[发明专利]一种二维矢量扫描微镜

说明书

本发明公开了一种二维矢量扫描微镜，包括外围框架、设于外围框架内的内框架、连接外围框架和内框架的第一扭转梁、设于内框架内的微反射镜及连接内框架和微反射镜的第二扭转梁，其中，内框架可绕第一扭转梁旋转，微反射镜可绕第二扭转梁旋转。本发明的二维矢量扫描微镜采用双轴解耦驱动设计，即以第一扭转梁为对称轴，在内框架背面电镀线圈，当线圈中通过电流时，在磁场的作用下，为内框架的偏转提供驱动力；同时，以第二扭转梁为对称轴，在微反射镜背面电镀线圈，为第二扭转梁的偏转提供驱动力，从而实现二维方向的准静态驱动，实现二维空间的矢量扫描。

技术领域

本发明涉及微光机电系统领域，具体地涉及一种二维矢量扫描微镜。

背景技术

MEMS矢量扫描型微镜，可以使入射光束按照特定的方式与时间顺序发生反射，从而在像面上实现扫描成像，是当前显示和扫描等领域重要的研究之一。低成本、低能耗、高精度、高扫速、高转角、高可靠性是当前研究的主要趋势。

MEMS扫描镜的驱动方式主要有静电驱动式、电热驱动式、电磁驱动式和压电驱动式等四类。静电驱动是通过平行板电极或者梳齿电极间施加高压来产生静电力，结构比较简单且尺寸可以做到很小，工艺很成熟，但驱动电压比较高，容易发生吸合现象；电热驱动是依靠材料的热膨胀效应来使振镜振动起来，驱动电压低，而且制造工艺简单，缺点在于响应频率低，动态特性差；压电驱动是使用金属/压电材料/金属三层材料作为驱动器，功耗低驱动力较大但加工有难度，难以与MEMS工艺相结合；电磁驱动的驱动力很大，一般有两种，一种是利用磁性薄膜与外部通电线圈的静磁力来驱动振镜偏转，但由于磁性薄膜与通电线圈的作用只有引力而没有斥力，需要微镜两端的通电线圈配合开关，一边的线圈通电，另一端的线圈就需要断电，控制起来困难，二是利用外部磁铁和平面线圈相互作用产生的洛伦兹力，但是现有的平面线圈均是处于外部磁铁构建的统一的磁场环境，导致微镜在不同方向上的准静态驱动会由于磁场的耦合作用而相互影响，尚不能实现微镜多方向间的独立扫描。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种二维矢量扫描微镜，以实现微镜在二维方向的准静态驱动，实现二维空间里的矢量扫描。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

在一个总体方面，本发明提供一种二维矢量扫描微镜，包括外围框架、设于所述外围框架内的内框架、连接所述外围框架和所述内框架的第一扭转梁、设于所述内框架内的微反射镜及连接所述内框架和所述微反射镜的第二扭转梁，其中，所述内框架可绕所述第一扭转梁旋转，所述微反射镜可绕所述第二扭转梁旋转。

优选地，还包括用于驱动所述内框架和所述微反射镜旋转的磁组和线圈组，所述磁组包括设于所述内框架下方的第一磁组和设于所述微反射镜下方的第二磁组；

所述线圈组包括设于所述内框架背面且与所述第一磁组相对的第一驱动线圈组和设于所述微反射镜背面且与所述第二磁组相对的第二驱动线圈组；

所述第一磁组与所述第一驱动线圈组用于配合使所述内框架绕所述第一扭转梁旋转；所述第二磁组与所述第二驱动线圈组用于配合使所述反射镜绕所述第二扭转梁旋转。

优选地，所述第一磁组包括第一磁体，所述第二磁组包括第二磁体；所述第一驱动线圈组包括与所述第一磁体相对的第一驱动线圈，所述第二驱动线圈组包括与所述第二磁体相对的第二驱动线圈；

所述第一磁体与所述第一驱动线圈用于配合使所述内框架绕所述第一扭转梁旋转；所述第二磁体与所述第二驱动线圈用于配合使所述微反射镜绕所述第二扭转梁旋转。

优选地，每个所述第一磁组包括多个所述第一磁体，每个所述第一磁组的所述第一磁体位于所述第一扭转梁的一侧；所述第一驱动线圈设有多个，每个所述第一驱动线圈与一所述第一磁体相对，每个所述第一驱动线圈与对应的所述第一磁体之间形成的作用力方向相同。

优选地，每相邻的两个所述第一磁体的磁极方向相反。