CN103595906B - 具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统，包括机身(1)和镜头，机身前面板上设有作为镜头接口的圆形开口，(1)所述的集成式镜头对接在该圆形开口上；所述的机身内设置有1个图像传感器(13)；所述的图像传感器偏移所述圆形开口的轴线设置；(2)所述的镜头为两段式结构的集成式镜头(2)，(3)集成式镜头由前段(22)和后段(21)组成；后段卡装或固定在机身的圆形开口上；前段能相对于后段同轴旋转进行子镜头切换；机身上设有显示屏。该具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统集成度高，使用方便，且兼顾多个定焦镜头的卓越光学性能和一机(机身)一镜(镜头)的便携性。

Description

具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统

技术领域

本发明涉及一种具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统。

背景技术

现有的主流摄像系统总体上分为可换镜头相机和不可换镜头相机。

不可换镜头相机主要是卡片机，即采用一个机身和一个镜头，而且机身和镜头是完全固连在一起的，用户使用时无法拆卸，这种模式最大的问题就是，1)如果是自动变焦镜头，其镜头的变焦需要由机身驱动，耗电极快，电池的续航能力差，一般一块电池只能拍几十张照片或百多张照片，虽然总体上很轻便，但是电池续航能力无法满足广大用户的要求。

对于可换镜头的相机，主要是单反和微单(如索尼的nex系列微单，尼康的J系列，佳能的EOSM系列)；参见图1，这种相机都是机身中有一片图像传感器，由于采用可换镜头的卡口，因而通过镜头群的支持以获得优异的成像。但是这种相机的缺点也是显而易见的，因为一次只能接入一个镜头，对于专业摄影师，需要配备多个定焦头，旅行或执行专门拍摄任务时，需要同时携带多枚镜头外出，不但重量大，而且切换镜头的过程也是较为繁琐：先要取下镜头，再换上另一个镜头，套上镜头后盖，换镜头的过程中，容易导致机身内部有灰尘侵入，而且，如果在恶劣环境中工作，换镜头的过程变得越发艰难。

因此，有必要设计一种全新风格的摄像系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统，该具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统集成度高，使用方便，且兼顾多个定焦镜头的卓越光学性能和一机(机身)一镜(镜头)的便携性。

发明的技术解决方案如下：

一种具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统，包括机身(1)和镜头，机身前面板上设有作为镜头接口的圆形开口；

(1)所述的镜头为集成式镜头，集成式镜头对接在该圆形开口上；所述的机身内设置有1个图像传感器(13)；

所述的图像传感器偏移所述圆形开口的轴线设置，图像传感器所在平面与所述轴线垂直；

(2)所述的镜头为两段式结构的集成式镜头(2)，所述的集成式镜头的镜筒内集成有N个具有不同焦距的子镜头(4)；3≤N≤12，N为自然数；每一个子镜头中包含有一组镜片；

N个子镜头的光轴均与集成式镜头的轴心线平行；且N个子镜头布置在轴心线的周向；

(3)集成式镜头由前段(22)和后段(21)组成；后段卡装或固定在机身的圆形开口上；

卡装是指采用卡口连接，卡口为可拆卸镜头模式，固接是指焊接等其他模式固定，为对用户来说是不可拆卸模式，如许多卡片式数码相机的镜头与机身的连接关系，为现有技术。

前段中设有N个前段透光通道(222)，后段中设有N个后段透光通道(213)；一个前段透光通道与一个后段透光通道对接时形成一个子镜头的透光通道；

前段能相对于后段同轴旋转进行子镜头切换；

当集成式镜头与机身完成对接后，N个子镜头中的一个子镜头的光轴与图像传感器中心点对准，形成成像光路；

机身通过触点或导线与集成式镜头电连接；

机身上设有显示屏。

圆形开口为机身卡口(11)，集成式镜头的后端设有与所述的机身卡口适配的镜头卡口；在机身卡口和镜头卡口上分别设有互相适配的用于锁定集成式镜头的卡口销和卡口销孔(卡口销和卡口销孔在图中未示出，为现有单反相机开口中的常用部件)；机身卡口和镜头卡口上分别设有一组机身静触点(12)和一组圆形弹性触点(211)，机身与集成式镜头卡合时，机身静触点(12)和圆形弹性触点(211)相互接触形成电连接。

集成式镜头的前段与后段之间通过转轴(7)和限位部件(5)实现机械连接；

转轴的第一端设置在前段，第二端伸入到后段；或转轴的第一端设置在后段第二端伸入到前段；限位部件安装在第二段的端部。

转轴设置在后段，转轴的前端穿在前段的中心轴孔中，限位部件为螺帽，限位部件从中心轴孔的前侧开口插入旋装在转轴的前端部。【参见图7】

转轴(7)设置在前段，后段由前后两部分组成，前后两部分对接形成的空腔容纳转轴第二端端部设置的限位部件(5)，前后两部分通过至少2颗轴向的螺钉(6)固定。【参见图12】

转轴(7)设置在后段，前段由前后两部分组成，前后两部分对接形成的空腔容纳转轴第二端端部设置的限位部件(5)，前后两部分通过至少2颗轴向的螺钉(6)固定。【参见图13】

集成式镜头的前段与后段之间通过圆形弹性触点与静触点的方式电连接，其中，在前段设有N组触点，后段设有一组触点。【可以是如图8和图9所示的前段圆形弹性触点(225)与后段静触点(216)结构，也可以是静触点设置在前段，弹性触点设置在后段，为本领域技术人员可以理解的等同替换】

在前段与后段的对接面设有销孔-销体定位机构：销孔(224)为N个，等间距周向布置在前段或后段的对接面上；销体(218)为至少一个，设置在后端或前段的对接面上，与所述的销孔相适配，销体后端带有弹簧(217)，集成式镜头上设有用于驱动销体轴向回缩的解锁按钮(215)。

机身上设有电子取景器，机身或集成式镜头上设有对焦马达，在机身或集成式镜头上设有光学防抖系统；N为4-6之间的整数。

N为4-6之间的整数；机身上设有电子取景器；机身或集成式镜头上设有对焦马达，在机身或集成式镜头上设有光学防抖系统；

转轴(7)设置在前段，后段由前后两部分组成，前后两部分对接形成的空腔容纳转轴第二端端部设置的限位部件(5)，前后两部分通过至少2颗轴向的螺钉(6)固定；

集成式镜头的前段与后段之间通过圆形弹性触点与静触点的方式电连接，其中，在前段设有N组圆形弹性触点，后段设有一组静触点；

在前段与后段的对接面设有销孔-销体定位机构：销孔(224)为N个，等间距周向布置在前段的对接面上；销体(218)为一个，设置在后端的对接面上，与所述的销孔相适配，销体后端带有弹簧(217)，集成式镜头上设有用于驱动销体轴向回缩的解锁按钮(215)；

图像传感器为CMOS传感器，图像传感器为单层或三层传感器；机身的顶部设有闪光灯和快门按键(3)，机身中集成有自动/手动对焦模块，图像传感器为方形，显示屏上设有触摸感应层；图像传感器的尺寸为4/3画幅、135全画幅或APS-H画幅、APS-C画幅、1/1.63英寸画幅或1/1.7英寸画幅。

所述的机身可以是单反相机的机身、卡片机机身、微单相机/单电相机机身，也可以是手机(如苹果手机或其他智能手机或非智能手机)。

镜片可以设置在前段透光通道(222)或后段透光通道(213)中。

有益效果：

本发明的具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统，是一种全新的独创的摄像系统，完全不同于现有的主流相机系统，其核心构思在于：机身上集成有一个偏置的图像传感器，该图像传感器与集成式镜头上的多个子镜头适配，通过镜头前段的旋转进行子镜头切换实现手动变焦，从而获取高质量的图像或视频。本发明的主要优点如下：

1)高画质：由于集成了多个定焦头，众所周知，定焦头相比与变焦头具有更高的光学性能，因此，定焦头之间切换相比于传统的卡片机的变焦镜头和单反的变焦镜头，更容易保障高质量的图像画质，其图像品质可以做到与单反的定焦头相当。

2)焦距切换方便，通过旋转二段式镜头的前段，可以方便地从一个子镜头切换到另一个子镜头，切换简便。

3)便携性好。一个集成式镜头集成了多个定焦镜头(子镜头)，相比多个单独的镜头，便携性更好。

4)电池续航能力强。由于变焦的过程无需通过马达驱动，直接切换即可，因而，能最大限度地节省电能，尤其使用电子取景器时，更省电，续航能力可以做到与一般的单反相当，因此，这一点相比卡片机具有极大的优势。

5)采用可换镜头的卡口对接时，可以采用现有的多种卡口类型，对于生产厂家来说，无需研发新的卡口【采用原有卡口即可】，因此，便于推广实施。

可以说，这种具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统集众美于一身，既有单反的高画质，又克服了一个单反佩戴多个镜头的便携性差的缺点，既有卡片机的便携性，又相比卡片机具有更强的电池续航性能，而且，构造新颖。

综上所述，本发明最大的优势在于兼顾了高画质、便携性、切换便利、续航能力好，市场前景好。

附图说明

图1为现有的机身结构示意图；

图2为具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统的总体结构示意图；

图3为机身正面的结构示意图；

图4为集成式镜头的外观图；

图5为集成式镜头的后端的结构示意图【具有4个子镜头】；

图6为集成式镜头的剖视图；

图7为图6中A处放大图；

图8为集成式镜头的另一种触点配合结构。

图9为具有3个子镜头的集成式镜头的后端的结构示意图；

图10为具有6个子镜头的集成式镜头的后端的结构示意图；

图11为具有第二种转轴和限位部件的集成式镜头的结构图；

图12为具有第三种转轴和限位部件的集成式镜头的结构图；

图13为集成式镜头的前段的后端部结构示意图；

标号说明：1-机身，2-集成式镜头，3-快门按键，4-子镜头，5-限位部件；6-螺钉，7-转轴；

11-卡口，12-静触点；13-感光元件；

21-后段，22-前段；

211-后端圆形弹性触点；213-后段透光通道；215-解锁按钮；216-后段静触点，217-弹簧，218-销体，

221-防滑条，222-前段透光通道，223-圆孔，224-销孔，225-前段圆形弹性触点。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1：

如图2-8，10-13，一种具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统，包括机身1和镜头，机身前面板上设有作为镜头接口的圆形开口；

(1)所述的集成式镜头对接在该圆形开口上；所述的机身内设置有1个图像传感器13；

所述的图像传感器偏移所述圆形开口的轴线设置，图像传感器所在平面与所述轴线垂直；

(2)所述的镜头为两段式结构的集成式镜头2，所述的集成式镜头的镜筒内集成有4个具有不同焦距的子镜头4；每一个子镜头中包含有一组镜片；

4个子镜头的光轴均与集成式镜头的轴心线平行；且4个子镜头布置在轴心线的周向；

3集成式镜头由前段22和后段21组成；后段卡装或固定在机身的圆形开口上；

卡装是指采用卡口连接，卡口为可拆卸镜头模式，固定是指焊接等其他模式固定，为对用户来说是不可拆卸模式，如许多卡片式数码相机的镜头与机身的连接关系，为现有技术。采用固定【或称为固接】的方式时，镜头与机身可以通过触点通信或通过导线和插口等模式通信。

前段中设有4个前段透光通道222，后段中设有4个后段透光通道213；一个前段透光通道与一个后段透光通道对接时形成一个子镜头的透光通道；

前段能相对于后段同轴旋转进行子镜头切换；

当集成式镜头与机身完成对接后，4个子镜头中的一个子镜头的光轴与图像传感器中心点对准，形成成像光路；

机身通过触点或导线与集成式镜头电连接；

机身上设有显示屏。

圆形开口为机身卡口11，集成式镜头的后端设有与所述的机身卡口适配的镜头卡口；在机身卡口和镜头卡口上分别设有互相适配的用于锁定集成式镜头的卡口销和卡口销孔(卡口销和卡口销孔在图中未示出，为现有单反相机开口中的常用部件)；机身卡口和镜头卡口上分别设有一组机身静触点12和一组圆形弹性触点211，机身与集成式镜头卡合时，机身静触点12和圆形弹性触点211相互接触形成电连接。

集成式镜头的前段与后段之间通过转轴7和限位部件5实现机械连接；

方式1：转轴的第一端设置在前段，第二端伸入到后段；或转轴的第一端设置在后段第二端伸入到前段；限位部件安装在第二段的端部。

转轴设置在后段，转轴的前端穿在前段的中心轴孔中，限位部件为螺帽，限位部件从中心轴孔的前侧开口插入旋装在转轴的前端部。【参见图7】

方式2：转轴7设置在前段，后段由前后两部分组成，前后两部分对接形成的空腔容纳转轴第二端端部设置的限位部件5，前后两部分通过至少2颗轴向的螺钉6固定。【参见图12】

方式3：转轴7设置在后段，前段由前后两部分组成，前后两部分对接形成的空腔容纳转轴第二端端部设置的限位部件5，前后两部分通过至少2颗轴向的螺钉6固定。【参见图13】

集成式镜头的前段与后段之间通过圆形弹性触点与静触点的方式电连接，其中，在前段设有4组触点，后段设有一组触点。【可以是如图8和图7所示的前段圆形弹性触点225与后段静触点216结构，也可以是静触点设置在前段，弹性触点设置在后段，为本领域技术人员可以理解的等同替换】

作为优选，参见图6-8，在前段与后段的对接面设有销孔-销体定位机构：销孔224为4个，等间距周向布置在前段或后段的对接面上；销体218为至少一个，设置在后端或前段的对接面上，与所述的销孔相适配，销体后端带有弹簧217，集成式镜头上设有用于驱动销体轴向回缩的解锁按钮215。

机身上设有电子取景器，机身或集成式镜头上设有对焦马达，在机身或集成式镜头上设有光学防抖系统。

机身上设有电子取景器；机身或集成式镜头上设有对焦马达，在机身或集成式镜头上设有光学防抖系统；

图像传感器为CMOS传感器，图像传感器为单层或三层传感器；机身的顶部设有闪光灯和快门按键3，机身中集成有自动/手动对焦模块，图像传感器为方形，显示屏上设有触摸感应层；图像传感器的尺寸为4/3画幅、135全画幅或APS-H画幅、APS-C画幅、1/1.63英寸画幅或1/1.7英寸画幅。

所述的机身可以是单反相机的机身、卡片机机身、微单相机/单电相机机身，也可以是手机(如苹果手机或其他智能手机或非智能手机)。

实施例2：

其余同实施例1，不同之处在于，集成式镜头中集成有3个子镜头，参见图9。

实施例3：

其余同实施例1，不同之处在于，集成式镜头中集成有6个子镜头，参见图10。

其余需要说明的是：机身或集成式镜头上设有对焦马达，在机身或集成式镜头上设有光学防抖系统；图像传感器为CMOS传感器，图像传感器为单层或三层传感器；机身的顶部设有闪光灯和快门按键(3)，机身中集成有自动/手动对焦模块，图像传感器为方形，显示屏上设有触摸感应层；图像传感器的尺寸为4/3画幅、135全画幅或APS-H画幅、APS-C画幅、1/1.63英寸画幅或1/1.7英寸画幅。

图像传感器可以是CCD传感器，也可以是CMOS传感器，可以是单层的马赛克传感器，也可以是三层的传感器，(参考sigma公司采用的FOVEONX3全色彩影像感测芯片)

可以采用插口实现镜头与机身的处理器相连，通过导线连接插口与集成式镜头上的电子接口，完成数据通信，并通过该插口为集成式镜头供电。

图像传感器为CCD传感器或CMOS传感器；图像传感器为单层马赛克传感器或三层X3型传感器【如sigma公司采用的FOVEONX3全色彩影像感测芯片】；

卡口可以为F卡口【nikon公司采用的卡口】、EF卡口【canon公司的单反采用的卡口】、M卡口【canon公司的微单采用的卡口】、SA卡口【sigma公司采用的卡口】、a卡口(sony公司采用的卡口)和E卡口(sony公司采用的卡口)中的任一种。【还可以是其他类型的现有卡口以及新设计的卡口，因为卡口的类型并非本发明的创新点】

采用这种具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统，其获取图像的方法为：

将集成式镜头安装在机身的圆形开口上，如果机身与集成式镜头之间采用传统卡口对接，则用户可以更换镜头。如果是固接，在使用者不能更换镜头【只能由厂家实施更换或维修】

此时集成式镜头中的一个子镜头与机身中的传感器对准，形成成像光路。

集成式镜头的前段与后段之间通过转轴(7)和限位部件(5)实现机械连接，通过旋转集成式镜头的前段，实现子镜头的切换，从而实现切换焦距。

前段与后端之间通过触点电连接，传递镜头焦距信息，或将机身的电能输出到集成式镜头，便于驱动马达自动对焦。

销孔与带弹簧的销体相配合，便于前段与后端的周向定位，保障前段与后段透光通道完全对准，最终保障子镜头的光路与图像传感器对准。通过按下解锁按钮回缩销体，使得镜头的前段可以相对后段旋转。

光线通过集成式镜头的N个子镜头中的一个投射到图像传感器上，机身中集成的处理器将该获取的数字文件存储在机身内集成的存储器中；所述的数字文件为图像或视频。

当所述的数字文件为图像时，采用以下任一种方式将图像存储到机身中集成的存储器中；

方法1：将原始格式即RAW格式的图像文件直接存储在存储器中；

方法2：将RAW格式的图像文件进行机内处理后，转换成JPG格式的图像文件存储在存储器中；

方法3：既将RAW格式的图像文件存储在存储器中，也将由RAW格式的图像文件转换形成的JPG格式的图像文件存储在存储器中。

通过旋转集成式镜头的前段选择子镜头，并将实时图像投射到电子取景器中。

当启动实时取景功能时，将实时图像在显示屏上实时显示，便于实时对焦操作。

集成式镜头的分镜头可以设置多个不同焦距，如14mm，24mm，35mm，50mm，85mm，100mm，105mm，150mm，180mm，200mm，400mm等。

图像传感器优选地设置在所述轴线的正上方(如图3所示)、正下方、正左方或正右方，或者在任何一个方向。

Claims (10)

1.一种具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统，包括机身(1)和镜头，机身前面板上设有作为镜头接口的圆形开口，其特征在于：

(1)所述的镜头为集成式镜头，集成式镜头对接在该圆形开口上；所述的机身内设置有1个图像传感器(13)；

所述的图像传感器偏移所述圆形开口的轴线设置，图像传感器所在平面与所述轴线垂直；

(2)所述的镜头为两段式结构的集成式镜头(2)，所述的集成式镜头的镜筒内集成有N个具有不同焦距的子镜头(4)；3≤N≤12，N为自然数；每一个子镜头中包含有一组镜片；

N个子镜头的光轴均与集成式镜头的轴心线平行；且N个子镜头布置在轴心线的周向；

(3)集成式镜头由前段(22)和后段(21)组成；后段卡装或固定在机身的圆形开口上；

前段中设有N个前段透光通道(222)，后段中设有N个后段透光通道(213)；一个前段透光通道与一个后段透光通道对接时形成一个子镜头的透光通道；

前段能相对于后段同轴旋转进行子镜头切换；

当集成式镜头与机身完成对接后，N个子镜头中的一个子镜头的光轴与图像传感器中心点对准，形成成像光路；

机身通过触点或导线与集成式镜头电连接；

机身上设有显示屏。

2.根据权利要求1所述的具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统，其特征在于，圆形开口为机身卡口(11)，集成式镜头的后段设有与所述的机身卡口适配的镜头卡口；在机身卡口和镜头卡口上分别设有互相适配的用于锁定集成式镜头的卡口销和卡口销孔；机身卡口和镜头卡口上分别设有一组机身静触点(12)和一组圆形弹性触点(211)，机身与集成式镜头卡合时，机身静触点(12)和圆形弹性触点(211)相互接触形成电连接。

3.根据权利要求2所述的具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统，其特征在于，集成式镜头的前段与后段之间通过转轴(7)和限位部件(5)实现机械连接；

转轴的第一端设置在前段，第二端伸入到后段；或转轴的第一端设置在后段，第二端伸入到前段；限位部件安装在前段的前端部。

4.根据权利要求3所述的具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统，其特征在于，转轴设置在后段，转轴的第二端穿在前段的中心轴孔中，限位部件为螺帽，限位部件从中心轴孔的前侧开口插入旋装在转轴的第二端端部。

5.根据权利要求3所述的具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统，其特征在于，转轴(7)设置在前段，后段由前后两部分组成，前后两部分对接形成的空腔容纳转轴第二端端部设置的限位部件(5)，前后两部分通过至少2颗轴向的螺钉(6)固定。

6.根据权利要求3所述的具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统，其特征在于，转轴(7)设置在后段，前段由前后两部分组成，前后两部分对接形成的空腔容纳转轴第二端端部设置的限位部件(5)，前后两部分通过至少2颗轴向的螺钉(6)固定。

7.根据权利要求1所述的具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统，其特征在于，集成式镜头的前段与后段之间通过圆形弹性触点与静触点的方式电连接，其中，在前段设有N组触点，后段设有一组触点。

8.根据权利要求7所述的具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统，其特征在于，在前段与后段的对接面设有销孔-销体定位机构：销孔(224)为N个，等间距周向布置在前段或后段的对接面上；销体(218)为至少一个，设置在后段或前段的对接面上，与所述的销孔相适配，销体后端带有弹簧(217)，集成式镜头上设有用于驱动销体轴向回缩的解锁按钮(215)。

9.根据权利要求8所述的具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统，其特征在于，机身上设有电子取景器，机身或集成式镜头上设有对焦马达，在机身或集成式镜头上设有光学防抖系统；N为4-6之间的整数。

10.根据权利要求3所述的具有两段式集成镜头和单偏移传感器机身的影像获取系统，其特征在于，N为4-6之间的整数；机身上设有电子取景器；机身或集成式镜头上设有对焦马达，在机身或集成式镜头上设有光学防抖系统；

转轴(7)设置在前段，后段由前后两部分组成，前后两部分对接形成的空腔容纳转轴第二端端部设置的限位部件(5)，前后两部分通过至少2颗轴向的螺钉(6)固定；

集成式镜头的前段与后段之间通过圆形弹性触点与静触点的方式电连接，其中，在前段设有N组圆形弹性触点，后段设有一组静触点；

在前段与后段的对接面设有销孔-销体定位机构：销孔(224)为N个，等间距周向布置在前段的对接面上；销体(218)为一个，设置在后段的对接面上，与所述的销孔相适配，销体后端带有弹簧(217)，集成式镜头上设有用于驱动销体轴向回缩的解锁按钮(215)；

图像传感器为CMOS传感器，图像传感器为单层或三层传感器；机身的顶部设有闪光灯和快门按键(3)，机身中集成有自动/手动对焦模块，图像传感器为方形，显示屏上设有触摸感应层；图像传感器的尺寸为4/3画幅、135全画幅或APS-H画幅、APS-C画幅、1/1.63英寸画幅或1/1.7英寸画幅。