专利名称：摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及摄像装置，它最适合用于圆顶形(dome-type)摄像装置，它的目的不是用于威胁，它固定到建筑物的顶篷、墙壁或类似东西上，所以它不显眼，用于监视工作，而监视室是不会被注意到的，更具体地说，它属于透镜的角度调节机构范畴。
已经有一种圆顶形摄像装置，它是在不被注意到的条件下，固定到建筑物的顶篷、墙壁或类似的东西上面，以保持场所通过视频图像或声音收集来处于监视状态下，以保证医院、旅馆、商场、仓库或类似场所的安全，从而提高服务性能。
在这种相关技术的圆顶形摄像装置中，具有透镜和CCD(图像拾取元件的一种)的镜筒通过角度调节固定到筒形主体的前面，从而可以在三个轴向自由地转动调节，一声音收集麦克风被固定，并且一由丙烯酸树脂或类似材料制成的圆顶形盖可拆离地固定到筒形主体的前表面上，从而使镜筒的可移动区域的外周被圆顶形盖覆盖。在筒形主体中，固定有角度调节装置的金属板的前侧底盘形成于由ABS或类似材料制成的筒形主体的前表面侧，提供有共轴电缆(连接筒形主体和监视室中的监视器)连接部分形成于筒形主体的背表面侧，而一电路板形成于筒形主体的前侧底盘和后侧底盘之间。
当圆顶形摄像装置安装到建筑物的顶篷、墙壁或类似东西上的时候，连接圆顶形摄像装置和监视室中的监视屏的共轴电缆首先被连接到筒形主体的背表面的连接部分上，然后设定一筒形主体的粗启动位置，以使声音收集麦克风朝向理想的方向，接着，筒形主体通过螺固件由后侧底盘固定到顶篷、墙壁或类似东西上。接着，通过角度调节机构将透镜方位(方向和位置)设定到理想的方位上，调节透镜的缩放和聚焦，设定一图像拾取方向和一图像拾取范围，同时观察监视器图像。此时，便携监视屏可能通过监视器输出电缆连接到监视器输出端口上，以保证图像拾取方向和图像拾取范围处于设定位置。最后，圆顶形盖固定到筒形主体的前表面上，以保证防尘，接着完成一系列初始设定工作。
传统的圆顶形摄像装置的角度调节机构是通过将镜筒支架插到镜筒底端(透镜前面的相对侧)的外周上而形成的，自由转动调节固定到镜筒支架上的镜筒，使它在第一轴向(绕光轴的方向)的角度为130°，自由转动调节固定到底台上部的透镜支架，使它在第二轴向的方位垂直于光轴，离中心的角度约为75°，自由转动调节固定到筒形主体内的前侧底盘上的透镜支架底台，使它在第三轴向(与第二轴向垂直的方向)的角度约为60°，所以，形成了三轴独立型角度调节机构，其三个轴基本上以桨型形成。声音收集麦克风和监视器输出端口固定到透镜支架台上，从而可以在60°范围内调节。
然而，由于传统的圆顶形摄像装置为镜筒的角度调节机构采用了三轴独立系统，部件的数目以及制造的步骤很多，机构复杂，设计规格大，成本高。另外，由于使用大规格角度调节机构，圆顶形摄像装置的整体规格大，如其直径大约120mm，高度大约105mm，这样它就失去了其原始的目的—装置固定到顶篷、墙壁或类似东西上以后是不可见的。另外，在三轴独立型角度调节机构中，镜筒的顶部不能让底端的一点位于运动中心上而进行360°的摆动(摇动)。因此，当圆顶形摄像装置固定到顶篷、墙壁或类似东西上以设定图像拾取方向和图像拾取范围时，会出现盲点。因此，如果粗设定装置未准确地设定，那么当圆顶形摄像装置首先被固定到顶篷、墙壁或类似东西上时，即使进行镜筒的角度调节，在所需的图像拾取方向和图像拾取范围内也会出现盲点。此时，为了改变固定到顶篷、壁或类似东西上的圆顶形摄像装置的设定装置，必顺进行重新设定工作。然而，在大多数情况下，顶篷、壁或类似东西是由灰浆板制成，所以，当执行圆顶形摄像装置的重新设定工作时，可能损坏灰浆板。因此，为了避免修复灰浆板，必顺在顶篷、壁或类似东西和圆顶形摄像装置之间固定一附件，以完成圆顶形摄像装置的转动调节，另外，它还导致费用的增加。另外，在三轴独立型角度调节机构中，镜筒在三个轴上的转动中心不和圆顶形盖的球面中心吻合，当实行透镜角度调节时，圆顶形盖和透镜之间的距离改变，从而导致在拾取的图像中发生大的变形。
本发明旨在解决所述问题，其目的是提供一种摄像装置，其中，透镜角度调节机构可以设计得紧凑、结构简单。
为了实现上述目的，本发明提供一种摄像装置，它包括一球形部分，它设于镜筒的底端，一透镜装在该镜筒中；一球形部分支撑台，设在一底盘上；和一连接环，用以将所述球形部分连接到所述球形部分支撑台上，其中，用于绕着所述球形部分的中心沿三个轴向转动调节所述镜筒的球形连接机构是由球形部分、所述球形部分支撑台和所述连接环构成的。
根据本发明的摄像装置包括一球形连接机构，在该摄像装置的设计中，提供于镜筒底端的球形部分和提供于底盘的球形部分支撑台是通过一连接环来连接的，镜筒可以绕镜筒的球形部分的中心在三个方向转动调节。在本发明的摄像装置中，透镜角度调节机构是通过球形连接机构来构成的，它包括球形部分、球形部分支撑台和连接环，可以调节镜筒绕球形部分的中心在三个方向上的转动，因此，获得了透镜角度调节机构的紧凑设计，简化了它的结构。
图1是一透视图，示出了本发明圆顶形摄像装置的一实施例的整体结构；图2是圆顶形摄像装置的透视图，示出了圆顶形盖与筒形主体分开时的情况；图3是一前视图，示出了当圆顶形摄像装置固定到顶篷或类似的东西上面时的情况；图4是圆顶形摄像装置的右侧视图；图5是圆顶形摄像装置的左侧视图；图6是圆顶形摄像装置的后视图；图7是一仰视图，示出了当圆顶形盖从圆顶形摄像装置上拆下来时的情况；图8是圆顶形摄像装置的俯视图；图9是圆顶形摄像装置的纵向剖视和侧视图；图10是沿图13中的A-A箭头所得到的放大剖视图，示出了圆顶形摄像装置中的通用连接机构(球形连接机构)；图11是沿图13中的B-B箭头所得到的放大剖视图，示出了圆顶形摄像装置中的通用连接机构(球形连接机构)；图12是圆顶形摄像装置中光块的镜筒部分的前视和侧视图；图13是圆顶形摄像装置中光块的球形部分的前视和侧视图；图14是沿图13中的C-C和D-D箭头所得到的放大剖视图，示出了圆顶形摄像装置中自动光圈马达的信号电缆插入槽部分的结构；图15是圆顶形摄像装置的筒形主体的纵向剖视图；图16是沿图15中的E-E箭头所得的前视图，示出了筒形主体的前表面侧；图17是沿图15中的F-F箭头所得的后视图，示出了筒形主体的后表面侧，和显示拆离底盘盖的状态；图18是筒形主体沿图16中的G-G箭头所得的剖视图；图19是筒形主体沿图16中的H-H箭头所得的剖视图；图20是一局部前视图，示出了将圆顶形盖固定到圆顶形摄像装置中的筒形主体上的固定部分；图21是圆顶形摄像装置中连接环的挡块的前视图；图22挡块的局部侧视图；图23是挡块修改例的前视图；图24是沿图23中的I-I箭头的剖视图，示出了挡块；图25是一局部侧视图，示出了在圆顶形摄像装置中通过L型塞将便携监视器屏连接到监视器输出端口上的状态；图26是一局部侧视图，示出了在圆顶形摄像装置中通过直塞将便携监视器屏连接到监视器输出端口上的状态；图27是一侧视图，示出了圆顶形摄像装置中的圆顶形盖；图28是圆顶形盖的俯视图；图29是沿图28中的J-J箭头所得的剖视图，示出了圆满顶形盖；图30是圆顶形盖的注射模塑装置的纵向剖视图；图31是注射模塑装置的俯视图；图32是一透视图，示出了注射模塑装置中圆顶形盖的注射模塑工序中气体排放动作；图33是一透视图，示出了一般注射模塑装置中在注射模塑工序中发生的气体烧焦现象；图34是一透视图，示出了摄像装置的实施例。
下面将参考附图，按下列顺序依次介绍本发明的圆顶形摄像装置的实施例。
(1)圆顶形摄像装置的简单介绍；
(2)筒形主体的介绍；(3)光块的介绍；(4)通用连接机构的介绍；(5)圆顶形盖的介绍；(6)通用连接机构的固定挡块的介绍；(7)圆顶形摄像装置的安装工作和此时如何使用监视器输出端口的介绍；(8)圆顶形盖的成型装置的介绍；(9)摄像装置应用实例的介绍。
(1)圆顶形摄像装置的简单介绍首先，参考图1～9概要地介绍一下圆顶形摄像装置。圆顶形摄像装置1(它是摄像装置的一个实例)包括一筒形主体2；一通用连接机构4，它是一个单个结构，固定在筒形主体2的前表面侧，支撑着一光块3，使得光块3在三个轴向的转动是可以自由调节的；一圆顶形盖5，它可拆离地固定在筒形主体2的前表面2a上。
圆顶形摄像装置1设计成直径D＝105mm或更小，高度H＝96.6mm或更小，因此可以制造一紧凑轻便的摄像装置1，和所述传统的直径约为120mm、高度约为105mm的圆顶形摄像装置相比，它大大地减小了摄像机的规格。一声音收集麦克风6固定在筒形主体2的侧表面的前面2b，和一制造公司的标记7或类似的东西显示于前面2b上，它是表示圆顶形摄像装置1的前面位置的显示部分。另外，一大致矩形窗口8形成于筒形主体2的侧形面的背面2c，监视器输出端口9、监视器图像细微调节开关10和其它开关沿侧向布置在窗口8内。窗口8可以通过一滑动形梭板11(如图9所示)自由关闭。一共轴电缆12固定在筒形主体的背表面2d上，它起着连接到监视室中监视屏幕的共轴电缆的连接部分的作用。如图3所示，当圆顶形摄像装置1固定到顶篷、壁或类似的物体14上时，共轴电缆端口12被埋在顶篷、壁或类似物体14的孔15中。因此，共轴电缆端口12不会包含在圆顶形摄像装置1的96.6mm(或更小)的高度上。
圆顶形摄像装置1被设计成通用连接机构4的三个轴向转动中心O位于光块3的光轴F的同一点上，位于圆顶形盖5的内球面5A的中心上，光块3可以通过通用连接机构4绕转动中心O在三个轴向，也就是X，Y和Z轴向摆动(摇动)。更具体地说，当圆顶形摄像装置1固定到顶篷14上时，光块3在向前的方向相对于垂直参考线P的最大转动角度θ等于72°，这就意味着角度范围可设定在很大的范围内。通用连接机构4的转动中心O位于圆顶形盖5的内球面5a的中心上，因此，当调节光块3在三个轴向转动时，位于光块顶部的透镜301和圆顶形盖5的内球面5a之间的间隙G可以保持固定，这样可以防止由于间隙G的变化而引起拾取器图像的变形。
(2)筒形主体的介绍接着，参考图1、图7到9和图15到20介绍筒形主体2。筒形主体2包括一筒形壳体21；一主底盘22，它安装在筒形壳体21内；一前侧盖23；一底盘盖板24，它是一后侧底盘；两个电路板，它包括一双面板的信号处理板25和一电源板26。筒形壳体21通过一模塑件(它是ABS或类似的成型件)设计成筒形，在其两端沿轴向形成有一前侧开口21a和一后侧(顶篷侧)开口21b。一环形盖固定部分31在前侧开口21a的周边与其形成一体。
一声音收集孔35沿侧向形成于筒形壳体21前面内的前侧开口21a的附近，一麦克风支撑部分36与声音收集孔35形成一体。另外，一矩形窗口8形成于筒形壳体21的背面，一梭板导向件37沿着窗口8内的后侧开口21b的内周边与其形成一体并成弧线。可以制成一种滑动式梭板，其中，梭板11(插在筒形壳体内并沿弧线地沿着筒形壳体21的内周边形成)沿筒形壳体21轴向的两端沿弧线地沿着筒形壳体21的内周边滑动，并由梭板导向件37和一弧形梭板导向件38来导向，弧形梭板导向件38与前侧盖31形成一体(下面将介绍它)，从而打开/关闭窗口8。两个共连接凸起40，每个都包括一设计成定位孔或螺纹插入孔的长孔39，一个共连接凸起41，它包括一螺纹插入孔，总共三个共连接凸起40和41在筒形壳体21的后侧开口21b的内周边在三个等角度间隔的位置形成一体。
接着，主底盘22是通过压铸由铝合金或其它导电金属材料制成，它由下述构件构成一体一中心环形部分51；三个臂部52和一个臂部53，它们从中心环形部分51的外周边上三个等角度间隔的位置沿径向向外延伸；和两个定位销54和一个板固定销55，它们从三个臂52的顶部的背面沿着筒形壳体21的轴向平行地延伸到后侧开口21b。总共四个板固定台56，它们在筒形壳体21的轴向高度较低，在总共四个臂部52、53的背面的顶部形成一体。三个板固定台57沿筒形壳体21的轴向高度较高，它们在外周侧整体地形成于两个定位销54的顶部和板固定销55的顶部附近。
所述信号处理板25是通过其外侧的三个定位孔58插入到总共三个定位销54和板固定台55上，并通过总共四套螺纹59固定到总共四个板固定台56上。一电源板26通过形成于其外周侧的两个定位孔60插到两个定位销54的顶部，并通过总共三套螺纹61固定到总共三个板固定台57上。如上所述，信号处理板25和电源板26(它们是两个电路板)通过两步安装在筒形壳体21上，因此，可以有效地增加电路板的总体面积，同时减小了筒形壳体21的直径。信号处理板25和电源板26通过一柔性电路板彼此连接。
此时，两个片簧62用于接地用，截面设计成基本为U型，其与筒形壳体21的两个共连接凸起40配合，从而使电源板26与片簧62的内侧邻接，而底盘盖板24(由金属制成，形状为盘形)与片簧62的外侧邻接。两个定位销54的顶部是通过两个共连接凸起40的两个长孔39插入的，从而穿过这些片簧62，并从内侧插入到底盘盖板24的外周上的长孔63内，它们是两个螺纹插入孔，也起着定位孔的作用。总共三套螺固件61从底盘盖板24的两个长孔63和外周侧的其它螺纹插入孔64中插入，然后，通过总共三个共连接凸起40、42和螺纹插入孔41，然后通过定位螺固件固定到板固定台56、57上，因此，电源板26，总共三个共连接凸起40、41，以及总共两具片簧62彼此连接，所以，它们被夹在总共三个板固定台56、57和底盘盖板24上。因此，信号处理板25和电源板26通过两步沿筒形壳体21的轴向和垂直于轴向依次安装，筒形壳体21的后侧开口21b通过底盘盖板24来关闭。信号处理板25的电源板26通过导电主底盘22和两个片簧62接地到底盘盖板24上。
声音收集麦克风6通过一引线6a和一连接器连接到信号处理板25的前表面侧上，并可拆离地保持在筒形壳体21的麦克风支架36的侧向。监视器输出端口9固定在信号处理板25的前表面侧的外周位置上，与信号处理板25的固定表面平行，并位于窗口8内。监视器图像微调开关10固定到开关座10a上，并位于窗口8内，开关座10a固定在底盘盖板24的前表面侧。共轴电缆端口12固定到底盘盖板24的背面(外面)。
(3)光块的介绍下面将参考图1和图9～14介绍光块3。一透镜72，如包含复合透镜组件的可变焦透镜，容纳在由模塑件形成的镜筒71的顶部71a，通用连接机构4的球形部分91(后面将介绍)在底端71b处可拆离地连接到透镜72的光轴F上。球形部分91在其外表面是一球形表面91a，其内部是一空心部分91b。一CCD单元74安装在球形部分91的空心部分91b内的光轴F上。CCD单元74包括一CCD75，它起着图像拾取装置的作用；一CCD支架76；一CCD板77；一光低通滤波器78；一密封橡胶79；等，通过两套螺固件80固定到球形部分91的透镜支架101(后面将介绍)。一聚焦环81和一缩放透镜82在镜筒71的顶端71a侧固定到外周边。一凸形部分83在镜筒71的底端71b侧与外周部分形成一体，一自动光圈马达84安装在凸形部分83内。一标记85，如制造公司的名称或类似的，显示于凸形部分83的前表面83a，它是显示监视器图像的天地方向的显示部分。一信号电缆87，起着导线的作用，它从固定在CCD单元74的CCD板77背面的中心(光轴F)上的一连接器86内抽出；一信号电缆89，也起着导线的作用，它从自动光圈马达84的连接器88中抽出，所述两具电缆都通过球形部分91的中心插入到背侧(主底盘24)。
(4)通用连接机构的介绍下面将参考图9～14介绍通用连接机构4。通用连接机构4包括一球连接机构97，它包括一球形部分91，后者通过螺固件固定到镜筒71的底端71b上；一筒形座台92，它在主底盘22的中心环形部分22a的前表面侧共轴整体形成为筒形；一球形部分支撑台93，它是在筒形座台92的内球表面上的顶部；一角度调节环95，它是由压铸件(如铝合金或类似的)构成，它包括一角度调节槽94，形成于其外周的一部分上；和一连接环96，用以在压力的作用下通过角度调节环95将球形部分91连接到球形部分支撑台93上。球形部分91设计成具有两段式结构，沿光轴F方向，它分成一由金属铸件构成的空心透镜支架101和一支架盖102。透镜支架101和支架盖102从光轴F的方向在形成于分割表面上的环形装配部分103处相互匹配，并通过两套螺固件可拆离地彼此连接在一起。球形部分91是由透镜支架101和支架盖102的两部分构成，该两部分通过两套螺固件可拆离地彼此连接在一起，因此，方便了空心部分中的CCD单元74的装配和拆卸。球形部分支撑台93的直径和与角度调节环95的前端侧的内周形成一体的内周法兰95a的内径设定得比球形部分91的外周的球形表面91a的直径小。另外，连接环96的内周边形成有内周螺纹(阴螺纹)105，圆筒部分106的外周形成有外周螺纹(阳螺纹)107，圆筒部分106的在筒形座支撑92的外周位置和主底盘22的中心环形部分51的前侧沿轴向整体形成圆筒形。
连接环96的内周螺纹104拧入主底盘22的外周螺纹107中，沿箭头a(也就是向后的方向)拧紧，因此，与角度调节环95的远端侧的外周形成一体的外周法兰95b被与连接环96的前端侧的内周形成一体的内周法兰96a沿箭头a方向推去。因此，角度调节环95的内周法兰95a沿箭头a的方向推球形部分91的透镜支架101的外周(球表面91a)，球形部分91的支架盖102的外周(球表面91a)被挤压，并从箭头a的方向固定到球形部分支撑台93上。球形部分91的球形表面91a的中心固定到转动中心O上，当球形连接机构97通过连接环96处于连接状态时，转动中心O位于光轴F上的圆顶形盖5的内球表面5a的中心上。
根据球形连接机构97，沿箭头b的方向(也就是向前的方向)稍微松一下连接环96，镜筒71就会绕着转动中心O在三个轴向(箭头X，Y，Z)进行360°的摆动(摇动)，球形部分91的外周上的球形表面91a在球形部分支撑台93上滑动。箭头X方向相应于垂直方向，箭头Y方向相应于倾斜方向，箭头Z方向相应于摆动方向。当镜筒71被沿箭头X方向进行角度调节时，镜筒71被插入角度调节环95的槽94中，因此，镜筒71在箭头X方向上的调节角度θ可以设定为一个很大的角度72°。
两个从镜筒背侧抽出的电缆87、89被从形成于支架盖102的远端侧的中心的环形孔108引入其背侧，并与两个连接器109、110连接，连接器109、110固定在信号处理板25的前面的中心上，并位于筒形座台的中心上，同时保证每个电缆的长度足够。因此，不仅在镜筒受到箭头X和Y方向上的角度调节时，而且在进行箭头Z方向上的一个转动的角度调节时，都不会发生由于变形或类似原因而引起的电缆87和89的任何损坏。
如图10～13所示，镜筒71的底端71b和起着球形部分91a的前侧的侧面作用的透镜支架101之间的连接表面沿着球形部分91的球形表面91形成锥形表面115、116，底端71b和透镜支架101通过总共四套起着连接螺纹作用的螺固件可拆离地连接锥形表面115、116上。另外，此时，总共四套螺纹117垂直于锥面115、116插入，它们沿着径向螺纹中心线P1倾斜，相交于光轴F上的一点O1。因此，镜筒71的底端71a和球形部分91之间的连接部分(也称作球形部分91的根部)的直径可以变得足够小，从而使球形部分91本身的直径也可以变得足够小，因此，可以减小球形连接机构97的整体尺寸。另外，可以增加镜筒的调节角度。也就是，当底端71b和透镜支架101之间的连接表面是垂直于光轴F而形成的时候，底端71b和透镜支架101是通过四个与光轴F平行的螺固件117彼此连接的，必须在底端71b的外周形成一法兰，因此，增加了连接部分118的连接部分的直径。当连接部分118的直径增加时，在执行镜筒的角度调节时，连接部分118会与角度调节环95发生干扰，调节角度受到限制，因此，不可避免地需要增加球形部分91的直径，从而增加了球形连接机构的整体尺寸。
底端71b和透镜支架101是通过四套沿径向螺纹中心线相交的螺固件117连接到锥形表面115、116上，因此，在光轴F周围可以产生均匀的连接力，并且通过锥形表面115和116的自动调节动作可以准确地执行CCD75和透镜72的光轴F之间的对中。另外，可以提高CCD75的图像面和透镜72的聚焦平面之间的平行度的精度。一用于设定CCD75的天地方向的定位部分119形成于锥形表面115、116之间，底端71b和透镜支架101可以彼此连接，并被精确地定位于周向的一点上。
如图11、13和14所示，一通过从自动光圈马达84中抽出的信号电缆89(插在球形部分91中)的槽121形成于透镜支架101的倾斜形面113的外周，并位于自动光圈马达84的背侧附近，一盖122可拆离地固定在槽121的外表面上。盖122可以不用任何螺纹就可以可拆离地安装到槽121内，它是通过从箭头b方向将两个内侧筋123(它们平行地整体形成于盖122内的两侧)配压入一对槽部125(它形成于透镜支架101的槽121的两内侧)和一凹形部分125(形成于一对槽部125的内侧之间)之中，然后配压到盖122的远端内侧，一对内筋126的顶部在支架盖102的内侧整体形成，支架盖102通过一环形装配部分103从箭头b的方向与透镜支架101配合，并通过两套螺固件104连接。在盖122的外周的前端侧的两侧整体形成有两个凸形部分127。因此，插在槽121内的信号电缆89的外侧可以被盖122覆盖，当镜筒71在转动和进行角度调节时，即使在角度调节环95的槽94的边缘部分与盖122的外周发生干扰时，盖122的外周的凸形部分127与槽94的边缘部分的碰撞比信号电缆89快，从而摆脱干扰。因此，可以预先防止信号电缆在槽94的边缘部分发生故障或被损坏，所以，更加安全。
(5)圆顶形盖的介绍下面将参考图27～29介绍圆顶形盖5。圆顶形盖5是由模塑件(丙烯酸树脂模塑件)构成，具有轻便的特性。设计成圆顶结构(半球形)，开口边5c的直径D11＝100.2mm，高度H11＝52.8mm。圆顶形盖5的内球表面5a的半径R1设定为47.1mm，外球表面的半径设定为49.0mm。内球形面5a的中心O11相对外球表面5a的中心O12平移到开口边缘5c的外侧，平移量OS约为0.5mm。因此，圆顶形盖5的设计使得开口边缘5c的厚度T11等于1.9mm，中心部分(顶部)5d的厚度等于2.4mm。另外，一厚度变化部分5e沿着开口边缘5c部分的整个周边形成，厚度变化部分5e是由多个凹形部分5f构成的，每个凹形部分5f的宽度W11约为8mm，深度D11约为0.8mm，间距θ11约为15°。图27中双点划粗线所表示的区域为光有效面部分5f。
圆顶形盖5是由丙烯酸树脂通过注射模塑形成的原因是丙烯酸树脂的光折射系数为1.5，它和光透镜的折射系数接近，另外其光透射率达到90％或更多。圆顶形盖是用丙烯酸树脂通过注射模塑形成，因此，可以提高成形效率，并可以获得高精确镜面光滑度。然而，由于圆顶形摄像装置1不是用于威胁，而是用于监视，使人们的注意力不要集中在这方面。最好光块3是半透明的，从而使之不太清晰。因此，一般地，当圆顶形盖是用丙烯酸树脂通过注射模塑形成的时候，它常会被碳物质弄脏，从而为光透射取得烟雾精整。然而，有一种称为半镜面精整，它是一种抗反射涂层，它是通过在圆顶形盖5的外球面上涂例如铝等金属粉末而形成的，此时，透射率，反射率和吸收率被设定为33％。用金属粉末形成的抗反射涂层起着防静电涂层的作用，可以防止由于静电作用而导致的灰尖沉积。
为了将圆顶形盖5可拆卸地安装到筒形主体2的前面2a上，三个突出块5g以三个相同的角度间隔整体形成于圆顶形盖5的开口边缘5c的外周上，如图27～29所示。总共六个定位凹槽5h、5i当中的每套都形成于开口边缘内周5c上的三个突出块5g的内侧，从而彼此相邻。如图9、16、18和20所示，三个槽32以三个相等的角度间隔形成于盖固定部分31的内周，盖固定部分31以环形整体形成于筒形壳体21的前端侧开口21a的外周上，突出块配合槽33沿顺时针方向形成于槽32的端部内侧。三个盖定位筋34整体形成于筒形壳体21的前侧开口21a的内周表面上的三个槽32内的相应位置上。
当圆顶形盖5固定到筒形壳体21的前侧开口21a上时，圆顶形盖5的开口边缘5c从轴向(箭头a的方向)插入盖固定部分31中，圆顶形盖5的三个突出块5g同时被插入筒形壳体21的三个槽32中，因此，三个定位筋34分别插到三个槽5h中。结果，当圆顶形盖5在固定部分31中沿箭头c的方向(也就是顺时针方向)转动时，三个突出块5g被配压到三个突出块装配槽33中，同时，三个定位筋依靠它们的弹性被配压到三个槽5h附近的三个凹槽5i中，从而越过凹槽5i，因此，通过三个定位筋34可以防止圆顶形盖5反时针转动，并且保证当圆顶形盖处于反时针转动位置时仍保持在筒形壳体21中。当圆顶形盖5从筒形壳体21上拆下来的时候(和固定操作相反)，圆顶形盖5按箭头d的方向(反时针方向)转动，三个突出块5g沿反时针方向从三个突出块装配槽3中脱离出来，进入三个槽32中，因此，三个定位筋34依靠它们的弹性从三个凹槽5i中越出，进入到三个槽5h中。因此，圆顶形盖必须沿轴向(箭头b的方向)从盖固定部分31中推出，从而将三个突出块5g从三个槽32中推出。
(6)通用连接机构的固定挡块的介绍下面将参考图9、21和22介绍通用连接机构固定挡块131。挡块131是由金属或合金树脂制成，大致呈L型，它通过一套螺固件加上一个弹簧垫片132沿箭头e，f的方向固定到主底盘22的一臂部52的前表面侧上，并且可以自由转动。另一方面，一轴向宽度较大的环形槽134(挡块配装部分)形成于通用连接机构4(球形连接机构97)的连接环96的外球表面上。
正如参考图10和11所介绍的那样，当通用连接机构4的连接环96通过内周螺纹105拧到主底盘22的外周螺纹上，从而将镜筒71的球形部分91挤压并固定到球形部分支撑台93上的时候，挡块被一驱动器或类似的东西推动，使挡块转动，并依靠弹簧垫片132的摩擦力沿箭头e的方向将挡块131释放到图21中螺固件133周围用单点划线表示的一个位置上。当球形部分91通过连接环96连接上以后，挡块被驱动器或类似的东西推动，使挡块转动，并依靠弹簧垫片132的摩擦力沿箭头f的方向使挡块131回到图21中螺固件133周围用实线表示的一个位置上，同时将挡块131的顶部131a插到连接环96的环形槽134中，并将顶部131a配压到环形槽134内连接槽96的外周表面上。挡块131为连接环96提供防松功能，这样可以预先防止由于摇动或类似原因导致连接环96自然松动。
通过将挡块131固定到主底盘22上，即将当筒形主体2通过螺固件固定到顶篷14或类似的东西上以后，当圆顶形摄像装置从下侧固定到顶篷或类似的东西上的时候，通用连接机构4的连接环95由于过度地错误松动，使连接环95的内周螺纹105从主底盘22的外周螺纹107上脱出，以设定镜筒71的方位，可以预先防止挡块的顶部131a从主底盘22落到连接环96的底侧。因此，可以预先防止发生在将圆顶形摄像装置1固定到顶篷14或类似的东西上的过程中镜筒由于自重而错误地降落而损坏等不幸的事情，将圆顶形摄像装置1固定到顶篷14或类似的东西上的安装工作的安全性可以大大提高。
图23和24示出了挡块131的一种变化形式，挡块导向件135在挡块131的固定部分的外侧位置平行于筒形壳体21的轴向整体形成于主底盘22的臂部52的前表面上，一斜面136，当它向后(箭头a的方向)延伸时，达到连接环96的外周，它形成于挡块导向件135内。一扭簧137插在挡块131和螺固件133外周上的臂部52之间，挡块133通过它固定到主底盘22的臂部52的前表面上，扭簧137的两端137a、137b勾在挡块131和挡块导向件135上。在扭簧137的压缩推力的作用下，挡块131沿着箭头b的方向(相对于主底盘22向前的方向)滑动，同样，也是在扭簧137的压缩推力的作用下，挡块131沿着箭头e的方向(也就是相应于外周侧的方向)转动。
因此，根据对挡块131的修改，当螺固件被沿箭头b的方向松动时，在扭簧137的作用下，挡块131沿箭头e的方向转动并释放，并沿着挡块导向件135的斜面被导向，并被沿着箭头b的方向推到图23和24中用单点划线表示的一个单独的位置。结果，当通用连接机构4的连接环96通过内周螺纹105拧到并固定到主底盘22的外周螺纹107上，接着，螺固件在驱动器的作用下被沿箭头a的方向紧固的时候，挡块131依靠扭簧137被沿着挡块导向件135的斜面136导向，并沿箭头f方向转动，同时，被沿箭头a的方向推到图23和24中用实线表示的装配位置，挡块131的顶部131a自动配压到连接环96的环形槽134中。因此，仅仅只在用改锥沿箭头a，b的方向拧紧或松开螺固件133挡块131就可以相对于连接环96沿箭头e，f的方向在装配位置和独立位置之间运动或调节，并且可以提高通用连接机构的构成效率。
如图1和图7～9所示，由模塑件(ABS树脂或类似的模塑件)形成的前侧盖23呈碟形，并通过其中心形成的圆孔插在外周螺纹107的外周上，并从轴向插到筒形壳体21的前侧开口21a，因此，前侧盖23通过三个螺固件可拆离地固定到主底盘22的三个臂部52的前表面上。因此，挡块131被封在前侧盖23内。两个螺纹插入圆筒23b在前侧盖23的后表面侧的外周上的180°的标定位置上平行于筒形壳体21的轴向整体形成。这两个螺纹插入圆筒的长度设计得足以使之邻接底盘盖板24，和在底盘盖24的外周上形成的两个螺纹插入圆筒相同的相位上形成有两个螺纹插入孔66。因此，当圆顶形摄像装置从下侧固定到顶篷14或类似的东西上的时候，两个螺固件通过驱动器从下侧插到两个螺纹插入圆筒内，这两个螺固件可以方便地从下侧插到底盘盖板24的两个螺纹插入孔中，所以，筒形主体可以通过两个螺固件方便地固定到顶篷14或类似的东西上。
(7)圆顶形摄像装置的安装工作和此时如何使用监视器输出端口的介绍下面将介绍将圆顶形摄像装置1固定到顶篷14和或类东西上的安装方法。首先，打开圆顶形摄像装置1的包装箱，将圆顶形盖5从筒形主体2上拆下来。此时，通用连接机构4(球形连接机构97)的连接环96处于连接状态下，光块3是被锁定的，它同时被插在角度调节环95的槽94中。
所以，当与监视室中的监视屏相连接的共轴电缆被连接到筒形主体2的底盘盖板24上的共轴电缆端口12上时，筒形主体2的背面(顶面)从下侧邻接顶篷14或类似的东西，然后，筒形主体2的前面2a的标记7设定成面对一个所需的图像拾取方向，声音收集麦克风孔被设定到理想的图像拾取方向。所以，两个螺固件67通过改锥被连续地从筒形主体2的下侧插到两个螺纹插入导向件23b中，底盘盖24通过两个螺固件67固定到顶篷14或类似的东西上，从而将筒形主体2固定到顶篷14或类似的东西上。
接着，轻轻地松开通用连接机构4的连接环96，以释放光块(opticalblock)3的锁。然而，连接环96通过挡块131防止脱落，可以毫不犹豫地松开连接环96。光块3的锁被打开以后，设定镜筒71的方位(方向和位置)。此时，镜筒71可以绕着转动中心O沿箭头X，Y和Z所表示的每个方向自由地转动很大的角度，所以，可以很快而且很容易地执行对镜筒71的方位的设定。当调节镜筒71的角度的时候，如果镜筒71在被调节的同时被插到角度调节环95的槽94中，调节角度可以一个很大的角度范围内进行自由调节。当镜筒71的方位被设定，然后标记85被调到一水平位置，同时检测镜筒71的外周上凹形部分83的前表面83a的标记85的天地方向，镜筒71绕光轴F进行转动调节，可以正确地设定将被拾取的图像的天地方向。所以，此后，要防止镜筒71的转动，同时，镜筒71的凹形部分83等通过用手来压，通用连接机构4的连接环96被连接上，光块3也被锁上。
此后，对镜筒71的外周上的聚焦环81和缩放杆82进行转动调节，以执行图像拾取范围和聚焦的设定，并且图像拾取方向，图像拾取范围和聚焦状态可以在安装位置进行检测。也就是，如图25所示，当筒形主体2被固定并埋在顶篷14或类似东西中的孔15内(此时，圆顶形摄像装置1通过顶篷埋没仪器(未显示)来安装)时，用带有L型塞141的监视器输出电缆142，L型塞从侧向塞到筒形主体2的后面2c的监视器输出端口9内，监视器输出电缆142通过转换连接器电缆(示显示)或类似东西连接到便携式监视屏143上，以便在便携式监视屏143上显示监视器图像，因此，可以检测图像拾取方向、图像拾取范围和聚焦状态。此时，圆顶形摄像装置周围发生的声音的声音收集条件可以从声音收集麦克风76从便携式监视屏143的扬声器处听到。
此时，L型塞141从侧向插到朝侧面的监视器输出端口9上，在筒形主体2的侧向位置，监视器输出电缆142可以向下悬着。因此，在对光块3的方位进行细微调节时，不必担心监视器输出电缆142与光块3发生干扰会影响调节工作，可以方便地进行方位精调工作。另外，监视器输出端口9是平行于安装表面焊接到信号处理板25上的，当塞子插入监视器输出端口9或从监视器输出端口9中拔出来的时候，没有损坏信号处理板25的危险。
如图26所示，当筒形主体2固定到顶面下面的时候，监视器输出端口9位于顶篷14或类似东西的下面，所以，可以使用带有直型塞144的监视器输出电缆145，同样，可以通过便携式监视屏143来检测图像拾取方向、图像拾取范围和聚焦状态。接着，将圆顶形盖5插到筒形主体2的盖固定部分31中，从而，完成将圆顶形摄像装置1固定到顶篷或类似东西上面的安装工作。此时，圆顶形盖5的开口边缘5c被插入并固定到盖固定部分31上，所以，灰尘等很难侵入圆顶形盖内，可以预先防止圆顶形盖5的内部被灰尘或类似东西弄脏，而使拾取的图像不干净。
(8)圆顶形盖成形装置的介绍下面，将参考图31～33介绍用于制造圆顶形盖5的基于丙烯酸树脂的注射模塑装置151。在注射模塑装置151中，使用一侧浇口型成形模具，宽度W21大约为8mm、厚度T21大约为2mm的重而厚的侧浇口156形成于与圆顶形盖5的外周上三个突出块5g当中一个对应的位置以及腔侧模具(固定模具)152和芯侧模具(可变模具)153之间形成的圆顶形孔154的分界面(分段面)的侧向部位。一用于减小熔融树脂流率的嵌入件157沿着分界面插入，嵌入件155的厚度设定为8mm。圆顶形孔154的芯侧球面154a和腔侧球面154b都要经过镜面加工，半径R21和R22平移成与半径R11，R12相同的尺寸和方向，芯侧球面154a和腔侧球面154b的中心O21，O22的平移量OS平移成与参考图27～29所介绍的圆顶形盖5的内球表面5a和外球表面5b的中心O11，O12之间的平移量OS相同。厚度T23约为8.8mm的厚度变化成型部分158在芯侧模具153内的嵌件的内侧位置沿着分界面155形成，三个突出块成型部分159形成于嵌件157的内周。因此，圆顶形腔154的分界面侧154c设计成有一个小的间隙，其中心部分(顶部)一例154d设计成有一个大的间隙。另外，多个厚度约T24为0.02mm的排气孔160沿径向形成于嵌件157的腔侧。排气孔对中地布置在与侧浇口156相反的位置162上。
注射模塑装置151设计成上面那样。具有图27～29所示的结构和形状的圆顶形盖5可以通过下面的成型周期来形成让从注射喷嘴(未显示)注射出来的熔融树脂MP通过一嵌件161；从侧浇口156流到圆顶形腔154中，将它填到圆顶形腔154中，然后冷却它。
此时，通过让例浇口156制造得厚且重，成型周期就可以设定得长达90秒，不象销浇口式(pin gate type)模塑模具，不需要注意浇口固化，因此，熔融树脂MP的流入速度可以足够低。因此，具有小残余应力的圆顶形盖5可以形成得具有较高的精度。另外，即使在熔融树脂填入圆顶形腔154内以后，浇口也不会固化，因此，圆顶形腔154内的熔融树脂可以除去，同时，从侧浇口156向圆顶形腔154内提供足够的压力。圆顶表腔154的形状可以准确地传到圆顶形盖5上，并具有较高的精度，可以形成没有任何变形(如扭曲或类似的)高质量的圆顶形盖5。通过利用厚且重的一点烧口，可以形成没有熔合线和图像扭曲的圆顶形盖5。
通过平移圆顶形腔154的芯侧球面154a和腔侧球面154b的半径R21、R22，使圆顶形腔154的分界表面侧154c设计得有一小的间隙而中间部分设计得有一宽的间隙154d，因此，流入圆顶形腔154内的熔融树脂MP的流率可以设定得使回流到中心部分154d的速度比沿着分界面的流速高，这样可以减少在圆顶形腔154中发生气泡现象。因为嵌件157是沿着分界面155安装的且形成有多个排气孔160，当熔融树脂MP流入圆顶形腔154内的时候，圆顶形腔154内的气体可以顺利地从多个排气孔160排出。因此，可以防止在圆顶形腔154内产生气泡。另外，厚度变化处理部分158是沿着圆顶形腔154的分界面形成的，可以使熔融树脂沿圆顶形腔内分界面155的流动速度比回流到中心部分154d的速度低，因此，熔融树脂沿着分界面155流动而到达侧浇口相反位置162的时间可以相对于回流到中心部分154d的熔融树脂到达侧浇口相对部位的时间长，所以，在圆顶形腔154的侧浇口相对部位不会产生气泡。
接着，根据注射模塑装置151，在圆顶形盖5的注射模塑成型过程中，回流到中心部分154d并到达侧浇口相对部位162的熔融树脂MP的速度V2设定得比从侧浇口156流入圆顶形腔154并沿着分界方向155从周边方向的两侧到达侧浇口相对部位162的速度V1高，如图32A～32D所示。因此，圆顶形腔154内产生的气体可以沿熔融树脂流入的方向排到顶表面MP1上的侧浇口相对部位162上，并顺利地、完全地排出，在圆顶形腔154内不会发生气泡现象。因此，可以预先防止由于气体滞留而引起的气体烧焦现象。
图33A～33D示出了圆顶形盖5的注射成型过程中最容易发生的气体烧焦缺陷。如果熔融树脂从侧浇口156流入圆顶形腔154并沿着分界方向155从周边方向的两侧到达侧浇口相对部位162的速度V1比回流到中心部分154d并到达侧浇口相对部位162的熔融树脂MP的速度V2高，如图33A～33C所示，沿着分界面155从两侧流动的熔融树脂MP更早到达侧浇口相对部位162，并相互混合，回流到中心部分154d的熔融树脂MP到达侧浇口相对部位并和其它树脂流混合。因此，如图33C所示，在圆顶形腔154内的侧浇口相对部位附近发生被熔融树脂包围的气体滞留163。如图33D所示，气体滞留被熔融树脂的压力所减少，然而，它被加热并烧焦，从而产生了气体烧焦164，所以，圆顶形盖5变成次品。
(9)摄像装置应用实例的介绍下面，将参考图34介绍摄像装置的应用实例。因为如上所述的光块3设计得使球形部分91形成于包含有透镜72的镜筒71的底端71b上，而CCD单元74包含在球形部分91内，这里有一个传统的摄像装置171，如图34所示，光块3可以通过球形部分91固定到摄像装置(例如数字摄像机、可视电话)的主体172上。从而可以在箭头X，Y和Z的三个轴向自由调节，镜筒的方位可以自由指向三个轴向。另外，如图中单点划线所示，镜筒71可以容纳在主体172内，同时它还可以折叠成小的规格。
至此，已介绍了本发明的实施例，然而，本发明并不局限于所述实施例，在本发明的技术指导思想的基础上可以有多种修改。如本发明并不局限于圆顶形摄像装置，也可以应用到其它类型的摄像装置上。另外，圆顶形盖并不仅仅局限用于圆顶形摄像装置上，可以用于任何设备上。另外，在所述实施例中，在通用连接机构中，球形部分是位于各侧，球形部分支撑台位于固定侧。然而，也可以采用相反的布置。
按照本发明构成的摄像装置有如下特点。
透镜的角度调节机构包括球形部分、球形部分支撑台和连接环，它被设计成一球形连接机构，它可以绕着球形部分的中心沿三个轴向调节镜筒的转动，因此，缩小了透镜的角度调节机构，简化了其结构。因此，整个摄像装置的规格可以减小，也减小了其重量。另外，可以明显增加镜筒的角度调节范围，可以执行大范围的图像拾取操作，而没有盲点。因此，提供了一种可以用于圆顶形摄像装置的摄像装置。
因为图像拾取装置是位于球形连接机构的球形部分内的镜筒的光轴上，即使角度调节是在镜筒的任何方向上进行的，在光轴上也不会发生任何位移，可以进一步增加镜筒的角度调节范围。
因为镜筒底端和球形部分的侧面之间的连接面沿球形部分的球面设计成倾斜的，可以减小镜筒底端和球形部分之间的连接部分的直径，可以获得紧凑而轻便的球形连接机构的设计。
将镜筒的底端连接到球形部分的侧表面上的连接螺纹是沿径向提供的，从而使它们可以彼此相交于光轴上的上点。因此，在光轴周围可以产生均匀的连接力，可以保持镜筒和球形部分的对中以及透镜和图像拾取装置的聚焦面之间的平行度。
球形部分是由两个可分离的部分构成，图像拾取装置位于其中，因此，图像拾取装置可以很容易地安装到球形部分中，也可以很容易地从球形部分中取出，由于生产率的提高，所以降低了成本，而且，维护和检修也容易进行。
信号电缆插入孔形成于球形部分的镜面侧的相对侧，所以，安装在球形部分中的图像拾取装置的信号电缆可以从孔中抽出，并很容易连接到信号处理板上。
球形连接机构是通过带有球形部分的角度调节环、球形部分支撑台和槽以及连接环来构成的，因此，通过角度调节环可以方便且大范围地调节镜筒。
固定在镜筒外周上的自动光圈马达的信号电缆通过槽插到球形部分中，槽的外部分面积被球形部分覆盖，因此，自动膜片的信号电缆可以通过球形部分连接到信号处理板上，很少存在信号电缆被勾到另一个上面并在镜筒的角度操作过程中被折断的危险，因此，安全性大大提高。
凹形部分形成于用以封闭球形部分的槽外部面积的盖的外周的，因此，在信号电缆与镜筒中角度调节操作的其它元件干涉之前，凹形部分与其它元件干涉。因此，信号电缆可以顺利地摆脱其它元件。所以，可以进一步安全地防止信号电缆被折断。
权利要求
1.一种摄像装置，其特征在于，它包括一球形部分，它设于镜筒的底端，一透镜装在该镜筒中；一球形部分支撑台，设在一底盘上；和一连接环，用以将所述球形部分连接到所述球形部分支撑台上，其中，用于绕着所述球形部分的中心沿三个轴向转动调节所述镜筒的球形连接机构是由球形部分、所述球形部分支撑台和所述连接环构成的。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，它还包括一图像拾取装置，其设于所述球形部分的所述镜筒的光轴上。
3.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述球形部分可拆卸地设于所述镜筒的底端，所述镜筒的底端和所述球形部分的侧面之间的可拆卸连接表面设计成沿所述球形部分的球面是锥形的表面。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述球形部分可拆卸地设于所述镜筒的底端，并且用于将所述镜筒的底端连接到所述球形部分的侧面上的至少两个连接螺纹是沿径向倾斜的，使得所述连接螺纹的中心相交于所述镜筒的光轴上的一点上。
5.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述球形部分是由两部分构成，它们彼此可以连接也可以分开，一图像拾取装置设于所述球形部分的所述镜筒的光轴上。
6.如权利要求2或5所述的摄像装置，其特征在于，所述图像拾取装置的一信号电缆穿透孔形成于所述球形部分的镜筒侧相对的侧面上。
7.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，它还包括一角度调节环，它有一个槽，形成于其外周边的一部分上，所述镜筒可以通过所述槽沿垂直于所述角度调节环的轴向方向插入；并且所述连接环用以将所述球形部分通过所述角度调节环连接到所述球形部分支撑台上，其中，所述球形连接机构是由球形部分、所述球形部分支撑台、所述角度调节环和所述连接环构成的。
8.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述球形部分可拆卸地紧固到所述镜筒的底端；所述球形连接机构包括一个槽，固定在所述镜筒的外周上的自动光圈马达的信号电缆可以通过该槽插到所述球形部分中；和一个盖，它可以拆离地封闭所述槽的外侧区域。
9.如权利要求7所述的摄像装置，其特征在于，一凹形部分形成于所述盖的所述镜筒侧的端部的外周上。
全文摘要
本发明旨在减小镜筒的角度调节装置的规格,并简化其结构。为此本发明提出一种摄像装置,包括:一球形部分,它设于镜筒的底端,一透镜装在该镜筒中;一球形部分支撑台,设在一底盘上;和一连接环,用以将所述球形部分连接到所述球形部分支撑台上,其中,用于绕着所述球形部分的中心沿三个轴向转动调节所述镜筒的球形连接机构是由球形部分、所述球形部分支撑台和所述连接环构成的。
文档编号G03B37/00GK1254856SQ9912487
公开日2000年5月31日 申请日期1999年11月22日 优先权日1998年11月20日
发明者奥野聪 申请人:索尼公司