周 珏 ，吴东岷

（1.中国科学技术大学 微电子学院，安徽 合肥 230026；2.中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，江苏 苏州 215000）

0 引言

激光扫描在激光雕刻、激光雷达、激光精密打标等领域都有广泛的应用。目前激光扫描方式主要分为振镜扫描、MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）微镜扫描以及转镜扫描[1]。

振镜扫描是指振镜电机带动反射镜偏转，进而使入射到反射镜表面的光束发生偏转，实现扫描[2]。振镜扫描方式由于其机械结构导致其扫描速度较慢，扫描频率一般为20 Hz 左右，扫描角度一般为20°×20°。

MEMS 微镜采用微机电系统工艺，相比机械振镜具有体积小、谐振频率高、光学特性好的优点[3]，由于其工作在谐振频率处，快轴扫描频率能达到27 kHz，扫描角度一般为40°×10°[4]。

转镜扫描是一种比较常见的机械扫描方式，其物面扫描点的形状是线状的。有些商业LIDAR（Light Detection and Ranging）系统采用这种方式。转镜扫描具有转速高、扫描速度大、稳定性好的优点[5]。但转镜相比MEMS 微镜，扫描图像分辨率较低。

为了增大MEMS 微镜扫描的角度，因此提出同步扫描方案。目前关于同步扫描的研究主要还是基于振镜与转镜的同步，沈辰弋[6]提出了一种振镜与步进电机带动的转镜同步扫描方案，其同步扫描通过等待零位置实现，扫描角度为30°×60°。谢机有[7]提出了一种振镜与无刷电机带动的转镜扫描方案，但未进行同步设计。

本文基于MEMS 微镜的激光扫描特性，设计了MEMS 微镜与无刷电机的同步方案，可以实现40°×180°扫描。

1 系统总体设计与工作原理

1.1 系统结构

系统结构如图1 所示。……