间； 所述电容感测电路确定出当所述第三止挡件抵接所述第一止挡件时的在所述可移动 反射镜的第一基准位置处的第一测量电容； 所述电容感测电路确定出当所述第三止挡件抵接所述第二止挡件时的在所述可移动 反射镜的第二基准位置处的第二测量电容；以及 所述校准模块使用所述第一基准位置处的所述第一测量电容和所述第二基准位置处 的所述第二测量电容来确定所述校正量。6. 根据权利要求5所述的MEMS设备，进一步包括： 宽带光源，用于产生宽带光束； 所述电容感测电路确定出在所述可移动反射镜的第三基准位置处的第三测量电容，所 述第三基准位置对应于作为所述宽带光束和所述可移动反射镜的移动的结果而产生的干 涉图样的中央关发脉冲； 所述电容感测电路确定出在所述可移动反射镜的第四基准位置处的第四测量电容，所 述第四基准位置对应于由所述MEMS致动器施加至所述可移动反射镜的零致动；以及 所述校准模块使用所述第一基准位置处的所述第一测量电容、所述第二基准位置处的 所述第二测量电容、所述第三基准位置处的所述第三测量电容、所述第四基准位置处的所 述第四测量电容来确定所述校正量。7. 根据权利要求1所述的MEMS设备，进一步包括： 固定结构，具有第一侧面和与所述第一侧面相对的第二侧面，所述第一侧面和所述第 二侧面中的每一个包括其间具有已知间距的多个电容感测点； 致动器臂，被耦合在所述MEMS致动器与所述可移动反射镜之间，并且可在所述电容结 构的所述第一侧面与所述第二侧面之间移动，所述致动器臂具有其间有已知间距的多个电 容指； 所述电容感测电路被耦合至所述固定结构和所述致动器臂，以随着所述可移动反射镜 移动而测量指示了所述电容感测点与所述电容指之间的电容的改变的电容变化；以及 所述校准模块使用所述电容变化来确定所述校正量。8. 根据权利要求7所述的MEMS设备，其中所述电容感测电路随着所述可移动反射镜移 动而连续地测量所述电容感测点与所述电容指之间的相应电容以确定所述电容变化的过 零点和峰位，所述过零点对应于所述电容感测点与所述电容指之间的最大偏移并且所述峰 位对应于所述电容感测点与所述电容指之间的最小偏移。9. 根据权利要求8所述的MEMS设备，其中： 所述电容感测电路进一步确定出在所述过零点和所述峰位中的每一个处的所述MEMS 致动器的相应实际电容； 所述校准模块确定出在所述过零点和所述峰位中的每一个处的所述可移动反射镜的 基准位置；并且 所述校准模炔基于所述MEMS致动器的所述实际电容和所述基准位置来确定所述校正 量。10. 根据权利要求1所述的MEMS设备，其中所述MEMS致动器是具有两个板的静电致动 器，所述电容感测电路感测所述两个板之间的所述当前电容。11. 根据权利要求10所述的MEMS设备，其中所述MEMS致动器是静电梳状驱动器致动 器。12. 根据权利要求1所述的MEMS设备，其中所述电容感测电路包括用于接收所述当前 电容并产生与所述电容成正比的输出电压的电容 _电压转换器。13. -种微机电系统（MEMS)干涉仪系统，包括： 干涉仪，包括被光学地耦合以接收和反射光的可移动反射镜； MEMS致动器，被耦合至所述可移动反射镜以引起其位移，所述MEMS致动器具有可变的 电容；存储器，保持有将所述MEMS致动器的电容映射至所述可移动反射镜的位置的表； 电容感测电路，被耦合至所述MEMS致动器，用于感测所述MEMS致动器的当前电容； 数字信号处理器，用于访问所述表以基于所述MEMS致动器的所述当前电容来确定所 述可移动反射镜的当前位置；以及 校准模块，用于确定所述MEMS致动器的在所述可移动反射镜的两个或更多个已知位 置处的相应实际电容，以确定待施加至所述可移动反射镜的所述当前位置的校正量； 其中所述数字信号处理器使用所述校正量进一步产生所述可移动反射镜的经过校正 的当前位置。14. 根据权利要求13所述的MEMS干涉仪系统，其中所述干涉仪进一步包括： 分束器，被光学地耦合以接收入射光束并将所述入射光束分束成第一干涉光束和第二 干涉光束； 固定反射镜，被光学地耦合以接收所述第一干涉光束并使所述第一干涉光束朝向所述 分束器反射回来以产生第一反射干涉光束； 所述可移动反射镜被光学地耦合以接收所述第二干涉光束并使所述第二干涉光束朝 向所述分束器反射回来以产生第二反射干涉光束；以及 检测器，被光学地耦合以检测作为所述第一反射干涉光束与所述第二反射光束之间的 干涉的结果而产生的干涉图样； 其中所述可移动反射镜的所述位移产生等于所述位移的两倍的在所述第一干涉光束 与所述第二干涉光束之间的光学路径长度差。15. 根据权利要求13所述的MEMS干涉仪系统，其中： 所述表代表电容感测曲线； 所述校准模块将在所述两个或更多个已知位置处的所述MEMS致动器的所述实际电容 与所述表内的对应的各个电容进行比较，以计算出测得的所述实际电容与所述表内的对应 的电容之间的相应误差； 所述校准模块使用所述电容感测曲线和计算出的所述误差推断出经过校正的电容感 测曲线；并且 所述校准模块使用经过校正的所述电容感测曲线来确定待施加至所述当前位置的所 述校正量。16. 根据权利要求13所述的MEMS干涉仪系统，进一步包括： 宽带光源，用于产生宽带光束； 所述电容感测电路确定出在所述可移动反射镜的第一基准位置处的第一测量电容，所 述第一基准位置对应于作为所述宽带光束和所述可移动反射镜的移动的结果而产生的干 涉图样的中央突发脉冲； 所述电容感测电路确定出在所述可移动反射镜的第二基准位置处的第二测量电容，所 述第二基准位置对应于由所述MEMS致动器施加至所述可移动反射镜的零致动；以及 所述校准模块使用所述第一基准位置处的所述第一测量电容和所述第二基准位置处 的所述第二测量电容来确定所述校正量。17. 根据权利要求13所述的MEMS干涉仪系统，进一步包括： 固定结构，具有在其第一端处的第一止挡件和在其第二端处的第二止挡件； 致动器臂，被耦合在所述MEMS致动器与所述可移动反射镜之间，所述致动器臂具有附 接至其上的第三止挡件，所述第三止挡件位于所述第一止挡件与所述第二止挡件之间； 所述电容感测电路确定出当所述第三止挡件抵接所述第一止挡件时的在所述可移动 反射镜的第一基准位置处的第一测量电容； 所述电容感测电路确定出当所述第三止挡件抵接所述第二止挡件时的在所述可移动 反射镜的第二基准位置处的第二测量电容；以及 所述校准模块使用所述第一基准位置处的所述第一测量电容和所述第二基准位置处 的所述第二测量电容来确定所述校正量。18. 根据权利要求17所述的MEMS干涉仪系统，进一步包括： 宽带光源，用于产生宽带光束； 所述电容感测电路确定出在所述可移动反射镜的第三基准位置处的第三测量电容，所 述第三基准位置对应于作为所述宽带光束和所述可移动反射镜的移动的结果而产生的干 涉图样的中央关发脉冲； 所述电容感测电路确定出在所述可移动反射镜的第四基准位置处的第四测量电容，所 述第四基准位置对应于由所述MEMS致动器施加至所述可移动反射镜的零致动；以及 所述校准模块使用所述第一基准位置处的所述第一测量电容、所述第二基准位置处的 所述第二测量电容、所述第三基准位置处的所述第三测量电容、所述第四基准位置处的所 述第四测量电容来确定所述校正量。19. 根据权利要求13所述的MEMS干涉仪系统，进一步包括： 固定结构，具有第一侧面和与所述第一侧面相对的第二侧面，所述第一侧面和所述第 二侧面中的每一个包括其间具有已知间距的多个电容感测点； 致动器臂，被耦合在所述MEMS致动器与所述可移动反射镜之间，并且可在所述电容结 构的所述第一侧面与所述第二侧面之间移动，所述致动器臂具有其间有已知间距的多个电 容指； 所述电容感测电路被耦合至所述固定结构和所述致动器臂，以随着所述可移动反射镜 移动而测量指示了所述电容感测点与所述电容指之间的电容的改变的电容变化；以及 所述校准模块使用所述电容变化来确定所述校正量。20. 根据权利要求19所述的MEMS干涉仪系统，其中： 所述电容感测电路随着所述可移动反射镜移动而连续地测量所述电容感测点与所述 电容指之间的相应电容以确定所述电容变化的过零点和峰位，所述过零点对应于所述电容 感测点与所述电容指之间的最大偏移并且所述峰位对应于所述电容感测点与所述电容指 之间的最小偏移； 所述电容感测电路进一步确定出在所述过零点和所述峰位中的每一个处的所述MEMS 致动器的相应实际电容； 所述校准模块确定出在所述过零点和所述峰位中的每一个处的所述可移动反射镜的 基准位置；并且 所述校准模炔基于所述MEMS致动器的所述实际电容和所述基准位置来确定所述校正 量。21.根据权利要求13所述的MEMS干涉仪系统，其中所述干涉仪是傅里叶变换红外 (FTIR)光谱仪。
【专利摘要】一种微机电系统(MEMS)干涉仪提供了可移动反射镜的反射镜定位的自校准。可移动反射镜被耦合至具有可变电容的MEMS致动器。MEMS干涉仪包括用于确定在可移动反射镜的两个或更多个已知位置处的MEMS致动器的电容的电容感测电路和用于使用在已知位置处的致动器电容来补偿电容感测电路中的任何漂移的校准模块。
【IPC分类】G01J3/453, G01J3/06, G01B9/02, G02B26/06
【公开号】CN105103030
【申请号】CN201480013316
【发明人】M·梅德哈特, B·莫塔达, A·O·埃尔沙特, M·纳吉, M·加德西夫, B·A·萨达尼, A·N·哈菲兹
【申请人】斯维尔系统
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年1月28日
【公告号】WO2014117158A1