CN102547098A - 一种激光夜视系统及其实现人眼保护的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光夜视系统及其实现人眼保护的方法，其激光夜视系统包括：用于探测人体红外线的探测器；用于在夜视环境下进行红外补光的红外激光发射装置；用于对探测器检测的信号进行处理，并相应控制红外激光发射装置的开启与关闭，及调整红外激光发射装置的出光角度的信号处理器；所述探测器和红外激光发射装置均与所述信号处理器连接；其中，所述信号处理器用于在探测器检测有人体红外线时，将红外激光发射装置的出光角度调节为大于或等于40度。本发明通过探测器检测其检测区域是否有人存在，当有人存在时，将红外激光发射装置的出光角度调节到大于或等于40度，从而避免了损伤人眼。

Description

一种激光夜视系统及其实现人眼保护的方法

技术领域

本发明涉及监控技术领域，特别涉及一种激光夜视系统及其实现人眼保护的方法。

背景技术

夜视监控系统通常需要同时使用红外激光补光装置进行补光，以使摄像机在黑暗的环境下能获得比较清晰的监控图像。但是当人体距离红外激光补光装置较近（如15米）时，如果此时红外激光补光装置的出光角度比较小，如在3度以下，这样很容易对人眼造成直接损伤。

因此，现有的夜视监控系统还有待改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光夜视系统及其实现人眼保护的方法，解决了现有技术中红外激光发射装置工作时容易损伤人眼的问题。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种激光夜视系统，其包括：

用于探测人体红外线的探测器；

用于在夜视环境下进行红外补光的红外激光发射装置；

用于对探测器检测的信号进行处理，并相应控制红外激光发射装置的开启与关闭，及调整红外激光发射装置的出光角度的信号处理器；

所述探测器和红外激光发射装置均与所述信号处理器连接；其中，所述信号处理器用于在探测器检测有人体红外线时，将红外激光发射装置的出光角度调节为大于或等于40度。

上述的激光夜视系统中，信号处理器包括用于对探测器输出的信号进行放大的第一放大电路和用于对第一放大电路输出的信号进行处理的信号处理芯片，所述第一放大电路串联在所述探测器和信号处理芯片之间。

上述的激光夜视系统中，信号处理器还包括用于对第一放大电路输出的信号进行第二次放大的第二放大电路，所述第二放大电路串接在所述第一放大电路和信号处理芯片之间。

上述的激光夜视系统中，所述第一放大电路包括：三极管、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端连接三极管的基极，另一端连接三极管的集电极，也经由第二电阻连接高电平，所述三极管的集电极连接信号处理芯片，发射极接地。

上述的激光夜视系统中，所述第二放大电路包括运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容和第二电容，所述运算放大器的正向输入端依序经由第三电阻和第一电容连接三极管的集电极，反向输入端经由第四电阻接地，也经由第五电阻连接运算放大器的输出端，还经由第二电容连接运算放大器的输出端，所述运算放大器的输出端连接信号处理芯片。

上述的激光夜视系统中，所述探测器包括热释电传感器、菲涅尔透镜和滤光片；所述滤光片位于热释电传感器和菲涅尔透镜之间，且菲涅尔透镜位于热释电传感器的前方。

上述的激光夜视系统中，所述滤光片上镀有中心波长为10400nm的红外膜。

一种采用上述激光夜视系统实现保护人眼的方法，其包括：

A、当探测器检测其探测区域内存在人体红外线时，将其采集的信号发送给信号处理器；

B、由信号处理器判断红外激光发射装置的发射角度是否大于等于40度；如果是，则执行步骤A；否则，执行步骤C；

C、关闭所述红外激光发射装置；

D、将红外激光发射装置的发射角度调节至大于等于40度后，重新启动红外激光发射装置。

上述的所述激光夜视系统实现保护人眼的方法中，在步骤A之前，所述的方法还包括：

A01、在夜视状态下，将红外激光发射装置的发光角度调整为40度，并开启红外激光发射装置；

A02、将红外激光发射装置设置为激光发射角度处于可调状态。

上述的所述激光夜视系统实现保护人眼的方法中，所述步骤A具体包括：

A1、当探测器检测其探测区域内存在有人体红外线时，通过第一放大电路将探测器输出的信号进行第一次放大；

A2、由第二放大电路将第一放大电路放大后的信号再次放大输出给信号处理器。

相较于现有技术，本发明提供的激光夜视系统及其实现人眼保护的方法，其激光夜视系统包括用于探测人体红外线的探测器；用于在夜视环境下进行红外补光的红外激光发射装置；用于对探测器检测的信号进行处理，并相应控制红外激光发射装置的开启与关闭，及调整红外激光发射装置的出光角度的信号处理器；所述探测器和红外激光发射装置均与所述信号处理器连接；其中，所述信号处理器用于在探测器检测有人体红外线时，将红外激光发射装置的出光角度调节为大于或等于40度。本发明通过探测器检测其检测区域是否有人存在，当有人存在时，将红外激光发射装置的出光角度调节到大于或等于40度，从而避免了损伤人眼。

附图说明

图1为本发明激光夜视系统的结构示意图。

图2为本发明激光夜视系统的电路原理图。

图3为本发明激光夜视系统实现保护人眼的方法流程图。

具体实施方式

本发明提供一种激光夜视系统及其实现人眼保护的方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，其为本发明激光夜视系统的结构示意图，如图所示，所述激光夜视系统包括：摄像机10和红外激光发射装置20。所述红外激光发射装置20位于摄像机10的一侧，用于在环境亮度较暗时发射红外线进行补光，使摄像机10采集图像时可以不受环境亮度的影响。

请一并参阅图2，为了在红外激光发射装置20补光时，不损伤人的眼睛，本发明提供的激光夜视系统还包括探测器30和信号处理器40，所述探测器30和红外激光发射装置20均与所述信号处理器40连接。

具体来说，所述探测器30用于探测人体红外线，而其它波长的红外线全部吸收，所述红外激光发射装置20用于在夜视环境下进行红外补光，所述信号处理器40用于对探测器30检测的信号进行处理，并相应控制红外激光发射装置20的开启与关闭，及调整红外激光发射装置20的出光角度，其中，所述信号处理器40用于在探测器30检测有人体红外线时，将红外激光发射装置20的出光角度调节为大于或等于40度。在具体实施过程中，当探测器30检测其探测区域内有人体红外线时，先由信号处理器40判断红外激光发射装置20的出光角度是否小于40度，当出光角度小于40度时，先控制红外激光发射装置20关闭，再将红外激光发射装置20的出光角度调节至大于等于40度后，重启所述红外激光发射装置20，从而避免了损伤人眼。

请再次参阅图2，在本发明提供的激光夜视系统中，所述信号处理器40包括第一放大电路401和信号处理芯片U1，所述第一放大电路401串联在所述探测器30和信号处理芯片U1之间。所述第一放大电路401用于对探测器30输出的信号进行放大，所述信号处理芯片U1用于读取第一放大电路401的放大的信号，并对该信号进行处理。

具体来说，所述第一放大电路401包括：三极管VT1、第一电阻R1和第二电阻R2，所述第一电阻R1的一端连接三极管VT1的基极，另一端连接三极管VT1的集电极，也经由第二电阻R2连接5V的高电平，所述三极管VT1的集电极连接信号处理芯片U1，发射极接地。

本发明实例中，所述信号处理器40还包括用于对第一放大电路401输出的信号进行第二次放大的第二放大电路402，所述第二放大电路402串接在所述第一放大电路401和信号处理芯片U1之间。

具体实施时，所述第二放大电路402包括运算放大器LC2A、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1和第二电容C2，所述运算放大器LC2A的正向输入端依序经由第三电阻R3和第一电容C1连接三极管VT1的集电极，反向输入端经由第四电阻R4接地，也经由第五电阻R5连接运算放大器LC2A的输出端，还经由第二电容C2连接运算放大器LC2A的输出端，所述运算放大器LC2A的输出端连接信号处理芯片U1的AD采样端口。

本发明提供的激光夜视系统经过第一放大电路401和第二放大电路402进行两级放大后，可将探测器30采集的信号放大70分贝以上，从而就可以测出10~20米范围内人的行动，扩大了激光夜视系统的监控范围。

请再次参阅图２，所述探测器30包括热释电传感器（RE200B）、菲涅尔透镜（图中未出示）和滤光片（图中未出示）。所述滤光片位于热释电传感器和菲涅尔透镜之间，且菲涅尔透镜位于热释电传感器的前方。

以下对本发明采用的探测器30进行详细介绍：

热释电传感器（RE200B）主要是由一种高热电系数的材料，如锆钛酸铅系陶瓷、钽酸锂、硫酸三甘钛等制成尺寸为2x1mm的探测元件。在每个探测器30内装入两个探测元件，并将两个探测元件以反极性串联，以抑制由于自身温度升高而产生的干扰（如图2所示）。由探测元件将探测并接收到的红外辐射转变成微弱的电压信号，经装在探头内的场效应管放大后向外输出。

为了提高探测器30的探测灵敏度以增大探测距离，一般在探测器30的前方装设一个菲涅尔透镜，该透镜用透明塑料制成，将透镜的上、下两部分各分成若干等份，制成一种具有光学系统的透镜，它和放大电路相配合使用，可将信号放大70分贝以上，这样就可以测出10~20米范围内人的行动。

所述菲涅尔透镜利用透镜的光学原理，在探测器30前方产生一个交替变化的“盲区”和“高灵敏区”，以提高它的探测接收灵敏度。当有人从透镜前走过时，人体发出的红外线就不断地交替从“盲区”进入“高灵敏区”，这样就使接收到的红外信号以忽强忽弱的脉冲形式输入，从而增强其能量幅度。

由于人体辐射的红外线中心波长为9~10um（微米），而探测元件的波长灵敏度在0.2~20um范围内几乎稳定不变。为了滤除其它干扰，所述滤光片上镀有中心波长为10400nm的红外膜，能其透过波长范围为7-10um的红外线，使该滤光片只能使人体的红外线透过，而对其它波长的红外线由滤光片予以吸收，这样便形成了一种专门用于探测人体辐射的红外线传感器（即探测器30）。当然，本发明不限于此，在其它实施例中，还可以采用超声波检测代替热释电传感器的检测，只是超声波检测到的不局限人体，还包括其他物体，容易引起误判。

当探测器30接收到人体发出的红外线后，输出电压信号由第三电容C3耦合送至第一放大电路401，经过第一放大电路401放大后输送给运算放大器LC2A的反向输入端，该运算放大器LC2A具有共模输入电压高、输入电阻高和输出电路低的特点，由运算放大器LC2A放大后输出至信号处理芯片U1的AD采样端口。所述信号处理芯片U1采用信号为ATmega16的单片机，该单片机通过AD采样过来的数据进行分析判断红外激光发射装置前端是否有人体红外辐射，当有人体出现时马上关闭激光输出，之后调整红外激光发射装置的出光角度到40度以上使光的强度削弱，然后再打开激光，避免对人眼造成伤害。

本实施例中，所述信号处理器40还包括用于控制红外激光发射装置20开启与关闭的AS3145芯片U2，该AS3145芯片U2的EN管脚连接信号处理芯片U1，其LX和FB管脚与红外激光发射装置20的激光管连接，通过信号处理芯片U1输出高、低电平相应控制该AS3145芯片U2的开和关，从而控制激光管点亮和熄灭。

基于上述的激光夜视系统，本发明还相应提供一种采用上述激光夜视系统实现保护人眼的方法，如3所示，其包括：

S11、当探测器检测其探测区域内存在人体红外线时，将其采集的信号发送给信号处理器；

本发明实施例中，在探测器检测其探测区域内存在有人体红外线时，通过第一放大电路将探测器输出的信号进行第一次放大；之后输出至第二放大电路中，通过第二放大电路将第一放大电路放大后的信号再次放大输出给信号处理器。

S21、由信号处理器判断红外激光发射装置的发射角度是否大于等于40度；如果是，则执行步骤S11；否则，执行步骤S31；

S31、关闭所述红外激光发射装置；

S41、将红外激光发射装置的发射角度调节至大于等于40度后，重新启动红外激光发射装置。

其中，在步骤S11之前，所述的方法还包括：在夜视状态下，将红外激光发射装置的发光角度调整为40度，并开启红外激光发射装置；然后，将红外激光发射装置设置为激光发射角度处于可调状态。

综上所述，本发明通过探测器检测其检测区域是否有人存在，当有人存在时，将红外激光发射装置的出光角度调节到大于或等于40度，从而避免了损伤人眼，而且其工作不受环境亮度的影响，只要探测器前方15米以内有人体出现就自动调整红外激光发射装置的光角度，其智能化程度高。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1. 一种激光夜视系统，其特征在于，包括：

用于探测人体红外线的探测器；

用于在夜视环境下进行红外补光的红外激光发射装置；

用于对探测器检测的信号进行处理，并相应控制红外激光发射装置的开启与关闭，及调整红外激光发射装置的出光角度的信号处理器；

所述探测器和红外激光发射装置均与所述信号处理器连接；其中，所述信号处理器用于在探测器检测有人体红外线时，将红外激光发射装置的出光角度调节为大于或等于40度。

2.根据权利要求1所述的激光夜视系统，其特征在于，信号处理器包括用于对探测器输出的信号进行放大的第一放大电路和用于对第一放大电路输出的信号进行处理的信号处理芯片，所述第一放大电路串联在所述探测器和信号处理芯片之间。

3.根据权利要求2所述的激光夜视系统，其特征在于，信号处理器还包括用于对第一放大电路输出的信号进行第二次放大的第二放大电路，所述第二放大电路串接在所述第一放大电路和信号处理芯片之间。

4.根据权利要求3所述的激光夜视系统，其特征在于，所述第一放大电路包括：三极管、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的一端连接三极管的基极，另一端连接三极管的集电极，也经由第二电阻连接高电平，所述三极管的集电极连接信号处理芯片，发射极接地。

5.根据权利要求4所述的激光夜视系统，其特征在于，所述第二放大电路包括运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容和第二电容，所述运算放大器的正向输入端依序经由第三电阻和第一电容连接三极管的集电极，反向输入端经由第四电阻接地，也经由第五电阻连接运算放大器的输出端，还经由第二电容连接运算放大器的输出端，所述运算放大器的输出端连接信号处理芯片。

6.根据权利要求1所述的激光夜视系统，其特征在于，所述探测器包括热释电传感器、菲涅尔透镜和滤光片；所述滤光片位于热释电传感器和菲涅尔透镜之间，且菲涅尔透镜位于热释电传感器的前方。

7.根据权利要求6所述的激光夜视系统，其特征在于，所述滤光片上镀有中心波长为10400nm的红外膜。

8.一种采用权利要求1所述激光夜视系统实现保护人眼的方法，其特征在于，包括：

A、当探测器检测其探测区域内存在人体红外线时，将其采集的信号发送给信号处理器；

B、由信号处理器判断红外激光发射装置的发射角度是否大于等于40度；如果是，则执行步骤A；否则，执行步骤C；

C、关闭所述红外激光发射装置；

D、将红外激光发射装置的发射角度调节至大于等于40度后，重新启动红外激光发射装置。

9.根据权利要求8所述的所述激光夜视系统实现保护人眼的方法，其特征在于，在步骤A之前，所述的方法还包括：

A01、在夜视状态下，将红外激光发射装置的发光角度调整为40度，并开启红外激光发射装置；

A02、将红外激光发射装置设置为激光发射角度处于可调状态。

10.根据权利要求8所述的所述激光夜视系统实现保护人眼的方法，其特征在于，所述步骤A具体包括：

A1、当探测器检测其探测区域内存在有人体红外线时，通过第一放大电路将探测器输出的信号进行第一次放大；

A2、由第二放大电路将第一放大电路放大后的信号再次放大输出给信号处理器。

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