单片组合式大视场周视激光引信接收透镜的制作方法

本发明涉及激光引信领域，确切的说，本发明涉及周视激光引信大视场接收光学系统设计。

背景技术：

激光引信是利用调制的激光束探测目标，通过接收目标的回波信号，并进行分析，进而在最佳时机引爆战斗部的光学引信。激光引信由激光发射部分、激光接收部分、信号处理电路、执行电路和电源组成。

周视激光引信接收光学系统的设计通常使用共轴球面系统，而对于共轴球面系统，无限远物点理想像高计算公式为：

为光敏面长度的一半；

为透镜的视场角；

f为整形光学系统的焦距。

对于多发多收周视激光引信，每个支路所要探测的视场为90°×（2°~4°）或则60×（2°~4°），为了达到需求的作用距离，每个支路的光学系统接收口径一般是不能太小的，而且目前周视激光引信普遍采用的是pin和apd光电探测器的光敏面是圆形的，并且尺寸一般在f3mm以下，而圆形光敏面的应用中存在一个非常大的问题是光敏面的尺寸形状与扇形视场之间存在矛盾，进而难以实现大接收口径，难以完成大视场的接收光学系统的设计。

对于激光探测光学系统而言，通过计算系统的f数（）对系统的设计难度进行衡量。当f>1，则系统设计相对容易；当f<0.5，则该系统基本很难完成设计。当我们要求激光引信的接收视场为90°时，对于光敏面直径d小于3mm的探测器，根据几何关系可知整个接收光学系统的焦距f将在1.5mm以下，如此其光学系统的f数将远小于1，无法设计完成。

另一方面，光学塑料的发展最终促成了光学塑料透镜的问世并大量使用，使用光学塑料透镜，可以容易实现复杂面型的加工，简化复杂的光学系统，降低制造成本，且具有抗冲击性能。同时，对于热塑性光学塑料，其受热软化，可以反复塑制的特性可以用来制造由多块透镜组合的一体透镜，这为解决目前周视激光引信接收光学系统光敏面太小带来的上述问题提供了新思路。

技术实现要素：

1、发明目的。

本发明使用单片组成式透镜代替单块透镜，当有n块透镜组成时，假设系统需要的视场为，那么单片透镜的视场，单片透镜的的焦距，因此焦距相对于使用单透镜法将大大增大，通过聚碳酸酯（pc）光学塑料注塑成型为一个整体，可以减小激光引信光学系统的体积，最终可以达到降低大视场聚焦透镜设计难度的目的。

2、本发明所采用的技术方案。

本发明提出了一种单片组合式大视场周视激光引信接收透镜，单支路接收模块包括两个以上透镜，所述多个透镜依次相连，两端透镜安装透镜支座并通过一体塑造法制成组合透镜，平行光经过每个透镜后经过折射后为光电探测器的光敏面所接收。

更进一步具体实施方式中，激光引信为m支路周视激光引信，单支路接收模块的接收视场为=，所述的单片透镜的视场角，单片透镜的焦距，为光电探测器光敏面长度的一半。

更进一步具体实施方式中，所述的两个以上透镜构成的组合透镜的个数为奇数个透镜。

更进一步具体实施方式中，所述的两个以上透镜曲面率和大小相同。

更进一步具体实施方式中，所述的光电探测器为pin或apd光电探测器。

更进一步具体实施方式中，单片透镜为非球面透镜。

3、本发明所产生的技术效果。

（1）、本发明可实现激光引信大视场目标探测，实现单支路90°以上的接收视场；

（2）、本发明镜片加工成整体，且仅需单片透镜，降低装调难度；

（3）、本发明该系统的光学系统总尺寸较短，减小激光引信的体积；

（4）、本发明透镜采用聚碳酸酯（pc）光学塑料，可提高激光引信光学系统抗冲击能力。

附图说明

图1为周视激光引信360°视场角探测示意图。

图2为单片组合式单片激光引信接收光学系统光路示意图。

1-准直透镜，2-支座，3-光敏面，1a-第一透镜，1b-第二透镜，1c-第三透镜，1d-第四透镜，1e-第五透镜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

激光引信接收光学系统的功能是将视场内的激光回波聚焦在光电探测器的光敏面上，不需要成像，对像质要求较低，只需使球差较小，并适当照顾慧差，使大部分光线落在探测器的光敏面上，达到要求的能量即可。

本发明是使用单片组合式透镜替代传统球面/非球面接收透镜，设计系统使用n块小透镜按一定角度连接组成一块接收透镜。由于单块透镜的提供的视角有限，采用n块小透镜组合后，每块小透镜的视场角只需达到原定接收透镜设计视场角的1/n。理论上n值越大每块小透镜的视场角越小，但加工难度和接缝也会增加，因此通常n值设计时选取能够实现设计要求的最小值。若激光引信为4支路（m=4）周视激光引信，每个接收透镜由5块小透镜（n=5）组合而成，探测视场构成如图1所示，那么每个支路即单个接收模块的视场角为：

光电探测器为常用的pin或apd光电探测器，假设其光敏面的直径d为2mm（光敏面长度的一半=1mm），平行光经过每个小凸透镜折射后聚焦于光电探测器的光敏面上。每个小凸透镜的视场为18°，因此每个小透镜的焦距为：

则系统设计难度系数f数为：

说明该激光引信接收光学系统的设计可以实现，且相对比较容易。

因而使用单片组成式透镜代替一块大透镜，可以使激光引信拥有比后者更大的视场，同时可以减小系统的制造和设计难度，降低装调难度，满足激光引信对作用距离的要求。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。