专利名称：反射式固态电光扫描器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及扫描成像技术领域，尤其是一种用于单元或线列探测器扫描成像的反射式固态电光扫描器。
背景技术：
扫描器是非凝视红外成像系统必不可少的一个器件，其主要作用是改变入射光束的传播方向，使之沿规定方向偏转，以此获得扫描图像。要使单元或线列探测器能够成像，需要在探测器与成像透镜组之间增加一个扫描器，使景物图像与探测器之间发生运动，实现扫描成像。对于线列探测器只要一维扫描即可成像，对于单元探测器则需要二维扫描。
目前使用的扫描器大多是以电机驱动变形镜运动的光机扫描器，它通过转动或摆动变形镜使光束偏转，实现图像与探测器之间的相对运动。其优点是反射效率高，光能损失小，扫描格式可调；缺点是体积大，功耗高，易干扰，扫描频率有限，结构复杂，加工精度和控制精度与制造成本成正比。此外也有少数声光和电光扫描器，它利用工作介质折射率的变化来偏转光束、实现图像与探测器之间的相对运动的，但这种扫描器的光束偏转角度有限，光能损失较大。上述扫描器都是通过偏转光束，使图像与探测器之间产生相对运动来实现扫描。
发明内容
针对现有技术存在的不足和缺陷，本实用新型提出一种反射式固态电光扫描器，它将代表拟扫描图像的扫描面阵分割为若干块形状和尺寸相同的变形镜单元，每块变形镜单元即为一个像元，通过成熟的变形镜控制技术控制各像元的反射角，使照在各像元上的光束依次反射到同一个探测器上，从而实现图像扫描功能。本实用新型与现有的扫描器相比，最大特点在于扫描面阵不是整体运动而是变形镜单元的部分运动，即图像扫描通过各个像元的转动，将入射光束反射到探测器上来实现。扫描面阵由若干个相同形状和尺寸的变形镜单元组合而成，可单独转动的变形镜单元采用截面为等腰三角形的三棱柱结构，探测器位于扫描面阵的光束反射方向上，驱动变形镜单元转动的电致伸缩元件一端与三棱柱支撑连接，另一端固定在基座上，并通过导线与控制电路和驱动电源相连。
所述变形镜单元用于有成像透镜的光学系统时，三棱柱的棱为直线，用于无成像透镜的光学系统时，三棱柱的棱为等曲率弧线。
所述电致伸缩元件可采用半导体材料或陶瓷材料制作。
所述的两个一维扫描面阵正交放置且不遮挡光线即可作为二维扫描，两个扫描面阵的尺寸与拟扫描图像的尺寸大小一致。
所述控制电路的核心为移位寄存器。
依据以上技术方案获得的本实用新型与现有技术比较具有如下优点或有益效果一、器件体积大大缩小，重量大大减轻，控制系统得以简化。
二、由于没有整体运动部件，只有变形镜单元运动，所需的最大驱动功率和器件功耗相对于光机扫描器大大降低；对于电池供电的仪器设备，功耗决定了它的一次连续工作时间。
三、由于所用的电致伸缩堆元件或半导体材料等电光调制材料的响应非常快，因而扫描频率可以做到很高；而光机扫描器的变形镜的形变量正比于工作频率，因而频率受到限制。
四、由于本实用新型提出的反射式固态电光扫描器为全固态结构，信号传输较短，抗干扰性能较好；而光机扫描器因体积大信号传输距离较远，容易受外界干扰。
五、二维扫描的复杂程度降低。光机扫描器的二维扫描需要两个驱动电机，器件形状和结构较为复杂，尺寸也相应增大，控制系统比较复杂，但本实用新型只需要将两个一维扫描面阵正交放置就可以了。
图1是本实用新型的原理示意图。
图2是本实用新型有成像透镜时的原理示意图。
图3是本实用新型无成像透镜时的原理示意图。
图4是本实用新型的控制原理框图。
具体实施方式
本实用新型提出的扫描器主要包括扫描面阵2、电致伸缩元件、控制电路和驱动电源等部分。如图1所示，以变形镜为核心的扫描面阵安装于光学系统的焦平面上，扫描面阵由若干个相同形状和尺寸的变形镜单元组合而成，扫描面阵的作用是将图像分割成相同形状和尺寸的像元，并将光束1反射到探测器3上；探测器置于光束1反射方向上，并避免遮挡入射光束。
有成像透镜时扫描器置于透镜组4与探测器3之间，如图2所示，各像元采用直线形的三棱柱结构。图3所示为无成像透镜时的像元结构示意图，各像元采用等曲率弧线的三棱柱结构，此时扫描器2兼有成像透镜功能，载有图像景物的入射光束只经过一次反射就直接到了探测器3上。
如图4所示，控制部分主要包括驱动像元转动的电致伸缩元件和驱动电源，驱动电源在满足功能的前提下尽量选择功耗小、电压低的。驱动电源和控制电路做成一体，通过导线与扫描面阵连接，控制电路以移位寄存器为核心。
下面以线列探测器成像所用的一维扫描为例，对制作工艺进行阐述，具体步骤如下
第一步，根据变形量的大小选择合适的变形镜材料电致伸缩陶瓷材料或半导体材料。
第二步，根据拟扫图像的尺寸确定扫描面阵的尺寸，一般应不小于拟扫图像的尺寸，相同是最合适的。
第三步，为降低加工难度，从拟扫图像的格式(如320×240，640×480，1024×1024等)中选择较小的数值作为扫描面阵的像元细分数，将面阵分划为形状和尺寸相同的矩形像元。
第四步，根据有无成像透镜确定变形镜单元采用直线型或弧线型结构。
第五步，根据材料的性质，给每个像元做上电极，连上控制电路。
对于二维扫描，将两个一维扫描面阵正交放置，注意避免出现遮挡光线的空间位置出现，且后一个受到光线照射的面阵的尺寸适当缩小，大小同它扫描的图像尺寸。
权利要求1.一种反射式固态电光扫描器，包括扫描面阵、电致伸缩元件、控制电路和驱动电源，其特征在于扫描面阵由若干个相同形状和尺寸的变形镜单元组合而成，可单独转动的变形镜单元采用截面为等腰三角形的三棱柱结构，探测器位于扫描面阵的光束反射方向上，驱动变形镜单元转动的电致伸缩元件一端与三棱柱支撑连接，另一端固定在基座上，并通过导线与控制电路和驱动电源连接。
2.如权利要求1所述的反射式固态电光扫描器，其特征在于所述变形镜单元三棱柱结构的棱为直线或等曲率弧线。
3.如权利要求1所述的反射式固态电光扫描器，其特征在于电致伸缩元件可采用半导体材料或陶瓷材料制作。
4.如权利要求1所述的反射式固态电光扫描器，其特征在于将两个一维扫描面阵正交放置即可作为二维扫描。
5.如权利要求1所述的反射式固态电光扫描器，其特征在于所述控制电路的核心为移位寄存器。
专利摘要一种反射式固态电光扫描器，是将整幅拟扫描图像分割为若干块尺寸相同的变形镜单元，每块变形镜单元即为一个像元，通过成熟的变形镜技术控制各像元的反射角，使光束依次反射到同一个探测器上，从而实现图像扫描功能，本实用新型最大特点在于扫描面阵不是整体运动而是变形镜单元的部分运动，即图像扫描通过各个像元的转动，将入射光束反射到探测器上来实现，可单独转动的变形镜单元采用截面为等腰三角形的三棱柱结构，探测器位于扫描面阵的光束反射方向上，变形镜单元用于有成像透镜的光学系统时，三棱柱的棱为直线，无成像透镜的光学系统时，三棱柱的棱为等曲率弧线。
文档编号H04N1/04GK2770251SQ20052002228
公开日2006年4月5日 申请日期2005年2月28日 优先权日2005年2月28日
发明者蔡毅, 吴新社 申请人:昆明物理研究所