CN104317065A - 一种激光准直光学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种激光准直光学系统，属于光学系统设计技术领域。该准直光学系统，主要包括光焦度为负的目镜组和光焦度为正的物镜组，目镜组和物镜组同轴设置在同一光路中本发明采用倒置的望远镜光学构型，由光焦度为负的目镜组和光焦度为正的物镜组组成，光辐射器辐射出的具有一定束散角的双波长激光光束，依次通过激光准直系统的目镜组和物镜组，能够以8倍压窄倍率被压窄，辐射到目标场景处。

Description

一种激光准直光学系统
技术领域
本发明涉及一种激光准直光学系统，属于光学系统设计技术领域。 
背景技术
激光准直光学系统广泛的应用于激光测距系统、激光通讯系统、激光雷达系统、激光辅助照明系统等激光探测领域，能够对具有一定束散角的激光光束进行角度压窄，从而能够使激光光束以恰当的束散角辐照到目标场景处，使得激光光斑尺寸与目标特征区域相匹配，从而使接收端能够获得足够的光功率。1064nm以及1570nm（对人眼安全）激光波长是目前用途中比较常用的激光波长。 
发明内容
本发明的目的是提供一种激光准直光学系统，以解决目前激光准直光学系统中，激光光束束散角大的问题。 
本发明为解决上述技术问题而提供一种激光准直光学系统，该激光准直光学系统采用倒置望远镜光学构型，包括目镜组和物镜组，目镜组和物镜组同轴设置在同一光路中，第一透镜（1）和第二透镜（2）组成目镜组，目镜组的光焦度为负，第三透镜（3）、第四透镜（4）、第五透镜（5）和第六透镜（6）组成物镜组，物镜组光焦度为正，物镜组与目镜组的焦距绝对值之比为8。 
所述的第一透镜（1）和第二透镜（2）由K9玻璃制成的，第一透镜（1）和第二透镜（2）的表面上镀有1064nm和1570nm波段的增透膜。 
所述的第三透镜（3）由ZF6制成，第四透镜（4）由CaF2制成，第五透镜（5）由K9玻璃制成，第六透镜（6）由CaF2制成，第三透镜（3）、第四透镜（4）、第五透镜（5）和第六透镜（6）表面镀有1064nm和1570nm波段的高透过率增透膜。 
所述的目镜组的焦距为-13.19mm，物镜组的焦距为105.52mm。 
本发明的有益效果是：本发明的激光准直光学系统采用倒置望远镜光学构型，通过采用光焦度为负的目镜组和光焦度为正的物镜组，将由激光辐射器辐射出的具有一定束散角的激光光束依次通过目镜组和物镜组后，其束散角能够以8倍压窄倍率被压窄，辐射到目标场景处。 
附图说明
图1是本发明的激光准直光学系统的光学示意图。 
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。 
如图1所示，本发明的激光准直光学系统采用倒置望远镜光学构型，包括单透镜1和单透镜2组成的目镜组以及由单透镜3、单透镜4、单透镜5和单透镜6组成的物镜组，目镜组的光焦度为负，目镜组的焦距为-13.19mm，物镜组的光焦度为正，物镜组的焦距为105.52mm，目镜组和物镜组同轴设置在激光辐射器辐射出的激光光束经过的光路上，透镜1和透镜2选用K9作为其光学材料，且透镜1和透镜2的表面镀有1064nm和1570nm波段的高透过率和抗高能量激光损伤的增透膜，透镜3选用的光学材料为ZF6，透镜4和透镜6选用的光学材料都为CaF2，透镜5选用的光学材料为K9玻璃，透镜3、透镜4、透镜5和透镜6的表面均镀有1064nm和1570nm波段的高透过率增透膜。将该激光准直光学系统应用在工作波段为双波长1064nm和1570nm的激光辐射器上时，入射激光光束依次经过上述同轴的目镜组和物镜组后，能有效消除1064nm和1570nm双波长的色差，并能够有效地压窄激光光束束散角，压窄倍率能够达到8倍，使激光光斑尺寸与目标特征区域相匹配。 
当选取透镜1和透镜2的厚度为1.6mm，透镜3的厚度为3.6mm，透镜4的厚度为13.2mm，透镜5的厚度为3.9mm，透镜6的厚度为14.0mm；透镜1与透镜2之间的间隔为2.2mm，透镜2和透镜3之间的间隔为48.3mm，透镜3与透 镜4之间的间隔为2.4mm，透镜4和透镜5间隔为0.9mm，透镜5和透镜6之间的间隔为16.5mm时，而激光辐射器的工作波段为双波长1064nm和1570nm，入射激光光斑口径不大于8mm，1064nm波段入射激光光束的束散角为2mrad，1570nm波段入射激光光束的束散角为8mrad，入射激光光束依次经过上述同轴的透镜1、透镜2、透镜3、透镜4、透镜5和透镜6后，出射光束的束散角平行差均不大于0.03mrad，有效的压窄了激光光束的束散角，辐射到目标场景处，使得激光光斑尺寸与目标特征区域相匹配。 
本发明的激光准直光学系统使用的透镜个数少，全部使用球面，材料均为常用光学材料，能够有效消除1064nm和1570nm双波长的色差，该光学系统结构紧凑，可靠性优，能够有效地压窄激光光束束散角，辐照到目标场景处，使得激光光斑尺寸与目标特征区域相匹配，满足了激光测距机等激光探测光电系统激光发射准直光学系统的要求。 

Claims (4)

1.一种激光准直光学系统，其特征在于：该激光准直光学系统采用倒置望远镜光学构型，包括目镜组和物镜组，目镜组和物镜组同轴设置在同一光路中，第一透镜（1）和第二透镜（2）组成目镜组，目镜组的光焦度为负，第三透镜（3）、第四透镜（4）、第五透镜（5）和第六透镜（6）组成物镜组，物镜组光焦度为正，物镜组与目镜组的焦距绝对值之比为8。 
2.根据权利要求1所述的激光准直光学系统，其特征在于：所述的第一透镜（1）和第二透镜（2）由K9玻璃制成的，第一透镜（1）和第二透镜（2）的表面上镀有1064nm和1570nm波段的增透膜。 
3.根据权利要求2所述的激光准直光学系统，其特征在于：所述的第三透镜（3）由ZF6制成，第四透镜（4）由CaF2制成，第五透镜（5）由K9玻璃制成，第六透镜（6）由CaF2制成，第三透镜（3）、第四透镜（4）、第五透镜（5）和第六透镜（6）表面镀有1064nm和1570nm波段的高透过率增透膜。 
4.根据权利要求2所述的激光准直光学系统，其特征在于：所述的目镜组的焦距为-13.19mm，物镜组的焦距为105.52mm。 
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