[发明专利]带有压电致动器的谐振双轴线MEMS反射器及包含其的投影MEMS系统

说明书

本发明涉及带有压电致动器的谐振双轴线MEMS反射器及包含其的投影MEMS系统，包含：固定结构(10)；活动结构(12)，其包括反射元件(90)；第一可变形结构(22)和第二可变形结构(24)，它们被布置在固定结构和活动结构之间。第一可变形结构和第二可变形结构中的每个包括相应数量的主压电元件(40)。第一可变形结构和第二可变形结构的主压电元件(40’，40”)能够被电控制以引起活动结构分别关于第一轴线(A1)和第二轴线(A2)的振荡。第一可变形结构还包括相应数量的次压电元件(42’)，它们能够被电控制从而改变活动结构关于第一轴线的第一谐振频率。

本申请是申请日为2016年06月27日、申请号为201610483722.6、发明名称为“带有压电致动器的谐振双轴线MEMS反射器及包含其的投影MEMS系统”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及MEMS(微机电系统)类型的反射器(reflector)。具体地，本发明涉及包含压电致动器的谐振双轴线MEMS反射器。此外，本发明涉及包含谐振双轴线MEMS反射器的MEMS投影系统。

背景技术

如已知的，目前许多MEMS器件都是可用的。特别是已知其中包含了由反射镜形成的活动元件的所谓的MEMS反射器。

通常，MEMS反射器被设计成接收光束并且被设计成经由其自身的反射镜改变其传播方向。典型地，光束的传播方向以周期性或准周期性的方式被改变，以使用所反射的光束执行对一部分空间的扫描。

更具体地，更熟悉的是谐振类型的MEMS反射器。通常，谐振类型的MEMS反射器包括引起各个反射镜以实质上周期性的方式关于静止位置振荡的致动系统，振荡的周期与反射镜的谐振频率尽可能得接近，从而在每次振荡期间最大化由反射镜所覆盖的角距离，并且由此最大化所扫描的空间的大小。

在谐振MEMS反射器中，更熟悉的是所谓的双轴线MEMS反射器，其中的反射镜关于彼此垂直的两个不同的轴线、以近似等于反射镜相应的谐振频率的频率相对于前述的轴线振荡。

在使用谐振双轴线MEMS反射器产生图像的情境下，已知的是采用针对两个扫描轴线的显著不同的谐振频率。例如，已知谐振双轴线MEMS反射器具有自身的例如等于18kHz和600Hz的两个谐振频率。而且，与谐振频率的具体值无关，只要在使用谐振双轴线MEMS反射器形成图像时，谐振双轴线MEMS反射器就以遵循所谓的利萨如轨道的方式定向(direct)所反射的光束。结果，获得了作为交织的互补图像(complementary image)的集合的完整的图像。

如已经描述的，使用谐振双轴线MEMS反射器导致受所谓的闪烁所影响的图像的产生。为了克服这种缺点，所谓的图像刷新频率被提高至远远高于六十帧每秒的值。因为，根据另一种观点，闪烁现象可以被解释为每一帧的不完美的覆盖，刷新频率的提高使得这种现象不易被人眼感知。

为了减少闪烁现象，在Proceedings of SPIE(SPIE会议论文集)的第897789770A-11卷上的、U.Hofmann等人的论文“Wafer level vacuum packaged two-axis MEMSscanning mirror for pico projector application”建议了采用具有高的谐振频率且理想地差异了60Hz的双轴线结构。在实践中，上述论文提出了具有静电型的致动系统的谐振双轴线MEMS反射器，其中的两个谐振频率相对较高(一个是14.9kHz而另一个是15.6kHz)，它们之间的差异是700Hz。这能够将刷新频率减小到小于每秒六十帧的值，而没有闪烁现象过度地破坏图像的质量。然而，不幸的是，不存在能够准确地控制两个谐振频率之间的差异的已知的解决方案，即使对于特别低的差异值和达到高的(例如，介于20kHz和30kHz之间的)频率的操作频段的情况也是如此。结合这种情况，应该注意到在理论上采用彼此靠近的高的谐振频率在给定的相同刷新频率如何实现了所要获得的较高的分辨率，以及更好的图像的覆盖。

发明内容