CN2403041Y

CN2403041Y - 数字式全景钻孔摄像装置中的环状光源

Info

Publication number: CN2403041Y
Application number: CN 99256711
Authority: CN
Inventors: 王川婴; 葛修润; 白世伟
Original assignee: Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Current assignee: Wuhan Institute of Rock and Soil Mechanics of CAS
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 1999-12-27
Publication date: 2000-10-25
Anticipated expiration: 2009-12-27

Abstract

一种用于数字式全景钻孔摄像装置中的环状光源,它的特征是将一组微型灯泡焊接在环状印刷电路板上,采用可调节的直流电压供电,环状光源安装在全景钻孔摄像装置中锥面反射镜的上部,光源的最佳位置处于摄像机视角范围和产生光斑区域之外,但在光斑区域的上或下边界点附近。这种环状光源结构简单、成本低廉、工作稳定、寿命长,可以适应不同现场环境下的均匀照明,减小干扰,降低故障率。

Description

数字式全景钻孔摄像装置中的环状光源

本实用新型涉及一种安装在数字式全景钻孔摄像装置(中国专利，专利号：98232288.7)中产生均匀照明的环状光源。

钻孔摄像(尤其是全景钻孔摄像)常用环状萤光灯管作为照明设备，如美国专利(专利号：US4808889)。这样的环状萤光灯管通常安装在摄像区域的上部，它直接照射摄像区域，并提供满足摄像要求的照明条件，但是为了避免产生光线干扰，常用一块遮光板挡住直接照射到反射镜上的光线。由于摄像区域的上部更靠近光源，其表面照度明显地大于下部的照度，因此，摄像区域出现不均匀光照，这样对摄像的视觉效果和图像处理产生极为不利的影响。另外，萤光灯管需要交流供电，交流电源产生较强电子噪声，对视频信号产生较强干扰，影响视频图像的质量。在现场试验时，由于现场条件极为复杂，萤光灯管可能在工作时突然出现故障，这样试验必须停止，为了使试验能够继续进行，除了更换萤光灯管外，别无它法。

本实用新型的目的是提出一种利用经济廉价的微型灯泡组成的用于全景钻孔摄像装置中的环状光源，它充分利用锥面反射镜实现摄像区域的均匀光照，而且不易产生电子干扰以及提高全景钻孔摄像装置的稳定性。

为了达到上述目的，本实用新型采用了将一组微型灯泡焊接在一块环状印刷电路板上形成环状光源，提高了光源的可靠性；环状光源采用直流供电，供电电压可适当调节，使摄像区域上形成最佳光照，保证摄像机处于最佳摄像状态；环状光源安装在全景钻孔摄像装置中锥面反射镜的上部，处于摄像机的视角范围和产生光斑区域[P_A，P_B]之外，其最佳位置由锥面反射镜的几何尺寸和摄像机的视角所决定，环状光源的光线一部分直接照射在摄像区域上，另一部分通过锥面反射镜反射到摄像区域上，二部分光线可使摄像区域获得均匀光照；环状光源上微型灯泡的个数及其尺寸大小可根据摄像机要求的最小照度和环状光源最佳位置上的空间大小进行适当调整，保证最佳位置上的环状光源处于摄像机的视角范围之外，同时提供足够的照明。

下面结合附图对本实用新型的实例作进一步详细的描述。

图1环状光源的构成图

图2环状光源，锥面反射镜和摄像机的结构布置

图3光斑区域

由图1可知，本实用新型的环状光源由环状印刷电路板(1)和微型灯泡(2)组成。环状光源(3)安装在全景钻孔摄像探头中锥面反射镜(4)的上部，但处于摄像机(5)的视角范围之外，如图2所示。环状光源(3)发出的光线一部分通过玻璃筒(6)直接照射摄像区域(7)，另一部分经过锥面反射镜(4)反射并通过玻璃筒(6)到达摄像区域(7)，获得均匀照明的摄像区域(7)的图像通过玻璃筒(6)到达锥面反射镜(4)，锥面反射镜(4)将入射光线反射到摄像机(5)内形成视频图像，摄像区域(7)上表面照度的大小可以由环状光源(3)的供电电压高低来调节，而微型灯泡的数量通常可以取大于满足摄像机最小照度要求的数量，这样供电电压的调节范围一般在环状光源(3)的额定电压之下，从而大幅度地提高微型灯泡的使用寿命，增加环状光源(3)的可靠性。

在图2中，环状光源(3)发出的光在到达玻璃筒(6)后也可以反射到锥面反射镜(4)中，锥面反射镜(4)再将这部分光线反射到摄像机(5)中形成不必要的光斑，但是，并不是在任何情况下都会产生光斑，它有一个与锥面反射镜几何尺寸相关的范围，只有在环状光源(3)落入其范围时才会产生光斑，产生光斑的区域如图3所示。在图3中，P_B、P_A是产生光斑区域的上、下边界点，设P_A、P_B点距锥面反射镜底面的距离分别为H_A、H_B，则有如下关系式：

H_{A} = (X_{0} + \frac{d_{G} - d_{0}}{2}) \cdot ctg (2 α + \frac{γ}{2})

H_{B} = h + (X_{0} + \frac{d_{G} - d_{0}}{2}) \cdot ctg [arctg (\frac{d_{1}}{2 (D_{0} - h)}) + 2 α]

其中γ为摄像机的视角

d_G为玻璃筒内壁直径

X₀为光源中心到对面玻璃筒内壁的距离

d₁为锥面反射镜顶面直径

d₀为锥面反射镜底面直径

h为锥面反射镜的高

α为锥面反射境的底面角

D₀为摄像机镜头中心到锥面反射镜底面的距离，满足：

D_{0} = \frac{d_{0}}{2 \cdot tg (\frac{γ}{2})}

通常锥面反射镜除了底面角可以有较大的变化外，其它几何尺寸的变化都很小，因此，可以认为产生光斑区域的位置主要与锥面反射镜底面角有关，底面角越小，区域的位置越高，反之，区域的位置越低。环状光源(3)的最佳位置就处于上、下边界点P_B，P_A的附近。

本实用新型的优点是：(1)结构简单，成本低廉，工作稳定，寿命长；(2)干扰小，故障率低；(3)可适当调节微型灯泡的数量和供电电压的高低，以适应不同现场环境下的照明要求；(4)通过利用锥面反射镜，不仅可以获得均匀光照，而且可以充分利用微型灯泡的发光能力，提高其工作效率，降低成本价格。

Claims

1.一种数字式全景钻孔摄像装置中的环状光源，其特征是：将一组微型灯泡焊接在环状印刷电路板上，环状光源安装在全景钻孔摄像装置中锥面反射镜的上部，处于摄像机的视角范围和产生光斑区域[P_A，P_B]之外，环状光源采用可调节的直流电压供电。