CN109031656A - 一种光纤扫描投影装置、设备和检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤扫描投影装置、设备和检测方法，用于解决扫描成像系统在扫描投影过程中安全性较低的技术问题。该光纤扫描投影装置包括：光纤扫描器，包括基座和设置于所述基座上的压电驱动器，所述压电驱动器上固定有扫描光纤，所述压电驱动器用于驱动所述扫描光纤摆动；检测器，用于在所述光纤扫描器工作过程中，检测所述光纤扫描器的运动状态，并将运动状态参数转换成电信号输出，所述运动状态参数用于表征所述光纤扫描器的运动状态；处理器，与所述检测器连接，用于确定所述电信号的值低于预设阈值的持续时长，在所述持续时长大于安全时长时，对所述光纤扫描器的出射光进行控制。

Description

一种光纤扫描投影装置、设备和检测方法

技术领域

本发明涉及光纤扫描技术领域，尤其涉及一种光纤扫描投影装置、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，相比于MEMS (Micro-Electro-Mechanical System；微机电系统)扫描器，光纤共振型压电扫描器的体积更小，成本更低，而且制造工艺简便，更易集成。

光纤共振型压电扫描器可以作为微型投影装置，取代传统的LCD(Liquid CrystalDisplay；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。

在光纤扫描显示技术中，激光光源能量较高，如果扫描成像系统出现问题导致扫描器停止扫描(即停摆)，如扫描驱动故障、异物卡住光纤悬臂、光纤悬臂断裂等，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(如屏幕)造成一定损伤，故扫描成像系统在扫描投影过程中的安全性较低。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤扫描投影装置、设备和检测方法，用于解决扫描成像系统在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，本发明提供了一种光纤扫描投影装置，包括：

光纤扫描器，包括基座和设置于所述基座上的压电驱动器，所述压电驱动器上固定有扫描光纤，所述压电驱动器用于驱动所述扫描光纤摆动；

检测器，用于在所述光纤扫描器工作过程中，检测所述光纤扫描器的运动状态，并获得所述运动状态对应的运动状态参数；

处理器，与所述检测器连接，用于确定所述运动状态参数的值低于预设阈值的持续时长，在所述持续时长大于安全时长时，对所述光纤扫描器的出射光进行控制。

可选的，所述检测器为设置在所述压电驱动器中的检测电极，所述检测电极与所述压电驱动器中的驱动电极绝缘设置且共用压电层，所述检测电极检测所述压电驱动器中压电层形变所产生的电荷，并传输给所述处理器。

可选的，所述检测电极和所述驱动电极为导电涂层，且所述驱动电极在所述压电层上对应的涂层面积大于所述检测电极对应的涂层面积。

可选的，所述检测器为设置在所述压电层上的驱动电极，所述驱动电极用于驱动所述压电层产生形变，并检测所述电压层因压电效应产生的电荷传输给所述处理器。

可选的，所述压电层包括分隔的第一部分压电层和第二部分压电层，所述检测器为设置在所述第二部分压电层中的检测电极，所述第一部分压电层中设置有驱动电极，所述压电驱动器还包括：

传动层，贴合于所述压电层，且所述第一部分压电层和所述第二部分压电层位于所述传动层表面上的不同区域；

其中，所述第一部分压电层在所述驱动电极的驱动下带动所述传动层进行摆动，并通过所述传动层带动所述第二部分压电层摆动产生形变；所述检测电极检测所述第二部分压电层的表面因形变所产生的电荷，并传输给所述处理器。

可选的，所述压电驱动器包括堆叠的第一部分压电层和第二部分压电层，所述检测器为设置在所述第二部分压电层中的检测电极，所述第一部分压电层中设置有驱动电极，第一部分压电层和第二部分压电层固定连接，且所述第一部分压电层的面积大于所述第二部分压电层的面积；

其中，当所述第一部分压电层在所述驱动电极的驱动下进行摆动时，带动所述第二部分压电层摆动产生形变，所述检测电极检测所述第二部分压电层的表面因形变所产生的电荷，并传输给所述处理器。

可选的，所述光纤扫描器对应的封装壳体内设置有第一方向的磁场，所述检测器为贴附于所述压电驱动器上的金属线，所述金属线与所述扫描光纤平行且与所述第一方向交叉；在扫描过程中，所述金属线检测自身切割磁感线所产生电感电流/电感电势，并传输给所述处理器。

可选的，所述光纤扫描投影装置还包括：

第一磁吸体，设置于所述扫描光纤的自由端或所述压电驱动器上；

多个第二磁吸体，设置于所述光纤扫描器对应的封装壳体的内侧；

所述检测器为与第二磁吸体对应设置的力传感器，每个力传感器用于检测对应的第二磁吸体与所述第一磁吸体之间的相互作用力，并传输给所述处理器。

可选的，所述检测器为声波传感器、振动传感器或应力传感器。

可选的，所述检测器设置在所述光纤扫描器基座上和/或所述光纤扫描器对应的封装壳体上。

可选的，所述光纤扫描投影装置还包括：

光源驱动器，分别与所述处理器和所述光纤扫描器对应的激光光源连接，用于根据所述处理器的指令关闭所述激光光源或降低所述激光光源的驱动电压；和/或

挡光光学元件,设置于所述光纤扫描器与所述光纤扫描器对应的投射载体之间，用于根据所述处理器的指令阻挡所述激光光源的投影光路。

第二方面，本发明实施例提供一种检测方法，包括：

在光纤扫描器工作过程中，检测与所述光纤扫描器的运动状态相关的运动状态；

判断所述运动状态相关的运动状态参数的值低于预设阈值的持续时长是否大于等于安全时长；

若所述持续时长大于等于所述安全时长，对所述光纤扫描器的出射光进行控制。

可选的，对所述光纤扫描器对应的激光光源的出射光进行控制，包括：

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

第三方面，本发明实施例提供一种光纤扫描投影设备，所述光纤扫描投影设备包括至少一个如第一方面所述的光纤扫描投影装置。

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：

本发明实施例中，光纤扫描投影装置通过检测光纤扫描器的运动状态，并将表征光纤扫面器的运动状态的运动状态参数传输给处理器，使得处理器能够确定运动状态参数的值低于预设阈值的持续时长，并确定该持续时长大于安全时长时，即表明光纤扫描器可能长时间停摆，即可对光学扫描器对应的激光光源进行控制，从而避免激光直射对观察者或投影载体等造成损伤，提高光纤扫描投影装置的安全性。

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为本发明实施例中光纤扫描投影装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中光纤扫描投影装置的检测器的结构示意图一；

图3A-图3B为本发明实施例中光纤扫描投影装置的检测器的结构示意图二；

图4为本发明实施例中光纤扫描投影装置的检测器的结构示意图三；

图5A-5C为本发明实施例中光纤扫描投影装置的检测器的结构示意图四；

图6A-6B为本发明实施例中光纤扫描投影装置的检测器的结构示意图五；

图7为本发明实施例中光纤扫描投影装置阻挡光路的示意图；

图8为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光纤扫描投影装置的结构示意图，该光纤扫描投影装置包括激光纤扫描器10、检测器20以及与检测器20相连的处理器30；其中，光纤扫描器10用于驱动扫描光纤摆动；检测器20用于在光纤扫描器10 工作过程中，检测光纤扫描器10的运动状态，并将用于表征光纤扫描器10的运动状态的运动状态参数转换成电信号反馈输出；处理器30用于根据检测器 20反馈的运动状态参数的值来确定光纤扫描器10是否正常异常，并在确定其工作异常时，对光纤扫描器10的出射光进行控制。

需要说明的是，除上述各部件，光纤扫描投影装置中的光纤扫描器10还可以连接有激光光源40，光纤扫描器10包括底座101、压电驱动器102和扫描光纤103，同时具有对应的封装壳体104，图1中将这些部件一并示出，并进行相应编号。在实际应用中，底座可以与封装壳体联动，检测器20可以位于封装壳体以内，处理器30可以位于封装壳体以外或以内，图中以处理器30 处于封装壳体以外为例。

此外，光纤扫描投影装置中设置有与检测器20相关的检测电路等，前述图中未示意出。本文所说的检测器20可以是指光纤扫描投影装置的检测电路中具有检测功能的部件。在实际应用中，光纤扫描投影装置在对检测器20检测的运动状态参数进行传输时，主要是采用电信号的方式实现，电信号的值与运动状态参数的值对应。因此，本文后续描述中，主要是通过对运动状态参数对应的电信号的值的监测，来确定光纤扫描器的运动状态。

本发明实施例中，在光纤扫描投影装置工作时，光纤扫描器10用于驱动扫描光纤103摆动；检测器20用于在光纤扫描器10工作过程中，检测光纤扫描器10的运动状态，并将光纤扫描器10的运动状态相关的运动状态参数传输给处理器30；处理器30用于判断运动状态参数对应的电信号的值是否低于预设阈值，该预设阈值可以是根据预先测试的扫描器正常工作时的运行状态参数对应的电信号的最小值来设定的，本文中也将其称为“工作阈值”。若电信号的值低于工作阈值，则表明光纤扫描器10可能停摆，同时，处理器30记录电信号的值低于工作阈值的持续时长，并在确定持续时长大于安全时长时，对光纤扫描器10对应的激光光源40的出射光进行控制，从而避免因光纤扫描器10 停摆时激光直接出射对透射载体或人体等造成伤害，提高光纤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近眼显示装置进行详细说明。

光纤扫描器10，包括基座和设置于基座上的压电驱动器102，压电驱动器 102上固定有扫描光纤103，压电驱动器102用于驱动扫描光纤103进行摆动。在实际应用中，该光纤扫描器10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扫描器。

本发明实施例中，光纤扫描器10可以通过光纤与激光光源40相连，激光光源40出射的激光通过光纤进入光纤扫描器10，光纤扫描器10扫描投影图像并出射扫描光线。在实际应用中，在启动光纤扫描投影装置整机时，可以先运行光纤扫描器10，并检测光纤扫描器10的运动状态，确定光纤扫描器10正常“摆动”时，再启动光纤扫描器10对应的激光光源40。

例如，检测光纤扫描器10的运动状态参数，确定运动状态参数对应的电信号的值大于相应阈值，该阈值也可以根据光纤扫描器10正常工作时所产生的最低的电信号的值来设定的，本文中可将其称为“启动阈值”。若电信号的值高于启动阈值，可以认为光纤扫描器10正常停摆。因此，在启动阶段，若确定光纤扫描器10的运动状态参数对应的电信号的值大于启动阈值，并持续了一定时长，可以认为光纤扫描器10稳定运行，此时可开启光纤扫描器10对应的激光光源40。

检测器20，可以在光纤扫描器10工作过程中实时检测光纤扫描器10的运动状态，并将表征光纤扫描器10的运动状态运动状态参数转换成电信号输出。

本发明实施例中，检测器20可以采用但不仅限于以下几种类型：

类型1：检测器20为传感器，包括声波传感器，或振动传感器，或应力传感器等。

在实际应用中，对于非真空封装的光纤扫描器10来说，光纤扫描器10在驱动扫描光纤103不停地扫描运动时，在压电驱动器102、底座101以及与底座101联动的封装壳体104上会相应产生机械波波动(如振动、应力、声波等)，会在封装的空气中会产生一定频率的声波。因此，可以采用声波传感器，或振动传感器，或应力传感器作为检测器20来检测光纤扫描器10的运动状态相关的参数，例如声波信号/振动信号/应变信号，从而将探测到的声波信号/振动信号/应变信号转换为电信号(即将机械信号转换为电信号)，得到的该电信号即为反馈电信号。

此时，检测器20可以设置在光纤扫描器10的压电驱动器102、光纤扫描器10的底座101以及与底座101联动的封装壳体104上。为了避免检测器20 设置在压电驱动器102上增加装置扫描驱动的负载，影响光纤扫描器10效果。优选的，可将检测器20设置在扫描器底座101以及与底座101联动的封装壳体104，如图2所示，为在封装壳体104内设置传感器的示意图，图中标号201 代表传感器。

需要说明的是，在实际应用中，光纤扫描器10的出射光通过相应的镜头组后，将被传入人眼，如AR或VR设备的用户人眼，或被传到投影载体，如幕布，图2中以投射载体为例示出。

如果检测器20采用声波传感器，则声波传感器被设置在封装壳体104内光纤扫描器10附近的位置，而不宜设置在底座101，以对光纤扫描器10工作过程中产生的声波获得较好的检测效果。

在实际应用中，封装壳体104的周围还可以包裹有一层隔音材料，如隔音棉，可以用来隔绝外界噪声对光纤扫描器10自身振动的影响，或用来隔绝外界噪声对声波/振动传感器的影响，或者用来隔绝光纤扫描器10的噪声对外界的影响，有助于提高传感器的检测效果。

类型2：检测器20为用于检测磁力的力传感器。

在该类型中，光纤扫描投影装置还包括第一磁吸体和多个第二磁吸体。其中，第一磁吸体设置在扫描光纤103的自由端上，或者第一磁吸体(例如为有磁力的薄片)设置在压电驱动器102上；多个第二磁吸体设置于光纤扫描器10 对应的封装壳体104的内侧。检测器20为与第二磁吸体对应设置的力传感器，每个力传感器用于检测对应的第二磁吸体与第一磁吸体之间的相互作用力，该作用力可以表征光纤自由端的是否运动，并产生电信号传输给处理器30。

图3A为将第一磁吸体设置在扫描光纤103的自由端的结构示意图；图中，标号202代表力传感器(图中含两个)，标号2011代表第一磁吸体，标号2012 代表第二磁吸体(图中含两个)，力传感器为2个为例。另外，图3B为将第一磁吸体设置在压电驱动器102上的结构示意图，图中标号含义与图3A中标号含义相同。图3B中，第一磁吸体为有磁力的薄片，该薄片贴附在压电驱动器 102上，例如可以通过粘合剂等粘牢。

类型3：传感器为贴附在压电驱动器102上的金属线。

在该类型中，光纤扫描器10对应的封装壳体104(光纤扫描器10自身的封装壳体104或光纤扫描投影装置的封装壳体104)内设置有第一方向的磁场，贴附在压电驱动器102上的金属线检测器20与扫描光纤103平行且与第一方向交叉。如图4所示，为检测器20贴附在压电驱动器102上的金属线的示意图，图中的标号203代表金属线，标号2031代表设置在封装壳体104内部上下表面的磁体，两个磁体形成图中箭头方向所示的第一方向的磁场。

在光纤扫描器10工作过程中，金属线随压电驱动器102一起振动并切割磁感线，同时，金属线检测自身切割磁感线所产生电感电流/电感电势，然后通过相关的检测电路将检测到的运动状态参数转换成电信号传输给处理器30。在该类型中，检测的运动状态参数即为金属线所产生的电感电流/电感电势。

类型4：检测器20为设置在压电驱动器102的压电层中的电极。

在实际应用中，由于光纤扫描器10的压电驱动器102通常是采用压电材料，压电驱动器102的结构有很多类型，但无论哪种类型都含有压电层，压电层在驱动电路的驱动电信号的作用下会产生振动和形变。同时，由于存在压电效应，压电层表面会产生相应的电荷。因此，通过检测器20中包括的电极可以采集上述电荷，并产生相应的电信号传输给处理器30。进而，处理器30可以根据电信号的值来确定光纤扫描器10是否停摆。

其中，压电效应是指某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷，当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。相反，当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应。

本发明实施例中，根据压电驱动器102中压电层的结构，电极型检测器20 可以包括以下几种设置方式：

方式1：检测器20为设置在压电驱动器102中的检测电极，该检测电极与压电驱动器102中的驱动电极绝缘设置且共用压电层。

则，检测器20可以检测压电驱动器102中压电层形变所产生的电荷，即因压电效应产生的电荷，并生成电信号传输给处理器30。

在实际应用中，驱动电极的尺寸可以被设置成远大于检测电极的尺寸，这样可以增强反馈的电信号。

具体来说，检测电极和驱动电极可均为导电涂层，例如金属涂层(如银涂层)。优选的，驱动电极在压电层上对应的涂层面积可以大于检测电极对应的涂层面积，则驱动电极可以提供较大的驱动电压来驱动压电层摆动，使得压电层具有较大的形变，压电层因压电效应在表面产生的电荷较多，能有效增强检测信号。

本发明实施例中，检测电极和驱动电极在压电层中位于不同的位置，检测电极和驱动电极可以共地。

如图5A和5B所示，为压电层中检测电极和驱动电压绝缘设置的结构示意图，图中的标号204代表压电层，标号2041代表驱动电极，标号2042代表检测电极，标号2043代表共地电极。图中，驱动电极和检测电极贴合在压电层的同一表面的不同位置区域，且驱动电极的尺寸大于检测电极的尺寸。图5B 中，检测电极可以被分割为两部分，且两部分电极分别位于驱动电极的两侧，且均与驱动电极绝缘，双检测电极的设置方式有助于提高对压电层表面的电荷的检测的精准性。

方式2：检测器20为设置在压电驱动器102中的驱动电极。也就是说，检测器20可以是压电驱动器102的压电层中集成了驱动和检测功能的一个电极；或者说，压电驱动器102中的检测电极和驱动电极被集成为同一个电极。图5C 为压电驱动器102的结构示意图，压电层的上表面和下表面设置有电极，图中标号204代表压电层，标号2040代表电极。检测器20可以是上表面或下表面的电极，该电极也可以是导电涂层，如银涂层等。

在实际应用中，驱动电极(即检测器20)连接有驱动电路和检测电路，驱动电路可以通过驱动电极驱动压电层产生形变，该压电层表面产生电荷后，采集电路再采集驱动电极上的电荷产生反馈电信号给处理器30。

由于加载在驱动电路上的驱动信号通常是交流电压，压电层压电效应产生的是自由电荷，因此，采集电路通过驱动电极采集到的电信号会包括交流电信号和自由电荷，后续可以通过人工智能区分出自由电荷作为电反馈信号，例如通过机器学习来区分交流电压和自由电荷，并根据区分出的自由电荷生成相应的电信号。

方式3：压电驱动器102中压电层包括分隔开的第一部分压电层和第二部分压电层，其中，第一部分压电层中设置有驱动电极，检测器20为设置在第二部分压电层中的检测电极。在该方式中，压电驱动器102还包括传动层，该传动层可以作为压电层的底层，其可以是采用金属材质或其它材质制成的底层，被分割的压电层的两部分被贴合在压电驱动器102中传动层的表面上的不同区域，且两个压电层部分可以是在同一表面可以是在不同表面，设计人员可以根据实际需求设置，此处不作具体限制。

如图6A所示，为压电驱动器102中压电层的结构示意图，图中以两部分压电层位于压电层的同一表面的不同区域为例。图6A中，标号1011代表第一部分压电层，标号1012代表第二部分压电层，标号1020代表传动层，标号2021 代表驱动电极，标号2022代表检测电极。第一部分压电层的第一表面和第二部分压电层的第一表面与传动层的第三表面贴合，第一部分压电层和第二部分压电层沿扫描光纤103的方向并排绝缘设置。图6A中，第一部分压电层中与第一表面相对的表面上设置的电极以金属涂层为例。为了便于查看，图中示意的金属涂层的面积小于相应部分的压电层的表面区域，在实际应用中，金属涂层的面积可以等于相应部分的压电层的上表面面积。图中的箭头方向为扫描过程中电压驱动器的摆动方向。另外，在实际应用中，电极也可以是设置在相应的压电层部分中，本发明实施例对此不作具体限制。

在光纤扫描器10工作过程中，第一部分压电层在驱动电极的驱动下带动传动层进行摆动，并通过传动层带动第二部分压电层摆动产生形变，第二部分压电层通过检测电极检测自身表面因压电效应所产生的电荷，并根据检测的电荷生成反馈的电信号传输给处理器30。

在本发明另一实施例中，方式3中的第一部分压电层和第二部分压电层是层叠的，两者之间可以通过粘合剂粘牢。如图6B所示，标号1011代表第一部分压电层，标号1012代表第二部分压电层，标号2021代表驱动电极，标号2022 代表检测电极。当第一部分压电层在驱动电极的驱动下进行摆动时，直接带动第二部分压电层同步摆动，以使第二部分压电层因压电效应产生形变，检测电极即可检测第二部分压电层的表面因压电效应发生形变所产生的电荷，并传输给处理器30。

为了促使第二部分压电层产生较大的形变，以增强其表面产生的电荷所对应的电信号，第二部分压电层的宽度可以小于第一部分压电层的宽度，甚至第二部分压电层的厚度可以小于第一部分压电层的厚度。同时，第一部分压电层和第二部分压电层可以采用间隔设置的方式绝缘或采用中间填充绝缘介质的方式绝缘，以提高检测过程中数据的精准性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，检测器20可以采用上述的任一种类型或多种类型的结合使用，例如检测器20可以包括设置在扫描器底座101上的振动传感器以及压电层中的电极，能够检测压电驱动器102的振动信号以及压电层上的自由电荷，从而根据检测的数据即可计算光纤扫描器10的运行状态。

本发明实施例中，通过上述各类型的检测器20来检测光纤扫描器10的运动状态，提高了扫描过程中检测方式的灵活性。

进一步，检测器20在将检测的电荷生成反馈的电信号传输给处理器30后，处理器30即可判断接收的电信号的值是否低于相应的工作阈值。例如，若检测器20为类型1，则处理器30判断接收到的电信号的电压/电流/功率是否低于相应的工作阈值，该工作阈值可以是根据声波传感器/振动传感器检测到的扫描器正常工作时所产生的最低声波/振动所转换的电信号的电压/电流/功率来设定；或者，若检测器20为类型2，则处理器30可以先根据接收到得电信号的值是否低于工作阈值，该工作阈值可以是根据扫描光纤103自由端处于原点位置(即光纤扫描器10不振动时扫描光纤103自由端的位置)时对应的电信号的值所设定的；或者，若检测器20为类型3，则处理器30判断电信号的电压/电流/功率是否低于工作阈值，该工作阈值可以是根据采集电路采集到的扫描器正常工作时，金属线上的电感电流/电感电势生成对应的电信号的电压/ 电流/功率所设定的。

若确定电信号变弱到一定程度，即确定电信号的值低于工作阈值，则表明光纤扫描器10可能停摆。例如，压电驱动器102停摆，压电层表面的自由电荷消失导致电信号变弱，或者金属线停止切割无电感电流/电感电势导致电信号变弱。在实际应用中，如果光纤扫描器10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。因此，处理器30可以记录电信号的值低于工作阈值的持续时长，并预先设置一安全时长，该安全时长可以是根据光纤扫描器10的正常工作时运动状态保持不变的最短时间设置的，例如n秒，n为正数，若持续时长大于安全时长n秒，则认为光纤扫描器10长时间停止摆动。此时，处理器30可以对光纤扫描器10 对应的激光光源40的出射光进行控制，以避免光纤扫描器10长时间停摆导致激光直射对透射载体或人体造成伤害，提高光纤扫描投影装置的安全性。

在本发明另一实施例中，光纤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，光源驱动器与处理器30及光纤扫描器10对应的激光光源40连接，可以根据控处理器30的指令关闭激光光源40或降低激光光源40 的驱动电压，以使光纤扫描器10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,设置于光纤扫描器10与光纤扫描器10对应的投射载体之间，例如图7所示，挡光光学器件可以设置在光纤扫描器10与镜头组之间，用于阻挡光纤扫描器10的投影光路，从而改变投射至投射载体的光通量。

在确定光纤扫描器10工作异常时，处理器30可以通过电控制模式(例如点控制光源驱动器)来关闭激光器或降低激光器的驱动电压，或者，处理器30 可以通过机械控制模式(例如控制挡板模块)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，在检测器20对光纤扫描器10的运动状态的继续探测中，如果确定光纤扫描器10重新摆动，例如确定光纤扫描器10的运动状态参数对应的电信号的值高于预设的工作阈值的持续时长达到一定时长，则处理器30可以执行相应的恢复操作，例如控制光源驱动器重新打开激光光源40或恢复激光光源40的驱动电压，或控制可变光阑/金属挡板等光学器件打开投射光路。

因此，在扫描过程中，光纤扫描投影装置通过检测光纤扫描器10的运动状态，并将运动状态参数对应的电信号的值与相应的预设工作阈值的比较，以及对电信号的值低于预设的工作阈值的时长的记录，可以在光纤扫描器10长时间停摆时对出射的激光进行控制，避免对投射载体或人体造成伤害；以及，在对出射激光进行控制后，如果确定光纤扫描器10重新摆动，即可恢复激光光源40进行相应的恢复操作，故光纤扫描投影装置能够根据光纤扫描器10的运动状态来对出射激光进行控制或恢复，控制方式较为灵活，提高了光纤扫描投影装置的安全性。

如图8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光纤扫描投影装置中，或应用于包含上述光纤扫描投装置的设备，本发明实施例中主要以应用于光纤扫描投影装置为例进行说，以检测其包含的光纤扫描器10是否正常工作。该方法的过程可以描述如下：

S11：在光纤扫描器10工作过程中，检测与光纤扫描器10的运动状态相关的运动状态。

本发明实施例中，光纤扫描器10的运动状态可以是指光纤扫描器10中扫描光纤103处于摆动或停摆的状态。

光纤扫描投影装置中可以设置有用于检测光纤扫描器10的运动状态的检测器20，光纤扫描投影装置及检测器20的结构请参见前述图1至图7及相关描述，为了说明书的简洁，此处不再赘述。

在实际应用中，光纤扫描器10可以通过光纤与激光光源40相连，激光光源40出射的激光通过光纤进入光纤扫描器10，光纤扫描器10扫描投影图像并出射扫描光线。在启动光纤扫描投影装置整机时，可以先运行光纤扫描器10，并检测光纤扫描器10的运动状态，确定光纤扫描器10正常“摆动”时，再启动光纤扫描器10对应的激光光源40，从而对相关显示内容进行扫描投影。

光纤扫描投影装置可以实时检测与光纤扫描器10的运动状态。

具体来说，光纤扫描投影装置可以检测与光纤扫描器10的运动状态相关的参数，本文称其为运动状态参数。例如，光纤扫描投影装置可以通过振动传感器(或声波传感器等)检测光纤扫描器10的运动状态，并获得用于光纤扫描器10的运动状态的参数，例如振动(或声波参数等)；或者，光纤扫描投影装置可以通过压电驱动器102上的金属线切割磁感线，并通过相应的采集电路采集金属线上产生的电感电流/电感电势等。

光纤扫描投影装置通过对运动状态参数的检测，可以确定光纤扫描器10 的运动状态。例如，金属线因切割磁感线产生的电感电流/电感电势对应的电信号的值可以表征扫描光纤103自由端的运动轨迹，那么，可以将检测的电信号的值与预设的工作阈值进行比较，该工作阈值可以是根据光纤扫描器10不振动时扫描光纤103自由端对应的位置时对应的电信号的值设置的，若电信号的值低于该工作阈值，表明光纤扫描器10停止摆动，反正，则表明光纤扫描器10正常摆动。

同理，光纤扫描投影装置通过传感器(如声波传感器/振动传感器)检测的振动对应的电信号的值(如电压/电流/功率)可以表征光纤扫描器10的摆动情况，如果电信号的值低于相应的工作阈值，该工作阈值为根据传感器(如声波传感器/振动传感器)检测到的扫描器正常工作时所产生的最低声波/振动所转换的电信号的电压/电流/功率来设定的，若电信号的值低于该工作阈值，表明光纤扫描器10停止摆动，反正，则表明光纤扫描器10正常摆动。

当然，除此之外，光纤扫描投影装置还可以采用前述类型1-类型3中的任意检测器20来检测光纤扫描器10的运动状态参数，其检测原理和对运动状态的判断方式相同，具体请参见前述相关内容，为了说明说的简洁，此处不再赘述。

S12：判断运动状态相关的运动状态参数所对应的电信号的值低于预设阈值的持续时长是否大于等于安全时长。

在实际应用中，光纤扫描投影装置中包括与光纤扫描器10连接的激光光源40，例如激光器。激光光源40出射的激光进入光纤扫描器10，进而光纤扫描器10扫描待投影的图像进而出射对应的扫描光线。由于激光器出射的激光能量较高，如果光纤扫描器10停摆，激光将直射投影载体或人眼，而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，光纤扫描投影装置可以记录电信号的值低于工作阈值的持续时长，并预先设置一安全时长，该安全时长可以是根据光纤扫描器 10的正常工作时运动状态保持不变的最短时间设置的，例如n秒，n为正数。若持续时长大于安全时长n秒，则认为光纤扫描器10长时间停止摆动，否则，则认为光纤扫描器10未长时间停摆，不会造成上述风险。

S13：若持续时长大于等于安全时长，对光纤扫描器10对应的激光光源 40的出射光进行控制。

本发明实施例中，若持续时长大于安全时长(例如n秒)，表明光纤扫描器10长时间停止摆动，此时，光纤扫描投影装置可以对光纤扫描器10对应的激光光源40的出射光进行控制，以避免光纤扫描器10长时间停摆导致激光直射对透射载体或人体造成伤害，提高光纤扫描投影装置的安全性。

例如，光纤扫描投影装置可以关闭激光光源40或减小激光光源40的驱动电压以降低激光光源40功率，可视为是一种保护模式或待机模式。或者，光纤扫描投影装置还可以通过相应的器件，如设置于光纤扫描器10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，光纤扫描投影装置继续检测运行状态参数来确定光纤扫描器 10的运动状态，如果确定光纤扫描器10重新摆动，例如确定运行状态参数对应的电信号的值高于启动阈值一定时长后，则光纤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激光光源40或恢复激光光源40 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，以恢复光纤扫描投影装置的激光扫描及投影功能。

本发明实施例中，通过实时检测光纤扫描器10的运动状态，并通过将相关的运动状态参数对应的电信号的值与阈值进行比较，即可实时监测光纤扫描器10中扫描光纤103的运动状态是否为摆动状态，并在确定光纤扫描器10停摆的持续时长大于安全时长时，对激光光源40的出射光进行控制，有效避免了因扫描光纤103停摆导致激光对透射载体或人体造成伤害，提高了光纤扫描投影装置的安全性。

基于同一发明构思，本发明另一实施例中还提供一种光纤扫描投影设备，该光纤扫描投影设备可以是激光眼镜、激光电视、激光投影机等，光纤扫描投影设备包括至少一个上述如图1至图7所示的光纤扫描投影装置。在实际应用中，光纤扫描投影设备的出射线通过透镜组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8对应的实施例同样适用于本实施例的光纤扫描投影设备，通过前述对光纤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：

光纤扫描投影装置通过检测光纤扫描器的运动状态，并将表征光纤扫面器的运动状态的运动状态参数转换成电信号输出，使得处理器能够确定电信号的值低于预设阈值的持续时长，并确定该持续时长大于安全时长时，即表明光纤扫描器可能长时间停摆，即可对光学扫描器对应的激光光源40进行控制，从而避免激光直射对观察者或投影载体等造成损伤，提高光纤扫描投影装置的安全性。

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 (14)

1.一种光纤扫描投影装置，其特征在于，包括：

光纤扫描器，包括基座和设置于所述基座上的压电驱动器，所述压电驱动器固定有扫描光纤，所述压电驱动器用于驱动所述扫描光纤摆动；

检测器，用于在所述光纤扫描器工作过程中，检测所述光纤扫描器的运动状态，并获得所述运动状态对应的运动状态参数；

处理器，与所述检测器连接，用于确定所述运动状态参数的值低于预设阈值的持续时长，在所述持续时长大于等于安全时长时，对所述光纤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，所述检测器为设置在所述压电驱动器上的检测电极，所述检测电极与所述压电驱动器中的驱动电极绝缘设置且共用压电层，所述检测电极用于检测所述压电驱动器中压电层形变所产生的电荷，并传输给所述处理器。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述检测电极和所述驱动电极为导电涂层，且所述驱动电极在所述压电层上对应的涂层面积大于所述检测电极对应的涂层面积。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测器为设置在所述压电层上的驱动电极，所述驱动电极用于驱动所述压电层产生形变，并检测所述电压层因压电效应产生的电荷传输给所述处理器。

5.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电驱动器包括分隔的第一部分压电层和第二部分压电层，所述检测器为设置在所述第二部分压电层中的检测电极，所述第一部分压电层中设置有驱动电极，所述压电驱动器还包括：

传动层，贴合于所述压电层，且所述第一部分压电层和所述第二部分压电层位于所述传动层表面上的不同区域；

其中，所述第一部分压电层在所述驱动电极的驱动下带动所述传动层进行摆动，并通过所述传动层带动所述第二部分压电层摆动产生形变；所述检测电极检测所述第二部分压电层的表面因形变所产生的电荷，并传输给所述处理器。

6.权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电驱动器包括堆叠的第一部分压电层和第二部分压电层，所述检测器为设置在所述第二部分压电层中的检测电极，所述第一部分压电层中设置有驱动电极，第一部分压电层和第二部分压电层固定连接，且所述第一部分压电层的面积大于所述第二部分压电层的面积；

其中，当所述第一部分压电层在所述驱动电极的驱动下进行摆动时，带动所述第二部分压电层摆动产生形变，所述检测电极检测所述第二部分压电层的表面因形变所产生的电荷，并传输给所述处理器。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光纤扫描器对应的封装壳体内设置有第一方向的磁场，所述检测器为贴附于所述压电驱动器上的金属线，所述金属线与所述扫描光纤平行且与所述第一方向交叉；在扫描过程中，所述金属线检测自身切割磁感线所产生电感电流/电感电势，并传输给所述处理器。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光纤扫描投影装置还包括：

第一磁吸体，设置于所述扫描光纤的自由端或所述压电驱动器上；

多个第二磁吸体，设置于所述光纤扫描器对应的封装壳体的内侧；

所述检测器为与第二磁吸体对应设置的力传感器，每个力传感器用于检测对应的第二磁吸体与所述第一磁吸体之间的相互作用力，并传输给所述处理器。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测器为声波传感器、振动传感器或应力传感器。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述检测器设置在所述光纤扫描器基座上和/或所述光纤扫描器对应的封装壳体上。

11.如权利要求1-10任一权项所述的装置，其特征在于，所述光纤扫描投影装置还包括：

光源驱动器，分别与所述处理器和所述光纤扫描器对应的激光光源连接，用于根据所述处理器的指令关闭所述激光光源或降低所述激光光源的驱动电压；和/或

挡光光学元件,设置于所述光纤扫描器与所述光纤扫描器对应的投射载体之间，用于根据所述处理器的指令阻挡所述光纤扫描器的投影光路。

12.一种检测方法，其特征在于，包括：

在光纤扫描器工作过程中，检测与所述光纤扫描器的运动状态相关的运动状态；

判断所述运动状态相关的运动状态参数的值低于预设阈值的持续时长是否大于等于安全时长；

若所述持续时长大于等于所述安全时长，对所述光纤扫描器的出射光进行控制。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，对所述光纤扫描器的出射光进行控制，包括：

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

14.一种光纤扫描投影设备，其特征在于，所述光纤扫描投影设备包括至少一个如权利要求1-11任一权项所述的光纤扫描投影装置。