带有压电致动器的谐振双轴线MEMS反射器及包含其的投影MEMS系统的制作方法

文档序号:12593820阅读:288来源:国知局
带有压电致动器的谐振双轴线MEMS反射器及包含其的投影MEMS系统的制作方法与工艺

本发明涉及MEMS(微机电系统)类型的反射器(reflector)。具体地,本发明涉及包含压电致动器的谐振双轴线MEMS反射器。此外,本发明涉及包含谐振双轴线MEMS反射器的MEMS投影系统。



背景技术:

如已知的,目前许多MEMS器件都是可用的。特别是已知其中包含了由反射镜形成的活动元件的所谓的MEMS反射器。

通常,MEMS反射器被设计成接收光束并且被设计成经由其自身的反射镜改变其传播方向。典型地,光束的传播方向以周期性或准周期性的方式被改变,以使用所反射的光束执行对一部分空间的扫描。

更具体地,更熟悉的是谐振类型的MEMS反射器。通常,谐振类型的MEMS反射器包括引起各个反射镜以实质上周期性的方式关于静止位置振荡的致动系统,振荡的周期与反射镜的谐振频率尽可能得接近,从而在每次振荡期间最大化由反射镜所覆盖的角距离,并且由此最大化所扫描的空间的大小。

在谐振MEMS反射器中,更熟悉的是所谓的双轴线MEMS反射器,其中的反射镜关于彼此垂直的两个不同的轴线、以近似等于反射镜相应的谐振频率的频率相对于前述的轴线振荡。

在使用谐振双轴线MEMS反射器产生图像的情境下,已知的是采用针对两个扫描轴线的显著不同的谐振频率。例如,已知谐振双轴线MEMS反射器具有自身的例如等于18kHz和600Hz的两个谐振频率。而且,与谐振频率的具体值无关,只要在使用谐振双轴线MEMS反射器形成图像时,谐振双轴线MEMS反射器就以遵循所谓的利萨如轨道的方式定向(direct)所反射的光束。结果,获得了作为交织的互补图像(complementary image)的集合的完整的图像。

如已经描述的,使用谐振双轴线MEMS反射器导致受所谓的闪烁所影响的图像的产生。为了克服这种缺点,所谓的图像刷新频率被提高至远远高于六十帧每秒的值。因为,根据另一种观点,闪烁现象可以被解释为每一帧的不完美的覆盖,刷新频率的提高使得这种现象不易被人眼感知。

为了减少闪烁现象,在Proceedings of SPIE(SPIE会议论文集)的第897789770A-11卷上的、U.Hofmann等人的论文“Wafer level vacuum packaged two-axis MEMS scanning mirror for pico projector application”建议了采用具有高的谐振频率且理想地差异了60Hz的双轴线结构。在实践中,上述论文提出了具有静电型的致动系统的谐振双轴线MEMS反射器,其中的两个谐振频率相对较高(一个是14.9kHz而另一个是15.6kHz),它们之间的差异是700Hz。这能够将刷新频率减小到小于每秒六十帧的值,而没有闪烁现象过度地破坏图像的质量。然而,不幸的是,不存在能够准确地控制两个谐振频率之间的差异的已知的解决方案,即使对于特别低的差异值和达到高的(例如,介于20kHz和30kHz之间的)频率的操作频段的情况也是如此。结合这种情况,应该注意到在理论上采用彼此靠近的高的谐振频率在给定的相同刷新频率如何实现了所要获得的较高的分辨率,以及更好的图像的覆盖。



技术实现要素:

本发明的目标因此是提供至少将要部分地解决已知技术的缺陷的MEMS器件。

根据本发明,提供了如权利要求1所定义的双轴线MEMS反射器。

附图说明

为了更好的理解本发明,现在,仅仅以非限制性的示例并且参考附图的方式描述其中的优选实施例,其中:

图1图示了包含本MEMS反射器的投影系统的框图;

图2是去除了本MEMS反射器的多个部分的示意性的透视图;

图3图示了图2的一部分的放大;

图4和图5是分别沿着图2中图示的截面线(line of section)IV-IV和V-V获得的、本MEMS反射器的示意性的剖视图(不按比例的);

图6图示了说明了包含本MEMS反射器的MEMS系统的各个部分之间的电连接的框图;

图7A是经历振荡时的本MEMS反射器的一部分的示意性的侧视图;

图7B是经历示例变形时的、去除了本MEMS反射器的多个部分的示意性的透视图;

图8是经历弯曲时的、本MEMS反射器的一部分的示意性的(不按比例的)剖视图,截面的获得沿着图2中图示的截面线VIII-VIII;以及

图9和图10是包含了本投影系统的便携式装置的示意性的透视图。

具体实施方式

图1图示了MEMS投影系统1,其包含由每个都发射对应的波长上的电磁辐射的多个LED 4所形成的光源2。例如,图1图示了分别发射红色(620-750nm)、绿色(495-570nm)、以及蓝色(450-475nm)附近的辐射的三个LED 4。

MEMS投影系统1还包括光合路器6和MEMS反射器8。而且,图1还图示了屏幕9。MEMS投影系统1形成了所谓的微微投影仪。

光合路器6被布置在光源2的下游以接收由LED 4所发射的电磁辐射并且形成获得自所述电测辐射的组合的单独的光束OB1。出于这种目的,光合路器6可以,例如,包含一个或多个二色性的元件。而且,光合路器6被设计成将光束OB1定向到MEMS反射器8上。接着,在下文中更详细地描述的MEMS反射器8被设计成反射光束OB1,从而产生经反射的光束OB2,并且被设计成将经反射的光束OB2发送到屏幕9上以导致屏幕9上的图像的形成。

具体地,MEMS反射器8被设计成在时间上在经反射的光束OB2的轴线的空间中改变定向,从而以实质上周期性的方式来扫描屏幕9上的各个部分。如下文中更详细地描述的,MEMS反射器8是双轴线类型的,具有彼此正交的轴线。

如图2中所图示的,MEMS反射器8包括结构10,在下文中将其称作固定结构10;以及活动结构12;和在下文中将被称作第一连接结构22、第二连接结构24、第三连接结构26和第四连接结构28的四个结构。

更具体地,固定结构10包括相应的底部部分11a。固定结构10的底部部分11a具有带有正方形的基底(base)的平行管道的(parallelepiped)形状,在其中的是延伸同样具有带有正方形的基底的平行管道的形状的通透型(through type)的腔室30。腔室30则由第一侧壁P1、第二侧壁P2、第三侧壁P3和第四侧壁P4在旁边进行限定。而且,第一侧壁和第三侧壁P1、P3彼此相对并且平行于正交参考系统xyx的x轴,然而,第二侧壁和第四侧壁P2、P4彼此相对并且平行于参考系统xyx的y轴。

不失一般性地,第一连接结构、第二连接结构、第三连接结构和第四连接结构22、24、26、28彼此相同。由于这个原因,在下文中的描述被限制在第一连接结构22,要理解的是,第二连接结构、第三连接结构和第四连接结构24、26、28与第一连接结构22相同,但是不包括另外规定的情况。

第一连接结构22是弹性可变形的。而且,如图3中所图示的,第一连接结构22包括支撑结构32,在下文中的描述中假定第一连接结构22处于静止的状况,但是不包括另外规定的情况。

具体地,支撑结构32在腔室30中延伸并且包括第一部分33和第二部分34。

更具体地,支撑结构32的第一部分33具有平行于x轴的伸长的形状。支撑结构32的第二部分34形成了主体36、由38指定的多个第一类型的横向(transverse)元件、以及由39指定的多个第二类型的横向元件。主体36具有伸长的形状并且平行于y轴延伸。而且,主体36被连接至支撑结构32的第一部分33以近似地形成L形状。更具体地,支撑结构32的第一部分33和支撑结构32的第二部分34的主体36分别形成了由支撑结构32所限定的L形状的短臂和长臂。而且,由第一部分33所定义的支撑结构32的第一端部被固定至活动结构12,而由主体36所定义的支撑结构32的第二端部被固定至第一侧壁P1

对于第一类型的横向元件38和第二类型的横向元件39,它们都具有平行于x轴定向的伸长的形状。也就是说,横向元件在垂直于主体36的延伸的方向的方向上被伸长。

如果第一类型的横向元件38和第二类型的横向元件39分别被称作内横向元件38和外横向元件39,那么其中的每个内横向元件38对应于相应的外横向元件39。此外,外横向元件39从主体36朝着固定结构10的底部部分11a延伸,并且更具体地朝着第二侧壁P2延伸;内横向元件38从主体36朝着活动结构12延伸,即,朝着第四侧壁P4延伸。更具体地,每个内横向元件38与对应的外横向元件39(平行于x轴)被对齐。这些横向元件相对于主体36在相反侧上延伸。纯粹以示例的方式,在图3中图示的实施例中,呈现了八对横向元件。

支撑结构32的第一部分和第二部分33、34在顶部由上表面S32的限定。上表面S32由此限定了主体36、内横向元件38和外横向元件39。

第一连接结构22还包括多个压电区域40,在下文中将其称作主压电区域40。

具体地,主压电区域40由例如锆钛酸铅(PZT)制成并且在上表面S32上延伸。特别是,主压电区域40在平行于y轴的方向上接触主体36连续地被布置,即,它们在主体36的纵向方向上彼此相距一定的距离一个接着一个的被布置。

更具体地,并且不失一般性,每个主压电区域40可以具有,例如,带有(沿着z轴所测量的)高度小于长度或宽度的平行管道的形状,所述长度或宽度平行于x轴。

第一连接结构22还包括多个另外的压电区域42,在下文中将其称作次压电区域42。

次压电区域42由例如锆钛酸铅制成。而且,不失一般性,每个次压电区域42在平行于x轴的方向上具有伸长的形状。例如,每个次压电区域42可以具有带有高度小于(沿着x轴所测量的)长度或宽度的平行管道的形状。

更具体地,次压电区域42在上表面S32上延伸。特别是,次压电区域42在平行于y轴的方向上接触主体36连续地被布置。更具体地,每个次压电区域42与由内横向元件38和由对应的外横向元件39所形成的对应的对接触、以及与主体36的部分接触延伸,该内横向元件38和该对应的外横向元件39从该主体延伸。每个次压电区域42由此在平行于x轴的方向上具有伸长的形状。

再次参考主压电区域40,它们中的每个都在主体36的对应的部分上延伸。而且,在其上延伸对应的主压电区域40的主体36的多个部分与在其上延伸对应的次压电区域42的主体36的多个部分被散置(interperse)。结果,在平行于y轴的方向上,主压电区域40和次压电区域42相对于彼此被散置。

出于下文中所描述的原因,在使用时,主压电区域40被电连接至第一交流发电机48,其被设计成产生交流电压。特别是,主压电区域40被连接至第一交流发电机48的一个且是相同的第一端子,其第二端子例如被设置为地。次压电区域42则替代地被电连接至第一直流发电机50的一个且是相同的第一端子,其第二端子例如被连接至地。第一直流发电机50被设计成产生直流电压,其能够以受控的方式被改变。在图3中,主/次压电区域40/42之间的电连接和第一交流/直流发电机48/50之间的电连接被定性地表示。

再次参考上文提到的固定结构10的底部部分11a,其包括半导体区域60(在图4中被图示出),该半导体区域由例如硅制成并且在下文中将其称作固定的半导体区域60。

固定结构10的底部部分11a还包括导电区域62和第一绝缘区域64及第二绝缘区域66,在下文中将其分别称作固定的导电区域62和第一固定绝缘区域及第二固定绝缘区域64、66。

第一固定绝缘区域64由例如热氧化物制成并且在与其直接接触的固定的半导体区域60上延伸。固定的导电区域62由例如多晶硅制成并且在与其直接接触的第一固定绝缘区域64上延伸。第二固定绝缘区域66由例如TEOS氧化物制成并且在与其直接接触的固定的导电区域62上延伸。

固定结构10的底部部分11a还包括电极区域68,在下文中将其称作固定电极区域68。具体地,固定电极区域68由例如金属(例如,钌)制成并且在与其直接接触的第二固定绝缘区域66上延伸。

关于第一连接结构22的支撑结构32,其包括相应的半导体区域70,其由例如硅制成并且在下文中将其称作可变形的半导体区域70。

在静止状况下,可变形的半导体区域70在顶部被平面型的表面S70限定,在下文中将其称作第一中间表面S70。而且,如果在顶部限定了固定的半导体区域60的表面被称作为第二中间表面S60,那么在静止状况下的第一中间表面S70与第二中间表面S60共面。而且,可变形的半导体区域70具有小于固定的半导体区域60的厚度并且在顶部限定了腔室30的一部分。

第一连接结构22的支撑结构32还包括相应的导电区域72、相应的第一绝缘区域74、以及相应的第二绝缘区域76,在下文中将其分别称作可变形的导电区域72、以及第一和第二可变形的绝缘区域74、76。

第一可变形的绝缘区域74由例如热氧化物制成并且在与其直接接触的可变形的半导体区域70上延伸。不失任何一般性,第一可变形的绝缘区域74与第一固定绝缘区域64具有相同的厚度。

可变形的导电区域72由例如多晶硅制成并且在与其直接接触的第一可变形的绝缘区域74上延伸。不失任何一般性,可变形的导电区域72与固定的导电区域62具有相同的厚度。

第二可变形的绝缘区域76由例如TEOS氧化物制成并且在与其直接接触的可变形的导电区域72上延伸。不失任何一般性,第二可变形的绝缘区域76与第二固定绝缘区域66具有相同的厚度。

第一连接结构22的支撑结构32还包括相应的电极区域78,在下文中将其称作底部电极区域78。具体地,底部电极区域78由例如铂制成并且在与其直接接触的第二可变形的绝缘区域76上延伸。

底部电极区域78在顶部由上文提到的上表面S32限制。不失任何一般性,底部电极区域78与固定电极区域68具有相同的厚度。而且,底部电极区域78和固定电极区域68形成了单个区域,即,形成了一个整体(single piece);在使用时,所述区域可以被设置为地,如下文所述。

在实践中,主压电区域40和次压电区域42在与其直接接触的底部电极区域78上延伸。结合这一点,纯粹以示例的方式,在图4中图示的横截面被表示为能够示出次压电区域42。不失任何一般性,在图4中图示出的实施例中,主压电区域40和次压电区域42中的每个在平行于x轴的延伸都小于底部电极区域78的底层(underlying)部分的对应的延伸,因此使得后者的一部分被暴露。

在每个主压电区域40和每个次压电区域42上延伸且直接与其接触的是由例如金属材料的合金制成的对应的金属区域92。不失任何一般性,在图4中说明的实施例中,每个主压电区域40和每个次压电区域42完全地被对应的金属区域92涂敷(coat)。

第一连接结构22还包括介电区域94,在下文中将其称作可变形的介电区域94。

具体地,可变形的介电区域94由例如氧化硅、或氮化硅制成并且与金属区域92和底部电极区域78的被暴露的多个部分直接接触并且在其上延伸的。

第一连接结构22还包括第一金属化(metallization)96,其部分在可变形的介电区域94上延伸并且部分地在可变形的介电区域94自身中延伸,直至其接触到次压电区域42为止。第一金属化96由此实现了次压电区域42与第一直流发电机50的电连接。

第一连接结构22还包括第二金属化110,在下文中将详细地进行描述,并且被布置在可变形的介电区域94上。而且,第一连接结构22包括另外的介电区域98,在下文中将其称作可变形的钝化(passivation)区域98。

具体地,可变形的钝化区域98例如由氮化硅制成并且在可变形的介电区域94和第一金属化和第二金属化96、110上延伸。

不失任何一般性,可能如图4中所图示的,对于固定结构10会包括多于(moreover)一个相应的介电区域104,在下文中将其称作固定介电区域104。固定介电区域104可以由制作可变形的介电区域94相同的材料制成并且在固定的电极区域68上延伸。而且,固定介电区域104和可变形的介电区域94可以形成单个总体(overall)区域,即,它们不能被物理上隔离开。

固定结构10还包括第三金属化106,其延伸穿过固定介电区域104,直至其变为与固定的电极区域68进行接触。在使用时,如上文中提到的,第三金属化106使得将固定的电极区域68和底部电极区域78被设置为地成为可能。

在图4中图示的实施例中,固定结构10包括另外的介电区域108,在下文中将其称作固定的钝化区域108。固定的钝化区域108在固定的介电区域104和第三金属化106上延伸,使得第三金属化106的一部分被暴露。固定的钝化区域108和可变形的钝化区域98可以形成单个区域。

再次参考第二金属化110,如图5所图示出的,其部分地在可变形的介电区域94上延伸并且部分地横贯可变形的介电区域94自身直至其变为与主压电区域40接触为止。第二金属化110由此实现了主压电区域与第一交流发电机48的电连接。

关于活动结构12,如图4所示,其还包括相应的半导体区域80、相应的导电区域82、相应的第一绝缘区域84、以及相应的第二绝缘区域86,在下文中将其分别称作活动的半导体区域80、活动的导电区域82、以及第一活动的绝缘区域和第二活动的绝缘区域84、86。

活动的半导体区域80、第一活动的绝缘区域84、活动的导电区域82、以及第二活动的绝缘区域86连续地被布置,一个堆叠在另一个的上面。而且,活动的半导体区域80、第一活动的绝缘区域84、活动的导电区域82、以及第二活动的绝缘区域86可以与可变形的半导体区域70、第一可变形的绝缘区域74、可变形的导电区域72以及第二可变形的绝缘区域76分别具有相同的厚度。

活动的半导体区域80、固定的半导体区域60、以及可变形的半导体区域70可以形成单个半导体区域。

第一固定绝缘区域64、第一可变形的绝缘区域74、以及第一活动的绝缘区域84可以形成单个的绝缘区域。同样,第二固定绝缘区域66、第二可变形的绝缘区域76、以及第二活动的绝缘区域86可以形成单个的绝缘区域。

而且,固定的导电区域62、可变形的导电区域72、以及活动的导电区域82可以形成单个的导电区域。

在第二活动的绝缘区域86上呈现的是反射镜90,其被布置成与第二活动的绝缘区域86直接接触并且由例如金属薄膜(例如,铝薄膜)制成。

再次参考第二连接结构、第三连接结构、以及第四连接结构24、26、28,它们被分别固定至第二侧壁P2、第三侧壁P3、以及第四侧壁P4。而且,在俯视图中,第二连接结构24相对于第一连接结构22在逆时针的方向上被旋转了90°,以这种方式使其自身的主体被定向成平行于x轴。第三连接结构26相对于第一连接结构22在逆时针的方向上被旋转了180°,以这种方式使其自身的主体被定向成平行于y轴。最后,第四连接结构28相对于第一连接结构22在逆时针的方向上被旋转了270°,以这种方式使其自身的主体被定向成平行于x轴。同样,将第一连接结构、第二连接结构、第三连接结构、以及第四连接结构22、24、26、28固定至活动结构12的各个点被布置成实质上与活动结构12(在静止状况下)的对称轴H的距离相同。这些固定点还被彼此等角度的被分隔开,所采用的方式使得邻近的固定点在角度上被隔开90°。

如图6所示,MEMS投影系统1还包括第二交流发电机138、第三交流发电机148和第四交流发电机158,以及第二直流发电机140、第三直流发电机150和第四直流发电机160。在图6中,由第一交流发电机、第二交流发电机、第三交流发电机和第四交流发电机48、138、148和158所产生的电压分别被指定为VAC1、VAC2、VAC3、和VAC4,而第一直流发电机、第二直流发电机、第三直流发电机和第四直流发电机50、140、150和160被分别指定为VDC1、VDC2、VDC3、和VDC4。而且,图6图示了第一交流发电机48和第一直流发电机50如何分别将上述的电压VAC1和VDC1施加至第一连接结构22的主压电区域(在此由40’指定)和次压电区域(在此由42’指定)。第二交流发电机、第三交流发电机和第四交流发电机138、148和158分别将上述的电压VAC2、VAC3、VAC4施加至第二连接结构、第三连接结构、以及第四连接结构24、26、28的各个主压电区域(在此由40”、40”’、以及40””分别指定)。第二直流发电机、第三直流发电机和第四直流发电机140、150和160分别将上述的电压VDC2、VDC3、VDC4施加至第二连接结构、第三连接结构、以及第四连接结构24、26、28的各个次压电区域(在此由42”、42”’、以及42””分别指定)。

更具体地,电压VAC1和VAC3具有一个相同的幅度(例如,近似30V)、一个相同的频率f1、并且相位相反;即,它们相对于彼此相移了180°。电压VAC2和VAC4具有一个相同的幅度、一个相同的频率f2、并且相位相反;即,它们相对于彼此相移了180°。

这就是说,第一连接结构和第三连接结构22、26形成了第一致动单元,使得在施加了上述的电压VAC1和VAC3之后,该第一致动单元导致活动结构12关于轴线A1的振荡(关于静止位置并且具有的频率等于前述的频率f1),轴线A1相对于x轴倾斜了45°并且穿过了例如通过了活动结构12的形心。在实践中,这种振荡是由于依赖于施加上述的电压VAC1和VAC3而使第一和第三连接结构22、26经受的周期性的变形。

更具体地,考虑例如第一连接结构22的主压电区域40,当它们经历例如其所经受的正电压的电压等时,在平行于x轴和y轴的方向上的长度变化(lengthing)。也就是说,在其中产生了每个主压电区域40相对于底层的支撑结构32的不同的长度变化,其采用类似于在双金属条的情况下所发生的方式使得第一连接结构22弯曲并且最终使后者弯曲。特别是,第一连接结构22的弯曲方式使得被固定至活动结构12的支撑结构32的第一部分33降低,使其牵引其被固定至的活动结构12的部分。相反,在其中的主压电区域40被施加了例如负电压的电压的情况下,第一连接结构22的挠曲(deflection)使得支撑结构32的第一部分33升高。在每种情况下,第一种近似是,第一连接结构22的挠曲发生在平行于yz平面的平面中,如图7A中定性地图示出的,其中为了简化没有呈现关于主体36的纵轴线的可能的扭转(torsion)。因此在图7A中所图示出的第一连接结构22的假定的变形纯粹是定性的,以提供解释性的示例。

这就是说,因为第一连接结构和第三连接结构22、26的主压电区域40被反相驱动,所以对应于第一连接结构22的支撑结构32的第一部分33的升高,第三连接结构26的对应部分被降低了,结果导致了活动结构12的转动。

出于同样的原因,第二连接结构和第四连接结构24、28形成了第二致动单元,使得在施加了上述的电压VAC2和VAC4之后,该第二致动单元导致活动结构12关于轴线A2的振荡(关于静止位置并且具有的频率等于前述的频率f2),轴线A2相对于x轴和y轴倾斜了45°并且与轴线A1正交。在图7B中定性地图示了MEMS反射器8所经历的可能的变形的示例。

更具体地,前述的频率f1和f2近似地等于活动结构12分别关于前述轴线A1和A2的各个谐振频率,从而以有效的方式将电能转化为动能。也就是说,如果是fr1和fr2分别是活动结构12关于前述轴线A1和A2的谐振频率,那么就得到了f1≈fr1和f2≈fr2

更具体地,谐振频率fr1和fr2依赖于电压VDC1、VDC2、VDC3、以及VDC4。不失一般性,在下文中假定了VDC1=VDC3=V轴线1和VDC2=VDC4=V轴线2

再次更加具体地进行描述,MEMS反射器8使得如果VDC1=VDC2=VDC3=VDC4得到满足,那么就使得fr1=fr2,这是因为MEMS反射器8展现出了关于对称轴线H的对称性。这就是说,谐振频率fr1可以通过改变电压V轴线1而被调节,而谐振频率fr2可以通过改变电压V轴线2而被调节。

在实践中,第一连接结构、第二连接结构、第三连接结构和第四连接结构22、24、26和28用作弹簧。电压V轴线1调节第一连接结构和第三连接结构22、26的硬度(stiffness),而电压V轴线2调节第二连接结构和第四连接结构24、28的硬度。具体地,例如参考第一连接结构22,电压V轴线1调节第一连接结构22关于yz平面中的变形的硬度,即,关于引起了活动结构12关于轴线A1的振荡的变形的硬度。

更具体地,参考例如第一连接结构22,在例如V轴线1>0的情况下,其中产生了每个次压电区域42相对于底层的支撑结构32的、平行于x轴的不同的长度变化(等等)。这就导致了每个次压电区域42的挠曲和支撑结构32的底层部分的挠曲。特别是,分别地被布置在对应的内横向元件38上和对应的外横向元件39上的、次压电区域42的各个端部(相对于平行于x轴的方向)趋向于升高。也就是说,每个次压电区域42和支撑结构32的底层部分在与xz平面平行的平面中弯曲。结果,每个次压电区域42和支撑结构32的底层部分、以及由此导致的支撑结构32的第二部分34,趋向于被假定为U形的形状,如图8中定性地图示出的,如上文所述,具有最终的第一连接结构22的硬度的变化。结合这一点,内横向元件38的存在和外横向元件39的存在以及次压电区域42的伸长的形状以有效的方式实现了对应的连接结构的硬度的变化,由此使用了低的电压。特别是,如上文所述,第一连接结构22相对于导致了活动结构12关于轴线A1的振荡的变形的硬度是变化的。

第一种近似是,每个连接结构的谐振频率随着被施加至其自身的次压电区域的电压而线性改变。

这就是说,例如利用VDC1=VDC2=V轴线1≠V轴线2=VDC3=VDC4,引起了MEMS反射器8的谐振频率fr1和fr2之间的偏差Δfr。而且,可以表明MEMS反射器8实现了在几十个赫兹的范围内对偏差Δfr的精确的控制,即使当谐振频率fr1和fr2在30kHz的范围内时也能实现精确的控制。

如图9中所述说明的,MEMS投影系统1可以相对于诸如手机、智能电话(或者,例如PDA、平板电脑、数字音频播放器、或用于视频游戏的控制器)等相关联的便携式的电子装置200被提供为分离的、独立的附件,其借助于适当的电连接元件和机械连接元件(没有详细说明)、被耦合至该便携式的电子装置200自身。在这种情况下,MEMS投影系统1自身被配备了壳体201,该壳体具有对由MEMS反射器所产生的反射光束OB2透明的至少一个部分202。MEMS投影系统1的壳体201以可以释放的方式被耦合至便携式电子装置200自身的壳体203。

备选地,如图10中所说明的,MEMS投影系统1可以被集成在便携式电子装置200内,它被布置在便携式电子装置200自身的壳体203中,在这种情况下,便携式电子装置具有对由MEMS反射器所产生的反射光束OB2透明的相应的部分204。在这种情况下,MEMS系统例如被耦合至存在于便携式电子装置200的壳体203内的印制电路板。

根据之前的描述和说明,本解决方案的优点是提供了清晰的显示。

具体地,借助于压电类型的弹性的致动系统的使用,本MEMS装置实现了使用彼此之间的差别近似0.1%的高的扫描频率沿着两个轴线的光学扫描。这使得减少闪烁现象以及产生高分辨率的图像成为可能。而且,频率上的差异能够以极度准确的方式进行电调节。

结论是,可以清楚的是能够做出本文已经描述和说明的内容的修改和变化,而没有因此背离本发明在所附的权利要求中所限定的保护范围。

例如,连接结构可以具有与之前描述的形状和布置不同的形状和布置。例如,在每个连接结构中,主压电区域40和次压电区域42的数量、形状和布置可以不同于所描述的数量、形状和布置,而且支撑结构32的第一部分和第二部分33、34的形状也可以不同。

更通俗的说,每个连接结构可以具有不同于所描述的连接结构的组成要素(被理解为形成它的各个区域的形状、数量和类型)。例如,支撑结构32可以由不同数量的区域组成,或者可以位于不同于所描述的类型的一种类型的各个区域中的任何一个区域中。例如,可变形的半导体结构70可以不存在和/或第一金属化和第二金属化96、110的布置以及金属区域92的布置可以与所描述的不同。同样,固定结构10的组成要素也可以与所描述的不同。

连接结构的数量可以与所描述的不同。例如,可以存在对于每个致动单元只是包括一个连接结构的多个实施例。例如,因此可能在其中仅仅存在第一连接结构和第二连接结构22、24。而且,与连接结构的数量无关,可能使其具有不同的相互的布置。例如,可能存在包含三个连接结构的实施例(未示出)。

最后,可以采用与所描述的方式不同的方式来致动各个致动单元。例如,参考图1中图示出的实施例而不失一般性,例如,在第三连接结构和第四连接结构26、28不被致动的情况下可以使VAC3=VAC4=0。在这种情况下,更可能的是使第三连接结构和第四连接结构26、28不具有相应的主压电元件。而且,例如,电压VAC1和VAC3(例如)可以是单极型,并且使得在它们在其中的一个被假定为是正值时,另一个被假定为零或负值。

关于次压电元件42的弯曲,可以使用正电压或负电压无差别地进行控制,其也能够引起相对于之前图示的弯曲相反的弯曲。而且,可以使VDC1≠VDC2和/或VDC3≠VDC4

最后,可能存在其中的第二元件42被布置在连接结构的子集上的多个实施例。例如,实施例可以只包含第一连接结构和第二连接结构22、24,或者在任何情况下其中的第三连接结构和第四连接结构26、28都没有主压电元件(并且也可以没有次压电元件),以及,在其中只有第一连接结构和第二连接结构22、24中的一个包括次压电元件42。

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