[发明专利]同步带驱动旋转棱镜装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学传递系统，具体涉及一种同步带驱动旋转棱镜装置。

背景技术

旋转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。

常见的旋转驱动方式有：

（1）齿轮传动

在先技术（祖继锋等专利，申请号03129234.8，申请日2003年6月13日“卫星轨迹光学模拟装置”）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“精密旋转双棱镜光束扫描器及其控制方法”）提到了齿轮传动的方案，但只是着重介绍了旋转的控制方法，对于传动的结构并没有进行细致的设计。

（2）电机直接驱动

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”）中采用力矩电机直接耦合转动轴而实现光学元件的偏摆，从而实现角度调节。但是对于全圆周旋转棱镜来说，采用力矩电机直接驱动双棱镜旋转，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。同时，该机械系统没有给出偏摆双棱镜的转动角度的反馈信息，难以实时修正双棱镜的转角误差。

在先技术（Anhu Li, etc., “Laser Coarse-fine Coupling Scanning Method by Steering Double Prisms”, Applied Optics, 2012, 51(3):356-364）提出采用两个力矩电机分别耦合到双棱镜镜筒上，直接驱动双棱镜旋转，实现折射光束的粗扫描；在粗扫描的基础上，设计了嵌套了牵连式偏摆机构，实现了双棱镜正交偏摆运动，可以实现精扫描。采用力矩电机耦合棱镜实现全圆周旋转和采用牵连式机构实现棱镜偏摆，在设计棱镜旋转和偏摆嵌套的机构时，应该尽可能的减少两级运动的误差传递，而该系统在旋转运动的基础上，采用三个模块的牵连式偏摆方法，将会产生更多的机械误差累积，从而影响到棱镜扫描的精度。

（3）蜗轮蜗杆传动

    在先技术（李安虎等专利，“实现粗精两级扫描的棱镜机械装置”）中旋转电机通过蜗轮蜗杆运动机构驱动棱镜及内外镜框总成实现全圆周旋转，具有大传动比、结构简单等优点，但是存在啮合间隙，难以消除回程误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种驱动大口径棱镜旋转的同步带驱动旋转棱镜装置，采用同步带直接驱动的方式，传动比准确，无滑差，并结合旋转编码器实现反馈调节，可完成棱镜旋转角度的精密控制，而且同步带传动平稳，能吸震，噪音小，布置灵活，结构紧凑，以克服在先技术的不足之处。

本发明提出的同步带驱动旋转棱镜装置，包括镜框及扫描镜总成、同步带机构、旋转编码器总成和机座组件，其中：

所述机座组件包括机座1和两个机座镶块2，机座1和两个机座镶块2通过内六角螺钉固定，所述机座组件通过交叉滚子轴承挡圈3和交叉滚子轴承4固定于镜框7外；