一种横向无约束磁性接头具有第一部件，第一部件包括永磁材料；以及第二部件，第二部件包括永磁材料或铁磁材料，其中，第一部件和第二部件彼此磁性吸引，并且其中第一部件和第二部件经由不同曲率的连续的接口表面对接，连续的接口表面通过角度范围和横向致动形成并保持点接触。第一部件相对于第二部件的移动是横向无约束的。一个或多个此类磁性接头可以用于有效载荷的安装件(诸如具有三个自由度的广角光学安装件)中。安装件可以包括线性致动器以定位有效载荷。定位有效载荷。定位有效载荷。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁性接头和使用该磁性接头的光学安装件
[0001]本公开大体上涉及有效载荷的安装、定位和致动，并且具体地，涉及磁性接头及其在光学部件的安装和驱动中的用途。
技术介绍
[0002]光学扫描仪可以用于使定义成像系统视场的激光束或传感器转向。光学扫描仪可以用于材料加工、标记、包装、光学相干层析成像、激光显示、基于激光的模板制作和许多其他应用。大多数光学扫描仪是使用两种实现方式中的一种实现方式的机械系统。第一实现方式具有两个镜(mirror)，每个镜沿一个旋转轴致动并与另一个镜正交定位以实现二维扫描场。第二实现方式具有在通常称为尖端倾斜(tip
‑
tilt)的两个正交轴上致动的单个镜。如它们当前可用的那样，这两种实现方式都有许多重大缺点。
附图说明
[0003]本公开的实施例作为示例进行说明，并且不受附图的图的限制，其中：
[0004]图1A示出了根据本公开的实施例的横向无约束磁性接头的透视图，该磁性接头包括沿接头轴彼此磁性吸引的第一部件和第二部件。
[0005]图1B示出了根据本公开的实施例的图1A的磁性接头的透视图，该透视图示出了绕X轴和Y轴移动的自由度。
[0006]图1C示出了根据本公开的实施例的图1A的磁性接头，其中箭头表示第一部件相对于第二部件的可能移动。
[0007]图1D示出了根据本公开的实施例的具有不对称接口表面的磁性接头的横截面视图。
[0008]图2A
‑
图2D示出了根据本公开的一些实施例的针对第一部件和第二部件的不同位置的横向无约束磁性接头、磁场线和接头轴的侧视图。
[0009]图3A和图3B示出了根据本公开的实施例的各种铰接位置中的横向无约束磁性接头以及磁场力作用在一个部件上以使接头返回平衡位置的示例的侧视图。
[0010]图4A
‑
图4D示出了根据本公开的一些实施例的第一部件和第二部件的各种接口表面的四分之一透视图。
[0011]图5示出了根据本公开的实施例的耦合到有效载荷的横向无约束磁性接头的侧视图，其中该接头处于铰接位置。
[0012]图6示出了根据本公开的实施例的附接有三个横向无约束磁性接头的有效载荷的透视图。
[0013]图7A
‑
图7D示出了根据本公开的一些实施例的图6所示的磁性接头的一些示例几何结构的横截面视图。
[0014]图8A
‑
图8C示出了根据本公开的一些实施例的显示三个磁性接头的各种布置的光学安装件的透视图。
[0015]图9示出了根据本公开的实施例的具有两个横向无约束磁性接头和一个球形接头的光学安装件的三分之一截面的透视图。
[0016]图10示出了根据本公开的实施例的具有横向无约束磁性接头并具有耦合到每个接头的音圈致动器的光学安装件。
[0017]附图仅出于说明目的描绘了本公开的各种实施例。从下面的详细讨论中，许多变型、配置和其他实施例将是显而易见的。
具体实施方式
[0018]公开了磁性接头设计。如将根据本公开理解的是，磁性接头设计特别适合于诸如光学部件之类的有效载荷的安装、定位和致动，但是其他有效载荷也可以受益于磁性接头设计。在实施例中，磁性接头具有相互磁性吸引的第一部件和第二部件，其中第一部件和第二部件经由连续的接口表面对接，连续的接口表面通过角度范围和横向致动形成并保持点接触。接口表面允许第一部件相对于第二部件的无约束横向运动。在磁性接头的一个此类示例实施例中，第一部件具有第一接口表面，并且第二部件具有凸形的第二接口表面，其中第二接口表面与第一接口表面接合。例如，第一接口表面可以是平面的或凹形的。部件中的一者或两者包括具有沿部件的相应轴对齐的磁场的永磁体。在一个此类示例情况下，第一部件包括永磁体，并且第二部件由铁磁材料制成，但是如将理解的，在其他实施例中该布置可以颠倒。在任何此类情况下，第一部件和第二部件通过沿垂直于接口表面的接头轴的磁性吸引力相互吸引。
[0019]横向无约束磁性接头可以是安装件或定位组件的一部分，诸如可以用于传感器、光学部件(诸如光栅、棱镜、反射器、波导或扫描镜)，仅举几个可与磁性接头一起使用的示例有效载荷。例如，在一种示例使用的情况中，多个磁性接头附接到有效载荷，其中的一个或多个磁性接头是横向无约束磁性接头。例如，三个磁性接头连接到镜或传感器的背部，并且以三角形图案布置在镜或传感器的背面。磁性接头中的一些或全部磁性接头在第一部件和第二部件之间具有无约束的横向移动，诸如当第一接口表面为平面时和当第二接口表面为凸形时。该安装件可以在磁性接头中的一个或多个磁性接头上包括线性致动器，从而提供轴向运动。磁性接头的尖端倾斜移动提供具有两个旋转自由度的接头铰接。根据一些实施例，结合由致动器提供的轴向移动，横向无约束磁性接头可以以三个自由度移动。根据本公开，许多变型和实施例将是显而易见的。总体概述
[0020]如前所述，目前可用的光学扫描仪实现方式，无论它们包括一个还是两个镜，都有许多重大缺点。例如，双镜光学扫描系统具有大的占地面积。此外，致动器(通常为检流计)在定位精度方面存在问题，诸如随时间的漂移和由环境条件引起的位置误差。这些双镜系统的误差也带来了校准挑战。此外，双镜系统的扫描原点对于两个轴中的每个轴都不同，这对于许多应用来说可能是有问题的。可用的单镜系统(通常称为快速转向镜(FSM)致动器)通常优于双镜系统。然而，允许所需自由度的机械机构及其到致动器的耦合的挑战在目前限制了这些系统的速度、致动范围或两者。
[0021]一种允许针对单镜致动的两个自由度的方法是万向节镜安装件。一些此类万向节安装件具有内部万向节框架和外部万向节框架，其中的每个万向节框架都可以围绕相应的
X轴或Y轴枢转。万向节镜安装件导致相对复杂的机械结构，相对于有效载荷(例如，镜)而言，机械结构在物理意义上很重，因此限制了系统速度。虽然万向节安装件本身不限制致动范围，但将致动器耦合到万向节结构的挑战使得系统的致动的整体范围小于双镜系统的致动的整体范围。提供具有两个自由度的单镜系统的另一种方法是挠曲(flexure)。近年来，此类挠曲被开发用于蚀刻用于微电子机械系统(MEMS)中的硅晶片。挠曲系统具有有限的致动角度，并且挠曲的弹簧作用要求致动力随位移变化。附加地，两个致动轴之间的串扰是尚未解决的挑战。具有两个或三个自由度的单镜系统的其他设计试图解决万向节和挠曲方法的缺点。然而，有效载荷与致动器的接口在机械上仍然受到过度约束，并且需要挠曲以将致动器与系统基座解耦合。这进而又使控制逻辑复杂化，因为致动器的空间定向取决于有效载荷定向。因此，需要一种改进的利用单个镜的接头和光学扫描装置。除其他外，本专利技术解决了这一需要。
[0022]如本文所使用的，术语“点接触”通常指两个连续表面之间的最小可能接触。对于理想的表面，点接触可以是单个原子；然而，由于制造限制，点接触可能大于单个点。例如，在显微镜级别下观察时，即使是精细抛光的光滑表面也可能出现槽、脊和小切面。因本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种横向无约束磁性接头，包括：第一部件，所述第一部件包括永磁材料；以及第二部件，所述第二部件包括永磁材料或铁磁材料，其中，所述第一部件和所述第二部件彼此磁性吸引，并且其中所述第一部件和所述第二部件经由不同曲率的连续的接口表面对接，所述连续的接口表面通过角度范围和横向致动形成并保持点接触。2.如权利要求1所述的横向无约束磁性接头，其特征在于，所述第一接口表面是平面的。3.如权利要求2所述的横向无约束磁性接头，其特征在于，所述第一接口表面包括非磁性接口材料。4.如权利要求1所述的横向无约束磁性接头，进一步包括所述第一接口表面和所述第二接口表面之间的铁磁流体。5.如权利要求1所述的横向无约束磁性接头，其特征在于，所述第一部件在所述连续的接口表面的约束内相对于所述第二部件自由铰接。6.如权利要求1
‑
5中任一项所述的横向无约束磁性接头，其特征在于，所述第一部件关于第一轴旋转对称，并且所述第二部件关于第二轴旋转对称。7.一种磁性接头，包括：第一部件，所述第一部件具有沿第一轴延伸到第一接口表面的第一主体，所述第一接口表面限定第一曲率半径；以及第二部件，所述第二部件具有沿第二轴延伸到与所述第一接口表面接触的凸形的第二接口表面的主体，所述第二接口表面限定与所述第一曲率半径不同的第二曲率半径；其中所述第一部件和所述第二部件中的至少一者包括永磁体，并且其中所述第一部件和所述第二部件彼此磁性吸引。8.如权利要求7所述的磁性接头，其特征在于，所述第一部件包括永磁体，并且所述第二部件包括铁磁材料，所述第一永磁体沿所述第一轴被磁化。9.如权利要求7所述的磁性接头，其特征在于，所述第一部件相对于所述第二部件的移动是横向无约束的。10.如权利要求9所述的磁性接头，其特征在于，所述第一部件在垂直于接头轴的方向上移动，所述接头轴垂直于所述第一接口表面并且垂直于所述第二接口表面。11.如权利要求7所述的磁性接头，其特征在于，所述第一部件关于所述第一轴旋转对称，并且所述第二部件关于所述第二轴旋转对称。12.如权利要求7所述的磁性接头，其特征在于，所述第一接口表面与所述第二接口表面进行点接触。13.如权利要求7所述的磁性接头，其特征在于，所述第一接口表面是平面的。14.如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：V，
申请(专利权)人：光转向技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。