[發(fā)明專利]測量距離及旋轉(zhuǎn)角度的光電芯片及光電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811052699.0
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109186465B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉巖
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué)
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;G01B11/26
• 代理公司: 廈門知途遠航知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 35230
• 代理人: 陳永秀

本公開提供了一種測量距離及旋轉(zhuǎn)角度的光電芯片，包括時鐘電路、邏輯電路、光源、光源驅(qū)動電路、光電探測器陣列、光電探測器驅(qū)動電路、及計時器，通過計算光源發(fā)出光線的時間至光電探測器陣列接收到光線的時間之間的時間間隔，通過確定光源與光電探測器陣列中的探測到光線的光電探測器的間距來確定光線的偏移距離，并且所述時間間隔及偏移距離來計算距離及旋轉(zhuǎn)角度。本公開還提供了一種測量距離及旋轉(zhuǎn)角度的光電系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及一種測量距離及旋轉(zhuǎn)角度的光電芯片及光電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

微機電系統(tǒng)(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)，也稱為微電子機械系統(tǒng)、微系統(tǒng)、微機械等，是指尺寸在幾毫米乃至更小的高科技裝置。其具有微型化、智能化、多功能、高集成度和適于大批量生產(chǎn)的特點。在國民經(jīng)濟和軍事系統(tǒng)方面有著廣泛的應(yīng)用前景。

MEMS器件中，有時需要測量其中移動機構(gòu)的移動距離以及移動過程中的旋轉(zhuǎn)角度。例如MEMS微鏡系統(tǒng)中的反光鏡，實時監(jiān)測其位置以及偏轉(zhuǎn)角度，將大大提升系統(tǒng)的工作性能。但是，由于MEMS器件尺寸小，傳統(tǒng)的測量方法完全沒辦法適用。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題中的至少之一，本公開提供了測量距離及旋轉(zhuǎn)角度的光電芯片及光電系統(tǒng)。

根據(jù)本公開的一個方面，一種測量距離及旋轉(zhuǎn)角度的光電芯片，包括：

時鐘電路，用于產(chǎn)生預(yù)定頻率的時鐘信號；

邏輯電路，接收所述時鐘電路的時鐘信號，并且輸出控制信號；

光源，用于發(fā)出光線；

光源驅(qū)動電路，接收所述邏輯電路的控制信號并且根據(jù)控制信號來控制所述光源發(fā)出光線；

光電探測器陣列，接收所述光源發(fā)出的光線；

光電探測器驅(qū)動電路，接收所述邏輯電路的控制信號并且根據(jù)控制信號來控制所述光電探測器陣列接收所述光線；以及

計時器，用于計算所述光源發(fā)出光線的時間至所述光電探測器陣列接收到所述光線的時間之間的時間間隔，

其中，通過確定所述光源與所述光電探測器陣列中的探測到光線的光電探測器的間距來確定所述光線的偏移距離，并且根據(jù)所述時間間隔及所述偏移距離來計算距離及旋轉(zhuǎn)角度。

根據(jù)本公開的至少一個實施方式，所述邏輯電路根據(jù)所述時鐘信號的上升沿來生成控制信號，使得所述光源驅(qū)動電路驅(qū)動所述光源發(fā)出光線、所述光電探測器驅(qū)動電路驅(qū)動所述光電探測器陣列接收光線；當所述光電探測器陣列接收到所述光線后，所述計時器停止計時。

根據(jù)本公開的至少一個實施方式，所述光電探測器陣列包括矩陣形狀的多個光電探測器，并且通過確定多個光電探測器中接收到光線的光電探測器與所述光源的間距來確定所述偏移距離。

根據(jù)本公開的另一方面，一種測量距離及旋轉(zhuǎn)角度的光電系統(tǒng)，包括：所述的光電芯片；以及微機電系統(tǒng)，所述微機電系統(tǒng)包括微鏡，所述微鏡設(shè)置在所述光源的上方，通過所述微鏡反射所述光源發(fā)出的光線，所述光電芯片用于測量所述微鏡的距離及旋轉(zhuǎn)角度。

根據(jù)本公開的至少一個實施方式，所述微機電系統(tǒng)還包括驅(qū)動臂及基板，所述驅(qū)動臂的一端與所述微鏡固接，用于支撐及轉(zhuǎn)動所述微鏡，并且所述驅(qū)動臂的另一端與所述基板固定連接，用于支撐所述微鏡，

所述基板設(shè)有供所述光源發(fā)出的光線及所述微鏡反射的光線通過的第一開口部。

根據(jù)本公開的至少一個實施方式，所述光電系統(tǒng)還包括上部基板，所述微機電系統(tǒng)固定設(shè)置在所述上部基板上，并且所述上部基板包括與所述第一開口部對應(yīng)的第二開口部，以供所述光源發(fā)出的光線及所述微鏡反射的光線通過。