45°二维扫描镜扫描轴系特性分析

对工作于三轴稳定平台的45°扫描镜绕不同轴系摆动时的摆动范围及扫描轨迹进行了分析比较,给出了扫描镜选用不同轴系时的扫描摆动角度的计算方法,在工程应用中具有重要实用意义。

MOEMS微型二维扫描镜的建模与仿真

微型二维扫描镜是一种基于微光机电系统(MOEMS)技术的新型偏转扫描装置,与传统扫描装置相比具有体积小、功耗低、扫描频率高等优点。给出了一种MOEMS微型二维扫描镜的设计方案,建立了二阶振动系统的动力学模型,推导了系统刚度和扫描频率的计算式,以及MOEMS微型二维扫描镜在两个方向上的最大偏转角。采用有限元方法对系统进行了模态仿真、谐响应分析和应力仿真,分析结果均符合设计要求,验证了该方案的可行性和理论模型的正确性。

二维扫描镜轴系非正交分析

二维扫描镜绕两轴摆动,实现大的扫描视场。其两维摆角由与扫描镜连接的两个编码器读出。二维扫描镜轴系的非正交性会导致扫描镜实际摆角与编码器显示角不相吻合,从而导致物方指向范围偏差。在利用经纬仪测量扫描镜摆角的测试思想基础上对二维扫描镜轴系非正交的影响进行分析,给出了一种计算扫描镜轴系非正交公差的方法。

60°二维扫描镜轴系误差测量方法研究

绕固定Q轴和动短轴Z轴摆动的60°二维扫描镜,在相同的扫描视场内,比45°镜摆动角度小、像旋也小。但是其特殊的结构也使得它的轴系误差分析比45°镜复杂,采用传统的测量方式无法满足测量的需要。通过对国外相关测量技术的调研,结合60°二维扫描镜自身的特点,提出了一种新的测量方式,并给出了这种测量方式的理论模型,实验证明这种测量方式能够较好地适用于分析60°二维扫描镜轴系误差的情况。

MEMS二维静电驱动扫描镜设计和分析

给出了一种静电驱动二维微扫描镜的设计和制造方案,所设计的扫描镜具有绕X轴和Y轴转动的两个自由度,并具有体积小、功耗低、频率高等优点。推导了镜面旋转角表达式并分析了吸合效应。利用POL YMUMPS工艺完成了对扫描镜的加工,并着重分析了关键工艺步骤。结合有限元分析软件,对微扫描镜的频率特性以及静态旋转特性进行了分析和研究。分析结果表明,在120V和160V的电压下,扫描镜可分别产生沿X轴方向的±5.0°和沿Y轴方向±4.4°的偏转角。优化后的扫描镜能够工作在单频率状态下,具有较高的响应速度。

微型二维扫描镜的原理性实验研究

为满足激光扫描装置微型化的要求,设计了一种微型二维扫描镜,能够通过反射激光束实现二维扫描。对这种结构建立了理论模型,分析了2个方向上的扫描频率和最大扫描角;对微型二维扫描镜原理样机进行了实验研究。结果表明:2个一维扫描频率分别为170.1H z和378.8H z;同时施加这2种谐振频率的激励时,可实现该扫描镜的二维大角度偏转;2个方向上的最大扫描角随激励位移的增加而变大;在10μm驱动位移的激励下,该微型二维扫描镜可达到大于30°×20°的扫描范围。

二维扫描镜像旋特性分析

扫描拼接技术由于原理简单、易于实现而被广泛应用于全景成像系统中,然而该系统中使用的二维扫描镜在工作过程中会引起图像旋转。对二维扫描镜引起的像旋进行特性分析能够指导全景成像系统中像旋校正。假设物理为球面,基于光学反射矢量理论基础对水平扫描和俯仰扫描进行像旋特性分析比较。仿真结果表明二维扫描镜在水平扫描时像旋角与旋转角比例为1∶1,而俯仰扫描不存在比例关系,可以对精确实现光机消像旋提供指导作用。

基于二维微扫描镜的平视显示系统研究

平视显示系统是一种目前普遍运用于航空器上的飞行辅助器,它能使飞行员不用低头就可以看到仪表上的重要信息。针对传统平视显示系统体积大、生产成本高等不足,提出一种基于二维微扫描镜的平视显示系统。通过对二维微扫描镜的振动频率与平视显示图像的稳定性、分辨率、刷新率之间关系的分析研究,初步实现基于二维微扫描镜的平视显示系统的搭建,并成功完成一个常见标志的成像,证明基于二维微扫描镜的平视显示系统的可行性。

转镜-振镜扫描的非线性及非对称性研究

根据几何光学原理,推导出转镜-振镜扫描系统物镜前振镜上光斑移动速度的解析表达式。 系统本身的结构特点是产生扫描非线性和非对称性的根源,并会引起图像畸变。对设计的40面,半径40mm,转速为23437.5rmin-1的转镜-振镜系统的数值计算结果表明,行扫描中最大速度差约为6m.s-1,时间对称中心从32祍改变到约30.7477祍。此结果可作图像畸变修正的参考。

扫描式匀场照明技术研究

均匀照明技术,在很多领域都有着广泛应用,其方法也有多种多样.本文提出了一种采用两维扫描实现均匀照明的新方法.该方法在激光显示中不但可以提供均匀照明,而且还具有消除激光干涉的作用.研究了激光束行间交叠关系,给出了光束交叠深度与光束截面光强分布分析方法,设计出一种全视场的均匀照明面光源.

激光显示中散斑的抑制

文章首先概述了散斑的形成机理,接着简述了在近场条件下通过降低激光的时间或空间相干性来抑制散斑的许多方法,并具体分析了仅通过降低激光的相干性来减弱激光显示中散斑的缺陷。提出一种在远场条件下减弱散斑的两维扫描复面转镜,且详细说明了该转镜的工作原理,当合成的激光束通过旋转的复面镜时,移动的干涉条纹在屏幕上产生“沸腾”的散斑图样。最后以红光为例,说明了合成光束通过转镜时显示屏幕上散斑对比度的降低,显示了二维转镜有效地抑制了激光显示中的散斑现象。

激光显示中光学系统研究

为了满足机械转镜扫描要求(转镜转速每分钟不少于3万转)及光束与水平信号的行场同步要求,提出采用面阵空间光调制器及多像素并行扫描方式。采用“面阵空间光调制器”对激光束进行选通和光强调制,使覆盖多像素的激光束在高速扫过面阵空间光调制器时,光强按视频图像的强弱进行调制,从而形成激光视频图像。由于采用了多像素并行扫描、新型二维扫描转镜和积分器光路,扫描速度大大降低,由每分钟几万转降低到3000转,解决了扫描式激光显示的技术瓶颈和激光干涉条纹问题,获得了很好的显示效果。

激光电视的消干涉

由于背景干涉条纹的影响,在激光视频显示系统中,通常获得的激光视频图像不仅对比度降低,而且像质较差.通过采用多像素扫描法,成功地突破了投影显示方式的技术瓶颈,消除了这种显示方式产生的干涉条纹,使激光显示与传统显示方式相比在像质上有了很大的提高.通过对激光显示过程中激光形成干涉机制的深入分析和研究,提出了"多像素扫描法",并设计了相关装置.该方法既可以用来实现投影显示,又可用来消除激光干涉.多像素扫描法既克服了扫描式激光显示的技术缺陷又解决了投影式存在的激光干涉条纹问题,获得了很好的显示效果.实践表明,该方法为激光显示研究提供了一种切实可行的方法.