一种不受夹持条件影响的光纤扫描器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种不受夹持条件影响的光纤扫描器，包括扫描致动器和光纤，所述的扫描致动器包括均呈板状的第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片，第二压电陶瓷片固定贴设于第一压电陶瓷片的后侧，在第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片的驱动下，扫描致动器的第一自由端做二维扫描振动，扫描致动器通过支撑件与基体固定连接，支撑件设置于扫描致动器在工作频率下沿左右方向振动时的振动节点处。本实用新型专利技术在更改夹持条件的情况下，光纤扫描器工作所需模态的特征频率不会产生改变，提高了光纤扫描器的通用性，降低了安装精度、安装条件一致性的要求，降低了安装难度；同时，不会通过支撑件传递振动，解决了传递振动、产生噪音的技术问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种不受夹持条件影响的光纤扫描器


[0001]本技术涉及光纤扫描显示
，尤其涉及一种不受夹持条件影响的光纤扫描器。

技术介绍

[0002]由压电致动器驱动光纤悬臂进行扫描的微型光纤扫描器件在激光雷达、激光投影、微型内窥镜等
具有重要的应用前景，其利用机械共振原理使光纤悬臂实现较大的扫描范围。
[0003]光纤扫描器的扫描方式可以分为螺旋扫描类、栅格扫描类和李萨如扫描类。使用螺旋扫描和李萨如扫描的微型压电扫描器件通常具有对称结构，体积小且扫描速度快，但螺旋扫描密度不均匀，且两轴共振频率相同，因此存在机械耦合，会恶化扫描轨迹，难以通过后期处理完全消除；使用栅格扫描需要两轴扫描频率相差较大，一轴扫描频率快，实现行扫描，另一轴扫描频率慢，实现帧扫描，快轴利用光纤共振实现放大。
[0004]传统光纤扫描器的扫描致动器(如压电致动器)，一般具有固定端和自由端，固定端固定安装于基座，光纤以悬臂支撑的方式固定安装于自由端。专利技术人在研究中发现，同一个扫描器通过不同的固定方式安装于同样的基座，或以相同的固定方式安装于不同的基座，都会导致扫描器工作所需模态的特征频率发生改变，表现为图像发生畸变，不能准确、正常的显示图像，也就是不能准确、正常的进行精确的二维扫描，扫描轨迹发生变化。
[0005]同时扫描致动器工作过程中会通过基座传递振动，并产生噪音，当光纤扫描器用于AR眼镜等供用户佩戴的产品时，会产生不良的体验。

技术实现思路

[0006]本技术实施例提供一种不受夹持条件影响的光纤扫描器，用以至少解决固定方式会对扫描器工作所需模态的特征频率产生影响的技术问题。
[0007]为了实现上述技术目的，本技术实施例提供一种不受夹持条件影响的光纤扫描器，包括扫描致动器和光纤，所述的扫描致动器包括均呈板状的第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片，以第一压电陶瓷片所处的平面为水平面，以第一压电陶瓷片的前后两端分别为所述扫描致动器的第一自由端和第二自由端；第二压电陶瓷片在前后方向上的长度小于第一压电陶瓷片在前后方向上的长度，第二压电陶瓷片固定贴设于第一压电陶瓷片的后侧，且第二压电陶瓷片与第一压电陶瓷片之间设置有介质层，在第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片的驱动下，扫描致动器的第一自由端做二维扫描振动，光纤以悬臂支撑的方式固定设置于扫描致动器的第一自由端，光纤超出第一自由端的部分构成光纤悬臂，所述的二维扫描振动包括沿左右向用于实现行扫描的高频振动和沿垂直方向用于实现帧扫描的低频振动，以高频振动的频率为工作频率，扫描致动器通过支撑件与基体固定连接，所述的支撑件设置于扫描致动器在工作频率下沿左右方向振动时的振动节点处。
[0008]通过实验对比，采用本技术的光纤扫描器，在更改夹持条件(如夹持力、夹持
件材质、基座材质等)的情况下，光纤扫描器工作所需模态的特征频率不会产生改变，均能一致准确的进行图像显示，扫描轨迹都不会发生变化。提高了光纤扫描器的通用性，降低了安装精度、安装条件一致性的要求，降低了安装难度。同时，由于支撑件设置于振动节点处，由于振动节点的位移极小，不会通过支撑件传递振动，解决了传递振动、产生噪音的技术问题。
[0009]所述的基体为用于封装光纤扫描器的壳体或用于安装光纤扫描器的基座。
[0010]具体的，第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片均沿厚度方向极化，第一压电陶瓷片具有位于前侧的第一致动区域和位于后侧的第二致动区域，第二压电陶瓷片与第一压电陶瓷片平行设置并设置于第一压电陶瓷片的第二致动区域的正上方或正下方。
[0011]第二压电陶瓷片与第一压电陶瓷片的第二致动区域之间设置有介质层，第二压电陶瓷片与第一压电陶瓷片均与介质层紧密贴合并固定连接，第二压电陶瓷片与介质层之间、介质层与第一压电陶瓷片之间均可以通过胶粘接实现固定连接，也可以采用超声波焊接等方式实现固定连接对此不做限制。
[0012]第一致动区域的左右两侧分别设置有第一伸缩区域和第二伸缩区域，第一压电陶瓷片的第二致动区域、第一伸缩区域、第二伸缩区域以及第二压电陶瓷片的上表面和下表面均对应配合设置有上电极和下电极，各上电极和各下电极均用于通过电极引线连接对应的外部驱动电路以分别驱动第一压电陶瓷片的第二致动区域、第一伸缩区域、第二伸缩区域以及第二压电陶瓷片沿前后方向伸缩；并且第一压电陶瓷片的第二致动区域与第二压电陶瓷片同步反向伸缩，第一压电陶瓷片的第一伸缩区域和第二伸缩区域同步反向伸缩。
[0013]从而第一压电陶瓷片的第二致动区域与第二压电陶瓷片同步反向伸缩驱动第一压电陶瓷片的自由端沿垂直方向振动，第一压电陶瓷片的第一伸缩区域和第二伸缩区域同步反向伸缩驱动第一压电陶瓷片的自由端沿左右方向振动。
[0014]第一压电陶瓷片的第二致动区域与第二压电陶瓷片仅作同步反向伸缩，并且左右两个端面均没有束缚，因而上述同步反向伸缩只会引起垂直方向的振动，不会产生水平左右方向的振动分量；同理，第一压电陶瓷片的第一伸缩区域和第二伸缩区域仅作同步反向伸缩，并且上下两个表面均没有束缚，因而上述同步反向伸缩只会引起水平左右方向的振动，不会产生垂直方向的振动分量。故本申请的致动器无需设置额外的矫正结构。
[0015]为了减小扫描致动器的整体长度，需要使得扫描致动器自支撑件至扫描致动器第二自由端构成的尾部悬臂的长度尽量小，故优选的，所述的支撑件位于扫描致动器在工作频率下的最靠近第二自由端的振动节点处。
[0016]进一步的，为了使得描致动器在工作频率下的最靠近第二自由端的振动节点更靠近扫描致动器的第二自由端，另一种可以考虑的实施方式为：所述的扫描致动器的第二自由端(后端)固定设置有配重块。配重块的增设可使得扫描致动器在工作频率下的最靠近第二自由端的振动节点后移，从而达到减小尾部悬臂的长度的目的。
[0017]进一步优选的，通过调整所述配重块的尺寸、形状和重量，可以使得扫描致动器在工作频率下沿垂直方向振动时的振动节点位于支撑件与扫描致动器的连接处，或使得扫描致动器在工作频率下沿垂直方向振动时的振动节点接近支撑件与扫描致动器的连接处。一般来说，对扫描致动器沿左右方向的高频振动的轨迹的校正信号包括驱动扫描致动器沿垂直方向的高频振动信号，该信号的驱动频率与工作频率相同，因而当支撑件与扫描致动器
的连接处同样是接近或重合于扫描致动器在工作频率下沿垂直方向振动时的振动节点时，就可以使得校正信号的驱动和扫描致动器对校正信号的响应同样不受夹持条件的影响，或受影响较小；也不会通过支撑件传递振动，或传递较小的振动。
[0018]更为优选的，通过调整所述配重块的尺寸、形状和重量，在以上基础上，还可以使得支撑件与扫描致动器的连接处重合或接近于扫描致动器在实现帧扫描的低频驱动频率下沿垂直方向振动时的振动节点。即，扫描致动器在高频行扫描频率下的水平弯曲模态的节点与扫描致动器在低频帧扫描频率下的垂直弯曲模态的节点在于支撑件的连接处相互重合或接近。如此能最大限度的降低支撑件对扫描致动器工作所需模态的特征频率造成影响。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不受夹持条件影响的光纤扫描器，其特征在于，包括扫描致动器和光纤，所述的扫描致动器包括均呈板状的第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片，以第一压电陶瓷片所处的平面为水平面，以第一压电陶瓷片的前后两端分别为所述扫描致动器的第一自由端和第二自由端；第二压电陶瓷片在前后方向上的长度小于第一压电陶瓷片在前后方向上的长度，第二压电陶瓷片固定贴设于第一压电陶瓷片的后侧，且第二压电陶瓷片与第一压电陶瓷片之间设置有介质层，在第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片的驱动下，扫描致动器的第一自由端做二维扫描振动，光纤以悬臂支撑的方式固定设置于扫描致动器的第一自由端，光纤超出第一自由端的部分构成光纤悬臂，所述的二维扫描振动包括沿左右向用于实现行扫描的高频振动和沿垂直方向用于实现帧扫描的低频振动，以高频振动的频率为工作频率，扫描致动器通过支撑件与基体固定连接，所述的支撑件设置于扫描致动器在工作频率下沿左右方向振动时的振动节点处。2.如权利要求1所述的一种不受夹持条件影响的光纤扫描器，其特征在于，所述的基体为用于封装光纤扫描器的壳体或用于安装光纤扫描器的基座。3.如权利要求1所述的一种不受夹持条件影响的光纤扫描器，其特征在于，第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片均沿厚度方向极化，第一压电陶瓷片具有位于前侧的第一致动区域和位于后侧的第二致动区域，第二压电陶瓷片与第一压电陶瓷片平行设置并设置于第一压电陶瓷片的第二致动区域的正上方或正下方。4.如权利要求3所述的一种不受夹持条件影响的光纤扫描器，其特征在于，第一致动区域的左右两侧分别设置有第一伸缩区域和第二伸缩区域，第一压电陶瓷片的第二致动区域、第一伸缩区域、第二伸...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：成都理想境界科技有限公司，
类型：新型
国别省市：