CN102692789A - 全方向照相机和透镜罩 - Google Patents

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Abstract

全方向照相机包括：具有径向设置的两个或更多个水平照相机单元（6）的照相机组件（2）；和用于容纳所述照相机组件的盖（4），在所述全方向照相机中，在所述盖上形成透镜孔（37），所述水平照相机单元的物镜通过所述透镜孔伸出，透镜罩（38）与所述透镜孔同心地设置在所述盖上，所述透镜罩具有的表面形状不会截断所述水平照相机单元的视场角，且所述透镜罩的最大高度大于所述物镜从所述盖伸出的量。

Description

全方向照相机和透镜罩
技术领域
本发明涉及设置有多个照相机且获取全方向视角图像的全方向照相机以及照相机的透镜罩。
背景技术
在全方向照相机中，多个照相机径向地容纳在外壳内部且照相机具有宽视场角透镜（广角透镜）或鱼眼透镜。全方向照相机通常在现场使用且外壳需要具有防水结构。因而，风孔由透明构件不透液体地覆盖，例如平面玻璃。通常，在平面玻璃被不透液体地配置的情况下，密封构件（例如，O形环等）用于平面玻璃的支撑部分。
如上所述，广角透镜或鱼眼透镜用于照相机，且容纳照相机的外壳需要具有与每个透镜相对应的宽风孔，以便确保透镜的宽视场角。具体地，在透镜的视场角超过160°的超广角透镜53中，随着风孔变得更大，平面玻璃54变得更大。因而，全方向照相机的尺寸变得更大，此外，全方向照相机是昂贵的（参见图10）。
为了减小外壳的尺寸，如果透镜配置成从外壳伸出，那么需要透镜罩55以便保护透镜。然而，为了确保透镜的视场角，透镜罩55尺寸增加，且外壳的尺寸也增加（参见图11）。
发明内容
本发明的目的是提供确保广角透镜的视场角且保护透镜并且试图使得安装多个照相机的全方向照相机小型化的透镜罩。
为了获得上述目的，根据本发明的全方向照相机包括：具有径向设置的两个或更多个水平照相机单元的照相机组件；和用于容纳所述照相机组件的盖，在所述全方向照相机中，在所述盖上形成透镜孔，所述水平照相机单元的物镜通过所述透镜孔伸出，透镜罩与所述透镜孔同心地设置在所述盖上，所述透镜罩具有的表面形状不会截断所述水平照相机单元的视场角，且所述透镜罩的最大高度大于所述物镜从所述盖伸出的量。
此外，在根据本发明的全方向照相机中，所述照相机组件具有指向竖直方向的竖直照相机单元。
此外，在根据本发明的全方向照相机中，所述照相机组件具有不透液体结构，且所述盖具有通风口。
此外，在根据本发明的全方向照相机中，所述水平照相机单元具有矩形图像采集元件，透镜罩的形状是正方形，所述透镜罩的表面形状设计成使得与所述图像采集元件的短边平行的部分的高度小于与所述图像采集元件的长边平行的部分的高度，凹弯曲表面沿对角线以对角方向形成。
此外，在根据本发明的全方向照相机中，所述竖直照相机单元具有矩形图像采集元件，透镜罩的形状是正方形，所述透镜罩的表面形状设计成使得与所述图像采集元件的短边平行的部分的高度小于与所述图像采集元件的长边平行的部分的高度，凹弯曲表面沿对角线以对角方向形成。
此外，在根据本发明的与广角照相机单元的透镜单元同心地设置的透镜罩中，所述透镜罩的表面形状是不会截断广角照相机单元的视场角的形状，且所述透镜罩的最大高度高于所述透镜单元的前端部。
根据本发明，全方向照相机包括：具有径向设置的两个或更多个水平照相机单元的照相机组件；和用于容纳所述照相机组件的盖，在所述全方向照相机中，在所述盖上形成透镜孔，所述水平照相机单元的物镜通过所述透镜孔伸出，透镜罩与所述透镜孔同心地设置在所述盖上，所述透镜罩具有的表面形状不会截断所述水平照相机单元的视场角，且所述透镜罩的最大高度大于所述物镜从所述盖伸出的量。结果，在盖上形成的透镜孔的直径足够与透镜单元的外直径相等的直径，且可以使得盖的尺寸小型化。而且，由于不需要平面玻璃来覆盖透镜孔，因而可以获取成本降低。
此外，根据本发明，在所述全方向照相机中，所述照相机组件具有指向竖直方向的竖直照相机单元。结果，可以获取竖直方向的图像。
此外，根据本发明，在所述全方向照相机中，所述照相机组件具有不透液体结构，且所述盖具有通风口。结果，来自于照相机组件的热量不存储在盖中，且可以有效地释放热量。
此外，根据本发明，在所述全方向照相机中，所述水平照相机单元具有矩形图像采集元件，透镜罩的形状是正方形，所述透镜罩的表面形状设计成使得与所述图像采集元件的短边平行的部分的高度小于与所述图像采集元件的长边平行的部分的高度，凹弯曲表面沿对角线以对角方向形成。结果，水平照相机单元的视场角不被截断，且可以防止透镜单元的损坏和破裂。
此外，根据本发明，在所述全方向照相机中，所述竖直照相机单元具有矩形图像采集元件，透镜罩的形状是正方形，所述透镜罩的表面形状设计成使得与所述图像采集元件的短边平行的部分的高度小于与所述图像采集元件的长边平行的部分的高度，凹弯曲表面沿对角线以对角方向形成。结果，竖直照相机单元的视场角不被截断，且可以防止透镜单元的损坏和破裂。
此外，根据本发明，在与广角照相机单元的透镜单元同心地设置的透镜罩中，所述透镜罩的表面形状是不会截断广角照相机单元的视场角的形状，且所述透镜罩的最大高度高于所述透镜单元的前端部。结果，可以以更小的形状保护透镜，而不丧失照相机单元的功能。
附图说明
图1是应用本发明的全方向照相机的透视图；
图2是全方向照相机的分解透视图；
图3是全方向照相机的截面图；
图4是图3的箭头图A；
图5是图3的箭头图B；
图6是用于全方向照相机的透镜罩的透视图。
图7是示出了用于全方向照相机的透镜单元和视场角之间的关系的说明图。
图8是示出了透镜单元和视场角之间的关系的说明性透视图。
图9是示出了在以风吹的状态移动期间的冷却功能的图，且图9还是热屏蔽盖的部分剖视透视图。
图10是示出了常规透镜单元和风孔以及平面玻璃之间的关系的说明图。
图11是示出了常规透镜单元和透镜罩之间的关系的说明图。
具体实施方式
将通过参考附图给出本发明实施例的说明。
首先，参考图1至图5，将给出应用本发明的全方向照相机的说明。
全方向照相机1主要包括：照相机组件2；容纳图像处理集成电路、电子电路等的图像处理单元3；容纳照相机组件2且具有良好通风性的热屏蔽盖4；和设置在热屏蔽盖4中的透镜罩38。
照相机组件2具有：照相机安装框架5，所述照相机安装框架5由具有良好传热属性的金属材料制成，例如铝或铜等，所述照相机安装框架5是具有圆形截面的筒状中空本体，竖直照相机单元7和四个水平照相机单元6设置在照相机安装框架5中。在与照相机安装框架5的中心线垂直的水平面上存在总共四个水平照相机单元6，且每两个单元分别设置在彼此垂直的两条中心线上。水平照相机单元6的光轴与中心线平行或重合。此外，竖直照相机单元7设置在照相机安装框架5的上部端部处，从而与照相机安装框架5的中心线重合。竖直照相机单元7的光轴与照相机安装框架5的中心线重合，且是竖直的。要注意的是，照相机安装框架5可以是具有多边形截面的筒状中空本体。可径向地设置两个、或三个、或五个或更多个水平照相机单元6。
水平照相机单元6包括第一安装块体8、以径向方向从外部插入到第一安装块体8中的第一透镜单元9、以及设置在第一透镜单元9的焦点位置处的第一图像采集元件10（参见图3），第一安装块体8由具有良好传热属性的材料制成，例如，金属材料，如铝或铜等。第一图像采集元件10具有矩形光检测表面，且所述光检测表面以竖直方向延伸。
散热翅片20在水平方向在照相机安装框架5的未安装水平照相机单元6的部分上形成，且散热翅片20在竖直方向以预定间距设置。
第一安装块体8具有朝向中心侧突出的块体部分8a和在块体部分8a周围凸起的凸缘部分8b。第一安装块体8从外部以使得块体部分8a穿过照相机安装框架5的方式插入。凸缘部分8b和照相机安装框架5通过金属接触彼此紧密地装配，且凸缘部分8b通过诸如螺栓等的紧固装置固定到照相机安装框架5。密封环11置于凸缘部分8b和照相机安装框架5之间，且第一安装块体8和照相机安装框架5被不透液体地密封。
第一透镜单元9具有透镜组46、容纳透镜组46的镜筒47、和设置在镜筒47的外部端部上的物镜48。密封环49设置在物镜48和镜筒47之间，且第一透镜单元9本身具有不透液体结构。
第一透镜单元9插入到第一安装块体8中且通过螺纹连接组装。密封环12置于第一安装块体8和第一透镜单元9之间，且第一透镜单元9被不透液体地支撑。
第一电路板13设置到第一安装块体8的内表面上，且第一图像采集元件10安装在第一电路板13上。此外，接地层在第一电路板13的前侧表面（与第一安装块体8接触的表面）上形成，且第一电路板13通过接地层与第一安装块体8接触。
竖直照相机单元7包括第二安装块体14、从上方插入到第二安装块体14中的第二透镜单元15、以及设置在第二透镜单元15的焦点位置处的第二图像采集元件16（参见图3），第二安装块体14由具有良好传热属性的金属材料制成，例如铝或铜等。第二图像采集元件16具有矩形光检测表面，且所述光检测表面以垂直于附图页面的方向延伸（参见图3）。
此外，第二安装块体14具有接近圆盘形状，且具有以上下方向延伸通过中心部分的块体部分14a和与块体部分14a同心地形成的圆形凸缘部分14b。以块体部分14a作为中心，三角形散热翅片21在凸缘部分14b的上表面上以预定倾斜角形成，且散热翅片21从块体部分14a径向延伸。
第二透镜单元15具有与第一透镜单元9相同的结构，且第二透镜单元15本身具有不透液体结构。第二透镜单元15插入到第二安装块体14中且通过螺纹连接组装。密封环17设置于第二安装块体14和第二透镜单元15之间，且第二透镜单元15和第二安装块体14被不透液体地密封。
第二安装块体14设置在照相机安装框架5的上部端部中使得第二安装块体14覆盖上部端部的开口，照相机安装框架5的上部端部和凸缘部分14b通过金属接触彼此紧密地装配，且凸缘部分14b通过诸如螺栓等的紧固装置固定到照相机安装框架5。密封环18设置于照相机安装框架5的上部端部和凸缘部分14b之间，且照相机安装框架5和第二安装块体14被不透液体地密封。
第二电路板19设置到第二安装块体14的下表面上，且第二图像采集元件16安装在第二电路板19上。此外，接地层在第二电路板19的上表面（与第二安装块体14接触的表面）上形成，且第二电路板19通过接地层与第二安装块体14接触。
凸缘22在照相机安装框架5的下部端部处形成，图像处理单元3设置到凸缘22的下表面上，密封环23置于图像处理单元3和凸缘22之间，图像处理单元3和凸缘22被不透液体地密封。
图像处理单元3具有底壳24和容纳在底壳24中的电路板25，且图像处理集成电路26安装在电路板25的后表面上。传热部分27配置成在底壳24的位置处突出，其中，传热部分27面向图像处理集成电路26，且传热部分27通过传热构件28与图像处理集成电路26接触。例如，作为传热构件28，使用热传导海绵体，例如绝缘硅橡胶等。
底壳24和传热部分27优选被整体地模制，且底壳24由具有良好传热属性的金属材料制成，例如铝或铜。传热构件28和传热部分27用作传热路径，由电路板25生成的热量通过所述传热路径传输给底壳24。
照相机组件2通过照相机安装框架5、安装到照相机安装框架5上的水平照相机单元6、竖直照相机单元7和图像处理单元3构成不透液体结构。此外，照相机安装框架5、第一安装块体8、第二安装块体14和底壳24由具有良好传热属性的金属材料制成，散热翅片20和散热翅片21被形成，且照相机组件2本身具有散热器的功能。
热屏蔽盖4配置成容纳照相机组件2，且在容纳照相机组件2的状态中，下部隔热构件31和上部隔热构件32置于照相机组件2和热屏蔽盖4之间。例如，使用具有低传热属性的材料作为下部隔热构件31和上部隔热构件32的材料，如聚缩醛树脂等。
热屏蔽盖4形成截面为八边形的八边形棱柱。八边形形状通过交替地设置长边和短边形成，两对相对的长边和两对相对的短边分别彼此平行。
缝隙36在包括长边的每个侧表面（下文将称为长边表面34）和包括短边的每个侧表面（下文将称为短边表面35）之间沿分水线形成，长边表面34和短边表面35由缝隙36彼此分开。
长边表面34面向水平照相机单元6，且在长边表面34中与水平照相机单元6的光轴同心地形成透镜孔37。透镜孔37的直径设定为大于第一透镜单元9的端部部分的直径。在照相机组件2容纳在热屏蔽盖4中的状态，物镜48从长边表面34的表面伸出且在第一透镜单元9周围形成间隙。
此外，透镜罩38与透镜孔37同心地安装在长边表面34上。参考图6，将给出透镜罩38的说明。
透镜罩38具有正方形外部形状且孔57在透镜罩38的中心处形成。所述孔57具有与透镜孔37的直径相同或几乎相同的直径。透镜罩38的表面由弯曲表面形成，其不会截断水平照相机单元6的视场角，透镜罩38的表面的最大高度（距长边表面34的高度）高于第一透镜单元9的最大伸出部分的高度。
当水平照相机单元6获取图像时，除了第一透镜单元9具有的最大视场角之外，根据第一图像采集元件10的形状限制视场角。
即，在第一图像采集元件10的形状是矩形的情况下，短边方向的视场角Wa小，且长边方向的视场角Wb大于视场角Wa，对角方向的视场角Wc最大（参见图7和图8）。
因而，透镜罩38的表面上的弯曲表面形成为不会截断视场角Wa、Wb和Wc。即，如果假定透镜罩38具有正方形外部形状，且与第一图像采集元件10的长边平行的部分的高度为Ha，与第一图像采集元件10的短边平行的部分的高度为Hb（<Ha），且凹弯曲表面51沿对角线以对角方向形成。凹弯曲表面51在孔57边缘处的高度为Hc（<Hb）。此外，在凹弯曲表面51的对角方向的视场角等于或大于第一透镜单元9的最大视场角。透镜罩38的表面配置如上所述。因而，可以确保视场角且提供比透镜的最前部表面伸出更多的伸出部分，此外可以有效地截断视场角外部的光。
透镜罩38的最大高度Ha大于物镜48从长边表面34的表面伸出的量。
类似地，透镜孔37在热屏蔽盖4的顶板表面中与第二透镜单元15的光轴同心地形成，透镜罩38与透镜孔37同心地安装在顶板上。透镜罩38保护从热屏蔽盖4伸出的物镜48。
下部隔热构件31由固定构件段31b和处于突出形状的四个构件段31a构成，固定构件段31b具有弧形，被附连到相邻构件段31a从而与其连接。构件段31a通过螺钉以构件段31a置于凸缘22上的状态固定到照相机安装框架5的下部部分上，固定构件段31b通过螺钉固定到构件段31a上，从而在固定构件段31b和构件段31a的端表面之间夹持短边表面35的下部端部。
此外，上部隔热构件32具有环形，带有孔41，第二安装块体14可以插入到所述孔41中，上部隔热构件32的外部形状是规则八边形，凸起部分43在每隔一个边的上表面上形成。上部隔热构件32安装在第二安装块体14的上表面上。
在构件段31a安装在照相机安装框架5且上部隔热构件32安装在第二安装块体14上的状态，热屏蔽盖4从第二安装块体14上方置于照相机组件2上，使得照相机组件2容纳在热屏蔽盖4中。热屏蔽盖4通过螺钉紧固到凸起部分43上，所述螺钉穿过热屏蔽盖4的顶板表面。此外，固定所述固定构件段31b。
图4和5示出了在热屏蔽盖4装上的状态时下部隔热构件31和上部隔热构件32之间的关系。热屏蔽盖4的下部端部由下部隔热构件31几乎气密地封闭。上部隔热构件32在每隔一边与长边表面34接触，且在每隔一个相邻边与短边表面35隔开，且在每个短边表面35和上部隔热构件32之间形成间隙44。
因而，照相机安装框架5由下部隔热构件31和上部隔热构件32保持在热屏蔽盖4的中心处，且在照相机安装框架5周围形成用于散热的空间45。此外，在下部隔热构件31和上部隔热构件32之间形成的空间45a与在上部隔热构件32上方形成的空间45b通过间隙44连通。此外，由于下部隔热构件31和上部隔热构件32置于照相机组件2和热屏蔽盖4之间，因而照相机组件2和热屏蔽盖4彼此热隔离。
在全方向照相机1中，其配置成使得作为不透液体结构的照相机组件2容纳在开放式热屏蔽盖4中，此外，物镜48从热屏蔽盖4伸出。因而，在热屏蔽盖4上仅仅形成具有与第一透镜单元9和第二透镜单元15几乎相同的直径的透镜孔37就足够了。而且，由于不需要形成宽的风孔，因而可以减小热屏蔽盖4的尺寸。由于不需要不透液体地覆盖风孔的玻璃，因而成本也减少。
此外，由于透镜罩38设置在孔37上，因而物镜48由透镜罩38保护。如果全方向照相机1掉落等，防止物镜48的损坏或破裂。
全方向照相机1具有以下冷却功能。
全方向照相机1中的典型热量生成构件是第一图像采集元件10、第二图像采集元件16和图像处理集成电路26。
从第一图像采集元件10生成的热量从第一电路板13的接地层传递给块体部分8a且通过凸缘部分8b进一步传输给照相机安装框架5。第一安装块体8和照相机安装框架5用作散热器，且热量从凸缘部分8b的表面和照相机安装框架5的表面散热到空间45a中。此外，由于散热翅片20在照相机安装框架5的表面上形成，因而热量被有效地散热。
此外，从第二图像采集元件16生成的热量从第二电路板19的接地层传递给块体部分14a。传递给块体部分14a的热量从凸缘部分14b的表面和散热翅片21有效地散热到空间45b中。另外，热量的一部分通过凸缘部分14b传递给照相机安装框架5，且热量还从照相机安装框架5的表面散热。
根据散热状态，可以省去散热翅片20和散热翅片21中的一个或两者。
照相机组件2具有不透液体结构，且在内部容纳第一图像采集元件10和第二图像采集元件16，第一图像采集元件10和第二图像采集元件16是生热元件，从第一图像采集元件10和第二图像采集元件16生成的热量通过接地层有效地传递给照相机安装框架5、第一安装块体8和第二安装块体14，且从照相机安装框架5、第一安装块体8和第二安装块体14的表面散热。因而，照相机组件2整体上可以被当作生热元件。
空间45a通过缝隙36和透镜孔37与热屏蔽盖4的外部连通。此外，空间45b通过缝隙36的上部部分和第二透镜单元15的周边与外部连通。此外，空间45a和空间45b通过间隙44在上下方向彼此连通。
因而，空间45a和空间45b中的靠近照相机组件2的空气被照相机组件2加热，且加热空气在不阻挡对流的情况下向上流动，且外部空气被抽吸通过缝隙36和第一透镜单元9周围的间隙，且来自于照相机安装框架5、第一安装块体8和第二安装块体14的热量被有效地排放到外部。
如上所述，由于照相机组件2具有不透液体结构，因而尽管在热屏蔽盖4中形成缝隙36且热屏蔽盖4的内部和外部可以彼此连通，但是在不好天气下（例如，雨天等）户外使用也是可能的。
接下来，现在将描述通过图像处理集成电路26的热量生成。
由图像处理集成电路26生成的热量通过传热构件28和传热部分27传递给底壳24，且热量从底壳24的表面散热。
虽然给出了在全方向照相机1处于静止状态的情况下全方向照相机1的冷却功能的描述，但是全方向照相机1安装在移动物体中以便获取图像。例如，全方向照相机1安装在机动车的车顶上以在移动时获取全方向图像。
现在将参考图9描述在全方向照相机1的移动期间的冷却功能。
图9示出了全方向照相机1在附图中向右侧移动的状态。当全方向照相机1移动时，风56从迎风的缝隙36流入热屏蔽盖4的内部，且通过顺风的缝隙36流出。因而，显著地改进冷却效果。
要注意的是，如果全方向照相机1处于静止，在风吹的状态下，可以类似地获得该冷却效果。
现在将给出全方向照相机1在高温下和在直接太阳光下使用的情况的描述。
当全方向照相机1用直接太阳光照射时，由于太阳能热，照射部分的温度变得显著高。
在全方向照相机1的情况下，热屏蔽盖4用直接太阳光照射，且热屏蔽盖4的温度变得高。另一方面，照相机组件2容纳在热屏蔽盖4内，且热屏蔽盖4阻挡直接太阳光。此外，照相机组件2通过下部隔热构件31和上部隔热构件32与热屏蔽盖4热隔离。因而，不存在照相机组件2由来自于热屏蔽盖4的热传导加热的情况。
此外，由于空间45在照相机组件2周围形成且空间45通过缝隙36和透镜孔37与外部连通，因而被加热空气通过对流释放到外部且被加热空气不停滞在内部，甚至在热屏蔽盖4的温度变得高且空间45中的空气由热屏蔽盖4加热时也是如此。
因而，甚至在全方向照相机1在直接太阳光下在高温下使用时，全方向照相机1也能正常操作。
关于热屏蔽盖4的形状，截面可以是圆形或矩形，且如果热屏蔽盖4能够容纳照相机组件2，那么任何形状都可以满足。此外，关于上部隔热构件32的形状，如果上部隔热构件32上方和下方的空间45彼此连通，那么任何形状都可以满足。因而，凹进部分可以在上部隔热构件32周围形成或者在上下方向穿过的孔可以在上部隔热构件32中形成。此外，虽然在前述实施例中设置四个水平照相机单元6，但是可以设置三个、五个或更多个水平照相机单元6。此外，当不需要获取上侧的图像时，可以省去竖直照相机单元7。
另外，照相机安装框架5的下部端部开口部分由底壳24不透液体地覆盖，但是还可以设置底板，且该下部端部开口部分可以使用底板不透液体地覆盖。

Claims (6)

1. 一种全方向照相机，包括：照相机组件，所述照相机组件具有径向设置的两个或更多个水平照相机单元；和用于容纳所述照相机组件的盖，其中，在所述盖上形成透镜孔，所述水平照相机单元的物镜通过所述透镜孔伸出，透镜罩与所述透镜孔同心地设置在所述盖上，所述透镜罩具有的表面形状不会截断所述水平照相机单元的视场角，且所述透镜罩的最大高度大于所述物镜从所述盖伸出的量。
2. 根据权利要求1所述的全方向照相机，其中，所述照相机组件具有指向竖直方向的竖直照相机单元。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的全方向照相机，其中，所述照相机组件具有不透液体结构，且所述盖具有通风口。
4. 根据权利要求1所述的全方向照相机，其中，所述水平照相机单元具有矩形图像采集元件，所述透镜罩的形状是正方形，所述透镜罩的表面形状设计成使得与所述图像采集元件的短边平行的部分的高度小于与所述图像采集元件的长边平行的部分的高度，凹弯曲表面沿对角线以对角方向形成。
5. 根据权利要求2所述的全方向照相机，其中，所述竖直照相机单元具有矩形图像采集元件，所述透镜罩的形状是正方形，所述透镜罩的表面形状设计成使得与所述图像采集元件的短边平行的部分的高度小于与所述图像采集元件的长边平行的部分的高度，凹弯曲表面沿对角线以对角方向形成。
6. 一种与广角照相机单元的透镜单元同心地设置的透镜罩，其中，所述透镜罩的表面形状是不会截断所述广角照相机单元的视场角的形状，且所述透镜罩的最大高度高于所述透镜单元的前端部。
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