[发明专利]用于控制光扫描设备中的镜运动的方法和装置

说明书

技术领域

本公开总体上涉及控制扫描镜的运动，扫描镜在用于读取诸如条形码符号的标记的电光读取器或者用于显示图像的图像投影仪中扫描光束。

背景技术

电光读取器在用于将图形标记(被称为符号)的空间图案电光地转换为随着时间改变的电信号(之后，其被解码为数据)的领域中被是公知的。通常，从光源生成的光束通过透镜沿着光路朝向包括符号的目标聚焦。通过移动位于光路中的扫描镜，光束沿着布置在光栅图案中的一条扫描线或一系列扫描线反复地扫描符号。光检测器检测从符号散射或反射的光，并且生成模拟电信号。电子电路将模拟信号转换为数字化信号，该数字化信号具有对应于包括符号的条纹和空间的物理宽度的脉冲宽度，并且解码器将数字化信号解码为描述符号的数据。

光束的反复扫描由驱动器执行，通常为具有关于轴可振荡的转子的电动机。永磁体和扫描镜可与转子共同振荡。电动机由缠绕在物理上接近永磁体设置的线轴上的驱动线圈驱动。反馈线圈也缠绕在同一线轴上。响应于施加至驱动线圈的交流电压驱动信号，由驱动线圈产生的电磁场与磁体的永磁场相互作用，从而共同移动磁体和镜。电动机和镜组件形成共振机械结构，其中，该结构的固有频率确定振荡频率。驱动线圈中的驱动信号的频率与转子运动相同，驱动信号的一个周期对应于转子运动的一个周期。驱动线圈中的驱动信号的幅度与转子运动的速度成比例。驱动线圈中的驱动信号的极性取决于转子运动的方向，使得驱动信号的正半周期表示转子在一个驱动方向上转动，而负半周期表示转子在相反驱动方向上转动。当转子在各个扫描线的每一端达到其最大行程时，出现驱动信号的过零。在每个过零处，转子停留片刻并且反转驱动方向。

反馈线圈可用于多个目的。由于磁体的移动，反馈线圈生成交流电压信号，被称为反馈信号。在反馈线圈中生成的反馈信号的频率和极性对应于移动磁体的频率和极性。通常采用电驱动监控电路来监控反馈信号的幅度，并且例如，如果幅度下降到预定阈值以下，则关闭光源，从而指示驱动器发生故障。通常还采用电气闭环控制电路来处理反馈信号，以决定如何继续驱动电动机。通常被采用的另一电子电路处理反馈信号的过零，以得到表示转子运动并且用于使扫描线同步的扫描开始(SOS)信号。

在一些实现中，电气闭环控制电路用于调整由反馈线圈生成的反馈信号的峰值。如果峰值(正峰或负峰)的幅度小于理想(或目标)值，则为了增加峰值的幅度，电气闭环控制电路将尝试增加施加至驱动线圈的电流。另一方面，如果峰值(正峰或负峰)的幅度大于理想(或目标)值，则为了减小峰值的幅度，电气闭环控制电路将尝试减小施加至驱动线圈的电流。

通过上述电气闭环控制电路，可以将反馈信号的每个峰值保持为接近特定理想(或目标)值。该电气闭环控制电路使扫描镜的峰值速度被调整，这是因为由反馈线圈生成的反馈信号与扫描镜的位移函数的一阶导数成比例。如果电动机的操作频率保持不变，该电气闭环控制电路还可以用于调整扫描镜的扫描幅度。然而，在一些操作环境中，电动机的操作频率由于多种原因而改变。从而，通过上述电气闭环控制电路，即使反馈信号的每个峰值均保持为接近特定理想(或目标)值，扫描镜的扫描幅度也将与电动机频率的任何改变成比例地改变。这种改变引入了幅度误差。扫描镜的扫描幅度可能与理想(或目标)扫描幅度不同，或者可能偏离理想(或目标)扫描幅度。

从而，在一些操作环境中，希望具有能够将扫描镜的扫描幅度保持为接近恒定值的特定电气闭环控制电路，作为仅调整扫描镜的峰值速度的电路的改进。

发明内容

在一个方面，本发明涉及驱动光扫描设备中的电动机的方法。该方法包括以下步骤：(1)用驱动信号驱动驱动线圈，以使扫描镜和从扫描镜反射的光束振荡；(2)通过接近驱动线圈的反馈线圈，在扫描镜振荡期间生成具有过零的反馈信号；(3)对反馈信号进行积分，以生成积分的反馈信号；以及(4)处理积分的反馈信号，以将驱动信号生成为具有分别对应于零的垂直边沿的方波。

在另一方面，本发明涉及光扫描设备中的电动机驱动电路。该电动机驱动电路包括驱动线圈和反馈线圈。驱动线圈由驱动信号驱动，以使扫描镜和从扫描镜反射的光束振荡。反馈线圈在扫描镜振荡期间生成具有过零的反馈信号。电动机驱动电路还包括：用于对反馈信号进行积分以生成积分的反馈信号的电路。电动机驱动电路进一步包括：用于处理积分的反馈信号以将驱动信号生成为具有分别对应于(实际上速度的)过零的垂直边沿的方波的电路。