CN112398533A - 一种快速调焦收发一体天线及快速调焦方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种快速调焦收发一体天线，应用于激光语音获取系统，包括：成像镜头，用于发射和接收语音探测激光，液态镜头，与所述成像镜头构成镜头组，设于所述成像镜头射出所述语音探测激光的一侧，用于通过调焦实现所述语音探测激光的聚焦，液态镜头控制器，用于控制所述液态镜头调焦。本公开还提供了一种快速调焦方法，应用于上述天线，通过调节液态镜头的焦距实现语音探测激光的聚焦。本公开提供的快速调焦收发一体天线及其快速调焦方法解决了现有激光语音获取系统收发天线结构复杂、聚焦效率低的问题。

Description

一种快速调焦收发一体天线及快速调焦方法
技术领域
本公开涉及激光语音信息获取技术领域，尤其涉及一种快速调焦收发一体天线及快速调焦方法。
背景技术
随着国际政治军事形势的不断变化和军事斗争形势的需要，情报工作显得越来越重要，如果能在避免危险的情况下获取情报，就是一个很大的胜利。激光语音获取技术由于具有非接触、灵敏度高、隐蔽性好等优点已经广泛应用于国家安全部门、公安、武警以及军队等，对国家安全具有重大意义。
鉴于实际应用环境具有灵活性与不确定性，远距离激光语音获取技术需要针对监测环境快速寻找出可有效还原出语音信息的目标进行探测。同时，由于激光散斑效应，照射到探测目标的激光光斑大，将会产生较多的随机相位散斑噪声。该噪声会引起探测的语音信号丢失与语音清晰度下降。因此系统收发天线应当具有快速调焦功能，降低散斑噪声影响，并可以针对多种目标进行快速聚焦选择，从而促进远距离激光语音获取装置的实用性。
现有的激光语音获取系统收发天线一般采用的是机械聚焦的方式，由于机械聚焦的过程中会产生振动，导致聚焦效率低下，且机械聚焦结构繁琐复杂，导致了天线体积较大。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种快速调焦收发一体天线及快速调焦方法，用于解决现有激光语音获取系统收发天线结构复杂、机械聚焦会产生振动、聚焦效率低等问题。
(二)技术方案
本公开一方面提供了一种快速调焦收发一体天线，应用于激光语音获取系统，所述天线包括：成像镜头，用于发射和接收语音探测激光；液态镜头，与所述成像镜头构成镜头组，设于所述成像镜头射出所述语音探测激光的一侧，用于通过调焦实现所述语音探测激光的聚焦；液态镜头控制器，用于控制所述液态镜头调焦。
可选地，所述天线还包括：光电探测器，用于在所述液态镜头调焦的过程中，探测所述语音探测激光的强度，当所述语音探测激光的强度最大时，向所述液态镜头控制器发送反馈信号，使所述液态镜头停止调焦。
可选地，所述液态镜头控制器通过控制电流大小改变所述液态镜头的曲率半径和折射率，实现所述液态镜头调焦，所述液态镜头的焦距与曲率半径、折射率的关系包括：
Figure BDA0002761010370000021
其中，f2表示所述液态镜头的焦距，n表示所述液态镜头的折射率，R1和R2分别表示了所述液态镜头的两个曲面的曲率半径。
可选地，所述镜头组的焦距计算公式包括：
Figure BDA0002761010370000022
其中，f1表示所述成像镜头的焦距，f2表示所述液态镜头的焦距，d表示所述成像镜头和所述液态镜头之间的距离。
可选地，所述成像镜头由透镜组成，所述透镜表面镀有所述语音探测激光波段的增透膜。
本公开另一方面提供了一种快速调焦方法，应用于如第一方面所述的快速调焦收发一体天线，包括：向探测目标发射语音探测激光；接收经所述探测目标反射回来的所述语音探测激光；通过液态镜头控制器控制液态镜头进行调焦，使所述语音探测激光的聚焦。
可选地，所述方法还包括：探测所述语音探测激光的强度；当所述语音探测激光的强度达到最大时，控制所述液态镜头停止调焦。
可选地，所述方法还包括：当所述探测目标发生变化时，通过所述液态镜头控制器控制所述液态镜头重新调焦。
(三)有益效果
本公开提供的一种快速调焦收发一体天线，通过成像镜头与液态镜头组合方法，有效地解决了原有天线调焦时马达调节透镜间距所带来的振动、调节时间长、机械结构繁琐的问题，有效地解决多种类、大跨度目标的快速选取问题，提高了远距离激光语音获取的工作效率与语音清晰度，并促进了激光语音获取技术的实用化发展。
附图说明
图1示意性示出了本公开实施例提供的一种快速调焦收发一体天线的镜头组的示意图；
图2示意性示出了本公开实施例提供的一种快速调焦方法的流程图；
图3示意性示出了本公开实施例提供的一种快速调焦方法的另一种流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本公开提供了一种快速调焦收发一体天线，应用于激光语音获取系统，，天线包括：成像镜头1、液态镜头2和液态镜头控制器3。
成像镜头1，用于发射和接收语音探测激光。
液态镜头2，与成像镜头1构成镜头组，设于成像镜头1射出语音探测激光的一侧，用于通过调焦实现语音探测激光的聚焦。
液态镜头控制器3，用于控制液态镜头2调焦。
图1示意性示出了本公开实施例提供的一种快速调焦收发一体天线的镜头组的示意图。如图1所示，成像镜头1设于快速收发一体天线的前端，用于发射和接收语音探测激光，其中，语音探测激光用于探测远处的探测目标，经探测目标反射后，重新被成像镜头1接收，在成像镜头1的激光出射端距离为d处设有液态镜头2，该液态镜头2由液态镜头控制器3控制，由于液态镜头2通过电流控制调焦速度为微秒级，由此可实现天线对不同探测距离下获得的语音探测激光的快速调焦。
在本公开实施例中，液态镜头控制器3通过控制电流大小改变液态镜头2的曲率半径和折射率，实现液态镜头2调焦，液态镜头2的焦距与曲率半径、折射率的关系包括：
Figure BDA0002761010370000041
其中，f2表示液态镜头2的焦距，n表示液态镜头2的折射率，R1和R2分别表示了液态镜头2的两个曲面的曲率半径。
在本公开实施例中，成像镜头1和液态镜头2构成了镜头组，镜头组的焦距计算公式包括：
Figure BDA0002761010370000042
其中，f1表示成像镜头1的焦距，f2表示液态镜头2的焦距，d表示成像镜头1和液态镜头2之间的距离。
根据镜头组的焦距计算公式可知，通过调节液态镜头2的焦距即可实现镜头组的焦距调节，实现对语音探测激光的聚焦。针对不同的探测目标反射回来的语音探测激光，镜头组可调节为不同的焦距，以使相应的语音探测激光聚焦的光斑最小，根据该激光信号获得的语音性清晰度最高。
在本公开实施例中，成像镜头1由透镜组成，透镜表面镀有语音探测激光波段的增透膜，以提高语音探测激光的透过率。
在本公开实施例中，接收模块还包括：光电探测器，用于在液态镜头2调焦的过程中，探测语音探测激光的强度，当语音探测激光的强度达到最大时，向液态镜头控制器3发送反馈信号，使液态镜头2停止调焦。液态镜头控制器3控制液态镜头2进行的是全量程调焦，在调节过程中，光电探测器实时向液态镜头控制器3反馈当前语音探测激光的光斑强度，光斑强度最大时，表示当前液态镜头2的焦距最佳，液态镜头控制器3控制液态镜头2停止调焦。
本公开提供的一种快速调焦收发一体天线，利用液态镜头2焦距快速变化机理，可实现远距离激光语音获取系统中收发天线快速调焦，从而提高了远距离语音获取的工作效率与语音清晰度。
本公开另一方面提供了一种快速调焦方法，应用于如图1所示的快速调焦收发一体天线。如图2所示，本公开提供的一种快速调焦方法包括步骤S210～S230。
S210，向探测目标发射语音探测激光；
S220，接收经探测目标反射回来的语音探测激光。
S230，通过液态镜头控制器3控制液态镜头2调焦，使语音探测激光的聚焦。
语音探测激光经过成像镜头1、液态镜头2后聚焦形成光斑，通过液态镜头控制器3调节液态镜头2的焦距，实现成像镜头1和液态镜头2构成的镜头组的焦距调节，使语音探测激光的光斑聚焦。
在本公开实施例中，方法还可以包括S240～S250，具体流程参考图3。
S240，探测语音探测激光的强度。
S250，当语音探测激光的强度达到最大时，向液态镜头2控制器发送反馈信号，使液态镜头2停止调焦。
通过光点探测器探测语音探测激光的光斑强度，可以知道当前液态镜头2的焦距是否为最佳焦距，当光斑强度最大时，说明当前液态镜头2的焦距最佳，可停止调焦。
在本公开实施中，方法还可以包括S260。
S260，当探测目标发生变化时，通过液态镜头控制器3控制液态镜头2重新调焦。
在实际应用中，探测目标可能是随时发生变化的，探测目标本身也可以是移动的，因此，为了保证探测精度，应实时跟踪探测目标，当探测目标发生变化时，及时调焦，保证接收到的语音探测激光的信号强度最大。
本公开提供的快速调焦方法应用于如图1所示的快速调焦收发一体天线，利用液态镜头2焦距快速变化机理，可实现远距离激光语音获取系统中收发天线快速调焦，从而提高了远距离语音获取的工作效率与语音清晰度。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种快速调焦收发一体天线，应用于激光语音获取系统，其特征在于，所述天线包括：
成像镜头，用于发射和接收语音探测激光；
液态镜头，与所述成像镜头构成镜头组，设于所述成像镜头射出所述语音探测激光的一侧，用于通过调焦实现所述语音探测激光的聚焦；
液态镜头控制器，用于控制所述液态镜头调焦。
2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线还包括：
光电探测器，用于在所述液态镜头调焦的过程中，探测所述语音探测激光的强度，当所述语音探测激光的强度达到最大时，向所述液态镜头控制器发送反馈信号，使所述液态镜头停止调焦。
3.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述液态镜头控制器通过控制电流大小改变所述液态镜头的曲率半径和折射率，实现所述液态镜头调焦，所述所述液态镜头的焦距与曲率半径、折射率的关系包括：
Figure FDA0002761010360000011
其中，f2表示所述液态镜头的焦距，n表示所述液态镜头的折射率，R1和R2分别表示了所述液态镜头的两个曲面的曲率半径。
4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述镜头组的焦距计算公式包括：
Figure FDA0002761010360000012
其中，f1表示所述成像镜头的焦距，f2表示所述液态镜头的焦距，d表示所述成像镜头和所述液态镜头之间的距离。
5.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述成像镜头由透镜组成，所述透镜表面镀有所述语音探测激光波段的增透膜。
6.一种快速调焦方法，应用于如权利要求1至4所述的快速调焦收发一体天线，其特征在于，包括：
向探测目标发射语音探测激光；
接收经所述探测目标反射回来的所述语音探测激光；
通过液态镜头控制器控制液态镜头调焦，使所述语音探测激光的聚焦。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
探测所述语音探测激光的强度；
当所述语音探测激光的强度达到最大时，向所述液态镜头控制器发送反馈信号，使所述液态镜头停止调焦。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述探测目标发生变化时，通过所述液态镜头控制器控制所述液态镜头重新调焦。
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