专利名称：可大范围连续调整照明角度的激光照明器及其调整方法
技术领域：
本发明涉及一种激光照明装置及方法，尤其涉及的是一种可大范围连续调整照明角度的激光照明补光装置及其调整方法。
背景技术：
现有技术中，随着夜间摄像技术的发展，例如夜间监控，通常采用红外线感光技术，就需要红外照明；采用红外激光照明(补光)的技术越来越普遍，对照明质量的要求也越来越高。但因为半导体激光器的出光角度是固定的，所以照明距离会受限。目前市场上多采用由正负两片透镜组成倒伽利略式望远镜结构完成照明角度可调的功能，如图1所示， 激光从激光器Iio中射出，经过一勻化器120的勻化处理，再经过负透镜130和正透镜140 组成的倒伽利略式望远镜结构，其中负透镜130完成激光的扩束，正透镜140完成激光的准直，通过移动负透镜可完成激光照射角度的可调目的。但上述现有技术的照明装置存在以下问题其一、目前摄像机的取景广角已经达到了 60度，而市场上现有的激光照明器最大角度比摄像机所需要的广角要小很多，就产生了较明显的“手电筒”效应；其二、半导体激光器激光能量利用率不高，会产生大量热量，影响激光器寿命，且照明距离较短，难以发挥激光中远距离照明的优势；其三、难以兼顾小角度照明和半导体激光器能量利用率，使得照明的范围无法适配所需要的视场角度；其四、体积过大，影响应用范围。因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可大范围连续调整照明角度的激光照明器及其调整方法，其所采用的光学系统，实现激光照明器大、小角度的可连续调整，并且提高激光能量的利用率。本发明的技术方案包括
一种可大范围连续调整照明角度的激光照明器，其设置包括一用于发射激光的激光器，其中，以及，依次设置的一短焦透镜和一勻化装置；所述激光器、所述短焦透镜和所述勻化装置依次设置在同一光轴上，并且在该光轴上还依次设置有一正透镜以及一负透镜，且所述正透镜沿所述光轴可前后移动。所述的激光照明器，其中，所述短焦透镜将激光束汇聚到勻化器上，且勻化器上的光斑小于2. 5mmX 2. 5mm。所述的激光照明器，其中，所述正透镜和所述负透镜组合形成一透镜组合模块。所述的激光照明器，其中，所述透镜组合模块的焦点落在所述短焦透镜和勻化装置之间。一种所述激光照明器的调整方法，其包括以下步骤调整正透镜从勻化装置向负透镜靠近，所述激光照明器的照明角度逐步缩小；反之，所述激光照明器的照明角度逐步扩大；直至确定与摄像范围相应的补光范围。所述的方法，其中，所述短焦透镜将激光束汇聚到勻化器上，且勻化器上的光斑小于 2. 5mm X 2. 5mm0所述的方法，其中，所述正透镜和所述负透镜组合形成一透镜组合模块。所述的方法，其中，所述透镜组合模块的焦点落在所述短焦透镜和勻化装置之间。本发明所提供的一种可大范围连续调整照明角度的激光照明器及其调整方法，由于采用了正透镜在负透镜前方的设计方案，克服了目前市场上激光照明器存在大小角度难以兼顾调整及光能量利用率较低的问题，并使得摄像机的视场角和照明器的补光角度能够完全匹配，并且补光距离完全满足市场上摄像机的摄像距离。
图1为现有技术的激光照明装置示意图。图2为本发明的激光照明装置光路原理示意图。图3和图4所示分别为本发明照明装置在调整不同照明范围时的示意图。图5为本发明照明装置的光学部件位置原理示意图。图6为本发明照明装置的实体结构剖示示意图。
具体实施例方式以下结合附图，将对本发明的各较佳实施例进行更为详细的说明。目前市场上的激光照明器存在大小角度难以兼顾调整及光能量利用率较低的问题，而本发明可有效解决上述问题，使得摄像机的视场角和照明器的补光角度进行了完全匹配，并且补光距离完全满足市场上摄像机的摄像距离，同时本发明照明装置的补光角度可调。本发明可大范围连续调整照明角度的激光照明器较佳实施例，如图2所示的光路原理，本发明激光照明器中包括一激光器210，用来发射激光；发射出的激光通过一短焦透镜220进行汇聚，并在该短焦透镜220的焦点前后设置一勻化装置230 ；在该勻化装置230 后设置一正透镜240和一负透镜250组成的“正一负”结构透镜组，激光经过该两个透镜， 形成一定的补光范围。与现有技术不同的是，本发明照明装置是将正透镜240设置负透镜 250的前方，并且设置正透镜240可以前后移动，从而形成可调整出光角度的照明装置，该出光角度的调整可以实现本发明照明装置补光范围的调整。如图2中所示的本发明激光照明器完整光路组成，其中A是半导体激光器；B是短焦透镜，可以包括但不限于是平凸透镜、双凸透镜、非球面镜与自聚焦透镜等；C是勻化装置，可以采用毛玻璃等；D是正透镜；E是负透镜。由半导体激光器A发出的激光束经短焦透镜B后，激光束被汇聚到勻化装置C上， 且要保证汇聚在C上的光斑大小必须小于2. 5mmX 2. 5mm,否则照明和补光的效果不实用； 经勻化装置C勻化后的激光束呈发散状态，用正透镜D将发散的激光束收集并汇聚，再用负透镜对经正透镜汇聚后的激光束进行准直。当前后移动正透镜时，可大范围连续调整激光照明器的照明角度，且光斑能量分布始终是均勻的。
如图3所示是本发明照明装置在不同位置的补光范围示意，是前后移动正透镜D (A、B、C、E固定不动)时，使激光照明器处于小角度照明状态时的示意图；图4所示是前后移动正透镜D (A、B、C、E固定不动)时，使激光照明器处于大角度照明状态时的示意图。由图示可见，对正、负透镜参数进行设计及相对位置进行调整，从理论上可满足激光照明器的照明角度从0度到90度连续可调整。所述正透镜的可移动装置可以采用电动的移动结构或者手动的移动结构，在此不做赘述。如图5所示本发明照明装置的一较佳实施例中，其中半导体激光器210发出的激光，经过短焦透镜220之后，在勻化装置230之前形成聚焦区域，该聚焦区域的光斑大小必须小于2. 5mmX 2. 5mm，并将正透镜MO和负透镜250组装形成一个透镜组合模块，以方便装配，该透镜组合的焦点为F，当设置所述正透镜240沿光轴方向来回移动时，焦点F也在短焦透镜220与勻化装置230之间移动；当正透镜MO向负透镜250靠近时，焦点F也向勻化装置230靠近，激光照明器的照明角度逐步缩小，形成如图3所示较小的补光照明区域。当焦点F与勻化装置230重合时，出射光将被准直，此时激光照明器的照明角度最小；若正透镜 240向勻化装置230方向靠近，焦点F也向短焦透镜220方向移动，则本发明所述激光照明器的照明角度逐步扩大，如图4所示照明补光范围。直至最终确定与摄像范围相应大小的补光范围，该调整过程可以通过手动，也可以通过程序自动控制调整。本发明的所述照明装置中，光路采用正-负透镜组合，其中正透镜完成了激光的收集并汇聚，负透镜完成激光的准直或大角度出射。与传统的负-正透镜组合的光路相比， 在确保同等的激光能量利用率的前提下，本发明采用的透镜尺寸较小，故激光照明器的体积较小，有利于大规模的应用。同时，将所述正透镜设置为可前后移动，方便了对补光照明范围的调整。本发明照明装置通过实验证明，其工作原理可以实现。如图6所示，所述半导体激光器210、短焦透镜220、勻化装置230、正透镜240以及负透镜250设置在一筒状的外壳洸0 中，并可设置调整正透镜MO的调整结构(图中未示出)，用来在一定范围内调整所述正透镜240在光轴上前后移动，以调整整个激光照明器的补光范围。本发明同时提供了一种激光照明补光范围调整的方法，采用上述照明装置，通过调整正透镜的前后位置关系实现了对补光和照明范围的调整。应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的描述较为具体和详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种可大范围连续调整照明角度的激光照明器，其设置包括一用于发射激光的激光器，其特征在于，以及，依次设置的一短焦透镜和一勻化装置；所述激光器、所述短焦透镜和所述勻化装置依次设置在同一光轴上，并且在该光轴上还依次设置有一正透镜以及一负透镜，且所述正透镜沿所述光轴可前后移动。
2.根据权利要求1所述的激光照明器，其特征在于，所述短焦透镜将激光束汇聚到勻化器上，且勻化器上的光斑小于2. 5mmX2. 5mm。
3.根据权利要求1所述的激光照明器，其特征在于，所述正透镜和所述负透镜组合形成一透镜组合模块。
4.根据权利要求3所述的激光照明器，其特征在于，所述透镜组合模块的焦点落在所述短焦透镜和勻化装置之间。
5.一种如权利要求1所述激光照明器的调整方法，其包括以下步骤调整正透镜从勻化装置向负透镜靠近，所述激光照明器的照明角度逐步缩小；反之，所述激光照明器的照明角度逐步扩大；直至确定与摄像范围相应的补光范围。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述短焦透镜将激光束汇聚到勻化器上， 且勻化器上的光斑小于2. 5mmX 2. 5mm。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述正透镜和所述负透镜组合形成一透镜组合模块。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述透镜组合模块的焦点落在所述短焦透镜和勻化装置之间。
全文摘要
本发明公开了一种可大范围连续调整照明角度的激光照明器及其调整方法，其装置设置包括一用于发射激光的激光器，其中，以及，依次设置的一短焦透镜和一匀化装置；所述激光器、所述短焦透镜和所述匀化装置依次设置在同一光轴上，并且在该光轴上还依次设置有一正透镜以及一负透镜，且所述正透镜沿所述光轴可前后移动。本发明可大范围连续调整照明角度的激光照明器及其调整方法由于采用了正透镜在负透镜前方的设计方案，克服了目前市场上激光照明器存在大小角度难以兼顾调整及光能量利用率较低的问题，并使得摄像机的视场角和照明器的补光角度能够完全匹配，并且补光距离完全满足市场上摄像机的摄像距离。
文档编号F21V14/06GK102495512SQ201110423610
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月17日 优先权日2011年12月17日
发明者陆知纬 申请人:深圳市佶达德科技有限公司