一种全天候红外窄光谱成像透玻透膜摄像机制造技术

本发明专利技术公开了一种全天候红外窄光谱成像透玻透膜相机，相机由红外半导体激光器、窄带滤光片、镜头、CCD相机组合而成，红外半导体激光器包括依次设置的半导体光放大器芯片、准直透镜、相位补偿片、布拉格体光栅、光隔离器，半导体光放大器芯片、布拉格光栅形成谐振腔，布拉格光栅作为红外半导体激光器的外腔选频元件，半导体光放大器芯片提供增益，且布拉格光栅为高衍射效率、窄带宽的布拉格光栅以使激光器输出窄线宽激光。采用CCD相机与红外半导体激光器组合成像，可以实现全天候透玻透膜高清成像功能，采用窄光谱激光器补光，红外激光可以穿透玻璃对车内或房间内人员补光拍照，有助于帮助交管部门实施交通监控、预警侦察和违章抓拍。

【技术实现步骤摘要】
一种全天候红外窄光谱成像透玻透膜摄像机
本专利技术涉及监控摄像
，特别是一种全天候红外窄光谱成像透玻透膜摄像机。
技术介绍
太阳光光谱介绍：到达地球表面的太阳光光谱波长范围主要为0.295～2.5μm(微米)，即295nm～2500nm(纳米)，主要分为紫外区(小于0.4微米)、可见光区(0.4微米-0.75微米)和红外区(大于0.75微米)，其中可见光区占太阳辐射总能量的约50％，红外区约43％，紫外区约7％。人眼响应波长范围为可见光区。红外截止滤光片介绍：摄像机CCD感光范围为350-1050纳米，对750-1050纳米范围内的红外光是有感应的，而我们人类的眼睛是看不到红外光的，这样经过CCD感应后的图像与我们眼睛看到的图像是有区别的，比如绿色变成灰色等颜色偏色现象，所以普通彩色摄像机CCD上要贴一个红外滤光片(膜)，来过滤或截止红外光并纠正偏色现象，使图像变成与我们眼睛看到的一致的图像。这种用来过滤或截止红外光的滤光片被称为红外截止滤光片。监控摄像机滤光片及工作原理：摄像机白天工作时，采用红外截止滤光片，为了提升图像色彩质量，需要把红外光过滤掉。夜间工作时，需要用红外光源(包括：红外LED，红外激光、红外灯等)补光才能具备夜视功能，必须把红外截止滤光片移除，更换为能透过红外光的滤光片才能使得红外光进入CCD。这种能透过红外光的滤光片被称为全透光谱滤光片。日间和夜间采用双滤光片切换器，自动切换。双滤光片切换器原理是通过一块电路控制板和切换器，当白天的光线充分时，电路控制板驱使切换器中切换到红外截止滤光片工作，CCD还原出真实彩色，当夜间光线不足时,红外截止滤光片自动移开，全透光谱滤光片开始工作，能够感应晚上红外灯的辅光，使CCD充分利用到所有光线，从而大大提高了红外摄像机的低照性能,整个画面清晰自然。红外截止滤光片透光波长范围为400-750nm，即这个波段的光具有较高的透过率(一般指大于30％)，其它波段透过率很低(一般指小于1％)。全透光谱滤光片透光波长范围为400-1050nm。一般的滤光片，透光波长范围(即带宽)大于50nm。红外截止滤光片透光波长范围为400-750nm，带宽约为750nm-400nm＝350nm窄带滤光片的透光波长范围一般只有几十纳米甚至几个纳米。以峰值波长为808nm，透过率半高宽20nm的窄带滤光片为列，在798nm-818nm范围内具有较高的透过率，其它波长的光透过率很低。如果设计的窄带滤光片峰值波长为808nm，透过率半高宽为10nm，在803nm-813nm范围内具有较高的透过率，其它波长的光透过率很低。半导体激光器输出激光光谱随环境温度变化会产生漂移，以850nm半导体激光器为例，温漂约为0.32nm/℃，温度由20℃升高至30℃时，输出光谱随着工作温度的升高发生明显的漂移，峰值波长由850nm漂移至853.3nm。普通监控摄像机大都采用双滤光片切换器，白天切换至红外截止滤光片，夜间采用白光LED或红外LED补光，滤光片切换为全透光谱滤光片。主要由双滤光片切换器、镜头、CCD和白光LED(或红外LED)构成。激光夜视仪主要是夜间采用红外激光补光照明成像，无滤光片。主要由激光补光光源、镜头、CCD构成。普通汽车贴膜或镀膜玻璃对可见光透过率比较低，对红外光具有较高的透过率。现有摄像机不能在白天逆光时透过车窗拍摄车内人员高清照片，尤其是不能透过深色贴膜侧窗玻璃拍摄车内人员高清照片；同样，部分激光夜视仪或激光成像设备，采用窄带滤光片与半导体红外激光组合，也能够实现透玻透膜拍摄。但是由于半导体激光器受环境温度影响，发射激光光谱峰值波长会随温度变化而发生波长漂移。只有发射激光光谱峰值波长在窄带滤光片透过波长范围内时，才能有较好的透玻透膜成像效果。如果夏日白天高温或者冬天低温时透玻透膜成像效果比较差。半导体激光器如果不采用光谱稳频措施，不能形成稳定的透玻透膜成像效果。
技术实现思路
本专利技术设计目的是：鉴于现有技术条件的不足，我们设计提出一种全天候红外窄光谱成像透玻透膜摄像机，其不受各种光线影响，可以在白天强阳光干扰条件下、夜间各种灯光干扰条件下或夜间全黑条件下，透过玻璃获取车内或房间内人员的高清照片，不受玻璃贴膜或镀膜影响。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种全天候红外窄光谱成像透玻透膜摄像机，所述摄像机由红外半导体激光器、窄带滤光片、镜头、CCD摄像机组合而成。所述红外半导体激光器可以与其它部件一体化，也可以分体式组合使用，所述红外半导体激光器可以是一只，也可以是多只，所述红外半导体激光器包括依次设置的红外半导体激光二极管、反射式布拉格体光栅，红外半导体激光二极管的出射光方向与布拉格体光栅反馈光方向在同一直线上，但是方向相反，两者构成了直线型外腔红外半导体激光器。所述红外半导体激光二极管、布拉格体光栅形成谐振腔，所述布拉格体光栅作为红外半导体激光器的外腔选频元件，可以压缩半导体激光器输出光谱线宽并提高光谱稳定性。半导体激光二极管的出射光方向与体光栅反馈光方向在同一直线上，但是方向相反，两者构成了直线型外腔红外半导体激光器。布拉格体光栅作为红外半导体激光器的外腔选频元件，可以压缩半导体激光器输出光谱线宽并提高光谱稳定性。因此，输出的红外激光透过贴膜或镀膜玻璃，对车内或房间内人物补光，红外激光经人物反射后再次透过贴膜或镀膜玻璃，经镜头成像到CCD摄像机。进一步地，所述红外半导体激光二极管可以为普通红外激光二极管，也可以是垂直腔面发射激光二极管(VCSEL激光器)，其输出波长优选808nm，850nm，880nm，940nm常见半导体激光输出波长。进一步地，所述窄带滤光片，透光波长范围小于30nm，可以消除各种外部光干扰，包括太阳光和夜间灯光，窄带滤光片透光峰值波长优选808nm，850nm，880nm，940nm常见的近红外半导体激光输出峰值光谱，所述窄带滤光片可以在镜头前后各装一组，也可以只在镜头前面或后面安装一组。进一步地，所述红外半导体激光器发射光谱峰值波长为所述窄带滤光片透光波长范围内的激光，所述红外半导体激光器发射光谱半高宽小于所述窄带滤光片透光波长带宽。进一步地，所述布拉格体光栅形成的直线型外腔红外半导体激光器在环境温度变化时(-10摄氏度～50摄氏度)，输出激光光谱的峰值波长漂移量小于2纳米。进一步地，所述红外半导体激光器工作方式可以为常亮，也可以为外触发脉冲发光。作为进一步方案，所述红外半导体激光器的半导体激光二极管后端设有散热器和电加热器，夏天启动散热器散热，冬季启动电加热器加热。与现有技术方案相比，实施本专利技术的全天候红外窄光谱成像透玻透膜摄像机，具有以下有益效果：1.采用红外激光可以穿透玻璃(包括镀膜玻璃、贴膜玻璃)对车内或房间内人员补光拍照或摄像；2.采用窄带滤光片，可以消除各种外部光干扰，包括太阳光和夜间各种灯光；窄带滤光片透光波长带宽越窄，消除各种外部干扰光的能力越强，透玻透膜成像效果越好。3.采用布拉格体光栅进行半导体激光稳频，保证了环境温度变化时，不会导致红外半导体激光器发射光谱峰值波长漂移到窄带滤光片透光波长范围外，从而保证了透玻透膜成像的稳定性，有助于帮助交管部门实施交通监控、预警侦察和违章抓拍或图像侦察。4.采用布拉格本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全天候红外窄光谱成像透玻透膜摄像机，其特征在于：所述摄像机由红外半导体激光器、窄带滤光片、镜头、CCD摄像机组合而成，所述红外半导体激光器可以与其它部件一体化，也可以分体式组合使用，所述红外半导体激光器可以是一只，也可以是多只，所述红外半导体激光器包括依次设置的红外半导体激光二极管、反射式布拉格体光栅，红外半导体激光二极管的出射光方向与体光栅反馈光方向在同一直线上，而方向相反，两者构成了直线型外腔红外半导体激光器，所述红外半导体激光二极管、布拉格体光栅形成谐振腔。

【技术特征摘要】
1.一种全天候红外窄光谱成像透玻透膜摄像机，其特征在于：所述摄像机由红外半导体激光器、窄带滤光片、镜头、CCD摄像机组合而成，所述红外半导体激光器可以与其它部件一体化，也可以分体式组合使用，所述红外半导体激光器可以是一只，也可以是多只，所述红外半导体激光器包括依次设置的红外半导体激光二极管、反射式布拉格体光栅，红外半导体激光二极管的出射光方向与体光栅反馈光方向在同一直线上，而方向相反，两者构成了直线型外腔红外半导体激光器，所述红外半导体激光二极管、布拉格体光栅形成谐振腔。2.根据权利要求1所述的全天候红外窄光谱成像透玻透膜摄像机，其特征在于：所述布拉格体光栅作为红外半导体激光器的外腔选频元件，可以压缩半导体激光器输出光谱线宽并提高光谱稳定性，红外半导体激光二极管可以为普通红外激光二极管，也可以是垂直腔面发射激光二极管，其输出波长优选808nm，850nm，880nm，940nm常见半导体激光输出波长。3.根据权利要求1所述的全天候红外窄光谱成像透玻透膜摄像机，其特征在于：所述窄带滤光片，透光波长范围小于30nm，可以消...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋凤军，谢礼，薛飞彪，王烈林，
申请(专利权)人：中盾金卫激光科技昆山有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32