[發明專利]一種狹長形的壓電MEMS微鏡

在審

• 申請號: 202211280245.5
• 申請日: 2022-10-19
• 公開（公告）號: CN115561895A
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 余洪斌;張峻寧;王巖;呂途南
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 尹麗媛

1.一種狹長形的壓電MEMS微鏡，其特征在于，包括：

狹長形的鏡面層；

支撐柱，與所述鏡面層連接；

驅動層，包括支撐平臺和對稱分布在其兩側的四個壓電驅動臂；所述支撐平臺通過所述支撐柱與所述鏡面層連接；所述壓電驅動臂包括依次連接的彈簧、形變傳感器和壓電驅動器；所述壓電驅動臂通過所述彈簧與所述支撐平臺連接；

外側框架，與各個所述壓電驅動臂遠離對應所述彈簧的一側連接；

其中，定義所述支撐平臺的橫向中軸線為X軸，縱向中軸線為Y軸，垂直所述鏡面層的方向為Z軸；各個所述壓電驅動器中懸臂梁均需要沿著與X軸方向成一定的夾角范圍進行布置，以同時獲得繞X軸和繞Y軸的較大轉動能力；通過為至少一個所述壓電驅動器施加設定的驅動電壓，能夠使所述鏡面層繞X軸或Y軸軸向轉動，或沿Z軸上下平動。

2.如權利要求1所述的狹長形的壓電MEMS微鏡，其特征在于，

四個所述壓電驅動臂沿X軸對稱設置在所述支撐平臺的左、右兩側，同側的兩個所述壓電驅動臂沿X軸上下對稱；

所述壓電驅動器為一個折疊梁，包括多個級聯且交錯分布的長懸臂梁和短懸臂梁，每個所述壓電驅動臂中的所述長懸臂梁和所述短懸臂梁相互平行。

3.如權利要求2所述的狹長形的壓電MEMS微鏡，其特征在于，

每個所述長懸臂梁和所述短懸臂梁均自下而上為包括襯底層、底電極、壓電層和頂電極的層級結構；

所述驅動電壓通過所述頂電極和所述底電極進行輸入；通過在所述長懸臂梁和所述短懸臂梁施加極性相反的驅動電壓來提升驅動效果。

4.如權利要求3所述的狹長形的壓電MEMS微鏡，其特征在于，所述壓電層的材料為AlN、Sc_xAl_1-xN、PZT、ZnO和PMN中的一種。

5.如權利要求1所述的狹長形的壓電MEMS微鏡，其特征在于，所述形變傳感器包括傳感部分和對應的屏蔽電極；

所述形變傳感器設置在各個所述壓電驅動臂中與彈簧相連一端的首個懸臂梁上；所述形變傳感器的反饋信號通過其連接的懸臂梁內的頂電極和底電極層進行輸出；

所述屏蔽電極設置在所述形變傳感器的傳感部分和所述壓電驅動器之間。

6.如權利要求3所述的狹長形的壓電MEMS微鏡，其特征在于，所述頂電極覆蓋的區域小于所述壓電層覆蓋的區域；

所述頂電極覆蓋區域的邊界由所述鏡面層在轉動狀態下各個所述驅動懸臂梁內的主應力分布決定，以使所述鏡面層達到最大轉角。

7.如權利要求1-6任一項所述的狹長形的壓電MEMS微鏡，其特征在于，所述支撐柱的截面形狀為腰圓，能夠與所述驅動層的槽孔契合而不發生滑移，利于裝配。

8.如權利要求1-6任一項所述的狹長形的壓電MEMS微鏡，其特征在于，所述驅動層完全置于所述鏡面層下方而不會超出所述鏡面層所確定的邊界范圍。