[实用新型]微扫描式全息成像器

说明书

本实用新型涉及3D成像领域，公开了一种微扫描式全息成像器，包括分别设置于全息成像器内部的二维成像元件、至少一个振镜、成像镜组和焦深扫描机构；振镜的位置与二维显示元件相对应，用于对光线进行光学转化并形成有等效像面；成像镜组的位置与二维成像元件相对应，用于对光线进行光学转化并形成有二维画面；焦深扫描机构与振镜连接，用于控制振镜的空间位置变动，实现对二维画面的体扫描。本实用新型通过引入焦深扫描机构和多个振镜实现了投影画面周期性体扫描(布拉格周期扫描)，大大降低了体扫描的振幅，提高扫描频率，可以稳定的实现超高分辨率和超快帧频的3D成像/投影显示功能。

技术领域

本实用新型涉及3D成像领域，尤其是涉及一种微扫描式全息成像器。

背景技术

3D显示技术可以在传统的二维显示基础上提供额外的深度信息，因此被认为是下一代显示技术的发展方向。但是目前还没有比较有效的实现3D显示的方案，商用比较成功的案例大多是基于立体图像对的伪3D技术，不能够为用户提供真正有深度信息的3D画面。比如电影院的3D电影，其原理是使用投影仪在屏幕上投射两个二维的左右眼图像对，通过佩戴选择性滤光眼睛，使两只眼睛接收到不同的画面，从而给人造成一种看到3D画面的假象，但其实投射出去的画面只是2D画面。长时间观看还会引起眼睛不适。

利用体扫描成像方式可以实现真正的3D效果，已是一种非常有潜力的3D解决方案。但是体扫描成像3D往往需要一个高速旋转/运动屏幕，系统存在较大的安全隐患，稳定性差，显示空间非常有限，无法直接触碰交互，显示画面程透明状，无法表达正确的遮挡关系。

授权号为CN106773469B、CN 207114903U和CN 206431409U的专利公开了一种可以实现真实3D显示的方案。其关键部件为一个立体显示模块，立体显示模块通过景深扫描可以实现真实的3D画面重现。其工作原理是使一个焦平面在深度方向上往复扫描(景深扫描)形成一个连续的3D画面。这种方式，虽然可以实现3D画面的投射，但是依赖于单个焦平面的扫描成像，对显示系统的机械结构件的运动速度要求极高，系统的可靠性无法保证，对于画面的刷新速度和画面整体亮度无法实现最优化，同时就造成运算和控制系统及其复杂，难以实现稳定的画面显示，制造成本极高。这样系统的可靠性就难以保证，成像芯片本身的抗振动能力就非常有限，即使普通的碰撞或者跌落都有可能造成损坏，同样成像镜片的位置精度本身就需要非常难以稳定，一旦偏离理想装配位置太远都会严重影响成像质量。

申请号为202010029144.5的一种全固态全息投影器，通过在一个投影器内设置多个分立的焦平面实现了一种全固态全息显示的效果。但是这种方式形成的3D画面不是连续的，而实空间中的一个一个切片式画面，不能完全实现连续的3D画面，同时存在显示空间有限、无法正确表现遮挡关系、存在安全隐患，系统可靠性差。此外，还存在设备笨重应用形式限制大等问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对上述现有技术的不足，提供一种微扫描式全息成像器，通过引入焦深扫描机构和多个振镜实现了成像画面周期性体扫描，大大降低了体扫描的振幅，提高扫描频率，可以稳定的实现超高分辨率和超快帧频的3D成像/投影显示功能。

为解决上述技术问题，本实用新型提出微扫描式全息成像器，包括分别设置于全息成像器内部的：

二维成像元件；

至少一个振镜，其位置与二维成像元件相对应，用于对光线进行光学转化并形成有等效像面；

成像镜组，其位置与等效像面相对应，用于对光线进行光学转化并形成有二维画面；以及

焦深扫描机构，与振镜连接，用于控制振镜的空间位置变动，实现对二维画面的体扫描。

进一步地，所述焦深扫描机构还分别与二维成像元件和/或成像镜组连接，用于控制二维成像元件和/或成像镜组的空间位置变动，实现对二维画面的体扫描。