CN103685896B

CN103685896B - 一种具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统

Info

Publication number: CN103685896B
Application number: CN201410000102.3A
Authority: CN
Inventors: 蒋峰
Original assignee: Central South University of Forestry and Technology
Current assignee: Central South University of Forestry and Technology
Priority date: 2014-01-01
Filing date: 2014-01-01
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2034-01-01
Also published as: CN103685896A

Abstract

本发明公开了一种具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统，包括机身（1）和镜头，所述的镜头为集成式镜头（2），所述的机身内设置有1个图像传感器（13）；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；机身卡口为圆筒形结构，机身卡口的内壁设有一个具有M个缺口（52）的卡环（51）；2≤M≤9，M为整数；每一个缺口处设有一个伸缩式挡片机构；机身卡口上设有M个用于控制动挡片的电磁铁（6）；该具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统集成度高，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

一种具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统

技术领域

本发明涉及一种具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统。

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EOS M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新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统，该具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统集成度高，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：

一种具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统，包括机身（1）和镜头，机身前面板上设有用于与镜头对接的机身卡口（5）；

（1）所述的镜头为集成式镜头（2），集成式镜头对接在该机身卡口（5）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机身卡口（5）的轴线设置【所述的偏移可以是任何方向的偏移，如相对于卡口圆心的0°，45°，90°，180°（如图3所示）】，图像传感器所在平面与所述轴线垂直；

（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）机身卡口内设有一组静触点（12），镜头后端具有一组圆形弹性触点（17），集成式镜头后端的镜头卡口卡装在机身卡口（5）上后，所述的静触点（12）和圆形弹性触点（17）对应接触，完成镜头与机身的对接；

机身卡口为圆筒形结构，机身卡口的内壁设有一个具有M个缺口（52）的卡环（51）；2≤M≤9，M为整数；

每一个缺口处设有一个伸缩式挡片机构；每一个所述的伸缩式挡片机构包括动挡片（9）、动挡片两侧设置的随动导向块（15）、2个导向柱（14）和2个压簧（11）；在每一个缺口两侧的卡环内各设有2个导向仓；所述的2个导向柱分别设置在该2个导向仓内；2个压簧分别套装在2个导向柱上，2个随动导向块分别套装在2个导向柱上并分别与2个压簧相连；

机身卡口上设有M个电磁铁（6）；M个电磁铁分别与M个动挡片位置对应；机身或机身卡口上设有一个用于控制M个电磁铁通电的控制按钮（20）；

镜头的后端的卡口外侧设有与所述缺口相适配的M片静挡片（18）；

M个电磁铁、M个缺口、M片静挡片以及M个动挡片均为周向等间距设置；

控制按钮未被按下时，电磁铁失电，在压簧（11）的作用下，动挡片的前段伸出到最大位置以封住所述缺口（52），【此时镜头的静挡片被封锁在卡环和动挡片的内侧，实现镜头的锁定，此时镜头可以相对于机身旋转，以切换子镜头】

控制按钮被按下时，电磁铁得电，动挡片与电磁铁吸合，动挡片克服压簧的弹力回缩到最大位置以让出所述缺口（52）；【此时缺口打开，镜头上的静挡片可以自由进出，便于装上或取下镜头】；

在机身卡口设有一个销体（21），在镜头卡口上设有与所述销体适配的用于周向锁定集成式镜头N个销孔；【销体（21）和销孔（22）为现有单反相机开口中的常用部件，此外，机身上还设有用于驱动该卡口销的镜头锁定/释放按键】当集成式镜头与机身完成对接后，销体插装在一个销孔中，完成镜头锁定，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。

机身上设有显示屏。

机身上设有电子取景器或光学取景器，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。

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

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；

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。所述的机身为单反相机的机身、卡片机机身、微单相机/单电相机机身或手机机身。

有益效果：

本发明的具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统，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，通过镜头卡口与机身卡口的相对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，通过镜头卡口与机身卡口的相对旋转，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，更换镜头方便。

6）采用控制按钮、电磁铁与伸缩式挡片机构相互配合控制缺口的开闭，以方便镜头的装卸，这是一种全新的卡口模式，构造巧妙，易于实施，易于操作。

7）采用控制按钮（自动复位式按钮）以及压簧使得动挡片及时复位，保障镜头安全，因而安全性高。

可以说，这种具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统集众美于一身，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为具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像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为机身卡口外形图；

图5为机身卡口的内部结构示意图；

图6为机身卡口径向剖面图（缺口打开时状态）；

图7为机身卡口径向剖面图（缺口封闭时状态）；

图8为图6中A处放大图；

图9为图7中B处放大图；

图10为集成式镜头的外观图；

图11为集成式镜头的后端结构示意图；

图12为集成式镜头的轴向剖视图；

图13为具有3个子镜头的集成式镜头的后端的结构示意图；【未示出静挡片等部件】

图14为具有6个子镜头的集成式镜头的后端的结构示意图；【未示出静挡片等部件】

标号说明：

1-机身，2-集成式镜头，3-快门按键，4-子镜头，5-机身卡口，6-电磁铁，9-动挡片，11-压簧；

12-静触点；13-感光元件；14-导向柱，15-随动导向块。16-防滑条，17-圆形弹性触点；18-卡片，19-透光通道。20-控制按钮，21-销体，22-销孔

51-静挡片，52-缺口。

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2-13，一种具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统，包括机身（1）和镜头，机身前面板上设有用于与镜头对接的机身卡口（5）；

每一个缺口处设有一个伸缩式挡片机构；每一个所述的伸缩式挡片机构包括动挡片（9）、动挡片两侧设置的随动导向块（15）、2个导向柱（14）和2个压簧（11）；在每一个缺口两侧的卡环内各设有2个导向仓；所述的2个导向柱分别设置在该2个导向仓内；2个压簧分别套装在2个导向柱上，2个随动导向块分别套装在2个导向柱上并分别与2个压簧相连；【即突出部为外轮廓为椭圆弧或圆弧】机身卡口上设有M个电磁铁（6）；M个电磁铁分别与M个动挡片位置对应；机身或机身卡口上设有一个用于控制M个电磁铁通电的控制按钮（20）；

机身上设有显示屏。

N为4-6之间的整数。

动挡片的后端采用铁或钢材质，便于被电磁铁吸合。

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13。

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14。

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FOVEON X3全色彩影像感测芯片）

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FOVEON X3全色彩影像感测芯片】；

采用这种具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统，其获取图像的方法为：

M个电磁铁与M个伸缩式挡片机构控制M个缺口的开闭，

控制按钮未被按下时，电磁铁失电，在压簧（11）的作用下，动挡片的前段伸出到最大位置以封住所述缺口（52），此时为未接镜头的状态，或镜头被锁定的状态，即镜头的静挡片被封锁在卡环和动挡片的内侧，实现镜头的锁定，此时镜头能相对于机身旋转，以切换子镜头；

控制按钮被按下时，电磁铁得电，动挡片与电磁铁吸合，动挡片克服压簧的弹力回缩到最大位置以让出所述缺口（52）；此时缺口打开，镜头上的静挡片可以自由进出，便于装上或取下镜头；

在机身卡口设有一个销体（21），在镜头卡口上设有与所述销体适配的用于周向锁定集成式镜头N个销孔；【销体（21）和销孔（22）为现有单反相机开口中的常用部件，此外，机身上还设有用于驱动该卡口销的镜头锁定/释放按键】

当集成式镜头与机身完成对接后，销体插装在一个销孔中，完成镜头锁定，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，机身通过图像传感器获取图像或视频。

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、正下方、正左方（如图3所示）或正右方，或者在任何一个方向。

对应M的取值，最小为2，也可以3-10的任一个值，只要2个缺口即可完成镜头的插入，也便于镜头旋转，优选3-6个。

Claims

1.一种具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统，其特征在于，包括机身(1)和镜头，机身前面板上设有用于与镜头对接的机身卡口(5)；

(1)所述的镜头为集成式镜头(2)，集成式镜头对接在该机身卡口(5)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机身卡口(5)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；

(3)机身卡口内设有一组静触点(12)，镜头后端具有一组圆形弹性触点(17)，集成式镜头后端的镜头卡口卡装在机身卡口(5)上后，所述的静触点(12)和圆形弹性触点(17)对应接触，完成镜头与机身的对接；

机身卡口为圆筒形结构，机身卡口的内壁设有一个具有M个缺口(52)的卡环(51)；2≤M≤9，M为整数；

每一个缺口处设有一个伸缩式挡片机构；每一个所述的伸缩式挡片机构包括动挡片(9)、动挡片两侧设置的随动导向块(15)、2个导向柱(14)和2个压簧(11)；在每一个缺口两侧的卡环内各设有2个导向仓；所述的2个导向柱分别设置在该2个导向仓内；2个压簧分别套装在2个导向柱上，2个随动导向块分别套装在2个导向柱上并分别与2个压簧相连；

机身卡口上设有M个电磁铁(6)；M个电磁铁分别与M个动挡片位置对应；机身或机身卡口上设有一个用于控制M个电磁铁通电的控制按钮(20)；

镜头的后端的卡口外侧设有与所述缺口相适配的M片静挡片(18)；

控制按钮未被按下时，电磁铁失电，在压簧(11)的作用下，动挡片的前段伸出到最大位置以封住所述缺口(52)；

控制按钮被按下时，电磁铁得电，动挡片与电磁铁吸合，动挡片克服压簧的弹力回缩到最大位置以让出所述缺口(52)；

在机身卡口设有一个销体(21)，在镜头卡口上设有与所述销体适配的用于周向锁定集成式镜头N个销孔；

当集成式镜头与机身完成对接后，销体插装在一个销孔中，完成镜头锁定，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。

2.根据权利要求1所述的具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统，其特征在于，机身上设有显示屏。

3.根据权利要求1所述的具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统，其特征在于，机身上设有电子取景器或光学取景器，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。

4.根据权利要求1所述的具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统，其特征在于，N为4-6之间的整数。

5.根据权利要求1-4任一项所述的具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统，其特征在于，所述的机身可以是单反相机的机身、卡片机机身、微单相机/单电相机机身或手机机身。

6.根据权利要求2所述的具有新型电控卡口和集成式镜头的摄像系统，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；

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)；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；所述的机身为单反相机的机身、卡片机机身、微单相机/单电相机机身或手机机身。