[发明专利]一种光泳陷阱投影系统和方法

说明书

一种光泳陷阱投影系统和方法，该投影系统包括容积体像拆分装置和多个容积体像投影仪，容积体像拆分装置将第一3D模型拆分为多个第二3D模型并发送给对应的容积体像投影仪；每个容积体像投影仪包括容积体像投影控制装置、粒子发射装置、光泳陷阱控制装置和粒子上色装置；该粒子发射装置在光泳陷阱中无粒子时将粒子发射至光泳陷阱中；该光泳陷阱控制装置控制光泳陷阱的位置进而控制粒子的运动轨迹；该粒子上色装置给粒子上色，最终实现在空间中“矗立”一个与原物体基本一致的虚拟物体。本方案能够显示连续的、大体积的投影3D模型。

技术领域

本发明涉及虚拟成像技术领域，具体涉及一种光泳陷阱投影系统和方法。

背景技术

全息影像技术(或3D成像技术)已经在全世界范围内得到了广泛的应用。但是目前这些技术还是使用2维的介质(例如：光干涉屏、光膜等)显示一个3维的物体影像。用户只能在一个特定的观测位置观测影像，无法绕到影像的背面看到物体的背光部分。

现有技术中比如高速旋转的棱镜、层叠屏幕等方式，能在一个极小的封闭实体(例如一个箱子大小的空间中)显示物体一定角度的全息影像。然而这些影像都有一个弊端，即无法让观测者在空间中直观的看完物体的全貌。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种光泳陷阱投影系统和方法，通过利用“光泳原理”(悬浮于空气中的小颗粒在经激光照射时会发生徙动的现象)，在空间中通过控制悬浮颗粒的位置，绘制出一个带有容积的介质，然后通过彩色激光发射器，对这个容积像进行上色，最终实现在空间中“矗立”一个与原物体基本一致的(容积像可能会受到环境气流的影像而有微微变形)虚拟物体。

本发明采用如下的技术方案实现：

本发明的第一方面提供了一种光泳陷阱投影系统，包括：容积体像拆分装置和多个容积体像投影仪；

所述容积体像拆分装置将第一3D模型拆分为多个第二3D模型，并发送给对应的容积体像投影仪；所述容积体像投影仪将接收的第二3D模型投影在其所在的空间中；

每个所述容积体像投影仪包括容积体像投影控制装置、粒子发射装置、光泳陷阱控制装置和粒子上色装置；

所述粒子发射装置用于在光泳陷阱中无粒子时将粒子发射至所述光泳陷阱中；

所述光泳陷阱控制装置用于控制光泳陷阱的位置进而控制粒子的运动轨迹；

所述粒子上色装置用于给光泳陷阱中的粒子上色；

所述容积体像投影控制装置连接并控制所述粒子发射装置、光泳陷阱控制装置和粒子上色装置。

进一步的，所述容积体像拆分装置将接收到的第一3D模型根据所述容积体像投影仪的数量和坐标拆分成对应的多个体积相等的第二3D模型，并发送给对应的容积体像投影仪。

进一步的，所述粒子发射装置包括粒子储存仓、粒子发射器和旋转控制台；

所述粒子储存仓连接于所述粒子发射器的顶部，用于为所述粒子发射器补充粒子；所述旋转控制台连接于所述粒子发射器的侧部，用于控制所述粒子发射器的发射方向；

所述粒子发射装置接收所述容积体像投影控制装置发射粒子的信号后，对准所述光泳陷阱的初始位置发射粒子。

进一步的，所述光泳陷阱控制装置包括两个激光发射器；

所述光泳陷阱控制装置接收所述容积体像投影控制装置发出的信号后，通过控制两个激光发射器的功率和位置以控制光泳陷阱的位置。

进一步的，所述激光发射器包括激光发射头、连接杆、XY轴旋转控制器和XZ轴旋转控制器；所述XY轴旋转控制器连接于所述激光发射头，所述XZ轴旋转控制器通过连接杆连接于所述XY轴旋转控制器。