一种激光连续变倍系统及其装调方法

技术领域

本发明涉及一种激光变倍系统，具体涉及一种激光连续变倍系统及其装调方法。

背景技术

空间目标激光测距技术能够有效的提升空间碎片监测数据精度，对于在轨空间碎片预警具有重要意义。对于激光发射系统，激光器产生的激光必须借助望远镜实现发射，通常情况下，激光器发出的激光光斑直径约为20mm左右，发散角为0.4mrad，而望远镜口径为700mm至1000mm，为了加强激光发射能量集中度，提高不同轨道高度激光回波率，同时进行激光扩束，需要对出射激光连续变倍，以提高激光发射口径，压缩发散角。

连续变倍系统作为一种扩束手段，在变倍过程中应遵循以下原则：1、变倍前后激光光束保持光轴一致性；2、变倍过程中激光光轴不晃动，即光轴不出现“画圈”现象，否则发射激光将与望远镜指向发生偏转，降低测距精度甚至无法实现高精度激光测距。因此为了实现以上原则，需要对变倍系统的各个透镜准直，保证系统光轴不发生偏移。

现有的变倍系统装调方法有很多，这些方法大都通过特定的加工手段和测量手段调试，包括：定心车和定心调，这些方法适用于固定倍率的镜筒装调，虽然精度相对较高，但是对于连续变倍系统，由于存在运动环节，在装调过程中进行车铣加工，容易损坏运动关节。对于变倍过程的调试，目前方法是采用测微准直望远镜测量各个透镜镜筒机械端面，保证各个透镜筒机械端面成像一致性即可，这种方法的前提是默认透镜光轴和镜座机械轴保持一致，如果两者存在偏差，则调整无法满足精度要求。

发明内容

本发明要解决现有技术中的技术问题，提供一种激光连续变倍系统及其装调方法。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案具体如下：

一种激光连续变倍系统，在光路方向上依次包括：第一固定透镜、第一变倍透镜、第二变倍透镜、补偿透镜组、第二固定透镜；可通过调整所述第一变倍透镜、所述第二变倍透镜以及所述补偿透镜组之间的间隔，实现连续变倍；

该激光连续变倍系统，在入射激光和出射激光位置还分别设有：莱卡相机和测微准直望远镜；所述莱卡相机与所述测微准直望远镜等高准直；所述莱卡相机可调整焦距，记录成像位置；

所述莱卡相机出射光穿过透镜中心，调整所述莱卡相机焦距，可使焦点汇聚在测微准直望远镜靶面。

在上述技术方案中，入射激光的口径为：小于等于20mm。

在上述技术方案中，最大扩束比为3。

一种上述技术方案中所述的激光连续变倍系统的装调方法，包括以下步骤：

第一步：将莱卡相机和测微准直望远镜等高准直；

调整莱卡相机焦距，使焦点汇聚在测微准直望远镜靶面十字丝中心，记录成像位置；

第二步：安装第一固定透镜；

使莱卡相机出射光穿过透镜中心，调整莱卡相机焦距，使焦点汇聚在测微准直望远镜靶面，计算成像点与基准点的偏差Δx和Δy，调整第一固定透镜两维倾斜，使Δx和Δy为0，则第二步调整完毕；

第三步：安装第一变倍透镜；

使莱卡相机出射光穿过透镜中心，调整莱卡相机焦距，使焦点汇聚在测微准直望远镜靶面，转动凸轮结构，使第一变倍透镜沿着导向结构在整个行程范围内往复运动，记录成像点和基准点的最大偏差Δx

第四步：按照第三步的方法安装调整第二变倍透镜；

第五步：按照第三步的方法安装补偿透镜组；

第六步：按照第二步的方法安装第二固定透镜。

在上述技术方案中，该装调方法还包括步骤：调整所述第一变倍透镜、所述第二变倍透镜和所述补偿透镜组的位置，确认整个系统在变倍过程中成像点位置固定不变。

本发明的有益效果是：

本发明的激光连续变倍系统及其装调方法，通过模拟激光成像特点，能够实时检测连续变倍系统的成像点，保证变倍过程中系统出射光路保持一个点不变，使激光测距望远镜激光发射精度达到最佳状态。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的激光连续变倍系统的结构示意图。

图2为本发明的激光连续变倍系统的光学示意图。

图3为本发明的激光连续变倍系统的装调方法的实施过程示意图。

图4为本发明的激光连续变倍系统的装调方法的装调过程示意图。

图中的附图标记表示为：

1-第一固定透镜；2-第一变倍透镜；3-第二变倍透镜；4-补偿透镜组；5-第二固定透镜；6-凸轮；7-导向杆；8-导向槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做以详细说明。

图1为本发明的激光连续变倍系统的结构示意图，其在光路方向上依次包括：第一固定透镜1、变倍透镜组、补偿透镜组4、第二固定透镜5；所述变倍透镜组在光路方向上依次包括：第一变倍透镜2和第二变倍透镜3；此外本发明的激光连续变倍系统还包括：凸轮6、导向杆7和导向槽8。具体工作原理是：凸轮6转动，变倍透镜组和补偿透镜组4同时沿着导向槽8内的导向杆7直线移动，由凸轮6曲线调整变倍透镜组和补偿透镜组4两者的间隔，实现连续变倍。

图2为本发明的激光连续变倍系统的光学示意图。口径20mm入射激光经过连续变倍系统扩束为60mm，最大扩束比为3，当透镜组存在倾斜时，出射光轴与理论光轴存在夹角θ，在变倍过程中θ是实时变化的，并没有一个固定值，影响测距角度。如图2所示，本发明将莱卡相机和测微准直望远镜分别放在入射激光和出射激光位置，利用莱卡相机模拟入射激光，通过调整莱卡相机焦距，使出射光汇聚成像，并用测微准直望远镜接收，记录成像点位置；依次装调连续变倍透镜组，实时监测成像位置，并保证成像点位置保持不变。

本发明的激光连续变倍系统，采用莱卡相机和测微准直望远镜实时监测连续变倍系统成像点位置的装调方法。首先将莱卡相机和测微准直望远镜置于装调平台同一轴线上，保证其光轴等高，调整莱卡相机焦距，使其成像位置位于测微准直望远镜靶面中心，然后依次安装连续变倍系统各个透镜组，并在变倍过程中保持测微准直望远镜靶面成像位置保持不动。

本发明所述的连续变倍系统装调方法总体实施过程，如图3和4所示，包括六个步骤：

第一步：基准的建立，将莱卡相机和测微准直望远镜等高准直。调整莱卡相机焦距，使焦点汇聚在测微准直望远镜靶面十字丝中心，记录成像位置；

第二步：安装第一固定透镜1。使莱卡相机出射光穿过透镜中心，调整莱卡相机焦距，使焦点汇聚在测微准直望远镜靶面，计算成像点与基准点的偏差Δx和Δy，调整第一固定透镜1两维倾斜，使Δx和Δy为0，则调整完毕；

第三步：安装第一变倍透镜2。使莱卡相机出射光穿过透镜中心，调整莱卡相机焦距，使焦点汇聚在测微准直望远镜靶面，转动凸轮6结构，使第一变倍透镜2沿着导向结构在整个行程范围内往复运动，记录成像点和基准点的最大偏差Δx

第四步：按照第三步方法安装调整第二变倍透镜3；使莱卡相机出射光穿过透镜中心，调整莱卡相机焦距，使焦点汇聚在测微准直望远镜靶面，转动凸轮6结构，使第二变倍透镜3沿着导向结构在整个行程范围内往复运动，记录成像点和基准点的最大偏差Δx

第五步：按照第三步方法安装补偿透镜组4；使莱卡相机出射光穿过透镜中心，调整莱卡相机焦距，使焦点汇聚在测微准直望远镜靶面，转动凸轮6结构，使补偿透镜组4沿着导向结构在整个行程范围内往复运动，记录成像点和基准点的最大偏差Δx

第六步：按照第二步方法安装第二固定透镜5；使莱卡相机出射光穿过透镜中心，调整莱卡相机焦距，使焦点汇聚在测微准直望远镜靶面，计算成像点与基准点的偏差Δx和Δy，调整第二固定透镜5两维倾斜，使Δx和Δy为0，则调整完毕；

最后转动凸轮6，查看整个系统在变倍过程中成像点位置是否固定不变。

本发明的激光连续变倍系统及其装调方法，通过模拟激光成像特点，能够实时检测连续变倍系统的成像点，保证变倍过程中系统出射光路保持一个点不变，使激光测距望远镜激光发射精度达到最佳状态。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。