[发明专利]一种光束扫描系统

说明书

本发明公开了一种光束扫描系统，该光束扫描系统包括沿光路依次设置的光源、准直系统、旋转棱镜系统，旋转棱镜系统包括第一楔形棱镜和第二楔形棱镜，光源发出光束经过准直系统准直，然后经过第一楔形棱镜和第二楔形棱镜发生偏转，光束扫描系统还包括棱镜控制系统，棱镜控制系统控制第一楔形棱镜和第二楔形棱镜绕第一光轴转动；当第一楔形棱镜和第二楔形棱镜的旋转角度相差180度时，从第二楔形棱镜出射的光束与第一光轴平行且第二光轴到第一光轴的距离大于等于光束的半径。本发明光束扫描系统可以对视场进行扩展，实现大范围的扫描，同时避免在扫描范围内出现扫描盲区。

技术领域

本发明涉及光束扫描技术领域，特别涉及一种光束扫描系统。

背景技术

光束扫描系统主要分为反射式和折射式，反射式系统结构复杂，体积大， 扫描精度有限。近几年来，针对旋转双棱镜折射式扫描结构的研究越来越多。

然而反射式扫描结构系统复杂，光束扫描精度有限，装调精度高，系统结 构大；透射式扫描结构能实现快速的高精度光束扫描，但单棱镜只能控制简单 的光束偏转，旋转双棱镜结构系统扫描视场较小，且可能存在扫描盲区的问题， 旋转三棱镜或多棱镜的系统解决了扫描盲区的问题，但算法复杂，且旋转组件 太多，电机组合和控制系统难度增加，会影响扫描精度。

发明内容

本发明要解决的技术问题的是提供一种可以扩大扫描范围，且在扫描范围 内杜绝扫描盲区的光束扫描系统。

为了解决上述问题，本发明提供了一种光束扫描系统，其包括沿光路依次 设置的光源、准直系统、旋转棱镜系统，所述旋转棱镜系统包括第一楔形棱镜 和第二楔形棱镜，所述光源发出光束经过所述准直系统准直，然后经过所述第 一楔形棱镜和第二楔形棱镜发生偏转，所述光束扫描系统还包括棱镜控制系统， 所述棱镜控制系统控制所述第一楔形棱镜和第二楔形棱镜绕第一光轴转动；

当所述第一楔形棱镜和第二楔形棱镜的旋转角度相差180度时，从所述第 二楔形棱镜出射的光束与第一光轴平行且第二光轴到第一光轴的距离大于等于 光束的半径；其中，第一光轴为从所述准直系统后出射的光束的光轴，第二光 轴为从所述第二楔形棱镜出射的光束的光轴。

作为本发明的进一步改进，所述光束扫描系统还包括视场扩展系统，所述 视场扩展系统包括正透镜和负透镜，所述正透镜和负透镜的像方焦平面重合， 从所述第二楔形棱镜出射的光束经过所述正透镜后汇聚至所述正透镜和负透镜 的像方焦平面上，然后经所述负透镜折射后平行出射。

作为本发明的进一步改进，所述正透镜上的光束入射角为θ_s，所述正透镜 和负透镜的焦距分别为f₁和f₂，所述负透镜上的光束出射角θ_out满足公式：

作为本发明的进一步改进，所述光束扫描系统还包括分光系统和探测器， 从所述准直系统出射的光束经过所述分光系统后部分入射至所述第一楔形棱 镜，部分入射至所述探测器。

作为本发明的进一步改进，所述光束扫描系统还包括聚焦透镜，所述聚焦 透镜设于所述准直系统与探测器之间，用于将光束聚焦至所述探测器。

作为本发明的进一步改进，所述分光系统包括分光棱镜。

作为本发明的进一步改进，所述棱镜控制系统包括第一控制模块和第二控 制模块，所述第一控制模块控制所述第一楔形棱镜转动，所述第二控制模块控 制所述第二楔形棱镜转动，进而控制光束经过所述第二楔形棱镜后的偏转角度， 实现不同的扫描轨迹。

作为本发明的进一步改进，所述第一控制模块控制所述第一楔形棱镜的转 动方向和转动速度，所述第二控制模块控制所述第二楔形棱镜的转动方向和转 动速度。