CN112764235B - 一种阵列光束发射与成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种阵列光束发射与成像装置，涉及光学发射成像技术领域，该装置包括：多个发射与成像子模块和组合反射镜，每个发射与成像子模块包括：望远镜、与所述望远镜对应设置的快反镜、组合反射镜、与所述快反镜对应设置的分光镜、与所述分光镜对应设置的激光发射单元以及与所述分光镜对应设置的成像探测单元，所述组合反射镜设置于所有所述望远镜与所有所述快反镜之间，用于在每个所述望远镜和对应的所述快反镜之间反射光束。本发明只设置一个组合反射镜，组合反射镜设置于所有望远镜与所有快反镜之间，即每个阵列光束发射与成像子模块共用一个组合反射镜，可使阵列光束发射与成像装置的整体重量和体积都更小。

Description

一种阵列光束发射与成像装置

技术领域

本发明涉及光学发射成像技术领域，特别涉及一种阵列光束发射与成像装置。

背景技术

定向能装备是一种利用高能激光束照射目标的装置，以其光速打击、无惯性、抗电磁、易重复使用、作战效费比高等特点，成为国内外的研究热点。其中，发射与成像装置是其重要组成部分，负责对远距离目标成像，实时高帧频识别、锁定，并将光源输出的高功率激光精确聚焦在目标表面。随着需求的不断提高，提高目标到靶功率密度成为需要解决的技术问题。

相关技术中，光束发射与成像装置包括多个光束发射与成像子模块，每个光束发射与成像子模块均包括激光发射单元和成像探测单元。通过采用空间合成技术实现光束在目标处的高效空间合成，提高目标到靶功率密度。

但是，现有不同光束发射与成像子模块之间是相互独立的，导致阵列光束发射与成像装置的整体体积和重量仍然很大。

发明内容

本发明实施例提供一种阵列光束发射与成像装置，以解决相关技术中阵列光束发射与成像装置，整体体积和重量较大的技术问题。

本发明实施例提供了一种阵列光束发射与成像装置，包括：

多个光束发射与成像子模块，每个所述光束发射与成像子模块均包括：

望远镜；

与所述望远镜对应设置的快反镜；

与所述快反镜对应设置的分光镜；

与所述分光镜对应设置的激光发射单元；

与所述分光镜对应设置的成像探测单元；

组合反射镜，其设置于所有所述望远镜与所有所述快反镜之间，所述组合反射镜用于在每个所述望远镜和对应的所述快反镜之间反射光束。

一些实施例中，所述组合反射镜为正多棱锥结构，所述正多棱锥结构设有多个与所述望远镜一一对应的反射面。

一些实施例中，每个所述激光发射单元包括：

激光源；

发射调焦组件，其设于所述激光源与对应的所述分光镜之间。

一些实施例中，所述发射调焦组件包括正透镜和负透镜，所述正透镜和负透镜上均镀有高透膜。

一些实施例中，所述激光源为光纤激光器。

一些实施例中，每个所述望远镜均包括：

主镜；

次镜，其与所述主镜对应间隔设置；

窗口镜，其设于所述主镜背离所述次镜的一侧。

一些实施例中，所述主镜和次镜均为微晶材料制成，且均镀有高反膜；所述窗口镜为熔融石英制成，且镀有高透膜。

一些实施例中，所述次镜配置有驱动元件，所述驱动元件用于驱动所述次镜移动以改变所述次镜的倾斜角度。

一些实施例中，所述成像探测单元包括：

光探测器；

光镜头，其设于所述光探测器与所述分光镜之间。

一些实施例中，所述快反镜和分光镜均为熔融石英制成，所述快反镜镀有高反膜，所述分光镜镀有分光膜。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种阵列光束发射与成像装置，通过设置组合反射镜，组合反射镜设置于所有望远镜与所有快反镜之间，组合反射镜在每个望远镜和对应的快反镜之间反射光束，即每个阵列光束发射与成像子模块共用一个组合反射镜，使得每个光束发射与成像子模块重量和体积较小，进而使得阵列光束发射与成像装置的整体重量和体积都更小。本发明拓展性强，可通过增加孔径数量的方式不断提高光束发射性能和成像探测能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种阵列光束发射与成像装置的示意图；

图2a为本发明实施例提供的一种阵列光束发射与成像装置包括三个望远镜的示意图；

图2b为本发明实施例提供的与图2a中三个望远镜对应的组合反射镜示意图；

图3a为本发明实施例提供的一种阵列光束发射与成像装置包括四个望远镜的示意图；

图3b为本发明实施例提供的与图3a中四个望远镜对应的组合反射镜示意图；

图4a为本发明实施例提供的一种阵列光束发射与成像装置包括五个望远镜的示意图；

图4b为本发明实施例提供的与图3a中四个望远镜对应的组合反射镜示意图；

图5为本发明实施例提供的一种阵列光束发射与成像装置的望远镜的示意图；

图中：1、望远镜；11、主镜；12、次镜；13、窗口镜；14、驱动元件；2、快反镜；3、组合反射镜；4、分光镜；5、激光发射单元；51、激光源；52、发射调焦组件；6、成像探测单元；61、光探测器；62、光镜头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种阵列光束发射与成像装置，其能解决现有阵列光束发射与成像装置，整体体积和重量较大的技术问题。

参见图1所示，一种阵列光束发射与成像装置，包括多个光束发射与成像子模块和组合反射镜3，每个光束发射与成像子模块均包括：望远镜1、与望远镜1对应设置的快反镜2、与快反镜2对应设置的分光镜4、与分光镜4对应设置的激光发射单元5以及与分光镜4对应设置的成像探测单元6。

组合反射镜3设置于所有望远镜1与所有快反镜2之间，组合反射镜3用于在每个望远镜1和对应的快反镜2之间反射光束。

具体地，当本发明实施例的阵列光束发射与成像装置用于成像时，一个望远镜1接收目标反射光线，经过组合反射镜3、对应的快反镜2以及对应的分光镜4到达对应的成像探测单元6，通过对应的成像探测单元6成像。当本发明实施例的阵列光束发射与成像装置用于发射时，一个激光发射单元5发射光束，经过对应的分光镜4、对应的快反镜2、组合反射镜3以及对应的望远镜1，照射在目标上。

本发明实施例的阵列光束发射与成像装置，通过设置组合反射镜3，组合反射镜3设置于所有望远镜1与所有快反镜2之间，组合反射镜3在每个望远镜1和对应的快反镜2之间反射光束，即每个阵列光束发射与成像子模块共用一个组合反射镜3，使得每个光束发射与成像子模块重量和体积较小，进而使得阵列光束发射与成像装置的整体重量和体积都更小。

作为可选的实施方式，组合反射镜3为正多棱锥结构，正多棱锥结构设有多个与望远镜1一一对应的反射面。参见图2a和2b所示，当每个阵列光束发射与成像子模块设有三个望远镜1时，对应的组合反射镜3为正三棱锥结构。参见图3a和3b所示，当每个阵列光束发射与成像子模块设有四个望远镜1时，对应的组合反射镜3为正四棱锥结构。参见图4a和4b所示，当每个阵列光束发射与成像子模块设有五个望远镜1时，对应的组合反射镜3为正五棱锥结构。

作为可选的实施方式，参见图1所示，每个激光发射单元5包括：激光源51和发射调焦组件52，发射调焦组件52设于激光源51与对应的分光镜4之间。进一步地，发射调焦组件52包括正透镜和负透镜，正透镜和负透镜上均镀有高透膜。正透镜和负透镜均可使用熔融石英材料制成，镀制激光源51发射光束所在波段的高透膜，既实现激光源51发射光束的一级扩束，一般为2倍，又可实时通过移动正透镜和负透镜间距将发射光束会聚在远近不同的目标上。优选地，激光源51为光纤激光器，光纤激光器的光束质量好，高效率，散热特性好，结构紧凑，可靠性高。

作为可选的实施方式，参见图5所示，每个望远镜1均包括：主镜11、次镜12以及窗口镜13，次镜12与主镜11对应间隔设置，窗口镜13设于主镜11背离次镜12的一侧。主镜11的有效发射口径可为100mm，扩束比可为2.5倍。进一步地，主镜11和次镜12均为微晶材料制成，且均镀有高反膜，可实现激光束、可见光的高反射。窗口镜13为熔融石英制成，且镀有高透膜，可实现激光束和可见光的高透射。

作为可选的实施方式，参见图1所示，次镜12配置有驱动元件14，驱动元件14用于驱动次镜12移动以改变次镜12的倾斜角度。优选地，驱动元件14为压电陶瓷，驱动元件14驱动次镜12倾斜实现发射光束的摆扫，使同一阵列光束发射与成像子模块的多路发射光束都打在目标同一个点上。

作为可选的实施方式，参见图1所示，成像探测单元6包括：光探测器61和光镜头62，光镜头62设于光探测器61与分光镜4之间。光探测器61可为可见光探测器，光镜头62可为可见光镜头。可见光镜头通光口径40mm，波段为可见光，视场±1.5mrad，负责将望远镜1接收的目标可见光高质量的汇聚在可见光探测器上，可见光镜头采用库克三片式结构，像质优良，三片透镜均镀制可见光高透射膜。其中，可见光探测器可采用CCD光电传感器，响应目标可见光波段，像元尺寸5.6μm。

作为可选的实施方式，快反镜2和分光镜4均为熔融石英制成，快反镜2镀有高反膜，分光镜4镀有分光膜。分光镜4可为平面镜，45°放置在光路中，使用融石英材料，镀制有分光膜，可实现激光束高反射，目标可见光高透射。快反镜2可为平面镜，使用融石英材料，镀制有高反膜，可实现激光束、可见光的高反射，快反镜2可后置驱动元件14，重复定位精度高，带宽高，响应速度快，可以快速调节光束方向，转动角度范围±3mrad。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种阵列光束发射与成像装置，其特征在于，包括：

多个发射与成像子模块，每个所述发射与成像子模块均包括：

-望远镜(1)；

-与所述望远镜(1)对应设置的快反镜(2)；

-与所述快反镜(2)对应设置的分光镜(4)；

-与所述分光镜(4)对应设置的激光发射单元(5)；

-与所述分光镜(4)对应设置的成像探测单元(6)；

组合反射镜(3)，其设置于所有所述望远镜(1)与所有所述快反镜(2)之间，所述组合反射镜(3)用于在每个所述望远镜(1)和对应的所述快反镜(2)之间反射光束，所述组合反射镜(3)为正多棱锥结构，所述正多棱锥结构设有多个与所述望远镜(1)一一对应的反射面；

其中，当所述阵列光束发射与成像装置用于发射时，一个激光发射单元(5)发射光束，经过对应的分光镜(4)、对应的快反镜(2)、对应的组合反射镜(3)的一个反射面以及对应的望远镜1，照射在目标上；当所述阵列光束发射与成像装置用于成像时，一个望远镜(1)接收目标反射光线，经过对应的组合反射镜(3)的一个反射面、对应的快反镜(2)以及对应的分光镜(4)，到达对应的成像探测单元(6)成像。

2.如权利要求1所述的一种阵列光束发射与成像装置，其特征在于，每个所述激光发射单元(5)包括：

激光源(51)；

发射调焦组件(52)，其设于所述激光源(51)与对应的所述分光镜(4)之间。

3.如权利要求2所述的一种阵列光束发射与成像装置，其特征在于：

所述发射调焦组件(52)包括正透镜和负透镜，所述正透镜和负透镜上均镀有高透膜。

4.如权利要求2所述的一种阵列光束发射与成像装置，其特征在于：所述激光源(51)为光纤激光器。

5.如权利要求1所述的一种阵列光束发射与成像装置，其特征在于，每个所述望远镜(1)均包括：

主镜(11)；

次镜(12)，其与所述主镜(11)对应间隔设置；

窗口镜(13)，其设于所述主镜(11)背离所述次镜(12)的一侧。

6.如权利要求5所述的一种阵列光束发射与成像装置，其特征在于：

所述主镜(11)和次镜(12)均为微晶材料制成，且均镀有高反膜；所述窗口镜(13)为熔融石英制成，且镀有高透膜。

7.如权利要求5所述的一种阵列光束发射与成像装置，其特征在于：

所述次镜(12)配置有驱动元件(14)，所述驱动元件(14)用于驱动所述次镜(12)移动以改变所述次镜(12)的倾斜角度。

8.如权利要求1所述的一种阵列光束发射与成像装置，其特征在于，所述成像探测单元(6)包括：

光探测器(61)；

光镜头(62)，其设于所述光探测器(61)与所述分光镜(4)之间。

9.如权利要求1所述的一种阵列光束发射与成像装置，其特征在于：

所述快反镜(2)和分光镜(4)均为熔融石英制成，所述快反镜(2)镀有高反膜，所述分光镜(4)镀有分光膜。

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