[實(shí)用新型]一種推挽式掃描光柵

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202022281010.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN212540900U
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姜森林;何文馨;漆銳;馮科;楊玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中冶賽迪技術(shù)研究中心有限公司
• 主分類號(hào): G02B26/10
• 分類號(hào): G02B26/10;G02B7/00
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 代玲

本實(shí)用新型提出一種推挽式掃描光柵，包括：支撐框架、反射光柵、扭轉(zhuǎn)梁、用于驅(qū)動(dòng)所述反射光柵扭轉(zhuǎn)的電磁推挽驅(qū)動(dòng)器和用于檢測(cè)所述光柵扭轉(zhuǎn)角度的角度傳感器；所述反射光柵通過(guò)分布于兩側(cè)邊且位置對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)扭轉(zhuǎn)梁與所述支撐框架連接；所述兩個(gè)扭轉(zhuǎn)梁的軸線與所述反射光柵側(cè)邊的中線重合；所述角度傳感器設(shè)置于其中一個(gè)所述扭轉(zhuǎn)梁與所述支撐框架的連接處；所述電磁推挽驅(qū)動(dòng)器包括驅(qū)動(dòng)線圈和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電極；所述驅(qū)動(dòng)線圈在所述反射光柵的中線兩側(cè)形成對(duì)稱且電流方向相反的繞線結(jié)構(gòu)；兩側(cè)的所述繞線結(jié)構(gòu)導(dǎo)通，與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電極一起形成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的流通回路；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可有效降低功耗，增強(qiáng)掃描光柵的穩(wěn)定。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及微光機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種推挽式掃描光柵。

背景技術(shù)

掃描光柵作為微光機(jī)電系統(tǒng)(MOEMS)一種重要的器件之一，已被廣泛應(yīng)用于便攜式智能監(jiān)測(cè)、食品安全、化學(xué)檢測(cè)等領(lǐng)域。其基本原理為：通過(guò)MEMS 工藝加工滿足紫外需求的光柵鏡面，精確控制光柵旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)力，結(jié)合角度傳感器角度反饋，實(shí)現(xiàn)精確控制光柵鏡面的旋轉(zhuǎn)角度，從而達(dá)到精確控制光柵掃描。

目前掃描光柵大都采用靜電、電熱及壓電等驅(qū)動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)。靜電驅(qū)動(dòng)只能施加吸引驅(qū)動(dòng)力，因此通常只能做成單極驅(qū)動(dòng)模式。該方案一方面不容易精確驅(qū)動(dòng)力大小實(shí)現(xiàn)精確角度控制，另一方面光柵在單極驅(qū)動(dòng)容易產(chǎn)生不穩(wěn)定狀態(tài)，也無(wú)法快速恢復(fù)狀態(tài)；電熱驅(qū)動(dòng)光柵需用電生熱再產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，整個(gè)熱電驅(qū)動(dòng)響應(yīng)比較慢，限制了掃描速度。熱驅(qū)動(dòng)的方式也會(huì)造成比較大的使用功耗，無(wú)法滿足便攜可移動(dòng)設(shè)備的長(zhǎng)壽命要求；壓電驅(qū)動(dòng)需要使用特殊的壓電材料。MOEMS 器件中采用特殊材料會(huì)加入額外的工藝制程，增加了工藝兼容設(shè)計(jì)難度，不利于工藝整合，增加了制造成本。電磁式驅(qū)動(dòng)相應(yīng)速度快、功耗低、驅(qū)動(dòng)力大，是一種理想的驅(qū)動(dòng)方案。傳統(tǒng)的電磁式MOEMS掃描微鏡一般只具有單極型驅(qū)動(dòng)，在獲得同樣偏轉(zhuǎn)角度的情況下，往往器件體積大、功耗高。

此外，為獲得對(duì)光柵轉(zhuǎn)動(dòng)的精密控制，傳統(tǒng)的掃描光柵還需要一個(gè)套額外的測(cè)量系統(tǒng)對(duì)其旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行測(cè)量，非MOEMS測(cè)量器件需要額外制備，在工藝上無(wú)法與光柵制備實(shí)現(xiàn)集成。無(wú)法縮小光柵體積，降低系統(tǒng)成本。

最后，由于傳統(tǒng)的MOEMS器件受光刻、刻蝕工藝限制及前后工藝兼容性影響，對(duì)于紫外波段，較小光柵常數(shù)的掃描光柵制備難度大，器件成品率低。這些都限制了掃描微鏡在MOEMS中的應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種推挽式掃描光柵，主要解決現(xiàn)有單極驅(qū)動(dòng)方式功耗高且體積大的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的及其他目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下。

一種推挽式掃描光柵，包括：支撐框架、反射光柵、扭轉(zhuǎn)梁、用于驅(qū)動(dòng)所述反射光柵扭轉(zhuǎn)的電磁推挽驅(qū)動(dòng)器和用于檢測(cè)所述光柵扭轉(zhuǎn)角度的角度傳感器；

所述反射光柵通過(guò)分布于兩側(cè)邊且位置對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)扭轉(zhuǎn)梁與所述支撐框架連接；所述兩個(gè)扭轉(zhuǎn)梁的軸線與所述反射光柵側(cè)邊的中線重合；所述角度傳感器設(shè)置于其中一個(gè)所述扭轉(zhuǎn)梁與所述支撐框架的連接處；所述電磁推挽驅(qū)動(dòng)器包括驅(qū)動(dòng)線圈和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電極；所述驅(qū)動(dòng)線圈在所述反射光柵的中線兩側(cè)形成對(duì)稱且電流方向相反的繞線結(jié)構(gòu)；兩側(cè)的所述繞線結(jié)構(gòu)導(dǎo)通，與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電極一起形成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的流通回路。

可選地，所述繞線結(jié)構(gòu)采用回形線圈；所述光柵側(cè)邊的中線兩側(cè)分別設(shè)置有連接電極，兩側(cè)的所述回形線圈通過(guò)所述連接電極導(dǎo)通。

可選地，兩側(cè)的所述連接電極分別設(shè)置于對(duì)應(yīng)反射光柵兩側(cè)面的中心位置。

可選地，通過(guò)改變所述回形線圈的纏繞圈數(shù)，改變所述反射光柵的最大扭轉(zhuǎn)角度和工作頻率。

可選地，所述角度傳感器包括壓阻單元和壓阻電極，所述壓阻單元與所述壓阻電極連接；所述壓阻單元檢測(cè)對(duì)應(yīng)位置的所述扭轉(zhuǎn)梁的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，并通過(guò)所述壓阻電極輸出壓阻信號(hào)。