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二维MEMS扫描技术解析
资料介绍
一、二维MEMS扫描基本概念
1.1 MEMS技术基础
微机电系统（MEMS）是指尺寸在微米到毫米量级，融合了微机械结构、微电子信号处理和执行单元的集成系统。二维MEMS扫描是基于MEMS工艺制备、能够实现二维平面方向光束或者物体扫描的微型扫描器件，相比传统的机械式扫描、振镜扫描方案，具有体积小、重量轻、功耗低、响应快、可批量制造、成本低等核心优势，目前已经在消费电子、工业检测、医疗健康、自动驾驶等多个领域得到广泛应用。
1.2 二维扫描的核心定义
二维扫描指的是扫描单元能够在互相垂直的两个方向上产生偏转或者位移，从而实现对扫描对象（通常为激光光束）在二维平面上的周期性位置调控，最终可以得到覆盖一定视场范围的二维扫描区域。对于光学扫描场景来说，二维MEMS扫描的核心作用是将准直激光按照预设的轨迹偏转，实现对目标区域的照射，配合光电探测模块就可以完成图像采集、距离测量等功能。
二、二维MEMS扫描的主要分类与工作原理
2.1 按驱动方式分类
二维MEMS扫描器件按照驱动原理的不同，可以分为静电驱动、压电驱动、电磁驱动、电热驱动四种主流类型，不同驱动方案的性能特点差异明显：
（1）静电驱动二维MEMS扫描
静电驱动是目前商业化应用最广泛的MEMS扫描驱动方案，其工作原理是利用不同电极之间的静电力差带动可动结构发生偏转。静电驱动二维MEMS扫描通常分为两种结构：一种是整体可动反射镜配合两个正交方向的扭转梁，分别在两个方向施加驱动电压，实现两个方向的偏转；另一种是伪二维扫描方案，利用一个方向谐振偏转、另一个方向准静态偏转实现二维扫描。
静电驱动的优势在于响应速度快、功耗极低（几乎只有开关时的电容充放电功耗）、工艺兼容性好，可以和主流CMOS工艺整合实现批量制造；缺点是驱动电压相对较高，通常在几十伏量级，偏转角度较小，输出力矩也比较有限。
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