Сканирующее устройство Советский патент 1984 года по МПК G02F1/29 

Изобретение относится к приборостроению, а именно к устройствам отклонения оптического луча, и может быть использовано при создании сканирующих систем в лазерной локации, связи, робототехнике.

Известно сканирующее устройство, содержащее зеркало, сопряженное с пьезоэлектрическим преобразователем подключенным к генератору высокочастотных электрических колебаний ll.

Наиболее близким к предлагаемому является сканирующее устройство, содержащее плоское зеркало со сферической тыльной стороной, соединенной с пьезоэлектрическим преобразователем, подключенным к генератору высокочастотных электрических колебаний 2.

Недостатками известного устройства являются снижение точности сканирования за счет влияния одной координаты на другую, а также ограничение ресурса сканирования, так как импульсы приводного усилия, поворачивающехо зеркало, вызваны косыми соударениями в зоне фрикционного контакта пьезоэлектрического преобразователя, которые приводят к износу как рабочей поверхности пьезоэлектрического преобразователя, так и сферической тыльной стороны плоского зеркала.

Цель изобретения - повышение точности сканирования при увеличении ресурса работы.

Поставленная цель достигается тем, что в сканирующее устройство, содержащее плоское зеркало со сферической тыльной стороной, соединенной с пьезоэлектрическим преобразователем, подключенньлм к генератору высокочастотных электрических колебаний, дополнительно введен умножитель частоты, а пьезоэлектрический преобразователь жестко закреплен на тыльной стороне зеркала по оси его симметрии и выполнен в виде пьезокерамического цилиндра, поляризованного в радиальном направлении и снабженного внутренним и наружным электродами, причем внутренний электрод расположен по оси цилиндра, а наружный - по внешней поверхности цилиндра и разделен равномерно на четыре зоны, две из которых, а также внутренний электрод подключены к генератору высокочастотных электрических колебаний через умножитель частоты.

На фиг. 1 изображено сканирукицее устройство в разрезе по вертикали; на фиг. 2 - поперечный разрез пьезоэлектрического преобразователя и схема подключения его электродов; на фиг. 3 - временные диаграммы изгибных и продольных колебаний пьезоэлектрического преобразователя.

Сканирующее устройство содержит корпус 1, сопряженный с плоским зеркалом 2. Зеркало 2 сопрягается, с корпусом 1 своей сферической -тыльной стороной. Сопрягаемая поверхность корпуса 1 также выполнена в виде сферического пояска. Силовое заг шкание зеркала 2 и корпуса 1 осуществляется постоянным магнитом 3. На тыльной стороне зеркала 2 в вершине сферической поверхности по оси симметрии зеркала 2 жестко закреплен пьезоэлектрический преобразователь 4. Пьезоэлектрический преобразователь 4 выполнен в виде пьезокерамического цилиндра, поляризованного в радиальном направлении. Внутренний электрод 5 преобразователя 4 расположен по оси цилиндра, а наружный электрод б расположен по внешней стороне поверхности цилиндра и равномерно по периметру разделен на четыре зоны. Зоны наружного электрода, расположенные диаметрально, образуют пары. Одна, пара подключена к генератору 7 высокочастотных электрических колебаний, другая пара и центральный электрод подсоединены к генератору высокочастотных электрических колебаний через умножитель частоты 8 (фиг. 2).

1

Сканирующее устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения генератора 7 на пару зон наружного электрода 6 пьезопреобразователя 4 в последнем возбуждаются резонансные изгибные колебания частотой f (фиг.3,а). Пьевопреобразователь 4 жестко прикреплен к зеркалу 2, а его масса и разме ры подобраны таким образом, что его изгибные колебания передаются зеркалу с той же частотой в виде инерционных импульсов силы, стремящихся повернуть зеркало в положительный полупериод колебаний в одном направлении, а в отрицательный полупериод колебаний - в противоположном. Инер ционные импульсы силы стремятся повернуть зеркало в плоскости действия изгибных колебаний. При дополнительной подаче напряжения генератора 7 через умножитель частоты 8 на внутренний злектрод -5 и другую пару зон Наружного электрода б пьезопреобразователя 4 (фиг. 2) в пьезопреобразователе 4 возбуждаются резонансные продольные колебания с частотой nxf , где Г: 5-10. Эти продольные колебания распространяются в теле зеркала 2 и уменьшают момент трения в сферическом сопряжении зеркала 2 и корпуса 1. Дополнительное возбуждение продольны;-; резонансных колебаний частотой nxf в пьезопреобразователе 4 осуществляется для поворота зеркала 2 вперед в положительный 5 полупериод изгибных колебаний пьезо

СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее плоское зеркало со сферической тыльной стороной, соединенной с пьезоэлектрическим преобразователем, подключенным к генератору высокочастотных электрических колебаний, отличающееся тем. что, с целью повышения точности сканирования при увеличении ресурса работы, в устройство дополнительно введен умножитель частоты, а пьезоэлектрический преобразоват ель жестко закреплен на тыльной стороне зеркала по оси его симметрии и выполнен в виде пьезокерамического цилиндра, поляризованного в ргщиальном направлении и снабженного внутренним и наружным электродами, причем внутренний электрод расположен по оси цилиндра, а наружный - по внешней по- верхности цилиндра и разделен равномерно на четыре зоны, две из кото- рых, а также внутренний электрод, подключены к генератору высокочастот-й ных электрических колебаний через СО умножитель частоты. gJT Х f /4 (J гп