CN106526799B - 一种高稳定性、高能量激光接收镜头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高稳定性、高能量激光接收镜头，与四象限探测器共同进行目标的探测，激光接收镜头包括光阑以及由左至右共轴设置的窄带干涉滤波片、第一双凸透镜、第二凸凹透镜、第三双凹透镜、第四双凸透镜和第五凸凹透镜；光阑设置于所述窄带干涉滤波片左侧表面；四象限探测器(8)共轴设置于第五凸凹透镜右侧的焦平面上。本发明解决了激光接收镜头大相对口径、高均匀度光斑、低畸变的难题，在满足小型化的前提下提出了一种高稳定性、高能量激光接收镜头。

Description

一种高稳定性、高能量激光接收镜头

技术领域

本发明属于属于激光技术领域，与四象限探测器共同使用来实现对目标的探测。

背景技术

激光半主动寻的制导导弹的特点是制导精度高、抗干扰能力强、结构较简单、成本低、使用方便，已广泛应用于实战中。激光半主动寻的制导导弹的核心器件是导引头，光学镜头位于导引头的最前端，其作用是接收和汇聚目标反射的激光束，使目标方位信息转化为激光光斑在探测器上成像。光学镜头的性能不仅影响导引头的探测距离、搜索和跟踪目标的能力，更重要的是直接影响其探测目标方位的精度，从而影响到激光半主动寻的制导导弹的作战效能。因此激光接收镜头的难点在于满足小型化的前提下，实现大相对口径来实现更远的探测距离，以及获得各视场下能量稳定的、低畸变的光斑来提高探测方位的准确性。

现有技术公开类似的激光接收镜头专利，大多数不是针对四象限探测器设计的，而四象限探测器以其低成本的优势广泛应用于激光制导领域，少数相关镜头相对口径与本发明相比较小，接收激光能量较弱，或难以达到小型化要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高稳定性、高能量激光接收镜头，解决了激光接收镜头大相对口径、高均匀度光斑、低畸变的难题，在满足小型化的前提下提出了一种高稳定性、高能量激光接收镜头。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种高稳定性、高能量激光接收镜头，与四象限探测器共同进行目标的探测，激光接收镜头包括光阑以及由左至右共轴设置的窄带干涉滤波片、第一双凸透镜、第二凸凹透镜、第三双凹透镜、第四双凸透镜和第五凸凹透镜。

光阑设置于所述窄带干涉滤波片左侧表面。

所述四象限探测器共轴设置于第五凸凹透镜右侧的焦平面上。

进一步地，四象限探测器的光敏面直径为；

进一步地，窄带干涉滤波片的材质为冕玻璃K9；第一双凸透镜、第二凸凹透镜、第四双凸透镜和第五凸凹透镜的材质均为重火石玻璃HZF52A；第三双凹透镜的材质为轻冕玻璃HQK3L。

将窄带干涉滤波片左、右两侧表面分别记为S1和S2。

将第一双凸透镜左、右两侧表面分别记为S3和S4；S3的曲率半径为62.713、S4的曲率半径为-251.4。

将第二凸凹透镜左、右两侧表面分别记为S5和S6；S5的曲率半径为27.8、S6的曲率半径为66。

将第三双凹透镜左、右两侧表面分别记为S7和S8；S7的曲率半径为-43.25、S8的曲率半径为30.187。

将第四双凸透镜左、右两侧表面分别记为S9和S10；S9的曲率半径为152.162、S10的曲率半径为-39.64。

将第五凸凹透镜左、右两侧表面分别记为S11和S12；S11的曲率半径为21.73、S10的曲率半径为55.5。

将四象限探测器的探测面记为S13。

以各表面在中心轴上的距离为二者间距；则S1和S2之间间距为3mm、S2和S3之间间距为0.5mm、S3和S4之间间距为5.84mm、S4和S5之间间距为05.mm、S5和S6之间间距为6.1mm、S6和S7之间间距为5.14mm、S7和S8之间间距为2mm、S8和S9之间间距为7.75mm、S9和S10之间间距为5.18mm、S9和S10之间间距为0.5mm、S11和S12之间间距为3.97mm、S12和S13之间间距为5.5mm。

有益效果：

本发明提供一种高稳定性、高能量激光接收镜头，该镜头中第一双凸透镜和第二凸凹透镜、第四双凸透镜和第五凸凹透镜组成双高斯结构，且中间增设了第三双凹透镜，从而能够实现口径较大的接收镜头，通过设定的各个透镜表面的曲率边境，实现了对各个视场光线入射角度的约束，从而实现像方远心设计达到了获取高均匀度和低畸变光斑的效果，本发明没有使用非球面镜，且仅使用普通玻璃材料，在小型化结构的基础上实现了大相对口径及获得高均匀度、低畸变的光斑，大大降低加工成本，满足了对目标更远的探测距离及角度探测精度。

2、本发明工作时，目标反射的激光束通过光学系统把光能量聚焦到四象限探测器上，四象限探测器把接收到的光信号转换为电信号，经光学系统出射的激光光斑落在四象限探测器的四个象限上，根据四个象限能量的分布，来测定目标相对于光轴的偏移量大小和偏移量方位，从而实现目标方位的精确识别。

附图说明

图1为高稳定性、高能量激光接收镜头结构示意图；

其中，1-光阑，2-窄带干涉滤波片，3-第一双凸透镜，4-第二凸凹透镜、，5-第三双凹透镜，6-第四双凸透镜，7-第五凸凹透镜，8-四象限探测器；

图2为高稳定性、高能量激光接收镜头光路示意图；图3为光学系统畸变图；

图4为光斑能量分布图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1、

一种高稳定性、高能量激光接收镜头，如图1所示，镜头的光学系统中沿光线自左向右入射方向分别设有光阑1、窄带干涉滤波片2、第一双凸透镜3、第二凸凹透镜4、第三双凹透镜5、第四双凸透镜6和第五凸凹透镜7，六片透镜是共轴的，四象限探测器8位于六片透镜的组合焦距的焦平面上，四象限探测器8的探测面的中心位于六片透镜的光轴上，光阑1位于窄带干涉滤波片2的前表面。

目标反射的激光束通过光学系统把光能量聚焦到四象限探测器8上，四象限探测器8把接收到的光信号转换为电信号，经光学系统出射的激光光斑落在四象限探测器8的四个象限上，根据四个象限能量的分布，来测定目标相对于光轴的偏移量大小和偏移量方位，从而实现目标方位的精确识别。

四象限探测器8的光敏面直径为，象限数目为4。

该高稳定性、高能量激光接收镜头激光波段为1064nm，焦距为26.4mm，光斑直径为5mm，相对口径为1.6，瞬时视场角±9°，在线性视场角±4.5°内，畸变小于0.1％，光斑稳定性忧于3％。

该光学镜头的具体设计参数如表1所示。

表1

在表一中，曲率半径是指每个表面的曲率半径，间距是指两相邻表面间的距离，举例来说，表面S1的间距，即表面S1至表面S2间的距离。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种高稳定性、高能量激光接收镜头，与四象限探测器(8)共同进行目标的探测，其特征在于，所述激光接收镜头包括光阑(1)以及由左至右共轴设置的窄带干涉滤波片(2)、第一双凸透镜(3)、第二凸凹透镜(4)、第三双凹透镜(5)、第四双凸透镜(6)和第五凸凹透镜(7)；

所述光阑(1)设置于所述窄带干涉滤波片(2)左侧表面；

所述四象限探测器(8)共轴设置于第五凸凹透镜(7)右侧的焦平面上；

所述窄带干涉滤波片(2)的材质为冕玻璃K9；第一双凸透镜(3)、第二凸凹透镜(4)、第四双凸透镜(6)和第五凸凹透镜(7)的材质均为重火石玻璃HZF52A；第三双凹透镜(5)的材质为轻冕玻璃HQK3L；

将窄带干涉滤波片(2)左、右两侧表面分别记为S1和S2；

将第一双凸透镜(3)左、右两侧表面分别记为S3和S4；S3的曲率半径为62.713mm、S4的曲率半径为-251.4mm；

将第二凸凹透镜(4)左、右两侧表面分别记为S5和S6；S5的曲率半径为27.8mm、S6的曲率半径为66mm；

将第三双凹透镜(5)左、右两侧表面分别记为S7和S8；S7的曲率半径为-43.25mm、S8的曲率半径为30.187mm；

将第四双凸透镜(6)左、右两侧表面分别记为S9和S10；S9的曲率半径为152.162mm、S10的曲率半径为-39.64mm；

将第五凸凹透镜(7)左、右两侧表面分别记为S11和S12；S11的曲率半径为21.73mm、S10的曲率半径为55.5mm；

将四象限探测器(8)的探测面记为S13；

以各表面在中心轴上的距离为二者间距；则S1和S2之间间距为3mm、S2和S3之间间距为0.5mm、S3和S4之间间距为5.84mm、S4和S5之间间距为05.mm、S5和S6之间间距为6.1mm、S6和S7之间间距为5.14mm、S7和S8之间间距为2mm、S8和S9之间间距为7.75mm、S9和S10之间间距为5.18mm、S9和S10之间间距为0.5mm、S11和S12之间间距为3.97mm、S12和S13之间间距为5.5mm。

2.如权利要求1所述的一种高稳定性、高能量激光接收镜头，其特征在于，所述四象限探测器(8)的光敏面直径为10mm。