[发明专利]提供具有和化学蚀刻有关的高硬度和低惯性的镜子的系统和方法

说明书

优先权

本申请要求于2011年7月29日提交的、序列号为61/513,274的美国临时专利申请的优先权，其全文以引用的方式合并于此。

背景技术

本发明总地涉及制造在受限旋转电机系统中的光学元件，特别地涉及制造具有高硬度和低惯性的这种元件。

扫描镜系统通常包括安装在基底上、或者作为基底的一部分而形成的镜面，其中基底耦合至电机系统的轴。这种电机连续运行(例如，与多边形镜一起使用)，或者这种电机可以是受限旋转电机从而提供在受限角度范围内的移动。由于这些镜子要在受限角度范围内进行前、后加速，因此这些应用要求镜子应尽可能的硬且具有最小的惯性。

在典型的受限旋转扫描系统(也称为检流计系统)中，镜子被安装至受限旋转电机的输出轴，且受限旋转电机由控制环控制，该控制环设法使电机的转子且由此使镜子以任意高的保真度遵循一位置和速度命令波形。

然而，该系统遵循该命令的保真度受到一定限制。例如，系统中镜子的加速受到电机线圈中电流上升速率的限制。位置精确度受到反馈方法的信噪比的限制。系统的带宽(其在可能的最短时间内以期望的高速从位置A移动至位置B、且随后精确地定位在位置B上的能力)主要受到移动部件中的振动的限制。系统的带宽额定地是该移动结构中的第一扭转共振的1/2。

因此，通常使移动部件在允许的系统惯性的限制内尽可能地硬。由于达到特定加速度所要求的电机扭矩与惯性直接成正比，且与电流(如上所述其上升速率受限)成正比，因此，通常当针对特定惯性而优化系统参数时，某元件(典型地为镜子)即使由非常高硬度-惯性材料制成，其硬度也不满足实现系统带宽的目的。这种情况下，需在镜子上增加额外的材料以增大其硬度，但其代价就是有了额外的惯性，从而需要更大的、更贵的电机以及能够驱动该额外的惯性的控制环。

因此，需要一种受限旋转电机系统，其能提供改进的带宽而无需大型、昂贵的电机和附属的控制系统。

发明内容

根据一个实施例，本发明提供了一种制造用在受限旋转电机系统中的镜子的方法。所述方法包括下述步骤：提供包括至少一个壁部分的镜子结构；以及将至少一个壁部分暴露在液体蚀刻剂中从而对镜子结构进行化学铣削。

根据另一实施例，本发明提供了一种用在受限旋转电机系统中的镜子，所述镜子包括与镜子的前部相对的背面结构。所述背面结构包括至少一个具有锥形形状的壁部分，该锥形形状随着壁延伸远离镜子的前部而逐渐尖细。

根据又一实施例，本发明提供了一种用在受限旋转电机系统中的镜子，所述镜子包括与镜子的前部相对的背面结构，所述背面结构包括向镜子提供硬度的特征，这些特征具有在远离镜子前部的方向上逐渐减小的厚度。

附图的简要说明

参考下述说明书附图，能够进一步地理解下述说明。

图1示出根据本发明待加工的受限旋转电机的一部分的图示性放大图。

图2示出根据本发明的一个实施例加工后的受限旋转电机的一部分的图示性放大图。

图3示出根据本发明的一个实施例待加工的镜子基底的图示性前视图。

图4示出沿图3中的4-4线截取的图3所示的镜子基底的图示性顶视图。

图5示出沿图3中的5-5线截取的图3所示的镜子基底的图示性侧截面视图。

图6示出图3中示出的镜子基底的图示性后视图。

图7示出图6中示出的镜子基底的背面的一部分的图示性放大图。

图8A-8C示出根据本发明的一个实施例正被加工的镜子基底的一部分的图示性放大图。

图9示出根据本发明的一个实施例加工后的镜子基底的图示性后视图。

图10示出图9中示出的镜子基底的背面的一部分的图示性放大图。

图11示出沿图9中的11-11线截取的图9所示的镜子基底的图示性侧视图。

图12示出图9的镜子基底的图示性等距视图。

图13示出使用包括本发明的镜子基底的光学元件的受限旋转电机系统的图示性视图。

附图仅以示意的目的示出。

具体实施方式

已知的是，使用某些高硬度且低惯性的材料来制造在使用中移动的移动(或动态)镜子，诸如在受限旋转电机系统中的镜子。期望的是，这种镜子(理想地)具有无穷大的硬度和零惯性，例如铍，其因为具有高硬度和低质量而提供了极好的选择。