專利名稱：用于消除mems器件中擾動(dòng)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。更具體地說，本發(fā)明涉及用于消除MEMS器件(如MEMS反射鏡陣列)中擾動(dòng)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
MEMS器件(如MEMS反射鏡)在各種光學(xué)應(yīng)用中是有效的，包括高速掃描和光學(xué)切換。圖1示出的是現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)系統(tǒng)，其使用MEMS反射鏡陣列將來自輸入光纖的光耦合至輸出光纖。尤其是，圖1描述了波長分離路由選擇(WSR)設(shè)備100，該設(shè)備100包括光纖準(zhǔn)直器110陣列、波長-分離器、射束聚焦器和MEMS器件103，所述光纖準(zhǔn)直器110提供一個(gè)或多個(gè)輸入和輸出端口(如端口110-1至110-N)，所述波長-分離器在一種形式上可以是衍射光柵101，所述射束聚焦器為聚焦透鏡102的形式，所述MEMS器件103可以是微反射鏡陣列。
在操作過程中，多波長光學(xué)信號(hào)自一個(gè)或多個(gè)輸入端口出現(xiàn)，如端口110-1。衍射光柵101按角度將多波長光學(xué)信號(hào)分離成多光譜通道。每個(gè)光譜通道可以表示不同中心波長(如λi)和相關(guān)的帶寬，并且如同在WDM光學(xué)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中一樣可以攜帶唯一的信息信號(hào)。聚焦透鏡102使光譜通道聚焦成相應(yīng)聚焦光斑的空間陣列(圖1中未示出)。通道微反射鏡103依照由光譜通道形成的空間陣列來定位，以使每個(gè)通道微反射鏡接受光譜通道的其中一個(gè)。通道微反射鏡103可以是單獨(dú)可控的和可移動(dòng)的，例如在模擬(或連續(xù))控制下是可繞軸旋轉(zhuǎn)的(或是可旋轉(zhuǎn)的)，以使在反射時(shí)光譜通道被引入所選擇的作為聚焦透鏡102和衍射光柵101的其中若干輸出端口(如端口110-2至110-N)。如此，MEMS器件103可用來選擇性地耦合該系統(tǒng)的輸入和輸出端口之間的光譜通道。系統(tǒng)100還可包括四分之一波片104，在兩次穿過四分之一波片104時(shí)其導(dǎo)致每個(gè)光譜通道經(jīng)歷總的近90度旋轉(zhuǎn)的偏振。使用MEMS器件陣列(如微反射鏡)的光學(xué)系統(tǒng)的這個(gè)和其他示例在美國專利Nos.6,687,431、6,661,948、6,625,346和6,549,699中進(jìn)行了描述，上述專利被轉(zhuǎn)讓給本受讓人并且通過引用而結(jié)合在此。
在使用MEMS器件的光學(xué)系統(tǒng)中，如圖1所示的系統(tǒng)，在MEMS器件內(nèi)切換單個(gè)元件可導(dǎo)致相鄰元件中的擾動(dòng)。例如，在MEMS陣列內(nèi)切換反射鏡發(fā)現(xiàn)可導(dǎo)致與同陣列中其他反射鏡的空氣動(dòng)力耦合，這可擾亂打算保持靜止的反射鏡。已經(jīng)試圖消除非切換或靜止反射鏡中的這種擾動(dòng)。這些努力集中于選擇控制策略以此將被切換的反射鏡的微擾效應(yīng)降至最小。例如，以前的工作包含為切換反射鏡設(shè)計(jì)最佳軌跡，結(jié)合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)知識(shí)，以便于將擾動(dòng)降至最小。Tremaine的美國專利No.5,668,680討論了一種這樣的解決辦法。其他的努力包括減緩切換反射鏡的運(yùn)動(dòng)，優(yōu)化電壓與產(chǎn)生反射鏡運(yùn)動(dòng)的時(shí)間曲線，以及提供反射鏡之間的機(jī)械阻斷。
本發(fā)明提供一種消除MEMS器件中擾動(dòng)的系統(tǒng)和方法，其以阻止微擾的方式控制MEMS器件中的非切換元件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了用于消除MEMS器件中擾動(dòng)的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明利用前饋控制策略來控制MEMS器件中的非切換元件，有效地消除由器件中的切換元件引起的微擾。在一個(gè)實(shí)施例中，MEMS器件可以是MEMS反射鏡陣列并且控制策略可以使用傳統(tǒng)控制器來實(shí)現(xiàn)。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了光學(xué)系統(tǒng)。光學(xué)系統(tǒng)包括MEMS器件和控制組件，所述MEMS器件包括多個(gè)元件，這些元件是單獨(dú)可移動(dòng)的，所述控制組件通信耦合至MEMS器件并且向多個(gè)元件提供控制信號(hào)用于移動(dòng)元件，其中所述控制信號(hào)包括傳遞至某些元件的前饋信號(hào)，其基本上消除了由移動(dòng)元件引起的擾動(dòng)。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了用于消除MEMS反射鏡陣列中擾動(dòng)的光學(xué)設(shè)備，所述的MEMS反射鏡是單獨(dú)可切換的。該設(shè)備包括控制器，所述控制器通信耦合至MEMS反射鏡并且將前饋信號(hào)傳遞至某些反射鏡，有效地基本消除由切換反射鏡引起的擾動(dòng)。
按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了用于消除MEMS器件中擾動(dòng)的方法，所述的MEMS器件包括多個(gè)單獨(dú)可移動(dòng)的元件。該方法包括向MEMS器件中的一個(gè)或多個(gè)元件提供前饋信號(hào)，所述前饋信號(hào)有效地基本消除了由MEMS器件中的移動(dòng)元件引起的擾動(dòng)。
根據(jù)下列附圖以及詳細(xì)的描述將會(huì)更好地理解本發(fā)明的新穎特征以及發(fā)明本身。


圖1是按照現(xiàn)有技術(shù)的使用MEMS器件陣列的光學(xué)設(shè)備的示意圖。
圖2是說明按照本發(fā)明的包括MEMS器件陣列的光學(xué)設(shè)備的示意圖。
圖3是說明光學(xué)系統(tǒng)中反射鏡角度和存在于相應(yīng)的輸出端口或準(zhǔn)直器處的光耦合之間關(guān)系的典型的光學(xué)耦合曲線。
圖4說明了可與本發(fā)明一起使用的DAC分布的示例。
圖5說明了包括未利用本發(fā)明的MEMS器件的傳統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)擾動(dòng)。
圖6說明了包括利用本發(fā)明的MEMS器件的光學(xué)系統(tǒng)中的光學(xué)擾動(dòng)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，所述附圖是作為本發(fā)明的說明示例來提供的以便使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。值得注意的是，正如對本鄰域的普通技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本發(fā)明某些元件的實(shí)現(xiàn)可使用軟件、硬件、固件或任何其中的組合來完成，并且附圖和下面的示例不打算限制本發(fā)明的范圍。在利用已知部件可能部分地或全部實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的某些元件之處，只對理解本發(fā)明所必需的這種已知部件的部分進(jìn)行描述，并且省略了這種已知部件的其他部分的詳細(xì)描述以便不會(huì)模糊本發(fā)明。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例在附圖中進(jìn)行了說明，相同的數(shù)字用來指各種附圖的相同的和相應(yīng)的部分。
此外，表示下面圖形中代表光譜通道的光束僅僅是出于說明目的而示出的。例如，它們的尺寸和形狀未按比例繪制。還應(yīng)當(dāng)注意的是，在說明書中，下標(biāo)i可假定為介于1和N之間的任何整數(shù)值。
圖2描述的是按照本發(fā)明的光學(xué)系統(tǒng)200的局部視圖。光學(xué)系統(tǒng)200包括MEMS器件203，其可包括基底205和多個(gè)單獨(dú)可移動(dòng)的MEMS元件203-1至203-N以及控制組件207。光學(xué)系統(tǒng)200可以用于和/或形成使用MEMS器件陣列的任何光學(xué)設(shè)備的一部分，例如圖1所示的設(shè)備或受讓人的任何上面列示的專利中所描述的設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，MEMS元件203-1至203-N包含微反射鏡(如硅微加工反射鏡)，類似于在圖1所示的光學(xué)系統(tǒng)100中使用的微反射鏡。在其他實(shí)施例中，MEMS器件203可包括任何類型的可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的、可旋轉(zhuǎn)的、可切換的和/或可移動(dòng)的光學(xué)元件。此外，任何數(shù)目的通道微反射鏡可以包括在陣列中，并且可對應(yīng)于光學(xué)系統(tǒng)中光譜通道的數(shù)目。
微反射鏡203-1至203-N可以被布置成沿著x-軸的一維陣列，并且可位于光學(xué)設(shè)備中以便一一對應(yīng)地接收空間分離的光譜通道的聚焦光斑。雖然圖2所示的微反射鏡是線性反射鏡陣列，本發(fā)明還可用于二維反射鏡陣列或矩陣。每個(gè)微反射鏡的反射表面如圖中所定義的那樣位于x-y平面并且是圍繞在x方向延伸的滾動(dòng)軸212和在y方向延伸的俯仰軸214可移動(dòng)的，比如是可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的(或是可偏斜的)。在模擬和/或數(shù)字控制下，反射鏡可以是以連續(xù)的方式可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的。每個(gè)光譜通道在反射時(shí)可相對于其入射方向在x和y方向上被偏轉(zhuǎn)，以便于被引導(dǎo)進(jìn)入光學(xué)系統(tǒng)中的輸出端口(如圖1所示的系統(tǒng)100中的端口110-2)。圖3說明了反射鏡的角度和反射束與光學(xué)系統(tǒng)中相應(yīng)輸出光纖的光耦合之間的關(guān)系。盡管微反射鏡陣列203說明了具有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的MEMS反射鏡，但是本發(fā)明可用于具有任何數(shù)量旋轉(zhuǎn)軸的MEMS反射鏡。此外，雖然本實(shí)施例的描述與靜電MEMS反射鏡有關(guān)，但是本發(fā)明還可用于利用其他致動(dòng)方法(如音圈電動(dòng)機(jī)或靜磁學(xué))的MEMS反射鏡。
在一個(gè)實(shí)施例中，控制組件207包括在所存儲(chǔ)的程序控制下的傳統(tǒng)的基于微處理器的控制器操作?？刂破骺砂ㄒ龑?dǎo)控制組件207操作的DSP固件和FPGA器件。在其他實(shí)施例中，其他類型的硬件、軟件和/或固件可用來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明?？刂平M件207提供一組反射鏡-控制信號(hào)(如電壓信號(hào)U1至UN)，控制微反射鏡203-1至203-N的移動(dòng)。利用DAC電壓值可切換微反射鏡以此指令相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度。舉例來說，圖2中的虛線方框220說明了微反射鏡203-i的示意側(cè)視圖。在方框220中，微反射鏡經(jīng)歷了反射鏡-控制信號(hào)Ui，并且因此以繞軸旋轉(zhuǎn)角θi圍繞x軸樞軸旋轉(zhuǎn)(由紙平面指向外)。
這些反射鏡控制信號(hào)(如DAC值)是控制變量并且將由線性陣列中第k個(gè)反射鏡的符號(hào)uk來表示。反射鏡上的擾動(dòng)可作為以dBm測得的功率電平中的微擾通過光學(xué)方式來觀測。然而，在本實(shí)施例中作為輸出變量考慮的擾動(dòng)是反射鏡位移角θk，即使它是通過功率電平間接觀測到的。
在操作過程中，控制組件207使用前饋控制信號(hào)來消除MEMS器件203中的擾動(dòng)，并且更具體地說，消除MEMS器件203的非切換或靜止反射鏡中的擾動(dòng)?？刂平M件207將控制信號(hào)提供給以規(guī)范化輪廓線f(·)切換或移動(dòng)的反射鏡(“切換的反射鏡”)，其使相鄰反射鏡(如相對緊鄰切換反射鏡的反射鏡)中的耦合降至最小。尤其是，控制組件207適于利用控制uk在θk的任何兩個(gè)位置之間移動(dòng)反射鏡k，同時(shí)借助于對uj的前饋控制使θj中瞬時(shí)響應(yīng)降至最小，其中j≠k。為了實(shí)施這種功能，控制組件207操作如下。如果終值和起始值之間的差被表示為Δuk，則對切換反射鏡的控制是uk＝Δuk·f(·)。盡管擾動(dòng)被降至最小，相鄰反射鏡具有可用規(guī)范化函數(shù)g(·)表征的剩余擾動(dòng)。
實(shí)驗(yàn)工作以及流體動(dòng)力計(jì)算已經(jīng)表明MEMS器件中相鄰反射鏡上的擾動(dòng)與切換反射鏡速度以及切換旋轉(zhuǎn)角度成比例。此外，液流的動(dòng)力學(xué)方程在具有恒定氣體密度的層流范圍內(nèi)是適當(dāng)?shù)摹＠字Z數(shù)以及克努森數(shù)小于1。這些結(jié)果建議該系統(tǒng)是線性的并且可應(yīng)用疊加。利用線性和疊加假定，剩余擾動(dòng)可寫成由uj＝ajk·Δuk·g(·)給出的控制uj中的等效擾動(dòng)，其中ajk被定義為從反射鏡k至反射鏡j的耦合系數(shù)?？刂平M件207提供了前饋控制策略，以此利用消除來自第k個(gè)反射鏡的擾動(dòng)的附加控制uj＝-ajk·Δuk·g(·)抵消等效擾動(dòng)控制。第j個(gè)反射鏡的總前饋控制是所有切換反射鏡的總和，

擾動(dòng)略微地僅影響相鄰的反射鏡(如相對緊鄰切換反射鏡的反射鏡)而不是影響整個(gè)反射鏡陣列。因此，uj的計(jì)算僅在所有相鄰或靜止反射鏡的子集上是必要的或所期望的。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，控制組件207僅僅考慮靠近切換反射鏡的相鄰+/-N個(gè)反射鏡。陳述這種分析的另一種方式是|j-k|＞N時(shí)系數(shù)ajk＝0。N的值可基于MEMS器件的物理幾何特征來變化。在一個(gè)實(shí)施例中，N可以等于5?？蓪⑾禂?shù)ajk收集進(jìn)具有主要對角線為零以及上和下五個(gè)對角線填充有非零系數(shù)的耦合矩陣A。前饋控制則可以寫成u＝A·Δuk·g(·)。耦合系數(shù)可以利用自動(dòng)腳本來確定，以此通過重復(fù)地順序切換每個(gè)反射鏡來運(yùn)用該器件，同時(shí)利用光學(xué)檢測器測量相鄰反射鏡中的擾動(dòng)。接著調(diào)節(jié)耦合系數(shù)ajk以此使擾動(dòng)降至最小。為每個(gè)反射鏡及其鄰近者重復(fù)這個(gè)過程，直至所需要的對角線被填進(jìn)耦合矩陣A。
雖然本實(shí)施例將補(bǔ)償函數(shù)應(yīng)用于滾動(dòng)軸，但是在備選的實(shí)施例中，也可將另一個(gè)補(bǔ)償函數(shù)應(yīng)用于俯仰軸。
本發(fā)明的可行性在包括有微反射鏡陣列的光學(xué)路由選擇系統(tǒng)Capella Photonics WavePath 4500中得到了證實(shí)。圖5和6是證實(shí)未使用前饋控制情況下的結(jié)果(圖5)和使用本發(fā)明的前饋控制情況下的結(jié)果(圖6)的示范曲線圖。圖4說明了用于兩個(gè)反射鏡的示范DAV分布。在這種情況下，反射鏡1從源端口切換至目的地端口。反射鏡1首先在俯仰軸上旋轉(zhuǎn)(曲線302)而后在滾動(dòng)軸上旋轉(zhuǎn)(曲線304)，以此將各自的波長傳遞至目的地端口。接下來，俯仰軸(曲線302)旋轉(zhuǎn)回到最佳位置。這些DAC轉(zhuǎn)變與上述的輪廓線f(·)相對應(yīng)。在這個(gè)示例中，與反射鏡1在其滾動(dòng)軸上旋轉(zhuǎn)(輪廓線304)同時(shí)發(fā)生的是對反射鏡2圍繞滾動(dòng)軸的來自空氣動(dòng)力耦合的擾動(dòng)利用輪廓線g(·)(曲線306)通過前饋控制信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償。其他實(shí)施例可以為切換反射鏡的俯仰和滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償反射鏡2以及相鄰的反射鏡。如圖5和6所示，利用本發(fā)明有效地消除或基本減小了非切換反射鏡上的擾動(dòng)(如8.3dB對0.5dB)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，上述的示范實(shí)施例僅提供了按照本發(fā)明來構(gòu)建的眾多光學(xué)系統(tǒng)中的幾個(gè)。可以設(shè)計(jì)各種機(jī)構(gòu)和方法以等效的方式來實(shí)施指定的功能。此外，在沒有背離本發(fā)明原理和范圍的情況下，在這里可以進(jìn)行各種變更、替換和選用。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)由下面的權(quán)利要求及其法律上的等效物來確定。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)系統(tǒng)，包含MEMS器件，包括單獨(dú)可移動(dòng)的多個(gè)元件；以及控制組件，與所述MEMS器件通信耦合并且向所述多個(gè)元件提供控制信號(hào)用于移動(dòng)所述元件，其中所述控制信號(hào)包括傳遞至基本消除了由移動(dòng)元件引起的擾動(dòng)的某些元件的前饋信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述多個(gè)元件包含微反射鏡。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述多個(gè)元件被布置成一維陣列。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述多個(gè)元件被布置成二維陣列。
5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述多個(gè)元件的每一個(gè)圍繞至少一個(gè)軸可旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述多個(gè)元件的每一個(gè)圍繞兩個(gè)或多個(gè)軸可旋轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述控制信號(hào)包含指令所述元件中相應(yīng)旋轉(zhuǎn)角的DAC電壓值。
8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述某些元件包含非移動(dòng)元件。
9.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述某些元件包含與移動(dòng)元件的每一側(cè)相鄰的預(yù)定數(shù)量的元件。
10.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述預(yù)定數(shù)量的元件是基于MEMS器件的物理屬性的。
11.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述控制組件按照下列方程向非移動(dòng)元件提供前饋控制信號(hào)uj＝∑-ajk·Δuk·g(·)，其中元件k是移動(dòng)元件，uj是傳遞至非移動(dòng)元件j的前饋控制信號(hào)，ajk是從元件k至元件j的耦合系數(shù)，Δuk是終值和起始值之間的差，以及g(·)是表征非移動(dòng)元件中擾動(dòng)的規(guī)范化函數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中求和是對所有k進(jìn)行的，其中k是移動(dòng)元件的索引并且akk＝0。
13.如權(quán)利要求12所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中|j-k|＞N時(shí)ajk＝0。
14.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)系統(tǒng)，其中所述控制組件按照下列方程向非移動(dòng)元件提供前饋控制信號(hào)u＝A·Δuk·g(·)，其中u是傳遞至非移動(dòng)元件的前饋控制信號(hào)，A是自移動(dòng)至非移動(dòng)元件的耦合系數(shù)矩陣，Δuk是終值和起始值之間的差，以及g(·)是表征非移動(dòng)元件中擾動(dòng)的規(guī)范化函數(shù)。
15.一種用于消除MEMS反射鏡陣列中擾動(dòng)的光學(xué)設(shè)備，所述MEMS反射鏡是單獨(dú)可切換的，所述設(shè)備包含控制器，與所述MEMS反射鏡通信耦合并且向某些反射鏡傳遞前饋信號(hào)，有效地基本消除了由切換反射鏡引起的擾動(dòng)。
16.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述反射鏡被布置成一維陣列。
17.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述反射鏡被布置成二維陣列。
18.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述反射鏡的每一個(gè)圍繞至少一個(gè)軸可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
19.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述反射鏡的每一個(gè)圍繞兩個(gè)或多個(gè)軸可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
20.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)設(shè)備，其中控制器還適于提供控制信號(hào)以此切換MEMS反射鏡。
21.如權(quán)利要求20所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述控制信號(hào)包含指令所述反射鏡中相應(yīng)角度的DAC電壓值。
22.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述某些反射鏡是非切換反射鏡。
23.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述某些反射鏡包含與切換反射鏡的每一側(cè)相鄰的預(yù)定數(shù)量的反射鏡。
24.如權(quán)利要求23所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述預(yù)定數(shù)量的反射鏡是基于MEMS反射鏡的物理屬性的。
25.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述控制器按照下列方程向非切換反射鏡提供前饋信號(hào)uj＝∑-ajk·Δuk·g(·)，其中元件k是切換反射鏡，uj是傳遞至非切換反射鏡j的前饋控制信號(hào)，ajk是從反射鏡k至反射鏡j的耦合系數(shù)，Δuk是終值和起始值之間的差，以及g(·)是表征非切換反射鏡中擾動(dòng)的規(guī)范化函數(shù)。
26.如權(quán)利要求24所述的光學(xué)設(shè)備，其中求和是對所有k進(jìn)行的，其中k是切換反射鏡的索引并且akk＝0。
27.如權(quán)利要求26所述的光學(xué)設(shè)備，其中|j-k|＞N時(shí)ajk＝0。
28.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)設(shè)備，其中所述控制器按照下列方程向非切換反射鏡提供前饋信號(hào)u＝A·Δuk·g(·)，其中u是傳遞至非切換反射鏡的前饋控制信號(hào)，A是自切換至非切換反射鏡的耦合系數(shù)矩陣，Δuk是終值和起始值之間的差，以及g(·)是表征非切換反射鏡中擾動(dòng)的規(guī)范化函數(shù)。
29.一種消除包括多個(gè)元件的MEMS器件中擾動(dòng)的方法，所述多個(gè)元件是單獨(dú)可移動(dòng)的，所述方法包含向所述MEMS器件中的一個(gè)或多個(gè)元件提供前饋信號(hào)，所述前饋信號(hào)有效地基本消除了由所述MEMS器件中的移動(dòng)元件引起的擾動(dòng)。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述元件包含微反射鏡。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，其中一個(gè)或多個(gè)元件是非移動(dòng)元件。
32.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)元件包含與移動(dòng)元件的每一側(cè)相鄰的預(yù)定數(shù)量的元件。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述預(yù)定數(shù)量的元件是基于MEMS器件的物理屬性的。
34.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述控制組件按照下列方程向非移動(dòng)元件提供前饋控制信號(hào)uj＝∑-ajk·Δuk·g(·)，其中元件k是移動(dòng)元件，uj是傳遞至非移動(dòng)元件j的前饋控制信號(hào)，ajk是從元件k至元件j的耦合系數(shù)，Δuk是終值和起始值之間的差，以及g(·)是表征非移動(dòng)元件中擾動(dòng)的規(guī)范化函數(shù)。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中求和是對所有k進(jìn)行的，其中k是移動(dòng)元件的索引并且akk＝0。
36.如權(quán)利要求35所述的方法，其中|j-k|＞N時(shí)ajk＝0。
37.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述控制組件按照下列方程向非移動(dòng)元件提供前饋控制信號(hào)u＝A·Δuk·g(·)，其中u是傳遞至非移動(dòng)元件的前饋控制信號(hào)，A是自移動(dòng)至非移動(dòng)元件的耦合系數(shù)矩陣，Δuk是終值和起始值之間的差，以及g(·)是表征非移動(dòng)元件中擾動(dòng)的規(guī)范化函數(shù)。
全文摘要
用于消除MEMS器件中擾動(dòng)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)(200)包括MEMS器件(203)，所述MEMS器件(203)可包括基底(205)和多個(gè)單獨(dú)可移動(dòng)的MEMS元件(203－1至203－N)以及控制組件(207)。光學(xué)系統(tǒng)(200)可用于和/或形成使用MEMS器件陣列的任何光學(xué)設(shè)備的一部分?？刂平M件(207)使用前饋控制信號(hào)來消除MEMS器件(203)中的擾動(dòng)，并且更具體地說，消除由切換或移動(dòng)反射鏡引起的MEMS器件(203)的非切換或靜止反射鏡中的擾動(dòng)。
文檔編號(hào)G02B6/35GK1977197SQ200580019199
公開日2007年6月6日 申請日期2005年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月16日
發(fā)明者B·P·特雷邁恩, J·E·達(dá)維斯 申請人:卡佩拉光子學(xué)公司