本發(fā)明涉及光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光斑監(jiān)控成像設(shè)備。

背景技術(shù)：

隨著高功率激光技術(shù)的發(fā)展，激光打擊系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用，為了達(dá)到最遠(yuǎn)的作用距離，獲得最好的打擊效果，需要保證遠(yuǎn)場(chǎng)激光光斑聚焦最小，對(duì)遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)尤其是空中目標(biāo)上的激光光斑進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。要分辨幾公里之外的直徑幾個(gè)厘米大小的激光光斑，對(duì)光斑監(jiān)控成像光學(xué)的焦距要求很大，需要達(dá)到3米以上。這樣的長(zhǎng)焦距成像光學(xué)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)、加工的難度較大，體積、重量也很大，成本較高，而且很難安裝在激光打擊系統(tǒng)的跟瞄轉(zhuǎn)臺(tái)上。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種光斑監(jiān)控成像設(shè)備，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中光斑監(jiān)控成像設(shè)備的光學(xué)焦距長(zhǎng)，加工和安裝難度高的問題。

一方面，本發(fā)明提供一種光斑監(jiān)控成像設(shè)備，包括：第一反射部，第二反射部，光收發(fā)部，第三反射部，監(jiān)控成像部；激光光源發(fā)射的激光，依次經(jīng)所述第一反射部、所述第二反射部反射后，由所述光收發(fā)部向外發(fā)射并在遠(yuǎn)場(chǎng)聚焦成光斑圖像；所述光收發(fā)部，探測(cè)所述光斑圖像的漫反射光，所述漫反射光通過所述第二反射部反射后，部分漫反射光從所述第一反射部的邊緣掠過并直接入射到所述第三反射部；所述第三反射部將入射的部分漫反射光反射至所述監(jiān)控成像部成像。

可選的，所述第一反射部設(shè)置于所述第二反射部和所述第三反射部之間。

可選的，所述第一反射部的設(shè)置高度低于所述第二反射部的設(shè)置高度以及所述第三反射部的設(shè)置高度。

可選的，所述第一反射部的設(shè)置高度為所述第三反射部的設(shè)置高度的1/3至2/3。

可選的，所述第三反射部上設(shè)置有傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以調(diào)節(jié)所述第三反射部的傾斜角度。

可選的，所述第三反射部與所述監(jiān)控成像部之間還設(shè)置有光闌，所述光闌對(duì)所述第三反射部反射的漫反射光進(jìn)行雜散光濾除后向所述監(jiān)控成像部發(fā)送。

可選的，所述第三反射部的反射面中心、所述光闌的孔徑中心、所述監(jiān)控成像部的光軸中心與入射到所述第三反射部的成像光路中心在一條直線上。

可選的，所述第一反射部和所述第二反射部包括高功率激光反射鏡；所述第三反射部包括加強(qiáng)鋁反射鏡。

可選的，所述高功率激光反射鏡的膜層為高反1064nm高功率激光反射單層介質(zhì)膜；所述加強(qiáng)鋁反射鏡為高反近紅外波段加強(qiáng)鋁反射鏡。

可選的，所述第一反射部、所述第二反射部以及所述第三反射部對(duì)應(yīng)的反射光的波長(zhǎng)相同。

本發(fā)明實(shí)施例提供的光斑監(jiān)控成像設(shè)備，利用第一反射部、第二反射部以及第三反射部之間的相對(duì)位置關(guān)系，將激光的發(fā)射光路與光斑的漫反射接收光路整合在一起，無需為接收光斑圖像設(shè)置獨(dú)立龐大的成像系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)激光環(huán)境下的遠(yuǎn)場(chǎng)光斑實(shí)時(shí)成像。該設(shè)備光學(xué)元件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝調(diào)方便、成本較低，能夠在不同氣候條件下實(shí)時(shí)清晰的監(jiān)控遠(yuǎn)場(chǎng)光斑的聚焦情況，為激光遠(yuǎn)場(chǎng)試驗(yàn)提供了直觀的測(cè)試手段。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的光斑監(jiān)控成像設(shè)備的一種結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的光斑監(jiān)控成像設(shè)備的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種光斑監(jiān)控成像設(shè)備，包括：

第一反射部20，第二反射部30，光收發(fā)部40，第三反射部50，監(jiān)控成像部60；

激光光源10發(fā)射的激光l1，依次經(jīng)第一反射部20、第二反射部30反射后，由光收發(fā)部40向外發(fā)射并在遠(yuǎn)場(chǎng)聚焦成光斑圖像；

光收發(fā)部40，探測(cè)所述光斑圖像的漫反射光l2，漫反射光l2通過第二反射部30反射后，部分漫反射光l2從第一反射部20的邊緣掠過并直接入射到第三反射部50；

第三反射部50將入射的部分漫反射光l2反射至監(jiān)控成像部60成像。

本發(fā)明實(shí)施例提供的光斑監(jiān)控成像設(shè)備，利用第一反射部20、第二反射部30以及第三反射部50之間的相對(duì)位置關(guān)系，將激光的發(fā)射光路與光斑的漫反射接收光路整合在一起，無需為接收光斑圖像設(shè)置獨(dú)立龐大的成像系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)激光環(huán)境下的遠(yuǎn)場(chǎng)光斑實(shí)時(shí)成像。該設(shè)備光學(xué)元件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝調(diào)方便、成本較低，能夠在不同氣候條件下實(shí)時(shí)清晰的監(jiān)控遠(yuǎn)場(chǎng)光斑的聚焦情況，為激光遠(yuǎn)場(chǎng)試驗(yàn)提供了直觀的測(cè)試手段。

具體的，本實(shí)施例中包括三個(gè)反射部，其中，第一反射部20只對(duì)激光發(fā)射光進(jìn)行反射，第三反射部50只對(duì)光斑圖像的漫反射光進(jìn)行反射，而第二反射部30既需要反射激光發(fā)射光，也需要反射光斑圖像的漫反射光。為了實(shí)現(xiàn)上述反射光路，可選的，第一反射部20可設(shè)置于第二反射部30和第三反射部40之間。具體而言，激光l1從激光光源40發(fā)射后，可以直接入射至第一反射部20，第一反射鏡20的放置角度可以實(shí)現(xiàn)對(duì)激光的轉(zhuǎn)向，將激光l1反射至第二反射鏡30，再由第二反射鏡30將激光l1反射至光收發(fā)部40實(shí)現(xiàn)激光發(fā)送，擴(kuò)束后在遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)聚焦；相應(yīng)的，遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)的聚焦光斑漫反射的激光能量經(jīng)由光收發(fā)部40探測(cè)到后入射至第二反射部30，第二反射部30接收的成像光斑激光能量中有一部分可以從第二反射部30的邊緣掠過，直接入射至第三反射部50，從而在利用了光收發(fā)部40的長(zhǎng)焦進(jìn)行光斑成像探測(cè)后，通過第三反射部50將光斑成像的漫反射光分離出來單獨(dú)成像，因此有效避免了發(fā)射的高能量激光對(duì)成像光斑形成干擾。

為了實(shí)現(xiàn)第一反射部20、第二反射部30以及第三反射部50之間的位置關(guān)系和光路關(guān)系，可選的，第一反射部20的設(shè)置高度可以低于第二反射部30的設(shè)置高度以及第三反射部50的設(shè)置高度，這樣即可在第二反射部30和第三反射部50之間讓出一條通路，從第二反射部30中射出的漫反射光l2中的一部分可以掠過第一反射部20的邊緣射到第三反射部50上?？蛇x的，第一反射部20的設(shè)置高度可以為第三反射部50的設(shè)置高度的1/3至2/3，從而使適當(dāng)比例的漫反射光入射至第三反射部50。

當(dāng)然，為了實(shí)現(xiàn)上述光的通路，也可以將第一反射部20設(shè)置成較小面積，或者在其他方向上改變?nèi)齻€(gè)反射部的位置關(guān)系，本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)此不做限定。

為了適應(yīng)監(jiān)控成像部60以各種位置和角度安放，進(jìn)一步的，第三反射部50上還可以設(shè)置有傾角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，以調(diào)節(jié)第三反射部50的傾斜角度，從而調(diào)節(jié)漫反射光的反射方向。

可選的，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第三反射部50與監(jiān)控成像部60之間還可設(shè)置有光闌，光闌對(duì)第三反射部50反射的漫反射光l2進(jìn)行雜散光濾除后向監(jiān)控成像部60發(fā)送。通過調(diào)整光闌孔徑，可以在監(jiān)控成像部60(如cmos成像器)上得到清晰的聚焦光斑圖像。

具體而言，第三反射部50的反射面中心、光闌的孔徑中心、監(jiān)控成像部60的光軸中心可以與入射到第三反射部50的成像光路中心在一條直線上。

由于第一反射部20和第二反射部30需要對(duì)激光器發(fā)射的激光進(jìn)行反射，需要滿足對(duì)激光的反射要求，因此，第一反射部20和第二反射部30可以包括高功率激光反射鏡；而由于第三反射部50僅僅需要反射漫反射光，因此要求相對(duì)較低，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第三反射部50可以包括加強(qiáng)鋁反射鏡。

可選的，高功率激光反射鏡的膜層為高反1064nm高功率激光反射單層介質(zhì)膜；所述加強(qiáng)鋁反射鏡為高反近紅外波段加強(qiáng)鋁反射鏡。第一反射部20、第二反射部30以及第三反射部50對(duì)應(yīng)的反射光的波長(zhǎng)相同。

下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的光斑監(jiān)控成像設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)說明。

參照?qǐng)D2，本實(shí)施例提供的光斑監(jiān)控成像設(shè)備包括高功率激光反射鏡(即第二反射部)2，高功率激光反射鏡(即第一反射部)3，近紅外波段反射鏡(即第三反射部)5，光闌6及成像器7構(gòu)成。其中，激光反射鏡2和激光反射鏡3的膜層為高反1064nm高功率激光反射單層介質(zhì)膜，激光反射鏡5為高反近紅外波段加強(qiáng)鋁反射鏡，成像器7為cmos成像器。cmos成像器7中放置窄帶濾光片，濾除其他雜散光，只讓激光波段通過，通過調(diào)整光闌6孔徑，可以在cmos成像器7得到清晰的聚焦光斑圖像。

在本實(shí)施例中，為了實(shí)現(xiàn)光斑監(jiān)控成像與激光發(fā)射的光路共享，激光反射鏡2的反射面高度大于激光反射鏡3的反射面高度。

激光器4發(fā)射的激光經(jīng)過激光反射鏡3反射至激光反射鏡2的反射面的下部，然后通過激光發(fā)射光學(xué)1擴(kuò)束后在遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)聚焦。遠(yuǎn)場(chǎng)目標(biāo)的聚焦光斑漫反射的激光能量經(jīng)由發(fā)射光學(xué)1接收，反射鏡2的反射面的上部接收的部分成像光斑激光能量可以從反射鏡3的頂部空間通過，直接入射至反射鏡5，利用激光反射鏡2和激光反射鏡3的反射面高度差，實(shí)現(xiàn)相同波長(zhǎng)光路在空間上的分離。

光闌6放置在反射鏡5和cmos成像器之間，光闌6的孔徑可以進(jìn)行調(diào)整。反射鏡5的反射面中心、光闌6的孔徑中心、cmos成像器7的光軸中心與入射到反射鏡5表面的成像光路中心保持重合。

可選的，反射鏡5設(shè)計(jì)有調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，可以對(duì)入射至成像器7的光路進(jìn)行兩個(gè)維度的調(diào)節(jié)，保證光斑像位于成像器圖像的中心。

此外，所有固定反射鏡的結(jié)構(gòu)件、光闌以及成像器的結(jié)構(gòu)件都進(jìn)行了發(fā)黑處理，減少了發(fā)射激光對(duì)成像光斑的影響。

本發(fā)明實(shí)施例提供的光斑監(jiān)控成像設(shè)備，針對(duì)高功率激光發(fā)射系統(tǒng)的光斑監(jiān)控成像分辨率高、光學(xué)焦距長(zhǎng)導(dǎo)致的成像光學(xué)設(shè)計(jì)加工安裝難度大的問題，基于離軸反射式激光光學(xué)發(fā)射系統(tǒng)，發(fā)明一種與激光發(fā)射系統(tǒng)共用一個(gè)光學(xué)口徑的光斑監(jiān)控成像系統(tǒng)。利用兩個(gè)反射鏡的反射面高度差，即相同波長(zhǎng)光路在空間上的分離，實(shí)現(xiàn)了激光發(fā)射和光斑成像接收的共孔徑設(shè)計(jì)。該光路光學(xué)元件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝調(diào)方便、成本較低。

盡管為示例目的，已經(jīng)公開了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識(shí)到各種改進(jìn)、增加和取代也是可能的，因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)不限于上述實(shí)施例。