CN115002307A - 摄像机用补光组件及摄像机用光源系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种摄像机用补光组件及摄像机用光源系统，属于补光技术领域。该补光组件包括：配光器件，所述配光器件具有入光曲面和出光曲面，所述入光曲面和所述出光曲面在第一方向上相背，且所述入光曲面的凹陷方向和所述出光曲面的凸出方向相同；发光源，所述发光源包括第一光源和第二光源，所述第一光源和所述第二光源均至少部分设置于所述入光曲面形成的容纳空间内，所述第一光源具有第一出光面，所述第二光源具有第二出光面，所述第一出光面和所述第二出光面均朝向所述入光曲面，且所述第一光源和所述第二光源之间在第二方向上具有预设距离，所述第二方向垂直于所述第一方向。上述方案能够解决目前摄像机拍摄画面的画质较差的问题。

Description

摄像机用补光组件及摄像机用光源系统

技术领域

本申请属于补光技术领域，具体涉及一种摄像机用补光组件及摄像机用光源系统。

背景技术

摄像机是现代电视监控发展的代表，其集成彩色一体化摄像机、云台、解码器、防护罩等多设备于一体，并且安装方便、使用简单、功能强大，被广泛应用于各种不同的场合的监控。

当环境光难以满足摄像机图像采集需求时，则需要通过补光组件以提升光强。然而，在摄像机以一定的倾斜角度拍摄的情况下，距离摄像机较近的地方容易通过补光组件实现补光，而对于距离摄像机较远的地方，光强衰减程度较大，从而导致摄像机拍摄到的画面的画质较差。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种摄像机用补光组件及摄像机用光源系统，该补光组件及光源系统均能够解决目前摄像机拍摄画面的画质较差的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

第一方面，本申请实施例提供了一种摄像机用补光组件，该补光组件包括：

配光器件，所述配光器件具有入光曲面和出光曲面，所述入光曲面和所述出光曲面在第一方向上相背，且所述入光曲面的凹陷方向和所述出光曲面的凸出方向相同；

发光源，所述发光源包括第一光源和第二光源，所述第一光源和所述第二光源均至少部分设置于所述入光曲面形成的容纳空间内，所述第一光源具有第一出光面，所述第二光源具有第二出光面，所述第一出光面和所述第二出光面均朝向所述入光曲面，且所述第一光源和所述第二光源之间在第二方向上具有预设距离，所述第二方向垂直于所述第一方向。

可选地，所述入光曲面为球形面。

可选地，所述入光曲面可满足以下关系式：

D2＝sqrt(2*r1*h1-h1^2)；

其中，D2表示所述入光曲面边缘的任意一点到所述第一光源的距离，r1表示所述入光曲面的半径，h1表示所述入光曲面的顶点到所述第一光源的距离。

可选地，所述出光曲面为椭圆形面。

可选地，以所述第一光源的中心为原点，所述出光曲面的长轴为Z轴，所述出光曲面的短轴为Y轴建立坐标系，所述出光曲面可满足以下关系式：

z^2/a^2+y^2/b^2＝1；

其中，a>b>0，所述出光曲面的焦点在Z轴上，设定半焦距为c，c^2＝a^2-b^2，所述出光曲面与Z轴的交点坐标值记为a，所述出光曲面与Y轴的交点坐标值记为b。

可选地，所述入光曲面关于第一对称轴对称；

所述出光曲面关于第二对称轴对称，所述长轴与所述第二对称轴重合，所述短轴垂直于所述第二对称轴；

所述第一对称轴和所述第二对称轴均平行于所述第一方向。

可选地，所述第一对称轴和所述第二对称轴重合，和/或，所述第一光源设置于所述第一对称轴上，所述第二光源设置于所述第一对称轴之外。

可选地，所述发光源还包括封装体，所述第一光源和所述第二光源均封装于同一所述封装体。

可选地，所述封装体具有第三出光面，所述第三出光面朝向所述入光曲面，且所述第三出光面为平面。

可选地，所述第一光源的数量为至少两个，所述至少两个第一光源间隔设置；和/或，

所述第二光源的数量为至少两个，所述至少两个第二光源间隔设置。

第二方面，本申请实施例还提供了一种摄像机用光源系统，包括：

发光源，所述发光源包括第一光源和第二光源，所述第一光源和所述第二光源用于同时发射光；

配光器件，所述配光器件包括依次配置在所述第一光源的光路上和所述第二光源的光路上的入光曲面和出光曲面，所述入光曲面和所述出光曲面均朝向出光侧凸起；

响应于预先指示的光线偏光方向，所述第一光源和所述第二光源被配置为：

所述第一光源的中心设置在所述入光曲面的中心所在的水平线上；

所述第二光源设置在所述第一光源与所述光线偏光方向相反的一侧，且所述第二光源的中心设置在所述第一光源的中心所在的垂直线上；

响应于所述第一光源和所述第二光源的所述配置，所述第一光源的发射光和所述第二光源的发射光在经由所述入光曲面和所述出光曲面射出后的光线方向符合所述光线偏光方向。

可选地，在所述光线偏光方向向上时，所述第二光源设置在所述第一光源的下方；在所述光线偏光方向向下时，所述第二光源设置在所述第一光源的上方。

可选地，在所述入光曲面具有半径时，所述第一光源与所述入光曲面最凸点之间的距离被配置为小于或等于所述半径。

可选地，在所述入光曲面是半球面时，所述第一光源与所述入光曲面最凸点之间的距离被配置为等于所述半球面的半径，所述第一光源与所述第二光源之间的距离被配置为等于所述半球面的半径。

可选地，所述射出后的光线的强度在所述光线偏光方向最强且周向递减。

可选地，在所述出光曲面的焦点处于所述第一光源中心所在的水平线上时，所述光线偏光方向由所述第一光源与所述第二光源之间的距离确定。

第三方面，本申请实施例还提供了一种摄像机，该摄像机包括上述的补光组件和/或上述的光源系统以及摄像机本体，所述补光组件和/或所述光源系统设置于所述摄像机本体。

在本申请实施例中，在第二方向上，预先设置好第一光源和第二光源之间的距离，即预设距离，当需要提升光强以改善摄像机的拍摄画质时，通过控制第一光源和/或第二光源工作，以使第一光源和/或第二光源发出的光线经配光器件上的入光曲面和出光曲面折射后，不仅可以满足在距离摄像机较近的地方的拍摄需求，而且还可以满足距离摄像机较远的地方的拍摄需求。由此可见，在摄像机拍摄的过程中，通过采用补光组件以提升拍摄画面的画质，并且，补光组件的第一光源和第二光源可以与同一个配光器件配合从而满足上述的拍摄需求，因此，补光组件的整体尺寸可以较小，从而实现了补光组件的小型化，进而有利于补光组件的安装。

附图说明

图1为本申请实施例公开的补光组件的结构示意图；

图2至图3为本申请实施例公开的配光器件的剖面图，其中，图3中的虚线为入光曲面的法线；

图4为本申请实施例公开的第一光源对称分布配光的结构示意图；

图5为本申请实施例公开的第二光源偏光分布配光的结构示意图；

图6为本申请实施例公开的发光源的结构示意图；

图7为本申请另一实施例公开的补光组件的结构示意图；

图8为本申请又一实施例公开的补光组件的结构示意图；

图9为本申请实施例公开的入光曲面的光强度曲线图；

图10为本申请实施例公开的出光曲面的光强度曲线图；

图11为本申请实施例公开的第一光源的配光强度曲线图；

图12为本申请实施例公开的第二光源的配光强度曲线图；

图13为本申请实施例公开的第一光源与第二光源之间的间距D1＝0mm时的偏光示意图；

图14为本申请实施例公开的第一光源与第二光源之间的间距D1＝0.5mm时的偏光示意图；

图15为本申请实施例公开的第一光源与第二光源之间的间距D1＝1mm时的偏光示意图；

图16为本申请实施例公开的第一光源与第二光源之间的间距D1＝1.5mm时的偏光示意图；

其中，图3至图5中的折线表示光线；

图13至图16中的A表示偏心方向的配光强度分布曲线，B表示非偏心方向的配光强度分布曲线。

附图标记说明：

100-配光器件、101-入光曲面、102-出光曲面、103-环形面；

200-发光源、210-第一光源、211-第一出光面、220-第二光源、221-第二出光面、230-封装体、231-第三出光面。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的摄像机用补光组件及摄像机用光源系统进行详细地说明。

如图1至图16所示，本申请实施例提供了一种摄像机用补光组件，当然，该补光组件也可以应用于其他具有摄像功能的产品中，这里不作具体限制。该补光组件包括配光器件100和发光源200。

配光器件100具有入光曲面101和出光曲面102，入光曲面101和出光曲面102主要用于实现光线收敛，入光曲面101和出光曲面102在第一方向上相背，且入光曲面101的凹陷方向和出光曲面102的凸出方向相同。入光曲面101和出光曲面102可以是任意类型的曲面，本申请实施例对此不作限制。

发光源200包括第一光源210和第二光源220，第一光源210和第二光源220均至少部分设置于入光曲面101形成的容纳空间内，第一光源210具有第一出光面211，第二光源220具有第二出光面221，第一出光面211和第二出光面221均朝向入光曲面101，第一光源210和第二光源220发出的光线经过配光器件100后，从而改变其照射方向。第一光源210和第二光源220之间在第二方向上具有预设距离，第二方向垂直于第一方向。第一光源210和第二光源220可以是独立的LED灯，也可以是多个晶元封装的LED灯，本申请实施例对此不作限制。

在本申请实施例中，在第二方向上，预先设置好第一光源210和第二光源220之间的距离，即预设距离，当需要提升光强以改善摄像机的拍摄画质时，通过控制第一光源210和/或第二光源220工作，以使第一光源210和/或第二光源220发出的光线经配光器件100上的入光曲面101和出光曲面102折射后，不仅可以满足在距离摄像机较近的地方的拍摄需求，而且还可以满足在距离摄像机较远的地方的拍摄需求。由此可见，在摄像机拍摄的过程中，通过采用补光组件以提升拍摄画面的画质，并且，补光组件的第一光源210和第二光源220可以与同一个配光器件100配合从而满足上述的拍摄需求，因此，补光组件的整体尺寸可以较小，从而实现了补光组件的小型化，进而有利于补光组件的安装。

一种可选的实施例中，入光曲面101为自由曲面。在入光曲面101为自由曲面的情况下，不易于计算出第一光源210和第二光源220之间的预设距离。故，另一种可选的实施例中，入光曲面101为球形面。在入光曲面101为球形面的情况下，有利于计算出第一光源210和第二光源220之间的预设距离。

可选地，入光曲面101可满足以下关系式：D2＝sqrt(2*r1*h1-h1^2)。其中，D2表示入光曲面101边缘的任意一点到第一光源210的距离，r1表示入光曲面101的半径，h1表示入光曲面101的顶点到第一光源210的距离。

一种实施例中，出光曲面102为自由曲面。在出光曲面102为自由曲面的情况下，不易于计算出第一光源210和第二光源220之间的预设距离。故，另一种实施例中，出光曲面102为椭圆形面。在出光曲面102为椭圆形面的情况下，有利于计算出第一光源210和第二光源220之间的预设距离。

可选地，以第一光源210的中心为原点，出光曲面102的长轴为Z轴，出光曲面102的短轴为Y轴建立坐标系，出光曲面102可满足以下关系式：z^2/a^2+y^2/b^2＝1，其中，a>b>0，出光曲面102的焦点在Z轴上，设定半焦距为c，c^2＝a^2-b^2，出光曲面102与Z轴的交点坐标值记为a，a表示出光曲面102与z轴的交点到第一光源210的距离，出光曲面102与Y轴的交点坐标值记为b，b表示出光曲面102与y轴的交点到第一光源210的距离。

可选地，入光曲面101和出光曲面102均非对称设置。此实施例中，配光器件100的结构较为复杂，因此不利于第一光源210和第二光源220之间的距离的调整，从而难以提升补光效果。故，另一种实施例中，入光曲面101关于第一对称轴对称，出光曲面102关于第二对称轴对称，出光曲面102的长轴与第二对称轴重合，出光曲面102的短轴垂直于第二对称轴，第一对称轴和第二对称轴均平行于第一方向。此实施例中，由于入光曲面101关于第一对称轴对称，出光曲面102关于第二对称轴对称，因此配光器件100的结构较为简单，有利于调整第一光源210和第二光源220之间的距离，从而易于提升补光效果。

可选的实施例中，第一对称轴和第二对称轴不重合。也就是说，入光曲面101的顶点和出光曲面102的顶点不在同一对称轴上，因此，配光器件100的结构较为复杂，从而使得对第一光源210和第二光源220之间的距离的调整更加困难。故，另一种可选的实施例中，第一对称轴和第二对称轴重合。也就是说，入光曲面101的顶点和出光曲面102的顶点在同一对称轴上，因此，配光器件100的结构更加简单，从而使得对第一光源210和第二光源220之间的距离的调整更加容易。

一种实施例中，第一光源210和第二光源220均设置于第一对称轴之外。此实施例中，由于第一光源210和第二光源220均设置于第一对称轴之外，因此，第一光源210和第二光源220发出的光线在经过配光器件100之后，均可以实现偏光分布配光。为了可以同时实现偏光分布配光和对称分布配光，第一光源210设置于第一对称轴上，第二光源220设置于第一对称轴之外。此实施例中，第一光源210发出的光线经过配光器件100之后，可以实现对称分布配光，第二光源220发出的光线经过配光器件100之后，可以实现偏光分布配光。

一种可选的实施例中，配光器件100还具有环形面103，环形面103包括内边沿和外边沿，内边沿与入光曲面101相连，外边沿与出光曲面102相连。第一出光面211和第二出光面221均位于环形面103远离入光曲面101的一侧。当第一光源210和第二光源220发出的光线分别经第一出光面211和第二出光面221射出后，由于第一出光面211和第二出光面221均与环形面103之间具有间隙，因此光线容易从该间隙射出，导致光线侧漏，使得补光组件难以更好地提升光强。故，另一种可选的实施例中，第一出光面211和第二出光面221均位于环形面103靠近入光曲面101的一侧，或者，第一出光面211、第二出光面221和环形面103共面。此实施例中，当第一光源210和第二光源220发出的光线分别经第一出光面211和第二出光面221射出后，由于第一出光面211和第二出光面221均位于环形面103靠近入光曲面101的一侧，因此可以使得更多的光线从入光曲面101直接射入，从而可以使得补光组件更好地提升光强。

发光源200还可以包括封装体230，第一光源210和第二光源220封装于不同的封装体230。此实施例中，为了实现不同的光线分布，需要在组装时对第一光源210和第二光源220之间的距离进行调节，此种方式较为繁琐。故，另一种实施例中，第一光源210和第二光源220均封装于同一封装体230。此实施例中，第一光源210和第二光源220可以在封装时，预先设定好距离，即预设距离，从而可以避免在后续的组装过程中调节第一光源210和第二光源220之间的距离，因此，该方式更为便捷。

一种可选的实施例中，封装体230具有第三出光面231，第三出光面231朝向入光曲面101，且第三出光面231为曲面。此实施例中，由于第三出光面231为曲面，因此第一光源210和第二光源220发出的光线在经过第三出光面231时，折射情况更为复杂。因此为了更准确地得到第一光源210和第二光源220之间的预设距离需要考虑第三出光面231的面型，如此不利于轻易地得到第一光源210和第二光源220之间关系。故，另一种可选的实施例中，第三出光面231为平面。此实施例中，第一光源210和第二光源220发出的光线在经过第三出光面231时，折射情况较为简单，从而可以主要考虑光线在入光曲面101和出光曲面102上发生的折射，进而可以更容易地对第一光源210和第二光源220之间的预设距离进行设定。

一种实施例中，第一光源210和/或第二光源220的数量均为一个。此实施例中，第一光源210和/或第二光源220的数量较少，因此难以实现更多类型的光线分布。故，另一种实施例中，第一光源210的数量为至少两个，至少两个第一光源210间隔设置；和/或，第二光源220的数量为至少两个，至少两个第二光源220间隔设置。通过设置多个第一光源210和/或多个第二光源220可以实现更多类型的光线分布。

本申请实施例还提出一种摄像机用光源系统，当然，该光源系统也可以应用于其他具有摄像功能的产品中，这里不作具体限制。该光源系统包括配光器件100和发光源200。

发光源200包括第一光源210和第二光源220，第一光源210和第二光源220可以是独立的LED灯，也可以是多个晶元封装的LED灯，这里不作具体限制。第一光源210和第二光源220用于同时发射光。可选地，第一光源210具有第一出光面211，第二光源220具有第二出光面221，第一光源210和第二光源220之间具有预设距离。

配光器件100包括依次配置在第一光源210的光路上和第二光源220的光路上的入光曲面101和出光曲面102，入光曲面101和出光曲面102主要用于实现光线收敛，即改变第一光源210和第二光源220的发射光的角度大小。第一光源210的第一出光面211和第二光源220的第二出光面221均朝向入光曲面101，入光曲面101和出光曲面102均朝向出光侧凸起。

响应于预先指示的光线偏光方向，第一光源210和第二光源220被配置为：

第一光源210的中心设置在入光曲面101的中心所在的水平线上，需要说明的是，这里的水平线具体指入光曲面101的中心轴线；

第二光源220设置在第一光源210与光线偏光方向相反的一侧，且第二光源220的中心设置在第一光源210的中心所在的垂直线上，需要说明的是，这里的垂直线具体指垂直于入光曲面101的中心轴线的线；

响应于第一光源210和第二光源220的配置，第一光源210的发射光和第二光源220的发射光在经由入光曲面101和出光曲面102射出后的光线方向符合预先指示的光线偏光方向。

在本申请实施例中，在第一光源210的中心所在的垂直线上，预先设置好第一光源210和第二光源220之间的距离，即预设距离，当需要提升光强以改善摄像机的拍摄画质时，通过控制第一光源210和/或第二光源220工作，以使第一光源210和/或第二光源220发出的光线经配光器件100上的入光曲面101和出光曲面102折射后符合预先指示的光线偏光方向，不仅可以满足在距离摄像机较近的地方的拍摄需求，而且还可以满足在距离摄像机较远的地方的拍摄需求。由此可知，在摄像机拍摄的过程中，通过采用补光组件以提升拍摄画面的画质，并且，补光组件的第一光源210和第二光源220可以与同一个配光器件100配合从而满足上述的拍摄需求，因此，补光组件的整体尺寸可以较小，从而实现了补光组件的小型化，进而有利于补光组件的安装。

一种可选的实施例中，在光线偏光方向向上时，第二光源220设置在第一光源210的下方；在光线偏光方向向下时，第二光源220设置在第一光源210的上方。也就是说，第二光源220的设置位置与光线偏光方向相反，此时第二光源220的发射光经过配光器件100后向下偏折，以使发射光到达预先指示的光线偏光方向，从而提高发射光的利用率。当然，第二光源220的设置位置与光线偏光方向也可以相同，此时需要调整第二光源220的第二出光面221与入光曲面101的相对位置，以使发射光到达预设指示的光线偏光方向，但是相对于第二光源220的设置位置与光线偏光方向相反的设置方式，此种设置方式将增大第二光源220的设置难度。

进一步可选的实施例中，在入光曲面101具有半径时，即入光曲面101的截面为圆弧面，第一光源210与入光曲面101最凸点之间的距离被配置为小于或等于半径，也就是说，第一光源210与入光曲面101最凸点之间的距离可以小于圆弧面的半径，也可以等于圆弧面的半径，具体可以根据实际需要进行选择，这里不作具体限制。当第一光源210与入光曲面101最凸点之间的距离被配置为小于半径时，入光曲面101的圆心位于第一光源210的表面；当第一光源210与入光曲面101最凸点之间的距离被配置为等于半径时，入光曲面101的圆心位于第一光源210远离的入光曲面101的一侧，由于第一光源210的第一出光面211和第二光源220的第二出光面221均朝向入光曲面101，故采用此种设置方式，有利于提高配光器件100的利用率；并且，此种设置方式也便于光源系统的制造装配。

另一种可选的实施例中，在入光曲面101是半球面时，第一光源210与入光曲面101最凸点之间的距离被配置为等于半球面的半径，即第一光源210设置于半球面的中心处，第一光源210与第二光源220之间的距离被配置为等于半球面的半径，第二光源220设置于入光曲面101上，此时第二光源220的发射光经过配光器件100射出后，光的峰值偏角较大，以满足预先指示的光线偏光方向相对于出光曲面102的角度较大的拍摄场景。

上述可选的实施例中，射出后的光线的强度在光线偏光方向最强且周向递减，即预先指示的光线偏光方向的光线用于对拍摄目标进行补光，以避免对预先指示的光线偏光方向之外的拍摄目标进行补光，从而提高该光源系统补光的定向性。

可选地，出光曲面102的焦点可以处于第一光源210中心所在的水平线之外，此时配光器件100可以对第一光源210和第二光源220的发射光均进行偏光分布配光，如果要确保第一光源210和第二光源220的发射光经过配光器件100后沿预先指示的光线偏光方向照射，将增大第一光源210和第二光源220的设置难度。基于此，可选的实施例中，在出光曲面102的焦点处于第一光源210中心所在的水平线上时，此时第一光源210实现对称分布配光，第二光源220实现偏光分布配光，从而降低第一光源210和第二光源220的设置难度。进一步可选地，在出光曲面102的焦点处于第一光源210中心所在的水平线上时，光线偏光方向由第一光源210与第二光源220之间的距离确定，也就是说，预先指示的光线偏光方向根据实际需要确定后，首先将出光曲面102的焦点设置于第一光源210中心所在的水平线上，然后确定第二光源220与第一光源210之间的距离，从而确定光线偏光方向是否位于预先指示的光线偏光方向上，从而进一步提高该光源系统补光的定向性；并且，采用此种设置方式，通过调整第一光源210与第二光源220之间的距离即可确定光线偏光方向的设置方式，具有便于操作的特点。

对于上述补光组件和光源系统来说，可选的实施例中，如图2至图3所示，为了便于描述，建立空间坐标系，并且将入光曲面101和出光曲面102进行标准曲面设定，其中入光曲面101在yz平面内的截面设定为圆弧，出光曲面102在yz平面内的截面设定为椭圆。入光曲面101的顶点到第一光源210的距离为h1，入光曲面101的半径为r1，D2表示入光曲面101上的任意一点到第一光源210的距离。可选地，h1≤r1。

D2满足下述关系式：

D2＝sqrt(2*r1*h1-h1^2)，当h1＝r1时，D2＝r1。

因此，入光曲面101在yz平面内满足关系式：(z-(h1-r1))^2+y^2＝r1^2，其中z指的是入光曲面101上的一点在z轴上所对应的的值，y指的是入光曲面101上的一点在y轴上所对应的的值。

出光曲面102的截面顶点与第一光源210的距离记为h2，出光曲面102与Z轴的交点坐标值可以记为a，a表示出光曲面102与z轴的交点到第一光源210的距离，出光曲面102与Y轴的交点坐标值可以记为b，b表示出光曲面102与y轴的交点到第一光源210的距离。通过调整h1与r1的参数可以实现入光曲面101的调整，以及调整a，b，h2参数可以实现出光曲面102的调整。

因此，出光曲面102满足关系式：z^2/a^2+y^2/b^2＝1，其中，a>b>0，焦点在Z轴上，设定半焦距为c，c^2＝a^2-b^2。可选地，h2≤a。

由于上述的配光器件100为旋转对称结构，因此穿过空间坐标系原点的圆弧截面和以旋转轴为对称轴的椭圆截面均满足上述关系式。

在参数调制后，第一光源210满足光线对称分布需求，而实现偏光分布主要由参数D1决定，D1可以表示第一光源210和第二光源220之间的距离。设定峰值偏角为β，即峰值光强与光轴的夹角，可以求解得到光线在出光曲面102处的入射角θ。

θ＝asin(sin(β)/n)；式中，n为配光器件100的材质折射率。

对于焦点在Z轴上的类型，限定出光曲面102的顶点位于Z轴，此时，峰值偏角为β的光线在出光曲面102上的出射位置为(h2，0)。第一光源210和第二光源220之间的间距D1与峰值偏角β可以近似满足以下关系：

由折射定律可得入射至顶点处入射角θ＝asin(sin(β)/n)。

此光线反向延长线与入光曲面101交点记为p(z，y)，x不计入计算，可以求解得：

z＝(-(2*(r1-h1)-2*h2*tan(θ)^2)+sqrt((2*(r1-h1)-2*h2*tan(θ)^2)^2-4*(1+tan(θ)^2)*((r1-h1)^2+h2^2*tan(θ)^2-r1^2)))/(2*(1+tan(θ)^2))；

y＝(h2-z)*tan(θ)；

D1＝z*tan(asin(n*sin(atan(y/(r1-h1+z))+θ))-atan(y/(r1-h1+z)))+y。

参考图9至图10所示，当第二光源220不偏心时，即第二光源220与第一光源210重合时，β＝0；当D1＞0时，β＞0，配光曲线呈空间状态分布(原点位于球心处)，在直角坐标系下，显示了若干个面(球体经线面)上-90°～90°范围内的强度分布，设定0度为光轴方向，即光源光轴，垂直于出光曲面的轴线方向为图示纵轴方向。

参考图13至图16所示，当D1＝0mm、D1＝0.5mm、D1＝1mm、D1＝1.5mm时分别对应的偏光示意图，当D1的数值越大，偏光效果越明显。

需要说明的是，当出光曲面102的顶点不位于Z轴时，D1与β的关系按照上述公式计算后会存在一定差异，但是可依据实际情况调整二者的值。同理地，当入光曲面101与出光曲面102不是设定的球面与椭圆面时，如果出光曲面102的顶点在Z轴时，也可近似满足以上关系式。

可选地。入光曲面101与出光曲面102也可以设定为自由曲面。如果出光曲面102的顶点在Z轴，可以默认峰值出光位置在顶点附近，仍然可以近似适用上述关系式。

本申请实施例还提供了一种摄像机，该摄像机包括上述任意实施例中的补光组件和/或光源系统以及摄像机本体，补光组件和/或光源系统设置于摄像机本体。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (12)

1.一种摄像机用补光组件，其特征在于，包括：

配光器件(100)，所述配光器件(100)具有入光曲面(101)和出光曲面(102)，所述入光曲面(101)和所述出光曲面(102)在第一方向上相背，且所述入光曲面(101)的凹陷方向和所述出光曲面(102)的凸出方向相同；

发光源(200)，所述发光源(200)包括第一光源(210)和第二光源(220)，所述第一光源(210)和所述第二光源(220)均至少部分设置于所述入光曲面(101)形成的容纳空间内，所述第一光源(210)具有第一出光面(211)，所述第二光源(220)具有第二出光面(221)，所述第一出光面(211)和所述第二出光面(221)均朝向所述入光曲面(101)，且所述第一光源(210)和所述第二光源(220)之间在第二方向上具有预设距离，所述第二方向垂直于所述第一方向。

2.根据权利要求1所述的补光组件，其特征在于，所述入光曲面(101)为球形面。

3.根据权利要求2所述的补光组件，其特征在于，所述出光曲面(102)为椭圆形面。

4.根据权利要求3所述的补光组件，其特征在于，以所述第一光源(210)的中心为原点，所述出光曲面(102)的长轴为Z轴，所述出光曲面(102)的短轴为Y轴建立坐标系，所述出光曲面(102)可满足以下关系式：

z^2/a^2+y^2/b^2＝1；

其中，a>b>0，所述出光曲面(102)的焦点在Z轴上，设定半焦距为c，c^2＝a^2-b^2，所述出光曲面(102)与Z轴的交点坐标值记为a，所述出光曲面(102)与Y轴的交点坐标值记为b。

5.根据权利要求4所述的补光组件，其特征在于，所述入光曲面(101)关于第一对称轴对称；

所述出光曲面(102)关于第二对称轴对称，所述长轴与所述第二对称轴重合，所述短轴垂直于所述第二对称轴；

所述第一对称轴和所述第二对称轴均平行于所述第一方向。

6.根据权利要求5所述的补光组件，其特征在于，所述第一对称轴和所述第二对称轴重合，和/或所述第一光源(210)设置于所述第一对称轴上，所述第二光源(220)设置于所述第一对称轴之外。

7.一种摄像机用光源系统，其特征在于，包括：

发光源(200)，所述发光源(200)包括第一光源(210)和第二光源(220)，所述第一光源(210)和所述第二光源(220)用于同时发射光；

配光器件(100)，所述配光器件(100)包括依次配置在所述第一光源(210)的光路上和所述第二光源(220)的光路上的入光曲面(101)和出光曲面(102)，所述入光曲面(101)和所述出光曲面(102)均朝向出光侧凸起；

响应于预先指示的光线偏光方向，所述第一光源(210)和所述第二光源(220)被配置为：

所述第一光源(210)的中心设置在所述入光曲面(101)的中心所在的水平线上；

所述第二光源(220)设置在所述第一光源(210)与所述光线偏光方向相反的一侧，且所述第二光源(220)的中心设置在所述第一光源(210)的中心所在的垂直线上；

响应于所述第一光源(210)和所述第二光源(220)的所述配置，所述第一光源(210)的发射光和所述第二光源(220)的发射光在经由所述入光曲面(101)和所述出光曲面(102)射出后的光线方向符合所述光线偏光方向。

8.根据权利要求7所述的光源系统，其特征在于，在所述光线偏光方向向上时，所述第二光源(220)设置在所述第一光源(210)的下方；在所述光线偏光方向向下时，所述第二光源(220)设置在所述第一光源(210)的上方。

9.根据权利要求8所述的光源系统，其特征在于，在所述入光曲面(101)具有半径时，所述第一光源(210)与所述入光曲面(101)最凸点之间的距离被配置为小于或等于所述半径。

10.根据权利要求8所述的光源系统，其特征在于，在所述入光曲面(101)是半球面时，所述第一光源(210)与所述入光曲面(101)最凸点之间的距离被配置为等于所述半球面的半径，所述第一光源(210)与所述第二光源(220)之间的距离被配置为等于所述半球面的半径。

11.根据权利要求8至10中的任一项所述的光源系统，其特征在于，所述射出后的光线的强度在所述光线偏光方向最强且周向递减。

12.根据权利要求11所述的光源系统，其特征在于，在所述出光曲面(102)的焦点处于所述第一光源(210)中心所在的水平线上时，所述光线偏光方向由所述第一光源(210)与所述第二光源(220)之间的距离确定。

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