一种用于激光雷达的电磁式驱动大直径MEMS微镜的制作方法

本发明涉及激光雷达，特别涉及一种用于激光雷达的电磁式驱动大直径mems微镜。

背景技术：

1、基于微机电系统(micro-electro-mechanicalsystem，mems)的微镜技术具有响应速度快，扫描精度高、稳定性强、工作寿命长、可批量化制备等优势，被广泛应用于激光雷达领域。mems激光雷达分为共轴扫描和非共轴扫描两种方式，共轴扫描是指激光发射光路和回波光路共用mems扫描镜；非共轴是指发射光路和回波光路分开，不共用mems扫描镜。使用共轴扫描的情况下，接收透镜的视场角较小，所受环境光或其他干扰也较少，适合远距离测量，而镜面直径越大，同轴探测光路接受的能量越多，探测距离越远。由于大直径微镜本身具有较大的转动惯量，其要求更大的驱动能力和驱动空间来达到大扫描角度；电磁驱动方式以其较大驱动力和较低的驱动电压，满足大直径微镜的驱动要求。目前电磁式二维mems微镜一般采用闭合线圈-磁铁式结构，当线圈接入交流信号后，与磁铁产生的静态磁场产生洛伦兹力，使线圈发生转动。进而带动微镜发生偏转。但使用mems工艺在镜面或外框架上集成线圈的工艺复杂且难度较大，且通电线圈产生的热量累积会对镜面本身的本征频率和振动状态造成较大影响，甚至长期的高温环境会导致器件的失效。考虑到扫描质量，大直径微镜一般要求较厚的镜面来满足动态形变的要求，因此大直径微镜的质量一般较大，较大的直径和质量使得微镜的惯性量增加，因此对于大直径微镜，尤其是非谐振态的大直径微镜的驱动能力更高的要求。一般来说，驱动线圈与磁体距离越近，产生的驱动力越大，但是大直径微镜在偏转相同时，相比于小直径微镜需要更大的转动空间。因此在装配时，线圈与磁体的相对距离较远，限制了线圈的驱动能力的同时，由于磁场方向在非驱动方向产生更多分量，也降低了微镜偏转的与驱动电流的线性度。车规级mems微镜需要大直径mems微镜来增强回波信号，传统的闭合线圈-磁体式电磁驱动微镜对于大直径mems微镜来说，存在上述制约性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种用于激光雷达的电磁式驱动大直径mems微镜。本发明对大直径mems微镜可以提供更大的驱动力、扫描角度，避免传统线圈热量累计对微镜的影响，提供更佳的扫描线性度。

2、本发明的技术方案：一种用于激光雷达的电磁式驱动大直径mems微镜，包括双框架万向节，双框架万向节上设有驱动杆，驱动杆的上端部设有镜面，驱动杆的下端部侧面设有多个驱动磁体，驱动杆的外侧设有多个与驱动磁体相对应的通电螺线管。

3、上述的一种用于激光雷达的电磁式驱动大直径mems微镜中，所述双框架万向节包括基底，基底中部设有转动连接的外框架，外框架中部设有转动连接的内框架，内框架与驱动杆相连，且内框架的转动面与外框架的转动面相垂直。

4、前述的一种用于激光雷达的电磁式驱动大直径mems微镜中，所述驱动磁体的数量至少为两个。

5、前述的一种用于激光雷达的电磁式驱动大直径mems微镜中，所述驱动磁体的数量为四个，均匀分布于驱动杆的四侧。

6、前述的一种用于激光雷达的电磁式驱动大直径mems微镜中，所述驱动磁体为磁铁或磁粉混合物。

7、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

8、1、本发明双框架万向节上设有驱动杆，驱动杆的上端部设有镜面，驱动杆的下端部侧面设有多个驱动磁体，驱动杆的外侧设有多个与驱动磁体相对应的通电螺线管；对通电螺线管通电，通电螺线管产生的磁场驱动处于场内的驱动磁体发生运动，通过将质心调节至双框架万向节与驱动杆连接处，从而推动驱动杆以双框架万向节的活动连接处为中心转动，并进一步实现镜面的转动，，可以提供更大的驱动力和驱动空间。

9、2、本发明避免了通电线圈发热产生的不良影响，采用不发热的驱动磁体作为驱动部分，有效增强了器件的稳定性和可靠性。

10、3、本发明摒弃了传统的磁铁提供磁场的方式，采用通电螺线管产生磁场的方式，使器件可以在强磁场环境下工作，扩大了器件的使用范围。

技术特征：

1.一种用于激光雷达的电磁式驱动大直径mems微镜，其特征在于：包括双框架万向节(9)，双框架万向节(9)上设有驱动杆(2)，驱动杆(2)的上端部设有镜面(3)，驱动杆(2)的下端部侧面设有多个驱动磁体(4)，驱动杆(2)的外侧设有多个与驱动磁体(4)相对应的通电螺线管(5)。

2.根据权利要求1所述的用于激光雷达的电磁式驱动大直径mems微镜，其特征在于：所述双框架万向节(9)包括基底(10)，基底(10)中部设有转动连接的外框架(11)，外框架(11)中部设有转动连接的内框架(8)，内框架(8)与驱动杆(2)相连，且内框架(8)的转动面与外框架(11)的转动面相垂直。

3.根据权利要求1所述的用于激光雷达的电磁式驱动大直径mems微镜，其特征在于：所述驱动磁体(4)的数量至少为两个。

4.根据权利要求3所述的用于激光雷达的电磁式驱动大直径mems微镜，其特征在于：所述驱动磁体(4)的数量为四个，均匀分布于驱动杆(2)的四侧。

5.根据权利要求1所述的用于激光雷达的电磁式驱动大直径mems微镜，其特征在于：所述驱动磁体(4)为磁铁或磁粉混合物。

技术总结
本发明公开了一种用于激光雷达的电磁式驱动大直径MEMS微镜，包括双框架万向节(9)，双框架万向节(9)上设有驱动杆(2)，驱动杆(2)的上端部设有镜面(3)，驱动杆(2)的下端部侧面设有多个驱动磁体(4)，驱动杆(2)的外侧设有多个与驱动磁体(4)相对应的通电螺线管(5)；本发明对大直径MEMS微镜可以提供更大的驱动力、扫描角度，避免传统线圈热量累计对微镜的影响，提供更佳的扫描线性度。

技术研发人员：姜新泉,奚庆新
受保护的技术使用者：苏州璇光半导体科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13