具有分時(shí)致動(dòng)和感測(cè)電路裝置的基于壓電的MEMS器件的制作方法
具有分時(shí)致動(dòng)和感測(cè)電路裝置的基于壓電的mems器件
技術(shù)領(lǐng)域
1.本公開(kāi)涉及微機(jī)電系統(tǒng)(mems)器件領(lǐng)域，并且，具體地，涉及利用具有致動(dòng)器和傳感器兩者功能的同一壓電器件在驅(qū)動(dòng)電路裝置與感測(cè)電路裝置之間進(jìn)行分時(shí)的mems器件。
背景技術(shù)：
2.微機(jī)電系統(tǒng)(mems)器件(諸如鏡等)用于便攜式器件(如虛擬或增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)頭戴式耳機(jī)、激光束掃描器以及距離測(cè)量器件)中。
3.例如，圖1是激光束掃描器9的示意圖，該激光束掃描器9包括光源1，諸如生成由三個(gè)單光束形成的組合光束2的激光源，單光束各自對(duì)應(yīng)于一個(gè)基，該單光束穿過(guò)光學(xué)系統(tǒng)3被鏡裝置5(其可以是一個(gè)雙軸鏡或者兩個(gè)單軸鏡)朝向出射窗6偏轉(zhuǎn)。在示出的示例中，鏡元件5是單軸的，被控制以繞垂直軸a和水平軸b轉(zhuǎn)動(dòng)。鏡裝置5繞垂直軸a的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生水平掃描。如果鏡裝置5包括可繞水平軸b旋轉(zhuǎn)的第二單軸鏡，或者如果鏡裝置5是雙軸鏡，則鏡裝置5繞與垂直軸a正交的水平軸b的旋轉(zhuǎn)將產(chǎn)生垂直掃描。
4.另外參照?qǐng)D2，鏡裝置5繞垂直軸a(和水平軸b，如果鏡裝置5可以如此的話)的旋轉(zhuǎn)可以通過(guò)壓電致動(dòng)實(shí)現(xiàn)，并且水平掃描和垂直掃描的組合用于將組合光束2以掃描圖案7反射穿過(guò)出射窗6，當(dāng)在被人眼察覺(jué)時(shí)，該掃描圖案生成可視圖像和視頻。如果光源發(fā)射諸如紅外激光束等不可見(jiàn)光，則掃描圖案7將不會(huì)被人眼察覺(jué)到，但將仍然被期望以實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能。還要注意的是，當(dāng)鏡裝置5是單軸時(shí)，其用于將光以一維圖案反射穿過(guò)出射窗6。
5.為了確定生成的掃描圖案7是否與預(yù)期和期望的掃描圖案匹配，鏡裝置5具有與其相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)位置傳感器，所述位置傳感器允許檢測(cè)鏡裝置5在正方向和負(fù)方向上沿垂直軸a(以及水平軸b，如果鏡裝置5可以如此的話)的偏轉(zhuǎn)量。這些傳感器所提供的信息被用于致動(dòng)鏡裝置5的壓電器件的驅(qū)動(dòng)電路裝置使用，或者被指示驅(qū)動(dòng)電路裝置的控制電路裝置使用，作為反饋以調(diào)節(jié)鏡裝置5的驅(qū)動(dòng)，從而幫助確保生成的掃描圖案7與預(yù)期和期望的掃描圖案匹配。
6.然而，這種專用傳感器的使用以及與這種傳感器相關(guān)聯(lián)的焊盤(pán)和電連接的供應(yīng)消耗管芯上的空間，該空間將優(yōu)選地用于其他部件，或者簡(jiǎn)單地消除以節(jié)約成本或者生產(chǎn)較小管芯。這就是說(shuō)，如上所述，這種傳感器所提供的反饋信息是昂貴的。因此，需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)提供在進(jìn)行這種感測(cè)的同時(shí)消耗較少空間并且降低制造成本的設(shè)計(jì)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
7.在此公開(kāi)了一種微機(jī)電(mems)器件，包括旋轉(zhuǎn)體和機(jī)械耦聯(lián)至旋轉(zhuǎn)體的壓電致動(dòng)器，壓電致動(dòng)器電耦合在信號(hào)節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)之間。mems器件具有控制電路裝置，該控制電路裝置包括：被配置為在信號(hào)節(jié)點(diǎn)上生成用于壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖的鏡驅(qū)動(dòng)電路裝置、被配置為從壓電致動(dòng)器接收感測(cè)信號(hào)的感測(cè)電路裝置、以及多路復(fù)用電路。多路復(fù)用電路被配置為在運(yùn)動(dòng)周期的第一部分將被生成用于壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖耦合至壓電致動(dòng)器，以引起旋轉(zhuǎn)體的偏轉(zhuǎn)，并且在運(yùn)動(dòng)周期的第二部分期間將從壓電致動(dòng)器接收的感測(cè)信號(hào)耦
合至感測(cè)電路裝置。
8.感測(cè)電路裝置可以包括被配置為將感測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的電流至電壓轉(zhuǎn)換電路裝置。
9.控制電路裝置還可以包括處理電路裝置，該處理電路裝置被配置為響應(yīng)于感測(cè)信號(hào)而生成用于鏡驅(qū)動(dòng)電路裝置的控制信號(hào)，控制信號(hào)調(diào)節(jié)用于壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖的性能。
10.半導(dǎo)體主體可以具有限定于其中的腔，旋轉(zhuǎn)體通過(guò)壓電致動(dòng)器懸置在腔上。
11.壓電致動(dòng)器可以由鋯鈦酸鉛(pzt)或摻雜鋯鈦酸鉛(pzt)形成。
12.在另一實(shí)施例中，mems器件可以包括：旋轉(zhuǎn)體；以及第一多個(gè)壓電致動(dòng)器，被機(jī)械耦聯(lián)至旋轉(zhuǎn)體，第一多個(gè)壓電致動(dòng)器被電耦合在第一信號(hào)節(jié)點(diǎn)與共用電壓節(jié)點(diǎn)之間。mems器件還可以包括第二多個(gè)壓電致動(dòng)器，被機(jī)械耦聯(lián)至旋轉(zhuǎn)體，第二多個(gè)壓電致動(dòng)器被電耦合在第二信號(hào)節(jié)點(diǎn)與共用電壓節(jié)點(diǎn)之間。mems器件可以具有控制電路裝置，該控制電路裝置包括：鏡驅(qū)動(dòng)電路裝置，被配置為交替地在第一信號(hào)節(jié)點(diǎn)上生成用于第一多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖和在第二信號(hào)節(jié)點(diǎn)上生成用于第二多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖；感測(cè)電路裝置，被配置為交替地接收來(lái)自第二多個(gè)壓電致動(dòng)器的感測(cè)信號(hào)和來(lái)自第一多個(gè)壓電致動(dòng)器的感測(cè)信號(hào)；第一多路復(fù)用電路，被配置為將被生成用于第二多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖耦合至第二多個(gè)壓電致動(dòng)器，與此同時(shí)第二多路復(fù)用電路將從第一多個(gè)壓電致動(dòng)器接收的感測(cè)信號(hào)耦合至感測(cè)電路裝置，并且第二多路復(fù)用電路可以被配置為將被生成用于第一多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖耦合至第一多個(gè)壓電致動(dòng)器，與此同時(shí)第一多路復(fù)用電路將從第二多個(gè)壓電致動(dòng)器接收的感測(cè)信號(hào)耦合至感測(cè)電路裝置。
13.第一多個(gè)壓電致動(dòng)器可以包括被機(jī)械耦聯(lián)至旋轉(zhuǎn)體的相對(duì)側(cè)的第一對(duì)壓電致動(dòng)器；并且第二多個(gè)壓電致動(dòng)器可以包括也被機(jī)械耦聯(lián)至旋轉(zhuǎn)體的相對(duì)側(cè)的第二對(duì)壓電致動(dòng)器。
14.感測(cè)電路裝置可以包括將感測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的電流至電壓轉(zhuǎn)換電路裝置。
15.控制電路裝置還可以包括處理電路裝置，處理電路裝置被配置為響應(yīng)于感測(cè)信號(hào)而生成用于鏡驅(qū)動(dòng)電路裝置的控制信號(hào)，其中控制信號(hào)調(diào)節(jié)用于第一多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖和用于第二多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖的性能。
16.控制電路裝置可以進(jìn)一步包括同步電路裝置，同步電路裝置被配置為控制第一多路復(fù)用電路和第二多路復(fù)用電路，以便實(shí)現(xiàn)：第一多路復(fù)用電路將被生成用于第二多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖耦合至第二多個(gè)壓電致動(dòng)器，與此同時(shí)第二多路復(fù)用電路將從第一多個(gè)壓電致動(dòng)器接收的感測(cè)信號(hào)耦合至感測(cè)電路裝置，并且第二多路復(fù)用電路將被生成用于第一多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖耦合至第一多個(gè)壓電致動(dòng)器，與此同時(shí)第一多路復(fù)用電路將從第二多個(gè)壓電致動(dòng)器接收的感測(cè)信號(hào)耦合至感測(cè)電路裝置。
17.控制電路裝置還可以包括共模電壓生成電路裝置，共模電壓生成電路裝置被配置為在共用電壓節(jié)點(diǎn)處生成共模電壓。
18.半導(dǎo)體主體可以具有被限定于其中的腔，并且旋轉(zhuǎn)體可以通過(guò)第一多個(gè)壓電致動(dòng)器和第二多個(gè)壓電致動(dòng)器而被懸置在腔上。
19.第一多個(gè)壓電致動(dòng)器和第二多個(gè)壓電致動(dòng)器可以由鋯鈦酸鉛(pzt)或摻雜鋯鈦酸鉛(pzt)組成。
20.在此描述的方法方面包括：在第一半周期期間，將驅(qū)動(dòng)電路裝置耦合至第一多個(gè)壓電致動(dòng)器，同時(shí)將第二多個(gè)壓電致動(dòng)器電耦合至感測(cè)電路裝置；以及在第二半周期期間，將驅(qū)動(dòng)電路裝置電耦合至第二多個(gè)壓電致動(dòng)器，同時(shí)將第一多個(gè)壓電致動(dòng)器電耦合至感測(cè)電路裝置。
21.所述方法可以進(jìn)一步包括：在第一半周期期間，使用驅(qū)動(dòng)電路裝置生成用于第一多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖，并且使用感測(cè)電路裝置檢測(cè)被機(jī)械耦聯(lián)至第一多個(gè)壓電致動(dòng)器和第二多個(gè)壓電致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)體的偏轉(zhuǎn)；以及在第二半周期期間，使用驅(qū)動(dòng)電路裝置生成用于第二多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖，并且使用感測(cè)電路裝置檢測(cè)旋轉(zhuǎn)體的偏轉(zhuǎn)。
22.所述方法可以進(jìn)一步包括基于旋轉(zhuǎn)體在第一半周期期間的偏轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)節(jié)用于第一多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖，并且基于旋轉(zhuǎn)體在第二半周期期間的偏轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)節(jié)用于第二多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖。
附圖說(shuō)明
23.圖1是現(xiàn)有技術(shù)的激光束掃描器的示意圖。
24.圖2是當(dāng)圖1的現(xiàn)有技術(shù)的激光束掃描器掃描穿過(guò)出射窗的入射光束時(shí)，由其生成的掃描圖案的示意圖。
25.圖3是在此描述的用于mems器件的控制電路裝置和驅(qū)動(dòng)電路裝置的框圖。
26.圖4包括第一驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二驅(qū)動(dòng)信號(hào)以及第一感測(cè)信號(hào)和第二感測(cè)信號(hào)的曲線圖，圖3的控制電路裝置和驅(qū)動(dòng)電路裝置使用這些信號(hào)用于驅(qū)動(dòng)mems器件和感測(cè)mems器件的位置。
具體實(shí)施方式
27.以下公開(kāi)使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和使用在此公開(kāi)的主題。在不脫離本公開(kāi)的精神和范圍的情況下，在此描述的一般原理可以應(yīng)用于以上所詳述以外的實(shí)施例和應(yīng)用。本公開(kāi)不旨在限于示出的實(shí)施例，而是旨在符合與在此公開(kāi)或建議的原理和特征一致的最大范圍。
28.現(xiàn)在參考圖3描述微機(jī)電(mems)器件9，其包括mems鏡10和用于mems鏡10的控制電路裝置19。如以下將詳細(xì)說(shuō)明，mems鏡10使用與致動(dòng)器和位置傳感器兩者相同的壓電區(qū)。在一些應(yīng)用中，mems鏡可能缺少專用位置傳感器。
29.更具體地，mems鏡10形成在半導(dǎo)體主體21中，并且包括旋轉(zhuǎn)體11，該旋轉(zhuǎn)體覆蓋有反射材料并且具有在水平面xy中的主延伸，并且可以圍繞平行于水平面xy的第一對(duì)稱軸x旋轉(zhuǎn)。第二對(duì)稱軸y與第一對(duì)稱軸x正交，并且與第一對(duì)稱軸x一起限定水平面xy。
30.現(xiàn)在將給出mems鏡10的更多細(xì)節(jié)，但要注意的是，示出和描述的該mems鏡10的細(xì)節(jié)并不旨在進(jìn)行限制，并且在此描述的技術(shù)可以應(yīng)用于具有任何形狀(例如，圓形、矩形等)的旋轉(zhuǎn)體和/或反射面的mems鏡10。
31.旋轉(zhuǎn)體11懸置在限定于半導(dǎo)體主體26中的腔21上，并且在示出的實(shí)施例中，在水平面xy中具有大致橢圓形的形狀，沿第一對(duì)稱軸x被布置有主軸。旋轉(zhuǎn)體11彈性地耦合至限定在同一半導(dǎo)體主體26中的固定結(jié)構(gòu)38。具體地，固定結(jié)構(gòu)38在水平面xy上形成框架，該框架界定并圍繞腔21，并且此外具有第一支撐元件35a和第二支撐元件35b，該第一支撐元件
和第二支撐元件在旋轉(zhuǎn)體11的相對(duì)側(cè)上從同一框架開(kāi)始在腔21內(nèi)沿第一對(duì)稱軸x縱向延伸。
32.旋轉(zhuǎn)體11由第一支撐元件35a和第二支撐元件35b支撐，旋轉(zhuǎn)體11通過(guò)第一彈性懸置元件36a和第二彈性懸置元件36b彈性地耦合至第一支撐元件35a和第二支撐元件35b，第一彈性懸置元件36a和第二彈性懸置元件36b具有高剛度以移出水平面xy(沿正交軸z，與水平面xy橫向)并且順應(yīng)于圍繞第一軸x的扭轉(zhuǎn))。第一彈性懸置元件36a和第二彈性懸置元件36b沿第一對(duì)稱軸x在支撐元件35a與旋轉(zhuǎn)體11的第一側(cè)之間和支撐元件35b與旋轉(zhuǎn)體11的第二側(cè)之間延伸。
33.在示出的實(shí)施例中，第一彈性懸置元件36a和第二彈性懸置元件36b是折疊型的，即，它們由多個(gè)具有平行于第一軸x的縱向延伸的臂形成，所述臂在端部處通過(guò)連接元件(具有平行于第二水平軸y的延伸)兩兩連接。第一彈性懸置元件36a和第二彈性懸置元件36b將旋轉(zhuǎn)體11耦聯(lián)至固定結(jié)構(gòu)38，使其能夠繞第一軸x旋轉(zhuǎn)。
34.驅(qū)動(dòng)臂39a-39d有助于將旋轉(zhuǎn)體11連接到固定結(jié)構(gòu)38。驅(qū)動(dòng)臂39a和39d被布置在第一軸x的相對(duì)側(cè)上并且關(guān)于第一軸x對(duì)稱；類似地，驅(qū)動(dòng)臂39b和39c被布置在第一軸x的相對(duì)側(cè)上并且關(guān)于第一軸x對(duì)稱。驅(qū)動(dòng)臂39a、39d和驅(qū)動(dòng)臂39b、39c被布置在第二軸y的相對(duì)側(cè)上并且關(guān)于第二軸y對(duì)稱。驅(qū)動(dòng)臂39a-39d各自具有平行于第一軸x并且平行于支撐元件35a和35b的縱向延伸。
35.驅(qū)動(dòng)臂39a-39d各自具有大致梯形(或鰭狀)的形狀，具有平行于第一軸x定向的主側(cè)、具有平行于第二軸y定向的副側(cè)，并且固定地耦聯(lián)至固定結(jié)構(gòu)38的框架。每個(gè)驅(qū)動(dòng)臂39a-39d均懸置在腔21上并且在其與腔21相對(duì)的頂面上承載有相應(yīng)的壓電區(qū)12a-12d。壓電區(qū)12a-12d可以由鋯鈦酸鉛(pzt)或摻雜鋯鈦酸鉛或其他合適的壓電材料形成，并且在水平面xy中具有與驅(qū)動(dòng)臂39a-39d基本相同的延伸。
36.壓電區(qū)12a和12b通過(guò)信號(hào)焊盤(pán)23a與共模電壓焊盤(pán)24a之間的金屬跡線22a電連接，并且壓電區(qū)12c和12d通過(guò)信號(hào)焊盤(pán)23b與共模電壓焊盤(pán)24b之間的金屬跡線22b電連接。
37.控制電路裝置19包括電連接至信號(hào)焊盤(pán)23a的第一模擬多路復(fù)用器17a和電連接至信號(hào)焊盤(pán)23b的第二模擬多路復(fù)用器17b。鏡驅(qū)動(dòng)器電路14經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)總線接收輸入，并將驅(qū)動(dòng)信號(hào)作為輸出提供給模擬多路復(fù)用器17a和17b。跨阻抗放大器(例如，電流至電壓轉(zhuǎn)換器)13接收來(lái)自模擬多路復(fù)用器17a和17b的輸出作為輸入，并提供至感測(cè)總線的輸出。同步電路16為模擬多路復(fù)用器17a和17b以及鏡驅(qū)動(dòng)器14提供控制信號(hào)。共模電壓生成電路15向共模電壓焊盤(pán)24a和24b以及鏡驅(qū)動(dòng)器14和同步電路16提供共模電壓。
38.另外參照?qǐng)D4，現(xiàn)在將描述mems器件9的操作。在給定的時(shí)間段tmems期間，驅(qū)動(dòng)信號(hào)將被交替地脈動(dòng)，每個(gè)脈沖持續(xù)給定時(shí)間段的二分之一tmems/2。當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)模擬多路復(fù)用器17b(響應(yīng)于來(lái)自同步電路16的控制信號(hào))脈動(dòng)并饋送到壓電區(qū)12c和12d以驅(qū)動(dòng)所述壓電區(qū)從而引起旋轉(zhuǎn)體11繞x軸的偏轉(zhuǎn)時(shí)，感測(cè)信號(hào)通過(guò)模擬多路復(fù)用器17a(響應(yīng)于來(lái)自同步電路16的控制信號(hào))從壓電區(qū)12a和12b傳遞至感測(cè)總線；相反，當(dāng)?shù)诙?qū)動(dòng)信號(hào)通過(guò)模擬多路復(fù)用器17a(響應(yīng)于來(lái)自同步電路16的控制信號(hào))脈動(dòng)并饋送到壓電區(qū)12a和12b以驅(qū)動(dòng)所述壓電區(qū)從而引起旋轉(zhuǎn)體11的偏轉(zhuǎn)時(shí)，感測(cè)信號(hào)通過(guò)模擬多路復(fù)用器17b(響應(yīng)于來(lái)自同步電路16的控制信號(hào))從壓電區(qū)12c和12d傳遞至感測(cè)總線。
39.該操作可能是歸因于：(1)壓電材料的性質(zhì)，當(dāng)在向其施加電壓時(shí)改變形狀(例如，
收縮)并且當(dāng)在形狀方面有機(jī)械變化時(shí)生成電壓(例如，當(dāng)因外部壓力而導(dǎo)致收縮時(shí))，以及(2)通過(guò)控制電路裝置19對(duì)壓電區(qū)12a-12d進(jìn)行分時(shí)(例如，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓被施加到壓電區(qū)12a和12b時(shí)，這又引起旋轉(zhuǎn)體11偏轉(zhuǎn)以及壓電區(qū)12c和12d隨后拉伸，感測(cè)信號(hào)被讀取自壓電區(qū)12c和12d；并且當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓被施加到壓電區(qū)12c和12d時(shí)，這又引起旋轉(zhuǎn)體11偏轉(zhuǎn)和壓電區(qū)12a和12b隨后拉伸，感測(cè)信號(hào)被讀取自壓電區(qū)12a和12b)。
40.感測(cè)信號(hào)由處理電路裝置25讀取，并被用作反饋用于生成和調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)總線到鏡驅(qū)動(dòng)器14的控制信號(hào)，從而允許處理電路25幫助確保旋轉(zhuǎn)體11在每個(gè)方向上的偏轉(zhuǎn)程度與期望的偏轉(zhuǎn)程度匹配。
41.如從以上描述可以理解，mems器件9提供與利用專用位置傳感器的現(xiàn)有技術(shù)mems器件相同的反饋(來(lái)自壓電區(qū)12a-12d的感測(cè)信號(hào))、但并不使用這種專用位置傳感器，節(jié)省了半導(dǎo)體主體21上的空間。這也減少了引腳和布線導(dǎo)體的數(shù)量，進(jìn)一步節(jié)省了空間。
42.雖然以上已參考具有示出和描述的四個(gè)壓電區(qū)12a-12d的mems器件9進(jìn)行了描述，但應(yīng)當(dāng)理解的是，可以存在任何形狀和任何布局的任何數(shù)量的壓電區(qū)(例如，可以僅有一個(gè)壓電區(qū)，或者可以有多個(gè)壓電區(qū))。無(wú)論如何，應(yīng)用相同的原理，其中用于每個(gè)壓電區(qū)的mems器件的運(yùn)動(dòng)周期被分成驅(qū)動(dòng)階段(在此期間壓電區(qū)連接至驅(qū)動(dòng)電路)和感測(cè)階段(在此期間壓電區(qū)連接至感測(cè)電路)，其中可以理解的是，在存在多個(gè)壓電區(qū)的情況下，它們的驅(qū)動(dòng)階段和感測(cè)階段可以根據(jù)它們圍繞旋轉(zhuǎn)體的位置而彼此同相或反相。
43.還應(yīng)當(dāng)理解的是，這種時(shí)間共享和時(shí)間分割可以應(yīng)用于其它mems器件類型，例如應(yīng)用于靜電致動(dòng)的mems器件。在這種情況下，mems器件的運(yùn)動(dòng)周期仍然被分成驅(qū)動(dòng)階段(在此期間驅(qū)動(dòng)電路連接至定子或旋轉(zhuǎn)體)和感測(cè)階段(在此期間感測(cè)電路連接至固定體或旋轉(zhuǎn)體)。
44.雖然已相對(duì)于有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本公開(kāi)，但受益于本公開(kāi)的本領(lǐng)域技術(shù)人員將了解的是，可以設(shè)想不脫離在此所公開(kāi)的本公開(kāi)的范圍的其它實(shí)施例。因此，本公開(kāi)的范圍將僅由所附權(quán)利要求限定。
技術(shù)特征：
1.一種微機(jī)電mems器件，包括：旋轉(zhuǎn)體；第一多個(gè)壓電致動(dòng)器，被機(jī)械耦聯(lián)至所述旋轉(zhuǎn)體，所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器被電耦合在第一信號(hào)節(jié)點(diǎn)與共用電壓節(jié)點(diǎn)之間；第二多個(gè)壓電致動(dòng)器，被機(jī)械耦聯(lián)至所述旋轉(zhuǎn)體，所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器被電耦合在第二信號(hào)節(jié)點(diǎn)與共用電壓節(jié)點(diǎn)之間；以及控制電路裝置，包括：鏡驅(qū)動(dòng)電路裝置，被配置為交替地在所述第一信號(hào)節(jié)點(diǎn)上生成用于所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖和在所述第二信號(hào)節(jié)點(diǎn)上生成用于所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖；感測(cè)電路裝置，被配置為交替地接收來(lái)自所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器的感測(cè)信號(hào)和來(lái)自所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器的感測(cè)信號(hào)；第一多路復(fù)用電路，被配置為將被生成用于所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器的所述驅(qū)動(dòng)脈沖耦合至所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器，與此同時(shí)第二多路復(fù)用電路將從所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器接收的感測(cè)信號(hào)耦合至所述感測(cè)電路裝置；以及其中所述第二多路復(fù)用電路被配置為將被生成用于所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器的所述驅(qū)動(dòng)脈沖耦合至所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器，與此同時(shí)所述第一多路復(fù)用電路將從所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器接收的感測(cè)信號(hào)耦合至所述感測(cè)電路裝置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的mems器件，其中所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器包括被機(jī)械耦聯(lián)至所述旋轉(zhuǎn)體的相對(duì)側(cè)的第一對(duì)壓電致動(dòng)器；并且其中所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器包括也被機(jī)械耦聯(lián)至所述旋轉(zhuǎn)體的相對(duì)側(cè)的第二對(duì)壓電致動(dòng)器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的mems器件，其中所述感測(cè)電路裝置包括被配置為將所述感測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的電流至電壓轉(zhuǎn)換電路裝置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的mems器件，其中所述控制電路裝置進(jìn)一步包括處理電路裝置，所述處理電路裝置被配置為響應(yīng)于所述感測(cè)信號(hào)而生成用于所述鏡驅(qū)動(dòng)電路裝置的控制信號(hào)，其中所述控制信號(hào)調(diào)節(jié)用于所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器的所述驅(qū)動(dòng)脈沖的性能和用于所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器的所述驅(qū)動(dòng)脈沖的性能。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的mems器件，其中所述控制電路裝置進(jìn)一步包括同步電路裝置，所述同步電路裝置被配置為控制所述第一多路復(fù)用電路和所述第二多路復(fù)用電路，以便實(shí)現(xiàn)：所述第一多路復(fù)用電路將被生成用于所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器的所述驅(qū)動(dòng)脈沖耦合至所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器、與此同時(shí)所述第二多路復(fù)用電路將從所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器接收的感測(cè)信號(hào)耦合至所述感測(cè)電路裝置，并且所述第二多路復(fù)用電路將被生成用于所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器的所述驅(qū)動(dòng)脈沖耦合至所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器、與此同時(shí)所述第一多路復(fù)用電路將從所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器接收的感測(cè)信號(hào)耦合至所述感測(cè)電路裝置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的mems器件，其中所述控制電路裝置進(jìn)一步包括共模電壓生成電路裝置，所述共模電壓生成電路裝置被配置為在所述共用電壓節(jié)點(diǎn)處生成共模電壓。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的mems器件，進(jìn)一步包括半導(dǎo)體主體，所述半導(dǎo)體主體具有被限定于其中的腔，其中所述旋轉(zhuǎn)體通過(guò)所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器和所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器而被懸置在所述腔上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的mems器件，其中所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器和所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器由鋯鈦酸鉛pzt或摻雜鋯鈦酸鉛pzt組成。9.一種方法，包括：在第一半周期期間，將驅(qū)動(dòng)電路裝置耦合至第一多個(gè)壓電致動(dòng)器，同時(shí)將第二多個(gè)壓電致動(dòng)器電耦合至感測(cè)電路裝置；以及在第二半周期期間，將驅(qū)動(dòng)電路電裝置耦合至所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器，同時(shí)將所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器電耦合至所述感測(cè)電路裝置。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括：在所述第一半周期期間，使用所述驅(qū)動(dòng)電路裝置生成用于所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖，并且使用所述感測(cè)電路裝置檢測(cè)被機(jī)械耦聯(lián)至所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器和所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)體的偏轉(zhuǎn)；以及在所述第二半周期期間，使用所述驅(qū)動(dòng)電路裝置生成用于所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖，并且使用所述感測(cè)電路裝置檢測(cè)所述旋轉(zhuǎn)體的偏轉(zhuǎn)。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步基于在所述第一半周期期間的所述旋轉(zhuǎn)體的偏轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)節(jié)用于所述第一多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖，并且基于在所述第二半周期期間的所述旋轉(zhuǎn)體的偏轉(zhuǎn)來(lái)調(diào)節(jié)用于所述第二多個(gè)壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖。12.一種微機(jī)電mems器件，包括：旋轉(zhuǎn)體；第一壓電致動(dòng)器，被機(jī)械耦聯(lián)至所述旋轉(zhuǎn)體，所述第一壓電致動(dòng)器被電耦合在第一信號(hào)節(jié)點(diǎn)與共用電壓節(jié)點(diǎn)之間；第二壓電致動(dòng)器，被機(jī)械耦聯(lián)至所述旋轉(zhuǎn)體，所述第二壓電致動(dòng)器被電耦合在第二信號(hào)節(jié)點(diǎn)與所述共用電壓節(jié)點(diǎn)之間；以及控制電路裝置，包括：驅(qū)動(dòng)電路，被配置為驅(qū)動(dòng)所述第一壓電致動(dòng)器和所述第二壓電致動(dòng)器；感測(cè)電路，被配置為處理由所述第一壓電致動(dòng)器和所述第二壓電致動(dòng)器生成的感測(cè)信號(hào)；以及多路復(fù)用電路，被配置為在以下兩項(xiàng)之間交替：在將所述驅(qū)動(dòng)電路連接至所述第一壓電致動(dòng)器的同時(shí)將所述感測(cè)電路連接至所述第二壓電致動(dòng)器；在將所述驅(qū)動(dòng)電路連接至所述第二壓電致動(dòng)器的同時(shí)將所述感測(cè)電路連接至所述第一壓電致動(dòng)器。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的mems器件，其中所述第一壓電致動(dòng)器和所述第二壓電致動(dòng)器被機(jī)械耦聯(lián)在所述旋轉(zhuǎn)體的同一側(cè)，但關(guān)于所述旋轉(zhuǎn)體的軸彼此相對(duì)。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的mems器件，其中所述感測(cè)電路包括被配置為將所述感測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的電流至電壓轉(zhuǎn)換電路裝置。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的mems器件，其中所述控制電路裝置進(jìn)一步包括處理電路裝置，所述處理電路裝置被配置為響應(yīng)于所述感測(cè)信號(hào)而生成用于所述驅(qū)動(dòng)電路的控制信號(hào)，其中所述控制信號(hào)調(diào)節(jié)所述驅(qū)動(dòng)電路對(duì)所述第一壓電致動(dòng)器和所述第二壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)的性能。16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的mems器件，其中所述第一壓電致動(dòng)器和所述第二壓電致動(dòng)器由鋯鈦酸鉛pzt或摻雜鋯鈦酸鉛pzt形成。
17.一種微機(jī)電mems器件，包括：旋轉(zhuǎn)體；壓電致動(dòng)器，被機(jī)械耦聯(lián)至所述旋轉(zhuǎn)體，所述壓電致動(dòng)器被電耦合在信號(hào)節(jié)點(diǎn)與參考節(jié)點(diǎn)之間；以及控制電路裝置，包括：鏡驅(qū)動(dòng)電路裝置，被配置為在所述信號(hào)節(jié)點(diǎn)上生成用于所述壓電致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)脈沖；感測(cè)電路裝置，被配置為從所述壓電致動(dòng)器接收感測(cè)信號(hào)；以及多路復(fù)用電路，被配置為：在運(yùn)動(dòng)周期的第一部分將被生成用于所述壓電致動(dòng)器的所述驅(qū)動(dòng)脈沖耦合至所述壓電致動(dòng)器，以引起所述旋轉(zhuǎn)體的偏轉(zhuǎn)；以及在所述運(yùn)動(dòng)周期的第二部分期間將從所述壓電致動(dòng)器接收的所述感測(cè)信號(hào)耦合至所述感測(cè)電路裝置。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的mems器件，其中所述感測(cè)電路裝置包括被配置為將所述感測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的電流至電壓轉(zhuǎn)換電路裝置。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的mems器件，其中所述控制電路裝置進(jìn)一步包括處理電路裝置，所述處理電路裝置被配置為響應(yīng)于所述感測(cè)信號(hào)而生成用于所述鏡驅(qū)動(dòng)電路裝置的控制信號(hào)，其中所述控制信號(hào)調(diào)節(jié)用于所述壓電致動(dòng)器的所述驅(qū)動(dòng)脈沖的性能。20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的mems器件，進(jìn)一步包括半導(dǎo)體主體，所述半導(dǎo)體主體具有被限定于其中的腔，其中所述旋轉(zhuǎn)體通過(guò)所述壓電致動(dòng)器被懸置在所述腔上。21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的mems器件，其中所述壓電致動(dòng)器由鋯鈦酸鉛pzt或摻雜鋯鈦酸鉛pzt組成。
技術(shù)總結(jié)
本公開(kāi)的實(shí)施例涉及具有分時(shí)致動(dòng)和感測(cè)電路裝置的基于壓電的MEMS器件。MEMS器件包括旋轉(zhuǎn)體和機(jī)械耦聯(lián)至旋轉(zhuǎn)體的第一壓電致動(dòng)器。第一壓電致動(dòng)器電耦合在第一信號(hào)節(jié)點(diǎn)與公共電壓節(jié)點(diǎn)之間。第二壓電致動(dòng)器機(jī)械耦聯(lián)至旋轉(zhuǎn)體，并且電耦合在第二信號(hào)節(jié)點(diǎn)與公共電壓節(jié)點(diǎn)之間。控制電路裝置包括：驅(qū)動(dòng)電路，被配置為驅(qū)動(dòng)第一壓電致動(dòng)器和第二壓電致動(dòng)器；感測(cè)電路，被配置為處理由第一壓電致動(dòng)器和第二壓電致動(dòng)器生成的感測(cè)信號(hào)；以及多路復(fù)用電路。多路復(fù)用電路被配置為在將驅(qū)動(dòng)電路連接至第一壓電致動(dòng)器的同時(shí)將感測(cè)電路連接至第二壓電致動(dòng)器與在將驅(qū)動(dòng)電路連接至第二壓電致動(dòng)器的同時(shí)將感測(cè)電路連接至第一壓電致動(dòng)器之間交替。交替。交替。
