[实用新型]具有双轴致动的微机械结构及光学类型的MEMS设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及具有双轴致动的微机械结构以及相应的MEMS(微机电系统)设备；特别地，本公开将涉及用于例如为投影仪的光学MEMS设备的反射器微机电结构(也被称为“微镜”)。

背景技术

反射器微机械结构是已知的，其至少部分地由半导体材料并使用MEMS技术制作。

这些微机械结构可以被集成在便携电子装置中，诸如举例而言，平板电脑、智能电话、PDA，以用于光学应用，特别是用于以期望的模式引导由通常是激光器的光源所生成的光辐射束。由于减小的尺寸，微机械结构使得关于空间占用在面积和厚度方面能够满足严格的要求。

例如，反射器微机械结构被用在微型投影机设备(所谓的微投影仪)中，其能够以一定距离投影期望的图像或图形。

反射器微机械结构通常包括移动结构，其承载反射元件或镜元件(即，针对特定波长或波长带具有高反射率的材料的)，其被制作在半导体材料的主体中从而是移动的，例如具有倾斜和/或旋转的移动，以用于通过改变其传播方向而以期望的方式引导入射光束；以及支承结构，其还被制作为从半导体材料的主体开始，被耦合到移动结构，具有支承和处理的功能。在支承结构中，腔体通常在其下被形成，并且在对应于具有其反射元件的移动结构的位置中，以用于使得其能够自由移动和旋转。

通常，光束的传播方向以周期性或准周期性方式改变以用于利用反射的光束执行对空间的一部分的扫描。特别地，在谐振型的反射器微机械结构中，致动系统致使反射元件以基本上周期性方式关于休止位置振荡，该振荡周期尽可能接近于谐振频率以便于在每次振荡期间最大化由反射元件覆盖的角度距离，并且因而最大化扫描空间部分的大小。

在反射器微机械结构中，双轴致动结构是已知的，在其中反射元件根据所谓的利萨如(Lissajous)扫描路径相对于两个不同的相互垂直的致动轴线而被致动。

图1以示意和简化方式图示了整体由1所标记的反射器微机械结构。

反射器微机械结构1包括：

框架2，在所示的示例中在由第一水平轴线x和第二水平轴线y定义的水平面xy中具有方环形(并且与相同框架2的主表面2a的平面重合)；以及

移动质量4，在所示的示例中在水平面xy中具有圆形。

框架2在其内部限定了窗5，在其中容纳有移动质量4，并且框架2由第一弹性元件6连接到在相同的框架2之外的锚固结构7，其相对于在其中设置有反射器微机械结构1的半导体材料的主体的基底8(被示意性表示)被固定。

特别地，第一弹性元件6沿着第一水平轴线x在框架2的相对两侧上对准地延伸，其将框架2的相应部分连接到锚固结构7的锚固元件7a、7b(例如即，以未在本文示出的方式，连接到前述基底8的垂直柱)。

第一弹性元件6顺从于扭转以用于使得框架2能够离开水平面xy并且围绕第一水平轴线x相对于锚固结构7以及相对于基底8旋转移动。

移动质量4在顶部处承载具有针对要被反射的光辐射的高反射率的材料(诸如举例而言，铝或金)的镜元件4'，并且通过沿着第二水平轴线y在移动质量4的相对两侧上对准地延伸的第二弹性元件9而被连接到框架2。

第二弹性元件9顺从于扭转以用于使得移动质量4能够离开水平面xy并且围绕第二水平轴线y相对于框架2旋转移动；此外，第二弹性元件9相对于挠曲是刚性的，使得移动质量4在围绕第一水平轴线x的旋转移动中被刚性地耦合到框架2。

反射器微机械结构1进一步包括：第一致动结构10(被示意性表示)，其被耦合到框架2并被配置为根据用来例如生成围绕第一水平轴线x的扭转力矩T_x的合适的电气驱动信号而致使相同的框架2围绕第一水平轴线x的致动旋转移动；以及第二致动结构11(其也被示意性表示)，其被耦合到移动质量4并被配置为根据用来例如生成围绕前述第二水平轴线y的相应的扭转力矩T_y的进一步的电气驱动信号而致使相同的移动质量4围绕第二水平轴线y的相应的致动旋转移动。

根据相应的电气驱动信号的第一和第二致动结构10、11因而使得移动质量4和关联的镜元件4'能够围绕第一和第二水平轴线x、y旋转，以此方式使能产生反射光束的期望双轴扫描图案。