CN111698400B - 一种具有复合窗的监控摄像机 - Google Patents

Abstract

公开一种监控摄像机，该监控摄像机具有布置在摄像机壳体的框架中的复合窗和布置在壳体的内侧的摄像头。复合窗具有最靠近摄像头的内部透明板和布置在平行于透明板的平面中且在其外侧的外部保护窗，并且复合窗进一步包括布置并配置为向透明板的外围区域供应热能的加热装置。透明板具有比保护窗更好的导热性且被布置为邻近保护窗，以使热能将从加热装置被传递到透明板，然后被有效地传递到保护窗。

Description

一种具有复合窗的监控摄像机

技术领域

本发明涉及一种窗组件，尤其涉及一种用于摄像机的户外壳体的耐冲击窗组件。

背景技术

监控摄像机越来越受商业安装以及个人安装的欢迎。在最直接的应用中，监控摄像机的目的是用以识别其成像场景内发生的事件，以便于允许算法或操作者推断是否有某些异常事情发生。该推断可以在监控摄像机的直播中实时执行，或者该推断可以基于记录的资料。其他应用可以是用以将监控摄像机布置在车辆(诸如用于公共交通工具的车辆)上或车辆中。在这样应用中，监控摄像机可以用来帮助操作者了解车辆中和其周围的情况，并且在发生某些不幸事情的情况下，记录的视频资料可以用来阐明实际发生什么。

无论如何应用，由监控摄像机获取的资料的可用性的先决条件是摄像机视野不受阻碍，并且对于布置在室外环境中的摄像机而言，这是需要考量的问题。随着时间的推移，诸如灰尘的空气污染可能逐渐阻碍视线，但是在正常情况下，这些原因的影响可以通过确保适当的服务间隔来处理。故意破坏(诸如如果个人给摄像机喷漆)，也导致视野迅速恶化，并且在这种活动情况下，摄像机系统可能警告操作者以使问题可以被修正。故意破坏可能难以考量，但是监控摄像机或容纳监控摄像机的壳体可以具有结构保护以承受至少一些量的冲击形式的故意破坏。再发生阻碍的更常见的原因是天气。在低温下，冰雪可能生成迅速堆积阻挡监控摄像头的视野的物质。

本发明的目的在于提供一种改进的摄像机窗组件，该摄像机窗组件可以用于布置在恶劣环境和寒冷环境中并且可能经受猛烈冲击的摄像机。

发明内容

根据第一方面，本发明体现在监控摄像机中。该摄像机具有布置在摄像机壳体的框架中的复合窗和布置在壳体的内侧的摄像头，其中复合窗具有最靠近摄像头的内部透明板和布置在平行于透明板的平面中且在其外侧的外部保护窗，其中复合窗进一步包括布置并配置为向透明板的外围区域供应热能的加热装置，其中透明板具有比保护窗更好的导热性且被布置成邻近保护窗，以使从加热装置传递到透明板的热能可以被有效地传递到保护窗。透明板的提高的导热性将确保沿着外围边缘施加的热量将散布在整个板中，并且随后该热量将被传递到保护窗。

在一个或多个实施例中，透明板可以被布置在弹性轮廓件中，该弹性轮廓件进而被布置在框架中，并且其中弹性轮廓件的弹性使其能够相对于框架移动，因此为透明板提供相同的功能。

保护窗也可以被布置在弹性轮廓件中或该弹性轮廓件上，以使保护窗的移位被转换为弹性轮廓件上的偏置力。使用作为保护窗和透明板之间的缓冲器的弹性轮廓件可以帮助将力进一步散布在两个部件之间，并且它也将导致力可以从保护窗直接传递到弹性轮廓件，而根本不到达透明板。

然而，在其他实施例中，弹性轮廓件可以具有位于透明板和框架之间的结构稳定性降低的区域，以使框架和弹性轮廓件之间相对运动导致的任何变形被聚集到该区域，从而使透明板能够在摄像头方向上朝着框架向下受力而不会断裂。弹性轮廓件当然可以仅通过使其具有弹性的材料的固有特性来提供缓冲效果，然而该效果可以通过其几何形状设计来进一步增强。在详细描述中将给出一些示例，然而当然还有许多其他获得期望性能的方法。值得注意的是，这种效果某种意义上没有缓冲作用，因为它在力可以被转移到透明板之前从保护窗被吸收。相反，它通过允许透明板移开来减少传递的冲击。

在一个或多个实施例中，加热装置可以被布置在弹性轮廓件的凹槽中，优选地相对于保护窗被布置在其远侧。凹槽将牢固地定位加热装置，并且弹性轮廓件的弹性可以有助于在加热装置和透明板之间实现良好的热接触，这通过观察详细描述中参照的图示容易理解。此外，确保凹槽的开口端面向透明板有助于将热能引向透明板，以使热能可以有效地使用。

弹性轮廓件也可以被设计为提供在复合窗的部件之间的密封，因此保护监控摄像机免受周围环境的影响。然而，为了获得更好的密封，垫圈可以被布置到保护窗上并由盖板保持就位。通过将盖板朝向框架收紧，或者通过其他结构部件，垫圈将被压缩并提供密封。在相关实施例中，垫圈被布置在框架中，以使通过盖板的应用而对垫圈产生的压缩使垫圈朝向框架径向向外膨胀，从而在不止一个方向上实现密封。观察图1和相应的描述时，将容易理解该实施例。

在一个或多个实施例中，框架可以由摄像机壳体的一部分，优选为摄像机壳体的盖部分，形成。这是提供框架功能而不必提供单独的组件的方便方式。

保护窗由聚碳酸酯树脂或其他适合光学应用并具有提高的耐冲击性的材料制成。进而，透明板由合成蓝宝石(synthetic sapphire)制成，具有优异的光学性能和比许多具有类似光学质量的其他材料更大的导热性。但是，透明板也可以使用其他材料。

转向加热装置，该加热装置可以由监控摄像机的电源供电的柔性印刷电路或橡胶加热带来体现。这两个示例为提供期望的加热效果而提供粗糙(rugged)和简单的替代方案。

在任何实施例中，弹性轮廓件可以由弹性材料一体形成，或者由多个部分形成，其中期望的弹性由诸如弹性材料或弹簧的弹性部分提供，而定位透明板的部分由弹性较小的材料制成。有几种合成橡胶材料或弹性体，其可以用于制造弹性轮廓件的目的，但是精确的性能可以取决于复合窗的其他部件，以及监控摄像机在耐冲击性方面的期望性能。在描述的实施例中，弹性轮廓件可以由硅橡胶制成。

附图说明

图1是可以在本发明的第一实施例中使用的复合窗的示意性剖视图，

图2是图1的窗组件的示意性平面图，

图3是根据本发明的一个实施例的监控摄像机的剖视图，以及

图4是图3的监控摄像机的透视图。

具体实施方式

图1是根据本发明的第一实施例的复合窗100的示意性剖视图。复合窗100的部件通过阐明功能而不是阐明所建议的设计的目的来表示。在图3中，包括本发明的进一步实施例的复合窗的实际摄像机组件的横截面提供与实际应用更接近的表示。

图1的复合窗100具有限定中心开口104的框架102，用于成像的光可以穿过该中心开口104。框架102被显示为单独的限定部件，但是在监控摄像机中，框架102可以形成保护壳体的整体部分。

弹性轮廓件(profile)106位于框架中。弹性轮廓件可以由橡胶或任何合适的聚合物材料制成。在其他实施例中，弹性轮廓件由两块形成，其中弹性由弹簧(诸如螺旋弹簧)提供。从描述中可以明显看出，本实施例的弹性轮廓件将用于多种用途。在其他实施例中，每个目的或一些目的可以由单独的部件或复合结构的部分提供，并且考虑到本弹性轮廓件的描述，这样的结构由本领域技术人员容易地制出。在任何实施例中，弹性轮廓件可以具有在透明板和框架之间的结构稳定性降低的区域107(例如，在其上它接触图1中轮廓件的“支腿”)。这使得尽管弹性轮廓件的其余部分可以保持基本不变，但是意味着在其他部件(诸如透明板或保护窗)安装的区域具有结构完整性时可以提供弹性性能。在未示出的其他实施例中，弹性轮廓件可以在无最靠近中心开口104的径向内支腿情况下形成，从而提供透明板更容易移位的解决方案。

加热装置108位于弹性轮廓件106的凹槽109中，并且透明板110被布置在加热装置108的顶部且由弹性轮廓件106的凸缘/凹槽111保持就位。透明板应该由对于波长具有足够透射率的材料形成，该波长应该被允许传播到其上布置有复合窗的摄像机的图像传感器。这通常对应于可见光和近红外辐射，它们显然可以随应用而变化。此外，为了本发明的目的，透明板应该具有高导热性。合适材料的示例是(合成)蓝宝石玻璃(刚玉或Al₂O₃)。

保护窗112被布置在透明板110的顶部并邻近该透明板110。保护窗112也位于框架102和弹性轮廓件106的上表面113上。保护窗112将基本上具有与透明板110相同的要求，但是除了导热性，保护窗应该具有提高的耐冲击性。合适材料的示例可以是聚碳酸酯树脂。

垫圈114和盖板116被布置在保护窗112的顶部，这使得可能确保窗组件100的完整性。垫圈114将提供在保护窗112和盖板116之间的密封，并且优选地，它在压缩期间将向外膨胀，以便于也提供对框架102的密封，从而允许复合窗提供密封功能以及保护密封。

图3是根据本发明的另一实施例的具有复合窗的监控摄像机组件118的横截面图。图3的实施例之间的主要区别在于框架102的功能由摄像机壳体120提供，如之前作为一种可能性所述的。为了简单起见，相同的附图标记将用于相似的部件。图3中相对于前述附图没有进行描述的进一步部件是可移动(平移和倾斜)的摄像头122，该摄像头122包括被布置在镜头支架126中的镜头组件124和相关联的传感器PCB 128，该传感器PCB 128包括用于获取图像的图像传感器。该组件进一步包括控制PCB 130和由132表示的电源。监控摄像机的功能可以与任何现有的监控摄像机相同，并且因为那不是本发明的部分，所以在本说明书的上下文中将不再更详细地讨论。进一步，监控摄像机壳体包括盖部分(cover part)120和基板134，复合窗被布置在该盖部分120中，摄像头和电子设备可以被布置在该基板134上。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以应用其他摄像机结构。

现在返回到复合窗在使用时的功能。第一个方面是对保护窗进行加热，例如，目的是去除最终留在保护窗上的冰或露水。足够的冲击保护是对公共区域中布置的监控摄像机的常见要求，并且很难找到既具有耐冲击性且具有足够高导热性的材料。具有足够高导热性的材料通常更脆，因此它们缺乏所需的耐冲击性。“足够高”应解释为足够高以允许来自被布置在窗的一部分上的热源的热量足够快且足够完全地扩散在窗的表面上。显然，不希望将加热元件布置为阻碍视线，因此它们通常沿着窗的周边设置。此外，所提到的材料应该适用于光学部件，否则寻找合适材料的任务将是琐碎的。还有问题是，图像传感器的过度加热(基本上，任何热量增加，但是越多越糟)将对获取图像的噪声水平有害。

根据本发明的解决方案呈现在图示的实施例中。不是将加热元件添加到保护窗112(这是低效的)，而是加热装置108被布置为邻近、优选为直接接触，透明板110的外围边缘区域，以便于不阻碍透明板110的透射率。加热装置108可以例如是柔性印刷电路(FPC)或橡胶加热器，其被电连接到控制PCB。当施加热量时，加热装置因此将加热透明板的外围边缘区域，并且由于透明板的性能，热量将有效地扩散在透明板110的表面上。以这种方式，热能将被散布并邻近保护窗112，并且它将容易地从透明板110传递到保护窗112且传递到保护窗112的整个区域上。由此实现本发明的第一效果。

本发明的第二个效果涉及复合窗的耐冲击性。如所述的，透明板倾向于是脆的，因此不应该受到暴力冲击。如果对保护窗112有冲击，它将不是直接传递到透明窗110，而是导致弹性轮廓件106的下部向内弹性塌陷，因此透明窗110将从保护窗移开，并且因此它将安然无恙地经受冲击。因此，保护窗将决定产品的耐冲击性，聚碳酸酯非常适合本目的。透明板和保护窗之间的距离大体上尽可能短。甚至可能直接接触，尽管由于有图像伪影的风险而不是优选的。因此，当保护窗向下受力时，它将不倾向于在一定角度下以尖锐的边缘接触透明窗。相反，将存在接触表面，并且随着弹性轮廓件移动，该接触表面可以进一步增加。总之，复合窗在不破裂的情况下可以承受显著的冲击，并且即使透明板与保护窗相比可以是脆的，保护窗的的耐久性可以是复合窗耐久性的限制因素。

Claims (12)

1.一种监控摄像机，具有布置在摄像机壳体(120)的框架(102)中的复合窗(100)和布置在所述壳体(120)的内侧的摄像头(122)，其中所述复合窗(100)具有最靠近所述摄像头(122)的内部透明板(110)和布置在平行于所述透明板(110)的平面中且在其外侧的外部保护窗(112)，其中所述复合窗(100)进一步包括布置并配置为向所述透明板(110)的外围区域供应热能的加热装置(108)，其中所述透明板(110)被布置为邻近所述保护窗(112)，其特征在于，所述透明板(110)具有比所述保护窗(112)更好的导热性，以使从所述加热装置(108)传递到所述透明板(110)的热能能够被有效地传递到所述保护窗(112)，并且进一步，其特征在于，所述透明板(110)被布置在弹性轮廓件(106)中，所述弹性轮廓件(106)进而被布置在所述框架(102)中，并且其中所述弹性轮廓件(106)的弹性使其能够相对于所述框架(102)移动，从而使所述透明板(110)能够相对于所述框架(102)移动。

2.根据权利要求1所述的监控摄像机，其中所述保护窗(112)也被布置在所述弹性轮廓件(106)中或所述弹性轮廓件(106)上，以使所述保护窗(112)的移位被转换为所述弹性轮廓件(106)上的偏置力。

3.根据权利要求1所述的监控摄像机，其中所述弹性轮廓件(106)具有位于所述透明板(110)和所述框架(102)之间的结构稳定性降低的区域，以使所述框架(102)和所述弹性轮廓件(106)之间的相对运动导致的任何变形被聚集到该区域，从而使所述透明板(110)能够在所述摄像头(122)的方向上朝着所述框架(102)向下受力而不断裂。

4.根据权利要求1所述的监控摄像机，其中所述加热装置(108)被布置在所述弹性轮廓件(106)的凹槽中。

5.根据权利要求1所述的监控摄像机，其中垫圈(114)被布置到所述保护窗(112)上并由盖板(116)保持就位。

6.根据权利要求5所述的监控摄像机，其中所述垫圈(114)被布置在所述框架(102)中，以使通过所述盖板(116)的应用而对所述垫圈(114)产生的压缩使所述垫圈(114)朝向所述框架(102)径向向外膨胀，从而实现密封。

7.根据权利要求1所述的监控摄像机，其中所述框架(102)由所述摄像机壳体(120)的一部分形成。

8.根据权利要求1所述的监控摄像机，其中所述保护窗(112)由聚碳酸酯树脂制成。

9.根据权利要求1所述的监控摄像机，其中所述透明板(110)由合成蓝宝石制成。

10.根据权利要求1所述的监控摄像机，其中所述加热装置(108)是由所述监控摄像机的电源供电的柔性印刷电路或橡胶加热带。

11.根据权利要求1所述的监控摄像机，其中所述弹性轮廓件由弹性材料一体形成。

12.根据权利要求1所述的监控摄像机，其中所述弹性轮廓件由多个部分形成，其中期望的弹性由弹性部分提供，而定位所述透明板的部分由弹性较小的材料制成。

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