CN218634114U - 一种变焦补光系统及摄像机 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种变焦补光系统及摄像机，其中变焦补光系统包括：自动变焦镜头、补光窗口及控制芯片，所述控制芯片分别与所述自动变焦镜头、所述补光窗口连接；所述自动变焦镜头包括变焦马达及镜头，所述补光窗口包括多个广角补光灯及多个长焦补光灯；所述广角补光灯的补光角度大于100°，所述长焦补光灯的补光角度小于60°。通过将摄像机中的控制芯片与自动变焦镜头和补光窗口连接，使补光窗口中的广角补光灯和长焦补光灯的电流根据镜头焦距的变化而变化，以达到在结构简单的基础上实现同步变焦补光的目的。

Description

一种变焦补光系统及摄像机

技术领域

本申请涉及摄像机领域，特别是涉及一种变焦补光系统及摄像机。

背景技术

随着人们安全意识的提高，越来越多的场所开始布设摄像机等图像采集设备，以方便后续溯源取证。

然而对于夜间或昏暗环境下，摄像机采集到的图像质量会大幅度下降，因此在低照度的情况下，需要对摄像机的拍摄场景进行补光，以提高图像质量。然而当摄像机采用焦距可变的变焦镜头时，由于摄像机的拍摄范围可变，如何对变焦镜头进行补光，成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种变焦补光系统及摄像机，以实现针对变焦镜头进行补光。具体技术方案如下：

本申请第一方面的实施例提供了一种变焦补光系统，包括：自动变焦镜头、补光窗口及控制芯片，所述控制芯片分别与所述自动变焦镜头、所述补光窗口连接；所述自动变焦镜头包括变焦马达及镜头，所述补光窗口包括多个广角补光灯及多个长焦补光灯；所述广角补光灯为补光角度大于100°的补光灯；所述长焦补光灯为补光角度小于60°的补光灯。

在本申请的一些实施例中，所述补光窗口包括腔体结构，各所述广角补光灯及各所述长焦补光灯设置在所述腔体结构中。

在本申请的一些实施例中，所述多个广角补光灯包括白光灯和/或红外灯，其中，所述多个广角补光灯中白光灯的数量范围为2-4个，和/或所述多个广角补光灯中红外灯的数量范围为2-4个。

在本申请的一些实施例中，所述多个长焦补光灯包括白光灯和/或红外灯，其中，所述多个长焦补光灯中白光灯的数量范围为2-4个，和/或所述多个长焦补光灯中红外灯的数量范围为2-4个。

在本申请的一些实施例中，各所述广角补光灯和各所述长焦补光灯均位于以所述镜头的光轴为圆心的同心圆上。

在本申请的一些实施例中，所述广角补光灯为补光角度范围在100°-120°之间的补光灯。

在本申请的一些实施例中，所述长焦补光灯为补光角度范围在45°-55°之间的补光灯。

在本申请的一些实施例中，所述广角补光灯为补光角度为110°的补光灯。

在本申请的一些实施例中，所述长焦补光灯为补光角度为51°的补光灯。

在本申请的一些实施例中，所述补光窗口还包括控制电路，所述控制芯片与所述控制电路连接，所述控制电路与各所述广角补光灯、各所述长焦补光灯连接。

本申请第二方面的实施例提供了一种摄像机，包括：摄像机底座和上述任一实施例所述的变焦补光系统，所述变焦补光系统设置在所述摄像机底座上。

本申请实施例提供的变焦补光系统及摄像机，补光窗口包括多个广角补光灯及多个长焦补光灯；广角补光灯为补光角度大于100°的补光灯，可以实现短焦距下的补光；长焦补光灯为补光角度小于60°的补光灯，可以实现长焦距下的补光，结合广角补光灯及长焦补光灯，能够实现针对变焦镜头进行补光。

当然，实施本申请的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的变焦补光系统的一种结构示意图；

图2为本申请实施例的变焦补光系统的另一种结构示意图；

图3a为本申请实施例的镜头处在广角端的补光光斑的一种示意图；

图3b为图3a中多个角度下补光光斑的光强的一种曲线图；

图4a为本申请实施例的镜头处在广角端与长焦端中间的补光光斑的一种示意图；

图4b为图4a中多个角度下补光光斑的光强的一种曲线图；

图5a为本申请实施例的镜头处在长焦端的补光光斑的一种示意图；

图5b为图5a中多个角度下补光光斑的光强的一种曲线图；

图6为本申请实施例的变焦补光系统的又一种结构示意图。

附图说明：

自动变焦镜头11，镜头111，变焦马达112；

补光窗口12，广角补光灯121，长焦补光灯122，控制电路123，透明保护罩124；

控制芯片13；

摄像机底座21。

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，所描述的实施例仅仅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基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了实现针对变焦镜头进行补光，本申请第一方面的实施例提供了一种变焦补光系统，参见图1，包括：自动变焦镜头11、补光窗口12及控制芯片13，控制芯片13分别与自动变焦镜头11、补光窗口12连接；自动变焦镜头11包括变焦马达112及镜头111，补光窗口12包括多个广角补光灯121及多个长焦补光灯122；广角补光灯为补光角度大于100°的补光灯；长焦补光灯为补光角度小于60°的补光灯。

在使用自动变焦镜头的摄像机采集图像时，一般有长焦和广角两种模式，长焦是通过拉长焦距来实现远处画面的精细化拍摄，而广角通过缩短焦距并扩大视角，来实现近处大范围的画面拍摄。控制芯片13可以通过控制变焦马达112来实现镜头111的调焦，从而改变焦距，以实现摄像机在广角模式与长焦模式之间的切换。

本申请中自动变焦镜头11的焦距变换方式为现有技术，控制芯片13中运行的程序也均为现有技术中的程序。一个例子中，可以利用电子测距器得到被摄目标的距离，或控制芯片13通过当前采集到的图像中被摄目标的清晰度来估算被摄目标的距离等。根据被摄目标的距离，控制芯片13控制变焦马达112把前后移动的镜头调整到相应的位置上，或者旋转镜头至需要位置，从而实现自动变焦，以使得被摄目标成像清晰。

补光窗口12包括多个广角补光灯121及多个长焦补光灯122；广角补光灯121的补光角度不小于镜头111的视场角，具体的，广角补光灯121的实际补光角度大于100°，可以实现短焦距下的补光；长焦补光灯122的补光角度小于60°，可以实现长焦距下的补光，结合广角补光灯121及长焦补光灯122，能够实现针对变焦镜头进行补光。

一个例子中，各广角补光灯121及各长焦补光灯122均为功率可调的补光灯。控制芯片13可以根据镜头111当前的焦距，来控制广角补光灯121及长焦补光灯122的发光情况；当镜头111为长焦距时，控制芯片13可以控制广角补光灯121工作在较低的电流下，从而使广角补光灯121不发光或发光较暗，并控制长焦补光灯122工作在较高的电流下，从而使长焦补光灯122发强光；当镜头111为短焦距时，控制芯片13可以控制广角补光灯121工作在较高的电流下，从而使广角补光灯121发强光，并控制长焦补光灯122工作在较低的电流下，从而使长焦补光灯122不发光或发光较暗。采用上述方式，可以在节约整机功耗的前提下，满足设备的广角和长焦下的不同补光要求。可以理解的是，控制芯片13控制补光灯的发光亮度为现有技术，采用现有技术的编码方式即可实现。

为了保护灯珠以及提升设备密封性，在本申请的一些实例中，如图2所示，补光窗口12包括腔体结构件，各广角补光灯121及各长焦补光灯122设置在所述的腔体结构中。一个例子中，为了提升补光的均匀性，各广角补光灯121和各长焦补光灯122位于以镜头111的光轴为圆心的同心圆上。

各广角补光灯121及各长焦补光灯122均设置在腔体结构中，可以减少各补光灯与外界物体碰撞的情况，从而提高广角补光灯121及长焦补光灯122的使用寿命。将各广角补光灯121及各长焦补光灯122设置在以镜头111的光轴为圆心的圆上，使得各广角补光灯121与各长焦补光灯122在视觉上与镜头111是一个整体，并使结构更为紧凑，从而减小了装置体积；此外各广角补光灯121及各长焦补光灯122设置在以镜头111的光轴为圆心的圆上，即实现了各广角补光灯121及各长焦补光灯122的中轴和镜头111的光轴是平行的，从而能够保证镜头111所拍摄对象补光的对称及均匀性，从而提升最终采集得到图像的质量。

广角补光灯121的数量可以根据实际情况自定义设置，在本申请的一些实施例中，多个广角补光灯121包括白光灯和/或红外灯，其中，多个广角补光灯121中白光灯的数量范围为2-4个，和/或多个广角补光灯121中红外灯的数量范围为2-4个。

广角补光灯121可以全部为白光灯也可以全部为红外灯，还可以为白光灯与红外灯的组合。红外灯用于夜间的隐蔽或者无打扰的监控，用作辅助的照明光，但仅用红外光作为补光照明，采集到的图像是黑白的；白光灯采用可见光增加夜间光照度，为摄像头捕捉图像提供足够的光线，用白光灯作为补光照明，采集到的图像是彩色的，但是会产生刺眼的光束。因此，用户可以根据实际需要进行自由选配。

本申请实施例中，多个广角补光灯121中白光灯的数量范围为2-4个，白光灯数量为1个时，容易造成补光亮度不够的问题，白光灯的数量超过4个时，容易造成过曝光的情况，且会浪费较多的电能以及出现设计性能过剩的问题，因此多个广角补光灯121中白光灯的数量范围为2-4个较为合理。本申请实施例中，多个广角补光灯121中红外灯的数量范围为2-4个。红外灯数量为1个时，容易造成补光亮度不够的问题，红外灯的数量超过4个时，会浪费较多的电能以及出现设计性能过剩的问题，因此多个广角补光灯121中红外灯的数量范围为2-4个较为合理。

一个例子，参见图2，补光窗口12中设置有四个广角补光灯121，包括两个白光灯以及两个红外灯。

长焦补光灯122的数量同样可以根据实际情况自定义设置，在本申请的一些实施例中，多个长焦补光灯122包括白光灯和/或红外灯，其中，多个长焦补光灯122中白光灯的数量范围为2-4个，和/或多个长焦补光灯122中红外灯的数量范围为2-4个。

长焦补光灯122可以全部为白光灯也可以全部为红外灯，还可以为白光灯与红外灯的组合。红外灯用于夜间的隐蔽或者无打扰的监控，用作辅助的照明光，但仅用红外光作为补光照明，采集到的图像是黑白的；白光灯采用可见光增加夜间光照度，为摄像头捕捉图像提供足够的光线，用白光灯作为补光照明，采集到的图像是彩色的，但是会产生刺眼的光束。因此，用户可以根据实际需要进行自由选配。

本申请实施例中，长焦补光灯122中白光灯的数量范围为2-4个，白光灯数量为1个时，容易造成补光亮度不够的问题，白光灯的数量超过4个时，容易造成过曝光的情况，且会浪费较多的电能以及出现设计性能过剩的问题，因此多个长焦补光灯122中白光灯的数量范围为2-4个较为合理。本申请实施例中，多个长焦补光灯122中红外灯的数量范围为2-4个。红外灯数量为1个时，容易造成补光亮度不够的问题，红外灯的数量超过4个时，会浪费较多的电能以及出现设计性能过剩的问题，因此多个长焦补光灯122红外灯的数量范围为2-4个较为合理。一个例子，参见图2，补光窗口12中设置有四个长焦补光灯122，包括两个白光灯以及两个红外灯。

广角补光灯121与长焦补光灯122的补光角度不同，可以通过灯罩及透镜等器件，来满足补光灯的实际补光角度的需求，补光灯补光角度的实现方式可以参见现有技术，本申请中不做具体限定。本申请中将补光角度大于100°的补光灯称为广角补光灯121，将补光角度60°的补光灯称为长焦补光灯122。其中，补光灯的补光角度即补光灯在补光平面上的光线射出角度。

在本申请的一些实施例中，如图2所示，广角补光灯121为补光角度范围在100°-120°之间的补光灯。由于广角模式适用于近处大范围的画面拍摄，因此广角补光灯121的补光角度越大，光照范围就越广。但是当广角补光灯121的补光角度大于120°时，容易出现广角补光灯121的补光范围超过了镜头111的拍摄范围，会造成补光光线的浪费，从而广角补光灯121的补光范围为100°-120°时较为合理。

在本申请的一些实施例中，如图2所示，广角补光灯121的补光角度为110°。虽然广角补光灯121的补光角度越大，光照范围就越广，但考虑到对光照强度的需求，将广角补光灯121的补光角度设置为110°，可以保证最合适光照范围和光照强度。

在本申请的一些实施例中，如图2所示，长焦补光灯122为补光角度范围在45°-55°之间的补光灯。由于长焦模式适用于远处画面的精细化拍摄，在给定的功率下，长焦补光灯122的补光角度越小，即补光范围越小，其光照距离就越远。但是当长焦补光灯122的补光角度45°时，会造成补光范围过小，导致镜头111的拍摄范围中的部分区域亮度较低甚至没有光线，因此长焦补光灯122的补光角度范围为45°-55°较为合理。

在本申请的一些实施例中，如图2所示，长焦补光灯122的补光角度为51°。虽然长焦补光灯122的补光角度越小，其光照距离就越远，但考虑到镜头的实际角度，将长焦补光灯122的补光角度设置为51°，可以保证最合适光照距离和光照范围。

在本申请的一些实施例中，参见图6，补光窗口12还包括控制电路123，控制芯片13与控制电路123连接，控制电路123与各广角补光灯121、各长焦补光灯122连接。

长焦补光灯122和广角补光灯121设置在控制电路123上，控制电路123与控制芯片13连接，控制芯片13还与变焦马达112连接，控制芯片13可以基于变焦马达112的步数，得到镜头111当前的焦距，根据镜头111当前的焦距，控制芯片13可以确定各长焦补光灯122和各广角补光灯121的补光情况，控制芯片13通过控制补光窗口12中的控制电路123，从而实现控制各长焦补光灯122和各广角补光灯121补光情况。一个例子中，控制芯片13可以通过控制电路123调整长焦补光灯122和广角补光灯121的电流比例，以实现使广角补光灯121及长焦补光灯122的电流比例和变焦马达112的步数之间存在固定的连接关系。

一个例子中，参见图6，为了保护灯珠以及提升设备密封性，补光窗口12还包括透明保护罩124。控制电路123、各广角补光灯121、各长焦补光灯122均设置在腔体结构内，透明保护罩124覆盖在各广角补光灯121、各长焦补光灯122上，对腔体结构进行封装，能够保护灯珠以及提升设备密封性。

一个例子，控制芯片13具体可以是MCU(Micro Control Unit，微控制单元)，变焦马达可以是ZOOM组马达。ZOOM组马达可以自动转换镜头的焦距以确定取景范围的大小；一个例子中，每个长焦补光灯122的电流＝(ZOOM组马达实际步数/ZOOM组马达最大步数)*最大允许电流；每个广角补光灯121的电流＝[1-(ZOOM组马达实际步数/ZOOM组马达最大步数)]*最大允许电流。

可以理解的是，控制电路控制补光灯的电流大小为现有技术，控制芯片控制控制电路同样为现有技术，本申请中的控制电路及控制芯片13均可以采用现有技术实现。

本申请实施例中，各补光灯根据焦距的变化调整亮度，以达到最合适的补光效果，能够大大节约补光灯的能耗。在一个例子中，如图2所示，自动变焦镜头11下的补光窗口12中设置有四个广角补光灯121和四个长焦补光灯122，其中，四个广角补光灯121对应广角端，四个长焦补光灯122对应长焦端；控制芯片13与变焦马达112和补光窗口12连接，变焦马达112控制镜头111在长焦端与广角端之间滑动，再通过控制芯片13控制补光窗口12的四个广角补光灯121和四个长焦补光灯122根据镜头111的位置调节亮度，在结构简单的基础上实现节能变焦补光的目的，并且实现角度和光强连续的补光效果。

一个例子，如图3a至图5b所示，当镜头111处在广角位时，ZOOM组马达未启动，ZOOM组马达的步数为0，MCU检测到ZOOM组马达的步数为0后，通过控制电路给广角补光灯121输入最大允许电流，而长焦补光灯122不输入电流，此时镜头111采集到的补光光斑的示意图如图3a所示，图3b示意出了图3a中多个角度下补光光斑的光强的曲线图。

当ZOOM组马达带动镜头111开始运动，并带动镜头111在广角端和长焦端之间移动，当镜头111到达广角端和长焦端的中间位置时，MCU检测到ZOOM组马达的步数为最大步数的一半，通过控制电路给广角补光灯121输入最大允许电流的一半，给长焦补光灯122输入最大允许电流的一半，此时镜头111采集到的补光光斑的示意图如图4a所示，图4b示意出了图4a中多个角度下补光光斑的光强的曲线图。

当ZOOM组马达带动镜头111运动到长焦端时，MCU检测到ZOOM组马达的步数为最大步数，通过控制电路给长焦补光灯122输入最大允许电流，而广角补光灯121不输入电流，此时镜头111采集到的补光光斑的示意图如图5a所示，图5b示意出了图5a中多个角度下补光光斑的光强的曲线图。

根据图3a至图5b可以明显看出，本申请实施例提供的变焦补光系统能够实现角度和光强连续的补光效果，其中，图3a、图4a、图5a中的沿半径方向的角度为光斑与镜头111光轴之间的角度，沿圆边方向的角度为光斑与竖直方向的角度；图3b、图4b、图5b中的横轴为光斑的照射角度，纵轴表示光强，不同的曲线对应不同照射角度(分别为0度、45度、90度及135度)的光强分布。

本申请第二方面的实施例提供了一种摄像机，包括：摄像机底座21和上述任一实施例的变焦补光系统，变焦补光系统设置在摄像机底座21上。

本申请提供的摄像机通过设置在摄像机底座21上的变焦补光系统实现自动变焦补光，由于上述任一实施例的变焦补光系统相对于相关技术中的变焦补光系统存在体积小，结构简单等优势，从而降低了摄像机的制造成本。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种变焦补光系统，其特征在于，包括：

自动变焦镜头、补光窗口及控制芯片，所述控制芯片分别与所述自动变焦镜头、所述补光窗口连接；

所述自动变焦镜头包括变焦马达及镜头，所述补光窗口包括多个广角补光灯及多个长焦补光灯；

所述广角补光灯为补光角度大于100°的补光灯；

所述长焦补光灯为补光角度小于60°的补光灯。

2.根据权利要求1所述的变焦补光系统，其特征在于，所述补光窗口包括腔体结构，各所述广角补光灯及各所述长焦补光灯设置在所述腔体结构中。

3.根据权利要求1所述的变焦补光系统，其特征在于，所述多个广角补光灯包括白光灯和/或红外灯，其中，所述多个广角补光灯中白光灯的数量范围为2-4个，和/或所述多个广角补光灯中红外灯的数量范围为2-4个；

所述多个长焦补光灯包括白光灯和/或红外灯，其中，所述多个长焦补光灯中白光灯的数量范围为2-4个，和/或所述多个长焦补光灯中红外灯的数量范围为2-4个。

4.根据权利要求1所述的变焦补光系统，其特征在于，各所述广角补光灯和各所述长焦补光灯均位于以所述镜头的光轴为圆心的同心圆上。

5.根据权利要求1所述的变焦补光系统，其特征在于，所述广角补光灯为补光角度范围在100°-120°之间的补光灯。

6.根据权利要求1所述的变焦补光系统，其特征在于，所述长焦补光灯的为补光角度范围在45°-55°之间的补光灯。

7.根据权利要求5所述的变焦补光系统，其特征在于，所述广角补光灯为补光角度为110°的补光灯。

8.根据权利要求6所述的变焦补光系统，其特征在于，所述长焦补光灯为补光角度为51°的补光灯。

9.根据权利要求1所述的变焦补光系统，其特征在于，所述补光窗口还包括控制电路，所述控制芯片与所述控制电路连接，所述控制电路与各所述广角补光灯、各所述长焦补光灯连接。

10.一种摄像机，其特征在于，包括：

摄像机底座、权利要求1-9中任一所述的变焦补光系统，所述变焦补光系统设置在所述摄像机底座上。

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