CN110940282B - 一种双波长激光接收光学系统及激光测距接收装置 - Google Patents

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    • G01S11/12—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using electromagnetic waves other than radio waves

Abstract

本发明涉及一种双波长激光接收光学系统及激光测距接收装置，沿光线入射方向依次设置有窄带滤光片、第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜，窄带滤光片为平板玻璃、第一透镜为双凸正透镜，第二透镜为双凸正透镜，第三透镜为双凹的负透镜，第四透镜为凸凹的正透镜。该光学系统采用全球面设计，通过各个镜片之间的空气间距以及镜片的光学参数的组合，能够将1064nm和1570nm两种波长的激光进行汇聚，并且降低背景噪声的干扰。包含该光学系统的激光测距接收装置，在第四透镜后放置探测器，探测器是能够将光信号转换为电信号的光电转换器件，可经过数据处理得到信号光发射和接收时间差，利用时间飞行原理得到目标距离。

Description

一种双波长激光接收光学系统及激光测距接收装置
技术领域
本发明属于光学系统及激光测距技术，涉及一种双波长激光接收光学系统及激光测距接收装置。
背景技术
激光接收光学系统主要应用于激光测距系统中，能够对信号光进行汇聚和降低背景噪声的干扰。激光测距系统中最常用的波长为1064nm和1570nm，一般激光接收光学系统只针对单个激光波长设计，如专利CN208459704U中所描述的激光接收光学系统只针对1064nm激光进行设计，无法实现对双波长(1064nm和1570mm)激光的汇聚。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种双波长激光接收光学系统及激光测距接收装置。
技术方案
一种双波长激光接收光学系统，其特征在于包括包含沿光线入射方向依次设置的窄带滤光片1、第一透镜2、第二透镜3、第三透镜4和第四透镜5；所述窄带滤光片1为平板玻璃、第一透镜2为双凸正透镜，第二透镜3为双凸正透镜，第三透镜4为双凹的负透镜，第四透镜5为凸凹的正透镜；窄带滤光片与第一透镜在光轴的空气间隔为1mm，第一透镜与第二透镜在光轴的空气间隔为2.2mm，第二透镜与第三透镜在光轴的空气间隔为3.74mm，第三透镜与第四透镜在光轴的空气间隔为12mm；所述窄带滤光片、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的曲率半径R1、曲率半径R2、和透镜厚度沿光线入射方向依次满足下述关系：
Figure BDA0002245238490000011
Figure BDA0002245238490000021
所述的窄带滤光片1镀有干涉式窄带滤光膜。
所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的两面均镀有能够满足1064nm和1570nm的增透膜。
所述第一透镜的材料为H-BAK7、所述第二透镜的材料为H-BAK6、所述第三透镜的材料为H-ZF3、所述第四透镜的材料为H-ZK5。
一种根据所述双波长激光接收光学系统的激光测距接收装置，其特征在于：沿光线入射方向，双波长激光接收光学系统的第四透镜5后放置探测器，放置于接收光学系统的焦平面上，两者之间的空气间隔71.35mm。
所述探测器采用能够将光信号转换为电信号的光电转换器件。
所述探测器采用雪崩二极管。
有益效果
本发明提出的一种双波长激光接收光学系统及激光测距接收装置，沿光线入射方向依次设置有窄带滤光片、第一透镜、第二透镜、第三透镜和第四透镜。本发明的光学系统采用全球面设计，通过各个镜片之间的空气间距以及镜片的光学参数的组合，使得该光学系统能够将1064nm和1570nm两种波长的激光进行汇聚，并且降低背景噪声的干扰。包含该光学系统的激光测距接收装置，在第四透镜后放置探测器，探测器是能够将光信号转换为电信号的光电转换器件，可经过数据处理得到信号光发射和接收时间差，利用时间飞行原理得到目标距离。
与现有技术相比，本发明的双波长激光接收光学系统及激光测距接收装置，整体结构简单，紧凑，便于装调，可以兼容1064nm和1570nm波长的激光光束。该光学系统采用全球面设计，透镜数量少，工艺性能好，材料成本低，解决了无法对双波长(1064nm和1570nm)激光汇聚的问题。
附图说明
图1是本发明的双波长激光接收光学系统及激光测距接收装置示意图
1-窄带滤光片，2-第一透镜，3-第二透镜，4-第三透镜，5-第四透镜，6-探测器图2为本发明的双波长激光接收光学系统的弥散斑图
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本发明涉及一种双波长激光接收光学系统及激光测距接收装置，如图1所示。双波长激光接收光学系统包含沿光线入射方向依次设置的窄带滤光片1、第一透镜2、第二透镜3、第三透镜4和第四透镜5，所述第一透镜为双凸正透镜，第二透镜为双凸正透镜，第三透镜为双凹的负透镜，第四透镜为凸凹的正透镜。该光学系统采用全球面设计，实现对1064nm和1572nm信号光的汇聚，并降低背景噪声干扰。
窄带滤光片1与第一透镜2在光轴的空气间隔为1mm，所述第一透镜2与第二透镜3在光轴的空气间隔为2.2mm，所述第二透镜3与第三透镜4在光轴的空气间隔为3.74mm，所述第三透镜4与第四透镜5在光轴的空气间隔为12mm。窄带滤光片、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的曲率半径R1、曲率半径R2、和透镜厚度沿光线入射方向依次满足：
曲率半径R<sub>1</sub>/mm 曲率半径R<sub>2</sub>/mm 厚度d/mm
窄带滤光片 ∞ ∞ 4.5<d<5.5
第一透镜 70&lt;R<sub>1</sub>&lt;80 -760&lt;R<sub>2</sub>&lt;-720 7<d<8
第二透镜 70&lt;R<sub>1</sub>&lt;80 -180&lt;R<sub>2</sub>&lt;-160 7.5<d<8.5
第三透镜 -130&lt;R<sub>1</sub>&lt;-110 30&lt;R<sub>2</sub>&lt;40 3<d<4
第四透镜 30&lt;R<sub>1</sub>&lt;40 200&lt;R<sub>2</sub>&lt;220 7<d<8
第一透镜2的材料为H-BAK7、所述第二透镜3的材料为H-BAK6、所述第三透镜4的材料为H-ZF3、所述第四透镜5的材料为H-ZK5。窄带滤光片1镀有干涉式窄带滤光膜、第一透镜2、第二透镜3、第三透镜4、第四透镜5的两面均镀有1064nm和1570nm的增透膜。
一种激光测距接收装置，包括上述双波长激光接收光学系统，沿光线入射方向，第四透镜5后放置探测器6，探测器6为雪崩二极管，放置接收光学系统的焦平面上，，两者之间的空气间隔71.35mm。

Claims (7)

1.一种双波长激光接收光学系统，其特征在于包括沿光线入射方向依次设置的窄带滤光片(1)、第一透镜(2)、第二透镜(3)、第三透镜(4)和第四透镜(5)；所述窄带滤光片(1)为平板玻璃、第一透镜(2)为双凸正透镜，第二透镜(3)为双凸正透镜，第三透镜(4)为双凹的负透镜，第四透镜(5)为凸凹的正透镜；窄带滤光片与第一透镜在光轴的空气间隔为1mm，第一透镜与第二透镜在光轴的空气间隔为2.2mm，第二透镜与第三透镜在光轴的空气间隔为3.74mm，第三透镜与第四透镜在光轴的空气间隔为12mm；所述窄带滤光片、第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的曲率半径R1、曲率半径R2、和透镜厚度沿光线入射方向依次满足下述关系：
曲率半径R<sub>1</sub>/mm 曲率半径R<sub>2</sub>/mm 厚度d/mm 窄带滤光片 ∞ ∞ 4.5<d<5.5 第一透镜 70&lt;R<sub>1</sub>&lt;80 -760&lt;R<sub>2</sub>&lt;-720 7<d<8 第二透镜 70&lt;R<sub>1</sub>&lt;80 -180&lt;R<sub>2</sub>&lt;-160 7.5<d<8.5 第三透镜 -130&lt;R<sub>1</sub>&lt;-110 30&lt;R<sub>2</sub>&lt;40 3<d<4 第四透镜 30&lt;R<sub>1</sub>&lt;40 200&lt;R<sub>2</sub>&lt;220 7<d<8
2.根据权利要求1所述双波长激光接收光学系统，其特征在于：所述的窄带滤光片(1)镀有干涉式窄带滤光膜。
3.根据权利要求1所述双波长激光接收光学系统，其特征在于：所述第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜的两面均镀有能够满足1064nm和1570nm的增透膜。
4.根据权利要求1所述双波长激光接收光学系统，其特征在于：所述第一透镜的材料为H-BAK7、所述第二透镜的材料为H-BAK6、所述第三透镜的材料为H-ZF3、所述第四透镜的材料为H-ZK5。
5.一种根据权利要求1～4所述任一项双波长激光接收光学系统的激光测距接收装置，其特征在于：沿光线入射方向，双波长激光接收光学系统的第四透镜(5)后放置探测器，放置于双波长激光接收光学系统的焦平面上，两者之间的空气间隔为71.35mm。
6.根据权利要求5所述的激光测距接收装置，其特征在于：所述探测器采用能够将光信号转换为电信号的光电转换器件。
7.根据权利要求6所述的激光测距接收装置，其特征在于：所述探测器采用雪崩二极管。
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