可程序化微型反射镜动作控制系统技术方案

本发明专利技术揭示一种多动作可程序化微型反射镜控制方法，其在支撑该微型反射镜结构的分档板上具有多个支撑。该控制系统具有多个优点，例如：多动作可应用于一微型反射镜；该微型反射镜可以低驱动电压控制；简单动作控制通过数字控制来进行；该微型反射镜动作的自由度可通过该分档板的数目来选择；且驱动该微型反射镜运动仅需要单一电压。通过这多个优点，该多动作可程序化微型反射镜控制系统提供一种克服控制微型反射镜动作方面难点的解决方案。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体而言涉及樣吏型反射4竟，且更具体言之涉及孩i型反射 镜控制及动作产生。
技术介绍
微型反射镜可用于各种光学应用方面，以替代已知光电装置或 作为已知光电装置的补充。本专利技术希望可通过超精细控制旋转或平 移来移动微型反射镜。因为已开发出凝:才几电系统(MEMS )，所以MEMS中的i午多应 用得以发展及使用。微型反射镜装置为MEMS领域中主要开发成 果之一。使用微型反射镜的装置及应用已发展并用于各种领域，诸 如光学通讯及显示。随着微型反射镜应用的快速增长，对微型反射镜装置的控制要求随之增加。希望通过多自由度、单驱动方式来控 制微型反射镜的动作。纯相位(phase-only)活塞式微型反射镜已用于相位自适应光 学应用方面，且旋转微型反射镜已用于偏转光。多数这些微型反射 镜已受控以进行连续移位，判定其处于静电力与弹力之间的平衡状 态。才莫拟控制较数字或离散控制更为复杂，且与诸如MOS、 CMOS 等已知半导体电子技术不兼容。此外，当静电力大于机械结构的弹 力时，通过静电力启动的^f效型反射镜连续移位经历典型下滑现象 (snap-down phenomenon )。下滑现象限制孩i型反射4竟的平移及S走转 范围。高驱动电压是通过静电力启动连续移位控制微型反射镜动作 的另一缺点。为了与集成电路组件兼容，希望^f敖型反射镜以低电压 进行操作，其与电^各运行或控制电压兼容。在现有技术的微型反射镜阵列中，诸如美国专利第4,566,939、 5,083,857号及第6,232,936号中的数字微型反射镜装置(DMD ), 每一微型反射镜由数字控制电压启动。其具有大旋转力、低电压的 优点，且与已知半导体电子技术兼容。然而，其仅具有一自由度， 亦即，沿单轴S走4争，且其<又具有两级4立置。因此，对以更多自由度简单控制微型反射镜的需求已经增加， 以便更佳地使用微型反射镜。本专利技术意欲提供一种方法，其具有以 下优点多动作、多个自由度、低驱动电压及起动简单。此控制系 统可具有一旋转动作自由度、 一平移动作自由度、 一自由度与一平 移动作自由度、两旋转动作自由度以及两旋转动作自由度与一平移 动4乍自由度。9
技术实现思路
本专利技术经设计以解决控制微型反射镜动作的现有技术的缺点。本专利技术提供一种用于离散控制微型反射镜(DCM )系统的先进方法。 用于DCM系统的方法提供于以下专利申请系列中2004年6月18 曰申^青的美国专利申i貪系列第10/872,241号、2004年7月16曰申 请的美国专利申请系列第10/893,039号、2005年3月4日申请的美 国专利申i青系列第11/072,597号以及2006年2月4日申i青的美国 专利申请系列第11/347,590号。DCM系统控制孩吏型反射镜具有多 个优点，诸如DCM使用简单驱动方法，单电压或离散分离电压用 于启动微型反射镜结构，以及自由度可随分档板(stepper plate )数 及支撑凄t增加而增加，且多动作可嵌入一结构中等。在本专利技术中，提供一种多动作可程序化微型反射镜控制方法。 引入具有多支撑的分档板以产生多步微型反射镜动作。该分档板通 过在电极与分档板之间的静电力倾斜。当分档才反于一指定步朝向选 定方向倾斜时，处于预先程序化的位置的支撑支撑樣吏型反射镜执行 所需的微型反射镜动作。分档板中的每一支撑在同时支撑微型反射 镜的相同步中给予预先程序化的微型反射镜动作另 一 支撑或另外 多个支撑。微型反射镜的所需动作亦可通过微型反射镜下的支撑位 置而不通过分档板上的支撑位置获得。同样分档板上的支撑及微型 反射镜下的支撑可同时应用于该系统。除通过支撑位置控制微型反 射镜动作之外，动作亦可通过每一步中分档板的不同旋转角度量来 选择。控制系统由分档板与电极之间的静电力来起动。同样，电磁 力及电热力可施力卩于i亥系乡克。分档板的形状可随支撑数、步数及微型反射镜、电极以及分档 一反的几4可结构不同而改变，以具有三角形、正方形、六边形、y乂边 形、圆形或其它形状。分档才反中的步凄t可通过以下各项来确定分 档板的形状、分档板下的电极、作出动作所需的自由度以及微型反射4竟所需的动作步骤凄t。若分档板具有8电才及，则该分档板可具有 多达8个不同步。若微型反射镜具有3自由度的8步动作，则支撑 数至少为24 (三分档板中各有8支撑)。因为分档板具有可由支撑位置界定的多动作，所以微型反射镜 可在小尺寸体积具有多步。动作的步密度远大于具有一支撑的多分 档板的步密度。因为微型反射镜尺寸较小，所以对于控制微型反射 4竟强烈需要高密度动作。由于使用多电极，因此控制系统需要低电压以控制微型反射 镜。因为 一步的界定仅通过分档板的倾斜方向及支撑位置来确定， 所以分档纟反的一步可共享相邻电纟及，以具有更强的^争电作用力，只 要这些邻近电才及不干护C分档板所需万走转力即可。通过同时^吏用多电 极，因为增加了形成静电力的有效面积，所以可降低驱动电压。静 电力可通过^寻马区动电才及施力口至4半随邻近电才及的目前电才及(on-step electrode ) 4吏电才及面禾。d咅增或成三4咅增力口 。通过^1寻电压同时施力口至 多电极，具有支撑的分档板可通过更强的恢复弹力来支撑微型反射 镜或降低驱动电压。每一步由对应电极或多电极来控制。同样多个 微型反射镜可由共享电压源来控制。本专利技术的另 一优点在于分档板被数字控制且对于每一 步只具 有两状态。为了控制微型反射镜动作的所有步骤，该装置仅需要与 微型反射镜所需动作步数相同的控制通道。因为在将樣i型反射镜结 构制造于分档板及支撑几何结构中的同时，已程序化所需动作，所 以1X将电压施加至所需电才及来才丸4亍所需动作。本专利技术给出 一种通过 多步来控制微型反射镜的简单方法。可程序化微型反射镜控制系统 可制造于CMOS结构上，且该系统通过CMOS电^各来4空制。本专利技术的又一优点在于控制系统在动作控制过程中具有多自 由度。自由度受分档板数限制。自由度可通过添加更多分档板以获得微型反射镜的所需动作来改变。当分档板倾斜时，分档板上的支 撑上升且支撑微型反射镜。若微型反射镜需要三自由度动作，则应 用三不同分档板，且三支撑界定所需动作。动作的自由度于一步中 受支撑数限制或由分档板数限制。动作控制系统可具有一旋转自由 度、 一平移自由度、 一平移与一旋转自由度、两旋转与一平移自由 度、两旋转自由度等。控制系统具有多个动作控制自由度。本专利技术的多动作可程序化纟鼓型反射4竟控制方法具有以下优点 (1)多动作可应用于微型反射镜；(2)高密度动作可应用于微型 反射镜；(3)微型反射镜可以低驱动电压控制；(4)简单动作控制 通过数字控制来进行；(5 )微型反射镜动作的自由度可通过分档板 数来选择；(6)驱动微型反射镜动作仅需要单电压；且(7:U效型 反射4竟以步进式方式来控制。尽管简要概述本专利技术，但是对本专利技术的全面理解可通过以下附 图、详细描述以及附加权利要求来获得。附图说明本专利技术的这些及其它特征、方面及优点参照附图将变得更易理 解，其中图1为示出现有技术如何控制微型反射镜的示意图2为示出离散受控樣t型反射镜控制系统的具体实施例的示意图3A-3C为示出当系统做出动作时，离散受控微型反射镜控制 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可程序化微型反射镜动作控制系统，其包含：　至少一分档板，其被构造成待旋转以支撑微型反射镜结构，其中所述分档板具有高度不同的至少两接触点以使所述分档板具有一旋转动作；　一底层，其被构造成具有至少一电极来控制所述分档板；以及一微型反射镜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐清洙，赵京一，
申请(专利权)人：立体播放有限公司，埃斯壮有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]