專利名稱：磁性致動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有一繞至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向可旋轉(zhuǎn)地被支承的板的磁性致動(dòng)器。
背景技術(shù)：
存在各種附件用于磁性地驅(qū)動(dòng)微鏡。磁性驅(qū)動(dòng)裝置相對(duì)于靜電式驅(qū)動(dòng)裝置的重要優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)磁性的洛倫茲力在技術(shù)上可達(dá)到的轉(zhuǎn)矩高于借助靜電力可實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩。在專利文獻(xiàn)EP 778657B1中建議一種萬(wàn)向節(jié)式懸掛的鏡，該鏡繞兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線、 即一個(gè)內(nèi)部和一個(gè)外部的旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)地被支承。這些旋轉(zhuǎn)軸線相互垂直。在兩個(gè)萬(wàn)向節(jié)式懸掛的振動(dòng)體上為內(nèi)軸線和外軸線各設(shè)有一個(gè)線圈。磁場(chǎng)在整個(gè)芯片上近似均勻并且具有相對(duì)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線的、分別為45°的角度。為了生成磁場(chǎng)，建議兩種結(jié)構(gòu)。在第一變型中微鏡以45°角度布設(shè)在兩個(gè)硬磁體(永磁體)之間。在第二變型中使用四個(gè)具有相反極
性的磁體?？晒└鱾€(gè)軸線使用的有效磁場(chǎng)通過(guò)45°角度以因子V^減小。產(chǎn)生磁場(chǎng)的這兩
個(gè)變型意味著體積非常大的構(gòu)造。在文獻(xiàn)WO 2005/078509A2中同樣建議一種萬(wàn)向節(jié)式懸掛的鏡，該鏡繞兩個(gè)軸線可旋轉(zhuǎn)地被支承。然而在該裝置中為繞兩個(gè)軸線的驅(qū)動(dòng)設(shè)有僅一個(gè)線圈。在該線圈上不僅給出低頻的準(zhǔn)靜態(tài)的信號(hào)而且給出高頻的諧振信號(hào)。諧振信號(hào)通過(guò)所謂的“搖擺模式 (rocking mode)”激勵(lì)出內(nèi)軸線的旋轉(zhuǎn)。不同極性的永磁體和用于在45°方向上產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁通傳導(dǎo)層的相對(duì)復(fù)雜的構(gòu)造在文獻(xiàn)WO 2010/065340A2中公開(kāi)。垂直于各個(gè)軸線的有效磁場(chǎng)同樣以因子V^減小。在文獻(xiàn)DE 102008042;346A1中和在EP 1858141 A2中建議一些結(jié)構(gòu)，以便產(chǎn)生垂直于準(zhǔn)靜態(tài)軸線的磁場(chǎng)分量或者說(shuō)力矩，使得在施加高頻交變場(chǎng)時(shí)激發(fā)出圍繞垂直于準(zhǔn)靜態(tài)軸線的軸線4b的諧振運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)通過(guò)洛倫茲力驅(qū)動(dòng)的微鏡的該實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)單向的磁場(chǎng)，這些磁場(chǎng)在芯片表面的平面中延伸。從優(yōu)選方向的偏離是不完美的實(shí)施方案。技術(shù)上的努力集中在減小這些不完美的實(shí)施方式。為了實(shí)現(xiàn)具有盡可能高的單向性的高磁場(chǎng)，所使用的磁體-磁通導(dǎo)體結(jié)構(gòu)體積比較大。在出片反文獻(xiàn)"Silicon scanning mirror of two DOF with compensation current routing"；Si-Hong Ahn and Yong-Kweon Kim ； J. Micromech. Microeng. 14(2004) 1455-1461 中建議一種徑向?qū)ΨQ的磁場(chǎng)，以便實(shí)現(xiàn)雙軸的微掃描器。該徑向?qū)ΨQ的場(chǎng)通過(guò)一個(gè)磁體實(shí)現(xiàn)，該磁體的磁化方向垂直于芯片平面。該構(gòu)造由此比較簡(jiǎn)單，這在制造成本方面是個(gè)優(yōu)點(diǎn)。磁力線的噴泉形的走向含有在芯片平面中延伸的徑向分量。僅僅這些分量在技術(shù)上是可利用的，而其它分量一部分不可利用，一部分甚至導(dǎo)致不希望的橫向力。在該出版文獻(xiàn)中證明可利用的磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.1T。在出版文獻(xiàn) “Electromagnetic Two-Dimensional Scanner Using Radial Magnetic Field ；Chang-Hyeon Ji,Member，IEEE，Moongoo Choi，Sang-Cheon KimiKi-ChangSong,Jong-Uk Bu,Member,IEEE,and Hyo-Jin Nam JOURNAL OF MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS,VOL. 16，NO. 4，AUGUST 2007”中通過(guò)兩個(gè)磁體的結(jié)構(gòu)提高了磁場(chǎng)。中間的圓柱形的磁體在此被一個(gè)極性相反的環(huán)形磁體包圍，該圓柱形的磁體的磁化方向垂直于芯片表面。 兩個(gè)磁體固定在盤(pán)形的鐵板上，由此磁通量的一部分被引回。通過(guò)該結(jié)構(gòu)將可利用的磁場(chǎng)提高直到0. 5T。但是該構(gòu)造與在基于單向磁場(chǎng)工作的掃描器中相似地是費(fèi)勁的。在求取微鏡的制造價(jià)格時(shí)要考慮封裝。在組裝期間磁體的裝配在此被當(dāng)成是非常耗費(fèi)成本的。尤其是不同極性的磁體的裝配由于相互排斥而導(dǎo)致在裝配期間的較高的耗費(fèi)。如果使用具有一個(gè)磁化方向的硬磁體，例如在磁軛的情況下，磁化可以在裝配之后進(jìn)行，這將顯著地減小耗費(fèi)和由此降低成本。

發(fā)明內(nèi)容
所建議的結(jié)構(gòu)的目的是，使懸掛在至少一個(gè)彈簧上的板繞至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線從一個(gè)平面中旋轉(zhuǎn)出來(lái)。在該板上可以例如設(shè)置微鏡。力的產(chǎn)生通過(guò)洛倫茲力實(shí)現(xiàn)。一方面，為了實(shí)現(xiàn)用于這些結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)的足夠力，可利用的磁場(chǎng)應(yīng)當(dāng)盡可能高。可利用的磁場(chǎng)應(yīng)當(dāng)在此盡可能地貼近在整個(gè)印制導(dǎo)體上方。為了產(chǎn)生相同的力，較小的磁場(chǎng)必須通過(guò)較高的電流、更多的印制導(dǎo)體或者印制導(dǎo)體至旋轉(zhuǎn)軸線的更大距離來(lái)補(bǔ)償，這本身隱含了不同缺點(diǎn)。過(guò)高的電流會(huì)導(dǎo)致過(guò)度的加熱，至旋轉(zhuǎn)軸線的過(guò)大距離與較大的結(jié)構(gòu)形式是相同的，過(guò)大數(shù)量的匝提高了內(nèi)電阻。另一方面，首先裝配成本應(yīng)當(dāng)?shù)?，因?yàn)檠b配成本占整個(gè)價(jià)值創(chuàng)造的份額高。因?yàn)樵诓逖b過(guò)程期間磁體的操縱是非常費(fèi)勁且易受干擾的，所以一定需要的是，僅使用一個(gè)磁體， 該磁體能夠在制造工藝結(jié)束時(shí)被磁化。問(wèn)題的重點(diǎn)是準(zhǔn)靜態(tài)地工作的系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。因?yàn)樵跍?zhǔn)靜態(tài)的偏轉(zhuǎn)時(shí)所需的力視系統(tǒng)的品質(zhì)而定在諧振偏轉(zhuǎn)的數(shù)量級(jí)之上多個(gè)數(shù)量級(jí)，所以該實(shí)現(xiàn)方式根據(jù)經(jīng)驗(yàn)明顯更困難。原則上也應(yīng)當(dāng)能夠通過(guò)所建議的磁體驅(qū)動(dòng)裝置諧振地激勵(lì)該結(jié)構(gòu)。包括磁體在內(nèi)的整個(gè)結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)具有盡可能小的結(jié)構(gòu)大小。包括磁通導(dǎo)體在內(nèi)的磁體單元的高度應(yīng)當(dāng)位于幾個(gè)毫米的數(shù)量級(jí)中。該結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)大小和簡(jiǎn)單度應(yīng)當(dāng)能夠?qū)崿F(xiàn)成批的、尤其是在晶片復(fù)合體中的制造。根據(jù)本發(fā)明為此建議一種具有繞至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)地被支承的板的磁性致動(dòng)器和一種設(shè)置在板下方的磁體結(jié)構(gòu)。該磁體結(jié)構(gòu)在此包括一由磁通傳導(dǎo)材料制成的U 形軌和一硬磁體，該硬磁體位于該軌中并且該硬磁體的磁化方向垂直于軌開(kāi)口。磁體結(jié)構(gòu)的主延伸方向位于軌的縱向上。該磁體結(jié)構(gòu)在這里被稱為磁體弓形件。該板具有主延伸平面。該旋轉(zhuǎn)軸線平行于主延伸平面。板平行于主延伸平面具有至少一個(gè)導(dǎo)體回線。磁體結(jié)構(gòu)以軌開(kāi)口向著板定向，兩個(gè)主延伸方向相互重合。板通過(guò)導(dǎo)體回線的通電而可繞至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線偏轉(zhuǎn)。有利地，在根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在同時(shí)簡(jiǎn)單且由此成本有利的構(gòu)造中通過(guò)高的磁場(chǎng)強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)高的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。除了使用僅一個(gè)具有磁化方向的磁體之外，在這里磁通傳導(dǎo)材料的U形軌的制造可容易地且成本有利地大批量實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明優(yōu)選地涉及實(shí)現(xiàn)單軸的鏡。
微鏡應(yīng)當(dāng)用在移動(dòng)電話中，在移動(dòng)電話中存在對(duì)磁場(chǎng)敏感的元件例如磁通量閘門(mén)羅盤(pán)。因此要盡可能在很大程度上減小漏磁場(chǎng)。與已知的設(shè)計(jì)方案相比，通過(guò)帶有磁通導(dǎo)體的硬磁體的U形的屏蔽至少在三側(cè)上將磁場(chǎng)降低到非臨界的程度。在端側(cè)上僅排出小的磁場(chǎng)，因?yàn)榇呕较蚱叫杏陂_(kāi)口延伸。因此基本上僅保留垂直地從弓形件開(kāi)口排出的磁場(chǎng)方向。因?yàn)槁┐艌?chǎng)僅在一個(gè)方向上排出，所以可以將漏磁場(chǎng)定位在一個(gè)非臨界的方向上，在該非臨界的方向上不存在敏感的構(gòu)件。變換地或附加地，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的屏蔽將漏磁場(chǎng)降低到可接受的程度。為了實(shí)現(xiàn)最大的轉(zhuǎn)矩，有利的是，首先導(dǎo)體回線具有至旋轉(zhuǎn)軸線的最大距離，其次磁場(chǎng)在該位置上最大。與通過(guò)圓形或環(huán)形的磁體實(shí)現(xiàn)的徑向?qū)ΨQ的場(chǎng)相比，所建議的結(jié)構(gòu)形式具有可利用的磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)在整個(gè)長(zhǎng)度上在至旋轉(zhuǎn)軸線的距離相同時(shí)具有均勻的大的值。尤其由此附加地得到設(shè)計(jì)自由度。通過(guò)該結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單延長(zhǎng)能夠增大轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明的其它有利的設(shè)計(jì)方案寫(xiě)在從屬權(quán)利要求中。


圖Ia示意地示出現(xiàn)有技術(shù)中的、具有可旋轉(zhuǎn)的板的磁軛。圖Ib示意地示出現(xiàn)有技術(shù)中的具有用于電驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)體回線的可旋轉(zhuǎn)的板。圖加和2b示意地示出根據(jù)本發(fā)明的磁性致動(dòng)器的第一實(shí)施例，該磁性致動(dòng)器具有一磁體弓形件和一在一軸線上可旋轉(zhuǎn)的板。圖3示意地示出帶有兩個(gè)導(dǎo)體回線的、在一軸線上可旋轉(zhuǎn)的板。圖4示出在一軸線上可旋轉(zhuǎn)的板在電流流過(guò)的導(dǎo)體回線上的力作用的情況下的傾斜。圖5在圖表中示出在至旋轉(zhuǎn)軸線的不同距離中在磁體上方的磁通量。圖6示出在敞開(kāi)側(cè)具有磁通傳導(dǎo)塊的磁體弓形件。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的磁性致動(dòng)器，該磁性致動(dòng)器具有一磁體弓形件并且具有設(shè)有中心彈簧懸掛裝置的可旋轉(zhuǎn)的板。圖8示出具有根據(jù)本發(fā)明的磁性致動(dòng)器和磁通導(dǎo)體屏蔽裝置的雙鏡系統(tǒng)的構(gòu)造。
具體實(shí)施例方式圖Ia示意地示出一在現(xiàn)有技術(shù)中的具有可旋轉(zhuǎn)的板的磁軛。一種在現(xiàn)有技術(shù)中已知的結(jié)構(gòu)形成磁軛，能實(shí)現(xiàn)用于基于洛倫茲力工作的微鏡的磁場(chǎng)30。圖Ia示出由軟磁性磁通導(dǎo)體制成的、具有單一間隙的常規(guī)磁軛20。在該間隙中存在一可旋轉(zhuǎn)的板3，鏡和一個(gè)導(dǎo)體回線位于該板上。如果導(dǎo)體回線被通電，即被電流流過(guò)，則在由磁軛產(chǎn)生的單向磁場(chǎng)中一轉(zhuǎn)矩作用在該板上。因?yàn)殡娏鞣较蛟谳S線的兩側(cè)具有不同的方向，所以人們獲得一個(gè)繞該軸線的相同指向的力矩。圖Ib為此示意性地示出現(xiàn)有技術(shù)中的具有用于電驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)體回線10的可旋轉(zhuǎn)的板3。在該板的簡(jiǎn)單實(shí)施方案中，磁軛允許鏡繞一軸線4傾斜。該軸線在現(xiàn)有技術(shù)中已知的實(shí)施方案中準(zhǔn)靜態(tài)地工作。人們從軛-結(jié)構(gòu)形式出發(fā)，由不同的邊界條件得到該結(jié)構(gòu)的垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的最小寬度。為了使該軛能夠承載磁通量，側(cè)臂20的最小壁厚是必須的。為了使磁場(chǎng)在希望的方向上轉(zhuǎn)向，極靴21的一定程度的最小寬度是必須的。為了固定該可旋轉(zhuǎn)的板，需要一個(gè)框架。該框架具有一最小寬度，以便保證所需的堅(jiān)固性。如果必須保護(hù)該鏡免受腐蝕，或者為了使該鏡在諧振運(yùn)行模式中由于所希望的高品質(zhì)而在負(fù)壓中運(yùn)行，需要一個(gè)更寬的框架。為了達(dá)到所需的轉(zhuǎn)矩，印制導(dǎo)體至旋轉(zhuǎn)軸線的最小距離是必須的。圖2示意地示出根據(jù)本發(fā)明的磁性致動(dòng)器的第一實(shí)施例，該磁性致動(dòng)器具有一磁體弓形件和一在一軸線上可旋轉(zhuǎn)的板。一在芯片平面中、即在板的主平面中軸對(duì)稱的磁場(chǎng)能夠以顯著更緊湊的結(jié)構(gòu)形式、例如在磁體弓形件中實(shí)現(xiàn)，該板優(yōu)選由半導(dǎo)體材料、特別優(yōu)選由硅制成。磁體2位于芯片下方，其磁化方向垂直于芯片表面。該磁體位于由磁通傳導(dǎo)材料制成的U形軌1內(nèi)。磁力線30以兩個(gè)離散輥的形式延伸遠(yuǎn)離磁體表面。在xy平面中、即在可旋轉(zhuǎn)的板的主平面中延伸的力線的分量對(duì)于ζ方向上的力是可用的。通過(guò)U形軌1的精確形狀能夠操縱磁力線。為了實(shí)現(xiàn)最大的轉(zhuǎn)矩，在xy平面中延伸的力線份額在芯片邊緣上最大化，因?yàn)橛≈茖?dǎo)體10定位在該區(qū)域中，以便實(shí)現(xiàn)最大的可能的轉(zhuǎn)矩。圖2b補(bǔ)充地、示意性地以俯視圖示出磁體弓形件和一通過(guò)磁體弓形件產(chǎn)生的軸對(duì)稱的離散磁場(chǎng)。為了產(chǎn)生使板3從該平面中旋轉(zhuǎn)出來(lái)的轉(zhuǎn)矩，兩個(gè)印制導(dǎo)體回線實(shí)施在該板的關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)置的半邊上并且在顛倒的、即相反的旋轉(zhuǎn)方向上被通電。圖3示意性地示出具有兩個(gè)導(dǎo)體回線的、在一軸線4上可旋轉(zhuǎn)的板。通過(guò)兩個(gè)導(dǎo)體回線10a、10b分別產(chǎn)生一個(gè)向上的力和一個(gè)關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸線4相對(duì)置地向下的力?；鼐€IOa和IOb的端側(cè)20在此不在該板上作用垂直力，因?yàn)樵谶@里磁場(chǎng)和電流方向平行地延伸。引回至該板中心的印制導(dǎo)體引起一個(gè)力，該力與所希望的垂直地作用在該板上的力起反作用。但是由于至旋轉(zhuǎn)軸線的距離小并且在xy平面中的磁場(chǎng)明顯更小，量值是可忽略的。在所建議的由一個(gè)軸對(duì)稱的B場(chǎng)(B-Feld)和板上的兩個(gè)導(dǎo)體回線組成的結(jié)構(gòu)中總體上與在一個(gè)導(dǎo)體回線和一個(gè)單向B場(chǎng)時(shí)一樣得到一個(gè)繞軸線4的、在第一級(jí)近似中相同大小的轉(zhuǎn)矩。如果兩個(gè)導(dǎo)體回線在相同的旋轉(zhuǎn)方向上被通電，則端側(cè)20引起一個(gè)總轉(zhuǎn)矩，該總轉(zhuǎn)矩繞第二旋轉(zhuǎn)軸線30作用在板上。所建議的結(jié)構(gòu)的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是與敞開(kāi)的磁體相比更小的漏磁場(chǎng)。除弓形件的開(kāi)口的方向之外，磁體通過(guò)磁通導(dǎo)體屏蔽，這顯著地減小了漏磁場(chǎng)。因?yàn)槁┐艌?chǎng)僅在一個(gè)方向上出現(xiàn)，存在通過(guò)精心設(shè)計(jì)的定向或者通過(guò)有針對(duì)性的屏蔽使漏磁場(chǎng)的不利作用最小化的可能性。與敞開(kāi)的磁體相比，弓形件開(kāi)口的方向上的漏磁場(chǎng)也減小，因?yàn)閳?chǎng)的大部分已經(jīng)被引入到磁通導(dǎo)體中。圖4示出在電流流過(guò)的導(dǎo)體回線上的力作用下在一軸線上可旋轉(zhuǎn)的板的傾斜。在橫截面中示意性地示出在磁場(chǎng)中傾斜的板和力線的走向?？煽吹降氖?，力線密度隨著至磁體表面的距離的減小而增大，即洛倫茲力隨著印制導(dǎo)體至磁體表面的距離減小而上升。如果取一個(gè)具有4mm寬度且繞旋轉(zhuǎn)軸線振動(dòng)7°的板，則印制導(dǎo)體向上移動(dòng)約 200 μ m并且在相對(duì)置的側(cè)向下移動(dòng)約200 μ m。在計(jì)算最大偏轉(zhuǎn)點(diǎn)的力時(shí)必須從零位出發(fā)考慮上方和下方200 μ m處的場(chǎng)強(qiáng)。所建議的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，在板的靠近磁體的部分上的力的增加比在板的其它部分上的力的減小更強(qiáng)烈。由此，有效的轉(zhuǎn)矩在總體上隨著偏轉(zhuǎn)的增加而增加。圖5以圖表示出在至旋轉(zhuǎn)軸線的不同距離時(shí)磁體上方的磁通。示出了沿著感興趣的X方向直接在磁體上方和在磁體上方300 μ m、600 μ m和900 μ m的距離上的磁通密度。正負(fù)號(hào)的變化意味著磁體方向改變。
圖6示出一個(gè)在敞開(kāi)側(cè)上具有磁通傳導(dǎo)塊的磁體弓形件。磁體的上表面上的磁體 傳導(dǎo)塊23増加從極核排出的場(chǎng)強(qiáng)。在力線離開(kāi)極核的表面上能夠?qū)崿F(xiàn)2特斯拉，因?yàn)檐洿?性材料能夠被磁化直至該磁通密度。與之相反，由硬磁性材料制成的永磁體最多能以最大 1.4T飽和。通過(guò)增加的磁化強(qiáng)度在從材料排出時(shí)能夠増加印制導(dǎo)體位置上的場(chǎng)強(qiáng)。同時(shí)該 磁場(chǎng)導(dǎo)致在χ方向上的更高的份額，這導(dǎo)致在可旋轉(zhuǎn)的板的平面中的磁場(chǎng)分量増加。以下計(jì)算包含對(duì)根據(jù)本發(fā)明的具有磁體弓形件和可運(yùn)動(dòng)的板的磁性致動(dòng)器的內(nèi) 電阻和最大功率的估計(jì)。Iffindung= 2 * (4e-3m+2e-3m)12e_3mw * t= 50e-6 * 4e_62e_10m2R= 2nrl/wt = 2 * 5 * 1，7e_8Wm * 12e-3m/2e_10m2IOffF= nIBI= 5 * 5e_2A * 5e_lT * 4e_3m+0，5mNFgegen = nIBI= 5 * 5e_2A * 0，5e_lT * 4e_3m-0，05mNM= +0，5mN * 3. 5e_3m1. 75 μ NmMgegen-0，05mN * 0. 5e_3m-0，025 μ NmWmax7fflittel= 5e-2A2 * IOff25/8mff在以上段落中描述了內(nèi)電阻和最大功率(在最大角偏差吋)的概略計(jì)算。這由 0. 5T的平均磁場(chǎng)出發(fā)。還假設(shè)具有5匝的銅(Cu)線圈，其中，印制導(dǎo)體的高度假設(shè)為4μπι 并且寬度假設(shè)為50 μ m。對(duì)于這些假設(shè)，人們對(duì)于兩個(gè)線圈得到10 Ω的輸入電阻和25mW的 最大功率。平均功率為約8mW。具有磁體弓形件和可運(yùn)動(dòng)的板的磁性致動(dòng)器的所述實(shí)施方案可以作為驅(qū)動(dòng)器用 于準(zhǔn)靜態(tài)的鏡以及用于諧振鏡。對(duì)于通常在較高頻率中工作的諧振鏡的設(shè)計(jì)，必須使用更 加剛性的彈簧并且質(zhì)量或者說(shuō)慣性矩必須相適配。產(chǎn)生抵抗板從平面中旋轉(zhuǎn)的反カ的彈簧可以構(gòu)造為不同類(lèi)型。最簡(jiǎn)單的形式是扭 轉(zhuǎn)彈簧。但是此外也可以使用其它彈簧，例如曲折形彈簧、彎曲彈簧或者漸進(jìn)式彈簧，只要 它們?cè)试S板繞軸線4旋轉(zhuǎn)即可。本發(fā)明的ー個(gè)方面是漏磁場(chǎng)的減小。具有3mm棱邊尺寸的敞開(kāi)磁體在Imm的距離 上在其磁化方向上具有約0. 5T的漏磁場(chǎng)。通過(guò)磁通導(dǎo)體引導(dǎo)磁場(chǎng)，即磁通導(dǎo)體外部的漏磁 場(chǎng)被減小。磁體弓形件就此而言是用于減小漏磁場(chǎng)的適當(dāng)結(jié)構(gòu)，因?yàn)槠淦帘瘟顺渭?敞開(kāi)側(cè)之外的所有側(cè)。在単一的磁體弓形件時(shí)求得的漏磁場(chǎng)在Imm的距離上在被屏蔽的底 部區(qū)域中為ImT并且在弓形件的敞開(kāi)區(qū)域上方為20mT。如在圖6中所示，通過(guò)磁體2的敞開(kāi)側(cè)上的一個(gè)磁通導(dǎo)體層23能夠減小磁力線的 排出。磁通導(dǎo)體層23可以整面地或者結(jié)構(gòu)化地涂覆在極核2上。換言之，從磁體的端側(cè)排 出的力線被磁通導(dǎo)體塊聚集并且在磁體弓形件1的方向上引導(dǎo)。通過(guò)所建議的結(jié)構(gòu)能夠在數(shù)量級(jí)上減小漏磁場(chǎng)。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的具有磁體弓形件且具有可旋轉(zhuǎn)的、帶有中心彈簧懸掛裝置 的板的磁性致動(dòng)器。可旋轉(zhuǎn)的板3的支承結(jié)構(gòu)的可能形式例如是中心的彈簧懸掛裝置40， 例如在該實(shí)施例中所示那樣。這樣的中心的彈簧懸掛裝置可以設(shè)計(jì)成使得板3在ー個(gè)方向 上或者在多個(gè)方向上的傾斜是可能的。板3例如也通過(guò)ー個(gè)自己的殼體50包圍。殼體材 料選擇成使得其可以被致動(dòng)器的磁場(chǎng)穿過(guò)并且由此可驅(qū)動(dòng)設(shè)置在殼體50中的板3繼續(xù)作傾斜運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的一個(gè)附加的方面是創(chuàng)造一個(gè)具有作為驅(qū)動(dòng)器的致動(dòng)器的、至少在一軸線上可運(yùn)動(dòng)的、可驅(qū)動(dòng)的微鏡。為此，在根據(jù)本發(fā)明的磁性致動(dòng)器的上述實(shí)施例中描述的板3 構(gòu)造為具有鏡反射表面的板或者至少在板3的背對(duì)磁體弓形件開(kāi)口的側(cè)上設(shè)有鏡元件或者布設(shè)有鏡反射材料。在圖7的實(shí)施例中在此附加地將殼體50的材料選擇為對(duì)于要反射的光束是可透過(guò)的。本發(fā)明的一個(gè)附加的方面是創(chuàng)造一種用于驅(qū)動(dòng)微鏡的磁性致動(dòng)器。圖8示出具有根據(jù)本發(fā)明的磁性致動(dòng)器和磁通導(dǎo)體屏蔽裝置的雙鏡系統(tǒng)。示出了一個(gè)激光器100形式的光源，該光源發(fā)出光束110。光束110被第一鏡200反射。鏡200根據(jù)本發(fā)明被磁性地驅(qū)動(dòng)并且為此具有一磁體弓形件、一磁性驅(qū)動(dòng)的鏡元件220和一磁通導(dǎo)體屏蔽裝置230。光束 110隨后被一受驅(qū)動(dòng)的第二鏡300反射。這些可運(yùn)動(dòng)的鏡反射光束110，使得能夠在投影面上繪出一個(gè)二維的光圖案120。由此可以例如實(shí)現(xiàn)一個(gè)光學(xué)的成像系統(tǒng)或者一個(gè)所謂的光學(xué)的2D掃描器。從雙鏡結(jié)構(gòu)出發(fā)，如其在圖8中所示，可以減小第一鏡的向著磁體弓形件的敞開(kāi)側(cè)的漏磁場(chǎng)，其方式是一個(gè)屏蔽板形式的磁通導(dǎo)體塊230固定在相對(duì)置的印制電路板400 上，在那里有第二鏡，該第二鏡具有一個(gè)垂直于第一鏡的旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)軸線。磁通導(dǎo)體塊 230阻止例如力線排出到例如對(duì)于漏磁場(chǎng)敏感的電子構(gòu)件500所在的區(qū)域中。距離保持裝置27阻止磁力導(dǎo)致磁體弓形件和屏蔽裝置230的相互吸引。
權(quán)利要求
1.磁性致動(dòng)器，具有一板C3)和一磁體弓形件，所述板繞至少一個(gè)第一旋轉(zhuǎn)軸線(4)可旋轉(zhuǎn)地被支承，所述磁體弓形件設(shè)置在所述板C3)下方，其中，所述板C3)具有一主延伸平面，其中，所述旋轉(zhuǎn)軸線(4)平行于所述主延伸平面，其中，所述板(3)平行于所述主延伸平面具有至少一個(gè)導(dǎo)體回線(10，10a，10b)，其中，所述磁體弓形件具有一U形的、傳導(dǎo)磁通的軌(1)和一硬磁體O)，該硬磁體的磁化垂直于U形開(kāi)口，其中，所述磁體弓形件和所述板C3)相互對(duì)齊，使得所述磁體弓形件的開(kāi)口指向所述板(3)的主延伸平面，其中，所述U形的、傳導(dǎo)磁通的軌(1)具有一平行于所述第一旋轉(zhuǎn)軸線(4)的主延伸方向，其中，所述板⑶通過(guò)對(duì)所述至少一個(gè)導(dǎo)體回線(10，10a，IOb)的通電能繞所述至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線(4)偏轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性致動(dòng)器，其特征在于，所述板(3)平行于所述主延伸平面具有兩個(gè)導(dǎo)體回線(10a，10b)，其中，所述板C3)通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)軸線(4)分開(kāi)地具有兩個(gè)在所述主延伸平面中的面區(qū)域，一個(gè)導(dǎo)體回線(IOa)設(shè)置在其中一個(gè)面區(qū)域中并且另一個(gè)導(dǎo)體回線(IOb)設(shè)置在另一個(gè)面區(qū)域中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁性致動(dòng)器，其特征在于，通過(guò)使兩個(gè)導(dǎo)體回線在相反的方向上通電，在所述可旋轉(zhuǎn)地被支承的板C3)上能產(chǎn)生一繞所述第一旋轉(zhuǎn)軸線的轉(zhuǎn)矩。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的磁性致動(dòng)器，其特征在于，所述磁體弓形件具有一硬磁體O)，其中，在所述硬磁體O)的敞開(kāi)側(cè)上涂覆有一整面的或一結(jié)構(gòu)化的磁通傳導(dǎo)層(23)。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的磁性致動(dòng)器，其特征在于，一屏蔽裝置(230)通過(guò)一距離保持裝置07)固定地設(shè)置成與所述磁體弓形件的開(kāi)口相對(duì)，使得向著所述磁體弓形件的敞開(kāi)側(cè)的漏磁場(chǎng)由此減小。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的磁性致動(dòng)器，其特征在于，所述板(3)借助扭轉(zhuǎn)彈簧、曲折形彈簧、彎曲彈簧或漸進(jìn)式彈簧繞所述至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線(4)可旋轉(zhuǎn)地被支承。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的磁性致動(dòng)器，其特征在于，所述板C3)通過(guò)一中心的彈簧懸掛裝置GO)固定，該中心的彈簧懸掛裝置允許所述板C3)在至少一個(gè)方向上傾斜。
8.具有根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的致動(dòng)器的微鏡，其中，可旋轉(zhuǎn)地被支承的所述板( 在所述主延伸平面中配設(shè)有一鏡反射表面或至少在所述板( 的背對(duì)所述磁體弓形件的開(kāi)口的側(cè)上設(shè)有一鏡元件或布設(shè)有鏡反射材料。
9.具有至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求8的第一微鏡和一第二鏡的雙鏡系統(tǒng)，其中，該結(jié)構(gòu)是一 2D掃描器，其中，所述第二鏡具有一垂直于所述第一微鏡的第一旋轉(zhuǎn)軸線的旋轉(zhuǎn)軸線，其中，所述第二鏡設(shè)置成與所述第一微鏡相對(duì)，使得照射所述鏡的激光束能在兩個(gè)方向上偏轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有板(3)和磁體弓形件的磁性致動(dòng)器，板繞至少一個(gè)第一旋轉(zhuǎn)軸線(4)可旋轉(zhuǎn)地被支承，磁體弓形件設(shè)置在板(3)下方，其中，板(3)具有主延伸平面，旋轉(zhuǎn)軸線(4)平行于主延伸平面，板(3)平行于主延伸平面具有至少一個(gè)導(dǎo)體回線(10，10a，10b)，磁體弓形件具有U形的、傳導(dǎo)磁通的軌(1)和硬磁體(2)，硬磁體的磁化垂直于U形開(kāi)口，磁體弓形件和板(3)相互對(duì)齊，使得磁體弓形件的開(kāi)口指向板(3)的主延伸平面，U形的、傳導(dǎo)磁通的軌(1)具有平行于第一旋轉(zhuǎn)軸線(4)的主延伸方向，板(3)通過(guò)對(duì)至少一個(gè)導(dǎo)體回線(10，10a，10b)的通電能繞至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線(4)偏轉(zhuǎn)。本發(fā)明此外涉及一種具有這樣的磁性致動(dòng)器的微鏡以及一種具有至少一個(gè)這樣的微鏡的雙鏡系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G02B26/08GK102570766SQ20111040404
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月8日
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