[發明專利]壓電式電機驅動電路和方法

無效

• 申請號: 200680019947.0
• 申請日: 2006-04-20
• 公開（公告）號: CN101194377A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: 托馬斯·邁茲;迪米特利·亞維德;福萊德里克·F.·伍德
• 申請（專利權）人: 訊寶科技公司
• 主分類號: H01L41/09
• 分類號: H01L41/09
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 董莘

技術領域

本發明一般涉及用于驅動壓電式電機使反射鏡振動的裝置和方法，尤其是用于在投影彩色二維圖像的同時又保持低功耗、高分辨率、小型化、靜音操作和最小振動的彩色圖像投影系統中的裝置和方法。

背景技術

眾所周知，基于在相互正交的方向上振動以使激光束在光柵圖案上進行掃描的一對掃描反射鏡(scan?mirror)，將二維圖像投影在屏幕上。然而，已知圖像投影系統投影的圖像具有有限的分辨率，其通常比視頻圖形陣列(VGA)質量640×480像素的四分之一小，并不是真彩色。

此外，還知道，如2004年10月27日遞交的美國專利申請序列No.10/975,888和2003年3月13日遞交的美國專利申請序列No.10/387,878(二者都被轉讓于臨時申請的受讓人，并且通過引用將二者合并于此)所描述的，通過將包括一對壓電換能器的壓電式電機與框架在樞紐的相對側處相連接，通過慣性力使掃描反射鏡之一振動，其中，掃描反射鏡圍繞該樞紐可自由振動。對兩個換能器施加周期驅動信號，以使得一個換能器伸展并推壓框架的一側，而同時使另一換能器接觸并拉動框架的相對一側，反之亦然。通過框架交替傳導推拉力，以使得掃描反射鏡以機械諧振頻率圍繞樞紐振動。使入射到反射鏡上的光束如一個或多個掃描線那樣在空間中掃過。

用于生成周期性驅動信號的驅動電路通常需要較高的AC電壓，例如，50伏的峰峰值，且將驅動頻率或基頻精確調諧到電機的機械諧振頻率。一種已知的驅動電路使用高DC電壓，例如，50伏，然后使該電壓經受線性控制。然而，該驅動電路導致較高的功率損耗，且效率較低。

其它已知的驅動電路涉及使用能量再循環技術。例如，壓電換能器具有固有電容，且具有電感的感應器與換能器相連，以形成諧振電路。以諧振電路產生的電諧振頻率，對低DC驅動電壓(例如，5伏)進行開關，并將該低DC驅動電壓用于產生到大約50伏AC的驅動電壓的電壓提升。因此。驅動頻率必須與電諧振頻率相匹配，以便實現大約10倍的驅動電壓提升。

然而，經驗表明，這樣的能量再循環驅動電路實際并不令人滿意。壓電換能器的電容因部件不同而不同，此外，也會受溫度和老化的影響。感應器的電感也因部件不同而不同，也會受溫度和老化的影響。例如，對于40℃的溫度變動，電容可變化20％；電感可變化5％；電諧振頻率可變化12％。

為解決這樣不期望的電諧振頻率的變化，現有技術提出了精密復雜的補償電路，用于補償這樣的電容和電感變化。該補償電路使用附加電容、附加感應器、開關和邏輯控制，所有這些都使得整體裝置的成本和尺寸增大，還使用其阻抗也依賴于容限、溫度和老化程度的附加部件。

其它已知的驅動電路使用人工調節對電諧振頻率進行調諧。一般而言，對機械可調的感應器進行調節。然而，該驅動電路并不令人滿意，這是由于僅憑人工調節不能在容限、溫度和老化變化的全部范圍進行合適補償。

發明內容

因此，本發明的一般目的在于，提供一種用于電驅動壓電式電機的裝置和方法，尤其是用于在距其更長距離范圍內投影尖銳清晰的二維彩色圖像的圖像投影裝置中振動反射鏡的裝置和方法。

本發明的另一目的在于，驅動壓電式電機，以便補償溫度、容限和老化變化。

本發明的又一目的在于，將電諧振頻率與機械諧振頻率分離，從而允許電諧振頻率在較寬容限范圍上變化。

本發明的再一目的在于，消除使用附加阻抗調節溫度、容限和老化變化的現有技術要求。

又一目的在于提供用于驅動在便攜式彩色圖像投影裝置中的壓電式電機的小型、輕便和便宜的驅動電路，所述便攜式彩色圖像投影裝置可用于具有不同外形因素的多個設備中。

為實現這些目的以及此后將變得顯而易見的其它目的，簡而言之，本發明的一個特征在于：用于電驅動壓電換能器以便以機械諧振頻率機械振動反射鏡的裝置和方法。在優選實施例中，反射鏡是用于沿一般相互正交的方向，且最好是以不同掃描速率和不同掃描角，掃動激光束以便將光束從該裝置投影到遠處的掃描反射鏡對中的一個。

根據本發明，具有電感的感應器與具有固有電容的換能器電連接，以形成具有電諧振頻率的諧振電路。由于在現有技術中，電感和電容隨溫度、老化以及隨感應器以及換能器不同而不同的容限值的變化而變化，從而導致電諧振頻率在較寬范圍(例如，大約12％)上變化。