DE602004008182T2

DE602004008182T2 - Frequenzabstimmbarer Resonanzscanner

Info

Publication number: DE602004008182T2
Application number: DE602004008182T
Authority: DE
Inventors: Young-chul Suwon-si Ko; Ju-Hyun Lee; Jin-ho Suwon-si Lee; Yong-kweun Yongin-si Mun
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2024-10-21
Also published as: EP1526399B1; JP4012535B2; JP2005128551A; DE602004008182D1; KR100940206B1; EP1526399A1; KR20050039232A; US7436574B2; US7242511B2; US20070236767A1; US20050088720A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Scanner mit einer mikroelektromechanischen System(MEMS)-Struktur, bei der eine Frequenz abstimmbar ist, und insbesondere einen optischen Scanner, bei dem eine Resonanzfrequenz unter Verwendung einer Abstimmelektrode abstimmbar ist.
Mikroaktuatoren werden als Scanner so verwendet, dass sie einen Laserstrahl in Projektions-TVs ablenken. Die US-Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-39089 offenbart ein Beispiel eines MEMS-Scanners.
Bei einem in der US-Patentoffenlegungsschrift Nr. 2003-39089 offenbarten optischen Scanner führt eine Plattform in Bezug auf eine Torsionsfeder, die die Plattform trägt, als Mittelachse eine Wippbewegung aus. Wenn die Plattform wippt, wird Licht abgetastet (gescannt), das auf einen flachen Reflexionsspiegel fällt, der auf der Plattform ausgebildet ist. Der optische Scanner lenkt die mit einer Antriebselektrode verbundene Plattform durch Anlegen einer elektrostatischen Kraft zwischen einer Antriebskammelektrode und einer festen Kammelektrode ab.
Wenn beim MEMS-Scanner die Plattform in einem Resonanzfrequenzbereich angetrieben wird, nimmt ein Antriebswinkel der Plattform zu und eine Antriebsspannung nimmt ab. Wenn eine MEMS-Struktur akkurat gefertigt wird, ist es jedoch aufgrund von Abweichungen im Prozess sehr schwierig, einen Aktuator mit einer bestimmten natürlichen Frequenz herzustellen. Ebenso kann in Abhängigkeit von einer Veränderung in der Umgebung eine Veränderung der Resonanzfrequenz auftreten.
US-Patent Nr. 6,535,325 offenbart ein Verfahren zum Steuern einer Resonanzfrequenz eines optischen Scanners vom MEMS-Typ. Das heißt, nachdem eine Mehrzahl von Abstimmansätzen an einem Kantenteil einer Plattform installiert sind, wird der Ansatz durch eine Laserbearbeitung oder mechanische Kraft entfernt, während eine Frequenz gemessen wird, so dass das Gewicht eines Spiegelkörpers vermindert wird. Auf diese Weise wird durch Erhöhen der Frequenz der optische Scanner bei einer Resonanzfrequenz betrieben.
US 5,959,760 beschreibt einen Lichtstrahlscanner mit einem auf Drehstäben angebrachten Spiegel. Es werden verschiedene Anordnungen von Elektroden beschrieben.
EP 1180493 beschreibt einen Mikroaktuator mit einer durch kammartige Elektroden angetriebenen Plattform.
EP 1203976 beschreibt einen optischen Scanner mit einer durch Kammelektroden angetriebenen Plattform.
US 2001/0033410 (Helsel et al.) beschreibt eine MEMS-Abstastvorrichtung. Ausführungsformen stimmen die Resonanzfrequenz durch Einbringen von Armen an der Plattform ab, die sich unter einem angelegten elektrischen Feld verbiegen, so dass sich das Trägheitsmoment der Plattform verändert.
US 5,914,553 beschreibt eine andere Timing-Anordnung, bei der eine Abstimmspannung an Kammelektroden angelegt wird.
Die vorliegende Erfindung kann einen optischen Scanner zur Verfügung stellen, bei dem eine Abstimmelektrode in einem Bereich installiert ist, der einer Plattform entspricht, so dass eine Frequenz der Plattform während einer Aussteuerung des optischen Scanners gesteuert werden kann.
Gemäß der Erfindung wird ein optischer Scanner nach Anspruch 1 zur Verfügung gestellt.
Die obigen und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch eine ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:
1 eine Perspektivansicht eines optischen Scanners gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Draufsicht des optischen Scanners von 1 ist;
3 eine Schnittansicht entlang einer Linie III-III von 2 ist;
4 eine Schnittansicht zur Erläuterung einer Funktion des optischen Scanners von 1 ist;
5 ein Schaubild ist, das eine Veränderung der Frequenz zeigt, wenn eine Abstimmspannung verändert wird, die an die Abstimmelektrode des optischen Scanners von 1 angelegt ist;
6 eine Perspektivansicht eines optischen Scanners gemäß einer zweiten Anordnung zeigt, die keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
7 eine Schnittansicht entlang einer Linie VII-VII von 6 ist;
8 eine Schnittansicht zur Erläuterung einer Funktion des optischen Scanners von 6 ist;
9 eine Schnittansicht eines optischen Scanners gemäß einer dritten Anordnung zeigt, die keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
10 eine Draufsicht eines optischen Scanners gemäß einer vierten Anordnung zeigt, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
11 eine Schnittansicht entlang einer Linie XI-XI von 10 ist;
12 eine Schnittansicht eines optischen Scanners gemäß einer fünften Anordnung zeigt, die keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
13 eine Perspektivansicht eines optischen Scanners gemäß einer sechsten Anordnung zeigt, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
14 eine Draufsicht des optischen Scanners von 13 ist;
15 eine Schnittansicht entlang einer Linie X-X von 14 ist;
16 eine Schnittansicht entlang einer Linie Y-Y von 14 ist; und
17 eine Draufsicht eines optischen Scanners gemäß einer siebten Anordnung zeigt, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist.
Mit Bezug zu den 1 bis 4 ist in einem optischen Scanner gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Plattform 1a durch einen Trägerteil aufgehängt, der beide Seitenenden der Plattform 1a über einem Substrat 5 aus Pyrexglas trägt. Der Trägerteil beinhaltet eine Torsionsfeder 2, die mit einem Mittelteil jeder Seitenkante der Plattform 1a verbunden ist und eine Wippbewegung der Plattform 1a unterstützt, und einen Anker 6, der die am Substrat 5 aufzuhängende Torsionsfeder 2 trägt.
Eine Spiegelfläche 1, die eine optische Abtastfläche darstellt, ist auf einer Oberseite der Plattform 1a ausgebildet. Eine Mehrzahl von Kammelektroden 3 sind zu beiden Seiten der Plattform 1a so ausgebildet, dass sie eine bestimmte Länge aufweisen und parallel zueinander sind.
Eine Mehrzahl von festen Kammelektroden 4, die so angeordnet sind, dass sie sich mit den Antriebskammelektroden 3 abwechseln, sind auf einer Oberseite des Substrats 5 so ausgebildet, dass sie eine bestimmte Höhe aufweisen und parallel zueinander sind. Die auf einer Unterseite der Plattform 1a ausgebildeten Antriebskammelektroden 3 und die diesen zugeordneten festen Kammelektroden 4 sind verteilt zu beiden Seiten angeordnet, die durch die Mittellinie CL geteilt sind. Eine Abstimm elektrode 7 ist auf jeder Seite eines Bereichs angeordnet, der der Plattform 1a in Bezug auf die Mittellinie CL entspricht.
Gemäß der obigen Struktur führt die Plattform 1a durch eine elektrostatische Kraft zwischen den Antriebskammelektroden 3 und den festen Kammelektroden 4, die zu beiden Seiten in Bezug auf die Mittellinie CL verteilt angeordnet sind, eine Wippbewegung aus. Wenn zum Beispiel eine bestimmte Spannung Vd₁ an die festen Kammelektroden 4 angelegt wird, die in Bezug auf die Mittellinie CL zur linken Seite angeordnet sind, wird eine elektrostatische Kraft zwischen den Antriebskammelektroden 3 und den festen Kammelektroden 4 erzeugt, so dass die Antriebskammelektroden angetrieben werden. Auf diese Weise wird die Plattform 1a auf der linken Seite nach unten bewegt. Wenn eine bestimmte Spannung Vd₂ an die festen Kammelektroden 4 angelegt wird, die in Bezug auf die Mittellinie CL zur rechten Seite angeordnet sind, wie in 4 gezeigt, wird eine elektrostatische Kraft zwischen den Antriebskammelektroden 3 und den festen Kammelektroden 4 erzeugt, so dass die Antriebskammelektroden 3 angetrieben werden. Auf diese Weise wird die Plattform 1a auf der rechten Seite nach unten bewegt. Die Plattform 1a wird durch eine Rückstellkraft entsprechend einem Elastizitätskoeffizienten der Torsionsfeder 2 in den Ausgangszustand zurückgeführt. Die elektrostatische Kraft wird durch abwechselndes Anlegen einer Antriebsspannung an die festen Kammelektroden 4 auf der linken und rechten Seite abwechselnd erzeugt, so dass eine Wippbewegung der Plattform 1a erzeugt wird. In einem Zustand, in dem die Plattform 1a bei einer Resonanzfrequenz angeregt wird, kann die Resonanzfrequenz der Plattform 1a gesteuert werden, wenn eine bestimmte Spannung Vt an die Abstimmelektrode 7 angelegt wird.
Als Nächstes wird unten das Prinzip der Abstimmung der Resonanzfrequenz durch Anlegen einer Spannung an die Abstimmelektrode des optischen Scanners mit der obigen Struktur beschrieben.
Wenn eine bestimmte Spannung Vd₂ an die festen Kammelektroden 4 auf einer Seite angelegt wird, werden die zugehörigen Antriebskammelektroden 3 durch die elektrostatische Kraft zu den festen Kammelektroden 4 bewegt und um die Mittellinie CL gedreht, wie in 4 gezeigt. Die Antriebskraft zu diesem Zeitpunkt ist in Gleichung 1 gezeigt.
Hier ist ε eine Dielektrizitätskonstante, l_d ist eine Länge der Antriebskammelektrode und g ist ein Spalt zwischen der Antriebskammelektrode und der festen Kammelektrode.
Eine Rotationsgleichung der Plattform durch die Antriebskraft ist in Gleichung 2 gezeigt. Iθ .. + cθ . + kms θ = Nd (Gleichung 2)
Hier ist l ein Trägheitsmoment der Plattform, θ ist ein Antriebswinkel, c ist eine Dämpfungskonstante, k m / s ist eine Torsionsfederkonstante und N_d ist ein Anregungsdrehmoment durch die Antriebsspannung.
Wenn eine Abstimmspannung Vt an die Abstimmelektrode 7 angelegt wird, wird eine neue Abstimmkraft Ft erzeugt, die in Gleichung 3 ausgedrückt ist.
Hier sind l und h die Längen beider Seiten der Abstimmelektrode und d ist eine Höhe zwischen der Plattform und der Abstimmelektrode.
Das Rotationsmoment durch eine Rotationskraft der Abstimmspannung ist in Gleichung 4 gezeigt. Nt = Ft × r = ktxθ (Gleichung 4)
Hier ist r = 1/2.
Wenn Gleichung 3, in der ein Term höheren Grades mit einer geringen Signifikanz entfernt ist, anstelle der Abstimmkraft F_t in Gleichung 4 eingesetzt wird, kann die Abstimmfederkonstante wie in Gleichung 5 gezeigt definiert sein.
Ein Anregungsmoment N_t durch die Abstimmspannung ist in einer Bewegungsgleichung von Gleichung 2 enthalten, die in Gleichung 6 gezeigt ist. Iθ .. + cθ . + kms θ = Nd + Nf (Gleichung 6)
Gleichung 7 wird durch Einsetzen von Gleichung 4 in Gleichung 6 erhalten. Iθ .. + cθ . + (kms – kt)θ = Nd (Gleichung 7)
Wenn daher eine Abstimmspannung an den Scanner angelegt wird, an dem eine Antriebsspannung angelegt wird, ist eine effektive Federkonstante in Gleichung 8 gezeigt. ks = kms – kt (Gleichung 8)
Die Resonanzfrequenz kann wie in Gleichung 9 definiert sein.
Wenn daher die Abstimmspannung V_t an die Abstimmelektrode 7 angelegt wird, verändert sich die Torsionsfederkonstante des Scanners wie in Gleichung 8 gezeigt. Dementsprechend verändert sich die Frequenz des Scanners wie in Gleichung 9 gezeigt. Die Resonanzfrequenz des Scanners kann durch Steuern der Abstimmspannung abgestimmt werden.
5 ist ein Schaubild, das eine Veränderung in der Frequenz zeigt, wenn die an die Abstimmelektrode des optischen Scanners von 1 angelegte Abstimmspannung verändert wird. Ein Scanner zur Verwendung in einem Test weist solche Abmessungen auf, dass d = 30 μm, Abmessungen eines Spiegels 700 × 500 μm, eine Breite der Kammelektrode 2 μm, ld = 250 μm und g = 3 μm betragen.
Die Federkonstante k m / s beträgt 1,4 × 10^–5 Nm und es wird eine Antriebsspannung von 300 V angelegt. Hierbei wird die Resonanzfrequenz des Scanners mit 33,839 kHz gemessen.
Wenn Abstimmspannungen von 100 V, 200 V und 300 V angelegt werden, verändert sich die effektive Federkonstante wie in Gleichung 8. Dementsprechend verändert sich die Resonanzfrequenz wie in 5 gezeigt, das heißt, wenn die Abstimmspannung V_t steigt, nimmt die Resonanzfrequenz stark ab. Ein gewünschtes Maß an Abnahme der Resonanzfrequenz beträgt 89 Hz. Aus dem Ausdruck in 5 ist zu sehen, dass die gewünschte Resonanzfrequenzabnahme bei einer Abstimmspannung von 170 V erreicht wird.
6 ist eine Perspektivansicht eines optischen Scanners gemäß einer zweiten Anordnung, die keine Ausführungsform ist. 7 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VII-VII von 6. 8 ist eine Schnittansicht zur Erläuterung einer Funktion des optischen Scanners von 6. Es werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteilelemente verwendet wie sie in der ersten Ausführungsform beschrieben wurden und ausführliche Beschreibungen hierzu werden ausgelassen.
Mit Bezug zu den 6 bis 8 sind eine Mehrzahl von Antriebskammelektroden 3 am unteren Teil der Plattform 1a auf eine bestimmte Höhe und parallel zueinander ausgebildet. Die Antriebskammelektroden 3 sind an beiden Seiten des unteren Teils der Plattform 1a in Bezug auf die Mittellinie CL verteilt angeordnet.
Eine Mehrzahl von festen Kammelektroden 4, die sich mit den Antriebskammelektroden 3 abwechseln, sind am oberen Teil des Substrats 5 auf eine bestimmte Höhe und parallel zueinander ausgebildet. Die festen Kammelektroden 4 sind an beiden Seiten des oberen Teils des Substrats 5 in Bezug auf die Mittellinie CL verteilt angeordnet, so dass sie den Antriebskammelektroden 3 entsprechen.
Eine feste Kammelektrode 8 zum Abstimmen ist im Mittelteil des Substrats 5 in der gleichen Richtung wie die Mittellinie CL angeordnet. Eine Antriebskammelektrode 9 zum Abstimmen ist am unteren Teil der Plattform 1a so angeordnet, dass sie der festen Kammelektrode zum Abstimmen 8 entspricht.
Gemäß der obigen Struktur führt die Plattform 1a eine Wippbewegung aufgrund einer elektrostatischen Kraft zwischen den Antriebskammelektroden 3 und den festen Kammelektroden 4, die an beiden Seiten geteilt durch die Mittellinie CL angeordnet sind, aus. Wenn eine bestimmte Ab stimmspannung an die feste Kammelektrode 9 zum Abstimmen angelegt wird, wird eine Abstimmkraft zwischen der Antriebskammelektrode 9 zum Abstimmen und der festen Kammelektrode 8 zum Abstimmen erzeugt. Wenn sich die Konstante der Torsionsfeder 2 verändert, nimmt die Antriebsfrequenz ab. Daher kann die Resonanzfrequenz des Scanners durch Einstellen der Abstimmspannung gesteuert werden.
9 ist eine Schnittansicht eines optischen Scanners gemäß einer dritten Anordnung, die keine Ausführungsform ist. Es werden gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteilelemente verwendet, die in vorhergehenden Anordnungen beschrieben wurden, und ausführliche Beschreibungen hierzu werden ausgelassen.
Mit Bezug zu 9 ist die Struktur des Scanners gemäß der dritten Anordnung gleich dem Scanner gemäß der ersten Ausführungsform. Es sind jedoch Elektroden 8 und 9 zur Frequenzabstimmung des Scanners vertikal am unteren Teil der Plattform 1a und dem oberen Teil des Substrats 5 ausgebildet. Die Antriebskammelektrode 9 zum Abstimmen am unteren Teil der Plattform 1a und die feste Kammelektrode 8 zum Abstimmen am oberen Teil des Substrats 5 sind so installiert, dass sie abwechselnd angeordnet sind. Wenn während des Antreibens der Plattform 1a eine Abstimmspannung an die feste Kammelektrode 8 zum Abstimmen angelegt wird, wird eine Abstimmkraft zwischen der Antriebskammelektrode 9 und der festen Kammelektrode 8 zum Abstimmen erzeugt. Wie oben beschrieben, nimmt die Resonanzfrequenz ab, wenn sich die Konstante der Torsionsfeder 2 verändert. Daher kann die Resonanzfrequenz des Scanners durch Einstellen der Abstimmspannung gesteuert werden.
10 ist eine Draufsicht eines optischen Scanners gemäß einer vierten Anordnung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. 11 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI von 10. Da die gleichen Bezugszeichen für gleiche Bauteilelemente verwendet werden wie in der ersten Ausführungsform, werden ausführliche Beschreibungen hierzu ausgelassen.
Mit Bezug zu den 10 und 11 ist die Struktur des Scanners gemäß der vierten Ausführungsform ähnlich der des Scanners gemäß der ersten Ausführungsform. Es sind jedoch eine Mehrzahl von festen Kammelektroden 14 zum Antreiben der Plattform 1a horizontal an einem Ankerteil 10 befestigt, der am Substrat 5 befestigt ist.
Gemäß der obigen Struktur führt die Plattform 1a eine Wippbewegung aufgrund einer elektrostatischen Kraft zwischen den Antriebskammelektroden 3 und den festen Kammelektroden 14 aus, die zu beiden Seiten der Mittellinie CL angeordnet sind. Wenn zum Beispiel eine bestimmte Antriebsspannung an die festen Kammelektroden 14 angelegt wird, die zur linken Seite der Mittellinie CL angeordnet sind, wird eine elektrostatische Kraft zwischen den Antriebskammelektroden 3 und den festen Kammelektroden 14 erzeugt, so dass die Antriebskammelektroden 3 angetrieben werden. Daher wird die Plattform 1a auf der linken Seite nach unten bewegt. Wenn eine bestimmte Spannung an die Abstimmelektrode 7 angelegt wird, verändert sich eine Torsionsfederkonstante, so dass die Resonanzfrequenz der Plattform gesteuert werden kann.
12 ist eine Seitenschnittansicht eines optischen Scanners gemäß einer fünften Anordnung, die keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Da die gleichen Bezugszeichen für gleiche Bauteilelemente verwendet werden wie in der vierten Ausführungsform, werden ausführliche Beschreibungen hierzu ausgelassen.
Mit Bezug zu 12 sind beim Scanner gemäß der fünften Ausführungsform die festen Kammelektroden 14 zum Antreiben der Plattform 1a horizontal am Ankerteil 10 befestigt, der am Substrat 5 befestigt ist.
Die Elektroden zum Abstimmen der Resonanzfrequenz des Scanners sind vertikal am unteren Teil der Plattform 1a und dem oberen Teil des Substrats 5 ausgebildet. Die Antriebskammelektroden 9 zum Abstimmen am unteren Teil der Plattform 1a und die feste Kammelektrode 8 zum Abstimmen sind so installiert, dass sie abwechselnd angeordnet sind. Wenn eine Abstimmspannung an die festen Kammelektroden 8 zum Abstimmen angelegt wird, wird eine Abstimmkraft zwischen den Antriebskammelektroden 9 zum Abstimmen und den festen Kammelektroden 8 zum Abstimmen erzeugt. Dementsprechend verändert sich die Konstante der Torsionsfeder 2 so, dass die Antriebsfrequenz abnimmt. Daher kann die Resonanzfrequenz des Scanners durch Einstellen der Abstimmspannung gesteuert werden.
13 ist eine Perspektivansicht eines optischen Scanners gemäß einer sechsten Anordnung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. 14 ist eine Draufsicht des optischen Scanners von 13. Die 15 und 16 sind Schnittansichten entlang der Linie X-X von 14 bzw. der Linie Y-Y von 14.
Mit Bezug zu den 13 bis 16 ist eine Plattform 101a mit einer Spiegelfläche 101, die auf einer Oberseite der Plattform ausgebildet ist, durch einen ersten Trägerteil gelagert, der eine erste Torsionsfeder 102 und einen rechteckigen Bewegungsrahmen 120 aufweist, so dass eine Wippbewegung in eine erste Richtung (Richtung X) in Bezug auf eine Mittellinie CL als Mittelachse ausgeführt werden kann. Der erste Trägerteil, der die Plattform 101a lagert, ist von einem zweiten Trägerteil getragen, der eine zweite Torsionsfeder 122 und einen festen Anker 130 aufweist, so dass eine Wippbewegung in eine zweite Richtung (Richtung Y) ausgeführt werden kann. Daher kann sich die Plattform 1a, die vom ersten und zweiten Trägerteil getragen ist, in zwei axiale Richtungen drehen.
Der rechteckige Bewegungsrahmen 120 weist einen ersten Teil 120X auf, der sich parallel zu einer Achse X erstreckt, in dem die erste Torsionsfeder 102 mit seiner Mitte verbunden ist, und einen zweiten Teil 120Y, der sich parallel zu einer Achse Y erstreckt, in dem die zweite Torsionsfeder 122 mit seiner Mitte verbunden ist.
Die Plattform 101a ist über die an der Achse Y angeordnete erste Torsionsfeder 102 durch den rechteckigen Bewegungsrahmen gelagert und damit verbunden. Die Torsionsfeder 102 ist mit dem Mittelteil der gegenüberliegenden Kanten der Plattform 101a verbunden.
Eine Mehrzahl von ersten Antriebskammelektroden 103 ist zu beiden Seiten der Plattform 101a ausgebildet. Eine Mehrzahl von ersten festen Kammelektroden 104, die so angeordnet sind, dass sie sich mit den ersten Antriebskammelektroden 103 abwechseln, sind auf dem zweiten Teil 120Y so ausgebildet, dass sie innerhalb des Rahmens 120 liegen und den ersten Antriebskammelektroden 103 entsprechen. Die Antriebskammelektroden 103 und die festen Kammelektroden 104, die an beiden Seiten bezüglich der Torsionsfeder 102 symmetrisch angeordnet sind, bilden einen Plattformantriebsteil.
Ein Bewegungsrahmenantriebsteil zur Wippbewegung der Plattform 101a und des Bewegungsrahmens 120, der die Plattform 101a lagert, in Richtung Y weist eine Mehrzahl von zweiten Antriebskammelektroden 123 auf, die an beiden Seiten des Bewegungsrahmens 120 nach außen ausgebildet sind, und eine Mehrzahl von zweiten festen Kammelektroden 124, die so angeordnet sind, dass sie sich mit den Antriebskammelektroden 123 abwechseln und an einer Oberseite des Substrats 105 befestigt sind.
Eine Abstimmelektrode 107 in Form einer flachen Platte ist in einem Bereich des Substrats 105, der der Plattform 101a entspricht, an beiden Seiten geteilt durch eine Linie Y-Y ausgebildet. Wenn beim oben genannten optischen Scanner mit zweiachsigem Antrieb durch eine elektrostatische Kraft zwischen der ersten Antriebskammelektrode 103 und der ersten festen Kammelektrode 104 die Plattform 101a sich in der ersten Richtung (Richtung X) dreht, ist die Resonanzfrequenz durch die Abstimmelektrode 107 abstimmbar. Andererseits wird die Plattform 101a durch eine elektrostatische Kraft zwischen der zweiten Antriebskammelektrode 123 und der zweiten festen Kammelektrode 124 linear in der zweiten Richtung (Richtung Y) angetrieben.
17 ist eine Draufsicht eines optischen Scanners gemäß einer siebten Anordnung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist. Da die gleichen Bezugszeichen für gleiche Bauteilelemente verwendet werden wie in der sechsten Ausführungsform, werden ausführliche Beschreibungen hierzu ausgelassen.
Mit Bezug zu 17 ist ein rechteckiger fester Rahmen 140, der die zweite Torsionsfeder 122 und die zweite feste Kammelektrode 124 trägt, auf dem Substrat 105 angeordnet. Die zweite feste Kammelektrode 124 ist an einer Innenseite des rechteckigen festen Rahmens 140 so befestigt, dass sie vom Substrat 105 getrennt werden kann.
Da die Funktion des optischen Scanners gemäß der siebten Ausführungsform ähnlich dem optischen Scanner gemäß der sechsten Ausführungsform ist, wird eine ausführliche Beschreibung hierzu ausgelassen.

Claims

Optischer Scanner mit einachsigem oder zweiachsigem Antrieb umfassend: ein Substrat (5, 105); eine Plattform (1a, 101a), die vom Substrat in einer bestimmten Höhe beabstandet ist und eine Oberseite aufweist, auf der eine optische Abtastfläche (1) ausgebildet ist; mindestens eine Torsionsfeder (2, 102, 122), die die Plattform an Mittelteilen beider Seitenkanten der Plattform lagert; einen Lagerteil (6, 130, 124), der am Substrat befestigt ist, so dass die Torsionsfeder gehalten ist; einen Antriebsteil mit einer Mehrzahl von Antriebskammelektroden (3, 103, 123), die sich von der Plattform erstrecken, und eine Mehrzahl von festen Kammelektroden (4, 104, 124), die so angeordnet sind, dass sie die Plattform in Bezug auf die Torsionsfeder, die eine Mittelachse bildet, drehen, wenn eine Spannung angelegt ist; gekennzeichnet durch eine Abstimmelektrode (7) in Form einer flachen Platte, die am Mittelteil des Substrats in einem Bereich des Substrats angeordnet ist, der der Plattform entspricht, und so angeordnet ist, dass sie die Resonanzfrequenz der Drehung der Plattform (1a, 101a) des Scanners verändert, wenn eine Abstimmspannung an die Abstimmelektrode angelegt wird, wobei die Abstimmelektrode (7) eine Mehrzahl von Elektroden aufweist, die in Bezug auf die Mittelachse symmetrisch angeordnet sind.
Optischer Scanner nach Anspruch 1, wobei: die Mehrzahl von Antriebskammelektroden (3, 103, 123) sich von beiden Seitenflächen der Plattform nach außen erstrecken; und die Mehrzahl von festen Kammelektroden (4, 104, 124) am Substrat so befestigt sind, dass sie abwechselnd zwischen den Antriebskammelektroden angeordnet sind.
Optischer Scanner nach Anspruch 2, wobei die festen Kammelektroden (4, 104, 124) auf dem Substrat vertikal angeordnet sind.
Optischer Scanner nach Anspruch 2, wobei der Antriebsteil ferner einen Ankerteil (10) umfasst, der in einem bestimmten Abstand von beiden Seiten der Plattform (1a) getrennt und am Substrat (5) befestigt ist, und die festen Kammelektroden sich horizontal vom Ankerteil erstrecken.
Optischer Scanner mit einachsigem Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Abstimmelektrode umfasst: mindestens eine Antriebskammelektrode (9) zum Abstimmen, die auf einer unteren Seite der Plattform (1a) auf eine bestimmte Höhe in eine Richtung entlang der Mittelachse ausgebildet ist; und mindestens eine feste Kammelektrode (8) zum Abstimmen, die auf eine bestimmte Höhe auf dem Substrat (6) so ausgebildet ist, dass sie zum Abstimmen abwechselnd mit der Antriebskammelektrode angeordnet ist.
Optischer Scanner nach Anspruch 5, wobei der Antriebsteil umfasst: eine Mehrzahl von Antriebskammelektroden (3), die sich von beiden Seitenflächen der Mittelachse der unteren Seite der Plattform auf eine bestimmte Länge nach unten in eine Richtung senkrecht zur Mittelachse erstrecken; und eine Mehrzahl von festen Kammelektroden (14), die am Substrat so befestigt sind, dass sie abwechselnd mit den Antriebskammelektroden angeordnet sind.
Optischer Scanner mit zweiachsigem Antrieb nach Anspruch 1, wobei: die Plattform (101a) so angeordnet ist, dass sie in eine erste Richtung in Bezug auf eine Mittelachse in eine zweite Richtung senkrecht zur ersten Richtung angetrieben wird; ferner umfassend einen ersten Lagerteil mit ersten Torsionsfedern (102), die sich von beiden Seiten der Plattform in die zweite Richtung erstrecken und einen rechteckigen Bewegungsrahmen (170) mit einem Paar erster Teile, die parallel zueinander sind und jeweils mit den ersten Torsionsfedern (102) verbunden sind, und einem Paar zweiter Teile, die parallel zueinander sind und sich in die zweite Richtung erstrecken; wobei der Plattformantriebsteil eine Mehrzahl von ersten festen Kammelektroden (103) und eine Mehrzahl von ersten Antriebskammelektroden (104) aufweist, die auf Innenseiten der zweiten Teile bzw. Seiten der Plattformen, die den Innenseiten der zweiten Teile zugewandt sind, ausgebildet sind; wobei der optische Scanner ferner einen zweiten Lagerteil (130, 140) mit zweiten Torsionsfedern (122) umfasst, die sich von den zweiten Teilen in die erste Richtung erstrecken, wobei die zweiten Torsionsfedern am Substrat (6) befestigt sind; und einen Bewegungsrahmenantriebsteil mit einer Mehrzahl von zweiten Antriebskammelektroden (123), die an Außenseiten der ersten Teile vorgesehen sind, und einer Mehrzahl von zweiten festen Kammelektroden (124), die so befestigt sind, dass sie mit den zweiten Antriebskammelektroden korrespondieren, so dass der Bewegungsrahmen (170) in die zweite Richtung gedreht wird.
Optischer Scanner nach Anspruch 7, wobei die Abstimmelektrode (107) eine Mehrzahl von Elektroden aufweist, die in Bezug auf die Mittelachse symmetrisch angeordnet sind.
Optischer Scanner nach Anspruch 7 oder 8, wobei die zweiten festen Kammelektroden (124) am Substrat befestigt sind und abwech selnd zwischen den zweiten Antriebskammelektroden (173) angeordnet sind.
Optischer Scanner nach Anspruch 9, wobei die zweiten festen Kammelektroden (124) auf dem Substrat (105) vertikal angeordnet sind.
Optischer Scanner nach Anspruch 9, wobei der zweite Lagerteil ferner einen Ankerteil (130) umfasst, der am Substrat befestigt ist und in einem bestimmten Abstand vom zweiten Teil des Bewegungsrahmens getrennt ist, und die zweiten festen Kammelektroden (124) sich vom Ankerteil horizontal erstrecken.
Optischer Scanner nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei der zweite Lagerteil (140) einen rechteckigen Rahmen umfasst, der die zweiten Kammelektroden und die zweiten Torsionsfedern darin befestigt.