双屋脊动态可调定向装置及其调节方法
【专利摘要】本发明是一种光线方向调节装置，具体来讲是一种双屋脊动态可调定向装置，包括光线转向装置和固定平台，光线转向装置固定在固定平台上，光线转向装置包括屋脊棱镜和透反屋脊镜组，屋脊棱镜和透反屋脊镜组均设有光线射入面和光线射出面，屋脊棱镜的光线射出面对应透反屋脊镜组的光线射入面；本发明通过对屋脊棱镜和平面透反镜进行巧妙的组合实现了将远方平行光通过本装置后向前传输射出，其方向不受本装置的晃动而变化，并能在需要时进行方向调整。
【专利说明】双屋脊动态可调定向装置及其调节方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光线方向调节装置，具体来讲是一种双屋脊动态可调定向装置，还涉及该装置的调节方法。
【背景技术】
[0002]在平面内，常规二面镜的出射光方向不随镜子组合体的摆动而变化，将保持平行状态(如示意图1);在三维空间内，立体角锥棱镜可将入射光定向返回，入射光和出射光为平行状态，并不受棱镜晃动姿态的影响(如示意图2)，角锥棱镜在工程技术中有着大量的应用；光学观瞄设备是一种使用光学透镜成像，并将目标影像通过上述的二面镜和立体角锥棱镜折射到规定显示平面上；车载光学观瞄设备是光学瞄准设备中的一种，该设备安装在一些特设用途的车辆上，以满足这些车辆在运动行进间对目标进行观察和瞄准，但是目前的车载光学观瞄设备在这种车辆摇晃的应用环境下还是很难获得稳定可靠的观测结果，因此在使用目前的车载光学观瞄设备时还是要先将车辆停稳后进行测量；
针对这个难题，很多研究单位也进行了相关的技术攻关，例如:中国北方车辆研究所在《计算机测量与控制》2007.15 (7)，922页上发表的“车载实时视频稳像系统研究与设计”，该设计使用电子稳像、惯性技术稳像和视频稳像等多个电子控制技术来实现运动观瞄的图像稳定，该设计方案需要大量的电子元件协同工作，结构复杂、成本高昂、制造工艺水平要求也非常的高。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是，提供一种利用普通的光学配件组合成双屋脊动态可调定向装置，该装置能够在调整后车辆的整体晃动将不影响光束出射的方向。
[0004]本发明进一步需要解决的技术问题为:按照需要，精确的调整出射光的传输方向。
[0005]本发明解决以上技术问题的技术方案:
一种双屋脊动态可调定向装置，包括光线转向装置和固定平台，光线转向装置固定在固定平台上，光线转向装置包括屋脊棱镜和透反屋脊镜组，屋脊棱镜和透反屋脊镜组均设有光线射入面和光线射出面，屋脊棱镜的光线射出面对应透反屋脊镜组的光线射入面。
[0006]本发明进一步限定的技术方案为:
进一步的，透反屋脊镜组主要由两块平面透反镜组成，两片平面透反镜之间的夹角为90。。
[0007]本发明为了按照需要，精确调整出射光的传输方向，进一步限定的技术方案为:还包括镜片姿态调节装置，镜片姿态调节装置的动力输出端与屋脊棱镜和/或透反屋脊镜组转动连接，镜片姿态调节装置包括棱镜座、透反屋脊框、高低调节架、高低调节连杆、水平调节板、高低电机和水平电机，屋脊棱镜的两个屋脊棱固定在棱镜座上，棱镜座通过高低调节连杆的一端与高低调节架形成转动副，高低调节连杆的另一端与高低电机的动力输出轴转动连接；高低调节架固定在水平调节板上，水平调节板设置在固定平台的上部，并且水平调节板通过水平电机与固定平台形成转动副；透反屋脊镜组通过透反屋脊框固定在固定平台的下部。
[0008]双屋脊动态可调定向装置的调节方法，按照如下步骤进行:
1)需要将出射光在垂直于纸面方向沿顺时针方向转角度2a°时，高低电机驱动屋脊棱镜在垂直于纸面方向沿顺时针方向转角度a° ；
2)需要将出射光在纸面方向内沿顺时针方向转角度b°时，水平电机驱动屋脊棱镜在纸面方向内沿顺时针方向转角度b°。
[0009]本发明通过对屋脊棱镜和平面透反镜进行巧妙的组合实现了将远方平行光通过本装置后向前传输射出，其方向不受本装置的晃动而变化，并能在需要时进行方向调整，这样通过本装置的应用，可以将稳定不变方向的激光束，在动态的车体上经过装置控制投向所需要的目标，保持稳定不变。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是二面平面镜反射光束方向示意图；
图2是角锥棱镜反射与入射光束方向示意图；
图3为立体空间中向前传输不受晃动影响的理想装置；
图4是本发明的总体结构示意图；
图5是本发明装置的光路示意图；
图6是装置整体组合体晃动时不改变出射光方向示意图；
图7是装置内屋脊棱镜高低转动时调节出射光方向示意图；
图8是装置内屋脊棱镜水平转动时调节出射光方向示意图。
【具体实施方式】
[0011]实施例1
本装置如图4所示，由屋脊棱镜1、透反屋脊镜组2、棱镜座3、透反屋脊框4、固定平台
5、高低调节支架6、高低调节连杆7、水平调节板8、高低电机9、水平电机10等组成，屋脊棱镜I固定安装在棱镜座3内，棱镜座3和高低调节连杆7为刚性联接，合成后安装在高低调节架6上，棱镜座3可围绕高低调节架6的关节进行转动，转动由高低电机9驱动；高低调节架6安装在水平调节板8上，屋脊棱镜I在水平电机10的驱动下可以作水平方向调节转动；透反屋脊镜组2由两块平面透反镜11组成，平面透反镜11表面镀膜，为部分反射而另一部分透射，两块平面透反镜11的夹角为90 °，形成屋脊反射，透反屋脊镜组2安装在透反屋脊框4内，挂装在固定平台5下。
[0012]如图5所示，外部激光束从屋脊棱镜I入射后经两次反射，到达下方的透反屋脊镜组2，再经两次反射后，向远方目标射出。在透反屋脊镜组2的后面，观察者可同时对目标进行观察。
[0013]如图6所示，入射光O经装置出射后为方向P，当入射光O方向固定，装置内部不变，整体产生一个空间晃动角W时，出射光位置为Q，此时P//Q，即出射光方向不因装置晃动而发生改变。
[0014]工作原理:本装置主要由屋脊棱镜、透反屋脊镜组以及调整机构等组成，光学元件实现光束的反射转向，调整机构实现两维角度的调节，上方屋脊棱镜和下方透反屋脊镜组两个部分可以等效成两组空间90° 二面角，在垂直纸面的方向上，二面角能保持入射和出射方向的固定关系，在纸面方向内，上方屋脊棱镜可以等效为一个反射镜，下方组合体也可等效为一个反射镜，由此两者组合为一个二面角，可以保持这个方向的入射和出射的固定关系；因此光线经反射后，能在纸面和垂直纸面的两个维度上维持方向不变，由此出射光方向将不因整体装置的晃动而发生改变。出射方向和入射方向的偏角由组合体内部的姿态关系决定。
[0015]当需要将出射的光束方向指向一个目标时，可以控制水平电机和高低电机，驱动棱镜座作高低方向、水平调节板做水平方向的转动，使得出射光在原来的方向上作相应的调整，从而指向所需的目标。此时整体装置的晃动将不影响出射光的指向。
[0016]如图7所示，当高低电机驱动屋脊棱镜转动，向上抬高角度a°时，出射光将反向转角度为2a 。 [0017]如图8所示，当水平电机驱动水平调节板转动，向一侧偏转角度b°时，出射光将反向偏转角度为『。
[0018]除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种双屋脊动态可调定向装置，包括光线转向装置和固定平台，所述光线转向装置固定在所述固定平台上，其特征在于:所述光线转向装置包括屋脊棱镜和透反屋脊镜组，所述屋脊棱镜和透反屋脊镜组均设有光线射入面和光线射出面，所述屋脊棱镜的光线射出面对应所述透反屋脊镜组的光线射入面。
2.根据权利要求1所述的双屋脊动态可调定向装置，其特征在于:所述透反屋脊镜组主要由两块平面透反镜组成，两片平面透反镜之间的夹角为90°。
3.根据权利要求1所述的双屋脊动态可调定向装置，其特征在于:还包括镜片姿态调节装置，所述镜片姿态调节装置的动力输出端与所述屋脊棱镜和/或透反屋脊镜组转动连接，所述镜片姿态调节装置包括棱镜座、透反屋脊框、高低调节架、高低调节连杆、水平调节板、高低电机和水平电机，所述屋脊棱镜的两个屋脊棱固定在所述棱镜座上，所述棱镜座通过高低调节连杆的一端与高低调节架形成转动副，所述高低调节连杆的另一端与高低电机的动力输出轴转动连接；所述高低调节架固定在水平调节板上，所述水平调节板设置在所述固定平台的上部，并且所述水平调节板通过水平电机与所述固定平台形成转动副；所述透反屋脊镜组通过透反屋脊框固定在所述固定平台的下部。
4.根据权利要求1所述的双屋脊动态可调定向装置的调节方法，其特征在于:按照如下步骤进行: 1)需要将出射光在垂直于纸面方向沿顺时针方向转角度2a°时，高低电机驱动屋脊棱镜在垂直于纸面方向沿顺时针方向转角度a° ； 2)需要将出射光在纸面方向内沿顺时针方向转角度b°时，水平电机驱动屋脊棱镜在纸面方向内沿顺时针方向转角度b°。
【文档编号】G02B7/198GK103777306SQ201410032309
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月23日 优先权日:2014年1月23日
【发明者】吕战强, 裴少俊, 薛汝东, 赵志立, 彭海峰, 陈金业, 储晔, 其他发明人请求不公开姓名 申请人:中国人民解放军总参谋部第六十研究所