CN112782909A - 用于摄像机的补光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于摄像机的补光装置。基于本发明，补光装置可以利用荧光粉对发光模组通电发光的响应，激发产生从透镜透射的激励光，其中，激励光的波长范围既覆盖近红外光波段、还覆盖补偿色可见光波段，并且，激励光在补偿色可见光波段的发光强度不超过预设的光强阈值。因此，激励光在红外光波段的光线可以用作对监控摄像补光的主光、并且相比于用于补光的传统白光灯的光线更柔和，而激励光在补偿色可见光波段的光线则可以用于消隐主光中的红色可见光，以减轻甚至消除主光中的红爆现象。从而，本发明可以在对监控摄像实施补光时减少光线对视觉的影响。另外，本发明还提供了一种应用该补光装置的一种摄像机。

Description

用于摄像机的补光装置

技术领域

本发明涉及摄像技术，特别涉及一种用于摄像机的补光装置、以及应用该补光装置的一种摄像机。

背景技术

在诸如道路监控等监控场景中，往往需要借助补光灯对摄像机的镜头视野进行补光。常见的补光灯有两种，一种是白光灯、另一种是近红外灯。

白光灯会产生亮度较高的刺眼光线，容易干扰人的视觉感官。例如，在道路监控时，白光灯产生的刺眼光线会影响驾驶员的安全驾驶。

近红外灯虽然不会像白光灯那样产生刺眼光线，但由于近红外等的光线波普范围接近、甚至会少许覆盖红色可见光波段，因而近红外等会存在红爆现象，红爆现象同样干扰人的视觉感官。例如，产生红爆的近红外等容易被驾驶员误以为是交通指示灯，导致停车等误操作，其同样会影响安全驾驶。

由此可见，如何在对监控摄像实施补光时减少光线对视觉的影响，成为现有技术中有待解决的技术问题。

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种用于摄像机的补光装置，包括：

基座，所述基座具有凹槽；

发光模组，所述发光模组布置在所述凹槽的底面；

透镜，所述透镜封盖所述凹槽的开口；

荧光粉，所述荧光粉覆盖所述发光模组在通电发光时通过所述透镜透光的透射范围；

其中，当所述发光模组通电发光时，所述荧光粉被激发产生从所述透镜透射的激励光，所述激励光的波长范围覆盖近红外光波段和补偿色可见光波段；

并且，所述近红外光波段包含红色可见光波段、以及红外波段中与所述红色可见光波段相邻的局部红外波段，所述补偿色可见光波段包括波长低于红色可见光最小波长的至少一种颜色的可见光波段；

以及，所述激励光在所述补偿色可见光波段的发光强度不超过预设的光强阈值。

可选地，所述激励光的光谱峰值波长在660mn～980nm的波长范围内，所述补偿色可见光波段覆盖波长小于620n的波长范围。

可选地，所述激励光的光谱峰值波长在730mn～940nm的波长范围内，所述补偿色可见光波长段覆盖450nm-620nm的波长范围。

可选地，所述光强阈值为50流明。

可选地，所述发光模组通电发光时的发光波长覆盖380nm-420nm的波长范围、或覆盖440nm-470nm的波长范围。

可选地，所述发光模组包括一个LED芯片或至少两个LED芯片。

可选地，所述发光模组的厚度小于所述凹槽的深度，所述荧光粉固化沉积在所述凹槽的开口内，并且，所述荧光粉包围覆盖所述发光模组。

可选地，所述荧光粉掺杂注塑在所述透镜内。

可选地，所述透镜呈背向所述凹槽凸起的球缺状，或者，所述透镜呈背向所述凹槽凸起的弧片状。

本发明的另一个实施例提供了一种摄像机，包括成像模组、镜头、控制模组、电源、以及如上所述的补光装置，其中：所述镜头的成像视野投射在所述成像模组的曝光面，并且，所述补光装置的照射范围与所述镜头的成像视野交叠；所述电源响应于所述控制模组产生的控制信号对所述发光模组供电。

基于上述实施例，补光装置可以利用荧光粉对发光模组通电发光的响应，激发产生从透镜透射的激励光，其中，激励光的波长范围既覆盖近红外光波段、还覆盖补偿色可见光波段，并且，激励光在补偿色可见光波段的发光强度不超过预设的光强阈值。因此，激励光在红外光波段的光线可以用作对监控摄像补光的主光、并且相比于用于补光的传统白光灯的光线更柔和，而激励光在补偿色可见光波段的光线则可以用于消隐主光中的红色可见光，以减轻甚至消除主光中的红爆现象。从而，上述实施例可以在对监控摄像实施补光时减少光线对视觉的影响。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围：

图1为一个实施例中用于摄像机的补光装置的装配结构示意图；

图2为如图1所示的补光装置的示例性发光原理示意图；

图3为如图1所示的补光装置的光谱实例示意图；

图4为如图1所示的补光装置中包含单芯片发光模组的分解结构示意图；

图5为如图1所示的补光装置中包含多芯片发光模组的分解结构示意图；

图6a和图6b为如图1所示的补光装置中的发光模组的接线实例示意图；

图7a和图7b为如图1所示的补光装置中的荧光粉的充填实例示意图。

附图标记说明

10 基座

11 主座体

12 侧凸缘

13 避让缺口

100 凹槽

110 底面

120 斜侧壁

20 发光模组

200 LED芯片

210a 第一电极

210b 第二电极

211 金属导线

212a 第一印刷线

212b 第二印刷线

30 透镜

41 沉积形态的荧光粉

42 掺杂形态的荧光粉

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

图1为一个实施例中用于摄像机的补光装置的装配结构示意图。图2为如图1所示的补光装置的示例性发光原理示意图。请参见图1和图2，在该实施例中，用于摄像机的补光装置可以包括基座10、发光模组20以及透镜30。

基座10可以具有凹槽100。例如，基座10可以包括矩形板状的主座体11，凹槽100可以从主座体11的一个板面沿主座体11的厚度方向凹进，并且，凹槽100的截面形状可以不受主座体11的限制，即，凹槽100可以具有圆形、椭圆形、或者矩形等任一种截面形状。另外，为了便于补光装置在摄像机的装设，基座10可以具有侧凸缘12，侧凸缘12可以布置在主座体11的相对两侧边，并且，主座体11的每侧的侧边可以并排布置至少两个侧凸缘12。如果有必要，基座10还可以具有避让缺口13，用于在补光装置装设在摄像机时避让例如镜头等结构。

发光模组20可以布置在凹槽100的底面，并且，发光模组20可以与摄像机的电源电连接，用于在通电时发光。

透镜30可以封盖凹槽100的开口，以保护发光模组20。

该实施例中的补光装置中还包括荧光粉，荧光粉可以覆盖发光模组20在通电发光时通过透镜30透光的透射范围，从而，请特别关注图2，当发光模组20通电发光时，发光模组20通电产生的源光L_sour投射于荧光粉、并被荧光粉阻止从透镜30透射，与此同时，荧光粉可以被激发产生从透镜30透射出的激励光L_insp。

激励光L_insp的波长范围可以覆盖近红外光波段，激励光L_insp在红外光波段的光线可以用作对监控摄像补光的主光、并且相比于用于补光的传统白光灯的光线更柔和。

而且，为了减小甚至消除作对监控摄像补光的主光中的红爆，该实施例并不致力于使激励光L_insp的波长范围中减少甚至排除红色可见光波段可见光波段，而是允许激励光L_insp的波长范围包含红色可见光波段、并使激励光L_insp的波长范围进一步覆盖补偿色可见光波段。

相应地，在该实施例中，激励光L_insp的波长范围所覆盖的近红外光波段可以包含红色可见光波段(例如620nm～780nm)、以及红外波段中与红色可见光波段相邻的局部红外波段(例如780nm～1000nm)，并且，激励光L_insp的波长范围进一步覆盖的补偿色可见光波段可以包括波长低于红色可见光最小波长(例如620nm)的至少一种颜色的可见光波段(例如380nm～620nm)，用于通过与红色可见光的混合而消隐主光中的红色可见光，例如使所有颜色的可见光整体上趋近于白光的颜色。由于激励光L_insp在补偿色可见光波段的发光强度可以消隐主光中的红色可见光，因此，激励光L_insp在补偿色可见光波段的可见光也可以看做是消隐色可见光、或中和色可见光、或遮蔽色可见光。

其中，激励光L_insp在补偿色可见光波段的发光强度可以不超过预设的光强阈值(例如40～60流明、优选50流明)，以确保在消隐主光中的红色可见光的同时不会明显削弱主光的补光作用。

从而，上述实施例中的补光装置可以在对监控摄像实施补光时减少光线对视觉的影响。

图3为如图1所示的补光装置的光谱实例示意图。请参见图3，激励光L_insp的光谱峰值波长WLP可以落入在包含红色可见光波段S_red和局部红外波段S_inf的近红外光波段S_n-inf中。

例如，激励光L_insp在近红外光波段S_n-inf的光谱峰值波长WLP可以在660mn～980nm的波长范围内。

例如，作为一种推荐方案，激励光L_insp在近红外光波段S_n-inf的光谱峰值波长WLP可以在730mn～940nm的波长范围内。

再例如，作为一种优选的方案，激励光L_insp在近红外光波段S_n-inf的光谱峰值波长WLP可以在780mn～790nm的波长范围内，以使激励光L_insp的光谱峰值波长WLP避让至红色可见光波段S_red之外。

从图3中，还示出了补偿色可见光波段S_vis、以及用于约束激励光L_insp在补偿色可见光波段S_vis的发光强度的光强阈值Thre_lum。其中，对于激励光L_insp的光谱峰值波长WLP可以落入在近红外光波段S_n-inf中的情况，补偿色可见光波段S_vis可以覆盖450nm-620nm的波长范围。

为了满足上述的光谱需求，发光模组20可以包括紫外光LED芯片，其通电发光时的发光波长可以覆盖380nm-420nm的波长范围。或者，发光模组20也可以包括蓝光LED芯片，其通电发光时的发光波长可以覆盖440nm-470nm的波长范围。

无论是包含哪一种LED芯片，发光模组20都可以采用单芯片封装结构或多芯片封装结构。

图4为如图1所示的补光装置中包含单芯片发光模组的分解结构示意图。请参见图4，位于凹槽100内、并被透镜40封盖的发光模组20可以包括一片LED芯片200。

图5为如图1所示的补光装置中包含多芯片发光模组的分解结构示意图。请参见图5，位于凹槽100内、并被透镜40封盖的发光模组20可以包括至少两片LED芯片200。其中，图5中仅以四片LED芯片200为例，其不应当被理解为对至少两片LED芯片200的数量限制。

LED芯片200的芯片尺寸可以在0.5mm×0.5mm至1.4mm×1.4mm的范围之间，此时，基座10(主座体100)的尺寸可以设定在3mm×3mm至5mm×5mm的范围之间。

图6a和图6b为如图1所示的补光装置中的发光模组的接线实例示意图。

请先参见图6a，以如图5所示的发光模组20包括至少两片LED芯片200的多芯片情况为例，凹槽100的底面110可以铺设有用于与摄像机的电源导通的第一电极210a和第二电极210b，每片LED芯片200的P电极和N电极都设置在芯片封装顶部(正装LED封装)，相应地，各LED芯片200可以通过连接P电极和N电极的金属导线211，以串联和/或并联的方式连接在第一电极210a与第二电极210b之间。

请先参见图6b，仍以如图5所示的发光模组20包括至少两片LED芯片200的多芯片情况为例，凹槽100的底面110可以铺设有用于与摄像机的电源导通的第一电极210a和第二电极210b，并且，凹槽100的底面110还具有从第一电极210a延伸出的第一印刷线212a、以及从第二电极210b延伸出的第二印刷线212b；每片LED芯片200的P电极和N电极中的一个位于芯片封装顶部、另一个则位于芯片封装底部(垂直结构LED封装或倒装LED封装)，相应地，各LED芯片200位于芯片封装顶部的电极可以借助金属导线211汇聚至第一电极210a或从其延伸出的第一印刷线212a，各LED芯片200位于芯片封装底部的电极可以直接汇聚至从第二电极210b延伸出的第二印刷线212b，从而以并联的方式连接在第一电极210a与第二电极210b之间。可以理解的是，对于串联的方式，也可以通过调整印刷线的布局以及金属导线的连接位置来实现。

为了便于LED芯片200的装设，凹槽100的底面110可以是平坦的。并且，为了便于与LED芯片200的电气连接，包含凹槽100的基座10可以选用氮化铝、或者可以包括EMC(EpoxyMolding Compound，环氧树脂模塑料)为主材质。

图7a和图7b为如图1所示的补光装置中的荧光粉的充填实例示意图。

请参见图7a，发光模组20的厚度可以小于凹槽100的深度，此时，荧光粉41可以固化沉积在凹槽100的开口内，以填充凹槽100内未被发光模组20占用的空间，并且包围覆盖发光模组20。

并且，请在参见图7a的同时回看图2、图4和图5以及图6a和图6b，为了便于荧光粉41在凹槽内的固化沉积，凹槽100还可以具有相对于底面110倾斜的斜侧壁120。

请参见图7b，作为一种可替代图7a的方案，荧光粉42可以掺杂注塑在透镜30内。例如，若透镜30选用硅胶为主材质，则可以先将荧光粉42与硅胶的充分搅拌、再对搅拌后的混合物注塑成型得到透镜30。

相比于如图7a所示的荧光分充填方式，如图7b所示的在透镜30内掺杂荧光分的方式更易于实现对发光模组20的检修维护，即，只需拆卸透镜30即可检查发光模组20的线路连接、或更换发光模组20中的LED芯片。而且，如图7a和图7b所示的方式可以结合使用。

在上述实施例中，均以透镜30呈背向凹槽100凸起的球缺状(小于半球的弱球缺)为例，以便于激励光的散射。但可以理解的是，透镜30可以成型为例如背向凹槽100凸起的弧片状等其他形状。

在另一个实施例中，提供了一种摄像机，该摄像机可以包括成像模组、镜头、控制模组、电源、以及如上述实施例所述的补光装置。

成像模组的曝光面可以布设有例如CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)或COMS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)等光感元件。

镜头的成像视野可以投射在成像模组的曝光面，并且，上述实施例中的补光装置的照射范围(即激励光从透镜30透射出的覆盖范围)与镜头的成像视野交叠。

电源可以响应于控制模组产生的控制信号对上述实施例中的补光装置的发光模组供电。

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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种用于摄像机的补光装置，其特征在于，包括：

基座(10)，所述基座(10)具有凹槽(100)；

发光模组(20)，所述发光模组(20)布置在所述凹槽(100)的底面；

透镜(30)，所述透镜(30)封盖所述凹槽(100)的开口；

荧光粉，所述荧光粉覆盖所述发光模组(20)在通电发光时通过所述透镜(30)透光的透射范围；

其中，当所述发光模组(20)通电发光时，所述荧光粉被激发产生从所述透镜(30)透射的激励光，所述激励光的波长范围覆盖近红外光波段和补偿色可见光波段；

并且，所述近红外光波段包含红色可见光波段、以及红外波段中与所述红色可见光波段相邻的局部红外波段，所述补偿色可见光波段包括波长低于红色可见光最小波长的至少一种颜色的可见光波段；

以及，所述激励光在所述补偿色可见光波段的发光强度不超过预设的光强阈值。

2.根据权利要求2所述的补光装置，其特征在于，所述激励光的光谱峰值波长在660mn～980nm的波长范围内，所述补偿色可见光波段覆盖波长小于620n的波长范围。

3.根据权利要求2所述的补光装置，其特征在于，所述激励光的光谱峰值波长在730mn～940nm的波长范围内，所述补偿色可见光波长段覆盖450nm-620nm的波长范围。

4.根据权利要求1所述的补光装置，其特征在于，所述光强阈值为50流明。

5.根据权利要求1所述的补光装置，其特征在于，所述发光模组(20)通电发光时的发光波长覆盖380nm-420nm的波长范围、或覆盖440nm-470nm的波长范围。

6.根据权利要求1所述的补光装置，其特征在于，所述发光模组(20)包括一个LED芯片或至少两个LED芯片。

7.根据权利要求1所述的补光装置，其特征在于，所述发光模组(20)的厚度小于所述凹槽(100)的深度，所述荧光粉固化沉积在所述凹槽(100)的开口内，并且，所述荧光粉包围覆盖所述发光模组(20)。

8.根据权利要求1所述的补光装置，其特征在于，所述荧光粉掺杂注塑在所述透镜(30)内。

9.根据权利要求1所述的补光装置，其特征在于，所述透镜(30)呈背向所述凹槽(100)凸起的球缺状，或者，所述透镜(30)呈背向所述凹槽(100)凸起的弧片状。

10.一种摄像机，其特征在于，包括成像模组、镜头、控制模组、电源、以及如权利要求1至9所述的补光装置，其中，所述镜头的成像视野投射在所述成像模组的曝光面，所述补光装置的照射范围与所述镜头的成像视野交叠，并且，所述电源响应于所述控制模组产生的控制信号对所述发光模组(20)供电。

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