一种大孔径单光子激光雷达镜头制造技术

本发明专利技术涉及激光雷达镜头技术领域，并公开了一种大孔径单光子激光雷达镜头，包括沿光路依序设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，其中，所述第一透镜为具有正光焦度的平凸球面透镜，且平面端靠近所述第二透镜设置，所述第二透镜为具有正光焦度的双凸球面透镜，且凸面靠近所述第一透镜设置，所述第三透镜为具有负光焦度的凹凸球面透镜，所述第四透镜为具有正光焦度双凹球面透镜，所述第五透镜和第六透镜均为具有正光焦度的双凸球面透镜。适用于激光雷达测距接收、激光雷达测绘系统接收、“低慢小”航空器搜索识别等，具有体积小、畸变小、大相对孔径、光斑均匀度高、能量利用率高、噪声干扰低的优点。噪声干扰低的优点。噪声干扰低的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种大孔径单光子激光雷达镜头


[0001]本专利技术涉及激光雷达镜头
，具体为一种大孔径单光子激光雷达镜头。

技术介绍

[0002]随着小型无人机等小型航空器技术的迅猛发展，“低慢小”航空器肇事事件频发，低空安全形势严峻。“低慢小”目标是典型的管控难、发现难、拦截难的“三难”目标。因此急需一种对“低慢小”目标在复杂的背景的有效探测方法和技术及相关设备。
[0003]低慢小单光子激光搜索雷达是一种工作在红外光谱段的雷达系统，其基本原理和构造与激光测距仪极为相似。激光器产生并发射一束光脉冲，打在物体上并反射回来，最终被接收器所接收。接收器准确地测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间。结合激光器位置，激光扫描角度(方位、俯仰)，就可以准确地计算出每一个反射光斑在空间的坐标信息。
[0004]现有技术公开类似的激光雷达镜头专利，大多数是以4线、16线、32线、64线、128线为主的单线式激光雷达。此类激光雷达所接收数据仅有一个维度，只能描述方位信息，无法描述俯仰信息。且其探测距离有限，无法用于“低慢小”目标的搜索和识别。
[0005]正如现有专利申请号为：201910254162.0公开了一种高稳定性、高能量、干扰噪声较少，可收集视场较宽的激光接收镜头，但是依然无法解决在超小体积、大视场角度、大通光量、低畸变条件下采用单个探测器接收垂直于激光雷达发射平面的高度信息。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种大孔径单光子激光雷达镜头，适用于激光雷达测距接收、激光雷达测绘系统接收、“低慢小”航空器搜索识别等，具有体积小、畸变小、大相对孔径、光斑均匀度高、能量利用率高、噪声干扰低的优点。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种大孔径单光子激光雷达镜头，包括沿光路依序设置的第一透镜、第二透镜、第三透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜，其中，所述第一透镜为具有正光焦度的平凸球面透镜，且平面端靠近所述第二透镜设置，所述第二透镜为具有正光焦度的双凸球面透镜，且凸面靠近所述第一透镜设置，所述第三透镜为具有负光焦度的凹凸球面透镜，所述第四透镜为具有正光焦度双凹球面透镜，所述第五透镜和第六透镜均为具有正光焦度的双凸球面透镜。
[0008]在一些实施例中，所述第三透镜与第四透镜之间设置有固定光阑，所述固定光阑用于限制轴上光束的通光口径。
[0009]在一些实施例中，所述第六透镜远离所述第五透镜的一端设置有滤光片，所述滤光片的材质为H
‑
HK，所述滤光片的带宽为
±
1.2nm。
[0010]在一些实施例中，所述第一透镜的d光折射率为1.6＜n1＜1.7，所述第二透镜的d光折射率为1.8＜n2＜1.95，所述第三透镜的d光折射率为1.9＜n3＜2.0，所述第四透镜的d光折射率为1.75＜n4＜1.85，所述第五透镜的d光折射率为1.75＜n5＜1.85，所述第六透镜的d光折射率为1.75＜n6＜1.85。
[0011]在一些实施例中，所述第一透镜的色散系数V1为50＜V1＜60，所述第二透镜的色散系数V2为25＜V2＜35，所述第三透镜的色散系数V3为15＜V3＜25，所述第四透镜的色散系数V4为35＜V4＜45，所述第五透镜的色散系数V5为30＜V5＜40，所述第六透镜的色散系数V6为40＜V6＜45。
[0012]在一些实施例中，将所述第一透镜的左、右两侧表面分别记为S1和S2，其中，S1的曲率半径为75.65mm、S2的曲率半径为无穷；
[0013]将所述第二透镜的左、右两侧表面分别记为S3和S4，其中，S3的曲率半径为62.23mm，S4的曲率半径为74.33mm；
[0014]将所述第三透镜的左、右两侧表面分别记为S5和S6，其中，S5的曲率半径为
‑
64.94mm，S6的曲率半径为37.66mm；
[0015]将所述第四透镜的左、右两侧表面分别记为S8和S9，其中，S8的曲率半径为
‑
2097.21mm，S9的曲率半径为
‑
45.96mm；
[0016]将所述第五透镜的左、右两侧表面分别记为S10和S11，其中，S10的曲率半径为63.86mm，S4的曲率半径为200.10mm；
[0017]将所述第六透镜的左、右两侧表面分别记为S12和S13，其中，S12的曲率半径为28.16mm，S13的曲率半径为29.43mm。
[0018]在一些实施例中，将所述固定光阑记为S7，S1与S2在中心轴上的间距为14mm，S2与S3在中心轴上的间距为7.7mm，S3与S4在中心轴上的间距为15mm，S4与S5在中心轴上的间距为10.5mm，S5与S6在中心轴上的间距为7.5mm，S6与S7在中心轴上的间距为28mm，S7与S8在中心轴上的间距为1.1mm，S8与S9在中心轴上的间距为9.7mm，S9与S10在中心轴上的间距为0.1mm，S10与S11在中心轴上的间距为5.5mm，S11与S12在中心轴上的间距为0.5mm，S12与S13在中心轴上的间距为11.5mm。
[0019]在一些实施例中，将所述滤光片的左、右两侧表面即为S14和S15，S13与S14在中心轴上的间距为5mm，S14与S15在中心轴上的间距为2mm。
[0020]在一些实施例中，所述滤光片远离所述第六透镜的一侧设置有面阵单光子探测器，所述面阵单光子探测器位于系统焦平面上，所述面阵单光子探测器的感光面外接圆直径为8mm。
[0021]在一些实施例中，将所述面阵单光子探测器的探测面记为S16，S15与S16在中心轴上的间距为21mm。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]1、镜头中第一透镜、第二透镜、第四透镜、第五透镜和第六透镜组成双高斯结构，且中间增设了第三透镜，从而能够实现口径较大的接收镜头，通过设定的各个透镜表面的曲率半径，实现了对各个视场光线入射角度的约束，达到了获取大相对孔径、光斑均匀度高、能量利用率高、畸变低的效果。
[0024]2、镜头中没有使用非球面镜，且仅使用普通玻璃材料，在小型化结构的基础上实现了大相对口径及获得高均匀度、低畸变的光斑，大大降低加工成本，满足了对目标更远的探测距离及角度探测精度。
[0025]3、通过在第六透镜后加装超窄滤光片后能有效滤除除工作波段以外来自天光的杂光，能有效的大幅降低干扰噪声，从而提升探测精度。
附图说明
[0026]图1为本专利技术一种大孔径单光子激光雷达镜头的结构示意图；
[0027]图2为本专利技术的大孔径单光子激光雷达镜头点列图；
[0028]图3为本专利技术的大孔径单光子激光雷达镜头MTF图；
[0029]图4为本专利技术的大孔径单光子激光雷达镜头衍射圈入能量图；
[0030]图5为本专利技术的大孔径单光子激光雷达镜头场区畸变图；
[0031]图6为本专利技术的大孔径单光子激光雷达镜头相对照本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大孔径单光子激光雷达镜头，其特征在于，包括沿光路依序设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)和第六透镜(6)，其中，所述第一透镜(1)为具有正光焦度的平凸球面透镜，且平面端靠近所述第二透镜(2)设置，所述第二透镜(2)为具有正光焦度的双凸球面透镜，且凸面靠近所述第一透镜(1)设置，所述第三透镜(3)为具有负光焦度的凹凸球面透镜，所述第四透镜(4)为具有正光焦度双凹球面透镜，所述第五透镜(5)和第六透镜(6)均为具有正光焦度的双凸球面透镜。2.根据权利要求1所述的一种大孔径单光子激光雷达镜头，其特征在于，所述第三透镜(3)与第四透镜(4)之间设置有固定光阑(7)，所述固定光阑(7)用于限制轴上光束的通光口径。3.根据权利要求2所述的一种大孔径单光子激光雷达镜头，其特征在于，所述第六透镜(6)远离所述第五透镜(5)的一端设置有滤光片(8)，所述滤光片(8)的材质为H
‑
HK，所述滤光片(8)的带宽为
±
1.2nm。4.根据权利要求1所述的一种大孔径单光子激光雷达镜头，其特征在于，所述第一透镜(1)的d光折射率为1.6＜n1＜1.7，所述第二透镜(2)的d光折射率为1.8＜n2＜1.95，所述第三透镜(3)的d光折射率为1.9＜n3＜2.0，所述第四透镜(4)的d光折射率为1.75＜n4＜1.85，所述第五透镜(5)的d光折射率为1.75＜n5＜1.85，所述第六透镜(6)的d光折射率为1.75＜n6＜1.85。5.根据权利要求1所述的一种大孔径单光子激光雷达镜头，其特征在于，所述第一透镜(1)的色散系数V1为50＜V1＜60，所述第二透镜(2)的色散系数V2为25＜V2＜35，所述第三透镜(3)的色散系数V3为15＜V3＜25，所述第四透镜(4)的色散系数V4为35＜V4＜45，所述第五透镜(5)的色散系数V5为30＜V5＜40，所述第六透镜(6)的色散系数V6为40＜V6＜45。6.根据权利要求3所述的一种大孔径单光子激光雷达镜头，其特征在于，将所述第一透镜(1)的左、右两侧表面分别记为S1和S2，其中，S1的曲率半径为75.65mm、S2的曲率半径为无穷；将所述第二透镜(2)的左、右两...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡震，龚锐，陈子健，陈继涛，顿越洋，
申请(专利权)人：四川省科学城久利科技实业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：