CN112558291B - 一种光纤扫描装置、扫描检测方法及扫描显示设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光纤扫描装置、扫描检测方法及扫描显示设备，用于实现在光纤扫描装置扫描过程中对光纤姿态的检测。该光纤扫描装置包括：包括壳体和位于壳体内的光纤、致动器，光纤沿致动器的延伸方向固定在致动器上，光纤用于传输及出射待显示图像对应的图像光，且光纤的出光端超出致动器的部分形成光纤悬臂，致动器在XY方向上运动，致动器和/或光纤上设置有至少两个出光装置，至少两个出光装置的出射光的方向包括X方向和Y方向；壳体内侧设置有与出光装置对应的光探测器；在扫描过程中，致动器带动光纤在空间中进行二维扫描，出光装置出射的光间断性地扫在光探测器的靶面上，光探测器根据其靶面所接收的光生成对应的电信号进行反馈。

Description

一种光纤扫描装置、扫描检测方法及扫描显示设备

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种光纤扫描装置、扫描检测方法及扫描显示设备。

背景技术

光纤扫描投影技术的成像原理是：通过致动器带动扫描光纤进行预定二维扫描轨迹的运动，同时调制光源出光功率，将待显示图像的每个像素点信息逐一投射到成像区域上，从而形成投射画面。

图1A和图1B为现有的光纤扫描投影系统的结构示意图，其中图1B为图1A的侧视图。光纤扫描器投影系统包括：处理器100、激光器组110、光纤扫描器120、光纤130、光源调制电路140、扫描驱动电路150及合束单元160。工作时，处理器100通过向扫描驱动电路150发送电控制信号来控制光纤扫描器120振动扫描，同时，处理器100通过向光源调制模块140发送电控制信号来控制光源合束模块160的出光功率。光源调制模块140根据接收到的电控制信号输出光源调制信号，以调制光源合束模块160中的一个或多个颜色的光源单元110，图中示出其包括红（R）、绿（G）、蓝（B）三色激光器；光源合束模块160中每种颜色的光源单元110产生的光经合束后逐一产生每个像素点的色彩和灰度信息，光源合束模块出射的合束光束通过光纤导入光纤扫描器。同步地，扫描驱动电路150根据接收到的电控制信号输出扫描驱动信号，以控制光纤扫描器120中的光纤130以预定的二维扫描轨迹进行运动，从而将传输光纤130中传输的光束扫描输出。

但光纤扫描器在实际工作中，由于干扰振动、驱动波动、温湿度、老化疲劳、非线性等因素造成运动轨迹和状态偏离理想模式，以至于在长时间工作过程中出现显示像质的退化，因此需要在线的实时检测和反馈补偿措施，以维持高画质的显示，但目前还没有较好的检测方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤扫描装置、扫描检测方法及扫描显示设备，用于实现在光纤扫描装置扫描过程中对光纤姿态的检测，提高光纤扫描装置的扫描显示效果。

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装置，包括壳体和位于所述壳体内的光纤、致动器，所述光纤沿所述致动器的延伸方向固定在所述致动器上，所述光纤用于传输及出射待显示图像对应的图像光，且所述光纤的出光端超出所述致动器的部分形成光纤悬臂，所述致动器在XY方向上运动，所述致动器和/或光纤上设置有至少两个出光装置，所述至少两个出光装置的出射光的方向包括X方向和Y方向；所述壳体内侧设置有位于出光装置出光光路上的光探测器；在扫描过程中，所述致动器带动所述光纤在空间中进行二维扫描，所述出光装置出射的光间断性地扫在所述光探测器的靶面上，所述光探测器根据其靶面所接收的光生成对应的电信号进行反馈。

可选的，所述光纤扫描装置还包括：处理器，分别与所述光探测器及所述致动器相连，用于根据反馈的信息确定所述光纤的运动轨迹是否偏离标定运动轨迹，并在确定偏离时调整所述致动器的驱动信号，矫正所述光纤的运动轨迹直至与所述标定运动轨迹一致。

可选的，所述出光装置为设置在所述致动器上的发光光源；其中：

所述发光光源出射准直光；或

所述发光光源出射非准直光，且所述发光光源的出光光路上设置有准直透镜。

可选的，所述出光装置为所述光纤上开设的出光孔，所述光纤中传输的图像光的一部分光经所述出光孔出射形成出射光；其中，所述出光孔的出光方向垂直于所述光纤中心轴的方向。

可选的，所述出光孔设置于所述光纤悬臂上和/或光纤固定部分上，所述光纤固定部分为固定于所述致动器内部或表面的光纤部分；

当光纤固定部分设置有所述出光孔，且所述光纤固定部分位于所述致动器内部时，所述致动器上还设置有与所述出光孔对应的出光通道，所述出光孔出射的光经过所述出光通道后射出。

可选的，所述致动器包括第一致动部及与所述第一致动部连接的第二致动部，所述第一致动部带动所述第二致动部按照第一方向上运动，所述第二致动部按照第二方向运动，所述第一致动部的驱动频率小于等于所述第二致动部的驱动频率；或，所述致动器为四分压电管。

可选的，当所述致动器包括所述第一致动部和所述第二致动部的结构时，则：

所述出光装置为设置在所述第二致动部上的发光光源；或

所述出光装置为开设在所述光纤悬臂上和/或开设在固定于所述第二致动部的光纤部分上的出光孔；其中，当开设有所述出光孔的光纤部分固定于所述第二致动部内部时，所述第二致动部上还设置有与所述出光孔对应的出光通道，所述出光孔出射的光经过所述出光通道后射出。

第三方面，本发明实施例提供一种扫描检测方法，应用于如第一方面所述的光纤扫描装置，所述方法包括：

在扫描过程中，通过光探测器检测所述至少两个出光装置出射的探测光；

获取所述光探测器根据其靶面接收的探测光所生成的与所述探测光对应的探测信号；其中，所述探测信号中含有表征所述致动器在扫描过程中间断性扫过所述光探测器靶面的信息；

反馈所述探测信号。

可选的，在反馈所述探测信号之后，所述方法还包括：

根据所述探测信号，确定所述致动器当前的实际运动轨迹是否与标定运动轨迹一致；

若确定两者不一致，调整所述致动器的驱动信号，以将所述致动器对应的运动轨迹矫正为所述标定运动轨迹。

第三方面，本发明实施例提供一种扫描显示设备，包括光源及与所述光源连接的如第一方面所述的光纤扫描装置，所述光源调制出射待显示图像的图像光，所述图像光经光纤扫描装置扫描出射形成与所述待显示图像对应的显示图像。

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，光纤扫描装置壳体和位于所述壳体内的光纤、致动器，致动器带动光纤在空间中进行二维扫描，即XY方向上运动；光纤中传输有待显示图像对应的光，致动器和/或光纤上设置至少两个出光装置，至少两个出光装置的出射光的出射方向至少包括X方向和Y方向，且壳体内侧设置有与出光装置对应的光探测器，光探测器位于出光装置的出光光路上，故在扫描过程中，致动器带动光纤在空间中进行二维扫描时，至少两个出光装置出射的光会间断性地扫在相应的光探测器的靶面上，光探测器根据其靶面所接收的光即可生成对应的电信号进行反馈，实时检测光纤扫描装置中光纤的运动姿态，提高扫描显示的可靠性。

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1A-图1B为现有的光纤扫描投影系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中光纤扫描装置的结构示意图；

图3A-图3C为本发明实施例中在光纤上设置的至少两个出光孔的示意图；

图4为本发明实施例中出光装置及对应的光探测器的设置方式示意图；

图5为本发明实施例中扫描的运动轨迹的示意图；

图6为本发明实施例中扫描检测方法的流程图。

实施方式

首先，本发明实施例中术语“和/或”，仅仅是一种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，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

当本发明提及“第一”、“第二”、“第三”或者“第四”等序数词时，除非根据上下文其确实表达顺序之意，否则应当理解为仅仅是起区分之用。

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。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。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。

图2为本发明实施例提供的光纤扫描装置的结构示意图。该光纤扫描装置包括壳体10和位于壳体10内的致动器20及光纤30，光纤30沿致动器20的延伸方向固定于致动器20上，光纤30中传输有待显示图像对应的图像光，且光纤30的出光端超出致动器的部分形成光纤悬臂（即光纤的自由端），致动器20在XY方向上运动；其中，致动器20和/或光纤30上设置有至少两个出光装置40，该至少两个出光装置40的出射光的方向至少包括X方向和Y方向，且壳体10内侧设置有与出光装置40对应的光探测器50，且光探测器50位于所述出光装置40的出光光路上；在扫描过程中，致动器带动光纤在空间中进行二维扫描，至少两个出光装置40出射的光间断性地扫在光探测器50的靶面上，光探测器50根据其靶面所接收的光生成对应的电信号进行反馈。

需要说明的是，图2仅是一种示意，图中以光纤扫描装置的致动器20靠近自由端的部分表面上设置有两个出光装置40，且两个出光装置40的出射光方向分别朝向X方向和Y方向，光纤悬臂的设置方向为Z方向为例。在实际应用中，光纤扫描装置中设置的出光装置40的数量和设置位置可以根据实际需求设计，只要其出射方向包括致动器20的运动方向（XY方向），且出射方向均垂直于致动器20/光纤30的延伸方向。另外，本发明实施例提供的光纤扫描装置还可以包括其他部件，例如图像光源、壳体10及壳体内可能设置的透镜等，图2中未一一示出。

光纤扫描装置中的致动器20可以是压电致动器、静电致动器、电磁致动器或MEMS（Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统）致动器等，本文中主要以致动器20为压电致动器为例进行说明。

本发明实施例中致动器20在驱动信号下可以在多个方向上振动，以带动扫描光纤30的光纤悬臂进行二维扫描。

致动器20的结构可以从两方面来说明。

一方面：从功能上来说，致动器20包括固定端和自由端，从固定端到自由端的方向即为致动器20的延伸方向；其中，致动器20通过固定端固定在基座上，并在驱动信号的控制下，自由端在空间中进行二维扫描，如螺旋扫描、栅格式扫描、李萨如扫描等方式。

另一方面：从结构上来说，致动器20包括沿其延伸方向依次连接的第一致动器20（相当于固定端）和第二致动部（相当于自由端），在驱动信号的作用下，第一致动部带动第二致动部进行第一方向上的扫描，第二致动部进行第二方向上的扫描，最终致动器20带动光纤30的光纤悬臂在第一方向和第二方向的合成方向上进行二维扫动。优选的，第一方向为Y轴方向，第二方向为X轴方向。其中，致动器20中第一致动部的驱动频率小于等于第二致动部的驱动频率。本发明实施例中主要以致动器20中第一致动部的驱动频率小于第二致动部的驱动频率，即第一致动部为慢轴致动部，第二致动部为快轴致动部为例进行介绍。需要说明的是，本文中所说的在某个方向上扫动，是指致动器20带动光纤30在该方向上来回扫动。

在实际应用中，第一致动部和第二致动部可以通过胶粘、镶嵌固结以及增加固定结构等方式连接在一起，或者致动器20也可以是一体成型的；一体成型的致动器20的形状可以是片状或柱状，或是两者形态的结合，其中柱状包括圆柱状和方柱状等，如圆棒（管）、方棒（管）等，本发明实施例对此不做具体限制。本发明实施例中，致动器20可以是快慢轴互联形态的致动器20或四分压电管致动器20。若致动器20为四分压电管，则其为快慢轴互联且一体成型的形态。

光纤30可以固定设置于致动器20的表面或内部。例如，光纤30可通过粘贴或其它固定方式固定在致动器20的外表面上；或者，光纤30也可贯穿致动器20并在致动器20的自由端延伸形成光纤悬臂（也即，传输光纤和光纤悬臂是一体的）；或者，如图1B中光纤30从A端接入致动器20，并在致动器20内部与B端的光纤悬臂的精密对接，从而可将光束输出至光纤悬臂中（也即，传输光纤和光纤悬臂并不是一体的）。

本发明实施例中，出光装置40可以设置在致动器20和/或光纤30上，只要其出射光的出射方向包含XY方向即可。优选的，可以设置在靠近致动器20的自由端的部分，以提高光探测器50探测到实际运动轨迹的准确率。

下面，根据设置位置的不同，分别介绍出光装置40的不同情况。

情况一：出光装置40设置在致动器20上，且出光装置40为设置在致动器20上的发光光源。

其中，发光光源可选用毫米甚至微米级别的点光源，例如LED、激光器等。优选的，发光光源为准直光光源。或者，该发光光源出射非准直光，同时发光光源的出光光路上设置有准直透镜，即发光光源与光探测器50之间设置有准直透镜，例如设置在发光光源的光线出射口处。

请仍参考图2，出光装置40设置在致动器20的表面上，例如若致动器20为方柱形，则可在其相邻的两个面上可以分别设置有一个发光光源，则两个发光光源朝两个相互垂直的运动方向（X方向和Y方向）分别出射光，从而可以照射到对应的光探测器50上。

当致动器20为快慢轴互联形态致动器20时，则出光装置40可优选设置在靠近致动器20自由端上，如在快轴致动部的表面上设置至少两个发光光源，发光光源优选出射准直光线，至少两个发光光源的出射方向将快慢轴均占据。

例如，当致动器20上（如快轴致动部上）设置有两个发光光源时，一个发光光源的出射方向或主光轴朝向快轴X方向的正/负方向，另一个发光光源的出射方向朝向慢轴Y方向的正/负方向；或者，当设置有三个发光光源时，可以一个发光光源的出射方向或主光轴朝向快轴X方向的正方向，另一个朝向慢轴Y方向的正方向，再一个朝向快轴X方向的负方向或慢轴Y方向的负方向，只要出射光的出射方向能将X和Y两个轴都占据即可。

此外，若致动器20为四分压电管致动器，则致动器20上所设置的至少两个出光装置40的设置方式上述压电致动器的一致，此处不再一一列举。优选的，出光装置40的设置位置靠致动器20的自由端越近，光探测器50越易探测到的光纤30的实际摆动轨迹，有助于提高准确性。

情况二：出光装置40为光纤30上开设的出光孔，出光孔设置于光纤悬臂上和/或光纤30固定部分上；其中，光纤30固定部分为固定于致动器20内部或表面的光纤30部分。优选的，出光孔设置于光纤悬臂上。

该情况中，光纤30中传输的图像光的一部分即可通过光纤30上开设的出光孔出射，形成出光效果，即出光装置40出射光的光源即为由光纤30出射的光源（例如光纤激光器、激光器出射光耦入光纤30后通过出光孔出射的光）。在实际应用中，出射光的占比可以是一个固定小比例，对显示光强影响不大，当然，也可以在显示时对信号做预处理，以补偿出射光造成的图像光的光强损耗。

图3A-图3C为出光孔设置在光纤30上的示意图，图中以光纤30上设置有三个出光孔401、411和412为例，三个出光孔分别对应于三个光探测器501、511和512。图中，光纤30上的三个出光孔分别开设在光纤30的侧壁上，其中出光孔401出射的光朝向X方向的负轴，另外两个出光孔411和412的出射光分别朝向Y方向的正轴和负轴，且各出光孔的出光方向垂直于光纤30中心轴方向。

图3A中，出光孔设置于光纤悬臂上；图3B中，光纤30固定设置在致动器20的外表面，如致动器20的侧面，此时光纤30上设置的三个出光孔的出光方向包括X方向和Y方向。图3C中，光纤30设置在致动器20的内部，同时，致动器20上还设置有与三个出光孔401、411和412分别对应的三个出光通道601、611和612，各出光孔出射的光经相应的出光通道射出。

当致动器20为快慢轴联动的致动器结构时，出光装置40即为开设在光纤悬臂上和/或开设在固定于快轴致动部的光纤30部分上的出光孔，只要出光孔出射光的方向包含X方向和Y方向即可。其中，当开设有出光孔的光纤30部分固定于快轴致动器20内部时，快轴致动器20上还设置有与出光孔对应的出光通道，以便出光孔出射的光经过所述出光通道后射出。

在不冲突的情况下可结合上述各种情况设置出光装置40，例如光纤扫描装置中的出光装置40即包括设置在致动部（如快轴致动部）上的发光光源，又可以包括设置在光纤30上的出光孔，只要出光孔出射光的方向包含X方向和Y方向即可，本发明实施例对出光装置40的设置位置不作具体限制。

因此，通过在致动器20和/或光纤30上设置出光装置40，从而实现在扫描过程中，通过检测出光装置40的出射光的路径即可确定致动器20在运动方向上的运动轨迹，从而确定慢轴致动部的运动轨迹。

本发明实施例中，光探测器50可以是电荷耦合器件（CCD，Charge-coupledDevice），CCD可直接将光学信号转换为模拟电流信号，经过放大和模数转换，实现图像的获取、存储、传输、处理和复现。

光探测器50设置在出光装置40的出光光路上，其探测靶面可接收出光装置40出射的光并将其转换为电信号进行反馈。在实际应用中，光探测器50可固定设置在壳体10的内侧，例如直接与壳体10的内侧壁连接或通过连接件/固定件等与壳体10内侧壁连接，同时，壳体10上可以还可以设置有与光探测器50相关的电路或其它部件等，本发明对此不做具体限制。

由于光纤扫描装置是利用致动器20带动光纤30高速振动，配合激光调制算法，实现图像信息的显示。在实际扫描中，为了实现最大幅度的振动，光纤30工作在共振模式，而共振状态下光纤30的扫描特性复杂，由于振动的非线性效应、光纤30对称性、扫描器安装的对称性、稳定性等因素，导致光纤30在共振区内振动幅度较大时，XY型扫描器快轴的扫描轨迹不再是理想的水平直线，慢轴的扫描轨迹也不再是竖直的直线，而是倾斜的直线，并且，由于非线性的影响，当摆幅更大时，快轴和慢轴的扫描轨迹均会变成椭圆或圆形，即光纤30在摆动方向（XY方向）上的运动轨迹是呈椭圆形的。也就是说，致动器20在摆动方向上扫描时，存在摆动方向的垂直轴的分量。例如，慢轴沿Y轴摆动时，存在X方向摆动分量；以及，快轴摆动沿X轴方向时，存在Y轴方向上的摆动分量。

因此，通过将光探测器50至少设置在X方向及Y方向上的出光装置40的出光光路上（即致动器20初始位置时对应的X/Y方向），可以检测到致动器20在快/慢轴方向上运动时在垂直轴上的分量，从而检测光纤30的运动轨迹。

本发明实施例中，一个出光装置40对应有一个或多个光探测器50，且保证有一个光探测器50是设置在X/Y方向上与出光装置40对应，其余光探测器50可沿致动器20/光纤30的运动方向上依次设置。例如，与出射方向为X方向对应的多个光探测器50，可按慢轴致动部的运动方向（Y方向）依次设置，可以检测慢轴致动部的运动轨迹。优选的，光探测器50可以为一维探测器。如图4所示，为设置的与出射方向为X方向对应的出光装置40（即检测Y方向运动轨迹）对应有多个光探测器50，扫描过程中，出光装置40出射的光依次经过图中沿Y方向正轴依次设置的光探测器A1、A2和A3，其中，A1设置在光纤30的起始位置处，当出光装置40随致动器20运动到起始位置时，朝向X方向的出射光射向A1的探测靶面。

当点光源出射准直光线时，光探测器50可取整个照射点，也可滤波只取能量最强点，CCD得到探测光源投射点的实际摆动轨迹；提取实际摆动轨迹特征点，与标定摆动轨迹特征点对比，根据对比结果改变致动器20的驱动信号使实际摆动轨迹矫正为标定摆动轨迹。

具体来说，在检测过程中，出光装置40出射的光照射到光探测器50上时，光探测器50接收器（靶面）上产生电压信号，光纤30离开后电压信号降低或消失。由于光电对管靶面足够小，光纤30摆动速度足够快，光纤30扫过靶面的速度近似匀速。因此，可认确定电压信号波峰的位置（或脉冲信号）为光纤30扫过靶面正中心的时刻，故根据该时刻值可确定光纤30摆动的频率和相位。

实际应用中，可将光探测器50的靶面设计为与光纤30的尺寸相当，靶面面积可以略大，以达到最佳灵敏度和传感器成本的平衡。在扫描过程中，光纤30以不同速度扫过光探测器50的靶面时，信号形成的波峰宽度和深度会相应变化，信号波形的形状与靶面形状尺寸，光电对管及检测电路带宽有关。波峰的面积与光纤30扫过靶面的速度成正比。而光纤30振动为谐响应，光纤30过中点速度V 与振幅A成比例，即：A=f(v)。

本发明实施例中，光纤扫描装置还可以包括处理器，其分别与光探测器50及致动器20相连，用于根据反馈的信息确定光纤30的运动轨迹是否偏离标定运动轨迹，例如根据脉冲信号的时刻确定光纤30摆回到相应位置（如起始位置）的时刻，或根据探测信号的波形图可以计算相应的扫描周期、相位等特征参数，并比较特征参数与标定特征参数是否一致，若不一致，则确定实际运动轨迹偏离标定运动轨迹，如图5所示。即可根据偏离参数调整致动器20的驱动信号，从而矫正光纤30的运动轨迹直至与标定运动轨迹一致。其中，标定运动轨迹可以是在标准无杂乱摆动轨迹的摆型下，测得并存储的标定摆动轨迹，当然也可以在设置出光装置40和对应的光探测器50后，记录在标准摆动轨迹下每个光探测器50对应的探测信号，以便后续与实际探测的信号进行对比。

在对致动器20的运动轨迹进行矫正过程中，需要去除摆动方向的垂直轴的分量：即慢轴沿Y轴摆动时，需去除在X方向的摆动分量；以及，快轴摆动沿X轴方向时，需去除在Y轴方向上的摆动分量。因此，处理器可将检测与实际运动轨迹对应的轨迹特征与标定运动轨迹中对应的标定特征进行比对，若一致则表明运动轨迹无偏差，若不同，则表明运动轨迹偏离标定运动轨迹。

例如，若第一个CCD测得的实际摆动轨迹与标定摆动轨迹不重合，则改变驱动信号，将第一个CCD的实际摆动轨迹矫正为标定摆动轨迹；若测得重合，则继续检测第二个CCD测得的实际摆动轨迹与标定摆动轨迹是否重合，若不重合，则调整驱动信号，以将第二个CCD的实际摆动轨迹矫正为标定摆动轨迹；若测得重合，则循环测试，直至每个光探测器50探测到的光纤30轨迹与标定运动轨迹一致即可。

若致动器20在驱动信号的控制下带动光纤30沿XY方向扫描时，光纤扫描装置可以根据特征参数与标定特征参数之间的差异，确定光纤30在X/Y方向上的位移量及在Y/X方向上的位移分量；然后，根位移分量，确定Y/X方向的矫正驱动信号；该矫正驱动信息可用于控制致动器20带动光纤30在所述Y/X方向上产生与位移分量相反的位移量；进而，按照矫正驱动信号驱动致动器20，即可使致动器20带动光纤30按照标定运动轨迹运动。

如图6所示，基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种扫描检测方法，应用于前述的光纤扫描装置，光纤探测装置的结构及设置方法请参照前述介绍。该方法包括以下步骤：

S11：在扫描过程中，通过光探测器检测至少两个出光装置出射的探测光；

S12：获取光探测器根据其靶面接收的探测光所生成的与探测光对应的探测信号；其中，探测信号中含有表征致动器在扫描过程中间断性扫过光探测器靶面的信息；

S13：反馈探测信号。

本发明实施例中，由于在光纤扫描装置中设置在壳体内的致动器和/或光纤上设置有至少两个出光装置，且出光装置的出射方向包括X方向和Y方向，同时，壳体的内侧设置有与出光装置的出光光路对应的光探测器，在扫描过程中，出光装置出射的光也沿X方向及Y方向移动，并间断性扫在光探测器的探测靶面上。因此，在光纤扫描过程中，通过XY方向上与出光装置对应设置的光探测器检测出光装置出射的光，本文称为探测光，可获得包含表征致动器在扫描过程中间断性扫过光探测器靶面的信息，例如时间间隔、相位、幅度等，从而可作为反馈信息，实现对光纤扫描装置中光纤的运动姿态的实时检测，提高扫描显示效果。

具体来说，在S11中，在启动光学扫描装置对图像进行扫描显示时，光纤扫描装置中致动器在驱动信号控制下即可带动光纤进行二维扫描，例如在XY方向上扫描。同时，出光装置持续出射光，探测光即可射向出光光路上的光探测器，此时即可通光探测器检测各出光装置出射的探测光，该探测光可以是可见光或不可见光，此处不做具体限制。光探测器可以是按照致动器的运动轨迹设置的。光探测器可以是CCD等可检测入射到其面上的光功率，并把这个光功率的变化转化为相应的电流/电压信号的器件。

光探测器根据照射到探测靶面上的探测光可生成相应的电信号（如电流/电压信号）。在S12中，光纤扫描器装置可以通过光探测器的探测靶面上检测到的探测光生成相应的探测信号，则探测信号中包括用于表征所述致动器在扫描过程中间断性扫过所述光探测器靶面的信息。因此，在反馈探测信息后，光纤扫描装置可根据探测信息确定致动器当前的运动轨迹是否与标定运动轨迹一致；若确定两者不一致，即可调整致动器的驱动信号，以将致动器的运动轨迹矫正为标定运动轨迹，避免光纤的运动轨迹偏离标定运动轨迹，导致显示图像的畸变。

具体的，在S13后，光纤扫描装置获得光探测器反馈的探测信息，可根据探测信息确定相应的波形图（如脉冲波形图）。该波形图中信号较强的时刻即为光纤扫过靶面时的信息，根据波形图可确定光纤在当前的实际运动轨迹中扫过靶面时对应的时间、振幅、相位、频率、信号脉冲宽度等特征参数，即，可将探测到的光线扫过靶面时的信息作为表征光纤实际运动轨迹的特征参数。在实际探测时，可根据实际需求选择测试相应特征参数，此处不做具体限制。进而通过对比标定运动轨迹中对应的标定特征参数是否一致，即可确定光纤的扫描轨迹/方向是否偏离标定的扫描轨迹/方向。若判断表征实际运动轨迹的至少一个特征参数与标定运动轨迹不一致，则表明光纤的摆动方向发生偏离。

进而，可根据偏离的运动轨迹对光纤扫描装置的实际运功轨迹进行矫正，以使致动器带动光纤按照标定运动轨迹进行扫动。

在一种实施方式中，若所述致动器在驱动信号的控制下带动所述光纤沿XY方向扫描，则光纤扫描装置可以根据所述至少一个特征参数与所述至少一个标定特征参数之间的差异，确定所述光纤在X/Y方向上的位移量及在Y/X方向上的位移分量；然后，根据所述位移分量，确定所述Y/X方向的矫正驱动信号；所述矫正驱动信息用于控制所述致动器带动所述光纤在所述Y/X方向上产生与所述位移分量相反的位移量；进而，按照所述矫正驱动信号驱动所述致动器，以使所述致动器带动所述光纤按照所述标定运动轨迹扫描。

例如，可将检测的光纤在X/Y方向上的运动轨迹简化为椭圆轨迹来进行矫正处理，具体矫正过程请参照前述对快慢轴的矫正过程，此处不再赘述。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种扫描显示设备，该扫描显示设备包括光源及与光源连接的光纤扫描装置，该光源可以是前述的激光器组110光源，光源调制出射待显示图像的图像光，图像光经光纤扫描装置扫描出射即可形成与待显示图像对应的显示图像，从而实现待显示图像的显示投影。其中，前述图2至图6对应的实施例同样适用于本实施例的扫描显示设备，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扫描显示设备的实施方式，为了说明书的简洁，在此不再赘述。

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光纤扫描投影系统进行详细举例说明。

本发明实施例中，光纤扫描装置壳体和位于所述壳体内的光纤、致动器，致动器带动光纤在空间中进行二维扫描，即XY方向上运动；光纤中传输有待显示图像对应的光，致动器和/或光纤上设置至少两个出光装置，至少两个出光装置的出射光的出射方向至少包括X方向和Y方向，且壳体内侧设置有与出光装置对应的光探测器，光探测器位于出光装置的出光光路上，故在扫描过程中，致动器带动光纤在空间中进行二维扫描时，至少两个出光装置出射的光会间断性地扫在相应的光探测器的靶面上，光探测器根据其靶面所接收的光即可生成对应的电信号进行反馈，实时检测光纤扫描装置中光纤的运动姿态，提高扫描显示的可靠性。

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 (10)

1.一种光纤扫描装置，包括壳体和位于所述壳体内的光纤、致动器，所述光纤沿所述致动器的延伸方向固定在所述致动器上，所述光纤用于传输及出射待显示图像对应的图像光，且所述光纤的出光端超出所述致动器的部分形成光纤悬臂，所述致动器在XY方向上运动，其特征在于，所述致动器和/或光纤上设置有至少两个出光装置，所述出光装置为设置在所述致动器上的发光光源和/或所述出光装置为所述光纤上开设的出光孔，所述光纤中传输的图像光的一部分光经所述出光孔出射形成出射光，所述至少两个出光装置的出射光的方向包括X方向和Y方向；所述壳体内侧设置有与所述出光装置对应的光探测器；在扫描过程中，所述致动器带动所述光纤在空间中进行二维扫描，所述出光装置出射的光间断性地扫在相应光探测器的靶面上，所述光探测器根据其靶面所接收的光生成对应的电信号进行反馈。

2.如权利要求1所述的光纤扫描装置，其特征在于，所述光纤扫描装置还包括：处理器，分别与所述光探测器及所述致动器相连，用于根据反馈的信息确定所述光纤的运动轨迹是否偏离标定运动轨迹，并在确定偏离时调整所述致动器的驱动信号，矫正所述光纤的运动轨迹直至与所述标定运动轨迹一致。

3.如权利要求 2所述的光纤扫描装置，其特征在于，所述发光光源出射准直光；或所述发光光源出射非准直光，且所述发光光源的出光光路上设置有准直透镜。

4.如权利要求2所述的光纤扫描装置，其特征在于，所述出光孔的出光方向垂直于所述光纤中心轴的方向。

5.如权利要求4所述的光纤扫描装置，其特征在于，所述出光孔设置于所述光纤悬臂上和/或光纤固定部分上，所述光纤固定部分为固定于所述致动器内部或表面的光纤部分；当光纤固定部分设置有所述出光孔，且所述光纤固定部分位于所述致动器内部时，所述致动器上还设置有与所述出光孔对应的出光通道，所述出光孔出射的光经过所述出光通道后射出。

6.如权利要求3-5任一权项所述的光纤扫描装置，其特征在于，所述致动器包括第一致动部及与所述第一致动部连接的第二致动部，所述第一致动部带动所述第二致动部按照第一方向上运动，所述第二致动部按照第二方向运动，所述第一致动部的驱动频率小于等于所述第二致动部的驱动频率；或，所述致动器为四分压电管。

7.如权利要求6所述的光纤扫描装置，其特征在于，当所述致动器包括所述第一致动部和所述第二致动部的结构时，则：所述出光装置为设置在所述第二致动部上的发光光源；或所述出光装置为开设在所述光纤悬臂上和/或开设在固定于所述第二致动部的光纤部分上的出光孔；其中，当开设有所述出光孔的光纤部分固定于所述第二致动部内部时，所述第二致动部上还设置有与所述出光孔对应的出光通道，所述出光孔出射的光经过所述出光通道后射出。

8.一种扫描检测方法，应用于如权利要求1-7任一权项所述的光纤扫描装置，其特征在于，所述方法包括：

在扫描过程中，通过光探测器检测所述至少两个出光装置出射的探测光；

获取所述光探测器根据其靶面接收的探测光所生成的与所述探测光对应的探测信号；其中，所述探测信号中含有表征所述致动器在扫描过程中间断性扫过所述光探测器靶面的信息；

反馈所述探测信号。

9.如权利要求8所述的扫描检测方法，其特征在于，在反馈所述探测信号之后，所述方法还包括：

根据所述探测信号，确定所述致动器当前的实际运动轨迹是否与标定运动轨迹一致；

若确定两者不一致，调整所述致动器的驱动信号，以将所述致动器对应的运动轨迹矫正为所述标定运动轨迹。

10.一种扫描显示设备，其特征在于，包括光源及与所述光源连接的如权利要求1-7任一权项所述的光纤扫描装置，所述光源调制出射待显示图像的图像光，所述图像光经光纤扫描装置扫描出射形成与所述待显示图像对应的显示图像。