CN102538984A - 连续变焦大气相干长度测量成像装置 - Google Patents

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汪建业
李广
王文举
徐鹏
邵慧
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Abstract

本发明公开了一种连续变焦大气相干长度测量成像装置，本发明的变焦光学接收***固定在计算机控制的跟踪平台上，计算机控制的跟踪平台跟踪移动信标光源，信标光源的光进入第一光楔、第二光楔中，经卡塞格林望远镜，调节支架上第一反射镜、第二反射镜的倾斜度，使得光线第二反射镜中平射出来，进入三组元变焦***中，控制调焦驱动电机、变焦驱动电机使得信标光源的像成像在CCD摄像机上。本发明实现了无断点连续电动变焦功能，解决快速捕获移动信标的问题；本发明实现了电动自动调焦，能对不同传输路径的大气相干长度测量很快的做出调整，方便测量；本发明的变焦结构简单、实用、操作便利，在满足测量需求的情况下，大大地节约了成本。

Description

连续变焦大气相干长度测量成像装置
技术领域：
   本发明涉及大气光学测量仪器领域，具体涉及一种通过改变装置焦距和调焦完成对快速移动信标光源的跟踪测量工作的大气相干长度测量成像装置。 
背景技术：
   大气相干长度是是用于激光大气传输以及自适应光学研究的重要参量，对激光在大气中传输起到很重要的作用。
    现有测量是跟踪恒星或者静止的移动信标光源，目标距离是固定的，现有的测量装置已不能满足实际测量需求，实际测量中需要对快速移动信标光源进行跟踪测量来获取实时路径的大气相干长度数据，就要求测量装置能快速捕获目标、满足跟踪条件和对光源信标实时自动调焦，这对测量装置的要求更严格，需要一种连续变焦光学接收***来满足测量需求。
发明内容：
   本发明介绍了一种连续变焦大气相干长度测量成像装置，采用计算机控制移动透镜组在凸轮中运动来实现连续变焦，计算机控制调焦平台来对信标光源实时调焦，解决了对快速移动信标光源追踪变焦调焦问题。
     本发明采用的技术方案是：
连续变焦大气相干长度测量成像装置，包括有变焦光学接收***、跟踪平台，其特征在于：变焦光学接收***固定在计算机控制的跟踪平台上，所述变焦光学接收***包括有卡塞格林望远镜，所述卡塞格林望远镜的两个光瞳处各设有一个光楔，分别为第一光楔、第二光楔，所述卡塞格林望远镜的主镜的正后方设有倾斜的第一反射镜，所述第一反射镜的反射光的光路上设有倾斜的第二反射镜，所述第一反射镜、第二反射镜分别固定在一个支架上，所述第二反射镜的反射光的光路上安装有三组元变焦***，所述三组元变焦***包括有第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组，所述第二透镜组、第三透镜组分别固定在补偿透镜筒、变焦透镜筒中，所述补偿透镜筒、变焦透镜筒外套有凸轮筒，所述凸轮筒外还套装有限制筒，所述限制筒上开有直槽，所述限制筒、凸轮筒与补偿透镜筒、变焦透镜筒通过导销贯穿连接，所述第一透镜组外套有一个固定筒，所述固定筒与凸轮筒的顶端通过螺钉固定连接，所述固定筒的顶端连接有伸缩调节筒，所述伸缩调节筒的顶端外套装有一个导光筒，所述伸缩调节筒与导光筒之间设有滚轴，所述伸缩调节筒的顶端连接在第二反射镜的支架上，所述凸轮筒的末端外套装有一个外套筒，所述外套筒通过接头连接CCD摄像机，所述限制筒置于一个导轨上，所述导轨连接调焦驱动电机，所述凸轮筒外接变焦驱动电机，所述凸轮筒与变焦驱动电机之间还设有大齿轮、小齿轮。
所述的连续变焦大气相干长度测量成像装置，其特征在于：所述第二反射镜、变焦中继转像***、CCD摄像机三者位于同一光轴上。
所述的连续变焦大气相干长度测量成像装置，其特征在于：所述变焦驱动电机传动小齿轮带动大齿轮，再传动凸轮筒，补偿透镜筒和变焦透镜筒在限制筒的直槽中做往复直线运动，实现变焦功能。
所述的连续变焦大气相干长度测量成像装置，其特征在于：所述调焦驱动电机带动中继变焦转像结构连接的伸缩调节筒前后移动，实现调焦功能。
所述的连续变焦大气相干长度测量成像装置，其特征在于：所述卡塞格林望远镜的焦距为6000mm，入瞳为300mm，两个光瞳的直径与第一光楔、第二光楔的直径相同，均为100mm，两个光瞳的中心间距为250mm。
所述的连续变焦大气相干长度测量成像装置，其特征在于：所述三组元变焦***的放大倍率为0.5-1；所述第一透镜组是双凸胶合透镜，具有正折射力，焦距为64mm；第二透镜组8是双凹胶合透镜，具有负折射力，焦距为-76mm，***从短焦至长焦时，所述第二透镜组8沿着光轴朝成像侧移动；第三透镜组9是双凸胶合透镜，具有正折射力，焦距为44mm，***从短焦至长焦时，所述第三透镜组9是沿着光轴朝物体侧移动。
所述的连续变焦大气相干长度测量成像装置，其特征在于：所述变焦驱动电机为28m减速步进电机，减速比为6.3:1。
本发明的工作原理是：本发明的变焦光学接收***固定在计算机控制的跟踪平台上，计算机控制的跟踪平台跟踪移动信标光源，使得信标光源的光进入第一光楔、第二光楔中，调节支架上第一反射镜、第二反射镜的倾斜度，使得光线第二反射镜中平射出来，进入三组元变焦***中，控制调焦驱动电机、变焦驱动电机使得信标光源的像成像在CCD摄像机上。
本发明的优点是：本发明实现了无断点连续电动变焦功能，解决快速捕获移动信标的问题；本发明实现了电动自动调焦，能对不同传输路径的大气相干长度测量很快的做出调整，方便测量；本发明的变焦结构简单、实用、操作便利，在满足测量需求的情况下，大大地节约了成本。
附图说明：
图1为本发明的光路原理图。
图2为本发明的三组元变焦***的光路原理图。
图3为本发明的机械结构示意图。
图4为本发明的局部放大示意图。
具体实施方式：
    如图1-3所示，连续变焦大气相干长度测量成像装置，包括有变焦光学接收***、跟踪平台，变焦光学接收***固定在计算机控制的跟踪平台上，变焦光学接收***包括有卡塞格林望远镜1，卡塞格林望远镜1的两个光瞳11处各设有一个光楔，分别为第一光楔2、第二光楔3，卡塞格林望远镜1的主镜30的正后方设有倾斜的第一反射镜4，第一反射镜4的反射光的光路上设有倾斜的第二反射镜5，第一反射镜4、第二反射镜5分别固定在一个支架12上，第二反射镜5的反射光的光路上安装有三组元变焦***6，三组元变焦***6包括有第一透镜组7、第二透镜组8、第三透镜组9，第二透镜组8、第三透镜组9分别固定在补偿透镜筒16、变焦透镜筒17中，补偿透镜筒16、变焦透镜筒17外套有凸轮筒19，所述凸轮筒19外还套装有限制筒20，限制筒20上开有直槽，限制筒20、凸轮筒19与补偿透镜筒16、变焦透镜筒17通过导销18贯穿连接，第一透镜组7外套有一个固定筒15，固定筒15与凸轮筒19的顶端通过螺钉21固定连接，固定筒15的顶端连接有伸缩调节筒14，伸缩调节筒14的顶端外套装有一个导光筒13，伸缩调节筒14与导光筒13之间设有滚轴，伸缩调节筒14的顶端连接在第二反射镜3的支架12上，凸轮筒19的末端外套装有一个外套筒22，外套筒22通过接头26连接CCD摄像机10，所述外套筒22置于一个导轨28上，导轨28连接调焦驱动电机29，所述凸轮筒19外接变焦驱动电机23，凸轮筒19与变焦驱动电机23之间还设有大齿轮25、小齿轮24。
导轨的轨道长度为150mm。
第二反射镜3、变焦三组元变焦***6、CCD摄像机10三者位于同一光轴上。
变焦驱动电机23传动小齿轮24带动大齿轮25，再传动凸轮筒19，补偿透镜筒16和变焦透镜筒17在限制筒20的直槽中做往复直线运动，实现变焦功能。
调焦驱动电机29带动三组元变焦***6连接的伸缩调节筒14前后移动，实现调焦功能。
卡塞格林望远镜1的焦距为6000mm，入瞳为300mm，两个光瞳11的直径与第一光楔4、第二光楔5的直径相同，均为100mm，两个光瞳11的中心间距为250mm。
三组元变焦***的放大倍率为-0.5~-1。
第一透镜组7是双凸胶合透镜，具有正折射力，焦距为64mm；第二透镜组8是双凹胶合透镜，具有负折射力，焦距为-76mm，***从短焦至长焦时，所述第二透镜组8沿着光轴朝成像侧移动；第三透镜组9是双凸胶合透镜，具有正折射力，焦距为44mm，***从短焦至长焦时，所述第三透镜组9是沿着光轴朝物体侧移动。
变焦驱动电机23为28m减速步进电机，减速比为6.3:1。

Claims (7)

1.一种连续变焦大气相干长度测量成像装置，包括有变焦光学接收***、跟踪平台，其特征在于：变焦光学接收***固定在计算机控制的跟踪平台上，所述变焦光学接收***包括有卡塞格林望远镜，所述卡塞格林望远镜的两个光瞳处各设有一个光楔，分别为第一光楔、第二光楔，所述卡塞格林望远镜的主镜的正后方设有倾斜的第一反射镜，所述第一反射镜的反射光的光路上设有倾斜的第二反射镜，所述第一反射镜、第二反射镜分别固定在一个支架上，所述第二反射镜的反射光的光路上安装有三组元变焦***，所述三组元变焦***包括有第一透镜组、第二透镜组、第三透镜组，所述第二透镜组、第三透镜组分别固定在补偿透镜筒、变焦透镜筒中，所述补偿透镜筒、变焦透镜筒外套有凸轮筒，所述凸轮筒外还套装有限制筒，所述限制筒上开有直槽，所述限制筒、凸轮筒与补偿透镜筒、变焦透镜筒通过导销贯穿连接，所述第一透镜组外套有一个固定筒，所述固定筒与凸轮筒的顶端通过螺钉固定连接，所述固定筒的顶端连接有伸缩调节筒，所述伸缩调节筒的顶端外套装有一个导光筒，所述伸缩调节筒与导光筒之间设有滚轴，所述伸缩调节筒的顶端连接在第二反射镜的支架上，所述凸轮筒的末端外套装有一个外套筒，所述外套筒通过接头连接CCD摄像机，所述外套筒置于一个导轨上，所述导轨连接调焦驱动电机，所述凸轮筒外接变焦驱动电机，所述凸轮筒与变焦驱动电机之间还设有大齿轮、小齿轮。
2.根据权利要求1所述的连续变焦大气相干长度测量成像装置，其特征在于：所述第二反射镜、三组元变焦***、CCD摄像机三者位于同一光轴上。
3.根据权利要求1所述的连续变焦大气相干长度测量成像装置，其特征在于：所述变焦驱动电机传动小齿轮带动大齿轮，再传动凸轮筒，补偿透镜筒和变焦透镜筒在限制筒的直槽中做往复直线运动，实现变焦功能。
4.根据权利要求1所述的连续变焦大气相干长度测量成像装置，其特征在于：所述调焦驱动电机带动三组元变焦***连接的伸缩调节筒前后移动，实现调焦功能。
5.根据权利要求1所述的连续变焦大气相干长度测量成像装置，其特征在于：所述卡塞格林望远镜的焦距为6000mm，入瞳为300mm，两个光瞳的直径与第一光楔、第二光楔的直径相同，均为100mm，两个光瞳的中心间距为250mm。
6.根据权利要求1所述的连续变焦大气相干长度测量成像装置，其特征在于：所述三组元变焦***的放大倍率为-0.5~-1；所述第一透镜组是双凸胶合透镜，具有正折射力，焦距为64mm；第二透镜组8是双凹胶合透镜，具有负折射力，焦距为-76mm，***从短焦至长焦时，所述第二透镜组8沿着光轴朝成像侧移动；第三透镜组9是双凸胶合透镜，具有正折射力，焦距为44mm，***从短焦至长焦时，所述第三透镜组9是沿着光轴朝物体侧移动。
7.根据权利要求1所述的连续变焦大气相干长度测量成像装置，其特征在于：所述变焦驱动电机为28m减速步进电机，减速比为6.3:1。
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