CN102520510A - 手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置 - Google Patents

手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置 Download PDF

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Abstract

手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置属于无线激光通信技术领域。现有手持式无线激光通信装置均采用单模式瞄准接收装置，误差较大，还存在焦距与视场的矛盾。本发明在左右两个镜筒中各有一套瞄准接收装置，每套瞄准接收装置中的瞄准和接收部分共用同一望远物镜，由半透半反镜联结，在一套瞄准接收装置中，粗瞄瞄准部分与数字通信接收部分共用同一粗瞄望远物镜，粗瞄半透半反镜反射数字通信光，透过背景光，粗瞄瞄准部分的放大倍率为2～7倍，视场角为6～10度；在另一套瞄准接收装置中，精瞄瞄准部分与模拟通信接收部分共用同一精瞄望远物镜，精瞄半透半反镜反射大部分模拟通信光，其余模拟通信光透过并作为信标光，精瞄瞄准部分的放大倍率为10～50倍，视场角为1～5度。

Description

手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置
技术领域
本发明涉及一种手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置，其瞄准部分包括粗瞄、精瞄两部分，其接收部分包括数字通信、模拟通信两部分，并且，粗瞄与数字通信部分共用一个镜筒，精瞄与模拟通信共用一个镜筒，属于无线激光通信技术领域。
背景技术
无线激光通信是指以激光波作为载波、大气作为传输介质的光通信。与微波通信相比，无线激光通信具有信息容量大、频带宽、抗电磁干扰能力强、保密性好等特点。与光纤通信以及其他有线通信相比，具有机动灵活、对市政设施影响小、运行成本低、易于推广等优点。
由于激光的定向性强，要求远距离激光通信的通信双方光轴应当严格对准。为了实现这种对准，现有技术基本上都采用自动跟踪对准技术和平台稳定系统。例如申请号为200910067502.5的一项名为“大气激光通信系统中信标光轴精密定位系统”的中国专利申请所公开的技术方案，再如，申请号为200910114143.4的一项名为“大气激光通信自动跟踪方法和系统”的一项中国专利申请所公开的方案。它们都有一个共同点，即均通过一个望远系统对信标光成像，采用一种感光角度传感器，如面阵CCD或四象限探测器，来探测信标光光轴偏移量，根据该光轴偏移量控制系统的制动装置来实现光轴的严格对准，对准精度较高，并且，具有补偿平台震动的作用。不过，由于体积、重量方面的原因，所述方案并不适合手持式无线激光通信，手持式应当具备便携特点和应急能力。
现有手持式无线激光通信装置均采用单模式瞄准接收装置，所述单模式是指要么采用粗瞄方式、要么采用精瞄方式，无信标光。采用平行光管校准，使通信光与望远系统趋近同轴，因此误差较大。另外，并且，其望远接收系统包括焦距、放大倍率、景深等项参数单一，这样的结构特征导致该通信装置如果选择长焦望远接收系统时，虽然对准精度较高，但是其视场狭小，不利于目标的初始捕获；如果选择短焦望远接收系统，虽然视场较大，但其轴向放大率过小，光轴对准精度较低。
发明内容
本发明的目的在于，获得一种手持式无线激光通信光端机，其瞄准接收装置除了接收通信光，还在具有大视场观瞄能力的同时兼有小视场精确对准的能力，为此，我们发明了一种手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置。
本发明之手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置在左右两个镜筒中各有一套瞄准接收装置，每套瞄准接收装置中的瞄准和接收部分共用同一望远物镜，由半透半反镜联结，其特征在于：
1、在一套瞄准接收装置中，粗瞄瞄准部分与数字通信接收部分共用同一粗瞄望远物镜，粗瞄半透半反镜反射数字通信光，透过背景光，粗瞄瞄准部分的放大倍率为2～7倍，视场角为6～10度；
2、在另一套瞄准接收装置中，精瞄瞄准部分与模拟通信接收部分共用同一精瞄望远物镜，精瞄半透半反镜反射大部分模拟通信光，其余模拟通信光透过并作为信标光，精瞄瞄准部分的放大倍率为10～50倍，视场角为1～5度。
本发明其技术效果在于，两个镜筒内的瞄准部分光学参数不同，因而在瞄准模式上有粗瞄、精瞄两种，虽然其中的粗瞄瞄准部分的放大倍率较低，但是视场角较大，使得光端机具有大视场观瞄能力，能够迅速观瞄到对方光端机。精瞄瞄准部分虽然视场角较小，但是，继粗瞄之后，较小的视场角已经能够锁定对方光端机，由于精瞄瞄准部分具有较高的放大倍率，使得光端机具有精确对准能力，尤其精瞄瞄准部分能够将通信光分离出一部分作为信标光，使得通信双方光端机的瞄准方式为闭环瞄准方式，具有较高的瞄准精度。虽然采用本发明之瞄准接收装置的无线激光通信光端机为手持式，但是其瞄准精度要高于现有手持式无线激光通信光端机。
附图说明
附图是本发明之手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置结构示意图，该图兼作为摘要附图。
具体实施方式
本发明之手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置的具体实施方式如下，见附图所示。
在左右两个镜筒中各有一套瞄准接收装置，每套瞄准接收装置中的瞄准和接收部分共用同一望远物镜，由半透半反镜联结。
在一套瞄准接收装置中，粗瞄瞄准部分与数字通信接收部分共用同一粗瞄望远物镜。粗瞄半透半反镜1反射数字通信光，波长为850nm、1310nm、1550nm之一种，透过背景光，即可见光。粗瞄瞄准部分的放大倍率为2～7倍，视场角为6～10度，入瞳直径为72mm，出瞳直径为12mm。所述粗瞄望远物镜由正负两枚透镜胶合而成的粗瞄正光焦度组合透镜2与一枚负光焦度透镜3组合而成，呈摄远式结构，焦距较长但物镜组长度较短，并消色差。
在粗瞄瞄准部分中，粗瞄半透半反镜1位于粗瞄正光焦度组合透镜2与负光焦度透镜3之间的光路上。在负光焦度透镜3之后，沿入射光传播路径依次有粗瞄转像棱镜组4、粗瞄分划板5和粗瞄目镜组6，背景光成像于眼瞳位置7。其中，粗瞄转像棱镜组4由两个直角棱镜组成，它们的主截面互成90°，两个斜面相对。粗瞄目镜组6由负正负正负五枚透镜组成。粗瞄瞄准部分的孔径光阑设置在粗瞄正光焦度组合透镜2处，这样能够有效减小整个光学系统的口径。粗瞄瞄准部分的视场光阑设置在粗瞄分划板5上，以使视场最大。自眼瞳位置7通过粗瞄目镜组6观察粗瞄分划板5上的分划瞄准与远处的像。
在数字通信接收部分中，粗瞄半透半反镜1位于粗瞄正光焦度组合透镜2与数字通信汇聚透镜8之间，之后是数字通信反射镜9，数字通信光汇聚于数字通信光电探测器光敏面10上。由于数字通信接收部分与粗瞄瞄准部分共用同一粗瞄望远物镜，因此，数字通信接收部分的入瞳直径、焦距与粗瞄瞄准部分相同，如入瞳直径也为72mm，焦距也为90mm。
在另一套瞄准接收装置中，精瞄瞄准部分与模拟通信接收部分共用同一精瞄望远物镜。精瞄半透半反镜11反射大部分如90％的模拟通信光，其余如10％的模拟通信光透过并作为信标光。精瞄瞄准部分的放大倍率为10～50倍，视场角为1～5度，入瞳直径为72mm、出瞳直径为4.5mm。所述精瞄望远物镜为由正负两枚透镜胶合而成的精瞄正光焦度组合透镜12，能够消色差。
在精瞄瞄准部分中，精瞄半透半反镜11位于精瞄正光焦度组合透镜12之后的光路上，接下来沿入射光传播路径依次有精瞄转像棱镜组13、精瞄分划板14和精瞄目镜组15，背景光及信标光成像于眼瞳位置7。其中，精瞄转像棱镜组13由两个直角棱镜组成，它们的主截面互成90°，两个斜面相对。精瞄目镜组15由负正负三枚透镜组成。精瞄瞄准部分的孔径光阑设置在精瞄正光焦度组合透镜12处，这样能够有效减小整个光学系统的口径。精瞄瞄准部分的视场光阑设置在精瞄分划板14上，以使视场最大。自眼瞳位置7通过精瞄目镜组15观察精瞄分划板14上的分划瞄准与远处的像。
在模拟通信接收部分中，精瞄半透半反镜11位于精瞄正光焦度组合透镜12与模拟通信汇聚透镜16之间，之后是模拟通信反射镜17，模拟通信光汇聚于模拟通信光电探测器光敏面18上。由于模拟通信接收部分与精瞄瞄准部分共用同一精瞄望远物镜，因此，模拟通信接收部分的入瞳直径、焦距与精瞄瞄准部分相同，如入瞳直径也为72mm，焦距也为90mm。
粗瞄瞄准部分与精瞄瞄准部分的焦距相同，如均为90mm，因而具有相同的眼瞳位置，在瞄准过程中，瞄准者双眼同时观察到相同的景物，无需分别调整左、右眼的位置，能够快速地切换观察视场。粗瞄望远物镜中的粗瞄正光焦度组合透镜2的第一个工作镜面镀数字通信光增透膜和模拟通信光反射膜，如850nm增透，650nm反射；精瞄望远物镜中的精瞄正光焦度组合透镜12的第一个工作镜面镀模拟通信光增透膜和数字通信光反射膜，如650nm增透，850nm反射。

Claims (8)

1.一种手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置，在左右两个镜筒中各有一套瞄准接收装置，每套瞄准接收装置中的瞄准和接收部分共用同一望远物镜，由半透半反镜联结，其特征在于：
一、在一套瞄准接收装置中，粗瞄瞄准部分与数字通信接收部分共用同一粗瞄望远物镜，粗瞄半透半反镜反射数字通信光，透过背景光，粗瞄瞄准部分的放大倍率为2～7倍，视场角为6～10度；
二、在另一套瞄准接收装置中，精瞄瞄准部分与模拟通信接收部分共用同一精瞄望远物镜，精瞄半透半反镜反射大部分模拟通信光，其余模拟通信光透过并作为信标光，精瞄瞄准部分的放大倍率为10～50倍，视场角为1～5度。
2.根据权利要求1所述的手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置，其特征在于，所述粗瞄望远物镜由正负两枚透镜胶合而成的粗瞄正光焦度组合透镜(2)与一枚负光焦度透镜(3)组合而成，呈摄远式结构；粗瞄半透半反镜(1)位于粗瞄正光焦度组合透镜(2)与负光焦度透镜(3)之间的光路上；在负光焦度透镜(3)之后，沿入射光传播路径依次有粗瞄转像棱镜组(4)、粗瞄分划板(5)和粗瞄目镜组(6)。
3.根据权利要求2所述的手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置，其特征在于，粗瞄转像棱镜组(4)由两个直角棱镜组成，它们的主截面互成90°，两个斜面相对；粗瞄目镜组(6)由负正负正负五枚透镜组成。
4.根据权利要求2所述的手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置，其特征在于，粗瞄正光焦度组合透镜(2)的第一个工作镜面镀数字通信光增透膜和模拟通信光反射膜。
5.根据权利要求1所述的手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置，其特征在于，所述精瞄望远物镜为由正负两枚透镜胶合而成的精瞄正光焦度组合透镜(12)；精瞄半透半反镜(11)位于精瞄正光焦度组合透镜(12)之后的光路上，接下来沿入射光传播路径依次有精瞄转像棱镜组(13)、精瞄分划板(14)和精瞄目镜组(15)。
6.根据权利要求5所述的手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置，其特征在于，精瞄转像棱镜组(13)由两个直角棱镜组成，它们的主截面互成90°，两个斜面相对；精瞄目镜组(15)由负正负三枚透镜组成。
7.根据权利要求5所述的手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置，其特征在于，精瞄正光焦度组合透镜(12)的第一个工作镜面镀模拟通信光增透膜和数字通信光反射膜。
8.根据权利要求1所述的手持双模式无线激光通信光端机瞄准接收装置，其特征在于，粗瞄瞄准部分与精瞄瞄准部分的焦距相同。
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