[發明專利]光學式加速度計

有效

• 申請號: 201210378894.9
• 申請日: 2012-10-09
• 公開（公告）號: CN103713156A
• 公開（公告）日: 2014-04-09
• 發明（設計）人: 王維中;陳暉暄
• 申請（專利權）人: 原相科技股份有限公司
• 主分類號: G01P15/03
• 分類號: G01P15/03;G01P15/18
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 陳瀟瀟;南毅寧

技術領域

本發明是關于一種加速度檢測裝置，特別是關于一種光學式加速度計，其用以檢測三維加速度。

背景技術

加速度計通常是利用彈簧連接質量塊，并通過檢測所述質量塊因加速度所造成的位置變化來計算加速度的大小及方向。已知加速度計一般包含電容式加速度計及光學式加速度計。

已知電容式加速度計是在質量塊上形成多個梳狀（comb-like）第一電極板，并同時于襯底上形成多個梳狀第二電極板，且每一所述第二電極板是置入于兩所述第一電極板間。同時，所述質量塊并經由彈簧連接所述襯底。當加速度發生時，所述第一電極板及所述第二電極板間的電容會產生變化，因此可通過監測電容變化量來計算加速度。然而，電容式加速度計的問題在于所述電容變化量很小而不易測量并且不容易進行二個維度以上的加速度檢測。

已知光學式加速度計是在質量塊上設置發射光纖并在襯底上設置檢測光纖，光源所發出的光經由所述發射光纖被光耦合至所述檢測光纖。同時，所述質量塊并經由彈簧連接所述襯底。當發生震動時，所述發射光纖及所述檢測光纖間的光耦合則會改變，故可通過監測光耦合率來計算加速度。然而，所述發射光纖及所述檢測光纖間的對位并不容易進行。

有鑒于此，本發明還提出一種可同時進行三維加速度檢測的光學式加速度計。

發明內容

本發明的目的在提供一種根據衍射圖案進行三維加速度檢測的光學式加速度計。

本發明提供一種光學式加速度計，包含第一襯底（first?substrate）、第二襯底（second?substrate）、間隙層及處理單元。所述第一襯底包含框體、可移動件及至少一彈性元件；所述可移動件沿至少一方向形成有間隔的開口以作為衍射光柵；所述至少一彈性元件連接于所述框體與所述可移動件之間，以使所述可移動件可相對所述框體進行相對運動。所述第二襯底包含至少一感測單元用以感測所述衍射光柵形成的零階衍射圖案及第一階衍射圖案。所述間隙層設置于所述第一襯底及所述第二襯底間用以界定一預設高度。所述處理單元耦接所述感測單元用以根據所述零階衍射圖案及所述第一階衍射圖案計算三維加速度。

本發明還提供一種光學式加速度計，包含感測襯底、光柵襯底、同調光源及處理單元。所述感測襯底包含至少一感測單元。所述光柵襯底相對所述感測襯底并包含可移動件，其中所述可移動件上形成有至少一衍射光柵并且加速時所述可移動件相對所述感測襯底可進行相對運動。所述同調光源發光照射所述至少一衍射光柵用于在所述至少一感測單元上形成一衍射圖案。所述處理單元耦接所述至少一感測單元用以根據所述衍射圖案計算三維加速度。

一實施例中，所述處理單元根據所述零階衍射圖案的位置變化計算共平面加速度，并根據所述零階衍射圖案與所述第一階衍射圖案的相對關系計算出平面加速度。

一實施例中，所述衍射光柵可為穿透式衍射光柵或反射式衍射光柵。

一實施例中，還包含同調光源發出同調光（coherent?light）照射所述衍射光柵以形成所述零階衍射圖案及所述第一階衍射圖案。

一實施例中，所述衍射光柵可為間隔的開口或平行條狀部（parallel?fingers），當所述衍射光柵被同調光照射時，可于同調光的相同側或相對側形成衍射圖案。

一實施例中，所述衍射光柵包含形成于第一方向的第一衍射光柵及形成于第二方向的第二衍射光柵；所述第二襯底包含第一感測單元對應所述第一衍射光柵及第二感測單元對應所述第二衍射光柵；所述處理單元根據所述第一感測單元感測的所述衍射圖案計算第一共平面加速度并根據所述第二感測單元感測的所述衍射圖案計算第二共平面加速度。

本發明實施例的光學式加速度計中，同調光的波長、光柵間距、間隔的開口的形狀以及光柵與感測單元之間的距離等并無特定限制，只要能在感測單元上至少形成所述零階衍射圖案及所述第一階衍射圖案以使所述處理單元能夠據此計算三維加速度即可。

附圖說明

圖1顯示本發明實施例的光學式加速度計的剖視圖；

圖2顯示本發明實施例的光學式加速度計的第一襯底的立體圖；

圖3A-3C顯示本發明實施例的光學式加速度計檢測三維加速度的運作示意圖；

圖4A-4B顯示本發明另一實施例的光學式加速度計的剖視圖；

圖5顯示本發明另一實施例的光學式加速度計的第一襯底的立體圖。

附圖標記說明

1?光學式加速度計????????????11、11'?第一襯底

111?框體????????????????????113?可移動件