CN101551451B - 半导体激光测距仪光学天线校装装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体激光测距仪光学天线校装装置。在被校光学天线之后设置平行光管，该平行光管的焦面上设置像屏，在该像屏之后，设置后端面阵CCD相机，该面阵CCD相机与计算机相连，在被校光学天线之前，设置读数显微镜，该读数显微镜上，连接前端面阵CCD相机，该面阵CCD相机与计算机相连，被校光学天线包括发射天线和接收天线，且在发射天线上设置有半导体激光器；发射天线上的半导体激光器与驱动电源相连。本发明能实现激光发射、接收视场及光轴平行性的一体化、可视化精确校装，它具有装置简单、装调精度高、效率高、且不受主观因素影响等优点。可广泛应用于半导体激光测距仪光学天线的校装。
Description
技术领域
本发明是一种光学校装技术，特别是一种半导体激光测距仪光学天线校装装置。
背景技术
激光测距技术是一种主动式遥感技术，它被广泛地用于靶场测试、激光瞄准、大地测量、工程施工、水土监测等重要领域，是一项重要的军民两用技术。
激光测距***的基本原理为“向目标发射探测激光，然后接收经目标散射的回波，通过对回波的分析，获取目标的距离信息”。通常情况下，为了实现尽可能大的探测距离应把探测光束的发散角压缩至尽量小，以保证能量的定向传播。相对应地，为了提高回波信号探测的信噪比，就必须使接收视场与发射视场相匹配。在激光测距***中，一般在毫弧度(mrad)或毫弧度以下的数量级。这就对激光测距光学***，即光学发射天线和接收天线的装调提出了很高的要求，具体表现为需要保证激光发射视场的大小、光学接收视场的大小、以及发射接收光轴的平行性等，这些对于保证激光测距仪的性能是至关重要。
激光测距仪光学天线平行性校装的传统方法为用一台激光器取代测距***中的回波探测器，其发出的光束模拟接收视场。利用平行光管将不同方向的平行光束聚焦在焦平面上不同位置的性质，将测距***的出射光束和模拟视场的光束聚焦，通过观察两个像的中心是否重合，来判断发射视场和接收视场的光轴是否平行。中国发明专利“激光测距***光学校准装置及方法(公开号：CN 1595196A)”在传统方法的基础上，引入CCD***分析平行光管焦平面上的光斑重合程度，可有效克服人眼判定受主观因素影响大的缺点。事实上，限制传统方法装调精度的主要因素在于接收模拟视场的准确性，而用于产生接收模拟视场的激光器方位、发射光斑均匀性等都将影响接收模拟视场的准确性，从而限制了发射和接收视场同轴性的装调精度。中国发明专利“高精度光束同轴度调整方法(公开号：CN1790092)”述及了一种收发一体光学发射接收天线同轴度的校正方法。该方法在装调时需先找平行光管焦平面上的发射光斑，并在发射光斑处设置小孔，同时用外部光源照明小孔，形成接收天线调整的基准光束，因此装调过程繁琐，且装调精度受小孔大小、位置及照明光源等的的影响较大。此外，在现有文献中，未见有关“激光测距仪光学发射接收视场的校正方法”的报道，更未见“半导体激光测距仪光学天线的完整校装方法或校装流程”的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单、精度高、且具可视化功能的半导体激光测距仪光学天线的校装装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种半导体激光测距仪光学天线校装装置，其特征是在被校光学天线之后设置平行光管，该平行光管的焦面上设置像屏，在该像屏之后，设置后端面阵CCD相机，该面阵CCD相机与计算机相连，在被校光学天线之前，设置读数显微镜，该读数显微镜上，连接前端面阵CCD相机，该面阵CCD相机与计算机相连，被校光学天线包括发射天线和接收天线，且在发射天线上设置有半导体激光器；发射天线上的半导体激光器与驱动电源相连。
本发明的工作原理是：先使被校发射天线上的半导体激光器向平行光管发射激光；由后端面阵CCD相机拍摄像屏上的发射光斑图像，并送入计算机进行实时数据处理，同时显示光斑图像及光斑大小数据；根据像屏上发射光斑图像的大小，调整发射天线，使发射光斑图像达到最小，实现激光发射视场的校正；由带前端面阵CCD相机的读数显微镜在接收天线的探测器位置处对激光回波光斑和视场光阑进行同时拍摄，并送入计算机进行实时处理，同时显示所拍摄到的图像，并给出激光回波光斑的大小以及激光回波光斑与视场光阑的中心重合程度；根据激光回波光斑，调整接收天线，使激光回波光斑最小，此时激光回波的聚焦位置与视场光阑重合，实现接收视场的校正；据激光回波光斑与接收视场光阑的横向相对位置，即两者的中心重合程度，调整发射天线与接收天线，使两者的中心重合，即实现了发射和接收光轴的平行性校正。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：1、本发明能实现激光发射、接收视场以及光轴平行性的一体化、可视化校装，具有装置简单、装调精度高、效率高、不受主观因素影响等优点；2、本发明装置直接以激光测距仪的工作原理为基础，实施光学天线各单元的精确校装，直观地给出了激光回波光斑的位置，具有所见即所得的特点；3、本发明装置经CCD图像采集和计算机实时处理，可以实时给出激光发射、接收视场及光轴平行性的定量偏差，并据此实施光学校准，使之达到设计标准，校装精度高。
附图说明
图1是本发明的半导体激光测距仪光学天线校装装置的结构示意图。
图2是本发明的光学校装装置实施半导体激光测距仪光学天线校装的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
结合图1，本发明半导体激光测距仪光学天线的校装装置，其特征是在被校光学天线1之后，设置平行光管2；该平行光管2的焦面上，设置像屏3；在该像屏3之后，设置后端面阵CCD相机4；该面阵CCD相机4与计算机5相连；在被校光学天线1之前，设置读数显微镜6；在该读数显微镜6上，连接了前端面阵CCD相机7；该面阵CCD相机7与计算机5相连；被校光学天线1包括发射天线10和接收天线11，且在发射天线10上装有半导体激光器12；发射天线10上的半导体激光器12与驱动电源13相连。
本发明的像屏3是一个带矩形网格线的散射屏，既充当发射光斑采集的像屏，也充当激光回波生成的目标屏。像屏3上的网格为边长1mm的正方形网格；平行光管2的焦距550mm，口径55mm；面阵CCD相机4和7均为敏通的MTV-1881EX CCD相机；读数显微镜的放大倍数为30倍。
本发明的发射天线10的出射端设置有吸收式滤光片8；在接收天线11的入射端设置有吸收式滤光片9。
本发明的校装过程包括下列步骤：
(1)、先打开驱动电源13，使被校发射天线10上的半导体激光器12经发射镜头向平行光管2发射激光，在像屏3上形成发射光斑14；
(2)、由面阵CCD相机4对像屏3上的发射光斑14进行拍摄，并送入计算机5进行实时数据处理，同时显示光斑图像及光斑大小数据。为防止光斑过亮使面阵CCD相机4的像元过饱和，在发射天线10的出射端，设置吸收式衰减片8；
(3)、根据像屏3上发射光斑14的大小，调整发射天线10，使发射光斑14达到最小，实现激光发射视场的校正；
(4)、发射激光15被像屏3散射后，形成激光回波16，并经平行光管2射向光学接收天线，在接收天线的视场光阑18处，形成激光回波光斑19；
(5)、由带面阵CCD相机7的读数显微镜6在接收天线的探测器位置处对激光回波光斑19和视场光阑18进行同时拍摄，并送入计算机5进行实时处理，同时显示所拍摄到的图像，并给出激光回波光斑19的大小以及激光回波光斑19与视场光阑18的中心重合程度；为防止光斑过亮，使面阵CCD相机7的像元过饱和，在接收天线11的入射端，设置吸收式衰减片9；
(6)、根据激光回波光斑19，调整接收天线11，使激光回波光斑19最小，此时激光回波的聚焦位置与视场光阑18重合，实现接收视场的校正；
(7)、根据激光回波光斑19与接收视场光阑18的横向相对位置，即两者的中心重合程度，调整发射天线10与接收天线11，使两者的中心重合，即实现了发射和接收光轴的平行性校正。
Claims (2)
1.一种半导体激光测距仪光学天线校装装置，其特征是在被校光学天线[1]之后设置平行光管[2]；该平行光管[2]的焦面上设置像屏[3]；像屏[3]是一个带矩形网格线的散射屏，既充当发射光斑采集的像屏，也充当激光回波生成的目标屏；在该像屏[3]之后，设置面阵CCD相机[4]；该面阵CCD相机[4]与计算机[5]相连，在被校光学天线[1]之前，设置读数显微镜[6]；该读数显微镜[6]上，连接面阵CCD相机[7]；该面阵CCD相机[7]与计算机[5]相连；被校光学天线[1]包括发射天线[10]和接收天线[11]，且在发射天线[10]上设置有半导体激光器[12]；发射天线[10]上的半导体激光器[12]与驱动电源[13]相连。
2.根据权利要求1所述的半导体激光测距仪光学天线校装装置，其特征在于发射天线[10]的出射端设置有吸收式滤光片[8]；在接收天线[11]的入射端设置有吸收式滤光片[9]。
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