CN113031255A - 一种微镜及包含该微镜的激光投影系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种微镜及包含该微镜的激光投影系统，所述微镜包括镜面、过渡框架、多个柔性弹簧、多个悬臂梁和多个驱动部分，多个所述柔性弹簧、悬臂梁和驱动部分一一对应；所述微镜外围设置有所述过渡框架，所述微镜与所述过渡框架通过多个连接梁连接；多个所述柔性弹簧沿所述过渡框架外侧周向间隔设置，所述悬臂梁的一端通过所述柔性弹簧与所述过渡框架动态连接，所述悬臂梁的另一端与所述驱动部分连接。本发明微镜利用杠杆放大原理将动梳齿的小幅振动放大为镜面的大幅振动，有利于提高微镜的行程或者偏转角度，镜面带刻蚀图案有效对激光束的波前相位进行调制且工艺简单、性能优良，特别适合用于傅里叶变换红外光谱仪和消除激光散斑的投影系统。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术中的微机电系统技术领域，特别涉及一种微镜。
背景技术
微镜是基于半导体微加工技术的光学装置。由于具有体积小、扫描频率高和能耗低的特点，微镜在激光雷达、激光扫描投影、内窥镜、光开关和红外光谱仪等领域都拥有广泛的应用前景。其中激光雷达等应用对探测视场有很高的要求，需要微镜进行大角度的机械偏转。红外光谱仪等应用又需要微镜在垂直方向进行振动，并且要求有较大的行程。
为了实现更高的帧频和分辨率，微镜必须工作在高频模态。然而，过大的动态形变会导致出射激光光斑畸变，严重影响激光雷达的探测精度或扫描式投影的质量。通常要求微镜的最大动态形变不超过激光波长的十分之一。成熟的微镜芯片必须同时满足以上条件，因此，对器件的设计和加工提出了很高的要求。
微镜的驱动手段分为多种，其中静电驱动微镜工艺简单、结构紧凑，具有最广阔的应用前景。但是传统的静电驱动微镜中，梳齿和镜面构成近似刚性的整体，拥有相同的振动幅度。如果镜面振幅较大时，动梳齿将会过于远离静梳齿，导致静电力大幅下降，从而要求更大的电压以维持大振幅的振动。更大的电压需求会对升压电路造成压力，导致不必要的能耗。因此如何以更小的动梳齿振幅实现更大的镜面振幅，是微镜器件设计的重要方向。
此外，微镜通常与激光搭配起来构成多种应用系统。其中激光扫描投影是一种应用广泛的新型投影技术。但该技术面临的一个重大问题就是激光散斑效应，亦即高度相干的激光束入射到粗糙的成像面时，会干涉形成明暗不等的光斑，严重影响了观看的视觉效果。对于激光显示而言，散斑对比度需要抑制到4％以下，人眼系统才无法分辨。目前，消除激光散斑通常有两种方法，第一种方法使用波长可调激光器，通过在时域上扫描激光器波长来调制散斑的分布，但激光器的波长调整范围通常有限，不足以彻底消除散斑现象。第二种方法使用毛玻璃或者积分器，并将其与旋转式马达相连，但这些装置不仅体积大、功耗大而且伴有噪声。
另一种潜在的替代方案就是使用具有微纳结构反射面的微镜来代替上述消散斑装置。该微纳结构反射面可以打乱激光束的等相面，并通过微镜的振动使激光的等相面发生时域变化。基于该方案，投影面上激光散斑的分布将发生高频时域变化，最终实现光斑能量的均匀化，消除人眼观察时的散斑效应。然而，微镜通常只有很小的振动幅度，导致激光等相面的变化幅度很小，不足以彻底实现光斑能量的均匀化。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种微镜结构，旨在现一种振幅可放大的、工作模式多样的MEMS微镜，并利用该微镜振幅大的独特优势，提出一种可以高效消除激光散斑的投影系统，其具体技术方案如下：
本发明的第一方面，提出一种微镜，包括镜面、过渡框架、多个柔性弹簧、多个悬臂梁和多个驱动部分，多个所述柔性弹簧、悬臂梁和驱动部分一一对应；所述微镜外围设置有所述过渡框架，所述微镜与所述过渡框架通过多个连接梁连接；
多个所述柔性弹簧沿所述过渡框架外侧周向间隔设置，所述悬臂梁的一端通过所述柔性弹簧与所述过渡框架动态连接，所述悬臂梁的另一端与所述驱动部分连接；
所述驱动部分包括扭转梁、两个固定锚点和固定框架，所述固定框架环绕所述扭转梁和两个固定锚点设置，所述扭转梁与所述悬臂梁连接，所述扭转梁的两端分别与两个所述固定锚点通过弹性连接部件连接；
所述悬臂梁外侧设置有动梳齿，所述固定框架内侧对应所述动梳齿设置有静梳齿。
进一步的，所述动梳齿和所述静梳齿构成平面梳齿对或垂直梳齿对，所述平面梳齿对用于微镜作谐振式扫描，所述垂直梳齿对用于微镜作谐振式扫描或准静态扫描。
进一步的，所述弹性连接部件为长条形，所述弹性部件一端与所述固定锚点连接，另一端与所述扭转梁连接。
进一步的，所述悬臂梁为渐开式涡旋线的圆弧结构，多个所述悬臂梁沿所述镜面外围环向且错开设置，每个所述悬臂梁与对应所述扭转梁连接的一端朝向远离所述镜面的一侧弯折且垂直于所述扭转梁。
进一步的，所述垂直梳齿对为所述动梳齿在上所述静梳齿在下结构或所述动梳齿在下所述静梳齿在上结构，且所述动梳齿与所述静梳齿具有一定的重叠面积或完全错开。
进一步的，所述镜面的振幅是所述动梳齿振幅的M倍，所述悬臂梁的布置使得所述动梳齿的小幅振动被杠杆放大为所述镜面的大幅振动，所述弹性连接部件为所述镜面的振动提供回复力，其中M为正实数。
本发明的第二方面，提出一种微镜，包括镜面、过渡框架、多个柔性弹簧、多个悬臂梁和多个驱动部分，多个所述柔性弹簧、悬臂梁和驱动部分一一对应；所述微镜外围设置有所述过渡框架，所述微镜与所述过渡框架通过多个连接梁连接；
多个所述柔性弹簧沿所述过渡框架外侧周向间隔设置，所述悬臂梁的一端通过所述柔性弹簧与所述过渡框架动态连接，所述悬臂梁的另一端与所述驱动部分连接；
所述驱动部分包括扭转梁、两个固定锚点和固定框架，所述固定框架与所述扭转梁相对设置，所述扭转梁与所述悬臂梁连接，所述扭转梁两端远离镜面的一侧分别与两个固定锚点通过弹性连接部件相连；
所述扭转梁与所述固定框架相对的一侧设置有动梳齿，所述固定框架设置有与所述动梳齿配合的静梳齿。
优选的，所述固定框架为条形结构。
优选的，所述扭转梁中间部位开设有刻蚀槽，所述刻蚀槽能够减小所述扭转梁的非均匀形变。
进一步的，所述弹性连接部件包括第一连接杆、第二连接杆和多个横杆，所述第一连接杆和第二连接杆平行且间隔设置，且所述第一连接杆和第二连接杆通过多个所述横杆连接；
所述第一连接杆与所述固定锚点连接，所述第二连接杆与所述扭转梁连接。
进一步的，所述悬臂梁为渐开式涡旋线的圆弧结构，多个所述悬臂梁沿所述镜面外围环向且错开设置，每个所述悬臂梁与对应所述扭转梁连接的一端朝向远离所述镜面的一侧弯折且垂直于所述扭转梁。
进一步的，所述垂直梳齿对为所述动梳齿在上所述静梳齿在下结构或所述动梳齿在下所述静梳齿在上结构，且所述动梳齿与所述静梳齿具有一定的重叠面积或完全错开。
进一步的，所述镜面的振幅是所述动梳齿振幅的M倍，所述悬臂梁的布置使得所述动梳齿的小幅振动被杠杆放大为所述镜面的大幅振动，所述弹性连接部件为所述镜面的振动提供回复力，其中M为正实数。
本发明的第三方面，提出一种微镜，包括镜面、过渡框架、多个柔性弹簧、多个悬臂梁和多个驱动部分，多个所述柔性弹簧、悬臂梁和驱动部分一一对应；所述微镜外围设置有所述过渡框架，所述微镜与所述过渡框架通过多个连接梁连接；
多个所述柔性弹簧沿所述过渡框架外侧周向间隔设置，所述悬臂梁的一端通过所述柔性弹簧与所述过渡框架动态连接，所述悬臂梁的另一端与所述驱动部分连接；
所述驱动部分包括扭转梁、两个固定锚点和固定框架，所述固定框架环绕所述扭转梁设置，所述扭转梁与所述悬臂梁连接，所述扭转梁两端远离镜面的一侧分别与两个固定锚点通过弹性连接部件相连；
所述悬臂梁外侧设置有动梳齿，所述固定框架内侧对应所述动梳齿设置有静梳齿。
进一步的，所述悬臂梁为渐开式涡旋线的圆弧结构，多个所述悬臂梁沿所述镜面外围环向且错开设置，每个所述悬臂梁与对应所述扭转梁连接的一端朝向远离所述镜面的一侧弯折且垂直于所述扭转梁。
进一步的，所述固定框架为分段式结构，所述固定框架包括第一段框架、第二段框架和第三段框架，所述第一段框架和第二段框架沿所述驱动部分中心线对称分布与所述扭转梁的两侧，所述第三段框架设置于两个所述固定锚点之间。
进一步的，所述第一段框架和所述第二段框架在所述扭转梁与所述悬臂梁的连接处形成有开口，所述悬臂梁延伸出所述开口，所述扭转梁与所述悬臂梁连接处的两侧分布有所述动梳齿，所述扭转梁远离所述开口的一侧也分布有所述动梳齿。
进一步的，所述动梳齿和所述静梳齿构成平面梳齿对或垂直梳齿对，所述平面梳齿对用于微镜作谐振式扫描，所述垂直梳齿对用于微镜作谐振式扫描或准静态扫描。
进一步的，所述弹性连接部件包括第一连接杆、第二连接杆和多个横杆，所述第一连接杆和第二连接杆平行且间隔设置，且所述第一连接杆和第二连接杆通过多个所述横杆连接；
所述第一连接杆与所述固定锚点连接，所述第二连接杆与所述扭转梁连接。
进一步的，所述垂直梳齿对为所述动梳齿在上所述静梳齿在下结构或所述动梳齿在下所述静梳齿在上结构，且所述动梳齿与所述静梳齿具有一定的重叠面积或完全错开。
进一步的，所述镜面的振幅是所述动梳齿振幅的M倍，所述悬臂梁的布置使得所述动梳齿的小幅振动被杠杆放大为所述镜面的大幅振动，所述弹性连接部件为所述镜面的振动提供回复力，其中M为正实数。
进一步的，所述柔性弹簧为在平面上连续回旋曲折的单弹簧结构，所述柔性弹簧的两端分别弯折两次90°形成有第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述过渡框架连接，所述第二连接部与所述悬臂梁连接。
作为一种实施方式，所述柔性弹簧为平面回转弧形结构，所述平面回转弧形结构沿所述镜面的连续周向回转设有多个弯折，从远离镜面的一端到靠近镜面的一端多个所述弯折的周向宽度沿弹簧的径向方向逐渐减少，且每个弯折具有弧度，弧度与所述镜面外轮廓弧度相同，使得整个弹簧结构的轮廓为一个扇形形状；所述第一连接部和所述第二连接部位于所述平面回转弧形结构的中间位置。
作为一种实施方式，所述柔性弹簧为平面回转结构，所述平面回转结构沿所述镜面的径向连续折弯设有多个弯折，且多个所述弯折横向排布；所述第一连接部和所述第二连接部位于所述平面回转弧形结构的中间位置。
进一步的，所述镜面分布有刻蚀图案，用于对激光束的波前相位进行调制；
所述刻蚀图案为多个凹槽结构或多个渐变结构；
所述凹槽结构通过至少一次干刻工艺或湿刻工艺形成；
所述渐变结构通过灰度光刻和干刻工艺形成斜坡状或一定弧度的结构。
进一步的，所述刻蚀图案的平面特征尺寸为10nm-100μm。
优选的，所述镜面通过一次干刻工艺形成多个凹槽。
优选的，所述镜面通过N次干刻工艺形成高低不同的阶梯状凹槽，其中N为正整数，且N≥2。
优选的，所述阶梯状凹槽形成的相邻两个台阶面的垂直间距为10nm-10μm。
一种包括上述所述微镜的激光投影系统，还包括光源、二维扫描微镜和成像面；
所述光源发出至少一种颜色的激光光束，所述光束依次经过所述微镜和所述二维扫描微镜的反射投影在所述成像面；
所述成像面用于接收并显示投影图像；
所述微镜能够一维转动扫描或圆形线扫描或椭圆形线扫描或垂直平行振动；
所述微镜和所述二维扫描微镜至少一个的镜面带有所述刻蚀图案。
采用上述技术方案，本发明所述的具有如下有益效果：
1)本发明微镜利用杠杆放大原理将动梳齿的小幅振动放大为镜面的大幅振动，有利于提高微镜的行程或者偏转角度，且本发明微镜工艺简单、性能优良，适合于多样的光束扫描应用，特别适合用于傅里叶变换红外光谱仪和消除激光散斑的投影系统；
2)本发明的驱动部分中扭转梁中间部位开设有刻蚀槽，能够减小所述扭转梁的非均匀形变；
3)本发明的微镜带有镜面刻蚀图案，所述刻蚀图案镀金属薄膜后进行退火处理，高温下金属的流动性增加，使得金属表面高度发生渐变，从而降低光线的散射效应，提高了反射率；
4)将本发明的微镜嵌入到激光投影系统中，可以高效地消除激光散斑，而不需要引入其他尺寸庞大的部件，既减小了投影模组的尺寸，又降低的系统功耗，还可以有效消除激光散斑效应，提高投影成像的质量；
5)本发明的微镜带有镜面刻蚀图案，光束入射到微镜镜面的不同位置时，光束波前将会有不同的相位分布，最终的投影光斑经过人眼时域积分后，将会有比较均匀的光强分布，从而实现激光散斑的消除；
6)本发明激光扫描系统能够消除从激光光源发射的光束的散斑并且获得高质量图像，且本发明的微镜可以实现垂直平行振动、一维转动扫描、圆形线扫描或椭圆形线扫描，并且可以在以上四个模式之间自由切换。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1(a)为实施例1微镜单晶硅器件层的结构图；
图1(b)为实施例2微镜单晶硅器件层的结构图；
图1(c)为实施例3微镜单晶硅器件层的结构图；
图1(d)为实施例4微镜单晶硅器件层的结构图；
图1(e)为微镜垂直平行振动的示意图；
图2(a)为实施例5微镜单晶硅器件层的结构图；
图2(b)为实施例6微镜单晶硅器件层的结构图；
图2(c)为实施例7微镜单晶硅器件层的结构图；；
图2(d)为实施例8微镜单晶硅器件层的结构图；
图2(e)为实施例5至8中弹性连接部件的局部放大图；
图3为实施例9微镜单晶硅器件层的结构示意图；
图4为实施例10柔性弹簧的另一种结构示意图；
图5(a)为实施例14一次干刻工艺处理的镜面结构剖面图；
图5(b)为实施例14退火处理后的镜面结构剖面图；
图5(c)为实施例14二次干刻工艺处理的镜面结构剖面图；
图6为实施例15高度渐变刻蚀图案的镜面结构图；
图7为实施例16投影系统的原理示意图；
图8为实施例17投影系统的原理示意图。
以下对附图作补充说明：
1-镜面；2-过渡框架；3-柔性弹簧；4-悬臂梁；5-连接梁；
101-扭转梁；102-固定锚点；103-固定框架；104-弹性连接部件；105-动梳齿；106-静梳齿；
201-扭转梁；202-固定锚点；203-固定框架；204-弹性连接部件；205-动梳齿；206-静梳齿；207-刻蚀槽；2041-第一连接杆；2042-第二连接杆；2043-横杆；
301-扭转梁；302-固定锚点；303-固定框架；304-弹性连接部件；305-动梳齿；306-静梳齿；3031-第一段框架；3032-第二段框架；3033-第三段框架；3041-第一连接杆；3042-第二连接杆；3043-横杆；
6-光源；7-微镜；8-二维扫描微镜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：(第一类驱动部分数量＝3平面梳齿对)
如图1(a)所示，一种微镜，包括镜面1、过渡框架2、三个柔性弹簧3、三个悬臂梁4和三个驱动部分，所述柔性弹簧3、悬臂梁4和驱动部分一一对应；
所述微镜外围设置有所述过渡框架2，所述微镜与所述过渡框架2通过多个连接梁5连接；
三个所述柔性弹簧3沿所述过渡框架2外侧周向且均匀间隔设置，一个所述悬臂梁4的一端通过一个所述柔性弹簧3与所述过渡框架2动态连接，一个所述悬臂梁4的另一端与一个所述驱动部分连接；
所述驱动部分包括扭转梁101、两个固定锚点102和固定框架103，所述固定框架103环绕所述扭转梁101和两个固定锚点102设置，所述扭转梁101与所述悬臂梁4刚性连接，所述扭转梁101的两端分别与两个所述固定锚点102通过弹性连接部件104连接；
所述悬臂梁4外侧设置有动梳齿105，所述固定框架103内侧对应所述动梳齿105设置有静梳齿106。
所述动梳齿105和所述静梳齿106构成平面梳齿对。
所述悬臂梁4为渐开式涡旋线的圆弧结构，三个所述悬臂梁4沿所述镜面1外围环向且错开设置，每个所述悬臂梁4与对应所述扭转梁101连接的一端朝向远离所述镜面1的一侧弯折且垂直于所述扭转梁101。
如图1(a)所示，相邻两个所述柔性弹簧3的中心线之间的夹角为120°。
如图1(a)所示，相邻两个所述驱动部分的中心线之间的夹角为120°。
如图1(a)所示，每个所述驱动部分的中心线与相应的所述柔性弹簧3之间的夹角为120°。
所述柔性弹簧3的劲度系数很小，能够随着所述镜面1的振动自由变形。
三个所述驱动部分相互电隔离，所述驱动部分的转轴为沿所述扭转梁101长度方向的对称轴，且所述弹性部件的中心线与所述驱动部分的转轴重合。
如图1(a)所示，所述固定框架103在所述扭转梁101与所述悬臂梁4的连接处设有开口，所述悬臂梁4延伸出所述开口，所述扭转梁101与所述悬臂梁4连接处的两侧分布有所述动梳齿105，所述扭转梁101远离所述开口的一侧也分布有所述动梳齿105。
所述镜面1的振幅是所述动梳齿105振幅的M倍，所述悬臂梁4的布置使得所述动梳齿105的小幅振动被杠杆放大为所述镜面1的大幅振动，所述弹性连接部件104为所述镜面1的振动提供回复力，其中M为正实数。
所述柔性弹簧3和所述驱动部分也可以非对称地分布于镜面1四周，相邻两个所述柔性弹簧3中心线的夹角也可以不相等，相邻两个驱动部分的短边方向夹角也可以不相等。
当所述悬臂梁4和所述扭转梁101的连接面只有很小的垂直振幅时，该振幅在扭转梁101与柔性弹簧3的连接面处被放大若干倍，最终带动镜面1作较大振幅的振动，如图1(e)所示。
如图1(a)所示，所述弹性连接部件104为长条形，所述弹性部件一端与所述固定锚点102连接，另一端与所述扭转梁101连接。
所述微镜的厚度为10μm-100μm，所述微镜的特征尺寸为0.25mm-10mm，所述镜面镀有金属层。
实施例2：(第一类驱动部分数量＝3垂直梳齿对)
如图1(b)所示，一种微镜，包括镜面1、过渡框架2、三个柔性弹簧3、三个悬臂梁4和三个驱动部分，所述柔性弹簧3、悬臂梁4和驱动部分一一对应；
所述微镜外围设置有所述过渡框架2，所述微镜与所述过渡框架2通过多个连接梁5连接；
三个所述柔性弹簧3沿所述过渡框架2外侧周向且均匀间隔设置，一个所述悬臂梁4的一端通过一个所述柔性弹簧3与所述过渡框架2动态连接，一个所述悬臂梁4的另一端与一个所述驱动部分连接；
所述驱动部分包括扭转梁101、两个固定锚点102和固定框架103，所述固定框架103环绕所述扭转梁101和两个固定锚点102设置，所述扭转梁101与所述悬臂梁4刚性连接，所述扭转梁101的两端分别与两个所述固定锚点102通过弹性连接部件104连接；
所述悬臂梁4外侧设置有动梳齿105，所述固定框架103内侧对应所述动梳齿105设置有静梳齿106。
所述动梳齿105和所述静梳齿106构成垂直梳齿对。其中所述动梳齿105与所述静梳齿106不完全处于一个平面内，具体的所述垂直梳齿对为所述动梳齿105在上所述静梳齿106在下结构，且所述动梳齿105与所述静梳齿106具有一定的重叠面积。
所述悬臂梁4为渐开式涡旋线的圆弧结构，三个所述悬臂梁4沿所述镜面1外围环向且错开设置，每个所述悬臂梁4与对应所述扭转梁101连接的一端朝向远离所述镜面1的一侧弯折且垂直于所述扭转梁101。
如图1(b)所示，相邻两个所述柔性弹簧3的中心线之间的夹角为120°。
如图1(b)所示，相邻两个所述驱动部分的中心线之间的夹角为120°。
如图1(b)所示，每个所述驱动部分的中心线与相应的所述柔性弹簧3之间的夹角为120°。
所述柔性弹簧3的劲度系数很小，能够随着所述镜面1的振动自由变形。
三个所述驱动部分相互电隔离，所述驱动部分的转轴为沿所述扭转梁101长度方向的对称轴，且所述弹性部件的中心线与所述驱动部分的转轴重合。
所述固定框架103在所述扭转梁101与所述悬臂梁4的连接处设有开口，所述悬臂梁4延伸出所述开口，所述扭转梁101与所述悬臂梁4连接处的两侧分布有所述动梳齿105，所述扭转梁101远离所述开口的一侧也分布有所述动梳齿105。
所述镜面1的振幅是所述动梳齿105振幅的M倍，所述悬臂梁4的布置使得所述动梳齿105的小幅振动被杠杆放大为所述镜面1的大幅振动，所述弹性连接部件104为所述镜面1的振动提供回复力，其中M为正实数。
所述柔性弹簧3和所述驱动部分也可以非对称地分布于镜面1四周，相邻两个所述柔性弹簧3中心线的夹角也可以不相等，相邻两个驱动部分的短边方向夹角也可以不相等。
如图1(b)所示，所述弹性连接部件104为长条形，所述弹性部件一端与所述固定锚点102连接，另一端与所述扭转梁101连接。
所述微镜的厚度为10μm-100μm，所述微镜的特征尺寸为0.25mm-10mm，所述镜面镀有金属层。
实施例3：(第一类驱动部分数量＝4平面梳齿对)
如图1(c)所示，一种微镜，包括镜面1、过渡框架2、四个柔性弹簧3、四个悬臂梁4和四个驱动部分，所述柔性弹簧3、悬臂梁4和驱动部分一一对应；
所述微镜外围设置有所述过渡框架2，所述微镜与所述过渡框架2通过多个连接梁5连接；
四个所述柔性弹簧3沿所述过渡框架2外侧周向且均匀间隔设置，一个所述悬臂梁4的一端通过一个所述柔性弹簧3与所述过渡框架2动态连接，一个所述悬臂梁4的另一端与一个所述驱动部分连接；
所述驱动部分包括扭转梁101、两个固定锚点102和固定框架103，所述固定框架103环绕所述扭转梁101和两个固定锚点102设置，所述扭转梁101与所述悬臂梁4刚性连接，所述扭转梁101的两端分别与两个所述固定锚点102通过弹性连接部件104连接；
所述悬臂梁4外侧设置有动梳齿105，所述固定框架103内侧对应所述动梳齿105设置有静梳齿106。
所述动梳齿105和所述静梳齿106构成平面梳齿对。
所述悬臂梁4为渐开式涡旋线的圆弧结构，四个所述悬臂梁4沿所述镜面1外围环向且错开设置，每个所述悬臂梁4与对应所述扭转梁101连接的一端朝向远离所述镜面1的一侧弯折且垂直于所述扭转梁101。
如图1(c)所示，相邻两个所述柔性弹簧3的中心线之间的夹角为90°。
如图1(c)所示，相邻两个所述驱动部分的中心线之间的夹角为90°。
如图1(c)所示，每个所述驱动部分的中心线与相应的所述柔性弹簧3之间的夹角为120°。
所述柔性弹簧3的劲度系数很小，能够随着所述镜面1的振动自由变形。
三个所述驱动部分相互电隔离。
所述驱动部分的转轴为沿所述扭转梁101长度方向的对称轴，且所述弹性部件的中心线与所述驱动部分的转轴重合。
所述固定框架103在所述扭转梁101与所述悬臂梁4的连接处设有开口，所述悬臂梁4延伸出所述开口，所述扭转梁101与所述悬臂梁4连接处的两侧分布有所述动梳齿105，所述扭转梁101远离所述开口的一侧也分布有所述动梳齿105。
所述镜面1的振幅是所述动梳齿105振幅的M倍，所述悬臂梁4的布置使得所述动梳齿105的小幅振动被杠杆放大为所述镜面1的大幅振动，所述弹性连接部件104为所述镜面1的振动提供回复力，其中M为正实数。
所述柔性弹簧3和所述驱动部分也可以非对称地分布于镜面1四周，相邻两个所述柔性弹簧3中心线的夹角也可以不相等，相邻两个驱动部分的短边方向夹角也可以不相等。
如图1(c)所示，所述弹性连接部件104为长条形，所述弹性部件一端与所述固定锚点102连接，另一端与所述扭转梁101连接。
实施例4：(第一类驱动部分数量＝4垂直梳齿对)
如图1(d)所示，一种微镜，包括镜面1、过渡框架2、四个柔性弹簧3、四个悬臂梁4和四个驱动部分，所述柔性弹簧3、悬臂梁4和驱动部分一一对应；
所述微镜外围设置有所述过渡框架2，所述微镜与所述过渡框架2通过多个连接梁5连接；
所述驱动部分包括扭转梁101、两个固定锚点102和固定框架103，所述固定框架103环绕所述扭转梁101和两个固定锚点102设置，所述扭转梁101与所述悬臂梁4刚性连接，所述扭转梁101的两端分别与两个所述固定锚点102通过弹性连接部件104连接；
所述悬臂梁4外侧设置有动梳齿105，所述固定框架103内侧对应所述动梳齿105设置有静梳齿106。
所述动梳齿105和所述静梳齿106构成垂直梳齿对。其中所述动梳齿105与所述静梳齿106不完全处于一个平面内，具体的所述垂直梳齿对为所述动梳齿105在上所述静梳齿106在下结构，且所述动梳齿105与所述静梳齿106具有一定的重叠面积。
所述悬臂梁4为渐开式涡旋线的圆弧结构，四个所述悬臂梁4沿所述镜面1外围环向且错开设置，每个所述悬臂梁4与对应所述扭转梁101连接的一端朝向远离所述镜面1的一侧弯折且垂直于所述扭转梁101。
如图1(d)所示，相邻两个所述柔性弹簧3的中心线之间的夹角为90°。
如图1(d)所示，相邻两个所述驱动部分的中心线之间的夹角为90°。
如图1(d)所示，每个所述驱动部分的中心线与相应的所述柔性弹簧3之间的夹角为120°。
所述柔性弹簧3的劲度系数很小，能够随着所述镜面1的振动自由变形。
三个所述驱动部分相互电隔离，所述驱动部分的转轴为沿所述扭转梁101长度方向的对称轴，且所述弹性部件的中心线与所述驱动部分的转轴重合。
所述固定框架103在所述扭转梁101与所述悬臂梁4的连接处设有开口，所述悬臂梁4延伸出所述开口，所述扭转梁101与所述悬臂梁4连接处的两侧分布有所述动梳齿105，所述扭转梁101远离所述开口的一侧也分布有所述动梳齿105。
所述镜面1的振幅是所述动梳齿105振幅的M倍，所述悬臂梁4的布置使得所述动梳齿105的小幅振动被杠杆放大为所述镜面1的大幅振动，所述弹性连接部件104为所述镜面1的振动提供回复力，其中M为正实数。
所述柔性弹簧3和所述驱动部分也可以非对称地分布于镜面1四周，相邻两个所述柔性弹簧3中心线的夹角也可以不相等，相邻两个驱动部分的短边方向夹角也可以不相等。
如图1(d)所示，所述弹性连接部件104为长条形，所述弹性部件一端与所述固定锚点102连接，另一端与所述扭转梁101连接。
所述微镜的厚度为10μm-100μm，所述微镜的特征尺寸为0.25mm-10mm，所述镜面镀有金属层。
实施例5：(第二类驱动部分数量＝3平面梳齿对)
如图2(a)所示，一种微镜，包括镜面1、过渡框架2、三个柔性弹簧3、三个悬臂梁4和三个驱动部分，所述柔性弹簧3、悬臂梁4和驱动部分一一对应；
所述微镜外围设置有所述过渡框架2，所述微镜与所述过渡框架2通过多个连接梁5连接；
三个所述柔性弹簧3沿所述过渡框架2外侧周向间隔设置，所述悬臂梁4的一端通过所述柔性弹簧3与所述过渡框架2动态连接，所述悬臂梁4的另一端与所述驱动部分连接；
所述驱动部分包括扭转梁201、两个固定锚点202和固定框架203，所述固定框架203与所述扭转梁201相对设置，所述扭转梁201与所述悬臂梁4连接，所述扭转梁201两端远离镜面1的一侧分别与两个固定锚点202通过弹性连接部件204相连；
所述扭转梁201与所述固定框架203相对的一侧设置有动梳齿205，所述固定框架203设置有与所述动梳齿205配合的静梳齿206。
所述悬臂梁4为渐开式涡旋线的圆弧结构，三个所述悬臂梁4沿所述镜面1外围环向且错开设置，每个所述悬臂梁4与对应所述扭转梁101连接的一端朝向远离所述镜面1的一侧弯折且垂直于所述扭转梁101。
如图2(a)所示，所述固定框架203为条形结构。
所述动梳齿205和所述静梳齿206构成平面梳齿对，所述平面梳齿对用于微镜作谐振式扫描。
在所述动梳齿205与所述静梳齿206之间施加电压时，所述动梳齿205在外加电压的驱动下带动所述扭转梁201发生转动，所述悬臂梁4随所述扭转梁201发生相同角度的转动，所述悬臂梁4通过所述柔性弹簧3带动所述镜面1振动。
所述镜面1的振幅是所述动梳齿205振幅的M倍，所述悬臂梁4的布置使得所述动梳齿205的小幅振动被杠杆放大为所述镜面1的大幅振动，所述弹性连接部件204为所述镜面1的振动提供回复力，其中M为正实数。
所述柔性弹簧3和所述驱动部分也可以非对称地分布于镜面1四周，相邻两个所述柔性弹簧3中心线的夹角也可以不相等，相邻两个驱动部分的短边方向夹角也可以不相等。
如图2(e)所示，所述弹性连接部件204包括第一连接杆2041、第二连接杆2042和多个横杆2043，所述第一连接杆2041和第二连接杆2042平行且间隔设置，且所述第一连接杆2041和第二连接杆2042通过多个所述横杆2043连接；
所述第一连接杆2041与所述固定锚点202连接，所述第二连接杆2042与所述扭转梁201连接。
所述微镜的厚度为10μm-100μm，所述微镜的特征尺寸为0.25mm-10mm，所述镜面镀有金属层。
实施例6：(第二类驱动部分数量＝3垂直梳齿对)
如图2(b)所示，一种微镜，包括镜面1、过渡框架2、三个柔性弹簧3、三个悬臂梁4和三个驱动部分，所述柔性弹簧3、悬臂梁4和驱动部分一一对应；
所述微镜外围设置有所述过渡框架2，所述微镜与所述过渡框架2通过多个连接梁5连接；
三个所述柔性弹簧3沿所述过渡框架2外侧周向间隔设置，所述悬臂梁4的一端通过所述柔性弹簧3与所述过渡框架2动态连接，所述悬臂梁4的另一端与所述驱动部分连接；
所述驱动部分包括扭转梁201、两个固定锚点202和固定框架203，所述固定框架203与所述扭转梁201相对设置，所述扭转梁201与所述悬臂梁4连接，所述扭转梁201两端远离镜面1的一侧分别与两个固定锚点202通过弹性连接部件204相连；
所述扭转梁201与所述固定框架203相对的一侧设置有动梳齿205，所述固定框架203设置有与所述动梳齿205配合的静梳齿206。
如图2(b)所示，所述固定框架203为条形结构。
所述悬臂梁4为渐开式涡旋线的圆弧结构，三个所述悬臂梁4沿所述镜面1外围环向且错开设置，每个所述悬臂梁4与对应所述扭转梁101连接的一端朝向远离所述镜面1的一侧弯折且垂直于所述扭转梁101。
所述动梳齿205和所述静梳齿206构成垂直梳齿对，所述垂直梳齿对用于微镜作谐振式扫描或准静态扫描。
所述垂直梳齿对的所述动梳齿205与所述静梳齿206不完全处于一个平面内，即所述垂直梳齿对为所述动梳齿205在上所述静梳齿206在下结构，且所述动梳齿205与所述静梳齿206完全错开。
在所述动梳齿205与所述静梳齿206之间施加电压时，所述动梳齿205在外加电压的驱动下带动所述扭转梁201发生转动，所述悬臂梁4随所述扭转梁201发生相同角度的转动，所述悬臂梁4通过所述柔性弹簧3带动所述镜面1振动。
所述镜面1的振幅是所述动梳齿205振幅的M倍，所述悬臂梁4的布置使得所述动梳齿205的小幅振动被杠杆放大为所述镜面1的大幅振动，所述弹性连接部件204为所述镜面1的振动提供回复力，其中M为正实数。
所述柔性弹簧3和所述驱动部分也可以非对称地分布于镜面1四周，相邻两个所述柔性弹簧3中心线的夹角也可以不相等，相邻两个驱动部分的短边方向夹角也可以不相等。
如图2(e)所示，所述弹性连接部件204包括第一连接杆2041、第二连接杆2042和多个横杆2043，所述第一连接杆2041和第二连接杆2042平行且间隔设置，且所述第一连接杆2041和第二连接杆2042通过多个所述横杆2043连接；
所述第一连接杆2041与所述固定锚点202连接，所述第二连接杆2042与所述扭转梁201连接。
所述微镜的厚度为10μm-100μm，所述微镜的特征尺寸为0.25mm-10mm，所述镜面镀有金属层。
实施例7：(第二类驱动部分数量＝4平面梳齿对)
如图2(c)所示，一种微镜，包括镜面1、过渡框架2、四个柔性弹簧3、四个悬臂梁4和四个驱动部分，所述柔性弹簧3、悬臂梁4和驱动部分一一对应；
所述微镜外围设置有所述过渡框架2，所述微镜与所述过渡框架2通过多个连接梁5连接；
四个所述柔性弹簧3沿所述过渡框架2外侧周向间隔设置，所述悬臂梁4的一端通过所述柔性弹簧3与所述过渡框架2动态连接，所述悬臂梁4的另一端与所述驱动部分连接；
所述驱动部分包括扭转梁201、两个固定锚点202和固定框架203，所述固定框架203与所述扭转梁201相对设置，所述扭转梁201与所述悬臂梁4连接，所述扭转梁201两端远离镜面1的一侧分别与两个固定锚点202通过弹性连接部件204相连；
所述扭转梁201与所述固定框架203相对的一侧设置有动梳齿205，所述固定框架203设置有与所述动梳齿205配合的静梳齿206。
如图2(c)所示，所述固定框架203为条形结构。
所述悬臂梁4为渐开式涡旋线的圆弧结构，四个所述悬臂梁4沿所述镜面1外围环向且错开设置，每个所述悬臂梁4与对应所述扭转梁101连接的一端朝向远离所述镜面1的一侧弯折且垂直于所述扭转梁101。
所述动梳齿205和所述静梳齿206构成平面梳齿对，所述平面梳齿对用于微镜作谐振式扫描。
在所述动梳齿205与所述静梳齿206之间施加电压时，所述动梳齿205在外加电压的驱动下带动所述扭转梁201发生转动，所述悬臂梁4随所述扭转梁201发生相同角度的转动，所述悬臂梁4通过所述柔性弹簧3带动所述镜面1振动。
所述镜面1的振幅是所述动梳齿205振幅的M倍，所述悬臂梁4的布置使得所述动梳齿205的小幅振动被杠杆放大为所述镜面1的大幅振动，所述弹性连接部件204为所述镜面1的振动提供回复力，其中M为正实数。
如图2(c)所示，所述扭转梁201中间部位开设有刻蚀槽207，所述刻蚀槽207能够减小所述扭转梁201的非均匀形变。
所述柔性弹簧3和所述驱动部分也可以非对称地分布于镜面1四周，相邻两个所述柔性弹簧3中心线的夹角也可以不相等，相邻两个驱动部分的短边方向夹角也可以不相等。
如图2(e)所示，所述弹性连接部件204包括第一连接杆2041、第二连接杆2042和多个横杆2043，所述第一连接杆2041和第二连接杆2042平行且间隔设置，且所述第一连接杆2041和第二连接杆2042通过多个所述横杆2043连接。
所述第一连接杆2041与所述固定锚点202连接，所述第二连接杆2042与所述扭转梁201连接。
所述微镜的厚度为10μm-100μm，所述微镜的特征尺寸为0.25mm-10mm，所述镜面镀有金属层。
实施例8：(第二类驱动部分数量＝4垂直梳齿对)
如图2(d)所示，一种微镜，包括镜面1、过渡框架2、四个柔性弹簧3、四个悬臂梁4和四个驱动部分，所述柔性弹簧3、悬臂梁4和驱动部分一一对应；
所述微镜外围设置有所述过渡框架2，所述微镜与所述过渡框架2通过多个连接梁5连接；
四个所述柔性弹簧3沿所述过渡框架2外侧周向间隔设置，所述悬臂梁4的一端通过所述柔性弹簧3与所述过渡框架2动态连接，所述悬臂梁4的另一端与所述驱动部分连接；
所述驱动部分包括扭转梁201、两个固定锚点202和固定框架203，所述固定框架203与所述扭转梁201相对设置，所述扭转梁201与所述悬臂梁4连接，所述扭转梁201两端远离镜面1的一侧分别与两个固定锚点202通过弹性连接部件204相连；
所述扭转梁201与所述固定框架203相对的一侧设置有动梳齿205，所述固定框架203设置有与所述动梳齿205配合的静梳齿206。
如图2(d)所示，所述固定框架203为条形结构。
所述悬臂梁4为渐开式涡旋线的圆弧结构，四个所述悬臂梁4沿所述镜面1外围环向且错开设置，每个所述悬臂梁4与对应所述扭转梁101连接的一端朝向远离所述镜面1的一侧弯折且垂直于所述扭转梁101。
所述动梳齿205和所述静梳齿206构成垂直梳齿对，所述垂直梳齿对用于微镜作谐振式扫描或准静态扫描。
所述垂直梳齿对的所述动梳齿205与所述静梳齿206不完全处于一个平面内，即所述垂直梳齿对为所述动梳齿205在上所述静梳齿206在下结构且所述动梳齿205与所述静梳齿206完全错开。
在所述动梳齿205与所述静梳齿206之间施加电压时，所述动梳齿205在外加电压的驱动下带动所述扭转梁201发生转动，所述悬臂梁4随所述扭转梁201发生相同角度的转动，所述悬臂梁4通过所述柔性弹簧3带动所述镜面1振动。
所述镜面1的振幅是所述动梳齿205振幅的M倍，所述悬臂梁4的布置使得所述动梳齿205的小幅振动被杠杆放大为所述镜面1的大幅振动，所述弹性连接部件204为所述镜面1的振动提供回复力，其中M为正实数。
如图2(d)所示，所述扭转梁201中间部位开设有刻蚀槽207，所述刻蚀槽207能够减小所述扭转梁201的非均匀形变。
所述柔性弹簧3和所述驱动部分也可以非对称地分布于镜面1四周，相邻两个所述柔性弹簧3中心线的夹角也可以不相等，相邻两个驱动部分的短边方向夹角也可以不相等。
如图2(e)所示，所述弹性连接部件204包括第一连接杆2041、第二连接杆2042和多个横杆2043，所述第一连接杆2041和第二连接杆2042平行且间隔设置，且所述第一连接杆2041和第二连接杆2042通过多个所述横杆2043连接；
所述第一连接杆2041与所述固定锚点202连接，所述第二连接杆2042与所述扭转梁201连接。
所述微镜的厚度为10μm-100μm，所述微镜的特征尺寸为0.25mm-10mm，所述镜面镀有金属层。
实施例9：(第三类驱动部分数量＝4平面梳齿对)
如图3所示，一种微镜，包括镜面1、过渡框架2、四个柔性弹簧3、四个悬臂梁4和四个驱动部分，所述柔性弹簧3、悬臂梁4和驱动部分一一对应；
所述微镜外围设置有所述过渡框架2，所述微镜与所述过渡框架2通过多个连接梁5连接；
四个所述柔性弹簧3沿所述过渡框架2外侧周向间隔设置，所述悬臂梁4的一端通过所述柔性弹簧3与所述过渡框架2动态连接，所述悬臂梁4的另一端与所述驱动部分连接；
所述驱动部分包括扭转梁301、两个固定锚点302和固定框架303，所述固定框架303环绕所述扭转梁301设置，所述扭转梁301与所述悬臂梁4连接，所述扭转梁301两端远离镜面1的一侧分别与两个固定锚点302通过弹性连接部件304相连；
所述悬臂梁4外侧设置有动梳齿305，所述固定框架303内侧对应所述动梳齿305设置有静梳齿306。
所述悬臂梁4为渐开式涡旋线的圆弧结构，四个所述悬臂梁4沿所述镜面1外围环向且错开设置，每个所述悬臂梁4与对应所述扭转梁101连接的一端朝向远离所述镜面1的一侧弯折且垂直于所述扭转梁101。
如图3所示，所述固定框架303为分段式结构，所述固定框架303包括第一段框架3031、第二段框架3032和第三段框架3033，所述第一段框架3031和第二段框架3032沿所述驱动部分中心线对称分布与所述扭转梁301的两侧，所述第三段框架3033设置于两个所述固定锚点302之间。
如图3所示，所述第一段框架3031和所述第二段框架3032在所述扭转梁301与所述悬臂梁4的连接处形成有开口，所述悬臂梁4延伸出所述开口，所述扭转梁301与所述悬臂梁4连接处的两侧分布有所述动梳齿305，所述扭转梁301远离所述开口的一侧也分布有所述动梳齿305。
所述动梳齿305和所述静梳齿306构成平面梳齿对，所述平面梳齿对用于微镜作谐振式扫描。
在所述动梳齿305与所述静梳齿306之间施加电压时，所述动梳齿305在外加电压的驱动下带动所述扭转梁301发生转动，所述悬臂梁4随所述扭转梁301发生相同角度的转动，所述悬臂梁4通过所述柔性弹簧3带动所述镜面1振动。
所述镜面1的振幅是所述动梳齿305振幅的M倍，所述悬臂梁4的布置使得所述动梳齿305的小幅振动被杠杆放大为所述镜面1的大幅振动，所述弹性连接部件304为所述镜面1的振动提供回复力，其中M为正实数。
所述柔性弹簧3和所述驱动部分也可以非对称地分布于镜面1四周，相邻两个所述柔性弹簧3中心线的夹角也可以不相等，相邻两个驱动部分的短边方向夹角也可以不相等。
如图3所示，所述弹性连接部件304包括第一连接杆3041、第二连接杆3042和多个横杆3043，所述第一连接杆3041和第二连接杆3042平行且间隔设置，且所述第一连接杆3041和第二连接杆3042通过多个所述横杆3043连接；
所述第一连接杆3041与所述固定锚点302连接，所述第二连接杆3042与所述扭转梁301连接。
所述微镜的厚度为10μm-100μm，所述微镜的特征尺寸为0.25mm-10mm，所述镜面镀有金属层。
实施例10：(第三类驱动部分数量＝4垂直梳齿对)
本实施例与实施例9的区别在于，所述动梳齿305和所述静梳齿306构成垂直梳齿对，所述垂直梳齿对用于微镜作谐振式扫描或准静态扫描。
所述垂直梳齿对的所述动梳齿305与所述静梳齿306不完全处于一个平面内，即所述垂直梳齿对为所述动梳齿305在上所述静梳齿306在下结构或所述动梳齿305在下所述静梳齿306在上结构，且所述动梳齿305与所述静梳齿306具有一定的重叠面积或完全错开。
实施例11：(第三类驱动部分数量＝3平面梳齿对)
本实施例与实施例9的区别在于，一种微镜，包括镜面1、过渡框架2、三个柔性弹簧3、三个悬臂梁4和三个驱动部分，所述柔性弹簧3、悬臂梁4和驱动部分一一对应；
所述微镜外围设置有所述过渡框架2，所述微镜与所述过渡框架2通过多个连接梁5连接；
三个所述柔性弹簧3沿所述过渡框架2外侧周向间隔设置，所述悬臂梁4的一端通过所述柔性弹簧3与所述过渡框架2动态连接，所述悬臂梁4的另一端与所述驱动部分连接。
所述悬臂梁4为渐开式涡旋线的圆弧结构，三个所述悬臂梁4沿所述镜面1外围环向且错开设置，每个所述悬臂梁4与对应所述扭转梁101连接的一端朝向远离所述镜面1的一侧弯折且垂直于所述扭转梁101。
实施例12：(第三类驱动部分数量＝3垂直梳齿对)
本实施例与实施例11的区别在于，所述动梳齿305和所述静梳齿306构成垂直梳齿对，所述垂直梳齿对用于微镜作谐振式扫描或准静态扫描。
所述垂直梳齿对的所述动梳齿305与所述静梳齿306不完全处于一个平面内，即所述垂直梳齿对为所述动梳齿305在上所述静梳齿306在下结构或所述动梳齿305在下所述静梳齿306在上结构，且所述动梳齿305与所述静梳齿306具有一定的重叠面积或完全错开。
实施例13：(柔性弹簧的具体结构)
所述柔性弹簧为在平面上连续回旋曲折的单弹簧结构，所述柔性弹簧的两端分别弯折两次90°形成有第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述过渡框架连接，所述第二连接部与所述悬臂梁连接。
所述柔性弹簧可以自由形变，以弥补振动带来的空间错位，并且所述柔性弹簧的设计，使其形变时产生的回复力很小，以避免产生不需要的力矩。
如图1、图2和图3所示，所述柔性弹簧3为平面回转弧形结构，所述平面回转弧形结构沿所述镜面的连续周向回转设有多个弯折，从远离镜面的一端到靠近镜面的一端多个所述弯折的周向宽度沿弹簧的径向方向逐渐减少，且每个弯折具有弧度，弧度与所述镜面外轮廓弧度相同，使得整个弹簧结构的轮廓为一个扇形形状；所述第一连接部和所述第二连接部位于所述平面回转弧形结构的中间位置。
所述柔性弹簧3由于每个弯折是弧形的，在镜面平动过程中，有利于弹簧受力的均匀，也能够保证镜面在不同位置时受力的线性度。
所述柔性弹簧的具体结构还可以具有除图1所示的柔性弹簧3之外的其他结构。
如图4所示，所述柔性弹簧为平面回转结构，所述平面回转结构沿所述镜面的径向连续折弯设有多个弯折，且多个所述弯折横向排布；所述第一连接部和所述第二连接部位于所述平面回转弧形结构的中间位置。
实施例14：(镜面刻蚀图案及第一种工艺)
所述镜面分布有刻蚀图案，用于降低光线的散射效应，且提高所述镜面的反射率。
所述刻蚀图案通过至少一次干刻工艺或湿刻工艺形成多个凹槽结构。
所述刻蚀图案的平面特征尺寸为10nm-100μm。
如图5(a)所示，所述镜面通过一次干刻工艺形成多个凹槽。
所述镜面通过N次干刻工艺形成高低不同的阶梯状凹槽，其中N为正整数，且N≥2，如图5(c)所示，所述镜面通过二次干刻工艺形成高低不同的多个阶梯状凹槽。
所述阶梯状凹槽形成的相邻两个台阶面的垂直间距为10nm-10μm。
所述镜面刻蚀图案的工艺包含以下步骤：
S1、所述镜面通过干刻工艺或湿刻工艺形成刻蚀图案；
S2、在刻蚀图案形成后，利用电子束蒸发或者溅射等工艺在所述镜面上沉积一层金属薄膜，且所述金属薄膜会随着所述刻蚀图案高低起伏；
S3、在所述金属薄膜形成后，对所述镜面进行退火处理，高温下金属的流动性增加，在所述凹槽边界处的金属将会发生平坦化，使得该处金属表面高度发生渐变，而不是突变，如图5(b)所示。
多次干刻与退火工艺的结合，可以使入射激光拥有非常丰富的相位信息。
所述微镜加工所使用的SOI晶圆，由一层或多层单晶硅器件层，一层或多层二氧化硅掩埋层和底部单晶硅衬底层构成。其中单晶硅器件层厚度在10μm-100μm之间。通过选择性干刻可以定义微镜的整体结构，在特定区域蒸镀上金属薄层即可获得高反射率的镜面以及用于引线接合的焊盘区域。
实施例15：(镜面刻蚀图案及第二种工艺)
所述镜面分布有刻蚀图案，用于对激光束的波前相位进行调制。
所述刻蚀图案通过灰度光刻(gray-scale lithography)和干刻工艺形成。
所述镜面刻蚀图案的工艺包含以下步骤：
S1、所述镜面通过灰度光刻形成厚度渐变的光刻胶图形；
S2、通过干刻工艺刻蚀掉光刻胶和硅器件层的上部，光刻胶比较薄的部位会先被干刻掉，并先开始进行硅的刻蚀，当光刻胶被刻蚀完毕以后，光刻胶的厚度变化将以一定比例转移到硅器件层；
S3、在刻蚀图案形成后，利用电子束蒸发或者溅射等工艺在所述镜面上沉积一层金属薄膜，从而所述镜面将形成高度渐变的刻蚀图案，如图6所示。
所示刻蚀图案为斜坡状或一定的弧度渐变结构。激光入射到所述刻蚀图案并反射后拥有连续的相位分布，具有最优异的散斑消除效果。
所述微镜加工所使用的SOI晶圆，由一层或多层单晶硅器件层，一层或多层二氧化硅掩埋层和底部单晶硅衬底层构成。其中单晶硅器件层厚度在10μm-100μm之间。
实施例16：(微镜具体应用于投影系统，微镜作一维转动或圆形线扫描或椭圆形线扫描)
本实施例提供一种应用前述实施例微镜结构的消除激光散斑的投影系统，能够对激光散斑进行消除。
一种包括上述实施例1-12所述微镜7的激光投影系统，
还包括光源6、二维扫描微镜8和成像面；
所述光源6发出至少一种颜色的激光光束，所述光束依次经过所述微镜7和所述二维扫描微镜8的反射投影在所述成像面；
所述成像面用于接收并显示投影图像；
所述微镜7能够一维转动扫描或圆形线扫描或椭圆形线扫描；
所述微镜7和所述二维扫描微镜8至少一个的镜面带有所述刻蚀图案。
单色或者三色激光束入射到所述微镜7上，激光被反射后入射到一个二维扫描微镜8，再次反射最终被投影到成像面上，其中所述微镜和所述二维扫描微镜8至少一个带有所述镜面刻蚀图案。
具体而言，所述微镜7作微弱的一维转动或微弱的圆形线扫描或椭圆形线扫描，激光束经过所述微镜以后，形成了具有一定角度范围的光束，光束入射到所述二维扫描微镜8上将会有一定的位置偏差δ1。
所述二维扫描微镜8的镜面带有刻蚀图案，因此光束入射到所述微镜镜面的不同位置时，光束波将会有不同的相位分布，最终的投影光斑经过人眼时域积分后，将会有比较均匀的光强分布，从而实现激光散斑的消除。
不同的驱动电压施加方法，可以实现所述微镜7的一维转动或圆形线扫描或椭圆形线扫描。其中，一维转动即绕镜面内的某一转轴偏转振动；圆形线扫描或椭圆形线扫描，即镜面法线在以圆心为顶点的圆锥表面扫描。
实施例17：(微镜具体应用于激光投影系统，微镜作垂直平行振动)
本实施例提供一种应用前述实施例微镜结构的消除激光散斑的投影系统，能够对激光散斑进行消除。
一种包括上述实施例1-12所述微镜7的激光投影系统，
还包括光源6、二维扫描微镜8和成像面；
所述光源6发出至少一种颜色的激光光束，所述光束依次经过所述微镜7和所述二维扫描微镜8的反射投影在所述成像面；
所述成像面用于接收并显示投影图像；
所述微镜7能够垂直平行振动；
所述微镜7和所述二维扫描微镜8至少一个的镜面带有所述刻蚀图案。
单色或者三色激光束入射到所述微镜7上，激光被反射后入射到一个二维扫描微镜8，再次反射最终被投影到成像面上，其中所述微镜和所述二维扫描微镜8至少一个带有所述镜面刻蚀图案。
具体而言，所述微镜7作垂直平行振动，当激光束入射至所述微镜7时，随所述微镜7的位移变化而激光束落在所述微镜7的不同位置，该位置偏差量用δ2表示。不同的驱动电压施加方法，可以实现所述微镜7的垂直平动，即沿着镜面法线方向振动。
所述微镜7和所述二维扫描微镜8均带有镜面刻蚀图案，因此激光束在经过所述微镜时即实现了一次波前相位调制。由于在所述微镜7上的反射点不同，反射光束发生周期性平移，因此光束入射到所述二维扫描微镜8上将会有一定的位置偏差δ3。光束入射到所述二维扫描微镜8镜面的不同位置时，光束波前将经历第二次相位调制，最终的投影光斑经过人眼时域积分后，将会有比较均匀的光强分布，从而实现激光散斑的消除。
由于所述微镜7可以实现大振幅的振动，光束经历了两次非常充分的波前相位调制，因此本方法可以非常彻底的消除激光散斑效应，而且不会改变激光束的出射方向。
此外，本方法也包含只有所述微镜7或所述二维扫描微镜8均含有刻蚀图案的情况，此时光束波前的相位调制可能不够充分，但激光的反射率会有所升高。
采用上述技术方案，本发明所述的具有如下有益效果：
本发明微镜利用杠杆放大原理将动梳齿的小幅振动放大为镜面的大幅振动，有利于提高微镜的行程或者偏转角度，且本发明微镜工艺简单、性能优良，适合于多样的光束扫描应用，特别适合用于傅里叶变换红外光谱仪和消除激光散斑的投影系统。
采用上述技术方案，本发明所述的具有如下有益效果：
本发明微镜利用杠杆放大原理将动梳齿的小幅振动放大为镜面的大幅振动，有利于提高微镜的行程或者偏转角度，且本发明微镜工艺简单、性能优良，适合于多样的光束扫描应用，特别适合用于傅里叶变换红外光谱仪和消除激光散斑的投影系统。
本发明的微镜带有镜面刻蚀图案，所述刻蚀图案镀金属薄膜后进行退火处理，高温下金属的流动性增加，使得金属表面高度发生渐变，从而降低光线的散射效应，提高了反射率。
将本发明的微镜嵌入到激光投影系统中，可以高效地消除激光散斑，而不需要引入其他尺寸庞大的部件，既减小了投影模组的尺寸，又降低的系统功耗，还可以有效消除激光散斑效应，提高投影成像的质量。
本发明的微镜带有镜面刻蚀图案，光束入射到微镜镜面的不同位置时，光束波前将会有不同的相位分布，最终的投影光斑经过人眼时域积分后，将会有比较均匀的光强分布，从而实现激光散斑的消除。
本发明激光扫描系统能够消除从激光光源发射的光束的散斑并且获得高质量图像，且本发明的微镜可以实现垂直平行振动、一维转动扫描、圆形线扫描或椭圆形线扫描，并且可以在以上四个模式之间自由切换。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种微镜，其特征在于：包括镜面(1)、过渡框架(2)、多个柔性弹簧(3)、多个悬臂梁(4)和多个驱动部分，多个所述柔性弹簧(3)、悬臂梁(4)和驱动部分一一对应；所述微镜外围设置有所述过渡框架(2)，所述微镜与所述过渡框架(2)通过多个连接梁(5)连接；
多个所述柔性弹簧(3)沿所述过渡框架(2)外侧周向间隔设置，所述悬臂梁(4)的一端通过所述柔性弹簧(3)与所述过渡框架(2)动态连接，所述悬臂梁(4)的另一端与所述驱动部分连接；
所述驱动部分包括扭转梁(101)、两个固定锚点(102)和固定框架(103)，所述固定框架(103)环绕所述扭转梁(101)和两个固定锚点(102)设置，所述扭转梁(101)与所述悬臂梁(4)连接，所述扭转梁(101)的两端分别与两个所述固定锚点(102)通过弹性连接部件(104)连接；
所述悬臂梁(4)外侧设置有动梳齿(105)，所述固定框架(103)内侧对应所述动梳齿(105)设置有静梳齿(106)。
2.根据权利要求1所述的一种微镜，其特征在于：所述动梳齿(105)和所述静梳齿(106)构成平面梳齿对或垂直梳齿对，所述平面梳齿对用于微镜作谐振式扫描，所述垂直梳齿对用于微镜作谐振式扫描或准静态扫描。
3.一种微镜，其特征在于：包括镜面(1)、过渡框架(2)、多个柔性弹簧(3)、多个悬臂梁(4)和多个驱动部分，多个所述柔性弹簧(3)、悬臂梁(4)和驱动部分一一对应；所述微镜外围设置有所述过渡框架(2)，所述微镜与所述过渡框架(2)通过多个连接梁(5)连接；
多个所述柔性弹簧(3)沿所述过渡框架(2)外侧周向间隔设置，所述悬臂梁(4)的一端通过所述柔性弹簧(3)与所述过渡框架(2)动态连接，所述悬臂梁(4)的另一端与所述驱动部分连接；
所述驱动部分包括扭转梁(201)、两个固定锚点(202)和固定框架(203)，所述固定框架(203)与所述扭转梁(201)相对设置，所述扭转梁(201)与所述悬臂梁(4)连接，所述扭转梁(201)两端远离镜面(1)的一侧分别与两个固定锚点(202)通过弹性连接部件(204)相连；
所述扭转梁(201)与所述固定框架(203)相对的一侧设置有动梳齿(205)，所述固定框架(203)设置有与所述动梳齿(205)配合的静梳齿(206)。
4.根据权利要求3所述的一种微镜，其特征在于：所述扭转梁(201)中间部位开设有刻蚀槽(207)，所述刻蚀槽(207)用于减小所述扭转梁(201)的非均匀形变。
5.根据权利要求3所述的一种微镜，其特征在于：所述弹性连接部件(204)包括第一连接杆(2041)、第二连接杆(2042)和多个横杆(2043)，所述第一连接杆(2041)和第二连接杆(2042)平行且间隔设置，且所述第一连接杆(2041)和第二连接杆(2042)通过多个所述横杆(2043)连接；所述第一连接杆(2041)与所述固定锚点(202)连接，所述第二连接杆(2042)与所述扭转梁(201)连接。
6.一种微镜，其特征在于：包括镜面(1)、过渡框架(2)、多个柔性弹簧(3)、多个悬臂梁(4)和多个驱动部分，多个所述柔性弹簧(3)、悬臂梁(4)和驱动部分一一对应；所述微镜外围设置有所述过渡框架(2)，所述微镜与所述过渡框架(2)通过多个连接梁(5)连接；
多个所述柔性弹簧(3)沿所述过渡框架(2)外侧周向间隔设置，所述悬臂梁(4)的一端通过所述柔性弹簧(3)与所述过渡框架(2)动态连接，所述悬臂梁(4)的另一端与所述驱动部分连接；
所述驱动部分包括扭转梁(301)、两个固定锚点(302)和固定框架(303)，所述固定框架(303)环绕所述扭转梁(301)设置，所述扭转梁(301)与所述悬臂梁(4)连接，所述扭转梁(301)两端远离镜面(1)的一侧分别与两个固定锚点(302)通过弹性连接部件(304)相连；
所述悬臂梁(4)外侧设置有动梳齿(305)，所述固定框架(303)内侧对应所述动梳齿(305)设置有静梳齿(306)。
7.根据权利要求6所述的一种微镜，其特征在于：所述固定框架(303)为分段式结构，所述固定框架(303)包括第一段框架(3031)、第二段框架(3032)和第三段框架(3033)，所述第一段框架(3031)和第二段框架(3032)沿所述驱动部分中心线对称分布与所述扭转梁(301)的两侧，所述第三段框架(3033)设置于两个所述固定锚点(302)之间；
所述第一段框架(3031)和所述第二段框架(3032)在所述扭转梁(301)与所述悬臂梁(4)的连接处形成有开口，所述悬臂梁(4)延伸出所述开口，所述扭转梁(301)与所述悬臂梁(4)连接处的两侧分布有所述动梳齿(305)，所述扭转梁(301)远离所述开口的一侧也分布有所述动梳齿(305)。
8.根据权利要求6所述的一种微镜，其特征在于：所述弹性连接部件(304)包括第一连接杆(3041)、第二连接杆(3042)和多个横杆(3043)，所述第一连接杆(3041)和第二连接杆(3042)平行且间隔设置，且所述第一连接杆(3041)和第二连接杆(3042)通过多个所述横杆(3043)连接；所述第一连接杆(3041)与所述固定锚点(302)连接，所述第二连接杆(3042)与所述扭转梁(301)连接。
9.根据权利要求1或3或6所述的一种微镜，其特征在于：所述镜面(1)分布有刻蚀图案，用于对激光束的波前相位进行调制；
所述刻蚀图案为多个凹槽结构或多个渐变结构；
所述凹槽结构通过至少一次干刻工艺或湿刻工艺形成；
所述渐变结构通过灰度光刻和干刻工艺形成斜坡状或一定弧度的结构。
10.一种包含权利要求9所述微镜的激光投影系统，其特征在于：还包括光源、二维扫描微镜和成像面；
所述光源发出至少一种颜色的激光光束，所述光束依次经过所述微镜和所述二维扫描微镜的反射投影在所述成像面；
所述成像面用于接收并显示投影图像；
所述微镜能够一维转动扫描或圆形线扫描或椭圆形线扫描或垂直平行振动；
所述微镜和所述二维扫描微镜至少一个的镜面带有所述刻蚀图案。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210625 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |