本發(fā)明屬于電子信息，具體涉及一種mems微鏡、制造方法及基于該微鏡的二維電磁式微掃描鏡。

背景技術(shù)：

1、集成多傳感器和多動(dòng)能輔助系統(tǒng)的新型智能車輛已成為汽車行業(yè)的研究焦點(diǎn)和整體趨勢(shì)。要實(shí)現(xiàn)高等級(jí)的智能駕駛技術(shù)，激光雷達(dá)被視為不可或缺的三維空間信息感知系統(tǒng)。而微掃描鏡作為激光雷達(dá)中操縱光束掃描的核心執(zhí)行器，需要滿足激光雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)大探測(cè)視場(chǎng)、高分辨率和探測(cè)頻率的需求。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，相對(duì)于其他雷達(dá)激光掃描方案，fmcw激光雷達(dá)需要昂貴的飛秒級(jí)激光發(fā)生器，調(diào)諧器工作在太赫茲頻段，即便大規(guī)模量產(chǎn)，成本也非常高；flash激光雷達(dá)探測(cè)距離近、信噪比較低、分辨率較低。采用以mems微鏡3為核心的掃描執(zhí)行器件取代傳統(tǒng)機(jī)械式掃描系統(tǒng)，可進(jìn)一步優(yōu)化激光雷達(dá)系統(tǒng)體積和成本和能耗，提高系統(tǒng)的集程度。與傳統(tǒng)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)相比，微掃描鏡取代了大體積的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，且單個(gè)mems微鏡3就可以實(shí)現(xiàn)激光束的二維圖案化掃描，等效的多線激光掃描的豎直方向分辨率更高且相較于多組激光發(fā)射接收模組的性價(jià)比更高。而單個(gè)mems微鏡3，存在掃描視場(chǎng)有限、微鏡光學(xué)口徑較小的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，提供一種mems微鏡、制造方法及基于該微鏡的二維電磁式微掃描鏡，以解決現(xiàn)有技術(shù)中mems微鏡存在掃描視場(chǎng)有限、微鏡光學(xué)口徑較小的技術(shù)問題。

2、為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、一種mems微鏡的制造方法，包括：

4、s1：先在底片13進(jìn)行線圈層掩膜光刻；

5、s2：線圈層掩膜光刻后利用磁控濺射鍍膜機(jī)對(duì)底片13濺射沉積，先沉積cr金屬膜，再沉積cu，用丙酮溶液浸泡之后再用無水乙醇和純凈水交替清洗，完成金屬導(dǎo)線的剝離；

6、s3：金屬導(dǎo)線剝離后再進(jìn)行正面結(jié)構(gòu)層刻蝕，先掩膜光刻，再采用干法刻蝕icp刻蝕正面結(jié)構(gòu)層；

7、s4：最后背面腔體刻蝕與結(jié)構(gòu)層釋放，采用紫外激光進(jìn)行微鏡結(jié)構(gòu)層的釋放。

8、一種mems微鏡，采用上述制造方法制得，且所述cr金屬膜沉積40nm；cu沉積2um；al金屬層沉積100nm。

9、一種基于mems的二維電磁式微掃描鏡，包括磁體底盒，磁體底盒內(nèi)設(shè)置有環(huán)形磁鐵組，環(huán)形磁鐵組上方設(shè)置有mems微鏡，mems微鏡上方設(shè)置有窗口蓋，窗口蓋與磁體底盒的上端固定。

10、優(yōu)選地，所述mems微鏡包括底片，底片上連接有外扭轉(zhuǎn)梁，外扭轉(zhuǎn)梁連接有外驅(qū)動(dòng)框架，外驅(qū)動(dòng)框架上連接有內(nèi)扭轉(zhuǎn)梁，內(nèi)扭轉(zhuǎn)梁連接有內(nèi)驅(qū)動(dòng)框架，內(nèi)驅(qū)動(dòng)框架通過肋桿連接有反射鏡面。

11、優(yōu)選地，所述內(nèi)扭轉(zhuǎn)梁的折彎處設(shè)置有用于防止應(yīng)力集中的過渡圓角。

12、優(yōu)選地，所述外扭轉(zhuǎn)梁的折彎處設(shè)置有用于防止應(yīng)力集中的過渡圓角。

13、優(yōu)選地，所述外驅(qū)動(dòng)框架上設(shè)置有外框架驅(qū)動(dòng)線圈；所述內(nèi)驅(qū)動(dòng)框架上設(shè)置有內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)線圈。

14、優(yōu)選地，所述外框架驅(qū)動(dòng)線圈和內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)線圈包括cr金屬膜cr金屬膜沉積在外驅(qū)動(dòng)框架和內(nèi)驅(qū)動(dòng)框架上，cr金屬膜上沉積有cu，cu上沉積有al金屬層。

15、優(yōu)選地，所述環(huán)形磁體組由軸向充磁的圓柱和圓環(huán)磁體同心布置，兩者磁化方向相反，在其環(huán)形氣隙上方產(chǎn)生均勻的徑向環(huán)形磁場(chǎng)。

16、優(yōu)選地，所述mems微鏡設(shè)置在徑向環(huán)形磁場(chǎng)上方的0.5～0.6mm位置處。

17、優(yōu)選地，所述環(huán)形磁體組為釹鐵硼磁鐵。

18、優(yōu)選地，所述窗口蓋上mems微鏡對(duì)應(yīng)位置處開設(shè)有通孔。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

20、本申請(qǐng)所公開的一種基于mems的二維電磁式微掃描鏡，電磁式驅(qū)動(dòng)微鏡能夠在較低的外加電壓下可實(shí)現(xiàn)大角度的偏轉(zhuǎn)，具有電流線性驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)；采用以mems微鏡為核心的掃描執(zhí)行器件，可進(jìn)一步優(yōu)化激光雷達(dá)系統(tǒng)體積和成本和能耗，提高系統(tǒng)的集程度，具有體積小、功耗低、掃描速度高、集成度高的優(yōu)點(diǎn)。與傳統(tǒng)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)相比，微掃描鏡取代了大體積的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，且單個(gè)mems微鏡就可以實(shí)現(xiàn)激光束的二維圖案化掃描，等效的多線激光掃描的豎直方向分辨率更高且相較于多組激光發(fā)射接收模組的性價(jià)比更高。

21、進(jìn)一步地，外扭轉(zhuǎn)梁和內(nèi)扭轉(zhuǎn)梁采用折疊式梁結(jié)構(gòu)，能夠以較小的驅(qū)動(dòng)力實(shí)現(xiàn)更大的扭轉(zhuǎn)角度。為防止應(yīng)力集中引起微鏡破壞，采用折角處都采用圓角過渡。

技術(shù)特征：

1.一種mems微鏡的制造方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種mems微鏡的制造方法制得的mems微鏡，其特征在于，所述cr金屬膜沉積40nm；cu沉積2um；al金屬層沉積100nm。

3.一種基于權(quán)利要求2所述的mems微鏡的二維電磁式微掃描鏡，其特征在于，包括磁體底盒(4)，磁體底盒(4)內(nèi)設(shè)置有環(huán)形磁鐵組(3)，環(huán)形磁鐵組(3)上方設(shè)置有mems微鏡(2)，mems微鏡(2)上方設(shè)置有窗口蓋(1)，窗口蓋(1)與磁體底盒(4)的上端固定。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于mems的二維電磁式微掃描鏡，其特征在于，所述mems微鏡(2)包括底片(13)，底片(13)上連接有外扭轉(zhuǎn)梁(9)，外扭轉(zhuǎn)梁(9)連接有外驅(qū)動(dòng)框架(8)，外驅(qū)動(dòng)框架(8)上連接有內(nèi)扭轉(zhuǎn)梁(7)，內(nèi)扭轉(zhuǎn)梁(7)連接有內(nèi)驅(qū)動(dòng)框架(11)，內(nèi)驅(qū)動(dòng)框架(11)通過肋桿(12)連接有反射鏡面(10)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于mems的二維電磁式微掃描鏡，其特征在于，所述內(nèi)扭轉(zhuǎn)梁(7)的折彎處設(shè)置有用于防止應(yīng)力集中的過渡圓角。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于mems的二維電磁式微掃描鏡，其特征在于，所述外扭轉(zhuǎn)梁(9)的折彎處設(shè)置有用于防止應(yīng)力集中的過渡圓角。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于mems的二維電磁式微掃描鏡，其特征在于，所述外驅(qū)動(dòng)框架(8)上設(shè)置有外框架驅(qū)動(dòng)線圈(5)；所述內(nèi)驅(qū)動(dòng)框架(11)上設(shè)置有內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)線圈(6)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于mems的二維電磁式微掃描鏡，其特征在于，所述外框架驅(qū)動(dòng)線圈(5)和內(nèi)框架驅(qū)動(dòng)線圈(6)包括cr金屬膜cr金屬膜沉積在外驅(qū)動(dòng)框架(8)和內(nèi)驅(qū)動(dòng)框架(11)上，cr金屬膜上沉積有cu，cu上沉積有al金屬層。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于mems的二維電磁式微掃描鏡，其特征在于，所述環(huán)形磁體組(3)由軸向充磁的圓柱和圓環(huán)磁體同心布置，兩者磁化方向相反，在其環(huán)形氣隙上方產(chǎn)生均勻的徑向環(huán)形磁場(chǎng)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于mems的二維電磁式微掃描鏡，其特征在于，所述mems微鏡(2)設(shè)置在徑向環(huán)形磁場(chǎng)上方的0.5～0.6mm位置處。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開了一種MEMS微鏡、制造方法及基于該微鏡的二維電磁式微掃描鏡，屬于電子信息技術(shù)領(lǐng)域，包括磁體底盒，磁體底盒內(nèi)設(shè)置有環(huán)形磁鐵組，環(huán)形磁鐵組上方設(shè)置有MEMS微鏡，MEMS微鏡上方設(shè)置有窗口蓋，窗口蓋與磁體底盒的上端固定；電磁式驅(qū)動(dòng)微鏡能夠在較低的外加電壓下可實(shí)現(xiàn)大角度的偏轉(zhuǎn)，具有電流線性驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)；采用以MEMS微鏡為核心的掃描執(zhí)行器件，可進(jìn)一步優(yōu)化激光雷達(dá)系統(tǒng)體積和成本和能耗，提高系統(tǒng)的集程度，具有體積小、功耗低、掃描速度高、集成度高的優(yōu)點(diǎn)。磁驅(qū)動(dòng)取代了大體積的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，且單個(gè)MEMS微鏡就可以實(shí)現(xiàn)激光束的二維圖案化掃描，等效的多線激光掃描的豎直方向分辨率更高且相較于多組激光發(fā)射接收模組的性價(jià)比更高。

技術(shù)研發(fā)人員：李晨,楊宣,陳帥
受保護(hù)的技術(shù)使用者：陜西科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/11