TWI755234B - 智慧型遠距離紅外線補光燈組 - Google Patents

智慧型遠距離紅外線補光燈組 Download PDF

Info

Publication number
TWI755234B
TWI755234B TW109147084A TW109147084A TWI755234B TW I755234 B TWI755234 B TW I755234B TW 109147084 A TW109147084 A TW 109147084A TW 109147084 A TW109147084 A TW 109147084A TW I755234 B TWI755234 B TW I755234B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
infrared
light
coherent
mentioned
distance
Prior art date
Application number
TW109147084A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202130944A (zh
Inventor
楊之逸
近藤博仁
Original Assignee
承奕科技股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 承奕科技股份有限公司 filed Critical 承奕科技股份有限公司
Publication of TW202130944A publication Critical patent/TW202130944A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI755234B publication Critical patent/TWI755234B/zh

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B15/00Special procedures for taking photographs; Apparatus therefor
    • G03B15/02Illuminating scene
    • G03B15/03Combinations of cameras with lighting apparatus; Flash units
    • G03B15/05Combinations of cameras with electronic flash apparatus; Electronic flash units
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/12Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of emitted light
    • F21S41/13Ultraviolet light; Infrared light
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/16Laser light sources
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/285Refractors, transparent cover plates, light guides or filters not provided in groups F21S41/24 - F21S41/2805
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S45/00Arrangements within vehicle lighting devices specially adapted for vehicle exteriors, for purposes other than emission or distribution of light
    • F21S45/70Prevention of harmful light leakage
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0905Dividing and/or superposing multiple light beams
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/71Circuitry for evaluating the brightness variation
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/70Circuitry for compensating brightness variation in the scene
    • H04N23/74Circuitry for compensating brightness variation in the scene by influencing the scene brightness using illuminating means
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/56Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/40Control techniques providing energy savings, e.g. smart controller or presence detection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Studio Devices (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Image Input (AREA)

Abstract

一種智慧型遠距離紅外線補光燈組,供照射至少500公尺的預定目標範圍,配合紅外線影像擷取器材獲得被照物影像包括:複數紅外線補光燈包括:光學透鏡、穿過焦點的光軸、複數紅外光源發出紅外線光束,具有主光束角使得照射至預定目標範圍時產生實質重疊區和非重疊區;複數致能裝置致能光源;以及接收影像擷取器所得影像資料的控制單元,依照亮度計算調整致能裝置局部加強減弱實質重疊區和/或非重疊區;其中紅外線補光燈彼此間距至少一預定距離使得在預定危險照射範圍誤入的人眼不會同時被複數紅外線同調光束重疊照射而超過最大容許曝曬值(MPE)。

Description

智慧型遠距離紅外線補光燈組
一種遠距離紅外線雷射照明設備,尤其是一種在近距離保護人眼同時兼顧長距離照明的智慧型照明設備。
由於光輻照的強度會隨距離平方反比遞減,若有需要長距離照明觀測,就需要相對強大的發光強度以及窄小的發散角度,例如LASER光源,但發光角度過窄所造成的風險在於,一旦有人員進入照射範圍,眼睛尤其是瞳孔如果有大能量光束射入,將可能傷害其視覺。尤其有些觀測,一旦涉及例如邊界的偷渡或走私,為避免被嫌犯預先發現,又會考慮動用例如紅外光源作為觀測輔助,不但走私偷渡嫌犯無法輕易發現,即使是操作人員或附近的工作人員也會因為光源發光波長不在人類視覺範圍而毫無警覺,因此造成操作人員或誤入近距離者的危害風險。
另方面從觀測的技術討論,由於攝像裝置逐漸進步,不僅畫面解析度可以大幅提昇,拍攝距離可以提高,焦距也可以利用鏡頭組的排列組合而改變,使得部分可變焦鏡頭甚至能夠涵蓋近端的寬廣視角及遠端的望遠視角。這樣的攝像裝置能夠在白天或者是被照物周圍有充足人工光源的夜間發揮功能;但是在漆黑的夜間環境下,再好的攝像裝置也沒有用武之地。現在市面上存在與攝像裝置搭配的照明裝置(例如附帶光源的室外 型保全攝影機),能夠在幾百公尺內解決上述的問題;距離若再增加,例如超過半公里以上甚至一兩公里時,一般光源照度常會因為距離平方反比而發散,尤其光程中所遭遇空氣及雜質分子所造成的漫射和吸收等問題,更使得一般光源無法發揮輔佐拍攝的效用。
根據國際照明委員會(CIE)的定義,光束角(beam angle)指的是在光束軸線所在的平面上,燈具1/10最大光強之間的夾角,光束角越大,中心光強越小,輻照的範圍越大;相反地,光束角越小,光束就越集中。要解決公里級的被照物照明問題,需要使用準直性較高的光源,例如雷射。由於雷射的高度同調性,無論是空間或時間方面都具有同調性,因此所發光線的光束角極窄,波長相當單一,並且所發光束的相位在一定時間之內完全相同。經過實測,即使是經過例如半公里的光程,歷經上述漫射和吸收,這類光源的光束角仍可限定在約15度立體角以內,將能量集中在極小的照射面積,初步符合上述監測時的輔助照明需求。近日長足發展的固態光源很適合這類型的應用,例如被稱為VCSEL的垂直共振腔面射型雷射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)便是一個例子,本身的窄光束角特性加上足夠能量輸出,便可配合一組可調焦距的鏡頭搭配出前述可變角度的窄光束角照明裝置。
國際安全規範組織為保障人體健康,定義出最大容許曝曬值(Maximum Permissible Exposure,縮寫為MPE),來規範高功率光源可能對人體的傷害,而由於眼睛對光敏感,MPE數值更是嚴格;另一方面,針對例如上述走私偷渡的偵察,一旦有一群偷渡客,其中有人穿著高反射紅外光材質衣物,也可能會造成紅外光大量反射,使得攝像裝置立即飽和,造成 群體中其他偷渡人員無法被清楚觀測計算的結果。因此,如何在克服安全問題的同時兼顧長距離照明的功能,並且在同一大範圍中,區別性地增強或減弱較小的被照區域光強度,就是本發明要解決的問題。
本發明一目的在提供一種智慧型遠距離紅外線補光燈組,透過複數紅外雷射光源分攤能量輸出,可以在近距離照攝人體時不會超過MPE的數值,保護人眼同時兼顧長距離補光、輔助監測。
本發明的另一目的在提供一種智慧型遠距離紅外線補光燈組,能夠在不暴露的情況下,輔助偵測活動物目標位置。
本發明的又一目的在提供一種智慧型遠距離紅外線補光燈組,藉由至少部分光源是離軸設置,使得照射至預定目標範圍時會產生重疊區與非重疊區,藉此控制各小區域內的光照強度。
本發明的再一目的在提供一種智慧型遠距離紅外線補光燈組,藉由紅外光的隱蔽性,避免監測被輕易探知。
為達上述目的,本發明揭露一種智慧型遠距離紅外線補光燈組,供照射一至少500公尺的預定目標範圍,配合一紅外線影像擷取器材而獲得進入上述預定目標範圍內的至少一被照物影像,前述智慧型遠距離紅外線補光燈組包括:複數個紅外線補光燈,分別包括:至少一光學透鏡,具有一穿過焦點的光軸;複數個同調性紅外光源,供分別發出至少一紅外線同調光束,且每一前述紅外線同調光束分別具有一主光束角,使得前述紅外線同調光束在照射至上述預定目標範圍時產生一實質重疊區和至少一非重疊區,以及至少前述同調性紅外光源之一的主光束角是偏離上述光 軸;以及複數致能裝置,供輸出致能電流而分別致能上述同調性紅外光源發出上述紅外線同調光束;以及一接收上述紅外線影像擷取器材所獲得影像資料的控制單元,供依照上述影像資料中的上述被照物影像的亮度,計算並分別調整上述致能裝置的致能電流,藉此分別控制上述同調性紅外光源的發光強度,供局部加強或減弱上述預定目標範圍內的上述實質重疊區和/或上述非重疊區;其中,上述紅外線補光燈彼此具有至少一預定距離而設置,使得在一預定危險照射範圍內,誤入前述預定危險照射範圍內的人眼不會同時被複數道來自於上述紅外線補光燈的紅外線同調光束重疊照射而超過最大容許曝曬值(MPE)。
為兼顧遠距離照明所需要的大功率雷射,以及近距離不傷害人眼,這兩個近乎矛盾的要求,本專利以複數光源來共同分攤所需要的能量輸出,因此個別光源在近距離照攝人體時不會超過MPE的數值;而且在安排裝置上光源與鄰近光源的距離時,考慮到不會在近距離時有一個以上個別光源的窄光束角光束同時射入人員的眼睛。因此本專利的設計能夠兼顧發光強度與安全的需求。
此外,本發明更加入智慧照明的機能。一般而言,照明裝置設計首重被照射區域的照射均勻度,但是如果被照射區域內混合有高反射性物體、部分反射性物體、及低反射性物體時,均勻的光源常會造成高反射性物體因反光而過度曝光,同時低反射性物體曝光不足,兩者都無法獲得清晰具有細節的可解析影像資料。本專利中所謂「智慧」可以透過上述中控電腦對於個別光源的發光強度進行微調,針對被照物反光的嚴重程度作出相對應的照明補正,解決這類的問題,提高影像細節。
在個別燈箱中,鏡頭後的光源若配置在鏡頭的光軸中心處,光將以中軸線為中心投射向被照物所在的目標平面;若光源在鏡頭有效範圍內偏離中心設置,則光束之間將有部分不相重疊。利用這項特性,若設置複數個光源,則可以藉著調節各別光源的發光強度,決定被照場域中各小區域的照度。此時由搭配的中控電腦分析攝像裝置所取得的影像,可以順利調節各光源的輸出,使得高反射性被照物不會在影像中呈現過度曝光的問題;而低反射性被照物能得到足夠的輔助光照而不會曝光不足。因此相較於僅有高低亮度變化的均勻性光源,本發明的智慧光源具有較佳的性能,藉著這樣的反饋操作(不一定需要同步),可以讓補光燈組因應被照射區域內物體的反射性差異,有效地為被照物補充適當的輔助照明,讓攝像裝置能夠獲得解析度更高的影像。
1、1’:燈箱
11:光學透鏡
111、111’:光軸
112:焦點
2、2’:同調性紅外光源
21、21’:紅外線同調光束
22、22’:間距
211、211’:實質重疊區
212、212’:非重疊區
3:致能裝置
4:控制單元
50:近距離
51、51’:預定目標範圍
501、511、511’:被照物
502、512、512’:被照物平面
6:紅外線影像擷取器材
7:儲存單元
8:人眼
θ:主光束角
D:預定危險照射範圍
圖1為本發明第一較佳實施例在近距離照射時,光束分布截面示意圖。
圖2為本發明第一較佳實施例在近距離照射的光束分布俯視示意圖。
圖3為本發明第一較佳實施例之智慧型遠距離紅外線補光燈的俯視示意圖。
圖4為本發明第一較佳實施例之智慧型遠距離紅外線補光燈的正視示意圖。
圖5為本發明第一較佳實施例在遠距離預定目標範圍的光束分布截面示意圖。
圖6為本發明第一較佳實施例在遠距離照射的光束分布俯視示意圖。
圖7為本發明第二較佳實施例在遠距離預定目標範圍的光束分布截面示意圖。
圖8為本發明第二較佳實施例在遠距離照射的光束分布俯視示意圖。
圖9為本發明第二較佳實施例之智慧型遠距離紅外線補光燈的正視示意圖。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效,在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中,將可清楚呈現;此外,在各實施例中,相同之元件將以相似之標號表示。
本發明一種智慧型遠距離紅外線補光燈組之第一較佳實施一併參照圖1至6,本例是由複數個紅外線補光燈形成的陣列、與上述紅外線補光燈相配合的紅外線影像擷取器材6、與上述智慧型遠距離紅外線補光燈和上述紅外線影像擷取器材6電性連接的控制單元4,以及與上述紅外線影像擷取器材6和上述控制單元4電性連接的儲存單元7所組成。其中上述紅外線影像擷取器材6例釋為照相機。為便於說明起見,在此先定義一個約為數公尺的近距離50,以便說明在近距離50時本發明的安全設計。
本例中,每個紅外線補光燈分別設置在具有一光學透鏡11的燈箱1內,且每個補光燈中,間隔地設置有例釋為三個紅外線雷射固態發光元件的同調性紅外光源2,分別由一個致能裝置3輸出彼此獨立調控的致能電流,獨立地致能每一同調性紅外光源2發出紅外線同調光束21,以及控制每一發光元件的發光強度,其中上述光學透鏡11具有一穿過焦點112的光軸111。
如圖3所示,上述同調性紅外光源2分別設置於燈箱1內,且發光面分別朝向上述光學透鏡11,其中一個同調性紅外光源2是對準上述光軸111設置,其餘兩個則分布在上述光軸111兩側設置。因此一併參照圖6,每個補光燈都會發出三道紅外線同調光束21,透過光學透鏡11向一至少500 公尺的預定目標範圍51的方向照射,其中上述紅外線同調光束21都分別具有一主光束角θ,由於上述同調性紅外光源2是雷射光源,故將雷射的發散角視為上述主光束角θ。且因為上述兩個偏心的同調性紅外光源2偏離光軸111設置,因此在光束發散的光程中,也都會略呈對稱地偏離上述光軸111。
由於三個發光元件是以一個居中而另兩個分列左右分布,因此所發光束在逐步發散過程中,仍然會有交集的照射區域,如圖1、2和4所示,當一組例如海防探照燈組是由五個交錯陣列配置的補光燈所共同組成,且每一補光燈和相鄰的補光燈間距22有至少數公分預定距離,因此在距離補光燈約1公尺的近距離50處,每一個補光燈中的三道紅外光束彼此會呈現交集,但是相鄰的補光燈所發光束卻可以彼此大幅錯開,在被照物501所在的被照物平面502形成如圖1所示的光場。在此可定義出一個預定危險照射範圍D,從安全設計的角度出發,由於紅外光束不會被發現,一般人無法主動察覺光束而迴避,因此我們必須設計成即使有不知情的被照物501,例如路人或操作人員經過探照燈光學透鏡11前方預定危險照射範圍D之內,人眼8正好被上述紅外線同調光束21照射到,也不致受到超過最大容許曝曬值(MPE)的雷射照射。
在光線不充足的環境中,人眼8的瞳孔可以擴張至直徑大約8mm,由於本案的個別紅外線補光燈光束能量密度加總仍小於MPE,只要確保在上述預定危險照射範圍D內,人眼8不會同時被相鄰的兩個紅外線補光燈主光束重疊照射,也就是任一補光燈的三道光束交集區域,和另一補光燈的三道光束交集區域完全不相重疊,使得預定危險照射範圍D之內,疊加後光束的能量密度仍低於MPE的範圍。當然,如本技術領域人士所能輕易 理解,由於光束逐漸發散,光束的能量密度隨距離平方反比衰減,因此在預定危險照射範圍之外,就不用再擔心光束疊加導致超過MPE的雷射進入瞳孔造成灼傷的風險。
也就是說,即使在上述預定危險照射範圍D之內,依照本發明的規劃設計,人眼8都不會接受到高於MPE的能量照射,在超過危險照射範圍D之後,即使紅外線同調光束21仍然繼續向上述預定目標範圍51前進,且逐漸會有照射範圍重疊,但隨著距離增加紅外線同調光束21愈趨於發散,能量密度減弱,因此就算有人經過也不會因重疊照射而負荷超過MPE的雷射光照。
直到上述紅外線同調光束21照射到上述預定目標範圍51,如圖5和6所示,將產生實質重疊區211和非重疊區212,為便於說明起見,此時一併參照圖4,在此稱來自不同補光燈的三道光束分別是左光束,中央光束和右光束,因為每個補光燈的光軸111彼此平行,照射到2500公尺後的各道左光束彼此分別相間隔數公分,但發散後的照射範圍可能達直徑數百公尺的區域,也就是各左光束之間的重疊性甚高,各中央光束間的重疊性甚高,各右光束之間的重疊性甚高,但左光束和中央光束之間,以及中央光束和右光束之間的沒有重疊的部分較大,即使預定目標範圍太遠,以致於光束發散後照度不足的問題,可以藉由增加補光燈數目而獲得解決;但相反地,每一補光燈本身又不會發出太強的發光強度,避免誤入照射範圍的人受到傷害。補光燈所發光束在經過長距離光成抵達上述預定目標範圍51時,上述紅外線同調光束21能量密度早已減弱至遠低於MPE,疊加後的安全性也無庸置疑。
為了方便說明,假設上述被照物511,例如一個偷渡者正在沿著上述被照物平面512移動,例如一個岩壁,部分進入左側的上述非重疊區212,使得上述紅外線影像擷取器材6獲得上述被照物511的影像資料,其中上述被照物511部分在上述影像資料中呈現較弱的亮度,此時上述控制單元4接收上述紅外線影像擷取器材6所獲得的上述影像資料,就能指令對應左側上述非重疊區212的上述致能裝置3提高同調性紅外光源2的發光強度,同時指令對應右側上述非重疊區212的上述致能裝置3提高同調性紅外光源2的發光強度。如此一來,左側的上述非重疊區212照度會增強、右側的上述非重疊區212照度會減弱,而上述實質重疊區211則根據上述兩個同調性紅外光源2之間發光強度增減的差異,照度隨之增強或減弱。因此,上述紅外線影像擷取器材6所獲得的上述影像資料中,上述被照物511因為受到更多照明而使得清晰程度提高,而上述被照物平面512則因為減少照明而降低反光的強度。這樣一來,高反射性的被照物,例如上述被照物511,不會在上述影像資料中過度曝光;而低反射性被照物511則能得到足夠的光而不會曝光不足。
同樣地,假設上述被照物511繼續沿著上述被照物平面512移動,進入上述實質重疊區211,上述控制單元4根據接收上述紅外線影像擷取器材6所獲得的上述影像資料,就能透過上述致能裝置3對上述同調性紅外光源2的發光強度做出相對應的調整,局部加強或減弱上述預定目標範圍51內的上述實質重疊區211和/或上述非重疊區212,以補正上述影像資料中亮度不足或過度曝光的部分,提高影像細節。又或者,假如上述被照物511不僅是一個行人,而是一輛具有高反光金屬車殼的車輛以及車上的乘 客,上述控制單元4也能根據接收上述紅外線影像擷取器材6所獲得的上述影像資料,透過上述致能裝置3對上述同調性紅外光源2的發光強度做出相對應的調整,以局部增強照明上述乘客,同時減輕上述影像資料因上述車殼反光過曝的問題,在黑夜中也能清楚拍攝到高解析度的影像。
如圖5和6所示,當上述被照物511位於遠大於500公尺的預定目標範圍51,此時上述紅外線同調光束21雖然早已發散而減弱,然而複數個上述紅外線補光燈形成的陣列正好使得大部分來自個別紅外線補光燈的上述紅外線同調光束21皆相互疊合,甚至在靠近上述光軸111處趨近於重合,所形成的上述實質重疊區211和上述非重疊區212因而能提供充足的照度。如此一來,即使是距離非常遙遠的上述被照物平面512,透過本發明的方法也能在不使用過大功率光源的情況下,安全有效地為上述被照物511提供智慧化照明。
本案第二較佳實施例,如圖7至9所示,其中與上述實施例相同之處不再贅述,僅就差異的部分進行說明。本例中複數個上述紅外線補光燈數目增加形成例如5乘5的陣列,同時有25個紅外線補光燈,彼此具有至少一間距22’,其中共有125個可以分別獨立控制的同調性紅外光源2’,分別發出紅外線同調光束21’,形成的實質重疊區211’和非重疊區212’更會在遙遠的被照物平面512’產生複雜的照度梯度。此時紅外線影像擷取器材獲得進入預定目標範圍51’內的被照物511’影像,例如一個人站在例釋為高反光水泥牆的被照物平面512’前面,即會因為上述被照物511’和上述被照物平面512’照度和反光程度的差異,得到亮度不一的影像資料,並將上述影像資料儲存至上述儲存單元。依照上述影像資料中上述被照物511’影像的亮度,上 述控制單元就能計算並分別調整上述致能裝置的致能電流,藉此分別控制上述同調性紅外光源2’的發光強度,供局部加強或減弱上述預定目標範圍51’內的上述實質重疊區211’和/或上述非重疊區212’。
更有甚者,正因為上述紅外線補光燈陣列的上述實質重疊區211’和上述非重疊區212’,尤其是上述實質重疊區211’在多重光束相互疊合下形成具有複雜照度梯度的光場,上述控制單元能夠調控個別上述同調性紅外光源2’的發光強度達到極為精細的選擇性照明。例如,當上述被照物511’沿著被照物平面512’部分進入上述實質重疊區211’、部分進入上述非重疊區212’,上述控制單元就能夠對例如上述被照物511’的臉部加強照明,同時抑制照明高反光的上述被照物平面512’,藉此讓上述被照物511’能在上述紅外線影像擷取器材中呈現更清晰的影像。尤其如果同時搭配輔助上述紅外線影像擷取器材的後製軟體,就能在擷取清晰的影像後,產出更精確的照片。
上述控制單元更能夠視需求自上述儲存單元提取過去的上述影像資料,藉由比對不同時間點的上述影像資料,分析上述被照物511’影像的動態,得到上述被照物511’的位置,並依照上述被照物511’的位置提前指令上述致能裝置對上述同調性紅外光源2’的發光強度做出相對應的調控。假如本實施例中的個別智慧型遠距離紅外線補光燈皆配備有連接燈箱1’的轉動裝置以及調整上述光學透鏡焦距的調焦裝置,上述控制單元更能夠在偵測到上述被照物511’位置後,追蹤並特寫上述被照物511’,同時持續補正亮度並提高上述紅外線影像擷取器材的解析度。同理,上述智慧型遠距離紅外線補光燈組只要再搭配能夠接收相對應雷射波長的感測器,就能作 為光達使用,為光達提供夜間的遠距離照明。
由於本實施例中上述同調性紅外光源2皆發出人類及多數動物不可見的紅外光,因此除了在近距離保護人眼之外,本發明更能夠降低夜間強光造成自然生態嚴重的破壞。另外,同樣由於應用人類及多數動物不可見的紅外光,本發明亦可作為保全系統、邊境探照燈、海防或監控走私等需要隱蔽性照明的諸多用途。
其中,上述同調性紅外光源2’也不局限於發出紅外波長的雷射,只要上述紅外線影像擷取器材可感測波長是涵蓋上述紅外光及部分可見光範圍,以本例來說,就是除上述同調性紅外光源2’外,還增加部分可見光源,例如替換位於紅外線補光燈中央對齊光軸111’的同調性紅外光源2’,使部分上述同調性紅外光源2’可發出包含部分可見光的近紅外同調光束,兩種波長可選擇性輸出,也可以達到實質照明的效果,增加使用的彈性。一旦在上述非重疊區212’中有高反射被照物511’出現,例如前述的偷渡者中有人穿著特別易於反射紅外光的服裝,若無特殊設計,將會讓照相機無法清晰辨識其餘偷渡客,對於人數或位置產生誤判,因此當有部分被照物511’過於明亮或過於黯淡,以致於影像難以被有效辨識,則由上述控制單元接收上述紅外線影像擷取器材所獲得的上述影像資料並計算亮度分布,把飽和或待加強的區域標示出來,並透過上述致能裝置調整紅外線補光燈中各個同調性紅外光源2’的發光強度以及上述同調性紅外光源2’的發光波長,藉此提高或降低各不同區域的照度,使得上述紅外線影像擷取器材得以更清楚地獲得進入上述預定目標範圍51’內的上述被照物511’影像。
當然,上述智慧型遠距離紅外線補光燈組不局限於被動地等 待上述被照物511’進入上述實質重疊區211’和/或上述非重疊區212’,更可以包括一連接上述燈箱1’的轉動裝置,使得上述控制單元電性連接上述轉動裝置,讓上述控制單元能夠在控制上述致能裝置之外,操控上述轉動裝置轉動上述燈箱1’追蹤上述被照物511’。上述同調性紅外光源2’排列和擺放的方式不限於本例中所採用的位置或傾斜角;上述光學透鏡也不一定如本例中使用凹透鏡組,而是視上述同調性紅外光源2’排列和擺放方式的不同,採用相對應的例如凸透鏡組、複合鏡組,甚至是多個透鏡陣列。焦點也不一定是一個固定不變的點,個別上述紅外線補光燈也可以搭配一組調整上述光學透鏡焦距的調焦裝置,使得上述控制單元電性連接上述調焦裝置,讓上述控制單元能夠在控制上述燈箱1’追蹤上述被照物511’之餘,操控上述調焦裝置聚焦上述被照物511’,讓上述實質重疊區211’和上述非重疊區212’能更加精確地局部照明上述被照物511’。尤其如本技術領域人士所能輕易理解,當上述鏡片組本身是一組鏡片且距離可調,將可以變化照射區域的光照區域形狀,並不限於圓形;另方面同調性光源也不限於持續發光,即使是採用脈衝式發光亦可。
綜上所述,對比均勻性光源的探照燈,本發明能夠在缺乏其他環境光源下,提供更長距離、更精準的照明,尤其在安全監控和偵測走私偷渡或盜獵盜伐等領域,不會輕易暴露自身位置;並且透過差異化的照明,智慧化補正被照物511’影像的亮度,讓上述紅外線影像擷取器材能夠拍攝到更高解析度的影像,同時卻不會在近距離時傷害到人眼,有效達成本發明之上述目的。惟以上所述者,僅為本發明之較佳實施例而已,不能以此限定本發明實施之範圍,凡是依本發明申請專利範圍及發明說明書內容 所作之簡單的等效變化與修飾,皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。
1:燈箱
111:光軸
21:紅外線同調光束
211:實質重疊區
212:非重疊區
51:預定目標範圍
502、512:被照物平面
D:預定危險照射範圍

Claims (6)

  1. 一種智慧型遠距離紅外線補光燈組,供照射一至少500公尺的預定目標範圍,配合一紅外線影像擷取器材而獲得進入上述預定目標範圍內的至少一被照物影像,前述智慧型遠距離紅外線補光燈組包括:
    複數個紅外線補光燈,分別包括:
    至少一光學透鏡,具有一穿過焦點的光軸;
    複數個同調性紅外光源,供分別發出至少一紅外線同調光束,且每一前述紅外線同調光束分別具有一主光束角,使得前述紅外線同調光束在照射至上述預定目標範圍時產生一實質重疊區和至少一非重疊區,以及至少前述同調性紅外光源之一的主光束角是偏離上述光軸;以及
    複數致能裝置,供輸出致能電流而分別致能上述同調性紅外光源發出上述紅外線同調光束;以及
    一接收上述紅外線影像擷取器材所獲得影像資料的控制單元,供依照上述影像資料中的上述被照物影像的亮度,計算並分別調整上述致能裝置的致能電流,藉此分別控制上述同調性紅外光源的發光強度,供局部加強或減弱上述預定目標範圍內的上述實質重疊區和/或上述非重疊區;
    其中,上述紅外線補光燈彼此具有至少一預定距離而設置,使得在一預定危險照射範圍內,誤入前述預定危險照射範圍內的人眼不會同時被複數道來自於上述紅外線補光燈的紅外線同調光束重疊照射而超過最大容許曝曬值(MPE)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的智慧型遠距離紅外線補光燈組,其中部分上述紅外線同調光束至少部分發光波長是可見光範圍,以及上述紅外線影像擷取器材是感測波長涵蓋至少近紅外範圍及部分可見光範圍的照相機。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的智慧型遠距離紅外線補光燈組,更包括一組儲存單元,供儲存上述紅外線影像擷取器材所獲得影像資料。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的智慧型遠距離紅外線補光燈組,其中上述同調性紅外光源中至少一者的上述主發光束角度是平行於上述光軸。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的智慧型遠距離紅外線補光燈組,更包括一連接上述紅外線補光燈的轉動裝置。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的智慧型遠距離紅外線補光燈組,更包括一組調整上述光學透鏡焦距的調焦裝置。
TW109147084A 2020-01-15 2020-12-31 智慧型遠距離紅外線補光燈組 TWI755234B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202062961223P 2020-01-15 2020-01-15
US62/961,223 2020-01-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202130944A TW202130944A (zh) 2021-08-16
TWI755234B true TWI755234B (zh) 2022-02-11

Family

ID=76863574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109147084A TWI755234B (zh) 2020-01-15 2020-12-31 智慧型遠距離紅外線補光燈組

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11921404B2 (zh)
CN (1) CN115209792B (zh)
TW (1) TWI755234B (zh)
WO (1) WO2021143787A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113747012B (zh) * 2021-08-31 2023-03-24 浙江大华技术股份有限公司 一种摄像设备、补光方法及介质
CN116962891A (zh) * 2023-07-12 2023-10-27 北京万里红科技有限公司 虹膜图像采集的红外灯补光方法、装置、介质及设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201608888A (zh) * 2014-08-29 2016-03-01 晶睿通訊股份有限公司 攝影機及其控制方法
CN106449617A (zh) * 2015-08-05 2017-02-22 杭州海康威视数字技术股份有限公司 用于产生光的光源设备及其补光方法和装置
CN208846199U (zh) * 2018-10-22 2019-05-10 杭州海康威视数字技术股份有限公司 一种混合补光摄像机及其混合补光灯

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL154479A0 (en) * 2003-02-16 2003-09-17 Elbit Systems Ltd Laser gated intensified ccd
US11278240B2 (en) * 2006-01-10 2022-03-22 Accuvein, Inc. Trigger-actuated laser vein contrast enhancer
JP4316629B2 (ja) * 2007-03-29 2009-08-19 株式会社東芝 画像処理システム、画像取得方法及びプログラム
KR20080099582A (ko) * 2007-05-10 2008-11-13 주식회사 레이닉스 장거리용 적외선 레이저 조사기의 빔 크기 가변형 렌즈시스템
US20110199482A1 (en) * 2009-10-07 2011-08-18 Morgan Arthur C Long Range Day/Night Surveillance Video Camera
CN104192055B (zh) * 2014-07-11 2016-09-14 奇瑞汽车股份有限公司 汽车近红外补光灯
CN204166260U (zh) * 2014-09-09 2015-02-18 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种半导体激光器与红外led混合补光装置
CN104317142A (zh) * 2014-10-23 2015-01-28 生迪光电科技股份有限公司 智能灯及摄像系统
CN204832739U (zh) * 2015-08-05 2015-12-02 杭州海康威视数字技术股份有限公司 用于产生光的光源设备
CN206162029U (zh) * 2016-11-02 2017-05-10 辽宁中蓝电子科技有限公司 一种具备多色温和红外光的闪光灯
CN108200232A (zh) * 2017-12-26 2018-06-22 广东欧珀移动通信有限公司 输入输出模组和电子装置
CN109084189B (zh) * 2018-06-29 2020-06-26 北京工业大学 远距离激光照明光学系统
CN109194883B (zh) * 2018-10-24 2021-12-14 浙江大华技术股份有限公司 一种补光灯装置及拍摄设备
CN113747012B (zh) * 2021-08-31 2023-03-24 浙江大华技术股份有限公司 一种摄像设备、补光方法及介质

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201608888A (zh) * 2014-08-29 2016-03-01 晶睿通訊股份有限公司 攝影機及其控制方法
CN106449617A (zh) * 2015-08-05 2017-02-22 杭州海康威视数字技术股份有限公司 用于产生光的光源设备及其补光方法和装置
CN208846199U (zh) * 2018-10-22 2019-05-10 杭州海康威视数字技术股份有限公司 一种混合补光摄像机及其混合补光灯

Also Published As

Publication number Publication date
CN115209792B (zh) 2024-07-23
US11921404B2 (en) 2024-03-05
TW202130944A (zh) 2021-08-16
US20230050340A1 (en) 2023-02-16
WO2021143787A1 (en) 2021-07-22
CN115209792A (zh) 2022-10-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI755234B (zh) 智慧型遠距離紅外線補光燈組
US8982014B2 (en) Image generation systems and image generation methods
US8092021B1 (en) On-axis illumination for iris imaging
US20060234191A1 (en) Auto-aiming dazzler
US11780361B2 (en) Close-in illumination module
US20140009611A1 (en) Camera System and Method for Observing Objects at Great Distances, in Particular for Monitoring Target Objects at Night, in Mist, Dust or Rain
JP2015513688A (ja) 画像生成システム及び画像生成方法
ES2448420T3 (es) Deslumbrador
WO2017110414A1 (ja) 車両用画像取得装置およびそれを備えた車両
US10771717B2 (en) Use of IR pre-flash for RGB camera's automatic algorithms
JPWO2014181775A1 (ja) 瞳孔検出用光源装置、瞳孔検出装置及び瞳孔検出方法
US20020036570A1 (en) Object detection apparatus
CN105791784A (zh) 一种能识别前方障碍物并修正输出画面的投影仪
WO2016031666A1 (ja) 視線検出装置
KR20060127680A (ko) 펄스식 적외선 레이저 조명기를 갖는 감시카메라
CN111435973A (zh) 一种激光摄像机
US20170373454A1 (en) Laser Safety Device
WO2008113872A1 (es) Sistema de mejora artificial de contraste para visualización de imágenes
CN112073699B (zh) 投影系统及其投影方法
JP2018028728A (ja) 眼部画像処理装置
ES2728787B2 (es) Sistema y procedimiento para crear, modular y detectar sombras en sistemas con control basado en un sistema de visualizacion remota
Siew Breaking Down the ‘Cosine Fourth Power Law’
David et al. Advance in active night vision for filling the gap in remote sensing
WO2021015208A1 (ja) アクティブセンサ、ゲーティングカメラ、自動車、車両用灯具
Abramovich et al. LED eye safety considerations in the design of iris capture systems