CN102608758A

CN102608758A - 微机电系统镜片装置

Info

Publication number: CN102608758A
Application number: CN2011100268929A
Authority: CN
Inventors: 李秉衡; 许义忠; 余泰成
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2012-07-25

Abstract

一种微机电系统镜片装置，其包括一个基板，一个驱动平台，一个镜片，及一个支撑柱。所述驱动平台设置于所述基板且可与所述基板实现相互电磁力作用，所述驱动平台的中央区域设有一个通孔，及多个围绕所述通孔的驱动块。所述镜片设置于所述驱动平台的上方，所述镜片朝向所述驱动平台的表面设置有与所述多个驱动块相对应的多个楔形块。所述支撑柱设置于所述基板上，且穿过所述驱动平台的通孔连接支撑所述镜片。施加电压于所述驱动平台与所述基板之间，所述驱动平台受电磁力作用相对于所述基板移动，所述驱动块作用于所述楔形块，使所述镜片相对于所述支撑柱偏转。

Description

微机电系统镜片装置

技术领域

本发明涉及一种微机电系统镜片装置，尤其涉及一种可以不同方位变换扫描角度、具有广泛应用范围的微机电系统镜片装置。

背景技术

随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)技术的快速发展与不断完善，微机电系统镜片装置得到越来越广泛的应用，如应用于条码读取器、激光印刷机、共焦显微镜、投影显示器和背投电视等。微机电系统镜片装置的种类较多，其中又以X-Y双轴转动结构的为多。

但是，对于这种结构的微机电系统镜片装置，通常需要将施加于X轴与Y轴的电压的频率控制在该微机电系统镜片装置的振荡频率范围内，才能使镜片有效地动作。而且，由于这种结构的微机电系统镜片装置的扫描路径一般为李沙育(Lissajous)图形。因此，为实现有效的信号扫描或传输，必须沿着李沙育图形的轨迹进行扫描或传输信号。由此，使得这种微机电系统镜片装置的设计变得较为困难，而且应用的局限性也较大。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种易于实现的、可有效解决现有技术中存在的问题的微机电系统镜片装置。

相对于现有技术，本发明的微机电系统镜片装置具有如下优点：其一，利用驱动平台的驱动块与镜片的楔形块配合支撑柱进行作动，可以有效地驱动所述镜片朝不同的方位倾斜，实现任意方位的扫描，而无需将电压频率控制在该微机电系统镜片装置的振荡频率范围内。其二，所述微机电系统镜片装置通过施加电压驱动所述驱动平台相对于所述基板移动，即可实现所述镜片在不同方位的扫描，而无需设置特定的驱动扫描方式(李沙育图形)，使得所述微机电系统镜片装置的驱动扫描方式比较简单，易于设计实现。其三，所述微机电系统镜片装置的整体结构较为简单，无需配置专门的复杂元件，具有广泛的适用范围。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的微机电系统镜片装置的示意图。

图2是图1所示的微机电系统镜片装置的分解示意图。

图3是图1所示的微机电系统镜片装置沿III-III方向的剖视图。

图4是图3所示的微机电系统镜片装置的工作示意图。

主要元件符号说明

微机电系统镜片装置 10

基板 100

基板的上表面 101

第一收容部 102

第一收容空间 103

第一侧壁 104

第二侧壁 105

第三侧壁 106

第四侧壁 107

第一固定梳齿 108

驱动平台 200

通孔 201

驱动块 202

第一端部 204

第二端部 205

第三端部 206

第四端部 207

第一移动梳齿 208

弹簧轴承 209、229

第二收容部 210

第二收容空间 213

第五侧壁 214

第六侧壁 215

第七侧壁 216

第八侧壁 217

第二固定梳齿 218

内平台 220

第五端部 224

第六端部 225

第七端部 226

第八端部 227

第二移动梳齿 228

镜片 300

楔形块 302

反射面 310

下表面 320

支撑柱 400

斜面 3021

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本技术方案作进一步详细说明。

请一并参阅图1至图3，本发明一实施例提供一种微机电系统镜片装置10，其包括一个基板100，一个驱动平台200，一个镜片300，及一个支撑柱400。

所述基板100用于承载所述驱动平台200、所述镜片300、及所述支撑柱400。本实施例中，所述基板100为长方体板状结构，其上表面101开设有一个第一收容部102。所述第一收容部102具有一个长方体结构的第一收容空间103，一个第一侧壁104，一个第二侧壁105，一个与所述第一侧壁104相对的第三侧壁106，及一个与所述第二侧壁105相对的第四侧壁107。所述第一收容空间103用于收容所述驱动平台200。所述第一侧壁104、所述第二侧壁105、所述第三侧壁106，及所述第四侧壁107依次首尾相接围设形成所述第一收容空间103。所述第一侧壁104与所述第三侧壁106分别设有第一固定梳齿108。本实施礼中，所述第一固定梳齿108朝所述第一收容空间103的内部延伸，且垂直于所述第一侧壁104与所述第三侧壁106。

所述驱动平台200设置于所述基板100，且可与所述基板100实现相互电磁力作用。所述驱动平台200的中央区域设有一个通孔201，及多个围绕所述通孔201的驱动块202。本实施例中，所述驱动平台200为长方体平板结构，其与所述基板100的第一收容空间103相对应。所述驱动平台200具有分别对应于所述第一侧壁104、所述第二侧壁105、所述第三侧壁106及所述第四侧壁107的第一端部204、第二端部205、第三端部206及第四端部207。所述第一端部204与所述第三端部206分别设有第一移动梳齿208。所述第一移动梳齿208对应地与所述基板100的第一固定梳齿108相交错。所述第二端部205与所述第四端部207分别通过两个弹簧轴承209与所述基板100的第二侧壁105与所述第四侧壁107相连接，使所述驱动平台200收容于所述第一收容空间103内，且所述驱动平台200平行于所述基板100。

进一步地，所述驱动平台200包括一个第二收容部210，及一个设置于所述第二收容部210的内平台220。所述第二收容部210设置于所述驱动平台200的中央区域。所述第二收容部210具有一个长方体结构的第二收容空间213，一个第五侧壁214，一个第六侧壁215、一个与所述第五侧壁214相对的第七侧壁216、及一个与所述第六侧壁215相对的第八侧壁217。所述第二收容空间213用于收容所述内平台220。所述第五侧壁214、所述第六侧壁215、所述第七侧壁216、及所述第八侧壁217依次首尾相接围设形成所述第二收容空间213，且所述第五侧壁214、所述第六侧壁215、所述第七侧壁216、及所述第八侧壁217分别对应平行于所述第一侧壁104、所述第二侧壁105、所述第三侧壁106及所述第四侧壁107。所述第六侧壁215与所述第八侧壁217分别设有第二固定梳齿218。本实施例中，所述第二固定梳齿218朝所述第二收容空间213的内部延伸，且垂直于所述第六侧壁215与所述第八侧壁217。

本实施例中，所述内平台220为长方体平板结构，其与所述第二收容空间213相对应。所述内平台220具有分别对应于所述第五侧壁214、所述第六侧壁215、所述第七侧壁216及所述第八侧壁217的第五端部224、第六端部225、第七端部226及第八端部227，所述第六端部225与所述第八端部227分别设有第二移动梳齿228。所述第二移动梳齿228对应地与所述第二收容部210的第二固定梳齿218相交错。所述第五端部224与所述第七端部226分别通过两个弹簧轴承229与所述第五侧壁214与所述第七侧壁216相连接，使所述内平台220收容于所述第二收容空间213内，且所述内平台220平行于所述基板100。

本实施例中，所述通孔201开设于所述内平台220的中央区域。所述内平台220的上表面设置有四个长条状楔形结构的所述驱动块202。所述四个驱动块202均匀间隔地围绕所述通孔201，且分别平行于所述内平台220的第五端部224、第六端部225、第七端部226及第八端部227。所述四个驱动块202的斜面背离所述通孔201的中心轴。

所述镜片300设置于所述驱动平台200的上方，所述镜片300朝向所述驱动平台200的表面设置有与所述多个驱动块202相对应的多个楔形块302。本实施例中，所述镜片300为圆形板状结构，其具有一个反射面310，及一个与所述反射面310相对的下表面320。所述反射面310背离所述基板100，所述下表面320朝向所述内平台220。所述下表面320设置有四个长条状的所述楔形块302，每一所述楔形块302的斜面3021均与对应的一个所述驱动块202相接触(如图3所示)。本实施例中，所述楔形块302的结构形状与所述驱动块202相匹配。所述四个楔形块302的斜面3021均朝向所述镜片300的中心轴，且与对应的所述驱动块202的斜面相接触。当然，并不局限于本实施例，所述四个楔形块302的斜面3021也可以背离所述镜片300的中心轴，对应地，所述四个驱动块202的斜面朝向所述通孔201的中心轴。

所述支撑柱400设置于所述基板100上，且穿过所述驱动平台200的通孔201连接支撑所述镜片300。本实施例中，所述支撑柱400设置于所述内平台220的中央区域，且垂直于所述内平台220。所述支撑柱400的顶端铰接于所述镜片300的下表面320的中央区域。

优选地，所述支撑柱400为圆锥体结构，所述支撑柱400的直径从靠近所述基板100的一端朝远离所述基板的顶端逐渐减小，且所述支撑柱400的至少部分段的最大外径小于所述通孔201的内径。

请参阅图4，为所述微机电系统镜片装置10的工作示意图。施加电压于所述驱动平台200与所述基板100之间，所述驱动平台200受电磁力作用相对于所述基板100移动，所述驱动平台200的至少一个驱动块202作用于所述楔形块302，使所述镜片300相对于所述支撑柱400偏转。由此，所述镜片300的反射面310可以对相应的方位进行扫描。

具体地，施加电压于所述基板100的第一固定梳齿108与所述驱动平台200的第一移动梳齿208之间时，所述第一固定梳齿108与所述第一移动梳齿208之间产生相互作用的电磁作用力。所述电磁作用力使所述驱动平台200相对于所述基板100移动，即所述驱动平台200朝向所述基板100的第一侧壁104(图示左侧)或第三侧壁106(图示右侧)移动。进而所述驱动平台200的一个驱动块202作用于所述镜片300中对应的楔形块302的斜面，并使所述镜片300对应的一侧(图示左侧或右侧)翘起，即，所述镜片300的反射面310产生一个倾斜角度。

施加电压于所述驱动平台200的第二固定梳齿218与所述内平台220的第二移动梳齿228之间时，所述第二固定梳齿218与所述第二移动梳齿228之间产生相互作用的电磁作用力。所述电磁作用力使所述内平台220相对于所述基板100移动，即所述驱动平台200朝向所述基板100的第二侧壁105(垂直图示向外)或第四侧壁107(垂直图示向内)移动。进而所述内平台220的一个驱动块202作用于所述镜片300中对应的楔形块302的斜面，并使所述镜片300对应的一侧(垂直图示向外或向内)翘起，即，所述镜片300的反射面310产生一个倾斜角度。

可以理解的是，同时施加电压于所述基板100的第一固定梳齿108与所述驱动平台200的第一移动梳齿208之间，及所述驱动平台200的第二固定梳齿218与所述内平台220的第二移动梳齿228之间时，所述镜片300的反射面310可以沿所述第一收容部102的对角线方向(或与该对角线成一定角度的方向)产生倾斜角度。

可以理解的是，所述镜片300的反射面310所产生的倾斜角度取决于所述楔形块302的楔形角及所施加的电压的大小。当施加的电压大小固定，所述楔形块302的楔形角越大，所述镜片300受驱动时，所述反射面310所产生的倾斜角度越大；反之，则可以产生较小的倾斜角度。

可以理解的是，所述楔形块302的斜面可以是平面，也可以是弧形面。本实施例中，所述驱动块202与所述楔形块302均为长条状结构，且间隔90度均匀分布。当然，所述驱动块202与所述楔形块302的结构并不局限于本实施例，如所述驱动块202也可以为长方体结构，或者所述驱动块202与所述楔形块302也可以均为环状结构，或者所述楔形块302为环绕所述通孔201的环形结构，而所述驱动块202为小块结构。只要可以在所述驱动平台200受电磁力作用时，所述驱动块202与所述楔形块302可以配合作动，使所述镜片300朝不同的方位产生倾斜即可。

可以理解的是，所述基板100、所述驱动平台200、所述基板100的第一固定梳齿108、所述驱动平台200的第一移动梳齿208、所述驱动平台200的第二固定梳齿218、及所述内平台220的第二移动梳齿228形状结构与设置方式，并不局限于本实施例，所述基板100与所述驱动平台200也可以设置为圆形或椭圆形板状结构，所述第一固定梳齿108、所述第一移动梳齿208、所述第二固定梳齿218及所述第二移动梳齿228也可以以一定角度倾斜于所述基板100的上表面101设置。只要通过施加电压于所述基板100的第一固定梳齿108与所述驱动平台200的第一移动梳齿208之间，及所述驱动平台200的第二固定梳齿218与所述内平台220的第二移动梳齿228，可以使所述镜片300朝不同的方位产生倾斜即可。

相对于现有技术，本发明的微机电系统镜片装置10具有如下优点：其一，利用驱动平台200的驱动块202与镜片300的楔形块302配合支撑柱400进行作动，可以有效地驱动所述镜片300朝不同的方位倾斜，实现所述镜片300任意方位的扫描，而无需将电压频率控制在该微机电系统镜片装置的振荡频率范围内。其二，所述微机电系统镜片装置10通过施加电压驱动所述驱动平台200相对于所述基板100移动，即可实现所述镜片300在不同方位的扫描，而无需设置特定的驱动扫描方式(李沙育图形)，使得所述微机电系统镜片装置10的驱动扫描方式较为简单，易于设计实现。其三，所述微机电系统镜片装置10的整体结构较为简单，无需配置专门的复杂元件，具有广泛的适用范围。

另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种微机电系统镜片装置，其包括：

一个基板；

一个驱动平台，所述驱动平台设置于所述基板且可与所述基板实现相互电磁力作用，所述驱动平台的中央区域设有一个通孔，及多个围绕所述通孔的驱动块；

一个镜片，所述镜片设置于所述驱动平台的上方，所述镜片朝向所述驱动平台的表面设置有与所述多个驱动块相对应的多个楔形块；及

一个支撑柱，所述支撑柱设置于所述基板上，且穿过所述驱动平台的通孔连接支撑所述镜片；

施加电压于所述驱动平台与所述基板之间，所述驱动平台受电磁力作用相对于所述基板移动，所述驱动块作用于所述楔形块，使所述镜片相对于所述支撑柱偏转。

2.如权利要求1所述的微机电系统镜片装置，其特征在于，所述基板的上表面开设有一个第一收容部，所述第一收容部具有一个长方体结构的第一收容空间，及围设形成所述第一收容空间的一个第一侧壁、一个第二侧壁、一个与所述第一侧壁相对的第三侧壁、及一个与所述第二侧壁相对的第四侧壁，所述第一侧壁与所述第三侧壁分别设有第一固定梳齿；所述驱动平台为与所述第一收容空间相对应的长方体平板结构，所述驱动平台具有分别对应于所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁及所述第四侧壁的第一端部、第二端部、第三端部及第四端部，所述第一端部与所述第三端部分别设有第一移动梳齿，所述第一移动梳齿对应地与所述第一固定梳齿相交错，所述第二端部与所述第四端部分别通过两个弹簧轴承与所述第二侧壁与所述第四侧壁相连接，使所述驱动平台收容于所述第一收容空间且平行于所述基板。

3.如权利要求2所述的微机电系统镜片装置，其特征在于，所述驱动平台进一步包括一个第二收容部，及一个设置于所述第二收容部的内平台；所述第二收容部具有一个长方体结构的第二收容空间，及围设形成所述第二收容空间的一个第五侧壁、一个第六侧壁、一个与所述第五侧壁相对的第七侧壁、及一个与所述第六侧壁相对的第八侧壁；所述第五侧壁、所述第六侧壁、所述第七侧壁、及所述第八侧壁分别对应平行于所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述第三侧壁及所述第四侧壁；所述第六侧壁与所述第八侧壁分别设有第二固定梳齿；所述内平台设置于所述第二收容部且平行于所述基板；所述内平台为与所述第二收容空间相对应的长方体平板结构，所述内平台具有分别对应于所述第五侧壁、所述第六侧壁、所述第七侧壁及所述第八侧壁的第五端部、第六端部、第七端部及第八端部，所述第六端部与所述第八端部分别设有第二移动梳齿，所述第二移动梳齿对应地与所述第二固定梳齿相交错，所述第五端部与所述第七端部分别通过两个弹簧轴承与所述第五侧壁与所述第七侧壁相连接。

4.如权利要求3所述的微机电系统镜片装置，其特征在于，所述通孔开设于所述内平台的中央区域，所述通孔的内径大于所述支撑柱的外径。

5.如权利要求4所述的微机电系统镜片装置，其特征在于，所述内平台的上表面设置有四个长条状的所述驱动块，所述四个驱动块均匀间隔地围绕所述通孔，且分别平行于所述内平台的第五端部、第六端部、第七端部及第八端部。

6.如权利要求5所述的微机电系统镜片装置，其特征在于，所述镜片为圆形板状结构，其具有一个反射面及一个与所述反射面相对的下表面，所述反射面背离所述基板，所述下表面设置有四个长条状的所述楔形块，每一所述楔形块的斜面均与对应的一个所述驱动块相接触。

7.如权利要求6所述的微机电系统镜片装置，其特征在于，所述支撑柱设置于所述内平台的中央区域且垂直于所述内平台，所述支撑柱的顶端铰接于所述镜片的下表面的中央区域。

8.如权利要求1所述的微机电系统镜片装置，其特征在于，所述支撑柱为圆锥体结构，所述支撑柱的直径从靠近所述基板的一端朝远离所述基板的另一端逐渐减小。

9.如权利要求1所述的微机电系统镜片装置，其特征在于，所述驱动块的形状结构与所述楔形块相匹配。