一种光学引导照明系统的制作方法

专利2025-04-28  9


本技术涉及光学工程,特别是一种光学引导照明系统。


背景技术:

1、作为现代科技发展的标志性领域,光电测量和引导技术正全面影响着人类社会发展的各个方面,甚至部分改变着工作方法和工作模式。为实现飞行器夜间安全引导,采用光电照明系统指导飞行器调整飞行姿态、方向等,确保飞行器可以安全精确着陆,这在科学工程领域具有重要意义。引导照明系统的设计是实现上述系统性能的重要组成部分。

2、现有引导照明系统多由卤素灯/led、菲涅尔透镜和阵列柱面镜组成,通过矩形狭缝限光后形成一矩形面光源。其出射光束水平方向的张角主要由矩形光源的长度(视场)、菲涅尔透镜及阵列柱透镜来实现;其出射光束垂直方向的张角由矩形光源的宽度以及菲涅尔透镜来实现。因垂直方向张角较小,故垂直方向需设置极窄的狭缝才能实现垂直方向的张角要求,这将导致垂直方向的光能利用率极低。另外,由于非轴对称光学元件的存在(光源和阵列柱透镜),为了补偿运动过程中时带来的系统偏转,整个照明系统都必须随动。


技术实现思路

1、有鉴于现有技术中存在的上述问题,本实用新型实施例提供一种特殊的光学引导照明系统,基于齐明透镜原理设计,具体是基于齐明透镜的初级像差分布特点,利用同心面配合不晕点可同时消除球差和场曲的特点,通过光源模块的调整实现远场光束在子午和弧矢方向的调整补偿。。

2、本实用新型实施例提供一种光学引导照明系统,在沿光的传播方向上,所述光学引导照明系统依次包括:光源模块、光纤、透镜组、滤光片、限光光阑和阵列柱面镜;

3、所述光源模块包括光源、准直透镜和聚光透镜,所述光源发出的光经所述准直透镜准直为平行光后,经所述聚光透镜会聚,并以一设定发散角耦合进入所述光纤后出射,并依次经过所述透镜组,所述滤光片和所述限光光阑,形成一具有设定口径和设定发散角的旋转对称光束,之后,经过所述阵列柱面镜后形成一垂直方向具有所述设定发散角,且具有设定水平方向发散角的矩形光束。

4、在本实用新型的一些实施例中,所述光源模块能够进行转动或上下平移,实现远场出射矩形光斑大尺寸进行相应的横摇或纵摆。

5、在本实用新型的一些实施例中,所述光源为白光激光光源

6、在本实用新型的一些实施例中,所述聚光镜为非球面透镜。

7、在本实用新型的一些实施例中,所述光纤为高功率照明传输光纤,其数值孔径为n1sinθ1,且需满足以下关系:sinθ≤n1sinθ1。

8、在本实用新型的一些实施例中,所述透镜组第一片透镜前表面曲率半径为r1,后表面曲率半径为r2,材料折射率为n,厚度为d;

9、所述光纤出光端位于透镜组第一片透镜前表面的曲率中心,同时位于其后表面的不晕点处,此时,系统无球差、慧差以及场曲;

10、设光纤出光端距离透镜组第一片透镜前表面的距离为l,则应满足以下关系公式:

11、l=r1,

12、

13、在本实用新型的一些实施例中,所述限光光阑位于透镜组的像方焦面处,与光纤出光端、透镜组一起构成物方远心光路。

14、与现有技术相比,本实用新型实施例提供的光学引导照明系统的有益效果在于:其使用白光激光光源代替原有的卤素灯/led光源,同led光源相比,能效更高、性能更稳定且使用寿命更长;齐明透镜组的使用提升了光束质量,消除了系统的部分几何像差,尽管该系统是非成像系统,但场曲的存在仍会使远场矩形光斑发生弯曲,从而影响判断;物方远心光路的设计,可达到仅光源模块随动即可实现远场光斑的“横摇”与“纵摆”,无需整个系统随动,简化了控制系统。



技术特征:

1.一种光学引导照明系统,其特征在于,在沿光的传播方向上,所述光学引导照明系统依次包括:光源模块、光纤、透镜组、滤光片、限光光阑和阵列柱面镜;

2.根据权利要求1所述的光学引导照明系统,其特征在于,

3.根据权利要求2所述的光学引导照明系统,其特征在于,

4.根据权利要求3所述的光学引导照明系统,其特征在于,

5.根据权利要求4所述的光学引导照明系统,其特征在于,

6.根据权利要求5所述的光学引导照明系统,其特征在于,

7.根据权利要求6所述的光学引导照明系统,其特征在于,


技术总结
本技术实施例提供了一种光学引导照明系统,在沿光的传播方向上,所述光学引导照明系统依次包括:光源模块、光纤、透镜组、滤光片、限光光阑和阵列柱面镜;所述光源模块包括光源、准直透镜和聚光透镜,所述光源发出的光经所述准直透镜准直为平行光后,经所述聚光透镜会聚,并以一设定发散角耦合进入所述光纤后出射,并依次经过所述透镜组,所述滤光片和所述限光光阑,形成一具有设定口径和设定发散角的旋转对称光束,之后,经过所述阵列柱面镜后形成一垂直方向具有所述设定发散角,且具有设定水平方向发散角的矩形光束。

技术研发人员:王红,王文杰,周洪,付彦琨,郭奕松
受保护的技术使用者:中国船舶集团有限公司第七〇四研究所
技术研发日:20231116
技术公布日:2024/6/26
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