具有浮动平衡环的微型扫描仪及包含该微型扫描仪的激光投影装置制造方法及图纸

具有浮动平衡环的微型扫描仪及包含该微型扫描仪的激光投影装置。一微型扫描仪(10)包括一扫描板(22)和一围绕并通过一对扭力臂(26，28)与扫描板(22)耦合的一平衡环(24)。一场磁体(42)产生一不均匀磁场(41)，该不均匀磁场(41)与装于平衡环(24)的一磁体(36)相互作用，以此在一基底(12)的一腔体(15)内形成平衡环(24)的一稳定平衡位置(45)。一激光发射模块(104)发射入射到扫描板(22)的一激光束(121)。一扫描驱动模块(106)产生一变化的磁场(127)，该变化的磁场(127)在装于平衡环(24)的一闭合电路线圈(34)中感应生成一变化的感应电流。变化的感应电流与不均匀磁场(41)相互作用，以产生作用于平衡环(24)的一变化的力矩，从而驱动扫描板(22)按序以一光栅格式反射入射激光束(121)。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微型扫描仪，尤其涉及一种由微机电系统(MEMS)驱动的微型扫描仪及包含此类微型扫描仪的激光投影装置。
技术介绍
微型扫描仪或微型扫描反射镜是用于动态光调制的微光机电系统(MOEMS，Micro-Opto-Electro-Mechanical System)。基于微型扫描仪的类型，单一反射镜的调节运动可以是为实现移动相位的平移运动，或可以是为实现光束偏转而绕一根轴或两根轴的振动。微型扫描仪反射镜可以通过热电、静电、压电、及电磁等方式驱动。然而，热电式驱动仅适合于低频率准静态的扫描，静电、压电和电磁式驱动适合于低频率和高频率扫描。电磁性式驱动可以用于驱动一维或二维的微机电系统扫描反射镜，并且无论在静态和动态操作下，倾斜角度和所施加的信号幅度之间具有良好的线性关系。由电磁性驱动的微机电系统扫描仪的另一特征在于电压低且耗电量小。采用间接驱动的双轴微型扫描仪通常包括一扫描反射镜板，该扫描反射镜板通过由两个内部扭臂所形成的一旋转轴与一平衡环连接。该平衡环通过垂直于内部扭臂的两个外部扭臂所形成的另一旋转轴与一基底连接。平衡环和扫描反射镜板具有不同的共振频率。当驱动微型扫描仪时，平衡环绕着由外部扭臂所限定的轴振动或倾斜，而反射镜板绕着由内部扭臂所限定的轴以不同的频率振动或倾斜，从而实现高频行内扫描和低频逐行列扫描。为了获得高分辨率的视频投影，微型扫描仪具有高扫描频率是有利的。微型扫描仪具有大扫描角度也是有利的。理想的是，微型扫描仪能够承受在高频率和大振幅驱动状态下工作。同样地，理想的是，微型扫描仪能够精确地投射光束。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微型扫描仪。该微型扫描仪能够在高扫描频率和大振幅驱动状态下工作。另外，本专利技术所述的微型扫描仪能够准确地投射光束，从而获得高分辨率的投影效果。此外，本专利技术所述的微型扫描仪的应用范围广，例如，其可以作为高分辨率宽屏投影装置中的扫描反射镜，又例如，其可以作为高分辨率光学传感器中的扫描仪。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种微型扫描仪，其包括：一基底，其具有一主表面和形成于主表面内的一腔体；一平衡环组件，其位于所述基底的腔体内；以及一场磁体，其邻近于所述基底且被设置为在所述基底的腔体内产生一不均匀磁场，该不均匀磁场与所述磁体相互作用，以为在所述基底的腔体内的所述平衡环组件形成一平衡位置。同时，该平衡环组件包括：一扫描板，其具有基本平行于所述基底的主表面的一主要表面；一平衡环，其基本平行于所述基底的主表面且包围所述扫描板；一第一扭力臂和一第二扭力臂将所述扫描板机械耦合至所述平衡环；以及一磁体，其装于所述平衡环。进一步地，在本专利技术所述的所述微型扫描仪中，所述平衡环组件还包括设置于所述扫描板的主要表面上的一反射镜。更进一步地，在本专利技术所述的微型扫描仪中，所述反射镜包括沉积于所述扫描板的主要表面上的一铂层。更进一步地，在本专利技术所述的所述微型扫描仪中，所述平衡环组件还包括设置于所述平衡环上的一闭合电路线圈。更进一步地，在本专利技术所述的微型扫描仪中，所述平衡环具有一第一面和与第一面彼此相对的一第二面，且所述磁体设置于所述平衡环的所述第一面上。更进一步地，在本专利技术所述的微型扫描仪中，所述闭合电路线圈设置于所述平衡环的所述第二面上。更进一步地，在本专利技术所述的微型扫描仪中，所述闭合电路线圈设置于所述平衡环的所述第一面上。更进一步地，在本专利技术所述的微型扫描仪中，所述闭合电路线圈包围所述磁体。更进一步地，在本专利技术所述的微型扫描仪中，所述磁体包围所述闭合电路线圈。进一步地，在本专利技术所述的微型扫描仪中，在所述基底的主表面内的腔体包括位于所述基底内的一通孔，该通孔具有包围所述平衡环组件的一侧壁。进一步地，在本专利技术所述的微型扫描仪中，在所述基底的主表面内的腔体包括位于所述基底内的一凹陷部分，该凹陷部分具有包围所述平衡环组件的一侧壁和与侧壁连接的一底部。更进一步地，本专利技术所述的微型扫描仪还包括形成于所述基底的腔体的底部的一基架，且该基架具有与所述扫描板接触的一端部。进一步地，在本专利技术所述的微型扫描仪中，所述磁体包括一环形磁体。进一步地，在本专利技术所述的微型扫描仪中，所述磁体包括若干沿所述平衡环的一周长离散设置的磁体。进一步地，在本专利技术所述的微型扫描仪中，所述磁体被设置为产生一磁场，该磁场在所述磁体内具有基本垂直于所述基底的主表面的一方向；并且由所述场磁体产生的位于所述基底的腔体内的不均匀磁场具有垂直于所述基底的主表面的一第一分量和平行于所述基底的主表面的一第二分量。更进一步地，在本专利技术所述的微型扫描仪中，由所述场磁体产生的位于所述基底的腔体内的不均匀磁场的第一分量的方向与由所述磁体在所述磁体内产生的磁场方向相同；并且位于所述基底的腔体内的不均匀磁场的第一分量在腔体内的一位置处达到一最大强度。更进一步地，在本专利技术所述的微型扫描仪中，由所述场磁体产生的位于所述基底的腔体内的不均匀磁场的第一分量的方向与由所述磁体在所述磁体内产生的磁场方向相反；并且位于所述基底的腔体内的不均匀磁场的第一分量在腔体内的一位置处达到一最小强度。进一步地，在本专利技术所述的微型扫描仪中，由所述场磁体产生的位于所述基底的腔体内的不均匀磁场具有垂直于所述基底的主表面的一第一分量和平行于所述基底的主表面的一第二分量。更进一步地，在本专利技术所述的微型扫描仪中，所述场磁体的一磁北极较之所述磁体的一磁南极更接近所述磁体的一磁北极；所述场磁体的一磁南极较之所述磁体的磁北极更接近所述磁体的磁南极；并且位于所述基底的主表面的腔体内的不均匀磁场的第一分量在腔体内的一位置处达到一最小强度。更进一步地，在本专利技术所述的微型扫描仪中，所述场磁体的一磁北极较之所述磁体的一磁北极更接近所述磁体的一磁南极；所述场磁体的一磁南极较之所述磁体的磁南极更接近所述磁体的磁北极；并且位于所述基底的主表面的腔体内的不均匀磁场的第一分量在腔体内的一位置处达到一最大强度。本专利技术的另一目的在于提供一种激光投影装置。该激光投影装置可以在高扫描频率和大振幅驱动状态下工作。此外，由本专利技术所述的激光投影装置获得的投影图像的分辨率高且成像性好。为了达到上述专利技术目的，本专利技术旨在提供一种激光投影装置，其包括：一微型扫描仪；一视频信号处理器，其具有用于输出一数字像素色彩和强度信号的一第一输出口和用于输出一数字像素扫描信号的一第二输出口；一激光发射模块，其与所述视频信号处理器的第一输出口耦合，且该激光发射模块被设置为发射入射到所述微型扫描仪的所述扫描板上的一连续波激光束；以及一扫描驱动模块，其与所述视频信号处理器的第二输出口耦合，且该扫描驱动模块被设置为在所述微型扫描仪的所述平衡环周围产生一变化的磁场，以感应生成一变化的磁偶极子与所述场磁体的不均匀磁场相互作用，由此产生作用于所述微型扫描仪的所述平衡环上的一变化的力矩。具体地，该微型扫描仪包括一基底，其具有一形成于其内的腔体；一扫描板，其具有一主要表面；一平衡环，其包围所述扫描板；一扭力臂，其将所述扫描板耦合至所述平衡环；一磁体，其装于所述平衡环；以及一场磁体，其邻近于所述基底，且该场磁体被设置为产生与所述磁体相互作用的一不均匀磁场，以为在所述基底的腔体内的所述平衡环形成一平衡位置，其中，所述微型扫描仪的所述扫描板被设置为响应作用于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型扫描仪，其特征在于：所述微型扫描仪包括：一基底，其具有一主表面和形成于主表面内的一腔体；一平衡环组件，其位于所述基底的腔体内，且该平衡环组件包括：一扫描板，其具有基本平行于所述基底的主表面的一主要表面；一平衡环，其基本平行于所述基底的主表面且包围所述扫描板；一第一扭力臂和一第二扭力臂将所述扫描板机械耦合至所述平衡环；以及一磁体，其装于所述平衡环；以及一场磁体，其邻近于所述基底且被设置为在所述基底的腔体内产生一不均匀磁场，该不均匀磁场与所述磁体相互作用，以为在所述基底的腔体内的所述平衡环组件形成一平衡位置。

【技术特征摘要】
1.一种微型扫描仪，其特征在于：所述微型扫描仪包括：一基底，其具有一主表面和形成于主表面内的一腔体；一平衡环组件，其位于所述基底的腔体内，且该平衡环组件包括：一扫描板，其具有基本平行于所述基底的主表面的一主要表面；一平衡环，其基本平行于所述基底的主表面且包围所述扫描板；一第一扭力臂和一第二扭力臂将所述扫描板机械耦合至所述平衡环；以及一磁体，其装于所述平衡环；以及一场磁体，其邻近于所述基底且被设置为在所述基底的腔体内产生一不均匀磁场，该不均匀磁场与所述磁体相互作用，以为在所述基底的腔体内的所述平衡环组件形成一平衡位置。2.如权利要求1所述的微型扫描仪，其特征在于：所述平衡环组件还包括设置于所述扫描板的主要表面上的一反射镜。3.如权利要求2所述的微型扫描仪，其特征在于：所述反射镜包括沉积于所述扫描板的主要表面上的一铂层。4.如权利要求1所述的微型扫描仪，其特征在于：所述平衡环组件还包括设置于所述平衡环上的一闭合电路线圈。5.如权利要求4所述的微型扫描仪，其特征在于：所述平衡环具有一第一面和与第一面彼此相对的一第二面，且所述磁体设置于所述平衡环的所述第一面上。6.如权利要求5所述的微型扫描仪，其特征在于：所述闭合电路线圈设置于所述平衡环的所述第二面上。7.如权利要求5所述的微型扫描仪，其特征在于：所述闭合电路线圈设置于所述平衡环的所述第一面上。8.如权利要求7所述的微型扫描仪，其特征在于：所述闭合电路线圈包围所述磁体。9.如权利要求7所述的微型扫描仪，其特征在于：所述磁体包围所述闭合电路线圈。10.如权利要求1所述的微型扫描仪，其特征在于：在所述基底的主表面内的腔体包括位于所述基底内的一通孔，该通孔具有包围所述平衡环组件的一侧壁。11.如权利要求1所述的微型扫描仪，其特征在于：在所述基底的主表面内的腔体包括位于所述基底内的一凹陷部分，该凹陷部分具有包围所述平衡环组件的一侧壁和与侧壁连接的一底部。12.如权利要求11所述的微型扫描仪，其特征在于：所述微型扫描仪还包括形成于所述基底的腔体的底部的一基架，且该基架具有与所述扫描板接触的一端部。13.如权利要求1所述的微型扫描仪，其特征在于：所述磁体包括一环形磁体。14.如权利要求1所述的微型扫描仪，其特征在于：所述磁体包括沿所述平衡环的一周长离散设置的若干磁体。15.如权利要求1所述的微型扫描仪，其特征在于：所述磁体被设置为产生一磁场，该磁场在所述磁体内具有基本垂直于所述基底的主表面的一方向，并且由所述场磁体产生的位于所述基底的腔体内的不均匀磁场具有垂直于所述基底的主表面的一第一分量和平行于所述基底的主表面的一第二分量。16.如权利要求15所述的微型扫描仪，其特征在于：由所述场磁体产生的位于所述基底的腔体内的不均匀磁场的第一分量的方向与由所述磁体在所述磁体内产生的磁场方向相同；并且位于所述基底的腔体内的不均匀磁场的第一分量在腔体内的一位置处达到一最大强度。17.如权利要求15所述的微型扫描仪，其特征在于：由所述场磁体产生的位于所述基底的腔体内的不均匀磁场的第一分量的方向与由所述磁体在所述磁体内产生的磁场方向相反；并且位于所述基底的腔体内的不均匀磁场的第一分量在腔体内的一位置处达到一最小强度。18.如权利要求1所述的微型扫描仪，其特征在于：由所述场磁体产生的位于所述基底的腔体内的不均匀磁场具有垂直于所述基底的主表面的一第一分量和平行于所述基底的主表面的一第二分量。19.如权利要求18所述的微型扫描仪，其特征在于：所述场磁体的一磁北极较之所述磁体的一磁南极更接近所述磁体的一磁北极；所述场磁体的一磁南极较之所述磁体的磁北极更接近所述磁体的磁南极；并且位于所述基底的主表面的腔体内的不均匀磁场的第一分量在腔体内的一位置处达到一最小强度。20.如权利要求18所述的微型扫描仪，其特征在于：所述场磁体的一磁北极较之所述磁体的一磁北极更接近所述磁体的一磁南极；所述场磁体的一磁南极较之所述磁体的磁南极更接近所述磁体的磁北极；位于所述基底的主表面的腔体内的不均匀磁场的第一分量在腔体内的一位置处达到一最大强度。21.一种激光投影装置，其特征在于：所述激光投影装置包括：一微型扫描仪，其包括：一基底，其具有形成于其内的一腔体；一扫描板，其具有一主要表面；一平衡环，其包围所述扫描板；一扭力臂，其将所述扫描板耦合至所述平衡环；一磁体，装于所述平衡环；以及一场磁体，其邻近于所述基底且被设置为产生与所述磁体相互作用的一不均匀磁场，以为在所述基底的腔体内的所述平衡环形成一平衡位置；一视频信号处理器，其具有用于输出一数字像素色彩和强度信号的一第一输出口和用于输出一数字像素扫描信号的一第二输出口；一激光发射模块，其与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪际军，
申请(专利权)人：全普光电科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31