專(zhuān)利名稱(chēng)：基于硅基電容式微麥克風(fēng)的微電機(jī)械鏡運(yùn)動(dòng)反饋控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微電機(jī)械鏡運(yùn)動(dòng)反饋控制系統(tǒng)，具體涉及一種基于硅基電容式微
麥克風(fēng)的微電機(jī)械鏡運(yùn)動(dòng)反饋控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
基于微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的微鏡技術(shù)可用于現(xiàn)代打印機(jī)、投影儀、生物醫(yī)學(xué)成像 系統(tǒng)等多種領(lǐng)域。微系統(tǒng)微鏡一般由靜電力、電磁力或壓電材料驅(qū)動(dòng)，內(nèi)有鉸鏈或樞軸，微 鏡繞其來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)做掃描運(yùn)動(dòng)。因其有效的性能和低廉的價(jià)格，微系統(tǒng)微鏡的出現(xiàn)成功取代 了在上述領(lǐng)域應(yīng)用多年的六角形多面鏡。對(duì)于上述的許多應(yīng)用而言，運(yùn)用反饋系統(tǒng)來(lái)了解 微鏡在轉(zhuǎn)動(dòng)掃描運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的相位、頻率和幅度變化信息是極為重要的。由于環(huán)境中的擾 動(dòng)或機(jī)械系統(tǒng)的不穩(wěn)定度影響，驅(qū)動(dòng)信號(hào)和微鏡運(yùn)動(dòng)之間的延時(shí)經(jīng)常隨時(shí)間變化，這對(duì)我 們準(zhǔn)確獲知特定時(shí)間微鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)角度造成了困難，從而無(wú)法準(zhǔn)確對(duì)打印、投影或成像系統(tǒng) 中的特定像素做定值或信號(hào)提取，在某些激光打印機(jī)中，從微電機(jī)械鏡反射出的光束可由 放置于有機(jī)感光器件(如硒鼓)上的光感受器接收，從而獲知微鏡的運(yùn)動(dòng)信息。但是這種 設(shè)計(jì)缺乏必要的靈活度，如在投影儀等其它許多應(yīng)用中，在成像的投影屏幕處不可能放置 這樣的光感受器。還有些系統(tǒng)中微鏡的運(yùn)動(dòng)信息是通過(guò)在微鏡的旋轉(zhuǎn)樞軸上放置壓電傳感 器來(lái)獲知的。這種系統(tǒng)必須通過(guò)金屬連線(xiàn)來(lái)給壓電傳感器供電和采集信息。這樣的壓電傳 感器和金屬連線(xiàn)將會(huì)給微鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)造成影響。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種系統(tǒng)體積小、集成度高、設(shè)計(jì) 成本低且對(duì)微鏡運(yùn)動(dòng)不形成干擾的電容式微麥克風(fēng)的微電機(jī)械鏡運(yùn)動(dòng)反饋控制系統(tǒng)。
為實(shí)現(xiàn)以上的目的，本發(fā)明專(zhuān)利采用的技術(shù)方案是 基于硅基電容式微麥克風(fēng)的微電機(jī)械鏡運(yùn)動(dòng)反饋控制系統(tǒng)包括微電機(jī)械微鏡、
硅微麥克風(fēng)、微鏡驅(qū)動(dòng)電路、中央處理器組成，微電機(jī)械微鏡經(jīng)硅微麥克風(fēng)采集信息后傳輸
給中央處理器采集處理，中央處理器根據(jù)硅微麥克風(fēng)傳回信息調(diào)整微鏡驅(qū)動(dòng)電路所應(yīng)施加
的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率、幅度、相位，微鏡驅(qū)動(dòng)電路用來(lái)驅(qū)動(dòng)微電機(jī)械微鏡的運(yùn)動(dòng)。 所述的微電機(jī)械微鏡和硅微麥克風(fēng)采用微電子機(jī)械加工技術(shù)集成在一個(gè)微器件上。 所述的微電機(jī)械微鏡由鏡面、扭轉(zhuǎn)樞軸、兩對(duì)驅(qū)動(dòng)磁極以及樞軸定子組成。
本發(fā)明專(zhuān)利具有如下優(yōu)點(diǎn) (1)本發(fā)明專(zhuān)利采用微電機(jī)械微鏡作為本發(fā)明中的關(guān)鍵器件，其中微電機(jī)械微鏡 具備一個(gè)高反射率的鏡面，并可以在一對(duì)包括電磁、靜電力、壓電等多種驅(qū)動(dòng)方式的驅(qū)動(dòng)下 繞一個(gè)微加工的樞軸衡量做高速(lkHz 20kHz)較大幅度(10° 35° )的來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)。
(2)硅微麥克風(fēng)被置于微電機(jī)械微鏡的近旁(lmm 3mm)，與微電機(jī)械微鏡集成為 一個(gè)器件，從而有利于簡(jiǎn)化半導(dǎo)體加工工藝步驟和封裝。硅微麥克風(fēng)通過(guò)感知微電機(jī)械微鏡運(yùn)動(dòng)造成的空氣中聲波運(yùn)動(dòng)來(lái)獲知微電機(jī)械微鏡的運(yùn)動(dòng)信息，包括頻率、相位、幅度等。 頻率信息反饋保證了微電機(jī)械微鏡工作在諧振頻率附近，幅度信息反饋保證了微電機(jī)械微 鏡振動(dòng)幅度的合適和穩(wěn)定，相位信息反饋保證了對(duì)微電機(jī)械微鏡實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的信息獲 知。 (3)硅微麥克風(fēng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)前置放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路等將微麥克風(fēng)信號(hào) 傳遞到中央處理器，根據(jù)應(yīng)用的不同，光源控制系統(tǒng)或光感知控制系統(tǒng)根據(jù)微電機(jī)械微鏡 的轉(zhuǎn)動(dòng)角度調(diào)整光束或采樣，微鏡驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)反饋信號(hào)調(diào)整微電機(jī)械微鏡的工作頻率和 振動(dòng)幅度大小。


圖1為本發(fā)明專(zhuān)利結(jié)構(gòu)原理圖； 圖2為本發(fā)明專(zhuān)利微鏡與硅微麥克風(fēng)集成器件示意圖；
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，基于硅基電容式微麥克風(fēng)的微電機(jī)械鏡運(yùn)動(dòng)反饋控制系統(tǒng)包括微 電機(jī)械微鏡1、硅微麥克風(fēng)2、微鏡驅(qū)動(dòng)電路3、中央處理器4組成；中央處理器4接收由硅 微麥克風(fēng)2傳遞來(lái)的微電機(jī)械微鏡1運(yùn)動(dòng)的頻率、相位、幅度等信息，并對(duì)光源控制系統(tǒng)和 微鏡驅(qū)動(dòng)電路3實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，硅微麥克風(fēng)2已被集成到和微電機(jī)械微鏡1 一起的器件上， 在其外框中一般連有驅(qū)動(dòng)電極，金屬連線(xiàn)等一整套電子線(xiàn)路。微電機(jī)械微鏡1的運(yùn)動(dòng)信息
經(jīng)由聲波傳來(lái)到此感知并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后，一般先要通過(guò)硅微麥克風(fēng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的前 置放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換，以及功率匹配，信號(hào)傳輸?shù)入娐罚缓笤贋橹醒胩幚砥?采集處理。根 據(jù)由硅微麥克風(fēng)2傳回的信號(hào)，中央處理器4實(shí)時(shí)調(diào)整微鏡驅(qū)動(dòng)電路3所應(yīng)施加的驅(qū)動(dòng)信 號(hào)的頻率、幅度、相位，以及通過(guò)光源控制系統(tǒng)控制光源實(shí)時(shí)發(fā)出光束的顏色等信息。這樣 保證了根據(jù)微電機(jī)械微鏡1的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)反饋控制投射在光屏上的成像，從而保證成像的 質(zhì)量。 如圖2所示，微電機(jī)械微鏡1由鏡面11、扭轉(zhuǎn)樞軸12、兩對(duì)驅(qū)動(dòng)磁極13以及樞軸 定子14組成；該微型系統(tǒng)由半導(dǎo)體微加工技術(shù)制成，鏡面11繞圖左側(cè)的方向來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)，因 其表面良好的反射率可以反射投射到它上面的光束。扭轉(zhuǎn)樞軸12為鏡面11轉(zhuǎn)動(dòng)提供了必 要的自由度和靈活性，其典型寬度一般為幾十微米。兩對(duì)驅(qū)動(dòng)磁極13為鏡面11的轉(zhuǎn)動(dòng)提 供了動(dòng)力，在它上面一般有金屬連線(xiàn)接至外接電路，實(shí)現(xiàn)鏡面11轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)和控制，樞軸 定子14為鏡面11轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性和整個(gè)系統(tǒng)的有效封裝提供保障。由于微電機(jī)械微鏡1的 來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)在本質(zhì)上是一個(gè)振動(dòng)過(guò)程，因而如果驅(qū)動(dòng)信號(hào)工作在微電機(jī)械微鏡1的固有諧振 頻率附近微電機(jī)械微鏡l的振幅可以達(dá)到最大值。根據(jù)應(yīng)用的不同，光源控制系統(tǒng)或光感 知控制系統(tǒng)根據(jù)鏡面11的轉(zhuǎn)動(dòng)角度調(diào)整光束或采樣，微鏡驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)反饋信號(hào)調(diào)整微 電機(jī)械微鏡1的工作頻率和振動(dòng)幅度大小。 應(yīng)用于本發(fā)明的微電機(jī)械鏡運(yùn)動(dòng)反饋控制系統(tǒng)具有系統(tǒng)體積小、集成度高、設(shè)計(jì) 成本低、且對(duì)微電機(jī)械微鏡運(yùn)動(dòng)不形成干擾等優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代打印機(jī)、投影儀、生物醫(yī)學(xué)成像 系統(tǒng)等多種領(lǐng)域具有極大的推廣價(jià)值。
權(quán)利要求
基于硅基電容式微麥克風(fēng)的微電機(jī)械鏡運(yùn)動(dòng)反饋控制系統(tǒng)，由微電機(jī)械微鏡、硅微麥克風(fēng)、微鏡驅(qū)動(dòng)電路、中央處理器組成，其特征在于微電機(jī)械微鏡經(jīng)硅微麥克風(fēng)采集信息后傳輸給中央處理器采集處理，中央處理器根據(jù)硅微麥克風(fēng)傳回信息調(diào)整微鏡驅(qū)動(dòng)電路所應(yīng)施加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率、幅度、相位，微鏡驅(qū)動(dòng)電路用來(lái)驅(qū)動(dòng)微電機(jī)械微鏡的運(yùn)動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硅基電容式微麥克風(fēng)的微電機(jī)械鏡運(yùn)動(dòng)反饋控制系統(tǒng)， 其特征在于所述的微電機(jī)械微鏡和硅微麥克風(fēng)采用微電子機(jī)械加工技術(shù)集成在一個(gè)微器 件上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于硅基電容式微麥克風(fēng)的微電機(jī)械鏡運(yùn)動(dòng)反饋控制系統(tǒng)， 其特征在于所述的微電機(jī)械微鏡由鏡面、扭轉(zhuǎn)樞軸、兩對(duì)驅(qū)動(dòng)磁極以及樞軸定子組成。
全文摘要
基于硅基電容式微麥克風(fēng)的微電機(jī)械鏡運(yùn)動(dòng)反饋控制系統(tǒng)，微電機(jī)械微鏡經(jīng)硅微麥克風(fēng)采集信息后傳輸給中央處理器采集處理，中央處理器根據(jù)硅微麥克風(fēng)傳回信息調(diào)整微鏡驅(qū)動(dòng)電路所應(yīng)施加的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率、幅度、相位，微鏡驅(qū)動(dòng)電路用來(lái)驅(qū)動(dòng)微電機(jī)械微鏡的運(yùn)動(dòng)，硅微麥克風(fēng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通過(guò)前置放大器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路等將微麥克風(fēng)信號(hào)傳遞到中央處理器，根據(jù)應(yīng)用的不同，光源控制系統(tǒng)或光感知控制系統(tǒng)根據(jù)微電機(jī)械微鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)角度調(diào)整光束或采樣，微鏡驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)反饋信號(hào)調(diào)整微電機(jī)械微鏡的工作頻率和振動(dòng)幅度大小，具有系統(tǒng)體積小、集成度高、設(shè)計(jì)成本低、且對(duì)微電機(jī)械微鏡運(yùn)動(dòng)不形成干擾等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04R19/04GK101778325SQ20101010216
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者王懷寶, 金湘虹 申請(qǐng)人:無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院