一种小体积光纤扫描器的制作方法

本技术涉及光纤扫描显示，尤其涉及一种小体积光纤扫描器。

背景技术：

1、光纤扫描器是一种利用扫描驱动器控制光纤摆动从而出射一幅图案的显示技术，该技术所照射的图案的色彩锐利饱和、对比度高、亮度高，且结构体积非常小。

2、格栅式光纤扫描器的致动器主要包括作为快轴的第二致动部和作为慢轴的第一致动部，第二致动部和第一致动部的两端均分别为固定端和自由端，第二致动部的固定端与第一致动部的自由端固定连接。这种分体式光纤扫描器在长度上由两个独立的致动部构成，导致长度难以小型化，应用于ar眼镜等小型化设备时会收到制约。

3、并且，要想获得稳定的扫描范围、并精确操控扫描轨迹，需要致动器的末端的扫描轨迹与第一致动部的扫描轨迹和第二致动部的扫描轨迹具有精确的一致性。这种高精度的特性，导致光纤扫描器对于安装条件的要求特别苛刻，首先，安装过程中任何固定方式都会影响光纤扫描器的相应特性，特别是对于高频的相应特定的影响，其次，同一个扫描器通过不同的固定方式安装于同样的基座，或以相同的固定方式安装于不同的基座，都会导致扫描器工作所需模态的特征频率发生改变，表现为图像发生畸变，不能准确、正常的显示图像，也就是不能准确、正常的进行精确的二维扫描，扫描轨迹发生变化。

4、同时，扫描驱动器工作过程中会通过基座传递振动，并产生噪音，当光纤扫描器用于ar眼镜等供用户佩戴的产品时，会产生不良的体验。

5、另外，任何致动部的加工误差都会使得致动器的振动变得不易控制或产生杂乱的振动分量。传统的扫描器致动器一般为管状或片状，为了使得慢轴方向的致动部满足慢轴扫描频率、快轴方向的致动部满足快轴的扫描频率，就要对致动器的形状、尺寸进行相应的设计，这就导致致动器成不规则的异形，难以精确加工、加工一致性差。

6、如中国专利cn111830702a公开的一种扫描驱动器，其大体上是采用管状的压电致动器，但如上述因素制约，其设计成为异形结构，这对于致动器的批量生产是相当不利的，难以加工，且加工一致性无法得到保障。又如中国专利cn209784655u公开的一种扫描驱动器，其大体上是采用片状的压电致动器，同样出于性能考虑，将致动器同样设置为异形结构，同样存在上述难以精确加工、加工一致性差的技术问题。

技术实现思路

1、本实用新型实施例提供一种小体积光纤扫描器，其不仅相比传统光纤扫描器具有较小体积，而且能够解决致动器扫描性能受安装环境影响的技术问题。

2、为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种光纤扫描器，其包括光纤和扫描驱动器，扫描驱动器通过支撑件与基体连接，所述的扫描驱动器包括沿自后向前依次连接的质量块和致动器本体，所述的致动器本体包括沿自下至上方向完全重叠堆叠设置的下压电片和上压电片，致动器本体的前端面的中心位置加工有沿前后方向贯穿致动器本体的光纤安装孔，质量块也设置有供光纤穿过的让位孔槽，光纤经所述让位孔槽固定穿设于所述光纤安装孔内，且光纤的出光端穿出致动器本体的前端以构成光纤悬臂；

3、致动器本体在驱动信号的驱动下其前端相对于后端沿水平方向高频振动，同时其前端相对于后端沿垂直方向低频振动，以所述高频振动的频率为工作频率，所述的支撑件设置于扫描驱动器在工作频率下沿水平方向振动时的振动节点处，且扫描驱动器与该支撑件的连接位置位于质量块。

4、下压电片和上压电片形状尺寸完全一致且沿平行于水平面的方向设置，所述的上压电片的上表面设置有上电极层，下压电片的下表面设置有下电极层，上压电片与下压电片之间设置有共用的中电极层，光纤安装孔将中电极层分隔为相互独立的左电极层和右电极层，上压电片和下压电片均沿垂直方向极化，在驱动信号的驱动下，上压电片和下压电片同步反向伸缩以驱动自由振动端沿垂直方向振动，同时，上压电片和下压电片的左侧与上压电片和下压电片的右侧同步反向伸缩以驱动自由振动端沿水平方向左右振动。

5、上压电片的本体的左侧和右侧形成对称设置的第一左侧驱动区域和第一右侧驱动区域，下压电片的本体的左侧和右侧形成对称设置的第二左侧驱动区域和第二右侧驱动区域，第一左侧驱动和第二左侧驱动区域上下对称，第一右侧驱动区域和第二右侧驱动区域上下对称。

6、优选地，在驱动信号的驱动下：第一左侧驱动区域和第一右侧驱动区域进行第一同步等长伸缩动作，第二左侧驱动区域和第二右侧驱动区域进行第二同步等长伸缩动作，且第一同步伸缩动作与第二同步伸缩动作同步等长反向；同时，第一左侧驱动区域和第二左侧驱动区域进行第三同步等长伸缩动作，第一右侧驱动区域和第二右侧驱动区域进行第四同步等长伸缩动作，且第三同步伸缩动作与第四同步伸缩动作同步等长反向。

7、具体的，所述的工作频率在光纤悬臂沿左右方向振动时的某阶固有频率附近，工作频率也在扫描驱动器沿左右方向振动时的某阶固有频率附近。

8、优选的，所述的工作频率在光纤悬臂沿左右方向振动时的一阶固有频率附近或在光纤悬臂沿左右方向振动时的更高阶次的固有频率附近，同时，所述的工作频率也在扫描驱动器沿左右方向振动时的二阶固有频率附近或在扫描驱动器沿左右方向振动时的更高阶次的固有频率附近。

9、优选的，所述的质量块上有且仅有一个扫描驱动器在工作频率下沿水平方向振动时的振动节点，并且支撑件连接于该振动节点处。

10、优选的，质量块单位前后长度的质量大于致动器本体单位前后长度的质量。

11、进一步优选的，质量块位于支撑件后侧的部分的单位前后长度的质量大于质量块位于支撑件前侧的部分的单位前后长度的质量。

12、优选的，支撑件与扫描驱动器的连接处重合或接近于扫描驱动器在低频驱动频率下沿垂直方向振动时的振动节点。

13、优选的，所述的上压电片和下压电片的极化方向相同，上电极层连接第一电源信号，下电极层连接第二电源信号，左电极层连接第一驱动信号，右电极层连接第二驱动信号，所述的第一电源信号和第二电源信号均可为正电源信号或负电源信号，且第一电源信号和第二电源信号极性相反，第一驱动信号和第二驱动信号均可采用混频驱动方式，使得双晶片以不同频率分别在垂直方向和水平向振动。

14、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：

15、本实用新型通过将支撑件设置于扫描驱动器在工作频率下沿水平方向振动时的振动节点处，能够最大限度减小安装结构对扫描驱动器振型和相应特性的影响。同时支撑件直接连接的部件为质量块，不会对致动器本体的驱动形变直接干涉，同样降低了安装结构对扫描驱动器振型和相应特性的影响。

16、提高了光纤扫描器的通用性，降低了安装精度、安装条件一致性的要求，降低了安装难度。同时，由于支撑件设置于振动节点处，由于振动节点的位移极小，不会通过支撑件传递振动，解决了传递振动、产生噪音的技术问题。

17、本实用新型由两片压电片和三层电极层烧结而成，无粘接剂等额外材料，简化生产工艺，便于量产，烧结完成后仅需一道加工贯穿的光纤安装孔的工序，易于加工，批量生产中易于保证产品规格、性能、参数的一致性。并且快轴驱动部和慢轴驱动部整合为一个构件，减小了致动器本体的体积。