激光夜視輔助駕駛激光照明器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種激光夜視輔助駕駛激光照明器，包括激光器和裝配于激光器出射窗口的鏡頭，其特征在于，激光器出射激光水平方向?yàn)槁S，豎直方向?yàn)榭燧S，相應(yīng)地，鏡頭從后至前配有用于快軸壓縮整形的快軸透鏡組、用于慢軸發(fā)散整形的慢軸透鏡組、出光角度控制透鏡和非均勻性勻光平片，從而產(chǎn)生遠(yuǎn)射的主光束和近射發(fā)散的次光束；快軸透鏡組以及出光角度控制透鏡各自配有在前后方向驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。依據(jù)本發(fā)明同時(shí)適用于近地面和遠(yuǎn)距離照明。
【專(zhuān)利說(shuō)明】激光夜視輔助駕駛激光照明器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光夜視輔助駕駛激光照明器，具體是涉及激光夜視輔助駕駛領(lǐng)域中的激光照明器。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有夜視車(chē)載輔助駕駛系統(tǒng)成像設(shè)備主要為紅外或低照度成像輔助成像兩種。紅外系統(tǒng)為被動(dòng)熱成像，是對(duì)溫度進(jìn)行探測(cè)，依據(jù)不同溫度對(duì)景物成像的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)夜間不受對(duì)面來(lái)車(chē)燈光影響的成像。熱像輔助駕駛存在分辨率不夠高，對(duì)溫度差別不大的路面凹坑成像細(xì)節(jié)不夠，價(jià)格昂貴等缺點(diǎn)。
[0003]低照度成像設(shè)備，可以在有微弱光線的時(shí)候?qū)σ雇砺访娓叻直媛是逦上瘢窃谟龅綄?duì)面有強(qiáng)光時(shí)會(huì)因亮度飽和而無(wú)法成像，從而失去作用，同時(shí)在低于其低照度的條件下也會(huì)因?yàn)楣饩€不足而失去清晰成像的功能，使用條件受限較大。
[0004]用普通攝像機(jī)就能夠感應(yīng)的近紅外激光照明做成的激光夜視輔助駕駛系統(tǒng)，結(jié)合激光的單色性，配合可見(jiàn)光濾光、近紅外光增透等處理，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)迎面車(chē)燈燈光的抑制和對(duì)夜晚行進(jìn)方向路面情況的清晰成像。
[0005]車(chē)載輔助駕駛激光夜視的應(yīng)用不同于其它應(yīng)用領(lǐng)域中的激光夜視照明需求，例如監(jiān)控激光夜視領(lǐng)域要求視場(chǎng)內(nèi)激光分布盡量均勻一致，以保證監(jiān)控畫(huà)面成像清晰。而車(chē)載激光照明由于成像視場(chǎng)范圍大，視場(chǎng)內(nèi)既有近距離如5米以?xún)?nèi)的景物也有遠(yuǎn)距離如上百米的景物，因此如果采用普通的照明器使得整個(gè)視場(chǎng)內(nèi)光能量一致，近距離物體由于距離近返回的光線就會(huì)被成像設(shè)備感應(yīng)到亮度較高，由于成像設(shè)備畫(huà)面的調(diào)節(jié)能力不是無(wú)限的，因此遠(yuǎn)距離景物的反光相對(duì)近距離就不會(huì)被成像顯示出來(lái)。
[0006]在一些應(yīng)用中，采用多系統(tǒng)配合的結(jié)構(gòu)，兩個(gè)系統(tǒng)各自按照自己的方式工作，不僅成本高，而且配置結(jié)構(gòu)所占用空間較大。
[0007]如果配置成單一的激光照明器，產(chǎn)生如中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN 103186015A，其通過(guò)配置調(diào)焦范圍大的激光照明器，并同時(shí)匹配測(cè)距設(shè)備，利用測(cè)距與調(diào)焦的匹配進(jìn)行遠(yuǎn)近照明兼顧，然而這種配置結(jié)構(gòu)恰恰是在同一個(gè)時(shí)刻只能近照或者遠(yuǎn)照，無(wú)法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)近距離目標(biāo)反射的激光被攝像機(jī)感應(yīng)高的亮度值是差不多的。
[0008]承接多系統(tǒng)配置結(jié)構(gòu)，如中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN203120031U公開(kāi)了一種紅外夜視設(shè)備，其配置的紅外激光器的數(shù)量至少為兩個(gè)，所述的紅外激光器中，至少有一個(gè)紅外激光器的鏡頭的鏡片為高透光率平面鏡，至少有一個(gè)紅外激光器的鏡頭的鏡片為凸透鏡，可以在通過(guò)具有凸透鏡鏡片的紅外激光器進(jìn)行長(zhǎng)距離照射以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離觀察、監(jiān)視的同時(shí)，通過(guò)具有高透光率平面鏡鏡片的紅外激光器的鏡片來(lái)大幅度提高激光束的發(fā)散度，增加紅外夜視儀的近距離觀察、監(jiān)視廣角，同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離小廣角觀察、監(jiān)視和近距離大廣角觀察、監(jiān)視的目的。這種結(jié)構(gòu)能夠很好的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)近兼顧的目的，但由于配置了多款激光器，使得其整體成本偏高，且整體結(jié)構(gòu)所占安裝空間偏大。同時(shí)，公知的，即便是不用于駕駛照明，而用于室外監(jiān)控，多照明器系統(tǒng)必然要同時(shí)配置如鏡頭清理系統(tǒng)，比如雨刷等，整體的成本難以調(diào)低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種用于激光夜視輔助駕駛的激光照明器，通過(guò)對(duì)激光整形處理，使其同時(shí)適用于近地面和遠(yuǎn)距離照明，并針對(duì)攝像機(jī)成像對(duì)照明光源和被照射物體的輔助駕駛激光照明應(yīng)用進(jìn)行的針對(duì)該應(yīng)用領(lǐng)域的一款低成本激光照明器。
[0010]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
包括激光器和裝配于激光器出射窗口的鏡頭，其特征在于，激光器出射激光水平方向?yàn)槁S，豎直方向?yàn)榭燧S，相應(yīng)地，鏡頭從后至前配有用于快軸壓縮整形的快軸透鏡組、用于慢軸發(fā)散整形的慢軸透鏡組、用于主光束出光角度控制的出光角度控制透鏡、用于產(chǎn)生非對(duì)稱(chēng)出射光束的非均勻性勻光平片，從而產(chǎn)生遠(yuǎn)射的主光束和近射發(fā)散的次光束；快軸透鏡組以及出光角度控制透鏡各自配有在前后方向調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
[0011]從上述方案可以看出，依據(jù)本發(fā)明，采用另一條技術(shù)路線，只使用一臺(tái)激光器，利用非均勻性勻光平片對(duì)主光束的整形發(fā)散角度不一致的特性，產(chǎn)生出光角度較小的主光束，主要照射50米以上的遠(yuǎn)距離物體，次光束發(fā)散角度大，水平次光束為觀測(cè)需求則設(shè)計(jì)的發(fā)散角度可以觀測(cè)道路近距離周邊環(huán)境的角度，從而更好的適應(yīng)車(chē)載輔助駕駛的需求。
[0012]在進(jìn)一步選擇的結(jié)構(gòu)中，上述激光夜視輔助駕駛激光照明器，所述鏡頭還包括位于慢軸透鏡組前側(cè)的出光角度控制透鏡，以壓縮整形主光束和次光束，通過(guò)進(jìn)一步的整形，使得主光束和次光束處于可用的較佳的范圍。
[0013]優(yōu)選地，所述鏡頭還包括位于出光角度控制透鏡前側(cè)的非均勻性勻光平片，使主光束保證大于80%的透過(guò)率的前提下，按照預(yù)定的豎直水平角度出射，次光束在保證光線從中心到邊緣依次遞減的同時(shí)能夠以大于50度發(fā)散角度的發(fā)散角出射，對(duì)視場(chǎng)場(chǎng)景亮度具有更好的適配性。
[0014]進(jìn)一步地，所述非均勻性勻光平片包括非對(duì)稱(chēng)的漸變勻光結(jié)構(gòu)，形成漸變?nèi)趸拇喂馐瑢?duì)視場(chǎng)內(nèi)的不同分布的物品有選擇的區(qū)分照射，可以獲得相對(duì)清晰的成像。
[0015]所述非均勻性勻光平片為上下復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中上部分對(duì)主光束透射，下部分對(duì)主光束散射，從而所述透射部分對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)照明，散射部分對(duì)近距離目標(biāo)照射。水平次光束為觀測(cè)需求則設(shè)計(jì)的發(fā)散角度可以觀測(cè)道路兩側(cè)很近距離周邊環(huán)境的角度，偏離中心上方部分的光束對(duì)環(huán)境對(duì)行車(chē)沒(méi)有太大的影響，這樣做可以整體上減小后續(xù)對(duì)成像設(shè)備的要求。
[0016]優(yōu)選地，所述激光器為窄線寬半導(dǎo)體激光器，且其配有散熱結(jié)構(gòu)，提高設(shè)備的使用性能。
[0017]進(jìn)一步地，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，所述散熱結(jié)構(gòu)包括對(duì)正激光器側(cè)面裝配的散熱風(fēng)扇和匹配散熱風(fēng)扇的散熱片。
[0018]優(yōu)選地，所述激光器容納進(jìn)由散熱片構(gòu)成的長(zhǎng)方體腔體內(nèi)，長(zhǎng)方體腔體一側(cè)面開(kāi)有容納散熱風(fēng)扇的凹槽，從而散熱風(fēng)扇構(gòu)成嵌入式散熱風(fēng)扇，整體結(jié)構(gòu)緊湊，方便安裝，且對(duì)所安裝的對(duì)象外觀影響較少。
[0019]所述激光器為窄線寬激光器，從而配合帶有相同帶寬的濾光的成像設(shè)備可以很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)迎面車(chē)燈的強(qiáng)光抑制。從而有效解決普通可見(jiàn)光車(chē)載輔助駕駛系統(tǒng)有迎面車(chē)燈畫(huà)面眩光，整體發(fā)白，無(wú)法觀測(cè)前方路況的問(wèn)題。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1a為依據(jù)本發(fā)明的豎直面內(nèi)的光分布圖。
[0021]圖1b為依據(jù)本發(fā)明的水平面內(nèi)的光分布圖。
[0022]圖2依據(jù)本發(fā)明的激光夜視輔助駕駛激光照明器的外形結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為圖2的A-A剖視圖。
[0024]圖4為采用采用輔助駕駛激光照器前后的效果對(duì)比圖，圖示為照片，有灰度，但不影響圖示內(nèi)容辨識(shí)。
[0025]圖5為強(qiáng)光抑制前后的效果對(duì)比圖，圖示為照片，有灰度，但不影響圖示內(nèi)容辨識(shí)。
[0026]圖6為非均勻性勻光片的結(jié)構(gòu)原理圖。
[0027]圖中:1、供電電路板，2、嵌入散熱風(fēng)扇，3、主固定及散熱裝置，4、快軸整形微柱面鏡鏡架，5、出光角度控制透鏡鏡架，6、同軸固定鏡筒，7、非均勻性勻光平片壓圈，8、出光角度控制透鏡壓圈，9、慢軸整形柱面鏡鏡架，10、快軸整形微柱面鏡，11、半導(dǎo)體激光器，12、快軸整形微柱面鏡壓圈，13、慢軸整形柱面鏡，14、慢軸整形柱面鏡壓圈，15、出光角度控制透鏡，16、非均勻性勻光平片；17、100%透過(guò)率部分，18、80%透過(guò)發(fā)散角度10°區(qū)域，19、70%透過(guò)發(fā)散角度20°區(qū)域，20、50%透過(guò)發(fā)散角度45°區(qū)域，21、40%透過(guò)發(fā)散角度60°區(qū)域。
【具體實(shí)施方式】
[0028]術(shù)語(yǔ):快軸、慢軸的定義:
半導(dǎo)體激光器的快軸，又稱(chēng)為垂直發(fā)散角Θ丄，是半導(dǎo)體激光光器的發(fā)光帶在垂直P(pán)N結(jié)方向張開(kāi)的角度，一般在15°?40°左右。半導(dǎo)體激光器的慢軸，又稱(chēng)為水平發(fā)散角Θ //，是半導(dǎo)體激光器的發(fā)光帶與PN結(jié)平行方向所張開(kāi)的角度，一般在6° -10°。
[0029]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更清楚地理解，下面以具體的量化的參數(shù)限定的激光照明器描述本發(fā)明的所涉及照明器的具體結(jié)構(gòu)。
[0030]參照說(shuō)明書(shū)附圖2和3，半導(dǎo)體激光器11適配嵌入散熱風(fēng)扇2，兩者的供電由供電電路板I供給。
[0031]如圖1a和圖1b所示，半導(dǎo)體激光器11出光角度為8。X40°的矩形光斑，水平方向慢軸8°，豎直方向快軸40°。經(jīng)過(guò)快軸整形微柱面鏡10將快軸角度進(jìn)行壓縮處理，使其豎直發(fā)散角度為10°左右，可以通過(guò)調(diào)節(jié)快軸整形微柱面鏡鏡架4在同軸固定鏡筒6中的位置調(diào)節(jié)該發(fā)散角度。
[0032]在此，由于柱面透鏡只有一個(gè)方向是有曲率的，使用慢軸設(shè)備對(duì)慢軸處理時(shí)，不影響快軸，可以認(rèn)為快軸仍然跟原來(lái)一樣，還是原來(lái)的發(fā)散角度，反之按照同樣的原理理解。
[0033]慢軸整形柱面鏡13再對(duì)慢軸發(fā)散角度進(jìn)行發(fā)散整形為20°發(fā)散角度，經(jīng)過(guò)快慢軸整形后的光束再經(jīng)過(guò)出光角度控制透鏡15進(jìn)行最終的角度控制，通過(guò)出光角度控制透鏡鏡架在同軸固定鏡筒6中的前后位置可以調(diào)節(jié)出光的角度，通常為水平8° X豎直4°。
[0034]最后經(jīng)過(guò)非均勻性勻光平片16將出光角度控制為豎直中心正負(fù)2。的主光束，和偏離中心下方最大20°的漸變?nèi)趸喂馐?，水平為正?fù)4°的主光束，和最大正負(fù)30°的漸變?nèi)趸喂馐?br> [0035]一種非均勻性勻光平片，針對(duì)車(chē)載照明成像，照射水平角度要求大，豎直方向照射角度向下照射的需求，只對(duì)光束上側(cè)全透過(guò)，下側(cè)少部分進(jìn)行弱化發(fā)散處理，從而照射近距離道路兩側(cè)。通過(guò)該勻光平片可以有效利用激光能量，保證車(chē)載成像照明水平大視場(chǎng)，遠(yuǎn)近距離道路照明成像均勻清晰的要求。
[0036]關(guān)于非均勻性勻光片，進(jìn)一步地，請(qǐng)參見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖6所示的原理圖，區(qū)分平片上下部分和下面各個(gè)透過(guò)率部分的分界線并不真實(shí)存在，而是區(qū)分各個(gè)部分的輔助線。
[0037]關(guān)于上下兩部分并不表示絕對(duì)的上下兩半部分。
[0038]在圖6所示的結(jié)構(gòu)中，按照透過(guò)率，所述非均勻性勻光整形平片的平片體構(gòu)造為上下結(jié)構(gòu)，其中上部為全透過(guò)部分，如圖1中所示的100%透過(guò)率部分17，下部為部分透過(guò)部分，如圖1中所示的各個(gè)透過(guò)發(fā)散角度區(qū)域構(gòu)成的部分，80%透過(guò)發(fā)散角度10°區(qū)域18、70%透過(guò)發(fā)散角度20°區(qū)域19、50%透過(guò)發(fā)散角度45°區(qū)域20、40%透過(guò)發(fā)散角度60°區(qū)域21，非均勻性就體現(xiàn)在鏡體的各個(gè)部分的光學(xué)參數(shù)不一樣，如前所述的透過(guò)率。圖中下部的各個(gè)部分的發(fā)散角度也不一樣，從而會(huì)出現(xiàn)遠(yuǎn)發(fā)散角度小但光強(qiáng)比較高，近發(fā)散角度大但光強(qiáng)比較低的狀態(tài)。
[0039]應(yīng)當(dāng)理解，全透過(guò)是光學(xué)領(lǐng)域的理想狀態(tài)，作為一個(gè)概念，仍然為本領(lǐng)域所常用，但并不表示理想的100%透過(guò)率，對(duì)此本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解。
[0040]參照?qǐng)D6所示的下部，其透過(guò)率以平片體中心為基準(zhǔn)向外逐漸減小，這樣利用手電筒效應(yīng)，遠(yuǎn)距離的投射部分出射光強(qiáng)相對(duì)較大，近距離的或者說(shuō)靠近邊緣的部分的出射光強(qiáng)逐漸減小，適應(yīng)距離遠(yuǎn)近造成輻照強(qiáng)度衰減的特征。
[0041]圖4中，左圖為傳統(tǒng)均勻照明效果，遠(yuǎn)近光斑范圍內(nèi)的光強(qiáng)是一致的，因此近處景物因?yàn)楣獬瘫冗h(yuǎn)處的要短，同時(shí)由于物體的對(duì)光的發(fā)散通常為漫反射，假設(shè)照射過(guò)去的光線在大氣中的衰減忽略不計(jì)，I米和IO O米反射回來(lái)相同面積上的激光功率要相差球體表面積的倍率。又球體表面積的計(jì)算公式S = 4rfE3，不考慮大氣衰減，被相同口徑成像設(shè)備接收到的I米和100米的光能量相差約為I萬(wàn)倍。由于成像設(shè)備對(duì)光亮度的分辨能力有限，因此會(huì)根據(jù)畫(huà)面的平均值進(jìn)行圖像調(diào)整顯示。就如圖4左圖所示，近處景物很亮，遠(yuǎn)處背景等目標(biāo)的亮度就會(huì)很暗，從而不能實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)距離的照明，有助于行車(chē)安全。圖4右圖所示畫(huà)面經(jīng)過(guò)本發(fā)明所示技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)近處景物和遠(yuǎn)處景物照射光能量就有差異，近處光強(qiáng)弱，中心遠(yuǎn)處光強(qiáng)強(qiáng)，同時(shí)偏向路面照射，可以將視場(chǎng)中遠(yuǎn)處和近處的景物成像顯示時(shí)都可以成像，大大提高成像顯示距離。
[0042]另外，采用所述窄線寬激光器，配合成像設(shè)備也配有相同線寬的窄線寬濾光片，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)燈的強(qiáng)光抑制效果。如圖5所示，圖5中，左圖為非強(qiáng)光抑制迎面車(chē)燈效果，右圖為采用窄線寬激光器配合濾光成像的有強(qiáng)光抑制的效果。
[0043]本發(fā)明未經(jīng)描述的技術(shù)特征可以通過(guò)或采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在此不再贅述，當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，也可以是其它非可見(jiàn)光波段激光器，出光光斑的光強(qiáng)分布的非均勻性，也可以是兩種發(fā)散角度，或其它左右形式的非對(duì)稱(chēng)性，不一定是漸變?nèi)趸?，和上下非?duì)稱(chēng)形式。本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種激光夜視輔助駕駛激光照明器，包括激光器和裝配于激光器出射窗口的鏡頭，其特征在于，激光器出射激光水平方向?yàn)槁S，豎直方向?yàn)榭燧S，相應(yīng)地，鏡頭從后至前配有用于快軸壓縮整形的快軸透鏡組、用于慢軸發(fā)散整形的慢軸透鏡組、用于主光束出光角度控制的出光角度控制透鏡、用于產(chǎn)生非對(duì)稱(chēng)出射光束的非均勻性勻光平片，從而產(chǎn)生遠(yuǎn)射的主光束和近射發(fā)散的次光束；快軸透鏡組以及出光角度控制透鏡各自配有在前后方向調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光夜視輔助駕駛激光照明器，其特征在于，所述非均勻性勻光平片使主光束保證大于80%的透過(guò)率的前提下，按照預(yù)定的豎直水平角度出射，次光束由主光束經(jīng)過(guò)非均勻性勻光平片散射而來(lái)，在保證光線從中心到邊緣依次遞減的同時(shí)能夠以大于50度發(fā)散角度的發(fā)散角出射。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光夜視輔助駕駛激光照明器，其特征在于，所述非均勻性勻光平片具有非對(duì)稱(chēng)的漸變勻光結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的激光夜視輔助駕駛激光照明器，其特征在于，所述非均勻性勻光平片為上下復(fù)合結(jié)構(gòu)，其中上部分對(duì)主光束具有透射作用，下部分對(duì)主光束具有發(fā)散作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光夜視輔助駕駛激光照明器，其特征在于，所述激光器為窄線寬半導(dǎo)體激光器，且其配有散熱結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光夜視輔助駕駛激光照明器，其特征在于，所述散熱結(jié)構(gòu)包括激光器側(cè)面裝配的散熱風(fēng)扇和匹配散熱風(fēng)扇的散熱片。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的激光夜視輔助駕駛激光照明器，其特征在于，所述激光器固定于散熱片構(gòu)成的長(zhǎng)方體腔體內(nèi)，長(zhǎng)方體腔體一側(cè)面開(kāi)有容納散熱風(fēng)扇的凹槽，從而散熱風(fēng)扇構(gòu)成嵌入式散熱風(fēng)扇。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、5-7任一所述的激光夜視輔助駕駛激光照明器，其特征在于，所述激光器為窄線寬近紅外半導(dǎo)體激光器。
【文檔編號(hào)】G02B27/09GK103792666SQ201410053862
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月18日
【發(fā)明者】陶小凱, 李明, 祝傳省, 羅倩倩 申請(qǐng)人:山東神戎電子股份有限公司