微型执行器的振动结构制造技术

本发明专利技术提供一种微型执行器的振动结构，包括一对扭转杆、第一框架、第二框架、振动本体、多个第一连接件以及多个第二连接件。扭转杆设置于第一轴上，并且第一轴垂直第二轴；第一框架连接每一扭转杆，所述一对扭转杆沿着第一轴设置于第一框架的外边缘；第二框架设置于第一框架之内；振动本体设置于第二框架之内；每一第一连接件分别连接于第一框架与所述第二框架之间；以及每一第二连接件分别连接于第二框架与振动本体之间，使第一框架、第二框架以及振动本体通过所述一对扭转杆以所述第一轴作旋转运动。所述振动结构可降低微型执行器的动态变形。

【技术实现步骤摘要】
微型执行器的振动结构
本专利技术涉及一种振动结构，尤其涉及一种微型执行器的振动结构，以改善微型执行器扭转运动的动态变形。
技术介绍
近年来，利用微机电加工技术制造的微结构组件广泛应用于各种传感器或执行器领域，例如加速度传感器、角速度传感器或是微振镜执行器中皆包含不同设计的微结构组件，而微振镜执行器常被应用在光的反射。参考附图1A，现有技术的微型执行器100的立体图。微型执行器100包括振动本体102以及连接振动本体102两侧的扭转杆104，振动本体102上可形成镀膜的反射面以提高对入射光的反射率。振动本体102透过扭转杆104连结支撑座(未图示),当微型执行器100产生的扭矩作用于扭转杆104时，此扭矩经由扭转杆104带动振动本体102，周期性的致动力使得振动本体102相对于支撑座来回振动。若此时一光束入射在振动本体102上，可随着振动本体102的振动改变光束反射的路径,透过两个单一转轴的微振镜执行器或一双轴微振镜执行器，可以达到二维影像的投影成像。然而，由于振动本体102上的反射面在运动中受到振动本体102自身重量与惯性作用的影响，将产生形变而形成非理想平面，造成反射光束的发散、降低投影影像的清晰度与分辨率，此处振动本体102的形变一般称为动态变形(dynamic deformation)。如附图1A所示，惯性是指当物体受到外力(例如扭力)作用产生加速运动时，物体会有保持原始运动状态的倾向。当振动本体102通过扭转杆104绕着Y轴作旋转时，振动本体102的动态变形δ以下列公式(I)表示:δac{[ P * (1- U 2) * (2 π f)2* Θ *d5* α ] / [E*t2]}............(I) 其中，动态变形S定义为振动本体102相对于理想刚体(rigid body)的变形量，且动态变形S与下列参数相关:P为振动本体102的材料密度(density) ； υ为泊松比(Poisson s ratio)，表示振动本体102的横向应变与轴向应变的比值；f为振动本体102的振动频率；Θ为振动本体102的转动角度；d为振动本体102边缘距离旋转轴103的转动长度；α为振动本体102的圆形形状系数；Ε为振动本体102的杨氏系数；以及t为振动本体102的厚度。参考附图1B，其为附图1A所示微型执行器100的动态变形的示意图。当微型执行器100产生的扭矩106作用于扭转杆104时，振动本体102会因为其本身质量的惯性作用与使其转动(例如沿着Y轴转动的逆时针方向)的扭力而产生动态变形。在附图1B中，曲线CA为理想刚体(rigid body)绕着Y轴转动角度Θ时的侧面轮廓的示意图，曲线CB为振动本体102绕着Y轴转动角度Θ时的侧面变形轮廓示意图，动态变形δ定义为振动本体102相对于理想刚体的变形量。基本上,动态变形δ与振动本体102的质量、振动频率、振动角度成正相关，而且所述动态变形δ与振动本体102边缘距离Y旋转轴的尺寸成正相关，动态变形S与振动本体102的厚度成负相关。继续参考附图1A，当微型执行器100产生的扭矩106作用于扭转杆104上时，此扭矩106经由扭转杆104带动振动本体102，在达到最大扭转角度时，能量以弹性位能的形式储存在扭转杆104。然而，因为扭转杆104直接连结振动本体102，使得当扭转杆104释放弹性位能转变为动能而带动振动本体102扭转时，能量经由扭转杆104与连结振动本体102的第一区域RAl向其它区域传递，导致振动本体102在第一区域RAl产生很大的动态变形。相对地，振动本体102上的第二区域RA2因为距离Y旋转轴最远，由于惯性作用使得第二区域RA2产生与转动方向相反的动态变形(例如顺时针方向)。在附图1C所示的现有技术中，设置一框架108于振动本体102的周边，试图改善上述问题，但是连结件110连结所述框架108至振动本体102，故仍然有过多来自扭转杆104的能量沿着共线105并且经由与扭转杆104连接的连结件110传递至振动本体102，无法使振动本体102的动态变形有效降低。另外，在附图1D所示的另一现有技术中，必须在振动本体102下方额外制作特殊的支撑结构112，使得微型执行器100的制造过程复杂、成本上升。有鉴于此，需要发展一种新式的微型扭转执行器，以解决上述的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微型执行器的振动结构，以改善微型执行器扭转运动的动态变形(dynamic deformation)。为达成上述目的，本专利技术提供了一种微型执行器的振动结构。在一实施例中，本专利技术的振动结构包括一对扭转杆、第一框架、第二框架、振动本体、至少四个第一连接件以及至少四个第二连接件。所述一对扭转杆设置于第一轴上，并且所述第一轴垂直一第二轴；所述第一框架连接所述一对扭转杆，其中所述一对扭转杆沿着所述第一轴设置于所述第一框架的一外边缘；第二框架设置于所述第一框架之内；振动本体设置于所述第二框架之内；每一第一连接件分别连接于所述第一框架与所述第二框架之间；以及每一第二连接件分别连接于所述第二框架与所述振动本体之间，使所述第一框架、所述第二框架以及所述振动本体通过所述一对扭转杆以所述第一轴作旋转运动。并且所述第一框架、所述第二框架以及所述振动本体相对于所述第一轴所作的旋转角度大致相同。其中，当扭转杆释放弹性位能转变为动能而带动振动本体扭转时，能量会透过第一框架、第一连接件、第二框架、第二连接件这些结构所构成的路径传递至振动本体；反之，振动本体将动能转变成储存在扭转杆的弹性位能时，则顺序相反，透过至少第一框架以及第二框架的结构，有效避免过多的能量经由振动本体在第一轴附近的外侧区域传递，达到降低振动结构的动态变形的目的。综合上述，本专利技术所述的微型执行器的振动结构可改善微型执行器扭转运动的动态变形。【附图说明】附图1A是一现有技术的微振镜执行器结构的立体图。附图1B是附图1A所示微振镜执行器结构的动态变形的示意图。附图1C是另一现有技术的微振镜执行器结构的立体图。附图1D是又一现有技术的微振镜执行器结构的立体图。附图2A是本专利技术第一实施例中具有不同框架宽度的振动结构的立体示意图。附图2B是附图2A所示振动结构的俯视图。附图2C是本专利技术第二实施例中具有相同框架宽度的振动结构的立体示意图。附图2D是附图2C所示振动结构的俯视图。附图2E是本专利技术第三实施例中具有相同框架宽度的振动结构的立体示意图。附图2F是附图2C所示振动结构的俯视图。附图3A是本专利技术第四实施例中振动结构的立体示意图。附图3B是附图3A所示振动结构的俯视图。附图4A是本专利技术第五实施例中振动结构的立体示意图。附图4B是附图4A所示振动结构的俯视图。附图5是本专利技术实施例中具有平衡环的二维微振镜执行器的示意图。【主要组件符号说明】100微型执行器102振动本体103旋转轴104扭转杆105共线106扭矩·108框架110连结件 112支撑结构RAl第一区域RA2第二区域δ动态变形d转动长度Θ 转动角度P 材料密度u泊松比f频率t厚度E杨氏系数 200A1 ~200A3、200B、200C 振动结构202、202a 扭转杆204第一框架204a第一外边缘 204b第一内边缘204i惯性206第二框架2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种振动结构，用于微型执行器，其特征在于，所述振动结构包括：一对扭转杆，设置于一第一轴上，并且所述第一轴垂直一第二轴；一第一框架，连接所述一对扭转杆，所述一对扭转杆沿着所述第一轴设置于所述第一框架的一外边缘；一第二框架，设置于所述第一框架之内；一振动本体，设置于所述第二框架之内；至少四个第一连接件，每一所述第一连接件分别连接于所述第一框架与所述第二框架之间，其中一对所述第一连接件沿着所述第一轴设置，使所述一对第一连接件与所述第一轴形成共线；以及至少四个第二连接件，每一所述第二连接件分别连接于所述第二框架与所述振动本体之间，其中一对所述第二连接件沿着所述第一轴设置，通过所述一对第二连接件与所述第一轴形成共线，使所述第一框架、所述第二框架以及所述振动本体通过该对扭转杆以所述第一轴作旋转运动。

【技术特征摘要】
2012.07.30 TW 1011275101.一种振动结构，用于微型执行器，其特征在于，所述振动结构包括: 一对扭转杆，设置于一第一轴上，并且所述第一轴垂直一第二轴； 一第一框架，连接所述一对扭转杆，所述一对扭转杆沿着所述第一轴设置于所述第一框架的一外边缘； 一第二框架，设置于所述第一框架之内； 一振动本体，设置于所述第二框架之内； 至少四个第一连接件，每一所述第一连接件分别连接于所述第一框架与所述第二框架之间，其中一对所述第一连接件沿着所述第一轴设置，使所述一对第一连接件与所述第一轴形成共线；以及 至少四个第二连接件，每一所述第二连接件分别连接于所述第二框架与所述振动本体之间，其中一对所述第二连接件沿着所述第一轴设置，通过所述一对第二连接件与所述第一轴形成共线，使所述第一框架、所述第二框架以及所述振动本体通过该对扭转杆以所述第一轴作旋转运动。2.根据权利要求1所述的振动结构，其特征在于，所述第一框架、所述第二框架以及所述振动本体相对于所述第一轴所作的旋转角度大致相同。3.根据权利要求1所述的振动结构，其特征在于，所述第一框架的宽度小于或是等于所述第二框架的宽度。·4.根据权利要求1所述的振动结构，其特征在于，另一对所述第一连接件沿着所述第二轴设置，使所述另一对第一连接件与所述第二轴形成共线。5.根据权利要求1所述的振动结构，其特征在于，另一对所述第一连接件与所述第二轴不共线。6.根据权利要求1所述的振动结构，其特征在于，另一对所述第二连接件沿着所述第二轴设置，使所述另一对第二连接件与所述第二轴形成共线。7.根据权利要求1所述的振动结构，其特征在于，另一对所述第二连接件与所述第二轴不共线。8.根据权利要求1所述的振动结构，其特征在于，进一步包括一平衡环，所述平衡环的一内侧边连接所述扭转杆。9.根据权利要求8所述的振动结构，其特征在于，进一步包括所述平衡环的一外侧边连接于沿着所述第二轴设置的另一对扭转杆，使所述平衡环通过所述另一对扭转杆以所述第二轴作旋转运动。10.一种振动结构，用于微型执行器，其特征在于，所述振动结构包括: 一对扭转杆，设置于一第一轴上，并且所述第一轴垂直一第二轴； 一第一框架，连接所述一对扭转杆，所述一对扭转杆沿着所述第一轴设置于所述第一框架的一外边缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖衍翰，林大为，洪昌黎，
申请(专利权)人：先进微系统科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：