RU2377622C1 - Optical deflector - Google Patents
Optical deflector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2377622C1 RU2377622C1 RU2008113618/28A RU2008113618A RU2377622C1 RU 2377622 C1 RU2377622 C1 RU 2377622C1 RU 2008113618/28 A RU2008113618/28 A RU 2008113618/28A RU 2008113618 A RU2008113618 A RU 2008113618A RU 2377622 C1 RU2377622 C1 RU 2377622C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- scanning element
- elastic suspension
- movable part
- axis
- bimorph elements
- Prior art date
Links
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Facsimile Heads (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использована в устройствах с оптико-механическим сканированием, например, для осуществления чересстрочной развертки.The present invention relates to optical-electronic instrumentation and can be used in devices with optical-mechanical scanning, for example, for interlacing.
Известен оптический дефлектор (патент РФ на изобретение №2258947, G02B 26/10, опубликован 20.08.2005 г.), содержащий пьезокерамические приводы, выполненные в виде биморфных элементов. Основным недостатком этого устройства является сравнительно малые углы отклонения зеркала - не более трех угловых минут. В некоторых приборах требуются углы отклонения до двух десятков угловых минут и более при высокой виброустойчивости.Known optical deflector (RF patent for the invention No. 2258947, G02B 26/10, published on 08/20/2005) containing piezoceramic drives made in the form of bimorph elements. The main disadvantage of this device is the relatively small angles of deflection of the mirror - not more than three angular minutes. In some devices, deviation angles of up to two tens of arc minutes or more are required with high vibration resistance.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является оптический дефлектор (патент РФ на полезную модель №49289, G02B, 26/10, опубликованный 10.11.2005 г.).Closest to the proposed invention is an optical deflector (RF patent for utility model No. 49289, G02B, 26/10, published November 10, 2005).
Оптический дефлектор содержит сканирующий элемент, установленный с возможностью качания на упругом подвесе, содержащем подвижную часть, установленную на основании с помощью двух пар плоских пружин, расположенных в каждой паре под прямым углом друг к другу симметрично относительно плоскости, проходящей через линию пересечения плоскостей установки плоских пружин, совпадающей с осью качания сканирующего элемента и проходящей через центр масс подвижной части упругого подвеса со сканирующим элементом, пьезокерамический биморфный элемент, консольно закрепленный на основании, при этом свободный конец пьезокерамического биморфного элемента кинематически связан со сканирующим элементом. Такая конструкция оптического дефлектора позволяет повысить его виброустойчивость.The optical deflector comprises a scanning element mounted to swing on an elastic suspension containing a movable part mounted on the base with two pairs of flat springs located in each pair at right angles to each other symmetrically relative to the plane passing through the line of intersection of the planes of installation of flat springs coinciding with the swing axis of the scanning element and passing through the center of mass of the moving part of the elastic suspension with the scanning element, a piezoceramic bimorph element t, cantilever mounted on the base, while the free end of the piezoceramic bimorph element is kinematically connected with the scanning element. This design of the optical deflector allows you to increase its vibration resistance.
Недостатком данного устройства также являются малые углы отклонения сканирующего элемента.The disadvantage of this device is also the small deflection angles of the scanning element.
Основными задачами, решаемыми в предлагаемом техническом решении, являются увеличение углов отклонения сканирующего элемента при сохранении виброустойчивости конструкции.The main tasks to be solved in the proposed technical solution are to increase the deflection angles of the scanning element while maintaining the vibration resistance of the structure.
Решение указанных задач достигается тем, что в оптический дефлектор, содержащий сканирующий элемент, установленный с возможностью качания на упругом подвесе, содержащем подвижную часть, установленную на основании с помощью двух пар плоских пружин, расположенных в каждой паре под прямым углом друг к другу симметрично относительно плоскости, проходящей через линию пересечения плоскостей установки плоских пружин, совпадающую с осью качания сканирующего элемента и проходящую через центр масс подвижной части упругого подвеса, пьезокерамический биморфный элемент, консольно закрепленный на основании, при этом свободный конец пьезокерамического биморфного элемента кинематически связан со сканирующим элементом, введен второй пьезокерамический биморфный элемент, консольно закрепленный на основании параллельно первому пьезокерамическому биморфному элементу симметрично относительно плоскости симметрии плоских пружин и узел беззазорной кинематической связи пьезокерамических биморфных элементов с подвижной частью упругого подвеса, содержащий установленные на подвижной части упругого подвеса выполненные из диэлектрического материала два упора, расположенные с внешних сторон свободных концов пьезокерамических биморфных элементов, и тело вращения, установленное между свободными концами пьезокерамических биморфных элементов с возможностью качания на оси, лежащей в плоскости симметрии плоских пружин параллельно оси качания сканирующего элемента, установленного на ней консольно.The solution of these problems is achieved by the fact that in the optical deflector containing a scanning element mounted with the possibility of swinging on an elastic suspension containing a movable part mounted on the base using two pairs of flat springs located in each pair at a right angle to each other symmetrically relative to the plane passing through the line of intersection of the planes of installation of flat springs, coinciding with the swing axis of the scanning element and passing through the center of mass of the movable part of the elastic suspension, piezo a bimorphic element cantileverly fixed to the base, while the free end of the piezoelectric bimorphic element is kinematically connected to the scanning element, a second piezoelectric bimorphic element is introduced, cantileverly fixed on the base parallel to the first piezoceramic bimorph element symmetrically with respect to the plane of symmetry of the flat springs and the gapless kinematic bondless piezoelectric kinematic connection of the piezoelectric elements with a movable part of an elastic suspension, comprising mounted on a movable the second part of the elastic suspension made of dielectric material, two stops located on the outer sides of the free ends of the piezoelectric bimorph elements, and a body of revolution mounted between the free ends of the piezoceramic bimorph elements with the possibility of swinging on an axis lying in the plane of symmetry of the flat springs parallel to the axis of swing of the scanning element, installed on it console.
На чертеже представлен заявляемый оптический дефлектор.The drawing shows the inventive optical deflector.
Оптический дефлектор содержит сканирующий элемент 1, установленный с возможностью качания на упругом подвесе, включающем в себя подвижную часть 2, установленную на основании 3 с помощью двух пар плоских пружин 4, расположенных в каждой паре под прямым углом друг к другу симметрично относительно плоскости, проходящей через линию пересечения плоскостей установки плоских пружин 4, совпадающую с осью качания 5 сканирующего элемента 1 и проходящую через центр масс подвижной части 2 упругого подвеса, два пьезокерамических биморфных элемента 6, консольно закрепленных на основании 3 параллельно друг другу и симметрично относительно плоскости симметрии плоских пружин 4, узел беззазорной кинематической связи пьезокерамических биморфных элементов 6 с подвижной частью 2 упругого подвеса и сканирующим элементом 1, содержащий установленные на подвижной части 2 упругого подвеса выполненные из диэлектрического материала два упора 7, расположенные с внешних сторон свободных концов пьезокерамических биморфных элементов 6, и тело вращения 8 из диэлектрического материала, расположенное между свободными концами пьезокерамических биморфных элементов 6 с возможностью качания на оси 9, лежащей в плоскости симметрии плоских пружин 4, параллельно оси качания 5 сканирующего элемента 1, установленного на оси 5 консольно.The optical deflector comprises a scanning element 1 mounted for swinging on an elastic suspension including a movable part 2 mounted on the base 3 using two pairs of flat springs 4 located symmetrically in each pair at right angles to each other relative to the plane passing through the line of intersection of the planes of the installation of flat springs 4, coinciding with the swing axis 5 of the scanning element 1 and passing through the center of mass of the movable part 2 of the elastic suspension, two piezoceramic bimorph elements 6, slightly fixed on the base 3 parallel to each other and symmetrically with respect to the plane of symmetry of the plane springs 4, a knot-free kinematic connection of piezoelectric bimorph elements 6 with the movable part 2 of the elastic suspension and the scanning element 1, containing two stops mounted on the movable part 2 of the elastic suspension made of dielectric material 7, located on the outer sides of the free ends of the piezoelectric bimorph elements 6, and the body of revolution 8 of a dielectric material located between at the free ends of bimorph piezoelectric elements 6 swingably on axes 9, which lies in the symmetry plane of the flat springs 4, 5 parallel to the axis of oscillation of the scanning element 1 mounted on the axis 5 in cantilever.
Оптический дефлектор работает следующим образом: при подаче на пьезокерамические биморфные элементы 6 знакопеременного напряжения пьезокерамические биморфные элементы 6 изгибаются и через элементы 7 и 8 узла беззазорной кинематической связи отклоняют подвижную часть 2 упругого подвеса, приводящего во вращательное движение ось 5 с установленным на ней консольно сканирующим элементом 1.The optical deflector works as follows: when alternating voltage is applied to the piezoceramic bimorph elements 6, the piezoceramic bimorph elements 6 are bent and, through the elements 7 and 8 of the kinematic coupling, deflect the movable part 2 of the elastic suspension, which rotates the axis 5 with the scanning element mounted on it and a cantilever scanning element one.
Два пьезокерамических биморфных элемента 6 при подаче напряжения одного знака изгибаются синхронно в одну сторону, при смене полярности подводимого напряжения - в другую, обеспечивая удвоение силы, воздействующей на подвижную часть 2 упругого подвеса.Two piezoceramic bimorph elements 6, when applying a voltage of one sign, are bent synchronously to one side, when the polarity of the input voltage is changed to the other, doubling the force acting on the movable part 2 of the elastic suspension.
Собственная жесткость дополнительного пьезокерамического биморфного элемента 6 увеличивает общую жесткость конструкции. Поэтому для сохранения необходимой виброустойчивости конструкции возможно применение плоских пружин 4 упругого подвеса меньшей жесткости, что может быть достигнуто применением плоских пружин 4 меньшей толщины. Уменьшение жесткости плоских пружин 4 позволяет увеличить угол отклонения сканирующего элемента 1.The intrinsic rigidity of the additional piezoceramic bimorph element 6 increases the overall rigidity of the structure. Therefore, to maintain the necessary vibration resistance of the structure, it is possible to use flat springs 4 of an elastic suspension of lower stiffness, which can be achieved by using flat springs 4 of lesser thickness. The decrease in stiffness of the flat springs 4 allows to increase the deflection angle of the scanning element 1.
Тело вращения 8, установленное с возможностью качания на оси 9, совместно с упорами 7 образует беззазорное кинематическое соединение свободных концов пьезокерамических биморфных элементов 6 с подвижной частью 2 упругого подвеса и позволяет уменьшить потери на трение при приведении в движение подвижной части 2 упругого подвеса.The body of rotation 8, mounted with the possibility of swinging on the axis 9, together with the stops 7 forms a gapless kinematic connection of the free ends of the piezoelectric bimorph elements 6 with the movable part 2 of the elastic suspension and allows you to reduce friction losses when moving the movable part 2 of the elastic suspension.
Увеличение углов отклонения сканирующего элемента обусловлено увеличением изгибающего момента силы за счет использования двух пьезокерамических биморфных элементов 6 и снижения жесткости плоских пружин 4 упругого подвеса по сравнению с прототипом, а также уменьшением потерь на трение за счет введения узла беззазорного кинематического соединения.The increase in the deflection angles of the scanning element is due to an increase in the bending moment of force due to the use of two piezoelectric bimorph elements 6 and a decrease in the stiffness of the flat springs 4 of the elastic suspension in comparison with the prototype, as well as a decrease in friction losses due to the introduction of a knot-free kinematic joint.
Угол отклонения сканирующего элемента 1 в предложенном оптическом дефлекторе составляет 20 угловых минут.The deflection angle of the scanning element 1 in the proposed optical deflector is 20 arc minutes.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008113618/28A RU2377622C1 (en) | 2008-04-07 | 2008-04-07 | Optical deflector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008113618/28A RU2377622C1 (en) | 2008-04-07 | 2008-04-07 | Optical deflector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008113618A RU2008113618A (en) | 2009-10-20 |
| RU2377622C1 true RU2377622C1 (en) | 2009-12-27 |
Family
ID=41262429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008113618/28A RU2377622C1 (en) | 2008-04-07 | 2008-04-07 | Optical deflector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2377622C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453876C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-06-20 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | Light deflector |
| CN110375642A (en) * | 2019-07-31 | 2019-10-25 | 北京航空航天大学 | A kind of interferometer piezoelectric ceramic control device and its control method |
-
2008
- 2008-04-07 RU RU2008113618/28A patent/RU2377622C1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2453876C1 (en) * | 2011-04-13 | 2012-06-20 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | Light deflector |
| CN110375642A (en) * | 2019-07-31 | 2019-10-25 | 北京航空航天大学 | A kind of interferometer piezoelectric ceramic control device and its control method |
| CN110375642B (en) * | 2019-07-31 | 2020-12-08 | 北京航空航天大学 | Piezoelectric ceramic control device for interferometer and control method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008113618A (en) | 2009-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2769256B1 (en) | Mems scanning micromirror | |
| US9670056B2 (en) | Electrostatically driven MEMS device | |
| US8416484B2 (en) | Vibrating mirror element | |
| CN212334582U (en) | Micro-electromechanical device and micro-projector apparatus | |
| EP2201421B1 (en) | Mems scanning micromirror with reduced dynamic deformation | |
| US9733470B2 (en) | Device comprising a vibratably suspended optical element | |
| EP2208103B1 (en) | Mems scanning micromirror | |
| WO2011121945A1 (en) | Optical reflection element | |
| US8482832B2 (en) | Vibrating mirror element | |
| JP2012133242A (en) | Optical scanner | |
| US8035874B1 (en) | MEMS device with off-axis actuator | |
| JP2013080208A (en) | Optical scanner | |
| US20060144948A1 (en) | MEMS scanning mirror with distributed hinges and multiple support attachments | |
| RU2377622C1 (en) | Optical deflector | |
| Sandner et al. | Microscanner with vertical out of plane combdrive | |
| RU75758U1 (en) | OPTICAL DEFLECTOR | |
| JP5434668B2 (en) | Optical scanning device | |
| JP2009122293A (en) | Oscillating body apparatus, optical deflector, and optical equipment using the same | |
| JP2014102355A (en) | Optical deflector | |
| CN209281069U (en) | A kind of optical fiber and scanner driver connection structure and fibre optic scanner | |
| RU49289U1 (en) | OPTICAL DEFLECTOR | |
| JP5298985B2 (en) | Optical scanning device | |
| CN111258057A (en) | Scanning driver and optical fiber scanner | |
| CN114234949B (en) | Anti-overload MEMS movable structure with strain self-offset function | |
| CN112731653B (en) | MEMS scanning mirror and laser projector |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20111031 |