專利名稱：一種為線陣相機(jī)提供補(bǔ)償光源的激光鏡頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及領(lǐng)域，具體來說，是一種為線陣相機(jī)提供合適補(bǔ)償光源的激光鏡頭。
背景技術(shù)：
TFDS (貨車故障軌邊圖像檢測系統(tǒng))等列車動(dòng)態(tài)圖像采集系統(tǒng)越來越多的采用線陣相機(jī)采集列車圖像，對(duì)列車進(jìn)行全天候的監(jiān)控。但在監(jiān)控過程中，會(huì)存在自然光線不足的情況(夜晚，陰雨天等)，由此就產(chǎn)生了如何在逆光環(huán)境中對(duì)列車圖像進(jìn)行識(shí)別的問題，在這種情況下就需要為線陣相機(jī)提供補(bǔ)償光源。采用大功率泛光燈為線陣相機(jī)提供補(bǔ)償光源，由于泛光燈能量不集中，要使拍攝圖像達(dá)到足夠亮度，需要相當(dāng)大的功率，導(dǎo)致效率降低，同時(shí)，當(dāng)白天陽光照射到相機(jī)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生曝光過度現(xiàn)象，抗陽光干擾能力較弱。因此出現(xiàn)了采用激光器作為光源，通過激光鏡頭將激光器發(fā)射出的點(diǎn)狀光轉(zhuǎn)換為線狀光，實(shí)現(xiàn)為線陣相機(jī)提供補(bǔ)償光源。激光線性光源能量集中，提高了效率；其光譜為近紅外波段，通過在相機(jī)鏡頭后加窄帶濾光片，可避免陽光干擾。但目前采用這種方式所提供的補(bǔ)償光源兩端光弱、中部光強(qiáng)，使線陣相機(jī)所采集的圖像在靠近鐵軌側(cè)曝光不足，線陣相機(jī)視場中部卻曝光過度；在垂直于線陣相機(jī)掃描線方向上，補(bǔ)償光源是發(fā)散式的，近處光強(qiáng)而遠(yuǎn)處光弱，使線陣相機(jī)采集的圖像在列車底部交叉桿等近處曝光過度、遠(yuǎn)處卻曝光不足。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述問題，本實(shí)用新型提出一種可與線陣相機(jī)配合，作為線陣相機(jī)補(bǔ)償光源，應(yīng)用于鐵路TFDS (貨車故障軌邊圖像檢測系統(tǒng))、TVDS (客車故障軌邊圖像檢測系統(tǒng))、TEDS (動(dòng)車故障軌邊圖像檢測系統(tǒng))等列車動(dòng)態(tài)圖像采集系統(tǒng)中的激光鏡頭。該鏡頭發(fā)出的線性光源兩端光強(qiáng)、中部光弱，使線陣相機(jī)所采圖像在靠近鐵軌側(cè)也可充分曝光，而相機(jī)視場中部不會(huì)過度曝光；在垂直線陣相機(jī)掃描線方向上發(fā)出會(huì)聚光，使線陣相機(jī)采集的圖像在列車底部交叉桿等近處不會(huì)過度曝光，而列車底部距相機(jī)較遠(yuǎn)處也可充分曝光。由此使線陣相機(jī)所采集的圖像在橫向、遠(yuǎn)近景處都有合適的曝光度。本實(shí)用新型為線陣相機(jī)提供補(bǔ)償光源的激光鏡頭，包括前端光學(xué)組件、鏡頭套筒、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與光纖接頭。所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括半圓柱透鏡、透鏡夾具A、光纖接頭連接塊、調(diào)節(jié)套筒；其中，半圓柱透鏡由透鏡夾具A夾緊，同軸設(shè)置在鏡頭套筒內(nèi)部后方；且半圓柱透鏡突起一側(cè)朝向套筒后端；光纖接頭連接塊位于鏡頭套筒內(nèi)，前端與透鏡夾具A固連，后端與螺紋套接在鏡頭套筒外側(cè)壁上的調(diào)節(jié)套筒固連；光纖接頭連接塊具有貫通光纖接頭連接塊前后兩端面的連接光纖通道；光纖接頭連接塊光纖接頭的出光端與光纖通道螺紋連接；且使光纖接頭的出光端與鏡頭套筒同軸設(shè)置。[0009]上述前端光學(xué)組件包括鮑威爾棱鏡與整形機(jī)構(gòu)；其中，整形機(jī)構(gòu)包括平凸透鏡與透鏡夾具B，平凸透鏡由透鏡夾具B夾緊，同軸設(shè)置在鏡頭套筒內(nèi)部；且平凸透鏡的突起一端朝向鏡頭套筒前端；鮑威爾棱鏡設(shè)置在鏡頭套筒內(nèi)，與鏡頭套筒內(nèi)側(cè)壁周向間轉(zhuǎn)動(dòng)連接；且位于平凸透鏡前方。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于:1、本實(shí)用新型激光鏡頭可在垂直于線陣相機(jī)掃描線方向上發(fā)出會(huì)聚光，在平行于線陣相機(jī)掃描線方向上發(fā)出兩端較強(qiáng)、中部略弱的光，使線陣相機(jī)采集到的圖像在橫向、遠(yuǎn)近景處均可充分曝光，有效避免過度曝光或曝光不足的現(xiàn)象；2、本實(shí)用新型激光鏡頭可實(shí)現(xiàn)對(duì)射出線光源方向的調(diào)整以及光功率密度的調(diào)整；3、本實(shí)用新型激光鏡頭整體結(jié)構(gòu)精細(xì)小巧，拆卸、安裝便利。

圖1為本實(shí)用新型激光鏡頭整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:1-前端光學(xué)組件2-鏡頭套筒3-調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4_光纖接頭
5-固定板101-鮑威爾棱鏡102-整形機(jī)構(gòu)102a-平凸透鏡102b-透鏡夾具B103-整形機(jī)構(gòu)套筒104-棱鏡安裝筒301-半圓柱透鏡302-透鏡夾具A303-光纖接頭連接塊304-調(diào)節(jié)套筒305-凸緣306-定位板具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本實(shí)用新型為線陣相機(jī)提供補(bǔ)償光源的激光鏡頭，包括前端光學(xué)組件1、鏡頭套筒
2、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3與光纖接頭4，如圖1所示。所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3包括半圓柱透鏡301、透鏡夾具A302、光纖接頭連接塊303、調(diào)節(jié)套筒304 ;其中，半圓柱透鏡301由透鏡夾具A302夾緊，半圓柱透鏡301突起一側(cè)朝向鏡頭套筒2后端。透鏡夾具A302固定安裝在鏡頭套筒2內(nèi)部后方，實(shí)現(xiàn)半圓柱透鏡301與鏡頭套筒2間的同軸定位。光纖接頭連接塊303位于鏡頭套筒2內(nèi)；光纖接頭連接塊303前端面與透鏡夾具A302固連，后端與螺紋套接在鏡頭套筒2外側(cè)壁上的調(diào)節(jié)套筒304固連。本實(shí)用新型中在光纖接頭連接塊303后端面周向上設(shè)計(jì)有凸緣305，凸緣305由調(diào)節(jié)套筒304后端面，以及與調(diào)節(jié)套筒304后端面螺栓固定連接的定位板306夾緊固定，便于拆卸、更換與維護(hù)。光纖接頭連接塊303內(nèi)部具有貫穿光纖接頭連接塊303前后端面的光纖通道；光纖接頭4的出光端與光纖接頭連接塊303后端面處的光纖通道間螺紋連接，且使光纖接頭4的出光端與鏡頭套筒2同軸設(shè)置。為使光纖接頭4出光端射出的光可完全射入到半圓柱透鏡301上，因此，將光纖通道設(shè)計(jì)為具有大直徑段與小直徑段；小直徑段用于連接光纖接頭4出光端；大直徑段直徑不小于半圓柱透鏡301的直徑，用于為入射光提供發(fā)散的空間。通過上述結(jié)構(gòu)，光纖接頭4入光端將激光器發(fā)出的點(diǎn)光源(圓光斑)射入到鏡頭套筒2內(nèi)半圓柱透鏡301中；通過半圓柱透鏡301將圓光斑整形為橢圓光斑后，入射到前端光學(xué)組件I中；上述調(diào)節(jié)套筒304前端面在距凸透鏡48mnT68mm范圍內(nèi)可調(diào)，由此通過轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)套筒304可帶動(dòng)光纖接頭連接塊303、透鏡夾具A302共同沿鏡頭套筒2軸向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)半圓柱透鏡301在鏡頭套筒2軸向上運(yùn)動(dòng)；此過程中，由于光纖接頭連接塊303與光纖接頭4間采用螺紋連接，因此在轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)套筒304時(shí)，光纖接頭4不會(huì)產(chǎn)生徑向和周向上的運(yùn)動(dòng)。上述前端光學(xué)組件I包括鮑威爾棱鏡101與整形機(jī)構(gòu)102 ;其中，整形機(jī)構(gòu)102由平凸透鏡102a與透鏡夾具B102b構(gòu)成，平凸透鏡102a由透鏡夾具B102b夾緊，透鏡夾具B102b固定安裝在鏡頭套筒2內(nèi)部前方，使平凸透鏡201a與鏡頭套筒2間同軸定位；且平凸透鏡102a的突起一端朝向鏡頭套筒2前端，平凸透鏡102a與半圓柱透鏡301間的水平距離為40mm-60mm。所述鮑威爾棱鏡101通過打磨成型,使激光束通過后可以最優(yōu)化地劃成光密度均勻、穩(wěn)定性好、直線性好的一條直線；鮑威爾棱鏡101設(shè)置在鏡頭套筒2內(nèi)與鏡頭套筒2內(nèi)側(cè)壁周向間轉(zhuǎn)動(dòng)連接，且位于平凸透鏡102a前方，使鮑威爾棱鏡101可周向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)調(diào)整由鮑威爾棱鏡101射出的線光源方向。由此經(jīng)半圓柱透鏡301后的橢圓光射入到整形機(jī)構(gòu)102中的平凸透鏡102a上，通過平凸透鏡102a進(jìn)行聚光后，射入到鮑威爾棱鏡101進(jìn)行劃線(將激光束轉(zhuǎn)換成近平行的線光源)，覆蓋線陣相機(jī)掃描線。且通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)304調(diào)節(jié)半圓柱透鏡301與平凸透鏡102a間距，進(jìn)而調(diào)節(jié)最終由鮑威爾棱鏡101射出的線光源的寬度和光功率密度。為了便于整形機(jī)構(gòu)102與鮑威爾棱鏡101的拆卸、更換與維護(hù)，本實(shí)用新型將整形機(jī)構(gòu)102設(shè)置在整形機(jī)構(gòu)套筒103內(nèi)，將整形機(jī)構(gòu)套筒103設(shè)置在鏡頭套筒2內(nèi)部前方，且通過螺釘穿過鏡頭套筒2外側(cè)壁上的連接孔，實(shí)現(xiàn)整形機(jī)構(gòu)套筒103與鏡頭套筒2固定。鮑威爾棱鏡101固定安裝在棱鏡安裝筒104內(nèi)，棱鏡安裝筒104與整形機(jī)構(gòu)套筒103間通過螺栓固連，使鮑威爾棱鏡101與平凸透鏡102a徑向和軸向相對(duì)位置固定。由此可通過轉(zhuǎn)動(dòng)整個(gè)前端光學(xué)組件1，使鮑威爾棱鏡101轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)整由鮑威爾棱鏡101射出的線光源方向，當(dāng)調(diào)整好出射光方向后，再通過螺栓將整形機(jī)構(gòu)套筒103固定，以緊固前端光學(xué)組件I。同時(shí)，通過螺釘?shù)木o固程度的不同，可以實(shí)現(xiàn)微調(diào)出射光方向，以更好的覆蓋相機(jī)掃描線。上述鏡頭套筒2外部側(cè)壁上還設(shè)計(jì)有一體結(jié)構(gòu)的固定板5，固定板5上開設(shè)4個(gè)調(diào)整孔、4個(gè)固定孔；通過螺栓穿過固定孔與鏡頭支架固連；通過螺栓穿過調(diào)整孔頂緊鏡頭支架(鏡頭支架用于固定激光鏡頭以及線陣相機(jī))，實(shí)現(xiàn)鏡頭套筒2與鏡頭支架間的定位；且通過調(diào)整螺釘與鏡頭支架的頂緊程度，也可調(diào)整由鮑威爾棱鏡101射出的線光源方向。
權(quán)利要求1.一種為線陣相機(jī)提供補(bǔ)償光源的激光鏡頭，其特征在于:包括前端光學(xué)組件、鏡頭套筒、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與光纖接頭； 所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括半圓柱透鏡、透鏡夾具A、光纖接頭連接塊、調(diào)節(jié)套筒；其中，半圓柱透鏡由透鏡夾具A夾緊，同軸設(shè)置在鏡頭套筒內(nèi)部后方；且半圓柱透鏡突起一側(cè)朝向套筒后端；光纖接頭連接塊位于鏡頭套筒內(nèi)，前端與透鏡夾具A固連，后端與螺紋套接在鏡頭套筒外側(cè)壁上的調(diào)節(jié)套筒固連；光纖接頭連接塊具有貫通光纖接頭連接塊前后兩端面的連接光纖通道；光纖接頭連接塊光纖接頭的出光端與光纖通道螺紋連接；且使光纖接頭的出光立而與鏡頭套筒冋軸設(shè)直； 上述前端光學(xué)組件包括鮑威爾棱鏡與整形機(jī)構(gòu)；其中，整形機(jī)構(gòu)包括平凸透鏡與透鏡夾具B，平凸透鏡由透鏡夾具B夾緊，同軸設(shè)置在鏡頭套筒內(nèi)部；且平凸透鏡的突起一端朝向鏡頭套筒前端；鮑威爾棱鏡設(shè)置在鏡頭套筒內(nèi)，與鏡頭套筒內(nèi)側(cè)壁周向間轉(zhuǎn)動(dòng)連接；且位于平凸透鏡前方。
2.如權(quán)利要求1所述一種為線陣相機(jī)提供補(bǔ)償光源的激光鏡頭，其特征在于:所述光纖接頭連接塊后端面周向上設(shè)計(jì)有凸緣，凸緣由調(diào)節(jié)套筒后端面，以及與調(diào)節(jié)套筒后端面螺栓固定連接的定位板夾緊固定。
3.如權(quán)利要求1所述一種為線陣相機(jī)提供補(bǔ)償光源的激光鏡頭，其特征在于:所述整形機(jī)構(gòu)設(shè)置在整形機(jī)構(gòu)套筒內(nèi)，將整形機(jī)構(gòu)套筒設(shè)置在鏡頭套筒內(nèi)部前方，且通過螺釘穿過鏡頭套筒外側(cè)壁上的連接孔將整形機(jī)構(gòu)套筒與鏡頭套筒固定；鮑威爾棱鏡固定安裝在棱鏡安裝筒內(nèi)，棱鏡安裝筒與整形機(jī)構(gòu)套筒間固定連接。
4.如權(quán)利要求1所述一種為線陣相機(jī)提供補(bǔ)償光源的激光鏡頭，其特征在于:鏡頭套筒2外部側(cè)壁上還設(shè)計(jì)有一體機(jī)構(gòu)的固定板，固定板上開有調(diào)整孔，調(diào)整孔處還開有固定孔。
5.如權(quán)利要求1所述一種為線陣相機(jī)提供補(bǔ)償光源的激光鏡頭，其特征在于:所述光纖通道具有大直徑段與小直徑段；光纖接頭與小直徑段螺紋連接。
6.如權(quán)利要求3所述一種為線陣相機(jī)提供補(bǔ)償光源的激光鏡頭，其特征在于:所述大直徑段直徑不小于半圓柱透鏡的直徑。
7.如權(quán)利要求1所述一種為線陣相機(jī)提供補(bǔ)償光源的激光鏡頭，其特征在于:所述平凸透鏡與半圓柱透鏡間的水平距離為40mm-60mm。
8.如權(quán)利要求1所述一種為線陣相機(jī)提供補(bǔ)償光源的激光鏡頭，其特征在于:所述調(diào)節(jié)套筒前端面在距半圓柱透鏡48mnT68mm范圍內(nèi)可調(diào)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種為線陣相機(jī)提供補(bǔ)償光源的激光鏡頭，包括前端光學(xué)組件、鏡頭套筒、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與光纖接頭；前端光學(xué)組件包括鮑威爾棱鏡與平凸透鏡；調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括半圓柱透鏡與光纖接頭連接塊。鏡頭套筒內(nèi)部由前至后依次設(shè)置有鮑威爾棱鏡、平凸透鏡、半圓柱透鏡與光纖接頭連接塊；光纖結(jié)構(gòu)連接塊連接光纖接頭，激光器由光纖接頭射出的圓光斑射入到半圓柱透鏡轉(zhuǎn)換為橢圓光斑，后經(jīng)平凸透鏡聚光后射入鮑威爾棱鏡進(jìn)行劃線射出。通過鏡頭套筒外側(cè)套接的調(diào)節(jié)套筒，可調(diào)節(jié)半圓柱透鏡與平凸透鏡間距；且前端光學(xué)組件可周向轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)節(jié)射出光方向。本實(shí)用新型激光鏡頭可使線陣相機(jī)的采集圖像在橫向、遠(yuǎn)近景處充分曝光，有效避免過度曝光或曝光不足的現(xiàn)象。
文檔編號(hào)G02B6/36GK202975558SQ20122073561
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者李俠, 陳岳明, 宛金波, 張卓, 杜江凌, 李汝成 申請人:北京康拓紅外技術(shù)股份有限公司