CN103365034A - 一种投光装置及包括该投光装置的摄像机 - Google Patents

Abstract

本发明适用于摄像技术领域，提供了一种投光装置及包括该投光装置的摄像机，投光装置包括主反射器以及设置于主反射器内部的可见光源，在可见光源的出射光方向设有一副反射器，副反射器与主反射器共轴设置且开口相对，投光装置还包括可驱动可见光源和/或副反射器沿中心轴移动的驱动构件。本发明中的可见光源和/或副反射器的位置可调，使得光出射角可随时改变，使之与摄像机的视角相匹配，避免摄像效果不佳及光线利用率低的问题。同时由于设置了副反射器，可见光源不必安装于主反射器的前端，可见光源、散热部件和导热部件不会阻挡光线射出，解决了传统投光装置中光源和散热部件影响出射光通量的问题，进而保证良好的摄像质量。

Description

一种投光装置及包括该投光装置的摄像机

技术领域

本发明属于摄像领域，尤其涉及一种投光装置及包括该投光装置的摄像机。

背景技术

摄像机是一种采集被摄物体动态或静态图像信息的设备，可用于安防、交通、艺术、日常拍摄等多种领域，摄像机通常设有照明系统，用于向被摄物体发出照明光，该照明光经被摄物体反射后被摄像机的成像装置捕捉，将光信息转换为电信号，经过相应的数据处理后形成被摄物体的图像。现有的摄像机使用的光源多具有固定的光出射角，在摄像机出厂后，其照明角度也随之固定。但是，当为了拍摄远处物体而将摄像机的视角调小时，光源的出射角与视角便不再匹配，照明光的出射角相对过大，很多光线无法利用，不利于节能。当为了拍摄近处物体将摄像机的视角调大时，光源的出射角又相对过小，在被摄区域内出现中间小范围较亮、边缘较暗的现象，图像质量较差。因此，现有摄像机照明系统的可调性较差，摄像效果不理想。例如，在交通安全监控领域，通常在交叉路口设置若干个摄像机，每个摄像机负责监控一个车道，为了使每个摄像机的照明光在相应监控区域的照明宽度恰好与相应车道的宽度相匹配，可以在制造时根据实际应用环境设计摄像机的照明系统，但是各城市的交通环境不同，摄像机和被摄区域的距离以及被摄区域的宽度各不相同，使得适合一个城市交通监控的摄像机不一定适应其他城市，这样就导致该摄像机的市场较小，若要适用多种地区，还需要根据不同的地区路况设计不同的摄像机，而不同的摄像机的差别仅在于照明光的角度，这样非常不利于简化生产制程，不可避免的增加了成本。

现有技术为解决上述问题，存在一种反射形的照明系统，包括一反射器和一光源，如图1、2，光源101设置于反射器102的前端，朝向反射器102发光，光线被反射器102反射后投向被摄区域，其中，光源101可沿其中心轴移动，以改变光源101与反射器102之间的距离，进而改变出射光的发散角使之与摄像机的视角一致。但是，光源101通常会产生大量的热量，其背部必然安装有散热件103，并且还可能设置导热件104将热量导出，图1、2中的导热件104同时具有导热和支撑光源101的作用，散热件103和导热件104均位于反射器102的前端，必然阻挡光线射出，会浪费掉部分光线，影响出射光的光通量和均匀性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种投光装置，既可以实现出射光的发散角可调，又可以避免光源及其散热部件影响出射光的光通量，保证投光亮度和均匀性，进而提高摄像机的摄像质量。

本发明是这样实现的，一种投光装置，包括主反射器以及设置于所述主反射器内部的可见光源，在所述可见光源的出射光方向设有一副反射器，所述副反射器与所述主反射器共轴设置且开口相对，所述投光装置还包括可驱动可见光源和/或副反射器沿所述中心轴移动的驱动构件。

本发明的另一目的在于提供一种摄像机，包括向被摄区域投出照明光的照明装置及接收所述被摄区域反射的光以形成图像的成像装置，所述照明装置采用上述的投光装置。

本发明中的可见光源和/或副反射器的位置可调，使得经过主反射器反射的光束的发散角可随时改变，使之与摄像机的视角相匹配，避免出射角相对过大或过小导致摄像效果不佳及光线利用率低的问题。同时，由于设置了副反射器，可见光源不必安装于主反射器的前端，可以安装于主反射器内靠近其底部的位置且朝向副反射器发光，因此，可见光源、散热部件和导热部件均不会阻挡光线射出，解决了传统投光装置中光源和散热部件影响出射光通量的问题，进而保证良好的摄像质量。

附图说明

图1是现有技术中投光装置的结构示意图；

图2是现有技术中投光装置的反射器及光源的结构示意图；

图3是本发明实施例投光装置的结构示意图；

图4是本发明实施例投光装置的工作原理示意图(一)；

图5是本发明实施例投光装置的工作原理示意图(二)；

图6是本发明实施例投光装置的工作原理示意图(三)；

图7是本发明实施例投光装置中支撑件的结构示意图；

图8是本发明实施例投光装置中可见光源的结构示意图；

图9是本发明实施例摄像机的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图3示出了本发明实施例提供的投光装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

该投光装置包括一主反射器31以及设置于主反射器31内部的可见光源32，在可见光源32的出射光方向设有一副反射器33，副反射器33与主反射器31的中心轴在同一直线上，即二者共轴设置，其中，主反射器31和副反射器33的开口相对，可见光源32则位于主反射器31和副反射器33之间。进一步的，该投光装置还包括可使可见光源32和/或副反射器33移动的驱动构件34。由于可见光源32、副反射器33的位置可调，使得最终经过主反射器31反射的光束的发散角可随时改变，该投光装置用于摄像机时，可以通过调整可见光源32和/或副反射器33的位置使出射光的角度和摄像机的视角相匹配，避免出射角相对过大或过小导致摄像效果不佳及光线利用率低的问题。同时，由于设置了副反射器33，可见光源32不必安装于主反射器31的前端，而是安装于主反射器31内靠近其底部的位置，并且朝向副反射器33发光，因此，可见光源32及其散热部件均不会阻挡光线射出。可以理解，副反射器33必然靠近可见光源32安装以接收可见光源32的出射光，因此副反射器33也不会阻挡光线射出，所以本实施例所述的投光装置既可以实现光出射角可调，又可以解决传统投光装置中光源和散热部件影响出射光通量的问题，保证良好的摄像质量。

以下结合附图对本实施例进行更加详细的说明，如图4，当主反射器31和可见光源32的位置固定，将副反射器33朝向可见光源32移动时，光束经过副反射器33反射后的发散角随之增大，最终经过主反射器31反射后的发散角也随之增大；如图5，当副反射器33背向可见光源32移动时，光束经过副反射器33反射后的发散角变小，经过主反射器31反射后的发散角也随之变小。这样，只要改变副反射器33的位置，就可以改变投光装置的出射光角度，使之与摄像机的视角相匹配，进而提高光线利用率并改善成像质量。同理，当改变可见光源32的位置时，也可以改变最终的光出射角，使之与摄像视角相匹配。

进一步的，考虑到可见光源32的安装涉及导电线路的连接和散热部件的配置，与之相比，副反射器33无需通电和散热，其安装比较简单，移动副反射器33比移动可见光源32容易操作，因此本实施例优选将驱动构件34与副反射器33相连，将可见光源固定。

当然，也可以使驱动构件34同时与可见光源32和副反射器33相连接，带动可见光源32和副反射器33同时移动，根据要调整的出射光角度，配合调整可见光源32和副反射器33的相对位置以及二者相对主反射器31的位置，这样可以进一步扩大投光角度的调节范围，使之更好的匹配摄像视角。

进一步的，可见光源32与副反射器33可以在驱动构件34的驱动下同时移动并且保持二者之间的相对位置不变，相当于保持可见光源32和副反射器33固定不动而单独移动主反射器31，这样设计同样可以调节投光角度，并且还可以保证投射光具有更好的方向性。如图6，当副反射器33相对可见光源32移动时，若可见光源32和副反射器33之间拉开的距离过长，可见光源32发出的光会有部分光线不经副反射器33而直接投向外界，相比于经过副反射器33和主反射器31反射的主光束，这部分直接射出的光线发散角过大，传输的距离越远，偏离主光束的程度越大，最终可能照射不到被摄区域或仅有小部分光线照到被摄区域，会降低被摄区域的亮度，影响成像质量，因此，可以根据可见光源32的发散角合理设计副反射器33与可见光源32之间的距离，并将二者相对固定，使可见光源32的出射光全部或较大部分照射在副反射器33上，当需要调节投光角度时，将二者同时移动就可以避免光线漏出，进而保证较好的投光方向和较高的亮度，保证较佳的摄像效果。

在本实施例中，可以将可见光源32、主反射器31和副反射器33共轴设置，使三者的中心轴在同一直线上，根据光路传输原理，将三者共轴设置可以保证出射光束具有较佳的方向性，使光线规则的收敷于有限的角度内向外输出，保证较佳的照明效果。

在本实施例中，照明光最终经过主反射器31投向被摄区域，但是若副反射器33的尺寸过大，主反射器31反射的光还会射到副反射器33上，这些光线在副反射器33和主反射器32之间多次反射，最终经主反射器31射出，但是多次反射会损失较多的能量，并且这部分光线最终的出射角也比较杂乱无章。因此，当副反射器33过大时，会影响出射光的方向性和光通量，本实施例使副反射器33的口径小于主反射器31的口径的1/3，以避免发生上述情况。可以理解，可见光源32的出射光具有一定的发散角，副反射器33的尺寸也不宜过小，若尺寸过小，则会有较多的光线直接经副反射器33边缘漏出，副反射器33的尺寸下限可以根据实际使用的可见光源32的出射角和可见光源32与副反射器33之间的距离合理设定。

在本实施例中，主反射器31的反射面为凹形，具体可以为抛物面形，其反射光的方向性较好。副反射器33的反射面可以是凹面，也可以是凸面，反射面的曲率可以根据预设投光角度的调节范围合理设置。

进一步结合附图3，驱动构件34可以包括一传动杆341以及一驱动电机342，结合附图3，传动杆341的一端连接可见光源32和/或副反射器33，另一端连接驱动电机342。传动杆341在驱动电机342的驱动下前后移动，带动可见光源32和/或副反射器33沿中心轴前后移动，这种驱动构件34结构简单，操作方便，易控制。

进一步结合附图7，该驱动构件34还可以包括至少一个用于支撑传动杆341并对其传动方向起导向作用的支撑件343，支撑件343设有一供传动杆341穿过的通孔344，传动杆341穿过该通孔344并且可沿通孔取向前后自由移动，上述驱动构件34是一种常用的构件，但是现有技术中，支撑件343通常是塑胶件，当传动杆341前后移动时，会与通孔344的内表面发生摩擦，塑胶件容易因摩擦发生膨胀变形，阻塞传动杆341的移动，使传动杆341不能带动相应部件自由顺畅的移动。本实施例在通孔344的内表面设置一与内表面形状相适应的刚性套件345，当然，刚性套件345的直径大于传动杆341的直径，刚性套件345的热膨胀系数较小，当刚性套件345与传动杆341发生摩擦时，其膨胀幅度极小，不会影响传动杆341的移动，进而解决了上述问题。本实施例中的刚性套341可以是金属件或其他热膨胀系数较小的构件。

本实施例提供的投光装置较适用于点光源，因为反射器对面光源的调光效果稍差，因此本实施例中的可见光源32优选点光源，为了适应高亮度要求的使用环境，如交通安全监控，该可见光源32优选为单颗大功率的白光光源。传统的大部分交通监控摄像机都采用由多个小功率LED集成的面光源，不仅不便于调整出射光角，还因为其面积较大，导致反射器和壳体的面积也较大，使整个摄像机的体积和重量都很大，不便安装，并且其重量大又安装在高处，必然存在安全隐患。本实施例采用一种功率大于30W(具体为35W)的单颗白光LED光源，采用该白光LED光源作为投光装置的可见光源，一方面可以很好的适应上述主反射器和副反射器，另一方面，其出射光的亮度可以满足城市交通监控的亮度要求，可以非常清楚的拍摄到车辆及驾驶者的图像。由于采用单颗光源即可满足交通监控的要求，使得摄像机的体积和重量得以大幅度减小，解决了传统摄像机不便安装的问题并消除了安全隐患。

进一步的，该白光LED光源主要包括一基板321和设置于基板321之上的发光芯片322，如图8所示，发光芯片322的外部包覆有封装胶体323，用于保护发光芯片322不受外界环境影响，同时对芯片322的出射光线进行初步的调整。为了防止白光LED光源受潮，可以在发光芯片322的周围制作一环槽324，以防止水汽进入封装胶体323内，防止发光芯片322失效。

继续参考附图3，在本实施例中，该投光装置还可以进一步包括一外壳35，用于包封可见光源32、主反射器31和副反射器33等构件，驱动构件34可以位于外壳35之中，也可以位于外壳35之外，该外壳35的形状可以与主反射器31的外形相配合，也可以不与其配合，主反射器31和可见光源32可以通过相应的固定件固定在外壳35内部。为了节省空间以及外形美观，可使外壳35的中心轴与主、副反射器的中心轴在同一直线上。进一步的，还可以在该外壳35的出光口处设置一透镜36，作为该投光装置的最外层光学元件，可对外壳内部的构件起保护作用，照明光经过该透镜36直接投向被摄区域，透镜36可以是平面镜，也可以是凸透镜，具体可以根据实际应用确定。

上述投光装置主要适用于摄像机，本发明进一步提供一种摄像机，参考附图9，该摄像机包括向被摄区域发出照明光的照明装置91及接收被摄区域反射的光以形成图像的成像装置92，该照明装置91即采用本发明提供的投光装置，成像装置92则位于投光装置91的周围或者前方，其具体位置以便于接收被摄物体的反射光为准。

优选的，成像装置92的镜头921的中心轴与投光装置91的主、副反射器的中心轴在同一直线上。具体的，成像装置92可以封于投光装置91的外壳内部，位于投光装置91的主反射器之前，这样既可以保证准确的接收到被摄物体的反射光，又可以有效利用空间，减小摄像机的体积，还可以防止成像装置92受外界环境影响。

本发明在可见光源的出射光路上设置副反射器，并通过驱动构件带动可见光源和/或副反射器移动，改变照明光的发散角，使之与摄像机的视角相匹配，保证摄像质量并提高光能利用率。同时，因为设置了副反射器，可见光源及其散热件和导热件均安装在主反射器的底部，不会遮挡光线射出，可改善照明光的亮度和均匀性，进而改善摄像效果。该摄像机可用于安防、艺术、日常拍摄等领域，特别适合用于夜间交通安全监控。由于其照明光的角度可调，在不同地区使用时，只需根据使用环境调节照明角度即可安装使用，不必再根据不同使用环境制造不同的摄像机，更加有利于批量生产，节约成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种投光装置，其特征在于，包括主反射器以及设置于所述主反射器内部的可见光源，在所述可见光源的出射光方向设有一副反射器，所述副反射器与所述主反射器共轴设置且出光开口相对，所述投光装置还包括用于驱动可见光源和/或副反射器沿所述主反射器和副反射器的中心轴移动的驱动构件。

2.如权利要求1所述的投光装置，其特征在于，所述可见光源、主反射器和副反射器的中心轴在同一直线上。

3.如权利要求1所述的投光装置，其特征在于，所述副反射器的口径小于所述主反射器的口径的1/3。

4.如权利要求1所述的投光装置，其特征在于，所述主反射器具有一内凹的抛物面形的反射面。

5.如权利要求1所述的投光装置，其特征在于，所述副反射器具有一凸形或凹形的反射面。

6.如权利要求1所述的投光装置，其特征在于，所述可见光源采用功率大于30W的白光LED光源。

7.如权利要求1至6任一项所述的投光装置，其特征在于，所述驱动构件包括驱动电机，以及一端与所述驱动电机相连接、另一端与所述可见光源和/或副反射器相连接的传动杆。

8.如权利要求7所述的投光装置，其特征在于，所述驱动构件还包括用于支撑所述传动杆并对传动杆的传动方向起导向作用的支撑件，所述支撑件设有供传动杆穿过并自由移动的通孔，所述通孔的内表面设有刚性套件。

9.一种摄像机，其特征在于，包括向被摄区域投出照明光的照明装置及接收所述被摄区域反射的光以形成图像的成像装置，所述照明装置采用权利要求1至8任一项所述的投光装置。

10.如权利要求9所述的摄像机，其特征在于，所述成像装置的中心轴与所述投光装置的中心轴在同一直线上。

Images