CN213934362U - 一种电动聚焦镜头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动聚焦镜头，包括镜头、凸轮外罩、凸轮、连接座、动力机构、弹簧和图像传感器，前四者同轴设置，其中镜头侧壁设有直槽，侧壁外侧设有第一螺纹；凸轮外罩侧壁内侧设有第二螺纹，第一螺纹和第二螺纹配合；凸轮套设于镜头外，两端分别抵触镜头和凸轮外罩，侧壁设有斜槽，侧壁外侧设有传动机构；连接座局部套设于镜头内，并连接图像传感器，连接座安装有导钉；动力机构与传动机构配合带动凸轮转动；导钉与直槽和斜槽滑动连接推动连接座轴向移动；弹簧套设于镜头内，两端分别抵触镜头和连接座。本申请电动聚焦智能化程度高，镜头成像效果佳，稳定性、调焦精度和效率高，适用于复杂环境，使用寿命长、维护成本低。

Description

一种电动聚焦镜头

技术领域

本实用新型属于光学调焦技术领域，具体涉及一种电动聚焦镜头。

背景技术

传统的镜头聚焦方式为人工聚焦，不适用于频繁变化的环境，且调焦精度难以保证，因此自动聚焦镜头逐渐发展普及。但调焦镜头体积较大、重量较重，常用的步进电机很难直接将整个镜头带动进行电动聚焦。

目前，现有技术中将镜头设计成部分镜片沿光轴移动实现光学补偿，其一方案如下：动力机构包括电机驱动单元、变焦电机和聚焦电机，变焦电机与变焦镜片连接，聚焦电机和聚焦镜片连接，电机驱动单元独立驱动变焦电机和聚焦电机，在镜头的调焦过程中，通过聚焦电机和变焦电机分别控制聚焦镜片实时跟随变焦镜片的运动而运动，并调整两个镜片之间的距离变化，保证在图像传感器上采集到的图像清晰，并将采集的数值传递给后续的自动对焦单元，由自动对焦单元计算得到图像清晰度相关参数值，并驱动动力机构带动镜片运动进行调焦和聚焦，使采集到的目标图像达到最清晰状态，其中自动对焦单元通过控制聚焦镜片前后运动，判断出图像清晰度值的变化趋势，在聚焦镜片往复运动的过程中测出图像最清晰的点。该装置增大了光学设计难度，同时使产品的成像性能、使用效果及调焦效率也劣于镜片固定不动的镜头产品。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述问题，提出一种电动聚焦镜头，通过电动远程调整图像传感器位置进行聚焦，使镜头成像效果更佳，且更加智能化，稳定性、调焦精度和效率高，结构简单、操作方便、外形美观，且适用于复杂环境，使用寿命长、维护成本低。

为实现上述目的，本实用新型所采取的技术方案为：

本实用新型提出的一种电动聚焦镜头，包括镜头和图像传感器，还包括凸轮外罩、凸轮、连接座、动力机构和弹簧，镜头、凸轮外罩、凸轮和连接座同轴设置，其中：

镜头，侧壁开设有至少一个平行于轴线的直槽，并在靠近像面的侧壁外侧还设有第一螺纹；

凸轮外罩，侧壁内侧中部设有第二螺纹，且凸轮外罩套设于镜头、凸轮和连接座外，第一螺纹和第二螺纹配合连接；

凸轮，套设于镜头外，并一端抵触镜头，另一端抵触凸轮外罩，限制凸轮的轴向移动，且凸轮的侧壁还开设有至少一个斜槽，侧壁外侧设有传动机构；

连接座，局部套设于镜头内，且连接座靠近像面的一端开设有连接图像传感器的第三锁付孔，第三锁付孔为多个，连接座的侧壁外侧还开设有至少一个导钉孔，导钉孔安装有导钉；

动力机构，固定在镜头的侧壁外侧，并与传动机构配合带动凸轮转动；

导钉，与直槽和斜槽滑动连接，在凸轮转动时推动连接座沿轴向移动；

弹簧，套设于镜头内，并一端抵触镜头，另一端抵触连接座。

优选地，传动机构为与凸轮同轴的第一齿轮；动力机构包括电机、电机架和第二齿轮，电机架与镜头的侧壁外侧固定连接，电机与电机架连接，第二齿轮与第一齿轮啮合。

优选地，镜头的侧壁还开设有用于电机架定位的凹槽。

优选地，导钉、直槽和斜槽数量均为三个。

优选地，连接座还开设有沿轴线贯穿的通孔。

优选地，通孔内设有滤光片。

优选地，滤光片通过点胶固定。

优选地，连接座的通孔内还凸设有同轴的光阑孔，光阑孔位于滤光片的像面侧。

优选地，凸轮外罩的侧壁还开设有至少一个点胶孔。

优选地，镜头的侧壁还开设有用于外接相机的安装孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1)通过电动远程调整图像传感器位置进行聚焦，使镜头成像效果更佳，且更加智能化，有利于及时调焦监控，调焦精度和效率高，结构简单、操作方便，适用于变化频繁的环境；

2)通过凸轮外罩进行限位，有效防止导钉脱落造成装置内元件散落，提高使用寿命和安全性，降低维护成本；

3)采用弹簧推动连接座向像面侧运动，吸收齿轮间隙使聚焦调整后始终稳定于同一状态，稳定性更高；

4)避免关键部位裸露，美观实用，适用于恶劣环境，尤其是振动或潮湿环境等使用要求高的特殊场合。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的剖视图；

图3为本实用新型的局部放大图I；

图4为本实用新型的凸轮立体图；

图5为本实用新型的连接座立体图；

图6为本实用新型的连接座左视图；

图7为本实用新型的镜头主视图。

附图标记说明：10、镜头；20、凸轮外罩；30、凸轮；40、连接座；50、导钉；60、动力机构；70、弹簧；80、滤光片；90、图像传感器；11、第一锁付孔；12、直槽；13、第一螺纹；14、电机架安装孔；15、凹槽；16、第二锁付孔；21、第二螺纹；22、限位端面；23、点胶孔；31、斜槽；32、第一齿轮；41、导钉孔；42、光阑孔；43、第三锁付孔；44、点胶槽；45、滤光片凹槽；61、电机；62、电机架；63、第二齿轮；621、第四锁付孔。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为与另一个组件“连接”时，它可以直接与另一个组件连接或者也可以存在居中的组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本申请。

如图1-7所示，一种电动聚焦镜头，包括镜头10和图像传感器90，还包括凸轮外罩20、凸轮30、连接座40、动力机构60和弹簧70，镜头10、凸轮外罩20、凸轮30和连接座40同轴设置，其中：

镜头10，侧壁开设有至少一个平行于轴线的直槽12，并在靠近像面的侧壁外侧还设有第一螺纹13；

凸轮外罩20，侧壁内侧中部设有第二螺纹21，且凸轮外罩20套设于镜头10、凸轮30和连接座40外，第一螺纹13和第二螺纹21配合连接；

凸轮30，套设于镜头10外，并一端抵触镜头10，另一端抵触凸轮外罩20，限制凸轮30的轴向移动，且凸轮30的侧壁还开设有至少一个斜槽31，侧壁外侧设有传动机构；

连接座40，局部套设于镜头10内，且连接座40靠近像面的一端开设有连接图像传感器90的第三锁付孔43，第三锁付孔43为多个，连接座40的侧壁外侧还开设有至少一个导钉孔41，导钉孔41安装有导钉50；

动力机构60，固定在镜头10的侧壁外侧，并与传动机构配合带动凸轮30转动；

导钉50，与直槽12和斜槽31滑动连接，在凸轮30转动时推动连接座40沿轴向移动；

弹簧70，套设于镜头10内，并一端抵触镜头10，另一端抵触连接座40。

其中，本申请包括镜头10、凸轮外罩20、凸轮30、连接座40、动力机构60、弹簧70和图像传感器90，镜头10、凸轮外罩20、凸轮30和连接座40同轴设置，镜头10的侧壁设有至少一个平行于轴线的直槽12，并在靠近像面的侧壁外侧还设有第一螺纹13；凸轮外罩20的侧壁内侧中部设有第二螺纹21，且凸轮外罩20位于第二螺纹21左侧的部位套设于凸轮30外，第二螺纹21通过与第一螺纹13配合连接套设于镜头10外，凸轮外罩20位于第二螺纹21右侧的部位套设于连接座40外。第二螺纹21的左侧为限位端面22，凸轮30的右端抵触限位端面22，左端抵触镜头10的阶梯面。凸轮30的侧壁还开设有至少一个斜槽31，侧壁外侧设有传动机构，通过凸轮外罩20与镜头10的螺纹连接限制凸轮30的轴向移动，使凸轮30相对镜头10仅可发生相对转动而不发生相对移动，保证动力机构60与传动机构始终配合，有助于提高调焦速度，同时凸轮外罩20还起到防止凸轮润滑油外泄、遮掩斜槽31对外观进行美化和防止导钉50脱落的多重作用。直槽12和斜槽31分别贯穿镜头10和凸轮30的侧壁，且均可根据运动范围进行设计，如调节倾斜角度或槽的长度，用于图像传感器的移动范围限位，可根据需求调整调焦敏感度和调焦范围。

连接座40局部套设于镜头10内，即连接座40上靠近物面的一侧套设入镜头10上靠近像面的一侧内，连接座40靠近像面的一端设有定位凸台，定位凸台可为任意形状，并在定位凸台上开设有用于连接图像传感器的第三锁付孔43，可与图像传感器的PCB板直接通过螺钉锁付固定，从而实现连接座40移动时图像传感器同步移动调焦，第三锁付孔43为两个，还可为其他任意数量，图像传感器具有体积小、重量轻、集成度和分辨率高、功耗低、寿命长、价格低等特点，更便于调节聚焦，且调焦后使产品保持更好的成像性能。

动力机构60位于镜头10的侧壁外侧，并与传动机构配合带动凸轮30转动，连接座40的侧壁外侧还开设有至少一个导钉孔41，导钉孔41安装有导钉50，导钉50与直槽12和斜槽31滑动连接，在凸轮30转动的同时斜槽31带动导钉50沿直槽12推动连接座40进行轴向移动，实现镜头10与连接座40在轴向方向上的运动调整，从而推动连接座40携带的图像传感器沿轴向运动调焦。采用电动调焦可直接通过后端控制实现，避免再次拆解及手动聚焦的弊端，提高相机重新聚焦的便捷性，调焦精度和效率高，智能化程度更高，成像性能更佳，且通过凸轮外罩20将关键部件封装有助于保护内部结构，同时外形更加美观，适应更多新环境监控的频繁聚焦校准的需求及恶劣环境，尤其是振动或潮湿环境等使用要求高的特殊场合。

弹簧70从镜头10的像面侧装套于镜头10内，左端抵触镜头10的阶梯面、右端抵触连接座40左侧端面，通过弹簧70压缩后产生的弹力使连接座一直存在向右运动的作用力，每次调焦后均会吸收第二齿轮63与第一齿轮32间的齿轮间隙，去除齿轮间隙产生的不稳定状态，使聚焦后始终处于同一状态，稳定性高。

在一实施例中，传动机构为与凸轮30同轴的第一齿轮32；动力机构60包括电机61、电机架62和第二齿轮63，电机架62与镜头10的侧壁外侧固定连接，电机61与电机架62连接，第二齿轮63与第一齿轮32啮合。

其中，本申请凸轮30的侧壁外侧设有整圈完整齿形的第一齿轮32，第一齿轮32与凸轮30同轴设置，第一齿轮32与凸轮30为一体式结构，动力机构60包括电机61、电机架62和第二齿轮63，电机架62为L型电机支座，且与镜头10的侧壁外侧接触的安装部位为弧形结构并设有两个第四锁付孔621，镜头10的侧壁外侧设有与第四锁付孔621对应的两个电机架安装孔14，并通过螺钉将电机架安装孔14和第四锁付孔621连接，即可实现电机架62和镜头10的固定连接，电机架安装孔14和第四锁付孔621还可为其它任意数量设置。电机61与电机架62连接，第二齿轮63与第一齿轮32啮合。在镜头10上设置动力机构60，由电机61驱动第二齿轮63与第一齿轮32啮合传动带动凸轮30转动，凸轮30通过导钉50带动连接座40沿轴向运动，从而调整图像传感器位置实现电动驱动调焦，调焦更加智能化，成像效果好，提高了相机重新聚焦的便捷性。

需要说明的是，第一齿轮32与凸轮30还可为分体式结构，如第一齿轮32可与凸轮30通过螺钉固定连接，更加便于更换易损部件，降低维护成本。电机架62还可根据实际需求调整形状，动力机构60和传动机构还可采用带轮或链轮传动形式等，或根据需求更换为直流电机或步进电机，提高使用自由度，还可将动力机构60模块化，更加便于组装或更换。

在一实施例中，镜头10的侧壁还开设有用于电机架62定位的凹槽15。

其中，本实施例中镜头10上还开设有凹槽15，凹槽15用于电机架62的定位或调整电机架62与凸轮30的相对位置，有利于提高组装效率或调整位置。

在一实施例中，导钉50、直槽12和斜槽31数量均为三个。

其中，导钉50一端固定在连接座40的导钉孔41中，另一端同时穿入直槽12和斜槽31中与两者滑动配合，数量均为三个，共三组且环向均布，能够使结构更加稳定，受力均匀，防止转动时卡顿。需要说明的是，导钉50、直槽12和斜槽31的配合还可根据实际需求进行数量或位置的调整。

在一实施例中，连接座40还开设有沿轴线贯穿的通孔。

其中，连接座40设有沿轴线贯穿的通孔，用于相机和镜头10配合使用拍摄。

在一实施例中，通孔内设有滤光片80。

其中，本申请连接座40的通孔内还设有滤光片80，以满足在不同环境下滤光的需求，提高成像质量。如图6所示，本实施例中连接座40的通孔为阶梯孔，物面侧孔径大于像面侧，连接座40靠近像面的一侧内壁开设有滤光片凹槽45，滤光片80为圆形或圆环形，可内置于滤光片凹槽45中。提高了该电动聚焦镜头的灵活性进而对不同环境有更高的匹配能力。需要说明的是，还可以根据实际需求调整滤光片80位置的设置，或还可采用压紧方式将滤光片80固定于连接座40内。

在一实施例中，滤光片80通过点胶固定。

其中，连接座40在内置滤光片80后，滤光片80的外环与滤光片凹槽45形成三个均布的腰形点胶槽44，本实施例中点胶槽44与滤光片凹槽45槽深相同，便于加工，通过三处点胶槽44点胶，用于将滤光片80固定在连接座40上，防止松动脱落，可进一步提高安全性，并减少胶水溢出到滤光片80上影响成像质量的可能。需要说明的是，点胶槽44还可为任意数量或任意形状布设，且点胶槽44还可垂直于连接座40的侧壁开设，并与滤光片凹槽45连通。

在一实施例中，连接座40的通孔内还凸设有同轴的光阑孔42，光阑孔42位于滤光片80的像面侧。

其中，光阑孔42用于改善镜头光学系统像质，提高成像质量。

在一实施例中，凸轮外罩20的侧壁还开设有至少一个点胶孔23。

其中，本实施例中凸轮外罩20的侧壁垂直开设有一个与第二螺纹21连通的点胶孔23，通过点胶孔23点胶，用于固定凸轮外罩20和连接座40，防止松动造成镜头10或导钉50脱落，可进一步提高安全性及使用寿命，降低维护成本。

在一实施例中，镜头10的侧壁还开设有用于外接相机的安装孔。

其中，镜头10的侧壁还开设有用于外接相机的安装孔，如图1所示，镜头10的中部侧壁外侧开设有与轴线平行的第一锁付孔11和与轴线垂直的第二锁付孔16，第一锁付孔11和第二锁付孔16均布且为任意数量。需要说明的是，镜头10的侧壁还可设有用于外接相机的螺纹部，与相机进行螺纹连接固定。

组装时，将滤光片80放入连接座40的滤光片凹槽45中并对点胶槽44进行点胶将滤光片80固定在连接座40上，然后分别将镜头10和凸轮30进行套设，并将弹簧70与连接座40依次套设于镜头10内部，再调整凸轮30和连接座40至导钉孔41、直槽12和斜槽31对齐后组入导钉50，然后通过旋转凸轮外罩20约束凸轮30的轴向运动，使凸轮30只能进行旋转运动，再组装动力机构60即可完成组装连接，为避免组装过程中损坏图像传感器，可在最后将图像传感器组装到连接座40上或在组装外接相机前进行组装。凸轮外罩20的组装可避免凸轮30是活动件，在旋转时与连接座40若有轴向的相对移动会分解力及影响动力机构60与传动机构的配合，从而影响连接座40与镜头10的轴向移动效率。凸轮外罩20组装完成后可通过点胶孔23进行点胶固定凸轮外罩20防止松动。凸轮外罩20对凸轮30齿轮以外的部位进行遮挡可防止导钉50脱离，并阻止凸轮润滑油与外界环境的接触，减少其泄漏与挥发，得以保证性能长期稳定，且使外观更加简洁，起到美化外观的效果。使用时，电机61通过啮合传动实现凸轮30的旋转运动，凸轮30通过导钉50带动连接座40沿轴向运动，即可实现连接座40上锁付的图像传感器相对镜头10在轴向进行移动调焦，调焦更加智能化，成像效果好，提高了相机重新聚焦的便捷性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的较为具体和详细实施方式，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电动聚焦镜头，包括镜头(10)和图像传感器(90)，其特征在于：所述电动聚焦镜头还包括凸轮外罩(20)、凸轮(30)、连接座(40)、动力机构(60)和弹簧(70)，所述镜头(10)、凸轮外罩(20)、凸轮(30)和连接座(40)同轴设置，其中：

所述镜头(10)，侧壁开设有至少一个平行于轴线的直槽(12)，并在靠近像面的侧壁外侧还设有第一螺纹(13)；

所述凸轮外罩(20)，侧壁内侧中部设有第二螺纹(21)，且所述凸轮外罩(20)套设于所述镜头(10)、凸轮(30)和连接座(40)外，所述第一螺纹(13)和第二螺纹(21)配合连接；

所述凸轮(30)，套设于所述镜头(10)外，并一端抵触所述镜头(10)，另一端抵触所述凸轮外罩(20)，限制所述凸轮(30)的轴向移动，且所述凸轮(30)的侧壁还开设有至少一个斜槽(31)，侧壁外侧设有传动机构；

所述连接座(40)，局部套设于所述镜头(10)内，且所述连接座(40)靠近像面的一端开设有连接所述图像传感器(90)的第三锁付孔(43)，所述第三锁付孔(43)为多个，所述连接座(40)的侧壁外侧还开设有至少一个导钉孔(41)，所述导钉孔(41)安装有导钉(50)；

所述动力机构(60)，固定在所述镜头(10)的侧壁外侧，并与所述传动机构配合带动所述凸轮(30)转动；

所述导钉(50)，与所述直槽(12)和斜槽(31)滑动连接，在所述凸轮(30)转动时推动所述连接座(40)沿轴向移动；

所述弹簧(70)，套设于所述镜头(10)内，并一端抵触所述镜头(10)，另一端抵触所述连接座(40)。

2.如权利要求1所述的电动聚焦镜头，其特征在于：所述传动机构为与所述凸轮(30)同轴的第一齿轮(32)；所述动力机构(60)包括电机(61)、电机架(62)和第二齿轮(63)，所述电机架(62)与所述镜头(10)的侧壁外侧固定连接，所述电机(61)与所述电机架(62)连接，所述第二齿轮(63)与所述第一齿轮(32)啮合。

3.如权利要求1所述的电动聚焦镜头，其特征在于：所述镜头(10)的侧壁还开设有用于电机架(62)定位的凹槽(15)。

4.如权利要求1所述的电动聚焦镜头，其特征在于：所述导钉(50)、直槽(12)和斜槽(31)数量均为三个。

5.如权利要求1所述的电动聚焦镜头，其特征在于：所述连接座(40)还开设有沿轴线贯穿的通孔。

6.如权利要求5所述的电动聚焦镜头，其特征在于：所述通孔内设有滤光片(80)。

7.如权利要求6所述的电动聚焦镜头，其特征在于：所述滤光片(80)通过点胶固定。

8.如权利要求6或7所述的电动聚焦镜头，其特征在于：所述连接座(40)的通孔内还凸设有同轴的光阑孔(42)，所述光阑孔(42)位于所述滤光片(80)的像面侧。

9.如权利要求1所述的电动聚焦镜头，其特征在于：所述凸轮外罩(20)的侧壁还开设有至少一个点胶孔(23)。

10.如权利要求1所述的电动聚焦镜头，其特征在于：所述镜头(10)的侧壁还开设有用于外接相机的安装孔。

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