一种电热式MEMS振镜扫描模组的制作方法

本实用新型属于光电领域，具体涉及一种电热式MEMS振镜扫描装置的封装模组。

背景技术：

现有的结构光扫描模组大都采用静电/电磁式振镜扫描的方式获得物体的三维结构信息。其扫描角度和扫描位置相对比较固定，不便于对特定区域进行定点定位扫描。

技术实现要素：

为了解决上述实用新型问题，本实用新型提供了一种电热式MEMS振镜扫描模组，实现现有扫描模组全画幅扫描功能的同时，也解决了现有激光扫描模组扫描区域固定，扫描角度较小的问题。

技术方案表现为，一种电热MEMS振镜扫描模组，包括基座112及罩扣在基座112的外壳108，基座112上设置依次排列的激光器102、准直扩束透镜104及电热式MEMS振镜106，所述外壳108设置有出光窗110。

优选为，所述激光器102、准直扩束透镜104及电热式MEMS振镜106构成光路，所述准直扩束透镜104的入射面为准直镜面，出射面为扩束镜面。

优选为，所述电热式MEMS振镜106倾斜固定在所述准直扩束镜104的出射面一侧，所述出光窗110位于所述电热式MEMS振镜106的正上方，电热式MEMS振镜106处于静止状态时，由准直扩束镜104出射的光束，经电热式MEMS振镜106反射后垂直出射至所述光窗110。

所述准直扩束镜104将所述激光器102发出的光先行准直再扩束得到能量分布均匀的一字光斑，经控制系统控制所述扫描振镜106的偏转位置及偏转角度，经所述出光窗110投射的外部三维结构进行特定区域结构扫描。

优选为，所述激光器102，其波长覆盖可见光与红外光波段。

优选为，所述出光窗110由光学材料制成。

优选为，所述出光窗110镀有增透膜。

优选为，所述基座112为一体化成型，基座112上设置激光器定位孔、准直扩束透镜定位卡槽、振镜基台。

优选为，所述外壳108外侧侧设置电路室114，电路室114内设置电路板，电路板与外壳108侧壁内的外壳触点电路连接，所述基座112一侧设置有与所述外壳触点对应的基座触点，基座触点分别与所述电热式MEMS振镜106和所述激光器102电连接。

优选为，所述电热式MEMS振镜106与所述激光器102出射光束光轴的夹角为135°。

一种电热式MEMS振镜扫描模组的封装方法，使用激光器作为光源，使用扩束透镜对激光光源进行准直扩束，使用定位扫描振镜，通过控制系统输入驱动信号，使振镜在设计机械转角区间内进行任意位置，任意角度的旋转，实现对三维物体的指定区域特定形状的扫描。

制作一体化基座，所述一体化基座包括激光器定位孔、准直扩束透镜定位卡槽、定位扫描振镜基台。将激光器与扩束镜和结构光定位振镜固定在预制好的基座上，将带有出光窗的外壳与基座装配好并加以密封即完成结构光定位扫描模组的封装。

优选为，所述透镜组具有准直光学表面和扩束光学表面,可提供均匀准直的线型光斑入射到扫描振镜，也可根据需要，不进行扩束处理，仅使用准直透镜直接提供准直后的激光点光源。

优选为，所述扫描振镜可在机械转角区域内进行任意位置，任意角度范围的扫描，可大幅度提高扫描角度，适合大角度扫描。

优选为，所述控制系统可输入矩形波、正弦波、三角波、脉冲等任意信号对扫描振镜进行驱动，得到不同的结构光扫描效果，输入输出具有稳定的线性关系。

优选为，扫描振镜的振动频率与控制系统输入频率保持一致，工作频率可调节变化，且功耗低。

优选为，采用的扫描振镜有两个正交转动轴和四个驱动臂，驱动力强，可实现大角度多方位偏转，是反射光形成多种结构光模式，并且通过其驱动臂的对称结构互补可抵消镜面横向偏移对模组扫描不稳定产生的影响。

使用半导体激光器作为光源，将准直扩束透镜、定位扫描振镜集成到基座上。根据使用需求，通过使用驱动控制系统使定位扫描振镜工作在不同的状态，通过以上方式可以实现一机多用的效果，极大的扩展了激光扫描模组的使用的灵活性，减少型号数量，降低开发成本。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：使用电热式MEMS振镜扫描振镜代替传统静电/电磁式扫描振镜，优化完善了激光扫描模组的功能，减少了电路控制系统部分，使得整个模组结构拥有更小的体积，使模组可以更容易的嵌入在移动设备中，提高扫描模组的应用范围和使用的灵活性。电热式MEMS振镜扫描模组可通过控制系统输入特定的驱动信号，使扫描振镜具有不同的工作模式，即可实现静电/电磁式振镜连续全幅扫描，也可实现对三维物体特定区域的定点扫描。

附图说明

图1为本发明实施例的一体化基座。

图2为本发明实施例的一体化外壳。

图3为本发明实施例的光路示意图。

图4为本发明实施例的单线定位扫描效果示意图。

图5为本发明实施例的任意位置局部扫描效果示意图。

图6为本发明实施例的大角度全局扫描效果示意图。

附图标记为：102、激光器；104、准直扩束透镜；106、扫描振镜；108、外壳；110、出光窗；112、基座；114、电路室。

具体实施方式

实施例1

参见图1至图6本实用新型提供一种电热式MEMS振镜扫描模组，包括基座112及罩扣在基座112的外壳108，基座112上设置依次排列的激光器102、准直扩束透镜104及电热式MEMS振镜106，外壳108设置有出光窗110。

激光器102、准直扩束透镜104及电热式MEMS振镜106构成光路，准直扩束透镜104的入射面为准直镜面，出射面为扩束镜面。

电热式MEMS振镜106倾斜固定在准直扩束镜104的出射面一侧，所述出光窗110位于所述电热式MEMS振镜106的正上方，电热式MEMS振镜106处于静止状态时，由准直扩束镜104出射的光束，经电热式MEMS振镜106反射后垂直出射至光窗110。

准直扩束镜104将激光器102发出的光先行准直再扩束得到能量分布均匀的一字光斑，经控制系统控制扫描振镜106的偏转位置及偏转角度，经出光窗110投射的外部三维结构进行特定区域结构扫描。

激光器102，其波长覆盖可见光与红外光波段。

出光窗110由光学材料制成。

出光窗110镀有增透膜。

基座112为一体化成型，基座112上设置激光器定位孔、准直扩束透镜定位卡槽、振镜基台。

外壳108外侧侧设置电路室114，电路室114内设置电路板，电路板与外壳108侧壁内的外壳触点电路连接，基座112一侧设置有与外壳触点对应的基座触点，基座触点分别与电热式MEMS振镜106和激光器102电连接。

电热式MEMS振镜106与激光器102出射光束光轴的夹角为135°。

一种电热式MEMS振镜扫描模组的封装方法，使用激光器作为光源，使用扩束透镜对激光光源进行准直扩束，使用定位扫描振镜，通过控制系统输入驱动信号，使振镜在设计机械转角区间内进行任意位置，任意角度的旋转，实现对三维物体的指定区域特定形状的扫描。

制作一体化基座，一体化基座包括激光器定位孔、准直扩束透镜定位卡槽、定位扫描振镜基台。将激光器与扩束镜和结构光定位振镜固定在预制好的基座上，将带有出光窗的外壳与基座装配好并加以密封即完成结构光定位扫描模组的封装。

透镜组具有准直光学表面和扩束光学表面,可提供均匀准直的线型光斑入射到扫描振镜，也可根据需要，不进行扩束处理，仅使用准直透镜直接提供准直后的激光点光源。

扫描振镜可在机械转角区域内进行任意位置，任意角度范围的扫描，可大幅度提高扫描角度，适合大角度扫描。

控制系统可输入矩形波、正弦波、三角波、脉冲等任意信号对扫描振镜进行驱动，得到不同的结构光扫描效果，输入输出具有稳定的线性关系。

扫描振镜的振动频率与控制系统输入频率保持一致，工作频率可调节变化，且功耗低。

采用的扫描振镜有两个正交转动轴和四个驱动臂，驱动力强，可实现大角度多方位偏转，是反射光形成多种结构光模式，并且通过其驱动臂的对称结构互补可抵消镜面横向偏移对模组扫描不稳定产生的影响。

使用半导体激光器作为光源，将准直扩束透镜、定位扫描振镜集成到基座上。根据使用需求，通过使用驱动控制系统使定位扫描振镜工作在不同的状态，通过以上方式可以实现一机多用的效果，极大的扩展了激光扫描模组的使用的灵活性，减少型号数量，降低开发成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。