CN104754198B - 用于监控摄像机的注塑光学透明罩 - Google Patents

Abstract

一种用于监控摄像机的注塑光学透明罩，其要点在于它是半个椭圆球，其曲线方程式为 $(\frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b_2}=1(b>a>0,y\≥0)),$ 坐标原点为O(0，0)，其中：球罩外表面的高度为b，开口的半径为a，1.1：1≤b：a≤1.4:1。本发明利用椭圆(半个)的长轴方向高度大于圆，满足光学透明罩在同样口径的情况下，能有更大的高度。解决了水平方向上(‑10°—5°)，长焦时出现的重影，模糊现象。它不存在过渡线现象，整个截面是由完整的一条几何曲线构成，并且是与圆最近似的。采用此方式形成的保护罩，在摄像机镜头通过此区域成像时，避免过渡线的形成，成像质量达到最优的一种结构。

Description

用于监控摄像机的注塑光学透明罩

技术领域

本发明属于监控系统中的摄像机的配件，尤其属于监控系统中的球型摄像机的光学保护罩。

背景技术

为了防尘、防雨等，在摄像机的外部加有透明保护罩，物体发出的光线要进入摄像头内，必须先经过这个透明罩，透明保护罩会对摄像机的像质造成影响，目前存在问题如下：

一般透明罩是由有光学透明度的丙烯酸树脂注塑成型，受制作工艺的限制，厚度在2mm左右，通常的透明罩均为半球形，球面超过半球时是无法脱模的。典型的半球形保护罩在水平方向视场角会被天花板或自身的装配结构所遮挡。

为了使摄像机能够在水平方向上视场角不被遮挡，基于典型半球形保护罩的局限性，市面上推出了一类加高型球罩，如图1所示，它由球面部分与柱面(或锥度极小的锥面)部分拼接而成，由于脱模缘故，在其末端直径为最大，即柱面与球面等直径。加高型球罩解决了水平角度的视场角问题，但是摄像机长焦(是指观察远处)时画面会产生拖影，重影现象。如图1所示，摄像机2安装于球罩1的中心附近，L为柱面高度，C为摄像机镜头中心与坐标原点O之间的距离，其绕竖轴(Y轴)方向可360°无限制旋转，垂直方向只能0°(部分摄像机做到-10°)至90°摆动，当摄像机的视场角位于球形区域时，其成像清晰，而一旦摄像机转到0°附近(X轴，即水平方向)，其视场角位于柱面与球面交界处时，因为外界光线同时通过了球面与柱面，两种不同结构的几何面，对光线产生的扭曲作用是不一致的，这导致了成“像”的焦距不同，根据成像原理，会产生拖影，重影现象。这种现象在摄像机长焦时尤为明显，因此长焦时摄像机垂直方向的摆动角度仅限于5°至90°，无法水平观察远处。在实际使用中，用户希望摄像机能有更大的监控范围，但球罩限制了摄像机功能的充分发挥。这个问题困扰了整个行业的技术人员。

发明内容：

本发明目的在于克服现有监控摄像机球罩存在的对摄像机成像质量的不利影响，提供一种对摄像机成像质量影响较小的用于监控摄像机的注塑光学透明罩。

本发明的设计方案为一种用于监控摄像机的注塑光学透明罩，其要点在于它是半个椭圆球，其曲线方程式为((b>a>0，y≥0))，坐标原点为O(0，0)，其中：球罩外表面的高度为b，开口的半径为a，1.1：1≤b：a≤1.4:1。

采用椭圆函数，在满足高度的同时，它不存在过渡线现象，整个截面是由完整的一条几何曲线构成，并且是与圆最近似的。采用此方式形成的保护罩，在摄像机镜头通过此区域成像时，避免过渡线的形成，成像质量达到最优的一种结构。

摄像机镜头中心与坐标原点O之间的距离为C，C≤b–a。

本发明最好a≥40mm。

光学透明罩开口处的壁厚为T2，光学透明罩内表面的圆心与外表面的圆心在同一轴线上，内表面的圆心与外表面的圆心的距离小于T2。

光学透明罩开口处的壁厚为T2，为整体椭圆部分的最厚处，光学透明罩的顶部壁厚为T1，为整体椭圆部分的最薄处，光学透明罩的厚度由顶端到开口端逐渐加厚，T2-T1≥0.3mm。

本发明利用椭圆(半个)的长轴方向高度大于圆，满足光学透明罩在同样口径的情况下，能有更大的高度。来满足监控摄像机对光学透明罩高度的要求，b：a＝1.4:1时，使监控摄像机垂直方向的监控角度能达到-10°—90°，且对成像的清晰度影响较小。解决了水平方向上(-10°—5°)，长焦时出现的重影，模糊现象。它不存在过渡线现象，整个截面是由完整的一条几何曲线构成，并且是与圆最近似的。采用此方式形成的保护罩，在摄像机镜头通过此区域成像时，避免过渡线的形成，成像质量达到最优的一种结构。

附图说明

图1为现有超半球球罩的使用状态结构示意图

图2为本发明的结构示意图

图3为本发明b：a＝1.4:1时与半球球罩的对比图

图4为椭圆形保护罩与摄像头机芯位置示意图

其中：1球罩2摄像机O为坐标原点a为椭圆短轴b为椭圆长轴C为摄像机镜头中心与坐标原点O之间的距离L为柱面高度。

具体实施方式

下面结合合视图对本发明进行详细的描述，以使本领域技术人员理解本发明。

如图2-4所示,一种用于监控摄像机的注塑光学透明罩，与现有球罩相同，是个壳体，所不同的是它是半个椭圆球罩，其曲线方程式为((b>a>0，y≥0))，坐标原点为O(0，0)，其中：球罩的高度为b，开口的半径为a，1.1：1≤b：a≤1.4:1，随着b：a的比例的增加，椭圆形保护罩与普通球罩的差异逐渐增大，椭圆函数的类圆性逐渐偏离，建议1.1:1≤b：a≤1.4:1。另外此发明在小球机中，对水平角度的改善效果不是很显著，主要是因为小球机的焦距较短，因此建议a≥40mm。摄像机安装在球罩内部，摄像机镜头中心与坐标原点O之间的距离为C，C≤b–a，建议C＝b–a，根据实际情况，可轻微调整，使像质达到最佳的效果。光学透明罩开口处的壁厚为T2，光学透明罩内表面的圆心与外表面的圆心在同一轴线上，内表面的圆心与外表面的圆心的距离小于T2。这样球罩底边的壁厚大于顶部壁厚，椭圆形光学保护罩顶部厚度适当的比根部厚度薄一些，能够进一步减小像差。光学透明罩开口处的壁厚为T2，为整体椭圆部分的最厚处，光学透明罩的顶部壁厚为T1，为整体椭圆部分的最薄处，光学透明罩的厚度由顶端到开口端逐渐加厚，T2-T1≥0.3mm。

图3中虚线为现有半球形球罩，实线为本发明所设计的半个椭圆球罩，可以看到二者之间的高度差(b-b’)，这个高度差使摄像机垂直方向的视角增大，使监控摄像机垂直方向的监控角度能达到-10°—90°，且对成像的清晰度影响较小。它不存在过渡线现象，整个截面是由完整的一条几何曲线构成，解决了水平方向上(-10°—5°)，长焦时出现的重影，模糊现象。

本发明为一种监控摄像机上所用光学保护罩的结构创新，在保证口径不变的前提下增加了整个球罩的高度。在保持摄像头机芯同样位置时，解决了水平角度视场角的问题。

本发明的优点在于：半椭圆形保护罩母线是完整的一条曲线，不存在拼接线过渡问题。它的曲率变化由顶部的1/a逐渐变化到根部的1/b，曲率变化是渐进的，在小范围内可以忽略此差异，所造成的像差是非常轻微的，因此在一定程度上是有效的解决了摄像机镜头在通过拼接过渡位置时产生的模糊、重影等问题。满足保护罩同样口径的情况下，能有更大的高度。解决了水平方向上，长焦时出现的重影，模糊现象。

Claims (5)

1.一种用于监控摄像机的注塑光学透明罩，其特征在于，它是半个椭圆球，其曲线方程式为坐标原点为O(0，0)，其中：球罩的高度为b，开口的半径为a，1.1：1≤b：a≤1.4:1。

2.根据权利要求1所述的一种用于监控摄像机的注塑光学透明罩，其特征在于，摄像机镜头中心与坐标原点O之间的距离为C，C≤b–a。

3.根据权利要求1所述的一种用于监控摄像机的注塑光学透明罩，其特征在于a≥40mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于监控摄像机的注塑光学透明罩，其特征在于光学透明罩开口处的壁厚为T2，光学透明罩内表面的圆心与外表面的圆心在同一轴线上，内表面的圆心外表面的圆心的距离小于T2。

5.根据权利要求1所述的一种用于监控摄像机的注塑光学透明罩，其特征在于光学透明罩开口处的壁厚为T2，为整体椭圆部分的最厚处，光学透明罩的顶部壁厚为T1，为整体椭圆部分的最薄处，光学透明罩的厚度由顶端到开口端逐渐加厚，T2-T1≥0.3mm。