CN103718101B - 后焦点调节模块和具有后焦点调节模块的摄像机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于摄像机的后焦点调节模块（3），包括：支撑结构（6）；具有电机（10）、传动机构（8）和构件承载结构（7）的直线致动器（11），其中，传动机构（8）将电机（10）的旋转运动转换为直线运动且沿直线方向（9）移位构件承载结构（7）；用于沿与直线方向（9）相反的方向推压构件承载结构（7）的弹簧构件（25）；具有至少一个光学过滤器（31a、b）的滑动件（30），其中，滑动件（30）能沿滑动方向（33）在后焦点调节模块（3）的引导槽（32）中在至少两个滑动位置之间滑动，其中，弹簧构件（25）提供引导槽（32）的引导表面（34a、b、c）用于滑动件（30）。

Description

后焦点调节模块和具有后焦点调节模块的摄像机

技术领域

本发明涉及一种后焦点调节模块和一种具有该后焦点调节模块的摄像机。更具体地讲，本发明涉及这样一种后焦点调节模块，包括：支撑结构；具有电机、传动机构和构件承载结构的直线致动器，其中，传动机构将电机的旋转运动转换为直线运动且沿直线方向移位构件承载结构；用于沿与直线方向相反的方向推压构件承载结构的弹簧构件；具有至少一个光学过滤器的滑动件，其中，滑动件能沿滑动方向在后焦点调节模块的引导槽中在至少两个滑动位置之间滑动。还涉及一种具有后焦点调节模块的摄像机。

背景技术

监视系统通常包括多个监视摄像机和监视控制中心，它们经由私人或公共网络连接，以彼此或与监视控制中心交换图像、视频流或元数据。这种监视摄像机应小、可靠、无故障和低的维护。

文献DE 10 2007 001 649 A1例如公开了一种相应的摄像机系统或监视网络。

发明内容

本发明涉及一种后焦点调节模块和一种摄像机。

本发明的主题是一种适于调节摄像机的图像捕获单元、例如CCD或CMOS芯片与物镜之间的距离的后焦点调节模块。这种后焦点调节模块可用于增强通过物镜投射到图像捕获单元上的图像的清晰度和/或对比度。根据本发明，图像捕获单元在后焦点调节模块中沿直线方向移动，以调节所述距离。优选地，直线方向与摄像机的摄像方向和/或物镜的光轴平行或相同，和/或与图像捕获装置中的图像传感器的表面延伸方向垂直。

后焦点调节模块包括支撑结构，所述支撑结构例如由塑料制成，且可被模制而成、尤其是被注射成型。支撑结构限定出用于后焦点调节模块的其他部件的基础。优选地，支撑结构静止地设置或固定在摄像机中或摄像机上，且被实施为壳体。

直线致动器附连到支撑结构，所述直线致动器具有用于承载作为构件的图像捕获单元的构件承载结构。可选地，图像捕获单元是后焦点调节模块的一部分。总体而言，构件承载结构可包括多个单独的部件。为了便于组装直线致动器，优选地，构件承载结构整体形成或形成为单件，例如被形成为由塑料制成的模制成型、尤其是注射成型部件。直线致动器还包括电机和传动机构，其中，传动机构将电机的旋转运动转换为直线运动，且沿直线方向移动构件承载结构，进而移动图像捕获单元，以调节图像捕获单元与物镜之间的距离。

直线致动器适于沿直线方向、尤其是向着物镜移位和/或挤压构件承载结构。为了沿相反方向撤回构件承载结构和/或为了将构件承载结构保持在与传动机构预加载接触，提供弹簧构件，所述弹簧构件沿所述相反方向推压构件承载结构。尤其地，弹簧构件适于沿所述相反方向挤压构件承载结构。

后焦点调节模块还包括具有至少一个光学过滤器的滑动件。在本发明的一个可能的实施例中，滑动件保持两个过滤器，IR过滤器(红外)和假体过滤器，例如玻璃板。在操作中，IR过滤器在夜晚使用，假体过滤器在白天使用。通过使用假体过滤器，在夜晚和白天操作过程中的光学路径是相同的。其他的过滤器也可安装在滑动件上。滑动件优选通过滑动电机驱动。为了将光学过滤器放置到位，滑动件可在后焦点调节模块的引导槽中在至少两个滑动位置之间滑动。引导槽横过物镜与图像捕获单元之间的光学路径，使得过滤器可放置在光学路径中。

根据本发明，弹簧构件提供引导槽的引导表面用于滑动件。因此，滑动件在滑动过程中和/或在滑动位置接触弹簧构件的引导表面。

本发明的一个发现是，弹簧构件可在后焦点调节模块中用作多功能构件，以减少部件的数目和便于组装后焦点调节模块。通过降低部件的数目，还提高了摄像机的可靠性，因为更少的部件将会降低部件从它们的位置脱离的可能性。而且，可节省或降低所需的空间，因为尽管弹簧构件提供了多种功能，但它仅需要单个机械接口来固定在模块中。

在本发明的一个优选实施例中，所述引导槽由支撑结构和弹簧构件一起形成。在该实施例中，引导表面的多个部分通过支撑结构、尤其是壳体提供，引导表面的其他部分由弹簧构件提供。设计壳体使其具有整体形成的引导槽通常是困难的和复杂的，因为壳体必须被保持不可从模制工具分离。在优选实施例中，引导槽的多个部分由弹簧构件提供，使得支撑结构、尤其是壳体的设计的复杂性保持为低。

在本发明的一个可能的实现方式中，弹簧构件包括引导槽的侧引导表面、顶引导表面和/或底引导表面。尤其优选地，弹簧构件提供了所有这三个表面，使得它形成用于滑动件的支架或部分包绕滑动件。顶和/或底引导表面代表用于滑动件的支撑表面。在该实现方式中，引导表面的较大部分由弹簧构件提供，使得其余引导表面到支撑结构的集成是简单的。

为了实现弹簧构件的推压功能，可使弹簧构件包括推压构件承载结构的至少一个、优选两个或更多个板簧区段。优选地，至少一个板簧区段被实施为具有自由端的腿部或舌部，其中自由端抵靠在构件承载结构上。该实施例使得在构件承载件的可能的整个行程距离上可具有恒定或近似恒定的推压力。

在本发明的另一改进中，弹簧构件包括至少一个平台弹簧或被成型的板簧，其充当用于将弹簧构件锁定在支撑结构中的形状锁定配件。在该改进中，弹簧构件实现另一功能，所述功能是支撑结构中的自锁定功能，使得可省去或省去了类似螺钉的其他固定装置。该改进使得后焦点调节模块可容易和快速地组装。而且，弹簧构件被挠性地保持，从而被不会受冲击地设置在支撑结构中。

在一个可能的实际实现方式中，平台弹簧是弯曲指状部，所述弯曲指状部锁定在支撑结构的凹切部中，尤其是用于防止弹簧构件沿相反方向的意外释放。

在本发明的另一实施例中，弹簧构件包括定位区段，支撑结构包括用于接收定位区段和用于将弹簧构件相对于与直线方向垂直的平面以形状锁定方式保持的定位凹部。借助于所述定位区段，弹簧构件可容易地以低的窜动量固定在其位置。

尤其优选地，弹簧构件是单件式或一体式部件。因此，所有功能区段紧密地固定到彼此。在一个优选实现方式中，弹簧构件是通过切割和弯曲金属板制成的金属板部件。在该实现方式中，弹簧构件可以高的精度、低的公差和低的制造成本制造。

本发明的另一主题是一种摄像机，尤其是监视摄像机，其具有上述的用于调节摄像机的图像捕获单元的位置的后焦点调节模块。该摄像机还可包括用于与监视网络或监视中心通信以将数据、尤其是图像或视频流或其他元数据传递到监视中心或从监视中心接收讯息或指令的接口模块。

附图说明

通过描述本发明的优选实施例以及附图，可使本发明的其他特征、优点和作用变得明显。附图示出了：

图1是作为本发明的一个实施例的摄像机的一个单元的从底侧观看的等轴测视图；

图2是从后侧朝向图1中的摄像机的后焦点调节模块观看的等轴测视图；

图3是图2中的后焦点调节模块的仰视图；

图4是图2和3中的后焦点调节模块的传递轮的示意性前视图；

图5是前面的图的后焦点调节模块的多个部件的示意性分解视图；

图6是前面的图的后焦点调节模块的多个部件的等轴测视图。

具体实施方式

图1示出了作为本发明的一个实施例的摄像机1的三维视图，其中不具有外部壳体且不具有物镜，从而，仅示出了摄像机1的单元2。摄像机1、进而单元2是监视摄像机，例如用于监视网络中。

单元2可大概分为三个子组件，即，用于调节摄像机1的后焦点的机动后焦点调节模块3、包括电源组的图像处理模块4以及接口模块5。

机动后焦点调节模块3是盒形的，且具有如下讨论的通过改变物镜(未示出)和图像捕获单元(未示出)之间的距离来调节摄像机1的后焦点的功能。在图像处理模块4中，由图像捕获单元捕获的图像被预处理、处理、压缩等。还可分析图像或执行物体探测或物体跟踪。所述图像可被实施为单个图像、系列图像或具有多个图像的视频流。图像处理单元4包括一个或两个印刷电路板。电源组通过转换或处理供给电压向摄像机1提供电能。

所述接口模块5提供例如用于提供供给电压的电源的多个电气/电子接口、例如用于与监视控制中心通信和用于向监视控制中心传送图像或图像的元数据的网络接口。

图2以三维视图从背侧示出了机动后焦点调节模块3，其中，一些构件在该图中被省去。图3通过顶视图示出了图2的内容。机动后焦点调节模块3包括作为支撑结构的壳体6，在所述壳体6中，构件承载结构7作为直线致动器11的一部分被设置成可沿直线方向9移动。直线致动器11还包括电机10和传动机构8，所述传动机构8适于将电机10的旋转运动转换为构件承载结构7沿直线方向9的移位。

图像捕获单元(未示出)、例如CMOS或CCD芯片设置在构件承载结构7上。壳体6包括前开口12，其中，物镜(未示出)、前开口12和图像捕获单元被对齐，使得图像通过物镜、经由前开口12传递到所述图像捕获装置。物镜的光轴与直线方向9平行或相同，使得通过沿直线方向9移动或移位构件承载结构7，物镜与图像捕获单元之间的沿着光轴的距离被改变相同的量，从而允许调节摄像机1的后焦点。

壳体6由金属制成，但也可由塑料制成，且例如是模铸部件。壳体6包括前壁13和圆周侧壁14，它们形成内部空间，构件承载结构7部分地容纳在所述内部空间中。壳体6示出了整体形成在壳体6中的多个凹部或区段，下面将逐步地解释这一点。壳体6包括沿直线方向9延伸的两个引导槽15a、b，所述引导槽引导整体形成在构件承载结构7上的两个伸出部16a、b，使得构件承载结构7被形状锁定，因此它仅可沿直线方向9移动。金属用于热传递功能的目的。

构件承载结构7也由金属制成，但也可由塑料制成，尤其是被模铸而成，且包括作为主区段17的后壁，底壁18a和顶壁18b从所述主区段17沿与主区段17垂直的直线方向延伸，伸出部16a、b分别形成在所述底壁18a和顶壁18b上。金属用于热传递的目的。

电机10设置在壳体6上，且将其旋转运动沿传动机构8传递。电机10是具有例如18°的全步幅宽度的步进电机。电机10的输出轴与第一传递轮G1耦合。

传递轮G1与包括传递轮G2和传递轮G3的第一传递轮单元19a耦合，所述传递轮G2和传递轮G3被刚性连接，且具有相同的转动轴线A1。传递轮G1的外表面与传递轮G2的外表面耦合。传递轮G2的直径大于传递轮G3的直径。

传递轮G3与包括传递轮G4和传递轮G5的第二传递轮单元19b耦合，所述传递轮G4和传递轮G5被刚性连接，且具有相同的转动轴线A2。传递轮G4的直径大于传递轮G5的直径。传递轮G3的外表面与传递轮G4的外表面耦合。

传递轮G5与包括传递轮G6和传递轮G7的第三传递轮单元19c耦合，所述传递轮G6和传递轮G7被刚性连接，且具有相同的转动轴线A3。传递轮G6的直径大于传递轮G7的直径。传递轮G5的外表面与传递轮G6的外表面耦合。

传递轮G7与传递轮20耦合，所述传递轮20包括位于面向传递轮G1…G7的一侧的传动区段21和面向构件承载结构7的引导区段22。传动区段21包括内表面，所述内表面具有中空传动区段，所述中空传动区段与传动轮G7耦合。传递轮20绕着转动轴线A4转动。

所有轴线A1、A2、A3、A4均彼此平行，且平行于直线方向9和光轴。传动轮G1…G7和传递轮20是直齿轮，且可以通过摩擦或者通过齿彼此耦合。基于传动轮G1…G7和传递轮20的直径，电机10侧的每分钟的转动圈数大于传递轮20侧的每分钟的转动圈数。传递轮20可被电机10和传动机构8转动、摆动或旋转。

可以从是传递轮20的引导区段21的示意性前视图的图4最佳地看出，三个引导道23a、b、c形成在传递轮20中，其中，每个引导道23a、b、c沿着圆周方向或转动方向延伸。每个引导道23a、b、c在接近120°的角度范围上延伸。传递轮20(也称作楔形轮)的高度是7mm。

可从图3中看出，引导道23a、b、c沿它们的延伸方向倾斜。在直线方向9上从斜坡的起点到终点的高度差是3mm。所有这三个引导道23a、b、c具有相同的恒定斜率。构件承载结构7包括整体形成在构件承载结构7中的停靠块24a、b、c，且沿与直线方向9相反的作为停靠或相反方向的方向延伸，其中，每个引导道23a、b、c支撑相应的一个停靠块24a、b、c。

停靠块24a、b、c作为停靠结构在停靠或相反方向上抵靠在引导道23a、b、c上。在传递轮20绕着其转动轴线A4转动的情况下，停靠块24a、b、c相对于引导道23a、b、c滑动，且通过斜坡沿直线方向9移位。这样，构件承载结构7沿直线方向9移动。

在基于电机10、传动机构8、传递轮20的斜坡的设计的该实施例中，直线致动器11允许构件承载结构7产生3mm的总位移，从而，电机10的18°的每个步幅使构件承载结构7沿直线方向9具有3μm(微米)的步幅。直线致动器11的组合高度仅大约15mm。

弹簧构件25设置在构件承载结构7与壳体6之间，且仅在图5和6中示出，图5和6示出了壳体6以及弹簧构件25的分解等轴测视图和非分解的等轴测视图。弹簧构件25是多功能部件，且包括引导区段26和设置在引导区段26的上侧和下侧的弹簧区段27a、b。

弹簧构件25的第一功能是推压功能。直线致动器11仅能够沿直线方向9挤压构件承载结构，而不能沿相反的方向回撤构件承载结构7。弹簧构件25沿相反或停靠方向预加载构件承载结构7，因此，在直线致动器11撤回的情况下，构件承载结构7在相反的方向上被主动地挤压。而且，弹簧构件25确保，构件承载结构7始终与传动轮20接触并将构件承载结构7保持在其位置。每个弹簧区段27a、b包括板簧区段28a、b，所述板簧区段28a、28b例如是腿形或舌形，且平行于引导区段26延伸，而且沿向着构件承载结构7的方向形成或弯折。板簧区段28a、b利用它们的自由端29a、b挤压在构件承载结构7上，从而，构件承载结构7在所述相反方向上被预加载。

后焦点调节模块3包括滑动件30，所述滑动件30是用于两个光学过滤器31a、b的保持器或槽道。滑动件30可沿滑动方向33插入后焦点调节模块3的引导槽32中，所述滑动方向33与直线方向9垂直。滑动件30可设置在两个滑动位置，其中，在第一滑动位置，第一光学过滤器31a、例如IR过滤器，在第二滑动位置，第二光学过滤器31b、例如假体过滤器放置在物镜与图像捕获单元之间的光学路径中。滑动件30被图中未示出的另一电机驱动。

弹簧构件25的第二功能是为滑动件30提供引导表面，以支持或实现滑动件30在滑动方向33上的形状锁定引导。引导区段26包括侧引导表面34a、底引导表面34b和顶引导表面34c，所述这三个表面均面向滑动槽32中的滑动件30。侧引导表面34a平行于滑动件30和滑动方向33延伸，且与直线方向9垂直。底和顶引导表面34b、c设置在翼区段上，所述翼区段与侧引导表面34a垂直延伸，且桥接引导区段26和弹簧区段27a、b。总之，在与滑动方向33垂直的横截面中，引导区段26为滑动件30提供U形引导结构。在其余区域或敞开区域，滑动件30被壳体6的引导表面引导，使得引导槽32由弹簧构件2和壳体6一起形成。

弹簧构件25的第三功能是锁定功能，其中，弹簧构件25锁定在壳体6中。每个板簧区段27a、b包括平台弹簧35a、b(或弯曲板簧)，所述平台弹簧35a、b在直线方向9上是可回弹的或挠性的。平台弹簧35a、b被设计成装配在作为凹部设置在壳体6中的凹切部36a、b中。在后焦点调节模块3的组装过程中，弹簧构件25沿着直线方向9插入壳体6中。在最终位置，平台弹簧35a、b被实施为弯曲手指扣合部或定位在凹切部36a、b中。在释放弹簧构件25之后，平台弹簧35a、b是防止弹簧构件25在所述相反方向上松脱的形状锁定件。

弹簧构件25的第四功能是定位功能，其中，弹簧构件25被实施为自对中或自定位部件。每个板簧区段27a、b包括定位区段37a、b，所述定位区段被整体形成在壳体6中的定位凹部38a、b接收。定位凹部38a、b是凹槽，所述凹槽沿直线方向9延伸。定位区段37a、b和定位凹部38a、b在弹簧构件25被引导到其最终位置时充当组装辅助结构，且在弹簧构件25的最终位置充当形状锁定安装结构。

弹簧构件25由金属制成，且被实施为单件式金属板部件，而且可通过切割和弯曲金属板制造。

Claims (10)

1.一种用于摄像机(1)的后焦点调节模块(3)，包括：

支撑结构(6)，

具有电机(10)、传动机构(8)和构件承载结构(7)的直线致动器(11)，其中，传动机构(8)将电机(10)的旋转运动转换为直线运动且沿直线方向(9)移位构件承载结构(7)，

用于沿与直线方向(9)相反的方向推压构件承载结构(7)的弹簧构件(25)，

具有至少一个光学过滤器(31a、b)的滑动件(30)，其中，滑动件(30)能沿滑动方向(33)在后焦点调节模块(3)的引导槽(32)中在至少两个滑动位置之间滑动，使得在其中一个滑动位置时引导槽横过物镜与图像捕获单元之间的光学路径，

其特征在于

弹簧构件(25)提供引导槽(32)的引导表面，该引导表面用于引导滑动件(30)。

2.如权利要求1所述的后焦点调节模块(3)，其特征在于，引导槽(23)由弹簧构件(25)和支撑结构(6)一起形成。

3.如权利要求1或2所述的后焦点调节模块(3)，其特征在于，弹簧构件(25)提供了引导槽(32)的侧引导表面(34a)、顶引导表面(34c)和底引导表面(34b)中的至少一个。

4.如权利要求1或2所述的后焦点调节模块(3)，其特征在于，弹簧构件(25)提供了用于推压构件承载结构(7)的至少一个板簧区段(28a、b)。

5.如权利要求1或2所述的后焦点调节模块(3)，其特征在于，弹簧构件(25)提供了用于将弹簧构件(25)锁定在支撑结构(6)中的至少一个平台弹簧(35a、b)。

6.如权利要求5所述的后焦点调节模块(3)，其特征在于，平台弹簧(35a、b)被实施为弯曲指状部。

7.如权利要求1-2、6中任一所述的后焦点调节模块(3)，其特征在于，弹簧构件(25)提供了定位区段，且支撑结构(6)提供了用于接收定位区段的凹部，使得弹簧构件(25)被以形状锁定方式保持。

8.如权利要求1-2、6中任一所述的后焦点调节模块(3)，其特征在于，弹簧构件(25)是一件式部件。

9.如权利要求1-2、6中任一所述的后焦点调节模块(3)，其特征在于，弹簧构件(25)是金属板部件。

10.一种摄像机(1)，其具有前面权利要求中任一所述的后焦点调节模块(3)。