[发明专利]拉紧、扭转弯曲部和利用该弯曲部扫描光的紧凑驱动器和方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及拉紧、扭转弯曲部和利用该弯曲部扫描光的紧凑驱动器和方法，尤其是用于在保持低功耗、高分辨率、微小紧凑尺寸、安静工作和最小振动的同时有效投影彩色二维图像的彩色图像投影装置。

背景技术

人们通常知道，基于一对扫描镜将二维图像投影在屏幕上，该扫描镜在相互垂直方向通过各个驱动器振荡，以在光栅图案上扫描激光束。然而，已知的图像投影装置投影有限分辨率的图像，一般小于640×480象素的视频图形阵列(VGA)质量的四分之一，消耗相当大量的电力，重量相当重并且占据相当大的体积，从而使它们在微型、手持、电池工作的应用中不实用。

例如，用于一个扫描镜的驱动器包括与反射镜联动的永磁体。磁体和反射镜安装在允许绕轴线振荡的弯曲部。电磁线圈被周期驱动信号激励并产生与磁体的永磁场相互作用的电磁场，以将弯曲部弯曲，使得磁体和由此使得扫描镜绕轴线振荡。

上述电磁驱动器尽管一般满足预期目的，但对于微型、手持、电池工作的应用不理想。例如，弯曲部必须拉紧到拉紧状态，以更好地承受环境温度变化和产生可重复的振荡。这种拉紧通过附加的分立元件来提供，诸如，夹子、销子和螺钉，所有这些元件增加了驱动器的重量、体积和能量消耗。此外，这些附加元件的组装增加驱动器的加工成本和复杂性，以及增加一个或多个这些附加元件松动或出故障的可能性，从而影响弯曲部的张紧，最终导致不可靠的、不可重复的、温度敏感的扫描。例如，入射到用这种受影响的弯曲部支撑的反射镜上的激光束不会准确地照射到图像的预定像素上，结果，投影图像的分辨率降低。

发明内容

因此，本发明总的目的是提供一种用于扫描光的紧凑驱动器的拉紧、扭转弯曲部，尤其是，用于在远离投影装置的扩展范围上投影清晰、清楚的二维彩色图像的图像投影装置。

本发明的另一目的是最小化该驱动器的重量、体积、复杂性和能耗。

本发明的又一目的是简化该弯曲部的张紧。

本发明的又一目的是提供用于图像投影装置的可靠的、可重复的、与温度无关的光扫描。

另一目的是提供一种小型、紧凑、重量轻、高能效和便携的彩色图像投影装置，其用于许多不同形式因素的仪器，尤其是，手持仪器。

在下文中将显而易见地保持这些目的和其它目的，简而言之，本发明的一个特点在于，用于扫描光的驱动器和扫描光的方法。弯曲部安装在支撑上。弯曲部具有一对沿轴线延伸的扭转部分。反射光扫描镜安装在与其联动的弯曲部上。弯曲部沿相反的圆周方向绕轴线弯曲，用于绕轴线振荡扫描镜。

根据本发明，提供的装置与弯曲部构成一体，用于自动沿轴线将弯曲部张紧到拉紧状态，在该拉紧状态中弯曲部被弯曲。不用附加的分立元件，诸如，夹子、销子和螺钉，实现拉紧的弯曲部。不用订购、存储、组装、出故障或松动的附加元件。驱动器比以前的更紧凑，并且重量更轻、体积更小，而且因为具有更小的质量振荡，能耗更小。在此获得的张紧可重复、可靠且抗环境温度变化。入射到扫描镜上的光束准确地反射到它的目标，例如，通过图像投影装置投影要被投影的图像的象素，图像投影装置中的这种紧凑驱动器是有用的。

在另一应用中，光束不用于图像投影，而是用于在机器可读标记上扫描光束，机器可读标记诸如一维或二维条形码符号。在又一应用中，光束不扫描，而是在符号上扫描光检测器的视场，符号散射的光被振荡反射镜反射并照射到检测器上。

在优选实施例中，弯曲部通过磁场相互作用弯曲。永久磁体安装在弯曲部上，电磁线圈安装在支撑上。响应施加给线圈的周期驱动信号，产生周期电磁场，周期电磁场与磁体的永久磁场相互作用，从而弯曲弯曲部并振荡磁体与扫描镜。

磁体和扫描镜优选安装在扭转部分中间的弯曲部的支撑部分上。弯曲部具有沿轴线间隔开的端部。一个端部锚固在支撑上。另一端部具有张紧弯曲部的装置。优选地，在另一端部形成弹性舌片。该舌片弹性地压靠支撑并且沿轴向将端部从相互远离状态推到拉紧状态。

在操作时，磁体通过如上所述的磁场相互作用振荡，这样使弯曲部的支撑部分和扫描镜沿相反的圆周方向运动，因此，首先，沿一个圆周方向扭曲扭转部分，然后，沿相反的圆周方向扭曲扭转部分。弯曲部在这些扭曲运动期间通过舌片持续地张紧，从而确保没有不稳定的、非故意的弯曲运动产生。振动阻尼器可以用于衰减不理想的振动。