CN112394430A - 一种通用低成本大视场激光导引头光学*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通用低成本大视场激光导引头光学***,由一片非球面透镜组成,非球面透镜材料为ZnS,其凸面是一个球面,曲率半径为20.087mm,凹面是一个偶次非球面,顶点曲率c为1/158.321,圆锥系数k为0.48336,非球面系数A=1.6123E‑004,B=‑1.362E‑006,透镜厚度为7.88mm,透镜到四象限探测器的距离为9mm,在透镜表面镀制了增透膜和窄带滤光膜。本发明光学***仅由一片非球面透镜组成,视场大,结构简单,降低了生产成本的同时,还在设计中考虑了光学***通用性的问题,大大降低了系列产品科研开发成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种通用低成本大视场激光导引头光学***,属于光学设计技术领域。
背景技术
二十一世纪以来,精确制导武器在军事打击中发挥着越来越重要的作用,激光制导技术是利用外部激光束照射目标,弹上的激光导引头利用目标漫反射的激光来捕获跟踪目标,是一项导引武器命中目标,且集光、机、电和信息处理于一体的技术,因其命中精度高、抗干扰能力强、使用方便,近年来得到了广泛应用,并发挥了巨大的威力,成为当前行业内研究的重点。
但是,现有的激光导引头光学***为了实现大视场,都是采用双高斯结构,透镜数量较多,不仅增加了生产成本,还提高了加工制造和装配难度,不能满足装备科研生产低成本的要求。
发明内容
为解决上述问题,本发明的目的是提供一种通用低成本大视场激光导引头光学***,在满足总体指标的要求下,解决激光导引头科研生产低成本的问题。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:一种通用低成本大视场激光导引头光学***,整个光学***由一片非球面透镜组成,非球面透镜材料为ZnS,其凸面是一个球面,曲率半径为20.087mm,凹面是一个偶次非球面,顶点曲率c为1/158.321,圆锥系数k为0.48336,非球面系数A=1.6123E-004,B=-1.362E-006,透镜厚度为7.88mm,透镜到四象限探测器的距离为9mm,为了增加***透过率,在透镜表面镀制了增透膜。
进一步地,本发明创造性的将窄带滤光膜镀制在了非球面透镜上,不用单独再加装窄带滤光片。
进一步地,本发明光学***接收到目标漫反射回来的激光后,在四象限探测器上会形成一个大小一定且能量分布均匀的圆斑,根据和差法计算出圆斑重心位置,并将其输出给制导控制***即可完成制导。
进一步地,本发明光学***完成的光学指标为:中心波长1064nm,入瞳直径30mm,总视场±25°,线性视场±12.5°,光斑大小Φ5mm。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
1、本发明的光学***结构设计简单,仅由一片非球面透镜实现了激光导引功能,极大的降低了生产成本,同时提高了产品的加工制造和装配性能,可满足大规模快速生产。
2、在光学***仅用一片非球面透镜的情况下实现了大视场,且视场达到了±25°。
3、设计中考虑了光学***通用性的问题,可以匹配不同形状的导引头,降低了系列产品科研开发成本,具有较强的应用价值。
附图说明:
图1是本发明光学***的结构示意图;
图2是本发明光学***的畸变图;
图3是本发明光学***的点列图;
图4是本发明光学***的光线足迹图;
图5是本发明光学***的包围圆能量图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述。
如图1所示,一种通用低成本大视场激光导引头光学***,其整个光学***仅由一片非球面透镜1组成,从目标漫反射回来的激光经过光学***后在四象限探测器上形成一个大小一定且能量分布均匀的圆斑,再根据和差法计算出圆斑重心位置,并将其输出给制导控制***即可完成制导,光学***结构参数见表1:
表1 光学***结构参数
本实施例中的非球面透镜材料为ZnS,其凸面是一个球面,曲率半径为20.087mm;凹面是一个偶次非球面,顶点曲率c为1/158.321,圆锥系数k为0.48336,非球面系数A=1.6123E-004,B=-1.362E-006,透镜厚度为7.88mm,透镜到四象限探测器的距离为9mm。为了增加***透过率,在透镜表面镀制了增透膜。为了实现大视场,采用单片透镜势必会给像差校正带来难度,因此本发明光学***采用了非球面设计,很好的平衡了像差,并且,为了抑制杂散光和其它噪声,在其表面镀制了窄带滤光膜。
光学***设计完成后,针对总体指标进行评价,本发明达到了如下的光学指标:中心波长1064nm,入瞳直径30mm,总视场±25°(线性视场±12.5°),光斑大小Φ5mm。
图2为光学***的畸变图,畸变不仅影响不同视场光斑直径稳定性和光斑能量分布稳定性,还直接决定着***的线性度,是此类光学***的一个重要的技术指标,本发明的光学***优化设计后,线性半视场12.5°内的畸变可控制在0.1%以内。
图3为光学***的点列图,点列图可以反映不同视场的光斑大小及能量分布,对分析光斑分布均匀性有一定指导意义,图3分别给出了线性视场内 0°、1°、4°、7.5°、9.5°、12.5°视场的光斑点列图。从图中可以看出,0°、1°、4°、7.5°、9.5°、12.5°视场光斑直径大小(GEO尺寸)分别为4.950mm、4.967mm、5.011mm、5.040mm、5.042mm、5.021mm,最大偏差量小于2% ,且光线分布比较均匀。
图4为光学***光线足迹图,光线足迹图主要为了显示视场内光斑在探测器光敏面上的位置,可以直观地得到不同视角下光斑和四象限探测器中心的相对位置,视角为12.5°时,光斑边缘与四象限探测器光敏面边缘接近但未超出,且完整覆盖四个象限;视角为 25°时,光斑中心接近四象限探测器光敏面边缘,且光斑覆盖面积超过50%。
图5为光学***包围圆能量图,能量集中度曲线表示光斑能量随光斑直径的分布情况,图中给出了视场 0°~12.5°的能量集中度曲线。由图可知,能量与光斑直径近似成抛物线关系,能量分布较均匀,其中12.5°线性视场内光斑能量分布稳定性优于2%。
本发明光学***设计时紧紧围绕解决激光导引头低成本的问题,为了解决上述问题,本发明从两方面进行考虑,其一是简化光学***结构,通过采用单片非球面透镜,降低了生产成本,同时也提高了***的加工制造和装配性能;其二是设计时考虑了光学***通用性的问题,即可以匹配不同形状的导引头,降低了系列产品的科研开发成本。
Claims (3)
1.一种通用低成本大视场激光导引头光学***,其特征在于,整个光学***由一片非球面透镜组成,非球面透镜材料为ZnS,其凸面是一个球面,曲率半径为20.087mm,凹面是一个偶次非球面,顶点曲率c为1/158.321,圆锥系数k为0.48336,非球面系数A=1.6123E-004,B=-1.362E-006,透镜厚度为7.88mm,透镜到四象限探测器的距离为9mm,在透镜表面镀制了增透膜和窄带滤光膜。
2.如权利要求1所述的一种通用低成本大视场激光导引头光学***,其特征在于,所述光学***接收到目标漫反射回来的激光后,在四象限探测器上会形成一个大小一定且能量分布均匀的圆斑,根据和差法计算出圆斑重心位置,并将其输出给制导控制***即可完成制导。
3.如权利要求1或2所述的一种通用低成本大视场激光导引头光学***,其特征在于,所述光学***完成的光学指标为:中心波长1064nm,入瞳直径30mm,总视场±25°,线性视场±12.5°,光斑大小Φ5mm。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113484946A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-10-08 | 浙江晶驰光电科技有限公司 | 一种球面镜窄带滤光片及其制备方法 |
CN114137715A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-03-04 | 湖南华南光电(集团)有限责任公司 | 一种基于光场成像的全景深手持观察镜光学*** |
CN117538961A (zh) * | 2024-01-09 | 2024-02-09 | 中天引控科技股份有限公司 | 一种用于实现红外导引头的制备方法及装置 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993012452A1 (en) * | 1991-12-13 | 1993-06-24 | American Optical Corporation | Spectacle lenses having an inside-out conicoidal front surface |
CN102736258A (zh) * | 2011-04-11 | 2012-10-17 | 吉林省智星红外科技有限公司 | 建筑用折/衍/偏混合型热成像光学*** |
CN204479780U (zh) * | 2015-03-06 | 2015-07-15 | 上海乐相科技有限公司 | 一种透镜以及包括该透镜的镜头和头戴式显示器 |
CN106291786A (zh) * | 2016-09-13 | 2017-01-04 | 湖南虚拟现实世界智能技术有限公司 | 透镜、包括该透镜的头戴显示光学***和头戴式显示器 |
CN109270607A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-01-25 | 苏州大学 | 一种单片式宽波段消色差折衍混合透镜及设计方法 |
CN110687661A (zh) * | 2019-08-30 | 2020-01-14 | 福建福光股份有限公司 | 基于四象限探测器的长焦距大口径激光导引镜头 |
CN111596438A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-08-28 | 欧菲微电子技术有限公司 | 光学***、接收模组及电子设备 |
-
2020
- 2020-12-18 CN CN202011502924.3A patent/CN112394430B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993012452A1 (en) * | 1991-12-13 | 1993-06-24 | American Optical Corporation | Spectacle lenses having an inside-out conicoidal front surface |
CN102736258A (zh) * | 2011-04-11 | 2012-10-17 | 吉林省智星红外科技有限公司 | 建筑用折/衍/偏混合型热成像光学*** |
CN204479780U (zh) * | 2015-03-06 | 2015-07-15 | 上海乐相科技有限公司 | 一种透镜以及包括该透镜的镜头和头戴式显示器 |
CN106291786A (zh) * | 2016-09-13 | 2017-01-04 | 湖南虚拟现实世界智能技术有限公司 | 透镜、包括该透镜的头戴显示光学***和头戴式显示器 |
CN109270607A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-01-25 | 苏州大学 | 一种单片式宽波段消色差折衍混合透镜及设计方法 |
CN110687661A (zh) * | 2019-08-30 | 2020-01-14 | 福建福光股份有限公司 | 基于四象限探测器的长焦距大口径激光导引镜头 |
CN111596438A (zh) * | 2020-05-06 | 2020-08-28 | 欧菲微电子技术有限公司 | 光学***、接收模组及电子设备 |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113484946A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-10-08 | 浙江晶驰光电科技有限公司 | 一种球面镜窄带滤光片及其制备方法 |
CN114137715A (zh) * | 2021-12-15 | 2022-03-04 | 湖南华南光电(集团)有限责任公司 | 一种基于光场成像的全景深手持观察镜光学*** |
CN114137715B (zh) * | 2021-12-15 | 2023-09-29 | 湖南华南光电(集团)有限责任公司 | 一种基于光场成像的全景深手持观察镜光学*** |
CN117538961A (zh) * | 2024-01-09 | 2024-02-09 | 中天引控科技股份有限公司 | 一种用于实现红外导引头的制备方法及装置 |
CN117538961B (zh) * | 2024-01-09 | 2024-07-09 | 中天引控科技股份有限公司 | 一种用于实现红外导引头的制备方法及装置 |
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