CN116472485A

CN116472485A - 带外部致动器的微机械谐振器组件

Info

Publication number: CN116472485A
Application number: CN202080107122.4A
Authority: CN
Inventors: 斯蒂芬·马劳斯卡; 乌尔里希·霍夫曼; 克里斯蒂安·贾尼克; 伯坎·鲁巴斯; 萨斯基亚·施罗德; 约尔格·阿尔贝斯; 菲利克斯·海因里希; 曹勇
Original assignee: Huawei Technologies Co Ltd; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Huawei Technologies Co Ltd; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2020-11-12
Filing date: 2020-11-12
Publication date: 2023-07-21
Also published as: EP4237898A1; US20230359023A1; WO2022100830A1

Abstract

提供了一种微机械谐振器组件，其特征在于，包括内部致动器。所述内部致动器还包括用于围绕一个或多个轴振荡的振荡体，所述振荡体具有一个或多个本征频率。所述微机械谐振器组件还包括外部致动器，所述外部致动器包括振荡部件。所述微机械谐振器组件还包括安装底座，所述安装底座包括电子驱动部件。所述外部致动器安装在所述安装底座上，并电连接到所述电子驱动部件，用于通过将能量从所述振荡部件传递到所述振荡体来激励所述内部致动器的所述振荡体。所述微机械谐振器组件通过使用所述外部致动器提供激励所述内部致动器的所述振荡体的外部致动，可提供180°的超大扫描角。

Description

带外部致动器的微机械谐振器组件

技术领域

本发明大体上涉及微机电设备领域，更具体地，涉及具有外部致动器的微机械谐振器组件。

背景技术

通常，微机电系统(micro-electro-mechanical system，MEMS)是一种根据使用微制造技术制成的微型机械或机电元件定义的技术。通常，机械或机电元件的物理尺寸从1微米到数百微米(100×10⁶)不等。

通常，传统的微机械谐振器(例如，传统的微机械谐振器组件)可以包括MEMS振镜，所述MEMS振镜通过使用内部压电薄膜层或静电梳状驱动器，或通过磁力刺激来致动。基于上述内部致动方案的传统微机械谐振器具有有限的致动能量，因此，对于一维(onedimensional，1D)和二维(two dimensional，2D)传统MEMS振镜，表现出短的扫描角。致动能量有限的原因是从传统致动结构到传统微机械谐振器的MEMS振镜之间的能量传递较低。此外，现有的微机械谐振器功耗高，启动时间慢，这是不可取的。可以观察到，外部致动传统微机械谐振器的传统MEMS振镜并未表现出最佳的致动几何形状，因此，不能提供令人满意的性能。综上所述，目前存在低效微机械谐振器的技术问题，其表现出扫描角短、功耗高、启动时间慢和制造成本高等特点。

根据上述讨论，需要克服与传统微机械谐振器相关的上述缺点。

发明内容

本发明寻求提供一种具有外部致动器的微机械谐振器组件，所述组件表现出极大的扫描角、低功耗、快速启动时间和低制造成本。本发明寻求提供一种解决低效微机械谐振器的现有问题的方案，所述谐振器表现出扫描角短、功耗高、启动时间慢和制造成本高等特点。本发明的目的是提供一种方案，所述方案至少在一定程度上克服了现有技术中遇到的问题，并提供一种改进的微机械谐振器组件，所述组件具有极大的扫描角度和低功耗。

本发明的目的是通过所附独立权利要求中提供的方案实现的。本发明的有利实现方式在从属权利要求中进一步定义。

在一个方面，本发明提供了一种包括内部致动器的微机械谐振器组件，所述内部致动器包括用于围绕一个或多个轴振荡的振荡体，所述振荡体具有一个或多个本征频率。微机械谐振器组件还包括外部致动器，所述外部致动器包括振荡部件。微机械谐振器组件还包括安装底座，所述安装底座包括电子驱动部件。内部致动器与外部致动器安装在一起，以便形成耦合的振荡系统。外部致动器安装在安装底座上，并与电子驱动部件电连接，用于通过将能量从振荡部件传递到振荡体来激励内部致动器的振荡体。

本发明的微机械谐振器组件通过使用外部致动器来提供内部致动器的振荡体的外部致动。因此，与传统的微机械谐振器相比，可将高致动能量传递到振荡体。传统的微机械谐振器使用传统振荡体的内部致动，这导致能量传递较低，因此表现出短的扫描角。本发明的微机械谐振器组件可将高致动能量传递到振荡体，因此为一维(one dimensional，1D)振荡体提供了从110°到180°的超大扫描角。与传统的微机械谐振器相比，本发明的微机械谐振器组件提供了极快的启动时间，从10秒缩短到不到1秒。此外，由于使用半导体组装工艺，本发明的微机械谐振器组件支持批量制造。本发明的微机械谐振器组件不但成本效益高，而且质量一流。此外，本发明的微机械谐振器组件在操作时提供了更低的功耗和简易性。

在一种实现方式中，外部致动器和驱动部件之间的电连接包括至少一个接地连接和两个传感信号连接。

外部致动器和驱动部件之间的电连接借助由驱动部件提供的驱动信号向内部致动器的振荡体提供有效的激励(或致动能量)。驱动信号激励内部致动器的振荡体的谐振或近谐振振荡(或本征频率)，这使得所发明的微机械谐振器组件能够在降低功耗的情况下实现针对一维(one dimensional，1D)振荡体的180°的超大扫描角。接地连接补全了微机械谐振器组件的电连接。两个传感信号连接(例如电压和电流信号)用于向内部致动器提供致动能量。

在另一种实现方式中，外部致动器和驱动部件之间的电连接是通过焊线实现的。

焊线技术用于从内部连接外部致动器和驱动部件。焊线技术为微机械谐振器组件提供了一个经济高效的方案。

在另一种实现方式中，外部致动器通过机械固定(例如卡接)或通过胶合安装在安装底座上。

通过使用卡接(例如螺钉固定)将外部致动器安装在安装底座上，为安装件提供了机械强度。此外，使用卡接或胶合将外部致动器安装在安装底座上，降低了微机械谐振器组件的制造成本。

在另一种实现方式中，外部致动器和驱动部件之间的电连接是通过将外部致动器直接焊接到安装底座上实现的，以确保外部致动器在安装底座上的电连接和固定。

通过将外部致动器直接焊接到安装底座上，实现了外部致动器和驱动部件之间的电连接，并实现了外部致动器与安装底座的固定。这进一步提升了微机械谐振器组件在操作时的耐用性和易操作性，并且制造成本也较低。

在另一种实现方式中，内部致动器包括电连接到驱动部件的内部传感器，例如允许驱动部件读出振荡体的位置反馈信号。

驱动部件读出振荡体的位置反馈信号，使得振荡体在稳定幅度下操作。

在另一种实现方式中，其特征在于，内部传感器和驱动部件之间的电连接通过焊线或柔性电缆焊接实现。

在内部传感器和驱动部件之间的电连接中使用焊线或柔性电缆焊接为微机械谐振器组件提供了灵活性，并降低了制造成本。

在另一种实现方式中，内部致动器通过胶合安装在外部致动器上。

通过胶合将内部致动器安装在外部致动器上，可以降低制造成本。

在另一种实现方式中，内部传感器和驱动部件之间的电连接是通过将内部传感器直接焊接到外部致动器上实现的，以确保内部传感器在外部致动器上的电连接和固定。

内部传感器直接焊接到外部致动器上提供了内部传感器和驱动部件之间的电连接，并将内部传感器固定到外部致动器上。此外，直接焊接使得微机械谐振器组件在操作时更加稳健。

在另一种实现方式中，外部致动器包括至少两端，并通过所述两端中的一端安装在安装底座上，内部致动器通过所述两端中的另一端安装在外部致动器上。

外部致动器通过一端安装在安装底座上，内部致动器通过另一端安装在外部致动器上，为微机械谐振器组件提供了稳健性和紧凑性。

在另一种实现方式中，外部致动器包括至少两端，并通过所述两端中的每一端安装在安装底座上，内部致动器安装在所述两端之间的外部致动器上。

通过使用两端将外部致动器安装在安装底座上，为微机械谐振器组件提供了稳健性。内部致动器安装在外部致动器的两端之间，为微机械谐振器组件提供了更高的稳健性，且易于操作。

在另一种实现方式中，外部致动器具有圆形形状，并通过其外围的一部分安装在安装底座上，内部致动器通过所述外部致动器的中心安装在外部致动器上。

在一个示例中，外部致动器具有圆形形状。外部致动器通过其外围的部分安装在安装底座上提供了稳健性。将内部致动器安装在外部致动器的中心处，为内部致动器的振荡体提供有效的致动能量。

在另一种实现方式中，外部致动器包括开口，内部致动器包括镜板，并安装在外部致动器上，以便覆盖所述外部致动器的第一侧上的所述开口，并创建从位于与所述第一侧相对的第二侧上的光源通过所述开口到镜板的光路。

从光源通过开口到镜板的光路提供了所需角度的光反射。此外，内部致动器可以通过使用外部致动器中的开口直接焊接到外部致动器上。将内部致动器直接焊接到外部致动器上提供了与驱动部件的电连接以及将内部致动器固定到外部致动器上。

在另一种实现方式中，微机械谐振器组件是微镜扫描仪，外部致动器是压电致动器，内部致动器包括压电或静电传感器。

在一个示例中，微机械谐振器组件用作微镜扫描仪以提供动态光调制。外部致动器用作压电致动器，内部致动器用作压电或静电传感器，以便控制用于动态光调制的微镜扫描仪的单个镜子的调制运动。

在另一种实现方式中，外部压电致动器包括至少一个压电层和至少一个被动层，并通过所述被动层安装在安装底座上。

外部压电致动器用于通过压电层致动内部致动器，并通过被动层安装在安装底座上，以便减轻不必要的振动(如有)。

在另一种实现方式中，外部压电致动器被分段，以便包括多个段，每个段表现出不同的弯曲和扭转轴激励频率。

外部压电致动器的多个段表现出不同的弯曲和扭转轴激励频率，进而使得外部致动器具有不同的偏振角和不同的扭转振荡模式。

在另一种实现方式中，内部致动器的振荡体包括晶圆级真空封装弹簧镜板系统。

内部致动器的振荡体包括晶圆级真空封装弹簧镜板系统，以便减少空气阻尼效应，同时使得微机械谐振器组件具有高质量因子(Q因子)。

在另一方面，本发明提供了一种用于激光扫描或激光投影系统的光引擎，包括所述微机械谐振器组件。

用于激光扫描或激光投影系统的光引擎包括所述微机械谐振器组件，实现了本发明的微机械谐振器组件的所有优点和效果。

在一种实现方式中，包括所述光引擎的激光投影或扫描系统，例如AR/VR眼镜或头盔，或Lidar系统。

包括所述光引擎的激光投影或扫描系统可应用于增强现实(augmented reality，AR)或虚拟现实(virtual reality，VR)眼镜或头盔，或光检测和测距(light detectionand ranging，LiDAR)系统，所述系统提供从110°到180°的超大扫描角和小于1秒的极快启动时间。此外，包括光引擎的激光投影或扫描系统表现出低功耗的特性。

在另一个方面，本发明提供了一种制造微机械谐振器组件的方法，所述微机械谐振器组件包括内部致动器，所述内部致动器包括用于围绕一个或多个轴振荡的振荡体。微机械谐振器组件还包括外部致动器，所述外部致动器包括振荡部件。微机械谐振器组件还包括安装底座，所述安装底座包括电子驱动部件。所述方法还包括将内部致动器安装在外部致动器上，以便形成耦合的振荡系统。所述方法还包括将外部致动器安装在安装底座上，以便将外部致动器电连接到电子驱动部件，使得通过将能量从振荡部件传递到振荡体来激励内部致动器的振荡体。

本发明提供了制造微机械谐振器组件的方法，所述微机械谐振器组件具有内部致动器和外部致动器的最佳致动几何形状。此外，所述方法提供了微机械谐振器组件的具体安装和组装细节。此外，使用所述方法制造的微机械谐振器组件实现了高达180°的超大扫描角和小于1秒的极快启动时间，并且具有较低的功耗。

在一种实现方式中，外部致动器和驱动部件之间的电连接是通过焊线实现的。

使用卡接或胶合将外部致动器安装在安装底座上，降低了微机械谐振器组件的制造成本。

将外部致动器直接焊接到安装底座上，提升了微机械谐振器组件在操作时的耐用性和易操作性，并且制造成本也较低。

在另一种实现方式中，所述内部致动器包括内部传感器。所述方法还包括将内部传感器电连接到驱动部件，例如允许驱动部件读出振荡体的位置反馈信号。

在另一种实现方式中，内部传感器与驱动部件之间的电连接通过焊线或柔性电缆焊接实现。

在内部传感器和驱动部件之间的电连接中使用焊线或柔性电缆焊接降低了制造微机械谐振器组件的复杂性，并降低了制造成本。

通过胶合将内部致动器安装在外部致动器上，降低了微机械谐振器组件的制造成本。

内部传感器直接焊接到外部致动器上，提供了内部传感器和驱动部件之间的电连接，并将内部传感器固定在外部致动器上。此外，直接焊接使得微机械谐振器组件在操作时更加稳健。

在另一种实现方式中，所述方法还包括在将内部致动器安装在外部致动器上之前在外部致动器中创建开口，所述内部致动器包括镜板，并将所述内部致动器安装在外部致动器上，以便覆盖所述外部致动器的第一侧上的所述开口，并创建从位于与所述第一侧相对的第二侧上的光源通过所述开口到镜板的光路。

在外部致动器中创建开口的方法提供了用于将光从光源传输到镜板的光路，这使得光能够以所需的反射角反射。通过外部致动器中的开口，内部致动器可以直接焊接到外部致动器上。

应当注意，本申请中描述的所有设备、元件、电路、单元和装置可以在软件或硬件元件或其任何类型的组合中实现。本申请中描述的各种实体所执行的所有步骤以及所描述的各种实体要执行的功能均意在指相应实体用于执行相应步骤和功能。虽然在以下具体实施例的描述中，外部实体执行的具体功能或步骤没有在执行具体步骤或功能的实体的具体详述元件的描述中反映，但是技术人员应清楚，这些方法和功能可以通过相应的硬件或软件元件或其任何组合实现。应当理解，本发明的特征易于以各种组合进行组合，而不脱离由所附权利要求书所界定的本发明的范围。

本发明的附加方面、优点、特征和目的从附图和结合以下所附权利要求书解释的说明性实现方式的详细描述中变得显而易见。

附图说明

当结合附图阅读时，可以更好地理解以上发明内容以及说明性实施例的以下详细描述。为了说明本发明，本发明的示例性结构在附图中示出。但是，本发明不限于本文公开的具体方法和工具。此外，本领域技术人员应理解，附图不是按比例绘制的。在可能的情况下，相同的元件用相同的数字表示。

现在参考下图仅作为示例来描述本发明的实施例，其中：

图1A是根据本发明的一个实施例，微机械谐振器组件的示意性侧视图；

图1B是根据本发明的一个实施例，图1A中的微机械谐振器组件的示意性顶视图；

图1C是根据本发明的另一个实施例，图1A中的微机械谐振器组件的示意性侧视图；

图1D是根据本发明的另一个实施例，图1A中的微机械谐振器组件的示意性顶视图；

图2是根据本发明的一个实施例，制造微机械谐振器组件的方法的流程图；

图3A是根据本发明的另一个实施例，微机械谐振器组件的示意性侧视图；

图3B是根据本发明的另一个实施例，微机械谐振器组件的示意性侧视图；

图3C是根据本发明的另一个实施例，微机械谐振器组件的示意性侧视图；

图3D是根据本发明的另一个实施例，微机械谐振器组件的示意性侧视图；

图3E是根据本发明的一个实施例，图3D中的微机械谐振器组件的示意性顶视图；

图4是根据本发明的一个实施例，描述微机械谐振器组件的制造细节的方法的流程图；

图5是根据本发明的另一个实施例，微机械谐振器组件的示意性顶视图；

图6是根据本发明的另一个实施例，微机械谐振器组件的示意性顶视图；

图7是根据本发明的一个实施例，激光扫描或激光投影系统中的微机械谐振器组件的示例性实现方式的图示。

在附图中，带下划线的数字用于表示带下划线的数字所在的项目或与带下划线的数字相邻的项目。不带下划线的数字与由将不带下划线的数字与项目关联的线标识的项目有关。当一个数字不带下划线并具有关联的箭头时，不带下划线的数字用于标识箭头指向的一般项目。

具体实现方式

以下详细描述说明了本发明的实施例以及可以实现这些实施例的方式。虽然已经公开了实施本发明的一些模式，但本领域技术人员应认识到，也可以存在用于实施或实践本发明的其它实施例。

图1A是根据本发明的一个实施例，微机械谐振器组件的示意性侧视图。参考图1A，示出了微机械谐振器组件100，包括内部致动器102、外部致动器104和安装底座106。内部致动器102包括振荡体108。振荡体108包括微镜板108A和弹簧108B。外部致动器104包括压电层104A、被动层104B、第一端104C、第二端104D和振荡部件110。安装底座106包括电子驱动部件112。振荡体108由虚线矩形框表示，所述虚线矩形框仅用于说明目的，不构成电路的一部分。

微机械谐振器组件100是改进的微机电系统(micro-electro-mechanicalsystem，MEMS)设备，所述设备为振荡体108等的一维(one dimensional，1D)振荡体提供从110°到180°的超大扫描角。微机械谐振器组件100通过使用外部致动器104提供内部致动器102的振荡体108的外部致动，因此与传统的微机械谐振器相比，表现出高致动能量。微机械谐振器组件100用于光投影系统。此类光投影系统的示例包括但不限于激光投影系统、激光扫描系统、光检测和测距(light detection and ranging，LiDAR)系统、基于增强现实(Augmented Reality，AR)和虚拟现实(Virtual Reality，VR)的眼镜、头盔等。

内部致动器102用于将电、空气或液压能等能量转换为机械运动等机械能，反之亦然。内部致动器102也可以称为包括镜板(或镜板阵列)的微镜芯片。在一种实现方式中，内部致动器102可以包括压电传感器、静电传感器或致动器元件。内部致动器102包括振荡体108。微镜板108A(在图1A中未示出)安装在弹簧108B上，共同构成振荡体108。振荡体108也可以称为内部致动器102的MEMS振镜或MEMS振镜阵列。

内部致动器102的振荡体108(即安装在弹簧108B上的微镜板108A)用于围绕一个或多个轴振荡，因此，振荡体108具有一个或多个本征频率。通常，本征频率被定义为在没有任何驱动力或阻尼力的情况下，振荡体108等振荡系统倾向于振荡的频率。因此，本征频率也称为固有频率或谐振频率。

外部致动器104用于向内部致动器102的振荡体108(即安装在弹簧108B上的微镜板108A)提供致动能量。外部致动器104的振荡部件110用于在通过外部致动器104的压电层104A施加驱动信号(例如电压信号或电流信号)时执行弯曲模式振动。振荡部件110的弯曲模式振动将致动能量传递到振荡体108(即安装在弹簧108B上的微镜板108A)。致动能量使振荡体108趋向于围绕其轴振荡。外部致动器104通过使用压电层104A将致动能量传递到振荡体108。外部致动器104也可以称为外部压电致动器。在本实施例中，外部致动器104具有矩形形状，然而，在另一个实施例中，外部致动器104可以具有不同的形状，例如圆形、椭圆形或梯形。

安装底座106包括电子驱动部件112，所述电子驱动部件112用于驱动和读出微机械谐振器组件100的内部致动器102和外部致动器104。在一种实现方式中，安装底座106也可以称为安装印刷电路板(printed circuit board，PCB)。电子驱动部件112也可以称为电子组件或放大器、电容器等电子组件的组合。

在操作时，内部致动器102与外部致动器104安装在一起，以便形成耦合的振荡系统。外部致动器104安装在安装底座106上，并与电子驱动部件112电连接，用于通过将能量从振荡部件110传递到振荡体108来激励内部致动器102的振荡体108。外部致动器104电连接到电子驱动部件112。因此，在将振幅变化驱动信号频率(例如正弦信号)施加到外部致动器104的压电层104A时，振荡部件110执行由双面箭头指示的弯曲模式振动。振荡部件110的弯曲模式振动将致动能量传递到振荡体108(即安装在弹簧108B上的微镜板108A)。致动能量使振荡体108围绕其轴振荡。如此一来，外部致动器104的振荡部件110和内部致动器102的振荡体108即可以形成耦合的振荡系统。由振荡部件110传递的致动能量激励振荡体108的一个或多个本征(或谐振或近谐振)频率，且足够有效以使得振荡体108具有高达180°的超大扫描角。

根据一个实施例，外部致动器104和驱动部件112之间的电连接包括至少一个接地连接和两个传感信号连接。外部致动器104电连接到安装底座106的电子驱动部件112。电连接包括一个接地连接，以便补全微机械谐振器组件100的电连接，并设置用于测量微机械谐振器组件100中的任何电压或电流的参考。两个传感信号连接，例如电压和电流信号，用于将致动电压或电流施加到外部致动器104，所述致动电压或电流进一步用于激励内部致动器102的振荡体108的本征频率(即谐振或近谐振频率)。例如，在图1C中详细描述了内部致动器102和外部致动器104与电子驱动部件112的电连接。

根据一个实施例，外部致动器104包括至少两端，并通过所述两端中的一端安装在安装底座106上，内部致动器102通过所述两端中的另一端安装在外部致动器104上。在本实施例中，外部致动器104具有矩形形状，并包括第一端104C和第二端104D等两端。外部致动器104通过第一端104C安装在安装底座106上，内部致动器102通过第二端104D安装在外部致动器104上。通过使用第一端104C和第二端104D对内部致动器102、外部致动器104和安装底座106的所述布置也可以称为一侧(或单侧)卡接的外部致动器，并在图1B中详细描述。

根据一个实施例，外部致动器104包括至少两端，并通过所述两端中的每一端安装在安装底座106上，内部致动器102安装在所述两端之间的外部致动器104上。在一种实现方式中，外部致动器104通过第一端104C和第二端104D等两端安装在安装底座106上。内部致动器102安装在第一端104C和第二端104D之间，所述第一端104C和第二端104D可以位于外部致动器104的中心或靠近中心处。外部致动器104的两端(即第一端104C和第二端104D)之间的内部致动器102的所述布置也可以被称为两侧(或双侧)卡接的外部致动器，并在图5中详细描述。

根据一个实施例，外部致动器104具有圆形形状，并通过其外围的一部分安装在安装底座106上，内部致动器102通过所述外部致动器104的中心安装在外部致动器104上。在另一个实施例中，外部致动器104具有圆形形状。外部致动器104在安装底座106上的安装是通过使用其外围部分来执行的。内部致动器102安装在外部致动器104的中心。例如，在图6中详细描述了具有圆形形状的外部致动器104的示例性实现方式。

根据一个实施例，微机械谐振器组件100是微镜扫描仪，外部致动器104是压电致动器，内部致动器102包括压电或静电传感器。微机械谐振器组件100是用于以一定角度投射光(例如激光)的微镜扫描仪。外部致动器104是压电致动器，用于通过使用电能(以电压和电流信号的形式作为传感信号施加)来诱导机械运动(例如振荡部件110的弯曲模式振动)。内部致动器102包括压电或静电传感器，以向振荡体108提供致动能量(即电能或机械能)，以使所述振荡体108围绕其轴振荡。

根据一个实施例，外部压电致动器104包括至少一个压电层104A和至少一个被动层104B，并通过被动层104B安装在安装底座106上。外部压电致动器104通过被动层104B安装在安装底座106上，以避免任何不必要的振动。内部致动器102通过压电层104A安装在外部致动器104上，所述压电层104A用于将致动能量(即电能或机械能)传递到内部致动器102的振荡体108。借助压电层104A和被动层104B，外部致动器104形成双形态结构。在另一个实施例中，外部致动器104可以包括三层或多层，因此，分别形成三形态结构或多层结构。

根据一个实施例，外部压电致动器104被分段，以便包括多个段，每个段表现出不同的弯曲和扭转轴激励频率。在另一个实施例中，外部压电致动器104包括多个段。多个段相对于彼此表现出不同的偏振角，例如平面内、平面外或45°偏振角，这进一步创建了不同的弯曲和扭转振荡模式(或激励频率)。

根据一个实施例，内部致动器102的振荡体108包括晶圆级真空封装弹簧镜板系统。内部致动器102的振荡体108包括安装在弹簧108B上的微镜板108A。微镜板108A采用晶圆级封装技术，以减少空气阻尼效应。或者，微镜板108A属于晶圆级真空封装弹簧镜板系统的一部分。晶圆级真空封装弹簧镜板使得微机械谐振器组件100具有高质量因子(Q因子)。

根据一个实施例，微机械谐振器组件100用于激光扫描或激光投影系统的光引擎中。例如，在图7中详细描述了用于激光扫描或激光投影系统的光引擎中的微机械谐振器组件100的示例性实现方式。

根据一个实施例，包括上述光引擎的激光投影或扫描系统，例如AR/VR眼镜或头盔，或Lidar系统。包括光引擎的激光投影或扫描系统的示例包括增强现实(augmentedreality，AR)或虚拟现实(virtual reality，VR)眼镜或头盔、光检测和测距(lightdetection and ranging，LiDAR)系统等。光引擎包括微机械谐振器组件100，以便根据需要以一定角度投射光。这些系统提供高达180°的超大扫描角和小于1秒的极快启动时间。此外，包括光引擎的激光投影或扫描系统以低功耗运行，并具有稳健的质量。

图1B是根据本发明的一个实施例，图1A中的微机械谐振器组件的示意性顶视图。图1B结合图1A中的元件进行了描述。参考图1B，示出了图1A中的微机械谐振器组件100的顶视图。在顶视图中，微机械谐振器组件100具有矩形形状且与外部致动器104的一侧卡接。在外部致动器104的一侧(或单侧)卡接中，外部致动器104通过第一端104C安装在安装底座106上，内部致动器102通过第二端104D安装在外部致动器104上。振荡体108的微镜板108A在微机械谐振器组件100的顶视图中具有圆形形状。

图1C是根据本发明的一个实施例，图1A中的微机械谐振器组件的示意性侧视图。图1C结合图1A和1B中的元件进行了描述。参考图1C，示出了图1A中的微机械谐振器组件100的侧视图。在侧视图中，微机械谐振器组件100还包括第一导线114、螺钉116、内部传感器118、胶水120、第二导线122和壳体124。图还进一步示出了安装底座106的电子驱动部件112，所述电子驱动部件112包括电子组件112A和112B。

内部传感器118用于测量电压、电流或任何其它物理量的变化。壳体124保护安装底座106和电子驱动部件112免受灰尘颗粒的影响。壳体124可以由绝缘材料制成，例如塑料。

根据一个实施例，外部致动器104和驱动部件112之间的电连接是通过焊线实现的。在本实施例中，外部致动器104使用焊线技术通过第一导线114电连接到驱动部件112。外部致动器104电连接到驱动部件112，使得致动电压或电流信号可以施加到外部致动器104，以便激励内部致动器102的振荡体108的一个或多个本征频率。驱动部件112的电子组件112A和112B用于向外部致动器104提供致动电压或电流信号，以便驱动外部致动器104并读出微机械谐振器组件100的内部致动器102。电子组件112A和112B可以包括放大器、电容器等。在另一个实施例中，焊接导线也可用于将外部致动器104电连接到驱动部件112。

根据一个实施例，外部致动器104通过机械固定(例如卡接)或通过胶合安装在安装底座106上。在本实施例中，外部致动器104通过使用螺钉116安装在安装底座106上。螺钉116也为外部致动器104和安装底座106提供机械强度。在另一个实施例中，外部致动器104通过使用胶合安装在安装底座106上。例如，在图3B中详细描述了胶合外部致动器的示例性实现方式。

根据一个实施例，外部致动器104和驱动部件112之间的电连接是通过将外部致动器104直接焊接到安装底座106上实现的，以便确保外部致动器104在安装底座106上的电连接和固定。将外部致动器104直接焊接到安装底座106上实现了外部致动器104和驱动部件112之间的电连接，使得致动电压或电流信号可以容易地施加到外部致动器104。此外，直接焊接实现了外部致动器104在安装底座106上的固定。例如，在图3C中详细描述了将外部致动器104直接焊接到安装底座106上的示例性实现方式。

根据一个实施例，内部致动器102包括电连接到驱动部件112的内部传感器118，允许驱动部件112读出振荡体108的位置反馈信号。为了内部致动器102的振荡体108实现稳定振幅操作，外部致动器104通过使用内部传感器118在闭环中驱动。内部传感器118允许驱动部件112读出振荡体108的位置反馈信号。振荡体108的位置反馈信号被施加到闭环，所述闭环使外部致动器104能够控制振荡体108的振荡，从而使振荡体108实现稳定振幅操作。

根据一个实施例，内部传感器118和驱动部件112之间的电连接是通过焊线或柔性电缆焊接实现的。在本实施例中，内部传感器118使用焊线技术通过第二导线122电连接到驱动部件112。在另一个实施例中，内部传感器118通过柔性电缆焊接电连接到驱动部件112。例如，在图3A中详细描述了用于实现内部传感器118和驱动部件112之间的电连接的柔性电缆焊接的示例性实现方式。

根据一个实施例，内部致动器102通过胶合安装在外部致动器104上。内部致动器102(或微镜芯片)通过使用胶水120安装在外部致动器104上。胶水120使微机械谐振器组件100变得对热不敏感。在另一个实施例中，内部致动器102(或微镜芯片)可以通过焊接安装在外部致动器104上。

根据一个实施例，内部传感器118和驱动部件112之间的电连接是通过将内部传感器118直接焊接到外部致动器104上实现的，以便确保内部传感器118在外部致动器104上的电连接和固定。内部传感器118通过使用直接焊接安装在外部致动器104上，所述直接焊接实现了内部传感器118和驱动部件112之间的电连接，并将内部传感器118机械固定在外部致动器104上。

根据一个实施例，外部致动器104包括开口，内部致动器102包括镜板108A，并安装在外部致动器104上，以便覆盖所述外部致动器104的第一侧上的所述开口，并创建从位于与所述第一侧相对的第二侧上的光源通过所述开口到镜板108A的光路。内部致动器102直接焊接到外部致动器104上，用于通过外部致动器104中的开口进行电连接和机械连接。例如，在图3D中详细描述了通过外部致动器104中的开口将内部致动器102直接焊接到外部致动器104上的示例性实现方式。

图1D是根据本发明的一个实施例，图1A中的微机械谐振器组件的示意性顶视图。图1D结合图1A、1B和1C中的元件进行了描述。参考图1D，示出了图1A中的微机械谐振器组件100的顶视图。在顶视图中，微机械谐振器组件100具有矩形形状。图还示出了焊线126，用于提供从驱动部件112到内部致动器102和外部致动器104的电连接。内部致动器102的内部传感器118通过第二导线122电连接到驱动部件112，外部致动器104通过第一导线114电连接到驱动部件112(如图1C所示)。第一导线114和第二导线122共同表示焊线126。螺钉116(也表示为虚线圆孔)表示外部致动器104在安装底座106上的机械固定。微机械谐振器组件100的顶视图还表示安装在外部致动器104上的胶合内部致动器102。

因此，微机械谐振器组件100通过使用外部致动器104向内部致动器102的振荡体108(即安装在弹簧108B上的微镜板108A)提供有效的致动能量。外部致动器104借助由驱动部件112提供的驱动信号激励振荡体108的一个或多个本征频率(即谐振或近谐振频率)。驱动信号(即正弦波)使外部致动器104的振荡部件110进行弯曲模式振动，所述振动进一步将有效致动能量传递到内部致动器102的振荡体108。由于有效的致动能量，振荡体108的微镜板108A围绕其轴振荡，并实现高达180°的超大扫描角。因此，由于将高致动能量传递到振荡体108，微机械谐振器组件100为一维(one dimensional，1D)振荡体提供了高达180°的超大扫描角。与传统的微机械谐振器组件相比，微机械谐振器组件100提供了小于1秒的极快启动时间。此外，由于使用半导体组装工艺，微机械谐振器组件100支持批量制造。微机械谐振器组件100不但成本效益高，而且质量一流。此外，微机械谐振器组件100在操作时提供了更低的功耗和简易性。微机械谐振器组件100也可以称为微镜组件、微镜外部压电系统或MEMS振镜组件。微机械谐振器组件100用于激光投影或激光扫描系统，例如增强现实(augmentedreality，AR)或虚拟现实(virtual reality，VR)眼镜或头盔、光检测和测距(lightdetection and ranging，LiDAR)系统等。

图2是根据本发明的一个实施例，制造微机械谐振器组件的方法的流程图。图2结合图1A、1B、1C和1D中的元件进行了描述。参考图2，示出了制造微机械谐振器组件的方法200，例如图1A的微机械谐振器组件100。方法200由微机械谐振器组件100(图1A)执行。所述方法200包括步骤202至206。

在步骤202，方法200包括将内部致动器(例如内部致动器102)安装在外部致动器(例如外部致动器104)上，以便形成耦合的振荡系统。微机械谐振器组件100包括内部致动器102和外部致动器104。内部致动器102通过胶合或直接焊接安装在外部致动器104上。外部致动器104向内部致动器102提供致动能量，所述致动能量使内部致动器102围绕其轴振荡。如此一来，内部致动器102和外部致动器104共同形成耦合的振荡系统。内部致动器102也可以称为具有弹簧安装镜板的微镜芯片。外部致动器104也可以称为外部压电致动器。

根据一个实施例，内部致动器102包括内部传感器(例如内部传感器118)。内部传感器118用于需要振荡体108实现以稳定幅度操作的情况。

在步骤204，方法200还包括将外部致动器104安装在安装底座(例如安装底座106)上，以便将外部致动器104电连接到电子驱动部件(例如电子驱动部件112)，使得通过将能量从振荡部件(例如振荡部件110)传递到振荡体108来激励内部致动器102的振荡体(例如振荡体108)。外部致动器104和驱动部件112之间的电连接向外部致动器104提供驱动信号(例如，作为具有选定频率的幅度变化驱动信号的正弦波)。外部致动器104的振荡部件110由于驱动信号(即正弦波)而执行弯曲模式振动。振荡部件110的弯曲模式振动将致动能量传递到振荡体108。致动能量激发振荡体108的一个或多个本征频率，并使其倾向于围绕其轴振荡。

根据一个实施例，外部致动器104通过机械固定(例如卡接)或通过胶合安装在安装底座106上。外部致动器104通过使用螺钉116(如图1C所示)卡接或通过胶合而安装在安装底座106上。

根据一个实施例，外部致动器104和驱动部件112之间的电连接是通过焊线实现的。例如，外部致动器104使用焊线技术通过第一导线114(如图1C所示)电连接到驱动部件112。焊线技术的使用使微机械谐振器组件100实现了低成本。

根据一个实施例，可选地，外部致动器104和驱动部件112之间的电连接是通过将外部致动器104直接焊接到安装底座106上实现的，以便确保外部致动器104在安装底座106上的电连接和固定。将外部致动器104直接焊接到安装底座106上实现了外部致动器104和驱动部件112之间的电连接，以及将外部致动器104固定到安装底座106上。将外部致动器104直接焊接到安装底座106上使微机械谐振器组件100更加稳健。

在一个实施例中，在步骤206，方法200还包括将内部传感器118电连接到驱动部件112，允许驱动部件112读出振荡体108的位置反馈信号。为了内部致动器102的振荡体108实现稳定振幅操作，外部致动器104通过使用内部传感器118在闭环中驱动。内部传感器118允许驱动部件112读出振荡体108的位置反馈信号。振荡体108的位置反馈信号被施加到闭环，所述闭环使外部致动器104能够控制振荡体108的振荡，从而使振荡体108实现稳定振幅操作。

根据一个实施例，内部传感器118和驱动部件112之间的电连接是通过焊线或柔性电缆焊接实现的。例如，内部传感器118使用焊线技术通过第二导线122电连接到驱动部件112(如图1C所示)。铝(aluminium，Al)或金(gold，Au)导线用于将内部致动器102(或微镜芯片)的接合焊盘电连接到安装底座106的接合焊盘。可选地，柔性电缆焊接也用于内部传感器118与驱动部件112之间的电连接。

根据一个实施例，内部致动器102通过胶合安装在外部致动器104上。内部致动器102(或微镜芯片)通过使用胶水120(如图1C所示)安装在外部致动器104上。

根据一个实施例，内部传感器118和驱动部件112之间的电连接是通过将内部传感器118直接焊接到外部致动器104上实现的，以便确保内部传感器118在外部致动器104上的电连接和固定。焊接导线用于将内部传感器118直接焊接到外部致动器104上。

根据一个实施例，方法200还包括在将内部致动器102安装在外部致动器104上之前在外部致动器104中创建开口，内部致动器102包括镜板(例如微镜板108A)，以及将内部致动器102安装在外部致动器104上，以便覆盖外部致动器104的第一侧上的所述开口，并创建从位于与所述第一侧相对的第二侧上的光源通过所述开口到镜板(例如微镜板108A)的光路。可选地，为了将内部致动器102(或微镜芯片)直接焊接到外部致动器104(或外部压电致动器)上，在将内部致动器102安装到外部致动器104上之前，在外部致动器104中创建开口。所创建的从光源到镜板(例如振荡体108的微镜板108A)的光路提供了在激光扫描或激光投影系统中使用的所需角度的光反射。

步骤202至206仅仅是说明性的，还可以提供其它替代方案，其中添加一个或多个步骤，删除一个或多个步骤，或以不同的顺序提供一个或多个步骤，而不脱离本文权利要求的范围。

图3A是根据本发明的另一个实施例，微机械谐振器组件的示意性侧视图。图3A结合图1A、1B、1C和1D中的元件进行了描述。参考图3A，示出了微机械谐振器组件300A。微机械谐振器组件300A包括内部致动器302、外部致动器304和安装底座306。内部致动器302包括振荡体308，所述振荡体还包括安装在弹簧308B上的微镜板308A(此处未示出)。外部致动器304包括压电层304A。安装底座306包括构成安装底座306的驱动部件(例如图1A的驱动部件112)的电子组件312A和312B。图还示出了柔性电缆310、导线314、螺钉316、胶水318和壳体320。

内部致动器302、外部致动器304和安装底座306分别对应于微机械谐振器组件100的内部致动器102、外部致动器104和安装底座106。此外，外部致动器304的压电层304A、具有微镜板308A和弹簧308B的振荡体308以及构成安装底座306的驱动部件的电子组件312A和312B分别对应于微机械谐振器组件100的外部致动器104的压电层104A、具有微镜板108A和弹簧108B的振荡体108，以及构成安装底座106的驱动部件112的电子组件112A和112B(如图1C所示)。导线314、螺钉316、胶水318和壳体320分别对应于微机械谐振器组件100的第一导线114、螺钉116、胶水120和壳体124(如图1C所示)。

或者，微机械谐振器组件300A的电和机械连接对应于微机械谐振器组件100(图1C)的电和机械连接，但存在差异。所述差异在于内部致动器302(或微镜芯片)通过使用柔性电缆310而不是焊线(如图1C所示)电连接到安装底座306的驱动部件。柔性电缆310用于在内部致动器302和安装底座306的驱动部件之间提供电连接。柔性电缆310为微机械谐振器组件300A提供了柔性。柔性电缆310也可以称为柔性电缆。

图3B是根据本发明的另一个实施例，微机械谐振器组件的示意性侧视图。图3B结合图1A、1B、1C、1D和3A中的元件进行了描述。参考图3B，示出了微机械谐振器组件300B。微机械谐振器组件300B包括胶水322和导线324。

微机械谐振器组件300B的电和机械连接对应于微机械谐振器组件300A(图3A)的电和机械连接，但存在差异。所述差异在于在微机械谐振器组件300B中，外部致动器304通过使用胶水322安装到安装底座306上，而不是通过使用微机械谐振器组件300A(图3A)中的螺钉316将外部致动器304卡接在安装底座306。此外，内部致动器302(或微镜芯片)电连接到安装底座306的驱动部件(例如图1A的驱动部件112)，即使用焊线技术通过导线324进行连接，而不是如微机械谐振器组件300A中所示的焊接柔性电缆310。

图3C是根据本发明的另一个实施例，微机械谐振器组件的示意性侧视图。图3C结合图1A、1B、1C、1D、3A和3B中的元件进行了描述。参考图3C，示出了微机械谐振器组件300C。

微机械谐振器组件300C对应于微机械谐振器组件300B(图3B)，但存在差异。所述差异在于在微机械谐振器组件300C中，外部致动器304通过直接焊接326(而不是使用胶水或机械固定，例如螺钉)安装到安装底座306上。将外部致动器304直接焊接326到安装底座306上实现了外部致动器304和安装底座306的驱动部件之间的电连接，以及将外部致动器304机械固定到安装底座306上。

图3D是根据本发明的另一个实施例，微机械谐振器组件的示意性侧视图。图3D结合图1A、1B、1C、1D、3A、3B和3C中的元件进行了描述。参考图3D，示出了微机械谐振器组件300D。在微机械谐振器组件300D中，外部致动器304包括开口328。

微机械谐振器组件300D对应于微机械谐振器组件300A(图3A)，但存在差异。所述差异在于在微机械谐振器组件300D中，内部致动器302通过开口328直接焊接到外部致动器304上，而不是使用胶水318安装，如图3A、3B和3C所示。将内部致动器302直接焊接到外部致动器304上实现了内部致动器302和安装底座306的驱动部件之间的电连接，以及将内部致动器302机械固定到外部致动器304上。此外，外部致动器304的开口328提供从光源到振荡体308的镜板308A的光路，以便以一定角度投射光。

图3E是根据本发明的一个实施例，图3D中的微机械谐振器组件300D的示意性顶视图。图3E结合图1A、1B、1C、1D、3A、3B、3C和3D中的元件进行了描述。参考图3E，示出了图3D中的微机械谐振器组件300D的顶视图。

微机械谐振器组件300D的顶视图对应于微机械谐振器组件100(图1D)的顶视图，但存在差异。所述差异在于在微机械谐振器组件300D中，内部致动器302通过外部致动器304的开口328直接焊接到外部致动器304上。将内部致动器302直接焊接到外部致动器304上实现了内部致动器302和安装底座306的驱动部件之间的电连接，因此，直接焊接用作微机械谐振器组件100(图1D)中使用的焊线126的替代方案。此外，将内部致动器302直接焊接到外部致动器304上实现了内部致动器302在外部致动器304上的机械固定，因此，直接焊接被用作微机械谐振器组件100(图1D)中使用的胶水120的替代方案。

图4是根据本发明的一个实施例，描述微机械谐振器组件的制造细节的方法的流程图。图4结合图1A、1B、1C、1D、2、3A、3B、3C、3D和3E中的元件进行了描述。参考图4，示出了一种方法400，所述方法描述了微机械谐振器组件的逐步制造过程，例如微机械谐振器组件100(图1A)。所述方法400由微机械谐振器组件100(图1A)执行。所述方法400包括步骤402、404、406、408、410和412。

在步骤402，方法400包括在外部致动器上点胶。例如，外部致动器104(图1A)包括第一端104C和第二端104D。胶水120(图1C)点在外部致动器104的第二端104D上。外部致动器104也可以称为压电陶瓷致动器板。

在步骤404，方法400包括将内部致动器的裸晶连接到外部致动器上。例如，内部致动器102(图1A)通过使用胶水120安装在外部致动器104上。内部致动器102也可以称为微镜裸晶。或者，内部致动器102(或微镜裸晶)通过使用胶水120连接到外部致动器104。

在步骤406，方法400包括胶水固化，用于将内部致动器(或微镜裸晶)安装到外部致动器。胶水固化是指胶水120的硬化或增韧。胶水固化通过加热胶水120来执行，使得能够将内部致动器102(或微镜裸晶)安装到外部致动器104上。

在步骤408，方法400包括将外部致动器安装在安装底座上的PCB。例如，具有连接的内部致动器102(或微镜裸晶)的外部致动器104通过机械卡接安装到安装底座106上，例如通过使用螺钉116(图1C)。或者，可以通过胶合或直接焊接来将外部致动器104安装到安装底座106上。

在步骤410，方法400包括将内部致动器焊接到安装底座上的裸晶焊线。例如，内部致动器102使用焊线技术通过第二导线122(图1C)电连接到安装底座106。铝(aluminium，Al)或金(gold，Au)导线用于将内部致动器102的接合焊盘连接到安装底座106的接合焊盘。

在步骤412，方法400包括焊接压电线，用于外部致动器和安装底座之间的电连接。例如，外部致动器104通过在外部致动器104(或压电致动器焊盘)和安装底座106(或安装底座垫焊盘区域)之间焊接压电线(或导线)而电连接到安装底座106。

步骤402至412仅仅是说明性的，还可以提供其它替代方案，其中添加一个或多个步骤，删除一个或多个步骤，或以不同的顺序提供一个或多个步骤，而不脱离本文权利要求的范围。

图5是根据本发明的另一个实施例，微机械谐振器组件的示意性顶视图。图5结合图1A、1B、1C、1D、2、3A、3B、3C、3D、3E和4中的元件进行了描述。参考图5，示出了微机械谐振器组件500，包括内部致动器502、外部致动器504和安装底座506。内部致动器502包括振荡体508，所述振荡体还包括安装在弹簧508B上的微镜板508A。外部致动器504包括第一端504C和第二端504D。振荡体508由虚线矩形框表示，所述虚线矩形框仅用于说明目的，不构成电路的一部分。

内部致动器502、外部致动器504和安装底座506分别对应于微机械谐振器组件100的内部致动器102、外部致动器104和安装底座106。

在顶视图中，微机械谐振器组件500具有矩形形状和外部致动器504的双侧卡接。外部致动器504在顶视图中显示为矩形压电梁。在外部致动器504的双侧(或两侧)卡接中，外部致动器504通过使用第一端504C和第二端504D等两端安装在安装底座506上。内部致动器502安装在第一端504C和第二端504D之间，即在外部致动器504的中心或靠近中心处。振荡体508的微镜板508A在微机械谐振器组件500的顶视图中具有圆形形状。

图6是根据本发明的另一个实施例，微机械谐振器组件的示意性顶视图。图6结合图1A、1B、1C、1D、2、3A、3B、3C、3D、3E和4中的元件进行了描述。参考图6，示出了微机械谐振器组件600，包括内部致动器602、外部致动器604和安装底座606。内部致动器602包括振荡体608，所述振荡体还包括安装在弹簧608B上的微镜板608A。振荡体608由虚线矩形框表示，所述虚线矩形框仅用于说明目的，不构成电路的一部分。

内部致动器602、外部致动器604和安装底座606分别对应于微机械谐振器组件100的内部致动器102、外部致动器104和安装底座106。

在顶视图中，微机械谐振器组件600具有圆形形状。更具体地，在微机械谐振器组件600中，外部致动器604具有圆形形状。外部致动器604通过使用其圆形外围的一部分安装在安装底座606上。内部致动器602安装在外部致动器604的中心。在另一个实施例中，外部致动器604可以具有不同的形状，例如椭圆形或梯形形状。

图7是根据本发明的一个实施例，激光扫描或激光投影系统中的微机械谐振器组件的示例性实现方式的图示。图7结合图1A、1B、1C、1D、2、3A、3B、3C、3D、4、5和6中的元件进行了描述。参考图7，示出了包括光引擎702的激光投影系统700。光引擎702还包括微控制器704、红绿蓝(red-green-blue，RGB)激光器706、多个光学元件708和微机械谐振器组件710。图还示出了多个投影射线712、反射表面714和人眼716。多个光学元件708包括光学透镜708A和棱镜708B。

激光投影系统700(或激光投影仪)用于将激光束投射到屏幕上，以便创建用于娱乐或专业用途的运动图像。激光投影系统700使用了RGB激光器706，因此能够在屏幕上创建彩色图像。激光投影系统700用于平视显示投影、激光前照灯、活动场景或物体光源、信息投影、用于光检测和测距(light detection and ranging，LiDAR)系统中的激光扫描、增强现实(augmented reality，AR)/虚拟现实(virtual reality，VR)眼镜或头盔中的激光投影等。

光引擎702用于通过使用控制电路(例如微控制器704)、多个光学元件708和微机械谐振器组件710控制所创建图像的强度(或亮度)、图像的颜色、图像的投影角度和图像的分辨率。光引擎702基于使用微镜设备(例如微机械谐振器组件710)的光学微机电(micro-electro-mechanical，MEM)技术。

微控制器704(也表示为μC)用于控制光引擎702的所有组件的功能，例如RGB激光器706、多个光学元件708和微机械谐振器组件710。微控制器704(即μC)控制来自光源的光，并将受控光提供给RGB激光器706。

RGB激光器706用于在屏幕上生成彩色图像。RGB激光器706的红色、绿色和蓝色以一定的比例相互组合，以便生成图像的各种颜色。

多个光学元件708的光学透镜708A用于将RGB光从RGB激光器706聚焦到棱镜708B。棱镜708B用于接收来自光学透镜708A的聚焦光，并将其提供给微机械谐振器组件710。如此一来，多个光学元件708用于将来自RGB激光器706的光聚焦到微机械谐振器组件710。

微机械谐振器组件710对应于微机械谐振器组件100(图1A至1D)及其在图3A至3D、5和6中描述的替代实现方式。微机械谐振器组件710用于通过使用多个投影射线712将从多个光学元件708接收的聚焦光投射到反射表面714。微机械谐振器组件710用于生成高分辨率的图像，因为微机械谐振器组件710的每个振镜用于生成所生成图像的一个或多个像素。微机械谐振器组件710也可以称为具有外部压电安装的MEMS振镜。在另一种实现方式中，微机械谐振器组件710可以包括微镜阵列。

多个投射光线712从反射表面714(例如谷歌眼镜的反射表面)反射并进入人眼716。由于多个投射光线712从反射表面714进行了反射，人眼716可以看到彩色和运动图像。

在不脱离所附权利要求所定义的本发明范围的情况下，可以对上文描述的本发明的实施例进行修改。如“包括”、“包含”、“并入”、“是/为”等用于描述和要求保护本发明的表述旨在以非排他性的方式解释，即允许未明确描述的项目、组件或元件也存在。对单数的引用也应解释为涉及复数。本文使用的词语“示例性”表示“作为一个示例、实例或说明”。任何被描述为“示例性的”实施例不一定解释为比其它实施例更优选或更有利，和/或排除其它实施例的特征的结合。本文使用的词语“可选地”表示“在一些实施例中提供且在其它实施例中没有提供”。应当理解，为了清楚起见而在单独实施例的上下文中描述的本发明的某些特征还可以通过组合提供在单个实施例中。相反地，为了简洁起见在单个实施例的上下文中描述的本发明的各个特征也可以单独地或以任何合适的组合或作为本发明的任何其它描述的实施例提供。

Claims

1.一种微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，包括：

内部致动器(102、302、502、602)，包括用于围绕一个或多个轴振荡的振荡体(108、308、508、608)，所述振荡体(108、308、508、608)具有一个或多个本征频率；

外部致动器(104、304、504、604)，包括振荡部件(110)；

安装底座(106、306、506、606)，包括电子驱动部件(112)；

内部致动器(102、302、502、602)安装在外部致动器(104、304、504、604)上，以形成耦合的振荡系统，外部致动器(104、304、504、604)安装在安装底座(106、306、506、606)上，并电连接到电子驱动部件(112)，使得通过将能量从振荡部件(110)传递到振荡体(108、308、508、608)来激励内部致动器(102、302、502、602)的振荡体(108、308、508、608)。

2.根据权利要求1所述的微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，所述外部致动器(104、304、504、604)和所述驱动部件(112)之间的电连接包括至少一个接地连接和两个传感信号连接。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，所述外部致动器(104、304、504、604)和所述驱动部件(112)之间的电连接是通过焊线实现的。

4.根据权利要求3所述的微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，所述外部致动器(104、304、504、604)通过卡接等机械固定或通过胶合安装在所述安装底座(106、306、506、606)上。

5.根据权利要求1和2中任一项所述的微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，所述外部致动器(104、304、504、604)和所述驱动部件(112)之间的电连接是通过直接焊接所述外部致动器(104、304、504、604)在安装底座(106、306、506、606)上实现的，以便确保外部致动器(104、304、504、604)在安装底座(106、306、506、606)上的电连接和固定。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，所述内部致动器(102、302、502、602)包括电连接到所述驱动部件(112)的内部传感器(118)，例如允许驱动部件(112)读出振荡体(108、308、508、608)的位置反馈信号。

7.根据权利要求6所述的微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，所述内部传感器(118)和所述驱动部件(112)之间的电连接是通过焊线或柔性电缆焊接实现的。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，所述内部致动器(102、302、502、602)通过胶合安装在所述外部致动器(104、304、504、604)上。

9.根据权利要求6所述的微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，所述内部传感器(118)和所述驱动部件(112)之间的电连接是通过将所述内部传感器(118)直接焊接到所述外部致动器(104、304、504、604)上实现的，以便确保内部传感器118在外部致动器(104、304、504、604)上的电连接和固定。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，所述外部致动器(104、304、504、604)包括至少两端，并通过所述两端中的一端安装在所述安装底座(106、306、506、606)上，所述内部致动器(102、302、502、602)通过所述两端中的另一端安装在外部致动器(104、304、504、604)上。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，所述外部致动器(104、304、504、604)包括至少两端，并通过所述两端中的一端安装在所述安装底座(106、306、506、606)上，所述内部致动器(102、302、502、602)安装在所述两端之间的外部致动器(104、304、504、604)上。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，所述外部致动器(104、304、504、604)具有圆形形状，并通过其外围的一部分安装在所述安装底座(106、306、506、606)上，所述内部致动器(102、302、502、602)通过所述外部致动器(104、304、504、604)的中心安装在外部致动器(104、304、504、604)上。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，所述外部致动器(104、304、504、604)包括开口(328)、所述内部致动器(102、302、502、602)包括镜板(108A)，并安装在所述外部致动器(104、304、504、604)上，以便覆盖所述外部致动器(104、304、504、604)的第一侧上的所述开口(328)，并创建从位于与所述第一侧相对的第二侧上的光源通过所述开口(328)到镜板(108A)的光路。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，所述组件是微镜扫描仪，所述外部致动器(104、304、504、604)是压电致动器且所述内部致动器(102、302、502、602)包括压电或静电传感器。

15.根据权利要求14所述的微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，所述外部压电致动器(104、304、504、604)包括至少一个压电层(104A)和至少一个被动层(104B)，并通过其被动层(104B)安装在所述安装底座(106、306、506、606)上。

16.根据权利要求14至15中任一项所述的微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，所述外部压电致动器(104、304、504、604)被分段，以便包括多个段，每个段都表现出不同的弯曲和扭转轴激励频率。

17.根据权利要求14至16中任一项所述的微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)，其特征在于，所述内部致动器(102、302、502、602)的振荡体(108、308、508、608)包括晶圆级真空封装弹簧镜板系统(108A)。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的用于激光扫描或激光投影系统(700)的光引擎(702)，所述系统包括微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)。

19.包括根据权利要求18所述的光引擎(702)的激光投影或扫描系统(700)，例如AR/VR眼镜或头盔，或Lidar系统。

20.一种制造微机械谐振器组件(100、300A、300B、300C、300D、500、600、710)的方法，所述微机械谐振器组件包括内部致动器(102、302、502、602)，所述内部致动器包括用于围绕一个或多个轴振荡的振荡体(108、308、508、608)，一个外部致动器(104、304、504、604)，所述外部致动器包括振荡部件(110)以及一个包括电子驱动部件(112)的安装底座(106、306、506、606)，所述方法包括将内部致动器(102、302、502、602)安装在所述外部致动器(104、304、504、604)以形成耦合的振荡系统，并将所述外部致动器(104、304、504、604)安装在所述安装底座(106、306、506、606)上，以便将所述外部致动器(104、304、504、604)电连接到所述电子驱动部件(112)，使得通过将能量从所述振荡部件(110)传递到所述振荡体(108、308、508、608)来激励所述内部致动器(102、302、502、602)的所述振荡体(108、308、508、608)。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述外部致动器(104、304、504、604)和所述驱动部件(112)之间的电连接是通过焊线实现的。

22.根据权利要求20和21中任一项所述的方法，其特征在于，所述外部致动器(104、304、504、604)通过卡接等机械固定或通过胶合安装在所述安装底座(106、306、506、606)上。

23.根据权利要求20和21中任一项所述的方法，其特征在于，所述外部致动器(104、304、504、604)和所述驱动部件(112)之间的电连接是通过将所述外部致动器(104、304、504、604)直接焊接到所述安装底座(106、306、506、606)上实现的，以便确保外部致动器(104、304、504、604)在安装底座(106、306、506、606)上的电连接和固定。

24.根据权利要求20至23中任一项所述的方法，所述内部致动器(102、302、502、602)包括内部传感器(118)，所述方法包括将所述内部传感器(118)电连接到所述驱动部件(112)，例如允许所述驱动部件(112)读出所述振荡体(108、308、508、608)的位置反馈信号。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述内部传感器(118)和所述驱动部件(112)之间的电连接是通过焊线或柔性电缆焊接实现的。

26.根据权利要求20至25中任一项所述的方法，其特征在于，所述内部致动器(102、302、502、602)通过胶合安装在所述外部致动器(104、304、504、604)上。

27.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述内部传感器(118)和所述驱动部件(112)之间的电连接是通过将所述内部传感器(118)直接焊接到所述外部致动器(104、304、504、604)上实现的，以便确保所述内部传感器(118)在所述外部致动器(104、304、504、604)上的电连接和固定。

28.根据权利要求20至27中任一项所述的方法，包括在将所述内部致动器(102、302、502、602)安装在所述外部致动器(104、304、504、604)上之前，在所述外部致动器(104、304、504、604)中创建开口(328)，所述内部致动器(102、302、502、602)包括镜板(108A)，并将所述内部致动器(102、302、502、602)安装在所述外部致动器(104、304、504、604)上，以便覆盖所述外部致动器(104、304、504、604)的第一侧上的所述开口(328)，并创建从位于与所述第一侧相对的第二侧上的光源通过所述开口(328)到镜板(108A)的光路。