Сканирующее устройство

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет расширить функциональные возможности сканирующего устр-ва за счет увеличения числа степеней свободы. Внутри рамы 1 посредством четырех торсионов 2 закреплен подвижный элемент 3 с тонкой пленкой 4 алюминия. На поверхности диэлектрического основания 5 выполнены углубления, в которых размещены восемь треугольных и восемь четырехугольных управляющих электродов , разделенных тонкими ребрами. На поверхности дополнительной диэлектрической пластины 9 в восьми идентичных углублениях нанесены дополнительные электроды общей площадью, вдвое большей площади торсионов 2. Сканирование светового луча в разных плоскостях осуществляется подачей напряжения разной полярности на четыре треугольных, четыре четырехугольных и четыре дополнительных электрода и на пленку 4. Дпя перемещения элемента 3 подается напряжение одной полярности на все управляющие электроды и противоположной полярности - на . пленку 4. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. i СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 С 02 В 26 1О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

А-A

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4022611/24-!О (22) 14.02.86 (46) 07.01.88. Бюл. Р 1 (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 Ol R 1/14, 1975.

Petersen Kurt Е. Silicon Torsional Scaning Mirror. IBM Journal of

Research and Development, vol. 24, В 85, 1980,р.р. 631-637. (54) СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет расширить функциональные возможности сканирующего устр-ва за счет увеличения числа степеней свободы. Внутри рамы 1 посредством четырех торсио„„SU„„1 5022 А 1 нов 2 закреплен подвижный элемент 3 с тонкой пленкой 4 алюминия. На поверхности диэлектрического основания 5 выполнены углубления, в которых размещены восемь треугольных и восемь четырехугольных управляющих электродов, разделенных тонкими ребрами. На поверхности дополнительной диэлектрической пластины 9 в восьми идентичных углублениях нанесены дополнительные электроды общей площадью, вдвое большей площади торсионов 2. Сканирование светового луча в разных плоскостях осуществляется подачей напряжения разной полярности на четыре треугольных, четыре четырехугольных и четыре дополнительных электрода и на пленку 4. Дпя перемещения элемента 3 подается напряжение одной полярности на все управляющие электроды и противоположной полярности — на пленку 4. 2 з.п. ф-лы, 4 нл.

1365022Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к сканирующим системам.

Цель изобретения — расширение

5 функциональных возможностей сканирующего устройства путем увеличения числа степеней свободы и увеличение крутящего момента.

На фиг,1 изображена диэлектрическая рама с подвижным элементом; на фиг.2 — диэлектрическая подложка, на фиг.3 — диэлектрическая пластина; на фиг.4 — сечение A-А на фиг.1-3 (конструкция сканирующего устройства).

Сканирующее устройство содержит единый монолит диэлектрической рамы 1, внутри которой посредством четырех торсионов 2 закреплен подвижный элемент 3, на поверхность которого мето- 2р дом вакуумного напыления нанесена тонкая пленка 4 алюминия, которая является отражающим элементом. Силами адгезии диэлектрическая рама 1 закреплена на диэлектрическом основа- 25 нии 5, на поверхности которого выполнено восемь треугольных и восемь четырехугольных углублений, в которые методом вакуумного напыления нанесены управляющие электроды 6 и 7, при в 30 чем общая площадь электродов 6 равна площади подвижного элемента 4, а общая площадь электродов 7 — удвоенной площади торсионов 2. Электроды разделены между собой тонкими ребрами 8, Свободная поверхность диэлектрической рамы со стороны отражающего покрытия силами адгезии соединена с диэлектрической пластиной 9, на поверхности которой сформцронано восемь 40 идентичных углублений, в которые методом вакуумного напыления нанесены дополнительные управляющие электроды, электроды 10, разделенные тонкими ребрами 11, общая площадь дополнительных управляющих электродов равна удвоенной площади торсионов 2. В центре пластины сформировано четырехугольное сквозное отверстие 12 мето— дом химического транления. 50

Устройство работает следующим образом.

Отражающая поверхность 4 через тонкую проводящую пленку торсионов 2, управляющие электроды 6 и 7 и вспомо- 55 гательные электроды 1О подключены к источнику питания.

Для осуществления сканирования светового луча в плоскости Z:(+Õ) напряжение одной полярности через коммутатор (не показан) подается на четыре управляющих электрода 6 и четыре упранляющих электрода 7, которые расположены на правой стороне подложки 5 относительно вертикальной оси симметрии (фиг. 2), к четырем дополнительным управляющим электродам 10, расположенным на левой стороне пластины 9 относительно вертикальной оси симметрии, а напряжение противоположной полярности — к проводящей пленке 4. Под действием электростатических сил правая сторона подвижного элемента 4 (относительно вертикальной оси симметрии) перемещается вниз по оси (фиг.1), а левая сторона подвижного элемента 4 под действием электростатических сил,нозникающих между торсионами, расположенными на левой стороне (относительно вертикальной оси симметрии) рамы 1, и противоположно расположенными вспомогательными электродами 10 (фиг.3), перемеется по оси Z вверх. В результате этого подвижный элемент поворачивается на некоторый угол относительно горизонтальной плоскости X V вокруг вертикальной оси симметрии, проходящей через места крепления торсионов 2 к подвижному элементу 3 и к раме 1 (фиг ° 1), и тем самым осуществляется отклонение светового луча в плоскости Z + X. При снятии напряжения подвижный элемент 3 под действием упругих сил торсионов возвращается в исходное положение.

Отклонение светового луча в плоскости Z-Х осуществляется при противоположном подключении напряжения на электроды 6 и 7 (фиг.2) и электроды

1О (фиг.3) относительно вертикальной оси симметрии (фиг.1).

Для осуществления сканирования светового луча в плоскости Z-.Y (фиг.1) напряжение одной полярности через коммутатор (не показан) подключается к четырем электродам 6 и четырем электродам 7, расположенным на верхней части подложки 5 относительно горизонтальной оси симметрии (фиг.2), и четырем дополнительным управляющим электродам 10 (фиг.3), расположенным в нижней части пластины 9 относительно горизонтальной оси симметрии, а напряжение противоположной полярности — к проводящей пленке 4.

Под действием электростатических сил

1365022 подвижный элемент 3 (фиг.4) поворачивается на некоторый угол относительно горизонтальной оси симметрии (фиг.1) верхней частью вниз и нижней частью

5 вверх, вследствие чего осуществляется отклонение светового луча в плоскости 2-Y. При отключении напряжения под действием упругих сил торсионов подвижный элемент возвращается в ис- )р ходное состояние. Отклонение светового луча в плоскости ЕУ осуществляется при противоположном подключении напряжения на электроды 6, 7 и 10 относительно горизонтальной оси сим- )5 ме трии.

Вращение светового луча вокруг оси

Z (фиг.1) осуществляется при постоянно подключенном напряжении одной голярности на проводящий слой 4 и по- 2р следовательном подключении напряжения противоположной полярности на электроды 6, 7 и 1О как и в случае отклонения луча в плоскостях ZY ZXZ-Y; Z-XÄ ZY и т.д. Скорость враще- 25 ния луча регулируется путем измене— ния быстродействия переключения напряжения.

Перемещение подвижного элемента 3 вдоль.оси Z осуществляется при одно- 3р временном подключении напряжения одной полярности на все электроды 6 и 7 и противоположной полярности на проводящую пленку 4. В этом случае осуществляется фазовая модуляция опти35 ческого излучения. Для получения максимального перемещения подвижного элемента 3 частота переменного напряжения настраивается на частоту собстве .:ных колебаний подвижного эле- 4О мента 3.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

1 . Сканирующее устройство, содер- 45 жащес диэлектрическую раму с закрепленным на ней с помощью торсионов подвижным 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, с .целью расширения функциональных возможностей сканирующего устройства за счет увеличения числа степеней свободы, количество торсионов выбрано равным четырем, их оси взаимно перпендикулярны, в диэлектрической подложке выполнены углубления, в которых размещены восемь центральных идентичных управляющих электродов треугольной формы, образующих квадрат, и восемь идентичных управляющих электродов зев тырехугольной формы, размещенных по два по каждой стороне квадрата, причем треугольные электроды размещены под поверхностью подвижного элемента на дополнительно введенной диэлектрической пластине, установленной на диэлектрической подложке, выполнено прямоугольное сквозное отверстие, размещенное под поверхностью подвижного элемента, и размещены восемь дополнительных управляющих электродов четырехугольной формы, размещенных над поверхностью торсионов и восемью четырехугольными управляющими электродами.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения крутящего момента, общая площадь треугольных электродов равна площади подвижного элемента, а площадь четырехугольных электродов вдвое больше площади торсионов, 3. Устройство по пп. l и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что дополнительные управляющие электроды идентичны по площади управляющим электродам.

)ЗЬ5022

1365022

Составитель С.Орешин

Техред М.Иоргентал

Корректор И.Муска

Редактор A.Козориз

Заказ 6605/39 Тираж 533 Подписное

В11ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4