專利名稱：直接光驅(qū)動(dòng)掃描微鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于光學(xué)掃描的微機(jī)電系統(tǒng)器件，特別是采用激光直接驅(qū)動(dòng)微驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
采用硅微加工技術(shù)制造的微型光學(xué)掃描器件在光學(xué)掃描，光學(xué)成像，激光投影等領(lǐng)域有非常重要的應(yīng)用。特別是在光學(xué)內(nèi)窺成像領(lǐng)域，集成有微型光學(xué)掃描器件的成像探針可在人體各種直徑的管道(如血管，消化道等)內(nèi)完成掃描，與外部的光學(xué)成像設(shè)備相結(jié)合，從而獲得人體組織二維圖像或三維圖像。通常，微型光學(xué)掃描器件都采用鋁或金導(dǎo)線鍵合技術(shù)在器件表面的焊盤與外部金 屬導(dǎo)線之間建立穩(wěn)定可靠的電氣連接，從而接收外部電驅(qū)動(dòng)信號(hào)以完成掃描工作。金屬引線鍵合工藝存在一定的失效風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于某些特殊應(yīng)用，如上述的光學(xué)內(nèi)窺成像應(yīng)用，進(jìn)入人體內(nèi)的設(shè)備需要盡可能地簡化設(shè)計(jì)以提供更佳的可靠性和安全性，并進(jìn)一步縮小設(shè)備的體積。由于微型光學(xué)掃描器件用于光學(xué)掃描，必然會(huì)有激光光束投射到微型光學(xué)掃描器件的可動(dòng)鏡片表面，因此提供了采用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)將入射激光光束的部分能量轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)微型光學(xué)掃描器件的電信號(hào)的可能性。本實(shí)用新型提出一種用于光學(xué)掃描的微機(jī)電系統(tǒng)器件，特別是采用激光直接驅(qū)動(dòng)微驅(qū)動(dòng)器。主要通過與微驅(qū)動(dòng)器連接的微透鏡聚焦入射激光光束，從而在微透鏡的聚焦區(qū)域獲得高熱量以直接驅(qū)動(dòng)基于雙金屬效應(yīng)的微驅(qū)動(dòng)器。本實(shí)用新型免除了傳統(tǒng)的必不可少的微機(jī)電系統(tǒng)器件的金屬引線鍵合工序，進(jìn)一步縮小了體積，進(jìn)一步提高了可靠性和安全性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提出一種直接光驅(qū)動(dòng)掃描微鏡，特別是采用激光直接驅(qū)動(dòng)微驅(qū)動(dòng)器。主要通過與微驅(qū)動(dòng)器連接的微透鏡聚焦入射激光光束，從而在微透鏡的聚焦區(qū)域獲得高熱量以直接驅(qū)動(dòng)基于雙金屬效應(yīng)的微驅(qū)動(dòng)器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用技術(shù)方案是它包括微驅(qū)動(dòng)器、平面彈簧、可動(dòng)鏡片和微透鏡。微驅(qū)動(dòng)器的輸出端與平面彈簧的輸入端相連，平面彈簧的輸出端與可動(dòng)鏡片的輸入端相連，微透鏡的輸出端與微驅(qū)動(dòng)器的輸入端相連；每個(gè)器件包括I個(gè)可動(dòng)鏡片、2個(gè)平面彈簧、2個(gè)微驅(qū)動(dòng)器和I個(gè)微透鏡，可動(dòng)鏡片與2個(gè)平面彈簧相連，每個(gè)平面彈簧與I個(gè)微驅(qū)動(dòng)器相連；所述的微驅(qū)動(dòng)器米用微加工技術(shù)制成，基于雙金屬效應(yīng)，由多層材料，如娃，二氧化硅，金屬，金屬氧化物等組成，用于將外部輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過雙金屬效應(yīng)轉(zhuǎn)換為機(jī)械形變；所述的平面彈簧采用微加工技術(shù)制成，由多層材料，如硅，二氧化硅等組成，用于將微驅(qū)動(dòng)器一端的位移傳遞給可動(dòng)鏡片；[0009]所述的可動(dòng)鏡片采用微加工技術(shù)制成，由多層材料，如硅，二氧化硅等組成；可動(dòng)鏡片的表面鍍有高反射率的薄膜；所述的微透鏡米用微加工技術(shù)制成，位于直接光驅(qū)動(dòng)掃描微鏡芯片表面，與微驅(qū)動(dòng)器的固定端相連，具有低熱阻，與周圍芯片部分相隔開，利用空氣構(gòu)成高熱阻，阻止熱量自由擴(kuò)散，將熱量聚集在微驅(qū)動(dòng)器的固定端周圍，使熱量僅僅能向微驅(qū)動(dòng)器傳播；本實(shí)用新型的工作原理是這樣的入射激光光束由多束激光組成，一種照射在直接光驅(qū)動(dòng)掃描微鏡的可動(dòng)鏡片上為工作激光，另一種照射在直接光驅(qū)動(dòng)掃描微鏡的微透鏡上為驅(qū)動(dòng)激光。工作激光可以為單頻激光或?qū)拵У拖喔杉す?，取決于光學(xué)成像設(shè)備的要求；驅(qū)動(dòng)激光為單頻激光，其波長與微透鏡的透射波長相匹配。驅(qū)動(dòng)激光通過微透鏡據(jù)聚焦在微驅(qū)動(dòng)器的固定端產(chǎn)生足夠高的熱量，熱量向微驅(qū)動(dòng)器內(nèi)的多層材料擴(kuò)散，使微驅(qū)動(dòng)器的溫度上升。微驅(qū)動(dòng)器為多層材料構(gòu)成，不同的材料具有不同的熱膨脹系數(shù)，因此隨著溫度上升，微驅(qū)動(dòng)器會(huì)發(fā)生形變，向熱膨脹系數(shù)較小的材料一側(cè)彎曲。微驅(qū)動(dòng)器的一端固定在硅片上，另一端通過平面彈簧連接在可動(dòng)鏡片上。不同強(qiáng)度的驅(qū)動(dòng)激光聚焦后產(chǎn)生不同的熱量，使微驅(qū)動(dòng)器發(fā)生不同幅度的形變，使可動(dòng)鏡片振動(dòng)，完成掃描。·本實(shí)用新型由于采用了上述技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)I、結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉；2、免除了傳統(tǒng)的必不可少的微機(jī)電系統(tǒng)器件的金屬引線鍵合工序；3、進(jìn)一步縮小了器件體積，提高了可靠性和安全性。

圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型的工作示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明如圖1-2所示，它包括微驅(qū)動(dòng)器I、平面彈簧2、可動(dòng)鏡片3和微透鏡4。微驅(qū)動(dòng)器I的輸出端與平面彈簧2的輸入端相連，平面彈簧2的輸出端與可動(dòng)鏡片3的輸入端相連,微透鏡4的輸出端與微驅(qū)動(dòng)器I的輸入端相連；每個(gè)器件包括I個(gè)可動(dòng)鏡片3、2個(gè)平面彈簧2、2個(gè)微驅(qū)動(dòng)器I和I個(gè)微透鏡4，可動(dòng)鏡片3與2個(gè)平面彈簧2相連，每個(gè)平面彈簧2與I個(gè)微驅(qū)動(dòng)器I相連；所述的微驅(qū)動(dòng)器I米用微加工技術(shù)制成，基于雙金屬效應(yīng)，由多層材料，如娃，二氧化硅，金屬，金屬氧化物等組成，用于將外部輸入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過雙金屬效應(yīng)轉(zhuǎn)換為機(jī)械形變；所述的平面彈簧2采用微加工技術(shù)制成，由多層材料，如硅，二氧化硅等組成，用于將微驅(qū)動(dòng)器I一端的位移傳遞給可動(dòng)鏡片；所述的可動(dòng)鏡片3采用微加工技術(shù)制成，由多層材料，如硅，二氧化硅等組成；可動(dòng)鏡片3的表面鍍有高反射率的薄膜；所述的微透鏡4米用微加工技術(shù)制成,位于直接光驅(qū)動(dòng)掃描微鏡芯片表面，與微驅(qū)動(dòng)器I的固定端相連，具有低熱阻，與周圍芯片部分相隔開，利用空氣構(gòu)成高熱阻，阻止熱量自由擴(kuò)散，將熱量聚集在微驅(qū)動(dòng)器I的固定端周圍，使熱量僅僅能向微驅(qū)動(dòng)器I傳播；[0023]本實(shí)用新型的工作原理是這樣的入射激光光束由多束激光組成，一種照射在直接光驅(qū)動(dòng)掃描微鏡的可動(dòng)鏡片3上為工作激光,另一種照射在直接光驅(qū)動(dòng)掃描微鏡的微透鏡4上為驅(qū)動(dòng)激光。工作激光可以為單頻激光或?qū)拵У拖喔杉す?，取決于光學(xué)成像設(shè)備的要求；驅(qū)動(dòng)激光為單頻激光，其波長與微透鏡4的透射波長相匹配。驅(qū)動(dòng)激光通過微透鏡4據(jù)聚焦在微驅(qū)動(dòng)器I的固定端產(chǎn)生足夠高的熱量，熱量向微驅(qū)動(dòng)器I內(nèi)的多層材料擴(kuò)散，使微驅(qū)動(dòng)器I的溫度上升。微驅(qū)動(dòng)器I為多層材料構(gòu)成，不同的材料具有不同的熱膨脹系數(shù)，因此隨著溫度上升，微驅(qū)動(dòng)器I會(huì)發(fā)生形變，向熱膨脹系數(shù)較小的材料一側(cè)彎曲。微驅(qū)動(dòng)器I的一端固定在硅片上，另一端通過平面彈簧連接在可動(dòng)鏡片3上。不同強(qiáng)度的驅(qū)動(dòng)激光聚 焦后產(chǎn)生不同的熱量，使微驅(qū)動(dòng)器I發(fā)生不同幅度的形變，使可動(dòng)鏡片3振動(dòng)，完成掃描。
權(quán)利要求1.一種直接光驅(qū)動(dòng)掃描微鏡，其特征在于它包括微驅(qū)動(dòng)器、平面彈簧、可動(dòng)鏡片和微透鏡，微驅(qū)動(dòng)器的輸出端與平面彈簧的輸入端相連，平面彈簧的輸出端與可動(dòng)鏡片的輸入端相連，微透鏡的輸出端與微驅(qū)動(dòng)器的輸入端相連；每個(gè)器件包括I個(gè)可動(dòng)鏡片、2個(gè)平面彈簧、2個(gè)微驅(qū)動(dòng)器和I個(gè)微透鏡，可動(dòng)鏡片與2個(gè)平面彈簧相連，每個(gè)平面彈簧與I個(gè)微驅(qū)動(dòng)器相連。
2.如權(quán)利要求I所述的一種直接光驅(qū)動(dòng)掃描微鏡，其特征在于所述的微驅(qū)動(dòng)器采用微加工技術(shù)制成，基于雙金屬效應(yīng)，由多層材料，如娃，二氧化娃，金屬，金屬氧化物組成。
3.如權(quán)利要求I所述的一種直接光驅(qū)動(dòng)掃描微鏡，其特征在于所述的平面彈簧采用微加工技術(shù)制成，由多層材料，如硅，二氧化硅組成。
4.如權(quán)利要求I所述的一種直接光驅(qū)動(dòng)掃描微鏡，其特征在于所述的可動(dòng)鏡片采用微加工技術(shù)制成，由多層材料，如硅，二氧化硅組成；表面鍍有高反射率薄膜。
5.如權(quán)利要求I所述的一種直接光驅(qū)動(dòng)掃描微鏡，其特征在于所述的微透鏡米用微加工技術(shù)制成，具有低熱阻。
專利摘要一種直接光驅(qū)動(dòng)掃描微鏡，它包括微驅(qū)動(dòng)器、平面彈簧、可動(dòng)鏡片和微透鏡。微驅(qū)動(dòng)器的輸出端與平面彈簧的輸入端相連，平面彈簧的輸出端與可動(dòng)鏡片的輸入端相連，微透鏡的輸出端與微驅(qū)動(dòng)器的輸入端相連；每個(gè)器件包括1個(gè)可動(dòng)鏡片、2個(gè)平面彈簧、2個(gè)微驅(qū)動(dòng)器和1個(gè)微透鏡，可動(dòng)鏡片與2個(gè)平面彈簧相連，每個(gè)平面彈簧與1個(gè)微驅(qū)動(dòng)器相連；本實(shí)用新型采用硅微加工技術(shù)制成，可由入射激光中的特定波長驅(qū)動(dòng)激光直接驅(qū)動(dòng)鏡片完成掃描，從而免除傳統(tǒng)的電氣連接相關(guān)的引線鍵合工序，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。
文檔編號(hào)G02B26/10GK202720387SQ201220258458
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月4日
發(fā)明者徐英舜 申請(qǐng)人:凝輝(天津)科技有限責(zé)任公司