CN108844718A - 一种激光扫描投影装置、设备和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光扫描投影装置、设备和检测方法，用于解决扫描成像系统在激光扫描投影过程中安全性较低的技术问题。该激光扫描投影装置包括：光源，包括用于出射成像光的成像光源和用于出射探测光的探测光源，探测光探测光与成像光对应于不同的波段或波长；扫描器，用于接收光源输出的合束后的成像光和探测光，进而扫描出射准直后的扫描光线；光探测器，与所述扫描器的出射光路中，用于对扫描器出射的扫描光线进行分光或接收扫描光线投射到投射载体时的反射光；控制器，与光探测器连接，用于接收电信号，根据电信号的值判断扫描器是否工作异常，并在确定扫描器工作异常时，对扫描器的出射光进行控制。

Description

一种激光扫描投影装置、设备和检测方法

技术领域

本发明涉及激光扫描投影技术领域，尤其涉及一种激光扫描投影装置、设备和检测方法。

背景技术

光纤共振型压电扫描器是一种利用光纤悬臂的正交方向上的共振特性来实现静态或动态图像扫描功能的新型扫描器。其可以作为微型投影装置，取代传统的LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)，OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)和LCOS(Liquid Crystal on Silicon，液晶附硅)，集成到无屏电视，智能手机，车载/机载显示器，AR(Augmented Reality，增强现实)/VR(Virtual Reality，虚拟现实)头盔等设备中，具有良好的应用前景。

目前，在光纤扫描显示技术中，光源能量较高。如果扫描成像系统出现问题，如扫描驱动故障、异物卡住光纤悬臂、光纤悬臂断裂等，导致扫描器停止扫描(即停摆)，则激光的直射光和散射光的单个点的辐射累积和光压较高，会对人眼、皮肤和投射载体(如屏幕)造成一定损伤，存在安全隐患，但还没有较好的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光扫描投影装置、设备和检测方法，用于解决扫描成像系统在激光扫描投影过程中安全性较低的技术问题。

为了实现上述发明目的，第一方面，本发明提供一种激光扫描投影装置，包括：

光源，包括用于出射成像光的成像光源和用于出射探测光的探测光源，所述探测光与所述成像光对应于不同的波段或波长；

扫描器，用于接收所述光源输出的合束后的所述成像光和所述探测光，进而扫描出射准直后的扫描光线；

光处理器，与所述扫描器的出射光路中，用于对所述扫描器出射的扫描光线进行分光或接收所述扫描光线投射到投射载体时的反射光；

光探测器，用于检测所述光处理器出射的探测光，生成并输出与所述探测光对应的电信号；

控制器，与所述光探测器连接，用于接收所述电信号，根据所述电信号的值判断所述扫描器是否工作异常，并在确定所述扫描器工作异常时，对所述扫描器的出射光进行控制。

可选的，所述光处理器为反射型滤光片，所述反射型滤光片位于所述扫描器出射光的一侧，用于反射所述扫描器出射的扫描光线中的至少一部分探测光。

可选的，所述光处理器为反射接收器，所述反射接收器与所述扫描器共光路，用于将所述扫描器出射的包含所述探测光的至少一部分扫描光线反射至所述光探测器，或接收所述扫描器出射的扫描光线投射到投影载体时反射的至少一部分扫描光线，并将所述至少一部分扫描光线传输给所述光探测器；

其中，若所述探测光为可见光，所述光探测器的入射光接收窗口处设置有用于滤出探测光的滤光片；或者，若所述探测光为不可见光，则所述光探测器为与所述不可见光对应的红外光探测器或紫外光探测器，或所述光探测器的接收窗口处设置有用于滤出探测光的滤光片。

可选的，所述反射接收器为覆有部分反射部分透射膜的光学镜片，所述至少一部分扫描光线通过所述光学镜片反射；或者，所述反射接收器为光纤环形器，所述光纤环形器位于所述光源与所述扫描器之间，所述至少一部分扫描光线通过所述扫描器进入所述光纤环形器并出射。

可选的，所述激光扫描投影装置还包括：

光源驱动器，分别与所述控制器及所述光源连接，用于根据所述控制器的指令关闭所述光源或降低所述光源的驱动电压；和/或

挡光光学元件,设置于所述扫描器与所述扫描器对应的投射载体之间，用于阻挡所述光源的投影光路。

可选的，所述光探测器的靶面的面积为[0.5mm²，3mm²]。

第二方面，本发明实施例提供一种激光扫描投影设备，其特征在于，所述激光扫描投影设备包括至少一个如第一方面所述的激光扫描投影装置。

第三方面，本发明实施例提供一种检测方法，包括：

在扫描器工作过程中，检测所述扫描器输出的出射光中包含的探测光，所述探测光与所述扫描器的成像光对应于不同的波段或波长；

根据所述探测光对应的电信号的值判断所述扫描器是否工作异常；

在确定所述扫描器工作异常时，对所述扫描器的出射光进行控制。

可选的，在确定所述扫描器工作异常时，对所述扫描器的出射光进行控制，包括：

关闭所述扫描器对应的光源或降低所述光源的驱动电压；或者控制挡光光学元件阻挡所述光源的投影光路；其中，所述挡光光学元件位于所述扫描器与所述扫描器对应的投射载体之间。

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，由于激光扫描投影装置的光源中包括成像光源和探测光源，且探测光源输出的探测光成像光源输出的成像光对应于不同的波段或波长，故扫描器在接收光源的出射光后扫描出射的扫描光线中含有探测光，进而光处理器通过对扫描器出射的扫描光线进行分光或接收扫描光线投射到投射载体时的反射光，光探测器即可检测光处理器出射的探测光并生成相应的电信号，进而控制器通过探测光对应的电信号的值来判断扫描器是否正常异常，并在确定扫描器工作异常时，此时即可对光源的出射光进行控制，从而避免激光直射对观察者或投射载体等造成损伤，提高激光扫描投影装置的安全性。

并且，激光扫描投影装置还可以通过光源驱动器和/或挡光光学器件来控制光源的出射光，例如关闭光源或降低光源的驱动电压，或者用可变光阑阻挡光源的出射光的投影光路，控制方式简单有效，可实施性高，有效提高了激光扫描投影装置的可靠性。

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为本发明实施例中激光扫描投影装置的结构示意图一；

图2为本发明实施例中激光扫描投影装置中光处理器的结构示意图一；

图3为本发明实施例中激光扫描投影装置中光处理器的结构示意二；

图4本发明实施例中扫描器不同工作状态下的电信号图示；

图5本发明实施例中检测方法的流程图。

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。

需要说明的是，本发明实施例中，“和/或”是用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

图1为本发明实施例提供的激光扫描投影装置的结构示意图，该激光扫描投影装置包括光源10、扫描器20、光处理器30、光探测器40和控制器50；其中，光源10包括成像光源和探测光源，探测光与成像光对应于不同的波段或波长。检测光源10出射的检测光和成像光源出射的成像光合束后进入扫描器20，扫描器20扫描出射激光，扫描器20可通过光纤与光源10连接，图中的箭头指示探测光的传输路线。

本发明实施例中，光源10出射的成像光和探测光合束后进入扫描器20，扫描器20中可以内置有准直系统，扫描器20扫描出射准直后的激光，光探测器40检测该出射的扫描光线中所包含的探测光，并将探测光转换为电信号传至控制器50，进而控制器50根据电信号的值即可判断扫描器20是否正常工作，相关的判断方式后续在介绍控制器50时将进行详细描述。

由于上述的激光扫描投影装置的光源10中设置有探测光源，在扫描过程中，通过光探测器40检测扫描器20出射的扫描光线中的探测光，并获取探测光对应的电信号，从而通过控制器50根据该电信号的值即可判断扫描器20是否工作异常，如是否停摆，并在确定工作异常时对光源10的出射光进行控制，如关闭光源10或降低光源10的驱动电压等，避免激光对外界物体造成损伤，提高激光扫描投影装置的安全性。

为了使本领域的技术人员更加理解本发明实施例提供的技术方案，下面对本发明实施例提供的激光扫描投影装置进行详细说明。

光源10，包括成像光源和探测光源，成像光源可以输出成像光，探测光源输出的探测光与成像光具有不同的波段或波长的探测光。本文中探测光可以是可见光，或者也可以是不可见光，例如红外光、紫外光等。

扫描器20，位于光源10的出射光路上，其接收光源10出射的成像光和探测光合束后的光，扫描器20内置有的准直系统或用来准直的投影物镜，从而扫描投影图像并出射准直后的扫描光线。在实际应用中，该扫描器20可以是光纤共振型压电扫描器，即利用光纤悬臂的正交方向上的共振特性来实现静态或动态图像扫描功能的新型扫描器。扫描器20可以包括基座、光纤、扫描驱动器等部件。

在实际应用中，在启动整个激光扫描投影装置时，可以先检测扫描器20的运动状态，确定扫描器20处于“摆动”的情况下，再启动光源10。

光探测器40，用于检测扫描器20出射的扫描光线中的探测光，生成并输出与探测光对应的电信号，电信号的值即可表征检测到的探测光的功率。在实际应用中，光探测器的靶面尽量小，使探测光/成像光掠过靶面的时间尽量短，从而增大判断机制的灵敏度和判断速度。本发明实施例中，靶面的面积是根据探测器的投影距离处，扫描器投射光斑大小设置的，靶面的面积小于投射光斑的大小，例如光探测器的靶面的大小可以是[0.5mm²，3mm²]，有助于在探测扫描器20输出的出射光时具有较好的探测效果。

本发明实施例中，激光扫描投影装置还包括光处理器30，位于光源10的出射光路中，用于从扫描器20出射的扫描光线中分出一部分光，被分出的这部分光至少含有探测光，然后光处理器30将探测光转换为电信号后传输给控制器50，该电信号可以是电压/电流/功率。同时，光处理器30还将另一部分光用于扫描出射图像。

在该实施方式中，光处理器30可以采用以下方式来实现：

方式1：反射型滤光片。

本发明实施例中，反射型滤光片与扫描器20共光路，且位于扫描器20出射光的一侧，例如位于扫描器20与投射载体之间。反射型滤光片用于对扫描器出射的扫描光线中的至少一部分探测光反射至光探测器，即对扫描器20的出射光进行分光，因此，本文后续中也将反射型滤光片称为分光器。

扫描器20的出射的准直光束打在分光器上，分光器将其中的探测光分至光探测器40，光探测器40在检测到探测光后将其转换为电信号输出。同时，另一部分光(主要为成像光)透过分光器可至扫描器20对应的投射载体，如幕布/人眼等，请参见图2。

在实际应用中，可以预先设置分光器的反射角度与光探测器40的接收角度，以使得当扫描器20停摆时，光探测器40接收到的探测光的功率为峰值功率。则此种情况下，控制器50只需要监测探测光功率的峰值功率的持续时间是否大于n秒即可。

图2为光处理器30采用分光器时的光路图，其中，标注501代表反射型滤光片，光源10和扫描器20连接在一起。

本发明实施例中，由于扫描器20的出射光经过反射型滤光片的滤光和反射，能够分离出探测光，故分离出的探测光可直接被传输至光探测器40，分光效果较好。

在实际应用中，反射型滤光片可以是带阻滤光片，如陷波滤光片，可截止反射选定波段的光，通带以外的光通过。或者，反射型滤光片也可以采用单边带滤光片，例如短波通型(或低波通)：对低于截止波长的光束具有高反射性，且对高于截止波长的光束具有高透性，比如红外截止滤光片。或者，反射型滤光片也可以是长波通型(或高波通)：对高于截止波长的光束具有高反射性，且对低于截止波长的光束具有高透性，比如紫外截止滤光片。在实际应用中，可以根据探测光的具体类型来选用相应的反射型滤光片分离出扫描器20的出射光中的至少一个探测光传输至光探测器40。

此外，需要说明的是，如果探测光为不可光，例如红外光或紫外光等，反射型滤光片采用的带阻滤光片具体可以是陷波滤光片，则该陷波滤光片采用低于不可见光的边带。例如，探测光为红外光时，则反射型滤光片可选用阻带为[770nm，850nm]或其它红外光对应频率范围的陷波滤光片。如果探测光为可见光，则该陷波滤光片的两个截止波长分别对应于探测光的波长的左边带和右边带。

在实际应用中，反射型滤光片在分离扫描器20出射光中的至少一部分探测光时，可以采用但不仅限于以下光学器件：

①分束镜，是一种可将一束光分成多束的光学装置。

在实际应用中，如果探测光为不可见光，反射型滤光片可采用截止波长为770nm的长波通二向色镜，或截止波长为400nm的长波通二向色镜。其中，采用截止波长等于770nm的长波通二向色镜作为反射型滤光片，能够实现将对扫描器20出射的扫描光线分光中的红外光分离出去；采用截止波长为400nm的长波通二向色镜作为分光器，能够实现将对扫描器20出射的扫描光线分光中的紫外光分离出去，以射入光探测器40。

②具有激光分束功能的衍射光学器件，能够将扫描器20出射光的一部分光离轴引出，被引出的这部分光中含有探测光；

③分光棱镜，如具有分光功能的偏振分光棱镜或消偏振分光棱镜等光学器件；

除上述优选的几种光学器件外，分光器还可以采用其他具有分光功能的光学器件，在此就不一一列举了。

方式2：反射接收器。

反射接收器与扫描器20共光路，且位于扫描器20与扫描器20对应的投射载体之间，将扫描器20出射的包含探测光的至少一部分扫描光线反射至光探测器40，或用于接收扫描器20出射的扫描光线投射到投影载体时反射的包含探测光的至少一部分扫描光线，并将该至少一部分扫描光出射至光探测器40，以使光探测器40在检测到探测光后将其转换为电信号进行输出。

本发明实施例中，反射接收器可以是覆有部分反射部分透射膜的光学器件，其可以对至少一部分扫描光线进行反射；或者，反射接收器可以为光纤环形器，光纤环形器位于光源10与扫描器20之间，光纤环形器通过扫描器20接收投射载体时反射的至少一部分扫描光线。

在实际应用中，根据探测光的不同类型，反射接收器可以包括但不仅限于以下结构：

情况一：探测光为可见光。

在该情况下，反射接收器的出射光中包含均为可见光的成像光和探测光，光探测器40是用于检测可见光的普通探测器，则可在光探测器的入射光接收窗口处设置有用于滤出探测光的滤光片，通过的探测光被传输给光探测器40。

其中，滤光片可以采用但不仅限于以下器件：

①带通滤光片，其对应的两个截止频率可以是探测光的左边带和右边带，例如，探测光对应的波段为[f1，f2]，若探测光为可见光，则带通滤光片可通过处于频率范围[f1，f2]内的信号，并衰减频率未处于该范围内的其它信号到极低水平。

或者，在实际应用中，可以使用一个短波通滤光片和一个长波通滤光片组合来实现带通滤光片相同的功能，通过探测光。例如，将一个短波通滤光片和长波通滤光片堆叠，并将长波通滤光片的截止频率设置为f1，短波通滤光片的截止频率设置为f2，最终可通过频率范围在[f1，f2]内的探测光的信号。

②两个带阻滤光片，分别对应的频率范围可以是：①可见光波段的频率下限(如400nm或390nm)至探测光的频率下限所形成的频率范围；②探测光的频率上限至可见光的频率上限(如760nm)所形成的的频率范围，即可滤除探测光之前的其它光，通过探测光。

情况二：探测光为不可见光，例如红外光或紫外光。

该情况中，如果光探测器40是与不可见光对应的红外光探测器或紫外光探测器，则可直接检测反射接收器出射的至少一部分扫描光线中的不可见光(红外光或紫外光)。

或者，如果光探测器40为普通类型的光探测器，例如其能探测的光谱范围包含了可见光和不可见光，则可在光探测器40的接收窗口处设置有用于滤出探测光(红外光或紫外光)的滤光片，仅让探测光通过并入射光探测器40。

其中，滤光片可以采用但不仅限于以下器件：

①单边带带通滤光片，如长波通滤光片或短波通滤光片。若探测光是红外光，则采用截止波长是770nm的短波通滤光片，或者，若探测光是紫外光，则采用截止波长是400nm的长波通滤光片。

②带通滤光片，其频率范围可以根据不可光的波段/波长设置。若探测光为红外光，带通滤光片的频带采用对应于红外光的频率范围，如[770nm，f3]，其中f3可以是850nm或其它红外光的频率。若探测光为紫外光，带通滤光片的频带可以采用对应于红外光的频率范围，如[f4，380nm]，其中f4可以是300nm或其它红外光对应的频率。

通过上述内容可知，根据探测光的不同类型，可以采用不同的反射接收器，并可根据探测光的实际类型和波长/波段来选择和设置反射接收器的频带范围，以使光接收器中的滤波器可以通过探测光的信号，滤除成像光的信号，从而输出探测光至光探测器40。

下面，以反射接收器是光纤环形器来举例说明激光扫描投影装置的结构。

光纤环形器包括第一端口、第二端口、第三端口，其中，第一端口与光源10的输出端连接，例如与激光器连接，第二端口与扫描器20连接，能够接收进入扫描器20的反射光，该反射光即为扫描器20的出射光投射到投射载体时的包含探测光的反射光，反射光由第二端口传输至第三端口输出，在实际应用中，各个端口与相应部件之间可以通过光纤相连。

如果光探测器40的接收窗口处设置有用于滤出探测光(红外光或紫外光)的滤光片，即光探测器40为普通类型的光探测器。则光纤环形器的第三端口与用于滤出探测光的滤光片的输入端连接，该滤光片的输出端与光探测器40连接。图3为光处理器30采用光纤环形器时的结构示意图，图中，标号1、2和3分别代表第一端口、第二端口和第三端口，标注502代表光纤环形器，标注503代表用于滤出探测光的滤光片，箭头为反射光的传输方向。

在实际应用中，光源10输出的激光通过第一端口进入扫描器20，投射载体的反射光(主要由漫反射光构成)通过扫描器20上的光纤悬臂自由端进入后传至第二端口，进而从第三端口输入滤光片通过反射光中的探测光，并滤除反射光中的成像光，再由滤光片将通过的探测光出射至光探测器40，如图中虚线箭头所示，并通过光探测器40转换为电信号传输给控制器50。

由于光纤环形器的性质为第一端口到第二端口光路单向不可逆，第二端口到第三端口的光路单向不可逆。因此，该方案中，光纤环形器在实现分光功能的同时，还实现了将光纤悬臂的端面反射、光纤内部的反向非弹性散射(如反向瑞利散射、反向拉曼散射、反向布里渊散射等)引出，避免其进入激光器，减小激光器处的干扰光，提升信噪比。在实际应用中，光纤悬臂的端面反射以及光纤内部的反向非弹性散射这几种光可能同时存在、也可能某几个互相组合的形式存在、也可能单独存在，本发明实施例对此不作具体限制。

因此，本发明实施例中的光处理器30能够从扫描器20出射的扫描光纤中分离出探测光或将包含探测光的一部分光传至光探测器40，以使光探测器40将探测光转换为相应的电信号输出，便于后续的控制器50根据接收的电信号确定扫描器20是否工作正常，有助于提高检测过程的便捷性。

接下来，控制器50接收光探测器40输出的电信号，并根据电信号的值判断扫描器20是否工作正常。在判断时，包括但不仅限于以下几种：

方式一：预先检测确定在扫描器20的扫描周期内，探测光未打在(即直射)光探测器40的靶面上的时间段；从而，在扫描器20工作过程中，控制器50检测探测光在扫描器20的扫描周期中、未直射光探测器的时间段内是否接收到电信号，若检测到有电信号，则表明扫描器20工作异常。

方式二：预先检测扫描器20正常扫描时，在扫描周期中探测光打在靶面上所呈现的功率谱，并将此作为标定功率谱记录在可存储介质中；在扫描器20工作时，控制器50判断光探测器40探测到的电信号的波形(即探测的功率谱)是否与标定功率谱波形相同，或功率谱在标定功率谱的下降沿时间段内是否下降。如图4所示，为扫描器20正常工作(对应于标定功率谱)和工作异常(如停摆)时的电信号图示。若确定探测到的电信号的功率谱与标定功率谱不相同，或功率谱在标定功率谱的下降沿时间段内未下降，则说明此时扫描器20工作异常，例如停摆，此时即可对扫描器20的出射光进行控制。

方式三：预先检测确定在扫描器20的扫描周期内，探测光掠过光探测器40的靶面的时间段的时长，并将该时长作为预设时长，例如n秒，则n可以是扫描器20正常工作时光探测器接收到的探测光的电信号处于定值的持续时间。通常来说，该预设时长小于探测光的显示功率下人眼可承受的时长，即安全时长。

需要说明的是，上述几种方式在不冲突的情况下，可以同时或组合使用来判断扫描器20是否工作异常，只要满足相应的条件，控制器50即可确定扫描器20异常，并采用相应的安全措施。

在实际应用中，如果扫描器长时间停摆，激光的直射光和散射光的单个点的辐射累积和光压会对人眼、皮肤和投射载体造成一定损伤。为了避免出现上述风险，在本发明另一实施例中，激光扫描投影装置还可以包括光源驱动器和/或挡光光学器件。

其中，光源驱动器与控制器50及光源10连接，可以根据控制器50的指令关闭光源10或降低光源10的驱动电压，以使扫描器20处于保护模式或待机模式；挡光光学器件可以是可变光阑或金属挡光板(如涂黑的金属挡板)等光学器件,设置于扫描器20与扫描器20对应的投射载体之间，例如可以设置在扫描器20与镜头组之间，用于阻挡扫描器20的投影光路，从而改变投射至投射载体的光通量。

在确定扫描器20工作异常时，控制器50可以通过电控制模式来关闭激光器或降低激光器的驱动功率。或者，控制器50可以通过机械控制模式来控制可变光阑和/或金属挡板等光学器件阻挡投影光路，例如关闭可变光阑或缩小可变光阑的通光孔径，和/或，控制金属挡板移动来阻断投影光路。

进一步，在控制器50对探测光的继续检测中，如果确定扫描器20重新摆动，例如确定探测光的功率处于波动状态的时长达到一定时长，则控制器50可以执行相应的恢复操作，例如，控制光源驱动器重新打开光源10或恢复光源10的驱动功率，或者，控制可变光阑/金属挡板等光学器件打开投射光路。

因此，本发明实施例中激光扫描投影装置通过检测从扫描光纤出射光中的探测光的功率，来确定扫描器20是否正常工作，并在确定扫描器20工作异常时，通过控制器50来对光源10的出射光进行控制，从而避免对投射载体或人体造成伤害，有效提高了激光扫描投影装置的安全性。

如图5所示，基于同一发明构思，本发明另一实施例还提供一种检测方法。该检测方法可以应用于上述的激光扫描投影装置中，或应用于包含上述激光扫描投装置的设备，本发明实施例中主要以应用于激光扫描投影装置为例进行说，以检测其包含的扫描器20是否正常工作。该方法的过程可以描述如下：

S11：在扫描器20工作过程中，检测扫描器20输出的出射光中包含的探测光，探测光与成像光对应于不同的波段或波长。

具体来说，激光扫描投影装置中包括与扫描器20连接的光源10，光源10包括成像光源和探测光源，其中，成像光源可以输出成像光，探测光源输出与成像光对应于不同的波段或波长的探测光，例如可见光，或者为红外光、紫外光等不可见光。

在实际应用中，检测光源和成像光源合束后进入扫描器20，进而扫描器20扫描待投影的图像进而出射对应的扫描光线，扫描光线中包括探测光。

其中，关于激光扫描投影装置的结构，请参见前述图1至图3及相关的内容，为了说明书的简洁，此处不再赘述。

S12：根据所述探测光对应的电信号的值判断扫描器20是否工作异常。

在实际应用中，激光扫描投影装置在S11中可以实时检测探测光的功率，并在检测到探测光后将探测光转换为电信号进行传输，则电信号的值，例如电压/电流/功率即可表征探测光的功率。

通常来说，扫描器20正常工作时，扫描器20的出射光束以扫描器20的工作角度照射到对应的投射载体上，投射载体的反射光作为探测光被传输到光探测器40上，可使光探测器40的探测功率值不断变化。而当扫描器20的扫描驱动发生故障、光纤悬臂被异物卡主或光纤悬臂断裂等情况时，会导致扫描器20停止扫描(即停摆)，激光可能会长时间直接投射在同一位置区域，探测到的功率值较为稳定。

在S12中检测到探测光对应的电信号时，可确定扫描周期中探测光未直射的时间段内是否检测到电信号，若检测到存在电信号，则扫描器20工作异常；或者，将电信号对应的功率谱与预设的功率谱进行比较，若不同，则光纤工作异常；或确定电信号的值稳定的时长是否大于预设时长，若大于，则表明扫描器20可能停摆。各判断方式的具体过程可参照前序相关内容，此处不再赘述。

S13：在确定扫描器工作异常时，对扫描器20的出射光进行控制。

由于扫描器20长时间停摆，则激光的直射光和散射光的单个点的辐射累积和光压会对人眼、皮肤和投射载体造成一定损伤。为了避免出现这些风险，激光扫描投影装置可以采取相应的安全操作来对光学扫描器对应的光源10的出射光进行控制。例如，激光扫描投影装置可以关闭光源10或减小光源10的驱动电压以降低光源10功率，可视为是一种保护模式或待机模式。

或者，激光扫描投影装置还可以通过相应的器件，如设置于扫描器20与镜头组之间的可变光阑或金属挡板(如涂黑的金属挡板)等来阻挡投影光路，例如缩小通光孔径或关闭光阑，避免大量的激光直接出射，对投射载体或人体造成伤害，提高安全性。

在S13之后，激光扫描投影装置继续检测探测光来确定扫描器20的运动状态，如果确定扫描器20重新摆动，例如确定探测光的功率处于波动的状态，则激光扫描投影装置可以执行相应的恢复操作，例如，控制光源驱动器重新打开光源10或恢复光源10的驱动功率，或者，控制可变光阑/金属挡板等光学器件打开投射光路。

基于同一发明构思，本发明另一实施例中还提供一种激光扫描投影设备，该设备包括至少一个上述如图1至图3所示的激光扫描投影装置。在实际应用中，激光扫描投影设备的出射线可以到达相应的投射载体，例如幕布或人眼，以便用户观看到相应的投影内容，从而实现虚拟现实显示或者增强现实显示。其中，前述图1至图5对应的实施例同样适用于本实施例的激光扫描投影设备，通过前述对激光扫描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激光扫描投影设备的实施方式，为了说明书的简洁，在此不再赘述。

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，由于激光扫描投影装置的光源中包括成像光源和探测光源，且探测光源输出的探测光成像光源输出的成像光对应于不同的波段或波长，故扫描器在接收光源的出射光后扫描出射的扫描光线中含有探测光，进而光处理器通过对扫描器出射的扫描光线进行分光或接收扫描光线投射到投射载体时的反射光，光探测器即可检测光处理器出射的探测光并生成相应的电信号，进而控制器通过探测光对应的电信号的值来判断扫描器是否正常异常，并在确定扫描器工作异常时，此时即可对光源的出射光进行控制，从而避免激光直射对观察者或投射载体等造成损伤，提高激光扫描投影装置的安全性。

并且，激光扫描投影装置还可以通过光源驱动器和/或挡光光学器件来控制光源的出射光，例如关闭光源或降低光源的驱动电压，或者用可变光阑阻挡光源的出射光的投影光路，控制方式简单有效，可实施性高，有效提高了激光扫描投影装置的可靠性。

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 (9)

1.一种激光扫描投影装置，其特征在于，包括：

光源，包括用于出射成像光的成像光源和用于出射探测光的探测光源，所述探测光与所述成像光对应于不同的波段或波长；

扫描器，用于接收所述光源输出的合束后的所述成像光和所述探测光，进而扫描出射准直后的扫描光线；

光处理器，与所述扫描器的出射光路中，用于对所述扫描器出射的扫描光线进行分光或接收所述扫描光线投射到投射载体时的反射光；

光探测器，用于检测所述光处理器出射的探测光，生成并输出与所述探测光对应的电信号；

控制器，与所述光探测器连接，用于接收所述电信号，根据所述电信号的值判断所述扫描器是否工作异常，并在确定所述扫描器工作异常时，对所述扫描器的出射光进行控制。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光处理器为反射型滤光片，所述反射型滤光片位于所述扫描器出射光的一侧，用于反射所述扫描器出射的扫描光线中的至少一部分探测光。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光处理器为反射接收器，所述反射接收器与所述扫描器共光路，用于将所述扫描器出射的包含所述探测光的至少一部分扫描光线反射至所述光探测器，或接收所述扫描器出射的扫描光线投射到投影载体时反射的至少一部分扫描光线，并将所述至少一部分扫描光线传输给所述光探测器；

其中，若所述探测光为可见光，所述光探测器的入射光接收窗口处设置有用于滤出探测光的滤光片；或者，若所述探测光为不可见光，则所述光探测器为与所述不可见光对应的红外光探测器或紫外光探测器，或所述光探测器的接收窗口处设置有用于滤出探测光的滤光片。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述反射接收器为覆有部分反射部分透射膜的光学镜片，所述至少一部分扫描光线通过所述光学镜片反射；或者，所述反射接收器为光纤环形器，所述光纤环形器位于所述光源与所述扫描器之间，所述至少一部分扫描光线通过所述扫描器进入所述光纤环形器并出射。

5.如权利要求1-4任一权项所述的装置，其特征在于，所述激光扫描投影装置还包括：

光源驱动器，分别与所述控制器及所述光源连接，用于根据所述控制器的指令关闭所述光源或降低所述光源的驱动电压；和/或

挡光光学元件,设置于所述扫描器与所述扫描器对应的投射载体之间，用于阻挡所述光源的投影光路。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述光探测器的靶面的面积为[0.5mm²，3mm²]。

7.一种激光扫描投影设备，其特征在于，所述激光扫描投影设备包括至少一个如权利要求1-6任一权项所述的激光扫描投影装置。

8.一种检测方法，其特征在于，包括：

在扫描器工作过程中，检测所述扫描器输出的出射光中包含的探测光，所述探测光与所述扫描器的成像光对应于不同的波段或波长；

根据所述探测光对应的电信号的值判断所述扫描器是否工作异常；

在确定所述扫描器工作异常时，对所述扫描器的出射光进行控制。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在确定所述扫描器工作异常时，对所述扫描器的出射光进行控制，包括：

关闭所述扫描器对应的光源或降低所述光源的驱动电压；或者控制挡光光学元件阻挡所述光源的投影光路；其中，所述挡光光学元件位于所述扫描器与所述扫描器对应的投射载体之间。