专利名称：扫描设备和方法
技术领域：
本发明涉及到一种扫描设备和一种扫描方法，更特别的，涉及到能减 少收缩影响的扫描设备和方法。
背景技术：
扫描设备将从光源发射的光束扫描到一维区(线)或二维区(面)的 一部分，来形成图像。另外，除成像设备外，扫描设备可以应用于扫描 仪，该扫描仪与光学传感器诸如光电二极管或光电探测器结合起来读取来 自一维或二维区域的信号。
图1是一个普通的扫描显示设备简图。图1的显示设备包括一个激光
源10和扫描仪11。扫描仪11是二维扫描仪。激光源10按照图像信号产 生激光束，扫描仪11反射激光束形成扫描线12并显示图像13。
在图1中，扫描线12按照传统光栅扫描方法显示扫描轨迹，图2说 明图1中的扫描轨迹，分成水平方向和垂直方向。参考图2，按照光栅扫 描方法，每条扫描线12间的间隔在图像13的中心部分是相同的，但是， 每条扫描线12在左侧和右侧21是不同的，据此，产生收缩影响，并降低 垂直分辨力。
为了减少收缩影响，这里提供了美国专利No.US6，140,979描述的一种 传统技术。但是，此技术在扫描仪中包括一个额外的垂直于水平旋转轴的 镜子。
发明内容
本发明提供一种扫描设备和方法，其通过控制扫描仪中镜子的动作以 在水平方向形成Lissajours扫描模式，来减少收缩影响。
根据本发明的一方面，所提供的扫描设备包括 一个镜子单元，该镜 子单元在绕着扫描设备的垂直方向旋转也环绕扫描设备的水平方向旋转的 同时反射入射光线；以及一个驱动元件，该驱动单元驱动镜子单元，使得
该镜子单元绕着扫描设备水平和垂直方向旋转。
根据本发明的另一方面，提供一种使用扫描设备的扫描方法，该扫描
设备包括反射入射光的镜子单元，扫描方法包括通过将对称的水平驱动 信号施于镜子单元的第 一 个两侧，其中所述第 一 个两侧位于所述镜子单元 水平轴的中心，并将非对称的水平驱动信号施于镜子单元的第二个两侧， 所述第二个两侧位于垂直轴的中心，从而在屏幕上产生水平扫描线；以及
通过将垂直驱动信号施于镜子单元，用于使扫描设备在垂直方向移动，以 在屏幕上产生垂直扫描线。
本发明上述及其它特点和优点将通过参考附图对其示例性实施例进行 细节描述变得更加明显，其中
图l是一个普通的扫描显示设备简图2说明图l设备的扫描轨迹，分成水平和垂直方向；
图3说明采用本实施例的二维光栅扫描仪结构；
图4说明用于在6轴和cj)轴方向形成图2中的传统扫描模式的扫描仪状态；
图5说明Lissajours才莫式扫描线；
图6说明图3中镜子单元的放大图7说明在e方向和cj)，方向上图3中的镜子单元进行水平Lissajours 模式扫描的动作；
图8是根据本发明实施例扫描设备中包括的镜子单元和驱动单元的平
面图9A是图8中镜子单元和驱动单元的橫剖面图9B说明施加于图8中的驱动单元和驱动梳状电极单元的电压；
图IOA说明VHl电压；
图10B说明根据电压VH1和Vm镜子单元在6方向的动作； 图IOC说明在6方向的扭矩；
图IOD说明在(J)，方向由6 、电压VH1和VH2产生的扭矩； 图10E说明根据电压VH1和VH2镜子单元在(j)，方向的动作； 图11是能控制Lissajours模式尺寸的镜子单元和驱动单元平面闺； 图12示出尺寸由cK方向扭矩量值控制的Lissajours模式。
具体实施例方式
以下，将结合参考附图进行描述根据本发明的扫描设备和方法。
图3说明一种应用本实施例的二维光栅扫描仪结构。扫描仪11包括 一个平衡架30和反射激光束的镜子单元31。扫描仪11通过绕镜于单元 31的6方向32水平旋转和绕平衡架30的小方向33垂直旋转形成扫描轨 迹。图4说明形成图2的传统扫描图案扫描仪在e轴和cj)轴的状态。参考 图4,能够注意到在单个坐标系内绕6轴旋转的同时扫描仪在(j)轴方向线 性移动。上述光栅扫描方法在屏幕两边产生收缩影响，如上所述。
因此，为了减少收缩影响，需要以Lissajours模式在屏幕的水平方向 扫描，如图5所示。参考图5， 一旦完成屏幕水平方向Lissajours模式扫 描，在屏幕的左/右侧41的扫描线之间间隔与扫描线在屏幕的中心部位40 之间的间隔相同，因此，能减少收缩影响。
图6是图3中镜子单元31的放大图。因为水平Lissajours模式扫描， 除平衡架30绕4)方向旋转外，镜子单元必须绕4)，方向又绕6方向旋转。
图7说明进行水平Lissajours模式扫描，镜子单元31在6方向和(J)， 方向的动作。参考图7，镜子单元31在(J)，方向的动作频率是在6方向的 两倍，并且这两个动作的相位是相同的。
图8说明根据本发明实施例的扫描设备中包含的镜子单元31和驱动 单元。镜子单元31包括一个镜子71和一个在两边叶片(blade)上带有旋转 梳状电极72的旋转梳状电极单元R。驱动单元Hl和H2包括驱动梳状电 极73。旋转梳状电极72和驱动梳状电极73彼此交错布置，如图8放大图 所示。
图9A是图8中镜子单元31和驱动单元Hl和H2的横剖面图，图9B 说明施加于驱动单元Hl和H2及旋转梳状电极单元R的电压。
参考图9A和9B，当电压VR施加于旋转梳状电极单元R,并且彼此
相位相反的电压Vh,和vh2施加于对应于旋转梳状电极单元R的两侧的驱 动单元Hl和H2时，施加于驱动单元Hl和旋转桥u状电极单元R的电压间 的差值，即，VR-VH1，与施加于驱动单元H2和旋转梳状电极单元R的电 压间的差值(VR-VH2)不同，即VR+VH1，那么，由于静电力镜子单元31 向一侧倾斜。那么，当相位与上述每个分别相反的电压施加于驱动单元 Hl和H2时，镜子单元31向另一侧倾斜，因此，镜子单元绕e方向旋
转。
再参考图8,位于镜子单元下部的驱动单元HI和H2的长度74，或 驱动元件HI或H2的整个面积，不同于位于镜子单元上部的驱动单元HI 和H2的长度75或驱动单元HI和H2的整个面积。这是用于Lissajours模 式扫描。这就是，由于上部驱动单元HI和H2的长度或面积不同于下部驱 动单元的，由同一电压产生的扭矩不同，因此，镜子单元31绕小，方向旋 转。这里产生的扭矩与电压平方(square voltage)成正比。图8中，Sl和S2 可以是传感器电极，用以检测水平平衡。
图8中示出上部驱动单元Hl或H2的面积不同于下部驱动单元Hl和 H2的。为了获得如上所述的同样结果，上部和下部驱动单元Hl或H2可 有相同的面积^旦具有不同的施加电压，作为另 一 实施例。
图10A至IOE说明当驱动电压VHi施于驱动单元Hl时，在6方向、 cj)方向、小，方向中每个方向上的扭矩和动作。图10A示出电压Vm,电压 Vh2与Vm相位相反。
图10B说明根据电压Vw和VH2,镜子单元在6方向的动作。图10C
说明在e方向产生的扭矩。根据图ioa至ioc，扭矩的相位根据e值和驱
动电压VH1和VH2而定。
图ioD说明由e值和电压Vh,和vh2在4)，方向产生的扭矩。
参考图iod, 4)，方向产生扭矩的频率是e方向扭矩的二倍。于是，镜
子单元31绕cj)，方向旋转，如图10E所示。因此，通过镜子单元31在6方 向和(j)，方向的动作实现Lissajours才莫式扫描，以减少收缩影响。
图11说明能控制Lissajours才莫式尺寸的镜子单元31和驱动单元HI和 H2。参照图11，下部驱动单元HI和H2被分成多个片段，电压将施于其 上的所述多个片段被确定，以控制在4)，方向产生扭矩的大小。图12说明 Lissajours模式，根据cj)，方向产生扭矩的大小控制它的尺寸。
根据本发明，扫描仪的镜子单元以Lissajours模式驱动，因此能减少 出现在屏幕上的收缩影响。
虽然本发明通过参考其示例性实施例被特別展示和描述，本领域技术 人员将认识到在不背离本发明的范围和精神前提下可以对结构和细节作出 各种变化，本发明的范围和精神如下面权利要求定义。 权利要求
1.一种扫描设备，包括镜子单元，该镜子单元在绕扫描设备的垂直方向旋转也绕扫描设备的水平方向旋转的同时反射入射光；驱动单元，该驱动单元用来驱动所述镜子单元，以便镜子单元能绕扫描设备的水平和垂直方向旋转。
2. 如权利要求1所述的扫描设备，其中，所述镜子单元包括-. 镜子，该镜子用来反射入射光，以及第 一和第二旋转梳状电极单元，该第 一和第二旋转梳状电极单元与镜 子两侧相连，分别包括在两刀片(blade)上的第 一和第二梳状电极。
3. 如权利要求2所述的扫描设备，其中，所述驱动单元包括第一驱动梳状电极单元，该第一驱动梳状电极单元包括与第一旋转梳 状电极单元的第 一梳状电极交错布置的第三梳状电极；第二驱动梳状电极单元，该第二驱动梳状电极单元包括与第二旋转梳 状电极单元的第二梳状电极交错布置的第四梳状电极；其中，第一驱动梳状电极单元的长度不同于第二驱动梳状电极单元的 长度。
4. 如权利要求3所述的扫描设备，其中，在第一驱动梳状电极单元 中，第三梳状电极被分成多个片段，使镜子单元绕垂直方向旋转所需的这 些片段的一个部分被布线(wired),并作为单独梳状电极使用。
5. 如权利要求3所述的扫描设备，其中，在第二驱动梳状电极单元 中，第四梳状电极被分成多个片段，使镜子单元绕垂直方向旋转所需的这 些片段的一个部分被布线(wired)并作为单独梳状电极使用。
6. 如权利要求3至5中的任一项所述的扫描设备，其中，第一和第二 驱动梳状电极单元接收大小相同的电压。
7. 如权利要求2所述的扫描设备，其中，所述驱动单元包括第 一驱动梳状电极单元，该第 一驱动梳状电极单元包括与第 一旋转梳 状电极羊元的笫 一梳状电极交错布置的第三梳状电极；第二驱动梳状电极单元，该第二驱动梳状电极单元包括与第二旋转梳 状电极单元的第二梳状电极交错布置的第四梳状电极； 其中施加于第 一和第二驱动梳状电极单元的电压彼此大小不同。
8. 如权利要求1所述的扫描设备，其中，所述驱动单元驱动镜子单元 以便镜子单元绕垂直方向旋转的频率是镜子单元绕水平方向旋转频率的两倍。
9. 如权利要求1所述的扫描设备，其中，驱动单元产生第一扭矩以便 镜子单元能绕水平方向旋转，并产生第二扭矩，该第二扭矩的频率是第一 扭矩频率的两倍，以便镜子单元能绕垂直方向旋转。
10. 如权利要求9所述的扫描设备，其中，通过向镜子单元的第一个 两侧施加大小相等相位相反的驱动信号产生第一扭矩，其中，所述第一个 两侧以所述镜子单元的水平轴为中心定位，且通过向镜子单元的第二个两 侧施加驱动信号产生第二扭矩，其中，所述第二个两侧以垂直轴为中心定 位，且具有彼此不同的面积。
11. 一种使用扫描设备的扫描方法，所述扫描设备包括反射入射光的 镜子单元，该扫描方法包括将对称水平驱动信号施加于镜子单元的第一 个两侧，并通过将非对称的水平驱动信号施加于镜子单元的第二个两侧， 以在屏幕上产生水平扫描线，其中，所述第一个两侧以镜子单元水平轴为 中心定位，而所述第二个两侧以垂直轴为中心定位；以及通过将垂直驱动信号施加于镜子单元，用于在垂直方向移动扫描设 备，以在屏幕上产生垂直扫描线。
12. 如权利要求11所述的扫描方法，进一步包括通过控制所述非对称的水平驱动信号的大小来控制水平扫描线的尺寸。
13. 如权利要求11所述的扫描方法，其中，由电极的不同面积来实现 所述非对称水平驱动信号的施加，其中，所述对称水平驱动信号被施加于 所述电极的不同面积上。
全文摘要
本发明提供了一种扫描设备和扫描方法，扫描设备包括镜子单元，该镜子单元在绕扫描设备的一个方向旋转的同时反射入射光，也环绕扫描设备的一个方向旋转；以及驱动单元，该驱动单元用以驱动镜子单元以便镜子单元能绕扫描设备的和v方向旋转。
文档编号G02B26/10GK101101371SQ200710004758
公开日2008年1月9日 申请日期2007年1月30日 优先权日2006年7月4日
发明者李秉烈 申请人:三星电子株式会社