DE3833260A1 - Light-deflecting device - Google Patents

Abstract

A light-deflecting device whose moving system has a low mass moment of inertia in addition to a defined zero position and requires little drive powers, in which the drive system is identical with the mirror-guiding system, is implemented by providing a combination of piezo-electrical bending strips which are connected to each other in the shape of a flexural pivot, the mirror being connected to the flexural pivot. Use in optical scanner microscopes. <IMAGE>

Description

Die Erfindung wird zur definierten Winkelablenkung, von Lichtstrahlen innerhalb kleiner Winkelbereiche, mit hoher Geschwindigkeit, vorzugsweise in optischen Scannermikros­ kopen, eingesetzt.The invention becomes the defined angular deflection of Light rays within small angular ranges, with high ones Speed, preferably in optical scanner microphones copen, used.

Es sind bereits verschiedene elektromechanische Lösungen bekannt, die Ablenkung von Lichtstrahlen mittels eines Drehspiegels zu realisieren. In der DE-AS 25 57 814 ist ein Abtastspiegel an einem als Wippe ausgebildeten Federelement befestigt. Dabei liegt die Drehachse des Spiegels außerhalb der Spiegelebene, was zu Nachteilen bezüglich der Forderung hochgenauer Strahlablenkung führt.There are already various electromechanical solutions known the deflection of light beams by means of a Realize rotating mirror. In DE-AS 25 57 814 is a Scanning mirror on a spring element designed as a rocker attached. The axis of rotation of the mirror lies outside the mirror plane, leading to disadvantages regarding the requirement leads to highly precise beam deflection.

Die DE-OS 29 51 593 beschreibt einen mit einem an sich be­ kannten Kreuzfedergelenk verbundenen Spiegel. Nachteilig ist die räumliche Trennung von Antrieb und Spiegellagerung. Generell weisen elektromechanische Lösungen Nachteile be­ züglich der Feinfühligkeit auf.DE-OS 29 51 593 describes one with a be knew cross spring joint connected mirror. Disadvantageous is the spatial separation of drive and mirror mounting. In general, electromechanical solutions have disadvantages in terms of sensitivity.

Weiterhin ist es bekannt, zur Spiegelschwenkung Anordnungen piezoelektrischer Biegeschwinger vorzusehen. Furthermore, it is known for mirror pivoting arrangements to provide piezoelectric flexural vibrators.  

So ist in der DE-OS 30 35 314 ein Spiegel im Schwingungs­ knoten einer piezoelektrischen Biegeschwingeranordnung vor­ gesehen. Nachteilig ist, daß die Kippachse des Spiegels eine definierte Bewegung im Raum ausführt, d. h. kein fester Drehpunkt existiert.So in DE-OS 30 35 314 is a mirror in the vibration knot a piezoelectric flexural vibrator assembly seen. The disadvantage is that the tilt axis of the mirror performs a defined movement in space, d. H. not a fixed one Pivot exists.

In der DE-OS 30 35 315 sind zwei gegenüberliegende piezo­ keramische Biegestreifen vorgesehen. Durch die Art ihrer Anordnung tritt ein starkes axiales Moment auf. Die An­ triebsenergie geht in der Umformarbeit der Verbindungs­ stücke verloren. Das bedingt einen hohen Energieaufwand. In der DE-OS 25 42 233 ist eine ähnliche Lösung beschrieben. Auch hier ist durch die Lage der Drehachse außerhalb der Spiegelebene kein eindeutiger Ausgangspunkt des abgelenk­ ten Strahles gewährleistet.In DE-OS 30 35 315 are two opposite piezo ceramic bending strips provided. By the nature of their Arrangement occurs a strong axial moment. The An driving energy is in the forming work of the connection pieces lost. This requires a lot of energy. A similar solution is described in DE-OS 25 42 233. Here too, the position of the axis of rotation is outside the Mirror plane no clear starting point of the distracted guaranteed.

In der US-PS 35 44 201 ist ein einseitig eingespannter Biege­ streifen, der an seinem freien Ende mit einem Spiegel ge­ koppelt ist. Durch die Art der Anordnung ist sie sehr empfindlich gegen Umwelteinflüsse. Die Drehachse liegt im Innern des Spiegels, nicht auf seiner Oberfläche.In US-PS 35 44 201 is a bending clamped on one side strip, which is at its free end with a mirror is coupled. Due to the type of arrangement, it is very sensitive to environmental influences. The axis of rotation lies inside the mirror, not on its surface.

Alle bisherigen Lösungen weisen neben einem hohen Massen­ trägheitsmoment den Nachteil auf, daß stets eine räumliche Trennung von Antriebselement und Spiegellagerung (Dreh­ lager) vorgenommen wurde.All previous solutions have a high mass moment of inertia the disadvantage that always a spatial Separation of drive element and mirror bearing (rotary warehouse).

Ziel der Erfindung ist eine einfache Lösung, die bei hoher Genauigkeit und geringem Energiebedarf eine hohe Nutzer­ frequenz zuläßt. The aim of the invention is a simple solution with high Accuracy and low energy consumption a high user allows frequency.  

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lichtablenkvorrichtung zu schaffen, deren bewegtes System neben einer definierten Nullage ein sehr niedriges Massenträgheitsmoment besitzt, kleine Ansteuerleistungen benötigt, hohe Ablenkfrequenzen ermöglicht und bei der das Antriebssystem mit dem Spiegel­ führungssystem identisch ist, wobei die Drehachse in der Spiegelebene liegen soll.The object of the invention is a light deflecting device to create whose moving system in addition to a defined one Nullage has a very low moment of inertia, small drive power required, high deflection frequencies enables and where the drive system with the mirror guidance system is identical, with the axis of rotation in the Mirror plane should be.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Kombination piezoelektrischer Biegestreifen vorgesehen ist, die in der Form eines Kreuzfedergelenks miteinander funktionell verbunden sind und der Spiegel mit dem Kreuz­ federgelenk verbunden ist.According to the invention the object is achieved in that a A combination of piezoelectric bending strips is provided is that in the shape of a cross spring joint with each other are functionally connected and the mirror with the cross spring joint is connected.

Die erfindungsgemäße Lösung, die ein "aktives" Kreuzfeder­ gelenk darstellt, ist eine Kombination von Motor und Drehgelenk. Dadurch, daß Drehlager und Antrieb der Spie­ gelkippung durch die gleichen Elemente gebildet werden, wird eine geringe Zahl von Einzelteilen benötigt. Kopplungs­ probleme zwischen Antrieb und Drehlager, wie Achsversatz und Fluchtungsfehler, können vermieden werden. Durch die geringen bewegten Massen und das damit verbundene geringe Trägheitsmoment wird der Bedarf an Antriebsenergie ver­ mindert. Die Drehachse liegt gemäß der gestellten Aufgabe in der Spiegelebene.The solution according to the invention, which is an "active" cross spring represents a combination of motor and Swivel. The fact that the pivot and drive of the game gel tilting are formed by the same elements, a small number of individual parts is required. Coupling problems between drive and pivot bearing, such as axis misalignment and misalignment can be avoided. Through the low moving masses and the associated low The moment of inertia is used to drive energy diminishes. The axis of rotation lies according to the task in the mirror plane.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 und 2 zeigen ver­ schiedene Seitenansichten einer möglichen Ausführungsform. The invention is explained below with reference to the schematic drawings. Fig. 1 and 2 show ver different side views of a possible embodiment.

An einem gestellfesten Halter 1 sind mit Hilfe von Spann­ böckchen 6 a, b, c, d als piezokeramische Biegeschwinger ausgebildete Federn 2 a, b, c, d festgeklemmt. Sie sind weiterhin an einem Steg 4, der einen Spiegel 5 trägt, über Schrauben 3 a, b, c, d befestigt. Bei geeigneter wechsel­ seitiger elektrischer Ansteuerung führt der Steg 4 mit dem Spiegel 5, dessen Spiegelfläche im Bereich des Kreuzungs­ punktes der Federn 2 a, b, c, d liegt, eine Pendelbewegung um den Kreuzungspunkt mit einem Winkel aus, wodurch der Licht- oder Laserstrahl um den Winkel 2 abgelenkt wird. Der Haltearm 1 a dient zur Aufnahme eines zum Ablenk­ system gehörenden Lagerückmeldesystems. Andere Ausführungen der Erfindung, z. B. eine andere Anordnung des zweiten Federpaares 2 a, b gegenüber dem Paar 2 c, d sind eben­ falls vorstellbar.On a frame-fixed holder 1 with the help of lugs 6 a, b, c, d springs designed as piezoceramic flexural springs 2 a, b, c, d are clamped. They are also attached to a web 4 , which carries a mirror 5 , by screws 3 a, b, c, d . With a suitable alternating electrical control, the web 4 with the mirror 5 , the mirror surface of which lies in the area of the crossing point of the springs 2 a, b, c, d , performs an oscillating movement around the crossing point at an angle, as a result of which the light or laser beam is deflected by the angle 2 . The holding arm 1 a serves to accommodate a position feedback system belonging to the deflection system. Other embodiments of the invention, e.g. B. another arrangement of the second pair of springs 2 a, b compared to the pair 2 c, d are just imaginable.

Claims (1)

Lichtablenkvorrichtung mit einem Spiegel, vorzugsweise einem Planspiegel, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination piezoelektrischer Biegestreifen vorgesehen ist, die in der Form eines Kreuzfedergelenkes miteinander funktionell verbunden sind, wobei der Spiegel mit dem Kreuzfedergelenk verbunden ist.Light deflecting device with a mirror, preferably a plane mirror, characterized in that a combination of piezoelectric bending strips is provided which are functionally connected to one another in the form of a cross spring joint, the mirror being connected to the cross spring joint.