情侣款趣味3D 投影仪设计

2020-11-27鞠金勇梁杰荣苏雅欣

科学技术创新 2020年33期

鞠金勇张晨梁杰荣智阁苏雅欣李琛*

（东北林业大学工程技术学院，黑龙江哈尔滨150040）

随着科技的发展，3D 影像的技术越来越成熟，目前已被广泛运用于博物馆的展品介绍和演唱会的虚拟人物再现。全息投影技术需要专用设备且成本较高，不适合于日常应用，利用光的折射原理来实现3D 投影，是将全息投影技术与裸眼3D 技术相结合，不同于真正的全息投影技术，其成本比较低廉，制作门槛也相对较低，并能够充分满足人们的需求，所以从长远发展来看，它具有很大的发展前景[1]。同时随着人们物质生活水平的提高，精神方面的需求也越来越被重视，这种简单但有趣的3D 投影技术必将受到人们特别是情侣之间的追捧，有着巨大的市场需求[2]。

市面上现有的投影仪都是投影源和投影器材相分离的，使用起来不是很方便，同时也缺乏一定的趣味性，没有明确特定的市场受众，难以被推广和使用。为了解决以上的问题，本设计研发一款情侣款趣味3D 投影仪，该3D 投影仪可以实现裸眼3D 的全息投影仪，通过视频的输入和输出，无需专用屏幕即可展示立体视频。同时，方便携带、实用性强，能够随时随机记录情侣日常生活点滴，为情侣间留下美好回忆，提供一种简单便捷的途径。

1 3D 成像的类型与特点

1.1 全息投影型

全息投影技术也称虚拟成像技术，是利用干涉和衍射原理记录并再现物体真实的三维图像的技术，其本质是全息摄影技术的逆向展示。目前已实现的全息投影技术共分为三种，空气投影与交互技术，透射全息投影技术，360 度全息投影。

1.2 视觉差型

这种类型用于电影院或3D 电视，其利用人双眼观察物体的角度有差异来实现3D 视频的播放。因为人眼观察物体的角度不同，因此能够辨别物体远近，产生立体的视觉。通过把左右眼所看到的影像分离后，在将其输送到屏幕上，就能令用户体验立体感觉[3,4]。

1.3 裸眼3D 型

裸眼3D 显示是利用人眼视差特性，使左右眼看到不同的图像，形成3D 纵深效果。传统的裸眼3D 技术分为光屏障式(Barrier) 技术、柱状透镜 (Lenticular Lens) 技术和指向光源(Directional Backlight) 技术。

1.4 虚拟现实技术型

虚拟现实技术的本质是计算机模拟技术，并非通过投影设备为观众呈现三维画面，而是通过VR 头盔在局部空间营造出不同的画面深度感知，从而使用户的大脑视觉系统中形成虚拟三维视场，让人有种身临其境的感觉；同时，虚拟现实具有一切人类所拥有的感知功能，比如听觉、视觉、触觉、味觉、嗅觉等感知系统；最后，它具有超强的仿真系统，真正实现了人机交互，使人在操作过程中，可以随意操作并且得到环境最真实的反馈。正是虚拟现实技术的存在性、多感知性、交互性等特征使它受到了许多人的喜爱[5]。

2 裸眼3D 的投影仪设计原理

情侣款3D 投影仪通过光的折射原理，可以将特制的视频以全息的形式呈现，可以让用户随时随地的体验裸眼3D。通过视频的输入和输出，将特制的视频以3D 投影的方式呈现出来。投影仪由一个投影源主体和一个折射主体以及两个起外接设备作用的吊坠组成，而两个情侣吊坠则分别起着存储器和开关的作用，只有将两个情侣吊坠同时插入外部设备连接凹槽中，投影仪主体才会工作并投射出3D 立体视频，这种设计的理念是希望给情侣制造一个只有两个人在一起才能打开视频的特殊亲昵感，增加情侣间的互动性。

3 结构设计构想

情侣款趣味3D 投影仪利用光的折射原理来制造全息投影效果，将视频文件通过小型投影镜头投射到固定在下方的折射体上，通过光的折射将特殊的投影视频合成一个完整的立体视频，从而实现裸眼看3D 视频影像的效果。其原理主要是通过光在透明晶体之间的折射来实现，将已经制作好的3D 影像成像在成像区中，以实现裸眼3D 的效果，可以通过以下几个构件实现其主要功能：

3.1 投影仪的3D 影像内置在产品内部，由生产者根据使用者的要求进行制作，制作完成后将储存设备固定在仪器中，制作者可以通过更换仪器中的储存设备来变更3D 影像。

3.2 投影仪的电源内置在仪器顶端的黑盒中，并且使用安卓数据线进行充电，电池容量较大的同时投影仪本身的耗电量较小，因此可以获得单位充电次数的长时间使用。

3.3 投影仪的开关被制作成两部分的菱形晶体，分别由使用者的双方来进行保管，只有在双方使用者同时将钥匙插入投影仪盒体中，投影仪才会进行工作。

3.4 投影仪的光学反射装置由位于投影仪盒体四周以及顶端的透明晶体组成，该晶体位于上下外壳的保护中，能够保证投影仪具有一定的抗跌落性，从而防止出现不必要的损伤。

4 裸眼3D 的投影仪结构设计

情侣趣味3D 投影仪的结构，如图1 所示。

图1 3D 投影仪结构图

如图1 所示，情侣款趣味3D 投影仪，包括底座，底座的上表面有整体结构支柱，整体结构支柱的上下两端分别安装有黑色遮光板，整体结构支柱上安装有折射主体，折射主体由四片高透玻璃板组成，呈金字塔形状，整体结构支柱的上端安装有投影源主体，投影源主体内设有投影电路，投影电路由电源、总开关、常开触点、小型投影仪组成，投影源主体上对称开设两个设备连接口，设备连接口内插设有两个连接设备，第一连接设备内设有视频存储器，第二连接设备内设有金属连接丝。

两个链接设备制成吊坠形状，增加情侣使用趣味性，在使用该全息投影仪时，必须先将投影视频文件储存在起存储器作用的第一连接设备中，然后将此情侣吊坠和另一个内部设有金属连接丝的第二连接设备同时插入投影源主体的第一设备连接口和第二设备连接口中，之后投影电路开始工作，将视频投射在下方的折射主体上，折射主体由四片高透玻璃板组成，呈金字塔形状，由于光的折射，视频会在折射主体上合成为一个立体影像，从而实现全息投影视频的播放。

投影源电源电路，如图2 所示，电路由电源、开关元器件、视频存储器元器件、小型投影元器件组成，小型投影仪可以外接外部视频存储器并发出投影视频。