一种扫描致动器及光纤扫描器的制作方法

本技术涉及光纤扫描显示器件，尤其涉及一种扫描致动器及光纤扫描器。

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，其主要用在光纤扫描显示(fsd)技术和光纤扫描内窥镜(fse)技术中。

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，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。如何避免不受控或杂乱的振动分量是提高扫描质量的重要因素之一。

3、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。

4、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，同样处于性能考虑，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。

5、同时，如何避免慢轴致动器与快轴致动器之间的振动耦合，同样是需要考虑的技术问题。上述两篇现有技术对于如何降低慢轴致动器与快轴致动器之间的振动耦合并没有相应的设计。

6、因而，如何在各致动部满足性能参数、不会产生振动耦合的前提下，提高致动器的易于加工，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扫描致动器及光纤扫描器，用以至少解决具有良好抗振动耦合的致动器不易批量生产、批量生产一致性差的技术问题。

2、为了实现上述实用新型目的，本实用新型实施例第一方面提供了一种扫描致动器，包括均呈板状的第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片、第三压电陶瓷片和第四压电陶瓷片，

3、以第一压电陶瓷片所处的平面为水平面，以第一压电陶瓷片的前后两端分别为所述扫描致动器的自由端和固定端；

4、第一压电陶瓷片具有位于前侧的第一致动区域和位于后侧的第二致动区域，第一致动区域的左右两侧分别设置有第一伸缩区域和第二伸缩区域，

5、第二压电陶瓷片与第一压电陶瓷片平行设置并固定贴合设置于第一压电陶瓷片的第二致动区域的正上方或正下方，第三压电陶瓷片与第一压电陶瓷片平行设置并固定贴合设置于第一压电陶瓷片的第一伸缩区域的正上方或正下方，第四压电陶瓷片与第一压电陶瓷片平行设置并固定贴合设置于第一压电陶瓷片的第二伸缩区域的正上方或正下方；

6、在第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片、第三压电陶瓷片和第四压电陶瓷片的驱动下，扫描致动器的自由端相对于其固定端做二维扫描振动。

7、本技术由四片压电陶瓷片通过贴合构成两层结构的板状二维扫描致动器，其各构件均为单片陶瓷片，方便制作加工，批量生产中易于保证产品规格、性能、参数的一致性，对于光纤扫描成像技术而言，致动器的一致性好，是光纤扫描器能够量产的关键因素之一。

8、同时，所述片状结构使得致动器在水平方向和垂直方向的特征频率值差值很大，可以极大降低致动器在两个振动方向上的振动耦合。

9、具体的，第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片、第三压电陶瓷片和第四压电陶瓷片均沿厚度方向极化，第一压电陶瓷片的第二致动区域、第二压电陶瓷片、第三压电陶瓷片以及第四压电陶瓷片的上表面和下表面均对应配合设置有上电极和下电极，各上电极和各下电极均用于通过电极引线连接对应的外部驱动电路以分别驱动第一压电陶瓷片的第二致动区域、第二压电陶瓷片、第三压电陶瓷片以及第四压电陶瓷片沿前后方向伸缩；

10、并且第一压电陶瓷片的第二致动区域与第二压电陶瓷片同步反向伸缩，第三压电陶瓷片和第四压电陶瓷片同步反向伸缩。

11、从而第一压电陶瓷片的第二致动区域与第二压电陶瓷片同步反向伸缩驱动第一压电陶瓷片的自由端沿垂直方向振动，第三压电陶瓷片和第四压电陶瓷片同步反向伸缩驱动第一压电陶瓷片的自由端沿左右方向振动。

12、可选的，所述的第三压电陶瓷片的上表面设置有第一上电极、下表面设置有第一下电极，第四压电陶瓷片的上表面设置有第二上电极、下表面设置有第二下电极，第一压电陶瓷片的第二致动区域的上表面设置有第三上电极、下表面设置有第三下电极，第二压电陶瓷片的上表面设置有第四上电极、下表面设置有第四下电极。

13、可选的，第三压电陶瓷片和第四压电陶瓷片可以具有共用的电极引线。由于第三压电陶瓷片和第四压电陶瓷片做同步反向的伸缩，故若第三压电陶瓷片和第四压电陶瓷片的极化方向相同，则可以使第一上电极和第二下电极共用一个电极引线，使第一下电极和第二上电极共用一个电极引线，这就使得由一路驱动信号通过两个引线，即可同时驱动第一伸缩区域和第二伸缩区域作同步反向伸缩。而若第三压电陶瓷片和第四压电陶瓷片的极化方向相反，则对应使第一上电极和第二上电极共用一个电极引线，使第一下电极和第二下电极共用一个电极引线。

14、可选的，第一压电陶瓷片的第二致动区域与第二压电陶瓷片可以具有共用的中间电极，中间电极设置于第二致动区域与第二压电陶瓷片之间，该中间电极既是第二致动区域的上电极，也是第二压电陶瓷片的下电极，这样就能使得第一压电陶瓷片的第二致动区域和第二压电陶瓷片仅具有三个电极引线，简化线路，并由两路驱动信号分别驱动第二致动区域和第二压电陶瓷片作同步反向伸缩。在此基础上进一步优选的，所述的第一压电陶瓷片的第二致动区域与第二压电陶瓷片的极化方向相同，由于第二致动区域和第二压电陶瓷片作同步反向伸缩，从而除了第二致动区域与第二压电陶瓷片可以共用一个中间电极外，第二致动区域和第二压电陶瓷片剩余的两个电极也可以共用一个电极引线，这就使得由一路驱动信号通过两个引线，即可同时驱动第二致动区域和第二压电陶瓷片作同步反向伸缩。

15、本技术的一些实施例中，为了提高致动器的强度、稳固性和抗震能力，所述的第一压电陶瓷片与第二压电陶瓷片之间设置有介质层，第二压电陶瓷片与第一压电陶瓷片均与介质层紧密贴合并固定连接，第二压电陶瓷片与介质层之间、介质层与第一压电陶瓷片之间均可以通过胶粘接实现固定连接，也可以采用超声波焊接等方式实现固定连接对此不做限制。进一步可选的，所述的介质层为导电介质层或绝缘电介质层。故，当介质层为导电介质层时，第一压电陶瓷片的第二致动区域与第二压电陶瓷片可以将此导电介质层用作两者的共用电极。即第一压电陶瓷片的第二致动区域的下电极与第二压电陶瓷片的上电极为同一个电极，且该共用电极为导电介质层。

16、本技术第二方面提供一种光纤扫描器，其包括上述的扫描致动器和光纤，光纤以悬臂支撑的方式固定设置于第一压电陶瓷片的前端部。光纤的另一端连接光源，光纤悬臂在扫描致动器的驱动下做二维扫描，光源根据光纤悬臂的扫描位置出射对应像素点的光，从而实现光纤二维扫描成像。

17、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：

18、本技术由四片压电陶瓷片通过贴合构成两层结构的板状二维扫描致动器，其各构件均为单片陶瓷片，方便制作加工，批量生产中易于保证产品规格、性能、参数的一致性，对于光纤扫描成像技术而言，致动器的一致性好，是光纤扫描器能够量产的关键因素之一。

19、同时，所述片状结构使得致动器在水平方向和垂直方向的特征频率值差值很大，可以极大降低致动器在两个振动方向上的振动耦合。

20、本技术将第一压电陶瓷片的第一致动区域的左右两侧分别设置第三压电陶瓷片和第四压电陶瓷片，这样的结构极大的减小了驱动电极的面积，从而降低驱动电极的电容，大大降低了驱动功耗。