[发明专利]一种主焦点变焦反射式激光雷达光学系统

摘要

本发明公开了一种主焦点变焦反射式激光雷达光学系统，其特征是激光雷达光学系统为抛物面镜主焦点光纤接收的结构形式，是采用抛物面反射主镜，由抛物面反射主镜构成自准直检测系统，视场内入射光束聚焦在所述激光雷达光学系统的第一焦点位置，并直接进入接收光纤，或是配置光纤转接镜组改变所述激光雷达光学系统的焦距，并改变第一焦点位置处抛物面反射主镜出射光束的数值孔径NA；利用光纤转接镜组成像为合理大小的弥散斑并全部进入接收光纤。本发明通过可置换的光纤转接镜组降低了变焦系统的设计难度和装调难度，在保证成像质量要求下实现了大范围的焦距变化。

主权项

一种主焦点变焦反射式激光雷达光学系统，其特征是：所述激光雷达光学系统为抛物面镜主焦点光纤接收的结构形式，包括抛物面反射主镜(1)和光纤转接镜组，且所述激光雷达光学系统中除了抛物面反射主镜(1)为抛物面外，光纤转接镜组中的光纤转接镜采用椭球面，对于不同数值孔径和纤芯直径的接收光纤，应用不同的光纤转接镜组与之相匹配；在所述激光雷达光学系统中，由所述抛物面反射主镜(1)构成自准直检测系统，视场内入射光束聚焦在所述激光雷达光学系统的第一焦点位置；利用所述光纤转接镜组改变所述激光雷达光学系统的焦距，并改变第一焦点位置处抛物面反射主镜(1)出射光束的数值孔径NA；由所述光纤转接镜组构成第二焦点系统，将来自所述抛物面反射主镜(1)的入射光束聚焦在激光雷达光学系统的第二焦点位置处,成像为合理大小的弥散斑并全部进入位于第二焦平面位置处的接收光纤；所述光纤转接镜组是由第一透镜和第二透镜构成，所述第一透镜和第二透镜均为双凸透镜；第一透镜和第二透镜为相互对称结构，第一透镜和第二透镜之间相邻的面为相同曲率半径和二次曲面系数的椭球面，剩余的两个面为相同曲率半径的球面，所述第一透镜和第二透镜的厚度与光学材料均相同；通过在所述激光雷达光学系统中进行激光输出波长和检测波长之间的切换，使所述抛物面反射主镜能够单独使用或进行自准直检验；在所述激光雷达光学系统的第一焦点位置处安装可变光阑，用于匹配不同数值孔径NA的接收光纤；所述接收光纤，其光纤点位置三维独立可调，所述三维可调是指分别沿着垂直于光轴的两个方向上，以及沿着平行于光轴方向上的三维独立调节；所述抛物面反射主镜(1)为凹面反射镜，所述凹面反射镜的有效口径为200mm～1500mm。