[发明专利]一种光纤扫描器及投影设备

说明书

本发明公开了一种光纤扫描器，包括壳体，封装在壳体内的光纤、致动器和投影物镜，其中：光纤包括纤芯和内包层；所述光纤固定在致动器上，一端超出致动器形成光纤悬臂，所述光纤悬臂出光端的纤芯端面向内凹陷，形成负光焦度，使得纤芯端面的等效发光面反向聚焦在纤芯内部；投影物镜设置在光纤悬臂出光光路上，用于对所述等效发光面进行聚焦成像。相应的，本发明还提供了一种投影设备，采用前述光纤扫描器，由于将光纤扫描器的纤芯端面设计为向内凹陷，形成负光焦度，使得纤芯端面的等效发光面反向聚焦在纤芯内部，形成一个投影面积小于端面的虚像，投影物镜对所述等效发光面进行聚焦成像，形成小光斑，能有效提升投影设备的分辨率。

技术领域

本发明涉及图像显示领域，尤其涉及一种光纤扫描器及采用该光纤扫描器的投影设备。

背景技术

光纤扫描技术是一种利用致动器控制光纤摆动从而出射光线照亮一个面的技术，该技术主要用在光纤扫描显示(FSD，Fiber scanning display)设备和光纤扫描内窥镜(FSE，Fiber scanning endoscope)中，具有扫描器体积小、成本低、亮度高等优势。

在FSD和FSE中，影响最终成像质量的因素有很多，例如：致动器驱动频率、光纤摆幅、出光光斑大小等。其中，出光光斑大小决定了出射图案的像素点大小。在FSD显示的图像中，像素点尺寸越小，像素点互相之间则能排列得更密集，图像分辨率提升潜力就越大，因此，如何缩小出光光斑大小，是光纤扫描技术亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤扫描器及采用该光纤扫描器的投影设备，将光纤扫描器的纤芯端面设计为向内凹陷，形成负光焦度，使得纤芯端面的等效发光面反向聚焦在纤芯内部，缩小了纤芯端面的等效发光面，从而缩小经过投影物镜后的像素点尺寸。

为了实现本发明的目的，本发明提出了一种光纤扫描器，包括壳体，封装在壳体内的光纤、致动器和投影物镜，其中：光纤包括纤芯和内包层；

所述光纤固定在致动器上，一端超出致动器形成光纤悬臂，所述光纤悬臂出光端的纤芯端面向内凹陷，形成负光焦度，使得纤芯端面的等效发光面反向聚焦在纤芯内部；投影物镜设置在光纤悬臂出光光路上，用于对所述等效发光面进行聚焦成像，投影物镜设置在距离等效发光面一个物距距离，即等效发光面处于投影物镜的物距位置上。

优选的一种方式为，所述光纤悬臂出光端的纤芯端面为内凹的弧面。

优选的另一种方式为，所述光纤悬臂出光端的纤芯端面为内凹的锥面。

进一步的，所述锥面为单锥角面，双锥角面，三锥角面或渐变锥角面中的一种。

进一步的，所述纤芯端面内凹锥面的锥角范围为：100度≤锥角≤150度。

优选的，在上述任一种方式中，纤芯端面的等效发光面是指：不同入射角度的光通过内凹表面对应不同瑞利长度，所有瑞利长度对应的光斑重叠组合在一起的面称为等效发光面。

优选的在上述任一种方式中，在所述纤芯端面的内凹表面上设置有微结构阵列，所述微结构阵列构成超表面，且微结构阵列的排布使该超表面带有负光焦度。

优选的在上述任一种方式中，所述光纤悬臂出光端的部分光纤为渐变折射率GRIN光纤。

相应的，本发明还提出一种投影设备，包括至少一组如上述任一种方式所述的光纤扫描器。

与现有技术相比，本发明主要的有益效果为：