Двухкоординатный дефлектор Советский патент 1983 года по МПК G02F1/33 

СО

со

Изобретение относится к оптике и может быть иг-польэовано в фототелеграфной технике передачи иэобрзжений, в системах обработки информации, в оптической локации, в системах поиска и слежения, .

Известно устройство отклонения светового луча, в котором управлени угловым положением луча по одной координате осуществляется с помощью биморфного элемента 1J.

Недостатком этого устройства является малый угол отклонения, атакже отклонение луча только по одной координате.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для отклонения луча - двухкоординатный дефлектор,содержащий сканирующу1о платформу с осями крепления на корпусе, соединенную с отражателями и пьеэокерамический привод отражателей, выполненный в виде пьезокерамических колец с электродами, жестко соединенных торцовыми гранями. |Система электродов и возбуждение отдвух независимых источников переменного напряжения позволяют возбудить такой изгиб кольца, при котором диаметрально противоположные точки крепления отражателя движутся противофазно. В результате осуществляется угловое перемещение отражателя по двум координатам 2 J.

Недостатками этого устройства являются небольшой угол сканирования, зна ительн.ое взаимное влияние колебаний по двум координатам, приводящее к низкой точности позиционирования, низкая надежность и низкая температурная стабильность, обусловленные жестким креплением отражателя сканирующей платформы и пьезопривода Цель изобретения - увеличение углов сканирования, повышение точности позиционирования, надежности и температурной стабильности. : Поставленная цель достигается тем что в двухкоординатном дефлекторе, содержащем сканирующую платформу с осями крепления на корпусе, соединенную С отражателями, и пьезокерамический привод отражателей, выполненный в виде пьезокерамических колец с электродами, жестко соединен кых торцовыми гранями, пьезокерамические кольца выполнены с выемками на боковых гранях, оси крепления сканирующей платформы входят в отверстия опор, установленных в выемках с возможностью поворота и про- . дольного перемещения, пьезокерамические кольца соединены в пакет зажимами, соединяющими кольца с корпусом и опорами,

На фиг/ 1 показан двухкоординатный дефлектор, разрез; на фиг. 2 то же, вид сверху; на фиг. 3 - биморфные пьезокерамические кольца и вид колебаний, которые в них возбуждаются.

Дефлектор состоит из корпуса 1, выполненного из изолирующего материала, в котором размещен привод и отражатель. Привод выполнен из пьезокерамических колец 2 и 3 с выемками, жестко соединенных скобами 4-7, которые проходят сквозь выемки пьезоколец и помещаются в точках с минимумом перемещений сканирующей платформы 8 Платформа снабжена осями .9-12, которые входят в отверстия опор 13-16 с возможностью поворота и продольного перемещения. Опоры своими выступами входят в выемки пьезоколец и соединены зажимами 17-24. Отражатели 25 и 26 укреплены на сканирующей платформе.

Дефлектор работает следующим .образом.

Биморфное пьезокерамическое кольцо, состоящее из пьезоколец 2 и 3 жестко соединено с корпусом 1 в точках /4, В, С и D скобами 4,5,6 и 7 соответственно. Корпус имеет в этих точках специальные площадки, обеспечивающие возможность свободных колебаний остальных частей биморфного кольца. Пьезокольца имеют выемки в точке крепления А (фиг. 2) и в точках А, В, С и D (фиг. 3 В эти выемки проходят скобы, крепящие Пьезокольца к корпусу. Скобы, прошедшие сквозь выемки пьезоколец, должны исключить перемещение последних относительно корпуса под действием вибрации. В биморфном кольце возбуждаются изгибные колебания, форма которых представлена на фиг.З Участок биморфного кольца, закрепленный между точками .крепления А и Б перемещается в противофазе с участком, заключенным между точками крепления С и D , Участок биморфного кольца между точками В и С деформируется противофазно по отношению к участку Д - D. Диаметрально противолежащие секторы АВ и DC и секторы ЛВ и ВС могут возбуждаться от независимых генераторов напряжения, отличающихся частотой, фазой и амплитудой напряжения. Между точками крепления биморфного кольца к корпусу в местах максимального перемещения на указаннсч кольце крепятся опоры осей сканирующей платформы. В точках крепления опор на пьезокольцах имеются выемки, в которые В54ОДЯТ выступы опор, йоказанные на фиг. 2 для опоры 19 и на фиг. 3 между точками крепления биморфного кольца к корпусу АиВ,виС, С- и D ;Аи и , Расстояние между корпусом и onopaiviH осей должно обеспечивать свободные колебания этих

частей кольца. Опоры укреплены на биморфном кольце с помощью зажимов, обеспеч-ивающих жесткое соединение пьезоколец между собой и с опорами осей.

Выступы опор, входящие в выемки пьезоколец, исключают перемещение сканирующей платфо1.1ы по биморфнсму кольцу под действием колебаний. Оси сканирующей платформы входят в отверстия опор таким образом, чтобы обеспечить возможность поворота осей и исключить дребезг в опорах. При изгибе биморфного кольца, как показано на фиг. 3, опора, закрепленная между точками Д и В , движеся вверх, а опора, укрепленная на участке D и С - вниз, в результате сканиру ощая платформа изменяет свое угловое .положение. При этом перемещаются и диаметрально противолежёияие опоры на участках ВС и AD , что вызывает отклонение сканирующей платформы по второй координате. Применение жестких соединений исключаютих продольное перемещение биморфного кольца, относительно корпуса и сканирующей платформы относительно кольца позволяет исключить применение клея или пайки. Слой клея, соединяиядего биморфное кольцо уменьшает коэффициент преобразова Ния устройства и является одной из главньгх причин температурной нестабильности дефлектора.

Преимуществом предлагаемого дефлектора является максимальное использование изгиба биморфного кольца Это обеспечива тся возможностью поворота осей сканирующей платформы в опорах и некоторого перемещения вдоль осей платформы. Кроме того, такая связь сканирующей платформы с биморфным кольцом позволяет значительно уменьшить взаимное влияние двух колебаний по различным координатам. Дефлектор имеет повышенную надежность и долговечность, так как механическая развязка между двумя колебательными системами уменьшает механические напряжения в биморфном кольце, в опорах и в сканирующей платформе. В данном устройстве исключено применения клея или пайки, что приводит к повышению температурной стабильности устройства, определяемой коэффициенте линейного расширения материалов, из которых изготовлен дефлектор. Второй отражатель, жестко связанный со сканирующей платформой, может быть использован для контроля положения платформы

По сравнению с прототипом предлагаемый двухкоординатный дефлектор может быть использован с большей эффективностью, поскольку он обладает высокими и стабильными выходными характеристиками .

ДВУХКООРДИНАТНЫЙ ДЕФЛЕКТОР, содержащий сканирующую платформу с осями крепления на корпусе, соединенную с отражателями, и пьезокерамический привод отражателей, выполненный в виде пьезокерамических ,колец с электродами, жестко соединенных торцовыми гранями, о т л ичающийся тем, что, с целью увеличения углов сканирования, повышения точности позиционирования, надежности, долговечности и температурной стабильности, пьезокерамические кольца выполнены с выемками на боковых гранях, оси крепления .сканирующей платформы входят в отверстия опор, установленных в выемках с возможностью поворота и продольного перемещения, пьезокерамические кольца соединены в пакет зажи1и1ами, соединяющими кольца с корпусом и опо-7 рами.3

17

(pitг. 2