[发明专利]二维控制反射镜及其控制方法与包含其的激光扫描器

权利要求书

1.一种基于直接光学反馈的二维控制反射镜，其特征在于：包括平行光束发射器、半反半透镜、反射镜、位置敏感探测器、闭环控制电路和用于支撑反射镜的三个压电驱动结构，所述三个压电驱动结构对反射镜的支撑点呈正三角形排列；所述反射镜包括用于反射平行光束发射器所发出光束的反射点，反射点位于所述正三角形的中心，所述平行光束发射器发出的光束由半反半透镜反射至反射镜背面的反射点上，所述光束经反射镜反射后再入射到半反半透镜上，所述入射到半反半透镜上的部分光束透过半反半透镜而直接投射到位置敏感探测器上；所述闭环控制电路采集位置敏感探测器接收到光束的位置信号并根据该位置信号计算得到反射镜的二维角度实际偏转量，根据二维角度实际偏转量和二维角度理想偏转量的偏差值输出控制信号，分别控制三个压电驱动结构的纵向形变，使反射镜在二维方向上偏转到二维角度理想偏转量，进而控制反射镜的偏转角度；

所述闭环控制电路还用于通过控制三个压电驱动结构的形变来使反射点位置在纵向方向上的位移为零。

2.根据权利要求1所述的一种基于直接光学反馈的二维控制反射镜，其特征在于：所述压电驱动结构包括二维柔性铰链、压电陶瓷和椭圆形位移放大部件，所述二维柔性铰链和椭圆形位移放大部件一体相连，所述压电陶瓷嵌入在椭圆形位移放大部件中，所述二维柔性铰链为反射镜提供支撑点。

3.根据权利要求1所述的一种基于直接光学反馈的二维控制反射镜，其特征在于：还包括上底座和与之连接的下底座，所述平行光束发射器、半反半透镜和位置敏感探测器均设置在下底座上，所述压电驱动结构设置在上底座的底部，所述上底座对应于反射点的位置设置有光通路结构，供平行光束发射器发出的光束通过。

4.根据权利要求3所述的一种基于直接光学反馈的二维控制反射镜，其特征在于：所述光通路结构为设置在上底座中心位置的通孔或透光板。

5.根据权利要求3所述的一种基于直接光学反馈的二维控制反射镜，其特征在于：所述上底座和下底座均为薄壁桶状结构。

6.根据权利要求5所述的一种基于直接光学反馈的二维控制反射镜，其特征在于：所述反射镜呈圆形，其半径与所述上底座的顶部开口的半径一致。

7.根据权利要求6所述的一种基于直接光学反馈的二维控制反射镜，其特征在于：所述反射镜位于上底座顶部开口的上方。

8.根据权利要求1所述的一种基于直接光学反馈的二维控制反射镜，其特征在于：所述平行光束发射器为激光发射器。

9.一种基于直接光学反馈的二维控制反射镜的控制方法，其特征在于：其应用于如权利要求1至8任一项所述的一种基于直接光学反馈的二维控制反射镜，并具体包括以下步骤：

S1，采集位置敏感探测器接收到的光束投射位置信号；

S2，根据S1采集到的位置信号计算得到反射镜的二维角度实际偏转量；

S3，计算反射镜的二维角度理想偏转量与二维角度实际偏转量的偏差值；

S4，根据S3所得的偏差值，输出实时控制信号分别控制三个压电驱动结构的纵向形变，使反射镜在二维方向上偏转到二维角度理想偏转量，进而控制反射镜的偏转角度；

所述步骤S4具体为：

S4，根据S3所述的偏差值和第一约束条件，输出实时控制信号分别控制三个压电驱动结构的纵向形变，使反射镜在二维方向上偏转到二维角度理想偏转量；

所述第一约束条件为：反射点位置在纵向方向上的位移为零。

10.一种基于直接光学反馈的二维控制激光扫描器，其特征在于：包括权利要求1至8任一所述的二维控制反射镜。