监视装置制造方法
【专利摘要】一种监视装置包括设置于外壳中的电路卡总成和设置于所述电路卡总成上的多个发光二极管，所述多个发光二极管中的每一个被配置成发出窄光束。所述监视装置还包括设置于所述外壳中的散光器，所述散光器被配置成传播所述窄光束；以及设置于所述外壳中的菲涅耳透镜，所述菲涅耳透镜被配置成对从所述散光器发出的光进行传播和改向。
【专利说明】监视装置
[0001]发明背景
[0002]本公开涉及照明器领域，尤其涉及用于监视装置的红外照明器。
[0003]红外照明器通常用于在监视系统和在其它应用中向照相机提供照明。这些红外照明器通常使用红外发光二极管作为光源。可使用各种各样的红外发光二极管，且每一种都具有不同的特征，如亮度、束角等。
[0004]为了获得照相机所需的照明，目前许多的红外照明器都包括具有宽束角的发光二极管。然而，由于红外照明器的构造，发光二极管所产生的光中的许多光都不会逃离红外照明器的外壳且因此被浪费掉。可替代地，其它可用的红外照明器包括设置于接近红外照明器外部以避免浪费所发出的光的发光二极管。然而，这些设计需要额外的成本。此外，如果封闭发光二极管，那么光则会在内部丢失且能被反射至透镜中，导致液体衰减反转恢复。如果没有封闭发光二极管，那么照明器则容易被削弱并导致环境破坏。
发明概要
[0005]根据一个实施方案，一种监视装置包括设置于外壳中的电路卡总成和设置于电路卡总成上的多个发光二极管，多个发光二极管中的每一个被配置成发出窄光束。照明装置还包括设置于外壳中的散光器，散光器被配置成传播窄光束；以及设置于外壳中的菲涅耳透镜，菲涅耳透镜被配置成对从散光器发出的光束进行传播和改向以连续覆盖更宽的区域。菲涅耳透镜可被并入外壳盖的背面，以减少零件数量、成本和可燃性问题。
[0006]根据另一实施方案，一种监视装置包括设置于外壳中的电路卡总成和设置于电路卡总成中心的透镜/成像器。红外照明装置还包括在电路卡总成上环绕透镜/成像器沿周向设置的多个红外发光二极管，多个红外发光二极管中的每一个均被配置成发出窄的红外光束；以及设置于外壳中的散光器，散光器被配置成传播窄的红外光束。红外照明装置还包括设置于外壳中的菲涅耳透镜，菲涅耳透镜被配置成对从散光器发出的红外光束进行改向和传播以连续覆盖更宽的区域。
[0007]通过本发明的技术可实现其它特性和优点。本文详细地描述了本发明的其它实施方案和方面并将其作为所要求保护的发明的一部分。为了更好地理解本发明的优点和特性，请参照描述和附图。
[0008]附图简述
[0009]在说明书开始的权利要求中特别指出并清楚地要求保护作为本发明的主题。从下面的详细说明并结合附图可显而易见地看出本发明的上述和其它特征以及优点，其中:
[0010]图1为根据本公开的一个实施方案的监视装置的图；
[0011]图2为根据本公开的一个实施方案的监视装置的图；
[0012]图3A为根据本公开的一个实施方案的菲涅耳透镜的俯视图；
[0013]图3B为根据本公开的一个实施方案的菲涅耳透镜的横截面侧视图；
[0014]图3C为根据本公开的一个实施方案的图3B所示菲涅耳透镜的一部分的横截面侧视图；以及[0015]图4为示出根据本公开的一个实施方案的红外照明装置所产生的光的图。
【具体实施方式】
[0016]现在参照图1和图2，示出了根据一个实施方案的监视装置100的图。如图所示，监视装置100包括第一外壳102和设置于第一外壳102中的电路卡总成104。电路卡总成104包括透镜/成像器106以及多个发光二极管108。在示例性实施方案中，多个发光二极管108可以是可见光或近红外发光二极管。在一个实施方案中，电路卡总成104通常为圆形且透镜/成像器106被设置于电路卡总成104的中心。在一个实施方案中，多个发光二极管108中的每一个可在电路卡总成104上环绕透镜/成像器106设置。监视装置100还包括散光器114以及菲涅耳透镜112，其被配置成安装到适合可拆卸地被固定至第一外壳102的第二外壳110的内部。菲涅耳透镜112还可充当监视装置100的前窗。在一个实施方案中，电路卡总成104和第二外壳110的相对表面之间的距离大约为3/4英寸或两厘米。
[0017]在一个实施方案中，多个发光二极管108中的每一个被配置成在大致垂直于电路卡总成104的方向上发出窄光束。在一个实施方案中，发光二极管108被配置成发出具有大约为20度的全宽半幅束角的光束。发光二极管108发出的窄光束通过散光器114。散光器114被设置于发光二极管108和菲涅耳透镜112之间且被配置成传播从发光二极管108接收的窄光束并发出具有大约为40度束角的相应光束。接着，这些较宽的光束通过菲涅耳透镜112，其被配置成进一步将束角增加至大约为60度并引导每个光束偏离中心轴线，从而组合源自多个发光二极管108的光束以形成大约为120度的立体角。
[0018]在一个实施方案中，发光二极管108发出的窄光束影响具有低入射角的散光器114，该低入射角减少了被反射至透镜/成像器总成106中的光的数量。同样地，低入射角增加了通过散光器114的光的数量并增加了照明系统的照明效率。虽然发光二极管108所产生的窄光束增加了照明系统的照明效率，但是发光二极管108所发出的窄光束却太窄以至于无法充分照亮用于监视装置100的透镜/成像器106的视野。相应地，散光器114和菲涅耳透镜112被配置成传播由发光二极管108发出的窄光束以向监视装置100的透镜/成像器106提供最佳照明。
[0019]在一个实施方案中，散光器114被配置成传播从具有指定散度的发光二极管108接收的窄光束并控制光的分布方式。在一个实施方案中，选定散光器114的指定散度，从而使从发光二极管108接收的窄光束的束角增加至2倍。例如，如果从发光二极管108接收的窄光束的束角为20度，那么从散光器114发出的光的束角则为40度。散光器114可由玻璃上的聚合物、注射成型的聚合物、熔融二氧化硅等所构成。在光通过散光器114之后，然后它就会在离开监视装置100前影响菲涅耳透镜112。在示例性实施方案中，散光器114可被并入菲涅耳透镜112的表面。在因反射降低光损失的同时，菲涅耳透镜112较高的折射率还强化了光的漫射和改向。尽管散光器114被描述成微透镜阵列散光器，但本领域普通技术人员应理解的是也可使用其它类型的散光器，如毛玻璃、乳色玻璃、全息、工程散光器等。美国专利7，033，736详细讨论了散光器，其引用了许多现有的散光器专利。
[0020]现在参照图3A、3B和3C，示出了根据本公开的一个实施方案的菲涅耳透镜112。菲涅耳透镜112包括中心部分116和周界部分118。在一个实施方案中，中心部分116被配置成具有刚好足以通过透镜/成像器106的全视野的可见光和近红外光窗口直径。周界部分118包括多组被称为菲涅耳区120的同心环形段。在菲涅耳区120中的每一个中，菲涅耳透镜112的厚度减小，其有效地将标准透镜的连续表面分成一组具有相同曲率且其间具有阶梯式不连续性的表面。通常，菲涅耳透镜112充当以圆形布置的棱镜阵列，其在周界部分118的边缘具有较陡棱镜并在中心部分116中具有开口。如本领域普通技术人员应理解的那样，菲涅耳透镜112可以是抛物线形、圆锥形或其它非球形表面以按任何需要的方式对光进行传播和改向。在示例性实施方案中，菲涅耳透镜112的周界部分118可由基本上对可见光不透明且同时对红外光透明的材料制成以隐蔽监视装置100的内部，这掩盖了监视装置100为具有红外或近红外照明的摄像机的事实。
[0021]在一个实施方案中，发光二极管108在电路卡总成104上环绕透镜/成像器106沿周向设置。此外，发光二极管108可被均匀地隔开。例如，如果有8个发光二极管108，那么则能按45度分开发光二极管108中的每一个。在一个实施方案中，多个发光二极管108包括7个发光二极管108。
[0022]在一个实施方案中，配置散光器114和菲涅耳透镜112，从而组合发光二极管108发出的窄光束以形成以大约为120度的束角离开监视装置100的光束。在一个实施方案中，配置散光器114和菲涅耳透镜112，从而使多个发光二极管108中每一个所产生的光的重叠最小化。相应地，多个发光二极管108中每一个所产生的光相应于从监视装置100发出的大约为120度的光束的一部分。在其它实施方案中，配置散光器114和菲涅耳透镜112，从而将多个发光二极管108中每一个所产生的光的重叠设置在预定水平。例如，可以配置散光器114和菲涅耳透镜112，从而使多个发光二极管108中每一个所产生的光的重叠约为50%。相应地，如果发光二极管108中的一个发生故障，从监视装置100发出的大约为120度的光束没有任何部分是完全黑暗的。
[0023]在多个实施方案中，可使用不同数量和配置的发光二极管108。此外，可配置散光器114和菲涅耳透镜112以向透镜/成像器106提供所需的照明。
[0024]现在参照图4，示出了根据本公开的一个实施方案的红外照明装置所产生的光的图200。如图所示，发光二极管202产生具有大约为20度束角的光束。然后，光束通过散光器204且增加了光束的束角。接着，光束通过进一步增加光的束角的菲涅耳透镜206。
[0025]虽然仅结合了有限数量的实施方案对本发明进行详细的描述，但应容易地理解本发明并不限制于所公开的实施方案。相反，本发明可以进行修改以包括本文未描述的但与本发明的精神和范围相称的任意数量的变化、变更、替换或等效布置。另外，虽然已描述了本发明的多个实施方案，但应理解的是，本发明的各方面也可仅包括所描述实施方案中的一些。因此，本发明不得被视为受上面的描述所限制，而是仅受所附权利要求的范围的限制。
【权利要求】
1.一种监视装置，包括: 设置于外壳中的电路卡总成； 设置于所述电路卡总成上的多个发光二极管，所述多个发光二极管中的每一个均被配置成发出窄光束； 设置于第二外壳中的散光器，所述散光器被配置成传播所述窄光束；以及 设置于所述第二外壳中的菲涅耳透镜，所述菲涅耳透镜被配置成对从所述散光器发出的光进行传播和改向。
2.根据权利要求1所述的监视装置，其还包括设置于所述电路卡总成上的透镜/成像器。
3.根据权利要求1所述的监视装置，其中从所述多个发光二极管发出的所述窄光束具有小于约40度的束角。
4.根据权利要求3所述的监视装置，其中所述散光器被配置成使从所述多个发光二极管发出的所述窄光束的所述束角增加至2倍以上。
5.根据权利要求2所述的监视装置，其中所述电路卡总成具有大致为圆形的形状且所述透镜/成像器设置于所述电路卡总成的中心。
6.根据权利要求2所述的监视装置，其中所述多个发光二极管环绕所述透镜/成像器沿周向设置。
7.根据权利要求1所述`的监视装置，其中所述菲涅耳透镜被配置成以大约为120度的束角传播源自所述监视装置的光。
8.根据权利要求5所述的监视装置，其中所述菲涅耳透镜包括中心窗口，其具有允许在所述透镜/成像器的全视野上实现透明的直径；以及周界部分。
9.根据权利要求8所述的监视装置，其中所述周界部分包括多个同心环形段，且每一个均用于对所述光进行传播和改向以使其远离中心轴线。
10.一种监视装置，其包括: 具有圆形形状且设置于外壳中的电路卡总成； 设置于所述电路卡总成中心的透镜/成像器； 在所述电路卡总成上环绕所述透镜/成像器沿周向设置的多个红外发光二极管，所述多个红外发光二极管中的每一个均被配置成发出窄的红外光束； 设置于所述外壳中的散光器，所述散光器被配置成传播所述窄的红外光束；以及 设置于所述外壳中的菲涅耳透镜，所述菲涅耳透镜被配置成对从所述散光器发出的所述红外光进行传播和改向。
11.根据权利要求10所述的监视装置，其中从所述多个红外发光二极管发出的所述窄的红外光束具有小于约40度的束角。
12.根据权利要求11所述的监视装置，其中所述散光器被配置成使从所述多个红外发光二极管发出的所述窄的光束的所述束角增加到至少2倍。
13.根据权利要求10所述的监视装置，其中所述菲涅耳透镜被配置成以大约为120度的束角传播源自所述监视装置的所述红外光。
14.根据权利要求13所述的监视装置，其中所述菲涅耳透镜包括中心部分，其具有允许在所述透镜/成像器的所述全视野上实现透明的直径；以及周界部分。
15.根据权利要求14所述的监视装置，其中所述周界部分包括多个同心环形段，且每一个均用于对所述光进行传播和改向以使`其远离所述中心轴线。
【文档编号】F21Y101/02GK103867969SQ201310684879
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2012年12月14日
【发明者】J.W.斯文森 申请人:罗斯蒙特航天公司