CN106405827A - 一种微透镜扫描装置 - Google Patents

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李宁
涂远江
周奂斌
程友信
杨长英
姜清秀
马珣
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    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
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Abstract

本发明公开了一种微透镜扫描装置，主要包括安装壳体、二维集成式工作台、正微透镜阵列镜片、负微透镜阵列镜片；二维集成式工作台为二维微位移平台，正微透镜阵列镜片安装于安装壳体上,负微透镜阵列镜片安装于二维集成式工作台上，二维集成式工作台用于带动负微透镜阵列实现微米级的上下左右移动；当未扫描时，正微透镜阵列和负微透镜阵列的光轴平行；当正微透镜阵列相对于负微透镜阵列向上偏移时，偏移量不大于单个负微透镜半径；当负微透镜阵列相对于正微透镜阵列向下偏移时，偏移量不大于单个负微透镜半径。应用本发明,只需微米级的位移就能达到较大角度的扫描视场，具有体积小、扫描位移小、扫描角度大、功耗小、集成度高的特点。

Description

一种微透镜扫描装置
技术领域
本发明属于光学技术领域，更具体地，涉及一种微透镜扫描装置。
背景技术
光学扫描装置主要有多面棱镜扫描器、声光扫描器、电光扫描器、振镜扫描等。多面体棱镜的扫描频率和扫描角度之间相互制约，当提高扫描频率时必然导致扫描角度的减小；声光偏转器的扫描频率非常快，但是扫描角度相对较小，使用的时候需要在系统中增加额外的扩角元件来增大视角；电光偏转器的扫描频率是最快的，但是其扫描角度非常小，而且结构复杂，对电压要求很高。
发明内容
针对现有技术的缺陷和迫切需求，本发明提供一种基于二维集成式工作台的微透镜扫描装置，只需微米级的位移就能达到较大角度的扫描视场，具有体积小、扫描位移小、扫描角度大、功耗小、集成度高的特点。
一种微透镜扫描装置，包括安装壳体、二维集成式工作台、正微透镜阵列镜片、正微透镜阵列安装工装、负微透镜阵列镜片、负透镜阵列安装工装和镜片压环；
二维集成式工作台安装于安装壳体上；正微透镜阵列镜片通过正微透镜阵列安装工装和镜片压环安装于安装壳体上；负微透镜阵列镜片通过负透镜阵列安装工装和镜片压环安装于二维集成式工作台上，二维集成式工作台用于带动负微透镜阵列实现微米级的上下左右移动；当未扫描时，正微透镜阵列和负微透镜阵列的光轴平行；当正微透镜阵列相对于负微透镜阵列向上偏移时，偏移量不大于单个负微透镜半径，此时扫描光束向下方偏移；当负微透镜阵列相对于正微透镜阵列向下偏移时，偏移量不大于单个负微透镜半径，此时扫描光束向上方偏移。
所述正微透镜阵列为平凸型透镜，所述负微透镜阵列为平凹型透镜。
所述正微透镜阵列安装工装与安装壳体之间设有垫片。
本发明的有益技术效果体现在：
本发明提供的利用微透镜阵列进行扫描的激光成像光学系统，双通道共光路，系统布局紧凑，且只需微米级的位移就能达到较大角度的扫描视场，具有体积小、扫描位移小、扫描角度大、功耗小、集成度高等特点。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于二维集成式工作台的微透镜扫描装置的结构示意图。
图2为本发明实施例提供的基于二维集成式工作台的微透镜扫描装置的结构剖面示意图。
图3为本发明实施例提供的当负微透镜阵列向上产生微位移时扫描原理示意图。
图4是伽利略望远系统转向原理图。
图中：1、安装壳体，2、二维集成式工作台，3、负透镜阵列安装工装，4、负微透镜阵列镜片，5、正微透镜阵列镜片，6、镜片压环，7、垫片，8、正透镜阵列安装工装。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明的目的就是要提供一种基于二维集成式工作台的微透镜扫描装置，只需二维集成式工作台进行微米级的位移就能达到较大角度的扫描视场，具有体积小、扫描位移小、扫描角度大、功耗小、集成度高等特点。
如附图1、附图2所示，本发明提供的基于二维集成式工作台的微透镜扫描装置，包括安装壳体1、二维集成式工作台2、负微透镜阵列安装工装3、负微透镜阵列镜片4、正微透镜阵列镜片5、镜片压环6、垫片7、正透镜阵列安装工装8。
安装壳体1主要用于固定正微透镜阵列镜片5和负微透镜阵列镜片4之间的位置；二维集成式工作台2为二维微位移平台；负微透镜阵列安装工装3和镜片压环6用于固定负微透镜阵列镜片4，并安装在二维集成式工作台2上；正透镜阵列安装工装8和镜片压环6用于固定正微透镜阵列镜片5，并通过套筒型式安装在安装壳体2上，且在正微透镜阵列安装工装8和安装壳体2中加一垫片7，通过研磨的方式在微米级精度下控制垫片的厚度，确保正微透镜阵列镜片5和负微透镜阵列镜片4之间的距离。
本发明提供的基于二维集成式工作台的微透镜扫描装置，只需二维集成式工作台进行微米级的位移就能达到较大角度的扫描视场。图3为本发明实施例提供的当负微透镜阵列向上产生微位移时扫描原理示意图。微透镜扫描是基于伽利略望远系统的光束转向实现的，光束从左方入射。L1为正透镜，L2为负透镜，L1与L2的焦距分别为f1和f2。若L2相对于L1产生位移△X，由几何光学原理可得出出射光束偏转角为：
在本发明实施例中，正微透镜阵列镜片5其型式为平凸型，负微透镜阵列镜片4其型式为平凹型。
在本发明实施例中，负微透镜阵列镜片4和正微透镜阵列镜片5为了方便和可视化，均只以三个微透镜剖面表示微透镜阵列，微透镜阵列尺寸由扫描输出光斑大小决定，其单个微透镜尺寸均为Φ100um左右。
在本发明实施例中，正微透镜阵列镜片5和负微透镜阵列镜片4，在系统未进行扫描时，正微透镜阵列镜片5和负微透镜阵列镜片4平行放置；当二维集成式工作台2带动负微透镜阵列镜片4相对于正微透镜阵列镜片5向上偏移时(偏移量不大于单个负微透镜半径)，此时扫描光束向下方偏移(光束偏移量与负微透镜阵列镜片4成正比)；当二维集成式工作台2带动负微透镜阵列镜片4相对于正微透镜阵列镜片5向下偏移时(偏移量不大于单个负微透镜半径)，此时扫描光束向上方偏移(光束偏移量与负微透镜阵列镜片4成正比)。
在本发明实施例中，二维集成式工作台2为比较成熟的技术，在此不再赘述其结构。例如，二维集成式工作台2可以采用江苏汇博公司的MPT-2JN/RL50二维集成式工作台，MPT-2JN/RL50二维集成式工作台通过柔性铰链机构对压电陶瓷进行直接或放大驱动实现无间隙无耦合的微位移传动，具有沿X轴方向和Y轴方向的两维运动，行程为50μm。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种微透镜扫描装置，其特征在于，包括安装壳体、二维集成式工作台、正微透镜阵列镜片、正微透镜阵列安装工装、负微透镜阵列镜片、负透镜阵列安装工装和镜片压环；
二维集成式工作台为二维微位移平台，其安装于安装壳体上；正微透镜阵列镜片通过正微透镜阵列安装工装和镜片压环安装于安装壳体上；负微透镜阵列镜片通过负透镜阵列安装工装和镜片压环安装于二维集成式工作台上，二维集成式工作台用于带动负微透镜阵列实现微米级的上下左右移动；当未扫描时，正微透镜阵列和负微透镜阵列的光轴平行；当正微透镜阵列相对于负微透镜阵列向上偏移时，偏移量不大于单个负微透镜半径，此时扫描光束向下方偏移；当负微透镜阵列相对于正微透镜阵列向下偏移时，偏移量不大于单个负微透镜半径，此时扫描光束向上方偏移。
2.根据权利要求1所述的微透镜扫描装置，其特征在于，所述正微透镜阵列为平凸型透镜，所述负微透镜阵列为平凹型透镜。
3.根据权利要求1所述的微透镜扫描装置，其特征在于，所述正微透镜阵列安装工装与安装壳体之间设有垫片。
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