镜头装置和包括该镜头装置的监控摄像机的制作方法

本发明涉及镜头装置和包括该镜头装置的监控摄像机。

背景技术：

诸如网路摄像机的监控摄像机可在许多不同情形(室内和室外)下使用以监控场景。监控摄像机的多功能性已经导致对监控摄像机的有成本有效生产的增大的需求。为了满足该需求，渴望不仅降低监控摄像机的部件的成本，而且降低与这些部件的组装相关的成本。

监控摄像机包括多个部件，诸如外壳、镜头装置和图像传感器以及用于在监控摄像机内固定部件的支撑结构。因此，监控摄像机的组装需要多个步骤，这些步骤可能是复杂的、耗时的和昂贵的。而且，该组装需要高精度。监控摄像机内的各部件的相对位置的小的偏差可能例如导致降低监控摄像机性能的未对准。监控摄像机的光学部件的正确对准尤其重要，由于小的偏差可能显著降低监控摄像机获得的图像质量。

进一步渴望提高监控摄像机的鲁棒性和耐用性。为此，渴望发现用于减少与监控摄像机在场景中安装之前、期间或之后的可能降低监控摄像机性能的振动和监控摄像机的环境中的其它变化有关的问题的解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种减轻至少一些以上公开的问题的镜头装置。本发明的目的是进一步提供允许镜头构件在支架构件中的改进的布置和定位的镜头装置。该镜头装置的进一步的目的是允许镜头构件相对于支架构件的改进的锁定和对准。根据本发明的第一方面，将通过以下说明变得显然的该目的和其它目的通过提供用于监控摄像机的镜头装置来实现，该镜头装置包括：镜头构件，该镜头构件具有设置有外螺纹的连接部；调节构件，该调节构件具有用于接纳所述连接部且被设置有与所述外螺纹对应的内螺纹的通孔；支架构件，该支架构件具有用于接纳所述连接部且被设置有与所述外螺纹对应的内螺纹的接纳部，其中所述镜头装置通过将所述镜头构件的所述连接部旋入所述调节构件的所述通孔并进一步旋入所述支架构件的所述接纳部而被组装，其中所述支架构件的所述接纳部具有顶接合表面，并且所述调节构件具有底接合表面，其中所述调节构件通过在所述镜头装置的非接合状态和接合状态之间旋拧而相对于所述支架构件能移动，在所述接合状态中所述调节构件的所述底接合表面与所述支架构件的所述接纳部的所述顶接合表面楔形地接合以锁定所述镜头构件。

由此提供了镜头装置的有成本有效的组装。镜头装置的优势还在于其允许在接合状态中镜头构件相对于支架构件被有效地锁定在期望位置。

调节构件的底接合表面与支架构件的接纳部的顶接合表面的楔形接合使镜头构件相对于支架构件对中并对准。由此实现了镜头构件的光轴相对于支架构件的对准。进一步减轻了与镜头构件相对于支架构件的未对准有关的问题。

调节构件的底接合表面与支架构件的接纳部的顶接合表面的楔形接合将镜头构件沿轴向方向锁定。由此减少了调节构件和支架构件沿轴向方向的相对移动。

镜头装置的光轴可平行于轴向方向。

调节构件的底接合表面与支架构件的接纳部的顶接合表面的楔形接合进一步通过径向力锁定镜头构件在水平面中的位置。由此减少了调节构件和支架构件在水平面中的相对移动。

调节构件的底接合表面和接纳部的顶接合表面可具有或包括环形或类环形段。径向力由此更加均匀地围绕镜头构件分布且实现了镜头装置的改进的对中。进一步提供了在非接合状态中镜头构件相对于支架构件的位置的简单调节。镜头装置允许镜头构件沿着轴向方向移位并锁定在给定位置。

镜头构件可包括镜头和用于支撑镜头的结构。

镜头可为具有固定焦距的镜头。

用词“楔形地接合”应被理解为沿着轴线合到一起的两个元件的两个接合表面的配合，其中接合表面相对于所述轴线倾斜。“楔形地接合”可替代地措词为楔形的或类楔形接合。两个元件中的每个可为环形形状，因而第一元件可包括具有楔形横截面的环形突起，该环形突起由包括具有相应的楔形横截面的环形凹陷的第二元件接纳。因而，突起和凹陷的楔形横截面允许第一元件和第二元件的对准接合。类楔形接合也可被用于将按压该两个元件抵靠彼此的轴向力变换为径向力，径向力已经在上文中被描述为可被用于减少在水平面内的移动。

所述接纳部可包括形成所述支架构件的所述接纳部的所述顶接合表面的截头圆锥形座，并且所述调节构件具有形成所述调节构件的所述底接合表面的截头圆锥形突起。截头圆锥形座由此适于接纳截头圆锥形突起，从而实现了楔形接合。由此可实现有效的楔形接合。

替代地，所述调节构件可包括形成所述底接合表面的截头圆锥形座，并且所述接纳部具有形成所述支架构件的所述接纳部的所述顶接合表面的截头圆锥形突起。由此可实现允许有效的楔形接合的替代结构。

所述镜头装置可进一步包括偏压构件，该偏压构件布置在所述支架构件的底侧，并且适于在所述镜头装置的组装状态中接合所述镜头构件以沿着所述镜头构件的轴向方向偏压所述镜头构件。偏压构件可沿着镜头装置的轴向方向在镜头构件上施加力，从而将内螺纹和外螺纹的表面按压在一起。偏压构件由此减小了内螺纹和外螺纹之间的游隙。结果，镜头构件被固定就位，从而镜头构件相对于调节构件和支架构件的移位被阻止。

所述偏压构件可包括弹性衬垫。弹性偏压构件由此被提供，其可作为对压缩的响应沿着轴向方向在镜头构件上施加力。该力可与压缩方向逆平行。

所述弹性衬垫可具有z形横截面。具有z形的弹性衬垫应被理解为具有类似于字母z的形状的衬垫，即具有由中部连接的顶部和底部。顶部和底部通常为平行的，但在一些实施例中也可以相对于彼此倾斜。顶部或底部与中部之间形成的角度可具有不同的值。角度例如可在90度和45度的范围之间。当弹性衬垫承受载荷时所述角度可进一步变化。所述角度可由于载荷被施加在弹性衬垫上而变得更小。较大的载荷可进一步减小所述角度。弹性衬垫的z形可例如至少在非加载状态中包括两个直角部分，即，每个部分被形成为具有垂直的顶表面和侧表面的台阶。

所述z形衬垫可被用于不包括上述镜头装置的其它应用。

所述弹性衬垫可包括硅橡胶。

坚固且耐用的弹性衬垫由此可被以有成本有效的方式提供。弹性衬垫可例如被通过模制形成。

所述偏压构件可布置为与所述镜头构件和所述支架构件接触以形成周围密封(environmental seal)。弹性衬垫由此作为防止污染物进入偏压构件的内部的保护层。污染物可例如为在镜头构件与调节构件或镜头构件与支架构件的相对运动期间由内螺纹和外螺纹的相互作用形成的碎屑。

所述偏压构件可具有环形形状。可进一步实现通过偏压构件的自由视线。

所述支架构件可包括在其底侧的开口，从而在所述镜头构件与布置在所述底侧附近的图像传感器之间提供自由的视线。

所述支架构件可替代地包括所述图像传感器。

根据本发明的第二方面，提供了包括上述镜头装置的监控摄像机。

所述监控摄像机可为提供视频序列的数字摄像机。所述监控摄像机设备的功能和优势在上文中结合所述镜头装置进行了描述。上文中提及的特征在适用时也应用于该第二方面。注意，本发明涉及在权利要求中叙述的特征的所有可能的组合。

附图说明

现在将参照显示本发明的实施例的附图更加详细地描述本发明的这些和其它方面。

如附图中所例示的，层和区域的尺寸为了例示的目的而被夸大，并且因而被提供为例示本发明的实施例的大体结构。相同的附图标记自始至终表示相同的元件。

图1例示根据本发明一个实施例的布置在监控摄像机中的镜头装置的截面侧视图。

图2a和图2b分别例示图1的镜头装置的分解和组装透视侧视图。

图3a例示根据本发明一个实施例的处于透视侧视图中的偏压构件。

图3b和图3c分别例示处于非加载状态和加载状态中的与图3a相同的偏压构件的截面侧视图。

具体实施方式

现在将在下文中参照附图更充分地描述本发明，附图中显示了本发明目前优选的实施例。然而，本发明可以许多不同的形式实施并且不应被理解为局限于本文中所阐述的实施例；而是，这些实施例为了透彻和完整而提供，并用于向技术人员完整地传达本发明的范围。

在下文中参照图1和图2描述可被布置在监控摄像机中的镜头装置。图1例示镜头装置100的截面侧视图。为了提高的清晰度，镜头装置100的部件分别在图2a和图2b中例示为分解和组装透视侧视图。

在图1中镜头装置100被进一步例示为以组装状态布置在监控摄像机200中。而且，监控摄像机200包括图像传感器202和外壳204。镜头装置100被进一步布置为将来自场景的光分布并聚焦到图像传感器202上，从而场景的图像可由图像传感器202提供。由图像传感器202获得的图像可形成由监控摄像机200记录的部分视频序列。

在下文中描述镜头装置100的结构和功能，即论述构件102、104和106的位置和相对移动。镜头装置100包括镜头构件102、调节构件104和支架构件106。镜头构件102具有设置有外螺纹110的连接部108。

调节构件104具有用于接纳连接部108的通孔112。镜头构件102的连接部108和调节构件104的通孔112分别具有圆柱形和环形形状。通孔112设置有与外螺纹110对应的内螺纹114。调节构件104进一步具有底接合表面113。

支架构件106具有用于接纳连接部108的接纳部116。接纳部116具有与连接部108的外螺纹110对应的内螺纹118。接纳部116具有顶接合表面120。

镜头装置100通过将镜头构件102的连接部108旋入调节构件104的通孔112并进一步旋入支架构件106的接纳部116而被组装。

在镜头装置100的非接合状态下，调节构件104相对于支架构件106能移动。在非接合状态下，镜头支架102可进一步相对于支架构件106移动。更具体地，在非接合状态下，镜头构件102相对于支架构件106处于解锁位置。因此，非接合状态允许镜头构件102沿轴向方向122相对于支架构件106移位。该移位通过在支架构件106中上下旋拧镜头构件102来实现。调节构件104可在移位期间追随镜头构件102。

镜头装置100可由紧固到支架构件106的调节构件104进入接合状态。这通过将调节构件104抵靠支架构件106牢固地旋拧在镜头构件102上实现。镜头构件102相对于支架构件106的位置处于由调节构件104向支架构件106的紧固锁定的接合状态。更具体地，在接合状态，镜头构件102沿着镜头构件102的轴向方向122相对于支架构件106固定在锁定位置。因此，在接合状态镜头装置100允许镜头构件102相对于支架构件106有效地锁定在期望位置。为此，镜头构件102和图像传感器202之间的距离可由此被设定为期望值。

应注意，镜头装置100可通过将调节构件104从支架构件106旋出而再次从接合状态成为非接合状态。因此，构件104和106可由此被在非接合状态和接合状态之间反复移动，从而为用户提供改进的调节。

构件102、104和106的相对移动将被理解为旋转运动。

镜头构件102可进一步包括镜头结构102a、聚焦环102b和锁定环102c，如图2a和图2b中所例示。锁定环102c适于将聚焦环102b锁定到镜头结构102a。镜头结构102a包括光学镜头102d。在镜头结构102a的组装状态下，光学镜头102d进一步适于将从监控场景接纳的光分布并聚焦到诸如监控摄像机200的图像传感器202的图像检测器上。场景的图像可由此由图像传感器202提供。

聚焦环102b适于改进镜头构件102的操纵，从而镜头构件102可在镜头装置100组装期间被容易地旋转。而且，镜头102d与图像传感器202之间的距离可通过聚焦环120b的旋转而在非接合状态中被更加有效地调节，即，允许用户有效地调整图像传感器202上的光分布和光聚焦。而且，聚焦环102b和/或调节构件104可包括沟槽105，以进一步提高当旋转聚焦环102b和/或调节构件104时用户的握持力。

在下文中，描述用于在接合状态锁定镜头构件102相对于支架构件106的位置的机构。底接合表面113与顶接合表面120的楔形接合通过径向力锁定镜头构件102在水平面中的位置。水平面在这里视为大致垂直于轴向方向122。径向力由接纳部116和调节构件104的底接合表面113的楔形形状提供。当调节构件104被锁定在接合状态时，调节构件104的内螺纹114由此被向内指向的力分量朝向镜头构件102按压。因此，随着调节构件104楔形地接合在支架构件106中而施加在调节构件104上的向下的力被传递到镜头构件102。镜头构件102的有效夹紧通过在接合状态中获得的向内的力分量来实现。应注意，根据该实施例向内的力分量径向指向内。而且，向内的力分量围绕镜头构件102分布，从而提供镜头构件102在镜头支架106内的改进的对中。

底接合表面113与顶接合表面120的楔形接合进一步将镜头构件102相对于支架构件106对准。由此，镜头装置100允许镜头构件102相对于支架构件106沿着轴向方向122的有效对准。从而减轻了与镜头装置100的未对准有关的问题。由此提供了镜头装置100的有成本有效的、简化的并且精确的组装。

根据该实施例，楔形接合通过包括形成接纳部116的顶接合表面120的截头圆锥形座124的接纳部116和具有形成底接合表面113的截头圆锥形突起126的调节构件104来实现。截头圆锥形突起126与截头圆锥形座124配合，从而允许定向楔形接合。在接合状态，截头圆锥形突起126的外表面进一步适于与截头圆锥形座124的内表面并置。

镜头装置100进一步包括偏压构件128。偏压构件128布置在支架构件106的底侧130。偏压构件128为提供弹力的弹性衬垫，从而向外指向的力可被施加作为对弹性衬垫的压缩的响应。压缩在镜头构件102旋入支架构件106时实现，从而镜头构件102的一部分被压入偏压构件128中。换言之，偏压构件128布置为在镜头装置100的组装状态下接合镜头构件102，从而镜头构件102被沿着轴向方向122偏压。偏压构件128可由此沿着轴向方向122在镜头构件102上施加力，从而将内螺纹114、118和外螺纹110的表面按压在一起。内螺纹114、118和外螺纹110之间的游隙由此被减小。镜头构件102相对于支架构件106沿着轴向方向122的移位由此被减轻。

有利的是，弹性衬垫具有z形横截面，如图1中所例示。进一步有利的是，偏压构件128具有环形形状，从而偏压构件128可以环绕镜头构件102。周围密封132可由此以简单、有效的方式形成。周围密封132在偏压构件128与镜头构件102和支架构件106接触时形成。周围密封132可以防止污染物进入偏压构件128的内部，即通过环形的偏压构件128的开口129。污染物可例如为在镜头构件102与调节构件104的相对运动或镜头构件102与支架构件106的相对运动期间由内螺纹114、118与外螺纹110的相互作用形成的碎屑。

z形的弹性衬垫进一步提供在偏压构件128、支架构件106和镜头构件102之间的腔体134。腔体134可为环形。腔体134可收集碎屑或灰尘微粒，从而降低这种污染物穿过弹性衬垫或在弹性衬垫下方穿入的风险。

现在将参照图3a-3c描述具有z形横截面的弹性衬垫形式的偏压构件128的弹性特性。在图3a中，根据本发明一个实施例的偏压构件128例示在透视侧视图中。偏压构件128由具有环形形式和类似于字母z的形状的横截面的弹性衬垫形成。应注意，z形横截面是倾斜的，从而顶部和底部分别形成由中部303连接的最外部302和最内部304。在偏压构件的非加载状态，最外部302和最内部304可具有基本竖直或轴向延伸，中部303可具有基本水平或径向延伸。

更具体地，弹性衬垫具有z形横截面300，如图3b和3c中所例示。在图3b中，显示了z形弹性衬垫的截面侧视图。弹性衬垫布置在顶表面301a与底表面301b之间并且处于非加载状态。换言之，表面301a和表面301b彼此分开距离d₀，从而基本没有力施加在偏压构件128上。在该非加载状态，弹性衬垫的最外部302和最内部304相对于彼此大致平行，中部303大致平行于表面301a和表面301b延伸。因此，弹性衬垫的z形包括两个直角306a、306b，从而弹性衬垫形成为具有相对于彼此大致垂直的顶表面307a和侧表面307b的台阶。

图3c例示相同的但是处于加载状态的弹性衬垫，即，表面301a和表面301b替代为彼此分开小于d₀的距离d₁，从而力施加在弹性衬垫上。结果，弹性衬垫的形状改变。弹性衬垫的内部可被描述为弯曲使得中部303的内端303a相对于中部303的外端303b高度降低。换言之，弹性衬垫在垂直于表面301a和表面301b的方向上被挤压。因此，弹性衬垫的类台阶形状变换为更明显的z形，该z形包括小于由两个直角306a、306b形成的角度的两个角308a、308b。角308a、308b可由于增加的载荷被施加在弹性衬垫上而进一步变得更小。弹性衬垫可由此向载荷提供弹力，从而轴向指向的力可被施加作为对弹性衬垫的压缩的响应。z形进一步提供对压缩的响应，从而轴向指向的力可在一段距离间隔内为线性的，即，z形为弹性衬垫提供了线性响应范围。顶表面301a可例如为镜头构件102的一部分，其随着镜头构件102被旋入支架构件106而被压入偏压构件128中，底表面301b可为支架构件106的底侧130，如图1中所例示。偏压构件128可由此沿着轴向方向122在镜头构件102上施加线性力，从而将内螺纹114、118和外螺纹110的表面按压在一起。内螺纹114、118与外螺纹110之间的游隙由此被减小。镜头构件102相对于支架构件106沿轴向方向的移位由此被减轻。

z形弹性衬垫的压缩性和线性响应可进一步改进镜头构件102与支架构件106之间的距离的调整。更具体地，z形弹性衬垫可提供线性响应范围，其中镜头构件102到支架构件106的距离可以以给定的阻力在非接合状态下调节。由此可提供镜头构件102相对于支架构件106的更精确的调节。

在线性响应范围中，镜头构件102相对于支架构件106的位置的调节进一步允许来自监控场景的光在图像传感器上的有效聚焦和重新聚焦。换言之，从监控场景接收的光在图像传感器202上的光分布和聚焦的调整可通过镜头102d与图像传感器202之间的距离的线性调整而被更加有效地调节。线性响应范围可覆盖光学镜头102d的后焦距的给定变化。线性响应范围可例如为±1mm，优选0.25mm。因此，镜头构件102相对于支架构件106的位置可在这些范围内线性地调整。本领域技术人员理解，轴向指向的力为线性的范围可与上面给定的值不同。线性响应范围可例如取决于弹性衬垫的尺寸或材料。

应注意，z形衬垫可被用于不包含上述镜头装置的其它应用。

本领域技术人员理解，本发明绝不局限于上述优选实施例。相反，许多修改和变形在所附权利要求的范围内都是可能的。

例如，监控摄像机可以为提供视频序列的数字摄像机。

弹性衬垫可包括硅橡胶。坚固且耐用的弹性衬垫由此可被以有成本有效的方式提供。弹性衬垫可例如通过模制形成。

调节构件可包括形成底接合表面的截头圆锥形座，并且接纳部具有形成支架构件的接纳部的顶接合表面的截头圆锥形突起。

轴向方向可为镜头装置的光轴方向。

此外，所公开实施例的变形可由技术人员通过研究附图、说明书和所附权利要求在实践所要求的发明时理解和实现。在权利要求中，用词“包括”不排除其它元件或步骤，不定冠词“一”不排除多个。某些措施在相互不同的从属权利要求中陈述的仅有事实不表示这些措施的组合不能被更优地利用。