微机电致动器、光学快门和电子系统技术方案

本公开的各实施例涉及微机电致动器、光学快门和电子系统。一种微机电致动器，包括主体，该主体具有中心部分和外围部分，中心部分能够耦合到衬底，外围部分当中心部分耦合到衬底时悬挂在衬底上方。外围部分具有围绕中心部分延伸并形成连续布置的膜的可变形结构。微机电致动器包括承载结构和对应的压电致动器。承载结构在该承载结构的顶部处被固定到可变形结构并且横向地界定对应的空腔，每个空腔具有面向主体的中心部分并且在顶部处由膜封闭的横向开口。本实用新型专利技术的实施例提供了微机电致动器和光学快门的改进，例如具有小尺寸、在低偏置电压下操作、并且从功耗的观点看是高效的。并且从功耗的观点看是高效的。并且从功耗的观点看是高效的。

【技术实现步骤摘要】
微机电致动器、光学快门和电子系统


[0001]本公开涉及微机电致动器、光学快门和电子系统。

技术介绍

[0002]众所周知，角致动器是一种能够使与其连接的结构旋转的设备。
[0003]例如，角致动器可以用于控制快门。
[0004]快门是包括阻挡结构的装置，阻挡结构处于平面中并且被约束到角致动器，并且耦合到光束，诸如激光束。
[0005]通常，在静止时，阻挡结构布置成拦截光束并因此防止光束通过。在使用中，角致动器被控制以便引起阻挡结构在平面内的旋转，以便释放光束的路径。例如，阻挡结构可以被致动以便修改光束的尺寸和强度或者例如以千赫兹量级的频率调制光束的强度。
[0006]利用MEMS技术制造的角致动器是已知的，并且具有电磁、静电或体压电类型的致动系统。
[0007]然而，这种已知的MEMS角致动器具有缺点。事实上，MEMS角致动器的特征在于由于甚至数百伏的高致动电压尤其在静电致动系统的情况下导致的高能耗；此外，在体压电致动系统的情况下，MEMS角致动器的特征在于致动速度低且尺寸大，厚度甚至为几毫米。因此，期望这种技术的进一步开发。

技术实现思路

[0008]鉴于上述问题，本技术旨在提供微机电致动器和光学快门，其至少解决前述问题的至少一部分，并实现相应的效果。
[0009]根据本公开的一个或多个方面，提供了一种微机电致动器，包括：主体，包括中心部分和外围部分，所述中心部分能够耦合到衬底，其中，当所述中心部分耦合到所述衬底时，所述外围部分悬挂在所述衬底上方，并且其中，所述外围部分包括可变形结构，所述可变形结构围绕所述中心部分延伸并且形成连续布置的多个膜，所述外围部分在静止时具有螺旋平面形状；以及多个承载结构，每个承载结构在该承载结构的顶部处被固定到所述可变形结构、并且横向地界定对应的空腔，所述对应的空腔具有面向所述主体的所述中心部分的横向开口、并且在所述对应的空腔的顶部处由对应的膜封闭，所述对应的膜包括固定部段和悬挂部段，所述固定部段被附贴到下面的承载结构，所述悬挂部段相对于所述下面的承载结构横向地偏移、并且界定所述空腔的所述横向开口；每个承载结构具有与该承载结构关联的对应的压电致动器；以及其中，所述压电致动器是可电控的，以便引起所述对应的膜的变形，所述变形包括所述悬挂部段的部分的向上弯曲，所述膜的所述悬挂部段的所述部分的向上弯曲引起所述承载结构围绕所述主体的所述中心部分的旋转。
[0010]在一个或多个实施例中，微机电致动器还包括支撑结构，所述支撑结构具有螺旋形状、并且在所述可变形结构下方延伸；并且其中，每个承载结构包括：所述支撑结构的对应部分；以及一对加强结构，所述一对加强结构在静止时从所述支撑结构的所述对应部分
的对应端部沿着对应的径向方向朝向所述主体的所述中心部分延伸；其中，每个膜的所述固定部段被固定到对应的一对加强结构以及被固定到所述支撑结构的所述对应部分；以及其中，所述膜的所述悬挂部段的所述部分的向上弯曲引起所述支撑结构的每个部分的曲率增加，随之引起所述支撑结构的角延伸的增加以及所述加强结构的旋转平移，所述旋转平移包括围绕所述主体的所述中心部分的旋转。
[0011]在一个或多个实施例中，每个加强结构具有第一端部和第二端部，所述第一端部与支撑结构的所述对应部分成一体；并且其中，每个膜的所述悬挂部段包括相应的边缘，所述相应的边缘在对应的加强结构的所述第二端部之间延伸、并且覆盖对应的横向开口，所述横向开口由所述对应的加强结构的所述第二端部横向地界定；并且其中，每个膜的所述悬挂部段的所述部分的向上弯曲引起对应边缘的向上弯曲，其中凹面朝向下。
[0012]在一个或多个实施例中，所述膜具有沿着所述径向方向的在角度上不变的尺寸。
[0013]在一个或多个实施例中，至少所述支撑结构的部段具有沿着所述径向方向的在角度上不变的尺寸。
[0014]在一个或多个实施例中，所述可变形结构所具有的厚度小于所述加强结构的厚度、并且小于所述支撑结构的厚度。
[0015]在一个或多个实施例中，每个压电致动器包括在所述对应的膜的所述悬挂部段上方延伸的压电区域。
[0016]根据本公开的一个或多个方面，提供了一种光学快门，包括：微机电致动器，包括：主体，包括中心部分和外围部分，所述中心部分能够耦合到衬底，其中，当所述中心部分耦合到所述衬底时，所述外围部分悬挂在所述衬底上方，并且其中，所述外围部分包括可变形结构，所述可变形结构围绕所述中心部分延伸、并且形成连续布置的多个膜，所述外围部分在静止时具有螺旋平面形状；多个承载结构，每个承载结构在该承载结构的顶部处被固定到所述可变形结构、并且横向地界定对应的空腔，所述对应的空腔具有面向所述主体的所述中心部分的横向开口、并且在所述对应的空腔的顶部处由对应的膜封闭，所述对应的膜包括固定部段和悬挂部段，所述固定部段被附贴到下面的承载结构，所述悬挂部段相对于所述下面的承载结构横向地偏移、并且界定所述空腔的所述横向开口；每个承载结构具有与该承载结构关联的对应的压电致动器；其中，所述压电致动器是可电控的，以便引起所述对应的膜的变形，所述变形包括所述悬挂部段的部分的向上弯曲，所述膜的所述悬挂部段的所述部分的弯曲引起所述承载结构围绕所述主体的所述中心部分的旋转；臂，具有第一端部和第二端部，所述第一端部被约束到所述承载结构中的一个承载结构；以及阻挡结构，被约束到所述臂的所述第二端部、并且被配置为反射或吸收电磁辐射。
[0017]在一个或多个实施例中，所述臂被约束到离所述主体的所述中心部分最远的承载结构。
[0018]在一个或多个实施例中，光学快门还包括支撑结构，所述支撑结构具有螺旋形状、并且在所述可变形结构下方延伸；并且其中，每个承载结构包括：所述支撑结构的对应部分；以及一对加强结构，所述一对加强结构在静止时从所述支撑结构的所述对应部分的对应端部沿着对应的径向方向朝向所述主体的所述中心部分延伸；其中，每个膜的所述固定部段被固定到对应的一对加强结构、以及被固定到所述支撑结构的所述对应部分；以及其中，所述膜的所述悬挂部段的所述部分的向上弯曲引起所述支撑结构的每个部分的曲率增
加，随之引起所述支撑结构的角延伸的增加、以及所述加强结构的旋转平移，所述旋转平移包括围绕所述主体的所述中心部分的旋转。
[0019]在一个或多个实施例中，每个加强结构具有第一端部和第二端部，所述第一端部与支撑结构的对应部分成一体；并且其中，每个膜的所述悬挂部段包括相应的边缘，所述相应的边缘在对应的加强结构的所述第二端部之间延伸并且覆盖对应的横向开口，所述横向开口由所述对应的加强结构的所述第二端部横向地界定；并且其中，每个膜的所述悬挂部段的所述部分的所述向上弯曲引起对应边缘的向上弯曲，其中凹面朝向下。
[0020]在一个或多个实施例中，所述膜具有沿着所述径向方向的在角度上不变的尺寸。
[0021]在一个或多个实施例中，至少所述支撑结构的部段具有沿着所述径向方向的在角度上不变的尺寸。
[0022]在一个或多本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微机电致动器，其特征在于，包括：主体，包括中心部分和外围部分，所述中心部分能够耦合到衬底，其中，当所述中心部分耦合到所述衬底时，所述外围部分悬挂在所述衬底上方，并且其中，所述外围部分包括可变形结构，所述可变形结构围绕所述中心部分延伸并且形成连续布置的多个膜，所述外围部分在静止时具有螺旋平面形状；以及多个承载结构，每个承载结构在该承载结构的顶部处被固定到所述可变形结构、并且横向地界定对应的空腔，所述对应的空腔具有面向所述主体的所述中心部分的横向开口、并且在所述对应的空腔的顶部处由对应的膜封闭，所述对应的膜包括固定部段和悬挂部段，所述固定部段被附贴到下面的承载结构，所述悬挂部段相对于所述下面的承载结构横向地偏移、并且界定所述空腔的所述横向开口；每个承载结构具有与该承载结构关联的对应的压电致动器；以及其中，所述压电致动器是可电控的，以便引起所述对应的膜的变形，所述变形包括所述悬挂部段的部分的向上弯曲，所述膜的所述悬挂部段的所述部分的向上弯曲引起所述承载结构围绕所述主体的所述中心部分的旋转。2.根据权利要求1所述的微机电致动器，其特征在于，还包括支撑结构，所述支撑结构具有螺旋形状、并且在所述可变形结构下方延伸；并且其中，每个承载结构包括：所述支撑结构的对应部分；以及一对加强结构，所述一对加强结构在静止时从所述支撑结构的所述对应部分的对应端部沿着对应的径向方向朝向所述主体的所述中心部分延伸；其中，每个膜的所述固定部段被固定到对应的一对加强结构以及被固定到所述支撑结构的所述对应部分；以及其中，所述膜的所述悬挂部段的所述部分的向上弯曲引起所述支撑结构的每个部分的曲率增加，随之引起所述支撑结构的角延伸的增加以及所述加强结构的旋转平移，所述旋转平移包括围绕所述主体的所述中心部分的旋转。3.根据权利要求2所述的微机电致动器，其特征在于，每个加强结构具有第一端部和第二端部，所述第一端部与支撑结构的所述对应部分成一体；并且其中，每个膜的所述悬挂部段包括相应的边缘，所述相应的边缘在对应的加强结构的所述第二端部之间延伸、并且覆盖对应的横向开口，所述横向开口由所述对应的加强结构的所述第二端部横向地界定；并且其中，每个膜的所述悬挂部段的所述部分的向上弯曲引起对应边缘的向上弯曲，其中凹面朝向下。4.根据权利要求3所述的微机电致动器，其特征在于，所述膜具有沿着所述径向方向的在角度上不变的尺寸。5.根据权利要求3所述的微机电致动器，其特征在于，至少所述支撑结构的部段具有沿着所述径向方向的在角度上不变的尺寸。6.根据权利要求2所述的微机电致动器，其特征在于，所述可变形结构所具有的厚度小于所述加强结构的厚度、并且小于所述支撑结构的厚度。7.根据权利要求1所述的微机电致动器，其特征在于，每个压电致动器包括在所述对应的膜的所述悬挂部段上方延伸的压电区域。8.一种光学快门，其特征在于，包括：
微机电致动器，包括：主体，包括中心部分和外围部分，所述中心部分能够耦合到衬底，其中，当所述中心部分耦合到所述衬底时，所述外围部分悬挂在所述衬底上方，并且其中，所述外围部分包括可变形结构，所述可变形结构围绕所述中心部分延伸、并且形成连续布置的多个膜，所述外围部分在静止时具有螺旋平面形状；多个承载结构，每个承载结构在该承载结构的顶部处被固定到所述可变形结构、并且横向地界定对应的空腔，所述对应的空腔具有面向所述主体的所述中心部分的横向开口、并且在所述对应的空腔的顶部处由对应的膜封闭，所述对应的膜包括固定部段和悬挂部段，所述固定部段被附贴到下面的承载结构，所述悬挂部段相对于所述下面的承载结构横向地偏移、并且界定所述空腔的所述横向开口；每个承载结构具有与该承载结构关联的对应的压电致动器；其中，所述压电致动器是可电控的，以便引起所述对应的膜的变形，所述变形包括所述悬挂部段的部分的向上弯曲，所述膜的所述悬挂部段的所述部分的弯曲引起所述承载结构围绕所述主体的所述中心部分的旋转；臂，具有第一端部和第二端部，所述第一端部被约束到所述承载结构中的一个承载结构；以及阻挡结构，被约束到所述臂的所述第二端部、并且被配置为反射或吸收电磁辐射。9.根据权利要求8所述的光学快门，其特征在于，所述臂被约束到离所述主体的所述中心部分最远的承载结构。10.根据权利要求8所述的光学快门，其特征在于，还包括支撑结构，所述支撑结构具有螺旋形状、并且在所述可变形结构下方延伸；并且其中，每个承载结构包括：所述支撑结构的对应部分；以及一对加强结构，所述一对加强结构在静止时从所述支撑结构的所述对应部分的对应端部沿着对应的径向方向朝向所述主体的所述中心部分延伸；其中，每个膜的所述固定部段被固定到对应的一对加强结构、以及被固定到所述支撑结构的所述对应部分；以及其中，所述膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：新型
国别省市：