CN219039484U - 高指向精度光学扫描转镜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高指向精度光学扫描转镜装置，包括转台、透镜和反射镜，所述转台包括空心轴、电机安装盘和角度检测装置，其中，空心轴与电机安装盘间通过轴承支撑，角度检测装置检测空心轴转动角度；所述反射镜通过反射镜支座与空心轴连接，反射镜的中心点与空心轴轴线和光束出射透镜中心线的交汇点相重合。本实用新型可以实现光束扫描的快速响应、光束指向的精确定位，且该扫描转镜系统适用范围广，能覆盖从小口径到大口径光学通道的应用。

Description

高指向精度光学扫描转镜装置

技术领域

本实用新型涉及光学精密机械技术领域，具体是一种高指向精度光学扫描转镜装置。

背景技术

激光雷达对空间目标探测并进行三维精细化重构是通过光束扫描实现的。光束扫描有两个方案：一种是将调制的激光从其一个面投射到待成像的表面的旋转多面多棱镜，这种方式装置复杂且昂贵。另一种是采用两轴扫描转镜方式，将调制的激光经两块反射镜折射出，其两轴扫描的实现大多采用了齿轮（或同步带）的传动形式，无法避免加工、装配、磨损以及环境温度变化传动误差所导致的光束指向不准；且受限于转动惯量的匹配而导致的动态响应速度慢、低速稳定性差，同时还存在结构复杂、不易维护的问题。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术的问题，提供了一种高指向精度光学扫描转镜装置，可以实现光束扫描的快速响应、光束指向的精确定位，且该扫描转镜系统适用范围广，能覆盖从小口径到大口径光学通道的应用。

本实用新型提供了一种高指向精度光学扫描转镜装置，包括转台、透镜和反射镜，所述转台包括空心轴、电机安装盘和角度检测装置，其中，空心轴与电机安装盘间通过轴承支撑，角度检测装置检测空心轴转动角度；所述反射镜通过反射镜支座与空心轴连接，反射镜的中心点与空心轴轴线和光束出射透镜中心线的交汇点相重合。

进一步改进，所述角度检测装置包括力矩电机和角度编码器，力矩电机的定子和角度编码器的检测环同轴安装在电机安装盘上，力矩电机的转子与空心轴连接并带动空心轴转动，空心轴带动角度编码器的码盘同步转动。

进一步改进，所述转台连接有与转台结构相同的第二转台以及第二反射镜，可得光束经两个反射镜的两次反射后出射，实现光束的三维扫描。

进一步改进，所述第二反射镜与水平线呈45°角安装在第二反射镜支座上，第二反射镜的中心点与转台的旋转轴线和第二转台旋转轴线的交汇点重合。

进一步改进，所述第二转台在水平面进行0°～360°连续旋转，第二转台内安装有导电滑环，导电滑环实现转台在竖直面0°～360°连续旋转。

本实用新型工作状态如下：

本实用新型工作时，力矩电机运行，固定在空心轴上的力矩电机转子转动带动其转动的同时，安装在其轴上的角度编码器码盘也同步转动，获得角度信息并通过电机驱动器实时反馈给力矩电机实现无回差、高定位精度的旋转闭环伺服控制。此时，激光光束即可通过转台旋转轴线入射，经反射镜反射后，通过透镜出射，光束即可实现一维扫描。通过增加第二转台和第二反射镜，激光光束即可通过第二转台旋转轴线入射，经第二反射镜反射后，沿着转台旋转轴线入射反射镜，经反射镜反射后，通过透镜出射，光束即可实现三维扫描。

本实用新型有益效果在于：

1、本实用新型中的光束扫描采用了直驱技术，彻底规避了齿轮（或同步带）传动存在的加工、装配、磨损以及环境温度变化所导致的光束指向不准的问题。

2、传动机构、闭环伺服控制均集成在光学扫描转镜系统内，结构简单、紧凑，无传动磨损部件、无需定期维护，提高了系统的稳定性和经济效益。

3、适用范围广，更换力矩电机、角度编码器的型号，即可轻松覆盖从小口径到大口径光学通道的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本实用新型的一种高指向精度光学扫描转镜装置示意图；

其中：1-转台、2-第二转台、101-透镜、102-反射镜、103-反射镜支座、104-空心轴、105-电机安装盘、106-力矩电机、107-轴承、108-角度编码器、109-第二反射镜支座、110-第二反射镜、111-导电滑环。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种高指向精度光学扫描转镜装置，主要包括转台1、透镜101、反射镜102。所述转台1进一步包括同轴安装在电机安装盘105上的力矩电机106定子和角度编码器108检测环，空心轴104与电机安装盘105间通过轴承107支撑，力矩电机106转子带动其上安装的空心轴104转动的同时角度编码器108码盘也同步转动以获得旋转角度反馈。所述反射镜102通过反射镜支座103与空心轴104连接，反射镜102的中心点与空心轴104轴线和光束出射透镜101中心线的交汇点相重合。

本实用新型通过增加第二转台2和第二反射镜110，可得光束经两个反射镜的两次反射后出射，实现光束的三维扫描。所述第二反射镜110与水平线呈45°角安装在第二反射镜支座109上，第二反射镜110的中心点与转台1的旋转轴线和第二转台2旋转轴线的交汇点重合。所述第二转台2在水平面0°～360°连续旋转；并可通过在第二转台2内安装导电滑环111实现转台1在竖直面0°～360°连续旋转。

本实用新型工作时，力矩电机106运行，固定在空心轴104上的力矩电机106转子转动带动其转动的同时，安装在其轴上的角度编码器108码盘也同步转动，获得角度信息并通过电机驱动器实时反馈给力矩电机106实现无回差、高定位精度的旋转闭环伺服控制。此时，激光光束即可通过转台1旋转轴线入射，经反射镜102反射后，通过透镜101出射，光束即可实现一维扫描。通过增加第二转台2和第二反射镜110，激光光束即可通过第二转台2旋转轴线入射，经第二反射镜110反射后，沿着转台1旋转轴线入射反射镜102，经反射镜102反射后，通过透镜101出射，光束即可实现三维扫描。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，对于本技术领域的普通技术人员来说，可轻易想到的变化或替换，在不脱离本实用新型原理的前提下，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种高指向精度光学扫描转镜装置，其特征在于：包括转台、透镜和反射镜，所述转台包括空心轴、电机安装盘和角度检测装置，其中，空心轴与电机安装盘间通过轴承支撑，角度检测装置检测空心轴转动角度；所述反射镜通过反射镜支座与空心轴连接，反射镜的中心点与空心轴轴线和光束出射透镜中心线的交汇点相重合。

2.根据权利要求1所述的高指向精度光学扫描转镜装置，其特征在于：所述角度检测装置包括力矩电机和角度编码器，力矩电机的定子和角度编码器的检测环同轴安装在电机安装盘上，力矩电机的转子与空心轴连接并带动空心轴转动，空心轴带动角度编码器的码盘同步转动。

3.根据权利要求1所述的高指向精度光学扫描转镜装置，其特征在于：所述转台连接有与转台结构相同的第二转台以及第二反射镜。

4.根据权利要求3所述的高指向精度光学扫描转镜装置，其特征在于：所述第二反射镜与水平线呈45°角安装在第二反射镜支座上，第二反射镜的中心点与转台的旋转轴线和第二转台旋转轴线的交汇点重合。

5.根据权利要求3所述的高指向精度光学扫描转镜装置，其特征在于：所述第二转台在水平面进行0°～360°连续旋转，第二转台内安装有导电滑环，导电滑环实现转台在竖直面0°～360°连续旋转。

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