CN115202034A - 用于驱动mems反射镜的驱动信号参数变化 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及用于驱动MEMS反射镜的驱动信号参数变化。一种利萨茹扫描方法包括根据第一驱动信号以第一谐振频率围绕第一旋转轴驱动第一振荡器结构，并且根据不同于第一谐振频率的第二驱动信号以第二谐振频率围绕第二旋转轴驱动第二振荡器结构。第一驱动信号具有第一低电平、第一高电平和第一占空比，其组合产生第一谐振频率，而第二驱动信号具有第二低电平、第二高电平和第二占空比，其组合产生第二谐振频率。第二低电平、第二高电平和第二占空比中的至少一项分别不同于第一低电平、第一高电平和第一占空比。

Description

用于驱动MEMS反射镜的驱动信号参数变化

技术领域

本公开涉及用于驱动MEMS反射镜的驱动信号参数变化。

背景技术

利萨茹(Lissajous)扫描是一种在显示应用、光扫描应用和光转向应用中实现的扫描，仅举几例。例如，利萨茹扫描可以用于显示器、光检测和测距(LIDAR)以及汽车前灯，其中光束由扫描系统根据利萨茹图案进行转向。

利萨茹扫描通常使用两个谐振扫描轴来进行，每个谐振扫描轴以恒定扫描频率驱动，其间具有定义的频率比/差，该频率比/差形成特定利萨茹图案和帧速率。例如，可以在两个正交扫描轴上驱动两个谐振微机电系统(MEMS)反射镜，其中一个反射镜围绕轴中的一个轴被驱动，另一反射镜围绕另一轴被驱动。

谐振MEMS扫描反射镜以高扫描频率提供高质量扫描，从而在诸如汽车LIDAR和医学成像等各种应用中受到更多关注。非线性谐振MEMS反射镜的硬化结构(也称为硬化或Duffing振荡器)具有正相位作为稳定解决方案并且具有宽范围的高振荡幅度。这允许通过设置操作频率来选择多种振荡条件而不需要过度衰减振荡幅度。

相比之下，没有高阶刚度或具有相对较小高阶刚度的线性谐振反射镜不允许操作点的范围如此广泛。相反，它们仅在特定谐振频率下具有非常尖锐的谐振行为。这阻止了使用相同MEMS反射镜进行利萨茹扫描的可能性，因为相同MEMS反射镜将具有相同特定谐振频率并且不允许扫描轴之间的所需要的频率比/差来生成利萨茹扫描图案。因此，为了使用两个线性谐振MEMS反射镜执行利萨茹扫描，两个反射镜必须以不同方式设计和/或使用不同工艺制造，以便实现一定的频率差。需要在不同制造工艺下制造两个不同反射镜，这使得利萨茹系统的整体制造更加复杂和昂贵。这些困难也出现在具有线性谐振MEMS反射镜的一般反射镜同步控制中，诸如用于增加扫描系统的有效孔径大小的相同扫描运动或如螺旋扫描等幅度调制同步

因此，可能需要一种改进的系统和方法，该系统和方法能够使用相同或不同反射镜执行反射镜同步，诸如利萨茹扫描，以提供更大的灵活性并且降低制造成本。

发明内容

实施例提供了一种利萨茹扫描系统，该利萨茹扫描系统包括：被配置为围绕第一旋转轴振荡的第一振荡器结构；被配置为围绕第二旋转轴振荡的第二振荡器结构；被配置为生成第一驱动信号以便以第一谐振频率围绕第一旋转轴驱动第一振荡器结构的第一驱动电路，其中第一驱动信号是具有第一低信号电平、第一高信号电平、第一占空比、和在第一振荡器结构的运动与第一驱动信号之间的第一参考相位的波形，其组合产生第一谐振频率；被配置为生成第二驱动信号以便以不同于第一谐振频率的第二谐振频率围绕第二旋转轴驱动第二振荡器结构的第二驱动电路，其中第二驱动信号是具有第二低信号电平、第二高信号电平、第二占空比、和第二振荡器结构的运动与第二驱动信号之间的第二参考相位的波形，其组合产生第二谐振频率，其中第二低信号电平、第二高信号电平、第二占空比和第二参考相位中的至少一项分别不同于第一低信号电平、第一高信号电平、第一占空比和第一参考相位；以及至少一个控制器，该至少一个控制器被配置为控制第一低信号电平、第一高信号电平、第一占空比、第一参考相位、第二低信号电平、第二高信号电平、第二占空比和第二参考相位以维持在第一振荡器结构与第二振荡器结构之间的同步，包括维持第一谐振频率与第二谐振频率之间的第一目标频率差和两个振荡器结构之间的目标相位差轨迹，例如，由第一谐振频率与第二谐振频率之间的恒定的第一目标频率差引起的随时间的线性相位参考变化。

实施例还提供了一种利萨茹扫描的反射镜同步控制方法，该方法包括：根据第一驱动信号以第一谐振频率围绕第一旋转轴驱动第一振荡器结构，其中第一驱动信号是具有第一低信号电平、第一高信号电平和第一占空比的波形，其组合产生具有第一目标参考相位的第一谐振频率；根据不同于第一谐振频率的第二驱动信号以第二谐振频率围绕第二旋转轴驱动第二振荡器结构，其中第二驱动信号是具有第二低信号电平、第二高信号电平和第二占空比的波形，其组合产生具有第二目标参考相位的第二谐振频率，其中第二低信号电平、第二高信号电平和第二占空比中的至少一项分别不同于第一低信号电平、第一高信号电平和第一占空比；以及控制第一低信号电平、第一高信号电平、第一占空比、第二低信号电平、第二高信号电平和第二占空比以维持第一谐振频率与第二谐振频率之间的第一目标频率差或维持第一振荡器结构与第二振荡器结构之间的目标相位差轨迹。

实施例还提供了一种扫描系统，该扫描系统包括：被配置为围绕第一旋转轴振荡的第一振荡器结构；被配置为围绕第二旋转轴振荡的第二振荡器结构；被配置为生成第一驱动信号以便以第一谐振频率围绕第一旋转轴驱动第一振荡器结构的第一驱动电路，其中第一驱动信号是具有第一低信号电平、第一高信号电平和第一占空比的波形，第一低信号电平、第一高信号电平和第一占空比的组合产生第一谐振频率和第一振荡器结构的第一相位；被配置为生成第二驱动信号以便以不同于第一谐振频率的第二谐振频率围绕第二旋转轴驱动第二振荡器结构的第二驱动电路，其中第二驱动信号是具有第二低信号电平、第二高信号电平和第二占空比的波形，第二低信号电平、第二高信号电平和第二占空比的组合产生第二谐振频率和第二振荡器结构的第二相位，其中第二低信号电平、第二高信号电平和第二占空比中的至少一项分别不同于第一低信号电平、第一高信号电平和第一占空比；以及被配置为调节第一低信号电平、第一高信号电平、第一占空比、第二低信号电平、第二高信号电平和第二占空比以同步第一振荡器结构和第二振荡器结构使得第一相位与第二相位之间的差跟踪第一振荡器结构与第二振荡器结构之间的目标相位差轨迹的至少一个控制器。

附图说明

本文中参考附图描述实施例。

图1A是根据一个或多个实施例的利萨茹扫描系统的示意性框图；

图1B示出了根据一个或多个实施例的非线性谐振器的响应曲线；

图1C示出了其中分别基于两个MEMS反射镜的反射镜频率变化fx和fy来生成单个帧的利萨茹扫描图案的视场的示例；

图2A至图2D是根据一个或多个实施例的具有不同LV电平偏移，同时维持参数振荡的相同转矩的驱动信号的波形图；

图2E示出了根据图2A至图2D所示的驱动信号被施加有驱动信号的线性谐振反射镜的频率响应曲线；

图3A示出了根据一个或多个实施例的施加有具有不同占空比的驱动信号的线性谐振反射镜的频率响应曲线；

图3B示出了根据图3A所示的占空比的静止点的幅度相位图；

图4是根据一个或多个实施例的PLL控制电路的示意性框图；

图5A和图5B是根据一个或多个实施例的两种类型的驱动电路的示意性框图；以及

图6示出了根据一个或多个实施例的反射镜偏转幅度θx和θy、由主MEMS反射镜生成并且发射给从MEMS反射镜的同步信号hfr和

以及相位差轨迹Phaxy的信号波形。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述各种实施例。应当注意，这些实施例仅用于说明目的并且不应当被解释为限制。例如，虽然实施例可以被描述为包括多个特征或元素，但这不应当被解释为指示所有这些特征或元素对于实现实施例是必需的。相反，在其他实施例中，一些特征或元素可以被省略，或者可以替换为替代的特征或元素。此外，除了明确示出和描述的特征或元素之外，还可以提供另外的特征或元素，例如传感器设备的常规组件。

不同实施例的特征可以组合以形成另外的实施例，除非另有特别说明。关于实施例中的一个描述的变化或修改也可以适用于其他实施例。在一些情况下，众所周知的结构和设备以框图形式而不是详细示出以避免混淆实施例。

此外，在以下描述中，等效或相似的元素或具有等效或相似功能的元素用等效或相似的附图标记表示。由于相同或功能等效的元素在图中被赋予相同的附图标记，因此可以省略对具有相同附图标记的元素的重复描述。因此，为具有相同或相似附图标记的元素而提供的描述是可相互交换的。

除非另有说明，否则图中所示或本文所述的元件之间的连接或耦合可以是基于有线的连接或无线连接。此外，这样的连接或耦合可以是没有附加中间元件的直接连接或耦合，也可以是具有一个或多个附加中间元件的间接连接或耦合，只要本质上维持该连接或耦合的通用目的，例如发射某种信号或者发射某种信息。

在本公开中，包括诸如“第一”、“第二”等序数的表达可以修饰各种元素。然而，这些元素不受上述表述的限制。例如，上述表述不限制元素的顺序和/或重要性。上述表述仅用于将一个元素与其他元素区分开的目的。例如，第一框和第二框表示不同框，尽管它们都是框。再例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元素可以称为第二元素，并且类似地，第二元素也可以称为第一元素。

实施例涉及光发射器和光发射器系统，该光发射器和光发射器系统被配置为根据扫描图案并且更具体地根据两个或更多个MEMS反射镜的同步扫描图案(诸如利萨茹扫描、螺旋扫描和通过同步的多个反射镜的扩大孔径)来发射光束或脉冲。为简单起见，从现在开始的描述集中在利萨茹扫描上，因为它是一个定义明确的扫描系统，该系统具有恒定频率差，即，线性相位轨迹，但也可以通过相位调制扩展到一般情况。

光束包括可见光、红外(IR)光或其他类型的照射信号。在一些应用中，透射光可能被对象反向散射回系统，在该系统中反向散射光被传感器检测到。传感器可以将所接收的反向散射光转换成电信号，例如电流信号或电压信号，该电信号可以被该系统进一步处理以生成对象数据和/或图像。

例如，在光检测和测距(LIDAR)系统中，光源将光脉冲发射给视场中，并且光通过反向散射从一个或多个对象反射。特别地，LIDAR是一种直接飞行时间(TOF)系统，其中光脉冲(例如，红外光的激光束)被发射到视场中，并且像素阵列检测和测量反射光束。例如，光电检测器阵列接收来自被光照射的对象的反射。每个光脉冲跨像素阵列的多个像素的返回时间差然后可以用于制作环境的数字3D表示或生成其他传感器数据。利萨茹扫描也可以用于其他应用，诸如用于在其上渲染图像的电子显示器和用于转向灯的汽车前灯。

利萨茹扫描(例如，根据采用两个扫描轴的利萨茹扫描图案)可以以连续扫描方式照射场景。通过在不同扫描方向上发射连续光脉冲，可以扫描被称为视场的区域，并且可以检测和成像该区域内的对象。因此，视场表示具有投影中心的扫描平面。当在两个谐振扫描轴上驱动一个或两个反射镜时，可以实现利萨茹扫描，例如，二维(2D)MEMS反射镜，其中围绕每个轴的振荡以不同谐振频率(即，扫描频率)被驱动。两个谐振频率是恒定的，其间具有定义的频率比/差，该频率比/差形成特定利萨茹图案和帧速率。

图1A是根据一个或多个实施例的利萨茹扫描系统100的示意性框图。特别地，利萨茹扫描系统100包括用于根据利萨茹扫描图案转向或以其他方式偏转光束(脉冲)的两个一维(1D)MEMS反射镜12x和12y。MEMS反射镜12x和12y是集成在半导体芯片(未示出)上的机械移动反射镜(即，MEMS微反射镜)。它们可以被设计为线性或非线性谐振MEMS反射镜。根据本文中描述的实施例的MEMS反射镜被配置为经由围绕单个谐振扫描轴的旋转而振荡(即，1DMEMS反射镜)。

对于利萨茹扫描，使用两个1D MEMS反射镜，该两个1D MEMS反射镜的扫描轴彼此正交。MEMS反射镜在扫描轴上的振荡可以在两个预定极值偏转角(例如，+/-15度)或倾斜角之间进行。利萨茹扫描仪被配置为控制光束在两个维度上的转向(例如，在水平x方向和垂直y方向)。

在图1A所示的示例中，两个1D MEMS反射镜12x和12y用于在两个维度上转向光束。MEMS反射镜12x包括使得MEMS反射镜12x能够在x方向上转向光的第一谐振扫描轴13x，而MEMS反射镜12y包括使得MEMS反射镜12y能够在y方向上转向光的第二谐振扫描轴13y。两个MEMS反射镜12x和12y沿着光束的发射路径依次布置，使得MEMS反射镜中的一个MEMS反射镜(例如，MEMS反射镜12x)首先接收光束并且在第一维度上将其转向，并且第二MEMS反射镜(例如，MEMS反射镜12y)接收来自第一MEMS反射镜的光束并且在第二维度上将其转向。结果，两个MEMS反射镜12x和12y一起操作以在两个维度上转向由照射单元10生成的光束。以这种方式，两个MEMS反射镜12x和12y可以在视场中的期望2D坐标(例如，x-y坐标)处转向光束。多个光束可以由两个MEMS反射镜12x和12y在利萨茹图案的不同2D坐标处转向。

每个MEMS反射镜12x和12y是谐振器(即，谐振MEMS反射镜)，该谐振器被配置为以谐振频率围绕其每个扫描轴“左右”振荡，使得从MEMS反射镜反射的光在相应扫描轴的扫描方向上前后振荡。针对每个扫描轴13x和13y使用具有频率差的不同谐振频率来定义利萨茹图案。

利萨茹扫描系统100包括照射单元10(即，光发射器)，照射单元10包括被配置为沿着发射路径朝向(多个)MEMS反射镜发射光束(脉冲)的至少一个光源(例如，至少一个激光二极管或发光二极管)。照射单元10可以根据从系统控制器23接收的触发信号依次发射多个光脉冲。

利萨茹扫描系统100还包括被配置为控制扫描系统的组件的系统控制器23。在诸如LIDAR的某些应用中，系统控制器23还可以被配置为从光传感器(未示出)接收原始数据并且对其执行处理(例如，经由数字信号处理)，以生成对象数据(例如，点云数据)。因此，系统控制器23包括用于处理数据的信号处理链的至少一个处理器和/或处理器电路装置(例如，比较器、时间数字转换器(TDC)、模数转换器(ADC)和数字信号处理器(DSP))、以及控制电路装置，诸如微控制器，该控制电路装置被配置为生成用于控制照射单元10以及MEMS反射镜12x和12y的控制信号。

系统控制器23被配置为生成用于触发照射单元10以生成光脉冲的触发信号。因此，系统控制器23经由触发信号控制从照射单元10发射的定时光脉冲。系统控制器23还被配置为针对每个MEMS反射镜12x、12y(即，为每个扫描轴)设置驱动频率，并且能够同步围绕两个扫描轴13x和13y的振荡。驱动频率根据期望扫描(谐振)频率来设置，使得反射镜在利萨茹扫描操作期间以谐振方式被驱动。驱动MEMS反射镜的该扫描频率可以称为操作频率。谐振频率取决于MEMS反射镜的操作点(例如，目标最大偏转角)。系统控制器23可以通过设置驱动信号参数并且将驱动信号参数发射给对应MEMS驱动器(例如，在一个或多个控制信号中)来设置驱动频率。

利萨茹扫描系统100包括用于围绕第一扫描轴13x驱动MEMS反射镜12x的MEMS驱动器25x和用于围绕第二扫描轴13y驱动MEMS反射镜12y的MEMS驱动器25y。每个MEMS驱动器25x、25y致动并且感测反射镜围绕其相应扫描轴的旋转位置，并且将反射镜的位置信息(例如，围绕旋转轴的倾斜角或旋转度数)提供给系统控制器23。基于该位置信息，照射单元10的激光源可以由系统控制器23触发。因此，MEMS反射镜的位置感测的更高准确度导致对扫描系统的其他组件的更准确和精确的控制。

驱动电压(即，致动或驱动信号)由MEMS驱动器施加到与其对应扫描轴相对应的MEMS反射镜的致动器结构，以围绕该扫描轴驱动MEMS反射镜的振荡。致动器结构可以包括由叉指镜梳和框梳制成的叉指电极，驱动电压(即，致动或驱动信号)由MEMS驱动器施加到该叉指电极。框梳指和镜梳指形成电容器的电极。施加到致动器结构的驱动电压在例如叉指的镜梳与框梳之间产生驱动力，这在镜体上产生围绕旋转轴的转矩。驱动电压可以在两个或更多个电压值之间对调(switch)或切换(toggle)，包括低电压(LV)电平和高电压(HV)，从而产生振荡驱动力。振荡驱动力引起反射镜在其旋转轴上在两个极值之间来回振荡。考虑到一般的任意电压输入波形，LV电平的偏移也可以称为直流(DC)电平的偏移，因为在静电致动的情况下，DC电平是绝对输入波形的平均值|V_I|和通过静电硬化来定义频移的主要参数。为简单起见，仅以LV电平和HV电平这两个电平的矩形波形为例进行讨论。

当反射镜振荡时，指状电极之间的电容或电荷会根据反射镜的旋转位置而变化。MEMS驱动器25x和25y被配置为经由例如四象限梳状驱动位移电流来测量叉指电极之间的电容或电荷，并且由此确定其MEMS反射镜12x或12y的旋转位置或角位置。更具体地，位移电流是相应电容乘以电压的时间导数，即，测量导数而不是电容或电荷。通过监测位移电流，MEMS驱动器可以检测过零事件和其他非零角度事件及其定时，并且可以在任何给定时刻确定MEMS反射镜的偏转或倾斜角。MEMS驱动器还可以使用所测量的位移电流来确定反射镜频率，并且将该信息记录在MEMS驱动器或系统控制器23处的存储器中。

MEMS反射镜的位置的感测基于检测器来执行，该检测器被配置为通过位移电流或位移电荷(即，积分电流)来测量电容。电容或电荷感测可以通过测量导出量(诸如位移电流)来间接执行。例如，随着MEMS反射镜移动，指状结构的几何形状发生变化，从而导致电容器的几何形状发生变化。随着电容器的几何形状的变化，电容器的电容也会发生变化。因此，特定电容直接对应于MEMS反射镜的特定偏转位置(例如，倾斜角)。通过感测指状结构的电容，MEMS驱动器可以监测和跟踪反射镜的振荡，并且确定MEMS反射镜的特定位置，包括过零。

测量电容的一种方式是测量流过指状电极结构的电流，将所测量的电流转换成电压，然后进一步将电压与电容和/或旋转角θ相关联。然而，可以使用任何测量电容的方法。

如下文将进一步详细描述的，可以选择驱动信号的一个或多个参数来设置MEMS反射镜的操作频率，包括LV电平(即，最小绝对电压值)、HV电平(即，峰值电压幅度)、占空比和定时，其中定时对应于MEMS反射镜的反射镜运动与其驱动信号之间的参考相位。

通过调节HV电平和LV电平，可以为不同操作频率的参数振荡实现相同转矩水平。特别地，注入到振荡器的最大总能量由平方电压差HV^2-LV^2定义。因此，如果为谐振的预选频移选择LV电平，则可以选择对应HV电平以维持反射镜的最大幅度。如果LV电平增加，则未调节的HV电平通过维持能量而导致较小ΔV(即，HV-LV)，HV电平平方和LV电平平方之间的差值会导致不同相位条件并且甚至反射镜下落，因为所注入的能量不足以获取目标反射镜幅度。当仅增加HV电平时，则潜在的最大偏转角增加，这可能会因反射镜运动与输入电压V_I的波形之间的短时间相位失配而导致反射镜损坏。因此，如果LV电平从为预选转矩而设置的先前LV值增加，则HV电平也需要从先前HV值增加，但它们之间的电压差减小以实现相同的最大能量注入。如果LV电平从所设置的先前LV值降低，则HV电平也从先前HV值降低，但它们之间的电压差增加以实现相同的最大能量注入。当然，通过在控制每个反射镜的过程中进一步调节LV电平和HV电平，可以实现不同水平的最大注入能量。还注意，不同量的转矩可以同时施加到MEMS反射镜12x和12y。

通过调节这些驱动信号参数中的一个或多个，可以调节MEMS反射镜的操作频率。特别地，MEMS反射镜的主干曲线通过调节驱动信号参数在频率上向上或向下偏移。通过为两个MEMS反射镜12x和12y选择不同的一组驱动信号参数(其中至少一个参数不同)，可以实现两个不同操作频率，这两个不同操作频率之间具有定义的频率比/差，该频率比/差用于生成利萨茹扫描图案。

一旦选择了驱动信号参数，驱动电压就可以维持为恒定驱动电压，这表示LV和HV电平在MEMS反射镜的操作期间保持其电压相同。替代地，可以分阶段或在扫描操作中调节驱动信号参数，直到MEMS反射镜移动到其操作频率。例如，启动期间MEMS反射镜的启动频率可以设置为不同于操作频率(例如，使用为0V的LV电平)。图1B示出了根据一个或多个实施例的非线性谐振器的响应曲线。启动频率可以从启动频率范围中选择，并且操作频率可以从与启动频率范围不同的操作频率范围中选择。启动频率范围可以与操作频率范围部分交叠，其中启动频率范围具有较低最小值并且操作频率范围具有较高最大值。也有可能启动频率范围与操作频率范围不交叠，其中启动频率范围低于操作频率范围，反之亦然。操作(谐振)频率取决于操作点(例如，目标最大偏转角)。因此，启动频率可以被选择为大于或小于操作频率，因此驱动信号参数可以从MEMS反射镜的启动阶段到操作阶段被调节。类似的原理可以扩展到线性谐振器，尽管相应频率范围较小。

因此，第一组驱动信号参数可以用于启动MEMS反射镜，并且第二组驱动信号参数可以用于将MEMS反射镜从启动频率向上或向下偏移到操作频率，其中在这两组驱动信号参数之间有至少一个驱动信号参数不同，导致驱动频率不同。例如，在其中在MEMS反射镜启动期间使用低LV电平的情况下，可以使用可变LV电平，并且可以连续或以一个或多个离散步长增加LV电平以使MEMS反射镜的频率从启动频率扫描到操作频率。此外，低占空比可以一起用于接近自然镜频(即，操作频率范围)的反射镜启动。以这种方式，通过在操作期间(例如，在MEMS反射镜的移动期间)调节一个或多个驱动信号参数，每个MEMS反射镜12x和12y的反射镜频率可随时间变化。

在其他实施例中，可以使用电磁致动器来围绕对应扫描轴驱动MEMS反射镜。对于电磁致动器，可以使用驱动电流(即，致动或驱动信号)来生成振荡驱动力。驱动电流可以以与上述类似的方式在两个电流电平之间切换。因此，应当理解，驱动/驱动电压和驱动/驱动电流在本文中可以互换使用以指示致动信号或驱动信号，并且这两者通常可以称为驱动力。

因此，一种发射技术包括将光束从一个或两个透射镜发射给视场中，该透射镜使用两个谐振扫描轴根据利萨茹扫描图案进行发射。透射镜围绕每个扫描轴在谐振中连续振荡，使得光束被投射到视场中，随着(多个)透射镜改变透射方向，该光束移动穿过视场。此外，由系统控制器23为两个MEMS反射镜12x和12y设置不同驱动信号参数，以根据在MEMS反射镜12x和12y之间建立的频率比/差来生成利萨茹扫描图案。

鉴于MEMS反射镜12x和12y的操作频率偏移，现在将讨论用于设置驱动信号参数的附加细节。系统控制器23可以包括存储并且能够加载校准数据以调节MEMS反射镜12x和12y的操作频率的存储器，包括LV电平、HV电平、差电平ΔV、占空比和转矩设置，该操作频率可以用于针对每个MEMS反射镜的特定操作点(例如，最大偏转角)。例如，可以针对不同操作点存储不同组的这些参数，诸如不同操作(谐振)频率，每个频率对应于不同最大偏转角。

DC电平(也就是LV电平)为MEMS反射镜增加了静电刚度，并且在更宽的范围内极大地改变了MEMS反射镜的操作频率。LV电平的上移会增加操作频率，反之亦然。随着峰值接近最大值点，频移变得更小。MEMS反射镜的相位响应不会因LV电平的变化而变化，只要最大注入能量与调节后的HV电平匹配。

通过固定LV电平，HV电平引起MEMS反射镜的最大偏转角发生变化，HV电平增加导致最大偏转(倾斜)角增加，HV电平减小导致最大偏转角减小。由于最大偏转角增加和响应曲线弯曲，导致操作频率向右小幅偏移。相反，最大偏转角减小会导致操作频率向左小幅偏移。然而，HV输入电压较高的最大偏转角峰值会通过导致应力或放电超过MEMS反射镜的限制而破坏MEMS反射镜。因此，可以使用锁相环(PLL)来防止这种情况发生。

由于注入能量的变化，调节占空比也会使操作频率偏移，而变化范围远小于通过调节LV电平和/或HV电平而影响的变化范围。占空比上移会增加操作频率，反之亦然。但是，改变驱动信号的占空比会引起相位响应的差异，并且操作相位响应发生变化，需要对其进行补偿。对于具有相位和幅度的目标频率设定点，此处经由PLL控制电路对每个反射镜进行相位控制，并且幅度控制的PLL的附加特征还允许通过测量来自从反射镜中提取的电流波形的幅度信息来控制所有参数。在下文中，PLL是指幅度控制的PLL，但不限于此。

由于操作频率调节的范围不同，LV电平可以用作操作频率调节的低音单元(woofer)(即，致动较大但分辨率较粗)，并且占空比和/或HV电平可以用作操作频率调节的高音单元(tweeter)(即，致动较小但分辨率较细)。因此，两个MEMS反射镜12x和12y的操作频率可以通过配置驱动信号参数根据频率比/差(即，根据期望的利萨茹扫描图案和帧速率)来不同地设置。这种在两个利萨茹MEMS反射镜之间设置操作频率的技术可以应用于相同的MEMS反射镜以及不同的MEMS反射镜，以实现期望的精确的利萨茹扫描图案。

此外，在利萨茹扫描周期(即，中间帧)期间，可以由系统控制器23为MEMS反射镜12x和12y中的一者或两者偏移驱动信号参数，以改变利萨茹扫描图案的密度以专注于视场中的感兴趣区域(RoI)。例如，通过相位调制的特殊设计，可以在视场上移动RoI，同时保持帧速率不变。图1C示出了视场101的示例，其中分别基于两个MEMS反射镜12x和12y的反射镜频率变化fx和fy来生成单个帧的利萨茹扫描图案。利萨茹扫描图案101在RoI中包括较高图案密度区域。针对每一帧重复利萨茹扫描图案。然而，RoI可以基于视场中的焦点区域逐帧偏移。例如，焦点区域可以基于对象检测而改变。

因此，根据所公开的频移技术，通过调节MEMS反射镜12x、12y的一个或两个操作频率，可以在相同扫描周期或帧期间产生扫描(图案)密度较低和扫描(图案)密度较高的区域。以这种方式，通过在操作期间(例如，在MEMS反射镜的移动期间)调节一个或多个驱动信号参数，可以随时间调制一个或两个反射镜的反射镜频率。

图2A至图2D是根据一个或多个实施例的具有不同LV电平偏移同时维持参数振荡的相同转矩的驱动信号的波形图。每个驱动信号具有50％的占空比。在图2A中，LV电平设置为0V，HV电平设置为90V(ΔV＝90V)。在图2B中，LV电平设置为63.64V，HV电平设置为110.23V(ΔV＝46.59V)。在图2C中，LV电平设置为90V，HV电平设置为127.28V(ΔV＝37.28V)。在图2D中，LV电平设置为110.23V，HV电平设置为142.31V(ΔV＝32.08V)。因此，HV电平和电压差ΔV被调节以实现相同的最大注入能量。换言之，电压差ΔV随着LV电平的增加而变小，以便将相同有效能量注入到MEMS反射镜中。

图2A-图2D所示的驱动信号是在给定时段内在两个离散信号电平之间切换的两电平波形。然而，还可以理解，对于给定时段，也可以使用具有三个或更多个离散信号周期的多电平波形。LV电平可以在任意电压输入波形的情况下定义。当考虑多电平波形的驱动信号参数集时，可以调节一个或多个离散信号电平以产生具有不同对应驱动频率的不同组。

图2E示出了根据图2A-图2D所示的驱动信号被施加有驱动信号的线性谐振反射镜的频率响应曲线。每个响应曲线包括在尖锐谐振峰值处相遇的左响应曲线和右响应曲线。以度为单位的幅度是指MEMS反射镜围绕其扫描轴的偏转(即，倾斜)幅度。最大偏转幅度通常随着HV电平的增加而增加，而LV电平是固定的。线性振荡器具有直线主干曲线，因为其固有频率与幅度无关。因此，线性谐振反射镜的主干曲线是一条垂直的直线。注意，非线性振荡器的频率通常随其幅度而变化，这表示它们的主干曲线不是直的，而是弯曲的。如图所示，随着LV电平的增加，每个响应曲线的谐振峰值的操作频率向右偏移(即，操作频率增加)。在这个示例中，操作频率被示出为从根据图2A中设置的参数的大约1.002的归一化频率偏移到根据图2D中设置的参数的大约为1.010的归一化频率。这对应于2kHz谐振频率的15Hz偏移。

图3A示出了根据一个或多个实施例的施加有具有不同占空比的驱动信号的线性谐振反射镜的频率响应曲线。特别地，LV电平、HV电平和电压差ΔV根据图2A所示的示例设置，并且占空比被调节为20％、40％、50％和70％。在这个示例中，操作频率从占空比为20％时的约1.001偏移到占空比为70％时的约1.002，这对应于2kHz谐振频率的2Hz偏移。

图3B示出了根据图3A所示的占空比的静止点的幅度相位图。最大偏转幅度[度]和相位条件(相位2β[度])根据占空比的变化而变化。LV电平、HV电平和电压差ΔV根据图2A所示的示例设置。

由于静电刚度，基于对驱动信号的占空比的调节，操作频率被精细地偏移到高频。此外，由于占空比的变化，最大偏转幅度和相位条件也会发生变化。由于更多的能量被注入到MEMS反射镜中，最大偏转幅度随着占空比的增加而增加。

这些操作条件数据——LV电平、幅度HV电平和占空比——可以在工厂校准或先前操作期间测量并且保存以用于下一次操作。在其间驱动信号参数被调节以将反射镜频率从启动频率偏移到操作频率的启动过程也可以被存储为预配置算法，该算法也可以基于在MEMS反射镜的先前操作期间进行的测量来调节。特别地，可以针对每个MEMS反射镜12x和12y的不同操作点存储不同驱动信号参数集，使得可以由系统控制器23选择驱动信号参数集以用于MEMS反射镜的操作并且在操作期间进一步切换(例如，以动态地改变感兴趣区域的利萨茹扫描图案)。以这种方式，可以随时间调制反射镜频率。也可以由系统控制器23检测操作点的电涌变化，系统控制器23可以检测电涌变化作为设备损坏或故障的指示符。

图4是根据一个或多个实施例的PLL控制电路200的示意性框图。特别地，PLL控制电路200针对用于控制MEMS反射镜12x或12y中的一个的控制结构。为另一MEMS反射镜也提供了类似的控制结构。因此，为利萨茹扫描系统100提供了两个PLL控制电路200，其中每个PLL控制电路200包括本地PLL控制器24。

PLL控制电路200包括布置在控制回路中的反射镜相位、偏转角幅度检测器27、本地PLL控制器24(即，同步控制器)、波形发生器26(例如，具有HV驱动器的数字控制器振荡器(DCO))以及MEMS反射镜12x或12y。PLL控制器24设置在系统控制器23内，而波形发生器26和检测器27设置在MEMS驱动器25x或25y中的一个MEMS驱动器中。

PLL控制器24经由一个或多个控制信号将各种驱动信号参数发射给波形发生器26，驱动信号参数包括LV电平、HV电平、占空比和相位定时。PLL控制器24还执行镜像同步、相位校正和偏转幅度校正。LV电平由PLL控制器24使用以执行MEMS反射镜12x或12y的粗略频率控制，而HV电平和占空比由PLL控制器24使用以执行MEMS反射镜12x或12y的精细频率控制。

波形发生器26生成驱动信号V_I作为驱动MEMS反射镜12x或12y的反射镜频率的电压输入波形。驱动信号V_I的波形根据从锁相环控制器24接收的所选择的驱动信号参数来生成。

检测器27包括用于在扫描操作期间检测MEMS反射镜12x或12y的反射镜相位和偏转角的电路装置。反射镜相位和偏转角可以被连续测量并且作为反馈信息提供给PLL控制器24。检测器27还可以包括确定最大偏转幅度并且也提供该信息的处理器。偏转角检测可以由检测器27使用以检测MEMS反射镜12x或12y的过零，即，偏转角与零度幅度何时相交。在0度时，MEMS反射镜被认为是平坦的并且对应于MEMS反射镜在不操作时的静止位置。检测器27可以在每个检测到的过零处生成信号脉冲并且将这些过零脉冲发射给PLL控制器24。另外，检测到的过零可以用于测量反射镜相位或者可以代表反射镜相位。该反馈信息由PLL控制器24使用以执行镜像同步、相位校正和偏转幅度校正。例如，两个MEMS反射镜之间的相位差应当沿着目标相位差轨迹被维持，例如由两个MEMS反射镜之间的恒定频率差引起的线性相位变化。在操作期间，两个MEMS反射镜的最大偏转幅度可以被维持在相同目标值。

存在三个相位，包括MEMS反射镜12x的驱动信号V_I的输入波形的相位Phax、MEMS反射镜12y的驱动信号V_I的输入波形的相位Phay、和两个MEMS反射镜12x和12y之间的相位差Phaxy(Phax-Phay)。相位差也可以用时间差来表示(例如，t_ZC,x-t_ZC,y)。MEMS反射镜12x的定时可以由过零(ZC)时间t_ZC,x表示，该ZC时间t_ZC,x指示MEMS反射镜12x的运动(例如，其偏转角)跨越零度时的定时。类似地，MEMS反射镜12y的定时可以由过零(ZC)时间t_ZC,y表示，该ZC时间t_ZC,y指示MEMS反射镜12y的运动(例如，其偏转角)跨越零度时的定时。检测器27可以检测其相应MEMS反射镜12x或12y的过零事件并且将检测到的过零定时提供给PLL控制器24。

例如，用于MEMS反射镜12y的PLL控制器24计算相位Phay，在来自MEMS反射镜12x的PLL控制器的同步信号Syncx中接收相位Phax，并且由此计算相位差Phaxy。替代地，用于MEMS反射镜12y的PLL控制器24例如从检测器27接收过零(ZC)时间t_ZC,y，在来自MEMS反射镜12x的PLL控制器的同步信号Syncx中接收过零(ZC)时间t_ZC,x，并且由此计算时间差。类似地，用于MEMS反射镜12y的PLL控制器24将同步信号Syncy发射给用于MEMS反射镜12x的PLL控制器24，同步信号Syncy可以包括MEMS反射镜12y的相位Phay或过零(ZC)时间t_ZC,y。因此，同步信号Syncx和Syncy包括由对方(接收)MEMS反射镜使用以维持两个MEMS反射镜之间的同步的同步信息。

每个PLL控制器24(即，每个反射镜的PLL控制器)将其反射镜输入的相位维持为目标参考相位，这产生目标反射镜频率。例如，用于MEMS反射镜12y的PLL控制器24维持MEMS反射镜12y的反射镜运动与其驱动信号之间的参考相位，并且用于MEMS反射镜12x的PLL控制器24维持MEMS反射镜12x的反射镜运动与其驱动信号之间的参考相位。MEMS反射镜12y和MEMS反射镜12x的参考相位不同并且可以是恒定的或可变的(例如，考虑到ROI)。PLL控制器24维持两个MEMS反射镜之间的同步，从而维持其谐振频率之间的目标频率差和两个MEMS反射镜之间的目标相位差轨迹。注意，线性相位参考变化是由MEMS反射镜之间的恒定频率差产生的。这种线性相位参考变化(即，线性变化的相位差)可以是相位差轨迹的一个示例。每个PLL控制器24维持MEMS反射镜12y和MEMS反射镜12x的谐振频率之间的目标频率差或者维持MEMS反射镜12x和12y的相位Phax和Phay之间的目标相位差轨迹Phaxy。

图6示出了根据一个或多个实施例的反射镜偏转幅度θx和θy、由主MEMS反射镜生成并且发射给从MEMS反射镜的同步信号hfr和

以及相位差轨迹Phaxy的信号波形。同步信号hfr和

可以被提供作为由主MEMS反射镜生成的同步信号Syncx或Syncy，或者作为在同步信号Syncx或Syncy中提供的同步信息。因此，同步信号可以包括相位Phax或Phay、ZC时间t_ZC,x或t_ZC,y、帧同步hfr和/或相位同步

以维持反射镜之间的目标频率差，同步反射镜的最大偏转幅度，并且维持反射镜之间的目标相位差轨迹Phaxy。

这里，MEMS反射镜12x或12y中的一个是主MEMS反射镜，另一个是主从配置的从MEMS反射镜。主MEMS反射镜控制从MEMS反射镜的同步以在两个MEMS反射镜之间维持期望目标相位差轨迹Phaxy。θx对应于MEMS反射镜12x的幅度轨迹，θy对应于MEMS反射镜12y的幅度轨迹，帧同步信号hfr包括在扫描操作的每一帧的开始时由主MEMS反射镜生成的帧同步脉冲，并且相位同步信号

包括与期望过零相对应的过零同步脉冲，在该期望过零处，应当在从MEMS反射镜处发生过零以实现同步操作。帧hfr和相位

的同步信号均从主MEMS反射镜发射给从MEMS反射镜，以根据目标相位差轨迹Phaxy进行同步操作。这里，主要考虑主从同步架构，但是也可以使用其他同步架构，诸如集中式或分布式方式，该其他同步架构可以改变MEMS PLL控制器24之间的同步信号中提供的信息。

图6示出了用于利萨茹扫描的两个同步MEMS反射镜12x和12y的幅度(振荡)轨迹θx和θy的示例，MEMS反射镜12x和12y以由MEMS反射镜12x的周期T_{PLL_x}和MEMS反射镜12y的周期T_{PLL_y}定义的两个不同频率(例如，谐振频率)振荡。由于频率之间的频率差，在由同步信号hft指示的信号帧的时段内，两个MEMS反射镜的振荡之间的相位差中会出现恒定线性相移。偏移相位差(例如，不断增加的相位差)导致每个MEMS反射镜的过零的定时不同，并且每个MEMS反射镜的相应驱动信号也必须同步以维持目标相位差轨迹。该线性增量ΔPha是随时间的线性相位变化，该线性相位变化导致目标相位差轨迹的线性函数。当使用相位调制来生成ROI时，线性轨迹会根据相位调制进行调节和变为非线性，从而导致反射镜的频率差变化。频率差的变化导致利萨茹扫描图案的偏移或多或少是密集的。PLL控制器24可以向波形发生器26提供定时信号，该定时信号指示驱动信号V_I从LV电平切换到HV电平以及反之亦然的切换时间。例如，定时信号可以指示预期的过零时间，波形发生器26使用该时间来调节驱动信号V_I的上升沿和下降沿的定时。

该PLL控制器24被配置为跟踪目标相位差的目标轨迹。例如，MEMS反射镜12x和12y之间的恒定频率差导致目标相位差在一个帧的时段内线性变化，从而导致目标相位差轨迹。当相位调制应用于MEMS反射镜12x和12y中的一个或多个以生成ROI时，调制的相位变化被添加到线性相位轨迹(参见相位差轨迹中的虚线指示的示例)，导致扫描频率变化。

具体地，假定PLL控制器24对应于MEMS反射镜12y，PLL控制器24被配置为从第二PLL控制电路的另一PLL控制器(未示出)接收相位信息Phax或过零时间t_ZC,x。例如，如果PLL控制器24正在控制MEMS反射镜12y，它也将接收与MEMS反射镜12x的相位有关的相位信息Phax或过零时间t_ZC,x。同样地，PLL控制器24将与MEMS反射镜12y的相位有关的相位信息Phay或过零时间t_ZC,y发射给控制MEMS反射镜12x的另一PLL控制器。

PLL控制器24被配置为接收来自信号Phay或过零时间t_ZC,x的相位信息和来自检测器27的反射镜相位信息，并且使MEMS反射镜12x的相位与MEMS反射镜12y的相位同步，使得相位差是特定时间的目标值，其中相位差根据相位差轨迹而变化。反射镜12x和12y的同步可以通过调制任何驱动信号参数使每个反射镜的最大偏转幅度同步来实现。因此，两个反射镜MEMS 12x和12y被配置为具有相同最大偏转幅度并且PLL控制器24基于从两个MEMS反射镜获取的相位信息确保维持该零差。对于频率的精细控制，占空比用于控制反射镜的注入能量以保持频率差和相位控制在目标上，而每个反射镜的相位被控制为目标幅度设定点。可以使用占空比(高音单元，微调)或LV电平(低音单元，粗调)来实现相位调制。这可以用于工艺变化补偿、包括利萨茹扫描在内的镜像同步、和相位调制。

此外，虽然本地PLL控制器24直接处理其他MEMS反射镜相位信息，但中央控制器可以用于同步两个MEMS反射镜12x和12y的相位，或者可以使用本地PLL控制器之间的主从控制层级。

PLL控制器24还被配置为在存储器设备30中加载和保存驱动信号参数集。在MEMS反射镜12x或12y的校准期间，不同驱动信号参数集可以存储在存储器设备30中。此外，PLL控制器24可以从不同驱动信号参数集中进行选择以实现MEMS反射镜之间的期望(即，目标)频率差，选择期望启动频率，选择期望操作(谐振)频率，选择目标最大偏转角，或者补偿由于其他因素(诸如老化)导致的MEMS反射镜的操作。此外，PLL控制器24可以在操作期间生成新的驱动信号参数集以执行MEMS反射镜的重新校准并且将新的驱动信号参数集存储在存储器设备30中。

图5A和5B是根据一个或多个实施例的两种类型的驱动电路300A和300B的示意性框图。特别地，驱动电路300A和300B均包括波形发生器26、MEMS反射镜12x或12y、以及感测电路27a(例如，跨阻放大器(TIA))。

在图5A中，波形发生器26包括电压电平发生器26a和可控开关SW。在这个示例中，电压电平发生器26a被配置为生成三个不同的电压电平V1、V2和V3，其中V1>V2>V3。电压电平V1-V3也可以由电压电平发生器26a基于期望驱动信号波形来调节。开关SW选择性地耦合到电压电平V1、V2与V3以基于驱动信号参数生成驱动信号V_I。例如，开关SW可以根据所接收的占空比、LV电平和HV电平在三个电压电平中的两个电平之间切换以生成两级驱动信号V_I。当使用两级启动序列时，两个较低电压电平V2和V3可以分别用作HV电平和LV电平，以便以启动频率启动MEMS反射镜。在启动之后，通过将V1和V2分别用作HV电平和LV电平，可以将反射镜频率提高到操作频率。通过根据所选择的占空比控制开关SW，可以实现启动频率或操作频率的微调。

当然，V1和V2可以用作HV电平和LV电平以建立启动频率，并且如果启动频率大于操作频率，则电压电平V2和V3可以用作HV电平和LV电平以建立操作频率。

由于MEMS反射镜的致动器结构形成其电容作为MEMS反射镜的偏转角的函数而变化的电容器，所以MEMS反射镜被表示为可变电容器C_M。MEMS电流I_M(即，位移电流)被读出并且由感测电路27a转换成感测电压Vsense。感测电路27a可以是图4所示的检测器27的一部分。感测到的电压Vsense由检测器27使用以生成反馈信息，诸如镜像相位、偏转角和检测到的过零。

在图5B中，波形发生器26包括分压器电路26b和可控开关SW。在这个示例中，分压器电路26b被配置为生成三个不同电压电平V1、V2和V3，其中V1>V2>V3。电压电平V1、V2和V3从分压器链的不同节点中抽取。开关SW选择性地耦合到电压电平V1、V2和V3，以基于驱动信号参数生成驱动信号V_I。例如，开关SW可以根据所接收的占空比、LV电平和HV电平在三个电压电平中的两个电平之间切换以生成两级驱动信号V_I。当使用两级启动序列时，两个较低电压电平V2和V3可以分别用作HV电平和LV电平，以便以启动频率启动MEMS反射镜。在启动之后，通过将V1和V2分别用作HV电平和LV电平，可以将反射镜频率提高到操作频率。通过根据所选择的占空比控制开关SW，可以实现启动频率或操作频率的微调。

当然，V1和V2可以用作HV电平和LV电平以建立启动频率，并且如果启动频率大于操作频率，则电压电平V2和V3可以用作HV电平和LV电平来建立操作频率。

分压器电路26b包括串联连接的两个电阻器R1和R2，电阻器R1连接到HV并且电阻器R2连接到地。两个电容C1和C2串联在两个电阻器R1和R2之间。电容器C2可以是可变电容器，该可变电容器的电容可以被调节以偏移三个电压电平V1-V3。电容器C2的电容可以通过从系统控制器23接收的控制信号CTRL_C2来调节。结果，可以调节三个电压电平V1-V3以实现期望反射镜频率和相位。

感测电路27a接收MEMS电流I_M(即，位移电流)并且将其转换成感测电压Vsense以用于生成反馈信息，诸如反射镜相位、偏转角和检测到的过零。

虽然本文中描述的实施例涉及具有至少一个MEMS反射镜的MEMS设备，但是应当理解，其他实现可以包括除MEMS反射镜设备之外的光学设备，包括用于根据利萨茹扫描图案来转向光的其他非MEMS谐振振荡结构。此外，虽然已经在装置的上下文中描述了一些方面，但很明显，这些方面也代表了对应方法的描述，其中框或设备对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对应装置的对应块或项目或特征的描述。一些或所有方法步骤可以由(或使用)硬件装置来执行，例如微处理器、可编程计算机或电子电路。在一些实施例中，一个或多个方法步骤可以由这样的装置执行。

还需要注意，说明书或权利要求中公开的方法可以通过具有用于执行这些方法的相应动作中的每个的装置的设备来实现。此外，应当理解，说明书或权利要求中公开的多个动作或功能的公开可以被解释为不在特定顺序内。因此，除非由于技术原因而导致这样的动作或功能不可互换，否则多个动作或功能的公开不会将这些限制为特定顺序。此外，在一些实施例中，单个动作可以包括或可以分解为多个子动作。除非明确排除，否则这样的子动作可以被包括在内，并且是该单个动作的公开的一部分。

本公开中描述的技术可以至少部分以硬件、软件、固件或其任何组合来实现。例如，所述技术的各个方面可以在一个或多个处理器内实现，包括一个或多个微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、可编程逻辑控制器(PLC)、或任何其他等效的集成或离散逻辑电路装置、以及这样的组件的任何组合。术语“处理器”或“处理电路装置”通常可以是指任何前述逻辑电路装置(单独地或与其他逻辑电路装置结合)、或任何其他等效电路装置。包括硬件的控制单元也可以执行本公开的技术中的一种或多种。控制单元可以使用电信号和数字算法来执行其接收、分析和控制功能，该功能还可以包括校正功能。这样的硬件、软件和固件可以在同一设备内或在单独设备内实现以支持本公开中描述的各种技术。

本公开的一个或多个方面可以被实现为非暂态计算机可读记录介质，该介质上记录有体现用于指示处理器执行方法/算法的方法/算法的程序。因此，非暂态计算机可读记录介质可以具有存储在其上的电子可读控制信号，该信号与可编程计算机系统协作(或能够与其协作)从而执行相应方法/算法。非暂态计算机可读记录介质可以是例如CD-ROM、DVD、蓝光光盘、RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、FLASH存储器或电子存储器设备。

虽然已经公开了各种实施例，但是对于本领域技术人员来说很清楚的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改以实现本文中公开的概念的一些优点。对于本领域普通技术人员来说很清楚的是，执行相同功能的其他组件可以被适当地替代。应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构或逻辑改变。应当提到，参考特定图解释的特征可以与其他图的特征组合，即使在那些没有明确提及的图中。对一般发明概念的这样的修改旨在由所附权利要求及其法律等效物覆盖。

Claims (25)

1.一种利萨茹扫描系统，包括：

第一振荡器结构，被配置为围绕第一旋转轴振荡；

第二振荡器结构，被配置为围绕第二旋转轴振荡；

第一驱动电路，被配置为生成第一驱动信号，以便以第一谐振频率围绕所述第一旋转轴驱动所述第一振荡器结构，其中所述第一驱动信号是具有第一低信号电平、第一高信号电平和第一占空比的波形，所述第一低信号电平、所述第一高信号电平和所述第一占空比的组合产生所述第一谐振频率；

第二驱动电路，被配置为生成第二驱动信号，以便以不同于所述第一谐振频率的第二谐振频率围绕所述第二旋转轴驱动所述第二振荡器结构，其中所述第二驱动信号是具有第二低信号电平、第二高信号电平和第二占空比的波形，所述第二低信号电平、所述第二高信号电平和所述第二占空比的组合产生所述第二谐振频率；

其中所述第二低信号电平、所述第二高信号电平和所述第二占空比中的至少一项分别不同于所述第一低信号电平、所述第一高信号电平和所述第一占空比；以及

至少一个控制器，被配置为控制所述第一低信号电平、所述第一高信号电平、所述第一占空比、所述第二低信号电平、所述第二高信号电平和所述第二占空比以维持所述第一谐振频率与所述第二谐振频率之间的第一目标频率差。

2.根据权利要求1所述的利萨茹扫描系统，其中所述至少一个控制器被配置为控制所述第一驱动信号和所述第二驱动信号，以同步所述第一振荡器结构和所述第二振荡器结构并且根据预定义帧速率生成利萨茹扫描图案。

3.根据权利要求1所述的利萨茹扫描系统，其中至少一个控制器被配置为将所述第一低信号电平与所述第二低信号电平控制为不同，以维持所述第一目标频率差。

4.根据权利要求1所述的利萨茹扫描系统，其中至少一个控制器被配置为将所述第一高信号电平与所述第二高信号电平控制为不同，以维持所述第一目标频率差。

5.根据权利要求1所述的利萨茹扫描系统，其中至少一个控制器被配置为将所述第一占空比与所述第二占空比控制为不同，以维持所述第一目标频率差。

6.根据权利要求1所述的利萨茹扫描系统，其中至少一个控制器被配置为调制所述第一占空比或所述第二占空比中的至少一项，以维持在所述第一振荡器结构的振荡与所述第二振荡器结构的振荡之间的零相位差。

7.根据权利要求1所述的利萨茹扫描系统，其中：

所述第一驱动电路被配置为生成第三驱动信号，以便以不同于所述第一谐振频率的第一启动频率围绕所述第一旋转轴驱动所述第一振荡器结构，其中所述第三驱动信号是具有第三低信号电平、第三高信号电平和第三占空比的波形，所述第三低信号电平、所述第三高信号电平和所述第三占空比的组合产生所述第一启动频率；

其中所述第三低信号电平、所述第三高信号电平和所述第三占空比中的至少一项分别不同于所述第一低信号电平、所述第一高信号电平和所述第一占空比；以及

其中所述控制器被配置为控制所述第一驱动电路在所述第一振荡器结构的启动操作期间生成所述第三驱动信号，并且控制所述第一驱动电路在所述启动操作完成之后在所述第一振荡器结构的谐振操作期间转变为生成所述第一驱动信号。

8.根据权利要求7所述的利萨茹扫描系统，其中：

所述第二驱动电路被配置为生成第四驱动信号，以便以不同于所述第二谐振频率的第二启动频率围绕所述第二旋转轴驱动所述第二振荡器结构，其中所述第四驱动信号是具有第四低信号电平、第四高信号电平和第四占空比的波形，所述第四低信号电平、所述第四高信号电平和所述第四占空比的组合产生所述第二启动频率；

其中所述第四低信号电平、所述第四高信号电平和所述第四占空比中的至少一项分别不同于所述第二低信号电平、所述第二高信号电平和所述第二占空比；以及

其中所述控制器被配置为控制所述第二驱动电路在所述第二振荡器结构的启动操作期间生成所述第四驱动信号，并且控制所述第二驱动电路在所述启动操作完成之后在所述第二振荡器结构的谐振操作期间转变为生成所述第二驱动信号。

9.根据权利要求1所述的利萨茹扫描系统，还包括：

至少一个相位检测电路，被配置为测量所述第一振荡器结构的相位和所述第二振荡器结构的相位，

其中所述至少一个控制器被配置为基于所述第一振荡器结构的相位和所述第二振荡器结构的相位来调制所述第一驱动信号的所述第一低信号电平、所述第一高信号电平和所述第一占空比中的至少一项，以维持在所述第一振荡器结构与所述第二振荡器结构之间的零相位差。

10.根据权利要求1所述的利萨茹扫描系统，还包括：

至少一个偏转角检测电路，被配置为在所述第一振荡器结构和所述第二振荡器结构的谐振操作期间测量所述第一振荡器结构的最大偏转角和所述第二振荡器结构的最大偏转角，

其中所述至少一个控制器被配置为基于所述第一振荡器结构的最大偏转角和所述第二振荡器结构的最大偏转角来调制所述第一驱动信号的所述第一低信号电平、所述第一高信号电平和所述第一占空比中的至少一项，以维持在所述第一振荡器结构与所述第二振荡器结构之间的零最大偏转角差。

11.根据权利要求10所述的利萨茹扫描系统，其中所述至少一个控制器被配置为调制所述第一驱动信号的所述第一低信号电平、所述第一高信号电平和所述第一占空比中的至少一项，以维持在所述第一振荡器结构与所述第二振荡器结构之间的零最大偏转角差，同时进一步维持在所述第一谐振频率与所述第二谐振频率之间的所述第一目标频率差。

12.根据权利要求1所述的利萨茹扫描系统，其中：

所述第一驱动电路被配置为生成第三驱动信号，以便以不同于所述第一谐振频率的第三谐振频率围绕所述第一旋转轴驱动所述第一振荡器结构，其中所述第三驱动信号是具有第三低信号电平、第三高信号电平和第三占空比的波形，所述第三低信号电平、所述第三高信号电平和所述第三占空比的组合产生所述第三谐振频率；

其中所述第三低信号电平、所述第三高信号电平和所述第三占空比中的至少一项分别不同于所述第一低信号电平、所述第一高信号电平和所述第一占空比；

其中所述控制器被配置为控制所述第一驱动电路在所述第一振荡器结构的谐振操作期间从所述第一驱动信号切换到所述第三驱动信号，以改变利萨茹扫描图案的密度。

13.根据权利要求12所述的利萨茹扫描系统，其中：

所述第二驱动电路被配置为生成第四驱动信号，以便以不同于所述第三谐振频率的第四谐振频率围绕所述第二旋转轴驱动所述第二振荡器结构，其中所述第四驱动信号是具有第四低信号电平、第四高信号电平和第四占空比的波形，所述第四低信号电平、所述第四高信号电平和所述第四占空比的组合产生所述第四谐振频率；

其中所述第四低信号电平、所述第四高信号电平和所述第四占空比中的至少一项分别不同于所述第二低信号电平、所述第二高信号电平和所述第二占空比；

其中所述第三谐振频率与所述第四谐振频率不同，使得在所述第三谐振频率与所述第四谐振频率之间存在第二目标频率差；以及

其中所述控制器被配置为控制所述第二驱动电路在所述第一振荡器结构的所述谐振操作期间以及在所述第二振荡器结构的所述谐振操作期间从所述第二驱动信号切换到所述第四驱动信号，以改变所述利萨茹扫描图案的所述密度。

14.根据权利要求13所述的利萨茹扫描系统，其中所述利萨茹扫描图案在所述谐振操作的第一时间段期间根据所述第一目标频率差并且在所述谐振操作的第二时间段期间根据所述第二目标频率差来生成。

15.根据权利要求14所述的利萨茹扫描系统，其中所述第一时间段和所述第二时间段是在利萨茹扫描的同一帧时段中的间隔。

16.根据权利要求13所述的利萨茹扫描系统，其中所述控制器被配置为控制所述第一驱动电路和所述第二驱动电路，以同步地生成所述第一驱动信号和所述第二驱动信号以及同步地生成所述第三驱动信号和所述第四驱动信号。

17.根据权利要求1所述的利萨茹扫描系统，其中：

所述第一低信号电平、所述第一高信号电平和所述第一占空比的所述组合产生所述第一谐振频率和所述第一振荡器结构的第一相位；

所述第二低信号电平、所述第二高信号电平和所述第二占空比的所述组合产生所述第二谐振频率和所述第一振荡器结构的第二相位；以及

所述至少一个控制器被配置为同步所述第一振荡器结构与所述第二振荡器结构，使得在所述第一相位与所述第二相位之间的差跟踪在所述第一振荡器结构与所述第二振荡器结构之间的目标相位差轨迹。

18.一种利萨茹扫描方法，所述方法包括：

根据第一驱动信号以第一谐振频率围绕第一旋转轴驱动第一振荡器结构，其中所述第一驱动信号是具有第一低信号电平、第一高信号电平和第一占空比的波形，所述第一低信号电平、所述第一高信号电平和所述第一占空比的组合产生所述第一谐振频率；

根据不同于所述第一谐振频率的第二驱动信号以第二谐振频率围绕第二旋转轴驱动第二振荡器结构，其中所述第二驱动信号是具有第二低信号电平、第二高信号电平和第二占空比的波形，所述第二低信号电平、所述第二高信号电平和所述第二占空比的组合产生所述第二谐振频率；

其中所述第二低信号电平、所述第二高信号电平和所述第二占空比中的至少一项分别不同于所述第一低信号电平、所述第一高信号电平和所述第一占空比；以及

控制所述第一低信号电平、所述第一高信号电平、所述第一占空比、所述第二低信号电平、所述第二高信号电平和所述第二占空比，以维持在所述第一谐振频率与所述第二谐振频率之间的第一目标频率差。

19.根据权利要求18所述的方法，其中控制所述第一低信号电平、所述第一高信号电平、所述第一占空比、所述第二低信号电平、所述第二高信号电平和所述第二占空比包括：

将所述第一低信号电平与所述第二低信号电平控制为不同，以维持所述第一目标频率差。

20.根据权利要求18所述的方法，其中控制所述第一低信号电平、所述第一高信号电平、所述第一占空比、所述第二低信号电平、所述第二高信号电平和所述第二占空比包括：

将所述第一高信号电平与所述第二高信号电平控制为不同，以维持所述第一目标频率差。

21.根据权利要求18所述的方法，其中控制所述第一低信号电平、所述第一高信号电平、所述第一占空比、所述第二低信号电平、所述第二高信号电平和所述第二占空比包括：

将所述第一占空比与所述第二占空比控制为不同，以维持所述第一目标频率差。

22.一种扫描系统，包括：

第一振荡器结构，被配置为围绕第一旋转轴振荡；

第二振荡器结构，被配置为围绕第二旋转轴振荡；

第一驱动电路，被配置为生成第一驱动信号，以便以第一谐振频率围绕所述第一旋转轴驱动所述第一振荡器结构，其中所述第一驱动信号是具有第一低信号电平、第一高信号电平和第一占空比的波形，所述第一低信号电平、所述第一高信号电平和所述第一占空比的组合产生所述第一谐振频率和所述第一振荡器结构的第一相位；

第二驱动电路，被配置为生成第二驱动信号，以便以不同于所述第一谐振频率的第二谐振频率围绕所述第二旋转轴驱动所述第二振荡器结构，其中所述第二驱动信号是具有第二低信号电平、第二高信号电平和第二占空比的波形，所述第二低信号电平、所述第二高信号电平和所述第二占空比的组合产生所述第二谐振频率和所述第二振荡器结构的第二相位，

其中所述第二低信号电平、所述第二高信号电平和所述第二占空比中的至少一项分别不同于所述第一低信号电平、所述第一高信号电平和所述第一占空比；以及

至少一个控制器，被配置为调节所述第一低信号电平、所述第一高信号电平、所述第一占空比、所述第二低信号电平、所述第二高信号电平和所述第二占空比，以同步所述第一振荡器结构与所述第二振荡器结构，使得在所述第一相位与所述第二相位之间的差跟踪在所述第一振荡器结构与所述第二振荡器结构之间的目标相位差轨迹。

23.根据权利要求22所述的扫描系统，其中所述目标相位差轨迹在帧时段内随时间线性地变化。

24.根据权利要求22所述的扫描系统，其中所述目标相位差轨迹在帧时段内随时间非线性地变化。

25.根据权利要求22所述的扫描系统，其中所述目标相位差轨迹在帧时段内随时间线性或非线性变化，并且所述至少一个控制器被配置为维持所述第一低信号电平和所述第二低信号电平中的至少一项在所述帧时段内大于零。

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