CN107643022B - 一种基于四象限探测器的激光导引镜头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于四象限探测器的激光导引镜头，包括镜头及设置于镜头内的光学系统，所述光学系统沿光线输入至输出方向依次设有透镜A、滤色片B、透镜C、透镜D，所述透镜A与滤色片B之间的空气间隔为5.0mm，滤色片B与透镜C之间的空气间隔为1.30mm，透镜C与透镜D之间的空气间隔为9.6mm，全部为球面镜，结构紧凑，加工难度、装调难度低，为批量装备提供保障。

Description

一种基于四象限探测器的激光导引镜头

技术领域

本发明涉及一种基于四象限探测器的激光导引镜头。

背景技术

随着科技的飞速发展，传统武器系统必须与时俱进，摆脱以量取胜的作战模式，提高打击精度。四象限探测导引系统属于主动能量非成像探测，基于四象限探测器的光电探测系统在探测效率、可靠性、抗干扰能力、复杂程度、成本等方面具有无可比拟的优越性，被广泛用于激光制导、激光跟踪等领域。目前，国内的基于四象限探测系统的激光制导系统存在线性区较小的问题，研制大视场、大线性区、小型化的导引镜头是激光制导的发展方向。

发明内容

本发明克服一般激光导引镜头线性区域小的缺点，提供一种基于四象限探测器的激光导引镜头，对主动激光能量进行非成像探测，通过光电信号转换，为激光制导系统提供制导信号，摆脱以量取胜的落后模式。

基于四象限探测器的激光导引系统的工作原理为：将四象限探测器光敏面划分为四个相等区域A、B、C、D，并使其相对于镜头焦点位置离焦一定距离，使光斑弥散直径为探测器直径的一半，此时探测器会根据四个区域接收到的光信号输出四路幅值信号 VA、 VB、VC、 VD。 通过一定的转换运算后可以得出入射光线相对于导引系统的方位角，从而为激光制导系统提供制导信号。由其工作原理可知，激光导引头的光学系统必须达到以下三个要求：

（1）光斑直径为探测器光敏面直径的一半，光斑太小，可能仅仅汇聚于某一象限，无法输出位置信号；光斑太大，超出光敏面时，则造成能量损失。

（2）光斑能量要分布均匀，光斑分布不均时其中心位置会产生偏移，影响探测精度。

（3）确保光斑为圆形，否则形状不均也会影响探测精度。

优秀的激光导引镜头在满足上述三个要求的前提下，还必须具有大视场、大线性区、大通光直径，且具有良好的温度适应能力及加工、装调工艺性。

本发明的具体实施方案是：一种基于四象限探测器的激光导引镜头，包括镜头及设置于镜头内的光学系统，所述光学系统沿光线输入至输出方向依次设有透镜A、滤色片B、透镜C、透镜D，所述透镜A与滤色片B之间的空气间隔为5.0mm，滤色片B与透镜C之间的空气间隔为1.30mm，透镜C与透镜D之间的空气间隔为9.6mm。

进一步的，所述镜头包括壳体及设置于壳体后侧的后盖，所述壳体由前侧至后侧逐渐增大，壳体的前侧内置有与壳体固定连接的，所述透镜A、滤色片B、透镜C、透镜D依次置放于主镜筒内且主镜筒内设置有位于透镜A与滤色片B的第一隔圈、位于滤色片B与透镜C的第二隔圈，位于透镜C与透镜D之间的第三隔圈。

进一步的，所述主镜筒内位于透镜D后侧设置有激光探测器，所述主镜筒后侧固定连接有第一探测器调整板，所述激光探测器固定经第二探测器调整板与第一探测器调整板固定连接，所述第一探测器调整板与主镜筒后侧之间还设置有一片或多篇的探测器调整垫片。

进一步的，所述主镜筒内位于激光探测器后侧设置有电路板，所述电路板固定于电路板架上。

进一步的，所述滤色片B由HWB850材料制成。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）采用HWB850作为滤色片材料，降低镀制窄带增透膜层的技术难度，防止伪信号干扰；

（2）光圈值高达0.9，有利于微弱激光反射能量的收集；

（3）实现了光学被动式无热化设计，温度适应性良好，能在宽温度动态范围内工作，不影响测角精度；

（4）线性视场区达到±100，为高精度弹道修正提供前提和保障；视场达到±200，保证了目标搜索范围；

（5）光斑均匀，圆度好，畸变小；

（6）全部为球面镜，结构紧凑，加工难度、装调难度低，为批量装备提供保障。

附图说明：

图1为本发明实施例光学系统示意图。

图2为本发明实施例光斑点列图。

图3为本发明实施例光斑足迹图。

图4为本发明实施例能量集中度曲线图。

图5为本发明实施例机械结构示意图。

图6为本发明实施例机械结构左视图。

图7为本发明实施例机械结构立体图。

图中：1.压圈；2.隔圈一；3.隔圈二；4.隔圈三；5.主镜筒；6.探测器调整垫片；7.探测器调整板一；8.探测器调整板二；9.电路板立柱；10.壳体；11.后盖；12.电路板；13.电路板架；14.激光探测器；15.透镜D；16.透镜C；17.滤色片B；18.透镜A。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

参考图1，一种基于四象限探测器的激光导引镜头，沿光路自左向右入射方向分别设置有有透镜A、滤色片B、透镜C、透镜D。其各个镜片的物理参数符合表1所示数据要求。

如图5所示，所述透镜D15、隔圈三4、透镜C16、隔圈二3、滤色片B17、隔圈一2、透镜A18依次装入主镜筒5中并用压圈1压紧固定。所述探测器调整垫片6和探测器调整板一7通过螺钉固定在主镜筒4上，所述激光探测器14固定在探测器调整板二8上然后通过螺钉固定在探测器调整板一7上。通过松紧螺钉可调节激光探测器14的上下左右位置，通过探测器调整垫片6可调节激光探测器14的前后位置。当光学镜头调校好后，将所述主镜筒5通过螺钉安装固定在壳体10内。所述电路板架13通过电路板立柱9固定在壳体10内，所述电路板12通过螺钉安装在电路板架3上。所述后盖11通过螺钉固定在壳体10上。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (5)

1.一种基于四象限探测器的激光导引镜头，其特征在于：包括镜头及设置于镜头内的光学系统，所述光学系统沿光线输入至输出方向依次设有透镜A、滤色片B、透镜C、透镜D，所述透镜A与滤色片B之间的空气间隔为5.0mm，滤色片B与透镜C之间的空气间隔为1.30mm，透镜C与透镜D之间的空气间隔为9.6mm；

所述透镜A、滤色片B、透镜C、透镜D由光线进入至输出方向的包括第一表面、第二表面、第三表面、第四表面、第五表面、第六表面、第七表面及第八表面；

所述第一表面曲率半径为25.6≤R≤28.5；第二表面曲率半径为50≤R≤57、第三表面、第四表面、及第八表面为平面，第五表面曲率半径为-65.60≤R≤-63.2、第六表面曲率半径为-82.2≤R≤-77.9、第七表面曲率半径为21≤R≤24.55；

所述透镜A厚度为7.5mm，滤色片B厚度为3mm，透镜C厚度为1.70 mm，透镜D厚度为7.00；透镜D与四象限探测器距离为3.2mm；

所述透镜A材料为LASFN15；滤色片B材料为HWB850；透镜C材料为SF6；透镜D材料为N-LASF46A。

2.根据权利要求1所述的一种基于四象限探测器的激光导引镜头，其特征在于：所述镜头包括壳体及设置于壳体后侧的后盖，所述壳体由前侧至后侧逐渐增大，壳体的前侧内置有与壳体固定连接的，所述透镜A、滤色片B、透镜C、透镜D依次置放于主镜筒内且主镜筒内设置有位于透镜A与滤色片B的第一隔圈、位于滤色片B与透镜C的第二隔圈，位于透镜C与透镜D之间的第三隔圈。

3.根据权利要求2所述的一种基于四象限探测器的激光导引镜头，其特征在于：所述主镜筒内位于透镜D后侧设置有激光探测器，所述主镜筒后侧固定连接有第一探测器调整板，所述激光探测器固定经第二探测器调整板与第一探测器调整板固定连接，所述第一探测器调整板与主镜筒后侧之间还设置有一片或多篇的探测器调整垫片。

4.根据权利要求3所述的一种基于四象限探测器的激光导引镜头，其特征在于：所述主镜筒内位于激光探测器后侧设置有电路板，所述电路板固定于电路板架上。

5.根据权利要求1或3所述的一种基于四象限探测器的激光导引镜头，其特征在于：所述滤色片B由HWB850材料制成。