具有可偏轉(zhuǎn)的鏡元件的梳狀驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有可偏轉(zhuǎn)的鏡元件的梳狀驅(qū)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]由微鏡知道這樣的梳狀驅(qū)動(dòng)裝置，微鏡越來(lái)越頻繁地應(yīng)用在投影儀、掃描儀等中。相比于大多數(shù)的驅(qū)動(dòng)裝置類(lèi)型一一如磁驅(qū)動(dòng)裝置和壓電驅(qū)動(dòng)裝置，靜電驅(qū)動(dòng)裝置方案具有的優(yōu)點(diǎn)在于，可以簡(jiǎn)單地通過(guò)電壓的施加(在靜態(tài)情況下基本沒(méi)有能量損失)實(shí)現(xiàn)鏡偏轉(zhuǎn)。在小的偏轉(zhuǎn)情況下大多幾乎線性驅(qū)動(dòng)裝置特征允許微鏡的特別簡(jiǎn)單的控制。
[0003]靜電驅(qū)動(dòng)裝置方案的缺點(diǎn)在于，在對(duì)于梳狀驅(qū)動(dòng)裝置預(yù)給定的面上僅僅可加載小的力，其中，預(yù)給定的面大多受微鏡的所期望的節(jié)省結(jié)構(gòu)空間的構(gòu)型限制。如果例如要將多個(gè)鏡組合為陣列，則有利的是，將驅(qū)動(dòng)裝置定位到鏡之下，以便因此可以盡可能靈活地相互組合各個(gè)鏡。作為這樣的設(shè)置的結(jié)果，對(duì)于梳狀驅(qū)動(dòng)裝置可用的結(jié)構(gòu)空間通過(guò)鏡面的大小確定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種具有可偏轉(zhuǎn)的鏡元件的梳狀驅(qū)動(dòng)裝置，其中，梳狀驅(qū)動(dòng)裝置盡管在鏡之下的有限的結(jié)構(gòu)空間也可以加載盡可能大的力用于使鏡元件偏轉(zhuǎn)。此外，在此值得期望的是，線性驅(qū)動(dòng)特征允許梳狀驅(qū)動(dòng)裝置的特別簡(jiǎn)單的控制。
[0005]本發(fā)明的任務(wù)通過(guò)一種具有可偏轉(zhuǎn)的鏡元件的梳狀驅(qū)動(dòng)裝置解決，其中，梳狀驅(qū)動(dòng)裝置具有第一梳狀電極和第二梳狀電極。在此根據(jù)本發(fā)明設(shè)置，第二梳狀電極沿著相對(duì)于第一梳狀電極的偏移方向可由最小偏移位置轉(zhuǎn)變到最大偏移位置。為了偏轉(zhuǎn)鏡元件，第二梳狀電極經(jīng)由繞偏轉(zhuǎn)軸可偏轉(zhuǎn)的杠桿臂與鏡元件連接。由此可以將第二梳狀電極相對(duì)于第一梳狀電極的偏移傳遞到鏡元件的偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中。根據(jù)本發(fā)明設(shè)置，第一梳狀電極和第二梳狀電極如此彼此嵌接地設(shè)置，使得第一梳狀電極的第一梳狀齒和第二梳狀電極的第二梳狀齒沿著與偏移方向垂直的投影方向相互相鄰地設(shè)置。尤其第一和第二梳狀齒如此設(shè)置，使得在由最小偏移位置到最大偏移位置的過(guò)渡中第一和第二梳狀齒沿著投影方向的重疊發(fā)生變化。此外根據(jù)本發(fā)明設(shè)置，第一梳狀齒和/或第二梳狀齒如此構(gòu)造，使得在第一梳狀齒與第二梳狀齒之間的沿著投影方向、也就是與偏移方向垂直的平均間距在第二梳狀電極從最小偏移方向到最大偏移位置的轉(zhuǎn)變中減小?？梢詫⑼ㄟ^(guò)第一或第二梳狀齒(沿著偏移方向)的延伸求取的在第一和第二梳狀齒之間的間距(沿著投影方向)理解為平均間距。
[0006]本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)平均間距的減小可以補(bǔ)償在第二梳狀電極由最小偏移位置轉(zhuǎn)變到最大偏移位置中產(chǎn)生的重疊損失。這樣的重疊損失是第二梳狀電極的傾斜一一其通過(guò)偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)引起一一的直接結(jié)果，第二梳狀電極基于其與杠桿臂的連接完成該偏轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。重疊損失導(dǎo)致在可用于第一和第二梳狀電極之間的電容形成的面上的面積損失。由此在第一和第二梳狀電極之間施加的電壓不能夠加載所需要的或所期望的力。這隨著提高的偏移、也就是鏡元件的提高的偏轉(zhuǎn)增強(qiáng)地出現(xiàn)。因此，為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的或附加的偏轉(zhuǎn)必須進(jìn)一步提高電壓。結(jié)果是非線性驅(qū)動(dòng)特征和提高的能量需求，尤其是對(duì)于大的偏轉(zhuǎn)而言。本發(fā)明反作用于該問(wèn)題，其方式是，第一梳狀齒和/或第二梳狀齒在其幾何形狀方面如此匹配，使得補(bǔ)償通過(guò)(第二梳狀電極)由最小偏移位置轉(zhuǎn)變到最大偏執(zhí)位置而引起的重疊損失。優(yōu)選地，第一和/或第二梳狀電極的幾何形狀匹配于通過(guò)偏移或通過(guò)偏轉(zhuǎn)引起的重疊損失。通過(guò)在轉(zhuǎn)變中平均間距的減小可以有利地如此操縱在第一與第二梳狀齒之間的電容，使得又可以補(bǔ)償通過(guò)重疊損失引起的電容減小。第一和/或第二梳狀齒的構(gòu)型的積極結(jié)果例如是線性驅(qū)動(dòng)特征，通過(guò)線性驅(qū)動(dòng)特征可實(shí)現(xiàn)梳狀驅(qū)動(dòng)裝置的簡(jiǎn)單控制用于偏轉(zhuǎn)鏡元件。附加地在根據(jù)本發(fā)明的梳狀驅(qū)動(dòng)裝置中的能量需求相比于通過(guò)提高電壓補(bǔ)償重疊損失的能量需求減小。優(yōu)選地，梳狀驅(qū)動(dòng)裝置除了第一梳狀電極之外還具有另一第一梳狀電極，其中，第二梳狀電極設(shè)置在第一梳狀電極與所述另一第一梳狀電極之間。
[0007]本發(fā)明有利的構(gòu)型和擴(kuò)展方案可由從屬權(quán)利要求、以及參照附圖的說(shuō)明書(shū)得知。
[0008]在另一實(shí)施方式中設(shè)置，第二梳狀齒沿偏移方向和/或第一梳狀齒相反于偏移方向地縮細(xì)。在最大偏移位置中、也就是在最大偏轉(zhuǎn)的情況下在電場(chǎng)中的力關(guān)于面大致相同，由此在第二梳狀齒的尖端中相比于在懸掛點(diǎn)附近更小的力作用，其中，第二梳狀齒基本上由懸掛點(diǎn)沿著偏移方向延伸到尖端。在此證實(shí)為有利的是，通過(guò)縮細(xì)可以沿著投影方向相互相鄰地設(shè)置多個(gè)梳狀齒。由此有利地增大由梳狀驅(qū)動(dòng)裝置提供的力。在此可考慮，第一和/或第二梳狀齒的棱邊至少部分地彎曲地或直線地走向。
[0009]在另一實(shí)施方式中設(shè)置，
[0010]第一梳狀齒沿著與偏移方向相反的方向和/或
[0011 ] 第二梳狀齒沿著偏移方向具有超過(guò)8 %的平均縮細(xì)。
[0012]可以將在第一或第二梳狀齒的延伸上(沿著偏移方向)求平均的縮細(xì)理解為平均縮細(xì)。
[0013]在另一實(shí)施方式中設(shè)置，
[0014]沿著通過(guò)杠桿臂的一般走向預(yù)給定的方向偏轉(zhuǎn)軸與第一和/或第二梳狀電極之間的間距大于第一梳狀電極的延伸的兩倍；和/或
[0015]偏轉(zhuǎn)軸與第一和/或第二梳狀電極之間的間距大于第二梳狀電極沿著通過(guò)杠桿臂的一般走向預(yù)給定的方向的延伸的兩倍。尤其第二梳狀電極沒(méi)有設(shè)置在杠桿臂的整個(gè)長(zhǎng)度上，而是僅僅設(shè)置在杠桿臂的下部區(qū)域中。下部區(qū)域相比于杠桿臂的上部區(qū)域有利地顯著更有助于合力形成。對(duì)于縮短的第二梳狀電極可以在制造中實(shí)現(xiàn)具有在第一與第二梳狀齒之間的盡可能小的間距的梳狀驅(qū)動(dòng)裝置，由此有利地可以提高電容并且因此潛在地可用的靜電力。此外，可以實(shí)現(xiàn)更多的第一和第二梳狀齒。由此可以有利地提高可用的靜電力。在縮短的第二梳狀電極的情況下增強(qiáng)地出現(xiàn)重疊損失，該重疊損失通過(guò)第二梳狀電極由最小偏移位置到最大偏移位置的轉(zhuǎn)變引起。有利地可以通過(guò)第一和第二梳狀齒的構(gòu)型補(bǔ)償甚至對(duì)于縮短的梳狀電極的重疊損失。
[0016]在另一實(shí)施方式中設(shè)置，第一梳狀齒和/或第二梳狀齒如此構(gòu)型，使得第一梳狀齒與第二梳狀齒之間的平均間距在第二梳狀電極由最小偏移方向到最大偏移位置的轉(zhuǎn)變中減小超過(guò)5%。在此可考慮，第一和第二梳狀齒相互互補(bǔ)地構(gòu)型。
[0017]在另一實(shí)施方式中設(shè)置，
[0018]所述第一梳狀電極的沿著平行于所述杠桿臂的一般走向的側(cè)與所述杠桿臂的平行于所述杠桿臂的一般走向的側(cè)的第一側(cè)比例大于以弧度為單位的最大偏轉(zhuǎn)角度的平方的四倍；和/或
[0019]其中，所述第二梳狀電極的沿著平行于所述杠桿臂的一般走向的第二側(cè)與所述杠桿臂的平行于所述杠桿臂的一般走向的側(cè)的第二側(cè)比例大于所述以弧度為單位的最大偏轉(zhuǎn)角度的平方的四倍。
[0020]在另一實(shí)施方式中設(shè)置，扭轉(zhuǎn)彈簧沿著偏轉(zhuǎn)軸設(shè)置。通過(guò)扭轉(zhuǎn)彈簧可以實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)軸，該偏轉(zhuǎn)軸有利地負(fù)責(zé)，第二梳狀電極又可從最大偏移位置返回到最小偏移位置。尤其是不需要附加的靜電力用于返回。
[0021]在另一實(shí)施方式中設(shè)置，在第一梳狀電極與第二梳狀電極之間的電壓是可調(diào)節(jié)的。通過(guò)所施加的電壓可以控制在第一與第二梳狀齒之間的靜電力。通過(guò)該控制可以通過(guò)特別簡(jiǎn)單的方式確定第一與第二梳狀齒之間的偏移并且最后確定鏡元件的偏轉(zhuǎn)的程度。
[0022]本發(fā)明的另一主題是微鏡，其具有如上所述的具有可偏轉(zhuǎn)的鏡元件的梳狀驅(qū)動(dòng)裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有未經(jīng)偏轉(zhuǎn)的鏡的梳狀驅(qū)動(dòng)裝置；
[0024]圖2示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有經(jīng)偏轉(zhuǎn)的鏡的梳狀驅(qū)動(dòng)裝置；
[0025]圖3示出用于具有可偏轉(zhuǎn)的鏡元件的梳狀驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)通過(guò)偏轉(zhuǎn)引起的、第二梳狀電極相對(duì)于第一梳狀電極的傾斜的力變化曲線和電容變化曲線；
[0026]圖4示出梳狀驅(qū)動(dòng)裝置的透視圖和側(cè)視圖；
[0027]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的示例性的第一實(shí)施方式的具有經(jīng)偏轉(zhuǎn)的鏡的梳狀驅(qū)動(dòng)裝置；
[0028]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的示例性的第一實(shí)施方式的具有未經(jīng)偏轉(zhuǎn)的鏡的梳狀驅(qū)動(dòng)裝置；
[0029]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的示例性的第二、第三和第四實(shí)施方式的縮細(xì)的第二梳狀齒連同與之相應(yīng)的第一梳狀齒。
【具體實(shí)施方式】
[0030]在不同的圖中相同的部件始終設(shè)有相同的參考標(biāo)記并且因此通常也分別僅僅一次命名或提及。
[0031]在圖1中示出了在由現(xiàn)有技術(shù)已知的實(shí)施方式中的具有可偏轉(zhuǎn)的鏡元件30的梳狀驅(qū)動(dòng)裝置1，其中，鏡元件30設(shè)置在零位置，也就是說(shuō)，鏡元件30不偏轉(zhuǎn)。梳狀驅(qū)動(dòng)裝置I優(yōu)選具有固定的第一梳狀電極10和相對(duì)于第一梳狀電極10可運(yùn)動(dòng)的第二梳狀電極20。尤其第一梳狀電極10和第二梳狀電極20如此彼此嵌接地設(shè)置，使得如果第二梳狀電極20相對(duì)于第一梳狀電極10沿著偏移方向運(yùn)動(dòng)，則第一梳狀電極10和第二梳狀電極20沿著平行于偏轉(zhuǎn)軸22的方向的重疊發(fā)生變化。第二梳狀電極20典型地通過(guò)繞偏轉(zhuǎn)軸22可偏轉(zhuǎn)的杠桿臂25與鏡元件30連接，其中，第二梳狀電極20基本上沿著杠桿臂25的整個(gè)部分延伸，該部分從偏轉(zhuǎn)軸22在與鏡元件25背離的側(cè)上延伸。如果第二梳狀電極20相對(duì)于第一梳狀電極10運(yùn)動(dòng)，則通過(guò)經(jīng)由杠桿臂25的連接使鏡元件30偏轉(zhuǎn)。為了控制第一和第二梳狀電極的沿著與偏移方向垂直的投影方向的重疊并由此為了控制第二梳狀電極20相對(duì)于第一梳狀電極10的運(yùn)動(dòng)，優(yōu)選在第