CN114384692A - 一种扫描致动器及光纤扫描器 - Google Patents

一种扫描致动器及光纤扫描器 Download PDF

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CN114384692A
CN114384692A CN202011133977.2A CN202011133977A CN114384692A CN 114384692 A CN114384692 A CN 114384692A CN 202011133977 A CN202011133977 A CN 202011133977A CN 114384692 A CN114384692 A CN 114384692A
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Abstract

本申请实施例公开了一种致动器及光纤扫描器，本申请中的所述扫描致动器至少包括：致动基体，所述致动基体沿后端至前端的轴向具有设定的长度，且所述后端作为固定端；沿所述轴向分别布设在所述致动基体第一方向的外表面的第一电极、第二方向的外表面的第二电极；所述第一电极和所述第二电极在靠近所述致动基体后端的布设位置平齐，处于工作状态时，在所述第一电极和所述第二电极的共同作用下，所述致动基体的前端进行基于所述第一方向及所述第二方向的二维振动。

Description

一种扫描致动器及光纤扫描器
技术领域
本申请涉及扫描显示技术领域，具体涉及一种扫描致动器及光纤扫描器。
背景技术
扫描显示成像作为一种新兴的显示技术，可用于投影显示、近眼显示等多种显示场景。
扫描显示成像除了可由目前应用较广泛的数字微镜设备(Digital MicromirrorDevice，DMD)实现以外，还可由光纤扫描器所实现。
一种典型的光纤扫描器结构如图1所示，该光纤扫描器主要包括：采用快慢轴结构的扫描致动器，以及，用于扫描出光的光纤。固定于基座上的扫描致动器按照从后向前的方向依次包括慢轴、隔离部、快轴，其中，慢轴用于在第一方向(竖直方向，即图1中参考坐标系的Y轴方向)以相对较慢的频率振动，快轴用于在第二方向(水平方向，即图1中参考坐标系的X轴方向)以相对较快的频率振动，慢轴的振动通过隔离部累加在快轴上，从而可带动光纤在第一方向及第二方向上进行二维扫动，实现二维扫描，投射出图像。
但是，现有的致动器结构中，慢轴自身进行振动会导致快轴的机械约束力较低，当快轴在高频振动时，其振动状态不稳定，从而增加了对光纤扫描轨迹的控制难度，影响成像质量。
发明内容
本申请的目的在于提供一种扫描致动器及光纤扫描器，用以解决现有扫描致动器采用快慢轴结构导致快轴机械约束力较小的问题。
本申请实施例提供一种扫描致动器，应用于光纤扫描器中，所述扫描致动器至少包括：致动基体，所述致动基体沿后端至前端的轴向具有设定的长度，且所述后端作为固定端；沿所述轴向分别布设在所述致动基体第一方向的外表面的第一电极、第二方向的外表面的第二电极；
所述第一电极和所述第二电极在靠近所述致动基体后端的布设位置平齐；
处于工作状态时，在所述第一电极和所述第二电极的共同作用下，所述致动基体的前端进行基于所述第一方向及所述第二方向的二维振动。
可选地，所述第一电极沿所述致动基体轴向布设的长度大于或等于所述第二电极沿所述致动基体轴向布设的长度。
可选地，所述第一电极与所述内电极作用，在所述致动基体的第一方向上产生第一频率的振动；
所述第二电极与所述内电极作用，在所述致动基体的第二方向上产生第二频率的振动。
可选地，所述第一频率远小于所述第二频率。
可选地，所述第一电极包括彼此对称的电极对，且所述第一电极的电极对按照所述致动基体的轴心作为对称轴，分别布设于所述致动基体在第一方向的两个外侧表面；
所述第二电极包括彼此对称的电极对。且所述第二电极的电极对按照所述致动基体的轴心作为对称轴，分别布设于所述致动基体在第二方向的两个外侧表面。
可选地，所述第一电极为单一电极，布设于所述致动基体在第一方向的一侧外表面；
所述第二电极为单一电极，布设于所述致动基体在第二方向的一侧外表面。
可选地，所述第一电极与所述第二电极之间设有间隔或绝缘接触。
可选地，所述第一方向和所述第二方向正交。
可选地，所述致动基体的后端至所述第一电极和所述第二电极的布设位置，作为所述致动基体的固定部，与固定结构连接固定；
其中，所述固定结构包括：基座、具有固定功能的光纤扫描器封装壳体中的至少一种。
可选地，所述固定部的外表面布设有第三电极，所述第三电极分别与所述第一电极和所述第二电极连接，并且在所述致动基体的后端端面通过导电材料层与所述内电极连接。
可选地，所述第三电极通过导电材料引入外部驱动信号。
本申请实施例提供一种光纤扫描器，至少包括前述方案中的致动器、扫描光纤、固定部、镜组及封装壳，其中，
所述扫描光纤从所述第二致动部的摆动端向外延伸形成悬臂式结构，在所述致动器带动下，悬臂式的光纤按照设定轨迹扫描输出图像光束；
所述固定部设于所述第一致动部末端，以将所述致动器整体固定于所述封装壳内；
所述镜组固定于所述封装壳的出光端，所述扫描光纤扫描输出的图像光束经所述镜组后出射。
可选地，所述扫描光纤的数量为至少一根。
可选地，所述扫描光纤从所述致动基体轴向的贯穿通道中贯穿。
采用本申请实施例中的技术方案可以实现以下技术效果：
本申请实施例的扫描致动器并不采用现有的快慢轴结构，通过第一电极和第二电极的布设，使得扫描致动器可以在第一方向和第二方向上振动，而且，第一电极和第二电极从靠近致动基体后端的位置进行布设，无论第一电极还是第二电极，其致动过程中都能够获得充分的机械约束力。
第一电极沿致动基体轴向布设的长度大于第二电极沿致动基体轴向布设的长度，这样的长度差异，使得第一电极在工作时，可以提供较强的致动力，并且能够让致动基体在第一方向上获得较大摆幅；而较短的第二电极由于长度缩短，所以布设面积也随之减小，而电极的布设面积与电极的电容值成正比，第二电极实现高频振动，所需的驱动信号较大，电容值过大会大大增加功耗，所以随着第二电极的布设面积减小，其电容值减小，产生的功耗也有效降低。
另外，在实际进行栅格式扫描时，需要扫描致动器进行两个垂直方向(如前述的X方向和Y方向)且不同频率的振动，但由于生产工艺限制，布设在扫描致动器两个垂直方向上的电极存在一定程度的偏差。
对于扫描致动器的Y方向，如果要提高显示质量，则需要实现Y方向均速运动，驱动方式则是采用三角波或锯齿波作为驱动信号，同时为了实现较大摆幅，驱动信号中难免会有频率分量接近扫描致动器的低阶谐振峰。在该低阶谐振峰附近驱动时，会产生垂直于Y方向电极的分量(即，X方向的分量)，从而影响实际的扫描轨迹。
对于扫描致动器的X方向，相应的电极通常采用正弦波作为驱动信号。但由于X方向需要获得较大摆幅，驱动频率通常需接近扫描致动器的高阶谐振峰。在该高阶谐振峰附近驱动时，会产生垂直于X方向的分量(即，Y方向的分量)，同样会影响实际的扫描轨迹。
因此，现有的一些快慢轴结构的扫描致动器会在慢轴上设置与Y方向垂直的电极YC作为校正电极，以便校正所产生的X方向的分量；相应地，在快轴上设置与X方向垂直的电极XC作为校正电极，以便校正所产生的Y方向的分量。
但是，这样的电极布设方式无疑增加了电极数量，一方面，会增加工艺成本；另一方面，想要分别对快慢轴上的驱动电极和校正电极进行控制，则需要额外增设驱动电路，增加了硬件成本及功耗。
而采用本申请实施例前述结构的扫描致动器，在通过驱动信号对Y方向的电极进行驱动的同时，还可以引入X方向的校正驱动信号作用在X方向的电极上，以抵消X方向的分量。换言之，当针对Y方向的电极提供的驱动信号，可包含X方向的校正信号，并经过运算叠加后，由一路驱动电路输出至Y方向的电极上。
相应地，在通过驱动信号对X方向的电极进行驱动的同时，还可以引入Y 方向的校正驱动信号作用在Y方向的电极上，以抵消Y方向的分量。换言之，当针对X方向的电极提供的驱动信号，可包含Y方向的校正信号，并经过运算叠加后，由一路驱动电路输出至X方向的电极上。
这样的驱动方式可以减少驱动电路的数量，并且，可以减少电极数量(无需设置额外的电极YC，及电极XC)，降低工艺复杂度。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是现有技术中一种示例性的光纤扫描器的结构示意图；
图2a是本申请实施例提供的一种说明性扫描显示模组的结构示意图；
图2b是图2a所示的说明性扫描显示模组中的光纤扫描器的结构示意图；
图3a是本申请实施例提供的一种圆管型扫描致动器的结构示意图；
图3b是本申请实施例提供的垂直于圆管型扫描致动器轴向的侧视图；
图4是本申请实施例提供的一种方管型扫描致动器的结构示意图；
图5是本申请实施例提供的一种光纤扫描器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。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。
说明性扫描显示模组
如图2a所示，为本申请中的一种说明性的扫描显示模组，其中主要包括：
处理器100、激光器组110、光纤扫描器120、传输光纤130、光源调制电路140、扫描驱动电路150及合束单元160。其中：
处理器100可以为图形处理器(Graphics Processing Unit，GPU)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)或者其它具有控制功能、图像处理功能的芯片或电路，这里并不进行具体限定。
系统工作时，处理器100可根据待显示的图像数据控制光源调制电路140 对激光器组110进行调制，激光器组110中包含多个单色激光器，分别发出不同颜色的光束。从图2a中可见，激光器组中具体可采用红(Red，R)、绿(Green， G)、蓝(Blue，B)三色激光器。激光器组110中各激光器发出的光束经由合束单元160合束为一束激光并耦入至传输光纤130中。
处理器100还可控制扫描驱动电路150驱动光纤扫描器120进行扫动，从而将传输光纤130中传输的光束扫描输出。
由光纤扫描器120扫描输出的光束作用于介质表面上某一像素点位置，并在该像素点位置上形成光斑，便实现了对该像素点位置的扫描。在光纤扫描器 120作用下，传输光纤130输出端按照一定扫描轨迹扫动，从而使得光束移动至对应的像素点位置进行扫描。实际扫描过程中，传输光纤130输出的光束将在每个像素点位置形成具有相应图像信息(如：颜色、灰度或亮度)的光斑。在一帧的时间里，光束以足够高的速度遍历每一像素点位置完成一帧图像的扫描，由于人眼观察事物存在“视觉残留”的特点，故人眼便无法察觉光束在每一像素点位置上的移动，而是看见一帧完整的图像。
继续参考图2b，为光纤扫描器120的具体结构，其中包括：致动器121、光纤悬臂122、透镜123、扫描器封装壳124以及固定部件125。致动器121 通过固定部件125固定于扫描器封装壳124中，传输光纤130在致动器121的自由端延伸形成光纤悬臂122(也可称为扫描光纤)，工作时，扫描致动器121 在扫描驱动信号的驱动下沿竖直方向(该竖直方向平行于图2a、2b中参考坐标系内的Y轴，在本申请实施例中，该竖直方向也可称为第一方向)及水平方向(该水平方向平行于图2a、2b中参考坐标系内的X轴，在本申请实施例中，该水平方向也可称为第二方向)振动，受扫描致动器121带动，光纤悬臂122 的前端按预设轨迹扫动并出射光束，出射的光束便可透过透镜123实现扫描成像。
需要说明的是，在本申请实施例中，所述的扫描致动器的后端，是指扫描致动器不发生振动并用作固定的一端，也可以称为固定端；所述的扫描致动器的前端，是指扫描致动器上与后端相对的另一端，也可称为自由端，是扫描致动器上形变和振幅最显著的部位。另外，光纤悬臂的出光端，也可以称为光纤悬臂的前端，或，光纤悬臂的自由端。应理解，这样的描述方式不应作为对本申请的限定。
上述说明性光学显示模组是一种示例性的内容，在实际应用中，光学显示模组内的具体架构并不局限于图2a、2b所示出的，可能会发生变化，如：光源调制电路140和扫描驱动电路150可以合并为处理电路；又如：处理器100 可以独立于光学显示模组之外，而不是作为光学显示模组中的一个构成单元等等，对于不同的变化形式，这里不再一一赘述。
但正如前述，现有的扫描致动器的快慢轴结构，将使得快轴的机械约束力不稳定，增加扫描轨迹的控制难度。
为此，在本申请实施例中提供区别于快慢轴结构的扫描致动器及相应的光纤扫描器，扫描致动器并不采用传统块慢轴式的结构，以避免快慢轴结构所带来的问题。
第一种圆管型扫描致动器
本实施例中，以圆管型扫描致动器为例进行详细说明。参考图3a及图3b，本实施例中提供一种圆管型扫描致动器30，至少包括：圆管型致动基体301、第一电极302、第二电极303。
圆管型致动基体301可以为采用压电材料制成的一体成型的压电材料圆管，沿其后端至前端的轴向贯通(图3a中，右上一端为后端，左下一端为前端)。在圆管型致动基体301的外壁表面，沿其轴向布设有第一电极302及第二电极 303。圆管型致动基体301的后端至电极靠近后端的边缘一段为固定部304，用于与基座等固定部件连接固定。固定部304外表面可以设置尾部电极(并未在图3a中示出)，通过尾部电极连接第一电极302和第二电极303，尾部电极可通过引线的方式或直接接触的方式，与相应的驱动电路连接。
在一些实施例中，在固定部304外表面还可以采用诸如导线、印刷电路等导电材料，以连接第一电极302和第二电极303，固定部304所设置的导电材料与驱动电路连接。
本实施例中，第一电极302和第二电极303均采用对称的方式设置，具体而言，第一电极302以圆管型致动基体301的轴向作为对称轴，沿该轴向分别布设于圆管型致动基体301第一方向上的外表面(即，图3a中沿Y轴方向的上下两侧外表面)。相应地，第二电极303同样以圆管型致动基体301的轴向作为对称轴，区别于第一电极302，第二电极303沿该轴向分别布设于圆管型致动基体301第二方向上的外表面(即，图3a中沿X轴方向的左右两侧外表面)。
需要说明的是，本实施例中，第一电极302和第二电极303在靠近圆管型致动基体301后端的布设位置W1处平齐或者基本平齐(这里的基本平齐，是考虑到在实际生产应用时制备工艺精度所产生的微米或毫米级别的偏差)。并且，第一电极302沿圆管型致动基体301轴向布设的长度LY大于第二电极303 沿圆管型致动基体301轴向布设的长度LX。在本实施例中，第一电极302从布设位置W1起，将沿圆管型致动基体301的轴向布设至圆管型致动基体301 的前端，并与前端面平齐。这样的长度差异，使得第一电极302在工作时，可以提供较强的致动力，并且能够让圆管型致动基体301在第一方向上获得较大摆幅；而较短的第二电极303由于长度缩短，所以布设面积也随之减小，而电极的布设面积与电极的电容值成正比，第二电极303实现高频振动，所需的驱动信号较大，电容值过大会大大增加功耗，所以随着第二电极303的布设面积减小，其电容值减小，产生的功耗也有效降低。当然，在一些实施例中，第一电极302的长度LY可以与第二电极303的长度LX相等。
在电极工作状态下，受第一电极302作用，产生的压电效应驱动圆管型致动基体301以第一频率fy在第一方向上振动，相应地，受第二电极303作用，产生的压电效应驱动圆管型致动基体301以第二频率fx在第二方向上振动。一般性地，第二频率fx远大于第一频率fy，当然，第一频率fy和第二频率fx的具体取值与扫描方式有关，以栅格式扫描为例，在进行栅格式扫描时，第二频率 fx是第一频率fy的整数倍，在此不进行具体限定。总而言之，当电极均处于工作状态时，圆管型致动基体301的前端可进行基于第一方向及第二方向的二维振动。
基于上述结构可见，圆管型扫描致动器30并不采用现有的快慢轴结构，通过第一电极302和第二电极303的布设，使得圆管型扫描致动器30可以在第一方向和第二方向上振动，而且，第一电极302和第二电极303从靠近圆管型致动基体301后端的位置进行布设，无论第一电极302还是第二电极303，其致动过程中都能够获得充分的机械约束力。
在一些实施例中，第一电极302及第二电极303还可以不采用电极对的形式，也即，第一电极302和第二电极303可以分别只布设在致动基体301第一方向和第二方向外表面的其中一侧。相对于上述以电极对进行布设的方式，此种方式减少了外部电极的布设数量，能够进一步减少功耗以及制备扫描制动器的工艺成本。至于具体采用何种电极布设方式，还将根据实际应用的需要而定，这里并不进行限制。
在实际实施过程中，第一电极302和第二电极303具体可采用诸如涂布、印刷、气相沉积、印刷电路等工艺在圆管型致动基体301外表面形成电极薄层 /电极薄膜。并且，第一电极302和第二电极303之间留有间隙，或绝缘接触，从而保证第一电极302和第二电极303在通电后不会彼此影响。
作为一种较优方式，第一方向与第二方向正交，第一电极302和第二电极 303在致动基体301的径向上彼此垂直。
根据不同的应用场景，圆管型致动基体301可以制成不同的尺寸，如：制成光纤扫描器应用于AR显示设备中，圆管型致动基体301的直径可达微米级别，从几微米～几百微米不等，轴向长度可达毫米级别；制成光纤扫描器应用于内窥镜设备中，圆管型致动基体301的直径尺寸和轴向尺寸，与应用于AR 设备中的尺寸相似；制成光纤扫描器应用于投影显示设备中，圆管型致动基体 301的直径可为几百微米～几毫米不等，长度可为几厘米～几十厘米不等；当然，圆管型致动基体301的具体尺寸将根据实际应用的需要而定，这里并不进行限制。
基于上述内容，本实施例中的圆管型致动器30，区别于现有的光纤扫描器中的扫描致动器结构，该圆管型致动器30的整体结构中并不设置慢轴、快轴及隔离部，而是在第一电极302、第二电极303及内电极的配合作用下，圆管型致动基体301整体作为致动源，既产生第一方向的振动，又产生第二方向的振动，使得圆管型致动基体301的前端在第一方向及第二方向的合成方向上振动。在实际应用中，当制成光纤扫描器时，通过控制驱动信号，便可以带动光纤实现诸如：栅格式扫描、螺旋式扫描和/或李萨如式扫描等。
并且，采用此种结构，当圆管型致动器30处于致动状态时，由于第一电极302和第二电极303都布设于圆管型致动基体301上靠近固定端的位置，因此，无论是第一电极302配合内电极产生的第一方向上的振动状态，还是第二电极303配合内电极产生的第二方向上的振动状态，机械约束力均较大且稳定，从而应用于光纤扫描器时，能够提升扫描输出的图像的质量。
另外需要说明的是，在实际进行栅格式扫描时，需要扫描致动器进行两个垂直方向(如前述的X方向和Y方向)且不同频率的振动，但由于生产工艺限制，布设在扫描致动器两个垂直方向上的电极存在一定程度的偏差。
对于扫描致动器的Y方向，如果要提高显示质量，则需要实现Y方向均速运动，驱动方式则是采用三角波或锯齿波作为驱动信号，同时为了实现较大摆幅，驱动信号中难免会有频率分量接近扫描致动器的低阶谐振峰。在该低阶谐振峰附近驱动时，会产生垂直于Y方向电极的分量(即，X方向的分量)，从而影响实际的扫描轨迹。
对于扫描致动器的X方向，相应的电极通常采用正弦波作为驱动信号。但由于X方向需要获得较大摆幅，驱动频率通常需接近扫描致动器的高阶谐振峰。在该高阶谐振峰附近驱动时，会产生垂直于X方向的分量(即，Y方向的分量)，同样会影响实际的扫描轨迹。
因此，现有的一些快慢轴结构的扫描致动器会在慢轴上设置与Y方向垂直的电极YC作为校正电极，以便校正所产生的X方向的分量；相应地，在快轴上设置与X方向垂直的电极XC作为校正电极，以便校正所产生的Y方向的分量。
但是，这样的电极布设方式无疑增加了电极数量，一方面，会增加工艺成本；另一方面，想要分别对快慢轴上的驱动电极和校正电极进行控制，则需要额外增设驱动电路，增加了硬件成本及功耗。
而采用本申请实施例前述结构的扫描致动器，在通过驱动信号对Y方向的电极进行驱动的同时，还可以引入X方向的校正驱动信号作用在X方向的电极上，以抵消X方向的分量。换言之，当针对Y方向的电极提供的驱动信号，可包含X方向的校正信号，并经过运算叠加后，由一路驱动电路输出至Y方向的电极上。
相应地，在通过驱动信号对X方向的电极进行驱动的同时，还可以引入Y 方向的校正驱动信号作用在Y方向的电极上，以抵消Y方向的分量。换言之，当针对X方向的电极提供的驱动信号，可包含Y方向的校正信号，并经过运算叠加后，由一路驱动电路输出至X方向的电极上。
这样的驱动方式可以减少驱动电路的数量，并且，可以减少电极数量(无需设置额外的电极YC，及电极XC)，降低工艺复杂度。
第二种圆管型扫描致动器
本实施例与上述实施例的区别在于，圆管型致动基体301的内壁表面，沿其轴向布设有内电极(并未在图3a中示出)，在实际实施过程中，内电极可采用诸如涂布、印刷、气相沉积、印刷电路等工艺在圆管型致动基体301内壁表面形成电极薄层/电极薄膜，这里不做具体限制。作为一种可行的实施方式，内电极在圆管型致动基体301内壁的布设位置、尺寸等，与圆管型致动基体301 外表面布设的第一电极302和第二电极303的位置、尺寸相对应；而作为另一种可行的实施方式，内电极布满圆管型致动基体301的内壁表面，此种方式适于配合圆管型致动基体301外表面布设的其他电极(如：反馈校正电极等)。当然，至于内电极具体采用何种布设方式，将根据实际应用的需要而确定。
在本实施例中，固定部304外表面所设置的尾部电极，可在圆管型致动基体301的后端端面通过导电材料(如：导电膜层、导电银浆等)与内电极联通，并共同与驱动电路连接。
通过设置内电极，内电极可以与第一电极302和第二电极303配合，更精确地驱动致动臂301的振动，此方式提供的致动力也更大。
当然，具体采用何种电极布设方式，将视实际应用的需要而定，这里并不进行具体限制。
其他实施例
作为本申请的一种实施例，除了前述的圆管型的扫描致动器以外，还可以采用方管型的结构。参考图4。方管型扫描致动器40，至少包括：方管型致动基体401、第一电极402、第二电极403。方管型致动基体401可以为采用压电材料制成的一体成型的压电材料方管，沿其后端至前端的轴向贯通(图4中，右上一端为后端，左下一端为前端)。同样，方管型致动基体401的后端至电极靠近后端的边缘一段为固定部404，用于与基座等固定部件连接固定。
对于方管型扫描致动器中电极的布设方式、致动基体的尺寸等方面，可参考前述圆管型扫描致动器的实施例，这里便不再过多赘述。
需要说明的是，圆管或方管型扫描致动器沿其轴向贯通，而贯通的通道直径通常远大于光纤的直径，因此在实际实施过程中，可以在安装光纤时，采用热熔胶、光敏胶等带有固定功能的填充物填充在圆管或方管型扫描致动器的贯通通道内，用于固定光纤。
除了方管、圆管等形态以外，扫描致动器的致动基体还可以采用方棒/圆棒型结构，当然，在此情况下，方棒/圆棒型的致动基体沿轴向设有贯穿通道，用于安装光纤。
当然，扫描致动器的整体形状并不限定于圆管/棒型、方管/棒型，还可以是其他形状，如：三角管/棒型、多边管/棒型等。
在一些实施例中，致动基体还可以采用不同形状的组合，如：致动基体的一段采用方棒型结构，而另一段采用圆管型结构，具体将视加工工艺、电极布设难易程度而定，这里不进行具体限制。
在一些实施例中，致动基体的材料可以不使用压电陶瓷材料，选择具有一定固有频率、可发生一定程度形变的材料制成。对于此方式，可以根据实际扫描振动的需要，在不同致动基体的表面布设压电陶瓷片，压电陶瓷片上预先布设有电极(可采用涂层或印刷电路等方式实现)，压电陶瓷片作为致动源，布设在致动基体表面后，通过压电陶瓷片自身的振动，带动致动基体发生特定频率、特定方向的振动。
光纤扫描器
可参考图5，在本申请中提供一种光纤扫描器500，该光纤扫描器500使用前述方案中的扫描致动器(以前述实施例中的圆管型的扫描致动器为例)，相应的传输光纤52’穿过致动基体50后，在致动基体50的前端延伸形成扫描光纤52。
在实际应用时，可参考图2a、2b所示的说明性示例，致动基体50连同扫描光纤52可固定封装于封装壳(并未在图5中示出)中，在封装壳的出光端，还固定有相应的镜组(同样并未在图5中示出)。工作时，受电极驱动，带动扫描光纤52以设定轨迹、设定频率扫动，同时扫描光纤52扫描出光，以便投射出相应图像。这里的扫描方式包括不限于：栅格式扫描、螺旋式扫描、利萨如式扫描等。
当然，在一些实施例中，扫描光纤的数量为至少一根，可以为2根或多根，这里不进行具体限制。
针对前述内容，需要说明的是，采用本申请中的方案，扫描致动器并不采用现有的快慢轴结构，第一电极和第二电极从靠近致动基体后端的位置进行布设，无论第一电极还是第二电极，其致动过程中都能够获得充分的机械约束力。
本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
在本公开的各种实施方式中所使用的表述“第一”、“第二”、“所述第一”或“所述第二”可修饰各种部件而与顺序和/或重要性无关，但是这些表述不限制相应部件。以上表述仅配置为将元件与其它元件区分开的目的。例如，第一用户设备和第二用户设备表示不同的用户设备，虽然两者均是用户设备。例如，在不背离本公开的范围的前提下，第一元件可称作第二元件，类似地，第二元件可称作第一元件。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
本申请中技术方案的特征关联如下：
A1一种扫描致动器，其特征在于，应用于光纤扫描器中，所述扫描致动器至少包括：致动基体，所述致动基体沿后端至前端的轴向具有设定的长度，且所述后端作为固定端；沿所述轴向分别布设在所述致动基体第一方向的外表面的第一电极、第二方向的外表面的第二电极；
所述第一电极和所述第二电极在靠近所述致动基体后端的布设位置平齐；
处于工作状态时，在所述第一电极和所述第二电极的共同作用下，所述致动基体的前端进行基于所述第一方向及所述第二方向的二维振动。
A2、如权利要求A1所述的扫描致动器，其特征在于，所述第一电极沿所述致动基体轴向布设的长度大于或等于所述第二电极沿所述致动基体轴向布设的长度。
A3、如权利要求A1所述的扫描致动器，其特征在于，所述第一电极工作时，在所述致动基体的第一方向上产生第一频率的振动；
所述第二电极工作时，在所述致动基体的第二方向上产生第二频率的振动。
A4、如权利要求A3所述的扫描致动器，其特征在于，所述第一频率远小于所述第二频率。
A5、如权利要求A1所述的扫描致动器，其特征在于，所述第一电极包括彼此对称的电极对，且所述第一电极的电极对按照所述致动基体的轴心作为对称轴，分别布设于所述致动基体在第一方向的两个外侧表面；
所述第二电极包括彼此对称的电极对。且所述第二电极的电极对按照所述致动基体的轴心作为对称轴，分别布设于所述致动基体在第二方向的两个外侧表面。
A6、如权利要求A1所述的扫描致动器，其特征在于，所述第一电极为单一电极，布设于所述致动基体在第一方向的一侧外表面；
所述第二电极为单一电极，布设于所述致动基体在第二方向的一侧外表面。
A7、如权利要求A1所述的扫描致动器，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极之间设有间隔或绝缘接触。
A8、如权利要求A1所述的扫描致动器，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向正交。
A9、如权利要求A1所述的扫描致动器，其特征在于，所述致动基体为径向截面呈圆形或方形的棒状结构，且所述致动基体设有沿其轴向的贯穿通道。
A10、如权利要求A9所述的扫描致动器，其特征在于，所述致动基体的贯穿通道内设有内电极。
A11、如权利要求A10所述的扫描致动器，其特征在于，所述致动基体的后端至所述第一电极和所述第二电极的布设位置，作为所述致动基体的固定部，用于与固定结构连接固定；
其中，所述固定结构包括：基座、具有固定功能的光纤扫描器封装壳体中的至少一种。
A12、如权利要求A11所述的扫描致动器，其特征在于，所述固定部的外表面布设有第三电极，所述第三电极分别与所述第一电极和所述第二电极连接，并且在所述致动基体的后端端面通过导电材料层与所述内电极连接。
A13、如权利要求A12所述的扫描致动器，其特征在于，所述第三电极通过导电材料引入外部驱动信号。
A14、一种光纤扫描器，其特征在于，至少包括前述权利要求A1至A13 中任一所述的扫描致动器、扫描光纤、镜组及封装壳，其中，
所述扫描致动器及所述扫描光纤固定于所述封装壳内，所述扫描光纤从所述扫描致动器的前端沿所述扫描致动器的轴向延伸形成悬臂式结构，在所述扫描致动器带动下，悬臂式的扫描光纤按照设定轨迹扫动并输出图像光束；
所述镜组固定于所述封装壳的出光端，所述扫描光纤扫描输出的图像光束经所述镜组后出射。
A15、如权利要求A14所述的光纤扫描器，其特征在于，所述扫描光纤的数量为至少一根。
A16、如权利要求A14所述的光纤扫描器，其特征在于，所述扫描光纤从所述致动基体轴向的贯穿通道中贯穿。

Claims (10)

1.一种扫描致动器，其特征在于，应用于光纤扫描器中，所述扫描致动器至少包括：致动基体，所述致动基体沿后端至前端的轴向具有设定的长度，且所述后端作为固定端；沿所述轴向分别布设在所述致动基体第一方向的外表面的第一电极、第二方向的外表面的第二电极；
所述第一电极和所述第二电极在靠近所述致动基体后端的布设位置平齐；
处于工作状态时，在所述第一电极和所述第二电极的共同作用下，所述致动基体的前端进行基于所述第一方向及所述第二方向的二维振动。
2.如权利要求1所述的扫描致动器，其特征在于，所述第一电极沿所述致动基体轴向布设的长度大于或等于所述第二电极沿所述致动基体轴向布设的长度。
3.如权利要求1所述的扫描致动器，其特征在于，所述第一电极工作时，在所述致动基体的第一方向上产生第一频率的振动；
所述第二电极工作时，在所述致动基体的第二方向上产生第二频率的振动。
4.如权利要求3所述的扫描致动器，其特征在于，所述第一频率远小于所述第二频率。
5.如权利要求1所述的扫描致动器，其特征在于，所述第一电极包括彼此对称的电极对，且所述第一电极的电极对按照所述致动基体的轴心作为对称轴，分别布设于所述致动基体在第一方向的两个外侧表面；
所述第二电极包括彼此对称的电极对。且所述第二电极的电极对按照所述致动基体的轴心作为对称轴，分别布设于所述致动基体在第二方向的两个外侧表面。
6.如权利要求1所述的扫描致动器，其特征在于，所述第一电极为单一电极，布设于所述致动基体在第一方向的一侧外表面；
所述第二电极为单一电极，布设于所述致动基体在第二方向的一侧外表面。
7.如权利要求1所述的扫描致动器，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极之间设有间隔或绝缘接触。
8.如权利要求1所述的扫描致动器，其特征在于，所述第一方向和所述第二方向正交。
9.如权利要求1所述的扫描致动器，其特征在于，所述致动基体为径向截面呈圆形或方形的棒状结构，且所述致动基体设有沿其轴向的贯穿通道。
10.一种光纤扫描器，其特征在于，至少包括前述权利要求1至9中任一所述的扫描致动器、扫描光纤、镜组及封装壳，其中，
所述扫描致动器及所述扫描光纤固定于所述封装壳内，所述扫描光纤从所述扫描致动器的前端沿所述扫描致动器的轴向延伸形成悬臂式结构，在所述扫描致动器带动下，悬臂式的扫描光纤按照设定轨迹扫动并输出图像光束；
所述镜组固定于所述封装壳的出光端，所述扫描光纤扫描输出的图像光束经所述镜组后出射。
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