[發明專利]具有可調諧振頻率的雙軸掃描鏡面

無效

• 申請號: 201010186846.0
• 申請日: 2010-05-26
• 公開（公告）號: CN101950079A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 馬薇;李致淳;陳浩然
• 申請（專利權）人: 香港應用科技研究院有限公司
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08;G02B26/10
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 張春媛;閻娬斌

技術領域

一般地，本發明涉及一種微機電系統(MEMS)，特別地，涉及MEMS系統諧振頻率的調整。

背景技術

MEMS掃描器件在各種電氣、機械和光學系統方面獲得廣泛應用。非詳盡的應用清單包括掃描儀、顯示器、投影儀、開關、打印機、條形碼閱讀器、視網膜顯示器、諧振器和傳感器。MEMS掃描器件可以多種方式進行驅動，例如通過靜電驅動、電磁驅動、靜電和電磁驅動的組合，以及壓電驅動。

在掃描應用中，MEMS器件通常以它們的諧振頻率來驅動，從而產生期望的掃描角和掃描速度。當使用一個MEMS器件作為掃描設備中的一個鏡面時，鏡面尺寸會影響諧振頻率的結果。如果使用大尺寸的鏡面，就很難獲得高的諧振頻率。如果鏡面尺寸或質量減少，那么諧振頻率提高。

各種各樣的方法已經被用來改變MEMS器件的諧振頻率。美國專利6,256,131描述了一種包括可選擇性地移除標簽的MEMS鏡面。測量諧振頻率并通過激光微調來移除標簽以減少鏡面體的質量，從而使諧振頻率提高到所期望的頻率。

美國專利7,034?370使用電極間的電壓差來調諧MEMS結構的固有頻率，從而提高生產產量。

美國專利6,753,639公開了一種MEMS微束振蕩器，通過增加或減少其表面的材料來調諧振蕩器。在測量振蕩器的諧振頻率之后，通過激光切除材料。同樣，可以使材料沉積在微束振蕩器的上表面上來調諧該裝置。

美國專利7,187,488采用激光或離子束微調可去除部分中的MEMS鏡面，從而微調設備的固有頻率。美國專利申請公開2010/0002284描述了一種用于調制扭轉式MEMS器件的諧振頻率的方法。測量MEMS器件的諧振頻率，如果測量出的MEMS器件的諧振頻率大于標準的諧振頻率，那么結合到MEMS器件后表面的質量增加。如圖所示，這些所增加的質量沿著MEMS器件的單個扭力軸放置。

在本技術領域還需要用于改變MEMS器件諧振頻率的改進技術，特別是用于降低MEMS器件諧振頻率的方法。

發明內容

本發明涉及雙軸MEMS器件，其中諧振頻率可以通過增加慣性矩調節塊到該器件來改變。

如上所述，MEMS雙軸掃描鏡通常是以它的諧振頻率來驅動，從而獲得大的掃描角。然而，MEMS掃描鏡的許多應用都需要不同的諧振頻率。因此，所期望的特點是能夠靈活地設計MEMS掃描鏡，從而產生具有不同諧振頻率的器件。例如，觸控面板應用中的掃描鏡需要低諧振頻率。低諧振頻率可以通過大的慣性矩實現，通常藉由大面積的鏡板實現。然而，由于鏡板在旋轉期間受到較大的阻尼力，因此對于大面積鏡板的MEMS器件而言很難獲得大的幅角/掃描角。此外，大面積鏡板會增加MEMS器件的成本。

在雙軸掃描鏡設計中，鏡板的機械性能通常與它們的框架結構相關聯。鏡板諧振頻率的任何調整通常都會引起框架諧振頻率的相應變化。因此，需要一種技術來減少不必要的諧振頻率變化，或者調整一個元件到所期望的諧振頻率，同時調整另一個元件的諧振頻率。

為此目的，本發明提供一種雙軸MEMS器件，該器件包括一個可圍繞著框架旋轉軸旋轉的框架。一對框架扭力桿沿著框架旋轉軸使框架連接到支架。一個鏡板可圍繞著鏡面旋轉軸旋轉，該鏡板旋轉軸基本上垂直于框架旋轉軸。一對鏡板扭力桿沿著鏡板旋轉軸使鏡板連接到框架。一個或多個框架慣性矩調節塊放置在遠離框架旋轉軸的鏡板的一個后表面上。此外，一個或多個鏡板慣性矩調節塊放置在遠離鏡板旋轉軸的鏡板的一個后表面上，使得到鏡板軸的距離決定該雙軸MEMS器件的諧振頻率。

附圖說明

圖1示出了根據本發明一個實施例的雙軸MEMS結構的簡化透視圖；圖1A是頂視圖而圖1B是底視圖。

圖2A，2B和2C說明了用于改變鏡板和框架慣性矩的技術。

圖3描述了一種具有十字形慣性矩調節結構的雙軸MEMS結構。

圖4描述了一種具有以其它角度偏離旋轉軸旋轉的慣性矩調節塊的雙軸MEMS結構。

圖5示出了僅具有一對慣性矩調節塊的雙軸MEMS結構。

圖6A-6C示出了用于調整圖5的MEMS結構的塊的方法。

圖7示出了一種具有用于改變慣性矩的單個塊的雙軸MEMS結構。

圖8示出了一種用于調整圖5的MEMS結構的塊的方法。

圖9示出了使用環形塊來調整慣性矩的雙軸MEMS結構。

圖10A-10D描述了通過使用圖9的環形塊來改變慣性矩的方法。

圖11A-11B示出了僅使用一對慣性矩調節塊的雙軸MEMS結構。