專利名稱：二維靜電掃描振鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種利用靜電的作用進(jìn)行掃描的二維靜電掃描振鏡，主要適用于小功率激光的掃描，如激光投影機(jī)等。該二維靜電掃描振鏡可在同一個(gè)有特殊結(jié)構(gòu)的振鏡上同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)維度的振動(dòng)，從而有效的減小了振鏡系統(tǒng)的體積，也進(jìn)一步增加了掃描的速度和掃描的靈活性。
背景技術(shù)：
激光具有獨(dú)特的光學(xué)特性，如單色性高，方向性強(qiáng)等特點(diǎn)，使得激光投影設(shè)備，可以具有色彩逼真，色彩范圍廣，像素精細(xì)等優(yōu)點(diǎn)，且可以在任意距離投射出相當(dāng)完美的畫(huà)面，無(wú)需反復(fù)調(diào)整焦距，這是其他形式的投影設(shè)備均無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。正因如此，激光投影設(shè)備越來(lái)越受到關(guān)注。隨著藍(lán)色(473nm)激光二極管的出現(xiàn)，使得制造基于激光二極管的小型化(家庭用)激光投影設(shè)備已經(jīng)成為可能。但是，要想實(shí)現(xiàn)激光投影，除激光光源以外，還需要激光的掃描設(shè)備，使激光成像。以往的激光掃描設(shè)備，一般都使用掃描棱鏡或電磁振鏡系統(tǒng)。掃描棱鏡系統(tǒng)的核心部件是一個(gè)有多個(gè)反射鏡面的可旋轉(zhuǎn)棱鏡，激光照射到棱鏡上，可被以一定角度發(fā)射回來(lái)，當(dāng)棱鏡旋轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)射角也隨之變化，即達(dá)到了掃描的目的。但因?yàn)樗慕Y(jié)構(gòu)特點(diǎn)，此時(shí)的掃描為一條直線。要實(shí)現(xiàn)二維掃描，就需要兩個(gè)旋轉(zhuǎn)棱鏡，或是用另一個(gè)振鏡才能完成。所以其體積笨重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功效低，難以實(shí)現(xiàn)高速掃描，機(jī)械磨損嚴(yán)重，而且掃描的角度為一恒定值，即畫(huà)面在固定距離上的投影大小是一個(gè)定值，要想改變畫(huà)面的大小，只能使用鏡頭等其他輔助方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。而電磁振鏡系統(tǒng)，使用電磁力作為動(dòng)力，使電磁振鏡電機(jī)的軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)振動(dòng)，從而使與其相連的小反射鏡隨之振動(dòng)，達(dá)到往復(fù)掃描的效果。但要實(shí)現(xiàn)二維掃描，仍然需要兩個(gè)振鏡才能完成。而且由于使用線圈，使它的工作電流較大，容易發(fā)熱，體積難以縮小。而且由于是往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量造成振動(dòng)速度不易提高，難以實(shí)現(xiàn)基本無(wú)閃爍的掃描效果。而其他的聲光、電光等掃描方法，由于其成本等其他問(wèn)題，也未能很好的普及。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上文所述，設(shè)計(jì)了本發(fā)明。其使用靜電力的相互作用使振鏡偏轉(zhuǎn)，并使用特殊的支撐結(jié)構(gòu)，使其能夠同時(shí)在兩個(gè)方向上產(chǎn)生振動(dòng)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)了掃描系統(tǒng)的小型化。由于振動(dòng)部件的結(jié)構(gòu)小巧，質(zhì)量極小，也提高了掃描速度。而且該掃描系統(tǒng)基本無(wú)機(jī)械摩擦，磨損小。同時(shí)還具有噪音小，功耗小，發(fā)熱低，成本低等諸多優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用靜電作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的小型二維靜電掃描振鏡，其包括1、導(dǎo)電反光振膜(10)，2、驅(qū)動(dòng)電極(20)，3、保護(hù)支架(30)，4、保護(hù)玻璃窗口(40)。其特征為1、本系統(tǒng)的核心部件是一個(gè)能導(dǎo)電，能產(chǎn)生鏡面反射，并延伸出4個(gè)弧形彈性支架的一體化成形的振動(dòng)膜(10)，該振膜在彈性支架的支撐下可以做兩個(gè)維度的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)；2、在振膜的下面是電路板(20)，其上有4個(gè)驅(qū)動(dòng)電極(20a～20d)和一對(duì)為振膜提供電壓的電極(20e，20f)；3、振膜導(dǎo)電層連接在電路板上，并由天井狀的保護(hù)支架(30)保護(hù)；4、窗口由鍍有增透膜的玻璃(40)封裝，以防止灰塵。為增大電場(chǎng)強(qiáng)度，可在玻璃上鍍上與電路板驅(qū)動(dòng)電極(20a～24d)一一對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電電極(可不用)，使電場(chǎng)更強(qiáng)。并可將其內(nèi)部空間抽成真空，以減少振膜振動(dòng)時(shí)的空氣阻力(可不用)。
相比其他方法，本發(fā)明不需掃描棱鏡或電磁振鏡系統(tǒng)的線圈，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小巧，振動(dòng)速度高，工作效率高，成本低，耗電少，而且最重要的是，可以在同一個(gè)振鏡上同時(shí)完成X、Y兩個(gè)方向上的掃描，可通過(guò)改變出入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)隨意改變掃描方式，且掃描幅度易于調(diào)節(jié)，也易于通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行無(wú)像素?fù)p失的梯形校正等圖像糾正。
四

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明圖1是該系統(tǒng)的整體透視圖，其中包括反光振膜(10)、底層電極(20)、保護(hù)支架(30)和保護(hù)玻璃窗口(40)。有些部分被剖切，如玻璃窗口(40)，保護(hù)支架(30)以及導(dǎo)電反光振膜(10)。
圖2是該系統(tǒng)的核心部件反光振膜。如圖所示，其中方形的10a為反射面，10b為弧形彈性支架。
圖3是加有應(yīng)力釋放口反光振膜。
圖4是該系統(tǒng)的整裝示意圖。
圖5是驅(qū)動(dòng)電極。
圖6是振膜與電路板之間的裝配示意圖。
圖7是保護(hù)支架(已剖切)與振膜、電路板的裝配示意圖。
五具體實(shí)施例方式1、反光振膜反光振膜由彈性好、耐疲勞的薄膜制成，其整體(包括彈性支架及其底座)上面鍍有可導(dǎo)電又可反光的金屬膜，或直接用金屬膜制作。如圖2所示，其中方形的10a為反射面，可以產(chǎn)生高質(zhì)量的鏡面反射。10b為弧形彈性支架。當(dāng)此振膜不受外力時(shí)，成圖2中所示形狀，水平靜止，并高于支架腳所在的水平面。安裝在驅(qū)動(dòng)電極上時(shí)，如圖6所示，10a與四個(gè)驅(qū)動(dòng)電極之間有一縫隙。當(dāng)反射面與驅(qū)動(dòng)電極帶上靜電而受到靜電力時(shí)，可克服支架彈力而產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，從而達(dá)到改變反射角度的目的，由于此振膜沿X方向、Y方向?qū)ΨQ，其底下的電極也有X方向和Y方向兩對(duì)，所以可在同一膜上產(chǎn)生兩個(gè)方向的振動(dòng)。但10a部分的硬度應(yīng)大于10b，或在10b上開(kāi)幾個(gè)對(duì)稱的應(yīng)力釋放口(如圖3)，以使10a在偏轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)因10b的彈力作用發(fā)生形變，影響反射質(zhì)量。
2、驅(qū)動(dòng)電極如圖5所示，其驅(qū)動(dòng)電極可直接由普通的印刷電路板制成。電極20a、20b及20c、20d兩兩相對(duì)，組成兩組電極對(duì)。其中20e、20f與振鏡連接，用于向振鏡提供振鏡的動(dòng)作電壓。20f為檢測(cè)電極，當(dāng)反光振膜與驅(qū)動(dòng)電極連接完畢后，可直接通過(guò)測(cè)量20e與20f之間電阻值的方法，快速確定反光振膜與驅(qū)動(dòng)電極的連接是否完好。
3、整體裝配如圖1、圖4、圖6、圖7所示，反光振膜(10)、驅(qū)動(dòng)電極(20)、保護(hù)支架(30)和保護(hù)玻璃窗口(40)依次拼裝，所有部分可通過(guò)膠粘、小型螺絲，卡具等多種方式結(jié)合成一個(gè)整體。更具體地說(shuō)來(lái)，反光振膜(10)的彈性支架底座與電路板上相對(duì)應(yīng)的為振動(dòng)膜提供電壓的電極(20e，20f)相連接，保護(hù)支架(30)壓在電路板上。同時(shí)由保護(hù)支架和電路板將反光振膜的支架腳夾住，使反光振膜與電路板良好接觸，以便使反光振膜得到由電路板提供的工作電壓。保護(hù)玻璃窗口在保護(hù)支架的上方，保護(hù)支架的厚度要厚于反光振膜以及彈性支架的總高度，以使保護(hù)玻璃不妨礙到反光振膜的振動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種利用靜電的作用進(jìn)行掃描的二維靜電掃描振鏡，其包括一個(gè)導(dǎo)電反光振膜，一組驅(qū)動(dòng)電極，一個(gè)保護(hù)支架和一個(gè)保護(hù)玻璃窗口。
2.權(quán)利要求1所述的二維靜電掃描振鏡，其特征在于，導(dǎo)電反光振膜由反光鏡面和彈性支架組成。
3.權(quán)利要求2所述的二維靜電掃描振鏡，其導(dǎo)電反光振膜具有四個(gè)弧形彈性支架，兩兩相對(duì)，使其可以擁有兩個(gè)方向的振動(dòng)能力，又不會(huì)互相牽制。
4.權(quán)利要求1所述的二維靜電掃描振鏡，其驅(qū)動(dòng)電極共有四個(gè)，兩兩相對(duì)，相對(duì)的兩個(gè)電極組成一組，兩組電極軸線垂直且中心對(duì)稱。
5.權(quán)利要求1所述的二維靜電掃描振鏡，其驅(qū)動(dòng)電極還有一個(gè)用于對(duì)導(dǎo)電反光振膜供電的電極和一個(gè)檢測(cè)導(dǎo)電反光振膜與電路連接狀態(tài)的檢測(cè)電極。
6.權(quán)利要求1所述的二維靜電掃描振鏡，其保護(hù)支架和電路板將反光振膜的支架腳夾住，使反光振膜與電路板良好接觸，以便使反光振膜得到由電路板提供的工作電壓。
7.權(quán)利要求1所述的二維靜電掃描振鏡，其保護(hù)玻璃窗口在保護(hù)支架的上方。
8.權(quán)利要求6所述的二維靜電掃描振鏡，保護(hù)支架的厚度要厚于反光振膜以及彈性支架的總高度，以使保護(hù)玻璃不妨礙到反光振膜的振動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明是一種利用靜電的作用進(jìn)行掃描的二維靜電掃描振鏡，主要適用于小功率激光的掃描，如激光投影機(jī)等。該二維靜電掃描振鏡可在同一個(gè)有特殊結(jié)構(gòu)的振鏡上同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)維度的振動(dòng)，從而有效的減小了振鏡系統(tǒng)的體積，也進(jìn)一步增加了掃描的速度和掃描的靈活性。
文檔編號(hào)G02B26/10GK1609651SQ200410046279
公開(kāi)日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月9日
發(fā)明者李凌 申請(qǐng)人:李凌