專利名稱：帶光源的微型掃描投影器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種帶光源的微型掃描投影器件，屬于掃描系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)的大型機(jī)械掃描例如掃描振境、燈光表演等由 于其體積大，以及使用馬達(dá)等器件使得整個系統(tǒng)噪聲較大，而且功耗較高，而且響應(yīng)時間較長，限制了大型機(jī)械掃描以及成像的發(fā)展?，F(xiàn)在市場上流行的MEMS微鏡由于其復(fù)雜的生產(chǎn)以及加工過程使得生產(chǎn)時間較長以及生產(chǎn)成本較高，在很多文獻(xiàn)及專利中都涉及到掃描以及投影的角度例如Patrick B. Chu, Shi-Sheng Lee, and Sangtae Park, Tellium, Inc. The Path to LargeOptical Cross connects, IEEE Communications Magazine March 2002 中提到的 MEMS 微鏡有光學(xué)角度只有±10°，掃描角度太小以及頻率低等問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型針對上述問題的不足，提出一種掃描角度大、頻率高以及噪聲小的帶光源的微型掃描投影器件。本實用新型為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是包括外殼和中心設(shè)有光源的可動部件，該可動部件包括第一組側(cè)邊和第二組側(cè)邊，在所述可動部件的第一組側(cè)邊上設(shè)有Y軸向磁鐵，而在第二組側(cè)邊上設(shè)有與外殼相連接的X軸柔性機(jī)構(gòu)，在外殼內(nèi)部設(shè)有與Y軸向磁鐵相對應(yīng)的第一組電磁圈。進(jìn)一步地所述第二組側(cè)邊的任一邊上設(shè)有角位移傳感器。優(yōu)選的所述可動部件為PCB，該PCB設(shè)有兩層，在PCB第一層設(shè)有由內(nèi)向外逐漸放大的線圈，而在PCB第二層的一組側(cè)邊分別設(shè)置有一對X軸向磁鐵，而另一組側(cè)邊的任
邊設(shè)有角位移傳感器，在所述PCB第二層的中部設(shè)有光源。再進(jìn)一步地還包括Y軸柔性機(jī)構(gòu)以及懸框，該懸框包括第一組懸框邊和第二組懸框邊，所述Y軸柔性機(jī)構(gòu)一端與懸框的第一組懸框邊相接，另一端與外殼相接，而所述X軸柔性機(jī)構(gòu)一端與懸框的第二組懸框邊相接，另一端與第二組側(cè)邊相接；而所述懸框的第二組懸框邊上設(shè)有X軸向磁鐵；在外殼內(nèi)部設(shè)有與X軸向磁鐵相對應(yīng)的第二組電磁圈。又再進(jìn)一步地所述第二組側(cè)邊的兩邊分別設(shè)有角位移傳感器。優(yōu)選的所述可動部件為PCB，所述PCB設(shè)有兩層，在PCB第一層設(shè)有由內(nèi)向外逐漸放大的線圈，而在在PCB第二層的一組側(cè)邊分別設(shè)置有一對X軸向磁鐵，而另一組側(cè)邊分別設(shè)有角位移傳感器，在所述PCB第二層的中部設(shè)有光源。再優(yōu)選的所述X軸向磁鐵粘接在可動部件上，或者所述X軸向磁鐵為磁性材料通過電沉積、濺射的方式加在可動部件上，或者所述X軸向磁鐵為永磁鐵或者驅(qū)動臂通過鍵合、粘接在可動部件上。本實用新型的帶光源的微型掃描投影器件，由于將X軸方向磁鐵、光源設(shè)置在可動部件上，并且在連接部分采用柔性結(jié)構(gòu)，因而其掃描角度大、頻率高而且噪聲小。
圖I是本實用新型實施例I的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I的俯視圖；圖3是6的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是4的結(jié)構(gòu)示意圖；其中；1-X軸向磁鐵，2-光源，3-角位移傳感器，4-可動部件，41-線圈，5-外殼，6-外殼內(nèi)部,61-電磁圈,7-Y軸柔性機(jī)構(gòu),8-第一組側(cè)邊,9-第二組側(cè)邊。圖5是本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5的俯視圖；圖7是6的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是4的結(jié)構(gòu)示意圖；其中；1-X軸向磁鐵，2-光源，3-角位移傳感器，4-可動部件，41-線圈，5-外殼，6-外殼內(nèi)部,61-第一組電磁圈,62-第二組電磁圈,7-X軸柔性機(jī)構(gòu),8-第一組側(cè)邊，9-第二組側(cè)邊，10-懸框，Il-Y軸柔性機(jī)構(gòu)，12-第一組懸框邊，13-第二組懸框邊，14-X軸向磁鐵。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明。實施例I本實施例的帶光源的微型掃描投影器件如圖I 4所示包括外殼5和中心設(shè)有光源2的可動部件4，該可動部件4包括第一組側(cè)邊8和第二組側(cè)邊9，在所述可動部件4的第一組側(cè)邊8上設(shè)有Y軸向磁鐵1，而在第二組側(cè)邊9上設(shè)有與外殼5相連接的X軸柔性機(jī)構(gòu)7,在外殼內(nèi)部6設(shè)有與Y軸向磁鐵I相對應(yīng)的第一組電磁圈61 ;所述兩個Y軸向磁鐵I的連線與兩個X軸柔性機(jī)構(gòu)7的連線垂直，且所述兩個Y軸向磁鐵I的連線與兩個X軸柔性機(jī)構(gòu)7的連線均通過光源2 ；為了能精確控制器件的運動，使掃描以及成像精度更高，所述第二組側(cè)邊9的任一邊上設(shè)有角位移傳感器3。為了使可動部件4轉(zhuǎn)動角度和頻率更大，所述可動部件4為PCB，所述PCB設(shè)有兩層，在PCB第一層設(shè)有由內(nèi)向外逐漸放大的線圈41，而在PCB第二層的一組側(cè)邊分別設(shè)置有一對Y軸向磁鐵1，而另一組側(cè)邊的任一一邊設(shè)有角位移傳感器3，在所述PCB第二層的中部設(shè)有光源2。為了使Y軸向磁鐵I更好的設(shè)置在可動部件4上，所述X軸向磁鐵I粘接在可動部件4上，或者所述X軸向磁鐵I為磁性材料通過電沉積、濺射的方式加在可動部件4上，或者所述X軸向磁鐵I為永磁鐵或者驅(qū)動臂通過鍵合、粘接在可動部件4上。具體實施時，通過控制電磁圈61中電流的強(qiáng)弱以及方向來控制Y軸向磁鐵I的升降，且兩塊Y軸向磁鐵I的相互作用使其在Y方向上作單向運動。這樣帶動可動部件4作二維運動，通過可動部件4的二維運動來帶動光源2作二維運動，進(jìn)行掃描或者成像，通過角度位移傳感器3的反饋信號精確可動部件4的運動，使掃描以及成像精度更高。[0029]實施例2本實施例的帶光源的微型掃描投影器件如圖5 8所示包括外殼5和中心設(shè)有光源2的可動部件4，該可動部件包括4第一組側(cè)邊8和第二組側(cè)邊9，在所述可動部件4的第一組側(cè)邊8上設(shè)有Y軸向磁鐵1，在第二組側(cè)邊9還連接有X軸柔性機(jī)構(gòu)7 ;還包括Y軸柔性機(jī)構(gòu)11以及懸框10，該懸框10包括第一組懸框邊12和第二組懸框邊13，所述Y軸柔性機(jī)構(gòu)11 一端與懸框10的第一組懸框邊12相接，另一端與外殼5相接；而所述X軸柔性機(jī)構(gòu)7 —端與懸框10的第二組懸框邊13相接，另一端與第二組側(cè)邊9相接；而所述懸框10的第二組懸框邊13上設(shè)有X軸向磁鐵14 ;在外殼內(nèi)部6分別設(shè)有與Y軸向磁鐵I和X軸向磁鐵14相對應(yīng)的第一組電磁圈61和第二組電磁圈62 ;所述兩個Y軸向磁鐵I的連線與兩個X軸柔性機(jī)構(gòu)7的連線垂直，且所述兩個Y軸向磁鐵I的連線與兩個X軸柔性機(jī)構(gòu)7的連線均通過光源2 ;所述兩個X軸向磁鐵14的連線與兩個Y軸柔性機(jī)構(gòu)11的連線垂直，且所述兩個X軸向磁鐵14的連線與兩個Y軸柔性機(jī)構(gòu)11的連線均通過光源2。為了能精確控制器件的運動，使掃描以及成像精度更高，所述第二組側(cè)邊9的兩 邊分別設(shè)有角位移傳感器3。為了使可動部件4轉(zhuǎn)動角度和頻率更大，所述可動部件4為PCB，所述PCB設(shè)有兩層，在PCB第一層設(shè)有由內(nèi)向外逐漸放大的線圈41，而在在PCB第二層的一組側(cè)邊分別設(shè)置有一對X軸向磁鐵1，而另一組側(cè)邊分別設(shè)有角位移傳感器，在所述PCB第二層的中部設(shè)有光源2。為了使Y軸向磁鐵I更好的設(shè)置在可動部件4上，所述X軸向磁鐵I粘接在可動部件4上，或者所述X軸向磁鐵I為磁性材料通過電沉積、濺射的方式加在可動部件4上，或者所述X軸向磁鐵I為永磁鐵或者驅(qū)動臂通過鍵合、粘接在可動部件4上。具體實施時，通過控制電磁圈61和電磁圈62中電流的強(qiáng)弱以及方向來分別控制Y軸向磁鐵I和X軸向磁鐵14的升降，且兩塊Y軸向磁鐵I的相互作用使其在Y方向上作單向運動，兩塊X軸向磁鐵14的相互作用使其在X方向上作單向運動。這樣帶動可動部件4作三維運動，通過可動部件4的三維運動來帶動光源2作三維運動，進(jìn)行掃描或者成像。本發(fā)明帶光源的微型掃描投影器件的原理利用安培定則(左手定則)
r n jr. r Mn IdlxrdB = N—·~~
4π rJ其中，B為磁場強(qiáng)度，N為線圈匝數(shù)，4^為真空磁導(dǎo)率，其值為431\10_、/^4，I為電流，推出B = [. dB = [^sin (9
_人S'—Ti
+χ- P其中，R為線圈半徑，S為有效面積。根據(jù)電磁鐵經(jīng)驗公式F=-^-S
2"0N2M0I2Si= ο -/η2
8^--( A>_ +.v*J其中，F(xiàn)為磁場力，通過M=FL (L代表懸臂長度)
「 ^ Λ M /'/■Θ 二一 =—
J J其中Θ為轉(zhuǎn)動角度，M為力矩，由于連接部分是柔性機(jī)構(gòu)可以近視使用胡克定律 F=K Θ其中，K為柔性機(jī)構(gòu)的剛度，推出
FΘ = —
K通過以上簡易的計算我們可以知道改變I、L可以改變安培力的大小以及方向，這樣就能驅(qū)動器件運動，而且可以根據(jù)要求使偏轉(zhuǎn)角度更大，通過控制電流I可以增加運動的頻率，使頻率更大。由上述可知，本實施例的帶光源的微型掃描投影器件，不但掃描角度大、頻率高以及噪聲小，而且其相應(yīng)時間短，功耗小且易于控制；通過設(shè)置角位移傳感器，能夠精確控制器件的運動，使掃描以及成像精度更高；通過將可動部件集成為PCB，因此其體積小，使得轉(zhuǎn)動角度和頻率更大，并且成本低廉；通過設(shè)置X軸向磁鐵和電磁圈，使得可動部件作三維掃描運動；通過將X軸柔性機(jī)構(gòu)和Y軸柔性機(jī)構(gòu)設(shè)為S型，使X軸柔性機(jī)構(gòu)和Y軸柔性機(jī)構(gòu)的彈性和移動范圍更大。本實用新型的帶光源的微型掃描投影器件不局限于上述實施例，凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種帶光源的微型掃描投影器件，其特征在于包括外殼和中心設(shè)有光源的可動部件，該可動部件包括第一組側(cè)邊和第二組側(cè)邊，在所述可動部件的第一組側(cè)邊上設(shè)有Y軸向磁鐵，而在第二組側(cè)邊上設(shè)有與外殼相連接的X軸柔性機(jī)構(gòu)，在外殼內(nèi)部設(shè)有與Y軸向磁鐵相對應(yīng)的第一組電磁圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶光源的微型掃描投影器件，其特征在于所述第二組側(cè)邊的任一邊上設(shè)有角位移傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶光源的微型掃描投影器件，其特征在于所述可動部件為PCB,該PCB設(shè)有兩層，在PCB第一層設(shè)有由內(nèi)向外逐漸放大的線圈，而在PCB第二層的一組側(cè)邊分別設(shè)置有一對X軸向磁鐵，而另一組側(cè)邊的任一一邊設(shè)有角位移傳感器，在所述PCB第二層的中部設(shè)有光源。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶光源的微型掃描投影器件，其特征在于還包括Y軸柔性機(jī)構(gòu)以及懸框，該懸框包括第一組懸框邊和第二組懸框邊，所述Y軸柔性機(jī)構(gòu)一端與懸框的第一組懸框邊相接，另一端與外殼相接，而所述X軸柔性機(jī)構(gòu)一端與懸框的第二組懸框邊相接，另一端與第二組側(cè)邊相接；而所述懸框的第二組懸框邊上設(shè)有X軸向磁鐵；在外殼內(nèi)部設(shè)有與X軸向磁鐵相對應(yīng)的第二組電磁圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶光源的微型掃描投影器件，其特征在于所述第二組側(cè)邊的兩邊分別設(shè)有角位移傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶光源的微型掃描投影器件，其特征在于所述可動部件為PCB，所述PCB設(shè)有兩層，在PCB第一層設(shè)有由內(nèi)向外逐漸放大的線圈，而在在PCB第二層的一組側(cè)邊分別設(shè)置有一對X軸向磁鐵，而另一組側(cè)邊分別設(shè)有角位移傳感器，在所述PCB第二層的中部設(shè)有光源。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或6所述的帶光源的微型掃描投影器件，其特征在于所述X軸向磁鐵粘接在可動部件上，或者所述X軸向磁鐵為磁性材料通過電沉積、濺射的方式加在可動部件上，或者所述X軸向磁鐵為永磁鐵或者驅(qū)動臂通過鍵合、粘接在可動部件上。
專利摘要本實用新型涉及一種帶光源的微型掃描投影器件，包括外殼和中心設(shè)有光源的可動部件，該可動部件包括第一組側(cè)邊和第二組側(cè)邊，在所述可動部件的第一組側(cè)邊上設(shè)有Y軸向磁鐵，而在第二組側(cè)邊上設(shè)有與外殼相連接的X軸柔性機(jī)構(gòu)，在外殼內(nèi)部設(shè)有與Y軸向磁鐵相對應(yīng)的第一組電磁圈。本實用新型涉的掃描投影器件，由于將X軸方向磁鐵、光源設(shè)置在可動部件上，并且在連接部分采用柔性結(jié)構(gòu)，掃描角度大、頻率高而且噪聲小。
文檔編號G03B21/00GK202600340SQ201220070059
公開日2012年12月12日 申請日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者李長龍, 周亮, 陳巧, 傅霖來, 謝會開 申請人:無錫微奧科技有限公司