Сканирующее устройство

(51)4 С 02 В 26 1 О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) С.Ю.Шержентас, К.М.Рагульскис, А.И.Дудонис и Л.К.Рагульскис (53) 681,4 (088,8)(56) Патент США У 3904961, кл. С 01 К 1/14, 1975.Ресегвеп Киги Е. 811 дсоп Тогвопа 1 Ясапдпд Мдггог, 1 ВМ Зопгпа 1 оГ Кеваагсй апд Пече 1 оршеп, чо 1. 24, Иф 85, 1980,р.р. 631-637.(57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет расширить функциональные возможностисканирующего устр-ва за счет увеличения числа степеней свободы. Внутрирамы 1 посредством четырех торсиоЯО 1 5022 А 1 нов 2 закреплен подвижный элемент 3 стонкой пленкой 4 алюминия. На поверхности диэлектрического основания 5выполнены углубления, в которых размещены восемь треугольных и восемьчетырехугольных управляющих электродов, разделенных тонкими ребрамиНаповерхности дополнительной диэлектрической пластины 9 в восьми идентичных углублениях нанесены дополнительные электроды общей площадью, вдвоебольшей площади торсионов 2. Сканирование светового луча в разных плоскостях осуществляется подачей напряжения разной полярности на четыретреугольных, четыре четырехугольныхи четыре дополнительных электрода ина пленку 4. Дпя перемещения элемента 3 подается напряжение одной полярности на все управляющие электродыи противоположной полярности - напленку 4. 2 з.п. ф-лы, 4 нл.1365022 Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к сканирующим системам,Цель изобретения - расширение5функциональных возможностей сканирующего устройства путем увеличениячисла степеней свободы и увеличениекрутящего момента,На фиг,1 изображена диэлектрическая рама с подвижным элементом; нафиг.2 - диэлектрическая подложка; нафиг.З - диэлектрическая пластина; нафиг.4 - сечение А-А на фиг.1-3 (конструкция сканирующего устройства). 15Сканирующее устройство содержитединый монолит диэлектрической рамы 1,внутри которой посредством четырехторсионов 2 закреплен подвижный элемент 3, на поверхность которого методом вакуумного напыления нанесенатонкая пленка 4 алюминия, которая является отражающим элементом. Силамиадгезии диэлектрическая рама 1 закреплена на диэлектрическом основании 5, на поверхности которого выполнено восемь треугольных и восемь четырехугольных углублений, в которыеметодом вакуумного напыления нанесены управляющие электроды 6 и 7, при в 30чем общая площадь электродов 6 равнаплощади подвижного элемента 4, а общая площадь электродов 7 - удвоеннойплощади торсионов 2. Электроды разделены между собой тонкими ребрами 8,Свободная поверхность диэлектрической рамы со стороны отражающегопокрытия силами адгезии соединена сдиэлектрической пластиной 9, на поверхности которой сформцронано восемь 40идентичных углублений, в которые методом вакуумного напыления нанесеныдополнительные управляющие электроды,электроды 10, разделенные тонкимиребрами 11, общая площадь дополнительных управляющих электродов равнаудвоенной площади торсионов 2, Вцентре пластины сформировано четырехугольное сквозное отверстие 12 мето -дом химического транления. 50Устройство работает следующим образом,Отражающая поверхность 4 черезтонкую проводящую пленку торсионов 2,управляющие электроды 6 и 7 и вспомогательные электроды 1 О подключены кисточнику питания.Для осуществления сканированиясветового луча в плоскости 2;(+Х) напряжение одной полярности через коммутатор (не показан) подается на четыре управляющих электрода 6 и четыре упранляющих электрода 7, которыерасположены на правой стороне подложки 5 относительно вертикальной осисимметрии (фиг. 2), к четырем дополнительным управляющим электродам 10,расположенным на левой стороне пластины 9 относительно вертикальной осисимметрии, а напряжение противоположной полярности - к проводящей пленке 4. Под действием электростатических сил правая сторона подвижногоэлемента 4 (относительно вертикальной оси симметрии) перемещается внизпо оси (фиг.1), а левая сторона подвижного элемента 4 под действиемэлектростатических сил,нозникающихмежду торсионами, расположенными налевой стороне (относительно вертикальной оси симметрии) рамы 1, и противоположно расположенными вспомогательными электродами 1 О (фиг.З), перемеется по оси 2 вверх. В результатеэтого подвижный элемент поворачивается на некоторый угол относительногоризонтальной плоскости ХМ вокругвертикальной оси симметрии, проходящей через места крепления торсионов 2к подвижному элементу 3 и к раме 1(фиг1), и тем самым осуществляетсяотклонение светового луча в плоскости 2 + Х. При снятии напряжения подвижный элемент 3 под действием упругих сил торсионов возвращается в исходное положение.Отклонение светового луча в плоскости 2-Х осуществляется при противоположном подключении напряжения наэлектроды 6 и 7 (фиг.2) и электроды1 О (фиг.З) относительно вертикальнойоси симметрии (фиг.1),Для осуществления сканированиясветового луча в плоскости 2-.7(фиг.1) напряжение одной полярностичерез коммутатор (не показан) подключается к четырем электродам 6 и четырем электродам 7, расположенным наверхней части подложки 5 относительно горизонтальной оси симметрии(фиг,2), и четырем дополнительным управляющим электродам 1 О (фиг.З), расположенным в нижней части пластины 9относительно горизонтальной оси симметрии, а напряжение противоположнойполярности - к проводящей пленке 4.Под действием электростатических силподвижный элемент 3 (фиг.4) поворачивается на некоторый угол относительно горизонтальной оси симметрии (фиг,1) верхней частью вниз и нижней частью5 вверх, вследствие чего осуществляется отклонение светового луча в плоскости 2-У. При отключении напряжения под действием упругих сил торсионов подвижный элемент возвращается в ис р ходное состояние. Отклонение светового луча в плоскости 2 У осуществляется при противоположном подключении напряжения на электроды 6, 7 и 1 О относительно горизонтальной оси сим ме трии.Вращение светового луча вокруг оси 2 (фиг.1) осуществляется при постоянно подключенном напряжении одной полярности на проводящий слой 4 и по О следовательном подключении напряжения противоположной полярности на электроды 6, 7 и 1 О как и в случае отклонения луча в плоскостях 2 У; 2 Х;2-У; 2-Х; 2 У и т.д. Скорость враще ния луча регулируется путем изменения быстродействия переключения напряжения.Перемещение подвижного элемента 3 вдоль,оси 2 осуществляется при одно временном подключении напряжения одной полярности на все электроды 6 и 7 и противоположной полярности на проводящую пленку 4. В этом случае осуществляется фазовая модуляция опти 35 ческого излучения, Для получения максимального перемещения подвижного элемента 3 частота переменного напряжения настраивается на частоту собственных колебаний подвижного эле мента 3.Формула изобретения1, Сканирующее устройствосодержащес диэлектрическую раму с закрепленным на ней с помощью торсионовподвижным элементом с отражающей поверхностью и диэлектрическую подложку с управляющими электродами, подключенными к источнику питания, соединенную с диэлектрической рамой,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей сканирующего устройства засчет увеличения числа степеней свободы, количество торсионов выбрано равным четырем, их оси взаимно перпендикулярны, в диэлектрической подложкевыполнены углубления, в которых размещены восемь центральных идентичныхуправляющих электродов треугольнойформы, образующих квадрат, и восемьидентичных управляющих электродов е -тырехугольной формы, размещенных подва по каждой стороне квадрата, причем треугольные электроды размещеныпод поверхностью подвижного элемента на дополнительно введенной диэлектрической пластине, установленной на диэлектрической подложке, выполнено прямоугольное сквозное отверстие, размещенное под поверхностьюподвижного элемента, и размещены восемь дополнительных управляющих электродов четырехугольной формы, размещенных над поверхностью торсионов ивосемью четырехугольными управляющими электродами,2. Устройство по п.1, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюувеличения крутящего момента, общаяплощадь треугольных электродов равнаплощади подвижного элемента, а площадь четырехугольных электродов вдвоебольше площади торсионов,3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что дополнительные управляющие электроды идентичны по площади управляющим электродам.1365022 Корректор И.Муск дактор Л.Козориз аз 6605 39 одписное Пр Составитель С.ОрешиТехред М.Моргентал/ Тираж 533В 11 ИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская наб. водственно-полиграфическое предпри Ужгород, ул, Проектная,