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主动照明光学系统设计

刘韬,胡玥,董健,申军立

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刘韬, 胡玥, 董健, 申军立. 主动照明光学系统设计[J]. , 2016, 9(3): 342-348. doi: 10.3788/CO.20160903.0342
引用本文: 刘韬, 胡玥, 董健, 申军立. 主动照明光学系统设计[J]. , 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

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 ChinaNo.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 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 主动成像系统示意图

    Figure 1.Schematic diagram of laser active imaging system

    图 2 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
    5 2 0
    3 10/3 4/3
    1 10 8
    0.5 20 18
    0.2 50 48
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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/km 10 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/%
    5.0 48.65 9.8 0.64 8.0
    1.0 50.00 7.6 0.78 13.4
    0.2 48.4 9.7 0.65 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
    5 0 0.010 36 0.010 36
    4 0.225 4 0.235 6 0.010 2
    3 0.601 1 0.599 0 -0.002 1
    2 1.352 6 1.351 2 -0.001 4
    1 3.606 9 3.602 0 -0.004 9
    0.2 21.741 1 21.744 4 0.003 3
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  • 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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