用于附加透镜的卡口增力装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及用于附加透镜的卡口增力装置。一种支撑用于摄像机的附加透镜的附加透镜组件，包括用户可促动的锁定机构，以便增加透镜和摄像机之间的附接力。所述附加透镜组件可以包括具有凸轮销的可旋转的锁环，所述凸轮销沿凸轮的表面行进，使得当旋转锁环时，所述凸轮销使所述凸轮轴向平移。所述凸轮的轴向平移可以压缩所述组件内的弹簧，并且增加透镜组件和摄像机之间的附接力。附加透镜组件和摄像机之间的增加的力可以为大的或重的组件提供附加的支撑。
【专利说明】
用于附加透镜的卡口増力装置
技术领域
[0001 ]本公开涉及用于将附加透镜组件(add-on lens assembly)附接到摄像机或其他成像系统的系统和方法。
【背景技术】
[0002]热成像摄像机被用在多种状况下。例如，热成像摄像机经常在维护检查期间被用于通过热的方法来检查设备。除其他类型的设备，示例性设备还可以包括旋转机械、电器面板或成行的断路器。热检查能够使用红外(IR)能量检测来检测设备的热点，例如过热的机械或电气部件，从而有助于确保在更严重的问题发生之前及时地修理或更换过热的设备。
[0003]根据摄像机的配置，热成像摄像机还可以产生相同物体的可见光图像。所述摄像机可以协调的方式显示红外图像和可见光图像，例如，用于帮助操作者解释通过热成像摄像机产生的热图像(thermaI image )。与一般在不同的物体之间提供良好的对比度的可见光图像不同，与真实世界的场景相比，通常难以识别和区分热图像中的不同特征。为此，操作者可以依靠可见光图像来帮助解释和聚焦热图像。
[0004]在一些实施例中，将附加透镜(add-onlens)与热成像摄像机一起使用，以调整红外或可见光图像所获得的视场。附加透镜能够以多种方式来附接，例如经由卡口式(bayonet)安装机构。当卡口式机构被用于附接用来改变透镜系统的焦距的附加透镜组件时，对准是非常重要的，以维持性能和/或瞄准线的要求。用在红外摄像机上的典型的卡口(bayonet)在透镜能够多大的方面受限。这是因为卡口式机构具有弹簧，其提供轴向力以保证附加透镜与基单元对准。如果弹簧力过高，则会变得难以附接透镜。因此，在透镜能够多大和附接透镜多难之间是一种折衷。对较大的透镜的典型解决方案是提供外部支撑件，所述外部支撑件必须分开携带并且在是时候使用透镜时安装。通过利用凸轮操作的机构增加卡口上的轴向力，本发明消除了对该支撑件的需要。
【发明内容】
[0005]本公开的各方面涉及用于在为用户维持附接的简易性的同时增加用于摄像机的附加透镜组件的支撑的系统和方法。附加透镜组件的一些实施例包括透镜壳体和限定了光轴的安装在所述透镜壳体中的透镜。所述组件能够包括安装机构，所述安装机构耦接到壳体，并且配置成接合摄像机的附接组件。所述组件能够包括:凸轮，所述凸轮定位成与透镜壳体的一部分相邻，所述凸轮包括凸轮槽；以及凸轮销，所述凸轮销延伸通过所述凸轮槽。所述组件能够包括锁环，所述锁环支撑所述凸轮销，并且在第一锁环位置和第二锁环位置之间可旋转。使锁环从第一锁环位置旋转到第二锁环位置可以使凸轮销行进通过凸轮槽，从而促使凸轮从第一凸轮位置过渡到第二凸轮位置。所述凸轮在第一凸轮位置和第二凸轮位置之间的移动可以有效地将所述组件的一部分和摄像机的附接组件之间的力从第一力增加至第二力。
[0006]在一些实施例中，一个或多个弹簧抵抗凸轮的运动，并且因此，在一些示例中，抵抗凸轮销和锁环的运动。在一些实施例中，所述凸轮槽包括第一端和第二端，其中，在锁环从第一锁环位置移动到第二锁环位置时，凸轮销从凸轮槽的第一端行进到第二端。凸轮槽的第一端和第二端中的至少一个可以包括止动装置，以当凸轮销进入所述止动装置时提供锁定的感觉。
[0007]下面的附图和描述中阐明了一个或多个示例的细节。通过描述和附图，以及通过权利要求，其他的特征、目的和优点将是显而易见的。
【附图说明】
[0008]图1为示例性热成像摄像机的前向透视图。
[0009]图2为图1的示例性热成像摄像机的后向透视图。
[0010]图3为图示了图1和图2的热成像摄像机的示例性部件的功能框图。
[0011]图4为示出了热成像摄像机的各部分和附加IR透镜组件之间的接合和通信的示意图。
[0012]图5为耦接到摄像机的附接组件的示例性附加透镜组件的透视图。
[0013]图6A和图6B为附加透镜组件的侧视图，其图示了锁环从第一位置到第二位置的示例性调整。
[0014]图7A-7C为附加透镜组件的侧视图，其图示了当移除锁环时将锁环从第一位置调整到第二位置的示例性效果。
[0015]图8A和图SB为图示了附加透镜组件到摄像机的附接组件的附接的示例图。
[0016]图9为根据一些实施例的附加透镜组件的剖视图。
[0017]图10为图示了用于操作具有附加透镜组件的摄像机的示例性方法的过程流程图。
【具体实施方式】
[0018]下面的详细描述本质上是示例性的，并且不意在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，下面的描述为实施本发明的示例提供了一些实用说明。构造、材料、尺寸和制造过程的示例被提供用于所选的元件，并且所有其他元件采用对于本发明领域中的一般技术人员而言已知的元件。本领域技术人员将认识到，所提到的示例中的许多示例具有多种合适的替代方案。
[0019]热成像摄像机可以被用于检测在观察下的包括一个或多个物体的整个场景的温度图(heat pattern)。所述热成像摄像机可以检测所述场景放出的红外辐射，并且将所述红外辐射转换成表明温度图的红外图像。在一些实施例中，热成像摄像机还可以从场景捕捉可见光，并且将可见光转换成可见光图像。根据热成像摄像机的配置，摄像机可以包括将红外辐射聚焦在红外传感器上的红外光学器件和将可见光聚焦在可见光传感器上的可见光光学器件。
[°02°]各实施例提供了用于使用平均技术(averaging technique)来产生具有降低的噪声的热图像的方法和系统。为了进一步改进图像质量并且消除可由平均引起的问题(例如，模糊、重影等)，在平均之前对热图像执行图像校准(image a I i gnment)过程。
[0021]图1和图2分别示出了示例性热成像摄像机100的前向透视图和后向透视图，所述示例性热成像摄像机100包括壳体102、红外透镜组件104、可见光透镜组件106、显示器108、激光器110以及触发控制112。壳体102收容热成像摄像机100的各种部件。热成像摄像机100的底部包括用于通过一只手来握持和操作摄像机的提携手柄。红外透镜组件104从场景接收红外辐射，并且将所述辐射聚焦在红外传感器上，用于产生场景的红外图像。可见光透镜组件106从场景接收可见光，并且将所述可见光聚焦在可见光传感器上，用于产生相同场景的可见光图像。热成像摄像机100响应于压下触发控制112来捕捉可见光图像和/或红外图像。此外，热成像摄像机100控制显示器108来显示通过所述摄像机产生的红外图像和可见光图像，例如，用于帮助操作者通过热的方法来检查场景。热成像摄像机100还可以包括耦接到红外透镜组件104的调焦机构(focus mechanism)，所述调焦机构被配置成移动红外透镜组件的至少一个透镜，以便调整通过热成像摄像机产生的红外图像的焦点。
[0022]在操作中，热成像摄像机100通过从场景接收红外波长谱(infrared-wavelengthspectrum)中发射的能量来检测场景中的温度图，并且处理红外能量以产生热图像。通过接收可见光波长谱(visible light-wavelength spectrum)中的能量，并且处理可见光能量以产生可见光图像，热成像摄像机100还可以产生相同场景的可见光图像。如下文中更详细地描述的，热成像摄像机100可以包括配置成捕捉场景的红外图像的红外摄像机模块和配置成捕捉相同场景的可见光图像的可见光摄像机模块。所述红外摄像机模块可以接收投射(project)通过红外透镜组件104的红外辐射，并且由其产生红外图像数据。所述可见光摄像机模块可以接收投射通过可见光透镜组件106的光，并且由其产生可见光数据。
[0023]在一些示例中，热成像摄像机100基本上同时地(例如，在相同的时间)采集或捕捉红外能量和可见光能量，使得通过所述摄像机产生的可见光图像和红外图像是处于基本上相同时间的相同场景的可见光图像和红外图像。在这些示例中，通过热成像摄像机100产生的红外图像指示在特定时间段的场景内的局部温度，而通过摄像机产生的可见光图像指示处于相同时间段的相同场景。在其他示例中，热成像摄像机可以在不同的时间段从场景捕捉红外能量和可见光能量。
[0024]可见光透镜组件106包括至少一个透镜，其将可见光能量聚焦在可见光传感器上，用于产生可见光图像。可见光透镜组件106限定了穿过所述组件的所述至少一个透镜的曲率中心的可见光光轴。可见光能量投射通过透镜的前部并且聚焦在透镜的相对侧上。可见光透镜组件106能够包括单透镜或串联布置的多个透镜(例如，两个、三个或更多个透镜)。此外，可见光透镜组件106能够具有固定的焦点，或能够包括用于改变可见光光学器件的焦点的调焦机构。在可见光透镜组件106包括调焦机构的示例中，所述调焦机构可以是手动调整机构或自动调整机构。
[0025]红外透镜组件104还包括至少一个透镜，其将红外能量聚焦在红外传感器上，用于产生热图像。红外透镜组件104限定了穿过所述组件的透镜的曲率中心的红外光轴。在操作期间，红外能量被导引通过透镜的前部，并且聚焦在透镜的相对侧上。红外透镜组件104能够包括单透镜或多个透镜(例如，两个、三个或更多个透镜)，这些透镜可以串联布置。
[0026]如上文中简要描述的，热成像摄像机100包括用于调整通过摄像机捕捉的红外图像的焦点的调焦机构。在图1和图2中所示的示例中，热成像摄像机100包括变焦环(focusring)114。变焦环114被操作性地耦接(例如，机械地和/或电气地耦接)到红外透镜组件104的至少一个透镜，并且配置成使所述至少一个透镜移动到各种焦点位置，以便使热成像摄像机100所捕捉的红外图像聚焦。变焦环114可以手动地围绕壳体102的至少一部分旋转，以便移动所述变焦环被操作性地耦接到的所述至少一个透镜。在一些示例中，变焦环114还被操作性地耦接到显示器108，使得变焦环114的旋转使同时显示在显示器108上的可见光图像的至少一部分和红外图像的至少一部分相对于彼此移动。在不同的示例中，热成像摄像机100可以包括手动调焦机构，其按照不同于变焦环114的配置来实施，或在其他实施例中，可以仅维持固定的焦点。
[0027]在一些示例中，除手动调焦机构外或替代手动调焦机构，热成像摄像机100可以包括自动调焦机构。自动调焦机构可以被操作性地耦接到红外透镜组件104的至少一个透镜，并且配置成例如响应于来自热成像摄像机100的指令而自动地将所述至少一个透镜移动至各种焦点位置。在这样的示例的一个应用中，热成像摄像机100可以使用激光器110来电子地测量目标场景中的物体和摄像机之间的距离，称为目标距离(distance-to-target)。然后，热成像摄像机100可以控制自动调焦机构将红外透镜组件104的所述至少一个透镜移动至与通过热成像摄像机100确定的目标距离数据相对应的焦点位置。所述焦点位置可以对应于所述目标距离数据，原因在于所述焦点位置可以被配置成将目标场景中的物体放置在所确定的焦点对准的距离(distance in focus)处。在一些示例中，通过自动调焦机构设置的焦点位置可以被操作者例如通过旋转变焦环114来手动地推翻替代(override)。
[0028]通过激光器110测得的目标距离的数据能够被存储并且与相对应的捕捉到的图像相关联。对于使用自动调焦所捕捉的图像，该数据将被收集作为聚焦过程的一部分。在一些实施例中，当捕捉图像时，热成像摄像机还将检测和保存目标距离数据。该数据可以通过使用激光器110在捕捉图像时借助所述热成像摄像机来获得，或者可替代地，通过检测透镜位置并且使所述透镜位置与已知的目标距离相关联来获得，所述已知的目标距离与该透镜位置关联。热成像摄像机100可以使用所述目标距离数据来导引用户将摄像机定位在与目标相距相同的距离处，例如通过在用户重新定位摄像机时基于所取的激光器测量结果导引用户与目标移动得更近或更远，直到实现与早前图像中相同的目标距离。所述热成像摄像机还可以自动地将透镜设置到与早前图像中所用的相同的位置，或可以导引用户重新定位透镜，直到获得原透镜设置。
[0029]在热成像摄像机100的操作期间，操作者可能希望查看通过所述摄像机产生的场景的热图像和/或相同场景的可见光图像。为此，热成像摄像机100可以包括显示器。在图1和图2的示例中，热成像摄像机100包括显示器108，其位于壳体102的与红外透镜组件104和可见光透镜组件106相对的后部上。显示器108可以被配置成显示可见光图像、红外图像和/或包括同时显示的可见光图像和红外图像的组合的图像。在不同的示例中，显示器108可以远离热成像摄像机100的红外透镜组件104和可见光透镜组件106 (例如，与之分离)，或者显示器108相对于红外透镜组件104和/或可见光透镜组件106可以处于不同的空间布置结构中。因此，尽管显示器108在图2中被示出为处于红外透镜组件104和可见光透镜组件106之后，但对显示器108而言，其他位置也是可能的。
[0030]热成像摄像机100能够包括用于控制摄像机的操作和调整摄像机的不同设置的多种用户输入媒介(user input media)。示例性控制功能可以包括调整红外和/或可见光光学器件的焦点，打开/关闭快门，捕捉红外和/或可见光图像等。在图1和图2的示例中，热成像摄像机100包括用于捕捉红外和可见光图像的可压下的触发控制112以及按钮116，所述按钮116形成用户接口的一部分，用于控制摄像机的操作的其他方面。不同数量或布置结构的用户输入媒介是可能的，并且应当理解，本公开在这方面不受限制。例如，热成像摄像机100可以包括触摸屏显示器108，其通过压屏幕的不同部分来接收用户输入。
[0031]图3为图示了热成像摄像机100的一个示例的部件的功能框图。热成像摄像机100包括IR摄像机模块200、前端电路202。IR摄像机模块200和前端电路202有时结合起来称为红外摄像机100的前端阶段(front end stage)或前端部件204。热成像摄像机100还可以包括可见光摄像机模块206、显示器108、用户接口 208以及输出/控制装置210。
[0032]红外摄像机模块200可以被配置成接收目标场景所发射的红外能量，并且将所述红外能量聚焦在红外传感器上，用于产生红外能量数据，例如，所述红外能量数据能够以红外图像的形式显示在显示器108上和/或存储在存储器中。红外摄像机模块200能够包括用于执行归属于本文中的模块的功能的任何合适的部件。在图3的示例中，红外摄像机模块200被图示为包括红外透镜组件104和红外传感器220。如上关于图1和图2所述，红外透镜组件104包括至少一个透镜，其获取目标场景所发射的红外能量，并且将所述红外能量聚焦在红外传感器220上。红外传感器220通过产生电信号来响应聚焦的红外能量，所述电信号能够被转换并且在显示器108上显示为红外图像。对图3的部件的更详细的论述可以在2014年4月22日提交的标题为“Methods for end-user parallax adjustment”的美国专利申请号61/982,665中找到，并且该专利申请在此通过引用整体地结合于本文中。
[0033]处于热成像摄像机100上的图1中所示的IR透镜组件104能够包括基础IR透镜组件，所述基础IR透镜组件作用于从目标场景收集IR能量，并且将所述IR能量聚焦在包含于摄像机内的焦平面阵列上。热成像摄像机100单独地与IR透镜一起工作，并且能够在不使用任何附加透镜硬件的情况下产生热图像。然而，为了实现更宽或更窄的视场，热成像摄像机100被设计成与一组的一个或多个附加IR透镜(图1中未示出)一起工作，所述一个或多个附加IR透镜能够被附接在基础IR透镜组件104之上。在使用中，操作者能够从一组可获得的附加IR透镜中选择期望的附加IR透镜，并且将所选的附加IR透镜附接到热成像摄像机100。在一些示例中，附加透镜被收容在可附接至摄像机100的附加透镜组件中。如果需要，则所选的附加IR透镜组件之后能够与热成像摄像机100分离，因此所述摄像机能够单独地与基础IR透镜组件104—起使用，或者不同的附加IR透镜组件能够附接到所述摄像机。例如，根据目标场景的大小、到受检查的目标的距离等，可以使用不同的附加IR透镜。
[0034]在一些实施例中，附加透镜组件可以与附加透镜组件的一个或多个部件通信。图4为示出了在使用时热成像摄像机100的各部分和附加IR透镜组件300之间的接合和通信的示意图。如图所示，附加IR透镜组件300能够包括本地存储装置334，其存储对于附接到热成像摄像机100的特定的附加IR透镜组件300而言独特的数据。附加IR透镜组件300还能够包括例如温度传感器之类的用于检测操作状态的传感器332。在一些实施例中，当附加IR透镜组件300被附接到热成像摄像机100时，附加IR透镜组件300的传感器332和/或本地存储装置334被安置成与收容在摄像机100内的处理器/FPGA 222通信。美国专利申请号61/982，665中描述了例如附加IR透镜组件300之类的附加透镜组件和摄像机100之间的通信的细节，该专利申请通过引用结合于本文中。
[0035]如图1中所示，在一些实施例中，IR透镜组件104能够包括用于接收附加透镜组件的安装机构的附接组件130。图5为耦接到摄像机的附接组件的示例性附加透镜组件的透视图。如图所示，附加透镜组件400包括透镜402，其限定了透镜平面和法向于(normal to)所述透镜平面的光轴404。附加透镜组件400还包括用于附接到摄像机(例如，摄像机100)的附接组件130的安装机构406。透镜402能够被固定到附加透镜组件400的壳体412。
[0036]附加透镜能够通过多种已知的方法被附接到摄像机100，例如卡口座(bayonetmount)。在卡口座的情况下，所述附接组件可以包括用于接收处于透镜的安装机构上的一个或多个突出部的开口。所述附接组件能够包括与所述开口相邻的一个或多个槽，所述安装机构的突出部能够被旋转到所述一个或多个槽中，从而防止从所述附接组件移除所述突出部。在许多情况下，所述安装机构和/或附接组件包括一个或多个弹簧，所述一个或多个弹簧配置成在所述附接组件的所述一个或多个槽和所述安装机构的所述一个或多个突出部之间提供轴向力。这样的弹簧能够作用于抵抗附加透镜组件所经受的重力或其他外力将附加透镜固定就位。
[0037]然而，如上所述，卡口座可受到附加透镜的大小或重量限制。例如，过重的或当附接时具有离摄像机太远的质心的透镜可在附接组件上放置过大的负载，从而使所述一个或多个弹簧支撑不住(give)。这可导致附加透镜相对于摄像机下垂，从而使附加透镜与IR透镜组件104失准。一种防止该下垂的解决方案能够包括增加与附接组件或安装机构上的一个或多个弹簧相关联的弹簧常数。然而，增加的弹簧张力可导致附加透镜组件400更难以对准和附接到IR透镜组件104。
[0038]因此，在一些示例中，附加透镜组件400能够包括锁定机构，例如锁环408，其配置成当促动时选择性地增加附加透镜组件400和摄像机之间的附接力。例如，所述附接力可以是如上针对卡口式附接结构所述的弹簧力。在图5的示例性实施例中，用户可以旋转锁环408以增加或减小附加透镜组件400和摄像机之间的附接力，例如附加透镜组件400和附接组件130之间的附接力。附加透镜组件400能够包括靠近安装机构406的推进器(pusher)414，所述推进器414用于接合所述摄像机的附接组件130的一部分。例如，调整的附接力可以包括附加透镜组件400的推进器414和摄像机的附接组件130之间的力。在一些示例中，锁环408围绕透镜402所限定的光轴404旋转。附加地或可替代地，锁环408能够围绕附加透镜组件400的壳体412的一部分旋转。
[0039]在一些实施例中，锁环408可以是在第一位置和第二位置之间可旋转的。处于第一位置的锁环408可以对应于附加透镜组件400和摄像机之间的第一附接力，而第二位置可以对应于大于第一附接力的第二附接力。因此，用户可以在锁环408处于第一位置的情况下将附加透镜组件400附接到摄像机，并且随后，将锁环408促动至第二位置，从而增加附接力。
[0040]在一些示例中，在第一位置和第二位置之间促动锁环408包括使锁环408相对于壳体412移动。例如，在所示示例中，促动锁环408能够包括使锁环408相对于壳体412旋转。在一些实施例中，锁环408和壳体412(或其他相对于锁环408的移动固定的部件)中的一者或两者能够包括用于向用户视觉地指示锁环408的当前位置的至少一个指示器418。如图5的示例性实施例中所示，锁环408包括指示器418，所述指示器418包括指向壳体412的一部分的箭头。在锁环408围绕壳体412旋转时，指示器418相对于壳体412移动。
[0041 ] 在所示实施例中，指示器418可以在壳体412的标记为“LOCK”和“UNLOCK”的部分之间移动。在各实施例中，这些或其他的描述符可以被用于向用户传达关于推进器414和附接组件130之间的附接力的信息。例如，在图5的实施例中，指向“LOCK”的指示器418指示了所述附接力高于指示器418指向“UNLOCK”状态的情况。因此，用户可以知道，如果附加透镜组件400与摄像机分离，则在不将附加透镜组件400调整成处于“UNLOCK”状态的情况下，可能难以附接组件400。
[0042]图6A和图6B为附加透镜组件的侧视图，其图示了锁环从第一位置到第二位置的示例性调整。在图6A和图6B的说明性实施例中，附加透镜组件400包括安装机构406，所述安装机构406包括例如用于安装到摄像机的卡口座的至少一个突出部420。在图6A的实施例中，锁环408位于第一锁环位置。在第一锁环位置，指示器418指向壳体412上的“UNLOCK”标记。附加透镜组件400包括耦接到锁环408的销410，所述销410可以被配置成在锁环408被促动时随着锁环408—起移动。
[0043 ] 在图6B的实施例中，锁环408已从第一锁环位置(例如，如图6A中所示)被促动至第二锁环位置。在第二锁环位置，指示器418指向壳体412上的“LOCK”标记。因此，锁环408已相对于壳体412移动。如图所示，销410已随着在第一锁环位置和第二锁环位置之间移动中的锁环一起移动。通过比较图6A和图6B能够看到，在所示实施例中，锁环408相对于壳体412并且也相对于安装机构406旋转。也就是说，在于第一锁环位置和第二锁环位置之间过渡时，指示器418和销410相对于壳体412并且也相对于安装机构406的突出部420移动。因此，当安装机构406被附接到摄像机的附接组件时，在第一锁环位置和第二锁环位置之间促动锁环408不影响突出部420的位置。
[0044]图7A和图7B为附加透镜组件的侧视图，其图示了当移除锁环时将锁环从第一位置调整到第二位置的示例性效果。在实施例中，附加透镜组件400包括靠近壳体412定位的凸轮(cam)430。凸轮430包括凸轮槽432，所述凸轮槽432具有第一端434和第二端436，以及在第一端434和第二端436之间延伸的第一长度。在一些实施例中，凸轮槽432的第一长度沿不平行于透镜平面的方向延伸。附加地或可替代地，在一些示例中，凸轮槽432的第一长度沿不法向于锁环408的旋转轴线的方向延伸。
[0045]在所示实施例中，附加透镜组件400包括位于凸轮430和壳体412的近侧部分之间的第一弹簧440。第一弹簧440能够包括完全地或部分地环绕壳体412的一部分的一个或多个波形弹簧。在其他实施例中，弹簧440能够包括围绕靠近凸轮430的壳体412的周界的一部分设置的一个或多个线性弹簧或另外的弹性材料。在一些实施例中，组件400包括位于凸轮430和壳体412的远侧部分之间的第二弹簧442。第二弹簧442可具有与第一弹簧440相似的属性，或可以是不同类型的弹簧。在图7A所示的实施例中，凸轮430处于第一凸轮位置，其中，第二弹簧442被压缩，并且第一弹簧440未压缩。
[0046]如先前所论述的，附加透镜组件400能够包括耦接到锁环408的销410。在一些实施例中，销410包括凸轮销410，所述凸轮销410具有耦接到锁环408的第一端以及延伸通过凸轮430的凸轮槽432的自由的第二端。在一些实施例中，附加透镜组件400的壳体412包括位于凸轮430之下的径向槽416，所述径向槽416用于接收凸轮销410的第二端。凸轮槽432和径向槽416能够尺寸设定成使得凸轮销410可以行进通过(navigate through)狭槽432或槽416。
[0047]在操作期间，当锁环408围绕壳体412的一部分旋转时，凸轮销410行进通过凸轮槽432的第一长度。在一些实施例中，锁环围绕附加透镜组件400的透镜402所限定的光轴旋转，并且基本上不轴向平移。例如，在一些实施例中，锁环408通过壳体412的一个或多个部分保持在基本上固定的轴向位置处，从而防止了锁环408的轴向平移。附加地或可替代地，延伸到壳体412的径向槽416中的凸轮销410可以防止锁环408轴向平移。
[0048]一般而言，锁环408围绕壳体412的一部分的旋转使凸轮销410沿不平行于凸轮槽432的第一长度的方向围绕壳体412移动。这迫使凸轮430在锁环408被旋转时轴向平移。在图7A所示的实施例中，凸轮销410可以从凸轮槽432的第一端434通过第一长度移动至凸轮槽432的第二端436。
[0049I图7B为图示了凸轮销410通过凸轮槽432的运动的示例图。如图7B中所示，相对于图7A，凸轮销410已从凸轮槽432的第一端434移动至第二端436。作为结果，凸轮430已相对于附加透镜组件400的壳体412轴向地并且向近侧平移(例如，参见图7C)。通过向近侧移动，凸轮430已释放第二弹簧442上的至少一部分压缩，并且已压缩第一弹簧440。
[0050]图7C为图示了彼此对准的图7A和图7B的实施例的示图。如虚线所示，壳体412的远端、安装机构406上的突出部420凸轮销410和壳体的径向槽416在上图和下图之间基本上没有轴向平移。然而，线700、702图示了凸轮430已相对于附加透镜组件400的其余部分轴向地并且向近侧平移。
[0051 ] 如图7A-7C中图示的示例性实施例中所示，促动锁环408能够使凸轮430在附加透镜组件400内平移，从而改变第一弹簧440和第二弹簧442中所经受的压缩。图8A和图SB图示了当附加透镜组件被附接到摄像机的附接组件时这样的移动和压缩的效果。图8A和图SB为图示了附加透镜组件到摄像机的附接组件的附接的示例图。
[0052]图8A图示了图7A的实施例的部分旋转的视图。在所示实施例中，凸轮销410延伸通过凸轮430中的凸轮槽432的第一端434。附加透镜组件400通过安装机构406附接到摄像机的附接组件130。在所示实施例中，安装机构406的推进器414靠近附接组件130，但其间存在间隙460。在一些实施例中，间隙460可以表示推进器414和附接组件130之间的空间间隙。在替代性实施例中，间隙460可以代表推进器和摄像机的附接组件130之间的第一力。
[0053]在图8A所示的实施例中，凸轮430包括接收轴向销452的轴向槽450。轴向销452可以在第一端处被固定到壳体412的一部分，并且在其第二端处向外延伸到轴向槽450中。在一些示例中，轴向销452基本上防止凸轮430旋转，从而将其运动限于基本上轴向的平移。
[0054]图8B图示了图7B的实施例的部分旋转的视图。在所示实施例中，相对于图8A的配置，凸轮销410已从凸轮槽432的第一端434行进至第二端436。如上针对图7A-7C所述，凸轮销410的该运动使凸轮430朝向安装机构406向近侧并且轴向地平移。向近侧的凸轮430的运动压缩第一弹簧440，同时从第二弹簧442减轻压缩。在所示实施例中，第一弹簧440的压缩靠着摄像机的附接组件130推安装机构406的推进器414。
[0055]虽然图8A和图SB之间示出为消除了间隙460，但靠着附接组件130推推进器414可以包括将部件之间的力从第一力增加至大于第一力的第二力。安装机构406的推进器414和附接组件130之间的增加的力能够作用于增加安装结构的支撑能力。这可以允许更长、更大或更重的附加透镜组件400被固定到摄像机，而组件下垂的风险降低并且减少附加透镜和摄像机的透镜之间的对准。在一些示例性实施例中，第二力是第一力的大约四倍(fourtimes larger than)。
[0056]推进器414和附接组件130之间的增加的力可使得对用户而言难以使附加透镜组件400与摄像机分离。因此，当使用附加透镜的操作完成时，用户能够使锁环408从第二锁环位置移动回到第一锁环位置。在这样做时，凸轮销410从凸轮槽432的第二端436行进到第一端434，从而促使凸轮430向远侧移动。凸轮430的向远侧的运动从第一弹簧440释放压力，这能够导致推进器414和附接组件130之间的力减小。这样的过程能够通过从图SB的配置过渡到图8A的配置来表示。
[0057]在一些实施例中，第二弹簧442的压缩可抵抗凸轮430向远侧的移动。第二弹簧442所提供的抵抗可以在沿任一方向旋转锁环408时给用户提供相似的感觉。此外，在一些示例中，凸轮槽432的第一端434和第二端436中的一者或两者在凸轮槽432的端部处能够包括用于接收凸轮销410的止动装置(detent)。当凸轮销410进入所述止动装置时，这能够为用户提供‘锁定’的感觉，从而指示锁环408已完全过渡到第一锁环位置或第二锁环位置中的一个。
[0058]图9为根据一些实施例的附加透镜组件的剖视图。如图所示，在所示实施例中，附加透镜组件800包括限定了光轴804的透镜802。透镜802通过壳体812来支撑，为清楚起见所述壳体812以剖面线图案示出。附加透镜组件800包括安装机构806，所述安装机构806包括突出部820，所述突出部820与摄像机的附接组件130的槽132接口。组件400包括靠近附接组件130的推进器814。在图9的说明性示例中，在推进器814和附接组件130之间存在间隙860。如上所述，间隙860可以是物理间隙，或可以表示推进器814和附接组件130之间的第一力。
[0059]在所示实施例中，附加透镜组件800包括支撑凸轮销810的锁环808。凸轮销810从锁环808向内延伸到壳体812中的径向槽816中。附加透镜组件800包括设置在锁环808和壳体812的一部分之间的凸轮830。如针对先前的实施例所述，凸轮830包括凸轮槽832，凸轮销810的一部分延伸通过所述凸轮槽832。附加透镜组件400包括设置在凸轮830和推进器814之间的第一弹簧840，以及设置在凸轮830和壳体812的一部分之间的第二弹簧842。
[0060]与上述实施例相似，在图9的实施例中，锁环808可以围绕光轴804旋转，从而使凸轮销810行进通过凸轮槽832。在一些示例中，将锁环808从第一锁环位置促动到第二锁环位置使凸轮销810从凸轮槽832的第一端移动至第二端。凸轮销810可以径向移动通过径向槽816，并且促使凸轮830朝向推进器814向近侧移动。
[0061 ]当凸轮830朝向推进器814移动时，它压缩弹簧840，这又对推进器814施加附加的压力。推进器814上的附加的压力能够导致推进器814和摄像机的附接组件130之间的力增加。如先前所述，推进器814和附接组件130之间的增加的力可以增加安装在摄像机上的附加透镜组件800的稳定性。
[0062]在图9的实施例的所示剖面中，附加透镜组件800包括上述那些部件的多种对应的部件(标记为‘b’)。例如，组件800包括锁环808b、径向槽816b、靠近附接组件130b的推进器814b、具有凸轮槽832b的凸轮830b以及凸轮830b和推进器814b之间的第一弹簧840b。虽然在图9中未示出，但组件能够包括第二凸轮销，所述第二凸轮销具有固定到锁环808b的第一端以及定位成行进通过第二凸轮槽832b和径向槽816b的第二端。这样的部件可以按照与上述相同的方式一起操作。在一些示例中，任何数量的这类部件能够被操作性地连接到先前所述的其对应部件。例如，凸轮830能够至少部分地环绕壳体812，使得凸轮830和凸轮830b成为单件。对于在图9中标记为‘b’的任何这样的部件而言同样是如此，例如锁环808、弹簧840、推进器814等。
[0063]在一些示例中，凸轮830/830b为至少部分地围绕壳体812的单件，而凸轮槽832不连接到凸轮槽832b。在其他示例中，凸轮830/830b为至少部分地围绕壳体812的单件，并且凸轮槽832/832b结合以限定单一的凸轮表面。在一些这样的实施例中，锁环808/808b可以是围绕光轴804完全地可旋转的，而凸轮销810沿凸轮表面行进。所述凸轮表面可以包括第一组部段(segment)，第一组部段中的每个部段基本上平行于如针对凸轮槽832所述的第一长度的方向。凸轮表面可以包括第二组部段，所述第二组部段中的每一个设置在第一组部段中的部段之间。第二组部段中的部段可以沿基本上平行于与第一方向不同的第二方向的方向延伸。在一些实施例中，凸轮830能够在第一组部段中的部段和第二组部段中的部段之间的一个或多个接合部处包括止动装置。
[0064]在一些这样的示例中，当锁环808围绕壳体812旋转时，凸轮销810可以沿第一方向围绕透镜组件800径向移动。当沿第一方向移动时，在凸轮销810接合第一组部段中的部段时，它可以促使凸轮830沿第一轴向方向(例如，向近侧)平移。但是，如果凸轮销810在接合第二组部段中的部段的同时沿第一方向移动，则凸轮830可以沿第二轴向方向(例如，向远侦D移动。类似地，如果锁环808沿相反的方向旋转，则凸轮销810可以沿与第一方向相反的第二方向围绕壳体812径向移动。在该操作中，当凸轮销810在锁环808旋转期间接合第一组部段中的部段时，凸轮830可以沿第二方向(例如，向远侧)平移。类似地，当凸轮销810在锁环808旋转期间接合第二组部段中的部段时，凸轮830可以沿第一方向(例如，向近侧)平移。也就是说，在一些这样的连续旋转的示例中，逆转锁环808的旋转方向可导致使得凸轮表面的第一组部段和第二组部段中的哪一组对应于凸轮830的向近侧和向远侧的平移的对应关系互换。因此，在一些这样的实施例中，锁环808可以围绕壳体812沿第一方向连续地旋转，以反复地增加和减小安装机构806和附接组件130之间的附接力。类似地，锁环808可以围绕壳体812沿第二方向连续地旋转，以反复地减小和增加所述附接力。
[0065]相反，在一些实施例中，对应(‘b’)的部件可以与它们相对应的部件脱离。即，附加透镜组件800能够包括分开的凸轮830和830b、弹簧840和840b、推进器814和814b或任何其他这类部件。在另外的实施例中，附加透镜组件800可以排除任何这样的对应部件，例如凸轮830b。例如，组件800可以仅包括不围绕壳体812的单凸轮830。一般而言，在各实施例中，组件800可以仅包括仅围绕壳体812的一部分而不完全环绕壳体812的单部件，例如凸轮830、锁环808、推进器814、弹簧840等。将理解的是，可以使用单部件、连续部件或多个分开的部件的各种组合。
[0066]在各实施例中，附加透镜组件(例如，800)无需包括所示的所有部件。例如，如所述，在一些实施例中可以排除图9的对应(‘b’)部件。附加地或可替代地，实施例可以排除其他所示部件，例如第二弹簧(例如，842)，或可以组合部件的功能。例如，在一些实施例中，推进器(例如，814)和第一弹簧(例如，840)的功能可以被组合到单部件中。例如，推进器(例如，814)可以具有类似弹簧的属性，并且自身可以被凸轮(例如，830)向近侧的运动压缩，并且靠着附接组件130被推动。类似地，在一些实施例中，凸轮(例如，830)和第一弹簧(例如，840)的功能可以被组合到单部件中。例如，凸轮可以包括弹簧状部分，使得当凸轮向近侧平移并且压靠推进器时，凸轮的弹簧状部分压缩。在另外的实施例中，凸轮(例如，830)、第一弹簧(例如，842)和推进器(例如，814)的功能可以被组合到单部件中。例如，凸轮可以包括用于与凸轮销(例如，810)结合的凸轮槽(例如，832)、配置成在压力下压缩的弹簧状部分以及配置成接合摄像机的附接组件的推进器部分。在一些这样的实施例中，当凸轮销(例如，810)行进通过凸轮槽(例如，832)时，凸轮向近侧移动，使得推进器部分压靠摄像机的附接组件。靠着附接组件推能够使弹簧状部分压缩，从而维持推进器部分和附接组件之间的力。
[0067]在另外的实施例中，能够完全省略第一弹簧(例如，840)的功能。例如，在一些示例中，凸轮(例如，830)向近侧的运动可以使推进器(例如，814)朝向摄像机的附接组件向近侧移动，从而使它压靠附接组件并且增加其间的力。在另外的实施例中，凸轮能够包括朝向附加透镜组件的近端延伸的推进器部分。在一些这样的实施例中，当凸轮向近侧移动时，所述推进器部分接合摄像机的附接组件，从而增加其间的力。
[0068]所述附加透镜组件(例如，400)的实施例能够被用于操作摄像机的方法中。图10为图示了用于操作具有附加透镜组件的摄像机的示例性方法的过程流程图。在用户希望在成像操作中利用附加透镜的情况下，用户能够将收容透镜的附加透镜组件的安装机构附接到摄像机的附接组件(900)。将安装机构附接到附接组件能够使用多种机制以多种方式来执行，例如螺口式(screw-on)或卡口式的附接方案。一旦附加透镜组件被附接到摄像机，用户就能够促动附加透镜组件的锁定机构(902)。促动锁定机构能够作用于将附加透镜组件固定到摄像机，从而降低透镜下垂和造成附加透镜和摄像机之间的光学失准的风险。
[0069]一旦附加透镜组件通过促动附加透镜组件的锁定机构而被固定到摄像机(902)，用户就能够使用具有附加透镜的摄像机(904)，直到使用完成(906)。一旦附加透镜的使用完成，用户就能够再次促动附加透镜组件的锁定机构(908)。从锁定位置促动锁定机构能够从摄像机解开(unsecure)附加透镜组件。因此，在促动锁定机构之后，用户能够使附加透镜组件的安装机构与摄像机的附接组件分离(910)。在后续期望使用附加透镜组件时，用户能够重复所述过程。
[0070]在一些实施例中，促动附加透镜组件的锁定机构(902)能够包括使附加透镜组件的锁环沿第一方向围绕附加透镜组件的透镜所限定的光轴旋转(920)。锁环的旋转能够使固定到锁环的凸轮销行进通过附加透镜组件的凸轮中的凸轮槽(922)。凸轮销行进通过凸轮槽能够使凸轮沿平行于光轴的第一轴向方向平移(924)。凸轮的平移能够压缩弹簧，并且增加附加透镜组件和摄像机之间的附接力(926)。在使用期间，这能够将附加透镜组件固定至摄像机(904)。
[0071]一旦附加透镜组件的使用完成(906)，促动附加透镜组件的锁定机构(908)能够包括使锁环沿第二方向围绕光轴旋转(930)。在一些示例中，第二方向能够与第一方向相反。在其他示例中，第二方向在一个连续可旋转的实施例中能够与第一方向相同。使锁环沿第二方向旋转能够使凸轮销行进通过凸轮槽(932)，从而使凸轮沿平行于光轴的第二轴向方向平移(934)。在一些实施例中，第二轴向方向与第一轴向方向相反。凸轮沿第二轴向方向的平移(934)能够释放对弹簧的压缩，以减小附加透镜组件和摄像机之间的附接力(936)。一旦附接力被减小(936)，用户就可以更容易地使附加透镜组件的安装机构与摄像机的附接组件分尚(910 )。
[0072]将理解的是，虽然一些所述示例包括附加透镜组件，所述附加透镜组件具有用于与热成像摄像机一起使用的红外透镜，但本文所述的结构和方法可以在多种光学配置中使用。例如，例如所述的那些附加透镜组件之类的附加透镜组件可以被用于将附加可见光透镜附接至标准的可见光摄像机。一般而言，这样的结构能够被用于将附加透镜更牢固地附接至任何适当的光学系统，而不脱离本发明的范围。已描述了各种透镜组件。这些和其他的透镜组件落入以下权利要求的范围内。
【主权项】
1.一种用于摄像机的附加透镜组件，包括: 透镜壳体； 安装机构，其耦接到所述透镜壳体，并且配置成接合所述摄像机的附接组件； 安装在所述透镜壳体中的透镜，所述透镜限定了中心光轴和法向于所述中心光轴的透镜平面； 定位成与所述透镜壳体的一部分相邻的凸轮，所述凸轮包括凸轮槽，所述凸轮槽具有沿不平行于所述透镜平面的方向延伸的第一长度，并且所述凸轮能够至少在第一凸轮位置和第二凸轮位置之间调整； 配置成邻接或近似邻接所述摄像机的附接组件的至少一部分的推进器，其中，所述推进器和所述摄像机的附接组件之间的力当所述凸轮处于所述第一凸轮位置时包括第一力，并且当所述凸轮处于所述第二凸轮位置时包括第二力； 锁环，其能够在第一锁环位置和第二锁环位置之间旋转；以及 具有第一端和第二端的凸轮销，所述凸轮销的第一端固定到所述锁环，并且所述凸轮销的第二端延伸通过所述凸轮中的凸轮槽；由此 将所述锁环从第一位置旋转至第二位置使所述凸轮销行进通过所述凸轮槽的第一长度，从而促使所述凸轮从所述第一凸轮位置过渡到所述第二凸轮位置，并且使所述推进器和所述摄像机的附接组件之间的力从所述第一力改变成所述第二力。2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第一凸轮位置和所述第二凸轮位置使得所述凸轮从所述第一凸轮位置过渡到所述第二凸轮位置包括沿具有平行于所述中心光轴的分量的方向平移。3.如权利要求2所述的组件，其特征在于，所述第一凸轮位置相对于所述第二凸轮位置在远侧定位，并且其中，所述第二力大于所述第一力。4.如权利要求1所述的组件，还包括位于所述凸轮和所述推进器之间的第一弹簧，其中，当所述凸轮从所述第一凸轮位置过渡到所述第二凸轮位置时，所述凸轮压缩所述第一弹貪O5.如权利要求4所述的组件，还包括定位成与所述凸轮相邻并且远离所述凸轮的第二弹簧，所述第二弹簧位于所述凸轮和所述壳体的一部分之间，其中，所述第二弹簧提供对使所述凸轮从所述第二凸轮位置过渡到所述第一凸轮位置的抵抗。6.如权利要求5所述的组件，其特征在于，所述凸轮槽具有第一端和第二端，所述凸轮槽的第一长度在所述第一端和所述第二端之间延伸，并且其中，所述凸轮槽的第一端和第二端中的每一个包括止动装置，所述止动装置当所述锁环分别处于所述第一锁环位置或所述第二锁环位置时用于接收所述凸轮销。7.如权利要求4所述的组件，其特征在于，所述第一弹簧、所述凸轮和所述推进器是分开的部件。8.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述安装机构包括至少一个突出部，所述至少一个突出部配置成在卡口式配置中与所述附接组件的槽接口。9.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述锁环具有基本上圆形的剖面，并且围绕所述壳体的一部分。10.如权利要求9所述的组件，还包括第二凸轮销，所述第二凸轮销具有第一端和第二端，所述第一端耦接到所述锁环，并且其中，所述凸轮包括用于接收所述第二凸轮销的第二端的第二凸轮槽。11.如权利要求10所述的组件，其特征在于，所述凸轮具有基本上圆形的剖面并且围绕所述壳体的一部分，所述凸轮位于所述锁环和所述壳体之间。12.如权利要求10所述的组件，还包括设置在所述壳体中的径向槽，所述径向槽周向地围绕所述壳体，并且定位成接收所述第一凸轮销和所述第二凸轮销的第二端。13.如权利要求1所述的组件，还包括位于所述锁环上的指示器，所述指示器用于将所述锁环的位置传达给用户。14.如权利要求1所述的组件，还包括具有第一端和第二端的轴向销，所述第一端固定到所述壳体;其中 所述凸轮包括轴向槽，所述轴向槽沿基本上轴向的方向延伸，并且接收所述轴向销的第二端，使得所述凸轮的运动限于沿基本上轴向的方向平移。15.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述透镜为红外透镜，并且所述附加透镜组件被配置用于附接到热成像摄像机。16.—种用于将附加透镜组件与摄像机一起使用的方法，包括: 将所述附加透镜组件的安装机构附接到摄像机的附接组件，所述附接在所述安装机构的表面和所述附接组件的表面之间产生第一附接力；以及 促动所述附加透镜组件的锁定机构，所述锁定机构的所述促动有效地将所述安装机构的所述表面和所述附接组件的所述表面之间的所述附接力从所述第一附接力增加至大于所述第一附接力的第二附接力。17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，促动所述附加透镜组件的锁定机构包括使锁环围绕轴线沿第一方向旋转。18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，使所述锁环围绕所述轴线沿所述第一方向旋转使凸轮沿基本上平行于所述轴线的第一轴向方向平移。19.如权利要求18所述的方法，还包括使所述锁环围绕所述轴线沿第二方向旋转，所述第二方向与所述第一方向相反，从而使所述凸轮沿与所述第一轴向方向相反的第二轴向方向平移，从而有效地将所述安装机构的所述表面和所述附接组件的所述表面之间的所述附接力从所述第二附接力减小至第一力。20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述轴线包括收容在所述附加透镜组件中的透镜所限定的光轴。
【文档编号】G03B17/12GK106054497SQ201610233245
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】W.维纳, P.A.德里斯科尔, D.A.斯马特
【申请人】弗兰克公司