CN208998751U - 带轨迹检测的光纤投影扫描装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光成像技术领域，具体而言，涉及一种带轨迹检测的光纤投影扫描装置及电子设备。该带轨迹检测的光纤投影扫描装置包括光纤扫描投影组件、分光镜、反射元件和位置敏感探测器。分光镜将光纤扫描投影组件输出的不可见的检测光束反射到位置敏感探测器上及对光纤扫描投影组件输出的可见的扫描光束进行透射。位置敏感探测器用于检测入射的检测光束的运动轨迹。反射元件用于将入射的扫描光束反射至所需的成像位置处，以形成待显示的投影图像。该带轨迹检测的光纤投影扫描装置及电子设备在投影成像时光纤扫描投影组件输出的扫描光束全部用于扫描成像，提高成像光的能量利用率。

Description

带轨迹检测的光纤投影扫描装置及电子设备

技术领域

本实用新型涉及光成像技术领域，具体而言，涉及一种带轨迹检测的光纤投影扫描装置及电子设备。

背景技术

光纤扫描投影组件一般包括扫描驱动器和光纤，其投影原理一般是：扫描驱动器在交替变化的电信号或电磁信号激励下弯曲振动，从而带动固定在其断面的光纤振动，通过光纤将光斑投影在所需的成像位置处，形成待显示的投影图像。

振动的机械元件，如光纤，容易受到环境扰动的影响，使其振动状态发生变化，由于环境扰动相对于光纤的振动而言属于低频的扰动，主要会对光纤的振动幅度造成影响，继而造成扫描图像变形。

在扫描过程中，可以对扫描光纤的出射光斑轨迹进行检测，并将检测到的光斑轨迹与理想状态下的光斑轨迹进行比较，以确定扫描光纤是否受到环境扰动的影响及影响的大小，在确定扫描光纤受到环境扰动时，可以将检测结果用于反馈矫正，以防止扫描图像变形。

现有技术中，可以将扫描光纤出射的部分成像光分光到PSD(Position SensitiveDetector，位置敏感探测器)，从而通过PSD探测扫描光纤出射的光斑轨迹，但是，扫描光纤出射的光要用于显示成像，将部分成像光分光到PSD进行扫描光纤运动轨迹检测，会减小用于成像的光的能量，降低光能量利用率。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种能够不降低成像光的能量利用率的带轨迹检测的光纤投影扫描装置及电子设备，以解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型较佳实施例提供一种带轨迹检测的光纤投影扫描装置，包括：光纤扫描投影组件、分光镜、反射元件和位置敏感探测器，所述光纤扫描投影组件包括可见光光源和不可见光光源，所述分光镜设有对所述光纤扫描投影组件输出的不可见光反射及对所述光纤扫描投影组件输出的可见光透射的膜层；

所述分光镜设置于所述光纤扫描投影组件的出射端，所述反射元件设置于所述分光镜的透射出射端，所述位置敏感探测器设置于所述分光镜的反射出射端；

所述光纤扫描投影组件用于同时输出扫描光束和检测光束，其中所述扫描光束为可见光，所述检测光束为不可见光；

所述分光镜用于将所述光纤扫描投影组件输出的检测光束反射到所述位置敏感探测器上，及对所述光纤扫描投影组件输出的扫描光束进行透射；

所述位置敏感探测器用于检测入射的检测光束的运动轨迹；

所述反射元件用于将入射的扫描光束反射至所需的成像位置处，以形成待显示的投影图像。

可选地，所述带轨迹检测的光纤投影扫描装置还包括与所述光纤扫描投影组件和位置敏感探测器分别电连接的处理器，所述处理器用于接收所述位置敏感探测器检测得到的检测光束的运动轨迹，及根据所述检测光束的运动轨迹得到反馈矫正参数，并根据所述反馈矫正参数控制所述光纤扫描投影组件输出扫描光束。

可选地，所述带轨迹检测的光纤投影扫描装置还包括透镜组件，所述透镜组件设置于所述位置敏感探测器靠近所述分光镜的一侧，用于对所述光纤扫描投影组件输出的检测光束的运动轨迹进行缩放并使之投影在所述位置敏感探测器上。

可选地，所述光纤扫描投影组件还包括合束器、光纤和扫描驱动器；

所述合束器位于所述可见光光源和不可见光光源的出射端，用于将所述可见光光源和不可见光光源输出的可见光和不可见光耦合至所述光纤；

所述扫描驱动器与所述光纤连接，所述光纤在所述扫描驱动器的带动下振动，对所述合束器输出的可见光和不可见光同时进行高速偏转，以分别形成扫描光束和检测光束。

可选地，所述不可见光光源为红外光源或紫外光源。

可选地，所述可见光光源为激光光源或LED光源。

可选地，所述可见光光源包括红光发光单元、绿光发光单元和蓝光发光单元。

本实用新型较佳实施例还提供一种电子设备，包括上述的带轨迹检测的光纤投影扫描装置。

本实用新型较佳实施例提供的带轨迹检测的光纤投影扫描装置及电子设备，其光纤扫描投影组件同时输出人眼可见的扫描光束和人眼不可见的检测光束，并通过分光镜将人眼不可见的检测光束反射至所述位置敏感探测器上用于检测，以确定光纤扫描投影组件受到环境扰动的影响，及使人眼可见的扫描光束透过分光镜被反射元件反射至所需的成像位置处用于成像。因此，本实用新型提供的带轨迹检测的光纤投影扫描装置在投影成像时光纤扫描投影组件输出的扫描光束全部用于扫描成像，提高成像光的能量利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型较佳实施例提供的一种带轨迹检测的光纤投影扫描装置的结构示意图。

图2为一种实施方式中带轨迹检测的光纤投影扫描装置的结构示意图。

图3为另一种实施方式中带轨迹检测的光纤投影扫描装置的结构示意图。

图4为一种实施方式中光纤扫描投影组件的结构示意图。

图标:1-带轨迹检测的光纤投影扫描装置；10-光纤扫描投影组件；30-分光镜；50-反射元件；70-位置敏感探测器；11-可见光光源；13-不可见光光源；A-所需的成像位置处；80-处理器；90-透镜组件；15-合束器；17-光纤；19-扫描驱动器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为只是或暗示相对重要性。

请参考图1，图1为本实用新型实施例提供的一种带轨迹检测的光纤投影扫描装置1的方框示意图。带轨迹检测的光纤投影扫描装置1包括光纤扫描投影组件10、分光镜30、反射元件50和位置敏感探测器70。

所述光纤扫描投影组件10包括可见光光源11和不可见光光源13，所述分光镜30设有对所述光纤扫描投影组件10输出的不可见光反射及对所述光纤扫描投影组件10输出的可见光透射的膜层。

所述分光镜30设置于所述光纤扫描投影组件10的出射端。所述反射元件50设置于所述分光镜30的透射出射端，所述位置敏感探测器70设置于所述分光镜30的反射出射端。所述光纤扫描投影组件10用于同时输出扫描光束和检测光束。其中所述扫描光束为可见光，所述检测光束为不可见光。所述分光镜30用于将所述光纤扫描投影组件10输出的检测光束反射到所述位置敏感探测器70上，及对所述光纤扫描投影组件10输出的扫描光束进行透射。所述位置敏感探测器70用于检测入射的检测光束的运动轨迹。所述反射元件50用于将入射的扫描光束反射至所需的成像位置处A，以形成待显示的投影图像。

通过上述设置，本实用新型提供的带轨迹检测的光纤投影扫描装置1，其光纤扫描投影组件10同时输出人眼可见的扫描光束和人眼不可见的检测光束，并通过分光镜30将人眼不可见的检测光束反射至所述位置敏感探测器70上用于检测，以确定光纤扫描投影组件10受到环境扰动的影响，及使人眼可见的扫描光束透过分光镜30被反射元件50反射至所需的成像位置处A用于成像。因此，本实用新型提供的带轨迹检测的光纤投影扫描装置1在投影成像时光纤扫描投影组件10输出的扫描光束全部用于扫描成像，提高成像光的能量利用率。

如图2所示，可选地，所述带轨迹检测的光纤投影扫描装置1还包括与所述光纤扫描投影组件10和位置敏感探测器70分别电连接的处理器80。所述处理器80用于接收所述位置敏感探测器70检测得到的检测光束的运动轨迹，及根据所述检测光束的运动轨迹得到反馈矫正参数，并根据所述反馈矫正参数控制所述光纤扫描投影组件10输出扫描光束。因此，带轨迹检测的光纤投影扫描装置1可以抵消环境扰动的影响，防止输出的待显示的投影图像变形。

如图3所示，可选地，所述带轨迹检测的光纤投影扫描装置1还包括透镜组件90。所述透镜组件90设置于所述位置敏感探测器70靠近所述分光镜30的一侧，用于对所述光纤扫描投影组件10输出的检测光束的运动轨迹进行缩放并使之投影在所述位置敏感探测器70上。通过设置透镜组件90可对入射至透镜组件90上的光斑运动轨迹进行缩小或放大，让整个光斑运动轨迹尽量占满位置敏感探测器70的光敏面，由此可以充分利用位置敏感探测器70的光敏面，提高探测精度。显然，此时探测到光斑运动轨迹需要去除该透镜组件90对光斑的缩放效应，才能够得到实际的光纤扫描投影组件10的光斑运动轨迹。

如图4所示，可选地，所述光纤扫描投影组件10还包括合束器15、光纤17和扫描驱动器19。所述合束器15位于所述可见光光源11和不可见光光源13的出射端，用于将所述可见光光源11和不可见光光源13输出的可见光和不可见光耦合至所述光纤17。所述扫描驱动器19与所述光纤17连接，所述光纤17在所述扫描驱动器19的带动下振动，对所述合束器15输出的可见光和不可见光同时进行高速偏转，以分别形成扫描光束和检测光束。

在上述实施方式中，所述反射元件50可以为全反射元件50，也可以为具有一定功能的反射元件50。所述分光镜30可以是片状也可以是棱镜状，在此不作限制。所述不可见光光源13可以为红外光源或紫外光源。对应地，检测光束为红外光或紫外光，所述分光镜30的膜层对所述光纤扫描投影组件10输出的红外光或紫外光进行反射。所述可见光光源11为激光光源或LED光源；其可以是单色光源，也可以是多色光源。可选地，所述可见光光源11为多色光源，包括红光发光单元、绿光发光单元和蓝光发光单元。对应地，扫描光束为红光、绿光和蓝光的合束光，所述分光镜30的膜层对所述光纤扫描投影组件10输出的红光、绿光和蓝光的合束光进行投射。该红光发光单元、绿光发光单元和蓝光发光单元可以是激光发光单元，也可以是LED发光单元。

本实用新型较佳实施例还提供一种电子设备，包括上述的带轨迹检测的光纤投影扫描装置1。该电子设备可以是手机、计算机、3D建模设备、VR眼镜、AR眼镜等，在此不作限制。上述的带轨迹检测的光纤投影扫描装置1可以嵌入所述电子设备中，作为该电子设备的一个模组。显而易见，该电子设备还可以包括wifi模块、蓝牙模块或存储器等，在此不作限制。

综上所述，本实用新型提供的带轨迹检测的光纤投影扫描装置1，光纤扫描投影组件10同时输出人眼可见的扫描光束和人眼不可见的检测光束，并通过分光镜30将人眼不可见的检测光束反射至所述位置敏感探测器70上用于检测，以确定光纤扫描投影组件10受到环境扰动的影响，及使人眼可见的扫描光束透过分光镜30被反射元件50反射至所需的成像位置处A用于成像。因此，本实用新型提供的带轨迹检测的光纤投影扫描装置1在投影成像时光纤扫描投影组件10输出的扫描光束全部用于扫描成像，提高成像光的能量利用率。并且，该带轨迹检测的光纤投影扫描装置1可以包括处理器80，该处理器80可以根据位置敏感探测器70检测得到的检测光束的运动轨迹得到反馈矫正参数，及根据所述反馈矫正参数控制所述光纤扫描投影组件10输出扫描光束，以防止输出的待显示的投影图像变形。此外，该带轨迹检测的光纤投影扫描装置1还可以通过设置透镜组件90，对所述光纤扫描投影组件10输出的检测光束进行缩放并使之投影在所述位置敏感探测器70上，以充分利用位置敏感探测器70的光敏面，提高探测精度。

本实用新型提供的电子设备包括上述带轨迹检测的光纤投影扫描装置1，因而具有与所述带轨迹检测的光纤投影扫描装置1类似的有益效果，在此不作赘述。

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。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带轨迹检测的光纤投影扫描装置，其特征在于，包括：光纤扫描投影组件、分光镜、反射元件和位置敏感探测器，所述光纤扫描投影组件包括可见光光源和不可见光光源，所述分光镜设有对所述光纤扫描投影组件输出的不可见光反射及对所述光纤扫描投影组件输出的可见光透射的膜层；

所述分光镜设置于所述光纤扫描投影组件的出射端，所述反射元件设置于所述分光镜的透射出射端，所述位置敏感探测器设置于所述分光镜的反射出射端；

所述光纤扫描投影组件用于同时输出扫描光束和检测光束，其中所述扫描光束为可见光，所述检测光束为不可见光；

所述分光镜用于将所述光纤扫描投影组件输出的检测光束反射到所述位置敏感探测器上，及对所述光纤扫描投影组件输出的扫描光束进行透射；

所述位置敏感探测器用于检测入射的检测光束的运动轨迹；

所述反射元件用于将入射的扫描光束反射至所需的成像位置处，以形成待显示的投影图像。

2.根据权利要求1所述的带轨迹检测的光纤投影扫描装置，其特征在于，所述带轨迹检测的光纤投影扫描装置还包括与所述光纤扫描投影组件和位置敏感探测器分别电连接的处理器，所述处理器用于接收所述位置敏感探测器检测得到的检测光束的运动轨迹，及根据所述检测光束的运动轨迹得到反馈矫正参数，并根据所述反馈矫正参数控制所述光纤扫描投影组件输出扫描光束。

3.根据权利要求1所述的带轨迹检测的光纤投影扫描装置，其特征在于，所述带轨迹检测的光纤投影扫描装置还包括透镜组件，所述透镜组件设置于所述位置敏感探测器靠近所述分光镜的一侧，用于对所述光纤扫描投影组件输出的检测光束的运动轨迹进行缩放并使之投影在所述位置敏感探测器上。

4.根据权利要求1-3任一项所述的带轨迹检测的光纤投影扫描装置，其特征在于，所述光纤扫描投影组件还包括合束器、光纤和扫描驱动器；

所述合束器位于所述可见光光源和不可见光光源的出射端，用于将所述可见光光源和不可见光光源输出的可见光和不可见光耦合至所述光纤；

所述扫描驱动器与所述光纤连接，所述光纤在所述扫描驱动器的带动下振动，对所述合束器输出的可见光和不可见光同时进行高速偏转，以分别形成扫描光束和检测光束。

5.根据权利要求1-3任一项所述的带轨迹检测的光纤投影扫描装置，其特征在于，所述不可见光光源为红外光源或紫外光源。

6.根据权利要求1-3任一项所述的带轨迹检测的光纤投影扫描装置，其特征在于，所述可见光光源为激光光源或LED光源。

7.根据权利要求1-3任一项所述的带轨迹检测的光纤投影扫描装置，其特征在于，所述可见光光源包括红光发光单元、绿光发光单元和蓝光发光单元。

8.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的带轨迹检测的光纤投影扫描装置。