瑞士Optotune掃描鏡技術(shù)交流

一、品牌與產(chǎn)品概述

Optotune公司總部位于瑞士迪蒂孔，2008年從可調(diào)焦透鏡技術(shù)起步，逐步擴(kuò)展至激光散斑抑制器、二維快速轉(zhuǎn)向鏡和光束移位器等產(chǎn)品線。該公司的產(chǎn)品在醫(yī)療、生命科學(xué)、制造與物流、消費(fèi)電子及通信領(lǐng)域均有應(yīng)用。

在光束轉(zhuǎn)向方向，Optotune提供快速轉(zhuǎn)向鏡和精細(xì)轉(zhuǎn)向鏡兩大類產(chǎn)品?？焖俎D(zhuǎn)向鏡（MR系列）側(cè)重較大的傾斜角度，配備光學(xué)位置反饋，適用于視場擴(kuò)展等需要較寬掃描范圍的應(yīng)用。精細(xì)轉(zhuǎn)向鏡（FMR系列）采用超薄設(shè)計，鏡面面積較大，適用于高精度微調(diào)應(yīng)用。

兩類產(chǎn)品均采用音圈驅(qū)動方案，單一光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)二維光束偏轉(zhuǎn)，可減少反射損耗并避免光束平移。

二、產(chǎn)品類型

主要產(chǎn)品類別包括：

快速轉(zhuǎn)向鏡（Fast Steering Mirrors，MR系列）

精細(xì)轉(zhuǎn)向鏡（Fine Steering Mirrors，FMR系列）

電動可調(diào)焦透鏡（Electrically Focus Tunable Lenses）

激光散斑抑制器（Laser Speckle Reducers，LSR系列）

光束移位器（Beam Shifters）

可調(diào)棱鏡（Tunable Prisms）

控制器系列（ICC-1C、ICC-4C-500、ICC-4C-2000）

評估套件（Evaluation Kits）

二維鏡片基礎(chǔ)單元（MR-E系列控制器）

XPR設(shè)備（Extended Pixel Resolution devices）

三、主要型號

以下是轉(zhuǎn)向鏡及相關(guān)產(chǎn)品的主要型號列表：

MR-15-30 —— MR系列的代表型號，鏡片直徑15mm，機(jī)械傾斜角度±25°

MR-10-30 —— 適合較高速度的光柵掃描應(yīng)用

MR-20-30 —— 鏡面尺寸較大的轉(zhuǎn)向鏡

FMR-20 —— FMR系列的核心型號，鏡面尺寸20×20mm

MR-E-3 —— MR系列二維快速轉(zhuǎn)向鏡的驅(qū)動控制器（開發(fā)套件）

ICC-4C-2000 —— 可同時控制光束移位器和精細(xì)轉(zhuǎn)向鏡的工業(yè)電流控制器

ICC-1C —— 用于控制單個Optotune透鏡的控制器

EL-10-42-OF-NIR-4D-30W —— 電動可調(diào)焦透鏡型號

LSR-4C-L —— 激光散斑抑制器型號

2D Mirror Base Unit MR-E-3 —— 包含基礎(chǔ)單元和反射鏡頭的完整驅(qū)動系統(tǒng)

四、產(chǎn)品介紹

MR-15-30快速轉(zhuǎn)向鏡

MR-15-30采用雙軸音圈反射鏡設(shè)計，鏡面直徑15mm，機(jī)械傾斜角度可達(dá)±25°，對應(yīng)光學(xué)偏轉(zhuǎn)范圍為±50°。該鏡片內(nèi)置位置反饋系統(tǒng)，使用標(biāo)準(zhǔn)PID控制器可實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)角度控制精度在±5 µrad以內(nèi)。全帶寬掃描速度為20 Hz，若選用共振版本，單軸掃描速度可達(dá)280 Hz。旋轉(zhuǎn)中心到鏡面的距離約1.3 mm，有助于減少光束平移量。該產(chǎn)品提供受保護(hù)金、受保護(hù)銀及VIS介質(zhì)鍍膜等多種版本，適用于可見光和近紅外波段。接口方面支持USB、SPI或模擬信號輸入。

工作原理：音圈驅(qū)動器圍繞兩個旋轉(zhuǎn)軸布置，通過電流驅(qū)動反射鏡產(chǎn)生傾斜運(yùn)動。內(nèi)置光學(xué)位置傳感器實(shí)時采集鏡片角度數(shù)據(jù)，用于閉環(huán)PID控制，結(jié)合出廠校準(zhǔn)和溫度監(jiān)測，維持長期運(yùn)行的穩(wěn)定性。

FMR-20精細(xì)轉(zhuǎn)向鏡

FMR-20采用20×20 mm方形反射鏡面，通光孔徑較大，但機(jī)械偏轉(zhuǎn)角范圍為±0.2°（靜態(tài)），對應(yīng)約±2.3 mrad的光學(xué)偏轉(zhuǎn)。全帶寬響應(yīng)頻率為250 Hz，外形尺寸50.8×50.8×12 mm。該產(chǎn)品的角度分辨率可達(dá)4 µrad。FMR-20反射鏡的厚度較小，適合在緊湊型手持式激光加工設(shè)備中使用?？蛇x配受保護(hù)金鍍膜或近紅外介質(zhì)鍍膜。

工作原理：音圈驅(qū)動器布置于反射面四周，實(shí)現(xiàn)雙軸精確運(yùn)動。單個大面積反射鏡完成二維光束轉(zhuǎn)向，分辨率達(dá)到微弧度級別。無軸承設(shè)計有助于延長使用壽命。

MR-E-3驅(qū)動控制器

MR-E-3是為MR系列二維快速轉(zhuǎn)向鏡設(shè)計的驅(qū)動解決方案，以開發(fā)套件形式交付，包含MR-E-3基礎(chǔ)單元和MR-E-3反射鏡頭單元兩部分?；A(chǔ)單元包含控制電路，反射鏡頭單元集成了鏡片和代理板。OEM版本則將裸代理板與基礎(chǔ)單元板組合，配合1米連接線纜、電源適配器和USB線。

五、優(yōu)勢特點(diǎn)

較大鏡面尺寸與偏轉(zhuǎn)角度兼顧：MR系列在15 mm直徑鏡面上實(shí)現(xiàn)了±25°機(jī)械傾斜（±50°光學(xué)掃描），鏡面尺寸超出多數(shù)MEMS反射鏡，同時保持了較為緊湊的體積。

閉環(huán)位置反饋：MR系列內(nèi)置光學(xué)位置傳感器，配合標(biāo)準(zhǔn)PID控制器可實(shí)現(xiàn)角度精確控制。MR-15-30的角度控制精度可達(dá)到±5 µrad。位置反饋為光學(xué)類型，無額外延遲。

單一元件實(shí)現(xiàn)二維轉(zhuǎn)向：快速轉(zhuǎn)向鏡和精細(xì)轉(zhuǎn)向鏡均使用單個光學(xué)元件完成二維光束偏轉(zhuǎn)，無需中繼光學(xué)系統(tǒng)，減少了反射損耗和光學(xué)對準(zhǔn)工作量。

音圈驅(qū)動方案的穩(wěn)定性：音圈技術(shù)相比MEMS結(jié)構(gòu)在耐沖擊和振動方面具有較好的表現(xiàn)，適用于工業(yè)環(huán)境。無軸承設(shè)計的精細(xì)轉(zhuǎn)向鏡在長時間運(yùn)行中可維持較好的重復(fù)性。

鏡面鍍膜選項(xiàng)豐富：產(chǎn)品提供受保護(hù)金、受保護(hù)銀及VIS介質(zhì)鍍膜等多種選擇，覆蓋可見光到近紅外波段。

六、主要應(yīng)用

激光雷達(dá)掃描儀：MR系列憑借較大鏡面尺寸與掃描角度（100°視場）結(jié)合的特性，適用于環(huán)境感知和三維建模場景。音圈驅(qū)動方案能夠提供在沖擊和振動環(huán)境下的穩(wěn)定運(yùn)行能力。

激光加工：FMR-20的小厚度設(shè)計適合緊湊型手持式激光焊接設(shè)備。另外FMR系列反射鏡后方可放置光陷阱，便于應(yīng)對較高功率激光的工況。

視場擴(kuò)展（FOV Expansion） ：快速轉(zhuǎn)向鏡與相機(jī)配合使用時，可使相機(jī)在保持高分辨率的同時覆蓋更大視場范圍。

自由空間光通信：FMR-20的大通光孔徑和快速響應(yīng)特性可用于自由空間光通信中的光束對準(zhǔn)與穩(wěn)定。