Mems掃描鏡視場提供方法和裝置制造方法
【專利摘要】本公開的實(shí)施例提供用于包括MEMS掃描鏡的光電子組件的技術(shù)和配置。在一個實(shí)施例中，該MEMS掃描鏡可包括微尺度鏡，其被配置成繞所述鏡的弦軸可旋轉(zhuǎn)以使入射光束偏轉(zhuǎn)進(jìn)入光電子組件的出射窗口；以及支撐結(jié)構(gòu)，其被配置成主控所述鏡以在鏡表面和出射窗口之間提供光輸送場，以使得經(jīng)由所提供的光輸送場到出射窗口的偏轉(zhuǎn)光束的路徑是無阻礙的。可以描述和/或要求保護(hù)其它實(shí)施例。
【專利說明】MEMS掃描鏡視場提供方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開的實(shí)施例一般涉及光電子領(lǐng)域，并且更具體地涉及MEMS掃描鏡視場提供。

【背景技術(shù)】
[0002]光電子系統(tǒng)(諸如激光掃描器、投影器、及其它激光設(shè)備)的構(gòu)造中的一項(xiàng)基本設(shè)計(jì)考慮在于包括在系統(tǒng)中的掃描鏡所提供的激光光束的受控偏轉(zhuǎn)的允許的視場(FOV)。該FOV受系統(tǒng)的機(jī)械形狀因子(物理尺寸)的限制。例如，嵌入在移動設(shè)備中的激光投影器單元可能有嚴(yán)格的大小限制以便適合于移動設(shè)備。因此，可考慮在投影的方向上嚴(yán)格的大小限制來設(shè)計(jì)投影器單元，以允許將設(shè)計(jì)的單元嵌入在移動設(shè)備中。在另一方面，由于例如移動設(shè)備中投影器單元的短的使用距離，具有相對大的FOV的投影器單元可能是合期望的。激光設(shè)備的小形狀因子和大FOV要求的組合可以對設(shè)計(jì)者提出挑戰(zhàn)。用于構(gòu)建具有形狀因子限制的激光設(shè)備的解決方案之一可以使用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)掃描鏡，針對特定機(jī)械形狀蝕刻的硅設(shè)備。然而，諸如具有MEMS掃描鏡的投影器單元之類的激光設(shè)備可以由于以上所描述的機(jī)械約束而具有非常有限的F0V。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0003]通過以下的詳細(xì)描述與附圖結(jié)合將容易地理解實(shí)施例。為了促進(jìn)該描述，相同的附圖標(biāo)記表示相同的結(jié)構(gòu)元件。通過示例的方式而非通過限制的方式在附圖的圖中示出實(shí)施例。
[0004]圖1示意性地圖示根據(jù)一些實(shí)施例的包括光電子組件的示例性光電子設(shè)備。
[0005]圖2示意性地圖示根據(jù)一些實(shí)施例的包括在圖1的光電子組件中的MEMS掃描鏡的示例性橫截面頂視圖。
[0006]圖3示意性地圖示根據(jù)一些實(shí)施例的圖2的MEMS掃描鏡的一些部件的側(cè)視圖。
[0007]圖4和5示意性地圖示根據(jù)一些實(shí)施例的兩個示例性MEMS掃描鏡的透視圖。
[0008]圖6示意性地圖示根據(jù)一些實(shí)施例的示例性光電子組件的示圖。

【具體實(shí)施方式】
[0009]本公開的實(shí)施例包括用于MEMS掃描鏡視場提供的技術(shù)和配置。
[0010]在下面的詳細(xì)描述中，參考了形成其部分的附圖，其中相同的附圖標(biāo)記由始至終指定相同的部分，并且其中以圖示的方式示出其中可以實(shí)踐本公開的主題的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，其它實(shí)施例可以被利用，并且在不背離本公開的范圍的情況下，可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)上或邏輯上的改變。因此，以下的詳細(xì)描述不應(yīng)被理解成具有限制意義，并且實(shí)施例的范圍由所附的權(quán)利要求及其等同物限定。
[0011]為了本公開的目的，短語“A和/或B”意為(A)、⑶或(A和B)。為了本公開的目的，短語 “A、B 和 / 或 C，，意為(A)、(B)、(C)、(A 和 B)、(A 和 C)、(B 和 C)或(A、B 和 C)。
[0012]該描述可以使用基于透視的描述，如頂部/底部，內(nèi)/外，上/下等。這樣的描述僅僅用來促進(jìn)討論并不旨在將本文所描述的實(shí)施例的應(yīng)用限制成任何特定的方位。
[0013]該描述可以使用短語“在實(shí)施例中”，“在多個實(shí)施例中，”其可各自是指一個或多個相同或不同的實(shí)施例。此外，如關(guān)于本公開的實(shí)施例所使用的術(shù)語“包含”、“包括”、“具有”等是同義的。
[0014]術(shù)語“耦合于”連同其派生詞可以在此使用?！榜詈稀笨梢鉃橄率龅囊粋€或多個?！榜詈稀笨梢鉃閮蓚€或更多元件直接物理、電氣或光學(xué)接觸。然而，“耦合”也可意為兩個或多個元件間接地彼此接觸，但仍彼此協(xié)作或交互，并且可意為一個或多個其它元件耦合或連接在據(jù)說要被彼此耦合的元件之間。術(shù)語“直接耦合”可以意為兩個或更多元件直接接觸。
[0015]在各種實(shí)施例中，短語“在第二特征上形成、放置、或以其它方式布置的第一特征，”可意為第一特征形成、放置、或布置在所述第二特征之上，且所述第一特征中的至少一部分可以與第二特征中的至少一部分直接接觸(例如，直接的物理和/或電接觸)或間接接觸(例如，在第一特征和第二特征之間具有一個或多個其它特征)。
[0016]圖1示意性地圖示示例性光電子設(shè)備100，其含有具有根據(jù)本公開的一些實(shí)施例提供的視場的MEMS掃描鏡。在一些實(shí)施例中，如圖所示，設(shè)備100可包括具有多個部件的激光設(shè)備104，諸如激光投影器或激光掃描器。該部件可包括與存儲器108耦合的處理器106，以及配置成實(shí)現(xiàn)從光電子設(shè)備100所要求的各種功能的其它部件110。例如，處理器106可以被配置有存儲在存儲器108中的可執(zhí)行指令以提供激光投影器、激光掃描器或其它激光設(shè)備的功能。根據(jù)下面描述的各種實(shí)施例，設(shè)備100部件可以包括光電子組件120，其被配置成提供具有所需視場的出射光束。在一些實(shí)施例中，處理器106、存儲器108、其它部件110和光電子組件120可以被布置在相同的基板上。在其它實(shí)施例中，處理器102、存儲器108、其它部件110和光電子組件120可以被布置在可操作地耦合在一起的不同基板上。通常，光電子組件120可以被嵌入或以其它方式與設(shè)備100相關(guān)聯(lián)。
[0017]光電子組件120可包括被配置成提供入射光束150的光源124，在一些實(shí)施例中，入射光束150為入射激光束。在一些實(shí)施例中，光源124可被布置在組件120內(nèi)，而在其它實(shí)施例中，光源可以被布置在組件120之外。根據(jù)各種實(shí)施例，光源124可以被配置成引導(dǎo)入射光束150，以使光束150穿過光學(xué)透鏡124并且被MEMS掃描鏡132接收和偏轉(zhuǎn)。MEMS掃描鏡132可以提供增強(qiáng)的視場或以其它方式滿足視場要求，采用將在后文參考圖2-5更詳細(xì)地描述的本公開的技術(shù)。
[0018]在一些實(shí)施例中，MEMS掃描鏡132的鏡可以由硅(Si)制成，不過在各種實(shí)施例中，可以使用提供與掃描鏡反射質(zhì)量有關(guān)的所需性質(zhì)的不同材料。在一些實(shí)施例中，當(dāng)MEMS掃描鏡132如圖所不處于其靜止位置時,入射光束150可以以相對于該掃描鏡132表面的角度Al54進(jìn)入MEMS掃描鏡132，該角度可以大體是約45度，在一些實(shí)施例中，達(dá)到70度或任何撞擊角度。其它合適的角度A可以在其它實(shí)施例中使用。在處于靜止位置時，MEMS掃描鏡132可以使入射光束150以出射光束156的形式發(fā)生偏轉(zhuǎn)，所述出射光束156可以如圖所示通過出射窗口 140離開光電子組件120。
[0019]在一些實(shí)施例中，MEMS掃描鏡132可以被配置成可旋轉(zhuǎn)的，在一些實(shí)施實(shí)施例中，至少部分地繞弦軸(chord axis) 136可旋轉(zhuǎn)，以便使入射光束150偏轉(zhuǎn)有掃描角B168,所述掃描角B168可以與由出射光束160和164所限定的期望或所需視場(FOV)相對應(yīng)。為了提供所需FOV，MEMS掃描鏡132可以根據(jù)本文中進(jìn)一步描述的技術(shù)和配置來進(jìn)行配置。在一些實(shí)施例中，弦軸136可以包括MEMS掃描鏡132的中心軸。
[0020]在一些實(shí)施例中，光電子組件120可以被配置成滿足對光電子組件的形狀因子的不同的工程要求。例如，光電子組件120的寬度(即，其平行于出射光束156的方向上的尺寸)可以被要求為在從約2毫米(mm)至5mm的范圍內(nèi)。
[0021]在一些實(shí)施例中，本文所述的光電子設(shè)備100可包括在一些實(shí)施例中的附加部件。例如，根據(jù)一些實(shí)施例，處理器106、存儲器108和/或其它部件110可以與基于處理器的系統(tǒng)一致，所述基于處理器的系統(tǒng)可以是光電子設(shè)備100的一部分，或者包括光電子設(shè)備100。用于一個實(shí)施例的存儲器108可包括任何合適的易失性存儲器，諸如，例如合適的動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(DRAM)。
[0022]處理器106、存儲器108、其它部件110和光電子組件120可以耦合于一個或多個接口(未示出)，所述接口被配置成促進(jìn)上述部件之間的信息交換。一個或多個通信接口(未示出)可提供用于設(shè)備100的接口，以通過一個或多個有線或無線網(wǎng)絡(luò)和/或與任何其它合適的設(shè)備進(jìn)行通信。在各種實(shí)施例中，包括光電子組件120的設(shè)備100可以是，但不限于，服務(wù)器、工作站、臺式計(jì)算設(shè)備或移動計(jì)算設(shè)備(例如，膝上型計(jì)算設(shè)備、手持計(jì)算設(shè)備、手機(jī)、平板、智能電話、上網(wǎng)本、超極本等)。
[0023]在各種實(shí)施例中，設(shè)備100可以具有更多或更少的部件和/或不同的架構(gòu)。例如，在一些實(shí)施例中，設(shè)備100可以包括攝像機(jī)、鍵盤、諸如液晶顯示器(LCD)屏幕之類的顯示器(包括觸摸屏顯示器)、觸摸屏控制器、非易失性存儲器端口、天線或多天線、圖形芯片、ASIC、一個或多個揚(yáng)聲器、電池、音頻編解碼器、視頻編解碼器、功率放大器、全球定位系統(tǒng)(GPS)設(shè)備、羅盤、加速度計(jì)、陀螺儀等等。在各種實(shí)施例中，設(shè)備100可以具有更多或更少的部件和/或不同的架構(gòu)。在各種實(shí)施例中，本文中所描述的技術(shù)和配置可以在受益于本文所述的各種原理的系統(tǒng)中使用，諸如光電子、電光、MEMS設(shè)備和系統(tǒng)等。
[0024]圖2示意性地圖示根據(jù)一些實(shí)施例的光電子組件120的某些部分(即，可被用作掃描鏡132的MEMS掃描鏡組件200)的示例性橫截面頂視圖。圖3示意性地圖示根據(jù)一些實(shí)施例的圖2的MEMS掃描鏡組件200的一些部件的側(cè)視圖300。參考圖2和3，MEMS掃描鏡組件200(300)可以與關(guān)于圖1的光電子組件120所描述的實(shí)施例一致，反之亦然。
[0025]參考圖2，組件200可包括微尺度掃描鏡220和被配置成容納掃描鏡220的非對稱微尺度支撐結(jié)構(gòu)224，以便當(dāng)該掃描鏡220如下所述旋轉(zhuǎn)，并由出射光束234(或者，在不同的旋轉(zhuǎn)角度，246和248)和232所限定時，提供針對掃描鏡220所偏轉(zhuǎn)的入射光束228的無阻礙視場。如圖所示，在一些實(shí)施例中，所述支撐結(jié)構(gòu)224可實(shí)現(xiàn)出射光束232、234的無阻礙路徑，由此提供MEMS掃描鏡組件200的增強(qiáng)的視場。在一個實(shí)施例中，非對稱微尺度支撐結(jié)構(gòu)224可以是大體上線性的，并具有如圖3所示的類“]”或“[”形狀。該非對稱微尺度支撐結(jié)構(gòu)224還可以被配置成為鏡220提供至少以由標(biāo)記250所指示的方向繞其弦軸222可旋轉(zhuǎn)的能力。
[0026]例如，掃描鏡的全旋轉(zhuǎn)(360度)，可以限定大體上球形的三維(3D)空間。三維空間可以由四個象限來限定，其中處于其靜止位置的鏡220的平面將3D空間劃分成兩個兩象限等分，并且垂直于掃描鏡的平面的平面將3D空間限定成其它兩個兩象限等分。球形3D空間的中心可以大體上符合鏡220的幾何中心。例如，在標(biāo)記250所指示的旋轉(zhuǎn)中，鏡220的一部分可以橫越3D空間的第一象限，而掃描鏡的另一部分可以橫越3D空間的第二象限，該第二象限與3D空間的第一象限呈對角線相對。在一些實(shí)施例中，非對稱微尺度支撐結(jié)構(gòu)224可以接近地布置在小于整體(entirety)上，例如，如上述限定的球形3D空間的大圓(great circle)的一半，以便能夠來回?cái)[動。
[0027]如圖所示,反射鏡220可以是至少從由標(biāo)記220所指示的其靜止位置到由標(biāo)記240所指示的位置可旋轉(zhuǎn)的，以便提供確保出射光束232、234、246和248的所需視場的掃描角。在一些實(shí)施例中，鏡220可以被配置成以與標(biāo)記250所指示的方向相反的方向可旋轉(zhuǎn)的。當(dāng)掃描鏡以250所指示的方向從其靜止位置旋轉(zhuǎn)到標(biāo)記240所指示的第一位置時，出射光束246和248指示出射光束的不同方向。如圖所示，光束234、246、248的路徑可以在掃描鏡220的旋轉(zhuǎn)期間無阻礙。相反地，在傳統(tǒng)的對稱的支撐結(jié)構(gòu)的情況下，偏轉(zhuǎn)光束234、246和248的路徑可能被結(jié)構(gòu)236的一部分(由虛線表示)所阻礙，所述部分在此處所描述的實(shí)施例中可能不存在。
[0028]圖3示意性地圖示根據(jù)一些實(shí)施例的圖2的MEMS掃描鏡組件200的側(cè)視圖300。MEMS掃描鏡組件300可以包括被配置成接收微尺度鏡340的大體上非對稱的線性支撐結(jié)構(gòu)320。在一些實(shí)施例中，非對稱線性支撐結(jié)構(gòu)320可以被配置為大體上框架形結(jié)構(gòu)，例如，如之前所述的“]”或“[”形狀。例如，非對稱線性支撐結(jié)構(gòu)320可包括第一臂322、第二臂324和耦合(例如，連結(jié))第一和第二臂322和324的縱向段326。耦合于縱向段326的臂322和324可以限定接收鏡340的空間(例如，腔體)。
[0029]鏡340可以繞如標(biāo)記380所示的其弦軸旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)施例中，該弦軸可以符合掃描鏡340的中心軸，并且可包括兩個縱向段360和362，分別從第一和第二臂322和324 (例如，在位于大體上朝向第一和第二臂322和324的端部的點(diǎn)342和344處)延伸以大體上在鏡340的弦軸的第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)處接合鏡340。在一些實(shí)施例中，非對稱線性支撐結(jié)構(gòu)320可具有多種不同的形狀(未示出)，諸如半橢圓形、半圓形等。在所有描述的實(shí)施例中，非對稱線性支撐結(jié)構(gòu)320可以被配置成當(dāng)如標(biāo)記380所示以及參照附圖2描述的那樣旋轉(zhuǎn)時，提供針對掃描鏡340所偏轉(zhuǎn)的入射光束的無阻礙視場。
[0030]包括掃描鏡組件300的光電子組件120的一部分可以以許多不同的方式來實(shí)現(xiàn)，以便為上文參考圖2和3所描述的可旋轉(zhuǎn)鏡提供充分的支撐，同時確保掃描鏡所偏轉(zhuǎn)的光束(例如，激光束)的所需的F0V。圖4和5示意性地圖示根據(jù)一些實(shí)施例的兩個示例性MEMS掃描鏡組件400和500的透視圖。根據(jù)各種實(shí)施例，組件400和500的部件可以與關(guān)于圖2-3的掃描鏡組件200(300)的部件描述的實(shí)施例一致，反之亦然。圖4和5的組件400和500還可以包括未在圖2和3中描繪的部件。
[0031]圖4的掃描鏡組件400可以包括具有被配置成繞弦軸404可旋轉(zhuǎn)的大體上橢圓形或圓形形狀的鏡402，以及被配置成容納掃描鏡402的非對稱微尺度支撐結(jié)構(gòu)406。在一些實(shí)施例中，弦軸404可以是鏡402的中心軸。在一些實(shí)施例中，鏡402可以被配置成具有多于一個自由度，例如，鏡可以被配置成可旋轉(zhuǎn)的，并且掃描兩個正交的平面(例如垂直平面(使用弦軸404)和水平平面(未示出))中的入射光束。非對稱微尺度支撐結(jié)構(gòu)406可包括具有至少兩層的多層基板，如圖4所示。所述層可以包括任何已知種類的(例如，雙的、三個的等)絕緣體上的硅(SOI)晶片。例如，非對稱多層基板支撐結(jié)構(gòu)406可包括上層(基板)408和下層(基板)414，其直接地或經(jīng)由一個或多個中間層(例如框架410)而結(jié)合在一起。下層414可以被用作該多層基板支撐結(jié)構(gòu)406的背襯。具有弦軸404的鏡402可以被布置/嵌入到多層基板406中，大體上與上層408相齊平，如圖所示。多層基板支撐結(jié)構(gòu)406可以被配置成以允許鏡402繞弦軸404可旋轉(zhuǎn)的方式主控鏡402以使入射光束偏轉(zhuǎn)，所述入射光束可以例如由光源124提供。
[0032]為了提供該功能，多層基板支撐結(jié)構(gòu)406可以在上層408處具有切口 418，該切口可以被定尺寸以使得鏡402能夠提供偏轉(zhuǎn)光束的增強(qiáng)的/擴(kuò)大的FOV和如標(biāo)記440所指示的所需的旋轉(zhuǎn)自由度。在一些實(shí)施例中，多層基板結(jié)構(gòu)可以在結(jié)構(gòu)406的至少一側(cè)上具有切口 418，如圖4中所示。在一些實(shí)施例中，該切口可延伸至結(jié)構(gòu)406的兩側(cè)，例如，當(dāng)入射光束可以被定向在70度或更大的角度時。該切口 418可至少部分地由上層408和中間層中的開口來限定，如果存在的話。在一些實(shí)施例中，切口 418可具有大體上類梯形的形狀，如圖4中所示。然而，在一些實(shí)施例中，切口 418可以具有被配置成在旋轉(zhuǎn)期間為被掃描鏡402偏轉(zhuǎn)的光束(例如，激光束)提供無阻礙路徑的其它形狀。例如，切口 418可具有大體上矩形的形狀。
[0033]在靜止位置，如前面所描述的，鏡402可以被布置成大體上與多層基板結(jié)構(gòu)406的上層408的表面平面齊平。當(dāng)鏡402從其靜止位置順時針旋轉(zhuǎn)時，鏡402的上(右)部分420可移動至上層408的平面之下，如標(biāo)記430所指示，而另一方面，鏡402的下(左)部分422可移動至上層408的平面之上，如標(biāo)記432所指示。如參考圖1和2所描述的以大體上45度對準(zhǔn)所述鏡的入射光束(未示出)可被鏡402所偏轉(zhuǎn)，并且可以經(jīng)由由切口 418所限定的光輸送場提供的無阻礙路徑而離開光電子組件120。
[0034]圖5示意性地圖示根據(jù)一些實(shí)施例的另一示例性MEMS掃描鏡組件500。稍微類似于參照圖4描述的實(shí)施例，掃描鏡組件500可包括被配置成繞弦軸504可旋轉(zhuǎn)的具有大體上橢圓形或圓形形狀的微尺度鏡502，以及支撐結(jié)構(gòu)506。在一些實(shí)施例中，弦軸504可以是鏡502的中心軸。支撐結(jié)構(gòu)506可包括如圖5中所示的支撐結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)可以是多層基板結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)506可以至少包括可大體上由框架510限定的上層(基板)508。在一些實(shí)施例中，下層(基板)(未示出)可被用作支撐結(jié)構(gòu)506的背襯。具有弦軸504的鏡502可以如圖所示被布置在上層508上。支撐結(jié)構(gòu)506可以被配置成以允許鏡502繞鏡的弦軸504可旋轉(zhuǎn)的方式主控鏡502以使入射光束偏轉(zhuǎn)，所述入射光束可以例如由光源124所提供。
[0035]為了提供該功能，支撐結(jié)構(gòu)506可具有切口 518，該切口 518可被定尺寸以向鏡502提供偏轉(zhuǎn)光束的所需F0V，以及如由標(biāo)記540所指示的所需的旋轉(zhuǎn)自由度。在一些實(shí)施例中，所述結(jié)構(gòu)可以在結(jié)構(gòu)506的一側(cè)具有切口 518，如圖5中所示。切口 518可至少部分地由上層508以及中間層中的開口所限定，如果存在的話。在一些實(shí)施例中，切口 518可具有大體上類梯形的形狀，如圖5中所示。然而，在一些實(shí)施例中，切口 518可具有其它形狀，其被配置成在旋轉(zhuǎn)期間為被掃描鏡502所偏轉(zhuǎn)的光束(例如激光束)提供無阻礙的路徑。例如，切口 518可具有大體上矩形的形狀。為了進(jìn)一步提供上面提到的功能，掃描鏡502可以被布置在上層508中，以使得弦軸504可以從支撐結(jié)構(gòu)506的中心軸544偏移達(dá)例如如標(biāo)記560所指示的長度。從中心軸544偏移的掃描鏡502的配置，允許切口 518足以在繞中心軸544旋轉(zhuǎn)期間為被鏡502所偏轉(zhuǎn)的入射光束提供無阻礙視場，同時維持鏡502的足夠強(qiáng)的支撐結(jié)構(gòu)506。
[0036]在靜止位置，所述掃描鏡502可以被布置成與支撐結(jié)構(gòu)506的上層508的表面平面大體上齊平。當(dāng)掃描鏡502從其靜止位置順時針旋轉(zhuǎn)時，掃描鏡502的上(右)部分520可以移動至上層508的平面之下，如由標(biāo)記530所指示，而另一方面，掃描鏡502的下(左)部分522可移動至上層508的平面之上，如由標(biāo)記532所指示。如參考圖1和2所描述的以相對于掃描鏡502表面大體上45度對準(zhǔn)掃描鏡502的入射光束(未不出)，可被掃描鏡502偏轉(zhuǎn)，并且可以經(jīng)由切口 518所限定的光輸送場提供的無阻礙路徑而離開光電子組件120。
[0037]圖6示意性地圖示根據(jù)一些實(shí)施例的示例性光電子組件600的示圖。該示例性光電子組件600采用了下面將會更充分描述的各種特征，使得如參考圖2簡要描述的傳統(tǒng)的對稱的MEMS掃描鏡組件能夠解決所需視場的問題。然而，示例性光電子組件600可使用參考圖2-5描述的非對稱MEMS掃描鏡組件。圖6圖示由支撐結(jié)構(gòu)606所支撐的鏡602的橫截面視圖。在一些實(shí)施例中，所述支撐結(jié)構(gòu)可以是傳統(tǒng)的對稱結(jié)構(gòu)，即，被配置成在由全框606所限定的腔體中接收鏡602。示例性組件600還可以包括偏振分束器610，其被配置成分裂入射光束620和使入射光束620的至少一部分偏振成反射光束620以被掃描鏡602接收和偏轉(zhuǎn)。
[0038]注意與參考圖1-5所描述的實(shí)施例相比，在具有對稱的掃描鏡組件602-606的組件600的實(shí)施例中，入射光束620可以相對于掃描鏡602的平面大體上平行，而光束624可至少部分地被分束器610反射，以使得其可以以相對于掃描鏡602的平面大體上直角而對準(zhǔn)掃描鏡602。類似于參考圖1-5所描述的實(shí)施例,掃描鏡602被配置成繞其弦軸(在一些實(shí)施例中為中心軸)604可旋轉(zhuǎn)的。
[0039]組件600可包括相位延遲板614，其被配置成旋轉(zhuǎn)反射光束624的偏振以及進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)由掃描鏡602偏轉(zhuǎn)的出射光束628 (630)的偏振，以便使得偏振分束器610能夠在光束穿過延遲板614之后發(fā)射被掃描鏡602偏轉(zhuǎn)的光束628(630)。例如，相位延遲板614可以被配置成將反射光束624的偏振旋轉(zhuǎn)約45度，并且進(jìn)一步將出射光束628 (630)的偏振旋轉(zhuǎn)約45度。因此，相對于反射光束624 (在通過相位延遲板的偏振旋轉(zhuǎn)之前)的出射光束628(630)的所得到的偏振可以是大約90度，其偏振可以允許具有旋轉(zhuǎn)的偏振的出射光束628(630)穿過如圖所示的偏振分束器610，并且例如通過光電子組件600的出射窗口(未不出)尚開。
[0040]因此，組件600可提供淺機(jī)械設(shè)置，其中，提供入射光620的光源(例如，激光源124)、偏振分束器610和延遲板614可以被布置在與掃描鏡604相距短距離處，從而提供所需的形狀因子(例如光電子組件600的低寬度)。所描述的配置還提供了陡峭的光束入射角(例如，相對于掃描鏡平面大體上呈直角)，這可確保穿過偏振分束器610的偏轉(zhuǎn)光束628(630)的無阻礙光輸送場。
[0041]在一些實(shí)施例中，與上文參考圖2-5所描述的那些類似的非對稱掃描鏡組件可以與組件600 —起使用。例如，非對稱掃描鏡組件602-606可以以相對于入射光束620呈O和45度之間的角度而布置在組件600中。當(dāng)鏡602處于其靜止位置時，偏振分束器610可被配置成將反射光束624以較小的入射角(例如，相對于掃描鏡602的表面呈O到45度范圍內(nèi)的角度)定向到掃描鏡602中。為了達(dá)到這個目的，偏振分束器610可以被配置成大體上非方形。使用與參考圖4-5所描述的相類似的在支撐結(jié)構(gòu)606的一側(cè)的部分切口可以增加出射光束628 (630)的掃描角度，從而實(shí)現(xiàn)出射光束628 (630)的所需視場。
[0042]示例I是一種用于提供微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)掃描鏡無阻礙視場的裝置，其包括與激光設(shè)備相關(guān)聯(lián)的光電子組件，其中，所述組件包括具有視場的MEMS掃描鏡，并且其中所述MEMS掃描鏡包括:具有大體上橢圓形或圓形形狀的微尺度掃描鏡；以及非對稱微尺度線性框架支撐結(jié)構(gòu)，其被配置成主控所述鏡以使得所述鏡能夠繞所述鏡的弦軸可旋轉(zhuǎn)，其中所述鏡的一部分橫越大體上球形的三維(3D)空間的第一象限，而所述鏡的另一部分橫越與第一象限對角線相對的3D空間的第二象限，所述球形3D空間的中心大體上符合微尺度掃描鏡的幾何中心。所述非對稱微尺度線性框架支撐結(jié)構(gòu)接近地布置在球形3D空間的小于整個大圓上以減少所述鏡的阻礙并擴(kuò)大所提供的視場。
[0043]示例2可以包括示例I的主題，并且進(jìn)一步包括所述非對稱微尺度線性框架支撐結(jié)構(gòu)接近地布置在大圓的大約一半上。
[0044]示例3可以包括示例I的主題，并且進(jìn)一步規(guī)定所述非對稱微尺度線性框架支撐結(jié)構(gòu)包括具有第一臂、第二臂以及連結(jié)第一臂和第二臂的第一縱向段的]-或[_形框架，其限定接收所述鏡的腔體，以及分別從第一和第二臂延伸以大體上在弦軸的第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)處接合所述鏡的第二縱向段和第三縱向段。
[0045]示例4可以包括示例I的主題，并且進(jìn)一步規(guī)定所述光電子組件被嵌入在激光設(shè)備中，并且被配置成在視場內(nèi)使由激光設(shè)備所產(chǎn)生的入射激光束偏轉(zhuǎn)。
[0046]示例5可以包括示例4的主題，并且進(jìn)一步規(guī)定所述視場由光電子組件的非對稱微尺度線性框架支撐結(jié)構(gòu)所限定的腔體的尺寸來至少部分地限定。
[0047]示例6可以包括示例4的主題，并且進(jìn)一步規(guī)定所述鏡被配置成在所述鏡被旋轉(zhuǎn)到與靜止位置呈至少約70度的位置的情況下接收入射激光束。
[0048]示例7可以包括示例4的主題，并且進(jìn)一步規(guī)定所述裝置是激光掃描器或激光投影器中所選的一個。
[0049]示例8可以包括示例I的主題，并目進(jìn)一步規(guī)定所述鏡包括硅(Si)。
[0050]示例9可以包括示例I至8中任一個的主題，并且進(jìn)一步規(guī)定所述弦軸是所述鏡的中心軸。
[0051]示例10是一種用于提供微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)掃描鏡無阻礙視場的裝置，其包括--與激光設(shè)備相關(guān)聯(lián)的光電子組件，其中，所述組件包括具有視場的MEMS掃描鏡，并且其中所述MEMS掃描鏡包括:基板，其至少具有頂層；以及具有大體上橢圓形或圓形形狀的微尺度鏡，其嵌入在基板的頂層中，其中，所述鏡是繞所述鏡的弦軸可旋轉(zhuǎn)的以使來自激光設(shè)備的光束偏轉(zhuǎn)，并且其中，所述頂層包括在一側(cè)的切口，其被定尺寸以減少所述鏡的阻礙以擴(kuò)大視場。
[0052]示例11可以包括示例10的主題，并且進(jìn)一步規(guī)定所述切口選自類梯形形狀或類矩形形狀中的一個。
[0053]示例12可以包括示例10的主題，并且進(jìn)一步規(guī)定所述鏡被布置為大體上與多層基板的頂層齊平。
[0054]示例13可以包括示例10的主題，并且進(jìn)一步規(guī)定所述基板包括被配置成為MEMS掃描鏡提供支撐的底層，并且其中，限定基板的框架包括與布置在頂層一側(cè)的切口對應(yīng)的開口。
[0055]示例14可以包括示例10的主題,并且進(jìn)一步規(guī)定所述鏡的旋轉(zhuǎn)的弦軸從所述基板的中心軸偏移。
[0056]示例15可以包括示例10的主題,并且進(jìn)一步規(guī)定所述弦軸是所述鏡的中心軸。
[0057]示例16可以包括示例10的主題，并且進(jìn)一步規(guī)定所述光電子組件被嵌入在激光設(shè)備中，并且被配置成在視場內(nèi)使由激光設(shè)備所產(chǎn)生的入射激光束偏轉(zhuǎn)。
[0058]示例17可以包括示例16的主題，并目進(jìn)一步規(guī)定所述鏡被配置成在所述鏡被旋轉(zhuǎn)到與靜止位置呈約45度角度的位置的情況下接收入射激光束。
[0059]示例18可以包括示例10至17中任一個的主題，并且進(jìn)一步規(guī)定，所述鏡包括硅
(Si)。
[0060]示例19是一種用于提供微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)掃描鏡無阻礙視場的裝置，其包括光電子組件，所述光電子組件包括偏振分束器，其被配置成使入射光束分裂并且使入射光束的至少一部分偏振成反射光束；相位延遲板，其被配置成旋轉(zhuǎn)反射光束的偏振；以及具有視場的MEMS掃描鏡，并且其被配置成接收具有大體上直角的旋轉(zhuǎn)的偏振的反射光束以及在視場內(nèi)使接收光束偏轉(zhuǎn)，其中，所述相位延遲板被配置成旋轉(zhuǎn)由MEMS掃描鏡偏轉(zhuǎn)的光束的偏振，以使得偏振分束器能夠在光束穿過延遲板之后發(fā)射被MEMS掃描鏡所偏轉(zhuǎn)的光束。
[0061]示例20可以包括示例19的主題，并且進(jìn)一步規(guī)定，所述裝置還包括激光設(shè)備，其中，所述光電子組件被嵌入在激光設(shè)備中，并且被配置成將由激光設(shè)備產(chǎn)生的入射激光束轉(zhuǎn)換成視場內(nèi)的出射光束。
[0062]示例21可以包括示例20的主題，并且進(jìn)一步規(guī)定，所述偏振分束器被配置成將反射光束以相對于掃描鏡的平面大體上直角對準(zhǔn)MEMS掃描鏡。
[0063]示例22可以包括示例21的主題，并且進(jìn)一步規(guī)定
[0064]示例23可以包括示例19至23中任一個的主題，并且進(jìn)一步規(guī)定，MEMS掃描鏡被配置成至少部分地相對于MEMS掃描鏡的靜止平面可旋轉(zhuǎn)。
[0065]示例24是一種用于提供微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)掃描鏡無阻礙視場的裝置，其包括與激光設(shè)備相關(guān)聯(lián)的光電子組件，其包括MEMS掃描鏡；以及用于MEMS掃描鏡所偏轉(zhuǎn)的光束的出射窗口，其中，所述MEMS掃描鏡包括:微尺度鏡，其被配置成繞所述鏡的弦軸可旋轉(zhuǎn)以使入射光束偏轉(zhuǎn)進(jìn)入出射窗口 ；以及支撐結(jié)構(gòu)，其被配置成主控所述鏡以在鏡表面和出射窗口之間提供光輸送場，以使得經(jīng)由所提供的光輸送場到出射窗口的偏轉(zhuǎn)光束的路徑是無阻礙的。
[0066]示例25可以包括示例24的主題，并且進(jìn)一步規(guī)定，所述激光設(shè)備選自激光掃描器或激光投影器中的一個。
[0067]以最有助于理解所要求保護(hù)的主題的方式，將各種操作描述為依次的多個離散的操作。然而，描述的次序不應(yīng)解釋為暗示這些操作一定依賴于次序。本公開的實(shí)施例可以被實(shí)現(xiàn)成根據(jù)需要使用任何合適的硬件和/或軟件來配置的系統(tǒng)。
[0068]盡管為了描述的目的已經(jīng)在此說明和描述某些實(shí)施例，在不背離本公開的范圍的情況下，被預(yù)期以實(shí)現(xiàn)相同目的的各種替換和/或等同實(shí)施例或?qū)崿F(xiàn)方式可被取代以用于所示出和描述的實(shí)施例。本申請旨在涵蓋對此處討論的實(shí)施例的任何適配或變化。因此，顯然意圖在于，此處所描述的實(shí)施例僅由權(quán)利要求及其等同物所限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于提供微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)掃描鏡無阻礙視場的裝置，包括: 與激光設(shè)備相關(guān)聯(lián)的光電子組件，其中所述組件包括具有視場的MEMS掃描鏡，并且其中所述MEMS掃描鏡包括: 具有大體上橢圓形或圓形形狀的微尺度掃描鏡；以及 非對稱微尺度線性框架支撐結(jié)構(gòu)，其被配置成主控所述鏡以使得所述鏡能夠繞所述鏡的弦軸可旋轉(zhuǎn)，其中所述鏡的一部分橫越大體上球形的三維(3D)空間的第一象限，而所述鏡的另一部分橫越與第一象限對角線相對的該3D空間的第二象限，球形3D空間的中心大體上符合微尺度掃描鏡的幾何中心； 其中，所述非對稱微尺度線性框架支撐結(jié)構(gòu)接近地布置在球形3D空間的小于整個大圓上以減少所述鏡的阻礙和擴(kuò)大所提供的視場。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述非對稱微尺度線性框架支撐結(jié)構(gòu)接近地布置在大圓的大約一半上。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述非對稱微尺度線性框架支撐結(jié)構(gòu)包括具有第一臂、第二臂、以及連結(jié)第一臂和第二臂的第一縱向段的]-或[_形框架，其限定接收所述鏡的腔體，以及分別從第一和第二臂延伸以大體上在弦軸的第一端點(diǎn)和第二端點(diǎn)處接合所述鏡的第二縱向段和第三縱向段。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述光電子組件被嵌入在激光設(shè)備中，并且被配置成在視場內(nèi)使由激光設(shè)備所產(chǎn)生的入射激光束偏轉(zhuǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述視場由光電子組件的非對稱微尺度線性框架支撐結(jié)構(gòu)所限定的腔體的尺寸來至少部分地限定。
6.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述鏡被配置成在所述鏡被旋轉(zhuǎn)到與靜止位置呈至少約70度的位置的情況下接收入射激光束。
7.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述裝置是激光掃描器或激光投影器中所選的一個。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述鏡包括硅(Si)。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述弦軸是所述鏡的中心軸。
10.一種用于提供微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)掃描鏡無阻礙視場的裝置，包括: 與激光設(shè)備相關(guān)聯(lián)的光電子組件，其中，所述組件包括具有視場的MEMS掃描鏡，并且其中所述MEMS掃描鏡包括: 基板，其至少具有頂層；以及 具有大體上橢圓形或圓形形狀的微尺度鏡，其嵌入在基板的頂層中，其中，所述鏡繞所述鏡的弦軸可旋轉(zhuǎn)以使來自激光設(shè)備的光束偏轉(zhuǎn)，并且其中，所述頂層包括在一側(cè)的切口，其被定尺寸以減少所述鏡的阻礙以擴(kuò)大視場。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述切口選自類梯形形狀或類矩形形狀的中的一個。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述鏡被布置為與多層基板的頂層大體上齊平。
13.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述基板包括被配置成為MEMS掃描鏡提供支撐的底層，并且其中，限定基板的框架包括與布置在頂層一側(cè)的切口對應(yīng)的開口。
14.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述鏡的旋轉(zhuǎn)的弦軸從所述基板的中心軸偏移。
15.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述弦軸是所述鏡的中心軸。
16.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述光電子組件被嵌入在激光設(shè)備中，并且被配置成在視場內(nèi)使由激光設(shè)備所產(chǎn)生的入射激光束偏轉(zhuǎn)。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述鏡被配置成在所述鏡被旋轉(zhuǎn)到與靜止位置呈約45度角度的位置的情況下接收入射激光束。
18.如權(quán)利要求10至17中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述鏡包括硅(Si)。
19.一種用于提供微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)掃描鏡無阻礙視場的裝置，其包括: 光電子組件，包括: 偏振分束器，其被配置成使入射光束分裂并使入射光束的至少一部分偏振成反射光束； 相位延遲板，其被配置成旋轉(zhuǎn)反射光束的偏振；以及 具有視場的MEMS掃描鏡，并且其被配置成接收具有以大體上直角的旋轉(zhuǎn)的偏振的反射光束，以及在視場內(nèi)使接收光束偏轉(zhuǎn)； 其中，所述相位延遲板被配置成旋轉(zhuǎn)由MEMS掃描鏡偏轉(zhuǎn)的光束的偏振，以使得所述偏振分束器能夠在光束穿過延遲板之后發(fā)射由MEMS掃描鏡偏轉(zhuǎn)的光束。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述裝置還包括激光設(shè)備，其中，所述光電子組件被嵌入在激光設(shè)備中，并且被配置成將由激光設(shè)備產(chǎn)生的入射激光束轉(zhuǎn)換成視場內(nèi)的出射光束。
21.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中，所述偏振分束器被配置成將反射光束以相對于掃描鏡的平面大體上呈直角對準(zhǔn)MEMS掃描鏡。
22.如權(quán)利要求21所述的裝置，其中，所述MEMS掃描鏡被配置成至少部分地相對于MEMS掃描鏡的靜止平面可旋轉(zhuǎn)。
23.如權(quán)利要求19至23中任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述相位延遲板被配置成使被偏振分束器反射的光束的偏振旋轉(zhuǎn)達(dá)大約45度，以及進(jìn)一步使由掃描鏡偏轉(zhuǎn)的光束的偏振旋轉(zhuǎn)達(dá)大約45度。
24.一種用于提供微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)掃描鏡無阻礙視場的裝置，其包括: 與激光設(shè)備相關(guān)聯(lián)的光電子組件，所述組件包括: MEMS掃描鏡；以及 用于被MEMS掃描鏡偏轉(zhuǎn)的光束的出射窗口， 其中，所述MEMS掃描鏡包括: 微尺度鏡，其被配置成繞所述鏡的弦軸可旋轉(zhuǎn)以使入射光束偏轉(zhuǎn)進(jìn)入出射窗口；以及 支撐結(jié)構(gòu)，其配置成主控所述鏡以在鏡表面和出射窗口之間提供光輸送場，以使得經(jīng)由所提供的光輸送場到出射窗口的偏轉(zhuǎn)光束的路徑是無阻礙的。
25.如權(quán)利要求24所述的裝置，其中，所述激光設(shè)備選自激光掃描器或激光投影器中的一個。
【文檔編號】G02B26/08GK104303091SQ201380017280
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月11日
【發(fā)明者】B·弗里德曼, A·希斯伯格 申請人:英特爾公司