[发明专利]谐振式扫描镜幅值测量系统及方法

说明书

本发明属于微光机电(MOEMS)领域，具体涉及一种谐振式扫描镜幅值测量系统及方法。系统包括激光器、用于固定激光器及待测扫描镜的工装夹具、光敏固定标尺及设置在光敏固定标尺上的至少2个光电探测器；激光光线入射至待测扫描镜中心；入射光线经待测扫描镜反射形成扫描路径；多个光电探测器捕捉反射光线产生标志各自位置的电信号；依据步骤三得到的电信号及各光电探测器的位置关系计算得到待测扫描镜的振动幅值。利用多个光电探测器测量，使得系统测量量减小，解决利用光电探测器测算待测扫描镜的幅值时，测量精度低的问题。

技术领域

本发明属于微光机电(MOEMS)领域，具体涉及一种谐振式扫描镜幅值测量系统及方法。

背景技术

谐振式MEMS待测扫描镜具有扫描角度大、驱动功耗低、惯性小、体积小、重量轻、易集成等优势，其在激光传感、激光投影、激光成像等应用具有广泛的需求，是激光应用中的关键器件。

谐振式MEMS待测扫描镜的振动幅值对其驱动电压以及温度、湿度、气压等外部环境较为敏感，而一些诸如激光雷达，激光投影等应用对待测扫描镜的幅值精度要求较高。为满足高幅值精度要求，待测扫描镜会集成角位置传感器作为反馈元件，并以闭环方式实现对待测扫描镜幅值的精确控制。其主要的幅值反馈检测方法有电容或电压检测法和光电检测法。电容或电压式反馈装置具有小体积，易集成，幅值检测精度高但检测信号弱、信噪比低等特点。光电式反馈装置具有探测器位置灵活，光路直观但幅值精度易受结构误差影响，难于集成等特点。

2009年，澳大利亚A.Tortschanoff等人于Elsevier期刊发表了关于利用光电探测器来测量待测扫描镜幅值的文章，但文中未涉及具体的测量方案与计算方法。2016年，公开号为CN105910697A专利中提出了一种待测扫描镜幅值的测量方案并提供了幅值计算的方法。其利用一个绝对位置的光电探测器来测算待测扫描镜的幅值，而其幅值精度主要取决于光电探测器位置标志角度的测量精度以及待测扫描镜中心扫描线与光电探测器平面的垂直度。该专利中幅值测量结构简单，光电探测器位置的高测量精度很难保证，进而会导致待测扫描镜幅值测量误差较大。

鉴于以上技术问题，需要提供一种提高待测扫描镜幅值测量精度的方法，以解决上述技术问题。

发明内容

为了解决利用光电探测器测算待测扫描镜的幅值时，测量精度低的问题，本发明提供一种精确测量谐振式待测扫描镜幅值的系统及方法，其通过在待测扫描镜一侧放置单个激光器与若干个光电探测器的方式来测算幅值。

本发明的技术解决方案是提供一种谐振式扫描镜幅值测量系统，其特殊之处在于：包括激光器14、用于固定激光器14及待测扫描镜15的工装夹具11、光敏固定标尺16及设置在所述光敏固定标尺16上的至少2个光电探测器；

工装夹具用于保证激光器与扫描镜的相对位置以使得入射光路不变。

上述激光器14的出射光线沿垂直于待测扫描镜15中心扫描线的方向入射至待测扫描镜15的中心点；待测扫描镜15振动过程中将光线反射后形成扫描路径；上述光敏固定标尺16位于待测扫描镜15的扫描路径中；上述多个光电探测器用于捕捉反射光线并产生标志各自位置的电信号。利用上述各输出的电信号结合光电探测器的位置关系可计算得扫描镜的扫描幅值。

优选地，上述工装夹具11上相对位置设置有用于固定待测扫描镜15的待测扫描镜固定框12与用于固定激光器14的激光器固定孔13。

优选地，上述光电探测器的个数为2-3个。

优选地，上述光敏固定标尺16所在平面与待测扫描镜15中心扫描线垂直。

优选地，上述光电探测器的个数为4个，所述光敏固定标尺16所在平面与待测扫描镜15中心扫描线之间有夹角。

优选地，以待测扫描镜15初始起振方向为正方向，多个光电探测器设置在正向扫描路径上。