基于MEMS工艺的旋转镜、MEMS振镜及激光雷达制造技术

本申请涉及一种基于MEMS工艺的旋转镜、MEMS振镜及激光雷达，其中旋转镜，包括：硅基板，所述硅基板包括一体形成的支撑部和旋转部；所述支撑部为中空结构；所述旋转部位于所述支撑部的中空区域内；所述旋转部包括反射镜本体和用于将所述反射镜本体固定于所述支撑部的扭力梁对；以及反射层，形成于所述反射镜本体的第一面。上述基于MEMS工艺的振镜的旋转镜，在形成旋转部的同时能够一体形成用于固定旋转部的支撑部，从而利用支撑部来实现旋转镜与MEMS振镜的其他主体结构之间的固定，能够增加固定的稳定性，并降低由于固定过程对旋转镜所带来的磨损，能够有效提高旋转镜的使用寿命，进而提高使用了该结构的激光雷达的寿命。

【技术实现步骤摘要】
基于MEMS工艺的旋转镜、MEMS振镜及激光雷达
本技术涉及激光雷达
，特别是涉及一种基于MEMS工艺的旋转镜、MEMS振镜及激光雷达。
技术介绍
激光雷达由发射系统、接收系统、扫描系统等部分组成。也就是说，激光雷达通过发射激光束探测目标物体的位置、速度等特征量。随着激光雷达的发展，将微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)振镜(本文中也简称为“振镜”)应用于激光雷达中，研发固态激光雷达成为近年来激光雷达的发展新趋势。MEMS振镜的工作模式多为谐振模式，具有尺寸小、震荡频率高、无旋转部件等优势。传统的激光雷达由于MEMS振镜较为容易发生损坏，导致整个激光雷达的寿命较短。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术实施例提供了一种基于MEMS工艺的旋转镜、MEMS振镜及激光雷达，有效避免了传统中激光雷达的MEMS振镜容易发生损害导致激光雷达的寿命较短的问题。一种基于MEMS工艺的旋转镜，用于MEMS振镜中，包括：硅基板，所述硅基板包括一体形成的支撑部和旋转部；所述支撑部为中空结构；所述旋转部位于所述支撑部的中空区域内；所述旋转部包括反射镜本体和用于将所述反射镜本体固定于所述支撑部的扭力梁对；以及反射层，形成于所述反射镜本体的第一面。上述基于MEMS工艺的振镜的旋转镜，在形成旋转部的同时能够一体形成用于固定旋转部的支撑部，从而利用支撑部来实现旋转镜与MEMS振镜的其他主体结构之间的固定，能够增加固定的稳定性，并降低由于固定过程对旋转镜所带来的磨损，能够有效提高旋转镜的使用寿命，进而提高使用了该结构的激光雷达的寿命。在其中一个实施例中，还包括：驱动线圈，形成于所述反射镜本体的第二面上且位于所述反射镜本体的外缘，所述第二面与所述第一面相对设置。在其中一个实施例中，所述驱动线圈通过在所述硅基板上形成导电层后对所述导电层进行刻蚀得到，或者先对所述硅基板进行刻蚀形成所述驱动线圈的填充槽后对所述填充槽进行填充得到。在其中一个实施例中，所述扭力梁对为通过直线段和曲线段中的至少一种形成的非直线梁结构。在其中一个实施例中，所述硅基板为单晶硅材质或者多晶硅材质。一种MEMS振镜，包括：振镜驱动架，包括第一支架；所述第一支架为中空结构；旋转镜，所述旋转镜为如前述任一实施例所述的旋转镜；所述旋转镜的支撑部固定于所述第一支架上，且所述反射镜本体位于所述第一支架的中空区域；第一驱动组件，固定于所述第一支架上，用于驱动所述旋转镜在预设方向上进行偏转。在其中一个实施例中，所述旋转镜的支撑部固定于所述第一支架的表面；或者所述第一支架的内壁上开设有用于容纳所述硅基板的卡接槽，所述硅基板的四周嵌入所述卡接槽内。在其中一个实施例中，所述第一驱动组件包括关于第一方向对称设置的第一磁铁对；所述旋转镜的反射镜主体位于所述第一磁铁对所形成的磁场空间内；所述第一方向平行于所述扭力梁对的延伸方向。在其中一个实施例中，还包括固定座和第二驱动组件；所述振镜驱动架的至少一端通过轴承固定于所述固定座上；所述振镜驱动架还包括第二支架以及固定于所述第二支架上的驱动线圈；所述第二支架与所述第一支架连接；所述第二驱动组件包括沿第二方向对称设置的第二磁铁对；所述第二方向与所述第一方向垂直；所述第二支架位于所述第二磁铁对所形成的磁场空间内。一种激光雷达，包括：激光发射组件，用于发射激光光束；激光接收组件，用于接收回波光束；以及光学扫描组件，包括如前述任一实施例所述的MEMS振镜；用于对所述激光光束进行反射后照射至扫描环境，并将扫描环境反射回来的回波光束反射至所述激光接收组件。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，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为一实施例中的基于MEMS工艺的旋转镜的正面示意图。图2为图1所示实施例中的旋转镜的反面示意图。图3为图1中沿A-A＇的剖面线得到的剖视图。图4为另一实施例中的旋转镜的结构示意图。图5为一实施例中的MEMS振镜的结构示意图。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。本技术一实施例提供一种基于MEMS工艺的振镜的旋转镜(也可以称之为MEMS振镜的振镜片)，也即该旋转镜为通过MEMS工艺制备而成。图1至图3为一实施例中的旋转镜的简单结构示意图。参见图1至图3，本实施例中的旋转镜包括硅基板110，硅基板110包括一体形成的支撑部112和旋转部114。支撑部112为中空结构。旋转部114位于支撑部112的中空区域内，从而能够利用该中空区域进行偏转。旋转部114包括反射镜本体1142和扭力梁对1144。扭力梁对1144用于将反射镜本体1142固定在支撑部112上。在本实施例中，反射镜主体1142、扭力梁对1144和支撑部112均通过硅基板形成。由于旋转镜的主体是通过MEMS工艺制备得到硅基板，本身相对于传统的金属镜片作为振镜的反射镜的结构而言就具有更高的可靠性，并且旋转镜上一体形成了支撑部112，可以通过支撑部112与振镜的其他主体部分进行连接，从而避免直接通过扭力梁对1144与其他主体部分进行连接所容易产生的损坏问题，进一步提高了整个旋转镜的使用寿命，进而提高了相应激光雷达的使用寿命。旋转镜上包括反射层120，反射层120形成于反射镜本体的第一面，从而使得反射镜本体的一面为发射面，能够对激光发射组件发射来的激光光束进行反射后投射至相应的扫描区域中。反射层120可以采用金属层作为反射层，也可以采用其他能够形成反射的材料制备而成。上述基于MEMS工艺的振镜的旋转镜，在形成旋转部的同时能够一体形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MEMS工艺的旋转镜，用于MEMS振镜中，其特征在于，包括：/n硅基板，所述硅基板包括一体形成的支撑部和旋转部；所述支撑部为中空结构；所述旋转部位于所述支撑部的中空区域内；所述旋转部包括反射镜本体和用于将所述反射镜本体固定于所述支撑部的扭力梁对；以及/n反射层，形成于所述反射镜本体的第一面。/n

【技术特征摘要】
20200430 CN 20202072014791.一种基于MEMS工艺的旋转镜，用于MEMS振镜中，其特征在于，包括：
硅基板，所述硅基板包括一体形成的支撑部和旋转部；所述支撑部为中空结构；所述旋转部位于所述支撑部的中空区域内；所述旋转部包括反射镜本体和用于将所述反射镜本体固定于所述支撑部的扭力梁对；以及
反射层，形成于所述反射镜本体的第一面。


2.根据权利要求1所述的旋转镜，其特征在于，还包括：
驱动线圈，形成于所述反射镜本体的第二面上且位于所述反射镜本体的外缘，所述第二面与所述第一面相对设置。


3.根据权利要求2所述的旋转镜，其特征在于，所述驱动线圈为通过在所述硅基板上形成导电层后对所述导电层进行刻蚀得到，或者先对所述硅基板进行刻蚀形成所述驱动线圈的填充槽后对所述填充槽进行填充得到。


4.根据权利要求1所述的旋转镜，其特征在于，所述扭力梁对为通过直线段和曲线段中的至少一种形成的非直线梁结构。


5.根据权利要求1至4任一所述的旋转镜，其特征在于，所述硅基板为单晶硅材质或者多晶硅材质。


6.一种MEMS振镜，其特征在于，包括：
振镜驱动架，包括第一支架；所述第一支架为中空结构；
旋转镜，所述旋转镜为如权利要求1至5任一所述的旋转镜；所述旋转镜的支撑部固定于所述第一支架上...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小波，沈俭，
申请(专利权)人：深圳市镭神智能系统有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44