[发明专利]振荡结构、光学设备以及制造振荡结构的方法

说明书

本申请涉及振荡结构、光学设备以及制造振荡结构的方法。一种振荡结构，包括限定了旋转轴的第一扭转弹性元件和第二扭转弹性元件以及插入在第一扭转弹性元件和第二扭转弹性元件之间的移动元件。移动元件、第一扭转弹性元件和第二扭转弹性元件位于第一平面中并且彼此不直接接触。耦合结构将移动元件、第一扭转弹性元件和第二扭转弹性元件机械地耦合在一起。移动元件、第一扭转弹性元件和第二扭转弹性元件位于不同于第一平面的第二平面中。移动元件的振荡由于第一扭转弹性元件和第二扭转弹性元件的扭曲而发生。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年4月20日提交的意大利专利申请No.102017000043616的优先权权益，该申请的公开内容通过引用以法律允许的最大程度全部并入本文。

技术领域

本发明涉及振荡结构、包括该振荡结构的光学设备以及制造该振荡结构的方法。特别地，振荡结构被设计为减少属于所述振荡结构的移动(振荡)质量块的动态变形。在一个实施例中，移动质量块携带反射层并且振荡结构至少部分地形成微反射镜。

背景技术

至少部分由半导体材料制成并使用微机电系统(MEMS)技术制造的微机械反射镜结构(或反射器)是已知的。

MEMS反射器被设计为接收光束并且周期性或接近周期性地改变其传播方向。为此，MEMS反射器包括由承载反射元件的平面支撑件制成的移动元件，移动元件在空间中的位置使用合适的振荡控制信号被电控制。

更具体地，在包括被设置有反射元件的相应平面支撑件的通用MEMS反射器中，控制反射元件的位置对于使得能够用落在反射镜上的光束来扫描一部分空间来说特别重要。特别地，控制反射元件的位置对于谐振MEMS反射器具有关键的重要性，其中平面支撑件在使用时基本上周期性地围绕空闲位置进行振荡。振荡频率尽可能接近平面支撑件的谐振频率，以便在每次振荡期间最大化被反射元件覆盖的角距离，从而最大化所扫描的空间部分的尺寸。

高振荡频率致使平面支撑件的加速。由于平面支撑件通常是具有圆形或椭圆形状的薄层，其惯性矩和有限的刚度致使动态变形，这导致平面支撑件和反射元件的变形。

特别地，已经确定的是，对于大于15kHz的振荡频率而言并且在平面支撑件的直径超过1mm的情况下，甚至反射元件的几十纳米(大于60nm)的变形也会使MEMS反射器的光学性能发生退化，从而致使投影图像中的像差。

这种不希望的影响随着振荡频率的增加而增加。已知的解决方案通过增加平面支撑件的厚度来增加平面支撑件的刚度。然而，这种质量上的增加需要用于MEMS反射器的更大的致动力。

其他已知的解决方案，例如在美国专利申请公开No.2007/0017994(通过引用并入)中描述的那些解决方案，使用在对应于平面支撑件边缘的多个点处被耦合到平面支撑件的锚固件来增加平面支撑件的刚性，其中锚固件和平面支撑件共面。锚固件部分地或完全地围绕平面支撑件并且增加MEMS反射器的移动部分的面积。这种类型的结构增加了MEMS反射器的制造复杂度，并且移动部分的增加面积导致了不希望的振荡阻尼，使得更难以实现高振荡频率。

在本领域中需要至少部分地解决影响已知的微机械反射镜结构的问题并且提供具有减少的动态变形的振荡结构、包括该振荡结构的光学设备以及用于制造具有减少的动态变形的振荡结构的方法。

发明内容

在一个实施例中，一种振荡结构包括：限定旋转轴的第一扭转弹性元件和第二扭转弹性元件，在所述第一扭转弹性元件和第二扭转弹性元件之间插入的移动元件，所述移动元件被配置为由于第一扭转弹性元件和第二扭转弹性元件的扭曲而绕旋转轴旋转，其中移动元件、第一扭转弹性元件和第二扭转弹性元件位于第一平面上并且彼此分离。该振荡结构还包括位于不同于所述第一定位平面的第二平面上的耦合结构，所述移动元件、所述第一扭转弹性元件和所述第二扭转弹性元件借助耦合结构而被机械地耦合在一起。