CN2695996Y

CN2695996Y - 可调式摄像照明装置

Info

Publication number: CN2695996Y
Application number: CN 03209956
Authority: CN
Inventors: 高秀敏; 徐文东; 干福熹; 王阳; 周飞; 张锋; 魏劲松
Original assignee: Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics of CAS
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2003-08-22
Publication date: 2005-04-27
Anticipated expiration: 2013-08-22

Abstract

一种可调式摄像照明装置，包括主机、摄像照明头和终端显示三部分，所述主机包括一白光光源，沿该白光光源的中心对称轴依次设有可调圆孔光阑、会聚透镜、椭圆形反射镜和光纤束的端面A，沿该摄像光轴光束前进方向依次为摄像透镜、可调圆孔光阑、电荷耦合器件的感光平面，该电荷耦合器件控制器的控制面板位于该主机外壳上；所述的摄像照明头包括：自所述光纤束的B端面对称轴上的透镜依次设有摄像照明头光阑、摄像照明头透镜和平面反射镜，该平面反射镜的白光反射面与摄像照明头透镜相向；所述的终端显示部分由与电荷耦合器件控制器相连的终端显示器构成。本实用新型可满足照明的同时进行摄像，照明均匀，结构紧凑，重量轻，携带方便。

Description

可调式摄像照明装置

技术领域：

本实用新型与摄像有关，特别是一种可调式摄像照明装置，一种参数可调式具有摄像功能的照明装置。主要应用于医学手术、实验、商场超市、煤矿井下、隧道、住宅及车辆行人通道等情况的参数方便可调节的同步实时摄像和照明。

背景技术：

在现有的医学手术、实验、商场超市、煤矿井下、隧道、住宅及车辆行人通道等情况中，照明器具往往不具备摄像功能，但在一些情况下，希望在照明的同时能够进行摄像。在医学方面，在照明的同时摄像可以更好的收集重要的医学资料，将病人的发病症状或医生手术时的过程实时记录，便于医学鉴定等；在煤矿井下及隧道等工作情况中，照明同时进行摄像，亦有利于资料的收集和工作事故情况的鉴定；在商场超市、隧道、住宅及车辆行人通道照明的同时进行摄像可以对照明的情况和事件过程监视和记录保存。不同的情况对摄像和照明的要求不同，以医用照明装置为例，在医学手术中医生头戴照明装置往往有以下要求：

1)照明光光束与摄像采集光光束同轴，这可以保证摄像和照明为同一区域；

2)照明装置和摄像装置相对固定，且要轻小，便于头戴；

3)摄像的镜头焦深大于所需照明和摄像的工作范围或焦深方便可调，可使对观察情况的全过程进行清晰摄像；

4)图像有适当的放大率；

5)摄像的色彩还原性要好，反映所摄图像的真实情况；

6)摄像信息便于处理，如可进行计算机存档等；

7)头戴部件与其他部件的连接为柔性的、远距离连接。

现有的照明装置通常为具有单照明功能，不具备摄像功能(参见实用新型专利，一种医用照明器具，申请号为：92204340.X)；在实际医学手术、实验、商场超市、煤矿井下、隧道、住宅及车辆行人通道等情况中，实现照明和同步摄像时，经常利用单独的摄像装置(如摄像机等)在现场拍摄，实现照明和同步摄像的成本高，且不能进行很好的实时摄像；或是将电荷耦合器件(CCD)摄像头固定在照明装置上，但是，不能满足同步摄像照明装置所要求的照明光的光束与摄像采集光的光束同轴，故不能保证摄像和照明为同一区域。近来，亦有人将摄像系统和照明系统集成在一起，实现了具有摄像功能的照明装置，且照明光的光束与摄像采集光的光束同轴，但是，摄像照明头相对较重和系统较复杂，且系统参数不便调解。

发明内容：

本实用新型要解决的技术问题在于克服上述现有技术的不足，提供一种可调式摄像照明装置，以满足医学手术、实验、商场超市、煤矿井下、隧道、住宅及车辆行人通道等情况的照明的同时，还具有摄像功能。照明方式采用科勒照明方式，照明均匀，照明强度和范围可以调节，摄像系统焦深范围和放大率可以调节，以便满足不同摄像情况，且可以实现与摄像照明头部分远距离调节；摄像照明头的结构简单紧凑，重量轻；照明光和摄像光传输用同根光纤束，与摄像照明头连接的只有光纤束，其柔性好，长度可以以具体情况而定。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种可调式摄像照明装置，包括主机、摄像照明头和终端显示三部分，其特征在于：

所述主机包括一白光光源，沿该白光光源的中心对称轴，即第一光轴依次设有可调圆孔光阑、会聚透镜、椭圆形反射镜和光纤束的端面A，该椭圆形反射镜所在的平面与光轴成45°；该椭圆形反射镜的反射面为白光反射面，朝向摄像光束的传播方向，该椭形反射镜的反射所成的像光束定义一摄像光轴，即第二光轴；沿该摄像光轴光束前进方向依次为摄像透镜、可调圆孔光阑、电荷耦合器件的感光平面，该感光平面与摄像光轴相互垂直，该感光平面后面设有调节螺栓，该感光平面与电荷耦合器件控制器相连，还包括一主机外壳，该电荷耦合器件控制器的控制面板位于该主机外壳上；

所述的摄像照明头包括：所述光纤束的B端面对称轴上的透镜，该对称轴定义第三光轴，自该透镜开始在该第三光轴上依次还设有摄像照明头光阑、摄像照明头透镜和平面反射镜，该平面反射镜与第三光轴成45°，该平面反射镜的白光反射面与摄像照明头透镜相向；

所述的终端显示部分由与电荷耦合器件控制器相连的终端显示器构成。

所述的光纤束的端面A为平面，而端面B为圆柱阶梯形状，而且端面A和端面B均镀白光增透膜。

所述的调节螺栓的对称轴与摄像光轴重合。

所述的椭圆形反射镜的非反射面被涂黑。

所述的主机外壳的内壁均被涂黑。

本实用新型与在先技术相比的优点：

首先本实用新型实现了在满足医学手术、实验、商场超市、煤矿井下、隧道、住宅及车辆行人通道等情况的照明的同时，还具有摄像功能，照明方式采用科勒照明方式，照明均匀，电荷耦合器件感光平面4将光信号转化为电信号传到电荷耦合器件控制器2，可通过终端显示器显示图像或方便进行后继图像处理。其次，本实用新型的具有摄像功能的照明装置的一些重要参数可以调节，且可以实现与摄像照明头部分远距离调节，在照明系统中，照明光的强度可以通过调节照明可调圆孔光阑14的圆孔调解，照明范围可以通过摄像照明头光阑8来调节；在摄像系统中，摄像的景深可以通过调节摄像可调圆孔光阑5的圆孔来调节，使所需观察的区域可清晰成像，所成像的放大率可以通过调节螺栓3使电荷耦合器件感光平面4沿着光轴o₁o₂移动和调节摄像可调圆孔光阑5的圆孔大小来达到所需的放大率，关于图像的简单处理可由电荷耦合器件控制器2来完成。再者，摄像照明头的结构简单紧凑，重量轻，可以做得很小，便于安装到所需的位置和隐藏，如在医用手术时便于安装在头戴设备上成为头戴式的具有摄像功能的照明装置；与摄像照明头连接的只有一根光纤束11，照明光和摄像光传输用同根光纤束11，其柔性好，长度可以以具体情况而定，光纤束11端面A为平面，如图2a所示，光纤束11另一端面B为圆柱阶梯，如图2b所示，用于调谐照明光束和摄像光束的光路，端面A和端面B均镀有白光增透膜用以提高传光特性。最后，本实用新型照明光的光束与摄像采集光的光束同轴，故保证了摄像和照明为同一区域，椭圆形反射镜12的非反射面一侧和装置主机外壳16的内壁均被涂黑有利于提高摄像成像质量；装置中所用的椭圆形反射镜12、平面反射镜10、端面A和端面B的增透膜均对白光作用，以及采用白光光源15确保了摄像的色彩还原性。

附图说明：

图1为本实用新型可调式摄像照明装置最佳实施例结构示意图。

图2为本实用新型装置光纤束端面示意图。

具体实施方式：

本实用新型的可调式摄像照明装置，包括主机、摄像照明头和信号终端显示三大部分，如图1所示。

主机部分：包括白光光源15，定义白光光源15发出光的中心对称轴为光轴o₃o₄；包括置于白光光源15照明光出射端口的前方，中心旋转对称轴与光轴o₃o₄重合的，用于调节照明光强度的照明可调圆孔光阑14；包括置于照明可调圆孔光阑14光出射一侧，中心旋转对称轴与光轴o₃o₄重合的会聚透镜13；包括中心旋转对称轴与光轴o₃o₄重合，置于会聚透镜13的照明光前进方向上的椭圆形反射镜12，椭圆形反射镜12所在的平面与光轴o₃o₄成45度角，且椭圆形反射镜12镀有白光反射面的一面朝向照明光传播的方向用于摄像取景，椭圆形反射镜12的另一侧涂黑有利于提高摄像成像质量，光轴o₃o₄经过椭圆形反射镜12的反射所成的像定义为光轴o₁o₂，椭圆形反射镜12的长轴所在的平面与光轴o₃o₄和光轴o₁o₂相交所确定的平面重合，短轴垂直于光轴o₃o₄和光轴o₁o₂相交所确定的平面，椭圆形反射镜12在经过椭圆形反射镜12中心且垂直于光轴o₃o₄平面上的投影要小于照明光束在此面上的投影，以便照明光不被其完全阻挡；包括用于照明光和摄像光传输的，中心对称轴与光轴o₃o₄重合的光纤束11，与主机部分相连接的光纤束11端面A为平面，如图2a所示，光纤束11另一端面B为圆柱阶梯，如图2b所示，端面A和端面B均镀有白光增透膜，端面为环形的光线用于传输照明光，中间圆柱光线用于传输摄像光，光纤束11柔性好，长度可依照具体情况而定；包括置于光轴o₁o₂上椭圆形反射镜12的反射面所对一侧，且中心对称轴与光轴o₁o₂重合的摄像透镜6，摄像光束由光纤束11断面射出，再经过椭圆形反射镜12的反射后沿光轴o₁o₂传播，摄像透镜6；包括置于摄像透镜6摄像光前进方向上，中心旋转对称轴与光轴o₁o₂重合的，用于调节摄像系统焦深范围和放大率的摄像可调圆孔光阑5；包括置于摄像光经过摄像可调圆孔光阑5出射后的像平面上，且对称中心在光轴o₁o₂上的用于光电信号转换的电荷耦合器件感光平面4，电荷耦合器件感光平面4与光轴o₁o₂相互垂直；包括与电荷耦合器件感光平面4连接固定用于可以调节电荷耦合器件感光平面4在光轴o₁o₂上位置的调节螺栓3，调节螺栓3的对称轴与光轴o₁o₂重合以保证电荷耦合器件感光平面4沿着光轴o₁o₂移动；包括与电荷耦合器件感光平面4相连接的电荷耦合器件控制器2，电荷耦合器件控制器2的控制面板朝向装置外侧便于信号控制输出和后继处理；包括用于固定和保护其它器件的装置主机外壳16，装置主机外壳16的内壁被涂黑，有利于消除杂散光对摄像和照明的影响。

摄像照明头部分：包括置于光纤束11的B端面对称轴上的透镜7，定义光纤束11的B端面的对称轴为光轴o₅o₆，透镜7的中心对称轴与光轴o₅o₆重合，照明光由光纤束11的B端面射出后经过透镜7；包括置于摄像照明头透镜7的照明光出射一侧，并且中心旋转对称轴与光轴o₅o₆重合的可调节孔径的摄像照明头光阑8，摄像照明头光阑8与透镜7的距离为可使照明光由光纤束11的B端射出后在摄像照明头光阑8所在垂直于光轴o₅o₆平面上的光强度均匀，即保证照明方式为科勒照明；包括置于摄像照明头光阑8照明光出射一侧，并且中心对称轴与光轴o₅o₆重合的摄像照明头透镜9；包括对称中心在光轴o₅o₆上，置于摄像照明头透镜9照明光出射一侧的平面反射镜10，平面反射镜10与光轴o₅o₆成45度角，并且镀有白光反射面的一侧与摄像照明头透镜9相对，定义光轴o₅o₆经过平面反射镜10反射所成的像为光轴o₆o₇。

信号终端显示部分：包括与装置主机部分的电荷耦合器件控制器2相连的终端显示器1。

本实用新型的一种参数可调式具有摄像功能的照明装置如上所述的结构。在医学手术、实验、商场超市、煤矿井下、隧道、住宅及车辆行人通道等情况的参数方便可调节同步实时摄像和照明时，白光光源15发射出的照明光束经过照明可调圆孔光阑14沿着光轴o₃o₄射向会聚透镜13，可以通过调节照明可调圆孔光阑14的孔径大小来调节照明光束的强度，照明光束经过会聚透镜13的汇聚作用后照射到光纤束11的A端面上，由于椭圆形反射镜12的存在，所以光纤束11的A端面上的照明光输入为圆环形，照明光束经过光纤束11的传输到摄像照明头部分由B端的圆环面射出，照明光束沿着光轴o₅o₆传播，经过透镜7汇聚后，通过摄像照明头光阑8射向摄像照明头透镜9，由摄像照明头透镜9将摄像照明头光阑8处的光圆孔，经过平面反射镜10成像于所需照明区域，照明光沿着光轴o₆o₇射向照明区，摄像照明头部分的照明方式为科勒照明，故照明均匀性好，调节摄像照明头光阑8的孔径可以改变照明光斑的大小，故可以调节照明区域范围；在照明的同时，所照明区间的物所发出的摄像光束沿着光轴o₆o₇依与照明光束传播方向相反的方向传播，摄像光束经平面反射镜10反射后沿着光轴o₅o₆向前传播，在经过摄像照明头透镜9和摄像照明头光阑8的作用后，由透镜7汇聚后射入光纤束11的B端面，摄像光束由光纤束11的A端面射出后沿着光轴o₃o₄射向椭圆形反射镜12，摄像光束经椭圆形反射镜12反射后沿着光轴o₁o₂射向摄像透镜6，经过摄像透镜6的汇聚作用，在经过摄像可调圆孔光阑5的调制成像于电荷耦合器件感光平面4，电荷耦合器件感光平面4将所成的图像转化成电信号后传输到电荷耦合器件控制器2进行简单的处理和等待后继处理，或者可经过与电荷耦合器件控制器2相连接的终端显示器1显示所摄图像，在摄像时可以调节摄像可调圆孔光阑5和调节螺栓3进行调节摄像的景深和放大率。

如图1所示，以医用照明摄像为例，光源15采用上海澳华光电内窥镜有限公司生产的医用短弧光灯光源，电荷耦合器件感光平面4和电荷耦合器控制器2采用TOSHIBA公司生产的型号为IK-CU43A的摄像控制单元(CAMERA CONTROL UNIT)，其中电荷耦合器件感光平面4为1/2英寸CCD，传输线采用摄像控制单元配置的传输线，终端显示器1采用韩国SAMSUNG公司生产的型号为SCM-14MM的彩色显示器(COLOR MONITOR)，组装成本实用新型装置，经试用证明基本达到了医用所需的同步摄像照明的几点要求，本实用新型可调式摄像照明装置，可以满足医学手术、实验、商场超市、煤矿井下、隧道、住宅及车辆行人通道等情况的照明的同时进行摄像。照明方式采用科勒照明方式，照明均匀，照明强度和范围可以调节，摄像系统焦深范围和放大率可以调节，摄像照明头的结构简单紧凑，重量轻，携带方便，具有本实用新型的优点。

Claims

1、一种可调式摄像照明装置，包括主机、摄像照明头和终端显示三部分，其特征在于：

所述主机包括白光光源(15)，沿该白光光源(15)的中心对称轴，即第一光轴(O₃O₄)依次设有可调圆孔光阑(14)、会聚透镜(13)、椭圆形反射镜(12)和光纤束(11)的端面A，该椭圆形反射镜(12)所在的平面与光轴(O₃O₄)成45°；该椭圆形反射镜(12)的反射面为白光反射面，朝向摄像光束的传播方向，该椭形反射镜(12)的反射所成的像光束定义一摄像光轴，即第二光轴O₁O₂；沿该摄像光轴O₁O₂光束前进方向依次为摄像透镜(6)、可调圆孔光阑(5)、电荷耦合器件的感光平面(4)，该感光平面(4)与光轴O₁O₂相互垂直，该感光平面(4)后面设有调节螺栓(3)，该感光平面(4)与电荷耦合器件控制器(2)相连，还包括一主机外壳(16)，该电荷耦合器件控制器(2)的控制面板位于该主机外壳(16)；

所述的摄像照明头包括：光纤束(11)的B端面对称轴上的透镜(7)，该对称轴定义第三光轴O₅O₆，自该透镜(7)开始在该光轴O₅O₆上依次还设有摄像照明头光阑(8)、摄像照明头透镜(9)和平面反射镜(10)，该平面反射镜(10)与第三光轴O₅O₆成45°，该平面反射镜(10)的白光反射面与摄像照明头透镜(9)相向；

所述的终端显示部分由与电荷耦合器件控制器(2)相连的终端显示器(1)构成。

2、根据权利要求1所述的可调式摄像照明装置，其特征在于所述的光纤束(11)的端面A为平面，而端面B为圆柱阶梯形状，而且端面A和端面B均镀白光增透膜。

3、根据权利要求1所述的可调式摄像照明装置，其特征在于所述的调节螺栓(3)的对称轴与摄像光轴O₁O₂重合。

4、根据权利要求1或2或3所述的可调式摄像照明装置，其特征在于所述的椭圆形反射镜(12)的非反射面被涂黑。

5、根据权利要求1或2或3所述的可调式摄像照明装置，其特征在于所述的主机外壳(16)的内壁均被涂黑。