專利名稱：全息投影照明系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種全息投影照明系統(tǒng)，尤其涉及一種應用于景觀照明、舞臺燈光及投影的全息投影照明系統(tǒng)。
背景技術：
舞臺燈光設備、景觀照明設備應用于文藝表演及需要燈光效果展示的場合之中，能夠產生絢麗的視覺效果?，F(xiàn)有的舞臺燈具分為圖案燈、激光燈、掃描燈等數(shù)種類型，圖案燈通過色輪與圖案輪的結合可以投影出數(shù)十種圖案及顏色。激光燈通過振鏡掃描的原理投影預先編程的圖案。然而上述燈具本身存在一定的局限，例如圖案燈只能投影固定圖案，激光燈由于振鏡頻率有限，因而最終效果頻閃嚴重且分辨率很低無法和普通投影儀相比。而現(xiàn)有普通投影儀無論是采用液晶(LCD)、數(shù)字光處理(DLP)還是硅基液晶(LCoS)技術都是基于將不需要的光屏蔽的原理，若要應用于舞臺投影及燈光效果展示的場合，則其所需光源亮度將非常高，致使成本過高而無法實現(xiàn)。全息投影技術與現(xiàn)有投影技術在原理上截然不同，其利用干涉衍射原理將光引導至所需的地方，而非遮擋光，因而在投影特殊圖案時亮度可以達到普通投影的數(shù)十倍甚至上千倍。將全息投影技術應用于舞臺投影領域，可以用投影技術來實現(xiàn)照明，從而展現(xiàn)出比現(xiàn)有燈具更為震撼的視覺效果，且所需光源的亮度遠低于普通投影，其成本也較為低廉。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種全息投影照明系統(tǒng)，能夠降低對光源亮度的要求。為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種全息投影照明系統(tǒng)，包括將光源發(fā)出的光束調制到預設參數(shù)的光源整形器；與所述光源整形器稱合的空間光調制器(SLM, Spatial Light Modulator),所述空間光調制器根據(jù)輸入的全息圖像調制所述光束，還原原圖像；與所述空間光調制器相連的控制模塊，所述控制模塊向所述空間光調制器提供所述全息圖像?？蛇x地，所述空間光調制器采用硅基液晶(LCoS)、數(shù)字微鏡元件(DMD)、液晶投影芯片或其它光調制器實現(xiàn)，所述原圖像為靜態(tài)圖像/動態(tài)圖像?？蛇x地，所述全息投影照明系統(tǒng)還包括與所述空間光調制器耦合、對所述空間光調制器還原的原圖像進行放大的圖像放大器。 可選地，所述控制模塊包括與所述光源相連并對其進行控制的光源控制器；與所述空間光調制器相連并對其進行驅動控制的空間光調制器驅動器；與所述光源控制器和空間光調制驅動器相連并對其進行控制的主控芯片?？蛇x地，所述控制模塊還包括、[0016]與所述主控芯片相連的全息圖生成器，將輸入的圖像信號轉換為所述全息圖像；與所述全息圖生成器相連的數(shù)據(jù)接口，從外部接收圖像信號并將其轉發(fā)至所述全息圖生成器?？蛇x地，所述控制模塊還包括與所述主控芯片相連的存儲器，其中存儲有所述全息圖像；與所述主控芯片相連的數(shù)據(jù)接口，從外部接收控制信號，所述主控芯片基于該控制信號從所述存儲器中選擇全息圖像傳輸至所述空間光調制器驅動器。 可選地，所述控制模塊還包括 與所述主控芯片相連的存儲器，其中存儲有所述全息圖像；與所述主控芯片相連的數(shù)據(jù)接口，從外部接收控制信號，所述主控芯片基于該控制信號從所述存儲器中選擇全息圖像；與所述主控芯片相連的全息圖生成器，將選擇的全息圖像做運算，再將運算后的全息圖像傳輸至所述空間光調制器驅動器?？蛇x地，所述數(shù)據(jù)接口包括HDMI接口、DMX512接口、并行接口和/或USB接口?？蛇x地，所述控制模塊還包括與所述主控芯片相連、輸入/輸出人機交互信息的人機交互模塊?？蛇x地，所述全息投影照明系統(tǒng)還包括所述光源以及與所述光源、空間光調制器、和控制模塊相連并對其供電的電源。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下優(yōu)點本實用新型實施例的全息投影照明系統(tǒng)中，采用空間光調制器根據(jù)全息圖像對光束進行調制，還原出原圖像，輸出的原圖像可以是動態(tài)的影像，在相同的光源下可以實現(xiàn)更高的投影亮度，有利于降低成本，并且比常規(guī)燈具具有更為優(yōu)秀的視覺效果。

圖I是本實用新型一個實施例的全息投影照明系統(tǒng)的結構框圖；圖2是本實用新型一個實施例中的控制模塊的結構框圖；圖3是本實用新型另一個實施例中的控制模塊的結構框圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，但不應以此限制本實用新型的保護范圍。圖I示出了本實施例的全息投影照明系統(tǒng)的結構框圖，包括光源11、光源整形器12、空間光調制器13、圖像放大器14、控制模塊15和電源16。其中，光源11用于提供照明所需的光線，可以采用激光器、發(fā)光二極管(LED)等實現(xiàn)。光源11是可選的，全息投影系統(tǒng)中可以內部集成光源11，也可以使用外部的光源11。光源整形模塊12將光源11發(fā)出的光束調制到所需的預設參數(shù)，以滿足全息照明的需求。光源整形模塊12可以包括相互配合的透鏡、棱鏡等多個光學元件?？臻g光調制器13接收光源整形模塊12輸出的光束，并可以根據(jù)輸入至其中的全息圖像對光源整形模塊12輸出的光束進行調制，從而還原出原圖像，其中，該原圖像為人眼可直接識別的影像，而該全息圖像為該影像變換后的一種存儲形式。本實施例中，空間光調制器13可以采用硅基液晶、數(shù)字微鏡元件、液晶投影芯片或者其他適當?shù)墓庹{制器件來實現(xiàn)，可以通過電子調制的方式實時改變全息圖像的內容，使得投影出去的原圖像為動態(tài)圖像，達到播放動畫的目的。當然，在其他實施例中，空間光調制器13也可以投影靜態(tài)圖像?？刂颇K15與空間光調制器13相連，向空間光調制器13提供全息圖像，該全息圖像可以是靜態(tài)圖像或動態(tài)圖像。此外，控制模塊15還與光源11相連，對光源11的亮度、色彩等進行控制和調節(jié)。例如，控制模塊15中可以包括與光源11相連的光源控制器，用于調節(jié)光源11輸出的光束的強弱，或者也可以控制輸出光束的色彩，可以是單色光源，也可 以是多色光源，例如RGB三色激光。圖像放大器14與空間光調制器13耦合，將其輸出的原圖像放大后投射出去。圖像放大器14是可選的。電源16與光源11、空間光調制器13以及控制模塊15相連，對其進行供電。電源16是可選的，在其他具體實施例中，也可以采用外接的電源對各個部件進行供電。圖2示出了一個實施例中的控制模塊的結構框圖，包括光源控制器151、空間光調制驅動器152、主控芯片153、數(shù)據(jù)接口 154、用戶界面接口 155a、人機交互模塊155、存儲器控制模塊156a、存儲器156。結合圖I和圖2，光源控制器151與光源11相連，對光源11進行控制，例如可以調節(jié)光源11發(fā)出的光束的光強、色彩等?？臻g光調制器驅動器152與空間光調制器13相連，對空間光調制器13進行驅動控制。主控芯片153與光源控制器151和空間光調制器驅動器152相連，向光源控制器151和空間光調制器驅動器152發(fā)送控制指令，以對光源11和空間光調制器13進行調節(jié)。主控芯片153可以采用各種通用的處理器來實現(xiàn)，例如微控制器(MCU)，也可以采用專用的硬件電路或者模塊來實現(xiàn)。主控芯片153還連接有數(shù)據(jù)接口 154，并通過存儲器控制模塊156a與存儲器156相連。數(shù)據(jù)接口 154可以包括USB接口、DMX512接口、HDMI接口、并行接口中的一個或多個或者也可以是用戶自己開發(fā)的接口，例如可以通過DMX512接口與燈光控制臺相連，通過USB接口與專用的開發(fā)板、個人電腦等設備相連。外部輸入的全息圖像可以通過數(shù)據(jù)接口 154傳輸至主控芯片153中，并通過主控芯片153、存儲器控制模塊156a存儲至存儲器156中。在投影過程中，可以通過數(shù)據(jù)接口154接收控制信號，從存儲器156中選擇相應的全息圖像輸出至空間光調制器13，并相應輸出光源控制信號至光源11，以將原圖像投射出去。也可以在存儲器156中選擇相應的全息圖像后再做相應運算處理后輸出至空間光調制器(例如數(shù)張全息圖像的疊加后形成的新全息圖投射后形成的是相應原圖像的疊加效果，全息圖進行相移運算后投射圖像為原圖像位移了相應距離等)。圖2所示的實施例中，主控芯片153還通過用戶界面接口 155a與人機交互模塊155相連,用于輸入/輸出人機交互信息，例如用戶可以改變控制存儲器156中的內容,編輯所需顯示的圖像、動畫的內容等等。圖3示出了另一實施例中的控制模塊的結構框圖，與圖2所示的實施例類似地，包括光源控制器151、空間光調制驅動器152、主控芯片153、數(shù)據(jù)接口 154、用戶界面接口155a、人機交互模塊155、存儲器控制模塊156a、存儲器156，此外還包括全息圖生成器157。其中，光源控制器151、空間光調制驅動器152、主控芯片153、數(shù)據(jù)接口 154、用戶界面接口 155a、人機交互模塊155與圖2所示的實施例類似，這里不再重復。結合圖2和圖3，數(shù)據(jù)接口 154可以包括USB接口、DMX512接口、HDMI接口中的一個或多個，其中HDMI接口可以直接連接視頻輸出設備(如臺式計算機、平板設備等)，USB接口可以連接專用的開發(fā)板或者個人電腦，用于更改主控芯片153中的程序或者預設的參數(shù)。例如，數(shù)據(jù)接口 154可以包括HDMI接口，該HDMI接口接收外部的HDMI信號并對其進行解碼，將其轉換為圖像/視頻流信號后輸出；全息圖生成器157將該圖像/視頻流信號通過預設的運算轉換為全息圖像；之后通過空間光調制器驅動器152驅動空間光調制器13 (例如LCoS顯示芯片)，并根據(jù)圖像計算得出光源11所需要的強度，通過光源控制器151將相應的光源控制信號輸出至光源11，實現(xiàn)原圖像的投射。 其中，全息圖生成器157用于將接收到的圖像信號轉換為全息圖像，可以采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、數(shù)字信號處理器(DSP)、單片機或者專用集成電路(ASIC)等來實現(xiàn)。具體的，圖像信號至全息圖像的轉換方法可以采用申請?zhí)枮?01010595976. X的中國專利申請中所描述的方法，主要包括對目標圖像進行相位分布計算，以獲得第一振幅相位分布；基于所述第一振幅相位分布進行全息變換，以獲得第一全息圖，其中通過衍射效應能從該第一全息圖像獲得第一還原圖像；基于所述目標圖像和第一還原圖像之間的像差以及所述第一振幅相位分布來確定第二振幅相位分布；基于所述第二振幅相位分布進行全息變換，以獲得第二全息圖像。當然，全息圖生成器157也可以采用現(xiàn)有技術中其他適當?shù)姆椒▽D像信號轉換為全息圖像。在圖3所示的實施例中，存儲器控制模塊156a和存儲器156是可選的，存儲器156可以被配置為存儲從數(shù)據(jù)接口 154接收到的圖像信號，也可以存儲全息圖生成器157輸出的全息圖像，后續(xù)可以通過DMX512等接口選擇預存在存儲器156中的全息圖像輸出至空間光調制器13進行投影顯示。當然，在其他具體實施例中，也可以并不包括存儲器控制模塊156a和存儲器156。綜上，本實施例的全息投影照明系統(tǒng)中，采用空間光調制器對全息圖像進行調制和投射，該空間光調制器可以采用硅基液晶、數(shù)字微鏡元件、液晶投影芯片或其他光調制元件來實現(xiàn)，從而實現(xiàn)動態(tài)圖像的投影，在同等投影亮度下對光源亮度的要求較小，有利于降低成本，改善投影顯示效果。本實用新型雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本實用新型，任何本領域技術人員在不脫離本實用新型的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本實用新型的保護范圍應當以本實用新型權利要求所界定的范圍為準。
權利要求1.一種全息投影照明系統(tǒng)，其特征在于，包括 將光源發(fā)出的光束調制到預設參數(shù)的光源整形器； 與所述光源整形器耦合的空間光調制器，所述空間光調制器根據(jù)輸入的全息圖像調制所述光束，還原原圖像； 與所述空間光調制器相連的控制模塊，所述控制模塊向所述空間光調制器提供所述全息圖像。
2.根據(jù)權利要求I所述的全息投影照明系統(tǒng)，其特征在于，所述空間光調制器采用硅基液晶、數(shù)字微鏡元件或液晶投影芯片實現(xiàn)，所述原圖像為靜態(tài)圖像/動態(tài)圖像。
3.根據(jù)權利要求I所述的全息投影照明系統(tǒng)，其特征在于，還包括 與所述空間光調制器耦合、對所述空間光調制器還原的原圖像進行放大的圖像放大器。
4.根據(jù)權利要求I所述的全息投影照明系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊包括 與所述光源相連并對其進行控制的光源控制器； 與所述空間光調制器相連并對其進行驅動控制的空間光調制器驅動器； 與所述光源控制器和空間光調制驅動器相連并對其進行控制的主控芯片。
5.根據(jù)權利要求4所述的全息投影照明系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊還包括 與所述主控芯片相連的全息圖生成器，將輸入的圖像信號轉換為所述全息圖像； 與所述全息圖生成器相連的數(shù)據(jù)接口，從外部接收圖像信號并將其轉發(fā)至所述全息圖生成器。
6.根據(jù)權利要求4所述的全息投影照明系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊還包括 與所述主控芯片相連的存儲器，其中存儲有所述全息圖像； 與所述主控芯片相連的數(shù)據(jù)接口，從外部接收控制信號，所述主控芯片基于該控制信號從所述存儲器中選擇全息圖像傳輸至所述空間光調制器驅動器。
7.根據(jù)權利要求4所述的全息投影照明系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊還包括 與所述主控芯片相連的存儲器，其中存儲有所述全息圖像； 與所述主控芯片相連的數(shù)據(jù)接口，從外部接收控制信號，所述主控芯片基于該控制信號從所述存儲器中選擇全息圖像；與所述主控芯片相連的全息圖生成器，將選擇的全息圖像做運算，再將運算后的全息圖像傳輸至所述空間光調制器驅動器。
8.根據(jù)權利要求5或6或7所述的全息投影照明系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)接口包括HDMI接口、DMX512接口、并行接口和/或USB接口。
9.根據(jù)權利要求4所述的全息投影照明系統(tǒng)，其特征在于，所述控制模塊還包括 與所述主控芯片相連、輸入/輸出人機交互信息的人機交互模塊。
10.根據(jù)權利要求I所述的全息投影照明系統(tǒng)，其特征在于，還包括所述光源以及與所述光源、空間光調制器、和控制模塊相連并對其供電的電源。
專利摘要本實用新型提供了一種全息投影照明系統(tǒng)，包括將光源發(fā)出的光束調制到預設參數(shù)的光源整形器；與所述光源整形器耦合的空間光調制器，所述空間光調制器根據(jù)輸入的全息圖像調制所述光束，還原原圖像；與所述空間光調制器相連的控制模塊，所述控制模塊向所述空間光調制器提供所述全息圖像。本實用新型能夠降低對光源亮度的要求，有利于降低設備成本。
文檔編號H04N5/74GK202486490SQ20122009248
公開日2012年10月10日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權日2012年3月13日
發(fā)明者談順毅 申請人:江蘇慧光電子科技有限公司