用于监视摄像机的顶罩的制作方法

1.本发明涉及一种用于监控摄像机的顶罩，诸如用于监视摄像机的顶罩。


背景技术：

2.几十年来，顶罩一直用于监控摄像机。顶罩具有双重用途，即为布置在顶罩内部的摄像机提供气候防护外壳，同时能够通过顶罩获取图像。摄像机经其采集图像的顶罩部分在获取期间使用的波长区域中必须具有足够的透明度。在大多数应用中，这对应于视觉上透明的顶罩，但如果波长区域是近红外(nir)或红外线，或者在可见光谱之外的其他波长区域，那么顶罩可能在视觉上是不透明的。在任何情况下，用于顶罩的材料都可以用其他方式着色、涂覆或处理以阻碍视野进入摄像机，这是因为这种阻碍使人更难看到布置在其中的摄像机的当前方向(因此使其更难避免被摄像机成像)。
3.与平面窗口相比，顶罩的缺点是来自顶罩外部的光(辐射)将根据它通过顶罩的哪部分而被顶罩不同地折射(考虑到一组平行的光束接近摄像机)。这将导致图像的光学失真，这是用户最常想要纠正的。出于这个原因，球形顶罩是最常见的设计，如果摄像机的光学中心位于球形顶罩的中心，则具有均匀失真的优点，这样无论摄像机的当前方位如何，光学条件都是相同的。
4.顶罩在透明度和形状方面的光学要求使其成为相对昂贵的部件。此外，还有问题是顶罩将显然在某处结束，并且在顶罩的边缘处和附近将有更严重的光学失真。解决这些光学失真的方式可以是使用更复杂的顶罩设计，这通常会导致更复杂的制造工艺，即在增加顶罩的性能的同时也增加其成本。制造可能涉及模具零件的数量增加的更复杂的模制工艺，和/或模制后步骤，诸如两个或更多个顶罩零件的融合以形成最终的顶罩。
5.在专利申请kr1020100121765a中，提出一种建议的顶罩布置，其中顶罩以倾斜方式布置的布置，类似于本技术的图6的布置，它因此被认为是现有技术。
6.本发明旨在通过提供独特形状的顶罩来减轻现有顶罩的一些问题，能够实现改进的视场并且与具有这种改进的视场的现有顶罩相比能够简化制造工艺。


技术实现要素：

7.目的是单独或以任何组合来缓和、减轻或消除本领域中的上述缺陷和缺点中的一个或多个并且至少部分地解决上述问题。
8.为此，本发明涉及一种用于监视摄像机的顶罩。该顶罩包括至少部分透明的球形部分、前过渡部分、后过渡部分以及在顶罩的两侧连接后过渡部分和前过渡部分的横向过渡部分。此外，所有过渡部分都从球形部分延伸到共同的圆形周边平面，并且连接到前过渡部分的球形部分的切线相对于周边平面的法线具有角度α》0
°
，如在对称平面中测量的，并且连接到后过渡部分的球形部分的切线相对于周边平面的法线具有角度β，如在与角度α相同的平面中和相同的方向上测量的。顶罩的特征在于，角度β等于或大于角度α，并且后过渡部分和前过渡部分均不具有超过角度α的倾斜度。
9.本发明的顶罩设计将能够使布置在顶罩内部的摄像机有足够的视野，同时能够促成制造程序。
10.在一个或多个实施例中，球形部分的径向中心在球形部分的方向上相对于周边平面移动。使径向中心相对于周边平面移动为将摄像机布置在径向中心处或靠近径向中心提供空间，从而摄像机通过部分透明的球形部分的视野将在摄像机的不同方位的范围内一致。
11.在整个过渡部分上，后过渡部分的切线的角度等于或大于β。
12.在一个或多个实施例中，后部在切线方向上连接到球形部分，从而提供从球形形状到直线形状的平滑无缝过渡。这种形状不仅在视觉上吸引人，而且也可以更好地将载荷(诸如冲击)从球形部分向下传递到周边部分，而不以例如更锐利的弯曲或限定的边缘的方式产生力集中。
13.在一个或任何实施例中，当以投影角α观察顶罩时，顶罩的每个外表面都是可见的，这是顶罩中没有底切部分的其他表达方式，意味着从模具中取出成品可以容易地执行。
14.在几个实施例中，前过渡部分、后过渡部分和横向过渡部分都向下延伸到周边平面中的圆形周边。圆形形状将促成安装并密封到底座，用以使顶罩相对于底座旋转，并且用以实现对称设计。
15.为了进一步增强顶罩的对称外观，在一个或多个实施例中，优选地，横向过渡部分与后过渡部分在它们连接到球形部分时遵循相同的角度。
16.在一个或多个实施例中，前过渡部分相对于连接到前过渡部分的球形部分的切线遵循角度θ，其中θ等于或大于90
°
，如与α和β相同的平面中和相同的方向上测量的。以此方式，前过渡部分遮挡布置在顶罩内部的摄像机的视野的风险较小。虽然后过渡部分和横向过渡部分可以优选地具有相似的形状以增加设计中的对称性，但前过渡部分将具有遵循功能至上的其他设计规则的形状。
17.为了确保布置在顶罩内部的摄像机的全视野，优选地，角度θ超过90
°
，以适应扩展的视野。
18.出于对称性的原因，在一个或多个实施例中，优选地，后过渡部分和横向过渡部分与球形部分之间的连接相对于周边部分遵循相同的高度。
19.在一个或多个实施例中，横向过渡部分、前过渡部分和后过渡部分限定与满足本发明标准的最基本的形状对应的倾斜柱体的形式。在更精细的实施例中，后过渡部分和横向过渡部分限定截头圆锥形状，再次强调对称性在监控摄像机应用中的方面和重要性。
20.本发明的进一步适用范围通过下面给出的详细描述将变得显而易见的。然而，应当理解，详细说明和具体示例，虽然指示本发明的优选实施例，但是仅以例示的方式给出，这是因为通过该详细的描述，在本发明范围内的各种变化和修改对于本领域技术人员来说将变得显而易见。
21.因此，应当理解，本发明不限于所描述的装置的特定组成部分或所描述的方法的动作，这是因为这种装置和方法可能变化。还应理解，本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限定。必须指出，在说明书和随附权利要求中使用的，冠词“一”、“一个”、“该”和“所述”旨在意味着存在一个或多个元件，除非上下文另有明确规定。因此，例如，对“一单元”或“该单元”的引用可能包括几个装置等。此外，词“包括”、“包含”、“含有”和
类似词语不排除其他元件或步骤。
附图说明
22.现在将参考附图更详细地描述本发明的上述方面和其他方面。附图不应被视为限制性的；相反，它们用于解释和理解。
23.如图所例示，层和区域的尺寸可能出于例示性目的而被夸大，并且因此被提供来例示一般结构。相同的附图标记始终指示相同的元件。
24.图1是根据本发明的第一实施例的顶罩的透视图。
25.图2是根据本发明的第一实施例的顶罩的示意性截面图。
26.图3是根据本发明的第一实施例的顶罩的截面图，其中在顶罩内部布置有摄像机。
27.图4是顶罩的透明部分的透视图，其可用于根据第一实施例的顶罩。
28.图5是可以用于根据本发明的第一实施例或其他实施例的顶罩中的不同零件的分解图。
29.图6是根据本发明的第二实施例的顶罩的示意性截面图。
30.图7是根据本发明的第三实施例的顶罩的示意性截面图。
具体实施方式
31.现在将在下文参考附图更全面地描述本发明，其中在附图中示出本发明的当前优选的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于本文阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了彻底和完整并向技术人员充分传达本发明的范围。
32.本发明的顶罩，其实施例示于图1，其形状为安装在顶罩内部的摄像机促成足够的视野，并且促成简化的模制工艺。可以注意到，尽管图1例示一个实施例，但下文将包含与为实现进一步的实施例而可以改变的参数相关的信息。顶罩100具有前侧部102和后侧部104，并且具有围绕中央竖直平面(图2中描绘的平面)对称的形状。顶罩100被设计成以针对顶罩摄像机的正常方式容纳摄像机(未示出)，并且顶罩的摄像机预期经其获取图像的区域是球形和透明的(对于要被摄像机捕获的波长区域，通常是可视的和近红外的)。顶罩向下延伸到周边平面106，在这里在组装期间它将连接到底座。周边部108在例示的实施例中是圆形的，这由于顶罩将被设计成随摄像机旋转并且由于当从不同角度观察时它将增加顶罩100的对称性而是实用的。前侧部102形成球形形状110的延伸到后侧部104的一部分，其中后过渡部分112将球形形状110与周边连接，并且后过渡部分在其两侧连接到横向过渡部分114，回到前侧部，并且提供至周边平面106的过渡部。也有前过渡部116区域，其具有与过渡部的其余部分(后过渡部分112和横向过渡部分114)不同的形状，用于实现全摄像机视野。如稍后将详述的，顶罩可以在多部件模制工艺或在多阶段模制工艺中以单件形成或者由多个零件形成。
33.为了更好地描述这些效果是如何实现的，我们将暂时离开图1并参考图2的示意图。图2基本上是例示上述对称平面中的顶罩100的形状的线图。在顶罩不对称的情况下，无论出于何种原因，对称平面都可以平移到球形部分的中心平面。为简化起见，使用相同的附图标记来表示相应的零件，即使它们没有给出确切的名称(例如，替代“区域”或“区”的是，在图2中使用相应的数字来指示“段”，图2是截面图而不是透视图)。在这个平面中，顶罩由
三个操作段构成。第一操作段为圆弧110，对应于后面实施例中的中间段。该圆弧110将能够使在弧的中央(如顶罩摄像机中的通常位置)具有其成像功能的摄像机在倾角范围内保持不失真(或者至少同等失真)的视图。在圆弧的前端有从圆弧110的一端向下延伸到周边108的前过渡段116，在圆弧的后端有从圆弧110的另一端延伸到周边108的后过渡段112，其中周边位于周边平面中。值得一提的是，周边平面只是为了更好地理解顶罩形状的抽象概念。在最终的顶罩摄像机产品中，在大多数情况下顶罩将附连到作为必要的电子产品和机械部件的平台的底座。这样的示例在现有技术中大量存在，有兴趣的人可以进一步研究，但由于本发明主要涉及顶罩的形状，因此我们在此不再进一步讨论。显然，“前”和“后”可以用“第一”和“第二”来代替，并且词只是为了利于理解示意图。圆弧110的第一切线t1可以定义在它与前过渡段116连接的地方，并且圆弧110的第二切线t2可以定义在它连接到后过渡段112的地方。第一切线t1和和第二切线t2都相对于周边平面成角度布置并且相对于周边平面的法线在相同的方向上倾斜。倾斜的效果是当从顶罩的前方观察时布置在顶罩内部的摄像机将能够获得延伸通过水平线的视野(在周边平面是诸如天花板的水平面的实施例中)。能够获得第一切线的这种倾斜是这样的效果，即，圆弧段的几何中心c(即，圆弧段形成其一部分的圆的中心)在弧段110的方向上从周边平面106偏移。
34.因此已经解释顶罩的形状如何至少在一个维度上促成充分的视野，并且与模制工艺相关的效果将随之而来。这些效果与切线的角度密切相关。第一切线将相对于周边平面的法线n1以角度α倾斜，并且第二切线将相对于相同的(与“平行于n1”的含义相同)法线n2以角度β倾斜。根据本发明，这些角度可以相同，或者，角度β可以大于角度α。此外，前过渡段或后过渡段的任何部分都不能以在同一平面中测量时大于角度α的角度倾斜。以此方式，顶罩100将没有底切部分，这意味着当通过模制(例如，注塑模制或压缩模制)的方式生产时，在将模制顶罩从模腔中推出(或脱模)时将没有障碍。圆弧的产生标准是它不能超出半圆(即，不大于180度)，相应的球体也是如此，它可能不比半球更完整。表达标准的其他方式是当以投影角α(或更大的角度)观察时，顶罩的每个表面都应该是可见的，或者至少不是隐藏的，这也定义可以实现没有任何底切部分的模具。
35.值得注意的是，如关于投影角和可见性的讨论所阐明的：针对对称平面设置的标准也适用于顶罩的任何其他平面，这是因为永远不会有任何底切部分。α和β的具体数值针对不同的部分可能并且将变化，如果存在的话(考虑到靠近顶罩周边的小部分，平行于对称平面并且基本上仅包括来自横向连接部分的切口，即截头圆锥形截面)。有两种定义角度的简单方法，在讨论顶罩前部处的球形部分的特性等时对称平面的使用和平行于对称平面的截面可能是合适的。对于顶罩的其他部分，它可能更适合于与延伸通过顶罩的中心线(与周边平面正交)的平面(以下称为“径向平面”)中的部分有关。中心线延伸通过几何中心c，与周边平面正交。在这些径向平面中，仍然存在不产生任何要满足的底切部分的一般条件，但如图所示，这不是要实现的问题，主要是因为球形部分和过渡部分在通过顶罩的摄像机视野方面不必优化。
36.优选地，后过渡段112以第二切线t2的角度连接到弧段，诸如用以提供连续的过渡，在这里载荷集中的任何影响被最小化(与两个段以更明确的弯曲相遇的情况相比)。
37.图2也包括角度θ，其表示前过渡段的一部分相对于切线t1的角度。优选地，角度θ等于或超过90
°
，即，前述部分具有与延伸通过中心c的延长半径对应的倾斜度或者甚至进
一步倾斜。以这种方式，可以说明布置在顶罩内部的摄像机的视野使得前过渡段116不遮挡视野。该特征对于几种不同的设置(顶罩和摄像机的组合)可能是有益的，但它不是本发明的必要特征。在一般情况下，前过渡段(和前过渡部分)的形状应仅提供球形部分与周边部分之间(并且在许多实施例中优选为到圆形周边)的过渡。本技术的附图中所示的形状还被制约于希望最大可能程度地使旋转对称性最大化，这意味着前过渡段的最靠近周边部分的部分应具有与后过渡部分在相应位置(例如，在径向平面中遵循相同的角度)的形状相似的形状。上述部分的形状(关于角度θ的讨论)优选地由摄像机的视野设定，并且由于对于球形部分到前过渡部分之间的过渡点也是如此(即，该点优选地由摄像机的视野设定)，遵循角度θ等于或超过90
°
的条件。
38.与模制相关的顶罩形状的其他效果是具有指定的前面和指定的后面的额外好处，这在于可以优化注塑点(基本上是模制工艺)以在顶罩的前面提供出色的光学质量而对于顶罩的其他部分则不那么重要。
39.离开图2的二维视图，图片变得有点更复杂，并且顶罩的预期用途可以被描述以更好地例示结构参数。这将参考图3完成。图3是类似于图2的截面图，然而是在顶罩内部布置有示意性摄像机的更完整的实施例。除了图2的部件之外，图3也包括摄像机118。显然，摄像机118包括成像光学器件，并且光束120和122表示视野可以如何例如随着不同变焦设置的效果而变化。在一些顶罩摄像机中，摄像机可以在静态顶罩下方自由摇摄和倾斜，在这种情况下，顶罩必须完全对称，这通常对应于具有半球形形状的顶罩。然而，出于本发明的目的，摄像机118将仅被允许相对于顶罩102倾斜(即，在图2所示的平面中移动)，并且在大多数实施例中，它将不被允许摇摄(即，不在水平方向上旋转)，至少不能在任何大程度上摇摄。在摇摄期间，顶罩将与摄像机一起移动，使得摄像机不相对于顶罩摇摄。对于几个实施例而言，效果是中间段110将仅需要在中心线的每侧延伸的小区域中具有限定的形状。这种“小区域”的尺寸将由布置在顶罩中的摄像机118的视野(也可以被定义为视角)来定义，并且在实际应用中，它将由用于顶罩内部的摄像机的最大视角(由图3中的锥体122表示)来定义。已经定义中间段110在一个方向上遵循圆弧，并且由于对于对称性并使图像失真最小化并一致的要求，中间段也将在所有其他方向上遵循相同圆弧(具有相同半径的圆弧)，即，中间部分可以是球体的切口。这在图4中示出并且解释中间段110在所有维度上的形状。
40.图4也示出后过渡部分112和前过渡部分116的各自形状。这些形状不太重要，这是因为设计旨在防止摄像机视野进入这些区域(意味着折射方面的失真不是要考虑的因素)。主要标准仍然是不应该有底切部分，即，所有表面都应该在顶罩的对称平面(镜面)中沿着角度α(或至少在α与β之间)在投影中可见。此外，在图4的示例中，可以看到前过渡部分116如何成形为不干扰摄像机的视野，即，它朝着周边106连续地倾斜。
41.后过渡部分112也可以具有设定参数内的任何形状。然而，为了简单和方便，它可以适当地被赋予例如在第二切线的方向上延伸的截头圆锥形状，从而使得各部分之间平滑过。
42.也可以补充的是，在大多数实施例中，周边106将形成圆形，以增加对称性，这意味着前过渡段/部分和后过渡段/部分将从中间段/部分延伸到同一圆形周边106的不同部分。周边的圆形形状不是必要特征，但是除了增加对称性之外，还有关于它如何简化相对于顶罩可以被布置于其上的底座的旋转运动的优点。
43.另一个标准与顶罩旨在的特定用途即监视有关。对于顶罩摄像机，如果摄像机在顶罩内部的方位被遮挡，则还有额外的好处。由于当前的顶罩是非对称的，在于顶罩的前面与后面和横向侧不同，因此顶罩的前面-以及摄像机的可能方位-可以变得更加明显，这在图1中清晰可见。出于这个原因，后过渡段/部分的形状可以在横向过渡部分中(即，在不是前过渡部分(也不是中间段)的每个部分中)在摄像机周围被模仿，这还在图1中示出(再次参见图1)。这将对应于前过渡部分和横向过渡部分在它们各自的径向平面中观察时具有相同形状(诸如在最直接的实施例中的相同角度)。
44.在顶罩的前面，如图1所示，在这里前过渡部分将中间段连接到周边和连接到后过渡段(或形状为后过渡段的区域)，形成可以称为观察窗口的部位。已经描述于此处前过渡段连接到周边的部分，但是该窗口的横向侧的形状也将由布置在顶罩内的摄像机的预期视野来限定。更具体地，并且如例如图1所示，这些侧将向外倾斜，以使遮挡视野部分的风险最小化。
45.如至此所示和定义的整个顶罩可以容易地在两件式模具中形成为一件，便于脱模。
46.图5例示根据本发明的其他实施例的顶罩的分解图。该实施例也可以在两件式模具中形成，但它将是多部件模制。制成的顶罩将包括三个不同的零件，其中两个可以在注入用于透明部分的材料之前布置在模具中。
47.两个侧零件124在视觉上基本上是不透明的，除了ir-透明零件，其将允许来自布置在顶罩内的ir-照明源的ir-辐射照亮摄像机的视野。从图5中可以明显看出，这两个零件也包括球形部分的部分。如果需要，可以以类似的方式增加更多部件。所有零件可以由相同的基础材料形成，其中添加剂限定不同零件的特性。
48.这两个侧零件可以在制造顶罩时在两阶段模制工艺的第一阶段或第二阶段中形成，这减少单独部件的处理，代价是稍微更复杂但仍然简单的模制工艺。不同零件中使用的材料将必须兼容，以在模制工艺期间在必要的程度上融合在一起。在最简单的示例中，所有部件都由相同的基础材料(聚碳酸酯塑料)制成，而添加剂则提供所需的特性。现在用于摄像机顶罩的任何材料都可以是用于本发明的可行选择，聚碳酸酯塑料、丙烯酸塑料等，除此之外，所使用的材料并不是本发明本身的必要部分。球形部分的材料在相关波长区域中必须是透明的，是可行的选择，并且是可模制的，以获得形状的全部优点。注塑模制是一种可能的方法，对于本发明的所示实施例是优选的，但是不排除压缩模制、吹塑模制或其他模制方法，这是因为它们都可以包括脱模步骤。在替代实施例中，侧零件可以被预制并布置在模具中。接着，关闭模具并注入透明部分的材料。模制工艺将所有零件一起融合成单个部件，这将简化最终产品的组装并提高其密封特性。
49.显然，侧零件124可以作为独立部件从工艺中消除，这意味着整个顶罩可以在单个阶段中并且用单一材料模制。此外，可以在后模制工艺(诸如涂覆、喷漆、打磨、蚀刻等)中实现顶罩的不同部分的特定特性。
50.图6是本发明顶罩的基本版本的示意图。它基本上包括两个几何形状；布置在柱体一端的球体，两个形状具有相同的直径。柱体沿平面以斜角被切割。与更精细的实施例相比，该简化的实施例将具有更不对称的形状并且其周边将不是圆形。
51.在图7中，图6的柱体被作为从总体概念到有效产品的进一步中间演变的截头圆锥
体部分代替。