CN114063105A - 一种基于双视场非偏振结构检测小型成像系统的探测装置 - Google Patents

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屈嘉惠
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Abstract

本发明公开了一种基于双视场非偏振结构检测小型成像系统的探测装置，能够有效解决传统激光主动探测装置的视场角受限、探测设备难以小型化、抗环境干扰能力弱、镜面反射严重等问题。本发明装置应用非偏振分束结构，装置的入射激光经反射和折射按照1：1比例分为两束光，能够在保证大视场探测的同时，兼顾设备小型化、低成本、抗环境干扰能力强等特征，激光能量利用率接近50％，由于非偏振分束结构中应用一块分束镜进行分光，减小了系统的镜面反射，有效抑制了镜面反射对成像质量的影响，可随时检测是否存在小型成像系统，保护人们的隐私安全，符合当前小型探测设备的发展需求。

Description

一种基于双视场非偏振结构检测小型成像系统的探测装置
技术领域
本发明属于光学成像和激光探测技术领域，具体涉及一种基于双视场非偏振结构检测小型成像系统的探测装置。
背景技术
传统的探测小型成像系统的光学探测方法主要包括“猫眼效应”以及“猫眼效应”衍生的衍射环和光斑阵列的特征提取方法、单光子探测法，色差探测法等。小型成像系统应用于市面上大部分隐蔽探测设备中，如针孔摄像头、激光测距机、微光夜视仪等。目前，多数激光主动探测装置为单视场结构，存在光学成像系统的视场角受限、背景杂散光干扰严重等问题。同时，双视场偏振结构探测装置较为复杂，不利于装置小型化且存在生产成本较高、抗干扰能力弱、镜面反射严重等问题。
为保证一定的视场角，需要提高系统传感面尺寸或减小光学成像系统焦距，且为保证探测设备的进光量，光学系统通光口径不宜过小，因此光学成像系统的相对孔径较大，导致系统设计困难、光学传感器难以满足小型化条件等一系列问题。
本发明提出的探测装置，能够在保证大视场探测的同时，兼顾装置小型化，提升便携性。同时，由于该探测装置只应用一个分束镜进行分光，减小了系统的镜面反射，抗环境干扰能力强，装置的生产成本较低，可随时检测小型成像系统，保护人们的隐私安全。
发明内容
本发明公开一种基于双视场非偏振结构检测小型成像系统的探测装置，能够在保证大视场探测的同时兼顾装置的小型化。由于该探测装置应用了非偏振分束结构，减小了系统的镜面反射，有效抑制了镜面反射对成像质量的影响。同时，该探测装置结构相对简单，因此具有抗环境干扰能力强、生产成本较低等应用优势，可随时检测是否存在小型成像系统，保护人们的隐私安全。
本发明通过以下技术方案实现。
一种基于双视场非偏振结构检测小型成像系统的探测装置，包括激光器(1)、整形透镜(2)、反射镜1(3)、分束镜(4)、反射镜2(5)、成像透镜(6)、面阵光电传感器接收模块(7)、处理模块(8)、显示模块(9)；其中：
所述小型成像系统位于目标探测区域，所述激光器与整形透镜共轴放置，所述激光器发射的激光经过所述整形透镜透射及反射镜1反射后，垂直入射至所述分束镜，所述分束镜将入射激光经反射和折射按照1：1比例分为两束光；调整系统装置角度，保证两视场均位于探测范围内；其中，反射光直接照射探测区域，被所述小型成像系统反射后不改变传播路径，回波按原路返回，经所述分束镜透射进入成像透镜；透射光经所述反射镜2反射后照射探测区域，被所述小型成像系统反射后不改变传播路径，回波按原路返回，经所述反射镜2和分束镜反射进入成像透镜；所述面阵光电传感器接收模块检测所述小型成像系统的猫眼效应产生的衍射光斑图样；所述处理模块，与所述接收模块电连接，所述处理模块用于对所述回波信号衍射光斑图样进行处理，获得所述待测物体的目标信息，确定目标是否为小型成像系统；所述显示模块用于向用户提供待测物体的目标图样信息和处理结果。
本发明的有益效果：
本发明采用双视场非偏振结构探测小型成像系统，该装置设计一种非偏振分束结构以满足双视场的探测需求，设计成像系统和面阵光电传感器接收模块作为光学接收系统。该探测装置弥补了传统猫眼探测设备无法兼顾大视场和装备小型化的缺陷，激光能量利用率接近50％。同时，由于该探测装置应用了非偏振分束结构，减小了系统的镜面反射，有效抑制了镜面反射对成像质量的影响。该探测装置结构相对简单，因此具有抗环境干扰能力强、生产成本较低等应用优势，可随时检测小型成像系统，保护人们的隐私安全。双视场非偏振的探测装置结构设计符合当前大视场、小型化、低成本、抗干扰能力强的探测设备的发展需求，使用方便。
附图说明
图1为本发明的基于双视场非偏振结构检测小型成像系统的探测装置流程示意图。
图2为本发明的基于双视场非偏振结构检测小型成像系统的探测装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1、附图2对本发明作详细说明。
本发明的实现原理：当激光主动照射到光电设备时，由于光电设备中一般安有分划板等具有强反射特性的器件，所以入射到光电设备内的激光光束能够被反射并原路返回，并且反射回波强度远高于普通漫反射物体。由于微小镜头的孔径限制，反射光会存在明显的衍射现象，通过面阵光电传感器探测器可接收到所述反射光的衍射光斑图样，通过分析反射光的光谱特性，即可判断是否存在微小镜头。激光器发射波长为532nm的激光，通过非偏振分束系统将单视场扩展为双视场，通过面阵光电传感器探测器采集微型镜头的回波衍射光斑，处理模块检测回波信号衍射光斑图样特征，获得所述待测物体的目标信息，确定目标是否是小型成像系统并将判定结果传输给显示模块，显示模块向用户提供探测光斑图样和处理结果。
如图1所示，本具体实施方式的一种基于双视场非偏振结构检测小型成像系统的探测装置，包括激光器(1)、整形透镜(2)、反射镜1(3)、分束镜(4)、反射镜2(5)、成像透镜(6)、面阵光电传感器接收模块(7)、处理模块(8)、显示模块(9)；其中：
所述激光器与整形透镜共轴放置，所述激光器发射的激光经过所述整形透镜透射及反射镜1反射后，垂直入射至所述分束镜。本实施例中，激光器发射波长为532nm的激光光束。
所述分束镜将入射激光经反射和折射按照1：1比例分为两束光，所述小型成像系统对激光进行反射，激光再次经过所述分束镜后，进入所述成像透镜，这里的整形透镜和成像透镜用于对激光光束进行整形和准直处理，使所述激光光束的光斑尺寸适应所述面阵光电传感器接收模块的感光单元尺寸。本实施例中，所述成像透镜为单透镜或胶合透镜或镜头组，所述分束镜、反射镜2、成像透镜共同组成成像系统。
之后通过所述面阵光电传感器接收模块检测小型成像系统产生的衍射光斑图样，并生成回波信号发送至所述处理模块；本实施例中，所述面阵光电传感器接收模块放置于所述成像透镜的可探测离焦范围内。
所述处理模块对所述回波信号衍射光斑图样进行处理，获得所述待测物体的目标信息，若被探测目标为小型成像系统，则会产生猫眼效应及衍射。本实施例中，所述目标信息包括待测目标的衍射成像光斑的光强分布、光束轮廓以及光斑阵列分布。
具体实施时，该装置还包括显示模块，所述显示模块与所述处理模块连接，用于向用户提供待测物体的目标图样信息和处理结果。
下面介绍本发明的工作过程如下：
首先，连接激光器(1)电源，打开开关，激光器(1)发射激光，使整个装置进入工作状态。激光经过整形透镜(2)扩束后经反射镜1(3)反射进入分束镜(4)，分束镜将入射激光经反射和折射按照1：1比例分为两束光。两束光作为双视场光束分别进入目标探测区域，被其中的反射体反射，若反射体为小型成像系统(10)，则会发生猫眼效应及衍射。反射激光按原光路返回后经分束镜(4)进入成像透镜(6)，经其会聚后在面阵光电传感器接收模块(7)成像。然后，面阵光电传感器接收模块(7)将采集好的图像传输至处理模块(8)中，处理模块(8)检测图像的特征信息判断是否包含猫眼衍射特征，从而可判断被探测目标是否为小型成像系统。处理模块将判定结果传输至显示模块(9)，由显示模块输出探测光斑图样和判定结果。
与传统的激光主动探测装置相比，双视场非偏振结构探测装置拓宽了视场角，同时兼顾设备小型化、低成本、抗干扰能力强等特征，激光能量利用率接近50％，由于非偏振分束结构中应用一块分束镜进行分光，减小了系统的镜面反射，有效抑制了系统镜面反射对成像质量的影响，可随时检测探测范围内是否存在小型成像系统，保护人们的隐私安全。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于双视场非偏振结构检测小型成像系统的探测装置，其特征在于，包括激光器(1)、整形透镜(2)、反射镜1(3)、分束镜(4)、反射镜2(5)、成像透镜(6)、面阵光电传感器接收模块(7)、处理模块(8)、显示模块(9)，对小型成像系统(10)进行探测；其中：
所述小型成像系统位于目标探测区域，所述激光器与整形透镜共轴放置，所述激光器发射的激光经过所述整形透镜透射及反射镜1反射后，垂直入射至所述分束镜，所述分束镜将入射激光经反射和折射按照1：1比例分为两束光；调整系统装置角度，保证两视场均位于探测范围内；其中，反射光直接照射探测区域，若被所述小型成像系统反射，不改变传播路径，回波按原路返回，经所述分束镜透射进入成像透镜；透射光经所述反射镜2反射后照射探测区域，若被所述小型成像系统反射，不改变传播路径，回波按原路返回，经所述反射镜2和分束镜反射进入成像透镜；所述面阵光电传感器接收模块检测所述小型成像系统的猫眼效应产生的衍射光斑图样；所述处理模块，与所述接收模块电连接，所述处理模块用于对所述回波信号衍射光斑图样进行处理，获得所述待测物体的目标信息，确定目标是否为小型成像系统；所述显示模块用于向用户提供待测物体的目标图样信息和处理结果。
2.如权利要求1所述的基于双视场非偏振结构检测小型成像系统的探测装置，其特征在于，所述分束镜、反射镜2、成像透镜共同组成成像系统。
3.如权利要求1所述的基于双视场非偏振结构检测小型成像系统的探测装置，其特征在于，所述目标信息包括待测目标的衍射成像光斑的光强分布、光束轮廓以及光斑阵列分布。
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