专利名称：二维静电扫描振镜的制作方法
技术领域：
本发明是一种利用静电的作用进行扫描的二维静电扫描振镜，主要适用于小功率激光的扫描，如激光投影机等。该二维静电扫描振镜可在同一个有特殊结构的振镜上同时实现两个维度的振动，从而有效的减小了振镜系统的体积，也进一步增加了扫描的速度和扫描的灵活性。
背景技术：
激光具有独特的光学特性，如单色性高，方向性强等特点，使得激光投影设备，可以具有色彩逼真，色彩范围广，像素精细等优点，且可以在任意距离投射出相当完美的画面，无需反复调整焦距，这是其他形式的投影设备均无法实现的。正因如此，激光投影设备越来越受到关注。随着蓝色(473nm)激光二极管的出现，使得制造基于激光二极管的小型化(家庭用)激光投影设备已经成为可能。但是，要想实现激光投影，除激光光源以外，还需要激光的扫描设备，使激光成像。以往的激光扫描设备，一般都使用扫描棱镜或电磁振镜系统。扫描棱镜系统的核心部件是一个有多个反射镜面的可旋转棱镜，激光照射到棱镜上，可被以一定角度发射回来，当棱镜旋转时，发射角也随之变化，即达到了扫描的目的。但因为它的结构特点，此时的扫描为一条直线。要实现二维扫描，就需要两个旋转棱镜，或是用另一个振镜才能完成。所以其体积笨重，结构复杂，功效低，难以实现高速扫描，机械磨损严重，而且扫描的角度为一恒定值，即画面在固定距离上的投影大小是一个定值，要想改变画面的大小，只能使用镜头等其他辅助方法来实现。而电磁振镜系统，使用电磁力作为动力，使电磁振镜电机的轴发生旋转振动，从而使与其相连的小反射镜随之振动，达到往复扫描的效果。但要实现二维扫描，仍然需要两个振镜才能完成。而且由于使用线圈，使它的工作电流较大，容易发热，体积难以缩小。而且由于是往复运动，其振动部件的转动惯量造成振动速度不易提高，难以实现基本无闪烁的扫描效果。而其他的声光、电光等扫描方法，由于其成本等其他问题，也未能很好的普及。
发明内容
根据上文所述，设计了本发明。其使用静电力的相互作用使振镜偏转，并使用特殊的支撑结构，使其能够同时在两个方向上产生振动。本发明结构简单，实现了扫描系统的小型化。由于振动部件的结构小巧，质量极小，也提高了扫描速度。而且该扫描系统基本无机械摩擦，磨损小。同时还具有噪音小，功耗小，发热低，成本低等诸多优点。
本发明公开了一种利用静电作为驱动动力的小型二维静电扫描振镜，其包括1、导电反光振膜(10)，2、驱动电极(20)，3、保护支架(30)，4、保护玻璃窗口(40)。其特征为1、本系统的核心部件是一个能导电，能产生镜面反射，并延伸出4个弧形弹性支架的一体化成形的振动膜(10)，该振膜在弹性支架的支撑下可以做两个维度的旋转振动；2、在振膜的下面是电路板(20)，其上有4个驱动电极(20a～20d)和一对为振膜提供电压的电极(20e，20f)；3、振膜导电层连接在电路板上，并由天井状的保护支架(30)保护；4、窗口由镀有增透膜的玻璃(40)封装，以防止灰尘。为增大电场强度，可在玻璃上镀上与电路板驱动电极(20a～24d)一一对应的导电电极(可不用)，使电场更强。并可将其内部空间抽成真空，以减少振膜振动时的空气阻力(可不用)。
相比其他方法，本发明不需扫描棱镜或电磁振镜系统的线圈，结构简单，体积小巧，振动速度高，工作效率高，成本低，耗电少，而且最重要的是，可以在同一个振镜上同时完成X、Y两个方向上的扫描，可通过改变出入的驱动信号随意改变扫描方式，且扫描幅度易于调节，也易于通过改变驱动信号进行无像素损失的梯形校正等图像纠正。
四
下面结合附图，对本发明进行说明图1是该系统的整体透视图，其中包括反光振膜(10)、底层电极(20)、保护支架(30)和保护玻璃窗口(40)。有些部分被剖切，如玻璃窗口(40)，保护支架(30)以及导电反光振膜(10)。
图2是该系统的核心部件反光振膜。如图所示，其中方形的10a为反射面，10b为弧形弹性支架。
图3是加有应力释放口反光振膜。
图4是该系统的整装示意图。
图5是驱动电极。
图6是振膜与电路板之间的装配示意图。
图7是保护支架(已剖切)与振膜、电路板的装配示意图。
五具体实施例方式1、反光振膜反光振膜由弹性好、耐疲劳的薄膜制成，其整体(包括弹性支架及其底座)上面镀有可导电又可反光的金属膜，或直接用金属膜制作。如图2所示，其中方形的10a为反射面，可以产生高质量的镜面反射。10b为弧形弹性支架。当此振膜不受外力时，成图2中所示形状，水平静止，并高于支架脚所在的水平面。安装在驱动电极上时，如图6所示，10a与四个驱动电极之间有一缝隙。当反射面与驱动电极带上静电而受到静电力时，可克服支架弹力而产生偏转，从而达到改变反射角度的目的，由于此振膜沿X方向、Y方向对称，其底下的电极也有X方向和Y方向两对，所以可在同一膜上产生两个方向的振动。但10a部分的硬度应大于10b，或在10b上开几个对称的应力释放口(如图3)，以使10a在偏转时不会因10b的弹力作用发生形变，影响反射质量。
2、驱动电极如图5所示，其驱动电极可直接由普通的印刷电路板制成。电极20a、20b及20c、20d两两相对，组成两组电极对。其中20e、20f与振镜连接，用于向振镜提供振镜的动作电压。20f为检测电极，当反光振膜与驱动电极连接完毕后，可直接通过测量20e与20f之间电阻值的方法，快速确定反光振膜与驱动电极的连接是否完好。
3、整体装配如图1、图4、图6、图7所示，反光振膜(10)、驱动电极(20)、保护支架(30)和保护玻璃窗口(40)依次拼装，所有部分可通过胶粘、小型螺丝，卡具等多种方式结合成一个整体。更具体地说来，反光振膜(10)的弹性支架底座与电路板上相对应的为振动膜提供电压的电极(20e，20f)相连接，保护支架(30)压在电路板上。同时由保护支架和电路板将反光振膜的支架脚夹住，使反光振膜与电路板良好接触，以便使反光振膜得到由电路板提供的工作电压。保护玻璃窗口在保护支架的上方，保护支架的厚度要厚于反光振膜以及弹性支架的总高度，以使保护玻璃不妨碍到反光振膜的振动。
权利要求
1.一种利用静电的作用进行扫描的二维静电扫描振镜，其包括一个导电反光振膜，一组驱动电极，一个保护支架和一个保护玻璃窗口。
2.权利要求1所述的二维静电扫描振镜，其特征在于，导电反光振膜由反光镜面和弹性支架组成。
3.权利要求2所述的二维静电扫描振镜，其导电反光振膜具有四个弧形弹性支架，两两相对，使其可以拥有两个方向的振动能力，又不会互相牵制。
4.权利要求1所述的二维静电扫描振镜，其驱动电极共有四个，两两相对，相对的两个电极组成一组，两组电极轴线垂直且中心对称。
5.权利要求1所述的二维静电扫描振镜，其驱动电极还有一个用于对导电反光振膜供电的电极和一个检测导电反光振膜与电路连接状态的检测电极。
6.权利要求1所述的二维静电扫描振镜，其保护支架和电路板将反光振膜的支架脚夹住，使反光振膜与电路板良好接触，以便使反光振膜得到由电路板提供的工作电压。
7.权利要求1所述的二维静电扫描振镜，其保护玻璃窗口在保护支架的上方。
8.权利要求6所述的二维静电扫描振镜，保护支架的厚度要厚于反光振膜以及弹性支架的总高度，以使保护玻璃不妨碍到反光振膜的振动。
全文摘要
本发明是一种利用静电的作用进行扫描的二维静电扫描振镜，主要适用于小功率激光的扫描，如激光投影机等。该二维静电扫描振镜可在同一个有特殊结构的振镜上同时实现两个维度的振动，从而有效的减小了振镜系统的体积，也进一步增加了扫描的速度和扫描的灵活性。
文档编号G02B26/10GK1609651SQ200410046279
公开日2005年4月27日 申请日期2004年6月9日 优先权日2004年6月9日
发明者李凌 申请人:李凌