本发明专利技术公开了一种大角度共轴柔性铰链支撑快速反射镜装置，包括基座、后壳、共轴柔性铰链支撑结构、工作镜体、小反射镜；该反射镜装置还包括音圈电机组件，音圈电机组件分为第一音圈电机组件和第二音圈电机组件；第一音圈电机组件驱动所述工作镜体绕x轴转动；所述第二音圈电机组件驱动所述工作镜体绕y轴转动；两组音圈电机可以驱动工作镜体在x、y轴转动模态状态工作，也可以根据指标要求进行控制。本发明专利技术的反射镜装置结构简单，整体结构布局紧凑、体积小，并且可以适应多种负载大小和偏转角度的要求，还方便装配和测试；本装置以共轴柔性铰链支撑结构的弹性变形实现快速反射镜的两轴偏转，没有转动摩擦，可以提高回转精度。可以提高回转精度。可以提高回转精度。
【技术实现步骤摘要】
一种大角度共轴柔性铰链支撑快速反射镜装置
[0001]本专利技术涉及精密光学机械结构设计
，尤其涉及一种适用于激光雷达、激光通信等领域用来扫描及对准光束的大转角共轴柔性铰链支撑快速反射镜装置。
技术介绍
[0002]随着自动驾驶和5G技术的不断发展，激光雷达已经逐渐成为自动驾驶智能电动车的重要传感器。而随着空天地海通信需求的不断提高，空间激光通信也逐渐成为无线通信领域的重要技术手段。
[0003]目前用于激光雷达的扫描方案主要有机械式、MEMS振镜式和固态式，机械式可利用电机360度旋转扫描，但扫描效率太低；固态式一般采用相控阵原理，现阶段成本昂贵；MEMS振镜式被认为是现阶段最优的阶段方案，但其由于MEMS带负载能力较弱，导致激光雷达探测距离较近如申请号CN112799033A和申请号CN112945144A。
[0004]目前用于激光通信精跟踪系统的快速反射镜主要有三类，一类是两维柔性铰链支撑快速反射镜，一类是柔性轴支撑快速反射镜，还有一类是刚性轴支撑快速反射镜。如申请号201911129634.6、申请号202021740161.1和学术论文《车载大口径刚性支撑式快速反射镜》(光学精密工程，2014年第1期)。柔性铰链支撑快速反射镜具有负载能力强，闭环带宽高等优点，但是其偏转角度较小；柔性轴支撑快速反射镜其偏转角度相对较大，但是存在非工作方向的低阶模态，降低了系统的抗干扰能力；刚性支撑快速反射镜具有较大的负载能力，但是转动存在摩擦，刚性支撑存在的磨损会导致回转精度降低。
[0005]综上所述，如何提供一种可以满足大偏转角度、同时可以适应多种工作镜体尺寸需求，并且还能提高系统抗干扰能力及有利于体积小型化设计的快速反射镜装置，是目前本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术提供了一种可以满足大偏转角度、并且有利于体积小型化设计、同时可以适应多种工作镜体尺寸需求的大角度共轴柔性铰链支撑快速反射镜装置。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0008]本专利技术的一种大角度共轴柔性铰链支撑快速反射镜装置，该快速反射镜装置包括：
[0009]基座；
[0010]集成于所述基座后侧的后壳；以及
[0011]安装于所述基座相对于所述后壳一侧的共轴柔性铰链支撑结构；
[0012]所述共轴柔性铰链支撑结构外侧安装有工作镜体，所述共轴柔性铰链支撑结构内侧安装有与所述工作镜体同轴布置的小反射镜；
[0013]该反射镜装置还包括：
[0014]音圈电机组件，所述音圈电机组件分为第一音圈电机组件和第二音圈电机组件；
[0015]所述第一音圈电机组件驱动所述工作镜体绕x轴转动；
[0016]所述第二音圈电机组件驱动所述工作镜体绕y轴转动；
[0017]所述工作镜体和所述小反射镜的偏转角度相同；
[0018]所述工作镜体通过所述共轴柔性铰链支撑结构的弹性变形发生角度偏转。
[0019]进一步的，所述共轴柔性铰链支撑结构包括：
[0020]支撑框体；
[0021]沿x轴方向延伸的第一柔性单元；以及
[0022]沿y轴方向延伸的第二柔性单元；
[0023]所述第一柔性单元被配置为所述工作镜体绕x轴方向转动的回转轴，所述第二柔性单元被配置为所述工作镜体绕y轴方向转动的回转轴；
[0024]两个所述回转轴的回转中心位于同一平面。
[0025]进一步的，所述第二柔性单元的数量为两个，两个所述第二柔性单元对称布置于所述支撑框体的外侧；
[0026]所述第二柔性单元远离所述支撑框体一端具有安装孔；
[0027]所述共轴柔性铰链支撑结构通过紧固螺栓与所述基座安装于所述安装孔。
[0028]进一步的，所述第一音圈电机组件包括：
[0029]对称布置在所述共轴柔性铰链支撑结构的第一磁钢；以及
[0030]集成于第一线圈支撑座内的第一线圈；
[0031]所述第二音圈电机组件包括：
[0032]沿所述第一线圈支撑座的y轴方向对称布置于所述第一线圈支撑座两侧的第二线圈；以及
[0033]与所述第二线圈匹配的第二磁钢，所述第二磁钢与所述基座连接。
[0034]进一步的，该反射镜装置还包括角度反馈组件；
[0035]所述角度反馈组件具有：
[0036]固定在所述基座一侧的光源；以及
[0037]固定在所述基座另一侧的光电探测器；
[0038]所述光源发出的光线通过所述小反射镜的反射传输至所述光电探测器。
[0039]进一步的，所述光源和所述光电探测器分别安装在基座上。
[0040]在上述技术方案中，本专利技术提供的一种大角度共轴柔性铰链支撑快速反射镜装置，具有以下有益效果：
[0041]本专利技术的快速反射镜装置结构简单，整体结构布局紧凑、体积小，并且可以适应多种负载大小和偏转角度的要求，还方便装配和测试；本装置以共轴柔性铰链支撑结构的弹性变形实现快速反射镜的两轴偏转，没有转动摩擦，可以提高回转精度。
[0042]本专利技术装置的共轴柔性铰链支撑结构的柔性单元的尺寸和切口形状根据负载大小、偏转角度和闭环宽度等指标进行迭代优化设计，以满足指标要求，同时增强系统抗干扰能力。
[0043]本专利技术装置的小反射镜和工作镜体安装在同一共轴柔性铰链支撑结构上，保证了两者转角一致性，并利用角度反馈组件为控制系统提供角度反馈信息，可以提高探测精度、降低系统误差。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0045]图1为本专利技术实施例提供的一种大角度共轴柔性铰链支撑快速反射镜装置的结构示意图；
[0046]图2为本专利技术实施例提供的一种大角度共轴柔性铰链支撑快速反射镜装置的剖视图；
[0047]图3为本专利技术实施例提供的一种大角度共轴柔性铰链支撑快速反射镜装置的共轴柔性铰链支撑结构的结构示意图；
[0048]图4为本专利技术实施例提供的一种大角度共轴柔性铰链支撑快速反射镜装置的角度反馈组件的原理图。
[0049]附图标记说明：
[0050]101、基座；102、后罩；103、后盖；
[0051]2、共轴柔性铰链支撑结构；
[0052]201、支撑框体；202、第一柔性单元；203、第二柔性单元；204、安装孔；
[0053]301、工作镜体；302、小反射镜；
[0054]401、第一磁钢；402、第一线圈支撑座；403、第一线圈；
[0055]501、第二磁钢；502、第二线圈；
[0056]601、光电探测器；602、光源；603、电路板。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大角度共轴柔性铰链支撑快速反射镜装置，其特征在于，该快速反射镜装置包括：基座(101)；集成于所述基座(101)后侧的后壳；以及安装于所述基座(101)相对于所述后壳一侧的共轴柔性铰链支撑结构(2)；所述共轴柔性铰链支撑结构(2)外侧安装有工作镜体(301)，所述共轴柔性铰链支撑结构(2)内侧安装有与所述工作镜体(301)同轴布置的小反射镜(302)；该反射镜装置还包括：音圈电机组件，所述音圈电机组件分为第一音圈电机组件和第二音圈电机组件；所述第一音圈电机组件驱动所述工作镜体(301)绕x轴转动；所述第二音圈电机组件驱动所述工作镜体(301)绕y轴转动；所述工作镜体(301)和所述小反射镜(302)的偏转角度相同；所述工作镜体(301)通过所述共轴柔性铰链支撑结构(2)的弹性变形发生角度偏转。2.根据权利要求1所述的一种大角度共轴柔性铰链支撑快速反射镜装置，其特征在于，所述共轴柔性铰链支撑结构(2)包括：支撑框体(201)；沿x轴方向延伸的第一柔性单元(202)；以及沿y轴方向延伸的第二柔性单元(203)；所述第一柔性单元(202)被配置为所述工作镜体(301)绕x轴方向转动的回转轴，所述第二柔性单元(203)被配置为所述工作镜体(301)绕y轴方向转动的回转轴；两个所述回转轴的回转中心位于同一平面。3.根据权利要求2所述的一种大...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪迎雪，吴佳彬，伞晓刚，丁少行，高世杰，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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