[發明專利]適用于單光子激光成像雷達的自適應控制的收發光學系統

有效

• 申請號: 201811353451.8
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN109507656B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 孫劍峰;王騏;周鑫;劉迪;王海虹;郜鍵
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01S7/484
• 分類號: G01S7/484;G01S7/486;G01S17/894
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 安琪

適用于單光子激光成像雷達的自適應控制的收發光學系統，屬于單光子激光成像雷達技術應用領域。本發明解決了現有Gm?APD受固有回波動態范圍大及自身環境適應性較差限制激光成像性能穩定性的問題。本發明的可變光闌設置在接收光學系統上，發射光學系統固定安裝在接收光學系統上，接收光學系統的光軸與發射光學系統的光軸平行，光闌電機與可變光闌建立驅動連接，變焦電機與發射光學系統的變焦鏡片建立驅動連接，Gm?APD探測器與接收光學系統建立固定安裝。本發明的變焦發射系統，能夠自主調整發射光斑功率密度，緩解大動態范圍引發的增益飽和等問題；可變光闌接收系統，能夠自主調整接收光學口徑，抑制背景光、目標雜光等噪聲，實現最優信噪比接收。

技術領域

本發明涉及一種適用于單光子激光成像雷達的自適應控制的收發光學系統，屬于單光 子激光成像雷達技術應用領域。

背景技術

單光子探測激光雷達采用蓋革模式雪崩二極管陣列(Gm-APD)，在提升探測靈敏度前 提下，大幅度降低了激光器功率、降低了功耗，實現了整套系統小型化，是進入21世紀后國際發展的主流方向。Gm-APD激光雷達探測靈敏度極高，從微弱信號探測方面，具有 極好的優勢；但另一方面，也極易受到空天背景光、電子暗計數等影響，使成像性能受損， 限制了Gm-APD激光雷達的環境適應性。現有技術手段是采取多幀統計方法，即對場景成 像要進行多次激光脈沖式照射，通過統計接收圖像序列，反演出正確的場景三維距離像， 該方法可以有效抑制空天背景光等噪聲，但對激光器重復頻率要求高了，不利于系統裝置 的小型化和低功耗。因此，提供一種適用于單光子激光成像雷達的自適應控制的收發光學 系統，用來解決Gm-APD受固有回波動態范圍大及自身環境適應性較差限制激光成像性 能穩定性的問題是十分必要的。

發明內容

本發明為了解決現有Gm-APD受固有回波動態范圍大及自身環境適應性較差限制激 光成像性能穩定性的問題，提出了一種適用于單光子激光成像雷達的自適應控制的收發光 學系統。

本發明的技術方案：

適用于單光子激光成像雷達的自適應控制的收發光學系統，包括接收光學系統、發射 光學系統、Gm-APD探測器、變焦電機、光闌電機和可變光闌，可變光闌設置在接收光學系統上，發射光學系統固定安裝在接收光學系統1上，接收光學系統的光軸與發射光學系統的光軸平行，光闌電機與可變光闌建立驅動連接，變焦電機與發射光學系統建立驅動連接，Gm-APD探測器與接收光學系統建立固定安裝。

優選的：所述的接收光學系統包括接收光學機械系統和接收光學鏡片；

所述的接收光學機械系統包括接收前組鏡筒、接收后組鏡筒、接收定位套、接收光圈 從動齒輪和接收定位銷，接收后組鏡筒的前端通過螺釘與接收前組鏡筒的后端建立連接安 裝，接收后組鏡筒的后端通過螺釘與Gm-APD探測器固定安裝；所述的接收光圈從動齒輪、接收定位套和接收定位銷套裝設置在接收前組鏡筒的外側；

所述的接收光學鏡片包括第一正透鏡、第二正透鏡、第一負透鏡、窄帶濾光片、第三 正透鏡、第二負透鏡和第四正透鏡，所述的第一正透鏡、第二正透鏡、第一負透鏡、窄帶濾光片、第三正透鏡、第二負透鏡和第四正透鏡依次由接收前組鏡筒的前端安裝至接收后組鏡筒的后端；

所述的接收前組鏡筒包括接收前組壓圈一、接收前組隔圈一、接收前組壓圈二、接收 前組隔圈二和接收前組壓圈三；所述的接收前組壓圈一、接收前組隔圈一、接收前組壓圈 二、接收前組壓圈三和接收前組隔圈二依次設置在接收前組鏡筒的內部；所述的第一正透 鏡、第二正透鏡、第一負透鏡、窄帶濾光片和第三正透鏡分別通過接收前組壓圈一、接收前組隔圈一、接收前組壓圈二、接收前組壓圈三和接收前組隔圈二通過孔軸配合、端面定位和壓圈鎖緊的方式固定安裝在接收前組鏡筒的內部；