[发明专利]具有可倾斜结构的微机电器件和可倾斜结构的位置检测

说明书

本申请涉及具有可倾斜结构的微机电器件和可倾斜结构的位置检测。公开了微机电器件(50)，其中，平台(52)形成在顶部衬底中并且被配置为通过旋转角度(θ)旋转。平台具有狭缝(70)并且面对腔(53)。集成的多个光电检测器(70)形成在底部衬底中以检测通过狭缝的光，并生成与通过狭缝的光相关的信号。狭缝的面积随着平台的旋转角度而改变并引起衍射，其或多或少根据角度而被标记。相对于狭缝布置在不同位置的两个光电检测器的信号之间的差值产生该角度。

技术领域

本发明涉及具有可倾斜结构的微机电器件。具体地，以下将参照通过MEMS(微机电系统)技术得到的微反射镜，但不丧失一般性。

背景技术

已知微机电器件具有反射镜结构，该反射镜结构使用半导体材料的技术。

这些微机电器件例如用于便携式装置，诸如便携式计算机、膝上型电脑、笔记本(包括超薄笔记本)、PDA、平板电脑、蜂窝电话、智能手机等，其用于光学应用，尤其用于根据期望的形态引导由光源生成的光束。

由于小尺寸，上述器件能够满足关于空间占用(面积和厚度二者)的严格要求。

例如，微机电反射镜器件用于小型化的投影仪模块(所谓的微型投影仪)，其能够在远处投射图像或者生成光的期望图案。

微机电反射镜器件通常包括悬置在空腔上方并且从半导体材料的主体开始形成的反射镜元件，从而可移动(通常为倾斜或旋转的移动)用于根据期望引导入射光束。

例如，图1是微型投影仪9的示意图，其包括生成光束2的光源1，通常为激光源，光束2由三个单色束形成(针对每个基础颜色存在一束)，光束经由仅示意性示出的光学系统3、被反射镜元件5朝向屏幕6偏转。在所示实例中，反射镜元件5是二维型，其被控制以绕着垂直轴A和水平轴B旋转。如图2所示，反射镜元件5绕着垂直轴A的旋转生成快速水平扫描。反射镜元件5绕着垂直于垂直轴A的水平轴B的旋转生成缓慢垂直扫描，通常为锯齿形。

在图2中示出所得到的扫描方案并由7表示。

在图1的系统的变形中，微型投影仪包括两个微反射镜，它们沿着光束2的路径顺序布置并且每一个都可绕着自身的轴旋转，并且精确地，一个可绕着水平轴B旋转，另一个可绕着垂直轴A旋转，用于生成与图2所示相同的扫描方案。

微反射镜系统的另一应用是3D姿势识别系统。这些通常使用微型投影仪和图像获取器件，诸如摄影相机。这里，光束可以在可见光或不可见光的范围内，或者处于任何可用的频率。微型投影仪可以类似于图1的微型投影仪9，并且通过微反射镜5偏转的光束2用于在两个方向上扫描对象。例如，微型投影仪可以在对象上投射小条或带。任何可能的投射或对象的凹陷区域(由于其深度)在被摄影相机检测的光线中产生变形，该变形可以被适当的电子器件处理以用于检测第三维。

在这两种情况下，在考虑到的技术中，微型投影仪包括反射镜元件，反射镜元件的旋转通常经由致动系统(当前为静电、磁或压电类型)来控制。

例如，图3示出了具有纯静电致动的反射镜元件5。这里，芯片10包括悬置在衬底(不可见)上方的区域11，其具有反射表面(未示出)并且通过第一对臂12(第一扭力弹簧)由悬置框架13支撑。第一臂12从悬置区域11的相对侧延伸并且形成反射镜元件5的旋转轴A。悬置框架13经由第二对臂16(第二扭力弹簧)连接至芯片10的固定外围部分15，这能够实现悬置框架13的旋转以及悬置区域11绕着水平轴B的旋转。第一臂12和第二臂16耦合至静电类型的对应致动组件18A、18B。这里每个致动组件18A、18B都包括面对对应的第二电极20的第一电极19。

具体而言，第一电极19相对于对应的臂12、16固定，并且与第二电极20呈梳状配置用于生成电容耦合。由于每个致动组件18A、18B的电极19、20的配置，驱动结构也定义为“梳驱动结构”。