CN104765225A - 补光结构及应用该补光结构的摄影装置 - Google Patents

补光结构及应用该补光结构的摄影装置 Download PDF

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Abstract

一种补光结构及应用该补光结构的摄影装置，补光结构包含一光反射件及一光源。光反射件包含一第一反射面及一第二反射面。光源设于第一反射面与第二反射面之间，其中第一反射面及第二反射面具有相异的倾斜程度。本发明亦揭露一种应用其补光结构的摄影装置。藉此，避免监视摄影机因补光结构设计不良而产生无法取得良好的成像画面的问题。

Description

补光结构及应用该补光结构的摄影装置
技术领域
本发明涉及一种补光结构，特别涉及一种具有非对称式反射面的补光结构及应用其补光结构的摄影装置。
背景技术
监视摄影机用途十分广泛，举凡安装在工厂厂房、宿舍、商店、大楼或社区住宅出入口、通道等需监视的场合或人迹罕至的隐密处，均可藉由监视摄影机即时录下当时状况，以供日后追查、存证等用途。藉此可吓阻不肖份子，使不肖份子不敢进行不法行为，进而避免危害治安的事情发生。
监视摄影机在夜间或光线不足时，一般会搭配补光结构来提升监控画面的清晰度。然而，若补光结构的设计不良而造成补光范围无法涵盖整个监控范围时，则会造成监控范围于光线未照射的部分清晰度不足而产生无法取得良好的成像画面的问题。此外，为了减少监视摄影机监视的死角，厂商纷纷推出具有较大监视范围的鱼眼监视摄影机。虽然鱼眼监视摄影机的监视范围较大，但在夜间或者光源不足的情况下监视时，鱼眼监视摄影机常会受限于内部配置的红外线光源的照射角度与强度，使得鱼眼监视摄影机无法正常发挥监视功能或需额外借助外部照明设备才能够正常发挥监视功能。举例来说，以目前市面上常见的鱼眼监视摄影机的视角可达170度以上，而其内部配置的红外线光源的投射角度只能达到90～100度，无法涵盖整个鱼眼监视摄影机的视角，此现象更容易造成无法取得良好的成像画面的问题。再者，如果要藉由搭配好几颗红外线光源来改善照明无法涵盖整个监控范围的问题时，常常又会造成监视摄影机所拍摄的影像的中心光源照度足够，但是影像外围偏暗此照明亮度不平均的问题，即为俗称的手电筒效应。因此，如何避免监视摄影机因补光结构设计不良而产生无法取得良好的成像画面的问题，将是研发人员应解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种补光结构及应用该补光结构的摄影装置，藉以避免监视摄影机因补光结构设计不良而产生无法取得良好的成像画面的问题。
本发明所揭露的补光结构，包含一光反射件及一光源。光反射件包含一第一反射面及一第二反射面。光源设于第一反射面与第二反射面之间，其中第一反射面及第二反射面具有相异的倾斜程度。
本发明所揭露的摄影装置，包含上述的补光结构及一影像撷取元件。影像撷取元件用以撷取影像，其中至少一补光结构设置于影像撷取元件的一侧，且第一反射面位于影像撷取元件与光源之间。
根据上述本发明所揭露的补光结构及应用其补光结构的摄影装置，由于补光结构的第一反射面与第二反射面呈非对称关系，故光源经第一反射面与第二反射面反射后的光强度分布可较均匀地分布于影像撷取元件的拍摄范围(x-z平面及y-z平面上)，进而避免摄影装置因部分区域光强度不足而无法取得良好的成像画面。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为根据本发明第一实施例的摄影装置的平面示意图；
图2为图1的补光结构的立体示意图；
图3A与图3B为图2的剖视示意图；
图4为图1的摄影装置设置于天花板的侧视示意图；
图5A为图2的光反射件的第一反射面与第二反射面的光线反射示意图；
图5B为图5A的光源经第一反射面与第二反射面反射后的光强度分布示意图；
图6A为图2的光反射件的第三反射面与第四反射面的光线反射示意图；
图6B为图6A的光源经第三反射面与第四反射面反射后的光强度分布示意图。
其中，附图标记
4   天花板
5   摄影装置
6   壳体
10  影像撷取元件
20  补光结构
100 光反射件
105 反射底面
106 缺口
110 第一反射面
111 第一端
112 第二端
120 第二反射面
121 第一端
122 第二端
130 第三反射面
140 第四反射面
150 开口
200 光源
D1、D2、D3、D4 间距
D5             高度差
N1、N2         方向
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
请参照图1至图3B。图1为根据本发明第一实施例的摄影装置的平面示意图。图2为图1的补光结构的立体示意图。图3A与图3B为图2的剖视示意图。
本实施例的摄影装置5，包含一壳体6、一影像撷取元件10及至少一个补光结构20。壳体6内设置于影像感测器、电路板等电子电路(未绘示)。影像撷取元件10例如为鱼眼镜头。影像撷取元件10位于壳体6内，并部分凸出于壳体6以撷取影像。在本实施例中，补光结构20的数量以六个为例，且各补光结构20设于壳体6上，并将影像撷取元件10围绕于内。但不以此为限，在其他实施例中，补光结构20的数量亦可以一个为例，而位于影像撷取元件10的一侧。
本实施例的补光结构20包含一光反射件100及一光源200。
光反射件100包含一反射底面105、相对的一第一反射面110与一第二反射面120以及相对的一第三反射面130与一第四反射面140。第一反射面110、第二反射面120、第三反射面130及第四反射面140分别连接于反射底面105的周缘，并朝反射底面105的同侧向外延伸。第一反射面110、第二反射面120、第三反射面130及第四反射面140远离反射底面105的一侧形成一开口150。并且，第一反射面110是位于影像撷取元件10与光源200之间。
其中，相对反射底面105来看，本实施例的第一反射面110与第二反射面120是呈现非对称的关系，而第三反射面130与第四反射面140是呈现对称的关系。
首先，先描述第一反射面110与第二反射面120的非对称关系。
于高度关系上，第一反射面110自反射底面105向外延伸的高度(凸出反射底面105的高度)大于第二反射面120自反射底面105向外延伸的高度(凸出反射底面105的高度)。
进一步来说，第一反射面110与第二反射面120各具有相对的一第一端111、121以及一第二端112、122。二个第一端111、121分别连接于反射底面105的相对两侧，且第一反射面110的第二端112至反射底面105的垂直距离D3大于第二反射面120的第二端122至反射底面105的垂直距离D4。第一反射面110的一第一端111与一第二端112间的水平距离大于光源200与第一反射面110的第一端111间的水平距离D1。
除上述高度上为非对称关系外，第一反射面110与第二反射面120于倾斜程度上亦呈现非对称关系。详细来说，本实施例的第一反射面110与第二反射面120相对反射底面105朝同一侧倾斜且第一反射面110与第二反射面120分别与反射底面105间呈现相异倾斜程度。举例来说，第二反射面120的法线方向N2指向远离反射底面105的方向，以将光源200发出的光线反射至对应于反射底面105下方的范围。第一反射面110的法线方向N1是朝向反射底面105，第二反射面120相对反射底面105的倾斜程度大于第一反射面110相对反射底面105的倾斜程度，因此，光源200发出的光线会有三种光反射型态，如下说明所示：第一种型态为光源200发射出的光线通过第一反射面110反射至反射底面105后再经由第二反射面120而再次反射至对应于反射底面105下方的范围，第二种型态为光源200发出的光线通过第一反射面110反射后再由第二反射面120再次反射至反射底面105下方的范围，而第三种型态则为光源200发射的光线通过第一反射面110下方进行反射而直接朝着第一反射面110与第二反射面120的高度差D5的空间向外反射出第二反射面120外侧的范围。
于曲率关系上，本实施例的第一反射面110以曲面为例，而第二反射面120以平面为例而呈现非对称的关系，但并不以此为限，在其他实施例中，第一反射面110与第二反射面120可分别为相异曲率的曲面而呈现非对称的关系。
接着，描述第三反射面130与第四反射面140的对称关系。
于高度关系上，第三反射面130与第四反射面140的高度皆从连接第一反射面110的一侧至连接第二反射面120的一侧呈线性关系递减而为对称的关系。
于倾斜程度与曲率关系上，第三反射面130与第四反射面140亦皆呈对称的关系。也就是说，第三反射面130与第四反射面140相对反射底面105具有相同的倾斜程度，且第三反射面130与第四反射面140皆为相同曲率的曲面。
上述的反射底面105更具有一缺口106。光源200穿过缺口106而被第一反射面110、第二反射面120、第三反射面130与第四反射面140围绕于内，且光源200与第一反射面110间的间距D1小于光源200与第二反射面120间的间距D2，而光源200与第三反射面130间的间距等于光源200与第四反射面140间的间距。并且，光源200所发出的光线是通过上述各个反射面110、120、130、140反射出开口150而提供影像撷取元件10所需的补光效果。
值得注意的是，在本实施例中，上述各补光结构20是等角度排列于影像撷取元件10周围。举例来说，本实施例的补光结构20的数量为六个，且假设单一补光结构20的补光角度范围略大于60度，故于影像撷取元件10周围每间隔60度的位置摆放一个补光结构20，进而让各补光结构20的补光角度范围彼此衔接而构成360度的补光角度范围。但并不以此为限，在其他实施例中，若单一补光结构20的补光角度范围远大于60度，且在达成360度补光角度范围的前提下，各补光结构20则不用等角度排列于影像撷取元件10周围。即是，补光结构20的个数及排列方式，只要能构成360度的补光角度范围，皆可由使用者自行配置。
请参阅图4至图6B。图4为图1的摄影装置设置于天花板的侧视示意图。图5A为图1的光反射件的第一反射面与第二反射面的光线反射示意图。图5B为图5A的光源经第一反射面与第二反射面反射后的光强度分布示意图。图6A为图1的光反射件的第三反射面与第四反射面的光线反射示意图。图6B为图6A的光源经第三反射面与第四反射面反射后的光强度分布示意图。
如图4所示，摄影装置5装设于天花板4。由于影像撷取元件10为鱼眼镜头，故影像撷取元件10可撷取到天花板4及天花板4下方的画面。为方便描述，以下描述将以影像撷取元件10为原点建立一三维座标来辅助说明。也就是说，与天花板4平行的平面为x-y平面，而与天花板4垂直的平面为x-z平面及y-z平面。
首先，描述本发明的补光结构20于x-z平面及y-z平面上的补光效果。如图5A所示，由于第一反射面110与第二反射面120为非对称的关系，第一反射面110将部分光线反射至补光结构20远离影像撷取元件10处的天花板4而补足天花板4部分的亮度(如上述第三种光反射型态)，以及第二反射面120将部分光线反射至天花板4下方而补足天花板4下方的亮度(如上述第一及第二种光反射型态)，以令补光结构20于x-z平面及y-z平面上是具有非对称的光强度分布图(如图5B所示)。如此一来，可同时提高天花板4及天花板4下方(x-z平面及y-z平面上)的照明亮度以及提升影像撷取元件10所撷取到的画面的清晰度，进而避免摄影装置5因为亮度不足而产生无法取得良好品质的画面的问题。
接着，描述x-y平面上的补光效果。如图6A所示，由于第三反射面130与第四反射面140为对称的关系，以令补光结构20于x-y平面上具有对称的光强度分布图(如图6B所示)。从图6B来看，单一个补光结构20的补光角度范围(如B图6中实线所示)略大于60度。也就是说，单一个补光结构20可提供影像撷取元件10周围约60度角度范围的补光效果。而由于本实施例的各补光结构20的补光角度范围彼此衔接而具有影像撷取元件10周围(x-y平面上)360度全视角(如图6B中实线加虚线所示)的补光效果。
根据上述本发明所揭露的补光结构及应用其补光结构的摄影装置，由于补光结构的第一反射面与第二反射面呈非对称关系，故光源经第一反射面与第二反射面反射后的光强度分布可较均匀地分布于影像撷取元件的拍摄范围(x-z平面及y-z平面上)，进而避免摄影装置因部分区域光强度不足而无法取得良好的成像画面。
此外，补光结构的第三反射面与第四反射面呈对称关系，而令补光结构具有影像撷取元件周围(x-y平面上)360度全视角的补光效果。
当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (11)

1.一种补光结构，其特征在于，包含：
一光反射件，包含一第一反射面及一第二反射面；以及
一光源，设于该第一反射面与该第二反射面之间，其中该第一反射面及该第二反射面具有相异的倾斜程度。
2.根据权利要求1所述的补光结构，其特征在于，该第一反射面为曲面，该第二反射面为平面。
3.根据权利要求1所述的补光结构，其特征在于，该第一反射面与该第二反射面皆为曲面，且该第一反射面与该第二反射面具有相异的曲率。
4.根据权利要求1所述的补光结构，其特征在于，该第一反射面具有相对的一第一端及一第二端，该第一端与该第二端间的水平距离大于该光源与该第一反射面的该第一端间的水平距离。
5.根据权利要求4所述的补光结构，其特征在于，该光反射件更包含一反射底面，该第一反射面与该第二反射面分别连接于该反射底面的相对两侧，该第一反射面自该反射底面向外延伸的高度大于该第二反射面自该反射底面向外延伸的高度。
6.根据权利要求5所述的补光结构，其特征在于，该第二反射面具有相对的一第一端以及一第二端，该第一反射面的该第一端与该第二反射面的该第二端分别连接于该反射底面的相对两侧，且该第一反射面的该第二端至该反射底面的垂直距离大于该第二反射面的该第二端至该反射底面的垂直距离。
7.根据权利要求5所述的补光结构，其特征在于，该光反射件更包含一第三反射面及一第四反射面，该光源介于该第三反射面与该第四反射面之间，且该光源与该第三反射面间的间距等于该光源与该第四反射面间的间距。
8.根据权利要求7所述的补光结构，其特征在于，该第三反射面与该第四反射面皆为曲面，且该第三反射面与该第四反射面具有相同的曲率。
9.根据权利要求7所述的补光结构，其特征在于，该第一反射面、该第二反射面、该第三反射面以及该第四反射面围绕该光源，并于该第一反射面、该第二反射面、该第三反射面及该第四反射面远离该反射底面的一侧形成一开口，该光源所发出的光线通过该些反射面反射出该开口。
10.一种摄影装置，其特征在于，包含：
至少一如权利要求1所述的补光结构；以及
一影像撷取元件，该影像撷取元件用以撷取影像，其中该至少一补光结构设置于该影像撷取元件的一侧并用以提供该影像撷取元件撷取影像时所需的光源。
11.根据权利要求10所述的摄影装置，其特征在于，该至少一补光结构的数量为多个，且该些补光结构等角度排列于该影像撷取元件周围，将该影像撷取元件围绕于内。
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