一种致动器及光纤扫描器的制作方法

本申请涉及扫描显示技术领域，具体涉及一种致动器及光纤扫描器。

背景技术：

扫描显示成像作为一种新兴的显示技术，可用于投影显示、近眼显示等多种显示场景。

扫描显示成像具体可由诸如数字微镜设备(digitalmicromirrordevice，dmd)或光纤扫描器所构成的扫描显示模组实现，特别对于光纤扫描器而言，在其致动器的表面上通常设有电极，而电极通过“飞线”式的外接导线接电。然而在光纤扫描器工作时，致动器以较高频率带动光纤一起扫动，连接于致动器表面的外接导线会对致动器的高频振动产生一定程度的不利影响。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种致动器及光纤扫描器，用以减少或避免导线对致动器的影响。

本申请实施例提供一种致动器，至少包括：第一致动部、隔离部、第二致动部、布设于所述第一致动部的第一电极组、布设于所述第二致动部的第二电极组、以及若干导体，所述第一电极组中包括若干第一电极，所述第二电极组中包括若干第二电极，其中，

所述导体贴附于所述第一致动部、隔离部的表面并连接至部分或全部的所述第二电极，用于为所述第二电极提供电信号；且，所述导体与所述第一电极绝缘；

工作时，所述第一致动部在第一轴方向振动，所述第二致动部在第二轴方向振动。

可选地，所述导体包括：印刷在所述致动器表面的印刷电路，或，贴附于所述致动器上的软性导线。

可选地，所述致动器为压电材料管；在所述压电材料管内壁上，所述第一电极和所述第二电极联通形成共用内电极；在所述压电材料管外壁上，所述第一电极在第一轴方向上对称布设于所述第一致动部的外表面，所述第二电极在第二轴方向上对称布设于所述第二致动部的外表面；

对称布设在所述第一致动部外表面的所述第一电极之间留有设定宽度且平行于所述致动器轴向方向的间隙，所述导体贴附于所述间隙中，再经过所述隔离部表面连接至所述第二致动部外表面的第二电极上。

可选地，对称布设于所述第二致动部外表面的第二电极之间留有设定宽度的间隙，所述间隙与所述致动器的轴向方向平行，且，在所述致动器轴向方向上，所述第一电极对应的间隙与所述第二电极对应的间隙错位；所述导体与所述第二电极靠近所述隔离部一侧相接触。

可选地，当所述导体为印刷电路时，所述致动器上布设有至少两层印刷电路，每一层所述印刷电路相互绝缘，且各层印刷电路分别连接至不同的第二电极，或者，连接至不同的第二电极以及对应的内电极。

可选地，所述致动器中的所述第一致动部为长条型压电材料片，在第一轴方向的两个相对表面上分别布设有所述第一电极；

所述第二致动部包括方棒型基体以及压电材料片，所述压电材料片设置于所述方柱型基体朝向第二轴方向两个相对侧面上，在每一所述压电材料片内外两个相对表面均布设有所述第二电极；

所述导体的数量与所述第二电极的数量相同且一一对应，贴附于所述第一致动部朝向第二轴方向的两个相对侧表面，并分别连接至每一所述压电材料片的第二电极上。

可选地，所述方棒型基体在朝向第一轴方向的至少一个表面上还设有校正压电材料片，所述校正压电材料片的内外两个表面布设有第三电极；

连接所述校正压电材料片上第三电极的导体，沿所述第一致动部在第二轴方向上的侧面贴附于所述第一致动部，并贴附于所述第一致动部与所述第二致动部的连接处，用于将外部的校正信号传输至所述校正压电材料片。

可选地，所述导体的数量与所述第二电极的数量相同。

可选地，所述导体绝缘贴附于所述第一致动部外表面。

本申请实施例提供一种光纤扫描器，至少包括前述方案中的致动器、扫描光纤、固定部、镜组及封装壳，其中，

所述扫描光纤从所述第二致动部的摆动端向外延伸形成悬臂式结构，在所述致动器带动下，悬臂式的光纤按照设定轨迹扫描输出图像光束；

所述固定部设于所述第一致动部末端，以将所述致动器整体固定于所述封装壳内；

所述镜组固定于所述封装壳的出光端，所述扫描光纤扫描输出的图像光束经所述镜组后出射。

采用本申请实施例中的技术方案可以实现以下技术效果：

采用本申请中的方案，在致动器并不需要设置“飞线”形态的导线，而是通过贴附在致动器表面的方式布设导体，从而减少导体对致动器摆动的影响。

特别地，在致动器工作时，第一致动部沿y轴方向摆动，其在y轴方向的表面的形变(弯曲)程度最大，而第一致动部在x轴方向的侧面形变(弯曲)程度最小，故将导体布设在第一致动部x轴方向的侧面，使其受到的形变影响也就最小，对导体自身的稳定性以及对第一致动部的摆动造成的不利影响最小。

显然，相较于传统飞线的方式，本申请实施例中的布线方式能够有效降低对第二致动部摆动的干扰，能够提升致动器的稳定性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1a是本申请实施例提供的一种说明性光学模组的结构示意图；

图1b是本申请实施例提供的一种光纤扫描器的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的采用飞线方式的致动器结构示意图；

图3a是本申请实施例提供的一种圆管型致动器的结构示意图；

图3b是第一致动部摆动时的形变示意图；

图4是致动器表面布设多对电极对的结构示意图；

图5a是本申请实施例提供的一种方棒型致动器的结构示意图；

图5b是本申请实施例提供的另一种方棒型致动器的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种光纤扫描器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

说明性光学模组

如图1a所示，为本申请中的一种说明性的光学模组，其中主要包括：

处理器100、激光器组110、光纤扫描器120、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：

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。

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1中可见，激光器组中具体可采用红(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。

处理器100还可控制扫描驱动电路150驱动光纤扫描器120进行扫动，从而将传输光纤130中传输的光束扫描输出。

由光纤扫描器120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120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进行扫描。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。

继续参考图1b，为光纤扫描器120的具体结构，其中包括：致动器121、光纤悬臂122、透镜123、扫描器封装壳124以及固定件125。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在致动器121的自由端延伸形成光纤悬臂122(也可称为扫描光纤)，工作时，致动器121在扫描驱动信号的驱动下沿y轴方向(在本申请中，也可称为第一轴方向)及x轴方向(在本申请中，也可称为第二轴方向)振动，受致动器121带动，光纤悬臂122的自由端按预设轨迹扫动并出射光束，出射的光束便可透过透镜123在介质表面上扫描。

进一步参考图2，对于图1b中所示的圆管型的致动器121，可进一步包括：第一致动部10、第二致动部20以及隔离部23，第一致动部10和第二致动部20均采用诸如压电陶瓷等压电材料制成。在第一致动部10和第二致动部20的外表面布设有外电极44。外电极44表面分别采用飞线形式连接导线200，那么，对于布设在第二致动部20外表面上的外电极44而言，由于第二致动部20在工作时的摆动频率极高，飞线形式的导线200对第二致动部20的高频摆动造成一定程度的阻碍，甚至会影响第二致动部20的摆动轨迹，进而导致扫描输出的图像出现畸变、不完整等情况。

为此，在本申请实施例中提供一种光纤扫描致动器，并不采用飞线的形式连接电极，在一定程度上可降低对致动器摆动时的影响。

圆管型致动器

参考图3a，本实施例中提供一种圆管型的致动器300，至少包括：第一致动部301、第二致动部302、隔离部303、第一电极组、第二电极组、两个导体307以及固定部33。

圆管型致动器300的本体可以采用压电材料制成一体成型的压电材料管，根据不同的应用场景，如：ar显示设备或投影显示设备等，圆管型致动器300的直径可为几微米～几百微米不等，长度可为几毫米～十几厘米不等，具体将根据实际应用的需要而定，这里并不进行具体限制。

在圆管型致动器300表面布设有电极，从而在电极与压电材料配合所产生的压电效应作用下，圆管型致动器300产生振动。这里需要说明的是，第一电极组包括若干布设于第一致动部301位置上的第一电极，类似地，第二电极组包括若干布设于第二致动部302位置上的第二电极。本实施例中，第一电极组中的若干第一电极和第二电极组中的若干第二电极按照布设位置可分为：内电极和外电极。

在圆管型致动器300的内管壁上，部分第一电极及部分第二电极在内管壁上联通形成共用的内电极(图3a中并未示出)。内电极可以在固定部33位置接电。

在圆管型致动器300的外管壁上，部分第一电极(这里记为：第一电极305)以电极对的形式在y轴方向(也即，第一轴方向)上对称布设于第一致动部301外表面，具体可采用诸如涂布、印刷、气相沉积等工艺在第一致动部301外表面形成电极薄层/电极薄膜。电极对形式的外电极部分(即，第一电极305)，在平行于致动器300轴向的两侧边之间留有间隙(即，电极对彼此之间不贴合)。部分第二电极(这里记为：第一电极306)同样以电极对的形式在x轴方向上对称布设于第二致动部302外表面，可以采用与第一电极305相同的工艺，并且，第二电极306平行于致动器300轴向的两侧边之间也同样留有间隙。

从图3a中可见，隔离部303的外表面并未设置电极，从而在致动器300工作时，隔离部303位置不自发振动。

导体307布设于致动器300的外表面，具体布设于对称设置的第一电极305之间的间隙中，且经过隔离部303外表面后连接至第二电极306上，用于为第二电极306提供电信号。在图3a中，导体307与第二电极306相接触，但并未延伸至第二致动部302上，以便最大程度不干扰第二致动部302高频摆动。

固定部33可用于将致动器300固定于光纤扫描器的封装壳内，当致动器300工作时，该固定部33固定不动，为致动器300提供稳定支撑。固定部33上与第一电极305的外电极部分、内电极(未在图3a中示出)、导体307相接触的位置，可以设置相应的电性连接口(未在图3a中示出)，这些电性连接口可以通过引线连接至外部电路(如，前述内容中的扫描驱动电路150)。这里所述的电性连接口，可以为金属焊片(如：电极焊盘)、剥去外包层后的导体内芯等等，电性连接口和上述电极、导体的连接方式可以为焊接，当然，这里仅是本申请中的可行实施方式，这里并不应理解为对本申请的限定。

图3a中由于视图角度的原因，只示出了致动器300的一侧结构，应理解，在未示出的致动器300的另一侧，具有对称结构，也即，在另一侧同样布设有另一个导体307，并通过第一电极305在另一侧的间隙连接至第二电极306上，这里便不再过多赘述。

这里需要说明的是，参考图3b，当第一致动部301摆动时，是按照第一电极305外电极部分所覆盖的区域上针对压电材料产生压电效应而导致摆动(在y轴方向上下摆动)，第一电极305之间的间隙位置上，第一致动部301的形变(弯曲)程度最小，因此导体307布设在间隙中的部分受到的形变影响也就最小，对导体307自身的稳定性以及对第一致动部301的摆动造成的不利影响较小。

导体307可以为印刷电路的形式或为硬度较低的软性导电材料。具体而言，在导体307为印刷电路的情况下，可采用印刷的方式在致动器300外表面进行布设；在导体307为硬度较低的软性导电材料的情况下，可采用粘贴的方式在致动器300表面进行布设。无论采用何种工艺，导体307与第一致动部301的外表面之间绝缘贴附，如：在导体307和第一致动部301表面之间可通过绝缘涂层等方式实现绝缘，从而当导体307向第二电极306提供电信号时，不会对第一致动部301的压电材料造成影响。当然，具体采用何种工艺还需结合实际需要，这里并不进行过多限制。

当然，在一些实际应用场景中，第二致动部外表面上第二电极的外电极部分，并不仅是一对电极对，而可能是两对或多对电极对，如，四分电极(两对电极对)、六分电极(三对电极对)等，参考图4，示出了一种四分电极的情形，其中，在第二致动部402的外表面，两片电极41互为电极对，两片电极42也互为电极对，并共同与内电极43作用，使第二致动部402在x轴方向摆动。为了实现为多个电极接电，在本申请的一种实施例中，可以采用两层或多层印刷电路，每一层印刷电路连接不同的电极。需要说明的是，每一层印刷电路之间是绝缘的，具体地，当印刷第一层印刷电路后，可在该第一层印刷电路的表面涂布或印刷一层绝缘层，在该绝缘层上再印刷第二层印刷电路。当然，这里不应理解为对本申请的限定。

相较于传统飞线的方式，上述实施例中的布线方式能够有效降低对第二致动部摆动的干扰，能够提升致动器的稳定性。

方棒型致动器

以上实施例中示出了圆管型致动器及相应的导体的布设方式，在实际应用中，致动器也有可能采用非圆管型。参考图5a，致动器500的第一致动部501为长条型压电材料片(如：压电陶瓷片)，在y轴方向的两个相对表面上分别布设有第一电极504，即，第一电极504采用电极对的形式分别在第一致动部501的y轴方向的两个相对表面上形成薄层/薄膜，关于第一电极504布设的方式可参考前述内容，这里便不再过多赘述。工作时，在第一电极504作用下，第一致动部501的摆动端可在y轴方向实现摆动，从而带动第二致动部502也在y轴方向摆动。

第一致动部501的摆动端与第二致动部502的基体028相连接，作为一种可行的实施方式，第一致动部501与第二致动部502的基体028是一体成型的。第一致动部501的另一端(即，图5a中左下的一端)在应用时用于与相应的固定部(并未在图5a中示出，可参考前述图3a中的固定部33)固定连接，具体采用何种固定方式将视实际应用的需要而定。在图5a中还可见，在第一致动部501的固定端的中心位置设有用于容置光纤的通孔，光纤可通过该通孔在第二致动部502的自由端延伸形成悬臂式结构，这里不进行过多赘述。

第二致动部502呈方棒型，进一步包括基体028以及压电材料片506。其中，基体028呈方棒型，在基体028朝向x轴方向的两个侧面上分别设置压电材料片506(如：压电陶瓷片)，压电材料片506的内外两个表面均布设有第二电极505，通常，压电材料片506朝向基体028的表面上涂布的电极，可认为是第二电极505的内电极部分(图5a中并未示出)，相应地，压电材料片506的另一面所涂布的电极，可认为是第二电极505的外电极部分。

当第二电极505工作时，每一压电材料片506受第二电极505作用，产生压电效应，从而使得第二致动部502可在x轴方向快速摆动。

导体503贴附在致动器500的外表面，具体而言，导体503布设于第一致动部501朝向x轴方向的相对两侧表面，以其中一侧表面为例，正如图5a所示，第一致动部501的这一侧表面上布设有两条导体5031和5032，这两条导体之间相互隔离，其中一条导体5031(即，图5a中靠近第一致动部501上表面的导体)连接于压电材料片506上第二电极505的内电极部分，另一条导体5032(即，图5a中靠近第一致动部501下表面的导体)在与第二致动部502连接处弯折贴附于压电材料片506端面，并连接至压电材料片506表面的第二电极505的外电极部分。与前述实施例类似，本实施例中导体503具体可为印刷电路，也可以为软性导线。

这里需要说明的是，导体503与第一致动部501的外表面绝缘贴附，以避免对第一电极504的干扰，而与第二电极505表面导电连接。作为一种可能的方式，导体503与第一致动部501外表面之间可布设绝缘涂层/薄膜，这里不进行过多赘述。

除了上述如图5a所示的结构之外，在实际应用中，还可能采用如图5b所示的致动器。具体而言，图5b中示出了一种方棒型的致动器600，包括与图5a中的致动器500类似的主体结构：第一致动部601、第二致动部602、第一电极604、第二电极605以及致动压电材料片606，这里不再过多赘述，以及，第三电极607、校正压电材料片608以及导体603。其中：

第二致动部502在y轴方向的两个相对外表面上设有校正压电材料片608，当然，这里并不限于在两个相对外表面，在某些场景中，仅在朝向y轴方向的其中一个表面布设校正压电材料片608也是可行的。校正压电材料片608具体可为压电陶瓷片，其内外两个表面均布设有第三电极607，在第三电极607输出的校正信号作用下，校正压电材料片608能够针对高频摆动中的第二致动部602的摆动轨迹进行一定程度的校正。

导体603以成对的方式分别贴附于第一致动部501轴向方向的四条棱边上，即，沿每条棱边的两侧分别布设有两根导体603，这样一共布设八根导体603，这些导体603在第二致动部上分别连接于致动压电材料片506上的第二电极505，以及，连接于校正压电材料片608的第三电极607。换言之，其中的四根导体603用于连接各压电材料片的内电极部分，另外四根导体603用于连接各压电材料片的外电极部分。当然，各导体603均贴附于致动器600的表面。本实施例中，用于连接校正压电材料片608上第三电极607可连接于外部的校正控制电路，以便传输校正信号。

光纤扫描器

可参考图6，在本申请中提供一种光纤扫描器700，该光纤扫描器700使用前述方案中的致动器710(以前述实施例中的圆管型致动器为例)，相应的传输光纤(并未在图6中示出)经过致动器710后在致动器710的自由端延伸形成扫描光纤720，致动器710连同扫描光纤720、固定部730固定封装于封装壳740中，在封装壳740的出光端，还固定有相应的镜组750。工作时，在致动器710的带动下，扫描光纤720沿设定的扫动轨迹扫描出光，扫描方式包括不限于：栅格式扫描、螺旋式扫描、利萨如式扫描等。

针对前述内容，需要说明的是，采用本申请中的方案，在致动器并不需要设置“飞线”形态的导线，而是通过贴附在致动器表面的方式布设导体，从而减少导体对致动器摆动的影响。特别地，在致动器工作时，第一致动部沿y轴方向摆动，其在y轴方向的表面的形变(弯曲)程度最大，而第一致动部在x轴方向的侧面形变(弯曲)程度最小，故将导体布设在第一致动部x轴方向的侧面，使其受到的形变影响也就最小，对导体自身的稳定性以及对第一致动部的摆动造成的不利影响最小。

显然，相较于传统飞线的方式，本申请实施例中的布线方式能够有效降低对第二致动部摆动的干扰，能够提升致动器的稳定性。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、设备和介质类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可，这里就不再一一赘述。

至此，已经对本主题的特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作可以按照不同的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序，以实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理可以是有利的。

在本公开的各种实施方式中所使用的表述“第一”、“第二”、“所述第一”或“所述第二”可修饰各种部件而与顺序和/或重要性无关，但是这些表述不限制相应部件。以上表述仅配置为将元件与其它元件区分开的目的。例如，第一用户设备和第二用户设备表示不同的用户设备，虽然两者均是用户设备。例如，在不背离本公开的范围的前提下，第一元件可称作第二元件，类似地，第二元件可称作第一元件。

当一个元件(例如，第一元件)称为与另一元件(例如，第二元件)“(可操作地或可通信地)联接”或“(可操作地或可通信地)联接至”另一元件(例如，第二元件)或“连接至”另一元件(例如，第二元件)时，应理解为该一个元件直接连接至该另一元件或者该一个元件经由又一个元件(例如，第三元件)间接连接至该另一个元件。相反，可理解，当元件(例如，第一元件)称为“直接连接”或“直接联接”至另一元件(第二元件)时，则没有元件(例如，第三元件)插入在这两者之间。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。