專(zhuān)利名稱(chēng)：應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的均勻高效照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種照明技術(shù)，尤其是一種應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的均勻 髙效照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們?cè)缂航Y(jié)束了日出而作、日落而息的生活、 生產(chǎn)模式，夜間的活動(dòng)大大增加。但是由于人眼只能在可見(jiàn)光足夠強(qiáng) 的條件下辨別物體，超出可見(jiàn)光范圍的光譜人眼是看不見(jiàn)的。因此， 在夜間沒(méi)有足夠照明的情況下，人們需要另加光源來(lái)進(jìn)行照明，比如 道路上的路燈、汽車(chē)的車(chē)燈、邊防站的探照燈等。
隨著科技的進(jìn)步，人們可以利用超出可見(jiàn)光范圍的光譜對(duì)周邊景 物進(jìn)行觀察和監(jiān)控，如利用紅外夜視儀器，對(duì)景物成像，將成像的光 信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再將電信號(hào)放大并轉(zhuǎn)變?yōu)槿搜劭梢?jiàn)的光信號(hào)?？?的來(lái)說(shuō)，按照成像時(shí)使用光的情況，夜視儀器可分為兩大類(lèi)， 一類(lèi)需 要夜視儀器提供照明光源，由夜視儀器主動(dòng)向外發(fā)射某種波長(zhǎng)的光， 如可見(jiàn)光、紅外光、紫外光等，再利用物體反射的這些光成像。另一 類(lèi)不需夜視儀器提供照明光源，主要靠微光(由于自然界會(huì)有一些比 太陽(yáng)光微弱得多的光，如星光、月光、大氣輝光等，由于人眼視網(wǎng)膜 感光度不高，所以在這種光強(qiáng)度較小的情況下無(wú)法正常成像)或物體 自身向外輻射的紅外線來(lái)成像(也稱(chēng)為熱成像)。另外，由于激光技術(shù)
的發(fā)展，也將激光應(yīng)用在夜視系統(tǒng)的照明中。
但是目前的主動(dòng)夜視系統(tǒng)中，夜視系統(tǒng)的照明存在著一些問(wèn)題， 例如，照明角度一般都是固定不變的，即使在設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留了一定的調(diào) 節(jié)角度，但調(diào)節(jié)范圍一般都較小，而且是手動(dòng)的，--旦安裝好后就固 定不變了。或者，即使安裝后在使用時(shí)可以調(diào)節(jié)，但調(diào)節(jié)的角度很小，一般都在幾度的范圍內(nèi)。
對(duì)于上述照明角度固定不變或者變動(dòng)較小的情況，使得照明區(qū)域 不變，或變化很小，常常會(huì)有照明不全的現(xiàn)象發(fā)生，只能照到部分， 因此，成像不完全。
對(duì)于距離比較遠(yuǎn)的應(yīng)用場(chǎng)合下，固定的照明角度就不合適了，例 如，對(duì)于一個(gè)從近距離到IOOO米以上的夜視照明范圍，比較合適的照
明角度范圍應(yīng)一般在0.5°至20°之間，對(duì)應(yīng)于攝像鏡頭而言，為了滿
足對(duì)遠(yuǎn)近距離的成像要求，最基本的要求就是能夠變焦，對(duì)遠(yuǎn)距離景 物成像時(shí)，要將遠(yuǎn)距離景物放大，攝像鏡頭的焦距變長(zhǎng)，視場(chǎng)變小， 因此要求照明角度也較小，才能有足夠的照明亮度，近距離時(shí)，攝像 鏡頭的焦距變短，視場(chǎng)變大，要求照明角度也較大，才能充滿整個(gè)視 場(chǎng)。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們也采取了一些措施，但均存在著一定的
弊病，如通過(guò)機(jī)械裝置驅(qū)動(dòng)照明器進(jìn)行掃描(如99104568. 6)，此時(shí)， 有掃描速度帶來(lái)的問(wèn)題，如速度慢，存在陰影區(qū)，并且機(jī)械裝置不穩(wěn) 定等問(wèn)題；如果采用一些特殊的光學(xué)元件(如200310118153. 8)，勢(shì)必 增加成本；如果增加光源的強(qiáng)度，如果是激光照明，則增加激光的功 率，也會(huì)引發(fā)一系列的問(wèn)題，如散熱問(wèn)題，體積、重量帶來(lái)的安裝問(wèn) 題，使用昂貴光學(xué)元件帶來(lái)的成本問(wèn)題等等。
另外，也有用單個(gè)透鏡或單透鏡組利用光源在透鏡與其焦點(diǎn)之間 時(shí)發(fā)散角的變化進(jìn)行的變范圍照明，其照明區(qū)域由光源的發(fā)光特性決 定一般為圓形區(qū)域。由于光源在透鏡與其焦點(diǎn)之間，照明區(qū)域的光強(qiáng) 分布是中間亮而邊緣很暗，如圖2所示，照明系統(tǒng)出射的光束最終形 成的是一個(gè)圓形照明區(qū)域109。至少存在兩個(gè)問(wèn)題， 一是光強(qiáng)分布不均 勻，中間過(guò)于明亮而周邊過(guò)于暗淡，照度不均勻，如圖2所示的光強(qiáng) 分布曲線110，這種情況導(dǎo)致成像畫(huà)面不清楚，再有就是，由于成像鏡 頭的感光元件112 (如CCD) —般為矩形，如圖3所示，但由于照明 區(qū)域111是圓形，所以，即使充分利用照明區(qū)域，效率也僅僅有61% (CCD的面積/照明圓區(qū)域的面積)，因此，光能量損失嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供一種 應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離大范圍的夜間照明。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)， 包括光源、變焦透鏡組和變焦驅(qū)動(dòng)裝置，所述變焦驅(qū)動(dòng)裝置與所述 變焦透鏡組和/或所述光源連接，用于使所述變焦透鏡組中的透鏡與所 述光源產(chǎn)生相對(duì)位移，以改變所述變焦透鏡組的焦距，并且，所述光 源的光出射面位于所述變焦透鏡組的焦點(diǎn)或焦點(diǎn)之外。
進(jìn)一步地，上述的應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)中的所述變焦透 鏡組至少包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的單透鏡或透鏡組，其中一單透鏡為凸 透鏡，或其中一透鏡組為具有正焦距的透鏡組。
所述用于使所述變焦透鏡組中的透鏡與所述光源產(chǎn)生相對(duì)位移的 所述變焦驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)自夜視系統(tǒng)，以使所述照明系統(tǒng)發(fā)出 的照明光斑的大小與探測(cè)范圍一致。
進(jìn)一步地，所述應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)還包括一用于對(duì)所 述光源發(fā)出的光迸行均勻化的勻光裝置，所述勻光裝置位于所述光源 和所述變焦透鏡組之間，并且所述勻光裝置的光出射面位于所述變焦 透鏡組的焦點(diǎn)或焦點(diǎn)之外。
具體地，所述勻光裝置包括一出光口，所述出光口的形狀為一幾 何形狀，并與所述夜視系統(tǒng)中探測(cè)器的形狀相對(duì)應(yīng)。其中，所述的幾 何形狀可以為圓形、正方形或矩形。
另外，所述勻光裝置為一透明玻璃棒，或由空心的多面反射鏡組 成，或由兩組微透鏡陣列構(gòu)成，或由衍射元件組成。
上述應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)中的所述變焦驅(qū)動(dòng)裝置包括動(dòng) 力機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述變焦透鏡組和/或所述光源連 接，由所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述變焦透鏡組和/或所述光源 移動(dòng)，使所述變焦透鏡組中的透鏡與所述光源產(chǎn)生相對(duì)位移。如果系 統(tǒng)中包括勻光裝置的話，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述變焦透鏡組和勻光裝置
6連接，改變的是變焦透鏡組中的透鏡與勻光裝置之間的相對(duì)位移。
上述動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括各種電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，或壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，或 氣動(dòng)機(jī)構(gòu)，或聲驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。上述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪/齒 條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明所述的應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)中的所述光源為高亮
度LED、可見(jiàn)光光源、激光器或紫外光/紅外光光源。從另一方面來(lái)說(shuō)，
所述光源為脈沖光源或連續(xù)發(fā)光光源。所述脈沖光源可以與所述夜視 系統(tǒng)同步。
另外，所述光源與勻光裝置之間可以直接藕合或用光纖或透鏡藕 合。所述變焦透鏡組中的透鏡或透鏡組可以是衍射透鏡或由菲涅爾透 鏡組成。
本發(fā)明通過(guò)改變變焦透鏡組的焦距，使本發(fā)明所述系統(tǒng)的照明角 度隨著變焦透鏡組焦距的變化能進(jìn)行大范圍地調(diào)節(jié)，而且，本發(fā)明照 明均勻，這將使得成像清晰，不存在暗斑，并且能有效提高光的利用 率，減小光能損失。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地
說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明的夜視系統(tǒng)及照明系統(tǒng)的原理框圖2為現(xiàn)有照明裝置出射光在目標(biāo)區(qū)域形成的圓形照明光斑及光
強(qiáng)分布曲線圖3為現(xiàn)有照明裝置的照明光斑形狀與CCD形狀的對(duì)比示意圖4為本發(fā)明所述照明系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)原理示意圖5為本發(fā)明所述照明系統(tǒng)變焦透鏡組的變焦原理示意圖6a和圖6b為兩種光波導(dǎo)型光均化器原理結(jié)構(gòu)圖； 圖7為一種由微透鏡陣列組成的勻光裝置原理結(jié)構(gòu)圖； 圖8為圖5中的變焦透鏡組的焦距變化曲線圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1，為本發(fā)明所涉及到的一種夜視系統(tǒng)及照明系統(tǒng)的原理
框圖，所述的夜視系統(tǒng)IOO包括探測(cè)系統(tǒng)108、系統(tǒng)控制器107和本發(fā) 明所述的照明系統(tǒng)106，其中，照明系統(tǒng)106包括光源IOI、光均化 器102(勻光裝置的一個(gè)實(shí)施例)、變焦透鏡組103和變焦驅(qū)動(dòng)裝置105， 所述變焦驅(qū)動(dòng)裝置105與所述變焦透鏡組103連接，當(dāng)然也可以與所 述光均化器102連接，用于使所述變焦透鏡組103中的透鏡與所述光 均化器102產(chǎn)生相對(duì)位移，以改變所述變焦透鏡組的焦距，并且，所 述光均化器102的出光面位于所述變焦透鏡組的焦點(diǎn)或焦點(diǎn)之外。
所述的照明系統(tǒng)106由系統(tǒng)控制器107所控制，具體地，變焦驅(qū) 動(dòng)裝置105接受系統(tǒng)控制器107發(fā)出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，根據(jù)該驅(qū)動(dòng)信號(hào)改 變變焦透鏡組103中的透鏡的位置，以此改變焦透鏡組103的焦距， 使得從光源發(fā)出的光，經(jīng)過(guò)光均化器102的均勻處理，由變焦透鏡組 103成像到目標(biāo)區(qū)域，而探測(cè)系統(tǒng)108則接受已照明的目標(biāo)區(qū)域反射的 光。
參見(jiàn)圖4，為圖1中本發(fā)明所述照明系統(tǒng)106的原理結(jié)構(gòu)示意圖。 所述照明系統(tǒng)包括一光源113、勻光裝置114、變焦透鏡組200和變焦 驅(qū)動(dòng)裝置105，其中，所述變焦驅(qū)動(dòng)裝置105與所述變焦透鏡組200連 接，當(dāng)然也可以與勻光裝置114連接，其作用在于使所述變焦透鏡組 200中的透鏡201或202與所述勻光裝置114產(chǎn)生相對(duì)位移，以改變所 述變焦透鏡組200的焦距，并且，所述勻光裝置114的光出射面位于 所述變焦透鏡組200的焦點(diǎn)或焦點(diǎn)之外。
在本發(fā)明中，所述的變焦透鏡組200為一復(fù)合透鏡，其至少包括 兩個(gè)或兩個(gè)以上的透鏡或透鏡組。以包括兩個(gè)透鏡為例，對(duì)復(fù)合透鏡 的原理說(shuō)明如下
如果第一個(gè)透鏡的焦距為fl，第二個(gè)透鏡的焦距為f2，透鏡之間 的距離為d，則從第二個(gè)透鏡到該復(fù)合透鏡焦點(diǎn)之間的距離稱(chēng)為后焦距 (BFL)，如圖5所示。那么
8肌= ') (1) d —(力+ /2)
這個(gè)復(fù)合透鏡的焦距f的表達(dá)式為
一 =——+--- (2)
/ /'》/'/2
從上式可見(jiàn)，兩透鏡組成的復(fù)合透鏡的焦距f僅與其中兩透鏡之 間的距離和每一個(gè)透鏡元件的焦距有關(guān)。
如果把透鏡看成是薄透鏡，并且緊靠在一起時(shí)d = 0，這個(gè)復(fù)合
透鏡的焦距f的表達(dá)式為
111 "、
—=——+ 一 (3)
/ ,'》
本發(fā)明中所述的變焦透鏡組應(yīng)用上述的復(fù)合透鏡，如圖4中所示， 由兩個(gè)透鏡201、 202組成，與所述勻光裝置114較近的為凹透鏡201， 另一個(gè)為凸透鏡202，勻光裝置114到凹透鏡201的距離116為該變焦 透鏡組200的后焦距，距離118為該變焦透鏡組200的焦距，凹透鏡 201與凸透鏡202之間的距離117為d。當(dāng)然，本發(fā)明中的變焦透鏡組 200也可以由透鏡和透鏡組或全部由透鏡組組成，但無(wú)論怎樣組合，必 須有一個(gè)透鏡或透鏡組是正焦距才可以。
由于本發(fā)明的光出射面位于所述變焦透鏡組200的焦點(diǎn)或焦點(diǎn)之 外，出射光束的發(fā)散角度采用以下公式計(jì)算
e = 2arctg(D/(2f)) (4)
其中，e為出射光束的發(fā)散角，D為勻光裝置114出光口的最大直 徑；f為變焦透鏡組的焦距。
根據(jù)以上公式可以得出，當(dāng)D為一固定參數(shù)，^的大小隨著f的 變化而變化，當(dāng)f變大，則0變小，反之，當(dāng)f變小，則^變大。因此， 可以通過(guò)改變變焦透鏡組的焦距f的大小來(lái)改變照明系統(tǒng)的出射光束 的發(fā)散角0的大小。例如，當(dāng)D = 4mm， f二460—12mm時(shí)，S二0.5 一20度，此時(shí)完全可以滿足對(duì)于IOOO米以上距離的夜視照明。
在實(shí)際應(yīng)用中,照明系統(tǒng)的發(fā)散角要和探測(cè)系統(tǒng)一致，例如CCD 的感光面為矩形其對(duì)角線為最大直徑L，如果此時(shí)CCD鏡頭的焦距為fC，那么C C D攝像系統(tǒng)的視場(chǎng)角就是
<formula>formula see original document page 10</formula> (5)
在一般情況下e-a，所以
<formula>formula see original document page 10</formula> (6)
由此可以根據(jù)C C D攝像系統(tǒng)的變焦范圍得到照明系統(tǒng)變焦透鏡 的焦距范圍。
關(guān)于變焦透鏡組200的變焦過(guò)程，如圖5所示。兩個(gè)共軸透鏡201 和202分別為一凹透鏡和一凸透鏡，當(dāng)他們之間的距離d發(fā)生變化時(shí)， 由這兩個(gè)透鏡組成的復(fù)合透鏡的焦距也發(fā)生了變化。其中，焦點(diǎn)到最 近透鏡201的距離204稱(chēng)為后焦距。在負(fù)透鏡和正透鏡的組合中，其 主面可以在正透鏡之外，因此可有效減小透鏡組的長(zhǎng)度。距離203為 組合透鏡的焦距，如圖5所示，當(dāng)透鏡201沿曲線208移動(dòng)并且透鏡 202沿曲線207移動(dòng)時(shí)，透鏡間距d增大，焦距變小，并且后焦距也變 短為距離204'。
對(duì)上述系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)仿真，結(jié)果如圖8所示。當(dāng)凹透鏡201的焦 距fh—5mm、凸透鏡202的焦距f2=12mm時(shí)，隨著凸透鏡202與凹 透鏡201之間的距離d的變化，其復(fù)合透鏡的焦距f和后焦距BFL也 隨之發(fā)生變化，其變化曲線如圖8所示。其中，橫軸為透鏡間距值， 實(shí)線為焦距f的變化曲線，虛線為后焦距BFL的變化曲線。由圖可以 看出當(dāng)透鏡間距d從7mm增大到12mm時(shí)，焦距f可以由此43Omm縮 小至U 10mm。
對(duì)于變焦透鏡組200不只可以由兩個(gè)透鏡組成，也可以由兩個(gè)以 上透鏡組組成。而每個(gè)透鏡組可以是單透鏡或多個(gè)透鏡元件的組合， 并且，當(dāng)透鏡組之間的距離發(fā)生變化時(shí)，變焦透鏡組200的焦距也隨 之發(fā)生變化。在變焦透鏡組200中也可以使用衍射透鏡或菲涅爾透鏡。
在一實(shí)施例中，在該系統(tǒng)中增加一勻光裝置114，如一光均化器， 通過(guò)增加光均化器，用以均衡所述光源113發(fā)出的照明光，使入射到 變焦透鏡200的光更加均勻，以使最終出射的光束照度均勻。
當(dāng)然，如果從光源113發(fā)出的光足夠好，也可以沒(méi)有勻光裝置114，此時(shí)，便是所述光源的光出射面位于所述變焦透鏡組200的焦點(diǎn)或焦點(diǎn)之外。
其中，圖6a和圖6b分別是一種簡(jiǎn)單實(shí)用的光均化器的原理結(jié)構(gòu)圖，其光出口一般為一幾何形狀，具體采用什么形狀，可以與本發(fā)明所述照明系統(tǒng)相配合的探測(cè)系統(tǒng)(如攝像/照相系統(tǒng))中的感光元件的形狀相匹配，例如，目前的感光元件為CCD， CCD的形狀一般為長(zhǎng)方形，所以，光均化器的光出口也可以為長(zhǎng)方形。通過(guò)如此匹配，可以使照明區(qū)域完全落入CCD的感光面，從而大大提髙光的利用率，減少光損失。
圖6a和6b為波導(dǎo)形，如圖6a所示的長(zhǎng)方棒，當(dāng)然也可以是楔型棒，其材料一般具有很高透過(guò)率的光學(xué)材料，并且在兩端面301鍍?cè)鐾改?，其它四個(gè)側(cè)面302鍍反射膜。當(dāng)一端輸入光時(shí)，光只能在棒中傳播并被多次反射，就象光纖一樣，從而使光在另一端出射時(shí)其端面的光分布是均勻的。光的均勻性與棒的長(zhǎng)度及輸入光的空間帶寬積成正比，與棒的截面積及棒的折射率成反比，因此減小材料的光折射率可以增加光均勻性。
如圖6b所示，為一由反射鏡303、 303，組成的空心波導(dǎo)，空心內(nèi)表面拋光并鍍反光材料。當(dāng)一端輸入光時(shí)，光被多次反射并從另一端出射，其出射端面的光分布是均勻的。
圖7是另一種由兩微透鏡陣列304、 305組成的光均化器。其原理是，第一透鏡陣列304的每一個(gè)小透鏡單元將光源成像在第二透鏡陣列305上，并且兩透鏡陣列的小透鏡單元是一一對(duì)應(yīng)的，第二透鏡陣列305的每個(gè)小透鏡單元將第一透鏡陣列304的每一個(gè)小透鏡單元成像在無(wú)限遠(yuǎn)。也就是第一透鏡陣列304位于第二透鏡陣列305的焦面，所以出射光的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案是與第一透鏡陣列304的每一個(gè)小透鏡單元形狀相同并且照度均勻。在需要有限距離照明時(shí)可在其后再加一個(gè)傅立葉變換透鏡306，則其遠(yuǎn)場(chǎng)圖案就形成在其焦面307上，如光線308、 309從第一透鏡陣列304發(fā)出然后匯聚在傅立葉變換透鏡306的焦面307上。在本發(fā)明中，可以將出光口設(shè)在焦面307上。當(dāng)然也可以將傅立葉變換透鏡306放到變焦透鏡組200中，使其成為變焦透鏡組200的一部分，此時(shí)其出光口在無(wú)限遠(yuǎn)處，使用透鏡陣列的光均化器的優(yōu)點(diǎn)是光均勻，吸收少。
另外，光均化器也可以由衍射元件組成，由于衍射元件是針對(duì)光源的特性進(jìn)行設(shè)計(jì)的，特別是激光光源，并且技術(shù)手段較多，故在此
不再贅述。
在本發(fā)明中， 一般來(lái)說(shuō)，光源113和勻光裝置114是連接在一起的，如圖4所示，也可以用光纖或透鏡耦合。為了實(shí)現(xiàn)改變變焦透鏡組200的焦距，而使用一變焦驅(qū)動(dòng)裝置105與變焦透鏡組200中的透鏡連接，或與光源113及勻光裝置114連接，以改變?cè)撟兘雇哥R組200中透鏡之間的距離及與勻光裝置114的距離，使勻光裝置114的出光口成像到目標(biāo)區(qū)域。
所述變焦驅(qū)動(dòng)裝置105至少包括動(dòng)力機(jī)構(gòu)119和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)120，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)120與所述變焦透鏡組200和/或所述光源113及勻光裝置114連接，由所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)119通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)120帶動(dòng)所述變焦透鏡組200和/或所述光源113及勻光裝置114移動(dòng)，使所述變焦透鏡組200或所述光源113及勻光裝置114產(chǎn)生相對(duì)位移。
其中，作為一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式，動(dòng)力機(jī)構(gòu)119可以包括一電動(dòng)機(jī)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)120可以包括絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪/齒條傳動(dòng)、凸輪傳動(dòng)或皮帶傳動(dòng)等等。
另外，對(duì)上述變焦驅(qū)動(dòng)裝置105的控制，可以采用單獨(dú)的控制系統(tǒng)，也可以合并入與本發(fā)明所述照明系統(tǒng)相配合使用的攝像或照相、監(jiān)控等系統(tǒng)?？刂谱兘跪?qū)動(dòng)裝置105工作為普通的自動(dòng)控制，在此不必贅述。
在本發(fā)明中，所述光源113可以為高亮度LED，也可以為可見(jiàn)光光源，也可以為激光光源或紫外/紅外光源，并由光纖或透鏡耦合到勻光裝置中，可根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域和場(chǎng)所進(jìn)行選擇。
在本發(fā)明中，由于光出射面位于變焦透鏡組的焦點(diǎn)或焦點(diǎn)之外，所以，變焦透鏡組將光出射面成像在所照明的目標(biāo)上，并且，通過(guò)所述變焦驅(qū)動(dòng)裝置，以改變所述變焦透鏡組的焦距并保持將光出射面成像在所照明的目標(biāo)上。根據(jù)公式(4)，通過(guò)調(diào)節(jié)變焦透鏡組200的焦 距，可以調(diào)節(jié)光源的發(fā)散角，并且，由于變焦透鏡組的焦距可以在幾 百到幾十毫米，甚至于更大的范圍內(nèi)調(diào)整，所以，使得光源的發(fā)散角 的調(diào)整范圍大大提高。
由于在光源后增加了勻光裝置，使得光在光出射面分布均勻，通 過(guò)控制出光口的形狀，可以使得光出射面的形狀與探測(cè)器形狀相同， 所以照明均勻，在照明目標(biāo)上的成像清晰，不存在暗區(qū)，并且能夠高 效地利用光能，提高了光的利用率，減小了光能損失。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明而非限制，盡 管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的修 改或者等同替換，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1. 一種應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)，包括光源，其特征在于，還包括變焦透鏡組和變焦驅(qū)動(dòng)裝置，所述變焦驅(qū)動(dòng)裝置與所述變焦透鏡組和/或所述光源連接，用于使所述變焦透鏡組中的透鏡與所述光源產(chǎn)生相對(duì)位移，以改變所述變焦透鏡組的焦距，并且，所述光源的光出射面位于所述變焦透鏡組的焦點(diǎn)或焦點(diǎn)之外。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述變焦透鏡組至少包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的單透鏡或透鏡組，其中一單透鏡為凸透鏡，或其中一透鏡組為具有正焦距的透鏡組。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述照明系統(tǒng)還包括一用于對(duì)所述光源發(fā)出的光進(jìn)行均勻化的勻光裝置，所述勻光裝置位于所述光源和所述變焦透鏡組之間，并且所述勻光裝置的光出射面位于所述變焦透鏡組的焦點(diǎn)或焦點(diǎn)之外。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述勻光裝置包括一出光口，所述出光口的形狀為一幾何形狀，并與所述夜視系統(tǒng)中探測(cè)器的形狀相對(duì)應(yīng)，所述的幾何形狀可以為圓形、正方形或矩形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述勻光裝置為一透明玻璃棒，或由空心的多面反射鏡組成，或由兩組微透鏡陣列構(gòu)成，或由衍射元件組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)，其特征在于，所述變焦驅(qū)動(dòng)裝置包括動(dòng)力機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與所述變焦透鏡組和/或所述光源連接，由所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述變焦透鏡組和/或所述光源移動(dòng)，使所述變焦透鏡組中的透鏡與所述光源產(chǎn)生相對(duì)位移。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)，其特征 在于，所述動(dòng)力機(jī)構(gòu)包括各種電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，或壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)， 或氣動(dòng)機(jī)構(gòu)，或聲驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括絲杠傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、齒輪/ 齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)或皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)，其特征 在于，所述光源為高亮度LED、可見(jiàn)光光源、激光器或紫外光/紅外光光源，或?yàn)槊}沖光源或連續(xù)發(fā)光光源，其中，所述脈沖光源可以與所 述夜視系統(tǒng)同步。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)，其特征 在于，所述光源與勻光裝置之間可以直接藕合或用光纖或透鏡藕合。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)，其特 征在于，所述的變焦透鏡組中的透鏡可以是衍射透鏡或由菲涅爾透鏡 組成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種應(yīng)用于夜視系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)，包括光源，變焦透鏡組和變焦驅(qū)動(dòng)裝置，所述變焦驅(qū)動(dòng)裝置與所述變焦透鏡組和/或所述光源連接，用于使所述變焦透鏡組中的透鏡與所述光源產(chǎn)生相對(duì)位移，以改變所述變焦透鏡組的焦距，并且，所述光源的光出射面位于所述變焦透鏡組的焦點(diǎn)或焦點(diǎn)之外，本發(fā)明通過(guò)改變透鏡組的焦距，使本發(fā)明所述系統(tǒng)的照明角度隨著透鏡組焦距的變化能進(jìn)行大范圍地調(diào)節(jié)，而且，本發(fā)明照明均勻，這將使得成像清晰，不存在暗區(qū)，并且能有效提高光的利用率，減小光能損失。
文檔編號(hào)G02B23/00GK101477242SQ20081009820
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2008年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日
發(fā)明者任志文, 林 李, 梅曉輝, 鄭維彥 申請(qǐng)人:鄭維彥