本實(shí)用新型涉及具有雙軸致動的微機(jī)械結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的MEMS(微機(jī)電系統(tǒng))設(shè)備；特別地，本公開將涉及用于例如為投影儀的光學(xué)MEMS設(shè)備的反射器微機(jī)電結(jié)構(gòu)(也被稱為“微鏡”)。

背景技術(shù)：

反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)是已知的，其至少部分地由半導(dǎo)體材料并使用MEMS技術(shù)制作。

這些微機(jī)械結(jié)構(gòu)可以被集成在便攜電子裝置中，諸如舉例而言，平板電腦、智能電話、PDA，以用于光學(xué)應(yīng)用，特別是用于以期望的模式引導(dǎo)由通常是激光器的光源所生成的光輻射束。由于減小的尺寸，微機(jī)械結(jié)構(gòu)使得關(guān)于空間占用在面積和厚度方面能夠滿足嚴(yán)格的要求。

例如，反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)被用在微型投影機(jī)設(shè)備(所謂的微投影儀)中，其能夠以一定距離投影期望的圖像或圖形。

反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)通常包括移動結(jié)構(gòu)，其承載反射元件或鏡元件(即，針對特定波長或波長帶具有高反射率的材料的)，其被制作在半導(dǎo)體材料的主體中從而是移動的，例如具有傾斜和/或旋轉(zhuǎn)的移動，以用于通過改變其傳播方向而以期望的方式引導(dǎo)入射光束；以及支承結(jié)構(gòu)，其還被制作為從半導(dǎo)體材料的主體開始，被耦合到移動結(jié)構(gòu)，具有支承和處理的功能。在支承結(jié)構(gòu)中，腔體通常在其下被形成，并且在對應(yīng)于具有其反射元件的移動結(jié)構(gòu)的位置中，以用于使得其能夠自由移動和旋轉(zhuǎn)。

通常，光束的傳播方向以周期性或準(zhǔn)周期性方式改變以用于利用反射的光束執(zhí)行對空間的一部分的掃描。特別地，在諧振型的反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)中，致動系統(tǒng)致使反射元件以基本上周期性方式關(guān)于休止位置振蕩，該振蕩周期盡可能接近于諧振頻率以便于在每次振蕩期間最大化由反射元件覆蓋的角度距離，并且因而最大化掃描空間部分的大小。

在反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)中，雙軸致動結(jié)構(gòu)是已知的，在其中反射元件根據(jù)所謂的利薩如(Lissajous)掃描路徑相對于兩個不同的相互垂直的致動軸線而被致動。

圖1以示意和簡化方式圖示了整體由1所標(biāo)記的反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)。

反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)1包括：

框架2，在所示的示例中在由第一水平軸線x和第二水平軸線y定義的水平面xy中具有方環(huán)形(并且與相同框架2的主表面2a的平面重合)；以及

移動質(zhì)量4，在所示的示例中在水平面xy中具有圓形。

框架2在其內(nèi)部限定了窗5，在其中容納有移動質(zhì)量4，并且框架2由第一彈性元件6連接到在相同的框架2之外的錨固結(jié)構(gòu)7，其相對于在其中設(shè)置有反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)1的半導(dǎo)體材料的主體的基底8(被示意性表示)被固定。

特別地，第一彈性元件6沿著第一水平軸線x在框架2的相對兩側(cè)上對準(zhǔn)地延伸，其將框架2的相應(yīng)部分連接到錨固結(jié)構(gòu)7的錨固元件7a、7b(例如即，以未在本文示出的方式，連接到前述基底8的垂直柱)。

第一彈性元件6順從于扭轉(zhuǎn)以用于使得框架2能夠離開水平面xy并且圍繞第一水平軸線x相對于錨固結(jié)構(gòu)7以及相對于基底8旋轉(zhuǎn)移動。

移動質(zhì)量4在頂部處承載具有針對要被反射的光輻射的高反射率的材料(諸如舉例而言，鋁或金)的鏡元件4'，并且通過沿著第二水平軸線y在移動質(zhì)量4的相對兩側(cè)上對準(zhǔn)地延伸的第二彈性元件9而被連接到框架2。

第二彈性元件9順從于扭轉(zhuǎn)以用于使得移動質(zhì)量4能夠離開水平面xy并且圍繞第二水平軸線y相對于框架2旋轉(zhuǎn)移動；此外，第二彈性元件9相對于撓曲是剛性的，使得移動質(zhì)量4在圍繞第一水平軸線x的旋轉(zhuǎn)移動中被剛性地耦合到框架2。

反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)1進(jìn)一步包括：第一致動結(jié)構(gòu)10(被示意性表示)，其被耦合到框架2并被配置為根據(jù)用來例如生成圍繞第一水平軸線x的扭轉(zhuǎn)力矩T_x的合適的電氣驅(qū)動信號而致使相同的框架2圍繞第一水平軸線x的致動旋轉(zhuǎn)移動；以及第二致動結(jié)構(gòu)11(其也被示意性表示)，其被耦合到移動質(zhì)量4并被配置為根據(jù)用來例如生成圍繞前述第二水平軸線y的相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)力矩T_y的進(jìn)一步的電氣驅(qū)動信號而致使相同的移動質(zhì)量4圍繞第二水平軸線y的相應(yīng)的致動旋轉(zhuǎn)移動。

根據(jù)相應(yīng)的電氣驅(qū)動信號的第一和第二致動結(jié)構(gòu)10、11因而使得移動質(zhì)量4和關(guān)聯(lián)的鏡元件4'能夠圍繞第一和第二水平軸線x、y旋轉(zhuǎn)，以此方式使能產(chǎn)生反射光束的期望雙軸掃描圖案。

目前為止，以下操作的原理已經(jīng)為前述第一和第二致動結(jié)構(gòu)10、11而提出：靜電(其中梳指狀電極的相應(yīng)集合被耦合到框架2并且耦合到移動質(zhì)量4以用于生成靜電吸引力并且生成前述扭轉(zhuǎn)力矩T_x、T_y)；壓電(其中壓電元件被機(jī)械地耦合到第一和第二彈性元件6、9以致使其扭轉(zhuǎn)并且隨后生成扭轉(zhuǎn)力矩T_x、T_y)；以及電磁(在該情況下線圈被布置在對應(yīng)于框架2的位置中以用于生成由穿過電流導(dǎo)致的磁場，該磁場被設(shè)計(jì)為生成扭轉(zhuǎn)力矩T_x、T_y)。

根據(jù)靜電遠(yuǎn)離的反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)操作的示例例如在US7,399,652中進(jìn)行了描述。

本申請人已意識到前述方案在產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)的大小和致動的效率方面由某些限制影響，而無關(guān)于所用的致動原理。

特別地，高值的驅(qū)動信號通常被供應(yīng)到致動結(jié)構(gòu)以獲得期望的扭轉(zhuǎn)力矩T_x、T_y，例如用于靜電致動結(jié)構(gòu)的在100V量級的高電壓，或用于壓電致動結(jié)構(gòu)的50V的高電壓，或在電磁致動結(jié)構(gòu)的情況下例如在100mA量級的高電流。

該問題對于雙軸致動微機(jī)械結(jié)構(gòu)而言更明顯地感覺到，其中一般不同的驅(qū)動電路和致動結(jié)構(gòu)需要用于每個軸線的致動(最終具有大小和制造成本上的增大)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于至少部分地解決上述問題，其困擾已知類型的微機(jī)械結(jié)構(gòu)，并且特別是用來提供具有改進(jìn)的致動效率的結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本公開的一個方面，提供了一種具有雙軸致動的微機(jī)械結(jié)構(gòu)，其包括：框架，所述框架內(nèi)部限定窗并且由第一彈性元件彈性地連接到相對于基底固定的錨固結(jié)構(gòu)；致動結(jié)構(gòu)，所述致動結(jié)構(gòu)可操作地耦合到所述框架并且被配置為生成所述框架相對于第一致動軸線的第一致動移動；移動質(zhì)量，所述移動質(zhì)量被布置在所述窗內(nèi)并且被扭轉(zhuǎn)型的第二彈性元件彈性地耦合到所述框架，所述移動質(zhì)量被配置為使得所述移動質(zhì)量在所述第一致動移動中被剛性地耦合到所述框架，并且針對所述移動質(zhì)量進(jìn)一步限定扭轉(zhuǎn)型的第二致動軸線，質(zhì)量分布與所述移動質(zhì)量關(guān)聯(lián)，至少相對于所述第二致動軸線是非對稱的，并且被配置為通過慣性效應(yīng)生成作為所述第一致動移動的函數(shù)的所述移動質(zhì)量圍繞所述第二致動軸線的旋轉(zhuǎn)的第二致動移動。

根據(jù)一個實(shí)施例，所述質(zhì)量分布被設(shè)計(jì)為在所述微機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)動等式中生成質(zhì)量矩陣，所述質(zhì)量矩陣具有在所述框架的所述第一致動移動與所述移動質(zhì)量的所述旋轉(zhuǎn)之間的慣性耦合的項(xiàng)。

根據(jù)一個實(shí)施例，所述質(zhì)量分布限定以與所述第二致動軸線(y)一定距離被布置的至少一個質(zhì)心(B)，慣性力(F)待在所述質(zhì)心處緊隨所述第一致動移動而發(fā)生，生成用于將所述移動質(zhì)量(4)圍繞所述第二致動軸線(y)旋轉(zhuǎn)的扭轉(zhuǎn)矩(Ty)。

根據(jù)一個實(shí)施例，扭轉(zhuǎn)型的所述第一彈性元件(6)和所述第一致動軸線(x)限定旋轉(zhuǎn)軸線，所述第一致動移動是所述框架(2)圍繞所述第一致動軸線(x)的旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)一個實(shí)施例，所述第一致動軸線(x)和所述第二致動軸線(y)限定與所述框架(2)的主表面(2a)平行的水平面(xy)；其中所述移動質(zhì)量(4)在所述水平面(xy)中具有幾何中心(O)，并且所述質(zhì)量分布包括在對角方向(d)對準(zhǔn)的、相對于所述幾何中心(O)對稱地布置的第一附加質(zhì)量部分(22a)和第二附加質(zhì)量部分(22b)，所述對角方向相對于所述第一致動軸線(x)和所述第二致動軸線(y)傾斜。

根據(jù)一個實(shí)施例，所述移動質(zhì)量(4)在所述水平面(xy)上具有圓形，并且所述第一附加質(zhì)量部分(22a)和所述第二附加質(zhì)量部分(22b)在所述水平面(xy)上具有圓扇形的形狀并且在所述幾何中心(O)處由連接部分(22c)連接。

根據(jù)一個實(shí)施例，所述移動質(zhì)量(4)包括以相對于垂直軸線(z)與所述基底(8)一定距離被布置的、在表面層(24)中形成的主體部分，所述垂直軸線(z)與所述第一致動軸線(x)和所述第二致動軸線(y)定義三個笛卡爾軸線的集合；并且所述質(zhì)量分布包括在所述基底(8)的方向上相對于所述垂直軸線(z)在所述表面層(24)之下布置的、在結(jié)構(gòu)層(25)中形成的至少一個附加質(zhì)量部分(22a)。

根據(jù)一個實(shí)施例，所述移動質(zhì)量(4)包括以相對于垂直軸線(z)與所述基底(8)一定距離被布置的、在表面層(24)中形成的主體部分，所述垂直軸線與所述第一致動軸線(x)和所述第二致動軸線(y)定義三個笛卡爾軸線的集合；并且所述質(zhì)量分布包括也在所述表面層(24)中形成的并且耦合到所述主體部分的至少一個附加質(zhì)量部分(22a)。

根據(jù)一個實(shí)施例，所述第一致動移動是諧振移動，并且所述致動結(jié)構(gòu)(10)基于從以下項(xiàng)中所選的操作原理而進(jìn)行操作：靜電；電磁；以及壓電。

根據(jù)本公開的另一個方面，公開了一種光學(xué)類型的MEMS設(shè)備，其包括：如以上所述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)，其中所述移動質(zhì)量承載反射元件；以及可操作為生成入射在所述反射元件上的光束的光源；其中所述移動質(zhì)量的雙軸致動被設(shè)計(jì)為生成所述反射元件的期望移動，以用于反射所述光束。

根據(jù)一個實(shí)施例，進(jìn)一步包括電子電路，所述電子電路被配置為向所述光源和向所述反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)供應(yīng)驅(qū)動信號，以用于生成針對所反射的光束的期望的掃描圖案。

本實(shí)用新型所提供的有益技術(shù)效果在于，以上描述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)通?？梢员挥迷谌魏蜯EMS設(shè)備中，以用于在致動器沿著或圍繞與相同的旋轉(zhuǎn)軸線垂直的致動軸線的致動之后，生成(具有減小的空間占用以及高效率)移動質(zhì)量圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)。

附圖說明

為了更好地理解本實(shí)用新型，其優(yōu)選的實(shí)施例現(xiàn)在僅通過非限制性的示例以及參照所附的附圖進(jìn)行描述，其中：

圖1是具有已知類型的雙軸致動的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的示意性頂平面圖；

圖2a是根據(jù)本技術(shù)方案的實(shí)施例的具有雙軸致動的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的示意性頂透視圖；

圖2b是圖2a的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的示意性底透視圖；

圖2c是圖2a的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的一部分的示意性底平面圖；

圖3a至3c示出了根據(jù)相應(yīng)實(shí)施例的圖2a的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的部分的示意性底平面圖；

圖4示出了根據(jù)不同實(shí)施例的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的部分的示意性頂平面圖；

圖5a至5b是具有靜電類型的致動結(jié)構(gòu)的、具有雙軸致動的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的相應(yīng)的示意性頂、底平面圖；

圖6a至6b是具有電磁類型的致動結(jié)構(gòu)的、具有雙軸致動的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的相應(yīng)的示意性頂、底平面圖；

圖7a至7b是具有壓電類型的致動結(jié)構(gòu)的、具有雙軸致動的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的相應(yīng)的示意性頂、底平面圖；

圖8是包括反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)的光學(xué)MEMS設(shè)備的總體框圖；

圖9a是根據(jù)本技術(shù)方案的進(jìn)一步實(shí)施例的具有雙軸致動的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的示意性頂透視圖；以及

圖9b是圖9a的微機(jī)械結(jié)構(gòu)的一部分的示意性底平面圖。

具體實(shí)施方式

如在圖2a中示意性地圖示的，根據(jù)本方案的一個實(shí)施例，具有雙軸致動的微機(jī)械結(jié)構(gòu)，特別是反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)20，具有與參照圖1討論的基本上等同的配置，因而具有：框架2(一般地，相同的附圖標(biāo)記被用于標(biāo)明具有與之前討論的其他那些等同的結(jié)構(gòu)和功能的元件)，被第一彈性元件6電氣耦合到錨固結(jié)構(gòu)7；以及移動質(zhì)量4，其被布置在限定在框2內(nèi)的窗5中，承載鏡元件4'并且被第二彈性元件9電氣地耦合到相同的框架2。

如前所述，扭轉(zhuǎn)型的第一彈性元件6被配置為使得框架2能夠相對于錨固結(jié)構(gòu)7以及相對于在其中制作有反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)20的半導(dǎo)體材料的主體的基底8旋轉(zhuǎn)移動；該旋轉(zhuǎn)離開水平面xy并且圍繞第一水平軸線x。

此外，也是扭轉(zhuǎn)型的第二彈性元件9被配置為使得移動質(zhì)量4能夠相對于框架2旋轉(zhuǎn)移動離開水平面xy并且圍繞第二水平軸線y；相同的第二彈性元件9被配置為在相同的框架2圍繞第一水平軸線x的致動旋轉(zhuǎn)移動中將移動質(zhì)量4剛性地耦合到框架2。

根據(jù)本方案的特定方面，質(zhì)量的分布與移動質(zhì)量4關(guān)聯(lián)，即被特別地設(shè)計(jì)用于響應(yīng)于框架2(和相同的移動質(zhì)量4)圍繞第一水平軸線x的旋轉(zhuǎn)、通過慣性效應(yīng)生成圍繞第二水平軸線y的扭轉(zhuǎn)力矩(由T_y標(biāo)記)。

因此，反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)20在該情況下可以包括單個致動結(jié)構(gòu)(與在圖1中表示的第一致動結(jié)構(gòu)10重合，并且出于該原因由相同的附圖標(biāo)記標(biāo)明)。致動結(jié)構(gòu)10被耦合到框架2并且被配置為根據(jù)適當(dāng)?shù)碾姎怛?qū)動信號致使其致動移動，在該情況下是圍繞第一水平軸線x的旋轉(zhuǎn)移動，以用于生成圍繞相同的第一水平軸線x的扭轉(zhuǎn)力矩T_x。

由于前述慣性耦合，其不需要(因而其可能有利地不存在)耦合到移動質(zhì)量4以致使其圍繞第二水平軸線y(該旋轉(zhuǎn)實(shí)際上由慣性力耦合所生成)的旋轉(zhuǎn)的進(jìn)一步且不同的致動結(jié)構(gòu)。

特別地，如在圖2b至2c中的示例所示的，移動質(zhì)量4的質(zhì)量分布在水平面xy中相對于水平軸線x、y中的至少一者或兩者是非對稱的(即，相對于移動質(zhì)量4的旋轉(zhuǎn)軸線)。

根據(jù)本方案的一個方面，移動質(zhì)量4的質(zhì)量分布至少相對于第二水平軸線y(即相對于相同的移動質(zhì)量4的旋轉(zhuǎn)軸線)是非對稱的。

如在前述圖2b和2c中示意性圖示的，移動質(zhì)量4在水平面xy中被水平軸線x和y(其在移動質(zhì)量4的幾何中心O處相交)理想地分成四個象限。

在可能的實(shí)施例中，附加的質(zhì)量部分22a、22b與移動質(zhì)量4關(guān)聯(lián)，相對于幾何中心O被布置在相對的象限中(在該示例中，第二和第四象限)。

以上的附加質(zhì)量部分22a、22b具有以與水平軸線x、y一定距離布置的相應(yīng)的質(zhì)心B、B'，并且在對角方向d上被對準(zhǔn)，該對角方向d相對于水平軸線x、y傾斜(例如傾斜45°)。

附加的質(zhì)量部分22a、22b在該示例中被成形為像圓環(huán)部分(在該示例中，具有90°的角度延伸)。

移動質(zhì)量4圍繞第一水平軸線x的旋轉(zhuǎn)(作為耦合到框架2的結(jié)果，該框架2被恰當(dāng)?shù)仳?qū)動以獲得其致動)在相同的移動質(zhì)量4上生成慣性力F，其施加在相應(yīng)的質(zhì)心B、B'處(在相對于水平面xy的相對方向上)，引起圍繞第二水平軸線y的扭轉(zhuǎn)力矩T_y。

本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)針對移動質(zhì)量4的非對稱質(zhì)量分布產(chǎn)生在機(jī)械系統(tǒng)的質(zhì)量耦合矩陣中的對角項(xiàng)，因而產(chǎn)生在第一與第二水平軸線x、y之間的力傳遞，其本獨(dú)立于彼此(因而通過慣性效應(yīng)即通過質(zhì)量矩陣耦合水平軸線x、y)。

特別地，前述類型的“對角”質(zhì)量分布已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)來生成在水平軸線x、y之間的更大的力傳遞。

更詳細(xì)地，并且再次參照圖2a，框架2(以及耦合到其的移動質(zhì)量4)圍繞第一水平軸線x的旋轉(zhuǎn)的角度由θ標(biāo)記，移動質(zhì)量4(以及關(guān)聯(lián)的鏡元件4')圍繞第二水平軸線y的旋轉(zhuǎn)的角度由標(biāo)記，并且框架2圍繞前述第二水平軸線y的旋轉(zhuǎn)的角度由α標(biāo)記。

事實(shí)上，考慮到的是第一彈性元件6相對于第二水平軸線y并不是完全剛性扭轉(zhuǎn)的；換言之，由于相同的第一彈性元件6的更高的剛度，框架2也可以圍繞第二水平軸線y旋轉(zhuǎn)(盡管以有限的方式)。

使用拉格朗日機(jī)械原理，可能的是獲得以下的針對反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)20的系統(tǒng)的運(yùn)動等式：

其中：

是拉格朗日坐標(biāo)的矢量；

M是系統(tǒng)的質(zhì)量矩陣；

B是系統(tǒng)的耗散矩陣；

K是系統(tǒng)的剛度矩陣；以及

是施加到框架2的特別是經(jīng)由致動結(jié)構(gòu)10的力扭轉(zhuǎn)力矩的矢量。

將拉普拉斯變換應(yīng)用到以上等式，獲得下列：

其中s＝j(luò)ω是在頻域ω中的坐標(biāo)(并且j是虛數(shù)單位)。

針對具有框架2和移動質(zhì)量4兩者的對稱質(zhì)量分布的系統(tǒng)(如在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中)，前述等式將假定明確形式：

其中項(xiàng)J(J_θ,J_α,)是慣性矩，項(xiàng)b(b_θ,b_α,)是耗散系數(shù)，且項(xiàng)k(k_θ,k_α,)是彈性常數(shù)(下標(biāo)直觀地指示涉及各項(xiàng)的自由度)。

從以上等式中特別顯現(xiàn)的是自由度θ在該情況下從其他自由度α和去耦，并且以此方式，扭轉(zhuǎn)力矩T_x僅在自由度θ上生成響應(yīng)，但不在其他自由度α和上生成響應(yīng)。

反而，在本方案中，其中移動質(zhì)量4相對于水平軸線x和y中的至少一個或兩個呈非對稱質(zhì)量分布，前述等式假定形式：

其中非對稱質(zhì)量分布生成慣性耦合J_θα和的質(zhì)量矩陣中的非對角元素，其使能運(yùn)動的等式的耦合以及利用圍繞第一水平軸線x的扭轉(zhuǎn)力矩的可能性以便于致動沿著第二水平軸線y動作的自由度

要強(qiáng)調(diào)的是，所述的耦合時動態(tài)類型的耦合(即，器通常作為諧振操作狀況的結(jié)果發(fā)生)；圍繞水平軸線x、y中的至少一個(在該情況下是第一水平軸線x)的諧振致動的存在因而通常是需要的。

在前述圖2b、2c中圖示的實(shí)施例中，移動質(zhì)量4的承載鏡元件4'的主體部分在(半導(dǎo)體材料的主體的)表面層24中制作，從其中框架2和第一和第二彈性元件6、9也被限定。附加的質(zhì)量部分22a、22b在該情況下從結(jié)構(gòu)層25開始被限定，其在與鏡元件4'相對的側(cè)上被布置在表面層24(相對于垂直軸線z，其與第一和第二水平軸線x、y一起限定了三個笛卡爾坐標(biāo)軸的集合)之下，并且被耦合到主體部分。

如在圖2b中所示，從相同的結(jié)構(gòu)層25中，框架2的加強(qiáng)部分26可以進(jìn)一步被限定，其相對于垂直軸線z被布置在框架2之下；該加強(qiáng)部分26在水平面xy中具有對稱的質(zhì)量分布，具有復(fù)制框架2的幾何形狀的環(huán)形。

在任何情況下顯而易見的是前述慣性耦合的方案可以被實(shí)施，具有針對移動質(zhì)量4的寬范圍的不同非對稱質(zhì)量分布。

例如，圖3a示出了可能的實(shí)施例，在其中僅呈現(xiàn)一個附加的質(zhì)量部分，并由22a標(biāo)記(大致C形)，其相對于在移動質(zhì)量4在水平面xy中被分成的四個象限中的三個象限上的不完整圓環(huán)上延伸的水平軸線x、y是非對稱的。

在該情況下的附加質(zhì)量部分22a具有位于第三象限中的質(zhì)心B，其中由于移動質(zhì)量4圍繞第一水平軸線x的旋轉(zhuǎn)造成的慣性力F被施加；還在該情況中的是，以上慣性力F生成圍繞第二水平軸線y的扭轉(zhuǎn)力矩T_y，如將從圖3a的檢查中變得明顯的。

圖3b示出了可能的進(jìn)一步實(shí)施例，其關(guān)于移動質(zhì)量4的不同非對稱質(zhì)量分布不同。

在該情況下，附加質(zhì)量部分22a、22b位于相對于移動質(zhì)量4在水平面xy中的形狀徑向地更靠外(并且如與圖2c的實(shí)施例相比的)。

本方案可以具有增大扭轉(zhuǎn)力矩T_y而致動力相同的優(yōu)點(diǎn)。

如在圖3c中所示，進(jìn)一步的變體可以設(shè)想附加的質(zhì)量部分22a、22b，其在該情況下在水平面xy中具有“圓的1/4”一致，通過在幾何中心O處被連接部分22c所連接。

本方案的進(jìn)一步實(shí)施例(見圖4)反而設(shè)想移動質(zhì)量4的非對稱質(zhì)量分布通過限定相同的表面層24而被獲得，在表面層24中形成相同的移動質(zhì)量4的主體部分，而不是限定在表面層24之下的結(jié)構(gòu)層。

在該情況下，附加的質(zhì)量部分22a、22b被限定，從表面層24開始(因而與移動質(zhì)量4的主體部分在相同的水平)，在相對于第一水平軸線x的移動質(zhì)量4的相對側(cè)上、相對于幾何中心O且平行于第二水平軸線y對稱地延伸。在該情況下，附加的質(zhì)量部分22a、22b被整體耦合到移動質(zhì)量4。

以上方案可以提供更簡單構(gòu)造的優(yōu)點(diǎn)，考慮到其僅需要處理一層半導(dǎo)體材料(上述表面層24)。

與關(guān)聯(lián)于移動質(zhì)量4的非對稱質(zhì)量分布的配置無關(guān)，所討論的慣性耦合方案有利地應(yīng)用于被設(shè)想來導(dǎo)致框架2圍繞第一水平軸線x旋轉(zhuǎn)的任何類型的致動(即，靜電、電磁或壓電型的)。

在此方面，圖5a和5b是耦合到框架2的致動結(jié)構(gòu)10的實(shí)施例的示意性圖示，其是經(jīng)典類型的(特別地，僅以示例的方式，圖5b表示與參照圖3c描述的等同的非對稱質(zhì)量分布)。

在該情況下，致動結(jié)構(gòu)10包括耦合到框架2的梳指狀電極28的單個集合，以用于生成靜電吸引力，諸如用來生成圍繞第一水平軸線x的扭轉(zhuǎn)力矩T_x。

梳指狀電極28的集合包括：由框架2、特別是由框架2平行于第一水平軸線x的部分(耦合至其的是第二彈性元件9)承載的移動電極28a；以及固定電極28b，其由固定結(jié)構(gòu)29承載、相對于在其中獲得反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)20的半導(dǎo)體材料的主體的基底8而被固定。

移動電極28a和固定電極28b與彼此且與第二水平軸線y平行地延伸，梳指在水平面xy中并且沿著垂直軸線z被布置在不同高度。

以本身已知的方式，合適的驅(qū)動信號到移動電極28a和固定電極28b的應(yīng)用使能生成靜電吸引力以用于導(dǎo)致框架2(以及移動質(zhì)量4)圍繞第一軸線x旋轉(zhuǎn)。

再次強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)本方案，電極28的僅僅一個單一集合可被用于框架2的致動，利用由于與移動質(zhì)量4關(guān)聯(lián)的質(zhì)量的非對稱分布導(dǎo)致的慣性耦合以用于生成扭轉(zhuǎn)力矩T_y，其將導(dǎo)致相同的移動質(zhì)量4圍繞第二水平軸線y旋轉(zhuǎn)(換言之，本方案并不要求耦合到移動質(zhì)量4或第二彈性元件9的電極存在)。

如在圖6a和6b中所示的，在電磁型的不同的實(shí)施例中，耦合到框架2的致動結(jié)構(gòu)10包括布置在框架2上的線圈32(例如，占據(jù)具有沿著相同框架2的整個周界延伸的方環(huán)形的區(qū)域)。

以本身已知的方式，框架2的旋轉(zhuǎn)移動在該情況下從由于通過線圈32的適當(dāng)驅(qū)動電流的穿過生成的洛倫茲力開始獲得。

參照圖7a和7b，這次是壓電型的致動結(jié)構(gòu)10的進(jìn)一步實(shí)施例構(gòu)思了致動結(jié)構(gòu)10包括第一薄梁元件34a和第二薄梁元件34b，其被機(jī)械地連接至框架2的延長部分37，其在中心且在相對于框架2的相對兩側(cè)上沿著第一水平軸線x延伸。

薄梁元件34a、34b平行于第二軸線y延伸(具有沿著垂直軸線z的可忽略的延伸)并且承載相應(yīng)的壓電致動器35a、35b。

以本身已知的方式，適當(dāng)?shù)尿?qū)動電壓到前述壓電致動器35a、35b的應(yīng)用導(dǎo)致薄梁元件34a、34b的旋轉(zhuǎn)，以及隨后框架2圍繞第一水平軸線x的旋轉(zhuǎn)，隨后生成扭轉(zhuǎn)力矩T_x。

此外，在該情況下，可能的是使用僅專用于圍繞第一水平軸線x旋轉(zhuǎn)的壓電致動器35a、35b，再次地，利用由于與移動質(zhì)量4關(guān)聯(lián)的非對稱質(zhì)量分布導(dǎo)致的慣性耦合以用于生成圍繞第二水平軸線y的扭轉(zhuǎn)力矩T_y。

描述的方案的優(yōu)點(diǎn)從以上討論中清晰地呈現(xiàn)出來。

在任何情況下要強(qiáng)調(diào)的是由于與反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)20的移動質(zhì)量4關(guān)聯(lián)的非對稱質(zhì)量分布導(dǎo)致的慣性耦合使能僅使用一個專用于框架2的移動(例如其圍繞第一水平軸線x的旋轉(zhuǎn))的致動結(jié)構(gòu)的可能性，在任何情況下由于質(zhì)量耦合而獲得移動質(zhì)量4的雙軸致動。

本方案使得移動質(zhì)量4的致動的效率通過到框架2的慣性力耦合能夠得以最大化。

進(jìn)一步指出的是，用于制造反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)20的過程并不構(gòu)思相對于傳統(tǒng)過程的任何實(shí)質(zhì)修改，利用已知的且已經(jīng)用于定義剩余的結(jié)構(gòu)性元件的技術(shù)構(gòu)思表面層24的定義和可能的結(jié)構(gòu)性層25的定義，兩者皆已經(jīng)在反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)20中呈現(xiàn)。

而且，本方案可以被有利地應(yīng)用至寬范圍的反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)20，例如根據(jù)靜電、電磁或壓電致動的原理操作的示例，在其中優(yōu)選地呈現(xiàn)有至少一個諧振致動移動。

上述特征使得在便攜式裝置內(nèi)部的集成光學(xué)設(shè)備中利用微機(jī)械結(jié)構(gòu)是特別有利的。

例如，圖8示意性地表示在便攜裝置43(諸如舉例而言，智能電話)的投影儀設(shè)備40中使用反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)20。

特別地，反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)20可操作用于根據(jù)期望的掃描圖案投影由光源46生成的光束F，該光源例如為激光類型的相干光源。

投影儀設(shè)備40進(jìn)一步包括電子電路48以用于控制和驅(qū)動，其能夠向光源46和反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)20兩者供應(yīng)適當(dāng)?shù)尿?qū)動信號，以用于根據(jù)所反射的光束的期望的掃描圖案改變其位置和定向。

有利地，電子電路48可以以使用半導(dǎo)體技術(shù)的集成技術(shù)而獲得，其可能在設(shè)置有反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)20的相同的裸片中。

最終，顯然的是，可以對本文已經(jīng)描述和示出的做出修改和變化，而不會因此脫離本實(shí)用新型如在所附的權(quán)利要求書中限定的范圍。

特別地，清楚的是，可能也根據(jù)用于框架2(以及移動質(zhì)量4的，在其致動移動中被剛性地耦合到框架2)的移動設(shè)想的致動的不同移動，與反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)20的移動質(zhì)量4關(guān)聯(lián)的實(shí)際非對稱質(zhì)量分布可以與至今一直被示出的不同。

例如，如在圖9a中所示，框架2可以由對應(yīng)的致動結(jié)構(gòu)10(示意性地示出)致動以用于獲取沿著垂直軸線z(由M_z標(biāo)記)的平移的致動移動。

在該情況下，如在圖9b中所示，相對于第二水平軸線y非對稱的、與移動質(zhì)量4關(guān)聯(lián)的質(zhì)量分布可以設(shè)想單個附加的質(zhì)量部分22a，區(qū)具有在水平面xy中的半圓形，完全沿著第二水平軸線y的一側(cè)被布置(即，占據(jù)之前限定的第一和第二象限)，使得其質(zhì)心B被布置在與前述第二水平軸線y相距一定距離處。

如將顯而易見的是，沿著垂直軸線z的平移通過慣性效應(yīng)生成扭轉(zhuǎn)力矩T_y，以及移動質(zhì)量4圍繞第二水平軸線y的隨后旋轉(zhuǎn)。

還針對該具體實(shí)施例的是，移動質(zhì)量4的不同非對稱質(zhì)量分布可以被設(shè)想，如果單一附加質(zhì)量部分22a具有被布置在與第二水平軸線y相距一定距離處的質(zhì)心B。

此外，在反射器微機(jī)械結(jié)構(gòu)20中，用于生成移動質(zhì)量4圍繞第二水平軸線y的旋轉(zhuǎn)移動的致動結(jié)構(gòu)在任何情況下均可以被提供(在該情況下，作為慣性耦合的結(jié)果生成的扭轉(zhuǎn)力矩T_y，因而加入該進(jìn)一步的致動移動，并且在任何情況下均提高系統(tǒng)的機(jī)械效率)。

本文描述的微機(jī)械結(jié)構(gòu)通?？梢员挥迷谌魏蜯EMS設(shè)備中，以用于在致動器沿著或圍繞與相同的旋轉(zhuǎn)軸線垂直的致動軸線的致動之后，生成(具有減小的空間占用以及高效率)移動質(zhì)量圍繞旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)。