专利名称：同轴同步摄像照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及摄像照明，是一种同轴同步摄像照明装置。主要应用于医用、煤矿井下及隧道等工作情况的实时摄像照明。
背景技术：
现有应用于医用、煤矿井下及隧道等工作中的照明器具多为只具有照明功能，但是，在许多情况下往往需要在照明的同时进行实时摄像。例如，在医学方面，为更好地收集重要的医学资料，在医用照明的同时经常需要摄像。在煤矿井下及隧道等工作中，照明的同时进行摄像，亦有利于资料的收集和工作事故情况的鉴定。摄像照明装置往往有以下要求1)照明光光束与摄像采集光光束同轴；2)照明装置和摄像装置相对固定，且要轻小；3)摄像的镜头焦深大于所需照明和摄像的工作范围，或者焦深方便可调；4)图像有适当的放大率，摄像色彩还原性要好；5)摄像信息便于处理，例如可以进行计算机存档等。
在先技术的照明装置通常不具备摄像功能。在实际医用，煤矿井下及隧道等工作中，实现照明和同步摄像，经常利用单独的摄像装置，如摄像机等在现场拍摄，实现照明和同步摄像的成本高，且实时摄像效果不好。另一种方式是将摄像头固定在照明装置的支架上，但是，缺点在于照明光的光束与摄像采集光的光束不能满足同轴，故不能保证摄像和照明在同一区域。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服在先技术的不足，提供一种同轴同步摄像照明装置。它可实现在照明的同时，进行同步摄像。而且结构简单紧凑、重量轻。可以满足医用，煤矿井下及隧道等情况的实时摄像照明。
本发明的技术解决方案如下一种同轴同步摄像照明装置，其特征在于它的构成一白光光源照明头，在该白光光源照明头的照明光束的前进方向是平面白光分光镜，与照明光束成45度，该白光分光镜的白光入射面镀增透膜，另一面镀反射膜，在平面镜照明光束的反射方向设终止器；一与该白光分光镜相互平行的第二反射镜，在该第二反射镜的摄像光束的反射光的光轴上依次为小孔光阑和电荷耦合器件摄像头；一装置封装外壳用于固定封装上述部件且内侧涂黑。
所述的终止器为棱柱桶，棱柱桶的截面为等腰直角三角形，等腰直角三角形斜边对应的棱柱桶面上开有孔，棱柱桶内壁为粗糙表面，且均被涂黑。
本发明同轴同步摄像照明的简易装置的工作原理过程是白光光源照明头6发出的照明光通过白光分光镜分光，大部分透射光照射所需照明的对象。白光分光镜的白光分光面在分光的同时，反射一部分照明光，此反射光被光线终止器吸收。在照明同时进行摄像，被摄像物体发出的摄像光束被白光分光镜反射后，朝向白光反射镜传播。摄像光束经过白光分光镜的部分透射光不能经此面反射，可以防止系统成像重影。摄像光束经过白光反射镜二次反射后，经过小孔光阑的调制，进入电荷耦合器件摄像头成像。电荷耦合器件摄像头将光信号转变为电信号，通过终端显示器显示图像或通过计算机进行后继图像处理。
与在先技术相比，本发明的优点1)利用分光镜实现照明光束和摄像光束同轴，可在医用、煤矿井下及隧道等情况下，同时照明和摄像；2)本发明结构紧凑，轻便，光学系统简单，照明装置和摄像装置相对固定，使整套摄像照明装置便于安装使用；3)本发明通过选择适当的小孔光阑孔径，使景深大于所需照明范围；4)色彩还原和照明显色性较好；5)摄像光路上，2个反射面改变射向光束方向可以避免左右成像对换现象。
图1为本发明同轴同步摄像照明装置实施例的示意图。
具体实施例方式先请参阅图1，图1是本发明同轴同步摄像照明装置的示意图，由图可见，本发明结构是一白光光源照明头6，在该白光光源照明头6的照明光束的前进方向是白光分光镜4，与照明光束成45度，该白光分光镜4的白光入射面42镀增透膜，另一面41镀反射膜，在白光分光镜4照明光束的反射方向设终止器5；一与该白光分光镜4相互平行的反射镜3，在该反射镜3的摄像光束的反射光的光轴上依次为小孔光阑2和电荷耦合器件摄像头1；一装置封装外壳7用于固定封装上述部件且内侧涂黑。
白光分光镜4将白光光源照明头6发出的照明光进行部分透射用于照明，实现了照明与摄像同轴。经过白光分光镜4所成的像为光轴o1o3，光轴o1o3与照明光轴o2o3相互垂直。包括置于光轴o1o3上光线终止器5，光线终止器5为棱柱桶，棱柱桶的截面为等腰直角三角形，等腰直角三角形斜边对应的棱柱桶面上开有孔，棱柱桶内壁为粗糙表面，且均被涂黑用于消光，光线终止器5的孔的中心在光轴o1o3上，孔径大于照明光束的直径，而且孔所在棱柱体侧平面与光轴o1o3垂直。
摄像部分包括对称中点置于白光分光镜4镀有分光面一侧的光轴o1o3上的反射镜3，该反射镜3的反射面与白光分光镜4的分光面相互面对和平行。定义光轴o1o3经过白光反射镜3反射所成的像为摄像光轴oo1。所需摄像物体出射的摄像光束经过白光分光镜4和反射镜3的两次反射沿着摄像光轴oo1传播，小孔光阑2的对称轴与摄像光轴oo1重合，摄像光束经过小孔光阑2的调制进入电荷耦合器件摄像头1成像并实现光电转换。
装置封装外壳7装置封装外壳7固定封装其他部件且内侧涂黑，装置封装外壳7开有三个圆孔，两个孔分别用于固定电荷耦合器件摄像头1和白光光源照明头6，另外一个孔用作照明摄像光束的通道。
白光光源照明头6采用上海澳华光电内窥镜有限公司生产的医用短弧光灯光源，医用短弧光灯光源所配置的光纤束。电荷耦合器件摄像头1采用TOSHIBA公司生产的型号为IK-CU4 3A的摄像控制单元(CAMERACONTROL UNIT)，其中电荷耦合器件感光平面为1/2英寸CCD，传输线采用摄像控制单元配置的传输线。终端显示器采用韩国SAMSUNG公司生产的型号为SCM-14MM的彩色显示器(COLOR MONITOR)。小孔光阑2采用直径为2.5mm的孔径光阑，反射镜3采用20mm×18mm×1mm的镀金属白光反射镜，白光分光镜4采用20mm×18mm×1mm的镀金属白光分光镜，光线终止器5采用斜边高为15mm的等腰直角三角形的棱柱桶，孔径为5.5mm的光线终止器。装置封装外壳7开有一个直径为12mm圆孔、内侧涂黑的外壳。小孔光阑2紧靠电荷耦合器件摄像头1光入射端，白光反射镜3与光轴o1o3的交点距小孔光阑2孔中心26mm，白光反射镜3和白光分光镜4均与光轴o1o3成45度角，在光轴o1o3上两交点的距离为20mm。本实施例摄像范围在距离白光光源照明头6的280-450mm范围内成像清晰，且照明均匀，完全达到了医用所需的同步照明摄像的要求，将本发明装置固定于医用头戴支架上，头戴感觉良好，在医用头戴摄像照明中，有广泛的应用前景。
权利要求
1.一种同轴同步摄像照明装置，其特征在于它的构成一白光光源照明头(6)，在该白光光源照明头(6)的照明光束的前进方向是白光分光镜(4)，与照明光束成45度，该白光分光镜(4)的白光入射面(42)镀增透膜，另一面(41)镀反射膜，在白光分光镜(4)照明光束的反射方向设终止器(5)；一与该白光分光镜(4)相互平行的反射镜(3)，在该反射镜(3)的摄像光束的反射光的光轴上依次为小孔光阑(2)和电荷耦合器件摄像头(1)；一装置封装外壳(7)用于固定封装上述部件且内侧涂黑。
2.根据权利要求1所述的同轴同步摄像照明装置，其特征在于所述的终止器(5)为棱柱桶，棱柱桶的截面为等腰直角三角形，等腰直角三角形斜边对应的棱柱桶面上开有孔，棱柱桶内壁为粗糙表面，且均被涂黑。
全文摘要
一种同轴同步摄像照明装置，其特征在于它的构成一白光光源照明头，在该白光光源照明头的照明光束的前进方向是平面白光分光镜，与照明光束成45度，该白光分光镜的白光入射面镀增透膜，另一面镀反射膜，在平面镜照明光束的反射方向设终止器；一与该白光分光镜相互平行的第二反射镜，在该第二反射镜的摄像光束的反射光的光轴上依次为小孔光阑和电荷耦合器件摄像头；一装置封装外壳用于固定封装上述部件且内侧涂黑。本发明可实现在照明的同时，进行同步摄像，而且结构简单紧凑、重量轻，可以满足医用，煤矿井下及隧道等情况的实时摄像照明。
文档编号G03B17/48GK1564077SQ20041001787
公开日2005年1月12日 申请日期2004年4月22日 优先权日2004年4月22日
发明者徐文东, 高秀敏, 魏晨阳, 关崇文, 金石琦, 顾七欣 申请人:中国科学院上海光学精密机械研究所