專利名稱：掃描微鏡封裝及其制造方法和利用該封裝的光學掃描設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用在光學掃描設備中的掃描微鏡封裝以及制造它的方法，其中微鏡響應輸入信號反射入射光束和調(diào)制反射光束的光路徑。
根據(jù)本發(fā)明的封裝和方法可應用于通過掃描預定范圍上從光源發(fā)出的光束來顯示和讀取圖像信息或數(shù)據(jù)的設備，比如激光打印機，共焦顯微鏡，條形碼掃描儀，掃描顯示器，傳感器等等。此外，本發(fā)明能應用于開關設備以及掃描設備。
背景技術：
隨著近年來光學設備的發(fā)展，把光作為媒介用于輸入和輸出各種信息和用于信息傳輸?shù)母鞣N技術已經(jīng)興起。其中，有掃描從光源發(fā)出的光束的方法，如條形碼掃描儀或掃描激光顯示器所典型示例的，盡管它們處于起步階段。
根據(jù)其應用，光束掃描技術需要在掃描速度和范圍上變化。在常規(guī)的光束掃描技術中，主要通過控制光對于操作的反射鏡比如電鍍鏡(galvanic mirror)或旋轉多邊形鏡的反射面的入射角度來實現(xiàn)各種掃描速度和范圍。
確實，需要從幾到幾十赫茲(Hz)的掃描速度的情況適于使用電鍍鏡，而用多邊形鏡可以實現(xiàn)幾千赫茲(kHz)。
按著現(xiàn)有技術的發(fā)展，已經(jīng)作出了廣泛的努力來把光束掃描技術應用于新的設備或來提高應用了光束掃描技術的以前的設備的性能。其代表性的例子包括投影顯示系統(tǒng)，HMD(頭戴式顯示器)和激光打印機，都能以激光掃描方式表現(xiàn)出優(yōu)異的色彩再現(xiàn)。
在利用了這樣一種高空間分辨率的光束掃描技術的系統(tǒng)中，通常提供掃描鏡來允許高的掃描速度和大的角位移或傾斜角。在其中使用多邊形鏡的情況，其角速度確定掃描速度。通常，多邊形鏡經(jīng)常被安裝在馬達上，以便掃描速度取決于激勵馬達的旋轉速度。因而，馬達有限的旋轉速度導致了對增加掃描速度的限制，并由于馬達而難于降低系統(tǒng)的體積和功耗。
此外，激勵馬達具有摩擦噪聲的主要問題，并因為其復雜結構會增加產(chǎn)品成本。
參考圖1，示意地顯示了采用多邊形鏡的常規(guī)的掃描裝置。在掃描裝置中，如圖1所示，從光源1發(fā)出的光束5經(jīng)過包括各種透鏡的光學單元2并被多邊形鏡3所反射。隨著馬達4旋轉多邊形鏡3，可以在多邊形鏡3的旋轉方向7所限定的方向8中來掃描反射的光束。
由于其僅能夠在單方向以相當高的速度掃描，使用多邊形鏡3的掃描裝置不足以用于高分辨率顯示器。
對于微鏡，其允許掃描裝置雙方向和以幾十KHz的高速來掃描。為了以高速執(zhí)行大的雙向掃描，具有高Q因子的微鏡必須諧振或操作于真空氣氛中。此外，在幾微米至幾毫米的尺寸中，微鏡設備需要防止外部空氣和雜質(zhì)并免受外部碰撞。另外，微鏡需要以一種合適結構的外殼來封裝以便有效地發(fā)散光源的熱量。
為了實現(xiàn)使用工作在密閉封裝中的微鏡的光束掃描，必須在位于封裝上側的蓋子中提供透明窗口。因此，需要制造具有合適結構的蓋子并合適地組合蓋子和外殼，從而密封該封裝。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明的目的是提供一種掃描微鏡封裝，包括其中具有通過光束的透明窗口的合適的蓋子，和與蓋子相組合的外殼，其中保護微鏡免受外部影響并良好的實施其自身的功能，以及提供制造它的方法。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種光學掃描設備，其中集成電磁操作的微鏡。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種掃描微鏡封裝，能有助于光學掃描設備的輕巧和細長，通過連續(xù)的半導體工藝和微加工技術來制造該光學掃描設備。
通過提供一種掃描微鏡封裝來實現(xiàn)上述的目的，其包括外殼，在其內(nèi)底上附著微鏡管芯，設置所述微鏡管芯用于安裝用于在其上反射入射光束的掃描微鏡；和蓋子，與外殼相組合，以在它們之間形成內(nèi)部空間。
優(yōu)選地，蓋子包括透明窗口，入射在掃描微鏡上的光束或從掃描微鏡反射的光束通過該透明窗口；和蓋子框架，在其中安裝該窗口。
蓋子和外殼優(yōu)選經(jīng)密封環(huán)彼此結合以確保在它們之間形成的內(nèi)部空間的密封。
在優(yōu)選的修改方案中，蓋子框架具有帽形，外殼具有板形形狀。
在另一個優(yōu)選修改方案中，蓋子完全由透明窗口所組成，不管是入射在掃描微鏡的光或從掃描微鏡反射的光通過該透明窗口。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了制造掃描微鏡封裝的方法，包括把蓋子粘合到外殼，所述蓋子具有其中形成的通孔；通過加熱熔化通孔中的密封膠；和固化密封膠。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了制造掃描微鏡封裝的方法，包括把蓋子粘合到外殼，所述外殼具有在其預定位置上形成的管道；和通過擠壓閉合管道。
根據(jù)本發(fā)明的又另一個方面，提供了制造掃描微鏡封裝的方法，包括把蓋子粘合到外殼，在外殼的預定位置上形成管道，所述管道具有其中形成的空腔；通過加熱熔化空腔中的密封膠；和固化密封膠。


通過下面結合附圖的詳細描述，本發(fā)明的上述和其他的目的，特點以及優(yōu)點將更加顯而易見，其中圖1是顯示了使用現(xiàn)有多邊形鏡的掃描儀透視圖；圖2是使用掃描微鏡的一維掃描系統(tǒng)的透視圖；圖3提供了剖面圖和平面圖，其顯示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的掃描微鏡封裝；圖4a是顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的掃描微鏡封裝的剖面圖；圖4b是顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的掃描微鏡封裝的剖面圖；圖4c是顯示了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的掃描微鏡封裝的剖面圖；圖4d是顯示了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的掃描微鏡封裝的剖面圖；圖5a提供了在根據(jù)本發(fā)明第五實施例的掃描微鏡封裝被密封之前的平面圖和剖面圖；圖5b提供了在根據(jù)本發(fā)明第五實施例的掃描微鏡封裝被密封之后的平面圖和剖面圖；
圖6a提供了在根據(jù)本發(fā)明第六實施例的掃描微鏡封裝被密封之前的平面圖和剖面圖；圖6b提供了在根據(jù)本發(fā)明第六實施例的掃描微鏡封裝被密封之后的平面圖和剖面圖；圖7a是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的掃描微鏡封裝被密封之前的剖面圖；圖7b是根據(jù)本發(fā)明第七實施例的掃描微鏡封裝被密封之后的剖面圖；和圖8提供了剖面圖和平面圖，其顯示了根據(jù)本發(fā)明第八實施例的掃描微鏡封裝。
<解釋圖中的數(shù)字標記>
1光源2光學單元3多邊形鏡4馬達5入射光6反射的光7馬達的旋轉方向8掃描方向9掃描微鏡10反射的光11，111，112，113，114，115，116，117外殼12，121，122，123，124，125，126，127引腳13，131，132，133，134，135，136，137絕緣體14，146管道15，16空腔17對準溝槽18儲蓄池19散熱器
20蓋子21，211，212，213，214，215，216，217蓋子框架22，221，222，223，224，225，226，227窗口23通孔31微鏡管芯32焊盤41焊線51，513密封環(huán)52，525密封膠91反射面92扭臂100屏幕具體實施方式
現(xiàn)在將對本發(fā)明的優(yōu)選實施例作出詳細描述，其例子被示例在附圖中，其中在全部附圖中相同的參考數(shù)字代表相同的部分。在下列實施例中，公知的功能和結構的描述被省略，如果它們混淆了本發(fā)明的要點的話。描述下列實施例以便通過參考圖來解釋本發(fā)明。
參考圖2，以透視圖顯示包括掃描微鏡的一維(線)掃描系統(tǒng)。
如圖2所示，掃描微鏡9具有這樣的結構，反射面91被支持在扭臂92上，扭臂92當作樞軸并基于操作盡量恢復反射面91的扭矩。在該結構中，根據(jù)輸入信號，反射面91可以進行雙向的旋轉運動。
因此，當從光源1發(fā)出的光束5通過包括各種透鏡的光學單元2，并入射在反射面91上時，在屏幕100上被線性的掃描。
根據(jù)本發(fā)明的掃描微鏡封裝允許這種光束掃描系統(tǒng)運行良好。
參考圖3，以剖面圖和平面圖顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的掃描微鏡封裝。參看圖3，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的掃描微鏡封裝大體上分成外殼11和蓋子20。
蓋子20包括蓋子框架21，其確定蓋子的大體輪廓，在蓋子框架中的預定區(qū)域上形成透明窗口22。
因為通過透明窗口22，光束入射在微鏡上和從微鏡反射，透明窗口優(yōu)選具有應用與其上的抗反射涂層。
即使當蓋子框架21由具有高反射率的材料所制成時，其形成掃描微鏡封裝的內(nèi)部空間的下側，優(yōu)選涂覆有抗反射涂層，以便防止內(nèi)部空間中出現(xiàn)漫反射。
外殼具有凹陷，構成掃描微鏡封裝的底和壁，當其與蓋子20相結合時提供內(nèi)部空間。
微鏡管芯31被附在外殼11的內(nèi)底表面上并被引線以便與外界通信。如圖3所示，通過焊線可以實現(xiàn)微鏡管芯31和外界之間的電連接，焊線把微鏡管芯31上形成的焊盤32連接到外殼11中形成的引腳12。
微鏡9被附在管芯31上，但為使本發(fā)明更為清晰在圖3-8中未顯示。
當外殼11由導電材料制成時，絕緣體13必須內(nèi)插在引腳12和外殼11之間，以只允許引腳12負責到外界的電連接。另一方面，當外殼11不是導電體時，不需要絕緣體13。
用于外殼11的材料的例子包括鎳-或鍍金的金屬，比如KOVAR，INVAR，陶瓷，比如氧化鋁，或聚合物。
參考圖4a-4d，分別以剖面圖顯示了根據(jù)本發(fā)明第一至第四實施例的掃描微鏡封裝的結構。
圖4a是根據(jù)圖3的實施例的蓋子20與外殼11相結合之后的剖面圖。
可以使用粘合劑來實現(xiàn)蓋子20與外殼11的結合，比如環(huán)氧密封膠(epoxy sealant)。
可以僅僅在結合之前把粘合劑應用于蓋子20和外殼11，或者當它們被制造時，可以提前的應用于蓋子20和外殼11的結合面。
當金屬構成蓋子20和外殼11的結合面時，在結合面上掃描激光束之后，它們可以被彼此焊接在一起。
圖4b顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實施例的掃描微鏡封裝，其具有與第一實施例相同的板型蓋子，除了新加入了蓋子框架211和外殼111之間結合面上的密封環(huán)51。
密封環(huán)51用于提供封裝內(nèi)部的氣密密封并由低熔點金屬或玻璃材料構成。
當使用密封環(huán)51時，通過把密封環(huán)51內(nèi)插在蓋子和外殼之間，并彼此相對擠壓它們同時加熱密封環(huán)，來完成結合。
可替換的，當蓋子211或外殼111被制造時，可以把低熔點金屬或玻璃提前的應用于結合面，接著加熱密封環(huán)和擠壓蓋子或外殼。
圖4c顯示了根據(jù)本發(fā)明第三實施例的掃描微鏡封裝，其包括板式外殼112和帽型蓋子框架212。
除了它們總體結構，外殼112和蓋子212具有與第一實施例相同的構成元件。
此外，可以在外殼112和蓋子框架212之間使用密封環(huán)以便實現(xiàn)氣密密封。
圖4d是顯示了根據(jù)本發(fā)明第四實施例的掃描微鏡封裝的剖面圖，與第二實施例類似，只是除了蓋子框架213完全由透明材料制成之外，該透明材料與第一-第三實施例的窗口22，221和222的相同。
如果需要的話，可以在本發(fā)明的所有實施例中實現(xiàn)氣密密封。例如，當蓋子和外殼的各自的結合面包括合適的金屬時，在蓋子開始與外殼直接接觸之后，可以實施縫焊或激光焊接來用于氣密密封，如本發(fā)明第一或第三實施例的一樣。
另一方面，在沒有金屬構成蓋子框架213或結合面時，在結合面上局部地形成金屬薄膜，接著如同本發(fā)明第四實施例中，用低熔點金屬或玻璃作為密封環(huán)513插入在它們之間，使其彼此焊接。這是因為低熔點玻璃可應用于金屬和玻璃表面。
此外，基于氣密密封，可以用預定的氣體填充封裝的內(nèi)部空間，比如氮氣或氦氣。
在實施真空密封以保持封裝的內(nèi)部空間處于真空狀態(tài)的情況下，除了在真空氣氛中用于密封封裝的附加的處理，可以以與氣密密封相同的方式把蓋子結合在外殼上。
圖5a和5b以平面圖和剖面圖顯示了根據(jù)本發(fā)明第五實施例的掃描微鏡封裝，其中通孔23被用于氣密密封。
在本發(fā)明第五實施例中，在蓋子框架214中的預定的位置上形成通孔23，如圖5a所示，并與上述的氣密密封的相同的方式把蓋子框架214結合到外殼214，接著用密封膠52堵住通孔23。在這點上，由低熔點金屬或玻璃材料構成的密封膠52被放入通孔23中，并在真空壓力上執(zhí)行加熱以熔化密封膠52，之后密封膠52在低溫被固化以堵住通孔，以便將內(nèi)部空間保持真空狀態(tài)。
圖6a和6b以平面圖和剖面圖顯示了根據(jù)本發(fā)明第六實施例的掃描微鏡封裝，其中管道14和管道空腔15被用于氣密密封。
在第六實施例中，如圖6b所示，在外殼115的預定位置上提供管道14以便連通外殼115的外部和內(nèi)部，并且對其應用了密封膠的空腔15形成在管道15的預定位置上，如圖6a所示。
此后，以氣密密封方式把蓋子框架215結合到外殼115，密封膠52被放入空腔15并通過真空壓力上加熱來熔化。
隨著溫度降低，熔化的密封膠52被固化，如圖6b所示，堵住管道14。
圖7a和7b顯示了根據(jù)本發(fā)明第七實施例的掃描微鏡封裝，其中管道146被單獨地用于氣密密封，而沒有與空腔一起。
在蓋子框架216被結合到外殼116之后，通過在外殼116的預定位置上提供的管道，掃描微鏡封裝的內(nèi)部被抽真空，并通過擠壓管道到密閉狀態(tài)來將其密封。
在真空密封的情形下，優(yōu)選地在封裝內(nèi)部的預定位置上形成吸氣劑(getter)以便保持封裝的內(nèi)部處于真空狀態(tài)。
圖8以剖面圖和平面圖顯示了掃描微鏡封裝，其中在外殼117的內(nèi)底表面的中央位置上構成對準溝槽17以便于微鏡管芯附著到其上。
此外，可以在對準溝槽17的輪廓外部的預定位置上提供儲蓄池18以便容易饋送液體粘合劑。
當微鏡管芯和外殼117之間的間隙較窄時，妨礙微鏡操作。為防止這種情況，可以在其中安裝了微鏡管芯的位置上形成空腔16。
散熱器19可以被附到外殼117的外底部或與其集成。
掃描微鏡封裝，連同產(chǎn)生光束的光源以及光學單元，該光學單元包括至少一個用于將光束匯聚微鏡封裝上的透鏡，可以用于構成光學掃描設備。
此外，光學掃描設備可以進一步包括宏透鏡(macro lens)，用于放大從掃描微鏡封裝反射的光。
通過安裝本發(fā)明的掃描微鏡封裝代替圖2的微鏡，可以制造光學掃描設備。
如前所述，本發(fā)明的掃描微鏡封裝可應用于通過在預定范圍上掃描從光源發(fā)出的光束來顯示或讀取圖像信息的設備。
具有了上面示例的結構，本發(fā)明的掃描微鏡封裝除了使微鏡免受負面影響性能的外部因素外，允許微鏡最佳地展現(xiàn)其光學和機械性能。此外，除了可以降低產(chǎn)品成本之外，可以以纖細和輕重量的形式來制造本發(fā)明的掃描微鏡封裝，并可應用于使用各類型微鏡的掃描系統(tǒng)。
盡管出于示例的目的已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本領域技術人員應該清楚，在不脫離所附權利要求所公開的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種修改，添加和替換是可能的。
權利要求
1.一種掃描微鏡封裝，包括外殼，在它的內(nèi)底部上附著微鏡管芯，設置所述微鏡管芯用于安裝在其上反射入射光束的掃描微鏡；和蓋子，其與外殼相組合，以在其間形成內(nèi)部空間。
2.根據(jù)權利要求1的掃描微鏡封裝，其中該蓋子包括入射在掃描微鏡上或從掃描微鏡反射的光束通過的透明窗口，和蓋子框架，在該蓋子框架中安裝該窗口。
3.根據(jù)權利要求2的掃描微鏡封裝，其中該透明窗口涂覆有抗反射涂層以防止從窗口反射光束。
4.根據(jù)權利要求2的掃描微鏡封裝，其中該蓋子框架具有涂覆在其下側上的抗反射涂層，以防止在掃描微鏡封裝的內(nèi)部空間中光束受到漫反射，所述下側面對著該內(nèi)部空間。
5.根據(jù)權利要求1的掃描微鏡封裝，其中該外殼包括底部和側壁，并且具有凹陷，當其與蓋子相結合時，其提供內(nèi)部空間。
6.根據(jù)權利要求1的掃描微鏡封裝，其中在該管芯上形成焊盤，和在外殼中形成用于與外部電通信的引腳。
7.根據(jù)權利要求6的掃描微鏡封裝，其中經(jīng)焊線把焊盤連接到引腳。
8.根據(jù)權利要求6的掃描微鏡封裝，其中通過絕緣體將引腳與外殼電絕緣。
9.根據(jù)權利要求1的掃描微鏡封裝，其中從電鍍的金屬、陶瓷和聚合物中選擇的至少一種來構成該外殼。
10.根據(jù)權利要求1的掃描微鏡封裝，其中該蓋子經(jīng)粘合劑結合到外殼。
11.根據(jù)權利要求1的掃描微鏡封裝，其中以氣密密封的方式使蓋子和外殼彼此結合。
12.根據(jù)權利要求11的掃描微鏡封裝，其中該蓋子具有在其預定位置上形成的通孔。
13.根據(jù)權利要求11的掃描微鏡封裝，其中在該外殼的預定位置上提供管道以連通外殼的外部和內(nèi)部。
14.根據(jù)權利要求11的掃描微鏡封裝，其中該外殼具有其中形成的吸氣劑。
15.根據(jù)權利要求11的掃描微鏡封裝，其中經(jīng)密封環(huán)使蓋子和外殼彼此結合，以保證它們之間形成的內(nèi)部空間的氣密密封。
16.根據(jù)權利要求15的掃描微鏡封裝，其中該密封環(huán)由低熔點金屬或玻璃制成。
17.根據(jù)權利要求2的掃描微鏡封裝，其中該蓋子框架具有帽型。
18.根據(jù)權利要求17的掃描微鏡封裝，其中該外殼具有板型。
19.根據(jù)權利要求1的掃描微鏡封裝，其中該蓋子完全由透明窗口所組成，不管是入射在掃描微鏡上還是從掃描微鏡反射的光束經(jīng)過該透明窗口。
20.根據(jù)權利要求19的掃描微鏡封裝，其中經(jīng)密封環(huán)使蓋子和外殼彼此結合，以保證它們之間形成的內(nèi)部空間的氣密密封。
21.根據(jù)權利要求20的掃描微鏡封裝，其中該密封環(huán)由低熔點金屬或玻璃制成。
22.根據(jù)權利要求19的掃描微鏡封裝，其中該蓋子具有在其預定位置上形成的通孔。
23.根據(jù)權利要求19的掃描微鏡封裝，其中在該外殼的預定位置上設置管道以連通外殼的外部和內(nèi)部。
24.根據(jù)權利要求19的掃描微鏡封裝，其中該外殼具有在其中形成的吸氣劑。
25.根據(jù)權利要求1的掃描微鏡封裝，其中在該外殼的內(nèi)底表面上中央位置構造對準溝槽，以便于在其上附著微鏡管芯。
26.根據(jù)權利要求25的掃描微鏡封裝，其中在該對準溝槽輪廓的外部預定位置上，設置儲蓄池以便容易地饋送液體粘合劑。
27.根據(jù)權利要求1的掃描微鏡封裝，其中該外殼具有附著到其外底部的散熱器。
28.一種制造掃描微鏡封裝的方法，包括把蓋子結合到外殼，所述蓋子具有在其中形成的通孔；通過加熱熔化通孔中的密封膠；和固化密封膠。
29.一種制造掃描微鏡封裝的方法，包括把蓋子結合到外殼，所述外殼具有在其預定位置上形成的管道；和通過擠壓來閉合管道。
30.一種制造掃描微鏡封裝的方法，包括把蓋子結合到外殼，在外殼的預定位置上形成管道，所述管道具有在其中形成的空腔；通過加熱熔化空腔中的密封膠；和固化密封膠。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光學掃描設備中使用的掃描微鏡封裝，其中微鏡響應輸入信號反射入射光束和調(diào)制反射光束的光路徑，以及其制造方法。掃描微鏡封裝包括合適的蓋子，其中具有光束通過的透明窗口，和與蓋子相結合的外殼，其中保護微鏡免受外部影響并使之良好地實施其自身功能。掃描微鏡封裝可應用于通過掃描預定范圍上從光源發(fā)出的光束來顯示和讀取圖像信息或數(shù)據(jù)的設備。具有這樣的結構，掃描微鏡封裝除了保護微鏡免受外部因素負面影響性能外，允許微鏡最佳地展現(xiàn)其光學和機械性能。此外，除了可以降低產(chǎn)品成本之外，可以以纖細和輕重量的形式來制造本發(fā)明的掃描微鏡封裝，并可應用于使用各類型微鏡的掃描系統(tǒng)。
文檔編號G02B26/12GK1794038SQ20051013628
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月26日 優(yōu)先權日2004年12月24日
發(fā)明者李泳柱, 李時衡, 池昌炫 申請人:Lg電子株式會社