靜電式微掃描鏡的角度檢測電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種檢測電路，特別是涉及一種靜電式微掃描鏡(MEMS ScanningMirror)的角度檢測電路。
【背景技術(shù)】
[0002]微掃描鏡(MEMS Scanning Mirror)為傳遞光信號的重要元件，其廣泛地應(yīng)用于光機(jī)電系統(tǒng)整合的產(chǎn)品與技術(shù)中，例如:投影機(jī)、條碼讀取器(barcode reader)、光調(diào)制器(optical modulator)、光遮斷器(optical chopper)、光開關(guān)(optical switch)以及光學(xué)定位(optical posit1ning)等。微掃描鏡一般是由致動器與面鏡所組合而成，致動器負(fù)責(zé)施加力量于面鏡上，使面鏡產(chǎn)生角位移，對入射的光信號進(jìn)行反射，并由面鏡角位移決定光信號的傳遞方向。微掃描鏡的驅(qū)動方式大致分為靜電式(electrostatic)、電磁式(electromagnetic)、熱致動式(thermo)、與壓電式(piezoelectric)等。其中，靜電式微掃描鏡具有較大驅(qū)動力與半導(dǎo)體制造工藝相容性較佳等優(yōu)點(diǎn)，因此靜電式微掃描鏡極具潛力。
[0003]在某些應(yīng)用中(例如影像投射)，控制芯片必須與靜電式微掃描鏡的轉(zhuǎn)動角度同步，才能正常運(yùn)作。然而，現(xiàn)今的檢測技術(shù)并無法準(zhǔn)確的感測靜電式微掃描鏡的轉(zhuǎn)動角度，進(jìn)而影響了靜電式微掃描鏡的發(fā)展。因此，如何準(zhǔn)確的感測靜電式微掃描鏡的轉(zhuǎn)動角度成為發(fā)展靜電式微掃描鏡的一個重要課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種靜電式微掃描鏡的角度檢測電路，可準(zhǔn)確的感測靜電式微掃描鏡的轉(zhuǎn)動角度。
[0005]本發(fā)明的靜電式微掃描鏡的角度檢測電路，其中靜電式微掃描鏡的一驅(qū)動電極接收一驅(qū)動信號。角度檢測電路包括一電容值感測單元、一低通濾波放大單元及一角度判斷單元。電容值感測單元耦接靜電式微掃描鏡的一鏡面電極，用以感測靜電式微掃描鏡的等效電容值且提供一電容感測信號。低通濾波放大單元耦接電容值感測單元以接收電容感測信號，且提供一位置信號。角度判斷單元耦接低通濾波放大單元以接收位置信號，以判斷靜電式微掃描鏡的鏡面電極的一轉(zhuǎn)動角度且提供一角度信號。
[0006]在本發(fā)明的一實施例中，電容值感測單元依據(jù)鏡面電極與驅(qū)動電極的耦合電流感測靜電式微掃描鏡的等效電容值，以提供電容感測信號。
[0007]在本發(fā)明的一實施例中，電容值感測單元包括一參考電壓、一第一二極管及一第二二極管。參考電壓具有一第一端及一第二端，第二端接收一接地電壓。第一二極管的陰極耦接鏡面電極且提供電容感測信號，第一二極管的陽極耦接參考電壓的第一端。第二二極管的陽極耦接鏡面電極，第二二極管的陰極耦接參考電壓的第一端。
[0008]在本發(fā)明的一實施例中，低通濾波放大單元包括一運(yùn)算放大器、一第一電容、一第二電容、一第一電阻、一第二電阻、一第三電阻、一第四電阻及一第五電阻。運(yùn)算放大器具有一第一輸入端、一第二輸入端及一輸出端，輸出端提供位置信號。第一電容I禹接第一輸入端與一接地電壓之間。第一電阻稱接于電容值感測單兀與第一輸入端之間。第二電阻稱接于第二輸入端與輸出端之間。第三電阻的一端耦接第二輸入端。第四電阻耦接第三電阻的另一端與一系統(tǒng)電壓之間。第五電阻稱接于第三電阻的另一端與接地電壓之間。第二電容率禹接第三電阻的另一端與接地電壓之間。
[0009]在本發(fā)明的一實施例中,第一輸入端為一正輸入端，第二輸入端為一負(fù)輸入端。
[0010]在本發(fā)明的一實施例中，角度判斷單元依據(jù)位置信號的電壓電平判斷靜電式微掃描鏡的鏡面電極的轉(zhuǎn)動角度。
[0011]在本發(fā)明的一實施例中，當(dāng)位置信號的電壓電平呈現(xiàn)下降緣時，角度判斷單元判斷鏡面電極的轉(zhuǎn)動角度為O。當(dāng)位置信號的電壓電平為于中間電壓時，角度判斷單元依序判斷鏡面電極的轉(zhuǎn)動角度為一正向最大轉(zhuǎn)動角度及一逆向最大轉(zhuǎn)動角度。
[0012]基于上述，本發(fā)明實施例的靜電式微掃描鏡的角度檢測電路，通過電容值感測單元感測靜電式微掃描鏡的等效電容值的變化并對應(yīng)地提供電容感測信號，再通過低通濾波放大單元對電容感測信號進(jìn)行低通濾波放大，以將電容感測信號轉(zhuǎn)換為位置信號。藉此，可準(zhǔn)確的感測靜電式微掃描鏡的轉(zhuǎn)動角度。
[0013]為使本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實施例，并結(jié)合附圖詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0014]圖1A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的靜電式微掃描鏡與角度檢測電路的系統(tǒng)示意圖。
[0015]圖1B為圖1A的靜電式微掃描鏡與角度檢測電路的運(yùn)作信號示意圖。
[0016]圖2A為圖1A中依據(jù)本發(fā)明一實施例的電容值感測單元的電路示意圖。
[0017]圖2B為依據(jù)本發(fā)明一實施例的二極管的電流電壓特性示意圖。
[0018]圖3為圖1A中依據(jù)本發(fā)明一實施例的低通濾波放大單元的電路示意圖。
[0019]附圖符號說明
[0020]10:靜電式微掃描鏡
[0021]11:驅(qū)動電極
[0022]12:鏡面電極
[0023]100:角度檢測電路
[0024]110、110a:電容值感測單元
[0025]120:低通濾波放大單元
[0026]130:角度判斷單元
[0027]Cl:第一電容
[0028]C2:第二電容
[0029]Dl:第一二極管
[0030]D2:第二二極管
[0031]is:電流
[0032]NE:下降緣
[0033]OPl:運(yùn)算放大器
[0034]Rl:第一電阻
[0035]R2:第二電阻
[0036]R3:第三電阻
[0037]R4:第四電阻
[0038]R5:第五電阻
[0039]SANG:角度信號
[0040]SDR:驅(qū)動信號
[0041]SPOS:位置信號
[0042]SSC:電容感測信號
[0043]T1、T2:時間點(diǎn)
[0044]Vdd:系統(tǒng)電壓
[0045]VM:中間電壓
[0046]Vr:參考電壓
[0047]0a:正向最大轉(zhuǎn)動角度
[0048]Θ b:逆向最大轉(zhuǎn)動角度
【具體實施方式】
[0049]圖1A為依據(jù)本發(fā)明一實施例的靜電式微掃描鏡與角度檢測電路的系統(tǒng)示意圖。請參照圖1A，在本實施例中，靜電式微掃描鏡10包括驅(qū)動電極11及鏡面電極12，其中驅(qū)動電極11用以接收驅(qū)動信號SDR以對應(yīng)驅(qū)動信號SDR產(chǎn)生電場，鏡面電極12感應(yīng)驅(qū)動電極11的電場而對應(yīng)地產(chǎn)生電場，進(jìn)而驅(qū)使鏡面電極12開始擺蕩。依據(jù)靜電式微掃描鏡10的結(jié)構(gòu)而言，其類似就是個大電容，而鏡面電極12的轉(zhuǎn)動角度(亦即是靜電式微掃描鏡10的轉(zhuǎn)動角度)會影響靜電式微掃描鏡10的電容值。并且，當(dāng)靜電式微掃描鏡10不動時,靜電式微掃描鏡10的電容值亦不會有任何變化。
[0050]依據(jù)上述靜電式微掃描鏡10的特性，可以導(dǎo)出下述的公式:
[0051]i=dQ/dt=CX dV/dt+VX dC/dt
[0052]其中，上述Q為靜電式微掃描鏡10所儲存的電荷量，t為時間，C為靜電式微掃描鏡10的電容值，V為靜電式微掃描鏡10的跨壓。并且，當(dāng)靜電式微掃描鏡10的跨壓為固定值時，上述公式可以演化為下述公式:
[0053]i=dQ/dt=VXdC/dt
[0054]換言之，靜電式微掃描鏡10的電流會反應(yīng)靜電式微掃描鏡10的電容值。
[0055]在本實施例中，角度檢測電路100包括電容值感測單元110、低通濾波放大單元120及角度判斷單元130。電容值感測單元110耦接靜電式微掃描鏡10的鏡面電極12，以依據(jù)靜電式微掃描鏡10的鏡面電極12與驅(qū)動電極11的耦合電壓所引起的電流is感測靜電式微掃描鏡10的等效電容值，并且對應(yīng)地提供電容感測信號SSC。低通濾波放大單元120耦接電容值感測單元110以接收電容感測信號SSC，且在對電容感測信號SSC進(jìn)行低通濾波放大后，提供位置信號SP0S。角度判斷單元130耦接低通濾波放大單元120以接收位置信號SP0S，以依據(jù)位置信號SPOS判斷靜電式微掃描鏡10的鏡面電極12的轉(zhuǎn)動角度且提供角度信號SANG。
[0056]圖1B為圖1A的靜電式微掃描鏡與角度檢測電路的運(yùn)作示意圖。請參照圖1A及圖1B,其中相同或相似兀件使用相同或相似標(biāo)號。在本實施例中，驅(qū)動信號SDR例如為脈沖信號，并且鏡面電極12會在正向最大轉(zhuǎn)動角度Ga