文献综述
一、研究背景及意义
本课题中的微振镜应用于无人驾驶中的核心传感器——激光雷达，以实现二维扫描，是具有前沿背景与科学意义的研究项目。课题围绕二轴MEMS微振镜展开设计和频率响应分析。MEMS全称Micro Electromechanical System，微机电系统。是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。主要由传感器、执行器和微能源三大部分组成。
微机械扫描镜可以定义为设计用于连续偏转的光线致动器，其中执行器的最小尺寸不能用精密工程制造，相反，优选使用微机械工艺。在20世纪80年代初，K.E.Peterson 发表了第一篇微机械扫描镜的研究[1]。该论文描述了一种由单晶硅制成的偏转角度约0.02°的静电驱动的扭转扫描镜。他开创性的工作启动了一个全球性的研究和开发活动，涉及新的驱动概念，先进的制造工艺和新的应用类型。目前，微型扫描仪的适用性已经被用于条形码扫描等各种应用，显示或内窥镜[2]。
二、MEMS微镜结构概述及工作方式
一种新型的MEMS驱动技术已经被开发出来用于扫描波束显示和成像应用。它允许以高频率驱动双轴反射镜广角扫描。这个驱动技术提供了足够的扭矩，使慢扫描轴中允许低至直流的非谐振操作，同时即使在高速扫描轴频率下也可实现在大气环境下工作，以支持SXGA的分辨率[3]。
扫描光束用于产生各种应用的显示图像，包括诸如汽车平视显示器和头戴式显示器的应用。通过使用反射镜的角运动来产生显示，以使调制光束偏转以覆盖期望的视场。通过围绕两个正交轴移动反射镜，可以创建一个矩形的视场，在紧凑和便携的包装中提供了光栅显示的熟悉外观[4]。
来自光源的光束被聚焦到具有收集光学元件的中间图像平面上。该焦点的位置由放置在收集光学器件和中间图像平面之间的扫描镜的角度决定。当镜子被双轴扫描时，它会在中间图像平面上创建一个二维图像。然后这个图像通过一组中继光学器件传递到观察者的眼睛上。然后，眼睛的晶状体将图像聚焦在视网膜上。最终的结果是来自光源的光线聚焦在观察者眼睛的视网膜上。聚焦点在视网膜上的位置是反射镜的双轴角度的直接函数[5]。
为了形成矩形图像，反射镜在高频和水平方向垂直偏转[6]。水平扫描是正弦的和双向的。驱动频率选择在反射镜的水平共振频率。垂直扫描是一个60Hz的单向斜坡，远低于反射镜的垂直共振频率。
反射镜直径和扫描角度以及扫描频率被选择为足够高以支持显示器所需的分辨率要求。对于600线（SVGA）显示的垂直刷新频率为60 Hz，行频必须超过18 kHz[7]。点的大小也必须足够小，以达到所需的分辨率，这意味着镜子必须在波长的一小部分范围内运动。
