一种基于卡塞格仑望远镜多光谱波段激光诱导荧光雷达制造技术

本申请涉及激光诱导荧光雷达领域，尤其是涉及的是一种基于卡塞格仑望远镜多光谱波段激光诱导荧光雷达，包括激光器、光机电扫描装置、多光谱波段卡塞格仑望远镜、成像器件以及计算机，光机电扫描装置设于激光器与多光谱波段卡塞格仑望远镜之间，多光谱波段卡塞格仑望远镜设于光机电扫描装置与成像器件之间。本申请在反射镜和光束准直镜的设置下，使得激光能够稳定的射入激光束入口；在全反射棱镜和光束扩展镜的设置下，能够改变激光束入口所射入的激光角度和扩展激光光束的范围；在光机电扫描装置的壳体对应扫描激光束出口的位置设置角度可旋转的扫描反射镜，使得扫描范围能够增加，从而扩大扫描的范围，增强探测效率。增强探测效率。增强探测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于卡塞格仑望远镜多光谱波段激光诱导荧光雷达


[0001]本申请涉及激光诱导荧光雷达
，尤其是涉及的是一种基于卡塞格仑望远镜多光谱波段激光诱导荧光雷达。

技术介绍

[0002]激光诱导荧光雷达是一种用于海洋污染和生产力调查、农作物估产和长势监测、金属矿藏探测、森林病虫害监测以及空间科学研究等领域的非常重要的探测手段。其硬件系统主要由激光发射系统、来自被探测目标的荧光信号接收系统和数据采集与处理系统三部分组成。从激光器发射出的激光束撞击在被探测目标时，与被探测目标发生相互作用，被探测的目标边发出荧光信号，该荧光信号被扫描反射镜反射并经过望远镜聚焦后，被成像器件的光敏面接收并转换成相应的点信号进入计算机进行信号处理后获得对目标的探测结果。根据激光束与不同的被探测目标的作用机制，以及激光诱导荧光雷达的探测内容，可以实现拥有不同功能的激光诱导荧光雷达系统。
[0003]但是传统的激光诱导荧光雷达在系统中所使用的卡塞格伦望远镜基本上都是不分光谱波段对目标进行探测的望远镜，以这样的望远镜形成的激光诱导荧光雷达系统存在以下弊端：观测的背景和多个不同目标发出的多个不同光谱峰值波段的荧光信息在成像器件的像面上形成的图像叠合在一起，导致无法在获取的观测图像中逐个区分出每一个目标，有时甚至无法区分出背景和目标，必须在望远镜的出射光束与光电成像器件之间的光路上设置分光计(光谱仪)或者多通道光电探测器才能实现对多种目标与背景的同时探测，这样就使得激光诱导荧光雷达系统不仅增加了技术和结构的复杂性，而且还增加了制造成本、体积和重量，观测时效性低，有事甚至难以从观测图像中识别出观测视场中的区分出全部目标，远不能适应当前的便携式探测和小型无人机载高效探测趋势的发展需求。例如，对于海洋环境的激光诱导荧光雷达遥感而言，水面上各种油溢(重油、中油和轻油)污染、叶绿素a的浓度、水面近表层流动的化学药品(有毒的、无毒的、中性的)和各种浮游生物、悬浮颗粒、藻类、像铀、锌、金、等重金属矿物元素以及有色有机物等等通常在400nm～850nm光谱范围内有许多个明显不同波段的荧光，就需要能够实现同时多目标和背景探测的多光谱波段的激光诱导荧光雷达。

技术实现思路

[0004]本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过说明书以及其他说明书附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0005]本申请的目的在于克服传统的激光诱导荧光雷达的不足，提供一种基于卡塞格仑望远镜多光谱波段激光诱导荧光雷达，以解决现有激光诱导荧光雷达难以实现对观测视场中的众多目标和背景的同时探测问题。
[0006]为实现上述目的，本申请的技术解决方案是：一种基于卡塞格仑望远镜多光谱波
段激光诱导荧光雷达，包括激光器、光机电扫描装置、多光谱波段卡塞格仑望远镜、成像器件以及计算机，所述光机电扫描装置设于激光器与多光谱波段卡塞格仑望远镜之间，所述多光谱波段卡塞格仑望远镜设于光机电扫描装置与成像器件之间的光路中；
[0007]所述光机电扫描装置包括壳体，所述壳体上设置有激光束入口以及扫描激光束出口，所述壳体外对应激光束入口的位置设有反射镜和光束准直镜，所述壳体内对应激光束入口的位置设有全反射棱镜以及位于壳体中心轴上的光束扩展镜，所述壳体内对应扫描激光束出口的位置设有可相对壳体中心轴转动的扫描反射镜，所述扫描反射镜与壳体中心轴的夹角呈45
°
；
[0008]所述激光器射出的激光依次经过反射镜、光束准直镜、激光束入口、全反射棱镜、光束扩展镜、扫描反射镜以及扫描激光束出口，激光便经过扫描激光束出口射至被探测目标上，使探测目标发出荧光；
[0009]所述扫描激光束出口扫描探测目标后产生的荧光依次经过扫描反射镜、多光谱波段卡塞格仑望远镜后到达成像器件的光敏面上；
[0010]所述激光器由激光控制器控制，所述扫描反射镜的旋转轴安装在扫描电机的转动轴上，所述扫描电机设置于壳体上，所述扫描电机的转动轴上设置有光学码盘，所述光学码盘与激光控制器通过同步发生器连接；
[0011]所述壳体外对应激光束入口的位置设有反射镜和光束准直镜，所述激光器射出的激光依次经过反射镜和光束准直镜后射入激光束入口；
[0012]所述激光器射出的激光依次经过激光束入口、全反射棱镜、光束扩展镜、扫描反射镜以及扫描激光束出口。
[0013]在一些实施例中，所述多光谱波段卡塞格仑望远镜包括主镜、二次反射镜、镜筒支撑结构、多光谱带通滤光器，所述主镜设于镜筒支撑结构的一端，所述多光谱带通滤光器设于镜筒支撑结构的另一端，所述二次反射镜设于镜筒支撑结构内，所述成像器件位于镜筒支撑结构设置主镜外侧，所述镜筒支撑结构对应主镜的一端设置有允许二次反射镜反射光通过的通光孔，所述通光孔朝向成像器件，所述成像器件其光敏面置于二次反射镜发射光的焦面上，所述扫描反射镜所扫描的荧光依次经过多光谱带通滤光器、主镜、二次反射镜、通光孔以及成像器件的光敏面。
[0014]在一些实施例中，所述计算机与成像器件的输出信号段相连接。
[0015]在一些实施例中，所述成像器件包括光敏面以及成像传感器，所述光敏面与成像传感器之间设置有像增强器，所述光敏面设于二次反射镜的反射光焦面上，所述通光孔所通过的荧光依次经过光敏面、像增强器以及成像传感器。
[0016]在一些实施例中，所述主镜包括四至六块反射镜面拼接而成，所述多光谱带通滤光器包括四至六块不同光谱波段的滤光器镜片拼接而成，且每块滤光器镜片只透射一种光谱波段，所述反射镜面与滤光器镜片一一对应，且每块滤光器镜片透射只进入对应的反射镜面。
[0017]在一些实施例中，每块所述滤光器镜片可拆卸设置于镜筒支撑结构上。
[0018]在一些实施例中，每块所述滤光器镜片为不同光谱波段的干涉滤光器镜片或者不同光谱波段的Schott多色玻璃滤光器镜片。
[0019]工作原理：先将光机电扫描装置的扫描激光束出口朝向被探测目标后，由激光器
发射激光后经过反射镜将激光束反射至激光束入口，激光束进入激光束入口由全反射棱镜将激光反射至光束扩展镜，再由光束扩展镜将激光束透射至扫描反射镜上，经过扫描反射镜将激光反射至扫描激光束出口，使激光束射至被探测目标上，被探测目标便发出荧光，荧光便经过扫描激光束出口后，再通过扫描反射镜反射至多光谱波段卡塞格仑望远镜上，经过多光谱波段卡塞格仑望远镜的多光谱带通滤光器的多块滤光器镜片将荧光的不同光谱波段分别透射至主镜相应的反射镜面上，再由主镜的反射镜面将其反射至二次反射镜，二次反射镜再将主镜的每一块反射镜面所反射的光谱反射到成像器件的光敏面上形成图像，并通过成像传感器将光信号转为电信号，最终在计算机上获得成像观测的结果，在此期间可转动扫描反射镜的角度，从而增加扫描范围以增强探测效率。
[0020]通过采用上述的技术方案，本申请的有益效果是：
[0021]1.本申请在反射镜和光束准直镜的设置下，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于卡塞格仑望远镜多光谱波段激光诱导荧光雷达，其特征在于：包括激光器、光机电扫描装置、多光谱波段卡塞格仑望远镜、成像器件以及计算机，所述光机电扫描装置设于激光器与多光谱波段卡塞格仑望远镜之间，所述多光谱波段卡塞格仑望远镜设于光机电扫描装置与成像器件之间的光路中；所述光机电扫描装置包括壳体，所述壳体上设置有激光束入口以及扫描激光束出口，所述壳体外对应激光束入口的位置设有反射镜和光束准直镜，所述壳体内对应激光束入口的位置设有全反射棱镜以及位于壳体中心轴上的光束扩展镜，所述壳体内对应扫描激光束出口的位置设有可相对壳体中心轴转动的扫描反射镜，所述扫描反射镜与壳体中心轴的夹角呈45
°
；所述激光器射出的激光依次经过反射镜、光束准直镜、射入激光束入口、全反射棱镜、光束扩展镜、扫描反射镜以及扫描激光束出口，激光便经过扫描激光束出口射至被探测目标上，使探测目标发出荧光；所述扫描激光束出口扫描探测目标后产生的荧光依次经过扫描反射镜、多光谱波段卡塞格仑望远镜后到达成像器件的光敏面上；所述激光器由激光控制器控制，所述扫描反射镜的旋转轴安装在扫描电机的转动轴上，所述扫描电机设置于壳体上，所述扫描电机的转动轴上设置有光学码盘，所述光学码盘与激光控制器通过同步发生器连接。2.根据权利要求1所述的基于卡塞格仑望远镜多光谱波段激光诱导荧光雷达，其特征在于：所述多光谱波段卡塞格仑望远镜包括主镜、二次反射镜、镜筒支撑结构、多光谱带通滤光器，所述主镜设于镜筒支撑结构的一端，所述多光谱带通滤光器设于镜筒支撑结构的另一端，...

【专利技术属性】
技术研发人员：江月松，郑洪庆，于雷，
申请(专利权)人：闽南理工学院，
类型：发明
国别省市：