基于高速旋轉光學介質的三維全息激光投影系統的制作方法
【專利摘要】提供一種基于高速旋轉光學介質的三維全息激光投影系統，它采用控制電路、X軸、Y軸振鏡驅動器和帶編碼器電機來控制透明屏幕旋轉角度與激光振鏡旋轉角度之間應當具備的規律數據，避免了在三維全息激光投影過程中透明屏幕與激光振鏡旋轉角度的不規律性問題，保證所要呈現的圖像能夠快速、高效、準確的呈現在透明屏幕上，很大程度的提高了系統的掃描精度、穩定性和實用性。
【專利說明】
基于高速旋轉光學介質的三維全息激光投影系統
技術領域
[0001]本發明涉及一種真三維全息激光投影技術，特別是涉及一種基于高速旋轉光學介質的三維全息激光投影技術。
【背景技術】
[0002]激光振鏡由X-Y光學掃描頭、電子驅動放大器和光學反射鏡片組成，通過電子驅動放大電路驅動光學掃描頭，實現激光束在X-Y平面內的二維偏轉，它是一種高精度、高速度的伺服控制系統。已廣泛用于激光切割、激光打孔等領域。中國發明專利申請公開說明書(公開號CNl 02636435A)公開了一種基于三維動態聚焦激光振鏡掃描的可視化光聲成像系統，它采用了三維動態聚焦激光振鏡來實現光束的三維快速掃描，從而實現快速的三維可視化光聲成像。
[0003]三維顯示技術是近年來的一個比較前沿的研究領域，通過在物理空間中進行體素填充來實現真實自然的三維立體顯示，觀察者可以多角度直接觀察到具有一定物理景深的三維圖像，圖像形象逼真。Endo等人提出了一種稱為SeeLinder的圓柱形3D顯示系統，它允許觀察者多方位觀察三維圖像，在這個3D系統中，一個帶有垂直縫隙的外部輪子順時針旋轉，一個帶有垂直LED陣列的內部輪子逆時針旋轉，前者的速度相對于后者的速度相對快一些(Endo T.SeeLINDER.Proc.CREST Symp，2004:897-902) ;Maeda等人提出了一種視頻顯示的全視景模型。這一系統適合于顯示計算機圖像、動態圖片，然而，由于顯示面板中的圖像在每一個角度范圍內都必須與顯示器的頻率保持一致，因此在一些特定的位置上，屏幕上圖像的更新速率受到限制(Maeda H,Hirose K,Yamashita J,et al.All-Around Displayfor Video Avatar in Real World.Proc.1SMAR'03the Second IEEE and ACM Int’lSymp ,Mixed and Augmented Reality，2003:288-289)。由于在旋轉體掃描顯不技術中，要根據屏幕旋轉運動所處的不同角度，把圖像映射到屏幕上，屏幕旋轉角度與激光振鏡系統旋轉角度之間的關系比較復雜，很難準確的建立兩者之間的關系，容易產生誤差，影響圖像的質量。而且在屏幕旋轉過程中，光束與旋轉屏幕之間的距離不斷發生變化，也會在成像過程中由于光束的位置不同而導致生成的圖像亮度不均勻，進而影響圖像質量。
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種基于高速旋轉光學介質的三維全息激光投影系統，它采用控制電路、X軸、Y軸振鏡驅動器和帶編碼器電機來控制透明屏幕旋轉角度與激光振鏡旋轉角度之間應當具備的規律，保證所要呈現的圖像能夠快速、高效、準確的呈現在透明屏幕上，可實現快速高效多維的可視化投影成像。
【發明內容】
[0005]為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案:
[0006]—種基于高速旋轉光學介質的三維全息激光投影系統該投影系統包括激光器
(1)、X軸反射振鏡(2)、Y軸反射振鏡(3)、驅動電路(8)、透明屏幕(4)、帶編碼器電機(5)、圖像生成系統(6)以及控制電路(7);所述帶編碼器電機(5)與所述透明屏幕(4)機械連接，所述激光器(I)發射激光光束，所述激光光束依次射向所述X軸反射振鏡(2)、Y軸反射振鏡(3)，所述激光光束通過兩個反射振鏡后，激光束在X、Y軸平面內發生二維偏轉，偏轉的激光光束射向固定在工作臺上的所述透明屏幕(4)，所述透明屏幕(4)固定在所述帶編碼器電機
(5)上，以固定速度旋轉，所述帶編碼器電機(5)的編碼器信號被所述控制電路(7)采集，用于實時測量所述透明屏幕(4)的旋轉角度;所述圖像生成系統(6)根據要產生的圖像計算出所述X軸、Y軸反射振鏡的轉角相對于電機編碼器轉角所具備的規律數據，并將該規律數據傳送給所述控制電路(7);所述控制電路(7)根據電機編碼器反饋回的角度信息以及所述規律數據，實時向所述X軸、Y軸反射振鏡的驅動器發送轉角指令，驅動器按照轉角指令驅動相應振鏡進行高速旋轉，將激光光束進行X軸和Y軸的二維偏轉，從而在旋轉的屏幕上形成光斑，結合旋轉的屏幕運動，光斑將在三維空間中移動，當移動的速度足夠快，光斑的移動軌跡會讓人看到連續的圖案，從而形成具有立體感的真三維圖案。
[0007 ] 其中，所述激光器(I)是固體激光器、氣體激光器、半導體激光器。
[0008]其中，所述X軸反射振鏡(2)、Y軸反射振鏡(3)包括相應的電機。
[0009]其中，所述透明屏幕(4)固定在所述帶編碼器電機(5)上，以固定速度旋轉，每秒鐘旋轉的圈數與人眼的視覺暫留參數相對應，使動畫的刷新速度能夠高于人眼識別的速度，保證畫面流暢。
[0010]本發明采用控制電路、X軸、Y軸振鏡驅動器和帶編碼器電機來控制透明屏幕旋轉角度與激光振鏡系統旋轉角度之間應當具備的規律(此規律體現為一組數據)，避免了在三維全息激光投影過程中透明屏幕與激光振鏡旋轉角度的不規律性問題，保證所要呈現的圖像能夠快速、高效、準確的呈現在透明屏幕上，很大程度的提高了系統的掃描精度、穩定性和實用性。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本申請激光投影系統的結構框圖。
[0012]1-激光器;2-Χ軸反射振鏡(含電機)；3_Υ軸反射振鏡(含電機)；4_透明屏幕;5-帶編碼電機;6-圖像生成系統(可運行在某PC機上)；7_控制電路;8-驅動電路。
【具體實施方式】
[0013]實施例
[0014]本實施例包括激光器、X軸反射振鏡(含電機)、Υ軸反射振鏡(含電機)、驅動電路、透明屏、帶編碼器電機、圖像生成系統(可運行在某計算機裝置上)、控制電路組成；帶編碼器電機與透明屏幕機械連接，激光器發射激光光束，本發明中選用的激光器可以是固體激光器、氣體激光器、半導體激光器，光束射向X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡，激光束通過激光振鏡系統后，激光束在X、Y軸平面內發生二維偏轉，偏轉的激光束射向固定在工作臺上的透明屏幕，旋轉的透明屏幕固定在帶編碼器的電機上，以固定速度旋轉，每秒鐘旋轉的圈數與人眼的視覺暫留參數相對應，使動畫的刷新速度能夠高于人眼識別的速度，保證畫面流暢。電機的編碼器信號被控制電路采集，用于實時測量當前的透明屏幕的角度。圖像生成軟件運行在某種計算機裝置上，根據要產生的圖像計算出X軸、Y軸振鏡的轉角相對于電機編碼器轉角應當具備的規律(此規律體現為一組數據)，并將此數據傳送給控制電路。控制電路根據電機編碼器反饋回的角度信息，以及計算裝置產生的轉角規律，實時向X軸、Y軸振鏡驅動器發送轉角指令，X軸、Y軸振鏡驅動器按照轉角指令驅動振鏡(含電機)進行高速旋轉，將激光束進行X軸和Y軸的二維偏轉，從而在旋轉的屏幕上形成光斑，結合旋轉的屏幕運動，光斑將在三維空間中移動，當移動的速度足夠快，光斑的移動軌跡會讓人看到連續的圖案，此圖案是三維空間的，是具有立體感的真三維圖案。
[0015]本實施例的具體操作步驟為:
[0016]I)激光器發射出激光，經X軸反射振鏡、Y軸反射振鏡，照射到高速旋轉的透明屏上。
[0017]2)旋轉的透明屏固定在帶編碼器的電機上，以固定速度旋轉，電機的編碼器信號被控制電路采集，用于實時測量當前的透明屏幕的角度，圖像生成軟件運行在某種計算機裝置上，根據要產生的圖像計算出X軸、Y軸振鏡的轉角相對于電機編碼器轉角應當具備的規律(此規律體現為一組數據)，并將此數據傳送給控制電路。控制電路根據電機編碼器反饋回的角度信息，以及計算裝置產生的轉角規律，實時向X軸、Y軸振鏡驅動器發送轉角指令，X軸、Y軸振鏡驅動器按照轉角指令驅動振鏡(含電機)進行高速旋轉，不斷地將激光束進行X軸和Y軸的二維偏轉，從而在旋轉的屏幕上形成光斑，結合旋轉的屏幕運動，光斑將在三維空間中移動，當移動的速度足夠快，光斑的移動軌跡會讓人看到連續的圖案，此圖案是三維空間的，是具有立體感的真三維圖案。
[0018]以上所述僅是本發明優選實施方式。應當指出，對于本技術領域的普通技術員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應該視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于高速旋轉光學介質的三維全息激光投影系統，其特征在于: 該投影系統包括激光器(I)、X軸反射振鏡(2)、Y軸反射振鏡(3)、驅動電路(8)、透明屏幕(4)、帶編碼器電機(5)、圖像生成系統(6)以及控制電路(7); 所述帶編碼器電機(5)與所述透明屏幕(4)機械連接，所述激光器(I)發射激光光束，所述激光光束依次射向所述X軸反射振鏡(2)、Υ軸反射振鏡(3)，所述激光光束通過兩個反射振鏡后，激光束在Χ、Υ軸平面內發生二維偏轉，偏轉的激光光束射向固定在工作臺上的所述透明屏幕(4)，所述透明屏幕(4)固定在所述帶編碼器電機(5)上，以固定速度旋轉，所述帶編碼器電機(5)的編碼器信號被所述控制電路(7)采集，用于實時測量所述透明屏幕(4)的旋轉角度； 所述圖像生成系統(6)根據要產生的圖像計算出所述X軸、Y軸反射振鏡的轉角相對于電機編碼器轉角所具備的規律數據，并將該規律數據傳送給所述控制電路(7); 所述控制電路(7)根據電機編碼器反饋回的角度信息以及所述規律數據，實時向所述X軸、Y軸反射振鏡的驅動器發送轉角指令，驅動器按照轉角指令驅動相應振鏡進行高速旋轉，將激光光束進行X軸和Y軸的二維偏轉，從而在旋轉的屏幕上形成光斑，結合旋轉的屏幕運動，光斑將在三維空間中移動，當移動的速度足夠快，光斑的移動軌跡會讓人看到連續的圖案，從而形成具有立體感的真三維圖案。2.根據權利要求1所述的激光投影系統，其特征在于:所述激光器(I)是固體激光器、氣體激光器、半導體激光器。3.根據權利要求1-2所述的激光投影系統，其特征在于:所述X軸反射振鏡(2)、Υ軸反射振鏡(3)包括相應的電機。4.根據權利要求1-3所述的激光投影系統，其特征在于:所述透明屏幕(4)固定在所述帶編碼器電機(5)上，以固定速度旋轉，每秒鐘旋轉的圈數與人眼的視覺暫留參數相對應，使動畫的刷新速度能夠高于人眼識別的速度，保證畫面流暢。
【文檔編號】G02B27/22GK105867096SQ201610272444
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月28日
【發明人】王譚, 王倩
【申請人】青島奇異果智能科技有限公司