微镜的驱动装置转让专利

申请号 : CN202010496535.8

文献号 : CN113759540B

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法律信息:

相似专利:

发明人 : 余洪斌曾扬舰李明

申请人 : 华为技术有限公司

摘要 :

本申请提供了一种微镜的驱动装置,包括:镜面设置结构和多个压电驱动结构,其中:多个压电驱动结构分布在镜面设置结构的周围;针对每个压电驱动结构:压电驱动结构的第一端与支撑结构连接,压电驱动结构的第二端与镜面设置结构连接;压电驱动结构包括多级压电驱动臂,多级压电驱动臂逐级相连,并构成多边形;多级压电驱动臂中的至少一级压电驱动臂在电压控制下产生位移,以带动镜面设置结构平动和/或转动。本申请提升了驱动装置的驱动距离。

权利要求 :

1.一种微镜的驱动装置,其特征在于,包括:镜面设置结构和多个压电驱动结构,其中:所述多个压电驱动结构分布在所述镜面设置结构的周围;

针对每个所述压电驱动结构:

所述压电驱动结构的第一端与支撑结构连接,所述压电驱动结构的第二端与所述镜面设置结构连接;

所述压电驱动结构包括多级压电驱动臂,所述多级压电驱动臂逐级相连,并构成多边形;

所述多级压电驱动臂中的至少一级所述压电驱动臂在电压控制下产生位移,以带动所述镜面设置结构平动和/或转动;

其中,所述压电驱动结构包第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂;

所述第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂的数量均为两个,两个所述第一级压电驱动臂和两个所述第二级压电驱动臂构成的所述多边形为三角形,其中:两个所述第一级压电驱动臂构成所述三角形的底边,两个所述第二级压电驱动臂分别构成所述三角形的两个斜边。

2.根据权利要求1所述的驱动装置,其特征在于,所述压电驱动结构的第一端为两个所述第一级压电驱动臂的连接点,所述压电驱动结构的第二端为两个所述第二级压电驱动臂的连接点。

3.根据权利要求1所述的驱动装置,其特征在于,每个所述压电驱动臂均包括两个子压电驱动臂。

4.根据权利要求3所述的驱动装置,其特征在于,针对每个所述子压电驱动臂:所述子压电驱动臂包括第一电极层、第二电极层以及夹设在所述第一电极层和所述第二电极层之间的压电材料;或者所述子压电驱动臂包括第一电极层、第二电极层、第三电极层、夹设在所述第一电极层和所述第二电极层之间的压电材料以及夹设在所述第二电极层和所述第三电极层之间的压电材料。

5.根据权利要求1所述的驱动装置,其特征在于,两个所述第二级压电驱动臂的长度相等。

6.根据权利要求1所述的驱动装置,所述三角形的底边与其斜边的夹角的取值范围为[5°,75°]。

7.根据权利要求1~6中任一项所述的驱动装置,其特征在于,所述压电驱动结构的第一端与所述支撑结构采用刚性件或者柔性件连接,所述压电驱动结构的第二端与所述镜面设置结构采用刚性件或者柔性件连接。

8.根据权利要求7所述的驱动装置,其特征在于,所述刚性件、所述柔性件和所述镜面设置结构均由硅或者氮化硅材料制备。

9.根据权利要求1~6中任一项所述的驱动装置,其特征在于,所述镜面设置结构的第一表面和/或第二表面上设置有反射镜片,所述第一表面和所述第二表面为所述镜面设置结构中相对的两个表面。

10.根据权利要求9所述的驱动装置,其特征在于,所述反射镜片为红外反射薄膜或者可见反射薄膜。

11.根据权利要求9所述的驱动装置,其特征在于,所述反射镜片通过镀膜工艺或者微组装工艺设置在所述镜面设置结构的第一表面和/或第二表面上。

12.根据权利要求1~6中任一项所述的驱动装置,其特征在于,所述压电驱动臂上设置有压电传感器或者压阻传感器。

13.根据权利要求1~6中任一项所述的驱动装置,其特征在于,所述镜面设置结构的形状为长方向或正方形或圆形。

14.根据权利要求1~6中任一项所述的驱动装置,其特征在于,所述压电驱动结构的数量为四个,所述镜面设置结构为正方形,所述压电驱动结构与所述镜面设置结构的四个边一一对应,且每个所述压电驱动结构的第二端与所述镜面设置结构中对应的边的中点连接。

说明书 :

微镜的驱动装置

技术领域

[0001] 本申请涉及微机电领域,具体涉及一种微镜的驱动装置。

背景技术

[0002] 在光学传输领域,通过调整光路的传播方向,可以实现诸如光开关、光交叉互连和光束扫描等一系列功能。通常,将反射镜片设置在驱动装置上,以通过驱动装置驱动反射镜片运动,从而改变经过反射镜片反射后的出射光的传输方向,以实现光路的传播方向的改变。
[0003] 为了实现驱动装置和反射镜片构成的器件的微型化,从而使得器件能够应用在对器件的体积有严格要求的应用场景中,研究人员引入了微电子机械系统技术(MEMS,Micro‑Electro‑Mechanical System),以利用成熟的半导体制备工艺将驱动装置和反射镜片集成在一起,实现了器件的微型化。
[0004] 目前,压电驱动是微电子机械系统技术中研究较多的一种驱动方式。压电驱动的原理是通过给压电驱动装置加载电压,使压电驱动装置发生形变,进而带动反射镜片运动。然而,在压电驱动方式中,如何提升压电驱动装置的驱动距离成为了研究人员需要解决的主要问题之一。

发明内容

[0005] 本申请提供一种微镜的驱动装置,以提升驱动装置的驱动距离。
[0006] 第一方面,提供了一种微镜的驱动装置,包括:镜面设置结构和多个压电驱动结构,其中:所述多个压电驱动结构分布在所述镜面设置结构的周围;针对每个所述压电驱动结构:所述压电驱动结构的第一端与支撑结构连接,所述压电驱动结构的第二端与所述镜面设置结构连接;所述压电驱动结构包括多级压电驱动臂,所述多级压电驱动臂逐级相连,并构成多边形;所述多级压电驱动臂中的至少一级所述压电驱动臂在电压控制下产生位移,以带动所述镜面设置结构平动和/或转动。
[0007] 由于微镜的驱动装置中的每个压电驱动结构均包括多级压电驱动臂,且多级压电驱动臂逐级相连,即一级压电驱动臂在与其连接的另一级压电驱动臂的基础上进行驱动,因此,相比于现有的仅包括一级压电驱动臂的压电驱动结构,由于本申请包括更多级数的压电驱动臂,且一级压电驱动臂在与其连接的另一级压电驱动臂的基础上进行驱动,因此,本申请的压电驱动结构具有更长的驱动距离,从而使得微镜的驱动装置能提供更大的形变量。此外,由于每个压电驱动结构均为多边形结构,即压电驱动结构是一个闭合结构,因此,相比于非闭合结构的压电驱动结构,闭合结构的压电驱动结构更加稳定,机械强度更优,具有更好的支撑强度。
[0008] 在一种可能的实现方式中,所述压电驱动结构包第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂;所述第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂的数量均为两个,两个所述第一级压电驱动臂和两个所述第二级压电驱动臂构成的所述多边形为三角形,其中:两个所述第一级压电驱动臂构成所述三角形的底边,两个所述第二级压电驱动臂分别构成所述三角形的两个斜边。
[0009] 相比于仅包括一级压电驱动臂的压电驱动结构,由于压电驱动结构包括第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂,且第二级压电驱动臂在第一级压电驱动臂的基础上进行驱动,因此,该压电驱动结构的驱动长度更长,进而使得微镜的驱动装置的驱动距离更长;另外,由于压电驱动结构为三角形,即是一个闭合结构,因此,相比于非闭合的压电驱动结构,该压电驱动结构更加稳定,机械强度更优,具有更好的支撑强度;此外,由于压电驱动结构为三角形,由于三角形自身的稳定性,进一步增加了压电驱动结构的机械强度和稳定性,从而进一步提升了微镜的驱动装置的机械强度和稳定性,进而提升了微镜的驱动装置的谐振频率;另外,由于压电驱动结构为三角形,具有一个直边和两个斜边,相比于相关技术中涉及的由两条长度相等的直边构成的压电驱动结构,在本申请提供的三角形的直边与相关技术中涉及的压电驱动结构中的直边相等的情况下,由于本申请的压电驱动结构的两个斜边的长度大于相关技术中涉及的压电驱动结构中的直边,因此,本申请提供的压电驱动结构的驱动距离更长。
[0010] 在一种可能的实现方式中,所述压电驱动结构的第一端为两个所述第一级压电驱动臂的连接点,所述压电驱动结构的第二端为两个所述第二级压电驱动臂的连接点。
[0011] 在一种可能的实现方式中,每个所述压电驱动臂均包括两个子压电驱动臂。由于压电驱动臂上包括两个子压电驱动臂,相比于包括一个子压电驱动臂的压电驱动臂,提升了对压电驱动臂的形变状态控制的越灵活。
[0012] 在一种可能的实现方式中,针对每个所述子压电驱动臂:所述子压电驱动臂包括第一电极层、第二电极层以及夹设在所述第一电极层和所述第二电极层之间的压电材料;或者所述子压电驱动臂包括第一电极层、第二电极层、第三电极层、夹设在所述第一电极层和所述第二电极层之间的压电材料以及夹设在所述第二电极层和所述第三电极层之间的
压电材料。
[0013] 在一种可能的实现方式中,两个所述第二级压电驱动臂的长度相等。
[0014] 在一种可能的实现方式中,所述三角形的底边与其斜边的夹角的取值范围为[5°,75°]。
[0015] 在一种可能的实现方式中,所述压电驱动结构的第一端与所述支撑结构采用刚性件或者柔性件连接,所述压电驱动结构的第二端与所述镜面设置结构采用刚性件或者柔性件连接。
[0016] 在一种可能的实现方式中,所述刚性件、所述柔性件和所述镜面设置结构均由硅或者氮化硅材料制备。
[0017] 在一种可能的实现方式中,所述镜面设置结构的第一表面和/或第二表面上设置有反射镜片,所述第一表面和所述第二表面为所述镜面设置结构中相对的两个表面。
[0018] 在一种可能的实现方式中,所述反射镜片为红外反射薄膜或者可见反射薄膜。
[0019] 在一种可能的实现方式中,所述反射镜片通过镀膜工艺或者微组装工艺设置在所述镜面设置结构的第一表面和/或第二表面上。
[0020] 在一种可能的实现方式中,所述压电驱动臂上设置有压电传感器或者压阻传感器。
[0021] 通过压电传感器或者压阻传感器可以检测压电驱动结构的驱动长度,以根据压电驱动结构的驱动长度确定相应的驱动长度调整方案,以更加精准的控制压电驱动结构的驱动长度。
[0022] 在一种可能的实现方式中,所述镜面设置结构的形状为长方向或正方形或圆形。
[0023] 在一种可能的实现方式中,所述压电驱动结构为四个,所述镜面设置结构为正方形,所述压电驱动结构与所述镜面设置结构的四个边一一对应,且每个所述压电驱动结构的第二端与所述镜面设置结构中对应的边的中点连接。
[0024] 由于四个压电驱动结构与镜面设置结构的四个边一一对应,且每个压电驱动结构的第二端与镜面设置结构中对应的边的中点连接,即压电驱动结构两两相对设置,这样,在镜面设置结构在其所在平面内左右或者前后运动时,两两相对设置的压电驱动结构可以产生对抗力,从而阻止镜面设置结构在其所在平内左右或者前后运动,进一步的增加了微镜的驱动装置的稳定性。

附图说明

[0025] 图1为本申请实施例提供的一种压电驱动臂的结构和驱动原理示意图;
[0026] 图2为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的结构示意图一;
[0027] 图3为本申请实施例提供的压电驱动臂的结构示意图;
[0028] 图4为本申请实施例提供的包括两个子压电驱动臂的压电驱动臂的臂长与形变量的关系示意图;
[0029] 图5为本申请实施例提供的子压电驱动臂的结构示意图;
[0030] 图6为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的结构示意图二;
[0031] 图7为本申请实施例提供的压电驱动结构的第一端与支撑结构采用刚性件连接的示意图;
[0032] 图8为本申请实施例提供的压电驱动结构的第一端与支撑结构采用柔性件连接的示意图;
[0033] 图9中示出了图6中的镜面设置结构向下平动的电压分布示意图;
[0034] 图10中示出了一个压电驱动结构中的第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂均向下发生形变的示意图;
[0035] 图11示出了镜面设置结构基于X轴进行转动的电压分布示意图;
[0036] 图12为相关技术中涉及的压电驱动结构构成的驱动装置的结构示意图;
[0037] 图13为本申请实施例提供的图12中示出的驱动装置和图6中的驱动装置的谐振频率对比图;
[0038] 图14为本申请实施例提供的图12中示出的驱动装置和图6中的驱动装置的驱动能力对比图;
[0039] 图15为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的结构示意图三;
[0040] 图16为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的结构示意图四;
[0041] 图17为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的结构示意图五;
[0042] 图18为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的结构示意图六;
[0043] 图19为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的结构示意图七;
[0044] 图20为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的应用场景示意图一;
[0045] 图21为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的应用场景示意图二;
[0046] 图22为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的应用场景示意图三;
[0047] 图23为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的制作工艺示意图一;
[0048] 图24为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的制作工艺示意图二;
[0049] 图25为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的制作工艺示意图三;
[0050] 图26为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的制作工艺示意图四;
[0051] 图27为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的制作工艺示意图五;
[0052] 图28为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的制作工艺示意图六;
[0053] 图29为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的制作工艺示意图七;
[0054] 图30为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的制作工艺示意图八;
[0055] 图31为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的制作工艺示意图九;
[0056] 图32为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的制作工艺示意图十。

具体实施方式

[0057] 下面将结合附图,对本申请中的技术方案进行描述。
[0058] 为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请中的附图,对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0059] 本申请的说明书实施例和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性,也不能理解为指示或暗示顺序。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元。方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0060] 应当理解,在本申请中,“至少一个(项)”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,用于描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“A和/或B”可以表示:只存在A,只存在B以及同时存在A和B三种情况,其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,“a和b”,“a和c”,“b和c”,或“a和b和c”,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。
[0061] 首先,对压电驱动的原理进行说明。图1为本申请实施例提供的一种压电驱动臂的结构和驱动原理示意图。由图1可知,压电驱动臂为由多层材料组成的复合材料结构,其中,压电驱动臂包括三层结构,分别为第一电极层101、第二电极层103以及压电层102,压电层102位于第一电极层101和第二电极层103之间,压电层102由压电材料制成,第一电极层101和第二电极层103由铂、钼等导电材料制成。为了增加压电驱动臂的机械强度,压电驱动臂还可以包括结构支撑层104,如图1所示,该结构支撑层104位于第一电极层101的下表面。需要说明的是,在其他实施例中,结构支撑层104还可以位于第二电极层103的上表面,本申请对此不作特殊限定。结构支撑层104可以由硅或者氮化硅等材料制备而成。
[0062] 压电材料具有正压电效应和逆压电效应,正压电效应指压电材料在受到外力作用而产生形变后,压电材料内部会出现极化现象,同时在压电材料的两个相对表面上出现正负相反的电荷,当外力去掉后,压电材料恢复到不带电的状态;逆压电效应指在压电材料的极化方向上施加电压时,压电材料发生形变,电压去掉后,压电材料的变形随之消失。基于此,压电驱动臂的驱动原理是应用了压电材料的逆压电效应,通过在压电材料的极化方向上施加电压,使得压电材料发生形变,进而带动整个压电驱动臂发生形变。具体的,在压电驱动臂的一端固定的情况下,若第一电极层101接地,第二电极层103接正电压,则压电驱动臂的另外一端向下发生形变,若第一电极层101接地,第二电极层103接负电压,则压电驱动臂的另外一端向上发生形变。例如,在未向压电动臂施加电压的情况下,压电驱动臂的状态如图1中实线所示,在向压电驱动臂的第二电极层103施加负电压,压电驱动臂的第一电极层101接地的情况下,压电驱动臂的状态如图1中虚线所示。
[0063] 需要说明的是,在施加的电压相同的条件下,压电驱动臂的长度(即臂长)越长,压电驱动臂的形变量越大。在压电驱动臂的长度相同的条件下,施加的电压越大,压电驱动臂的形变量越大。
[0064] 图2为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的结构示意图一,如图2所示,该微镜的驱动装置可以包括:镜面设置结构201和多个压电驱动结构202,其中,多个压电驱动结构202分布在镜面设置结构201的周围。
[0065] 下面,将对镜面设置结构201以及压电驱动结构202进行详细的说明。
[0066] 镜面设置结构201的形状例如可以为长方形、正方形、圆形等,本申请实施例对此不作特殊限定。镜面设置结构201例如可以由硅或者氮化硅等材料制备而成,本申请实施例对此不做特殊限定。镜面设置结构201的大小可以根据设计需求进行设置,本申请实施例对此不做特殊限定。
[0067] 针对每个压电驱动结构202,对压电驱动结构202的连接方式和结构进行说明。
[0068] 压电驱动结构202的第一端与支撑结构203连接,具体的,压电驱动结构202的第一端与支撑结构203采用刚性件或者柔性件连接。支撑结构203例如可以由硅或者氮化硅等材料制备而成,本申请实施例对此不做特殊限定。
[0069] 压电驱动结构202的第二端与镜面设置结构201连接,具体的,压电驱动结构202的第二端与镜面设置结构201采用刚性件或者柔性件连接。上述刚性件、柔性件例如可以由硅或者氮化硅等材料制备而成,本申请实施例对此不做特殊限定。刚性件、柔性件的具体结构将在下文中进行说明,因此此处不再进行赘述。
[0070] 需要说明的是,压电驱动结构202的第一端和第二端可以根据设置需求进行设置,本申请实施例对此不作特殊限定。
[0071] 压电驱动结构202包括多级压电驱动臂,多级压电驱动臂逐级相连,并构成多边形。由于多级压电驱动臂逐级相连,因此,一级压电驱动臂在与其连接的另一级压电驱动臂的基础上进行驱动。多级压电驱动臂中的至少一级压电驱动臂在电压控制下产生形变(即位移),使得压电驱动结构202产生位移,以带动镜面设置结构201平动和/或转动。此处的平动指镜面设置结构201沿着垂直于第一平面的方向上下平动,第一平面为微镜的驱动装置中的每个压电驱动结构均在不带电的状态下,镜面设置结构所在的平面。
[0072] 需要说明的是,针对一个压电驱动结构,在其中的每级压电驱动臂上不施加任何电压的情况下,其中的每级压电驱动臂位于同一个平面,在其中的每级压电驱动臂上均施加电压的情况下,其中的每级压电驱动臂基于其上施加的电压的正负状态以及施加的电压的大小,向上或者向下发生相应的形变,这样每级压电驱动臂位于不同的平面。
[0073] 每级压电驱动臂的数量可以根据设计需求确定,例如,一级压电驱动臂的数量可以是1个、也可以是2个或者3个等,不同级的压电驱动臂的数量可以相同,也可以不同,本申请实施例对此不作特殊限定。不同级的压电驱动臂的长度可以相等,也可以不相等,同一级的压电驱动臂中不同的压电驱动臂的长度可以相等,也可以不相等,本申请实施例对此不作特殊限定。
[0074] 多边形的形状例如可以是三角形、菱形、长方形、五边形、六边形等,本申请对此不作特殊限定。
[0075] 每个压电驱动臂可以包括至少一个子压电驱动臂,本申请对此不作特殊限定。在压电驱动臂具有相同臂长的条件下,包括的子压电驱动臂的数量越多,对压电驱动臂的形变状态控制越灵活。
[0076] 在压电驱动臂具有相同数量的子压电驱动臂且分布在压电驱动臂上的电压相同的情况下,压电驱动臂的臂长越长,形变量越大。例如,图3为本申请实施例提供的压电驱动臂的结构示意图,由图3可知,压电驱动臂300包括两个子压电驱动臂301。图4为本申请实施例提供的包括两个子压电驱动臂的压电驱动臂的臂长与形变量的关系示意图。从图4中可知,在向两个子压电驱动臂中的一个施加+12V的电压,另外一个施加‑12V的电压的情况下,压电驱动臂的臂长和形变量成正相关关系,即压电驱动臂的臂长越长,其形变量越大。
[0077] 在压电驱动臂的臂长相同的条件下,施加的电压的绝对值越大,形变量越大。
[0078] 子压电驱动臂的结构可以包括以下两种,其中:
[0079] 第一种,子压电驱动臂包括第一电极层、第二电极层以及夹设在第一电极层和第二电极层之间的压电材料。为了增加子压电驱动臂的机械强度,子压电驱动臂还可以包括结构支撑层,结构支撑层设置在第一电极层或者第二电极层上,结构支撑层可以由硅或者氮化硅等材料制备而成。
[0080] 第二种,如图5所示,子压电驱动臂包括第一电极层501、第二电极层502、第三电极层503、夹设在第一电极层501和第二电极层502之间的压电材料504以及夹设在第二电极层502和第三电极层503之间的压电材料504。为了增加子压电驱动臂的机械强度,子压电驱动臂还可以包括结构支撑层,结构支撑层设置在第一电极层501或者第三电极层503上。
[0081] 上述电极层可以由铂、钼等导电材料制成,压电材料例如可以为:钛酸钡BT、锆钛酸铅PZT、改性锆钛酸铅、偏铌酸铅、铌酸铅钡锂PBLN、改性钛酸铅PT、铌镁酸铅PMN、氮化铝AlN、掺钪氮化铝ScAlN等,本申请实施例对此不做特殊限定。
[0082] 需要说明的是,相比于第一种结构的子压电驱动臂,第二种结构的子压电驱动臂多了一层压电材料,因此,在施加的电压相同的情况下,第二种结构的子压电驱动臂的形变量更大,即第二种结构的子压电驱动臂的驱动长度更长;在第一种结构的子压电驱动臂和第二种结构的子压电驱动臂的形变量相同的情况下,即第一种结构的子压电驱动臂和第二种结构的子压电驱动臂的驱动长度相同的情况下,向第二种结构的子压电驱动臂施加的电压更小。
[0083] 综上,由于微镜的驱动装置中的每个压电驱动结构均包括多级压电驱动臂,且多级压电驱动臂逐级相连,即一级压电驱动臂在与其连接的另一级压电驱动臂的基础上进行驱动,因此,相比于现有的仅包括一级压电驱动臂的压电驱动结构,由于本申请包括更多级数的压电驱动臂,且一级压电驱动臂在与其连接的另一级压电驱动臂的基础上进行驱动,因此,本申请的压电驱动结构具有更长的驱动距离,从而使得微镜的驱动装置能提供更大的形变量。此外,由于每个压电驱动结构均为多边形结构,即压电驱动结构是一个闭合结构,因此,相比于非闭合结构的压电驱动结构,闭合结构的压电驱动结构更加稳定,机械强度更优,具有更好的支撑强度。
[0084] 图6为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的结构示意图二。如图6所示,微镜的驱动装置包括镜面设置结构610和四个压电驱动结构,其中,镜面设置结构610为正方形,4个压电驱动结构分别为第一压电驱动结构621、第二压电驱动结构622、第三压电驱动结构623和第四压电驱动结构624,每个压电驱动结构包括2级压电驱动臂,分别为第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂,第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂的数量均为2个。每个压电驱动臂均包括两个子压电驱动臂。需要说明的是,子压电驱动臂的结构已经在上文中进行了说明,因此此处不再进行赘述。
[0085] 每个压电驱动结构的形状均为三角形,其中,针对每个压电驱动结构,压电驱动结构中的两个第一级压电驱动臂的第一端连接,一个第二级压电驱动臂的第一端与一个第一级压电驱动臂的第二端连接,另一个第二级压电驱动臂的第一端与另一个第一级压电驱动臂的第二端连接,两个第二级压电驱动臂的第二端连接。其中,两个第一级压电驱动臂构成三角形的底边,两个第二级压电驱动臂分别构成三角形的两个斜边。
[0086] 如图6所示,两个第一级压电驱动臂的长度相等,两个第二级压电驱动臂的长度相等,第一级压电驱动臂的长度与第二级压电驱动臂的长度不相等,即图6中的驱动结构为等腰三角形。
[0087] 三角形的底边与其斜边的夹角的取值范围例如可以为[5°,75°]等,本申请实施例对此不作特殊限定。
[0088] 需要说明的是,在本申请的其他实施例中,两个第一级压电驱动臂的长度可以不同和/或两个第二级压电驱动臂的长度也可以不同,本申请实施例对此不作特殊限定。
[0089] 四个压电驱动结构与镜面设置结构610、支撑结构630的连接方式为:针对每个压电驱动结构,压电驱动结构的第一端为两个第一级压电驱动臂的连接点,即两个第一级压电驱动臂的第一端的连接点,压电驱动结构的第二端为两个第二级压电驱动臂的连接点,即两个第二级压电驱动臂的第二端的连接点。基于此,四个压电驱动结构与镜面设置结构610的四个边一一对应,每个压电驱动结构的第一端与支撑结构630连接,每个压电驱动结构的第二端与对应的边的中心点连接。
[0090] 每个压电驱动结构的第一端与支撑结构630采用刚性件或者柔性件连接,每个压电驱动结构的第二端与对应的边的连接采用柔性件或者刚性件连接。图7为本申请实施例提供的压电驱动结构的第一端与支撑结构采用刚性件连接的示意图。图8为本申请实施例提供的压电驱动结构的第一端与支撑结构采用柔性件连接的示意图。
[0091] 从图6中可知,四个压电驱动结构的尺寸相同,且第一压电驱动结构621和第三压电驱动结构623基于X轴对称设置,第二压电驱动结构622和第四压电驱动结构624基于Y轴对称设置。
[0092] 需要说明的是,在本申请的其他实施例中,四个压电驱动结构的尺寸可以不完全相同,或者也可以完全不相同,本申请实施例对此不作特殊限定。例如,第一压电驱动结构621和第三压电驱动结构623的尺寸相同,第二压电驱动结构622和第四压电驱动结构624的尺寸相同。在本申请的其他实施例中,四个压电驱动结构可以与镜面设置结构的四个角一一对应,具体的,每个压电驱动结构的第一端均与支撑结构连接,每个压电驱动结构的第二端与对应的角连接。相比于将四个压电构驱动结构设置在镜面设置结构的四个角上,将四个压电驱动结构设置在镜面设置结构的四个边上,可以减小微镜的驱动装置的尺寸。
[0093] 下述表1为图6中示出的微镜的驱动装置的尺寸表。
[0094] 镜面设置结构的边长L 2mm压电驱动臂的臂宽a 0.2mm
压电驱动结构的底边的长度b 4mm
压电驱动臂中的两个子压电驱动臂的间隔距离g 0.2mm
压电驱动结构中的斜边与镜面设置结构的边的夹角h 31.2°
外框边长P 5.5mm
压电材料的厚度 1um
镜面设置结构的厚度 15um
[0095] 表1
[0096] 需要说明的是,上述表1中列举的各项尺寸均为示例性的,并不用于限定本申请。
[0097] 下面,对微镜的驱动装置的驱动原理进行说明。
[0098] 具体的,在微镜的驱动装置中的至少一个压电驱动结构中的至少一级压电驱动臂上设置适当的压电分布,以通过至少一级压电驱动臂带动对应的压电驱动结构发生位移,进而通过至少一个压电驱动结构的位移带动镜面设置结构转动和/或沿着垂直于第一平面的方向上下平动,第一平面指在微镜的驱动装置中的每个压电驱动结构均不带电的状态下,镜面设置结构所在的平面。
[0099] 图9中示出了图6中的镜面设置结构向下平动的电压分布示意图,如图9所示,向每个压电驱动结构中的第一级压电驱动臂中的第一子压电驱动臂施加正电压,向每个压电驱动结构中的第一级压电驱动臂中的第二子压电驱动臂施加负电压,使得每个压电驱动结构中的第一级压电驱动臂整体向下发生形变。向每个压电驱动结构中的第二级压电驱动臂中的第一子压电驱动臂施加正电压,向每个压电驱动结构中的第二级压电驱动臂中的第二子压电驱动臂施加负电压,使得每个压电驱动结构中的第二级压电驱动臂整体向下发生形变,具体的如图10所示,图10中示出了一个压电驱动结构中的第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂均向下发生形变的示意图。基于此,每个压电驱动结构均在其中的第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂的带动下向下发生位移,进而带动镜面设置结构向下平动。
[0100] 需要说明的是,一级压电驱动臂中的第一子压电驱动臂为该级压电驱动臂中靠近其第一端的子压电驱动臂,一级压电驱动臂中的第二子压电驱动臂为该级压电驱动臂中靠近其第二端的子压电驱动臂。
[0101] 图11示出了镜面设置结构基于X轴进行转动的电压分布示意图,如图11所示,向第一压电驱动结构621中的第一级压电驱动臂中的第一子压电驱动臂施加负电压,向第一压电驱动结构621中的第一级压电驱动臂中的第二子压电驱动臂施加正电压,使得第一压电驱动结构621中的第一级压电驱动臂整体向上发生形变,向第一压电驱动结构621中的第二级压电驱动臂中的第一子压电驱动臂施加负电压,向第一压电驱动结构621中的第二级压电驱动臂中的第二子压电驱动臂施加正电压,使得第一压电驱动结构621中的第二级压电驱动臂整体向上发生形变,从而使得第一压电驱动结构621在其中的第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂的带动下向上发生位移;
[0102] 向第二压电驱动结构622中靠近第一压电驱动结构621的第一级压电驱动臂中的第一子压电驱动臂施加负电压,向第二压电驱动结构622中靠近第一压电驱动结构621的第一级压电驱动臂中的第二子压电驱动臂施加正电压,向第二压电驱动结构622中靠近第一压电驱动结构621的第二级压电驱动臂中的第一子压电驱动臂施加负电压,向第二压电驱动结构622中靠近第一压电驱动结构621的第二级压电驱动臂中的第二子压电驱动臂施加
正电压,使得第二压电驱动结构622中靠近第一压电驱动结构621的第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂在整体上均向上发生形变;向第二压电驱动结构622中靠近第三压电驱动结构623的第一级压电驱动臂中的第一子压电驱动臂施加正电压,向第二压电驱动结构622中靠近第三压电驱动结构623的第一级压电驱动臂中的第二子压电驱动臂施加负电压,向第二压电驱动结构622中靠近第三压电驱动结构623的第二级压电驱动臂中的第一子压电
驱动臂施加正电压,向第二压电驱动结构623中靠近第三压电驱动结构623的第二级压电驱动臂中的第二子压电驱动臂施加负电压,使得第二压电驱动结构622中靠近第三压电驱动结构623的第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂在整体上均向下发生形变;
[0103] 向第三压电驱动结构623中的第一级压电驱动臂中的第一子压电驱动臂施加正电压,向第三压电驱动结构623中的第一级压电驱动臂中的第二子压电驱动臂施加负电压,使得第三压电驱动结构623中的第一级压电驱动臂整体上向下发生形变;向第三压电驱动结构623中的第二级压电驱动臂中的第一子压电驱动臂施加正电压,向第三压电驱动结构623中的第二级压电驱动臂中的第二子压电驱动臂施加负电压,使得第三压电驱动结构623中的第二级压电驱动臂整体上向下发生形变,从而使得第三压电驱动结构623在其中的第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂的带动下向下发生位移;
[0104] 由于在第四压电驱动结构624上施加的电压与在第二压电驱动结构622上施加的电压相同,因此,此处不再对第四压电驱动结构624上施加的电压进行说明。由第四压电驱动结构624上施加的电压可知,第四压电驱动结构624中的靠近第一压电驱动结构621的第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂整体上均向上发生形变,第四压电驱动结构624中的靠近第三压电驱动结构623的第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂整体上均向下发生形变。
[0105] 基于此,在第一压电驱动结构至第四压电驱动结构621~624的作用下,镜面设置结构610基于X轴进行转动。
[0106] 需要说明的是,可以通过改变施加的电压的大小来控制每级压电驱动臂的形变量,进而控制压电驱动结构的驱动长度。
[0107] 需要说明的是,通过设置每个压电驱动结构上的电压的分布以及所施加的电压的大小,还可以控制镜面设置结构610向上平动或者基于Y轴进行转动、或者控制镜面设置结构610基于镜面设置结构610的对角线进行转动、或者控制镜面设置结构进行平动和转动等,本申请实施例对此不作特殊限定。
[0108] 由上可知,相比于仅包括一级压电驱动臂的压电驱动结构,由于压电驱动结构包括第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂,且第二级压电驱动臂在第一级压电驱动臂的基础上进行驱动,因此,该压电驱动结构的驱动长度更长,进而使得微镜的驱动装置的驱动距离更长;另外,由于压电驱动结构为三角形,即是一个闭合结构,因此,相比于非闭合的压电驱动结构,该压电驱动结构更加稳定,机械强度更优,具有更好的支撑强度;此外,由于压电驱动结构为三角形,由于三角形自身的稳定性,进一步增加了压电驱动结构的机械强度和稳定性,从而进一步提升了微镜的驱动装置的机械强度和稳定性,进而提升了微镜的驱动装置的谐振频率;另外,由于四个压电驱动结构与镜面设置结构的四个边一一对应,且每个压电驱动结构的第二端与镜面设置结构中对应的边的中点连接,即压电驱动结构两两相对设置,这样,在镜面设置结构在其所在平面内左右或者前后运动时,两两相对设置的压电驱动结构可以产生对抗力,从而阻止镜面设置结构在其所在平内左右或者前后运动,进一步的增加了微镜的驱动装置的稳定性;此外,由于压电驱动结构为三角形,具有一个直边和两个斜边,相比于相关技术中涉及的由两条长度相等的直边构成的压电驱动结构(如图12所示),在本申请提供的三角形的直边与相关技术中涉及的压电驱动结构中的直边相等的情况下,由于本申请的压电驱动结构的两个斜边的长度大于相关技术中涉及的压电驱动结构中的直边,因此,本申请提供的压电驱动结构的驱动距离更长;另外,由于一级压电驱动臂上包括两个子压电驱动臂,相比于包括一个子压电驱动臂的压电驱动臂,对压电驱动臂的形变状态控制越灵活。
[0109] 图13为本申请实施例提供的图12中示出的驱动装置和图6中的驱动装置的谐振频率对比图。从图13中可知,图12中示出的驱动装置的一阶和二阶谐振频率分别为387HZ和
516HZ,而图6中的驱动装置的一阶和二阶谐振频率分别为428HZ和569HZ。显然,图6中的驱动装置相比于图12中示出的相关技术中涉及的驱动装置,谐振频率有明显的提高。
[0110] 图14为本申请实施例提供的图12中示出的驱动装置和图6中的驱动装置的驱动能力对比图。从图14可知,图12中示出的驱动装置在6.5V电压可以实现镜面设置结构25.5μm的平动位移,而图6中的驱动装置在6.5V电压可以实现镜面设置结构26.9μm的平动位移,显然,图6中的驱动装置相比于图12中的驱动装置,平移驱动能力有明显的提升。图12中示出的驱动装置在12V电压可以实现镜面设置结构1.38°的转动,而图6中的驱动装置在12V电压可以实现镜面设置结构1.5°的转动,显然,图6中的驱动装置相比于图12中的驱动装置,转动驱动能力有明显的提升。
[0111] 图15为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的结构示意图三。如图15所示,微镜的驱动装置包括镜面设置结构1510和两个压电驱动结构,其中,镜面设置结构1510为正方形,两个压电驱动结构分别为第一压电驱动结构1521、第二压电驱动结构1522,每个压电驱动结构包括2级压电驱动臂,分别为第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂,第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂的数量均为2个。每个压电驱动臂均包括两个子压电驱动臂。需要说明的是,子压电驱动臂的结构已经在上文中进行了说明,因此此处不再进行赘述。
[0112] 每个压电驱动结构的形状均为三角形,其中,针对每个压电驱动结构,压电驱动结构中的两个第一级压电驱动臂的第一端连接,一个第二级压电驱动臂的第一端与一个第一级压电驱动臂的第二端连接,另一个第二级压电驱动臂的第一端与另一个第一级压电驱动臂的第二端连接,两个第二级压电驱动臂的第二端连接。其中,两个第一级压电驱动臂构成三角形的底边,两个第二级压电驱动臂分别构成三角形的两个斜边。
[0113] 两个压电驱动结构与镜面设置结构1510、支撑结构1530的连接方式为:针对每个压电驱动结构,压电驱动结构的第一端为两个第一级压电驱动臂的连接点,即两个第一级压电驱动臂的第一端的连接点,压电驱动结构的第二端为两个第二级压电驱动臂的连接点,即两个第二级压电驱动臂的第二端的连接点。基于此,两个压电驱动结构与镜面设置结构相对的两个边一一对应,每个压电驱动结构的第一端与支撑结构1530连接,每个压电驱动结构的第二端与对应的边的中心点连接。
[0114] 图16为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的结构示意图四。如图16所示,微镜的驱动装置包括镜面设置结构1610和三个压电驱动结构,其中,镜面设置结构1610为圆形,三个压电驱动结构分别为第一压电驱动结构1621、第二压电驱动结构1622和第三压电驱动结构1623,每个压电驱动结构包括2级压电驱动臂,分别为第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂,第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂的数量均为2个。每个压电驱动臂均包括两个子压电驱动臂。需要说明的是,子压电驱动臂的结构已经在上文中进行了说明,因此此处不再进行赘述。
[0115] 每个压电驱动结构的形状均为三角形,其中,针对每个压电驱动结构,压电驱动结构中的两个第一级压电驱动臂的第一端连接,一个第二级压电驱动臂的第一端与一个第一级压电驱动臂的第二端连接,另一个第二级压电驱动臂的第一端与另一个第一级压电驱动臂的第二端连接,两个第二级压电驱动臂的第二端连接。其中,两个第一级压电驱动臂构成三角形的底边,两个第二级压电驱动臂分别构成三角形的两个斜边。
[0116] 三个压电驱动结构与镜面设置结构1610、支撑结构1630的连接方式为:针对每个压电驱动结构,压电驱动结构的第一端为两个第一级压电驱动臂的连接点,即两个第一级压电驱动臂的第一端的连接点,压电驱动结构的第二端为两个第二级压电驱动臂的连接点,即两个第二级压电驱动臂的第二端的连接点。基于此,三个压电驱动结构均匀设置在镜面设置结构1610的周围,每个压电驱动结构的第一端与支撑结构1630连接,每个压电驱动结构的第二端与镜面设置结构1610连接。
[0117] 图17为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的结构示意图五。如图17所示,微镜的驱动装置包括镜面设置结构1710和四个压电驱动结构,其中,镜面设置结构1710为正方形,四个压电驱动结构分别为第一压电驱动结构1721、第二压电驱动结构1722、第三压电驱动结构1723和第四压电驱动结构1724,每个压电驱动结构均包括2级压电驱动臂,分别为第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂,第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂的数量均为2个。每个压电驱动臂均包括两个子压电驱动臂。需要说明的是,子压电驱动臂的结构已经在上文中进行了说明,因此此处不再进行赘述。
[0118] 每个压电驱动结构的形状均为菱形,其中,针对每个压电驱动结构,压电驱动结构中的两个第一级压电驱动臂的第一端相连,一个第二级压电驱动臂的第一端与一个第一级压电驱动臂的第二端连接,另一个第二级压电驱动臂的第一端与另一个第一级压电驱动臂的第二端连接,两个第二级压电驱动臂的第二端连接,以构成一菱形的驱动结构,其中,一个压电驱动臂为菱形的一个边。两个第一级压电驱动臂之间的夹角、两个第二级压电驱动臂之间的夹角、第一级压电驱动臂和与其连接的第二级压电驱动臂之间的夹角可以根据设计需求进行设置,本申请对此不作特殊限定。
[0119] 四个压电驱动结构与镜面设置结构1710和支撑结构1730的连接方式为:针对每个压电驱动结构,压电驱动结构的第一端为两个第一级压电驱动臂的连接点,即两个第一级压电驱动臂的第一端的连接点,压电驱动结构的第二端为两个第二级压电驱动臂的连接点,即两个第二级压电驱动臂的第二端的连接点。基于此,四个压电驱动结构与镜面设置结构的四个边一一对应,其中,每个压电驱动结构的第一端均与支撑结构1730连接,每个压电驱动结构的第二端与镜面设置结构1710中对应的边的中点连接。
[0120] 图18为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的结构示意图六。如图18所示,微镜的驱动装置包括镜面设置结构1810和三个压电驱动结构,其中,镜面设置结构1810为圆形,三个压电驱动结构分别为第一压电驱动结构1821、第二压电驱动结构1822、第三压电驱动结构1823,每个压电驱动结构均包括3级压电驱动臂,分别为第一级压电驱动臂、第二级压电驱动臂和第三级压电驱动臂,第一级压电驱动臂、第二级压电驱动臂和第三级压电驱动臂的数量均为2个。每个压电驱动臂均包括两个子压电驱动臂。需要说明的是,子压电驱动臂的结构已经在上文中进行了说明,因此此处不再进行赘述。
[0121] 每个压电驱动结构的形状均为五边形,其中,针对每个压电驱动结构,压电驱动结构中的两个第一级压电驱动臂的第一端相连,一个第二级压电驱动臂的第一端与一个第一级压电驱动臂的第二端连接,另一个第二级压电驱动臂的第一端与另一个第一级压电驱动臂的第二端连接,一个第三级压电驱动臂的第一端与一个第二级压电驱动臂的第二端连接,另一个第三级压电驱动臂的第一端与另一个第二级压电驱动臂的第二端连接,两个第三级压电驱动臂的第二端连接,以构成一五边形的驱动结构。其中,两个第一级压电驱动臂构成五边形的底边,两个第二级压电驱动臂和两个第三级压电驱动臂分别构成五边形剩余的四个边。
[0122] 需要说明的是,五边形的五个边可以完全相等,也可以不完全相等,也可以完全不相等,本申请实施例对此不作特殊限定。
[0123] 三个压电驱动结构与镜面设置结构1810和支撑结构1830的连接方式为:针对每个压电驱动结构,压电驱动结构的第一端为两个第一级压电驱动臂的连接点,即两个第一级压电驱动臂的第一端的连接点,压电驱动结构的第二端为两个第三级压电驱动臂的连接点,即两个第三级压电驱动臂的第二端的连接点。基于此,三个压电驱动结构均匀设置在镜面设置结构的周围,每个压电驱动结构的第一端与支撑结构1830连接,每个压电驱动结构的第二端与镜面设置结构1810连接。
[0124] 图19为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的结构示意图七。如图19所示,微镜的驱动装置包括镜面设置结构1910和两个压电驱动结构,其中,镜面设置结构1910为正方形,两个压电驱动结构分别为第一压电驱动结构1921、第二压电驱动结构1922,每个压电驱动结构均包括2级压电驱动臂,分别为第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂,第一级压电驱动臂和第二级压电驱动臂的数量均为2个。第一级压电驱动臂包括一个子压电驱动臂,第二级压电驱动臂包括两个子压电驱动臂。需要说明的是,子压电驱动臂的结构已经在上文中进行了说明,因此此处不再进行赘述。
[0125] 每个压电驱动结构的形状均为三角形,其中,针对每个压电驱动结构,压电驱动结构中的两个第一级压电驱动臂的第一端连接,一个第二级压电驱动臂的第一端与一个第一级压电驱动臂的第二端连接,另一个第二级压电驱动臂的第一端与另一个第一级压电驱动臂的第二端连接,两个第二级压电驱动臂的第二端连接。其中,两个第一级压电驱动臂构成三角形的底边,两个第二级压电驱动臂分别构成三角形的两个斜边。
[0126] 两个压电驱动结构与镜面设置结构1910、支撑结构1930的连接方式为:针对每个压电驱动结构,压电驱动结构的第一端为两个第一级压电驱动臂的连接点,即两个第一级压电驱动臂的第一端的连接点,压电驱动结构的第二端为两个第二级压电驱动臂的连接点,即两个第二级压电驱动臂的第二端的连接点。基于此,两个压电驱动结构与镜面设置结构相对的两个边一一对应,每个压电驱动结构的第一端与支撑结构1930连接,每个压电驱动结构的第二端与对应的边的中心点连接。
[0127] 需要说明的是,上述图15至图19中示出的微镜的驱动装置的驱动原理与上文图6中示出的微镜的驱动装置的驱动原理相同,因此此处不再进行赘述。
[0128] 需要说明的是,上述微镜的驱动装置的结构仅为示例性的,并不用于限定本申请。
[0129] 在此基础上,镜面设置结构的第一表面上设置有反射镜片,或者镜面设置结构的第二表面上设置有反射镜片,或者镜面设置结构的第一表面和第二表面上均设置有反射镜片,其中,第一表面和第二表面为镜面设置结构中相对的两个表面。
[0130] 反射镜片例如可以为红外反射薄膜或者可见反射薄膜等,本申请实施例对此不作特殊限定。
[0131] 反射镜片的设置方式可以包括以下两种,其中,第一种,通过镀膜工艺在镜面设置结构的第一表面和/或第二表面上设置反射镜片,第二种,通过微组装工艺在镜面设置结构的第一表面和/或第二表面上设置反射镜片。
[0132] 由于采用镀膜工艺设置反射镜片时,反射镜片的大小最大与镜面设置结构的表面相等,而采用微组装工艺时,反射镜片的面积可以大于镜面设置结构,基于此,在镜面设置结构相同的情况下,微组装工艺可以设置更大的反射镜片,换言之,在设置相同尺寸的反射镜片的条件下,微组装工艺可以采用尺寸较小的镜面设置结构,进而缩小微镜的驱动装置的尺寸。
[0133] 为了检测压电驱动结构的驱动长度,以根据压电驱动结构的驱动长度确定相应的驱动长度调整方案,以更加精准的控制压电驱动结构的驱动长度,可以在压电驱动臂上设置压电传感器或者压阻传感器。具体的,可以在每个压电驱动臂上设置压电传感器或者压阻传感器,以使压电传感器或压阻传感器检测每个压电驱动臂的形变量,进而根据每个压电驱动臂的形变量计算驱动结构的驱动距离,从而确定驱动结构的驱动距离是否符合要求,以进行相应的调整。在本申请的其他实施例中,也可以在第一级压电驱动臂上设置压电传感器或者压阻传感器(如图19中的压电传感器1940),以通过检测第一级压电驱动臂的形变量,推测整个驱动结构的形变量,这样在保证数据闭环反馈的基础上,减少了压电传感器或者压阻传感器的设置数量,降低了制造成本。
[0134] 下面,对上述微镜的驱动装置的应用场景进行说明。
[0135] 图20为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的应用场景示意图一。如图20所示,该微镜的驱动装置应用于可变光衰减器中,在初始状态下,光纤1发出的光通过微镜的驱动装置上的反射镜片的反射全部耦合进光纤2。随着反射镜片的转动,耦合进光纤2的光逐渐衰减。基于此,通过控制反射镜片的转动,来控制光纤1和光纤2的光的耦合效率,以实现可变光衰减器。
[0136] 图21为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的应用场景示意图二。如图21所示,该微镜的驱动装置应用在光互连场景中。具体的,光纤1发出的光经过微镜的驱动装置上的反射镜片的反射全部耦合进光纤2,随着反射镜片的转动,经过反射镜片反射的光全部耦合进光纤3中。基于该原理,通过控制反射镜片,将光耦合进不同的光纤中,实现了光互连。
[0137] 图22为本申请实施例提供的微镜的驱动装置的应用场景示意图三。如图22所示,该微镜的驱动装置应用于投影仪中。具体的,通过控制微镜的驱动装置上的反射镜片,控制经过反射镜片反射的光在显示平面中从A点移动到B点,以实现投影显示。
[0138] 最后,对微镜的驱动装置的制作工艺进行说明。
[0139] 首先,选择衬底,衬底结构如图23所示,在图23中,衬底包括三层结构,分别为第一硅结构层2301、二氧化硅层2302、第二硅结构层2303。
[0140] 如图24所示,在衬底上生长第一电极层2304,第一电极层2304可以由钼制成;
[0141] 在图24的基础上,如图25所示,在第一电极层2304上生长压电层2305,压电层2305由ALN(氮化铝)制成。以及在压电层2305上生长第二电极层2306,第二电极层2306可以由钼制成;
[0142] 在图25的基础上,如图26所示,对第二电极层2306进行图像化,得到压电驱动结构的第二电极层;
[0143] 在图26的基础上,如图27所示,对压电层2305进行图像化,以去掉镜面设置结构上覆盖的压电层,以及刻出第一电极层2304的接触孔;
[0144] 在图27的基础上,如图28所示,对第一电极层2304进行图像化,去除镜面设置结构上的第一电极层2304;
[0145] 在图28的基础上,如图29所示,在整个结构上生长一层金属层2307,金属层2307由铝制成,并对金属层2307进行图形化,以保留第二电极层2306、第一电极层2304的接触孔、镜面设置结构上的金属层2307,其中,第二电极层2306和第一电极层2304的接触孔上的金属层2307用于引出第一电极层2304和第二电极层2306的引线键合区,镜面设置结构上的金属层2307作为反射镜片;
[0146] 在图29的基础上,如图30所示,依次对压电层2305、第一电极层2304和第二硅结构层2303进行图像化,以刻出压电驱动结构和镜面设置结构;
[0147] 在图30的基础上,如图31所示,对第一硅结构层2301进行刻蚀。在图31的基础上,如图32所示,对二氧化硅层2302进行刻蚀,以得到支撑结构2308、压电驱动结构2309和设置有反射镜片的镜面设置结构2310。
[0148] 需要说明的是,选择如图24所示的衬底的理由为:由于在刻蚀的过程中,硅结构层和二氧化硅层2302需要采用不同的刻蚀溶液,这样,通过选择图24中示出的衬底,在后期刻蚀第一硅结构层2301和二氧化硅层2302时,便于控制刻蚀深度。
[0149] 需要说明的是,上述制作工艺流程仅为示例性的,并不用于限定本申请。
[0150] 显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。