CN104181753A - 激光照明匀化装置的控制方法及控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了激光照明匀化装置的控制方法，该激光照明匀化装置应用于夜视摄像系统中，以对夜视摄像系统中拍摄设备所拍摄的物体进行补光；激光照明匀化装置的控制方法包括：获取拍摄设备的快门时间；根据所述快门时间，产生驱动激光照明匀化装置的激光器的脉冲驱动电流，以使所述激光照明匀化装置的激光器发出的脉冲激光束的半宽低于所述快门时间。本发明还公开了激光照明匀化装置的控制装置。本发明在使用激光照明匀化装置对夜视环境下的拍摄进行光补偿时，将根据拍摄设备的快门时间而产生相应的脉冲驱动电流，以驱动激光照明匀化装置发出脉冲激光束，不但满足了激光照明匀化的作用，而且还使得激光器的消耗功率大大降低，进而节省了电能。

Description

激光照明匀化装置的控制方法及控制装置

技术领域

本发明涉及到激光照明技术领域，特别涉及到一种激光照明匀化装置的控制方法及控制装置。

背景技术

在自然光不充足的情况下，使用红外夜视摄像系统进行摄像时，通常需要采用红外光对被摄物进行补光。目前常用的红外光源有红外发光管和红外激光管，由于红外发光管的发散角较大，仅适用于较近距离的补光；而红外激光管由于光束集中，配合变焦镜头，对近距离和远距离被摄物的补光效果都较好，因此激光照明作为补光越来越多地被采用。但是，由于现有的激光照明都是采用连续波激光，即在工作时，激光器一直处于开启状态，耗电量大，发热较严重，因此激光器效率和寿命都会下降。

发明内容

本发明的主要目的是实现既达到激光照明匀化的效果，又节省了电能。

为实现上述目的，本发明提供了一种激光照明匀化装置的控制方法，所述激光照明匀化装置应用于夜视摄像系统中，以对所述夜视摄像系统中拍摄设备所拍摄的物体进行补光；所述激光照明匀化装置的控制方法包括以下步骤：

获取拍摄设备的快门时间；

根据所述快门时间，产生驱动所述激光照明匀化装置的激光器的脉冲驱动电流，以使所述激光照明匀化装置的激光器发出的脉冲激光束的半宽低于所述快门时间。

优选地，所述获取拍摄设备的快门时间的步骤包括：

获取拍摄设备的当前参数；

获取当前参数对应的快门时间。

优选地，所述激光照明匀化装置的控制方法还包括：

实时侦测拍摄设备的快门时间是否有更新；

当拍摄设备的快门时间有更新时，则根据更新后的所述拍摄设备的快门时间调节脉冲驱动电流。

优选地，所述根据所述快门时间，产生驱动所述激光照明匀化装置的激光器的脉冲驱动电流的步骤之后还包括：

在所产生的脉冲驱动电流驱动激光器发出脉冲激光束后，将延迟一预置时间再控制拍摄设备进行拍摄。

优选地，所述激光照明匀化装置的控制方法还包括：

获取拍摄设备与所拍摄的物体之间的距离；

根据所获取的拍摄设备与所拍摄的物体之间的距离，调节激光照明匀化装置中扩束镜与聚焦镜之间的距离，以调节激光束的发散角。

优选地，所述激光匀化装置中激光器为激光器阵列，且所述激光器阵列包括多个激光发射器以及覆盖在多个所述激光发射器表面的匀化结构。

优选地，所述匀化结构为多层膜。

此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种激光照明匀化装置的控制装置，包括：

快门获取模块，用于获取拍摄设备的快门时间；

驱动控制模块，用于根据所述快门时间，产生驱动所述激光照明匀化装置的激光器的脉冲驱动电流，以使所述激光照明匀化装置的激光器发出的脉冲激光束的半宽低于所述快门时间。

优选地，所述激光照明匀化装置的控制装置还包括：

拍摄控制模块，用于在所产生的脉冲驱动电流驱动激光器发出脉冲激光束后，将延迟一预置时间再控制拍摄设备进行拍摄。

优选地，所述激光照明匀化装置的控制装置还包括：

距离获取模块，用于获取拍摄设备与所拍摄的物体之间的距离；

激光光速调节模块，用于根据所获取的拍摄设备与所拍摄的物体之间的距离，调节激光照明匀化装置中扩束镜与聚焦镜之间的距离，以调节激光束的发散角。

本发明实施例在使用激光照明匀化装置对夜视环境下的拍摄进行光补偿时，将根据拍摄设备的快门时间而产生相应的脉冲驱动电流，以驱动激光照明匀化装置发出脉冲激光束，不但满足了激光照明匀化的作用，而且还使得激光器的消耗功率大大降低，进而节省了电能。

附图说明

图1为本发明激光照明匀化装置一实施例的结构示意图；

图2为本发明激光照明匀化装置的激光器阵列的结构示意图；

图3为本发明激光照明匀化装置的控制方法第一实施例的流程示意图；

图4a为本发明所获取的拍摄设备的快门示意图；

图4b为本发明根据图4a的快门时间产生的脉冲驱动电流的波形示意图；

图4c为本发明激光器根据图4b的脉冲驱动电流而发射的激光束的示意图；

图5为图3中获取拍摄设备的快门时间的步骤的细化流程示意图；

图6为本发明激光照明匀化装置的控制方法第二实施例的流程示意图；

图7为本发明激光照明匀化装置的控制方法第三实施例的流程示意图；

图8为本发明激光照明匀化装置的控制方法第四实施例的流程示意图

图9为本发明红外夜视摄像系统的硬件架构示意图；

图10为本发明红外夜视摄像系统中拍摄控制装置第一实施例的功能模块示意图；

图11为本发明红外夜视摄像系统中拍摄控制装置第二实施例的功能模块示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种激光照明匀化装置的控制方法。该激光照明匀化装置主要用于应用于夜视摄像系统中，以对所述夜视摄像系统中拍摄设备所拍摄的物体进行补光。参照图1和图2，图1为本发明激光照明匀化装置一实施例的结构示意图；图2为本发明激光照明匀化装置的激光器阵列的结构示意图。本实施例所提供的激光照明匀化装置，包括设置在照明激光发射光路上的透镜组10，该透镜组10可用于调节照明激光的发散角；激光照明匀化装置还包括设置在透镜组10前方的激光器阵列20，该激光器阵列20用于发射照明激光。本实施例中，激光器阵列20包括多个激光发射器21以及覆盖在多个激光发射器21表面的匀化结构22；该激光器阵列20采用半导体单片集成工艺制造而成。

在通过红外夜视摄像系统进行拍摄时，通过集成有激光发射器21和匀化结构22的激光器阵列20进行照明激光的发射以及对所发射的照明激光进行匀化。通过多个激光发射器21发射均匀集中的照明激光，多个激光束混合后，通过多个激光发射器21表面设置的匀化结构22对照明激光进行匀化，使照明激光传播方向垂直面的光强均匀分布。当照明激光经过透镜组10时，通过透镜组10调节照明激光的发散角，使光照面积和光强远近保持一致。

通过激光器阵列20发射照明激光并对激光束进行匀化，使得激光器阵列20发射出来的照明激光已经经过高度匀化，在能够消除照明区域的明暗条纹和散斑的同时，提高了匀化效果；由于无需采用额外的匀化装置再次进行匀化，从而降低了制造难度和成本，并且减小了光能量的损失。

在上述实施例中，激光发射器21为面发射激光器，通过面发射激光器发射均匀的激光束，多个激光束混合成照明激光；激光发射器21的数量可以设置为上百个。匀化结构22可以采用多层膜，将该多层膜覆盖在上百个激光发射器21的表面，以对激光发射器21发射的照明激光进行匀化，使得照明激光传播方向垂直面的光强均匀分布。

在上述实施例中，透镜组10包括扩束镜11和设置在扩束镜11后方的聚焦镜12，通过扩束镜11对照明激光进行扩束，将发散角扩大；通过聚焦镜12对照明激光进行聚焦，将发散角减小。扩束镜11和聚焦镜12的距离可以根据实际需要进行调节，以将照明激光的发散角调节至合适的范围内，从而满足不同距离照明的需要。

在上述实施例中，激光照明匀化装置还包括与扩束镜11和聚焦镜12连接的步进电机(图中未示出)，该步进电机可以用于调节扩束镜11和聚焦镜12之间的距离，以进一步调节照明激光发散角的大小；当扩束镜11和聚焦镜12之间的距离较近时，照明激光的发散角变大，当扩束镜11和聚焦镜12之间的距离较远时，照明激光的发散角变小。通过步进电机调节扩束镜11和聚焦镜12之间的距离，进一步满足了不同距离照明的需要。

基于上述激光照明匀化装置，本发明提供了一种该装置的控制方法第一实施例。如图3所示，该激光照明匀化装置的控制方法包括以下步骤：

步骤S110、获取拍摄设备的快门时间；

快门供拍摄设备用来控制感光片有效曝光时间。不同的环境下，拍摄设备所设置的快门时间也不同。例如需要拍摄夜晚的公路上的车水马龙，快门时间需要延长。由于快门时间受拍摄设备的感光值与光圈值等参数的影响，因此可以通过获取拍摄设备中与快门时间有关联的参数值，然后再根据该参数值获得相应的快门时间。

步骤S120、根据所述快门时间，产生驱动所述激光照明匀化装置的激光器的脉冲驱动电流，以使所述激光照明匀化装置的激光器发出的脉冲激光束的半宽低于所述快门时间。

根据该快门时间，产生脉冲驱动电流，以驱动所述激光器阵列20产生相应的脉冲激光束。例如，如图4a所示，根据步骤S110获得某摄像机的帧频率为一秒25帧，快门时间为1/125秒。由此可根据该快门时间和帧频率产生脉冲驱动电流，且该脉冲驱动电流的脉冲半宽设置为1/100秒，如图4b。依据该脉冲驱动电流的驱动，激光排列阵列20将产生如图4c的脉冲激光束。因此，相比连续波驱动的激光器，该脉冲激光束驱动的激光器消耗的功率只有它的1/4，节省了75％的电能。

进一步地，如图5所示，上述步骤S110包括：

步骤S111、检测拍摄设备的当前参数；

本实施例中，该参数可包括拍摄设备的感光值与光圈值。当然还可以包括其他影响快门时间的参数。

步骤S112、获取当前参数对应的快门时间。

本实施例中，可以根据预设参数与快门时间的映射表，查找映射表中与步骤S111获得的参数值对应的快门时间。

进一步地，如图6所示，提出本发明激光照明匀化装置的控制方法第二实施例。本实施例中，所述激光照明匀化装置的控制方法还包括：

步骤S130、实时侦测拍摄设备的快门时间是否有更新；

在对激光照明匀化装置的控制过程中，还将实时侦测拍摄设备的快门时间是否有更新。具体地，实时获取拍摄设备的当前参数，并根据预设的映射表，获得与拍摄设备的当前参数对应的快门时间。

步骤S140、当拍摄设备的快门时间有更新时，则根据更新后的所述拍摄设备的快门时间调节脉冲驱动电流。

当拍摄设备的快门时间有更新时，则根据更新后的拍摄设备的快门时间重新产生新的脉冲驱动电流，以使激光器发出的激光束与所述拍摄设备的快门进行匹配。

进一步地，为了防止脉冲驱动电流驱动激光器发出脉冲激光束的时间延迟，本实施例中将使得激光器产生的脉冲激光束对目标物进行补光后，再控制拍摄设备进行拍摄，从而可以使得拍摄设备所拍摄的目标物更加清晰、准确。因此，如图7所示，提出了本发明激光照明匀化装置的控制方法第三实施例。本实施例中，激光照明匀化装置的控制方法中还包括：

步骤S150、在所产生的脉冲驱动电流驱动激光器发出脉冲激光束后，将延迟一预置时间再控制拍摄设备进行拍摄。

该预置时间不能设置太长，作为脉冲驱动电流驱动激光器发出脉冲激光束的补偿时间。

进一步地，如图8所示，提出本发明激光照明匀化装置的控制方法第四实施例。本实施例中，激光照明匀化装置的控制方法还包括：

步骤S160、获取拍摄设备与所拍摄的物体之间的距离；

本实施例中，通过设置一光接收元件及计时器，当激光束照射在目标物上时，该激光束在目标物上将发生反射现象，此时光接收元件可以接收到由目标物反射的光，从而计时器可以记录激光束从发射到接收的时间，然后计算获得拍摄设备及目标物之间的距离。

步骤S170、根据所获取的拍摄设备与所拍摄的物体之间的距离，调节激光照明匀化装置中扩束镜与聚焦镜之间的距离，以调节激光束的发散角。

获得拍摄设备与目标物之间的距离后，将控制步进电机，调节激光照明匀化装置中扩束镜与聚焦镜之间的距离，从而调节激光器发出的激光束的发散角。

对应地，本发明还提出了一种红外夜视摄像系统，如图9所示，该红外夜视摄像系统包括处理器101、拍摄装置102、存储装置103、激光照明匀化装置104及通信总线105。其中拍摄装置102可以为数码相机、数码摄像机等等，也可以为具有拍摄功能的其他终端，例如手机、ipad等等。存储装置103可以包括一个或一个以上计算机可读存储介质，而且其不但包括内部存储器，还包括外部存储器。该存储器中不但存储有拍摄的图像，还存储有操作系统及拍摄控制装置，当然还可以存储其他应用程序。激光照明匀化装置104的结构可参照前面实施例所述，在此就不再赘述。处理器101主要用于调用存储装置103中存储的物体拍摄控制装置，并利用拍摄装置102、激光照明匀化装置104，实现了节省激光器消耗功率的目的。

当然，红外夜视摄像系统还可以包括其他部件，例如无线通讯单元，以便将拍摄装置所拍摄的图像发送至外部设备或上传至服务器。

具体地，如图10所示，所述拍摄控制装置可包括：

快门获取模块110，用于获取拍摄装置的快门时间；

激光驱动控制模块120，用于根据所述快门时间，产生驱动所述激光照明匀化装置的激光器的脉冲驱动电流，以使所述激光照明匀化装置的激光器发出的脉冲激光束的半宽低于所述快门时间。

拍摄控制模块130，用于在所产生的脉冲驱动电流驱动激光器发出脉冲激光束后，将延迟一预置时间再控制拍摄设备进行拍摄。

上述拍摄控制装置中，侦测到拍摄指令时，处理器10控制拍摄装置20进行初始化，并与所述拍摄装置20进行信息交互，获取该拍摄装置20的快门时间。然后再根据快门时间，产生驱动所述激光照明匀化装置40的激光阵列的脉冲驱动电流，并将所述脉冲驱动电流发送至所述激光照明匀化装置40，以驱动激光阵列产生脉冲激光束。

为了防止脉冲驱动电流驱动激光器发出脉冲激光束的时间延迟，本实施例中处理器10在产生的脉冲驱动电流发送至激光照明匀化装置40时，将延迟一预置时间，再控制拍摄装置20进行拍摄。因此，将使得激光器产生的脉冲激光束对目标物进行补光后，再控制拍摄装置20进行拍摄，从而可以使得拍摄装置所拍摄的目标物更加清晰、准确。

进一步地，如图11所示，上述拍摄控制装置还可包括：

距离获取模块140，用于获取拍摄装置102与所拍摄的物体之间的距离；

激光光速调节模块150，用于根据所获取的拍摄装置102与所拍摄的物体之间的距离，调节激光照明匀化装置40中扩束镜与聚焦镜之间的距离，以调节激光束的发散角。

处理器10调用激光照明匀化装置40产生一激光束，并启动计时器，记录激光束从发射到接收的时间，并根据该时间计算获得拍摄装置20与目标物之间的距离。然后处理器10再根据拍摄装置102与目标物体之间的距离，产生调节信号，并将该调节信号发送至步进电机，调节激光照明匀化装置40中扩束镜与聚焦镜之间的距离，从而调节激光束的发散角。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光照明匀化装置的控制方法，其特征在于，所述激光照明匀化装置应用于夜视摄像系统中，以对所述夜视摄像系统中拍摄设备所拍摄的物体进行补光；所述激光照明匀化装置的控制方法包括以下步骤：

获取拍摄设备的快门时间；

根据所述快门时间，产生驱动所述激光照明匀化装置的激光器的脉冲驱动电流，以使所述激光照明匀化装置的激光器发出的脉冲激光束的半宽低于所述快门时间。

2.如权利要求1所述的激光照明匀化装置的控制方法，其特征在于，所述获取拍摄设备的快门时间的步骤包括：

获取拍摄设备的当前参数；

获取当前参数对应的快门时间。

3.如权利要求1所述的激光照明匀化装置的控制方法，其特征在于，所述激光照明匀化装置的控制方法还包括：

实时侦测拍摄设备的快门时间是否有更新；

当拍摄设备的快门时间有更新时，则根据更新后的所述拍摄设备的快门时间调节脉冲驱动电流。

4.如权利要求1所述的激光照明匀化装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述快门时间，产生驱动所述激光照明匀化装置的激光器的脉冲驱动电流的步骤之后还包括：

在所产生的脉冲驱动电流驱动激光器发出脉冲激光束后，将延迟一预置时间再控制拍摄设备进行拍摄。

5.如权利要求1所述的激光照明匀化装置的控制方法，其特征在于，所述激光照明匀化装置的控制方法还包括：

获取拍摄设备与所拍摄的物体之间的距离；

根据所获取的拍摄设备与所拍摄的物体之间的距离，调节激光照明匀化装置中扩束镜与聚焦镜之间的距离，以调节激光束的发散角。

6.如权利要求1所述的激光照明匀化装置的控制方法，其特征在于，所述激光匀化装置中激光器为激光器阵列，且所述激光器阵列包括多个激光发射器以及覆盖在多个所述激光发射器表面的匀化结构。

7.根据权利要求6所述的激光照明匀化装置的控制方法，其特征在于，所述匀化结构为多层膜。

8.一种激光照明匀化装置的控制装置，其特征在于，所述激光照明匀化装置的控制装置包括：

快门获取模块，用于获取拍摄设备的快门时间；

驱动控制模块，用于根据所述快门时间，产生驱动所述激光照明匀化装置的激光器的脉冲驱动电流，以使所述激光照明匀化装置的激光器发出的脉冲激光束的半宽低于所述快门时间。

9.如权利要求8所述的激光照明匀化装置的控制装置，其特征在于，所述激光照明匀化装置的控制装置还包括：

拍摄控制模块，用于在所产生的脉冲驱动电流驱动激光器发出脉冲激光束后，将延迟一预置时间再控制拍摄设备进行拍摄。

10.如权利要求8所述的激光照明匀化装置的控制装置，其特征在于，所述激光照明匀化装置的控制装置还包括：

距离获取模块，用于获取拍摄设备与所拍摄的物体之间的距离；

激光光速调节模块，用于根据所获取的拍摄设备与所拍摄的物体之间的距离，调节激光照明匀化装置中扩束镜与聚焦镜之间的距离，以调节激光束的发散角。