[发明专利]一种推挽式扫描光栅

说明书

本发明提出一种推挽式扫描光栅，其特征在于，包括，支撑框架、反射光栅、扭转梁、用于驱动所述反射光栅扭转的电磁推挽驱动器和用于检测所述光栅扭转角度的角度传感器；所述反射光栅通过分布于两侧边且位置对称设置的两个扭转梁与所述支撑框架连接；所述两个扭转梁的轴线与所述反射光栅侧边的中线重合；所述角度传感器设置于其中一个所述扭转梁与所述支撑框架的连接处；所述电磁推挽驱动器包括驱动线圈和两个驱动电极；通过所述驱动电极输入驱动信号，控制设置于所述反射光栅的中线两侧边的驱动线圈形成流向相反的电流，驱动所述反射光栅扭转；本发明结构简单，可有效降低功耗，增强扫描光栅的稳定性。

技术领域

本发明涉及微光机电系统技术领域，尤其涉及一种推挽式扫描光栅。

背景技术

扫描光栅作为微光机电系统(MOEMS)一种重要的器件之一，已被广泛应用于便携式智能监测、食品安全、化学检测等领域。其基本原理为：通过MEMS工艺加工满足紫外需求的光栅镜面，精确控制光栅旋转的驱动力，结合角度传感器角度反馈，实现精确控制光栅镜面的旋转角度，从而达到精确控制光栅扫描。

目前扫描光栅大都采用静电、电热及压电等驱动原理实现驱动。静电驱动只能施加吸引驱动力，因此通常只能做成单极驱动模式。该方案一方面不容易精确驱动力大小实现精确角度控制，另一方面光栅在单极驱动容易产生不稳定状态，也无法快速恢复状态；电热驱动光栅需用电生热再产生驱动力，整个热电驱动响应比较慢，限制了扫描速度。热驱动的方式也会造成比较大的使用功耗，无法满足便携可移动设备的长寿命要求；压电驱动需要使用特殊的压电材料。MOEMS器件中采用特殊材料会加入额外的工艺制程，增加了工艺兼容设计难度，不利于工艺整合，增加了制造成本。电磁式驱动相应速度快、功耗低、驱动力大，是一种理想的驱动方案。传统的电磁式MOEMS扫描微镜一般只具有单极型驱动，在获得同样偏转角度的情况下，往往器件体积大、功耗高。

此外，为获得对光栅转动的精密控制，传统的扫描光栅还需要一个套额外的测量系统对其旋转角度进行测量，非MOEMS测量器件需要额外制备，在工艺上无法与光栅制备实现集成。无法缩小光栅体积，降低系统成本。

最后，由于传统的MOEMS器件受光刻、刻蚀工艺限制及前后工艺兼容性影响，对于紫外波段，较小光栅常数的扫描光栅制备难度大，器件成品率低。这些都限制了扫描微镜在MOEMS中的应用。

发明内容

鉴于以上现有技术存在的问题，本发明提出一种推挽式扫描光栅，主要解决现有单极驱动方式功耗高且体积大的问题。

为了实现上述目的及其他目的，本发明采用的技术方案如下。

一种推挽式扫描光栅，包括，支撑框架、反射光栅、扭转梁、用于驱动所述反射光栅扭转的电磁推挽驱动器和用于检测所述光栅扭转角度的角度传感器；

所述反射光栅通过分布于两侧边且位置对称设置的两个扭转梁与所述支撑框架连接；所述两个扭转梁的轴线与所述反射光栅侧边的中线重合；所述角度传感器设置于其中一个所述扭转梁与所述支撑框架的连接处；所述电磁推挽驱动器包括驱动线圈和两个驱动电极；通过所述驱动电极输入驱动信号，控制设置于所述反射光栅的中线两侧边的驱动线圈形成流向相反的电流，驱动所述反射光栅扭转。

可选地，所述驱动线圈分别从两个驱动电极引出，并在所述反射光栅侧边的中线的两侧面上分别形成回形线圈；所述光栅侧边的中线两侧分别设置有连接电极，两侧的所述回形线圈通过所述连接电极导通，所述驱动电极和所述驱动线圈通过所述连接电极形成驱动信号回路。

可选地，两侧的所述回形线圈位置沿所述光栅侧边中线对称。

可选地，两侧的所述连接电极分别设置于对应反射光栅两侧面的中心位置。

可选地，通过改变所述回形线圈的缠绕圈数，改变所述反相光栅的最大扭转角度和工作频率。