[实用新型]一种可见光近红外双波长激光发射光学系统

说明书

技术领域

本实用新型属于光学系统领域，具体涉及一种可见光近红外双波长激光发射光学系统。

背景技术

在基于激光测距原理的三维形貌测量系统中，激光发射光学系统将激光投射至待测物体表面。激光经物体漫反射后由测量系统接收，并计算出测量系统坐标原点与待测物体表面激光投射点之间的直线距离。通过扫描，即可获得待测物体的三维形貌信息。激光发射光学系统的质量对整个测量系统的性能有重要影响。

目前常用的激光发射光学系统多采用准直式单波长设计，激光经过光学系统后仪近似平行光出射使光斑在一定距离范围内保持基本恒定。但为了减小发出的准直光的发散角，需要增大光学系统的口径，这就导致光斑的尺寸较大，且随着待测物体与光学系统之间距离的增加，光斑尺寸将会增大，限制了测量系统的分辨率，并且会使光能量集中的程度进一步降低，导致探测系统接收到信号的信噪比降低，测量结果不准确。

此外，三维形貌测量系统广泛采用1550nm波长激光作为测量光。但1550nm波长激光为不可见光，人眼无法直接观察到，需要将激光照射到红外光显示卡上并在较暗的环境下才能观察到，使用过程中难以瞄准，无法直接判断工作时测量点在待测物体表面的位置，且操作人员不易躲避，容易对人身造成伤害。另外，1550nm波长光学系统装调过程中需要与之相匹配的探测器，这也提高了系统的制造成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可见光近红外双波长激光发射光学系统，用于工作距离为1m～50m的三维形貌测量，发射出的激光投射到待测物体表面的光斑直径在50m处达到最小，1m～50m始终小于10mm，从而增强光斑能量集中度，提高探测系统信噪比；工作时由本系统同时发出1550nm波长测量光和作为辅助指示的660nm波长可见光，且要对指示光和测量光消色差，使二者照射到物体表面时具有相同的光斑尺寸。

本实用新型的技术方案如下：一种可见光近红外双波长激光发射光学系统，包括由一单透镜和第二双胶合透镜，还包括光源，1550nm波长测量光和660nm波长指示光均由光源发出；

第一单透镜左右两个面均为球面，左侧为凹球面，球面曲率半径为153.877mm，右侧为凸球面，球面曲率半径为24.71mm，左右两球面顶点间轴向间隔3mm，第一单透镜口径为16mm；

第二双胶合透镜包括正透镜和负透镜，正透镜和负透镜胶合，其中负透镜位于靠近光源的一侧；双胶合透镜中负透镜的左右两个面均为球面，左侧为凸球面，球面曲率半径为59.88mm，右侧为凹球面，球面曲率半径为19.54mm，左右两球面顶点间轴向间隔1.7mm，负透镜口径为16mm；

第二双胶合透镜中正透镜的左右两个面均为球面，左侧为凸球面，球面曲率半径为19.54mm，右侧为凹球面，球面曲率半径为250.54mm，左右两球面顶点间轴向间隔为3mm，正透镜口径为16mm；

光源距第一单透镜左侧球面顶点的轴向间隔为47.24mm，第一单透镜右侧球面顶点与第二双胶合透镜3的左侧球面顶点间轴向间隔为2.5mm。

所述光源数值孔径为0.14。

所述第一单透镜材料为H-ZK10光学玻璃。

所述负透镜材料为H-ZF52A光学玻璃。

所述正透镜材料为H-ZK3光学玻璃。

所述第二双胶合透镜中负透镜选用高色散材料，正透镜选用低色散材料。

本实用新型的显著效果在于：该发射系统在1～50m不同工作距离处测量光和指示光的光斑均方根半径如表1所示。

表1不同工作距离处测量光和指示光的光斑直径