RU205497U1 - Пьезоэлектрический двухкоординатный однозеркальный оптический дефлектор - Google Patents
Пьезоэлектрический двухкоординатный однозеркальный оптический дефлектор Download PDFInfo
- Publication number
- RU205497U1 RU205497U1 RU2021101897U RU2021101897U RU205497U1 RU 205497 U1 RU205497 U1 RU 205497U1 RU 2021101897 U RU2021101897 U RU 2021101897U RU 2021101897 U RU2021101897 U RU 2021101897U RU 205497 U1 RU205497 U1 RU 205497U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- frame
- actuators
- optical
- control system
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
- G02B26/0858—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by piezoelectric means
Abstract
Полезная модель относится к оптике, в частности, к оптическим устройствам для управления положением и направлением оптических лучей в пространстве, и может найти применение в оптических информационно-измерительных системах. Пьезоэлектрический двухкоординатный однозеркальный оптический дефлектор состоит из корпуса, зеркала в оправе, механизма поворота, исполнительных приводов, толкателей, датчиков и системы управления. Механизм поворота выполнен в виде сферического шарнира, содержащего обойму, втулку и винт. Исполнительные приводы выполнены из пьезоактюаторов на основе многослойных пьезоэлементов. Приводы расположены между корпусом и оправой с зеркалом. Два датчика линейных перемещений позволяют измерять углы наклона зеркала. Датчики установлены между корпусом и оправой с зеркалом. Система управления выполнена в виде отдельного блока, содержащего плату управления, плату процессора с интерфейсом и модуль питания. Техническим результатом является упрощение конструкции при сохранении быстродействия, точности при отработке углов отклонения зеркала, надежности. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Область техники, к которой относится полезная модель.
Полезная модель относится к оптике, в частности, к оптическим устройствам для управления положением и направлением оптических лучей в пространстве, и может найти применение в оптических информационно-измерительных системах.
Уровень техники.
Существует широкий спектр способов отклонения луча в пространстве. Наиболее распространенным является электромеханический способ управления угловым положением зеркала. Проблемной задачей при создании оптических дефлекторов с электромагнитным приводом является обеспечение высокой точности и высокого быстродействия отработки задаваемых углов поворота и сканирования зеркала. В последнее время популярными стали оптические дефлекторы на основе пьезоэлектрического эффекта.
Известен оптико-механический дефлектор, содержащий корпус, в котором установлено зеркало в подвесе, исполнительный привод и систему управления (патент РФ №2212045, МКИ G02F 1/29, опубл. 10.09.2003 г.).
Недостатком данного устройства является отсутствие цепи обратной связи. Кроме того, зеркало может совершать колебания только вокруг одной оси.
Известно также техническое решение (А.С. СССР №1756853, МКИ G02F 1/29, опубл. 01.11.1990 г.), в котором магнитоэлектрический дефлектор содержит корпус, в котором установлено зеркало в подвесе, исполнительный привод, датчик угла и систему управления.
Недостатком данного технического решения является сложность конструкции. Кроме того, зеркало может совершать колебания только вокруг одной оси.
Известно устройство для пространственного отклонения луча (патент РФ №2205439, МПК G02F 1/29, опубл. 27.05.2003 г.), содержащее корпус, в котором установлено зеркало в упругом подвесе, исполнительный привод, включающий магнитные системы и катушки, и источник излучения.
Недостатком подобного устройства является невысокая точность при отработке углов отклонения зеркала из-за отсутствия цепи обратной связи, а также большая масса и габариты подвижного узла.
Известен оптический дефлектор (патент РФ №86324, МПК G01F 1/29, опубл. 27.08.2009), содержащий корпус, в котором установлено зеркало в подвесе, исполнительный привод, включающий магнитные системы и катушки, датчики угла, арретир и систему управления.
Недостатком данного технического решения является сложность конструкции.
Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому устройству является оптический дефлектор, изложенный в патенте РФ №2606520, МПК G02B 26/08, опубл. 10.01.2017, принятый за прототип. Оптический дефлектор содержит корпус, зеркало в оправе, подвесы, первый подвес выполнен в виде плоской торсионной пружины, один конец которой закреплен на оправе с зеркалом другой на среднем основании, второй подвес также выполнен в виде плоской торсионной пружины, один конец которой закреплен на среднем основании другой на корпусе, при этом второй подвес расположен перпендикулярно к первому подвесу, среднее основание, исполнительные приводы, подпятники, толкатели, датчики и систему управления.
Недостатком данного технического решения является неудовлетворительная работа в условиях сильных механических воздействий. Раскрытие сущности полезной модели.
Задачей настоящей полезной модели является упрощение конструкции при сохранении быстродействия, точности при отработке углов отклонения зеркала, надежности, а также повышение стойкости в условиях сильных механических воздействий.
Технический результат получен за счет того, что в пьезоэлектрическом двухкоординатном однозеркальном оптическом дефлекторе, содержащем корпус, зеркало в оправе, механизм поворота, исполнительные приводы, толкатели, датчики и систему управления механизм поворота выполнен в виде сферического шарнира, содержащего обойму, втулку, винт.
Исполнительные приводы выполнены из пьезоактюаторов на основе многослойных пьезоэлементов, причем и первый, и второй пьезоактюатор установлены между корпусом и оправой с зеркалом перпендикулярно друг другу.
В дефлекторе располагаются два датчика линейных перемещений, позволяющие измерять углы наклона зеркала, причем и первый, и второй датчики установлены между корпусом и оправой с зеркалом.
Система управления выполнена в виде отдельного блока, содержащего плату управления, плату процессора с интерфейсом и модуль питания.
Описание чертежей.
Сущность изобретения отражена на чертежах.
На фиг. 1 представлен общий вид оптического дефлектора, вид сверху.
На фиг. 2 представлен общий вид оптического дефлектора, продольное сечение.
На фиг. 3 представлен общий вид оптического дефлектора, вид снизу.
На фиг. 4 представлен общий вид оптического дефлектора, поперечное сечение.
Осуществление полезной модели.
Устройство содержит:
1 - зеркало;
2 - оправу зеркала;
3 - первый пьезоактюатор;
4 - второй пьезоактюатор;
5 - корпус;
6 - кольцо;
7 - фиксаторы пружинные с закругленным упором;
8 - обойму;
9 - втулку;
10 - винт;
11 - толкатели.
Предложенный оптический дефлектор работает следующим образом.
До начала работы зеркало 1 в оправе 2 под действием пружинных фиксаторов с закругленным упором 7 находится в нейтральном положении. При работе на первый пьезоактюатор 3 от блока управления подается управляющее напряжение. При подаче управляющего напряжения на пьезоэлементы пьезоактюатора 3 они удлиняются, а высота пьезоактюатора 3 уменьшается, под действием пружинных фиксаторов с закругленным упором 7 зеркало 1 в оправе зеркала 2 перемещается к пьезоактюатору и происходит поворот зеркала 1 по первой оси в сферическом шарнире содержащим обойму 8, втулку 9, винт 10. При снятии напряжения с пьезоактюатора 3 процесс происходит в обратном порядке, пьезоэлементы пьезоактюатора уменьшаются, высота пьезоактюатора увеличивается, он толкает зеркало 1 в оправе 2 в обратную сторону, зеркало 1 возвращается в исходное положение. Второй пьезоактюатор 4 работает аналогичным образом. Кольцо 6 выполненное из твердого материала служит для предотвращения деформации оправы зеркала 2. Толкатели 11 со сферической головкой, установленные на пьезоактюаторах передает усилие от пьезоактюаторов на оправу.
Для создания каналов обратной связи в оптический дефлектор устанавливаются датчики линейных перемещений. Датчики устанавливаются между оправой 2 с зеркалом 1 и корпусом 5.
Предлагаемое устройство за счет использования сферического шарнира позволяет добиться работы дефлектора в условиях сильных механических воздействий.
Предлагаемый дефлектор может работать как в режиме установки луча на заданные углы, так и в режиме сканирования. В первом случае дефлектор работает в диапазоне ±2° со временем отработки и временем возврата в исходное положение за 1…4 мс. В режиме сканирования дефлектор обеспечивает колебание луча с амплитудой ±2° и частотами до 2…3 кГц. Погрешности отработки задаваемых углов, удержания в нулевом положении и выдачи информации не превышают 150 мкрад. Функционирование дефлектора осуществляется с помощью блока управления, основным элементом которого является плата процессора с интерфейсом, обеспечивающая выполнение всех вычислительных и управляющих алгоритмов работы дефлектора, что позволяет осуществлять управление положением луча в пространстве.
В заявленном оптическом дефлекторе со сферическим шарниром и исполнительным приводом в виде пьезоактюаторов достигается упрощение конструкции при сохранении быстродействия, точности при отработке углов отклонения зеркала, надежности, а также повышение стойкости в условиях сильных механических воздействий.
Список использованных источников информации:
Патент RU 2212045 C1 G02F 1/29, 10.09.2003 Оптико-механический дефлектор;
Авторское свидетельство SU 1756853 G02F 1/29, 01.11.1990 Магнитоэлектрический дефлектор;
Патент RU 2205439 С2 G02F 1/29, 27.05.2003 Устройство для пространственного отклонения луча;
Патент RU 86324 U1 G02F 1/29, 27.08.2009 Оптический дефлектор;
Патент RU 2606520 C1 G02F 1/29, 10.01.2017 Пьезоэлектрический двухкоординатный однозеркальный оптический дефлектор.
Claims (4)
1. Пьезоэлектрический двухкоординатный однозеркальный оптический дефлектор, содержащий корпус, зеркало в оправе, механизм поворота, исполнительные приводы, толкатели, датчики и систему управления, отличающийся тем, что механизм поворота выполнен в виде сферического шарнира, содержащего обойму, втулку, винт.
2. Дефлектор по п. 1, отличающийся тем, что исполнительные приводы выполнены из пьезоактюаторов на основе многослойных пьезоэлементов, причем первый пьезоактюатор установлен между корпусом и оправой с зеркалом, второй пьезоактюатор установлен также между корпусом и оправой с зеркалом перпендикулярно первому пьезоактюатору.
3. Дефлектор по п. 1, отличающийся тем, что введены два датчика линейных перемещений, позволяющие измерять углы наклона зеркала, причем первый датчик установлен между корпусом и оправой с зеркалом, второй датчик расположен также между корпусом и оправой с зеркалом.
4. Дефлектор по п. 1, отличающийся тем, что система управления выполнена в виде отдельного блока, содержащего плату управления, плату процессора с интерфейсом и модуль питания.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021101897U RU205497U1 (ru) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | Пьезоэлектрический двухкоординатный однозеркальный оптический дефлектор |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021101897U RU205497U1 (ru) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | Пьезоэлектрический двухкоординатный однозеркальный оптический дефлектор |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU205497U1 true RU205497U1 (ru) | 2021-07-16 |
Family
ID=77020241
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021101897U RU205497U1 (ru) | 2021-01-28 | 2021-01-28 | Пьезоэлектрический двухкоординатный однозеркальный оптический дефлектор |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU205497U1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9632309B2 (en) * | 2014-10-23 | 2017-04-25 | Stanley Electric Co., Ltd. | Piezoelectric and electromagnetic type two-dimensional optical deflector and its manufacturing method |
| RU181166U1 (ru) * | 2017-12-08 | 2018-07-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | Двухкоординатный пьзокерамический корректор углов наклона волнового фронта |
| WO2018025833A4 (en) * | 2016-08-02 | 2018-07-26 | Ricoh Company, Ltd. | Light deflector, optical scanning device, image projection device, and mobile object |
-
2021
- 2021-01-28 RU RU2021101897U patent/RU205497U1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9632309B2 (en) * | 2014-10-23 | 2017-04-25 | Stanley Electric Co., Ltd. | Piezoelectric and electromagnetic type two-dimensional optical deflector and its manufacturing method |
| WO2018025833A4 (en) * | 2016-08-02 | 2018-07-26 | Ricoh Company, Ltd. | Light deflector, optical scanning device, image projection device, and mobile object |
| RU181166U1 (ru) * | 2017-12-08 | 2018-07-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения Российской академии наук (ИОА СО РАН) | Двухкоординатный пьзокерамический корректор углов наклона волнового фронта |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7830577B2 (en) | Micromechanical device with adjustable resonant frequency by geometry alteration and method for operating same | |
| US6252333B1 (en) | Stage utilizing ultrasonic motor and electronic equipment and printer utilizing the stage | |
| US20030210323A1 (en) | Dynamic laser printer scanning alignment using a torsional hinge mirror | |
| JP6278130B2 (ja) | 微小光学電気機械デバイスおよびその製造方法 | |
| JP6753449B2 (ja) | 走査反射器システム | |
| US9664899B2 (en) | Optical scanning device and image reading system | |
| CN111819486A (zh) | 光扫描装置及其控制方法 | |
| JP2017167254A (ja) | 駆動装置及びミラー装置 | |
| JP2007206480A (ja) | 光走査素子 | |
| JP7436686B2 (ja) | マイクロミラーデバイス及び光走査装置 | |
| JP6870699B2 (ja) | 拡大された画像領域を備える走査光学デバイス | |
| JP4197196B2 (ja) | 圧電アクチュエータもしくは超音波モータを利用したステージ及びこのステージを用いた電子機器、印刷装置 | |
| RU205497U1 (ru) | Пьезоэлектрический двухкоординатный однозеркальный оптический дефлектор | |
| US8736934B2 (en) | Assembly having a displaceable part and method for operating an assembly having a displaceable part | |
| RU2606520C1 (ru) | Пьезоэлектрический двухкоординатный однозеркальный оптический дефлектор | |
| JP4465194B2 (ja) | 固定構造体に対する物体の角方向位置を操るための装置 | |
| JP2001116867A (ja) | Ｘｙステージ | |
| US7460320B2 (en) | Driving system and optical-element driving system | |
| Marth et al. | Latest experience in design of piezoelectric-driven fine-steering mirrors | |
| JPH0744848B2 (ja) | 角度調節装置 | |
| RU2338231C1 (ru) | Двухкоординатный оптический дефлектор | |
| EP3910401B1 (en) | Optical beam intensity control system with piezoelectric actuator | |
| JPH07304208A (ja) | 光ビーム偏向器 | |
| Dobosz | Reflection techniques of continuous laser beam deflection—A comprehensive overview | |
| Cho et al. | Swing-arm-type PZT dual actuator with fast seeking for optical disk drive |