專利名稱：振鏡掃描器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及通過反射物反射光束，更具體地涉及在振鏡掃描器 (galvanometer scanner)中使用穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
如圖1所示，常規(guī)振鏡掃描器通常包括電動(dòng)馬達(dá)110，電動(dòng)馬達(dá)110具有附接到反射光學(xué)元件120的輸出軸111。傳感器130檢測該輸出軸的旋轉(zhuǎn)角。傳感器的輸出信號與 軸的旋轉(zhuǎn)角成比例。由于為了動(dòng)態(tài)平衡而將光學(xué)元件的質(zhì)量中心與旋轉(zhuǎn)軸線對準(zhǔn)非常困難，因而由于 掃描運(yùn)動(dòng)圍繞該軸的X軸線旋轉(zhuǎn)，從而掃描運(yùn)動(dòng)可以引起沿Y軸線和Z軸線的有害的振動(dòng)， 對于高速光學(xué)掃描應(yīng)用尤其如此。因此，希望使光學(xué)元件在其旋轉(zhuǎn)時(shí)穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的振鏡掃描器包括機(jī)械支撐單元，其與光學(xué)元件的遠(yuǎn)端接合。該光學(xué) 元件的近端連接到旋轉(zhuǎn)電動(dòng)馬達(dá)的輸出軸。機(jī)械支撐單元保持光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)軸線與旋轉(zhuǎn) 電動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸線的對準(zhǔn)。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)振鏡掃描器的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的包括機(jī)械支撐單元(MSU)的振鏡掃描器的示意圖；圖3是機(jī)械支撐單元與掃描儀的旋轉(zhuǎn)軸線之間的對準(zhǔn)誤差的示意圖；圖4是作為剛度的函數(shù)的彎曲模式的圖；圖5是扭轉(zhuǎn)模式的簡化模型的示意圖；圖6是彎曲模式的模型的示意圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的軸承支撐結(jié)構(gòu)的立體圖；和圖8是光學(xué)元件的機(jī)械安裝工具(mechanical mount)的立體圖。
具體實(shí)施例方式圖2示出了根據(jù)實(shí)施方式的振鏡掃描器。該掃描儀包括旋轉(zhuǎn)電動(dòng)馬達(dá)210，旋轉(zhuǎn)電 動(dòng)馬達(dá)210具有附接到光學(xué)元件220的近端的輸出軸211。該光學(xué)元件可以是反射光的反 射鏡、使光偏振的波片(waveplate)、或者使光透射或折射反射的透鏡。光學(xué)元件的遠(yuǎn)端與機(jī)械支撐單元(MSU)250接合。該MSU相對于電動(dòng)馬達(dá)的X軸 線是固定的。MSU限制光學(xué)元件沿Y軸線和Z軸線的移位，同時(shí)允許旋轉(zhuǎn)。因此，顯著地降 低了光學(xué)元件的機(jī)械振動(dòng)，這使得與常規(guī)的不受限制的振鏡掃描器相比具有更高的定位精 度。
傳感器230檢測角速度231，該角速度231被輸出到控制器240?；鶞?zhǔn)生成模塊260生成針對控制器的基準(zhǔn)信號261。該控制器生成針對驅(qū)動(dòng)器270 的控制信號241。該驅(qū)動(dòng)器生成電動(dòng)馬達(dá)的輸入信號271。該驅(qū)動(dòng)器還為控制器提供反饋 信號272。圖6示出了彎曲模式(bending mode)(如沿Y軸線的運(yùn)動(dòng))的簡化模型。本發(fā)明 使用的光學(xué)元件的振動(dòng)為
權(quán)利要求
1.一種振鏡掃描器，該振鏡掃描器包括機(jī)械支撐單元(700)，其與光學(xué)元件(220)的遠(yuǎn)端接合，其中所述光學(xué)元件(220)的近 端連接到旋轉(zhuǎn)電動(dòng)馬達(dá)(210)的輸出軸(211)，其中所述機(jī)械支撐單元(700)保持所述光學(xué) 元件(220)的旋轉(zhuǎn)軸線與所述旋轉(zhuǎn)電動(dòng)馬達(dá)(210)的旋轉(zhuǎn)軸線的對準(zhǔn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振鏡掃描器，其中所述光學(xué)元件(220)是反射鏡、波片或透 鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振鏡掃描器，其中所述機(jī)械支撐單元(700)相對于所述旋轉(zhuǎn) 電動(dòng)馬達(dá)(210)的旋轉(zhuǎn)軸線X軸線是固定的，并且限制所述光學(xué)元件(220)在旋轉(zhuǎn)時(shí)沿Y 軸線和Z軸線的位移。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的振鏡掃描器，其中所述光學(xué)元件(220)的振動(dòng)為My + (Kb + Kmu)少=0 ，其中M是彎曲模式模態(tài)慣量，y是所述光學(xué)元件(220)沿所述Y軸線的位移，Kb是彎曲 模式模型剛度，KBUy是所述機(jī)械支撐單元(700)沿所述Y軸線的剛度，并且“...”表示相對 于時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的振鏡掃描器，其中所述彎曲模式的諧振頻率為
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振鏡掃描器，其中扭轉(zhuǎn)模式為 ··J θ mt + K θ mt — K θ ο 其中Jmt是所述旋轉(zhuǎn)電動(dòng)馬達(dá)(210)的慣量，Jtl是所述光學(xué)元件(220)的慣量，θ是旋 轉(zhuǎn)的角度，K是所述扭轉(zhuǎn)模式的剛度，“...”表示相對于時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的振鏡掃描器，其中所述扭轉(zhuǎn)模式的諧振頻率為
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的振鏡掃描器，其中在所述機(jī)械支撐單元(700)沿所述X軸線、 Y軸線和Z軸線的機(jī)械剛度、沿這些軸線機(jī)械振動(dòng)的衰減和由于對位不良導(dǎo)致的繞X軸線的 旋轉(zhuǎn)的阻力之間存在折衷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振鏡掃描器，該振鏡掃描器還包括軸(810)，其被配置為將所述光學(xué)元件(220)的所述遠(yuǎn)端與所述機(jī)械支撐單元(700)的 軸承(710)接合；以及螺釘(820)，其被擰入所述軸(810)的遠(yuǎn)端，以在所述光學(xué)元件(220)上提供期望的載荷。
全文摘要
本發(fā)明涉及振鏡掃描器。該振鏡掃描器包括機(jī)械支撐單元，其與光學(xué)元件的遠(yuǎn)端接合。該光學(xué)元件的近端連接到旋轉(zhuǎn)電動(dòng)馬達(dá)的輸出軸。該機(jī)械支撐單元保持光學(xué)元件的旋轉(zhuǎn)軸線與旋轉(zhuǎn)電動(dòng)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸線的對準(zhǔn)。
文檔編號G02B26/10GK101995658SQ20101024849
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者奧薩馬·艾勒-里法伊 申請人:三菱電機(jī)株式會(huì)社