一种为线阵相机提供补偿光源的激光镜头制造技术

本实用新型专利技术公开了一种为线阵相机提供补偿光源的激光镜头，包括前端光学组件、镜头套筒、调节机构与光纤接头；前端光学组件包括鲍威尔棱镜与平凸透镜；调节机构包括半圆柱透镜与光纤接头连接块。镜头套筒内部由前至后依次设置有鲍威尔棱镜、平凸透镜、半圆柱透镜与光纤接头连接块；光纤结构连接块连接光纤接头，激光器由光纤接头射出的圆光斑射入到半圆柱透镜转换为椭圆光斑，后经平凸透镜聚光后射入鲍威尔棱镜进行划线射出。通过镜头套筒外侧套接的调节套筒，可调节半圆柱透镜与平凸透镜间距；且前端光学组件可周向转动，调节射出光方向。本实用新型专利技术激光镜头可使线阵相机的采集图像在横向、远近景处充分曝光，有效避免过度曝光或曝光不足的现象。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及领域，具体来说，是一种为线阵相机提供合适补偿光源的激光镜头。
技术介绍
TFDS (货车故障轨边图像检测系统)等列车动态图像采集系统越来越多的采用线阵相机采集列车图像，对列车进行全天候的监控。但在监控过程中，会存在自然光线不足的情况(夜晚，阴雨天等)，由此就产生了如何在逆光环境中对列车图像进行识别的问题，在这种情况下就需要为线阵相机提供补偿光源。采用大功率泛光灯为线阵相机提供补偿光源，由于泛光灯能量不集中，要使拍摄图像达到足够亮度，需要相当大的功率，导致效率降低，同时，当白天阳光照射到相机时，会产生曝光过度现象，抗阳光干扰能力较弱。因此出现了采用激光器作为光源，通过激光镜头将激光器发射出的点状光转换为线状光，实现为线阵相机提供补偿光源。激光线性光源能量集中，提高了效率；其光谱为近红外波段，通过在相机镜头后加窄带滤光片，可避免阳光干扰。但目前采用这种方式所提供的补偿光源两端光弱、中部光强，使线阵相机所采集的图像在靠近铁轨侧曝光不足，线阵相机视场中部却曝光过度；在垂直于线阵相机扫描线方向上，补偿光源是发散式的，近处光强而远处光弱，使线阵相机采集的图像在列车底部交叉杆等近处曝光过度、远处却曝光不足。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提出一种可与线阵相机配合，作为线阵相机补偿光源，应用于铁路TFDS (货车故障轨边图像检测系统)、TVDS (客车故障轨边图像检测系统)、TEDS (动车故障轨边图像检测系统)等列车动态图像采集系统中的激光镜头。该镜头发出的线性光源两端光强、中部光弱，使线阵相机所采图像在靠近铁轨侧也可充分曝光，而相机视场中部不会过度曝光；在垂直线阵相机扫描线方向上发出会聚光，使线阵相机采集的图像在列车底部交叉杆等近处不会过度曝光，而列车底部距相机较远处也可充分曝光。由此使线阵相机所采集的图像在横向、远近景处都有合适的曝光度。本技术为线阵相机提供补偿光源的激光镜头，包括前端光学组件、镜头套筒、调节机构与光纤接头。所述调节机构包括半圆柱透镜、透镜夹具A、光纤接头连接块、调节套筒；其中，半圆柱透镜由透镜夹具A夹紧，同轴设置在镜头套筒内部后方；且半圆柱透镜突起一侧朝向套筒后端；光纤接头连接块位于镜头套筒内，前端与透镜夹具A固连，后端与螺纹套接在镜头套筒外侧壁上的调节套筒固连；光纤接头连接块具有贯通光纤接头连接块前后两端面的连接光纤通道；光纤接头连接块光纤接头的出光端与光纤通道螺纹连接；且使光纤接头的出光端与镜头套筒同轴设置。上述前端光学组件包括鲍威尔棱镜与整形机构；其中，整形机构包括平凸透镜与透镜夹具B，平凸透镜由透镜夹具B夹紧，同轴设置在镜头套筒内部；且平凸透镜的突起一端朝向镜头套筒前端；鲍威尔棱镜设置在镜头套筒内，与镜头套筒内侧壁周向间转动连接；且位于平凸透镜前方。本技术的优点在于:1、本技术激光镜头可在垂直于线阵相机扫描线方向上发出会聚光，在平行于线阵相机扫描线方向上发出两端较强、中部略弱的光，使线阵相机采集到的图像在横向、远近景处均可充分曝光，有效避免过度曝光或曝光不足的现象；2、本技术激光镜头可实现对射出线光源方向的调整以及光功率密度的调整；3、本技术激光镜头整体结构精细小巧，拆卸、安装便利。附图说明图1为本技术激光镜头整体结构示意图。图中:1-前端光学组件2-镜头套筒3-调节机构4_光纤接头5-固定板101-鲍威尔棱镜102-整形机构102a-平凸透镜102b-透镜夹具B103-整形机构套筒104-棱镜安装筒301-半圆柱透镜302-透镜夹具A303-光纤接头连接块304-调节套筒305-凸缘306-定位板具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。本技术为线阵相机提供补偿光源的激光镜头，包括前端光学组件1、镜头套筒2、调节机构3与光纤接头4，如图1所示。所述调节机构3包括半圆柱透镜301、透镜夹具A302、光纤接头连接块303、调节套筒304 ;其中，半圆柱透镜301由透镜夹具A302夹紧，半圆柱透镜301突起一侧朝向镜头套筒2后端。透镜夹具A302固定安装在镜头套筒2内部后方，实现半圆柱透镜301与镜头套筒2间的同轴定位。光纤接头连接块303位于镜头套筒2内；光纤接头连接块303前端面与透镜夹具A302固连，后端与螺纹套接在镜头套筒2外侧壁上的调节套筒304固连。本技术中在光纤接头连接块303后端面周向上设计有凸缘305，凸缘305由调节套筒304后端面，以及与调节套筒304后端面螺栓固定连接的定位板306夹紧固定，便于拆卸、更换与维护。光纤接头连接块303内部具有贯穿光纤接头连接块303前后端面的光纤通道；光纤接头4的出光端与光纤接头连接块303后端面处的光纤通道间螺纹连接，且使光纤接头4的出光端与镜头套筒2同轴设置。为使光纤接头4出光端射出的光可完全射入到半圆柱透镜301上，因此，将光纤通道设计为具有大直径段与小直径段；小直径段用于连接光纤接头4出光端；大直径段直径不小于半圆柱透镜301的直径，用于为入射光提供发散的空间。通过上述结构，光纤接头4入光端将激光器发出的点光源(圆光斑)射入到镜头套筒2内半圆柱透镜301中；通过半圆柱透镜301将圆光斑整形为椭圆光斑后，入射到前端光学组件I中；上述调节套筒304前端面在距凸透镜48mnT68mm范围内可调，由此通过转动调节套筒304可带动光纤接头连接块303、透镜夹具A302共同沿镜头套筒2轴向运动，实现半圆柱透镜301在镜头套筒2轴向上运动；此过程中，由于光纤接头连接块303与光纤接头4间采用螺纹连接，因此在转动调节套筒304时，光纤接头4不会产生径向和周向上的运动。上述前端光学组件I包括鲍威尔棱镜101与整形机构102 ;其中，整形机构102由平凸透镜102a与透镜夹具B102b构成，平凸透镜102a由透镜夹具B102b夹紧，透镜夹具B102b固定安装在镜头套筒2内部前方，使平凸透镜201a与镜头套筒2间同轴定位；且平凸透镜102a的突起一端朝向镜头套筒2前端，平凸透镜102a与半圆柱透镜301间的水平距离为40mm-60mm。所述鲍威尔棱镜101通过打磨成型,使激光束通过后可以最优化地划成光密度均匀、稳定性好、直线性好的一条直线；鲍威尔棱镜101设置在镜头套筒2内与镜头套筒2内侧壁周向间转动连接，且位于平凸透镜102a前方，使鲍威尔棱镜101可周向旋转，实现调整由鲍威尔棱镜101射出的线光源方向。由此经半圆柱透镜301后的椭圆光射入到整形机构102中的平凸透镜102a上，通过平凸透镜102a进行聚光后，射入到鲍威尔棱镜101进行划线(将激光束转换成近平行的线光源)，覆盖线阵相机扫描线。且通过调节机构304调节半圆柱透镜301与平凸透镜102a间距，进而调节最终由鲍威尔棱镜101射出的线光源的宽度和光功率密度。为了便于整形机构102与鲍威尔棱镜101的拆卸、更换与维护，本技术将整形机构102设置在整形机构套筒103内，将整形机构套筒103设置在镜头套筒2内部前方，且通过螺钉穿过镜头套筒2外侧壁上的连接孔，实现整形机构套筒103与镜头套筒2固定。鲍威尔棱镜101固定安装在棱镜安装筒104内，棱镜安装筒104与整形机构套筒103间通过螺栓固连，使鲍威尔棱镜1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种为线阵相机提供补偿光源的激光镜头，其特征在于：包括前端光学组件、镜头套筒、调节机构与光纤接头；所述调节机构包括半圆柱透镜、透镜夹具A、光纤接头连接块、调节套筒；其中，半圆柱透镜由透镜夹具A夹紧，同轴设置在镜头套筒内部后方；且半圆柱透镜突起一侧朝向套筒后端；光纤接头连接块位于镜头套筒内，前端与透镜夹具A固连，后端与螺纹套接在镜头套筒外侧壁上的调节套筒固连；光纤接头连接块具有贯通光纤接头连接块前后两端面的连接光纤通道；光纤接头连接块光纤接头的出光端与光纤通道螺纹连接；且使光纤接头的出光端与镜头套筒同轴设置；上述前端光学组件包括鲍威尔棱镜与整形机构；其中，整形机构包括平凸透镜与透镜夹具B，平凸透镜由透镜夹具B夹紧，同轴设置在镜头套筒内部；且平凸透镜的突起一端朝向镜头套筒前端；鲍威尔棱镜设置在镜头套筒内，与镜头套筒内侧壁周向间转动连接；且位于平凸透镜前方。

【技术特征摘要】
1.一种为线阵相机提供补偿光源的激光镜头，其特征在于:包括前端光学组件、镜头套筒、调节机构与光纤接头； 所述调节机构包括半圆柱透镜、透镜夹具A、光纤接头连接块、调节套筒；其中，半圆柱透镜由透镜夹具A夹紧，同轴设置在镜头套筒内部后方；且半圆柱透镜突起一侧朝向套筒后端；光纤接头连接块位于镜头套筒内，前端与透镜夹具A固连，后端与螺纹套接在镜头套筒外侧壁上的调节套筒固连；光纤接头连接块具有贯通光纤接头连接块前后两端面的连接光纤通道；光纤接头连接块光纤接头的出光端与光纤通道螺纹连接；且使光纤接头的出光立而与镜头套筒冋轴设直； 上述前端光学组件包括鲍威尔棱镜与整形机构；其中，整形机构包括平凸透镜与透镜夹具B，平凸透镜由透镜夹具B夹紧，同轴设置在镜头套筒内部；且平凸透镜的突起一端朝向镜头套筒前端；鲍威尔棱镜设置在镜头套筒内，与镜头套筒内侧壁周向间转动连接；且位于平凸透镜前方。2.如权利要求1所述一种为线阵相机提供补偿光源的激光镜头，其特征在于:所述光纤接头连接块后端面周向上设计有凸缘，凸缘由调节套筒后端面，以及与调节套筒后端面螺栓固定连接的定位板...

【专利技术属性】
技术研发人员：李侠，陈岳明，宛金波，张卓，杜江凌，李汝成，
申请(专利权)人：北京康拓红外技术股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：