SK501172013U1 - Apparatus for controlling deflection of the laser beam using a diffractive structure - Google Patents
Apparatus for controlling deflection of the laser beam using a diffractive structure Download PDFInfo
- Publication number
- SK501172013U1 SK501172013U1 SK50117-2013U SK501172013U SK501172013U1 SK 501172013 U1 SK501172013 U1 SK 501172013U1 SK 501172013 U SK501172013 U SK 501172013U SK 501172013 U1 SK501172013 U1 SK 501172013U1
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- diffractive
- laser beam
- optical
- mode
- diffractive structure
- Prior art date
Links
Abstract
Zariadenie na riadenie vychyľovania laserového zväzku pomocou difrakčnej štruktúry sa skladá z difrakčnej štruktúry tvorenej minimálne jedným optickým difrakčným elementom (MODE). Laserový zväzok prechádzajúci zariadením je od pôvodného smeru vychýlený o uhol, ktorý je funkciou polohy a počtu optických difrakčných elementov. Uvedené zariadenie je možné použiť ako alternatívu k systému zrkadiel riadených galvanometrickým motorom.The device for controlling the deflection of the laser beam by the diffractive structure consists of a diffractive structure formed by at least one optical diffractive element (MODE). The laser beam passing through the device is deflected from the original direction by an angle which is a function of the position and number of optical diffractive elements. The device can be used as an alternative to a galvanometric engine mirror system.
Description
Zariadenie na riadenie vychyľovania laserového zväzku pomocou difrakčnej štruktúry.Device for controlling laser beam deflection by diffractive structure.
Oblasť technikyTechnical field
Zariadenie na riadenie vychyľovania laserového zväzku pomocou difrakčnej štruktúry sa skladá minimálne z jedného optického difrakčného elementu (ďalej ODE). V základnom usporiadaní zariadenie nevychyľuje dopadajúci laserový zväzok. Zmena polohy ODE vzhľadom na os laserového zväzku má za následok vychýlenie dopadajúceho laserového zväzku o príslušný uhol.The device for controlling the deflection of the laser beam by means of a diffractive structure consists of at least one optical diffractive element (hereinafter ODE). In the basic arrangement, the device does not deflect the incident laser beam. Changing the position of the ODE relative to the axis of the laser beam results in the deflection of the incident laser beam by an appropriate angle.
Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION
V súčasnosti sú pri riadení vychyľovania laserového zväzku vyžívané skenovacie rovinné zrkadlá. Uhol, ktorý zviera odrazený laserový zväzok s rovinou zrkadla, je rovný uhlu dopadu zväzku na zrkadlo. Otáčaním zrkadla pomocou galvanometrického motora dochádza k vychýleniu zväzku. Tento spôsob umožňuje vychyľovanie laserového zväzku s rýchlosťou rádovo v jednotkách až desiatkach kilobodov za sekundu pri uhloch 7 až 8 stupňov. Pri väčších vychýleniach sa táto rýchlosť znižuje. Zväzky s väčším polomerom vyžadujú použitie väčších zrkadiel. S rastúcim povrchom zrkadla je nutné zväčšovať aj hrúbku zrkadla, aby pri vysokofrekvenčnom kmitaní zrkadla nedochádzalo k jeho mechanickému ohybu a k deformácii odrazeného zväzku. Väčšie zrkadlá sú teda podstatne ťažšie ako menšie zrkadlá a tým pádom umožňujú vychyľovanie zväzku s niekoľkonásobne nižšou frekvenciou ako menšie zrkadlá. Aj pri použití menších zrkadiel je celé zariadenie pomerne veľké a je obtiažne zabudovať ho do malých elektronických zariadení.At present, scanning plane mirrors are used to control the deflection of the laser beam. The angle that the animal reflects the laser beam with the plane of the mirror is equal to the angle of incidence of the beam on the mirror. Rotating the mirror by means of a galvanometric motor causes the beam to be deflected. This method allows the laser beam to be deflected in the order of tens of kilobits per second at angles of 7 to 8 degrees. This speed decreases with larger deflections. Bundles with a larger radius require the use of larger mirrors. As the mirror surface increases, it is necessary to increase the mirror thickness to prevent mechanical bending and deformation of the reflected beam when the mirror is oscillated. Thus, larger mirrors are considerably heavier than smaller mirrors and thus allow the beam to deflect at a frequency several times lower than smaller mirrors. Even with the use of smaller mirrors, the entire device is relatively large and difficult to install in small electronic devices.
Podstata technického riešeniaThe essence of the technical solution
Podstata spôsobu vychyľovania laserového zväzku podľa technického riešenia spočíva v tom, že zväzok je vychyľovaný prechodom cez difrakčnú štruktúru zloženú minimálne z jedného optického difrakčného elementu. V základnom usporiadaní štruktúra nevychyľuje zväzok. Minimálne jeden z optických difrakčných elementov je mobilný. Pri zmene polohy mobilného optického difrakčného elementu vzhľadom na os dopadajúceho laserového zväzku dochádza k vychýleniu dopadajúceho zväzku. Veľkosť uhla a rovina, v ktorej je zväzok vychýlený, sú určené zmenou polohy mobilného optického difrakčného elementu vzhľadom na os zväzku.The principle of a method of deflecting a laser beam according to the invention consists in that the beam is deflected by passing through a diffractive structure composed of at least one optical diffractive element. In the basic arrangement, the structure does not deflect the bundle. At least one of the optical diffraction elements is mobile. When the position of the mobile optical diffraction element is changed relative to the axis of the incident laser beam, the incident beam is deflected. The magnitude of the angle and the plane in which the beam is deflected are determined by changing the position of the mobile optical diffractive element relative to the beam axis.
β ο . «* -· *β ο. «* - ·
Ak je laserový zväzok vychyľovaný prechodom cez difrakčnú štruktúru tvorenú dvojicou optických difrakčných elementov, z ktorých najmenej jeden je mobilný optický difrakčný element, uhol vychýlenia zväzku je väčší ako pri použití difrakčnej štruktúry obsahujúcej len jeden optický difrakčný element. Zmenou polohy mobilného optického difrakčného elementu vzhľadom na os zväzku dochádza k vychýleniu dopadajúceho zväzku. Veľkosť uhla a rovina, v ktorej je zväzok vychýlený, sú určené zmenou polohy mobilného optického difrakčného elementu vzhľadom na os zväzku.If the laser beam is deflected by passing through a diffractive structure formed by a pair of optical diffractive elements of which at least one is a mobile optical diffractive element, the beam deflection angle is greater than when using a diffractive structure comprising only one optical diffractive element. By varying the position of the mobile optical diffraction element with respect to the beam axis, the incident beam is deflected. The magnitude of the angle and the plane in which the beam is deflected are determined by changing the position of the mobile optical diffractive element relative to the beam axis.
Jednou z možností konštrukcie difrakčnej štruktúry, ktorá vychyľuje prechádzajúci laserový zväzok a je tvorená dvojicou optických difrakčných elementov, je použitie jedného mobilného optického difrakčného elementu a jedného statického difrakčného elementu. Zmenou polohy mobilného optického difrakčného elementu vzhľadom na os zväzku dochádza k vychýleniu dopadajúceho zväzku. Veľkosť uhla a rovina, v ktorej je zväzok vychýlený, sú určené zmenou polohy mobilného optického difrakčného elementu vzhľadom na os zväzku. Statický optický difrakčný element dodatočne vychyľuje zväzok vychýlený mobilným optickým difrakčným elementom.One possibility of constructing a diffractive structure that deflects a passing laser beam and consists of a pair of optical diffractive elements is to use one mobile optical diffractive element and one static diffractive element. By varying the position of the mobile optical diffraction element with respect to the beam axis, the incident beam is deflected. The magnitude of the angle and the plane in which the beam is deflected are determined by changing the position of the mobile optical diffractive element relative to the beam axis. The static optical diffraction element additionally deflects the beam deflected by the mobile optical diffraction element.
Ak vyššie popísaná difrakčná štruktúra obsahujúca dva optické difrakčné elementy je tvorená dvojicou mobilných difrakčných elementov, dá sa dosiahnuť vychýlenie laserového zväzku o väčší uhol ako v prípade použitia jedného statického a jedného mobilného optického difrakčného elementu rovnakej kvality.If the above-described diffractive structure comprising two optical diffractive elements consists of a pair of mobile diffractive elements, a deflection of the laser beam by a larger angle can be achieved than if one static and one mobile optical diffractive element of the same quality are used.
Na vychyľovanie laserového zväzku je výhodné použiť difrakčnú štruktúru tvorenú dvomi dvojicami optických difrakčných elementov, a to na vychyľovanie súčasne vo dvoch navzájom kolmých rovinách, pričom jedna z dvojíc optických difrakčných elementov je otočená o 90° vzhľadom na druhú dvojicu okolo osi zariadenia.For deflecting the laser beam, it is advantageous to use a diffractive structure formed by two pairs of optical diffractive elements for deflecting simultaneously in two mutually perpendicular planes, one of the pairs of optical diffractive elements being rotated 90 ° relative to the other pair about the axis of the device.
Hlavná výhoda uvedeného technického riešenia spočíva v tom, že zariadenie na riadenie vychyľovania laserového zväzku zložené minimálne z jedného mobilného optického difrakčného elementu umožňuje vďaka svojej kompaktnosti vychyľovať laserový zväzok sThe main advantage of the present invention is that the laser beam deflection control device composed of at least one mobile optical diffractive element makes it possible to deflect the laser beam with
ο · niekoľkonásobne vyššou rýchlosťou a frekvenciou ako pri použití skenovacieho zrkadla s galvanometrickým motorom. Optické difrakčné elementy sa pri prevádzke zariadenia neotáčajú. Preto pri prevádzke nedochádza k ich mechanickému ohybu a nie je nutné s rastúcim povrchom optického difrakčného elementu zväčšovať ich hrúbku. S rastúcim povrchom optického difrakčného elementu teda rastie hmotnosť optického difrakčného elementu pomalšie v porovnaní s galvanometricky riadeným zrkadlom. Z toho dôvodu frekvencia skenovania s rastúcim povrchom optického difrakčného elementu klesá pomalšie v porovnaní s galvanometricky riadeným zrkadlom. Keďže optické difrakčné elementy sa pri prevádzke neotáčajú, vyžadujú menej prevádzkového priestoru ako skenovacie zrkadlo.ο · Speed and frequency several times higher than when using a scanning mirror with a galvanometric motor. The optical diffraction elements do not rotate during operation. Therefore, they do not undergo mechanical bending during operation and there is no need to increase their thickness as the surface of the optical diffractive element increases. Thus, as the surface of the optical diffractive element increases, the weight of the optical diffractive element increases more slowly compared to a galvanometrically controlled mirror. Therefore, the scanning frequency with the increasing surface of the optical diffraction element decreases more slowly compared to the galvanically controlled mirror. Since the optical diffraction elements do not rotate during operation, they require less operating space than the scanning mirror.
Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Na obr. 1 je zobrazená difrakčná štruktúra tvorená jedným optickým difrakčným elementom, ktorý je posunutý mimo základnej polohy.In FIG. 1 shows a diffractive structure formed by one optical diffractive element which is displaced away from the home position.
Na obr. 2 je zobrazená difrakčná štruktúra zložená z dvoch optických difrakčných elementov v základnom usporiadaní.In FIG. 2 shows a diffractive structure composed of two optical diffractive elements in a basic configuration.
Na obr 3. je zobrazená difrakčná štruktúra zložená z dvoch optických difrakčných elementov. Mobilný optický difrakčný element MÓDE je posunutý v horizontálnej rovine vzhľadom na statický optický difrakčný element SÓDE.Fig. 3 shows a diffractive structure composed of two optical diffractive elements. The mobile optical diffraction element MODE is displaced in a horizontal plane with respect to the static optical diffraction element SODE.
Na obr. 4 je zobrazená difrakčná štruktúra zložená z dvoch optických difrakčných elementov. Mobilný optický difrakčný element MÓDE je posunutý vo vertikálnej rovine vzhľadom na statický optický difrakčný element SÓDE.In FIG. 4 shows a diffractive structure composed of two optical diffractive elements. The mobile optical diffraction element MODE is displaced in a vertical plane relative to the static optical diffraction element SODE.
Na obr. 5 je zobrazená difrakčná štruktúra zložená z dvoch mobilných optických difrakčnuých elementov MÓDE. Obidva mobilné difrakčné elementy sú posunuté v horizontálnej rovine vzhľadom na základnú polohu navzájom v opačnom smere.In FIG. 5 shows a diffractive structure composed of two mobile optical diffraction elements MODE. The two mobile diffractive elements are displaced in a horizontal plane with respect to the base position in opposite directions to each other.
Príklady uskutočneniaEXAMPLES
Príklad uskutočnenia podľa obr. 1 predstavuje difrakčnú štruktúru tvorenú jedným optickým difrakčným elementom, ktorý je posunutý v horizontálnej rovine mimo základnej polohy vyznačenej husto prerušovanou čiarou. Prechádzajúci laserový zväzok LZ je od pôvodného smeru vychýlený o uhol Θ.The embodiment of FIG. 1 is a diffractive structure formed by a single optical diffractive element that is displaced in a horizontal plane away from a basic position indicated by a dotted line. The passing laser beam LZ is deflected by an angle od from the original direction.
Difrakčná štruktúra znázornená na obr. 2 je zložená z dvoch optických difrakčných elementov v ι « · W >» ·The diffractive structure shown in FIG. 2 is composed of two optical diffraction elements in ι «· W>» ·
9·· · ·9 ·· · ·
základnom usporiadaní. V tomto usporiadaní nedochádza pri prechode laserového zväzku difrakčnou štruktúrou k vychýleniu zväzku.basic layout. In this arrangement, the beam is not deflected when the laser beam passes through the diffractive structure.
Difrakčná štruktúra zobrazená na obr. 3 je zložená z dvoch optických difrakčných elementov. Mobilný optický difrakčný element MÓDE je posunutý v horizontálnej rovine vzhľadom na statický optický difrakčný element SÓDE. Možnosti posunu sú naznačené šípkami. V tomto usporiadaní dochádza pri prechode laserového zväzku LZ štruktúrou k jeho vychýleniu v horizontálnej rovine. Vychýlenie zväzku je vyjadrené uhlom a. Veľkosť uhla a je funkciou polohy mobilného optického difrakčného elementu MÓDE v horizontálnej rovine.The diffractive structure shown in FIG. 3 is composed of two optical diffraction elements. The mobile optical diffraction element MODE is displaced in a horizontal plane with respect to the static optical diffraction element SODE. Scroll options are indicated by arrows. In this arrangement, when the laser beam LZ passes through the structure, it is deflected in the horizontal plane. The deflection of the beam is expressed by the angle α. The magnitude of the angle α is a function of the position of the mobile optical diffraction element MODE in the horizontal plane.
Na obr. 4 je zobrazená difrakčná štruktúra zložená z dvoch optických difrakčných elementov. Mobilný optický difrakčný element MÓDE je posunutý vo vertikálnej rovine vzhľadom na statický optický difrakčný element SÓDE. Možnosti posunu sú naznačené šípkami. V tomto usporiadaní dochádza pri prechode laserového zväzku LZ štruktúrou k jeho vychýleniu vo vertikálnej rovine. Vychýlenie zväzku je vyjadrené uhlom/?. Veľkosť uhla/? je funkciou polohy mobilného optického difrakčného elementu MÓDE vo vertikálnej rovine.In FIG. 4 shows a diffractive structure composed of two optical diffractive elements. The mobile optical diffraction element MODE is displaced in a vertical plane relative to the static optical diffraction element SODE. Scroll options are indicated by arrows. In this arrangement, when the laser beam LZ passes through the structure, it is deflected in the vertical plane. The deflection of the beam is expressed by the angle θ. Angle size /? is a function of the position of the mobile optical diffraction element MÓDE in the vertical plane.
Príklad uskutočnenia zobrazený na obr. 5 predstavuje difrakčnú štruktúru zloženú z dvoch mobilných optických difrakčných elementov MÓDE. Obidva optické difrakčné elementy sú vzhľadom na základnú polohu vyznačenú husto prerušovanou čiarou posunuté v horizontálnej rovine navzájom opačným smerom. V tomto usporiadaní dochádza pri prechode laserového zväzku LZ štruktúrou k jeho vychýleniu v horizontálnej rovine. Vychýlenie zväzku je vyjadrené uhlom y. Veľkosť uhla y je funkciou polôh obidvoch mobilných optických difrakčných elementov MÓDE v horizontálnej rovine.The embodiment shown in FIG. 5 shows a diffractive structure composed of two mobile optical diffractive elements MÓDE. The two optical diffraction elements are displaced in the horizontal plane in opposite directions to each other with respect to the basic position indicated by the dotted line. In this arrangement, when the laser beam LZ passes through the structure, it is deflected in the horizontal plane. The beam deflection is expressed by the angle y. The magnitude of the angle y is a function of the positions of the two mobile optical diffraction elements MODE in the horizontal plane.
Usporiadaním difrakčných štruktúr zobrazených na obr. 3 a obr. 4 do série za sebou vzniká zariadenie schopné súčasného riadenia vychýlenia prechádzajúceho laserového zväzku v horizontálnej a vertikálnej rovine.By arranging the diffractive structures shown in FIG. 3 and FIG. 4, a device capable of simultaneously controlling the deflection of the passing laser beam in the horizontal and vertical planes is formed in series.
Posun optického difrakčného elementu môže zabezpečovať piezoelektrický aktuátor. Piezoelektrický aktuátor umožňuje meniť polohu súčiastky, na ktorú je pripevnený, s niekoľkonásobne vyššou frekvenciou ako galvanometrický motor.The movement of the optical diffraction element may be provided by a piezoelectric actuator. The piezoelectric actuator makes it possible to change the position of the component to which it is attached at a frequency several times higher than the galvanic motor.
Priemyselná využiteľnosťIndustrial usability
Zariadenie na riadenie vychyľovania laserového zväzku pomocou difrakčnej štruktúry zloženej '4 ·Device for controlling laser beam deflection by a diffractive structure composed of:
Ο « · ·Ο «· ·
z dvoch ODE alebo dvoch dvoj ich ODE je možné použiť v ľubovoľnom laserovom zariadení ako alternatívu systému skenovacích zrkadiel riadených galvanometrickým motorom. Uvedený systém môže nájsť využitie v laserových projektoroch pre lasershow, pri premietaní reklamných nápisov, v laserových video projektoroch, v zváracích a gravírovacích zariadeniach, pri zobrazovaní výstražných a informačných nápisov na verejných priestranstvách a tiež v mnohých iných aplikáciách.of two ODEs or two of their ODEs can be used in any laser device as an alternative to a galvanometric motor-controlled scanning mirror system. The system can be used in laser projectors for lasershows, in the projection of advertising signs, in laser video projectors, in welding and engraving equipment, in the display of warning and information signs in public areas and in many other applications.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK50117-2013U SK7161Y1 (en) | 2013-10-08 | 2013-10-08 | Apparatus for controlling deflection of the laser beam using a diffractive structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SK50117-2013U SK7161Y1 (en) | 2013-10-08 | 2013-10-08 | Apparatus for controlling deflection of the laser beam using a diffractive structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SK501172013U1 true SK501172013U1 (en) | 2014-12-04 |
SK7161Y1 SK7161Y1 (en) | 2015-06-02 |
Family
ID=51987682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SK50117-2013U SK7161Y1 (en) | 2013-10-08 | 2013-10-08 | Apparatus for controlling deflection of the laser beam using a diffractive structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SK (1) | SK7161Y1 (en) |
-
2013
- 2013-10-08 SK SK50117-2013U patent/SK7161Y1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SK7161Y1 (en) | 2015-06-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102088603B1 (en) | Auto focus and optical imagestabilization in a compact folded camera | |
Wlodarczyk et al. | Scalable stacked array piezoelectric deformable mirror for astronomy and laser processing applications | |
JP2020122969A (en) | Multi-aperture image capturing device, image capturing system, and method of providing multi-aperture image capturing device | |
US10241323B2 (en) | Micromechanical device and method for the two-dimensional deflection of light | |
US20140204454A1 (en) | Configuration of acousto-optic deflectors for laser beam scanning | |
WO2007116639A1 (en) | Imageing element and display | |
KR20070024141A (en) | Micro-mirror device and micro-mirror device array of using the same | |
JP2018506063A (en) | Alignment evaluation method | |
JP2017167254A (en) | Drive device and mirror device | |
KR20150050640A (en) | Variable fresnel lens | |
JP2016212154A5 (en) | ||
EP3158383B1 (en) | Optical device | |
Sandner et al. | Quasistatic microscanner with linearized scanning for an adaptive three-dimensional laser camera | |
JP2007215395A (en) | Piezoelectric drive device and piezoelectric drive element | |
SK501172013U1 (en) | Apparatus for controlling deflection of the laser beam using a diffractive structure | |
US10302959B2 (en) | Optical device | |
US9436001B2 (en) | Light beam scanner | |
JP2009025463A5 (en) | ||
JP5893503B2 (en) | Display device and display method | |
Shin et al. | Biaxial scanning mirror with large rotation angle and low resonance frequency for LIDAR application | |
JP2012242499A (en) | Zoom mirror cell, imaging apparatus, and portable information terminal | |
WO2015019716A1 (en) | Lens-driving device and imaging device | |
KR101913947B1 (en) | Scanning device and optical micorscopy system including the same | |
EP3750005B1 (en) | Lens arrangement | |
JP6295042B2 (en) | Optical device and apparatus |