用于控制微镜阵列的系统和方法与流程

相关申请的交叉引用本申请要求于2018年12月7日提交的编号为no.16/214,001的美国专利申请的优先权，本申请的公开内容通过引用全部并入本申请。
背景技术：
：光转向通常涉及沿预定方向的光投射，以促进例如物体的检测和测距、物体的照明和扫描等。光转向可以用于许多不同的应用领域，包括例如自动驾驶车辆、医疗诊断设备等。光转向可以在光的发送和接收两者中执行。例如，光转向发射器可以包括微镜阵列，以控制光的投射方向以检测/成像物体。此外，光转向接收器还可以包括微镜阵列，以选择由接收器检测的入射光的方向，以避免检测其他不想要的信号。微镜阵列可以包括微镜组件阵列，其中每个微镜组件包括微镜和致动器。在微镜组件中，可以通过连接结构(例如，扭杆、弹簧等)将微镜连接到基板以形成枢轴，并且微镜可以通过致动器绕枢轴旋转。每个微镜可以旋转一个旋转角度，以将来自光源的光反射(并引导)到目标方向。每个微镜可以通过致动器旋转，以提供沿着垂直轴的投射角度的第一范围，和提供沿着水平轴的投射角度的第二范围。投射角度的第一范围和第二范围可以限定二维视野(fov)，在该二维视野中将投射光以检测/扫描物体。视野还可以限定由物体反射的入射光的方向，该入射光的方向应由接收器来检测。通常，微镜阵列的每个微镜组件是相同的，并且可以通过相同的控制信号来控制每个微镜组件中的微镜均匀旋转。然而，由于制造过程中的精度限制，微镜组件之间可能存在部件变化，这会降低微镜之间的旋转均匀性。期望使控制信号适合不同的微镜组件以解决部件变化，以改善微镜之间的旋转均匀性。技术实现要素：在某些实施例中，提供了一种设备。该设备可以是车辆的光探测和测距(lidar)模块的一部分，并且包括：光源；接收器；半导体集成电路，半导体集成电路包括微机电系统(mems)和控制器；微机电系统可以包括微镜组件阵列，每个微镜组件包括：微镜，所述微镜由弹性连接结构连接到半导体集成电路的基板，并且可以围绕连接结构旋转以执行以下至少一项：将来自光源的光沿着输出投射路径反射，或者将沿着输入路径传播到接收器的输入光反射，以及由控制器控制的致动器来旋转微镜。控制器被配置为：确定微镜组件阵列中的每个微镜组件的目标旋转角度，以设定输出投射路径或输入路径中至少一个的目标方向。对于每个微镜组件，控制器可以基于目标旋转角度和微镜组件阵列的一个或以上连接结构的弹簧刚度，为每个微镜组件的致动器生成控制信号，并将控制信号传输给每个微镜组件的致动器以按目标旋转角度旋转每个微镜组件的微镜。在某些方面，对于每个微镜组件，控制器被配置为，基于目标旋转角度和每个微镜组件的连接结构的弹簧刚度，为每个微镜组件的致动器生成控制信号。在一些方面，微镜组件阵列包括至少两个部分。对于每个微镜组件，该控制器被配置为，基于目标旋转角度和微镜组件所在的部分的一个代表性微镜组件的连接结构的弹簧刚度，为每个微镜组件的致动器生成控制信号。在某些方面，每个微镜组件的连接结构包括以下至少一项：扭杆和/或弹簧。连接结构被配置为使得一个维度决定连接结构的弹簧刚度。控制器被配置为基于电阻与所述一个或以上连接结构的所述一个维度有关的电阻生成所述控制信号。在一些方面，控制器包括控制信号生成模块和控制信号调整模块。控制信号生成模块被配置为基于目标旋转角度生成第一信号。控制信号调整模块被配置为基于电阻调整第一信号以生成控制信号。在一些方面，一个维度是与所述每个微镜组件的所述微镜的表面垂直的所述连接结构的厚度。控制信号调整模块可以基于电阻与表示所述一个或以上连接结构的标称弹簧刚度的参考电阻之间的比率来调整所述第一信号。在一些方面，控制信号调整模块包括平方根生成电路。平方根生成电路被配置为在控制信号上执行平方根运算，并将平方根的控制信号传输到每个微镜组件的致动器。每个微镜组件的致动器包括静电致动器。在某些方面，一个或以上连接结构的第一连接结构包括第一电触点和第二电触点，第一电触点和第二电触点由垂直于所述厚度的所述连接结构的长度分开。控制信号调整模块包括放大器和参考电阻器，参考电阻器具有代表一个或以上连接结构的标称弹簧刚度的电阻。第一电触点被配置为接收第一信号。第二电触点被连接到放大器的负输入端。参考电阻器跨接在放大器的负输入端和输出端之间。控制信号是从放大器的输出端获得的。在某些方面，一个或以上连接结构的第一连接结构包括被厚度分开的第一电触点和第二电触点。控制信号调整模块包括放大器和参考电阻器，参考电阻器具有代表一个或以上连接结构的标称弹簧刚度的电阻。参考电阻器被配置为接收第一信号并将第一信号传输到放大器的负输入端。第一电触点连接到放大器的负输入端。第二电触点连接到放大器的输出端。控制信号是从放大器的输出端获得的。在某些方面，控制信号调整模块包括电源、模数转换器(adc)、开关组、寄存器组、计算模块和数模转换器(dac)。控制信号调整模块被配置为：控制开关组将每个微镜组件的连接结构依次连接到电源以产生电压；控制模数转换器将电压数字化；将数字化电压存储在寄存器组中，以创建电压图，所述电压图将数字化电压映射到微镜组件阵列；基于电压图和第一信号，控制计算模块进行计算，以控制微镜组件阵列致动器的数字格式的信号；使用数模转换器从数字格式的控制信号生成模拟格式的控制信号；并将模拟格式的控制信号发送给致动器。在一些方面，在微镜组件阵列接收光之前，控制信号调整模块被配置为在校准过程中生成电压图。在一些实施例中，提供了一种方法。该方法包括确定微镜组件阵列中的每个微镜组件的目标旋转角度，以将目标方向设置为以下之一：来自光源的输出光的投射路径或接收器要接收的输入光的输入路径；对于所述每个微镜组件，基于所述目标旋转角度和所述微镜组件阵列中的一个或以上连接结构的弹簧刚度，为所述每个微镜组件的致动器生成控制信号；并将所述控制信号传输至所述每个微镜组件的致动器，以将所述每个微镜组件的所述微镜旋转所述目标旋转角度，以执行以下至少一项：沿所述投射路径将所述光源的所述输出光反射到物体上，或反射沿所述输入路径传播至所述接收器的所述输入光。在某些方面，一个或以上连接结构被配置为使一个维度决定弹簧刚度。基于与所述一个或以上连接结构的所述一个维度有关的电阻产生控制信号。在一些方面，该方法还包括：接收与目标旋转角度相对应的输入信号；以及基于电阻和参考电阻之间的比率，用放大器缩放输入信号以产生控制信号，所述参考电阻表示一个或以上连接结构的标称弹簧刚度。在一些方面，该方法还包括将输入信号通过位于一个或以上连接结构上的两个电触点传递到放大器以执行缩放。在一些方面，该方法进一步包括将输入信号通过有参考电阻的电阻器传递到放大器以执行缩放。在一些方面，该方法进一步包括：使用模数转换器来测量电阻以产生测量结果；接收对应于目标旋转角度的数字格式的输入信号；根据测量结果以缩放数字格式的输入信号；基于缩放后的数字格式的输入信号使用数模转换器来生成控制信号，以及。在一些方面，该方法还包括：测量每个微镜组件中一个或以上连接结构的电阻，以生成测量结果集；将测量结果集存储在寄存器中；以及基于寄存器中的测量结果集为每个微镜组件生成控制信号。附图说明参照附图阐述详细描述。图1示出了利用本文公开的技术的某些实施例的方面的自动驾驶车辆。图2a-图2e示出了根据某些实施例的光转向系统的示例。图3a-图3b示出了根据本申请的实施例的致动器控制器的示例。图4a和图4b示出了根据本申请的实施例的图3a至图3b的致动器控制器的内部组件的示例。图5示出了根据本申请的实施例的图3a至图3b的致动器控制器的内部组件的另一示例。图6示出了根据某些实施例的控制微镜组件阵列的方法的流程图。图7示出了可用于实现本文公开的技术的示例计算机系统。具体实施方式在下面的描述中，将描述微镜阵列的自适应控制系统的各种示例。自适应控制系统可以针对阵列的每个微镜调整控制信号以解决微镜之间的部件变化并提高微镜之间的旋转均匀性。为了解释的目的，阐述了具体的配置和细节以便提供对实施例的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员将显而易见的是，可以在不公开每个细节的情况下实践或实施某些实施例。此外，可以省略或简化众所周知的特征，以防止混淆本文所述的新颖特征。光转向可应用于不同的领域。例如，车辆的光探测和测距(激光雷达)模块可以包括光转向系统。光转向系统可以是发射器的一部分，用于将光转向不同的方向，以检测车辆周围的障碍物并确定障碍物与车辆之间的距离，这可用于自动驾驶。此外，接收器还可以包括微镜阵列，以选择要由接收器检测的入射光的方向，以避免检测其他不想要的信号。此外，手动驾驶车辆的前灯可包括光转向发射器，该光转向发射器可被控制为将光聚焦在特定方向上，以改善驾驶员的视野。在另一示例中，诸如内窥镜的光学诊断设备可以包括光转向发送器，以在顺序扫描过程中将光沿不同方向引导到物体上，以获得用于诊断的物体图像。可以通过微镜阵列来实现光转向。微镜阵列可以是具有微镜组件的阵列，其中每个微镜组件具有可移动的微镜和一个或以上致动器。微镜和致动器可以形成为半导体基板上的微机电系统(mems)，所述半导体基板允许微机电系统与半导体基板上的其他电路(例如控制器、接口电路等)集成。在微镜组件中，可以通过连接结构(例如，扭杆、弹簧等)将微镜连接到半导体基板形成枢轴。致动器可以使微镜绕枢轴旋转，连接结构变形以适应旋转。微镜阵列可以接收入射光束，并且每个微镜可以以相同的旋转角度旋转以在目标方向上投射/转向入射光束。每个微镜可以绕两个正交轴旋转，以提供沿垂直方向的投射角度第一范围，并提供沿水平方向的投射角度第二范围。投射角度的第一范围和第二范围可以限定二维视野(fov)，在该二维视野中将投射光以检测/扫描物体。视野还可以限定由物体反射的入射光的方向，该入射光将由接收器来检测。与使用单个镜子操纵入射光相比，微镜阵列可以提供相当甚至更大的聚合反射表面积。具有较大的反射表面积，可以将具有较大光束宽度的入射光投射到微镜阵列上以进行光转向操作，这可以减轻色散的影响并可以提高成像/范围分辨率。而且，每个单个微镜具有较小的尺寸和质量，这可以减轻控制这些微镜的致动器的负担并可以提高可靠性。此外，致动器可以针对给定的扭矩将微镜旋转更大的旋转角度，这可以改善微镜阵列的视野。尽管将微镜阵列用于光转向可以提供优于单镜布置的众多优点，但是控制多个微镜以均匀的方式移动(例如，以相同的旋转角度旋转)可能是具有挑战性的。例如，由于制造过程中的精度限制，微镜组件之间可能存在部件变化。一个示例性的变化源可以来自将微镜连接到旋转枢轴点的连接结构，例如基板、万向架结构的框架等。如上所述，连接结构变形以适应微镜的旋转移动。连接结构的弹簧刚度可以控制扭矩，所述扭矩使连接结构变形以适应微镜旋转的目标旋转角度的需要。由于精度限制，微镜组件之间的连接结构的尺寸可能会有所不同，这可能导致连接结构的弹簧刚度和微镜组件之间的所需扭矩有所不同。如果控制致动器产生相同的扭矩，产生的旋转角度可能会在微镜中变化。旋转角度的不均匀会增加反射光的色散并降低成像/范围分辨率。某些实施例的概念概述本申请的示例涉及可以解决上述问题的光转向系统。光转向的各种实施例可以包括至少两个镜子以执行光转向，例如下面关于图2a-图5示出和描述的那些。所述光转向系统可以用作发射器的一部分，以控制输出光的投射方向。该光转向系统还可以用作接收器的一部分，以选择要由接收器检测的输入光的方向。该光转向系统还可以同轴配置使用，使得该光转向系统可以将输出光投射到一个位置并检测从该位置反射的光。在一些实施例中，光转向系统可以包括光源、半导体集成电路以及接收器，所述半导体集成电路包括微机电系统(mems)和控制器。微机电系统可以包括微镜组件阵列，每个微镜组件包括微镜，微镜通过弹性连接结构连接到基板并且可以围绕连接结构旋转。微机电系统的微镜组件可以被配置为沿着输出投射路径反射来自光源的光。微机电系统的微镜组件也可以被配置为反射沿输入路径传播到接收器的入射光。每个微镜组件还包括可由控制器控制以使微镜旋转的致动器。控制器可以为每个微镜组件确定目标旋转角度以设置输出投射路径的目标方向。对于每个微镜组件，控制器还可以基于目标旋转角度和连接结构的弹簧刚度生成用于致动器的控制信号，并将控制信号传输到微镜组件阵列。在一些实施例中，光转向发射器也可以是激光雷达模块的一部分。在一些实施例中，连接结构可以是扭杆的形式。下面相对于图2c和图2d示出并描述了连接结构的示例。诸如静电致动器(例如，梳齿驱动器)、电磁致动器、压电致动器等的致动器，诸如下面相对于图2e示出和描述的那些致动器，可以提供扭矩以旋转微镜并使连接结构变形。连接结构可以具有弹簧刚度，该弹簧刚度影响致动器使微镜旋转和使连接结构变形所需的扭矩。连接结构可以被配置为使得其弹簧刚度由弹簧刚度的尺寸之一控制。例如，扭杆的宽度(例如，平行于镜面)比厚度(例如，垂直于镜面)小多个数量级，从而使扭杆的弹簧刚度可以由厚度决定并与厚度成正比。在这样的示例中，可调节由致动器产生的扭矩，以考虑每个微镜的扭杆的弹簧刚度，使得微镜可以以目标旋转角度均匀地旋转。在一些实施例中，控制器可以包括用于致动器的控制信号生成模块和控制信号调整模块，所述控制信号生成模块基于目标旋转角度，所述控制信号调整模块基于反映该连接结构的主要尺寸的电特性(例如，电阻)来调节控制信号，如以下关于图3a所示和所描述。连接结构可以具有两个电触点，其可以用于测量连接结构的电阻以推断主要尺寸以及弹簧刚度。下面图3b示出并描述了电触点的放置示例。例如，可以将两个电触点放置在连接结构的两个相对的侧面上，该两个侧面被厚度分开，并且在两个电触点之间测得的电阻可以与厚度直接成正比。又例如，可将两个电触点放置在连接结构的两个相对的侧面上，被连接结构的长度分开(平行于镜子的旋转轴)，并且在两个电触点上测得的电阻与厚度成反比。在这两种情况下，控制信号调整模块可以基于两个电触点的电阻来调整控制信号。在一些实施例中，控制信号调整模块可以获取每个微镜的连接结构的电阻信息，以基于该信息调整每个致动器的控制信号。在一些实施例中，控制信号调整模块可以从连接结构的子集(例如，从微镜阵列上从不同区域选择的一个连接结构)获得电阻信息，以调整控制信号。在一些实施例中，控制器可以包括放大器电路，放大电路被配置为通过放大增益来放大与旋转角度相对应的控制信号，其中放大增益根据参考电阻和两个电触点之间的比例来确定。下面图4a和图4b示出并描述了放大器电路的示例。放大器电路可以包括配置为反相放大器的运算放大器(opamp)。在一些实施例中，电触点被连接结构的长度分开，连接结构的第一电触点可以接收输入控制信号，而连接结构的第二电触点可以连接到运算放大器的负输入，从而使电触点之间的电阻形成输入电阻。而且，具有参考电阻的参考电阻器可以连接在运算放大器的输出和负输入之间，以形成反馈电阻器。通过这样的布置，放大增益变得与连接结构的电阻成反比并与厚度成正比。在一些实施例中，电触点被连接结构的厚度分开，参考电阻器和与运算放大器的连接结构的连接可以颠倒，这使得放大增益与连接电阻成正比，与厚度成正比。在这两个示例中，可以提供一组放大器的电路，以基于每个致动器中连接结构的弹簧刚度来缩放每个致动器的控制信号。在一些实施例中，控制器可以包括测量电路，所述测量电路被配置为测量连接结构的电触点之间的电阻。下面图5示出并描述了测量电路的有关示例。测量电路可以包括电流发生器、模数转换器(adc)、开关组和寄存器组。为了对连接结构进行电阻测量，控制器可以控制开关以将连接结构的第一电触点连接到电源并且将连接结构的第二电触点连接到地。电流发生器可以向第一电触点中注入预定的电流，并且可以在电触点上产生反映电阻的电压。模数转换器可以测量电压，并且存储数值，所述数值表示与连接结构相对应的寄存器处的电压。模数转换器可以依次对每个连接结构重复测量过程，并且可以将微镜阵列中每个连接结构的电压图存储在寄存器组中。在一些实施例中，可以将测量过程作为校准执行光转向操作之前的过程。在光转向操作期间，可以将电压图提供给控制信号调整模块，控制信号调整模块可以基于电压图缩放每个致动器的控制信号，并将缩放后的控制信号提供给致动器以执行光转向操作。缩放可以在数字域中执行，并且数模转换器(dac)可以将控制信号转换为模拟格式，并将模拟控制信号提供给致动器。在公开的实施例中，控制器可以使控制信号适应于微镜组件中连接结构的弹簧刚度的变化。因此，微镜组件中的微镜的旋转可以变得更加均匀，这可以减少反射光的色散并提高成像/测距分辨率。所有这些都可以改善光转向系统的鲁棒性和性能，该光转向系统可以是常规实施方式中的光转向发射机和/或光转向接收器的一部分。某些实施例的典型系统环境图1示出了其中可以实现所公开的技术的自动驾驶车辆100。自动驾驶车辆100包括激光雷达模块102。激光雷达模块102使自动驾驶车辆100能在周围环境中执行物体检测和测距。基于物体检测和测距的结果，自动驾驶车辆100可以进行操作以避免与物体的碰撞。激光雷达模块102可以包括光转向发射器104和接收器106。光转向发射器104可以以任何合适的扫描模式在不同时间在不同方向上投射一个或以上光信号108，而接收器106可以监视由物体反射光信号108而产生的光信号110。光信号108和110可以包括例如光脉冲、调频连续波(fmcw)信号、调幅连续波(amcw)信号等。激光雷达模块102可以基于光脉冲110的接收来检测物体，并且可以基于光信号108和110之间的时间差来执行测距确定(例如，物体的距离)。例如，如图1所示，激光雷达模块102可以于时间t1在自动驾驶车辆100正前方的方向上发射光信号108，并于时间t2接收由物体112(例如，另一车辆)反射的光信号110。基于光信号110的接收，激光雷达模块102可以确定物体112直接在自动驾驶车辆100的前方。此外，基于t1与t2之间的时间差，激光雷达模块102还可以确定自动驾驶车辆100与物体112之间的距离114。自动驾驶车辆100可以基于激光雷达模块102对物体112的检测和测距来调整其速度(例如，减速或停止)以避免与物体112碰撞。图2a-2e示出了激光雷达模块102的内部组件的示例。激光雷达模块102包括发射器202、接收器204和激光雷达控制器206，所述激光雷达控制器206可以操作控制发射器202和接收器204。发射器202包括光源208和准直镜片210，而接收器204包括镜片214和光电探测器216。激光雷达模块102还包括镜子组件212和分束器213。在激光雷达模块102中，发射器202和接收器204可配置为同轴系统，以共享镜子组件212以执行光转向操作，而分束器213被配置为将由镜子组件212反射的入射光反射到接收器204。图2a示出了光投射操作。为了投射光，激光雷达控制器206可以控制光源208(例如，脉冲激光二极管、fmcw信号、amcw信号的源等)作为光束218的一部分传输光信号108。光束218可以在离开光源208时分散，并且可以通过准直镜片210将其转换为准直光束218。准直光束218可以入射到镜子组件212上，所述镜子组件可以反射准直光束218，以沿着输出投射路径219将其导向物体112。镜子组件212可包括一个或以上可旋转镜子。图2a示出了具有一个镜子的镜子组件212，但是如下所述，包括多个微镜组件的微镜阵列可以使镜子组件212有转向功能。镜子组件212还包括一个或以上致动器(图2a中未示出)以旋转可旋转镜子。致动器可以使可旋转镜子绕第一轴222旋转，并且可以使可旋转镜子沿第二轴226旋转。围绕第一轴222的旋转可以相对于第一维度(例如，x轴)改变输出投射路径219的第一角度224，而围绕第二轴226的旋转可以改变输出投射路径219相对于第二维度(例如z轴)的第二角度228。激光雷达控制器206可以控制致动器以产生绕第一轴222和第二轴226的旋转角度的不同组合，使得输出投射路径219的移动可以遵循扫描模式232。输出投射路径219沿x轴的移动范围234以及输出投射路径219沿z轴的移动范围238可以限定视野。视野内的物体(例如物体112)可以接收并反射准直光束218以形成反射的光信号，该信号可以由接收器204接收。图2b示出了光探测的操作。激光雷达控制器206可以选择一个入射光方向239，以通过接收器204检测入射光。该选择可以基于设置镜子组件212的可旋转镜子的旋转角度，使得仅沿光源方向239传播的光束220被反射到分束器213，然后分束器213可以将光束220通过准直镜片214转移到光电探测器216。通过这样的布置，接收器204可以选择性地接收与物体112的测距/成像有关的信号，例如由物体112对准直光束218的反射而产生的光信号110，并且不接收其他信号。从而可以减少环境干扰对物体的测距/成像的影响，并且可以提高系统性能。图2c示出了微镜阵列250的示例，该微镜阵列250可以是光转向发射器202的一部分，并且可以提供镜子组件212的转向能力。微镜阵列250可以包括微镜组件252阵列，所述微镜组件252阵列包括微镜组件252a。图2d示出了微镜组件252a的示例。微镜组件252阵列可以包括半导体基板255上的微机电系统(mems)。微镜组件252中的每一个可以包括形成万向架结构的框架254和微镜256。具体而言，连接结构258a和258b将微镜256连接到框架254，而连接结构258c和258d将框架254(和微镜256)连接到侧壁260a和260b、半导体基板255。一对连接结构可以限定微镜256的枢轴/旋转轴。例如，连接结构258a和258b可以限定微镜256围绕框架254中的y轴的枢轴/旋转轴，而连接结构258c和258d可以限定框架254和微镜256相对于半导体基板255的x轴旋转的枢轴/旋转轴。微镜组件252中的每一个都可以接收和反射光束218的一部分。每个微镜组件252的微镜256可以通过微镜组件的致动器(图2c中未示出)以围绕y轴(围绕连接结构258a和258b)的第一角度和围绕x轴(围绕连接结构258c和258d)的第二角度旋转，用于设置光束218的输出投射路径的方向并限定视野，如图2a所示，或者用于选择由接收器204检测的输入光的方向，如图2b所示。为了适应镜子256的旋转运动，连接结构258a、258b、258c和258d被配置为弹性的和可变形的。连接结构可以是例如扭杆、弹簧等的形式，并且可以具有一定的弹簧刚度。连接结构的弹簧刚度可以限定镜子256旋转一定旋转角度所需的扭矩，如下：τ＝-kθ(公式1)在公式1中，τ表示扭矩，k表示测量连接结构的弹簧刚度的弹簧常数，而θ表示目标旋转角度。弹簧常数可以取决于各种因素，例如连接结构的材料、连接结构的横截面面积等，例如，可以根据以下公式定义弹簧常数：在公式2中，l是连接结构的长度，g是形成连接结构的材料的剪切模量，k2是取决于厚度(t)和宽度(w)之间的比率的因子，给定为t/w。t/w之比越大，k2就越像常数。下表提供了不同t/w：比率的k2的示例。t/w之比k210.14120.22930.26360.298∞0.333在w为t的三分之一以下的情况下，k2几乎变成常数，并且弹簧常数k可以与厚度直接成比例。微镜组件252中可以包括各种类型的致动器以提供扭矩，例如静电致动器、电磁致动器、压电致动器等。图2e示出了可以包括在微镜组件252中以提供扭矩的致动器的示例。如图2e所示，一对梳齿驱动器261a和261b可分别围绕连接结构258c和258d放置。梳状驱动器261a和261b中的每一个均包括两对电极，例如电极262a和262b以及用于梳状驱动器261a的电极264a和264b。电极262a和264a可以连接到微镜256，而电极262b和264b可以连接到侧壁260a。当在电极262a和262b之间施加电压v1时，相反的电荷会累加，并且由于电荷的积累，在电极262a和262b之间会产生根据以下公式定义的静电力f1。静电力f1可以施加扭矩，并使微镜256沿顺时针方向旋转。f1＝-p(v1)2(公式3)在公式3中，p是一个基于介电常数、电极的指状数量、电极之间的间隙等的常数，如公式3所示，静电力(以及所产生的净转矩)可以与施加电压的平方成正比。此外，当在电极264a和264b两端施加电压v2时，可以根据公式2产生静电力f2。静电力f2还可以施加扭矩，并使微镜256沿逆时针方向旋转。在一些示例中，一对压电致动器270a和270b，或一对电磁设备280a和280b也可以位于连接结构(例如，连接结构258c)的两侧。压电致动器270a和270b中的每一个可以基于施加到致动器的电压(例如，v1和v2)放大或缩小，并且可以产生扭矩以推动微镜256绕连接结构258a顺时针或逆时针旋转。而且，每对电磁致动器280a和280b还可以基于施加到致动器的电压(例如，v1和v2)产生电磁力。每对电磁致动器280a和280b之间的电磁力还可产生扭矩以使微镜256绕连接结构258a顺时针或逆时针旋转。对于压电致动器270a和270b以及电磁致动器280a和280b，净扭矩可以直接与所施加的电压成比例，其公式如下：f1＝-q(v1)(公式4)在公式4中，f1可以是由致动器(例如，压电致动器270、电磁致动器280a等)提供的力，而v1是施加到致动器的电压。q可以是一个基于致动器的各种物理特性的常数。为了旋转微镜256，控制器可以基于公式2和3为梳齿驱动器261a和261b、压电致动器270a和270b、电磁设备280a和280中的每一个设置电压v1和v2以设置扭矩256。然而，使微镜256旋转目标角度θ所需的扭矩取决于连接结构的弹簧常数。如上所述，连接结构的弹簧常数可以取决于连接结构的某个主要物理尺寸(例如，厚度)，并且主要尺寸可以由于制造工艺的精度限制而变化。回到图2c的连接结构258a和258c的示例，虽然在微机电系统器件的制造期间可以相对较好地控制连接结构的宽度(w)和长度，但是在微镜组件之间连接结构的厚度t可能会有所不同。微镜组件之间的连接结构的弹簧常数/刚度以及目标旋转角度所需的扭矩也可以变化。在不考虑连接结构的弹簧刚度的变化的情况下，微镜阵列250可将光转向不同的方向，这会分散输出光并降低使用输出光的成像/测距应用的分辨率。而且，微镜阵列250也不能提供入射光方向的准确选择，因此，接收器可能接收到噪声信号。自适应控制信号产生的例子图3a和图3b示出了根据本申请的实施例的致动器控制器300的示例。致动器控制器300与微镜组件302的阵列连接。微镜组件302阵列中的每一个，例如微镜组件302a，都包括连接结构304、致动器306和微镜308。致动器控制器300包括控制信号生成模块320和控制信号调整模块330。控制信号生成模块320可以接收目标旋转角度信息340(例如，来自激光雷达控制器206)以生成控制信号342。控制信号可以是施加到电压致动器的电压形式。可以基于实现目标旋转角度所需的转矩以及确定电压与转矩之间的关系的致动器的属性来确定电压的大小。根据上面的公式1，所需的扭矩可以基于连接结构304的参考弹簧常数和目标旋转角度。参考弹簧常数可以是连接结构304的标称或预期弹簧常数。此外，电压和扭矩之间的关系可以特定于致动器306的拓扑/架构。例如，如果致动器是静电致动器(例如梳齿驱动器261)，则可以根据上面的公式3将电压设置为与扭矩的平方根成正比。如果致动器是压电致动器(例如，压电致动器270)或电磁致动器(例如，电磁致动器280)，则可以根据上面的公式4将电压设置为与扭矩成正比。控制信号调整模块330可以基于连接结构的弹簧刚度信息350来调整控制信号342以创建一个或以上的调整后的控制信号352。连接结构的弹簧刚度信息350可以包括表明一个或多个连接结构304的实际弹簧刚度的信息。控制信号调整模块330可以基于，例如根据下列方程的实际弹簧刚度(由信息350提供)与连接结构的标称刚度(用于确定控制信号342)之间的比率，以创建调整后的控制信号352：控制信号352可以被发送到致动器306以设置用于旋转微镜308的扭矩。基于连接结构的弹簧刚度信息350的控制信号352的适配使得能够生成扭矩，所述扭矩能够反映微镜组件302阵列中的连接结构304的实际弹簧刚度和目标旋转角度。例如，在实际弹簧刚度超过标称弹簧刚度的情况下，可以增加控制信号352的大小，而在实际弹簧刚度低于标称弹簧刚度的情况下，可以减小控制信号352的大小。利用这种布置，扭矩可以解决微镜组件之间的弹簧刚度的变化，并且可以改善微镜组件之间的旋转角度的均匀性。取决于均匀性和功耗要求，连接结构弹簧刚度信息350可以包括阵列内每个微镜组件的连接结构304或微镜组件的子集的实际弹簧刚度信息。例如，在连接结构弹簧刚度信息350可以包括阵列内的每个微镜组件的连接结构304的实际弹簧刚度信息的情况下，控制信号调整模块330可以根据每个微镜组件中连接结构304的实际弹簧刚度，分别为每个微镜组件定制控制信号352，可以最大化微镜组件之间的均匀旋转角度，但是额外的缩放操作会增加功率。又例如，微镜组件302的阵列可分为多个区域，每个区域选择一个代表性的微镜组件代表该区域，并且连接结构的弹簧刚度信息350可以包括该区域的代表性微镜组件的连接结构304的实际弹簧刚度信息。控制信号调整模块330可以为每个区域生成控制信号352，其中每个控制信号352基于每个区域的代表性微镜组件的实际弹簧刚度信息进行缩放。这样的安排并没有考虑到微镜组件的每个区域内弹簧刚度的变化，并且可能导致旋转角度的均匀性降低，但是减少的缩放操作可以节省功率并减少功耗。连接结构的弹簧刚度信息350可以以各种形式表示连接结构304的实际弹簧刚度，诸如与控制连接结构304弹簧刚度的尺寸相关的电阻。例如，在连接结构304的厚度主导弹簧刚度的情况下，反映该厚度的连接结构304的电阻可以代表实际的弹簧刚度。图3b示出了使用电阻来表示连接结构的厚度的布置的示例。左图示出了沿着在两端332和334之间的连接结构304的长度(由l表示)的电阻r1，一端连接到微镜，另一端连接到基板的侧壁。电阻r1可以与连接结构304的截面积成反比(基于宽度w和厚度t定义)，这样，如果厚度t增大，电阻r1减小，反之亦然。为了获得电阻r1，可以将两个电触点分别放置在连接结构304与镜子之间的第一结点和连接结构304与侧壁之间的第二结点处。此外，右图显示了沿连接结构304的厚度t在两侧362和364之间的电阻r2。电阻r2可以与厚度t成正比，从而如果厚度t增加，则电阻r2增加，反之亦然。为了获得电阻r2，可以在侧面362和364分别放置两个电触点。尽管图3b示出了测量连接结构(例如，扭杆)的电阻，但是应当理解，也可以测量连接结构附近的其他组件的电阻以提供厚度信息。例如，连接结构附近和微机电系统基板内的连接结构相同设备层上的一小块硅可以具有与连接结构相似的厚度。这样，可以测量那些组件的电阻以获得连接结构的厚度信息。控制信号调整模块330的示例图4a和图4b示出了根据某些实施例的控制信号调整模块330的示例。如图4a和图4b所示，控制信号调整模块330可以包括操作放大器(运算放大器)400、参考电阻器402、可选的预处理器电路404和可选的后处理器电路406。沿着例如结构的长度或厚度，参考电阻器402可具有等于连接结构304的标称电阻rn的电阻。连接结构304可以作为另一个电阻器(r1或r2)连接到参考电阻器402和运算放大器400。连接结构304、参考电阻器402和运算放大器400一起可以构成一个反相放大器，该反相放大器可以基于连接结构304的电阻(r1或r2)与参考电阻器402的标称电阻rn之比来缩放控制信号342，以产生控制信号352。例如，参考图4a，电触点被连接结构304的长度l分开,以提供电阻r1来推断厚度t。通过这种配置，电阻r1与厚度t以及连接结构304的弹簧刚度成反比。连接结构304可以配置为输入电阻，其中第一电触点410连接到输入(例如，控制信号342、信号408等)，第二电触点412连接到运算放大器400的负输入。参考电阻器402可配置为反馈电阻器，并连接在运算放大器400的负输入和输出之间。通过这种布置，输出信号420可以基于以下公式与控制信号342相关：如公式6所示，输出信号420与r1成反比。当连接结构304的厚度t以及弹簧刚度增加时，r1会减少，并且输出信号420可以增加以提供更大的扭矩来实现目标旋转角度。此外，当连接结构304的厚度t以及弹簧刚度减小时，r1增大，并且输出信号420可以减小以提供较小的扭矩来实现目标旋转角度。可选的预处理器电路404和后处理器电路406可以对输出信号420执行附加处理，以基于致动器属性生成控制信号352。例如，在控制信号352是提供给静电致动器(例如梳齿驱动器261)的电压信号的情况下，致动器产生的力/转矩是输入电压的平方的函数。用于缩放输入电压信号v1的放大增益rn/r1应该是平方根，以便合力f1(和扭矩)可以通过放大增益rn/r1进行缩放，其公式如下：为了执行放大增益rn/r1的平方根运算，在控制信号342是由公式7中的v1表示的电压的情况下，可以通过预处理电路404对控制信号342进行第一平方以形成平方信号408，其可以被rn/r1的放大增益放大以获得输出信号420。输出信号420可以由后处理器电路406处理以对输出信号420执行平方根运算以获得控制信号352。通过这样的布置，控制信号352可以相对于控制信号342按缩放。另一方面，对于产生与输入电压成正比的力的致动器，例如压电致动器，电磁致动器，或当控制信号342代表所需的旋转角度时，不需要预处理器电路404和后处理器电路406。图4b示出了控制信号调整模块330的另一示例。如图4b所示，电触点被连接结构304的厚度t分开，以提供电阻r2来推断厚度t。通过这种配置，电阻r2与厚度t以及连接结构304的弹簧刚度成正比。连接结构304可以配置为反馈电阻，其中第一电触点450连接到运算放大器400的负输入，第二电触点452连接到运算放大器400的输出。参考电阻器402可配置为输入电阻器，并连接在输入(例如，控制信号342、信号408等)与运算放大器400的负输入之间。通过这种布置，输出信号420可以基于以下公式与控制信号342相关：如公式8所示，输出信号420与r1成比例。当连接结构304的厚度t以及弹簧刚度增加时，r1增加，并且输出信号420可以增加以提供更大的扭矩来实现目标旋转角度。此外，当连接结构304的厚度t以及弹簧刚度减小时，r1减小，并且输出信号420可以减小以提供较小的扭矩来实现目标旋转角度。如上所述，可选的预处理器电路404和后处理器电路406还可以为静电致动器提供平方根放大增益图5示出了根据某些实施例的控制信号调整模块330的另一示例。如图5所示，控制信号调整模块330可以包括电流发生器502、开关组503、模数转换器(adc)504、寄存器506、控制信号计算模块507以及数模转换器(dac)510。这些组件可以操作以执行每个连接结构304上的电阻测量，并基于该电阻测量来缩放控制信号342以生成控制信号352。具体地，为了测量连接结构(例如，连接结构304a)，可以控制开关503以将连接结构连接在电流发生器502与地面之间。电流发生器502可以将预定电流注入连接结构中以产生电压v，并且可以通过模数转换器504将电压v数字化，并且可以将数字化的值存储在寄存器506中。电压v可以表示连接结构的电阻，并且取决于电触点的位置，电阻可以与连接结构的弹簧刚度成正比或成反比。可以针对每个连接结构进行重复测量，并且可以获得电压图508并将其存储在寄存器506中，所述电压图将测量的电压v映射到每个连接结构。控制信号计算模块507然后可以基于电压图508和控制信号342来计算控制信号352，所述控制信号可以是数字格式。例如，控制信号计算模块，可以计算每个连接结构的测量电压与代表标称厚度/弹簧刚度的参考电压之间的比率，并按与图4a-图4b中所述类似的方式按比例放大/缩小控制信号342。可以将经过缩放的数字格式的控制信号342送到数模转换器510，以在每个微镜组件中生成用于致动器的控制信号352的模拟版本。在一些实施例中，控制信号调整模块330可以在光转向操作生成电压图之前执行电阻测量，作为校准过程的一部分。在光转向操作期间，可以将电压图提供给控制信号调整模块330，以基于电压图调整每个致动器的控制信号。图6示出了根据一些实施例的操作微镜组件阵列的方法600的流程图。方法600可以由控制器(例如激光雷达控制器206)或致动器控制器(例如，图3a的致动器控制器300)与微镜组件阵列连接来执行。微镜组件阵列可以是激光雷达模块的一部分。微镜组件阵列可以被配置为选择由激光雷达模块的光源产生的输出光的投射路径的方向，以将输出光沿着投射路径引导向物体。微镜组件阵列也可以被配置为选择输入路径的方向，以将沿所选输入路径传播的输入光转向，而不将沿其他方向传播的输入光转向接收器。每个微镜组件可包括可旋转的微镜。每个微镜组件可以包括至少两个连接结构，例如图2c的连接结构258a-258d，其可以限定微镜的旋转轴。在操作602，该控制器确定该微镜组件阵列中的每个微镜组件的目标旋转角度，以设定来自光源的输出光或输入光的输入路径的投射路径中的至少一个的目标方向。可以基于例如扫描模式(例如，图2a的扫描模式232)来设置目标方向。在操作604，对于每个微镜组件，控制器基于目标旋转角度和每个微镜组件的一个或以上连接结构的弹簧刚度来产生用于致动器的控制信号。在一些实施例中，每个微镜组件的一个或以上连接结构的大小可设置成使得弹簧刚度与连接结构的尺寸(例如，厚度)成线性正比，如图3b中所描述，取决于测量电阻的方式，所述大小又可以与连接结构的电阻依次成线性正比或反比。控制信号可以由放大器产生，所述放大器接收基于目标旋转角度产生的来自于光雷达控制器206的控制信号。放大器(例如，图4a的运算放大器400)可基于表示一个或以上的连接结构的厚度的电阻与参考电阻之间的比率来缩放控制信号，以基于厚度和弹簧刚度来调节控制信号。在一些实施例中，还可以使用模数转换器来执行校准过程，以依次测量每个微镜组件(或其子集中)中的连接结构的电阻。每个微镜组件的测量结果可以存储在寄存器中，并且计算模块可以以数字格式从激光雷达控制器206接收控制信号，并根据存储在寄存器中的测量结果缩放每个微镜组件的控制信号。可以提供数模转换器以将数字的缩放控制信号转换为模拟格式。在操作606，控制器可以将控制信号(由放大器生成，通过数模转换器等)传输到每个微镜组件的致动器，以通过每个微镜组件的微镜旋转目标旋转角度。然后可以控制微镜组件阵列以沿着投射路径反射光源的输出光和/或沿着输入路径传播的输入光反射到接收器。计算机系统本文提到的任何计算机系统都可以利用任何合适数量的子系统。这样的子系统的示例在计算机系统10中的图7中示出。在一些实施例中，计算机系统包括单个计算机设备，其中子系统可以是计算机设备的组件。在其他实施例中，计算机系统可以包括多个计算机设备，每个计算机设备都是子系统，具有内部组件。计算机系统可以包括台式和便携式计算机、平板电脑、移动电话和其他移动设备。在一些实施例中，云基础架构(例如amazonwebservices)、图形处理单元(gpu)等，可用于实现所公开的技术，包括从图1至图6所述的技术。图7所示的子系统通过系统总线75互连。示出了附加的子系统，例如打印机74、键盘78、存储设备79、显示器76，其连接到显示适配器82，以及其他子系统。连接到i/o控制器71的外围设备和输入/输出(i/o)设备可以通过许多已知的本领域手段，例如输入/输出(i/o)端口77(例如，usb、)，连接到计算机系统。例如，i/o端口77或外部接口81(例如，以太网、wi-fi等)可用于将计算机系统10连接到诸如因特网、鼠标输入设备或扫描仪的广域网。通过系统总线75的互连允许中央处理器73与每个子系统通信并控制系统内存72或存储设备79(例如，固定磁盘，如硬盘驱动器或光盘)中至少两个指令的执行，以及子系统之间的信息交换。系统内存72和/或存储设备79可以体现为计算机可读介质。另一个子系统是数据收集设备85，例如照相机、麦克风、加速度计等。本文提到的任何数据都可以从一个组件输出到另一组件，并可以输出到用户。计算机系统可以包括至少两个相同的组件或子系统，例如，通过外部接口81或内部接口连接在一起。在一些实施例中，计算机系统、子系统或设备可以通过网络进行通信。在这种情况下，一台计算机可以被视为客户端，另一台计算机可以被视为服务器，其中每台计算机都可以被视为同一计算机系统的一部分。客户端和服务器可以各自包含多个系统、子系统或组件。实施例的各方面可以使用硬件(例如，专用集成电路或现场可编程门阵列)和/或使用具有一般可编程处理器的计算机软件通过模块化或集成方式以控制逻辑的形式来实现。如本文所使用的，处理器包括单核处理器、在同一集成芯片上的多核处理器或在单个电路板上或联网的多个处理单元。基于本文的公开和解说，本领域普通技术人员将知道并理解使用硬件以及硬件和软件的组合来实现本发明的实施例的其他方式和/或方法。本申请中描述的任何软件组件或功能都可以由处理器使用任何合适的计算机语言，例如，java、c、c++、c#、objective-c、swift，或使用传统或面向对象技术的脚本语言，例如perl或python来实现。可以将软件代码作为一系列指令或命令存储在计算机可读介质上，以进行存储和/或传输。合适的非暂时性计算机可读介质可以包括随机存取内存(ram)、只读内存(rom)、诸如硬盘或软盘的磁性介质，或诸如光盘(cd)、dvd(数字通用磁盘)、闪存等的光学介质。计算机可读介质可以是这种存储或传输设备的任何组合。还可以使用载波信号来编码和发送这样的程序，所述载波信号适于经由符合包括因特网的各种协议的有线、光学和/或无线网络进行发送。这样，可以使用用此类程序编码的数据信号来创建计算机可读介质。用程序代码编码的计算机集成介质可以与兼容设备打包在一起，也可以与其他设备分开提供(例如，通过internet下载)。任何此类计算机可读介质都可以安装在单个计算机产品(例如，硬盘驱动器、cd或整个计算机系统)上或内部，并且可以存在于系统或网络内的不同计算机产品上或内部。计算机系统可以包括监视器、打印机或其他合适的显示器，用于向用户提供本文提到的任何结果。本文描述的任何方法可以用包括一个或以上处理器的计算机系统完全或部分执行，该计算机系统可以被配置为执行这些步骤。因此，实施例可以涉及被配置为执行本文描述的任何方法的步骤的计算机系统，可能具有执行相应步骤或相应步骤组的不同组件。尽管以编号步骤表示，但是本文的方法的步骤可以同时或以不同顺序执行。另外，这些步骤的一部分可以与来自其他方法的其他步骤的一部分一起使用。而且，步骤的全部或部分可以是可选的。此外，任何方法的任何步骤都可以使用用于执行这些步骤的模块、单元、电路或其它方式来执行。其他变型在本申请的精神内。因此，尽管所公开的技术易于进行各种修改和替代构造，但是其某些示出的实施例在附图中示出并且已经在上面进行了详细描述。但是，应该理解，无意将本申请限制为所公开的一种或多种特定形式，与之相反，其意图是涵盖落入所附权利要求书所限定的本申请的精神和范围内的所有修改、替代构造和等同形式。例如，任何实施例、替代实施例等及其概念可以是所描述的和/或在本申请的精神和范围内的任何其他实施例。在描述所公开的实施例的上下文中(尤其是在以下权利要求的上下文中)，术语“一个”和“一种”和类似指代的使用应被解释为涵盖单数和复数，除非本文另外指出或与上下文明显矛盾。除非另外指出，否则术语“包括”、“具有”、“包含”和“包含”应被解释为开放式术语(即，意思是“包括但不限于”)。术语“连接”应理解为部分或全部包含在、附加到或连接在一起，即使存在某种介入。短语“基于”应理解为开放式的，而不以任何方式进行限制，并且在适当的情况下应解释为或以其他方式解读为“至少部分基于”。除非另有说明，否则本文中数值范围的引用仅旨在用作分别指代落入该范围内的每个单独值的速记方法，并且将每个单独值并入说明书中，如同其在本文中被单独引用一样。除非本文另外指出或与上下文明显矛盾，否则本文描述的所有方法可以以任何合适的顺序执行。本文提供的任何和所有示例或示例性语言(例如“诸如”)的使用仅旨在更好地阐明本申请的实施例，并且除非另外要求，否则不构成对本申请范围的限制。说明书中的任何语言都不应解释为表明任何未要求保护的要素对于实施本申请至关重要。当前第1页12