一种堆叠式感应电容角度反馈振镜及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种堆叠式感应电容角度反馈振镜，在微振镜中集成电容式角度反馈传感器，实现了微振镜的角度反馈，可以显著提高控制精度，并且该电容式角度反馈传感器与微振镜的驱动梳齿组垂直布置，不需要占用额外面积，无需增大微振镜面积，并且微振镜与角度反馈传感器集成设计，一体化流片制作，工艺稳定、一致性高、器件体积小、成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种堆叠式感应电容角度反馈振镜及其制作方法
本专利技术属于三维成像领域，具体涉及一种堆叠式感应电容角度反馈振镜。
技术介绍
基于MEMS技术的微振镜在三维成像领域用于光的投射。目前应用最多的微镜包括静电式、电磁式、压电式以及电热式等几种。目前应用的微镜中一大部分采用无角度反馈的开环控制方式，该种微镜存在的一个严重不足是缺乏有效的角度反馈，造成微镜控制不精确的问题。现有部分微镜采用了一定的角度反馈，但仍然存在较多问题。目前应用的微镜，一种角度反馈的方式是在微镜之外设置角度检测装置，用来测量微镜的转角，可以在一定程度上实现微镜的角度反馈。例如专利号为ZL200410085274.1的专利公开了一种采用光学组件进行角度测量的微镜方案。但这种方法检测装置需要将激光光源、光路、位置传感器等部件加入微镜模组，极大增加了微镜模组的体积、功耗以及系统复杂程度。更重要的是，这种检测方式由于安装误差等因素，难以实现精准的角度反馈，并且各个微镜模组一致性差。也有采用集成在微镜中的角度传感器进行角度检测的方案，例如申请公布号为CN109814251A的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种堆叠式感应电容角度反馈振镜，其特征在于：在微振镜中集成电容式角度反馈传感器，实现了微振镜的角度反馈，该电容式角度反馈传感器与微振镜的驱动梳齿组垂直布置。/n

【技术特征摘要】
1.一种堆叠式感应电容角度反馈振镜，其特征在于：在微振镜中集成电容式角度反馈传感器，实现了微振镜的角度反馈，该电容式角度反馈传感器与微振镜的驱动梳齿组垂直布置。


2.如权利要求1所述堆叠式感应电容角度反馈振镜，其特征在于：包括自下而上依次堆叠的衬底层，第一绝缘层，器件层，第二绝缘层以及感应层；器件层包含至少一组转动梳齿，至少一组固定梳齿；感应层包含至少一组感应正极梳齿以及至少一组感应负极梳齿。


3.如权利要求1所述堆叠式感应电容角度反馈振镜，其特征在于：所述的衬底层为具有空腔的框架结构，厚度为um-0um，材料为单晶硅、多晶硅、非晶硅、氧化硅、氮化硅、聚合物。


4.如权利要求1所述堆叠式感应电容角度反馈振镜，其特征在于：所述的器件层包括反射镜体，反射镜面，转轴，锚体，转动梳齿，固定梳齿，固定框，接地焊盘以及驱动焊盘；反射镜面为薄层金属，覆盖在反射镜体上表面；接地焊盘为小块薄层金属，附着在锚体上表面；驱动焊盘为小块薄层金属，附着在固定框上表面；反射镜体左右两侧边分别通过转轴与锚体连接，锚体下表面与第一绝缘层上表面连接，第一绝缘层下表面与衬底层上表面连接；转轴垂直于轴线方向的两侧边分别布置有转动梳齿，与固定框内侧边布置的固定梳齿交错构成驱动电容。


5.如权利要求1所述堆叠式感应电容角度反馈振镜，其特征在于：所述的感应层包括正极梳齿，正极固定体，负极梳齿以及负极固定体，感应正极焊盘以及感应负极焊盘；感应正极焊盘为小块薄层金属，附着在正极固定体上表面；感应负极焊盘为小块薄层金属，附着在负极固定体上表面；其中正极梳齿一端与正极固定体内侧边连接，负极梳齿一端与负极固定体连接；感应层下表面与第二绝缘层上表面连接；感应层所包括的梳齿与器件层所包含的固定梳齿正投影重合。


6.如权利要求1所述堆叠式感应电容角度反馈振镜，其特征在于：所述的第一绝缘层厚度为nm-2um，材料为氧化硅、氮化硅，电阻率≥103Ω·cm；所述的第二绝缘层厚度为nm-2um，材料为氧化硅、氮化硅，电阻率≥103Ω·cm。


7.如权利要求1所述堆叠式感应电容角度反馈振镜，其特征在于：接地焊盘通过引线接地，通过引线向驱动焊盘施加驱动信号Ud，其中Ud是周期性电压信号，包括方波、锯齿波、正弦波、三角波；器件层焊盘为金属，焊盘之外的部分为低电阻率材料，焊盘与其附着的表面形成欧姆接触，因此在前述的引线连接方式下，反射镜体、转轴、锚体、转动梳齿与接地焊盘为等位体，即均接地；同理，固定梳齿、边框与驱动焊盘为等位体，其电位均Ud；转动梳齿与固定梳齿构成驱动电容，在周期性驱动信号Ud作用下，转动梳齿产生绕转轴的周向振动，带动转轴周向扭振，进而带动反射镜体绕转轴的周向振动；
转动梳齿与感应正极梳齿构成正感应电容，转动梳齿与感应负极梳齿构成负感应电容；在转动梳齿周向振动过程中，正感应电容和负感应电容随转动梳齿转角改变而变化；
C1＝C10+f1(θ)(1)
C2＝C20+f2(θ)(2)
其中C10与C20分别是C1与C2在平衡位置时的电容值，根据结构对称性，C10＝C20；θ是转动梳齿绕转轴转过的角度，f1与f2是转角θ的函数，根据结构对称性，f1(θ)＝f2(-θ)，f1与f2均为转角θ的单调函数；与此同时，感应正极梳齿与固定梳齿之间存在电容C4，感应负极梳齿与固定梳齿之间存在电容C5，根据结构对称性，C4＝C5，所以驱动信号Ud通过C4、C5耦合进电容感应信号Sc1与Sc2的干扰信号相同，即：
Sc1＝C1+g(Ud)(3)
Sc2＝C2+g(Ud)(4)
感应信号采用差分电路处理，则有
Sc＝Sc1-Sc2＝C1-C2＝f1(θ)-f2(θ)＝f(θ)(5)
即，采用这种结构可以有效消除耦合电容带来的干扰，感应电容输出信号仅是转角θ的函数；通过外围电容检测电路获取感...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭磊，白民宇，李晓晓，王丛华，姜军委，李欢欢，周翔，马力，杨涛，雷洁，
申请(专利权)人：西安知象光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61