CN202256991U - 一种采用多棱镜与毛玻璃结合匀化的激光照明器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用多棱镜与毛玻璃结合匀化的激光照明器，其包括一半导体激光器，以及一匀化装置和一透镜组；所述半导体激光器用于发射照射用激光；所述匀化装置，设置在所述半导体激光器与所述透镜组之间，用于在激光传导方向的垂直面上能量分布均匀化；以及一透镜组，至少包括扩束镜和聚焦镜，分别用于扩束和聚焦照射用激光；其中，所述匀化装置设置为至少一毛玻璃以及至少一多棱镜。本实用新型采用多棱镜与毛玻璃结合匀化的激光照明器由于采用了多棱镜与毛玻璃叠加匀化的技术，完全解决了由于激光的高相干性所产生的激光散斑缺陷，极大提升了红外激光补光在夜间摄像领域的应用效果，使图像更加清晰。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种图像采集***，尤其涉及的是一种红外激光摄像过程中激光补光的匀化和激光照明装置改进。
背景技术
现有技术中，随着夜间摄像技术的发展，红外激光补光（或称红外激光照明）的要求越来越高，目前市场上多数采用半导体激光照明器进行红外摄像补光。
由于半导体激光器存在光能量分布不均匀的缺陷，目前市场上普遍采用各类光束分割器或光纤对激光光束进行匀化，但由于激光本身的高相干性，上述所有匀化方法或装置虽然会消除图像中的部分明暗大条纹，但同时均会产生严重的激光散斑（即存在区域明暗不均匀问题），严重影响所摄录图像的清晰度。现有技术中也有尝试采用单片毛玻璃进行匀化的技术，但是与上述光束分割器或光纤的匀化技术一样，仅只能消除部分明暗条纹，同时会带来严重的激光散斑（这是因为激光本身的相干性造成的）。
目前市场上没有能彻底消除激光散斑的有效匀化方法或装置，因此，现有技术还有待于改进和发展。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种采用多棱镜与毛玻璃结合匀化的激光照明器，可以解决现有技术中由于激光的高相干性所带来的夜间摄录图像出现激光散斑（即光投射面出现明暗交错亮度不均匀情形）的缺陷，使图像更加清晰，可彻底消除激光散斑。
本实用新型的技术方案如下：
一种采用多棱镜与毛玻璃结合匀化的激光照明器，其包括一半导体激光器，以及一匀化装置和一透镜组；
所述半导体激光器用于发射照射用激光；所述匀化装置，设置在所述半导体激光器与所述透镜组之间，用于在激光传导方向的垂直面上能量分布均匀化；以及一透镜组，至少包括扩束镜和聚焦镜，分别用于扩束和聚焦照射用激光；其中，
所述匀化装置设置为至少一毛玻璃以及至少一多棱镜。
所述的激光照明器，其中，所述多棱镜设置在所述毛玻璃的前方。
所述的激光照明器，其中，所述多棱镜采用多边棱镜或圆锥镜。
所述的激光照明器，其中，所述毛玻璃采用单毛面毛玻璃或双毛面毛玻璃。
本实用新型所提供的一种采用多棱镜与毛玻璃结合匀化的激光照明器，由于采用了多棱镜与毛玻璃叠加匀化的技术，实现了对图像中明暗条纹的消除以及图像中的激光散斑现象的消除，使图像在无需增加太高成本的前提下实现了图像的清晰化，达到了产品的实际市场要求；本实用新型完全解决了由于激光的高相干性所产生的激光散斑缺陷，极大提升了红外激光补光在夜间摄像领域的应用效果，使图像更加清晰。
附图说明
图1为本实用新型采用多棱镜与毛玻璃结合匀化的激光照明器较佳实施例的光路组成图。
图2a、图2b、图2c、图2d及图2e分别示出的是本实用新型激光补光的激光照明装置工作原理示意图。
图3为本实用新型采用多棱镜与毛玻璃结合匀化的激光照明器原理示意图。
图4为本实用新型采用多棱镜与毛玻璃结合匀化的激光照明器的较佳实施例剖面示意图。
图5a、图5b和图5c分别为现有技术的无匀化处理时所摄录的一帧图像，和分别单层毛玻璃、本实用新型采用多棱镜及毛玻璃时的摄录图像效果。
具体实施方式
以下结合附图，将对本实用新型各较佳实施例进行更为详细的说明。
本实用新型的采用多棱镜与毛玻璃结合匀化的激光照明器，如图1所示，为激光照明器的完整光路组成原理图，其中A是半导体激光器，包括激光二极管、带光纤输出的激光二极管等，用来发出照射补光用的激光；B是匀化装置之一的多棱镜，例如多边棱镜、圆锥镜；C匀化装置之二的毛玻璃，包括单毛面毛玻璃、双毛面毛玻璃等；D是透镜组，其组成包括扩束镜、聚焦镜等，分别用来对照射用激光进行扩束和聚焦处理；须注意的是，本实用新型所述透镜组中较好的设置方式是扩束镜在前，聚焦镜在后，即需要先扩束再聚焦。
本实用新型较佳实施例中所述匀化装置设置为多棱镜加毛玻璃的匀化器件，即所述半导体激光器发出的补光激光经过至少一多棱镜和至少一层毛玻璃的匀化处理，具体的，可以采用多个多棱镜及多个毛玻璃的匀化处理。经过实验发现，较佳实施例中，是将多棱镜设置在毛玻璃之前，其匀化效果更佳。在实际的实验中发现，当采用多棱镜及毛玻璃片时可以有效的克服激光相干性，消除单层毛玻璃匀化时带来的激光散斑，如图5a、图5b和图5c所示的效果对比。
如图2a至图2e所示的，当本实用新型所述匀化器件采用多棱镜及毛玻璃进行匀化处理时，就会使叠加在光投射面上的激光散斑明暗区域交错变化，最终激光散斑在光投射面上在经过两层以上毛玻璃匀化处理后，就会发生如图2a至图2e所示的变化：当激光器A输出一束激光束I经过多棱镜B后，激光束I被分成n（n为多棱镜的棱数）束子激光束I1、I2、I3、I4…In，当n束子激光束经过毛玻璃C后产生n个激光散斑场S1、S2、S3、S4…Sn，并在光投射面上叠加。于是激光散斑在光投射面就会产生如下现象：
图2a所示是子激光束I1经毛玻璃C产生的激光散斑在光投射面上的分布示意图；图2b是子激光束I2经毛玻璃C产生的激光散斑在光投射面上的分布示意图；图2c是子激光束I3经毛玻璃C产生的激光散斑在光投射面上的分布示意图；图2d是子激光束I4经毛玻璃C产生的激光散斑在光投射面上的分布示意图；图2e是n束子激光束经毛玻璃C产生的激光散斑在光投射面上的叠加效果示意图。经实验验证，当多棱镜的棱数越多时，本发明的匀化效果越明显。
如图3所示，本实用新型采用多棱镜与毛玻璃结合匀化的激光照明器中半导体激光器110对应的是图1中的A部分，匀化装置中的多棱镜121对应的是图1中的B部分，匀化装置中的毛玻璃122对应图1中的C部分，以消除摄像机所采集图像中的激光散斑；扩束镜131与聚焦透镜132对应的是图1中的C部分透镜组。
如图4所示，本实用新型采用多棱镜与毛玻璃结合匀化的激光照明器中的一较具体实施例，以四棱镜与单片毛玻璃为例，将所述半导体激光器110设置在了一筒式外壳210的端部，在该筒式外壳210的管腔211内依次设置有一多棱镜121和一毛玻璃122，以及一透镜组130。实验结果表明，本实用新型采用多棱镜与毛玻璃结合匀化的激光照明器确实消除了激光散斑的缺陷。
本实用新型采用多棱镜与毛玻璃结合匀化的激光照明器中，半导体激光器输出的激光束经四棱镜分成四束子激光束，四束子激光束经毛玻璃产生四个激光散斑场在光投射面上叠加，从而消除了图像中的激光散斑缺陷。
如图5a至图5c所示是现有技术各处理方式与本实用新型采用多棱镜与毛玻璃结合匀化的激光照明器的处理效果对比示意图。现有技术在未进行任何处理时，如图5a所示，其图像极不清晰且明暗条纹非常明显；如图5b所示，采用一片单面毛玻璃匀化，产生的图像明暗条纹有所改善，但激光散斑现象严重，因此现有技术中仅能消除部分明暗条纹，但由于激光本身具有相干性，其并未考虑或实现对激光散斑的消除问题，导致目前夜间摄录技术的不实用。如图5c所示，采用本实用新型多棱镜加毛玻璃进行匀化后，产生的图像清晰无明显缺陷，其清晰无明显缺陷，达到了实用化的要求。
以上实验效果图像均为静态图像，但其对比效果已经非常明显，在实际的应用中，对比动态视频效果，本实用新型的匀化技术效果则更加突出。本实用新型可以采用超过两层的毛玻璃以提升匀化效果，但须注意多层毛玻璃同时会带来亮度降低的缺陷。
应当理解的是，上述针对本实用新型较佳实施例的描述较为具体，并不能因此而认为是对本实用新型专利保护范围的限制，本实用新型的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (4)
1.一种采用多棱镜与毛玻璃结合匀化的激光照明器，其包括一半导体激光器，以及一匀化装置和一透镜组；
所述半导体激光器用于发射照射用激光；所述匀化装置，设置在所述半导体激光器与所述透镜组之间，用于在激光传导方向的垂直面上能量分布均匀化；以及一透镜组，至少包括扩束镜和聚焦镜，分别用于扩束和聚焦照射用激光；其特征在于，
所述匀化装置设置为至少一毛玻璃以及至少一多棱镜。
2.根据权利要求1所述的激光照明器，其特征在于，所述多棱镜设置在所述毛玻璃的前方。
3.根据权利要求1所述的激光照明器，其特征在于，所述多棱镜采用多边棱镜或圆锥镜。
4.根据权利要求1所述的激光照明器，其特征在于，所述毛玻璃采用单毛面毛玻璃或双毛面毛玻璃。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN105404079A (zh) * | 2014-09-09 | 2016-03-16 | 山东华光光电子有限公司 | 一种多发散角度的半导体激光照明模组 |
| CN106569379A (zh) * | 2015-10-08 | 2017-04-19 | 海信集团有限公司 | 一种激光消散斑光路及双色激光光源、三色激光光源 |
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