动态全息投影装置的制作方法

本发明涉及一种全息投影装置。

背景技术：

通常，在全息投影装置中使用例如投影仪或显示屏来提供投射至全息显示板的二维图像，以通过全息显示板而形成全息图像。显然，这种全息投影装置可以连续地进行动态投影，但存在成本较高的问题。

为了结构简单且成本低廉地实现全息投影，中国专利文献CN 202948243U公开了一种全息投影装置，其包括光源、幻灯胶片以及中空且无底的透明正棱锥；其中，光源位于幻灯胶片的上方，幻灯胶片位于透明正棱锥的正上方。光源发出的光线均匀照射到幻灯胶片上，将幻灯胶片上的图像投射至透明正棱锥的侧面上，从而形成全息图像。这种全息投影装置虽然能够进行全息投影，但其只能提供静态的全息图像。

中国专利文献CN105372925A公开了一种全息投影展示柜，包括展示台和柜体；其中，展示台为圆环，圆环外圆的侧面上固定有两根第一转轴，两根第一转轴处于圆环的同一直径线上，其中一根第一转轴上连接有第一电机，每根转轴铰接有一根支撑杆，支撑杆竖直固定在柜体上，圆环上铰接有两根垂直于第一转轴的第二转轴，其中一根第二转轴上连接有第二电机，两根第二转轴处于圆环的同一直径线上，两根第二转轴位于圆环内的端面上共同固定有一个转动框，转动框内侧固定有投影盒，投影盒内安装有投影光源，投影盒底面为透明玻璃板，透明玻璃板的底面固定有由四块镀有全息膜梯形玻璃组成的四面锥体。在透明玻璃板上贴上产品、文物的全息投影幻灯片，则投影光源将幻灯片投影的四面椎体上，形成静态的全息投影。

中国专利文献CN 105372925A和CN 202948243U的全息投影原理相同，只是中国专利文献CN 105372925A中的投影盒和四面椎体是同步转动的，这种同步转动设计的目的提供一种无观看死角的全息投影，但同样不能提供动态全息图像。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的主要目的是提供一种低成本、结构简单且能够提供动态全息图像的全息投影装置。

为了实现上述的主要目的，本发明提供了一种全息投影装置，具有至少一个全息投影单元，全息投影单元包括光源、全息显示板以及设置在光源和全息显示板之间的成像片，全息显示板相对于成像片倾斜设置；其中，全息投影装置还包括用于承载成像片的载片座和用于驱动成像片旋转的旋转驱动机构；旋转驱动机构包括驱动电机和成像片驱动构件，成像片驱动构件接收来自于驱动电机的驱动力，并与成像片相配合，以驱动成像片旋转而提供动态图像。

本发明中，成像片上可以形成图形化的镂空区域，光源所发出的光通过镂空区域而形成投射至全息显示板的二维图像；或者，成像片的不同区域具有不同的光透射率，光源所发出的光通过成像片中光透射率较高的图形化区域而形成投射至全息显示板的二维图像。举例来说，该二维图像是模拟星空的图像。

本发明中，驱动电机可以经由传动机构带动成像片驱动构件旋转。容易理解，虽然不是优选，但是也可以将成像片驱动构件直接设置的驱动电机的动力输出轴上。

本发明中，成像片驱动构件可以通过中间部件与成像片形成配合，以带动成像片旋转；例如，成像片被放置到一像片盘中，且该像片盘被放置在载片座上，成像片驱动构件与像片盘之间形成齿轮传动或者摩擦传动，以通过像片盘间接带动成像片旋转。本发明中，成像片驱动构件还可以并且优选直接驱动成像片旋转；例如，成像片驱动构件包括摩擦轮，该摩擦轮与成像片的外圆周面相互抵接而形成摩擦传动，以驱动成像片旋转。

优选地，全息投影装置还包括成像片限位机构，成像片限位机构用于向成像片施加弹性作用力，以使得成像片的外圆周面与摩擦轮保持接触，从而在二者之间形成稳定的摩擦传动，提高动态成像效果。

作为本发明的一种具体实施方式，成像片限位机构包括铰接在全息投影装置框架上的限位杆以及设置在该框架与限位杆之间的弹性构件；弹性构件用于向限位杆施加弹性作用力，以使得限位杆将成像片限定在与摩擦轮保持接触的位置。限位杆铰接在框架上的好处在于方便载片座在工作位置和操作位置之间运动。

本发明的全息投影装置可以包括底座以及与底座可转动地连接的框架；载片座设置在该框架上，并构造为与框架联动，以在框架的转动带动下在工作位置和操作位置之间运动；其中，在工作位置，载片座位于框架内部；在操作位置，载片座位于框架外部，以便于取放成像片。载片座与框架联动，能够方便地实现载片座在工作位置和操作位置之间的切换。

优选地，框架上设置有转轴，载片座与转轴之间固定连接；底座上固定设置有滑动导向构件，滑动导向构件上设置有滑块构件；转轴和滑块构件之间通过一连接杆相连，连接杆的一端与转轴固定连接，另一端与滑块构件相铰接且铰接轴线与转轴平行，以实现载片座在框架转动带动下的连续平滑运动。本发明中，连接杆和转轴可以是形成为一体而实现相互固定连接。

优选地，全息投影装置还包括载片座限位机构，载片座限位机构包括铰接在框架上的限位杆以及设置在框架与限位杆之间的弹性构件；弹性构件用于向限位构件施加使得限位杆与载片座相抵接的弹性作用力，以将载片座限定在工作位置。

本发明中，载片座限位机构和成像片限位机构可以形成为同一个限位机构。举例来说，可以在限位杆的自由端形成两个台阶状的限位部，并使得其中的一个限位部与成像片配合限位，另一个限位部与载片座配合限位。

本发明中，全息投影装置可以包括一个、两个或者多个全息投影单元(本发明中的多个是指至少三个)。其中，采用两个或者多个全息投影单元可以同时呈现不同的全息图像，或者能够从多个角度为用户提供全息图像。因此，作为优选，全息投影单元的数量为多个，多个全息投影单元布置为使得其中的多个全息显示板围成棱锥或棱台形状。更优选地，全息投影单元的数量为四个，四个全息投影单元布置为使得其中的四个全息显示板围成四棱锥或四棱台形状。

本发明中，多个全息投影单元中的成像片可以由同一驱动电机所驱动，且驱动电机和成像片驱动构件之间设置有传动机构。当然，虽不优选但可行的是多个全息投影单元中的成像片由不同的驱动电机所驱动。

为了更清楚地阐述本发明的目的、技术方案及优点，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明全息投影装置优选实施例的立体图；

图2是图1所示全息投影装置的立体图，其中载片座处于操作位置；

图3是图1所示全息投影装置的立体图，其中去除了上盖和外壳；

图4是图1所示全息投影装置中限位杆的立体图；

图5是图1所示全息投影装置的立体图，其中去除了全息显示板和外壳；

图6是图1所示全息投影装置中成像片旋转驱动机构的结构示意图。

具体实施方式

图1是本发明全息投影装置优选实施例的立体图。如图1所示，该全息投影装置包括底座1、框架2和四个全息投影单元3。其中，框架2包括相互之间固定连接且由下到上依次排列的外壳21、安装台22和上盖23，且框架2整体上与底座1可转动地连接；每个全息投影单元3均包括有一个倾斜设置的全息显示板31，四个全息投影单元3以二维阵列方式排列，从而使得其中的四个全息显示板31围成四棱锥形状。

图2是全息投影装置的另一立体图，其中载片座32处于操作位置，从而更清楚地呈现了全息投影装置的结构。如图2所示，全息投影单元3还包括用于承载成像片(图中未示出)的载片座32和光源33；其中，由载片座32所承载的成像片位于全息显示板31和光源33之间，且全息显示板31相对于成像片倾斜设置。安装台22具有四个以二维阵列方式分布的光源容纳腔221，光源33设置在光源容纳腔221内。载片座32位于安装台22和上盖23之间，并具有对应于光源33并供其光线穿过的透光孔321。上盖23上形成有四个同样以二维阵列方式分布的投射孔231，光源33发射的光线由透光孔321透过成像片而形成二维图像，该二维图像经投射孔231投射到全息显示板31上，从而形成全息图像。

在本发明的优选实施例中，载片座32构造为与框架2联动，以在框架2的转动带动下在图1所示的工作位置和图2所示的操作位置之间运动；其中，在工作位置，载片座32位于框架2内部，以通过成像片形成二维图像；在操作位置，载片座32位于框架2外部，以便于取放成像片。其中，载片座32上具有多个用于限定成像片放置区域的凸出部322，以便于用户准确放置成像片。

图3清楚地呈现了载片座32与框架2之间的联动机构，本实施例的联动机构是一种曲柄滑块机构。如图3所示，框架2的安装台22上设置有可自转的转轴73，载片座32与转轴73之间固定连接；底座1上固定设置有沿其径向延伸的滑动导向构件71，滑动导向构件71上设置有滑块构件72；转轴73和滑块构件72之间通过连接杆74相连，连接杆74的一端与转轴73固定连接，另一端与滑块构件72相铰接且铰接轴线与转轴73平行。这样，当转动框架2而保持底座1固定不动时，滑块构件72在滑动导向构件71上滑动，并通过连接杆74带动转轴73在随框架2转动的同时发生自转，进而实现载片座32在工作位置和操作位置之间的切换。

本发明中，全息投影装置还包括用于驱动成像片旋转的旋转驱动机构，图5和6示出了作为旋转驱动机构优选实施例的具体结构。参见图5和6，该旋转驱动机构包括驱动电机4、成像片驱动构件56以及设置在驱动电机4和成像片驱动构件56之间的传动机构5。其中，传动机构5包括设置在驱动电机4动力输出轴上的传动轮51、与传动轮51相配合的传动轮52、与传动轮52同轴设置的传动轮53、与传动轮53相配合的传动轮54和与传动轮54同轴设置的传动轮55。本发明中，传动轮51至55可以是齿轮或者摩擦轮。

成像片驱动构件56包括与传动轮55相配合的传动轮561以及与传动轮561同轴设置的摩擦轮562；其中，传动轮561同样可以是齿轮或者摩擦轮，摩擦轮562与成像片的外圆周面相互抵接而形成摩擦传动(参见图3)，成像片驱动构件56通过传动机构5接收来自于驱动电机4的旋转驱动力，以通过摩擦轮562和成像片之间的摩擦传动而驱动成像片旋转。由于全息显示板31是静止的，而成像片的旋转提供了旋转的二维图像，因此全息投影装置可通过全息显示板31提供动态的全息图像。

如图3所示，本发明全息投影装置的优选实施例还包括同时作为载片座限位机构和成像片限位机构的弹性限位机构6。其中，每个全息投影单元3均包括两个弹性限位机构6，两个弹性限位机构6和成像片驱动构件56在成像片的圆周方向上大致均匀分布。具体地，弹性限位机构6包括铰接在安装台22上的限位杆6以及设置在安装台22与限位杆6之间并向限位杆6施加弹性作用力的弹性构件(图中未示出)；作为优选，该弹性构件是套设在限位杆6的铰接轴61上的扭簧。

图4示出了限位杆6的结构。如图4所示，限位杆6包括铰接轴61以及与铰接轴61垂直且固定连接的杆体62，杆体62的自由端(即远离铰接轴61的一端)形成有两个台阶状同轴分布的限位柱621和622。其中，扭簧向限位杆6施加弹性作用力，使得限位柱621与成像片的外圆周面相抵接，以将成像片推动到使得成像片的外圆周面与摩擦轮562保持接触的位置；同时，限位柱622与载片座32上的外凸圆弧面323相抵接，以将载片座32限定在工作位置(参见图3)。

虽然以上通过优选实施例描绘了本发明，但应当理解的是，本领域普通技术人员在不脱离本发明的发明范围内，凡依照本发明所作的同等改进，应为本发明的保护范围所涵盖。