具有可通過幾何變化調節共振頻率的微機械裝置及其操作方法

專利名稱：具有可通過幾何變化調節共振頻率的微機械裝置及其操作方法
技術領域：
本發明涉及一種可通過幾何變化調節共振頻率的微機械裝置，以及該 微機械裝置的操作方法，該微機械裝置例如適用于與共振微觀掃描鏡(resonant'micro scanner mirrors)連接。
技術背景具有振動系統的微機械裝置被用于微機械傳感器和微機械動作器。振 動系統由振動體和彈性懸架構成，該振動系統存在固有頻率或共振頻率。 在許多應用例中，振動系統的共振頻率必須與固定的預定頻率一致以便利 用共振增強來實現足夠的靈敏度(例如傳感器)和足夠的共振幅度(例如 動作器)。這種具有振動系統的微機械裝置的實例為時鐘中的時鐘發生器 或用于數據保護的掃描鏡等偏轉鏡(deflecting mirror)。在最后提及的 掃描鏡中，例如，數據頻率或調制頻率和振動頻率彼此必須具有固定的預 定比率。當結構上基本相同的一對傳感器和/或動作器被彼此同步時，提 出另一個應用例，其中設定額定頻率。為了保持低振動產生要消耗的能量，這種裝置的振動系統通常具有相 對高的Q，結果共振曲線狹窄，如果附加要求需要的振動幅度，那么激發 步員率(excitation frequency)具有很小的公差(tolerance)<>根據額定共振頻率，微機械裝置的振動系統的共振頻率的偏差的原因 極其多種并可大致分為兩組，即，盡管相同和恒定的環境條件，由例如生 產或制造波動/公差導致的恒定的共振頻率偏差或共振頻率偏移，和/或由 例如環境條件波動造成的遭受動態變化的共振頻率偏差或共振頻率偏移。 在以下中，對于恒量，例如微機械裝置的實際共振頻率的、與額定共振頻 率的制造相關偏差，使用術語"共振頻率偏差(resonant-frequency deviation)";對于操作和/或壽命期間遭受動態變化的共振頻率偏差，使用術語"共振步員率變化(resonant-frequency variation)"。術語"共振頻率偏差"因此也包括與結構基本相同的裝置的共振頻率 的不匹配，盡管具有相同和恒定的環境條件，還是發生"共振頻率偏差"。 原因在于確定材料參數(例如彈性常數，密度等)的頻率的變化和彈簧和 質量塊和/或具有阻尼效果的間隙的數值統計和/或系統變化，前述數值統 計和/或系統變化是由與微機械裝置的制造中的調節、構造和產生層相關 的公差引起的。與之相反，術語"共振頻率變化"是說明由例如環境條件變化(例如 壓力或溫度變化)導致的微機械裝置的振動系統的共振頻率的變化。然而， 共振頻率變化也可以是由振動系統的不同氣體分子的吸收性的不同程度、 濕度或材料參數的動態變化所造成的。用于將微機械裝置的振動系統的共振頻率調節到額定共振頻率的公 知方案也可分成兩種策略類型，S卩，在最后的制造步驟中的一個準步驟中， 在微機械裝置上執行不可逆轉的變化以便匹配振動系統的共振頻率的策 略，和在操作期間將振動系統的共振頻率校正到額定共振頻率的策略，例 如經過控制環再調節。當然，第一策略僅適用于補償永久的共振頻率偏差 和需要共振頻率變化補償的某些應用例中，其不能代替操作期間的工作頻 率校正。操作期間調節共振頻率的方法有幾種。專利文獻US 6331909和US 6285489描述了一種改變共振頻率的共振頻率調節，其中環境壓力是變化 的，因此由于氣體負載引起移動的元件或振動體的有效質量的變化，因此 彈簧質量系統的共振頻率也變化。然而，所需設備和控制回路相對地復雜。 進一步地，說明了一個實施例，其中彈簧質量系統的彈簧負載有氣體吸收 材料，在吸收期間，氣體吸收材料的材料特性變化，因此，頻率變化。這 里，相對高的復雜性也是個缺點。此外，可以假設，由于可用作彈簧的氣 體吸收型的材料的選擇的限制，系統的Q將被降級和可能不是最優化。在專利文獻US 6331909和US 6285489中，說明了扭轉振動系統，其中 旋轉質量塊的一部分可以通過靜電力離開扭轉軸線或移動向扭轉軸線。轉 動慣量的這種變化導致共振頻率變化。盡管該過程允許調節共振頻率，然 而由于可移動質量塊的通常較小的移動路徑，導致不能校正更大規模的偏差。結果，彈性懸架和/或扭轉彈簧造成額外的電路線使得該實施例復雜， 導致鏡面板的空間需要增加。這也增加了動力變形。在另一實施例中，專利文獻EP 1613969 Al說明了一種具有可匹配的 共振頻率的微機械裝置。利用幾何結構，例如肋，其可以通過外部影響來 被系統地破壞，因此微機械彈簧元件的有效長度和剛性受到不可逆轉且離 散的方式影響。在操作期間，可通過在振動體和適當地布置的固定電極之 間施加壓差來實現有效彈簧常量增加和/或減少。發明內容因此，本發明的目的是提供一種用于微機械裝置的共振頻率的組合調 節和調整的技術方案，其能夠在微機械裝置操作期間實現并不復雜。根據權利要求1的微機械裝置和根據權利要求7的操作微機械裝置的 方法來實現該目的。本發明的微機械裝置包括振動系統，所述振動系統包括振動體；彈 性懸架，振動體通過該彈性懸架被振動地懸掛，其中彈性懸架包括至少兩 個彈簧桿；和調節裝置，所述調節裝置通過改變所述至少兩個彈簧桿彼此 相對的位置來調節振動系統的共振頻率。本發明的操作具有振動系統的微機械裝置的方法，其中振動系統包括 振動體和彈性懸架，振動體通過彈性懸架被振動地懸掛，其中該方法包括 如下步驟通過改變至少兩個彈簧桿彼此相對的位置來調節振動系統的共 振頻率。本發明是基于這樣的發現，即通過改變相應彈簧結構，特別是改變至 少兩個彈簧桿彼此相對的位置，可實現彈性懸架的彈簧常數的變化，這又 提供振動系統和/和彈簧質量系統的變化和/或調節性和調控。調節可以連 續或離散步驟進行。此外，因為電結構(electrical structures)能夠 通過微機械制造方法以無問題和成本效率方式制造，和因為電結構必須設 置在振動系統的靜電激勵(electrostatic excitation)中，因此機械振 動系統的附加件被限制為提供電結構。在根據本發明的實施例的微機械裝置中，借助微機械動作器，通過改 變相應的彈簧幾何結構，能夠實現振動系統的共振頻率的調節，用于永久的共振頻率偏差的不可逆和可逆校正的校正裝置也被提供。這提供了組合 的調節和調控能力，從而使得共振頻率偏差和變化可被補償。該重要特點 增加制造產量，因為制造后具有直接超出頻率范圍的共振頻率的微機械裝 置不必要拋棄，而可通過不可逆和可逆的補償來進行操作，從而使得它們 的共振頻率足夠接近額定共振頻率。此外，本發明允許以足夠小步驟在適 當大的范圍內調節共振頻率，例如，以連續方式，從而使得操作中遭受變 化的額定頻率能夠被調控。根據本發明的特定實施例，微機械裝置包括由四個平行彈簧桿懸掛的 振動體，例如能夠傾斜移動的扭轉彈簧。每個彈簧被安裝成一側可在限定 范圍內可移動。根據制造變化和/或共振頻率偏差，通過相應的彈簧幾何 結構的系統變化，彈簧剛度的變化能夠實現。借助微機械動作器，通過平 行彈簧的兩個桿元件的控制的、離散或連續的移動，實現彈簧剛度的變化。在一個實施例中，通過可移動彈簧桿元件的末端處的可移動的鎖止元 件的逐步鎖止，能夠實現共振頻率的離散變化。本發明的實施例可特別地用于借助于任何類型的動作器(靜電、熱電、電磁或壓電動作器)、通過改變彈簧(例如v形彈簧，平行彈簧)幾何結構來調整共振微觀掃描鏡的固有共振頻率。本發明的實施例涉及共振MEMS 掃描鏡，即涉及在共振增加狀態下操作的動作器以便以低的能量消耗獲取 大振動幅度。結果，Q相對地高，因此共振曲線狹窄，如果期望的振動幅 度被保持，那么激發頻率具有很小的公差。本發明的實施例關心共振頻率的組合調節和調整，從而使得共振頻率 的大規模的偏差和變化也可被補償，以便擴大掃描鏡的應用領域。這里， 特定應用是數據保護，其中鏡的數據頻率和振動頻率彼此必須具有固定的 預定比率。當兩個傳感器/動作器結構上基本相同時也可給定頻率，或以 固定比率振動的兩個掃描鏡必須彼此同步。 一個實例是兩維掃描器，它能 夠通過對角遞增的掃描來讀取兩維條形碼。 一方面，這種應用需要固定頻 率比率，以便限定預定的、固定Lissajous圖(Lissajousfigure)。另一方面，兩個振動方向上的頻率僅相差數赫茲。然而，所需頻率差位于通過 技術給定的頻率展開(frequency spread)中。因此，這種原理成功的關 鍵不是兩個振動方向上的頻率的精確調節，而是實現由這些頻率限定的比率。然而，這極其依賴于共振頻率的偏差和變化。可通過調節一個軸線或 兩個軸線來補償這種共振頻率偏差和共振頻率變化，其中，這里，兩種調 節裝置，共振頻率不可逆變化(即頻率不能可逆變化的)的調節裝置和共 振頻率可逆變化或匹配的調節裝置。共振頻率變化不能夠通過這種調節來 校正，而應當瞬間地和可逆地補償，即，在每個例的操作中，優選地通過 控制環來實現。因此，本發明的實施例涉及一種光偏轉設備，該光偏轉設備包括具 有對應地可調節的共振頻率的微機械裝置；和用于以共振頻率操作微機械 裝置的振動系統的驅動裝置。進一步地，本發明的實施例包括控制裝置， 例如控制環，以便將振動系統的共振頻率調節到額定共振頻率。這里，振 動體和/或鏡的振動幅度例如可用作控制量。


下面，根據附圖來說明本發明的優選實施例。圖l是表示根據本發明的實施例的微機械裝置的振動系統，例如共振 掃描鏡；圖2是表示根據本發明的實施例的微機械裝置的懸架，例如具有適用 于通過幾何變化來調整的兩個平行彈簧桿和/或扭轉彈簧的共振掃描鏡； 圖3a — 3d是表示根據本發明的實施例的用于微機械振動器的幾何調整的基本彈簧的幾何關系；圖4a — 4d是表示根據本發明的又一實施例的具有單側固定夾持穩定中心彈簧桿的基本彈簧的幾何關系；圖5a — 5d是表示根據本發明的又一實施例的具有可變平行彈簧結構 的基本彈簧的幾何關系；圖6是表示根據本發明的又一實施例的用于離散頻率變化的平行彈簧 幾何結構的可逆鎖止件；圖7是表示根據本發明的又一實施例的用于離散頻率變化的平行彈簧 幾何結構的不可逆鎖止件。
具體實施方式
在下面參考附圖更詳細地說明本發明的之前，請注意，為了更好地理 解，圖不是按比例的。此外，在圖中，相同元件用相同參考標記表示，并 省略了這些元件的重復說明。圖l顯示具有可變的平行彈簧幾何結構的共振微機械裝置。本實施例 的微機械裝置說明例如使用于微掃描器中的微機械鏡，該微機械鏡以預定 的額定頻率偏離調制光束以便以額定頻率在圖像區域內往復移動光束，因 此通過在圖像區域上移動的調制光束來在圖像區域上產生圖像。請注意， 本發明也可使用具有振動系統的其它微機械裝置。微機械裝置包括由用作鏡面板的振動體ll和彈性懸架12或12a、 12b、 12c和12d構成的振動系統。振動體ll和彈性懸架12例如可形成在 半導體層中。彈性懸架12由四個平坦的并且細長的扭轉彈簧(torsion springs) 12a、 12b、 12c和12d構成，扭轉彈簧12a、 12b、 12c和12d中的 每個的一個末端被安裝成能夠在限定范圍內移動，另一個末端附接到用作 鏡子的矩形振動體ll的相對的細長側。例如，整個構造能夠用如EP 1613969 Al中公知的振動系統所描述的基板來實現。圖l顯示的微機械裝置同樣提供一種以離散或連續方式可調節的共振 頻率的振動系統，該振動系統由振動體ll和彈性懸架12構成，以便補償 與說明書緒言部分說明的額定共振頻率之間的永久的制造相關的共振頻 率偏差等，其中下面將更加詳細地說明該可調節性。經過例如由振動體11 和彈性懸架12構成的振動系統的彈簧質量系統的彈簧剛度，能夠進行共 振頻率的調節。這里，線性振動器的固有頻率的平方與彈簧剛度直接成正 比f2 k通過系統地改變相應彈簧幾何結構來實現彈簧剛度的變化。平行彈簧 的兩個桿元件的被控的離散或連續朝外的移動增加彈簧桿(spring beams)的有效距離，因此，增加了彎曲部分的彈簧剛度。這增加了掃描 鏡的總剛度。反之亦然，彈簧桿朝內移動，基于減少的彎曲部分，因而減 少總剛度。總剛度由扭轉部分kT和彎曲部分kB構成kc = 2(kT + kB)這里，彎曲部分分別與距離的平方或與平行彎曲桿的距離變化Aa直接成正比kB Aa2當能夠機械鎖止時，通過鏡彈簧(mirror spring)的扭曲產生的恢 復力使得該距離變化被抑制。考慮到距離變化Aa與扭轉力FT成正比，假設在扭曲扭轉彈簧中通過機械鎖止使距離不保持恒定時，彎曲部分被制成與造成距離變化的扭轉力的 平方直接成正比。 kB Ft2這里，扭轉力FT是用于改變彈簧幾何結構或造成正或負距離變化Aa 所需的力。為了產生該扭轉力，微系統中使用的傳統的動作器可被利用， 即，能夠利用靜電、壓電、電熱動作器原理。這里，根據在電場線的方向上運動的板電容器(Plate capacitor) 或根據垂直于電場線方向運動的指狀電容器(finger capacitor)原理， 可實現基于依靠路徑的電場強度的變化的靜電驅動。在電熱動作器中，例如由于熱膨脹系數不同，根據多層系統(彎曲轉 換器)中的獨立層的不對稱膨脹，這是可能的。這些電熱動作器可建立在 振動體平面上或鏡面平面上，或者在垂直于振動體平面的位置上。利用往復的壓電效應以便產生不對稱膨脹的壓電驅動也可用作彎曲 轉換器。然而，它們僅以垂直于振動體平面或鏡面平面的方式應用，可通 過面板平面上產生的力作用的適當轉換來改變它們。根據相應動作器產生的力的量和造成的彈簧桿彼此的位置的變化，因 此振動系統的總剛度可變化，從而使得共振頻率可控制。在執行上述用于改變共振頻率的原理中，通常三種情形是可能的。在第一種情形中，通過可移動彈簧桿的機械鎖止件使彈簧桿之間的距 離逐步變化和所需的相應扭轉力，實現共振頻率的逐步調節(不可逆的或 可逆的)。在該情形中，頻率被調節，但是不可控。在第二種情形中，恒定的動作器力被施加到可移動的彈簧元件，因此 彎曲部分kb取決于機械偏轉角度。這使得彈簧特性改變，因此強迫線性的、遞減的或遞增的彈簧特性曲線。在第三種情形中，作為動作器力的功能，通過改變總剛度來調控共振頻率。這里，期望的共振頻率，即，關聯的總剛度可調控。圖2顯示可移動彈簧桿懸架20的實施例。如圖2所示，兩個平行彈簧桿 或扭轉彈簧12c和12d的一端附接到振動體11，另一端經過彈性懸架24 和26可移動地安裝到支撐結構22。彈性懸架24和26被構成為相對于軸線Ax 是對稱的，軸線Ax表示振動體的樞轉軸線，每個彈性懸架24和26分別包括 一個桿2a和2b以及柔性肋2c、 2d和2e或者2f、 2g和2h。在一側上的桿2a 的第一端連接到彈簧桿12c，在另一側上的桿2a的一端連接到柔性肋2e。 柔性肋2e的另一端連接到支撐結構22。兩側上的桿2a的第二相對端經肋2c 和2d連接到支撐結構22的相對部分。彈性懸架26的結構與24相對應，從 而無需對其單獨說明。在操作期間，適當的驅動裝置可施加設計成高于扭轉力Ft的致幼力到 桿2a和2b,從而使得桿偏離，因此可造成彈簧桿安裝到支撐結構22的位置 的變化。在所示實施例中，通過分別施加相應力FT或-FT，桿2a和2b可分 別以距離Ay或-Ay偏離。肋2c — 2h具有足夠柔性，以便能夠這樣偏離。圖2所示結構例如能夠在微機械裝置層中被圖案化。微機械動作器 (圖2未顯示)優選地可集成到裝置中或安裝到裝置外部。通過在桿2a和2b 上設置指狀電極，這種動作器可在圖2所示實施例中實現，指狀電極的縱 向延伸與桿2a的縱向延伸垂直。這種指狀電極可以是相對的相應固定電 極，從而使得能夠通過在指狀電極和固定電極之間施加電壓來造成相應偏 離。這種使用交叉指型指狀物(interdigital fingers)的微機械驅動在 本技術領域是公知的，因此不需要進一步說明。這里，請注意，參照圖2描述的支撐結構處的彈性或軟懸架可用于這 里描述的所有可移動安裝件。另外還請注意，如果僅彈簧桿中的一個(例 如使用圖2所示的彈性懸架24和26中的一個)可移動地安裝在支撐結構上，那么兩個彈簧桿之間的位置改變也被實現。圖3a—3d顯示基本彈簧幾何結構的實施例，其用于掃描鏡等微機械振 動器的幾何調整。基本彈簧幾何結構的特征在于彈簧的一側附接到鏡面板 ll等振動體，另一側被安裝成在限定范圍內可移動。圖3a顯示具有兩個平行彈簧桿12c和12d的鏡面面板ll。這里表示的彈 性懸架和/或彈簧桿12c和12d的運動方向可基本上在正或負y方向上被影響。通過施加動作器力FT到可移動彈簧桿12c和12d，彈簧特性可被改變。 彎曲部分的彈簧剛度kB取決于機械偏轉角度。在所示實施例中，通過分別 施加相應力FT或-FT，桿12a和12b可分別偏離Ay或-Ay。在優化情況下， 能夠強迫線性的、遞減的或遞增的彈簧特性曲線。由于動作器力的作用， 通過改變總剛度，能夠將共振頻率調節到額定頻率。圖3b顯示彈簧幾何結構的實施例的、具有成V形的兩個彈簧桿31a和 31b的鏡面板11。圖3c顯示彈簧幾何結構的實施例的、具有成y形的三個彈 簧桿32a、 32b和32c的鏡面板11。圖3d顯示具有彼此交叉的兩個彈簧桿33a 和33b以便實現x形彈簧幾何結構的鏡面板11。在圖4a—4d中，涉及彈簧幾何結構的相應實施例，每個基本彈簧幾何 結構中都增加固定夾持的中心彈簧桿元件40a、 40b、 40c和40d。固定夾持 的彈簧桿元件被固定到支撐結構22，例如固定到裝置框架。該彈簧桿元件 提高整個彈簧的穩定性，因此增加相對于鏡面板平面的運動和垂直于鏡面 板平面的運動的剛度。因此，微掃描鏡的特性(例如模型分裂、沖擊強度 或靜電穩定性)可被提高和優化。通過使用兩個或更多個固定夾持的彈簧 桿，穩定性可如期望的那樣增加。圖5a顯示的實施例與圖4a顯示的實施例的不同之處在于成對的兩個 平行彈簧桿50a和50b或50c和50d被分別設置，而不是單個彈簧桿。平行 彈簧桿50a和50b可在一個方向上同時移動。在所示實施例中，通過施加力 FT，桿50c和50d例如可同時偏離距離Ay。這里，每路徑變化Ay的頻率改變 能夠增加，然而，需要増加力Ft。與簡單地加寬可移動彈簧桿相比，這種 替換例是有優點的，因為能夠實現彈簧桿在運動方向上的更優選的彎曲剛 度，相比之下，桿寬度對該彎曲剛度的影響僅為前者的三分之一。圖5b中顯示的實施例與圖4b顯示的實施例的不同之處也在于用彈簧 桿對51a、 51b和51c、 51d代替了可移動地安裝的彈簧桿31a和31b。在圖5c和5d顯示的實施例中，與圖4c和4d相比，每個可移動安裝的彈 簧桿具有雙倍彈簧桿。因此，根據圖5c，雙倍彈簧桿52b、 52c和52d、 52e 連接到對應于圖4c的彈簧桿32a的一個彈簧桿52a。根據圖5d，與圖4d相比 較，面對相應的可移動安裝件的彈簧桿的部分中的每個分別由雙倍彈簧桿 53a、 53b后53c、 53d形成，并且相應的可移動安裝件通過相應的箭頭表示。顯然的是，在圖3a—3d顯示的實施例中，相應彈簧桿可通過雙倍彈簧 桿形成。此外， 一對彈簧桿中的一個相對于另一個的位置也可選地和/或 額外地可改變，例如，通過安裝一對雙倍彈簧桿的彈簧桿的末端使得它們 能夠彼此相對運動。前述實施例能夠連續和可逆地改變共振頻率，以便補償例如掃描鏡面 板的振動體ll的操作期間的共振頻率變化，因此對其進行了再調節。圖6顯示圖4a的實例的一個附加件，其中可逆鎖止件是可能的。在彈 簧桿60a和60b的末端處，具有用于鎖止彈簧末端60a和60b的鎖止元件El 和E2。這些鎖止元件例如可通過額外的動作器來移動。首先，通過力R鎖 止元件El和E2移動Ax以便能夠使可移動桿元件60a和60b以無摩擦方式通 過扭轉力F港動Ay。然后，鎖止元件E1和E2恢復到它們在X方向上的初始 位置，因此可移動桿元件60a和60b被鎖止。如圖6所示，通過逐步可逆的鎖止，可移動鎖止元件用于實現離散頻率增加或頻率降低。圖7顯示的實施例表示無可移動鎖止元件E的第二可選例。這里，它們的摩擦損失和所需扭轉力增加。此外，由于大量的摩擦，該可選例能夠以 不可逆的方式最佳地執行。盡管可逆可選例是可行的，但是材料應力太大 以至于兩個彈簧桿70a和70b損害的風險極大地增加。因此，可通過可逆的或不可逆的鎖止、經過彈性懸架12和/或彈簧 幾何結構的單一或重復的逐步變化，來補償制造過程之后的共振頻率偏 差。參考圖1 —7的實施例，微鏡被描述成本發明的潛在應用。然而，顯然 的是，本發明還可用于具有可匹配的振動頻率的其它微機械裝置，例如傳 感器。本發明在用用中具有特別的優點，其中微機械裝置的振動系統以共 振頻率或接近共振頻率被操作，從而通過共振效應來實現共振幅度的增 加。因此，本發明提供了一種用于調節振動系統的共振頻率的構思，該振 動系統由振動體和彈性懸架構成。該系統可稱為共振振動器(resonant oscillator),其中，由于大的頻率和/或大的振動體尺寸，改變幾何結構 所需的力隨共振振動器的彈簧剛度增加而增加。本發明允許以高分辨率來 改變共振頻率，其中彈簧剛度可利用扭轉振動器和利用平移振動器來改變。通常，本發明在共振微系統中提供具有可增加的和可降低的彈簧剛度 的可變彈簧幾何結構的集成，例如一維扭轉振動器(例如一維微鏡)，兩 維扭轉振動器(例如兩維微鏡)和兩維平移振動器(例如共振潛入鏡(resonant sinking mirrors))。本發明能夠特別有利地被應用，以便減 小和/或補償該裝置的例如由制造變化造成的共振偏差，和減小和/或補償 該裝置操作期間的共振變化。用于改變彈簧幾何結構和/或正或負距離變 化的力優選地通過傳統的微機械驅動原理來產生，例如靜電的、電熱的或 壓電的驅動。彈性懸架可使用可變的基本幾何結構以及它們的組合和派生 物，例如平行布置的彈簧桿，v形布置的彈簧桿，y形布置的彈簧桿和x形 布置的彈簧桿。這些基本幾何結構的變化可在于提供固定夾持在兩側的額 外的中心肋，兩個或更多個額外的中心肋，或兩個或更多個固定夾持在一 側的彎曲肋。進一步地，額外的鎖止元件可設置在單向地固定夾持的彎曲 桿的可移動端處，該彎曲桿具有它們自己的微機械驅動，該微機械驅動可 允許可逆和不可逆的(僅在一個方向上)鎖止。
權利要求
1.一種微機械裝置，包括振動系統，所述振動系統包括振動體(11)；彈性懸架(12)，振動體(11)通過該彈性懸架(12)被振動地懸掛，其中彈性懸架包括至少兩個彈簧桿(12a，12b)；調節裝置，所述調節裝置通過改變彈性懸架(12)的所述至少兩個彈簧桿(12a，12b)彼此的位置來調節振動系統的共振頻率。
2. 如權利要求l所述的微機械裝置，其中所述至少兩個彈簧桿 (12a, 12b)的位置的變化包括彈簧桿形成的角度的變化。
3. 如權利要求l所述的微機械裝置，其中通過使用彈簧桿(2a，2b)， 所述振動體(ll)被振動地安裝在支撐體(22)上。
4. 如權利要求l所述的微機械裝置，其中支撐體(22)處的彈簧桿(2a， 2b)中的至少一個被可移動地安裝，并且其中調節共振頻率的調節裝置被 構造成改變至少一個彈簧桿(2a，2b)的支撐體側的末端的位置，以便彼此 相對地調節彈簧桿(12a， 12b)的位置。
5. 如權利要求4所述的微機械裝置，其中所述至少兩個彈簧桿(2a， 2b) 可移動地安裝在支撐體(22)上，其中調節共振頻率的調節裝置被構造成 改變彈簧桿(12a， 12b)的支撐體側的末端的位置。
6. 如權利要求4所述的微機械裝置，其中通過與彈簧桿的縱向方向形 成30度和150度之間的角度的方向，彈簧桿安裝在支撐體(22)上的位置 可改變。
7. 如權利要求l所述的微機械裝置，其中彈性懸架(12)包括平行布置的彈簧桿，以v形形式布置的彈簧桿，以y形形式布置的彈簧桿，和/或 以x形形式布置的彈簧桿。
8. 如權利要求l所述的微機械裝置，其中彈性懸架(12)包括一個或 更多個雙向固定夾持的桿。
9. 如權利要求l所述的微機械裝置，其中彈性懸架(12)包括鎖止元 件，可移動地安裝在支撐結構上的至少一個彈簧桿(12a， 12b)的一端進入 鎖止元件中，并可逆地或不可逆地被鎖止。
10. 如權利要求l所述的微機械裝置，其中調節共振頻率的調節裝置 包括用于實現彈性懸架(12)的至少兩個彈簧桿(12a， 12b)的位置變化的 微機械驅動裝置。
11. 如權利要求10所述的微機械裝置，其中微機械驅動裝置包括靜電 驅動設備，熱電驅動設備，電磁驅動設備或壓電驅動設備。
12. 如權利要求l所述的微機械裝置，其中振動體形成為一維扭轉振 動器，兩維扭轉振動器或平移振動器。
13. 如權利要求l所述的微機械裝置，其中調節共振頻率的調節裝置 被構造成以離散步驟和/或連續地來調節彈簧桿(12a， 12b)彼此相對的位 置。
14. 如權利要求l所述的微機械裝置，其中振動體是偏轉鏡。
15. —種光偏轉設備，包括 權利要求14的微機械裝置； 用于以共振頻率操作振動系統的驅動裝置。
16. —種用于操作具有振動系統的微機械裝置的方法，其中振動系統 包括振動體(ll)和彈性懸架(12)，振動體(ll)通過彈性懸架(12)被振 動地懸掛，其中彈性懸架(12)包括至少兩個彈簧桿(12a，12b)，其中該方 法包括如下步驟通過改變彈性懸架(12)的至少兩個彈簧桿(12a， 12b)彼此相對的位 置來調節振動系統的共振頻率。
17. 如權利要求16所述的用于操作微機械裝置的方法，其中為了調節 共振頻率，彈性懸架(12)的彈簧剛度可以離散步驟或連續地調節。
18. 如權利要求16所述的方法，其中還包括確定振動系統的共振頻率 的步驟和改變至少兩個彈簧桿的位置的步驟，以便在額定共振頻率的方向 上移動共振頻率。
全文摘要
一種微機械裝置，包括振動系統，所述振動系統包括振動體(11)；彈性懸架(12)，振動體(11)通過該彈性懸架(12)被振動地懸掛，其中彈性懸架包括至少兩個彈簧桿；調節裝置，所述調節裝置通過改變所述至少兩個彈簧桿(12a，12b)彼此的位置來調節振動系統的共振頻率。
文檔編號B81B3/00GK101219769SQ20071016089
公開日2008年7月16日 申請日期2007年12月27日 優先權日2007年1月10日
發明者托馬斯·克洛斯, 托馬斯·格拉斯霍夫, 蒂洛·桑德 申請人:弗勞恩霍夫應用研究促進協會