[實用新型]微掃描式全息成像器

有效

• 申請號: 202020786678.8
• 申請日: 2020-05-13
• 公開（公告）號: CN211698579U
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 王廣軍;余為偉
• 申請（專利權）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所(普通合伙) 42253
• 代理人: 王麗

本實用新型涉及3D成像領域，公開了一種微掃描式全息成像器，包括分別設置于全息成像器內部的二維成像元件、至少一個振鏡、成像鏡組和焦深掃描機構；振鏡的位置與二維顯示元件相對應，用于對光線進行光學轉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，用于對光線進行光學轉化并形成有二維畫面；焦深掃描機構與振鏡連接，用于控制振鏡的空間位置變動，實現對二維畫面的體掃描。本實用新型通過引入焦深掃描機構和多個振鏡實現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，可以穩定的實現超高分辨率和超快幀頻的3D成像/投影顯示功能。

技術領域

本實用新型涉及3D成像領域，尤其是涉及一種微掃描式全息成像器。

背景技術

3D顯示技術可以在傳統的二維顯示基礎上提供額外的深度信息，因此被認為是下一代顯示技術的發展方向。但是目前還沒有比較有效的實現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，不能夠為用戶提供真正有深度信息的3D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現真正的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/運動屏幕，系統存在較大的安全隱患，穩定性差，顯示空間非常有限，無法直接觸碰交互，顯示畫面程透明狀，無法表達正確的遮擋關系。

授權號為CN106773469B、CN 207114903U和CN 206431409U的專利公開了一種可以實現真實3D顯示的方案。其關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現真實的3D畫面重現。其工作原理是使一個焦平面在深度方向上往復掃描(景深掃描)形成一個連續的3D畫面。這種方式，雖然可以實現3D畫面的投射，但是依賴于單個焦平面的掃描成像，對顯示系統的機械結構件的運動速度要求極高，系統的可靠性無法保證，對于畫面的刷新速度和畫面整體亮度無法實現最優化，同時就造成運算和控制系統及其復雜，難以實現穩定的畫面顯示，制造成本極高。這樣系統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定，一旦偏離理想裝配位置太遠都會嚴重影響成像質量。

申請號為202010029144.5的一種全固態全息投影器，通過在一個投影器內設置多個分立的焦平面實現了一種全固態全息顯示的效果。但是這種方式形成的3D畫面不是連續的，而實空間中的一個一個切片式畫面，不能完全實現連續的3D畫面，同時存在顯示空間有限、無法正確表現遮擋關系、存在安全隱患，系統可靠性差。此外，還存在設備笨重應用形式限制大等問題。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題就在于：針對上述現有技術的不足，提供一種微掃描式全息成像器，通過引入焦深掃描機構和多個振鏡實現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，可以穩定的實現超高分辨率和超快幀頻的3D成像/投影顯示功能。

為解決上述技術問題，本實用新型提出微掃描式全息成像器，包括分別設置于全息成像器內部的：

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，用于對光線進行光學轉化并形成有等效像面；

成像鏡組，其位置與等效像面相對應，用于對光線進行光學轉化并形成有二維畫面；以及

焦深掃描機構，與振鏡連接，用于控制振鏡的空間位置變動，實現對二維畫面的體掃描。

進一步地，所述焦深掃描機構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，實現對二維畫面的體掃描。