一種補光裝置、鏡頭和攝像裝置的制作方法

本發明涉及攝像裝置技術領域，特別涉及一種補光裝置、鏡頭和攝像裝置。

背景技術：

對于攝像裝置，在半球結構上增加紅外補光功能結構一直是難點；由于攝像機鏡頭外殼為透明球罩，因此，當內部紅外燈開啟時，紅外光很容易經過球罩內表面反射進入鏡頭內，從而產生嚴重的光暈。為此，目前的攝像裝置，一般在鏡頭口部都設有一個擋光圈、以用于阻隔紅外光；但是，由于攝像裝置的紅外燈一般沿鏡頭周邊均勻分布，因此，紅外燈接近一半的光線會被擋光圈以及鏡筒壁阻擋散射，進而大大降低了光線的利用率，因此，目前的攝像裝置，對于紅外補光燈的光線利用率往往很低。

技術實現要素：

本發明公開了一種補光裝置、鏡頭和攝像裝置，用于提高補光裝置的光線利用率。

為達到上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種補光裝置，包括：

支架；

安裝于支架內的光源；

安裝于支架上、位于光源出光面一側的偏光透鏡，所述偏光透鏡包括：罩設于所述光源出光面上的入光部；位于所述入光部背離光源的一側、且沿所述入光部的邊緣設置的環狀第一全反射面；位于所述第一全反射面遠離入光部一端的至少兩個出光部；其中：

所述第一全反射面用于將入光部一側傳來的光線反射至所述至少兩個出光部上；

每個出光部包括朝向第一方向設置的一個出射面、以及位于所述出射面背離第一方向一側的第二全反射面，所述第二全反射面用于將入光部和第一全反射面傳來的光線反射至所述出射面上；其中，所述第一方向與所述光源出光面的法線方向交叉設置；所述至少兩個出光部沿所述第一方向依次排列、且高度依次降低。

上述補光裝置中，光源出光面的一側設有偏光透鏡，該偏光透鏡包括罩設于光源出光面上的入光部，環繞入光部設置的第一全反射面，以及位于第一全反射面遠離入光部一端的至少兩個出光部；進而，光源發出的光線可以通過入光部進入該偏光透鏡內，并且，其中大部分光線可以直接通過入光部折射至偏光透鏡的出光部上，另外小部分折射角較大的光線則可以通過第一全反射面反射至出光部上，從而，光源發出的光線幾乎可以全部到達偏光透鏡的出光部上。并且，由于出光部包括朝向第一方向(即與光源出光面的法線方向交叉的方向)設置的出射面、以及位于該出射面背離第一方向一側的第二全反射面，進而，到達出光部上的光線中，部分可以直接從出射面折射出去，另一部分則可以通過第二全反射面的反射轉向出射面，并最終從出射面折射出去；即，偏光透鏡的每個出光部可以使光源發射的光線朝向第一方向(與光源出光面的法線方向交叉的方向)偏轉出射；因此，將該補光裝置的第一方向背向攝像頭的擋光圈設置，可以避免擋光圈對該補光裝置出射的紅外光的遮擋和散射，進而可以使該補光裝置出射的紅外光得到有效的利用，即可以提高攝像裝置對紅外光線的利用率。

另外，由于偏光透鏡包括沿第一方向依次排列的至少兩個出光部、且該至少兩個出光部沿第一方向(即出光方向)上高度依次降低、不會相互遮擋，即從第一方向上觀看，可以觀看到每個出光部的出射面，因此，從第一方向的一側，可以獲取所有出光部出射的光線，且各個出光部的出射光線可以連續互補，進而可以在面向第一方向上形成覆蓋范圍較大的出射光斑；因此，該偏光透鏡可以將光源出光面發出的光線整形并重新分布，以保證該補光裝置出射的紅外光能夠得到有效的利用。

可選地，所述入光部由圓錐面和至少兩個第一折射面組成，所述圓錐面環繞光源的出光面設置，所述至少兩個第一折射面沿所述第一方向上依次拼接、并形成所述圓錐面的頂面；其中，所述至少兩個第一折射面與所述至少兩個出光部一一對應，且每一個第一折射面用于將光源發射的光線折射至與其對應的出光部上。

可選地，每個第一折射面為旋轉曲面，所述旋轉曲面的旋轉軸與所述光源出光面的法線平行。

可選地，所述第一全反射面為環繞所述圓錐面設置的旋轉曲面，所述旋轉曲面的旋轉軸與所述圓錐面的旋轉軸重合設置。

可選地，每個出光部中，出射面和第二全反射面為旋轉軸重合的兩個旋轉曲面，且所述兩個旋轉曲面的旋轉軸位于該兩個旋轉曲面背離第一方向的一側。

可選地，每個出光部的出射面和第二全反射面的旋轉軸與光源出光面的法線平行；所述至少兩個出光部的出射面和第二全反射面的旋轉軸沿所述第一方向依次排列。

可選地，每個出光部的出射面為圓柱面。

可選地，所述出光部還包括與所述第二全反射面遠離出射面的一側側邊連接第二折射面；所述第二折射面為旋轉軸與第二全反射面的旋轉軸重合的旋轉曲面，所述第二折射面用于將入光部和第一全反射面傳來的光線折射出偏光透鏡。

可選地，所述偏光透鏡包括沿所述第一方向上依次設置的第一出光部和第二出光部；其中，所述第二出光部的旋轉軸與所述第一全反射面的旋轉軸重合。

可選地，所述第一出光部中，出射面和第二全反射面的旋轉角度大于180度；所述第二出光部中，出射面和第二全反射面的旋轉角度小于180度；且，所述第二出光部的出射面的旋轉半徑大于所述第一出光部的出射面的旋轉半徑；所述第二出光部的第二全反射面的旋轉半徑大于所述第一出光部的第二全反射面的旋轉半徑。

可選地，所述偏光透鏡采用可濾除紅光的濾光透鏡制備。

可選地，所述支架呈圓筒狀；所述支架的第一端設有偏光透鏡安裝槽、第二端設有光源安裝槽，所述偏光透鏡安裝槽和光源安裝槽相連通，且所述光源安裝槽的槽底設置有用于濾除紅光的濾光片。

可選地，所述支架的偏光透鏡安裝槽的槽口設有卡扣，所述偏光透鏡設有可與所述卡扣卡合的卡鉤；所述偏光透鏡和所述支架通過所述卡鉤和卡扣卡合。

可選地，所述支架的第二端端面設有便于支架安裝定位的凸起。

一種鏡頭，包括殼體、安裝于殼體上的擋光圈和位于所述擋光圈內的光學鏡頭；以及，至少兩個上述任一技術方案中所述的補光裝置，所述至少兩個補光裝置沿所述擋光圈均勻分布。

可選地，每個所述補光裝置的第一方向背離所述擋光圈設置。

一種攝像裝置，包括上述任一技術方案中所述的鏡頭。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的一種補光裝置的結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的一種補光裝置的剖面結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的一種補光裝置中偏光透鏡的剖面結構示意圖；

圖4為本發明實施例提供的一種補光裝置中偏光透鏡內部的光路示意圖；

圖5為本發明實施例提供的一種補光裝置的支架的結構示意圖；

圖6為本發明實施例提供的一種補光裝置的支架在另一視角下的結構示意圖；

圖7為本發明實施例提供的一種補光裝置的出射光所形成的光斑分布示意圖；

圖8為將兩個本發明實施例提供的補光裝置對稱設置時所獲得的出射光的光斑分布示意圖；

圖9為本發明實施例提供的一種鏡頭的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

請參考圖1～圖9。

如圖1～圖6所示，本發明實施例提供的一種補光裝置，包括：

支架1；

安裝于支架1內的光源2；

安裝于支架1上的偏光透鏡，該偏光透鏡設置于光源2出光面的一側，如圖1～圖4所示，該偏光透鏡包括：罩設于光源2出光面上的入光部3；位于入光部3背離光源2的一側、且沿入光部3的邊緣設置的環狀第一全反射面4，即第一全反射面4為環形曲面；位于第一全反射面4遠離入光部3一端的至少兩個出光部5，即上述入光部3和至少兩個出光部5分別位于環狀第一全反射面4的兩端；具體地，上述入光部3、第一全反射面4和至少兩個出光部5圍成一個空間，即偏光透鏡的內部空間；其中：

入光部3用于將光源2發出的光線折射至偏光透鏡內部；

第一全反射面4用于將從入光部3折射過來的光線反射至至少兩個出光部5上；

每個出光部5包括朝向第一方向設置的出射面51、以及位于該出射面51背離第一方向一側的第二全反射面52，該第二全反射面52用于將入光部3和第一全反射面4傳來的光線反射至出射面51上；具體地，

第一方向為與光源2出光面的法線o方向相交叉的方向，即第一方向與光源2出光面的法線o呈一定夾角設置；上述至少兩個出光部5沿該第一方向上依次排列、且高度依次降低呈山疊狀，即沿第一方向上、上述至少兩個出光部5的頂部距離光源出光面的距離依次減小。

上述補光裝置中，光源2出光面的一側設有偏光透鏡，該偏光透鏡包括罩設于光源2出光面上的入光部3，環繞入光部3設置的第一全反射面4，以及位于第一全反射面4遠離入光部3一端的至少兩個出光部5；進而，如圖4所示，光源2發出的光線可以通過入光部3進入該偏光透鏡內，并且，其中大部分光線可以直接通過入光部3折射至偏光透鏡的出光部5上，另外小部分折射角較大的光線則可以通過第一全反射面4反射至出光部5上，從而，光源2發出的光線幾乎可以全部到達偏光透鏡的出光部5上。并且，由于出光部5包括朝向第一方向(即與光源2出光面的法線o方向交叉的方向)設置的出射面51、以及位于該出射面51背離第一方向一側的第二全反射面52，進而，到達出光部5上的光線中，部分可以直接從出射面51折射出去，另一部分則可以通過第二全反射面52的反射轉向出射面51，并最終從出射面51折射出去；即，偏光透鏡的每個出光部5可以使光源2發射的光線朝向第一方向(與光源2出光面的法線o方向交叉的方向)偏轉出射；因此，將該補光裝置的第一方向背向攝像頭的擋光圈設置，可以避免擋光圈對該補光裝置出射的紅外光的遮擋和散射，進而可以使該補光裝置出射的紅外光得到有效的利用，即可以提高攝像裝置對紅外光線的利用率。

另外，由于偏光透鏡包括沿第一方向依次排列的至少兩個出光部5、且該至少兩個出光部5沿第一方向(即出光方向)上高度依次降低、不會相互遮擋，即從第一方向上觀看，可以觀看到每個出光部5的出射面51，因此，從第一方向的一側，可以獲取所有出光部5出射的光線，且各個出光部5的出射光線可以連續互補，進而可以在面向第一方向上形成覆蓋范圍較大的出射光斑；因此，該偏光透鏡可以將光源2出光面發出的光線整形并重新分布，以保證該補光裝置出射的紅外光能夠得到有效的利用。

如圖1～圖4所示，一種具體的實施例中，上述偏光透鏡的入光部3、第一全反射面4和至少兩個出光部5圍成的空間為封閉空間，從而可以保證從入光部3進入該空間的光線幾乎全部從出光部5出射。

如圖2和圖3所示，在上述實施例的基礎上，一種具體的實施例中，偏光透鏡的入光部3可以由圓錐面31和至少兩個第一折射面32組成；其中，圓錐面31環繞光源2的出光面設置，即該圓錐面31的旋轉軸平行于光源2出光面的法線o；至少兩個第一折射面32沿第一方向上依次拼接、并形成圓錐面31的頂面(即與光源2的出光面相對設置的面)；具體地，該至少兩個第一折射面32與偏光透鏡的至少兩個出光部5一一對應，且每個第一折射面32用于將光源2發射的光線折射至與其對應的出光部5上。

如圖2和圖3所示，在上述實施例的基礎上，一種具體的實施例中，每個第一折射面32可以為旋轉曲面，該旋轉曲面的旋轉軸可以與光源2出光面的法線o平行設置；具體地，上述至少兩個第一折射面32的旋轉軸沿第一方向依次排列。

如圖2～圖4所示，在上述兩個實施例的基礎上，一種具體的實施例中，第一全反射面4可以為環繞入光部3的圓錐面31設置的旋轉曲面，該旋轉曲面的旋轉軸與圓錐面31的旋轉軸重合設置；具體地，圓錐面31所圍成的錐筒的徑向尺寸從光源2出光面至遠離光源2出光面的方向逐漸變小；而該第一全反射面4所圍成的筒狀結構的徑向尺寸從光源2出光面至遠離光源2出光面的方向逐漸增大，即與圓錐面31剛好相反。

如圖1、圖3和圖4所示，在上述各實施例的基礎上，一種具體的實施例中，每個出光部5中，出射面51和第二全反射面52為旋轉軸相互重合的兩個旋轉曲面；并且，該兩個旋轉曲面的旋轉軸位于該兩個旋轉曲面背離第一方向的一側，即每個出光部5的出射面51和第二全反射面52為朝向第一方向一側凸起的曲面，從而，如圖4所示，從入光部3和第一全反射面4到達第二全反射面52上的光線很容易滿足全反射條件進而被反射到出射面51上，并且，到達出射面51上的光線則由于不容易滿足全反射條件進而很容易被折射出去。

如圖1、圖3和圖4所示，在上述實施例的基礎上，一種具體的實施例中，每個出光部5的出射面51和第二全反射面52的旋轉軸與光源2出光面的法線o平行；且偏光透鏡中，所有出光部5的出射面51和第二全反射面52的旋轉軸沿第一方向依次排列。

在上述實施例的基礎上，一種具體的實施例中，第一方向與光源2出光面的法線o方向垂直設置。

如圖1、圖3和圖4所示，進一步地，每個出光部5中，出射面51的母線(c繞定直線旋轉一周所形成的曲面為旋轉曲面，則c稱之為該旋轉曲面的母線)可以與其旋轉軸平行，即出射面51為圓柱面；第二全反射面52的母線與其旋轉軸相交叉，且第二全反射面52遠離光源2出光面的一側側邊與出射面51遠離光源2出光面的一側側邊相連接；進而，每個出光部5中，第二全反射面52與出射面51相連接的側邊距離光源2出射面51最遠，從而該側邊與光源2出射面51之間的距離即決定了該出光部5的高度。

由于出射面51和第二全反射面52的旋轉軸與光源2出光面的法線o方向平行設置，因此，出射面51即為垂直于光源2出光面設置的圓柱面；而第二全反射面52則為位于該圓柱面背離第一方向(出光方向)的一側、且與該圓柱面相連接的旋轉曲面。

如圖1、圖3和圖4所示，在上述實施例的基礎上，一種具體的實施例中，每個出光部5還可以包括與其第二全反射面52遠離出射面51的一側側邊相連接的第二折射面53；該第二折射面53可以為與第二全反射面52共軸的旋轉曲面，即該第二折射面53的旋轉軸可以與第二全反射面52的旋轉軸重合，該第二折射面53用于將入光部3和第一全反射面4傳來的光線直接折射出偏光透鏡。

沿第一方向上，每個出光部5的第二折射面53的一側側邊與該出光部5的第二全反射面52相連，另一側側邊則與另一個出光部5的出射面51靠近光源2出光面的一側側邊相連；即相鄰的出光部5之間依次連接，從而可以將第一全反射面4遠離光源2出光面的一端密封。

具體地，每個第二折射面53的出射光可以對與其相鄰的兩個出射面51的出射光形成補充，從而可以使偏光透鏡的多個出光部5的出射光可以形成分布較均勻的類似半圓形光斑；進而，每一個攝像裝置最少可以通過兩個上述補光裝置，即可以獲得一個類似圓形的光斑，從而實現較好的補光效果；當然，如采用三個、四個或多個補光裝置沿擋光圈均勻分布，則可以實現分布更加均勻的圓形光斑，進而可以實現更好的補光效果。

如圖1～圖4所示，在上述實施例的基礎上，一種具體的實施例中，本發明實施例的補光裝置中，偏光透鏡可以包括兩個出光部5；該兩個出光部為沿第一方向上依次設置的第一出光部50和第二出光部500；其中，第二出光部500的旋轉軸可以與第一全反射面4的旋轉軸重合。

如圖1～圖4所示，在上述實施例的基礎上，一種具體的實施例中，第一出光部50中，出射面51和第二全反射面52的旋轉角度大于180度；第二出光部500中，出射面51和第二全反射面52的旋轉角度小于180度；并且，第二出光部500的出射面51的旋轉半徑大于第一出光部50的出射面51的旋轉半徑；第二出光部500的第二全反射面52的旋轉半徑大于第一出光部50的第二全反射面52的旋轉半徑。

具體地，如圖7所示，圖7為本發明實施例提供的補光裝置的出射光形成的光斑示意圖；其中，右側圓形內的灰色區域為出射光所形成的光斑；左側條形圖為灰階梯度標尺，用以比對光斑中各灰階所對應的輻射光強；由圖7可以得出，本發明實施例提供的補光裝置的出射光斑大約呈一個半圓形，且靠近圓心處光強較大，以光強最強處為中心，由中心輻射的半徑的方向上，光強逐漸減弱。

如圖8所示，圖8為將兩個本發明實施例提供的補光裝置對稱設置所獲得的出射光光斑示意圖；其中，右側圓形內的灰色區域為上述兩個補光裝置的出射光所形成的光斑；左側條形圖為灰階梯度標尺，用以比對光斑中各灰階所對應的輻射光強；由圖8可以看出，該兩個補光裝置的出射光斑近似呈一個圓形，圓心處光強較大，從圓心輻射出的半徑方向上，光強逐漸減弱。

如圖2和圖4所示，在上述各實施例的基礎上，一種具體的實施例中，本發明實施例的補光裝置中，光源2為紅外光燈；優選地，光源2為led燈；進一步地，為避免出現紅曝現象，偏光透鏡可以采用可濾除紅光的濾光透鏡制備。具體地，例如，偏光透鏡所采用的濾光透鏡的光譜特性可以為：對380-750nm頻率范圍的光的透過率小于等于2％，對850±20nm頻率范圍的光的透過率約為50％，對920-960nm頻率范圍的光的透過率大于等于85％。

如圖1、圖2、圖5和圖6所示，在上述各實施例的基礎上，一種具體的實施例中，本發明實施例的補光裝置中，支架1可以呈圓筒狀；具體地，如圖5和圖6所示，支架1的第一端可以設有用于安裝偏光透鏡的偏光透鏡安裝槽6，第二端設有用于安裝光源2的光源安裝槽7，且偏光透鏡安裝槽6和光源安裝槽7相連通，即兩個安裝槽槽底相通，并且，如圖2所示，光源安裝槽7的底部設置有用于濾除紅光的濾光片8。

具體地，光源2從支架1的第二端一側安裝進光源安裝槽7內，且光源2的出光面一側朝向光源安裝槽7的槽底設置；偏光透鏡從支架1的第一端一側嵌入偏光透鏡安裝槽6內，且偏光透鏡的入光部3一側朝向偏光透鏡安裝槽6的槽底設置，可選地，偏光透鏡的入光部3和第一全反射面4位于偏光透鏡安裝槽6內，出光部5則暴露于偏光透鏡安裝槽6外部；進而，光源2發出的光可以透過濾光片8并入射至偏光透鏡內，并最終從偏光透鏡的出光部5折射出去；并且，由于光源2發出的光經過偏光透鏡后可以被重新分布，并可以實現大角度偏轉，因此，光源2發出的光可以全部朝向需要補光的方向出射，并避免被鏡頭的擋光圈遮擋；因此，可以大大提高補光光線的利用率。

可選地，上述濾光片8可以通過在玻璃的表層鍍紅光濾膜制備獲得；具體地，紅光濾膜的濾光特性可以為：對700-880nm頻率范圍的光的透過率小于等于2％，對920-960nm頻率范圍的光的透過率大于等于85％。

如圖5所示，在上述實施例的基礎上，一種具體的實施例中，支架1的偏光透鏡安裝槽6的槽口可以設有卡扣11，相應地，偏光透鏡可以設有可與該卡扣卡合的卡鉤，進而，偏光透鏡和支架1可以通過上述卡鉤和卡扣11實現卡合。

如圖2和圖6所示，在上述兩個實施例的基礎上，一種具體的實施例中，光源安裝槽7的底部可以設有用于安裝濾光片8的環狀限位部12，該環狀限位部12朝向光源安裝槽7內的一側表面設有點膠槽13，具體地，該環狀限位部12可以對濾光片8的邊緣進行限位，并且，通過在點膠槽13內設置光敏膠可以使濾光片8與環狀限位部相粘合固定。

可選地，光源安裝槽7呈方形，環狀限位部12也呈方形，且環狀限位部12的四個角部分別設有點膠槽13。

優選地，濾光片8對于350-650nm頻率范圍內的光具有較高的透過率，因此，紫外線可以有效地透過濾光片8以使點膠槽13內的光敏膠固化。

如圖2和圖6所示，在上述兩個實施例的基礎上，一種具體的實施例中，支架1的第一端為光出射端，第二端為固定安裝端；可選地，支架1的第二端(即設有光源2安裝槽的一端)端面上可以設有便于支架1安裝定位的凸起14；進一步地，光源安裝槽7的槽口還可以設有兩個大小不一的缺口15、以便于準確定位偏光透鏡的出光方向。

如圖9所示，本發明實施例還提供了一種鏡頭，該鏡頭包括殼體、安裝于殼體上的擋光圈9和位于擋光圈9內的光學鏡頭；以及，至少兩個上述任一實施例中的補光裝置10，上述至少兩個補光裝置10沿擋光圈均勻設置。

如圖9所示，一種具體的實施例中，每個補光裝置10的第一方向背離擋光圈設置；由于每個補光裝置10的出射光偏向第一方向一側出射，進而，將每個補光裝置10的第一方向背離擋光圈9設置，可以避免補光裝置10的出射光被擋光圈9遮擋，從而有效提高補光裝置10出射光的利用率。

如圖9所示，在上述實施例的基礎上，一種具體的實施例中，本發明實施例的鏡頭設有多對補光裝置10，即鏡頭上的補光裝置10成對設置，且每對中的兩個補光裝置10對稱設置；優選地，上述鏡頭可以僅設置一對補光裝置10。

綜上所述，本發明實施例提供的鏡頭對補光光線的利用率較高，從而可以減少補光裝置的需求數量，有效降低鏡頭成本；并且，該鏡頭的補光裝置不會產生紅曝現象，進而可以提高鏡頭的隱蔽性、并可以避免產生光污染問題。

本發明實施例還提供了一種攝像裝置，該攝像裝置包括上述任一實施例中的鏡頭。

本發明實施例提供的攝像裝置，其鏡頭對補光光線的利用率較高，所需補光裝置的數量較少，成本較低；并且，其鏡頭上的補光裝置不會產生紅曝現象，進而，該攝像裝置的隱蔽性較好，且不易造成光污染。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明實施例進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。