专利名称：红外相机和红外闪光灯的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及相机技术领域，具体涉及红外相机以及红外闪光灯。
背景技术：
夜间拍照相机具有广泛的应用，例如户外监控以及打猎监控。按照不同的夜间照明方式，夜间拍照相机可分为两类:一类使用氣气闪光灯，又称高强度放电式气体灯(HID Intensity DischargeLamp)作为拍照闪光灯以拍摄彩色照片。氙气闪光灯在照明时通过上千伏高压电流刺激氙气发光，瞬间在两极间形成接近日光灯的白色电弧，其夜间照度好，能够拍出清晰的彩色相片。但是因为拍照时有强可见光闪烁，容易对动物造成惊吓或容易在监控中引起人们的注意，使用上不具有隐蔽性。另一类使用红外发光二极管(LED)作为拍照或录像的照明光源以拍摄黑白图像。红外LED灯并不是通过原子内部的电子跃迁来发光的，而是通过将电压加在LED的PN结两端，使PN结本身形成能级，然后电子在这个能级上跃迁来发光。基于LED灯的发光原理，其拍照瞬间的照明强度通常较低，远远不能同气体闪光灯由瞬间高压产生的高强度照明相t匕，因此图像噪点多且容易产生运动模糊。但是红外LED发射的红外光具有很好的隐蔽性，因此目前户外监控相机以及打猎监控相机还是主要采用红外LED作为照明光源。
发明内容本实用新型提供一种红外相机的实施例，包括:感光元件，其光谱感应范围至少包括红外光谱；闪光光源，采用气体闪光灯；第一滤光片，固定或可移除的设置在闪光光源的出光光路上，该滤光片为滤除可见光而允许红外光透过的滤光片；处理模块，与闪光光源相连以控制其闪光，与感光元件相连以获取其采集的拍照数据。
`[0006]本实用新型还提供一种红外闪光灯的实施例，包括:闪光光源，采用气体闪光灯；第一滤光片，固定或可移除的设置在闪光光源的出光光路上，该滤光片为滤除可见光而允许红外光透过的滤光片。本实用新型红外相机的实施例，突破了气体闪光灯的常规利用方式，创造性地采用滤除了可见光的气体闪光灯作为红外光源，基于发光原理的不同能够提供远超红外LED的红外照明能力，有效提高了夜间红外拍摄的质量。
以下结合附图，对本实用新型红外相机的具体示例进行详细说明。
图1是本实用新型红外相机的一种实施方式的结构示意图；图2是氙气闪光灯的光谱示意图；图3是实施例一红外相机的工作流程的示意图；图4是本实用新型红外相机的另一种实施方式的结构示意图；[0013]图5是本实用新型红外相机的另一种实施方式的结构示意图；图6是本实用新型中滤光片支架的一种结构示意图；图7是图6中滤光片支架固定于相机前部壳体时的示意图；图8是本实用新型红外相机的另一种实施方式的结构示意图；图9是图8中第二滤光片工作状态位置示意图；图10是图8中第二滤光片移开状态位置示意图。
具体实施方式
实施例1本实用新型红外相机的一种实施方式可参考图1，包括感光元件101，用作闪光光源的氙气闪光灯102，第一滤光片103，红外监控单元104，处理模块105。此外，按照通常相机的一般配置，还包括为相机的各个组件供电的电源模块11以及存储拍摄数据的存储模块12，这两个常规模块可作为可移除的配件独立制造与销售。感光元件101的光谱感应范围包括可见光和红外光。需要说明的是,本文中涉及的光谱范围，例如可见光和红外光，均应理解为与通常认识的范围基本符合的范围而不应理解为某个严格的数值范围，例如，通常认为波长800nm-1OOOnm属于近红外光，则若感光范围基本包含800nm-1OOOnm则认为能够感应红外光；又如，通常认为波长400nm_ 800nm属于可见光，则若能够基本滤除(例如50%以上)400nm- 800nm的光谱则认为能够滤除可见光。氙气闪光灯102是一种通常用来提供近似日光的照明的气体灯，一种常见的设计方式是:在石英灯管内填充高压氙气(Xenon)，在两个电极上使用水银和碳素化合物，通过安定器(镇流器)以例如4000V的高压激发灯管内部的氙气电离并导通，使电容上存储的电能瞬间通过闪光灯管放电转化为光能，完成一次闪光。氣气闪光灯的光谱范围基本如图2所示，在300nm-1100nm之间。由图2可以看出，氙气闪光灯在近红外光谱范围(SOOnm-1OOOnm)具有很好的辐射强度，因此，在滤除可见光部分后能够提供很好的红外照明，有效改善采用普通红外LED拍照时出现的图像噪点和运动模糊等问题，获得清晰的夜间红外(黑白)图像。第一滤光片103可移除的设置在氣气闪光灯102的出光光路上,第一滤光片103采用能够滤除可见光而允许红外光透过的滤光片，例如第一滤光片可以是一块简单的黑色玻璃。红外监控单元104是指能够对监控区域内的红外辐射进行探测的设备，例如被动式红外光检测(Passive infrared, PIR)器，当其被红外福射触发时能够产生监控触发信号。容易理解的是，基于不同的传感器配置，所产生的监控触发信号可以是数字信号也可以是模拟信号，可以直接传送至处理模块105的适当接口，也可以通过常规的软/硬件处理后再传送至处理模块105的适当接口，例如模/数转换、放大、整形、滤波等。处理模块105用于执行指令以控制相连的各个组件，其作为实现相机控制功能的逻辑处理器件，具体可以是单片机、控制芯片、中央处理器(CPU)等。处理模块105所执行的指令可存储于自身的缓存中，也可存储于处理模块之外的存储器(未图示)，这些指令的执行包括:执行闪光灯工 作模式设置流程，执行监控流程，执行工作流程等，其中:[0026]闪光灯工作模式设置流程包括获取输入的闪光灯设置信号(例如用户通过人机交互界面输入的设置命令)并据此确定是否将闪光灯工作模式设置为红外模式；监控流程包括获取红外监控单元104产生的监控触发信号并据此启动工作流程；工作流程包括拍照流程，该拍照流程可包括控制氙气闪光灯102闪光以及获取感光元件101采集的拍照数据并对拍照数据进行处理，当所设置的闪光灯工作模式为红外模式时，采用预置的黑白处理模式来处理拍照数据，当所设置的闪光灯工作模式不是红外模式时，采用预置的彩色处理模式来处理拍照数据。处理后的拍照数据可存储于存储器12中。本实施例红外相机的工作流程可参考图3，包括:步骤301.用户安装第一滤光片并通过相机的操作界面将闪光灯工作模式设置为红外模式。用户可按照需求选择是否安装第一滤光片，若希望隐蔽的拍摄夜间红外照片，则安装第一滤光片并设置相应的闪光灯工作模式，若希望拍摄彩色照片则不安装。步骤302.用户开机，红外监控单元开始运行，相机进入监控状态。在监控状态下，红外监控单元会不断监控是否有动物或人进入监控区域。步骤303.若红外监控单元检测到有红外辐射则产生监控触发信号，否则，继续保持监控状态。步骤304.处理模块被监控触发信号唤醒并启动工作流程，即转到步骤305和306。步骤305.启动感光元件并采集拍照数据。
步骤306.控制氙气闪光灯闪光。步骤307.判断闪光灯工作模式是否为红外模式，若是则转到步骤308，若否则转到步骤309。步骤308.调用预置的黑白处理模式。步骤309.调用预置的彩色处理模式。步骤310.处理并存储媒体文件。步骤311.处理模块进入休眠状态以节省能源消耗，等待红外监控单元下一次监控触发信号的唤醒。 本实施例中，感光元件既能感应可见光又能感应红外光，在其他实施例中，感光元件的光谱感应范围也可以仅包括红外光谱，从而成为专用于拍摄红外图像的红外相机。本实施例中，第一滤光片设置在闪光光源的出光光路上，这样既能获得高强度的红外照明，又避免强可见光的闪烁惊扰到拍摄对象，提高拍摄的隐蔽性。此外，本实施例中，第一滤光片采用可移除的设置以便于氙气闪光灯既能作为红外光源又能作为白光光源。在其他实施例中，第一滤光片也可以固定设置在闪光光源的出光光路上，这种情况下，闪光光源专用于提供高强度的红外照明，相应的，相机可以设计为专用于拍摄红外图像，或者也可以另外配置可见光照明光源。若相机专用于拍摄红外图像，则处理模块无需执行闪光灯工作模式设置流程，相应的在处理拍照数据时也不必根据是否彩色选择相应的处理模式。本实施例中，设置了红外监控单元使得相机能够根据探测到的红外辐射自动进行工作控制，适用于需要自动监控的情况。在其他实施例中，也可以不设置红外监控单元，处理模块也无需执行监控流程，例如可以由操作人员主动控制进行拍摄。[0044]本实施例中的闪光光源选择氙气闪光灯，在其他实施方式中，也可以选择其他气体闪光灯，例如氖气闪光灯，氦气闪光灯，氮气闪光灯和氩气闪光灯等。气体闪光灯诞生至今已有百年历史，由于其应用方向一直是用作可见光照明，因此其研究方向也是朝着更接近日光的方向发展，以使得照片具有更鲜艳的彩色，而其红外范围的辐射从未被单独利用于夜间照明。正是基于常规的以高色温为目标的发展导向，使得氖气闪光灯、氦气闪光灯、氮气闪光灯等几乎已遭淘汰，因为他们的色温偏低，辐射范围偏红，在可见光范围的照明能力逊色于氙气闪光灯。然而，基于本实用新型的创新思想，突破性地利用气体闪光灯在红外谱段仍具有高强度辐射能力的光谱特征，使得这些在可见光照明中被淘汰的气体闪光灯能够在简单的滤除可见光后成为优良的红外闪光灯，提供强度远高于红外LED的红外照明，因此与现有的红外LED相机相比，大大提高了夜间图像品质和照射距离。当然，如果考虑到相机将工作于黑白和彩色两种不同的模式，氙气闪光灯仍是更好的选择，因为它在移除第一滤光片的情况下还可提供接近日光的照明，使得相机在黑白(红外)和彩色(可见光)模式下的效果同样出色。进一步的，为获得更好的红外照明效果，所采用的气体闪光灯在制造过程中可采用光谱转移的方法，以使得辐射范围向红外区域转移，例如可以采用如下光谱转移的方法:调整闪光灯两端的电压(通过使用输出相应电压的安定器)；改变灯管内材料的比例(例如，对于氙气闪光灯而言，调整氙气、水银及碳素化合物的成分比例)；在所使用的材料中添加红外辐射效率更高的砷酸镁粉或锰粉等。通过各种光谱转移的方法降低气体闪光灯的色温，使其发出的光向红外谱段转移，若能够使得发出的光全部为红外光则可取消使用第一滤光片。实施例2本实用新型红外相机的另一种实施方式可参考图4(简明起见，后续各个实施例中与实施例1功能类似的组件采用相同的编号)，与实施例1相比区别在于还设置有照明光源106。 相应的，处理模块105还与照明光源106相连以控制其打开，处理模块105所执行的指令还包括:相机工作模式设置流程，即获取输入的相机设置信号(例如用户通过人机交互界面输入的设置命令)并据此将相机工作模式设置为拍照模式或录像模式，当需要启动工作流程时，若设置为拍照模式，则启动拍照流程，若设置为录像模式，则启动录像流程；处理模块105所执行的工作流程进一步包括录像流程，该录像流程包括控制照明光源106打开以及获取感光元件101采集的视频数据。本实施例通过提供额外的照明光源，使得红外相机除了能够拍摄清晰的红外夜间照片外还可进一步具有录像能力，例如，当照明光源选择红外LED时，可提供黑白录像功能，当照明光源选择白光LED时，可提供彩色录像功能。实施例3本实用新型红外相机的另一种实施方式可参考图5，与实施例2相比区别在于还设置有通信模块110。相应的，处理模块105还与通信模块110相连以通过其发送获得的数据，处理模块105所执行的指令还包括:数据传输流程，即在工作流程的执行过程中或执行完成后，将获得的数据(例如拍摄的图片或视频)按照预置的传输方式通过通信模块110发送出去，例如传送给预先指定的手机，电脑或电子邮箱等。本实施例中，通信模块110具体可以是各种无线通信模块，例如第2代，第3代，或第4代移动通信模块，也可以是近距无线传输模块，例如蓝牙、无线宽带(W1-Fi)、2.4G模块等实施例4本实施例红外相机的组件结构可参考前述实施例中的描述，本实施例提供一种用于固定第一滤光片的结构。参考图6和图7，该用于固定的结构包括滤光片支架108，其与相机的前部壳体109具有匹配结构(例如多个能够与前部壳体卡合的搭扣等，未图示)，能够可移除的卡接在前部壳体109上。第一滤光片103嵌置于滤光片支架108上，大小和形状与需要覆盖的闪光光源相适配(例如，与闪光灯的灯杯大小匹配或与整个闪光灯的大小匹配)，当滤光片支架108卡接在前部壳体109上时，第一滤光片103覆盖闪光光源102的出光光路。本实施例中，第一滤光片通过滤光片支架固定于相机的前部壳体，需要使用时，将滤光片支架扣上，即可拍摄清晰的红外黑白照片，不需要使用时，可简单的将滤光片支架拆除，以拍摄彩色照片，制作简单，装卸方便。实施例5本实用新型红外相机的另一种实施方式可参考图8-10，与实施例1相比区别在于还包括第二滤光片107，可移除的设置在感光元件101的入光光路上，本实施例中，第二滤光片107具体设置于镜头组件与感光元件之间。第二滤光片107为滤除红外光而允许可见光透过的滤光片，第一滤光片103和第二滤光片107不同时处于工作位置。当需要拍摄彩色照片时，例如外部光线强(白天或有其他外部照明光源的情况)或闪光光源工作于白光模式(即第一滤光片被移除)，将第二滤光片移动到感光兀件的光路上以便滤掉红外光而获得彩色，如图9所示。而当需要拍摄红外照片，例如外部光线弱时，则使闪光光源工作于红外模式(即将第一滤光片安装到闪光光源的出光光路上)，将第二滤光片从感光元件的光路上移开，以便感光元件能感应红外光而获得黑白照片，如图10所示。在其他实施例中，第二滤光片也可设置于镜头组件与感光元件之前，例如采用类似镜头盖的方式可移除的固定在镜头前。本实施例使得相机在红外和白光模式下都能够获得质量更好的图像。上述实施例中涉及的红外闪光灯可作为单独的产品进行制造和销售，其结构包括:闪光光源IO 2,米用气体闪光灯,例如可选自氣气闪光灯,氖气闪光灯,氦气闪光灯,氮气闪光灯和IS气闪光灯；第一滤光片103,固定或可移除的设置在闪光光源102的出光光路上，第一滤光片103为滤除可见光而允许红外光透过的滤光片。以上应用具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，应该理解，以上实施方式只是用于帮助理解本实用新型，而不应理解为对本实用新型的限制。对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，可以对上述具体实施方式
进行变化。
权利要求1.一种红外相机，其特征在于，包括: 感光元件(101),所述感光元件(101)的光谱感应范围至少包括红外光谱； 闪光光源(102),所述闪光光源(102)米用气体闪光灯； 第一滤光片(103)，固定或可移除的设置在所述闪光光源(102)的出光光路上，所述第一滤光片(103)为滤除可见光而允许红外光透过的滤光片； 处理模块(105)，与所述闪光光源(102)相连以控制其闪光，与所述感光元件(101)相连以获取其采集的拍照数据。
2.如权利要求1所述的红外相机，其特征在于，所述闪光光源(102)选自氙气闪光灯，氖气闪光灯，氦气闪光灯，氮气闪光灯和IS气闪光灯。
3.如权利要求1所述的红外相机，其特征在于，还包括红外监控单元(104)，用于探测监控区域内的红外辐射，在被红外辐射触发时产生监控触发信号； 所述处理模块(105)还与所述红外监控单元(104)相连以获取所述监控触发信号。
4.如权利要求1所述的红外相机，其特征在于，所述第一滤光片(103)可移除的设置在所述闪光光源(102)的出光光路上； 所述红外相机还包括第二滤光片(107)，可移除的设置在所述感光元件(101)的入光光路上，所述第二滤光片(107)为滤除红外光而允许可见光透过的滤光片，所述第一滤光片(103)和第二滤光片 (107)不同时处于工作位置。
5.如权利要求1-4任意一项所述的红外相机，其特征在于，还包括照明光源(106)； 所述处理模块(105)还与所述照明光源(106)相连以控制其打开。
6.如权利要求5所述的红外相机，其特征在于，所述照明光源(106)选自红外发光二极管LED或白光LED。
7.如权利要求1-4任意一项所述的红外相机，其特征在于，还包括滤光片支架(108)，所述滤光片支架(108)与相机的前部壳体(109)具有匹配结构，能够可移除的卡接在所述前部壳体(109)上,所述第一滤光片(103)嵌置于所述滤光片支架(108)上,大小和形状与需要覆盖的闪光光源(102)相适配，当所述滤光片支架(108)卡接在所述前部壳体(109)上时，所述第一滤光片(103)覆盖所述闪光光源(102)的出光光路。
8.如权利要求1-4任意一项所述的红外相机，其特征在于，还包括通信模块(110)； 所述处理模块(105)还与所述通信模块(110)相连以通过其发送获得的数据。
9.一种红外闪光灯,其特征在于，包括: 闪光光源(102),所述闪光光源(102)米用气体闪光灯； 第一滤光片(103)，固定或可移除的设置在所述闪光光源(102)的出光光路上，所述第一滤光片(103)为滤除可见光而允许红外光透过的滤光片。
10.如权利要求9所述的红外闪光灯，其特征在于，所述闪光光源(102)选自氙气闪光灯，氖气闪光灯，氦气闪光灯，氮气闪光灯和IS气闪光灯。
专利摘要一种红外相机，包括能够感应红外光谱的感光元件，作为闪光光源的气体闪光灯，滤除可见光而允许红外光透过的第一滤光片以及用于执行指令的处理模块，其中第一滤光片固定或可移除的设置在闪光光源的出光光路上。由于采用滤除了可见光的气体闪光灯作为红外光源，能够提供远超红外LED的红外照明能力，有效提高了夜间红外拍摄的质量。
文档编号H04N5/33GK203136028SQ201320072010
公开日2013年8月14日 申请日期2013年2月8日 优先权日2013年2月8日
发明者胡笑平, 沈霞 申请人:博立码杰通讯(深圳)有限公司