CN108628087A - 一种投影装置及空间成像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种投影装置及空间成像方法，包括：光纤扫描阵列；光源，位于所述光纤扫描阵列的入射光路上；调控模组，用于根据待显示的虚拟场景，将光源发出的光线耦合进光纤扫描阵列，并控制光纤扫描阵列向空间中的与虚拟场景对应的多个虚拟物点投射细光束，以使投射到每个所述虚拟物点上的多束细光束形成发射光束。当用户在特定的观测区观看时，看起来发射光束是由虚拟物点发出的光，如果向空间中的不同虚拟物点高速扫描光束，由于人眼的视觉暂留现象，人眼会将高速扫描的光束识别为连续光束，从而在投影装置向空间中的多个虚拟物点高速扫描光束时，看起来像将虚拟场景显示在真实空间中，从而提供一种新的能够实现裸眼3D显示的投影装置。

Description

一种投影装置及空间成像方法
技术领域
本发明涉及投影显示领域，尤其涉及一种投影装置及空间成像方法。
背景技术
3D是three-dimensional的缩写，就是三维图形。如今主流的3D立体显示技术，仍然不能使我们摆脱特制眼镜的束缚，这使得其应用范围以及使用舒适度都打了折扣，而且不少3D技术会让长时间观看者有恶心眩晕等感觉。
裸眼3D技术可以分为光屏障式、柱状透镜式以及方向性背光3D技术，裸眼式3D技术最大的优势便是摆脱了眼镜的束缚，但是，目前的裸眼3D技术在分辨率、可视角度和可视距离等方面还存在很多不足。
其中，光屏障式3D技术的成像亮度较低，而采用柱状透镜和微透镜阵列3D技术在可视角度，图像质量和图像深度上存在不足，方向性背光3D技术其本身发展还并没成熟，这些因素阻碍了裸眼3D技术的快速发展。为了进一步推动产品的发展，有必要突破当前裸眼3D技术的瓶颈。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的投影装置及空间成像方法，以实现裸眼3D显示。
为了实现上述发明目的，本发明实施例第一方面提供一种投影装置，包括：
光纤扫描阵列；
光源，位于所述光纤扫描阵列的入射光路上；
调控模组，用于根据待显示的虚拟场景，将光源发出的光线耦合进所述光纤扫描阵列，并控制所述光纤扫描阵列向空间中的与所述待显示的虚拟场景对应的多个虚拟物点投射细光束，以使投射到每个所述虚拟物点上的多束细光束形成发射光束。
可选的，所述调控模组用于根据所述待显示的虚拟场景对应的多个虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系，将光源发出的光线耦合进所述光纤扫描阵列，并控制所述光纤扫描阵列向空间中的多个所述虚拟物点投射细光束；
所述空间位置信息包括所述虚拟物点相对于所述光纤扫描阵列的方位信息和深度信息；所述扫描信息至少包括所述光纤扫描阵列中与每个所述虚拟物点对应的多个光纤扫描单元的扫描时刻、扫描角和输出能量。
可选的，在所述光纤扫描阵列的出射光路上设置一组准直镜组阵列；或
在所述光纤扫描阵列中的每个光纤扫描单元的光纤出射端面上设置一个准直镜组。
可选的，所述投影装置还包括：
一层或多层具有角度敏感性的微结构元件，设置在准直镜组的出射光路上。
可选的，所述光纤扫描阵列中的光纤扫描单元的光纤出射端面为锥形结构。
可选的，所述调控模组包括存储模块，用于存储所述待显示的虚拟场景对应的多个所述虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系。
可选的，所述调控模组包括处理模块，用于根据所述待显示的虚拟场景确定多个所述虚拟物点的空间位置信息和扫描信息，并建立多个所述虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系。
可选的，所述调控模组还包括分辨率确定模块，用于根据预设的观测区内的目标对象的分辨能力参数，及预设的所述观测区与待显示区之间的距离计算所述待显示区的最小分辨率，所述待显示区为所述多个虚拟物点所在的空间区域；
所述分辨率确定模块还用于根据用户指令或默认条件，在分辨率范围内确定待显示区的分辨率，其中分辨率范围为：大于等于所述最小分辨率且小于等于所述投影装置的最大分辨率；
所述处理模块根据待显示区的分辨率，确定所述待显示的虚拟场景对应的虚拟物点的个数。
本发明实施例第二方面提供一种空间成像方法，应用于投影装置中，包括：
从待显示的虚拟场景中提取所述待显示的虚拟场景对应的多个虚拟物点的空间位置信息；其中，所述空间位置信息包括所述虚拟物点相对于所述投影装置的方位信息和深度信息；
控制投影装置中的光纤扫描阵列根据所述待显示的虚拟场景向多个所述虚拟物点投射细光束，以使投射到每个所述虚拟物点上的多束细光束形成发射光束。
可选的，控制投影装置中的光纤扫描阵列根据所述待显示的虚拟场景向多个所述虚拟物点投射细光束，包括：
控制所述光纤扫描阵列根据所述待显示的虚拟场景对应的多个虚拟物点中的每个所述虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系，向多个所述虚拟物点投射细光束；
其中，所述扫描信息至少包括所述光纤扫描阵列中与每个所述虚拟物点对应的多个光纤扫描单元的扫描时刻、扫描角和输出能量。
可选的，多个所述虚拟物点中的每个所述虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系为预先存储在投影装置中的映射关系。
可选的，建立每个所述虚拟物点的映射关系的方法包括：
从所述待显示的虚拟场景中提取出每个所述虚拟物点在模拟所述发射光束时，向不同角度发射的光的能量，得到每个所述虚拟物点的空间能量分布；
从所述空间能量分布中提取出与每个所述虚拟物点对应的多个所述光纤扫描单元在向对应的虚拟物点投射细光束时各自的输出能量；
根据每个所述虚拟物点的空间位置信息，计算与每个所述虚拟物点对应的多个光纤扫描单元在向对应的虚拟物点投射细光束时各自的扫描角和扫描时刻；
基于所述空间位置信息、所述空间能量分布、与每个所述虚拟物点对应的多个光纤扫描单元各自的扫描时刻、扫描角和输出能量，建立所述映射关系。
可选的，所述方法还包括：
根据预设的观测区内的目标对象的分辨能力参数，及预设的所述观测区与待显示区之间的距离计算所述待显示区的最小分辨率，所述待显示区为所述多个虚拟物点所在的空间区域；
根据用户指令或默认条件，在分辨率范围内确定待显示区的分辨率，其中分辨率范围为：大于等于所述最小分辨率且小于等于所述投影装置的最大分辨率；
根据待显示区的分辨率，确定所述待显示的虚拟场景对应的虚拟物点的个数。
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：
本发明实施例中，投影装置包括光纤扫描阵列，光源和调控模组，通过调控模组将光源发出的光线耦合进光纤扫描阵列，并控制光纤扫描阵列向空间中的多个虚拟物点投射细光束，以使投射到每个虚拟物点上的多束细光束形成发射光束，当用户在特定的观测区观看时，看起来发射光束是由虚拟物点发出的光，如果向空间中的不同虚拟物点高速扫描光束，由于人眼的视觉暂留现象，人眼会将高速扫描的光束识别为连续光束，从而在投影装置向空间中的多个虚拟物点高速扫描光束时，看起来像将虚拟场景显示在真实空间中，从而提供一种新的能够实现裸眼3D显示的投影装置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1为本发明实施例提供的投影装置的示意图；
图2为本发明实施例提供的虚拟物点的示意图；
图3为本发明实施例提供的虚拟场景的示意图；
图4为本发明实施例提供的一种可能的光纤扫描单元和准直镜组的示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种可能的光纤扫描单元和准直镜组的示意图；
图6为本发明实施例提供的空间成像方法的流程示意图。
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。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的投影装置的示意图，投影装置包括：光纤扫描阵列10；光源(图中未示出)，位于所述光纤扫描阵列10的入射光路上；调控模组20，用于根据待显示的虚拟场景，将光源发出的光线耦合进所述光纤扫描阵列10，并控制所述光纤扫描阵列10向空间中的多个虚拟物点投射细光束，以使投射到每个所述虚拟物点上的多束细光束形成发射光束。
其中，光纤扫描阵列10为包括多个光纤扫描单元排列成的阵列，光纤扫描阵列10可以为一维阵列，二维阵列或者三维阵列。每个光纤扫描单元可以投射一束细光束，调控模组20可以对耦合进每个光纤扫描单元的光能量进行调整，使得每个光纤扫描单元投射的光能量都是可调控的，调控模组20的调控频率和需要的扫描频率匹配。
本发明实施例中，虚拟场景可以为2D图像或3D图像等，虚拟物点并不是空间中真实存在的能够向外发光的物点，而是指通过扫描装置以不同角度向空间中的同一位置A处投射多束细光束形成的虚拟的物点，当用户在特定的观测区观看时，看起来这些光束都是由虚拟物点A向外发出的光，如图2所示。如果向空间中的不同虚拟物点高速扫描光束，由于人眼的视觉暂留现象，人眼会将高速扫描的光束识别为连续光束，且，多个虚拟物点是与待显示的虚拟场景对应的虚拟物点，从而在投影装置向空间中的多个虚拟物点高速扫描光束时，看起来像将虚拟场景显示在真实空间中。
本发明实施例中，所述调控模组20用于根据多个所述虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系，将光源发出的光线耦合进所述光纤扫描阵列10，并控制所述光纤扫描阵列10向空间中的多个所述虚拟物点投射细光束。其中，空间位置信息包括虚拟物点相对于光纤扫描阵列10的方位信息和深度信息，扫描信息至少包括所述光纤扫描阵列10中与每个所述虚拟物点对应的多个光纤扫描单元的扫描时刻、扫描角和输出能量。
首先，对本发明实施例中的空间位置信息和扫描信息的映射关系的方法进行说明。
第一种可能的实施方式为，所述调控模组20包括处理模块，用于根据所述待显示的虚拟场景确定多个所述虚拟物点的空间位置信息和扫描信息，并建立多个所述虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系。
在第一种可能的实施方式中，投影装置可以通过实时计算，建立待显示的虚拟场景的空间位置信息和扫描信息的映射关系，从而向空间中投影任意虚拟场景，如：变化的图像、视频等。
具体的，待显示的虚拟场景可以为2D图像或3D图像等，待显示的虚拟场景可以为预先存储在投影装置中的，也可以为从其他设备获取的，或者通过网络下载的，本发明对此不做限制。
在确定待显示的虚拟场景后，如果待显示的虚拟场景为3D图像，由于3D图像中包括每个像素点的深度信息，以及像素点之间的相对位置关系，则从虚拟场景中提取每个虚拟物点的空间位置信息时，可以直接提取每个像素点的深度信息作为对应的虚拟物点的深度信息；然后，确定与参考像素点对应的参考虚拟物点相对于光纤扫描阵列10的方位信息，从而根据参考虚拟物点的方位信息和像素点的相对位置关系，确定每个虚拟物点的相对于参考虚拟物点的位置关系，从而确定每个虚拟物点相对于所述投影装置的方位信息。其中，参考虚拟物点相对于光纤扫描阵列10的方位信息可以由本领域技术人员根据用户所在的观测区进行设置，使得用户在观测区范围内观察时，显示效果较好。
如果待显示的虚拟场景为2D图像，由于2D图像本身不包括深度信息，因此，在确定2D图像的空间位置信息时，可以根据实际需要设置2D图像显示时的深度信息，即图像显示位置与投影装置之间的距离，例如：需要将图像显示在距离投影装置5m的地方，则可以设置2D图像的深度为5m；对于2D图像的方位信息，和3D图像的方位信息的确定方法相同，在此不再详述。
然后，从待显示的虚拟场景中提取出每个虚拟物点在模拟发射光束时，向不同角度发射的光的能量，得到每个虚拟物点的空间能量分布，并从每个虚拟物点的空间能量分布中提取出与每个虚拟物点对应的多个光纤扫描单元在向该虚拟物点投射细光束时各自的输出能量，以对每一个光纤扫描单元的输出能量进行调制；进一步，根据每个所述虚拟物点的空间位置信息，计算每个虚拟物点对应的多个光纤扫描单元各自的扫描角和扫描时刻。例如：假设虚拟物点A模拟发射光束时，虚拟物点A对应100个光纤扫描单元，则需要确定这100个光纤扫描单元在向虚拟物点A投射细光束时的输出能量，然后，根据虚拟物点A的空间位置信息，计算这100个光纤扫描单元的扫描角和扫描时刻。
进一步，调控模组20根据待显示的虚拟场景对应的多个虚拟物点的空间位置信息和扫描信息，建立多个所述虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系，在具体实施过程中，映射关系可以以映射表的形式存储在投影装置中，本发明对此不做限制。
在第一种可能的实施方式中，在建立多个虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系之前，处理模块需要确定待显示区中的虚拟物点的个数(即待显示的虚拟场景对应的虚拟物点的个数)，待显示区是指多个虚拟物点所在的空间区域，即显示虚拟场景的区域。
本发明实施例中，所述调控模组20包括分辨率确定模块，用于根据预设的观测区内的目标对象的分辨能力参数，及预设的所述观测区与待显示区之间的距离计算所述待显示区的最小分辨率。
具体的，分辨率确定模块根据预设的观测区内的目标对象的分辨能力参数，及预设的所述观测区与待显示区之间的距离，计算所述待显示区中的每一个像素的最大光斑尺寸，然后，将所述待显示区的预设尺寸除以最大光斑尺寸，得到所述最小分辨率。
其中，目标对象的分辨能力参数是指人眼的角分辨能力参数，角分辨能力也称角分辨率，是指成像系统或系统元件能有差别地区分开两相邻物体最小间距的能力，人眼的角分辨能力通常为1～2分，分是角度的单位，本领域技术人员可以根据实际情况进行设置分辨能力参数。
进一步，分辨率确定模块还用于根据用户指令或默认条件，在分辨率范围内确定待显示区的分辨率，其中，分辨率范围为：大于等于所述最小分辨率且小于等于所述投影装置的最大分辨率。
具体的，用户指令是指用户输入分辨率的指令，在实际应用中，可以根据实际需要确定待显示区的分辨率，当然，分辨率越高，虚拟场景的显示效果越好，但对投影装置的要求也越高。
默许条件是指投影装置中默认的条件，投影装置根据默许条件自动确定分辨率，不需要用户输入。举例来讲，在待显示的虚拟场景的分辨率不在分辨率范围内，且大于最大分辨率时，可以确定待显示区的分辨率为最大分辨率或者接近最大分辨率；又例如：在待显示的虚拟场景的分辨率不在分辨率范围内，且小于最小分辨率时，可以确定待显示区的分辨率为最小分辨率或者接近最小分辨率；而待显示的虚拟场景的分辨率在分辨率范围内时，可以确定待显示区的分辨率为待显示的虚拟场景的分辨率。
然后，处理模块根据待显示区的分辨率，确定所述待显示的虚拟场景对应的虚拟物点的个数，即待显示区的分辨率与待显示的虚拟场景对应的虚拟物点的个数相同。
在确定待显示区的分辨率后，如果待显示区的分辨率与待显示的虚拟场景的分辨率不同，则投影装置可以根据待显示区的分辨率对虚拟场景的分辨率进行调整，使得调整后的虚拟场景的分辨率与待显示区的分辨率匹配。
第二种可能的实施方式为，调控模组20包括存储模块，用于存储所述待显示的虚拟场景对应的多个虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系，在本实施例中，待显示的虚拟场景可以为固定的，因此，可以通过离线建立映射关系的方式将映射关系预先存储到投影装置中。在具体实施过程中，映射关系可以为投影装置预先建立的，也可以为其他计算设备建立的，建立映射关系的方法与第一种可能的实施方式的方法相同，在此不再赘述。
在具体实施过程中，在建立空间位置信息和扫描信息的映射关系后，可以通过映射表的方式将空间位置信息和扫描信息的映射关系存储在投影装置中，则在投影虚拟场景时，所述调控模组20根据空间位置关系和扫描信息之间的映射关系的映射表，将光源发出的光线耦合进所述光纤扫描阵列10，并控制所述光纤扫描阵列10向空间中的多个虚拟物点投射细光束，从而将虚拟场景显示在空间中。
在第二种可能的实施方式中，投影装置中可以存储有待显示区的分辨率范围，待显示区是指多个虚拟物点所在的空间区域，映射关系中包括的虚拟物点的个数处于待显示区的分辨率范围内，则虚拟物点的个数应该满足：大于等于所述待显示区的最小分辨率，且小于等于所述投影装置的最大分辨率，以在投影装置能够实现的前提下保证观察效果。其中，待显示区的最小分辨率的计算方法和第一种可能的实施方式相同，在此不再赘述。
本发明实施例中，在根据上述第一种可能的实施方式或第二种可能的实施方式确定映射关系后，投影装置根据上述映射关系向空间中的虚拟物点扫描细光束，投影装置可以按照逐行扫描或者隔行扫描等方式进行扫描。例如：扫描方式为逐行扫描，对于同一行中三个相邻的虚拟物点A、B、C，则依次对虚拟物点A、B、C进行扫描，在扫描完一行后，再扫描下一行，直到扫描完空间中所有的虚拟物点。
在其他可能的实施例中，投影装置也可以按照其他方式进行扫描，例如：逐列扫描或者分区域扫描，直到扫描完空间中所有的虚拟物点，本发明对此不做限制。
本发明实施例中，投影装置可以按照时序，即时间先后顺序依次对空间中的虚拟物点进行扫描，举例来讲，如图3所示，A、B、C为空间中与待显示的虚拟场景对应的三个虚拟物点，在第一扫描时刻，投影装置控制与虚拟物点A对应的多个光纤扫描单元按照各自的扫描角和输出能量向空间中的A点投射细光束，从而在A点形成发射光束；在第二扫描时刻，投影装置控制与虚拟物点B对应的多个光纤扫描单元按照各自的扫描角和输出能量向空间中的B点投射细光束，从而在B点形成发射光束；在第三扫描时刻，投影装置控制与虚拟物点C对应多个光纤扫描单元按照各自的扫描角和输出能量向空间中的C点投射细光束，从而在C点形成发射光束；以此类推，投影装置对虚拟场景对应的所有虚拟物点进行高速扫描，从而完成一帧图像的扫描，当投影装置扫描的帧率达到16或者更高时，人眼就会认为显示的画面是连贯的，从而通过投影装置在空间中显示虚拟场景，并且，不同虚拟物点在空间中的深度不同，就会形成具有立体感的3D图像。
在具体实施过程中，投影装置可以在同一时刻对空间中的一个虚拟物点进行扫描，也可以在同一时刻对空间中的多个虚拟物点进行同时扫描，本发明对此不做限制。则根据一种可能的实施方式，投影装置在同一时刻对空间中的多个虚拟物点进行同时扫描时，可以将光纤扫描阵列10划分成多个不同的小阵列，多个小阵列同时对空间中的多个虚拟物点进行扫描，以提高投影装置的扫描频率。
目前，光纤的扫描频率可以达到24kHz或者更高，在光纤扫描阵列10进行扫描时，设置合适的分辨率，就可以使得空间中显示的画面的帧率高于16，从而使得观察者认为通过投影装置投影的画面是连贯的。
本发明实施例中，光纤扫描单元可以由压电陶瓷和光纤组成，从而利用压电陶瓷的压电效应对光纤扫描单元的扫描角进行控制。
本发明实施例中，为了保证光束的准直度，根据一种可能的实施方式，如图1所示，所述投影装置还包括：准直镜组阵列30，设置在所述光纤扫描阵列10的出射光路上，如图4所示，为本发明实施例中提供的单个光纤扫描单元和准直镜组的示意图；本实施例中，可以将光纤扫描阵列10排列成曲面形状，从而降低光纤扫描单元和准直镜组的负担。在另一种可能的实施方式中，如图5所示，所述光纤扫描阵列10中的每个光纤扫描单元包括：准直镜组，设置在所述光纤扫描单元的光纤出射端面上。在上述实施方式中，准直镜组对光纤扫描单元扫描形成的点光源进行准直和角度放大，每一个扫描光点对应虚拟场景的虚拟物点发射的一条细光束。
本发明实施例中，为了提高细光束的准直度，根据一种可能的实施方式，光纤可以采用晶状体纤维(lensfiber)光纤，即在光纤出射端面进行处理，形成锥形结构，如：对光纤出射端面进行拉锥形成非球面的锥形结构，以减小光纤出射光斑。
本发明实施例中，为了提高细光束的准直度，从而提高虚拟物点的分辨率，还可以采用以下方式：在准直镜组的出射光路上，即在远离光纤的一端，设置一层或多层具有角度敏感性的微结构元件，具有角度敏感性的微结构元件对特定角度的光具有高衍射效率，从而提高光束的准直度。
本发明实施例中，光源可以为激光二极管，LED(Light Emitting Diode；发光二极管)光源等，本发明对此不作限制。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种空间成像方法，应用于投影装置中，如图6所示，包括：
步骤60，从待显示的虚拟场景中提取所述待显示的虚拟场景对应的多个虚拟物点的空间位置信息；其中，所述空间位置信息包括所述虚拟物点相对于所述投影装置的方位信息和深度信息；
步骤61，控制投影装置中的光纤扫描阵列根据所述待显示的虚拟场景向多个所述虚拟物点投射细光束，以使投射到每个所述虚拟物点上的多束细光束形成发射光束。
可选的，控制投影装置中的光纤扫描阵列根据所述待显示的虚拟场景向多个所述虚拟物点投射细光束，包括：
控制所述光纤扫描阵列根据所述待显示的虚拟场景对应的多个虚拟物点中的每个所述虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系，向多个所述虚拟物点投射细光束；
其中，所述扫描信息至少包括所述光纤扫描阵列中与每个所述虚拟物点对应的多个光纤扫描单元的扫描时刻、扫描角和输出能量。
可选的，多个所述虚拟物点中的每个所述虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系为预先存储在投影装置中的映射关系。
可选的，建立每个所述虚拟物点的映射关系的方法包括：
从所述待显示的虚拟场景中提取出每个所述虚拟物点在模拟所述发射光束时，向不同角度发射的光的能量，得到每个所述虚拟物点的空间能量分布；
从所述空间能量分布中提取出与每个所述虚拟物点对应的多个所述光纤扫描单元在向对应的虚拟物点投射细光束时各自的输出能量；
根据每个所述虚拟物点的空间位置信息，计算与每个所述虚拟物点对应的多个光纤扫描单元在向对应的虚拟物点投射细光束时各自的扫描角和扫描时刻；
基于所述空间位置信息、所述空间能量分布、与每个所述虚拟物点对应的多个光纤扫描单元各自的扫描时刻、扫描角和输出能量，建立所述映射关系。
可选的，所述方法还包括：
根据预设的观测区内的目标对象的分辨能力参数，及预设的所述观测区与待显示区之间的距离计算所述待显示区的最小分辨率，所述待显示区为所述多个虚拟物点所在的空间区域；
根据用户指令或默认条件，在分辨率范围内确定待显示区的分辨率，其中分辨率范围为：大于等于所述最小分辨率且小于等于所述投影装置的最大分辨率；
根据待显示区的分辨率，确定所述待显示的虚拟场景对应的虚拟物点的个数。
前述投影装置实施例中的各种变化方式和具体实例同样适用于本实施例的空间成像方法，通过前述对投影装置的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中空间成像方法的实施方法，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。
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：
本发明实施例中，投影装置包括光纤扫描阵列，光源和调控模组，通过调控模组将光源发出的光线耦合进光纤扫描阵列，并控制光纤扫描阵列向空间中的多个虚拟物点投射细光束，以使投射到每个虚拟物点上的多束细光束形成发射光束，当用户在特定的观测区观看时，看起来发射光束是由虚拟物点发出的光，如果向空间中的不同虚拟物点高速扫描光束，由于人眼的视觉暂留现象，人眼会将高速扫描的光束识别为连续光束，从而在投影装置向空间中的多个虚拟物点高速扫描光束时，看起来像将虚拟场景显示在真实空间中，从而提供一种新的能够实现裸眼3D显示的投影装置。
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 (13)

1.一种投影装置，其特征在于，包括：
光纤扫描阵列；
光源，位于所述光纤扫描阵列的入射光路上；
调控模组，用于根据待显示的虚拟场景，将光源发出的光线耦合进所述光纤扫描阵列，并控制所述光纤扫描阵列向空间中的与所述待显示的虚拟场景对应的多个虚拟物点投射细光束，以使投射到每个所述虚拟物点上的多束细光束形成发射光束。
2.如权利要求1所述的投影装置，其特征在于，所述调控模组用于根据所述待显示的虚拟场景对应的多个虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系，将光源发出的光线耦合进所述光纤扫描阵列，并控制所述光纤扫描阵列向空间中的多个所述虚拟物点投射细光束；
所述空间位置信息包括所述虚拟物点相对于所述光纤扫描阵列的方位信息和深度信息；所述扫描信息至少包括所述光纤扫描阵列中与每个所述虚拟物点对应的多个光纤扫描单元的扫描时刻、扫描角和输出能量。
3.如权利要求2所述的投影装置，其特征在于，
在所述光纤扫描阵列的出射光路上设置一组准直镜组阵列；或
在所述光纤扫描阵列中的每个光纤扫描单元的光纤出射端面上设置一个准直镜组。
4.如权利要求3所述的投影装置，其特征在于，所述投影装置还包括：
一层或多层具有角度敏感性的微结构元件，设置在准直镜组的出射光路上。
5.如权利要求3所述的投影装置，其特征在于，所述光纤扫描阵列中的光纤扫描单元的光纤出射端面为锥形结构。
6.如权利要求2至5任一项所述的投影装置，其特征在于，所述调控模组包括存储模块，用于存储所述待显示的虚拟场景对应的多个所述虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系。
7.如权利要求2至5任一项所述的投影装置，其特征在于，所述调控模组包括处理模块，用于根据所述待显示的虚拟场景确定多个所述虚拟物点的空间位置信息和扫描信息，并建立多个所述虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系。
8.如权利要求7所述的投影装置，其特征在于，所述调控模组还包括分辨率确定模块，用于根据预设的观测区内的目标对象的分辨能力参数，及预设的所述观测区与待显示区之间的距离计算所述待显示区的最小分辨率，所述待显示区为所述多个虚拟物点所在的空间区域；
所述分辨率确定模块还用于根据用户指令或默认条件，在分辨率范围内确定待显示区的分辨率，其中分辨率范围为：大于等于所述最小分辨率且小于等于所述投影装置的最大分辨率；
所述处理模块根据待显示区的分辨率，确定所述待显示的虚拟场景对应的虚拟物点的个数。
9.一种空间成像方法，应用于投影装置中，其特征在于，包括：
从待显示的虚拟场景中提取所述待显示的虚拟场景对应的多个虚拟物点的空间位置信息；其中，所述空间位置信息包括所述虚拟物点相对于所述投影装置的方位信息和深度信息；
控制投影装置中的光纤扫描阵列根据所述待显示的虚拟场景向多个所述虚拟物点投射细光束，以使投射到每个所述虚拟物点上的多束细光束形成发射光束。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，控制投影装置中的光纤扫描阵列根据所述待显示的虚拟场景向多个所述虚拟物点投射细光束，包括：
控制所述光纤扫描阵列根据所述待显示的虚拟场景对应的多个虚拟物点中的每个所述虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系，向多个所述虚拟物点投射细光束；
其中，所述扫描信息至少包括所述光纤扫描阵列中与每个所述虚拟物点对应的多个光纤扫描单元的扫描时刻、扫描角和输出能量。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，多个所述虚拟物点中的每个所述虚拟物点的空间位置信息和扫描信息的映射关系为预先存储在投影装置中的映射关系。
12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，建立每个所述虚拟物点的映射关系的方法包括：
从所述待显示的虚拟场景中提取出每个所述虚拟物点在模拟所述发射光束时，向不同角度发射的光的能量，得到每个所述虚拟物点的空间能量分布；
从所述空间能量分布中提取出与每个所述虚拟物点对应的多个所述光纤扫描单元在向对应的虚拟物点投射细光束时各自的输出能量；
根据每个所述虚拟物点的空间位置信息，计算与每个所述虚拟物点对应的多个光纤扫描单元在向对应的虚拟物点投射细光束时各自的扫描角和扫描时刻；
基于所述空间位置信息、所述空间能量分布、与每个所述虚拟物点对应的多个光纤扫描单元各自的扫描时刻、扫描角和输出能量，建立所述映射关系。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据预设的观测区内的目标对象的分辨能力参数，及预设的所述观测区与待显示区之间的距离计算所述待显示区的最小分辨率，所述待显示区为所述多个虚拟物点所在的空间区域；
根据用户指令或默认条件，在分辨率范围内确定待显示区的分辨率，其中分辨率范围为：大于等于所述最小分辨率且小于等于所述投影装置的最大分辨率；
根据待显示区的分辨率，确定所述待显示的虚拟场景对应的虚拟物点的个数。
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