CN207689752U - 一种光纤扫描器、光纤扫描装置和光纤扫描设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤扫描器、光纤扫描装置和光纤扫描设备，所述光纤扫描器包括光纤、压电驱动器件和光电转换器件，所述压电驱动器件与所述光纤相连，所述光电转换器件与所述压电驱动器件电连接。与现有技术中通过电信号控制压电驱动器件来带动光纤振动相比，本实用新型实施例提供的光纤扫描器能够根据外界提供的光照强度来控制光纤的振动，增加了控制光纤进行扫描的方式，从而使得光纤扫描器能够适用于更多的应用场景。

Description

一种光纤扫描器、光纤扫描装置和光纤扫描设备

技术领域

本实用新型涉及光纤扫描成像领域，尤其涉及一种光纤扫描器、光纤扫描装置和光纤扫描设备。

背景技术

请参考图1，图1为现有技术中光纤扫描成像的示意图，如图1所示，通过控制光纤101进行振动，同时控制光纤101在振动至不同位置时出射对应色彩的光线。由于光纤101的振动速度很快，同时快速地切换从光纤101出射的光线的色彩，即能够在投影屏幕上形成相应的图像，这样，根据人眼的暂留效应，用户即能够获得该图像的视觉体验。

目前，一般是通过压电驱动器件102来控制光纤进行振动，这样即需要通过连接线将压电驱动器件102与相应的驱动端103相连，通过改变驱动端103输出的电信号来驱动压电驱动器件，从而控制光纤按照预设的扫描方式进行振动，控制光纤进行扫描的方式较为单一。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种光纤扫描器、光纤扫描装置和光纤扫描设备，用以增加了控制光纤进行扫描的方式，使得光纤扫描器能够适用于更多的应用场景。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型实施例第一方面提供了一种光纤扫描器，包括光纤、压电驱动器件和光电转换器件，所述压电驱动器件与所述光纤相连，所述光电转换器件与所述压电驱动器件电连接。

可选地，所述压电驱动器件具体为压电陶瓷。

可选地，所述光电转换器件具体为光电管或光电倍增管。

可选地，所述光纤扫描器包括两组压电驱动器件，其中，每组压电驱动器件包括两个压电驱动器件，所述两个压电驱动器件分别设置于所述光纤的管体相对的两侧；

所述光纤扫描器包括四组光电转换器件，四组光电转换器件分别设置于四个压电驱动器件上，其中，每组光电转换器件包括两个光电转换器件，且同一组中的两个光电转换器件与压电驱动器件的正负极连接方式相反。

本实用新型实施例第二方面提供了一种光纤扫描装置，包括光发射器和如第一方面所述的光纤扫描器，所述光发射器设置于所述光纤扫描器中光电转换器件的入射端上。

可选地，所述光纤扫描装置还包括光信号调制器，所述光信号调制器与所述光发射器相连。

本实用新型实施例第三方面提供了一种光纤扫描设备，包括：

如第二方面所述的光纤扫描装置；

光源，设置于所述光纤扫描装置中光纤的入射端；

处理器，与所述光源和所述光纤扫描装置相连。

可选地，所述光源包括红光发光单元、绿光发光单元、蓝光发光单元和合光装置。

可选地，所述光纤扫描设备还包括光耦合单元，所述光耦合单元设置于所述光源的出射端以及所述光纤扫描装置的入射端上。

可选地，所述光纤扫描装置中的光纤具体为透镜光纤，所述透镜光纤的入射端设置有透镜结构。

本实用新型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：

与现有技术中通过电信号控制压电驱动器件来带动光纤振动相比，本实用新型实施例提供的光纤扫描器能够根据外界提供的光照强度来控制光纤的振动，增加了控制光纤进行扫描的方式，从而使得光纤扫描器能够适用于更多的应用场景。

附图说明

图1为现有技术中光纤扫描成像的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的光纤扫描器的模块图；

图3A为本实用新型实施例提供的光纤扫描器的横截面示意图；

图3B为本实用新型实施例提供的光纤扫描器的纵截面示意图；

图4为本实用新型实施例提供的光纤扫描装置的模块图；

图5为本实用新型实施例提供的光纤扫描设备的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的光源502的结构示意图；

图7为透镜光纤的结构示意图。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型实施例提供一种光纤扫描器、光纤扫描装置和光纤扫描设备，用以增加了控制光纤进行扫描的方式，使得光纤扫描器能够适用于更多的应用场景。

本实用新型实施例第一方面提供一种光纤扫描器，请参考图2，图2为本实用新型实施例提供的光纤扫描器的模块图，如图2所示，该光纤扫描器包括光纤201、压电驱动器件202和光电转换器件203，其中，压电驱动器件202与光纤201相连，这样，压电驱动器件202即能够在外加电压的作用下，控制光纤201进行振动；光电转换器件203与压电驱动器件202电连接，这样，光电转换器件203在接受到具有一定强度的光照后，即能够提供相应的电信号给压电驱动器件202，从而使得压电驱动器件202能够控制光纤201进行振动。

在具体实施过程中，压电驱动器件202具体可以为利用材料的压电效应制成的驱动器件，例如可以是压电陶瓷、压电晶体或者压电聚合物等等，在此不做限制。

在具体实施过程中，光电转换器件203具体可以为光电管或者光电倍增管。一般来讲，若光电转换器件203接受的光照强度较大时，其中光照强度较大是指光电管或者光电倍增管在该光照强度下产生的电信号均能够驱动压电驱动器件202，则可以使用光电管或光电倍增管，若光电转换器件203接受的光照强度较小时，其中光照强度较小是指光电管或者光电倍增管在该光照强度下产生的电信号均无法驱动压电驱动器件202，则此时需要使用光电倍增管，光电倍增管的增益数量级可以根据实际情况进行确定，在此不做限制。

在具体实施过程中，为了通过控制光纤实现二维扫描，光纤扫描器中可以仅设置两个驱动方向不同的压电驱动器件来分别控制光纤在两个不同的方向上进行振动，也可以设置两组驱动方向不同的压电驱动器件来分别控制光纤在两个不同的方向上进行振动，两者对光纤的控制过程原理一致，区别在于光纤扫描器设置两组压电驱动器件的方式中每组压电驱动器件中所有压电驱动器件共同配合，来实现光纤扫描器设置两个压电驱动器件时单个压电驱动器件的功能，在接下来的部分中，将介绍光纤扫描器设置两组压电驱动器件时对光纤的控制过程，而光纤扫描器设置两个压电驱动器件时对光纤的控制过程同理可知，在此就不再赘述了。

请参考图3A和图3B，图3A为本实用新型实施例提供的光纤扫描器的横截面示意图，图3B为本实用新型实施例提供的光纤扫描器的纵截面示意图，如图3A和图3B所示，光纤扫描器包括光纤201，以及两组压电驱动器件，其中每组压电驱动器件均包括两个压电驱动器件，四个压电驱动器件的编号分别为20211、20212、20221和20222，其中，压电驱动器件20211和压电驱动器件20212为一组，压电驱动器件20221和压电驱动器件20222为一组，并且，同一组的两个压电驱动器件分别设置在光纤201的管体相对的两侧，同一组的两个压电驱动器件分别进行拉伸和收缩时，即能够控制光纤201的端部2011在对应方向上进行振动，端部2011也被称为光纤悬臂，这样，光纤扫描器包括的两组压电驱动器件能够分别控制光纤201在两个不同的方向上振动，通过这两个不同的方向进行组合，即能够控制光纤201进行二维扫描，在此就不再赘述了。

请继续参考图3A和图3B，光纤扫描器包括四组光电转换器件，四组光电转换器件分别设置于四个压电驱动器件上，其中，每组光电转换器件包括两个光电转换器件，同一组中的两个光电转换器件与压电驱动器件的正负极连接方式相反，这样，以压电驱动器件20211以及设置于其上的两个光电转换器件20311和20312来进行介绍，如图3B所示，光电转换器件20311和20312分别与压电驱动器件20211电连接时的正负极连接方式相反，通过有选择性地照射光电转换器件20311或光电转换器件20312，即能够控制压电驱动器件20211拉伸或者收缩，在实际应用中，具体如何控制压电驱动器件20211拉伸或者收缩，可以根据压电驱动器件20211的极化方向以及光电转换器件20311或光电转换器件20312与压电驱动器件20211之间的正负极连接方式来确定，在此就不再赘述了。

这样，本实用新型实施例提供的光纤扫描器即能够根据光电转换器件20311或光电转换器件20312接收到的光照强度，生成相应的电信号，从而控制压电驱动器件20211的状态为拉伸还是收缩，同理，可以控制其余压电驱动器件的状态，例如，控制压电驱动器件20211进行拉伸的同时，控制同一组中另一个压电驱动器件20212进行收缩，这样，通过压电驱动器件20211和压电驱动器件20212的配合，即能够光纤201如图3B所示的方向偏斜，以此类推，通过两组压电驱动器件相互配合，即能够控制光纤201按照预设的扫描方式进行扫描，在此就不再赘述了。

通过上述部分可以看出，与现有技术中通过电信号控制压电驱动器件来带动光纤振动相比，本实用新型实施例提供的光纤扫描器能够根据外界提供的光照强度来控制光纤的振动，增加了控制光纤进行扫描的方式，从而使得光纤扫描器能够适用于更多的应用场景。

基于同一发明构思，本实用新型实施例第二方面还提供一种光纤扫描装置，请参考图4，图4为本实用新型实施例提供的光纤扫描装置的模块图，如图4所示，该光纤扫描装置包括光发射器401和第一方面提供的任一种光纤扫描器40，其中光发射器401设置于光纤扫描器的光电转换器件的入射端上，这样，通过控制光发射器401出射的光线的强度，即能够控制光纤扫描器中的光纤进行振动。

其中，较佳地，光发射器401的数量可以与光纤扫描器40中的光电转换器件的数量相同，这样，每个光发射器对应一个光电转换器件，从而能够通过控制每个光发射器出射的光线的强度，来控制对应的光电转换器件输出给压电驱动器件的电信号大小，继而控制光纤扫描器中的光纤的振动，在此就不再赘述了。

当然了，为了避免光电转换器件受到非对应的光发射器的影响，可以在光发射器或者光电转换器件上设置遮蔽结构，使得光电转换器件仅能够接受对应的光发射器出射的光线，在此就不再赘述了。在实际应用中，遮蔽结构可以由遮光片等构成，在此不做限制。

在具体实施过程中，光发射器401具体可以为发光二极管、激光发射器等等，在此不做限制。

在具体实施过程中，请继续参考图4，如图4所示，本实用新型实施例提供的光纤扫描装置还包括光信号调制器402，该光信号调制器402与光发射器相连，这样，通过光信号调制器402，可以控制光发射器发出带有调制信号的光束，使得被该光束照射到的光电转换器件能够产生带有调制信号的电信号，从而使得压电驱动器件在该电信号的作用下驱动光纤悬臂进行振动，扫描出相应的轨迹，在此就不再赘述了。

基于同一发明构思，本实用新型实施例第三方面还提供一种光纤扫描设备，请参考图5，图5为本实用新型实施例提供的光纤扫描设备的结构示意图，如图5所示，该光纤扫描设备包括第二方面提供的光纤扫描装置501、光源502和处理器503，其中光源502设置于光纤扫描装置502中光纤的入射端，处理器503和光纤扫描装置501以及光源502相连，这样，处理器503可以通过向光纤扫描装置501中的光信号调制器发送信号，从而控制光纤扫描装置501中的光纤按照预设的扫描方式进行扫描，同时处理器503可以通过控制光源502出射对应色彩的光线，由于光源502设置于光纤扫描装置501的入射端上，光源502出射的光线也会同时进入光纤扫描装置501的光纤中，图5中箭头方向为光线的出射方向，这样，在光纤扫描装置501的光纤振动至第一位置时，同时从光纤出射的光线为第一位置对应色彩的光线，在光纤振动至第二位置时，同时从光纤出射的光线为第二位置对应色彩的光线，以此类推，在光纤扫描设备完成一幅图像的扫描之后，根据人眼的暂留效应，用户即能够获得该副图像的视觉体验。

当然了，在实际应用中，还可以在光纤扫描设备中光纤的出射端设置投影物镜，以对经过光纤出射的光线进行放大处理，从而使得光纤扫描设备出射的光线能够形成较大尺寸的画面，在此就不再赘述了。

在具体实施过程中，光源502具体可以包括红光发光单元5021、绿光发光单元5022、蓝光发光单元5023和合光装置5024，合光装置5024用于将红光发光单元5021、绿光发光单元5022和蓝光发光单元5023各自出射的光线组合在一起。请继续参考图6，图6为本实用新型实施例提供的光源502的结构示意图，如图6所示，红光发光单元5021具体可以是红色激光光源或红色LED光源，绿光发光单元5022具体可以是绿色激光光源或绿色LED光源，蓝光发光单元5023具体可以是蓝色激光光源或蓝色LED光源，在此不做限制；在本实施例中，合光装置5024包括设置于红光发光单元5021的出射端的红光合光单元50241、设置于绿光发光单元5022的出射端的绿光合光单元50242和设置于蓝光发光单元5023的出射端的蓝光合光单元50243；如图6所示，在本实施例中，红光合光单元50241具体为设置于红光发光单元5021的出射端的反红光滤色片，绿光合光单元50242具体为设置于绿光发光单元5022的出射端的透红光反绿光滤色片，蓝光合光单元50243具体为设置于蓝光发光单元5023的出射端的反红绿光透蓝光滤色片，这样，通过反红光滤色片、透红光反绿光滤色片和反红绿光透蓝光滤色片，即能够将红光发光单元5021、绿光发光单元5022或蓝光发光单元5023各自出射的光线组合在一起，在其他实施例中，根据红光发光单元5021、绿光发光单元5022和蓝光发光单元5023之间的光路设计的不同，合光装置5024中各个合光单元的反射光或透射光的特性也会相应不同，在此不做限制。

在具体实施过程中，请继续参考图5，如图5所示，本实用新型实施例提供的光纤扫描设备还包括光耦合单元504，该光耦合单元504设置于光源502的出射端以及光纤扫描装置501的入射端上，这样，从光源502出射的光线即能够在光耦合单元504的作用下，被耦合到光纤扫描装置501中的光纤中，在此就不再赘述了。

在实际应用中，光耦合单元502具体可以是耦合透镜等等，在此不做限制。

在另一实施例中，扫描光纤的入射端设置有透镜结构，也即该扫描光纤具体为透镜光纤(lensed fiber)，扫描光纤可以通过烧结或者研磨等方式在光纤一端形成球形、楔形或锥形等透镜，提高扫描光纤的数值孔径，从而提高扫描光纤的收光率，这样即无需再设置图5中的光耦合单元504，请参考图7，图7为透镜光纤的结构示意图，如图7所示，透镜光纤为71，透镜光纤的入射端设置有球形的透镜结构701。

应该注意的是上述实施例对本实用新型进行说明而不是对本实用新型进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”或“包括”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本实用新型可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序，可将这些单词解释为名称。

本实用新型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：

与现有技术中通过电信号控制压电驱动器件来带动光纤振动相比，本实用新型实施例提供的光纤扫描器能够根据外界提供的光照强度来控制光纤的振动，增加了控制光纤进行扫描的方式，从而使得光纤扫描器能够适用于更多的应用场景。

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。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型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 (9)

1.一种光纤扫描器，其特征在于，包括光纤、压电驱动器件和光电转换器件，所述压电驱动器件与所述光纤相连，所述光电转换器件与所述压电驱动器件电连接；

所述光纤扫描器包括两组压电驱动器件，其中，每组压电驱动器件包括两个压电驱动器件，所述两个压电驱动器件分别设置于所述光纤的管体相对的两侧；

所述光纤扫描器包括四组光电转换器件，四组光电转换器件分别设置于四个压电驱动器件上，其中，每组光电转换器件包括两个光电转换器件，且同一组中的两个光电转换器件与压电驱动器件的正负极连接方式相反。

2.如权利要求1所述的光纤扫描器，其特征在于，所述压电驱动器件具体为压电陶瓷。

3.如权利要求1所述的光纤扫描器，其特征在于，所述光电转换器件具体为光电管或光电倍增管。

4.一种光纤扫描装置，其特征在于，包括光发射器和如权利要求1-3中任一项所述的光纤扫描器，所述光发射器设置于所述光纤扫描器中光电转换器件的入射端上。

5.如权利要求4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光信号调制器，所述光信号调制器与所述光发射器相连。

6.一种光纤扫描设备，其特征在于，包括：

如权利要求4或5所述的光纤扫描装置；

光源，设置于所述光纤扫描装置中光纤的入射端；

处理器，与所述光源和所述光纤扫描装置相连。

7.如权利要求6所述的光纤扫描设备，其特征在于，所述光源包括红光发光单元、绿光发光单元、蓝光发光单元和合光装置。

8.如权利要求6所述的光纤扫描设备，其特征在于，所述光纤扫描设备还包括光耦合单元，所述光耦合单元设置于所述光源的出射端以及所述光纤扫描装置的入射端上。

9.如权利要求6所述的光纤扫描设备，其特征在于，所述光纤扫描装置中的光纤具体为透镜光纤，所述透镜光纤的入射端设置有透镜结构。