[发明专利]实现粗精两级扫描的转动棱镜装置

说明书

技术领域

 本发明涉及光学传递系统，具体涉及一种实现粗精两级扫描的转动棱镜装置。

背景技术

  折射式棱镜扫描机构在动态光学跟踪中具有广泛的用途，可以精确实现光路的对准、被测对象的跟踪、光束指向误差的补偿修正等。

（1）以下在先技术中给出了旋转棱镜扫描装置的应用及结构组成。

在先技术（Xiaodong Tao, etc., “Active optical system for variable view imaging of micro objects with emphasis on kinematic analysis”, Applied Optics, 2008, 47(22):4121-4132，等系列文章）使用旋转双棱镜实现微物体的变视场成像扫描；在先技术（Mario Tirabassi，etc., “Scanning LDV using wedge prisms”, Optics and Lasers in Engineering, 2009, 47: 454-460）将旋转双棱镜用于激光多普勒测量领域；其他还有将旋转双棱镜应用于螺旋微结构制造（C.T. Pan，“Dynamic characterization of silicon-based microstructure of high aspect ratio by dual-prism UV laser system”，Sensors and Actuators A ，2005, 122, 45-54）、卫星光通信终端运动轨迹模拟和地面检测(L.R. Liu, etc., Physical basis and corresponding instruments for PAT performance testing of inter-satellite laser communication terminals. Proceedings of SPIE-The International Society for Optical Engineering, 2006, 6304, 63040C1-63040C11, Free-Space Laser Communications VI.)、剪切干涉仪光束定向调整（G. Paez, etc., “Vectorial shearing interferometer,”Applied Optics, 2000, 39, 5172-5178）等场合。

在先技术（祖继锋等专利，申请号03129234.8，授权日2003年6月13日）提出采用电机组配合齿轮传动实现旋转双棱镜的不同运动组合，实现模拟卫星相对运动的要求。但是给出的电机组合驱动方案及控制系统较复杂，存在电机驱动精度相互影响及空间布置困难等问题。在先技术（云茂金等专利，申请号200310108487.7，申请日2003年11月7日）也给出了类似的方案。

在先技术（Miroslaw Ostaszewski, etc., Risley Prism Beam Pointer, Proc. of SPIE, 2006, Vol. 6304, 630406-1）采用力矩电机直接驱动双棱镜旋转，结构较为紧凑，无复杂的机械传动。但是对于全圆周旋转棱镜来说，采用力矩电机直接驱动棱镜旋转，存在力矩波动和齿槽效应问题，这将影响直接驱动的精度，而且用于大型棱镜系统的直接驱动电机，一般需要特殊定制，研制成本也比较高。

（2）以下在先技术中给出了偏摆棱镜扫描装置的结构组成。

在先技术（孙建锋等专利，申请号：200410024986.2，申请日2004年10月“星间激光通信终端高精度动静态测量装置”）中采用步进电机直接耦合转动轴而实现双棱镜的偏摆，从而实现角度调节。但是该机械系统没有给出偏摆双棱镜的转动角度的检测信息，难以实时修正双棱镜的转角误差。

在先技术（李安虎等专利，申请号：200510026553.5，申请日2005年6月“双光楔光束偏转机械装置”）中，提出了直线电机通过顶杆直接顶进棱镜框的偏摆方式，运动中属于变负载系统，不仅控制精度难以保证，而且难以克服回位弹簧和顶杆等在运动中产生的摩擦和异响。