検流計ベースの光学式走査機構は産業、科学のますます広い範囲のための優先する位置の解決、イメージ投射および医学レーザーの塗布である。いくつかのスキャンのアプローチが利用できる、検流計ベースの走査器の間、—一般に呼ばれた「galvos」—魅力的な費用で提供の柔軟性、速度および正確さ。多くのイメージ投射適用が優秀なイメージの質に一定した速度を提供するgalvoの機能を利用する間、他のベクトル ベースのスキャンの適用は現代galvosの速いステップ応答の時から寄与する。galvoおよびサーボ技術の継続的だった前進によって広い角度を渡るいろいろな動きを記述する、装置は今日100-&s範囲のより大きいビーム、ステップ応答の時間、最高rmsの頻度>2kHz、決断を置く単一のmicroradian-のレベル軸線ごとの安価および適用範囲が広い位置決め制御のための複数のキロヘルツのクローズド・ループ帯域幅を提供する。

これは訓練、高リゾリューションの印刷物およびイメージ投射塗布、DNAの分析および薬剤の発見システムによってレーザーの印および他の材料加工の適用の性能の新しいレベルを、可能にし、低速は研究所からの医者のオフィスにスクリーニングおよび検出の機能を持って来る生物医学システムを要した。しかし各適用の設計の品質速度、正確さ、サイズおよび費用の場所のさまざまな重点。

幸いにも、多くのgalvo構成はおよび機能はシステム設計者がターゲット塗布の条件に最適プロダクトを選ぶことを可能にする。

部品および技術

galvoシステムは3つの主要なコンポーネントから成っている:検流計、ミラー（またはミラー）およびシステムを制御するサーボ運転者。galvoシステムがより高い速度および性能を提供すると同時に、これらの部品間の正しい設計そして適切な選択は最大性能の実現にとってますます重要になる。galvoシステムが100-&sステップ時間に達したおよびrmsが頻度>2kHzに達したと同時に、適用した主義ミリ秒におよび設計規則の多数は性能をシステム置くときであるもはや十分測定されなかった。

検流計

galvo自体に2つの大部分がある:ミラーの負荷および閉じたループ システムにミラーの位置情報を提供する必要な位置の探知器を処理するアクチュエーター。

2つのアクチュエーター構成は一般に今日の高性能システムを機能する。磁石が回転子の部品であり、コイルによってが固定子の部品である移動磁石は均一回転子の設計のために最も高いシステム共鳴頻度を提供する。コイルが回転子に必要である磁石が固定子の部品であり、移動コイルは最も高いトルクに慣性の比率および最も高いトルクの効率を提供する。

2つの共通のタイプの位置の探知器では、galvoの回転子の構造の一部とする探知器の要素移動。移動誘電性の容量性設計では、無線周波数の源は2つの可変的なコンデンサーを運転し、生じる調整された差動流れはgalvoアクチュエーターおよびミラーの位置を報告する。新しい光学位置の探知器の設計では、光源は4つのフォトセルの部品を照らす。もっと形の鋳造物のような光源および受信機、移動蝶または組の受信機の細胞により少ない影間。生じる流れはgalvoアクチュエーターおよびミラーの位置を報告する。

位置の探知器の設計はシステムの位置の正確さ、およびシステムの速度に影響を与えるために慣性および共振周波数の特徴を非常に定義する。私達の特許を取られた光学位置の探知器のコンパクトの、低雑音および低い慣性の特徴は、および正確さか安定性を犠牲にしないで容量性装置によって小型、より高い速度比較される減らされた費用を提供する。さらに、ある容量性探知器はシステムで近くの電子工学と干渉でき、この騒音が光学位置の探知器と除去されるRFの電気騒音を出すことができる。

ミラー

ミラーは増加された速度にシステムの重要な部品、特にである。その設計は速度および正確さのための設計目的を作るか、または壊すことができる。

最高で基本的なレベル、ミラーまたはミラーは典型的な適用で指定される必須の角の範囲上の必須のビーム直径を握らなければならない。ミラーの厚さ、プロフィール、横断面および材料（最も一般に総合的な石英ガラス、ケイ素またはベリリウム）はあらゆる面で重要である。それらはシステムのアクチュエーターおよびミラー アセンブリの慣性、また剛さおよび共振周波数に影響を及ぼす。

トータル システムの慣性をより速い応答時間およびより高い帯域幅を可能にするために非常に加えない剛さおよび共振周波数の増加。従って、ミラーの設計はgalvoシステムの光学道および費用、総合システムのまた速度および正確さにだけでなく、影響を与える。

二軸の操縦ビーム システムでは、回転の斧間の間隔はおよび設計の利用できる角の範囲は通常システムの第2ミラーが第1より大きいように要求する。このような理由で、第2ミラーは全体の二軸システムの速度を限る部品である場合もあり、重大に設計および構造をさせる。最大限に活用された二軸の設計では、そのようなシステムの第2ミラーは最初のミラーと比較してシステム速度にわずかな限界だけ、提供する。

サーボ運転者

galvoシステムの最終的な部品はgalvoを運転し、ミラーの位置を制御するサーボ回路部品である。servoは位置の探知器の現在の出力信号を復調し、命じられた位置信号と比較し、そしてゼロに信号間の間違いをほぼ強制する望ましい位置にgalvoを持って来るためにアクチュエーターを運転する。

典型的なservosは検出された位置、galvoドライブ流れ、角速度および間違いまたは必要の間違い信号の組合せを望ましい位置の速度および正確さでクローズド・ループ システム制御を可能にする使用する。ちょうどアクチュエーターおよび位置の探知器の設計に多くの前進がずっとあるので、サーボ電子工学の進行中の開発は帯域幅およびrmsのずっと機能のgalvoの前進の最も完全な利点の取得に重大である。州スペースのような新しいデジタル サーボ建築は、アナログかデジタルPIDのservosと達成可能だったものをを越えるgalvoの性能を押した。

アナログのサーボ構成

一般に2つのアナログのサーボ構成頻繁に重要性で競う速度および正確さの条件をバランスをとるため最大限に活用するか、または。統合のservoはクラス1として、参照した、またはPID （比例必要派生物）は最少の角間違いの正確さの位置の最高レベルに解決するのに、統合された位置誤差を使用する。速度上の精密を評価する適用は頻繁に統合のクラス1のサーボ コントローラーに頼る。統合時間を避けるので非統合のservo、かクラス0は、より高いシステム速度を提供できる。この構成はまたはもっと速度を犠牲になるとき、10%増加するために精密が（およそ100 &radまで）頻繁に使用される。高速適用の多数は非統合のクラス0のservosに頼る。

PIDのServosを越えて

新しいデジタル州スペース サーボ建築は大幅にPIDの（アナログかデジタル） servosで流行する「トラッキング エラ」を減らすか、または除去することによってgalvosの性能を最大限に活用した。減らされたトラッキング エラはユーザーがトラッキング エラによって引き起こされた時間変動を補うために挿入された全面的なgalvoの性能は（主にベクトル タイプ適用で）非常に改善される彼らの動きプログラムのソフトウェア遅れを除去することを可能にし。レーザーの示す塗布では示す速度がこのトラッキング エラが除去されれば2xに4xを増加するのを見るように、それは典型的である。デジタルservosの他の利点は頻繁に自己同調かコンピュータ援用調整を含んでいる。

動きの部門

レーザー システムで用いられる動きかコマンド構造を置く多くのタイプのビームの間、最も実際のところ任意か反復的として分類することができる。これらの、共通は動きを置くベクトル、ラスターおよびステップおよび把握である。巧妙なレーザーのシステム設計の相当な原料は今日走査器システムに与えられる信号の理性的な命令そして制御である。

位置を方向を変えなさい

産業材料加工のレーザーの印そして他の形態のようなベクトル位置の適用では、ビーム動きはプロセス一貫性および最高の物質的な効率のための一連の小さい角のベクトルかステップに構成されるかもしれない。小さいステップの使用は演算時間のサーボ機構のループ内の電圧によってか現在の制限、galvoのトルク、熱限定または電気飽和限られるかもしれない大き角度の動きと関連付けられる変化および遅れ最小にすることによって効率を最大にする。成功は頻繁に毎秒実行される特性、ベクトルまたはステップで測定される。

最も速いベクトル位置の適用では、システムはまれにベクトル間で静止していない。これらの要求に応じることで、それは頻繁にgalvoのトルク、Galvoの電力損失の抑制、電源のレベル、等によって限られない。むしろ、重大な制限変数は結合されたミラーおよびgalvoの共振周波数、またシステムの自然発生する共振周波数を制御し、抑制するservoの機能によって定義され、限られるクローズド・ループ帯域幅である。

ラスターの位置

印刷のようなラスター式の適用のために、スキャン レーザーの顕微鏡検査およびイメージの捕獲、ビームまたは開きは頻繁により速いのによって再トレースする結合されるアクティブ回線を形作る活動的なイメージ投射の間に一定した速度で動く。この活動的なイメージ投射時間の間に、加速（およびそれにより現在の直通galvoのコイル）ほぼゼロである。フライバックの間に、加速は高い、galvoのコイルを通してそう現在高い。

galvoシステムの全面的な動作周波数はまたスキャンの使用率か効率として記述されている活動的なイメージ投射時間へのスキャン期間そして関係のはえの背部部分、限られる。それが明らかではないかもしれないがよりリラックスした効率は頻繁により高い動作周波数を可能にする。はえのより多くの時間が認められるとき、より低い、動作周波数そうかもしれない走査器で現在
より高く、より多くのライン熱的にシステムを限らないで毎秒印刷されるか、または集められるかもしれない。

ラスターの塗布は普通より少ないレーザー力を用い、ピクセルまたは点サイズおよび路程はビーム直径およびミラーのgalvoのサイズの条件を定義する。、高いgalvo力の処理容量とともに実行する機能は低い交差スキャン ミラーの動揺およびタイミングのジッターとの大き角度のステップを高い繰返し率でスキャンしてがスキャンからの反復性の極度なレベルとして重大要求されるである。コイルからのgalvosの62xxH系列のように場合への低い熱抵抗と共に動か磁石のアクチュエーターの堅い構造は、それに多くのラスターの塗布のための優秀な選択をする。

この適用グループの残りの考察はgalvoシステムに送られる命令波形の構造である。cycloidal命令波形は同時にイメージの質および動作周波数を限ることができる位置、速度および加速不連続を管理するために推薦される。滑らかのgalvoシステムに通じる頻度内容の制限によって、「加速」入力援助のシステム パフォーマンスを管理した。これはシステムの自然な共鳴の刺激を避けがちでより大きいイメージの質を可能にする。それはまたシステムの力を減らすはえ背部段階の加速を下げる。これら二つの要因は頻繁により高い動作周波数でより簡単な鋸の歯の形の入力を使用して可能であるよりよりよい反復性を可能にする。

ステップおよび把握位置

ステップおよび把握位置はシステムが固定角度に命じられ、まだできるだけ握られるそれで置くベクトルから操作が行われる間、変わる。これらの位置移動は頻度および広さで極めて正確で、反復可能なビーム配置が普通要求されるけれども、及ぶ。

このタイプの位置の最も重大なgalvoのシステム・パラメータは命じられた位置へ速い加速のための正確なおよび安定した位置の探知器および有効な、高トルク低慣性のアクチュエーターおよび解決しないでありではない。ラスターの位置のように適用の目的によって、走査器システムに渡される頻度内容を限る命令信号を管理することはステップおよび把握結果を高め。

そのような位置は-すべてのレーザーのシステム応用を渡る50 mmビーム直径まで… 3から及ぶ光学明確な開きで利用できる。温度変化のある程度ごとの50 PPMの単一microradianの反復性、位置の探知器の直線性>99.9のパーセントおよびuncompensatedスケールの漂流を特色にするの動かコイルのクラスgalvo、最もよくサーブこれらの適用。

最大限に活用する性能

クローズド・ループ検流計はシステム設計者に速度の強力な組合せを、正確さおよび安価、また他の走査器の技術と可能ではない柔軟性提供する。galvosの属性の範囲はいろいろな適用を満たす。レーザー技術の前進と共にこの技術の前進は、検流計の塗布の範囲を続け、新しいパフォーマンス・レベル広げ、適用および市場を可能にする。あらゆるgalvoの適用の最大級の性能を得ることはgalvo、ミラーおよびサーボ運転者の適切な設計そして選択と共に速度および正確さを、置くために最も重大な変数の理解を要求する。