一種基于微機電系統(tǒng)的微透鏡技術方案

本發(fā)明專利技術公開了一種基于微機電系統(tǒng)的微透鏡，在MEMS微平臺的最底端為基座，基座上安裝有驅動器，驅動器支撐住鏡架，鏡架上安裝有微透鏡，通過驅動器帶動鏡架移動，進而帶動微透鏡的移動，實現(xiàn)透鏡焦點的變化，所述驅動器由兩個驅動臂組成，每個驅動臂由一個或一個以上的連接梁和將基座、連接梁、鏡架依次連接起來的雙壓電晶片組成，其中雙壓電晶片由兩種或者兩種以上的金屬層組成，每個雙壓電晶片加電壓產生熱溫度升高，由于兩種材料的熱膨脹系數(shù)不同，從而導致雙壓電晶片產生彎曲，將連接梁抬高。該發(fā)明專利技術可以解決現(xiàn)有技術中透鏡驅動裝置結構比較大，消耗功率比較高，裝置的裝配工序繁多，不易于控制產品的合格率，從而造成了資源浪費的問題。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及與微機電系統(tǒng)相關的光學領域，更具體的，涉及一種基于微機電系統(tǒng)的微透鏡。
技術介紹
透鏡是光學系統(tǒng)中最基本的元件之一，它能夠對光進行調制而產生特定的光學效果，已經成為光學儀器和光學系統(tǒng)中不可缺少的組件。隨著信息技術的發(fā)展，輕便型、輕量級的便攜式電子設備越來越受到消費者的青睞，對各種元件的小型化技術研究成為目前研究人員的研究熱點，尤其隨著微機電系統(tǒng)(MEMS)的發(fā)展以及在光通信、成像等領域的應用，透鏡的微型化成為一種趨勢。微透鏡是一種尺寸極為微小的透鏡，其可應用于光電元件如數(shù)碼相機、手機或太陽能電池等，用以聚焦所接收到的光束，或擴散光電元件所發(fā)射的光束。而微型鏡頭驅動裝置主要是驅動對焦鏡頭沿著光軸方向直線移動，以將影像光線對焦在影像傳感器上，目前已大量使用于具有照相或攝影功能的電子裝置中，而微型鏡頭驅動裝置有許多相關的驅動模式，專利號為200610157001. 2的一個專利技術專利文獻中公開的一種方案，使用步進馬達驅動鏡頭對焦的結構，由定子組與轉子上的螺紋結構驅動鏡頭做上下移動對焦的方法。專利號為200410017724. 3 一個專利文獻中所公開的方案，利用電磁感應作用，使安置在磁軛環(huán)中間的透鏡受到平行的電磁力作用產生位移，同時安置在透鏡移動載體的前后側的簧片產生反作用力，當作用的透鏡移動載體上的電磁力和簧片彈力達到平衡時，該透鏡移動載體保持在一定的位置。上述的透鏡驅動裝置均利用馬達或電磁感應形式來驅動透鏡的移動，這樣結構比較大，增加了系統(tǒng)的功率，同時難以實現(xiàn)驅動裝置的小型化，裝置的裝配工序繁多，不易于控制產品的合格率，從而造成了資源浪費。基于上述描述，亟需要一種體積小、重量輕、結構簡單、所需驅動功率小的微透鏡的裝置，且該裝置安裝方便、成本低、便于整體系統(tǒng)微型化，并且能夠保證微透鏡可以快速準確的移動。
技術實現(xiàn)思路
為解決上述問題，本專利技術的目的在于提供一種基于微機電系統(tǒng)的微透鏡，以解決現(xiàn)有技術中透鏡驅動裝置驅動結構復雜，體積和重量大，所需驅動能量很大，線性移動位移小，消耗功率高，從而造成了資源浪費的問題。并且本專利技術微透鏡焦點不僅能夠在一維垂直方向移動還能夠在二維方向做大范圍移動，而且變焦能力強。為解決上述技術問題，本專利技術采用以下技術方案—種基于微機電系統(tǒng)的微透鏡,在MEMS微平臺的最底端為基座,基座上安裝有驅動裝置，驅動裝置支撐住鏡架，鏡架上安裝有微透鏡，通過驅動裝置帶動鏡架移動，進而帶動微透鏡的移動，實現(xiàn)透鏡焦點的變化，所述驅動裝置由兩個驅動臂組成，每個驅動臂由一個或一個以上的連接梁和將基座、連接梁、鏡架依次連接起來的雙壓電晶片組成，其中雙壓電晶片由兩種或者兩種以上的金屬層組成，每個雙壓電晶片加電壓產生熱溫度升高，由于兩種材料的熱膨脹系數(shù)不同，從而導致雙壓電晶片產生彎曲，將連接梁抬高。作為優(yōu)選，每個驅動臂由兩個對稱的驅動分支連接而成，每個驅動分支包括兩個連接梁和三個雙壓電晶片，第一雙壓電晶片連接基底和第一連接梁，第二雙壓電晶片連接第一連接梁和第二連接梁，第三雙壓電晶片連接第二連接梁和鏡架。作為優(yōu)選，在鏡架上設置有一個或一個以上的熱敏電阻。作為優(yōu)選，所述微透鏡與MEMS微平臺的連接方式為，鏡架上預留一個直徑小于微透鏡直徑的安裝孔，在安裝孔周圍加工出與微透鏡直徑大小一致的凹槽，可以恰好將微透鏡放在凹槽中，利用粘結物質將微透鏡固定在凹槽中。 作為優(yōu)選，所述微透鏡與MEMS微平臺的連接方式為，在微透鏡邊緣加工出幾個凸起，同時在鏡架上對應位置加工幾個凹孔，之后將微透鏡和鏡架組裝在一起，凸起與凹孔--對應。作為優(yōu)選，所述微透鏡與MEMS微平臺的連接方式為，微透鏡邊緣部分大于整體尺寸，將微透鏡穿過鏡架上的凹孔，微透鏡邊緣部分可以卡住透鏡。作為優(yōu)選，所述鏡架上加工有多個微結構。作為優(yōu)選，所述MEMS微平臺通過雙壓電晶片與電連接基座連接在一起，給電連接基座加電可以驅動MEMS微平臺上的鏡架運動，同時也可以通過給雙壓電晶片加電壓以帶動微平臺偏轉。作為優(yōu)選，所述MEMS微平臺直接封裝在電連接基座上。作為優(yōu)選，所述微透鏡為圓柱狀、方形狀、球面狀或非球面狀。本專利技術的有益效果為，由于利用新型垂直大位移的MEMS微平臺帶動微透鏡移動，可以實現(xiàn)透鏡焦點的線性變化。同時利用MEMS驅動方式，可以使驅動結構簡單，體積小，所用MEMS驅動功率小，從而減小裝置驅動的能量利用。由于MEMS所需驅動電壓小于10伏，但其線性位移卻可以達到1_，所以MEMS線性位移定位快速準確，重復性好。相比于傳統(tǒng)透鏡驅動方式，本專利技術微透鏡焦點不僅能夠在一維垂直方向移動還能夠在二維方向做大范圍移動。由于利用半導體加工工藝，使的MEMS微透鏡制造工藝簡單，易于批量生產，成本低。由于所用MEMS微平臺與透鏡組裝方式簡單，透鏡安裝方便、快捷、組裝牢固，同時可達到較高的裝配精度。由于MEMS適合于大批量生產，所以可以降低生產成本。由于通過3個雙壓電晶片、2個連接梁的相互配合作用使鏡架抬高，所以增大了鏡架的移動距離，實現(xiàn)了垂直方向比較大的移動。由于通過2個驅動臂帶動鏡架來驅動微透鏡的垂直方向的上下移動，如果兩個驅動臂所加不同的驅動電壓，則微平臺控制的鏡面將發(fā)生偏轉，從而實現(xiàn)了焦點在二維空間內移動。所以給兩個驅動臂施加不同的電壓，就可以控制透鏡焦點在二維空間內大范圍移動，增大了焦點移動范圍。由于在微平臺鏡架上加工出許多的微結構，這樣不僅可以減小驅動重量，降低系統(tǒng)的功率，還能夠增加驅動平臺的散熱。附圖說明圖I為本專利技術提供的MEMS微透鏡裝置的立體結構示意圖2為本專利技術提供的MEMS微平臺結構示意圖；圖3為本專利技術提供的MEMS微透鏡第一種組裝方式示意圖；圖4為本專利技術提供的MEMS微透鏡第二種組裝方式示意圖；圖5為本專利技術提供的微透鏡組裝在MEMS微平臺上的背面示意圖；圖6為本專利技術提供的雙凸透鏡與微平臺的組裝示意圖；圖7為本專利技術提供的微透鏡鏡架表面微結構示意圖； 圖8為本專利技術提供的MEMS微平臺利用雙壓電晶片連接示意圖；圖9為本專利技術提供的MEMS微平臺封裝示意圖。圖中I、微透鏡;101、凸起;2、鏡架;201、安裝孔;202、凹槽;203、凹孔;204、微結構;3、基座；4、驅動臂；5、驅動臂；501、第一雙壓電晶片；502、第二雙壓電晶片；503、第三雙壓電晶片；511、第一連接梁；512、第二連接梁；6、熱敏電阻；7、雙壓電晶片；8、電連接基座；9、雙凸透鏡。具體實施例方式下面結合附圖并通過具體實施方式來進一步說明本專利技術的技術方案。圖I至圖9示出了本專利技術的一種實施例，在該種實施例中，如圖I和圖2所示，MEMS微透鏡包括微透鏡I、MEMS微平臺。在MEMS微平臺的最底端為基座3，基座3上安裝有兩個驅動臂，分別為驅動臂4和驅動臂5。每個驅動臂由兩個對稱的驅動分支連接而成，每個驅動分支包括兩個連接梁和三個雙壓電晶片。連接梁分別為第一連接梁511、第二連接梁512。雙壓電晶片分別為第一雙壓電晶片501、第二雙壓電晶片502、第三雙壓電晶片503。第一雙壓電晶片501連接基底3和第一連接梁511，第二雙壓電晶片502連接第一連接梁511和第二連接梁512，第三雙壓電晶片503連接第二連接梁512和鏡架2。中雙壓電晶片由兩種或者兩種以上的金屬層組成，每個雙壓電晶片加電壓產生本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于微機電系統(tǒng)的微透鏡，在MEMS微平臺的最底端為基座（3），基座（3）上安裝有驅動裝置，驅動裝置支撐住鏡架（2），鏡架（2）上安裝有微透鏡（1），通過驅動裝置帶動鏡架（2）移動，進而帶動微透鏡（1）的移動，實現(xiàn)透鏡焦點的變化，其特征在于：所述驅動裝置由兩個驅動臂（4,5）組成，每個驅動臂由一個或一個以上的連接梁和將基座（3）、連接梁、鏡架（2）依次連接起來的雙壓電晶片組成，其中雙壓電晶片由兩種或者兩種以上的金屬層組成，每個雙壓電晶片加電壓產生熱溫度升高，由于兩種材料的熱膨脹系數(shù)不同，從而導致雙壓電晶片產生彎曲，將連接梁抬高。

【技術特征摘要】
1.一種基于微機電系統(tǒng)的微透鏡，在MEMS微平臺的最底端為基座(3)，基座(3)上安裝有驅動裝置，驅動裝置支撐住鏡架(2)，鏡架(2)上安裝有微透鏡(I )，通過驅動裝置帶動鏡架(2 )移動，進而帶動微透鏡(I)的移動，實現(xiàn)透鏡焦點的變化，其特征在于所述驅動裝置由兩個驅動臂(4，5)組成，每個驅動臂由一個或一個以上的連接梁和將基座(3)、連接梁、鏡架(2)依次連接起來的雙壓電晶片組成，其中雙壓電晶片由兩種或者兩種以上的金屬層組成，每個雙壓電晶片加電壓產生熱溫度升高，由于兩種材料的熱膨脹系數(shù)不同，從而導致雙壓電晶片產生彎曲，將連接梁抬高。2.根據(jù)權利要求I所述的微透鏡，其特征在于每個驅動臂由兩個對稱的驅動分支連接而成，每個驅動分支包括兩個連接梁和三個雙壓電晶片，第一雙壓電晶片(501)連接基底(3)和第一連接梁(511)，第二雙壓電晶片(502)連接第一連接梁(511)和第二連接梁(512)，第三雙壓電晶片(503)連接第二連接梁(512)和鏡架(2)。3.根據(jù)權利要求I或2所述的微透鏡，其特征在于在鏡架(2)上設置有一個或一個以上的熱敏電阻(6)。4.根據(jù)權利要求I或2所述的微透鏡，其特征在于所述微透鏡(I)與MEMS微平臺的連接方式為，鏡架(2)上預留一個直徑小于微透鏡(I)直徑的安裝孔(201)，在安裝孔(201)...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王元光，謝會開，陳巧，蘭樹明，傅霖來，丁金玲，王東琳，
申請(專利權)人：無錫微奧科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：