CN109212745A - 一种光纤扫描成像***和光纤扫描成像设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤扫描成像***和光纤扫描成像设备,光纤扫描成像***包括光源、扫描光纤、控制电路、准直微透镜阵列和扩角镜组;光源出射的光线耦合到扫描光纤中,再从扫描光纤出射后被准直微透镜阵列进行准直,再经过扩角镜组后出射。由于采用了通过准直微透镜阵列对从扫描光纤中出射的光线进行准直的技术方案,保证了从准直微透镜阵列中每个准直微透镜出射的光线的准直性,也保证了光纤扫描成像***扫描所形成的图像的分辨率,从而保证了扫描所形成的图像的显示效果,避免了从扫描光纤中出射的光线会随着距离的增加而***而影响扫描所形成的图像的显示效果的情形。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域,尤其涉及一种光纤扫描成像***和光纤扫描成像设备。
背景技术
光纤扫描技术由于具有色彩表现能力强、亮度高、寿命长、体积小、重量轻及功耗低等特点,所以是未来扫描显示技术的发展趋势之一。
在通过光纤进行扫描时,根据光纤的数值孔径的不同,从光纤出射的光线存在程度不同的发散现象,但光线均会随着出射距离的增大而***,这样,该光束照射到幕布或者墙面等投影面上会形成较大的光斑,会影响扫描所形成的图像的分辨率和画面大小,从而影响扫描所形成的图像的显示效果。
请参考图1,图1为现有技术中对光纤出射的光线进行准直的示意图,如图1所示,通过光学透镜组91对光纤90出射的光线进行准直和扩角处理,但光纤出射的光线在经过光学透镜组91的边缘时,会因为光学透镜的边缘效应而导致准直效果降低,最后会导致扫描形成的图像变形。
因此,现有技术中仍然存在因从光纤出射的光束存在发散现象而影响扫描所形成的图像的显示效果的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种光纤扫描成像***和光纤扫描成像设备,用以解决现有技术中存在的因从光纤出射的光束存在发散现象而影响扫描所形成的图像的显示效果的技术问题。
为了实现上述发明目的,本发明实施例第一方面提供了一种光纤扫描成像***,包括光源、扫描光纤、控制电路、准直微透镜阵列和扩角镜组,所述准直微透镜阵列中的微透镜数量与所述光纤扫描成像***的分辨率对应;
所述控制电路与所述光源和所述扫描光纤的扫描驱动器相连,用于控制所述光源出射光线以及控制所述扫描光纤进行扫描;
所述准直微透镜阵列设置在扫描光纤的出射端,扩角镜组设置在准直微透镜阵列的出射端;
所述光源出射的光线耦合到所述扫描光纤中,再从所述扫描光纤出射后被所述准直微透镜阵列中的微透镜进行准直,再经过所述扩角镜组后出射。
可选地,所述光源具体为RGB三色激光光源或三色LED光源。
可选地,所述扫描光纤包括光纤、光纤套管和振动压电器件,所述光纤套管套在所述光纤上,所述光纤的第一端与所述光源耦合,所述光纤的第二端突出在所述光纤套管之外,所述振动压电器件设置在所述光纤套管上靠近所述第二端的一端。
可选地,所述准直微透镜阵列具体为微凸透镜阵列、微菲涅尔透镜阵列或微衍射透镜阵列。
可选地,所述准直微透镜阵列中的微透镜的形状为圆形、正三角形、正方形、矩形、正六边形或者正八边形中的一种或者多种。
可选地,所述扩角镜组具体为凹透镜。
可选地,所述准直微透镜阵列与所述扩角镜组一体制造,或者分别制造后粘合在一起。
本发明实施例第二方面提供了一种光纤扫描成像设备,包括:
图像输入接口,用于接收图像;
如第一方面所述的光纤扫描成像***,与所述图像输入接口相连,用于通过光纤扫描的方式输出所述图像。
本发明实施例中的一个或者多个技术方案,至少具有如下技术效果或者优点:
由于采用了通过准直微透镜阵列对从扫描光纤中出射的光线进行准直的技术方案,保证了从准直微透镜阵列中每个准直微透镜出射的光线的准直性,也保证了光纤扫描成像***扫描所形成的图像的分辨率,从而保证了扫描所形成的图像的显示效果,避免了从扫描光纤中出射的光线会随着距离的增加而***而影响扫描所形成的图像的显示效果的情形。
附图说明
图1为现有技术中对光纤出射的光线进行准直的示意图;
图2为本发明实施例提供的扫描光纤的结构示意图;
图3为RGB三色激光光源的结构示意图;
图4为本发明实施例提供的准直微透镜阵列的示意图;
图5为本发明实施例提供的光纤扫描成像设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种光纤扫描成像***和光纤扫描成像设备,用以解决现有技术中存在的因从光纤出射的光束存在发散现象而影响扫描所形成的图像的显示效果的技术问题。
本发明实施例第一方面提供光纤扫描成像***,请参考图2,图2为本发明实施例提供的光纤扫描成像***的结构示意图,如图2所示,。该光纤扫描成像***包括光源101、扫描光纤102、控制电路103、准直微透镜阵列104和扩角镜组105,准直微透镜阵列104中的微透镜数量与光纤扫描成像***的分辨率对应;
控制电路103与光源101和扫描光纤102的扫描驱动器相连,用于控制光源101出射光线以及控制扫描光纤102进行扫描;
光源101出射的光线耦合到扫描光纤102中,再从扫描光纤102出射后被准直微透镜阵列104中的微透镜进行准直,再经过扩角镜组105后出射。
可以看出,由于采用了通过准直微透镜阵列对从扫描光纤中出射的光线进行准直的技术方案,保证了从准直微透镜阵列中每个准直微透镜出射的光线的准直性,从而保证了扫描所形成的图像的分辨率,避免了从扫描光纤中出射的光线会随着距离的增加而***而影响扫描所形成的图像的显示效果的情形。
在具体实施过程中,光源101具体为RGB三色激光光源或RGB三色LED光源。
具体来讲,请参考图3,图3为RGB三色激光光源的结构示意图,如图3所示,RGB三色激光光源可以包括红色激光发生单元201、绿色激光发生单元202、蓝色激光发生单元203以及第一滤波片204和第二滤波片205,例如,红色激光发生单元201可以发出波长为635nm或者650nm的红光,绿色激光发生单元202可以发出波长为532nm的绿光,蓝色激光发生单元203可以发出波长为445nm的蓝光,第一滤波片204能够反射红色光线且透射蓝色光线和绿色光线,第二滤波片205能够反射蓝色光线且透射绿色光线,这样,通过第一滤波片204和第二滤波片205,即能够将红色发光单元201、绿色发光单元202和蓝色发光单元203各自生成的光线耦合到一起,同时,通过分别控制红色发光单元201、绿色发光单元202和蓝色发光单元203输出的能量,即能够控制耦合后的光线的颜色。
需要说明的是,此处各色激光的波长仅仅是举例而不是用于限制本发明,本领域所属的技术人员通过本实施例的介绍,能够根据实际情况将这些数值调整为其他合适的数值,以满足实际情况的需要,在此就不再赘述了。
在具体实施过程中,RGB三色激光光源中的各类激光发生单元具体可以采用半导体激光发生器、固态激光发生器等等,在此不做限制。
当然了,为了保证RGB三色激光光源中每个激光发生单元发出的激光的可用性,可以在每个激光发生单元中设置准直器和/或光束整形元件,准直器和光束整形元件具体可以具有球面或者非球面结构,从而实现对每个激光发生单元发出的光束进行整形和准直,在此就不再赘述了。
在其他实施例中,光源101中除了可以采用上述的RGB三色激光光源外,还可以使用RGB三色LED(Light Emitting Diode,发光二极管)光源等来发出红光、绿光和蓝光,具体结构和过程在此就不再赘述了。
在具体实施过程中,请继续参考图2,图2为本发明实施例提供的扫描光纤的结构示意图,如图2所示,扫描光纤102包括光纤1021、光纤套管1022和振动压电器件1023,振动压电器件1023即为扫描光纤102的扫描驱动器,光纤套管1022套在光纤1021上,光纤1021的第一端与光源101耦合,光纤1021的第二端突出光纤套管1022外一部分,突出的这一部分又被称为“扫描光纤悬臂”,在图2中记为1024,振动压电器件1023设置在光纤套管1022上靠近第二端的一端。
在具体实施过程中,控制电路103分别与光源101相连,用于控制光源101出射光线,同时控制电路103还与扫描光纤102相连,用于控制扫描光纤102进行扫描。在实际应用中,控制电路103能够根据需要扫描的图像,控制光源101输出光线,同时通过控制扫描光纤102进行扫描,具体来讲,针对图像中某一点或者像素而言,控制电路控制光源101输出该点或者该像素对应色彩的光线,同时通过控制振动压电器件1023的电压,使得光纤1021的扫描光纤悬臂1024能够指向相应的位置,这样,该光线出射到投影面之后即能够被反射进入人眼,如此重复,该图像的所有点或者像素都会在极短的时间被扫描一遍,从而实现了对该图像进行扫描的目的,基于人眼的视觉暂留现象,用户也就能够看该图像。
当然了,控制电路103还可以根据实际情况,对需要扫描的图像进行解码等处理,在此就不再赘述了。
在具体实施过程中,由于扫描光纤102中的光纤1021在扫描时的振幅较小,同时光纤1021出射的光斑较大,会影响扫描成像的分辨率和投影画面的大小,所以,为了减小光纤1021出射的光斑,提高扫描图像的分辨率,本发明实施例通过准直微透镜阵列104对光纤1021出射的光线进行准直处理,请参考图4,图4为本发明实施例提供的准直微透镜阵列的示意图,如图4所示,准直微透镜阵列104具体可以为微凸透镜阵列、微菲涅尔透镜阵列或微衍射透镜阵列,通过本实施例的介绍,本领域所属的技术人员可以根据实际情况,选择合适的准直微透镜阵列,以满足实际情况的需要,在此就不再赘述了。
在具体实施过程中,准直微透镜阵列104中微透镜的数量可以与光纤扫描成像***的分辨率对应,也即微透镜与光纤扫描成像***出射的图像的像素点一一对应,例如,光纤扫描成像***输出的分辨率为640*480,则准直微透镜阵列104需要对应设置640*480个微透镜,从而能够使得光纤1021输出图像的每一个像素对应的光线时,都会被准直微透镜阵列104中对应的微透镜进行准直处理,从而保证了光纤1021输出图像的每一个像素对应的光线的准直性,继而保证光线扫描***扫描所形成的图像的分辨率,也就能够保证扫描所形成的图像的显示效果。
在具体实施过程中,准直微透镜阵列104中的微透镜形状可以为圆形、三角形、矩形或者六边形等等中的一种或者多种,在此不做限制。较佳地,微透镜可以采用满足“密铺”条件的形状,在微透镜的形状满足“密铺”的要求时,微透镜阵列103中没有间隙,能够避免光线在经过微透镜之间的间隙而导致未被准直时对扫描投影图像的影响,保证扫描所形成的图像的显示效果。
在具体实施过程中,请继续参考图2,扩角镜组105具体为凹透镜,当然了,扩角镜组105还可以是其他同样能够实现扩角功能的单个透镜或者多个透镜构成,在此不做限制。
在实际应用中,由于光纤在扫描时的振幅较小,所以为了向用户提供大角度的光纤扫描图像,需要通过扩角装置来扩大光纤扫描图像的尺寸,但光纤出射的光线具有一定的发散角度,这会导致随着尺寸的扩大,光纤出射的光线的光斑也会变大,也即光纤扫描过程中角度放大越大,光纤出射的光线的光斑也会越大,而在本实施例中,由于了光纤1021出射的光线先通过准直微透镜阵列104进行准直,再通过扩角镜组105进行角度放大,所以能够在实现角度放大的同时不会增大光纤1012出射的光线的光斑,保证了光纤扫描图像的视觉效果。
在具体实施过程中,准直微透镜阵列104与扩角镜组105可以一体制造,也可以分体制造,例如,在扩角镜组105具体为凹透镜时,可以在凹透镜的入射面或者说内侧面上,通过激光雕刻或化学蚀刻等方式直接制作出准直微透镜阵列104,也可以分别制造准直微透镜阵列104和扩角镜组105后再通过粘合等方式组合在一起,在此不做限制。
通过上述部分可以看出,由于采用了通过准直微透镜阵列对从扫描光纤中出射的光线进行准直的技术方案,保证了从准直微透镜阵列中每个准直微透镜出射的光线的准直性,也保证了光纤扫描成像***扫描所形成的图像的分辨率,从而保证了扫描所形成的图像的显示效果,避免了从扫描光纤中出射的光线会随着距离的增加而***而影响扫描所形成的图像的显示效果的情形。
本发明实施例第二方面还提供一种光纤扫描成像设备,请参考图5,图5为本发明实施例提供的光纤扫描成像设备的结构示意图,如图5所示,该光纤扫描成像设备包括:
图像输入接口401,用于接收图像;
包括第一方面介绍的光纤扫描成像***402,与图像输入接口401相连,用于通过光纤扫描的方式输出接收到的图像。
本发明实施例提供的光纤扫描成像设备中的光纤扫描成像***在第一方面中已经进行了详细的介绍,本领域所属的技术人员能够通过第一方面的介绍,知悉光纤扫描成像设备的组成和运行过程,在此为了说明书的简洁,就不再赘述了。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制,并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中,不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”或“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中,这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序,可将这些单词解释为名称。
本发明实施例中的一个或者多个技术方案,至少具有如下技术效果或者优点:
由于采用了通过准直微透镜阵列对从扫描光纤中出射的光线进行准直的技术方案,保证了从准直微透镜阵列中每个准直微透镜出射的光线的准直性,也保证了光纤扫描成像***扫描所形成的图像的分辨率,从而保证了扫描所形成的图像的显示效果,避免了从扫描光纤中出射的光线会随着距离的增加而***而影响扫描所形成的图像的显示效果的情形。。
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (9)
1.一种光纤扫描成像***,其特征在于,包括光源、扫描光纤、控制电路、准直微透镜阵列和扩角镜组;
所述控制电路与所述光源和所述扫描光纤的扫描驱动器相连,用于控制所述光源出射光线以及控制所述扫描光纤进行扫描;
所述准直微透镜阵列设置在扫描光纤的出射端,扩角镜组设置在准直微透镜阵列的出射端;
所述光源出射的光线耦合到所述扫描光纤中,再从所述扫描光纤出射后被所述准直微透镜阵列中的微透镜进行准直,再经过所述扩角镜组后出射。
2.如权利要求1所述的光纤扫描成像***,其特征在于,所述光源具体为RGB三色激光光源或三色LED光源。
3.如权利要求1所述的光纤扫描成像***,其特征在于,所述扫描光纤包括光纤、光纤套管和振动压电器件,所述光纤套管套在所述光纤上,所述光纤的第一端与所述光源耦合,所述光纤的第二端突出在所述光纤套管之外,所述振动压电器件设置在所述光纤套管上靠近所述第二端的一端。
4.如权利要求1-3中任一项所述的光纤扫描成像***,其特征在于,所述准直微透镜阵列具体为微凸透镜阵列、微菲涅尔透镜阵列或微衍射透镜阵列。
5.如权利要求4所述的光纤扫描成像***,其特征在于,所述准直微透镜阵列中的微透镜数量与所述光纤扫描成像***的分辨率对应。
6.如权利要求4所述的光纤扫描成像***,其特征在于,所述准直微透镜阵列中微透镜的形状为圆形、三角形、矩形或者六边形中的一种或者多种。
7.如权利要求1所述的光纤扫描成像***,其特征在于,所述扩角镜组具体为凹透镜。
8.如权利要求1所述的光纤扫描成像***,其特征在于,所述准直微透镜阵列与所述扩角镜组一体制造,或者分别制造后粘合在一起。
9.一种光纤扫描成像设备,其特征在于,包括:
图像输入接口,用于接收图像;
如权利要求1-8中任一项所述的光纤扫描成像***,与所述图像输入接口相连,用于通过光纤扫描的方式输出所述图像。
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