CN112763192A - 一种多波长共焦兼具自校准功能的激光检测光路 - Google Patents

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屈立辉
康哲恺
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Abstract

本发明提供一种多波长共焦兼具自校准功能的激光检测光路，该检测光路包括由左至右依次同轴设置的前物镜组模块、能量调节模块、分光棱镜以及CCD探测器，所述分光棱镜正下方具有照明模块，所述照明模块包括提供光源的灯泡、位于灯泡上方的依次同轴排列的分划板和滤光片，所述分光棱镜将光路分为互相垂直的两路，一路由分光棱镜以后侧的CCD探测器接收，一路穿过滤光片及分划板进入照明模块。其前物镜组模块很好地校正了调试波长605‑665nm、照明波长790‑850nm、工作波长1000‑1160nm三个波段的色差，使光路能够进行可视化调试与检测同时兼具自校准功能。

Description

一种多波长共焦兼具自校准功能的激光检测光路
技术领域
本发明涉及一种多波长共焦兼具自校准功能的激光检测光路。
背景技术
由于激光具有能量集中、稳定性好、发散角小等优点，在空间靶标定位等应用中具有无法替代的优越性，因此越来越多的被应用于瞄准设备。激光光斑中心位置相对于靶标中心位置的准确测量是保证瞄准设备瞄准精度的关键因素，当激光瞄准具距离靶标较远时，激光光束的扩散会导致光斑变大，激光光斑内能量的分布也会随时间发生变化，而由于湍流效应的影响，激光光斑位置也会产生随机漂移，这些现象都会导致激光瞄准误差增大。因此，需要研制激光光斑中心位置检测系统来对瞄准性能进行测试。
为了提高激光光斑中心位置检测的精度，检测光路需具备自校准能力。对于工作波长为1.064μm、1.3μm、1.6μm等瞄准设备，其光路波长肉眼不可见，因此检测光路同时还需增加可见光调试波长以满足检测装置使用前的光路调试要求。
发明内容
本发明对上述问题进行了改进，即本发明要解决的技术问题是，需要研制激光光斑中心位置检测系统来对瞄准性能进行测试，为了提高激光光斑中心位置检测的精度，检测光路需具备自校准能力。
本发明的具体实施方案是：一种多波长共焦兼具自校准功能的激光检测光路，其特征在于：该检测光路包括由左至右依次同轴设置的前物镜组模块、能量调节模块、分光棱镜以及CCD探测器，所述前物镜组模块由左至右依次设置有第一正月牙透镜、第一负月牙透镜、第一双凸透镜、第二负月牙透镜、第二正月牙透镜、第一双凹透镜、第三正月牙透镜、第二双凹透镜；所述能量调节模块包含有位于前物镜组模块后侧同轴设置的2片1.5mm厚的衰减平板，通过更换不同的衰减平板能够实现激光能量的调节；所述分光棱镜正下方具有照明模块，所述照明模块包括提供光源的灯泡、位于灯泡上方的依次同轴排列的分划板和滤光片，所述分光棱镜将光路分为互相垂直的两路，一路由分光棱镜以后侧的CCD探测器接收，一路穿过滤光片及分划板进入照明模块。
进一步的，所述第一正月牙透镜和第一负月牙透镜的中心间隔为0.24mm，第一负月牙透镜和第一双凸透镜的中心间隔为0.85mm，第一双凸透镜和第二负月牙透镜的中心间隔为1.77mm，第二负月牙透镜和第二正月牙透镜的中心间隔为2.62mm，第二正月牙透镜和第一双凹透镜的中心间隔为64.02mm，第一双凹透镜和第三正月牙透镜的中心间隔为0.53mm，第三正月牙透镜和第二双凹透镜的中心间隔为72.51mm。
进一步的，所述衰减平板厚度为1.5mm。
进一步的，所述第一正月牙透镜厚度为8mm，第一负月牙透镜厚度为3.35 mm、第一双凸透镜厚度为15.75 mm、第二负月牙透镜厚度为2.92 mm、第二正月牙透镜厚度为9.42mm、第一双凹透镜厚度为1.74 mm、第三正月牙透镜厚度为5.88 mm、第二双凹透镜厚度为1.02 mm。
进一步的，所述照明模块里的分划板与CCD探测器像面共轭，二者均处于前物镜组模块的焦面上，此时分划板为一个无穷远目标，通过前物镜组模块后光束平行出射。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：前物镜组模块、能量调节模块、分光棱镜及CCD探测器组成了检测光路，能够进行光路可视化调试并对激光光斑中心进行检测；检测光路加上与CCD探测器共轭的照明模块，使整体光路具有了自校准功能，本发明该光路校正了调试波长605-665nm、照明波长790-850nm、工作波长1000-1160nm三个波段的色差，使其共焦面成像，能够对光路进行可视化调试和激光光斑中心检测同时兼具光路自校准功能，系统焦距长但具有小型化的优点。
附图说明
图1为本发明光路结构示意图。
具体实施方式
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。
如图1所示，一种多波长共焦兼具自校准功能的激光检测光路，该检测光路包括由左至右依次同轴设置的前物镜组模块10、能量调节模块20、分光棱镜30以及CCD探测器40，所述前物镜组模块由左至右依次设置有第一正月牙透镜110、第一负月牙透镜120、第一双凸透镜130、第二负月牙透镜140、第二正月牙透镜150、第一双凹透镜160、第三正月牙透镜170、第二双凹透镜180；所述能量调节模块包含有位于前物镜组模块后侧同轴设置的2片1.5mm厚的衰减平板210，通过更换不同的衰减平板能够实现激光能量的调节；所述分光棱镜正下方具有照明模块50，所述照明模块包括提供光源的灯泡510、位于灯泡上方的依次同轴排列的分划板520和滤光片530，所述分光棱镜将光路分为互相垂直的两路，一路由分光棱镜以后侧的CCD探测器接收，一路穿过滤光片及分划板进入照明模块。
本实施例中，所述第一正月牙透镜和第一负月牙透镜的中心间隔为0.24mm，第一负月牙透镜和第一双凸透镜的中心间隔为0.85mm，第一双凸透镜和第二负月牙透镜的中心间隔为1.77mm，第二负月牙透镜和第二正月牙透镜的中心间隔为2.62mm，第二正月牙透镜和第一双凹透镜的中心间隔为64.02mm，第一双凹透镜和第三正月牙透镜的中心间隔为0.53mm，第三正月牙透镜和第二双凹透镜的中心间隔为72.51mm。
本实施例中，所述衰减平板厚度为1.5mm，所述第一正月牙透镜厚度为8mm，第一负月牙透镜厚度为3.35 mm、第一双凸透镜厚度为15.75 mm、第二负月牙透镜厚度为2.92 mm、第二正月牙透镜厚度为9.42 mm、第一双凹透镜厚度为1.74 mm、第三正月牙透镜厚度为5.88 mm、第二双凹透镜厚度为1.02 mm。
本实施例中，具体的前物镜组模块镜片参数表如下，S1 ~ S16为沿图中左侧至右侧的各个表面。
下表为本实施例的镜片参数表；
Figure DEST_PATH_IMAGE001
工作时，分光棱镜将光路分为互相垂直的两路，一路由CCD探测器接收，一路进入照明模块。所述照明模块里的分划板与CCD探测器像面共轭，二者均处于前物镜组模块的焦面上，此时分划板为一个无穷远目标，通过前物镜组模块后光束平行出射。该检测光路焦距f’长达1.1m，系统很好地校正了色差，对调试波长605-665nm、照明波长790-850nm、工作波长1000-1160nm多波段共焦面成像，同时光学总长≤0.28f’，装置易于实现小型化。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。
本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
最后应当说明的是: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)

1.一种多波长共焦兼具自校准功能的激光检测光路，其特征在于：该检测光路包括由左至右依次同轴设置的前物镜组模块、能量调节模块、分光棱镜以及CCD探测器，所述前物镜组模块由左至右依次设置有第一正月牙透镜、第一负月牙透镜、第一双凸透镜、第二负月牙透镜、第二正月牙透镜、第一双凹透镜、第三正月牙透镜、第二双凹透镜；所述能量调节模块包含有位于前物镜组模块后侧同轴设置的2片1.5mm厚的衰减平板，通过更换不同的衰减平板能够实现激光能量的调节；所述分光棱镜正下方具有照明模块，所述照明模块包括提供光源的灯泡、位于灯泡上方的依次同轴排列的分划板和滤光片，所述分光棱镜将光路分为互相垂直的两路，一路由分光棱镜以后侧的CCD探测器接收，一路穿过滤光片及分划板进入照明模块。
2.根据权利要求1所述的一种多波长共焦兼具自校准功能的激光检测光路，其特征在于：所述第一正月牙透镜和第一负月牙透镜的中心间隔为0.24mm，第一负月牙透镜和第一双凸透镜的中心间隔为0.85mm，第一双凸透镜和第二负月牙透镜的中心间隔为1.77mm，第二负月牙透镜和第二正月牙透镜的中心间隔为2.62mm，第二正月牙透镜和第一双凹透镜的中心间隔为64.02mm，第一双凹透镜和第三正月牙透镜的中心间隔为0.53mm，第三正月牙透镜和第二双凹透镜的中心间隔为72.51mm。
3.根据权利要求1或2所述的一种多波长共焦兼具自校准功能的激光检测光路，其特征在于：所述衰减平板厚度为1.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种多波长共焦兼具自校准功能的激光检测光路，其特征在于：所述第一正月牙透镜厚度为8mm，第一负月牙透镜厚度为3.35 mm、第一双凸透镜厚度为15.75 mm、第二负月牙透镜厚度为2.92 mm、第二正月牙透镜厚度为9.42 mm、第一双凹透镜厚度为1.74 mm、第三正月牙透镜厚度为5.88 mm、第二双凹透镜厚度为1.02 mm。
5.根据权利要求1和4所述的一种多波长共焦兼具自校准功能的激光检测光路，其特征在于：所述照明模块里的分划板与CCD探测器像面共轭，二者均处于前物镜组模块的焦面上，此时分划板为一个无穷远目标，通过前物镜组模块后光束平行出射。
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