便携式激光测距望远镜的光学设计
发布时间：2021-10-24 05:00
脉冲激光测距技术是一种利用脉冲激光实现距离测量的技术,广泛的应用于军事和民用中。国外有许多相对成熟的产品,携带方便、且测距精度高。国内的激光测距望远镜在小型化、轻量化和测距精度等方面与国外产品竞争中处于劣势。故对激光测距望远系统研究具有很好的前景。这种情况下,研究便携式激光测距望远镜设计与研制无疑具有重要意义。论文首先简单介绍了激光测距的几种方法,着重描述了脉冲式激光测距的原理,在此基础之上,提出了测距系统的总体设计方案,并对方案进行了可行性分析。为实现便携式激光测距望远镜的小型化和轻量化,使激光测距接收部分与望远物镜共用,利用Zemax进行多重结构优化,既能满足望远物镜的性能要求也能满足激光接收部分性能要求;运用Zemax光学软件优化设计出的望远系统放大倍率为6X,物镜焦距104mm,物镜视场角达到6°,入瞳直径26mm,光学总长控制在100mm以内,系统二级光谱色差满足设计要求。激光发射系统发射角为0.5mrad接收系统的接收角为1mrad,测量距离达到1000m,使用了液晶分划板,便于调试激光的测量点。考虑便携式激光测距望远镜的加工与装调,需对激光测距发射、接收光学系统进行公差分...
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 激光测距机的发展状况及存在问题
1.3 激光测距机的发展方向
1.3.1 向人眼安全发展
1.3.2 向小型化和固体组件化方向发展
1.3.3 向集成化方向发展
1.3.4 体积小型化
1.4 本文研究的主要内容及章节安排
第二章 激光测距望远镜的工作原理
2.1 激光测距机的基本原理
2.1.1 激光测距的能量计算
2.1.2 激光器的选择及参数
2.1.3 接收探测器选择及参数
2.2 望远系统设计原理
2.2.1 望远镜的结构形式
2.2.2 物镜的结构选型
2.2.3 目镜的结构选型
2.2.4 棱镜转像系统的选型
2.3 本章小结
第三章 光学设计工作
3.1 望远系统光学设计
3.1.1 望远镜的技术指标
3.1.2 使用zemax设计物镜
3.1.3 目镜的设计与像质评价
3.2 激光测距系统的光学设计
3.2.1 激光测距系统概述
3.2.2 发射准直系统的设计
3.2.3 激光接收系统
3.3 盲区的计算
3.4 公差分析
3.4.1 公差分析概述
3.4.2 通用公差给定
3.4.3 公差分析介绍
3.5 光学零件制图
3.6 杂散光的消除
3.7 本章小结
第四章 机械结构设计
4.1 镜片的固定方法
4.2 零件材料的选择
4.3 零件的涂层和热处理
4.4 结构图
4.5 本章小结
第五章 实验结果
5.1 测试样机
5.2 测试软件界面
5.3 测量数据
5.4 本章小结
结论
参考文献
附录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间成像与激光通信共口径光学系统设计[J]. 金光,李艳杰,钟兴,任秉文,王长庚. 光学精密工程. 2014(08)
[2]实用双波段共孔径光学系统设计[J]. 罗春华,王丽慧,王鑫. 激光与红外. 2014(02)
[3]基于ZEMAX的半导体激光器非球面准直透镜设计[J]. 杜彬彬,高文宏,李江澜,石云波,徐美芳,赵鹏飞,王艳红. 激光与红外. 2013(12)
[4]同轴两反光学系统杂散光分析及内遮光罩优化设计[J]. 林剑春,孙丽崴,陈博洋,王威,范冰清,陈凡胜. 中国激光. 2013(01)
[5]基于ZEMAX的半导体激光准直仿真设计[J]. 陈国,赵长明,纪荣祎,李鲲,罗雄,白羽. 激光技术. 2012(03)
[6]基于ZEMAX的半导体激光准直镜设计方法研究[J]. 聂建华,王峻宁. 红外. 2012(03)
[7]光学系统设计中降低公差灵敏度的方法[J]. 张远健,唐勇,王鹏,李英超,朱大略,孙浩,柴利飞,陈宝莹. 光电工程. 2011(10)
[8]三线阵测绘相机光学系统的设计和公差分析[J]. 王红,田铁印. 光学精密工程. 2011(07)
[9]基于蒙特卡洛模拟法的红外光学系统公差分析[J]. 刘琳,张兴德,贺谊亮. 激光与红外. 2010(05)
[10]半导体激光测距机非球面准直整形元件的设计[J]. 喻秀英,王江,姜勇,张国娟. 电光与控制. 2009(05)
硕士论文
[1]相位式激光测距系统的研究[D]. 李晨光.长春理工大学 2011
[2]相位式半导体激光测距系统的研究[D]. 徐陵.华中科技大学 2006
[3]激光雷达发射和接收光学系统研究[D]. 张乐.国防科学技术大学 2004
本文编号：3454625
【文章来源】：北京工业大学北京市 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 激光测距机的发展状况及存在问题
1.3 激光测距机的发展方向
1.3.1 向人眼安全发展
1.3.2 向小型化和固体组件化方向发展
1.3.3 向集成化方向发展
1.3.4 体积小型化
1.4 本文研究的主要内容及章节安排
第二章 激光测距望远镜的工作原理
2.1 激光测距机的基本原理
2.1.1 激光测距的能量计算
2.1.2 激光器的选择及参数
2.1.3 接收探测器选择及参数
2.2 望远系统设计原理
2.2.1 望远镜的结构形式
2.2.2 物镜的结构选型
2.2.3 目镜的结构选型
2.2.4 棱镜转像系统的选型
2.3 本章小结
第三章 光学设计工作
3.1 望远系统光学设计
3.1.1 望远镜的技术指标
3.1.2 使用zemax设计物镜
3.1.3 目镜的设计与像质评价
3.2 激光测距系统的光学设计
3.2.1 激光测距系统概述
3.2.2 发射准直系统的设计
3.2.3 激光接收系统
3.3 盲区的计算
3.4 公差分析
3.4.1 公差分析概述
3.4.2 通用公差给定
3.4.3 公差分析介绍
3.5 光学零件制图
3.6 杂散光的消除
3.7 本章小结
第四章 机械结构设计
4.1 镜片的固定方法
4.2 零件材料的选择
4.3 零件的涂层和热处理
4.4 结构图
4.5 本章小结
第五章 实验结果
5.1 测试样机
5.2 测试软件界面
5.3 测量数据
5.4 本章小结
结论
参考文献
附录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]空间成像与激光通信共口径光学系统设计[J]. 金光,李艳杰,钟兴,任秉文,王长庚. 光学精密工程. 2014(08)
[2]实用双波段共孔径光学系统设计[J]. 罗春华,王丽慧,王鑫. 激光与红外. 2014(02)
[3]基于ZEMAX的半导体激光器非球面准直透镜设计[J]. 杜彬彬,高文宏,李江澜,石云波,徐美芳,赵鹏飞,王艳红. 激光与红外. 2013(12)
[4]同轴两反光学系统杂散光分析及内遮光罩优化设计[J]. 林剑春,孙丽崴,陈博洋,王威,范冰清,陈凡胜. 中国激光. 2013(01)
[5]基于ZEMAX的半导体激光准直仿真设计[J]. 陈国,赵长明,纪荣祎,李鲲,罗雄,白羽. 激光技术. 2012(03)
[6]基于ZEMAX的半导体激光准直镜设计方法研究[J]. 聂建华,王峻宁. 红外. 2012(03)
[7]光学系统设计中降低公差灵敏度的方法[J]. 张远健,唐勇,王鹏,李英超,朱大略,孙浩,柴利飞,陈宝莹. 光电工程. 2011(10)
[8]三线阵测绘相机光学系统的设计和公差分析[J]. 王红,田铁印. 光学精密工程. 2011(07)
[9]基于蒙特卡洛模拟法的红外光学系统公差分析[J]. 刘琳,张兴德,贺谊亮. 激光与红外. 2010(05)
[10]半导体激光测距机非球面准直整形元件的设计[J]. 喻秀英,王江,姜勇,张国娟. 电光与控制. 2009(05)
硕士论文
[1]相位式激光测距系统的研究[D]. 李晨光.长春理工大学 2011
[2]相位式半导体激光测距系统的研究[D]. 徐陵.华中科技大学 2006
[3]激光雷达发射和接收光学系统研究[D]. 张乐.国防科学技术大学 2004
本文编号：3454625
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