[发明专利]一种谐振驱动旋转扫描系统

权利要求书

1.一种谐振驱动旋转扫描系统，所述系统采用旋转对称的螺旋梁形成放大传动结 构，所述放大传动结构通过静态的杠杆效应和动态的谐振效应实现运动行程的放大；其 特征在于：

所述系统包括中心驱动块、螺旋梁、驱动器和固定边框；

所述中心驱动块位于整个系统的中心位置；所述螺旋梁分别采用2根、3根、4根、 6根或8根之一方式布置，螺旋梁的顶端分别固定连接在中心驱动块上，且螺旋梁的固 定位置在中心驱动块上沿圆周均匀分布，且以相同的螺旋长度以中心驱动块为旋转中 心，均匀围绕在中心驱动块的四周；螺旋梁的末端通过由螺旋梁本体材料直接加工的转 动铰链与固定边框固定，并在每根螺旋梁上靠近末端位置安装驱动器，对螺旋梁进行驱 动和定位；

所述驱动器采用电磁驱动器、静电驱动器、压电驱动器、磁致伸缩驱动器、光生应 力驱动器或电热驱动器；

所述中心驱动块通过中心安装孔固定扫描头，螺旋梁将驱动器的运动行程放大，并 将运动传递给扫描头；

所述螺旋梁的深宽比是5-20∶1。

2.根据权利要求1所述的谐振驱动旋转扫描系统，其特征是：所述采用4根螺旋 梁的旋转扫描系统为正交驱动的谐振驱动旋转扫描系统，而采用8根螺旋梁的旋转扫描 系统是上下两个完全相同的四螺旋梁结构的重叠组合而成。

3.根据权利要求1所述的谐振驱动旋转扫描系统，其特征是：所述驱动器采用电 磁驱动器，由驱动线圈和永磁体构成，驱动线圈固定安装在每根螺旋梁靠近末端的外侧 面位置，永磁体安装在固定边框内侧面正对驱动线圈的位置，永磁体与驱动线圈一起构 成音圈电机类型的电磁驱动器；所述每根螺旋梁采用位于平行于扫描平面的安装面内和 垂直于该安装面方向的两个电磁驱动器实现三维扫描。

4.根据权利要求1所述的谐振驱动旋转扫描系统，其特征是：所述驱动器采用梳 子电极结构的静电驱动器，由静电极和动电极组成，动电极固定在每根螺旋梁靠近末端 的外侧面位置，静电极固定在固定边框内侧面的相对位置，静电极和动电极配合形成梳 子电极结构。

5.根据权利要求1所述的谐振驱动旋转扫描系统，其特征是：所述驱动器采用压电 驱动器，该压电驱动器由固定在每根螺旋梁靠近末端位置的压电片构成，压电片平贴在 螺旋梁的外侧面，压电片和螺旋梁构成双材料梁结构，在电压作用下发生偏转，从而驱 动螺旋梁。

6.根据权利要求1所述的谐振驱动旋转扫描系统，其特征是：所述驱动器采用磁 致伸缩驱动器，该驱动器由固定在每根螺旋梁靠近末端位置的磁致伸缩片和与磁致伸缩 片对应固定在固定边框内侧面上的电磁铁构成，通过电磁铁的磁力使磁致伸缩片产生伸 缩应力从而驱动螺旋梁的偏转。

7.根据权利要求1所述的谐振驱动旋转扫描系统，其特征是：所述驱动器采用光 生应力驱动器，在每根螺旋梁靠近末端位置制作有光生应力材料层，光生应力材料层与 螺旋梁构成双材料梁结构，在光生应力材料层的对面有固定在固定边框上的面光源，面 光源产生的光作用于光生应力材料使光生应力材料层产生内应力，驱动螺旋梁产生相应 的偏转。

8.根据权利要求1所述的谐振驱动旋转扫描系统，其特征是：所述驱动器采用电热 驱动器，在每根螺旋梁靠近末端位置制作有热应变材料层，热应变材料层与螺旋梁构成 双材料梁结构，在热应变材料层与螺旋梁之间夹有一半导体电热片层，该半导体电热片 层在电流作用下使热应变材料层一面加热而另一面致冷，从而使螺旋梁一面产生膨胀热 应变，而另一面收缩热应变，驱动螺旋梁偏转。

9.根据权利要求1所述的谐振驱动旋转扫描系统，其特征是：所述螺旋梁采用宽 度渐变结构，从末端至顶端随长度增加而宽度逐渐减窄。