MEMS微镜结构分析
MEMS扫描镜介绍,MEMS微镜按原理区分
MEMS扫描镜介绍,MEMS微镜按原理区分MEMS微镜是指采用光学MEMS技术制造的，把微光反射镜与MEMS驱动器集成在一起的光学MEMS器件。
MEMS微镜的运动方式包括平动和扭转两种机械运动。
对于扭转MEMS微镜，当其光学偏转角度较大（达到10°以上），主要功能是实现激光的指向偏转、图形化扫描、图像扫描时，可被称为“MEMS扫描镜”，以区别于较小偏转角度的扭转MEMS微镜。
MEMS扫描镜是激光应用必不可少的关键激光元器件，应用领域已渗透到消费电子、医疗、军事国防、通讯等。
这其中有已经量产的应用，还有许多概念性的应用。
主要应用领域有三个方面：激光扫描、光通讯、数字显示。
扫描镜主要可用在激光雷达LiDAR、3D摄像头、条形码扫描、激光打印机、医疗成像；光通讯主要指光分插复用器、光衰减器、光开关、光栅；数字显示指高清电视、激光微投影、数字影院、汽车抬头显示（HUD）、激光键盘、增强现实（AR）等方面的应用。
MEMS微镜在激光雷达的应用MEMS微镜在3D摄像头中的应用MEMS微镜在光学通讯中的应用MEMS微镜在激光虚拟键盘的应用MEMS微镜在DLP的应用是一个成功的例子。
DLP显示的核心技术则是采用静电原理的MEMS微镜组成的阵列，每一面微镜构成一个单色像素，由微镜下层的寄存器控制特定镜片在开关状态间的高速切换，将不同颜色的像素糅合在一起。
DLP技术在1987年问世，最初仅用于国防，直到1996年才投入商业化应用：投影仪。
与传统的35毫米胶片电影相比，DLP影院显示技术所呈现的影像色彩更鲜艳、更精准。
这多亏了DLP显示引擎光学效率的BrillianColor（极致色彩）技术，这种技术不仅让电影公司在影片的包装和发行上变得更得心应手，同时也让观众能享受到更精彩的视觉盛宴。
更重要的是，DLP芯片出色的高稳定性和高可靠性也是让其能够在影院大放异彩的重要原因之一。
德州仪器DLP芯片技术发明者Larry Hornbeck博士，他因其与多名工程师发明的微镜装置，于2015年的奥斯卡“科学技术奖”上被授予奥斯卡奖！MEMS微镜按原理区分，主要包括四种：静电驱动、电磁驱动、电热驱动、压电驱动。
mems结构光投射模组
mems结构光投射模组
摘要：
1.MEMS 结构光投射模组的概述
2.MEMS 结构光投射模组的组成
3.MEMS 结构光投射模组的工作原理
4.MEMS 结构光投射模组的应用领域
5.MEMS 结构光投射模组的发展趋势
正文：
MEMS 结构光投射模组是一种先进的的光学器件，它采用MEMS 技术来实现高精度的深度成像。
这种模组主要由微镜、激光器、透镜和光传感器等组成，能够投射结构光并获取物体的三维信息。
MEMS 结构光投射模组的组成部件中，微镜是核心部件。
微镜由MEMS 技术制成，可以实现高速、高精度的反射。
激光器发出激光，经过透镜聚焦后照射到微镜上，微镜反射激光形成结构光。
光传感器负责接收反射回来的结构光，并将其转换为数字信号。
MEMS 结构光投射模组的工作原理是：激光器发出激光，经过透镜聚焦后照射到微镜上。
微镜根据控制信号反射激光，形成结构光。
结构光遇到物体后，会发生反射。
反射回来的结构光经过光传感器接收，并被转换为数字信号。
根据接收到的数字信号，可以计算出物体的三维信息。
MEMS 结构光投射模组广泛应用于机器人、自动驾驶、无人机、智能家居等领域。
在这些领域，MEMS 结构光投射模组为各种人工智能和计算机视觉应
用提供精准的三维感知能力。
例如，在机器人领域，MEMS 结构光投射模组可以帮助机器人实现精确的导航和抓取；在自动驾驶领域，MEMS 结构光投射模组可以提供高精度的三维地图，帮助车辆进行精确的导航。
随着MEMS 技术的不断发展，MEMS 结构光投射模组的性能也在不断提高。
mems 特征结构
mems 特征结构MEMS (Microelectromechanical Systems) 特征结构是一种将微型电子和微机械元件集成在一个尺寸很小的芯片上的技术。
MEMS 技术的特征结构由微机械化的部件、电子电路和传感器组成，可以提供多种功能和应用。
以下是一些常见的 MEMS 特征结构及其特点。
1.振动结构:MEMS振动结构通常由微弹簧和质量块组成，通过施加电场或应力来产生振动。
这些结构可以应用于加速度计、陀螺仪、声传感器等设备中。
2.电容结构:MEMS电容结构使用电场来测量物理量，如压力、湿度、位移等。
它们由固定电极和可移动电极组成，当外力作用于可移动电极上时，电容值发生变化。
这种结构常用于气压传感器、加速度计、触摸屏等设备。
3.悬臂梁结构:悬臂梁是一种常见的MEMS结构，用于测量力、加速度和压力等物理量。
它们通常由一个固定支撑和一个悬浮的梁构成，当外力作用于悬浮部分时，悬臂梁会发生形变，通过测量形变来确定外力大小。
4.静电驱动结构:静电驱动结构使用静电力来操控和驱动微机械部件。
它们常用于光学开关、光调制器和微镜等设备中。
静电驱动结构具有响应速度快、消耗电能少等优点。
5.微流控结构:微流控结构利用微型通道和微阀门来控制和操纵微量液体。
这些结构常用于生物医疗领域中的注射器、血液分析仪等设备中。
6.压电结构:压电结构利用压电材料的性质来实现机械与电能的转换。
它们通常用于压力传感器、能量收集器和声波发生器等应用中。
压电结构具有高灵敏度、快速响应和低功耗的特点。
MEMS特征结构的设计和制造过程往往需要复杂的工艺和技术，包括微加工、薄膜沉积、光刻、离子束刻蚀等。
在MEMS技术的发展中，研究者还在探索新的材料和制造方法，以实现更高性能和更复杂的MEMS特征结构。
MEMS特征结构具有广泛的应用领域，包括汽车、消费电子、医疗、通信等。
随着技术的不断进步，MEMS特征结构将进一步改进和创新，为各行各业带来更多的机会和挑战。
MEMS的设计
非线性分析——考虑材料和几何、边界和单元的非线性 因素，当材料在达到初始屈服极限时，往往还有很大 潜力，采用非线性分析会得到有效的结果 热传导分析——计算出结构内的热分布状况 流体/固体耦合分析——解决流体和结构之间的互相作 用效应，NASTRAN拥有流/固体耦合法、非弹性流体单 元法、虚质量法等方法 空气动力弹性及颤振分析——气动、惯性及结构力间的 相互作用，NASTRAN可作静态和动态气弹响应分析、颤 振分析及气弹优化。
时间T
l 2 l F F=[l ] 3 l 4 l
1
a=F/M
l1 l 2 2 1 l 3 l F 3 1 F 3 a [l ][l ] [l ][l ] 3 [l ] 0 l l 4 1 l l
3、ANSYS、NASTRAN程序简介
(1)ANSYS在MEMS设计中的应用
模块——结构、电磁、热传导、声学、流体动力学等
多物理场耦合问题
•直接耦合方法——受到耦合许可的限制 •序贯耦合方法——对一个物理场进行分析后，将结 果输入到随后的另一个物理分析中，只要非线性程 度不高，序贯耦合分析是有效的
1、MEMS的CAD
三、 MEMS的CAD与仿 真
目的：设计阶段比较方案，检验掩模/工艺可行性
特点： 1.微小结构尺寸
•尺度效应对工作机理的影响 •晶体内部结构对材料性质的影响
2.MEMS制造工艺
•工艺可能改变材料机械/电性质 •与微电子联系紧密
3.多能量域耦合
•要求知识学科跨度大 •建模、分析难度大 •计算量大
静力分析——与时间无关（或可忽略）的静力载荷（如 集中/分布静力、温度载荷、强制位移、惯性力等）下 的响应，并得出所需节点位移、节点力、约束（反） 力、单元内力、单元应力和应变能等 动力学分析——瞬态响应、振动模态、 冲击谱、动力 灵敏度、声学分析等。阻尼类型、动力定义方式类型 决定其分析能力。 屈曲分析（稳定性分析）——确定结构失稳临界载荷
微机电系统-MEMS简介_图文
分析和遗传诊断 ,利用微加工技术制造各种微泵、微阀、微摄子、微沟槽、
微器皿和微流量计的器件适合于操作生物细胞和生物大分子。所以,微机械
在现代医疗技术中的应用潜力巨大,为人类最后征服各种绝症延长寿命带来
了希望。
*
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OMOM智能胶囊消化道内窥镜系统
• 金山科技集团研制的胶囊内镜
“胶囊内镜”是集图像处理、信息通讯、光电工程、生物医 学等多学科技术为一体的典型的微机电系统（MEMS） 高科技产品，由智能胶囊、图像记录仪、手持无线监视 仪、影像分析处理软件等组成。
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微射流MEMS技术应用于糖尿病治疗.
这个一次性胰岛素注射泵融合了Debiotech的胰岛素输注系统技术和ST的微射流 MEMS芯片的量产能力。纳米泵的尺寸只有现有胰岛素泵的四分之一. 微射流技术还能 更好地控制胰岛素液的注射量，更精确地模仿胰岛自然分泌胰岛素的过程，同时还能检 测泵可能发生的故障，更好地保护患者的安全。 成本非常低廉。
微机电系统-MEMS简介_图文.ppt
MEMS定义
早在二十世纪六十年代，在硅集成电路制造技术发 明不久，研究人员就想利用这些制造技术和利用硅很好 的机械特性，制造微型机械部件，如微传感器、微执行 器等。如果把微电子器件同微机械部件做在同一块硅片 上，就是微机电系统——MEMS: Microelectromechanical System。
胆固醇,可探测和清除人体内的癌细胞 ,进行视网膜开刀时 ,大夫可将遥控机
器人放入眼球内,在细胞操作、细胞融合、精细外科、血管、肠道内自动送
药等方面应用甚广。
MEMS的微小可进入很小的器官和组织和能自动地进行细微精确的操作的特
点 ,可大大提高介入治疗的精度 ,直接进入相应病变地进行工作 ,降低手术风
mems微振镜 结构光模组
mems微振镜结构光模组
摘要：
1.MEMS微振镜的定义和作用
2.结构光模组的定义和作用
3.MEMS微振镜在结构光模组中的关键作用
4.MEMS微振镜对结构光模组深度测量精度的影响
5.MEMS微振镜在结构光模组中的应用前景
正文：
MEMS微振镜是一种利用微机电系统技术制造的镜子，可以实现光的相位调制和波束控制。
它具有体积小、重量轻、响应速度快等特点，广泛应用于光通信、激光显示、激光投影、VR/AR等领域。
结构光模组是一种通过光的结构来获取物体的三维信息的系统，它可以通过激光或LED等光源发射特定图案的光线，然后通过摄像头或传感器采集反射光，计算出物体的深度信息。
结构光模组广泛应用于三维扫描、无人驾驶、机器人视觉、智能家居等领域。
MEMS微振镜在结构光模组中起到了关键的作用，它可以精确地控制光线的方向和相位，提高结构光模组的深度测量精度和速度。
具体来说，MEMS微振镜通过微小的振动改变光的传播方向和相位，从而形成特定的光图案。
这些光图案在物体表面反射后，会被结构光模组采集和处理，从而计算出物体的深度信息。
MEMS微振镜对结构光模组深度测量精度的影响主要体现在两个方面：一
是微振镜的振动精度，决定了光图案的精度；二是微振镜的响应速度，决定了光图案的更新速度。
因此，提高MEMS微振镜的振动精度和响应速度，对于提高结构光模组的深度测量精度和速度至关重要。
随着MEMS微振镜技术的不断发展，其在结构光模组中的应用前景越来越广泛。
微机电系统-MEMS简介.
1983年 集成化压力传感器 (Honeywell)
1985年 LIGA工艺 (W. Ehrfeld et al.) 1986年 硅键合技术 (M. Shimbo)
8:21 AM
12
8:21 AM
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在军事上的应用
MEMS已在空间超微型卫星上得到应用 ,该卫星外形尺寸为 2. 54 cm ×7. 62 cm ×10. 6 cm,重量仅为 250 g 。2000年 1月 ,发射的两颗试验小卫 星是证明空基防御能力增强的一个范例。对小卫星试验来说幸运的是 ,因 其飞行寿命短 ,所以 ,暴露在宇宙辐射之下并不是关键问题。小卫星上基 于硅的 RF开关在太空应用中表现出优异的性能 ,这得益于它的超微小尺
2、MEMS在军事国防上的应用
3、MEMS在汽车工业上的应用
4、MEMS在医疗和生物技术上的应用 5、MEMS在环境科学上的应用
6、MEMS在信息技术领域中的应用
8:21 AM
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在汽车上的应用
MEMS传感器及其组成的微型惯性测量组合在汽车自动 驾驶、汽车防撞气囊、汽车防抱死系统（ABS）、减震 系统、防盗系统等。GPS定位系统。 *在汽车里作为加速表来控制碰撞时安全气囊防护系统 的施用 * 在汽车里作为陀螺来测定汽车倾斜，控制动态稳定 控制系统 * 在轮胎里作为压力传感器。
8:21 AM
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影像工作站
OMOM胶囊内镜的工作原理是：患者像服药一样用水将智 能胶囊吞下后，它即随着胃肠肌肉的运动节奏沿着胃→十 二指肠→空肠与回肠→结肠→直肠的方向运行，同时对经 过的腔段连续摄像，并以数字信号传输图像给病人体外携 带的图像记录仪进行存储记录，工作时间达6～8小时，在 智能胶囊吞服8～72小时后就会随粪便排出体外。医生通过 影像工作站分析图像记录仪所记录的图像就可以了解病人 整个消化道的情况，从而对病情做出诊断。 优点: 操作简单:整个检查仅为吞服胶囊、记录与回放观察三个 过程。医生只需在回放观察过程中，通过拍摄到的图片即 可对病情做出准确判断。 安全卫生:胶囊为一次性使用，避免交叉感染 ;外壳采用不 能被消化液腐蚀的医用高分子材料，对人体无毒、无刺激 性 ,能够安全排出体外。 扩展视野:全小肠段真彩色图像清晰微观，突破了小肠检 查的盲区，大大提高了消化道疾病诊断检出率。 方便自如:患者无须麻醉、无须住院，行动自由，不耽误 正常的工作和生活。
双轴mems微镜电磁驱动原理
双轴mems微镜电磁驱动原理双轴MEMS微镜是一种微小化的光学元件，其主要作用是将输入的光线进行转向和位置调整。
它由多个微小的零件组成，其中包括反射镜、驱动器和传感器。
其中，反射镜是最关键的部分，它通过电磁驱动器来实现转动。
双轴MEMS微镜电磁驱动原理是基于Lorentz力的作用而实现的。
当一个电流通过导线时，会在导线周围产生一个磁场，这个磁场将会与导线上的电荷相互作用，从而产生一个力，这就是Lorentz力。
这个力的大小和方向与导线上的电流和磁场方向有关。
双轴MEMS微镜通常使用两个电极来驱动，每个电极都嵌入在微镜的反射镜附近。
当一个电流通过一极时，会在该位置产生一个磁场，这个磁场将会与反射镜周围的电荷相互作用，产生一个力，从而使反射镜发生旋转。
同时，由于反射镜的位置和方向的变化，反射光线的位置和方向也将会发生变化。
这样就可以通过改变电流的方向和大小来控制反射光线的位置和方向。
双轴MEMS微镜的驱动电路通常使用反馈控制来实现精确的位置和方向调整。
根据传感器检测到的反射光线的位置和方向，电路可以自动调整电流的大小和方向，从而达到精准的控制。
这种闭环反馈控制方式能够提供非常精确的调整和稳定性。
总而言之，双轴MEMS微镜电磁驱动原理是基于Lorentz力的作用来实现旋转反射镜，从而调整反射光线的位置和方向。
通过反馈控制电路的方式，可以实现非常精确的位置和方向调整。
这种微小化的光学元件有着广泛的应用，包括激光调制器、光通信系统和光学成像系统等。