专利名称：振镜扫描器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及通过反射物反射光束，更具体地涉及在振镜扫描器 (galvanometer scanner)中使用稳定的旋转光学元件。
背景技术：
如图1所示，常规振镜扫描器通常包括电动马达110，电动马达110具有附接到反射光学元件120的输出轴111。传感器130检测该输出轴的旋转角。传感器的输出信号与 轴的旋转角成比例。由于为了动态平衡而将光学元件的质量中心与旋转轴线对准非常困难，因而由于 扫描运动围绕该轴的X轴线旋转，从而扫描运动可以引起沿Y轴线和Z轴线的有害的振动， 对于高速光学扫描应用尤其如此。因此，希望使光学元件在其旋转时稳定。
发明内容
根据本发明的振镜扫描器包括机械支撑单元，其与光学元件的远端接合。该光学 元件的近端连接到旋转电动马达的输出轴。机械支撑单元保持光学元件的旋转轴线与旋转 电动马达的旋转轴线的对准。
图1是现有技术振镜扫描器的示意图；图2是根据本发明实施方式的包括机械支撑单元(MSU)的振镜扫描器的示意图；图3是机械支撑单元与扫描仪的旋转轴线之间的对准误差的示意图；图4是作为刚度的函数的弯曲模式的图；图5是扭转模式的简化模型的示意图；图6是弯曲模式的模型的示意图；图7是根据本发明实施方式的轴承支撑结构的立体图；和图8是光学元件的机械安装工具(mechanical mount)的立体图。
具体实施例方式图2示出了根据实施方式的振镜扫描器。该扫描仪包括旋转电动马达210，旋转电 动马达210具有附接到光学元件220的近端的输出轴211。该光学元件可以是反射光的反 射镜、使光偏振的波片(waveplate)、或者使光透射或折射反射的透镜。光学元件的远端与机械支撑单元(MSU)250接合。该MSU相对于电动马达的X轴 线是固定的。MSU限制光学元件沿Y轴线和Z轴线的移位，同时允许旋转。因此，显著地降 低了光学元件的机械振动，这使得与常规的不受限制的振镜扫描器相比具有更高的定位精 度。
传感器230检测角速度231，该角速度231被输出到控制器240。基准生成模块260生成针对控制器的基准信号261。该控制器生成针对驱动器270 的控制信号241。该驱动器生成电动马达的输入信号271。该驱动器还为控制器提供反馈 信号272。图6示出了弯曲模式(bending mode)(如沿Y轴线的运动)的简化模型。本发明 使用的光学元件的振动为
权利要求
1.一种振镜扫描器，该振镜扫描器包括机械支撑单元(700)，其与光学元件(220)的远端接合，其中所述光学元件(220)的近 端连接到旋转电动马达(210)的输出轴(211)，其中所述机械支撑单元(700)保持所述光学 元件(220)的旋转轴线与所述旋转电动马达(210)的旋转轴线的对准。
2.根据权利要求1所述的振镜扫描器，其中所述光学元件(220)是反射镜、波片或透 镜。
3.根据权利要求1所述的振镜扫描器，其中所述机械支撑单元(700)相对于所述旋转 电动马达(210)的旋转轴线X轴线是固定的，并且限制所述光学元件(220)在旋转时沿Y 轴线和Z轴线的位移。
4.根据权利要求3所述的振镜扫描器，其中所述光学元件(220)的振动为My + (Kb + Kmu)少=0 ，其中M是弯曲模式模态惯量，y是所述光学元件(220)沿所述Y轴线的位移，Kb是弯曲 模式模型刚度，KBUy是所述机械支撑单元(700)沿所述Y轴线的刚度，并且“...”表示相对 于时间的二阶导数。
5.根据权利要求4所述的振镜扫描器，其中所述弯曲模式的谐振频率为
6.根据权利要求1所述的振镜扫描器，其中扭转模式为 ··J θ mt + K θ mt — K θ ο 其中Jmt是所述旋转电动马达(210)的惯量，Jtl是所述光学元件(220)的惯量，θ是旋 转的角度，K是所述扭转模式的刚度，“...”表示相对于时间的二阶导数。
7.根据权利要求6所述的振镜扫描器，其中所述扭转模式的谐振频率为
8.根据权利要求3所述的振镜扫描器，其中在所述机械支撑单元(700)沿所述X轴线、 Y轴线和Z轴线的机械刚度、沿这些轴线机械振动的衰减和由于对位不良导致的绕X轴线的 旋转的阻力之间存在折衷。
9.根据权利要求1所述的振镜扫描器，该振镜扫描器还包括轴(810)，其被配置为将所述光学元件(220)的所述远端与所述机械支撑单元(700)的 轴承(710)接合；以及螺钉(820)，其被拧入所述轴(810)的远端，以在所述光学元件(220)上提供期望的载荷。
全文摘要
本发明涉及振镜扫描器。该振镜扫描器包括机械支撑单元，其与光学元件的远端接合。该光学元件的近端连接到旋转电动马达的输出轴。该机械支撑单元保持光学元件的旋转轴线与旋转电动马达的旋转轴线的对准。
文档编号G02B26/10GK101995658SQ20101024849
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月5日 优先权日2009年8月12日
发明者奥萨马·艾勒-里法伊 申请人:三菱电机株式会社