本發(fā)明實(shí)施例涉及光電子產(chǎn)品領(lǐng)域，尤其涉及一種壓電微鏡和控制方法。

背景技術(shù)：

近年來隨著互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等信息交互技術(shù)的高速發(fā)展，人們可以隨時(shí)隨地通過各類終端接入互聯(lián)網(wǎng)，享受高清視頻、可視通話、網(wǎng)絡(luò)購物、信息查詢等便捷的數(shù)據(jù)服務(wù)，由此導(dǎo)致產(chǎn)生的數(shù)據(jù)總量急劇增長，大概每六個(gè)月人類社會(huì)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)總量是以往的數(shù)據(jù)量之和。如此龐大的數(shù)據(jù)量必然會(huì)給現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸和交換能力提出了更高的要求。全光交換技術(shù)是一種能夠提高信息交換處理速率的革新性技術(shù)。

采用三維微機(jī)電系統(tǒng)(3-Dimensional Micro-Electro-Mechanical System,3D-MEMS)微鏡陣列結(jié)構(gòu)可以靈活的應(yīng)對(duì)大規(guī)模光交換端口的需求，提高光交換的容量。3D-MEMS微鏡的重要性能指標(biāo)之一為切換時(shí)間，即微鏡從一個(gè)位置扭轉(zhuǎn)至另一位置并穩(wěn)定下來所需的時(shí)間。在光交換過程中，微鏡的切換時(shí)間可認(rèn)為是信息包與包之間的等待時(shí)間，高速的微鏡結(jié)構(gòu)帶來的有益結(jié)果就是高速率的光信息交換。

現(xiàn)有技術(shù)中的3D-MEMS微鏡采用驅(qū)動(dòng)力較小的靜電驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，因此微鏡的切換速度不高，切換時(shí)間僅能達(dá)到毫秒量級(jí)。未來的大型光信息交換應(yīng)用對(duì)3D-MEMS微鏡的性能提出了更高的要求，切換時(shí)間需要降低至微秒量級(jí)，甚至更低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種壓電微鏡和控制方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中微鏡切換速度不高的問題。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種壓電微鏡，包括N個(gè)第一壓電懸臂梁和轉(zhuǎn)動(dòng)件，N為大于1的整數(shù)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)件上包括反射鏡片；所述第一壓電懸臂梁的第一端固定，所述第一壓電懸臂梁的第二端和所述轉(zhuǎn)動(dòng)件的第一邊連接；第一壓電懸臂梁的第二端可以在電壓控制下產(chǎn)生位移帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)至第一角度并固定在第一角度。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，，還包括M個(gè)第二壓電懸臂梁，M為大于0的整數(shù)；所述第二壓電懸臂梁的第一端固定，所述第二壓電懸臂梁的第二端和所述轉(zhuǎn)動(dòng)件的第二邊連接；第二壓電懸臂梁的第二端可以在電壓控制下產(chǎn)生位移帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)至第一角度并固定在第一角度。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，兩個(gè)所述第一壓電懸臂梁的一邊相互連接。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，兩個(gè)所述第二壓電懸臂梁的一邊相互連接。

結(jié)合第一方面，在第一方面的第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第一壓電懸臂梁的第二端通過S型彈簧和所述轉(zhuǎn)動(dòng)件的第一邊連接。

結(jié)合第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第五種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述第二壓電懸臂梁的第二端通過S型彈簧和所述轉(zhuǎn)動(dòng)件的第二邊連接。

第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種壓電微鏡的控制方法，用于控制第一方面提供的壓電微鏡，所述方法包括：在第一時(shí)間段內(nèi)控制N個(gè)第一懸臂梁的第二端產(chǎn)生向第一方向位移的力；在第二時(shí)間段內(nèi)控制N個(gè)第一懸臂梁中的O個(gè)第一懸臂梁的第二端產(chǎn)生向第一方向位移的力，控制N個(gè)第一懸臂梁中的P個(gè)第一懸臂梁的第二端產(chǎn)生向第二方向位移的力，O和P均為大于等于1的整數(shù)，第一方向和第二方向不同。

結(jié)合第二方面，在第二方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括：在第一時(shí)間段內(nèi)控制M個(gè)第二懸臂梁的第二端產(chǎn)生向第二方向位移的力；在第二時(shí)間 段內(nèi)控制M個(gè)第二懸臂梁中的R個(gè)第二懸臂梁的第二端產(chǎn)生向第二方向位移的力，控制M個(gè)第二懸臂梁中的S個(gè)第二懸臂梁的第二端產(chǎn)生向第一方向位移的力，R和S均為大于等于1的整數(shù)。

結(jié)合第一方面或者第一方面的第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面的第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括：在第三時(shí)間段內(nèi)控制N個(gè)第一懸臂梁的第二端不產(chǎn)生位移，控制M個(gè)第一懸臂梁的第二端不產(chǎn)生位移。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種壓電微鏡，包括N個(gè)第一壓電懸臂梁和轉(zhuǎn)動(dòng)件，N為大于1的整數(shù)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)件上包括反射鏡片；所述第一壓電懸臂梁的第一端固定，所述第一壓電懸臂梁的第二端和所述轉(zhuǎn)動(dòng)件的第一邊連接；第一壓電懸臂梁的第二端可以在電壓控制下產(chǎn)生位移帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)至第一角度并固定在第一角度。使用壓電懸臂梁可以提高轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，從而可以提高微鏡的切換速度。為了提高轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，第一壓電懸臂梁的個(gè)數(shù)大于1。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面所描述的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種壓電微鏡的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種壓電懸臂梁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)的示意圖。

圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種壓電懸臂梁的一種橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種壓電微鏡的控制方法流程圖。

圖5是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種壓電微鏡的控制示意圖。

圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的另一種壓電微鏡的控制示意圖。

圖7是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種壓電微鏡的結(jié)構(gòu)圖。

圖8是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的另一種壓電微鏡的結(jié)構(gòu)圖。

圖9是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的再一種壓電微鏡的結(jié)構(gòu)圖。

圖10是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的再一種壓電微鏡的結(jié)構(gòu)圖。

圖11是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的再一種壓電微鏡的結(jié)構(gòu)圖。

圖12是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種壓電微鏡陣列的結(jié)構(gòu)圖。

圖13是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的另一種壓電微鏡陣列的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種壓電微鏡，包括一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件102，所述轉(zhuǎn)動(dòng)件102上包括反射鏡片，N個(gè)第一壓電懸臂梁，分別為第一壓電懸臂梁101A、第一壓電懸臂梁101B…，第一壓電懸臂梁101N，其中N為大于1的整數(shù)。

所述第一壓電懸臂梁的第一端固定，所述第一壓電懸臂梁的第二端和所述轉(zhuǎn)動(dòng)件的第一邊連接。例如第一壓電懸臂梁101A的第一端固定，第一壓電懸臂梁101A的第二端和轉(zhuǎn)動(dòng)件102的第一邊連接；第一壓電懸臂梁101B的第一端固定，第一壓電懸臂梁101B的第二端和轉(zhuǎn)動(dòng)件102的第一邊連接；第一壓電懸臂梁101N的第一端固定，第一壓電懸臂梁101N的第二端和轉(zhuǎn)動(dòng)件102的第一邊連接。

所述第一壓電懸臂梁的第二端可以在電壓控制下產(chǎn)生位移帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件102轉(zhuǎn)動(dòng)至第一角度并固定在第一角度。

在其它實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)件102的另一側(cè)也可以連接有壓電懸臂梁以提高轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，例如如圖1所示，壓電微鏡還包括M個(gè)第二壓電懸臂梁，分別為第二壓電懸臂梁103A、第二壓電懸臂梁103B…，第二壓電懸臂梁103M，其中M為大于1的整數(shù)。優(yōu)選的，第一壓電懸臂梁和第二壓電懸臂梁的個(gè)數(shù)相等，即M和N相等。優(yōu)選的，第一壓電懸臂梁和第二壓電懸臂梁沿轉(zhuǎn)動(dòng)件102 的兩邊對(duì)稱排列，即第一壓電懸臂梁101A和第二壓電懸臂梁103A沿轉(zhuǎn)動(dòng)件102的兩邊對(duì)稱排列；第一壓電懸臂梁101B和第二壓電懸臂梁103B沿轉(zhuǎn)動(dòng)件102的兩邊對(duì)稱排列…。

所述第二壓電懸臂梁的第一端固定，所述第二壓電懸臂梁的第二端和所述轉(zhuǎn)動(dòng)件的第二邊連接。例如第二壓電懸臂梁103A的第一端固定，第二壓電懸臂梁103A的第二端和轉(zhuǎn)動(dòng)件102的第二邊連接；第二壓電懸臂梁103B的第一端固定，第二壓電懸臂梁103B的第二端和轉(zhuǎn)動(dòng)件102的第二邊連接；第二壓電懸臂梁103N的第一端固定，第二壓電懸臂梁103N的第二端和轉(zhuǎn)動(dòng)件102的第二邊連接。

第二壓電懸臂梁的第二端可以在電壓控制下產(chǎn)生位移帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)至第一角度并固定在第一角度。

在一個(gè)實(shí)施例中，N個(gè)第一壓電懸臂梁的第一端和M個(gè)第二壓電懸臂梁的第一端可以固定在同一個(gè)固定件上。例如如圖1所示，N個(gè)第一壓電懸臂梁的第一端和M個(gè)第二壓電懸臂梁的第一端都固定在固定件104上。當(dāng)然也可以采用其它固定方式，本發(fā)明對(duì)此不作限定。

在一個(gè)實(shí)施例中，為了限制轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)件可以包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸，轉(zhuǎn)動(dòng)件圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。例如如圖1所示，轉(zhuǎn)動(dòng)件102包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸105A和105B，轉(zhuǎn)動(dòng)件102圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸105A和105B轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)然，轉(zhuǎn)動(dòng)軸并不是必須的。在一些實(shí)施例中，第一壓電懸臂梁和第二壓電懸臂梁可以直接連接在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)。

下面根據(jù)圖2說明利用壓電懸臂梁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)的示意圖。在第一壓電懸臂梁和第一壓電懸臂梁均未施加電壓的情況下，第一壓電懸臂梁的懸臂(第二端)和第一壓電懸臂梁的懸臂(第二端)均未發(fā)生形變，這時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)件保持原始狀態(tài)，屬于零偏轉(zhuǎn)。當(dāng)對(duì)第一壓電懸臂梁施加正向電壓，壓電材料收縮使得懸臂上翹，第二壓電懸臂梁施加反向電壓，壓電材料伸張使得懸臂下探，由此帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)角的偏轉(zhuǎn)。另一種情況是第一壓電懸臂梁施加反向電壓，壓電材料伸張使得懸臂下探，第二壓電懸臂梁施加正向電壓，壓電材料收縮使 得懸臂上翹，由此帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)實(shí)現(xiàn)負(fù)轉(zhuǎn)角的偏轉(zhuǎn)。壓電懸臂梁的電壓和壓電薄膜的形變的關(guān)系，壓電薄膜的形變和壓電懸臂梁的形變的關(guān)系，這兩種關(guān)系依賴于壓電懸臂梁的結(jié)構(gòu)和成分，上面的例子僅為了方便理解。

如圖3所述，為壓電懸臂梁的一種橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，包括上電極301、壓電薄膜302、下電極303以及襯底304。其中上電極301和下電極303的成分可以為Ti，Au等金屬或其合金；壓電薄膜302的成分可以為PZT、氧化鋅(ZnO)或氮化鋁(AlN)等壓電材料；襯底304的成分可以為可以作為彈性支撐的單晶硅等?？梢酝ㄟ^上電極301和下電極303對(duì)壓電薄膜302施加電壓，從而導(dǎo)致壓電薄膜302產(chǎn)生收縮或伸張等形變，壓電薄膜302的收縮或伸張等形變主要是水平方向的形變，壓電懸臂梁的第一端固定，壓電懸臂梁的襯底304成分為彈性的單晶硅，因此會(huì)導(dǎo)致壓電懸臂梁的第二端即懸梁端產(chǎn)生向上或向下的位移力，從而導(dǎo)致壓電懸臂梁的第二端上翹或下探。

本發(fā)明實(shí)施例提供的壓電微鏡上的第一壓電懸臂梁的第一端固定，第一壓電懸臂梁的第二端和所述轉(zhuǎn)動(dòng)件的第一邊連接，并且第一壓電懸臂梁的第二端可以在電壓控制下產(chǎn)生位移帶動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)至第一角度并固定在第一角度。使用壓電懸臂梁可以提高轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，從而可以提高微鏡的切換速度。為了提高轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，第一壓電懸臂梁的個(gè)數(shù)大于1，還可以在轉(zhuǎn)動(dòng)件的第二邊增加第二壓電懸臂梁。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種壓電微鏡的控制方法。如圖4所示，包括：

S401，在第一時(shí)間段內(nèi)控制N個(gè)第一懸臂梁的第二端產(chǎn)生向第一方向位移的力。

S402，在第二時(shí)間段內(nèi)控制N個(gè)第一懸臂梁中的O個(gè)第一懸臂梁的第二端產(chǎn)生向第一方向位移的力，控制N個(gè)第一懸臂梁中的P個(gè)第一懸臂梁的第二端產(chǎn)生向第二方向位移的力，O和P均為大于等于1的整數(shù)，第一方向和第二方向不同。

該控制方法包括兩個(gè)階段，即第一時(shí)間段和第二時(shí)間段，在第一時(shí)間段所有的第一懸臂梁均提供相同的制動(dòng)動(dòng)力，以加速轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)，在第二時(shí)間段 部分第一懸臂梁提供相反的制動(dòng)動(dòng)力，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)件的快速穩(wěn)定，以穩(wěn)定在所需的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

如圖5所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種壓電微鏡的控制示意圖，以控制圖1中的壓電微鏡為例進(jìn)行說明，第一壓電懸臂梁和第二壓電懸臂梁對(duì)稱排布，第一壓電懸臂梁的個(gè)數(shù)和第二壓電懸臂梁的個(gè)數(shù)相等。初始狀態(tài)，即所有的壓電懸臂梁均無驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，懸臂均處于舒展?fàn)顟B(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)件102屬于零偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。當(dāng)有指令要求轉(zhuǎn)動(dòng)件102偏轉(zhuǎn)至角度θ1時(shí)，通過計(jì)算偏轉(zhuǎn)角度的數(shù)值大小，分配啟動(dòng)和制動(dòng)階段所需的驅(qū)動(dòng)電壓V11和V12、施加時(shí)間t11和t12，然后通過驅(qū)動(dòng)電路對(duì)第一壓電懸臂梁(101A、101B、…101N)施加電壓V11，通過驅(qū)動(dòng)電路對(duì)第二壓電懸臂梁(103A、103B、…103N)施加電壓-V11，轉(zhuǎn)動(dòng)件102啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，持續(xù)時(shí)間為t11，即第一時(shí)間段；在制動(dòng)階段，對(duì)選定的部分第一壓電懸臂梁施加電壓-V12進(jìn)行反向驅(qū)動(dòng)，對(duì)選定的部分第二壓電懸臂梁施加電壓V12進(jìn)行反向驅(qū)動(dòng)，其它未選定的壓電懸臂梁可以繼續(xù)施加之前的電壓，通過減弱的動(dòng)力、反向制動(dòng)力和繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)帶來的逐漸增加的阻尼相互配合，使得轉(zhuǎn)動(dòng)件102快速停止至角度θ1并維持靜止?fàn)顟B(tài)，t12和穩(wěn)定時(shí)間階段，電壓的施加情況可以不變，即為第二時(shí)間段。圖5的上部分給出了第一壓電懸臂梁的電壓施加示意，如果某個(gè)時(shí)間點(diǎn)只有實(shí)線，則所有的第一壓電懸臂梁的電壓相同，如果某個(gè)時(shí)間點(diǎn)既有實(shí)線也有虛線，則虛線表明選定的部分第一壓電懸臂梁的電壓，實(shí)線表明未選定的第一壓電懸臂梁的電壓。圖5的下部分給出轉(zhuǎn)動(dòng)件102的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，t11階段為轉(zhuǎn)動(dòng)件102的加速階段，t12為轉(zhuǎn)動(dòng)件102的減速階段。

如果下一個(gè)指令要求轉(zhuǎn)動(dòng)件102偏轉(zhuǎn)至角度θ2時(shí)，通過需要偏轉(zhuǎn)角度的值大小θ2-θ1，分配啟動(dòng)和制動(dòng)階段所需的驅(qū)動(dòng)電壓V21和V22、施加時(shí)間t21和t22，然后通過驅(qū)動(dòng)電路將第一壓電懸臂梁(101A、101B、…101N)的驅(qū)動(dòng)電壓全部改變至V21，將第二壓電懸臂梁(103A、103B、…103N)的驅(qū)動(dòng)電壓全部改變至-V21，轉(zhuǎn)動(dòng)件102啟動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，持續(xù)時(shí)間為t21，即第一時(shí)間段；在制動(dòng)階段，對(duì)選定的部分第一壓電懸臂梁施加電壓-V22進(jìn)行反向驅(qū)動(dòng)，對(duì)選定的部分第二壓電懸臂梁施加電壓V22進(jìn)行反向驅(qū)動(dòng)，其它未選定的壓電懸臂梁可以繼 續(xù)施加之前的電壓，通過減弱的動(dòng)力、反向制動(dòng)力和繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)帶來的逐漸增加的阻尼相互配合，使得轉(zhuǎn)動(dòng)件102快速停止至角度θ2并維持靜止?fàn)顟B(tài)，t12和后續(xù)穩(wěn)定時(shí)間階段，電壓的施加情況可以不變，即為第二時(shí)間段。

本發(fā)明實(shí)施例提供的控制方法在加速階段采用相比于被動(dòng)制動(dòng)結(jié)構(gòu)更高的驅(qū)動(dòng)電壓實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)件102的快速啟動(dòng)，在減速階段進(jìn)行主動(dòng)可控的反向制動(dòng)，使得轉(zhuǎn)動(dòng)件102能夠快速停止。

下面通過圖6簡單說明本發(fā)明實(shí)施例提供的控制方法為什么能夠提高轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，圖6中細(xì)線為單一電壓V1驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件時(shí)轉(zhuǎn)角隨時(shí)間的變化曲線，粗線為采用本發(fā)明實(shí)施例提供的控制方法驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件時(shí)轉(zhuǎn)角隨時(shí)間的變化曲線。對(duì)于單一電壓驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件的方法，一個(gè)電壓值即對(duì)應(yīng)一個(gè)轉(zhuǎn)角值，相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)件穩(wěn)定下來所需的時(shí)間也是固定的。根據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)的原理，在臨界阻尼狀態(tài)下，不同電壓驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)件穩(wěn)定下來的時(shí)間近乎相等，只是在在起步階段轉(zhuǎn)角和時(shí)間的曲線上升斜率不同。高壓V2驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)曲線在起步階段的斜率高于低壓V1驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)曲線。這樣，對(duì)于采用本發(fā)明實(shí)施例提供的控制方法，我們可以將轉(zhuǎn)動(dòng)件穩(wěn)定下來之前的狀態(tài)分為兩個(gè)階段，啟動(dòng)階段和制動(dòng)階段，在啟動(dòng)階段，我們采用高于驅(qū)動(dòng)電壓V1(單一電壓驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件的方法，V1對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)角是θ)的電壓V2對(duì)多個(gè)懸臂梁同時(shí)驅(qū)動(dòng)，這樣轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)角隨時(shí)間變化的速率就會(huì)高于單一壓電壓驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件的方法，在制動(dòng)階段，我們采用對(duì)多個(gè)懸臂梁中的部分懸臂梁施加反向電壓來對(duì)制動(dòng)件進(jìn)行制動(dòng)，這樣轉(zhuǎn)動(dòng)件就能夠快速的穩(wěn)定于轉(zhuǎn)角θ，所需時(shí)間t2便會(huì)小于t1。相比于單一電壓驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件的方法，本發(fā)明實(shí)施例提供的控制方法可以采用主動(dòng)制動(dòng)的控制方法，有效地提高壓電驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)件到達(dá)指定轉(zhuǎn)角的速度。

如圖7所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種壓電微鏡。其中第一壓電懸臂梁的個(gè)數(shù)為3個(gè)，第二壓電懸臂梁的個(gè)數(shù)也為3個(gè)，第一壓電懸臂梁和第二壓電懸臂梁對(duì)稱排列，第一壓電懸臂梁的第一端和固定框相連固定，第一壓電懸臂梁的第二端通過S型彈簧和轉(zhuǎn)動(dòng)件相連，第二壓電懸臂梁的第一端和固定框相連固定，第二壓電懸臂梁的第二端通過S型彈簧和轉(zhuǎn)動(dòng)件相連，轉(zhuǎn)動(dòng)件繞轉(zhuǎn)動(dòng) 件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)件上包括反射鏡。

如圖8所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種壓電微鏡，其是對(duì)圖7所示的一軸壓電微鏡結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展后的兩軸壓電微鏡結(jié)構(gòu)，如圖8所示，這種結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)鏡片的兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)框內(nèi)的懸臂梁電驅(qū)動(dòng)和外框所示的懸臂梁電驅(qū)動(dòng)相對(duì)獨(dú)立，內(nèi)外框懸臂梁均可以采用主動(dòng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)鏡片兩軸快速的位置切換。外框懸臂梁對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)件為內(nèi)框懸臂梁的固定件，外框懸臂梁對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)件上的反射鏡和內(nèi)框懸臂梁對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)件上反射鏡是同一個(gè)反射鏡。

如圖9所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的再一種壓電微鏡。其中第一壓電懸臂梁的個(gè)數(shù)為6個(gè)，第二壓電懸臂梁的個(gè)數(shù)也為6個(gè)，第一壓電懸臂梁和第二壓電懸臂梁對(duì)稱排列，第一壓電懸臂梁的第一端和固定框相連固定，第一壓電懸臂梁的第二端和轉(zhuǎn)動(dòng)件相連，第二壓電懸臂梁的第一端和固定框相連固定，第二壓電懸臂梁的第二端和轉(zhuǎn)動(dòng)件相連，轉(zhuǎn)動(dòng)件上包括反射鏡。第一壓電懸臂梁和第二壓電懸臂梁連接處的轉(zhuǎn)動(dòng)件較窄，轉(zhuǎn)動(dòng)件的中心部分較寬，反射鏡設(shè)置在轉(zhuǎn)動(dòng)件的中心部分。圖9的壓電微鏡是圖7的壓電微鏡的擴(kuò)展，即壓電懸臂梁的第二端直接連接到轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，從而可以提高轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和角度。

如圖10所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的再一種壓電微鏡，其是對(duì)圖9所示的一軸壓電微鏡結(jié)構(gòu)進(jìn)行擴(kuò)展后的兩軸壓電微鏡結(jié)構(gòu)，如圖10所示，這種結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)鏡片的兩軸轉(zhuǎn)動(dòng)，內(nèi)框內(nèi)的懸臂梁電驅(qū)動(dòng)和外框所示的懸臂梁電驅(qū)動(dòng)相對(duì)獨(dú)立，內(nèi)外框懸臂梁均可以采用主動(dòng)制動(dòng)驅(qū)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)鏡片兩軸快速的位置切換。外框懸臂梁對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)件為內(nèi)框懸臂梁的固定件，外框懸臂梁對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)件上的反射鏡和內(nèi)框懸臂梁對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)件上反射鏡是同一個(gè)反射鏡。

如圖11所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的再一種壓電微鏡。其中第一壓電懸臂梁的個(gè)數(shù)為6個(gè)，第二壓電懸臂梁的個(gè)數(shù)也為6個(gè)，第一壓電懸臂梁和第二壓電懸臂梁對(duì)稱排列，第一壓電懸臂梁兩兩相互連接，并通過一個(gè)S型彈簧和轉(zhuǎn)動(dòng)件相連，第二壓電懸臂梁兩兩相互連接，并通過一個(gè)S型彈簧和轉(zhuǎn)動(dòng)件相連，轉(zhuǎn)動(dòng)件繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)件上包括反射鏡。圖11中的兩個(gè)第一壓電懸臂梁連接在一起，但是它們的壓電薄膜相互之間電隔離，因此可以施加不同的電壓進(jìn) 行控制，以實(shí)現(xiàn)反向制動(dòng)的目的。使用圖11中的壓電微鏡時(shí)，在減速階段，可以直接選擇相互連接的兩個(gè)壓電懸臂梁中的一個(gè)做反向制動(dòng)。

如圖12所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種壓電微鏡陣列，為一種3×3壓電微鏡陣列，可以進(jìn)一步擴(kuò)展為更大的微鏡陣列。

如圖13所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種壓電微鏡陣列，3×3壓電微鏡陣列，可以進(jìn)一步擴(kuò)展為更大的微鏡陣列。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲(chǔ)器、CD-ROM、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器，使得通過該計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令可實(shí)現(xiàn)流程圖中的一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖的一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖的一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基 本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。