CN116953953A - 大口径激光测距光学系统中单光子探测器的装调方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学装调技术领域，尤其涉及一种大口径激光测距光学系统中单光子探测器的装调方法，包括：S1、将调焦相机置于视场光阑和单光子探测器的灵敏区之间，保证调焦相机接收到视场光阑的成像，打开指示激光器，发出光轴指示光；S2、使光轴指示光与视场光阑在调焦相机的像面上所成的像的中心位置重合；S3、将调焦相机移动至可同时观察视场光阑和单光子探测器的灵敏区的位置；S4、使视场光阑与单光子探测器的灵敏区在调焦相机的像面上所成的像的中心位置重合。本发明通过安装调焦相机和视场光阑完成了基准传递，保证了大口径激光测距光学系统的正常运行。

Description

大口径激光测距光学系统中单光子探测器的装调方法

技术领域

本发明涉及光学装调技术领域，尤其涉及一种大口径激光测距光学系统中单光子探测器的装调方法。

背景技术

对于激光测距系统而言，在激光能量、激光束散角一定的前提下，提高激光测距系统的测量距离的核心为提高探测器的灵敏度和光学系统的收发效率。光学系统的收发效率在很大程度上由测距光学系统的口径决定。因此，为了能够探测到更远的距离，将具有高灵敏度的单光子探测器和大口径接收光学系统结合应用很有必要。

然而由于单光子探测器的灵敏度虽然高，但单光子探测器的灵敏区只有几十微米，因此对于单光子探测器和测距光学系统的同轴性要求非常高，这给装调带来了很大的难度。

传统的单光子探测器通过机械方法和光学方法进行装调，光学方法为通过在测距光学系统的前段架设内调焦自准直望远镜，将内调焦自准直望远镜与测距光学系统调整同轴后，通过调整内调焦望远镜焦距，并用人眼观察，直至能够看清单光子探测器灵敏区通过光学系统所成的像，调整单光子探测器位置及角度，直至同轴。

由于机械方法只通过机械尺寸加以限制，精度不足。而光学方法中的内调焦自准直望远镜的口径通常比较小，一般只有几十毫米，且单光子探测器的灵敏区本身不发光，敏感区通过光学系统所成的像被内调焦自准直望远镜接收后的能量极弱，根本无法被识别，因此传统的单光子探测器的装调方法在大口径激光测距光学系统中并不适用。

发明内容

本发明为解决现有的机械方法只通过机械尺寸加以限制，精度不足，而光学方法中的内调焦自准直望远镜的口径通常比较小，无法应用于大口径激光测距光学系统的问题，本发明提供一种大口径激光测距光学系统中单光子探测器的装调方法，在不改变大口径激光测距光学系统的设计方案的前提下，解决了大口径激光测距光学系统中无法通过光学方法进行装调的问题，保证了单光子探测器的装调精度。

本发明提供的大口径激光测距光学系统中单光子探测器的装调方法，利用装调辅助组件实现，装调辅助组件包括指示激光器、视场光阑、调焦相机和环形灯，其中，指示激光器位于单光子探测器前端的光学系统的入光口，且指示激光器与大口径激光测距光学系统同轴，视场光阑装配于光学系统的中间像面位置，环形灯安装于单光子探测器的灵敏区的一侧；具体包括如下步骤：

S1、将调焦相机置于视场光阑和单光子探测器的灵敏区之间，保证调焦相机接收到视场光阑的成像，打开指示激光器，发出光轴指示光。

S2、调整调焦相机的焦距，使视场光阑在调焦相机的像面上的成像清晰，记录光轴指示光在调焦相机的像面上的成像位置，以此调整视场光阑的位置，使光轴指示光与视场光阑在调焦相机的像面上所成的像的中心位置重合，关闭指示激光器。

S3、将调焦相机移动至同时观察视场光阑和单光子探测器的灵敏区的位置。

S4、打开环形灯，调整调焦相机的焦距，使单光子探测器的灵敏区在调焦相机的像面上的成像清晰，记录视场光阑在调焦相机的像面上的成像位置，以此调整单光子探测器的垂轴位置与角度，使视场光阑与单光子探测器的灵敏区在调焦相机的像面上所成的像的中心位置重合，关闭环形灯。

与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：

本发明通过安装调焦相机和视场光阑完成了基准传递，并通过在单光子探测器的灵敏区装配环形灯增大了灵敏区通过光学系统所成的像被大口径激光测距光学系统接收的能量，使灵敏区易被识别。

附图说明

图1是根据本发明实施例提供的大口径激光测距光学系统中单光子探测器的装调辅助组件的布局示意图；

图2是根据本发明实施例提供的大口径激光测距光学系统中单光子探测器的装调方法的流程示意图。

附图标记：指示激光器1、视场光阑2、调焦相机3、单光子探测器4和灵敏区4-1。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。

本发明提供的大口径激光测距光学系统中单光子探测器的装调方法，利用装调辅助组件实现。

图1示出了根据本发明实施例提供的大口径激光测距光学系统中单光子探测器的装调辅助组件的布局。

如图1所示，本发明提供的装调辅助组件包括指示激光器1、视场光阑2、调焦相机3和环形灯，其中，指示激光器1置于单光子探测器4前端的光学系统的入光口，且指示激光器1与大口径激光测距光学系统同轴，视场光阑2装配于光学系统的中间像面位置，单光子探测器4的机械件内部安装有可以控制开关的环形灯，调焦相机3根据大口径激光测距光学系统中单光子探测器4的装调要求进行移动。

图2示出了根据本发明实施例提供的大口径激光测距光学系统中单光子探测器的装调方法的流程。

如图1-图2所示，本发明提供的大口径激光测距光学系统中单光子探测器的装调方法，具体包括如下步骤：

S1、将调焦相机3置于视场光阑2和单光子探测器4的灵敏区4-1之间，保证调焦相机3接收到视场光阑2的成像，打开指示激光器1，发出光轴指示光。

S2、调整调焦相机3的焦距，使视场光阑2在调焦相机3的像面上的成像清晰，记录光轴指示光在调焦相机3的像面上的成像位置，以此调整视场光阑2的位置，使光轴指示光与视场光阑2在调焦相机3的像面上所成的像的中心位置重合，关闭指示激光器1。

此时，完成大口径激光测距光学系统与单光子探测器4的光轴基准的对准，视场光阑2与大口径激光测距光学系统同轴。

S3、将调焦相机3移动至可同时观察视场光阑2和单光子探测器4的灵敏区4-1的位置。

S4、打开环形灯，调整调焦相机3的焦距，使单光子探测器4的灵敏区4-1在调焦相机3的像面上的成像清晰，记录视场光阑2在调焦相机3的像面上的成像位置，以此调整单光子探测器4的垂轴位置与探测角度，使视场光阑2与单光子探测器4的灵敏区4-1在调焦相机3的像面上所成的像的中心位置重合，关闭环形灯。

本发明提出的大口径激光测距光学系统中单光子探测器的装调分为两步进行，第一步为：通过使与大口径激光测距光学系统同轴的指示激光器1和安装于光学系统的中间像面位置的视场光阑2在调焦相机3的像面上所成的像的中心位置重合，完成大口径激光测距光学系统与单光子探测器4的光轴基准的对准；第二步为：通过使灵敏区4-1与视场光阑2在调焦相机3的像面上所成的像的中心位置重合，完成大口径激光测距光学系统中单光子探测器的装调，其中，为了使灵敏区4-1的能量能被大口径激光测距光学系统所接收，在灵敏区4-1的周围安装了可开关的环形灯，增大了灵敏区4-1通过光学系统所成的像被大口径激光测距光学系统接收的能量，使灵敏区4-1易被识别。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (1)

1.一种大口径激光测距光学系统中单光子探测器的装调方法，利用装调辅助组件实现，所述装调辅助组件包括指示激光器、视场光阑、调焦相机和环形灯，其中，所述指示激光器位于所述单光子探测器前端的光学系统的入光口，且所述指示激光器与所述大口径激光测距光学系统同轴，所述视场光阑装配于所述光学系统的中间像面位置，所述环形灯安装于所述单光子探测器的灵敏区的一侧；其特征在于，具体包括如下步骤：

S1、将所述调焦相机置于所述视场光阑和所述单光子探测器的灵敏区之间，保证所述调焦相机接收到所述视场光阑的成像，打开所述指示激光器，发出光轴指示光；

S2、调整所述调焦相机的焦距，使所述视场光阑在所述调焦相机的像面上的成像清晰，记录所述光轴指示光在所述调焦相机的像面上的成像位置，以此调整所述视场光阑的位置，使所述光轴指示光与所述视场光阑在所述调焦相机的像面上所成的像的中心位置重合，关闭所述指示激光器；

S3、将所述调焦相机移动至同时观察所述视场光阑和所述单光子探测器的灵敏区的位置；

S4、打开所述环形灯，调整所述调焦相机的焦距，使所述单光子探测器的灵敏区在所述调焦相机的像面上的成像清晰，记录所述视场光阑在所述调焦相机的像面上的成像位置，以此调整所述单光子探测器的垂轴位置与角度，使所述视场光阑与所述单光子探测器的灵敏区在所述调焦相机的像面上所成的像的中心位置重合，关闭所述环形灯。