一种光纤扫描装置的制作方法

本实用新型涉及光纤扫描结构技术领域，尤其涉及一种光纤扫描装置。

背景技术：

光纤扫描投影技术的成像原理是，通过致动器带动扫描光纤进行预定二维扫描轨迹的运动，同时调制光源出光功率，将待显示图像的每个像素点信息逐一投射到成像区域上，从而形成投射画面。

光纤扫描投影系统包括：处理器、光源调制模块、光源合束模块、光纤扫描器和扫描驱动电路。处理器通过向扫描驱动电路发送电控制信号来控制光纤扫描器振动扫描，同时，处理器通过向光源调制模块发送电控制信号来控制光源合束模块的出光功率。光源调制电路根据接收到的控制信号输出光源调制信号，以调制光源合束模块中的一个或多个颜色的光源单元(可以是激光器/发光二极管等)。

光源合束模块中每种颜色的光源单元产生的光经合束后逐一产生每个像素点的色彩和灰度信息，光源合束模块出射的合束光束通过光纤导入光纤扫描器。同步地，扫描驱动电路根据接收到的控制信号输出扫描驱动信号，以控制光纤扫描器中的扫描光纤以预定的二维扫描轨迹(螺旋扫描、栅格式扫描、李萨如扫描等)进行运动，将待显示图像的每个像素点信息逐一投射到成像区域上，从而形成投射画面。

由于结构或做工误差，难免会存在光纤位置及角度出现偏差，若上述两个因素出现偏差，则会影响光纤出射光照射在镜头处的位置；光纤扫描驱动器本身也可能由于结构或做工误差而使得出光光轴偏离预期，产生误差，上述因素都会使得对应的出射图像会产生畸变、偏心、难以对焦等现象。

一些光纤扫描器还设置有反馈结构或监测结构，反馈结构或监测结构通过信号线连接反馈信号采集电路或监测信号采集电路。如图1所示，为现有光纤扫描器的结构，其包括致动器101、光纤102、固定件103和封装外壳104。如图中虚线部分，致动器101的尾端需要与封装外壳104实现结构固定，致动器101尾端的光纤102与合束模块105连接，致动器101的电信号引脚需要与外围电路通过导线连接，所述的电信号引脚例如可以包括电极引脚、反馈信号引脚、监测信号引脚等，外围电路例如可以包括驱动电路、反馈信号采集电路或监测信号采集电路等。这就导致光纤和导线需要穿过封装外壳，且光纤和导线均是固定连接在致动器上，拆装、维修都存在较大的操作难度。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种光纤扫描装置，可以使得镜头组件可精确定位于适配光纤扫描组件的位置，能有效避免出射图像产生畸变、偏心、难以对焦等现象。

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装置，包括光纤扫描组件、固定套装于光纤扫描组件外部的管状壳体和镜头座，镜头座内安装有镜头组件，以光纤扫描组件光束出射的方向为前，镜头座安装于管状壳体的前端，镜头座连接管状壳体的一端为筒形结构，筒形结构套装于管状壳体前端的外部，筒形结构上沿周向设置有至少三个螺栓紧固结构，每个螺栓紧固结构均包括至少两个沿轴向依次设置的紧固螺栓，筒形结构上设置有用于安装紧固螺栓的螺纹通孔，紧固螺栓安装于对应的螺纹通孔内且紧固螺栓的末端压紧于管状壳体的外表面。

从而通过调整各螺栓紧固结构的紧固螺栓的旋入深度，可以调节镜头座相对于管状壳体的位置，可以实现镜头组件相对于光纤扫描组件的左右、上下、前后的位置调节，并且可以在一定范围内实现镜头组件相对于光纤扫描组件的偏转调节。使得镜头组件可位置调节的准确定位于光纤扫描组件的前方，使得镜头组件可精确定位于适配光纤扫描组件的位置。

进一步优选的，所述的紧固螺栓接触管状壳体的一端的端部为球头结构，球头结构与管状壳体的外表面之间通过固化胶粘接固定。所述的球头结构是指紧固螺栓接触管状壳体的一端的端面为球面。对于光纤扫描组件和镜头组件间的定位精度最高可到达微米级，由于旋拧紧固螺栓很难做到同时旋紧或旋紧程度一致，这就导致旋紧紧固螺栓过程中就会造成镜头座与管状壳体间产生不可控的相对位移，难以做到精确定位固定。而采用具有球头结构的紧固螺栓可以仅用于对管状壳体和镜头座的预定位，由于预定位旋紧力小，故容易实现精确定位，然后在完成预定位后的球头结构与管状壳体之间填充固化胶，由于固化胶外围无阻力限制，固化胶固化过程中产生的应力均是通过外围释放，不会对球形结构的端面和管状壳体的表面产生沿管状壳体径向方向的力，即不会对管状壳体和镜头座的预定位造成影响，固化胶的固化不会造成管状壳体和镜头座之间的相对位移，实现了牢固连接的同时保证了定位精度。

所述的光纤扫描组件包括驱动器和光纤，所述的驱动器包括致动器，致动器的两端分别为自由端和固定端，所述的光纤以悬臂支撑的方式固定安装于致动器的自由端。即，光纤出射光束的一端超出致动器的自由端形成光纤悬臂，光纤靠近光纤悬臂的部分与致动器的自由端固定连接。

进一步优选的，所述的光纤扫描装置还包括基座和盖板，所述的驱动器包括沿自后至前的方向依次设置的连接部和致动器，致动部的固定端与连接部固定连接，连接部的外表面设置有多个第一电连接件，各第一电连接件分别通过对应的导电件与致动器的对应的电信号引脚连接，所述的第一电连接件设置于连接部的后侧，连接部前侧未设置第一电连接件的部分外套装管状壳体，致动器位于管状壳体内，基座上设置有用于安装连接部及管状壳体且沿前后方向延伸的凹槽，凹槽的内壁设置有与第一电连接件一一对应设置的第二电连接件；连接部及管状壳体的后部安装于凹槽内，且第一电连接件与对应的第二电连接件相接触，盖板与基座固定连接，并将管状壳体压紧固定于凹槽内。

从而，所述的压板压覆于管状壳体的外表面，优选的，凹槽内表面的形状与管状壳体的外表面形状相配合，以使得管状壳体的外表面与凹槽的内表面相贴合。

优选的，所述的连接部的前端设置有用于安装致动器的安装孔，致动器的后端固定安装于安装孔内。

优选的，凹槽的前部和上部均开口，盖板的一侧通过沿前后方向延伸的铰接轴铰接于凹槽左侧或右侧的基座上，盖板绕铰接轴旋转盖合于凹槽上部，并通过连接件与基座固定连接，装管状壳体位于凹槽内的部分由盖板压紧固定。从而驱动器的后端固定于凹槽内，驱动器的前端向前延伸并超出凹槽。可选的，所述的连接件可为连接螺栓、连接卡扣、粘接连接件、焊接连接件等，对此不做限制。

可选的，所述的电信号引脚包括电极引脚、反馈信号引脚和监测信号引脚中的至少一种。

进一步优选的，所述的连接部设置有供光纤穿过的穿孔。进一步的，所述的穿孔可以为贯穿连接部的通孔，也可以是盲孔，盲孔内安装有用于连接光纤的插头。

所述的第一电连接件可以为贴覆于连接部外表面的金属片或金属环；也可以是嵌入连接部内部或一体成型于连接部内的金属件，并具有用于与第二电连接件接触连接的接触部，接触部可以为弧形面、环形面等，也可以为触点。所述的致动器上的每个电信号引脚均通过一个导电件连接对应的第一电连接件，当然各导电件之间相互绝缘，各第一电连接件间也相互绝缘。所述的导电件可以为导线、金属件等用于导电的部件。优选的，所述的导电件为印制导线，从而能够避免导电件对致动器振动性能的影响。

所述的第二电连接件可以为贴敷于凹槽内表面的金属片或金属环；也可以是嵌入基座内部或一体成型于基座内的金属件，并具有用于与第一电连接件接触连接的接触部，接触部可以为弧形面、环形面等，也可以为插针、触点等导电结构件。各第二电连接件均通过设置于基座上的导电件与外部相应的器件连接。

作为一种优选的实施例，所述的第一电连接件为设置于连接部外表面的多个金属环，多个金属环沿轴向依次间隔设置，相邻金属环间设置有绝缘部件，所述的第二电连接件为设置于凹槽内的多个导电插针，导电插针与金属环一一对应设置。进一步优选的，所述的导电插针固定设置于电路板上，基座设置有供导电插针穿入凹槽内的安装孔，导电插针插装于安装孔内，电路板与机座固定连接。进一步优选的，所述的电路板上设置有usb插口，usb插口通过导电件分别连接各导电插针，usb插口通过数据线连接外部控制装置。

所述的连接部与基座之间设置有用于固定连接此两部件的可拆装连接结构。所述的可拆装连接结构可以为插销连接结构，也可以为卡接结构，也可以为螺栓连接结构。所述的插销连接结构可以为基座和连接部上均设置有销孔，待连接部插装入插孔后，插销依次穿入基座和连接部的销孔，以实现两者的连接。所述的卡接结构可以为连接部的外表面设置有凸起或凹槽，插孔的内表面设置有与连接部相配合的凹槽或凸起，从而凸起卡接于对应的凹槽内。所述的螺栓连接结构可以为基座和连接部均设置有用于连接螺栓的连接孔，基座和连接部通过螺栓实现固定连接。

所述的连接部与致动器可以为一体成型结构。优选的，为了降低加工难度，特别是为降低连接部的加工难度，所述的连接部和致动器为两个分别单独加工的部件，连接部通过连接件与致动器固定连接。优选的，所述的连接部连接致动器的一端具有用于连接连接件的连接孔，致动器连接连接部的一端具有用于连接插接件的连接孔，连接件的两端分别插装于连接部的所述连接孔内和致动器的所述连接孔内，并均固定连接，如螺钉固定、焊接固定、胶粘固定等。优选的，所述的连接件为柱型。进一步优选的，所述的连接件内部设置有供连接第一电连接件与致动器的电信号引脚的导电件或光纤通过的穿孔。进一步优选的，所述的致动器内部也设置有用于供光纤通过的穿孔，从而光纤依次穿过连接部的穿孔、连接件的穿孔和致动器的穿孔，并以悬臂支撑的方式固定于致动器的自由端。

优选的，所述的致动器为管状致动器，此时管状致动器的内孔即为连接连接件的连接孔和供光纤穿过的穿孔。所述的管状致动器可以为二分管或四分管压电致动器，也可以管状主体的外表面设置有压电陶瓷片。此时，为了增强光纤与致动器间的连接稳固性，所述管状致动器的自由端的内孔内固定安装有一个插芯，所述的插芯内部设置有供光纤穿过的穿孔，位于管状致动器内孔内的光纤从插芯的穿孔穿出并与插芯固定连接。光纤穿出插芯的部分构成光纤悬臂，且光纤与插芯通过胶粘或焊接或其他固定方式与插芯固定连接。也可选的，所述的致动器为双压电晶片致动器。

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：

本实用新型能够实现光纤致动器与镜头的精确装配固定，提高了装配精度的同时降低了装配难度。本实用新型方便了驱动器的安装和拆换，驱动器安装于基座的凹槽内并由压板压紧固定即可实现驱动器的电性连接，整个驱动器为一个单独的部件，方便更换维修，操作难度低。

附图说明

图1为现有光纤扫描器的结构示意图；

图2为本实用新型一种实施例的结构示意图；

图3为图2所示实施例的筒形结构与镜头座连接结构示意图；

图4为图2所示实施例的筒形结构与镜头座连接剖视结构示意图；

图5为本实用新型去除镜头座后的剖视结构示意图；

图6为本实用新型基座上凹槽及电路板的结构示意图；

图7为本实用新型基座上凹槽及电路板另一视角的结构示意图。

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装置，用以更好的实现光路连接和结构连接。

如图2-图4所示，所述的一种光纤扫描装置，包括光纤扫描组件、固定套装于光纤扫描组件外部的管状壳体1和镜头座2，镜头座2内安装有镜头组件21，以光纤扫描组件光束出射的方向为前，优选的，所示的管状壳体1的前端超出光纤扫描组件，当然也可以平齐或不超出，只要光纤扫描组件与镜头座2内的镜头组件21位置相配合即可，镜头座2安装于管状壳体1的前端，镜头座2连接管状壳体1的一端为筒形结构22，筒形结构22套装于管状壳体1前端的外部，筒形结构22上沿周向设置有至少三个螺栓紧固结构，每个螺栓紧固结构均包括至少两个沿轴向依次设置的紧固螺栓23，筒形结构22上设置有用于安装紧固螺栓23的螺纹通孔，紧固螺栓23安装于对应的螺纹通孔内且紧固螺栓23的末端压紧于管状壳体1的外表面。

从而通过调整各螺栓紧固结构的紧固螺栓23的旋入深度，可以调节镜头座2相对于管状壳体1的位置，可以实现镜头组件21相对于光纤扫描组件的左右、上下、前后的位置调节，并且可以在一定范围内实现镜头组件21相对于光纤扫描组件的偏转调节。使得镜头组件21可位置调节的准确定位于光纤扫描组件的前方，使得镜头组件21可精确定位于适配光纤扫描组件的位置。

进一步优选的，如图4所示，所述的紧固螺栓23接触管状壳体1的一端的端部为球头结构24，球头结构24与管状壳体1的外表面之间通过固化胶25粘接固定。所述的球头结构24是指紧固螺栓23接触管状壳体1的一端的端面为球面。对于光纤扫描组件和镜头组件21间的定位精度最高可到达微米级，由于旋拧紧固螺栓23很难做到同时旋紧或旋紧程度一致，这就导致旋紧紧固螺栓23过程中就会造成镜头座2与管状壳体1间产生不可控的相对位移，难以做到精确定位固定。而采用具有球头结构24的紧固螺栓23可以仅用于对管状壳体1和镜头座2的预定位，由于预定位旋紧力小，故容易实现精确定位，然后在完成预定位后的球头结构24与管状壳体1之间填充固化胶25，由于固化胶25外围无阻力限制，固化胶25固化过程中产生的应力均是通过外围释放，不会对球形结构的端面和管状壳体1的表面产生沿管状壳体1径向方向的力，即不会对管状壳体1和镜头座2的预定位造成影响，固化胶25的固化不会造成管状壳体1和镜头座2之间的相对位移，实现了牢固连接的同时保证了定位精度。

如图5所示，所述的光纤扫描组件包括驱动器3和光纤4，所述的驱动器3包括致动器，致动器的两端分别为自由端和固定端，所述的光纤4以悬臂支撑的方式固定安装于致动器的自由端。即，光纤4出射光束的一端超出致动器的自由端形成光纤悬臂，光纤4靠近光纤悬臂的部分与致动器的自由端固定连接。

进一步优选的，如图5、图6、图7所示，所述的光纤扫描装置还包括基座5和盖板6，所述的驱动器3包括沿自后至前的方向依次设置的连接部32和致动器，致动部的固定端与连接部32固定连接，连接部32的外表面设置有多个第一电连接件71，各第一电连接件71分别通过对应的导电件与致动器的对应的电信号引脚连接，所述的第一电连接件71设置于连接部32的后侧，连接部32前侧未设置第一电连接件的部分外套装管状壳体1，致动器位于管状壳体1内，基座5上设置有用于安装连接部32及管状壳体1且沿前后方向延伸的凹槽51，凹槽51的内壁设置有与第一电连接件71一一对应设置的第二电连接件72；连接部32及管状壳体1的后部安装于凹槽51内，且第一电连接件71与对应的第二电连接件72相接触，盖板6与基座5固定连接，并将管状壳体1压紧固定于凹槽51内。

从而，所述的压板压覆于管状壳体1的外表面，优选的，凹槽51内表面的形状与管状壳体1的外表面形状相配合，以使得管状壳体1的外表面与凹槽51的内表面相贴合。

优选的，所述的连接部32的前端设置有用于安装致动器的安装孔，致动器的后端固定安装于安装孔内。

优选的，凹槽51的前部和上部均开口，盖板6的一侧通过沿前后方向延伸的铰接轴铰接于凹槽51左侧或右侧的基座5上，盖板6绕铰接轴旋转盖合于凹槽51上部，并通过连接件与基座5固定连接，装管状壳体1位于凹槽51内的部分由盖板6压紧固定。从而驱动器3的后端固定于凹槽51内，驱动器3的前端向前延伸并超出凹槽51。可选的，所述的连接件可为连接螺栓、连接卡扣、粘接连接件、焊接连接件等，对此不做限制。

可选的，所述的电信号引脚包括电极引脚、反馈信号引脚和监测信号引脚中的至少一种。

进一步优选的，所述的连接部32设置有供光纤穿过的穿孔。进一步的，所述的穿孔可以为贯穿连接部32的通孔，也可以是盲孔，盲孔内安装有用于连接光纤的插头。

所述的第一电连接件71可以为贴覆于连接部32外表面的金属片或金属环；也可以是嵌入连接部32内部或一体成型于连接部32内的金属件，并具有用于与第二电连接件72接触连接的接触部，接触部可以为弧形面、环形面等，也可以为触点。所述的致动器上的每个电信号引脚均通过一个导电件连接对应的第一电连接件71，当然各导电件之间相互绝缘，各第一电连接件71间也相互绝缘。所述的导电件可以为导线、金属件等用于导电的部件。优选的，所述的导电件为印制导线，从而能够避免导电件对致动器振动性能的影响。

所述的第二电连接件72可以为贴敷于凹槽51内表面的金属片或金属环；也可以是嵌入基座5内部或一体成型于基座5内的金属件，并具有用于与第一电连接件71接触连接的接触部，接触部可以为弧形面、环形面等，也可以为插针、触点等导电结构件。各第二电连接件72均通过设置于基座5上的导电件与外部相应的器件连接。进一步优选的，所述的电路板8上设置有usb插口81，usb插口81通过导电件分别连接各导电插针，usb插口81通过数据线82连接外部控制装置。

作为一种优选的实施例，所述的第一电连接件为设置于连接部32外表面的多个金属环，多个金属环沿轴向依次间隔设置，相邻金属环间设置有绝缘部件，所述的第二电连接件为设置于凹槽51内的多个导电插针，导电插针与金属环一一对应设置。进一步优选的，所述的导电插针固定设置于电路板8上，基座5设置有供导电插针穿入凹槽51内的安装孔，导电插针插装于安装孔内，电路板8与机座固定连接。

所述的连接部32与基座5之间设置有用于固定连接此两部件的可拆装连接结构。所述的可拆装连接结构可以为插销连接结构，也可以为卡接结构，也可以为螺栓连接结构。所述的插销连接结构可以为基座5和连接部32上均设置有销孔，待连接部32插装入插孔后，插销依次穿入基座5和连接部32的销孔，以实现两者的连接。所述的卡接结构可以为连接部32的外表面设置有凸起或凹槽51，插孔的内表面设置有与连接部32相配合的凹槽51或凸起，从而凸起卡接于对应的凹槽51内。所述的螺栓连接结构可以为基座5和连接部32均设置有用于连接螺栓的连接孔，基座5和连接部32通过螺栓实现固定连接。

所述的连接部32与致动器可以为一体成型结构。优选的，为了降低加工难度，特别是为降低连接部32的加工难度，所述的连接部32和致动器为两个分别单独加工的部件，连接部32通过连接件与致动器固定连接。优选的，所述的连接部32连接致动器的一端具有用于连接连接件的连接孔，致动器连接连接部32的一端具有用于连接插接件的连接孔，连接件的两端分别插装于连接部32的所述连接孔内和致动器的所述连接孔内，并均固定连接，如螺钉固定、焊接固定、胶粘固定等。优选的，所述的连接件为柱型。进一步优选的，所述的连接件内部设置有供连接第一电连接件71与致动器的电信号引脚的导电件或光纤通过的穿孔。进一步优选的，所述的致动器内部也设置有用于供光纤通过的穿孔，从而光纤依次穿过连接部32的穿孔、连接件的穿孔和致动器的穿孔，并以悬臂支撑的方式固定于致动器的自由端。

优选的，所述的致动器为管状致动器，此时管状致动器的内孔即为连接连接件的连接孔和供光纤穿过的穿孔。所述的管状致动器可以为二分管或四分管压电致动器，也可以管状主体的外表面设置有压电陶瓷片。此时，为了增强光纤与致动器间的连接稳固性，所述管状致动器的自由端的内孔内固定安装有一个插芯，所述的插芯内部设置有供光纤穿过的穿孔，位于管状致动器内孔内的光纤从插芯的穿孔穿出并与插芯固定连接。光纤穿出插芯的部分构成光纤悬臂，且光纤与插芯通过胶粘或焊接或其他固定方式与插芯固定连接。也可选的，所述的致动器为双压电晶片致动器。

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。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：

本实用新型能够实现光纤致动器与镜头的精确装配固定，提高了装配精度的同时降低了装配难度。本实用新型方便了驱动器3的安装和拆换，驱动器3安装于基座5的凹槽51内并由压板压紧固定即可实现驱动器3的电性连接，整个驱动器3为一个单独的部件，方便更换维修，操作难度低。

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。

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。