[发明专利]MEMS镜特性的监控

说明书

本公开涉及MEMS镜特性的监控，具体提供了用于监控微机电系统(MEMS)振荡结构的特性的系统和方法。一种系统包括：MEMS振荡结构，被配置为非线性谐振器，以围绕旋转轴振荡；驱动器，被配置为根据操作响应曲线来生成用于驱动MEMS振荡结构围绕旋转轴的驱动力，在此期间MEMS振荡结构处于谐振，驱动器还被配置为当MEMS振荡结构处于预定倾斜角时降低驱动力，以诱发MEMS振荡结构的振荡衰减；测量电路，被配置为测量MEMS振荡结构在衰减周期期间的振荡频率和倾斜角幅度；以及处理电路装置，被配置为基于测量的振荡频率和测量的倾斜角幅度中的至少一个来确定MEMS振荡结构的至少一个特性。

技术领域

本公开总体上涉及微机电系统(MEMS)振荡系统及其操作方法，并且更具体地，涉及监控MEMS镜特性。

背景技术

激光雷达(LIDAR)是远程感测方法，其使用脉冲激光形式的光来测量与视场中的一个或多个对象的距离(可变距离)。具体地，微机电系统(MEMS)反射镜用于横跨视场扫描光。光电检测器的阵列接收被光照射的对象的反射，并确定反射到达光电检测器阵列中的各个传感器花费的时间。这也被称为测量飞行时间(TOF)。LIDAR系统形成深度测量，并且通过基于飞行时间计算将距离映射到对象进行距离测量。因此，飞行时间计算可以创建可用于生成图像的距离和深度地图。

在特定谐振频率下操作的MEMS反射镜受各种系统和非系统错误源的影响。这些错误会导致相当大的激光射击/印刷错误。例如，这些问题会导致期望反射镜位置和测量位置之间的失配。由于反射镜的位置的精确测量和估计对于基于MEMS的LIDAR系统是重要的，所以重要的是能够检测和补偿系统和非系统错误源或者向操作者通知缺陷。

发明内容

实施例提供了微机电系统(MEMS)反射镜监控系统及其操作方法，并且更具体地，监控非线性谐振MEMS振荡结构的操作和特性。

一种系统包括：MEMS振荡结构，被配置为非线性谐振器，以围绕旋转轴振荡；驱动器，被配置为根据操作响应曲线来生成用于驱动MEMS振荡结构围绕旋转轴的驱动力，在此期间，MEMS振荡结构处于谐振，驱动器进一步被配置为当MEMS振荡结构处于预定倾斜角时降低驱动力，以诱发MEMS振荡结构在衰减周期内的振荡衰减；测量电路，被配置为测量MEMS振荡结构在衰减周期期间的振荡频率和倾斜角幅度；以及至少一个处理器，被配置为基于所测量的振荡频率和所测量的倾斜角幅度中的至少一个来确定MEMS振荡结构的至少一个特性。

一种监控MEMS振荡结构的方法包括：驱动MEMS振荡结构，该MEMS振荡结构被配置为根据操作响应曲线来围绕旋转轴振荡，在此期间，MEMS振荡结构处于谐振，其中MEMS振荡结构是非线性谐振器；在预定倾斜角处诱发MEMS振荡结构的振荡衰减，使得MEMS振荡结构的振荡从预定倾斜角开始在衰减周期内完全衰减；在衰减周期期间测量MEMS振荡结构的振荡频率和倾斜角幅度；以及基于所测量的振荡频率和所测量的倾斜角幅度中的至少一个确定MEMS振荡结构的至少一个特性。

附图说明

本文参考附图描述实施例。

图1A是根据一个或多个实施例的LIDAR扫描系统的示意图；

图1B示出了根据一个或多个实施例的反射镜设备的示例的示意性俯视图；

图2是根据一个或多个实施例的LIDAR扫描系统的示意性框图；

图3示出了根据一个或多个实施例的微反射镜设备的完整响应曲线；

图4A示出了根据一个或多个实施例的微反射镜设备的大角度衰减；

图4B示出了根据一个或多个实施例的微反射镜设备的倾斜角幅度衰减曲线；

图4C示出了根据一个或多个实施例的表示为微反射镜设备的自然频率的反射镜频率衰减曲线；