本发明专利技术公开了一种红外激光匀光照明探测系统，其由红外激光整形照明器和红外激光探测器构成，红外激光整形照明器由激光扩束准直系统、微透镜阵列组和后置扩束系统构成，激光光源输出的脉冲激光束经过激光扩束准直系统后压缩发散角，形成近似平行光束，通过微透镜阵列组，对非均匀分布光束进行微分再积分的过程，在远场能够形成均匀照明效果，后置扩束系统能够缩小照明区域面积，作为探测信号在远场工作距离处形成一定形状的均匀照明截面，由探测目标反射探测信号所形成的探测回波被红外激光探测器接收，在CCD上形成目标的图像。应用本系统在远场对目标截面进行照明能达到90％以上的均匀度，并对2°视场范围内的回波进行探测成像，成像质量良好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于激光光学系统设计领域，涉及一种红外激光匀光照明探测系统。
技术介绍
激光探测及测距系统 LiDAR(Light Detection and Ranging)也称 Laser Radar。 激光雷达是激光技术与雷达技术相结合的产物，简要而言"激光雷达就是用激光器作为辐 射源的雷达"。从工作原理上讲，LiDAR与微波雷达没有根本区别 LiDAR的工作原理如下：激光发射机发出探测信号，即脉冲激光束，打在目标上， 经目标反射的目标回波被光学接收机接收，将光信号转为电信号，由后续信息处理系统进 行比较与适当处理，将结果显示在显示器上。于是我们便能够得到目标的距离、方位、高度、 速度、形状等参数。 LiDAR主要用于对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别，或使用脉冲激光不断 地扫描目标物，得到目标物上全部目标点的数据，进行成像处理后，就可得到精确的三维立 体图像。 LiDAR主要由单束窄带激光器和接收系统组成，直接探测型激光雷达的基本结构 与激光雷达测距机颇为相近。 如今使用广泛的固体激光器为激光二极管泵浦固体激光器（DPSSL)，泵浦光的不 均匀性对提高光束质量造成很大阻碍，因此需要对激光光束进行整形后使用。 微透镜阵列现已经广泛用于照明系统和成像系统中，其具有体积小、质量轻、传输 损耗小等特点，构成的整形系统结构简单、使用灵活，得到了广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种红外激光匀光照明探测系统，应用本系统使用脉冲激光 等非均匀光源能够实现照明区域光强分布均匀化，并对2°视场范围内的回波进行探测成 像，照明均匀度能够达到90%以上，成像质量良好。 本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的： 一种红外激光匀光照明探测系统，由红外激光整形照明器和红外激光探测器构 成，所述红外激光整形照明器由激光扩束准直系统、微透镜阵列组和后置扩束系统构成，激 光光源发出的高斯分布的脉冲激光光束经过激光扩束准直系统后压缩发散角，形成近似平 行光束，通过微透镜阵列组，对非均匀分布光束进行微分再积分的过程，在远场能够形成均 匀照明效果，后置扩束系统能够缩小照明区域面积，作为探测信号在远场工作距离处形成 一定形状的均匀照明截面，由探测目标反射探测信号所形成的探测回波被红外激光探测器 接收，在CCD上形成目标的图像。 本专利技术中，所述激光光源为单波长激光脉冲光源或其他截面光强分布不均匀的平 行光源。 本专利技术中，所述探测目标位于远场3km距离以外。 本专利技术中，所述红外激光整形照明器的照明形状由微透镜阵列组子口径形状决 定，微透镜阵列组子口径形状为正方形，照明区域形状为正方形，填充率达到最高。 本专利技术中，所述后置扩束系统用于克服系统的衍射效应限制，缩短系统纵向尺寸， 激光扩束准直系统和后置扩束系统结构形式皆为伽利略望远系统。 本专利技术中，红外激光整形照明器全部镜片使用熔融石英材料构成。 本专利技术中，所述红外激光探测器由三片镜片构成，可探测全视场为2°，且为可调 焦系统。 本专利技术中，所述红外激光探测器适用于像素320X256,像元大小为20 ymX20ym 的探测器。 本专利技术中，所述红外激光整形照明器和红外激光探测器的光轴不重合，二者光轴 互相平行，紧贴放置。 本专利技术提供的红外激光匀光照明探测系统是为实现工作距离处指定区域进行均 匀光照明，并对回波进行探测成像而研制的，主要用于单波长脉冲激光光源或其它非均匀 光强平行光源，其核心设计为微透镜阵列组，以获得远场均匀照明效果。相比于现有技术， 具有如下优点： 1、能够用于红外激光探测器调焦范围内的单波长红外脉冲激光的光源； 2、能够对任何光强分布的平行光光源进行整形，对光源的光强分布没有要求； 3、应用本系统在远场对目标截面进行照明能达到90%以上的均匀度； 4、通过红外激光整形照明器的光通量集中于照明区域内，能量损失少，能量利用 率尚； 5、红外激光整形照明器为照明系统，装调容易，易于实现； 6、红外激光探测器结构简单，成像质量良好，在一定波长范围内能够进行调焦，灵 活性好，实用性强。【附图说明】 图1为红外激光匀光照明探测系统结构图； 图2为红外激光整形照明器的结构图； 图3为红外激光探测器的结构图。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本 专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖 在本专利技术的保护范围中。 如图1所示，本专利技术提供的红外激光匀光照明探测系统由红外激光整形照明器和 红外激光探测器组成，具体结构分为激光光源1、激光扩束准直系统2、微透镜阵列组3、后 置扩束系统4、红外激光探测器5和(XD探测器6。激光光源1和(XD探测器6为外部已有 元件。 上述系统中，激光光源1、激光扩束准直系统2、微透镜阵列组3和后置扩束系统4 的光轴重合。激光光源1发出的脉冲激光光束通过激光扩束准直系统2压缩发散角，使发 散角小于微透镜阵列最大接收角，并扩大光束口径，使得通过微透镜阵列组3的光束总口 径增大，增加有效微透镜子口径的数量，使得远场照明光强分布更加均匀。 上述系统中，微透镜阵列组3的作用为：第一片微透镜阵列将当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种红外激光匀光照明探测系统，其特征在于所述系统由红外激光整形照明器和红外激光探测器构成，其中，红外激光整形照明器由激光扩束准直系统、微透镜阵列组和后置扩束系统构成，激光光源输出的脉冲激光束经过激光扩束准直系统后压缩发散角，形成近似平行光束，通过微透镜阵列组，对非均匀分布光束进行微分再积分的过程，在远场能够形成均匀照明效果，后置扩束系统能够缩小照明区域面积，作为探测信号在远场工作距离处形成一定形状的均匀照明截面，由探测目标反射探测信号所形成的探测回波被红外激光探测器接收，在CCD上形成目标的图像。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：范志刚，陈婷，薛文慧，陈守谦，张旺，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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