夜视装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种夜视装置，用于在缺乏可见光源时观测物体，包含红外线发光模块、光学模块、影像撷取模块、控制模块与电源模块。光学模块设置于红外线发光模块的出光处。控制模块电性连接红外线发光模块、影像撷取模块与电源模块。红外线发光模块产生红外线光。光学模块调整红外线光的出光角度或光密度，并输出经调整的红外线光。影像撷取模块撷取反射于物体的红外线光，并据以形成夜视影像。控制模块指示红外线发光模块产生红外线光，并指示光学模块调整红外线光的出光角度与光密度。电源模块供给夜视装置所需的电能。
【专利说明】夜视装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种夜视装置，尤其涉及一种可发出红外线以辅助观测的夜视装置。
【背景技术】
[0002]在夜间，可见光很微弱，人眼不易在夜间观测物体。由于人眼无法感知红外光，因此夜视装置可以利用红外线可以帮助人们在缺乏可见光的环境里重新获得视觉。尽管人们很早就发现了红外线，但受到红外线部件的限制，红外线感测技术发展很缓慢。
[0003]应用红外线感测技术的夜视镜是最早被军方用来在夜间观测敌方目标。直至今日，夜视镜仍被各国军队广泛地使用。而除了上述军用以外，夜视镜还可应用在例如导航、监视、瞄准等用途。
实用新型内容
[0004]鉴于上述，本实用新型的目的在于提供一种更能在缺乏可见光环境中清楚感测到物体的夜视装置。此夜视装置可以针对使用环境来调整红外线发射角度并从而改变红外线的发光强度，提供额外的红外线光源，以使其影像撷取模块能取得更多反射自所欲观测的物体的红外线光，藉此提高在所述缺乏可见光环境中的观测品质。
[0005]为达上述目的，本实用新型提供一种夜视装置，用于在缺乏可见光源时观测一物体，其包含:
[0006]—红外线发光模块,用以产生一红外线光；
[0007]—光学模块，设置于该红外线发光模块的出光处，用以调整该红外线光的出光角度或光密度，并输出经调整后的该红外线光，所述出光处为该红外线发光模块输出该红外线光的所在处；
[0008]一影像撷取模块，用以撷取反射于该物体的该红外线光，并据以形成对应于该物体的一夜视影像；
[0009]一控制模块，电性连接该红外线发光模块、该光学模块与该影像撷取模块，用以指示该红外线发光模块产生该红外线光，以及指示该光学模块调整该红外线光的出光角度与光密度；以及
[0010]一电源模块，电性连接该控制模块，用以供给该夜视装置所需的电能；
[0011]其中，当以该红外线光的行进方向上的一轴线为一中心轴时，所述出光角度为该红外线光往该中心轴两侧张开的最大角度，所述光密度为该红外线光通过垂直于该中心轴的一虚拟有限平面上的光通量密度。
[0012]上述的夜视装置，其中该光学模块更包含一第一镜片与一第二镜片，该光学模块通过改变该第一镜片与该第二镜片间的距离，调整该红外线光的出光角度与光密度。
[0013]上述的夜视装置，其中该光学模块根据该控制模块的指示改变该第一镜片与该第二镜片间的距离。
[0014]上述的夜视装置，其中该光学模块更包含多个镜头组，用以使穿透该些镜头组的该红外线光分别具有不同的出光角度或光密度。
[0015]上述的夜视装置，其中更包含一驱动模块，该驱动模块电性连接于该控制模块与该光学模块之间，该驱动模块用以根据该控制模块的指示选择该些镜头组其中之一对应至该红外线发光模块。
[0016]上述的夜视装置，其中该夜视装置更包含一切换模块且该红外线发光模块包含多个红外线发光单元，该切换模块电性连接于控制模块与该些红外线发光单元之间，且每一该红外线发光单元对应于该些镜头组其中之一，该切换模块用以根据该控制模块的指示选择性地使不同的该红外线发光单元发光。
[0017]上述的夜视装置，其中该夜视装置更包含一电压调整模块，且该光学模块包含一液态透镜，该电压调整模块电性连接该控制模块、该电源模块与该液态透镜，该电压调整模块用以根据该控制模块的指示调整该电源模块所输出的电压位准，并提供不同电压准位的电能给该液态透镜，藉以控制该液态透镜的曲率，以控制该红外线光的出光角度与光密度。
[0018]上述的夜视装置，其中该光学模块更包含一聚光杯，该红外线发光模块设置于该聚光杯的一端，该聚光杯能够选择性地调整其开口大小或其杯壁的倾斜角度，以控制该红外线光的出光角度与光密度。
[0019]上述的夜视装置，其中该夜视装置更包含一显示模块用以显示该夜视影像。
[0020]上述的夜视装置，其中该红外线发光模块以发光二极管产生该红外线光。
[0021]综上所述，本实用新型提供了一种能在缺乏可见光的环境中清楚感测到欲观测物体的夜视装置。经由所述夜视装置本身所具有的红外线光源，夜视装置的影像撷取模块更能取得清晰成像的夜视影像。除此之外，本实用新型的夜视装置更可以藉由光学模块调整所发出的红外线光的出光角度与光密度，使红外线光可以传播到更远的地方；或者根据使用目的而据以改变红外线的特征。藉此，本实用新型的夜视装置能应用在更广的用途。
[0022]以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1本实用新型一实施例中夜视装置的立体示意图；
[0024]图2本实用新型一实施例中夜视装置其基本架构的功能方框不意图；
[0025]图3本实用新型一实施例中光学模块改变红外线光的出光角度与光密度的示意图；
[0026]图4本实用新型一实施例中夜视装置的功能方框示意图；
[0027]图5本实用新型另一实施例中夜视装置的功能方框示意图；
[0028]图6本实用新型更一实施例中夜视装置的功能方框示意图；
[0029]图7本实用新型再一实施例中夜视装置的功能方框示意图。
[0030]其中，附图标记
[0031]1、Ia?Id夜视装置
[0032]10红外线发光模块
[0033]10a第一红外线发光单元
[0034]10b第二红外线发光单元
[0035]10c第三红外线发光单元
[0036]11、11’光学模块
[0037]IlOa 第一镜片
[0038]IlOb 第二镜片
[0039]112a第一镜头组
[0040]112b第二镜头组
[0041]112c第三镜头组
[0042]12影像撷取模块
[0043]13控制模块
[0044]14电源模块
[0045]15驱动模块
[0046]16切换模块
[0047]17电压调整模块
[0048]18显示模块
[0049]19 壳体
[0050]Θ第一出光角度
[0051]?’第二出光角度
[0052]A、A’有限虚拟平面
[0053]IR、IR’红外线光
【具体实施方式】
[0054]以下在实施方式中叙述本实用新型之详细特征，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本实用新型的技术内容并据以实施，且依据本说明书所揭露的内容、权利要求范围及附图，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本实用新型相关之目的及优点。以下实施例是进一步说明本实用新型的诸面向，但非以任何面向限制本实用新型的范畴。
[0055]需先一提的是，为使附图简明易懂，所附的附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构与方法。因此，所显示的元件并非以实际实施时的数目、形状、尺寸比例等加以绘制，其实际实施时的规格尺寸以及壳体外型实为一种选择性的设计，且其元件布局形态可能更为复杂，先于叙明。
[0056]本实用新型提供了一种夜视装置，用于在缺乏可见光源时观测物体。请参照图1与图2以协助说明，图1本实用新型一实施例中夜视装置的立体示意图。图2本实用新型一实施例中夜视装置其基本架构的功能方框示意图。如图1所示，夜视装置I的壳体19的近似一立方体,其上下表面的形状接近梯形。而壳体19的一端包含有光学模块11与影像撷取模块12，壳体19的另一端则包含有显示模块18用以显示夜视影像。本实用新型在此不加以限制夜视装置I的壳体19结构。
[0057]更详细地来说，如图2所示，夜视装置I主要包含了红外线发光模块10、光学模块11、影像撷取模块12、控制模块13与电源模块14。光学模块11设置在红外线发光模块10的出光处，所述出光处是为红外线发光模块10输出红外线光的所在处；而控制模块13电性连接红外线发光模块10、光学模块11、影像撷取模块12与电源模块14。
[0058]红外线发光模块10用以发射出红外线光IR，所述红外线光IR的发光波长通常为780纳米到950纳米。于本实用新型实施例中，红外线光IR为不能被人眼所察觉的不可见光。红外线发光模块10可例如藉由发光二极管(light emitting d1de, LED)发出所述红外线光IR。光学模块11则用以调整红外线光IR的出光角度与光密度。请参照图3，图3本实用新型一实施例中光学模块改变红外线光的出光角度与光密度的示意图。如图所示，红外线发光模块10以第一出光角度Θ发射出红外线光IR，光学模块11接收红外线光IR后，以一第二出光角度Θ ’发射出红外线光IR’。
[0059]请再参照图3，图中的虚线系用以示意一条沿所述红外线光其传播路径上的轴线。而有限虚拟平面A、A’是垂直于所述的轴线，且有限虚拟平面A、A’不但具有相同的面积以及相同的形状，有限虚拟平面A与红外线发光模块10的距离也等同于有限虚拟平面A’与光学模块11的距离。由图3可以理解，第二出光角度Θ ’小于第一出光角度Θ，此时红外线光IR’比红外线光IR更往虚线所示意的轴线集中。
[0060]而对于同样面积大小的有限虚拟平面A与A’来说，有限虚拟平面A’比有限虚拟平面A通过了更多的光通量，亦即红外线光IR’具有比红外线光IR更密集的光密度。换句话说说，光学模块11可以藉由缩小出光角度Θ以提高红外线IR’的光密度。而所属【技术领域】具通常知识者应可理解，光学模块11也可藉由放大出光角度Θ以使红外线IR’的光密度低于红外线IR的光密度。光学模块11可例如是聚光杯或者是各种光学透镜形成的镜片组合，在此仅为举例，并不以此为限。
[0061]事实上，光学模块11可以根据控制模块13的指示以调整其内部构件，以即时地对应调整红外线光IR’的出光角度与光密度。请再参照图2，夜视装置I尚可包含影像撷取模块12、控制模块13与电源模块14。如前述，红外线发光模块10发出红外线光IR，红外线光IR经光学模块11调整出光角度与光密度后形成红外线光IR’，并被发射至物体20，再被物体20所反射。影像撷取模块12是用以撷取所述被反射的红外线光IR’，同时也撷取其他自然环境中自然产生并被物体20反射而可被影像撷取模块12所感知的各种色光。
[0062]延续先前所述，影像撷取模块12根据接收到的红外线IR’以及自然产生并被反射的各种色光，据以产生相对应的夜视影像。此夜视影像例如是以绿色或白色或其他各种单色色阶显示出物体20的轮廓。于实务上，夜视装置I可更包含显示模块18以显示所述夜视影像；而影像撷取模块12则可例如是以电荷稱合元件(Charge-coupled Device, CCD)或互补式金属半氧化物半导体(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS)制成的镜头模块。
[0063]控制模块13可以包含有图形处理器(Graphics Processing Unit, GPU),用以对所述夜视影像进行更细致的后制处理，例如去除热杂讯(噪声)(thermal noise)、强化物体20在夜视影像中的轮廓等。控制模块13更可包含一中央处理器(Central ProcessingUnit, CPU)，用以根据预设的演算法产生相对应的控制信号以控制红外线发光模块10发出对应的红外线光。电源模块14用以提供夜视装置I内所述各模块的所需电能，其可通过控制模块13传输电能予所述各模块，也可另外拉线而直接电性连接所述各模块以直接供电。电源模块14可例如为锂电池或镍氢电池，但并不以此为限。
[0064]请参照图4，图4本实用新型一实施例中夜视装置的功能方框示意图。在此实施例中，光学模块11更包含第一镜片IlOa与第二镜片110b。第一镜片IlOa与第二镜片IlOb分别具有不同的曲率、焦距或透光度，并可例如为凹透镜或凸透镜。光学模块11可以改变该第一镜片IlOa与该第二镜片IlOb间的距离。根据现有的光学原理，当入射光连续透射两具有曲率的透镜时，最后的透射光的特征(例如出光角度与光密度)会根据两透镜间的距离不同而有所不同。所以，光学模块11可以经由调整所述镜片间的距离，进而调整所述红外线光IR’的出光角度与光密度。
[0065]更具体地来说，夜视装置I可例如在壳体19设置有转动机构(未绘示于图4)，且所述转动机构暴露于壳体19以供使用者操作。当使用者以第一方向或第二方向转动该转动机构的时候，第一镜片IlOa会被该转动机构所带动而对应地远离或靠近第二镜片110b，进而调整调整所述红外线光IR’的出光角度与光密度。而在实务上，所述转动机构可以设置于壳体19内而不暴露于外，此时，使用者可以根据预设的操作介面输入指令，控制模块13根据使用者所输入的指令产生对应的控制信号，以指示所述转动机构以第一方向或第二方向转动，使光学模块11得以对应调整第一镜片IlOa与第二镜片IlOb之间的距离，进而调整输出红外线光IR’的出光角度与光密度。
[0066]请参照图5，图5本实用新型另一实施例中夜视装置的功能方框示意图。在图5所对应实施例中，夜视装置Ib更包含驱动模块15，而光学模块11更包含第一镜头组112a、第二镜头组112b与第三镜头组112c。所述每一镜头组可例如包含如图4中的第一镜片IlOa与第二镜片110b，或是其他的镜片组合。驱动模块15电性连接于控制模块13与光学模块11之间。值得注意的是，第一、第二、第三镜头组112a、112b、112c分别具有不同的镜片组合，使得红外线光IR在分别经过第一、第二、第三镜头组112a、112b、112c后，会分别具有不同的出光角度与光密度。
[0067]请继续参照图5，在实务上，控制模块13可以藉由驱动模块15指示光学模块11选择所述镜头组其中之一来调整红外线光IR’的出光角度与光密度。在一实施例中，驱动模块15例如为马达，控制模块13根据使用者经由操作界面给予的指令启动马达(驱动模块15)，马达(驱动模块15)转动对应齿轮组以改变所述各镜头组的位置，让使用者所欲使用的镜头组(例如第一镜头组112a)可以移动至红外线发光模块10的出光处，以接收红外线发光模块10发出的红外线光IR，并调整其出光角度与光密度。
[0068]而当使用者想使用第二镜头组112b时，使用者可再经由使用界面给予夜视装置Ib相对应的指令，以如前述指示马达(驱动模块15)转动齿轮组，并使第二镜头组112b移动至红外线发光模块10的出光处。藉此，使用者可以任意选择所欲的镜头组，以调整所述红外线光具有其所欲的出光角度与光密度。事实上，所述镜头组更可如图4所对应实施例般地调整镜片间的距离，使光学模块11除了可以藉由切换选择相异的镜头组以进行较为巨观的调整外，也可以再藉由调整单一镜头组内各镜片的距离，以细部地微调红外线光IR’的出光角度与光密度。
[0069]事实上在另一实施例中，夜视模块Ib包含驱动模块15,而聚光模块11是为一可调的聚光杯。红外线发光模块10被设置于聚光杯(聚光模块11)的一端。当红外线发光模块10发射出红外线光IR后，红外线光IR经聚光杯(聚光模块11)的杯壁反射，使所述红外线光IR’能具有所欲的出光角度与光密度，并传播至所述待测的物体20。更详细地来说，驱动模块15根据控制模块13的指示，产生对应的驱动信号以驱动聚光杯(聚光模块11)缩放其杯壁，使聚光杯(聚光模块11)可选择性地调整其开口大小或其杯壁的倾斜角度。所以，聚光杯(聚光模块11)可以藉由上述调整方式使所述红外线光IR’具有所欲的出光角度与光密度。
[0070]请参照图6，图6本实用新型更一实施例中夜视装置的功能方框示意图。在图6所对应的实施例中，夜视装置Ic更包含了切换模块16，其红外线发光模块10更包含了第一、第二、第三红外线发光单兀100a、100b、100c,而其光学模块11则如前述实施例包含第一、第二、第三镜头组112a、112b、112c。其中切换模块16电性连接控制模块13与红外线发光模块100之间，或者切换模块16也可以直接电性连接第一、第二、第三红外线发光单元100a、100b、100c。而第一、第二、第三镜头组112a、112b、112c是分别对应于第一、第二、第三红外线发光单元100a、100b、100c，或者可以说第一、第二、第三镜头组112a、112b、112c分别位于第一、第二、第三红外线发光单兀100a、100b、10c的出光处。
[0071]就前述实施例实际的运作而言，第一、第二、第三红外线发光单元100a、100b、10c其中之一会发出相同的红外线光IR，且红外线光IR会对应经过第一、第二、第三镜头组112a、112b、112c而对应具有不同的出光角度或光密度。而在实务上，切换模块16是用以根据控制模块13的指示，选择性地使第一、第二、第三红外线发光单元100a、100b、10c其中之一发出红外线光IR。换句话说，在本实施例中，不同的发光单元分别对应到不同的镜头组，因此使用者可以经由控制介面指示切换模块16，以选择不同的红外线光源与镜头组的组合，藉此以使输出的红外线光IR’具有所欲的出光角度与光密度。
[0072]请参照图7，图7本实用新型再一实施例中夜视装置的功能方框示意图。在图7所对应实施例中，夜视装置Id更包含了电压调整模块17，其电性连接光学模块11、控制模块13与电源模块14。电压调整模块17接收来自电源模块14所提供的电能，并根据控制模块13的指示调整所述电能的电压位准后，供应经调整过电压的电能给光学模块11。光学模块11则可根据不同的电压准位调整前述红外线光的出光角度与光密度。于实务上，光学模块11可具有不同的实施态样。在一实施例中，光学模块11例如为由光学液体以及聚合物薄膜组成的变焦式液态透镜。当光学模块11为所述变焦示液态透镜时，其能根据前述电压准位的不同，而使所述液态透镜变化成不同的形状以形成不同的曲率，藉以使前述红外线光IR’具有不同的出光角度与光密度。
[0073]综上所述，本实用新型提供了一种能在缺乏可见光的环境中清楚感测到欲观测物体的夜视装置。经由所述夜视装置本身所具有的红外线光源，夜视装置的影像撷取模块更能取得清晰成像的夜视影像。除此之外，本实用新型的夜视装置更具有光学模块，可以藉由调整光学镜片的距离、改变镜头组合或是修正聚光杯形状，以调整所发出的红外线光的出光角度与光密度，使红外线光可以传播到更远的地方；或者根据使用环境而据以改变红外线的特征。藉此，本实用新型的夜视装置能应用在更广的用途。使本实用新型的夜视装置能应用在相当广泛的用途，相当具有实用性。
[0074]当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种夜视装置，用于在缺乏可见光源时观测一物体，其特征在于，包含: 一红外线发光模块，用以产生一红外线光； 一光学模块，设置于该红外线发光模块的出光处，用以调整该红外线光的出光角度或光密度，并输出经调整后的该红外线光，所述出光处为该红外线发光模块输出该红外线光的所在处； 一影像撷取模块，用以撷取反射于该物体的该红外线光，并据以形成对应于该物体的一夜视影像； 一控制模块，电性连接该红外线发光模块、该光学模块与该影像撷取模块，用以指示该红外线发光模块产生该红外线光，以及指示该光学模块调整该红外线光的出光角度与光密度；以及 一电源模块，电性连接该控制模块，用以供给该夜视装置所需的电能； 其中，当以该红外线光的行进方向上的一轴线为一中心轴时，所述出光角度为该红外线光往该中心轴两侧张开的最大角度，所述光密度为该红外线光通过垂直于该中心轴的一虚拟有限平面上的光通量密度。
2.根据权利要求1所述的夜视装置，其特征在于，该光学模块更包含一第一镜片与一第二镜片，该光学模块通过改变该第一镜片与该第二镜片间的距离，调整该红外线光的出光角度与光密度。
3.根据权利要求2所述的夜视装置，其特征在于，该光学模块根据该控制模块的指示改变该第一镜片与该第二镜片间的距离。
4.根据权利要求1所述的夜视装置，其特征在于，该光学模块更包含多个镜头组，用以使穿透该些镜头组的该红外线光分别具有不同的出光角度或光密度。
5.根据权利要求4所述的夜视装置，其特征在于，更包含一驱动模块，该驱动模块电性连接于该控制模块与该光学模块之间，该驱动模块用以根据该控制模块的指示选择该些镜头组其中之一对应至该红外线发光模块。
6.根据权利要求4所述的夜视装置，其特征在于，该夜视装置更包含一切换模块且该红外线发光模块包含多个红外线发光单元，该切换模块电性连接于控制模块与该些红外线发光单元之间，且每一该红外线发光单元对应于该些镜头组其中之一，该切换模块用以根据该控制模块的指示选择性地使不同的该红外线发光单元发光。
7.根据权利要求1所述的夜视装置，其特征在于，该夜视装置更包含一电压调整模块，且该光学模块包含一液态透镜，该电压调整模块电性连接该控制模块、该电源模块与该液态透镜，该电压调整模块用以根据该控制模块的指示调整该电源模块所输出的电压位准，并提供不同电压准位的电能给该液态透镜，藉以控制该液态透镜的曲率，以控制该红外线光的出光角度与光密度。
8.根据权利要求1所述的夜视装置，其特征在于，该光学模块更包含一聚光杯，该红外线发光模块设置于该聚光杯的一端，该聚光杯能够选择性地调整其开口大小或其杯壁的倾斜角度，以控制该红外线光的出光角度与光密度。
9.根据权利要求1所述的夜视装置，其特征在于，该夜视装置更包含一显示模块用以显示该夜视影像。
10.根据权利要求1所述的夜视装置，其特征在于，该红外线发光模块以发光二极管产 生该红外线光。
【文档编号】H04N5/232GK204180171SQ201420706150
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】鲍世嘉 申请人:翰京科技股份有限公司