基于四象限探测器的一片式激光导引镜头制造技术

基于四象限探测器的一片式激光导引镜头，涉及光电领域，解决了现有基于四象限探测系统的激光制导系统存在的光学系统透镜组件较多、重量较大、线性区间小、线性区光斑不均匀的问题。本实用新型专利技术从物方到像方同光轴依次设有球形整流罩、窄带滤光片、光阑、双凸透镜和保护玻璃；入射光依次经过球形整流罩、窄带滤光片滤光、光阑限束、双凸透镜、保护玻璃折转后在像面处形成均匀的光斑。本实用新型专利技术仅通过一片双凸透镜，就能实现激光探测的需求，具有重量轻、大线性区间、线性区光斑均匀的优点。所采用的双凸透镜的两面均为偶次非球面，在能保证激光探测精度的同时，提高了激光导引镜头的成品率，并且适合大规模生产，装调难度低，为批量装备提供保障。提供保障。提供保障。

【技术实现步骤摘要】
基于四象限探测器的一片式激光导引镜头


[0001]本技术涉及光电
，具体涉及一种基于四象限探测器的一片式激光导引镜头。

技术介绍

[0002]基于四象限探测器的激光制导系统在探测效率、可靠性、抗干扰能力等诸多方面具有无可比拟的优越性。基于四象限探测器的激光导引头作为一种精确制导的方式，已经在实战中得到广泛的应用。四象限探测器属于主动能量非成像探测，是由四个性能相同的光敏面组成，当导引头接收到目标反射的激光时，在四象限探测器上形成光斑，通过对四象限探测器上获取的激光信号进行数据处理以获取目标的位置信息，因此导引头获取激光光斑的能力将会直接影响导引头跟踪目标的性能。
[0003]目前，国内基于四象限探测系统的激光制导系统存在光学系统透镜组件较多、重量较大、线性区间小、线性区光斑不均匀的问题，研制重量轻、大线性区间、线性区光斑均匀、定位准确的导引镜头是激光制导的重要发展方向。

技术实现思路

[0004]为了解决现有基于四象限探测系统的激光制导系统存在的光学系统透镜组件较多、重量较大、线性区间小、线性区光斑不均匀的问题，本技术提供一种基于四象限探测器的一片式激光导引镜头。
[0005]本技术为解决技术问题所采用的技术方案如下：
[0006]本技术的基于四象限探测器的一片式激光导引镜头，从物方到像方同光轴依次设有球形整流罩、窄带滤光片、光阑、双凸透镜和保护玻璃；
[0007]入射光依次经过球形整流罩、窄带滤光片滤光、光阑限束、双凸透镜、保护玻璃折转后在像面处形成均匀的光斑。r/>[0008]进一步的，所述双凸透镜具有正光焦度。
[0009]进一步的，所述双凸透镜的两面均为偶次非球面。
[0010]进一步的，该基于四象限探测器的一片式激光导引镜头，工作波段为1064
±
10nm，通光口径为＞10mm，接收视场为＞10
°
，线性区不小于5
°
，接收的光斑半径为＞2mm。
[0011]进一步的，所述球形整流罩的厚度＞1mm；所述球形整流罩的折射率为1.4～2。
[0012]进一步的，所述窄带滤光片的折射率为1.4～2；所述窄带滤光片的通光波段为1064
±
10nm。
[0013]进一步的，所述所述双凸透镜的折射率为1.4～2。
[0014]进一步的，所述保护玻璃的折射率为1.4～2。
[0015]本技术的有益效果是：
[0016]本技术仅通过一片双凸透镜，就能满足激光探测的需求，具有重量轻、大线性区间、线性区光斑均匀的优点。
[0017]本技术所采用的双凸透镜的两面均为偶次非球面，在达到高激光探测精度的同时，提高了激光导引镜头的成品率，并且适合大规模生产，装调难度低，为批量装备提供保障。
附图说明
[0018]图1为本技术的基于四象限探测器的一片式激光导引镜头的光学结构图。
[0019]图2为本技术的基于四象限探测器的一片式激光导引镜头的光路图。
[0020]图3为本技术的基于四象限探测器的一片式激光导引镜头的畸变图。
[0021]图4为本技术的基于四象限探测器的一片式激光导引镜头的光斑足迹图。
[0022]图中：1、球形整流罩；2、窄带滤光片；3、光阑；4、双凸透镜；5、保护玻璃；6、像面。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和实施例对本技术做进一步详细说明。
[0024]如图1所示，本技术的基于四象限探测器的一片式激光导引镜头，从物方到像方依次设置有球形整流罩1、窄带滤光片2、光阑3、双凸透镜4和保护玻璃5。其中，球形整流罩1、窄带滤光片2、光阑3、双凸透镜4、保护玻璃5同光轴设置。
[0025]如图2所示，入射光束由球形整流罩1进入，依次经过窄带滤光片2滤光、光阑3限束、双凸透镜4、保护玻璃5折转后在像面6处形成均匀的光斑。
[0026]本实施方式中，双凸透镜4具有正光焦度。
[0027]本实施方式中，双凸透镜4的两面(第一面401和第二面402)都是偶次非球面。
[0028]本技术的基于四象限探测器的一片式激光导引镜头，工作波段为1064
±
2nm，通光口径为25mm，接收视场为
±
36
°
，线性区
±
12
°
。
[0029]本技术的基于四象限探测器的一片式激光导引镜头，从物方(OBJ)到像方(IMA)的所有透镜的每个面的表面类型、曲率半径、厚度、折射率以及阿贝常数等相关参数如表1所示。
[0030]表1
[0031][0032]表1中，101和102对应球形整流罩1的第一面和第二面，201和202对应窄带滤光片2的第一面和第二面，STO对应光阑3，401和402对应双凸透镜4的第一面和第二面，501和502对应保护玻璃5的第一面和第二面，IMA像方即像面8。
[0033]同时，本技术中的偶次非球面镜面公式满足：
[0034][0035]式中：h表示透镜表面上各点的Y轴坐标值；c为透镜表面的曲率半径r的倒数；k为圆锥系数，a1、a2、a3、a4、a5、a6为高阶非球面系；Z为非球面沿光轴方向在高度为h的位置时，距离非球面顶点的距离矢量高度。
[0036]各镜面的非球面系数如表2所示。
[0037]表2
[0038]序号圆锥系数a1a240105.793E
‑
06
‑
2.280E
‑
0740253.36900
[0039]表2中，E代表科学记号，401和402对应双凸透镜4的第一面和第二面。
[0040]如图3所示，对激光导引头而言，其光学系统线性区的畸变一般要求在0.5％左右才能满足线性度的要求。根据图3数据可知，在15
°
视场下的光学系统畸变低于0.5％，满足设计要求。
[0041]图4是本技术的基于四象限探测器的一片式激光导引镜头在0
°
、8
°
、12
°
的光斑足迹图。通过光斑足迹图可以看出在不同视场下光斑距离像面的中心位置。当光斑半径r位于[3/8R，5/8R]区间内时，四象限探测器具有较好的动态范围和探测灵敏度，R为探测器
半径。本实施例四象限探测器光敏面半径R为5mm，是较为常见的光敏面尺寸。根据图4数据显示，在y方向上，15
°
视场下光斑的最高点坐标为y
max
＝4.95mm、最低点坐标为y
min
＝
‑
0.31mm，此时的光斑半径为r＝2.80mm；在0～15
°
视场下，各视场光斑半径值在2.8～3mm之间，且光斑均匀度高，完全满足设计要求。
[0042]由图3和图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于四象限探测器的一片式激光导引镜头，其特征在于，从物方到像方同光轴依次设有球形整流罩、窄带滤光片、光阑、双凸透镜和保护玻璃；入射光依次经过球形整流罩、窄带滤光片滤光、光阑限束、双凸透镜、保护玻璃折转后在像面处形成均匀的光斑。2.根据权利要求1所述的基于四象限探测器的一片式激光导引镜头，其特征在于，所述双凸透镜具有正光焦度。3.根据权利要求1所述的基于四象限探测器的一片式激光导引镜头，其特征在于，所述双凸透镜的两面均为偶次非球面。4.根据权利要求1所述的基于四象限探测器的一片式激光导引镜头，其特征在于，该基于四象限探测器的一片式激光导引镜头，工作波段为1064
±
10nm，通光口径为＞10mm，接收视场为＞10

【专利技术属性】
技术研发人员：张曦元，郭玉，赵春竹，
申请(专利权)人：吉林省春曦光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：