专利名称：微镜片定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微镜片定位装置，特别涉及这样一种微镜片定位装置，它具有精确垂直定位微镜片的功能、水平定位微镜片的功能、以及微镜片防干扰功能，且可使微镜片在微镜片阵列操作过程中避免磁场干扰，可固定微镜片或微镜片阵列的所有微镜片、使微镜片在携带及运送过程中避免震动、碰撞造成的微镜片移位或损坏，故本发明可提供微镜片或微镜片阵列精准定位及免除干扰的功能，并可提高微镜片或微镜片阵列移动或携带的可靠程度。
近年来高科技产业在各领域均有长足的进步，其中微波通信与微机电这二个领域的发展更为迅速；其中应用淀积(deposit)、体蚀刻(bulkmicro-machining)、面蚀刻(surface micro-machining)等黄光缩微工艺，已生产制造出许多过去技术无法制成的微物体、微元件，此类微物件、微元件可应用于微机电领域及其他高科技领域。
与此同时，光通信领域中的微波通信技术也进展迅速，其中微波通信是统中需要大量微型、高速、高可靠性的光开关，此光开关可依据各种应用需要改变光路方向，而前述的黄光缩微工艺技术，正可适用于生产符合微型、高速、高可靠性等要求的微物件，因此有些研究机构已从事相关研究，并发表研究成果，其中有两篇论文(第一篇论文为Yang Yi and Chang Liu，“Parallel assembly of hingedmicrostructures using magnetic actuation”Solid-state sensor and actuator1998，第二篇论文为HiroshiToshiyoshi and Hiroyuki Fujita，“Anelectrostatically operated torsion mirror for optical switching device”Transducers 1995)与两件美国专利(US Pat.No.6,094,293及US Pat.No.5,960,132)均提出通过前述缩微工艺制作的微光开关。
以上资料所述的微光开关是分别以静电方式或静磁场方式操作可摆动的微镜片的，使其自反射状态摆动至非反射状态后停止，或使其自非反射状态摆动至反射状态后停止；其中非反射状态是允许入射光线通过，沿原光路继续前进；而反射状态则通过全反射改变入射光线的原来的光路。就以上情况而论，无论自反射状态摆动至非反向状态，或者是自非反射状态摆动至反射状态，其微镜片常受到摆动惯性的影响，使摆动超过反射状态的固定点或非反射状态的固定点，造成微镜片无法精确定位，进而导致微镜片反射后微光光路无法精准定位的缺点。
请参阅图1与图2所示，图1与图2为现有技术微镜片摆动装置的立体示意图与正视图。该现有技术微镜片摆动装置10一般是在一个具有相当平整度的硅基板11(或玻璃基板)上，通过黄光缩微工艺技术制作一微镜片摆动装置10，该微镜片摆动装置10包括一第一固定端12a、一第二固定端12b；一扭转元件121、一反射镜片14、一挡块15、一微线圈16。
其中第一固定端12a、第二固定端12b、扭转元件121、反射镜片14与挡块15都是借助于前述的黄光缩微工艺整体式成型的，它们的材料通常是具有适当弹性的多晶硅；第一固定端12a、第二固定端12b之间相隔一个适当距离，并分别固定于在基板11的上；扭转元件121水平悬吊在二个固定端12a、12b之间；反射镜片14为扭转元件121的中央部份，在水平方向延伸。反射镜片14之上还设有一个坡莫合金141；坡莫合金是通过溅射或电镀工艺固定在反射镜片14的上方；反射区域142在反射镜片14上方，具有高平整度；入射光经反射区域142反射后改变光路。挡块15是至少一个方形挡块或一个长条矩形，固定在反射镜片14的下方，其高度恰可提供反射镜片14的水平静止位置。微线圈16设在硅基板11的下方，可提供推动反射镜片14摆动的磁性排斥力。
请参阅图3、图4与图5所示，它们是现有技术微镜片摆动装置10的摆动机构示意图。其中，图3为微镜片摆动装置10位于水平位置且微线圈16刚通电时的示意图；图4为微镜片摆动装置10由水平方向朝垂直方向摆动过程中的示意图；图5为微镜片摆动装置10可能因摆动时产生的惯性而摆动超过垂直位置定点的示意图。
请参阅图3，设在微镜片摆动装置10下方的微线圈16通电后，产生一磁通密度161，同时坡莫合金141受该磁通密度161感应产生一磁化强度163，磁通密度161的N极与磁化强度163的N极之间产生一斥力164，此斥力164是将反射镜片14向上推离硅基板11的一个作用力；又根据前述，扭转元件121连接微镜片14与二固定端12a、12b，且是通过黄光缩微工艺整体式成型的具有适当弹性的材料，故当坡莫合金141受磁通密度161感应产生磁化强度163而且磁化强度163的N极与磁通密度161的N极相斥时，扭转元件121可按照它所具有的适当弹性发生扭曲，使反射镜片14从水平位置向垂直位置摆动。请注意，当反射镜片14位于水平位置时，这二个N极间的距离最近，反射镜片14所受的斥力164也最大。
请参阅图4，当反射镜片14受斥力164作用自水平位置向垂直位置摆动时，这二个N极间的距离逐渐加大，反射镜片14所受的斥力164逐渐减小，而扭转元件121则持续提供适当的弹性扭曲，使反射镜片由水平位置继续向垂直位置摆动。
请参阅图5，当反射镜片14摆动至接近垂直位置时，二个N极间的距离进一步加大，反射镜片14所受的斥力164也大幅度地降低；当反射镜片摆动至一垂直位置17的瞬间，斥力164无法提供反射镜片14继续摆动超过垂直位置的作用力；但反射镜片14摆动时产生的惯性造成反射镜片14摆动至垂直位置后仍无法停止在该垂直位置17，以致于往往超过预定的垂直位置17后才停止在一静止位置18，因而无法实现垂直定位的需求。当反射镜片14静止在静止位置18时，斥力164只可防止反射镜片14向下摆动回水平位置。
请参阅图6所示，图6为现有技术一微镜片摆动装置10位于静止位置18的示意图。当微线圈16断电使原磁场消失后，反射镜片14的坡莫合金141不再受斥力164作用，反射镜片14即由于前述扭转元件121的弹性恢复力自静止位置18向水平位置摆动，请参阅图7所示。图7是现有技术微镜片摆动装置10摆动至水平位置的示意图。同样道理，反射镜片14可能因摆动产生的惯性而摆动超过其水平位置；因反射镜片14设有一挡块15，故反射镜片14可停止在挡块15所设定的水平位置。
请参阅图7，当微镜片摆动装置10需移动或携带时，或者当至少一微镜片摆动装置所组成的一微镜片阵列摆动装置需移动或携带时，挡块15即无法提供微镜片10或微镜片阵列固定在水平位置的机构与功能。
请参阅图8，图8为现有技术一微镜片阵列20的示意图，该微镜片阵列20由十六个微镜片211、212、213、214、221、222、223、224、231、232、233、234、241、242、243及244组成；其中，四个微镜片213、221、232、244处于垂直状态，故自四个光源20A、20B、20C、20D发射的入射光分别由四微镜片213、221、232、244反射，并分别由位于下方的四个检测单元20E、20F、20G、20H接收。其余十二微镜片211、212、214、222、223、224、231、233、234、241、242、243都设定在水平状态，此时，前述位于该垂直位置的凹微镜片213、221、232、244下方的微线圈的磁场处于启动状态，故可能影响处于水平位置的十二个微镜片211、212、214、222、223、224、231、233、234、241、242、243，其中的某些镜片因附近磁场的影响，无法静止在水平位置而发生摆动，将可能拦截图中任何一束入射光或反射光，造成现有技术微镜片阵列20操作失常。这十二微镜片211、212、214、222、223、224、231、233、234、241、242、243将受磁场影响，本说明书在发明的详细说明中将公开一个避抗干扰的机构，以解决现有技术微镜片10或微镜片阵列20的磁场干扰问题。设定在水平位置的十二个微镜片211、212、214、222、223、224、231、233、234、241、242、243中的某些镜片可能受到附近磁场的影响，无法固定在水平位置而发生摆动，且可能拦截图中任何一束入射光或反射光，造成现有技术微镜片阵列20操作失常。
本发明的目的在于提供一种可将微镜片或微镜片阵列定位在垂直位置的微镜片定位装置。
本发明的另一目的在于提供一种可将微镜片或微镜片阵列定位在水平位置的微镜片定位装置。
本发明的另一目的在于提供一种可避免磁场干扰的微镜片定位装置。
按照本发明的一个方面，提供一种微镜片定位装置，用於微镜片垂直方向的定位，包含一基板一固定单元，该固定单元具有一第一固定端与一第二固定端，第一固定端与第二固定端相隔一适当距离固定在基板上；一磁性单元，该磁性单元设在基板下方一适当距离处；一定位单元，包含一第一扭转元件，按水平悬吊方式设在第一固定端与第二固定端之间，第一扭转元件的中央部分按水平悬吊方式向其一侧延伸一适当距离，且其上设有一第一平面与一第二平面；以及一第一磁性感应单元，固定在第一平面或第二平面，且可受磁性单元感应，以及一反射单元，包含一第二扭转元件，与第一扭转元件相互平行且相隔一适当距离，并按水平悬吊方式设在第一固定端与第二固定端之间，第二扭转元件的中央部分按水平悬吊方式向其一侧延伸一适当距离，且其上设有一第三平面与一第四平面；以及一第二磁性感应单元，固定在第三平面或第四平面，可接受磁性单元感应。
优选地，第一平面与第二平面互相平行；第三平面与第四平面互相平行；第二扭转元件下方还可包含一挡块；磁性单元为一微线圈；第一磁性感应单元是一坡莫合金；第二磁感应单元为一坡莫合金；第三平面为一反射平面；第四平面为一反射平面；第一扭转元件、第二扭转元件、挡块、定位镜片、反射镜片与挡块为多晶硅，并且可借助于黄光缩微工艺整体式成型；按照本发明的第二方面，提供一种微镜片定位装置，用于微镜片垂直方向的定位，包含一基板；一磁性单元，该磁性单元设在基板下方一适当距离处；至少一个定位单元，它还包含一第一扭转元件，它是可沿水平方向延伸的可掀薄板结构，在薄板状第一扭转元件的一个末端设有一第一固定元件，它固定在基板上，使第一扭转元件能够以固定元件为轴枢轴转动；一第一磁性感应元件，固定在第一扭转元件的远离固定元件的一侧；以及至少一个反射单元，它还包含一第二扭转元件，它是沿水平方向延伸的可掀薄板结构，在薄板状第二扭转元件的一个末端的两侧设有一第二固定元件与一第三固定元件，它们相隔一适当距离分别固定在基板上，使第二扭转元件可同时以第二固定元件与第三固定元件为轴枢轴转动；一第二磁性感应元件，固定在第二扭转元件远离第二固定元件与第三固定元件的一侧；其中，第一扭转元件还具有一第一侧边，第一侧边设在第一扭转元件的接近第二扭转元件的一侧。
还是优选地，至少一个定位单元包含一第一定位单元与一第二定位单元，且第一定位单元的枢轴转动轴与第二定位单元的枢轴转动轴相互平行；第二扭转元件下方还包含一挡块；磁性单元为一微线圈；第一磁性感应元件为一坡莫合金；第二磁性感应元件可为一坡莫合金；第一扭转元件可为多晶硅，且可借助于黄光缩微工艺整体式成型；第二扭转元件为多晶硅，且可借助于黄光缩微工艺整体式成型；在第一扭转元件的接近第一固定元件的位置处还设有一个开口；第一扭转元件的枢轴转动轴与第二扭转元件的枢轴转动轴互相垂直，且第一侧边与第一扭转元件的枢轴转动轴互相垂直；按照本发明的第三方面，提供一种微镜片定位装置，其中包含一个抗干扰单元，该抗干扰单元包含一电源，该电源具有一电源第一端与一电源第二端；一第一导电单元，第一导电单元设在一垂直定位装置，与电源第一端电连接；以及一第二导电单元，第二导电单元设在与第一导电单元相对应的一基板上，与电源第一端电连接。
仍旧是优选地，电源第一端为电源正端，电源第二端为电源负端；或者，电源第一端为电源负端，电源第二端为电源正端。
按照本发明的第四方面，进一步提供一种微镜片定位装置，用於微镜片水平方向的定位，其中包含一电源，该电源具有一电源正端与一电源负端；一电极单元，包含有一第一电极与一第二电极，第一电极与第二电极相隔一适当距离分别固定在一第一平面之上，且分别与电源正端和该电源负端电连接；以及一定位单元，包含一第一悬臂，一第二悬臂、与一连接悬臂，第一悬臂与第二悬臂相隔一适当距离，二者的一端按水平悬吊方式分别固定设在第一电极与第二电极上，且二者的第二端也是按水平悬吊方式分别与连接悬臂的两端连接，定位单元在第一电极与第二电极之间形成一水平悬吊的导电回路。
还是优选地，第一悬臂的第二端的侧方还设有一卡榫；第二悬臂的横截面面积大於第一悬臂的横截面面积；并且其中还包含一凸板，该凸板突出在一垂直定位装置上；第一电极、第二电极、第一悬臂、第二悬臂、连接悬臂、与卡榫由导电材料构成；进而，第一电极、第二电极、第一悬臂、第二悬臂、连接悬臂、与卡榫为铜合金，并且借助于黄光缩微工艺整体式成型；或者第一电极、第二电极、第一悬臂、第二悬臂、连接悬臂、与卡榫为金合金，并且借助于黄光缩微工艺整体式成型。
按照本发明的第五方面，提供一种微镜片定位装置，包含一垂直定位装置，可提供微镜片作垂直定位；一水平定位装置，可提供微镜片作水平定位；以及一抗干扰装置，可提供微镜片作静电吸附，消除磁场干扰。
下面参照附图描述本发明，其中图1是现有技术微镜片摆动装置10的立体示意图；图2是现有技术微镜片摆动装置10的正视图3是现有技术微镜片摆动装置10位于水平位置的示意图；图4是现有技术微镜片摆动装置10由水平方向摆动向垂直方摆动过程的示意图；图5是现有技术微镜片摆动装置10摆动至静止位置18的示意图；图6是现有技术微镜片摆动装置10位于静止位置18的示意图；图7是现有技术微镜片摆动装置10摆动至水平位置的示意图；图8是现有技术一微镜片阵列20的示意图；图9是本发明微镜片定位装置的第一优选实施例的立体示意图；图10是本发明微镜片定位装置的第一优选实施例的正视图；图11是本发明微镜片垂直定位单元40第一优选实施例水平位置示意图；图12是本发明垂直定位单元40第一优选实施例由水平方向向垂直方向摆动过程的示意图；图13是本发明垂直定位单元40第一优选实施例垂直定位示意图；图14是本发明水平定位单元50第一优选实施例导电状态示意图；图15是本发明水平定位单元50第一优选实施例非导电状态示意图；图16是本发明抗干扰单元60第一优选实施例的正视图；图17是本发明垂直定位单元70第二优选实施例的立体示意图；图18是本发明垂直定位单元70第二优选实施例向垂直位置摆动的立体示意图；图19是本发明垂直定位单元70第二优选实施例垂直定位的立体示意图；图20是本发明垂直定位单元70第二优选实施例垂直定位的正视图。
下面参考
本发明，本领域的普通技术人员须了解，下文中的说明仅是作为例证说明，而不是用来限制本发明。
为了解决上述现有技术中的问题，本发明提出一种崭新的微镜片定位装置3，它包括一垂直定位单元40、一水平定位单元50、与一抗干扰单元60，可分别解决现有技术微镜片10或微镜片阵列20的垂直定位问题，水平定位问题、与干扰问题。
请参阅图9与图10所示，图9与图10分别是本发明微镜片定位装置3的第一优选实施例的立体示意图与正视图。在第一优选实施例中，本发明的垂直定位单元40是在一个具有相当平整度的硅基板41(或玻璃基板)上通过黄光缩微技术制作的一个微镜片垂直定位装置。微镜片垂直定位单元40包括一第一固定端42a、一第二固定端42b、一第一扭转元件421、一第二扭转元件422、一定位镜片43、一反射镜片44、一挡块45与一微线圈46。
其中二个固定端42a、42b、第一扭转元件421、第二扭转元件422、定位镜片43、反射镜片44、挡块45是借助于前述的黄光缩微工艺整体式成型的，它们的材料通常是具适当弹性的多晶硅；二个固定端42a、42b之间相隔一适当距离，并分别固定在硅基板41之上；第一扭转元件421、第二扭转元件422相互平行、且相隔一个适当距离、以水平悬吊方式分别设置在第一固定端42a与第二固定端42b之间；定位镜片43是在第一扭转元件421的中央部分沿水平方向的延长部分；反射镜片44是第二扭转元件422的中央部份沿水平方向的延长部分，且定位镜片43与反射镜片44分别设置在第一扭转元件421、第二扭转元件422的两侧。定位镜片43之上与反射镜片44之上还分别设置一第一坡莫合金431与一第二坡莫合金441；第一坡莫合金431与第二坡莫合金441是通过溅射或电镀工艺分别固定在定位镜片43与反射镜片44之上的；反射镜片44还设有一个反射区域443，反射区域443是在反射镜片44上面的一个具有高平整度的反射区域，可提供入射光经反射区域442反射后改变光路的功能。挡块45是固定在硅基板41之上的一个长条矩形或至少一方形挡块，其高度恰可提供该反射镜片44的水平静止位置。微线圈46设在硅基板41的下方，可提供推动反射镜片44摆动的磁性排斥力。
请参阅图11、12与图13，它们分别为本发明垂直定位单40第一优选例的示意图。其中，图11为垂直定位单元40位于水平位置且微线圈46刚通电时的示意图；图12为垂直定位单元40由水平方向摆动至垂直方向过程中的示意图；图13是垂直定位单元40的垂直定位示意图。
在图11、12与图13中，本发明垂直定位单元40的微线圈46产生一个磁通密度461，坡莫合金441受该磁通密度461感应产生一磁化强度463，磁通密度461的N极与磁化463的N极之间产生一第二斥力443，第二斥力443是将反射镜片44向上推离硅基板41的一个作用力，其原理与图3、图4与图5中发明背景现有技术应用微线圈16与坡莫合金141感应产生的一斥力164以推动反射镜片14的原理相同；但本发明的垂直定位单元40公开的通过扭转元件421、定位镜片43、与坡莫合金431垂直定位反射镜片44的机构则是现有技术中没有的。
请参阅图11，定位镜片43上的坡莫合金431受磁通密度461感应产生一磁化强度462，磁通密度461的N极与磁化强度462的N极之间产生一第一斥力433，此斥力是将定位镜片43向上推离硅基板41的一个作用力，第一斥力433推动定位镜片43由水平方向朝垂直方向摆动。同时，反射镜片44的坡莫合金441受磁通密度461感应产生一磁化强度463，磁通密度461的N极与磁化强度463的N极之间产生前述的第二斥力443，此第二斥力443是将该反射镜片44向上推离硅基板41的一个作用力，第二斥力443推动反射镜片44由水平方向朝垂直方向摆动。请注意，当定位镜片43位于水平位置时，磁通密度461的N极与磁化强度462的N极之间的距离最近，定位镜片43所受的第一斥力433最大；同样道理，反射镜片44位于水平位置时，磁通密度461的N极与该磁化463的N极之间距离最近，反射镜片44所受的第二斥力443也最大。
请参阅图12，当定位镜片43与反射镜片44分别受第一斥力433与第二斥力443的作用分别自水平位置向垂直位置摆动时，磁通密度461的N极与磁化强度462的N极之间的距离及磁通密度461的N极与磁化强度463的N极之间的距离同时逐渐加大，故定位镜片43与反射镜片44分别所受的第一斥力433与第二斥力422的作用持续提供适当弹性扭曲，分别使定位镜片43与反射镜片44由水平位置继续向垂直位置摆动。但定位镜片43的质量较小，它由水平位置向垂直位置摆动的速度略快，故定位镜片43向垂直位置摆动的进程略微领先于反射镜片44。
请参阅图13，当定位镜片43领先反射镜片44摆动至接近垂直位置时，磁通密度461的N极与磁化强度462的N极之间的距离进一步加大，定位镜片43所受的第一斥力433也大幅度地降低；当定位镜片43摆动至垂直位置17的瞬间，第一斥力433无法提供该定位镜片43继续摆动超过垂直位置的作用力；只有定位镜片43摆动时产生的惯性造成定位镜片43先到达并略微超越垂直位置47的右方才停止；当摆动进程略微落后的反射镜片44摆动至垂直位置的瞬间，第一斥力443无法提供反射镜片44继续摆动超过垂直位置的作用力；只有反射镜片44摆动时产生的惯性使反射镜片44摆动至垂直位置而无法停止在垂直位置47、超过垂直位置47的后方才停止，因此可借助于定位镜片43先到达并略超越垂直位置47的相对方向，使平衡惯性相互抵销，因而定位镜片43与反射镜片44二者相接触并静止在垂直位置47，满足垂直定位的需求。然而，定位镜片43与反射镜片44的相对质量、所受的相对磁矩、第一扭转元件421与第二扭转元件422的相对轴径与弹性扭曲能力等，都是影响实现垂直定位的因素，故一个垂直定位单元40需经许多材料的选择、并且经过实验数据的取得与应用方可获得最佳结构；垂直定位的确认验证方法是在定点发射多个不同方向的激光束，激光束经垂直定位反射镜片44反射，并通过多个检测装置在预定位置检测反射的光束。
请参阅图14与图15所示，图14与图15分别为本发明水平定位单元50的第一优选实施例的导电状态与非导电状态的示意图，其中水平定位单元50包括一第一电极52a、一第二电极52b、一第一悬臂521、一第二悬臂522、一连接悬臂523、一卡榫53。微镜片水平定位单元50还包括一突出于硅基板41、位于与卡榫53相对应的一个区域的一个凸板47。第一电极52a、第二电极52b、第一悬臂521、第二悬臂522、连接悬臂523、与卡榫53是借助于前述的黄光缩微工艺整体式成型的，它们的材料通常是具有适当导电性的铜合金或金合金；第一电极52a与第二电极52b之间间隔一个适当距离，并分别固定在硅基板41之上；第一悬臂521与第二悬臂522相互平行或大致平行，第二悬臂522较第一悬臂521粗，二者的第一端按水平悬吊方式分别固定在第一电极52a与第二电极52b，且二者的第二端也是按水平悬吊方式分别与连接悬臂523的两端连接，故水平定位单元50在第一电极52a与该第二电极52b之间按水平方向形成一悬吊的导电回路。
当定位镜片43定位于图13所示的垂直定位状态，系统控制软件发出指令，切断微线圈46与电源的电性连接，原磁场消失后，定位镜片43的第一坡莫合金431与反射镜片44的第二坡莫合金441都停止感应，分别不再受第一斥力433与第二斥力443的作用，定位镜片43与反射镜片44即由于前述的第一扭转元件421与第二扭转元件422的弹性回复力分别自垂直静止的垂直位置分别向水平位置摆动，反射镜片44即可借助于其已设置好的挡块45阻止因摆动产生的惯性超过其水平位置，使该反射镜片44静止在水平位置；水平定位单元50在第一电极52a与第二电极52b之间形成的水平悬吊的导电回路处于电导通状态，导电回路的第一悬臂521、连接悬臂523、与第二悬臂522由具有相同热膨胀系数的同一金属材料构成、处于电导通状态；第二悬臂522较第一悬臂521粗，其横截面较大、电阻较低、电阻产生的热量较低、温度较低，因热膨胀在第二端产生的线性延长较少，从而形成第一悬臂521因线性延长较多向前拉动连接悬臂523、第二悬臂522因线性延长较少向后拉动连接悬臂523的相对的作用力，故水平定位单元50出现如图15所示的第一悬臂521与第二悬臂522靠近二者的第二端向右弯曲的现象；请注意，连接悬臂523因远较第一悬臂521及第二悬臂522短，其热膨胀线性延长的长度远较第一悬臂521或第二悬臂522的线性延长的长度为短，相对于第一悬臂521或第二悬臂522的相对作用力，其影响可忽略。
当该水平定位单元50处于导电状态，且反射镜片44静止在水平位置，此时，系统控制软件发出指令，切断该水平悬吊的导电回路与电源的连接，造成回路处于非导电状态，请参阅图15所示，该水平定位单元50的第一悬臂521、连接悬臂523与第二悬臂522都因电流消失、温度降低、热膨胀线性延长缩短，逐渐由导电状态下原向右弯曲的第一悬臂521、连接悬臂523与第二悬臂522恢复至图15所示的非导电状态下不再向右弯曲的正常状态，此时，卡榫53即向左移动至与其相对应的凸板47的上方，并且恰可与凸板47接触，防止反射镜片44移动，而此时水平定位单元50是处于非导电状态，故可使微镜片精准定位装置在携带及运送过程中避免因震动、碰撞造成的微镜片移位或损坏。
本发明微镜片定位装置公开的抗干扰单元60可解决前述图8的微镜片阵列20中现有技术存在的微镜片因附近磁场影响无法静止在水平位置而发生摆动、且可能拦截图8中的入射光或反射光而造成现有技术微镜片阵列20操作失常的缺点。请参阅图16所示，图16为本发明抗干扰单元60的第一优选实施例的正视图，其中抗干扰单元60包括设在反射镜片44的第一导电薄膜61与设在硅基板41的第二导电薄膜62，第一导电薄膜61与第二导电薄膜62是通过溅射或电镀工艺分别固定在反射镜片44与硅基板41之上。当反射镜片44处于水平状态时，导电薄膜61位于反射镜片44下方，且当反射镜片44处于水平状态时，第二导电薄膜62是设在硅基板41与第一导电薄膜61相对应区域的上方。其实施方式为，当反射镜片44位于水平位置且要避免其他操作对微线圈磁场的干扰，可将抗干扰单元60的第一导电薄膜61与第二导电薄膜62分别与一第一电源63及一第二电源64电连接，由第一电源63与第二电源64提供相反的电荷；在本实施例中，第一导电薄膜61与第二导电薄膜62分别呈正电与负电状态，可使反射镜片44不受在其微镜片下方的启动状态对微线圈的磁场影响，提供静止在水平位置所需的静电吸力。若图8所示处于水平状态的十二微个镜片211、212、214、222、223、224、231、233、234、241、242、242分别设置一个抗干扰单元60，则可避免于在垂直位置四个微镜片213、221、232、244下方的启动状态下对微线圈的磁场影响，静止在水平位置。同样，若四个微镜片213、221、232、244分别设置有一抗干扰单元60，则当四个微镜213、221、232、244处于水平状态时，也可避免其他微镜片下方的启动状态对微线圈的磁场的影响，静止在水平位置。
请参阅图17，图17为本发明垂直定位单元70第二优选实施例的立体示意图，其中垂直定位单元70是在一个具有相当高的平整度的一个硅基板71(或玻璃基板)上通过黄光缩微工艺技术制作的一个微镜片垂直定位装置。垂直定位单元70包括一第一定单元73、一第二定位单元74、一反射单元75、一微线圈76、与一挡块77。
第一定位单元73包括一第一固定端73a、一第一扭转元件731、一第一定位镜片734、与一第一侧边735；第二定位单元74包括一第二固定端74a、一第二扭转元件741、一第二定位镜片744、与一第二侧边745；反射单元75包括一第三固定端75a、一第四固定端75b、一第三扭转元件751、与一反射镜片754；微线圈76设在硅基板71下方，可提供推动反射镜片44摆动的磁性斥力；挡块77固定在反射镜片754的一长条矩形或至少一方形挡块上，其高度恰可提供反射镜片745的水平静止位置。
第一定位单元73中，第一固定端73a、第一扭转元件731、第一定位镜片734是借助于前述的黄光缩微工艺整体式成型的，它们的材料通常是具有适当弹性的多晶硅；第一固定73a固定在硅基板71之上；第一扭转元件731是以水平悬吊方式设在第一固定端73a；第一定位镜片734是第一扭转元件731的中央部份在水平方向的延长部分；第一定位镜片734之上还设有一第一坡莫合金732，第一坡莫合金732是以溅射或电镀工艺固定在第一定位镜片73之上；第一侧边734与第一扭转元件731互相垂直。
第二定位单元74中，第二固定端74a、第二扭转元件741、第二定位镜片744是借助于前述黄光缩微工艺整体式成型的，它们的材料通常是具有适当弹性的多晶硅；第二固定端74a固定在硅基板71之上，第二扭转元件741是以水平悬吊方式设在第二固定端74a上，且第二扭转元件741与第一扭转元件731平行；第二定位镜片744是第二扭转元件741的中央部份在水平方向的延长部分，且第二定位镜片744与第一定位镜片734设在第一扭转元件731与第二扭转元件741之间；第二定位镜片744之上还设有一第二软件磁合金742，第二坡莫合金742是通过溅射或电镀工艺固定在第二定位镜片744之上；第二侧边745与第二扭转元件741互相垂直。
反射单元75中，第三固端75a、第四固定端75b、第三扭转元件751、与反射镜片754是借助于前述的黄光缩微工艺整体式成型的，它们的材料通常是具有适当弹性的多晶硅；第三固定端75a与第四固定端75b之间相隔一适当距离，并分别固定在硅基板71之上，第三扭转元件751按水平悬吊方式设在第三固定端75a与第四固定端75b之间，且第三扭转元件751与第三扭转元件731的第二扭转元件741互相垂直，反射镜片754是第三扭转元件751的中央部份在水平方向的延长部分，且反射镜片754与第一定位单元73及该第二定位单元74分别设在第三扭转元件751相反的两侧；反射镜片754之上还设有第三坡莫合金752，第三坡莫合金752是通过溅射或电镀工艺固定在反射镜片754之上，反射镜片754还设有一反射区域753，反射区域753是反射镜片754上的一个具有高平整度的反射区域，可提供入射光经反射区域754反射后改变光路的功能。
请参阅图18与图19，图18与图19分别为本发明垂直定位单元70的第二优选实施例向垂直位置摆动与垂直定位的立体示意图，其中当启动微线圈76后，第一定位单元73、第二定位单元74、及反射镜片754的摆动原理与图11、图12、及图13中第一优选实施例的垂直定位单元40中所述的原理相同。请参阅图18，当第一定位镜片734与第二定位镜片744分别由水平位置向垂直位置摆动时，第一定位镜片734与第二定位镜片744分别由于质量较小所致从水平位置向垂直位置摆动的速度略快，故第一定位镜片734与该第二定位镜片744向垂直位置摆动的进程略领先于反射镜片44。
请参阅图18与图19，图18与图19分别为本发明垂直定位单元70第二优选实施例向垂直位置摆动与垂直定位的立体示意图；其中，当启动微线圈76后，第一定位单元73、第二定位单元74、及反射镜片754的摆动原理与图11、图12、与图13中第一优选实施例垂直定位单元40中所述的原理相同。请参阅图18，当该第一定位镜片734与该第二定位镜片744分别由水平位置向垂直位置摆动时，该第一定位镜片734与该第二定位镜片744分别由于质量较小，由水平位置向垂直位置摆动的速度略快，故该第一定位镜片734与该第二定位镜片744向垂直位置摆动的进程略领先于反射镜片44。
请参阅图19，并请参阅图20是本发明垂直定位单元70第二优选实施例垂直定位的正视图。当该第一定位镜片734与该第二定位镜片744分别因质量小于该反射镜片754而分别较该反射镜片754先摆动至超过垂直位置的大致垂直位置时，由于第一扭转元件731与第二扭转元件741都处于水平位置，而第一侧边735和第二侧边745与第二扭转元件741互相垂直，故当反射镜片754在稍后因摆动惯性造成如图5所示的现象向超过垂直位置摆动时，第一定位镜片734的第一侧边735与第二定位镜片744的第二侧边745恰可提供一个垂直位置，使该反射镜片754无法超过该垂直位置，故垂直定位单元70可使反射镜片754垂直定位。
以上所述仅为本发明的优选实施例，不应限制本发明的可实施范围。凡根据本发明的内容所作的部份修改而不偏离本发明的构思时，都应属于本发明的范围。
权利要求
1.一种微镜片定位装置，用於微镜片垂直方向的定位，包含一基板一固定单元，该固定单元具有一第一固定端与一第二固定端，第一固定端与第二固定端相隔一适当距离固定在基板上；一磁性单元，该磁性单元设在基板下方一适当距离处；一定位单元，包含一第一扭转元件，按水平悬吊方式设在第一固定端与第二固定端之间，第一扭转元件的中央部分按水平悬吊方式向其一侧延伸一适当距离，且其上设有一第一平面与一第二平面；以及一第一磁性感应单元，固定在第一平面或第二平面，且可受磁性单元感应，以及一反射单元，包含一第二扭转元件，与第一扭转元件相互平行且相隔一适当距离，并按水平悬吊方式设在第一固定端与第二固定端之间，第二扭转元件的中央部分按水平悬吊方式向其一侧延伸一适当距离，且其上设有一第三平面与一第四平面；以及一第二磁性感应单元，固定在第三平面或第四平面，可接受磁性单元感应。
2.如权利要求1所述的微镜片定位装置，其特征在于第一平面与第二平面互相平行。
3.如权利要求1所述的微镜片定位装置，其特征在于第三平面与第四平面互相平行。
4.如权利要求1所述的微镜片定位装置，其特征在于第二扭转元件下方还可包含一挡块。
5.如权利要求1所述的微镜片定位装置，其特征在于磁性单元为一微线圈。
6.如权利要求1所述的微镜片定位装置，其特征在于第一磁性感应单元为一坡莫合金。
7.如权利要求1所述的微镜片定位装置，其特征在于第二磁感应单元为一坡莫合金。
8.如权利要求1所述的微镜片定位装置，其特征在于第三平面为一反射平面。
9.如权利要求1所述的微镜片定位装置。其特征在于第四平面为一反射平面。
10.如权利要求1所述的微镜片定位装置，其特征在于第一扭转元件、第二扭转元件、挡块、定位镜片、反射镜片与挡块为多晶硅，并且可借助于黄光缩微工艺整体式成型。
11.一种微镜片定位装置，用于微镜片垂直方向的定位，包含一基板；一磁性单元，该磁性单元设在基板下方一适当距离处；至少一个定位单元，它还包含一第一扭转元件，它是可沿水平方向延伸的可掀薄板结构，在薄板状第一扭转元件的一个末端设有一第一固定元件，它固定在基板上，使第一扭转元件能够以固定元件为轴枢轴转动；一第一磁性感应元件，固定在第一扭转元件的远离固定元件的一侧；以及至少一个反射单元，它还包含一第二扭转元件，它是沿水平方向延伸的可掀薄板结构，在薄板状第二扭转元件的一个末端的两侧设有一第二固定元件与一第三固定元件，它们相隔一适当距离分别固定在基板上，使第二扭转元件可同时以第二固定元件与第三固定元件为轴枢轴转动；一第二磁性感应元件，固定在第二扭转元件远离第二固定元件与第三固定元件的一侧；其中，第一扭转元件还具有一第一侧边，第一侧边设在第一扭转元件的接近第二扭转元件的一侧。
12.如权利要求11所述的微镜片定位装置，其特征在于至少一个定位单元包含一第一定位单元与一第二定位单元，且第一定位单元的枢轴转动轴与第二定位单元的枢轴转动轴相互平行。
13.如权利要求11所述的微镜片定位装置，其特征在于第二扭转元件下方还包含一挡块。
14.如权利要求11所述的微镜片定位装置，其特征在于磁性单元为一微线圈。
15.如权利要求11所述的微镜片定位装置，其特征在于第一磁性感应元件为一坡莫合金。
16.如权利要求11所述的微镜片定位装置，其特征在于第二磁性感应元件可为一坡莫合金。
17.如权利要求11所述的微镜片定位装置，其特征在于第一扭转元件可为多晶硅，且可借助于黄光缩微工艺整体式成型。
18.如权利要求11所述微镜片定位置，其特征在于第二扭转元件为多晶硅，且可借助于黄光缩微工艺整体式成型。
19.如权利要求11所述的微镜片定位装置，其特征在于在第一扭转元件的接近第一固定元件的位置处还设有一个开口。
20.如权利要求11所述的微镜片定位装置，其特征在于第一扭转元件的枢轴转动轴与第二扭转元件的枢轴转动轴互相垂直，且第一侧边与第一扭转元件的枢轴转动轴互相垂直。
21.如权利要求1项或第11所述的微镜片定位装置，其特征在于还包含一个抗干扰单元，且该抗干扰单元包含一电源，该电源具有一电源第一端与一电源第二端；一第一导电单元，第一导电单元设在一垂直定位装置，与电源第一端电连接；以及一第二导电单元，第二导电单元设在与第一导电单元相对应的一基板上，与电源第一端电连接。
22.如权利要求21所述的垂直定位装置，其特征在于电源第一端为电源正端，电源第二端为电源负端。
23.如权利要求21所述的垂直定位装置，其特征在于电源第一端为电源负端，电源第二端为电源正端。
24.一种微镜片定位装置，用於微镜片水平方向的定位，包含一电源，该电源具有一电源正端与一电源负端；一电极单元，包含有一第一电极与一第二电极，第一电极与第二电极相隔一适当距离分别固定在一第一平面之上，且分别与电源正端和该电源负端电连接；以及一定位单元，包含一第一悬臂，一第二悬臂、与一连接悬臂，第一悬臂与第二悬臂相隔一适当距离，二者的一端按水平悬吊方式分别固定设在第一电极与第二电极上，且二者的第二端也是按水平悬吊方式分别与连接悬臂的两端连接，定位单元在第一电极与第二电极之间形成一水平悬吊的导电回路。
25.如权利要求24所述的微镜片定位装置，其特征在于第一悬臂的第二端的侧方还设有一卡榫。
26.如权利要求24所述的微镜片定位装置，其特征在于该第二悬臂的横截面面积大於第一悬臂的横截面面积。
27.如权利要求24所述的微镜片定位装置，其特征在于还包含一凸板，该凸板突出在一垂直定位装置上。
28.如权利要求24所述的微镜片定位装置，其特征在于第一电极、第二电极、第一悬臂、第二悬臂、连接悬臂、与卡榫由导电材料构成。
29.如权利要求28所述的微镜片定位装置，其特征在于第一电极、第二电极、第一悬臂、第二悬臂、连接悬臂、与卡榫为铜合金，并且借助于黄光缩微工艺整体式成型。
30.如权利要求28所述的微镜片定位装置，其特征在于第一电极、第二电极、第一悬臂、第二悬臂、连接悬臂、与卡榫为金合金，并且借助于黄光缩微工艺整体式成型。
31.一种微镜片定位装置，其特征在于包含一垂直定位装置，可提供微镜片作垂直定位；一水平定位装置，可提供微镜片作水平定位；以及一抗干扰装置，可提供微镜片作静电吸附，消除磁场干扰。
全文摘要
一种微镜片定位装置,主要包括水平定位单元、垂直定位单元、及抗干扰机构单元,其中水平定位单元具有可固定微镜片的功能,使微镜片在携带及运送过程中避免震动、碰撞造成的微镜片移位或损坏;垂直定位单元具有可将微镜片作精准垂直定位的功能;抗干扰机构单元则可保障微镜片避免微镜片阵列中其他微镜片的操作磁场及外界磁场的干扰,故可保障微镜片阵列的整体操作不受磁场干扰。
文档编号G02B26/08GK1380567SQ0111062
公开日2002年11月20日 申请日期2001年4月12日 优先权日2001年4月12日
发明者潘正堂, 陈世洲, 李国宾, 杨贤敏, 谢宸硕 申请人:财团法人工业技术研究院