CN212163459U - 补光组件、补光装置及摄像机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种补光组件、补光装置及摄像机。补光组件包括光源以及导光元件；光源与导光元件的端部相对布置，导光元件的侧部中相对的两个表面分别为反射面以及出射面，出射面仅允许入射角小于预设角度的光线通过，反射面用于将所述导光元件内的部分光线反射至所述出射面处，光源通过所述导光元件形成在预设范围内的光照辐射。本实用新型提供的补光组件，通过光源与导光元件端部的相对布置以及通过导光元件的侧部出射面出光，缩小了导光元件的尺寸，缩短了光源与导光元件出射面之间的距离，进而缩小了补光组件在补光装置中占据的空间体积，使得补光装置厚度减小，具有更小的尺寸，补光装置更为轻薄便携。

Description

补光组件、补光装置及摄像机

技术领域

本实用新型涉及照明技术领域，尤其涉及一种用于摄像机补光装置的补光组件、补光装置及摄像机。

背景技术

补光装置用于提供额外的照明补偿，目前多用于安防监控、摄影摄像、图像处理等技术领域。现有补光装置中的补光组件通常占据较大的空间，导致补光装置尺寸增加，体积变大，因而难以实现补光装置的产品轻量化，影响了补光装置的便携性。

实用新型内容

鉴于此，有必要提供一种改进的补光组件、补光装置及摄像机。

本实用新型提供一种补光组件，包括光源以及导光元件；光源与导光元件的端部相对布置，导光元件的侧部中相对的两个表面分别为反射面以及出射面，出射面仅允许入射角小于预设角度的光线通过，反射面用于将所述导光元件内的部分光线反射至所述出射面处，光源通过所述导光元件形成在预设范围内的光照辐射。

进一步地，反射面为曲面，反射面的开口朝向出射面。

进一步地，反射面包括多个反射子面，每个反射子面均为曲面；多个反射子面之间首尾依次并且呈锯齿状分布。

进一步地，各反射子面之间的形状、尺寸均相同。

进一步地，反射面包括三个反射子面，三个反射子面之间首尾依次并呈锯齿状分布。

进一步地，光源为LED光源。

进一步地，光源的光轴与导光元件的端部垂直。

进一步地，反射面为平面，反射面相对出射面倾斜并朝向光源。

进一步地，反射面包括多个反射子面，每个反射子面均为平面并呈锯齿状分布。

本实用新型还提供一种补光装置，包括一个或多个上述补光组件。

本实用新型还提供一种摄像机，包括一个或多个上述补光装置。

本实用新型提供的补光组件，通过光源与导光元件端部的相对布置以及通过导光元件侧部出射面出光，缩小了导光元件的尺寸，并且缩短了光源与导光元件出射面之间的距离，进而缩小了补光组件在补光装置中占据的空间体积，使得补光装置厚度减小，具有更小的尺寸，补光装置更为轻薄便携。

附图说明

图1为本实用新型一实施方式中的补光组件的结构示意图。

主要元件符号说明

100、补光组件；10、光源；20、导光元件；21、反射面；211、反射子面；22、出射面。

具体实施方式

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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接装设在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1，图1为本实用新型一实施方式中的补光组件100的结构示意图。补光组件100是构成补光装置的基本单元，通常一个或者若干个补光组件100按照一定规律排布设置于补光装置中。外部装置能够连接补光组件100并向补光组件100供电，因而补光组件100能够发光并且能够将光线导向需要被照明的物体。

补光组件100包括光源10以及导光元件20，光源10与外部装置连接并且能够发光，导光元件20包括光线接收面以及光线出射面。光源10发出的部分光线从光线接收面进入导光元件20内；由透光材料制成的导光元件20能够对进入其内部的光线进行轨迹调整和引导，并且将到达光线出射面的部分光线向导光元件20外折射出去。

在本实施方式中，补光组件100用于安防监控摄像机的补光装置，对被拍摄物体提供光照补偿。可以理解，在其他实施方式中，补光组件100还可以应用于图像处理、道路交通监控等其他需要光照补偿的使用场合。

现有的补光组件通常占据较大的空间。一方面，呈透镜状的导光元件的光线接收面与光线出射面间距离较长，导致导光元件本身的厚度尺寸较大；另一方面，导光元件与光源的布置使得光源、光线接收面、光线出射面依次分布，光源与光线出射面间的距离过长，导致补光组件的尺寸较大，进而增大了用于容置补光组件的补光装置的壳体厚度，使得补光装置体积变大，难以实现补光装置的产品轻量化，影响了补光装置的便携性。

在本实施方式中，导光元件20外侧大致分为端部以及侧部，光源10与导光元件20的端部相对布置。导光元件20的侧部中相对的两个表面分别为反射面21以及出射面22，出射面22出仅允许入射角小于预设角度的光线通过，反射面21用于将所述导光元件20内的部分光线反射至所述出射面22处，光源10通过所述导光元件20形成在预设范围内的光照辐射。

具体而言，到达两种介质分界面的光线一定会发生反射，可能会发生折射。光线在两种不同介质的分界面上只发生反射而无折射的现象称为全反射。光线发生全反射的条件为：光线从折射率较高的光密介质射向折射率较低的光疏介质，且到达分界面的入射角大于某一临界角θ_c，此时折射光线将会消失，光线将被分界面全部反射。临界角θ_c的大小取决于两种透光介质材料的绝对折射率，绝对折射率为光在真空中与其他介质材料中的传播速度之比。临界角θ_c的计算公式为：θ_c＝arcsin(n₂/n₁)。其中，n₂为光疏介质的绝对折射率，n₁为光密介质的绝对折射率。

在本实施方式中，导光元件20相对于外部大气环境为光密介质，大气环境相对于导光元件20为光疏介质。通常空气的绝对折射率约等于1，导光元件20所选用的透光材料的绝对折射率为1.51，因此对应的临界角θ_c约等于40°。换言之，当光线从导光元件20射向外部时，与导光元件20出射面形成小于40°入射角的光线能够发生折射，射出导光元件20；与导光元件20出射面形成大于40°入射角的光线将会发生全反射。光线从第一介质射向第二介质时，入射角θ₁与折射角θ₂之间的关系式为：n₁·sinθ₁＝n₂·sinθ₂。其中，n₁为第一介质的绝对折射率，θ₁为光线到达分界面的入射角，n₂为第二介质的绝对折射率，θ₂为光线通过分界面后的折射角。根据上述关系式，光照辐射的范围得以确定。

可以理解，上述预设角度即为光线由光密介质射向光疏介质且恰好发生全反射的临界角θ_c。光线在两种介质的分界面上形成小于临界角θ_c的入射角时，相应的光线能够折射进入大气环境；与分界面形成大于临界角θ_c的入射角的光线发生全反射。预设角度大小取决于导光元件20的材料，当导光元件20选择其他透光材料时，预设角度也会随之改变，而不仅局限于本实施方式中的40°大小的预设角度，只要使导光元件20相对大气环境为光密介质即可。

补光组件100的工作过程为：光源10发出的光线在与之相对的导光元件20端部表面折射进入导光元件20内部。进入导光元件20内部的光线中，一些光线会到达出射面22及/或反射面21。到达出射面22的光线中，入射角小于40°的光线将会发生折射并通过出射面22射出；入射角大于40°的光线将会被全反射，被全反射的光线的一部分到达反射面21。到达反射面21的光线将会被反射至出射面22，此时，与出射面形成小于40°入射角的光线将会发生折射并通过出射面22。最后，通过出射面22的光线形成在预设范围内的光照辐射，对目标对象提供补偿光照。

如此设置，导光元件20本身的尺寸减小，特别是缩小了导光元件20厚度方向的尺寸。与透镜形状的导光元件相比，反射面21与出射面22之间的距离缩短，当出射面22的面积与现有导光元件的光线出射面面积相等时，反射面21与出射面22间的距离将小于现有导光元件中光线接收面与光线出射面间的距离。例如，现有一种补光组件，其光线接收面与光线出射面之间的距离至少为8mm，采用具有同样面积大小出射面22的补光组件100后，反射面21与出射面22之间的最大距离不超过5mm。

此外，光源10与导光元件20的端部相对设置，这缩短了导光元件20中光源10与出射面22之间的距离。因而使补光组件100的尺寸缩小，进而能够缩短补光装置壳体厚度方向的尺寸。另外，还能够减小用于定位和安装补光组件100的结构件的尺寸与重量，实现补光装置的轻量化，提高产品便携性。

在其中一种实施方式中，导光元件20的反射面21为曲面，反射面21的开口朝向出射面22。当沿垂直于出射面22的方向剖切导光元件20后，所得的断面在反射面21处形成弯曲的弧形曲线，且弧形曲线的曲率中心位于靠近出射面22的一侧。

如此设置，反射面21能够被来自更多不同方向光线的照射，因而使反射面21将更多的光线反射至出射面22，进而在出射面22上能够通过更多的光线，有利于提高导光元件20对光源10发出的光线的利用率，提高补光组件100的光照亮度，光照补偿的效果更好。

在其中一种实施方式中，反射面21包括多个反射子面211，每个反射子面211均为曲面，多个反射子面211之间首尾一次相连并且呈锯齿状分布。

如此设置，使得反射子面211能够根据进入导光元件20内不同方向的光线对应设置，更大程度地将沿不同方向到达反射子面211的光线反射至出射面22，进而在出射面22能够通过更多的光线，有利于进一步提高导光元件20对光源10发出的光线的利用率，最终提高补光组件100的光照亮度，光照补偿的效果更好。

在其中一种实施方式中，各反射子面211之间的形状、尺寸均相同。

如此设置，使得各反射子面211具有相同的面积，因而各反射子面211能够接收基本等量的光线，进而使从各反射子面211反射出去的光亮度基本一致，有利于反射面21反光均匀。

在其中一种实施方式中，反射面21包括三个反射子面211，三个反射子面211之间首尾依次相连并且呈锯齿状分布。三个反射子面211从靠近光源10到远离光源10依次为第一反射子面、第二反射子面以及第三反射子面。

如此设置，使得三个反射子面211能够分别对画面的不同部分提供光补偿，其中第一反射子面对目标左侧提供光照补偿，第二反射子面对目标中间提供光照补偿、第三反射子面对目标右侧提供光照补偿。最终目标的整体均能够得到补光组件100均匀一致的光照补偿，具有均匀一致的亮度。

此外，三个反射子面211呈锯齿状分布能够使反射子面211的一部分向出射面22一侧延伸，因而进一步增大了接收导光元件20内部的光线的面积，使得更多导光元件20内部的光线照射到反射面21上并且被反射至出射面22，进而在出射面22能够通过更多的光线，有利于进一步提高导光元件20对光源10发出的光线的利用率，最终提高补光组件100的光照亮度，光照补偿的效果更好。

在其中一种实施方式中，光源10为LED光源。

如此设置，LED光源具有更长的使用寿命以及更强的光照亮度，能够提升补光组件100的光照亮度，进而使得补光装置的光照补偿效果更为显著。此外LED光源能够使补光组件100以及补光装置更节能，所需功耗更低。

在其中一种实施方式中，光源10的光轴与导光元件20的端部垂直。

如此设置，使得光源10发出的光线能够最大程度地进入导光元件20内部。位于光轴两侧的光线能够分别折射进入导光元件20并到达出射面22以及反射面21，因而避免了部分光线射向导光元件20以外的区域。能够显著提高导光元件20对光源10光线的利用率。

在其中一种实施方式中，反射面21为平面，反射面21相对于出射面22倾斜并且朝向光源10。

如此设置，使得反射面21能够固定地接收部分范围内的光线并将光线反射出去。在到达反射面21的光线中，只有与反射面21形成大于40°入射角的光线才能够被反射出去。最终反射面21能够向一定范围反射光线，反射光线较为集中。

在其中一种实施方式中，反射面21包括多个反射子面211，每个反射子面211均为平面并且呈锯齿状分布。

如此设置，使得各反射子面211均能够固定地接收部分范围内的光线并将光线反射出去。在到达各反射子面211的光线中，只有与各反射子面211形成大于40°入射角的光线才能够被反射出去。最终各反射子面211能够向一定范围反射光线，反射光线较为集中。

本实用新型还提供一种补光装置(图未示)。包括一个或多个上述补光组件100。

在补光装置中采用本实用新型的补光组件100，能够减小用于定位以及安装补光组件100的结构件的尺寸，同时补光装置的壳体厚度可以设计得更轻薄，能够缩短补光装置厚度方向的尺寸，实现了补光装置的轻量化。

本实用新型还提供一种摄像机(图未示)，包括一个或多个上述补光装置。

如此设置，能够使摄像机的补光装置尺寸更小，重量更轻，因而降低摄像机的重量，使得补光装置能够更轻便地安装于摄像机上。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对以上实施方式所作的适当改变和变化都落在本实用新型要求保护的范围内。

Claims (11)

1.一种补光组件(100)，包括光源(10)以及导光元件(20)；其特征在于，所述光源(10)与所述导光元件(20)的端部相对布置，所述导光元件(20)的侧部中相对的两个表面分别为反射面(21)以及出射面(22)，所述出射面(22)仅允许入射角小于预设角度的光线通过，所述反射面(21)用于将所述导光元件(20)内的部分光线反射至所述出射面(22)处，所述光源(10)通过所述导光元件(20)形成在预设范围内的光照辐射。

2.根据权利要求1所述的补光组件(100)，其特征在于，所述反射面(21)为曲面，所述反射面(21)的开口朝向所述出射面(22)。

3.根据权利要求2所述的补光组件(100)，其特征在于，所述反射面(21)包括多个反射子面(211)，每个所述反射子面(211)均为曲面；多个所述反射子面(211)之间首尾依次相连并且呈锯齿状分布。

4.根据权利要求3所述的补光组件(100)，其特征在于，各所述反射子面(211)之间的形状、尺寸均相同。

5.根据权利要求3所述的补光组件(100)，其特征在于，所述反射面(21)包括三个反射子面(211)，三个所述反射子面(211)之间首尾依次相连并呈锯齿状分布。

6.根据权利要求1所述的补光组件(100)，其特征在于，所述光源(10)为LED光源。

7.根据权利要求1所述的补光组件(100)，其特征在于，所述光源(10)的光轴与所述导光元件(20)的端部垂直。

8.根据权利要求1所述的补光组件(100)，其特征在于，所述反射面(21)为平面，所述反射面(21)相对所述出射面(22)倾斜并朝向所述光源(10)。

9.根据权利要求8所述的补光组件(100)，其特征在于，所述反射面(21)包括多个反射子面(211)，每个所述反射子面(211)均为平面并呈锯齿状分布。

10.一种补光装置，包括补光组件(100)，其特征在于，所述补光组件(100)为权利要求1-9中任意一项所述的补光组件(100)。

11.一种摄像机，包括一个或多个补光装置，其特征在于，所述补光装置为权利要求10所述的补光装置。

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