CN115079488A - 补光系统及摄像装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种补光系统及摄像装置，属于摄像技术领域。补光系统包括第一发光元件、第二发光元件、第一透镜和第二透镜，第一发光元件和第二发光元件相邻设置，第一透镜和第二透镜均设有入光面，第一发光元件朝向第一透镜的入光面，第二发光元件朝向第二透镜的入光面；第一发光元件发出的光束经过第一透镜的作用形成第一光区和第二光区，第一光区位于第一发光元件的光轴远离第二透镜的一侧，第二光区位于第一发光元件的光轴靠近第二透镜的一侧，第一光区的光能量大于第二光区的光能量。如此设置，第一发光元件和第二发光元件之间的区域内的光能量减少，二者的光区重合区域的光能量较少，在一定程度上避免补光过曝，提高目标物的识别度。

Description

补光系统及摄像装置

技术领域

本申请属于摄像技术领域，具体涉及一种补光系统及摄像装置。

背景技术

在拍摄过程中，通过补光系统优化光线分布情况，可以达到提升拍摄质量的效果，因此，补光系统的补光效果将直接决定拍摄质量的优劣。

相关技术中，补光系统包括至少两个光源和至少两个透镜，至少两个光源依次间隔设置，透镜与光源一一对应，光源发出的光束经过对应的透镜的作用后射出。相邻的两个光源的光束经过对应的透镜后，光束分布范围分别为第一光能量范围和第二光能量范围，由于两个光源相邻设置，第一光能量范围和第二光能量范围存在重合区域，而且，在透镜的作用下，无论是第一光能量范围，还是第二光能量范围，分别关于对应光源的光轴对称分布，故重合区域较大，目标物容易位于重合区域内，由于重合区域的光能量较多，故照射到目标物的光能量较多，导致出现过曝情况，无法识别目标物的细节信息。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种补光系统及摄像装置，能够解决相关技术中补光系统易补光过曝，导致无法识别目标物的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种补光系统，包括第一发光元件、第二发光元件、第一透镜和第二透镜，其中：

所述第一发光元件和所述第二发光元件相邻设置，所述第一透镜和所述第二透镜均设有入光面，所述第一发光元件朝向所述第一透镜的入光面，所述第二发光元件朝向所述第二透镜的入光面；

所述第一发光元件发出的光束经过所述第一透镜的作用形成第一光区和第二光区，所述第一光区位于所述第一发光元件的光轴远离所述第二透镜的一侧，所述第二光区位于所述第一发光元件的光轴靠近所述第二透镜的一侧，所述第一光区的光能量大于所述第二光区的光能量。

第二方面，本申请实施例还提供一种摄像装置，包括上述的补光系统。

在本申请实施例中，第一发光元件发出的光束经过第一透镜的作用形成第一光区和第二光区，第一光区的光能量大于第二光区的光能量，说明以第一发光元件的光轴为界，第一发光元件发出的光束较多地位于第一发光元件的光轴远离第二透镜的一侧，而较少的光束位于第一发光元件的光轴靠近第二透镜的一侧，也就是较少的光束位于第一发光元件和第二发光元件之间的区域。

因此，位于第一发光元件和第二发光元件之间的区域内的光能量较少，位于第一发光元件和第二发光元件相互远离的区域内的光能量较多。

如此设置，由于第一发光元件和第二发光元件之间的区域内的光能量减少，即使第二光区和第二发光元件的光束所形成的光区部分重合，重合区域的光能量也相对减少，从而在一定程度上避免补光过曝的情况，提高目标物的识别度。

附图说明

图1是本申请实施例公开的补光系统的结构示意图；

图2是本申请实施例公开的第一发光元件和第二发光元件的光区分布示意图；

图3是本申请实施例公开的第一透镜的结构示意图；

图4是本申请实施例公开的第一发光元件所发出光线的光强I₁随偏光角度φ变化的函数图像；

图5是本申请实施例公开的第二发光元件所发出光线的光强I₂随偏光角度φ变化的函数图像；

图6是本申请实施例公开的补光系统的强光区和弱光区的分布示意图；

图7是本申请实施例公开的第一透镜在另一视角下的结构示意图。

附图标记说明：

100-第一发光元件；110-第一光轴；

200-第二发光元件；210-第二光轴；

300-第一透镜；

400-第二透镜；

510-入光面；511-第一透射面；512-第二透射面；513-第三透射面；514-第四透射面；515-第五透射面；

520-反光面；521-第一反光面；522-第二反光面；523-第三反光面；524-第四反光面；

530-出光面；

610-第一光区；620-第二光区；630-第三光区；640-第四光区；

710-强光区；720-弱光区；

800-预设对称面。

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补光系统及摄像装置进行详细地说明。

请参考图1-图7，本申请实施例公开的补光系统包括第一发光元件100、第二发光元件200、第一透镜300和第二透镜400，其中，第一发光元件100和第二发光元件200作为光源，分别能够发出光束；第一透镜300和第二透镜400具有聚光能力，能够将第一发光元件100和第二发光元件200发出的光束进行聚合，从而使光束中更多的光能量抵达目标物，提高目标物的清晰度。

第一发光元件100和第二发光元件200相邻设置，在本实施例中，如图1所示，第一发光元件100的光轴和第二发光元件200的光轴相互平行。第一透镜300和第二透镜400均设有入光面510，第一发光元件100朝向第一透镜300的入光面510，第二发光元件200朝向第二透镜400的入光面510。因此，第一发光元件100发出的光束能够经过第一透镜300，第二发光元件200发出的光束能够经过第二透镜400。

可选地，第一发光元件100发出的光束可以经过第一透镜300的折射作用后射出，也可以经过第一透镜300的折射作用和反射作用后射出；同样地，第二发光元件200发出的光束可以经过第二透镜400的折射作用后射出，也可以经过第二透镜400的折射作用和反射作用后射出。其中，第一发光元件100和第二发光元件200可以为发光芯片，也可以为补光灯，也可以为其它能够发光的元件。在实际应用时，第一发光元件100和第二发光元件200可以分别安装于载体，并将载体安装于补光系统的壳体上。

如图2所示，第一发光元件100发出的光束经过第一透镜300的作用形成第一光区610和第二光区620，第一光区610位于第一发光元件100的光轴远离第二透镜400的一侧，第二光区620位于第一发光元件100的光轴靠近第二透镜400的一侧，第一光区610的光能量大于第二光区620的光能量。也就是说，第一发光元件100发出的光束较多地位于第一发光元件100的光轴远离第二透镜400的一侧，而较少的光束位于第一发光元件100的光轴靠近第二透镜400的一侧，也就是较少的光束位于第一发光元件100和第二发光元件200之间的区域。此处对第一透镜300的结构不做具体限制，只要第一发光元件100发出的光束经过第一透镜300的作用，能够使第一光区610的光能量大于第二光区620的光能量即可。

如此设置，由于第一发光元件100和第二发光元件200之间的区域内的光能量减少，即使第二光区620和第二发光元件200的光束所形成的光区部分重合，重合区域的光能量也相对减少，在一定程度上避免补光过曝的情况，提高目标物的识别度。

在可选的实施例中，第二发光元件200发出的光束经过第二透镜400的作用形成第三光区630和第四光区640，第三光区630位于第二发光元件200的光轴远离第一透镜300的一侧，第四光区640位于第二发光元件200的光轴靠近第一透镜300的一侧，第三光区630的光能量大于第四光区640的光能量。也就是说，第二发光元件200发出的光束较多地位于第二发光元件200的光轴远离第一透镜300的一侧，而较少的光束位于第二发光元件200的光轴靠近第一透镜300的一侧，也就是较少的光束位于第一发光元件100和第二发光元件200之间的区域。此处对第二透镜400的结构不做具体限制，只要第二发光元件200发出的光束经过第二透镜400的作用，能够使第三光区630的光能量大于第四光区640的光能量即可。

采用本实施例，第一光区610的光能量大于第二光区620的光能量，且第三光区630的光能量大于第四光区640的光能量，故位于第一发光元件100和第二发光元件200之间的区域内的光能量进一步减少，位于第一发光元件100和第二发光元件200相互远离的区域内的光能量进一步增多。

如此设置，由于第一发光元件100和第二发光元件200之间的区域内的光能量进一步减少，即第二光区620和第四光区640的光能量之和进一步减少，即使第二光区620和第四光区640部分重合，重合区域的光能量也进一步减少，从而在一定程度上避免补光过曝的情况，进一步提高目标物的识别度。在本实施例中，如图2所示，第一发光元件100的光轴为第一光轴110，第二发光元件200的光轴为第二光轴210，第二光区620和第四光区640位于第一光轴110和第二光轴210之间，第一光区610和第三光区630位于第一光轴110和第二光轴210相互背向的一侧。

在可选的实施例中，第一透镜300和第二透镜400均还设有反光面520和出光面530，反光面520环绕入光面510和出光面530。具体地，如图1所示，第一透镜300和第二透镜400均设有凹槽，凹槽的槽壁面形成入光面510，第一发光元件100设置在第一透镜300的凹槽的槽口处，第二发光元件200设置在第二透镜400的凹槽的槽口处。

第一透镜300和第二透镜400中的至少一者的入光面510包括第一透射面511和第二透射面512，第一透镜300和第二透镜400中的至少一者的反光面520包括第一反光面521和第二反光面522。其中，第一透射面511和第二透射面512均对光束进行折射，用于供光束进入第一透镜300的内部或第二透镜400的内部；第一反光面521和第二反光面522对光束进行反射；出光面530对光束进行折射，用于供光束射出至第一透镜300的外部或第二透镜400的外部。

可选地，第一透射面511和第一反光面521位于第一发光元件100的光轴和第二发光元件200的光轴之间，即第一透射面511和第一反光面521位于第一光轴110和第二光轴210之间，且第一反光面521连接第一透射面511和出光面530，由第一透射面511射入的光束经第一反光面521反射后由出光面530射出。

具体地，由于第一透射面511和第一反光面521位于第一光轴110和第二光轴210之间，故第一发光元件100发出的部分光束从第一光轴110靠近第二光轴210的一侧射入第一透镜300，也就是由图1中第一光轴110的右侧射入第一透镜300，在第一透射面511、第一反光面521和出光面530的作用下，光束的路径和方向改变，光束由第一透镜300射出后，向着第一光轴110远离第二光轴210的一侧延伸，也就是相对于图1中的第一光轴110左偏，形成第一光区610。

同样地，第二发光元件200发出的部分光束从第二光轴210靠近第一光轴110的一侧射入第二透镜400，也就是由图1中第二光轴210的左侧射入第二透镜400，在第一透射面511、第一反光面521和出光面530的作用下，光束的路径和方向改变，光束由第二透镜400射出后，向着第二光轴210远离第一光轴110的一侧延伸，也就是相对于图1中的第二光轴210右偏，形成第三光区630。

如此设置，通过第一透射面511和第一反光面521，能够改变光束的路径和方向，从而使第一发光元件100发出的部分光束形成第一光区610，使第二发光元件200发出的部分光束形成第三光区630。

可选地，第二透射面512和第二反光面522位于第一发光元件100的光轴和第二发光元件200的光轴相互背离的一侧，即第二透射面512和第二反光面522位于第一光轴110和第二光轴210相互背离的一侧，且第二反光面522连接第二透射面512和出光面530，由第二透射面512射入的光束经第二反光面522反射后由出光面530射出。

具体地，由于第二透射面512和第二反光面522位于第一光轴110和第二光轴210相互背离的一侧，故第一发光元件100发出的部分光束从第一光轴110远离第二光轴210的一侧射入第一透镜300，也就是由图1中第一光轴110的左侧射入第一透镜300，在第二透射面512、第二反光面522和出光面530的作用下，光束的路径和方向改变，光束由第一透镜300射出后，向着第一光轴110靠近第二光轴210的一侧延伸，也就是相对于图1中的第一光轴110右偏，形成第二光区620。

同样地，第二发光元件200发出的部分光束从第二光轴210远离第一光轴110的一侧射入第二透镜400，也就是由图1中第二光轴210的右侧射入第二透镜400，在第二透射面512、第二反光面522和出光面530的作用下，光束的路径和方向改变，光束由第二透镜400射出后，向着第二光轴210靠近第一光轴110的一侧延伸，也就是相对于图1中的第二光轴210左偏，形成第四光区640。

如此设置，通过第二透射面512和第二反光面522，能够改变光束的路径和方向，从而使第一发光元件100发出的部分光束形成第二光区620，第二发光元件200的部分光束形成第四光区640。

在本实施例中，第一透射面511的面积大于第二透射面512的面积，凡是由第一透射面511射入的光束均会经过第一反光面521的反射，凡是由第二透射面512射入的光束均会经过第二反光面522的反射。这样一来，由第一透射面511射入的光束的光能量多于由第二透射面512射入的光束的光能量，即可实现第一光区610的光能量大于第二光区620的光能量，以及第三光区630的光能量大于第四光区640的光能量。

当然，在其它实施例中，第一透射面511的面积可以等于第二透射面512的面积，由第一透射面511射入的光束经过第一反光面521的反射，最终进入第一光区610，而且，由第二透射面512射入的光束经过第二反光面522反射后，部分光束进入第一光区610，另一部分光束进入第二光区620，实现第一光区610的光能量大于第二光区620的光能量，以及第三光区630的光能量大于第四光区640的光能量。

可选地，第一透射面511和第二透射面512均为弧形面，弧形面沿环绕光轴的方向延伸，对于第一透镜300来说，这里的弧形面沿环绕第一光轴110的方向延伸，对于第二透镜400来说，这里的弧形面沿环绕第二光轴210的方向延伸，第一透射面511和第二透射面512可以相连接。具体地，弧形面可以向远离第一发光元件100或第二发光元件200的方向凸起，也可以向靠近第一发光元件100或第二发光元件200的方向凸起。在本实施例中，如图1和图3所示，第一透镜300的弧形面与经过第一光轴110的平面相交，且相交处的结构为直边；第二透镜400的弧形面与经过第二光轴210的平面相交，且相交处的结构为直边。

当然，第一透射面511和第二透射面512可以为其它的结构，能够使由第一透射面511射入的光束经过第一反光面521即可，使由第二透射面512射入的光束经过第二反光面522即可。

如此设置，由于第一发光元件100发出的光束环绕第一光轴110分布，故第一透镜300的弧形面沿环绕第一光轴110的方向延伸，能够使第一发光元件100发出的光束中，较多的光束射入第一透镜300的第一透射面511和第二透射面512；同样地，第二发光元件200发出的光束环绕第二光轴210分布，故第二透镜400的弧形面沿环绕第二光轴210的方向延伸，能够使第二发光元件200发出的光束中，较多的光束地射入第二透镜400的第一透射面511和第二透射面512。

可选地，第一反光面521和第二反光面522均为第一曲面，第一曲面沿远离光轴的方向凸起。对于第一透镜300来说，这里的第一曲面沿远离第一光轴110的方向凸起，对于第二透镜400来说，这里的第一曲面沿远离第二光轴210的方向凸起。具体地，第一曲面可以为弧面，弧面可以为部分球面，也可以为其它的曲面结构。

如此设置，第一曲面对光束起到汇聚作用，使光束经过反射后能够由出光面530射出，同时，使光束向靠近光轴的方向聚集，实现光束由光轴的一侧向另一侧延伸，进而进入对应的光区内。

在本申请的方案中，如图3所示，第一透镜300和第二透镜400中的至少一者的入光面510还包括第三透射面513，第三透射面513对光束也起到折射作用。第三透射面513设于第一透射面511和第二透射面512之间，且第三透射面513经过光轴。第三透射面513连接第一透射面511和第二透射面512，第三透射面513和出光面530沿光轴所在方向相背，也就是说，第三透射面513位于第一透镜300和/或第二透镜400的凹槽的槽底。无论是第一发光元件100发出的光束，还是第二发光元件200发出的光束，由第三透射面513射入的光束直接由出光面530射出。

具体地，对于第一透镜300来说，这里的第三透射面513经过第一光轴110，第三透射面513和出光面530沿第一光轴110所在方向相背；对于第二透镜400来说，这里的第三透射面513经过第二光轴210，第三透射面513和出光面530沿第二光轴210所在方向相背。

可选地，可以是第一透镜300的入光面510还包括第三透射面513，此时，由第三透射面513射入的光束位于第一光区610内；也可以是第二透镜400的入光面510还包括第三透射面513，此时，由第三透射面513射入的光束位于第三光区630内；也可以是第一透镜300和第二透镜400的入光面510均还包括第三透射面513。

在本实施例中，第一透镜300和第二透镜400的入光面510均还包括第三透射面513，第一发光元件100和第二发光元件200发出的光束均包括第一部分、第二部分和第三部分，第一部分射入第一透射面511，第二部分射入第二透射面512，第三部分射入第三透射面513。第一发光元件100发出的光束中，射入第一透射面511和第三透射面513的光束共同形成第一光区610，射入第二透射面512的光束最终形成第二光区620；第二发光元件200发出的光束中，射入第一透射面511和第三透射面513的光束共同形成第三光区630，射入第二透射面512的光束最终形成第四光区640。

如此设置，通过设置第三透射面513，使更多地光束进入第一光区610和/或第三光区630，进一步增大第一光区610和/或第三光区630的光能量，减小第二光区620和/或第四光区640的光能量，进一步减小第二光区620和第四光区640的重合区域，避免过曝情况。

可选地，第三透射面513为第二曲面，第二曲面沿远离第一发光元件100和第二发光元件200的方向凸起。具体地，第二曲面可以为弧面，也可以为其它形状的曲面，只要使射入第三透射面513的光束直接由出光面530射出即可。在本实施例中，如图1和图3所示，入光面510呈近似圆台状的结构。

需要说明的是，第一透镜300的第三透射面513经过第一光轴110，也就是说，第三透射面513的一部分位于第一光轴110的一侧，第三透射面513的另一部分位于第一光轴110的另一侧，那么，部分光束由第一光轴110的一侧射入第三透射面513，另一部分光束由第一光轴110的另一侧射入第三透射面513，虽然两部分光束的射入方向不同，但第一透镜300通过设置合适的第三透射面513结构以及折射率，能够实现两部分光束最终向第一光轴110的同一侧延伸。同样地，第二透镜400通过设置合适的第三透射面513以及折射率，也能够实现两部分光束最终向第二光轴210的同一侧延伸。

如此设置，第三透射面513为曲面结构，实现由光轴的两侧射入第三透射面513的光束，最终能够向光轴的同一侧延伸，避免射入第三透射面513的光束向光轴两侧延伸，即避免该部分光束进入第二光区620或第四光区640而加剧过曝。

在可选的实施例中，如图3所示，以第一发光元件100的发光中心为原点建立直角坐标系，第一透镜300的第一反光面521的任意点的坐标为(x，y)，第一透镜300的第一反光面521满足以下条件：

x＝Lcosθ+ρcosα₁，且y＝Lsinθ+ρsinα₁。

其中，x为任意点与原点沿x轴方向的距离，y为任意点与原点沿y轴方向的距离，x轴方向与第一发光元件100至第二发光元件200的方向一致，y轴方向与第一光轴110所在方向一致。如果以第一发光元件100的发光中心为极点建立极坐标系，第一透镜300的第一反光面521的任意点的坐标为(ρ，θ)，其中，ρ为任意点与原点之间的距离，θ为第一方向与x轴之间的夹角，第一方向为原点至任意点的方向。

如图2所示，L为补光盲区沿第一光轴110所在方向的最大尺寸，补光盲区指第一发光元件100和第二发光元件200发出的光束均未照射到的区域，且补光盲区位于第一发光元件100和第二发光元件200之间；α₁为第二光区620的边界与第一光轴110之间的夹角。需要说明的是，L、α₁和ρ均可以表达为θ的函数。

如此设置，第一透镜300的第一反光面521满足上述条件，即可将第一透射面511射入的光束均反射至第一光轴110背向第二光轴210的一侧，从而形成第一光区610。

可选地，如图3所示，对于第一透镜300的第一反光面521来说，α₁与θ满足以下关系：

其中，I₁为偏光角度为

时的光强，偏光角度为第一连线与光轴之间的夹角，此处的光轴指第一光轴110，第一连线为第一平面内的任意位置与第一发光元件100的发光中心之间的连线，第一平面为第一发光元件100的光轴和第二发光元件200的光轴所在的平面，也就是第一光轴110和第二光轴210所在的平面，且第一平面内的第一位置的偏光角度大于零，第一平面内的第二位置的偏光角度小于零，第一位置位于第一发光元件100的光轴靠近第二透镜400的一侧，也就是位于第二光区620内，第二位置位于第一发光元件100的光轴远离第二透镜400的一侧，也就是位于第一光区610内。

如图3所示，第一透射面511在第一平面内具有第一端点和第二端点，θ_M为第二连线与第三连线形成的夹角，第二连线为原点与第一端点之间的连线，第三连线为原点与第二端点之间的连线。

具体地，如图2所示，L与α₁满足以下关系：tanα₁＝d/2L。其中，d为第一发光元件100的发光中心与第二发光元件200的发光中心之间的距离。

而且，第一发光元件100的光强分布采用高斯分布，满足以下条件：

其中，I₀为第一发光元件100和第二发光元件200的中心处的光强，c为光强I₁为1/e时的偏光角度，e为自然常数。

根据L与α₁的关系式和第一发光元件100的光强分布条件，可以得出，如图4所示，I₁与

满足以下关系：

如此设置，第一透镜300的第一反光面521满足以上对应条件，第一发光元件100的光强能够实现特殊分布，实现第一发光元件100的光强最大值位于第一光轴110背向第二光轴210的一侧；而且，第二光区620内的光强分布呈图4中的一次函数，与呈二次函数的光强分布相比，有效减弱第二光区620内的光强，减小重合区域，有效避免过曝情况。

在可选的实施例中，以第二发光元件200的发光中心为原点建立直角坐标系，x轴方向为第二发光元件200至第一发光元件100的方向，y轴方向与第二光轴210所在方向一致，则第二透镜400的第一反光面521也满足以上条件：x＝Lcosθ+ρcosα₂，且y＝Lsinθ+ρsinα₂。此时，α₂为第四光区640的边界与第二光轴210之间的夹角，其余符号的含义与上述相同。需要说明的是，L、α₂和ρ均可以表达为θ的函数。

在本实施例中，α₁＝α₂，且第一透镜300的折射率n₁与第二透镜400的折射率n₂相同，根据光的反射定律，n₁sinα₁＝n₂sinα₂。

如此设置，第二透镜400的第一反光面521满足上述条件，即可将第一透射面511射入的光束均反射至第二光轴210背向第一光轴110的一侧，从而形成第三光区630。

可选地，对于第二透镜400的第一反光面521来说，α₂与θ也满足以下关系：

其中，I₂为偏光角度为

时的光强，偏光角度为第一连线与第二光轴210之间的夹角，此时，第一连线为第一平面内的任意位置与第一发光元件100的发光中心之间的连线，第一平面为第一光轴110和第二光轴210所在的平面，且第一平面内的第三位置的偏光角度大于零，第一平面内的第四位置的偏光角度小于零，第三位置位于第二光轴210背向第一透镜300的一侧，也就是位于第三光区630内，第四位置位于第二光轴210靠近第一透镜300的一侧，也就是位于第四光区640内，θ_M的含义与上述相同。

L与α₂满足以下关系：tanα₂＝d/2L，其中，d为第一发光元件100的发光中心与第二发光元件200的发光中心之间的距离。

而且，第二发光元件200的光强分布采用高斯分布，满足以下条件：

其中，I₀为第一发光元件100和第二发光元件200的中心处的光强，c为光强I₂为1/e时的偏光角度，e为自然常数。

根据L与α₂的关系式和第二发光元件200的光强分布条件，可以得出，如图5所示，I₂与

满足以下关系：

如此设置，第二透镜400的第一反光面521满足以上对应的条件，使第二发光元件200的光强能够实现特殊分布，实现第二发光元件200的光强最大值位于第二光轴210背向第一光轴110的一侧；而且，第四光区640内的光强分布呈图5中的一次函数，与呈二次函数的光强分布相比，有效减弱第四光区640内的光强，减小重合区域，有效避免过曝情况。

根据上述I₁和I₂的条件可知，

时，I₁＝I₂＝I₀/2。

在本实施例中，如图2所示，第二光区620与第四光区640无重合区域，直接避免第一发光元件100和第二发光元件200之间的目标物出现过曝情况。

在可选的实施例中，第一透射面511与第一平面相交，且相交处的结构为直边，如图3所示，对于第一透镜300来说，直边与第一光轴110之间的夹角为γ，对于第二透镜400来说，直边与第二光轴210之间的夹角为γ，第一反光面521的最低点位于x轴上，L满足以下条件：

而且，ρ满足以下条件：

其中，ρ′为ρ求导后的结果，α₁＝α₂＝arctan(d/L)。根据上述条件，可以得出α₁与θ的关系，以及α₂与θ的关系。

可选地，第一反光面521相对光轴的倾斜程度小于第二反光面522相对光轴的倾斜程度。对于第一透镜300来说，第一反光面521相对第一光轴110的倾斜程度小于第二反光面522相对第一光轴110的倾斜程度；对于第二透镜400来说，第一反光面521相对第二光轴210的倾斜程度小于第二反光面522相对第二光轴210的倾斜程度。

如此设置，第一反光面521的反射效果更强，第二反光面522的反射效果相对较弱，进而实现第一光区610和第二光区620的光强分布满足上述I₁与

的关系式，同样地，实现第三光区630和第四光区640的光强分布满足上述I₂与

的关系式。

在本申请的方案中，第一发光元件100的光轴和第二发光元件200的光轴所在的平面为第一平面，也就是第一光轴110和第二光轴210所在的平面，第一平面的两侧分别为第一侧和第二侧。如图6所示，在补光系统应用于摄像装置时，通常第一发光元件100和第二发光元件200的光轴与水平面之间具有夹角，即第一发光元件100和第二发光元件200倾斜设置，此种情况下，目标物可以分为目标物A和目标物B，目标物A位于第二侧，目标物B位于第一侧，而目标物A距离补光系统较近，目标物B距离补光系统较远，故照射到目标物A的光能量较多，照射到目标物B的光能量较少，导致目标物A处易出现过曝情况。

为解决上述问题，第一发光元件100发出的光束经过第一透镜300的作用形成第一弱光区和第一强光区，第一强光区位于第一侧，第一弱光区位于第二侧，且第一强光区的光能量大于第一弱光区的光能量，说明第一发光元件100发出的光束更多地位于第一侧，而较少的光束位于第二侧，照射到目标物B的光能量增多，照射到目标物A的光能量减少。

和/或，第二发光元件200发出的光束经过第二透镜400的作用形成第二弱光区和第二强光区，第二强光区位于第一侧，第二弱光区位于第二侧，且第二强光区的光能量大于第二弱光区的光能量。说明第二发光元件200发出的光束更多地位于第一侧，而较少的光束位于第二侧，照射到目标物B的光能量增多，照射到目标物A的光能量减少。

可选地，可以仅是第一强光区的光能量大于第一弱光区的光能量，也可以仅是第二强光区的光能量大于第二弱光区的光能量，也可以是第一强光区的光能量大于第一弱光区的光能量，且第二强光区的光能量大于第二弱光区的光能量。总之，无论哪种情况，位于第一侧的光能量较多，位于第二侧的光能量较少，抵达近处目标物的光能量减少，抵达远处目标物的光能量增多。

如此设置，能够避免近处目标物的过曝问题，提高远处目标物的亮度，使得补光画面更加均匀。

在本实施例中，第一强光区的光能量大于第一弱光区的光能量，且第二强光区的光能量大于第二弱光区的光能量，第一强光区和第二强光区共同形成强光区710，第一弱光区和第二弱光区共同形成弱光区720。

如图7所示的图6视角下的第一透镜300的结构。在可选的实施例中，第一透镜300和第二透镜400中的至少一者的入光面510还包括第四透射面514和第五透射面515，第一透镜300和第二透镜400中的至少一者的反光面520还包括第三反光面523和第四反光面524，其中，第四透射面514和第五透射面515也是对光束进行折射，用于供光束进入第一透镜300的内部或第二透镜400的内部；第三反光面523和第四反光面524对光束进行反射。

第四透射面514和第三反光面523位于第二侧，第五透射面515和第四反光面524位于第一侧，且第一透射面511、第四透射面514、第二透射面512和第五透射面515沿环绕光轴的方向依次连接，第三透射面513分别与第一透射面511、第四透射面514、第二透射面512和第五透射面515相连接，第一反光面521、第三反光面523、第二反光面522和第四反光面524沿环绕光轴的方向依次连接。

对于第一透镜300来说，第一透射面511、第四透射面514、第二透射面512和第五透射面515沿环绕第一光轴110的方向依次连接，第一反光面521、第三反光面523、第二反光面522和第四反光面524沿环绕第一光轴110的方向依次连接；对于第二透镜400来说，第一透射面511、第四透射面514、第二透射面512和第五透射面515沿环绕第二光轴210的方向依次连接，第一反光面521、第三反光面523、第二反光面522和第四反光面524沿环绕第二光轴210的方向依次连接。

总之，实现由第四透射面514射入的光束经第三反光面523反射后由出光面530射出，由第五透射面515射入的光束经第四反光面524反射后由出光面530射出。

具体地，由于第四透射面514位于第二侧，故第一发光元件100和第二发光元件200中的至少一者发出的部分光束从第二侧射入入光面510，在第四透射面514和第三反光面523的作用下，光束的路径和方向改变，光束射出后向着第一侧延伸，形成第一强光区和/第二强光区。同样地，由于第五透射面515位于第一侧，第一发光元件100和第二发光元件200中的至少一者发出的部分光束从第一侧射入入光面510，在第五透射面515和第四反光面524的作用下，光束的路径和方向改变，光束射出后向着第二侧延伸，形成第一弱光区和/或第二弱光区。

如此设置，通过第四透射面514和第三反光面523，能够改变光束的路径和方向，从而使光束形成第一强光区和/或第二强光区；通过第五透射面515和第四反光面524，也能够改变光束的路径和方向，从而使光束形成第一弱光区和/或第二弱光区。

可选地，第四透射面514的面积大于第五透射面515的面积，且凡是由第四透射面514射入的光束均会经过第三反光面523的反射，凡是由第五透射面515射入的光束均会经过第四反光面524的反射。这样一来，由第四透射面514射入的光束的光能量多于由第五透射面515射入的光束的光能量，实现第一侧的光能量大于第二侧的光能量。

在本实施例中，第四透射面514与第一透射面511的结构相同，第五透射面515与第二透射面512的结构相同，且第三反光面523与第一反光面521的结构相同，第四反光面524与第二反光面522的结构相同。

可选地，由第三透射面513射入的光束进入第一光区610和/或第三光区630的同时，也会进入第一强光区和/或第二强光区。具体地，图6视角下的第三透射面513的结构与图1视角下的第三透射面513的结构相同。

这样一来，既能减小第二光区620和第四光区640的重合区域，避免第一发光元件100和第二发光元件200之间的目标物过曝，还能避免其它位置的近处目标物过曝，提高远处目标物的亮度。

可选地，如图1所示，第一透镜300和第二透镜400关于预设对称面800对称，预设对称面800位于第一发光元件100和第二发光元件200之间。

如此设置，只需制造一种透镜，将透镜摆放在不同的位置，即可形成第一透镜300和第二透镜400，减小制作成本；而且，第一发光元件100发出的光束形成的光区与第二发光元件200发出的光束形成的光区也关于预设对称面800对称，使得预设对称面800两侧的补光效果相同，补光更加均匀。

基于本申请公开的补光系统，本申请实施例还公开一种摄像装置，包括上述的补光系统。

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 (15)

1.一种补光系统，其特征在于，包括第一发光元件(100)、第二发光元件(200)、第一透镜(300)和第二透镜(400)，其中：

所述第一发光元件(100)和所述第二发光元件(200)相邻设置，所述第一透镜(300)和所述第二透镜(400)均设有入光面(510)，所述第一发光元件(100)朝向所述第一透镜(300)的入光面(510)，所述第二发光元件(200)朝向所述第二透镜(400)的入光面(510)；

所述第一发光元件(100)发出的光束经过所述第一透镜(300)的作用形成第一光区(610)和第二光区(620)，所述第一光区(610)位于所述第一发光元件(100)的光轴远离所述第二透镜(400)的一侧，所述第二光区(620)位于所述第一发光元件(100)的光轴靠近所述第二透镜(400)的一侧，所述第一光区(610)的光能量大于所述第二光区(620)的光能量。

2.根据权利要求1所述的补光系统，其特征在于，所述第二发光元件(200)发出的光束经过所述第二透镜(400)的作用形成第三光区(630)和第四光区(640)，所述第三光区(630)位于所述第二发光元件(200)的光轴远离所述第一透镜(300)的一侧，所述第四光区(640)位于所述第二发光元件(200)的光轴靠近所述第一透镜(300)的一侧，所述第三光区(630)的光能量大于所述第四光区(640)的光能量。

3.根据权利要求2所述的补光系统，其特征在于，所述第一透镜(300)和所述第二透镜(400)均还设有反光面(520)和出光面(530)，所述反光面(520)环绕所述入光面(510)和所述出光面(530)，所述第一透镜(300)和所述第二透镜(400)中的至少一者的入光面(510)包括第一透射面(511)和第二透射面(512)，所述第一透镜(300)和所述第二透镜(400)中的至少一者的反光面(520)包括第一反光面(521)和第二反光面(522)，其中：

所述第一透射面(511)和所述第一反光面(521)位于所述第一发光元件(100)的光轴和所述第二发光元件(200)的光轴之间，所述第二透射面(512)和所述第二反光面(522)位于所述第一发光元件(100)的光轴和所述第二发光元件(200)的光轴相互背离的一侧，且所述第一反光面(521)连接所述第一透射面(511)和所述出光面(530)，所述第二反光面(522)连接所述第二透射面(512)和所述出光面(530)；

由所述第一透射面(511)射入的所述光束经所述第一反光面(521)反射后由所述出光面(530)射出，由所述第二透射面(512)射入的所述光束经所述第二反光面(522)反射后由所述出光面(530)射出。

4.根据权利要求3所述的补光系统，其特征在于，所述第一透射面(511)和所述第二透射面(512)均为弧形面，所述弧形面沿环绕所述光轴的方向延伸。

5.根据权利要求3所述的补光系统，其特征在于，所述第一反光面(521)和所述第二反光面(522)均为第一曲面，所述第一曲面沿远离所述光轴的方向凸起。

6.根据权利要求3所述的补光系统，其特征在于，所述第一透镜(300)和所述第二透镜(400)中的至少一者的入光面(510)还包括第三透射面(513)，其中：

所述第三透射面(513)设于所述第一透射面(511)和所述第二透射面(512)之间，且所述第三透射面(513)经过所述光轴，所述第三透射面(513)连接所述第一透射面(511)和所述第二透射面(512)，且所述第三透射面(513)和所述出光面(530)沿所述光轴所在方向相背；

由所述第三透射面(513)射入的所述光束直接由所述出光面(530)射出，且由所述第三透射面(513)射入的所述光束位于所述第一光区(610)内或所述第三光区(630)内。

7.根据权利要求6所述的补光系统，其特征在于，所述第三透射面(513)为第二曲面，所述第二曲面沿远离所述第一发光元件(100)和所述第二发光元件(200)的方向凸起。

8.根据权利要求3所述的补光系统，其特征在于，以所述第一发光元件(100)的发光中心为原点建立直角坐标系，所述第一反光面(521)的任意点的坐标为(x，y)，所述第一透镜(300)的所述第一反光面(521)满足以下条件：

x＝Lcosθ+ρcosα₁，且y＝Lsinθ+ρsinα₁；

其中，x为所述任意点与所述原点沿x轴方向的距离，y为所述任意点与所述原点沿y轴方向的距离，所述x轴方向与所述第一发光元件(100)至所述第二发光元件(200)的方向一致，所述y轴方向与所述光轴所在方向一致；

ρ为所述任意点与所述原点之间的距离，θ为第一方向与所述x轴之间的夹角，所述第一方向为所述原点至所述任意点的方向；

L为补光盲区沿所述光轴所在方向的最大尺寸，所述补光盲区位于所述第一发光元件(100)和所述第二发光元件(200)之间；

α₁为所述第二光区(620)的边界与所述光轴之间的夹角。

9.根据权利要求8所述的补光系统，其特征在于，L与α₁满足以下关系：tanα₁＝d/2L；

其中，d为所述第一发光元件(100)的发光中心与所述第二发光元件(200)的发光中心之间的距离。

10.根据权利要求8所述的补光系统，其特征在于，α₁与θ满足以下关系：

其中，I₁为偏光角度为

时的光强，所述偏光角度为第一连线与所述光轴之间的夹角，所述第一连线为第一平面内的任意位置与所述第一发光元件(100)的发光中心之间的连线，所述第一平面为所述第一发光元件(100)的光轴和所述第二发光元件(200)的光轴所在的平面，且所述第一平面内的第一位置的偏光角度大于零，所述第一平面内的第二位置的偏光角度小于零，所述第一位置位于所述第一发光元件(100)的光轴靠近所述第二透镜(400)的一侧，所述第二位置位于所述第一发光元件(100)的光轴远离所述第二透镜(400)的一侧；

所述第一透射面(511)在所述第一平面内具有第一端点和第二端点，θ_M为第二连线与第三连线形成的夹角，所述第二连线为所述原点与所述第一端点之间的连线，所述第三连线为所述原点与所述第二端点之间的连线。

11.根据权利要求10所述的补光系统，其特征在于，I₁与

满足以下关系：

其中，I₀为所述第一发光元件(100)和所述第二发光元件(200)的中心处的光强，c为光强I₁为1/e时的偏光角度，e为自然常数。

12.根据权利要求3所述的补光系统，其特征在于，所述第一发光元件(100)的光轴和所述第二发光元件(200)的光轴所在的平面为第一平面，所述第一平面的两侧分别为第一侧和第二侧；

所述第一发光元件(100)发出的光束经过所述第一透镜(300)的作用形成第一弱光区和第一强光区，所述第一强光区位于所述第一侧，所述第一弱光区位于所述第二侧，且所述第一强光区的光能量大于所述第一弱光区的光能量；

和/或，所述第二发光元件(200)发出的光束经过所述第二透镜(400)的作用形成第二弱光区和第二强光区，所述第二强光区位于所述第一侧，所述第二弱光区位于所述第二侧，且所述第二强光区的光能量大于所述第二弱光区的光能量。

13.根据权利要求12所述的补光系统，其特征在于，所述第一透镜(300)和所述第二透镜(400)中的至少一者的入光面(510)还包括第四透射面(514)和第五透射面(515)，所述第一透镜(300)和所述第二透镜(400)中的至少一者的反光面(520)还包括第三反光面(523)和第四反光面(524)，其中：

所述第四透射面(514)和所述第三反光面(523)位于所述第二侧，所述第五透射面(515)和所述第四反光面(524)位于所述第一侧，且所述第一透射面(511)、所述第四透射面(514)、所述第二透射面(512)和所述第五透射面(515)沿环绕所述光轴的方向依次连接，所述第一反光面(521)、所述第三反光面(523)、所述第二反光面(522)和所述第四反光面(524)沿环绕所述光轴的方向依次连接；

由所述第四透射面(514)射入的所述光束经所述第三反光面(523)反射后由所述出光面(530)射出，由所述第五透射面(515)射入的所述光束经所述第四反光面(524)反射后由所述出光面(530)射出。

14.根据权利要求1所述的补光系统，其特征在于，所述第一透镜(300)和所述第二透镜(400)关于预设对称面(800)对称，所述预设对称面(800)位于所述第一发光元件(100)和所述第二发光元件(200)之间。

15.一种摄像装置，其特征在于，包括权利要求1-14任一项所述的补光系统。

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