[發明專利]一種基于強激光電離空氣的三維空中成像裝置

在審

• 申請號: 202010048279.6
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111157606A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 范超;韓東成
• 申請（專利權）人: 安徽省東超科技有限公司
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62;G02B7/04;G02B26/10
• 代理公司: 北京景聞知識產權代理有限公司 11742
• 代理人: 賈玉姣

本發明公開了一種基于強激光電離空氣的三維空中成像裝置，包括：脈沖光源、光學快門、振鏡組件、透鏡組件和控制器，脈沖光源產生的脈沖光束通過出光口照出，光學快門設在出光口處用于打開或關閉出光口，振鏡組件設在脈沖光束的照射路徑上用于在水平或豎直方向上改變脈沖光束的照射方向，透鏡組件用于對振鏡組件反射出的脈沖光束聚焦用以在成像區域對應的位置使空氣發生電離形成全息實像，控制器信號連接脈沖光源與光學快門，并通過控制脈沖光源輸出脈沖的能量以及光學快門的閉合調節電離發光點的亮度。光學快門與脈沖光源配合，可以控制全息成像中不同位置的亮度，利用亮度的配合可以顯示全息成像的畫面感和層次感，進而可以提升空氣電離顯示畫面的顯示效果。

技術領域

本發明涉及空氣顯示領域，尤其是涉及一種基于強激光電離空氣的三維空中成像裝置。

背景技術

現有的空氣電離系統包括高功率脈沖光源、光束調控和空氣電離三個模塊，其中光束調控模塊包括二維高速掃描振鏡和由變焦透鏡以及平場聚焦透鏡組成的透鏡組件。振鏡系統由x方向和y方向的振鏡組合而成，可以使反射光束在一個平面內的x方向和y方向掃描；變焦透鏡是通過改變透鏡的焦距從而改變電離區域聚焦點處z方向的位置，結合x方向和y方向振鏡，可操控電離點位置在三維立體空間內變化；平場聚焦透鏡則是控制光束在整個平面內形成均勻大小的聚焦光斑，抑制光斑畸變。為了增加顯示畫面的像素，在光束調控系統中增加空間光調制器，通過調制光場的振幅、相位、偏振態等參量達到光波調制的目的，由空間光調制器調制的光束，經聚焦模組后形成多個聚焦點，因此增加了顯示畫面的像素。

然而，實際的畫面顯示中還存在不連續圖像的顯示需求以及對畫面不同區域的顯示亮度要求不同的顯示需求，因此本發明裝置通過控制電離亮點的間斷和亮度解決了以上需求，提高了顯示效果。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提供了一種基于強激光電離空氣的三維空中成像裝置，所述基于強激光電離空氣的三維空中成像裝置通過調整成像區域不同位置處電離亮光點的間斷和亮度，可以提升空氣電離顯示畫面的顯示效果。

根據本發明實施例的基于強激光電離空氣的三維空中成像裝置，包括：脈沖光源、光學快門、振鏡組件、透鏡組件和控制器，所述脈沖光源上設有出光口，所述脈沖光源產生的脈沖光束通過所述出光口照出，所述光學快門設在所述出光口處用于打開或關閉所述出光口，所述振鏡組件設在所述脈沖光束的照射路徑上用于在水平或豎直方向上改變所述脈沖光束的照射方向，所述透鏡組件用于對所述振鏡組件反射出的脈沖光束聚焦以在對應的位置使空氣發生電離從而形成全息實像，所述控制器信號連接所述脈沖光源與所述光學快門，并在所述光學快門關閉所述出光口時調節所述脈沖光束的能量。

根據本發明實施例的基于強激光電離空氣的三維空中成像裝置，利用光學快門與脈沖光源配合，可以控制全息成像中不同位置的亮度，利用亮度的配合可以增加顯示全息成像的畫面感和層次感，進而可以提升空氣電離顯示畫面的顯示效果。

根據本發明的一些實施例，還包括：擴束鏡，所述擴束鏡設在所述所述脈沖光源與所述光學快門之間用于控制所述光束的束腰光斑大小。

根據本發明的一些實施例，還包括：光電探測器，所述光電探測器設在所述脈沖光源與所述光學快門之間用于監測所述脈沖光源輸出脈沖的平均功率。

根據本發明的一些實施例，所述脈沖光源與所述光學快門之間設有分光片，所述分光片用于將所述脈沖光源輸出的光束部分反射到多個所述光電探測器上。

根據本發明的一些實施例，還包括：空間光調制器，所述空間光調制器設在所述脈沖光源與所述振鏡組件之間用于對脈沖光束的參數進行調整。

根據本發明的一些實施例，還包括：散熱器，所述散熱器設在所述脈沖光源與所述光學快門之間，用于降低光學快門遮擋脈沖光束時產生的熱量積累。

根據本發明的一些實施例，所述分光片的透光率為A，0.99≤A≤0.995。