[发明专利]光纤扫描中用于矫正图像畸变的方法及光纤扫描器

说明书

本发明公开了光纤扫描中用于矫正图像畸变的方法，所述的光纤扫描为栅格式扫描，由快轴驱动器驱动光纤进行沿x方向振动，由慢轴驱动器驱动光纤沿与x方向相垂直的y方向振动，所述的方法包括：在快轴驱动器或慢轴驱动器上叠加一个在y方向上的响应，使得该叠加在y方向上的响应抵消快轴驱动导致的在y方向上的响应。通过引入与快轴驱动导致的在y方向上的响应相反的量，使其产生抵消效应，与快轴的平面外响应相互抵消，以使快轴的响应为水平的直线，此时图像显示区域为规则的矩形，即平面外响应得到矫正。实现对扫描轨迹的精确控制，提升扫描图像的显示分辨率和性能。

技术领域

本发明涉及光纤扫描技术领域，尤其涉及光纤扫描中用于矫正图像畸变的方法。

背景技术

现有的光纤扫描器扫描探头结构主要有圆柱四分象限管、矩形压电陶瓷片等，可以很容易实现栅格式(X-Y型)扫描。但在实际工作过程中，会由于加工、装调、驱动等原因导致快慢轴响应不垂直，特别是光纤工作在共振区，非线性强烈，由于装配方式、光纤几何缺陷、非线性响应等综合作用，使得光纤快、慢轴的动态响应互相耦合(即导致非驱动平面外响应)，导致单独驱动快轴时，光纤的轨迹为椭圆或者倾斜的直线，造成显示图像的畸变，这种图像畸变提到通过算法矫正成倾斜直线，即采用改变驱动的方式进行矫正，但由于快慢轴频率相差悬殊，此矫正方案虽可行，但其需要的驱动电压偏大，并且影响扫描图像的分辨率。

发明内容

本发明提供光纤扫描中用于矫正图像畸变的方法及扫描器结构，用以将图像显示区域矫正为规则的矩形。

发明人发现，上述的畸变与通常说的光学畸变不同，此处所描述的是整个图像显示区域的变形，由于扫描器制作瑕疵导致的二维驱动并非严格垂直、装配误差、非线性等各种因素导致的图像显示区域并非矩形，而是呈现如平行四边形、椭圆形等不规则形状。其水平方向的扫描线并非直线，而是与水平方向成一定夹角的斜线或椭圆形弧线。由此造成的图像像素网格依然是均匀的，不影响对比度和清晰度，而是将整个图像沿某个特定方向(水平扫描线为斜线时)或某些特定方向(水平扫描线呈弧线时)进行“拉扯”。为了消除这些畸变，本发明采用引入用于消除畸变的驱动的方式，通过对驱动的改变矫正椭圆、倾斜直线等响应。

为了实现上述发明目的，本发明第一方面提供了光纤扫描中用于矫正图像畸变的方法，所述的光纤扫描为栅格式扫描，由快轴驱动器驱动光纤进行沿x方向振动，由慢轴驱动器驱动光纤沿与x方向相垂直的y方向振动，所述的方法包括：

在快轴驱动器或慢轴驱动器上叠加一个在y方向上的响应，使得该叠加在y方向上的响应抵消快轴驱动导致的在y方向上的响应。

将快轴驱动器单独驱动光纤振动时，得到的扫描线表示为：

其中A_x为x方向的扫描幅度，fx为快轴驱动器的驱动频率，A_xy为快轴驱动产生的在y方向上的位移幅度，φ为快轴驱动导致的y方向上的响应与快轴驱动在x方向上的响应的相位差，所述的叠加在y方向上的响应为

由上述公式可见：

A_xy＝0时，快轴驱动器的单独驱动产生水平方向的直线，此时图像无上文描述的图像变形；

A_xy≠0时，若φ＝0或π，则快轴驱动器的单独驱动产生的扫描线为倾斜的直线，倾斜角度与A_x、A_xy的比例有关；

A_xy≠0时，若φ为0或π以外任意值，则快轴驱动产生的扫描线为椭圆，椭圆的长轴与水平方向的夹角与φ值有关，椭圆度则与A_x、A_xy的比例有关。