[发明专利]一种基于介电弹性驱动的激光三维成像扫描方法

权利要求书

1.一种基于介电弹性驱动的激光三维成像扫描装置，其特征在于：将介电弹性体固定散布在透镜周围，通过分别给介电弹性体施加电压实现光束的偏转，实现激光三维成像扫描；

第一透镜(8)为基于介电弹性体驱动的偏转透镜，第一透镜(8)可在电压驱动下发生径向偏心移动；第一透镜(8)包括固定板(13)、介电弹性体(14)、介电弹性体驱动的移动透镜(15)、第一电极(16)、第一电源(17)、第二电极(18)、第二电源(19)、第三电极(20)、第三电源(21)、第四电极(22)、第四电源(23)、地电极(24)、电源地(25)；固定板(13)用于固定介电弹性体(14)，介电弹性体驱动的移动透镜(15)粘贴于介电弹性体(14)的正中央区域；在介电弹性体驱动的移动透镜(15)的外围区域上，均匀地分布着四个区域，在每个区域的介电弹性体(14)上表面均匀地涂有柔性电极；在右上区域的介电弹性体(14)上表面均匀地涂有第一电极(16)，第一电极(16)与第一电源(17)相连；同理，在左上区域的介电弹性体(14)上表面均匀地涂有第二电极(18)，第二电极(18)与第二电源(19)相连，在左下区域的介电弹性体(14)上表面均匀地涂有第三电极(20)，第三电极(20)与第三电源(21)相连，在右下区域的介电弹性体(14)上表面均匀地涂有第四电极(22)，第四电极(22)与第四电源(23)相连；在每个区域的介电弹性体(14)的下表面均匀涂有地电极(24)，地电极(24)与电源地(25)相连。

2.采用如权利要求1所述装置实现一种基于介电弹性驱动的激光三维成像扫描方法，其特征在于：第一透镜(8)为基于介电弹性体驱动的偏转透镜，该透镜可在电压驱动下发生径向偏心移动；当只在第一电极(16)上施加电压时，右上区域的介电弹性体(14)将在电压的驱动下，上下表面积累的正负电荷互相吸引产生应力，导致其厚度方向变薄面积扩展，导致介电弹性体驱动的移动透镜(15)向左下方向移动；同理，当只在第二电极(18)上施加电压时，左上区域的介电弹性体(14)将在电压的驱动下，上下表面积累的正负电荷互相吸引产生应力，导致其厚度方向变薄面积扩展，导致介电弹性体驱动的移动透镜(15)向右下方向移动；当只在第三电极(20)上施加电压时，左下区域的介电弹性体(14)将在电压的驱动下，上下表面积累的正负电荷互相吸引产生应力，导致其厚度方向变薄面积扩展，导致介电弹性体驱动的移动透镜(15)向右上方向移动；当只在第四电极(22)上施加电压时，右下区域的介电弹性体(14)将在电压的驱动下，上下表面积累的正负电荷互相吸引产生应力，导致其厚度方向变薄面积扩展，导致介电弹性体驱动的移动透镜(15)向左上方向移动；介电弹性体驱动的移动透镜(15)在其他方向的移动可以通过调节施加在四个电极上的电压组合得到，可实现光束的二维扫描；介电弹性体驱动的移动透镜(15)的移动位移大小可通过调节施加在四个电极的电压幅值；介电弹性体驱动的移动透镜(15)的移动速度可通过调节施加在四个电极的电压频率。

3.如权利要求2所述一种基于介电弹性驱动的激光三维成像扫描方法，其特征在于：包括脉冲激光器(1)、脉冲光束(2)、准直透镜(3)、平行光束(4)、分光片(5)、会聚透镜(6)、光电二极管(7)、第一透镜(8)、第二透镜(9)、发散透镜组(10)、光轴(11)、目标(12)；脉冲激光器(1)发射的脉冲光束(2)经过准直透镜(3)作用后，变成平行光束(4)，平行光束(4)被分光片(5)分成两束：一束向下传播，经过会聚透镜(6)作用后，聚焦在光电二极管(7)上，光电二极管产生脉冲电信号，脉冲电信号的峰值作为激光三维成像的距离计时开始时刻；另外一束照射在第一透镜(8)和第二透镜(9)上，第一透镜(8)可在电压驱动下，发生相对于第二透镜(9)的径向偏心移动，平行光束(4)经第一透镜(8)和第二透镜(9)后将发生偏转，该偏转角度经过发散透镜组(10)的放大作用后，将产生相对于光轴(10)的偏转，偏转后的平行光束(4)照射在目标(12)的位置为O′；当驱动电压为0V时，平行光束(4)照射在目标(12)的位置为O；

介电弹性体驱动的移动透镜(15)具有与第二透镜(9)相同的焦距f；当未在介电弹性体的四个电极上施加电压时，介电弹性体驱动的移动透镜(15)的光轴、第二透镜(9)的光轴、以及系统的光轴(11)三者重合；平行光束(4)在经过介电弹性体驱动的移动透镜(15)后聚焦在其焦点位置，由于介电弹性体驱动的移动透镜(15)的焦距与第二透镜(9)相同，平行光束(4)经过第二透镜(9)后仍然以平行于系统的光轴(11)的角度出射；当在介电弹性体的四个电极上施加电压时，介电弹性体驱动的移动透镜(15)将发生径向偏心移动，平行光束(4)在经过介电弹性体驱动的移动透镜(15)与第二透镜(9)后，将不再以平行于光轴(11)的角度出射，而是沿与光轴(11)有偏转角度的方向出射，从而实现对目标的扫描；偏转角度的方向与介电弹性体驱动的移动透镜(15)的径向偏心移动的方向相关；偏转角度的大小与介电弹性体驱动的移动透镜(15)的径向偏心移动的位移u大小相关。