CN104955766A

CN104955766A - Mems装置

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Publication number: CN104955766A
Application number: CN201280077991.2A
Authority: CN
Inventors: J.加梅; F.赫查纳; N.阿贝尔
Original assignee: Intel Corp
Current assignee: Google LLC
Priority date: 2012-10-25
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2032-10-25
Also published as: US20180226870A1; WO2014063737A1; US20150288268A1; US9819253B2; US11114929B2; CN104955766B

Abstract

根据本发明，提供了包括MEMS管芯和单个磁体的装置，其中MEMS管芯与磁体协作，使得MEMS管芯浸没在由磁体提供的磁场中，其中磁体是单个多极磁体。

Description

MEMS装置

技术领域

本发明涉及MEMS装置，其包括MEMS微镜面以及电流传导激励线圈，该线圈可实现在存在磁场时MEMS微镜面关于振荡轴的振荡，其中所述磁场由磁体提供，所述磁体是单个多极磁体。

背景技术

MEMS微镜面装置是含有光学MEMS（微电机械系统）的装置。光学MEMS可包括适应于移动并随时间偏转光的椭圆形、圆柱形、矩形、方形或随机形状的微镜面。微镜面通过悬臂连接到固定部件，并可沿一个或两个轴倾斜和振荡。例如，它可垂直和水平振荡。可使用不同的激励原理，包含静电的、热的、电磁的或压电的。MEMS装置是已知的，其中这些微镜面的面积大约是几平方毫米。在此情况下，MEMS装置的尺寸，包括封装，大约是10平方毫米。这个装置通常由硅构成，并且可封装在可包含驱动激励电子器件的封装中。各种光学部件，诸如例如透镜、光束组合器、四分之一波片、光束分裂器和激光芯片，与封装的MEMS组装以构建完整系统。

MEMS微镜面装置的典型应用是用于光学扫描和投影系统。在投影系统中，2D图像和视频可显示在任何类型表面上。在彩色系统中，通过例如借助于光束组合器组合调制的红、绿和蓝激光源来生成每个像素。MEMS微镜面装置将激光源的光指向投影表面，并逐个像素地复制图像或视频。借助于其振荡，装置内的微镜面将不断从左到右和从右到左以及从上到下或者根据不同轨道（例如Lissajou轨道）扫描，使得2D图像的每个像素都被显示在屏幕上。

通常，MEMS微镜面装置的微镜面能够沿一个轴振荡。因此，为了将2D图像显示在屏幕上，投影系统将需要两个MEMS微镜面装置：第一MEMS微镜面装置需要沿水平偏转光，并且第二MEMS微镜面装置需要沿垂直偏转光。备选地，投影系统将需要单个MEMS微镜面装置，其包括可关于两个正交振荡轴振荡的MEMS微镜面。

参考图1a和1b；图1a和1b图示了已知MEMS微镜面装置1的典型架构。MEMS微镜面装置1包括布置成与三个磁体6a、6b、6c的组件协作的MEMS管芯10。图1b中示出了MEMS管芯10的平面图。MEMS管芯包括：第一支架2；以及扭杆3a、3b，它们将MEMS微镜面4连接到第一支架2。扭杆3a、3b定义MEMS微镜面4的振荡轴7。第一激励线圈5被支撑在MEMS微镜面4上并连接到MEMS微镜面4。整体而言，第一支架2、扭杆3a、3b和MEMS微镜面4以及第一激励线圈5定义MEMS管芯10。

第一支架2连接到三个磁体6a、6b、6c的组件。通常，这以确保三个磁体6a、6b、6c的组件位于MEMS微镜面4下面的方式进行。如在图1a中可看到的，每一个磁体6a、6b、6c都具有不同的磁化方向（每个磁体6a、6b、6c的磁化方向分别由箭头9a、9b、9c指示）。磁体6a、6b、6c的组件生成磁场“B”，其浸没MEMS管芯10。

在使用期间，电流“I”通过连接到MEMS微镜面4的激励线圈5。当激励线圈5浸没在由三个磁体6a、6b、6c的组件产生的磁场“B”中时，激励线圈5将提供拉普拉斯力，该力将被施加到MEMS微镜面4。拉普拉斯力将使MEMS微镜面4关于其振荡轴7振荡。

应该理解到，MEMS微镜面装置1可配置成使MEMS微镜面4能够关于两个正交轴振荡，使得MEMS微镜面4可在两个维度（水平和垂直）扫描光。图2示出了使MEMS微镜面4能够关于两个正交轴振荡的MEMS管芯20。将理解到，实际上，这个MEMS管芯20可与三个磁体6a、6b、6c（未示出）的组件协作以定义MEMS微镜面装置。MEMS管芯20包括图1b中示出的MEMS管芯10的所有特征，并且相似特征被给予了相同附图标记。MEMS管芯20进一步包括第二支架12；第一支架2经由另一组扭杆13a、13b连接到第二支架12。扭杆13a、13b定义第二振荡轴17，其与第一振荡轴7正交。第二激励线圈15连接到第一支架2。这个第二激励线圈15还将由三个磁体6a、6b、6c的组件提供的磁场“B”浸没。整体而言，第一支架2、扭杆3a、3b、MEMS微镜面4、第一激励线圈5、第二支架12和扭杆13a、13b以及第二激励线圈15定义MEMS管芯20。

在使用期间，电流"i"通过连接到MEMS微镜面4的激励线圈5。当激励线圈5浸没在由三个磁体6a、6b、6c的组件产生的磁场“B”中时，激励线圈5将提供拉普拉斯力，该力将被施加到MEMS微镜面4。拉普拉斯力将使MEMS微镜面4关于第一振荡轴7振荡。电流“I”还通过连接到第一支架2的第二激励线圈15。当第二激励线圈15也浸没在由三个磁体6a、6b、6c的组件产生的磁场“B”中时，第二激励线圈15将提供拉普拉斯力，该力将被施加到第一支架2。该力将使第一支架2，从而还有经由扭臂3a、3b连接到第一支架2的MEMS微镜面4，关于第二振荡轴17振荡。因而，MEMS微镜面4将关于两个正交振荡轴7、17振荡。如果MEMS微镜面4当它关于两个正交振荡轴7、17振荡时反射光，则反射的光将在两个维度例如水平和垂直进行扫描。这例如将使光能够跨投影屏幕扫描。

有利地，相比只是使用单个磁体生成磁场“B”，使用三个磁体6a、6b、6c的组件生成更强的磁场“B”。然而，不利的是，由于MEMS微镜面装置1包括三个磁体6a、6b、6c的组件，因此在制造期间，这些磁体6a、6b、6c需要被切割成使得它们每个都具有相等尺寸、对齐并且然后固定在它们对齐的位置。否则，搁在三个磁体6a、6b、6c的组件上的支架2，从而还有MEMS微镜面4，将偏移期望的级别、方位。此类精密切割、对齐和固定难以达成。

磁体6a、6b、6c的切割的不准确意味着，在磁体6a、6b、6c被切割、对齐并固定在一起之后，需要执行磁体6a、6b、6c的打磨以便确保磁体6a、6b、6c具有相等或者至少接近相等的尺寸。在打磨期间移除的颗粒是磁颗粒，并且因此粘附到磁体6a、6b、6c。该问题无法避免，因为定义每个磁体6a、6b、6c的材料在它们被连接以形成磁体组件之前必须总是首先被磁化，即，不可能连接定义三个磁体6a、6b、6c的组件的材料并且然后在连接之后对材料磁化，因为三个磁体6a、6b、6c中的每个都需要提供不同的磁化方向。

三个磁体6a、6b、6c通常使用胶水连接。在使用MEMS微镜面装置1期间，随着装置1温度的增加，胶水可能变软或者熔化，允许磁体6a、6b、6c变得移位，使得它们不再对齐。

更进一步说，使用三个磁体6a、6b、6c增加了装置的总体成本。

本发明的目的是，消除或减轻上面提到的缺点中的至少一些。

发明内容

根据本发明，提供了包括MEMS管芯和单个磁体的装置，其中MEMS管芯与磁体协作，使得MEMS管芯上的激励线圈浸没在由磁体提供的磁场中；其中磁体是单个多极磁体。

优选地，激励线圈提供在MEMS管芯的MEMS镜面上。激励线圈是与MEMS管芯的MEMS镜面协作并且当它在存在由单个磁体生成的磁场时传导电流时实现MEMS镜面的振荡的线圈。激励线圈通过向MEMS镜面施加拉普拉斯力来实现MEMS镜面的振荡。

优选地，MEMS管芯与磁体协作，使得MEMS管芯上的激励线圈和检测线圈浸没在由磁体提供的磁场中。检测线圈是应感电流可在其中流动的线圈；感应电流是当检测线圈在磁场内移动时在线圈中感应的电流。检测线圈通过MEMS镜面的振荡而在磁场内移动。感应的电流将指示MEMS镜面的振荡角。

优选地，MEMS管芯与磁体协作，使得MEMS管芯浸没在由磁体提供的磁场中。

有利的是，当装置使用单个磁体时，装置的制造不需要连接多个磁体以形成磁体组件，或者打磨磁组件中的多个磁化磁体以确保每个磁体具有相等尺寸。

优选地，在制造期间，定义单个磁体的材料被切割和打磨，同时它仍未被磁化，使得在打磨时移除的颗粒不会粘附在多极磁体上。在切割和打磨完成之后，定义单个多极的材料然后可被磁化。

磁体可配置成具有第一部分和第二部分，第一部分具有第一磁化方向，第二部分具有第二磁化方向。第一磁化方向优选与第二磁化方向相反。

在本申请中，磁化方向是磁通量/磁场的方向。将理解到，磁化方向由磁极定位定义，例如，对于具有第一部分和第二部分（第一部分具有第一磁化方向，第二部分具有第二磁化方向）的磁体，则第一部分必须包括北磁极和南磁极，并且第二部分必须包括北磁极和南磁极。为了使每个部分中的磁化方向相反，则北磁极和南磁极的布置在每个部分中都将被颠倒。磁体优选配置成包括四个或更多磁极。四个或更多磁极可包括至少两个北磁极和至少两个南磁极。

MEMS管芯可包括从现有技术已知的MEMS管芯的其中一些或所有特征。

如从现有技术已知的，MEMS管芯可包括：第一支架，其经由扭臂连接到MEMS镜面，其中扭臂定义MEMS镜面的第一振荡轴；以及激励线圈，其被固定到MEMS镜面，使得当激励线圈传导电流并且遭受到由磁体提供的磁场时，可使用激励线圈使MEMS镜面关于第一振荡轴振荡。

如从现有技术已知的，MEMS管芯进一步包括：第二支架，其中第二支架经由定义第二振荡轴的扭杆连接到第一支架，其中第二振荡轴与第一振荡轴正交；以及第二激励线圈，其固定在第一支架上，使得当第二激励线圈传导电流并且遭受到由磁体提供的磁场时，可使用第二激励线圈使第一支架振荡，并且从而使MEMS镜面关于第二振荡轴振荡。

磁体可包括永久磁体。

优选地，MEMS管芯将布置成与磁体的第一表面协作。磁体可包括与第一表面相对的第二表面。优选地，第一表面和第二表面是平行的。

优选地，MEMS管芯将与磁体在其第一表面协作。MEMS管芯可进一步包括与第一表面相对的第二表面。

所述装置可进一步包括铁磁材料，其布置成围绕所述磁体的周围以便减少从所述装置泄露的磁场量。优选地，铁磁材料布置成围绕磁体的整个周围。

所述装置可包括铁磁材料，其布置成围绕磁体的周围和MEMS管芯的周围，以便减少从装置泄露的磁场量。优选地，铁磁材料布置成围绕磁体和MEMS管芯的整个周围。

优选地，铁磁材料配置成延伸到由MEMS管芯定义的平面之上。优选地，铁磁材料可配置成延伸到MEMS管芯的第二表面之上。有利地，这将确保MEMS管芯的MEMS镜面区中的磁场将在力匀质性方面和分布方面更均匀。

磁体可包括第一表面。MEMS管芯可与磁体的第一表面协作。磁体可包括与第一表面相对的第二表面。优选地，第一表面和第二表面是平行的。

“协作”在本发明的上下文中包含但不限于连接、邻接和支撑。

磁体可包括一个或多个削边。有利的是，这将减小装置的大小。

优选地，削边被削成与由磁体表面定义的平面成45°角。优选地，削边被削成与由磁体的第二表面定义的平面成45°角。

磁体可包括斜切边。优选地，斜切边被斜切成与由磁体的第二表面定义的平面成45°角。

磁体可布置在投影装置中，并且可沿其削边或斜切边固定在投影装置中。

装置可进一步包括第二MEMS管芯。第二MEMS管芯可与磁体协作，使得第二MEMS管芯浸没在由磁体提供的磁场中。第二MEMS管芯可具有上面提到的第一MEMS管芯的其中一些或所有特征。

第一MEMS管芯可配置成具有关于第一振荡轴振荡的MEMS镜面，并且第二MEMS管芯可配置成具有关于第二振荡轴振荡的MEMS镜面，其中第一MEMS管芯和第二MEMS管芯定位成使得第一振荡轴和第二振荡轴正交，并且使得它们的相应MEMS镜面彼此进行光通信，使得由第一MEMS管芯和第二MEMS管芯的MEMS镜面反射的光可在两个维度扫描。

第一MEMS管芯和第二MEMS管芯优选定位在磁体上。磁体可配置成包括第一和第二三角形横截面部分，每个三角形横截面部分包括具有第一磁化方向的第一部分和具有第二磁化方向的第二部分。第一磁化方向优选与第二磁化方向相反。第一MEMS管芯优选定位在第一三角形横截面部分上，并且第二MEMS管芯优选定位在第二三角形横截面部分上。第一MEMS管芯和第二MEMS管芯优选定位成使得它们基本上彼此面对。第一MEMS管芯和第二MEMS管芯优选定位成使得它们彼此光通信。优选地，磁体成形成使得允许如此定位第一MEMS管芯和第二MEMS管芯。例如，磁体可配置成包含具有V形开口的方形或矩形的横截面，使得第一MEMS管芯和第二MEMS管芯可定位在定义V形开口的磁体的相对表面上。

装置可进一步包括多个MEMS管芯。每一个MEMS管芯可与磁体协作，使得每一个MEMS管芯浸没在由磁体提供的磁场中。每一个MEMS管芯可具有上面提到的第一MEMS管芯的其中一些或所有特征。

优选地，磁体可配置成具有多个表面，并且多个MEMS管芯中的每个都将与不同表面协作。例如，磁体可配置成具有矩形横截面，使得它具有至少三个表面，并且三个MEMS管芯之一可与相应表面协作。类似地，磁体可配置成包括六个表面或任何数量的表面，例如，磁体可配置成具有六边形横截面，使得它具有六个表面，并且可能具有定位在六个表面中的每个表面上的一个MEMS管芯。

磁体可包括各向同性材料。

磁体可包括各向异性材料。

如所讨论的，磁体可配置成包括具有第一磁化方向的第一部分和具有第二磁化方向的第二部分。

磁体可配置成进一步包括具有第三磁化方向的第三部分和具有第四磁化方向的第四部分。

磁体可配置成进一步包括具有等于第一磁化方向的磁化方向的第五部分。

磁体可配置成具有方形横截面。

磁体可配置成包括具有V形开口的方形或矩形横截面。

磁体可配置成具有矩形横截面。

磁体可配置成具有U形横截面。

磁体可配置成进一步包括一个或多个凸缘。

MEMS管芯可布置成使得它部分由磁体包围。在此情况下，磁体可配置成使得至少一部分磁体围绕MEMS管芯的周围。为了达成这个，磁体例如可配置成包括可容纳MEMS管芯的凹处。

MEMS管芯可布置成使得它被支撑在磁体的第一表面上。

磁体可配置成包括将允许MEMS管芯的MEMS镜面经受完全振荡的凹处。磁体可配置成包括当MEMS镜面振荡时可容纳MEMS管芯的MEMS镜面的至少一部分的凹处，以便MEMS管芯的MEMS镜面经受完全振荡。凹处将允许MEMS管芯的MEMS镜面经受不受约束的振荡。

MEMS管芯的MEMS镜面可包括第一反射表面和第二反射表面。第一反射表面和第二反射表面可定义MEMS镜面的相对表面。

磁体可进一步包括孔径，其邻近MEMS管芯的MEMS镜面，其使光能够通过磁体并由MEMS镜面的第二表面接收。

磁体可配置成包括具有第一磁化方向的第一部分、具有第二磁化方向的第二部分、具有等于第一磁化方向的磁化方向的第三部分以及具有等于第二磁化方向的磁化方向的第四部分。

第一、第二、第三和第四部分可沿平行于管芯平面的平面是I形的。换句话说，第一、第二、第三和第四部分中的每个部分都可配置成具有I形横断面。换句话说，第一、第二、第三和第四部分中的每个部分都可配置成具有矩形横断面。备选地，第一、第二、第三和第四部分中的每个部分都可配置成具有方形横断面。将理解到，第一、第二、第三和第四部分中的每个部分都可配置成具有任何适合形状的横断面。

第一部分可配置成使得它是C形的，并且第四部分配置成使得它沿平行于管芯平面的平面是反C形的。换句话说，第一部分可配置成使得具有C形横断面，并且第四部分可配置成具有反C形横断面。

磁体可配置成使得MEMS装置中的第一激励线圈邻近第一部分与第二部分之间的界面，并且邻近第三部分与第四部分之间的界面。每个界面可由相应部分之间的接合处定义。

磁体可配置成进一步包括具有等于第一磁化方向的磁化方向的第五部分、以及具有等于第二磁化方向的磁化方向的第六部分、以及具有等于第一磁化方向的磁化方向的第七部分以及具有等于第二磁化方向的磁化方向的第八部分。

第五、第六、第七和第八部分可沿平行于管芯平面的平面是I形的。换句话说，第五、第六、第七和第八部分中的每个部分都可配置成具有I形横断面。换句话说，第五、第六、第七和第八部分中的每个部分都可配置成具有矩形横断面。第五、第六、第七和第八部分中的每个部分都可配置成具有方形横断面。将理解到，第五、第六、第七和第八部分中的每个部分都可配置成具有任何适合形状的横断面。

第五部分可配置成具有C形，并且第八部分可配置成沿平行于管芯平面的平面具有反C形。换句话说，第五部分可配置成具有C形横断面，并且第八部分可配置成具有反C形横断面。

磁体可配置成使得MEMS管芯上的第二激励线圈邻近第五部分与第六部分之间的界面，并且邻近第七部分与第八部分之间的界面。每个界面可由相应部分之间的接合处定义。

磁体可进一步包括缩减厚度的一个或多个区域，它们提供了缩减厚度的一个或多个区域的区中磁场的减小。优选地，缩减厚度的一个或多个区域提供了缩减厚度的一个或多个区域的区中的基本上0或0磁场。缩减厚度的区域可由一个或多个沟道定义。

磁体可配置成包括位于第六部分与磁体中心部分之间界面处的缩减厚度的区域，中心部分包括磁体的第一、第二、第三和第四部分。例如，磁体可配置成包括位于第六部分与磁体中心部分之间界面处的沟道，中心部分包括磁体的第一、第二、第三和第四部分。

磁体可配置成包括位于第七部分与磁体中心部分之间界面处的缩减厚度的区域，中心部分包括磁体的第一、第二、第三和第四部分。例如，磁体可配置成包括位于第七部分与磁体中心部分之间界面处的沟道，中心部分包括磁体的第一、第二、第三和第四部分。

附图说明

在仅作为示例给出并且通过附图图示的实施例的描述的帮助下将更好地理解本发明，附图中：

图1a和1b分别提供了从现有技术已知的MEMS微镜面装置的侧视图和平面图；

图2提供了从现有技术已知的另一MEMS管芯的平面图，其可用在图1的装置中；

图3提供了根据本发明第一实施例的装置的侧视图；

图4提供了根据本发明另外实施例的装置的侧视图；

图5提供了根据本发明另外实施例的装置的侧视图；

图6提供了根据本发明另外实施例的装置的侧视图；

图7a、7b、7c提供了根据本发明另外实施例的装置的侧视图，并且具体地说图示了磁体可具有的不同的可能形状；

图8a提供了根据本发明另外实施例的装置的侧视图；

图8b提供了根据本发明另外实施例的装置的侧视图；

图9a和9b提供了根据本发明另外实施例的装置的侧视图；

图10a和10b提供了根据本发明另外实施例的装置的侧视图；

图11提供了根据本发明另外实施例的装置的侧视图；

图12a提供了根据本发明另外实施例的装置的底侧的平面图，并且图12b提供了图12a的沿A-A'的横截面视图；

图13a提供了根据本发明另外实施例的在装置中使用的磁体的平面图；图13b提供了使用在图13a中示出的磁体的装置的横截面视图；

图14提供了根据本发明另外实施例的在装置中使用的磁体的平面图；

图15提供了根据本发明另外实施例的装置的侧视图。

具体实施方式

图3提供了根据本发明第一实施例的装置30的侧视图。装置30包括MEMS管芯31和单个多极磁体32。MEMS管芯31与单个多极磁体32协作，使得提供在MEMS管芯31的MEMS镜面上的激励线圈（未示出）浸没在由磁体32提供的磁场“B”中。

MEMS管芯31可包括图1b和图2中示出的MEMS管芯10、20的其中一些或所有特征。MEMS管芯31在其第一支架和第二支架（未示出）连接到磁体32。

MEMS管芯31布置成与磁体32的第一表面35协作。磁体32包括与第一表面35相对的第二表面36。磁体32配置成使得第一表面35和第二表面36彼此平行。MEMS管芯32还包括第一表面37、第二表面38。MEMS管芯的第一表面37与磁体32的第一表面35协作。MEMS管芯的第二表面38与第一表面37相对。MEMS管芯配置成使得MEMS管芯31的第一表面37和第二表面38彼此平行。

提供在装置1中的单个磁体32是多极磁体32。磁体32配置成具有第一部分33和第二部分34，第一部分33具有第一磁化方向，第二部分34具有第二磁化方向。磁化方向由提供在每个部分33、34中的箭头指示。第一磁化方向与第二磁化方向相反。

在本申请中，磁化方向是磁通量/磁场的方向。将理解到，磁化方向由磁极定位定义，例如，对于具有第一部分33和第二部分34（第一部分33具有第一磁化方向，第二部分34具有第二磁化方向）的磁体32，则第一部分33必须包括北磁极和南磁极（未示出），并且第二部分34必须包括北磁极和南磁极（未示出）。图3中示出的装置30的磁体32因此包括至少四个磁极：两个北磁极和两个南磁极；一个磁极对将位于第一部分33中，并且第二磁极对将位于第二部分34中。对于与第二部分的磁化方向相反的第一部分的磁化方向，第一部分中磁极的布置可与第二部分中磁极的布置相反。

磁体32配置成具有矩形横截面，并且可包括各向同性材料或各向异性材料。在图3中图示的具体示例中，磁体32包括各向异性材料。如果磁体32包括各向异性材料，则磁体32的第一部分33、第二部分34可配置成仅具有两个可能磁化方向之一。有利地，如果磁体32将包括各向同性材料，则磁体32的第一部分33和第二部分34可能被提供有任何磁化方向。

有利的是，当装置30使用单个磁体32时，制造装置30不需要连接多个磁化磁体以形成磁体组件，或者打磨磁组件中的多个磁化磁体以确保组件中的每个磁体都具有相等尺寸。

图4提供了根据本发明另一实施例的投影装置40的侧视图。装置40具有图3中示出的装置1的许多相同特征，并且相似特征被给予了相同附图标记。

装置40进一步包括铁磁材料43，其布置成围绕单个多极磁体的周围41以便减少从装置40泄露的磁场“B”的量。在装置40中，铁磁材料43布置成围绕磁体32的整个周围41。

在使用期间，铁磁材料43将引导磁通量/磁场“B”，其否则将从装置40的侧面45、46泄露，回到磁体32。这具有MEMS管芯31将暴露于更强磁通量/磁场“B”的优点。更进一步说，当装置40用于各种应用时，诸如当装置40用在电子装置（例如投影装置）中时，位于装置40附近的其它部件将经历较小磁通量/磁场“B”。

图5提供了根据本发明另一实施例的投影装置50的侧视图。装置50具有图4中示出的装置40的许多相同特征，并且相似特征被给予了相同附图标记。

装置50进一步包括铁磁材料43，其布置成围绕单个多极磁体32的周围41和MEMS管芯31的周围51，以便减少从装置50泄露的磁通量/磁场“B”的量。

铁磁材料43配置成延伸到MEMS管芯31的第二表面38之上。有利地，这将确保MEMS管芯31区中（从而还在MEMS镜面区中，以及第一和/或第二激励线圈）的磁通量/磁场"b"将在力匀质性方面和分布方面更均匀。

图6提供了根据本发明另一实施例的装置60的侧视图。装置60具有图3中示出的装置30的许多相同特征，并且相似特征被给予了相同附图标记。

装置60包括MEMS管芯31和单个多极磁体32，其包括削边62a、62b。有利地，削边62a、62b将减小装置60的大小和体积。例如，装置60可沿其削边62a、62b中的至少一个固定到表面；削边62a、62b将减小MEMS管芯31上的表面与镜面之间的距离，从而提供更紧凑的装置60。

削边62a、62b被削成与由磁体32的第二表面36定义的平面39成45°角。

装置60可沿其削边62a、62b中的至少一个锚定；装置60例如在扫描或投影装置中可使用涂敷到削边62a、62b的胶水（或某种其它适合的连接部件）沿其削边62a、62b中的至少一个锚定。

将理解到，在此说明书中提到的每一个装置都可用于各种应用；例如，装置可形成投影装置的一部分。

图7a、7b、7c示出了在图3-6中示出的任何装置30、40、50、60中使用的单个多极磁体32的其它可能形状。

图7a示出了包括斜切边71a、71b的单个多极磁体32。斜切边71a、71b被斜切与由磁体32的第二表面36定义的平面39成45°角 β。

图7b示出了包括单个斜切边75的单个多极磁体32。MEMS管芯31在此实施例中布置成与单个斜切边75协作。应该理解，MEMS管芯31可布置成与磁体32的任何表面协作。

图7c示出单个多极磁体32可配置成具有矩形横截面。第一MEMS管芯31a提供在磁体32的第一表面76上，并且第二MEMS管芯31b提供在磁体32的第二表面78上，使得提供在第一MEMS管芯31a和第二MEMS管芯31b中每个的MEMS镜面上的激励线圈浸没在由磁体32提供的磁场“B”中。

图8a提供了根据本发明另外实施例的装置80的侧视图。装置80具有先前实施例的装置30、40、50、60的许多相同特征，并且相似特征被给予了相同附图标记。

在装置80中，单个多极磁体32配置成包含具有V形开口81的矩形横截面。磁体32从而有效地配置成包括第一三角形横截面部分82和第二三角形横截面部分83。每个三角形横截面部分82、83包括具有第一磁化方向的第一部分84a、84b（未示出）和具有第二磁化方向的第二部分85a、85b；第一磁化方向与第二磁化方向相反。应该指出，第一三角形横截面部分82的第一部分84b在图8a中不可见，因为它位于第二部分85a后面；第二三角形横截面部分83的第一部分84a和第二部分85b的磁化方向与第一三角形横截面部分82的第一部分84a（不可见）和第二部分85b的磁化方向正交。

第一MEMS管芯31a定位在第一三角形横截面部分82的表面上，并且第二MEMS管芯31b定位在第二三角形横截面部分82的表面上。第一MEMS管芯31a和第二MEMS管芯31b位于定义V形开口81的相应相对表面86a、86b上，使得MEMS管芯31a、31b基本上彼此面对，并且使得它们彼此进行光通信。

提供在第一MEMS管芯31的MEMS镜面上的激励线圈将浸没在由第一三角形横截面部分82提供的磁场“B”中，并且提供在第二MEMS管芯31b的MEMS镜面上的激励线圈将浸没在由第二三角形横截面部分83提供的磁场“B”中。

第一MEMS管芯31a配置成具有关于第一振荡轴（未示出）振荡的MEMS镜面，并且第二MEMS管芯31b配置成具有关于第二振荡轴（未示出）振荡的MEMS镜面。第一MEMS管芯31a和第二MEMS管芯31b在磁体32上定向，使得第一和第二振荡轴彼此正交。因而，第一MEMS管芯31a和第二MEMS管芯31b可用于在操作期间在两个维度即垂直和水平扫描光。

将理解到，一般而言，装置30、40、50、60、70、80可包括任何数量的MEMS管芯31。每一个MEMS管芯31都可与磁体32协作，使得在每一个MEMS管芯31的MEMS镜面上提供的激励线圈浸没在由磁体32提供的磁场“B”中。每一个MEMS管芯31可具有在图1b和图2中示出的MEMS管芯31的其中一些或所有特征。优选地，磁体32将配置成具有多个表面，并且多个MEMS管芯31中的每个都将与不同表面协作。例如，磁体32可配置成具有矩形横截面，使得它具有至少三个表面，并且三个MEMS管芯31之一可与相应表面协作。类似地，磁体32可配置成包括六个表面，例如，可配置成具有六边形横截面，或者任何数量的表面；MEMS管芯可提供在每个表面上。

图8b提供了根据本发明另外实施例的装置88的侧视图。在此实施例中，单个多极磁体32包括各向同性材料。

磁体32配置成包括具有第一磁化方向的第一部分33和具有第二磁化方向的第二部分34。有利地，由于磁体32包括各向同性材料，因此第一部分33和第二部分34可配置成具有任何磁化方向。不像在图1中示出的装置30，装置88的第一部分33和第二部分34中的磁化方向处于不同于水平和垂直的方向；而是，第一磁化方向是西北方向，并且第二磁化方向处于西南方向。换句话说，第一和第二磁化方向处于与磁体32的第二表面36基本上成45°的方向。这将使MEMS管芯31能够在与提供在MEMS管芯31的MEMS镜面上的激励线圈垂直的期望方位经历更强磁场/磁通量“B”。激励线圈优选布置成与MEMS镜面的转动轴平行。

图9a和9b提供了根据本发明另一实施例的装置90a、90b的侧视图。装置90a、90b可包含先前实施例的任何特征，例如，在图4和图5等中示出的铁磁材料43。

每一个装置90a、90b配置成具有U形横截面。在每个装置90a、90b中，单个多极磁体32配置成包括具有第一磁化方向的第一部分91、具有第二磁化方向的第二部分92、具有第三磁化方向的第三部分93、具有第四磁化方向的第四部分94以及具有等于第一磁化方向的磁化方向的第五部分95。

在图9a和9b中示出的装置90a、90b基本上相同，除了装置90a包括各向异性材料，而装置90b包括各向同性材料。

因为装置90b包括各向同性材料，在第一部分91和第三部分93中提供的第一磁化方向和第三磁化方向分别配置成与磁体32的第二表面36成45°。而在装置90a中，在第一部分91和第三部分93中提供的第一磁化方向和第三磁化方向分别配置成与磁体32的第二表面36成直角。

图10a和10b提供了根据本发明另外实施例的装置100a、100b的侧视图。

装置100a、100b分别具有与如图9a和9b中所示的装置90a、90b相同的特征，并且相似特征被给予了相同附图标记。

在每一个装置100a、100b中，单个多极磁体32的第一部分和第五部分进一步包括凸缘101a、101b。凸缘101a、101b将帮助进一步减小从装置100a、100b泄露的磁通量/磁场“B”的量。

在每一个装置90a、90b和100a、100b中，MEMS管芯31位于在单个多极磁体32中定义的凹处105中。当MEMS管芯31布置在凹处105中时，MEMS管芯31将由磁体32部分包围。此类布置将增大MEMS管芯31将经历的磁场/磁通量“B”的量，并且还提供了彼此更平行并在密度上更匀质的磁场线。

图11提供了根据本发明另外实施例的装置110的侧视图。装置110具有图9中示出的装置90a、90b的许多相同特征，并且相似特征被给予了相同附图标记。

在装置110中，MEMS管芯31布置成使得它支撑在单个多极磁体32的第一表面35上。如果入射在MEMS管芯31上的光将以某一角度靠近装置110，则此类配置是有用的；因为如果MEMS管芯31位于凹处105中，则入射光可能另外受磁体32的第四部分94和第五部分95的阻挡。如图11所图示的，当MEMS镜面4振荡时，凹处105将容纳MEMS管芯31的MEMS镜面4的一部分，从而，相比MEMS管芯31位于凹处105内的情况下（这是装置90a、90b和100a、100b中的情况），MEMS镜面4将免于经受更大振荡。在装置90a、90b和100a、100b中，MEMS管芯31上的MEMS镜面4的振荡幅度将受磁体32的约束；尽管可选，但装置90a、90b和100a、100b中的磁体32可被提供有位于MEMS管芯31下面的附加凹处，以使MEMS镜面4能够经受更大振荡，甚至当MEMS管芯31位于凹处105中时。

图12a提供了根据本发明另外实施例的装置120的底表面的平面图。图12b提供了沿图12a的截面A-A'得到的装置120的横截面视图。装置120具有与图3中示出的装置30相同的许多特征，并且相似特征被给予了相同附图标记。

参考图12a和12b；在装置120中，MEMS管芯31的MEMS镜面4包括第一反射表面122a和第二反射表面122b。第一反射表面122a和第二反射表面122b定义MEMS镜面4的相对表面。

单个多极磁体32进一步包括孔径123，其邻近MEMS镜面4。孔径123允许光125通过磁体32，并由MEMS镜面4的第二表面122b接收。因而，可使用MEMS镜面121的两个相对表面122a、122b反射光125。

图13a提供了根据本发明另外实施例的在装置中使用的单个多极磁体32的平面图。将理解到，包括图1b的MEMS管芯的特征的MEMS管芯31将布置成与磁体32协作，如图13a中所示，这在图13b中示出。

磁体32配置成包括具有第一磁化方向的第一部分131、具有第二磁化方向的第二部分132、具有等于第一磁化方向的磁化方向的第三部分133以及具有等于第二磁化方向的磁化方向的第四部分134。在图13和图14中，磁化方向由箭头和箭尾指示，箭头指示出页面的方向，而箭尾指示入页面的方向。

在这个具体示例中，第一部分131配置成具有C形横断面，并且第四部分134配置成具有反C形横断面。第二部分132由第一部分131部分包围。第三部分133由第四部分134部分包围。将理解到，第一部分131、第二部分132、第三部分133和第四部分134可包括任何其它形状；例如，第一部分131、第二部分132、第三部分133和第四部分134备选地可配置成具有矩形横断面，或者包含具有或者没有切割边的方形横断面。

第一界面135将存在于第一部分131与第二部分132之间。第二界面136将存在于第三部分133与第四部分134之间。尽管如所示的对接，但应该记住，部分131、132、133、134由单个磁体定义，并且界面仅简单地由相应部分之间的接合处定义。

第一部分131、第二部分132、第三部分133和第四部分134尺寸定成使得第一界面135和第二界面136邻近在MEMS管芯31上提供的第一激励线圈5（这可在图13b中看到）。优选地，部分131、132、133、134尺寸定成使得第一界面135和第二界面136邻近在MEMS管芯31的MEMS镜面4上提供的第一激励线圈5的整个长度。在这个实施例中，由磁体32生成的磁场“B”将有助于减少MEMS镜面4的不想要的振动模式。

图14提供了根据本发明另外实施例的在装置中使用的单个多极磁体32的平面图。将理解到，包括图2的MEMS管芯的特征的MEMS管芯31将布置成与磁体32协作。

单个多极磁体32配置成包括具有第一磁化方向的第一部分131、具有第二磁化方向的第二部分132、具有等于第二磁化方向的磁化方向的第三部分133以及具有等于第一磁化方向的磁化方向的第四部分134。磁体32进一步配置成包括具有等于第二磁化方向的磁化方向的第五部分145、以及具有等于第一磁化方向的磁化方向的第六部分146、以及具有等于第二磁化方向的磁化方向的第七部分147以及具有等于第一磁化方向的磁化方向的第八部分148。

可选地，第一部分131、第二部分132、第三部分133和第四部分134可配置成具有图13中示出的装置130的第一部分131、第二部分132、第三部分133和第四部分134的其中一些或所有特征。在图14中，第一部分131、第二部分132、第三部分133和第四部分134显示为各具有方形横断面。

如图14中所图示的，第五部分145、第六部分146、第七部分147和第八部分148各包括矩形横断面。将理解到，第五部分145备选地可具有C形横断面，并且第八部分148备选地可具有反C形横断面，类似于图13中示出的第一部分131和第四部分134。

第一界面135将存在于第一部分131与第二部分132之间。第二界面136将存在于第三部分133与第四部分134之间。第三界面142将存在于第五部分145与第六部分146之间，并且第四界面143将存在于第七部分147与第八部分148之间。第五部分145、第六部分146、第七部分147和第八部分148尺寸定成使得第三界面142和第四界面143至少邻近在与磁体32协作的MEMS管芯31（未示出）的第一支架上提供的第二激励线圈（未示出）的部分。在这个实施例中，由磁体32生成的磁场“B”将有助于减少由于不想要的振动模式和/或交叉磁耦合效应而引起的寄生运动（即，生成的激励一个特定轴的磁场正在提供一些能量以产生另一轴的寄生激励）。尽管示出了界面142、143，但应该记住，部分145、146、147、148由单个磁体定义，并且界面仅简单地由相应部分之间的接合处定义。

将理解到，如果第五部分145配置成具有C形横断面，并且第八部分148配置成具有反C形横断面，则第五部分145、第六部分146、第七部分147和第八部分148尺寸可定成使得第三界面142和第四界面143邻近在MEMS管芯31的第一支架上提供的第二激励线圈的整个长度。

图15提供了根据本发明另外实施例的装置150的侧视图。装置150包括与图14中示出的单个多极磁体32具有相同特征的单个多极磁体32。具有图2中示出的MEMS管芯的相同特征的MEMS管芯31与磁体32的第一表面35协作。

磁体32进一步包括缩减厚度的区域，该区域由提供在单个多极磁体32中的沟道153、154定义。第一沟道153提供在第六部分146与磁体32的中心部分151之间的界面155（磁体32的中心部分是磁体32的部件，其包括第一部分131、第二部分132、第三部分131和第四部分134）。第二沟道154提供在第七部分147与磁体32的中心部分151之间的界面156。

沟道153、154将减小沟道区中的磁场。优选地，沟道153、154将在沟道区中提供基本上0或者0磁场。从而，第一沟道153将有助于减少磁场从第五部分145和第六部分146到磁体32的中心部分151的泄漏，并且第二沟道154将有助于减少磁场从第七部分147和第八部分148到磁体32的中心部分151的泄漏。应该理解到，磁场基本上为0的这个区可通过物理移除部分磁材料或者还在磁体磁化过程期间通过使用设计成避免在磁化其它部分时磁化部分磁体的磁化工具来生成。因此，换句话说，可将磁体32设计成使得它在界面155、156具有零磁化，而不是提供缩减厚度或沟道区。事实上，工具可设计成产生仅对应于（在磁体应该被磁化的情况下）剩余未磁化的磁体区域的其余部分的特定磁场，因为它未遭受由磁化工具产生的磁场。

对本发明的所描述实施例的各种修改和改变对本领域技术人员将是显而易见的，而不脱离如在所附权利要求书中所定义的本发明的范围。尽管已经结合特定优选实施例描述本发明，但应该理解，所要求保护的发明不应过度限于此类特定实施例。

Claims

1. 一种装置，包括：

MEMS管芯；以及

单个磁体，其中所述MEMS管芯与所述磁体协作，使得所述MEMS管芯上的激励线圈浸没在由所述磁体提供的磁场中；

其中所述磁体是多极磁体。

2. 如权利要求1所述的装置，其中所述磁体配置成至少具有第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一磁化方向，所述第二部分具有第二磁化方向。

3. 如权利要求1或2所述的装置，其中所述装置进一步包括铁磁材料，其布置成围绕所述磁体的周围以便减少从所述装置泄露的磁场量。

4. 如权利要求3所述的装置，其中所述铁磁材料配置成延伸到由所述MEMS管芯定义的平面之上。

5. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述磁体包括一个或多个削边以便减小所述装置的大小。

6. 如前述权利要求中任一项所述的装置，进一步包括与所述磁体协作的第二MEMS管芯，使得所述第二MEMS管芯浸没在由所述磁体提供的磁场中。

7. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述磁体配置成具有U型横截面。

8. 如权利要求7所述的装置，其中所述磁体进一步包括一个或多个凸缘。

9. 如权利要求7或8所述的装置，其中MEMS管芯布置成使得它部分由所述磁体包围。

10. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述磁体配置成包括具有第一磁化方向的第一部分、具有第二磁化方向的第二部分、具有等于所述第一磁化方向的磁化方向的第三部分以及具有等于所述第二磁化方向的磁化方向的第四部分，并且其中所述第一部分具有C形横断面，并且所述第四部分是反C形横断面，并且其中所述磁体配置成使得所述MEMS管芯上的第一激励线圈邻近所述第一部分与第二部分之间的第一界面，并且邻近所述第三部分与第四部分之间的第二界面。

11. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述磁体配置成包括具有第一磁化方向的第一部分、具有第二磁化方向的第二部分、具有等于所述第二磁化方向的磁化方向的第三部分以及具有等于所述第一磁化方向的磁化方向的第四部分、具有等于所述第二磁化方向的磁化方向的第五部分以及具有等于所述第一磁化方向的磁化方向的第六部分以及具有等于所述第二磁化方向的磁化方向的第七部分以及具有等于所述第一磁化方向的磁化方向的第八部分，并且其中所述磁体配置成使得所述MEMS管芯上的第一激励线圈邻近所述第一部分与第二部分之间的第一界面，并且邻近所述第三部分与第四部分之间的第二界面，并且其中所述磁体配置成使得所述MEMS管芯上的第二激励线圈邻近所述第五部分与第六部分之间的第三界面，并且邻近所述第七部分与第八部分之间的第四界面。

12. 如权利要求1-9中任一项所述的装置，其中所述磁体配置成进一步包括具有第三磁化方向的第三部分和具有第四磁化方向的第四部分以及具有等于所述第一磁化方向的第五磁化方向的第五部分。

13. 如权利要求1-7中任一项所述的装置，其中所述磁体配置成包括第一和第二三角形横截面部分，每个三角形横截面部分包括具有第一磁化方向的第一部分和具有第二磁化方向的第二部分；并且其中第一MEMS管芯布置成与所述第一三角形横截面部分协作，使得它被浸没在由所述第一三角形横截面部分生成的磁场中，并且第二MEMS管芯布置成与所述第二三角形横截面部分协作，使得它被浸没在由所述第二三角形横截面部分生成的磁场中，并且其中所述第一和第二MEMS管芯定位成使得它们彼此进行光通信。

14. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其中MEMS管芯的MEMS镜面包括第一和第二反射表面，其中所述第一和第二反射表面定义所述MEMS镜面的相反表面，并且其中所述磁体进一步配置成包括定义在其中的孔径，其中所述孔径邻近所述MEMS镜面，使得所述孔径使光能够通过所述磁体并且由所述镜面的所述第二反射表面接收。

15. 如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述磁体进一步包括缩减厚度的一个或多个区域，它们提供了沟道区中磁场的减小。