[发明专利]面向无人机的轻小型离轴四反射式激光雷达光学接收装置

权利要求书

1.面向无人机的轻小型离轴四反射式激光雷达光学接收装置，其特征在于包括电源装置、高峰值功率脉冲激光器、伺服电机驱动电路、电机扫描系统、接收光路物镜、深水信号通道目镜、浅水信号通道目镜、水表面信号通道目镜、光电探测器、采样电路；接收光路物镜是一种离轴四反射式物镜，包括主镜、副镜、第三镜和第四镜，主镜、副镜、第四镜用于调节光线，第三镜用于转像，使得像面平行与主光轴；副镜离轴量为12.5mm，主镜离轴量为35mm，第三境离轴角为73.866°；主镜曲率半径为R₁，副镜曲率半径为R₂，第三镜曲率半径R₃＝∞，第四镜曲率半径为R₄；主镜顶点到副镜顶点的距离为d₁，副镜顶点到第三镜顶点距离为d₂，第三镜顶点到第四镜顶点距离为d₃；第四镜与目镜镜片的第一面距离为d₄；各个镜片的曲率半径应当满足如下关系：

物镜镜片间距应当满足如下关系：

D＝22mm,F#10，接收视场角优于50mrad,有效焦距f’＝220mm；深水信号通道目镜采用单片非球面凸平镜，浅水信号通道目镜和水表面信号通道目镜采用惠更斯目镜，第一光阑反射深水激光回波信号给深水信号通道、第二光阑反射浅水激光回波信号给浅水信号通道，第二光阑透射水表面激光回波信号给水表面信号通道；在空间频率80lp/mm处，MTF值均大于0.4，可较好区分深浅水信号；深水信号通道、浅水信号通道和水表面信号通道分别采用PMT、APD和APD探测器探测激光回波信号；采用镜架固定目镜镜组于底板的光学平台；工作过程如下：

(1)高峰值功率脉冲激光器发射激光信号给反射镜，反射给电机扫描系统，然后激光信号透过空气和水面进入水体，到达水底，反射回来；

(2)反射回来的激光回波信号被主镜反射给副镜，再反射给第三镜，再反射给第四镜，最后反射到第一光阑，深水回波信号反射给深水信号通道，浅水和水表面信号透过第一光阑到达第二光阑，浅水回波信号反射给浅水信号通道，水表面回波信号透过第二光阑到达水表面信号通道；

(3)进入深水信号通道、浅水信号通道和水表面信号通道的激光回波信号分别被PMT、APD和APD探测器接收和处理，然后传输给采样电路，最后将采样的数字信号存储起来。