CN104197794A - 一种大视场目标探测激光引信收发光学系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大视场目标探测激光引信收发光学系统，包含激光器、发射光学系统及接收光学系统，电脉冲信号使激光器发光，通过发射光学系统对激光束进行整形并辐射，当探测到目标时产生目标漫反射光束，汇聚到接收光学系统，发射光学系统包含N路发射窗口，接收光学系统包含M路接收窗口，其中，M=N≥3；发射窗口与接收窗口沿径向相邻排布，并在圆周方向上依次排开，相邻每路所述的发射窗口的中心光轴夹角为α，相邻每路所述的接收窗口的中心光轴夹角为β，其中，α=β=360°/N；本发明可实现激光引信大视场目标探测，对任意目标均可满足周向360°无漏探测的指标要求，其结构合理，装调简单，可满足引信小型化、远探测距离、强抗干扰能力的要求。
Description
技术领域
本发明涉及激光引信领域，特别涉及一种大视场目标探测激光引信收发光学系统。
背景技术
激光引信是利用激光束探测或感知目标，通过对目标回波信号的分析来确定战斗部最佳起爆时间的一种引信。其发射、接收工作原理如图1所示，首先通过电脉冲信号使激光器发光，然后通过发射光学系统对激光束进行整形，使经过整形后的激光束按照发射方向图的要求向空间辐射，当探测到目标时产生漫发射回波信号，此信号经过接收光学系统汇聚到探测器的光敏面上，最后转为电信号输出。
在弹目交汇过程中，目标只有一部分被激光波束照射，为了获得确切的目标信息，可以通过设定激光束的不同空间布局方式，准确获得目标的距离、方位和尺寸信息，从而实现精确定距、定向起爆的目的。为了满足激光引信小型化、远距离、强抗干扰能力、高探测精度及工程化的需求，光学系统要满足圆周方向无漏探测、弹轴方向窄视场探测，大接收口径、大视场、短焦距、易装调的要求。
目前现有技术的激光引信收发光学系统无法满足上述要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种大视场目标探测激光引信收发光学系统，可实现激光引信大视场目标探测，对任意目标均可满足周向360°无漏探测的指标要求，其结构合理，装调简单，可满足引信小型化、远探测距离、强抗干扰能力的要求。
为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种大视场目标探测激光引信收发光学系统，包含激光器、发射光学系统及接收光学系统，电脉冲信号使激光器发光，通过发射光学系统对激光束进行整形并辐射，当探测到目标时产生目标漫反射光束，汇聚到接收光学系统，其特点是，所述的发射光学系统包含N路发射窗口，所述的接收光学系统包含M路接收窗口，其中，M=N≥3；
所述的发射窗口与接收窗口沿径向相邻排布，并在圆周方向上依次排开，相邻每路所述的发射窗口的中心光轴夹角为α，相邻每路所述的接收窗口的中心光轴夹角为β，其中，α=β=360°/N；
每路所述的发射窗口及接收窗口在弧矢方向上的视场均为γ，其中γ=α；
每路所述的发射窗口在子午方向上采取窄视场发射，每路在所述的接收窗口在子午方向上采取异形窄视场接收。
所述的发射窗口包含沿着光束发射方向依次并排设置的一正柱面透镜、两块负柱面透镜，使得发射窗口在子午方向采用正柱面透镜对光束进行会聚整形，在弧矢方向上通过两块负柱面透镜对光束进行发散整形，得出扇形出射光束。
所述的接收窗口包含沿着光束的接收方向依次并排设置滤光片、一对接收透镜、光敏接收面及光电探测器件。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明解决了激光近炸引信对大、小目标的周向360°无漏探测技术，并且发射光学系统与接收光学系统体积小，可满足整个引信小型化的要求。此类大视场小型激光引信具有作用距离远、目标定位准确、探测精度高以及抗干扰能力强的特点。
附图说明
图1为激光引信收发光学系统的发射、接收工作原理图；
图2为本发明发射窗口子午方向原理示意图；
图3为本发明发射窗口弧矢方向原理示意图；
图4为本发明接收窗口弧矢方向原理示意图；
图5为本发明接收窗口子午方向原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种大视场目标探测激光引信收发光学系统，包含激光器1、发射光学系统及接收光学系统，其中电脉冲信号使激光器发光，通过发射光学系统对激光束进行整形并辐射，当探测到目标时产生目标漫反射光束，汇聚到接收光学系统，发射光学系统包含N路发射窗口，接收光学系统包含M路接收窗口，其中，M=N≥3（本实施例中M=N=6），即采用六路发射窗口和六路接收窗口。
发射窗口与接收窗口沿径向相邻排布，并在圆周方向上依次排开，相邻每路所述的发射窗口的中心光轴夹角为α，相邻每路所述的接收窗口的中心光轴夹角为β，其中，α=β=360°/6=60°；
如图2、3、4所示，每路发射窗口及接收窗口在弧矢方向上的视场均为γ，其中γ=α=60°；
如图5所示，每路发射窗口在子午方向上采取1°的窄视场发射，每路在接收窗口在子午方向上采取异形窄视场接收，即对应于弧矢方向±18°范围内，子午方向接收视场为2°，弧矢方向-30°~-18°及18°~30°范围内，子午接收视场为6°；即发射光束为一字窄线形出射，接收光束为哑铃型窄光束接收。
发射窗口包含沿着光束发射方向依次并排设置的一正柱面透镜21、两块负柱面透镜22，使得发射窗口在子午方向采用正柱面透镜对光束进行会聚整形，实现子午面上的1°出射光束，综合各项指标，正柱面透镜材料选择高折射率的ZK3重冕玻璃，焦距取，在弧矢方向上通过两块负柱面透镜对光束进行发散整形，为了实现大扩束，透镜的材料选择ZK6-ZK10重冕玻璃组合，焦距取，得到60°的扇形出射光束。
接收窗口包含沿着光束的接收方向依次并排设置滤光片31、一对接收透镜32、光敏接收面33及光电探测器件34。采用六路接收，由于探测模式是采用大的线视场进行一维探测，因此系统的口径取决于目标辐射的强弱及探测距离的要求，系统的焦距则与视场大小、角分辨率及探测器光敏面尺寸等有关。口径一定，焦距越长则相对口径越小，光学系统的设计及加工相对容易，但对同一角视场而言，线视场尺寸越大，线阵探测器光敏面的长度就越长，设计制造越麻烦，同时，光学系统总尺寸越长。因此，焦距长短的选择是要综合考虑各方面的因素而定。从另一方面看，如果像元对应的瞬时视场一定，则焦距越短，像元尺寸越小，探测器的本征噪声也越小。总体来说，红外探测系统的焦距往往只能很短，也就是光学系统的相对口径往往要很大。综合考虑，该接收透镜为分离球面透镜，接收视场为60°，接收通光口径为，透镜材料选择K3-BAK2组合，焦距为。同时，为了减少杂光干扰，在接收光学系统前加入了大视场干涉窄带滤光片，在一定程度上减少了阳光干扰。
综上所述，本发明一种大视场目标探测激光引信收发光学系统，可实现激光引信大视场目标探测，对任意目标均可满足周向360°无漏探测的指标要求，其结构合理，装调简单，可满足引信小型化、远探测距离、强抗干扰能力的要求。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (3)
1.一种大视场目标探测激光引信收发光学系统，包含激光器、发射光学系统及接收光学系统，电脉冲信号使激光器发光，通过发射光学系统对激光束进行整形并辐射，当探测到目标时产生目标漫反射光束，汇聚到接收光学系统，其特征在于，所述的发射光学系统包含N路发射窗口，所述的接收光学系统包含M路接收窗口，其中，M=N≥3；
所述的发射窗口与接收窗口沿径向相邻排布，并在圆周方向上依次排开，相邻每路所述的发射窗口的中心光轴夹角为α，相邻每路所述的接收窗口的中心光轴夹角为β，其中，α=β=360°/N；
每路所述的发射窗口及接收窗口在弧矢方向上的视场均为γ，其中γ=α；
每路所述的发射窗口在子午方向上采取窄视场发射，每路在所述的接收窗口在子午方向上采取异形窄视场接收。
2.如权利要求1所述的大视场目标探测激光引信收发光学系统，其特征在于，所述的发射窗口包含沿着光束发射方向依次并排设置的一正柱面透镜、两块负柱面透镜，使得发射窗口在子午方向采用正柱面透镜对光束进行会聚整形，在弧矢方向上通过两块负柱面透镜对光束进行发散整形，得出扇形出射光束。
3.如权利要求1所述的大视场目标探测激光引信收发光学系统，其特征在于，所述的接收窗口包含沿着光束的接收方向依次并排设置滤光片、一对接收透镜、光敏接收面及光电探测器件。
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