一种利用表面发射激光二极管的脉冲照明装置及夜间监视系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及利用表面发射激光二极管的脉冲照明及夜间监视系统。其包括：电源供应部，其向激光照明部供应电源；表面发射激光二极管模块，其从电源供应部接受电源供应，由VCSEL阵列构成；功率控制部，其向表面发射激光二极管模块接入脉冲型激光驱动信号；照明光学系，其调节表面发射激光二极管模块照射的激光的展开角度。耗电相对较低和发热较少，容易冷却，摄像头与激光脉冲同步而获得影像，解决了脉冲照明与影像的不同步导致的问题。在照明领域，同时具有LED的优点和激光的优点。特别是具有远距离夜间监视、较小散斑现象、低发热率、小波长偏差等优点。可以只把反射的激光光线获得生成为影像。在火焰烟雾等环境下也能够穿透进行监视。

Pulse illumination device and night monitoring system using surface emitting laser diode

The utility model relates to a pulse illumination and night monitoring system using surface emitting laser diodes. It includes: a power supply unit to the lighting power supply department of laser; surface emitting laser diode module, the power supply from the power supply department to accept, composed of VCSEL array; the power control part, the surface emitting laser diode module connected to the pulse type laser driving signal; illumination optical system, its surface emitting angle adjustment the laser irradiation of the laser diode module. Low power consumption and less heat, easy to cool, camera and laser pulse synchronization to obtain images, to solve the pulse lighting and image synchronization caused by the problem. In the field of lighting, it also has the advantages of LED and the advantages of laser. In particular, it has the advantages of long distance night surveillance, small speckle phenomenon, low heating rate and small wavelength deviation. The reflected laser light can only be generated into an image. It can also penetrate and monitor under fire, smoke and other environments.

【技术实现步骤摘要】
一种利用表面发射激光二极管的脉冲照明装置及夜间监视系统
本技术涉及利用表面发射激光二极管的脉冲照明及夜间监视系统。
技术介绍
就原有激光监视装备而言，生成激光束的激光二极管的发光形态一般为边缘发射激光(EEL)，使用连续的发光，用作激光监视装备的照明。另外，就近距离的情形而言，使用加装了多个红外线LED的连续照明。因此，由于使用连续的红外线激光和LED的关系，照明使用的电力多，因此，照射激光及红外线时发生大量热，这使照明器具的寿命降低，存在需要体现复杂的冷却系统的缺点。图1显示出以往的边缘发射二极管的形态，激光从晶片的侧面射出，是以椭圆形态的光源构成阵列后将其层叠使用的形态。因此，在用作照明光源时，由于复杂的透镜构成，制作照明时耗费大量费用。图2显示了以往的普通LED，当为夜间监视照明时，加装多个红外线波段的LED用作照明。一般而言，夜间监视系统中使用的LED照明，把红外线波段的LED如图2所示排列成圆形加以使用，一般是在中央加装有摄像头的形态。LED的效率一般具有低于激光的效率，光的展开角大，夜间监视时，存在距离显著短于激光的缺点。
技术实现思路
(要解决的技术问题)本技术涉及夜间监视系统中使用的红外线照明和影像获得系统，为了完善原有LED及边缘发射二极管具有的缺点，利用表面发射激光二极管阵列构成光源。(解决问题的手段)本技术的利用表面发射激光二极管的脉冲照明装置包括：电源供应部，其向激光照明部供应电源；表面发射激光二极管模块，其从所述电源供应部接受电源供应，由表面发射激光二极管阵列构成；功率控制部，其向所述表面发射激光二极管模块接入脉冲型激光驱动信号；照明光学系，其调节所述表面发射激光二极管模块照射的激光的展开角度。优选表面发射激光二极管模块由VCSEL(vertical-cavitysurface-emittinglaser，垂直腔面发射激光器)阵列构成。在本技术的利用表面发射激光二极管的脉冲照明装置中，优选表面发射激光二极管模块发出波长800nm以上的近红外波段的激光照明光。优选功率控制部把脉冲型激光驱动信号接入表面发射激光二极管模块，且通过调整激光的占空比而控制照明强度。本技术的利用表面发射激光二极管的夜间监视系统包括利用表面发射激光二极管的脉冲照明装置和影像装置，所述利用表面发射激光二极管的脉冲照明装置包括：电源供应部，其向激光照明部供应电源；表面发射激光二极管模块，其从所述电源供应部接受电源供应；功率控制部，其向所述表面发射激光二极管模块接入脉冲型激光驱动信号；照明光学系，其调节所述表面发射激光二极管模块照射的激光的展开角度；所述影像装置包括：影像光学系，其接收所述脉冲照明装置指向方向的视野(View)的光；影像获得部，其利用穿过所述影像光学系的光信号而生成所述视野(View)的影像；影像显示部其显示所述影像获得部生成的影像。就本技术的利用表面发射激光二极管的夜间监视系统而言，优选由利用表面发射激光二极管的脉冲照明装置和影像装置构成的夜间监视系统还包括同步信号控制部构成，所述同步信号控制部把生成的同步信号传送给激光照明部的功率控制部和影像获得部，被功率控制部控制的表面发射激光二极管模块的激光发光时间与所述影像获得部的影像获得时间同步，在激光发光的同时完成影像获得。在本技术的利用表面发射激光二极管的夜间监视系统中，优选影像光学系内置有白天用红外线截止滤镜和夜间用Nero带通红外线滤镜，当在夜间借助于所述表面发射激光二极管模块而实现发光时，在接收光时，视野(View)的光穿过所述夜间用Nero带通红外线滤镜，被影像获得部的摄像头元件拍摄。在本技术的利用表面发射激光二极管的脉冲照明装置中，优选照明光学系由准直或低发散光学系构成。(技术效果)本技术的红外线表面发射激光照明照射方法利用调整脉冲照明及脉冲的占空比的方式，耗电相对较低和发热较少，因而具有容易冷却的优点，使用使摄像头与激光脉冲同步而获得影像的方式，从而解决了脉冲照明与影像的不同步所导致的问题。在本技术的系统中使用的表面发射激光阵列的波长，使用人眼不可见的800nm以上近红外波段。就红外线表面发射激光阵列而言，在照明领域，同时具有LED的优点和激光的优点。特别是具有远距离夜间监视、较小散斑现象、低发热率、小波长偏差等优点。本技术构成得在获得夜间影像时，使用与照明激光波长一致的Nero带通滤镜(nerobandpassfilter)，可以只把反射的激光光线获得生成为影像。这种构成在火焰烟雾等环境下也能够穿透进行监视。附图说明图1是以往的边缘发射激光二极管说明图。图2(a,b)是以往的LED结构(剖视)及LED照明构成图。图3(a,b)是本技术的VCSEL的结构及VCSEL阵列构成图。图4是本技术的表面发射激光(VCSEL)二极管、以往的LED和边缘发射激光(EEL)二极管的单一发光源对比图。图5(a,b)是本技术相关的大功率红外线照明光源的优缺点比较。图6是本技术相关的监视系统的不同照明种类的特征比较。图7是以往的普通监视摄像头系统构成图。图8是本技术的表面发射激光监视系统电路构成图。图9是本技术的监视系统控制电路的信号流程图。图10是本技术的监视系统的构成图。图11是本技术的激光照明构成图。图12是本技术的激光监视系统(照明+影像)构成图。符号说明10:电源供应部20:表面发射激光二极管模块30:功率控制部40:照明光学系100:脉冲照明装置110:影像光学系150:影像获得部200:影像装置300:同步信号控制部具体实施方式本技术要使用的照明光源为表面发射激光(VCSEL)二极管，具有兼具边缘发射激光二极管和LED的优点并完善其优点的特性。图3是显示VCSEL的结构和商用化的VCSEL阵列的图。图4显示了关于LED、边缘发射激光二极管及VCSEL的光释放特性，是针对单一单元使用单透镜进行照射的样子，显示出LED的发散角非常大，边缘发射激光进行侧面发光和发散成椭圆形。表1和图5比较了VCSEL的优点和红外线光源的优缺点。就使用高功率VCSEL阵列的情形而言，在用作夜间监视系统的长距离照明方面具有更多益处。表1为红外线光源比较。图6是对监视装置中分别使用LED、边缘发射激光二极管、表面发射激光阵列照明时的特征及优缺点进行说明的图。如果整理VCSEL的优点，包括价格适中、封装容易、透镜组合容易、体现远距离照明、反应性快、对散斑现象(Speckle，图像的小斑纹现象)及温度变化的稳定性等，与LED和EEL相比，在照明方面有许多优点。因此，本技术中使用的红外线照明，使用表面发射激光(VCSEL)二极管阵列构成系统。<与本技术相关的以往系统的问题>以往的普通监视系统由作为投光仪的照明和摄像头构成。夜间监视系统由红外线投光仪和感知红外线的摄像头构成，可以分为作为发生红外线的光源而排列多个红外线LED加以使用的情形和为了军事等特殊目的而使用激光光源的情形，LED用作监视数十米近距离夜视距离的目的，激光用作监视数千米的夜视距离的目的。两种情形均使用持续照射光的连续照明方式，摄像头一般使用与照明无关地获得影像的方式。因此，当使用大功率照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用表面发射激光二极管的脉冲照明装置，其特征在于，包括：电源供应部(10)，其向激光照明部供应电源；表面发射激光二极管模块(20)，其从所述电源供应部(10)接受电源供应，由表面发射激光二极管阵列构成；功率控制部(30)，其向所述表面发射激光二极管模块(20)接入脉冲型激光驱动信号；照明光学系(40)，其调节所述表面发射激光二极管模块(20)照射的激光的展开角度。

【技术特征摘要】
2016.06.24 KR 10-2016-00793301.一种利用表面发射激光二极管的脉冲照明装置，其特征在于，包括：电源供应部(10)，其向激光照明部供应电源；表面发射激光二极管模块(20)，其从所述电源供应部(10)接受电源供应，由表面发射激光二极管阵列构成；功率控制部(30)，其向所述表面发射激光二极管模块(20)接入脉冲型激光驱动信号；照明光学系(40)，其调节所述表面发射激光二极管模块(20)照射的激光的展开角度。2.根据权利要求1所述的利用表面发射激光二极管的脉冲照明装置，其特征在于：所述表面发射激光二极管模块(20)由垂直腔面发射激光器阵列构成。3.根据权利要求1或2所述的利用表面发射激光二极管的脉冲照明装置，其特征在于，所述表面发射激光二极管模块(20)发出波长800nm以上的近红外波段的激光照明光。4.根据权利要求1或2所述的利用表面发射激光二极管的脉冲照明装置，其特征在于，所述功率控制部(30)把脉冲型激光驱动信号接入表面发射激光二极管模块(20)，且通过调整激光的占空比而控制照明强度。5.一种利用表面发射激光二极管的夜间监视系统，其特征在于，包括利用表面发射激光二极管的脉冲照明装置(100)和影像装置(200)，所述利用表面发射激光二极管的脉冲照明装置(100)包括：电源供应部(10)，其向激光照明部供应电源；表面发射激光二极管模块(20)，其从所述电源供应部(10)接受电源供应；功率控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹偭根，裴光植，裴韩成，
申请(专利权)人：碧爱姆沃克斯株式会社，
类型：新型
国别省市：韩国,KR