专利名称：Mems扫描仪系统和方法
技术领域：
本发明总体上涉及扫描仪系统，尤其涉及MEMS扫描仪系统和方法。
背景技术：
显微机械加工的机电系统(MEMS)扫描4义采用MEMS镜来偏转 入射在这种MEMS镜上的激光束。这种MEMS镜响应于控制信号而 在一个或两个轴上枢转，这样就按照要求将这种入射激光束偏转。可 将所反射的激光束投射在屏幕上、光传感器上或投射到观察人员的眼 睛中。MEMS扫描仪的使用的实例包括加热显示器、手持投射器件、 基于激光的投射器件和柔性光刻等。MEMS扫描仪可包括处理入射激 光束和反射的激光束所要求的光学元件，如镜、二向色镜、透镜和光 栅等。电流发生的MEMS扫描仪易碎，但并不像这些第一发生器件那么 易碎。要求防护装置来保护MEMS镜免受冲击损坏和/或可能影响 MEMS镜的运行的外力。目前，将一种玻璃板设在MEMS镜前以保护 MEMS镜免受外部问题的损坏。入射激光束和反射的激光束均穿过这 种玻璃板。虽然提供了保护，但这种盖板产生了另外的问题。从玻璃 板反射的或在玻璃板内反射的杂散光伴随着反射的激光束到达屏幕或 光传感器。对于一维MEMS扫描仪来讲，这种杂散光作为一种光点出 现在图像中，或者，对于二维MEMS扫描仪来讲，这种杂散光作为一 种光线出现在图像中。 一直以来试图通过向玻璃板提供一种抗反射涂 层来解决这种问题，但这些一直没有成功。另一种尝试解决杂散光问题的方案一直是去除这种盖板并留下 MEMS镜不受到保护。这样就解决了由盖板所反射的杂散光的问题， 但也带来了其它的问题。可从几种源出现其它的杂散光处理入射激 光束的光学元件可产生杂散光；处理反射激光束的光学元件如二向色 镜可产生杂散光；且泄漏到MEMS扫描仪中的光可产生杂散光。杂散 光从MEMS镜或其它内表面如MEMS镜周围高度反射的硅表面反射，并且可伴随所反射的激光束到达屏幕或光传感器。集中的杂散光在图 像上产生点或线。广义杂散光通过减小所反射的激光束与背景之间的光差降低对比度。任何杂散光降低图像的质量和MEMS扫描仪用在其 中的器件的合意性。往往希望有一种克服上述缺陷的MEMS扫描仪系统和方法。发明内容本发明的一个方面提供一种用于偏转入射激光束的MEMS扫描仪 系统，这种MEMS扫描仪系统包括一种MEMS镜和一种不透明板， 这种MEMS镜可用于接收入射激光束并生成反射的激光束，这种不透 明板具有一种孔径，且这种不透明板与这种MEMS镜相对。这种孔径 的尺寸确定为允许入射激光束和反射的激光束穿过该孔径。本发明的另 一个方面提供一种用于减少MEMS扫描仪中的杂散光 的方法，这种方法包括提供一种MEMS镜、安装一种具有与这种达这种MEMS镜_1，以、作为一种反射的激光束穿过这种孔径从这种 MEMS镜反射。本发明的再一个方面提供一种用于减少MEMS扫描仪中的杂散光 的系统，这种系统包括一种MEMS镜、用于安装一种具有与这种 MEMS镜相对的孔径的不透明板的装置以及用于引导入射激光束穿过 这种孔径到达这种MEMS镜上以作为一种反射的激光束穿过这种孔径 从这种MEMS镜反射的装置。从下面结合附图的对目前所优选的实施例的详细描述就会进一步 明白本发明的前面所描述的和其它的特征和优点。这些详细描述和附 图仅对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，本发明的范围由所 附的权利要求书及其等同描述限定。
图1和图2分别是根据本发明制造的MEMS扫描仪系统的主视图 和侧视图；图3是根据本发明制造的MEMS扫描仪系统的截面图；图4是根据本发明制造的另一种MEMS扫描仪系统的截面图；以及图5是根据本发明制造的再一种MEMS扫描仪系统的截面图。
具体实施方式
图1和图2分别是根据本发明制造的MEMS扫描仪系统的主视图 和侧视图，在这些图中，类似的元件用类似的附图标记表示。这种 MEMS扫描仪系统采用不透明板中的孔径，以减少到达MEMS镜的杂 散光的量。杂散光可由提供入射激光束的激光源和光学元件、接收反器件的实例包括屏幕、光传感器和观察i员的眼睛等:光学元件的实例包括镜、二向色镜、透镜和光栅等。参看图1和图2， MEMS扫描仪系统20包括MEMS镜26和与 MEMS镜26相对的不透明板28。不透明板28具有孔径30。 MEMS 镜26安装在具有MEMS镜平面24的体22上并可用于接收穿过孔径 30进入的入射激光束(未示出)并生成穿过孔径30离开的反射的激光 束(未示出)。这种孔径30的尺寸确定为允许入射激光束和反射的激 光束穿过该孔径30。反射的激光束的方向由至MEMS镜26的控制信 号(未示出)确定。入射激光束和反射的激光束限定孔径30内的行进 区域32。行进区域32是入射激光束和反射的激光束经由孔径30行进 的区域。以与MEMS镜平面24所成的安装角a安装不透明板28。MEMS镜26可以是响应于偏转激光束的控制信号的任何MEMS 镜。在一个实施例中，MEMS镜26是一种沿着一个轴偏转这种激光束 的一维MEMS镜。在另一个实施例中，MEMS镜26是一种沿着两个 轴偏转这种激光束的二维MEMS镜。可从德国Itzehoe的Fraunhofer 硅技术研究所(1S1T)和德国Dresden的Fraunhofer光子微系统研究 所(IPMS )获得示范性MEMS镜。可将MEMS镜26安装在体22的 MEMS镜平面24之后、与MEMS镜平面24平齐或超过MEMS镜平 面24。不透明板28可以是具有孔径30的任何不透明板。孔径30尽可能 地小，以使入射激光束和反射的激光束可通过孔径30,但仅有极少的 杂散光能够通过。孔径30可足够地大，以避免干涉孔径30的边缘。 在一个实施例中，入射激光束和反射的激光束限定孔径30内的行进区域32，且将孔径30的尺寸确定为单独容纳行进区域32。在另一个实 施例中，将孔径30的尺寸确定为容纳行进区域32再加上预定的距离， 这种距离适用于特定用途。在一个实例中，孔径30在行进区域32之 外延伸约为1至5毫米的预定距离。在一个实施例中，用一种不透明 材料制成不透明板28，且孔径30是这种不透明材料中的一种孔。在另 一个实施例中，用透光材料板制成不透明板28，如透明或半透明玻璃， 并涂覆涂层以4吏这种板不透明。未涂覆的部分形成该孔径。孔径30可 具有取决于特定用途的形状，如适于入射激光束和反射的激光束的路 径的矩形、正方形、圆角矩形和运动场形等。不透明板28可以是薄的， 以避免从孔径30的边缘的反射，但也可以如所希望的那样厚，以用于 特定用途。在一个实施例中，不透明板28具有一种吸收层，以减少不 透明板28、 MEMS镜26与体22之间的反射，这种吸收层如碳黑等。 本领域中熟练的技术人员会理解，这种不透明板28可具有适于特定用 途的不同形状、材料和孔径。可按照与MEMS镜平面24所成的安装角a安装不透明板28。在 一个实施例中，这种安装角ct可介于约-10与+10度之间，尤其介于约 -5与+5度之间。这种安装角a的非零角度的优点在于在不透明板28 与体22的MEMS镜平面24之间引起杂散光的多重反射。由于在每次 反射时会损失一些杂散光，所以多重反射导致杂散光渐弱，这样，杂 散光就停留在不透明板28与MEMS镜平面24之间的楔形空间内且并 不离开孔径30。这种安装角a的非零角度可以是在不透明板28与 MEMS镜平面24之间形成楔形空间的任何非零角度。在一个实例中， 这种安装角a约为5度。在一个实施例中，不透明板28和/或MEMS 镜平面24可具有一种吸收层，以进一步减少内反射，这种吸收层如碳 黑等。在一个实施例中，安装不透明板28，以使孔径30与MEMS镜 26之间的距离约为1至5毫米。本领域中熟练的技术人员会理解，孔 径30与MEMS镜26之间的距离可大于或小于1至5亳米，以适合于 特定用途。图3是根据本发明制造的MEMS扫描仪系统的截面图，在该图中， 与图1和图2中的元件类似的元件用类似的附图标记表示。在此实施 例中，用一种不透明材料制成不透明板28，且孔径30是这种不透明材 料中的一种孔。来自激光源(未示出)的入射激光束40穿过孔径30的行进区域32进入MEMS扫描仪系统120。这种入射激光束40作为 反射的激光束42从MEMS镜26反射。反射的激光束42穿过孔径30 的行进区域32离开MEMS扫描仪系统120。可将反射的激光束42投 射在屏幕上、光传感器上或进入观察人员的眼睛。杂散光44从MEMS 镜26受到不透明板28的不透明材料的阻挡，杂散光44如由屏幕反射 的杂散光、任意杂散光等。图4是根据本发明制造的另一种MEMS扫描仪系统的截面图，在 该图中，与图3中的元件类似的元件用类似的附图标记表示。在此实 施例中，不透明板28具有涂覆部分46和未涂覆部分48。用透光材料 板50制成不透明板28，如透明或半透明玻璃，并涂覆涂层52以4吏板 50的涂覆部分46不透明。板50的未涂覆部分48形成该孔径30。涂层 材料的实例包括铝、铬和银等。来自激光源(未示出)的入射激光束 40穿过孔径30的行进区域32进入MEMS扫描仪系统220。这种入射 激光束40作为反射的激光束42从MEMS镜26反射。反射的激光束 42穿过孔径30的行进区域32离开MEMS扫描仪系统220。可将反射 的激光束42投射在屏幕上、光传感器上或进入观察人员的眼睛。杂散 光44从MEMS镜26受到不透明板28的涂覆部分46的阻挡，杂散光 44如由屏幕反射的杂散光、任意杂散光等。在另一个实施例中，可将 这种涂层涂覆到板50的两侧。图5是根据本发明制造的再一种MEMS扫描仪系统的截面图，在 该图中，与图1至3中的元件类似的元件用类似的附图标记表示。在 此实施例中，以与MEMS扫描仪系统320中的MEMS镜平面24所成 的安装角ci安装不透明板28。图5示出了用于安装角ct的非零安装角 减少撞击MEMS镜26的内部生成的杂散光的量。在MEMS镜26或 在MEMS镜26附近产生的杂散光60从不透明板28反射，这样，所 反射的杂散光62就错过MEMS镜26。这种杂散光可在不透明板28与 MEMS镜平面24之间多次反射，而并不穿过孔径30离开MEMS扫描 4义系统320。不背离^发明的范围的情况下可进行各种变:和修改。本发明的范围 在所附的权利要求书中指明，且在等同的描述的意义和范围内的所有 变化旨在包括在所附的权利要求书中。
权利要求
1.一种用于偏转入射激光束的显微机械加工的机电系统(MEMS)扫描仪系统，所述MEMS扫描仪系统包括MEMS镜(26)，所述MEMS镜(26)可用于接收入射激光束并生成反射的激光束；以及不透明板(28)，所述不透明板(28)具有孔径(30)，且所述不透明板(28)与所述MEMS镜(26)相对；其中所述孔径(30)的尺寸确定为允许所述入射激光束和所述反射的激光束穿过所述孔径(30)。
2. 如权利要求l所述的系统，其特征在于所述MEMS镜(26) 安装在MEMS镜平面(24)内，且所述不透明板(28)与所述MEMS 镜平面(24)成角度。
3. 如权利要求l所述的系统，其特征在于所述不透明板(28) 具有与所述MEMS镜平面(24 )所成的介于约-10度与+10度之间的安 装角。
4. 如权利要求l所述的系统，其特征在于所述MEMS镜平面 (24)具有吸收层。
5. 如权利要求l所述的系统，其特征在于所述不透明板(28) 用不透明材料制成，且所述孔径(30)是孔。
6. 如权利要求l所述的系统，其特征在于所述不透明板(28) 包括透光板，所述透光板具有涂覆部分(46)和未涂覆部分(48)， 且所述未涂覆部分(48)形成所述孔径(30)。
7. 如权利要求l所述的系统，其特征在于所述不透明板(28) 具有吸收层。
8. 如权利要求6所述的系统，其特征在于所述吸收层是碳黑。
9. 如权利要求l所述的系统，其特征在于所述孔径(30)具有 选自由矩形、正方形、圆角矩形和运动场形所组成的组的形状。
10. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述孔径(30)的 尺寸确定为允许所述入射激光束和所述反射的激光束穿过所述孔径(30)，而并不干涉。
11. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述入射激光束和 所述反射的激光束在所述孔径(30)内限定行进区域(32)，且所述孔径(30)的尺寸是所述行进区域(32)的尺寸。
12. 如权利要求1所述的系统，其特征在于所述入射激光束和 所述反射的激光束在所述孔径(30)内限定行进区域(32)，且所述 孔径(30)在所述行进区域(32)之外延伸约1至5毫米。
13. —种用于减少显微机械加工的机电系统(MEMS)扫描仪中 的杂散光的方法，所迷方法包括提供MEMS镜；安装不透明板，所述不透明板具有与所述MEMS镜相对的孔径，以及引导入射激光束穿过所述孔径到达所述MEMS镜上，以作为反射 的激光束穿过所述孔径从所述MEMS镜反射。
14. 如权利要求12所述的方法，其特征在于所述安装包括以与 所述MEMS镜的MEMS镜平面所成的非零安装角来安装不透明板。
15. 如权利要求12所迷的方法，其特征在于还包括阻挡来自所 述MEMS镜的杂散光。
16. 如权利要求12所述的方法，其特征在于还包括减少来自所 述不透明板的反射。
17. —种用于减少显凝:机械加工的才几电系统(MEMS)扫描仪中 的杂散光的系统，所述系统包括MEMS镜；用于安装的装置，所述用于安装的装置用于安装具有与所述 MEMS镜相对的孔径的不透明板；以及用于引导入射激光束穿过所述孔径到达所述MEMS镜上以作为反 射的激光束穿过所述孔径从所述MEMS镜反射的装置。
18. 如权利要求16所述的系统，其特征在于所述用于安装的装 置包括用于以与所述MEMS镜的MEMS镜平面所成的安装角来安装 不透明板的装置。
19. 如权利要求16所述的系统，其特征在于还包括用于阻挡来 自所述MEMS镜的杂散光的装置。
20. 如权利要求16所述的系统，其特征在于还包括用于减少来 自所述不透明板的反射的装置。
全文摘要
一种MEMS扫描仪系统和方法，装置用于偏转入射激光束的系统包括一种MEMS镜(26)和一种不透明板(28)，这种MEMS镜(26)可用于接收入射激光束并生成反射的激光束，这种不透明板(28)具有一种孔径(30)，且这种不透明板(28)与这种MEMS镜(26)相对。这种孔径(30)的尺寸确定为允许这种入射激光束和这种反射的激光束穿过这种孔径(30)。
文档编号G02B26/08GK101331419SQ200680046904
公开日2008年12月24日 申请日期2006年12月8日 优先权日2005年12月15日
发明者A·J·A·C·多伦斯坦, R·H·M·桑德斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司