使用微柱的傳感器組件及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及使用微柱的傳感器組件及其使用方法。傳感器組件包括光源、調(diào)制層和至少一個(gè)探測(cè)器。調(diào)制層包括多個(gè)微柱，每個(gè)微柱具有固定端和自由端。每個(gè)固定端與光源相鄰。至少一個(gè)探測(cè)器與多個(gè)微柱的自由端相鄰。探測(cè)器被配置為檢測(cè)從光源發(fā)出的光。
【專利說明】使用微柱的傳感器組件及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)的領(lǐng)域大體涉及傳感器組件，并且更具體的，涉及使用微柱用于光調(diào)制的傳感器組件。

【背景技術(shù)】
[0002]至少一種公知的微柱傳感器利用總動(dòng)來感知力或感應(yīng)。然而，施加在與至少某些已知傳感器一起使用的關(guān)聯(lián)微柱上的力必須足夠大才能使微柱運(yùn)動(dòng)，從而能夠觀察微柱以使得能夠產(chǎn)生信號(hào)。另一種公知的微柱傳感器包括環(huán)繞微柱的液晶材料。通過液晶材料，光源發(fā)出的光朝向微柱之間。當(dāng)力施加在傳感器上時(shí)，使液晶材料壓縮或膨脹。液晶材料的壓縮或膨脹改變通過的光的數(shù)量。光的變化被檢測(cè)并用來產(chǎn)生信號(hào)?？墒?，基于這種傳感器的使用，液晶材料可容易受污染，因而這樣的傳感器可能會(huì)易碎。一旦受到污染，這樣的微柱傳感器可對(duì)外部小變化不敏感或是不具有魯棒性。因此，這樣的傳感器的使用可受到限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在一個(gè)方面，提供一種傳感器組件，該傳感器組件包括光源、調(diào)制層和至少一個(gè)探測(cè)器。調(diào)制層包括多個(gè)微柱，每個(gè)微柱具有固定端和自由端。每個(gè)固定端與光源相鄰。至少一個(gè)探測(cè)器與多個(gè)微柱的自由端相鄰。探測(cè)器被配置為檢測(cè)從光源發(fā)出的光。
[0004]在另一方面，提供一種確定施加到傳感器組件的力的方法。該方法包括從光源發(fā)射光到調(diào)制層。調(diào)制層包括多個(gè)微柱，其中每個(gè)微柱具有固定端和自由端。該方法還包括在微柱的固定端接收射出的光和從微柱的自由端發(fā)射光。該方法進(jìn)一步包括確定從多個(gè)微柱的自由端發(fā)射出的光能量的至少一個(gè)參數(shù)的變化。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]圖1是傳感器組件的實(shí)現(xiàn)示意圖。
[0006]圖2是在各種激活程度的微柱的平面圖。
[0007]圖3描述圖1示出的傳感器組件的可替代實(shí)施例。
[0008]圖4描述圖1中示出的傳感器組件的第二可替代實(shí)施例。
[0009]圖5描述圖1中示出的傳感器組件的第三可替代實(shí)施例。
[0010]圖6是使用圖5中示出的傳感器組件執(zhí)行DNA分析的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0011]現(xiàn)參照附圖，特別是圖1，在100大體示出傳感器組件。在示例性實(shí)現(xiàn)中，傳感器組件100包括光源102、光調(diào)制層104和至少一個(gè)光探測(cè)器106。在某些實(shí)現(xiàn)中，控制器108與光源102和/或光探測(cè)器106通信。
[0012]光源102被配置為提供光能量。更具體的，光源102是發(fā)射一種或多于一種波長(zhǎng)的電磁輻射的源。例如，光源102可以包括發(fā)光二極管(LED)、有機(jī)LED、白熾燈、熒光燈、霓虹燈、環(huán)境光、太陽或是能夠發(fā)射電磁輻射的任何其他電子設(shè)備或化學(xué)設(shè)備中的一個(gè)或多于一個(gè)。在某些實(shí)現(xiàn)中，光源102發(fā)射白光、單色(光的波長(zhǎng))光,兩種或多于兩種顏色的光的組合、紫外光、紅外光或類似的光。光源102也可發(fā)射這樣的光的任意組合。進(jìn)一步地，光源102可定向地或是全方位地發(fā)射光。
[0013]光調(diào)制層104包括基部110和多個(gè)微柱112。每個(gè)微柱112都包含固定端114和自由端116。固定端114聯(lián)結(jié)到基部110或與基部110—體形成。微柱112是不透明的，因此，從光源102發(fā)射出的光以第一強(qiáng)度進(jìn)入固定端114，并且以第二強(qiáng)度離開自由端116。在示例性實(shí)現(xiàn)中，微柱112以基本互相平行并平行于從光源102提供的光能量的方向放置。在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，微柱112是由例如鋯鈦酸鉛(PZT)的壓電材料制成的。然而，可以使用允許光調(diào)制層104按照本文所述那樣工作的其他合適的材料。光調(diào)制層104可包括排列在陣列中的多個(gè)微柱112，陣列例如是具有正交的行和列的矩形網(wǎng)格模式。在這樣的實(shí)施例中，多個(gè)微柱112可互相隔開距離D。相鄰微柱112之間的間距可與所有的微柱114之間的間距相同，或可基于想要的應(yīng)用而變化。在示例性的實(shí)現(xiàn)中，微柱112可通過電力、磁力和/或電磁力中的至少一個(gè)被激活。微柱112被配置為當(dāng)微柱112通過施加到調(diào)制層104上的外力被激活時(shí)彎曲或偏斜。
[0014]在圖1示出的實(shí)現(xiàn)中，傳感器組件100還包含至少一個(gè)光探測(cè)器106。光探測(cè)器106與微柱112的自由端116相鄰定位，因此當(dāng)微柱112沒有被激活時(shí)，光源102發(fā)射出的光經(jīng)過微柱112并可以由光探測(cè)器106檢測(cè)，而光強(qiáng)度無改變或是基本無改變。光探測(cè)器106可為本領(lǐng)域熟知的任意類型的光學(xué)傳感器。在示例性實(shí)現(xiàn)中，光探測(cè)器被106配置為檢測(cè)和測(cè)量來自光源102的光能離開微柱112的自由端116并且處在光探測(cè)器106的視場(chǎng)(F0V)118內(nèi)時(shí)的光能強(qiáng)度和/或光能強(qiáng)度的變化。當(dāng)微柱112被激活并彎曲時(shí)，通過微柱112的至少一部分的光被引導(dǎo)從光探測(cè)器106離開。因?yàn)橛行┕獗灰龑?dǎo)離開了，所以光探測(cè)器106測(cè)量到的光強(qiáng)度隨著時(shí)間而變化。在某些實(shí)現(xiàn)中，光探測(cè)器106被配置為將測(cè)量到的光強(qiáng)度和/或光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)化為表示施加到傳感器組件100上的外力的電信號(hào)。這個(gè)信號(hào)可以發(fā)送給控制器108。雖然光探測(cè)器106在此處被描述為檢測(cè)光強(qiáng)度，但光探測(cè)器106不限于檢測(cè)該特性。在其他實(shí)現(xiàn)中，光探測(cè)器106檢測(cè)的特性包括但不限于:相位、極化、波長(zhǎng)和譜分布。在圖1示出的實(shí)現(xiàn)中，傳感器組件100包括與每個(gè)相應(yīng)微柱112相關(guān)聯(lián)的光探測(cè)器106。然而，在某些實(shí)現(xiàn)中，單個(gè)微柱112可與兩個(gè)或多于兩個(gè)的光探測(cè)器106相關(guān)聯(lián)。
[0015]現(xiàn)參照?qǐng)D2，示出了在四種不同的激活狀態(tài)下的微柱112的平面圖。在第一狀態(tài)200，微柱112處在中立或是未激活狀態(tài)。因此，在第一狀態(tài)200下，沒有通過外力將足夠的激活能量傳輸給微柱112以完全地或是部分地激活微柱112。在這種狀態(tài)下，微柱112的自由端116大體上與光檢測(cè)器106的視場(chǎng)(F0V)118對(duì)準(zhǔn)。例如，微柱112的自由端116的軸向中心202與視場(chǎng)(FOV) 118的中心204對(duì)準(zhǔn)。在中立狀態(tài)200下，基本上所有進(jìn)入微柱112的固定端114的光都可以通過微柱112傳送并且離開自由端116。然后光通過視場(chǎng)(FOV) 118進(jìn)行傳送，光檢測(cè)器106在這里檢測(cè)光的強(qiáng)度。
[0016]在部分激活狀態(tài)210下，外部源已經(jīng)給微柱112傳送了足夠量的激活能量使得微柱112部分激活。因此，在部分激活狀態(tài)210下，自由端116已經(jīng)彎曲或偏斜，因此自由端116的軸向中心202不與視場(chǎng)(FOV) 118的中心204對(duì)準(zhǔn)。因此，僅僅一部分離開微柱112的自由端116的光通過視場(chǎng)(FOV) 118傳送(B卩，來自在視場(chǎng)(FOV) 118內(nèi)那部分自由端116的光)。從自由端116傳送的在視場(chǎng)(FOV)IlS外的光不通過視場(chǎng)(FOV)IlS傳送，因此調(diào)制(即，降低)從視場(chǎng)(FOV) 118發(fā)射出的光的強(qiáng)度。類似地，在部分激活狀態(tài)220下，相比于狀態(tài)210，外部源已經(jīng)給微柱112傳送了足夠量的激活能量而導(dǎo)致微柱112的進(jìn)一步激活。因此，更少量的光從自由端116被傳輸通過半透明區(qū)域120，進(jìn)一步降低了光強(qiáng)度。
[0017]在230大體示出完全激活狀態(tài)。在完全激活狀態(tài)230下，外力已經(jīng)傳送了足夠的能量來彎曲自由端116使其完全處于視場(chǎng)(FOV)118之外(例如，與視場(chǎng)(F0V)118完全錯(cuò)位)。因此，在完全激活狀態(tài)下，離開微柱112的自由端116的光不通過視場(chǎng)(FOV) 118傳送。
[0018]在某些實(shí)施例中，光探測(cè)器106被配置為傳送光強(qiáng)度測(cè)量數(shù)據(jù)給控制器108。基于在光探測(cè)器106接收的光強(qiáng)度的變化，控制器108確定施加到傳感器組件100的力。在確定這個(gè)力時(shí)，控制器108使用對(duì)應(yīng)光源102的光強(qiáng)度的已知值和光強(qiáng)度的變化與施加到微柱112中一個(gè)上的力之間的關(guān)系。
[0019]圖3描述圖1中示出的傳感器組件100的可替代實(shí)施例300。與傳感器組件100中的元件相同的傳感器組件300中的元件在圖3中使用與圖1中相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)示。
[0020]在示例性實(shí)現(xiàn)中，傳感器組件300包括多個(gè)微柱112，其排列在具有正交的行和列的矩形網(wǎng)格模式中。微柱112在多個(gè)方向上排列在光源102周圍。傳感器組件300還包括至少一個(gè)光探測(cè)器106,其與每個(gè)微柱112的自由端116相鄰。如前面所述，由于微柱112由外部源激活，光探測(cè)器106測(cè)量由光源102發(fā)射出的光能的強(qiáng)度變化。光探測(cè)器106將測(cè)量的強(qiáng)度變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并將這些信號(hào)傳遞給控制器108。在圖3所示陣列中定位微柱112和相關(guān)聯(lián)的光探測(cè)器106使得傳感器組件能夠確定來自外部源的力的大小和方向。由于來自外部源的干擾移動(dòng)通過傳感器組件300，所以其定位會(huì)導(dǎo)致不同微柱112的運(yùn)動(dòng)延遲。結(jié)合每個(gè)微柱112的已知位置，控制器10利用這樣的的延遲來確定干擾的方向。當(dāng)微柱112的數(shù)量和在其中應(yīng)用它們的方向增加時(shí)，相比于感知陣列，傳感器組件300可以更準(zhǔn)確定位外部源的方向。
[0021]圖4示出圖1中所示的傳感器組件100的第二可替代實(shí)施例400。與傳感器組件100中的元件相同的傳感器組件400中的元件在圖4中使用與圖1中相同的標(biāo)號(hào)來標(biāo)識(shí)。在示例性實(shí)現(xiàn)中，傳感器組件400包括有不同長(zhǎng)度L的多個(gè)微柱112。微柱112從光調(diào)制層104的基部110的固定端114延伸。
[0022]圖4所示的實(shí)現(xiàn)可實(shí)施為人造耳。傳感器組件400仿真在生物耳里的絨毛。內(nèi)耳是中空的，內(nèi)嵌在顳骨里，顳骨是身體中密度最高的骨頭。內(nèi)耳的中空通道被液體填滿，并且包含鑲有絨毛細(xì)胞的感知上皮。這些細(xì)胞的微“絨毛”是伸出到所述液體中的結(jié)構(gòu)蛋白絲。絨毛細(xì)胞是當(dāng)受刺激時(shí)釋放化學(xué)神經(jīng)遞質(zhì)的機(jī)械刺激感受器。移動(dòng)通過液體的聲波推動(dòng)這些蛋白絲。如果蛋白絲彎曲過度，絨毛細(xì)胞就興奮。這樣，聲波被轉(zhuǎn)化成神經(jīng)沖動(dòng)。
[0023]由于在現(xiàn)代社會(huì)中的大響度的聲音，比如在平民生活中的音樂或是在軍隊(duì)演習(xí)中的爆炸，在太多刺激后，這些絨毛將死亡。用來替代失聰耳朵的已知設(shè)計(jì)是具有響應(yīng)于音頻輸入的少至64元素的低分辨率。傳感器組件400中的微柱112被分割成不同的長(zhǎng)度，從而每個(gè)響應(yīng)不同的頻率并且盡量按照內(nèi)耳絨毛一樣自然彎曲。由光探測(cè)器106測(cè)量到的光的變化轉(zhuǎn)化為饋送到顱神經(jīng)的信號(hào)，顱神經(jīng)導(dǎo)向?qū)Ｓ糜诼曇舻拇竽X皮層部分。傳感器組件400能利用和人類耳朵中的絨毛一樣多的或者更多的微柱112，人類耳朵中的絨毛數(shù)量估計(jì)在8000左右。包含越多的微柱112，傳感器組件400可檢測(cè)的頻率范圍就越大，其導(dǎo)致人造耳的聲音質(zhì)量就越好。
[0024]圖5示出圖1所示的傳感器組件100的第三可替代實(shí)施例500。與傳感器組件100中的兀件相同的傳感器組件500中的兀件在圖5中使用與圖1中相同的標(biāo)號(hào)來標(biāo)識(shí)。圖6是利用傳感器組件500執(zhí)行的DNA分析的俯視圖600。
[0025]在示例性實(shí)現(xiàn)中，施加涂層502到微柱112上。涂層502被配置為與施加到微柱112上的外部樣本602反應(yīng)。樣本602包括多種物質(zhì)601、603、605和607?；谔囟ǖ膽?yīng)用，施加不同的涂層502到不同的微柱112上。在某些實(shí)現(xiàn)中，物質(zhì)602和涂層502之間感應(yīng)的電場(chǎng)和/或磁場(chǎng)可引起反應(yīng)。例如，在一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，物質(zhì)601、603、605和607具有正電荷或是負(fù)電荷，而涂層502具有與物質(zhì)601、603、605和607相反的電荷。這樣，樣本602和涂層502的場(chǎng)利于將微柱112吸引到物質(zhì)601、603、605和607，使得微柱112彎向物質(zhì)601、603,605和607。涂層502和物質(zhì)601,603,605和607之間的吸引強(qiáng)度決定了微柱112彎曲的程度。從光源102行進(jìn)通過微柱112的至少一部分光被引導(dǎo)離開光探測(cè)器106。因?yàn)橛行┕獗灰龑?dǎo)離開，所以由光探測(cè)器106測(cè)量的光強(qiáng)度隨著時(shí)間變化而變化。在示例性實(shí)現(xiàn)中，光探測(cè)器106配置為將測(cè)量的光強(qiáng)度和/或光強(qiáng)度的變化轉(zhuǎn)變?yōu)楸硎臼┘拥絺鞲衅鹘M件100上的外力的電信號(hào)。該信號(hào)可以被傳送給控制器108。
[0026]現(xiàn)參見圖6，DNA鏈604包含樣本602，并使用傳感器組件500來進(jìn)行分析。在示例性實(shí)現(xiàn)中，DNA鏈604包含四個(gè)堿基:胞嘧啶、鳥嘌呤、腺嘌呤和胸腺嘧啶。有些微柱112涂覆有腺嘌呤，而其他微柱112涂覆有胞嘧啶。
[0027]在操作中，DNA鏈604以大體上垂直于基部110上的微柱112的對(duì)齊的方向移動(dòng)經(jīng)過微柱112。因?yàn)橥繉?02與特定的核酸堿基相互作用，所以微柱112被激活，并且與涂層502和物質(zhì)之間的吸引/排斥的水平成比例地彎曲。隨著微柱112的軸向中心202 (圖2中示出)相對(duì)于光探測(cè)器106的視場(chǎng)(FOV) 118 (圖2中示出)的幀中心204移動(dòng)，光探測(cè)器106測(cè)量來自光源102的光能量強(qiáng)度的改變。
[0028]如本文所使用的，術(shù)語控制器可指電子控制器，其可包含計(jì)算機(jī)處理器或處理設(shè)備(未示出)。處理器通常是能夠處理信息如數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)可讀程序代碼、指令之類(通常是“計(jì)算機(jī)程序”，比如軟件、固件等)，和/或其他合適的電子信息的任何硬件塊。例如，處理器可被配置為執(zhí)行可存儲(chǔ)在處理器上或存儲(chǔ)在相關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)器中(未示出)的計(jì)算機(jī)程序或命令。在另一個(gè)例子中，處理器可被實(shí)施為或者包括一個(gè)或多于一個(gè)專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或之類物。因此，盡管處理器能夠執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多于一個(gè)功能，但是無需計(jì)算機(jī)程序的輔助，各種例子的處理器能實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多于一個(gè)功能。如本文所用的，電子或計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器通常是能夠臨時(shí)或永久存儲(chǔ)例如數(shù)據(jù)、計(jì)算機(jī)程序等信息和/或其他合適信息的任何硬件塊。在一個(gè)例子中，存儲(chǔ)器可被配置為在一個(gè)或多于一個(gè)數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)各種信息。存儲(chǔ)器可包括易失性和/或非易失性存儲(chǔ)器，并可為固定的或可移除的。合適存儲(chǔ)器的例子包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、硬盤驅(qū)動(dòng)器、閃存、拇指驅(qū)動(dòng)器、可移動(dòng)計(jì)算機(jī)磁盤、光盤、磁帶或是上面的某個(gè)組合。光盤可包括緊湊盤只讀存儲(chǔ)器(⑶-ROM)、緊湊盤讀/寫存儲(chǔ)器(⑶-R/W)、數(shù)字視盤存儲(chǔ)器(DVD)，或之類物。在各種情況下，存儲(chǔ)器可被稱為計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其作為能夠存儲(chǔ)信息的非暫時(shí)性裝置，可與能夠從一個(gè)位置向另一個(gè)位置運(yùn)載信息的例如電子暫時(shí)信號(hào)的計(jì)算機(jī)可讀傳輸介質(zhì)區(qū)別開來。本文所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可一般是指計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)或計(jì)算機(jī)可讀傳輸介質(zhì)。
[0029]本書面說明書使用例子來公開包括最佳方式的實(shí)現(xiàn)，而且還使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵺`所述實(shí)現(xiàn)，包括制造和使用任何設(shè)備或系統(tǒng)并執(zhí)行任意包含的方法。本公開的可授予專利權(quán)的范圍由權(quán)利要求限定，并可包括對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員可想的其他例子。如果這樣的其他例子有不是不同于權(quán)利要求文字語言的結(jié)構(gòu)元件，或其包含具有與權(quán)利要求文字非本質(zhì)不同的等同結(jié)構(gòu)元件，那么這些其它例子意圖包含在到權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
[0030]進(jìn)一步的，本公開包括根據(jù)下列條款的實(shí)施例:
[0031]條款1.一種傳感器組件,其包括:光源；調(diào)制層，其包括多個(gè)微柱，其中每個(gè)微柱包括固定端和自由端，每個(gè)所述固定端與所述光源相鄰；以及至少一個(gè)探測(cè)器，其與所述多個(gè)自由端相鄰，所述至少一個(gè)探測(cè)器被配置為檢測(cè)從所述光源發(fā)射出的光。
[0032]條款2.根據(jù)條款I(lǐng)所述的傳感器組件，其中所述多個(gè)微柱被定向?yàn)榛净ハ嗥叫小?br> [0033]條款3.根據(jù)條款I(lǐng)所述的傳感器組件，其中所述多個(gè)微柱被定向?yàn)榛九c從所述光源發(fā)射出光的方向平行。
[0034]條款4.根據(jù)條款I(lǐng)所述的傳感器組件，其中所述光源將光能引導(dǎo)通過所述多個(gè)微柱中的每一個(gè)，并朝向所述至少一個(gè)探測(cè)器。
[0035]條款5.根據(jù)條款I(lǐng)所述的傳感器組件，其中所述多個(gè)微柱中的每個(gè)被配置為當(dāng)施加外力到所述傳感器組件上時(shí)彎曲。
[0036]條款6.根據(jù)條款I(lǐng)所述的傳感器組件，其中所述至少一個(gè)探測(cè)器被配置為檢測(cè)通過所述多個(gè)微柱的光能的特性。
[0037]條款7.根據(jù)條款6所述的傳感器組件，其中所述至少一個(gè)探測(cè)器被配置為基于在探測(cè)器處的光強(qiáng)度的變化檢測(cè)所述多個(gè)微柱的運(yùn)動(dòng)。
[0038]條款8.根據(jù)條款7所述的傳感器組件，其中所述至少一個(gè)探測(cè)器被配置為產(chǎn)生表示施加到所述傳感器組件的外力的信號(hào)。
[0039]條款9.根據(jù)條款7所述的傳感器組件，其中施加到所述傳感器組件的力基于由所述探測(cè)器測(cè)量到的光強(qiáng)度的變化來確定。
[0040]條款10.根據(jù)條款I(lǐng)所述的傳感器組件，其中所述多個(gè)微柱被定向?yàn)橄鄬?duì)于彼此的多個(gè)不同方向。
[0041]條款11.根據(jù)條款I(lǐng)所述的傳感器組件，其中所述調(diào)制層包括第一組微柱和第二組微柱，所述第一組微柱被定向?yàn)榛敬怪庇谒龅诙M微柱。
[0042]條款12.根據(jù)條款11所述的傳感器組件，其中所述傳感器組件被配置為確定施加到所述多個(gè)微柱中每個(gè)的外力的大小和方向。
[0043]條款13.根據(jù)條款I(lǐng)所述的傳感器組件，其中所述多個(gè)微柱的至少第一個(gè)具有不同于所述多個(gè)微柱的的至少第二個(gè)的長(zhǎng)度，所述多個(gè)微柱的至少第一個(gè)可以由具有與所述微柱的長(zhǎng)度關(guān)聯(lián)的頻率的聲能激活。
[0044]條款14.根據(jù)條款I(lǐng)所述的傳感器組件，進(jìn)一步包括施加到所述多個(gè)微柱的涂層，所述涂層被配置為與施加到所述傳感器組件的外部物質(zhì)反應(yīng)。
[0045]條款15.根據(jù)條款14所述的傳感器組件，其中所述傳感器組件包括脫氧核糖核酸(DNA)分析設(shè)備。
[0046]條款16.—種確定施加到傳感器組件的力的方法,所述方法包括:從光源發(fā)射光通過調(diào)制層，所述調(diào)制層包括多個(gè)微柱，其中每個(gè)微柱具有固定端和自由端；在所述多個(gè)微柱的固定端接收發(fā)射出的光和從所述多個(gè)微柱的自由端發(fā)射所述光；以及確定從所述多個(gè)微柱自由端發(fā)出的光的至少一種特性的變化。
[0047]條款17.根據(jù)條款16所述的方法，其中至少一個(gè)探測(cè)器與所述多個(gè)微柱的自由端相鄰定位，確定進(jìn)一步包括基于在探測(cè)器處接收到的光的強(qiáng)度來確定變化。
[0048]條款18.根據(jù)條款16所述的方法，其中確定所述光至少一個(gè)特性的變化包括確定從光源發(fā)射出的光的強(qiáng)度、相位、極化、波長(zhǎng)和譜分布中的至少一個(gè)的變化:。
[0049]條款19.根據(jù)條款16所述的方法，進(jìn)一步包括基于確定的所述光的至少一種特性的變化，確定施加到傳感器組件上的力的大小和方向。
[0050]條款20.根據(jù)條款16所述的方法，其中涂層被施加到所述多個(gè)微柱，進(jìn)一步包括使所述涂層與外部樣本反應(yīng)，以使所述多個(gè)微柱中的至少一個(gè)彎曲。
【權(quán)利要求】
1.一種傳感器組件(100)，其包括: 光源(102)； 光調(diào)制層(104)，其包括多個(gè)微柱(112 )，其中每個(gè)微柱(112)包括固定端(114)和自由端(116)，每個(gè)所述固定端與所述光源相鄰；和 至少一個(gè)光探測(cè)器(106)，其與所述多個(gè)自由端相鄰，所述至少一個(gè)光探測(cè)器被配置為檢測(cè)從所述光源發(fā)射的光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器組件(100)，其中所述多個(gè)微柱(112)被定向?yàn)榛颈舜嘶ハ嗥叫小?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器組件(100)，其中所述多個(gè)微柱(112)被定向?yàn)榛九c從所述光源(102)發(fā)射出的光的方向平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器組件(100)，其中所述光源(102)將光能引導(dǎo)通過所述多個(gè)微柱(112)中的每一個(gè)并朝向所述至少一個(gè)光探測(cè)器(106)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器組件(100)，其中所述多個(gè)微柱(112)中的每個(gè)被配置為當(dāng)施加外力到所述傳感器組件上時(shí)彎曲。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器組件(100)，其中所述至少一個(gè)光探測(cè)器(106)被配置為檢測(cè)通過所述多個(gè)微柱(112)的所述光能的特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳感器組件(100)，基于所述至少一個(gè)光探測(cè)器(106)被配置為基于在所述至少一個(gè)光檢測(cè)器處的光強(qiáng)度的變化，檢測(cè)所述多個(gè)微柱(112)的運(yùn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器組件(100)，其中: 所述至少一個(gè)光探測(cè)器(106)被配置為產(chǎn)生表示施加到所述傳感器組件的外力的信號(hào)；和 基于由所述至少一個(gè)光探測(cè)器(106)測(cè)量到的光強(qiáng)度的變化，確定施加到所述傳感器組件的力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器組件(300)，其中所述多個(gè)微柱(112)被定向?yàn)橄鄬?duì)于彼此處于多個(gè)不同的方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器組件(300)，其中: 所述光調(diào)制層(104)包括第一組微柱(112)和第二組微柱(112)，所述第一組微柱被定向?yàn)榕c所述第二組微柱基本垂直；和 所述傳感器組件被配置為確定施加到所述多個(gè)微柱中的每個(gè)上的外力的大小和方向。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器組件(400)，其中所述多個(gè)微柱的至少第一個(gè)具有不同于所述多個(gè)微柱的的至少第二個(gè)的長(zhǎng)度，所述多個(gè)微柱的至少第一個(gè)可以由具有與所述微柱的長(zhǎng)度關(guān)聯(lián)的頻率的聲能激活激活。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器組件(500)，進(jìn)一步包括施加到所述多個(gè)微柱(112)的涂層(502)，所述涂層被配置為與施加到所述傳感器組件的外部物質(zhì)(601、603、605、607)反應(yīng)。
【文檔編號(hào)】G01L1/24GK104048784SQ201410092867
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年3月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月14日
【發(fā)明者】D·F·威爾金斯 申請(qǐng)人:波音公司