方的表面的半徑為546mm ;第一轉(zhuǎn)像 鏡的靠近物方的表面的半徑為-156mm，靠近像方的表面的半徑為223mm ;第二轉(zhuǎn)像鏡的靠 近物方的表面的半徑為223mm，靠近像方的表面的半徑為-142mm ;第三轉(zhuǎn)像鏡的靠近物方 的表面的半徑為123_，靠近像方的表面的半徑為-265mm ;第四轉(zhuǎn)像鏡的靠近物方的表面 的半徑為-265mm，靠近像方的表面的半徑為-83mm ;激光匯聚透鏡的靠近物方的表面為非 球面，半徑為166_，靠近像方的表面的半徑為-48mm ;第一目鏡的靠近物方的表面的半徑 為-18_，靠近像方的表面的半徑為-22mm ;第二目鏡的靠近物方的表面的半徑為57_，靠 近像方的表面的半徑為-33mm ;第三目鏡的靠近物方的表面的半徑為-33_，靠近像方的表 面的半徑為_41mm〇
[0031] 在本實施例中，第一物鏡的焦距為536mm，第二物鏡的焦距為216mm，第一轉(zhuǎn)像鏡 的焦距為-57mm，第二轉(zhuǎn)像鏡的焦距為26mm，激光匯聚透鏡的焦距為178mm，第三轉(zhuǎn)像鏡的 焦距為78mm，第四轉(zhuǎn)像鏡的焦距為-22mm，第一目鏡的焦距為-15mm，第三膠合透鏡組的焦 距為 26. 8mm。
[0032] 該激光測距機的一組各個組成部分的具體參數(shù)見表1 (單位為mm)。


[0037] 另外，在本實施例中，通過透鏡的參數(shù)設(shè)置，能夠使激光測距系統(tǒng)的有效通光口徑 為160mm，可見光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的有效通光口徑為158mm。
[0038] 將來自被測目標(biāo)反射回來的激光光束和可見光束會聚進入本系統(tǒng)中，使激光光學(xué) 系統(tǒng)的光軸與可見光瞄準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)的光軸和二為一，實現(xiàn)了激光測距與可見光瞄準(zhǔn)共孔徑 的光學(xué)系統(tǒng)。共用物鏡鏡組1所收集的激光光束和可見光束以平行光傳輸方式入射到立方 棱鏡3上，其工作面將激光光束透射，將可見光束反射，從而使激光光束和可見光束分別進 入各自的傳輸通道。
[0039] 可見光光欄8為一金屬性質(zhì)的結(jié)構(gòu)元件，通過其控制進入可見光瞄準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)的 光束實用口徑，以調(diào)節(jié)外界光線的強弱；可見光轉(zhuǎn)像鏡組9將外界目標(biāo)所入射的可見光束 投射到分劃板10上。由于共用物鏡鏡組1、共用轉(zhuǎn)像鏡組2、立方棱鏡3實現(xiàn)了激光接收與 可見光共孔徑技術(shù)，所以其性能參數(shù)已確定，由此確定可見光轉(zhuǎn)像鏡組9的性能參數(shù)，其對 可見光的放大倍率約為10X ;分劃板10為一平板光學(xué)元件，根據(jù)可見光瞄準(zhǔn)光學(xué)系統(tǒng)所要 求的放大倍率刻有分劃線，實現(xiàn)對被測目標(biāo)瞄準(zhǔn)的功能；目鏡鏡組11將通過分劃板10的像 在出瞳處進入人眼，觀察瞄準(zhǔn)外界目標(biāo)。
[0040] 窄帶干涉濾光片4為一光學(xué)元件，通過在紅外玻璃基地材料上鍍制窄帶干涉濾光 膜形成，對激光實現(xiàn)濾波功能；激光匯聚透鏡5將經(jīng)過濾波的激光光束進行匯聚，從而與所 使用的激光探測器達到匹配；激光接收視場光欄6為一金屬性質(zhì)的結(jié)構(gòu)元件，通過其控制 所接收的激光光束的視場，從而避免過多的背景光進入，減少雜散光的干擾；雪崩光電探測 器7為一光電探測器，其最佳工作波段為激光光束的峰值波長，對入射到其光敏面上的激 光光束進行光電轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生激光測距所需的回波信號，然后對該回波信號進行處理，得出距 離信息。
[0041] 上述對于該激光測距機的工作過程進行了相應(yīng)地描述，由于激光測距機的使用原 理以及工作過程屬于常規(guī)技術(shù)，這里不做贅述。
[0042] 綜上所述，本發(fā)明提供的激光測距機為一種有效的激光接收與瞄準(zhǔn)共軸式光學(xué)系 統(tǒng)，通過將激光測距系統(tǒng)的光軸與可見光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的光軸和二為一，從而減小了機載激光 測距機的整機體積和重量，使得機載光電產(chǎn)品的整機性能、整體布局及設(shè)計靈活性有了顯 著提高和改善。
[0043] 上述實施例中，窄帶干涉濾光片、視場光闌、可見光光闌和分劃板的作用均是對光 線信號進行優(yōu)化處理，作為其他的實施例，這些部件還可以不設(shè)置或者根據(jù)具體要求進行 對應(yīng)設(shè)置。
[0044] 上述實施例中，分光棱鏡為激光光束透射、可見光束反射的棱鏡；作為其他的實施 例，還可以使用激光光束反射、可見光束透射的分光棱鏡。
[0045] 以上給出了具體的實施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實施方式。本發(fā)明的基 本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計出各種變 形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費創(chuàng)造性勞動。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對 實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種激光測距機，其特征在于，包括公共光學(xué)系統(tǒng)、激光測距系統(tǒng)和可見光瞄準(zhǔn)系 統(tǒng)，所述公共光學(xué)系統(tǒng)包括從物方到像方沿光路依次設(shè)置的共用物鏡鏡組、共用轉(zhuǎn)像鏡組 和分光棱鏡，分光棱鏡用于實現(xiàn)激光和可見光的分光，所述激光測距系統(tǒng)包括沿所述激光 的光路依次設(shè)置的激光匯聚透鏡和探測器，所述可見光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)包括沿所述可見光的光路 依次設(shè)置的可見光轉(zhuǎn)像鏡組和目鏡鏡組； 所述激光測距系統(tǒng)的光學(xué)焦距為500. 8mm，激光光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)為3~3. 2 ; 所述可見光目苗準(zhǔn)系統(tǒng)的光學(xué)焦距為221. 8_，可見光光學(xué)系統(tǒng)的F數(shù)為1. 3~1. 5。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光測距機，其特征在于，所述共用物鏡鏡組的焦距為380~ 420mm，共用轉(zhuǎn)像鏡組的焦距為180~220mm，激光匯聚透鏡的焦距為36~45mm，可見光轉(zhuǎn) 像鏡組的焦距為66~71mm，目鏡鏡組的焦距為18~23mm〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光測距機，其特征在于，所述分光棱鏡與所述激光匯聚 透鏡之間的激光光路上設(shè)置有窄帶干涉濾光片，所述激光匯聚透鏡與探測器之間的激光光 路上設(shè)置有視場光闌。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光測距機，其特征在于，所述分光棱鏡與所述可見光轉(zhuǎn) 像鏡組之間的可見光光路上設(shè)置有可見光光闌，所述可見光轉(zhuǎn)像鏡組與所述目鏡鏡組之間 的可見光光路上設(shè)置有分劃板。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的激光測距機，其特征在于，所述共用物鏡鏡組由從物方到 像方沿光路依次設(shè)置的第一物鏡和第二物鏡構(gòu)成；所述共用轉(zhuǎn)像鏡組由從物方到像方沿光 路依次設(shè)置的第一轉(zhuǎn)像鏡和第二轉(zhuǎn)像鏡構(gòu)成；所述可見光轉(zhuǎn)像鏡組由從物方到像方沿光路 依次設(shè)置的第三轉(zhuǎn)像鏡和第四轉(zhuǎn)像鏡構(gòu)成；所述目鏡鏡組由從物方到像方沿光路依次設(shè)置 的第一目鏡、第二目鏡和第三目鏡構(gòu)成； 所述第一轉(zhuǎn)像鏡和第二轉(zhuǎn)像鏡構(gòu)成第一膠合透鏡組，所述第三轉(zhuǎn)像鏡和第四轉(zhuǎn)像鏡構(gòu) 成第二膠合透鏡組，所述第二目鏡和第三目鏡構(gòu)成第三膠合透鏡組。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光測距機，其特征在于，所述共用物鏡鏡組為正透鏡鏡組， 所述第一物鏡和第二物鏡均為正凸透鏡；所述共用轉(zhuǎn)像鏡組為正透鏡鏡組，所述第一轉(zhuǎn)像 鏡為正凸透鏡，第二轉(zhuǎn)像鏡為負凹透鏡；所述激光匯聚透鏡為正凸透鏡；所述可見光轉(zhuǎn)像 鏡組為正透鏡鏡組，所述第三轉(zhuǎn)像鏡為正凸透鏡，第四轉(zhuǎn)像鏡為負凹透鏡；所述目鏡鏡組為 正透鏡鏡組，所述第一目鏡為正凸透鏡、第二目鏡為正凸透鏡，第三目鏡為負凹透鏡。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光測距機，其特征在于，所述第一物鏡的材料為熔融石英， 第二物鏡的材料為K9,第一轉(zhuǎn)像鏡的材料為K9,第二轉(zhuǎn)像鏡的材料為F2,所述分光棱鏡的 材料為ZF6,所述激光匯聚透鏡的材料為ZF6,所述第三轉(zhuǎn)像鏡的材料為K9,第四轉(zhuǎn)像鏡的 材料為F2，第一目鏡的材料為BaK3，第二目鏡的材料為ZF2，第三目鏡的材料為ZF2。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光測距機，其特征在于，所述第一物鏡的靠近物方的表 面的半徑為236mm，靠近像方的表面的半徑為1895mm;所述第二物鏡的靠近物方的表面 的半徑為202mm，靠近像方的表面的半徑為546mm;第一轉(zhuǎn)像鏡的靠近物方的表面的半 徑為-156mm，靠近像方的表面的半徑為223mm;第二轉(zhuǎn)像鏡的靠近物方的表面的半徑為 223mm，靠近像方的表面的半徑為-142mm;第三轉(zhuǎn)像鏡的靠近物方的表面的半徑為123mm， 靠近像方的表面的半徑為-265mm;第四轉(zhuǎn)像鏡的靠近物方的表面的半徑為-265mm，靠近 像方的表面的半徑為-83mm;激光匯聚透鏡的靠近物方的表面為非球面，半徑為166mm，靠 近像方的表面的半徑為-48mm;第一目鏡的靠近物方的表面的半徑為-18mm，靠近像方的 表面的半徑為-22mm;第二目鏡的靠近物方的表面的半徑為57_，靠近像方的表面的半徑 為-33mm;第三目鏡的靠近物方的表面的半徑為-33_，靠近像方的表面的半徑為-41_。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光測距機，其特征在于，所述第一物鏡的焦距為536mm，第 二物鏡的焦距為216mm，第一轉(zhuǎn)像鏡的焦距為-57mm，第二轉(zhuǎn)像鏡的焦距為26mm，所述激光 匯聚透鏡的焦距為178mm，所述第三轉(zhuǎn)像鏡的焦距為78mm，第四轉(zhuǎn)像鏡的焦距為-22mm，第 一目鏡的焦距為-15mm，所述第三膠合透鏡組的焦距為26. 8mm。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光測距機，其特征在于，所述激光測距系統(tǒng)的有效通光口 徑為160mm，所述可見光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)的有效通光口徑為158mm。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種激光測距機，包括公共光學(xué)系統(tǒng)、激光測距系統(tǒng)和可見光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)，公共光學(xué)系統(tǒng)包括從物方到像方沿光路依次設(shè)置的共用物鏡鏡組、共用轉(zhuǎn)像鏡組和分光棱鏡，激光測距系統(tǒng)包括沿激光的光路依次設(shè)置的激光匯聚透鏡和探測器，可見光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)包括沿可見光的光路依次設(shè)置的可見光轉(zhuǎn)像鏡組和目鏡鏡組。該激光測距機為一個激光發(fā)射、接收和瞄準(zhǔn)共軸式的光學(xué)系統(tǒng)，將激光發(fā)射系統(tǒng)、激光接收系統(tǒng)和可見光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)三個獨立的光學(xué)系統(tǒng)整合到一個系統(tǒng)中，占用空間較小，滿足機載的占用空間小的要求，在顯著地減少機載激光測距機的空間尺寸和整機重量的前提下，仍能夠保證光學(xué)系統(tǒng)高的光軸指向精度和高的光學(xué)透過率。
【IPC分類】G01S17/08
【公開號】CN105353381
【申請?zhí)枴緾N201510898051
【發(fā)明人】王川, 張聰旸, 許朝輝, 騰云鵬
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司洛陽電光設(shè)備研究所
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年12月5日