CN109541798A - 一种光纤扫描装置及投影显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤扫描装置及投影显示设备，包括：第一光纤扫描器阵列；第二光纤扫描器阵列；图像源，用于向所述第一光纤扫描器阵列输出第一待投影图像，向所述第二光纤扫描器阵列输出第二待投影图像，所述第一待投影图像和所述第二待投影图像至少部分相同；第一可透可反片，设置在所述第一光纤扫描器阵列和所述第二光纤扫描器阵列的出射光路上，所述第一可透可反片用于合并所述第一光纤扫描器阵列和所述第二光纤扫描器阵列输出的光线，使得所述第一光纤扫描器阵列输出的相同图像区域的光线的出瞳和所述第二光纤扫描器阵列输出的所述相同图像区域分的光线的出瞳错开，并相互填充对方出瞳在第一方向上的间隙。

Description

一种光纤扫描装置及投影显示设备

技术领域

本发明涉及扫描成像领域，尤其涉及一种光纤扫描装置及投影显示设备。

背景技术

光纤扫描器可以根据设计者预先设计好的轨迹进行扫描，以输出图像，从而替代传统的LCD(Liquid Crystal Display；液晶显示器)，LCOS(Liquid Crystalon Silicon；液晶附硅/硅基液晶)和OLED(Organic Light-Emitting Diode；有机发光二极管)图像源等，集成到HMD(Head Mount Display；头戴式显示器)、微型投影设备和车载HUD(Head UpDisplay；平视显示器)等设备中去，并且还可以用于医疗内窥镜，扫描隧道显微镜等设备中，应用范围十分广泛。

对于HMD和投影仪等显示设备，未来这些显示设备对成像质量要求越来越高，尤其是对于投影设备而言，因为投影设备一般是将图片或者视频等图像源投影在墙壁、幕布等较大尺寸的屏幕上，如果图像源的原始分辨率不高，其被投影在墙壁、幕布等较大尺寸的屏幕上后，由于像素被放大，成像质量会进一步降低。

为了提高光纤扫描器的成像质量，可以采用多个光纤扫描器拼接扫描同一幅图像，从而提高投影设备的分辨率，使得投影画面看起来更加清晰。但是，由于光纤扫描器本身结构的限制，在将多个光纤扫描器封装在一起后，光纤扫描器的边缘不能很好的封装在一起，拼接缝隙会降低投影画面的连续性，从而导致视觉体验较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤扫描装置及投影显示设备，用于解决现有技术存在的，光纤扫描器之间的拼接缝隙会降低投影画面的连续性的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明实施例第一方面提供一种光纤扫描装置，包括：

第一光纤扫描器阵列；

第二光纤扫描器阵列；

图像源，用于向所述第一光纤扫描器阵列输出第一待投影图像，向所述第二光纤扫描器阵列输出第二待投影图像，所述第一待投影图像和所述第二待投影图像至少部分相同；

第一可透可反片，设置在所述第一光纤扫描器阵列和所述第二光纤扫描器阵列的出射光路上，所述第一可透可反片用于合并所述第一光纤扫描器阵列和所述第二光纤扫描器阵列输出的光线，使得所述第一光纤扫描器阵列输出的相同图像区域的光线的出瞳和所述第二光纤扫描器阵列输出的所述相同图像区域分的光线的出瞳错开，并相互填充对方出瞳在第一方向上的间隙，以增大所述相同图像区域中的每个像素点的光线出射角度。

可选的，所述光纤扫描装置还包括：

第三光纤扫描器阵列；

第四光纤扫描器阵列；

第二可透可反片，设置在所述第三光纤扫描器阵列和所述第四光纤扫描器阵列的出射光路上；

所述图像源用于向所述第三光纤扫描器阵列输出第三待投影图像，向所述第四光纤扫描器阵列输出第四待投影图像，所述第三待投影图像和所述第四待投影图像均包括所述相同图像区域；

所述第二可透可反片用于合并所述第三光纤扫描器阵列和所述第四光纤扫描器阵列输出的光线，使得所述第三光纤扫描器阵列的输出的所述相同图像区域的光线的出瞳和所述第四光纤扫描器阵列输出的所述相同图像区域的光线的出瞳错开，并相互填充对方出瞳在所述第一方向上的间隙；

第三可透可反片，设置在所述第一可透可反片和所述第二可透可反片的出射光路上，所述第三可透可反片用于合并所述第一可透可反片出射的光线和所述第二可透可反片出射的光线，使得所述第三光纤扫描器阵列和所述第四光纤扫描器阵列输出的所述相同图像区域的光线的出瞳能够填充所述第一光纤扫描器阵列和所述第二光纤扫描器阵列输出的所述相同图像区域的光线的出瞳在第二方向上的间隙。

可选的，所述第一光纤扫描器阵列、所述第二光纤扫描器阵列、所述第三光纤扫描器阵列和所述第四光纤扫描器阵列为M*N阵列，M≥2，N≥2。

可选的，所述第一光纤扫描器阵列、所述第二光纤扫描器阵列、所述第三光纤扫描器阵列和所述第四光纤扫描器阵列的出瞳形状为方形；或

所述第一光纤扫描器阵列、所述第二光纤扫描器阵列、所述第三光纤扫描器阵列和所述第四光纤扫描器阵列的出瞳形状为圆形。

本发明实施例第二方面提供一种光纤扫描装置，包括：

滑轨；

光纤扫描器阵列，设置在所述滑轨上；

电机，用于带动所述光纤扫描器阵列沿所述滑轨在第一位置与第二位置之间做往复运动；

图像源，用于在所述光纤扫描器阵列滑动至所述第一位置时，向所述光纤扫描器阵列输出第一待投影图像，并在所述光纤扫描器阵列从所述第一位置滑动至所述第二位置后，向所述光纤扫描器阵列输出第二待投影图像，所述第一待投影图像和所述第二待投影图像至少部分相同，使得所述光纤扫描器阵列在所述第一位置上输出的相同图像区域的光线的出瞳和所述光纤扫描器阵列在所述第二位置输出的所述相同图像区域的光线的出瞳错开，并相互填充对方出瞳的间隙，以增大所述相同图像区域中的每个像素点的光线出射角度。

可选的，所述光纤扫描器阵列为M*N阵列，M≥2，N≥2。

可选的，所述光纤扫描器阵列的出瞳形状为方形或圆形。

本发明实施例第三方面提供一种光纤扫描装置，包括：

光纤扫描器阵列；

反射镜，设置在所述光纤扫描器阵列的出射光路上；

电机，用于带动所述反射镜在第一位置与第二位置之间做往复运动；

图像源，用于在所述反射镜位于所述第一位置时，向所述光纤扫描器阵列输出第一待投影图像，在所述反射镜位于所述第二位置时，向所述光纤扫描器阵列输出第二待投影图像，所述第一待投影图像和所述第二待投影图像至少部分相同，使得所述光纤扫描器阵列在所述第一位置上输出的所述相同图像区域的光线的出瞳和所述光纤扫描器阵列在所述第二位置输出的所述相同图像区域的光线的出瞳错开，并相互填充对方出瞳的间隙，以增大所述相同图像区域中的每个像素点的光线出射角度。

可选的，所述电机用于带动所述反射镜做平移往复运动或旋转往复运动。

本发明实施例第四方面提供一种投影显示设备，包括：如上述任一方面所述的光纤扫描装置。

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：

本发明实施例的方案中，光纤扫描装置包括第一光纤扫描器阵列、第二光纤扫描器阵列和位于两个光纤扫描器阵列之间的第一可透可反片，第一可透可反片用于合并第一光纤扫描器阵列和第二光纤扫描器阵列输出的光线，使得第一光纤扫描器阵列的出瞳和第二光纤扫描器阵列的出瞳错开，并相互填充对方出瞳的间隙，以增大光纤扫描集成成像中的填充因子，从而解决现有技术存在的光纤扫描器之间的拼接缝隙会降低投影画面连续性的技术问题，实现提高投影画面连续性，增加显示图像的分辨率的技术效果。

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光纤扫描器阵列的示意图；

图2A为本发明实施例提供的聚焦模式的示意图；

图2B本发明实施例提供的虚/实像模式的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种可能的光纤扫描装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的光纤扫描装置的另一种可能的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的两个光纤扫描器阵列的出瞳相互填充的示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种可能的光纤扫描装置的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的4个光纤扫描器阵列的出瞳相互填充后的示意图；

图8为本发明实施例提供的光纤扫描装置的实现原理的示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种可能的光纤扫描装置的驱动结构的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种可能的光纤扫描装置的结构原理示意图；

图11为本发明实施例提供的电机带动反射镜做旋转往复运动的示意图。

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。

首先，对本发明实施例中的光纤扫描器阵列进行说明，请参考图1，图1为本发明实施例提供的光纤扫描器阵列的结构示意图，其中，光纤扫描器阵列可以由M*N个光纤扫描器组成，M≥2，N≥2，通过M*N个光纤扫描器扫描同一幅图像的不同区域，拼接成完整的图像，可以增大扫描成像的分辨率。本发明实施例中，光纤扫描器阵列的模式可以为聚焦模式，也可以为虚/实像模式，如图2A-图2B所示，2A为本发明实施例提供的聚焦模式的示意图，图2B本发明实施例提供的虚/实像模式的示意图。以图2B为例进行说明，由于扫描器之间的拼接缝隙等原因，可视范围的可视区域并不是连续的，即扫描光线并不是连续的，区域1存在扫描光线，区域2不存在扫描光线，使得投影画面的连续性降低，本发明实施例提供的光纤扫描装置的目的就是解决上述技术问题。

接下来，对本申请实施例中的光纤扫描装置进行说明。

请参考图3，图3为本发明实施例提供的一种可能的光纤扫描装置的结构示意图；光纤扫描装置包括，第一光纤扫描器阵列101、第二光纤扫描器阵列102、图像源(图中未示出)和第一可透可反片103，在光纤扫描装置扫描显示的过程中，图像源用于向所述第一光纤扫描器阵列101输出第一待投影图像，并向所述第二光纤扫描器阵列102输出第二待投影图像，所述第一待投影图像和所述第二待投影图像至少部分相同。第一可透可反片103，设置在所述第一光纤扫描器阵列101和所述第二光纤扫描器阵列102的出射光路上，所述第一可透可反片103位于所述第一光纤扫描器阵列101和所述第二光纤扫描器阵列102之间；所述第一可透可反片103用于合并所述第一光纤扫描器阵列101输出的光线和所述第二光纤扫描器阵列102输出的光线，使得所述第一光纤扫描器阵列101输出的相同图像区域的光线出瞳和所述第二光纤扫描器阵列102输出的所述相同图像区域的光线出瞳错开，并相互填充对方出瞳在第一方向上的间隙，以增大所述相同图像区域中的每个像素点的光线出射角度。

其中，第一方向由光纤扫描器阵列的结构决定，如图4所示，图4为本发明实施例提供的光纤扫描器阵列的出瞳示意图，虚线部分为出瞳所占的区域，实线部分为扫描器的边框，光纤扫描器阵列的出瞳在x方向和y方向上均存在间隙，第一方向为可以x方向，也可以为y方向，本发明对此不做限制。当光纤扫描装置水平放置时，x方向为水平方向，y方向为竖直方向。

相同图像区域是指所述第一待投影图像和所述第二待投影图像的相同区域，本发明实施例中，第一待投影图像和第二待投影图像可以是平面图像，也可以是光场图像，第一待投影图像和第二待投影图像可以部分相同，也可以全部相同，本发明对此不做限制。

在一种可能的实施方式中，第一待投影图像和第二待投影图像部分相同，即第一待投影图像和第二待投影图像可以为从一帧完整的图像中划分出来的两个子图像，这两个子图像具有相同部分，通过两个光纤扫描器阵列的出瞳相互错开填充，可以增大相同图像区域中的每个像素点的光线出射角度，一方面能够扩大可视范围内可视区域的连续性，另一方面，通过两个光纤扫描器阵列扫描的图像拼接在一起，还可以增大扫描分辨率。

本发明实施例中，可以根据不同的图像类型和目的，选择合适的待投影图像调制方式。例如：图像源在对待投影图像进行调制时，可以将待投影图像的中间区域作为第一待投影图像和第二待投影图像的相同图像区域，使得第一光纤扫描器阵列101和第二光纤扫描器阵列102同时对中间区域进行扫描，从而增大待投影图像的中间区域在可视范围内可视区域的连续性。又例如：假设待投影图像包括深度图像，包括前景图像和背景图像，可以将前景图像作为第一待投影图像和第二待投影图像的相同图像区域，使得第一光纤扫描器阵列101和第二光纤扫描器阵列102同时对前景图像进行扫描，从而增大前景图像在可视范围内可视区域的连续性。

需要说明的是，对于第一待投影图像和第二待投影图像中各自不同的区域，第一光纤扫描器阵列101和第二光纤扫描器阵列102单独对各自不同区域进行扫描成像，只要最终呈现给观察者的是一副完整的图像即可，本发明对此不做限制。

在另一种可能的实施方式中，第一待投影图像和第二待投影图像全部相同，即第一帧图像和第二帧图像为同一帧图像，通过两个光纤扫描器阵列的出瞳错开填充，可以扩大可视范围内可视区域的连续性。

请继续参考图4，光纤扫描器的出瞳形状可以为圆形或方形等，从图4中可以看出，由于光纤扫描器本身结构的限制，多个光纤扫描器封装在一起后，各个光纤扫描器的出瞳之间存在较大的间隙，由于整个光纤扫描器阵列的出瞳存在间隙，使得可视区域内的扫描光线不连续，导致投影画面的连续性降低。

请参考图5，图5为本发明实施例提供的两个光纤扫描器阵列的出瞳相互填充的示意图，其中，第一方向为图中的x方向，可见，第一光纤扫描器阵列101的出瞳和第二光纤扫描器阵列102的出瞳相互错开，在x方向相互填充对方出瞳的间隙，从而增大光纤扫描成像的填充因子。其中，填充因子是光纤扫描集成成像的一个重要参数，对于单个像素而言，填充因子是指单个像素的实际有效出光角度与单个像素最大出射角度的占比，增大填充因子，可以增大可视角度，提高成像质量。

本发明实施例中，利用第一可透可反片103，将两个工作在虚/实像模式下的光纤扫描器阵列通过光路折叠并错位的方式，使得两个光纤扫描器阵列的出瞳相互错开，以填充对方出瞳的间隙，从而增大光纤扫描成像的填充因子，实现提高投影画面连续性，提高显示图像的分辨率的技术效果。

本发明实施例中，为了进一步增大填充因子，如图6所示，图6为本发明实施例提供的另一种可能的光纤扫描装置的结构示意图，该光纤扫描装置包括：图像源(图中未示出)、第一光纤扫描器阵列201、第二光纤扫描器阵列202、第三光纤扫描器阵列204、第四光纤扫描器阵列205、第一可透可反片203、第二可透可反片206和第三可透可反片207。

在一种可能的实施例中，第一可透可反片203设置在第一光纤扫描器阵列201和第二光纤扫描器阵列202的出射光路上，图像源用于向所述第一光纤扫描器阵列201输出第一待投影图像，向所述第二光纤扫描器阵列202输出第二待投影图像，所述第一待投影图像和第二待投影图像至少部分相同，第一可透可反片203用于合并所述第一光纤扫描器阵列201输出的光线和所述第二光纤扫描器阵列202输出的光线，使得所述第一光纤扫描器阵列201输出的相同图像区域的光线出瞳和所述第二光纤扫描器阵列202输出的所述相同图像区域的光线出瞳错开，并相互填充对方出瞳在第一方向上的间隙。

第二可透可反片206设置在所述第三光纤扫描器阵列204和所述第四光纤扫描器阵列205的出射光路上，所述第三光纤扫描器阵列204和所述第四光纤扫描器阵列205位于所述第二可透可反片206的两侧；所述图像源用于向所述第三光纤扫描器阵列204输出第三待投影图像，向所述第四光纤扫描器阵列205输出第四待投影图像，所述第三待投影图像和所述第四待投影图像均包括所述相同图像区域；所述第二可透可反片206用于合并所述第三光纤扫描器阵列204和所述第四光纤扫描器阵列205输出的光线，使得所述第三光纤扫描器阵列204输出的所述相同图像区域的光线的出瞳和所述第四光纤扫描器阵列205输出的所述相同图像区域的光线的出瞳错开，并相互填充对方出瞳在所述第一方向上的间隙。

第三可透可反片207，设置在所述第一可透可反片203和所述第二可透可反片206的出射光路上，用于合并所述第一可透可反片203出射的光线和所述第二可透可反片206出射的光线，使得所述第三光纤扫描器阵列204和所述第四光纤扫描器阵列205输出的所述相同图像区域的光线的出瞳能够填充所述第一光纤扫描器阵列201和所述第二光纤扫描器阵列202输出的所述相同图像区域的光线的出瞳在第二方向上的间隙。

在上述实施例中，利用第一可透可反片203对第一光纤扫描器阵列201或第二光纤扫描器阵列202的光路进行折叠，使得第一光纤扫描器阵列201和第二光纤扫描器阵列202的出瞳在第一方向上错开，同理，利用第二可透可反片206对第三光纤扫描器阵列204或第四光纤扫描器阵列205的光路进行折叠，使得第三光纤扫描器阵列204和第四光纤扫描器阵列205的出瞳在第一方向错开，然后，再利用第三可透可反片207对第一可透可反片203出射的光路，或者对第二可透可反片206出射的光路进行折叠并错位，使得第三光纤扫描器阵列204和第四光纤扫描器阵列205的出瞳，与所述第一光纤扫描器阵列201和所述第二光纤扫描器阵列202的出瞳相互错开，并且，所述第三光纤扫描器阵列204和所述第四光纤扫描器阵列205的出瞳能够填充所述第一光纤扫描器阵列201和所述第二光纤扫描器阵列202的出瞳在第二方向上的间隙。

如图7所示，图7为本发明实施例提供的4个光纤扫描器阵列的出瞳相互填充后的示意图。其中，第一方向为x方向，第二方向为y方向，第一方向和第二方向相互垂直，虚线边框中间打横线的是出瞳所占的区域。从图7中可以看出，将4个光纤扫描器阵列出瞳错开并叠加之后，对比图4只有一个光纤扫描器阵列的情况，以及图5中两个光纤扫描器阵列的情况而言，4个光纤扫描器阵列的总的出瞳所占面积大了很多，从而增大光纤扫描成像的填充因子。

在其他实施例中，由于光纤扫描器阵列中光纤扫描器的排列方式不同，第一方向和第二方向也可能为其他角度，本领域技术人员可以根据实际情况选择光纤扫描器这列的数量和组合方式，本发明对此不做限制。

本发明实施例中，可选的，各可透可反片可以为半反半透片，本领域技术人员可以根据实际需要对可透可反片的透过率和反射率进行设置，本发明对此不做限制。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种光纤扫描装置，如图8所示，图8为本发明实施例提供的光纤扫描装置的实现原理的示意图，通过平移光纤扫描器阵列在时间上把光纤扫描器阵列在不同位置的出瞳错开，其中，实线所示为光纤扫描器阵列平移之前的位置，虚线所示为光纤扫描器阵列平移之后的位置，光纤扫描装置需要在人眼积分时间内，把光纤扫描器阵列上下或者左右平移，并调制其输入信号，使光纤扫描器阵列在不同位置能在空间中显示相同的平面图像或光场图像，利用人眼的视觉残留效果让人眼感觉是同一幅图像，其原理和图3对应的实施例相同，图3是在空间上叠加，图8是在时间上叠加。

图9为本发明实施例提供的另一种可能的光纤扫描装置的驱动结构的结构示意图，光纤扫描装置包括：滑轨301；光纤扫描器阵列(图中未示出)，设置在所述滑轨301上；底座302，光纤扫描器阵列通过底座302设置在所述滑轨301上；电机303，用于带动所述光纤扫描器阵列沿所述滑轨301在第一位置和第二位置之间做往复运动；图像源(图中未示出)，用于在所述光纤扫描器阵列滑动至所述第一位置时，向所述光纤扫描器阵列输出第一待投影图像，并在所述光纤扫描器阵列从所述第一位置滑动至所述第二位置后，向所述光纤扫描器阵列输出第二待投影图像，所述第一待投影图像和所述第二待投影图像至少部分相同，使得所述光纤扫描器阵列在所述第一位置输出的相同图像区域的光线出瞳和在所述第二位置输出的相同图像区域的光线出瞳错开，并相互填充对方出瞳的间隙，以增大所述相同图像区域中的每个像素点的光线出射角度。

对于第一待投影图像和第二待投影图像的说明，可参考前面实施例中的描述，本发明在此不再赘述。本发明实施例中，以第一待投影图像和第二待投影图像完全相同为例进行说明。在光纤扫描器阵列位于第一位置时，图像源向光纤扫描器阵列输出第一帧图像，然后，通过电机303控制光纤扫描器阵列从第一位置滑动至第二位置，图像源仍然向光纤扫描器阵列输出第一帧图像(第一待投影图像和第二待投影图像均为第一帧图像)，从而完成第一帧图像的扫描。接下来，通过电机303控制光纤扫描器阵列从第二位置滑动回第一位置，然后，图像源向光纤扫描器阵列输出第二帧图像，再通过电机303控制光纤扫描器阵列从第一位置滑动至第二位置，图像源再向光纤扫描器阵列输出第二帧图像(第一待投影图像和第二待投影图像均为第二帧图像)，从而完成第二帧图像的扫描，以此类推，通过电机303带动光纤扫描器阵列不停的在第一位置和第二位置之间进行往复运动，在时间上将光纤扫描器阵列在不同位置的出瞳错开，通过光纤扫描器阵列在不同位置在空间中显示相同的平面图像或光场图像，利用人眼的视觉残留效果让人感觉看到的是同一幅图像。

本发明实施例中，通过在时间上对光纤扫描器阵列的出瞳进行叠加，相对于光纤扫描器阵列只扫描一次而言，总的出瞳所占面积大了很多，从而增大光纤扫描成像的填充因子，实现提高投影画面连续性，提高显示图像的分辨率的技术效果。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种光纤扫描装置，如图10所示，图10为本发明实施例提供的另一种可能的光纤扫描装置的结构原理示意图，光纤扫描装置包括：光纤扫描器阵列401，反射镜402，设置在所述光纤扫描器阵列401的出射光路上；电机(图中未示出)，用于带动所述反射镜402在第一位置与第二位置之间做往复运动；图像源(图中未示出)，用于在所述反射镜402位于所述第一位置时，向所述光纤扫描器阵列401输出第一待投影图像，在所述反射镜402位于所述第二位置时，向所述光纤扫描器阵列401输出第二待投影图像，所述第一待投影图像和所述第二待投影图像至少部分相同，使得所述光纤扫描器阵列401在所述第一位置上输出的所述相同图像区域的光线的出瞳和所述光纤扫描器阵列401在所述第二位置输出的所述相同图像区域的光线的出瞳错开，并相互填充对方出瞳的间隙，以增大所述相同图像区域中的每个像素点的光线出射角度。

本发明实施例中，以第一待投影图像和第二待投影图像完全相同为例进行说明。在反射镜402位于第一位置时，图像源向光纤扫描器阵列401输出第一帧图像，然后，通过电机控制反射镜402从第一位置运动至第二位置，图像源仍然向光纤扫描器阵列401输出第一帧图像(第一待投影图像和第二待投影图像均为第一帧图像)，从而完成第一帧图像的扫描。接下来，通过电机控制反射镜402从第二位置滑动回第一位置，然后，图像源向反射镜402输出第二图像，然后，再通过电机控制反射镜402从第一位置运动至第二位置，然后，图像源向光纤扫描器阵列401输出第二帧图像(第一待投影图像和第二待投影图像均为第二帧图像)，从而完成第二帧图像的扫描，以此类推。利用时间叠加的原理，通过在时间上先后调制输入图像来让扫描器阵列在空间中投影出相同的画面，由于人眼的视觉残留效果，会让人眼感觉看到的是同一幅图像。

在一种可能的实施例中，电机可以带动反射镜402做平移往复运动或旋转往复运动，本发明对此不做限制。

请继续参考图10，图10为本发明实施例提供的电机带动反射镜做平移往复运动的示意图，电机带动反射镜402上下平移，其中，第一位置为实线所示的反射镜402所在的位置，第二位置为虚线所示的反射镜402所在的位置，403为反射镜402位于第一位置时，光纤扫描器阵列401虚像所在的位置，404为反射镜402位于第二位置时，光纤扫描器阵列401虚像所在的位置，两个虚像在竖直方向上有错位，竖直方向的错位可以帮助增加填充因子，在前后方向上(即图10中的左右方向)也有错位，不过前后方向上的错位比较小，在虚/实像模式中可以被忽略，在聚焦模式中没有影响。本发明实施例中，利用时间叠加的原理，通过在时间上先后调制输入图像来让扫描器阵列在空间中投影出相同的画面，由于人眼的视觉残留效果，会让人眼感觉看到的是同一幅图像。

接下来，请参考图11，图11为本发明实施例提供的电机带动反射镜做旋转往复运动的示意图，其中，第一位置为实线所示的反射镜402所在的位置，第二位置为虚线所示的反射镜402所在的位置，403为反射镜402位于第一位置时，光纤扫描器阵列401虚像所在的位置，404为反射镜402位于第二位置时，光纤扫描器阵列401虚像所在的位置，通过旋转反射镜402来移动光纤扫描器阵列的虚像，同样也是利用时间叠加的原理，通过在时间上先后调制输入图像来让扫描器阵列在空间中投影出相同的画面，由于人眼的视觉残留效果，会让人眼感觉看到的是同一幅图像。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种投影显示设备，包括上述任一实施例中的光纤扫描装置，该投影显示设备可以为AR(中文名称：增强现实；英文全称：Augmented Reality)头戴显示设备或投影仪，该投影仪可用于空间成像，即通过光纤扫描装置扫描输出的光线形成空间无介质光场。

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：

本发明实施例的方案中，光纤扫描装置包括第一光纤扫描器阵列、第二光纤扫描器阵列和位于两个光纤扫描器阵列之间的第一可透可反片，第一可透可反片用于合并第一光纤扫描器阵列和第二光纤扫描器阵列输出的光线，使得第一光纤扫描器阵列的出瞳和第二光纤扫描器阵列的出瞳错开，并相互填充对方出瞳的间隙，以增大光纤扫描集成成像中的填充因子，从而解决现有技术存在的光纤扫描器之间的拼接缝隙会降低投影画面连续性的技术问题，实现提高投影画面连续性，增加显示图像的分辨率的技术效果。

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 (10)

1.一种光纤扫描装置，其特征在于，包括：

第一光纤扫描器阵列；

第二光纤扫描器阵列；

图像源，用于向所述第一光纤扫描器阵列输出第一待投影图像，向所述第二光纤扫描器阵列输出第二待投影图像，所述第一待投影图像和所述第二待投影图像至少部分相同；

第一可透可反片，设置在所述第一光纤扫描器阵列和所述第二光纤扫描器阵列的出射光路上，所述第一可透可反片用于合并所述第一光纤扫描器阵列和所述第二光纤扫描器阵列输出的光线，使得所述第一光纤扫描器阵列输出的相同图像区域的光线的出瞳和所述第二光纤扫描器阵列输出的所述相同图像区域分的光线的出瞳错开，并相互填充对方出瞳在第一方向上的间隙，以增大所述相同图像区域中的每个像素点的光线出射角度。

2.如权利要求1所述的光纤扫描装置，其特征在于，所述光纤扫描装置还包括：

第三光纤扫描器阵列；

第四光纤扫描器阵列；

第二可透可反片，设置在所述第三光纤扫描器阵列和所述第四光纤扫描器阵列的出射光路上；

所述图像源用于向所述第三光纤扫描器阵列输出第三待投影图像，向所述第四光纤扫描器阵列输出第四待投影图像，所述第三待投影图像和所述第四待投影图像均包括所述相同图像区域；

所述第二可透可反片用于合并所述第三光纤扫描器阵列和所述第四光纤扫描器阵列输出的光线，使得所述第三光纤扫描器阵列的输出的所述相同图像区域的光线的出瞳和所述第四光纤扫描器阵列输出的所述相同图像区域的光线的出瞳错开，并相互填充对方出瞳在所述第一方向上的间隙；

第三可透可反片，设置在所述第一可透可反片和所述第二可透可反片的出射光路上，所述第三可透可反片用于合并所述第一可透可反片出射的光线和所述第二可透可反片出射的光线，使得所述第三光纤扫描器阵列和所述第四光纤扫描器阵列输出的所述相同图像区域的光线的出瞳能够填充所述第一光纤扫描器阵列和所述第二光纤扫描器阵列输出的所述相同图像区域的光线的出瞳在第二方向上的间隙。

3.如权利要求2所述的光纤扫描装置，其特征在于，所述第一光纤扫描器阵列、所述第二光纤扫描器阵列、所述第三光纤扫描器阵列和所述第四光纤扫描器阵列为M*N阵列，M≥2，N≥2。

4.如权利要求2所述的光纤扫描装置，其特征在于，所述第一光纤扫描器阵列、所述第二光纤扫描器阵列、所述第三光纤扫描器阵列和所述第四光纤扫描器阵列的出瞳形状为方形；或

所述第一光纤扫描器阵列、所述第二光纤扫描器阵列、所述第三光纤扫描器阵列和所述第四光纤扫描器阵列的出瞳形状为圆形。

5.一种光纤扫描装置，其特征在于，包括：

滑轨；

光纤扫描器阵列，设置在所述滑轨上；

电机，用于带动所述光纤扫描器阵列沿所述滑轨在第一位置与第二位置之间做往复运动；

图像源，用于在所述光纤扫描器阵列滑动至所述第一位置时，向所述光纤扫描器阵列输出第一待投影图像，并在所述光纤扫描器阵列从所述第一位置滑动至所述第二位置后，向所述光纤扫描器阵列输出第二待投影图像，所述第一待投影图像和所述第二待投影图像至少部分相同，使得所述光纤扫描器阵列在所述第一位置上输出的相同图像区域的光线的出瞳和所述光纤扫描器阵列在所述第二位置输出的所述相同图像区域的光线的出瞳错开，并相互填充对方出瞳的间隙，以增大所述相同图像区域中的每个像素点的光线出射角度。

6.如权利要求5所述的光纤扫描装置，其特征在于，所述光纤扫描器阵列为M*N阵列，M≥2，N≥2。

7.如权利要求5所述的光纤扫描装置，其特征在于，所述光纤扫描器阵列的出瞳形状为方形或圆形。

8.一种光纤扫描装置，其特征在于，包括：

光纤扫描器阵列；

反射镜，设置在所述光纤扫描器阵列的出射光路上；

电机，用于带动所述反射镜在第一位置与第二位置之间做往复运动；

图像源，用于在所述反射镜位于所述第一位置时，向所述光纤扫描器阵列输出第一待投影图像，在所述反射镜位于所述第二位置时，向所述光纤扫描器阵列输出第二待投影图像，所述第一待投影图像和所述第二待投影图像至少部分相同，使得所述光纤扫描器阵列在所述第一位置上输出的所述相同图像区域的光线的出瞳和所述光纤扫描器阵列在所述第二位置输出的所述相同图像区域的光线的出瞳错开，并相互填充对方出瞳的间隙，以增大所述相同图像区域中的每个像素点的光线出射角度。

9.如权利要求8所述的光纤扫描装置，其特征在于，所述电机用于带动所述反射镜做平移往复运动或旋转往复运动。

10.一种投影显示设备，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的光纤扫描装置。