CN208092398U - 一种摄像机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种摄像机。所述摄像机包括结构件和补光灯，所述补光灯安装在所述结构件上，用于进行补光；在所述结构件上直接形成有反射曲面，所述漫反射曲面将所述补光灯发出的部分光线向摄像机的视场反射，其中，所述反射曲面(11)为回转曲面，且所述反射曲面(11)的母线上的点与回转中心线之间的距离从内向外单调增大。在本实用新型中，将反射曲面直接设置在摄像机的结构件的局部表面上，从而成本低、结构紧凑。

Description

一种摄像机

技术领域

本实用新型涉及摄像机技术领域，特别是涉及一种监控摄像机。

背景技术

现有监控摄像机补光，光源主要采用小功率阵列草帽灯或大功率贴片灯。草帽灯因单颗功率小，往往需要较多数量才能满足补光的亮度需求。同时由于电路设计多为并串联结合，一旦出现单颗灯的故障，很容易导致多颗灯不亮，影响产品的质量。

对于大功率贴片灯，目前主要有两种方案。一为搭配二次配光透镜实现特定视场角的补光，一为采用自带灯杯红外灯进行补光。

搭配二次配光透镜，因每颗灯都要搭配一个额外的光学塑胶元件，提高了成本。具体而言，由于单颗大功率红外灯的价格往往就相对较高，搭配光学透镜后的成本会进一步上升，因此都普遍倾向于不使用二次透镜，而直接使用自带灯杯的红外灯或白光灯进行补光。

而自带灯杯的红外灯，一次配光不充分，实现目标配光角度的光效不高，同时往往伴随着结构件的挡光，严重影响补光效率。如图2所示，采用自带灯杯的红外灯，往往会因结构件截光，损失很多光能，补光效果大打折扣。

比如标称为84度的红外灯，其空间光强分布仅为20％峰值光强角度84 度，在84度范围外还有很多红外光，见图1。

还有一种技术方案为采用高反射率反光杯作为补光器件。这种高反射率反光杯一般为旋压铝反光杯或注塑塑料件反光杯，面型多为抛物面或称喇叭形。这种高反射率反光杯采用真空镀膜等方式在反射面表面形成高反射率反射膜，用于反光作用。所述高反射率反射膜可以将光源发出的全部光线收集并投射出去，效率较高。但是，单个反光杯的价格相对昂贵，增加了整机成本，不利于成本的管控。此外，使用反光杯作为补光器件，尺寸较大，对于一些尺寸较小的机型，是无法使用的。此外，经过反射面出射的光线会以非常小的角度出射而未经过反射的光线仍沿着一定角度出射，导致在被照射面出现一个比较明显的中心亮斑，在监控领域称为手电筒效应(参见图4)。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种监控摄像机来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个，尤其在于提供一种成本低、结构紧凑、且能够实现良好的补光效果的摄像机。

为实现上述目的，本实用新型提供一种摄像机，所述摄像机包括结构件和补光灯，所述补光灯安装在所述结构件上，用于进行补光；在所述结构件上直接形成有反射曲面，所述反射曲面将所述补光灯发出的部分光线向摄像机的视场反射。在一个可选实施例方案中，所述结构件同时还用作外观件。

在本实用新型中，结构件是指具有一定形状结构，并能够承受一定载荷的作用的构件；外观件是指能够被用户看到的件,通常对表面处理有较高的要求,如平整度、光洁度等。

优选地，所述反射曲面的母线为可导连续的样条曲线。

例如，样条曲线以下述方式确定：根据结构空间先任意设定一条曲线(例如一条倾斜直线)，在曲线上任意选取若干点(点数越多越精确)，然后设定优化函数让这些点在其位置附近某一范围内移动，最终找到满足要求的位置并固定，全部点固定后拟合出一条平滑的样条曲线。

在本实用新型中，根据光源的发光特性和漫反射曲面允许的尺寸，将漫反射曲面的母线分为若干段可导连续的子曲线，相邻子曲线光滑连接。每一段子曲线的倾斜情况和线形设置为将光源发出并入射到这一段子曲线的光线投射到目标面上指定的位置，全部的光线能够在目标面上形成一个理想的光斑，并保证光线的发散角满足镜头视场角。

优选地，所述反射曲面呈喇叭状。

优选地，所述反射曲面为漫反射曲面。例如，结构压铸件无法达到镜面的要求，从而，直接设置在压铸件形式的结构件上的漫反射曲面为允许具有一定漫反射和镜面反射混合的表面。

优选地，所述结构件为铝制压铸件，所述反射曲面在铝制压铸件压铸成型时直接形成在所述铝制压铸件的局部表面上。

优选地，所述漫反射曲面的光洁度在MIRO4-MIRO5的范围内。MIRO4-MIRO5 是德国安铝的表面光洁度参数。

优选地，所述结构件为注塑件，所述反射曲面在所述注塑件注塑成型时直接形成在所述注塑件的局部表面上。

优选地，所述注塑件以白色聚碳酸酯注塑制成，且所述反射曲面的粗糙度设置在Ra 0.05至Ra0.10之间；或者所述注塑件以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物注塑制成，且所述反射曲面处的表面粗糙度设置在Ra 0.025或Ra0.05 之间。

优选地，所述结构件为摄像机前盖。

优选地，所述摄像机前盖上设置有中部镜头孔和四个补光灯孔，所述中部镜头孔的孔径大于所述补光灯孔的孔径，所述四个补光灯孔环绕所述中部镜头孔设置，且在所述四个补光灯孔的内壁上设置有所述反射曲面。

优选地，所述补光灯为大功率贴片灯。本实用新型中的“大功率”是相对于插件灯单颗0.2w左右而言的，通常是指功率大于0.2W，例如，可以使用 1w-3w的贴片红外灯。

优选地，所述摄像机进一步包括镜头，所述镜头安装在所述结构件上。

优选地，所述补光灯的数量为四个，且环绕所述镜头设置。

优选地，所述补光灯孔位于所述中部镜头孔的后侧，且所述补光灯孔的外壁与所述中部镜头孔的外壁相切连接。

优选地，所述补光灯孔的内壁的光洁度高于所述中部镜头孔的内壁的光洁度。

优选地，所述摄像机的镜头安装在所述摄像机前盖上且至少部分地容置在所述中部镜头孔内，所述补光灯至少部分地容置在相应补光灯孔内。

在本实用新型中，将反射曲面直接设置在摄像机的结构件的局部表面上，从而成本低、结构紧凑，而且能够实现良好的补光效果。

附图说明

图1是现有技术中的自带灯杯的补光灯的光强角度示意图。

图2是现有技术中的补光灯截光效应的示意图。

图3是抛物面反光杯的反射效果示意图。

图4是手电筒效应的示意图。

图5a是抛物面的补光效果示意图；图5b是本实用新型的带漫反射曲面的结构件的补光效果示意图。

图6a是使用自带漫反射面的结构件的补光效果的仿真示意图。图6b是使用传统补光结构的补光效果的仿真示意图。

图7a和图7b是根据本实用新型一实施例的摄像机的结构件(摄像机前盖)的示意图。

附图标记：

1

结构件

11

反射曲面

具体实施方式

在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

本实用新型的摄像机包括结构件1和补光灯(未图示)。在本实用新型中，结构件是指具有一定形状结构，并能够承受一定载荷的作用的构件；外观件是指能够被用户看到的件,通常对表面处理有较高的要求,如平整度、光洁度等。

所述补光灯安装在结构件1上，用于进行补光。所述补光灯可以直接安装在结构件上，也可以间接安装在所述结构件上。例如，在一个可选实施例中，补光灯安装在补光灯支架上，补光灯支架与所述结构件固定连接。

在所述结构件上直接形成有反射曲面11，所述反射曲面将所述补光灯发出的部分光线向摄像机的视场反射。在一个可选实施例方案中，所述结构件同时还用作外观件。

反射曲面11可以用作补光的二次透镜，也可以用作一次光学面。在本实用新型中，二次透镜是指补光用的光学器件，对补光光线进行第二次整形分配 (补光灯自带光杯，如LED封装上透明的半球形结构)。一次光学面是指补光光线从发光芯片发出后经过第一个光学面导致偏折，光线分布发生改变，叫做一次配光，相应的反射表面称为一次光学面。

LED芯片发出的光线经过封装透镜偏折，称为一次配光，再经过其他光学器件进行第二次偏折并改变光分布，称为二次配光。有利的是，反射曲面11 用作补光的二次透镜。换句话说，补光灯是自带灯杯的补光灯。

在现有技术中，在使用自带灯杯红外灯进行补光时，由于结构要配合防水设计，往往在出光面通过点胶密封玻璃。这就意味着有很严重的截光出现，对于一些角度特别是广角镜头的补光，会导致补光角度的不足，画面出现黑边或暗角，严重影响画面质量，同时由于截光造成大量光能损失，光能利用率降低，红外照射距离缩短。使用本实用新型的带反射曲面11的结构件1，可以通过调整反射曲面的曲线，来调整投射效果，增大反射角度，并消除截光。

图7a和7b是根据本实用新型一实施例的摄像机的摄像机前盖的示意图。前盖是结构件1的具体体现形式。需要指出的是，前盖不仅用作结构件，同时也包括部分在使用状态下能够被用户看到的外表面，从而，同时还用作外观件。

在本实用新型中，将反射曲面直接设置在摄像机的结构件的局部表面上，从而成本低、结构紧凑，而且能够实现良好的补光效果。

在图示实施例中，反射曲面11为回转曲面，且所述反射曲面的母线为可导连续的样条曲线。

例如，样条曲线以下述方式确定：根据结构空间先任意设定一条曲线(例如一条倾斜直线)，在曲线上任意选取若干点(点数越多越精确)，然后设定优化函数(即对优化方法进行设定)，让这些选取的点在其位置附近某一范围内移动，最终找到满足要求的位置并固定，全部选取的点固定后拟合出一条平滑的样条曲线。这条拟合出的平滑的样条曲线也是可导连续的。

在优化过程中，如果某个位置补光过多，则调整样条曲线上相应线段的斜率，实际上是调整相应选取的点的位置，使得较少光被反射到该等补光过多的区域。对于补光较小的位置，则调整相应选取的点的位置，使得更多的光被反射到该等补光过少的区域。直到在整个补光区域上获得均匀的补光效果。

在另一可选实施例中，任意设定的曲线为抛物线。现有技术的抛物面反光杯常用于手电筒、投光灯、路面照明等设备中，一般呈喇叭状，通过镜面反射面将位于曲面焦点上的光源发出的光线反射出去，光源向后发射的光线也会被向前反射。从而，大体上将整个空间中的光线都朝向某特定方向投射。例如参见图3。在图3中，S表示补光灯，曲线AB表示一条母线。此种现有技术的抛物面反光杯容易出现手电筒效应。

因此，在本实用新型中，需要对作为母线的预设的抛物线进行样条优化。也就是说，在预设的抛物线上任意选取若干点(例如，10-100个点，点数越多越精确，但计算量越大)，然后设定优化函数让这些点在其位置附近某一范围内移动，最终找到满足要求的位置并固定，全部点固定后拟合出一条平滑的样条曲线。从而，实现均匀的补光效果。

例如，在本实用新型中，根据光源的发光特性和漫反射曲面允许的尺寸，将漫反射曲面的母线分为若干段可导连续的子曲线，相邻子曲线光滑连接。每一段子曲线的倾斜情况和线形设置为将光源发出并入射到这一段子曲线的光线投射到目标面上指定的位置，全部的光线能够在目标面上形成一个理想的光斑，并保证光线的发散角满足镜头视场角。

优选地，所述反射曲面大体呈喇叭状。

为了降低成本，所述反射曲面为漫反射曲面。例如，结构压铸件无法达到镜面的要求，从而，直接设置在压铸件形式的结构件上的漫反射曲面为允许具有一定漫反射和镜面反射混合的表面。

在一个实施例中，所述结构件为铝制压铸件，所述反射曲面在铝制压铸件压铸成型时直接形成在所述铝制压铸件的局部表面上。优选地，所述漫反射曲面的光洁度在MIRO4-MIRO5的范围内。MIRO4-MIRO5是德国安铝的表面光洁度参数。

在另一个实施例中，所述结构件为注塑件，且以白色聚碳酸酯(PC)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)一体注塑制成，所述反射曲面在所述注塑件注塑成型时直接形成在所述注塑件的局部表面上。

在采用注塑件的情况下，反射曲面处的表面粗糙度设置为小于等于Ra 0.20。以提高补光效果，并使得加工成本处于较适宜的范围内。有利的是，对于聚碳酸酯(PC)，反射曲面处的表面粗糙度可以设置在Ra 0.05至Ra0.10 之间(含上述边界值)；对于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)，反射曲面处的表面粗糙度可以设置在Ra 0.025或Ra0.05之间(含上述边界值)。

可以理解的是，由于结构件材质的不同，以及由于表面光洁度或粗糙度的差异，将导致不同的光反射效果。因此，在其他情况相同的情况下，如果结构件的材质不同，或者表面光洁度或粗糙度存在差异，需要重新设计上述的样条曲线，或对之进行调整。在图示实施例中，结构件1为摄像机前盖。但是本实用新型不限于此。结构件1还可以是其他适当的结构件，例如可以是安装支架等。

在一个实施例中，补光灯为大功率贴片灯。本实用新型中的“大功率”是相对于插件灯单颗0.2w左右而言的，通常是指功率大于0.2W，例如，可以使用1w-3w的贴片红外灯。

在未图示的实施例中，摄像机进一步包括镜头(未图示)。所述镜头安装在所述结构件上。

优选地，所述补光灯的数量为四个，且环绕所述镜头设置。

具体地，所述结构件为摄像机前盖。参见图7a和7b，摄像机前盖上设置有中部镜头孔和四个补光灯孔。所述中部镜头孔的孔径大于所述补光灯孔的孔径，所述四个补光灯孔环绕所述中部镜头孔设置，且在所述四个补光灯孔的内壁上设置有所述反射曲面11。

优选地，所述补光灯孔位于所述中部镜头孔的后侧，且所述补光灯孔的外壁与所述中部镜头孔的外壁相切连接。

优选地，所述补光灯孔的内壁的光洁度高于所述中部镜头孔的内壁的光洁度。

优选地，所述摄像机的镜头安装在所述摄像机前盖上且至少部分地容置在所述中部镜头孔内，所述补光灯至少部分地容置在相应补光灯孔内。

因此在本实用新型中，将反射曲面与摄像机结构件结合的过程中还需要对该反射面进行设计，解决传统反光杯的手电筒效应。

设计过程中，需要根据所选用的自带灯杯红外灯发光特性(空间光强分布等)，结合结构允许的尺寸，以及所用镜头的最大视场角对反光杯结构进行设计。

由于监控摄像机对画面均匀性要求较高，反射曲面一般不使用抛物面，利用直接出射的一部分光，将两侧原本被结构件遮挡的光线补偿到原光斑中，使其达到设计要求的辐照度分布和角度分布。

当摄像机视场角较大时，曲面较陡，摄像机视场角小时，曲面适当平缓。同时，考虑到铝制压铸件等金属材料或塑料材料其生产过程中的难易程度，这类结构件是无法实现镜面的，因此在设计时就将反射面的漫反射-反射-吸收属性考虑进去，而非简单的使用镜面，以保证设计和实际的一致。

在此本实用新型充分考虑了结构件的加工能力，以压铸件为例，可参照德国安铝给出的表面光洁度标准(MIRO1-MIRO9等)。该属性在光学软件的属性库中为自带属性可直接使用。根据模具厂家的加工能力，选择适合的属性编号，对应不同的MIRO值，设计所得的曲面面型会略有不同。

一般在MIRO4-MIRO5左右，这个数值镜面反射率和漫反射率比较均衡，同时加工难度也比较适中。通常，将所述反射曲面的反射率设置在80％以上，但是低于镜面的反射率，以降低制造成本。例如，反射率在85％(大体对应于 MIRO5)至95％(大体对应于MIRO4)的范围内。有利的是，反射曲面处的光洁度低于结构件其余部位处的光洁度。

图5a是抛物面的补光效果示意图；图5b是本实用新型的带漫反射曲面的结构件的补光效果示意图。

从图5a和图5b可见，增加漫反射面后，原本仅有60度左右的光线增大为120度左右，被结构件遮挡损失的光线也被利用起来，不但增大了出光角度，同时也提高了出光光功率，基本可以满足2.8mm左右的摄像机补光需求。

在反射曲面的设计中，主要分直接出射和反射两个部分进行设计，直接出射的光线只与反射结构的口径和高度有关，这部分光线固定后，针对会照射到反射面上的光线进行曲面的设计(见上图由光源直接出射和反射的两部分光线)。反射的光线，由于光源发出的光线随角度变化其强度是不同的，因此要根据不同角度方向上的光线能量设计曲面在每一段上的面型并同步进行仿真，令这一部分光线被反射出去后能够和前面提到的直接出射的光线很好的匹配成一个理想、均匀过度的光斑，并满足视场角要求。

上述仿真结果可见，使用自带漫反射面的结构件(图6a)，出光的中心光强前后没有明显差异，最大值均为0.93W/sr左右，但使用漫反射面结构，总出光光通量为0.69w，而使用传统结构的总光通量仅为0.4W(图6b)，结构整体的出光效率提高了约30％。

本实用新型将反射曲面(实际为漫反射面)直接与结构件结合，节省了额外的光学元件，能够从一定意义上节约成本，同时增加了出光效率，相对传统结构能够得到更好的补光效果。这种实用新型方案，目前市面上并没有厂家采用，大都是使用前文中提到的几种方案。

本实用新型技术方案的有益效果：1.能够提升单位电功率下的出光功率，保证相同补光效果的同时可以用更低的电流驱动，能够有效降低整机的功耗。 2.相同电参数前提下，能够实现与使用二次配光透镜相同的效果，但省去了透镜的成本，对整机成本的降低有一定的效果。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种摄像机，其特征在于，包括：结构件(1)和补光灯，所述补光灯安装在所述结构件(1)上，用于进行补光；在所述结构件(1)上直接形成有反射曲面(11)，所述反射曲面(11)将所述补光灯发出的部分光线向摄像机的视场反射，其中，所述反射曲面(11)为回转曲面，且所述反射曲面(11)的母线上的点与回转中心线之间的距离从内向外单调增大。

2.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述反射曲面(11)的母线为可导连续的样条曲线。

3.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述反射曲面(11)为漫反射曲面，所述反射曲面的反射率设置在85％至95％的范围内。

4.如权利要求3所述的摄像机，其特征在于，所述结构件(1)为铝制压铸件，所述反射曲面(11)在铝制压铸件压铸成型时直接形成在所述铝制压铸件的局部表面上。

5.如权利要求4所述的摄像机，其特征在于，所述反射曲面的光洁度在MIRO4-MIRO5的范围内。

6.如权利要求3所述的摄像机，其特征在于，所述结构件为注塑件，所述反射曲面(11)在所述注塑件注塑成型时直接形成在所述注塑件的局部表面上。

7.如权利要求6所述的摄像机，其特征在于，所述注塑件以白色聚碳酸酯注塑制成，且所述反射曲面的粗糙度设置在Ra 0.05至Ra0.10之间；或者所述注塑件以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物注塑制成，且所述反射曲面处的表面粗糙度设置在Ra 0.025或Ra0.05之间。

8.如权利要求1-7中任一项所述的摄像机，其特征在于，所述结构件(1) 为摄像机前盖。

9.如权利要求8所述的摄像机，其特征在于，所述摄像机前盖上设置有中部镜头孔和四个补光灯孔，所述中部镜头孔的孔径大于所述补光灯孔的孔径，所述四个补光灯孔环绕所述中部镜头孔设置，且在所述四个补光灯孔的内壁上设置有所述反射曲面(11)。

10.如权利要求9所述的摄像机，其特征在于，所述补光灯孔位于所述中部镜头孔的后侧，且所述补光灯孔的外壁与所述中部镜头孔的外壁相切连接。

11.如权利要求9所述的摄像机，其特征在于，所述补光灯孔的内壁的光洁度高于所述中部镜头孔的内壁的光洁度。

12.如权利要求9所述的摄像机，其特征在于，所述摄像机的镜头安装在所述摄像机前盖上且至少部分地容置在所述中部镜头孔内，所述补光灯至少部分地容置在相应补光灯孔内。

13.如权利要求1-7中任一项所述的摄像机，其特征在于，所述补光灯为功率在1w-3w的贴片红外灯。