[发明专利]用于激光扫描显示的电磁驱动二维扫描微镜

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于激光扫描显示的电磁驱动二维扫描微镜。

背景技术

激光扫描显示技术是指利用可动反射镜完成水平方向和竖直方向的激光束扫描，在屏幕形成扫描图像，其扫描方式类似传统阴极射线管(CRT，Cathode Ray Tube)电视，不同之处在于用激光束代替了电子束。为实现高分辨率的图像，微镜在水平方向的扫描频率(行频)需要在20KHz以上，在竖直方向的扫描频率(帧频)一般为60Hz。激光扫描显示技术使用RGB三基色激光束形成彩色图像，得到的图像色域更加宽广，色彩更加逼真。由于激光的特性，可以在任何形状表面显示不失真的图像。微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)微镜具有体积小、成本低、能耗低等优点，使用微机电系统微镜可以实现微型激光扫描显示模块。这种微型激光扫描显示模块具有巨大的市场应用前景。

如Microvision公司所公开的电磁驱动二维微镜，其结构上使用万向节实现二维扫描，中间悬空框架上做有一组电磁驱动线圈，外加磁场与内外两对扭转梁均成45°夹角。驱动线圈中通入实现水平扫描的高频信号与实现竖直扫描的低频信号的叠加信号，在磁场中产生洛伦兹力，通过扭转梁及万向节结构的机械转换，实现微镜的水平扫描与竖直扫描。水平方向可以在21.3kHz的谐振频率下获得65°的光学扫描角，竖直方向可以在60Hz的非谐振频率下获得53°的光学扫描角。然而，这种特定的结构存在一些弊端限制了性能的进一步提高，磁场和通电导线夹角45°降低了磁场强度的利用率；在同一驱动线圈通入叠加信号产生两个方向的扫描，两个方向的扫描性能存在相互影响；信号需要叠加处理，使得驱动电路复杂化。

又如美国专利申请第US20040012460号公开的一种结合悬臂梁结构的电磁驱动二维扫描微镜，其结构上使用反射镜上面的电磁线圈驱动实现绕Y轴的扭转扫描，使用做有电磁驱动线圈的四根悬臂梁实现绕X轴的扭转扫描。反射镜上直接做有电磁线圈，容易使镜面变形，而且使反射镜面积和质量增大，相对较难实现高频扭转。做有电磁线圈的悬臂梁驱动反射镜绕X轴扭转，悬臂梁和扭转万向结直接相连，并且离扭转轴位置较远，结构上的制约，使反射镜很难得到较大的扭转角度。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的电磁驱动二维扫描微镜，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于激光扫描显示的电磁驱动二维扫描微镜，其可降低两个方向间的相互干扰，容易获得较大的扭转角度，且可提高磁场利用率，简化了驱动方案。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种用于激光扫描显示的电磁驱动二维扫描微镜，包括外围框架、设置在外围框架内的内框架、连接所述外围框架和内框架的竖直扫描扭转梁、设置在所述内框架内的微反射镜及一对磁体，所述外围框架具有悬臂，所述内框架通过竖直扫描扭转梁连接至外围框架的悬臂上，所述悬臂上设置有悬臂驱动线圈，所述内框架上设置有内框架驱动线圈，所述一对磁体分别相对设置在悬臂的两侧，所述磁体所产生的磁感线垂直于悬臂驱动线圈、内框架驱动线圈通电后的电流方向。

进一步的，所述微反射镜与内框架为分体设置，所述用于激光扫描显示的电磁驱动二维扫描微镜还包括将所述微反射镜固定在内框架上的水平扫描扭转梁。

进一步的，所述水平扫描扭转梁为相对设置在微反射镜两侧的两根，所述微反射镜为以水平扫描扭转梁为轴线的轴对称形状。

进一步的，所述水平扫描扭转梁与竖直扫描扭转梁垂直设置。

进一步的，所述竖直扫描扭转梁与所述内框架、外围框架之间的连接处采用圆角结构过渡；所述水平扫描扭转梁与所述内框架、微反射镜之间的连接处采用圆角结构过渡。

进一步的，所述悬臂驱动线圈、内框架驱动线圈均为通过电镀工艺镀金制成的双层线圈结构。

进一步的，所述悬臂为相对设置在内框架两侧的两个。

进一步的，所述悬臂为四个，所述四个悬臂分成相对设置在内框架的两侧的两组，其中每个悬臂具有自由端，所述自由端与竖直扫描扭转梁连接。

进一步的，所述内框架驱动线圈呈H型或长方形。

进一步的，所述磁体为采用钕铁硼永磁材料所制成的永磁磁铁。