專利名稱:具有紅外鏡頭聚焦調(diào)節(jié)裝置的熱成像攝像機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及熱成像攝像機(jī)、更具體地講涉及具有焦距可調(diào)的紅外鏡頭的熱成像攝像機(jī)。
背景技術(shù):
熱成像攝像機(jī)在各種場(chǎng)合中被使用。例如,熱成像攝像機(jī)經(jīng)常在維護(hù)檢查過(guò)程中用于對(duì)設(shè)備熱學(xué)檢查。示意性設(shè)備可以包括旋轉(zhuǎn)機(jī)械、配電板或成排的電路斷路器等其它類型的設(shè)備。熱學(xué)檢查可以檢測(cè)設(shè)備熱點(diǎn)例如過(guò)熱機(jī)械或電部件,有助于在更嚴(yán)重的問(wèn)題產(chǎn)生之前確保及時(shí)維修或替換過(guò)熱的設(shè)備。取決于攝像機(jī)的結(jié)構(gòu),熱成像攝像機(jī)還可以產(chǎn)生同一物體的可見(jiàn)光圖像。攝像機(jī)能夠以協(xié)同的方式顯示紅外圖像以及可見(jiàn)光圖像,例如為了幫助操作者理解由熱成像攝像機(jī)產(chǎn)生的熱學(xué)圖像。不像大體上提供不同物體之間良好對(duì)比的可見(jiàn)光圖像那樣,與真實(shí)世界場(chǎng)景相比通常很難識(shí)別與區(qū)分熱學(xué)圖像中的不同特征。為此原因,操作者可以依賴可見(jiàn)光圖像以幫助理解并聚焦熱學(xué)圖像。在熱成像攝像機(jī)被構(gòu)造成產(chǎn)生熱學(xué)圖像以及可見(jiàn)光圖像的應(yīng)用中,攝像機(jī)可以包括獨(dú)立的兩組光學(xué)器件可見(jiàn)光光學(xué)器件,其使得可見(jiàn)光聚焦在可見(jiàn)光傳感器上以便產(chǎn)生可見(jiàn)光圖像;以及紅外光學(xué)器件,其使得紅外射線聚焦在紅外傳感器上以便產(chǎn)生紅外圖像。將這兩組光學(xué)器件中的每組合適地構(gòu)造要求操作者容易使用熱成像攝像機(jī)并確保由熱成像攝像機(jī)所產(chǎn)生的可見(jiàn)光與紅外圖像的品質(zhì)。
發(fā)明內(nèi)容
大體上,本申請(qǐng)文件涉及包括可調(diào)焦的紅外光學(xué)器件的熱成像攝像機(jī)。在一些實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)包括限定 第一光軸的紅外光學(xué)器件以及限定第二光軸的可見(jiàn)光學(xué)器件,第一光軸和第二光軸彼此相互偏離。熱成像攝像機(jī)還可以包括聚焦機(jī)構(gòu),其與紅外光學(xué)器件相連并被構(gòu)造成使得紅外光學(xué)器件移動(dòng)至不同的焦點(diǎn)位置。例如,聚焦機(jī)構(gòu)可以使得紅外光學(xué)器件移動(dòng)至目標(biāo)場(chǎng)景在設(shè)定距離與無(wú)窮遠(yuǎn)之間對(duì)焦的超焦位置或者目標(biāo)場(chǎng)景在所述設(shè)定位置與最小焦距之間對(duì)焦的多個(gè)其它焦點(diǎn)位置中的一個(gè)。取決于熱成像攝像機(jī)的構(gòu)造,聚焦機(jī)構(gòu)可以包括手動(dòng)調(diào)焦環(huán),其在紅外光學(xué)器件移動(dòng)至超焦位置時(shí)提供觸覺(jué)指示。如在此所述,與其它類型的熱成像攝像機(jī)相比,具有可調(diào)焦紅外光學(xué)器件的熱成像攝像機(jī)可以在距目標(biāo)場(chǎng)景的不同距離范圍內(nèi)提供更多的功能以及更高品質(zhì)的紅外圖像。在一個(gè)實(shí)例中,熱成型攝像機(jī)被記載包括紅外(IR)攝像機(jī)模塊、可見(jiàn)光(VL)攝像機(jī)模塊以及手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)。IR攝像機(jī)模塊包括IR傳感器以及IR光學(xué)器件,其中IR傳感器構(gòu)造成捕獲場(chǎng)景的IR圖像,并且IR光學(xué)器件限定第一光軸,其中所述第一光軸經(jīng)過(guò)IR光學(xué)器件的中心延伸。VL攝像機(jī)模塊包括VL傳感器以及VL光學(xué)器件,其中VL傳感器被構(gòu)造成捕獲場(chǎng)景的VL圖像,VL光學(xué)器件限定第二光軸,其中所述第二光軸經(jīng)過(guò)VL光學(xué)器件的中心延伸,并且第二光軸與第一光軸偏離,以使得所述場(chǎng)景的IR圖像處于與所述VL圖像不同的視角,因而造成視差。手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)連接至IR光學(xué)器件,并且被構(gòu)造成使得IR光學(xué)器件移動(dòng)至不同的焦點(diǎn)位置,從而使得IR光學(xué)器件對(duì)焦,所述不同的焦點(diǎn)位置包括所述場(chǎng)景在設(shè)定距離與無(wú)窮遠(yuǎn)之間對(duì)焦的超焦位置以及所述場(chǎng)景在所述設(shè)定位置與最小焦距之間對(duì)焦的多個(gè)焦點(diǎn)位置,所述手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成在所述IR光學(xué)器件移動(dòng)至所述超焦位置時(shí)提供觸覺(jué)指示。在該實(shí)例中,攝像機(jī)還包括顯示器與處理器。處理器被構(gòu)造成使得IR圖像與VL圖像對(duì)準(zhǔn),從而顯著消解IR圖像與VL圖像之間的視差,并且控制顯示器,以在所述IR光學(xué)器件移動(dòng)至超焦位置時(shí)針對(duì)位于所述設(shè)定距離與無(wú)窮遠(yuǎn)之間的場(chǎng)景顯示與VL圖像的至少一部分大致對(duì)準(zhǔn)的IR圖像的至少一部分。在其它實(shí)例中,公開(kāi)了一種攝像機(jī),其包括紅外(IR)攝像機(jī)模塊,其中所述紅外攝像機(jī)模塊包括IR傳感器以及IR光學(xué)器件,所述IR傳感器被構(gòu)造成捕獲場(chǎng)景的IR圖像。根據(jù)該實(shí)例,所述攝像機(jī)還包括手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)以及顯示器。手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)連接至IR光學(xué)器件并被構(gòu)造成使得所述IR光學(xué)器件移動(dòng)至不同的焦點(diǎn)位置,從而使得所述IR光學(xué)器件對(duì)焦,所述不同的焦點(diǎn)位置包括超焦位置(其中在IR光學(xué)器件處于超焦位置時(shí),位于設(shè)定位置與無(wú)窮遠(yuǎn)之間的物體被大致對(duì)焦)以及所述場(chǎng)景在所述設(shè)定位置與最小焦距之間對(duì)焦的多個(gè)焦點(diǎn)位置。在其它實(shí)例中,公開(kāi)了一種熱成像攝像機(jī),其包括具有IR傳感器以及IR光學(xué)器件的紅外(IR)攝像機(jī)模塊、具有VL傳感器以及VL光學(xué)器件的可見(jiàn)光(VL)攝像機(jī)模塊以及聚焦機(jī)構(gòu)。根據(jù)該實(shí)例,所述IR傳感器被構(gòu)造成捕獲場(chǎng)景的IR圖像,所述IR光學(xué)器件限定第一光軸,其中所述第一光軸經(jīng)過(guò)所述IR光學(xué)器件的中心延伸,并且所述IR光學(xué)器件限定大于1. 0的焦距比數(shù)(F數(shù))。另外,所述VL傳感器被構(gòu)造成捕獲場(chǎng)景的VL圖像,所述VL光學(xué)器件限定第二光軸,所述第二光軸經(jīng)過(guò)VL光學(xué)器件的中心延伸,所述第二光軸與所述第一光軸偏離,以使得所述場(chǎng)景的IR圖像以與所述VL圖像不同的視角觀看,因而造成視差,所述第二光軸自所述第一光軸偏離小于1. 7英寸的距離。該實(shí)例規(guī)定了聚焦機(jī)構(gòu)連接至IR光學(xué)器件并被構(gòu)造成使得所述IR光學(xué)器件移動(dòng)至不同的焦點(diǎn)位置,從而使得所述IR光學(xué)器件對(duì)焦,所述不同的焦點(diǎn)位置包括所述場(chǎng)景在設(shè)定距離與無(wú)窮遠(yuǎn)之間對(duì)焦的超焦位置以及所述場(chǎng)景在所述設(shè)定位置與最小焦距之間對(duì)焦的多個(gè)焦點(diǎn)位置。在該實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)包括顯示器;以及處 理器,其被構(gòu)造成接收IR圖像以及VL圖像,并且控制所述顯示器,以顯示IR圖像和VL圖像中的至少一個(gè)。在根據(jù)本申請(qǐng)文件的另一實(shí)例中,公開(kāi)了一種方法,其包括利用聚焦機(jī)構(gòu)調(diào)整IR光學(xué)器件的焦點(diǎn),其中所述聚焦機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成使得IR光學(xué)器件移動(dòng)至不同的焦點(diǎn)位置,所述不同的焦點(diǎn)位置包括所述場(chǎng)景在設(shè)定距離與無(wú)窮遠(yuǎn)之間對(duì)焦的超焦位置以及所述場(chǎng)景在所述設(shè)定位置與最小焦距之間對(duì)焦的多個(gè)焦點(diǎn)位置。該方法還包括經(jīng)由IR攝像機(jī)模塊捕獲場(chǎng)景的紅外(IR)圖像,其中所述紅外攝像機(jī)模塊包括IR傳感器以及IR光學(xué)器件,所述IR光學(xué)器件限定第一光軸,其中所述第一光軸經(jīng)過(guò)所述IR光學(xué)器件的中心延伸,并且所述IR光學(xué)器件限定大于1. 0的焦距比數(shù)。另外,該實(shí)例規(guī)定了所述方法包括經(jīng)由VL攝像機(jī)模塊捕獲場(chǎng)景的可見(jiàn)光(VL)圖像,其中所述可見(jiàn)光攝像機(jī)模塊包括VL傳感器以及VL光學(xué)器件,所述VL光學(xué)器件限定第二光軸,所述第二光軸經(jīng)過(guò)VL光學(xué)器件的中心顏色,所述第二光軸與所述第一光軸偏離,以使得所述場(chǎng)景的IR圖像以與所述VL圖像不同的視角觀看,因而造成視差,所述第二光軸自所述第一光軸偏離小于1. 7英寸的距離。該方法還包括顯示VL圖像和IR圖像中的至少一個(gè)。
以下結(jié)合附圖和說(shuō)明書(shū)提出了一個(gè)或多個(gè)實(shí)例的具體說(shuō)明。從說(shuō)明書(shū)和附圖并從權(quán)利要求書(shū)將清楚其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)。
圖1是示意性熱成像攝像機(jī)的前透視圖2是圖1的示意性熱成像攝像機(jī)的后透視圖3是示意性熱成像攝像機(jī)的概念圖,示出了示意性目標(biāo)場(chǎng)景以及示意性焦距, 其中該焦距對(duì)應(yīng)于攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件的不同的焦點(diǎn)位置;
圖4A和4B是用于圖1和2的熱成像攝像機(jī)的攝像機(jī)殼體的示意性聚焦環(huán)與示意性對(duì)應(yīng)部分的分解透視圖5是功能性框圖,示出了圖1和2的熱成像攝像機(jī)的示意性部件;并且
圖6是可見(jiàn)光圖像與紅外圖像的示意性畫(huà)中畫(huà)型實(shí)時(shí)顯示器的概念視圖。
具體實(shí)施方式
以下詳細(xì)說(shuō)明本身是示意性的并且不將以任何方式限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用性或結(jié)構(gòu)。實(shí)際上,以下說(shuō)明提供了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)例的一些實(shí)踐方式說(shuō)明。示意性構(gòu)造、材料、 尺寸和制造過(guò)程為所選的元件所提供,并且所有其它元件采用了本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域人員可知的所有其它元件。本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚多種所提出的元件具有各種不同的合適的替代。
熱成像攝像機(jī)可以被用于檢測(cè)所觀察的整個(gè)場(chǎng)景中的熱圖案(heat pattern)。熱成像攝像機(jī)可以檢測(cè)由場(chǎng)景發(fā)出的紅外射線并且將紅外射線轉(zhuǎn)化成代表熱圖案的紅外圖像。在一些實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)還可以捕獲來(lái)自場(chǎng)景的可見(jiàn)光,并將可見(jiàn)光轉(zhuǎn)化成可見(jiàn)光圖像。取決于熱成像攝像機(jī)的結(jié)構(gòu),攝像機(jī)可以包括紅外光學(xué)器件,以將紅外射線聚焦到紅外傳感器上;以及可見(jiàn)光光學(xué)器件,以將可見(jiàn)光聚焦到可見(jiàn)光傳感器上。
正如在此所述,熱成像攝像機(jī)可以包括聚焦機(jī)構(gòu),其連接至紅外光學(xué)器件并被構(gòu)造成使得紅外光學(xué)器件移至不同的焦點(diǎn)位置。例如,熱成像攝像機(jī)可以包括這樣的聚焦機(jī)構(gòu),其被構(gòu)造成使得紅外光學(xué)器件在超焦位置(在該位置,目標(biāo)場(chǎng)景焦點(diǎn)位于設(shè)定位置與無(wú)限遠(yuǎn)之間)與多個(gè)其它焦點(diǎn)位置(在所述位置,目標(biāo)場(chǎng)景焦點(diǎn)位于設(shè)定距離與最小焦距之間)中的一個(gè)之間移動(dòng)。在該實(shí)例中,操作者在觀察到目標(biāo)場(chǎng)景內(nèi)的物體超過(guò)與超焦位置對(duì)應(yīng)的設(shè)定位置時(shí)可以將紅外光學(xué)器件的焦點(diǎn)設(shè)于超焦位置。這可以使得超過(guò)設(shè)定位置的不同物體快速、無(wú)聚焦觀察。相反地,在觀察到目標(biāo)場(chǎng)內(nèi)的物體相對(duì)于與超焦位置對(duì)應(yīng)的設(shè)定位置更靠近熱成像攝像機(jī)時(shí),操作者可以將紅外光學(xué)器件的焦點(diǎn)調(diào)整至多個(gè)其它焦點(diǎn)位置中的一個(gè)。這可以使得相對(duì)于熱成像攝像機(jī)更靠近的目標(biāo)場(chǎng)景內(nèi)的物體精確聚焦,也就是說(shuō)使得操作者利用相對(duì)小的部分檢測(cè)熱生成物(thermal issue)。
圖1和2分別示出了示意性熱成像攝像機(jī)10的前與后透視圖,其中所述熱成像攝像機(jī)包括殼體12、紅外鏡頭組件14、可見(jiàn)光鏡頭組件16、顯示器18、激光器19以及觸發(fā)控制器20。殼體12容納熱成像攝像機(jī)10的各個(gè)部件。紅外鏡頭組件14接收來(lái)自場(chǎng)景的紅外射線并將該射線聚焦在用于產(chǎn)生場(chǎng)景的紅外圖像的紅外傳感器上??梢?jiàn)光鏡頭組件16 接收來(lái)自場(chǎng)景的可見(jiàn)光,并且將該可見(jiàn)光聚焦在用于產(chǎn)生同一場(chǎng)景的可見(jiàn)光圖像的可見(jiàn)光傳感器上。熱成像攝像機(jī)10響應(yīng)于按壓觸發(fā)控制器20來(lái)捕獲可見(jiàn)光圖像和/或紅外圖像。 另外,熱成像攝像機(jī)10控制顯示器18,以顯示由攝像機(jī)產(chǎn)生的紅外圖像和可見(jiàn)光圖像,例如幫助操作者熱學(xué)檢查場(chǎng)景。
正如以下更加詳細(xì)說(shuō)明的,熱成像攝像機(jī)10可以包括聚焦機(jī)構(gòu),其連接至紅外鏡頭組件14,其中所述聚焦機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成使得紅外鏡頭組件14的至少一個(gè)透鏡移動(dòng),以調(diào)節(jié)由熱成像攝像機(jī)所產(chǎn)生的紅外圖像的焦點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)例中,聚焦機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成使得紅外鏡頭組件的至少一個(gè)透鏡移動(dòng)到不同的焦點(diǎn)位置。例如,不同的焦點(diǎn)位置可以包括目標(biāo)場(chǎng)景在設(shè)定距離與無(wú)限遠(yuǎn)之間對(duì)焦的超焦位置。不同的焦點(diǎn)位置還可以包括多個(gè)其它焦點(diǎn)位置,在所述多個(gè)其它焦點(diǎn)位置,目標(biāo)場(chǎng)景在與超焦位置對(duì)應(yīng)的設(shè)定位置與最小焦點(diǎn)距離之間對(duì)焦。例如,聚焦機(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造成使得紅外鏡頭組件14的至少一個(gè)透鏡移動(dòng)經(jīng)過(guò)一連續(xù)的距離范圍,在所述距離中,目標(biāo)場(chǎng)景在與超焦位置對(duì)應(yīng)的設(shè)定位置與最小焦點(diǎn)距離之間被對(duì)焦。該連續(xù)焦點(diǎn)位置范圍可以使得操作者精確地將物體對(duì)焦于相對(duì)靠近熱成像攝像機(jī)10的目標(biāo)場(chǎng)景中,同時(shí)將紅外鏡頭14的焦點(diǎn)位置設(shè)于超焦位置可以使得在處于或超過(guò)與超焦位置對(duì)應(yīng)的設(shè)定位置的目標(biāo)場(chǎng)景內(nèi)精確對(duì)焦觀察物體(例如,無(wú)需在使用的過(guò)程中進(jìn)一步調(diào)整熱成像攝像機(jī)的焦點(diǎn))。在一些實(shí)例中,聚焦機(jī)構(gòu)還可以被構(gòu)造成使得紅外鏡頭組件14的至少一個(gè)透鏡移動(dòng)至超過(guò)超焦位置的一個(gè)或多個(gè)焦點(diǎn)位置。這可以使得操作者超過(guò)與超焦位置對(duì)應(yīng)的設(shè)定位置將目標(biāo)場(chǎng)景中的物體更精確地對(duì)焦,而不是依賴于在超焦位置處獲得的焦點(diǎn)。
在操作中,熱成像攝像機(jī)10檢測(cè)場(chǎng)景中的熱圖案,這是通過(guò)接收自場(chǎng)景以紅外波長(zhǎng)頻譜發(fā)出的能量并處理該能量以產(chǎn)生熱學(xué)圖像而實(shí)現(xiàn)的。熱成像攝像機(jī)10還可以產(chǎn)生同一場(chǎng)景的可見(jiàn)光圖像,這是通過(guò)接收以可見(jiàn)光波長(zhǎng)頻譜的能量并處理該可見(jiàn)光能量以產(chǎn)生可見(jiàn)光圖像而實(shí)現(xiàn)的。正如以下更加詳細(xì)所說(shuō)明的,熱成像攝像機(jī)10可以包括紅外攝像機(jī)模塊,其被構(gòu)造成捕獲場(chǎng)景的紅外圖像;以及可見(jiàn)光攝像機(jī)模塊,其被構(gòu)造成捕獲同一場(chǎng)景的可見(jiàn)光圖像。紅外攝像機(jī)模塊可以接收透過(guò)紅外鏡頭組件14投射的紅外射線并且由其產(chǎn)生紅外圖像數(shù)據(jù)??梢?jiàn)光攝像機(jī)模塊可以接收透過(guò)可見(jiàn)光鏡頭組件16投射的光并且由其產(chǎn)生可見(jiàn)光數(shù)據(jù)。
在一些實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)10大致同時(shí)地(例如在同一時(shí)間)收集或捕獲紅外能量以及可見(jiàn)光能量,從而在大致同一時(shí)間同一場(chǎng)景的可見(jiàn)光圖像與紅外圖像由攝像機(jī)產(chǎn)生。在這些實(shí)例中,由熱成像攝像機(jī)10產(chǎn)生的紅外圖像代表了場(chǎng)景內(nèi)在特定時(shí)間段內(nèi)的局部化溫度,而由攝像機(jī)產(chǎn)生的可見(jiàn)光圖像代表了同一時(shí)間段內(nèi)的同一場(chǎng)景。在其它實(shí)例中, 熱成像攝像機(jī)在不同的時(shí)間段捕獲來(lái)自場(chǎng)景的紅外能量以及可見(jiàn)光能量。
熱成像攝像機(jī)10經(jīng)過(guò)紅外鏡頭組件14捕獲紅外能量并且經(jīng)過(guò)可見(jiàn)光鏡頭組件16 捕獲可見(jiàn)光能量。紅外鏡頭組件14和可見(jiàn)光鏡頭組件16可以具有多個(gè)相對(duì)于殼體12的不同的朝向。在一些實(shí)例中,紅外鏡頭組件14和可見(jiàn)光鏡頭組件16彼此相互偏離,例如相 對(duì)于殼體12為固定空間的關(guān)系,從而在由熱成像攝像機(jī)10所產(chǎn)生的紅外圖像與可見(jiàn)光圖像之間出現(xiàn)視差。例如,在一個(gè)實(shí)例中,紅外鏡頭組件14和可見(jiàn)光鏡頭組件16水平地彼此相互偏離、例如這是在共平面的關(guān)系中。在另一個(gè)實(shí)例中,紅外鏡頭組件14和可見(jiàn)光鏡頭組件16垂直地彼此相互偏離。在圖1的實(shí)例中,紅外鏡頭組件14和可見(jiàn)光鏡頭組件16以大體上平行布置結(jié)構(gòu)的方式垂直地彼此相互偏離。紅外鏡頭組件14和可見(jiàn)光鏡頭組件16在圖1的實(shí)例中大體上彼此平行,也就是說(shuō)這兩個(gè)鏡頭組件大體上指向所觀察的同一場(chǎng)景。
可見(jiàn)光鏡頭組件16包括至少一個(gè)透鏡,所述透鏡將可見(jiàn)光能量聚焦在用于產(chǎn)生可見(jiàn)光圖像的可見(jiàn)光傳感器上??梢?jiàn)光鏡頭組件16限定一可見(jiàn)光光軸26,其穿過(guò)組件的至少一個(gè)鏡頭的曲率中心??梢?jiàn)光能量經(jīng)過(guò)透鏡的前部投射并且聚集在透鏡的相反側(cè)上。 可見(jiàn)光鏡頭組件16可以包括單個(gè)透鏡或多個(gè)串聯(lián)的透鏡(例如,兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)透鏡)。 另外,可見(jiàn)光鏡頭組件16可以具有固定的焦點(diǎn)或者可以包括用于改變可見(jiàn)光光學(xué)器件的焦點(diǎn)的調(diào)焦機(jī)構(gòu)。在可見(jiàn)光鏡頭組件16包括調(diào)焦機(jī)構(gòu)的實(shí)例中,調(diào)焦機(jī)構(gòu)可以是手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)或自動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)。
紅外鏡頭組件14還包括至少一個(gè)透鏡,其將紅外能量聚焦在用于產(chǎn)生熱學(xué)圖像的紅外傳感器上。紅外鏡頭組件14限定一紅外光軸22,其穿過(guò)組件的至少一個(gè)透鏡的曲率中心。在操作的過(guò)程中,紅外能量被弓I導(dǎo)經(jīng)過(guò)透鏡的前部并且被聚焦在透鏡的相反側(cè)上。紅外鏡頭組件14可以包括單個(gè)透鏡或多個(gè)可以串聯(lián)的透鏡(例如,兩個(gè)、三個(gè)或更多個(gè)透鏡)。
正如以上簡(jiǎn)要說(shuō)明的,熱成像攝像機(jī)10包括用于調(diào)整由攝像機(jī)所捕獲的紅外圖像的焦點(diǎn)的聚焦機(jī)構(gòu)。在如圖1和2所示的實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)10包括聚焦環(huán)24。聚焦環(huán)24操作性連接(例如,機(jī)械地和/或電連接)至紅外鏡頭組件14的至少一個(gè)透鏡并且被構(gòu)造成使得至少一個(gè)透鏡移動(dòng)至不同的焦點(diǎn)位置,從而聚焦由熱成像攝像機(jī)10所捕獲的紅外圖像。聚焦環(huán)24可以繞殼體12的至少一部分被手動(dòng)地旋轉(zhuǎn),從而使得與聚焦環(huán)操作性連接的至少一個(gè)透鏡移動(dòng)。例如,繞殼體12的至少一部分旋轉(zhuǎn)聚焦環(huán)24可以使得與聚焦環(huán)操作性連接的至少一個(gè)透鏡朝向與紅外鏡頭組件14關(guān)聯(lián)的紅外傳感器直線更靠近地平移(例如,朝向熱成像攝像機(jī)10的后部)或者從與紅外鏡頭組件14關(guān)聯(lián)的紅外傳感器進(jìn)一步遠(yuǎn)離(例如,朝向熱成像攝像機(jī)10的前部)。這種運(yùn)動(dòng)可以改變由攝像機(jī)所捕獲的紅外圖像的焦點(diǎn)。
在一些實(shí)例中,聚焦環(huán)24還操作性連接至顯示器18,從而聚焦環(huán)24的旋轉(zhuǎn)使得在顯示器18上所顯示的可見(jiàn)光圖像的至少一部分以及紅外圖像的至少一部分彼此相對(duì)移動(dòng)。例如,聚焦環(huán)24繞殼體12的至少一部分的手動(dòng)旋轉(zhuǎn)可以使得在顯示器18上同時(shí)顯示的可見(jiàn)光圖像的至少一部分以及紅外圖像的至少一部分彼此相對(duì)移動(dòng)。在該實(shí)例中,使用者可以使得聚焦環(huán)24旋轉(zhuǎn),以控制紅外圖像和可見(jiàn)光圖像在顯示器18上的顯示,例如以使得紅外圖像的至少一部分與可見(jiàn)光圖像的至少一部分大致對(duì)正地被顯示。在這樣構(gòu)造時(shí), 即使熱成像攝像機(jī)10的紅外光學(xué)器件未離焦使用者也可以使得聚焦環(huán)24旋轉(zhuǎn)。
在不同的實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)10可以包括手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu),其中該手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)以并非是聚焦環(huán)24的構(gòu)造設(shè)置。例如,熱成像攝像機(jī)10可以包括可致動(dòng)開(kāi)關(guān),該可致動(dòng)開(kāi)關(guān)操作性連接至紅外鏡頭組件14的至少一個(gè)透鏡并且被構(gòu)造成使得至少一個(gè)透鏡移動(dòng) (例如直線平移)至不同的焦點(diǎn)位置,從而聚焦由熱成像攝像機(jī)10所捕獲的紅外圖像??芍聞?dòng)開(kāi)關(guān)可以是能夠按壓的按鈕、線性可致動(dòng)(例如、滑動(dòng))開(kāi)關(guān)或任何其它合適類型的開(kāi)關(guān)。 其它類型的手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)是可行的,并且本申請(qǐng)文件并不限于具有手動(dòng)調(diào)焦環(huán)的熱成像攝像機(jī)的示例性結(jié)構(gòu)。
例如,熱成 像攝像機(jī)10除了手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)以外或者作為手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)的替代可以包括自動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)。自動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)可以操作性連接至紅外透鏡組件14的至少一個(gè)透鏡并且被構(gòu)造成例如響應(yīng)于來(lái)自熱成像攝像機(jī)10的指令自動(dòng)地使得至少一個(gè)透鏡移動(dòng)到不同的焦點(diǎn)位置。在這種實(shí)例的一個(gè)應(yīng)用中,熱成像攝像機(jī)10可以使用激光器19以電子地測(cè)量目標(biāo)場(chǎng)中的物體與攝像機(jī)之間的距離。熱成像攝像機(jī)10然后可以控制自動(dòng)調(diào)校機(jī)構(gòu)以使得紅外鏡頭組件14的至少一個(gè)透鏡移動(dòng)至一焦點(diǎn)位置,其中該焦點(diǎn)位置與由熱成像攝像機(jī)10確定的到目標(biāo)的距離(distance-to-target)的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)。焦點(diǎn)位置可以對(duì)應(yīng)于該到目標(biāo)的距離是因?yàn)?,焦點(diǎn)距離可以被構(gòu)造成將目標(biāo)場(chǎng)景內(nèi)的物體安置在確定的焦距處。在一些實(shí)例中,通過(guò)自動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)設(shè)定的焦點(diǎn)位置可以由操作者手動(dòng)地撤銷、例如通過(guò)使得聚焦環(huán)24旋轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)。
獨(dú)立于熱成像攝像機(jī)10上所包含的聚焦機(jī)構(gòu)的具體類型,聚焦機(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造成使得熱成像攝像機(jī)10的紅外光學(xué)器件(例如,紅外鏡頭組件14的至少一個(gè)紅外透鏡)移動(dòng)至不同的焦點(diǎn)位置,從而使得由熱成像攝像機(jī)10所捕獲的紅外圖像聚焦。每個(gè)焦點(diǎn)位置可以對(duì)應(yīng)于距熱成像攝像機(jī)10的不同的距離,其中在該距離,目標(biāo)場(chǎng)景將被對(duì)焦。例如,第一焦點(diǎn)位置可以被構(gòu)造成將距熱成像攝像機(jī)10第一距離的物體對(duì)準(zhǔn)到可接受的焦點(diǎn)上, 第二焦點(diǎn)位置可以被構(gòu)造成將距熱成像攝像機(jī)10的且比第一距離更遠(yuǎn)的第二距離的物體對(duì)準(zhǔn)到可接受的焦點(diǎn)上,第三焦點(diǎn)位置可以被構(gòu)造成將距距熱成像攝像機(jī)10的且比第二距離更遠(yuǎn)的第三距離的物體對(duì)準(zhǔn)到可接受的焦點(diǎn)上,等等。這些不同的焦點(diǎn)位置可以使得熱成像攝像機(jī)10的操作者生成定位在距熱成像攝像機(jī)10的不同距離處的目標(biāo)場(chǎng)景中的不同物體的對(duì)焦的圖像,而不必物理上靠近或遠(yuǎn)離物體移動(dòng)。
在一些實(shí)例中,聚焦結(jié)構(gòu)被構(gòu)造成使得紅外光學(xué)器件所移動(dòng)的至少一個(gè)焦點(diǎn)位置是超焦位置。超焦位置可以是這樣一種位置,在該位置,位于設(shè)定距離與無(wú)窮遠(yuǎn)之間的目標(biāo)場(chǎng)景中的所有物體是在可接受的焦點(diǎn)上。也就是說(shuō),在超焦位置,熱成像攝像機(jī)10可以產(chǎn)生物體的可接受的良好對(duì)焦的熱學(xué)圖像,而無(wú)論是否物體處于設(shè)定位置、稍微超過(guò)設(shè)定位置或者顯著超過(guò)設(shè)定位置。紅外光學(xué)器件的超焦位置是有幫助的,因?yàn)榧t外光學(xué)器件由于熱學(xué)圖像中的不同特征之間的受限的對(duì)比度而經(jīng)常很難對(duì)焦。不同特征之間的對(duì)比度不足可以使得很難與真實(shí)世界場(chǎng)景相比識(shí)別并區(qū)別熱學(xué)圖像中的不同特征,因而很難使得紅外光學(xué)器件對(duì)焦。在物體遠(yuǎn)離熱成像攝像機(jī)10時(shí),這種對(duì)比度不足可以變得更加明顯。
在熱成像攝像機(jī)10包括被構(gòu)造成使得紅外光學(xué)器件向超焦位置移動(dòng)的聚焦機(jī)構(gòu)的實(shí)例中,操作者可以觀察在不同位置定位的不同物體的熱學(xué)圖像而不必進(jìn)一步調(diào)整紅外光學(xué)器件,其中所述不同位置處于或超過(guò)與超焦位置對(duì)應(yīng)的設(shè)定位置。也就是說(shuō),超焦位置可以使得無(wú)聚焦觀察超過(guò)與超焦位置對(duì)應(yīng)的設(shè)定距離的所有物體,這是因?yàn)樘幱诨虺^(guò)設(shè)定位置的所有物體可以被合適地對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)。這可以允許操作者進(jìn)行快速熱學(xué)掃描不同的物體,而無(wú)需浪費(fèi)時(shí)間的調(diào)焦。
圖3是熱成像攝像機(jī)10的概念圖, 示出了示意性目標(biāo)場(chǎng)景以及可以與攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件的不同焦點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)的示意性焦距。在所示的實(shí)例中,目標(biāo)場(chǎng)景包括位于距熱成像攝像機(jī)10的第一距離52處的第一物體50、位于距攝像機(jī)第二距離56處的第二物體54、位于距攝像機(jī)第三距離60處的第三物體58、以及位于距攝像機(jī)設(shè)定距離64或超過(guò)該設(shè)定距離處的第四物體62,其中所述設(shè)定距離對(duì)應(yīng)于超焦位置。在操作中,熱成像攝像機(jī)10的聚焦機(jī)構(gòu)可以使得紅外光學(xué)器件移動(dòng)到不同的焦點(diǎn)位置從而使得目標(biāo)場(chǎng)景的第一物體50、第二物體54、第三物體58和/或第四物體62對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)。例如,聚焦機(jī)構(gòu)可以使得紅外光學(xué)器件移動(dòng)到第一焦點(diǎn)位置,從而位于第一距離52處的物體(例如第一物體50)對(duì)焦。聚焦機(jī)構(gòu)可以還使得紅外光學(xué)器件移動(dòng)至第二焦點(diǎn)位置從而位于第二距離56處的物體(例如第二物體54)對(duì)焦或者移動(dòng)至第三焦點(diǎn)位置從而位于第三距離60處的物體(例如第三物體58)對(duì)焦。在另一可選實(shí)施例中,聚焦機(jī)構(gòu)可以使得紅外光學(xué)器件移動(dòng)至超焦位置,從而處于或超過(guò)距攝像機(jī)設(shè)定距離64的所有物體(例如第四物體62)處于可接受的焦點(diǎn)上。這樣,熱成像攝像機(jī)10的聚焦機(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造成使得攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件移動(dòng)至不同的焦點(diǎn)位置,從而使得由攝像機(jī)所捕獲的紅外圖像對(duì)焦。正如以下更加詳細(xì)所說(shuō)明的, 熱成像攝像機(jī)10可以包括與圖3中的實(shí)例的那些具體說(shuō)明相比不同數(shù)量或布置的焦點(diǎn)位置和焦距。
熱成像攝像機(jī)10可以包括用于攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件的超焦焦點(diǎn)位置,其限定了任何合適的設(shè)定距離,其中處于該設(shè)定距離或超過(guò)該設(shè)定距離的目標(biāo)場(chǎng)景內(nèi)的物體處于可接受的焦點(diǎn)。此外,例如基于攝像機(jī)是否將主要被用于觀察相對(duì)靠近攝像機(jī)的物體或者相對(duì)遠(yuǎn)離攝像機(jī)的物體,與超焦距離對(duì)應(yīng)的設(shè)定距離可以變化。在一些實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)10的紅外光學(xué)器件的與超焦距離對(duì)應(yīng)的設(shè)定距離可以是大于I英寸的距離、例如大于6 英寸的距離、大于I英尺的距離、大于2英尺的距離或者大于5英尺的距離。例如,在不同的實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)10的紅外光學(xué)器件的與超焦距離對(duì)應(yīng)的設(shè)定距離可以是大約I英尺、大約2英尺、大約3英尺、大約4英尺或更大。大約I英尺與大約5英尺之間的超焦距離對(duì)應(yīng)的設(shè)定距離可以對(duì)于熱成像攝像機(jī)10將被用于相對(duì)更靠近攝像機(jī)的物體的熱學(xué)檢查是有幫助的,如下更加詳細(xì)所說(shuō)明的。然而,應(yīng)當(dāng)清楚熱成像攝像機(jī)10可以執(zhí)行超焦焦點(diǎn)位置,該超焦焦點(diǎn)位置限定了并未上述具體列出的設(shè)定位置的設(shè)定位置,并且本說(shuō)明書(shū)在此方面并不做限制。
熱成像攝像機(jī)10的聚焦機(jī)構(gòu)可以使得攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件(例如紅外鏡頭組件14的至少一個(gè)透鏡(圖1))移動(dòng)至并非是超焦位置的焦點(diǎn)位 置。例如,熱成像攝像機(jī)10 的聚焦機(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造成使得攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件移動(dòng),以使得處于比超焦距離對(duì)應(yīng)的設(shè)定距離更靠近的目標(biāo)場(chǎng)景中的物體對(duì)焦。取決于熱成像攝像機(jī)10的構(gòu)造,聚焦機(jī)構(gòu)可以使得紅外鏡頭組件14的至少一個(gè)透鏡自與該紅外鏡頭組件14相關(guān)的紅外傳感器更遠(yuǎn)離地移動(dòng)離開(kāi),從而使得處于更靠近設(shè)定距離相比的目標(biāo)場(chǎng)景中的物體對(duì)焦。這種構(gòu)造允許操作者調(diào)節(jié)熱成像攝像機(jī)10的紅外光學(xué)器件的焦點(diǎn),從而使得相對(duì)更靠近攝像機(jī)的目標(biāo)場(chǎng)景中的物體更精確地對(duì)焦。這可以使得操作者利用相對(duì)小的部件檢測(cè)熱生成物或者提供物體的更緊密的熱學(xué)檢查。
在一些實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)10的聚焦機(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造成使得攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件移動(dòng)到多個(gè)離散的焦點(diǎn)位置中的一個(gè),以使得比設(shè)定距離更靠近的目標(biāo)場(chǎng)景中的物體對(duì)焦。多個(gè)離散焦點(diǎn)位置中的每個(gè)焦點(diǎn)位置可以對(duì)應(yīng)于距熱成像攝像機(jī)10的不同具體距離或距離范圍,在該距離或距離范圍內(nèi),目標(biāo)場(chǎng)景中的物體可以被對(duì)準(zhǔn)在可接受的焦點(diǎn)上。在其它實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)10的聚焦機(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造成使得攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件移動(dòng)經(jīng)過(guò)一連續(xù)范圍的焦點(diǎn)距離,以使得比設(shè)定距離更靠近的目標(biāo)場(chǎng)景中的物體對(duì)焦。在該連續(xù)范圍的焦點(diǎn)距離內(nèi)的不同位置可以對(duì)應(yīng)于距熱成像攝像機(jī)10的不同具體距離或距離范圍,在該距離或距離范圍內(nèi),目標(biāo)場(chǎng)景中的物體可以被對(duì)準(zhǔn)在可接受的焦點(diǎn)上。
例如,在圖1與2的實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)10的聚焦環(huán)24可以被構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)一連續(xù)范圍的焦點(diǎn)位置,從而攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件使得比設(shè)定距離更靠近的目標(biāo)場(chǎng)景內(nèi)的物體對(duì)焦。在這些實(shí)例中,在連續(xù)旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)(例如,在旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)端點(diǎn)之間)使得聚焦環(huán) 24旋轉(zhuǎn)不同的角度可以將熱成像攝像機(jī)10的紅外光學(xué)器件定位于焦點(diǎn)距離的對(duì)應(yīng)連續(xù)范圍內(nèi)的不同焦點(diǎn)位置。
在一些實(shí)例中,除了使得更靠近設(shè)定距離的目標(biāo)場(chǎng)景內(nèi)的物體對(duì)焦以外或作為其的替代,熱成像攝像機(jī)10的聚焦機(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造成使得攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件移動(dòng),以使得比與超焦距離對(duì)應(yīng)的設(shè)定距離更遠(yuǎn)離的目標(biāo)場(chǎng)景中的物體更精確對(duì)焦(例如在超焦范圍內(nèi))。并非是使得熱成像攝像機(jī)10的紅外光學(xué)器件移動(dòng)到超焦焦點(diǎn)位置以觀察超過(guò)與超焦位置對(duì)應(yīng)的設(shè)定距離的物體,聚焦機(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造成使得光學(xué)器件移動(dòng)超過(guò)超焦焦點(diǎn)位置,以使得超過(guò)設(shè)定距離的物體對(duì)焦。取決于熱成像攝像機(jī)10的構(gòu)造,在這些實(shí)例中,聚焦結(jié)構(gòu)可以使得紅外鏡頭組件14的至少一個(gè)透鏡更靠近與紅外鏡頭組件14相關(guān)的紅外傳感器地移動(dòng),從而使得比設(shè)定距離更遠(yuǎn)的目標(biāo)場(chǎng)景內(nèi)的物體對(duì)焦。這可以在熱成像攝像機(jī)10 的紅外光學(xué)器件脫焦的情況中是有幫助的,這種情況例如是由于與特別熱或冷的狀況有關(guān)的溫度變化引起的。
在一些實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)10的聚焦機(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造成使得攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件移動(dòng)到多個(gè)離散的焦點(diǎn)位置中的一個(gè)焦點(diǎn)位置,從而使得更遠(yuǎn)離設(shè)定位置的目標(biāo)場(chǎng)景中的物體對(duì)焦。在其它實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)10的聚焦機(jī)構(gòu)可以被構(gòu)造成使得攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件移動(dòng)經(jīng)過(guò)一連續(xù)范圍的焦點(diǎn)位置,從而使得更靠近設(shè)定位置的目標(biāo)場(chǎng)景中的物體對(duì)焦。
如上所述,熱成像攝像機(jī)10可以具有最小焦距,在該最小焦距中,目標(biāo)場(chǎng)景中的物體可以是清晰的。最小焦距可以是為了產(chǎn)生可接受對(duì)焦的熱學(xué)圖像熱成像攝像機(jī)10必須與目標(biāo)場(chǎng)景中的物體所隔開(kāi)的最小距離。例如基于攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件的尺寸、位置和可調(diào)節(jié)能力,熱成像攝像機(jī)10的最小焦距可以變化。在一些實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)10的最小焦距可以小于I英尺,例如大約6英寸、小于6英寸或小于I英寸。其它最小焦距是可行的。
熱成像攝像機(jī)10的聚焦機(jī)構(gòu)正如在此所述可以具有多種不同的構(gòu)造。圖4A和4B 是熱成像攝像機(jī)10 (圖1和2)的相應(yīng)的示意性聚焦環(huán)24和殼體12的 對(duì)應(yīng)部分的分解透視圖。在該實(shí)例中,聚焦環(huán)24限定槽70,所述槽在與殼體12的對(duì)應(yīng)部分(圖4B)匹配時(shí)接收殼體12的對(duì)應(yīng)突出部72。在組裝后,聚焦環(huán)24被構(gòu)造成相對(duì)于突出部72旋轉(zhuǎn),以使得紅外鏡頭組件14的至少一個(gè)透鏡移動(dòng)至不同的焦點(diǎn)位置,從而使得由熱成像攝像機(jī)10所捕獲的紅外圖像對(duì)焦。例如,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(或者在其它實(shí)例中逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))聚焦環(huán)24可以使得熱成像攝像機(jī)10的紅外光學(xué)器件移動(dòng)經(jīng)過(guò)連續(xù)范圍的焦點(diǎn)位置,以使得更靠近與超焦距離對(duì)應(yīng)的設(shè)定距離的目標(biāo)場(chǎng)景內(nèi)的物體對(duì)焦。相反地,逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)(或者在其它實(shí)例中順時(shí)針旋轉(zhuǎn))聚焦環(huán)24可以使得熱成像攝像機(jī)10的紅外光學(xué)器件移動(dòng)至超焦位置,以使得處于與超焦距離對(duì)應(yīng)的設(shè)定距離處的或超過(guò)該設(shè)定距離的目標(biāo)場(chǎng)景內(nèi)的物體對(duì)焦。在一些實(shí)例中,聚焦環(huán)24可以旋轉(zhuǎn)超過(guò)與超焦位置對(duì)應(yīng)的位置,以更加精確地使得超過(guò)與超焦距離對(duì)應(yīng)的設(shè)定距離的目標(biāo)場(chǎng)景內(nèi)的物體對(duì)焦。盡管在圖4A和4B的實(shí)例中聚焦環(huán)24和殼體12分別限定了槽與突出部,但是應(yīng)當(dāng)清楚在其它實(shí)例中聚焦環(huán)24可以限定突出部而殼體12限定槽,或者聚焦環(huán)24和殼體12可以具有對(duì)應(yīng)匹配特征的不同構(gòu)造。
在熱成像攝像機(jī)10包括被構(gòu)造成使得攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件移動(dòng)至多個(gè)不同焦點(diǎn)位置中的一個(gè)焦點(diǎn)位置的聚焦機(jī)構(gòu)的實(shí)例中,攝像機(jī)可以提供反饋以使得超焦位置與其它焦點(diǎn)位置相區(qū)別。在不同的實(shí)例中,反饋可以是聽(tīng)覺(jué)的、視覺(jué)的(例如經(jīng)由顯示器18)或觸覺(jué)的或者它們的組合。例如,在熱成像攝像機(jī)10包括手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)的應(yīng)用中,在聚焦機(jī)構(gòu)被移動(dòng)至超焦位置時(shí),聚焦機(jī)構(gòu)可以提供觸覺(jué)反饋。在如圖4A和4B所示的實(shí)例中,聚焦環(huán)24包括棘爪74,其中所述棘爪在聚焦環(huán)24被旋轉(zhuǎn)至超焦位置時(shí)與突出部72接合。通過(guò)防止或阻止超過(guò)棘爪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),棘爪74可以向熱成像攝像機(jī)10的操作者提供觸覺(jué)反饋。
進(jìn)一步參照?qǐng)D1和2中的熱成像攝像機(jī)10,熱成像攝像機(jī)限定紅外光軸22和可見(jiàn)光軸26,其中所述紅外光軸穿過(guò)紅外鏡頭組件14的至少一個(gè)紅外透鏡的彎曲中心,所述可見(jiàn)光軸穿過(guò)可見(jiàn)光鏡頭組件16的至少一個(gè)可見(jiàn)光透鏡的彎曲中心。紅外光軸22和可見(jiàn)光軸26彼此相互偏離一距離25。大體上,使得紅外光軸22與可見(jiàn)光軸26之間的距離最小化可以最小化由熱成像攝像機(jī)10所產(chǎn)生的紅外圖像與可見(jiàn)光圖像之間的視差。這種視差可以源自于攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件與攝像機(jī)的可見(jiàn)光學(xué)器件偏離。
在一些實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)10可以被構(gòu)造成基于攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件的焦點(diǎn)位置消除由攝像機(jī)所產(chǎn)生的可見(jiàn)光圖像與紅外圖像之間的視差。例如,紅外圖像與可見(jiàn)光圖像之間的視差幅度或移位可以與熱成像攝像機(jī)10與由可見(jiàn)光圖像和紅外圖像捕獲的目標(biāo)場(chǎng)景中的物體之間的距離相關(guān)。在熱成像攝像機(jī)10包括(例如手動(dòng)或自動(dòng))聚焦機(jī)構(gòu)以調(diào)整攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件的焦點(diǎn)時(shí),攝像機(jī)基于紅外光學(xué)器件所設(shè)的焦點(diǎn)位置可以確定距由圖像所捕獲的目標(biāo)場(chǎng)景中的物體的距離。熱成像攝像機(jī)10可以基于焦點(diǎn)位置確定該距離,這是因?yàn)槊總€(gè)焦點(diǎn)位置可以對(duì)應(yīng)于距攝像機(jī)的不同距離(例如,目標(biāo)場(chǎng)景中的物體將被對(duì)焦的距離)。例如,基于用于在顯示器18上同時(shí)顯示的確定的距離,熱成像攝像機(jī)10 然后可以將由攝像機(jī)所捕獲的可見(jiàn)光圖像與紅外圖像對(duì)準(zhǔn),例如這是通過(guò)使得其中一個(gè)圖像或者兩個(gè)圖像彼此相對(duì)移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。例如,與目標(biāo)場(chǎng)景中的物體更遠(yuǎn)離攝像機(jī)的情況相比,在熱成像攝像機(jī)10與由圖像所捕獲的目標(biāo)場(chǎng)景中的物體之間的距離相對(duì)更靠近攝像機(jī)的情況中,熱成像攝像機(jī)10可以使得紅外圖像和/或可見(jiàn)光圖像中的一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)更多地移位。
然而,在熱成像攝像機(jī)10的紅外光學(xué)器件的焦點(diǎn)位置設(shè)于超焦位置的應(yīng)用中,超焦位置可以并非對(duì)應(yīng)于攝像機(jī)與由攝像機(jī)產(chǎn)生的圖像所捕獲的目標(biāo)場(chǎng)景的物體之間的距離(該距離足以實(shí)現(xiàn)圖像對(duì)準(zhǔn)功能)。實(shí)際上,在利用超焦位置時(shí),由攝像機(jī)產(chǎn)生的圖像所捕獲的目標(biāo)場(chǎng)景中的物體可以在任何情況下位于與超焦位置對(duì)應(yīng)的設(shè)定位置與無(wú)窮遠(yuǎn)之間。 為此原因以及為了其它原因,熱成像攝像機(jī)10的紅外光軸22與可見(jiàn)光軸26之間的距離25 可以最小化。
使得紅外光軸22與可見(jiàn)光軸26之間的距離25最小化可以使得由攝像機(jī)所產(chǎn)生的紅外圖像與可見(jiàn)光圖像之間的視差最小化,這是因?yàn)榧t外圖像和可見(jiàn)光圖像可以從彼此相對(duì)更靠近的觀察點(diǎn)被捕獲。因此,在攝像機(jī)的聚焦機(jī)構(gòu)被調(diào)節(jié)至超焦位置時(shí),熱成像攝像機(jī)10可以同時(shí)地顯示由攝像機(jī)所捕獲的可見(jiàn)光圖像和紅外圖像,而不必校正視差。作為替代地,熱成像攝像機(jī)10可以基于預(yù)定的距離(例如與超焦位置對(duì)應(yīng)的設(shè)定距離)將由攝像機(jī)所捕獲的可見(jiàn)光圖像和紅外圖像對(duì)準(zhǔn)或者執(zhí)行任何其它合適的圖像對(duì)準(zhǔn)技術(shù)。
在不同的實(shí)例中 ,熱成像攝像機(jī)10的紅外光軸22與可見(jiàn)光軸26之間的距離25 可以小于2英寸、例如小于1. 7英寸、小于1. 5英寸、小于I英寸或者小于大約O. 85英寸。在其它實(shí)例中,距離25可以是范圍從大約2英寸至大約O.1英寸,例如從大約1. 7英寸至大約O. 25英寸或者從大約I英寸至大約O. 6英寸。其它距離也是可行的。
取決于紅外鏡頭組件14與可見(jiàn)光鏡頭組件16的構(gòu)造,使得熱成像攝像機(jī)10的紅外光軸22與可見(jiàn)光軸26之間的距離25最小化還可以使得紅外鏡頭組件14的至少一個(gè)紅外透鏡的外表面(例如外徑)與可見(jiàn)光鏡頭組件16的至少一個(gè)可見(jiàn)光透鏡之間的距離最小化。在圖1的實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)10限定距離27,其中該距離是可見(jiàn)光鏡頭組件16的 (例如朝向攝像機(jī)的前面的)最外側(cè)可見(jiàn)光透鏡的外周表面與紅外鏡頭組件14的最外側(cè)紅外透鏡的外周表面之間的最小距離。在不同的實(shí)例中,距離27可以小于I英寸、例如小于O.75英寸、小于O. 5英寸或小于O. 25英寸。在其它實(shí)例中,距離27可以是范圍從大約1. 5 英寸至大約O.1英寸,例如從大約O. 75英寸至大約O. 15英寸或從大約O. 3英寸至大約O. 2 英寸。其它距離也是可行的且可想到的。
在熱成像攝像機(jī)10的操作過(guò)程中,操作者可以期望觀察到由攝像機(jī)所產(chǎn)生的場(chǎng)景的熱學(xué)圖像和/或同一場(chǎng)景的可見(jiàn)光圖像。為此原因,熱成像攝像機(jī)10可以包括顯示器。 在圖1和2的實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)10包括顯示器18,其中所述顯示器位于殼體12的與紅外鏡頭組件14和可見(jiàn)光鏡頭組件16相反的后部上。顯示器18可以被構(gòu)造成顯示可見(jiàn)光圖像、紅外圖像和/或同時(shí)顯示可見(jiàn)光圖像和紅外圖像的混合圖像。在不同的實(shí)例中,顯示器18可以遠(yuǎn)離熱成像攝像機(jī)10的紅外鏡頭組件14和可見(jiàn)光鏡頭組件16 (例如與它們隔離開(kāi)),或者顯示器18可以處于相對(duì)于紅外鏡頭組件14和/或可見(jiàn)光鏡頭組件16的不同的空間布置結(jié)構(gòu)中。因此,盡管顯示器18在圖2中示出位于紅外鏡頭組件14和可見(jiàn)光鏡頭組件16之后,但是顯示器18的其它位置也是可行的。
熱成像攝像機(jī)10可以包括各種用戶輸入媒介,以便控制攝像機(jī)的操作并且調(diào)整攝像機(jī)的不同設(shè)定。示意性控制功能可以包括調(diào)整紅外和/或可見(jiàn)光學(xué)器件的焦點(diǎn)、打開(kāi)/ 關(guān)閉快門(mén)、捕獲紅外和/或可見(jiàn)光圖像等。在圖1和2的實(shí)例中,熱成像攝像機(jī)10包括用于捕獲紅外和可見(jiàn)光圖像的可按壓的觸發(fā)控制器20以及用于控制攝像機(jī)的其它操作方面的按鈕28。用戶輸入媒介的不同的數(shù)量或布置結(jié)構(gòu)是可行的,并且應(yīng)當(dāng)清楚本申請(qǐng)文件在此方面并不做限制。例如,熱成像攝像機(jī)10可以包括觸摸屏顯示器18,其中通過(guò)按壓屏幕的不同部分,所述觸摸屏顯示器接收用戶輸入。
圖5是功能框圖,示出了熱成像攝像機(jī)10的實(shí)例的各部件,其中所述熱成像攝像機(jī)包括紅外攝像機(jī)模塊100、可見(jiàn)光攝像機(jī)模塊102、顯示器104、處理器106、用戶接口裝置 108、存儲(chǔ)器110以及供電裝置112。處理器可以通信地連接至紅外攝像機(jī)模塊100、可見(jiàn)光攝像機(jī)模塊102、顯示器104、用戶接口裝置108以及存儲(chǔ)器110。供電裝置112將操作電能輸送至熱成像攝像機(jī)10的不同的部件,并且在一些實(shí)例中可以包括可充電的或不可充電的電池以及供電電路。
在熱成像攝像機(jī)10的操作過(guò)程中,處理器106借助于與在存儲(chǔ)器110內(nèi)存儲(chǔ)的程序信息有關(guān)的指令控制紅外攝像機(jī)模塊100和可見(jiàn)光攝像機(jī)模塊110,以產(chǎn)生目標(biāo)場(chǎng)景的可見(jiàn)光圖像以及紅外圖像。處理器106還控制顯示器104,以顯示由熱成像攝像機(jī)10所產(chǎn)生的可見(jiàn)光圖像和/或紅外圖像。在一些如下更加詳細(xì)說(shuō)明的附加的實(shí)例中,處理器106 還可以基于與攝像機(jī)相關(guān)的紅外光學(xué)器件的焦點(diǎn)位置而確定熱成像攝像機(jī)10與由攝像機(jī)產(chǎn)生的可見(jiàn)光圖像和/或紅外圖像所捕獲的目標(biāo)場(chǎng)景中的物體之間的距離。處理器106可以使用該距離幫助分解/消除由熱成像攝像機(jī)10所產(chǎn)生的紅外圖像與可見(jiàn)光圖像之間的視差,例如通過(guò)使得一個(gè)圖像的至少一部分相對(duì)于另一個(gè)圖像的至少一部分移位來(lái)實(shí)現(xiàn)。
紅外攝像機(jī)模塊100可以被構(gòu)造成接收由目標(biāo)場(chǎng)景發(fā)出的紅外能量并且將該紅外能量聚焦在用于產(chǎn)生紅外能量數(shù)據(jù)的紅外傳感器上,例如該紅外能量數(shù)據(jù)能夠以紅外圖像的形式在顯示器104上顯示和/或在存儲(chǔ)器110中存儲(chǔ)。紅外攝像機(jī)模塊100可以包括用于執(zhí)行歸因于該模塊的功能的任何合適的部件。在圖5的實(shí)例中,紅外攝像機(jī)模塊被示出包括紅外鏡頭組件14以及紅外傳感器114。參照?qǐng)D1和2如上所述,紅外鏡頭組件14包括至少一個(gè)透鏡,其中該透鏡接收由目標(biāo)場(chǎng)景發(fā)出的紅外能量并且將該紅外能量聚集在紅外傳感器114上。紅外傳感器114通過(guò)產(chǎn)生電信號(hào)而對(duì)聚焦的紅外能量作出響應(yīng),其中該電信號(hào)能夠被轉(zhuǎn)換并且顯示為顯示器104上的紅外圖像。
紅外鏡頭組件14可以具有各種不同的構(gòu)造。在一些實(shí)例中,紅外鏡頭組件14限定特定幅值的焦距比數(shù)(F-number)(其也稱為焦比或光圈級(jí)數(shù)(F_stop))。焦距比數(shù)可以通過(guò)透鏡(例如紅外鏡頭組件14的最外側(cè)透鏡)的焦距除以入口處鏡頭的直徑而被確定,該焦距比數(shù)代表進(jìn)入透鏡的紅外輻射量。大體上,增加紅外鏡頭組件14的焦距比數(shù)可以增加視場(chǎng)深度或者目標(biāo)場(chǎng)景內(nèi)處于可接受焦點(diǎn)中最近物體與最遠(yuǎn)物體之間的距離。在利用熱成像攝像機(jī)10的設(shè)于超焦位置的紅外光學(xué)器件觀察目標(biāo)場(chǎng)景中的不同物體時(shí),增加的視場(chǎng)深度可以幫助獲得可接受的焦點(diǎn)。然而,如果紅外鏡頭組件14的焦距比數(shù)增加太多,則空間解析度(例如清晰度)可以降低從而目標(biāo)場(chǎng)景不再處于可接受的焦點(diǎn)中。
在不同的實(shí)例中,紅外鏡頭組件14可以限定大于O. 5的焦距比數(shù),其中該焦距比數(shù)例如大于1. O、大于大約1.2或者大于大約1.3。在其它實(shí)例中,紅外鏡頭組件14可以限定范圍從大約O. 85至大約2的焦距比數(shù),例如該焦距比數(shù)范圍從大約I至大約1. 8、大約1.2至大約1. 5或者大約1.3至大約1.4。紅外鏡頭組件14可以限定其它可接受的焦距比數(shù),并且應(yīng)當(dāng)清楚本發(fā)明在此方面并不受限。
紅外傳感器114可以包括一個(gè)或多個(gè)焦平面陣列(FPA),其中所述焦平面陣列響應(yīng)于通過(guò)紅外鏡頭組件14所接收的紅外能量產(chǎn)生電信號(hào)。每個(gè)FPA可以包括多個(gè)紅外傳感器元件,其中所述紅外傳感器元件例如包含測(cè)輻射熱計(jì)、光子探測(cè)器或其它合適的紅外傳感器元件。在操作中,分別被稱為傳感器元素的每個(gè)傳感器元件可以響應(yīng)于吸收自目標(biāo)場(chǎng)景接收的紅外能量而改變電特性(例如電壓或電阻)。反過(guò)來(lái),電特性的變化可以提供電信號(hào),其中所述電信號(hào)能夠由處理器106接收并且被處理成在顯示器104上顯示的紅外圖像。
例如,在紅外傳感器104包括多個(gè)測(cè)輻射熱計(jì)的實(shí)例中,每個(gè)測(cè)輻射熱計(jì)可以吸收通過(guò)紅外鏡頭組件14被聚焦的紅外能量并且響應(yīng)于吸收的能量增加溫度。每個(gè)測(cè)輻射熱計(jì)的電阻隨著測(cè)輻射熱計(jì)的溫度改變而發(fā)生改變。處理器106通過(guò)將電流(或電壓)施加至每個(gè)測(cè)輻射熱計(jì)而可以測(cè)量每個(gè)測(cè)輻射熱計(jì)的電阻變化,并且測(cè)量測(cè)輻射熱計(jì)內(nèi)的最終電壓(或電流)。基于這些數(shù)據(jù),處理器106可以確定由目標(biāo)場(chǎng)景的不同部分所發(fā)出的紅外能量的量,并且控制顯示器104顯示目標(biāo)場(chǎng)景的熱學(xué)圖像。
獨(dú)立于在紅外傳感器114的FPA中所包含的紅外傳感器元件的具體類型,F(xiàn)PA陣列可以限定任何合適的尺寸和形狀。在一些實(shí)例中,紅外傳感器114包括多個(gè)以網(wǎng)格模式布置的紅外傳感器元件,例如以垂直的列和水平的列布置的傳感器元件的陣列。在不同的實(shí)施例中,紅外傳感器114可以包括這樣的垂直的列乘以水平的行的陣列、例如16X16、 50 X 50、160 X 120、120 X 160或640 X 480。在其它實(shí)例中,紅外傳感器114可以包括更少數(shù)量的垂直列和水平行(例如I X I)、更多數(shù)量的垂直列和水平列(例如1000X1000)或者列與行的不同比。
在熱成像攝像機(jī)10的操作過(guò)程中,處理器106可以控制紅外攝像機(jī)模塊100,以產(chǎn)生用于創(chuàng)建紅外圖像的紅外圖像數(shù)據(jù)。處理器106可以產(chǎn)生一“幀”紅外圖像數(shù)據(jù),這是通過(guò)測(cè)量來(lái)自紅外傳感器14的FPA中所包含的每個(gè)紅外傳感器元件的電信號(hào)而實(shí)現(xiàn)的。來(lái)自每個(gè)紅外傳感器兀件的電信號(hào)(例如電壓、電流)的幅值可以對(duì)應(yīng)于由每個(gè)紅外傳感器兀件所接收的紅外輻射量,其中接收不同量的紅外輻射的傳感器元件產(chǎn)生具有不同幅值的電信號(hào)。通過(guò)產(chǎn)生一幀紅外圖像數(shù)據(jù),處理器106捕獲在給定時(shí)間點(diǎn)的目標(biāo)場(chǎng)景的紅外圖像。
通過(guò)單次測(cè)量在紅外傳感器114的FPA中所包含的每個(gè)紅外傳感器元件的電信號(hào),處理器106可以捕獲單個(gè)紅外圖像或者“快照”目標(biāo)場(chǎng)景。作為替代地,處理器106可以捕獲目標(biāo)場(chǎng)景的多個(gè)紅外圖像,這是通過(guò)反復(fù)測(cè)量在紅外傳感器114的FPA中所包含的每個(gè)紅外傳感器元件的電信號(hào)而實(shí)現(xiàn)的。在處理器106反復(fù)測(cè)量在紅外傳感器114的FPA 中所包含的每個(gè)紅外傳感器兀件的電信號(hào)的實(shí)例中,處理器106可以產(chǎn)生目標(biāo)場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)熱學(xué)圖像(例如視頻表現(xiàn))。例如,處理器106能夠以足以產(chǎn)生視頻表現(xiàn)的速度例如30Hz或 60Hz測(cè)量在FPA中所包含的每個(gè)紅外傳感器兀件的電信號(hào)。處理器106可以在捕獲紅外圖像時(shí)執(zhí)行其它操作,例如依次致動(dòng)(未示出的)快門(mén),以打開(kāi)和關(guān)閉紅外鏡頭組件14的光圈坐寸ο
因?yàn)榧t外傳感器114的每個(gè)傳感器元件用作為傳感器元素,所以處理器106可以通過(guò)以下方式產(chǎn)生來(lái)自目標(biāo)場(chǎng)景的紅外輻射的二維圖像或圖片表現(xiàn),即將每個(gè)傳感器元件的電特性(例如電阻)變化轉(zhuǎn)換成能夠被處理(例如以便在顯示器104和/或存儲(chǔ)器110上視覺(jué)化)的時(shí)間復(fù)用的電信號(hào)。處理器106可以執(zhí)行計(jì)算,以將原始紅外圖像轉(zhuǎn)換成場(chǎng)景溫度,其在一些實(shí)例中包括與場(chǎng)景溫度對(duì)應(yīng)的顏色。
處理器106可以控制顯示器104,以顯示所捕獲的目標(biāo)場(chǎng)景的紅外圖像的至少一部分。在一些實(shí)例中,處理器106控制顯示器104,從而紅外傳感器114的每個(gè)傳感器元件的電響應(yīng)與顯示器104上的單個(gè)像素相關(guān)聯(lián)。在其它實(shí)例中,處理器106可以增加或降低紅外圖像的解析度,從而與紅外傳感器114中具有的傳感器元件相比,在顯示器104上具有更多或更少顯示的像素。處理器106可以控制顯示器104,以顯示整個(gè)紅外圖像(例如由熱成像攝像機(jī)10所捕獲的目標(biāo)場(chǎng)景的所有部分)或者少于整個(gè)紅外圖像(例如由熱成像攝像機(jī)10所捕獲的整個(gè)目標(biāo) 場(chǎng)景的一小部分)。處理器106可以執(zhí)行如下詳細(xì)所述的其它處理功能。
盡管在圖5中未示出,但是熱成像攝像機(jī)10可以包括各種信號(hào)處理或調(diào)節(jié)電路, 以將來(lái)自紅外傳感器114的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成顯示器104上的熱學(xué)圖像。示意性電路可以包括用于測(cè)量橫貫紅外傳感器114的每個(gè)傳感器元件的偏壓的偏壓發(fā)生器、模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器、信號(hào)放大器等。獨(dú)立于具體的電路,熱成像攝像機(jī)10可以被構(gòu)造成處理代表目標(biāo)場(chǎng)景的數(shù)據(jù),從而提供能夠由用戶顯示、存儲(chǔ)、傳輸或利用的輸出。
熱成像攝像機(jī)10包括可見(jiàn)光攝像機(jī)模塊102。可見(jiàn)光攝像機(jī)模塊102可以被構(gòu)造成接收來(lái)自目標(biāo)場(chǎng)景的可見(jiàn)光能量并且將該可見(jiàn)光能量聚焦在用于產(chǎn)生可見(jiàn)光能量數(shù)據(jù)的可見(jiàn)光傳感器上,例如所述可見(jiàn)光能量數(shù)據(jù)能夠以可見(jiàn)光圖像的形式在顯示器104上顯示和/或在存儲(chǔ)器110中存儲(chǔ)??梢?jiàn)光攝像機(jī)模塊102可以包括用于執(zhí)行歸因于在此的模塊的功能的任何合適的部件。在圖5的實(shí)例中,可見(jiàn)光攝像機(jī)模塊102被示出包括可見(jiàn)光鏡頭組件16和可見(jiàn)光傳感器116。如上參照?qǐng)D1和2所述,可見(jiàn)光鏡頭組件16包括至少一個(gè)透鏡,其中該透鏡接收由目標(biāo)場(chǎng)景發(fā)出的可見(jiàn)光能量并且將該可見(jiàn)光能量聚焦在可見(jiàn)光傳感器116上。通過(guò)產(chǎn)生能夠被轉(zhuǎn)換并被顯示為顯示器104上的可見(jiàn)光圖像的電信號(hào),可見(jiàn)光傳感器116對(duì)聚焦的能量作出響應(yīng)。
可見(jiàn)光傳感器116可以包括多個(gè)可見(jiàn)光傳感器例如CMOS探測(cè)器、CCD探測(cè)器、PIN 二極管、雪崩光二極管等??梢?jiàn)光傳感器元件的數(shù)量可以與紅外光傳感器元件的數(shù)量相同或不同。
在操作中,自目標(biāo)場(chǎng)景所接收的光能可以經(jīng)過(guò)可見(jiàn)光鏡頭組件16并且被聚焦在可見(jiàn)光傳感器116上。在光能沖擊在可見(jiàn)光傳感器116的可見(jiàn)光傳感器兀件上時(shí),光電探測(cè)器中的光子可以被釋放并轉(zhuǎn)換成探測(cè)電流。處理器106可以處理該探測(cè)電流,以形成目標(biāo)場(chǎng)景的可見(jiàn)光圖像。
在熱成像攝像機(jī)10的使用過(guò)程中,處理器106可以控制可見(jiàn)光攝像機(jī)模塊102, 以由所捕獲的目標(biāo)場(chǎng)景產(chǎn)生可見(jiàn)光數(shù)據(jù),以便生成可見(jiàn)光圖像??梢?jiàn)光數(shù)據(jù)可以包括代表與所捕獲的目標(biāo)場(chǎng)景的不同部分相關(guān)的顏色和/或與所捕獲的目標(biāo)場(chǎng)景的不同部分相關(guān)的光量的亮度數(shù)據(jù)。處理器106可以產(chǎn)生一“幀”可見(jiàn)光圖像,這是通過(guò)單次測(cè)量熱成像攝像機(jī)10的每個(gè)可見(jiàn)光傳感器元件的響應(yīng)而實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)產(chǎn)生一幀可見(jiàn)光數(shù)據(jù),處理器106 在特定的時(shí)間點(diǎn)捕獲目標(biāo)場(chǎng)景的可見(jiàn)光圖像。處理器106還可以反復(fù)地測(cè)量熱成像攝像機(jī) 10的每個(gè)可見(jiàn)光傳感器元件的響應(yīng),從而產(chǎn)生目標(biāo)場(chǎng)景的動(dòng)態(tài)熱學(xué)圖像(例如視頻表現(xiàn)), 如上參照紅外攝像機(jī)模塊100所述那樣。
因?yàn)榭梢?jiàn)光攝像機(jī)模塊102的每個(gè)傳感器元件用作為傳感器元素,所以處理器 106可以通過(guò)以下方式產(chǎn)生來(lái)自目標(biāo)場(chǎng)景的可見(jiàn)光的二維圖像或圖片表現(xiàn),即將每個(gè)傳感器元件的電響應(yīng)轉(zhuǎn)換成能夠例如為了在顯示器104上視覺(jué)化和/或在存儲(chǔ)器110中存儲(chǔ)而被處理的時(shí)間復(fù)用電信號(hào)。
處理器106可以控制顯示器104,以顯示所捕獲的目標(biāo)場(chǎng)景的可見(jiàn)光圖像的至少一部分。在一些實(shí)例中,處理器106控制顯示器104,從而可見(jiàn)光攝像機(jī)模塊102的每個(gè)傳感器元件的電響應(yīng)與顯示器104上的單個(gè)像素相關(guān)聯(lián)。在其它實(shí)例中,處理器106可以增大或減小可見(jiàn)光圖像的解析度,從而與可見(jiàn)光攝像機(jī)模塊102上所具有的傳感器元件相比,在顯示器104上具有更多或更少顯示的像素。處理器106可以控制顯示器104,以顯示整個(gè)可見(jiàn)光圖像(例如由熱成像攝像機(jī)10所捕獲的目標(biāo)場(chǎng)景的所有部分)或者小于整個(gè)可見(jiàn)光圖像(例如由熱成像攝像機(jī)10所捕獲的整個(gè)目標(biāo)場(chǎng)景的一小部分)。
如上所述,處理器106可以被構(gòu)造成確定熱成像攝像機(jī)10與由攝像機(jī)生成的可見(jiàn)光圖像和/或紅外圖像所捕獲的目標(biāo)場(chǎng)景中的物體之間的距離。處理器106可以基于與攝像機(jī)相關(guān)的紅外光學(xué)器件的焦點(diǎn)位置而確定該距離。例如,處理器106可以檢測(cè)與攝像機(jī)的紅外光學(xué)器件相關(guān)的聚焦機(jī)構(gòu)的(例如物理位置)位置(例如與紅外光學(xué)器件相關(guān)的焦點(diǎn)位置)并且確定與該位置相關(guān)的距目標(biāo)的距離的 值。處理器106然后可以參照在存儲(chǔ)器110 內(nèi)存儲(chǔ)的使得不同位置與不同的距目標(biāo)的距離的值相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù),以確定熱成像攝像機(jī)10與目標(biāo)場(chǎng)景中的物體之間的具體距離。
聚焦機(jī)構(gòu)的每個(gè)距離可以與距熱成像攝像機(jī)10的不同距離相關(guān)聯(lián),其中在所述不同距離,目標(biāo)場(chǎng)景中的物體將對(duì)準(zhǔn)焦點(diǎn)。在聚焦機(jī)構(gòu)使得紅外光學(xué)器件移動(dòng)至超焦位置的實(shí)例中,處理器106可以參照在存儲(chǔ)器110內(nèi)存儲(chǔ)的與超焦位置相關(guān)的預(yù)定距離值。預(yù)定距離值可以等于與超焦位置對(duì)應(yīng)的設(shè)定值,大于與超焦位置對(duì)應(yīng)的設(shè)定值,或小于與超焦位置對(duì)應(yīng)的設(shè)定值。
獨(dú)立于由處理器106所確定的具體距離,處理器可以使用該距離以幫助使得由攝像機(jī)所產(chǎn)生的可見(jiàn)光圖像和紅外圖像對(duì)正(例如對(duì)準(zhǔn)和/或成比例),以便例如在顯示器 104上同時(shí)顯示。處理器106可以調(diào)整可見(jiàn)光圖像相對(duì)于紅外圖像的比例,以幫助消解圖像之間的視差。處理器106還可以使得可見(jiàn)光圖像的至少一部分和/或紅外圖像的至少一部分相對(duì)于其它圖像對(duì)正,以幫助消解圖像之間的視差,例如通過(guò)使得一個(gè)圖像或者兩個(gè)圖像的相應(yīng)部分彼此相對(duì)移位而實(shí)現(xiàn)。例如,可見(jiàn)光圖像的每個(gè)部分和紅外圖像的每個(gè)部分可以包括與圖像的部分相關(guān)聯(lián)的位置坐標(biāo)(例如笛卡爾坐標(biāo))。處理器106可以通過(guò)以下方式使得圖像的一部分移位,即向與圖像的部分相關(guān)的位置坐標(biāo)增加特定的值或從其減去特定的值,從而限定與圖像的部分相關(guān)的新的位置坐標(biāo)。處理器106可以控制顯示器104,以根據(jù)調(diào)整后的比例和調(diào)整后的位置坐標(biāo)顯示可見(jiàn)光圖像和紅外圖像。
在一些實(shí)例中,處理器106可以基于確定的距離值以及在存儲(chǔ)器110中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)而將可見(jiàn)光圖像和/或紅外圖像對(duì)正。該數(shù)據(jù)例如可以在存儲(chǔ)器110內(nèi)以查表的方式被存儲(chǔ),其中該查表將不同的距目標(biāo)的距離的值與不同的視差校正值(例如不同的比例和/ 或?qū)φ?相關(guān)聯(lián)。在其它實(shí)例中,數(shù)據(jù)能夠以公式的方式被存儲(chǔ),其中該公式將不同的距目標(biāo)的距離的值與不同的視差校正值相關(guān)聯(lián)。利用確定的距目標(biāo)的距離的值,處理器在參照存儲(chǔ)器110時(shí)可以確定相關(guān)的視差校正值。處理器106基于確定的視差校正然后可以使得可見(jiàn)光圖像的至少一部分和/或紅外圖像的至少一部分相對(duì)于另一圖像移位和/或縮放,從而顯示相對(duì)于另一圖像對(duì)正的圖像的移位后和/或縮放后的部分。
在這些和其它實(shí)例中,處理器106可以控制顯示器104,以同時(shí)顯示由熱成像攝像機(jī)10所捕獲的可見(jiàn)光圖像的至少一部分和由熱成像攝像機(jī)10所捕獲的紅外圖像的至少一部分。這種同時(shí)顯示是有幫助的,這是因?yàn)椴僮髡呖梢詤⒄赵诳梢?jiàn)光圖像上顯示的特征,以有助于理解同時(shí)在紅外圖像上顯示的特征,這是因?yàn)榕c紅外圖像相比,操作者可以更容易地識(shí)別并區(qū)別可見(jiàn)光圖像中的不同真實(shí)世界特征。在不同的實(shí)例中,處理器106可以控制顯示器104,從而以畫(huà)中畫(huà)的方式(其中,一個(gè)圖像位于另一圖像周圍)并排地顯示可見(jiàn)光圖像和紅外圖像或者顯示任何其它適合的布置方式(其中,可見(jiàn)光和紅外圖像同時(shí)被顯示)。
例如,處理器106可以控制顯示器104,從而以融合的方式顯示可見(jiàn)光圖像和紅外圖像。在融合的方式中,可見(jiàn)光圖像和紅外圖像可以彼此上下疊加。操作者可以利用用戶接口裝置108相互作用,從而控制在顯示器104上顯示的一個(gè)或兩個(gè)圖像的透明度或不透明度。 例如,操作者可以利用用戶接口裝置108相互作用,從而在完全透明與完全不透明之間調(diào)整紅外圖像,并且還可以在完全透明與完全不透明之間調(diào)整可見(jiàn)光圖像??梢员环Q為 alpha混合方式的這種示意性融合方式可以允許操作者調(diào)整顯示器104,以顯示僅僅紅外圖像、僅僅可見(jiàn)光圖像、或者這兩種圖像在僅僅紅外圖像與僅僅可見(jiàn)光圖像的極限之間的任何重疊組合。
被描述為熱成像攝像機(jī)10內(nèi)的處理器的包括處理器106的部件可以設(shè)置為一個(gè)或多個(gè)處理器、例如一個(gè)或多個(gè)微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、 現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、可編輯邏輯電路等,如它們單獨(dú)每個(gè)或者它們?nèi)魏魏线m的組合。
大體上,存儲(chǔ)器110存儲(chǔ)程序指令以及相關(guān)的數(shù)據(jù),其中所述程序指令以及相關(guān)的數(shù)據(jù)在由處理器106執(zhí)行時(shí)使得熱成像攝像機(jī)10和處理器106執(zhí)行在本申請(qǐng)文件中與其相關(guān)的功能。存儲(chǔ)器110可以包括任何固定的或可擦除的磁性、光學(xué)或電媒介例如RAM、 ROM、CD-ROM、硬盤(pán)或軟磁盤(pán)、EFPROM等。存儲(chǔ)器110還可以包括可擦除的存儲(chǔ)器部分,其中該可擦除的存儲(chǔ)器部分可以用于提供內(nèi)存更新或者增加內(nèi)存容量??刹脸鎯?chǔ)器還可以允許圖像數(shù)據(jù)容易地傳輸至其它計(jì)算裝置或者在熱成像攝像機(jī)10用于其它應(yīng)用之前被擦除。
操作者可以經(jīng)由用戶接口裝置108與熱成像攝像機(jī)10相互作用,其中所述用戶接口裝置可以包括按鈕、鍵盤(pán)或其它用于接收來(lái)自用戶輸入的機(jī)構(gòu)。操作者可以經(jīng)由顯示器 104接收來(lái)自熱成像攝像機(jī)10的輸出。顯示器104可以被構(gòu)造成以任何可接受的顏色或色彩設(shè)計(jì)來(lái)顯示紅外圖像和/或可見(jiàn)光圖像,并且顏色例如響應(yīng)于用戶控制而可以改變。 在一些實(shí)例中,顯示器104被構(gòu)造成以單色的方式例如灰度級(jí)或琥珀色的方式顯示紅外圖像。在其它實(shí)例中,顯示器104被構(gòu)造成以彩色的方式顯示紅外圖像,例如以五彩、藍(lán)-紅或其它高對(duì)比色彩設(shè)計(jì)的方式顯示。灰度級(jí)與彩色顯示的組合也是可以想到的。
盡管處理器106可以控制顯示器104從而以任何適合的方式同時(shí)顯示紅外圖像的至少一部分以及可見(jiàn)光圖像的至少一部分,但是畫(huà)中畫(huà)的方式可以有助于操作者容易對(duì)焦和/或理解熱學(xué)圖像,這是通過(guò)以相鄰對(duì)正的方式顯示同一場(chǎng)景的對(duì)應(yīng)可見(jiàn)光圖像而實(shí)現(xiàn)的。圖6是可見(jiàn)光圖像240和紅外圖像242的一個(gè)示意性畫(huà)中畫(huà)類型的概念性視圖。在圖 6的實(shí)例中,可見(jiàn)光圖像240圍繞紅外圖像242,但是在其它實(shí)例中,紅外圖像242可以圍繞可見(jiàn)光圖像240,或者可見(jiàn)光圖像240和紅外圖像242可以具有與所示的相比不同的相對(duì)尺寸或形狀,并且應(yīng)當(dāng)想到本發(fā)明在此方面并不是受限的。
示意性熱成像攝像機(jī)與相關(guān)的技術(shù)已經(jīng)被說(shuō)明。在本申請(qǐng)文件中所記載的技術(shù)還可以在計(jì)算機(jī)可讀取的媒介中被設(shè)置或編碼,這種計(jì)算機(jī)可讀取的媒介例如是包含指令的非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)媒介。在計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)媒介中內(nèi)嵌或編碼的指令例如在指令被執(zhí)行時(shí)可以使得可編程處理器或其它處理器實(shí)現(xiàn)該方法。計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)媒介可以包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、硬盤(pán)、光媒或其它計(jì)算機(jī)可讀取媒介。
各種不同的實(shí) 例已經(jīng)說(shuō)明。這些或其它實(shí)例是在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種攝像機(jī),其包括 紅外(IR)攝像機(jī)模塊,其中所述紅外攝像機(jī)模塊包括IR傳感器以及IR光學(xué)器件,所述IR傳感器被構(gòu)造成捕獲場(chǎng)景的IR圖像,所述IR光學(xué)器件限定第一光軸,其中所述第一光軸經(jīng)過(guò)所述IR光學(xué)器件的中心延伸; 可見(jiàn)光(VL)攝像機(jī)模塊,其中所述可見(jiàn)光攝像機(jī)模塊包括VL傳感器以及VL光學(xué)器件,所述VL傳感器被構(gòu)造成捕獲場(chǎng)景的VL圖像,所述VL光學(xué)器件限定第二光軸,其中所述第二光軸經(jīng)過(guò)所述VL光學(xué)器件的中心延伸,并且所述第二光軸與所述第一光軸偏離,以使得所述場(chǎng)景的IR圖像以與所述VL圖像不同的視角觀看,因而造成視差; 手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu),其連接至所述IR光學(xué)器件并被構(gòu)造成使得所述IR光學(xué)器件移動(dòng)至不同的焦點(diǎn)位置,從而使得所述IR光學(xué)器件對(duì)焦,所述不同的焦點(diǎn)位置包括所述場(chǎng)景在設(shè)定距離與無(wú)窮遠(yuǎn)之間對(duì)焦的超焦位置以及所述場(chǎng)景在所述設(shè)定位置與最小焦距之間對(duì)焦的多個(gè)焦點(diǎn)位置,所述手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成在所述IR光學(xué)器件移動(dòng)至所述超焦位置時(shí)提供觸覺(jué)指示; 顯不器;以及 處理器,其中所述處理器被構(gòu)造成使得所述IR圖像與所述VL圖像對(duì)準(zhǔn),從而大致消解所述IR圖像與所述VL圖像之間的視差,并且控制所述顯示器,以在所述IR光學(xué)器件移動(dòng)至超焦位置時(shí)針對(duì)位于所述設(shè)定距離與無(wú)窮遠(yuǎn)之間的場(chǎng)景與VL圖像的至少一部分大致對(duì)準(zhǔn)地顯示IR圖像的至少一部分。
2.—種攝像機(jī),其包括 紅外(IR)攝像機(jī)模塊,其中所述紅外攝像機(jī)模塊包括IR傳感器以及IR光學(xué)器件,所述IR傳感器被構(gòu)造成捕獲場(chǎng)景的IR圖像; 手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu),其中所述手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)連接至IR光學(xué)器件并被構(gòu)造成使得所述IR光學(xué)器件移動(dòng)至不同的焦點(diǎn)位置,從而使得所述IR光學(xué)器件對(duì)焦,所述不同的焦點(diǎn)位置包括超焦位置以及所述場(chǎng)景在設(shè)定位置與最小焦距之間對(duì)焦的多個(gè)焦點(diǎn)位置,其中對(duì)于所述超焦位置,在所述IR光學(xué)器件移動(dòng)至所述超焦位置時(shí),位于設(shè)定位置與無(wú)窮遠(yuǎn)之間的場(chǎng)景被大致對(duì)焦;以及顯示器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的攝像機(jī),其特征在于,所述手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成在所述IR光學(xué)器件移動(dòng)至所述超焦位置時(shí)提供觸覺(jué)指示。
4.一種攝像機(jī),其包括 紅外(IR)攝像機(jī)模塊,其中所述紅外攝像機(jī)模塊包括IR傳感器以及IR光學(xué)器件,所述IR傳感器被構(gòu)造成捕獲場(chǎng)景的IR圖像,所述IR光學(xué)器件限定第一光軸,其中所述第一光軸經(jīng)過(guò)所述IR光學(xué)器件的中心延伸,并且所述IR光學(xué)器件限定大于1. O的焦距比數(shù);可見(jiàn)光(VL)攝像機(jī)模塊,其中所述可見(jiàn)光攝像機(jī)模塊包括VL傳感器以及VL光學(xué)器件,所述VL傳感器被構(gòu)造成捕獲場(chǎng)景的VL圖像,所述VL光學(xué)器件限定第二光軸,其中所述第二光軸經(jīng)過(guò)所述VL光學(xué)器件的中心延伸,并且所述第二光軸與所述第一光軸偏離,以使得所述場(chǎng)景的IR圖像以與所述VL圖像不同的視角觀看,因而造成視差,所述第二光軸與所述第一光軸偏離小于1. 7英寸的距離; 聚焦機(jī)構(gòu),其中所述聚焦機(jī)構(gòu)連接至IR光學(xué)器件并被構(gòu)造成使得所述IR光學(xué)器件移動(dòng)至不同的焦點(diǎn)位置,從而使得所述IR光學(xué)器件對(duì)焦,所述不同的焦點(diǎn)位置包括所述場(chǎng)景在設(shè)定距離與無(wú)窮遠(yuǎn)之間對(duì)焦的超焦位置以及所述場(chǎng)景在所述設(shè)定位置與最小焦距之間對(duì)焦的多個(gè)焦點(diǎn)位置; 顯不器;以及 處理器,其被構(gòu)造成接收IR圖像以及VL圖像,并且控制所述顯示器,以顯示IR圖像和VL圖像中的至少一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像機(jī),其特征在于,所述聚焦機(jī)構(gòu)包括手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu),所述手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成在所述IR光學(xué)器件移動(dòng)至所述超焦位置時(shí)提供觸覺(jué)指示。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3以及5任一所述的攝像機(jī),其特征在于,所述手動(dòng)調(diào)焦機(jī)構(gòu)包括聚焦環(huán)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的攝像機(jī),其特征在于,所述VL光學(xué)器件具有固定的焦點(diǎn)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的攝像機(jī),其特征在于,所述聚焦機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成通過(guò)使得至少一個(gè)IR透鏡靠近或遠(yuǎn)離IR傳感器移動(dòng)而使得IR光學(xué)器件移動(dòng)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的攝像機(jī),其特征在于,第二光軸與第一光軸偏離的距離小于1. O英寸。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求任一所述的攝像機(jī),其特征在于,IR光學(xué)器件包括限定外周表面的最外側(cè)IR透鏡,VL光學(xué)器件包括限定外周表面的最外側(cè)VL透鏡,并且最外側(cè)IR透鏡的外周表面與最外側(cè)VL透鏡的外周表面之間的距離小于O. 5英寸。
11.一種方法,其包括 利用聚焦機(jī)構(gòu)調(diào)整IR光學(xué)器件的焦點(diǎn),其中所述聚焦機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成使得IR光學(xué)器件移動(dòng)至不同的焦點(diǎn)位置,所述不同的焦點(diǎn)位置包括場(chǎng)景在設(shè)定距離與無(wú)窮遠(yuǎn)之間對(duì)焦的超焦位置以及所述場(chǎng)景在所述設(shè)定位置與最小焦距之間對(duì)焦的多個(gè)焦點(diǎn)位置; 經(jīng)由IR攝像機(jī)模塊捕獲場(chǎng)景的紅外(IR)圖像,其中所述IR攝像機(jī)模塊包括IR傳感器以及IR光學(xué)器件,所述IR光學(xué)器件限定第一光軸,其中所述第一光軸經(jīng)過(guò)所述IR光學(xué)器件的中心延伸,并且所述IR光學(xué)器件限定大于1. O的焦距比數(shù); 經(jīng)由VL攝像機(jī)模塊捕獲場(chǎng)景的可見(jiàn)光(VL)圖像,其中所述可見(jiàn)光攝像機(jī)模塊包括VL傳感器以及VL光學(xué)器件,所述VL光學(xué)器件限定第二光軸,其中所述第二光軸經(jīng)過(guò)所述VL光學(xué)器件的中心延伸,并且所述第二光軸與所述第一光軸偏離,以使得所述場(chǎng)景的IR圖像以與所述VL圖像不同的視角觀看,因而造成視差,所述第二光軸自所述第一光軸偏離小于1.7英寸的距離; 顯示VL圖像和IR圖像中的至少一個(gè)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法,其特征在于,調(diào)整IR光學(xué)器件的焦點(diǎn)包括手動(dòng)地調(diào)整所述聚焦機(jī)構(gòu),直至提供表明IR光學(xué)器件移動(dòng)至超焦位置的觸覺(jué)指示。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法,其特征在于,手動(dòng)調(diào)整所述聚焦機(jī)構(gòu)包括使得聚焦環(huán)旋轉(zhuǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13任一所述的方法,其特征在于,顯示VL圖像和IR圖像中的至少一個(gè)包括與IR圖像的至少一部分對(duì)準(zhǔn)地同時(shí)顯示VL圖像的至少一部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至10任一所述的攝像機(jī)或根據(jù)權(quán)利要求11至14任一所述的方法,其特征在于,所述多個(gè)焦點(diǎn)位置包括場(chǎng)景在設(shè)定距離與最小焦距之間對(duì)焦的連續(xù)范圍的焦點(diǎn)位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至10和15任一所述的攝像機(jī)或根據(jù)權(quán)利要求11至15任一所述的方法,其特征在于,所述設(shè)定距離小于10英尺,或者范圍是在大約2英尺與大約10英尺之間,優(yōu)選是大約2英尺。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至10、15和16任一所述的攝像機(jī)或根據(jù)權(quán)利要求11至16任一所述的方法,其特征在于,所述最小焦距大于3英寸、優(yōu)選大約6英寸。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至10以及15至17任一所述的攝像機(jī)或根據(jù)權(quán)利要求11至17任一所述的方法,其特征在于,所述焦距比數(shù)大于1. 2,優(yōu)選是在大約1. 3與大約1. 5之間。
全文摘要
公開(kāi)了一種熱成像攝像機(jī),其可以用于捕獲可見(jiàn)光(VL)圖像和紅外(IR)圖像。在一些實(shí)例中,攝像機(jī)包括可調(diào)焦IR光學(xué)器件。例如,攝像機(jī)可以包括與IR光學(xué)器件相連的聚焦機(jī)構(gòu),其構(gòu)造成使得IR光學(xué)器件移動(dòng)至不同的焦點(diǎn)位置,從而使得IR光學(xué)器件對(duì)焦。不同的焦點(diǎn)位置包括所述場(chǎng)景在設(shè)定距離與無(wú)窮遠(yuǎn)之間對(duì)焦的超焦位置以及所述場(chǎng)景在所述設(shè)定位置與最小焦距之間對(duì)焦的多個(gè)焦點(diǎn)位置。取決于攝像機(jī)的構(gòu)造,攝像機(jī)的IR光學(xué)器件可以限定大約1.0的焦距比數(shù),并且IR光學(xué)器件的軸線可以與VL光學(xué)器件的軸線偏離小于1.7英寸的距離。
文檔編號(hào)H04N5/33GK103037172SQ20121037749
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月4日
發(fā)明者J·蔡, J·T·皮克特, J·M·希爾德, B·布雷斯特 申請(qǐng)人:弗盧克公司