УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ОТКЛОНЕНИЯ ЛУЧА Российский патент 2003 года по МПК G02B26/08 G02F1/29 

Изобретение относится к медицинскому приборостроению, в частности, для поверхностного облучения кожных покровов, ран и язв.

Известны устройства управления световым лучом, содержащие систему сканирования, выполненную в виде вращающегося зеркального барабана [1]. Недостатком этих устройств является сложность, а также и невозможность изменения размеров изображения при неизменном расстоянии до плоскости изображения.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для пространственного отклонения луча [2], содержащее источник света и два плоских зеркала, независимо качающихся на заданные углы вокруг взаимно перпендикулярных осей. Недостатком этого устройства является сложность конструкции.

Предлагаемое изобретение направлено на упрощение устройства. Задача решается тем, что в устройстве, содержащем направленный источник излучения, зеркало и систему отклонения луча, собранные в корпусе, система отклонения дополнительно снабжена подпружиненной пластиной, на которой установлено зеркало и размещены постоянные магниты, а на корпусе под ними закреплены электромагниты, причем зеркало установлено наклонно.

Пластина может быть выполнена в виде крестовины и подвешена на пружинах, закрепленных на ее противоположных концах и на корпусе устройства так, что одна пара пружин расположена по одну сторону плоскости, проходящей через пластину, а другая - по другую сторону этой плоскости, причем углы между плоскостью пластины и направлениями пружин могут быть от 0 до 90^o.

На чертежах изображено:
фиг.1, 2 - конструкция устройства;
фиг.3 - изображение устройства в изометрии;
фиг.4 - структурная схема устройства.

Устройство для пространственного отклонения луча имеет электромагнитную систему управления лучом по двум координатам, состоящую из четырех электромагнитов 1, закрепленных на основании 2 и расположенных попарно напротив друг друга (фиг.1, 2). Каждая пара электромагнитов осуществляет управление по одной из двух взаимно перпендикулярных координат. Над электромагнитами находится немагнитная подпружиненная пластина 3. Пластина 3 подвешена на четырех пружинах 4 и 5, прикрепленных на ее противоположных концах и на корпусе устройства. Пары пружин 4 и 5 расположены на противоположных сторонах от плоскости, проходящей через пластину 3. На пластине 3 закреплены четыре постоянных магнита 6 так, что каждый находится на осевой линии одного из электромагнитов 1. Магнитное поле каждого постоянного магнита может взаимодействовать с полем одного из соответствующих электромагнитов. В центре пластины 3 расположено зеркало 7. При установке зеркала под углом 45^o к плоскости пластины источник излучения 8 располагается на оси всего устройства, что существенно упрощает конструкцию корпуса устройства, а выход луча осуществляется из боковой поверхности корпуса. Для уменьшения момента инерции и воздушного сопротивления при колебаниях пластина 3 может быть выполнена в виде крестовины с малой площадью поверхности. Пружины расположены таким образом, что две из них 5, закрепленные попарно напротив друг друга, могут быть направлены вертикально вверх, а две другие 4 - вертикально вниз. При этом пластина 3 зафиксирована в пространстве без жесткой опоры, но имеет возможность качаться относительно своего центра масс на двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Места закрепления пружин к корпусу устройства могут быть выбраны таким образом, что направления пружин относительно плоскости пластины могут составлять углы β от 0 до 90^o (фиг.1).

Конструкция пластины без жесткой опоры и установка зеркала под углом к плоскости пластины вносят небольшие геометрические искажения в получаемый растр. Этот недостаток не является существенным в частности для медицинского сканера, но позволяет добиться значительного упрощения конструкции устройства.

Устройство работает следующим образом. Обмотки пары электромагнитов 1, управляющих движением зеркала по одной из взаимно перпендикулярных координат, подключены к генератору периодических колебаний 9 (фиг.4). Пара электромагнитов соединена таким образом, что при подаче на нее напряжения возникающее магнитное поле будет взаимодействовать с магнитным полем соответствующих постоянных магнитов 6, расположенных на пластине 3. При этом одно плечо пластины будет опускаться, а другое - подниматься. Это будет приводить к изменению направления отраженного от зеркала 7 луча.

Аналогично осуществляется управление лучом и по другой координате. В генераторах имеются регулировки частоты и амплитуды выходного напряжения, что позволяет изменять площадь облучаемой поверхности в широких пределах. Питание генераторов и источника излучения осуществляется от блока питания 10.

Максимальная амплитуда колебаний пластины при неизменной амплитуде напряжения на электромагнитах достигается на резонансной частоте, зависящей от момента инерции, определяемого массой пластины с закрепленными на ней деталями, а также от жесткости пружин подвески. На практике подбор необходимой резонансной частоты осуществляется заменой пружин.

Описанное устройство отличается простотой конструкции, отсутствие подвижных пар трения позволяет снизить потребление энергии и повысить частоту колебаний зеркала в сочетании с возможностью отклонения луча на углы до 20^o.

Источники информации
1. Патент Российской Федерации N 2073901, кл. 6 G 02 B 26/10, 20.02.97.

2. Погарев Г.В., Киселев Н.Г. Оптические юстировочные задачи. Справочник. - Л.: Машиностроение, 1989, 260 с. (прототип).

Устройство для пространственного отклонения луча содержит корпус, источник излучения, электромагниты, закрепленные на корпусе, пластину, выполненную в виде крестовины, на которой наклонно установлено зеркало и размещены постоянные магниты. Причем крестовина подвешена на пружинах так, что одна пара пружин, закрепленных на противоположных оконечностях крестовины, расположена по одну сторону плоскости, а вторая пара - по другую сторону этой плоскости. Технический результат - упрощение конструкции. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для пространственного отклонения луча, содержащее корпус, источник излучения, электромагниты, закрепленные на корпусе, пластину, выполненную в виде крестовины, на которой наклонно установлено зеркало и размещены постоянные магниты, отличающееся тем, что крестовина подвешена на пружинах так, что одна пара пружин, закрепленных на противоположных оконечностях крестовины, расположена по одну сторону плоскости, а вторая пара - по другую сторону этой плоскости. 2. Устройство по п. 1 отличается тем, что крестовина подвешена на пружинах так, что углы между направлениями пружин и плоскостью крестовины могут быть от 0 до 90^o.