Датчик гальванометрического сканатора

Авторы патента:

G02B26/105 - Оптические устройства или приспособления с использованием подвижных или деформируемых оптических элементов для управления интенсивностью, цветом, фазой, поляризацией или направлением света, например, переключение, стробирование, модуляция (механически управляемые конструктивные элементы осветительных устройств для управления направлением света F21V; специально предназначенные для измерения характеристик света G01J; устройства или приспособления, оптические функции которых изменяются при изменении оптических свойств среды в этих устройствах или приспособлениях, G02F 1/00; управление светом вообще G05D 25/00; управление источниками света H01S 3/10,H05B 37/00-H05B 43/00)

G02B26/10 - сканирующие системы (специального назначения,см. соответствующие рубрики, например G03B 27/32, G03F 3/08,G03G 15/04,G09G 3/00, H04N)

G01P3/36 - приборы, выполняющие измерения с помощью оптических средств, т.е. инфракрасных, видимых или ультрафиолетовых лучей (G01P 3/68 имеет преимущество; гирометры, использующие эффект Саньяка, т.е. смещения, наведенные вращением вращающихся в противоположных направлениях электромагнитных пучков G01C 19/64)

G01B11/26 - для измерения углов; для проверки соосности

Владельцы патента RU 2767033:

Общество с ограниченной ответственностью "АТЕКО-ТМ" (ООО "АТЕКО-ТМ") (RU)

Датчик гальванометрического сканатора включает блок осветителя, включающий светодиод, щелевую диафрагму, установленную в непосредственной близости от него, поворотное зеркало, апертурную диафрагму, линзу, а также ротор сканатора, установленный в исполнительном двигателе, плоскопараллельную пластину, закрепленную на роторе сканатора, и дифференциальный фотодиод с двумя фоточувствительными площадками. Блок осветителя установлен на базовом элементе, закрепленном на исполнительном двигателе через отверстия с цековкой с одной стороны от плоскопараллельной пластины. Дифференциальный фотодиод установлен в оправке с противоположной стороны. Блок осветителя и оправка фотодиода фиксируются винтами к базовому элементу. Технический результат – повышение точности преобразования датчика за счет повышения точности установки элементов точности и упрощения юстировки. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Область техники

Изобретение относится к измерительной технике, преимущественно для измерения углового положения ротора гальванометрических сканаторов, используемых для лазерной маркировки и гравировки, также может использоваться для измерения углового положения объектов с ограниченным углом поворота.

Уровень техники

Известно устройство RU 2317523 С2 [1] для измерения углового положения ротора гальванометроческого сканатора (принято за прототип). Данное устройство позволяет преобразовывать механический угол поворота с высокой точностью при малых габаритах и низком моменте инерции подвижной части датчика (плоскопараллельная пластина), однако, это возможно при идеальном изготовлении и положении его элементов.

Раскрытие изобретения

Сущность заявленного изобретения состоит в том, что светодиод, щелевая диафрагма, поворотное зеркало, апертурная диафрагма и линза объединены в блоке осветителя 1 (фиг. 1), который установлен на базовом элементе 2, закрепленном на исполнительном двигателе 3 через отверстия с цековкой 7 так, что располагается с одной стороны от плоскопараллельной пластины 4, установленной на роторе, а дифференциальный фотодиод 5 в оправке 6 с противоположной стороны, блок осветителя и оправка фотодиода фиксируются винтами 8 с цилиндрической головкой к базовому элементу.

Согласно п. 2 показан блок осветителя 1 (фиг. 2), где светодиод 9 установлен в пустотелом цилиндре 15 с одной стороны которого образована щель 10, выполняющая функцию щелевой диафрагмы, а пустотелый цилиндр 15 установлен в цилиндрическом отверстии 14 и зафиксирован винтом 16. Поворотное зеркало 11 установлено в месте пересечения цилиндрических отверстий 14 и 17, которое фиксируется клеем к корпусу блока осветителя. В цилиндрическом отверстии 17 образована апертурная диафрагма 12 вплотную к которой установлена линза 13, зафиксированная фланцем 18.

Данное решение позволяет максимально точно установить элементы датчика относительно друг друга и упростить юстировку путем ориентации блока осветителя относительно дифференциального фотодиода. Таким образом, возможно достичь предельной точности преобразования датчика, которая реализуется при идеальном расположении его элементов (см. фиг. 3), где показана нелинейность преобразования датчика в диапазоне углов ±15° механического перемещения величина, которой не превышает 0.1%. Кроме того, данная компоновка элементов датчика позволяет достичь температурной нестабильности датчика на уровне менее 50 ррт/°С.

В соответствии с п. 3 дифференциальный фотодиод установлен в оправке электирчески изолированно от нее, что снижает уровень помех, вносимых исполнительным двигателем.

Описание чертежей

На фиг. 1 показана установка элементов датчика на исполнительном двигателе гальванометрического сканатора, где 1 блок осветителя, 2 базовый элемент, 3 исполнительный двигатель, 4 плоскопараллельная пластина, 5 дифференциальный фотодиод, 6 оправка крепления дифференциального диода, 7 винты и отверстия с цековкой крепления базового элемента, 8 цилиндрические винты крепления блока осветителя и оправки дифференциального фотодиода.

На фиг. 2 показана компоновка блока осветителя, где 9 светодиод, 10 щелевая диафрагма, 11 поворотное зеркало, 12 апертурная диафрагма, 13 линза, 14 цилиндрическое отверстие, 15 пустотелый цилиндр, 16 винт фиксации пустотелого цилиндра со светодиодом, 17 цилиндрическое отверстие, 18 фланец фиксации линзы.

На фиг. 3 показана нелинейность функции преобразования датчика.

Осуществление изобретения

Конструктивно датчик выполнен в виде базового элемента 2, установленного на исполнительном двигателе гальванометрического сканатора 3 на котором закреплены блок осветителя 1 и дифференциальный фотодиод 5 в оправке 6, между ними на роторе исполнительного двигателя закреплена плоскопараллельная пластина 4.

Работает устройство следующим образом. Световой поток от светодиода 9 проходит последовательно через щелевую диафрагму 10, поворотное зеркало 11, апертурную диафрагму 12, линзу 13, плоскопараллельную пластину 4 и падает на дифференциальный фотодиод 5 в виде прямоугольного светового пятна, являющегося изображением щелевой диафрагмы. При повороте ротора исполнительного двигателя вместе с плоскопараллельной пластиной 4 световое пятно смещается по фоточувствительным площадкам дифференциального фотодиода на выходе которого возникает электрический ток пропорциональный угловому перемещению ротора.

1. Патент RU 2317523 С2, 20.02.2008 Бюл. №5.

1. Датчик гальванометрического сканатора, включающий светодиод, щелевую диафрагму, установленную в непосредственной близости от него, поворотное зеркало, установленное за щелевой диафрагмой, апертурную диафрагму, установленную за поворотным зеркалом, линзу, расположенную за апертурной диафрагмой, ротор сканатора, установленный в исполнительном двигателе, плоскопараллельную пластину, закрепленную на роторе сканатора и дифференциальный фотодиод с двумя фоточувствительными площадками в виде полуокружностей, разделенными зазором, установленный за плоскопараллельной пластиной, отличающийся тем, что светодиод, щелевая диафрагма, поворотное зеркало, апертурная диафрагма и линза объединены в блоке осветителя, который установлен на базовом элементе, закрепленном на исполнительном двигателе через отверстия с цековкой так, что располагается с одной стороны от плоскопараллельной пластины, установленной на роторе, а дифференциальный фотодиод в оправке с противоположной стороны, блок осветителя и оправка фотодиода фиксируются винтами с цилиндрической головкой к базовому элементу.

2. Датчик гальванометрического сканатора по п. 1, отличающийся тем, что в блоке осветителя сделаны цилиндрические сквозные отверстия под углом меньше 90°, светодиод установлен внутри пустотелого цилиндра, закрытого с одного торца, в котором образована щель, выполняющая функцию щелевой диафрагмы, а пустотелый цилиндр - в круглом цилиндрическом отверстии блока осветителя и фиксируется винтом, поворотное зеркало фиксируется на блоке осветителя с помощью клея на стороне пересечения цилиндрических сквозных отверстий, а с противоположной стороны свободного отверстия образована апертурная диафрагма, прилегая к которой установлена линза, зафиксированная с помощью фланца.

3. Датчик гальванометрического сканатора по п. 1, отличающийся тем, что дифференциальный фотодиод устанавливается в оправку электрически изолированно от нее.

Изобретение относится к области лазерных оптических систем и касается устройства для управления лазерным излучением. Устройство содержит корпус, в котором установлены, по меньшей мере, одно первичное вогнутое зеркало и одно вторичное вогнутое зеркало.

Устройство отображения, узел для адаптивного модулирования контрастности изображения у устройства отображения и способ адаптивного модулирования контрастности изображения у устройства отображения // 2752128

Изобретение относится к устройствам отображения. Устройство отображения содержит панель отображения с множеством подпикселей и массив из множества микромодуляторов света на панели отображения, выполненный с возможностью адаптивного модулирования контрастности изображения у устройства отображения.

Лидарные (lidar) способы и системы со сканированием с избирательной плотностью на основе mems // 2752016

Настоящая технология относится к лидарным (LiDAR) системам оптического обнаружения и дальнометрии, а более конкретно к лидарным системам для обнаружения объектов в интересующей области. Раскрытые системы и способы относятся к лидарной системе, содержащей источник излучения для испускания выходного луча, микроэлектромеханический (MEM) компонент для приема выходного луча и для отражения выходного луча в сторону интересующей области, причем MEM-компонент колеблется с первой амплитудой колебаний, чтобы распространять выходной луч посредством вертикального интервала вдоль вертикальной оси в интересующей области, детектор для обнаружения входного луча из интересующей области, процессор, выполненный с возможностью определять из входного луча, принимаемого посредством детектора, имеется ли объект в интересующей области, и в ответ на определение, что имеется объект в интересующей области, вызывать модулирование первой амплитуды колебаний MEM-компонента до первой модулированной амплитуды колебаний для уменьшения вертикального интервала выходного луча вокруг объекта.

Устройство для отклонения лазерного излучения или для отклонения света // 2747369

Устройство для отклонения лазерного излучения (1) содержит первую линзовую матрицу (2) с множеством расположенных рядом друг с другом линз (3), через которую по меньшей мере частично проходит лазерное излучение (1) и формируется множество частичных лучей, вторую линзовую матрицу (8) с множеством расположенных рядом друг с другом линз (9), которая расположена таким образом, что лазерное излучение, прошедшее через первую линзовую матрицу (2), по меньшей мере частично проходит через вторую линзовую матрицу (8), подвижное, вращаемое или поворачиваемое первое зеркало (5), которое расположено между указанными двумя линзовыми матрицами (2, 8) и отклоняет прошедшее через первую линзовую матрицу (2) лазерное излучение (1) в направлении второй линзовой матрицы (8).

Способ управления импульсным оптическим излучением // 2746857

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается способа управления импульсным оптическим излучением. Управления импульсным оптическим излучением осуществляется с помощью управляющего элемента в виде пластины или линзы, расположенного на пути распространения излучения.

Переключение контроллера в реальном времени // 2742466

Группа изобретений относится к области биотехнологии. Предложена система получения изображений (варианты) и способ сервоуправления в системе получения изображений (варианты).

Способ компенсации атмосферных искажений, вносимых турбулентной атмосферой в оптический сигнал, получаемый от наблюдаемого космического тела // 2737230

Изобретение относится области адаптивной оптики и может быть использовано для локации с земли движущихся космических объектов. В способе компенсации атмосферных искажений, вносимых турбулентной атмосферой в оптический сигнал, получаемый от наблюдаемого космического тела (КТ), осуществляют визуализацию и автосопровождение КТ, формируют на заданном упреждении в поле зрения системы визуализации искусственный опорный источник - натриевую оптическую звезду (НЗ) с помощью лазера, направляют регистрируемый оптический сигнал от КТ и НЗ на адаптивную оптическую систему (АОС), и через селективный оптический элемент отводят сигнал НЗ на регистратор.

Система машинного зрения с механическим отклонением луча // 2720441

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается системы машинного зрения с механическим отклонением луча. Система содержит прожекторы, лазеры, объектив и ПЗС-матрицу.

Перестраиваемый волоконный отражательный интерферометр // 2720264

Изобретение относится к волоконной оптике. Перестраиваемый волоконный отражательный интерферометр включает в себя внешний жесткий кожух, первую волоконную цилиндрическую втулку, вторую волоконную цилиндрическую втулку, закрепленные во внешнем жестком кожухе.

Способ отведения части монохроматического линейно-поляризованного лазерного излучения от направления распространения основного потока // 2707245

Способ отведения части монохроматического линейно-поляризованного лазерного излучения от направления распространения основного потока включает направление потока излучения на светоделительный оптический элемент, установленный под углом β к его направлению, для отражения части потока от его наклонной поверхности.

Сканирующее mems-устройство отображения // 2761853

Изобретение относится к устройству отображения, используют сканирование с помощью лазера для того, чтобы формировать просматриваемые изображения. Сканирующая система отображения изображения, содержащая: источник лазерного света, содержащий два или более лазеров со смещением частоты; сканирующую зеркальную систему, выполненную с возможностью сканировать свет из источника лазерного света в первом направлении на более высокой частоте и во втором направлении на более низкой частоте, чтобы формировать изображение; датчик слежения за движениями глаз, выполненный с возможностью обнаруживать направление взгляда пользователя; и контроллер, выполненный с возможностью соотносить направление взгляда с областью в изображении, управлять сканирующей зеркальной системой для сканирования лазерного света в чересстрочном шаблоне, с тем чтобы формировать изображение, и регулировать одно или более из частоты сканирования во втором направлении и смещения фазы между первым кадром и вторым кадром изображения на основе, по меньшей мере, упомянутой области в изображении.