微机电系统(MEMS)反射镜的同步技术方案

本公开的实施例总体上涉及用于微机电系统反射镜的同步的方法和系统。一种多反射镜系统，包括第一反射镜，其被配置为围绕第一轴线振荡；第二反射镜，其被配置为围绕第二轴线振荡；第一驱动器，其被配置为驱动第一反射镜的振荡，检测第一反射镜的第一过零事件，并且基于检测的第一过零事件来生成第一位置信号；第二驱动器，其被配置为驱动第二反射镜的振荡，检测第二反射镜的第二过零事件，并且基于检测的第二过零事件来生成第二位置信号；以及同步控制器，其被配置为接收第一位置信号和第二位置信号，并且基于第一位置信号和第二位置信号来分别使第二反射镜的振荡的相位或频率中的至少一个与第一反射镜的振荡的相位或频率中的至少一个同步。

【技术实现步骤摘要】
微机电系统(MEMS)反射镜的同步
本公开一般涉及一种微机电系统(MEMS)振荡系统及其操作方法，更具体地涉及扫描系统中的两个或更多个MEMS反射镜的同步。
技术介绍
光检测和测距(LIDAR)是一种遥感方法，其使用以脉冲激光形式的光来测量与视场中一个或多个物体相距的范围(可变距离)。具体地，微机电系统(MEMS)反射镜用于扫描整个视场中的光。光电检测器阵列从由光照射的物体接收反射，并且确定反射到达光电检测器阵列中的各个传感器所花费的时间。这也称为测量飞行时间(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物体来进行距离测量。因此，飞行时间计算可以产生距离图和深度图，其可以用于生成图像。LIDAR扫描系统可以包括多个扫描反射镜和用于扫描水平方向和/或竖直方向上的不同视场的对应电路系统。例如，车辆可以包括布置在车辆上相同位置或不同位置处的多个扫描反射镜，其用于扫描不同视场。因此，可能期望在系统级别上同步两个或更多个MEMS反射镜。另外，在2x一维(1D)系统中，可能期望使用同步的MEMS反射镜，例如，用于进行利萨如(Lissajous)扫描。
技术实现思路
实施例提供了微机电系统(MEMS)反射镜同步系统及其操作方法，更具体地涉及就具有相同相位和相同频率而言，同步扫描系统中的两个或更多个MEMS反射镜。一个或多个实施例提供了一种多反射镜系统，包括第一反射镜，其被配置为围绕第一轴线振荡；以及第二反射镜，其被配置为围绕第二轴线振荡；第一驱动器，其被配置为驱动第一反射镜的振荡，检测第一反射镜的第一过零事件，并且基于检测的第一过零事件来生成第一位置信号，在第一过零事件中第一反射镜的振荡角度处于预先定义的角度；第二驱动器，其被配置为驱动第二反射镜的振荡，检测第二反射镜的第二过零事件，并且基于检测的第二过零事件来生成第二位置信号，在第二过零事件中第二反射镜的振荡角度处于预先定义的角度；以及同步控制器，其被配置为接收第一位置信号和第二位置信号，并且基于第一位置信号和第二位置信号来分别使第二反射镜的振荡的相位或频率中的至少一个与第一反射镜的振荡的相位或频率中的至少一个同步。一个或多个实施例提供一种第二反射镜与第一反射镜的同步方法。该方法包括：驱动第一反射镜的振荡，该第一反射镜被配置为围绕第一轴线振荡；以及检测第一反射镜的第一过零事件，在第一过零事件中第一反射镜的振荡角度处于预先定义的角度；基于检测的第一过零事件来生成第一位置信号；驱动第二反射镜的振荡，该第二反射镜被配置为围绕第二轴线振荡；检测第二反射镜的第二过零事件，在第二过零事件中第二反射镜的振荡角度处于预先定义的角度；基于检测的第二过零事件来生成第二位置信号；以及基于第一位置信号和第二位置信号来分别使第二反射镜的振荡的相位或频率中的至少一个与第一反射镜的振荡的相位或频率中的至少一个同步。附图说明本文中参考附图对实施例进行描述。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图示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4图示了根据一个或多个实施例的扫描系统的示意性框图；图5图示了根据一个或多个实施例的另一扫描系统的示意性框图；图6图示了根据一个或多个实施例的另一扫描系统的示意性框图；图7图示了根据一个或多个实施例的另一扫描系统的示意性框图；图8图示了根据一个或多个实施例的另一扫描系统的示意性框图；图9图示了根据一个或多个实施例的另一扫描系统的示意性框图；以及图10图示了根据一个或多个实施例的通过MEMS驱动器基于反射镜角度θ和/或反射镜位置来生成的各种信号的信号图。具体实施方式以下参考附图对各种实施例进行详细描述。应当指出，这些实施例仅出于说明性目的，而不应被解释为具有限制性。例如，虽然实施例可以被描述为包括多个特征或元件，但是这不应被解释为指示实现实施例需要所有这些特征或元件。相反，在其他实施例中，可以省略一些特征或元件，或者可以由备选特征或元件代替它们。附加地，可以提供除了明确示出和描述的特征或元件之外的其他特征或元件，例如，传感器设备的传统部件。除非另外特别指出，否则可以组合来自不同实施例的特征以形成其他实施例。关于实施例中的一个实施例所描述的变化或修改还可以适用于其他实施例。在一些实例中，以框图形式而非详细示出了公知结构和设备，以免使实施例晦涩难懂除非另有说明，否则附图中所示出的或本文中所描述的元件之间的连接或耦合可以是基于线的连接或无线连接。更进一步地，这种连接或耦合可以是没有附加中间元件的直接连接或耦合，或者可以是与一个或多个附加中间元件的间接连接或耦合，只要基本上维持连接或耦合的通用目的(例如，传输某种信号或传输某种信息)即可。实施例涉及光学传感器和光学传感器系统，并且涉及获得关于光学传感器和光学传感器系统的信息。传感器可以是指将要测量的物理量转换为电信号(例如，电流信号或电压信号)的部件。物理量可以例如包括电磁辐射(诸如可见光、红外(IR)辐射、或其他类型的照射信号)、电流或电压，但不限于此。例如，图像传感器可以是相机内部的硅芯片，其将来自透镜的光的光子转换成电压。传感器的活动区域越大，可以收集以便产生图像的光就越多。如本文中所使用的传感器设备可以是指包括传感器和其他部件的设备，例如，偏置电路系统、模数转换器或滤波器。尽管在其他实施例中，多个芯片或芯片外部的部件可以用于实现传感器设备，但是传感器设备可以集成在单个芯片上。在光检测和测距(LIDAR)系统中，光源将光脉冲传输到视场中，并且光通过反向散射从一个或多个物体反射。具体地，LIDAR是直接飞行时间(TOF)系统，其中光脉冲(例如，红外光的激光束)发射到视场中，并且像素阵列检测并且测量反射束。例如，光电检测器阵列接收来自被光照射的物体的反射。然后，跨越像素阵列的多个像素的每个光脉冲的返回时间的差异可以用于进行环境的数字3D表示或生成其他传感器数据。例如，光源可以发射单个光脉冲，并且被电耦合到像素阵列的时间-数字转换器(TDC)可以从发射光脉冲的时间开始计数(对应于起始信号)，直到在接收器(即，在像素阵列)处接收到反射光脉冲的时间为止(对应于停止信号)。然后，光脉冲的“飞行时间”变换为距离。在另一示例中，模数转换器(ADC)可以被电耦合到像素阵列(例如，间接耦合到其间的中间元件)，以用于脉冲检测和ToF测量。例如，ADC可以用于通过适当的算法来估计起始/停止信号之间的时间间隔。例如，ADC可以用于检测来自一个或多个光电二极管的模拟电信号，以通过适当的算法估计起始信号(即，对应于传输的光脉冲的定时)和停止信号(即，对应于在ADC处接收到模拟电信号的定时)之间的时间间隔。诸如振荡水平扫描(例如，从视场的左到右以及从右到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多反射镜系统，包括：/n第一反射镜，其被配置为围绕第一轴线振荡；/n第二反射镜，其被配置为围绕第二轴线振荡；/n第一驱动器，其被配置为驱动所述第一反射镜的振荡，检测所述第一反射镜的第一过零事件，并且基于所检测的第一过零事件来生成第一位置信号，在所述第一过零事件中所述第一反射镜的振荡角度处于预先定义的角度；/n第二驱动器，其被配置为驱动所述第二反射镜的振荡，检测所述第二反射镜的第二过零事件，并且基于所检测的第二过零事件来生成第二位置信号，在所述第二过零事件中所述第二反射镜的振荡角度处于所述预先定义的角度；以及/n同步控制器，其被配置为接收所述第一位置信号和所述第二位置信号，并且基于所述第一位置信号和所述第二位置信号来分别使所述第二反射镜的振荡的相位或频率中的至少一个与所述第一反射镜的振荡的相位或频率中的至少一个同步。/n

【技术特征摘要】
20190405 US 16/376,5441.一种多反射镜系统，包括：
第一反射镜，其被配置为围绕第一轴线振荡；
第二反射镜，其被配置为围绕第二轴线振荡；
第一驱动器，其被配置为驱动所述第一反射镜的振荡，检测所述第一反射镜的第一过零事件，并且基于所检测的第一过零事件来生成第一位置信号，在所述第一过零事件中所述第一反射镜的振荡角度处于预先定义的角度；
第二驱动器，其被配置为驱动所述第二反射镜的振荡，检测所述第二反射镜的第二过零事件，并且基于所检测的第二过零事件来生成第二位置信号，在所述第二过零事件中所述第二反射镜的振荡角度处于所述预先定义的角度；以及
同步控制器，其被配置为接收所述第一位置信号和所述第二位置信号，并且基于所述第一位置信号和所述第二位置信号来分别使所述第二反射镜的振荡的相位或频率中的至少一个与所述第一反射镜的振荡的相位或频率中的至少一个同步。


2.根据权利要求1所述的多反射镜系统，其中所述同步控制器包括：
相位频率检测器，其被配置为接收所述第一位置信号和所述第二位置信号并且基于所述第一位置信号和所述第二位置信号来生成控制信号；以及
环路滤波器，其被配置为基于所述控制信号来生成致动值，并且将所述致动值传输到所述第二驱动器。


3.根据权利要求2所述的多反射镜系统，其中所述第二驱动器被配置为接收所述致动值，并且基于所述致动值来控制所述第二反射镜的致动，使得所述第二反射镜的所述振荡的所述相位或所述频率中的至少一个分别与所述第一反射镜的所述振荡的所述相位或所述频率中的至少一个同步。


4.根据权利要求3所述的多反射镜系统，其中所述第一反射镜的所述频率与所述第二反射镜的所述频率具有预先定义的分数关系，其中所述预先定义的分数关系不等于1。


5.根据权利要求4所述的多反射镜系统，其中所述同步控制器还包括：
第一除法器，其被配置为将所述第一位置信号的频率除以第一整数；以及
第二除法器，其被配置为将所述第二位置信号的频率除以第二整数，其中所述第一整数和所述第二整数的比例抵消所述第一位置信号和所述第二位置信号中的所述预先定义的分数关系，
其中所述相位频率检测器被配置为接收经分频的所述第一位置信号作为所述第一位置信号并且接收经分频的所述第二位置信号作为所述第二位置信号。


6.根据权利要求1所述的多反射镜系统，还包括：
相位检测器，其被配置为接收所述第一位置信号和所述第二位置信号，并且测量所述第一位置信号与所述第二位置信号之间的相位差；以及
利萨如帧起始检测器，其被配置为接收所测量的相位差并且基于所测量的相位差来确定利萨如帧的起始。


7.根据权利要求6所述的多反射镜系统，其中所述第一反射镜的所述频率与所述第二反射镜的所述频率具有预先定义的分数关系，其中所述预先定义的分数关系不等于1，并且所述同步控制器还包括：
第一除法器，其被配置为将所述第一位置信号的频率除以第一整数；以及
第二除法器，其被配置为将所述第二位置信号的频率除以第二整数，其中所述第一整数和所述第二整数的比例抵消所述第一位置信号与所述第二位置信号之间的预先定义的分数关系；
其中所述相位检测器被配置为接收经分频的所述第一位置信号作为所述第一位置信号并且接收经分频的所述第二位置信号作为所述第二位置信号。


8.根据权利要求1所述的多反射镜系统，其中
第一驱动器被配置为在所述第一过零事件中的每个第一过零事件处触发所述第一位置信号的改变，使得所述第一位置信号指示所述第一反射镜的所述振荡的所述频率和相位，以及
第二驱动器被配置为在所述第二过零事件中的每个第二过零事件处触发所述第二位置信号的改变，使得所述第二位置信号指示所述第二反射镜的所述振荡的所述频率和相位。


9.根据权利要求1所述的多反射镜系统，其中
所述第一驱动器被配置为基于所检测的第一过零事件来生成第一相位时钟信号，其中所述第一驱动器确定两个连续的第一过零事件之间的时间间隔，根据预先确定的切片的数目将所述时间间隔分为第一等距切片，并且在所述第一等距切片中的每个第一等距切片处生成具有第一脉冲的所述第一相位时钟信号；以及
所述第二驱动器被配置为基于所检测的第二过零事件来生成第二相位时钟信号，其中所述第二驱动器确定两个连续的第二过零事件之间的时间间隔，根据所述预先确定的切片的数目将所述时间间隔分为第二等距切片，并且在所述第二等距切片中的每个第二等距切片处来生成具有第二脉冲的所述第二相位时钟信号。


10.根据权利要求9所述的多反射镜系统，其中所述同步控制器被配置为接收所述第一相位时钟信号和所述第二相位时钟信号，并且基于所述第一相位时钟信号和所述第二相位时钟信号来分别使所述第二反射镜的所述振荡的所述相位或所述频率中的至少一个与所述第一反射镜的所述振荡的所述相位或所述频率中的至少一个同步。


11.根据权利要求10所述的多反射镜系统，其中所述同步控制器被配置为比较所述第一位置信号与所述第二位置信号以生成第一比较结果，比较所述第一相位时钟信号与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·德鲁梅尔，P·格雷纳，B·基里洛夫，I·马克西默瓦，M·斯兰科沃，H·范利罗普，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE