專利名稱：Mems掃描儀系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及掃描儀系統(tǒng)，尤其涉及MEMS掃描儀系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
顯微機械加工的機電系統(tǒng)(MEMS)掃描4義采用MEMS鏡來偏轉(zhuǎn) 入射在這種MEMS鏡上的激光束。這種MEMS鏡響應(yīng)于控制信號而 在一個或兩個軸上樞轉(zhuǎn)，這樣就按照要求將這種入射激光束偏轉(zhuǎn)?？?將所反射的激光束投射在屏幕上、光傳感器上或投射到觀察人員的眼 睛中。MEMS掃描儀的使用的實例包括加熱顯示器、手持投射器件、 基于激光的投射器件和柔性光刻等。MEMS掃描儀可包括處理入射激 光束和反射的激光束所要求的光學(xué)元件，如鏡、二向色鏡、透鏡和光 柵等。電流發(fā)生的MEMS掃描儀易碎，但并不像這些第一發(fā)生器件那么 易碎。要求防護裝置來保護MEMS鏡免受沖擊損壞和/或可能影響 MEMS鏡的運行的外力。目前，將一種玻璃板設(shè)在MEMS鏡前以保護 MEMS鏡免受外部問題的損壞。入射激光束和反射的激光束均穿過這 種玻璃板。雖然提供了保護，但這種蓋板產(chǎn)生了另外的問題。從玻璃 板反射的或在玻璃板內(nèi)反射的雜散光伴隨著反射的激光束到達屏幕或 光傳感器。對于一維MEMS掃描儀來講，這種雜散光作為一種光點出 現(xiàn)在圖像中，或者，對于二維MEMS掃描儀來講，這種雜散光作為一 種光線出現(xiàn)在圖像中。 一直以來試圖通過向玻璃板提供一種抗反射涂 層來解決這種問題，但這些一直沒有成功。另一種嘗試解決雜散光問題的方案一直是去除這種蓋板并留下 MEMS鏡不受到保護。這樣就解決了由蓋板所反射的雜散光的問題， 但也帶來了其它的問題?？蓮膸追N源出現(xiàn)其它的雜散光處理入射激 光束的光學(xué)元件可產(chǎn)生雜散光；處理反射激光束的光學(xué)元件如二向色 鏡可產(chǎn)生雜散光；且泄漏到MEMS掃描儀中的光可產(chǎn)生雜散光。雜散 光從MEMS鏡或其它內(nèi)表面如MEMS鏡周圍高度反射的硅表面反射，并且可伴隨所反射的激光束到達屏幕或光傳感器。集中的雜散光在圖 像上產(chǎn)生點或線。廣義雜散光通過減小所反射的激光束與背景之間的光差降低對比度。任何雜散光降低圖像的質(zhì)量和MEMS掃描儀用在其 中的器件的合意性。往往希望有一種克服上述缺陷的MEMS掃描儀系統(tǒng)和方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個方面提供一種用于偏轉(zhuǎn)入射激光束的MEMS掃描儀 系統(tǒng)，這種MEMS掃描儀系統(tǒng)包括一種MEMS鏡和一種不透明板， 這種MEMS鏡可用于接收入射激光束并生成反射的激光束，這種不透 明板具有一種孔徑，且這種不透明板與這種MEMS鏡相對。這種孔徑 的尺寸確定為允許入射激光束和反射的激光束穿過該孔徑。本發(fā)明的另 一個方面提供一種用于減少MEMS掃描儀中的雜散光 的方法，這種方法包括提供一種MEMS鏡、安裝一種具有與這種達這種MEMS鏡_1，以、作為一種反射的激光束穿過這種孔徑從這種 MEMS鏡反射。本發(fā)明的再一個方面提供一種用于減少MEMS掃描儀中的雜散光 的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)包括一種MEMS鏡、用于安裝一種具有與這種 MEMS鏡相對的孔徑的不透明板的裝置以及用于引導(dǎo)入射激光束穿過 這種孔徑到達這種MEMS鏡上以作為一種反射的激光束穿過這種孔徑 從這種MEMS鏡反射的裝置。從下面結(jié)合附圖的對目前所優(yōu)選的實施例的詳細描述就會進一步 明白本發(fā)明的前面所描述的和其它的特征和優(yōu)點。這些詳細描述和附 圖僅對本發(fā)明進行說明而不是對本發(fā)明進行限制，本發(fā)明的范圍由所 附的權(quán)利要求書及其等同描述限定。


圖1和圖2分別是根據(jù)本發(fā)明制造的MEMS掃描儀系統(tǒng)的主視圖 和側(cè)視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明制造的MEMS掃描儀系統(tǒng)的截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明制造的另一種MEMS掃描儀系統(tǒng)的截面圖；以及圖5是根據(jù)本發(fā)明制造的再一種MEMS掃描儀系統(tǒng)的截面圖。
具體實施方式
圖1和圖2分別是根據(jù)本發(fā)明制造的MEMS掃描儀系統(tǒng)的主視圖 和側(cè)視圖，在這些圖中，類似的元件用類似的附圖標(biāo)記表示。這種 MEMS掃描儀系統(tǒng)采用不透明板中的孔徑，以減少到達MEMS鏡的雜 散光的量。雜散光可由提供入射激光束的激光源和光學(xué)元件、接收反器件的實例包括屏幕、光傳感器和觀察i員的眼睛等:光學(xué)元件的實例包括鏡、二向色鏡、透鏡和光柵等。參看圖1和圖2， MEMS掃描儀系統(tǒng)20包括MEMS鏡26和與 MEMS鏡26相對的不透明板28。不透明板28具有孔徑30。 MEMS 鏡26安裝在具有MEMS鏡平面24的體22上并可用于接收穿過孔徑 30進入的入射激光束(未示出)并生成穿過孔徑30離開的反射的激光 束(未示出)。這種孔徑30的尺寸確定為允許入射激光束和反射的激 光束穿過該孔徑30。反射的激光束的方向由至MEMS鏡26的控制信 號(未示出)確定。入射激光束和反射的激光束限定孔徑30內(nèi)的行進 區(qū)域32。行進區(qū)域32是入射激光束和反射的激光束經(jīng)由孔徑30行進 的區(qū)域。以與MEMS鏡平面24所成的安裝角a安裝不透明板28。MEMS鏡26可以是響應(yīng)于偏轉(zhuǎn)激光束的控制信號的任何MEMS 鏡。在一個實施例中，MEMS鏡26是一種沿著一個軸偏轉(zhuǎn)這種激光束 的一維MEMS鏡。在另一個實施例中，MEMS鏡26是一種沿著兩個 軸偏轉(zhuǎn)這種激光束的二維MEMS鏡。可從德國Itzehoe的Fraunhofer 硅技術(shù)研究所(1S1T)和德國Dresden的Fraunhofer光子微系統(tǒng)研究 所(IPMS )獲得示范性MEMS鏡。可將MEMS鏡26安裝在體22的 MEMS鏡平面24之后、與MEMS鏡平面24平齊或超過MEMS鏡平 面24。不透明板28可以是具有孔徑30的任何不透明板?？讖?0盡可能 地小，以使入射激光束和反射的激光束可通過孔徑30,但僅有極少的 雜散光能夠通過?？讖?0可足夠地大，以避免干涉孔徑30的邊緣。 在一個實施例中，入射激光束和反射的激光束限定孔徑30內(nèi)的行進區(qū)域32，且將孔徑30的尺寸確定為單獨容納行進區(qū)域32。在另一個實 施例中，將孔徑30的尺寸確定為容納行進區(qū)域32再加上預(yù)定的距離， 這種距離適用于特定用途。在一個實例中，孔徑30在行進區(qū)域32之 外延伸約為1至5毫米的預(yù)定距離。在一個實施例中，用一種不透明 材料制成不透明板28，且孔徑30是這種不透明材料中的一種孔。在另 一個實施例中，用透光材料板制成不透明板28，如透明或半透明玻璃， 并涂覆涂層以4吏這種板不透明。未涂覆的部分形成該孔徑。孔徑30可 具有取決于特定用途的形狀，如適于入射激光束和反射的激光束的路 徑的矩形、正方形、圓角矩形和運動場形等。不透明板28可以是薄的， 以避免從孔徑30的邊緣的反射，但也可以如所希望的那樣厚，以用于 特定用途。在一個實施例中，不透明板28具有一種吸收層，以減少不 透明板28、 MEMS鏡26與體22之間的反射，這種吸收層如碳黑等。 本領(lǐng)域中熟練的技術(shù)人員會理解，這種不透明板28可具有適于特定用 途的不同形狀、材料和孔徑?？砂凑张cMEMS鏡平面24所成的安裝角a安裝不透明板28。在 一個實施例中，這種安裝角ct可介于約-10與+10度之間，尤其介于約 -5與+5度之間。這種安裝角a的非零角度的優(yōu)點在于在不透明板28 與體22的MEMS鏡平面24之間引起雜散光的多重反射。由于在每次 反射時會損失一些雜散光，所以多重反射導(dǎo)致雜散光漸弱，這樣，雜 散光就停留在不透明板28與MEMS鏡平面24之間的楔形空間內(nèi)且并 不離開孔徑30。這種安裝角a的非零角度可以是在不透明板28與 MEMS鏡平面24之間形成楔形空間的任何非零角度。在一個實例中， 這種安裝角a約為5度。在一個實施例中，不透明板28和/或MEMS 鏡平面24可具有一種吸收層，以進一步減少內(nèi)反射，這種吸收層如碳 黑等。在一個實施例中，安裝不透明板28，以使孔徑30與MEMS鏡 26之間的距離約為1至5毫米。本領(lǐng)域中熟練的技術(shù)人員會理解，孔 徑30與MEMS鏡26之間的距離可大于或小于1至5亳米，以適合于 特定用途。圖3是根據(jù)本發(fā)明制造的MEMS掃描儀系統(tǒng)的截面圖，在該圖中， 與圖1和圖2中的元件類似的元件用類似的附圖標(biāo)記表示。在此實施 例中，用一種不透明材料制成不透明板28，且孔徑30是這種不透明材 料中的一種孔。來自激光源(未示出)的入射激光束40穿過孔徑30的行進區(qū)域32進入MEMS掃描儀系統(tǒng)120。這種入射激光束40作為 反射的激光束42從MEMS鏡26反射。反射的激光束42穿過孔徑30 的行進區(qū)域32離開MEMS掃描儀系統(tǒng)120?？蓪⒎瓷涞募す馐?2投 射在屏幕上、光傳感器上或進入觀察人員的眼睛。雜散光44從MEMS 鏡26受到不透明板28的不透明材料的阻擋，雜散光44如由屏幕反射 的雜散光、任意雜散光等。圖4是根據(jù)本發(fā)明制造的另一種MEMS掃描儀系統(tǒng)的截面圖，在 該圖中，與圖3中的元件類似的元件用類似的附圖標(biāo)記表示。在此實 施例中，不透明板28具有涂覆部分46和未涂覆部分48。用透光材料 板50制成不透明板28，如透明或半透明玻璃，并涂覆涂層52以4吏板 50的涂覆部分46不透明。板50的未涂覆部分48形成該孔徑30。涂層 材料的實例包括鋁、鉻和銀等。來自激光源(未示出)的入射激光束 40穿過孔徑30的行進區(qū)域32進入MEMS掃描儀系統(tǒng)220。這種入射 激光束40作為反射的激光束42從MEMS鏡26反射。反射的激光束 42穿過孔徑30的行進區(qū)域32離開MEMS掃描儀系統(tǒng)220?？蓪⒎瓷?的激光束42投射在屏幕上、光傳感器上或進入觀察人員的眼睛。雜散 光44從MEMS鏡26受到不透明板28的涂覆部分46的阻擋，雜散光 44如由屏幕反射的雜散光、任意雜散光等。在另一個實施例中，可將 這種涂層涂覆到板50的兩側(cè)。圖5是根據(jù)本發(fā)明制造的再一種MEMS掃描儀系統(tǒng)的截面圖，在 該圖中，與圖1至3中的元件類似的元件用類似的附圖標(biāo)記表示。在 此實施例中，以與MEMS掃描儀系統(tǒng)320中的MEMS鏡平面24所成 的安裝角ci安裝不透明板28。圖5示出了用于安裝角ct的非零安裝角 減少撞擊MEMS鏡26的內(nèi)部生成的雜散光的量。在MEMS鏡26或 在MEMS鏡26附近產(chǎn)生的雜散光60從不透明板28反射，這樣，所 反射的雜散光62就錯過MEMS鏡26。這種雜散光可在不透明板28與 MEMS鏡平面24之間多次反射，而并不穿過孔徑30離開MEMS掃描 4義系統(tǒng)320。不背離^發(fā)明的范圍的情況下可進行各種變:和修改。本發(fā)明的范圍 在所附的權(quán)利要求書中指明，且在等同的描述的意義和范圍內(nèi)的所有 變化旨在包括在所附的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種用于偏轉(zhuǎn)入射激光束的顯微機械加工的機電系統(tǒng)(MEMS)掃描儀系統(tǒng)，所述MEMS掃描儀系統(tǒng)包括MEMS鏡(26)，所述MEMS鏡(26)可用于接收入射激光束并生成反射的激光束；以及不透明板(28)，所述不透明板(28)具有孔徑(30)，且所述不透明板(28)與所述MEMS鏡(26)相對；其中所述孔徑(30)的尺寸確定為允許所述入射激光束和所述反射的激光束穿過所述孔徑(30)。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述MEMS鏡(26) 安裝在MEMS鏡平面(24)內(nèi)，且所述不透明板(28)與所述MEMS 鏡平面(24)成角度。
3. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述不透明板(28) 具有與所述MEMS鏡平面(24 )所成的介于約-10度與+10度之間的安 裝角。
4. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述MEMS鏡平面 (24)具有吸收層。
5. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述不透明板(28) 用不透明材料制成，且所述孔徑(30)是孔。
6. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述不透明板(28) 包括透光板，所述透光板具有涂覆部分(46)和未涂覆部分(48)， 且所述未涂覆部分(48)形成所述孔徑(30)。
7. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述不透明板(28) 具有吸收層。
8. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于所述吸收層是碳黑。
9. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于所述孔徑(30)具有 選自由矩形、正方形、圓角矩形和運動場形所組成的組的形狀。
10. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述孔徑(30)的 尺寸確定為允許所述入射激光束和所述反射的激光束穿過所述孔徑(30)，而并不干涉。
11. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述入射激光束和 所述反射的激光束在所述孔徑(30)內(nèi)限定行進區(qū)域(32)，且所述孔徑(30)的尺寸是所述行進區(qū)域(32)的尺寸。
12. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述入射激光束和 所述反射的激光束在所述孔徑(30)內(nèi)限定行進區(qū)域(32)，且所述 孔徑(30)在所述行進區(qū)域(32)之外延伸約1至5毫米。
13. —種用于減少顯微機械加工的機電系統(tǒng)(MEMS)掃描儀中 的雜散光的方法，所迷方法包括提供MEMS鏡；安裝不透明板，所述不透明板具有與所述MEMS鏡相對的孔徑，以及引導(dǎo)入射激光束穿過所述孔徑到達所述MEMS鏡上，以作為反射 的激光束穿過所述孔徑從所述MEMS鏡反射。
14. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于所述安裝包括以與 所述MEMS鏡的MEMS鏡平面所成的非零安裝角來安裝不透明板。
15. 如權(quán)利要求12所迷的方法，其特征在于還包括阻擋來自所 述MEMS鏡的雜散光。
16. 如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于還包括減少來自所 述不透明板的反射。
17. —種用于減少顯凝:機械加工的才幾電系統(tǒng)(MEMS)掃描儀中 的雜散光的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括MEMS鏡；用于安裝的裝置，所述用于安裝的裝置用于安裝具有與所述 MEMS鏡相對的孔徑的不透明板；以及用于引導(dǎo)入射激光束穿過所述孔徑到達所述MEMS鏡上以作為反 射的激光束穿過所述孔徑從所述MEMS鏡反射的裝置。
18. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于所述用于安裝的裝 置包括用于以與所述MEMS鏡的MEMS鏡平面所成的安裝角來安裝 不透明板的裝置。
19. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括用于阻擋來 自所述MEMS鏡的雜散光的裝置。
20. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括用于減少來 自所述不透明板的反射的裝置。
全文摘要
一種MEMS掃描儀系統(tǒng)和方法，裝置用于偏轉(zhuǎn)入射激光束的系統(tǒng)包括一種MEMS鏡(26)和一種不透明板(28)，這種MEMS鏡(26)可用于接收入射激光束并生成反射的激光束，這種不透明板(28)具有一種孔徑(30)，且這種不透明板(28)與這種MEMS鏡(26)相對。這種孔徑(30)的尺寸確定為允許這種入射激光束和這種反射的激光束穿過這種孔徑(30)。
文檔編號G02B26/08GK101331419SQ200680046904
公開日2008年12月24日 申請日期2006年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月15日
發(fā)明者A·J·A·C·多倫斯坦, R·H·M·桑德斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司