CN109991732A

CN109991732A - 扫描反射器系统

Info

Publication number: CN109991732A
Application number: CN201811398803.1A
Authority: CN
Inventors: 塔帕尼·拉克索宁; 康斯塔·乌加; 米科·平内宁
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2019-07-09
Anticipated expiration: 2038-11-22
Also published as: DE102018220000B4; CN109991732B; DE102018220000A1; JP2019133133A; JP6753449B2; US10908410B2; US20190162948A1

Abstract

一种设备，包括反射器系统和反馈电路。反射器系统包括支承件；反射器；和弹簧结构，从支承件悬挂反射器，用于反射器在两种正交振荡模式下的扫描运动。每种振荡模式具有以初始带宽在固有谐振频率达到峰值的频率响应。反射器系统包括：第一换能器结构，用于机械致动反射器；以及第二换能器结构，用于生成表示反射器的机械运动的一个或更多个感测信号。反馈电路被配置成从第二换能器结构的换能器接收感测信号并且基于接收的感测信号向第一换能器结构的换能器生成驱动信号。对于每种振荡模式，反馈电路被配置成：将驱动信号的振幅和频率调整到峰值频率处的频移是初始带宽的至少十倍的非线性振动范围；与调制信号的波形成比例地改变驱动信号的振幅。

Description

扫描反射器系统

技术领域

本公开内容涉及扫描反射器系统，并且更特别地涉及使得能够在两种正交振荡模式下进行扫描运动的设备和方法。

背景技术

扫描微机电(MEMS)反射器可以用在诸如光检测与测距传感器(LIDAR)的成像装置中。扫描MEMS反射器可以包括至少一个移动反射器，所述至少一个移动反射器可以将来自激光发射器的光束朝周围环境反射。附加的反射器或透镜可以被包括在移动反射器与环境之间的光路中。返回光束可以由反射出射光束的同一反射器或透镜向内朝光电检测器反射。

扫描MEMS反射器的成像区域(即视场)部分地由移动反射器可以倾斜的程度和移动反射器可以以何种方式倾斜来确定。这在图1中进行说明，图1示出了反射器系统的简化的二维简图。激光发射器11发射光束111。移动反射器12被悬挂在扭力梁上并且可以绕z轴旋转。用实线示出已经旋转至其逆时针极端位置处的反射器12。从该位置反射的光束121也用实线示出。用虚线示出已经旋转至其顺时针极端位置处的反射器12。从该位置反射的光束122也用虚线示出。在该简化简图中，zy平面中的反射器的成像区域将是一条线，该线的长度由两个光束121和122之间的角α来确定。如在图1中可看见的，α的大小由反射器12可以获得的倾斜角θ的范围来确定。对于多向扫描运动，需要更复杂的移动，其涉及以适当地协调且定时的顺序使各个反射器侧面上升和下沉。

可以利用图2中示意性示出的系统来生成多向扫描运动。图2示出了在yz平面中的圆形反射器21。该反射器21通过固定在围绕反射器21的边缘的对称定位的位置处的四个致动器221、222、223及224悬挂在框架22上。每个致动器由电压控制，并且每个致动器可以在该致动器被固定至边缘的点处使反射器边缘向上上升或使反射器边缘向下下沉。

通过适当地协调每个致动器的上升移动和下沉移动，反射器表面可以在任何方向上远离yz平面地倾斜。例如，如果致动器224使其被固定至的边缘上升，而致动器222使其被固定至的边缘下沉，并且221和223二者均使它们被固定至的边缘保持在中间位置，则反射器移动模拟关于y轴的倾斜。如果致动器221上升而223下沉，并且222和224二者均停留在中间位置，则反射器移动模拟关于z轴的倾斜。如果致动器222和221上升而223和224下沉，则反射器移动模拟关于y轴和z轴二者的组合倾斜。

对于多向扫描模式，移动反射器12可以被布置成围绕两个正交旋转轴振荡。两个振荡都可以被同时激励和驱动，并且反射器的最终位置是两种振荡模式的叠加。由此使该反射器在两种正交振荡模式下进行扫描运动。有利地，这些振荡模式被谐振地操作。

如果驱动反射器以谐振频率振荡，则最大倾斜角可以写为

θ＝2QF/(π²Mf_res ²r).

其中，Q是存储在反射器中的能量/每个振动周期的能量损失，M是反射器的质量，r是反射器的半径，f_res是谐振频率，并且F是驱动力。驱动力F可以写为

F＝ηV

其中η是致动器的转换因子并且V是施加的电压。因此，为了实现大的倾斜角θ，系统必须具有大的Q值，或者必须使用非常大的电压来驱动倾斜。使用非常大的驱动电压是不实际的，但是当反射器被真空封装到结构系统元件中时，可以实现约1000-10000量级或者甚至更大的Q值。

当以90度相位差的谐振驱动正交正弦振荡模式时，图1的反射光束121在yz平面中的表面123上产生圆形扫描轨迹。利用固定反射器(图1中未示出)的合适布置，可以进一步反射或折射该反射光束121，使得产生对应于yz平面中的一个圆的一维360°扫描视图。然而，对于图像形成，在许多应用中需要以下扫描图案，该扫描图案在x方向上加宽对应于圆的图像区域以对应于环圈。然而，使用高Q值的要求在这方面产生了一些问题。

无论如何实现，总是存在两个倾斜本征模的频率分裂，并且当Q值高时，谐振中的每一个的带宽非常窄。这意味着在可控地驱动振荡模式时，即使频率的偏移很小，振幅也会发生非常大的变化。如文献US20120320379中所公开的，这些变化可以通过保持每种振荡模式的相位和振幅恒定的单独的反馈回路来控制。然而，每种高质量振荡模式下的小偏差仍然对振幅具有不利影响，因此在窄带宽之外，可适用的驱动电压不能引入可以在适于连续360°扫描轮次产生的二维图像区域的角α内改变倾斜角θ的调制信号。

此外，系统对外部调制信号的响应具有与～exp(-t/T)成比例的指数瞬态项，其中T是系统时间常数。由于

T＝Q/TTfr

因此可以将瞬态项写为～exp(-t/T)＝exp(-πfrt/Q)＝exp(-πΔf t)。这意味着如果镜倾斜角需要快速变化，则大的Q值(窄带宽)会产生问题，因为时间常数很大并且瞬态项慢慢消失。

发明内容

本公开内容的目的是提供一种方法和用于实现该方法的设备，以利用扫描镜系统克服或至少减轻形成加宽图像区域中的上述问题。

本公开内容的目的通过一种设备来实现，该设备，包括反射器系统和反馈电路。反射器系统包括支承件；反射器；以及弹簧结构，该弹簧结构从支承件悬挂反射器，用于反射器在两种正交振荡模式下的扫描运动。每种振荡模式具有以初始带宽在固有谐振频率达到峰值的频率响应。反射器系统包括：第一换能器结构，用于机械致动反射器；以及第二换能器结构，用于生成表示反射器的机械运动的一个或更多个感测信号。反馈电路被配置成从第二换能器结构的换能器接收感测信号并且基于接收的感测信号向第一换能器结构的换能器生成驱动信号。对于每种振荡模式，反馈电路被配置成：将驱动信号的振幅和频率调整到非线性振动范围，在所述非线性振动范围中，峰值频率处的频移是初始带宽的至少十倍；与调制信号的波形成比例地改变驱动信号的振幅。

本公开内容的目的通过一种用于驱动反射器系统的方法来实现，所述反射器系统包括：支承件；反射器；第一换能器结构，用于所述反射器的机械致动；第二换能器结构，用于生成表示所述反射器的机械运动的一个或更多个感测信号；以及弹簧结构，所述弹簧结构从所述支承件悬挂所述反射器，用于所述反射器在两种正交振荡模式下的扫描运动，其中，每种振荡模式具有以初始带宽在固有谐振频率处达到峰值的频率响应；所述方法包括：从所述第二换能器结构的换能器接收感测信号并且基于所接收的感测信号向所述第一换能器结构的换能器生成驱动信号，其特征在于，将所述驱动信号的振幅和频率调整到非线性振动范围，在所述非线性振动范围中，峰值频率处的频移是所述初始带宽的至少十倍；与调制信号的波形成比例地改变所述驱动信号的振幅；将所述调制信号的频率设置成小于所述峰值频率处的频移。

本公开内容基于如下构思：配置反馈电路以在通常避免不利的不稳定性的非线性范围内驱动反射器系统，并且使用其中的频率响应中的特定现象以使得能够进行图像区域加宽调制。

附图说明

在下文中将参照附图通过优选的实施方式来更详细地描述本公开内容，在附图中

图1示出了反射器系统的简化的二维简图；

图2示出了圆形反射器的扫描模式；

图3示出了示例性反射器系统的元件；

图4示出了示例性换能器布置；

图5示出了示例性反馈电路的基本功能元件；

图6利用振幅与频率曲线示出了折叠效应；

图7a至图7c示出了当驱动振幅采取非线性振动范围时频率响应的形状的变化；以及

图8示出了随着驱动振幅增加一个通道的峰值频率的变化；

图9在概念层级示出了振幅调制驱动信号的形式。

具体实施方式

本公开内容的实施方式包括一种设备，该设备包括反射器系统和反馈电路。图3示出了可适用于所公开的设备中的反射器系统的元件。反射器系统包括支承件300、反射器302和弹簧结构304、306、308，弹簧结构304、306、308将反射器悬挂在支承件上，用于反射器在两种正交振荡模式下的扫描运动。

术语支承件300在本文中指的是机械元件，其可以是包括反射器系统的设备的一部分，例如MEMS扫描反射器装置的一部分。可替选地，支承件可以是刚性地固定至设备的单独元件。因此，支承件在此表示提供刚性局部惯性参考的任何元件，反射器系统的其他元件可以固定到该刚性局部惯性参考，或者反射器系统的其他元件可以从该刚性局部惯性参考悬挂。支承件可以但不必须包括包围反射器的框架。在反射器系统的一些实施方式中，支承件是位于下方的支承层，并且通过平面外间隙与反射器和悬挂件的装置层分开。支承件和装置层可以通过一个或更多个突出固定点312、314、316耦接。

术语反射器302在本文中指的是包括返回光的入射波前的反射表面的任何元件。反射定律表明，对于每条入射光线，入射角等于反射角，并且入射方向、法线方向和反射方向是共面的。在微机电反射器系统中，反射器的反射表面可以例如通过涂覆有反射涂层的硅板来实现。反射涂层可以包括例如一个或更多个金属薄膜层，例如铝膜、银膜、金膜或铜膜。可替选地，涂层可以包括具有不同折射率的一个或更多个介质膜的堆叠，其中，膜被布置成使得该堆叠反射光。有利地是，反射表面是平面的。

弹簧结构包括一个或更多个悬挂件304、306、308。悬挂在另一刚性元件上的刚性元件的位置或取向具有至少一个自由度。因此，术语悬挂件304、306、308在本文指的是将反射器302悬挂至支承件300并且在支承件与反射器之间提供至少一个自由度的机械部件。换句话说，当反射器利用悬挂件被附接至支承件时，悬挂件的一部分和由悬挂件承载的反射器可以相对于支承件移动。悬挂件支承反射器的重量，但是在致动期间它也相对于支承件移动或允许反射器相对于支承件移动。悬挂件可以是例如由与反射器板相同的硅基板层形成的硅梁。

反射器系统包括第一换能器结构，用于根据驱动信号机械致动反射器。图3的示例性实施方式示出了将反射器悬挂在支承件上的悬挂件包括压电致动器的布置。术语“致动器”在此处指的是压电部件，该压电部件响应于施加到部件的电压而经历物理变形。当利用周期AC电压信号控制致动器时，致动器可以用于驱动振荡移动。用于扫描MEMS反射器的弯曲压电致动器可以包括硅层，该硅层涂覆有压电层和向压电层传输电压信号的导电层。约50μm厚的硅层是足够薄的，以便在施加有电压时，该硅层与压电材料一起弯曲。弯曲压电致动器包括诸如氮化铝的压电活性层，以便利于致动移动。弯曲压电致动器还可以包括在压电活性层的两侧上的金属电极层，使得致动移动可以由电压信号来控制。例如，电极可以由钼、铝或钛制备而成。

在图3的微机电反射器系统中，每个悬挂件304、306、308从相应的固定点312、314、316固定至支承件。注意，图3的悬挂件配置是示例性的，悬挂件和固定点的数目、形式和位置可以在该范围内变化。固定在本文中指的是机械刚性连接，其中悬挂件的端部被牢固地放置或紧固至固定点。固定点312、314、316还可以提供用于与悬挂件电连接的引线的路线。

如果认为处于非致动状态的反射器的反射表面与虚拟参考平面对准，则悬挂件上的弹性悬挂件和压电致动器使得悬挂件的第二端能够在平面外方向上移位。可以施加这些位移以诱导反射器产生运动，该运动可以表示为围绕两个旋转轴的振荡。在图3中，第一旋转轴326被示为与Y方向对准，并且第二旋转轴328被示为与X方向对准，两者都在与附图的页面对准的虚拟参考平面中。

可以通过向在细长悬挂件304、306、308上延伸的细长压电致动器中的一个或更多个施加周期性AC电压来驱动反射器302的振荡。为此，微机电反射器系统通常包括控制装置，该控制装置被电连接至悬挂件的压电致动器并且被配置成以由设计控制的方式提供操作致动器的致动电压。控制装置可以是要利用图5更详细地公开的反馈电路。

第一振荡模式在此指的是反射器302绕第一旋转轴326的振荡(Y模式振荡)。第二振荡模式在此指的是反射器绕第二旋转轴328的振荡(X模式振荡)。针对圆形扫描轨迹的扫描运动可以通过向悬挂件连续地施加周期性致动信号来实现。当致动时，悬挂件的固定的第一端保持固定到它们各自的固定点，但是悬挂件的第二端同时在平面外方向上移位。通过受控的致动，当反射器的相对侧向下移动时，反射器的一侧被驱动成向上移动，反之亦然。

反射器系统的一般目的是确保实现振荡所需的功耗被优化。最大振幅响应是通过将反射器系统设计成在谐振模式下操作而实现的，即，使得两种振荡模式下的振荡以它们各自的机械谐振频率发生。因此，控制装置被配置成提供控制信号以将反射器302同时驱动成以第一谐振频率F1绕第一旋转轴326的第一旋转振荡以及以第二谐振频率F2绕第二旋转轴328的第二旋转振荡。第一旋转轴326和第二旋转轴是正交的，因此反射器302的结果位置是第一旋转振荡和第二旋转振荡的叠加。当F1等于F2时，实现针对圆形扫描轨迹的扫描运动，也称为摆动模式扫描运动。

当入射在反射器302的反射表面上的光束被反射回来时，反射光束的方向取决于入射时反射器的位置。有利地，第一旋转振荡和第二旋转振荡被布置成：定位反射器，使得反射光束沿着受控扫描图案移动，该受控扫描图案形成反射器系统的图像区域。

对于反射器的受控振荡，反射器系统包括至少一个第二换能器，所述至少一个第二换能器被配置成生成表示反射器的机械运动的感测信号。实现此的一种可能方法是感测悬挂件的实现的位移。为此，除了压电致动器之外，一个或更多个——有利地所有——悬挂件还可以设置有压电检测器元件。术语检测器在此指的是以下压电部件，该压电部件响应于由反射器的振荡运动引起的物理变形而生成电压信号。图4示出了细长压电致动器400和压电检测器元件402分开地电延伸但是在图3的悬挂件306上并排地机械耦接的示例性布置。用于致动和检测压电元件的电压的控制元件的电连接可以通过固定点314引导。其他换能器配置可以自然地在该范围内应用。例如，压电换能器由于其紧凑的尺寸和低驱动电压要求而对于振荡反射器系统应用是有利的。然而，电容致动和感测也可以在该范围内应用。电容感测和检测的实现方式是本领域技术人员公知的，并且本文将不再更详细地描述。

图5示出了可适用于所公开的设备中的示例性反馈电路的基本功能元件。反馈电路被配置成：从第二换能器结构的至少一个换能器接收感测信号，并且基于所接收的感测信号向第一换能器结构的换能器生成驱动信号。图5在不将范围仅限于数字实现方式的情况下示出了用于反射器系统元件的一个通道的示例性数字闭环驱动电路系统。对于本领域技术人员来说清楚的是，所公开的功能可以利用模拟和数字信号控制元件配置的各种组合来实现。在该上下文中一个通道指的是在一对致动反射器的第一换能器结构和在/从同一反射器位置感测反射器的运动的第二换能器结构的反馈操作中应用的反馈电路系统的部分。在该特定示例中，每对换能器可以定位在例如一个悬挂件上，悬挂件的一端耦接至反射器的边缘点，并且另一端耦接至支承件。然后，位于同一悬挂件上的第一换能器结构的换能器(致动器)和第二换能器结构的换能器(检测器)形成用于反馈电路的一个通道。

在操作中，悬挂件随所耦接的反射器的平面外运动弯曲，并且悬挂件上的第二换能器结构的换能器元件生成被传统模拟前端电路系统(未示出)处理成感测信号aS1的模拟信号。利用模数转换器(ADC)50将模拟感测信号aS1数字化，并且将数字化信号dS1馈送到数字低通滤波器(LPF)52，数字低通滤波器(LPF)52被调谐成在谐振频率处将数字化信号dS1的相位偏移约90度。振幅检测器54测量数字化信号dS1的振幅A并且将其馈送到自动增益控制器(AGC)56。AGC将感测到的信号振幅A与可配置的参考水平进行比较，并且将从LPF输出的相移通道信号S2的倍增因子自动调整到正确的水平。如果感测到的信号振幅A太小，则增益增加，反之亦然。图5中的可配置参考水平被示出为具有预定目标振幅T。利用恒定的目标振幅T，实现了使能够实现具有恒定倾斜角的圆形扫描轨迹的正弦驱动信号。

在本发明中，为了实现更大的图像区域，反射器系统在其中峰值频率处的频移是初始带宽的至少十倍的非线性振动范围内驱动。换句话说，将驱动信号的振幅和频率调整到其中峰值频率处的频移是初始带宽的至少十倍的非线性振动范围。如前所述，反射器的每种振荡模式具有以初始带宽在固有谐振频率处达到峰值的谐振响应。为了利用可适用的驱动电压实现更大的倾斜角，初始带宽通常对应于1000或更高的品质因子(Q值)，在许多实际应用中甚至对应于10000或更高的品质因子。例如，在欧洲资助项目MiniFaros的范围内开发的激光测距传感器中的MEMS镜已经应用了10000的Q值，并且真空封装过程中的进一步改进预期能够实现Q因子的增加(Hofmann等人：“Resonant biaxial 7-mm MEMS mirrorfor omnidirectional scanning”，Journal of Micro/Nanolitography,MEMS,and MOEMS，2014年1月至3月/第13卷)。

在谐振子中，恢复力与与从其自然位置x₀起的位移x振幅成比例并且在方向上相反。由于非线性，振动频率可以根据系统的位移而改变。振动频率的这些变化导致能量通过被称为参数耦合的处理从基本振动频率耦合到其他频率。随着驱动振幅的增加，谐振频率从其自然值偏移因子κA²，其中κ是由非谐系数限定的常数，并且A是振荡振幅。在低偏置电压下，机械弹簧常数占主导地位，并且在高驱动电平下，谐振峰值移位到更高或更低的频率。同时，谐振曲线的形状扭曲。扭曲效应被称为折叠效应，并且图6利用正弦驱动摆锤的振幅与频率曲线示出该扭曲效应(瑞士巴塞尔大学Franz-Josef Elmer的摆锤实验室，https://www.elmer.unibas.ch/pendulum/nonres.htm)。可以看出，只要驱动振幅A较小，谐振线就可以由欠阻尼谐振子的结果很好地近似。对于更强的驱动，谐振线“折叠”，最终导致双稳态和滞后。也就是说，非线性振荡器以大振幅或小振幅振荡。在它们之间存在不稳定的周期性解(如虚线所示)。在双稳态区间的末端，这个不稳定的极限循环与其在马鞍节点分叉处的稳定对应物之一一起消失。

传统上，对于使用机械振荡器的微机电系统(MEMS)应用，非线性被认为是缺点，因为它导致较大的位移不稳定性和过大的频率噪声，并且因此降低它们的性能。然而，现在已经检测到，可以使反射器系统作为达芬振荡器操作，在达芬振荡器中可以利用与非线性谐振相关的通常不期望的扭曲来实现具有通常可适用的驱动电压和时间常数的一系列MEMS扫描镜实现的驱动振幅的调制。为了实现这一点，反馈电路需要被配置成在其中峰值频率处的频移是初始带宽的至少十倍的非线性振动范围内驱动反射器。

图7a至图7c示出了当采取从线性振动范围到非线性振动范围的驱动振幅时图3的示例性反射器系统结构的三个通道中的测量频率响应的形状的变化。所有图7a至图7c中的频率范围是1440Hz至1500Hz，并且驱动电压从图7a的30mV增加到图7b的150mV，并且从图7b的150mV增加到图7c的300mV。注意，这些图仅是说明性的，因此不同的通道不是明确可辨别的，并且所示出的振幅值不可直接比较。然而，图7a示出了表示三个通道的急剧上升的、部分非交叠的频率响应的线性操作区域。这些峰值的初始带宽Δf(半峰全宽＝FWHM)为1Hz的数量级。图7b示出了使在线性区域中施加的初始驱动电压成为五倍的影响。可以看出，谐振响应曲线的带宽Δf对应于峰值频率处的频移，并且已经增加到11Hz的数量级。图7c进一步示出了当使初始驱动电压成十倍时谐振响应曲线的带宽Δf增加至34Hz的数量级。鉴于图7b和图7c，所示出的两种驱动方案都处于所检测的操作范围内，并且因此可适用于实现驱动振幅的调制。已经检测到，在所要求保护的范围内，可以使Q值保持足够高以实现反射器的期望倾斜角，但是保持足够低以使反射器系统中的瞬态项能够实现特定受控的调制。

在该特定设置中，可以简单地通过与调制信号的波形成比例地改变驱动信号的振幅来实现期望的调制。在图5的示例性实现方式中，通常将通道信号S2控制到预定的目标振幅水平T。对于期望的调制，反馈电路包括振幅调制信号生成器58，该振幅调制信号生成器58产生频率比通道信号S2的频率低得多的正弦调制信号M。在该示例中，调制信号M被加到预定义目标振幅T，使得AGC将感测到的信号振幅A与求和的目标T+M进行比较，并且将从LPF输出的通道信号S2的倍增因子连续地调整到相应的调制水平。然后，利用数模转换器(DAC)59将相乘后的信号dD1转换为模拟信号aD1。模拟输出电路系统(未示出)将调制的模拟信号馈送到所讨论的通道的第一换能器(致动器)。

然而，已经检测到，需要在控制参数的静态元素和变化元素之间保持限定的平衡。图8示出了以下测量结果，该测量结果示出当驱动振幅增加时一个通道中的峰值频率如何被拉向更高的频率。当在非线性区域中向上扫描驱动频率时，每个谐振曲线将跟随响应曲线的上部分支，直到向下跳跃的峰值频率。因此，对于有效的操作模式，需要将第二信号的频率设置为小于峰值频率处的频移。换句话说，调制信号的频率变化需要与由于非线性操作区域而扩展的带宽的量级一致。这设置了狭窄的操作框架，但是适用于微机电(MEMS)反射器系统的尺寸和功能要求，并且从而为各种扫描MEMS镜应用开辟了重要的可能性。

图9在概念级别示出了作为所提出的反射器系统和反馈电路配置的结果而产生的振幅调制驱动信号的形式。驱动信号和调制信号有利地是正弦信号。驱动信号的频率有利地是调制信号频率的至少十倍。从实际实现方式中测量的信号已经验证了这些结果。

本文所公开的信号处理阶段可以利用数据处理设备来实现，该数据处理设备被配置成根据预定义的基本上编程的处理来对所接收和/或所存储的数据执行系统的操作执行。

尽管本发明的各个方面可以被示出和描述为框图、消息流程图、流程图和逻辑流程图，或者使用一些其他图形表示，但是同样要理解的是，所示出的单元、块、设备、系统元件、过程和方法可以以例如硬件、软件、固件、专用电路或逻辑、计算装置或其一些组合来实现。软件例程或者也可以称为程序产品的软件模块是制品，并且可以存储在任何设备可读数据存储介质中，并且它们可以包括执行预定义任务的程序指令。因此，本公开内容的实施方式还包括计算机可读取的计算机程序产品和使得所公开的设备执行如本文所描述的公开步骤的编码指令。本公开内容的实施方式还包括其上存储有这样的计算机程序产品的计算机可读介质。

对于本领域技术人员而言明显的是，随着技术进步，本发明的基本构思可以以各种方式实现。因此，本发明及其实施方式不限于上述示例，并且它们可以在权利要求的范围内变化。

Claims

1.一种设备，包括反射器系统和反馈电路，其中，

所述反射器系统包括支承件、反射器和弹簧结构，所述弹簧结构从所述支承件悬挂所述反射器，用于所述反射器在两种正交振荡模式下的扫描运动；

每种振荡模式具有以初始带宽在固有谐振频率处达到峰值的频率响应；

所述反射器系统包括：第一换能器结构，用于所述反射器的机械致动；以及第二换能器结构，用于生成表示所述反射器的机械运动的一个或更多个感测信号；

所述反馈电路被配置成：从所述第二换能器结构的换能器接收感测信号并且基于所接收的感测信号向所述第一换能器结构的换能器生成驱动信号，其特征在于，对于所述两种振荡模式中的每一种，所述反馈电路被配置成：

将所述驱动信号的振幅和频率调整到非线性振动范围，在所述非线性振动范围中，峰值频率处的频移是所述初始带宽的至少十倍；

与调制信号的波形成比例地改变所述驱动信号的振幅。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述反馈电路被配置成将所述调制信号的频率设置成小于所述峰值频率处的频移。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述第一换能器结构的换能器在一个位置处致动所述反射器，并且所述第二换能器结构的换能器在同一反射器位置处感测所述反射器的运动。

4.根据权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，从所述支承件悬挂所述反射器的所述弹簧结构包括一个或更多个悬挂件，每个悬挂件的一端耦接至所述反射器的边缘点，并且所述悬挂件的另一端耦接至所述支承件。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一换能器结构的换能器和所述第二换能器结构的换能器位于同一悬挂件上。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，

从所述支承件悬挂所述反射器的所述弹簧结构包括三个或更多个悬挂件；

位于同一悬挂件上的所述第一换能器结构的换能器和所述第二换能器结构的换能器形成用于所述反馈电路的一个反馈通道。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述第一换能器结构的换能器和所述第二换能器结构的换能器是压电换能器。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述驱动信号的频率是所述调制信号的频率的至少十倍。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述驱动信号和所述调制信号是正弦信号。

10.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，

所述反馈电路包括自动增益控制器元件和振幅调制信号生成器元件；

所述自动增益控制器元件被配置成将所述驱动信号的增益调整到目标水平；

所述自动增益控制器的所述目标水平包括固定部分和变化部分，所述变化部分与所述调制信号的波形成比例地改变。

11.一种用于驱动反射器系统的方法，所述反射器系统包括：支承件；反射器；第一换能器结构，用于所述反射器的机械致动；第二换能器结构，用于生成表示所述反射器的机械运动的一个或更多个感测信号；以及弹簧结构，所述弹簧结构从所述支承件悬挂所述反射器，用于所述反射器在两种正交振荡模式下的扫描运动，其中，每种振荡模式具有以初始带宽在固有谐振频率处达到峰值的频率响应；所述方法包括：

从所述第二换能器结构的换能器接收感测信号并且基于所接收的感测信号向所述第一换能器结构的换能器生成驱动信号，其特征在于，

与调制信号的波形成比例地改变所述驱动信号的振幅；

将所述调制信号的频率设置成小于所述峰值频率处的频移。

12.一种计算机程序产品，包括使得根据权利要求1所述的设备执行根据权利要求11所述的方法的步骤的指令。

13.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质上存储有根据权利要求12所述的计算机程序产品。