具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了在保证散斑消除效果的同时，保证激光照明摄像机的稳定性，提高画面拍摄质量，本发明实施例提供了一种激光照明组件、确定激光照明系统参数的方法及激光照明摄像机。本发明实施例所提供的一种激光照明组件可以用于激光照明摄像机中，为激光照明摄像机的摄像机组件拍摄画面进行照明，也就是为激光照明摄像机中的摄像机组件的监控区域进行补光。下面首先对本发明实施例所提供的一种激光照明组件进行介绍。

如图1所示，一种激光照明组件，所述激光照明组件可以包括激光器111、驱动电路112及变焦透镜113，其中：

所述驱动电路112与所述激光器111电连接，所述驱动电路112将驱动电流传输至所述激光器111；

其中，所述驱动电流包括直流分量和交流分量。

所述激光器111与光纤114连接，所述激光器111发射激光信号，所述激光信号通过所述光纤114出射至所述变焦透镜113，并通过所述变焦透镜透113射出为激光照明摄像机中的摄像机组件的监控区域进行补光。

可见，本发明实施例提供的方案中，激光照明组件包括激光器、驱动电路及变焦透镜；驱动电路与激光器电连接，驱动电路将驱动电流传输至激光器，其中，驱动电流包括直流分量和交流分量。激光器与光纤连接，激光器发射激光信号，激光信号通过光纤出射至变焦透镜，并通过变焦透镜射出为激光照明摄像机中的摄像机组件的监控区域进行补光。通过对激光器的驱动电流中加入交流分量扰动，实现对激光器的输出波长的快速调制，实现激光干涉散斑位置的改变，从而通过时间积分可以使得散斑效应明显减弱。同时由于无需加入机械振动部件，激光照明摄像机的稳定性高，画面拍摄效果好。

在上述激光照明组件中，驱动电路可以将直流分量和交流分量传输至激光器，激光器被激发而发射激光信号，该激光信号通过光纤出射至变焦透镜，并通过变焦透镜射出而照射到被拍摄物体上，摄像机组件对被拍摄物体进行拍摄时，激光信号可以为摄像机组件的监控区域进行补光。

其中，摄像机组件可以包括镜头、图像传感器等器件，在此不做具体限定，可以采用摄像领域的任一摄像机组件。上述变焦透镜用于调整激光照明组件的照明距离，可以根据实际照明需求选择合适的变焦透镜。

激光器发射的激光信号的输出波长会受到注入的驱动电流的影响，当激光器的驱动电流发生变化时，会引起激光器PN结(Positive-Negative junction)内部的折射率发生变化，同时也会引起带隙发生变化，这都会使得激光器的输出波长产生变化，所以通过对驱动电流进行调制，可以实现对激光器发射的激光信号的输出波长进行调制。其中，带隙是导带的最低点和价带的最高点的能量差。

上述驱动电路可以将一定幅度值的交流分量和直流分量同时传输至激光器，从而产生高频扰动改变激光器的驱动电流，实现对激光器发射的激光信号的波长的快速调制。也就是说，激光器发射的激光信号的波长会随着交流分量的变化而变化。

由于不同波长的激光信号发生干涉增强的位置不同，产生散斑的位置也不同。所以当激光信号的波长随时间发生快速变化时，产生的散斑也会随时间进行快速变化。当激光信号的波长的变化周期远小于激光照明摄像机的曝光时间时，单位时间内很多散斑图案会进行叠加，通过时间积分即可实现散斑的减弱甚至消除，从而使激光照明摄像机拍摄的监控画面的明暗程度均匀化。

作为本发明实施例的一种实施方式，如图2所示，上述驱动电流包括的交流分量为可以高频正弦信号，上述驱动电路112可以包括高频信号发生器1121、直流信号发生器1122及加法器1123；

所述高频信号发生器1121、所述直流信号发生器1122分别与所述加法器1123电连接，所述加法器1123与所述激光器111电连接，所述高频信号发生器1121产生的高频正弦信号和所述直流信号发生器1122产生的直流信号通过所述加法器1123叠加后传输至所述激光器111。

加法器可以对高频正弦信号和直流信号进行叠加，从将叠加后的电流信号传输至激光器。激光器获得驱动电流从而发射出激光信号，同时由于高频正弦信号的输入，激光信号的波长随着高频正弦信号的扰动而改变，实现散斑的减弱或消除。

其中，高频信号发生器可以为任意能够产生高频正弦信号的信号发生器，频率可以为100千赫-30兆赫的高频。例如，可以LC(Inductor-Capacitor)调谐式振荡器等具体可以为互感耦合振荡器、电感反馈式振荡器和电容反馈式振荡器等。

可见，在本实施例中，高频信号发生器、直流信号发生器分别与加法器电连接，加法器与激光器电连接，高频信号发生器产生的高频正弦信号和直流信号发生器产生的直流信号通过加法器叠加后传输至激光器，进而驱动激光器发射激光信号同时产生高频正弦扰动，改变激光信号的波长，从而实现对散斑的减弱或消除。

作为本发明实施例的一种实施方式，如图3所示，上述激光照明组件110还可以包括分束透镜115，分束透镜115设置于光纤114与变焦透镜113之间；

所述分束透镜115的出光面上具有凸起116；所述激光信号通过所述光纤114出射至所述分束透镜115，经过所述分束透镜115的出光面和所述凸起116的出光面射入所述变焦透镜113。

为了进一步提高散斑消除效果，上述激光照明组件还可以包括分束透镜，具体来说，该分束透镜的出光面上可以具有凸起。这样，激光信号通过光纤出射至分束透镜后，会经过分束透镜的出光面和凸起的出光面分别射出，从而射入变焦透镜。不同出光面产生的散斑相互独立，在交流分量扰动的作用下，各独立的散斑在拍摄画面上快速移动，进而在时间积分的作用下相互抵消，达到更好的散斑消除效果。

其中，分束透镜的出光面上的凸起的出光面可以为圆形等形状，在此不做具体限定。对于凸起的出光面的面积本发明实施例也不做具体限定。

可见，在本实施例中，激光照明组件还可以包括分束透镜，分束透镜设置于光纤与变焦透镜之间，分束透镜的出光面上可以具有凸起，这样，激光信号通过光纤出射至分束透镜后，会经过分束透镜的出光面和凸起的出光面射入变焦透镜，从而形成相互独立的散斑，在交流分量扰动的作用下，各独立的散斑在拍摄画面上快速移动，进而在时间积分的作用下相互抵消，达到更好的散斑消除效果。

作为本发明实施例的一种实施方式，上述凸起可以为多个。例如，可以为4个、5个、6个等，在此不做具体限定。

多个所述凸起沿激光信号的入射方向上的厚度递增，且厚度相邻的两个凸起之间的厚度差不小于预设厚度，多个所述凸起的厚度中最小的一个与所述分束透镜的出光面之间的厚度差不小于所述预设厚度。

多个凸起沿激光信号的入射方向上的厚度递增，这样，可以保证每个凸起与分束透镜的出光面均不在同一平面，可以产生多个相互独立的散斑，这样在高频电流信号扰动的作用下，多个独立的散斑在拍摄画面上快速移动，进而在时间积分的作用下相互抵消，散斑的消除效果更好。

为了能够保证每个凸起与分束透镜的出光面射出的激光信号可以相互独立，需要减小各束激光信号之间干涉条纹的对比度，也就是需要使得各束激光信号的传输路径的光程差大于激光信号的相干长度。而各束激光信号的传输路径的光程差是由凸起沿激光信号的入射方向上的厚度决定的，所以，厚度相邻的两个凸起之间的厚度差需要不小于预设厚度，多个凸起的厚度中最小的一个与分束透镜的出光面之间的厚度差不小于预设厚度。

也就是说，分束透镜的出光面及各个凸起的出光面的位置在沿激光信号的入射方向可以呈梯度递增。上述预设厚度可以根据干涉条纹的对比度以及激光信号的相干长度之间的关系确定。

可见，在本实施例中，分束透镜的出光面上的多个凸起沿激光信号的入射方向上的厚度可以递增，且厚度相邻的两个凸起之间的厚度差不小于预设厚度，多个凸起的厚度中最小的一个与分束透镜的出光面之间的厚度差不小于预设厚度，这样，可以保证每个凸起与分束透镜的出光面射出的激光信号可以相互独立，从而进一步提高散斑消除效果。

作为本发明实施例的一种实施方式，上述预设厚度d可以采用以下公式确定：

其中，Δλ为所述激光器的输出光谱宽度，λ为所述激光器的输出波长，n为所述分束透镜的折射率。

上述激光信号通过光纤射入分束透镜，一部分激光信号由分束透镜的出光面射出，一部分激光信号由凸起的出光面射出。以与分束透镜的出光面1之间的厚度差为预设厚度的凸起为例，其出光面2射出的激光信号与出光面1射出的激光信号的路径之间的光程差为ΔL＝(n-1)·d。其中，n为分束透镜的折射率。

为了能够保证出光面1和出光面2分别射出的两束激光信号相互独立，来减弱散斑效应，需要减小这两束激光信号的干涉条纹的对比度K。也就是说，需要出光面2射出的激光信号与出光面1射出的激光信号的路径之间的光程差大于激光信号的相干长度。由分束透镜输出的总光强I的表达式为：

其中，λ₀为激光信号的中心波长，I₀为激光信号的中心光强，Δλ为激光器的输出光谱宽度，可以根据上述高频正弦信号的频率和幅度，以及直流信号的大小确定，后续将会进行详细介绍。此由可得干涉条纹的对比度K的表达式为：

可见，当出光面1与出光面2之间的距离时，干涉条纹的对比度K＝0，出光面1与出光面2射出的两束激光信号将不会产生干涉条纹，这两束激光信号在拍摄画面中产生的散斑也就相互独立。因此，上述预设厚度d可以为

可见，在本实施例中，上述预设厚度d可以采用公式确定，这样，可以保证分束透镜的出光面以及各个凸起的出光面射出的激光信号之间是相互独立的，在拍摄画面中产生的散斑也就相互独立，从而在高频正弦信号的扰动下，多个独立的散斑在拍摄画面上快速移动，进而在时间积分的作用下相互抵消，进一步提升散斑的消除效果。

作为本发明实施例的一种实施方式，如图4所示，上述激光照明组件110还可以包括散热器件117；

所述散热器件117用于为所述激光器111散热。

由于激光器的温度变化会导致激光器的输出波长发生变化，从而影响散斑消除效果，所以为了防止环境温度以及激光器工作时可能产生的热量对激光器温度产生影响，激光照明组件中可以设置散热器件，用于为激光器散热。

在一种实施方式中，散热器件可以为恒温散热组件，可以利用风冷或TEC(ThermoElectric Cooler，半导体冷却器)等冷却方式对激光器进行散热。

可见，在本实施例中，上述激光照明组件还可以包括散热器件，该散热器件用于为激光器散热，防止环境温度以及激光器工作时可能产生的热量对激光器温度产生影响，而影响散斑消除效果。

作为本发明实施例的一种实施方式，上述高频信号发生器产生的高频正弦信号的幅度值i_s为：

i_s＝πτTfi₀

其中，i₀为所述直流信号发生器产生的直流信号的电流值，τ为能够保证所述摄像机组件拍摄画面稳定性的所述激光器的输出能量波动百分百比的最大值，T为所述激光照明摄像机的曝光时间，也就是摄像机组件的曝光时间，f为所述高频正弦信号的频率。

如图5所示，当激光器的驱动电流升高时，激光器的输出波长会向长波方向移动，即产生波长红移现象。同理的，当激光器的驱动电流下降时，会使得激光器的输出波长向短波方向移动，即产生波长蓝移现象。

激光器发出的激光信号通过光纤耦合后出射至变焦透镜或者分束透镜，最后通过变焦透镜后射出实现对远距离被拍摄物体的照明。在未加入高频正弦信号扰动时，激光信号产生干涉的相位差可以由以下公式表示：

其中，Δx为光程差，与干涉产生的位置相关，λ为激光器的输出波长。当为2π的整数倍时，干涉导致光强最大，拍摄画面出现散斑。当加入高频正弦信号扰动时，激光器的输出波长随时间变化，不同干涉位置的相位差也会也随时间发生变化，从而导致散斑的明暗进行快速变化。但是激光器受到注入的高频正弦信号的幅度值的影响，输出波长的最大变化量会受到限制。

根据拍摄画面的亮度稳定性可以对驱动电流中的直流信号和高频正弦信号的幅度值和频率进行设置。其中，直流信号的电流值为i₀，高频正弦信号的电流值为i_s为高频正弦信号的幅度值，f为高频正弦信号的频率，t为时间，为高频正弦信号的初始相位。

激光器的输出功率随注入电流近似呈线性变化，相应系数为α。因此激光器的输出功率p(t)可以近似表示为：

根据激光照明摄像机的拍摄需求设定曝光时间，摄像机的曝光时间设定为T。为保证激光照明摄像机的拍摄画面的稳定性，在激光照明摄像机曝光时间T内，激光器的输出能量需要保持稳定，在曝光时间T内，允许的激光器的输出能量波动百分百比的最大值为τ，注入电流中的直流信号和高频正弦信号需要满足以下条件：

高频正弦信号的频率可以达到千赫兹级别，其周期远小于曝光时间T，因此上式中的可以由i₀αT来进行代替。可以得到高频正弦信号的幅度值i_s为：

i_s＝πτTfi₀

由于高频正弦信号的幅度值越大，散斑的消除效果越明显，但是高频正弦信号的频率会对激光器的寿命产生影响，激光器的所能承受的最大调制频率为f_M。因此高频正弦信号的幅度值i_s的最大值i_sM为：

i_sM＝πτTf_Mi₀

由于直流信号发生器产生的直流信号的电流值i₀可以根据实际照明需求设置，是已知的，所以可以根据i_sM＝πτTf_Mi₀计算得到高频正弦信号的幅度值的最大值i_sM，频率为f_M，此时，散斑消除效果最佳。

综上可知，在不影响激光照明摄像机拍摄画面的稳定性的前提下，当高频正弦信号的幅度值最大时，散斑消除效果最佳，此时注入电流i(t)可以由以下公式表示：

根据该公式便可以根据摄像机曝光时间T和激光器的最大调制频率f_M确定注入电流i(t)中的高频正弦信号的比例，以及直流信号的比例，方便对高频信号发生器及直流信号发生器进行选择和设置。

可见，在本实施例中，可以根据摄像机曝光时间T和激光器的最大调制频率f_M确定注入电流i(t)中的高频正弦信号的比例，在保证拍摄画面的稳定性的前提下，可以达到最佳的散斑消除效果。

为了进一步提高散斑消除效果，如上述实施例所述可知针对不同幅度的高频正弦信号扰动可以设置非相干激光分束装置，也就是上述分束透镜。激光器的输出波长与注入电流呈非线性变化，可以通过多项式进行拟合，对应拟合系数为[a₀,a₁…a_i]，其中，i为预设的多项式拟合项数，本发明实施例在此不做具体限定。那么激光器的波长变化量Δλ_m可以表示为：

可以看出，加入高频正弦信号扰动后，将导致激光器的输出光谱宽度拓展，输出谱宽可以表示为：

其中，Δλ₀为未加入高频正弦信号扰动时激光器的输出光谱宽度。根据该公式确定的输出谱宽便可以确定上述分束透镜的出光面上的凸起的预设厚度。也就是根据公式确定分束透镜的出光面上的凸起的预设厚度d。

相应于上述激光照明组件，本发明实施例还提供了一种用于确定激光照明系统参数的方法。下面对本发明实施例所提供的一种用于确定激光照明系统参数的方法进行介绍。

如图6所示，一种用于确定激光照明系统参数的方法，所述激光照明系统包括摄像机组件和激光照明组件，所述激光照明组件包括激光器、光纤和变焦透镜，用于给所述摄像机组件的监控区域进行补光，所述激光器的驱动电流包括直流分量和交流分量，所述方法包括：

S601，在所述激光器具有一指定直流分量且所述摄像机组件具有一指定曝光时间时，获取所述激光器的最大调制频率；

S602，响应于所述直流分量的电流值、所述曝光时间和所述激光器的最大调制频率，确定所述激光器的驱动电流包括的交流分量的最大幅度值。

可见，本发明实施例提供的方案中，激光照明系统包括摄像机组件和激光照明组件，激光照明组件包括激光器、光纤和变焦透镜，用于给摄像机组件的监控区域进行补光，激光器的驱动电流包括直流分量和交流分量。电子设备可以在激光器具有一指定直流分量且摄像机组件具有一指定曝光时间时，获取激光器的最大调制频率，响应于直流分量的电流值、曝光时间和激光器的最大调制频率，确定激光器的驱动电流包括的交流分量的最大幅度值。这样，电子设备可以根据摄像机组件的曝光时间和激光器的最大调制频率，确定激光器的驱动电流包括的交流分量的最大幅度值，从而通过对激光器的注入电流中加入交流分量扰动，实现对激光器的输出波长的快速调制，实现激光干涉散斑位置的改变，从而通过时间积分可以使得散斑效应明显减弱。同时由于无需加入机械振动部件，激光照明摄像机的稳定性高，画面拍摄效果好。

其中，本申请实施例所提供的激光照明系统包括的激光照明组件可以为上述任一实施例所述的激光照明组件，该激光照明组件的具体结构已经在上述实施例中进行过介绍，在此不做具体限定。

针对于该激光照明组件，根据上述实施例的描述可知，在激光器具有一指定直流分量且摄像机组件具有一指定曝光时间的情况下，交流分量的幅度值越大，散斑的消除效果越明显，但是交流分量的频率会对激光器的寿命产生影响，激光器具有所能承受的最大调制频率，所以在需要确定激光器的驱动电流所包括的交流分量的最大幅度值时，电子设备可以获取激光器的最大调制频率。其中，交流分量可以为上述高频正弦信号。

进而在上述步骤S602中，电子设备便可以响应于直流分量的电流值、曝光时间和激光器的最大调制频率，确定激光器的驱动电流包括的交流分量的最大幅度值。在一种实施方式中，电子设备可以调用用于计算交流分量的最大幅度值的函数，从而确定交流分量的最大幅度值。

作为本发明实施例的一种实施方式，上述响应于所述直流分量的电流值、所述曝光时间和所述激光器的最大调制频率，确定所述激光器的驱动电流包括的交流分量的最大幅度值的步骤，可以包括：

响应于所述直流分量的电流值、所述曝光时间和所述激光器的最大调制频率，基于以下公式确定所述激光器的驱动电流包括的交流分量的最大幅度值i_s：

i_s＝πτTfi₀

其中，i₀为所述直流分量的电流值，τ为能够保证所述监控区域画面稳定性的所述激光器的输出能量波动百分百比的最大值，T为所述曝光时间，f为所述交流分量的频率。

作为本发明实施例的一种实施方式，上述激光照明组件还可以包括设置在所述光纤与所述变焦透镜之间的分束透镜，所述分束透镜的出光面上具有至少一个凸起，所述至少一个凸起沿激光信号的入射方向上的厚度递增，且厚度相邻的两个凸起之间的厚度差不小于预设厚度，多个所述凸起的厚度中最小的一个与所述分束透镜的出光面之间的厚度差不小于所述预设厚度；

上述方法还可以包括：

响应于所述激光器的输出光谱宽度以及所述激光器的输出波长，确定所述预设厚度。

根据上述激光照明组件实施例的描述可知，加入交流分量扰动后，将导致激光器的输出光谱宽度拓展，以及激光器的输出波长的改变，因为为了进一步提高散斑消除效果，可是在激光照明组件中设置分束透镜。该分束透镜的出光面上具有至少一个凸起。

针对该至少一个凸起对应的预设厚度，由于该预设厚度会影响凸起出射的激光信号形成干涉的位置，从而影响散斑的消除效果，所以电子设备可以响应于激光器的输出光谱宽度以及激光器的输出波长确定该预设厚度。在一种实施方式中，电子设备可以调用用于计算预设厚度的函数，从而确定该预设厚度的具体值。

作为本发明实施例的一种实施方式，上述响应于所述激光器的输出光谱宽度以及所述激光器的输出波长，确定所述预设厚度的步骤，可以包括：

响应于所述激光器的输出光谱宽度以及所述激光器的输出波长，基于以下公式确定所述预设厚度d：

其中，Δλ为所述激光器的输出光谱宽度，λ为所述激光器的输出波长，n为所述分束透镜的折射率。

由于在上述激光照明组件实施例中已经对预设厚度d的确定方式进行了详细介绍，在此不做具体限定。电子设备根据公式便可以计算得到预设厚度d的具体值。

相应于上述激光照明组件，本发明实施例还提供了一种激光照明摄像机。下面对本发明实施例所提供的一种激光照明摄像机进行介绍。

如图7所示，一种激光照明摄像机，所述激光照明摄像机包括摄像机组件120，以及上述任一实施例所述的激光照明组件110；

所述激光照明组件110用于为所述摄像机组件120的监控区域进行补光。

可见，本发明实施例提供的方案中，激光照明摄像机包括激光照明组件和摄像机组件，其中：激光照明组件包括激光器、驱动电路及变焦透镜；驱动电路与激光器电连接，驱动电路将驱动电流传输至激光器，其中，驱动电流包括直流分量和交流分量。激光器与光纤连接，激光器发射激光信号，激光信号通过光纤出射至变焦透镜，变焦透镜透射出激光信号为摄像机组件的监控区域进行补光。通过对激光器的驱动电流中加入交流分量扰动，实现对激光器的输出波长的快速调制，实现激光干涉散斑位置的改变，从而通过时间积分可以使得散斑效应明显减弱。同时由于无需加入机械振动部件，激光照明摄像机的稳定性高，画面拍摄效果好。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于激光照明摄像机实施例而言，由于其基本相似于激光照明组件实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见激光照明组件实施例的部分说明即可。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。