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激光主动照明光学系统设计

刘韬 胡玥 董健 申军立

刘韬, 胡玥, 董健, 申军立. 激光主动照明光学系统设计[J]. 中国光学(中英文), 2016, 9(3): 342-348. doi: 10.3788/CO.20160903.0342
引用本文: 刘韬, 胡玥, 董健, 申军立. 激光主动照明光学系统设计[J]. 中国光学(中英文), 2016, 9(3): 342-348. doi: 10.3788/CO.20160903.0342
LIU Tao, HU Yue, DONG Jian, SHEN Jun-li. Design of laser active illumination optical system[J]. Chinese Optics, 2016, 9(3): 342-348. doi: 10.3788/CO.20160903.0342
Citation: LIU Tao, HU Yue, DONG Jian, SHEN Jun-li. Design of laser active illumination optical system[J]. Chinese Optics, 2016, 9(3): 342-348. doi: 10.3788/CO.20160903.0342

激光主动照明光学系统设计

doi: 10.3788/CO.20160903.0342
基金项目: 

国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目 No.2014AA7031082A

详细信息
    通讯作者:

    刘韬(1989-),男,吉林长春人,硕士,研究实习员,2012年于北京理工大学获得硕士学位,主要从事光学系统设计方面的研究。E-mail:liutaosd123@126.com

  • 中图分类号: TN202

Design of laser active illumination optical system

Funds: 

Supported by National High-tech R&D Program of China No.2014AA7031082A

  • 摘要: 为提高跟踪测量系统对暗弱目标的探测能力,设计一套自动化激光主动照明光学系统,对跟踪测量视场范围进行主动辅助照明。该系统在0.2~5 km距离处的照明直径均为10 m,计算出其在-20℃及+45℃的温度调焦量,照明仿真结果表明系统照明不均匀性<15%。通过研究系统像差对照明均匀性的影响,以及对设计的调光组进行分析,得到调光组移动量与照明距离之间的理论关系,表明自动调节调光组位置即可实现不同照明距离处的均匀照明。设计和分析结果表明,该主动照明系统能够自动调节调光组位置,实现跟踪测量视场内的均匀照明,有利于跟踪测量系统对于暗弱目标的探测。

     

  • 图 1  激光主动成像系统示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of laser active imaging system

    图 2  激光主动照明光学系统结构图

    Figure 2.  Structure of laser active illumination system

    图 3  不同距离处照度分布情况

    Figure 3.  Illumination distribution at different distances

    图 4  调光组移动量与照明距离关系曲线

    Figure 4.  Relation curves between the dimming group movement and illumination distances

    图 5  各照明距离对应系统波像差

    Figure 5.  Wave aberration RMS at different illumination distances

    图 6  照明距离为0.78 km处照度分布情况

    Figure 6.  Illumination distribution with the illumination distance of 0.78 km

    图 7  检测位置公差分析后MTF变化情况

    Figure 7.  MTF change of test position after tolerance analysis

    图 8  照明系统结构

    Figure 8.  Mechanical structure of illumination system

    表  1  照明距离与照明孔径角关系

    Table  1.   Relation between illumination distance and aperture angle

    照射距离/km照明发散角度θ/mrad孔径角θ1/mrad
    520
    310/34/3
    1108
    0.52018
    0.25048
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    表  2  不同距离处照明分布情况

    Table  2.   Illumination distribution at different distances

    照明距离/km10 m内接收功率/W均匀照明直径/m均匀区域平均照明功率/(W·m-2)照明不均匀性/%
    5.048.659.80.648.0
    1.050.007.60.78 13.4
    0.248.49.70.65 9.5
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    表  3  不同距离处温度调焦情况

    Table  3.   Temperature focusing at different distances

    照明距离/km温度/℃温度调焦量/mm
    5+45+0.150
    -20-0.245
    1+45+0.144
    -20-0.221
    0.2+45+0.107
    -20-0.175
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    表  4  理论调光组移动量与CODE V仿真结果对比表

    Table  4.   Contrast results of the dimming group theoretical movement and CODE V simulation

    照明距离/km理论移动量/mm仿真结果/mm 偏差值/mm
    500.010 360.010 36
    40.225 40.235 60.010 2
    30.601 10.599 0-0.002 1
    21.352 61.351 2-0.001 4
    13.606 93.602 0-0.004 9
    0.221.741 121.744 40.003 3
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-01-18
  • 修回日期:  2016-02-13
  • 刊出日期:  2016-01-25

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