[发明专利]测量距离及旋转角度的光电芯片及光电系统

说明书

本公开提供了一种测量距离及旋转角度的光电芯片，包括时钟电路、逻辑电路、光源、光源驱动电路、光电探测器阵列、光电探测器驱动电路、及计时器，通过计算光源发出光线的时间至光电探测器阵列接收到光线的时间之间的时间间隔，通过确定光源与光电探测器阵列中的探测到光线的光电探测器的间距来确定光线的偏移距离，并且所述时间间隔及偏移距离来计算距离及旋转角度。本公开还提供了一种测量距离及旋转角度的光电系统。

技术领域

本公开涉及一种测量距离及旋转角度的光电芯片及光电系统。

背景技术

微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)，也称为微电子机械系统、微系统、微机械等，是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。其具有微型化、智能化、多功能、高集成度和适于大批量生产的特点。在国民经济和军事系统方面有着广泛的应用前景。

MEMS器件中，有时需要测量其中移动机构的移动距离以及移动过程中的旋转角度。例如MEMS微镜系统中的反光镜，实时监测其位置以及偏转角度，将大大提升系统的工作性能。但是，由于MEMS器件尺寸小，传统的测量方法完全没办法适用。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少之一，本公开提供了测量距离及旋转角度的光电芯片及光电系统。

根据本公开的一个方面，一种测量距离及旋转角度的光电芯片，包括：

时钟电路，用于产生预定频率的时钟信号；

逻辑电路，接收所述时钟电路的时钟信号，并且输出控制信号；

光源，用于发出光线；

光源驱动电路，接收所述逻辑电路的控制信号并且根据控制信号来控制所述光源发出光线；

光电探测器阵列，接收所述光源发出的光线；

光电探测器驱动电路，接收所述逻辑电路的控制信号并且根据控制信号来控制所述光电探测器阵列接收所述光线；以及

计时器，用于计算所述光源发出光线的时间至所述光电探测器阵列接收到所述光线的时间之间的时间间隔，

其中，通过确定所述光源与所述光电探测器阵列中的探测到光线的光电探测器的间距来确定所述光线的偏移距离，并且根据所述时间间隔及所述偏移距离来计算距离及旋转角度。

根据本公开的至少一个实施方式，所述逻辑电路根据所述时钟信号的上升沿来生成控制信号，使得所述光源驱动电路驱动所述光源发出光线、所述光电探测器驱动电路驱动所述光电探测器阵列接收光线；当所述光电探测器阵列接收到所述光线后，所述计时器停止计时。

根据本公开的至少一个实施方式，所述光电探测器阵列包括矩阵形状的多个光电探测器，并且通过确定多个光电探测器中接收到光线的光电探测器与所述光源的间距来确定所述偏移距离。

根据本公开的另一方面，一种测量距离及旋转角度的光电系统，包括：所述的光电芯片；以及微机电系统，所述微机电系统包括微镜，所述微镜设置在所述光源的上方，通过所述微镜反射所述光源发出的光线，所述光电芯片用于测量所述微镜的距离及旋转角度。

根据本公开的至少一个实施方式，所述微机电系统还包括驱动臂及基板，所述驱动臂的一端与所述微镜固接，用于支撑及转动所述微镜，并且所述驱动臂的另一端与所述基板固定连接，用于支撑所述微镜，

所述基板设有供所述光源发出的光线及所述微镜反射的光线通过的第一开口部。

根据本公开的至少一个实施方式，所述光电系统还包括上部基板，所述微机电系统固定设置在所述上部基板上，并且所述上部基板包括与所述第一开口部对应的第二开口部，以供所述光源发出的光线及所述微镜反射的光线通过。