[发明专利]一种基于径向磁场分布的MEMS微镜

说明书

本发明公开了一种基于径向磁场分布的MEMS微镜，包括基板、外框架、内框架、镜面、第二扭转轴和第一扭转轴；外框架和内框架均为两个半圆组成的圆环，同一框架的两个半圆端部之间间隙设置，镜面设置在内框架中，内框架设置在外框架中；内框架与镜面通过第一扭转轴转动连接，外框架与基板通过第二扭转轴转动连接；镜面下方设置第一磁铁和第二磁铁，第一磁铁和第二磁铁间隙设置，第一磁铁磁极方向为轴向，第一磁铁和第二磁铁磁极方向相反；内框架朝向第一磁铁的一面设置有第一线圈，第一线圈以内框架的间隙处为界分为两部分，每部分均呈蛇形折叠状绕内框架半圆处分布形成回路；外框架朝向第一磁铁的一面设置有第二线圈，第二线圈为圆环形。

技术领域

本发明属于微机电领域，涉及一种基于径向磁场分布的MEMS微镜。

背景技术

激光雷达系统是一种以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统，综合了激光器技术、光电子技术、微芯片技术和光学技术等多种先进的技术。随着近几年无人驾驶与自主驾驶渐渐成为研究热点，激光雷达因具有扫描速度快、精度高、相比微波雷达体积小重量轻和抗干扰能力强等优点被迅速地应用在汽车的无人驾驶、复杂地形的勘探检测以及城市建筑的三维建模等领域。

MEMS激光雷达其中一个重要的光学器件——MEMS微镜，属于一种光学MEMS执行器芯片，可以在驱动作用下对激光光束进行偏转、调制、开启闭合及相位控制。

现有的电磁MEMS微镜，磁场放置方式大多采用与微镜成斜45°，磁场的X、Y分量分别提供微镜两个轴所需的驱动力矩，这种方式磁场未得到充分利用，从而使驱动力矩受限，微镜无法获得较大偏转角。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于径向磁场分布的MEMS微镜，在微镜下方产生径向磁场实现微镜驱动，有效的提高了驱动力矩。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种基于径向磁场分布的MEMS微镜，包括基板、外框架、内框架、镜面、第二扭转轴和第一扭转轴；

外框架、内框架和镜面均共面，且均平铺在基板上，外框架和内框架均为两个半圆组成的圆环，同一框架的两个半圆端部之间间隙设置，镜面设置在内框架中，内框架设置在外框架中；内框架与镜面通过第一扭转轴转动连接，外框架与基板通过第二扭转轴转动连接；

镜面下方设置有圆柱体的第一磁铁，第一磁铁周面外部设置有圆环体的第二磁铁，第一磁铁和第二磁铁间隙设置，镜面、第一磁铁和第二磁铁同心设置，第一磁铁磁极方向为轴向，第一磁铁和第二磁铁磁极方向相反；

内框架朝向第一磁铁的一面设置有第一线圈，第一线圈以内框架的间隙处为界分为两部分，每部分均呈蛇形折叠状绕内框架半圆处分布形成回路；外框架朝向第一磁铁的一面设置有第二线圈，第二线圈为圆环形。

优选的，第一转轴和第二转轴的轴向垂直。

优选的，镜面与内框架之间设置有加强筋，加强筋为两个半圆筋组成的圆环，两个半圆筋端部之间间隙设置，加强筋与镜面通过第一扭转轴转动连接。

优选的，第二扭转轴为蛇形折叠结构。

优选的，第一扭转轴为直梁结构。

优选的，第二线圈位于第一磁铁和第二磁铁的间隙处。

优选的，镜面表面镀有反射薄膜。

进一步，反射薄膜材质为金或铝。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：