[发明专利]一种动态形变可控微镜

说明书

本发明涉及一种动态形变可控微镜，所述微镜包括：外镜，所述外镜具有第一结构；内镜，所述外镜具有第二结构；所述第一结构和第二结构相互分离，且通过具有第三结构的连接机构连接；所述第一结构，第二结构，第三结构是通过在晶圆表面上蚀刻具有第四结构的凹槽后形成的一体结构。基于内外镜面分离结构，可以有效地减小外镜面动态形变对内镜面的影响，从而将内镜面的动态形变降至最低。连接机构可以放置于外镜面动态形变较小处，从而有效减小动态形变的传递。该连接机构可以是多种不同的形状，拥有较大的设计自由度。

技术领域

本发明涉及微机电系统(MEMS:Micro-electromechanical Systems)技术领域，具体涉及一种动态形变可控微镜。

背景技术

激光雷达是一种高精度的距离测量设备。作为一种主动探测装置，激光雷达不受白昼黑夜的影响，具有较强的抗干扰能力。除了在地形测绘等领域的应用外，近年来在自动驾驶和无人机领域也引起了极大的关注。传统激光雷达使用多路激光结合机械旋转结构的设计，不仅速度慢、体积大，而且能耗高、成本高。使用微镜替代机械旋转结构，可以大幅减小设备体积，提高扫描频率，并且耗能更少。此外，由于微镜既可以构成一维扫描镜面，又可以在二维面内扫描，仅需一路激光就可以探测整个观测面。这种结构紧凑的设计，使得基于微镜的激光雷达易于嵌入到便携设备中，大大拓宽了其应用情景。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明实施例提供了一种动态形变可控微镜，技术方案如下：

一种动态形变可控微镜，其特征在于，所述微镜包括：外镜10，所述外镜10具有第一结构；内镜11，所述外镜12具有第二结构；所述第一结构和第二结构相互分离，且通过具有第三结构的连接机构12连接；所述第一结构，第二结构，第三结构是通过在晶圆表面上蚀刻具有第四结构的凹槽后形成的一体结构。

优选地，所述第三结构设置于所述第一结构的动态形变最小处。

优选地，所述第一结构和第二结构表面具有高反射率镜面层。

优选地，所述外镜(10)通过扭转轴(13)与外部固定锚点相连，所述扭转轴(13)具有第一劲度系数K1，所述微镜具有第一转动惯量I1，所述微镜固有转动频率F1由所述第一劲度系数K1和第一转动惯量I1决定；所述连接机构(12)具有第二劲度系数K2，所述内镜(10)和连接机构(12)具有第二转动惯量I2，所述内镜(10)和所述连接机构(12)构成的转子结构的固有频率F2由所述第二劲度系数K2和第二转动惯量I2决定，通过调整所述连接机构(12)所具有的第三结构使所述微镜固有转动频率F1小于所述转子的固有频率F2。

优选地，所述第四结构为晶圆上以所述扭转轴13所在的直线为对称轴的两个相互对称的半圆形槽。

优选地，所述半圆形槽具有第一宽度H1和第一半径R1，单个半圆形槽两个端点的连线与对称轴平行，并且两个半圆槽之间的具有第一距离L1，所述第一宽度H1、第一半径R1和第一距离R1定义了微镜镜面结构的基本形状和尺寸。其中，第一半径R1定义了内镜(11)的尺寸；第一宽度H1和第一距离L1定义了连接机构(12)的长度和宽度。

优选地，所述第四结构为晶圆上以所述内镜中心为对称点，在同一圆周蚀刻的四个弧形槽。

优选地，所述四个弧形槽分为两组，每组中的两个弧形型槽关于的内镜中心的对称点相互对称，相邻弧形槽之间的部分形成连接机构14；所述弧形槽具有第二宽度H2和第二半径R2，并且相邻两个弧形槽之间的具有第二距离L2，所述第二宽度H2、第二半径R2和第二距离R2定义了微镜镜面结构的基本形状和尺寸。其中，第二半径R2定义了内镜的尺寸；第二宽度H2和第二距离L2定义了连接机构14的长度和宽度，外镜的尺寸由选择性蚀刻过程定义的外镜尺寸来决定。

优选地，所述的第四结构包括晶圆上以内镜中心为对称点，相互镜像对称的第一槽和第二槽、以及相互对称的第三槽和第四槽结构。