專利名稱：一種掃描反射鏡成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種掃描反射鏡成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
掃描反射鏡是光電平臺中常用的結(jié)構(gòu)方式，它是通過調(diào)整反射鏡的位置來改變光線運行軌跡從而達到補償像移，掃擺成像的效果。掃描反射鏡是光學(xué)成像系統(tǒng)中的重要組成部分，主要是通過移動反射或透射部件將電磁輻射波束沿直線進行往復(fù)掃描的元件，它一般是光學(xué)、機械、電學(xué)部分原件的結(jié)合體，其驅(qū)動電機大多為電磁電機，電磁電機是利用電磁效應(yīng)把電能轉(zhuǎn)換成機械能，這種電機具有如下缺點(1)會產(chǎn)生強電磁干擾，或者在強磁場環(huán)境中，電磁電機的正常工作會受到影響；(2)步進電磁電機若要把所驅(qū)動的部件固定在一個固定的位置上，需要電流來維持， 不具有自鎖功能；(3)在尺寸較小時，電磁電機的效率急劇降低，并且很難制作出直徑在 Imm量級的電磁電機，因此，這種電機的尺寸一般較大。因此，利用電磁電機驅(qū)動的掃描反射鏡光學(xué)成像系統(tǒng)就不能應(yīng)用于強磁場環(huán)境中，容易受電磁干擾；其次，一旦出現(xiàn)系統(tǒng)斷電， 電磁電機無法將反射鏡固定在原位，反射鏡的狀態(tài)就會發(fā)生改變，從而改變光路進而影響成像；另外，由于電磁電機的轉(zhuǎn)速較快，因此，就需要通過齒輪等減速機構(gòu)對反射鏡進行驅(qū)動，從而會引起由于使用齒輪變速而產(chǎn)生震動、沖擊與噪聲、低效率、難控制等一系列的問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種掃描反射鏡成像系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有掃描反射鏡成像系統(tǒng)存在電磁干擾、無法自鎖、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種掃描反射鏡成像系統(tǒng)，包括攝像機、電機和由電機驅(qū)動的掃描反射鏡，入射光線經(jīng)掃描反射鏡反射后平行入射至攝像機的鏡頭上，所述電機為超聲電機，所述掃描反射鏡包括相對設(shè)置的初級反射鏡和次級反射鏡，電機的輸出軸與初級反射鏡傳動連接，且電機驅(qū)動初級反射鏡轉(zhuǎn)動，次級反射鏡固定在攝像機上，且與攝像機鏡頭具有夾角。所述初級反射鏡同軸連接有一個用于測量初級反射鏡轉(zhuǎn)動角度的測角器。該系統(tǒng)固定設(shè)置于一個安裝平臺上。本實用新型的掃描反射鏡成像系統(tǒng)采用兩級反射與攝像機相結(jié)合，并采用超聲電機驅(qū)動掃描反射鏡，充分發(fā)揮該電機可以直接驅(qū)動，斷電自鎖，定位準(zhǔn)確的特點，開環(huán)定位精度高。與具有同等驅(qū)動能力的直流力矩電機相比，其重量只有直流力矩電機的1/2，同時體積減小1/3，和伺服電機相比較無需減速裝置可以直接驅(qū)動。由于超聲電機屬于壓電驅(qū)動電機，不需要電磁線圈，不會對光學(xué)傳感器帶來電磁干擾。超聲電機斷電自鎖，可在非工作狀態(tài)時保護掃描反射鏡，保證非工作狀態(tài)下反射鏡構(gòu)成的光路不會發(fā)生改變。
圖1是本實用新型實施例的主視圖；圖2是本實用新型實施例的側(cè)視圖；圖3是本實用新型實施例的俯視圖；圖4是本實用新型超聲電機連續(xù)驅(qū)動與脈沖驅(qū)動結(jié)合示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體的實施例對本實用新型做進一步介紹。一種掃描反射鏡成像系統(tǒng)的實施例如圖1 圖3所示，由圖可知，該系統(tǒng)的攝像機 3、電機2和由電機驅(qū)動的掃描反射鏡，入射光線經(jīng)掃描反射鏡反射后平行入射至攝像機3 的鏡頭上，電機2為超聲電機，掃描反射鏡包括相對設(shè)置的初級反射鏡1和次級反射鏡4， 電機2的輸出軸與初級反射鏡1傳動連接，且電機驅(qū)動初級反射鏡轉(zhuǎn)動，次級反射鏡4固定在攝像機3上，且與攝像機鏡頭具有夾角。為了便于精確測定初級反射鏡的轉(zhuǎn)動角度，在初級反射鏡上同軸連接一個測角器 5。另外，為了便于固定，將該系統(tǒng)整體固定設(shè)置于一個安裝平臺6上，如圖3所示，攝像機平置于安裝平臺上方，次級反射鏡4成一定角度固定在攝像機3的一端，初級反射鏡1 及與其同軸連接的超聲電機2和測角器5位于次級反射鏡4的正下方，并與安裝平臺6固定連接。本實用新型采用超聲電機作為驅(qū)動電機，超聲電機與傳統(tǒng)電磁電機相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、小型輕量、響應(yīng)速度快，噪聲低、低速大轉(zhuǎn)矩、控制特點好、斷電自鎖、不受磁場干擾，運動準(zhǔn)確等優(yōu)點；另外，還具有耐低溫、真空等適應(yīng)太空環(huán)境的特點。首先由于質(zhì)量輕， 低速且大轉(zhuǎn)矩從而不需要附加齒輪等變速結(jié)構(gòu)，可以直接驅(qū)動反射鏡，避免了使用齒輪變速而產(chǎn)生的震動、沖擊與噪聲、低效率、難控制等一系列問題；其次它突破了傳統(tǒng)電機的概念，沒有電磁繞組和磁路，不用電磁相互作用來轉(zhuǎn)換能力，而是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)、超聲振動和摩擦耦合來轉(zhuǎn)換能量。從而實現(xiàn)了安靜、污染??；定位精度高；不受電磁干擾等優(yōu)點。本實用新型由超聲電機驅(qū)動的掃描反射鏡成像系統(tǒng)包括兩方面功能當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)成像時，外界擾動帶來被拍照景物與像面之間的相對運動，因此通過轉(zhuǎn)動反射鏡改變光線的入射角，從而保持反射光線的方向不變，達到補償像移的目的；由于成像芯片無法滿足系統(tǒng)覆蓋率的要求，可根據(jù)成像場景的需要改變反射鏡位置，進而完成不同成像場景的切換， 達到掃擺拼接成像的效果。在像移補償時，超聲電機工作在連續(xù)運行狀態(tài)，此時超聲電機須根據(jù)外界干擾引起的像移具體原因進行補償，比如說前向移動須考慮移動的速度與距離、掃描角，旋轉(zhuǎn)運動時須考慮轉(zhuǎn)動的角速度與掃描角，但是基本原理都是控制掃描反射鏡產(chǎn)生一個附加旋轉(zhuǎn)運動，使其出射光線保持不變。在掃擺拼接成像時，根據(jù)場景切換信息的要求，超聲電機帶動掃描反射鏡轉(zhuǎn)動一定的角度，然后進行拍攝成像(工作模式為擺動，到位停止，拍攝成像，擺動，到位停止，拍攝成像，周而復(fù)始)。調(diào)整角度時采用連續(xù)驅(qū)動粗調(diào)與脈沖驅(qū)動精調(diào)結(jié)合的方式，即先采用連續(xù)方波驅(qū)動超聲電機運行至所需角度范圍附近，然后采用脈沖驅(qū)動超聲電機步進運行， 精確調(diào)整反射鏡，精度可達到0.001度，其定位精度不受限于位置傳感器，可以做到開環(huán)精調(diào)。如圖4所示為超聲電機連續(xù)驅(qū)動與脈沖驅(qū)動結(jié)合示意圖，連續(xù)超聲頻率信號驅(qū)動是超聲電機正常的工作方式，此時超聲電機處在連續(xù)工作狀態(tài)。脈沖驅(qū)動是超聲電機的一種特殊驅(qū)動方式，此時超聲電機還未達到正常啟動狀態(tài)就已經(jīng)停止，因此可得到瞬間啟停的效果，定位精度極高(0. 001度)，響應(yīng)速度快，(小于1毫秒)且不需要傳感器閉環(huán)，只需要在軟件里改變驅(qū)動程序即可以得到不同的驅(qū)動角度量值(可組合)，不需要在硬件上有任何變動。由于驅(qū)動掃描鏡的超聲電機是依靠壓電元器件作動，因此不會帶來電磁干擾；斷電自鎖功能可以使掃描反射鏡成像系統(tǒng)在非工作狀態(tài)下保護反射鏡，不會在斷電的情況下改變光路進而影響成像。本實用新型采用超聲電機驅(qū)動掃描反射鏡，充分發(fā)揮該電機可以直接驅(qū)動，斷電自鎖，定位準(zhǔn)確的特點，開環(huán)定位精度高。和具有同等驅(qū)動能力的直流力矩電機相比，其重量只有直流力矩電機的1/2，同時體積減小1/3，和伺服電機相比較無需減速裝置可以直接驅(qū)動。由于超聲電機屬于壓電驅(qū)動電機，不需要電磁線圈，不會對光學(xué)傳感器帶來電磁干擾。超聲電機斷電自鎖，可在非工作狀態(tài)時保護掃描反射鏡，保證非工作狀態(tài)下反射鏡構(gòu)成的光路不會發(fā)生改變。
權(quán)利要求1.一種掃描反射鏡成像系統(tǒng)，包括攝像機、電機和由電機驅(qū)動的掃描反射鏡，入射光線經(jīng)掃描反射鏡反射后平行入射至攝像機的鏡頭上，其特征在于所述電機為超聲電機，所述掃描反射鏡包括相對設(shè)置的初級反射鏡和次級反射鏡，電機的輸出軸與初級反射鏡傳動連接，且電機驅(qū)動初級反射鏡轉(zhuǎn)動，次級反射鏡固定在攝像機上，且與攝像機鏡頭具有夾角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描反射鏡成像系統(tǒng)，其特征在于所述初級反射鏡同軸連接有一個用于測量初級反射鏡轉(zhuǎn)動角度的測角器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的掃描反射鏡成像系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)固定設(shè)置于一個安裝平臺上。
專利摘要本實用新型涉及一種掃描反射鏡成像系統(tǒng)，包括攝像機、電機和由電機驅(qū)動的掃描反射鏡，入射光線經(jīng)掃描反射鏡反射后平行入射至攝像機的鏡頭上，所述電機為超聲電機，所述掃描反射鏡包括相對設(shè)置的初級反射鏡和次級反射鏡，電機的輸出軸與初級反射鏡傳動連接，且電機驅(qū)動初級反射鏡轉(zhuǎn)動，次級反射鏡固定在攝像機上，且與攝像機鏡頭具有夾角。本實用新型的掃描反射鏡成像系統(tǒng)采用兩級反射與攝像機相結(jié)合，并采用超聲電機驅(qū)動掃描反射鏡，充分發(fā)揮該電機可以直接驅(qū)動，斷電自鎖，定位準(zhǔn)確的特點，開環(huán)定位精度高。
文檔編號G02B26/10GK202305998SQ20112032405
公開日2012年7月4日 申請日期2011年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月31日
發(fā)明者蘆丹, 黃華 申請人:凱邁(洛陽)測控有限公司