Зеркальное скинирующее устройство Советский патент 1985 года по МПК G02B7/18 G02B26/08 

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может применяться в средствах записи и отображения информации для координатного отклонения светового луча, в оптических запоминающих устройствах, в светолокации и в других устройствах, в которых требуется отклонение светового луча с большой скоростью на углы в пределах от О до 10°.

Известно устройство для отклонения светового луча, содержащее, привод гальванометрического типа, на оси которого закреплено зеркало. Датчик обратной связи представляет собой емкостной преобразователь угла поворота привода в напряжение, ротор которого закреплен на оси привода. Привод и емкостной преобразователь включены в сервосистему 1.

Недостатком данного устройства является низкая скорость отклонения светового луча.

Наиболее близким к изобретению по достигаемому эффекту и совокупности существенных признаков является зеркальное сканирующее устройство, содержащее отклоняющее зеркало, установленное на оси, закрепленной в центре тяжести зеркала. На концах зеркала установлены ферромагнитные якоря, взаимодействующие с расположенными напротив них электромагнитами. При работе устройства зеркало поворачивается на угол, ограниченный упорами. Контроль отклонения зеркала в каждый момент времени осуществляется емкостным датчиком положения, зеркала, установленным на зеркале и электрически соединенным с блоком управления, с которым также соединены обмотки электромагнитов 2.

Однако известное зеркальное сканирующее устройство не позволяет достигнуть высоких скоростей отклонения, так как с отклоняющим зеркалом связана инерционная масса.

Целью изобретения является увеличение быстродействия устройства при сохранении высокой точности отклонения светового луча.

Поставленная цель достигается тем, что в зеркальное сканирующее устройство, содержащее отклоняющее зеркало, укрепленное на поворотном элементе в корпусе устройства, ферромагнитные якоря, электромагниты и датчик положения зеркала, электрически соединенные с блоком управления, дополнительно введены два постоянных магнита, одноименные полюса которых соединены с ферромагнитными якорями, выполненными в виде полосковых мембран, между которыми установлены с зазором электромагниты, а поворотный элемент выполнен в виде упругой рамки, на одной из сторон которой закреплено отклоняющее зеркало, а с противоположной стороной жестко связан датчик положения зеркала, закрепленный в корпусе, при этом каждая из этих сторон рамки жестко связана с серединой соответствующего ферромагнитного якоря.

На фиг. 1 представлено предлагаемоеустройство; на фиг. 2 - сканирующее зеркало, разрез.

Устройство содержит отклоняющее зеркало 1, закрепленное на середине верхней стороны упругой рамки 2. С серединой противоположной стороны упругой рамки 2 жестко связан датчик 3 положения зеркала, неподвижно закрепленный в корпусе 4 и выполненный в виде пьезокерамической пластины. В корпусе 4 также жестко закреплены два постоянных магнита 5, одноименные полюса которых соединены двумя ферромагнитными якорями б, выполненными в виде полосковых мембран.

Середина каждого ферромагнитного якоря 6 жестко связана с соответствующей ему боковой стороной упругой рамки 2, причем расстояние между боковыми сторонами упругой рамки 2 и, соответственно щирина ферромагнитных якорей 6 выбраны в зависимости от заданного угла поворота отклоняющего зеркала 1. Рядом с каждым из постоянных магнитов 5 между ферромагнитными якорями 6 на равных расстояниях от их середин помещены два электромагнита 7, электрически соединенные с блоком 8 управления, с которым также электрически соединен датчик 3 положения зеркала, причем электромагниты 7 закреплены в корпусе 4 таким образом, что между их полюсами и ферромагнитными якорями 6 имеется зазор. Для исключения ошибки децентровки отклоняющее зеркало 1 закреплено на упругой рамке 2 таким образом, что его отражающая поверхность находится в плоскости, проходящей через сторону упругой рамки 2, параллельную ферромагнитным якорям 6.

Устройство работает следующим образом.

При подаче сигнала в виде знакопеременного напряжения от блока 8 управления на электромагниты 7, ферромагнитные якоря 6, намагниченные постоянными магиитами 5, вследствие взаимодействия с полюсами электромагнитов 7 изгибаются и деформируют упругую рамку 2, лсоторая при этом преобразует поступательное перемещение ферромагнитных якорей 6 в угловой поворот отклоняющего зеркала 1, пропорциональный сигналу от блока 8 управления. Одновременно деформация упругой рамки 2 передается на датчик 3 положения зеркала, который вырабатывает электрический сигнал, амплитуда которого пропорциональна углу поворота отклоняющего зеркала 1, а полярность сигнала показывает направление поворота отклоняющего зеркала 1. Этот сигнал поступает на блок 8 управления, где определяется положение отклоняющего зеркала 1 в каждый момент времени для точного отклонения луча в заданную координату.

Отклонение луча по двум координатам осуществляется двумя подобными устройствами, установленными ортогонально друг к другу.

Предлагаемое сканирующее устройство имеет повыщенное быстродействие и высокую точность отклонения светового луча.

ЗЕРКАЛЬНОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее отклоняющее зеркало, укрепленное на поворотном элементе в корпусе устройства, ферромагнитные якоря, электромагниты и датчик положения зеркала, электрически соединенные с блоком управления, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в устройство введены два постоянных магнита, одноименные полюса которых соединены с ферромагнитными якорями, выполненными в виде полосковых мембран, между которыми установлены с зазором электромагниты, а поворотный элемент выполнен в виде упругой рамки, на одной из сторон которой закреплено отклоняющее зеркало, а с противоположной стороной жестко связан датчик положения зеркала, закрепленный в корпусе, при этом каждая из этих сторон рамки жестко связана с серединой соответствующего ферромагнитного якоря. входной сиенам сл ел о |

Фиг.г