感知“利”器｜一种利用环状结构增加镜面旋转角度的扫描微镜
2017-05-23 21:57:39   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

工欲善其事，必先利其器。在全球化的今天，专利已不仅仅是创新的一种保护手段，它已成为商业战场中的利器。麦姆斯咨询倾情打造MEMS、传感器以及物联网领域的专利运营平台，整合全产业链知识产权资源，积极推动知识产权保护与有效利用。

2012年， MEMS行业巨头意法半导体（STMicroelectronics）收购了以色列生产手机投影设备的公司bTendo，获得这家公司的静电驱动一维MEMS激光扫描投影技术。2015年，Intel并购瑞士生产微型投影设备的公司Lemoptix，现在已经将这家公司的MEMS激光扫描芯片应用于自己的Remote EyeSight增强现实（AR）智能眼镜上。2016年，汽车半导体巨头英飞凌收购荷兰一家以一维MEMS激光扫描技术研制激光雷达的创业公司Innoluce。

2017年3月滨松发布的单轴电磁驱动MEMS扫描镜

世界上多家顶级MEMS传感器、视觉、图像公司都在寻求应用于AR、MR领域的MEMS微投影方案，当前需要外加磁铁、体积大的电磁驱动MEMS以及静电驱动的一维 MEMS 技术仍为主流，但更低耗能、体积更小的静电驱动二维MEMS激光扫描技术，提供更微型化、更简洁的光机架构才是发展趋势。

【推荐美国专利】

《ANNULAR STRUCTURE AND MICRO SCANNING MIRROR（环状结构及其相关微扫瞄镜）》

【技术背景】

传统的微扫瞄镜为一单轴式镜面结构。为了有效提高投影面积，一般方式是经由增加微扫瞄镜的旋转角度来增加投影面积。已知可用来增加微扫瞄镜的旋转角度的方法有减少镜面面积、加大工作电压以及增加静电梳状结构的数量。然而，减少镜面的面积同时会增加光路对准精度要求与成本。加大工作电压的方式虽不需增加微扫瞄镜的元件体积，但较为消耗能量，并不符合节能省电的环保意识。

此外，增加静电梳状结构的数量可有效提高微扫瞄镜镜面的旋转角度，但为了配置更密集的静电梳状结构，微扫瞄镜势必要相对应地加大其元件体积，而元件体积加大会提高其旋转时的空气阻尼，因此需要提供更高的工作电压来增加镜面的旋转角度，以克服因元件体积增大而提高的空气阻尼，如此体积增大及需要更高工作电压的微扫瞄镜既不环保，也不符合轻量化的产品趋势，故如何克服上述缺点，而制作出高品质的微扫瞄镜，即为相关产业的重要发展课题。

【发明内容】

本发明提供一种利用环状结构以在不增加元件体积与工作电压的运作条件下，可增加镜面旋转角度的微扫瞄镜。

本发明的微扫瞄镜因为多了环状结构，使得微扫瞄镜在运作过程中可以有两组不同的振动频率。使用者可依据实际需求选择适合的振动频率，以有效利用镜面结构产生相应该振动频率的最大旋转角度。其中驱动镜面结构产生转动的方法除了输入工作电压以静电驱动外，另可视设计需求选择磁力或压电的驱动技术。

本发明的微扫描镜的环状结构为单轴的设计，故具有两个振动频率可供选择。本发明另可将微扫描镜的环状结构设计为双轴模式，而双轴的微扫描镜将可相应地具有四个振动频率，本发明的微扫描镜的轴数模式端视设计需求而定。由于本发明的微扫描镜可任意设计为数个振动频率，因此采用本发明的扫描器可应用单一个微扫描镜，经由环状结构相对基板与镜面结构的同向振动及反向振动的差异、及环状结构连接于镜面结构与基板的轴的数量，而达到具有数个扫描频率的功能。

于本发明的各个实施例中，为了给予扫瞄器适合的扫描频率，使用者可经由调整微扫瞄镜的多项参数来达到预计的振动频率。举例来说，第一转轴与第二转轴的长度及厚度将在输入相同工作电压的情况下直接影响到环状结构相对镜面结构与基板的扭转量；调整环状结构的面积与厚度会改变其重量及空气阻尼，故同样可据此调整微扫瞄镜的振动频率；镜面结构的面积与厚度的调整如同环状结构的面积与厚度的调整，是经由改变重量及空气阻尼来调整微扫瞄镜的振动频率。

本发明的微扫瞄镜可以在不改变元件的体积大小及输入相同操作电压的前提下，有效地增加镜面结构的旋转角度，可更符合节能省电的环保趋势。再者，采用环状结构的微扫瞄镜可以具有多个振动频率，可供使用者任意选择在不同的振动频率下达到其相应的最大旋转角度。

【其他扫描微镜相关美国专利】

《BIAXIAL SCANNING MIRROR FOR IMAGE FORMING APPARATUS AND METHOD FOR OPERATING THE SAME（用于成像装置的双轴扫描镜及其操作方法）》

《Actuating Mechanism for Rotating Micro-Mirror（微型镜面旋转驱动机构）》

《External cavity tunable laser system formed from Mems corner mirror（微机电角隅镜面数组组件之外腔式可调变雷射系统）》

《Micro optical grating structure（微光栅结构）》

《PLANAR COIL AND METHOD OF MAKING THE SAME（平面线圈及其制造方法）》

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