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      一種激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置的制作方法

      文檔序號(hào):2679754閱讀:241來(lái)源:國(guó)知局
      專(zhuān)利名稱(chēng):一種激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實(shí)用新型涉及一種圖像采集系統(tǒng)輔助裝置,尤其涉及的是一種紅外激光攝像過(guò)程中激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置改進(jìn)。
      背景技術(shù)
      現(xiàn)有技術(shù)中,隨著夜間攝像技術(shù)的發(fā)展,紅外激光補(bǔ)光(或稱(chēng)紅外激光照明)的要求越來(lái)越高,目前市場(chǎng)上多數(shù)采用半導(dǎo)體激光照明器進(jìn)行紅外攝像補(bǔ)光。由于半導(dǎo)體激光器存在光能量分布不均勻的缺陷,目前市場(chǎng)上普遍采用各類(lèi)光束分割器或光纖對(duì)激光光束進(jìn)行勻化,但由于激光本身的高相干性,上述所有勻化方法或裝置雖然會(huì)消除圖像中的部分明暗條紋,但均會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的激光散斑(即存在區(qū)域明暗不均勻問(wèn)題),嚴(yán)重影響所攝錄圖像的清晰度。目前市場(chǎng)上沒(méi)有能徹底消除激光散斑的有效勻化方法或裝置,因此,現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

      實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置,可以解決由于激光的高相干性所帶來(lái)的夜間攝錄圖像出現(xiàn)激光散斑(即光投射面出現(xiàn)明暗交錯(cuò)亮度不均勻情形)的缺陷,使圖像更加清晰,可徹底消除激光散斑。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置,其包括一半導(dǎo)體激光器,以及一勻化裝置和
      一透鏡組;所述半導(dǎo)體激光器用于發(fā)射照射用激光;所述勻化裝置用于在激光傳導(dǎo)方向的垂直面上能量分布均勻化;以及一透鏡組,至少包括擴(kuò)束鏡和聚焦鏡,分別用于擴(kuò)束和聚焦照射用激光;其中,還設(shè)置有一振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)裝置,用于保持所述半導(dǎo)體激光器、勻化裝置及所述透鏡組三者中的至少兩者之間相對(duì)振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng),并且其振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的周期小于等于攝像機(jī)的電子快門(mén)時(shí)間。所述的激光照明裝置,其中,所述半導(dǎo)體激光器采用激光二極管或帶光纖輸出的
      激光二極管。所述的激光照明裝置,其中,所述勻化裝置采用光纖、毛玻璃、多面棱鏡和篩孔中的至少一種。所述的激光照明裝置,其中,所述振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)裝置設(shè)置在所述激光器、勻化裝置或透鏡組中的任一裝置上。本實(shí)用新型所提供的一種激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置,由于采用了振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的勻化裝置,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像中明暗條紋的消除以及圖像中的激光散斑現(xiàn)象,使圖像在無(wú)需增加太高成本的前提下實(shí)現(xiàn)了圖像的清晰化,達(dá)到了產(chǎn)品的實(shí)際市場(chǎng)要求。本實(shí)用新型完全解決了由于激光的高相干性所產(chǎn)生的激光散斑缺陷,極大提升了紅外激光補(bǔ)光在夜間攝像領(lǐng)域的應(yīng)用效果,使圖像更加清晰。

      圖1為本實(shí)用新型激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)功能示意圖。圖2a、圖2b和圖2c分別示出的是本實(shí)用新型激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置工作原理示意圖。圖3為本實(shí)用新型激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置原理示意圖。圖4為本實(shí)用新型激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置的較佳實(shí)施例示意圖。圖如、圖恥和圖5c分別為現(xiàn)有技術(shù)的無(wú)勻化處理時(shí)所攝錄的一幀圖像,和分別采用光束分割器、光纖勻化器時(shí)的攝錄圖像效果。圖5d為本實(shí)用新型激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置攝錄圖像效果。圖6是本實(shí)用新型激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。
      具體實(shí)施方式
      以下結(jié)合附圖,將對(duì)本實(shí)用新型各較佳實(shí)施例進(jìn)行更為詳細(xì)的說(shuō)明。本實(shí)用新型的激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置,如圖1所示,為激光照明器的完整光路組成原理圖,其中A是半導(dǎo)體激光器,包括激光二極管、帶光纖輸出的激光二極管等, 用來(lái)發(fā)出照射的激光;B是勻化裝置,包括光纖、毛玻璃、多面棱鏡和篩孔等中的至少一種, 用來(lái)對(duì)激光進(jìn)行能量勻化處理;C是透鏡組,其組成包括擴(kuò)束鏡、聚焦鏡等,分別用來(lái)對(duì)照射用激光進(jìn)行擴(kuò)束和聚焦處理;須注意的是,本實(shí)用新型所述透鏡組中較好的設(shè)置方式是擴(kuò)束鏡在前,聚焦鏡在后,即需要先擴(kuò)束再聚焦。本實(shí)用新型較佳實(shí)施例中同時(shí)設(shè)置了一振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)裝置,如圖1所示,該振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)裝置在現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式中是較多的,例如可以采用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的偏心輪聯(lián)動(dòng),或者通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng),例如可以齒輪傳動(dòng)或皮帶傳動(dòng)等。本實(shí)用新型是通過(guò)振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)裝置振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)A、B、C中的至少一個(gè),使三者中的至少兩者之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),使對(duì)照射用激光進(jìn)行進(jìn)一步的勻化處理,從而使疊加在光投射面上的激光明暗區(qū)域快速交錯(cuò)變化,以至在一定時(shí)間內(nèi)光投射面上的每一點(diǎn)都被均勻地投射到。假設(shè)用來(lái)攝錄的攝像機(jī)電子快門(mén)時(shí)間為T(mén),而所述振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)裝置保持A、B、 C三個(gè)部分中之至少兩者之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的周期為t,即相對(duì)運(yùn)動(dòng)的組件由初始位置發(fā)生周期性運(yùn)動(dòng)再次返回初始位置所用的時(shí)間。在滿足t ^ T時(shí),攝像機(jī)采集到的激光補(bǔ)光圖像由于明暗區(qū)域的交錯(cuò)累積疊加使任何區(qū)域的亮度都變得完全均勻,故可完全消除激光散斑導(dǎo)致的圖像不清晰之缺陷。因此,本實(shí)用新型激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置可以完全解決由于激光的高相干性所產(chǎn)生的攝錄圖像中激光散斑缺陷,極大提升了紅外激光補(bǔ)光在夜間攝像領(lǐng)域的應(yīng)用效果,使圖像更加清晰了。如圖加和圖2b所示的,當(dāng)A、B、C中的至少兩者之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),就會(huì)使疊加在光投射面上的激光散斑明暗區(qū)域交錯(cuò)變化,如圖2c所示,于是在一個(gè)完整的相對(duì)運(yùn)動(dòng)周期t時(shí)間內(nèi),激光散斑在光投射面上就會(huì)發(fā)生如圖加至圖2c所示的變化圖加中所示是相對(duì)運(yùn)動(dòng)前半個(gè)周期的激光散斑分布示意圖;圖2b是相對(duì)運(yùn)動(dòng)后半個(gè)周期的激光散斑分布示意圖;圖2c所示是一個(gè)完整的相對(duì)運(yùn)動(dòng)周期t時(shí)間內(nèi)的激光散斑場(chǎng)的累積疊加。在 t ^ T時(shí),本實(shí)用新型即可解決激光散斑導(dǎo)致的圖像不清晰缺陷。采用本實(shí)用新型的工作原理,以只針對(duì)振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)勻化裝置為例,來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例的技術(shù)效果。如圖3所示,本實(shí)用新型激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置中半導(dǎo)體激光器110對(duì)應(yīng)的是圖1中的A部分,勻化裝置120對(duì)應(yīng)的是圖1中的B部分;擴(kuò)束鏡131與聚焦透鏡132 對(duì)應(yīng)的是圖1中的C部分透鏡組;同時(shí)在所述勻化裝置120下方的陰影部分示意為振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)裝置140,該振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)可以采用目前常見(jiàn)的振動(dòng)馬達(dá)或馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu), 例如齒輪或皮帶驅(qū)動(dòng),通過(guò)振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)勻化裝置,以消除攝像機(jī)所采集圖像中的激光散斑。如圖4所示,本實(shí)用新型激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置中的一較具體實(shí)施例,將所述半導(dǎo)體激光器110設(shè)置在了一筒式外殼210的端部,在該筒式外殼210的管腔211內(nèi)依次設(shè)置有一勻化裝置120和一透鏡組130,在該勻化裝置120的下方設(shè)置有一振動(dòng)裝置 140,具體的可以是通過(guò)振動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)所述勻化裝置120,該勻化裝置120通過(guò)一振動(dòng)彈簧 121彈性固定在所述管腔211內(nèi)。如圖6所示是本實(shí)用新型實(shí)驗(yàn)裝置圖,其中激光器110、勻化裝置120和透鏡組 130依次設(shè)置形成一光學(xué)系統(tǒng),并在所述勻化裝置120的下方設(shè)置一振動(dòng)裝置140。所述勻化裝置120此處采用的是毛玻璃。其中的激光器110對(duì)應(yīng)的是圖1中的A部分;勻化裝置 120對(duì)應(yīng)的是圖1中的B部分;透鏡組對(duì)應(yīng)的是圖1中的C部分;通過(guò)振動(dòng)勻化裝置,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,確實(shí)消除了激光散斑的缺陷。本實(shí)用新型激光補(bǔ)光的勻化方法的較佳實(shí)施例中,就是利用上述振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)激光器、勻化裝置以及透鏡組三者中的任意兩者之間相對(duì)振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng),其振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的周期小于或等于攝像機(jī)的快門(mén)時(shí)間,這樣就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)激光器照射出的激光進(jìn)行迅速勻化的過(guò)程,保證明暗亮度區(qū)域的均勻照射,消除攝像機(jī)攝錄圖像中的激光散斑。如圖fe至圖5d所示是現(xiàn)有技術(shù)各處理方式與本實(shí)用新型激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置的處理效果對(duì)比示意圖?,F(xiàn)有技術(shù)在未進(jìn)行任何處理時(shí),如圖如所示,其圖像極不清晰且明暗條紋非常明顯;如圖恥和圖5c所示,是采用光束分割器(如毛玻璃)勻化或光纖勻化后的圖像,其明暗條紋有所改善,但激光散斑現(xiàn)象嚴(yán)重,因此現(xiàn)有技術(shù)中僅能消除部分明暗條紋,但由于激光本身具有相干性,其并未考慮或?qū)崿F(xiàn)對(duì)激光散斑的消除問(wèn)題,導(dǎo)致目前夜間攝錄技術(shù)的不實(shí)用。如圖5d所示,是采用本實(shí)用新型(如振動(dòng)毛玻璃)勻化后的圖像,其清晰無(wú)明顯缺陷,達(dá)到了實(shí)用化的要求。以上實(shí)驗(yàn)效果圖像均為靜態(tài)圖像,但其對(duì)比效果已經(jīng)非常明顯,在實(shí)際的應(yīng)用中, 對(duì)比動(dòng)態(tài)視頻效果,本實(shí)用新型的勻化技術(shù)效果則更加突出。應(yīng)當(dāng)理解的是,上述針對(duì)本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的描述較為具體,并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本實(shí)用新型專(zhuān)利保護(hù)范圍的限制,本實(shí)用新型的專(zhuān)利保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
      權(quán)利要求1.一種激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置,其包括一半導(dǎo)體激光器,以及一勻化裝置和一透鏡組;所述半導(dǎo)體激光器用于發(fā)射照射用激光;所述勻化裝置用于在激光傳導(dǎo)方向的垂直面上能量分布均勻化;以及一透鏡組,至少包括擴(kuò)束鏡和聚焦鏡,分別用于擴(kuò)束和聚焦照射用激光;其特征在于,還設(shè)置有一振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)裝置,用于保持所述半導(dǎo)體激光器、勻化裝置及所述透鏡組三者中的至少兩者之間相對(duì)振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng),并且其振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的周期小于等于攝像機(jī)的電子快門(mén)時(shí)間。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光照明裝置,其特征在于,所述半導(dǎo)體激光器采用激光二極管或帶光纖輸出的激光二極管。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光照明裝置,其特征在于,所述勻化裝置采用光纖、毛玻璃、多面棱鏡和篩孔中的至少一種。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光照明裝置,其特征在于,所述振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)裝置設(shè)置在所述激光器、勻化裝置或透鏡組中的任一裝置上。
      專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置,其包括一半導(dǎo)體激光器,以及一勻化裝置和一透鏡組;所述半導(dǎo)體激光器用于發(fā)射照射用激光;所述勻化裝置用于在激光傳導(dǎo)方向的垂直面上能量分布均勻化;以及一透鏡組,至少包括擴(kuò)束鏡和聚焦鏡,用于擴(kuò)束和聚焦照射用激光;其中,還設(shè)置有一振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)裝置,用于保持所述半導(dǎo)體激光器、勻化裝置及所述透鏡組三者中的至少兩者之間相對(duì)振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng),并且其振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的周期小于等于攝像機(jī)的電子快門(mén)時(shí)間。本實(shí)用新型激光補(bǔ)光勻化的激光照明裝置由于采用了振動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的勻化方法和激光照明裝置,實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像中明暗條紋的消除以及圖像中的激光散斑現(xiàn)象。
      文檔編號(hào)G02B27/48GK202330967SQ20112043625
      公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月7日
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