TWI491970B - 補光結構及應用其補光結構的攝影裝置 - Google Patents

Description

補光結構及應用其補光結構的攝影裝置

本發明係關於一種補光結構，特別是一種具有非對稱式反射面之補光結構及應用其補光結構的攝影裝置。

監視攝影機用途十分廣泛，舉凡安裝在工廠廠房、宿舍、商店、大樓或社區住宅出入口、通道等需監視的場合或人跡罕至之隱密處，均可藉由監視攝影機即時錄下當時狀況，以供日後追查、存證等用途。藉此可嚇阻不肖份子，使不肖份子不敢進行不法行為，進而避免危害治安的事情發生。

監視攝影機在夜間或光線不足時，一般會搭配補光結構來提升監控畫面的清晰度。然而，若補光結構的設計不良而造成補光範圍無法涵蓋整個監控範圍時，則會造成監控範圍於光線未照射的部分清晰度不足而產生無法取得良好的成像畫面的問題。此外，為了減少監視攝影機監視的死角，廠商紛紛推出具有較大監視範圍的魚眼監視攝影機。雖然魚眼監視攝影機的監視範圍較大，但在夜間或者光源不足的情況下監視時，魚眼監視攝影機常會受限於內部配置之紅外線光源的照射角度與強度，使得魚眼監視攝影機無法正常發揮監視功能或需額外借助外部照明設備才能夠正常發揮監視功能。舉例來說，以目前市面上常見的魚眼監視攝影機的視 角可達170度以上，而其內部配置之紅外線光源的投射角度只能達到90~100度，無法涵蓋整個魚眼監視攝影機的視角，此現象更容易造成無法取得良好的成像畫面之問題。再者，如果要藉由搭配好幾顆紅外線光源來改善照明無法涵蓋整個監控範圍的問題時，常常又會造成監視攝影機所拍攝的影像之中心光源照度足夠，但是影像外圍偏暗此照明亮度不平均的問題，即為俗稱的手電筒效應。。因此，如何避免監視攝影機因補光結構設計不良而產生無法取得良好的成像畫面的問題，將是研發人員應解決的問題之一。

本發明在於提供一種補光結構及應用其補光結構的攝影裝置，藉以避免監視攝影機因補光結構設計不良而產生無法取得良好的成像畫面的問題。

本發明所揭露的補光結構，包含一光反射件及一光源。光反射件包含一第一反射面及一第二反射面。光源設於第一反射面與第二反射面之間，其中第一反射面及第二反射面具有相異的傾斜程度。

本發明所揭露的攝影裝置，包含上述之補光結構及一影像擷取元件。影像擷取元件用以擷取影像，其中至少一補光結構設置於影像擷取元件之一側，且第一反射面係位於影像擷取元件與光源之間。

根據上述本發明所揭露的補光結構及應用其補光結構的攝影裝置，由於補光結構之第一反射面與第二反射面呈非對稱關係，故光源經第一反射面與第二反射面反射後的光強度分佈可較均勻地分佈於影像擷取元件的拍攝範圍(x-z平面及y-z平面上)，進而避免攝影裝置因部分區域光強度不足而無法取得良好的成像畫面。

以上關於本發明內容的說明及以下實施方式的說明係用以示範與解釋本發明的原理，並且提供本發明的專利申請範圍更進一步的解釋。

4‧‧‧天花板

5‧‧‧攝影裝置

6‧‧‧殼體

10‧‧‧影像擷取元件

20‧‧‧補光結構

100‧‧‧光反射件

105‧‧‧反射底面

106‧‧‧缺口

110‧‧‧第一反射面

111‧‧‧第一端

112‧‧‧第二端

120‧‧‧第二反射面

121‧‧‧第一端

122‧‧‧第二端

130‧‧‧第三反射面

140‧‧‧第四反射面

150‧‧‧開口

200‧‧‧光源

D1、D2、D3、D4‧‧‧間距

D5‧‧‧高度差

N1、N2‧‧‧方向

第1圖為根據本發明第一實施例的攝影裝置的平面示意圖。

第2圖為第1圖之補光結構的立體示意圖。

第3A圖與第3B圖為第2圖的剖面示意圖。

第4圖為第1圖之攝影裝置設置於天花板之側視示意圖。

第5A圖為第1圖之光反射件之第一反射面與第二反射面的光線反射示意圖。

第5B圖為第5A圖之光源經第一反射面與第二反射面反射後之光強度分佈示意圖。

第6A圖為第1圖之光反射件之第三反射面與第四反射面的光線反射示意圖。

第6B圖為第6A圖之光源經第三反射面與第四反射面反射後之光強度分佈示意圖。

請參照第1圖至第3B圖。第1圖為根據本發明第一實施例的攝影裝置的平面示意圖。第2圖為第1圖之補光結構的立體示意圖。第3A圖與第3B圖為第2圖的剖面示意圖。

本實施例之攝影裝置5，包含一殼體6、一影像擷取元件10 及至少一個補光結構20。殼體6內設置於影像感測器、電路板等電子電路(未繪示)。影像擷取元件10例如為魚眼鏡頭。影像擷取元件10位於殼體6內，並部分凸出於殼體6以擷取影像。在本實施例中，補光結構20的數量以六個為例，且各補光結構20設於殼體6上，並將影像擷取元件10圍繞於內。但不以此為限，在其他實施例中，補光結構20的數量亦可以一個為例，而位於影像擷取元件10之一側。

本實施例之補光結構20包含一光反射件100及一光源200。

光反射件100包含一反射底面105、相對的一第一反射面110與一第二反射面120以及相對的一第三反射面130與一第四反射面140。第一反射面110、第二反射面120、第三反射面130及第四反射面140分別連接於反射底面105之周緣，並朝反射底面105之同側向外延伸。第一反射面110、第二反射面120、第三反射面130及第四反射面140遠離反射底面105之一側形成一開口150。並且，第一反射面110係位於影像擷取元件10與光源200之間。

其中，相對反射底面105來看，本實施例之第一反射面110與第二反射面120係呈現非對稱之關係，而第三反射面130與第四反射面140係呈現對稱之關係。

首先，先描述第一反射面110與第二反射面120之非對稱關係。

於高度關係上，第一反射面110自反射底面105向外延伸的高度(凸出反射底面105的高度)大於第二反射面120自反射底面105向外延伸的高度(凸出反射底面105的高度)。

進一步來說，第一反射面110與第二反射面120各具有相對之一第一端111、121以及一第二端112、122。二個第一端111、121分別連接於反射底面105之相對兩側，且第一反射面110之第二端112至反射底面105的垂直距離D3大於第二反射面120之第二端122至反射底面105的垂直距離D4。第一反射面110之一第一端111與一第二端112間之水平距離大於光源200與第一反射面110之第一端111間之水平距離D1。

除上述高度上為非對稱關係外，第一反射面110與第二反射面120於傾斜程度上亦呈現非對稱關係。詳細來說，本實施例之第一反射面110與第二反射面120相對反射底面105朝同一側傾斜且第一反射面110與第二反射面120分別與反射底面105間呈現相異傾斜程度。舉例來說，第二反射面120的法線方向N2指向遠離反射底面105的方向，以將光源200發出之光線反射至對應於反射底面105下方之範圍。第一反射面110的法線方向N1係朝向反射底面105，第二反射面120相對反射底面105的傾斜程度大於第一反射面110相對反射底面105的傾斜程度，因此，光源200發出之光線會有三種光反射型態，如下說明所示：第一種型態為光源200發射出的光線透過第一反射面110反射至反射底面105後再經由第二反射面120而再次反射至對應於反射底面105下方之範圍，第二種型態為光源200發出之光線透過第一反射面110反射後再由第二反射面120再次反射至反射底面105下方之範圍，而第三種型態則為光源200發射之光線透過第一反射面110下方進行反射而直接朝著第一反射面110與第二反射面120的高度差D5的空間向外反射出第二反射面120外側之範圍。

於曲率關係上，本實施例之第一反射面110以曲面為例， 而第二反射面120以平面為例而呈現非對稱之關係，但並不以此為限，在其他實施例中，第一反射面110與第二反射面120可分別為相異曲率之曲面而呈現非對稱之關係。

接著，描述第三反射面130與第四反射面140之對稱關係。

於高度關係上，第三反射面130與第四反射面140之高度皆從連接第一反射面110之一側至連接第二反射面120之一側呈線性關係遞減而為對稱之關係。

於傾斜程度與曲率關係上，第三反射面130與第四反射面140亦皆呈對稱之關係。也就是說，第三反射面130與第四反射面140相對反射底面105具有相同的傾斜程度，且第三反射面130與第四反射面140皆為相同曲率之曲面。

上述之反射底面105更具有一缺口106。光源200穿過缺口106而被第一反射面110、第二反射面120、第三反射面130與第四反射面140圍繞於內，且光源200與第一反射面110間的間距D1小於光源200與第二反射面120間的間距D2，而光源200與第三反射面130間的間距等於光源200與第四反射面140間的間距。並且，光源200所發出之光線係透過上述各個反射面110、120、130、140反射出開口150而提供影像擷取元件10所需之補光效果。

值得注意的是，在本實施例中，上述各補光結構20係等角度排列於影像擷取元件10周圍。舉例來說，本實施例之補光結構20的數量為六個，且假設單一補光結構20的補光角度範圍略大於60度，故於影像擷取元件10周圍每間隔60度的位置擺放一個補光結構20，進而讓各補光結 構20的補光角度範圍彼此銜接而構成360度的補光角度範圍。但並不以此為限，在其他實施例中，若單一補光結構20的補光角度範圍遠大於60度，且在達成360度補光角度範圍的前提下，各補光結構20則不用等角度排列於影像擷取元件10周圍。即是，補光結構20的個數及排列方式，只要能構成360度的補光角度範圍，皆可由使用者自行配置。

請參閱第4圖至第6B圖。第4圖為第1圖之攝影裝置設置於天花板之側視示意圖。第5A圖為第1圖之光反射件之第一反射面與第二反射面的光線反射示意圖。第5B圖為第5A圖之光源經第一反射面與第二反射面反射後之光強度分佈示意圖。第6A圖為第1圖之光反射件之第三反射面與第四反射面的光線反射示意圖。第6B圖為第6A圖之光源經第三反射面與第四反射面反射後之光強度分佈示意圖。

如第4圖所示，攝影裝置5裝設於天花板4。由於影像擷取元件10為魚眼鏡頭，故影像擷取元件10可擷取到天花板4及天花板4下方之畫面。為方便描述，以下描述將以影像擷取元件10為原點建立一三維座標系來輔助說明。也就是說，與天花板4平行之平面為x-y平面，而與天花板4垂直之平面為x-z平面及y-z平面。

首先，描述本發明之補光結構20於x-z平面及y-z平面上的補光效果。如第5A圖所示，由於第一反射面110與第二反射面120為非對稱之關係，第一反射面110將部分光線反射至補光結構20遠離影像擷取元件10處之天花板4而補足天花板4部分之亮度(如上述第三種光反射型態)，以及第二反射面120將部分光線反射至天花板4下方而補足天花板4下方之亮度(如上述第一及第二種光反射型態)，以令補光結構20於x-z平面及y-z 平面上係具有非對稱之光強度分佈圖(如第5B圖所示)。如此一來，可同時提高天花板4及天花板4下方(x-z平面及y-z平面上)的照明亮度以及提升影像擷取元件10所擷取到之畫面的清晰度，進而避免攝影裝置5因為亮度不足而產生無法取得良好品質之畫面的問題。

接著，描述x-y平面上的補光效果。如第6A圖所示，由於第三反射面130與第四反射面140為對稱之關係，以令補光結構20於x-y平面上係具有對稱之光強度分佈圖(如第6B圖所示)。從第6B圖來看，單一個補光結構20的補光角度範圍(如第6B圖中實線所示)略大於60度。也就是說，單一個補光結構20可提供影像擷取元件10周圍約60度角度範圍的補光效果。而由於本實施例之各補光結構20之補光角度範圍彼此銜接而具有影像擷取元件10周圍(x-y平面上)360度全視角(如第6B圖中實線加虛線所示)的補光效果。

根據上述本發明所揭露的補光結構及應用其補光結構的攝影裝置，由於補光結構之第一反射面與第二反射面呈非對稱關係，故光源經第一反射面與第二反射面反射後的光強度分佈可較均勻地分佈於影像擷取元件的拍攝範圍(x-z平面及y-z平面上)，進而避免攝影裝置因部分區域光強度不足而無法取得良好的成像畫面。

此外，補光結構之第三反射面與第四反射面呈對稱關係，而令補光結構具有影像擷取元件周圍(x-y平面上)360度全視角的補光效果。

雖然本發明的實施例揭露如上所述，然並非用以限定本發明，任何熟習相關技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，舉凡依本發明申請範圍所述的形狀、構造、特徵及數量當可做些許的變更，因此本發 明的專利保護範圍須視本說明書所附的申請專利範圍所界定者為準。

20‧‧‧補光結構

100‧‧‧光反射件

105‧‧‧反射底面

106‧‧‧缺口

110‧‧‧第一反射面

111‧‧‧第一端

112‧‧‧第二端

120‧‧‧第二反射面

121‧‧‧第一端

122‧‧‧第二端

150‧‧‧開口

200‧‧‧光源

D1、D2、D3、D4‧‧‧間距

D5‧‧‧高度差

N1、N2‧‧‧方向

Claims (10)

1. 一種補光結構，包含：一光反射件，包含一第一反射面、一第二反射面及一反射底面，該第一反射面與該第二反射面分別連接於該反射底面的相對兩側，該第一反射面自該反射底面向外延伸的高度大於該第二反射面自該反射底面向外延伸的高度；以及一光源，設於該第一反射面與該第二反射面之間，其中該第一反射面及該第二反射面具有相異的傾斜程度。
2. 如請求項1所述之補光結構，其中該第一反射面為曲面，該第二反射面為平面。
3. 如請求項1所述之補光結構，其中該第一反射面與該第二反射面皆為曲面，且該第一反射面與該第二反射面具有相異的曲率。
4. 如請求項1所述之補光結構，其中該第一反射面具有相對的一第一端及一第二端，該第一端與該第二端間之水平距離大於該光源與該第一反射面之該第一端間之水平距離。
5. 如請求項1所述之補光結構，其中該第二反射面具有相對之一第一端以及一第二端，該第一反射面之該第一端與該第二反射面之該第二端分別連接於該反射底面之相對兩側，且該第一反射面之該第二端至該反射底面的垂直距離大於該第二反射面之該第二端至該反射底面的垂直距離。
6. 如請求項1所述之補光結構，其中該光反射件更包含一第三反射面及一第四反射面，該光源介於該第三反射面與該第四反射面之間，且該光源與該第三反射面間的間距等於該光源與該第四反射面間的間距。
7. 如請求項6所述之補光結構，其中該第三反射面與該第四反射面皆為曲面，且該第三反射面與該第四反射面具有相同的曲率。
8. 如請求項6所述之補光結構，其中該第一反射面、該第二反射面、該第三反射面以及該第四反射面係圍繞該光源，並於該第一反射面、該第二反射面、該第三反射面及該第四反射面遠離該反射底面之一側形成一開口，該光源所發出之光線係透過該些反射面反射出該開口。
9. 一種攝影裝置，包含：至少一如請求項1所述之補光結構；以及一影像擷取元件，該影像擷取元件用以擷取影像，其中該至少一補光結構設置於該影像擷取元件之一側並用以提供該影像擷取元件擷取影像時所需的光源。
10. 如請求項9所述之攝影裝置，其中該至少一補光結構的數量為複數個，且該些補光結構等角度排列於該影像擷取元件周圍，將該影像擷取元件圍繞於內。