CN207164435U

CN207164435U - 一种摄像装置

Info

Publication number: CN207164435U
Application number: CN201721069130.6U
Authority: CN
Inventors: 吴振尧
Original assignee: TP Link Technologies Co Ltd
Current assignee: TP Link Technologies Co Ltd
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2018-03-30
Anticipated expiration: 2027-08-24

Abstract

本实用新型实施例提供一种摄像装置，其包括镜头模组、图像传感模块以及设置在镜头模组和图像传感模块之间的滤光片切换模块；滤光片切换模块包括切换模块、至少一个红外截止滤光片和至少一个红外带通滤光片，切换模块分别与红外截止滤光片和红外带通滤光片机械连接。本实用新型实施例通过在摄像装置的镜头模组和图像传感模块之间设置由切换模块、至少一个红外截止滤光片和至少一个红外带通滤光片组成的滤光片切换模块，可以根据日间或夜间的成像质量要求，通过切换模块将红外截止滤光片或红外带通滤光片切换至镜头模组和图像传感模块之间，使摄像装置能够同时满足日间和夜间的高质量成像要求，并且结构简单，成本低廉。

Description

一种摄像装置

技术领域

本实用新型实施例属于摄像技术领域，尤其涉及一种摄像装置。

背景技术

随着摄像技术的不断发展，各种摄像装置层出不穷，摄像装置在视频会议、远程医疗、安防监控等领域被广泛应用。摄像装置在安防监控领域的应用尤其普遍，为保障人们的生命财产安全做出了极大贡献。

然而，现有的摄像装置在光照度较低的夜间成像质量较差，有些摄像装置虽然能够同时实现日间和夜间的高质量成像，但是装置结构复杂，成本较高。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种摄像装置，可以同时实现日间和夜间的高质量成像，并且装置结构简单，成本低廉。

本实用新型实施例提供一种摄像装置，其包括镜头模组、图像传感模块以及设置在所述镜头模组和所述图像传感模块之间的滤光片切换模块；

所述滤光片切换模块包括切换模块、至少一个红外截止滤光片和至少一个红外带通滤光片，所述切换模块分别与所述红外截止滤光片和所述红外带通滤光片机械连接；

所述切换模块对所述红外截止滤光片和所述红外带通滤光片进行切换控制，将所述红外截止滤光片或所述红外带通滤光片切换至所述镜头模组和所述图像传感模块之间。

在一个实施例中，所述红外截止滤光片和所述红外带通滤光片的折射率为1.5±10％。

在一个实施例中，所述红外截止滤光片对波长范围为350nm～650nm的光线的透射率大于92％。

在一个实施例中，所述红外截止滤光片对波长大于650nm的光线和波长小于350nm的光线的透射率均小于3％。

在一个实施例中，所述红外带通滤光片对波长范围为800nm～900nm的光线的透射率大于92％。

在一个实施例中，所述红外带通滤光片对波长大于900nm的光线和波长小于800nm的光线的透射率均小于3％。

在一个实施例中，任一所述红外截止滤光片的厚度大于任一所述红外带通滤波片的厚度。

在一个实施例中，任一所述红外截止滤光片的厚度与任一所述红外带通滤波片的厚度之差等于所述镜头模组的日夜离焦量的2.5～3.5倍，所述日夜离焦量为所述镜头模组在日间的焦距和在夜间的焦距之差。

在一个实施例中，所述摄像装置还包括与所述切换模块连接的光照度传感模块和/或分别与所述图像传感模块和所述切换模块连接的图像处理模块，所述光照度传感模块检测环境光照度，并根据所述环境光照度触发所述切换模块对所述红外截止滤光片和所述红外带通滤光片进行切换控制；所述图像处理模块获取所述图像传感模块输出的图像或视频数据的亮度参数，并根据所述亮度参数触发所述切换模块对所述红外截止滤光片和所述红外带通滤光片进行切换控制。

在一个实施例中，所述摄像装置还包括与所述切换模块连接的时钟模块，所述时钟模块用于计时，并根据当前时间触发所述切换模块对所述红外截止滤光片和所述红外带通滤光片进行切换控制。

本实用新型实施例通过在摄像装置的镜头模组和图像传感模块之间设置由切换模块、至少一个红外截止滤光片和至少一个红外带通滤光片组成的滤光片切换模块，可以根据日间或夜间的成像质量要求，通过切换模块将红外截止滤光片或红外带通滤光片切换至镜头模组和图像传感模块之间，使摄像装置能够同时满足日间和夜间的高质量成像要求，并且结构简单，成本低廉。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的一个实施例提供的摄像装置的结构框图；

图2是本实用新型的一个实施例提供的滤光片对光线的等效光程的影响的原理示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

如图1所示，本实用新型的一个实施例提供一种摄像装置100，其包括镜头模组10、图像传感模块20以及滤光片切换模块，滤光片切换模块设置在镜头模组10和图像传感模块20之间，滤光片切换模块包括切换模块31、至少一个红外截止滤光片32和至少一个红外带通滤光片33，切换模块31分别与红外截止滤光片32和红外带通滤光片33机械连接。

在具体应用中，本实施例可以在任意的现有摄像装置的基础之上实现，只要在现有的摄像装置的镜头模组和图像传感器模块之间增设一个滤光片切换模块即可，摄像装置具体可以是安防摄像设备、行车记录摄像设备、家用人像摄像设备等等。

在具体应用中，基于摄像装置的性能和作用的不同，镜头模组和图像传感模块的类型也可以不同，例如，镜头模组可以是光学定焦或变焦镜头，自动定焦或变焦镜头等；图像传感模块可以是CCD图像传感器(Charged Coupled Device)或CMOS图像传感器(CMOSimage sensor)中的任一种。

在本实施例中，切换模块用于对红外截止滤光片和红外带通滤光片进行切换控制，将红外截止滤光片或红外带通滤光片切换至镜头模组和图像传感模块之间。

在具体应用中，红外截止滤光片和红外带通滤光片的数量可以根据实际需要进行设置。如图1所示，本实施例中示例性的示出一个红外截止滤光片和一个红外带通滤光片。

在具体应用中，切换模块具体可以为电动或手动的位移驱动器件，用于通过对红外截止滤光片和红外带通滤光片进行移动，改变红外截止滤光片和红外带通滤光片的设置位置，来实现对红外截止滤光片和红外带通滤光片的切换控制，若要将红外截止滤光片切换到镜头模组和图像传感模块之间，则将红外带通滤光片移动到其他位置；反之，则将红外截止滤光片移动到其他位置。例如，通过电磁驱动方式、电机驱动方式或者手动拨动方式实现的位移驱动器件。

在具体应用中，当滤光片切换模块包括至少两个的红外截止滤光片或红外带通滤光片时，各红外截止滤光片的滤光性能是不同的，各红外带通滤光片的滤光性能也是不同的。用户可以根据实际需要通过切换模块来将不同的滤光片切换到镜头模组和图像传感模块之间。

在具体应用中，当包括至少两个红外截止滤光片以及至少两个红外带通滤光片时，具体可以通过当前的环境光照度或当前时间，来选择不同的滤光片并切换至镜头模组和图像传感模块之间。例如，若当前环境光照度较大或当前时间为午间(例如北京时间11:00～14:00)，则可以选择对可见光的透射率相对较小的红外截止滤光片；若当前环境光照度极低或当前时间为午夜(例如北京时间22:00～2:00)，则可以选择对红外光的透射率相对较大的红外带通滤光片。

在一个实施例中，红外截止滤光片和红外带通滤光片的折射率为1.5±10％。

在具体应用中，当包括至少两个红外截止滤光片或至少两个红外带通滤光片时，各红外截止滤光片或各红外带通滤光片的折射率均在1.5±10％范围内且各不相同。例如，包括三个折射率分别为1.5-10％、1.5和1.5+10％的红外带通滤光片。

在一个实施例中，红外截止滤光片对波长范围为350nm～650nm(即可见光波段)的光线的透射率大于92％。

在具体应用中，当包括至少两个红外截止滤光片时，各红外截止滤光片对波长范围为350nm～650nm的光线的透射率均大于92％且各不相同。例如，包括三个透射率分别为93％、95％和97％的红外截止滤光片。

在一个实施例中，红外截止滤光片对波长大于650nm的光线的透射率小于3％。

在具体应用中，当包括至少两个红外截止滤光片时，各红外截止滤光片对波长大于650nm的光线和波长小于350nm的光线的透射率均小于3％且各不相同。例如，包括三个透射率分别为2.5％、1.5％和0.5％的红外截止滤光片。

在一个实施例中，红外带通滤光片对波长范围为800nm～900nm的光线的透射率大于92％。

在具体应用中，当包括至少两个红外带通滤光片时，各红外带通滤光片对波长范围为800nm～900nm的光线的透射率均大于92％且各不相同。例如，包括三个透射率分别为94％、97％和99％的红外带通滤光片。

在一个实施例中，红外带通滤光片对波长大于900nm的光线的透射率小于3％。

在具体应用中，当包括至少两个红外带通滤光片时，各红外带通滤光片对波长大于900nm的光线和波长小于800nm的光线的透射率均小于3％且各不相同。例如，包括三个透射率分别为2.0％、1.5％和1.0％的红外带通滤光片。

在一个实施例中，任一红外截止滤光片的厚度大于任一红外带通滤波片的厚度。

在具体应用中，滤光片的厚度大小直接影响到镜头模组的日夜离焦量，因此，通过选择合适厚度的红外截止滤光片和红外带通滤光片可以对镜头模组的日夜离焦量进行补偿。日夜离焦量即是指镜头模组在日间的焦距和在夜间的焦距之差。

在实际应用中，滤光片对日夜离焦量的影响实际上并不是直接对镜头模组的焦距产生影响，而是通过改变镜头模组和图像传感模块之间的光线的等效光程来实现对镜头模组的日夜离焦量的补偿。

如图2所示，示例性的示出了滤光片对光线的等效光程的影响的原理示意图。假设镜头模组和图像传感器之间的直线距离为L，即光线在镜头模组和图像传感器之间的空气中传播时，其光程为L；

当在镜头模组和图像传感器之间设置一个厚度为T、折射率为n1的滤光片，则该滤光片对入射角度为A0的光线的光程改变量为UV，其中U点为设置滤光片之前光线的传播终点，V点为设置滤光片之后光线的传播终点；

假设空气折射率为n0、镜头模组的日间焦距为f1、夜间焦距为f2、日间像距为L1、夜间像距为L2、光线在滤光片中的传播角度为A1，日间滤光片的厚度为T1、夜间滤光片的厚度为T2、物距为U，则可得到如下公式：

n0*sinA0＝n1*sinA1； (式2.1)

A1＝arcsin((n0/n1)*sinA0)； (式2.2)

OS＝PQ＝T*tanA1＝T*tan(arcsin((n0/n1)*sinA0))； (式2.3)

SR＝OS/tanA0＝T*tan(arcsin((n0/n1)*sinA0))/tanA0； (式2.4)

UV＝RQ＝T-SR＝T(1-tan(arcsin((n0/n1)*sinA0))/tanA0)； (式2.5)

即，插入一片厚度为T，折射率为n1的滤光片会对入射角度为A0的光线的光程产生T(1-tan(arcsin((n0/n1)*sinA0))/tanA0)的影响；

其中，由于L不变，所以：

L1＝L-T1(1-tan(arcsin((n0/n1)*sinA0))/tanA0)； (式2.6)

L2＝L-T2(1-tan(arcsin((n0/n1)*sinA0))/tanA0)； (式2.7)

△L＝△T(1-tan(arcsin((n0/n1)*sinA0))/tanA0)； (式2.8)。

另外，我们假设f1约等于L1、f2约等于L2，同时假设物距U不变，则由公式1/U+1/L＝1/f可得到：

1/U+1/L1＝1/f1； (式2.9)

1/U+1/L2＝1/f2； (式2.10)

由式2.9和2.10可得(L2-L1)/L2L1＝△f/f2f1 (式2.11)，

将式2.11代入式2.8可得：

△T*(1-tan(arcsin((n0/n1)*sinA0))/tanA0)＝△f*L2L1/f2f1； (式2.12)

由式2.12我们可以知道，滤光片对日夜离焦量的补偿作用主要是通过滤光片的厚度变化来实现的，厚度变化的量与光线入射角度、焦距变化、光学后焦与焦距比值都有关。

因为L1约等于f1，L2约等于f2，n1＝1.5，所以当入射角度A0在范围0～15°内时，△T＝2.89～3*△f，即补偿量约等于3倍日夜离焦量。

在一个实施例中，任一红外截止滤光片的厚度与任一红外带通滤波片的厚度之差等于镜头模组的日夜离焦量的2.5～3.5倍。例如，2.5倍、3倍或3.5倍。

在本实用新型的一个实施例中，摄像装置还可以包括与切换模块连接的光照度传感模块，光照度传感模块检测环境光照度，并根据环境光照度触发切换模块对红外截止滤光片和红外带通滤光片进行切换控制。

在具体应用中，光照度传感器具体可以为光敏传感器或照度计。光照度传感模块具体可以通过检测当前的环境光照度，来触发切换模块选择不同的滤光片并切换至镜头模组和图像传感模块之间。例如，在环境光照度较大的白天，则可以触发切换模块选择对可见光的透射率相对较小的红外截止滤光片；在环境光照度极低的夜晚，则可以触发切换模块选择对红外光的透射率相对较大的红外带通滤光片。

在本实用新型的一个实施例中，摄像装置还可以包括分别与图像传感模块和切换模块连接的图像处理模块，图像处理模块获取图像传感模块输出的图像或视频数据的亮度参数，并根据亮度参数触发切换模块对红外截止滤光片和红外带通滤光片进行切换控制。

在具体应用中，在摄像装置的曝光时间、补光量等会影响摄像装置拍摄的图像或视频的亮度参数不变的情况下，环境光照度会直接影响图像传感模块输出的图像或视频数据的亮度，环境光照度高，则图像或视频数据的亮度高；反之，则图像或视频数据的亮度低。因此，通过获取图像传感模块输出的图像或视频数据的亮度参数可以间接获知当前的环境亮度大小，根据亮度参数来触发切换模块对红外截止滤光片和红外带通滤光片进行切换控制，等效于根据环境光照度来触发切换模块对红外截止滤光片和红外带通滤光片进行切换控制。

在具体应用中，图像处理模块具体可以为图像处理器(Graphics ProcessingUnit，GPU)、ARM(Advanced RISC Machines)图像处理芯片或者DSP(Digital SignalProcess)图像处理芯片，其还可以通过通用集成电路，例如CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)，或通过ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)来实现。

在一个实施例中，摄像装置还包括与切换模块连接的时钟模块，时钟模块用于计时，并根据当前时间触发切换模块对红外截止滤光片和红外带通滤光片进行切换控制。

在具体应用中，时钟模块具体可以为晶体振荡器。时钟模块具体可以通过获取当前的时间，来触发切换模块选择不同的滤光片并切换至镜头模组和图像传感模块之间，例如，在白天时间段，则可以触发切换模块选择对可见光的透射率相对较小的红外截止滤光片；在夜晚时间段，则可以触发切换模块选择对红外光的透射率相对较大的红外带通滤光片。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种摄像装置，其特征在于，包括镜头模组、图像传感模块以及设置在所述镜头模组和所述图像传感模块之间的滤光片切换模块；

2.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述红外截止滤光片和所述红外带通滤光片的折射率为1.5±10％。

3.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述红外截止滤光片对波长范围为350nm～650nm的光线的透射率大于92％。

4.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述红外截止滤光片对波长大于650nm的光线和波长小于350nm的光线的透射率均小于3％。

5.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述红外带通滤光片对波长范围为800nm～900nm的光线的透射率大于92％。

6.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述红外带通滤光片对波长大于900nm的光线和波长小于800nm的光线的透射率均小于3％。

7.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，任一所述红外截止滤光片的厚度大于任一所述红外带通滤波片的厚度。

8.如权利要求7所述的摄像装置，其特征在于，任一所述红外截止滤光片的厚度与任一所述红外带通滤波片的厚度之差等于所述镜头模组的日夜离焦量的2.5～3.5倍，所述日夜离焦量为所述镜头模组在日间的焦距和在夜间的焦距之差。

9.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还包括与所述切换模块连接的光照度传感模块和/或分别与所述图像传感模块和所述切换模块连接的图像处理模块，所述光照度传感模块检测环境光照度，并根据所述环境光照度触发所述切换模块对所述红外截止滤光片和所述红外带通滤光片进行切换控制；所述图像处理模块获取所述图像传感模块输出的图像或视频数据的亮度参数，并根据所述亮度参数触发所述切换模块对所述红外截止滤光片和所述红外带通滤光片进行切换控制。

10.如权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述摄像装置还包括与所述切换模块连接的时钟模块，所述时钟模块用于计时，并根据当前时间触发所述切换模块对所述红外截止滤光片和所述红外带通滤光片进行切换控制。