TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Diese
Erfindung bezieht sich auf MEMS-Vorrichtungen und insbesondere auf
ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammensetzen und
Verwenden einer optischen MEMS-Abtastvorrichtung oder einer ähnlichen
Vorrichtung.These
This invention relates to MEMS devices, and more particularly
an improved method and apparatus for assembling and
Using an optical MEMS scanner or similar
Contraption.
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
Optische
Abtastvorrichtungen werden seit Jahrzehnten verwendet und sind bekannt
für die Verwendung zum Lesen von Strichcodes und dergleichen.
Beispiele für sich auf derartige Strichcode-Abtastvorrichtungen
beziehende Patente enthalten die US-Patente
Nrn. 5 668 364 und 4
897 532 und viele andere.Optical scanners have been used for decades and are known for use in reading bar codes and the like. Examples of patents related to such bar code scanning devices include US 4,783,267 U.S. Patent Nos. 5,668,364 and 4,897,532 and many others.
Typischerweise
enthalten diese Vorrichtungen eine op tische Quelle wie einen Laser
und eine Fokussierlinse, die vor dem Laser angeordnet ist und durch
die der heraustretende Laserstrahl hindurchgeht. Wie beispielsweise
in 1 gezeigt ist, wird die Fokussierlinse 101 typischerweise
durch ein Gehäuse 102 kombiniert mit einer Einstellschraube 103 in ihrer
Lage gehalten. Im Betrieb kann die Einstellschraube 103 gedreht
werden, um den Abstand 105 zwischen der Linse 101 und
der Lichtquelle, die in 1 als eine Laserdiode 104 gezeigt
ist, zu ändern. Die Einstellschraube 103 wird
verwendet, um den aus der Laserdiode 104 austretenden Laserstrahl
optimal zu fokussieren.Typically, these devices include an optical source such as a laser and a focusing lens which is positioned in front of the laser and through which the emergent laser beam passes. Such as in 1 is shown, the focusing lens 101 typically through a housing 102 combined with an adjusting screw 103 held in their position. In operation, the adjusting screw 103 be turned to the distance 105 between the lens 101 and the light source in 1 as a laser diode 104 shown is to change. The adjusting screw 103 is used to get out of the laser diode 104 optimally focus on the emerging laser beam.
In
jüngster Zeit ist der Wunsch aufgetreten, die Lichtquelle
und die Fokussierlinse in einer miniaturisierten Version auszubilden.
Die genaue Herstellung derartiger miniaturisierter Komponenten ist
jedoch schwierig, da die Toleranzen sehr gering sind. Beispielsweise
kann ein Fehler von wenigen Mikrometern zu einer fehlerhaften Operation
der Vorrichtung führen.In
Recently, the desire has appeared, the light source
and form the focusing lens in a miniaturized version.
The exact manufacture of such miniaturized components is
However, difficult because the tolerances are very low. For example
can make a mistake of a few microns to a faulty operation
lead the device.
Es
besteht daher die Notwendigkeit für eine genaue Methodologie
zum Ausbilden miniaturisierter optischer Vorrichtungen wie optischer
Abtastvorrichtungen. Es besteht auch eine Notwendigkeit für
das genaue Einstellen von einem oder mehreren Parametern derartiger
Verrichtungen.It
There is therefore a need for a precise methodology
for forming miniaturized optical devices such as optical
Scanning devices. There is also a need for
the exact setting of one or more parameters of such
Tasks.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
1 stellt
eine optische Vorrichtung mit einer Brennpunkt-Einstellschraube
nach dem Stand der Technik dar; 1 Fig. 10 illustrates an optical device with a focus adjusting screw according to the prior art;
2 stellt
eine auf MEMS basierende optische Abtastvorrichtung und darin installierte
beispielhafte Komponenten dar; 2 Fig. 12 illustrates a MEMS-based optical pickup and exemplary components installed therein;
3 stellt
eine vergrößerte Ansicht des in 3 provides an enlarged view of the in
2 gezeigten,
abgetasteten Spiegels dar; und 2 shown, scanned mirror is; and
4 stellt
die lineare Mikrobewegungsstufe dar; four represents the linear micromotion stage;
5 zeigt
eine auseinandergezogene Ansicht der Bewegungsstufe in 4; 5 shows an exploded view of the movement level in four ;
6 zeigt
weitere Einzelheiten einer beispielhaften Struktur für
die Mikrobewegungsstufe; 6 shows further details of an exemplary structure for the micromotion stage;
7 stellt
einen spezifischen Bereich des bevorzugten Ausführungsbeispiels
zum Implementieren der Bewegungsstufe dar; 7 illustrates a specific scope of the preferred embodiment for implementing the motion level;
8 zeigt
eine noch mehr auseinandergezogene Ansicht mehrerer "Zähne"
innerhalb der Bewegungsstufe; 8th shows an even more exploded view of several "teeth" within the movement stage;
9 ist
eine Aufzeichnung, die die Kapazität benachbarter Zähne
in der in den vorhergehenden Figuren dargestellten Bewegungsstufe
zeigt; 9 Fig. 13 is a plot showing the capacity of adjacent teeth in the stage of movement shown in the preceding figures;
10 zeigt
die Überlagerung von Kapazitäten auf abwechselnden
Seiten der Zähne der Bewegungsstufe; 10 shows the superposition of capacitances on alternate sides of the teeth of the movement stage;
11 stellt
einige beispielhafte Abmessungen der bei der vorliegenden Erfindung
verwendeten Strukturen dar; und 11 illustrates some exemplary dimensions of the structures used in the present invention; and
12 stellt
eine beispielhafte Schaltung zum Steuern der Bewegung der Mikrobewegungsstufe
dar. 12 Fig. 10 illustrates an exemplary circuit for controlling the movement of the micromotion stage.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELSDETAILED DESCRIPTION
OF THE PREFERRED EMBODIMENT
2 stellt
ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung dar. Die Anordnung nach 2 ist eine
auf MEMS basierende optische Vorrichtung, die wie gezeigt verschiedene
Komponenten enthält. Eine Laserbefestigung 201 stützt ein
Laserdiodenchip 202 zum Emittieren eines Laserstrahls und
eine Fotodiode 203 zum Überwachen von von dem
Laserstrahl emittiertem Licht. Das Ausgangssignal der Überwachungsdiode
kann dann in herkömmlicher Weise verwendet werden, um die
von dem Laserdiodenchip 202 ausgegebene Energie einzustellen.
Eine getrennte Fotodiode oder andere Erfassungsvorrichtung (nicht
gezeigt) kann verwendet werden, um von einem zu lesenden Zielsymbol
reflektiertes Licht zu überwachen. 2 illustrates an exemplary embodiment of the present invention. The arrangement according to 2 is a MEMS-based optical device containing various components as shown. A laser attachment 201 supports a laser diode chip 202 for emitting a laser beam and a photodiode 203 for monitoring light emitted from the laser beam. The output of the monitor diode may then be conventionally used to match that of the laser diode chip 202 set the energy output. A separate photodiode or other detection device (not shown) may be used to monitor light reflected from a target symbol to be read.
Während
der Montage wird eine Grinlinse (Linse mit örtlich variierendem
Brechungsindex) 205 auf der Mikrobewegungsstufe 206 installiert,
vorzugsweise innerhalb einer angenäherten Genauigkeit von
plus oder minus 40 Mikrometern. Eine derartige Positionierungsgenauigkeit
ist mit der gegenwärtigen Technologie erzielbar und ermöglicht
eine viel größere Toleranz als die Genauigkeit
von angenähert ein oder zwei Mikrometern, die erforderlich
ist, um eine ordnungsgemäß fokussierte und betriebsfähige Vorrichtung
vorzusehen, wenn die künftige Einstellung nicht in Betracht
gezo gen wird.During the installation will be a grin lens (Lens with locally varying refractive index) 205 on the micromotion stage 206 installed, preferably within an approximate accuracy of plus or minus 40 microns. Such positioning accuracy is achievable with current technology and allows much greater tolerance than the approximately one or two micrometer accuracy required to provide a properly focused and operable device if future adjustment is not taken into account.
Vorzugsweise
ist eine Laserbefestigung 201, die aus Silizium, Keramik
oder anderem geeigneten Material besteht, hinter der Mikrobewegungsstufe 206 angeordnet
und vorzugsweise mit Bezug auf eine Grinlinse 205 zentriert,
wie in 2 gezeigt. Ein Laserdiodenchip 202 ist
auf der Laserbefestigung 201 installiert, zusammen mit
einer Monitorfotodiode 203, wie gezeigt ist. Jede herkömmliche
Technik kann angewendet werden, um das Laserdiodenchip an der Befestigung 201 zu
befestigen. Die Laserdiode 202 dient zum Senden von Laserlicht,
und die Monitorfotodiode 203 überwacht das von
der Laserdiode 202 emittierte Licht, um einen ordnungsgemäßen Ausgangspegel
sicherzustellen.Preferably, a laser attachment 201 made of silicon, ceramic or other suitable material, behind the micromotion stage 206 arranged and preferably with respect to a grin lens 205 centered, as in 2 shown. A laser diode chip 202 is on the laser attachment 201 installed, along with a monitor photodiode 203 as shown. Any conventional technique can be used to attach the laser diode chip to the fixture 201 to fix. The laser diode 202 is used to send laser light, and the monitor photodiode 203 monitors this from the laser diode 202 emitted light to ensure a proper output level.
Der
Mikroabtastspiegel 207 und der begleitende Stützkamm
sind auch auf der der Laserdiode gegenüberliegenden Seite
der Linse 205 installiert. Der Spiegel besteht vorzugsweise
aus Silizium. Abhängig von der gewünschten Frequenz,
mit der der Spiegel oszillieren soll, können die Dicke
und/oder die Größe des Spiegels eingestellt werden,
um die Eigenfrequenz des Abtastspiegels 207 zu beeinflussen.The micro-scanning mirror 207 and the accompanying support comb are also on the side of the lens opposite the laser diode 205 Installed. The mirror is preferably made of silicon. Depending on the desired frequency with which the mirror is to oscillate, the thickness and / or the size of the mirror can be adjusted to the natural frequency of the scanning mirror 207 to influence.
Eine
detaillierte Ansicht des Abtastspiegels 207 und seiner
Stützstruktur ist in 3 gezeigt.
Der beispielhafte abgewinkelte Kamm 302 wird verwendet,
um den Abtastspiegel 207 zu oszillieren, wie gezeigt ist.
Der abgewinkelte Kamm kann verwendet werden, um den Spiegel in einer
oszillierenden Weise anzutreiben, um eine Funktionalität ähnlich
der mechanisch in herkömmlichen Systemen implementierten
in der MEMS-Technologie zu implementieren.A detailed view of the scanning mirror 207 and its supporting structure is in 3 shown. The exemplary angled comb 302 is used to scan the scan 207 to oscillate as shown. The angled comb may be used to drive the mirror in an oscillating manner to implement functionality similar to that implemented mechanically in conventional systems in MEMS technology.
4 stellt
ein Diagramm der Bewegungsstufe 206 dar, wobei sie einen
Bereich 403 zeigt, in welchem die Fokussierlinse 20 nach 2 befestigt wird.
Die Spannung wird an die Bewegungsstufe angelegt, um die Linse 205 vorwärts
oder rückwärts anzutreiben, wodurch die Fokussierungs-
und Einstellfunktion, die herkömmlich über mechanische
Einstellung erzielt wird, implementiert wird. four represents a diagram of the movement level 206 representing one area 403 shows, in which the focusing lens 20 to 2 is attached. The voltage is applied to the movement stage to the lens 205 driving forward or backward thereby implementing the focusing and adjustment function conventionally achieved via mechanical adjustment.
5 stellt
die Grundstruktur des beispielhaften Ausführungsbeispiels
der Bewegungsstufe dar. Gemäß 5 hält
die Plattform 1 die Fokussierlinse 205 und ist
durch zwei Kämme 2 und 3, die jeweils
zahlreiche Zähne, beispielhaft durch 501 bis 504 gezeigt,
enthalten, vorgespannt. Die Kämme sind beispielsweise in
der Mitte der Vorrichtung 510, 512 elektrisch
isoliert, wie gezeigt ist. Als eine Folge bewegt das Anlegen einer
Treiberspannung entweder an den Kamm 2 oder den Kamm 3 die
Plattform in der einen Richtung oder der anderen, wie durch den
Pfeil 525 angezeigt ist. Die Bewegung der Plattform 1 wird
durch die Zähne der Kämme 2 oder 3 bewirkt,
die die mit der Plattform 1 verbundenen Zähne (z.
B. 514, 516, 520 oder 522) entweder
nach oben oder nach unten in 5 ziehen,
abhängig von der an das System angelegten Vorspannung,
wie nachfolgend erläutert wird. In dem gezeigten Beispiel
ist jede Reihe von Zähnen verdoppelt (z. B. 530, 532), um
ein zusätzliches Ziehen in jeder Richtung zu erhalten. 5 illustrates the basic structure of the exemplary embodiment of the movement stage 5 holds the platform 1 the focusing lens 205 and is by two crests 2 and 3 , each containing numerous teeth, exemplified by 501 to 504 shown, contained, prestressed. The combs are for example in the middle of the device 510 . 512 electrically isolated as shown. As a result, application of a driving voltage either moves to the comb 2 or the crest 3 the platform in one direction or the other, as by the arrow 525 is displayed. The movement of the platform 1 gets through the teeth of the combs 2 or 3 causes the ones with the platform 1 connected teeth (eg 514 . 516 . 520 or 522 ) either up or down in 5 depending on the bias applied to the system, as explained below. In the example shown, each row of teeth is doubled (e.g. 530 . 532 ) to get an additional pull in each direction.
6 stellt
eine vergrößerte Version der Plattform 1 und
assoziierter Komponenten dar. Die vorzugsweise geerdeten Kammzähne 5 werden durch
Arme 6 gestützt, während die gesamte
Anordnung nach 6 durch vier Doppelaufhängungsträger 7 aufgehängt
ist. Eine beispielhafte Struktur der Doppelaufhängungsträger
ist in 7 gezeigt. Ein Seitenträger 8 verbindet
die Seiten der Plattform 1 mit einer Trägerstütze 9.
Ein ankerseitiger Träger 8 verbindet die Trägerstütze 9 mit
einem Anker 11 der an einer Basis (in 7 nicht
gezeigt) befestigt ist. Eine Seite des Ankers wird als ein Anschlag 12 verwendet.
Insbesondere bleibt, wenn sich die Struktur beispielsweise wie durch
den Pfeil 701 gezeigt bewegt, der Anker 11 stationär,
und der Anschlag 12 berührt schließlich
den Punkt 702, wodurch eine weitere Bewegung der Plattform
ausgeschlossen wird. 6 Represents an enlarged version of the platform 1 and associated components. The preferably grounded comb teeth 5 be through arms 6 supported, while the entire arrangement after 6 through four double suspension beams 7 is suspended. An exemplary structure of the double suspension carrier is shown in FIG 7 shown. A side support 8th connects the sides of the platform 1 with a support bracket 9 , An anchor-side carrier 8th connects the carrier support 9 with an anchor 11 at a base (in 7 not shown) is attached. One side of the anchor is considered a stop 12 used. In particular, if the structure is like the arrow, for example 701 shown moved, the anchor 11 stationary, and the stop 12 finally touches the point 702 , which excludes further movement of the platform.
8 zeigt
eine auseinandergezogene Ansicht mehrerer Zähne des Kamms
und wie sie mit der Plattform 1 und der Stützstruktur
zusammenwirken. Der stationäre Kamm 13 zieht einen
Kamm 14, der geerdet ist, an. Um zu bewirken, dass der
Kammspalt 17 schmaler als ein minimaler Spalt ist, der
durch ein Ätzwerkzeug zulässig ist oder in anderer
Weise praktisch sein würde, haben die Zähne zwei
Bereiche 15 und 16 mit unterschiedlichen Breiten.
Dies ermöglicht eine minimale Trennung zwischen den beiden
Kämmen 13 und 14, die auf einen durch 17 angezeigten Betrag
verringert ist, einen Betrag, der potentiell kleiner ist als er
anderenfalls durch ein Ätzwerkzeug herstellbar wäre. 8th shows an exploded view of several teeth of the comb and how they interact with the platform 1 and the support structure interact. The stationary comb 13 pull a comb 14 , which is grounded, on. To cause the comb gap 17 narrower than a minimum gap allowed by an etching tool or otherwise practical, the teeth have two areas 15 and 16 with different widths. This allows for minimal separation between the two crests 13 and 14 going through a 17 is reduced, an amount that is potentially smaller than it would otherwise be produced by an etching tool.
Die 9 und 10 stellen
die Kapazität zwischen den mit der Plattform 1 verbundenen
Zähnen und den mit den Kämmen 2.3 verbundenen
Zähnen dar. Die durch die in 8 gezeigte
Breitenänderung der bewirkten Diskontinuität wird
durch den Umstand versetzt, dass eine derartige Diskontinuität
auf beiden Seiten jedes der mit der Stütze verbundenen Zähne
existiert. Wenn die Breitenänderung bewirkt, dass die Kapazität
auf einer Seite des Kammzahns plötzlich abfällt,
wird die Kapazität auf der anderen Seite plötzlich
erhöht. So mit löschen, wie in 10 gezeigt
ist, die Diskontinuitäten einander aus und die Versetzung
der Plattform 1 ist im Wesentlichen linear als eine Funktion
der angelegten Spannung.The 9 and 10 put the capacity between those with the platform 1 connected teeth and those with the combs 2.3 connected by the teeth 8th The variation in the width of the discontinuity that is caused is shown by the fact that such a discontinuity exists on both sides of each of the teeth connected to the post. If the width change causes the capacity on one side of the comb tooth suddenly drops, the capacity on the other side is suddenly increased. So delete with, as in 10 The discontinuities are shown off each other and the displacement of the platform 1 is essentially linear as a function of the applied voltage.
11 zeigt
eine noch stärker auseinandergezogene Ansicht von Teilen
der Aufhängungsträger 7 in 6.
Die Federkonstante in der in 11 dargestellten
Y-Richtung sollte viel größer als in der dargestellten
X-Richtung sein. Dies hilft sicherzustellen, dass die Bewegung der
Plattform 1 in der zweckmäßigen Vorwärts-/Rückwärtsrichtung
erfolgt, und dass sie sich nicht senkrecht zu der beabsichtigten
Richtung bewegt über eine unerwünschte Drehbiegung der
Aufhängungsträger 7. Beispielhafte Längen
und Breiten der Aufhängungsträger sind auch gezeigt. 11 shows an even more exploded view of parts of the suspension carrier 7 in 6 , The spring constant in the in 11 Y-direction should be much larger than in the illustrated X-direction. This helps to ensure that the movement of the platform 1 in the appropriate forward / backward direction, and that it does not move perpendicular to the intended direction over undesirable torsional bending of the suspension beams 7 , Exemplary lengths and widths of the suspension beams are also shown.
Der
volle Bewegungsbereich 2X der Plattform 1 wird vorzugsweise
erzielt, indem die Plattform zentriert bleibt, wenn keine Vorspannung
angelegt ist, und sie um X in jeder Richtung bewegt wird, anstelle
einer Bewegung von bis zu 2X in eine Richtung. Es ist auch möglich,
dass der Bewegungsbereich in jeder Richtung nicht gleich sein muss.
Es ist jedoch festzustellen, dass durch Bewegen der Plattform in einer
von zwei Richtungen anstatt dass der Bewegungsbereich in einer Richtung
ist, derselbe Bewegungsbereich durch Verwendung kürzerer
Zähne an den Kämmen erzielt werden kann. Dies
ist vorteilhaft, da dies zu einer geringeren Biegung in unerwünschten
Richtungen und einer einfacheren Herstellung führt.The full range of motion 2X of the platform 1 is preferably achieved by keeping the platform centered when no bias is applied and moving it by X in each direction instead of moving it up to 2X in one direction. It is also possible that the range of motion in each direction need not be equal. It should be noted, however, that by moving the platform in one of two directions rather than the range of motion in one direction, the same range of motion can be achieved by using shorter teeth on the crests. This is advantageous because it results in less deflection in undesired directions and easier fabrication.
Zusätzlich
wird, wie 5 zeigt, das "Ziehen" in jeder
Richtung durch zwei verschiedene Reihen von verschachtelten Zähnen
erreicht, z. B. 530 und 532. Da die Reihen von
Zähnen geschichtet sind, kann jede Reihe kürzer
sein und dieselbe Ziehkraft erreichen. Dies führt dazu,
dass die Vorrichtung in der Lage ist, denselben Bewegungsbereich
innerhalb einer geringeren Größe zu erzielen.In addition, how will 5 shows "pulling" in each direction through two different rows of nested teeth, e.g. B. 530 and 532 , Since the rows of teeth are layered, each row can be shorter and achieve the same pulling force. This results in the device being able to achieve the same range of motion within a smaller size.
Im
Allgemeinen ist die Mikrobewegungsstufe 403 eine bewegbare
Plattform, die durch eine elastische Struktur gestützt
ist, die an einem oder mehreren Punkten befestigt ist, aber die
bewirkt, dass die Plattform sich als eine Folge der Elastizität
der Struktur bewegt. Während sie vorgespannt und vorteilhaft unter
Verwendung von Kämmen und der Struktur nach der vorliegenden
Offenbarung ausgebildet sind, sind die spezifischen Mittel zum Implementieren
des Vorbeschriebenen nicht auf die beschränkt, die hier beispielhaft
beschrieben sind.In general, the micromotion stage is 403 a movable platform supported by a resilient structure attached at one or more points, but which causes the platform to move as a result of the elasticity of the structure. While being preloaded and advantageously formed using combs and the structure of the present disclosure, the specific means for implementing the above are not limited to those described by way of example herein.
Nach
der Montage kann die gesamte Vorrichtung 200 auf einer
Schaltungsplatte befestigt werden, die auch einen Speicher, einen
Mikroprozessor und andere herkömmliche Komponenten und
Logik enthalten kann. In Verbindung mit einem derartigen Produkt
kann eine Tabelle mit zweckmäßigen Einstellwerten
in dem Speicher der Vorrichtung, mit der diese Abtastvorrichtung
zu verwenden ist, gespeichert werden. Insbesondere enthält
die Vorrichtung einen kleinen Temperatursensor (nicht gezeigt),
der die Temperaturinformationen zu einem Mikroprozessor liefert.
Der Laserstrahl wird eingestellt durch Anlegen verschiedener Spannungen,
um die lineare Mikrobewegungsstufe 206 zu bewegen, bis
für eine gegebene bestimmte Temperatur der heraustretende Laserstrahl
optimal fokussiert ist.After assembly, the entire device can 200 be mounted on a circuit board, which may also contain a memory, a microprocessor and other conventional components and logic. In conjunction with such a product, a table of convenient set values may be stored in the memory of the device with which this scanner is to be used. In particular, the device includes a small temperature sensor (not shown) that provides the temperature information to a microprocessor. The laser beam is adjusted by applying different voltages to the linear micromotion stage 206 until, for a given certain temperature, the emerging laser beam is optimally focused.
Die
gespeicherten Temperaturen enthalten dann jeweils eine entsprechende
Spannung im Speicher. Wenn die Vorrichtung 200 zu verwenden
ist, liest der Mikropro zessor dann die gespeicherte Temperatur aus
dem Speicher und kann den Brennpunkt der Vorrichtung durch Anlegen
einer ordnungsgemäßen, aus dem Speicher gelesenen
Spannung an die Bewegungsstufe 403 einstellen. Demgemäß kann die
Vorrichtung 200 fein eingestellt werden, um bei mehreren
unterschiedlichen Temperaturen mit dem genauen ordnungsgemäßen
Brennpunkt zu arbeiten.The stored temperatures then each contain a corresponding voltage in the memory. When the device 200 is to be used, the microprocessor then reads the stored temperature from the memory and can determine the focal point of the device by applying a proper voltage read from the memory to the step of movement 403 to adjust. Accordingly, the device 200 be adjusted to work at several different temperatures with the exact proper focus.
Bei
einem verbesserten Ausführungsbeispiel kann der Prozessor
periodisch die Temperaturablesungen selbst während des
Betriebs aktualisieren. Insbesondere kann der Mikkoprozessor periodisch den
Temperatursensor einmal pro Periode (z. B. alle zehn Minuten) lesen
und dann den Brennpunkt so aktualisieren, dass, wenn sich die Betriebsumgebung der
Vorrichtung 200 ändert, das System den Abstand zwischen
der Linse 205 und der Laserdiode 202 aktualisiert,
wodurch der emittierte Laserstrahl fokussiert gehalten wird. Alternativ
kann der Temperatursensor einfach eine Änderung der Umgebungstemperatur überwachen,
und wenn sich die Temperatur um mehr als einen vorgegebenen Schwellenwert ändert,
sendet er ein dieses anzeigendes Signal zu dem Mikroprozessor. Zu
einem derartigen Zeitpunkt wird der neue Wert verwendet, um den
Brennpunkt durch Änderung der an die lineare MEMS-Mikrobewegungsstufe 206 angelegten
Spannung neu einzustellen.In an improved embodiment, the processor may periodically update the temperature readings even during operation. In particular, the micro-processor may periodically read the temperature sensor once per period (eg, every ten minutes) and then update the focus so that as the operating environment of the device changes 200 the system changes the distance between the lens 205 and the laser diode 202 updated, whereby the emitted laser beam is kept focused. Alternatively, the temperature sensor may simply monitor a change in ambient temperature, and when the temperature changes by more than a predetermined threshold, it sends a signal indicative thereof to the microprocessor. At such time, the new value is used to adjust the focus by changing the to the linear MEMS micro-motion stage 206 reset the applied voltage.
12 zeigt
eine beispielhafte Schaltung zum Steuern der Bewegung der Mikrobewegungsstufe.
Ein Hochfrequenzsignal wird bei 1202 erzeugt und zu einem
Gleichstromsignal, das die gewünschte Position der Plattform 1 darstellt,
addiert. Die Signale werden dann wie gezeigt verstärkt
und über einen Detektor 1207, einen Komparator 1208 und
ein Tiefpassfilter 1203 zurückgeführt,
deren Funktion darin besteht, die Antwort zu linearisieren, wie
vorher erläutert wurde. Das System nach 12 arbeitet
dann als eine Rückführungsschleife, die die Tendenz
hat, die Plattform 1 zu der Position zu bewegen, die durch das
Positionssignal am Komparator 1201 spezifiziert ist. 12 shows an exemplary circuit for controlling the movement of the micromotion stage. A high frequency signal is added 1202 generates and produces a DC signal indicating the desired position of the platform 1 represents, added. The signals are then amplified as shown and via a detector 1207 , a comparator 1208 and a low-pass filter 1203 whose function is to linearize the response, as previously explained. The system after 12 then works as a return loop that has the tendency to hit the platform 1 to move to the position indicated by the position signal at the comparator 1201 is specified.
Bei
noch einem anderen Ausführungsbeispiel muss der als ein
Ergebnis der Temperatur eingestellte Parameter nicht die an die
Mikrobewegungsstufe 206, an der die Linse 205 befestigt
ist, angelegte Spannung sein, sondern kann ein unterschiedlicher
Parameter sein, der ebenfalls dieselbe Wirkung erzielt und der temperaturabhängig
ist. Beispielsweise können die Laserbefestigung 201 oder Komponenten
auf dieser als Antwort auf eine Temperaturablesung wie vorstehend
beschrieben bewegt werden. Diese und andere Variationen sind in
dem Bereich der angefügten Ansprüche eingeschlossen.In yet another embodiment, the parameter set as a result of the temperature does not need to match the micro-motion level 206 at the lens 205 is attached, applied voltage, but may be a different parameter, which also achieves the same effect and which is temperature dependent. For example, the laser attachment 201 or components thereof are moved in response to a temperature reading as described above. These and other variations are included within the scope of the appended claims.
Zusammenfassung:Summary:
Es
wird eine MEMS-Architektur (200) offenbart, die eine Bewegungsstufe
(206) aufweist, auf der eine Linse (205) befestigt
ist. Die Vorrichtung enthält einen Temperatursensor, der
Parameter speichert. Während des Betriebs wird die Temperatur
gemessen und die Bewegungsstufe wird bewegt, um sie optimal für
eine gegebene Betriebstemperatur zu positionieren.It is a MEMS architecture ( 200 ) discloses a movement stage ( 206 ), on which a lens ( 205 ) is attached. The device includes a temperature sensor that stores parameters. During operation, the temperature is measured and the movement stage is moved to optimally position it for a given operating temperature.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
-
- US 5668364 [0002] US 5668364 [0002]
-
- US 4897532 [0002] - US 4897532 [0002]
