一种双滤光片切换装置和方法与流程

1.本发明实施例涉及图像拍摄技术领域，尤其涉及一种双滤光片切换装置和方法。


背景技术：

2.双滤光片指在摄像头镜头组里内置了一组滤光片，当镜头外的红外感应点侦测到光线的强弱变化后，内置的双滤光片能够根据外部光线的强弱自动切换滤光片，使图像达到最佳效果。也就是说，在白天或黑夜下，双滤光片能够自动切换滤光片，以达到最佳成像效果。
3.目前的安防产品形态越来越小，高端黑光产品的后焦越来越短，需要有小型化、轻薄型、大视窗的双滤光片切换的技术方案。现有的技术中主要有两种，一种是利用电磁阀转动的角度控制滤光片的切换的行程，但是该方案不能判断滤光片是否动作到位，容易造成撞壁，模组寿命低；另一种是利用电机丝杆通过导爪与导杆相连，电机带动导爪运动，导爪上固定有双滤光片，进而带动滤光片来回切换，但是该方案分立部件较多，整体的部件结构占用空间较大，且滤光片切换时对导杆和丝杆的平行度要求比较高，容易导致滤光片切换时阻力过大而卡死，同时分立式的来料装配需要消耗更多的人工成本。


技术实现要素：

4.本发明提供一种双滤光片切换装置，以实现延长使用寿命，提升双滤光片切换的稳定性。
5.本发明实施例提供一种双滤光片切换装置，包括电机、框架、双滤光片模块、位置反馈模块和变速模块；
6.所述框架包括支架以及支架两侧平行设置的滑轨；
7.所述电机固定于所述支架背离所述滑轨的一侧，用于在驱动电压的作用下进行转动；
8.所述双滤光片模块包括载镜架、第一滤光片和第二滤光片；所述第一滤光片和所述第二滤光片分别固定于所述载镜架上，且所述第一滤光片和所述第二滤光片的排列方向与所述滑轨的延伸方向平行，所述载镜架的两侧卡合于所述滑轨内；
9.所述变速模块包括变速单元和拨杆；所述变速单元的输入端与所述电机的输出端连接，所述变速单元的输出端与所述拨杆的第一端连接，所述拨杆的第二端与所述载镜架连接，带动所述双滤光片模块在所述滑轨上移动；
10.所述位置反馈模块，用于获取所述双滤光片模块的位置信息；
11.其中，根据所述双滤光片模块的位置信息调整驱动电压的大小。
12.第二方面，本发明实施例提供了一种双滤光片切换方法，适用于第一方面提供的任一双滤光片切换装置，所述双滤光片切换装置包括电机、框架、双滤光片模块、位置反馈模块和变速模块；所述方法包括：
13.检测外界环境的光照强度；
14.如果所述光照强度高于光照强度阈值，产生第一驱动电压；
15.判断所述电机是否转动；
16.如果所述电机不转动，升高所述第一驱动电压至所述第二驱动电压，以使所述电机转动；
17.如果所述电机转动，判断所述双滤光片模块是否切换到位；如果所述双滤光片模块未切换到位，升高所述第二驱动电压至所述第三驱动电压，以使所述双滤光片模块切换到位。
18.本发明实施例提供的技术方案，通过驱动电压的作用，电机进行转动，电机的转动带动拨杆的移动，从而带动双滤光片模块沿滑轨移动，实现双滤波片的切换，通过位置反馈模块获取双滤光片模块的位置信息，防止双滤光片模块撞击侧壁，延长模组使用寿命，根据双滤光片模块的位置可以调整驱动电压的大小，保证双滤光片切换的顺利进行，提高双滤光片切换的稳定性。
附图说明
19.为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
20.图1为本发明实施例提供的一种双滤光片切换装置的仰视结构示意图；
21.图2为图1所示的双滤光片切换装置的俯视结构示意图；
22.图3为本发明实施例提供的一种拨杆的结构示意图；
23.图4为本发明实施例提供的又一种双滤光片切换装置的仰视结构示意图；
24.图5为图4所示的双滤光片切换装置的俯视结构示意图；
25.图6为本发明实施例提供的一种双滤光片切换方法的流程示意图；
26.图7为本发明实施例提供的又一种双滤光片切换方法的流程示意图；
27.图8为本发明实施例提供的又一种双滤光片切换方法的流程示意图。
具体实施方式
28.下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。
29.图1为本发明实施例提供的一种双滤光片切换装置的仰视结构示意图，图2为图1所示的双滤光片切换装置的俯视结构示意图。结合图1和图2，双滤光片切换装置100包括电机110、框架120、双滤光片模块130、位置反馈模块140、和变速模块。
30.框架120包括支架121以及支架两侧平行设置的滑轨122；电机110固定于支架121背离滑轨122的一侧，用于在驱动电压的作用下进行转动。
31.双滤光片模块130包括载镜架131、第一滤光片132和第二滤光片133；第一滤光片132和第二滤光片133分别固定于载镜架131上，且第一滤光片132和第二滤光片133的排列方向与滑轨122的延伸方向平行，载镜架131的两侧卡合于滑轨122内。
32.变速模块包括变速单元151和拨杆152；变速单元151的输入端与电机110的输出端连接，变速单元151的输出端与拨杆152的第一端连接，拨杆152的第二端与载镜架131连接，带动双滤光片模块130在滑轨122上移动。
33.位置反馈模块140，用于获取双滤光片模块130的位置信息。
34.其中，根据双滤光片模块130的位置信息调整所述驱动电压的大小。
35.具体的，如图1所示，电机110可以是步进电机也可以是直流电机等其他类型的电机。框架120上有镂空区域123，例如当第一滤光片132切换到位后，外界光束透过第一滤光片132进入拍摄装置内部，因此需要设置镂空区域123以使外界光束可以透过第一滤光片132。框架120包括第一面和与第一面平行的第二面，框架120的第一面上沿x方向延伸的两条边上设置有滑轨122，滑轨122的延伸方向也沿x方向；框架120的第二面上固定有电机110。
36.滑轨122内卡合有载镜架131，即载镜架131可以沿滑轨122移动，载镜架131上固定有第一滤波片132和第二滤波片133，示例性的，第一滤波片132为不感红外滤光片，只允许可见光通过，第二滤波片133为感红外滤光片，可见光和红外光均可以通过，外界光线通过第一滤波片132进行成像时称为白天模式，外界光线通过第二滤波片133进行成像时称为夜间模式。第一滤波片132和第二滤波片133的排列方向与滑轨122的延伸方向平行，即第一滤波片132和第二滤波片133沿x方向排列，因此载镜架131沿滑轨122移动时，可以带动第一滤波片132移动至镂空区域123正对的区域或者带动第二滤波片133移动至镂空区域123正对的区域，以实现第一滤波片132和第二滤波片133的切换。
37.变速单元151可以是齿轮减速单元，也可以为蜗轮蜗杆减速单元，变速单元151输入端与电机110的输出端连接，电机110在驱动电压的作用下，电机110输出端会进行转动，例如，电机110的输出端为轴承，轴承的转动能够驱动变速单元151工作，但是轴承的半径小、转速高、力矩小，不能带动重量较大的负载，变速单元151可以改变电机110输出的转速从而改变电机110输出的力矩，施加给拨杆152的力矩更大，以保证载镜架131上有足够大的拉力使其沿滑轨122移动。在其他实时方式中，电机110的输出端也可以是其他部件，本申请不做具体限制。
38.示例性的，当处于夜间模式，且外界光照强度大于光照阈值强度时，说明外界环境中的光线充足，需要将双滤光片模块130切换至第一滤光片132模式，滤除外界光照中的红外光和杂光，以使最终拍摄的图像不会出现偏色问题，因此会产生第一驱动电压以驱动电机110顺时针转动或者逆时针转动，带动双滤光片模块130沿图1所示的x方形向右移动，将夜间模式切换至白天模式；或者，当处于白天模式，且外界光照强度小于光照阈值强度，说明外界环境中的光线不足，需要将双滤光片模块130切换至第二滤光片133模式，使外界光线中的红外光通过，以增强成像光束的强度，获取更清晰的夜间图像，因此会产生第一驱动电压以驱动电机110逆时针转动或者顺时针转动，带动双滤光片模块130沿图1所示的x方形向左移动，将白天模式切换至夜间模式。
39.位置反馈系统140可以是光中断器、编码器、微动开关等，能够直接或者间接获取双滤光片模块130的位置信息，根据双滤光片模块130的位置信息可以确定双滤光片模块130是否切换到位，如果未切换到位，升高驱动电压，增大电机110的输出力矩，从而增加载镜架131的拉力，使双滤光片模块130沿滑轨122移动直至切换到位。由于位置反馈系统140
能够获取双滤光片模块130的位置信息，因此，避免了双滤光片模块130撞击侧壁，延长模组的使用寿命，根据双滤光片模块130的位置信息可以调整驱动电压的大小，保证双滤光片切换的顺利进行，提高双滤光片切换的稳定性。
40.可选的，继续参见图1，载镜架131还包括镂空的第一区域1312、第二区域1313以及拨杆滑轨1311；第一滤波片132固定于第一区域1312，第二滤波片133固定于第二区域1313。
41.拨杆滑轨1311设置于临近与滑轨122延伸方向垂直的一侧边界，且拨杆滑轨1311的延伸方向垂直于滑轨122的延伸方向垂直；拨杆152卡合于拨杆滑轨1311，沿拨杆滑轨1311移动。
42.具体的，如图1所示，第一区域1312的开口在第一滤光片132所在平面的垂直投影与第一滤光片132有交叠，第二区域1313的开口在第二滤光片133所在平面的垂直投影与第二滤光片133有交叠，在白天模式下，外界光线透过第一滤光片132后进行成像，在夜间模式下，外界光线透过第二滤光片133后进行成像，第一滤光片132和第二滤光片133分别固定在载镜架131上，载镜架131上第一滤光片132和第二滤光片133所在区域不能遮挡进入第一滤光片132和第二滤光片133外界光线，因此需要将载镜架131上第一滤光片132和第二滤光片133所在区域分别形成镂空的第一区域1312和第二区域1313。
43.拨杆滑轨1311设置于载镜架131上与y方向平行的一边的边界区域，拨杆滑轨1311的延伸方向与y方向平行，其中y方向与x方向垂直。变速单元151带动拨杆152沿拨杆滑轨1311移动，从而拉动双滤光片模块130沿滑轨122移动，拨杆滑轨1311和滑轨122的两边轨道均相互平行，避免了在切换过程中因平行度导致的滤光片切换卡死问题，提高双滤光片切换的稳定性。此外，要确保双滤光片模块130切换到位，拨杆滑轨1311的长度不能小于第一滤光片132和第二滤光片133之间的距离。
44.可选的，图3为本发明实施例提供的一种拨杆的结构示意图。如图3所示，包括拨杆第一部1521、第二部1522、第三部1523和第四部1524。
45.第一部1521连接变速单元的输出端与第二部1522的第一端，第二部1522的第二端连接第三部1523的第一端，第三部1523的第二端连接第四部1524的第一端；第三部1523卡合于拨杆滑轨1311内。
46.第三部1523的宽度小于拨杆滑轨1311的宽度，且第四部1524的宽度大于拨杆滑轨1311的宽度。
47.具体的，如图3所示，第三部1523的宽度d1小于拨杆滑轨1311的宽度d，且第四部1524的宽度d2大于拨杆滑轨1311的宽度d。由于第三部1523卡合于拨杆滑轨1311内，即第三部1523与拨杆滑轨1311接触并拉动载镜架131移动，第四部1524的宽度d2大于拨杆滑轨1311的宽度d，因此在载镜架131移动过程中，防止拨杆152脱离拨杆滑轨1311，进一步提升双滤光片切换的稳定性。
48.可选的，继续参见图1，电机110为直流电机。示例性的，将第二滤光片133切换为第一滤光片132所需时间大于人眼的视觉反应时间，因此出现可见的图像偏色问题。但是，直流电机的转速高于步进电机，双滤光片模块130的切换速度更快，第二滤光片133切换为第一滤光片132所需时间小于人眼的视觉反应时间，因此不会出现短暂可见的图像偏色问题。
49.可选的，继续参见图1，位置反馈模块140包括编码器。
50.编码器与电机110连接，用于根据电机110的转动获取双滤光片模块130的位置信
息。
51.具体的，编码器可以是光编码器也可以是磁编码器，位置反馈模块140设置于电机110远离支架121一侧，如图1所示，示例性的，编码器是一种光编码器，光编码器也位于电机110远离支架121一侧，编码器与电机同轴设置，电机转动时，编码器与电机同速旋转，编码器每转一圈反馈一个脉冲信号，能够记录自身转动的圈数，即能够记录电机转动的圈数。根据电机转动的圈数可确定双滤光片模块130的水平位移量，从而可以获取双滤光片模块130的位置信息。当编码器获取到的双滤光片模块130的位置信息不发生变化且双滤光片模块130未切换到位时，意味着，施加在双滤光片模块130上的拉力小于双滤光片模块130受到的外部阻力，此时抬高驱动压力以使电机110产生更大的驱动力矩，从而施加给双滤光片模块130更大的拉力，拉力大于外部阻力时，双滤光片模块130继续移动，直至切换到位，提高了双滤光片切换的稳定性。
52.可选的，图4为本发明实施例提供的又一种双滤光片切换装置的仰视结构示意图，图5为图4所示的双滤光片切换装置的俯视结构示意图。如图4所示，位置反馈模块140包括光中断器。
53.与图1和图2所示的结构不同的是，光中断器固定于滑轨122的一端，用于根据所述光中断器接收到的电信号获取所述双滤光片模块是切换到位的信息。
54.具体的，如图4所示，位置反馈模块140设置于远离电机110一侧，且位置反馈模块140设置于滑轨122的最左端，光中断器能够发射光束，当双滤光片模块130处于光中断器之间且挡住光束的位置时，会反馈电平的跳变，其他位置均无反馈，将该位置设置为双滤光片模块130切换到位的位置，即可获取双滤光片模块130是否切换到位的信息。。在其他实施方式中，位置反馈模块140还可以设置于滑轨122的最右端。
55.可选的，继续参见图1，变速单元151包括齿轮1511和减速齿轮1512。
56.齿轮1511套接于电机110的输出端，电机110转动带动齿轮1511转动。
57.减速齿轮1512与齿轮1511啮合，齿轮1511的转动带动减速齿轮1512的转动；其中，减速齿轮1512的齿数大于齿轮1511的齿数。
58.具体的，在驱动电压的作用下，电机110中的线圈转动，电机110的输出端轴承也进行转动，轴承上套接一个齿轮1511，齿轮1511随轴承的转动而转动。由于轴承的直径较小，因此齿轮1511的直径也比较小，输出的力矩比较小，齿轮1511能带动的负载重量比较小，需要增加一个减速齿轮1512，增大输出的力矩，减速齿轮1512能带动的重量大的负载。使减速齿轮1512与齿轮1511啮合，齿轮1511的转动带动减速齿轮1512转动，减速齿轮1512的齿数大于齿轮1511的齿数，即减速齿轮1512的直径大于齿轮1511的直径，因此减速齿轮1512输出的力矩大于齿轮1511的力矩，从而能够实现较小的驱动电压带动较重的负载，节约能源。实现低功耗。
59.基于同一种发明构思，本发明实施例还提供一种双滤波片切换方法，适用于本发明任意实施例所提供的双滤波片切换装置，具备双滤波片切换装置具有的功能和相应的有益效果。
60.双滤光片切换装置包括电机、框架、双滤光片模块、位置反馈模块和变速模块。相应的双滤光片切换方法如图6所示。
61.图6为本发明实施例提供的一种双滤波片切换方法。如图6所示，双滤光片切换方
法具体包括：
62.610，检测外界环境的光照强度。
63.620，如果所述光照强度高于光照强度阈值，产生第一驱动电压。
64.630，判断所述电机是否转动；如果是，执行步骤650；如果否，执行步骤640。
65.640，升高所述第一驱动电压至所述第二驱动电压，以使所述电机转动。
66.650，判断所述双滤光片模块是否切换到位；如果是，执行671；如果否，执行步骤660。
67.660，升高所述第二驱动电压至所述第三驱动电压，以使所述双滤光片模块切换到位。
68.671，切换结束。
69.具体的，位置反馈模块包括编码器，上电后通过编码器进行位置校准，当外界光束的光照强度高于光照强度阈值，产生最低驱动电压驱动电机转动，编码器能够获取电机是否转动的信息，如果电机不转动，说明此最低驱动电压过低不足以使电机产生驱动力矩，因此抬高最低驱动电压至第二驱动电压，电机在第二驱动电压的驱动作用下可以产生驱动力矩，因此双滤光片模块进行移动切换；双滤光片模块进行移动切换的过程中，外部阻力会发上变化，外部阻力很可能增大至高于双滤光片模块的拉力，导致双滤光片模块停止移动，此时编码器检测到电机转动一定的圈数后不再继续转动，也就是说随着外部阻力的增大，第二驱动电压作用下产生的驱动力矩不足以使双滤光片模块继续移动切换，因此，需要继续抬高驱动电压。第二驱动电压升高至第三驱动电压，电机在第三驱动电压的驱动作用下可以产生更大的驱动力矩，以使双滤光片模块继续移动切换直至切换到位，切换过程结束。
70.本发明实施例，通过位置反馈模块获取双滤光片模块的位置信息，防止双滤光片模块撞击侧壁，延长模组使用寿命，根据双滤光片模块的位置信息可以调整驱动电压的大小，保证双滤光片切换的顺利进行，提高双滤光片切换的稳定性。
71.图7本发明实施例提供的又一种双滤波片切换方法。如图7所示，双滤光片切换方法具体包括：
72.610，检测外界环境的光照强度。
73.620，如果所述光照强度高于光照强度阈值，产生第一驱动电压。
74.630，判断所述电机是否转动；如果是，执行步骤650；如果否，执行步骤641。
75.641，升高所述第一驱动电压。
76.642，判断步骤641的执行次数是否超过第一次数阈值；如果否，执行步骤630，其中，使所述电机转动的驱动电压为第二驱动电压；如果是，执行步骤672。
77.650，判断所述双滤光片模块是否切换到位；如果是，执行671；如果否，执行步骤660。
78.660，升高所述第二驱动电压至所述第三驱动电压，以使所述双滤光片模块切换到位。
79.671，切换结束。
80.672，双滤光片模块停止切换并报警。
81.具体的，当电机在第一驱动电压的驱动作用下产生的力矩不足以拉动双滤光波片模块移动切换，需要抬高驱动电压以增大电机力矩，出于节约能源的考虑，驱动电压每次抬
高的电压值比较小，每抬高一次进行一次都要对电机是否转动进行判断。但是，当装置出现故障时，有可能无论多大当驱动电压都不会拉动双滤光波片模块移动切换，但是装置会不断的抬高电压，造成能源的浪费，设置抬高电压的次数阈值，能够防止装置无休止的抬高驱动电压，避免不必要的能源浪费。同时，驱动电压的抬高次数超过第一次数阈值，且抬高后的驱动电压仍然不足以拉动双滤光波片模块移动切换，说明装置硬件方面可能出现故障，设置警报提醒用户可检查装置硬件问题，且停止双滤光片模块切换，避免不必要的能源浪费。
82.图8本发明实施例提供的又一种双滤波片切换方法。如图8所示，双滤光片切换方法具体包括：
83.610，检测外界环境的光照强度。
84.620，如果所述光照强度高于光照强度阈值，产生第一驱动电压。
85.630，判断所述电机是否转动；如果是，执行步骤650；如果否，执行步骤640。
86.640，升高所述第一驱动电压至所述第二驱动电压，以使所述电机转动。
87.650，判断所述双滤光片模块是否切换到位；如果是，执行671；如果否，执行步骤661。
88.661，升高所述第二驱动电压。
89.662，判断步骤661的执行次数是否超过第二次数阈值；如果否，执行步骤650，其中，使所述双滤光片模块切换到位的驱动电压为第三驱动电压；如果是，执行步骤672。
90.671，切换结束。
91.672，双滤光片模块停止切换并报警。
92.具体的，双滤光片模块移动切换过程中，由于外界阻力增大导致电机在第二驱动电压的驱动作用下产生的力矩无法使双滤光片模块继续移动直至切换到位，如果抬高驱动电压的次数超过第二次数阈值，抬高后的驱动电压仍然不能拉动双滤光片模块继续移动切换，直至切换到位，说明装置硬件方面可能出现故障，因此，设置警报提醒用户可检查装置硬件问题，同时停止双滤光片模块切换，避免不必要的能源浪费。
93.上述仅为本发明的较佳实施例及所运用的技术原理。本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由权利要求的范围决定。