[发明专利]一种实现激光灯动态图像显示的装置及方法

权利要求书

1.一种实现激光灯动态图像显示的装置，其特征在于：包括底座，底座上设置有立式衍射光学组件或环式衍射光学组件；

所述立式衍射光学组件包括用于发射光束的激光灯及设置在光束路径上的衍射靶；所述衍射靶包括靶座及设置在靶座上的靶架；所述靶架通过靶座控制沿中心点做匀速圆形旋转运动；所述靶架上按照圆形轨迹依次设置有若干立式光学元件；

所述激光灯所发出的光束与靶架上光学元件呈垂直角度；

所述环式衍射光学组件包括旋转底座，旋转底座上设置有上下开口的圆形筒壁；所述筒壁上设置有若干大小相同的环式光学元件；还包括设置在筒壁中心位置上用于发射光束的激光灯；所述圆形筒壁通过旋转底座做匀速圆周运动；

所述激光灯所发出的光束与筒壁呈垂直角度。

2.根据权利要求1所述的一种实现激光灯动态图像显示的装置，其特征在于：所述靶架为正方形，边长为20mm-30mm。

3.根据权利要求2所述的一种实现激光灯动态图像显示的装置，其特征在于：所述靶架做圆形旋转运动的运动半径为6mm-7mm。

4.根据权利要求3所述的一种实现激光灯动态图像显示的装置，其特征在于：所述靶架上设置有8个立式光学元件。

5.根据权利要求1所述的一种实现激光灯动态图像显示的装置，其特征在于：所述筒壁高度为10mm，筒壁直径为51mm。

6.根据权利要求1所述的一种实现激光灯动态图像显示的装置，其特征在于：所述筒壁上设置有15个大小相同的环式光学元件。

7.一种基于显示激光灯动态图像显示的装置的方法，其特征在于：所述方法步骤包括以下步骤：

(1)确定输出平面上要显示的每一帧图像的内容；

(2)按照每一帧图像的内容，确定每一帧图像在显示平面上需要的X、Y方向的平移量和旋转角度；

(3)根据步骤2所得到的平移量和旋转角度，对输出平面的需求光场做平移变换和旋转变换；将平移和旋转变换后的坐标带入下列光学元件设计公式进行运算，得到衍射光学元件表面的微结构参数形貌；衍射光学元件设计公式为：

其中，k＝1/λ,λ代表波长；

g表示衍射光学元件表面的光场分布；

x表示衍射光学元件表面的横坐标；

y表示衍射光学元件表面的竖坐标；

ξ，ζ表示输出平面光场坐标；

zd表示衍射光学元件和成像平面之间的距离；

解上述积分方程得到g(x，y)，由g(x，y)可以得到第一帧图像对应的微结构；

(4)按照显示内容的要求和衍射光学元件的材质确定衍射光学元件的运动形式；

其中，立式衍射光学组件比较适合显示帧数较少、元件材质有一定刚度的场合；

环式衍射光学组件比较适合显示帧数较多、元件材质有比较好的弹性的场合；

(5)按照选定的衍射光学元件运动形式，确定各帧微结构的依次排列方式；

(6)确定每一帧图像需要的显示时间，进而确定每一帧图案对应的微结构图案的总体尺寸；

(7)按照确定好的微结构图案的排列方式和总体尺寸，依次排列好各帧微结构图案，完成版图设计，进行图像显示。

8.根据权利要求7所述的一种基于显示激光灯动态图像显示的装置的方法，其特征在于：所述步骤6中微结构图案的总体尺寸设为L,L＝V*T,衍射光学元件的平移速度设为V，单帧需要的显示时间设为T，带入下列公式得到L具体数值：

L＝V*T。

9.根据权利要求7所述的一种基于显示激光灯动态图像显示的装置的方法，其特征在于：所述步骤(2)平移量为该帧图像相对于激光束的偏移量；所述旋转角度为该帧图像相对于垂直方向的偏转角度。