TWI436097B - 電流計掃描器 - Google Patents

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TWI436097B
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Osamah El-Rifai
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Mitsubishi Electric Corp
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
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    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
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    • G02B7/1821—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements for prisms; for mirrors for mirrors for rotating or oscillating mirrors

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Description

電流計掃描器
本發明大體上係關於藉由反射鏡反射光束，而尤其係於電流計掃描器中使用穩定旋轉之光學元件。
如第1圖中所示，習知的電流計掃描器典型包含馬達110，該馬達具有附接至反射光學元件120之輸出軸111。感測器130偵測該輸出軸之旋轉角度。該感測器的輸出訊號正比於該軸之旋轉角度。
由於對準光學元件之質量中心與旋轉之軸用於動力平衡係極端困難，而由於軸之繞著X軸之旋轉，掃描運動可能引起沿著Y和Z軸不需要的振動，尤其是對於高速光學掃描設備更是如此。
因此，當光學元件旋轉時，希望穩定該光學元件。
依照本發明之電流計掃描器包含：機械支撐單元，係與光學元件遠端銜接。光學元件之近端連接至電動旋轉馬達之輸出軸。機械支撐單元維持光學元件之旋轉之軸與電動旋轉馬達之旋轉之軸的對準(alignment)。
第2圖顯示依照實施例之電流計掃描器。該掃描器包含具有附接於光學元件220之近端之輸出軸211的電動旋轉馬達210。該光學元件能夠是反射光之鏡子、極化光之波片、或者傳送或折射反射光之透鏡。
光學元件之遠端銜接機械支撐單元(MSU)250。MSU相對於馬達旋轉之X軸被固定。MSU抑制光學元件沿著Y和Z軸之位移(displacement)，同時允許旋轉。因此，明顯地減少光學元件之機械振動，如此使得較之於習知的未受抑制之電流計掃描器能夠有較高的定位準確性。
感測器230偵測角速度231，該角速度231輸出至控制器240。
參考產生模組260產生用於控制器之參考訊號261。該控制器產生用於驅動器270之控制訊號241。該驅動器產生用於馬達之輸入訊號271。該驅動器亦提供用於該控制器之回授訊號272。
第6圖顯示用於彎曲模式之簡化模型，例如，沿著Y軸運動。由本發明使用之光學元件之振動為 其中M是彎曲模式模態慣量(modal inertia)610，y為光學元件於y方向之位移，Kb為彎曲模式模態硬度，KMSUy為MSU於y方向之硬度(stiffness)，以及“˙˙”表示二階導數。彎曲模式之共振頻率為
如第4圖中所示，隨著增加KMSUy，則增加彎曲模式共振頻率。
彎曲模式較不受掃描運動之影響，亦即，繞著X軸旋轉，因此，改善掃描或定位光束222之準確性。對於在Z方向之振動能夠獲得相似的分析與結論。
第5圖顯示扭轉模式之簡化模型： 其中，Jmt為馬達之慣量，J0為光學元件之慣量，θ為旋轉之角度，以及K為扭轉模式之硬度。扭轉模式之共振頻率為
對於第一階分析，MSU之附加的旋轉慣量，亦即，繞著X軸之慣量，能夠被附加至上述方程式中的J0。因此，保持MSU之旋轉慣量盡可能的小那是有益處的。此情況將保持扭轉模式之共振頻率(亦即，繞著X軸之振動模式)為盡可能的高。
對準
由於實際的限制，馬達之旋轉之軸與光學元件之旋轉之軸之間的未對準(misalignment)對於X-Y平面可能如第3圖所示，如δz用於位移未對準於z方向，和為關於Y軸的角未對準。相似的未對準能夠存在於y方向δy和如關於Z軸的角未對準。
硬度對於未對準之斟酌取捨(tradeoff)
在x、y、和z方向之MSU之機械硬度、於這些方向之減少之機械振動、和由於未對準而繞著X軸旋轉之阻力之間有斟酌取捨之考量。在彎曲模式於y和z方向之較高硬度增加機械共振頻率，但是由於未對準較大而於MSU產生反應力和轉矩。因此，MSU應為此斟酌取捨設計。
第4圖顯示於Y軸之彎曲共振頻率對於y方向之MSU硬度的增加。
較佳實施例
如第7至8圖中所示，機械支撐單元(MSU)250包含支撐結構700和機械安裝座(mechanical mount)800，該機械安裝座800銜接光學元件220之遠端。軸承710銜接具有機械支撐結構700之機械安裝座之軸810。
MSU減少於x、y、和z方向之光學元件220之位移，並且繞著Y和Z軸旋轉，同時允許繞著X軸旋轉。支撐結構外罩軸承系統並且允許軸承相對於旋轉軸於較佳之位置的置放(placement)。
如第8圖中所示，利用機械支撐單元，使用機械安裝座800銜接光學元件220。被螺旋入軸810之遠端之螺釘820提供較佳承載於軸上，而因此較佳承載於光學元件。光學元件藉由黏膠或黏著劑之方式而附接至機械安裝座。機械安裝座設計成支援提供較佳之機械硬度，如第4圖中所示。
雖然本發明已經藉由較佳實施例之舉例方式說明，但 是將了解到在本發明之精神和範圍內可以作各種其他的改編和修飾。因此，所附申請專利範圍之目的是要涵蓋所有的此種變化和修飾來到本發明之真正的精神和範圍內。
110‧‧‧馬達
111‧‧‧輸出軸
120‧‧‧反射光學元件
130‧‧‧感測器
210‧‧‧電動旋轉馬達
211‧‧‧輸出軸
220‧‧‧光學元件
222‧‧‧光束
230‧‧‧感測器
231‧‧‧角速度
240‧‧‧控制器
241‧‧‧控制訊號
250‧‧‧機械支撐單元(MSU)
260‧‧‧參考產生模組
261‧‧‧參考訊號
270‧‧‧驅動器
271‧‧‧輸入訊號
272‧‧‧回授訊號
610‧‧‧彎曲模式模態慣量
700‧‧‧支撐結構
710‧‧‧軸承
800‧‧‧機械安裝座
810‧‧‧軸
820‧‧‧螺釘
第1圖為先前技術之電流計掃描器之示意圖；第2圖為依照本發明之實施例包含機械支撐單元(MSU)之電流計掃描器之示意圖；第3圖為機械支撐單元與掃描器之旋轉之軸之間的對準誤差之示意圖；第4圖為彎曲模式作為硬度之函數之曲線圖；第5圖為用於扭轉模式之簡化模型之示意圖；第6圖為用於彎曲模式之模型之示意圖；第7圖為依照本發明之實施例之軸承支撐結構之透視圖；以及第8圖為用於光學元件之機械安裝座之透視圖。
210‧‧‧電動旋轉馬達
211‧‧‧輸出軸
220‧‧‧光學元件
222‧‧‧光束
230‧‧‧感測器
231‧‧‧角速度
240‧‧‧控制器
241‧‧‧控制訊號
250‧‧‧機械支撐單元(MSU)
260‧‧‧參考產生模組
261‧‧‧參考訊號
270‧‧‧驅動器
271‧‧‧輸入訊號
272‧‧‧回授訊號
700‧‧‧支撐結構
800‧‧‧機械安裝座

Claims (8)

  1. 一種電流計掃描器，包括：機械支撐單元(700)，係與光學元件(220)之遠端銜接，該光學元件(220)之近端連接至電動旋轉馬達(210)之輸出軸(211)，其中，該機械支撐單元(700)維持該光學元件(220)之旋轉之軸與該電動旋轉馬達(210)之旋轉之軸的對準；扭轉模式為 其中，Jmt為該馬達(210)之慣量，J0為該光學元件(220)之慣量，θ為旋轉之角度，和K為該扭轉模式之硬度，以及“˙˙”表示關於時間之二階導數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電流計掃描器，其中，該光學元件(220)為鏡子、波片、或透鏡。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電流計掃描器，其中，該機械支撐單元(700)相對於該馬達(210)之旋轉之X軸被固定，並且抑制該光學元件(220)當旋轉時沿著Y和Z軸的位移。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電流計掃描器，其中，該光學元件(220)之振動為 其中M是彎曲模式模態慣量，y為該光學元件(220)沿著該Y軸之位移，Kb為彎曲模式模態硬度，KMSUy為機械支撐單元(700)沿著該Y軸之硬度，以及“˙˙”表示關於時間之二階導數。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電流計掃描器，其中，該彎曲模式之共振頻率為
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電流計掃描器，其中，該扭轉模式之共振頻率為
  7. 如申請專利範圍第3項所述之電流計掃描器，其中，在沿著X、Y、和Z軸之該機械支撐單元(700)之機械硬度、沿著該等軸之減少之機械振動、和由於未對準而繞著X軸旋轉之阻力之間作斟酌取捨。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電流計掃描器，進一步包括：軸(810)，係配置成用該機械支撐單元(700)之軸承(710)銜接該光學元件(220)之遠端；以及螺釘(820)，係螺旋進入該軸(810)之遠端以提供預定承載於該光學元件(220)上。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103676146A (zh) * 2013-11-28 2014-03-26 成都位时通科技有限公司 用于扫描头的振镜装置
JP6238880B2 (ja) * 2014-03-27 2017-11-29 三菱電機株式会社 ガルバノスキャナ用ロータシャフト、ロータシャフトの製造方法、およびガルバノスキャナ用ロータシャフトを用いたガルバノスキャナ
CN104062297A (zh) * 2014-07-02 2014-09-24 北京大学 一种基于振镜的光电倍增管均匀性的测试系统及测试方法
CN104155756A (zh) * 2014-07-23 2014-11-19 中国电子科技集团公司第十一研究所 一种光学搜索方法及系统
CN106662741B (zh) * 2014-07-31 2018-05-29 三菱电机株式会社 电扫描器及激光加工装置
CN107894661B (zh) * 2017-12-19 2024-02-13 曾林旺 一种三维激光扫描头
KR20200024421A (ko) 2018-08-28 2020-03-09 포항공과대학교 산학협력단 갈바노미터 스캐너 장치 및 이를 구비한 광음향 현미경 시스템
KR102281635B1 (ko) 2018-08-28 2021-07-26 포항공과대학교 산학협력단 갈바노미터 스캐너 장치를 구비한 광음향 현미경 시스템

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US546928A (en) * 1895-09-24 langm
JPS54147844A (en) * 1978-05-12 1979-11-19 Ricoh Co Ltd Rotary polyhedral mirror device
JPH06346921A (ja) * 1993-06-04 1994-12-20 Brother Ind Ltd 光走査装置
JPH09146028A (ja) 1995-11-27 1997-06-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd ポリゴンミラー駆動装置
JP3531554B2 (ja) * 1999-10-21 2004-05-31 松下電器産業株式会社 光学ミラーと光学スキャナーおよびレーザ加工機
JP4126883B2 (ja) * 2001-03-29 2008-07-30 三菱電機株式会社 光学偏向装置およびこれを用いたレーザ加工装置
JP4104306B2 (ja) * 2001-08-13 2008-06-18 日立ビアメカニクス株式会社 スキャナ装置
EP1695131A2 (en) * 2003-11-24 2006-08-30 GSI Group Corporation Improved mirror mounting structures for scanners employing limited rotation motors
US20050225312A1 (en) * 2004-04-12 2005-10-13 William Daly Galvanometer

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