TWI717200B

TWI717200B - 攝像機及調光模組

Info

Publication number: TWI717200B
Application number: TW109102553A
Authority: TW
Inventors: 陳建岳; 張津愷
Original assignee: 群光電子股份有限公司
Priority date: 2020-01-22
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2021-01-21
Also published as: CN113238433A; CN113238433B; TW202129388A

Abstract

一種攝像機之調光模組，包括光源單元與調光單元。光源單元包括多個發光件，多個發光件設置在攝像機之攝像鏡頭周圍，且各發光件的出光方向平行於攝像鏡頭的取像方向。調光單元設置於光源單元上並包括多個二次光學件，多個二次光學件對應多個發光件。其中各二次光學件包括透光罩，各發光件容設於各透光罩內部，各透光罩之內壁包括第一導光斜面與第二導光斜面，且第一導光斜面的第一斜率不同於第二導光斜面的第二斜率，各發光件發出的光線分別經過第一導光斜面與第二導光斜面而偏折。

Description

攝像機及調光模組

本發明係關於一種電子裝置，特別是指一種攝像機及調光模組。

許多攝像機都會搭配光源作為輔助照明，使攝影機在擷取影像時，能藉由光源照明而獲得更加清晰的影像，且對於夜間或光線不足的環境下也能有足夠亮度進行拍攝。

為了使光源能夠照射於特定區域或角度，攝像機的光源一般都會採用具有引腳之插件型發光件(例如DIP LED)，於攝像機的製造過程中，先將插件型發光件的引腳插置於電路板上，再經由彎曲引腳轉向並焊接固定後，即可使插件型發光件朝向特定角度以照射特定區域。

然而，上述方式不僅工序繁複費時(例如需要將每個發光件進行彎折動作)，且透過彎曲引腳的方式也容易產生誤差而無法達到預期的照明效果。除此之外，插件型發光件照射於特定區域的光線也會有不均勻的情形發生，例如越遠離插件型發光件的光線會越發散，導致照明效果不佳而影響影像品質。

鑒於上述，於一實施例中，提供一種攝像機之調光模組，適用於一攝像機，調光模組包括光源單元與調光單元。光源單元包括多個發光件，多個發光件設置在攝像機之攝像鏡頭周圍，且各發光件的出光方向平行於攝像鏡頭的取像方向。調光單元設置於光源單元上並包括多個二次光學件，多個二次光學件對應多個發光件。其中各二次光學件包括透光罩，各發光件容設於各透光罩內部，各透光罩之內壁包括第一導光斜面與第二導光斜面，且第一導光斜面的第一斜率的絕對值不同於第二導光斜面的第二斜率的絕對值，各發光件發出的光線分別經過第一導光斜面與第二導光斜面而偏折。

於一實施例中，提供一種攝像機，包括攝像機本體與上述調光模組。攝像機本體具有一攝像鏡頭。調光模組設置於攝像機本體內。

藉此，根據本發明實施例之攝像機的調光模組，透過調光單元之各二次光學件分別對應於各發光件，且各發光件發出的光線可經過對應的二次光學件的第一導光斜面與第二導光斜面而產生偏折，使調光單元能夠導引各發光件之光線達到需求的照射角度與強度分佈，以優化照明的均勻度而提高影像擷取的品質。此外，各發光件不需進行額外加工製程(例如彎曲引腳轉向)而大幅減少人力與時間成本。

1:攝像機

2:調光模組

6:區域

10:光源單元

11:第一表面

12:第二表面

13:鏡頭設置區

14:基板

15:發光件

20:調光單元

21:二次光學件

22:第一端

23:第二端

24、24A、24B:透光罩

241、241A、241B:第一導光斜面

242、242A、242B:第二導光斜面

243:銜接部

244:內側

245:外側

246:旁側

25:光學微結構

27:透明蓋

3:攝像機本體

30:機殼

31:攝像口

32:攝像鏡頭

N:法線中心軸

O:光軸

L1~L4:光線

[圖1]係本發明攝像機一實施例之立體圖。

[圖2]係本發明調光模組第一實施例之立體圖。

[圖3]係本發明調光模組第一實施例之分解立體圖。

[圖4]係本發明調光模組第一實施例之側視圖。

[圖5]係本發明調光模組第一實施例之局部剖視圖。

[圖6]係圖5之局部放大圖。

[圖7]係圖5之局部放大與導光示意圖。

[圖8]係本發明調光模組第二實施例之導光示意圖。

[圖9]係本發明調光模組第三實施例之側視圖。

[圖10]係圖9之局部剖視圖。

[圖11]係本發明調光模組第四實施例之局部剖視圖。

以下提出各種實施例進行詳細說明，然而，實施例僅用以作為範例說明，並不會限縮本發明欲保護之範圍。此外，實施例中的圖式省略部份元件，以清楚顯示本發明的技術特點。在所有圖式中相同的標號將用於表示相同或相似的元件。

圖1為本發明攝像機一實施例之立體圖。圖2至圖4為本發明調光模組第一實施例之立體圖、分解立體圖及側視圖。如圖1所示，本實施例之攝像機1包括調光模組2與攝像機本體3。在一些實施例中，攝像機1可為網路監控攝影機(IP Camera/Network Camera)、閉路電視(Closed-Circuit Television,CCTV)或類比監控攝影機等。攝像機1可安裝於各式場所(例如托兒所、辦公室、商店、公路等)，以進行安全監控或記錄人員活動。

如圖1至圖4所示，攝像機本體3包括一機殼30與一攝像鏡頭32，機殼30為一中空殼體且具有一攝像口31，攝像鏡頭32位於機殼30中並朝向攝像口31。外部光線能由攝像口31進入機殼30內部，而使攝像鏡頭32能擷取外部影像。調光模組2安裝於機殼30上且包括光源單元10與調光單元20。光源單元10包括基板14以及設置在攝像鏡頭32周圍的複數個發光件15，其中基板14包括相對的第一表面11及第二表面12。在本實施例中，基板14為一電路板，各發光件15為一發光二極體(Light-emitting diode，LED)，且各個發光件15是以表面貼裝技術(Surface-mount technology，SMT)的方式固設於第一表面11上；基板14之第一表面11的法線方向是平行於攝像鏡頭32的取像方向(例如圖3所示的Y軸方向)，使各個發光件15的出光方向平行於攝像鏡頭32的取像方向。本技術領域具有通常知識者可以理解，發光件15的出光方向亦即發光件15的最大光強方向。在本實施例中，多個發光件15的數量為四個，但此並不侷限，發光件15的數量亦可根據實施需求而有不同配置。

如圖3所示，基板14具有鏡頭設置區13以供攝像鏡頭32安裝。在本實施例中，鏡頭設置區13為一中央開孔，以供攝像鏡頭32穿設，避免攝像鏡頭32受到阻擋而能擷取外部影像，但此並不侷限。在一些實施例中，基板14之鏡頭設置區13亦可為實體區域，以供攝像鏡頭32直接組裝並朝向攝像口31。

如圖3至圖4所示，攝像鏡頭32具有一法線中心軸N(本實施例之法線中心軸N的軸向平行於如圖1至圖3的Y軸方向)，攝像鏡頭32的取像方向亦即法線中心軸N的軸向。多個發光件15分別等距圍繞法線中心軸N設置，也就是說，各發光件15至法線中心軸N的最短距離皆相同，但本實施例並不限制。在一些實施例中，多個發光件15的位置可根據實際需求而有不同配置，例如多個發光件15設置於鏡頭設置區13的同一側、或者多個發光件15以法線中心軸N為中心等角度(例如30°、45°或60°)配置、又或者多個發光件15也可以不規則的方式排列。

如圖1至圖4所示，調光單元20設置於光源單元10上並包括多個二次光學件21，多個二次光學件21對應多個發光件15，各發光件15發出的光線經過對應的二次光學件21而偏折，藉此，各發光件15發出的光線可僅照射在攝像機1之取像範圍的特定區域，例如僅照射在攝像機1之取像範圍的其中一個象限。在一些實施方式中，調光單元20與光源單元10並排於攝像鏡頭32的取像方向上，且調光單元20位於光源單元10的前方。調光單元20還包括一透明蓋27，透明蓋27設置於基板14之第一表面11的一側，多個二次光學件21延伸自透明蓋27表面並分別對應於各發光件15，構成多個二次光學件21分別等距圍繞法線中心軸N設置。在本實施例中，透明蓋27與各二次光學件21為一體成型之結構(例如透明蓋27與各二次光學件21為一體射出成型)，透明蓋27覆蓋於多個發光件15，多個二次光學件21位於基板14與透明蓋27之間且分別對應於多個發光件15。

如圖1至圖4所示，在本實施例中，各二次光學件21包括一透光罩24，且各透光罩24具有軸向相對的第一端22及第二端23，在此各透光罩24的軸向與攝像鏡頭32的取像方向(即上述法線中心軸N方向)相同，且各二次光學件21的第一端22鄰接第一表面11並分別套罩於各發光件15，使各發光件15容設於各透光罩24內部，各透光罩24的第二端23遠離第一表面11並連接於透明蓋27表面。

在一些實施例中，上述透明蓋27與各透光罩24為透明材料所製成，例如透明材料可為聚碳酸酯(PC)、壓克力塑膠(PMMA)或玻璃材料等，使各發光件15發出的光線時可由多個二次光學件21及透明蓋 27透出而從攝像口31向外照射，以達到輔助照明的效果。

在一些實施例中，上述調光單元20可直接固定於基板14，例如各二次光學件21透過黏著或嵌卡等方式固定於基板14的第一表面11。或者，調光單元20亦可組裝固定於攝像機1的機殼30，此並不侷限。

再請對照圖4至圖6所示，其中圖5為本發明調光模組第一實施例之局部剖視圖，圖6為圖5之區域6的局部放大圖，在本實施例中，圖5為沿著圖4之線段A-A剖切，線段A-A是沿者垂直於法線中心軸N之徑向方向延伸，且線段A-A剖切其中兩個透光罩24。如圖5與圖6所示，各透光罩24之內壁包括第一導光斜面241與第二導光斜面242，且第一導光斜面241的第一斜率的絕對值不同於第二導光斜面242的第二斜率的絕對值，也就是說，第一導光斜面241的斜率絕對值可大於或小於第二導光斜面242的斜率絕對值。

如圖5與圖6所示，在本實施例中，各透光罩24包括相對的內側244與外側245，內側244相對於外側245鄰近法線中心軸N，各透光罩24之第一導光斜面241相對於第二導光斜面242更鄰近內側244，也就是說，各透光罩24之第一導光斜面241相對於第二導光斜面242更鄰近於法線中心軸N與攝像鏡頭32。此外，在本實施例中，第一導光斜面241的斜率之絕對值小於第二導光斜面242的斜率之絕對值，但此並不侷限。在一些實施例中，各透光罩24內壁之導光斜面的數量亦可超過二個，例如各透光罩24內壁可包括三個導光斜面，且三個導光斜面中的至少其中二者具有不同的斜率。

根據上述本發明實施例，透過調光單元20之各二次光學件 21的各透光罩24分別套罩於各發光件15外部，且各二次光學件21之內壁的第一導光斜面241與第二導光斜面242具有不同斜率絕對值，使各二次光學件21能夠導引各發光件15之所發出的光線達到需求的照射角度與強度分佈。舉例來說，如圖7所示，其中圖7為圖5之局部放大與導光示意圖，在本實施例中，由於各透光罩24之第一導光斜面241的斜率絕對值不同於第二導光斜面242的斜率絕對值，因此，各發光件15發光照射第一導光斜面241與第二導光斜面242後，會產生不同的折射效果，例如第一導光斜面241的斜率可使各發光件15照射第一導光斜面241時，光線(例如圖7之光線L1所示)能受到折射而朝攝像鏡頭32的方向傳遞並照射至預定的區域及位置，使多個發光件15的光線照射區域能夠於攝像鏡頭32的取像方向部分重疊，而增加攝像鏡頭32之取像方向的亮度。第二導光斜面242的斜率則可使各發光件15照射第二導光斜面242時，光線(例如圖7之光線L2所示)能受到折射而朝遠離攝像鏡頭32的方向傳遞並照射至預定的區域及位置。

再請對照圖7與圖8所示，其中圖8為本發明調光模組第二實施例之導光示意圖。本實施例與上述圖7之實施例的差異至少在於，本實施例之各透光罩24A的第一導光斜面241A的斜率之絕對值大於圖7實施例之各透光罩24的第一導光斜面241的斜率之絕對值，各透光罩24A的第二導光斜面242A的斜率之絕對值大於圖7實施例之各透光罩24的第二導光斜面242的斜率之絕對值。藉此，各發光件15發光照射第一導光斜面241A時，光線(例如圖8之光線L3所示)受到折射後的照射區域及位置能夠更靠近攝像鏡頭32的取像方向，使多個發光件15的光線照射區域在攝像鏡頭32之取像方向的重疊部分增加，而提高攝像鏡頭32之取像方向的亮度，避免影像擷取後發生中央亮度不足的情況。同理，各發光件15發光照射第二導光斜面242A時，光線(例如圖8之光線L4所示)受到折射後的照射區域及位置能夠更遠離攝像鏡頭32，而達到根據使用需求調整各發光件15的照射區域及位置。

綜上，本發明實施例各發光件15發出的光線分別經過各透光罩24之第一導光斜面241與第二導光斜面242而偏折，以照射於預定照明區域而提高亮度，此外，各發光件15的光線更可經由第一導光斜面241與第二導光斜面242的導引而達到需求的照射角度與位置，以照射在取像範圍的預定區域，並使預定照明區域整體亮度均勻而大幅提高影像擷取的品質。舉例來說，多個發光件15可分別照射於預定照明區域的不同象限，各發光件15的光線可分別經由對應之透光罩24的第一導光斜面241與第二導光斜面242導引，使多個發光件15所發出的部分光線能夠在象限交界處重疊，達到避免象限交界處過暗的問題而使預定照明區域的亮度均勻。

除此之外，本發明實施例透過調光單元20之各二次光學件21的各透光罩24分別套罩於各發光件15外部的方式控制光線照明，可使各發光件15不需進行額外加工製程(例如彎曲引腳轉向)。如圖6與圖7所示，本實施例之各發光件15採用表面貼裝式(Surface Mounted Technology)LED，以透過自動化機器將各發光件15快速貼裝於基板14的第一表面11上，達到大幅減少人力與時間成本。

在一些實施例中，本發明可進一步調整各發光件15於各透光罩24中的位置，以調整各發光件15之光線照射出攝像口31的照射角度與強度分佈。如圖6所示，在本實施例中，各發光件15是偏心設置於各透光罩24內部，例如各發光件15靠近各透光罩24之第二導光斜面242並相對遠離第一導光斜面241而構成偏心設置，進而改變各發光件15照射於第一導光斜面241與第二導光斜面242的角度而產生不同的折射效果，從而改變照射出攝像口31的照射角度與強度分佈。在一些實施例中，各發光件15亦可靠近第一導光斜面241並相對遠離第二導光斜面242。

再如圖6所示，在本實施例中，透光罩24的第一導光斜面241與第二導光斜面242之間具有銜接部243，也就是說，第一導光斜面241與第二導光斜面242的一端彼此銜接，且銜接部243位於各發光件15的出光方向並偏離各發光件15的光軸O，其中各發光件15的光軸O是平行於上述攝像鏡頭32的法線中心軸N，藉此，本發明亦可透過改變銜接部243相對於各發光件15的偏離位置，以改變各發光件15照射於第一導光斜面241與第二導光斜面242的角度而產生不同的折射效果，從而改變照射出攝像口31的照射角度與強度分佈。在其他實施例中，第一導光斜面241與第二導光斜面242的銜接部243亦可位於各發光件15的光軸O上。

在一些實施例中，各透光罩24之第一導光斜面241或第二導光斜面242的其中至少一者更可進一步朝其他方向傾斜，使各發光件15發出的光線受到折射後能產生不同的折射效果。如圖9與圖10所示，其中圖9為本發明調光模組第三實施例之側視圖，圖10為圖9之局部剖視圖，在本實施例中，圖10為沿著圖9之線段B-B剖切，其中線段B-B是沿者垂直於法線中心軸N與圖4之線段A-A的一水平方向延伸，且線段B-B剖切其中一個透光罩24B。如圖9與圖10所示，各透光罩24B包括相對的二旁側246，二旁側246連接於內側244與外側245之間，在本實施例中，各透光罩24B的第一導光斜面241B更朝其中一個旁側246方向(即上述水平方向)傾斜，因此，相較於圖1至圖6之實施例來說，各發光件15發出的光線受到第一導光斜面241B折射後，能夠朝不同方向傳遞而照射至不同區域與位置。在其他實施例中，各透光罩24B之第二導光斜面242B亦可朝其中一個旁側246方向(即上述水平方向)傾斜，在此則不多加贅述。

在一些實施例中，各透光罩24之第一導光斜面241或第二導光斜面242之至少其中一者的表面更可設有光學微結構25，例如圖11所示，為本發明調光模組第四實施例之局部剖視圖，本實施例與上述圖1至圖6之實施例的差異至少在於，各透光罩24之第二導光斜面242更具有鋸齒狀的光學微結構25，以增加第二導光斜面242的導光面積，使調光模組2整體設計能夠更加薄型化而不影響第二導光斜面242的導光效果，同樣地，第一導光斜面241也可設置光學微結構25，在此則不多加贅述。

在一些實施例中，上述光學微結構25亦可為導光膜、擴散膜或導光網點，此並不侷限。

雖然本發明的技術內容已經以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神所作些許之更動與潤飾，皆應涵蓋於本發明的範疇內，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。