Дефлектор света

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Чумаков Александр Никитич Леонов Александр Михайлович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И. Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Дефлектор света, содержащий электромеханический блок с двумя пьезокерамическими пластинами, механически соединенный с зеркалом, на которое направлено оптическое излучение, и основанием, а электрически - с блоком управления, отличающийся тем, что в электромеханический блок дополнительно введена пассивная пластина, которая имеет форму прямоугольника, соединенного с равносторонней трапецией, причем прямоугольный участок размещен между пьезокерамическими пластинами, которые также имеют прямоугольную форму, соединен с помощью клея с ними и через электроизолирующую прокладку с основанием, при этом трапецеидальный участок изогнут на 10-15 по линии, параллельной основаниям трапеции, и соединен с помощью бруса и клея с зеркалом. 2. Дефлектор света по п. 1, отличающийся тем, что блок управления представляет собой генератор гармонических колебаний с частотой, равной частоте механического резонанса дефлектора света. 3. Дефлектор света по п. 1 или 2, отличающийся тем, что пассивная пластина изготовлена из листа высокопрочной стали. 83492012.06.30 3..,.,.-//. - 1992. -6. - . 133-136. 4. Кравцов А.А., Леонов А.М., Овсяников С.В. Лазерное сканирующее устройство для оперативного измерения трехмерных объектов // Лазеры в науке, технике и медицине. М., 2005. - С. 8-12. Полезная модель относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использована в лазерных сканирующих системах записи и считывания видеоинформации. Известен дефлектор света, содержащий электромеханический блок, механически соединенный с зеркалом, на которое направлено оптическое излучение, и с основанием, а электрически - с блоком управления, причем в состав электромеханического блока входят электромагнитная система и торсион 1. Недостатки этого устройства - низкая рабочая (резонансная) частота и значительные габариты, определяемые длиной торсиона, а также сложность в изготовлении. Наиболее близким к предлагаемой модели - прототипом - является устройство, которое, как и аналог, содержит электромеханический блок, механически соединенный с зеркалом, на которое направлено оптическое излучение, и основанием, а электрически - с блоком управления, но отличающийся от аналога тем, что электромеханический блок состоит из двух пьезокерамических пластин, соединенных между собой с помощью клея 2. Основные достоинства прототипа - предельная компактность (габариты определяются размерами зеркала), предельная простота и технологичность, а также широкая полоса рабочих частот - до 10 кГц и более. Однако использовать указанные достоинства мешает недостаток прототипа - малый угол сканирования оптического излучения, который составляет примерно 10 мрад 3. Задача предлагаемого технического решения - увеличить угол сканирования для расширения возможностей практического использования данного устройства. Дефлектор света содержит электромеханический блок с двумя пьезокерамическими пластинами, механически соединенный с зеркалом, на которое направлено оптическое излучение, и основанием, а электрически - с блоком управления в электромеханический блок дополнительно введена пассивная пластина, которая имеет форму прямоугольника,соединенного с равносторонней трапецией, причем прямоугольный участок размещен между пьезокерамическими пластинами, которые также имеют прямоугольную форму,соединен с помощью клея с ними и через электроизолирующую прокладку с основанием,при этом трапецеидальный участок изогнут на 10-15 по линии, параллельной основаниям трапеции, и соединен с помощью бруса и клея с зеркалом. Блок управления представляет собой генератор гармонических колебаний с частотой,равной частоте механического резонанса дефлектора. Пассивная пластина изготовлена из листа высокопрочной стали. Сущность предлагаемой модели - введение в электромеханический блок пассивной пластины (не обладающей пьезоэффектом), которая изготовлена из листа высокопрочной,деформационно твердеющей стали, например 40 , и имеет форму прямоугольника,соединенного с равносторонней трапецией, причем прямоугольный участок размещен между пьезокерамическими пластинами, которые также имеют прямоугольную форму, и соединен с ними с помощью клея, а трапецеидальный участок изогнут на 10-15 по линии,параллельной основаниям трапеции. Кроме того, существенным отличием является использование в качестве блока управления генератора гармонических колебаний с частотой, равной частоте механического резонанса дефлектора света. Предложенная модель поясняется чертежами, представленными на фиг. 1-3, где 1 - электромеханический блок 2 83492012.06.30 2 - зеркало 3 - основание 4 - блок управления 5 - пассивная пластина 6 - пьезокерамическая пластина 7 - электроизолирующая прокладка 8 - брус. Дефлектор света содержит электромеханический блок 1, механически соединенный с зеркалом 2, на которое направлено оптическое излучение, и основанием 3, а электрически с блоком управления 4, в качестве которого использован генератор гармонических колебаний с частотой, равной частоте механического резонанса дефлектора света. Электромеханический блок содержит пассивную пластину 5 и две пьезокерамические пластины 6, а также электроизолирующую прокладку 7, с помощью которой электромеханический блок соединяется с основанием, и брус 8, с помощью которого электромеханический блок соединяется с зеркалом. Предложенный дефлектор света работает следующим образом. При подаче на пьезокерамические пластины 6 управляющего сигнала одна из этих пластин расширяется, а другая сжимается, происходит изгиб конструкции, перемещение свободного конца пассивной пластины 5 и поворот зеркала 2. Блок управления 4 работает на частоте механического резонанса дефлектора, и поэтому возникают резонансные колебания с амплитудой, ограниченной усталостной прочностью пассивной пластины 5. Электроизолирующая прокладка 7 обеспечивает механическое соединение электромеханического блока 1 с основанием 3, не допуская при этом электрического контакта электродов пьезокерамических пластин 6 с основанием. Брус 8 обеспечивает механическое соединение пассивной пластины 5 с зеркалом 2. В таблице приведены экспериментально полученные значения параметров (апертуры , угла сканирования -и рабочей частоты - ) аналогов и прототипа, а также результаты расчета параметров предложенной модели, при которых предполагалось, что пассивная пластина выполнена из деформационно твердеющей стали 40 , а геометрические размеры трапецеидальной части этой пластины - 01,5 , 10,75 ,0,075 ,где 0 и 1 - размеры оснований трапеции,и- длина и толщина трапецеидальной части пластины. Модель, град Аналог 1 25 60 0,15 4 Аналог 2 25 40 0,25 4 Прототип 10 0,5 1-10 3 Предложенная 12 7 3,6 модель Сравнительный анализ возможностей известных изделий и предложенной модели показывает, что только предложенное техническое решение обеспечивает и относительно большой угол сканирования и большую частоту резонанса. Существенным достоинством предложенной модели являются также предельная компактность (габариты определяются апертурой зеркала) и технологичность. Перспективная область применения предложенной модели - лазерные системы контроля размеров промышленной продукции 4. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4