TW201344240A - 環狀結構及其相關微掃瞄鏡 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種微掃瞄鏡，包含一基板、一環狀結構及一鏡面結構。該基板具有一中空區域與一第一轉軸。該環狀結構設置於該基板之該中空區域內，且包覆該鏡面結構。該鏡面結構具有一第二轉軸，該第二轉軸連接於該環狀結構。該環狀結構包含至少一第一邊、至少一第二邊及一第一梳狀電極。該第一邊連接於該第一轉軸。該第二邊之一端連接於該第一邊。該第二邊具有一第一側與一第二側，該第一側鄰近該鏡面結構，且該第二側鄰近該基板。該第一梳狀電極設置於該第二邊上。

Description

環狀結構及其相關微掃瞄鏡

本發明有關一種微掃瞄鏡，特別關於一種利用環狀結構以在不增加元件體積與工作電壓的運作條件下，可增加鏡面旋轉角度的微掃瞄鏡。

傳統的微掃瞄鏡係為一單軸式鏡面結構。為了有效提高投影面積，一般方式是藉由增加微掃瞄鏡的旋轉角度來增加投影面積。習知可用來增加微掃瞄鏡之旋轉角度的方法有減少鏡面面積、加大工作電壓以及增加靜電梳狀結構的數量。然而，減少鏡面的面積同時會增加光路對準精度要求與成本。加大工作電壓的方式雖不需增加微掃瞄鏡的元件體積，但較為消耗能量，並不符合節能省電的環保意識。

此外，增加靜電梳狀結構的數量可有效提高微掃瞄鏡鏡面的旋轉角度，但為了配置更密集的靜電梳狀結構，微掃瞄鏡勢必要相對應地加大其元件體積，而元件體積加大會提高其旋轉時的空氣阻尼，因此需要提供更高的工作電壓來增加鏡面的旋轉角度，以克服因元件體積增大而提高的空氣阻尼，如此體積增大及需要更高工作電壓的微掃瞄鏡既不環保，也不符合輕量化的產品趨勢，故如何克服上述缺點，而製作出較佳品質的微掃瞄鏡，即為相關產業的重要發展課題。

有鑑於此，提供一種可改善至少一種上述缺失的，乃為此業界亟待解決的問題。

本發明之主要目的在於提供一種利用環狀結構以在不增加元件體積與工作電壓的運作條件下，可增加鏡面旋轉角度的微掃瞄鏡。

為達上述目的，本發明所揭露的一種環狀結構，係設置於一鏡面結構與一基板之間。該環狀結構包含至少一第一邊、至少一第二邊以及一第一梳狀電極。該第二邊之一端連接於該第一邊，該第二邊具有一第一側與一第二側，該第一側鄰近該鏡面結構，且該第二側鄰近該基板。該第一梳狀電極設置於該第二邊上。

為達上述目的，本發明所揭露的一種微掃瞄鏡，其係包含一基板、一環狀結構及一鏡面結構。該基板具有一中空區域與一第一轉軸。該環狀結構設置於該基板之該中空區域內，且包覆該鏡面結構。該鏡面結構具有一第二轉軸，該第二轉軸連接於該環狀結構。該環狀結構包含至少一第一邊、至少一第二邊及一第一梳狀電極。該第一邊連接於該第一轉軸。該第二邊之一端連接於該第一邊。該第二邊具有一第一側與一第二側，該第一側鄰近該鏡面結構，且該第二側鄰近該基板。該第一梳狀電極設置於該第二邊上。

為讓上述目的、技術特徵及優點能更明顯易懂，下文係以較佳之實施例配合所附圖式進行詳細說明。

請參閱第1圖，第1圖為本發明之第一實施例之一微掃瞄鏡10之上視圖。微掃瞄鏡10包含一基板12，且基板12具有一中空區域121與一第一轉軸123。微掃瞄鏡10另包含一環狀結構14，設置於基板12之中空區域121內部。環狀結構14包含二個第一邊16、二個第二邊18以及一第一梳狀電極20。

微掃瞄鏡10另包含一鏡面結構22。鏡面結構22具有一第二轉軸221，第二轉軸221連接於環狀結構14，以使鏡面結構22以可相對旋轉方式裝設於環狀結構14內。換句話說，環狀結構14可用來包覆鏡面結構22，且微掃瞄鏡10利用環狀結構14之設計特徵來提高鏡面結構22的旋轉角度。

二個第一邊16分別連接於第一轉軸123與第二轉軸221之間。二個第二邊18之一端分別連接於其中一個第一邊16的兩端，且各第二邊18之另一端則因為透過部分中空區域121間隔開，而未與另一個第一邊16發生直接接觸，以達到電性隔絕之作用。

第二邊18具有一第一側181與一第二側182，第二側182鄰近基板12，且第一側181位於相對第二側182之位置，亦即第一側181位於第二邊18鄰近鏡面結構22的位置。第一梳狀電極20則依據設計需求而設置在第二邊18的第一側181。於本發明之第一實施例中，第二側182並未設置梳狀電極。

此外，各個第二邊18另具有一弧形區段183。弧形區段183位於鄰近鏡面結構22的位置，且弧形區段183之一曲率對應於鏡面結構22之一曲率，當鏡面結構22相對環狀結構14轉動時，鏡面結構22於快速擺動時不會碰觸到第二邊18而損毀。

請參閱第2圖，第2圖為本發明之第二實施例之一微掃瞄鏡10’之上視圖。第二實施例中，與第一實施例具有相同編號之元件具有相同的結構與功能，故於此不再詳述。第二實施例與第一實施例之差異在於，微掃瞄鏡10’之第一梳狀電極20係設置於第二邊18的第二側182。第一實施例與第二實施例的操作特性將於後敘明。

請參閱第3圖，第3圖為本發明之第三實施例之一微掃瞄鏡10”之上視圖。第三實施例與前述實施例之差異在於，環狀結構14另可包含有一第二梳狀電極24。第二梳狀電極24與第一梳狀電極20可選擇性分別設置在第二邊18的兩側，例如第一梳狀電極20設置在第一側181且第二梳狀電極24設置在第二側182，或第一梳狀電極20設置在第二側182且第二梳狀電極24設置在第一側181。

如第1圖至第3圖所示，第一轉軸123的上、下兩端皆與基板12保持在電性隔絕的狀態。兩個第二邊18的上端連接於設置在鏡面結構22上方的第一邊16，而兩個第二邊18的下端皆因為透過部分中空區域121而間隔開，故與設置在鏡面結構22下方的第一邊16保持在電性隔絕的狀態。此外，鏡面結構22透過第二轉軸221連接至其下方的第一邊16，而與其上方的第一邊16相互分離。

因此，如上所述，當使用者在本發明之微掃瞄鏡10、10’及10”通上工作電壓時，基板12會與環狀結構14間產生一第一電壓差，且環狀結構14會再與鏡面結構22間產生一第二電壓差故可產生相對旋轉運動。除此之外，第一梳狀電極20與第二梳狀電極24可選擇性分別設置在第二邊18的兩側(第一側181與第二側182)，用來放大電壓差的量值。以第三實施例來說，本發明可於微掃瞄鏡10”的內部多放上一組梳狀電極，在通入相同的工作電壓時，微掃瞄鏡10”相較先前技術可增加多一倍的驅動力。

請參閱第4圖與第5圖，第4圖與第5圖分別為本發明之第三實施例之微掃瞄鏡10”於不同振動頻率下的部分外觀示意圖。在微掃瞄鏡10”的運作過程中，環狀結構14會帶動鏡面結構22進行振動，環狀結構14會相對基板12產生同向振動或反向振動，而第一梳狀電極20與第二梳狀電極24可有效提高驅動力以增加鏡面結構22的旋轉角度。

如第4圖所示，當第三實施例之微掃瞄鏡10”輸入60伏特的工作電壓，且環狀結構14相對鏡面結構22之ㄧ振動方向與環狀結構14相對基板12之ㄧ振動方向為同向時，微掃瞄鏡10”的振動頻率約為16.5KHz，且鏡面結構22相對基板12的旋轉角度最大約可達到約7.2度。

如第5圖所示，當微掃瞄鏡10”輸入60伏特的工作電壓，且環狀結構14相對鏡面結構22之該振動方向與環狀結構14相對基板12之該振動方向為反向時，微掃瞄鏡10”的振動頻率約為28.5KHz。

综合來說，本發明之微掃瞄鏡因為多了環狀結構，使得微掃瞄鏡在運作過程中可以有兩組不同的振動頻率。使用者可依據實際需求選擇適合的振動頻率，以有效利用鏡面結構產生相應該振動頻率的最大旋轉角度。其中驅動鏡面結構產生轉動的方法除了輸入工作電壓以靜電驅動外，另可視設計需求選擇磁力或壓電的驅動技術。

本發明之微掃描鏡的環狀結構是為單軸的設計，故具有兩個振動頻率可供選擇。本發明另可將微掃描鏡的環狀結構設計為雙軸模式，而雙軸的微掃描鏡將可相應地具有四個振動頻率，本發明之微掃描鏡的軸數模式端視設計需求而定，於此不再詳述。由於本發明之微掃描鏡可任意設計為具有複數個振動頻率，因此採用本發明的掃描器可應用單一個微掃描鏡，藉由環狀結構相對基板與鏡面結構的同向振動及反向振動之差異、及環狀結構連接於鏡面結構與基板的軸的數量，而達到具有複數個掃描頻率之功能。

於本發明之各個實施例中，為了給予掃瞄器適合的掃描頻率，使用者可藉由調整微掃瞄鏡的多項參數來達到預計的振動頻率。舉例來說，第一轉軸123與第二轉軸221的長度及厚度將在輸入相同工作電壓的情況下直接影響到環狀結構相對鏡面結構與基板的扭轉量；調整環狀結構的面積與厚度會改變其重量及空氣阻尼，故同樣可據此調整微掃瞄鏡的振動頻率；鏡面結構之面積與厚度的調整如同環狀結構之面積與厚度的調整，是藉由改變重量及空氣阻尼來調整微掃瞄鏡的振動頻率。

相較於先前技術，本發明係於鏡面結構與基板之間設置一個環狀結構。鏡面結構、環狀結構及基板間未電性導通且以可相對轉動方式連接在一起。當微掃瞄鏡通入預設的工作電壓時，單軸的環狀結構可相對鏡面結構與基板同向或反向振動，以使具有單軸環狀結構的微掃瞄鏡可以有兩個不同的掃描頻率；另ㄧ方面，雙軸的環狀結構亦可相對鏡面結構與基板同向或反向振動，而具有雙軸環狀結構的微掃瞄鏡可更進一步具有四個不同的掃描頻率。

因此，本發明之微掃瞄鏡可以在不改變元件的體積大小及輸入相同操作電壓的前提下，有效地增加鏡面結構的旋轉角度，可更符合節能省電的環保趨勢。再者，採用環狀結構的微掃瞄鏡可以具有多個振動頻率，可供使用者任意選擇在不同的振動頻率下達到其相應的最大旋轉角度。

上述之實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發明之技術特徵，並非用來限制本發明之保護範疇。任何熟悉此技術者可輕易完成之改變或均等性之安排均屬於本發明所主張之範圍，本發明之權利保護範圍應以申請專利範圍為準。

10、10’、10”．．．微掃瞄鏡

12．．．基板

121．．．中空區域

123．．．第一轉軸

14．．．環狀結構

16．．．第一邊

18．．．第二邊

181．．．第一側

182．．．第二側

183．．．弧形區段

20．．．第一梳狀電極

22．．．鏡面結構

221．．．第二轉軸

24．．．第二梳狀電極

第1圖為本發明之第一實施例之微掃瞄鏡之上視圖；

第2圖為本發明之第二實施例之微掃瞄鏡之上視圖；

第3圖為本發明之第三實施例之微掃瞄鏡之上視圖；及

第4圖與第5圖分別為本發明之第三實施例之微掃瞄鏡於不同振動頻率下的部分外觀示意圖。

10”．．．微掃瞄鏡

12．．．基板

121．．．中空區域

123．．．第一轉軸

14．．．環狀結構

16．．．第一邊

18．．．第二邊

181．．．第一側

182．．．第二側

183．．．弧形區段

20．．．第一梳狀電極

22．．．鏡面結構

221．．．第二轉軸

24．．．第二梳狀電極

Claims (14)

1. 一種環狀結構，設置於一鏡面結構與一基板之間，該環狀結構包含：
   　　至少一第一邊；
   　　至少一第二邊，該第二邊之一端連接於該第一邊，該第二邊具有一第一側與一第二側，該第一側鄰近該鏡面結構，且該第二側鄰近該基板；以及
   　　一第一梳狀電極，該第一梳狀電極設置於該第二邊上。
2. 如請求項1所述之環狀結構，其中該第一梳狀電極設置於該第一側。
3. 如請求項2所述之環狀結構，其中該環狀結構另包含：
   　　一第二梳狀電極，該第二梳狀電極設置於該第二側。
4. 如請求項1所述之環狀結構，其中該第一梳狀電極設置於該第二側。
5. 如請求項4所述之環狀結構，其中該環狀結構另包含：
   　　一第二梳狀電極，該第二梳狀電極設置於該第一側。
6. 如請求項1所述之環狀結構，其中該環狀結構另包含二個第二邊，且該二個第二邊分別連接於該第一邊之兩端。
7. 如請求項1所述之環狀結構，其中該第二邊具有一弧形區段，該弧形區段之一曲率對應於該鏡面結構之一曲率。
8. 一種微掃瞄鏡，包含：
   　　一基板，該基板具有一中空區域與一第一轉軸；
   　　一環狀結構，設置於該基板之該中空區域內，該環狀結構包含：
   　　　　至少一第一邊，該第一邊連接於該第一轉軸；
   　　　　至少一第二邊，該第二邊之一端連接於該第一邊，該第二邊具有一第一側與一第二側，該第二側鄰近該基板，且該第一側位於相對該第二側之一位置；以及
   　　　　一第一梳狀電極，該第一梳狀電極設置於該第二邊上，以及；
   　　一鏡面結構，該鏡面結構具有一第二轉軸，該第二轉軸連接於該環狀結構，該環狀結構包覆於該鏡面結構，且該第一側鄰近該鏡面結構。
9. 如請求項8所述之微掃瞄鏡，其中該第一梳狀電極設置於該第一側。
10. 如請求項9所述之微掃瞄鏡，其中該環狀結構另包含：
    　　一第二梳狀電極，該第二梳狀電極設置於該第二側。
11. 如請求項8所述之微掃瞄鏡，其中該第一梳狀電極設置於該第二側。
12. 如請求項11所述之微掃瞄鏡，其中該環狀結構另包含：
    　　一第二梳狀電極，該第二梳狀電極設置於該第二邊之該第一側。
13. 如請求項8所述之微掃瞄鏡，其中該環狀結構另包含二個第二邊，且該二個第二邊分別連接於該第一邊之兩端。
14. 如請求項8所述之微掃瞄鏡，其中該第二邊具有一弧形區段，該弧形區段之一曲率對應於該鏡面結構之一曲率。