1.本实用新型涉及光纤扫描显示技术领域,尤其涉及一种光纤扫描结构、扫描显示装置及近眼显示设备。
背景技术:
2.显示成像技术广泛应用于各行各业,其中,光纤扫描显示成像作为一种新兴的显示技术,可用于投影显示、近眼显示等多种应用场景。
3.然而,现有的光纤扫描显示成像系统中,由于光纤扫描结构的光纤悬臂为自然伸出的准直状态,故在配置到具体应用场景应用时,会受到各种限制,如在应用到ar眼镜中时,由于光纤扫描结构都设置于镜腿上,不但降低了镜腿对人体佩戴的适配能力,而且因为镜腿上的图像显示元件所出的光垂直入射波导镜片,使得镜腿的设计和加工难度大大增加,使用灵活性、稳定性和便捷性大大降低。因此,需要本技术提供的光纤扫描结构来解决上述现有技术中所存在的问题。
技术实现要素:
4.本实用新型实施例提供一种光纤扫描结构、扫描显示装置及近眼显示设备,用以解决光纤扫描结构在应用时上述背景技术所存在的技术问题。
5.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结构,所述光纤扫描结构包括致动器和固定于所述致动器上用于传输光信息的传输光纤,所述传输光纤超过所述致动器的部分形成光纤悬臂,所述光纤悬臂在所述致动器的驱动下进行二维扫描提供图像源;
6.经过所述光纤悬臂的光至少有一次光路转折。
7.进一步地,在本实用新型较佳实施例当中,靠近所述致动器的所述光纤悬臂根部具有第一光纤轴向,远离所述致动器的所述光纤悬臂尖端部具有第二光纤轴向,所述第一光纤轴向和所述第二光纤轴向在所述光纤悬臂非工作状态下不平行。
8.进一步地,在本实用新型较佳实施例当中,所述第一光纤轴向和所述第二光纤轴向垂直。
9.进一步地,在本实用新型较佳实施例当中,所述光纤悬臂呈弧形。
10.进一步地,在本实用新型较佳实施例当中,所述第二光纤轴向相对所述第一光纤轴向偏离的角度小于90
○
。
11.进一步地,在本实用新型较佳实施例当中,经过所述光纤悬臂的光有一次或两次光路转折。
12.进一步地,在本实用新型较佳实施例当中,经过所述光纤悬臂的光有两次光路转折且所述光纤悬臂呈s形。
13.本实用新型实施例还提供一种扫描显示装置,其包括光纤扫描器及光学成像镜组,所述光纤扫描器用于扫描并出射待显示图像的光,所述光学成像镜组用于将所述光纤
扫描器出射的光对应的扫描面进行校正、放大成像及投射;所述光纤扫描器包括上述的光纤扫描结构。
14.一种近眼显示设备,所述近眼显示设备用作头戴式增强现实设备,至少包括近眼显示模组以及根据上述的扫描显示装置,所述扫描显示装置设置于所述近眼显示模组中。
15.一种近眼显示设备,所述近眼显示设备用作头戴式虚拟现实设备,至少包括近眼显示模组以及根据上述的扫描显示装置,所述扫描显示装置设置于所述近眼显示模组中。
16.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:
17.本实用新型实施例提供的光纤扫描结构通过限制光纤悬臂的光路转折次数,使得光纤扫描结构在配置到具体的应用场景时,能够灵活的适配具体产品在结构要求上的选择性和多样性需求,从而使得对应产品的设计和加工难度大大降低,并且提高了产品的稳定性和使用便捷性,有利于综合提高产品力。
附图说明
18.图1为本实用新型第一实施例的结构示意图;
19.图2为说明性的扫描显示系统的结构示意图;
20.图3为说明性的扫描显示系统及所对应的光纤扫描模组的结构示意图;
21.图4为本实用新型第二实施例的结构示意图;
22.图5为本实用新型第三实施例的结构示意图。
23.图标:10-光纤扫描结构;20-光纤扫描结构;30-光纤扫描结构;12-致动器;130-传输光纤;122-光纤悬臂;120-光纤扫描模组;121-扫描致动器;121a-慢轴;121b-快轴;123-镜组;124-扫描器封装壳;125-固定件;100-处理器;110-激光器组;140-光源调制电路;150-扫描驱动电路;160-合束单元。
具体实施方式
24.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
26.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。
27.另外,在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能
理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.此外,术语“水平”、“竖直”、“垂直”等术语并不表示要求部件绝对竖直,而是可以稍微倾斜。如“竖直”仅仅是指其方向相对“水平”而言更加竖直,并不是表示该结构一定要完全竖直,而是可以稍微倾斜。
29.在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.第一实施例
31.请参照图1,本实用新型实施例提供一种光纤扫描结构10,光纤扫描结构10包括致动器12和固定于致动器12上用于传输光信息的传输光纤130,传输光纤130超过致动器12的部分形成光纤悬臂122,光纤悬臂122在致动器12的驱动下进行二维扫描提供图像源。需要说明的是,本实用新型实施例中,经过光纤悬臂122的光至少有一次光路转折。
32.需要强调的是,本实用新型实施例中的光纤扫描结构10通过限制光纤悬臂122的光路转折次数,使得光纤扫描结构10在配置到具体的应用场景时,能够灵活的适配具体产品在结构要求上的选择性和多样性需求,从而使得对应产品的设计和加工难度大大降低,并且提高了产品的稳定性和使用便捷性,有利于综合提高产品力。
33.进一步可选地,请参照图2,在本实用新型实施例当中,靠近致动器12的光纤悬臂122根部具有第一光纤轴向,远离致动器12的光纤悬臂122尖端部具有第二光纤轴向,第一光纤轴向和第二光纤轴向在光纤悬臂122非工作状态下不平行。需要说明的是,通过可选地限制非工作状态下光纤悬臂122根部和光纤悬臂122尖端部对应光纤轴向地相对位置关系特征,使得光纤悬臂122尖端部出射的光能够根据对应产品的设计需求灵活进行方向的调整,从而为光纤扫描结构10在各种应用场景的设计中创造多样性的选择方案。
34.进一步可选地,本实用新型实施例中,经过光纤悬臂122的光有一次或两次光路转折。优选地,经过光纤悬臂122的光有一次光路转折。需要说明的是,本实用新型实施例之所以优选地限定光纤悬臂122的光有一次光路转折,是因为虽然光路转折可以带来如上述地有益效果,但如果光纤悬臂122地光路转折次数过多会对光纤悬臂122地出光质量和加工难度有较大影响,故选择一次光路转折为本实用新型实施例地优选方案。需要强调的是,在本实用新型其它实施例当中,并不限定如上述本实施例所提供的光路转折次数,其还可以是其它光路转折次数,如3次或5次等,具体产品的设计需求视情况而定。
35.进一步具体优选地,请继续参照图1,在本实用新型实施例当中,第一光纤轴向和第二光纤轴向垂直。更优选地,光纤悬臂122呈弧形。需要说明的是,通过优选地限定第一光纤轴向和第二光纤轴向垂直,且更优选地限定光纤悬臂122呈弧形,可以在一次光路转折的基础上,最大限度的发挥出光路转折的优势,降低光路转折对出光质量和加工难度的影响。
36.本实用新型实施例还提供一种扫描显示装置,其包括光纤扫描器及光学成像镜组,光纤扫描器用于扫描并出射待显示图像的光,光学成像镜组用于将光纤扫描器出射的光对应的扫描面进行校正、放大成像及投射;光纤扫描器包括上述的光纤扫描结构10。需要
说明的是,为了方便本领域技术人员理解光纤扫描显示技术,申请人以从模组的角度定义了包含有光纤扫描结构10的光纤扫描模组120,具体地,请结合参照图3和图4,光纤扫描模组120包括:扫描致动器121、光纤悬臂122(图3和图4是为示意性的说明光纤扫描模组120的工作原理,以便本领域技术人员理解,因此光纤悬臂122部分的具体结构设计不作细节性的图示说明,即图3和图4中的光纤悬臂122以准直结构在工作时摆动的画面作为示意说明)、镜组123、扫描器封装壳124以及固定件125。扫描致动器121通过固定件125固定于扫描器封装壳124中,传输光纤130在扫描致动器121的前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,其慢轴121a(也称第一致动部)沿竖直方向(该竖直方向平行于图2、图3中参考坐标系内的y轴,在本技术中,该竖直方向也可称为第一方向)振动,其快轴121b(也称第二致动部)沿水平方向(该水平方向平行于图2、图3中参考坐标系内的x轴,在本技术中,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的前端按预设轨迹进行二维扫动并出射光束,出射的光束便可透过镜组123实现扫描成像。
37.进一步需要补充说明的是,包含有上述光纤扫描模组的扫描显示装置还包括处理器100、激光器组110、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,
38.处理器100可以为图形处理器(graphicsprocessingunit,gpu)、中央处理器(centralprocessingunit,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。
39.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3中可见,激光器组110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。
40.处理器100还可控制扫描驱动电路150驱动光纤扫描模组120中的光纤扫描器进行扫动,从而将传输光纤130中传输的光束扫描输出。
41.由光纤扫描器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。在光纤扫描器带动下,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。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。
42.本技术实施例还提供一种近眼显示设备,所述近眼显示设备用作头戴式增强现实设备,至少包括近眼显示模组以及根据上述的扫描显示装置,所述扫描显示装置设置于所述近眼显示模组中。
43.本技术实施例还提供一种近眼显示设备,所述近眼显示设备用作头戴式虚拟现实设备,至少包括近眼显示模组以及根据上述的扫描显示装置,所述扫描显示装置设置于所述近眼显示模组中。
44.第二实施例
45.请参照图4,本实施例提供的光纤扫描结构20与第一实施例提供的光纤扫描结构10大致相同,不同之处在于,本实施例提供光纤扫描结构20中光纤悬臂222的第二光纤轴向相对第一光纤轴向偏离的角度小于90
○
(如15
○
、21
○
、30
○
、45
○
、49
○
、60
○
等任意小于90
○
的角度)。需要说明的是,本实施例提供的光纤扫描结构20,通过限定第二光纤轴向相对第一光纤轴向偏离的角度小于90
○
,能够最大限度的降低光路转折对光纤悬臂222出光质量的影响。
46.第三实施例
47.请参照图5,本实施例提供的光纤扫描结构30与第一实施例提供的光纤扫描结构10大致相同,不同之处在于,经过光纤悬臂322的光有两次光路转折且光纤悬臂322呈s形。需要说明的是,本实施例提供的光纤扫描结构30,在两次光路转折的基础上限定光纤悬臂322的形状,既拓宽了光纤悬臂322的多样性和适配范围,又最大限度的保证了光纤悬臂322出射光的质量。
48.综上所述,本技术实施例提供的一个或者多个技术方案,通过限制光纤扫描结构的光纤悬臂中光路转折次数,使得光纤扫描结构在配置到具体的应用场景时,能够灵活的适配具体产品在结构要求上的选择性和多样性需求,从而使得对应产品的设计和加工难度大大降低,并且提高了产品的稳定性和使用便捷性,有利于综合提高产品力;通过优选地限定光路转折次数和光纤悬臂形状,最大限度的发挥出光路转折的优势,降低光路转折对出光质量和加工难度的影响,进一步提升了应用场景中的产品力。
49.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。
50.本说明书中公开的所有特征,除了互相排斥的特征,均可以以任何方式组合。
51.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。
52.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。