[发明专利]感应共振梳齿驱动扫描仪

说明书

背景技术

现有梳齿驱动双轴扫描仪由于较弱的驱动扭矩和由于梳齿具有扭矩输入的受限制的扫描区域导致非常接近共振而操作。这仍允许在诸如成像和显示器的应用中使用这些双轴双共振扫描仪。然而，要使慢扫描共振频率足够低以允许有在一个慢扫描框架(frame)内产生所有快扫描线的扫描模式通常是有挑战性的。替代地，可以创建李萨如(lissajous)模式，其中利用若干慢扫描循环来产生单个完整框架。然而，这样的布置导致由使得大脑能够检测到无偏的框架模式的用户眼睛的运动而引起的运动伪象。此问题的一个解决方案是减少慢扫描共振频率。在现有梳齿驱动扫描仪中，可以通过扭力屈曲来悬吊两个轴。为了减少较慢的扫描共振，设计者必须延长屈曲，使得屈曲更细，或者增大移动框架的质量。此类选择可以导致扫描仪易受到环境加速度的影响。静态加速度载荷g下的位移x与共振频率ω的平方成反比：

x＝g/ω²

由于该位移，这些加速度可能导致梳齿相互碰撞。此类碰撞可能导致指(finger)卡住，从而阻碍运动和/或产生当在交错的梳齿指两端施加电压时可能损坏设备的电学短路。此外，较细屈曲和/或较长屈曲布置还可能由于扫描仪沿横向的运动的软性(softness)而导致梳齿碰撞。因此，可能难以使慢扫描扭力屈曲具有足够的硬度以在使梳齿足够软以实现期望的较低频率的同时抵抗导致梳齿碰撞的横向运动。

对于较高分辨率的显示器应用而言，高水平轴扫描角和扫描频率可能通过空气动力阻尼而导致高能量损耗。阻尼力和扭矩可以由梳齿指周围的气流和反射镜本身上的空气阻力产生。对于共振系统而言，输入到系统的能量的量应平衡阻尼能量损耗，因此当每循环的能量输入等于每循环的能量损耗时，可以存在稳定的稳态扫描反射镜振荡。随着扫描角的快速阻尼增加导致对基于梳齿驱动扫描反射镜的显示系统的高输入能量要求。作为示例，对用于超级视频图形阵列(SVGA)显示分辨率的32kHz下的10°反射镜扫描角(MSA)扫描的驱动振幅估计是276V。这样的较高的电压振幅可能是系统集成和小型化的障碍。

附图说明

在本说明的结论部分中特别指出并清楚地要求了权利要求的主题。然而，当结合附图来阅读时，参照以下详细说明将会理解这样的主题，在所述附图中：

图1是根据一个或多个实施例的扫描束显示器的图；

图2是根据一个或多个实施例的双轴梳齿驱动扫描平台的图；

图3是根据一个或多个实施例的三主体、二维扫描平台的方框图，其中，第三主体包括慢扫描驱动框架；

图4是根据一个或多个实施例的扫描平台的慢扫描轴的集总参数模型的图；

图5是根据一个或多个实施例的具有增加的质量以产生低频固有模式的扫描平台的图；

图6是根据一个或多个实施例的扫描平台的慢扫描板的对数标度频率响应曲线；

图7是根据一个或多个实施例的扫描平台的慢扫描板的频率响应的线性标度图；

图8是根据一个或多个实施例的用于扫描平台的外主体倾角的对数标度频率响应曲线；

图9是根据一个或多个实施例的用于扫描平台的外主体倾角的频率响应的线性标度图；

图10是根据一个或多个实施例的扫描平台的三主体二维扫描板的图，其中，第三主体包括快扫描驱动框架；

图11是根据一个或多个实施例的用于扫描平台的快扫描驱动框架的每循环的能量输入的图；

图12是根据一个或多个实施例的用于改变扫描平台的驱动电压的阻尼能量损耗循环与扫描角以及每循环的驱动框架梳齿能量输入与扫描角的图；

图13是根据一个或多个实施例的一维梳齿致动扫描框架的图，其示出能够在绕Y轴或X轴旋转的摇摆模式下操作的外框架；以及

图14是根据一个或多个实施例的三主体二维梳齿致动扫描框架的图。

应认识到为了示出的简单和/或清楚起见，在图中所示的元件不必按比例绘制。例如，某些元件的尺寸可以为了清楚起见而相对于其它元件被放大。此外，如果认为适当，则已在图中重复附图标记以指示相应和/或类似的元件。

具体实施方式

在以下详细说明中，阐述了许多特定细节以提供权利要求的主题的全面理解。然而，本领域的技术人员应理解的是可以在没有这些特定细节的情况下实施权利要求的主题。在其它实例中，未详细描述众所周知的方法、过程、组件和/或电路。