[發(fā)明專利]具有慢光束偏轉(zhuǎn)的MEMS反射鏡系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211026346.X
• 申請日: 2022-08-25
• 公開（公告）號: CN115728932A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: B·基里洛夫;M·斯蘭科沃
• 申請（專利權(quán)）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 李興斌

本公開的實(shí)施例涉及具有慢光束偏轉(zhuǎn)的MEMS反射鏡系統(tǒng)。光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)被配置為以隨時間變化的輸出偏轉(zhuǎn)角傳輸光束。該系統(tǒng)包括：被配置為以第一諧振頻率圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線振蕩的第一諧振結(jié)構(gòu)；被配置為以第二諧振頻率圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線振蕩的第二諧振結(jié)構(gòu)，其中第一旋轉(zhuǎn)軸線平行于第二旋轉(zhuǎn)軸線，并且第一諧振頻率和第二諧振頻率不同并且定義預(yù)定頻率差；以及驅(qū)動電路，其被配置為生成第一驅(qū)動信號以驅(qū)動第一諧振結(jié)構(gòu)，同時另外生成第二驅(qū)動信號以驅(qū)動第二諧振結(jié)構(gòu)，以使得光束的輸出偏轉(zhuǎn)角根據(jù)拍波的拍模式振蕩，該拍波的極值幅度由周期性包絡(luò)來調(diào)制和定義。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開的實(shí)施例涉及MEMS反射鏡系統(tǒng)，并且具體地涉及具有慢光束偏轉(zhuǎn)的MEMS反射鏡系統(tǒng)。

背景技術(shù)

利用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)反射鏡實(shí)現(xiàn)的光束偏轉(zhuǎn)使得許多應(yīng)用成為可能，包括但不限于光檢測和測距(LIDAR)、微型投影儀顯示器、相機(jī)(視覺、高光譜或熱)、光譜儀、激光材料加工等等。光束偏轉(zhuǎn)的角速度(即角變化率)在一些測量時間長且不能妥協(xié)的應(yīng)用中至關(guān)重要。調(diào)頻連續(xù)波(FMCW)LIDAR是需要相對較慢的光束偏轉(zhuǎn)速度的一個示例。在FWCW應(yīng)用中，光束作為連續(xù)波而不是例如離散光脈沖而被傳輸，而一個或多個MEMS反射鏡連續(xù)移動(即振蕩)以執(zhí)行光束轉(zhuǎn)向。因此，連續(xù)波被連續(xù)轉(zhuǎn)向。

利用MEMS反射鏡實(shí)現(xiàn)的慢光束偏轉(zhuǎn)通常意味著以低諧振頻率或準(zhǔn)靜態(tài)操作來操作MEMS反射鏡。這兩種選擇都有其缺點(diǎn)。低頻MEMS反射鏡易受沖擊和振動影響，并且與快速諧振MEMS反射鏡相比，也導(dǎo)致了較低分辨率。如果準(zhǔn)靜態(tài)反射鏡的特征頻率較低，則它也可能容易受到?jīng)_擊和振動影響，并且與快速諧振MEMS反射鏡相比，它也導(dǎo)致了較低分辨率。或者準(zhǔn)靜態(tài)反射鏡的設(shè)計可能需要大型驅(qū)動結(jié)構(gòu)來提供足夠的力來移動在剛性懸架上實(shí)現(xiàn)的反射鏡以實(shí)現(xiàn)高特征頻率。然而，增加致動結(jié)構(gòu)的尺寸是不希望的，因?yàn)樗黾恿薓EMS反射鏡設(shè)備的體積。

因此，可能需要一種改進(jìn)的系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法能夠利用一個或多個快速諧振操作的MEMS反射鏡來提供慢速光束偏轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

一個或多個實(shí)施例提供了一種光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，該光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)被配置為以隨時間變化的輸出偏轉(zhuǎn)角傳輸光束。該光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括：被配置為以第一諧振頻率圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線振蕩的第一諧振結(jié)構(gòu)；被配置為以第二諧振頻率圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線振蕩的第二諧振結(jié)構(gòu)；其中第一旋轉(zhuǎn)軸線平行于第二旋轉(zhuǎn)軸線，其中第一諧振頻率與第二諧振頻率不同并且定義預(yù)定頻率差；以及驅(qū)動器電路，其被配置為生成第一驅(qū)動信號從而以第一諧振頻率圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線驅(qū)動第一諧振結(jié)構(gòu)，同時另外生成第二驅(qū)動信號從而以第二諧振頻率圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線驅(qū)動第二諧振結(jié)構(gòu)，以使得光束的輸出偏轉(zhuǎn)角根據(jù)拍波的拍模式振蕩，該拍波的極值幅度由周期性包絡(luò)來調(diào)制和定義。

一個或多個實(shí)施例提供了一種光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)，該光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)被配置為以隨時間變化的輸出偏轉(zhuǎn)角傳輸光束。光束偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)設(shè)備和驅(qū)動電路。MEMS設(shè)備包括：外部旋轉(zhuǎn)固定框架；從外部旋轉(zhuǎn)固定框架懸置的內(nèi)部振蕩框架，其中內(nèi)部振蕩框架是被配置為相對于外部旋轉(zhuǎn)固定框架以第一諧振頻率圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線振蕩的諧振結(jié)構(gòu)；以及從所述內(nèi)部振蕩框架懸置的諧振反射鏡，其中諧振反射鏡被配置為相對于內(nèi)部振蕩框架以第二諧振頻率圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線振蕩，其中第一旋轉(zhuǎn)軸線與第二旋轉(zhuǎn)軸線重合，并且其中第一諧振頻率和第二諧振頻率不同并且定義預(yù)定頻率差。驅(qū)動器電路被配置為生成第一驅(qū)動信號從而以第一諧振頻率圍繞第一旋轉(zhuǎn)軸線驅(qū)動內(nèi)部振蕩框架，同時另外生成第二驅(qū)動信號從而以第二諧振頻率圍繞第二旋轉(zhuǎn)軸線驅(qū)動諧振反射鏡，以使得光束的輸出偏轉(zhuǎn)角根據(jù)拍波的拍模式振蕩，該拍波的極值幅度由周期性包絡(luò)來調(diào)制和定義。

附圖說明

在本文中參考附圖來描述實(shí)施例。

圖1A和圖1B是根據(jù)一個或多個實(shí)施例的諧振MEMS反射鏡掃描系統(tǒng)的示意框圖；

圖2示出了根據(jù)一個或多個實(shí)施例的圖1A中所示的諧振MEMS反射鏡掃描系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的側(cè)視圖；