一种摆幅检测方法、光纤扫描器件及可读存储介质

技术领域

本发明涉及投影显示领域，尤其涉及一种摆幅检测方法、光纤扫描器件及可读存储介质。

背景技术

光纤扫描显示技术(fiber scanning display，FSD)的成像原理是，通过致动器带动光纤进行预定二维扫描轨迹的运动，并调制光源输出待显示图像的每个像素点对应的光，然后，通过光纤将待显示图像的每个像素点对应的光逐一投射到投影面上，形成投射画面。

在FSD扫描显示技术中，光纤摆幅的长期稳定性对保持图像尺寸的恒定性至关重要，尤其在图像拼接和双目融合的场合中。然而，由于器件老化和环境条件变化，尽管光纤扫描器件的驱动信号保持不变，光纤摆幅还是可能会改变。

为了保持图像稳定性，对于光纤摆幅，需要引入反馈控制。目前常用的方案是，通过使用外部传感器来检测致动器、光纤的振动，或者通过光电设备检测图像路径，从而实现反馈控制。但使用外部传感器的方案又需要额外的检测电路，导致系统复杂化，增加系统体积，功耗和成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种摆幅检测方法、光纤扫描器件及可读存储介质，，用于解决解决现有技术中的反馈控制方案需要额外增加传感器和检测电路，会增加系统体积，功耗和成本的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明实施例第一方面提供个摆幅检测方法，应用于光纤扫描器件中，所述光纤扫描器件包括致动器和固定在所述致动器上的光纤；所述光纤的至少一侧设置有柔性限位结构，所述柔性限位结构位于所述光纤的振动平面上；

在所述致动器振动过程中，检测用于表征所述光纤是否接触到所述柔性限位结构的反馈信号；

根据所述反馈信号的状态，判断所述光纤是否接触到所述柔性限位结构；

在判断结果为是时，确定当前光纤摆幅为所述光纤能够接触到所述柔性限位结构时的设定摆幅。

可选的，所述方法还包括：

在所述判断结果为是时，记录施加在所述致动器上的当前驱动电压；

根据所述设定摆幅、所述光纤的额定摆幅、所述当前驱动电压和设定的函数关系，计算所述致动器的额定驱动电压。

可选的，所述设定的函数关系为

其中，V

可选的，在所述致动器振动过程中，检测用于表征所述光纤是否接触到所述柔性限位结构的反馈信号，包括：

在所述致动器振动过程中，逐渐增加施加在所述致动器上的驱动电压；

在增加所述驱动电压的过程中，通过所述致动器或所述光纤扫描器件的驱动回路采集所述反馈信号。

可选的，通过所述光纤扫描器件的驱动回路采集所述反馈信号，包括：

在所述光纤扫描器件的驱动回路中，采集所述致动器的电压信号或电流信号作为反馈信号。

可选的，根据所述反馈信号的状态，判断所述光纤是否接触到所述柔性限位结构，包括：

判断所述反馈信号是否失真，若所述反馈信号失真，则确定所述光纤接触到所述柔性限位结构。

可选的，所述设定摆幅略大于所述光纤的额定摆幅。

本发明实施例第二方面提供一种光纤扫描器件，包括：

致动器和固定在所述致动器上的光纤；

所述光纤的至少一侧设置有柔性限位结构，所述柔性限位结构位于所述光纤的振动平面上；

控制器，用于在所述致动器振动过程中，检测用于表征所述光纤是否接触到所述柔性限位结构的反馈信号；

根据所述反馈信号的状态，判断所述光纤是否接触到所述柔性限位结构，并判断结果为是时，确定当前光纤摆幅为所述光纤能够接触到所述柔性限位结构时的设定摆幅。

本发明实施例第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面所述方法的步骤。

本发明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：

本发明实施例的方案中，所述光纤的至少一侧设置有柔性限位结构，所述柔性限位结构位于所述光纤的振动平面上；所述致动器在大于额定电压的驱动电压下振动时，所述光纤能够接触到所述柔性限位结构，当光纤能够接触到所述柔性限位结构时，反馈信号的状态会发生改变，进而可以通过反馈信号的状态，确定所述光纤当前摆幅达到设定摆幅。本发明实施例中的方案不需要外部传感器，不会增加系统体积，功耗和成本，并且能够消除器件自身性能老化影响，准确的检测光纤摆幅。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为本发明实施例提供的光纤显示器件的俯视图；

图2为本发明实施例提供的光纤摆动的示意图；

图3为本发明实施例提供的摆幅检测方法的流程示意图；

图4A为本发明实施例提供的检测快轴方向的光纤摆幅的示意图；

图4B为图4A所示结构的侧视图；

图5为本发明实施例提供的压电反馈信号的检测电路示意图；

图6为本发明实施例提供的光纤扫描器件的控制流程示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

本发明实施例中，首先对光纤扫描器件的结构进行说明。请参考图1，图1为本发明实施例中的光纤扫描器件的俯视图，包括致动器10和固定在所述致动器10上的光纤20，在致动器10振动时，带动光纤20在空间中摆动。关于光纤20的设置方式，可以固定在致动器10的表面，也可以从致动器10的中间穿出，或者采用其他设置方式，光纤20超出所述致动器10端部的部分为光纤20的悬臂。一般来说，致动器10的工作频率选取在光纤20的谐振频率附近，使得光纤20振动时能够达到较大摆幅。

在光纤20的至少一侧设置有柔性限位结构30，所述柔性限位结构30位于所述光纤20的振动平面上，其位置设置在扫描显示器件正常工作时的光纤摆幅位置(即额定摆幅)和光纤极限摆幅位置之间。所述致动器10在大于额定电压的驱动电压下振动时，所述光纤20能够接触到所述柔性限位结构30，所述光纤20的摆幅达到设定摆幅，如图2所示。

如图3所示，为本发明实施例提供的摆幅检测方法的流程示意图，包括以下步骤。

步骤301，在所述致动器振动过程中，检测用于表征所述光纤是否接触到所述柔性限位结构的反馈信号。

步骤302，根据所述反馈信号的状态，判断所述光纤是否接触到所述柔性限位结构。

步骤303，在判断结果为是时，确定当前光纤摆幅为所述光纤能够接触到所述柔性限位结构时的设定摆幅。

上述方案中，通过反馈信号的状态反映光纤20与柔性限位结构30之间的接触状态，确定所述光纤20当前摆幅是否达到设定摆幅，本发明实施例中的方案不需要外部传感器，不会增加系统体积，功耗和成本，并且能够消除器件自身性能老化影响，准确的检测光纤摆幅。

本发明实施例中，柔性限位结构30可单侧设置也可双侧设置。柔性限位结构30的长度小于光纤20的悬臂长度，以防止光纤端面与柔性限位结构30接触，损伤光纤端面或光纤端面透镜。柔性限位结构30与光纤20接触部位硬度远小于光纤，且柔性限位结构30上无尖锐结构，防止与光纤20接触时损伤光纤20。

在检测光纤20的摆幅时，使用略大于扫描显示器件的额定电压的驱动电压，光纤20的中部可以接触到柔性限位结构30。柔性限位结构30悬臂端的谐振频率远离扫描显示器件的工作频率，避免发生共振。

本发明实施例中，柔性限位结构30可以固定于致动器10端面，还可以设置在所述致动器10的基座上，或者封装壳体上，本发明对此不做限制。

当柔性限位结构30固定于致动器10端面，致动器10弯曲时，柔性限位结构30随致动器10和光纤20一起运动，防止光纤扫描器件跌落时光纤20撞击柔性限位结构30撞断光纤端面。同时，由于柔性限位结构30位于光纤20外侧，在跌落时还可以可起到缓冲作用，保护光纤20。

由于柔性限位结构30的谐振频率远离致动器10的工作频率，在致动器10振动时，柔性限位结构30不会发生共振。光纤扫描器件正常工作的情况下，光纤20在额定摆幅振动，光纤20不会与柔性限位结构30接触。光纤摆幅略大于额定摆幅时，光纤20会与柔性限位结构30接触。

本发明实施例中，假设光纤20能够在X方向(水平方向)和Y方向(竖直方向)振动，其扫描模式可以为栅格式、利萨如或螺旋式扫描。以栅格式扫描为例，X方向工作频率远大于Y方向工作频率，因此，X方向又称为快轴方向，Y方向又称为慢轴方向。如图4A和图4B所示，图4A为检测快轴方向的光纤摆幅的示意图，图4B为侧视图，其中，光纤20一侧粘接有柔性限位结构30，柔性限位结构30位于光纤20的振动平面，即XZ平面上，其中，Z方向表示光纤20的延伸方向。

接下来，对如何通过柔性限位结构30检测光纤摆幅进行说明。

本发明实施例中，可以通过检测压电反馈信号，实现判断所述光纤20是否接触到所述柔性限位结构30。例如，可采用阻抗分析法，LC谐振反馈等方法检测响应驱动轴的工作状态。在光纤20接触到柔性限位结构30之后，光纤扫描器件的驱动回路中的电流信号或谐振电压信号等会发生明显异常。因此，通过反馈信号可以判断出光纤20与柔性限位结构30之间的接触状态，从而确定光纤20是否达到设定摆幅。

在一种可能的实施方式中，还可以根据设定摆幅、光纤20的额定摆幅以及驱动电压之间函数关系，计算所述致动器10保持额定摆幅需要的驱动电压，从而通过调整驱动电压，使得光纤摆幅能够长期稳定的保持在额定摆幅。

假设光纤额定摆幅为A

通过致动器10驱动光纤20振动，逐渐增加驱动电压，使光纤摆幅逐渐增加，在这个过程中，通过检测压电反馈信号检测光纤扫描器件是否正常振动。

由于在光纤20接触到柔性限位结构30之后，光纤扫描器件的驱动回路中的电流信号或谐振电压信号等会发生明显异常。因此，在压电反馈信号反映振动明显异常时，可以确定当前光纤摆幅为A

通过上述函数关系可以计算出光纤摆幅为额定摆幅A

本发明实施例中，以LC谐振反馈为例对压电反馈信号的检测进行说明。

如图5所示，为压电反馈信号的检测电路示意图。驱动回路包括压电致动器C1，与压电致动器C1串联的电感L1和电压源V1。本发明实施例的方案中，将谐振端FB电压信号作为压电反馈信号，在快轴正常驱动时，快轴驱动回路中的谐振端FB电压信号为稳定的正弦波，而当光纤20接触到柔性限位结构30时，致动器10振动受到干扰，FB端电压信号会出现严重失真，因此，可以通过检测FB端电压信号是否异常判断光纤20是否接触到柔性限位结构30。

如图6所示，为光纤扫描器件的控制流程示意图，在光纤扫描器件运行过程中，控制器60通过驱动模块61控制致动器62振动，并通过电压检测模块63检测压电反馈信号，然后，基于检测到的压电反馈信号判断光纤20是否接触到柔性限位结构30，并在光纤20刚好接触到柔性限位结构30时，进一步计算出光纤20保持额定摆幅所需的驱动电压，反馈控制过程可以在光纤扫描器件初始化过程中进行，也可以在工作过程中根据用户指令进行，以保证光纤20的额定摆幅保持稳定。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种光纤扫描器件，所述光纤扫描器件的结构和反馈控制方案如前述实施例中所述，本说明书在此不再详述。

在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的摆幅检测方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为存储器，上述程序指令可由投影显示设备的处理器执行以完成上述的摆幅检测方法。

在另一示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含能够由可编程的装置执行的计算机程序，该计算机程序具有当由该可编程的装置执行时用于执行上述的摆幅检测方法的代码部分。

本发明实施例中，以光纤扫描器件为基础的扫描显示技术可应用于头戴式AR(英文全称：Augmented Reality；中文名称：增强现实)设备、头戴式VR英文全称：VirtualReality；中文名称：虚拟现实)设备、投影电视、投影仪等等，应用十分广泛。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，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。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明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。