包括弹簧和悬挂在其上的光学元件的设备制造技术

本发明专利技术涉及包括弹簧和悬挂在其上的光学元件的设备，描述了一种具有致动器、光学元件和弹簧的设备，该致动器具有布置在其上的致动器侧附接区域、该光学元件具有布置在其上的镜面侧附接区域，其中，光学元件经由两个或四个弹簧连接至致动器。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及包括弹簧和悬挂在其上的光学元件的设备，描述了一种具有致动器、光学元件和弹簧的设备，该致动器具有布置在其上的致动器侧附接区域、该光学元件具有布置在其上的镜面侧附接区域，其中，光学元件经由两个或四个弹簧连接至致动器。【专利说明】包括弹簧和悬挂在其上的光学元件的设备
本专利技术涉及一种包括以可倾斜的方式经由弹簧安装在致动器上的光学元件的设 备。
技术介绍
通常，双压电晶片致动器（bimorph actuator)包括主动和被动层，其中致动器使 用层材料不同的热或压电膨胀或收缩特征来实现致动器的偏转。 在大多数情况下，包括双压电晶片致动器和以准静止的方式围绕轴（例如，微反 射镜（micro mirror))具有很大偏转的可倾斜的光学元件的系统需要系统的很大部件表 面，因为双压电晶片致动器的偏转以及因此的光学元件的偏转等依赖于致动器的长度。围 绕两个彼此垂直的扭转轴（torsion axe,扭力轴）偏转的光学元件需要甚至更高的空间要 求，因为设置了另外的致动器。更高的空间需求是MEMS设备的一种显著缺点。 引用文献：Umer Izhar，Boon S. 0oi，Svetlana Tatic-Lucic，Multi-axis micromirror for optical coherence tomography,Procedia Chemistry, Vol. 1，Issuel，2009. 9,第 1147-1150 页。
技术实现思路
具有彼此垂直的两个扭转轴的微反射镜（其以准静止的方式沿两个扭转轴操作） 的一种实施方式或者所产生的旋转运动在图2A和2b中针对热能偏转致动器而示出，并且 例如也可以被用于压电偏转致动器。 图2A示出了包括光学元件12'的设备，光学元件12'经由四个若干次折叠的弹簧 14' a-d安装在四个彼此垂直的致动器16a_d上，并且围绕扭转轴18a和18b是可倾斜的。加 热元件52a_d布置在致动器16a_d上，加热元件52a_d被实施为局部地加热致动器16a_d， 其中局部地改变致动器层的热膨胀系数，当致动器16a_d被加热时导致致动器16a_d的偏 转并且因此导致光学元件12'的偏转。 偏转允许光学元件12'的相对较大的倾斜角，然而致动器16a_d以相对于光学元 件12'的边缘的长度的较长方式来实施，这增加了致动器并且因此的设备的空间要求。此 夕卜，弹簧14'a-d示出很大的轴向延伸（expansion,扩展）。总之设备的空间效率很低。由 于光学兀件12'的光学有效面积的扩大伴随着致动器16a_d和弹簧14'a_d的扩大，这样的 设计不适于具有大表面的光学元件。 图2B示出了处于偏转状态的图2A中的设备。致动器16a_d的偏转从而使光学元 件12'围绕扭转轴18a倾斜。 该设备的结构在光学相干层析成像技术中进行了描述。 因此，将期望具有大空间效率的允许大的光学元件的倾斜并实现紧凑结构的设 备。 因此，本专利技术的目的是提供一种其中元件经由弹簧安装、可在两个方向上倾斜并 且允许更高效的操作的设备。 该目的通过独立权利要求的主题来解决。 因此，本专利技术的基本思想为在以下两种光学元件中实现以上目标：光学元件经由 弹簧在两个光学侧附接区域精确地安装在致动器上并且围绕第一轴和第二轴可倾斜；以 及光学元件经由弹簧在四个光学侧附接区域处安装在致动器上并且围绕两个轴可倾斜，其 中，每个弹簧分别以90°与180°之间的角度被布置在致动器上。 根据实施方式，光学兀件以可倾斜的方式经由布置在光学兀件与某一致动器之间 的两个弹簧悬置，其中弹簧以笔直（straight)的方式实施并包括短的轴向延伸。因此，设 备具有很大的空间效率。 根据替代性实施方式，至少一个另外的弹簧布置在光学侧附接区域，从而使光学 元件稳定并且可存在更大的尺寸。 根据另外的实施方式，光学元件经由以直线方式实施的四个弹簧布置在致动器 上，从而最小化由于光学元件的很大重量的引起的光学元件的倾斜。 根据替代性实施方式，弹簧包括曲度或弯曲。 另外的有利的实施方式是从属权利要求的主题。 【专利附图】【附图说明】 以下将参照附图讨论本专利技术的优选实施方式。 图1为包括以可倾斜的方式安装在两个光学侧附接区域处的致动器的光学元件 的设备的顶视图； 图2A为根据现有技术的包括以可倾斜的方式安装的光学元件的设备的顶视图； 图2B为图2A的设备的偏转状态； 图3为与图1的设备相似的示意性图示，其中光学元件包括相比到致动器侧附接 区域的到固定位置更大距离； 图4为弹簧的示意性截面侧视图； 图5为包括分别包括两个致动器元件的致动器的设备的示意性顶视图； 图6为其中致动器彼此成一个角度布置的设备的顶视图； 图7A为具有功能层和处于非偏转状态的测量元件的致动器的示意性侧截面图； 图7B为处于偏转状态的图7A的致动器的示意性截面侧视图； 图8为其中两个弹簧分别布置在光学侧附接区域的设备的顶视图； 图9为包括光学元件以及成一个角度布置在致动器上的四个弹簧的设备的顶视 图； 图10为弯曲的弹簧的顶视图； 图11为具有可变横向延伸的弹簧的顶视图； 图12为进一步包括被实施为偏转致动器的控制单元的图1的设备的顶视图； 图13为进一步包括被实施为偏转致动器的控制单元的图9的设备的顶视图。 【具体实施方式】 图1示出了具有圆形光学元件12的设备10,光学元件12的主侧包括质心13并且 经由弹簧14a和14b安装在致动器16a和16b上，围绕第一扭转轴18a和第二扭转轴18b 可倾斜，并且扭力轴18a和18b在质心13附近以角度Θ 5相交。弹簧14a或14b在光学侧 附接区域22a或22b的面向光学元件12的第一端连接到光学元件12,并且在致动器侧附接 区域24a或24b的面向相应致动器16a或16b的第二端连接至致动器16a或16b。光学侧 附接区域22a和22b包括沿着光学元件12的主侧的圆周（circumference,周围）的横向延 伸，该横向延伸分别小于主侧的圆周的10 %。 致动器16a和16b在固定处26被牢固的悬挂（cantilever)并且被实施为在致动 过程中在与静止的固定处26相反的一端从静止位置偏转，其中致动器16a和16b的轴向延 伸与光学元件12的主侧的直径的近似大于2. 5倍对应。 致动器16a和16b的数量对应光学侧附接区域22a和22b的数量，从而每个光学 侧附接区域22a和22b可被分配给驱动器16a和16b，驱动器16a和16b经由至少一个弹簧 14a或14b连接到致动器16a和16b。 致动器16a包括沿着从固定处26开始到致动器侧附接区域24a的延伸方向的致 动器路径28a。类似地，致动器16b包括沿着从固定处26开始到致动器侧附接区域24b的 致动器路径28b。沿着从弹簧14a的第一端到第二端的轴向延伸的弹簧路径32a与沿着从 弹簧14b的第一端到第二端的轴向延伸的弹簧路径32b在交叉点34处相交，该交叉点34 以近似100°的角度θ 6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：第一致动器(16；16a‑d)；第二致动器(16；16a‑d)；光学元件(12)；至少一个第一弹簧(14a‑d；66；66’)，布置在所述第一致动器(16；16a‑d)与所述光学元件(12)之间；至少一个第二弹簧(14a‑d；66；66’)，布置在所述第二致动器(16；16a‑d)与所述光学元件(12)之间；其中，所述光学元件(12)包括两个精确间隔开的光学侧附接区域(22；22a‑d)；并且其中，所述至少一个第一弹簧(14a‑d；66；66’)布置在所述第一光学侧附接区域(22；22a‑d)上，并且所述至少一个第二弹簧(14a‑d；66；66’)布置在所述第二光学侧附接区域(22；22a‑d)上，从而使所述第一致动器(16；16a‑d)或所述第二致动器(16；16a‑d)的致动引起所述光学元件围绕两个轴(18a‑b)的倾斜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：顾珊珊，迪尔克·卡登，克里斯蒂安·艾泽曼，
申请(专利权)人：弗兰霍菲尔运输应用研究公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE