云层投影成像装置的制作方法

1.本发明涉及投影技术领域，具体而言，涉及一种云层投影成像装置。


背景技术：

2.随着投影技术的发展，投影设备的应用越来越广泛。
3.天空中云层的高度从几百米到几千米，云层作为一种大型的介质，主要由水分子组成，具有较强的反射、散射效果，当强光照射到云层上时，反射光在远处可被观测到，因此，可以将云层作为投影显像的背景，利用远距离投影设备将图像投射到云层上，形成投影图像，投影图像可以是字符、图案、公司商标等，具有非常震撼的效果。
4.然而对于远距离投影设备而言，为了保证投影图像的亮度和清晰度，其投影镜头的发散角度通常设置为1-3度，投影镜头出射的投影光的光柱的截面积较小，从而导致形成在较低云层上的投影图像面积过小，投影显示效果较差，若直接对投影镜头的出射光进行角度扩束，虽然能够在相同的距离增大投影图像，但是投影图像的像素并没有增多，使得投影图案看起来粗糙。


技术实现要素：

5.本发明实施方式提出了一种云层投影成像装置，以解决上述技术问题。
6.本发明实施方式提供的云层投影成像装置，包括：光源、光调制器和光束偏转器；光源用于出射照明光，光调制器用于根据待显示图像数据对接收的照明光进行调制，得到投影光，光束偏转器，用于将接收的投影光时序地向第一方向和第二方向偏转，以形成第一子投影光和第二子投影光，第一子投影光和第二子投影光用于投射至云层形成投影图像；其中，第一方向和第二方向不同。
7.在一个实施方式中，第一方向和第二方向在垂直于光调制器出射的投影光的方向上的投影相反。
8.在一个实施方式中，云层投影成像装置还包括投影镜头，投影镜头用于将第一子投影光和第二子投影光投射至云层，或者投影镜头用于将接收的所述投影光投射至云层。
9.在一个实施方式中，光束偏转器设置于光调制器和投影镜头之间；或者，
10.光束偏转器设置于投影镜头内部；或者，
11.光束偏转器设置于投影镜头的出光侧。
12.在一个实施方式中，云层投影成像装置还包括处理器，处理器用于将待显示图像数据分割为第一子帧数据和第二子帧数据，光调制器用于根据第一子帧数据和第二子帧数据对接收的照明光进行调制。
13.在一个实施方式中，光束偏转器包括板状元件和驱动装置，驱动装置用于板状元件时序地在第一状态和第二状态之间移动，板状元件处于第一状态时，板状元件用于将接收的投影光偏转至第一方向以形成第一子投影光，板状元件处于第二状态时，板状元件用于将接收的投影光偏转至第二方向以形成第二子投影光。
14.在一个实施方式中，驱动装置用于驱动板状元件沿垂直于光调制器出射的投影光的方向的转动轴在第一状态和第二状态之间做往复偏转运动。
15.在一个实施方式中，板状元件为透明元件，透明元件用于将接收的投影光折射至第一方向以形成第一子投影光，透明元件处于第二状态时，透明元件用于将接收的投影光折射至第二方向以形成第二子投影光。
16.在一个实施方式中，透明元件包括第一板面和第二板面，第一板面和第二板面呈锐角设置。
17.在一个实施方式中，板状元件为反射元件，反射元件用于将接收的投影光反射至第一方向以形成第一子投影光，反射元件处于第二状态时，反射元件用于将接收的投影光反射至第二方向以形成第二子投影光。
18.本发明实施方式提供一种云层投影成像装置，包括：光源、光调制器和光束偏转器；光源用于出射照明光，光调制器用于根据待显示图像数据对接收的照明光进行调制，得到投影光，光束偏转器，用于将接收的投影光时序地向第一方向和第二方向偏转，以形成第一子投影光和第二子投影光，第一子投影光和第二子投影光用于投射至云层形成投影图像；其中，第一方向和第二方向不同。该技术方案通过光束偏转器将投影光分割为第一子投影光和第二子投影光，并利用第一子投影光和第二子投影光在云层上叠加形成完整的投影图像，由于第一子投影光和第二子投影光出射的方向不同，使得由第一子投影光和第二子投影光叠加形成的投影图像的面积更大，而且能够保证投影图像的清晰度，提高了投影显示效果。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本发明实施方式一提供的云层投影成像装置的模块框架图；
21.图2a是本发明实施方式二提供的云层投影成像装置中光束偏转器处于第一状态时的光路图；
22.图2b是本发明实施方式二提供的云层投影成像装置中光束偏转器处于第二状态时的光路图；
23.图3a是本发明实施方式三提供的云层投影成像装置中光束偏转器处于第一状态时的光路图；
24.图3b是本发明实施方式三提供的云层投影成像装置中光束偏转器处于第二状态时的光路图。
具体实施方式
25.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域
技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
26.下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
27.请参阅图1，图1是本发明实施方式一提供的云层投影成像装置100的模块框架图。云层投影成像装置100包括：光源110、光调制器120和光束偏转器130。
28.光源110用于出射照明光，光调制器120用于根据待显示图像数据对接收的照明光进行调制，得到投影光，光束偏转器130用于将接收的投影光时序地向第一方向和第二方向偏转，以形成第一子投影光和第二子投影光，第一子投影光和第二子投影光用于投射至云层形成投影图像；其中，第一方向和第二方向不同。
29.具体地，光源110用于出射照明光，光源110可以为激光光源、激光荧光光源、超高压汞灯等，从而使光源110出射高亮度的照明光。
30.光调制器120用于根据待显示图像数据对接收的照明光进行调制，得到投影光，投影光带有图像信息。其中，待显示图像数据可以为文字、图标、图画、视频或幻灯片等，光调制器120可以是数字微镜器件(digital micro-mirror device，dmd)，还可为液晶显示面板(liquid crystal display，lcd)或硅基液晶(liquid crystal on silicon，lcos)。例如，光调制器120为数字微镜器件dmd，该数字微镜器件dmd包括多个微镜单元，每个微镜单元对应调制图像的一个像素，当微镜单元为“开”状态时，该微镜单元反射照明光至对应的像素区域，对应的像素为“亮”状态，当微镜单元为“关”状态时，该微镜单元不反射照明光至对应的像素区域，对应的像素为“暗”状态，通过对微镜单元“开”和“关”状态的控制，实现对对接收的照明光进行调制，得到投影光。光调制器120还可以是可快速切换的gobo片组，gobo片组包括多个gobo片，每个gobo片带有图案，照明光经过gobo片时时形成相应的投影图像，根据待显示图像数据控制gobo片快速切换，通过相邻的gobo片的投影图像的时序叠加，实现图像显示。需要说明的是，光调制器120并不限于上述列举的类型，只要能够实现对照明光进行调制得到带有图像信息的投影光即可。
31.光束偏转器130用于将接收的投影光时序地向第一方向和第二方向偏转，以形成第一子投影光和第二子投影光，第一子投影光和第二子投影光用于投射至云层形成投影图像；其中，第一方向和第二方向不同。光束偏转器130能够将投影光偏转至不同的方向，光束偏转器130可以是折射型光学元件或反射型光学元件，根据光学的基本知识，利用光的折射或光的反射原理，时序性地改变光束偏转器130的位置、状态，从而将投影光在时序上分割为沿不同方向出射的第一子投影光和第二子投影光。由于第一子投影光和第二子投影光出射的方向不同，使得由第一子投影光和第二子投影光叠加形成的投影图像的面积更大，提高了投影显示效果。
32.在本实施方式中，云层投影成像装置100还包括投影镜头，投影镜头有多个透镜组成，投影镜头用于接收的将第一子投影光和第二子投影光投射至云层，或者投影镜头用于将接收的投影光投射至云层。光束偏转器130可以设置于光调制器120和投影镜头之间；或者，光束偏转器130设置于投影镜头内部；或者，光束偏转器130设置于投影镜头的出光侧。当光束偏转器130可以设置于光调制器120和投影镜头之间或者设置于投影镜头内部，光束偏转器130需要较小的体积即可实现对投影光的偏转，当光束偏转器130设置于投影镜头的
出光侧时，光束偏转器130需要具有较大的体积才能覆盖投影镜头出射的投影光的光束。
33.在本实施方式中，云层投影成像装置100还包括处理器，处理器用于将待显示图像数据分割为第一子帧数据和第二子帧数据，光调制器120用于根据第一子帧数据和第二子帧数据对接收的照明光进行调制。当光调制器120用于根据第一子帧数据对接收的照明光进行调制时，光束偏转器130处于第一状态，从而使光束偏转器130将接收的并且经过光调制器120调制后的投影光偏转至第一方向以形成第一子投影光，当光调制器120用于根据第二子帧数据对接收的照明光进行调制时，光束偏转器130处于第二状态，从而使光束偏转器130将接收的并且经过光调制器120调制后的投影光偏转至第二方向以形成第二子投影光。
34.本发明实施方式提供的云层投影成像装置100，包括：光源110、光调制器120和光束偏转器130；光源110用于出射照明光，光调制器120用于根据待显示图像数据对接收的照明光进行调制，得到投影光，光束偏转器130用于将接收的投影光时序地向第一方向和第二方向偏转，以形成第一子投影光和第二子投影光，第一子投影光和第二子投影光用于投射至云层形成投影图像；其中，第一方向和第二方向不同。该技术方案通过光束偏转器130将投影光分割为第一子投影光和第二子投影光，并利用第一子投影光和第二子投影光在云层上叠加形成完整的投影图像，由于第一子投影光和第二子投影光出射的方向不同，使得由第一子投影光和第二子投影光叠加形成的投影图像的面积更大，而且能够保证投影图像的清晰度，提高了投影显示效果。
35.在实施方式一的基础上，本发明进一步提出了实施方式二中的云层投影成像装置，该云层投影成像装置包括：光源、光调制器和光束偏转器。
36.在本实施方式中，光束偏转器包括呈板状的透明元件131和驱动装置，透明元件131可采用玻璃、石英、透明丙烯酸类树脂、聚碳酸酯(pc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)等透光材料制成，具有较高的折射率。透明元件131包括相对的第一板面和第二板面，其中，第一板面朝向光调制器120，第二板面背离光调制器120，第一板面和第二板面呈锐角设置，第一板面和第二板之间的夹角可以根据云层投影成像装置100与云层的距离、云层上需形成的投影图像的大小等确定，例如，第一板面和第二板之间的夹角范围可以是1度至15度之间，通过设置第一板面和第二板面的夹角大小，从而确定投影光偏转的角度。此外。由于投影光经透明元件131折射后偏转的角度的大小还与透明元件131的厚度相关，可以根据实际情况设置透明元件131的厚度，以使投影光的偏转角度满足要求。
37.驱动装置用于驱动透明元件131沿垂直于光调制器130出射的投影光的方向的转动轴在第一状态和第二状态之间做往复偏转运动。如图2a所示，透明元件131此时处于第一状态，此时，透明元件131的第一板面与投影光的光轴的夹角为θ1，透明元件131用于将接收的投影光折射至第一方向以形成第一子投影光，其中，第一方向为沿投影光的光轴向下的方向。如图2b所示，透明元件131此时处于第二状态，此时，透明元件131的第一板面与投影光的光轴的夹角为θ2，透明元件131用于将接收的投影光折射至第二方向以形成第二子投影光，其中，第二方向为沿投影光的光轴向上的方向，第一方向和第二方向在垂直于光调制器出射的投影光光轴的方向上的投影相反。第一子投影光和第二子投影光经投影镜头投射至云层，通过叠加形成完整的投影图像，由于第一子投影光和第二子投影光出射的方向不同，使得由第一子投影光和第二子投影光叠加形成的投影图像的面积更大，而且能够保证投影图像的清晰度，提高了投影显示效果。
38.在实施方式一的基础上，本发明进一步提出了实施方式三中的云层投影成像装置，该云层投影成像装置包括：光源、光调制器和光束偏转器。
39.在本实施方式中，光束偏转器包括呈板状的反射元件132和驱动装置，反射元件132包括朝向光调制器120的反射面，驱动装置用于驱动反射元件132沿垂直于光调制器130出射的投影光的方向的转动轴在第一状态和第二状态之间做往复偏转运动。如图3a所示，反射元件132此时处于第一状态，此时，反射元件132的反射面与投影光的光轴的夹角为θ3，反射元件132用于将接收的投影光反射至第一方向以形成第一子投影光。如图3b所示，反射元件132此时处于第二状态，此时，反射元件132的反射面与投影光的光轴的夹角为θ4，反射元件132用于将接收的投影光反射至第二方向以形成第二子投影光。第一子投影光和第二子投影光经投影镜头投射至云层，通过叠加形成完整的投影图像，由于第一子投影光和第二子投影光出射的方向不同，使得由第一子投影光和第二子投影光叠加形成的投影图像的面积更大，而且能够保证投影图像的清晰度，提高了投影显示效果。
40.以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施方式对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施方式技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。