一种光束方向偏转调节电动楔镜的制作方法

1.本实用新型涉及光学仪器仪表技术领域，更具体地说，涉及一种光束方向偏转调节电动楔镜。


背景技术：

2.在光学仪器仪表中，通常需要光路沿特定的方向传输，光束方向偏差要求足够小。目前，对光束方向的调节广泛采用光学调节架来完成，将光束方向调节至最佳状态后锁紧，锁紧时受到应力容易导致光束方向再次出现误差，需要技术人员对锁紧过程中的应力进行经验预判。还有通过胶粘剂来固定并实现光路调节的方法，随着胶黏剂的蠕变和应力改变，长期使用仍会出现光路偏差，需要清理掉胶粘剂后重新调整。现有在光学系统中增加双楔镜实现光束方向扫描运动的，但其传动结构尺寸庞大，不适合集成到光学仪器中，使用场景受限。
3.因此，如何解决现有技术中光束方向调节易出现二次偏差，且双楔镜结构不便于集成使用的问题，成为本领域技术人员所要解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种光束方向偏转调节电动楔镜及光束调节方法，解决现有技术中现有技术中光束方向调节易出现二次偏差，且双楔镜结构不便于集成使用的问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
6.本实用新型提供了一种光束方向偏转调节电动楔镜，包括并排设置的第一楔镜组件和第二楔镜组件，二者均包括调节楔镜、且二者中的至少一者还包括蜗轮蜗杆机构、与所述蜗轮蜗杆机构相连接的电机，所述蜗轮蜗杆机构的蜗轮中心设有通孔，所述调节楔镜与对应的所述蜗轮固定连接、且设置在所述通孔处，所述电机的输出端与所述蜗轮蜗杆机构的蜗杆相连接，所述电机带动所述蜗杆转动、以使所述蜗轮带动调节楔镜转动。
7.优选地，还包括与所述电机相连接的电机驱动器以及控制器，所述电机驱动器与所述控制器可通信地相连接，所述控制器向所述电机驱动器发送控制信号、以使所述电机驱动器驱动所述电机工作。
8.优选地，还包括与所述控制器可通信地相连接的光束感应装置，所述光束感应装置用于设置在光束接收装置上、感应由光束发生装置发射并经由各个所述调节楔镜折射后的光束，当所述光束感应装置未感应到所述光束时，所述控制器控制所述电机工作。
9.优选地，所述蜗杆远离所述电机的一端设有支撑座，所述蜗杆与所述支撑座可转动地相连接。
10.优选地，还包括用于支撑所述蜗轮的支撑结构，所述蜗轮与所述支撑结构可转动地相连接。
11.本实用新型提供的技术方案中，光束方向偏转调节电动楔镜包括并排设置的第一楔镜组件和第二楔镜组件，二者均包括调节楔镜，且二者中的至少一者还包括蜗轮蜗杆机构和电机，电机与蜗轮蜗杆机构相连接，蜗轮蜗杆机构的蜗轮中心处设有通孔，调节楔镜设置在蜗轮的通孔处，且调节楔镜与对应的蜗轮固定连接、能够随蜗轮一起转动。电机的输出端与蜗轮蜗杆机构的蜗杆相连接，电机带动蜗杆转动，蜗杆与蜗轮配合、进而使蜗轮带动调节楔镜转动。光束依次经两个调节楔镜折射，便可以使光束方向发生偏折，也就实现了光束方向偏转调节。如此设置，调节楔镜的转动和静止均通过电机来实现，提高了调节效率，不存在应力、蠕变等导致光束方向出现偏差的因素，且蜗轮蜗杆的轴线交错设置，有效地减小了传动结构的体积，适合集成到小型化的系统中。
附图说明
12.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
13.图1是本实用新型实施例中第一楔镜组件或第二楔镜组件的结构示意图；
14.图2是本实用新型实施例中蜗轮、调节楔镜以及固定环的剖视图；
15.图3是本实用新型实施例中光束方向偏转调节电动楔镜对光束发生装置和光束接收装置之间的光束进行方向偏转调节的结构示意图；
16.图4是本实用新型实施例中光束经过一个调节楔镜后的光路偏转示意图；
17.图5是本实用新型实施例中光束经过两个并排设置的调节楔镜后的光路偏转示意图。
18.图中：
19.1-第一楔镜组件，2-第二楔镜组件，3-光束发生装置，4-光束接收装置，5-调节楔镜，6-电机，7-电机驱动器，8-蜗轮，9-蜗杆，10-支撑座，11-固定环，12-通孔。
具体实施方式
20.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
21.本具体实施方式的目的在于提供一种光束方向偏转调节电动楔镜，解决现有技术中现有技术中光束方向调节易出现二次偏差，且双楔镜结构不便于集成使用的问题。
22.以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的实用新型内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的实用新型的解决方案所必需的。
23.请参阅图1-图3，在本实施例中，光束方向偏转调节电动楔镜包括并排设置的第一楔镜组件1和第二楔镜组件2，二者均包括调节楔镜5，且二者中的至少一者还包括蜗轮蜗杆机构和电机6，电机6与蜗轮蜗杆机构相连接，蜗轮蜗杆机构的蜗轮8中心处设有通孔12，调
节楔镜5设置在蜗轮8的通孔12处，且调节楔镜5与对应的蜗轮8固定连接、能够随蜗轮8一起转动。电机6的输出端与蜗轮蜗杆机构的蜗杆9相连接，电机6带动蜗杆9转动，蜗杆9与蜗轮8配合、进而使蜗轮8带动调节楔镜5转动。
24.光束射向蜗轮8的通孔12处，依次经两个调节楔镜5折射，便可以使光束方向在一定范围内任意调节。如此设置，调节楔镜5的转动和静止均通过电机6来实现，不存在应力、蠕变等导致光束方向出现偏差的因素，且蜗轮8和蜗杆9的轴线交错设置，有效地减小了传动结构的体积，适合集成到小型化的系统中。
25.通过两个并排设置的调节楔镜5可以对光束方向进行调节，该调节过程所依据的原理如下：
26.调节楔镜5是一种使光束传播方向发生偏转的器件，假定调节楔镜5的楔角为α，根据光的折射原理，一束准直光经过调节楔镜5后，光束传播方向偏转角度β＝(n-1)α，其中n为楔镜的介质折射率，假如调节楔镜5绕光束轴线转动360
°
，则在调节楔镜5后方垂直于光轴的平面上得到一个圆形的轨迹(线)，如图4所示。
27.如果在第一片调节楔镜5后面再放置一片同样的调节楔镜5，两片调节楔镜5各自独立绕光轴转动，则在两片调节楔镜5后方垂直于光轴的平面上就能扫描出一个圆盘(面)，圆盘边缘光束的偏转角近似为2β＝2(n-1)α，如图5所示。
28.基于以上原理，在光束方向初始角度偏差小于2β的情况下，就可以在光路中插入一对楔镜，通过对楔镜旋转调节，使光束精确偏转至特定方向。
29.在具体的实施例中，第一楔镜组件1和第二楔镜组件2的结构相同，均包括调节楔镜5、蜗轮蜗杆机构和电机6，两个电机6分别带动对应的调节楔镜5转动，实现光束方向的精准调节。当然，在另外一些实施例中，还可以第一楔镜组件1和第二楔镜组件2中的一者包括调节楔镜5、蜗轮蜗杆机构和电机6，另一者只包括调节楔镜5和支撑调节楔镜5的支架，并通过人工手动转动并固定该调节楔镜5，手动调节过程中由于应力等原因导致的调节误差通过电机6带动另一个调节楔镜5转动来补偿。
30.在本实施例的优选方案中，光束方向偏转调节电动楔镜还包括与电机6相连接的电机驱动器7以及控制器，电机驱动器7与控制器可通信地相连接，控制器向电机驱动器7发送控制信号、电机驱动器7接收控制信号并驱动电机6工作，通过控制器控制电机6工作或静止，使得调节楔镜5转动或静止在某一位置。需要说明的是，电机6可以但不限于为步进电机6或伺服电机6。
31.进一步地，光束方向偏转调节电动楔镜还包括与控制器可通信地相连接的光束感应装置，光束感应装置设置在光束接收装置4上，用来感应由光束发生装置3发射并依次经由两个调节楔镜5折射后的光束。控制器判断光束感应装置是否感应到光束发生装置3发射的光束，若未感应到，则控制器控制电机6工作，两个电机6分别通过对应的蜗轮蜗杆机构带动调节楔镜5转动，以对光束方向进行偏转调节。需要说明的是，光束感应装置可以但不限于为光传感器，光束感应装置可以为光束接收装置4的外设部件，也可以为光束接收装置4本身的内部结构。
32.在本实施例中，蜗杆9远离电机6的一端设有支撑座10，蜗杆9与支撑座10可转动地相连接。支撑座10对蜗杆9起到支撑作用，使得蜗杆9在旋转时保持轴心稳定。在具体的实施例中，蜗杆9的端部与支撑座10之间通过轴承相连接，以减小蜗杆9转动时与支撑座10之间
的摩擦力。
33.在本实施例的优选方案中，光束方向偏转调节电动楔镜还包括用于支撑蜗轮8的支撑结构，蜗轮8与支撑结构可转动地相连接。在具体的实施例中，支撑结构为固定环11，且第一楔镜组件1和第二楔镜组件2均包括固定环11，固定环11的中心孔与相对应的蜗轮8的通孔12同轴设置，蜗轮8的一侧设有环状槽，固定环11设置在环状槽内，固定环11固定设置，蜗轮8能够相对于固定环11转动，转动轴为自身的中心轴。固定环11的外壁与环状槽的内壁之间还可以设置轴承，以减小二者之间的摩擦力。固定环11可以但不限于与光束方向偏转调节电动楔镜的外部基座固定连接、只要能够实现固定环11固定设置、且支撑蜗轮8的转动即可。
34.通过上述实施例中的光束方向偏转调节电动楔镜对光束方向进行偏转调节，使得光束发生装置3发射的光束能够被光束接收装置4接收。光束方向偏转调节电动楔镜设置在光束发生装置3和光束接收装置4之间，光束调节方法具体包括以下步骤：
35.s01：光束感应装置感应由光束发生装置3发射并经由第一楔镜组件1和第二楔镜组件2的调节楔镜5折射后的光束，光束感应装置设置在光束接收装置4上，控制器判断光束感应装置是否感应到光束；
36.s02：若否，则说明光束发生装置3与光束接收装置4不在同一光轴上，需要进行光束方向偏转调节，此时控制器控制第一楔镜组件1的调节楔镜5静止，并向第二楔镜组件2的电机驱动器7发送控制信号，电机驱动器7根据控制信号驱动电机6工作，经蜗轮蜗杆机构传动使调节楔镜5转动0～360
°
；
37.s03：转动过程中若光束感应装置感应到光束，则控制器控制第二楔镜组件2的电机6静止，此时光束接收装置4能够接收到光束发生装置3发射的光束，完成光束方向偏转调节过程；若转动过程中光束感应装置未感应到光束，则进行步骤s04；
38.s04：控制器向第一楔镜组件1的电机驱动器7发出控制信号，电机驱动器7根据控制信号驱动电机6工作，经蜗轮蜗杆机构传动使调节楔镜5转动设定角度后静止，然后控制第二楔镜组件2的调节楔镜5转动0～360
°
；重复步骤s03直至完成光束方向调节过程。需要说明的是，第一楔镜组件1的调节楔镜5转动的设定角度为1～3
°
。
39.如此设置，光束方向偏转调节过程均由控制器控制，操作更加方便，提高了调节的效率，电机驱动器7和电机6配合对调节楔镜5进行转动调节和固定，使得光束方向调节更加精准，且能够实现光束方向的实时感应和调节；不再过度依赖技术人员的经验，且不会因应力、蠕变等因素使光束方向再次出现偏差；蜗轮8和蜗杆9的轴线交错设置，有效地减小了传动结构的体积，适合集成到小型化的系统中。该有益效果的推导过程与光束方向偏转调节电动楔镜所带来的有益效果的推导过程大体类似，故本文不再赘述。
40.可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。本实用新型提供的多个方案包含本身的基本方案，相互独立，并不互相制约，但是其也可以在不冲突的情况下相互结合，达到多个效果共同实现。
41.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权
利要求的保护范围为准。