一种不受安装环境影响的光纤扫描器的制作方法

本技术涉及光纤扫描显示，尤其涉及一种不受安装环境影响的光纤扫描器。

背景技术：

1、光纤扫描器是一种利用扫描致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。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。

3、同时，扫描致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。

4、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。

5、如中国专利cn111830702a公开的一种扫描致动器，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公开的一种扫描致动器，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。

6、因而，如何在各致动部满足性能参数的前提下，使得致动器的易于加工，易于批量生产，批量生产一致性好，是需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本实用新型实施例提供一种不受安装环境影响的光纤扫描器，用以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，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，光纤以悬臂支撑的方式固定安装于致动器本体的前端，光纤的出光端超出致动器本体前端的部分构成光纤悬臂，光纤位于光纤悬臂后侧的部分与致动器本体固定连接，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致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。

3、所述的基体为用于安装光纤扫描器的封装壳体、基座或其他用于支撑光纤扫描器的基础构件。

4、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(由于光纤的质量较小，因而可以将由光纤与扫描驱动器构成的系统的振动特性等效为扫描驱动器的振动特性)。

5、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。

6、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。

7、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。

8、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。

9、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实现帧扫描的低频驱动频率下沿垂直方向振动时的振动节点。

10、优选的，所述的支撑件仅提供对扫描驱动器的支撑但不限制扫描驱动器振动，支撑件不影响机械波在扫描驱动器的正常传递。

11、优选的，所述支撑件为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的支撑杆，且支撑杆位于扫描驱动器水平方向的中心位置。

12、优选的，所述的致动器本体包括形状尺寸完全一致的上压电片和下压电片，压电片的延伸方向为水平面方向，上压电片和下压电片上下完全重叠贴合，上压电片的本体的左侧和右侧对称设置有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对称设置有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，第一左侧驱动区域、第一右侧驱动区域、第二左侧驱动区域和第二右侧驱动区域的上下表面均对应设置有电极层，在驱动信号的驱动下：

13、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。

14、作为优选的实施例，所述的上压电片和下压电片的极化方向相同。进一步优选地，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，从而第一左侧驱动区域和第一右侧驱动区域共用所述上电极层，第二左侧驱动区域和第二右侧驱动区域共用所述下电极层，上压电片和下压电片之间的左侧设置左电极层，上压电片和下压电片之间的右侧设置右电极层，从而第一左侧驱动区域和第二左侧驱动区域共用所述左电极层，第一右侧驱动区域和第二右侧驱动区域共用所述右电极层。

15、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：

16、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。

17、采用本实用新型的光纤扫描器，在更改夹持条件(如夹持力、夹持位置等)的情况下，光纤扫描器工作所需模态的特征频率不会产生改变，均能一致准确的进行图像显示，扫描轨迹都不会发生变化。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，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。