專(zhuān)利名稱(chēng)：可大范圍連續(xù)調(diào)整照明角度的激光照明器及其調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光照明裝置及方法，尤其涉及的是一種可大范圍連續(xù)調(diào)整照明角度的激光照明補(bǔ)光裝置及其調(diào)整方法。
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，例如夜間監(jiān)控，通常采用紅外線(xiàn)感光技術(shù)，就需要紅外照明；采用紅外激光照明(補(bǔ)光)的技術(shù)越來(lái)越普遍，對(duì)照明質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。但因?yàn)榘雽?dǎo)體激光器的出光角度是固定的，所以照明距離會(huì)受限。目前市場(chǎng)上多采用由正負(fù)兩片透鏡組成倒伽利略式望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)完成照明角度可調(diào)的功能，如圖1所示， 激光從激光器Iio中射出，經(jīng)過(guò)一勻化器120的勻化處理，再經(jīng)過(guò)負(fù)透鏡130和正透鏡140 組成的倒伽利略式望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)，其中負(fù)透鏡130完成激光的擴(kuò)束，正透鏡140完成激光的準(zhǔn)直，通過(guò)移動(dòng)負(fù)透鏡可完成激光照射角度的可調(diào)目的。但上述現(xiàn)有技術(shù)的照明裝置存在以下問(wèn)題其一、目前攝像機(jī)的取景廣角已經(jīng)達(dá)到了 60度，而市場(chǎng)上現(xiàn)有的激光照明器最大角度比攝像機(jī)所需要的廣角要小很多，就產(chǎn)生了較明顯的“手電筒”效應(yīng)；其二、半導(dǎo)體激光器激光能量利用率不高，會(huì)產(chǎn)生大量熱量，影響激光器壽命，且照明距離較短，難以發(fā)揮激光中遠(yuǎn)距離照明的優(yōu)勢(shì)；其三、難以兼顧小角度照明和半導(dǎo)體激光器能量利用率，使得照明的范圍無(wú)法適配所需要的視場(chǎng)角度；其四、體積過(guò)大，影響應(yīng)用范圍。因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可大范圍連續(xù)調(diào)整照明角度的激光照明器及其調(diào)整方法，其所采用的光學(xué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)激光照明器大、小角度的可連續(xù)調(diào)整，并且提高激光能量的利用率。本發(fā)明的技術(shù)方案包括
一種可大范圍連續(xù)調(diào)整照明角度的激光照明器，其設(shè)置包括一用于發(fā)射激光的激光器，其中，以及，依次設(shè)置的一短焦透鏡和一勻化裝置；所述激光器、所述短焦透鏡和所述勻化裝置依次設(shè)置在同一光軸上，并且在該光軸上還依次設(shè)置有一正透鏡以及一負(fù)透鏡，且所述正透鏡沿所述光軸可前后移動(dòng)。所述的激光照明器，其中，所述短焦透鏡將激光束匯聚到勻化器上，且勻化器上的光斑小于2. 5mmX 2. 5mm。所述的激光照明器，其中，所述正透鏡和所述負(fù)透鏡組合形成一透鏡組合模塊。所述的激光照明器，其中，所述透鏡組合模塊的焦點(diǎn)落在所述短焦透鏡和勻化裝置之間。一種所述激光照明器的調(diào)整方法，其包括以下步驟調(diào)整正透鏡從勻化裝置向負(fù)透鏡靠近，所述激光照明器的照明角度逐步縮?。环粗?，所述激光照明器的照明角度逐步擴(kuò)大；直至確定與攝像范圍相應(yīng)的補(bǔ)光范圍。所述的方法，其中，所述短焦透鏡將激光束匯聚到勻化器上，且勻化器上的光斑小于 2. 5mm X 2. 5mm0所述的方法，其中，所述正透鏡和所述負(fù)透鏡組合形成一透鏡組合模塊。所述的方法，其中，所述透鏡組合模塊的焦點(diǎn)落在所述短焦透鏡和勻化裝置之間。本發(fā)明所提供的一種可大范圍連續(xù)調(diào)整照明角度的激光照明器及其調(diào)整方法，由于采用了正透鏡在負(fù)透鏡前方的設(shè)計(jì)方案，克服了目前市場(chǎng)上激光照明器存在大小角度難以兼顧調(diào)整及光能量利用率較低的問(wèn)題，并使得攝像機(jī)的視場(chǎng)角和照明器的補(bǔ)光角度能夠完全匹配，并且補(bǔ)光距離完全滿(mǎn)足市場(chǎng)上攝像機(jī)的攝像距離。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)的激光照明裝置示意圖。圖2為本發(fā)明的激光照明裝置光路原理示意圖。圖3和圖4所示分別為本發(fā)明照明裝置在調(diào)整不同照明范圍時(shí)的示意圖。圖5為本發(fā)明照明裝置的光學(xué)部件位置原理示意圖。圖6為本發(fā)明照明裝置的實(shí)體結(jié)構(gòu)剖示示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，將對(duì)本發(fā)明的各較佳實(shí)施例進(jìn)行更為詳細(xì)的說(shuō)明。目前市場(chǎng)上的激光照明器存在大小角度難以兼顧調(diào)整及光能量利用率較低的問(wèn)題，而本發(fā)明可有效解決上述問(wèn)題，使得攝像機(jī)的視場(chǎng)角和照明器的補(bǔ)光角度進(jìn)行了完全匹配，并且補(bǔ)光距離完全滿(mǎn)足市場(chǎng)上攝像機(jī)的攝像距離，同時(shí)本發(fā)明照明裝置的補(bǔ)光角度可調(diào)。本發(fā)明可大范圍連續(xù)調(diào)整照明角度的激光照明器較佳實(shí)施例，如圖2所示的光路原理，本發(fā)明激光照明器中包括一激光器210，用來(lái)發(fā)射激光；發(fā)射出的激光通過(guò)一短焦透鏡220進(jìn)行匯聚，并在該短焦透鏡220的焦點(diǎn)前后設(shè)置一勻化裝置230 ；在該勻化裝置230 后設(shè)置一正透鏡240和一負(fù)透鏡250組成的“正一負(fù)”結(jié)構(gòu)透鏡組，激光經(jīng)過(guò)該兩個(gè)透鏡， 形成一定的補(bǔ)光范圍。與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，本發(fā)明照明裝置是將正透鏡240設(shè)置負(fù)透鏡 250的前方，并且設(shè)置正透鏡240可以前后移動(dòng)，從而形成可調(diào)整出光角度的照明裝置，該出光角度的調(diào)整可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明照明裝置補(bǔ)光范圍的調(diào)整。如圖2中所示的本發(fā)明激光照明器完整光路組成，其中A是半導(dǎo)體激光器；B是短焦透鏡，可以包括但不限于是平凸透鏡、雙凸透鏡、非球面鏡與自聚焦透鏡等；C是勻化裝置，可以采用毛玻璃等；D是正透鏡；E是負(fù)透鏡。由半導(dǎo)體激光器A發(fā)出的激光束經(jīng)短焦透鏡B后，激光束被匯聚到勻化裝置C上， 且要保證匯聚在C上的光斑大小必須小于2. 5mmX 2. 5mm,否則照明和補(bǔ)光的效果不實(shí)用； 經(jīng)勻化裝置C勻化后的激光束呈發(fā)散狀態(tài)，用正透鏡D將發(fā)散的激光束收集并匯聚，再用負(fù)透鏡對(duì)經(jīng)正透鏡匯聚后的激光束進(jìn)行準(zhǔn)直。當(dāng)前后移動(dòng)正透鏡時(shí)，可大范圍連續(xù)調(diào)整激光照明器的照明角度，且光斑能量分布始終是均勻的。
如圖3所示是本發(fā)明照明裝置在不同位置的補(bǔ)光范圍示意，是前后移動(dòng)正透鏡D (A、B、C、E固定不動(dòng))時(shí)，使激光照明器處于小角度照明狀態(tài)時(shí)的示意圖；圖4所示是前后移動(dòng)正透鏡D (A、B、C、E固定不動(dòng))時(shí)，使激光照明器處于大角度照明狀態(tài)時(shí)的示意圖。由圖示可見(jiàn)，對(duì)正、負(fù)透鏡參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)及相對(duì)位置進(jìn)行調(diào)整，從理論上可滿(mǎn)足激光照明器的照明角度從0度到90度連續(xù)可調(diào)整。所述正透鏡的可移動(dòng)裝置可以采用電動(dòng)的移動(dòng)結(jié)構(gòu)或者手動(dòng)的移動(dòng)結(jié)構(gòu)，在此不做贅述。如圖5所示本發(fā)明照明裝置的一較佳實(shí)施例中，其中半導(dǎo)體激光器210發(fā)出的激光，經(jīng)過(guò)短焦透鏡220之后，在勻化裝置230之前形成聚焦區(qū)域，該聚焦區(qū)域的光斑大小必須小于2. 5mmX 2. 5mm，并將正透鏡MO和負(fù)透鏡250組裝形成一個(gè)透鏡組合模塊，以方便裝配，該透鏡組合的焦點(diǎn)為F，當(dāng)設(shè)置所述正透鏡240沿光軸方向來(lái)回移動(dòng)時(shí)，焦點(diǎn)F也在短焦透鏡220與勻化裝置230之間移動(dòng)；當(dāng)正透鏡MO向負(fù)透鏡250靠近時(shí)，焦點(diǎn)F也向勻化裝置230靠近，激光照明器的照明角度逐步縮小，形成如圖3所示較小的補(bǔ)光照明區(qū)域。當(dāng)焦點(diǎn)F與勻化裝置230重合時(shí)，出射光將被準(zhǔn)直，此時(shí)激光照明器的照明角度最小；若正透鏡 240向勻化裝置230方向靠近，焦點(diǎn)F也向短焦透鏡220方向移動(dòng)，則本發(fā)明所述激光照明器的照明角度逐步擴(kuò)大，如圖4所示照明補(bǔ)光范圍。直至最終確定與攝像范圍相應(yīng)大小的補(bǔ)光范圍，該調(diào)整過(guò)程可以通過(guò)手動(dòng)，也可以通過(guò)程序自動(dòng)控制調(diào)整。本發(fā)明的所述照明裝置中，光路采用正-負(fù)透鏡組合，其中正透鏡完成了激光的收集并匯聚，負(fù)透鏡完成激光的準(zhǔn)直或大角度出射。與傳統(tǒng)的負(fù)-正透鏡組合的光路相比， 在確保同等的激光能量利用率的前提下，本發(fā)明采用的透鏡尺寸較小，故激光照明器的體積較小，有利于大規(guī)模的應(yīng)用。同時(shí)，將所述正透鏡設(shè)置為可前后移動(dòng)，方便了對(duì)補(bǔ)光照明范圍的調(diào)整。本發(fā)明照明裝置通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，其工作原理可以實(shí)現(xiàn)。如圖6所示，所述半導(dǎo)體激光器210、短焦透鏡220、勻化裝置230、正透鏡240以及負(fù)透鏡250設(shè)置在一筒狀的外殼洸0 中，并可設(shè)置調(diào)整正透鏡MO的調(diào)整結(jié)構(gòu)(圖中未示出)，用來(lái)在一定范圍內(nèi)調(diào)整所述正透鏡240在光軸上前后移動(dòng)，以調(diào)整整個(gè)激光照明器的補(bǔ)光范圍。本發(fā)明同時(shí)提供了一種激光照明補(bǔ)光范圍調(diào)整的方法，采用上述照明裝置，通過(guò)調(diào)整正透鏡的前后位置關(guān)系實(shí)現(xiàn)了對(duì)補(bǔ)光和照明范圍的調(diào)整。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述較為具體和詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明的專(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
1.一種可大范圍連續(xù)調(diào)整照明角度的激光照明器，其設(shè)置包括一用于發(fā)射激光的激光器，其特征在于，以及，依次設(shè)置的一短焦透鏡和一勻化裝置；所述激光器、所述短焦透鏡和所述勻化裝置依次設(shè)置在同一光軸上，并且在該光軸上還依次設(shè)置有一正透鏡以及一負(fù)透鏡，且所述正透鏡沿所述光軸可前后移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光照明器，其特征在于，所述短焦透鏡將激光束匯聚到勻化器上，且勻化器上的光斑小于2. 5mmX2. 5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光照明器，其特征在于，所述正透鏡和所述負(fù)透鏡組合形成一透鏡組合模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光照明器，其特征在于，所述透鏡組合模塊的焦點(diǎn)落在所述短焦透鏡和勻化裝置之間。
5.一種如權(quán)利要求1所述激光照明器的調(diào)整方法，其包括以下步驟調(diào)整正透鏡從勻化裝置向負(fù)透鏡靠近，所述激光照明器的照明角度逐步縮?。环粗?，所述激光照明器的照明角度逐步擴(kuò)大；直至確定與攝像范圍相應(yīng)的補(bǔ)光范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述短焦透鏡將激光束匯聚到勻化器上， 且勻化器上的光斑小于2. 5mmX 2. 5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述正透鏡和所述負(fù)透鏡組合形成一透鏡組合模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述透鏡組合模塊的焦點(diǎn)落在所述短焦透鏡和勻化裝置之間。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可大范圍連續(xù)調(diào)整照明角度的激光照明器及其調(diào)整方法，其裝置設(shè)置包括一用于發(fā)射激光的激光器，其中，以及，依次設(shè)置的一短焦透鏡和一勻化裝置；所述激光器、所述短焦透鏡和所述勻化裝置依次設(shè)置在同一光軸上，并且在該光軸上還依次設(shè)置有一正透鏡以及一負(fù)透鏡，且所述正透鏡沿所述光軸可前后移動(dòng)。本發(fā)明可大范圍連續(xù)調(diào)整照明角度的激光照明器及其調(diào)整方法由于采用了正透鏡在負(fù)透鏡前方的設(shè)計(jì)方案，克服了目前市場(chǎng)上激光照明器存在大小角度難以兼顧調(diào)整及光能量利用率較低的問(wèn)題，并使得攝像機(jī)的視場(chǎng)角和照明器的補(bǔ)光角度能夠完全匹配，并且補(bǔ)光距離完全滿(mǎn)足市場(chǎng)上攝像機(jī)的攝像距離。
文檔編號(hào)F21V14/06GK102495512SQ201110423610
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月17日
發(fā)明者陸知緯 申請(qǐng)人:深圳市佶達(dá)德科技有限公司