CN111381361A - 一种扫描驱动器、光纤扫描装置及投影显示设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扫描驱动器、光纤扫描装置及投影显示设备，该扫描驱动器包括：作为慢轴的第一致动部和作为快轴的第二致动部，第一致动部能够驱动第二致动部以第一方向振动，第二致动部能够以第二方向振动；所述第二致动部包括基体和压电驱动片，所述基体包括相对设置的第一表面和第二表面；所述压电驱动片包括设置在所述第一表面上的第一压电驱动片和设置在所述第二表面上的第二压电驱动片。上述方案提供了一种新的扫描驱动器结构，这种结构特别适合实现栅格式扫描和控制，因此，相对于螺旋型扫描器而言，具有与矩形视频易于匹配，像素利用率高的优势。
Description
技术领域
本发明涉及扫描成像领域，尤其涉及一种扫描驱动器、光纤扫描装置及投影显示设备。
背景技术
光纤扫描器可以根据设计者预先设计好的轨迹进行扫描，以输出图像，从而替代传统的LCD(Liquid Crystal Display；液晶显示器)，LCOS(Liquid Crystal on Silicon；液晶附硅/硅基液晶)和OLED(Organic Light-Emitting Diode；有机发光二极管)图像源等，集成到HMD(Head Mount Display；头戴式显示器)、微型投影设备和车载HUD(Head UpDisplay；平视显示器)等设备中去，并且还可以用于医疗内窥镜，扫描隧道显微镜等设备中，应用范围十分广泛。
目前，光纤扫描器的主要应用领域在内窥镜上，内窥镜的工作原理为扫描光纤出射照明光照亮目标物，内窥镜上的光传感器接收目标物反射的光，并对反射光进行处理形成该目标物的图像信息。因此，内窥镜上的光纤扫描器大多采用螺旋型的扫描方式。
本申请发明人在实现本申请实施例中技术方案的过程中，发现现有技术存在如下技术问题：
如果将光纤扫描器应用于扫描成像领域，由于图像源一般都是矩形区域，螺旋型的扫描方式存在许多缺点，例如：与图像源不易匹配，像素利用率不高等等。
发明内容
本发明的目的是提供一种扫描驱动器、光纤扫描装置及投影显示设备，以提供一种新的扫描驱动器结构。
为了实现上述发明目的，本发明实施例第一方面提供一种扫描驱动器，包括：
作为慢轴的第一致动部和作为快轴的第二致动部，所述第一致动部能够驱动所述第二致动部以第一方向振动，所述第二致动部能够以第二方向振动；
所述第二致动部包括基体和压电驱动片，所述基体包括相对设置的第一表面和第二表面；所述压电驱动片包括设置在所述第一表面上的第一压电驱动片和设置在所述第二表面上的第二压电驱动片。
可选的，所述基体为玻璃纤维棒或胶。
可选的，所述第二致动部的固有频率大于所述第一致动部的固有频率。
可选的，所述第一致动部为片状结构，所述第二致动部为棒状结构，所述第一致动部的长度大于或等于所述第二致动部的长度。
可选的，所述基体的形状为长方体型、圆柱型、圆管型或锥型。
可选的，所述第二致动部和所述第一致动部通过粘贴或连接件连接在一起。
可选的，所述第一压电驱动片的外表面设置有第一外电极，所述第二压电驱动片的外表面设置有第二外电极，所述基体的外表面上设置有与所述第一压电驱动片和所述第二压电驱动片能够接触导电的导电层，所述导电层作为所述第一压电驱动片的第一内电极和所述第二压电驱动片的第二内电极。
可选的，所述第一内电极和所述第二内电极共用一个导电层；或所述第一内电极和所述第二内电极为相互独立的导电层。
可选的，所述导电层为金属、导电薄膜或柔性电路板FPC。
可选的，所述基体的内部开设有供所述第一内电极和所述第二内电极的连接电路穿过的通孔，所述连接电路固定于所述通孔内，并从所述通孔位于所述基体的端面上的穿出口穿出所述基体。
可选的，所述扫描驱动器还包括围绕所述第二致动部设置的固定件，所述第二致动部的一端超出所述固定件的部分形成悬臂梁结构，所述第二致动部的另一端超出所述固定件的部分形成固定端。
可选的，所述第一外电极和所述第二外电极的连接电路设置在对应外电极的位于所述第二致动部的固定端的区域上。
可选的，所述第一外电极和所述第二外电极的连接电路设置在对应外电极的被所述固定件覆盖的区域上。
可选的，所述扫描驱动器还包括：第一反馈电极，设置在所述第一压电驱动片和/或所述第二压电驱动片上，且所述第一反馈电极与所述压电驱动片上的外电极绝缘设置，所述第一反馈电极用于采集所述第一压电驱动片和/或所述第二压电驱动片形变所产生的电荷量。
可选的，所述扫描驱动器还包括反馈压电片和第二反馈电极，所述反馈压电片设置在所述基体的第一表面、第二表面或任意一个所述压电驱动片上，且所述反馈压电片与所述压电驱动片绝缘设置；所述反馈压电片在所述压电驱动片的带动下产生形变，所述第二反馈电极用于采集所述反馈压电片形变所产生的电荷量。
可选的，所述扫描驱动器还包括矫正压电片；所述基体还包括相对设置的第三表面和第四表面；所述矫正压电片包括设置在所述第三表面的第一矫正压电片和设置在所述第四表面的第二矫正压电片。
可选的，所述第一致动部包括基板、第三压电驱动片、第四压电驱动片；所述基板包括相对设置的第五表面和第六表面，所述第三压电驱动片设置在所述第五表面上，所述第四压电驱动片设置在所述第六表面上。
本发明实施例第二方面提供一种光纤扫描装置，包括如第一方面所述的扫描驱动器和光纤，所述光纤固定在所述第二致动部上，所述光纤的一端突出所述第二致动部形成光纤悬臂，所述光纤悬臂被带动以所述第一方向与所述第二方向的合成方向在三维空间中振动。
可选的，所述第一致动部在第一驱动信号的作用下以第一方向振动，所述第二致动部在第二驱动信号的作用下以第二方向振动，所述第一驱动信号的第一驱动频率小于或等于所述第二驱动信号的第二驱动频率，所述光纤悬臂的N阶固有频率与所述第二驱动频率之间的差值处于阈值范围内，所述N为大于等于2的整数。
本发明实施例第三方面提供一种投影显示设备，包括：包括如第二方面所述的光纤扫描装置。
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，提供了一种新的扫描驱动器结构，扫描驱动器通过作为慢轴的第一致动部和作为快轴的第二致动部结合，实现二维扫描成像，这种结构特别适用于栅格式扫描，因为在栅格式扫描过程中，快轴和慢轴扫描频率不一致，通过第二致动部和第一致动部各自设计为固有频率不一致即可实现快轴和慢轴一快一慢驱动，由于本发明实施例中的驱动器结构特别适合实现栅格式扫描和控制，而栅格式扫描与矩形视频更加匹配，因此，本发明实施例中的驱动器结构相对于螺旋型扫描器而言，具有与矩形视频易于匹配，像素利用率高的优势。
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为本发明实施例提供的扫描驱动器的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种可能的连接方式的示意图；
图3为本发明实施例提供的第二致动部的横截面示意图；
图4为本发明实施例提供的导电层的横截面示意图；
图5为本发明实施例提供的通孔的示意图；
图6为本发明实施例提供的固定件的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种可能的反馈电极的横截面示意图；
图8为本发明实施例提供的反馈压电片和反馈电极的横截面示意图；
图9为本发明实施例提供的矫正压电片的示意图；
图10为本发明实施例提供的矫正压电片的横截面示意图；
图11为本发明实施例提供的第一致动部的结构示意图；
图12为本发明实施例提供的光纤扫描装置结构示意图；
图13为本发明实施例提供的头戴显示设备的示意图。
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。
请参考图1，图1为本发明实施例提供的扫描驱动器的结构示意图，光扫描器包括作为慢轴的第一致动部1和作为快轴的第二致动部2；第一致动部1能够驱动第二致动部2以第一方向振动，第二致动部2能够以第二方向振动。所述第二致动部2包括：基体20和压电驱动片；所述基体20包括相对设置的第一表面201和第二表面202；所述压电驱动片包括设置在所述第一表面201上的第一压电驱动片21和设置在所述第二表面202上的第二压电驱动片22。
本发明实施例中，扫描驱动器通过第一致动部1和第二致动部2结合，实现二维扫描成像，这种结构特别适用于栅格式扫描，因为在栅格式扫描过程中，快轴和慢轴扫描频率不一致，通过第一致动部1和第二致动部2各自设计为固有频率不一致即可实现快轴和慢轴一快一慢驱动，由于本发明实施例中的驱动器结构特别适合实现栅格式扫描和控制，因此，相对于螺旋型扫描器而言，具有与矩形视频易于匹配，像素利用率高的优势，从而提供一种与矩形图像源容易匹配的扫描方式。
本发明实施实中，基体20可以为具有一定弹性模量和体积的材料，例如：玻璃纤维棒、通过浇注成形的胶等。可选的，基体20的形状可以为长方体型，圆柱型、圆管型或锥型，以及其它能够实现扫描驱动器在相互垂直的两个轴上(即本发明实施例中的x轴和y轴)有分量的形状，本发明对此不做限制。相应的，基体上第一表面201和第二表面202可以相对且垂直于所述第二方向设置，或者第一表面201和第二表面202可以呈任意角度，本发明对此不做限制。
本发明实施例中，如图1所示，第一致动部1可以为片状结构，第二致动部2可以为棒状结构，第一致动部1的长度可以设计为大于或等于第二致动部2的长度，在其它实施例中，第一致动部1的长度也可以小于第二致动部2的长度，本发明对此不做限制。
在一种可能的实施方式中，第二致动部2的固有频率被设计为大于所述第一致动部1的固有频率，从而作为扫描驱动器的快轴，第一致动部1为慢轴，扫描光纤固定在扫描驱动器上，通过第一致动部1沿y方向以频率f1带动扫描光纤做扫描运动，第二致动部2沿x方向以频率f2带动扫描光纤做扫描运动，其中，f2>f1，使得扫描光纤的出射端在三维空间中进行栅格扫描，以出射带有调制信息的激光从而实现图像显示，其中，第一方向为y方向，第二方向为x方向，x方向与y方向相互垂直。
本发明实施实中，第一致动部1和第二致动部2可以通过粘贴的方式固定，如图1所示，第二致动部2粘贴固定在第一致动部1上。在另一种可能的实施方式中，如图2所示，第一致动部1和第二致动部2还可以通过连接件3固定连接在一起，连接件3可以为刚性且不易变形的材料，如：合金钢等。
接下来，对第二致动部2进行说明。
本发明实施例中，为了对第二致动部2进行驱动，所述第一压电驱动片21的外表面设置有第一外电极211，所述第二压电驱动片22的外表面设置有第二外电极221，所述基体20的外表面上设置有与所述第一压电驱动片21和所述第二压电驱动片22能够接触导电的导电层，所述导电层作为所述第一压电驱动片21的第一内电极212和所述第二压电驱动片22的第二内电极222，从而通过第一外电极211和第一内电极212向所述第一压电驱动片21施加驱动电压，通过第二外电极221和第二内电极222向所述第二压电驱动片22施加驱动电压。
在一种可能的实施方式中，如图3所示，图3为本发明实施例提供的第二致动部的横截面示意图，第一内电极212和第二内电极222为设置在所述基体20的外表面上，且与对应的压电驱动片接触导电的导电层，在图3中，第一内电极212和第二内电极222为相互独立的导电层，在其他实施例中，第一内电极112和第二内电极122也可以共用一个导电层，即在基体20的外表面上设置一圈导电层，如图4所示。
本发明实施例中，导电层可以为金属、导电薄膜或柔性电路板FPC(英文全称：Flexible Printed Circuit)等等，本发明对此不做限制。
本发明实施例中，为了减少外部扰动，如图5所示，图5为本发明实施例提供的通孔的示意图，所述基体20的内部开设有供所述第一内电极212和所述第二内电极222的连接电路穿过的通孔203，如图5中的虚线部分所示，所述连接电路固定于所述通孔203内，并从所述通孔203位于所述基体20的端面上的穿出口204穿出所述基体20。其中，连接电路用作各内电极的导电引线，连接电路可以为金属材料，导电薄膜，细导线，FPC等，本发明对此不做限制。
本发明实施例中，可以根据电路连接的需要，在基体20的内部连接一个或多个内电极并引出，通过各内电极的连接电路从基体20中穿过的方式能够减少外部扰动。
在另一种可能的实施例中，如图6所示，图6为本发明实施例提供的固定件的结构示意图，所述扫描驱动器还包括围绕所述第二致动部2设置的固定件23，所述第二致动部2的一端超出所述固定件23的部分形成悬臂梁结构，另一端超出所述固定件23的部分形成固定端，则在图6中，固定件23右侧为悬臂梁结构，左侧为固定端。
本发明实施例中，可以根据不同的频率需求选择固定件23在第二致动部2上的位置和大小，固定件23可以是带有一定硬度的钢铁或者是塑料等材料，并对于陶瓷片有一定的预紧力，从而增强基体20和压电驱动片连接的可靠性和紧密性，以防止基体20和压电驱动片之间出现缝隙或者相对滑动。
本发明实施例中，在图6对应的实施例的基础上，可选的，压电驱动片可以通过用胶粘、焊接、烧铸等方式固定于所述基体20的导电层上面，并保证压电驱动片与基体20上的导电层能够导电。
本发明实施例中，在图6对应的实施例的基础上，第一外电极211和所述第二外电极221的连接电路设置在对应外电极的位于所述第二致动部2的固定端的区域上，如图6所示，区域Z为第一外电极211的连接电路的设置区域。通过在第二致动部2的固定端上连接外电极的连接电路，可以减少外部电路对振动的悬臂梁结构产生扰动。本发明实施例中，连接电路用作各外电极的导线引线，连接电路可以为金属材料，导电薄膜，细导线，FPC等，本发明对此不做限制。
在另一种可能的实施例方式中，所述第一外电极211和和所述第二外电极221的连接电路可以设置在对应外电极的被固定件23覆盖的区域上。通过在固定件23的内部进行电路连接，一方面可以避免外部电路产生扰动，另一当面还可以避免在压电驱动片上预留单独的连接电路设置区域，从而减小扫描驱动器的体积。
本发明实施例中，为了对扫描驱动器进行有效控制，需要对扫描驱动器的摆动状态进行检测，可以采用以下两种方式对扫描驱动器的摆动状态进行检测，在具体实施过程中，不限于以下两种方式。
一种可能的实施方式为，在图1-图6对应的实施例的基础上，所述扫描驱动器还包括：第一反馈电极，所述第一反馈电极与驱动电极共用压电驱动片，所述第一反馈电极与压电驱动片上的外电极绝缘设置，所述第一反馈电极用于采集所述压电驱动片形变所产生的电荷量。
上述实施例中，由于第二致动部2的通常是采用压电材料，压电驱动片在驱动电压的作用下会产生振动和形变。同时，由于存在压电效应，压电驱动片的表面会产生相应的电荷。因此，通过第一反馈电极可以采集上述电荷，输出相应的电信号，并将这个电信号输出至相应的处理器。进一步，处理器可以根据电信号的值来确定扫描驱动器的摆动状态，如：是否停摆等。在扫描光纤的光源为激光光源时，在扫描驱动器异常停摆时，可对激光光源进行控制，从而避免激光直射对观察者或投影载体等造成损伤，提高光纤扫描装置的安全性。
如图7所示，图7为本发明实施例提供的一种可能的反馈电极的示意图，其中，所述第一反馈电极包括第三外电极214和第三内电极，所述第三外电极214设置在第一压电驱动片21的外表面上，且与所述压电驱动片上的外电极绝缘设置。本发明实施例中，第三内电极可以设置在所述压电驱动片的内表面上，也可以设置在基体20的外表面上，所述第三内电极可以与所述压电驱动片的内电极电性连接，即第一反馈电极可以与压电驱动片共用内电极，当然，第三内电极也可以与压电驱动片的内电极独立绝缘设置，本发明对此不做限制。
本发明实施例中，可以在第一压电驱动片21上设置第一反馈电极，以采集第一压电驱动片21形变产生的电荷；也可以在第二压电驱动片22上设置第一反馈电极，以采集第二压电驱动片22形变产生的电荷；还可以在第一压电驱动片21和第二压电驱动片22上分别设置第一反馈电极，从而同时对第一压电驱动片21和第二压电驱动片22进行电荷采集，本发明对此不做限制。
另一种可能的实施方式为，在图1-图6对应的实施例的基础上，所述扫描驱动器还包括反馈压电片和第二反馈电极，所述反馈压电片设置在所述基体20的第一表面201、第二表面202或任意一个所述压电驱动片上，且所述反馈压电片与所述压电驱动片绝缘设置；所述反馈压电片在所述压电驱动片的带动下产生形变，所述第二反馈电极用于采集所述反馈压电片形变所产生的电荷量。
在一种可能的实施方式中，如图8所示，图8为本发明实施例提供的反馈压电片和反馈电极的示意图，反馈压电片包括第一反馈压电片24和/或第二反馈压电片25；其中，所述第一反馈压电片24在基体20的第一表面101上与所述第一压电驱动片21并排绝缘设置；所述第二反馈压电片25在所述基体20的第二表面202上与所述第二压电驱动片12并排绝缘设置。相应的，扫描驱动器包括一对或两对反馈电极，如图8所示，扫描驱动器包括两对反馈电极，分别为第一反馈压电片24上的外电极241和对应的内电极，第二反馈压电片25上的外电极251和对应的内电极。本发明实施例中，反馈压电片的内电极可以设置在反馈压电片的内表面上，或者设置在基体20的外表面上。可选的，反馈压电片和压电驱动片可以共用内电极，也可以设置独立的内电极，本发明对此不做限制。
本发明实施例中，反馈压电片和压电驱动片可以采用间隔设置的方式绝缘。如图8所示，间隔31为第一压电驱动片21和第一反馈压电片24之间形成的间隔，间隔32为第二压电驱动片22和第二反馈压电片25之间形成的间隔。在其他实施例中，也可以采用在反馈压电片和压电驱动片中间填充绝缘介质的方式绝缘，本发明实施例对此不做限制。
本发明实施例中，在上述图1-图8对应的实施例的基础上，可选的，扫描驱动器还包括矫正压电片；如图9所示，图9为本发明实施例提供的矫正压电片的示意图，所述基体20还包括相对设置的第三表面205和第四表面206；所述矫正压电片包括设置在所述第三表面205的第一矫正压电片26和设置在所述第四表面206的第二矫正压电片27。相应的，第一矫正压电片26和第二矫正压电片27上分别设置有用于驱动的外电极和内电极。其中，所述第三表面205和第四表面206可以垂直于第一方向，或者与第一方向呈任意角度，本发明对此不做限制。
本发明实施例中，可选的，如图10所示，第一矫正压电片26的外电极261设置在第一矫正压电片26的外表面上，第二矫正压电片27的外电极271设置在第二矫正压电片27的外表面上，第一矫正压电片26、第二矫正压电片27、第一压电驱动片21和第二压电驱动片22可以共用一个导电层作为内电极。
本发明实施例中，通过在第一矫正压电片26和第二矫正压电片27上施加矫正电压，可以矫正第二致动部1在Y方向的扫描轨迹，以克服因安装、加工等工序存在的误差而导致的扫描轨迹存在的畸变。
接下来，对本发明实施例中的第一致动部1进行说明。
在一种可能的实施方式中，如图11所示，所述第一致动部1包括基板10、第三压电驱动片11、第四压电驱动片12；所述基板10包括相对设置的第五表面和第六表面，所述第三压电驱动片11设置在所述第五表面上，所述第四压电驱动片12设置在所述第六表面上，从而通过第三压电驱动片11和第四压电驱动片12带动第一致动部1以第一方向振动。
本发明实施例中，和第二致动部2类似的，可以在第一致动部1上设置反馈电极、反馈压电片以及矫正压电片等等，本发明实施例在此不再赘述。
本发明实施例中，压电驱动片，反馈压电片和矫正压电片等压电片结构可以为压电材料形成的方片状结构，压电材料可以为无机压电材料(如压电晶体和压电陶瓷)、有机压电材料或复合压电材料等，本发明对此不作限制。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种光纤扫描装置，如图12所示，图12为本发明实施例提供的光纤扫描装置结构示意图，在图1-图11对应的实施例的基础上，所述光纤扫描装置还包括扫描光纤4，所述扫描光纤4固定在所述第二致动部2上，光纤一端突出所述第二致动部形成光纤悬臂，所述光纤悬臂被带动以所述第一方向与所述第二方向的合成方向在三维空间中振动，其中，第一方向为y方向，第二方向为x方向，z反向为扫描光纤4的轴向。
本发明实施例中，扫描驱动器上可以固定一根或多根扫描光纤4，扫描光纤4的A端为出光端，B端为光源连接端。扫描光纤4可以通过胶粘等方式固定在在基体20的外表面上，或者固定在压电驱动片的外表面上。在另一种可能的实施例中，还可以在基体20内部设置用于固定扫描光纤4的通孔，使得扫描光纤4穿过基体20中的通孔，从而固定在扫描驱动器上。
本发明实施例中，由于光纤扫描装置中的扫描驱动器特别适用于栅格式扫描，因此，该光纤扫描装置与一般的矩形图像源也容易匹配，且像素利用率高。
在光纤扫描装置扫描过程中，光纤悬臂是受迫振动，其驱动频率越接近自身的固有频率，光纤悬臂振动越剧烈，振幅越大。现有技术中，主要采用一阶固有频率与驱动频率相近的扫描光纤进行扫描，来使致动部与扫描光纤共振，如此虽然能使光纤获得较大摆幅，但也使得光纤悬臂断裂的风险较大，导致光纤扫描装置的安全性较低。
但申请人发现，光纤悬臂在一阶固有频率下振动时，光纤悬臂的根部(即光纤悬臂与第二致动部接触的位置)处的弯折角度较大，导致光纤悬臂在扫描过程中极易断裂。为了减少光纤悬臂在扫描过程中的断裂，可在光纤悬臂的根部(即光纤悬臂与第二致动部接触的位置)增加相应的缓冲部来减小光纤悬臂在应力下的弯折度，或者改变光纤的材质来增强光纤悬臂的韧性，等等。
本发明实施例中，申请人提出的技术方案通过使所述第一致动部在第一驱动信号的作用下以第一方向振动，所述第二致动部在第二驱动信号的作用下以第二方向振动，所述第一驱动信号的第一驱动频率小于或等于所述第二驱动信号的第二驱动频率，所述光纤悬臂的N阶固有频率与所述第二驱动频率之间的差值处于阈值范围内，所述N为大于等于2的整数。
本发明实施例中，由于装配误差或其他外界影响，致动部和光纤悬臂的固有频率与第二驱动频率可能会存在一些偏差，可认为本文中第二驱动频率与光纤悬臂的N阶固有频率之间的差值处于一个较小的频率差允许范围内，例如[-0.5KHz，0.5KHz]或其它范围，本文中可称为阈值范围，阈值范围可以根据实际情况进行设置，只要频率差处于该频率差范围内，并在以需要的驱动频率驱动第二致动部时，光纤悬臂的摆幅满足要求即可。
上述方案中，通过采用与光纤悬臂的N阶固有频率接近甚至相同的第二驱动频率来驱动第二致动部，实现光纤悬臂的高阶振动(N阶振动即在N阶固有频率下的振动)，同时高阶固有频率可提升光纤悬臂的尺寸参数，从而在同等摆幅下，相对于一阶振动可减小光纤悬臂的根部的弯折角度，进而减小光纤悬臂根部与致动部边缘接触时的应力，有效降低扫描过程中光纤悬臂断裂的几率。优选的，光纤悬臂的N阶固有频率为二阶固有频率。
具体来说，在同一阶中，为了提升显示分辨率和显示画面帧率等，常会采用高频率来驱动光纤扫描装置，同时为了使光纤悬臂在更高频率下与致动部达到共振，就需要缩短光纤悬臂的长度。但在同等摆幅下，悬臂梁越短，光纤悬臂根部的弯折角度就越大，增加了光纤断裂的风险。例如，在采用一阶固有频率驱动时，为了提高显示分辨率会增大驱动频率，进一步为了使光纤悬臂的固有频率与驱动频率相同以达到共振，就需要提升一阶固有频率，但频率的提升意味着光纤悬臂的长度的缩短。而使用高阶(如二阶及以上)固有频率匹配驱动频率时，较低阶(如一阶)振动增加了光纤悬臂长度，使得同等摆幅下，光纤悬臂的根部的弯折度较小，极大程度的降低了光纤断裂的风险。同时，本发明实施例中采用高频驱动光纤扫描装置，提升了光纤扫描装置的显示分辨率和显示画面帧率等，提升显示效果。
进一步，高阶固有频率振动还能提升扫描器件在高频振动下的稳定性。在光纤扫描过程中，保证光纤扫描装置的稳定性较为重要。目前为了提升光纤在振动时的稳定性，需要降低光纤固定的要求，如缩小光纤直径来降低光纤摆动时的惯性。但是缩小光纤直径会降低弹性模量和刚度，从而导致光纤悬臂的固有频率的降低，在同等驱动频率下需要缩短光纤悬臂来使其达到共振以提高稳定性。而光纤悬臂越短，就需要其弯折更大的角度来实现同等的摆幅，光纤悬臂的根部愈加容易断裂，在这些综合因素的制约下，很难取舍一个平衡的参数，故导致系统的稳定性也难以提高。而本发明实施例中，使用光纤的高阶固有频率去匹配驱动频率，可减小缩小光纤直径带来的负面(如低频率)影响，从而有效避免以上矛盾，达到共振提高稳定性。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种投影显示设备，该投影显示设备可以为激光投影仪、AR(中文名称：增强现实；英文全称：Augmented Reality)头戴显示设备或VR(中文名称：虚拟现实；英文全称：Virtual Reality)头戴显示设备等等。如图13所示，为AR/VR头戴显示设备的示意图，头戴显示设备包括光纤扫描装置和用于佩戴于用户头部的头戴部件，所述光纤扫描装置安装在所述头戴部件上。其中，前述图1-图12对应的实施例中的光纤扫描装置的各种变化方式和具体实例同样适用于本实施例的投影显示设备，通过前述对光纤扫描装置的详细描述，本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中投影显示设备的实施方式，所以为了说明书的简洁，在此不再详述。
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，提供了一种新的扫描驱动器结构，扫描驱动器通过作为慢轴的第一致动部和作为快轴的第二致动部结合，实现二维扫描成像，这种结构特别适用于栅格式扫描，因为在栅格式扫描过程中，快轴和慢轴扫描频率不一致，通过第二致动部和第一致动部各自设计为固有频率不一致即可实现快轴和慢轴一快一慢驱动，由于本发明实施例中的驱动器结构特别适合实现栅格式扫描和控制，因此，相对于螺旋型扫描器而言，具有与矩形视频易于匹配，像素利用率高的优势。
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 (20)
1.一种扫描驱动器，其特征在于，包括：
作为慢轴的第一致动部和作为快轴的第二致动部，所述第一致动部能够驱动所述第二致动部以第一方向振动，所述第二致动部能够以第二方向振动；
所述第二致动部包括基体和压电驱动片，所述基体包括相对设置的第一表面和第二表面；所述压电驱动片包括设置在所述第一表面上的第一压电驱动片和设置在所述第二表面上的第二压电驱动片。
2.如权利要求1所述的扫描驱动器，其特征在于，所述基体为玻璃纤维棒或胶。
3.如权利要求2所述的扫描驱动器，其特征在于，所述第二致动部的固有频率大于所述第一致动部的固有频率。
4.如权利要求3所述的扫描驱动器，其特征在于，所述第一致动部为片状结构，所述第二致动部为棒状结构，所述第一致动部的长度大于或等于所述第二致动部的长度。
5.如权利要求4所述的扫描驱动器，其特征在于，所述基体的形状为长方体型、圆柱型、圆管型、或锥型。
6.如权利要求5所述的扫描驱动器，其特征在于，所述第二致动部和所述第一致动部通过粘贴或连接件连接在一起。
7.如权利要求1所述的扫描驱动器，其特征在于，所述第一压电驱动片的外表面设置有第一外电极，所述第二压电驱动片的外表面设置有第二外电极，所述基体的外表面上设置有与所述第一压电驱动片和所述第二压电驱动片能够接触导电的导电层，所述导电层作为所述第一压电驱动片的第一内电极和所述第二压电驱动片的第二内电极。
8.如权利要求7所述的扫描驱动器，其特征在于，所述第一内电极和所述第二内电极共用一个导电层；或所述第一内电极和所述第二内电极为相互独立的导电层。
9.如权利要求8所述的扫描驱动器，其特征在于，所述导电层为金属、导电薄膜或柔性电路板FPC。
10.如权利要求7所述的扫描驱动器，其特征在于，所述基体的内部开设有供所述第一内电极和所述第二内电极的连接电路穿过的通孔，所述连接电路固定于所述通孔内，并从所述通孔位于所述基体的端面上的穿出口穿出所述基体。
11.如权利要求7所述的扫描驱动器，其特征在于，所述扫描驱动器还包括围绕所述第二致动部设置的固定件，所述第二致动部的一端超出所述固定件的部分形成悬臂梁结构，所述第二致动部的另一端超出所述固定件的部分形成固定端。
12.如权利要求11所述的扫描驱动器，其特征在于，所述第一外电极和所述第二外电极的连接电路设置在对应外电极的位于所述第二致动部的固定端的区域上。
13.如权利要求11所述的扫描驱动器，其特征在于，所述第一外电极和所述第二外电极的连接电路设置在对应外电极的被所述固定件覆盖的区域上。
14.如权利要求1-13中任一项所述的扫描驱动器，其特征在于，所述扫描驱动器还包括：第一反馈电极，设置在所述第一压电驱动片和/或所述第二压电驱动片上，且所述第一反馈电极与所述压电驱动片上的外电极绝缘设置，所述第一反馈电极用于采集所述第一压电驱动片和/或所述第二压电驱动片形变所产生的电荷量。
15.如权利要求1-13中任一项所述的扫描驱动器，其特征在于，所述扫描驱动器还包括反馈压电片和第二反馈电极，所述反馈压电片设置在所述基体的第一表面、第二表面或任意一个所述压电驱动片上，且所述反馈压电片与所述压电驱动片绝缘设置；所述反馈压电片在所述压电驱动片的带动下产生形变，所述第二反馈电极用于采集所述反馈压电片形变所产生的电荷量。
16.如权利要求1-13中任一项所述的扫描驱动器，其特征在于，所述扫描驱动器还包括矫正压电片；所述基体还包括相对设置的第三表面和第四表面；所述矫正压电片包括设置在所述第三表面的第一矫正压电片和设置在所述第四表面的第二矫正压电片。
17.如权利要求1-13中任一项所述的扫描驱动器，其特征在于，所述第一致动部包括基板、第三压电驱动片、第四压电驱动片；所述基板包括相对设置的第五表面和第六表面，所述第三压电驱动片设置在所述第五表面上，所述第四压电驱动片设置在所述第六表面上。
18.一种光纤扫描装置，其特征在于，包括如权利要求1-16中任一项所述的扫描驱动器和光纤，所述光纤固定在所述第二致动部上，所述光纤的一端突出所述第二致动部形成光纤悬臂，所述光纤悬臂被带动以所述第一方向与所述第二方向的合成方向在三维空间中振动。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述第一致动部在第一驱动信号的作用下以第一方向振动，所述第二致动部在第二驱动信号的作用下以第二方向振动，所述第一驱动信号的第一驱动频率小于或等于所述第二驱动信号的第二驱动频率，所述光纤悬臂的N阶固有频率与所述第二驱动频率之间的差值处于阈值范围内，所述N为大于等于2的整数。
20.一种投影显示设备，其特征在于，包括：包括如权利要求18所述的光纤扫描装置。
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