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便携式激光测距望远镜的光学设计

王占宁  
【摘要】: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析,在公差范围内成像质量满足设计要求。本文在查阅国内外文献资料的基础上,结合工作实践,采用ZEMAX软件模拟设计出了便携式激光测距望远镜的光学结构参数,并进行了像质评价。结果表明:该系统结构简单,加工难度小,成本较低,成像质量好,性能优良,是一种可以被广泛采用的便携式激光测距望远镜。


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