CN111830701A - 电磁微镜及激光设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电磁微镜及激光设备。磁微镜包括微镜芯片及磁体装置。微镜芯片包括支撑框架、微镜、三个悬臂及至少三个线圈。微镜通过三个悬臂与支撑框架连接。至少三个线圈设于微镜或者三个悬臂上。每个悬臂对应至少一个线圈设置。磁体装置用于产生磁场。线圈在通电时产生的磁场与磁体装置产生的磁场相互作用，使得微镜相对支撑框架转动。由于微镜通过三个悬臂直接与支撑框架活动连接，减少了振动部分的等效质量，从而提高了微镜的谐振频率。

Description

电磁微镜及激光设备

技术领域

本发明涉及微机电技术领域，特别涉及一种电磁微镜及具所述电磁微镜的激光设备。

背景技术

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)微镜可以通过扭转来实现光束的一维或者二维扫描，目前已广泛应用于3D扫描、激光显示、激光雷达等领域。低成本、低能耗、高精度、大转角和高可靠性是MEMS微镜的主要特点。MEMS微镜的驱动方式主要有四种：静电驱动、电磁驱动、压电驱动、电热驱动。现有的一种电磁微镜，包括微镜芯片及磁体装置，所述微镜芯片包括微镜、中框、快轴、外框、慢轴及线圈，所述快轴连接于所述微镜与所述中框之间，所述慢轴连接于所述外框及所述中框之间，所述线圈设置于所述中框，中框的设置增大了振动部分的等效质量，导致快轴、慢轴的谐振频率较低。

发明内容

本申请实施例所要解决的技术问题在于提供一种能够提高谐振频率的电磁微镜及具所述电磁微镜的激光设备。

第一方面，本申请实施方式提供一种电磁微镜，包括微镜芯片及磁体装置。微镜芯片包括支撑框架、微镜、三个悬臂及至少三个线圈。微镜通过所述三个悬臂与所述支撑框架连接，所述至少三个线圈设于微镜或者所述三个悬臂上。每个悬臂对应至少一个线圈设置。磁体装置，用于产生磁场。线圈在通电时产生的磁场与磁体装置产生的磁场相互作用，使得微镜相对所述支撑框架转动。

本实施方式中提供的电磁微镜，由于微镜通过三个悬臂直接与支撑框架活动连接，省略了中框，减少了振动部分的等效质量，从而提高了微镜的谐振频率。另外，三个悬臂能够实现微镜相对支撑框架进行二维转动，使微镜能够获取较大的转角。进一步地，由于每个悬臂至少对应一个线圈，通过控制每条悬臂对应的线圈中的驱动电流，实现对每条悬臂的单独控制，使微镜可以停留在可转动的任意位置；通过配置对多个线圈的驱动电流的控制，也可以实现共振驱动。

在一实施方式中，支撑框架包括第一区域及第二区域，第一区域环绕第二区域设置，第二区域环绕微镜设置，微镜通过悬臂与位于第二区域的支撑框架部分连接，位于第一区域的支撑框架部分的厚度大于位于第二区域的支撑框架部分的厚度，使得位于第一区域的支撑框架部分的强度大于位于第二区域的支撑框架部分的强度，降低了支撑框架在使用时破损的可能性，延长了微镜芯片的使用寿命。

在一实施方式中，第二区域与第一区域之间形成交界边缘，第二区域远离第一区域的边缘为第一边缘，交界边缘与第一边缘之间的间距不均匀，从而提高微镜芯片的结构不对称性，进而提高电磁微镜在正转模式与反转模式的频率差异性，降低电磁微镜在正转模式与反转模式之间的串扰，提高电磁微镜控制的可控性。

在一实施方式中，第二区域与所述第一区域之间形成交界边缘，第二区域远离第一区域的边缘为第一边缘，交界边缘的轮廓形状，不同于第一边缘的轮廓形状，即第二区域与第一区域的交界边缘的轮廓形状，不同于第二区域远离第一区域的边缘的轮廓形状，进一步提高微镜芯片的结构不对称性，从而进一步降低电磁微镜在正转模式与反转模式之间的串扰，提高电磁微镜控制的可控性。

在一实施方式中，第二区域与第一区域之间形成交界边缘，第二区域远离第一区域的边缘为第一边缘，交界边缘的轮廓形状的中心位置偏离第一边缘形成的轮廓形状的中心位置，进一步提高微镜芯片的结构不对称性，从而进一步降低电磁微镜在正转模式与反转模式之间的串扰，提高电磁微镜控制的可控性。

在一实施方式中，三个悬臂中至少一个的悬臂参数与其余悬臂的悬臂参数不同，以提高微镜芯片的结构不对称性，提高电磁微镜在正转模式与反转模式的频率差异性，降低电磁微镜在正转模式与反转模式之间的串扰，提高了电磁微镜控制的可控性。悬臂参数包括悬臂的宽度、长度、厚度、截面形状、整体形状。

在一实施方式中，三个悬臂包括第一悬臂、第二悬臂及第三悬臂，第一悬臂与第二悬臂形成第一夹角，第二悬臂与第三悬臂形成第二夹角，第三悬臂与第一悬臂形成第三夹角，第一夹角、第二夹角及第三夹角中的至少一个与其余夹角不相同，以提高微镜芯片的结构不对称性，提高电磁微镜在正转模式与反转模式的频率差异性，降低电磁微镜在正转模式与反转模式之间的串扰，提高了电磁微镜控制的可控性。

在一实施方式中，微镜包括器件层及第一反射层，第一反射层设于器件层的一面，用于反射光。

在一实施方式中，微镜还包括加强层，加强层设于器件层背离第一反射层的一面，用于加强微镜的强度以提高微镜的平整度。

在一实施方式中，微镜还包括第二反射层，第二反射层设于微镜的器件层背离第一反射层的一面，使得微镜具双反射面，第二反射层用于对微镜的偏转状态进行反馈。

在一实施方式中，磁体装置包括至少一个磁体组，磁体组包括第一磁体及第二磁体，第一磁体及所述第二磁体均包括第一磁极及第二磁极，第一磁体的第一磁极与第二磁体的第二磁极朝向微镜设置，第二磁体的第一磁极与第一磁体的第二磁极背离微镜设置，通过设置磁极相反的第一磁体与第二磁体，增强微镜芯片所处磁场的磁场强度，从而增强磁体装置产生的磁场与线圈在通电时产生的磁场之间的相互作用，提高了微镜的转角。

在一实施方式中，每个磁体组中，第一磁体的数量为至少一个，第二磁体的数量为至少一个，第一磁体环绕第二磁体设置。由于每个磁体组中的第一磁体环绕第二磁体设置，进一步增强磁体装置产生的磁场与线圈在通电时产生的磁场之间的相互作用，提高微镜的转角。

在一实施方式中，每个磁体组对应一个线圈设置，每个磁体组的第一磁体的第一磁极与所述第二磁体的第二磁极朝向对应线圈设置，每个磁体组产生的磁场方向与对应的线圈通电时产生的磁场方向大致垂直，使得线圈在微镜附近产生的磁场大致与微镜平行，当线圈通电时，线圈受到大致垂直于微镜的安培力，意味着线圈受到的驱动力最大，从而增大微镜相对支撑框架转动的转角。

在一实施方式中，微镜的相对两侧均设磁体组，以增强微镜芯片所处磁场的磁场强度，从而增强与线圈在通电时产生的磁场之间的相互作用。

在一实施方式中，支撑框架包括层叠设置的衬底、保护层及器件层。本实施方式中，微镜芯片通过蚀刻形成，由于设有保护层，能够在对衬底进行蚀刻时保护器件层的结构不被破坏，从而提高了产品良率。

在一实施方式中，所述线圈的制成材料为金属。所述金属如金、铝、铁等。

在一实施方式中，所述线圈通过导线绕设形成，所述多个线圈中，其中至少一个线圈的线圈参数不同于其余线圈的线圈参数，所述线圈参数包括所述导线的长度、截面积、导电率等。

在一实施方式中，所述多个线圈的线圈参数相同。

第二方面，本申请实施方式还提供一种激光设备，包括激光器及如上所述的电磁微镜，所述电磁微镜用于反射所述激光器发射的激光。

附图说明

图1为本申请第一实施方式提供的电磁微镜的结构示意图。

图2为图1所示的电磁微镜的微镜芯片的正面示意图。

图3为图1所示的电磁微镜的部分结构的另一视角示意图。

图4为电磁微镜处于正转模式的一示意图。

图5为电磁微镜处于反转模式的一示意图。

图6为图1所示的电磁微镜的微镜芯片的背面示意图。

图7为图2所示的微镜芯片沿A-A线的剖视图。

图8为本实施方式提供的待加工工件的示意图。

图9为电磁微镜的侧视图。

图10为磁体组的示意图。

图11为磁体组与线圈对应设置的立体示意图。

图12为磁体组及其对应设置的线圈的俯视图。

图13为电磁微镜应用于一激光设备的一应用场景示意图。

图14为电磁微镜应用于一激光设备的另一应用场景示意图。

图15为图14所示的激光设备的结构框图。

图16a为第二实施方式中的电磁微镜的微镜芯片的部分结构示意图。

图16b为一实施方式中的电磁微镜的微镜芯片的部分结构示意图。

图16c为一实施方式中的电磁微镜的微镜芯片的部分结构示意图。

图17为第三实施方式中提供的电磁微镜的微镜芯片的剖视图。

图18a为第四实施方式中提供的电磁微镜的微镜芯片的剖视图。

图18b为第四实施方式中提供的电磁微镜的微镜芯片的区域示意图。

图19为第五实施方式中提供的电磁微镜的微镜芯片的剖视图。

图20为第六实施方式中提供的电磁微镜的磁体组示意图。

图21为第七实施方式提供的电磁微镜的侧视图。

图22为第八实施方式提供的电磁微镜的立体示意图

图23为第八实施方式提供的电磁微镜的侧视图。

图24为第八实施方式提供的电磁微镜的磁体组与线圈对应设置的立体示意图。

图25为第八实施方式提供的电磁微镜的磁体组及其对应设置的线圈的俯视图。

图26为第九实施方式提供的电磁微镜的磁体组的立体示意图。

图27为第九实施方式提供的电磁微镜的磁体组的俯视图。

图28为第十实施方式提供的电磁微镜的磁体组的立体示意图。

图29为第十实施方式提供的电磁微镜的磁体组的俯视图。

图30为第十一实施方式提供的电磁微镜的微镜芯片的示意图。

图31为第十二实施方式提供的电磁微镜的微镜芯片的示意图。

图32为第十三实施方式提供的电磁微镜的微镜芯片的示意图。

图33为第十四实施方式提供的电磁微镜的微镜芯片的示意图。

图34为第十五实施方式提供的电磁微镜的微镜芯片的示意图。

具体实施方式

第一实施方式

请参阅图1至图3，图1为本申请第一实施方式提供的电磁微镜的结构示意图。图2为图1所示的电磁微镜的微镜芯片的正面示意图。图3为图1所示的电磁微镜的部分结构的另一视角示意图。

电磁微镜100包括微镜芯片10及磁体装置30。微镜芯片10包括支撑框架11、微镜13、三个悬臂15及三个线圈17。微镜13通过三个悬臂15与支撑框架11连接，用于反射光。三个线圈17设于微镜13上，每个悬臂15对应一个线圈17设置。磁体装置30用于产生磁场。线圈17在通电时产生的磁场与磁体装置30产生的磁场相互作用，使得微镜13相对支撑框架11转动。

本实施方式中提供的电磁微镜100，微镜13直接通过三个悬臂15与支撑框架11连接，由于无需使用中框结构，降低了振动部分的等效质量，提高了微镜13的谐振频率。另外，三个悬臂能够实现微镜13相对支撑框架11进行二维转动，使得微镜13能够获取较大的转角。进一步地，采用电磁驱动方式能够获得较大驱动力，对于线圈17的驱动电压较低。本实施方式中，驱动力与线圈17中的驱动电流大致呈线性关系，从而容易控制微镜13的转角。驱动力大小不受转角的影响，可以在大角度下保持良好的驱动能力。更甚者，由于每个悬臂15对应一个线圈17，通过控制每条悬臂15所对应的线圈17中的驱动电流，实现对每条悬臂15的单独控制，使微镜13可以停留在可转动的任意位置；通过配置对三个线圈17的驱动电流的控制，也可以实现共振驱动。

本实施方式中，三个悬臂15的悬臂参数相同，悬臂参数包括悬臂15的宽度、长度、厚度、截面形状、整体形状等。三个悬臂15间隔设置于支撑框架11与微镜13之间。三个悬臂15包括第一悬臂151、第二悬臂153及第三悬臂155。第一悬臂151与第二悬臂153形成第一夹角，第二悬臂153与第三悬臂155形成第二夹角，第二悬臂153与第三悬臂155形成第三夹角，第一夹角、第二夹角及第三夹角均为120度。

请再次参阅图3，线圈17通过导线绕设形成。线圈17包括输入端171及输出端173。本实施方式中，与输入端171连接的导线沿对应的悬臂15延伸设置以与外部的电极或其他电性连接件连接，与输出端173连接的导线沿对应的悬臂15延伸设置以与外部的电极或其他电性连接件连接。本实施方式中，多个线圈17相同。在一些实施方式中，多个线圈17中，其中至少一个线圈17的线圈参数不同于其余线圈17的线圈参数，线圈参数包括导线的长度、截面积、导电率等。

可以理解，线圈17的制成材料可以为金属材料，金属可以为金、铝、铁等，线圈17的制成材料也可以由其他导电材料制成，例如碳纳米管等；线圈17的厚度及线圈17的位置、形状可以根据实际的设计调整。

在一些实施例中，线圈17的数量可以大于三个，即每个悬臂15对应至少一个线圈17设置，例如，每个悬臂15对应两个线圈17，以获得更大驱动力。在一些实施例中，可以直接在悬臂15上设置线圈17。通过控制每个线圈17的电流，例如电流大小、电流方向，实现对每个线圈17的驱动力进行单独控制，从而实现微镜13的二维转动。连续控制线圈17的电流，能够实现入射至微镜13的入射光的二维扫描。

电磁微镜100包括正转模式及反转模式。请参阅图4,图4为电磁微镜处于正转模式的一示意图，正转模式为微镜13绕轴线σ逆时针转动，微镜13相对支撑框架11倾斜。请参阅图5,图5为电磁微镜处于反转模式的一示意图，反转模式为微镜13绕轴线σ顺时针转动时，微镜13相对支撑框体11倾斜。若电磁微镜100在正转模式或反转模式同时进行谐振，则要求线圈17中的驱动信号(例如驱动电流)的频率与谐振频率相同。控制线圈17中驱动电流的频率即控制微镜13的谐振频率，使得微镜13在正转模式或反转模式工作时发生谐振，从而降低微镜13转动所需的功耗。本实施方式中，在谐振模式中，三个悬臂15的电流相位相差为120°。

可以理解，第一夹角、第二夹角及第三夹角中的至少一个与其余夹角不相同，例如，第一悬臂151与第二悬臂153之间的夹角为115度，第一悬臂151与第三悬臂155之间的夹角为120度，第二悬臂153与第三悬臂155之间的夹角可以为125度，如此，三个悬臂15不均匀地分布于支撑框架11与微镜13之间，提高微镜芯片10的结构不对称性，提高电磁微镜100在正转模式与反转模式的频率差异性，降低电磁微镜100在正转模式与反转模式之间的串扰，提高了电磁微镜100控制的可控性。

在一些实施例中，三个悬臂15中至少一个的悬臂参数与其余悬臂15的悬臂参数不同，以提高微镜芯片10的结构不对称性，提高电磁微镜100在正转模式与反转模式的频率差异性，降低电磁微镜100在正转模式与反转模式之间的串扰，提高了电磁微镜100控制的可控性。

请参阅图6，图6为图1所示的电磁微镜的微镜芯片的背面示意图。支撑框架11包括第一区域111及第二区域113，第一区域111环绕第二区域113设置，第二区域113环绕微镜13设置，微镜13通过悬臂15与位于第二区域113的支撑框架11部分连接，位于第一区域111的支撑框架11部分的厚度大于位于第二区域113的支撑框架11部分的厚度，使得位于第一区域111的支撑框架11部分的强度大于位于第二区域113的支撑框架11部分的强度，降低了支撑框架11在使用时破损的可能性，延长了微镜芯片10的使用寿命。

第二区域113与第一区域111之间形成交界边缘1111，第二区域113远离第一区域111的边缘为第一边缘1131。交界边缘1111与第一边缘1131之间的间距不均匀，从而提高微镜芯片10的结构不对称性，进而提高电磁微镜100在正转模式与反转模式的频率差异性，降低电磁微镜100在正转模式与反转模式之间的串扰，提高电磁微镜100控制的可控性。本实施方式中，交界边缘1111的轮廓形状不同于第一边缘1131的轮廓形状,交界边缘1111的轮廓形状为方形，第一边缘1131的轮廓形状为圆形。

更为具体地，请参阅图7，图7为图2所示的微镜芯片沿A-A线的剖视图。支撑框架11包括层叠设置的支撑层114及器件层116。微镜13包括器件层135及第一反射层136。第一反射层136设于微镜13的器件层135的一面，用于反射光。微镜13还包括加强层137，加强层137设于微镜13的器件层135背离第一反射层136的一面，用于加强微镜13的强度以提高微镜13的平整度。悬臂15连接于支撑框架11的器件层116与微镜13的器件层135之间。

本实施方式中，微镜芯片10通过蚀刻工艺形成。支撑框架11还包括设于支撑层114与器件层116之间的保护层117，用于防止在蚀刻过程中损坏器件层116结构。微镜13还包括设于加强层137与器件层135之间的保护层138，用于防止在蚀刻过程中损坏器件层116结构。

可以理解，对于支撑框架11的叠层结构及微镜13的叠层结构不限定于本实施方式所示例。在一些实施例中，支撑框架11也可以省略支撑层114，即支撑框架11为单层设置。在一些实施例中，支撑框架11还可以包括其他叠层，例如缓冲层等等。在一些实施例中，微镜13还可以包括其他叠层，例如缓冲层等等，

制备微镜芯片10时，提供待加工工件200(如图8所示)。待加工工件200包括依次层叠设置的衬底201、保护层202及器件层203。对待加工工件200在预设区域进行蚀刻，形成支撑框架11、悬臂15及部分微镜13结构。其中，支撑框架11的支撑层114与微镜13的加强层137为对衬底201蚀刻形成，支撑框架11的保护层117及微镜13的保护层138通过对保护层202蚀刻形成，支撑框架11的器件层116、微镜13的器件层135及悬臂15为通过对器件层203进行蚀刻形成。于微镜13的器件层135背离加强层137的一侧涂覆第一反射层136。支撑框架11的第一区域111未进行蚀刻，支撑框架11的第二区域113为通过对衬底201及保护层203进行蚀刻获得，即第二区域113为部分刻蚀区域，位于第二区域113的支撑框架11部分与微镜13之间除去悬臂15为全蚀刻区域。

本实施方式中，请参阅图9，磁体装置30包括三个磁体组31。三个磁体组31设于微镜13背离第一反射层137(如7所示)的一侧。请参阅图10，磁体组31包括第一磁体311及第二磁体313。第一磁体311及第二磁体313均包括第一磁极(如图10中所示的S极)3111及第二磁极(如图10中所示的N极)3113。第一磁体311的第一磁极3111与第二磁体313的第二磁极3113朝向微镜13设置。第二磁体313的第一磁极3111与第一磁体311的第二磁极3113背离微镜13设置。通过设置磁极相反的第一磁体311与第二磁体313，增强微镜芯片13所处磁场的磁场强度，从而增强磁体装置30产生的磁场与线圈17在通电时产生的磁场之间的相互作用，提高微镜13的转角。

本实施方式中，每个磁体组31中，第一磁体311与第二磁体313的数量均为一个，第一磁体311为环形磁体，第一磁体311环绕第二磁体313设置。由于每个磁体组31中的第一磁体311环绕第二磁体313设置，进一步增强磁体装置30产生的磁场与线圈17在通电时产生的磁场之间的相互作用，提高微镜13的转角。

请参阅图11与图12，图11为磁体组及其对应设置的线圈的立体示意图，图12为磁体组及其对应设置的线圈的俯视图。每个磁体组31对应一个线圈17设置，每个磁体组31的第一磁体311的第一磁极3111与第二磁体313的第二磁极3113朝向对应线圈17设置，使得磁体组31产生的磁场方向与线圈17通电时产生的磁场方向大致垂直。在线圈17未通电时，磁体组31在微镜13附近产生的磁场大致与微镜13平行。当线圈17通电时，线圈17受到大致垂直于微镜13的安培力，使微镜13相对支撑框架11转动。由于磁体组31产生的磁场方向与对应的线圈17通电时产生的磁场方向大致垂直，从而提升电磁微镜100的驱动能力及增大微镜13转角范围。

本实施方式中，线圈17为环形线圈，第一磁体311为环形磁体，第二磁体313收容于第一磁体131内。图中所示的第一磁体311的截面形状为圆环形，第二磁体313的形状为圆形，线圈17对应为环型线圈。可以理解，线圈17可以为其他形状，第一磁体311与第二磁体313的形状也可以为其他形状，例如第一磁体311可以是方形及空心方形。

本实施方式提供的电磁微镜100，使用三条悬臂15直接连接微镜13与支撑框架11，去除了电磁微镜100的中框结构，从而提高了谐振频率。另外，通过微调支撑框架11的第二区域113(即刻蚀区域)，使支撑框架11的第一区域111与第二区域113的结构与间距不同，从而提高了电磁微镜100的不对称性，实现了正转、反转模式的谐振频率分离，降低了各模式间的串扰与控制的难度，提高了电磁微镜100的可控性。进一步地，通过控制至少三个线圈17的电流与方向，可以实现电磁微镜100的二维转动，实现工作在静态模式或谐振模式下。电磁微镜100实现了大转角、大尺寸的二维微镜，同时提高了电磁微镜100的谐振频率(可以做到1K以上)，并且避免了相邻模式频率十分接近的情况出现。更甚者，磁体装置30使用三个以上的磁体组31，磁体组31由2个磁体组成：第二磁体313由空心的第一磁体311包围，第一磁体311与第二磁体313的极化方向垂直于微镜13，第一磁体311与第二磁体313在同一侧的磁极相反。磁体装置30产生的磁场大致与线圈17的电流方向垂直，可以使线圈17受到的驱动力较大，能最大限度发挥磁体装置30的作用，提升微镜13的驱动能力与转角。

在一应用场景中，请参阅图13，电磁微镜100应用于激光设备300，激光设备300为激光雷达系统。激光设备300还包括激光器301、准直器302、光接收部303及光电传感器304。激光器301发出的脉冲光信号经过准直器302准直整形，照射在电磁微镜100上，电磁微镜100的微镜13进行二维转动，将光信号扫描发射到周围的探测目标上，完成对周围环境的探测；扫描光经目标物体反射后通过光接收部303接收，光电传感器304将光接收部303接收的光信号转换为电信号。

在另一应用场景中，请参阅图14及图15，电磁微镜100应用于激光设备400，激光设备400为激光投影设备。激光设备400包括激光模组401、激光驱动单元402、微镜驱动单元403、接口404、电源管理单元405及处理器407。激光模组401包括激光器4011、电磁微镜100。激光器401包括RGB激光管。激光驱动单元402用于驱动激光器4011发射激光。微镜驱动单元403用于驱动电磁微镜100转动。接口404与处理器407连接，接口404用于将图像等信号输入至处理器407。接口404包括VGI(Video Graphics Array，视频图形阵列，简称VGI)、HDM(High Definition Multimedia Interface，高清晰度多媒体接口，简称HDM)、DVI(DigitalVisual Interface，即数字视频接口，简称DVI)中的至少一个。处理器407用于控制激光驱动单元402、电磁微镜驱动单元403及电源管理单元405。激光器401通过内部光学系统产生单像素点激光束，投射至电磁微镜100上，电磁微镜100以光栅形式扫描光束。处理器407根据扫描光束的位置同步控制激光驱动单元402调制激光器401的RGB激光管，控制单个像素点的颜色并产生投影画面。处理器407包括帧缓冲存储器及系统控制器等等。

可以理解，本实施方式还提供一种激光设备，包括激光器及如上所述的电磁微镜，所述电磁微镜用于反射所述激光器发射的激光。

第二实施方式

本申请第二实施方式提供的电磁微镜与第一实施方式提供的电磁微镜100结构大致相同，不同在于，请参阅图16a，悬臂15大致呈S形。可以理解，悬臂15大致呈方波形(如图16b所示)、方框形(如图16c所示)等等其它形状，本申请对悬臂15的形状不作限定

第三实施方式

本申请第三实施方式提供的电磁微镜与第一实施方式提供的电磁微镜100结构大致相同，不同在于，请参阅图17，微镜13的器件层135背离第一反射层136的一侧设第二反射层139，第二反射层139用于将入射至其上的光反射至一光接收器，以获取微镜13相对支撑框架11的转动的转角等信息。保护层138环绕第二反射层139设置。

第四实施方式

本申请第四实施方式提供的电磁微镜与第一实施方式提供的电磁微镜100结构大致相同，不同在于，请参阅图18a，微镜13可以省略加强层及保护层，即微镜13包括器件层135及设于器件层135上的第一反射层136，以减轻微镜13的质量，提高微镜13的谐振频率。请参阅图18b，第二区域113与第一区域111的交界边缘1111的轮廓形状，与第二区域113远离第一区域111的边缘的轮廓形状不相同。第二区域113与第一区域111的交界边缘1111的轮廓形状为方形，第二区域113远离第一区域111的第一边缘1131的轮廓形状为圆形。

第五实施方式

本申请第五实施方式提供的电磁微镜与第一实施方式提供的电磁微镜100结构大致相同，不同在于，请参阅图19，微镜13可以省略加强层及保护层，器件层135背离第一反射层136的一侧设第二反射层139，即微镜13为双面镜。第二反射层139用于将入射至其上的光反射至一光接收器，以获取微镜13相对支撑框架11的转动的转角等信息。

第六实施方式

本申请第六实施方式提供的电磁微镜与第一实施方式提供的电磁微镜100结构大致相同，不同在于，请参阅图20，第一磁体311的第一磁极3111为N极，第一磁体311的第二磁极3113为S极，第二磁体313的第一磁极3111为N极，第二磁体313的第二磁极3113为S极。

第七实施方式

本申请第七实施方式提供的电磁微镜与第一实施方式提供的电磁微镜100结构大致相同，不同在于，在微镜13的相对两侧均设置磁体组31，请参阅图21，在微镜13的两侧各设有三个磁体组31，每个磁体组31对应一个线圈(图未示)设置，换句话说，每个线圈对应微镜13一侧的一个磁体组31设置及对应微镜13另一侧的一个磁体组31设置，即一个线圈可对应两个磁体组31设置。

第八实施方式

本申请第八实施方式提供的电磁微镜与第一实施方式提供的电磁微镜100结构大致相同，支撑框架11通过悬臂15与微镜13连接，不同在于，请参阅图22与图23，磁体组31的数量为1个。磁铁组31包括一个第一磁体311及第二磁体313，第一磁体311为环形磁体，第一磁体311环绕第二磁体313设置，第二磁体313由第一磁体311包围。第一磁体311的第一磁极与第二磁体313的第二磁极朝向微镜13设置。第一磁体311与第二磁体313的极化方向大致垂直于微镜13。第二磁体313的第一磁极与第一磁体311的第二磁极背离微镜13设置。

请参阅图24与图25，磁铁组31在微镜13附近产生的磁场大致与微镜13平行，当线圈17通电时，线圈17受到大致垂直于微镜13所在平面的安培力，使微镜13发生转动。

第九实施方式

本申请第九实施方式提供的电磁微镜与第一实施方式提供的电磁微镜100结构大致相同，不同在于，请参阅图26与图27，每个磁体组31包括两个第一磁体311及一个第二磁体313。第一磁体311呈半环形，两个第一磁体311环绕一个第二磁体313设置，两个第一磁体311拼成环形结构。

第十实施方式

本申请第十实施方式提供的电磁微镜与第一实施方式提供的电磁微镜100结构大致相同，不同在于，请参阅图28与图29，每个磁体组31包括两个第一磁体311及两个第二磁体313。第一磁体311呈半环形，两个第一磁体311环绕两个第二磁体313设置，两个第一磁体311拼成环形结构。在一些实施方式中，第一磁体311的数量可以为两个或两个以上，第二磁体333的数量可以为两个或两个以上，两个以上的第一磁体311环绕第二磁体333设置。

第十一实施方式

本申请第十一实施方式提供的电磁微镜,与第一实施方式提供的电磁微镜100结构大致相同，区别在于，请参阅图30，第二区域113与第一区域111的交界边缘1111的轮廓形状，与第一边缘1111的轮廓形状相同，但交界边缘1111与第一边缘1131之间的间距不均匀设置，进一步提高微镜芯片的结构不对称性，从而进一步降低电磁微镜在正转模式与反转模式之间的串扰，提高电磁微镜控制的可控性。本实施方式中，第二区域113与第一区域111的交界边缘1111的轮廓形状，与第二区域113远离第一区域111的边缘的轮廓形状均为方形。

第十二实施方式

本申请第十二实施方式提供的电磁微镜,与第一实施方式提供的电磁微镜100结构大致相同，区别在于，请参阅图31，交界边缘1111形成的轮廓形状的中心位置，偏离第二区域113远离第一区域111的第一边缘1131形成的轮廓形状的中心位置，进一步提高微镜芯片的结构不对称性，从而进一步降低电磁微镜在正转模式与反转模式之间的串扰，提高电磁微镜控制的可控性。

第十三实施方式

本申请第十三实施方式提供的电磁微镜与第一实施方式提供的电磁微镜100结构大致相同，区别在于，请参阅图32，三个悬臂15其中一个的长度大于其余两个的悬臂15的长度，例如悬臂153的长度大于悬臂151及悬臂155的长度。

第十四实施方式

本申请第十四实施方式提供的电磁微镜与第一实施方式提供的电磁微镜100结构大致相同，区别在于，请参阅图33，三个悬臂15其中一个的宽度小于其余两个的悬臂15的宽度，例如悬臂153的宽度小于悬臂151及悬臂155的宽度。

三个悬臂中至少一个的悬臂参数与其余悬臂的悬臂参数不同，以提高微镜芯片的结构不对称性，提高电磁微镜在正转模式与反转模式的频率差异性，降低电磁微镜在正转模式与反转模式之间的串扰，提高了电磁微镜控制的可控性。悬臂参数包括悬臂的宽度、长度、厚度、截面形状、整体形状。

第十五实施方式

本申请第十五实施方式提供的电磁微镜与第一实施方式提供的电磁微镜100结构大致相同，区别在于，请参阅图34，磁体装置的磁铁组31的个数为4个，设于微镜13上的线圈个数为4个。可以理解，微镜13上的线圈个数可以为4个或4个以上，磁铁组31的个数可以为4个或4个以上。

Claims (14)

1.一种电磁微镜，其特征在于，包括微镜芯片及磁体装置，

所述微镜芯片包括支撑框架、微镜、三个悬臂及至少三个线圈，所述微镜通过所述三个悬臂与所述支撑框架连接，所述至少三个线圈设于所述微镜或者所述三个悬臂上，每个悬臂对应至少一个线圈设置，

所述磁体装置，用于产生磁场，所述线圈在通电时产生的磁场与所述磁体装置产生的磁场相互作用，使得所述微镜相对所述支撑框架转动。

2.根据权利要求1所述的电磁微镜，其特征在于，所述支撑框架包括第一区域及第二区域，所述第一区域环绕所述第二区域设置，所述第二区域环绕所述微镜设置，所述微镜通过所述悬臂与位于所述第二区域的支撑框架部分连接，位于所述第一区域的支撑框架部分的厚度大于位于所述第二区域的支撑框架部分的厚度。

3.根据权利要求2所述的电磁微镜，其特征在于，所述第二区域与所述第一区域之间形成交界边缘，所述第二区域远离所述第一区域的边缘为第一边缘，所述交界边缘与所述第一边缘之间的间距不均匀设置。

4.根据权利要求2所述的电磁微镜，其特征在于，所述第二区域与所述第一区域之间形成交界边缘，所述第二区域远离所述第一区域的边缘为第一边缘，所述交界边缘的轮廓形状，不同于所述第一边缘的轮廓形状。

5.根据权利要求2所述的电磁微镜，其特征在于，所述第二区域与所述第一区域之间形成交界边缘，所述第二区域远离所述第一区域的边缘为第一边缘，所述交界边缘的轮廓形状的中心位置偏离所述第一边缘形成的轮廓形状的中心位置。

6.根据权利要求1所述的电磁微镜，其特征在于，所述三个悬臂中至少一个的悬臂参数与其余悬臂的悬臂参数不同。

7.根据权利要求1所述的电磁微镜，其特征在于，所述三个悬臂包括第一悬臂、第二悬臂及第三悬臂，所述第一悬臂与所述第二悬臂形成第一夹角，所述第二悬臂与所述第三悬臂形成第二夹角，所述第三悬臂与所述第一悬臂形成第三夹角，所述第一夹角、所述第二夹角及所述第三夹角中的至少一个与其余夹角不相同。

8.根据权利要求1所述的电磁微镜，其特征在于，所述微镜包括器件层及第一反射层，所述第一反射层设于所述器件层的一面。

9.根据权利要求8所述的电磁微镜，其特征在于，所述微镜还包括加强层，所述加强层设于所述微镜的器件层背离所述第一反射层的一面。

10.根据权利要求8所述的电磁微镜，其特征在于，所述微镜还包括第二反射层，所述第二反射层设于所述微镜的器件层背离所述第一反射层的一面。

11.根据权利要求1所述的电磁微镜，其特征在于，所述磁体装置包括至少一个磁体组，所述磁体组包括第一磁体及第二磁体，所述第一磁体及所述第二磁体均包括第一磁极及第二磁极，所述第一磁体的第一磁极与所述第二磁体的第二磁极朝向所述微镜设置，所述第二磁体的第一磁极与所述第一磁体的第二磁极背离所述微镜设置。

12.根据权利要求11所述的电磁微镜，其特征在于，每个磁体组中，所述第一磁体的数量为至少一个，所述第二磁体的数量为至少一个，所述第一磁体环绕所述第二磁体设置。

13.根据权利要求11所述的电磁微镜，其特征在于，每个磁体组对应一个线圈设置，每个磁体组的第一磁体的第一磁极与所述第二磁体的第二磁极朝向对应线圈设置。

14.一种激光设备，其特征在于，包括激光器及根据权利要求1至13任意一项所述的电磁微镜，所述电磁微镜用于反射所述激光器发射的激光。

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