監(jiān)視裝置制造方法
【專利摘要】一種監(jiān)視裝置包括設(shè)置于外殼中的電路卡總成和設(shè)置于所述電路卡總成上的多個(gè)發(fā)光二極管，所述多個(gè)發(fā)光二極管中的每一個(gè)被配置成發(fā)出窄光束。所述監(jiān)視裝置還包括設(shè)置于所述外殼中的散光器，所述散光器被配置成傳播所述窄光束；以及設(shè)置于所述外殼中的菲涅耳透鏡，所述菲涅耳透鏡被配置成對從所述散光器發(fā)出的光進(jìn)行傳播和改向。
【專利說明】監(jiān)視裝置
[0001]發(fā)明背景
[0002]本公開涉及照明器領(lǐng)域，尤其涉及用于監(jiān)視裝置的紅外照明器。
[0003]紅外照明器通常用于在監(jiān)視系統(tǒng)和在其它應(yīng)用中向照相機(jī)提供照明。這些紅外照明器通常使用紅外發(fā)光二極管作為光源?？墒褂酶鞣N各樣的紅外發(fā)光二極管，且每一種都具有不同的特征，如亮度、束角等。
[0004]為了獲得照相機(jī)所需的照明，目前許多的紅外照明器都包括具有寬束角的發(fā)光二極管。然而，由于紅外照明器的構(gòu)造，發(fā)光二極管所產(chǎn)生的光中的許多光都不會(huì)逃離紅外照明器的外殼且因此被浪費(fèi)掉?？商娲兀渌捎玫募t外照明器包括設(shè)置于接近紅外照明器外部以避免浪費(fèi)所發(fā)出的光的發(fā)光二極管。然而，這些設(shè)計(jì)需要額外的成本。此外，如果封閉發(fā)光二極管，那么光則會(huì)在內(nèi)部丟失且能被反射至透鏡中，導(dǎo)致液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)。如果沒有封閉發(fā)光二極管，那么照明器則容易被削弱并導(dǎo)致環(huán)境破壞。
發(fā)明概要
[0005]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，一種監(jiān)視裝置包括設(shè)置于外殼中的電路卡總成和設(shè)置于電路卡總成上的多個(gè)發(fā)光二極管，多個(gè)發(fā)光二極管中的每一個(gè)被配置成發(fā)出窄光束。照明裝置還包括設(shè)置于外殼中的散光器，散光器被配置成傳播窄光束；以及設(shè)置于外殼中的菲涅耳透鏡，菲涅耳透鏡被配置成對從散光器發(fā)出的光束進(jìn)行傳播和改向以連續(xù)覆蓋更寬的區(qū)域。菲涅耳透鏡可被并入外殼蓋的背面，以減少零件數(shù)量、成本和可燃性問題。
[0006]根據(jù)另一實(shí)施方案，一種監(jiān)視裝置包括設(shè)置于外殼中的電路卡總成和設(shè)置于電路卡總成中心的透鏡/成像器。紅外照明裝置還包括在電路卡總成上環(huán)繞透鏡/成像器沿周向設(shè)置的多個(gè)紅外發(fā)光二極管，多個(gè)紅外發(fā)光二極管中的每一個(gè)均被配置成發(fā)出窄的紅外光束；以及設(shè)置于外殼中的散光器，散光器被配置成傳播窄的紅外光束。紅外照明裝置還包括設(shè)置于外殼中的菲涅耳透鏡，菲涅耳透鏡被配置成對從散光器發(fā)出的紅外光束進(jìn)行改向和傳播以連續(xù)覆蓋更寬的區(qū)域。
[0007]通過本發(fā)明的技術(shù)可實(shí)現(xiàn)其它特性和優(yōu)點(diǎn)。本文詳細(xì)地描述了本發(fā)明的其它實(shí)施方案和方面并將其作為所要求保護(hù)的發(fā)明的一部分。為了更好地理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特性，請參照描述和附圖。
[0008]附圖簡述
[0009]在說明書開始的權(quán)利要求中特別指出并清楚地要求保護(hù)作為本發(fā)明的主題。從下面的詳細(xì)說明并結(jié)合附圖可顯而易見地看出本發(fā)明的上述和其它特征以及優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0010]圖1為根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的監(jiān)視裝置的圖；
[0011]圖2為根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的監(jiān)視裝置的圖；
[0012]圖3A為根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的菲涅耳透鏡的俯視圖；
[0013]圖3B為根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的菲涅耳透鏡的橫截面?zhèn)纫晥D；
[0014]圖3C為根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的圖3B所示菲涅耳透鏡的一部分的橫截面?zhèn)纫晥D；以及[0015]圖4為示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的紅外照明裝置所產(chǎn)生的光的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]現(xiàn)在參照圖1和圖2，示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的監(jiān)視裝置100的圖。如圖所示，監(jiān)視裝置100包括第一外殼102和設(shè)置于第一外殼102中的電路卡總成104。電路卡總成104包括透鏡/成像器106以及多個(gè)發(fā)光二極管108。在示例性實(shí)施方案中，多個(gè)發(fā)光二極管108可以是可見光或近紅外發(fā)光二極管。在一個(gè)實(shí)施方案中，電路卡總成104通常為圓形且透鏡/成像器106被設(shè)置于電路卡總成104的中心。在一個(gè)實(shí)施方案中，多個(gè)發(fā)光二極管108中的每一個(gè)可在電路卡總成104上環(huán)繞透鏡/成像器106設(shè)置。監(jiān)視裝置100還包括散光器114以及菲涅耳透鏡112，其被配置成安裝到適合可拆卸地被固定至第一外殼102的第二外殼110的內(nèi)部。菲涅耳透鏡112還可充當(dāng)監(jiān)視裝置100的前窗。在一個(gè)實(shí)施方案中，電路卡總成104和第二外殼110的相對表面之間的距離大約為3/4英寸或兩厘米。
[0017]在一個(gè)實(shí)施方案中，多個(gè)發(fā)光二極管108中的每一個(gè)被配置成在大致垂直于電路卡總成104的方向上發(fā)出窄光束。在一個(gè)實(shí)施方案中，發(fā)光二極管108被配置成發(fā)出具有大約為20度的全寬半幅束角的光束。發(fā)光二極管108發(fā)出的窄光束通過散光器114。散光器114被設(shè)置于發(fā)光二極管108和菲涅耳透鏡112之間且被配置成傳播從發(fā)光二極管108接收的窄光束并發(fā)出具有大約為40度束角的相應(yīng)光束。接著，這些較寬的光束通過菲涅耳透鏡112，其被配置成進(jìn)一步將束角增加至大約為60度并引導(dǎo)每個(gè)光束偏離中心軸線，從而組合源自多個(gè)發(fā)光二極管108的光束以形成大約為120度的立體角。
[0018]在一個(gè)實(shí)施方案中，發(fā)光二極管108發(fā)出的窄光束影響具有低入射角的散光器114，該低入射角減少了被反射至透鏡/成像器總成106中的光的數(shù)量。同樣地，低入射角增加了通過散光器114的光的數(shù)量并增加了照明系統(tǒng)的照明效率。雖然發(fā)光二極管108所產(chǎn)生的窄光束增加了照明系統(tǒng)的照明效率，但是發(fā)光二極管108所發(fā)出的窄光束卻太窄以至于無法充分照亮用于監(jiān)視裝置100的透鏡/成像器106的視野。相應(yīng)地，散光器114和菲涅耳透鏡112被配置成傳播由發(fā)光二極管108發(fā)出的窄光束以向監(jiān)視裝置100的透鏡/成像器106提供最佳照明。
[0019]在一個(gè)實(shí)施方案中，散光器114被配置成傳播從具有指定散度的發(fā)光二極管108接收的窄光束并控制光的分布方式。在一個(gè)實(shí)施方案中，選定散光器114的指定散度，從而使從發(fā)光二極管108接收的窄光束的束角增加至2倍。例如，如果從發(fā)光二極管108接收的窄光束的束角為20度，那么從散光器114發(fā)出的光的束角則為40度。散光器114可由玻璃上的聚合物、注射成型的聚合物、熔融二氧化硅等所構(gòu)成。在光通過散光器114之后，然后它就會(huì)在離開監(jiān)視裝置100前影響菲涅耳透鏡112。在示例性實(shí)施方案中，散光器114可被并入菲涅耳透鏡112的表面。在因反射降低光損失的同時(shí)，菲涅耳透鏡112較高的折射率還強(qiáng)化了光的漫射和改向。盡管散光器114被描述成微透鏡陣列散光器，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解的是也可使用其它類型的散光器，如毛玻璃、乳色玻璃、全息、工程散光器等。美國專利7，033，736詳細(xì)討論了散光器，其引用了許多現(xiàn)有的散光器專利。
[0020]現(xiàn)在參照圖3A、3B和3C，示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的菲涅耳透鏡112。菲涅耳透鏡112包括中心部分116和周界部分118。在一個(gè)實(shí)施方案中，中心部分116被配置成具有剛好足以通過透鏡/成像器106的全視野的可見光和近紅外光窗口直徑。周界部分118包括多組被稱為菲涅耳區(qū)120的同心環(huán)形段。在菲涅耳區(qū)120中的每一個(gè)中，菲涅耳透鏡112的厚度減小，其有效地將標(biāo)準(zhǔn)透鏡的連續(xù)表面分成一組具有相同曲率且其間具有階梯式不連續(xù)性的表面。通常，菲涅耳透鏡112充當(dāng)以圓形布置的棱鏡陣列，其在周界部分118的邊緣具有較陡棱鏡并在中心部分116中具有開口。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解的那樣，菲涅耳透鏡112可以是拋物線形、圓錐形或其它非球形表面以按任何需要的方式對光進(jìn)行傳播和改向。在示例性實(shí)施方案中，菲涅耳透鏡112的周界部分118可由基本上對可見光不透明且同時(shí)對紅外光透明的材料制成以隱蔽監(jiān)視裝置100的內(nèi)部，這掩蓋了監(jiān)視裝置100為具有紅外或近紅外照明的攝像機(jī)的事實(shí)。
[0021]在一個(gè)實(shí)施方案中，發(fā)光二極管108在電路卡總成104上環(huán)繞透鏡/成像器106沿周向設(shè)置。此外，發(fā)光二極管108可被均勻地隔開。例如，如果有8個(gè)發(fā)光二極管108，那么則能按45度分開發(fā)光二極管108中的每一個(gè)。在一個(gè)實(shí)施方案中，多個(gè)發(fā)光二極管108包括7個(gè)發(fā)光二極管108。
[0022]在一個(gè)實(shí)施方案中，配置散光器114和菲涅耳透鏡112，從而組合發(fā)光二極管108發(fā)出的窄光束以形成以大約為120度的束角離開監(jiān)視裝置100的光束。在一個(gè)實(shí)施方案中，配置散光器114和菲涅耳透鏡112，從而使多個(gè)發(fā)光二極管108中每一個(gè)所產(chǎn)生的光的重疊最小化。相應(yīng)地，多個(gè)發(fā)光二極管108中每一個(gè)所產(chǎn)生的光相應(yīng)于從監(jiān)視裝置100發(fā)出的大約為120度的光束的一部分。在其它實(shí)施方案中，配置散光器114和菲涅耳透鏡112，從而將多個(gè)發(fā)光二極管108中每一個(gè)所產(chǎn)生的光的重疊設(shè)置在預(yù)定水平。例如，可以配置散光器114和菲涅耳透鏡112，從而使多個(gè)發(fā)光二極管108中每一個(gè)所產(chǎn)生的光的重疊約為50%。相應(yīng)地，如果發(fā)光二極管108中的一個(gè)發(fā)生故障，從監(jiān)視裝置100發(fā)出的大約為120度的光束沒有任何部分是完全黑暗的。
[0023]在多個(gè)實(shí)施方案中，可使用不同數(shù)量和配置的發(fā)光二極管108。此外，可配置散光器114和菲涅耳透鏡112以向透鏡/成像器106提供所需的照明。
[0024]現(xiàn)在參照圖4，示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的紅外照明裝置所產(chǎn)生的光的圖200。如圖所示，發(fā)光二極管202產(chǎn)生具有大約為20度束角的光束。然后，光束通過散光器204且增加了光束的束角。接著，光束通過進(jìn)一步增加光的束角的菲涅耳透鏡206。
[0025]雖然僅結(jié)合了有限數(shù)量的實(shí)施方案對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述，但應(yīng)容易地理解本發(fā)明并不限制于所公開的實(shí)施方案。相反，本發(fā)明可以進(jìn)行修改以包括本文未描述的但與本發(fā)明的精神和范圍相稱的任意數(shù)量的變化、變更、替換或等效布置。另外，雖然已描述了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案，但應(yīng)理解的是，本發(fā)明的各方面也可僅包括所描述實(shí)施方案中的一些。因此，本發(fā)明不得被視為受上面的描述所限制，而是僅受所附權(quán)利要求的范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種監(jiān)視裝置，包括: 設(shè)置于外殼中的電路卡總成； 設(shè)置于所述電路卡總成上的多個(gè)發(fā)光二極管，所述多個(gè)發(fā)光二極管中的每一個(gè)均被配置成發(fā)出窄光束； 設(shè)置于第二外殼中的散光器，所述散光器被配置成傳播所述窄光束；以及 設(shè)置于所述第二外殼中的菲涅耳透鏡，所述菲涅耳透鏡被配置成對從所述散光器發(fā)出的光進(jìn)行傳播和改向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)視裝置，其還包括設(shè)置于所述電路卡總成上的透鏡/成像器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)視裝置，其中從所述多個(gè)發(fā)光二極管發(fā)出的所述窄光束具有小于約40度的束角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的監(jiān)視裝置，其中所述散光器被配置成使從所述多個(gè)發(fā)光二極管發(fā)出的所述窄光束的所述束角增加至2倍以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)視裝置，其中所述電路卡總成具有大致為圓形的形狀且所述透鏡/成像器設(shè)置于所述電路卡總成的中心。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的監(jiān)視裝置，其中所述多個(gè)發(fā)光二極管環(huán)繞所述透鏡/成像器沿周向設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述`的監(jiān)視裝置，其中所述菲涅耳透鏡被配置成以大約為120度的束角傳播源自所述監(jiān)視裝置的光。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的監(jiān)視裝置，其中所述菲涅耳透鏡包括中心窗口，其具有允許在所述透鏡/成像器的全視野上實(shí)現(xiàn)透明的直徑；以及周界部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的監(jiān)視裝置，其中所述周界部分包括多個(gè)同心環(huán)形段，且每一個(gè)均用于對所述光進(jìn)行傳播和改向以使其遠(yuǎn)離中心軸線。
10.一種監(jiān)視裝置，其包括: 具有圓形形狀且設(shè)置于外殼中的電路卡總成； 設(shè)置于所述電路卡總成中心的透鏡/成像器； 在所述電路卡總成上環(huán)繞所述透鏡/成像器沿周向設(shè)置的多個(gè)紅外發(fā)光二極管，所述多個(gè)紅外發(fā)光二極管中的每一個(gè)均被配置成發(fā)出窄的紅外光束； 設(shè)置于所述外殼中的散光器，所述散光器被配置成傳播所述窄的紅外光束；以及 設(shè)置于所述外殼中的菲涅耳透鏡，所述菲涅耳透鏡被配置成對從所述散光器發(fā)出的所述紅外光進(jìn)行傳播和改向。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的監(jiān)視裝置，其中從所述多個(gè)紅外發(fā)光二極管發(fā)出的所述窄的紅外光束具有小于約40度的束角。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的監(jiān)視裝置，其中所述散光器被配置成使從所述多個(gè)紅外發(fā)光二極管發(fā)出的所述窄的光束的所述束角增加到至少2倍。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的監(jiān)視裝置，其中所述菲涅耳透鏡被配置成以大約為120度的束角傳播源自所述監(jiān)視裝置的所述紅外光。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的監(jiān)視裝置，其中所述菲涅耳透鏡包括中心部分，其具有允許在所述透鏡/成像器的所述全視野上實(shí)現(xiàn)透明的直徑；以及周界部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的監(jiān)視裝置，其中所述周界部分包括多個(gè)同心環(huán)形段，且每一個(gè)均用于對所述光進(jìn)行傳播和改向以使`其遠(yuǎn)離所述中心軸線。
【文檔編號】F21Y101/02GK103867969SQ201310684879
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月14日
【發(fā)明者】J.W.斯文森 申請人:羅斯蒙特航天公司