成像装置的制作方法

本发明涉及图像成像，尤其涉及一种成像装置。

背景技术：

1、三维图像是指在三维空间中描述物体形状和结构的图像，三维图像不仅可以显示物体的外观，还可以呈现物体的深度和立体感。

2、从三维图像可以被渲染开始，人们便开始不断努力探索如何能够在平面型的显示器中渲染出三维图像，例如，早期公开了基于双目视觉互相配合来呈现立体效果的技术，该技术需要依托于特殊的眼镜(或可称三维眼镜)来使观看者观看到三维效果；后来，也有一些不依赖眼镜的三维图像成像(绘制)技术，例如基于视差屏障和透镜镜头阵列实现，需要观看者保持在特定的视角进行观看。

3、进一步地，随着三维图像技术的不断发展，如今已可以通过特殊的三维显示器直接绘制出三维图像，它允许观看者从任何角度查看所显示的三维图像，并且无需佩戴特殊的眼镜，这些特殊三维显示器的工作原理是通过将光发射或反射到雾气或水滴等辅助介质上，以实现三维图像的成像。

4、然而，基于雾气或水滴反射光来实现无介质渲染图像的技术，通常需要在成像处提前铺设相关的辅助介质，也即，需要先搭建三维成像场地，由此，导致三维图像只能在搭建有三维成像场地的位置成像，不便于观看者观看。

技术实现思路

1、本发明提供一种成像装置，用以解决现有技术中三维成像需要依赖于雾气或水滴等辅助物质的技术问题。

2、本发明提供一种成像装置，包括控制单元、激光源和激光位置调整单元；控制单元连接激光源和激光位置调整单元，用于解析待成像的图像，并控制激光源和激光位置调整单元；激光源用于发出激光；激光位置调整单元设置在激光源的光路上，激光位置调整单元用于调整激光在空间中的位置，使激光能在预设位置电离空气，以实现三维成像。

3、具体实施时，控制单元能够对待成像的图像进行解析，并在控制单元的控制下，激光源能够发出激光，激光位置调整单元能调整该激光在空间中的位置，使激光能在预设位置电离空气，由于激光电离空气可以在空气中发光，因此，控制单元可以根据待成像图像的信息控制激光位置调整单元，从而实现在空气中进行三维成像，无需依赖雾气或水滴等辅助物质，解决现有技术中三维成像需要依赖于雾气或水滴等辅助物质的技术问题；此外，无需搭建三维成像场地，观察者的观察场地不会受到限制；并且，由于在空气中形成的是实像，因此，观看者不用佩戴眼镜，可以裸眼360度观看。

4、可以理解的是，控制单元能不断对需要绘制(待显示)的三维图像进行解析，以三维视频中的某一帧图像为例，三维图像由体素组成，每个体素都有三个坐标(x坐标、y坐标和z坐标)；假如某一帧的三维图像可由150个体素组成，那么控制单元可分别得到这150个体素的x、y和z坐标，当激光穿过激光位置调整单元时，控制单元能依次控制激光位置调整单元，使激光通过激光位置调整单元到达150个体素对应在空气中的坐标位置，也即，会遍历这150个体素，到达后，激光会电离空气，依靠人眼的视觉暂留效应，在三维空间中观察到多个点同时发光，实现空中成像产生成像效果。

5、还可以理解的是，本发明所基于的基础技术即电离，也即，电离是指电子逃离分子或原子，当激光的强度达到一定程度时，它可以影响空气中的分子或原子，使它们的势能发生变化，从而产生一种称为势垒的障碍，在这种情况下，电子有可能逃离原子，也被称为隧道效应，随着激光强度的增加，电离的概率也会增加，导致更多的电子被释放，并且在一定条件下，这些电离的电子重新与原子结合时会发出光子，产生光的效应，被称为激光击穿，这种激光击穿现象在空气中表现为蓝白色的光，这种方法可以直接在空气中进行，因此，可以用来实现在三维空间中某个点产生光的效果。

6、根据本发明的一个实施方式，激光位置调整单元包括沿光路的方向依次排布的扫描振镜和变焦透镜；扫描振镜设置在光路上，并连接控制单元，用于调整激光在横坐标和纵坐标的位置；变焦透镜设置在光路上，并连接控制单元，用于调整激光在高度坐标的位置。

7、根据本发明的一个实施方式，横坐标为待成像的图像在横向方向的坐标；纵坐标为待成像的图像在竖向方向的坐标；高度坐标为待成像的图像在深度方向的坐标。

8、根据本发明的一个实施方式，还包括空间光调制器，空间光调制器设置在光路上，并连接控制单元，激光源、空间光调制器和扫描振镜沿光路的方向依次排布，空间光调制器用于调制激光的相位。

9、根据本发明的一个实施方式，还包括第一光束调整装置，设置在光路上，空间光调制器、第一光束调整装置和扫描振镜沿光路的方向依次排布，第一光束调整装置用于减少激光的光斑。

10、根据本发明的一个实施方式，第一光束调整装置包括第一透镜和第二透镜，第一透镜和第二透镜设置在光路上并沿光路的方向依次排布。

11、根据本发明的一个实施方式，还包括第二光束调整装置，设置在光路上，扫描振镜、第二光束调整装置和变焦透镜沿光路的方向依次排布，第二光束调整装置用于扩大激光的光斑。

12、根据本发明的一个实施方式，第二光束调整装置包括第三透镜和第四透镜，第三透镜和第四透镜设置在光路上，第三透镜和第四透镜沿光路方向依次排布。

13、根据本发明的一个实施方式，还包括反射镜，设置在光路上，第四透镜、反射镜和变焦透镜沿光路方向依次排布，用于改变光路的方向，调整图像的成像位置。

14、根据本发明的一个实施方式，激光源为飞秒激光源。

15、本发明的成像装置的特点及优点是：

16、控制单元能够对待成像的图像进行解析，并在控制单元的控制下，激光源能够发出激光，激光位置调整单元能调整该激光在空间中的位置，使激光能在预设位置电离空气，由于激光电离空气可以在空气中发光，因此，控制单元可以根据待成像图像的信息控制激光位置调整单元，从而实现在空气中进行三维成像，无需依赖雾气或水滴等辅助物质，解决现有技术中三维成像需要依赖于雾气或水滴等辅助物质的技术问题；此外，无需搭建三维成像场地，观察者的观察场地不会受到限制；并且，由于在空气中形成的是实像，因此，观看者不用佩戴眼镜，可以裸眼360度观看。

技术特征：

1.一种成像装置，其特征在于，包括控制单元(100)、激光源(200)和激光位置调整单元(300)；

2.根据权利要求1所述的成像装置，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的成像装置，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的成像装置，其特征在于，还包括空间光调制器(400)，所述空间光调制器(400)设置在所述光路上，并连接所述控制单元(100)，所述激光源(200)、所述空间光调制器(400)和所述扫描振镜(310)沿所述光路的方向依次排布，所述空间光调制器(400)用于调制所述激光的相位。

5.根据权利要求4所述的成像装置，其特征在于，还包括第一光束调整装置(500)，设置在所述光路上，所述空间光调制器(400)、所述第一光束调整装置(500)和所述扫描振镜(310)沿所述光路的方向依次排布。

6.根据权利要求5所述的成像装置，其特征在于，所述第一光束调整装置(500)包括第一透镜(510)和第二透镜(520)，所述第一透镜(510)和所述第二透镜(520)设置在所述光路上并沿所述光路的方向依次排布。

7.根据权利要求3所述的成像装置，其特征在于，还包括第二光束调整装置(600)，设置在所述光路上，所述扫描振镜(310)、所述第二光束调整装置(600)和所述变焦透镜(320)沿所述光路的方向依次排布。

8.根据权利要求7所述的成像装置，其特征在于，所述第二光束调整装置(600)包括第三透镜(610)和第四透镜(620)，所述第三透镜(610)和所述第四透镜(620)设置在所述光路上，所述第三透镜(610)和所述第四透镜(620)沿所述光路方向依次排布。

9.根据权利要求8所述的成像装置，其特征在于，还包括反射镜(700)，设置在所述光路上，所述第四透镜(620)、所述反射镜(700)和所述变焦透镜(320)沿所述光路方向依次排布，用于改变所述光路的方向，调整所述图像的成像位置。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的成像装置，其特征在于，所述激光源(200)为飞秒激光源。

技术总结本发明涉及图像成像技术领域，提供一种成像装置。本发明的成像装置包括控制单元、激光源和激光位置调整单元；控制单元连接激光源和激光位置调整单元，用于解析待成像的图像，控制激光源和激光位置调整单元；激光源用于发出激光；激光位置调整单元设置在激光源的光路上，激光位置调整单元用于调整激光在空间中的位置，以实现三维成像。具体实施时，控制单元能够对待成像的图像进行解析，并在控制单元的控制下，激光源能够发出激光，激光位置调整单元能调整该激光在空间中的位置，使激光能在预设位置电离空气，实现在空气中进行三维成像，对无介质下三维图像的绘制技术进行开创。技术研发人员：冯翀,郭嘉伟,张梦遥受保护的技术使用者：湖州深光科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5