热致动的悬臂梁光学扫描仪制造技术

描述了光学扫描仪

【技术实现步骤摘要】
热致动的悬臂梁光学扫描仪
[0001]本申请是国际申请号为
PCT/US2018/062095、
国际申请日为
2018
年
11
月
20
日
、
中国国家申请号为
201880075177.4、
标题为“热致动的悬臂梁光学扫描仪”的专利申请的分案申请
。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于
2017
年
11
月
22
日提交的美国临时申请号
62/590,073
的权益，其内容通过引用整体并入本文
。

技术介绍

[0004]自从智能手机的出现，具有能够通用计算和多媒体通信的通用且始终可用的装置的巨大的实用性已普遍由公众实现
。
然而，智能手机的显著缺点是相对小的屏幕尺寸
。
智能手机显示屏是更小的膝上型计算机屏幕的尺寸的小部分
。
[0005]现在应当预期，智能手机将最终由增强现实眼镜代替或不可缺少地补充，该增强现实眼镜除了其他方面将有效地向用户提供无论出于商业还是娱乐目的对用户可任意访问的相对大视场的
3D
影像输出系统
。

技术实现思路

[0006]除了仅超过由膝上型电脑提供的屏幕尺寸并且没有携带膝上型电脑的累赘之外，增强现实眼镜将提供无缝集成现实世界和虚拟内容的新的混合现实应用
。
这不仅保持用户与现实世界的接合，而且使能新类型的物理世界的增强，诸如例如：重叠在自动识别的现实世界对象上的自动生成的上下文相关信息；通过每一方在另一方的地点
(location)
呈现的
3D
维度化身在远程坐落的人之间的通信；以及包括表现现实的虚拟内容的混合现实游戏，例如，关于现实世界中的物理对象的边界
。
[0007]一种形式的增强现实包括一组透明目镜，该透明目镜被配置为将来自成影像的调制光的左和右源的光耦合到用户的眼睛
。
因此，用户可观看现实世界，同时观看虚拟影像
。
可提供立体正确的分离的左影像和右影像
。
此外，携带影像的光的波前的曲率可基于包括在虚拟影像中的虚拟对象距用户的预期距离来控制
。
上述这两种措施归因于观看的影像是三维的用户的感知
。
基本上缩小形式的增强现实眼镜可向每只眼睛提供小视场的虚拟影像
。
[0008]将增强现实眼镜的尺寸和重量降低到接近典型眼镜的尺寸和重量的值将是期望的
。
这样做的障碍常常是成影像的调制光源
。
甚至基于
2D
焦平面阵列光调制器
(
如硅上液晶
(LCoS)
或者数字微镜器件
(DMD))
的高度小型化的投影仪将通常占用几立方厘米的体积和几克的重量
。
成影像的调制光的一个高度紧凑源是光纤扫描仪
。
光纤扫描仪包括延伸通过压电驱动管的光纤
。
光纤扫描仪的构造涉及艰苦的手工组装和环氧树脂结合程序，这将是大量生产的产品的成本问题
。
关于光纤扫描仪的另一问题可能是压电驱动管的显著的单元间变化
。
关于光纤扫描仪的另一问题在于，光纤扫描仪产生的影像稍微失真，并且失真从一个视频帧到下一个视频帧变化
。
失真被认为是可部分归因于压电扫描仪管中的变化和可能
起因于光纤和压电扫描仪管的组装的变化
。
[0009]因此，在本领域中需要一种紧凑的光学扫描仪，该紧凑的光学扫描仪适合于能够大量生产并且包括用于扫描图案控制的提供的紧凑增强现实眼镜
。
[0010]本申请涉及光学扫描和投射系统和投射图像的方法
。
更具体地，并且非限制性地，本申请涉及热驱动的基于微悬臂的光学扫描仪和投射系统和投射图像的相关联的方法
。
所公开的基于微悬臂的光学扫描仪和投射系统包括悬臂梁，该悬臂梁具有一组电阻加热元件，用于引起悬臂梁中的可控制的热膨胀以便使悬臂梁以期望的方式振动来允许投射二维图像
。
[0011]在一方面中，描述了光学扫描装置
。
例如，光学扫描装置可包括：底座；悬臂梁，其从底座延伸，诸如包括远端和附接到底座
(
例如，自由或无支持远端
)
的近端的悬臂梁；至少一个光波导，其定位在底座和悬臂梁上并且从底座沿着悬臂梁从近端延伸到远端；以及多个加热器，其设置在悬臂梁上
。
[0012]各种加热器配置对于本文所描述的光学扫描装置是有用的
。
例如，可选地，多个加热器设置在接近近端的悬臂梁上
。
在特定实施例中，多个加热器包括四个加热器
。
可选地，多个加热器关于悬臂梁隔开
。
例如，悬臂梁可具有顶侧和底侧，并且可选地，多个加热器包括第一加热器
、
第二加热器
、
第三加热器
、
和第四加热器
。
在一个布置中，第一加热器和第二加热器设置在顶侧上，并且第三加热器和第四加热器设置在底侧上
。
可选地，加热器设置在悬臂梁的角上，诸如其中，悬臂梁具有矩形剖面
。
[0013]悬臂梁
、
底座
、
和
/
或其他组件可使用微制造的技术制造，包括图案化
、
掩蔽
、
光刻
、
蚀刻
、
沉积
、
剥离
、
牺牲层或衬底等
。
可使用各种材料和构造
。
例如，悬臂梁和底座可以可选地是单片的并且整体地形成，诸如由单晶体或多晶体材料形成
。
可选地，悬臂梁和
/
或底座可包括碳化硅
、
硅
、
或金刚石
。
在实施例中，这些材料可能是有用的，因为这些材料展现出大的热导率，该热导率可显著地大于其他材料，诸如二氧化硅或氮化硅
。
可选地，加热器可包括电阻材料，诸如铂或硅，例如，掺杂硅
。
可选地，加热器在悬臂梁上的特定地点被图案化以提供用于引入热的精确地点，引入热用于引起悬臂梁中的热膨胀以使得振动发生，这通过悬臂梁的重复和交替加热并跟随有从悬臂梁到底座的热传导造成的热弛豫
。
在实施例中，光学扫描装置还可包括在底座上独立地延伸到多个加热器的多个电气迹线
。
[0014]光学扫描装置可包括允许通过光学扫描装置投射光的一个或多个光学元件
。
例如，光学扫描装置可以可选地还包括定位在底座上的至少一个激光二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种方法，包括：提供光学扫描装置，所述光学扫描装置包括底座
、
从所述底座延伸的悬臂梁和设置在所述悬臂梁上的多个加热器；致动所述多个加热器以引起所述悬臂梁的震荡；以及致动光源以产生光，所述光被耦合到位于所述底座和所述悬臂梁上并从所述底座沿所述悬臂梁延伸的光波导
。2.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述悬臂梁包括附接到所述底座的近端和远端，并且其中，致动所述多个加热器引起所述悬臂梁的所述远端的震荡
。3.
根据权利要求2所述的方法，其中，所述多个加热器设置在所述悬臂梁上靠近所述近端处
。4.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述光学扫描装置包括一个或多个电容感测电极，所述一个或多个电容感测电极设置在所述悬臂梁上或所述悬臂梁附近
。5.
根据权利要求4所述的方法，还包括：检测对应于所述电容感测电极之间的电容的电容信号，其中，所述电容代表所述悬臂梁的位置
。6.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述光源为激光二极管，并且其中，所述光为激光
。7.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个加热器包括四个加热器
。8.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个加热器关于所述悬臂梁隔开
。9.
根据权利要求1所述的方法，其中，所述悬臂梁具有顶侧和底侧
。10.
一种非暂时性计算机可读介质，包括指令，当所述指令被一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器执行包括以下步骤的操作：致动多个加热器以引起光学扫描装置的悬臂梁的振荡，其中，所述光学扫描装置包括底座
、
从所述底座延伸的所述悬臂梁和设置在所述悬臂梁上的所述多个加热器；以及致动光源以产生光，所述光被耦合到位于所述底座和所述悬臂梁上并从所述底座沿所述悬臂梁延伸的光波导
。11.
根据权利要求
10
所述的非暂时性计算机可读介质，其中，所述悬臂梁包括附接到所述底座的近端和远端，并且其中，致动所...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：奇跃公司，
类型：发明
国别省市：