CN114089368A

CN114089368A - 基于短波红外激光检测镀膜小型成像系统的探测装置

Info

Publication number: CN114089368A
Application number: CN202111247346.8A
Authority: CN
Inventors: 张海洋; 屈嘉惠; 汪林; 赵长明; 张子龙
Original assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Current assignee: Beijing Institute of Technology BIT
Priority date: 2021-10-26
Filing date: 2021-10-26
Publication date: 2022-02-25

Abstract

本发明公开一种基于短波红外激光检测镀膜小型成像系统的探测装置，能够保证在高效率探测的同时兼顾隐蔽性，有效减少己方目标被探测识别的可能性。包括激光器、整形透镜、分束系统、成像透镜、面阵CCD接收模块、处理模块；其中激光器与整形透镜共轴放置，发射的激光经过整形透镜垂直入射至分束系统，经分束系统透射后照射小型成像系统，小型成像系统对激光进行反射，激光再次经过分束系统后，反射至成像透镜，之后通过面阵CCD接收模块检测小型成像系统猫眼效应产生的衍射光斑图样，并产生回波信号发送至所述处理模块；处理模块对所述回波信号中衍射光斑图样进行处理，获得待测物体的目标信息，确定目标是否是镀膜小型成像系统。

Description

基于短波红外激光检测镀膜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，具体涉及一种基于短波红外激光检测镀膜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。当前，激光主动探测光源可覆盖紫外到红外波段，可见光范围内镀膜小型成像系统的探测增加了己方目标被探测识别的可能性，而成像相机滤光片在近红外波段内光吸收率较高，且相机感光单元对近红外光响应率低，导致光源能量利用率较低。

因此，传统的猫眼探测微小镜头装置存在无法兼顾高效率和隐蔽探测镀膜小型成像系统的问题。短波红外相机对1100nm～2526nm的短波红外激光响应度显著增加，能量利用率大幅提升。短波红外成像与可见光灰度图像特征相似，成像对比度高，是热成像技术的重要补充。短波红外光范围内的光子不易受到更小直径粒子引起的瑞利散射的影响，可以透过烟、雾或霾等，穿透力较强。

发明内容

本发明公开一种基于短波红外激光检测镀膜小型成像系统的探测装置，能够保证在高效率探测的同时兼顾隐蔽性，有效减少己方目标被探测识别的可能性，随时检测镀膜小型成像系统，保护人们的隐私安全。

本发明通过以下技术方案实现。

一种基于短波红外激光检测镀膜小型成像系统的探测装置，包括激光器(1)、整形透镜(2)、分束系统(3)、成像透镜(4)、面阵CCD接收模块(5)、处理模块(6)；其中：

所述激光器与整形透镜共轴放置，所述激光器发射的短波红外激光光束经过所述整形透镜垂直入射至所述分束系统，经分束系统透射后照射小型成像系统，所述分束系统包括偏振或非偏振两种结构，当所述分束系统为偏振结构时，分束系统由偏振分束器和1/4波片组成，所述偏振分束器将一束入射光分成偏振方向、传播方向相互垂直的两束线偏振光，所述1/4波片配合所述偏振分束器作为自由空间光隔离器，改变线偏振光的偏振方向；当所述分束系统为非偏振结构中，分束系统由分束镜组成，将一束入射光分成传播方向相互垂直的两束光；

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系统后，反射至所述成像透镜，之后通过所述面阵CCD接收模块检测小型成像系统猫眼效应产生的衍射光斑图样，并产生回波信号发送至所述处理模块；所述处理模块对所述回波信号中衍射光斑图样进行处理，获得所述待测物体的目标信息，确定目标是否是镀膜小型成像系统。

本发明的有益效果：

本发明采用1100nm～2526nm的短波红外激光发射系统，设计成像光路和面阵CCD接收模块作为光学接收系统，设计了两种分束结构以满足不同应用场景需求。该探测装置弥补了传统猫眼探测设备无法兼顾高效率和隐蔽探测镀膜小型成像系统的缺陷，可以几乎无损耗透射短波红外激光。短波红外光范围内的光子不易受到更小直径粒子引起的瑞利散射的影响，可以透过烟、雾或霾等，穿透力较强，有效探测距离远，对各类复杂气候条件的适应性优于可见光成像。应用短波红外激光可以实现隐蔽主动探测，有效减少了己方目标被探测识别的可能性，符合当前隐身探测设备的发展需求，适应全天候24小时的防偷拍需求。

附图说明

图1为本发明基于短波红外激光检测镀膜小型成像系统的探测装置原理图。

具体实施方式

下面结合附图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。由于微型镜头的有效通光口径较小，有限的视场角限制了进入探测目标的光通量，因此目标反射光与背景漫反射光对比度较小且不易与尺寸相近的圆形强反射体区分开来。但是，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CCD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。

如图1所示，本具体实施方式的一种基于短波红外激光检测镀膜小型成像系统的探测装置，包括激光器1、整形透镜2、分束系统3、成像透镜4、面阵CCD接收模块5、处理模块6，以及显示模块7；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垂直入射至所述分束系统，本实施例中，激光器发射1100nm～2526nm短波红外激光光束；

经分束系统透射后照射小型成像系统8，本实施例中，所述分束系统可以包括偏振和非偏振两种；偏振结构时，分束系统由偏振分束器和1/4波片组成，所述偏振分束器将一束入射光分成偏振方向、传播方向相互垂直的两束线偏振光，所述1/4波片配合所述偏振分束器作为自由空间光隔离器，改变线偏振光的偏振方向；非偏振结构中，分束系统由分束镜组成，将一束入射光分成传播方向相互垂直的两束光。

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系统后，反射至所述成像透镜，这里的整形透镜和成像透镜均是用于对激光光束进行整形和准直处理，以使所述反射光束的光斑尺寸适应所述面阵CCD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。

之后通过所述面阵CCD接收模块检测小型成像系统猫眼效应产生的衍射光斑图样，并产生回波信号发送至所述处理模块；具体实施时，所述面阵CCD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中衍射光斑图样进行处理，获得所述待测物体的目标信息，确定目标是否是镀膜小型成像系统。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增大激光发散角后进入分束系统3，其中透射光束进入目标探测区域。透射光束被其中的反射体反射，若反射体为镀膜小型成像系统8，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系统3反射进入成像透镜组4，经其会聚后在面阵CCD接收模块5成像。然后，面阵CCD接收模块5将采集好的图像传输至处理模块6中，处理模块6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红外镀膜微小镜头。处理模块6将判定结果传输至显示模块7，由显示模块7输出探测光斑图样和判定结果。

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

1.一种基于短波红外激光检测镀膜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)、分束系统(3)、成像透镜(4)、面阵CCD接收模块(5)、处理模块(6)；其中：

2.如权利要求1所述的一种基于短波红外激光检测镀膜小型成像系统的探测装置，其特征在于，该装置还包括显示模块(7)，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。

3.如权利要求1或2所述的所述的一种基于短波红外激光检测镀膜小型成像系统的探测装置，其特征在于，所述成像透镜为单透镜或胶合透镜或镜头组。

4.如权利要求1或2所述的所述的一种基于短波红外激光检测镀膜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。

5.如权利要求1或2所述的所述的一种基于短波红外激光检测镀膜小型成像系统的探测装置，其特征在于，所述激光器发射1100nm～2526nm短波红外激光光束。