双轴谐振扫描反射镜制造技术

一种双轴谐振扫描反射镜，在其弹性支撑架上设置有反射镜本体；弹性支撑架包括两个彼此交叉的第一、第二弹性转轴；弹性支撑架下侧设置有两对永磁体；第一对永磁体设置在第一弹性转轴的两侧，第二对永磁体设置在第二弹性装置的两侧；驱动系统包括四个音圈驱动器，与所述两对永磁体一一对应，音圈驱动器产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，使得反射镜本体产生谐振，产生角度扭转；角度测量反馈系统包括激光发生器和位敏探测器测量组件；激光发生器产生用于照射到所述反射镜本体的背面的激光，位敏探测器测量组件检测由反射镜本体的背面所反射的激光；通过所反射的激光在位敏探测器测量组件的位置变化可以得到反射镜本体的二维角度变化。

【技术实现步骤摘要】
双轴谐振扫描反射镜
本专利技术涉及一种为光学系统提供二维光束扫描的谐振扫描装置。
技术介绍
光学扫描装置是通过转动镜面将光束反射到目标区域一定范围，并接收目标光学回波的装置。它一般是光学、机械、电子、控制等部分的综合体。光学扫描装置用途广泛，可用于3D成像、地球观测、地形测绘、目标跟踪、目标监视、激光打标、激光雕刻、激光通信等领域中。现有的光学扫描装置有很多种，有连续旋转棱镜扫描、连续旋转光楔对扫描、快反镜扫描，从扫描维度上分，有单轴扫描和双轴扫描的，从驱动方式上分，有检流计扫描、声光式、电光式、压电式、电感式、闭环跟踪式和开环谐振式等，应用十分广泛。在3D扫描、精确地形测绘和激光通信领域，需要二维、大角度、高速、轻巧的扫描器。连续旋转棱镜扫描、连续旋转光楔对扫描、快反镜扫描方式，检流计扫描、声光式、电光式、压电式、电感式、闭环跟踪式扫描，都难以同时满足上述要求，特别是难以满足大批量低成本制造的要求。
技术实现思路
鉴于上述问题，本申请旨在提出一种双轴谐振扫描反射镜，其能实现二维、大角度、高速扫描，同时轻巧、低功耗，易于大批量低成本制造。一种双轴谐振扫描反射镜，其包括：弹性支撑架、基座、驱动系统、角度测量反馈系统；弹性支撑架上设置有反射镜本体，反射镜本体的正面用于反射工作光束，背面用于发射角度测量激光束；弹性支撑架包括两个彼此交叉的第一、第二弹性转轴，为所述反射镜本体提供两个转动自由度；弹性支撑架下侧设置有两对永磁体；第一对永磁体设置在第一弹性转轴的两侧，第二对永磁体设置在第二弹性装置的两侧；基座上侧设置有具有预定间隔的两个支柱，所述弹性支架设置在该两个支柱上；驱动系统设置在基座上侧；驱动系统包括四个音圈驱动器，与所述两对永磁体一一对应，音圈驱动器产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，使得反射镜本体产生谐振，产生角度扭转；角度测量反馈系统设置在基座上侧，位于反射镜本体的正下方；角度测量反馈系统包括激光发生器和位敏探测器测量组件；激光发生器产生用于照射到所述反射镜本体的背面的激光，位敏探测器测量组件检测由反射镜本体的背面所反射的激光；通过所反射的激光在位敏探测器测量组件的位置变化，按照三角函数关系就可以得到反射镜本体的二维角度变化。优选地，所述弹性支撑架外周框架和内周框架；内周框架位于外周框架内，通过所述第一弹性转轴与外周框架连接；外周框架上通过所述第二弹性轴与所述两个支柱连接，由此整个弹性支撑架支撑在所述两个支柱支架。优选地，所述弹性支撑架由金属制成，整体形成为薄片状。优选地，所述内周框架和外周框架分别形成为圆形。优选地，所述外周框架向外延伸地形成有U形的第一弹性转轴安装辅助臂。优选地，角度测量反馈系统还包括支筒、反射棱镜、余光吸收器；激光发生器由半导体激光器构成，设置支筒第一侧；余光吸收器设置在支筒的第二侧，与半导体激光器正对；反射棱镜设置在余光吸收器与半导体激光器之间；位敏探测器测量组件位于反射棱镜下方；半导体激光器产生的激光，其中一部分经由反射棱镜反射到反射镜本体的背面；被反射镜本体的背面反射的激光中的至少一部分经过反射棱镜后照射到位敏探测器测量组件。优选地，所述反射棱镜与位敏探测器测量组件之间设置有聚焦透镜。优选地，进一步包括：控制电路系统；控制电路系统包括数字控制器和功率放大器，功率放大器用于驱动所述音圈驱动器。优选地，角度测量反馈系统所测量的反射镜本体的二维角度变化被反馈到数字控制器。优选地，所述第一对永磁体安装在所述反射镜本体的背面上，或者是安装在内周框架上；所述第二对永磁体安装在所述反射镜本体的背面上，或者是安装在外周框架上。本申请利用反射镜反射光束和角度测量光束，易于抛光镀膜，从而保证光学反射面的面形质量；利用反射镜和金属弹性支撑架相结合，将反射镜设置在弹性金属支撑架中心圆环，既能保证结构以大角度高频率双轴谐振工作，又使得弹性支撑结构易于加工，成本低廉，谐振工作方式又能减小同等工作角度和频率条件下对驱动力矩的需求，采用音圈驱动方式，无接触驱动，从而减少结构摩擦损耗，延长系统工作寿命，基于位敏传感器的角度测量系统既能实现二维角度测量，又使得角度测量系统结构紧凑，易于大批量制造。附图说明图1双轴谐振扫描反射镜的一个实例结构透视图；图2图1的爆炸视图；图3双轴谐振扫描反射镜背面视图；图4角度测量反馈系统爆炸视图；图5角度测量反馈系统光路剖面视图；图6双轴谐振扫描反射镜控制系统结构框图。具体实施方式本申请的双轴谐振扫描反射镜，其包括：弹性支撑架、基座、驱动系统、角度测量反馈系统；弹性支撑架上设置有反射镜本体，反射镜本体的正面用于反射工作光束，背面用于发射角度测量激光束；弹性支撑架包括两个彼此交叉的第一、第二弹性转轴，为所述反射镜本体提供两个转动自由度；弹性支撑架下侧设置有两对永磁体；第一对永磁体设置在第一弹性转轴的两侧，第二对永磁体设置在第二弹性装置的两侧；基座上侧设置有具有预定间隔的两个支柱，所述弹性支架设置在该两个支柱上；驱动系统设置在基座上侧；驱动系统包括四个音圈驱动器，与所述两对永磁体一一对应，音圈驱动器产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，使得反射镜本体产生谐振，产生角度扭转；角度测量反馈系统设置在基座上侧，位于反射镜本体的正下方；角度测量反馈系统包括激光发生器和位敏探测器测量组件；激光发生器产生用于照射到所述反射镜本体的背面的激光，位敏探测器测量组件检测由反射镜本体的背面所反射的激光；通过所反射的激光在位敏探测器测量组件的位置变化，按照三角函数关系就可以得到反射镜本体的二维角度变化。一种实施方式中，所述弹性支撑架外周框架和内周框架；内周框架位于外周框架内，通过所述第一弹性转轴与外周框架连接；外周框架上通过所述第二弹性轴与所述两个支柱连接，由此整个弹性支撑架支撑在所述两个支柱支架。一种实施方式中，所述弹性支撑架由金属制成，整体形成为薄片状。一种实施方式中，所述内周框架和外周框架分别形成为圆形。一种实施方式中，所述外周框架向外延伸地形成有U形的第一弹性转轴安装辅助臂。一种实施方式中，角度测量反馈系统还包括支筒、反射棱镜、余光吸收器；激光发生器由半导体激光器构成，设置支筒第一侧；余光吸收器设置在支筒的第二侧，与半导体激光器正对；反射棱镜设置在余光吸收器与半导体激光器之间；位敏探测器测量组件位于反射棱镜下方；半导体激光器产生的激光，其中一部分经由反射棱镜反射到反射镜本体的背面；被反射镜本体的背面反射的激光中的至少一部分经过反射棱镜后照射到位敏探测器测量组件。一种实施方式中，所述反射棱镜与位敏探测器测量组件之间设置有聚焦透镜。一种实施方式中，进一步包括：控制电路系统；控制电路系统包括数字控制器和功率放大器，功率放大器用于驱动所述音圈驱动器。一种实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双轴谐振扫描反射镜，其特征在于包括：/n弹性支撑架、基座、驱动系统、角度测量反馈系统；/n弹性支撑架上设置有反射镜本体，反射镜本体的正面用于反射工作光束，背面用于发射角度测量激光束；弹性支撑架包括两个彼此交叉的第一、第二弹性转轴，为所述反射镜本体提供两个转动自由度；弹性支撑架下侧设置有两对永磁体；第一对永磁体设置在第一弹性转轴的两侧，第二对永磁体设置在第二弹性装置的两侧；/n基座上侧设置有具有预定间隔的两个支柱，所述弹性支架设置在该两个支柱上；驱动系统设置在基座上侧；驱动系统包括四个音圈驱动器，与所述两对永磁体一一对应，音圈驱动器产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，使得反射镜本体产生谐振，产生角度扭转；/n角度测量反馈系统设置在基座上侧，位于反射镜本体的正下方；角度测量反馈系统包括激光发生器和位敏探测器测量组件；激光发生器产生用于照射到所述反射镜本体的背面的激光，位敏探测器测量组件检测由反射镜本体的背面所反射的激光；通过所反射的激光在位敏探测器测量组件的位置变化，按照三角函数关系就可以得到反射镜本体的二维角度变化。/n

【技术特征摘要】
1.一种双轴谐振扫描反射镜，其特征在于包括：
弹性支撑架、基座、驱动系统、角度测量反馈系统；
弹性支撑架上设置有反射镜本体，反射镜本体的正面用于反射工作光束，背面用于发射角度测量激光束；弹性支撑架包括两个彼此交叉的第一、第二弹性转轴，为所述反射镜本体提供两个转动自由度；弹性支撑架下侧设置有两对永磁体；第一对永磁体设置在第一弹性转轴的两侧，第二对永磁体设置在第二弹性装置的两侧；
基座上侧设置有具有预定间隔的两个支柱，所述弹性支架设置在该两个支柱上；驱动系统设置在基座上侧；驱动系统包括四个音圈驱动器，与所述两对永磁体一一对应，音圈驱动器产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，使得反射镜本体产生谐振，产生角度扭转；
角度测量反馈系统设置在基座上侧，位于反射镜本体的正下方；角度测量反馈系统包括激光发生器和位敏探测器测量组件；激光发生器产生用于照射到所述反射镜本体的背面的激光，位敏探测器测量组件检测由反射镜本体的背面所反射的激光；通过所反射的激光在位敏探测器测量组件的位置变化，按照三角函数关系就可以得到反射镜本体的二维角度变化。


2.如权利要求1所述的双轴谐振扫描反射镜，其特征在于：
所述弹性支撑架外周框架和内周框架；内周框架位于外周框架内，通过所述第一弹性转轴与外周框架连接；外周框架上通过所述第二弹性轴与所述两个支柱连接，由此整个弹性支撑架支撑在所述两个支柱支架。


3.如权利要求2所述的双轴谐振扫描反射镜，其特征在于：
所述弹性支撑架由金属制成，整体形成为薄片状。


4.如权利要求2所述的双轴谐振扫描...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志刚，胡浩军，
申请(专利权)人：北京辰阳自动化科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11