扫描器制造技术

扫描器利用一个可在预定的转动轴上转动的可转动活动部件的转动运动扫描被扫描的主题。一个扫描镜由单一的支承轴支承。驱动电动机的动力由曲柄机构转变成为往复运动，以便转动该扫描镜。扫描镜的转动角度利用干涉仪的原理进行检测。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及扫描器，它利用安装在一个可转动的活动基座的一个预定旋转轴上的一个可转动的活动部件的转动运动，来对一个被扫描的物体进行扫描。迄今，上述类型的扫描器业已广泛地用于各种领域。例如，根据正在低轨道飞行的一个卫星中工作的一个地球物理扫描器，通过将几千张地球表面的局部图像结合在一起，可以得到地球的图像，其中，每张图像都是一次进入视野，在那时按照如下方式进行一次摄影，亦即一个扫描镜在轨道方向上、在转动轴上是可转动地可活动的，位于摄像机的前部，通过在一个方向上一点一点地改变该扫描镜相对于地球的角度来对地球表面进行扫描，并且通过在环绕地球的轨道上移动该扫描镜来对地球表面进行辅助扫描。另一种可替代的方案是，作为不同于上述类型的扫描器的另一种类型的扫描器的一个例子，根据在一个静止卫星中工作的一个地球物理扫描器，通过将几张到几十张的地球表面的局部图像结合在一起，可以得到地球图像，其中每张图像都是一次进入视野，在那时逐个图像地按照如下方式进行摄影，亦即一个扫描镜在两个正交相交的转动轴上是可转动活动的，位于摄像机的前面，通过在一个方向上一点一点地改变该扫描镜相对于地球的角度，来对地球表面进行扫描。附图说明图12示出根据较早技术的一种扫描镜式扫描器的示意性透视图。扫描镜式扫描器100含有一个椭圆形扫描镜101；一个驱动电动机102，用以在箭头A-A′方向上通过支承轴106转动该扫描镜101；以及一个驱动电动机103，用以在箭头B-B′方向上转动该扫描镜101。驱动电动机102和103分别配备了转动编码器104和105。转动编码器104和105用于分别在箭头A-A′方向和箭头B-B′方向上检测转动角度。扫描器100安装在一个人造卫星中。扫描镜101用于反映地球的个别部分，经由该扫描镜101的转动对地球表面进行两维地扫描。按照这种方式，对于地球表面个别部分的图像的摄影是由一个配置在图像位置处的摄像机(图中未示出)执行的。根据正在低轨道飞行中的上述卫星，虽然能够获得高的分辨率(例如，以地球表面50米半径为单位所表示的分辨率)，但不能拍摄，直到该卫星运行一圈到达拍摄所感兴趣的地方时才能拍摄，为此，它缺少实时性对事物状态即时拍摄的可操作性。而另一方面，根据上述的静止卫星，对扫描行简单地扫描可使拍摄能够在可扫描范围之内的任何地方得以进行，因此它具有优秀的实时性的可操作性。然而，由于简易地获得低的分辨率(例如，以地球表面一公里半径为单位的分辨率)和因此而简单地用于获取气象信息，例如有关一块大浮云作为摄影物体，因而不能够对事物状态精细的情况进行拍摄。扫描器100除了具有该扫描镜101以外，还具有一个支承轴106，用于支承驱动电动机103和转动编码器105。支承轴106既坚固而且又大又重。驱动电动机102除了支承和转动扫描镜101以外，还须支承和转动驱动电动机103、转动编码器105和支承轴106，因此驱动电动机102必须使用能够产生大驱动力的大尺寸和重的驱动电动机。于是，这种类型的扫描镜式扫描器作为一个整体不得不做得又大又重，而且在结构上对于板上重量有限的、且装在人造卫星上的传感器很不适用。根据扫描镜式扫描器100，转动编码器104和105分别在箭头A-A′方向和箭头B-B′方向上检测扫描镜101和转动角度。转动编码器通常采用一种方案，该方案可使一个狭缝板设置在发光器件与光接收单元或光检测器之间，并使得对于由于狭缝板转动而产生的光脉冲能够进行计数。据此，为了提高分辨率，必须缩短狭缝节距。假设狭缝的半径是5厘米以从空中36000公里获得1公里的分辨率，然而，这需要提供狭缝宽度约为1.4μm。针对实际精确度的有关问题而言，这将是对于狭缝节距的一种限制。再则，当转动编码器在狭缝板360°圆内遍布设有狭缝时，该扫描镜的转动角度只是该狭缝板360°圆的一部分。为此，对于遍及狭缝板360°圆内测量角度的这个方面而言是未完全有效地得到利用。根据上文所述的情况，为之，本专利技术的一个目的是提供一种具有高分辨率的、能够在一个可转动活动部件的可转动活动范围内检测其转动角度的扫描器。本专利技术的另一个目的是提供一种重量轻的扫描器。为了实现上述目的，根据本专利技术，这里提供第一种扫描器，它包括，一个可转动活动部件，在一个预定的转动轴上可转动地运动；一个转动机构，用以使所述的可转动活动部件在所述的转动轴上可转动地运动；及角度检测装置，用以检测所述的可转动活动部件在所述的转动轴上的转动角度，所述的角度检测装置包括一个干涉光学系统，用以产生干涉光；和一个光接收器，用以接收由所述的干涉光学系统所产生的干涉光。其中，所述的干涉光学系统包括一个光源，用以发射相干光，和两个反射光学部件，它们按照如下方式固定，亦即，所述的两个反射光学部件安置在与该转动轴方向相交的方向上，以一个规则的间隔对齐地放置，所述的反射光学部件的每个都反射入射光并向着与入射光的入射方向相对的方向上发射反射光，且与所述的转动活动部件的转动位置无关；并且所述的干涉光学系统将来自所述光源的相干光划分成为两个部分，它们分别地引进所述的两个反射光学部件的相应的一个中，并且将来自所述的两个反射光学部件所反射的相干光相互叠加，借此产生由该相干光所引起的干涉光。在上述的第一种扫描器中，所述的光接收器最好包含两个光接收单元，它们安置在一个方向上，在该方向上在所述的光接收器的一个光接收表面上，干涉光的干涉条纹根据在转动轴上的所述可转动活动部件的转动运动在空间上运动，所述的光接收单元以与干涉条纹的节距不同的间隔来安置。此外，在上述的第一种扫描器中，所述的转动机构最好包括一个电动机，用以产生动力，来转动所述的可转动活动部件；和一个曲柄机构，用以将所述电动机的转动运动转变成为往复运动，以便把所述电动机的动力传送给所述的可转动的活动部件。为了实现上述目的，根据本专利技术，这里提供第二种扫描器，它包括一个可转动的活动部件，在相互相交的第一和第二轴上转动；第一和第二转动机构，用以使所述的可转动的活动部件分别在第一和第二转动轴上转动；第一角度检测装置，用以检测所述的可转动活动部件在第一转动轴上的转动角度；所述的第一角度检测装置包括一个第一干涉光学系统，用以产生第一干涉光，和第一光接收器，用以接收所述的第一干涉光学系统所产生的第一干涉光，其中，所述的第一干涉光学系统包括一个第一光源，用以发射相干光，和两个反射光学部件，它们按照如下方式固定，亦即，将所述的两个第一反射光学部件安置在第二转动轴的方向上，按照一种规则的间隔对齐地放置，所述的第一反射光学部件的每个都反射入射光并向着与该入射光的入射方向相对的方向发射反射光，且与所述的可转动活动部件的转动位置无关，并且所述的第一干涉光学系统将从所述的第一光源辐射的相干光划分成为两个部分，它们分别地引进所述的两个第一反射光学部件的相应的一个中，并将从所述的两个第一反射光学部件所反射的相干光相互叠加，借此，产生由该相干光所引起的第一干涉光；和第二角度检测装置，用以检测所述的可转动的活动部件在第二转动轴上的转动角度，所述的第二角度检测装置包括一个第二干涉光学系统，用以产生第二干涉光，和一个第二光接收器，用以接收由所述的第二干涉光学系统所产生的第二干涉光，其中，所述的第二干涉光学系统包括一个第二光源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扫描器，包括：一个可转动的活动部件，可在一个预定的转动轴上转动运动；一个转动机构，可使所述的可转动的活动部件在该转动轴上转动运动；及角度检测装置，用以检测所述的可转动的活动部件在该转动轴上的转动角度，所述的角度检测装置包括： 一个干涉光学系统，用以产生干涉光，和一个光接收器，用以接收由所述的干涉光学系统所产生的干涉光，其特征在于：所述的干涉光学系统包括：一个光源，用于发射相干光，和两个反射光学部件，设置在转动轴相交的方向上，按照规则的间隔对齐地放置，所述 的反射光学部件的每个都反射入射光并向着与该入射光的入射方向相对的方向发射反射光，且与所述的可转动的活动部件的转动位置无关，尚且，所述的干涉光学系统将所述的光源所发射的相干光划分成为两个部分，分别地引进所述的两个反射光学部件的各自相应的一个中，并将这两个反射光学部件所反射的相干光相互叠加，借此，产生由该相干光引起的干涉光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：津田直纯，驹田聪，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]