[发明专利]采用红外半导体激光光源的汽车辅助夜视系统

说明书

技术领域

本发明涉及汽车辅助安全驾驶技术，它能够保障汽车在夜间或者雾、雪、雨等低照度情况下，实现作用距离为0～300m的目标探测。

背景技术

目前的汽车夜视辅助安全驾驶技术分为两类：热成像技术、红外卤素灯主动照明技术。

热成像技术的代表车型有：卡迪拉克DeVille型汽车、宝马旗舰车型bmw 760li等，这些车的夜视系统采用了对长波红外(8～14m波段)敏感的热成像相机，摄像头直接以探测到的物体和行人的热辐射作为影像数据的来源，而无需车辆提供额外的红外线光源，是一种被动成像技术。虽然该类技术善于探测热目标(运动的人和动物等)，但对于冷目标(道路标牌，道路指示路标等)而言，图像对比度却很差。而且汽车挡风玻璃不能传输长波红外辐射，相机需安装在车外，因此，相机必须承受天气变化的影响，并受到汽车前端碰撞和路面碎片损伤的威胁。

红外卤素灯主动照明技术的代表车型有：LX470型跑车、梅赛德斯一奔驰s550夜视仪等，其中梅赛德斯一奔驰s550夜视仪被美国《时代》杂志公布为2006年十大最时尚的高科技产品。该类车型采用的夜视系统是一个含近红外照明器(目前主要以带有红外滤光片的卤素灯为主)和CCD摄像机的主动夜视系统。该类技术能够使驾驶员获得近似于人眼观看的图像。该系统的缺点一是观察距离较近，一般的目标探测识别距离也就只有100米左右。二是CCD摄像机会对逆向行驶的车灯响应，引起CCD饱和。

为了解决上述两种方法存在的问题，本发明提出了采用半导体激光器作为近红外光源的激光夜视系统的研制，半导体激光器体积小，能量集中，便于安装且易于实现远距离目标探测。由于激光器发射的光基本上是单波长，因此CCD摄像机采用窄带滤光片可以允许大部分激光通过，并消除逆向行驶汽车照明灯的大部分近红外光。这种方法也能消除在加滤光片的卤素灯系统中出现的图像闪光，使驾驶员可以清楚地看到迎面来车的近区和车后的交通情况。

发明内容

为了在汽车行驶时获得更远距离的高对比度的目标探测图像，我们主要研制了汽车照明用红外半导体激光光源，并在此基础上研制了汽车激光辅助夜视系统。该系统主要采用红外半导体激光器作为照明光源，该照明光源采用了光源照度均匀化技术，大范围远距离照明技术(从0～300m)。在相同目标照度下所需要的红外半导体激光光源的功率只有卤素灯以及红外灯的十分之一，大大节约了能源，此外我们采用的车前补光技术很好的解决了逆向行驶大灯对夜视系统的影响。从而使得驾驶员在汽车行驶中能够提前对潜在的威胁做出判断。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：首先根据汽车照明的特点，确定汽车照明光源适用的动态范围从0～300m，在这么大的视场范围内，我们首先对激光光源阵列进行第一次准直，准直后再进行多光束融合，以保证光照的均匀。在此基础上再进行二次准直，以保证准直的角度满足汽车照明的需要。激光器准直好后，放置在散热片上，再用带有温度控制的驱动电路驱动激光器发光，以保证光源的稳定性。在汽车用激光照明光源的基础上，将红外半导体激光光源、激光器驱动电路，电源转换模块、CCD以及滤光片等都装在一起，在使用时将其装在汽车前挡风玻璃中间的观后镜背面，另外在车前保险杠上或者车前灯处的位置再加上补光用的激光光源，用准直好的激光器照射目标，激光打在目标上的反射信号用CCD来接收，接收到的视频信号通过装在汽车合适位置上的显示器来显示，从而使驾驶员对潜在的目标做出判断。

具体的，本发明体出了一种采用红外半导体激光光源的汽车辅助夜视系统，包括：

主激光光源1，用于目标照明；

补光激光光源2和3，用于提高背景照度，使CCD成像时光照均匀；

强光抑止处理滤光片4，用于抑止强光；

CCD摄像机5以及液晶显示器6，用于图像传感和显示；

其特征在于，所述主激光光源和补光激光光源都含有2个或者2个以上的红外半导体激光阵列。

进一步，所述主光源和所述补光激光光源相互切换或者同时开启。

进一步，所述滤光片与红外半导体激光器阵列的峰值波长相匹配。

进一步，所述红外半导体激光阵列采用二次准直的方法和光束均匀化方法，使得激光器在准直发散角25°～40°的大视场范围内可以获得10W的光功率，满足0～300m夜视照明的需要。

本发明的有益效果如下：

1)提供一种用于大角度宽动态范围的汽车夜视激光照明光源，可以作为目前车灯的有益补充。

2)在相同的目标照度下，该光源所需的功率只有目前通用汽车远光灯的十分之一，大大节约了能源。