[发明专利]摆动体的摆动的幅度检测、幅度调节和方向检测

说明书

本发明涉及一种用于检测和/或调节摆动体围绕摆动轴线的摆动幅度的设备、用于检测摆动体在围绕摆动轴线摆动期间的运动方向的设备、一种MEMS设备和相应方法，其中摆动体摆动时发生在摆动体的至少一个电极与一个固定电极之间的电容的电容变化，设备具有：检测电路，用于检测表示电容变化量度的信号。此外，存在评估电路用于从信号确定信息，该信息是用于信号中的预定事件距通过摆动的基准位置的时间点的时间间隔的量度，该预定事件对应于摆动体的角位置，其中评估电路被设计为从所确定的信息和摆动体的摆动的所测定的周期计算摆动体的摆动幅度，和/或在使用所确定的信息和所测定的摆动体摆动周期的情况下调节摆动体的摆动幅度。

技术领域

本发明的示例涉及用于检测摆动体的摆动幅度、调节摆动体的摆动幅度和/或检测摆动体的摆动方向的设备和方法，该摆动体围绕摆动轴线摆动。本发明的示例涉及与MEMS元件(MEMS＝microelectromechanical system＝mikro-elektro-mechanischesSystem微机电系统)相关联的相应设备和方法，该元件具有主体，该主体经由悬架结构与支撑体机械耦合，以围绕摆动轴线或旋转轴线摆动。

背景技术

采样MEMS镜被使用在许多应用中，例如视频投影仪、用于通信网络的光学开关、激光打印机、激光扫描仪或LiDAR系统。术语“LiDAR”可以被认为是由术语“光”(Licht)和“雷达”(Radar)组成的人造词。LiDAR方法可以被认为是通过一种测量至目标的距离的监测方法，该测量由此实现，即用脉冲激光照射目标并用传感器来检测反射脉冲。该激光被引导到镜体，镜体通过镜体驱动器进行摆动并且使光束向左和向右偏转。以这种方式，激光扫描系统前面的区域。该区域的最外左侧点与最外右侧点之间的角度称为视野。该角度是镜体最大偏转角的两倍。例如，如果镜体在-10°和+10°之间摆动，则激光在-20°和+20°之间偏转，并且视场为40°。所期望的是，确保某个视野。视场由摆动的幅度决定，即，定义摆动的最大倾斜角度。因此，镜驱动器应包括一设备，以检测镜倾斜角并且基于此调节镜摆动的最大倾斜角或幅度。例如，确定应用可能需要40°视野。则幅度调节的任务是确保镜体倾斜，使得以足够的精度实现该视野。

已经实施了各种方法来驱动这种镜体并检测镜体的位置。一种这样的方法是电容驱动。在电容驱动的情况下，镜体通过拉动镜体的静电力驱动。与镜体(转子)连接的一组指状物与框架(定子)上的一组静止的指状物重叠。因为这些组的指状物具有梳状，所以这种类型的驱动器也称为梳状驱动器。

当镜体从其最大倾斜角度(在其静止位置的方向上)开动(einrückt)时，在转子和定子之间施加恒定电压，使得转子被定子吸引。当镜体摆动通过其零位置时，电压关断，并且镜体向外自由摆动到相反的位置。当它开始摆回时，电压重新接通。如果操纵电压的频率等于镜体共振频率的两倍，则可以实现最高的摆动幅度。然而，这种类型的共振操作并不是必需的。

发明内容

所期望的是一种设备和方法，其能够检测摆动体的摆动幅度或摆动方向。

本发明的一个示例实现了实现一种设备，用于检测和/或调节摆动体围绕摆动轴线的摆动幅度，其中摆动体摆动时发生在摆动体的至少一个电极与一个固定电极之间的电容的电容变化。该设备具有检测电路，用于检测表示电容变化量度的信号。该设备还具有评估电路，用于从该信号确定信息，该信息是用于信号中的预定事件距通过摆动的基准位置的时间点的时间间隔的量度，该预定事件对应于摆动体的角位置。评估电路被设计为，从所确定的信息和所测定的摆动体摆动周期计算摆动体的摆动幅度，和/或在使用所确定的信息和所测定的摆动体摆动周期的情况下调节摆动体的摆动幅度。

本发明的示例基于的认识是，通过检测预定事件距通过基准位置的时间间隔，可以确定摆动幅度而与影响参数、例如空气压力无关，和/或在使用所检测的时间间隔的情况下调节幅度。因此，即使在改变环境参数的情况下，本发明的示例也能够准确地确定幅度。此外，本发明的示例能够校准角位置。