ОДНОКООРДИНАТНЫЙ СКАНИРУЮЩИЙ ДЕФЛЕКТОР

ОДНОКООРДИНАТНЫЙ СКАНИРУЮЩИЙ ДЕФЛЕКТОР
Полезная модель относится к преобразователям электрических колебаний ультразвуковой частоты в механические крутильные колебания рефлектора и может быть использована в механических системах развёрток лазерных (лучевых) воспроизводящих устройств.
Известные механические системы развёрток лазерных воспроизводящих устройств с использованием зеркальных барабанов (см., например патенты Российской Федерации №2025752, МПК 5 GO2B 26/Ю, опубл. 1994 г., №1846404, МПК 5 G02B 26/10, опубл. 1993 г.) отличаются особой сложностью и трудно реализуемы, так как для обеспечения высокой частоты сканирования требуются высокоскоростные двигатели и малоинерционные прецизионные зеркальные барабаны, изготовление которых доступно далеко не каждой специализированной производственной компании. Использование .в качестве сканирующих дефлекторов одиночных зеркал с гальванометрическим приводом (см., например, патент Российской Федерации №2024896 МПК 5 GO2B 26/Ю, опубл. 1994 г.) ограничено низким частотным диапазоном и невысокой разрешающей способностью.
Поэтому создание высокочастотных (свыще- 25 кГц) механических систем развёртки, отличающихся высокой надёжностью и низкой стоимостью является весьма актуальной задачей.
В авторском свидетельстве СССР №632401, МПК 2 ВО6В 1/О6, опубл. 1978 г., бюл. № 42, описан генератор механических колебаний, который, по технической
МПК 6 GO2B 26/10, В06В 1/06
сущности представляет преобразователь электрических колебаний в механические крутильные колебания. Этот генератор содержит цилиндрический пьезокерамический электромеханический преобразователь, один конец которого прикреплён к неподвижному основанию, а другой конец - к концентратору, вьшолненному в виде конической пружины с прикреплённым к её вершине наконечником. Если наконечник выполнен в виде отражателя (рефлектора), этот генератор может использоваться в качестве прототипа заявляемого сканирующего дефлектора. Такой однокоординатный сканирующий дефлектор принят в качестве прототипа заявляемого технического решения.
Общими признаками заявляемого технического решения с прототипом являются:
-наличие генератора (источника) электрических колебаний;
-наличие жёсткой опоры, установленной на основании;
-наличие закреплённого на жёсткой опоре преобразователя электрических колебаний в механические продольные с концентратором;
-наличие рефлектора (отражателя).
Недостаток прототипа - рефлектор, закреплённый на вершине конического концентратора совершает не только продольные, но и продольно-поперечные колебания, причём величина их настолько велика, что не позволяет получить достаточную разрешающую способность на плоском экране при углах сканирования луча более ±4°, и делает невозможным использование такого однокоординатного сканирующего дефлектора в качестве устройства развёртки в лазерных воспроизводяп1их устройствах.
. Технический результат от использования предлагаемой полезной модели снижение уровня продольных и поперечных колебаний рефлектора при увеличении
угла сканирования дефлектора, что позволяет увеличить разрешающую способность лазерных воспроизводящих устройств с однокоордйнатным сканирующим дефлектором.
Указанный технический результат достигается тем, что однокоординатный сканирующий дефлектор, содержащий источник электрических колебаний, жёсткую опору, преобразователь электрических колебаний в механические продольные с концентратором, закреплённый на жёсткой опоре и подключенный к источнику электрических колебаний, и рефлектор, дополнительно содержит вторую опору, установленную на основании, и два идентичных преобразователя механических продольных колебаний в крутильные, один из которых скреплён с дополнительной второй опорой, другой - с торцом концентратора преобразователя электрических колебаний в механические продольные и между которыми закреплён рефлектор. Дополнительная опора установлена на основании с возможностью перемещения и фиксации положения в трёх ортогональных направлениях.
В качестве преобразователя электрических колебаний в механические продольные могут использоваться пьезокерамические или магнитострикционные преобразователи.
Преобразователь механических продольных колебаний в крутильные выполнен в виде двух перекрещивающихся скрзггкой упругих , концы каждой из которых расположены симметрично относительно концов другой нити с осью симметрии, проходящей через .гшнию скручивания. Преобразователь электрических колебаний в механические  продольные с концентратором, преобразователи механических продольных колебаний в крутильные и рефлектор имеют общую ось симметрии
Преобразователи механических продольных колебаний в крутильные могут быть выполнены в виде двух перекрещивающихся скруткой жестких канатиков.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фиг. 1 приведена возможная реализация заявляемого однокоординатного сканирующего дефлектора.
На фиг. 2 схематично показаны крутящие моменты, возникающие при воздействии продольных сил.
На фиг. 1, 2 цифрами обозначены:
1- источник электрических колебаний;
2- основание;
3- жёсткая опора;
4- преобразователь электрических колебаний в механические продольные;
5- концентратор;
6- частотопонижающая накладка;
7- контактные площадки;
8,9- клеммы генератора электрических колебаний;
10- рефлектор;
11- первый преобразователь механических  продольных колебаний в крутильные;
12- второй преобразователь механических продольных колебаний в крутильные;
13- дополнительная опора;
14- механизм вертикального перемещения дополнительной опоры;
15- механизм поперечного перемещения допо:шительной опоры;
16- механизм продольного перемещения дополнительной опоры;
17,17 - концы верхней нити первого преобразователя механических продольных колебаний в крутильные;
18,18 - концы нижней нити первого преобразователя механических продольных колебаний в крутильные;
19,19 - концы верхней нити второго преобразователя механических продольных колебаний в крутильные;
20,2О - концы нижней нити второго преобразователя механических продольных колебаний в крутильные.
Заявляемый однокоординатный сканирующий дефлектор (фиг. 1) содержит источник 1 электрических колебаний, установленный на основании 2, жёсткую опору 3, на которой закреплён преобразователь 4 электрических колебаний в механические продольные с концентратором 5. Концентратор 5 крепится к жёсткой опоре 3 в узловой плоскости нулевых механических колебаний, а для подгонки механической системы в резонанс с электрическими колебаниями к плоскости преобразователя 4 крепится частотопонижа ющая накладка 6, увеличивая или уменьшая массу которой можно изменять резонансную частоту системы преобразователь 4 плюс концентратор 5.
Преобразователь 4 запитывается от источника электрических колебаний. Питающее напряжение на контактные площадки 7 подаётся через клеммы 8, 9. Рефлектор 10 через первый Ни второй 12 преобразовЛели механических продольных колебаний в крутильные скреплен с торцом концентратора 5 и дополнительной опорой 13, которая установлена на основании 2 с возможностью перемещения и фиксации в трех ортогональных направлениях с помощью механизма 14 вертикального перемещения, механизма 15 поперечного перемещения, механизма 16 продольного перемещения. Преобразователи 11, 12 могут быть вьшолнены в виде двух перекрещивающихся скруткой жёстких нитейили канатиков, каждый.
Работу заявляемого однокоординатного сканирующего дефлектора рассмотрим на примере его лучшей реализации, когда преобразователи механических крутильных колебаний выполнены в виде скрученных жёстких нитей (фиг. 1).
После монтажа (сборки) однокоординатного сканирующего дефлектора устанавливается положение дополнительной опоры 13с помощью механизмов 14, 15 и 16 таким образом, чтобы совпали оси симметрии преобразователя 4 с концентратором 5, преобразователей И, 12 и рефлектора Ю, это положение фиксируется. Далее на преобразователь 4 через клеммы 8, 9 от источника 1 на контактные площадки 7 подаются электрические сигналы, например, синусоидальные. Эти сигналы вызывают синусоидальные изменения геометрических размеров преобразователя 4 вдоль оси симметрии, которые через контактную поверхность с концентратором 5 вызывают в последнем механические продольные колебания, амплитуда которых будет максимальна в точках 17, 18 вершины торца концентратора 5. Продольные колебания вершины концентратора 5 вызывают синхронные натяжения нитей преобразователей 11, 12. При изменении натяжения этих нитей в местах скруток возникают тангенциальные напряжения и крутящие моменты Мкр1, Мкр2, под действием которых рефлектор Ю совершает крутильные колебания. Поскольку нити преобразователя 11 имеют скрутку противоположную по направлению скрутке нитей преобразователя 12, крутяшие моменты Мкрь Мкр2, возникающие в точках 17, 18 и 19, 2О, имеют
одинаковое направление кручения относительно оси симметрии и, при равенстве сжимающих (растягивающих) сил F (фиг. 2а и 26), будут равны. Равенство крутящих моментов Мкрь Мкр2 и продольных сил F исключают продольные и поперечные колебания рефлектора Ю, поэтому заявляемый однокоординатный сканирующий дефлектор имеет в сравнении с прототипом более низкий уровень продольных и
поперечных колебаний и, следовательно, устройство раввёртки с его использованием будет иметь более высокую разрешающую способность, что позволяет увеличить угол сканирования до ±4О° при высокой разрешающей способности.
Р1дентичность преобразователей 11, 12 достигается тем, что они могут выполняться из одной нити (канатика), например, следующим образом. Один конец нити закрепляется в точке 17 вершины концентратора 5, далее нить протягивается по верхней канавке рефлектора 1О и закрепляется в точках 17 и 19 рефлектора 10 и в верхней точке 19 дополнительной опоры 13 (точки. 17, 17, 19, 19 расположены на одном уровне), затем протягивается по опоре 13 и закрепляется в нижней точке 20, далее нить протягивается по нижней канавке рефлектора Ю к нижней точке 18 вершины концентратора 5 и закрепляется в нижних точках 2О, 18 рефлектора Ю и нижней точке  18 концентратора 5(точки 18, 18, 2О, 2О расположены на одном уровне). После этого рефлектор Ю поворачивается вокруг общей оси симметрии на угол 180°...360°, вследствие чего нити скручиваются в преобразователях 11 и 12 в противоположных напрвлениях, при этом напряжение нитей по всей длине будет одинаковым.
Авторами  изготовлен макет заявляемого однокоординатного сканирующего дефлектора со следующими техническими характеристиками:
-частота сканирования - 27,5 кГц;
-угол сканирования - ±ЗО°;
-разрешающая способность - до 22ОО строк на размер экрана при размерах рефлектора 5х5мм.
С такими техническими характеристиками заявляемый однокоординатный сканирующий дефлектор найдёт применение в системах развёртки лазерных (лучевых) воспроизводящих устройств.