本发明涉及光纤扫描技术领域，尤其涉及一种提升光纤扫描图像画质的方法及装置。
背景技术
光纤扫描技术是通过压电器件驱动光纤悬臂产生谐振振动，光纤端面出射的光束按照预定的轨迹扫描显示出图像。目前光纤多采用单模光纤，并且要求出射光斑直接小，光能量分布均匀。为了实现较小的出射光斑，单模光纤端面进行拉锥，研磨成锥透镜，使得聚焦光斑最小可以做到0.6um左右，但此时光斑衍射效应较强，会产生衍射环，对扫描图像的清晰度及对比度造成影响。
技术实现要素：
本发明提供一种提升光纤扫描图像画质的方法，用以克服衍射环对扫描图像的清晰度及对比度造成影响的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明第一方面提供一种提升光纤扫描图像画质的方法，包括以下步骤：
s1、光纤传输来自光源的光并从发射端发射所述光，同时扫描驱动器驱动所述光纤的发射端按预定扫描轨迹进行运动；
s2、光纤发射的光按所述扫描轨迹依次射入光阑阵列的通孔内，光阑阵列按照扫描的轨迹依次选通各通孔的可变光阑，可变光阑的开关速度与扫描图像像素调制的速度匹配。
从而在任意时刻，光阑阵列仅允许射入通孔的光纤射出光通过通孔，并投射至投影面，而光纤的衍射光由光阑阵列及光阑阵列上关闭的可变光阑阻挡，不会到达投影面，从而投影面上的图像不会再有衍射环，可以显著提升扫描图像的显示效果。
进一步可选的，所述的光阑阵列按照扫描的轨迹依次选通各通孔的可变光阑，可变光阑的开关速度与扫描图像像素调制的速度匹配可以为：在任意时刻，有光纤发射的光射入的通孔的可变光阑打开，使得该通孔透光，同时没有光纤发射的光射入的通孔的可变光阑关闭，使得该通孔不透光。
本发明第二方面提供了一种提升光纤扫描图像画质的装置，可实施上述任意一种提升光纤扫描图像画质的方法，其包括：
光纤，其传输来自光源的光并从发射端发射所述光，
扫描驱动器，其驱动所述光纤的发射端按预定扫描轨迹进行运动，
光阑阵列，其传输光纤发射的光，所述光阑阵列具有二维阵列结构排列的通孔，且每个通孔均设置有使得通孔在透光和不透光之间进行转换的可变光阑；
控制电路，用于控制光阑阵列上的各个可变光阑打开或关闭，使得光阑阵列具有顺序选通的功能，按照扫描的轨迹依次选通可变光阑，可变光阑的开关速度与扫描图像像素调制的速度匹配。
进一步的，所述的光阑阵列按照扫描的轨迹依次选通各通孔的可变光阑，可变光阑的开关速度与扫描图像像素调制的速度匹配可以为：光阑阵列上的可变光阑均保持常闭状态，仅当光纤发射的光射入光阑阵列的任意一个通孔时，该通孔的可变光阑打开，使得该通孔透光，光纤射出光通过通孔，并投射至投影面，并且当光纤发射的光不再射入该通孔后，该通孔的可变光阑立即关闭，使得该通孔不透光。可变光阑均保持常闭状态是指当光阑阵列的任意一个通孔未射入光纤发射的光时，该通孔的可变光阑始终保持关闭。
对于用于成像的光纤扫描装置而言，扫描驱动器和光源均受控于驱动电子系统，驱动电子系统为扫描驱动器产生驱动信号，以控制扫描驱动器的致动，驱动电子系统也为光源产生扫描图像像素调制信号，以便在投影面处形成像素。从而优选的，所述的控制电路可根据扫描驱动器的驱动信号或光源的扫描图像像素调制信号产生控制光阑阵列上的各个可变光阑打开或关闭的可变光阑控制信号，以使得光阑阵列具有顺序选通的功能，按照扫描的轨迹依次选通可变光阑，可变光阑的开关速度与扫描图像像素调制的速度匹配。进一步优选的，所述的驱动电路即可为所述驱动电子系统，即，所述的驱动电路与所述驱动电子系统为同一部件，从而由所述驱动电路同时为扫描驱动器产生驱动信号、为光源产生扫描图像像素调制信号和为光阑阵列上的可变光阑产生可变光阑控制信号。
所述的可变光阑可为通过打开光圈和关闭光圈使得对应通孔透光和不透光的可变光圈。进一步的，所述的控制电路用于控制光阑阵列上各可变光圈的打开或关闭，使得当光纤发射的光射入光阑阵列的任意一个通孔时，该通孔的可变光圈打开，使得该通孔透光；以及当光阑阵列的任意一个通孔未射入光纤发射的光时，该通孔的可变光圈关闭，使得该通孔不透光。
所述的可变光阑可为通过打开和关闭使得光阑阵列的通孔透光和不透光的液晶光阑。进一步的，所述的控制电路用于控制光阑阵列上各液晶光阑的打开或关闭，使得当光纤发射的光射入光阑阵列的任意一个通孔时，该通孔的液晶光阑打开，使得该通孔透光；以及当光阑阵列的任意一个通孔未射入光纤发射的光时，该通孔的液晶光阑关闭，使得该通孔不透光。
该光阑阵列置于光纤扫描系统与目标投影面之间，扫描过程中仅允许光纤发射端发射的光通过光阑阵列，而阻止衍射环通过光阑阵列，从而投影面上的图像不会再有衍射环，可以显著提升扫描图像的显示效果
所述的光阑阵列上的通孔可以为任意形状，如圆形、矩形或方形等形状中的任意一种。
所述的光纤的数量可以为一个、两个或多个。
光纤与扫描驱动器之间，既可以是光纤与扫描驱动器一一对应设置，从而由各个扫描驱动器独立驱动相对应的光纤；也可以是任意多个光纤与一个扫描驱动器相对应设置，从而由单个扫描驱动器同时驱动多个光纤。
所述的光纤可以为单模光纤或多模光纤。
所述的扫描驱动器包括压电驱动器或mems驱动器。
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：
本发明通过在空间分布光阑阵列、光阑阵列按照扫描的轨迹依次选通各通孔的可变光阑的方式，滤除掉了衍射环带，可以显著提升扫描图像的显示效果。
附图说明
图1为本发明的提升光纤扫描图像画质的装置的结构示意图；
图2为本发明的光阑阵列的结构示意图；
图3为本发明的显示效果与现有技术的显示效果的对比图；
图4为本发明的光阑阵列的另一种结构示意图；
图5为本发明实施例中的一种扫描轨迹示意图；
图6为本发明实施例中的另一种扫描轨迹示意图；
图7为本发明实施例中的一种压电驱动器的结构示意图；
图8为本发明实施例中的另一种压电驱动器的结构示意图。
图中，1-光纤，2-光源，3-扫描驱动器，301-压电陶瓷管，311-第一双压电晶片，312-第二双压电晶片，4-光阑阵列，401-通孔，5-可变光阑。
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提升光纤扫描图像画质的方法，用以克服衍射环对扫描图像的清晰度及对比度造成影响的技术问题。
为了实现上述发明目的，结合图1、图2所示，本发明实施例第一方面提供一种提升光纤扫描图像画质的方法，包括以下步骤：
s1、光纤1传输来自光源2的光并从发射端发射所述光，同时扫描驱动器3驱动所述光纤1的发射端按预定扫描轨迹进行运动，如图5和图6分别给出了一种扫描轨迹的示例，当然扫描轨迹不限于上述示例；
s2、光纤1发射的光按所述扫描轨迹依次射入光阑阵列4的通孔401内，光阑阵列4按照扫描的轨迹依次选通各通孔401的可变光阑5，可变光阑5的开关速度与扫描图像像素调制的速度匹配。
从而在任意时刻，光阑阵列4仅允许射入通孔401的光纤1射出光通过通孔401，并投射至投影面，而光纤1的衍射光由光阑阵列4及光阑阵列4上关闭的可变光阑5阻挡，不会到达投影面，从而投影面上的图像不会再有衍射环，可以显著提升扫描图像的显示效果。
如图3所示，图中左侧为现有技术的显示效果，图中右侧为本发明的显示效果，通过对比可以看出本发明相比现有技术有效消除了衍射环，从而提升了图像的显示效果。
进一步可选的，所述的光阑阵列4按照扫描的轨迹依次选通各通孔401的可变光阑5，可变光阑5的开关速度与扫描图像像素调制的速度匹配可以为：在任意时刻，有光纤1发射的光射入的通孔401的可变光阑5打开，使得该通孔401透光，同时没有光纤1发射的光射入的通孔401的可变光阑5关闭，使得该通孔401不透光。
本发明实施例第二方面提供了一种提升光纤扫描图像画质的装置，可实施上述任意一种提升光纤扫描图像画质的方法，如图1、图2所示，其包括：
光纤1，其传输来自光源2的光并从发射端发射所述光，
扫描驱动器3，其驱动所述光纤1的发射端按预定扫描轨迹进行运动，
光阑阵列4，其传输光纤1发射的光，所述光阑阵列4具有二维阵列结构排列的通孔401，且每个通孔401均设置有使得通孔401在透光和不透光之间进行转换的可变光阑5；
控制电路，用于控制光阑阵列4上的各个可变光阑5打开或关闭，使得光阑阵列4具有顺序选通的功能，按照扫描的轨迹依次选通可变光阑5，可变光阑5的开关速度与扫描图像像素调制的速度匹配。
进一步的，所述的光阑阵列4按照扫描的轨迹依次选通各通孔401的可变光阑5，可变光阑5的开关速度与扫描图像像素调制的速度匹配可以为：光阑阵列4上的可变光阑5均保持常闭状态，仅当光纤1发射的光射入光阑阵列4的任意一个通孔401时，该通孔401的可变光阑5打开，使得该通孔401透光，光纤1射出光通过通孔401，并投射至投影面，并且当光纤1发射的光不再射入该通孔401后，该通孔401的可变光阑5立即关闭，使得该通孔401不透光。可变光阑5均保持常闭状态是指当光阑阵列4的任意一个通孔401未射入光纤1发射的光时，该通孔401的可变光阑5始终保持关闭。
对于用于成像的光纤扫描装置而言，扫描驱动器3和光源2均受控于驱动电子系统，驱动电子系统为扫描驱动器3产生驱动信号，以控制扫描驱动器3的致动，驱动电子系统也为光源2产生扫描图像像素调制信号，以便在投影面处形成像素。从而优选的，所述的控制电路可根据扫描驱动器3的驱动信号或光源2的扫描图像像素调制信号产生控制光阑阵列4上的各个可变光阑5打开或关闭的可变光阑5控制信号，以使得光阑阵列4具有顺序选通的功能，按照扫描的轨迹依次选通可变光阑5，可变光阑5的开关速度与扫描图像像素调制的速度匹配。进一步优选的，所述的驱动电路即可为所述驱动电子系统，即，所述的驱动电路与所述驱动电子系统为同一部件，从而由所述驱动电路同时为扫描驱动器3产生驱动信号、为光源2产生扫描图像像素调制信号和为光阑阵列4上的可变光阑5产生可变光阑5控制信号。
所述的可变光阑5可为通过打开光圈和关闭光圈使得对应通孔401透光和不透光的可变光圈。进一步的，所述的控制电路用于控制光阑阵列4上各可变光圈的打开或关闭，使得当光纤1发射的光射入光阑阵列4的任意一个通孔401时，该通孔401的可变光圈打开，使得该通孔401透光；以及当光阑阵列4的任意一个通孔401未射入光纤1发射的光时，该通孔401的可变光圈关闭，使得该通孔401不透光。
所述的可变光阑5可为通过打开和关闭使得光阑阵列4的通孔401透光和不透光的液晶光阑。进一步的，所述的控制电路用于控制光阑阵列4上各液晶光阑的打开或关闭，使得当光纤1发射的光射入光阑阵列4的任意一个通孔401时，该通孔401的液晶光阑打开，使得该通孔401透光；以及当光阑阵列4的任意一个通孔401未射入光纤1发射的光时，该通孔401的液晶光阑关闭，使得该通孔401不透光。
该光阑阵列4置于光纤扫描系统与目标投影面之间，扫描过程中仅允许光纤1发射端发射的光通过光阑阵列4，而阻止衍射环通过光阑阵列4，从而投影面上的图像不会再有衍射环，可以显著提升扫描图像的显示效果。
所述的光阑阵列4上的通孔401可以为任意形状，如圆形、矩形或方形等形状中的任意一种。如图2所示，通孔401的形状为圆形；也可如图4所示，通孔401的形状为矩形。
所述的光纤1的数量可以为一个、两个或多个。
光纤1与扫描驱动器3之间，既可以是光纤1与扫描驱动器3一一对应设置，从而由各个扫描驱动器3独立驱动相对应的光纤1；也可以是任意多个光纤1与一个扫描驱动器3相对应设置，从而由单个扫描驱动器3同时驱动多个光纤1。
所述的光纤1可以为单模光纤1或多模光纤1。
所述的可变光圈可采用市售的可变光圈，如中国专利cn103246126a中公开的可变光阑5系统、或中国专利cn206074847u公开的一种电动调节光阑、或中国专利cn107167917a公开的旋转直驱式电动光阑。其一般包括一个能够遮挡通孔401的遮光片和一个驱动遮光片运动以使遮光片遮挡通孔401或敞开通孔401的驱动部件，从而由控制电路控制驱动部件，实现对可变光圈的控制。
所述的液晶光阑可采用市售的液晶光阑或电控调光玻璃，如中国专利cn1350281a公开的液晶光阑部分、或中国专利cn104243782a公开的光阑层中的填充有具有可变透光率材料的可变透光区及电极单元。其一般包括两层玻璃层、置于两层玻璃层之间的液晶分子和向液晶分子施加调整电压的电极，通过施加的调整电压改变液晶分子的散布状态，从而实现透光率的调整。控制电路连接电极，实现对液晶光阑的控制。
所述的扫描驱动器3包括压电驱动器或mems驱动器。
进一步可选的，如图7所示，所述的压电驱动器包括一端固定、一端为自由端的压电陶瓷管301，光纤1通过连接件固定于压电陶瓷管301的自由端并使得光纤1的发射端呈悬臂状。压电陶瓷管301的表面上沿周向均匀布设有4个电极，压电陶瓷管301的自由端在交变电压的驱动下做二维振动，从而带动光纤1末端二维振动，实现二维扫描。
进一步可选的，如图8所示，所述的压电驱动器包括固定连接的第一双压电晶片311和第二双压电晶片312，第一双压电晶片311和第二双压电晶片312均具有固定端和自由端，第一双压电晶片311的固定端固定安装于基座上，第二双压电晶片312的固定端与第一双压电晶片311的自由端固定连接。第一双压电晶片311在压变电压的驱动下其自由端沿第一轴振动，第二双压电晶片312在压变电压的驱动下其自由端沿第二轴振动，光纤1固定于第二双压电晶片312的自由端。从而第一双压电晶片311自由端带动第二双压电晶片312及光纤1沿第一轴振动，同时，第二双压电晶片312自由端带动光纤1沿第二轴振动，最终光纤1同时沿第一轴振动和沿第二轴振动，当第一轴与第二轴不平行时，光纤1实现二维扫描，优选的，所述的第一轴垂直于第二轴。光纤1固定设置于第二双压电晶片312上，避免了使用连接部件，由于没有连接部件引起的力的损耗，第一双压电晶片311和第二双压电晶片312的驱动力可以不产生衰减而有效传递给光纤1，从而增大光纤1的振动幅度。
以上给出了两种压电驱动器的实施例，但显然本发明的扫描驱动器3可采用的压电驱动器的结构并不限于上述实施例。
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：
本发明通过在空间分布光阑阵列4、光阑阵列4按照扫描的轨迹依次选通各通孔401的可变光阑5的方式，滤除掉了衍射环带，可以显著提升扫描图像的显示效果。
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。