[发明专利]一种用于扩大视场的轻量化扫镜系统

说明书

本发明属于光机结构设计领域，提供了一种用于扩大视场的轻量化扫镜系统，旨在解决现有扫镜系统无法保证楔形镜面形精度、尺寸和重量较大、不能扩展视场的技术问题。本发明通过控制两个结构相同、对称设置的光楔镜组以相同速度向相反方向转动，实现了扫镜系统视场的扩展；采用蜗轮蜗杆带动光楔镜组旋转运动，蜗轮蜗杆具有较大的传动比，可以使扫镜系统结构紧凑，减小整体结构尺寸；由于蜗轮蜗杆传动平稳且具有自锁性，保证了光楔镜组在旋转过程中图像的稳定性。

技术领域

本发明属于光机结构设计领域，具体涉及一种轻量化扫镜系统，用于红外光学系统中扩大视场扫描图像。

背景技术

扫镜是由两组相同双光楔镜组合在一起相对转动，可以产生不同的偏向角，从而被广泛应用于补偿或测量光学仪器中光线的小角度偏折以及物面扫面等。被广泛应用于激光测距仪、空间扫描机构和激光加工设备中扫镜系统对体积和重量提出轻量化要求。

由于光楔镜实现其功能主要依靠楔形镜的面形和楔角，除了加工过程中楔形镜的角度和面形应满足使用要求外，楔形镜的固定和驱动方式以及扫镜系统的整体结构设计也会对楔形镜的面形和楔角造成影响，然而现有扫镜系统由于其结构特点在固定和驱动楔形镜时，无法保证楔形镜的面形精度，致使光楔镜在旋转过程中图像不稳定。另外，现有扫镜系统尺寸和重量较大，且不能实现视场扩展，无法满足红外光学系统对扫镜系统精度、轻量化以及视场的要求。

发明内容

为了解决现有扫镜系统无法保证楔形镜面形精度、尺寸和重量较大、不能扩展视场的技术问题，本发明提供了一种用于扩大视场的轻量化扫镜系统。

本发明的技术方案是：

一种用于扩大视场的轻量化扫镜系统，其特殊之处在于：包括扫镜镜头、光楔组整体镜筒一、光楔组整体镜筒二、扫镜驱动系统和控制系统；

所述光楔组整体镜筒一、扫镜镜头、光楔组整体镜筒二沿轴向依次设置；

所述扫镜镜头包括扫镜镜筒、沿扫镜镜筒轴向依次设置在扫镜镜筒内的两组光楔镜组，以及分别设置在扫镜镜筒与两组光楔镜组之间的两个角接触球轴承一；所述两组光楔镜组结构相同，二者关于扫镜镜筒径向方向对称安装，其轴线与扫镜镜筒的轴线重合，且均可绕其轴线旋转；单个光楔镜组包括依次装入扫镜镜框的楔形镜一、隔圈、楔形镜二和端盖；

所述扫镜驱动系统有两个，分别设置在所述光楔组整体镜筒一和光楔组整体镜筒二内，分别用于驱动所述两组光楔镜组转动；单个扫镜驱动系统包括蜗轮蜗杆传动组件、扫镜电机、电机支撑架、两组轴承组件、两个蜗杆支撑架；扫镜电机用于驱动蜗轮蜗杆传动组件转动；蜗轮蜗杆传动组件用于带动所述光楔镜组转动；电机支撑架用于支撑扫镜电机；两组轴承组件分别固定安装在两个蜗杆支撑架上，用于支撑蜗轮蜗杆传动组件的蜗杆轴；两个扫镜驱动系统分别通过各自的电机支撑架和蜗杆支撑架固定安装在所述光楔组整体镜筒一和光楔组整体镜筒二内；

所述控制系统用于控制所述扫镜电机运转。

进一步地，所述楔形镜一和楔形镜二为材料不同、楔角不同的两个平面镜。

进一步地，所述端盖的压入面加工角度、楔形镜限位凸台与楔形镜一接触面的加工角度分别与所述楔形镜二和楔形镜一被压端面的角度相同。

进一步地，轻量化扫镜系统还包括安装在所述扫镜镜筒上，用于检测所述光楔镜组转动角度的位置传感器。

进一步地，所述光楔组整体镜筒一、扫镜镜筒、扫镜镜框、光楔组整体镜筒二、隔圈、端盖、电机支撑架和蜗杆支撑架均选用比刚度和比强度较高的轻量化材料镁合金MB15。

进一步地，所述扫镜镜筒的内侧壁上设置有轴承外圈限位凸台一，扫镜镜筒的两端安装有轴承一外端挡圈；所述两个角接触球轴承一的外圈通过所述轴承外圈限位凸台一和轴承一外端挡圈进行轴向限位；