CN111487044B - 变倍镜头 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变倍镜头。变倍镜头包括：镜头主体；镜筒，所述镜筒围套在所述镜头主体外侧；调倍装置，所述调倍装置与所述镜筒连接且可同轴转动，且所述调倍装置与所述镜头主体相连，通过转动所述调倍装置能够调节所述镜头主体的倍率；倍率检测组件，所述倍率检测组件用于检测来自所述调倍装置的磁信号并基于所述磁信号确定所述调倍装置的位置进而确定所述倍率。根据本发明的变倍镜头，能够简单方便且准确地获知变倍镜头的放大倍率。

Description

变倍镜头

技术领域

本发明涉及光学仪器领域，具体涉及一种变倍镜头。

背景技术

目前，手动连续变倍镜头应用于各种测量环境时，通常靠人工目视读取镜头之刻度圈上所指示的镜头当前位置的倍率数值，再把所读取的镜头当前位置的倍率数值手动操作输入到与该镜头连接的下级设备。在这个过程中，很难准确获知镜头调倍率时有无调至当前倍率准确位置的信息，致使出现错误读取镜头倍率数值的情况，影响镜头应用检测装置的检测结果，导致镜头应用检测装置的精确性和稳定性出现较大问题。

手动变倍镜头也有依靠光电检测来确认倍率，但是需要提供多个的光电接收器，且需要在镜筒上打若干数量的孔位，系统复杂且成本较高，且在变倍过快时会存在倍率丢失及识别错误的问题，在镜头加工生产过程中过于繁琐，且公差要求很高，不利于降低成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种变倍镜头，能够简单方便且准确地获知变倍镜头的放大倍率。

为解决上述技术问题，本发明提供一种变倍镜头，包括：

镜头主体；

镜筒，所述镜筒围套在所述镜头主体外侧；

调倍装置，所述调倍装置与所述镜筒连接且可同轴转动，且所述调倍装置与所述镜头主体相连，通过转动所述调倍装置能够调节所述镜头主体的倍率；

倍率检测组件，所述倍率检测组件用于检测来自所述调倍装置的磁信号并基于所述磁信号确定所述调倍装置的位置进而确定所述倍率。

进一步地，所述倍率检测组件包括：

磁性标记物，所述磁性标记物设置在所述调倍装置上；

信号检测装置，所述信号检测装置检测其与所述磁性标记物之间的磁场强度并输出强度信号；

处理器，所述处理器基于所述信号检测装置输出的所述强度信号计算所述变倍镜头的倍率。

进一步地，所述信号检测装置为磁编码器，所述磁编码器检测其与所述磁性标记物之间的磁场强度信号并将所述磁场强度信号转换为电信号，并作为所述强度信号输出所述电信号。

进一步地，所述处理器基于所述信号检测装置输出的强度信号确定所述调倍装置的位置，并基于所述调倍装置的位置确定所述变倍镜头的倍率。

进一步地，所述变倍镜头还包括：

指示灯，所述指示灯连接所述处理器，当所述处理器检测出所述变倍镜头的倍率到达预定值打开所述指示灯进行指示。

进一步地，所述磁性标记物为多极分布的环状磁铁，所述环状磁铁套设在所述调倍装置上。

进一步地，所述磁性标记物为单通道或双通道磁栅，所述磁栅绕设在所述调倍装置的周向上。

进一步地，所述磁性标记物为多个磁场强度不同的条形磁铁，多个所述条形磁铁在所述调倍装置的周向上间隔设置。

进一步地，所述变倍镜头还包括：

感应窗，所述感应窗设置在所述镜筒对应所述磁性标记物的位置上，所述感应窗为镂空结构、膜结构及玻璃结构中的任一种；

底座，所述底座为槽体，所述槽体的腔室覆盖所述感应窗，通过螺丝穿过所述槽体底部与所述镜筒连接，所述信号检测装置及所述处理器设置在所述槽体的底部。

进一步地，所述变倍镜头还包括：

信号传输接口，所述处理器通过所述信号传输接口连接下级设备。

本发明的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：

根据本发明的变倍镜头，通过倍率检测组件检测来自调倍装置的磁信号并基于磁信号确定调倍装置的位置进而确定倍率，能够简单方便且准确地获知变倍镜头的放大倍数，不需要变倍镜头额外打孔和价格较高昂的光电检测设备，能够节约成本，磁信号检测相比光电信号检测更加稳定，不会受到外界光源和粉尘附着的干扰，且检测精度较高，即使变倍过快也不存在倍率丢失及识别错误的问题。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的变倍镜头的结构示意图；

图2为图1中的调倍装置和磁性标记物的结构示意图；

图3为图1中的底座、信号检测装置、处理器、信号传输接口、指示灯、电路板的结构示意图；

图4为图1中的镜头主体、镜筒、感应窗、调倍装置、磁性标记物的结构示意图。

附图标记：

100、镜头主体；200、镜筒；210、感应窗；220、连续变倍窗；300、调倍装置；310、旋转螺纹；410、磁性标记物；420、信号检测装置；430、处理器；440、指示灯；450、信号传输接口；460、电路板；500、底座；1000、变倍镜头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另作定义，本发明中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

下面，参考附图说明根据本发明实施例的变倍镜头1000。

图1至4示出了根据本发明的变倍镜头1000的可选实施例。如图1至4所示，根据本发明的变倍镜头1000可以包括：镜头主体100、镜筒200、调倍装置300及倍率检测组件。

其中，镜头主体100可以为多个镜片组成的部件，通过调节镜片之间的位置可以调整放大倍数。

镜筒200围套在镜头主体100外侧。

例如，镜筒200的头部存在卡口，将镜头主体100安装在镜筒200的卡口位置，从而实现镜筒200围套在镜头主体100外侧。

调倍装置300与镜筒200连接且可同轴转动，且调倍装置300与镜头主体100相连，通过转动调倍装置300能够调节镜头主体100的倍率。

调倍装置300可以为与镜筒200同轴设置的圆筒状部件，例如轴套，该轴套的一部位于所述镜筒内与所述镜头主体相连且一部位于所述镜筒外侧，关于调倍装置、镜筒、以及镜头主体部分，可以采用现有的结构，在此省略其详细说明。

倍率检测组件用于检测来自调倍装置300的磁信号并基于磁信号确定调倍装置300的位置进而确定倍率。

倍率检测组件可以为多个装置组合而来，例如，可以由信号发生装置(产生磁信号，例如磁体)、信号检测装置(检测磁信号的装置，例如磁力计等)及倍率检测装置(计算放大倍率的装置，例如处理器等)组合而来。

所谓磁信号可以为两个磁体之间的磁场强度信号，也可以为单个磁体的强度信号。检测来自调倍装置的磁信号，可以在调倍装置300上设置与调倍装置300同步转动的磁体，通过磁力计等检测工具直接检测磁场强度信号，从而直接检测磁信号，或者将磁信号转换为电信号(电路、电压、电阻等信号)，可以通过万用表等检测工具检测出电信号，从而间接检测出磁信号。

由于调倍装置在转动过程中，磁信号是变化的，可以基于磁信号(磁场强度信号、电信号等)建立与调倍装置300的位置对应关系，通过实时检测磁场强度信号、电信号等，可以计算得到调倍装置300的位置，从而实现基于磁信号确定调倍装置300的位置。调倍装置300的位置与变倍镜头的倍率存在唯一对应关系，通过调倍装置300的位置可以计算出调倍装置的倍率。

由此，能够简单方便且准确地获知变倍镜头1000的放大倍数，不需要变倍镜头1000额外打孔和价格较高昂的光电检测设备，能够节约成本，磁信号检测相比光电信号检测更加稳定，不会受到外界光源和粉尘附着的干扰，且检测精度较高，即使变倍过快也不存在倍率丢失及识别错误的问题。

根据本发明一些实施例，倍率检测组件可以包括：磁性标记物410、信号检测装置420及处理器430。

首先，说明磁性标记物410。

磁性标记物410设置在调倍装置300上。

所谓磁性标记物410可以为磁场强度分布不均匀的磁体，例如磁性标记物410可以是多级分布的环状磁体、磁条磁栅、不同磁场强度的磁铁等。

接着，通过以下两个实施例说明信号检测装置420。

实施例1，信号检测装置420检测其与磁性标记物410之间的磁场强度，输出磁场强度信号(强度信号的一种)。

磁性检测装置可以包括磁体，通过信号检测装置420的磁体与磁性标记物410形成磁场强度信号，磁性标记物410随着调倍装置300转动过程中，磁场强度信号也发生变化，可以通过磁力计等装置检测磁场强度，输出磁场强度信号，从而便于将次感应信号与调倍装置300的位置建立对应关系。

信号检测装置也可以为直接检测磁性标记物的磁场强度信号的装置(例如，磁力计等)，输出磁场强度信号，从而便于将次感应信号与调倍装置300的位置建立对应关系。

实施例2，信号检测装置420将其与磁性标记物410之间的磁场强度信号转换为电信号，输出电信号(强度信号的另一种)。

磁场强度信号转换为电信号可以使用的磁感应传感器实现，例如霍尔传感器等。

电信号可以为电压信号、电流信号、电阻信号等，电信号相对比较精确，而且电流信号和电压信号可以通过放大电路进行信号放大，能够使得变倍镜头1000的倍率调节精度更高。

进一步地，磁性检测装置为磁编码器，磁编码器检测其与磁性标记物之间的磁场强度信号并将磁场强度信号转换为电信号，并作为强度信号输出电信号。

磁编码器装置的通常由磁阻传感器、磁鼓和信号处理电路组成。磁鼓被烧成一个等间距的小磁极，磁极磁化后，旋转时将产生周期性分布的漏磁场。磁编码器通过磁阻效应，将变化的磁场信号转换为电阻阻值的变化，利用电势作用下的电阻值变化转换成电压变化,电压信号经处理电路处理后转化为数字信号或模拟信号。

也就是说，磁编码器中的磁鼓与磁性标记物形成磁场强度信号，磁阻将磁场强度信号转换为电阻信号，通过信号处理电路转换为电压信号，此电压信号可以处理成数字信号或模拟信号。

由此，在调倍装置300转动过程中，能够通过磁编码器的电信号准确示出磁场强度的变化，从而能够准确计算出调倍装置300的位置，进而计算出变倍镜头1000的倍率，且磁编码器成本较低，能够节约成本。

然后，说明处理器430。

处理器430基于信号检测装置420输出的强度信号计算变倍镜头1000的倍率。

例如，首先，可以建立信号检测装置420输出的强度信号与变倍镜头1000的倍率之间的对应关系，不同的磁场强度信号对应相应的倍率或不同的电信号对应相应的倍率，接着，当处理器430接收到信号检测装置420的输出信号，调用相应的倍数对应关系，计算出变倍镜头1000的倍率。

根据本发明一些实施例，处理器430处理器基于信号检测装置输出的强度信号确定调倍装置300的位置，并基于调倍装置300的位置确定变倍镜头的倍率。

也就是说，首先，基于信号检测装置420输出的强度信号与调倍装置300的位置对应关系，确定调倍装置300的位置，接着，基于调倍装置300的位置信号与变倍镜头1000的倍率关系，确定变倍镜头1000的倍率。

调倍装置300的位置通常通过刻度记录，可以通过逐个最小的刻度旋转调倍装置300，并记录信号检测装置420的输出的强度信号，从而能够较为方便地建立信号检测装置420的输出的强度信号与调倍装置300的位置的对应关系。当调倍装置300转动时，根据信号检测装置420的输出的强度信号，可以计算得到调倍装置300的位置，再根据调倍装置300的位置与变倍镜头1000的倍率存在唯一的对应关系，计算出变倍镜头的倍率。由此，此处理器430能够简便地计算出变倍镜头1000的倍率。

进一步地，变倍镜头1000还包括指示灯440。

指示灯440连接处理器430，当处理器430检测出变倍镜头1000的倍率到达预定值打开指示灯440进行指示。

例如，预选设定变倍镜头1000的放大倍数为5倍，旋转调倍装置300，当处理器430计算出变倍镜头1000达到5倍的时候，打开指示灯440，提醒用户变倍镜头1000达到预定的放大倍数(放大5倍)。

由此，能够提高设备使用的简易性，提高了效率。

根据本发明一些实施例，磁性标记物410为多极分布的环状磁铁，环状磁铁套设在调倍装置300上。

例如，环状磁铁同轴安装到调倍装置300上，调倍装置300转动时，信号检测装置420可以获取环状磁铁的环上的磁场强度信号。

根据本发明一些实施例，磁性标记物410为单通道或双通道磁栅，磁栅绕设在调倍装置300的周向上。

例如，将磁栅直接围绕在调倍装置300的周长分布区域，调倍装置300转动时，信号检测装置420可以获取磁栅上磁场强度信号。

根据本发明一些实施例，磁性标记物410为多个磁场强度不同的条形磁铁，多个条形磁铁在调倍装置300的周向上间隔设置。

例如，每个条形磁铁的磁场强度从100高斯到5000高斯不等，通过将条形磁铁布置在调倍装置300的不同倍率位置，调倍装置300转动时，信号检测装置420会获取条形磁铁的磁场强度信号。

根据本发明一些实施例，变倍镜头1000还包括感应窗210和底座500。

感应窗210设置在镜筒200对应磁性标记物410的位置上，感应窗210为镂空结构、膜结构及玻璃结构中的任一种。

也就是说，可以通过感应窗210传递磁性标记物410的磁场。感应窗210可以为镂空结构、膜结构或玻璃结构等对磁场信号干扰较小且磁场信号损失较小的结构。由此，能够减少磁性标记物410的磁场强度损失，便于信号检测装置420获取磁场强度信号。

底座500为槽体，槽体的腔室覆盖感应窗210，通过螺丝穿过槽体底部与镜筒200连接，信号检测装置420及处理器430设置在槽体的底部。

也就是说，通过螺丝将承载有信号检测装置420及处理器430的底座500安装在镜筒200上，形成一个相对密封的环境，避免外界信号的干扰和粉尘的影响，能够提高变倍镜头1000的稳定性，而且，信号检测装置420与磁性标记物410之间的距离更加接近，磁场强度信号损失更小，信号检测装置420能够更准确地获取磁场强度信号。

进一步地，变倍镜头1000还包括信号传输接口450，处理器430通过信号传输接口450连接下级设备。

也就是说，通过信号传输接口450将处理器430计算出的变倍镜头1000的倍率信息传递至下级设备(例如电脑、服务器等)。由此，下级设备能够方便地获知变倍镜头1000的倍率。

下面通过一个示例，具体说明本发明实施例的变倍镜头1000。

如图1至图4所示，变倍镜头1000包括：

变倍镜头1000的上端设有镜头主体100。

镜筒200围套在镜头主体100的外侧，在镜筒200的上部形成有镂空的感应窗210，下部形成有镂空的连续变倍窗220。

在镜筒200内部设有作为调倍装置300的轴套，此轴套是手动变倍镜头1000在变倍时所需手动转动的部件(可以通过设置在轴套上的旋转螺纹310转动轴套)，此轴套与镜筒200可同轴转动，且轴套长度可延伸至感应窗210的位置。在轴套上固定安装有磁性标记物410，不同倍率处所对应的磁性标记物410的磁场强度均不相同，用以区分不同倍率。磁性标记物410的设计磁场参数由所要检测的变倍镜头总倍率数目决定。

在感应窗210外围安装有底座500(电子反馈底座)，底座500的底部安装有电路板460(PCB板)，电路板460上设有磁编码器(信号检测装置420)、处理器430等元器件，磁编码器的位置与磁性标记物410相对应，处理器430能处理磁编码器所获得的磁场强度变化信号并处理相关倍率对应逻辑运算光，底座500上设有两种颜色的指示灯440(LED灯)，在变倍镜头1000到达预定倍数时，预定颜色指示灯440亮，其余时候另外一种颜色指示灯440亮，在电路板460的下方连接有信号传输接口，起到供电与传输相关信号的作用。

变倍镜头变倍时，旋转轴套，磁性标记物410跟随内部轴套同轴转动，电路板460通电、磁编码器信号接收信号、处理器430进行计算，当轴套旋转对应到一个镜头放大倍率位置时，此时磁编码器的检测靶面与磁性标记物410相切，此时磁编码器将获得当前的磁场强度信息，所得磁场强度信息将由电路板460的处理器430进行倍率匹配的逻辑运算，最终计算出此磁场强度信息下的磁性标记物410位置所对应的倍率值。此倍率值由信号传输接口配合相应数据线传输到下级设备(电脑等)供相应软件所用。

当变倍镜头目标倍率为0.7时，变倍时手动转动轴套的旋转螺纹310，使轴套刻度线对准倍率数值0.7，倍率0.7位置区域为倍率数值0.7刻度位置偏左及偏右各0.5mm处及中间共1mm范围，此范围区间由手动变倍镜头1000内部的机械结构确定。当镜头内部的轴套转至倍率0.7位置区域范围内时，指示灯440显示绿色，指示镜头变倍时已转至倍率0.7的准确位置，此时镜头倍率为0.7，此显示颜色信息由电路板460通过引脚反馈输入给指示灯440，镜头旋转轴套手动变倍时未转至倍率0.7位置区域内时，指示灯440显示红色，指示镜头变倍时未转至倍率0.7的准确位置，此时镜头倍率具体数值不明确，需继续转动轴套，直至指示灯440由显示红色变为显示绿色时，则镜头倍率确定调至0.7。

本发明中所涉及的变倍镜头1000巧妙地结合了变倍镜头1000内部空间封闭稳定无其他磁场干扰能使磁编码器能稳定工作、变倍镜头1000变倍时所必需的旋转动作能使磁性标记物410产生磁场变化、磁编码器对磁性标记物410的磁场强度信息能精准检测反馈等特点，设计实现了变倍镜头1000变倍时能以电子反馈方式向下级设备(电脑)中的软件系统反馈准确倍率信息的功能。增加了变倍镜头1000与其他电子设备之间的信息互联功能，提高了使用变倍镜头1000进行测量时的工作效率。并由于磁编码器成本较低，此设计能降低手动变倍镜头1000之电子反馈模块的生产成本。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种变倍镜头(1000)，其特征在于，包括：

镜头主体(100)；

镜筒(200)，所述镜筒(200)围套在所述镜头主体(100)外侧；

调倍装置(300)，所述调倍装置(300)与所述镜筒(200)连接且可同轴转动，且所述调倍装置(300)与所述镜头主体(100)相连，通过转动所述调倍装置(300)能够调节所述镜头主体(100)的倍率；

倍率检测组件，所述倍率检测组件用于检测来自所述调倍装置(300)的磁信号并基于所述磁信号确定所述调倍装置(300)的位置进而确定所述倍率；

其中，所述倍率检测组件包括：

磁性标记物(410)，所述磁性标记物(410)设置在所述调倍装置(300)上；

信号检测装置(420)，所述信号检测装置(420)检测其与所述磁性标记物(410)之间的磁场强度并输出强度信号；

处理器(430)，所述处理器(430)基于所述信号检测装置(420)输出的所述强度信号确定所述调倍装置(300)的位置，并基于所述调倍装置(300)的位置确定所述变倍镜头(1000)的倍率；

感应窗(210)，所述感应窗(210)设置在所述镜筒(200)对应所述磁性标记物(410)的位置上，所述感应窗(210)为镂空结构、膜结构及玻璃结构中的任一种；

底座(500)，所述底座(500)为槽体，所述槽体的腔室覆盖所述感应窗(210)，通过螺丝穿过所述槽体底部与所述镜筒(200)连接，所述信号检测装置(420)及所述处理器(430)设置在所述槽体的底部。

2.根据权利要求1所述的变倍镜头(1000)，其特征在于，所述信号检测装置(420)为磁编码器，所述磁编码器检测其与所述磁性标记物(410)之间的磁场强度信号并将所述磁场强度信号转换为电信号，并作为所述强度信号输出所述电信号。

3.根据权利要求1所述的变倍镜头(1000)，其特征在于，还包括：

指示灯(440)，所述指示灯(440)连接所述处理器(430)，当所述处理器(430)检测出所述变倍镜头(1000)的倍率到达预定值打开所述指示灯(440)进行指示。

4.根据权利要求1至3任一所述的变倍镜头(1000)，其特征在于，所述磁性标记物(410)为多极分布的环状磁铁，所述环状磁铁套设在所述调倍装置(300)上。

5.根据权利要求1至3任一所述的变倍镜头(1000)，其特征在于，所述磁性标记物(410)为单通道或双通道磁栅，所述磁栅绕设在所述调倍装置(300)的周向上。

6.根据权利要求1至3任一所述的变倍镜头(1000)，其特征在于，所述磁性标记物(410)为多个磁场强度不同的条形磁铁，多个所述条形磁铁在所述调倍装置(300)的周向上间隔设置。

7.根据权利要求1所述的变倍镜头(1000)，其特征在于，还包括：

信号传输接口(450)，所述处理器(430)通过所述信号传输接口(450)连接下级设备。

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