CN104135603A - 一种具有分时照明功能的激光夜视仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有分时照明功能的激光夜视仪，本发明包括照明模块和摄像机，照明模块包括有激光照明器，所述的摄像机固定设置，所述的激光照明器相对于摄像机左右转动设置，激光照明器连接有驱动其转动的驱动机构。本发明由于设计有可转动的激光照明器，使得照明光斑可以在摄像机的视场内扫视，从而既可以保证较大的照明距离又可以保证较大的照明角度。使得本发明可以监控较远距离的较大的面积的视场。

Description

一种具有分时照明功能的激光夜视仪

技术领域

本发明涉及一种激光夜视仪。

背景技术

激光夜视是近几年公共安全行业出现的创新技术，属于一种主动红外夜视技术。它是将激光整形、匀化、扩束后照射目标，然后采用高通光量的夜视镜头接收目标反射光，用黑白低照度摄像机采集图像并输出。固定式激光夜视仪由于具有成本低、稳定性高、维护方便等优点，获得了大量应用，但在实际使用中遇到了照明角度与照明距离的矛盾问题，即在广角照明时，照明角度虽然很大，可以达到50°或60°，但照明距离却比较近，只有几十米。增大激光器功率，可以一定程度上增加照明距离，但成本会有成倍的增加，而且过强的激光会带来严重的后向散射光问题，使图像白茫茫的一片，影响图像质量。将激光角度调小，照明距离虽然可以变远，比如达到几百米，但照明激光变成了一个小光柱，照明范围很小，形成了所谓的“手电筒效应”，使监控效果大打折扣。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种夜视角度和距离均较大的具有分时照明功能的激光夜视仪。

为了解决上述技术问题，本发明包括照明模块和摄像机，照明模块包括有激光照明器，所述的摄像机固定设置，所述的激光照明器相对于摄像机左右转动设置，激光照明器连接有驱动其转动的驱动机构。

为了使本发明结构紧凑，本发明包括支架，所述的摄像机固定在支架上，所述的激光照明器转动设置在支架上。

为了便于驱动激光照明器转动，所述的驱动机构包括电机、第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮与电机的输出轴连接，激光照明器固定在第二齿轮上，第一齿轮与第二齿轮相啮合，电机固定在支架上，第二齿轮转动设置在支架上。

为了降低成本，所述的第二齿轮包括旋转圆盘和齿轮带，旋转圆盘转动设置在支架上，齿轮带为圆弧板，圆弧板的外圆上设有齿，齿轮带固定在旋转圆盘上，齿轮带和旋转圆盘的轴线在同一条直线上，齿轮带与第一齿轮相啮合。

为了便于实现自动控制，还包括有控制模块，激光照明器、摄像机和电机与控制模块连接，电机的左右两侧各设有一个开关，齿轮带的两端各设有一个用于触发相邻开关的触发件，两个开关与控制模块连接。

为了能高效的利用激光照明，所述的照明模块是发射光斑为矩形光斑的照明模块。

为了使照明模块结构简单，所述的激光照明器包括半导体激光器和激光整形器，激光整形器包括在半导体激光器的光轴方向上依次排列的匀光透镜、水平压缩柱面透镜和垂直压缩柱面透镜，匀光透镜最邻近半导体激光器。

为了使照明模块的光斑大小可调，所述的匀光透镜相对于半导体激光器的发光端面固定设置，水平压缩柱面透镜连接有驱其在光轴方向上移动第一驱动机构，垂直压缩柱面透镜连接有驱其在光轴方向上移动第二驱动机构。

本发明的有益效果是：本发明由于设计有可转动的激光照明器，使得照明光斑可以在摄像机的视场内扫视，从而既可以保证较大的照明距离又可以保证较大的照明角度。使得本发明可以监控较远距离的较大的面积的视场。 

附图说明

图1 是本发明的结构示意图；

图2是本发明的照明模块的内部结构示意图（壳体仅画出底部一部分）；

图3是激光照明器的结构示意图；

图4是本发明控制原理图；

图中：1、摄像机，2、照明模块，3、支架，4、旋转圆盘，5、激光照明器，6、齿轮带，7、微动开关，8、第一齿轮，9、圆盘步进电机，10、壳体，51、垂直压缩柱面透镜，52、前移动镜架，53、圆柱导轨，54、前驱动步进电机，55、后移动镜架，56、水平压缩柱面透镜，57、后驱动步进电机，58、匀光透镜固定支架，59、匀光透镜，510、激光器连接件，511、半导体激光器，512、镜筒。

具体实施方式

如图1所示的一种具有分时照明功能的激光夜视仪，包括照明模块2和摄像机1，照明模块2和摄像机1固定在支架3上。

如图2所示，照明模块包括旋转圆盘4、激光照明器5、齿轮带6、微动开关7、第一齿轮8、圆盘步进电机9和壳体10，壳体10固定在支架3上，旋转圆盘4转动设置在壳体10上，齿轮带6为圆弧板，圆弧板的外圆上设有齿，齿轮带6固定在旋转圆盘4上，齿轮带6和旋转圆盘4的轴线在同一条直线上。圆盘步进电机9固定在壳体10上，第一齿轮8固定在圆盘步进电机9的输出轴上，齿轮带6与第一齿轮8相啮合。旋转圆盘4和齿轮带6也可以采用一个完整的齿轮取代。

如图3所示，激光照明器5包括垂直压缩柱面透镜51、前移动镜架52、圆柱导轨53、前驱动步进电机54、后移动镜架55、水平压缩柱面透镜56、后驱动步进电机57、匀光透镜固定支架58、匀光透镜59、激光器连接件510、半导体激光器511和镜筒512。

激光器连接件510固定在镜筒512的后端上，半导体激光器511与激光器连接件510连接。垂直压缩柱面透镜51、水平压缩柱面透镜56和匀光透镜59依次设置在镜筒512中，匀光透镜59最邻近激光器连接件510，匀光透镜59通过匀光透镜固定支架58固定在镜筒512中。圆柱导轨53固定在镜筒512中，前移动镜架52和后移动镜架55滑动设置在圆柱导轨53上。垂直压缩柱面透镜51固定在前移动镜架52上，水平压缩柱面透镜56固定在后移动镜架55上。前驱动步进电机54和后驱动步进电机57固定在镜筒512的外壁上，前驱动步进电机54通过丝杆丝母机构与前移动镜架52连接，从而能驱动前移动镜架52在圆柱导轨53上运动。后驱动步进电机57通过丝杆丝母机构与后移动镜架55连接，从而能驱动后移动镜架55在圆柱导轨53上运动。

激光照明器5也可以采用现有的其它激光照明器。

在上述的基础上，还可以增加控制模块，激光照明器5、摄像机1和圆盘步进电机9与控制模块连接，圆盘步进电机9的左右两侧各设有一个微动开关7，齿轮带6的两端各设有一个用于触发微动开关7的触发件，两个微动开关7与控制模块连接。微动开关7也可以采用光电开关取代。

工作原理：

控制模块首先读取摄像机的当前变倍值，然后在预先存储的“变倍值—脉冲数—脉冲频率”数据库中查找到对应的值，以决定旋转幅度、旋转速度，在“变倍值—水平脉冲数—垂直脉冲数”数据库中查找对应的值，以决定激光整形的形状，最后根据查找的数值和圆盘步进电机9当前的位置，设置驱动圆盘步进电机9的脉冲数和脉冲频率，并驱动圆盘步进电机9开始旋转，进行激光整形和扫视照明。

上述两个数据库中的数据是通过如下方式获得的：参考图4，在确定摄像机后，通过仿真器将控制模块和计算机连接起来，同时，将计算机串口和控制模块串口相连，用于发送控制命令。首先，给控制模块发送摄像机变倍命令，然后发送带有前驱动步进电机54和后驱动步进电机57脉冲数的光斑整形命令，观察光斑形状、大小是否合适，如不合适，重新调整脉冲数，直到合适为止，从仿真器的调试软件中将此数据读取并记录下来。然后发送带有圆盘步进电机9脉冲数的设置命令，观察旋转幅度是否覆盖水平视场角，如不合适，重新调整脉冲数，直到合适为止，记录此时数据。通过相同方法记录圆盘步进电机9脉冲频率，这样就获得一组数据。以此类推，可以获得多组对应数据，形成数据库，以备查询使用。

摄像机采用索尼FCB-CX480CP的实施例数据如下：

摄像机变倍值：

{ 1，738，1506，2819，3897，5166，6406，7173，8207，9026，10007，11070，12037，12672，13365，14392，15520，16384}

圆盘步进电机9转动脉冲数：

{ 8528，8016，7392，6881，6466，6004，5349，4751，4236，3780，3313，2860，2312，1816，1414，1076，711，0}

圆盘步进电机9转动脉冲频率：

{ 1206，1095，911，805，767，683，562，503，457，406，371，321，263，196，141，87，33，0}

后驱动步进电机57脉冲数：

{ 5630，8395，11163，15892，20456，25301，31123，34970，40333，44727，50370，56991，63195，67021，71293，76895，82241，85281}

前驱动步进电机54脉冲数：

{ 6810，11121，16190，20787，25083，29746，34553，38759，42922，47321，54548，60340，66120，71791，76827，80770，85423，90775}

参考图2，照明模块2扫视的工作原理：

控制模块控制圆盘步进电机9旋转，带动第一齿轮8转动，通过齿轮带6带动旋转圆盘4开始水平旋转，其上的激光照明器5也随之转动，光斑开始扫视。假设开始往左扫视，按照设定的脉冲数扫视到视场角的最左端时，左侧的微动开关7触发控制模块控制圆盘步进电机9反转，光斑开始向右扫视，同样的道理，按照设定的脉冲数扫视到视场角的最右端时，右侧的微动开关7触发控制模块控制圆盘步进电机9反转，光斑又开始向左扫视，如此循环下去，实现整个视场的照明。旋转的速度由控制模块设置的步进电机工作脉冲频率决定，频率越高，速度越快，频率越低，速度越慢。摄像机视场角越大，旋转幅度、速度也越大，反之就越小。同时，控制模块也可以通过串口接收外部发送的摄像机变倍命令来控制摄像机变倍。

Claims (8)

1.一种具有分时照明功能的激光夜视仪，包括照明模块和摄像机，照明模块包括有激光照明器，其特征在于：所述的摄像机固定设置，所述的激光照明器相对于摄像机左右转动设置，激光照明器连接有驱动其转动的驱动机构。

2.根据权利要求1所述的具有分时照明功能的激光夜视仪，其特征在于：包括支架，所述的摄像机固定在支架上，所述的激光照明器转动设置在支架上。

3.根据权利要求2所述的具有分时照明功能的激光夜视仪，其特征在于：所述的驱动机构包括电机、第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮与电机的输出轴连接，激光照明器固定在第二齿轮上，第一齿轮与第二齿轮相啮合，电机固定在支架上，第二齿轮转动设置在支架上。

4.根据权利要求3所述的具有分时照明功能的激光夜视仪，其特征在于：所述的第二齿轮包括旋转圆盘和齿轮带，旋转圆盘转动设置在支架上，齿轮带为圆弧板，圆弧板的外圆上设有齿，齿轮带固定在旋转圆盘上，齿轮带和旋转圆盘的轴线在同一条直线上，齿轮带与第一齿轮相啮合。

5.根据权利要求4所述的具有分时照明功能的激光夜视仪，其特征在于：还包括有控制模块，激光照明器、摄像机和电机与控制模块连接，电机的左右两侧各设有一个开关，齿轮带的两端各设有一个用于触发相邻开关的触发件，两个开关与控制模块连接。

6.根据权利要求1-5中任何一项所述的具有分时照明功能的激光夜视仪，其特征在于：所述的照明模块是发射光斑为矩形光斑的照明模块。

7.根据权利要求6所述的具有分时照明功能的激光夜视仪，其特征在于：所述的激光照明器包括半导体激光器和激光整形器，激光整形器包括在半导体激光器的光轴方向上依次排列的匀光透镜、水平压缩柱面透镜和垂直压缩柱面透镜，匀光透镜最邻近半导体激光器。

8.根据权利要求7所述的具有分时照明功能的激光夜视仪，其特征在于：所述的匀光透镜相对于半导体激光器的发光端面固定设置，水平压缩柱面透镜连接有驱其在光轴方向上移动第一驱动机构，垂直压缩柱面透镜连接有驱其在光轴方向上移动第二驱动机构。