[發(fā)明專利]一種傾斜反射鏡系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711077081.5
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107797271B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬曉燠;楊奇龍;饒長輝;鮮浩;魏凱
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種傾斜反射鏡系統(tǒng)，包括：主控制器，用于根據(jù)目標偏轉(zhuǎn)角度生成第一控制信號控制第一驅(qū)動裝置產(chǎn)生微位移以帶動反射鏡裝置以第一角度偏轉(zhuǎn)；第一測量裝置，用于根據(jù)第一驅(qū)動裝置產(chǎn)生的第一位移得到反射鏡裝置的第一偏轉(zhuǎn)角度；主控制器還用于，在檢測到第一偏轉(zhuǎn)角度與目標偏轉(zhuǎn)角度不匹配時，根據(jù)第一偏轉(zhuǎn)角度與目標偏轉(zhuǎn)角度的差值生成第二控制信號控制第二驅(qū)動裝置產(chǎn)生微位移以帶動反射鏡裝置以第二角度偏轉(zhuǎn)；反射鏡裝置，用于經(jīng)過第一角度偏轉(zhuǎn)和第二角度偏轉(zhuǎn)對入射光進行實時反射校正，以在周期迭代后使得入射光的偏轉(zhuǎn)角度達到目標偏轉(zhuǎn)角度，實現(xiàn)了高精度、高帶寬、大行程的角度傾斜校正，實用性較佳。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)儀器光路折轉(zhuǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種傾斜反射鏡系統(tǒng)。

背景技術(shù)

傾斜反射鏡(Fast Steering Mirror,FSM)，是一種通過自身鏡面的快速微小偏轉(zhuǎn)來改變光束傳輸方向的可控平面反射鏡。目前廣泛用于自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)、目標跟蹤、激光光束穩(wěn)定、激光雷達以及空間光通信等領(lǐng)域。傾斜反射鏡主要靠驅(qū)動器的伸縮來實現(xiàn)鏡面角度的快速偏轉(zhuǎn)，因此驅(qū)動器的類型會極大影響傾斜反射鏡的性能。目前用于快速調(diào)整傾斜反射鏡偏轉(zhuǎn)角度的驅(qū)動器主要以音圈電機(VCA)和壓電陶瓷(PZT)為主。

然而，不管是以音圈電機進行驅(qū)動，還是以壓電陶瓷進行驅(qū)動，其對應(yīng)傳統(tǒng)的傾斜反射鏡的工作原理是類似的。如圖1所示，圖1中1-6的標號分別對應(yīng)于控制器、高壓放大器、傾斜鏡底座、驅(qū)動器、柔性連接機構(gòu)和傾斜鏡鏡面，當需要傾斜鏡鏡面6在X、Y方向分別轉(zhuǎn)動(t_x,t_y)時，控制器1根據(jù)傾斜鏡的控制參數(shù)輸出的控制電壓(v_x,v_y)，(v_x,v_y)經(jīng)過兩臺高壓放大器2放大后成為(Vx,Vy)，將(Vx,Vy)分別加載到X軸和Y軸的驅(qū)動器4上，兩軸驅(qū)動器4在電壓的作用下伸長(dx,dy)，由于傾斜反射鏡的底座3是固定不動的，并且鏡面6與底座3是通過柔性連接機構(gòu)5連接的，因此，鏡面6會在驅(qū)動器4的作用下，在X方向和Y方向分別偏轉(zhuǎn)(dx/D,dy/D)的角度。其中，D為驅(qū)動器4和柔性連接機構(gòu)5之間的距離。當驅(qū)動器4為理想驅(qū)動器時，(dx/D,dy/D)＝(tx,ty)。但是，由于是開環(huán)控制，(dx,dy)的精度與驅(qū)動器4的線性度和總行程相關(guān)。通常行程越小精度越高。此外，在實時校正中衡量傾斜鏡的另一個重要指標是校正帶寬。大行程傾斜鏡由于驅(qū)動能力下降導(dǎo)致驅(qū)動延時增大，無法達到高帶寬要求。

可見，現(xiàn)有技術(shù)中單個傾斜反射鏡隨著行程增大，精度和帶寬降低。受限于驅(qū)動器本身的特征而無法實現(xiàn)高精度、高帶寬、大行程的角度偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致實用性較差，從而無法同時滿足用戶對伺服系統(tǒng)的精度、帶寬和行程等指標的需求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種傾斜反射鏡系統(tǒng)，通過兩個驅(qū)動裝置之間的協(xié)同工作實現(xiàn)了高精度、高帶寬、大行程的角度偏轉(zhuǎn)，實用性較佳。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種傾斜反射鏡系統(tǒng)，所述系統(tǒng)具體包括：主控制器、第一驅(qū)動裝置、第二驅(qū)動裝置、第一測量裝置和反射鏡裝置；

所述主控制器，用于根據(jù)目標偏轉(zhuǎn)角度，生成第一控制信號；根據(jù)所述第一控制信號控制所述第一驅(qū)動裝置產(chǎn)生微位移；所述第一驅(qū)動裝置產(chǎn)生微位移帶動所述反射鏡裝置以第一角度偏轉(zhuǎn)；

所述第一測量裝置，用于檢測所述第一驅(qū)動裝置產(chǎn)生的第一位移，根據(jù)所述第一位移得到所述反射鏡裝置的第一偏轉(zhuǎn)角度；

所述主控制器還用于，在檢測到所述第一偏轉(zhuǎn)角度與目標偏轉(zhuǎn)角度不匹配時，根據(jù)所述第一偏轉(zhuǎn)角度與所述目標偏轉(zhuǎn)角度的差值，生成第二控制信號；根據(jù)所述第二控制信號控制所述第二驅(qū)動裝置產(chǎn)生微位移；所述第二驅(qū)動裝置產(chǎn)生微位移帶動所述反射鏡裝置以第二角度偏轉(zhuǎn)；

所述反射鏡裝置，用于經(jīng)過第一角度偏轉(zhuǎn)和第二角度偏轉(zhuǎn)對入射光進行實時反射校正，以在周期迭代后使得所述入射光的偏轉(zhuǎn)角度達到所述目標偏轉(zhuǎn)角度。