Прецезионное отклоняющее устройство Советский патент 1983 года по МПК G02B26/10 

2. Устройств) по п. 1, отличающееся тем, что жесткая рама, установлена на кардановом подвесе, расположенном концентрично с кардановым подвесом зеркала. 1048 447 3. Устройство по п. 1 , о т л ичающееся .тем, что жесткая рама установлена на одноосной подшипниковой опоре, соосной с одной из осей вращения зеркала .

Изобретение относится к оптическим отклоняющим устройствам для сканирования изображений и может быть использовано в измерительных приборах для точного кодирования видеоинформации, а также в телевизионных установках с кодированием для дистанционной пе эедачи кода изобразкений, а также в установках для регистрации кодированных изображений.

Известно прецизионное отклоняющее устройство для кодирования графической информации, содержащее сканирующее зеркало с магнитоэлектрическим Приводом и интерферометр.ический измеритель перемещений сканирующего зеркала (луча), в котором сканирующее зеркало закреплено на точачной опоре, оптические отражатели интерферометра выполнены в виде трипельприз1 и закреплены в оправе сканирующего зеркала, а токовые рамки магнитоэлектрического привода выполиены в виде двух взаимно перпендикулярных окружностей, скрепленных с зеркалом и помещенных в зазор между полюсами магнитной системы, причем поверхности полюсов представляют собой концентрические сферы Cl. Опи санное устройство является двухкоординатным отклоняющим устройством, предназначенным для точного перемещения по заданной программе сканирующего зеркала относительно неподвижного основания, на котором фиксируются элементы оптической схемы интреферометра ,

К недостаткам устройства относится установка сканирующего зеркала на точечной опоре, которая несмотря на наличие магнитного фиксатора позволяет перемещаться зеркалу вокруг оси, перпендикулярной к его плоскости, что нарушает закон движения сканирующего луча. Кроме того, точечная опора ненадежна при механических воздействиях (вибрациях, ударах), Несимметричное относительно центра вращения зеркала расположение рамок и магнитной системы привода приводит

J при наличии управляющего тока в рамj ке к появлению сил, действующих на опору и, в противоположном направлении на магнитную систему. На магнитную систему действует также момент,

0 равный и противоположный моменту, действующему на зеркало. Поскольку опора и магнитная система конструктивно скреплены с основанием, на котором фиксируются элементы интерфе5 рометра, то указанные силь и указанный момент, постоянно возникающие вследствие необходимости управления положением зеркала по заданной программе, вызывают вибрацию зеркала

01 и других элементов оптической схемы интерферометра,.что нарущает условия его нормальной работы и снижает точность, особенно в быстродействующих отклоняющих устройствах.

5 Наиболее близким к предлагаемому является прецизионное двухкоординатное сканирующее устройство, содержащее сканирующее зеркало, магнитоэлектрический Привод и интерферомет0 рический измеритель перемещений, в котором зеркало укреплено на кардановом подвесе, практически исключающим возможность поворота зеркала вокруг оси, перпендикулярной к его плоскости. Подшипники карданова подвеса более устойчивы к разрушающим воздействиям С - Недостатком известного устройства является одностороннее, несимметричное относительно центра вращения

зеркала расположение рамок и магнитных систем и наличие жесткой связи между магнитной системой и основанием, на котором закреплены элементы оптической схемы интерферометра.

вследствие чего точность интерферометра может быть практически реализо вана только в устройствах с малым быстродействиег«}. В быстродействующих системах с достаточно большими корректирующими воздействиями нормальная работа интерферометра нарушается. Цель изобретения - повышение точности и надежности работы отклоняющего устройства. Поставленная цель достигается тем что прецизионное отклоняющее устройство для сканирования изображений, содержащее сканирующее зеркало, закрепленное на кардановом подвесе, магнитоэлектрический привод, итерфёрометрический измеритель перемещений сканирующего зеркала, включающий оптические отражатели в виде трипельпризм, скрепленных с зеркалом, и основание, конструктивно соединяющее неподвижные части устройства, допол нительно снабжено жесткой рамой,.установленной на собственных подшипниковых опорах, на которой закреплены магнитопроводы, устройством центрирования рамы относительно основания, кроме того магнитоэлектрический привод выполнен в виде двух пар токопроводящих катушек, причем катущки каждой пары одинаковы, соединены последовательно и закреплены на корпусе зеркала симметрично относительно центра карданова подвеса, магнитная система привода выполнена в виде двух пар одинаковых магнитопроводов с постоянными магнитами, в воздушном зазоре между полюсами которых размещены упомянутые катушкиj расположенные симметрично относительно центра карданова подвеса зеркала. Подшипниковые опоры, упомянутой жесткой рамы, могут быть выполнены в виде карданова подвеса, расположен ного концентрично с кардановым подве сом зеркала или упомяьгутая рама мо жет быть установлена на одноосной подшипниковой опоре, соосной с одно из осей вращения зеркала. На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-В на фиг. 2. Устройство содержит плоское зерка ло I, закрепленное на кардановом под , весе, состоящем из жесткой рамки 2 с подшипниками 3 и 4, посаженньми на полуоси, жестко скрепленные с корпу сом зеркала 1, и подшипников 5 и 6, посаженных на полуоси, жестко скрепленные с рамкой 2, наружные кольца которых размещены в гнездах кронштейнов основания 7, магнитоэлектрический привод, состояш 1Й из двух пар токовых катушек 8 и 9 и магнитной системы в виде двух пар 10 и 11 одинаковых магнитопроводов с постоянны- . ми магнитами. Катушки каждой пары одинаковы, соединены последовательно, закреплены на корпусе зеркала 1 попарно симметрично относительно центра карданова подвеса и размещены в зазоре между полюсами магнитопроводов 10 и 11 . Магнитопроводы также расположены симметрично относительно центра карданова подвеса зеркала и закреплены на жесткой раме 12, которая установлена на собственных подшипниковых опорах I3. Наружные кольца подшипников 13 помещены в гнезда наружной рамы 14, которая при помощи подшипниковых опор 15 скреплена с основанием 7 устройства. Возможен вариант выполнения устройства, при котором рама 12 с магнитными системами 10 и 1 1 устанавливается на одноосной опоре, содержащей одну пару подшипников 12 и 15. Интерферометрический измеритель Перемещений зеркала 1 по каждой из двух осей поворота содержит оптические отражатели в виде трипельпризм 16, систему зеркал 17, фотоприемники 18 (на фит. 1 элементы 17 и 18 показаны для одной оси) и лазерный источник излучения 19. Оптические отражатели 16 закреплены на тыль ной стороне зеркала 1. Элементы интерферометра 17-19 жестко связаны с неподвижным основанием 7. Кроме того, отклоняющее устройство снабжено устройством центрирования магнитной системы, выполненным, например, в виде четырех пружин 20, упруго фиксирующих положение рамы 12 с магнитными системами относительно основания 7. Устройство работает следующим образом . При пропускании тока через катушки 8 и 9 привода на каждую из катушек действует сила, величина и направление которой зависит от величины и направления тока в катушке и индукции магнитного поля в : азоре магнитной системы. Равная РЙ и про- ; тивоположно направленная сила действует на магнитную систему. как

. катушки соединены попарно последовательно, ,по ним в каждой паре проте.кает одинаковый ток. Вследствие, симметричного относительно центра враще- ния зеркала расположения катушек и магнитных систем катушки каждой пары находятся в одинако11ом магнитным поЛе. Поэтому на зеркало при любом его положении и при любых значениям тока действует naps, равных сил, равноудаленных от центра вращения зеркала.

На раму I2 с магнитными системами и на зеркало 1 действует равная и противопол.ожно направленная пара сил. Под действием указанной пары сил зер кало 1 и рама 12 с магнитными системами поворачиваются в противоположные стороны и, поскольку суммарный кинетический момент системы (зеркало 1 и рама 12 с Магнитными системами) равен нулю, повороту зеркала на ограниченный угол Ч соответствует поворот рамы на ограниченный угол ц, - Дэ„ 3 момент инерции зеркала 1; момент инерции рамы 12 с магнитными системами 10 и 1I с учетом момента инерции рамы 14. Таким образом, на основание@7, на котором закреплены элементы оптической схемы интерферометра, со стороны работающего привода не оказываются никакие, воздействия,, что поз воляет обеспечить точную работу интерферометрического измерителя .перемещений сканирующего зеркала , Центри рующее устройство 20 удерживает раму с магнитными системами от дрейфа ко.торый может возникну.ть под воздей ствием случайных внешних сил (неточная балансировка, медленные повороты устройства в целом, движение воздуха и т.д.). Под действием внешней

силы среднее положение рамы 12 с магНИТ1ЫМИ системами, относительно которого происходят ее повороты , связанные с работой устройства, несколько смещается, что вызывает соответствующее корректирующее воздействие на раму со стороны центрирующего устройства. Таким образом, среднее положение рамы с магнитными системами остается -приблизительно постоянным ,

Возможны различные варианты исполнения катушек и магнитных систем и связанные с этим различные варианты питания катушек. При расположении катушек, показанном на фиг. 1, поворот вокруг одной оси обеспечивается при последовательном согласном включен1 и двух пар катушек, вокруг другой оси при последовательном встречном включении двух пар катушек . Если пары катушек и соответствуюпще магнитопроводы расположены вдоль оси качания зеркала, то для поворота вокруг каждой оси ток в каждую пару катущек подается независимо. Возможно выполнение катушек в виде параллелыа1х цепей так, что одна параллельная цепь образуется согласно включенными парами катушек, показанных на фиг. 1, и обеспечивает поворот зеркала вокруг одной оси, а другая параллельная цепь образует-ся встречно- включенными парами катушек и обеспечивает поворот зеркала вокруг другой оси. Использование предлагаемого изобретения в сравнении с известными устройствами и прототипом, принятым за базовый объект, позволяет за счет исключения действия механических возмущений на опоры и интерферометр со стороны работающего привода повысить точность и надежность работы отклоняющего устройства. 16 1237 1 8 //// / /

5-6 поёернуто 10