[发明专利]微电动机械电视扫描装置及其制造方法

说明书

本发明一般涉及机械电视扫描机构，更具体地涉及按照用来制造单片集成电路的原理制造的微电动机械电视扫描机构，从而使扫描机构的物理尺寸为亚毫米大小的。

通常，先有技术的机械电视扫描机构的尺寸较大，需要外部光源或传感器、具有有限的工作频率与几何视野、并且是易损坏的。此外，先有技术的机械扫描器通常包含许多部件。这种机构通常需要大量的复杂制造处理，因而成本高且可靠性低。

因此，存在着对尺寸小、简化整体或其它非整体幅射源或传感器、具有宽广的几何视野、高工作频率及结构坚固的扫描机构的需求。在已知的机械电视扫描机构中，只有本发明所提供的扫描器是以十分相似于单片集成电路的方式制造的，从而使得装置的物理尺寸十分小。

GOTO在5,097,354号美国专利中公开了一种静电致动的、扭力支承的二维扫描镜束扫描器。该扫描器由两个部件构成。除了其简单性以外，该扫描器的特征还在于限定反射镜的角偏转范围的扭力反射镜支架，该专利还公开了在Fresnel透镜的焦点平面中包括一摆动光电传感器的换能器。

PETERSEN在IBM J.Res.Develop.，卷24，第5号，1980年9月的名为“硅扭力扫描镜”的论文中公开了一种静电致动的且扭力支承在一条单一的扫描轴上的硅扭力扫描镜。这一公开的装置以两个部件构成，其中包含一个扫描镜元件。该扫描镜元件由单晶硅制成，从而由于晶体平面蚀刻而限制了制造精度。

LIDDIARD在4,708,420号美国专利中公开了采用压电致动器及刚性固定在中央柔顺弯曲件上的反射镜的一种焦点平面扫描装置，这种配置容许绕两条轴的偏转。

BURKE在4,230,393号美国专利中公开了采用柔顺弯曲件的一种双轴光学扫描器。该弯曲件是在两条轴上柔顺的，每一根轴具有一个相关的谐振。用一个机械振荡器在一端激励该弯曲件的振动，而一面扫描镜则位于其另一端上。该扫描镜响应机械振荡器的激励在相关的谐振频率上在两条轴上扫描。

LAKERVELD等人在4,073,567号美国专利中公开了一种电磁致动的转动反射镜装置。该装置包含一个由一个单点轴承中心支承的摆动反射镜，轴承容许反射镜绕两条轴摆动。

最后，BAKER等人在3,471,641号美国专利中公开了用电磁或压电致动器偏转反射镜的谐振扫描装置。该装置包含刚性固定在受致动器致动而能绕两条轴偏转的一个中央柔顺弯曲件上的一面反射镜。

在下面的说明中所公开并详细描述的发明完成了对具有小的物理尺寸、整体光或其它辐射源或传感器、宽广的几何视野、高工作频率、坚固的结构、容易制造、低成本与高可靠性等理想特征的扫描装置的长期存在但在此前尚未完成的需求。

按照一个方面，本发明为一扫描装置。该扫描装置包括用第一种材料制造的一块基板及位于基板上方的一个柔性接头。该柔性接头是用第二种材料制造的。该扫描装置还包括连接在柔性接头上的一个支座。该支座由第三种材料制成。此外，该扫描装置包括至少构成在基板、柔性接头与支座之一上的一个致动器。该致动器能使支座相对于基板运动。再者，该扫描装置在支座的上表面上包括一个诸如光学准直器等光学元件或其它能量处理元件。上面提及的材料可以是相同的或者为该装置的有效操作所需要的材料的组合。

在一个实施例中，扫描组件由一块导电材料(诸如掺硼多晶硅)的十字(或其它)形薄片板构成。该板由一个由类似于制造该板的材料制成的柔性件通常中心地支承在一块基板上。该柔性件终止在通常在基板上的一个固定基座上，该基座包含四个(或任何其它所希望的适当数目)静电致动器电极。该柔性件从十字形(或其它形状)中央板的中心垂直延伸，并且有适当长度来允许十字(或其它)形状的中央板的充分角位移。