[實用新型]利用壓電致動的振蕩結構、投射MEMS系統

有效

• 申請號: 201720285939.6
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN206757183U
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: R·卡爾米納蒂;M·默利;S·康蒂
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華

技術領域

本實用新型涉及一種利用壓電致動的振蕩結構，涉及一種包括該振蕩結構的系統。

背景技術

微機械反射鏡結構(或反射器)已知的至少部分地由半導體材料制成并且采用MEMS(微機電系統)技術獲得。

MEMS反射器被設計為用于采用周期性或準周期性的方式接收光束并改變其傳播方向。出于此目的，MEMS反射器包括由反射鏡形成的移動元件，這些移動元件在空間中的位置通過適當的振蕩控制信號進行電氣控制。

更詳細地，在包括對應的反射鏡的通用MEMS反射器中，控制反射鏡的位置對于使得能夠掃描具有光束的空間的部分尤其重要，該光束被照射在反射鏡上。具體地，在諧振MEMS反射器的情況下，其中，在使用中，使該反射鏡以基本上周期性的方式圍繞靜止位置進行振蕩，控制反射鏡的位置是決定性的，振蕩周期盡可能的接近反射鏡的諧振頻率，以便在每次振蕩期間使由反射鏡覆蓋的角距離最大化，并且因此使經掃描的空間的部分的范圍最大化。

例如，專利申請US2011/0109951描述了一種用于控制諧振式MEMS反射器的反射鏡的位置的電路，該反射鏡被設置成用于在靜電式致動器的作用下相對于旋轉軸翻轉。具體地，根據專利申請US2011/0109951所述的MEMS反射器包括：由半導體材料制成的固定的支撐體以及通過扭轉彈簧被限制到固定的支撐體的反射鏡。靜電式致動器通常需要高于150V的高操作電壓或者在100mA的區域中的電流，由此限制最終設備的能量效率。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種減少能量消耗同時優化機電效率的振蕩結構。根據本公開，還提供了一種包括該振蕩結構的系統。

因此，根據本實用新型，如在所附權利要求中所限定的那樣提供了一種利用壓電致動的振蕩結構、一種包括該振蕩結構的系統。

一種利用壓電致動的振蕩結構包括：第一扭轉彈性元件和第二扭轉彈性元件，所述第一扭轉彈性元件和第二扭轉彈性元件被限制到固定的支撐體的對應部分并且限定旋轉軸；移動元件，所述移動元件被安排在所述第一與第二扭轉彈性元件之間并連接到所述第一和第二扭轉彈性元件，由于所述第一和第二可變形元件的扭轉，所述移動元件可圍繞所述旋轉軸旋轉；以及第一控制區域，所述第一控制區域耦合到所述移動元件并且容納第一壓電致動器，所述第一壓電致動器被配置成用于在使用中引起所述第一控制區域的局部變形，所述局部變形生成所述第一和第二扭轉彈性元件的扭轉。

所述移動元件包括：中心體、在所述中心體與所述第一扭轉彈性元件之間的第一連接區域、以及在所述中心體與所述第二扭轉彈性元件之間的第二連接區域，所述第一控制區域相對于所述第一和第二連接區域被固定并且通過第一溝槽與所述中心體分開。

所述第一和第二連接區域中的每一個都具有比所述第一和第二扭轉彈性元件中的每一個的扭轉剛性常數高的扭轉剛性常數。

所述第一和第二連接區域中的每一個的所述扭轉剛性常數比所述第一和第二扭轉彈性元件中的每一個的所述扭轉剛性常數大至少一個數量級。

所述振蕩結構進一步包括第二控制區域，所述第二控制區域耦合到所述移動元件并且容納第二壓電致動器，所述第二壓電致動器被配置成用于在使用中引起所述第二控制區域的局部變形，所述局部變形生成所述第一和第二扭轉彈性元件的扭轉，所述扭轉與由所述第一壓電致動器在使用中生成的所述扭轉相反。

所述第二控制區域相對于所述第一和第二連接區域被固定并且通過第二溝槽與所述中心體分開。

所述中心體容納反射鏡，所述振蕩結構形成微反射鏡。

所述第一和第二控制區域與所述移動元件共面。

所述第一和第二控制區域在與所述移動元件所在的平面平行的、位于低于所述移動元件所在的所述平面的高度上的平面中延伸。

所述第一和第二控制區域在與所述移動元件所在的平面平行的、位于大于所述移動元件所在的所述平面的高度上的平面中延伸。

所述振蕩結構進一步包括電子電路，所述電子電路操作性地耦合到所述第一壓電致動器，并且被配置成用于將所述第一壓電致動器偏置為驅動電壓從而生成并維持所述移動元件的振蕩。

一種投射MEMS系統包括：上述的振蕩結構；反射元件，所述反射元件被限制到所述移動元件，并且被設計成用于反射光束；光源，所述光源可以被操作用于生成在所述反射元件上的入射光束；以及圖像生成模塊，所述圖像生成模塊操作性地耦合到所述振蕩結構，用于生成與由所述反射元件所反射的光束相關聯的圖像的一部分。

根據本實用新型的實施例的利用壓電致動的振蕩結構和投射MEMS系統能夠減少能量消耗同時優化機電效率。