[實(shí)用新型]微掃描式全息成像器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202020786678.8
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN211698579U
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王廣軍;余為偉
• 申請（專利權(quán)）人: 荊門市探夢科技有限公司
• 主分類號: G03B35/18
• 分類號: G03B35/18;G02B30/56;G02B30/54
• 代理公司: 荊門市森皓專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42253
• 代理人: 王麗

本實(shí)用新型涉及3D成像領(lǐng)域，公開了一種微掃描式全息成像器，包括分別設(shè)置于全息成像器內(nèi)部的二維成像元件、至少一個振鏡、成像鏡組和焦深掃描機(jī)構(gòu)；振鏡的位置與二維顯示元件相對應(yīng)，用于對光線進(jìn)行光學(xué)轉(zhuǎn)化并形成有等效像面；成像鏡組的位置與二維成像元件相對應(yīng)，用于對光線進(jìn)行光學(xué)轉(zhuǎn)化并形成有二維畫面；焦深掃描機(jī)構(gòu)與振鏡連接，用于控制振鏡的空間位置變動，實(shí)現(xiàn)對二維畫面的體掃描。本實(shí)用新型通過引入焦深掃描機(jī)構(gòu)和多個振鏡實(shí)現(xiàn)了投影畫面周期性體掃描(布拉格周期掃描)，大大降低了體掃描的振幅，提高掃描頻率，可以穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)超高分辨率和超快幀頻的3D成像/投影顯示功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及3D成像領(lǐng)域，尤其是涉及一種微掃描式全息成像器。

背景技術(shù)

3D顯示技術(shù)可以在傳統(tǒng)的二維顯示基礎(chǔ)上提供額外的深度信息，因此被認(rèn)為是下一代顯示技術(shù)的發(fā)展方向。但是目前還沒有比較有效的實(shí)現(xiàn)3D顯示的方案，商用比較成功的案例大多是基于立體圖像對的偽3D技術(shù)，不能夠?yàn)橛脩籼峁┱嬲猩疃刃畔⒌?D畫面。比如電影院的3D電影，其原理是使用投影儀在屏幕上投射兩個二維的左右眼圖像對，通過佩戴選擇性濾光眼睛，使兩只眼睛接收到不同的畫面，從而給人造成一種看到3D畫面的假象，但其實(shí)投射出去的畫面只是2D畫面。長時間觀看還會引起眼睛不適。

利用體掃描成像方式可以實(shí)現(xiàn)真正的3D效果，已是一種非常有潛力的3D解決方案。但是體掃描成像3D往往需要一個高速旋轉(zhuǎn)/運(yùn)動屏幕，系統(tǒng)存在較大的安全隱患，穩(wěn)定性差，顯示空間非常有限，無法直接觸碰交互，顯示畫面程透明狀，無法表達(dá)正確的遮擋關(guān)系。

授權(quán)號為CN106773469B、CN 207114903U和CN 206431409U的專利公開了一種可以實(shí)現(xiàn)真實(shí)3D顯示的方案。其關(guān)鍵部件為一個立體顯示模塊，立體顯示模塊通過景深掃描可以實(shí)現(xiàn)真實(shí)的3D畫面重現(xiàn)。其工作原理是使一個焦平面在深度方向上往復(fù)掃描(景深掃描)形成一個連續(xù)的3D畫面。這種方式，雖然可以實(shí)現(xiàn)3D畫面的投射，但是依賴于單個焦平面的掃描成像，對顯示系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)件的運(yùn)動速度要求極高，系統(tǒng)的可靠性無法保證，對于畫面的刷新速度和畫面整體亮度無法實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化，同時就造成運(yùn)算和控制系統(tǒng)及其復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的畫面顯示，制造成本極高。這樣系統(tǒng)的可靠性就難以保證，成像芯片本身的抗振動能力就非常有限，即使普通的碰撞或者跌落都有可能造成損壞，同樣成像鏡片的位置精度本身就需要非常難以穩(wěn)定，一旦偏離理想裝配位置太遠(yuǎn)都會嚴(yán)重影響成像質(zhì)量。

申請?zhí)枮?02010029144.5的一種全固態(tài)全息投影器，通過在一個投影器內(nèi)設(shè)置多個分立的焦平面實(shí)現(xiàn)了一種全固態(tài)全息顯示的效果。但是這種方式形成的3D畫面不是連續(xù)的，而實(shí)空間中的一個一個切片式畫面，不能完全實(shí)現(xiàn)連續(xù)的3D畫面，同時存在顯示空間有限、無法正確表現(xiàn)遮擋關(guān)系、存在安全隱患，系統(tǒng)可靠性差。此外，還存在設(shè)備笨重應(yīng)用形式限制大等問題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題就在于：針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微掃描式全息成像器，通過引入焦深掃描機(jī)構(gòu)和多個振鏡實(shí)現(xiàn)了成像畫面周期性體掃描，大大降低了體掃描的振幅，提高掃描頻率，可以穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)超高分辨率和超快幀頻的3D成像/投影顯示功能。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出微掃描式全息成像器，包括分別設(shè)置于全息成像器內(nèi)部的：

二維成像元件；

至少一個振鏡，其位置與二維成像元件相對應(yīng)，用于對光線進(jìn)行光學(xué)轉(zhuǎn)化并形成有等效像面；

成像鏡組，其位置與等效像面相對應(yīng)，用于對光線進(jìn)行光學(xué)轉(zhuǎn)化并形成有二維畫面；以及

焦深掃描機(jī)構(gòu)，與振鏡連接，用于控制振鏡的空間位置變動，實(shí)現(xiàn)對二維畫面的體掃描。

進(jìn)一步地，所述焦深掃描機(jī)構(gòu)還分別與二維成像元件和/或成像鏡組連接，用于控制二維成像元件和/或成像鏡組的空間位置變動，實(shí)現(xiàn)對二維畫面的體掃描。