[实用新型]一种三维电磁悬浮微镜

说明书

技术领域

本实用新型涉及微机电系统中的微镜角度调节领域，特别是涉及一种三维电磁悬浮微镜。

背景技术

MEMS即微机电系统(Microelectro Mechanical Systems)，是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域，经过四十多年的发展，已成为世界瞩目的重大科技领域之一。它涉及电子、机械、材料、物理学、化学、生物学、医学等多种学科与技术，具有广阔的应用前景。利用微加工技术制造出微型器件并进行相应处理电路设计，可广泛应用于传感器和驱动器中。MEMS微镜是其中的一个典型应用，主要原理是控制微镜和入射光之间的入射角以控制光线的偏转方向，被广泛用于光纤相位调制器、光学衰减器、光谱仪、光开关等领域。

为使MEMS微镜能倾斜一定角度，现有的方法一般是把MEMS微镜安装在扭转梁上，在直流电压的静电驱动下使扭转梁偏转，从而带动微镜旋转一定的角度，改变与入射光之间的入射角度。受机械扭转梁刚度限制，这种方法最多实现±20°范围旋转角，且无法实现微镜三自由度偏转。

实用新型内容

为了解决现有技术所存在的技术问题，本实用新型提供一种三维电磁悬浮微镜，采用电磁悬浮结合静电驱动技术实现微镜的轴向大尺度旋转和径向旋转，实现三维成像，尤其是轴向±180度范围大旋转角度成像。

本实用新型是这样实现的，一种三维电磁悬浮微镜，包括定子和转子，所述定子包括若干块轴向旋转驱动电极、若干块径向旋转驱动电极、公共电极、悬浮线圈、稳定线圈及引脚，若干块轴向旋转驱动电极呈环形分布于定子上，若干块径向旋转驱动电极呈环形分布于定子上，公共电极为圆形；悬浮线圈分布于轴向旋转驱动电极所在圆环的外周，稳定线圈分布于悬浮线圈的外周；所述引脚沿着定子的径向引出；所述转子中心设有反射镜。

优选地，所述径向旋转驱动电极所在的圆环大于公共电极所在的圆，小于轴向旋转驱动电极所在的圆环。

优选地，所述三维电磁悬浮微镜还包括电容检测电路、控制器和控制极板；所述控制极板与轴向旋转驱动电极、径向旋转驱动电极连接；所述电容检测电路与控制极板连接，用于获取转子实际转角，并与参考转角比较以获取误差值；所述控制器包括轴向旋转控制器、径向旋转控制器；所述误差值经过轴向旋转控制器后获得电压ΔV₁，经过径向转动控制器后输出电压ΔV₂～ΔV₃，再分别和预载电压V_b叠加后获得施加在控制极板上的控制电压信号V₁～V₇，其中V₁～V₃为轴向旋转控制电压，V₄～V₇为径向旋转控制电压。

优选地，所述定子上设有3个均分于定子所在平面的夹角为120°的引脚间隙，所述引脚沿着定子的径向从引脚间隙引出。

优选地，所述定子为金属平面结构。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

在磁悬浮微镜系统中，转子悬浮在腔体中央时，对轴向旋转驱动电极加电控制转子带动反射镜旋转到指定角度，改变入射光的传播方向，从而改变反射光的传播方向，实现了轴向±180度范围大旋转角度变化。同时可对径向旋转驱动电极加电控制，实现径向旋转角度变化。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的微转角闭环控制原理图；

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例