CN211955985U - 一种紧凑型扫描镜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种紧凑型扫描镜，涉及微机电系统领域，包括镜面、可动边框、驱动结构、反馈结构和组合永磁体，镜面位于扫描镜的中心位置，镜面通过对称的两个转轴连接可动边框的内侧；镜面与可动边框之间的间隙内设置有锚点，锚点用于固定镜面和组合永磁体，锚点与可动边框之间通过连接梁连接在一起，连接梁的位置靠近转轴，两个组合永磁体以转轴连接线为对称轴对称设置在锚点的背面；驱动结构用于驱动镜面和可动边框以转轴为轴线偏转，反馈结构用于实时反映镜面偏转状态。通过合理设置锚点和组合永磁体的位置，使扫描镜整体结构紧凑，因此扫描镜体积大幅减小，采用组合永磁体使磁场强度增大，提高了镜面的最大偏转角度。

Description

一种紧凑型扫描镜

技术领域

本实用新型涉及微机电系统领域，尤其是一种紧凑型扫描镜。

背景技术

扫描镜驱动方式包括静电、电磁、电热、压电等，其中电磁驱动方式依靠通电线圈在恒定磁场中受洛伦兹力作用从而产生位移，与其他驱动方式相比具有驱动力矩大、位移大的优点，尤其适合驱动大尺寸镜面。

在现有技术中，电磁驱动大尺寸扫描镜的结构如图1所示，其A-A截面图如图2所示。该扫描镜采用单一磁铁驱动，驱动能力有限，其扫描角度较小，而且固定锚点12和固定永磁体13位于整体结构最外侧，导致装配结构整体体积较大。图3示出了另一种传统大尺寸扫描镜的截面图，虽然采用两组磁铁驱动，固定永磁体14采用图3的装配方式可增大磁场强度，但相对的上下永磁体的极性相同，排斥力巨大，装配非常困难。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种紧凑型扫描镜。本申请通过优化设置永磁体组合方式，使其兼顾驱动和固定锚点的作用，提高了驱动力，增大扫描角度，并且扫描镜整体结构紧凑，因此体积大幅减小，通过组合永磁体互相之间自吸引，减小了装配难度。

本实用新型的技术方案如下：

一种紧凑型扫描镜，包括镜面、可动边框、驱动结构和组合永磁体，镜面位于扫描镜的中心位置，镜面通过对称的两个转轴连接可动边框的内侧；镜面与可动边框之间的间隙内设置有锚点，锚点用于固定镜面和组合永磁体，锚点与可动边框之间通过连接梁连接在一起，连接梁的位置靠近转轴，两个组合永磁体以转轴连接线为对称轴对称设置在锚点的背面；驱动结构用于驱动镜面和可动边框以转轴为轴线偏转。

其进一步的技术方案为，组合永磁体包括呈长方体结构的第一永磁体和与锚点形状相同的第二永磁体，第二永磁体固定在锚点的背面，第一永磁体吸附在第二永磁体上，第一永磁体位于可动边框背面的下方，两个第一永磁体的极性沿水平方向分布且相对侧的磁性相吸，两个第二永磁体的极性沿竖直方向分布且极性反向设置。

其进一步的技术方案为，紧凑型扫描镜还包括反馈结构，反馈结构包括反馈线圈和反馈电极，反馈电极设置在锚点上，反馈线圈设置在镜面的边缘上，反馈线圈的两端分别连接反馈电极。

其进一步的技术方案为，驱动结构包括驱动线圈和驱动电极，驱动电极设置在锚点上，驱动线圈设置在可动边框上，驱动线圈的两端分别连接驱动电极。

其进一步的技术方案为，连接梁的形状为L型，L型的一边平行于转轴，端点连接在可动边框的内侧，另一边的端点连接在锚点上。

其进一步的技术方案为，镜面的形状为圆形、椭圆形或方形；可动边框的形状为方形、圆形或椭圆形。

其进一步的技术方案为，当镜面的形状为圆形时，镜面的直径大于等于3mm，镜面为大尺寸镜面。

本实用新型的有益技术效果是：

通过在镜面与可动边框之间的间隙内设置锚点，将组合永磁体设置在锚点上，最大化利用扫描镜的可用空间，使整体结构的体积大幅减小；通过将第一永磁体设置在可动边框背面的下方，将第二永磁体设置在锚点的背面，使驱动线圈和反馈线圈与组合永磁体之间的距离接近，保证受到的磁场强度最大；采用组合永磁体不仅使磁场强度增大，增强了反馈信号，而且采用本申请的第一永磁体和第二永磁体的磁极分布位置，使得永磁体之间无排斥磁极，装配难度小；本申请的扫描镜的正面无磁铁或其他结构，因此入射光路和反射光路无遮挡，降低了整体光学系统设计的难度。

附图说明

图1是传统大尺寸扫描镜的结构平面图。

图2是传统大尺寸扫描镜的A-A截面图。

图3是另一传统大尺寸扫描镜的截面图。

图4是本申请提供的紧凑型扫描镜的结构平面图。

图5是本申请提供的紧凑型扫描镜的B-B截面图。

图6是本申请提供的紧凑型扫描镜的三维视图。

图7是本申请提供的紧凑型扫描镜的另一视角的三维视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

结合图4-图7所示，本申请提供了一种紧凑型扫描镜，包括镜面1、可动边框2、驱动结构、反馈结构和组合永磁体，镜面1位于紧凑型扫描镜的中心位置，镜面1通过对称的两个转轴3连接可动边框2的内侧。可选的，镜面1的形状为圆形、椭圆形或方形，本申请优选圆形作为镜面1的形状，且镜面1的直径大于等于3mm，镜面1为大尺寸镜面。可选的，可动边框的形状为方形、圆形或椭圆形，本申请优选方形作为可动边框2的形状，圆形的镜面1与方形的可动边框2之间存在很大的间隙。镜面1与可动边框2之间的间隙内设置有锚点4，锚点4用于固定镜面1和组合永磁体，根据本申请选择的镜面1和可动边框2的形状，锚点4为平面拱桥结构。锚点4与可动边框2之间通过连接梁5连接在一起，连接梁5的位置靠近转轴，可选的，连接梁5的形状为L型，L型的一边平行于转轴3，端点连接在可动边框2的内侧，另一边的端点连接在锚点4上。通过转轴3和连接梁5的组合，可以同时为镜面1和可动边框2提供支撑，将所有部件连接在一起。

组合永磁体在镜面1所在区域内形成强磁场，两个组合永磁体以转轴3连接线为对称轴对称设置在锚点4的背面。结合图5-图7所示，组合永磁体包括呈长方体结构的第一永磁体6和与锚点4形状相同的第二永磁体7，第二永磁体7固定在锚点4的背面，第一永磁体6吸附在第二永磁体7上，第一永磁体6位于可动边框2背面的下方。两个第一永磁体6的极性沿水平方向分布且相对侧的磁性相吸，两个第二永磁体7的极性沿竖直方向分布且极性反向设置。通过在镜面1与可动边框2之间的间隙内设置锚点4，将组合永磁体设置在锚点4上，使组合永磁体兼顾驱动和固定锚点的作用，最大化利用扫描镜的可用空间，使整体结构的体积大幅减小，提高镜面的占空比。采用组合永磁体不仅使磁场强度增大，增强了反馈信号，而且采用本申请的第一永磁体6和第二永磁体7的磁极分布位置，与图3示出的另一传统扫描镜的磁体位置相比，永磁体之间无排斥磁极，装配难度小。

驱动结构用于驱动镜面1和可动边框2以转轴3为轴线偏转。扫描镜工作时，可动边框2和镜面1同时以转轴3为轴线，进行不同频率和幅度的偏转。如图4所示，驱动结构包括驱动线圈8和驱动电极9，驱动电极9设置在锚点4上，驱动线圈8设置在可动边框2上，驱动线圈8的两端分别连接驱动电极8。

反馈结构用于实时反映镜面偏转状态，如图4所示，反馈结构包括反馈线圈10和反馈电极11，反馈电极11设置在锚点4上，反馈线圈10设置在镜面1的边缘上，反馈线圈10的两端分别连接反馈电极11。本申请通过将第一永磁体6设置在可动边框2上，将第二永磁体7设置在锚点4上，使驱动线圈8和反馈线圈10与组合永磁体之间的距离接近，保证受到的磁场强度最大。

如图5所示，本申请的组合永磁体的磁性分布如下：两个组合永磁体设置在扫描镜的背面，两个第一永磁体6悬空位于可动边框2的背面，两个第一永磁体的第一侧设为N极，第二侧设为S极。两个第二永磁体的第一侧设为N极，第二侧设为S极，且第二永磁体7的尺寸与锚点4的尺寸相同。在第一组组合永磁体中，第一永磁体Ⅰ的第一侧N极与第二永磁体Ⅰ的第二侧S极相连，第二永磁体Ⅰ的第一侧N极与第一永磁体Ⅰ的第二侧S极构成闭合磁路，为驱动线圈提供驱动磁场，第二永磁体Ⅰ的第一侧N极与第二永磁体Ⅰ的第二侧S极构成闭合磁路，为反馈线圈提供反馈磁场。在第二组组合永磁体中，第一永磁体Ⅱ的第二侧S极与第二永磁体Ⅱ的第一侧N极相连，具体构成闭合磁路的方式与第一组组合永磁体的方式相同，在此不进行赘述。

本申请的扫描镜工作时，通过驱动电极9向驱动线圈8提供驱动信号，驱动线圈8在磁场的作用下，产生洛伦兹力，带动可动边框2以一定的频率和幅度振动。由于可动边框2与锚点4连接的特殊结构，可动边框2偏转角度较小。可动边框2在振动的过程中，通过转轴3的扭转力带动镜面1偏转，同时位于镜面1边缘的反馈线圈10在磁场中周期性偏转，产生感应电势，通过反馈电极11读取感应电势波形可计算出镜面的实时偏转位置，实现对扫描镜的闭环控制。由于可动边框2和镜面1的形状、转轴3和连接梁5的形状尺寸不同，可动边框2和镜面1谐振频率不一致。如图5所示，通过提供特殊的驱动信号，最终使得镜面1以一定的谐振频率振动时，可动边框2仅偏转很小的角度θ1，而镜面1即可获得大偏转角θ2。由于驱动线圈8位于可动边框2上，可动边框2的小角度偏转并不会导致线圈超出强磁场区域，因此不会发生驱动力突然减小的现象，可以保证可动边框2始终在磁场范围内振动，而镜面1却可以获得大角度的偏转。相比现有技术，本申请的结构可以大大提高镜面1的最大偏转角。并且扫描镜的正面无磁铁或其他结构，因此入射光路和反射光路无遮挡，扫描镜扫描的光路数更多，扫描效果更好，同时降低了整体光学系统设计的难度。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种紧凑型扫描镜，其特征在于，包括镜面、可动边框、驱动结构和组合永磁体，所述镜面位于所述紧凑型扫描镜的中心位置，所述镜面通过对称的两个转轴连接所述可动边框的内侧；所述镜面与所述可动边框之间的间隙内设置有锚点，所述锚点用于固定所述镜面和所述组合永磁体，所述锚点与所述可动边框之间通过连接梁连接在一起，所述连接梁的位置靠近所述转轴，两个所述组合永磁体以所述转轴连接线为对称轴对称设置在所述锚点的背面；所述驱动结构用于驱动所述镜面和所述可动边框以所述转轴为轴线偏转。

2.根据权利要求1所述的紧凑型扫描镜，其特征在于，所述组合永磁体包括呈长方体结构的第一永磁体和与所述锚点形状相同的第二永磁体，所述第二永磁体固定在所述锚点的背面，所述第一永磁体吸附在所述第二永磁体上，所述第一永磁体位于所述可动边框背面的下方，两个所述第一永磁体的极性沿水平方向分布且相对侧的磁性相吸，两个所述第二永磁体的极性沿竖直方向分布且极性反向设置。

3.根据权利要求1所述的紧凑型扫描镜，其特征在于，所述紧凑型扫描镜还包括反馈结构，所述反馈结构用于实时反映镜面偏转状态，所述反馈结构包括反馈线圈和反馈电极，所述反馈电极设置在所述锚点上，所述反馈线圈设置在所述镜面的边缘上，所述反馈线圈的两端分别连接所述反馈电极。

4.根据权利要求1所述的紧凑型扫描镜，其特征在于，所述驱动结构包括驱动线圈和驱动电极，所述驱动电极设置在所述锚点上，所述驱动线圈设置在所述可动边框上，所述驱动线圈的两端分别连接所述驱动电极。

5.根据权利要求1所述的紧凑型扫描镜，其特征在于，所述连接梁的形状为L型，L型的一边平行于所述转轴，端点连接在所述可动边框的内侧，另一边的端点连接在所述锚点上。

6.根据权利要求1所述的紧凑型扫描镜，其特征在于，所述镜面的形状为圆形、椭圆形或方形；所述可动边框的形状为方形、圆形或椭圆形。

7.根据权利要求6所述的紧凑型扫描镜，其特征在于，当所述镜面的形状为圆形时，所述镜面的直径大于等于3mm，所述镜面为大尺寸镜面。

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