[發明專利]可實現激光遠近場同時測量的單光路光學系統及方法

在審

• 申請號: 202110096680.1
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112903248A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 袁索超;董曉娜;達爭尚
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00;G01M11/02
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王楊洋

本發明涉及一種激光測量用單光路光學系統，具體涉及一種可實現激光遠近場同時測量的單光路光學系統及方法。本發明的目的是解決現有激光遠近場測量中存在需要分光元件、兩套成像鏡頭以及兩臺相機，成本昂貴，經濟性差的技術問題，提供一種可實現激光遠近場同時測量的單光路光學系統及方法。本發明將透射過近場成像鏡頭中最靠近CCD探測器的透鏡的激光采集作為近場，將經該透鏡二次反射再到CCD探測器探測面的光束采集作為遠場，實現了利用單一光路和單CCD探測器同時測量激光遠近場參數的目的。不再需要分光元件，只利用單一光路、單一鏡頭和單探測器實現了以往需要雙光路、雙鏡頭和雙探測器才能實現的遠近場參數測量，節省了一半的成本，經濟性良好。

技術領域

本發明涉及一種激光測量用單光路光學系統，具體涉及一種可實現激光遠近場同時測量的單光路光學系統及方法。

背景技術

高能激光系統由于需要經常調試和維護，需要利用激光的遠場和近場測量數據實現光路迅速自動準直，從而使激光裝置工作在設計狀態。現有的激光遠近場同時測量光學系統，如圖1所示，對于激光的遠近場測量是利用分光元件01將待測激光分為兩路，分別由近場成像鏡頭02成像至近場相機03和由遠場成像鏡頭04成像至遠場相機05，從而實現激光位置及其指向參數的獲取。該方法雖然能夠實現激光準直，但測量中需要分光元件和兩套成像鏡頭以及兩臺相機，成本比較昂貴，經濟性較差，不利于市場化應用。

發明內容

本發明的目的是解決現有激光遠近場測量中存在需要分光元件、兩套成像鏡頭以及兩臺相機，成本昂貴，經濟性較差的技術問題，提供一種可實現激光遠近場同時測量的單光路光學系統及方法。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術解決方案如下：

本發明還提供一種可實現激光遠近場同時測量的單光路光學系統，其特殊之處在于：

包括沿激光傳輸方向依次同軸設置的光闌、近場成像鏡頭和CCD探測器；

所述光闌中心設置有十字形遮擋條，用于提供遠近場參考位置基準；

所述近場成像鏡頭為望遠鏡頭結構，包括沿激光傳輸方向依次同軸設置的多片透鏡；

所述CCD探測器的探測面相對光闌共軛成像，且近場成像鏡頭中最靠近CCD探測器一側的透鏡的二階鬼光焦點位于CCD探測器的探測面上。

進一步地，所述光闌的通光孔徑為方形或圓形。

本發明還提供一種可實現激光遠近場同時測量的方法，其特殊之處在于：

基于上述的可實現激光遠近場同時測量的單光路光學系統，包括以下步驟：

1)將所述可實現激光遠近場同時測量的單光路光學系統，對準待測激光光路；

2)使待測激光依次經光闌、近場成像鏡頭和CCD探測器，在CCD探測器的探測面上相對光闌共軛成像，實現近場a的參數采集，同時CCD探測器將待測激光近場a的參數數據反饋給待測激光的激光準直系統；

3)利用近場成像鏡頭中最靠近CCD探測器一側透鏡的二階剩余反射鬼光進行遠場參數測量，實現遠場b的參數采集，同時CCD探測器將待測激光遠場b的參數數據反饋給待測激光的激光準直系統；

4)初調激光系統，標記調試好的激光系統對應的待測激光近場和遠場，分別作為近場基準位置a₀和遠場基準位置b₀；