CN114935866B - 补光灯组件及摄像机 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种补光灯组件及摄像机，补光灯组件包括补光灯和配光器件，其中：补光灯设于电路板上；配光器件具有配光内腔和与配光内腔连通的敞口，补光灯设于敞口处；配光器件包括在内壁上沿第一方向依次排布的第一反射面、第二反射面和第三反射面，第一反射面与第三反射面相对设置；沿垂直于电路板的方向，补光灯与第一反射面相对设置，且电路板避让开第二反射面和第三反射面；补光灯被配置为，其发出的光线部分依次经由第一反射面、第三反射面和敞口出射，部分经由第二反射面和敞口出射；第二反射面和第三反射面均包括多个均匀布设的鳞甲单元。上述方案能够降低补光时的眩光感。

Description

补光灯组件及摄像机

技术领域

本申请涉及摄像设备技术领域，尤其涉及一种补光灯组件及摄像机。

背景技术

随着技术的进步，人们对摄像机的拍摄质量提出了更高的要求，例如，监控摄像机采集的图像需要具备较高的清晰度，以尽量还原所监控的场景。其中，在环境光照不足的情况下，可通过配置补光灯实现灯光补偿，来达到提升拍摄质量的效果。

在相关技术中，补光灯的前端设有配光透镜，其仅能对侧面进光的光线进行反射配光，而仍存在较大比重的光线由透镜的中部区域直接出射，这部分光线被人眼接收后看到的是单一的大光斑，该光斑的光分布面积小、且单位光强大，由此会使被拍摄者产生强烈的眩光感，从而影响拍摄质量。

发明内容

本申请公开一种补光灯组件及摄像机，能够降低补光时的眩光感。

为了解决上述问题，本申请采用下述技术方案：

第一方面，本申请提供一种补光灯组件，应用于摄像机。所述补光灯组件包括补光灯和配光器件，其中：

所述补光灯设于所述电路板上；所述配光器件具有配光内腔和与所述配光内腔连通的敞口，所述补光灯设于所述敞口处；

所述配光器件包括在内壁上沿第一方向依次排布的第一反射面、第二反射面和第三反射面，所述第一反射面与所述第三反射面相对设置；

沿垂直于所述电路板的方向，所述补光灯与所述第一反射面相对设置，且所述电路板避让开所述第二反射面和所述第三反射面；所述补光灯被配置为，其发出的光线部分依次经由所述第一反射面、所述第三反射面和所述敞口出射，部分经由所述第二反射面和所述敞口出射；

所述第二反射面和所述第三反射面均包括多个均匀布设的鳞甲单元。

第二方面，本申请提供一种摄像机，包括本申请第一方面所述的补光灯组件。

本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果：

在本申请公开的补光灯组件及摄像机中，通过在配光器件的内壁上沿第一方向依次设置第一反射面、第二反射面和第三反射面，可使补光灯发出的光线中部分直接投射至第二反射面上，这部分光线分布在第二反射面的各鳞甲单元上，并由各鳞甲单元反射出配光器件；同时，此种结构布局还可使补光灯发出的光线部分投射至第一反射面上、并反射至第三反射面，这部分光线分布在第三反射面的各鳞甲单元上，并由各鳞甲单元反射出配光器件。

可见，本申请的补光灯组件将补光灯发出的光线分布在第二反射面和第三反射面中的多个鳞甲单元中，从而形成多个均匀分布的点状光斑，由此显著增加了光线的光分布面积、且降低了单位光强，从而能够有效降低补光时的眩光感。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

在附图中：

图1为本申请实施例公开的补光灯组件的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的补光灯组件的剖视图；

图3为本申请实施例公开的补光灯组件的配光原理图；

图4为本申请实施例公开的第二反射面的配光原理图；

图5为本申请实施例公开的第一反射面和第三反射面的配光原理图

图6为本申请实施例公开的补光灯组件的结构简图；

图7为本申请实施例公开的配光器件的结构示意图；

图8为本申请实施例公开的配光器件的主视图；

图9为图7中A处的局部放大图；

图10为本申请实施例公开的另一种补光灯组件的结构示意图；

图11为本申请实施例公开的又一种补光灯组件的结构示意图；

图12为本申请实施例公开的又一种补光灯组件的结构示意图；

图13为本申请实施例公开的又一种补光灯组件的结构示意图。

附图标记说明：

100-补光灯、

200-配光器件、210-配光内腔、220-敞口、230-侧板、

P1-第一反射面、P2-第二反射面、P3-第三反射面、

201-鳞甲单元、202-第一台阶面、203-第二台阶面、

300-电路板。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各个实施例公开的技术方案。

为了解决相关技术中摄像机在通过补光灯进行补光时存在的强烈眩光感的技术问题，本申请实施例提供了一种补光灯组件，应用于摄像机。

如图1~图13所示，本申请实施例公开的补光灯组件包括补光灯100、电路板300和配光器件200，其中：

补光灯100是补光灯组件的发光构件，配光器件200可对补光灯100发出的光线进行配光处理，以达到预期的补光效果。在本申请实施例中，配光器件200可降低补光时的眩光感。

补光灯100设于电路板300上，电路板300为补光灯100供电，其也作为补光灯100的安装基础。

在本申请实施例中，配光器件200具有配光内腔210和与配光内腔210连通的敞口220，补光灯100设于敞口220处。配光内腔210即为配光器件200的配光空间，在敞口220处，补光灯100发出光线后即可投射至配光内腔210中，配光器件200在配光内腔210内对这些光线进行配光处理，再由敞口220出射。

配光器件200包括在内壁上沿第一方向依次排布的第一反射面P1、第二反射面P2和第三反射面P3，第一反射面P1与第三反射面P3相对设置；沿垂直于电路板300的方向，补光灯100与第一反射面P1相对设置，且电路板300避让开第二反射面P2和第三反射面P3；补光灯100被配置为，其发出的光线部分依次经由第一反射面P1、第三反射面P3和敞口220出射，部分经由第二反射面P2和敞口220出射。

具体而言，第一反射面P1、第二反射面P2和第三反射面P3沿第一方向依次排布是指三者在同一方向上布置，而并非限定其具体的布置方位。由于在垂直于电路板300的方向上，补光灯100与第一反射面P1相对设置，而补光灯100发出的光线呈发散状，其中部的光线密度和光强最大，则大部分光线就会直接投射至与补光灯100相对的第一反射面P1上，且又由于第一反射面P1与第三反射面P3相对设置，则这部分光线再次被反射至第三反射面P3上，第三反射面P3将光线反射至敞口220处，由于电路板300避让开第三反射面P3，则第三反射面P3反射的光线传播至敞口220处时也能够避开电路板300，从而确保该部分光线顺利出射。

同时，补光灯100发出的光线有部分会直接投射至第二反射面P2上，第二反射面P2将光线反射至敞口220处，由于电路板300避让开第二反射面P2，则第二反射面P2反射的光线传播至敞口220处时也能避开电路板300，从而确保该部分光线顺利出射。

在相关技术中，配光器件的内壁为一个整体的圆弧形反射面，补光灯100发出的光线会在配光器件内经过多次无规则反射，光线的传播路径存在重复，导致光线的能量消耗较大，最终出射的光线的光强较弱而造成补光效果较差。

本申请实施例的配光器件200的内壁上设有多个反射面，且各反射面之间能够协同配合而对补光灯100发出的光线进行配光处理，使配光内腔210中的各部分光线能够按照预设轨迹传播，减少光线在配光器件200内的反射次数，以确保出射的光线具备较强的光强能量，而达到较优的补光效果。

与此同时，本申请实施例的第二反射面P2和第三反射面P3均包括多个均匀布设的鳞甲单元201。应理解的是，补光灯100发出的光线中部分直接投射至第二反射面P2上，这部分光线分布在第二反射面P2的各鳞甲单元201上，并由各鳞甲单元201反射出配光器件200；同时，补光灯100发出的光线部分投射至第一反射面P1上、并反射至第三反射面P3，这部分光线分布在第三反射面P3的各鳞甲单元201上，并由各鳞甲单元201反射出配光器件200。具体可参见图3~图5。

由于在三维空间中，配光器件200上不同的区域再接收到光线会产生各不相同的反射效果，而难以统一将光线反射按照预设角度反射出配光器件200之外。但是，在本申请实施例中，各鳞甲单元201相互独立，其相当于单独的配光单元，可对投射至其上的光线进行独立的配光处理，每个鳞甲单元201的反射角度均可进行独立微调，而确保将对应的光线反射至配光器件200之外，从而确保了投射至第二反射面P2和第三反射面P3上的光线都能够一次性统一地反射至配光器件200之外，以使光线按照预设轨迹传播、且减少了光线在配光器件200内的反射次数。

正是由于各鳞甲单元201对补光灯100发出的光线进行独立配光处理，这就使得光线分布在第二反射面P2和第三反射面P3中的多个鳞甲单元201中，从而形成多个分散分布的点状光斑，由此显著增加了光线传播方向上的光分布面积，且相较于补光灯100直接出射的光线强度，各点状光斑的光强显然大幅减小，由此能明显减弱被拍摄者所看到的补光光线亮度，从而能够有效降低补光时的眩光感。此外，在本申请实施例的补光灯组件中，第二反射面P2和第三反射面P3中的多个鳞甲单元201，能够实现对补光灯100的多对一映射，由此能够显著增强该光学系统的鲁棒性。

需要说明的是，本申请实施例未限制补光灯组件中各结构的具体布局方向，为了便于理解，如图3~图6所示，本申请实施例通过构建三维坐标系以进行说明，如此情况下，第一方向即位于Z轴方向上。

本申请实施例未限制鳞甲单元201的具体数量。如图2、图6和图8所示，配光器件200上的鳞甲单元201沿着z轴分成了m层，m＝1，2，3…(图例中m＝9)，每一层的高度分别是h1，h2，h3…(可选地，h1＝h2＝h3＝…)。使用S(i，j)来表征鳞甲单元201的位置特征，其中i为层数(i＝1，2，…m)，j为沿正x轴计数的序号数。

在可选的方案中，如图1和图2所示，本申请实施例的鳞甲单元201均可朝向背离配光内腔210的方向凹陷设置。如此设置下，鳞甲单元201可对透射至其上的光线进行汇聚配光处理，而使经由鳞甲单元201反射出的光线的光分布面积缩小，以尽量与摄像机的视场区域面积接近，从而避免补光灯组件的发出的光线形成的光斑面积远超出摄像机的视场区域，而导致的光能损失。

进一步地，本申请实施例的鳞甲单元201的表面为自由曲面，且鳞甲单元201的截面线型可以为凹函数。如此设置下，基于凹函数的特点，可对鳞甲单元201的面型进行预设计，相较于无规律的凹形结构，明显更便于加工设计、以及有利于匹配摄像机的视场。具体地，鳞甲单元201的截面面型满足关系式

。

在可选的方案中，如图9所示，在本申请实施例中，鳞甲单元201的表面为自由曲面；在沿第一方向邻近排布的两个鳞甲单元201中，位于上侧的鳞甲单元201的底部曲率小于位于下侧的鳞甲单元201的顶部曲率。

应理解的是，在此种结构布局下，鳞甲单元201位于上侧和位于下侧的位置特征是它们在第一方向上的位置关系。此种结构布局的鳞甲单元201在第一方向上存在曲率增大的变化趋势，由于补光灯100是与第一反射面P1相对设置，而在第一方向且背离第一反射面P1的方向上，光线的散射角度会增大，而鳞甲单元201在该方向上曲率减小，可对光线起到更显著的汇聚作用，从而可确保鳞甲单元201反射后的光线更趋于接近摄像机的视场范围。

在可选的方案中，如图9所示，在本申请实施例中，在第二反射面P2或第三反射面P3中，沿第一方向邻近排布的两个鳞甲单元201之间设有第一台阶面202，第一台阶面202的最小宽度a满足以下关系：0.1mm≤a≤1mm。

应理解的是，基于鳞甲单元201的构型特点，第二反射面P2和第三反射面P3都不可能是连续面，而鳞甲单元201之间通过拼接而成，如此就形成了第一台阶面202。其中，第一台阶面202的最小宽度直接影响到位于其是否会显著影响到光线在第一台阶面202上侧的鳞甲单元201的投射效果。在此种结构布局下，第一台阶面202的最小宽度不会太大也不会太小，光线可适量投射至第一台阶面202上侧的鳞甲单元201上。a可优选为0.35mm。

在可选的方案中，如图1和图7所示，第二反射面P2和第三反射面P3之间可设有第二台阶面203。应理解的是，由于第二反射面P2是用于直接反射由补光灯100发出的光线，而第三反射面P3是用于反射由第一反射面P1反射来的光线，二者所要达到的反射效果存在明显差异，其上的鳞甲单元201的曲率也存在不同，第二台阶面203可作为第二反射面P2和第三反射面P3的分隔结构，以便于出模加工。

在可选的方案中，本申请实施例的鳞甲单元201的边缘所围成的形状可与摄像机的视场形状相对应。如此设置下，鳞甲单元201反射光线后所投射出光斑即可与摄像机的视场形状相匹配，从而避免补光灯组件形成的光斑过大而造成光能损耗、以及避免补光灯组件形成的光斑过小而导致补光效果差。具体地，如图4所示，第二反射面P2的鳞甲单元201反射后所形成的光斑与视场目标面大致对应；如图5所示，第三反射面P3的鳞甲单元201反射后所形成的光斑与视场目标面大致对应。

在可选的方案中，如图4和图5所示，在第二反射面P2和第三反射面P3的鳞甲单元201中，经由任意两个鳞甲单元201反射的光线的分布区域重合。如此设置下，可使分属于配光器件200中不同的鳞甲单元201反射的光线所形成的光斑都位于大致相同的光分布区域，从而强化补光效果，确保具有较强的光强亮度。

通常，摄像机的视场形状为矩形，鳞甲单元201的正投影形状可设置为矩形，以使得二者相匹配。其中，鳞甲单元201的正投影矩形的短边边长可大于等于1mm。

在可选的方案中，如图2、图3和图6所示，本申请实施例的第一反射面P1为抛物面，补光灯100设于第一反射面P1的焦点处。如此设置下，使配光器件200的第一反射面P1成为抛物面反光器，基于抛物面反光器的特性，由于补光灯100位于第一反射面P1的焦点，则补光灯100发出的光线经由第一反射面P1反射后会形成平行光线，如此即可确保光线顺利投射至与第一反射面P1相对设置的第三反射面P3上，再由第三反射面P3上的各鳞甲单元201对光线进行配光处理。

具体地，第一反射面P1的抛物面可由方程式

来表征，其中，第一反射面P1的焦距为f，补光灯的宽度d1满足如下关系：f-d1/2≥0.3mm。补光灯的边缘与电路板300的边缘的间距为d4，d4满足以下关系：0.5mm≤d4，优选为0.7mm，满足焊盘要求下越小越好即可。电路板300的边缘与第一反射面P1顶部的z向距离为d2，d2满足如下关系：d2≥0.5mm。为了保证第二反射面P2的效果，第二反射面P2的y向宽度d3满足如下关系：d3≥1mm。第一反射面P1的末端坐标记为（

，

），其坐标方程式为，

，

，圆周方向为第一反射面P1的抛物面方程围绕z轴的旋转体。

在可选的方案中，如图2所示，在本申请实施例中，在第一反射面P1背离第二反射面P2的一端和第三反射面P3背离第二反射面P2的一端中，至少有一者延伸至敞口220。如此设置下，可使配光器件200的内壁尽量多的区域能够对补光灯100发出的光线进行预设的配光处理，以防止产生较多的杂散光而影响到配光质量。

在可选的方案中，本申请实施例的补光灯组件包括多个补光灯100和多个配光器件200，多个配光器件200呈阵列邻近排布，且多个配光器件200的敞口220朝向相同，补光灯100与配光器件200一一对应设置。如图10所示，补光灯组件包括两个配光器件200和两个补光灯100，且两个配光器件200拼接为一体，如此，两个补光灯100共用一个电路板300。如图11所示，补光灯组件包括四个配光器件200和四个补光灯100，且四个配光器件200两两拼接，其中，两个补光灯100共用一个电路板300。上述结构布局可提升补光灯组件的结构紧凑性，也可强化补光灯组件的补光效果。

为了强化配光器件200的配光效果，本申请实施例的第一反射面P1、第二反射面P2和第三反射面P3上均可设有电镀层。进一步地，配光器件200的内壁的所有区域均可设有电镀层。

在本申请实施例中，如图10和图11所示，配光器件200的两侧通常具有侧板230。由于鳞甲单元201在配光器件200两侧的侧板230中不便于出模加工成型，在第二反射面P2呈弧面布置的实施方式中，可设置第二反射面P2的横截面的圆心角为140°，也即在配光器件200的两侧存在20°范围内未设置第二反射面P2。

当然，在配光器件200为多个且存在拼接成型的实施方式中，相邻配光器件200之间的区域可取消设置侧板230，而配置第二反射面P2和第三反射面P3直接相连，具体可参见图12和图13。

基于前述的补光灯组件，本申请实施例还提供一种摄像机，其包括前述任一方案所提及的补光灯组件，这样就使该摄像机具备了前述任一方案的有益效果，在此不再赘述。

本申请上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种补光灯组件，应用于摄像机，其特征在于，所述补光灯组件包括补光灯（100）、电路板（300）和配光器件（200），其中：

所述补光灯（100）设于所述电路板（300）上；所述配光器件（200）具有配光内腔（210）和与所述配光内腔（210）连通的敞口（220），所述补光灯（100）设于所述敞口（220）处；

所述配光器件（200）包括在内壁上沿第一方向依次排布的第一反射面（P1）、第二反射面（P2）和第三反射面（P3），所述第一反射面（P1）与所述第三反射面（P3）相对设置；

沿垂直于所述电路板（300）的方向，所述补光灯（100）与所述第一反射面（P1）相对设置，且所述电路板（300）避让开所述第二反射面（P2）和所述第三反射面（P3）；所述补光灯（100）被配置为，其发出的光线部分依次经由所述第一反射面（P1）、所述第三反射面（P3）和所述敞口（220）出射，部分经由所述第二反射面（P2）和所述敞口（220）出射；

所述第二反射面（P2）和所述第三反射面（P3）均包括多个均匀布设的鳞甲单元（201）。

2.根据权利要求1所述的补光灯组件，其特征在于，所述鳞甲单元（201）均朝向背离所述配光内腔（210）的方向凹陷设置。

3.根据权利要求2所述的补光灯组件，其特征在于，所述鳞甲单元（201）的表面为自由曲面，且所述鳞甲单元（201）的截面线型为凹函数。

4.根据权利要求2所述的补光灯组件，其特征在于，所述鳞甲单元（201）的表面为自由曲面；在沿所述第一方向邻近排布的两个所述鳞甲单元（201）中，位于上侧的所述鳞甲单元（201）的底部曲率小于位于下侧的所述鳞甲单元（201）的顶部曲率。

5.根据权利要求2所述的补光灯组件，其特征在于，在所述第二反射面（P2）或所述第三反射面（P3）中，沿所述第一方向邻近排布的两个所述鳞甲单元（201）之间设有第一台阶面（202），所述第一台阶面（202）的最小宽度a满足以下关系：0.1mm≤a≤1mm。

6.根据权利要求1所述的补光灯组件，其特征在于，所述鳞甲单元（201）的边缘所围成的形状与所述摄像机的视场形状相对应。

7.根据权利要求1所述的补光灯组件，其特征在于，在所述第二反射面（P2）和所述第三反射面（P3）的所述鳞甲单元（201）中，经由任意两个所述鳞甲单元（201）反射的光线的分布区域重合。

8.根据权利要求1所述的补光灯组件，其特征在于，所述第一反射面（P1）为抛物面，所述补光灯（100）设于所述第一反射面（P1）的焦点处。

9.根据权利要求1所述的补光灯组件，其特征在于，在所述第一反射面（P1）背离所述第二反射面（P2）的一端和所述第三反射面（P3）背离所述第二反射面（P2）的一端中，至少有一者延伸至所述敞口（220）。

10.根据权利要求1所述的补光灯组件，其特征在于，所述补光灯组件包括多个所述补光灯（100）和多个所述配光器件（200），所述多个配光器件（200）呈阵列邻近排布，且所述多个配光器件（200）的所述敞口（220）朝向相同，所述补光灯（100）与所述配光器件（200）一一对应设置。

11.一种摄像机，其特征在于，包括权利要求1至10中任一项所述的补光灯组件。

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