DE102019104835B4 - Method and device for generating a three-dimensional image - Google Patents
Method and device for generating a three-dimensional image Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019104835B4 DE102019104835B4 DE102019104835.4A DE102019104835A DE102019104835B4 DE 102019104835 B4 DE102019104835 B4 DE 102019104835B4 DE 102019104835 A DE102019104835 A DE 102019104835A DE 102019104835 B4 DE102019104835 B4 DE 102019104835B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- laser radiation
- working medium
- image
- self
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 75
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 29
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
- G02B30/50—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels
- G02B30/56—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images the image being built up from image elements distributed over a 3D volume, e.g. voxels by projecting aerial or floating images
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Verfahren zur Erzeugung eines dreidimensionalen Bildes, mit den Verfahrensschritten:
- Erzeugen von Laserstrahlung (9);
- Fokussieren der Laserstrahlung in ein Arbeitsmedium (4), das die Laserstrahlung in dem Fokus (7) zumindest zum Teil in Sekundärlicht (6) umwandelt;
- Führen des Fokus (7) entlang einer durch das Arbeitsmedium (4) verlaufenden Trajektorie unter gleichzeitiger Modulation der Laserstrahlung, wodurch ein selbstleuchtendes Bild (8) in dem Arbeitsmedium (4) erzeugt wird; und
- optisches Abbilden des selbstleuchtenden Bildes (8), wobei ein reelles, dreidimensionales, frei im Raum positioniertes Bild (13) des selbstleuchtenden Bildes (8) in einem Abbildungsvolumen außerhalb des Arbeitsmediums (4) erzeugt wird, wobei sich die Richtung der optischen Abbildung von der Einstrahlrichtung der Laserstrahlung in das Arbeitsmedium (4) unterscheidet.
Method for generating a three-dimensional image, with the method steps:
- Generating laser radiation (9);
- Focusing the laser radiation in a working medium (4) which converts the laser radiation in the focus (7) at least partially into secondary light (6);
- Guiding the focus (7) along a trajectory running through the working medium (4) with simultaneous modulation of the laser radiation, whereby a self-illuminating image (8) is generated in the working medium (4); and
- optical imaging of the self-illuminating image (8), a real, three-dimensional image (13) of the self-luminous image (8) positioned freely in space being generated in an imaging volume outside of the working medium (4), the direction of the optical imaging being different from the direction of incidence of the laser radiation in the working medium (4).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines dreidimensionalen Bildes.The invention relates to a method and a device for generating a three-dimensional image.
Es existieren im Stand der Technik verschiedene Ansätze zur Erzeugung dreidimensionaler Bilder. Alle bekannten Lösungen sind mit Nachteilen behaftet.Various approaches to generating three-dimensional images exist in the prior art. All known solutions have disadvantages.
Bekannt sind z.B. stationäre Hologramme. Hologramme nutzen bekanntlich den Wellencharakter des Lichts aus, um dreidimensionale Darstellungen zu erzielen. Die abgebildeten Motive scheinen bei der Betrachtung frei im Raum zu schweben. Bei seitlichen Bewegungen kann auch um ein abgebildetes Objekt herumgesehen werden, und bei beidäugiger Betrachtung entsteht ein vollständig dreidimensionaler Eindruck. Bei der holografischen Bilderzeugung wird Licht aus einer kohärenten Lichtquelle durch ein holografisches Element so in Phase und/oder Amplitude moduliert, dass es dem Lichtfeld eines realen, dreidimensionalen Objektes entspricht. Das holografische Element wird meist als mikro- oder nano-strukturiertes optisches Element umgesetzt, die Beleuchtung erfolgt durch einen Laser, der von diesem Element reflektiert oder durch es transmittiert wird. Der Nachteil dieser Methode ist, dass das holografische Element nicht rekonfigurierbar ist, so dass sich lediglich ein stationäres Bild erzeugen lässt. Gleichzeitig ist die Größe der Abbildung durch die Größe des holografischen Elementes limitiert. Die Kosten pro Element sind aufgrund der aufwendigen Herstellung meist sehr hoch.For example, stationary holograms are known. As is well known, holograms use the wave character of light to achieve three-dimensional representations. The motifs shown seem to float freely in space when viewed. It is also possible to see around an imaged object when moving laterally, and a full three-dimensional impression is created when viewing with binoculars. In holographic imaging, light from a coherent light source is modulated in phase and/or amplitude by a holographic element in such a way that it corresponds to the light field of a real, three-dimensional object. The holographic element is usually implemented as a micro- or nano-structured optical element, the illumination is provided by a laser, which is reflected by this element or transmitted through it. The disadvantage of this method is that the holographic element cannot be reconfigured, so that only a stationary image can be generated. At the same time, the size of the image is limited by the size of the holographic element. The costs per element are usually very high due to the complex production.
Bekannt sind auch adaptierbare Hologramme. Bei diesen wird anstatt des statischen holografischen Elementes ein programmierbares phasenaktives Display (ein SLM, engl.: „spatial light modulator“) genutzt, um ein variables Hologramm zu erzeugen. Diese Lösung ist mit der heute verfügbaren Technologie jedoch im Vergleich zu den oben beschriebenen stationären Hologrammen auf sehr kleine Abbildungen und geringe Auflösungen beschränkt. Größere Abbildungen bedürften größerer SLMs, die am Markt nicht verfügbar sind.Adaptable holograms are also known. In these, instead of the static holographic element, a programmable phase-active display (an SLM, engl.: "spatial light modulator") is used to generate a variable hologram. However, with the technology available today, this solution is limited to very small images and low resolutions compared to the stationary holograms described above. Larger images would require larger SLMs, which are not available on the market.
Bei statischen und adaptierbaren Hologrammen ist jedenfalls von Nachteil, dass eine extrem hohe Auflösung bei der Strukturierung des holografischen Elementes benötigt wird, da die das Bild erzeugende Lichtwellenfront und nicht das Bild selbst synthetisiert werden muss. Insbesondere für adaptierbare Hologramme bedeutet dies einen Kostennachteil. Der Rechenaufwand für die Datenaufbereitung bei Echtzeitanwendungen ist extrem hoch.In the case of static and adaptable holograms, it is in any case disadvantageous that an extremely high resolution is required when structuring the holographic element, since the light wave front generating the image and not the image itself has to be synthesized. In particular for adaptable holograms, this means a cost disadvantage. The computing effort for data preparation in real-time applications is extremely high.
Des Weiteren sind aus dem Stand der Technik objektschreibende Verfahren bekannt (vgl.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines selbstleuchtenden, dreidimensionalen Bildes anzugeben. Das Bild soll augensicher frei im Raum positioniert werden können.Against this background, it is the object of the invention to specify a method and a device for generating a self-illuminating, three-dimensional image. The image should be able to be freely positioned in the room in a way that is eye-safe.
Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein Verfahren zur Erzeugung eines dreidimensionalen Bildes, mit den Verfahrensschritten:
- - Erzeugen von Laserstrahlung;
- - Fokussieren der Laserstrahlung in ein Arbeitsmedium, das die Laserstrahlung in dem Fokus zumindest zum Teil in Sekundärlicht umwandelt;
- - Führen des Fokus entlang einer durch das Arbeitsmedium verlaufenden Trajektorie unter gleichzeitiger Modulation der Laserstrahlung, wodurch ein selbstleuchtendes Bild in dem Arbeitsmedium erzeugt wird; und
- - optisches Abbilden des selbstleuchtenden Bildes, wobei ein reelles, dreidimensionales, frei im Raum positioniertes Bild des selbstleuchtenden Bildes in einem Abbildungsvolumen außerhalb des Arbeitsmediums erzeugt wird, wobei sich die Richtung der optischen Abbildung von der Einstrahlrichtung der Laserstrahlung in das Arbeitsmedium unterscheidet.
- - Generation of laser radiation;
- - Focusing the laser radiation in a working medium that converts the laser radiation in the focus at least partially into secondary light;
- - Guide the focus along a running through the working medium trajectory with simultaneous modulation of the laser radiation, whereby a self-illuminating image is generated in the working medium; and
- - optical imaging of the self-illuminating image, with a real, three-dimensional, freely positioned image of the self-illuminating image being generated in an imaging volume outside of the working medium, the direction of the optical imaging being different from the direction of incidence of the laser radiation into the working medium.
Außerdem löst die Erfindung die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines dreidimensionalen Bildes, mit
- - einem Laser, der Laserstrahlung erzeugt;
- - einem Modulator, der die Laserstrahlung moduliert;
- - einem Arbeitsmedium, das die Laserstrahlung zumindest zum Teil
- - einem ersten optischen System, das die Laserstrahlung in das Arbeitsmedium fokussiert und ablenkt und so den Fokus entlang einer durch das Arbeitsmedium verlaufenden Trajektorie unter gleichzeitiger Modulation der Laserstrahlung führt, wobei in dem Arbeitsmedium durch das im Fokus abgestrahlte Sekundärlicht ein selbstleuchtendes Bild entsteht; und
- - ein zweites optisches System, das durch optische Abbildung des selbstleuchtenden Bildes ein reelles, dreidimensionales, frei im Raum positioniertes Bild des selbstleuchtenden Bildes in einem Abbildungsvolumen außerhalb des Arbeitsmediums erzeugt, wobei sich die Richtung der optischen Abbildung von der Einstrahlrichtung der Laserstrahlung in das Arbeitsmedium unterscheidet.
- - a laser that generates laser radiation;
- - a modulator which modulates the laser radiation;
- - A working medium, the laser radiation at least in part
- - A first optical system that focuses and deflects the laser radiation into the working medium and thus guides the focus along a trajectory running through the working medium while simultaneously modulating the laser radiation, a self-luminous image being produced in the working medium by the secondary light emitted in the focus; and
- - a second optical system that generates a real, three-dimensional image of the self-luminous image that is positioned freely in space in an imaging volume outside of the working medium by optical imaging of the self-luminous image, with the direction of the optical imaging being different from the direction of incidence of the laser radiation in the working medium .
Das erfindungsgemäße Verfahren übernimmt die oben beschriebene, objektschreibende Methode zur Erzeugung des selbstleuchtendes Bildes in dem Arbeitsmedium.The method according to the invention adopts the object-writing method described above for generating the self-illuminating image in the working medium.
Das Verfahren der Erfindung beruht vorzugsweise auf der Nutzung eines starken Dauerstrichlasers, eines gepulsten Lasers oder eines Ultrakurzpulslasers zur Erzeugung der Laserstrahlung.The method of the invention is preferably based on the use of a strong continuous wave laser, a pulsed laser or an ultrashort pulse laser to generate the laser radiation.
Die Umwandlung der Laserstrahlung in Sekundärlicht erfolgt zweckmäßig, wie bei dem bekannten Verfahren, durch einen nichtlinearen optischen Prozess in dem Arbeitsmedium (z.B. durch ein durch die Laserstrahlung zum Leuchten angeregtes Plasma in einem fluiden Arbeitsmedium, durch Zwei- oder Mehrphotonenfluoreszenz oder auch durch lokale thermische Emission).The conversion of the laser radiation into secondary light is expediently carried out, as in the known method, by a non-linear optical process in the working medium (e.g. by a plasma excited by the laser radiation to glow in a fluid working medium, by two- or multi-photon fluorescence or also by local thermal emission ).
Auch ist die Verwendung von Laserstrahlung bei verschiedenen Wellenlängen denkbar (z.B. aus mehreren parallel betriebenen Laserquellen), wobei die Laserstrahlung bei den verschiedenen Wellenlängen unabhängig moduliert wird, um durch entsprechend darauf abgestimmte nichtlineare Prozesse im Arbeitsmedium das Sekundärlicht bei verschiedenen Farben (z.B. im roten, grünen und blauen Spektralbereich) zu erzeugen. Auf diese Weise kann das dreidimensionale Bild farbig erzeugt werden.The use of laser radiation at different wavelengths is also conceivable (e.g. from several laser sources operated in parallel), with the laser radiation at the different wavelengths being modulated independently in order to produce the secondary light in different colors (e.g. red, green, and blue spectral range). In this way, the three-dimensional image can be generated in color.
Die Laserstrahlung wird z.B. durch ein erstes optisches System mit Scanneroptik in das Arbeitsmedium fokussiert. Das erste optische System kann dabei mittels Linsen oder mittels Spiegeln oder mittels mikrooptischer Elemente oder einer Kombination dieser Komponenten realisiert sein. Die Scanneroptik kann durch einen oder mehrere bewegliche oder deformierbare Spiegel oder Linsen oder durch ein phasenaktives Element oder ein Mikrospiegel-Array oder eine Kombination dieser Komponenten realisiert sein. Die Scanneroptik muss dabei so beschaffen sein, dass der Fokus des Laserstrahls mit hinreichender Geschwindigkeit und durch ein hinreichend großes Volumen des Arbeitsmediums bewegt wird. Denkbar ist auch, dass der Laserstrahl durch eine geeignete Optik in mehrere Teilstrahlen aufgespalten werden, um das Volumen des Arbeitsmediums entlang mehrerer Trajektorien parallel abzutasten. Auch ist eine Strahlformung denkbar, so dass musterhaltige Foki im Arbeitsmedium entstehen.The laser radiation is focused into the working medium, e.g. by a first optical system with scanner optics. In this case, the first optical system can be implemented by means of lenses or by means of mirrors or by means of micro-optical elements or a combination of these components. The scanner optics can be realized by one or more movable or deformable mirrors or lenses or by a phase-active element or a micromirror array or a combination of these components. The scanner optics must be designed in such a way that the focus of the laser beam is moved with sufficient speed and through a sufficiently large volume of the working medium. It is also conceivable for the laser beam to be split into several partial beams by suitable optics in order to scan the volume of the working medium in parallel along several trajectories. Beam shaping is also conceivable, so that patterned foci are created in the working medium.
Das Arbeitsmedium kann mit Vorteil in einer Medienkammer mit für die Laserstrahlung bzw. das Sekundärlicht transparenter Wandung eingeschlossen sein. Diese Kammer dient dazu, das geeignete Arbeitsmedium für den lichtumwandelnden Prozess zur Verfügung zu stellen und geeignet zu konditionieren, um beispielsweise die Lichtausbeute zu erhöhen. Sie dient auch dazu, Prozessmedien und Nebenprodukte von der Umgebung zu isolieren. Der Zustand des Arbeitsmediums kann durch in die Medienkammer eingebaute oder externe Sensoren überprüft und durch geeignete Aktoren beeinflusst und eingestellt werden.The working medium can advantageously be enclosed in a media chamber with a wall that is transparent to the laser radiation or the secondary light. This chamber serves to provide the appropriate working medium for the light-converting process and to condition it appropriately, for example to increase the light yield. It also serves to isolate process media and by-products from the environment. The condition of the working medium can be checked by sensors built into the media chamber or by external sensors and can be influenced and adjusted by suitable actuators.
Der nicht umgewandelte Teil der Laserstrahlung wird zweckmäßig in einem in Strahlrichtung hinter dem Fokus angeordneten Absorberelement sicher absorbiert und als Wärme dissipiert. Das Absorberelement kann als Teil der Medienkammer ausgeführt sein.The unconverted part of the laser radiation is expediently safely absorbed in an absorber element arranged behind the focus in the direction of the beam and dissipated as heat. The absorber element can be designed as part of the media chamber.
Das umgewandelte, nicht-gerichtete Sekundärlicht wird zweckmäßig mittels eines optischen Filters von unerwünschten Lichtanteilen bereinigt. Dazu gehört z. B. Rest- oder Streulicht der Laserstrahlung oder Lichtanteile mit nicht gewünschten Wellenlängen, z.B, im ultravioletten Spektralbereich, aber auch zu hohe Intensitätsspitzen im sichtbaren Spektralbereich.The converted, non-directional secondary light is expediently cleaned of undesired light components by means of an optical filter. This includes e.g. B. Residual or scattered light of the laser radiation or light components with undesired wavelengths, for example, in the ultraviolet spectral range, but also too high intensity peaks in the visible spectral range.
Das (bereinigte) Sekundärlicht wird erfindungsgemäß mittels eines zweiten optischen Systems in ein Abbildungsvolumen außerhalb des Arbeitsmediums abgebildet. Durch das Abbilden des in dem Arbeitsmedium erzeugten selbstleuchtenden Bildes wird ein reelles Bild in dem Abbildungsvolumen erzeugt. Das zweite optische System kann dabei mittels Linsen oder mittels (gekrümmter) Spiegel oder mittels mikrooptischer Elemente oder einer Kombination aus diesen Komponenten realisiert sein. Das zweite optische System führt eine Punkt-zu-Punkt-Abbildung des selbstleuchtenden Bildes in das Abbildungsvolumen durch. Die Abbildung kann dabei anwendungsentsprechend ausgelegt sein und beispielweise Verzerrungen oder Vergrößerungen oder Verkleinerungen beinhalten.According to the invention, the (corrected) secondary light is imaged by means of a second optical system in an imaging volume outside of the working medium. By imaging the self-luminous image created in the working medium, a real image is created in the imaging volume. The second optical system can be implemented using lenses or using (curved) mirrors or using micro-optical elements or a combination of these components. The second optical system performs point-to-point imaging of the self-luminous image into the imaging volume. The mapping can be designed according to the application and can contain, for example, distortions or enlargements or reductions.
Erfindungsgemäß unterscheidet sich die Richtung der optischen Abbildung von der Einstrahlrichtung der Laserstrahlung in das Arbeitsmedium. Z.B. können die Richtung der optischen Abbildung und die Einstrahlrichtung der Laserstrahlung in das Arbeitsmedium im Wesentlichen orthogonal sein. Auf diese Weise kann die Laserstrahlung besonders sicher von dem Betrachter des Bildes im Abbildungsvolumen ferngehalten werden.According to the invention, the direction of the optical imaging differs from the direction of incidence of the laser radiation in the working medium. For example, the direction of the optical imaging and the direction of incidence of the laser radiation into the working medium can be essentially orthogonal. In this way, the laser radiation can be kept particularly safely away from the viewer of the image in the imaging volume.
Die Reihenfolge des optischen Filters und des zweiten optischen Systems können im Strahlengang vertauscht sein oder eine konstruktive Einheit bilden. Das zweite optische System und/oder das optische Filter können auch konstruktive Bestandteile der Medienkammer sein.The order of the optical filter and the second optical system can be interchanged in the beam path or form a constructive unit. The second optical system and/or the optical filter can also be structural components of the media chamber.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, großvolumige, frei im Raum positionierte dreidimensionale Bilder umzusetzen, wobei das maximale Abbildungsvolumen, d.h. die maximale Bildgröße lediglich durch die Leistung der Laserstrahlung und der optischen Systeme beschränkt Ist. Die erfindungsgemäß zum Einsatz kommenden Komponenten haben deutlich günstigere Skalierungseigenschaften als herkömmlich für Hologramme verwendete mikrooptische Elemente. Außerdem eignet sich die Erfindung zur Erzeugung bewegter Bilder. Es können hochauflösende Objekte (Auflösung im Bereich des Fokusdurchmessers) in großen Volumina dargestellt werden und die Datenaufbereitung und Verarbeitung ist einfach, da keine Umrechnung vom Bildin den Wellenfeldraum notwendig ist. Eine Echtzeitanwendung ist daher möglich. The method according to the invention makes it possible to implement large-volume, three-dimensional images positioned freely in space, with the maximum imaging volume, i.e. the maximum image size, being limited only by the power of the laser radiation and the optical systems. The components used according to the invention have significantly more favorable scaling properties than micro-optical elements conventionally used for holograms. In addition, the invention is suitable for generating moving images. High-resolution objects (resolution in the range of the focus diameter) can be displayed in large volumes and data preparation and processing is easy, since no conversion from the image to the wave field space is necessary. A real-time application is therefore possible.
Im Gegensatz zum herkömmlichen objektschreibenden Verfahren ermöglicht es die Erfindung, die optische Gesamtanordnung durch die Erzeugung des reellen Bildes als Abbild des durch die Laserstrahlung im Abbildungsvolumen erzeugten, selbstleuchtenden Bildes augensicher auszuführen. Das Arbeitsmedium ist vom Benutzer abgeschirmt, die Laserstrahlung wird absorbiert und so ebenfalls vom Benutzer ferngehalten. Ein geeignetes Arbeitsmedium kann unabhängig vom Beobachter ausgewählt werden. Beispielweise können Gaszusammensetzung und Druck bei Plasmaverfahren variiert werden, Mehrphotonenfluoreszenzverfahren können im Hinblick auf Farbstoff, Farbe, Effizienz, Konzentration und Langzeitstabilität frei angepasst und optimiert werden. Die bei dem lichtumwandelnden Prozess ggf. entstehenden, potenziell gesundheitsschädlichen Stoffe verbleiben in der Medienkammer und können von dort sicher abgeführt werden. Eine Erweiterung auf mehrfarbige Anwendungen z.B. durch Nutzung wenigstens dreier Farbstoffe oder dreier unterschiedlicher Fluoreszenzprozesse ist denkbar, wie oben bereits angedeutet.In contrast to the conventional object-writing method, the invention enables the optical overall arrangement to be designed in an eye-safe manner by generating the real image as an image of the self-illuminating image generated by the laser radiation in the imaging volume. The working medium is shielded from the user, the laser radiation is absorbed and thus also kept away from the user. A suitable working medium can be selected independently of the observer. For example, gas composition and pressure can be varied in plasma processes, multi-photon fluorescence processes can be freely adapted and optimized with regard to dye, color, efficiency, concentration and long-term stability. Any potentially harmful substances that may be produced during the light-converting process remain in the media chamber and can be safely discharged from there. An extension to multicolored applications, e.g. by using at least three dyes or three different fluorescence processes, is conceivable, as already indicated above.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
-
1 schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
-
1 schematic representation of a device according to the invention.
In dem Ausführungsbeispiel der
Die Laserstrahlung durchstrahlt das Arbeitsmedium 4, das einen Teil der Energie der Laserstrahlung absorbiert und als Sekundärstrahlung 6 in Form von sichtbarem Licht ungerichtet abstrahlt. Der Lichtumwandlungsprozess im Arbeitsmedium 4 ist nichtlinear, so dass die Laserstrahlung nur räumlich eng begrenzt auf den Bereich des Fokus 7 in Sekundärstrahlung umgewandelt wird. Die Laserstrahlung wird dabei entlang der Trajektorie mittels des Modulators 2 hinsichtlich ihrer Amplitude moduliert, um eine Helligkeitsvariation zu erreichen. Auf diese Weise entsteht in dem Arbeitsmedium 4 ein selbstleuchtendes Bild 8.The laser radiation radiates through the working
Der nicht umgewandelte Teil 9 der Laserstrahlung wird in einem in Strahlrichtung hinter dem Fokus 7 angeordneten Absorberelement 10 sicher absorbiert und als Wärme dissipiert. Die nicht umgewandelte Laserstrahlung 9 wird durch einen als Filter fungierenden dichroitischen Spiegel 11 von dem Sekundärlicht 6 abgetrennt.The
Das so bereinigte Sekundärlicht 6 wird mittels eines zweiten optischen Systems 12 in ein Abbildungsvolumen außerhalb des Arbeitsmediums abgebildet. Durch das Abbilden des selbstleuchtenden Bildes 8 wird ein reelles Bild 13 in dem Abbildungsvolumen erzeugt. Das zweite optische System 12 ist dabei mittels Linsen realisiert. Es führt eine Punkt-zu-Punkt-Abbildung des selbstleuchtenden Bildes 8 auf das reelle Bild 13 durch.The
Eine rechnerbasierte Steuereinrichtung 14 steuert auf Basis von darzustellenden dreidimensionalen Bilddaten den Intensitätsmodulator 2 und das erste optische System 3 an, um den Fokus 7 der Laserstrahlung in dem Arbeitsmedium 4 entsprechend zu steuern und gleichzeitig die Intensität der Laserstrahlung zu modulieren, so dass in dem Arbeitsmedium das den Bilddaten entsprechende selbstleuchtende Bild 8 entsteht. Beispielsweise können die Bilddaten als Helligkeitswerte auf einem dreidimensionalen Raster definiert sein. Die Steuereinrichtung 14 steuert dabei den Intensitätsmodulator 2 und das erste optische System 3 in der Weise an, dass der Fokus 7 die Koordinaten des Rasters sequentiell abtastet und dabei die Intensität der Laserstrahlung entsprechend den den Rasterpunkten zugeordneten Helligkeitswerten moduliert.A computer-based
Claims (14)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019104835.4A DE102019104835B4 (en) | 2019-02-26 | 2019-02-26 | Method and device for generating a three-dimensional image |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019104835.4A DE102019104835B4 (en) | 2019-02-26 | 2019-02-26 | Method and device for generating a three-dimensional image |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102019104835A1 DE102019104835A1 (en) | 2020-08-27 |
DE102019104835B4 true DE102019104835B4 (en) | 2023-06-07 |
Family
ID=72139078
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102019104835.4A Active DE102019104835B4 (en) | 2019-02-26 | 2019-02-26 | Method and device for generating a three-dimensional image |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102019104835B4 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19837425A1 (en) | 1998-08-18 | 2000-03-02 | Andre Srowig | Device for volumetric reproduction of a three-dimensional image in an autostereoscopic display by means of pulsed plasma generation in a natural atmosphere by means of a single focused laser beam |
US20170293259A1 (en) | 2016-04-07 | 2017-10-12 | Pixie Dust Technologies, Inc. | System and method for rendering interactive aerial volumetric graphics and generating spatial audio using femtosecond lasers |
-
2019
- 2019-02-26 DE DE102019104835.4A patent/DE102019104835B4/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19837425A1 (en) | 1998-08-18 | 2000-03-02 | Andre Srowig | Device for volumetric reproduction of a three-dimensional image in an autostereoscopic display by means of pulsed plasma generation in a natural atmosphere by means of a single focused laser beam |
US20170293259A1 (en) | 2016-04-07 | 2017-10-12 | Pixie Dust Technologies, Inc. | System and method for rendering interactive aerial volumetric graphics and generating spatial audio using femtosecond lasers |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
OCHIAI, Y. [et al.]: Fairy lights in femtoseconds: aerial and volumetric graphics rendered by focused femtosecond laser combined with computational holographic fields. ACM Transactions on Graphics, Vol. 35 (2), 2016, Article 17, S. 1 - 14, DOI: 10.1145/2850414 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102019104835A1 (en) | 2020-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE19540108C2 (en) | Device for displaying a first image in a second image visible through a transparent pane | |
EP2347294B1 (en) | Improved methods and apparatuses for structured illumination microscopy | |
DE69622406T4 (en) | PHASE CONTRAST IMAGING | |
EP0728400B1 (en) | Method and device for generating at least three laser beams of different wavelengths to display colour video images | |
US11609414B2 (en) | Method for calibrating a phase mask and microscope | |
WO2015151838A1 (en) | Stimulated emission depletion microscope | |
EP2097781B1 (en) | Laser microscope with a physically separating beam splitter | |
EP2718762B1 (en) | High-resolution luminescence microscopy | |
WO2020074278A1 (en) | Method and device for high-resolution fluorescence microscopy | |
WO2016087393A1 (en) | Multi-wavelength generalized phase contrast system and method | |
EP3394505B1 (en) | Method for controlling a motor vehicle headlight | |
EP2317362A1 (en) | Microscopic method and microscope with improved resolution | |
EP3184884A1 (en) | Method for controlling a motor vehicle headlamp and vehicle headlamp | |
DE102015104085A1 (en) | Device for data input | |
DE102007025328B4 (en) | Projector and Procedure for Projecting | |
DE102011011290B4 (en) | Laser system for creating an artificial guide star (Laser Guide Star) | |
DE102019104835B4 (en) | Method and device for generating a three-dimensional image | |
EP3345032B1 (en) | Method for determining a height position of an object | |
EP3635472B1 (en) | Head-up display | |
DE19837425A1 (en) | Device for volumetric reproduction of a three-dimensional image in an autostereoscopic display by means of pulsed plasma generation in a natural atmosphere by means of a single focused laser beam | |
JP2014006450A (en) | Super-resolution microscope and microscopic observation method | |
DE102013200461A1 (en) | Method for reducing speckle effect to surface striking with light beam, involves switching beam path of light beam from second lens between another first and second bending states, so that switching of first lens is synchronized | |
DE102012011202A1 (en) | Projector for creation of red, blue and green color digital image on screen, has control device for controlling tilting movement of mirrors over radiations reflected from respective mirror on different pixels to control projected image | |
DE19960583A1 (en) | Method and device for microscopy | |
WO2020064481A1 (en) | Method and device for scanning a sample |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G02B0027220000 Ipc: G03H0001040000 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |