CN110501797B - 一种可自动检测识别视场的红外镜头装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可自动检测识别视场的红外镜头装置，包括用于通过自身旋转带动镜头内部的光学结构前后移动以实现视场切换的调焦环、与调焦环连接的镜头底座，调焦环设有磁铁，镜头底座设有用于感应磁铁的霍尔元件，霍尔元件对磁铁的旋转感应范围与一个视场所对应的调焦环的旋转范围对应设置，霍尔元件与用于输出霍尔元件感应转化的电信号的输出装置连接。本发明提供的一种可自动检测识别视场的红外镜头装置结构小巧简单，结构件数量少，可随时手动对焦并对使用者进行实时反馈，且适用于手动调焦类镜头，使其准确判别不同视场。
Description
技术领域
本发明涉及红外热成像技术领域，更具体地说，涉及一种可自动检测识别视场的红外镜头装置。
背景技术
红外热成像是指通过运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换成可供人类视觉分辨的图像和图形，并可以进一步计算出温度值。红外热成像技术使人类超越了视觉障碍，由此人们可以“看到”物体表面的温度分布状况。随着红外热成像技术的不断发展，红外光学系统的应用场景和需求也越来越多，主要应用于监控、测温、军事领域等方面，而且，红外光学系统根据不同的应用场景可分为单视场镜头，双视场镜头和多视场镜头等。
目前，国内针对双视场镜头和多视场镜头，大多采用电动调焦的结构方式，也即通过上位机来控制镜头电机运作，从而实现不同视场的切换。然后，在镜头光学机构增加电机调焦结构，会导致镜头整体结构偏大，而且，电机的电路复杂，必须有电源驱动，且电机在不同温度情况下有应用限制，易出现灵敏度不高而导致镜头调焦不准确的现象。除此之外，在现有技术中，针对小焦距的手动调焦类的双视场镜头，还未有可自动识别不同视场的方法。
综上所述，如何提供一种结构小巧、结构件数量少，且可适用于手动调焦类镜头准确判别视场的装置，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种可自动检测识别视场的红外镜头装置，其结构小巧简单，结构件数量少，适用于手动调焦类镜头，也即可在手动对焦时对使用者进行实时反馈，并能够准确判别当前调整到的视场位置。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种可自动检测识别视场的红外镜头装置，包括用于通过自身旋转带动镜头内部的光学结构前后移动以实现视场切换的调焦环、与调焦环连接的镜头底座，调焦环设有磁铁，镜头底座设有用于感应磁铁的霍尔元件，霍尔元件对磁铁的旋转感应范围与一个视场所对应的调焦环的旋转范围对应设置，霍尔元件与用于输出霍尔元件感应转化的电信号的输出装置连接。
优选的，视场所对应的调焦环的旋转范围为0°至70°，调焦环转动角度为0°至70°时，调焦环处于小视场镜头，调焦环转动角度为70°至150°时，调焦环处于大视场镜头。
优选的，调焦环上设有至少两颗沿周向设置的、直径为2-4毫米的磁铁，霍尔元件与第一颗磁铁相对应时的位置为调焦环旋转的起始位置。
优选的，调焦环上内嵌设有4颗相同的、直径为3毫米的磁铁，霍尔元件对单颗磁铁的旋转感应角度为20°，霍尔元件对相邻的磁铁之间的感应范围连续且具有重叠部。
优选的，调焦环上内嵌设有4颗相同的、直径为2.5毫米的磁铁，霍尔元件对单颗磁铁的旋转感应角度为17.5°，霍尔元件对相邻的磁铁之间的感应范围连续且互相不重叠。
在使用本发明提供的一种可自动检测识别视场的红外镜头装置时，因为调焦环设有磁铁，镜头底座设有霍尔元件，霍尔元件用于与磁铁发生感应并产生霍尔效应，而且霍尔元件对磁铁的感应旋转范围与一个视场所对应的调焦环的旋转范围对应设置，霍尔元件与用于输出霍尔元件感应转化的电信号的输出装置连接。因此，在一个视场所对应的调焦环的旋转范围内，霍尔元件可同步感应到磁铁并产生霍尔效应，也即可将调焦环的旋转角度转化为电信号，然后霍尔元件可通过输出装置将电信号输出，从而使用者可自动判别出调焦环处于该视场镜头。
因此，当用于通过自身旋转来带动镜头内部的光学结构前后移动以实现视场切换的调焦环往某一方向进行旋转时，将带动调焦环上的磁铁共同旋转，而镜头底座上的霍尔元件固定不动。当调焦环的旋转角度处于一个视场所对应的调焦环的旋转范围内时，霍尔元件可同步感应到磁铁并产生霍尔效应，也即可将调焦环的旋转角度转化为电信号，然后霍尔元件将通过输出装置将电信号输出反馈，从而可自动判别出调焦环处于该视场镜头；当调焦环的旋转角度超出一个视场所对应的调焦环的旋转范围内时，霍尔元件将无法感应到磁铁和产生霍尔效应，也即无电信号输出反馈，从而可自动判别出调焦环不处于该视场镜头。
本发明提供的一种可自动检测识别视场的红外镜头装置不需要电机驱动，结构简单，可随时手动对焦，调焦更准确，且利用磁铁和霍尔元件的相互感应，能自动识别镜头所处的视场状态，对使用者进行实时反馈，便于使用者进行视场调节和观察。
综上所述，本发明提供的一种可自动检测识别视场的红外镜头装置结构小巧简单，结构件数量少，适用于手动调焦类镜头，也即可在手动对焦时对使用者进行实时反馈，并能够准确判别当前调整到的视场位置。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的可自动检测识别视场的红外镜头装置的外部结构示意图；
图2为本发明所提供的可自动检测识别视场的红外镜头装置的内部结构示意图；
图3为本发明所提供的可自动检测识别视场的红外镜头装置的镜头底座的结构示意图；
图4为本发明所提供的可自动检测识别视场的红外镜头装置的调焦环的外部结构示意图；
图5为本发明所提供的可自动检测识别视场的红外镜头装置的调焦环的底部结构示意图。
其中，1为调焦环、2为镜头底座、3为磁铁、4为霍尔元件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种可自动检测识别视场的红外镜头装置，其结构小巧简单，结构件数量少，可随时手动对焦并对使用者进行实时反馈，且适用于手动调焦类镜头，使其准确判别不同视场。
请参考图1至图5，其中，图1为本发明所提供的可自动检测识别视场的红外镜头装置的外部结构示意图；图2为红外镜头装置的内部结构示意图；图3为红外镜头装置的镜头底座的结构示意图；图4为红外镜头装置的调焦环的外部结构示意图；图5为红外镜头装置的调焦环的底部结构示意图。
本发明提供的一种可自动检测识别视场的红外镜头装置，包括用于通过自身旋转带动镜头内部的光学结构前后移动以实现视场切换的调焦环1、与调焦环1连接的镜头底座2，调焦环1设有磁铁3，镜头底座2设有用于感应磁铁3的霍尔元件4，霍尔元件4对磁铁3的旋转感应范围与一个视场所对应的调焦环1的旋转范围对应设置，霍尔元件4与用于输出霍尔元件4感应转化的电信号的输出装置连接。
需要说明的是，在使用本发明提供的一种可自动检测识别视场的红外镜头装置时，因为调焦环1设有磁铁3，镜头底座2设有霍尔元件4，霍尔元件4用于与磁铁3发生感应并产生霍尔效应，而且霍尔元件4对磁铁3的感应旋转范围与一个视场所对应的调焦环1的旋转范围对应设置，指的是霍尔元件4能够感应到磁铁3的转动范围恰好与调焦环1转动至一个视场的转动范围完全对应。
即在调焦环1旋转过程当中，由霍尔元件4不能够感应到磁铁3的位置转动至能够感应到磁铁3的位置的分界线，为第一分界线；由霍尔元件4能够感应到磁铁3的位置转动至不能够感应到磁铁3的位置的分界线，为第二分界线，第一分界线与第二分界线不共线，且二者形成一个转动的区间，该区间恰好是第一视场的边界。另一角度来说，调焦环1调整以使镜头进入第一视场后，霍尔元件4就能够感应到磁铁3，调焦环1调整离开第一视场后，霍尔元件4就不能够感应到磁铁3。
霍尔元件4与用于输出霍尔元件4感应转化的电信号的输出装置连接。因此，在一个视场所对应的调焦环1的旋转范围内，霍尔元件4可同步感应到磁铁3并产生霍尔效应，也即可将调焦环1的旋转角度转化为电信号，然后霍尔元件4可通过输出装置将电信号输出，从而可自动判别出调焦环1处于该视场镜头。
因此，当用于通过自身旋转来带动镜头内部的光学结构前后移动以实现视场切换的调焦环1往某一方向进行旋转时，将带动调焦环1上的磁铁3共同旋转，而镜头底座2上的霍尔元件4固定不动。当调焦环1的旋转角度处于一个视场所对应的调焦环1的旋转范围内时，霍尔元件4可同步感应到磁铁3并产生霍尔效应，也即可将调焦环1的旋转角度转化为电信号，然后霍尔元件4将通过输出装置将电信号输出反馈，从而可自动判别出调焦环1处于该视场镜头；当调焦环1的旋转角度超出一个视场所对应的调焦环1的旋转范围内时，霍尔元件4将无法感应到磁铁3和产生霍尔效应，也即无电信号输出反馈，从而可自动判别出调焦环1不处于该视场镜头。
另外，需要进一步说明的是，此处所述的霍尔元件4对磁铁3的旋转感应范围与一个视场所对应的调焦环1的旋转范围对应设置是指一种结果，而非手段；也即无论采用何种具体技术手段，霍尔元件4对磁铁3的旋转感应范围与一个视场所对应的调焦环1的旋转范围对应设置。上述的霍尔元件4对磁铁3的旋转感应范围与一个视场所对应的调焦环1的旋转范围对应设置是指在一个视场内的调焦环1的旋转起始点和终止点与霍尔元件4对磁铁3发生感应的旋转起始点和终止点一一对应，二者同步进行。
另外，霍尔元件4与磁铁3的尺寸、型号等确定以及具体位置的设定等，可在实际的运用过程中，根据实际情况和实际需求进行选择。但需要确保霍尔元件4对磁铁3的旋转感应范围与一个视场所对应的调焦环1的旋转范围对应设置。需要说明的是，一个视场所对应的调焦环1的旋转范围是由该镜头的光学结构决定的，可通过测试检测得到该视场的旋转角度范围，从而进一步确定霍尔元件4与磁铁3的设定范围。
还需要进一步补充说明的是，因为霍尔元件4是通过感应磁场来工作的，所以在选择磁铁3时，一般情况下磁铁3的磁场需要大于所选择的霍尔工作点的1-2倍，这样才能使得霍尔元件4感应到磁场并开始工作。还需要注意的是，磁铁3的尺寸和磁场强度是无关的，磁场是指磁力线的密度，也即磁场强度，而尺寸指的是磁铁3的大小。因此，磁铁3的大小、外形与磁场的大小是没有关系的，因为磁场的强度不会因为磁铁3的大小而改变。在进行霍尔元件4选型时，霍尔元件4的感应距离与磁场的强度有直接联系，并且，霍尔元件4的感应距离是根据霍尔的灵敏度与磁场的强度来决定的，其并没有固定的距离参数。当磁铁3的磁场强度越大时，霍尔元件4的感应距离就越大，当霍尔元件4的灵敏度较高而导致误差时，可适当增大霍尔元件4与磁铁3的距离，或是适当的降低磁铁3的磁场强度。因此，将霍尔元件4对磁铁3的旋转感应范围与一个视场所对应的调焦环1的旋转范围对应设置，需要在实际的运用过程中，通过测试检测等过程得以实现。
此外，还需要说明的是，本发明提供的一种可自动检测识别视场的红外镜头装置不需要电机驱动，结构简单，可随时手动对焦，调焦更准确，且利用磁铁3和霍尔元件4的相互感应，能自动识别镜头所处的视场状态，对使用者进行实时反馈，便于使用者进行视场调节和观察。
综上所述，本发明提供的一种可自动检测识别视场的红外镜头装置结构小巧简单，结构件数量少，可随时手动对焦并对使用者进行实时反馈，且适用于手动调焦类镜头，使其准确判别不同视场。
在上述第一种具体实施方式中的一种可自动检测识别视场的红外镜头装置的基础之上，具体地，视场所对应的调焦环1的旋转范围为0°至70°，调焦环1转动角度为0°至70°时，调焦环1处于小视场镜头，调焦环1转动角度为70°至150°时，调焦环1处于大视场镜头。
需要说明的是，视场代表能够观察到的范围，通常以角度来表示，视场越大,观测范围越大。在同等距离的情况下，视场越大就越能够拍摄到更大的景物范围，因此，为了观察到更广的视角，红外镜头大多采用双视场镜头和多视场镜头的结构设计。
另外，需要进一步说明的是，此处所述的视场所对应的调焦环1的旋转范围为0°至70°，调焦环1转动角度为0°至70°时，调焦环1处于小视场镜头，调焦环1转动角度为70°至150°时，调焦环1处于大视场镜头。该旋转范围的确定是通过测试检测该镜头的结构设计的视场角度来确定的，不同的镜头结构设计，其对应视场的旋转角度范围也会不同。因此，在实际运用过程中，不同的镜头结构设计，其小视场的旋转范围可能为0°至50°、0°至60°、0°至80°等，需要通过实际的试验检测来获得实际的视场旋转范围，从而进一步确定霍尔元件4与磁铁3的设置范围。
还需要补充说明的是，本申请中所提到的角度指的是针对调焦环的圆心角。
在上述的一种可自动检测识别视场的红外镜头装置的基础之上，具体地，调焦环1上设有至少两颗沿周向设置的、直径为2-4毫米的磁铁3，霍尔元件4与第一颗磁铁3相对应时的位置为调焦环1旋转的起始位置。
需要说明的是，磁铁3设置于调焦环1上，因为调焦环1为环状，所以磁铁3需沿调焦环1的周向设置。优选的，将磁铁3设置在调焦环1的端面上，以便霍尔元件4感应其位置。此外，调焦环1上设有至少两颗直径为2-4毫米的磁铁3，是根据视场所对应的旋转角度范围确定的，从而即可保证磁铁3与霍尔元件4之间的旋转感应范围与一个视场所对应的调焦环1的旋转范围对应设置，也能因磁铁3尺寸过大而导致镜头的整体结构尺寸增大。
另外，需要进一步说明的是，此处所述的调焦环1上设有至少两颗沿周向设置的、直径为2-4毫米的磁铁3，需要说明的是，磁铁3的直接越大，磁铁3与霍尔元件4的距离越小，则磁铁3与霍尔元件4的感应越强烈，所需的磁铁3颗数也越少，但镜头的整体结构会越大。因此，如何选择磁铁3的具体直径颗数，如何确定与之配合的霍尔元件4等，都需要在实际运用过程中，通过试验检测来确定。
还需要说明的是，调焦环1上设有至少两颗磁铁3，霍尔元件4与第一颗磁铁3相对应时的位置为调焦环1旋转的起始位置。是为了保证霍尔元件4对磁铁3的旋转感应范围与一个视场所对应的调焦环1的旋转范围对应设置。也即在一个视场所对应的调焦环1的旋转范围内，霍尔元件4可同步感应到磁铁3并产生霍尔效应，也即可将调焦环1的旋转角度转化为电信号，然后霍尔元件4可通过输出装置将电信号输出，从而使用者可自动判别出调焦环1处于该视场镜头。
在上述的一种可自动检测识别视场的红外镜头装置的基础之上，具体地，调焦环1上内嵌设有4颗相同的、直径为3毫米的磁铁3，霍尔元件4对单颗磁铁3的旋转感应角度为20°，霍尔元件4对相邻的磁铁3之间的感应范围连续且具有重叠部。
需要说明的是，此处所述的调焦环1上内嵌设有4颗相同的、直径为3毫米的磁铁3，霍尔元件4对单颗磁铁3的旋转感应角度为20°，该数据是通过对霍尔元件4和磁铁3之间的感应情况进行测试检测得到的。
另外，需要进一步说明的是，若霍尔元件4对相邻的磁铁3之间的感应范围连续且不重叠，则霍尔元件4对四颗磁铁3的总的旋转感应角度为80°，其超出了对应的小视场旋转角度范围。因此，当调焦环1旋转至70°到80°的范围内，将会出现调焦环1的旋转角度虽然超出了小视场所对应的旋转范围，但霍尔元件4仍可同步感应到磁铁3并产生霍尔效应，将调焦环1的旋转角度转化为电信号，然后霍尔元件4将通过输出装置将电信号输出反馈，自动判别出调焦环1处于小视场镜头。然而，此时实际为调焦环1处于大视场镜头，也即会造成判别错误的情况发生。
因此，调焦环1上内嵌设有4颗相同的、直径为3毫米的磁铁3，霍尔元件4对单颗磁铁3的旋转感应角度为20°，而且霍尔元件4对相邻的磁铁3之间的感应范围连续且具有重叠部。
具体的，霍尔元件4对相邻的磁铁3之间的重叠部为10°，从而可确保霍尔元件4对磁铁3的旋转感应范围与一个视场所对应的调焦环1的旋转范围对应设置，并确定所述可自动检测识别视场的红外镜头装置的准确识别。
在上述的一种可自动检测识别视场的红外镜头装置的基础之上，具体地，调焦环1上内嵌设有4颗相同的、直径为2.5毫米的磁铁3，霍尔元件4对单颗磁铁3的旋转感应角度为17.5°，霍尔元件4对相邻的磁铁3之间的感应范围连续且互相不重叠。
需要说明的是，此处所述的调焦环1上内嵌设有4颗相同的、直径为2.5毫米的磁铁3，霍尔元件4对单颗磁铁3的旋转感应角度为17.5°，该数据是通过对霍尔元件4和磁铁3之间的感应情况进行测试检测得到的。
另外，需要进一步说明的是，调焦环1上内嵌设有4颗相同的、直径为2.5毫米的磁铁3，霍尔元件4对单颗磁铁3的旋转感应角度为17.5°，霍尔元件4对相邻的磁铁3之间的感应范围连续且互相不重叠，则霍尔元件4对四颗磁铁3的总的旋转感应角度为70°，而且，霍尔元件4与第一颗磁铁3相对应时的位置为调焦环1旋转的起始位置。
因此，当调焦环1开始旋转时，霍尔元件4与第一颗磁铁3开始发生相对旋转，随着调焦环1的转动，霍尔元件4可依次与四颗磁铁3发生感应，该过程中霍尔元件4可同步感应到磁铁3并产生霍尔效应，也即可将调焦环1的旋转角度转化为电信号，然后霍尔元件4将通过输出装置将电信号输出反馈，从而可自动判别出调焦环1处于小视场镜头；而当调焦环1的旋转角度超出70°的旋转范围时，霍尔元件4将无法感应到磁铁3和产生霍尔效应，也即无电信号输出反馈，从而可自动判别出调焦环1不处于小视场镜头。
还需要说明的是，此处所述的霍尔元件4对相邻的磁铁3之间的感应范围连续且互相不重叠，可通过实际的实验测试得以实现，从而保证霍尔元件4对相邻的磁铁3之间的感应范围连续且互相不重叠。
另外，还需要说明的是，通过测试检测可知，调焦环1上内嵌设有4颗相同的、直径为2.5毫米的磁铁3可使得镜头的整体结构较小，因此，优选的，在调焦环1上内嵌设有4颗相同的、直径为2.5毫米的磁铁3。当然，也可选择不同颗数和不同直径大小的磁铁3，但其会影响镜头的整体结构大小，因此，需要根据实际情况、实际需要，并进行测试等，综合比较后进行确定磁铁3和霍尔元件4的设定情况。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本发明所提供的所有实施例的任意组合方式均在此发明的保护范围内，在此不做赘述。
以上对本发明所提供的一种可自动检测识别视场的红外镜头装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (5)
1.一种可自动检测识别视场的红外镜头装置，包括用于通过自身旋转带动镜头内部的光学结构前后移动以实现视场切换的调焦环(1)、与所述调焦环(1)连接的镜头底座(2)，其特征在于，所述调焦环(1)设有磁铁(3)，所述镜头底座(2)设有用于感应所述磁铁(3)的霍尔元件(4)，所述霍尔元件(4)对所述磁铁(3)的旋转感应范围与一个所述视场所对应的所述调焦环(1)的旋转范围对应设置，所述霍尔元件(4)与用于输出所述霍尔元件(4)感应转化的电信号的输出装置连接；
当所述调焦环(1)旋转并带动所述光学结构前后移动以实现视场切换时，所述磁铁(3)与所述调焦环(1)共同旋转，所述霍尔元件(4)与所述镜头底座(2)固定不动；
当所述调焦环(1)的旋转角度处于一个视场所对应的所述调焦环(1)的旋转范围内时，所述霍尔元件(4)可感应所述磁铁(3)，以得到所述调焦环(1)处于所述视场；
当所述调焦环(1)的旋转角度超出一个视场所对应的所述调焦环(1)的旋转范围内时，所述霍尔元件(4)无感应信号输出，以得到所述调焦环(1)未处于所述视场。
2.根据权利要求1所述的可自动检测识别视场的红外镜头装置，其特征在于，所述视场所对应的所述调焦环(1)的旋转范围为0°至70°，所述调焦环(1)转动角度为0°至70°时，所述调焦环(1)处于小视场镜头，所述调焦环(1)转动角度为70°至150°时，所述调焦环(1)处于大视场镜头。
3.根据权利要求2所述的可自动检测识别视场的红外镜头装置，其特征在于，所述调焦环(1)上设有至少两颗沿周向设置的、直径为2-4毫米的磁铁(3)，所述霍尔元件(4)与第一颗所述磁铁(3)相对应时的位置为所述调焦环(1)旋转的起始位置。
4.根据权利要求3所述的可自动检测识别视场的红外镜头装置，其特征在于，所述调焦环(1)上内嵌设有4颗相同的、直径为3毫米的磁铁(3)，所述霍尔元件(4)对单颗所述磁铁(3)的旋转感应角度为20°，所述霍尔元件(4)对相邻的所述磁铁(3)之间的感应范围连续且具有重叠部。
5.根据权利要求3所述的可自动检测识别视场的红外镜头装置，其特征在于，所述调焦环(1)上内嵌设有4颗相同的、直径为2.5毫米的磁铁(3)，所述霍尔元件(4)对单颗所述磁铁(3)的旋转感应角度为17.5°，所述霍尔元件(4)对相邻的所述磁铁(3)之间的感应范围连续且互相不重叠。
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