[发明专利]一种扫描致动器、扫描驱动器及光纤扫描器

说明书

本发明公开了一种扫描致动器，包括致动器本体，致动器本体的前后两端分别为自由端和固定端，自由端相对于固定端沿至少一个垂直于前后方向的轴振动，所述的致动器本体内部和/或表面布设有至少一个质量变化区域，每个质量变化区域均沿前后方向延伸且贯穿致动器本体，致动器本体的各部位被垂直于前后方向的平面截得的截面上各质量变化区域的分布规律相同，质量变化区域内填充有固有频率系数大于或小于致动器本体的固有频率系数的材料。本发明还公开了采用该扫描致动器的扫描驱动器及光纤扫描器。本发明可以在不改变致动器本体长宽厚参数的前提下实现扫描致动器固有频率的增大或降低。

技术领域

本发明涉及光纤扫描器技术领域，尤其涉及一种扫描致动器、扫描驱动器及光纤扫描器。

背景技术

在目前的光纤扫描器的结构中，一般具有一个或多个致动器，各致动器一般选择为相同材料以便于控制、便于制为一体成型或相互固定连接。在某些情况中，需要调节致动器的固有频率以达到所需要的参数或适应所需要的场合。致动器的固有频率一般与致动器的质量、长度、横截面积等参数相关，质量的增减、长度的增减、横截面积的增减均会带来形状上的变化及部件强度的增减，对于安装尺寸受制约或对部件强度有要求的工况，致动器的固有频率是很难进行调节的。

发明内容

本发明提供一种扫描致动器，用以在不改变体积参数或较小改变体积参数的前提下实现扫描致动器固有频率的增大或降低。本发明进一步还提出了采用该扫描致动器的扫描驱动器及光纤扫描器。

为了实现上述发明目的，本发明实施例第一方面提供了一种扫描致动器，包括致动器本体，致动器本体的前后两端分别为自由端和固定端，自由端相对于固定端沿至少一个垂直于前后方向的轴振动，所述的致动器本体内部和/或表面布设有至少一个质量变化区域，每个质量变化区域均沿前后方向延伸且贯穿致动器本体，致动器本体的各部位被垂直于前后方向的平面截得的截面上各质量变化区域的分布规律相同，质量变化区域内填充有固有频率系数大于或小于致动器本体的固有频率系数的材料，所述的固有频率系数为式中，Y为材料的杨氏模量，ρ为材料的密度。

致动器本体的各部位被垂直于前后方向的平面截得的截面上各质量变化区域的分布规律相同是指各质量变化区域在各截面上所处的位置及其面积占整个截面面积的比例均相同。即致动器本体的各部位被垂直于前后方向的平面截得的各截面是完全相同的或按比例放大或缩小的。

具体来说，当致动器本体为截面相同的柱型时，同一个质量变化区域的各部位被垂直于前后方向的平面截得的截面均相同，从而致动器本体的各部位被垂直于前后方向的平面截得的各截面是完全相同的。当致动器本体为变截面柱型时，则同一个质量变化区的各部位的变化规律与致动器本体的各部位的变化规律相同，从而使得各质量变化区域在各截面上所处的位置及其面积占整个截面面积的比例均相同；这样既保证了密度的均匀分布，也使得增设质量变化区域后的致动器本体的截面惯性矩保持不变。

致动器本体本身构成悬臂梁结构，其固有频率公式为式中，f_n是第n阶基振频率；v_n为n阶频率系数，1阶频率系数为v₁＝1.875。M_e＝0.236ρV，Y为材料的杨氏模量(GPa)，I为截面惯性矩,ρ为材料的密度(kg·m^-3)。

故对于尺寸不变的均匀梁，式中L、I、ρ均可看作常数，故影响f_n的参数仅为的值，故将该的值视作固有频率系数。

质量变化区域内填充有固有频率系数大于或小于致动器本体的固有频率系数的材料，从而可以在不改变致动器本体长宽厚参数的前提下实现扫描致动器固有频率的增大或降低，从而避免致动器本体长宽厚参数改变而带来的缺陷。