Привод микрозеркала

Полезная модель относится к области интегральной электроники и микросистемой техники, а именно к интегральным элементам, предназначенным для изменения направления оптического сигнала. Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является снижение трудоемкости и повышению точности позиционирования микрозеркала. Привод микрозеркала содержащий подложку, упругий торсион микрозеркала, опорную площадку, симметричную емкостную гребенчатую структуру. Сформированы четыре опорных площадки, подвижные пластины, упругие элементы подвижных пластин, электроды подвижных пластин. Сформированные детали микрозеркала расположены симметрично относительно продольной и поперечной осей микрозеркала.

Полезная модель относится к области интегральной электроники и микросистемой техники, а именно к интегральным элементам, предназначенным для изменения направления оптического сигнала. Известно микромеханическое зеркало, содержащее полупроводниковую подложку с расположенными на ней четырьмя электродами, выполненными из полупроводникового материала, и зеркальный элемент в виде пластины полупроводникового материала, расположенный с зазором относительно подложки и образующий с четырьмя расположенными на подложке электродами плоские конденсаторы, используемые в качестве электростатических приводов [1].

Недостатками данного устройства является то, что используется дополнительная площадь полупроводниковой подложки под размещение элементов крепления зеркального элемента - торсионных балок, упругих подвесов, то есть, сложность конструкции и изготовления, отсутствие элементов контроля положения зеркального элемента относительно подложки.

Известен привод микрозеркала, содержащий подложку, упругий торсион микрозеркала, опорную площадку, емкостную гребенчатую структуру для возбуждения колебаний микрозеркала [2].

Недостатком этого устройства является трудоемкость изготовления. Расположение гребенчатых емкостных встречно-штырьевых преобразователей только с одной стороны микрозеркала приводит к нестабильности частоты колебаний микрозеркала, неравномерности приложения силы к микрозеркалу, что приводит к ошибке угла поворота микрозеркала.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является снижение трудоемкости и повышение точности позиционирования микрозеркала.

Для достижения этого в приводе микрозеркала, содержащем подложку, упругий торсион микрозеркала, опорную площадку, емкостную гребенчатую структуру для возбуждения колебаний микрозеркала, емкостная гребенчатая структура симметрична относительно оси поворота микрозеркала, четыре опорных площадки, подвижные пластины, упругие элементы подвижных пластин, электроды подвижных пластин, расположенные симметрично относительно продольной и поперечной осей микрозеркала. Признаками, отличающими предложенный привод микрозеркала является симметричная емкостная гребенчатая структура относительно оси поворота микрозеркала четыре опорных площадки. Это способствует равномерному приложению силы к микрозеркалу, что исключает ошибку угла поворота микрозеркала. Дополнительно сформированные подвижные пластины с обеих сторон микрозеркала и упругие элементы к подвижным пластинам с электродами подвижных пластин, расположенные симметрично, предназначенные для предварительного приложения силы к ним, обеспечивают функционирование привода микрозеркала, минимизируют нестабильность частоты колебаний микрозеркала и увеличивает точность позиционирования микрозеркала.

Предложенный привод микрозеркала иллюстрируется чертежами фиг. 1, фиг. 2. На фиг. 1 изображен его основной вид,

где:

1 - микрозеркало,

2 - упругие торсионы микрозеркала,

3, 8 - неподвижные гребенчатые емкостные встречно-штырьевые преобразователи,

4 - подвижные гребенчатые емкостные встречно-штырьевые преобразователи,

5 - опорные площадки,

6 - упругие элементы подвижных пластин,

7 - подвижные пластины.

9 - диэлектрическая подложка.

На фиг. 2 изображен вид А-А привода микрозеркала, где:

10 - электроды подвижных пластин.

На фиг. 3 изображен привод микрозеркала после подачи напряжения на электроды подвижных пластин.

Привод микрозеркала состоит из диэлектрической подложки 9, на которой нанесены электроды подвижных пластин 10. К диэлектрической подложке 9 прикреплены опорные площадки 5. Через упругие элементы подвижных пластин 6, соединенных с опорными площадками 5, закреплены подвижные пластины 7 так, чтобы последние располагались над электродами подвижных пластин 10, строго соосно с минимальным рассовмещением друг относительно друга. На диэлектрической подложке 9 закреплены неподвижные гребенчатые емкостные встречно-штырьевые преобразователи 3, 8 привода микрозеркала. Через упругие торсионы микрозеркала 2 опорные площадки 5 соединены с микрозеркалом 1, строго воль продольной оси его. Подвижные гребенчатые емкостные встречно-штырьевые преобразователи 4 привода микрозеркала жестко соединены с микрозеркалом 1 симметрично с обеих сторон упругих торсионов микрозеркала 2. Привод микрозеркала работает следующим образом. После подачи постоянного напряжения на электроды подвижных пластин 10 подвижные пластины 7 притягиваются к диэлектрической подложке 9, на которой нанесены электроды подвижных пластин 10. На фиг. 3 изображен привода микрозеркала после подачи напряжения на электроды подвижных пластин 10. Упругие элементы подвижных пластин 6 ограничивают «подтягивание» подвижные пластины 7, исключая их замыкание с электродами подвижных пластин 10, расположенными на диэлектрической подложке 9. Вместе с тем изгибаются и упругие торсионы микрозеркала 2, причем равномерно и симметрично подтягивают микрозеркало 1 в сторону диэлектрической подложки 9. Таким образом, подвижные гребенчатые емкостные встречно-штырьевые преобразователи 4 жестко связанные с микрозеркалом 1, смещаются относительно неподвижные гребенчатые емкостные встречно-штырьевые преобразователи 3, 8 всей емкостной гребенчатой структуры микрозеркала 1. Затем попеременно на неподвижные гребенчатые емкостные встречно-штырьевые преобразователи 3 и 8 подается пременное или импульсное напряжение. В результате этого происходит втягивание подвижных гребенчатых емкостных встречно-штырьевых преобразователей 4, жестко связанных с микрозеркалом 1 на одну или другую сторону - возникают колебания мирозеркала, частота которых определяется частотой подаваемого напряжения на неподвижные гребенчатые емкостные встречно-штырьевые преобразователи 3, 8.

Источники информации:

1. Патент РФ 2265871.

2. Conant R.A., Nee J.T., Lau K.Y., Muller R.S. S Flat high-frequency scanning micromirror // Berkeley Sensor & Actuator Center, University of California. - прототип.

Привод микрозеркала, содержащий подложку, упругий торсион микрозеркала, опорную площадку, емкостную гребенчатую структуру для возбуждения колебаний микрозеркала, отличающийся тем, что емкостная гребенчатая структура симметрична относительно оси поворота микрозеркала, четыре опорных площадки, подвижные пластины, упругие элементы подвижных пластин, электроды подвижных пластин, расположенные симметрично относительно продольной и поперечной осей микрозеркала.