专利名称：激光扫描系统反射镜的制作方法
技术领域：
本发明一般地说涉及激光扫描系统，具体地说涉及用于此种系统的反射镜。
背景技术：
激光扫描系统，例如用于标记、激光成像、激光钻孔、半导体加工与其他材料加工以及其他XY扫描的类似应用的扫描系统，包括两个使激光束相对于靶定位的反射镜。此激光束首先为X反射镜在预定的水平范围内导引。然后由Y反射镜截获此光束并在预定的垂直范围内改变其导向。此Y反射镜必须足够地长以在与X反射镜相关的整个水平范围内截获此光束。因此，Y反射镜一般较大，因而也比X反射镜较重而具有较大的惯性。
这两个反射镜必须按相等的速度运动以用于激光束的精确改向。因此，能够驱动反射镜的最大速度是由较大、较重的反射镜作均匀加速时的最大速率决定。由于对反射镜作任何较剧烈的驱动都会造成不精确的运动，因而一给定反射镜的加速度实质上受到反射镜谐振频率的限制。一般地说，较大的Y反射镜具有较低的谐振频率，因而具有较慢的加速度。
为使这种加速最大限度地提高，反射镜的惯性应尽可能地低，反射镜本身应尽可能地刚硬，以使反射镜能对驱动信号作快速与精确的响应。这样，在使反射镜的重量因而是使其惯性最小化和使反射镜的刚性最大化这二者间存在折衷选择。
在先有技术的上述有关系统中是通过切除反射镜的角部来使Y反射镜的重量与惯性最小化。这种切除部分通常是相对于垂直转动轴线的对称轴线的，反射镜沿其转动轴线的长度是由X反射镜的转动范围与光束孔径确定，因而这种切除部分必须不触及反射镜的细长中央跨长。反射镜的刚度基本上是由此中央跨长提供的。因此上述角部切除的尺寸的确定必须兼顾使反射镜的重量最小同时要在中央跨长的周围留有足够的材料来提供充分的刚度。
反射镜能够被驱动的速度决定了此系统能够多快地实现，例如产生所需的标志或图像，或是每秒钟能够钻成的孔数，等等。为此需要能快速地驱动激光扫描反射镜而又不损害此反射镜的定位精度。
发明概述本发明是这样一种激光扫描系统，它相对于其对称轴线是非对称的，使得反射镜在底端即反射镜受驱的端部最刚硬。此非对称反射镜底部的、最好是高达其惯性中心处的较大刚度将增大反射镜的谐振效率。因此，非对称反射镜能够比相同长度的传统反射镜更快地加速，即使是此非对称反射镜较重于此传统反射镜。这种非对称反射镜最好用作激光扫描系统中的Y反射镜。
上述非对称反射镜可以具有切除的顶端角部而保留底端角部基本上不触动。或者可使反射镜具有倾斜的背面，使反射镜的厚度从镜底到镜顶渐减。在反射镜底部装附加强件也是合适的。
附图简述下面参考附图描述本发明，附图中
图1示明包括有依据本发明构造的Y反射镜的激光扫描系统；图2更详细地示明图1中的Y反射镜；图3示明图1中Y反射镜的另一实施例；图4示明图3中Y反射镜的又另一实施例。
阐述性实施例的详细说明参看图1，激光扫描系统10包括有将激光束13导至X反射镜16的激光器子系统12。X反射镜16在X轴扫描器14的控制下转动，将此激光束在预定的水平范围内导引。在Y轴扫描器18控制下转动的Y反射镜20则截获改向的激光束。Y反射镜20在预定的垂直范围内将激光束导引到靶40上的所需位置。Y反射镜从底端26至顶端28的、即沿其转动轴线的长度是由X反射镜导引激光束的水平范围确定。
Y反射镜20相对于它的在图中以B-B线表明的对称轴线是非对称的。Y反射镜的底端26比顶端宽和/或厚。因此，在用来驱动反射镜20的底端26要比自由端28刚硬，而反射镜20也就有比相同长度的传统对称型反射镜较高的谐振效率。于是Y反射镜20能比传统的反射镜更快地加速而不牺牲定位精度。
现在同时参考图2，Y反射镜20包括反射镜衬底30和镜架32。镜架32装附于反射镜20的底端26上，同时夹定于轴23的一端上，轴23在Y轴扫描器18的控制下转动并驱动反射镜20。反射镜衬底30与镜架32可以形成单一部件并由金属制成。镜架32的背侧可以沿反射镜衬底延伸以提高反射镜底端26的刚性。但一般情形下，此衬底与镜架是由不同材料制成的两个独立部件，且使镜架最优化成夹定于轴23上，同时使衬底在刚性与所需光学性质方面最优化。
如前所述，衬底30沿它于图中A-A线表明的转动轴线具有固定长度。Y反射镜衬底30的顶端28是异型的，即它的角部38与39经切除以减少此反射镜的总重。顶端角部34与35基本上保持原样，以使底端26比顶端28较宽因而较刚硬。最好是使反射镜20从底部26起向上通过其惯性中心部较硬。顶端角部34与35中的一个或两者可视需要作稍微切除，只要反射镜底端仍比顶端刚硬即可。
这种非对称反射镜20的关键之处不仅在于其比传统反射镜更具刚性，还由于其有较宽和/或较厚的底端26而较重。与Y反射镜20重量增加相关的，即与其惯性加大相关的不利影响，更多地为随着反射镜谐振频率的增高带来的优点所抵消。对于较高的谐振效率，反射镜20可据需要由较大的功率驱动来快捷地加速反射镜而不牺牲其定位精度。
下面参考图3，其中所示的Y反射镜组件20的另一实施例包括的反射镜衬底30’具有比顶端28较厚因而较刚硬的底端26’。此反射镜的厚度至少在底端26’的范围内，而最好是高达此反射镜的惯心中心处是变化的。此厚度视需要在反射镜的整个长度范围内变化，以使反射镜的总重减至最小。此外，反射镜的角部38与39可如前面参考图2所讨论的予以切除。
反射镜衬底30’例如可通过合适地刮刨或切削均匀厚度的衬底形成。或者可把反射镜20构造成具有不等的厚度。为避免反射镜的反射面畸变，最好使反射镜的衬底30’的正面34是平整的，同时使反射镜的背面36取倾斜形式，使得此反射镜的厚度沿其整个长度变化，如图中所示。
或也可如图4所示，通过给反射镜衬底30的背面36装附一或多个加强件22而使其底端26处较厚。加强件22最好采用与反射镜衬底30相同的材料制成和相同的抛光方式抛光，使得加强件与衬底两者响应环境温度变化以相同方式膨胀与收缩。
以上描述限于本发明的具体实施例。但显然可对本发明作出种种变化与改型而实现其某些或全部优点。为此，后附权利要求书的目的是用来涵盖在本发明实质精神与范围内的所有这类变化与改型的。例如所述非对称反射镜最好用来取代激光扫描系统中两个传统反射镜中较大的一个。若是X反射镜是所给系统中较大的反射镜，则用此非对称反射镜来置换传统的X反射镜。此外，两个传统的反射镜都可以置换为非对称的反射镜，使这两个非对称反射镜中较大的那个与较小的那个相比，在底端的刚度显著地大于顶端处的。
权利要求
1.一种激光扫描系统的反射镜，此反射镜包括A)顶端；B)比顶端刚硬的底端；C)连接顶端与底端的中间段。
2.如权利要求1所述的反射镜，其中此反射镜是Y反射镜而上述中间段是沿此反射镜的转动轴线延伸的。
3.如权利要求1所述的反射镜，其中i)所述底端包括底端角部；ii)所述顶端包括比底端角部切除得较大的顶端角部。
4.如权利要求1所述的反射镜，其中所述底端比顶端厚。
5.如权利要求4所述的反射镜，其中所述反射镜的厚度从顶端到底端变化。
6.如权利要求4所述的反射镜，其中i)所述底端包括正面与背面；ii)背面上装附有加强件。
7.如权利要求6所述的反射镜，其中所述加强件是由与反射镜相同的材料制成并抛光成具有与反射镜相同的光洁度。
8.一种用于激光器扫描系统中的反射镜组件，此反射镜组件包括A)反射镜，它具有i)顶端以及ii)较顶端刚硬的底端；B)镜架，它具有第一端与第二端，第一端装附于反射镜底端上，而在第二端上装附有用于驱动反射镜的装置。
9.一种用于将激光束导引到靶上的激光器扫描系统，此系统包括A)用于沿X轴导引激光束的X反射镜；B)用于沿Y轴改变此激光束方向的Y反射镜，此Y反射镜为相对于对称轴非对称的且在底端比顶端刚硬；C)用于控制X反射镜与Y反射镜的转动以使激光束相对于此靶改向到所需位置的装置，此装置从Y反射镜的底端驱动Y反射镜。
10.如权利要求9所述的系统，其中此Y反射镜i)在底端包括有底端角部；ii)在顶端包括有比底端的底端角部切除得更多的顶端角部。
11.如权利要求9所述的系统，其中Y反射镜的底端比其顶端厚。
12.如权利要求11所述的系统，其中Y反射镜的厚度从底端到顶端递减。
13.如权利要求11所述的系统，其中i)Y反射镜底端包括正面与反面；ii)在此背面上装附有加强件。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述加强件是由与反射镜相同的材料制成并抛光到与此反射镜有相同的光洁度。
15.如权利要求9所述的系统，其中所述X反射镜的底端比顶端刚硬。
全文摘要
用于激光扫描系统的在底端比顶端刚硬的非对称扫描反射镜。此反射镜是从底端驱动,具有较高的谐振频率因而可快速与均匀地加速。此反射镜可以在底端较宽或较厚,或可以通过在底端装附加强件而变得较刚硬。
文档编号H01L21/02GK1328646SQ9981328
公开日2001年12月26日 申请日期1999年11月15日 优先权日1998年11月16日
发明者F·斯图卡林 申请人:综合扫描公司