CN112797847A - 一种一维振镜扫描式激光昡目器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种一维振镜扫描式激光昡目器，其特征在于：包括依次设置的激光器、光学镜组、振镜扫描系统及发射光学系统，所述激光器，所述激光器为带尾纤输出的半导体绿光激光器，用于激光的射出；所述光学镜组，用于所述激光器射出的激光转换为线光斑；所述振镜扫描系统，用于将所述线光斑转换为方光斑；所述发射光学系统，用于将所述方光斑的光束直径进行扩束，实现远近场方光斑的调整。本发明提高了作用距离，提高环境适应性能力，保证昡目效果。

Description

一种一维振镜扫描式激光昡目器
技术领域
本发明涉及一种激光昡目器，尤其涉及一种一维振镜扫描式激光昡目器。
背景技术
激光眩目器利用低能激光束作用于人眼，使人眩晕、暂时失明，从而失去抵抗能力，但不会造成永久性损伤的一种非致命激光武器。激光眩目器是采用对人眼敏感响应度最高的绿光激光作为光源，在安全功率密度下照射人眼，人眼收到绿光激光刺激后，会产生短暂的眩晕反应，从而打断或阻止被照射人员的当前行动动作，达到目标拒止功能。
而目前常用的激光昡目器主要为单兵手持式眩目器，存在两个方面的主要缺点。第一，有效作用距离近，对于远处目标无法实施眩目打击，主要原因有：激光功率低，光斑无法自适应调整，激光光斑大小随着传输距离变大而变大，激光功率密度下降，从而降低威慑力甚至失去眩晕效果。第二，环境适应性差，由于激光功率低，且激光功率不可调，在雨雾天气下，激光能量的衰减量得不到相应补偿，也无法正常实现眩目功能。
因此，如何解决上述技术问题，是本领域技术人员需要努力的方向。
发明内容
本发明目的是提供一种一维振镜扫描式激光昡目器，通过使用该结构，提高有效作用距离，提高环境适应性能力，保证昡目效果。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种一维振镜扫描式激光昡目器，包括依次设置的激光器、光学镜组、振镜扫描系统及发射光学系统，
所述激光器，所述激光器为带尾纤输出的半导体绿光激光器，用于激光的射出；
所述光学镜组，用于所述激光器射出的激光转换为线光斑；
所述振镜扫描系统，用于将所述线光斑转换为方光斑；
所述发射光学系统，用于将所述方光斑的光束直径进行扩束，实现远近场方光斑的调整。
上述技术方案中，所述激光器射出的光源为锥形发散的光斑。
上述技术方案中，所述光学镜组包括第一准直透镜组、鲍威尔棱镜及第二准直透镜组，所述鲍威尔棱镜设置于所述第一准直透镜组与所述第二准直透镜组之间，所述第一准直透镜组设置于所述激光器与所述鲍威尔棱镜之间。
上述技术方案中，所述第一准直透镜组将所述激光器射出的光束进行初步准直，所述鲍威尔棱镜将所述准直之后的光束转换为线光斑，所述第二准直透镜组将所述线光斑进行再次准直。
上述技术方案中，所述振镜扫描系统包括扫描振镜及高速控制步进电机，所述高速控制步进电机电控所述扫描振镜的摆动角度，所述光学镜组送出的线光斑经所述扫描振镜反射出方光斑射入至所述发射光学系统进行扩束。
上述技术方案中，所述扫描振镜为一维扫描振镜。
上述技术方案中，所述发射光学系统包括依次设置的一级变倍扩束系统及二级定倍扩束系统，所述振镜扫描系统射出的方光斑经所述一级变倍扩束系统变倍扩束之后，再经所述二级定位扩束系统扩束，将所述方光斑的光束口径扩大。
上述技术方案中，所述一级变倍扩束系统为变倍折射式扩束光学系统，所述二级定倍扩束系统为反射式固定倍数扩束光学系统。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1.本发明中将激光的点光源转换为线光斑，再将线光斑转换为方光斑，这样能够提高光斑的均匀性，实现昡目效果，同时，提高了激光昡目的有效作用距离，提高了环境的适应能力，而且远近场景下光斑能够自适应调整，提高适用范围，保证昡目效果。
附图说明
图1是本发明实施例一中的结构示意图；
图2是本发明实施例一中扫描振镜在不同角度下所反射的方光斑结构示意图。
其中：1、激光器；2、光学镜组；3、振镜扫描系统；4、发射光学系统；5、第一准直透镜组；6、鲍威尔棱镜；7、第二准直透镜组；8、扫描振镜；9、高速控制步进电机；10、一级变倍扩束系统；11、二级定倍扩束系统；12、第一振镜角度；13、第一方光斑；14、第二振镜角度；15、第二方光斑；16、第三振镜角度；17、第三方光斑。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例一：参见图1、2所示，一种一维振镜扫描式激光昡目器，包括依次设置的激光器1、光学镜组2、振镜扫描系统3及发射光学系统4，
所述激光器，所述激光器为带尾纤输出的半导体绿光激光器，用于激光的射出；
所述光学镜组，用于所述激光器射出的激光转换为线光斑；
所述振镜扫描系统，用于将所述线光斑转换为方光斑；
所述发射光学系统，用于将所述方光斑的光束直径进行扩束，实现远近场方光斑的调整。
在本实施例中，激光器采用LD单管合束后经过聚焦耦合至光纤输出，光纤传导可对激光进行匀化处理，使得所述激光器射出的光源为锥形发散的光斑。激光射出的光束经过光学镜组转换为线光斑，再经过振镜扫描系统将其转换为方光斑，也就是由线及面，活得均匀性更高的方光斑输出，使得昡目效果更好，更加稳定。同时，转换为方光斑之后，为了能够实现远近场景的切换，适用于不同环境的自适应调整，保证激光射出之后的强度，通过发射光学系统进行扩束，提高了昡目的距离，提高适用范围，同时保证光束的强度，保证昡目的效果。
参见图1所示，所述光学镜组包括第一准直透镜组5、鲍威尔棱镜6及第二准直透镜组7，所述鲍威尔棱镜设置于所述第一准直透镜组与所述第二准直透镜组之间，所述第一准直透镜组设置于所述激光器与所述鲍威尔棱镜之间。
所述第一准直透镜组将所述激光器射出的光束进行初步准直，所述鲍威尔棱镜将所述准直之后的光束转换为线光斑，所述第二准直透镜组将所述线光斑进行再次准直。
在本实施例中，激光器射出的激光能够先经过第一准直透镜组进行初步的准直，使光束被准直之后进入到鲍威尔棱镜中，能够得到线光斑，此时的线光斑具有一定的发散性，再经过第二准直透镜组之后进行准直，使得线光斑准直的射入至振镜扫描系统内。
参见图1所示，所述振镜扫描系统包括扫描振镜8及高速控制步进电机9，所述高速控制步进电机电控所述扫描振镜的摆动角度，所述光学镜组送出的线光斑经所述扫描振镜反射出方光斑射入至所述发射光学系统进行扩束。
在本实施例中，被准直之后的线光斑射入到扫描振镜上面，经过扫描振镜反射，在这个过程中，高速控制步进电机会控制扫描振镜摆动，对入射的线光斑进行kHz量级频率不同角度的反射，使其为方光斑输出，该方光面在人眼的感官上面为面光斑。其中，振镜的摆动频率不一样，所形成的方光斑也不一样，振镜摆动的角度越大，相当于振镜的扫描范围越大，扫描出的方光斑在扫描方向上的宽度越大，可根据所需的光斑大小计算确定振镜摆动扫描的角度，因此不同扫描角度下可以获得不同尺寸的方光斑。
振镜工作频率主要影响面光斑(方光斑，在人眼视角下为面光斑状态)的均匀性和眩目效果，当振镜频率较低，扫描出的面光斑在人眼感光上是个不连续的面光斑，人眼会很明显察觉到面光斑是由不同时刻的线光斑组合而成的，当振镜频率高到人眼所不能分辨其频率变化时，扫描出的光斑从感官上是个连续的面光斑，其均匀性较好，可保证整个面光斑任意位置的激光功率密度达到激光眩目的要求。
参见图2所示，为振镜不同角度下扫描的方光斑，包括第一振镜角度12下所形成的第一方光斑13，第二振镜角度14下所形成的第二方光斑15，第三振镜角度16下所形成的第三方光斑17。这样振镜的扫描角度越大，所形成的方光斑越大，根据实际所需的方光斑大小，来调节振镜的扫描角度即可。
在本发明中，所述扫描振镜为一维扫描振镜。采用的是一维扫描振镜，获取方光斑将其引入至激光昡目器中，相对于常规的二维扫描方式相比，整机的体积能够缩小，安装及调试上面更加的高效便捷。
参见图1所示，所述发射光学系统包括依次设置的一级变倍扩束系统10及二级定倍扩束系统11，所述振镜扫描系统射出的方光斑经所述一级变倍扩束系统变倍扩束之后，再经所述二级定位扩束系统扩束，将所述方光斑的光束口径扩大。
所述一级变倍扩束系统为变倍折射式扩束光学系统，所述二级定倍扩束系统为反射式固定倍数扩束光学系统。
其中，一级变倍扩束系统采用多组透镜组合而成的变倍扩束结构，二级定倍扩束系统则采用两组发射镜组成的定倍扩束结构。
在本实施例中，为了提高远近距离方光斑的大小，采用一级变倍扩束系统及二级定倍扩束系统将方光斑进行扩束，将光斑的尺寸进行调节，使其适用于不同距离的激光昡目，保证昡目效果及稳定性，提高了作用距离，也能够根据作用距离进行自适应的调整。其中，两组扩束系统，能够调节光斑口径的扩束倍数，二级定位扩束系统为定倍扩束，这样一级变倍扩束系统调节扩束倍率之后，即可通过二级定倍扩束系统再次扩束，实现光斑口径倍数调节，适用于不同距离的使用。
其中，在本发明中，为了适应环境的变化，激光在输出过程中会受到大气散射等因素而衰减，为了弥补远场激光功率不足的缺点，本发明激光眩目器中激光器设计有一定余量，并且控制算法中根据绿光激光在特定大气能见度条件下传输的衰减模型曲线，拟合出激光器补偿的功率曲线，这样当传输一定距离后，确保激光峰值功率密度足够达到激光眩晕的效果，可保证激光眩目器的作用距离。

Claims (8)

1.一种一维振镜扫描式激光昡目器，其特征在于：包括依次设置的激光器、光学镜组、振镜扫描系统及发射光学系统，
所述激光器，所述激光器为带尾纤输出的半导体绿光激光器，用于激光的射出；
所述光学镜组，用于所述激光器射出的激光转换为线光斑；
所述振镜扫描系统，用于将所述线光斑转换为方光斑；
所述发射光学系统，用于将所述方光斑的光束直径进行扩束，实现远近场方光斑的调整。
2.根据权利要求1所述的一维振镜扫描式激光昡目器，其特征在于：所述激光器射出的光源为锥形发散的光斑。
3.根据权利要求1所述的一维振镜扫描式激光昡目器，其特征在于：所述光学镜组包括第一准直透镜组、鲍威尔棱镜及第二准直透镜组，所述鲍威尔棱镜设置于所述第一准直透镜组与所述第二准直透镜组之间，所述第一准直透镜组设置于所述激光器与所述鲍威尔棱镜之间。
4.根据权利要求3所述的一维振镜扫描式激光昡目器，其特征在于：所述第一准直透镜组将所述激光器射出的光束进行初步准直，所述鲍威尔棱镜将所述准直之后的光束转换为线光斑，所述第二准直透镜组将所述线光斑进行再次准直。
5.根据权利要求1所述的一维振镜扫描式激光昡目器，其特征在于：所述振镜扫描系统包括扫描振镜及高速控制步进电机，所述高速控制步进电机电控所述扫描振镜的摆动角度，所述光学镜组送出的线光斑经所述扫描振镜反射出方光斑射入至所述发射光学系统进行扩束。
6.根据权利要求5所述的一维振镜扫描式激光昡目器，其特征在于：所述扫描振镜为一维扫描振镜。
7.根据权利要求1所述的一维振镜扫描式激光昡目器，其特征在于：所述发射光学系统包括依次设置的一级变倍扩束系统及二级定倍扩束系统，所述振镜扫描系统射出的方光斑经所述一级变倍扩束系统变倍扩束之后，再经所述二级定位扩束系统扩束，将所述方光斑的光束口径扩大。
8.根据权利要求7所述的一维振镜扫描式激光昡目器，其特征在于：所述一级变倍扩束系统为变倍折射式扩束光学系统，所述二级定倍扩束系统为反射式固定倍数扩束光学系统。
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