激光補光組件和視頻監(jiān)控設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種激光補光組件和視頻監(jiān)控設(shè)備，該激光補光組件包括：激光光源和變焦系統(tǒng)；消散斑裝置，設(shè)置于所述激光光源和所述變焦系統(tǒng)之間，包括驅(qū)動結(jié)構(gòu)和消散斑透鏡，所述驅(qū)動結(jié)構(gòu)用于驅(qū)動消散斑透鏡繞中心軸線轉(zhuǎn)動，所述消散斑透鏡透射所述激光光源射出的激光；其中，所述消散斑透鏡包括透鏡本體和多個凸起結(jié)構(gòu)，且所述凸起結(jié)構(gòu)在所述消散斑透鏡轉(zhuǎn)動時切割所述激光的出射光線。通過本發(fā)明的技術(shù)方案，可以在使用激光進行補光照明時，有效緩解激光散斑問題，提升監(jiān)控視頻質(zhì)量。
【專利說明】激光補光組件和視頻監(jiān)控設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及視頻監(jiān)控【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及激光補光組件和視頻監(jiān)控設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，全天候?qū)崟r監(jiān)控已經(jīng)成為安防監(jiān)控行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。為了使監(jiān)控設(shè)備適用于低照度使用環(huán)境，尤其是夜間時段，需要在監(jiān)控設(shè)備工作時進行主動補光照明。
[0003]紅外半導(dǎo)體激光器補光是監(jiān)控設(shè)備常用且非常有效的照明光源。但是，紅外半導(dǎo)體激光器出射光的特性為出光截面的水平與垂直方向發(fā)散角不一致，出射光斑為各向異性的橢圓像散高斯光束，且出射光還具有高度相干性，往往會在照射面出現(xiàn)部分干涉圖樣(即散斑)，導(dǎo)致亮度不均勻，圖像清晰度，對比度下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供一種新的技術(shù)方案，可以解決相關(guān)技術(shù)中采用激光進行補光照明時，容易在照射面上產(chǎn)生散斑的技術(shù)問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供技術(shù)方案如下:
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種激光補光組件，應(yīng)用于視頻監(jiān)控設(shè)備，包括:
[0007]激光光源和變焦系統(tǒng)；
[0008]消散斑裝置，設(shè)置于所述激光光源和所述變焦系統(tǒng)之間，包括驅(qū)動結(jié)構(gòu)和消散斑透鏡，所述驅(qū)動結(jié)構(gòu)用于驅(qū)動消散斑透鏡繞中心軸線轉(zhuǎn)動，所述消散斑透鏡透射所述激光光源射出的激光；
[0009]其中，所述消散斑透鏡包括透鏡本體和多個凸起結(jié)構(gòu)，且所述凸起結(jié)構(gòu)在所述消散斑透鏡轉(zhuǎn)動時切割所述激光的出射光線。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第二方面，還提出了一種視頻監(jiān)控設(shè)備，包括第一方面中任一技術(shù)方案所述的激光補光組件。
[0011]由以上技術(shù)方案可見，本發(fā)明通過設(shè)置消散斑透鏡，可以在使用激光進行補光照明時，有效緩解激光散斑問題，提升監(jiān)控視頻質(zhì)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性實施例的激光補光組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性實施例的消散斑裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性實施例的消散斑透鏡的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4A-4D示出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性實施例的消散斑透鏡上多個凸起結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系不意圖；
[0016]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性實施例的消散斑透鏡上凸起結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0017]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性實施例的激光補光組件的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例的激光補光組件的具體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖8A示出了相關(guān)技術(shù)中采用激光補光時的采樣圖像；
[0020]圖SB示出了采用本發(fā)明的激光補光組件進行激光補光時的采樣圖像。

【具體實施方式】
[0021]本發(fā)明通過設(shè)置消散斑透鏡，可以在使用激光進行補光照明時，有效緩解激光散斑問題，提升監(jiān)控視頻質(zhì)量。
[0022]為對本發(fā)明進行進一步說明，提供下列實施例:
[0023]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一示例性實施例的激光補光組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一示例性實施例的激光補光組件，包括:激光光源I和變焦系統(tǒng)3 ;消散斑裝置2，設(shè)置于所述激光光源I和所述變焦系統(tǒng)3之間。下面分別對構(gòu)成激光補光組件的各個部分進行詳細說明。
[0025]1、激光光源I
[0026]在監(jiān)控設(shè)備中,用于圖像采集的攝像機的CCD(Charge-coupled Device,電荷f禹合兀件)/CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor,互補金屬氧化物半導(dǎo)體)等娃元器件的最敏感感光波長850nm ;因此，可以選用激光峰值波長為808nm的紅外半導(dǎo)體激光器，以作為激光補充組件中的激光光源I，使得激光峰值波長與攝像機中硅元器件的最敏感感光波長接近，且具有很好的隱蔽性。
[0027]2、消散斑裝置2
[0028]請參考圖2，本發(fā)明的消散斑裝置I可以包括:驅(qū)動結(jié)構(gòu)21和消散斑透鏡22，所述驅(qū)動結(jié)構(gòu)21用于驅(qū)動消散斑透鏡22繞中心軸線00’轉(zhuǎn)動，所述消散斑透鏡22透射所述激光光源I射出的激光。
[0029]在本實施例中，在激光補光組件工作時，驅(qū)動結(jié)構(gòu)21使得消散斑透鏡22持續(xù)轉(zhuǎn)動，以消除激光在被拍攝物體表面形成的散斑。具體地，該驅(qū)動結(jié)構(gòu)21可以為電機；或者，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，其他能夠驅(qū)動消散斑透鏡22轉(zhuǎn)動的裝置，顯然也可以作為本發(fā)明技術(shù)方案中的驅(qū)動結(jié)構(gòu)21。
[0030]請參考圖3，進一步示出了消散斑透鏡22的立體結(jié)構(gòu)，則消散斑透鏡22可以包括:透鏡本體221和多個凸起結(jié)構(gòu)222。因此，結(jié)合圖2和圖3可知，所述凸起結(jié)構(gòu)222在所述消散斑透鏡22轉(zhuǎn)動時切割激光的出射光線。
[0031]由上述技術(shù)方案可知，通過設(shè)置具有多個凸起結(jié)構(gòu)222的消散斑透鏡22，使得消散斑透鏡22在轉(zhuǎn)動的過程中，激光在消散斑透鏡22上對應(yīng)的透鏡厚度隨凸起結(jié)構(gòu)222的交替而不斷變化，則由于多個凸起結(jié)構(gòu)222連續(xù)切割激光，導(dǎo)致激光對應(yīng)的空間相位也相應(yīng)發(fā)生連續(xù)變化，減少了干涉，因而最終緩解散斑問題，甚至在人眼的分辨程度上消除散斑。
[0032]作為一示例性實施例，在圖3所示的消散斑透鏡22中，多個凸起結(jié)構(gòu)222可以沿消散斑透鏡22的圓心(即中心軸線00’與消散斑透鏡22的交點)呈放射狀分布，則在消散斑透鏡22繞中心軸線00’轉(zhuǎn)動時，多個凸起結(jié)構(gòu)222可以反復(fù)、均勻地切割激光的光線，確保在整個時間段內(nèi)持續(xù)、均勻地緩解散斑問題。
[0033]比如圖4A-4D所示，所述凸起結(jié)構(gòu)222在所述透鏡本體221上的投影(圖4A-4D所示的陰影部分)為由兩段同心圓弧和從所述同心圓弧所在圓內(nèi)部發(fā)出的兩條線段圍成的圖形。而作為一示例性實施方式，圖4A所示的兩條線段為所述同心圓弧所在圓心O’’(對應(yīng)于上述的中心軸線00’ )發(fā)出的兩條半徑；當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，兩條線段不是圓心O’’對應(yīng)的半徑時，顯然也能夠適用于本發(fā)明的技術(shù)方案，比如圖4B所示，兩條線段可以由同心圓弧內(nèi)部的點P(與圓心O’’不重合)發(fā)出，或者如圖4C所示，兩條線段可以分別由同心圓弧內(nèi)部的點M和點N(至少一個點與圓心O’ ’不重合)發(fā)出，或者如圖4D所示，兩條線段可以分別由同心圓弧內(nèi)部的點M，和點N’ (至少一個點與圓心O’ ’不重合)發(fā)出。實際上，任意形狀的凸起結(jié)構(gòu)222，只要能夠使得激光的空間相位發(fā)生變化，均可應(yīng)用于本發(fā)明的技術(shù)方案中，以緩解或消除散斑問題。其中，當(dāng)凸起結(jié)構(gòu)222的投影由兩段同心圓弧和從所述同心圓弧所在圓心O’’發(fā)出的兩條半徑圍成時，消散斑透鏡22可以采用機床等直接切割加工，有助于降低加工成本、提供加工效率。
[0034]同時，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，凸起結(jié)構(gòu)222在透鏡本體221上的分布方式、每個凸起結(jié)構(gòu)222的形狀等，顯然不限于上述技術(shù)方案，只要在消散斑透鏡22轉(zhuǎn)動的過程中該凸起結(jié)構(gòu)222能夠切割激光的出射光線，即可緩解或消除散斑問題。
[0035]以圖3所示的消散斑透鏡22的結(jié)構(gòu)為例，下面結(jié)合圖5來詳細描述多個凸起結(jié)構(gòu)222之間的結(jié)構(gòu)和位置關(guān)系。請參考圖5，作為一種具體形式，凸起結(jié)構(gòu)222k為消散斑透鏡22上的“獨立凸起”，即該凸起結(jié)構(gòu)222A與相鄰的凸起結(jié)構(gòu)222B等并不相連，使得在凸起結(jié)構(gòu)222A和凸起結(jié)構(gòu)222B之間形成了間隔區(qū)域223 ;作為另一種具體形式，凸起結(jié)構(gòu)222B與凸起結(jié)構(gòu)222C相鄰且直接相連。
[0036]對于凸起結(jié)構(gòu)222A和間隔區(qū)域223:當(dāng)消散斑透鏡22轉(zhuǎn)動時，激光在凸起結(jié)構(gòu)222A形成相位1、在間隔區(qū)域223形成相位2，且由于凸起結(jié)構(gòu)222A和間隔區(qū)域?qū)?yīng)的透鏡厚度不同，使得相位I與相位2也不同，則激光在從凸起結(jié)構(gòu)222k進入間隔區(qū)域223 (或從間隔區(qū)域223進入凸起結(jié)構(gòu)222A)時，將導(dǎo)致空間相位的變化，從而相應(yīng)實現(xiàn)了消散斑的效果。類似地，當(dāng)激光進一步從間隔區(qū)域223進入凸起結(jié)構(gòu)222B時，也將導(dǎo)致激光的空間相位發(fā)生變化，從而進一步實現(xiàn)了消散斑的效果。
[0037]對于凸起結(jié)構(gòu)222B和凸起結(jié)構(gòu)222C:由于凸起結(jié)構(gòu)222B和凸起結(jié)構(gòu)222C直接相連，則凸起結(jié)構(gòu)222B和凸起結(jié)構(gòu)222C的高度應(yīng)當(dāng)不同，使得激光從凸起結(jié)構(gòu)222B進入凸起結(jié)構(gòu)222C(或從凸起結(jié)構(gòu)222C進入凸起結(jié)構(gòu)222B)時，消散斑透鏡22的厚度發(fā)生變化，導(dǎo)致激光的空間相位發(fā)生變化，從而實現(xiàn)消散斑的效果。
[0038]通過空間相位的變化，能夠?qū)崿F(xiàn)對散斑大小的調(diào)節(jié)，當(dāng)散斑大小小于或等于人眼瞳孔直徑的1/10(約0.004mm)時，人眼將無法直接識別散斑，從而實現(xiàn)“消散斑”的效果。
[0039]實際上，為了達到人眼無法直接識別的效果，還需要結(jié)合實際應(yīng)用環(huán)境。作為一示例性實施例，可以使得激光在每個凸起結(jié)構(gòu)222或間隔區(qū)域223內(nèi)的滯留時間小于預(yù)設(shè)時間長度，該預(yù)設(shè)時間長度滿足:
_。] T=[f^UU；
\\22λ)」0
[0041]其中，T為所述預(yù)設(shè)時間長度，δ為所述視頻監(jiān)控設(shè)備的鏡頭最小分辨率，λ為激光波長，L為所述鏡頭與被監(jiān)控對象之間的距離，S0為所述視頻監(jiān)控設(shè)備的圖像采樣頻率。
[0042]而對于消散斑透鏡22，激光在每個凸起結(jié)構(gòu)222或間隔區(qū)域223內(nèi)的滯留時間，實際上與每個凸起結(jié)構(gòu)222或間隔區(qū)域223的寬度、消散斑透鏡22的轉(zhuǎn)速相關(guān)。因此，在設(shè)計和生產(chǎn)消散斑透鏡22時，應(yīng)當(dāng)事先確定視頻監(jiān)控設(shè)備的鏡頭最小分辨率δ、鏡頭與被監(jiān)控對象之間的距離L、視頻監(jiān)控設(shè)備的圖像采樣頻率Stl等參數(shù)，以準(zhǔn)確計算出上述的預(yù)設(shè)時間長度Τ，則根據(jù)預(yù)設(shè)時間長度Τ、驅(qū)動裝置21的轉(zhuǎn)速和每個凸起結(jié)構(gòu)222或間隔區(qū)域223的寬度之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，即可計算出:在預(yù)設(shè)時間長度T為一定數(shù)值、驅(qū)動裝置21采用的轉(zhuǎn)速為一定數(shù)值的情況下，每個凸起結(jié)構(gòu)222或間隔區(qū)域223的最大寬度(即實際寬度應(yīng)當(dāng)小于該最大寬度)。
[0043]實際上，綜合多方面的因素進行考慮，當(dāng)凸起結(jié)構(gòu)222的數(shù)量> 10個時，相應(yīng)的消散斑裝置2將實現(xiàn)較好的消散斑效果；并且，在其他條件一致的情況下，凸起結(jié)構(gòu)222數(shù)量的增多，有助于實現(xiàn)更佳的消散斑效果。
[0044]同時，作為一示例性實施例，還可以進一步限定驅(qū)動裝置21的轉(zhuǎn)動頻率，使得消散斑透鏡22的轉(zhuǎn)動頻率不是視頻監(jiān)控設(shè)備的圖像采樣頻率的整數(shù)倍，避免每次采樣時都對應(yīng)于消散斑透鏡22上的同一位置，有助于消散斑效果在時間上的均勻化，以提升監(jiān)控視頻質(zhì)量。
[0045]3、變焦系統(tǒng)
[0046]圖6示出了本發(fā)明的一種激光補光組件的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，變焦系統(tǒng)3可以包括滑動變焦鏡組31和擴束固定鏡組32，以用于對激光進行變焦操作。
[0047]在本發(fā)明的技術(shù)方案中，還可以對激光進行整形準(zhǔn)直處理，將透射的激光壓縮準(zhǔn)直成光強分布均勻的任意光斑圖案，比如圓形光斑或者矩形光斑(如CMOS主流的16:9比例)等。
[0048]作為一示例性實施例，如圖6所示，若激光補光組件中僅包含激光光源1、消散斑裝置2和變焦系統(tǒng)3，則可以通過將消散斑透鏡22設(shè)為自由曲面透鏡，或?qū)⒆兘瓜到y(tǒng)3中的至少一個透鏡(比如滑動變焦鏡組31)設(shè)為自由曲面透鏡。
[0049]作為另一示例性實施例，如圖7所示，激光補光組件還包括:整形準(zhǔn)直透鏡4，位于所述激光光源I和所述消散斑裝置2之間，或位于所述消散斑裝置2和所述變焦系統(tǒng)3之間；其中，所述整形準(zhǔn)直透鏡4為自由曲面透鏡。
[0050]此外，本發(fā)明還提出了一種視頻監(jiān)控設(shè)備，包括如上述技術(shù)方案中任一項所述的激光補光組件。
[0051]因此，本發(fā)明通過設(shè)置消散斑透鏡，可以在使用激光進行補光照明時，有效緩解激光散斑問題，提升監(jiān)控視頻質(zhì)量。具體地，比如圖8A示出了相關(guān)技術(shù)中采用激光補光時的采樣圖像；圖8B示出了采用本發(fā)明的激光補光組件進行激光補光時的采樣圖像，通過比較可見:采用本發(fā)明的激光補光組件進行激光補光時，明顯消除了人眼可見的激光散斑，顯著提升了監(jiān)控視頻質(zhì)量。
[0052]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光補光組件，應(yīng)用于視頻監(jiān)控設(shè)備，其特征在于，包括: 激光光源和變焦系統(tǒng)； 消散斑裝置，設(shè)置于所述激光光源和所述變焦系統(tǒng)之間，包括驅(qū)動結(jié)構(gòu)和消散斑透鏡，所述驅(qū)動結(jié)構(gòu)用于驅(qū)動消散斑透鏡繞中心軸線轉(zhuǎn)動，所述消散斑透鏡透射所述激光光源射出的激光； 其中，所述消散斑透鏡包括透鏡本體和多個凸起結(jié)構(gòu)，且所述凸起結(jié)構(gòu)在所述消散斑透鏡轉(zhuǎn)動時切割所述激光的出射光線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光補光組件，其特征在于，多個凸起結(jié)構(gòu)沿所述消散斑透鏡的圓心呈放射狀分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光補光組件，其特征在于，所述凸起結(jié)構(gòu)在所述透鏡本體上的投影為由兩段同心圓弧和從所述同心圓弧所在圓內(nèi)部發(fā)出的兩條線段圍成的圖形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光補光組件，其特征在于，兩條線段為所述同心圓弧所在圓心發(fā)出的兩條半徑。
5.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的激光補光組件，其特征在于，若相鄰的兩個凸起結(jié)構(gòu)相連，則該相鄰的兩個凸起結(jié)構(gòu)具有不同高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光補光組件，其特征在于，在相鄰且不相連的兩個凸起結(jié)構(gòu)之間形成間隔區(qū)域，所述凸起結(jié)構(gòu)和/或所述間隔區(qū)域的寬度小于預(yù)設(shè)長度；其中，當(dāng)所述消散斑透鏡以預(yù)設(shè)速度轉(zhuǎn)動時，所述凸起結(jié)構(gòu)和/或所述間隔區(qū)域的寬度使所述激光在每個凸起結(jié)構(gòu)和/或間隔區(qū)域內(nèi)的滯留時間小于預(yù)設(shè)時間長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光補光組件，其特征在于，所述預(yù)設(shè)時間長度滿足: T=_?_.1 吖 j、 ? ，
+L xSa
[1.221J _ 0 其中，T為所述預(yù)設(shè)時間長度，δ為所述視頻監(jiān)控設(shè)備的鏡頭最小分辨率，λ為激光波長，L為所述鏡頭與被監(jiān)控對象之間的距離，S0為所述視頻監(jiān)控設(shè)備的圖像采樣頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光補光組件，其特征在于，所述消散斑透鏡的轉(zhuǎn)動頻率非所述視頻監(jiān)控設(shè)備的圖像采樣頻率的整數(shù)倍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光補光組件，其特征在于， 所述消散斑透鏡為自由曲面透鏡； 或者，所述變焦系統(tǒng)中包含至少一個自由曲面透鏡； 或者，所述激光補光組件還包括:整形準(zhǔn)直透鏡，位于所述激光光源和所述消散斑裝置之間，或位于所述消散斑裝置和所述變焦系統(tǒng)之間；其中，所述整形準(zhǔn)直透鏡為自由曲面透鏡。
10.一種視頻監(jiān)控設(shè)備，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-9中任一項所述的激光補光組件。
【文檔編號】H04N7/18GK104076522SQ201410299381
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】王建庭 申請人:浙江宇視科技有限公司