LT5449B

LT5449B - Positioning device of optical elements

Info

Publication number: LT5449B
Application number: LT2005112A
Authority: LT
Inventors: Ramutis BANSEVIČIUS; Algimantas BUBULIS; Teofilus Tonnisson
Original assignee: Kauno technologijos universitetas
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2007-11-26
Also published as: LT2005112A

Abstract

The invention relates to instruments, specifically to positioning device of optical elements. Positioning device of optical elements comprises a frame in which are fixed piezogears of rectilinear motion, piezoelement with electrode on sides of whichis fixed between dampers and from other side one side of it is grinded tight into friction proof element, and second is grinded into springs. Electrodes of piezoelements are connected to electronic excitation - control block and to holder of opticalelements with fixed optical element. One of piezoelements is divided lengthwise and crosswise into paired number of symmetric parts, which are connected crosswise in pairs. A device comprises new immovable base with fixed on one of plates segment, which is placed at friction proof element. A holder of movable optical element is fixed on axis of an immovable base. A curvilinear contact surface of mentioned segment is part of a circle, radius centre of which is an axis centre of a holder of an immovable base and

Description

Išradimas yra priskiriamas prietaisų sričiai, konkrečiai optinių elementų pozicionavimo įrenginiams.The invention relates to the field of devices, in particular positioning devices for optical elements.

Yra žinomas optinių elementų pozicionavimo įrenginys, kurį sudaro korpusas su kreipiančiosiomis, kuriose judamai įtvirtinta pastūma su tiesiaiinijinio judesio sraigtine pavara. Ant horizontaliosios pastūmos plokštumos yra pritvirtintas optinis elementas (žiūr. STANDA, Opto-Mechanical Products, 2002, 7-2 psl.).There is known a positioning device for optical elements, which consists of a body with guides in which a movable fixed feed with a linear motion screw drive is provided. An optical element is mounted on the horizontal feed plane (see STANDA, Opto-Mechanical Products, 2002, page 7-2).

Nurodytame įrenginyje pozicionavimas atliekamas mechaniškai, sraigtinės pavaros pagalba, todėl čia pasireiškia žmogiškasis faktorius kuris ir neleidžia pasiekti reikiamo pozicionavimo tikslumo ir greitaeigiškumo.Positioning is done mechanically by means of a screw drive, therefore the human factor is manifested, which does not allow to achieve the required positioning accuracy and high speed.

Yra žinomas optinių elementų pozicionavimo įrenginys, susidedantis iš korpuso su kreipiančiosiomis, kuriose judamai įtvirtinta pastūma su tiesiaiinijinio judesio pavara ir optinio elemento , pritvirtinto ant pastūmos horizontaliosios plokštumos, kur tiesiaiinijinio judesio pavarą sudaro laikiklis, kuriame iš vienos pusės tarp slopintuvų įtvirtintas pjezoelementas su elektrodais, o iŠ kitos pusės vienas jo šonas standžiai , per trinčiai atsparų elementą, įremtas į pastūmą kitas šonas įremtas į spyruokles, o pjezoelemento elektrodai, iš kurių vienas padalintas išilgai ir skersai į porinį skaičių simetrinių dalių, kurios poromis skersai sujungtos tarp savęs, per jungiklį prijungti prie elektroninio sužadinimo-valdymo bloko (žiūr. LT patentas išradimui Nr. 5299, G02 B 27/62, Valstybinio Patentų biuro oficialus biuletenis, 2005).There is known an optical element positioning device consisting of a housing with guides in which a movable feed is provided with a linear motion actuator and an optical element mounted on a horizontal feed plane, wherein the linear motion actuator is formed by a holder having a piezoelectric element with electrodes on one side. On the other side, one side thereof is rigidly supported by a friction-resistant element, pushed against the other side by springs, and the piezoelectric electrodes, one of which is divided longitudinally and transversely into an even number of symmetrical parts interconnected in pairs, are connected to electronic excitation control unit (see LT patent No. 5299, G02 B 27/62, Official Gazette of the State Patent Bureau, 2005).

Nurodytame prototipe pozicionavimas atliekamas pjezopavaros pagalba, kurioje naudojamas pjezoelementas su elektroniniu sužadinimo-valdymo bloku. Dėl kreipiančiosiose esančio laisvumo, kuriose yra įmontuota pastūma su optiniu elementu, negalima pasiekti reikiamo pozicionavimo tikslumo.In the above prototype, positioning is performed by a piezo actuator, which uses a piezo element with an electronic excitation control unit. Due to the slack in the guides, which incorporate a feed with optical element, the required positioning accuracy cannot be achieved.

Tikslas - pozicionavimo tikslumo padidnimas.The goal is to increase positioning accuracy.

Išradimo tikslas pasiekiamas tuo, kad optinių elementų pozicionavimo įrenginys, susidedantis iš korpuso, jame įtvirtintos tiesiaiinijinio judesio pjezopavaros, kurios pjezoelementas su elektrodais šonuose įtvirtintas tarp slopintuvų, iš kitos pusės vienas jo šonas standžiai įremtas į trinčiai atsparų elementą, kitas - įremtas į spyruokles, o pjezoelemento elektrodai, iš kurių vienas padalintas išilgai ir skersai į porinį skaičių simetriniųThe object of the present invention is achieved by the fact that the optical element positioning device consists of a housing, a linear motion piezo actuator, the electrode piezo element of which is mounted laterally between the dampers, the other side being rigidly mounted on the abrasion resistant element, piezoelectric electrodes, one of which is divided longitudinally and transversely into an even number of symmetrical

-2dalių, kurios poromis skersai sujungtos tarp savęs, prijungti prie elektroninio sužadinimovaldymo bloko ir optinių elementų laikiklio su pritvirtintu optiniu elementu, į įrenginį įvesta nejudamas pagrindas, ant kurio vienoje ašyje įtvirtintas judamas optinio elemento laikiklis, su, ant vienos iš plokštumų, standžiai pritvirtintu segmentu, besiremiančiu į trinčiai atsparų elementą ir kurio kreivalinijinis kontaktinis paviršius yra apskritimo dalis, kurio spindulio centras yra nejudamo pagrindo ir judamo optinio elementų laikiklio ašies centras.-2 parts interconnected in pairs transversely between themselves, connected to an electronic excitation control unit and an optical element holder with an attached optical element, a fixed base having a movable optical element holder mounted on one axis, with a rigidly mounted segment on one of the planes based on a friction-resistant element, the curvilinear contact surface of which is the part of a circle whose center of radius is the axis of the fixed base and the movable optical element carrier.

Išradimais paaiškinamas brėžiniais: 1 brėž. - bendra optinių elementų pozicionavimo įrenginio schema, 2 brėž . - pjezopavaros schema .The invention is explained in the drawings: FIG. - general arrangement of the optical element positioning device, fig. - piezo actuator diagram.

Įrenginį sudaro nejudamas pagrindas 1, ant kurio vienoje ašye tvirtinamas judamas optinių elementų laikiklis 2 su optiniu elementu. Ant nejudamo pagrindo 1, lygiagrečiai optinių elementų laikiklio 2 šoninei plokštumai, tvirtinama pjezopavara, susidedanti iš korpuso 3, kurio viduje yra pjezoelementas 4 su dviem elektrodais, iš kurių vienas yra ištisinis, o kitas padalintas išilgai ir skersai į porinį skaičių simetrinių dalių, poromis skersai sujungtų tarp savęs, kurie prijungti prie elektroninio sužadinimo-valdymo bloko ( brėž. nepavaizduotas). Pjezoelementas 4, esantis korpuse 3, iš dviejų priešingų pusių apribotas slopintuvais 5, kitos priešingos pusės - viena jų įveržta spyruoklėmis 6, o priešinga, per trinčiai atsparų elementą 7, įtvirtintą prie pjezoelemento 4 briaunos, standžiai kontaktuoja su segmentu 8, pritvirtintu ant judamos optinio elemento laikiklio 2 vienos iš plokštumų. Segmento 8 kreivalinijinis paviršius yra apskritimo dalis, kurio spindulio R centras yra nejudamo pagrindo 1 ir judamo optinių elemetų laikiklio 2 ašies centras. Ant vienos iš judamo optinių elementų laikiklio 2 šoninės plokštumos įtvirtintas segmentas 8 su trinčiai atspariu elementu 7 sudaro kontaktinę porą. Kontaktinis paviršius yra apskritimo, kurio spindulys eina iš nejudamo pagrindo 1 ir judamo optinių elementų laikiklio 2 ašies centro, kreivalinijinė segmento 8 dalis.The device consists of a fixed base 1 on which a movable optical element holder 2 with an optical element is mounted on one axis. On a stationary base 1, parallel to the lateral plane of the optical element holder 2, a piezo actuator consisting of a housing 3 containing a piezo element 4 with two electrodes, one continuous and the other divided in length and transversely into even numbers of symmetrical parts, is mounted connected between themselves, which are connected to an electronic excitation control unit (not shown). The piezo-element 4 in the housing 3 is limited on two opposite sides by dampers 5, the other on one side being bolted by springs 6, and on the other by a friction-resistant element 7 fixed to the edge of the piezo-element 4 rigidly contacts the segment 8 element holder 2 in one of the planes. The curvilinear surface of the segment 8 is a portion of a circle whose radius R is the center of the axis of the stationary base 1 and the movable optical element carrier 2. A segment 8 with a friction-resistant element 7 mounted on the lateral plane of one of the movable optical element holders 2 forms a contact pair. The contact surface is the curvilinear segment 8 of a circle of radius extending from the center of the fixed base 1 and the axis of the movable optical element carrier 2.

Optinių elementų pozicionavimas atliekamas taip.The positioning of optical elements is done as follows.

Iš elektoninio sužadinimo-valdymo bloko ( brėžinyje nepavaizduotas) paduodamas elektrinis signalas į pjezoelemento 4 elektrodus sužadina jame deformacijas, kurios per trinčiai atsparų elementą 7 perduodamos į segmento 8 kreivalinijinį paviršių. Kontaktinėje zonoje, dėka mechaninių deformacijų, vyksta optinių elementų laikiklio 2 postūmis nejudamo pagrindo 1 atžvilgiu. Tokiu būdu, optinis elementas pozicionuojamas plokštumoje nejudamo pagrindo 1 atžvilgiu. Keičiant paduodamą elektrinį signalą į pjezoelemento 4 priešingus elektrodus, gauname optinių elementų pozicionavimą į priešingą pusę. Pozicionavimo intervalą nusako apibrėžtas optinio elemento posūkio kampas , kurį riboja segmento 8 kreivalinijinio paviršiaus ilgis.An electrical signal fed from an electronic excitation control unit (not shown) to the electrodes of the piezoelectric element 4 induces deformations therein which are transmitted to the curvilinear surface of the segment 8 through the abrasion resistant element 7. In the contact zone, due to mechanical deformations, the optical elements holder 2 is displaced relative to the stationary base 1. In this way, the optical element is positioned in a plane relative to the stationary base 1. By changing the applied electrical signal to the opposite electrodes of the piezoelectric element 4, we obtain the opposite positioning of the optical elements. The positioning range is defined by a defined angle of rotation of the optical element limited by the length of the curvilinear surface of segment 8.

-3Palyginus su prototipu, nauja konstruktyvinių elementų visuma, dėka to, kad optinis elementas, pritvirtintas ant optinių elementų laikiklio 2, turi bendrą ašį su segmento 8 kreivalinijinio paviršiaus spinduliu. Tai apsprendžia minimalų laisvumą ir tuo pačiu užtikrina pozicionavimo tikslumą.-3 Compared to the prototype, a new set of structural elements, due to the fact that the optical element mounted on the optical element holder 2 has a common axis with the radius of curvature of the segment 8 surface. This determines the minimum slack and at the same time ensures accurate positioning.

Claims

Definition of the Invention

Optical element positioning device, consisting of a housing with a linear motion piezo-actuator, the piezo-electrode of which is mounted laterally between the dampers, the other side of which is rigidly mounted on a friction-resistant element, the other on a spring and the piezoelectric electrode of which divided longitudinally and transversely into an even number of symmetrical portions interconnected in pairs, connected to an electronic excitation-control unit and an optical element holder with an attached optical element, characterized in that a fixed base is introduced into the device on which a movable optical element is mounted; element holder, with a segment rigidly attached to one of the planes and supported by a friction-resistant element, the curvilinear contact surface of which is a part of a circle having its radius center on the fixed base and the movable optical element center of those bracket axis.