專利名稱：基于齒輪結(jié)構(gòu)的半球形開合鏡頭遮擋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及可開合的半球形鏡頭的遮擋裝置，特別是涉及一種基于齒輪傳動結(jié)構(gòu)的半球形可開合的鏡頭遮擋裝置。
背景技術(shù)：
攝像、照相等影像采集設(shè)備基本都配有鏡頭遮擋裝置，在設(shè)備不拍攝圖像時遮擋裝置閉合以保護鏡頭和感光器件，在需要進行拍攝時，通過人工或機械方式將遮擋裝置打開。常見的機械遮擋裝置一般采用擋片式，設(shè)計為平移開合運動，這在使用視角范圍不太大的鏡頭時不會影響成像，但在使用超廣角、魚眼等視野范圍很大的鏡頭時，因為此類鏡頭的前端都擁有凸出的透鏡單元，如果鏡頭的位置保持不變，平移擋片在打開后其機械結(jié)構(gòu)通常依然會位于鏡頭視角范圍內(nèi)，使得有效成像范圍縮小。特別是對于視角達到甚至超過180°的魚眼鏡頭，擋片平移開合的遮擋裝置通常都不適用，大多采用人工移除鏡頭配套的 遮光罩的方式。因此，需要提供一種適用于魚眼鏡頭的鏡頭遮擋裝置，以滿足超廣角或魚眼鏡頭的遮擋保護需求。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種基于齒輪結(jié)構(gòu)的半球形開合鏡頭遮擋裝置，通過齒輪組驅(qū)動多個瓣片以不同速度和方向轉(zhuǎn)動，僅采用一個電機就能實現(xiàn)對多個瓣片的驅(qū)動和準確定位，結(jié)構(gòu)簡單、運動位置準確、部件穩(wěn)定可靠、加工難度低。為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了一種基于齒輪結(jié)構(gòu)的半球形開合鏡頭遮擋裝置，包括瓣片組，包括至少兩個瓣片，所述至少兩個瓣片樞轉(zhuǎn)連接在同一旋轉(zhuǎn)軸線上；每個所述瓣片具有對應(yīng)閉合位置和對應(yīng)開啟位置，當每個所述瓣片位于對應(yīng)閉合位置時構(gòu)成一個半球形球面，所述半球形球面罩住凸出鏡頭，位于對應(yīng)開啟位置時所述瓣片位于所述凸出鏡頭的視角之外；用于帶動所述瓣片組的每個瓣片在對應(yīng)閉合位置和對應(yīng)開啟位置之間轉(zhuǎn)動，使所述瓣片同時到達對應(yīng)閉合位置和同時到達對應(yīng)開啟位置的齒輪組；用于為所述齒輪組提供動力的電機。優(yōu)選地，上述的裝置中，所述齒輪組中各齒輪的節(jié)圓半徑和/或齒數(shù)與每個所述瓣片的預(yù)定運動速度和瓣片間的預(yù)定相對運動位置相對應(yīng)。優(yōu)選地，上述的裝置中，還包括用于安裝所述瓣片組、所述齒輪組和所述電機的托架；用于接收計算機指令，控制所述電機的驅(qū)動狀態(tài)的運動控制模塊，；用于為所述電機和所述運動控制模塊提供電能的電源模塊。優(yōu)選地，上述的裝置中，所述至少兩個瓣片的瓣片數(shù)量為N，N為偶數(shù)；所述齒輪組包括固定的被動齒輪軸，軸線與所述瓣片的所述旋轉(zhuǎn)軸線重合，所述被動齒輪軸上安裝有N個相互獨立的被動齒輪，分別對應(yīng)帶動N個所述瓣片；固定的傳動齒輪軸，軸線與所述瓣片的所述旋轉(zhuǎn)軸線平行；所述傳動齒輪軸上安裝有N/2個與所述被動齒輪相嚙合的傳動齒輪，所述傳動齒輪的齒數(shù)互不相同，N/2個所述傳動齒輪互相固定在一起；能轉(zhuǎn)動的主動齒輪軸，軸線與所述瓣片的所述旋轉(zhuǎn)軸線平行，并通過固定軸筒與所述電機相連；所述主動齒輪軸上安裝有N/2個與所述主動齒輪軸相固定并且與所述被動齒輪相嚙合的主動齒輪，所述主動齒輪的齒數(shù)互不相同；所述主動齒輪軸上還安裝有一個與所述主動齒輪軸相固定并且與所述傳動齒輪相嚙合的獨立主動齒輪。 優(yōu)選地，上述的裝置中，與所述主動齒輪相嚙合的被動齒輪所對應(yīng)的瓣片構(gòu)成第一組，與所述傳動齒輪相嚙合的被動齒輪所對應(yīng)的瓣片構(gòu)成第二組，所述第一組中的瓣片與所述第二組中的瓣片運動方向相反。優(yōu)選地，上述的裝置中，每個所述瓣片的一端與對應(yīng)的被動齒輪連為一體，每個所述瓣片的另一端裝有固定輪，所述固定輪套在位于所述旋轉(zhuǎn)軸線上的固定軸上。優(yōu)選地，上述的裝置中，所述瓣片的橫向截面和縱向截面均為弧形，所述瓣片的縱向弧度為180°，橫向弧度不小于180° /N。優(yōu)選地，上述的裝置中，N=4，所述瓣片材質(zhì)為不透光的金屬或硬塑料。本實用新型實施例至少存在以下技術(shù)效果I)本實用新型實施例通過齒輪帶動每個瓣片在對應(yīng)閉合位置和對應(yīng)開啟位置之間轉(zhuǎn)動，也就是通過齒輪組驅(qū)動多個瓣片以不同速度和方向轉(zhuǎn)動，齒輪傳動結(jié)構(gòu)尺寸小巧、因此鏡頭遮擋裝置的機械結(jié)構(gòu)簡單、運動位置準確、部件穩(wěn)定可靠、加工難度低。2)本實用新型實施例通過齒輪組合使所述瓣片同時到達對應(yīng)閉合位置和對應(yīng)開啟位置僅采用一個電機就能實現(xiàn)對多個瓣片的驅(qū)動和準確定位。3)本實用新型實施例將瓣片分為運動方向相反的兩組，同時減少了齒輪齒數(shù)比的幅值，減少了對加工工藝的要求和安裝空間的需求，易于加工和使用。4)本實用新型提出的鏡頭遮擋裝置，在閉合時能夠完全遮蔽成像設(shè)備的鏡頭，打開后在不移動鏡頭的情況下也不會影響成像的視野范圍。

圖I為本實用新型實施例半球形鏡頭遮擋裝置的閉合狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型實施例半球形鏡頭遮擋裝置的開啟狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型實施例半球形鏡頭遮擋裝置的瓣片示意圖；圖4為本實用新型實施例半球形鏡頭遮擋裝置的傳動齒輪組結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。圖I、圖2分別為本實用新型實施例半球形鏡頭遮擋裝置的閉合狀態(tài)和開啟狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖I、圖2所示，本實用新型實施例提供了一種基于齒輪結(jié)構(gòu)的半球形開合鏡頭遮擋裝置，包括瓣片組110，包括至少兩個瓣片，所述至少兩個瓣片樞轉(zhuǎn)連接在同一旋轉(zhuǎn)軸線上；每個所述瓣片具有對應(yīng)閉合位置和對應(yīng)開啟位置，當每個所述瓣片位于對應(yīng)閉合位置時構(gòu)成一個半球形球面，所述半球形球面罩住凸出鏡頭，位于對應(yīng)開啟位置時所述瓣片位于所述凸出鏡頭的視角之外；用于帶動所述瓣片組的每個瓣片在對應(yīng)閉合位置和對應(yīng)開啟位置之間轉(zhuǎn)動，使所述瓣片同時到達對應(yīng)閉合位置和同時到達對應(yīng)開啟位置的齒輪組120 ；用于為所述齒輪組提供動力的電機130。
可見，本實用新型實施例通過齒輪帶動每個瓣片在對應(yīng)閉合位置和對應(yīng)開啟位置之間轉(zhuǎn)動，也就是通過齒輪組驅(qū)動多個瓣片以不同速度和方向轉(zhuǎn)動，齒輪傳動結(jié)構(gòu)尺寸小巧、因此鏡頭遮擋裝置的機械結(jié)構(gòu)簡單、運動位置準確、部件穩(wěn)定可靠、加工難度低。本實用新型實施例將所述瓣片分為運動方向相反的兩組，通過齒輪使所述瓣片同時到達對應(yīng)閉合位置和對應(yīng)開啟位置，可以僅僅采用一個電機就能實現(xiàn)對多個瓣片的驅(qū)動和準確定位。本實用新型實施例的半球形鏡頭遮擋裝置，在不移動鏡頭的情況下，該裝置打開后全部機械結(jié)構(gòu)處于鏡頭視角180°范圍以外，不會影響鏡頭的成像視野和范圍。在一個優(yōu)選實施例中，所述齒輪組中各齒輪的節(jié)圓半徑和/或齒數(shù)根據(jù)每個所述瓣片的預(yù)定運動速度和瓣片間的預(yù)定相對運動位置來確定。其中，鏡頭遮擋裝置還包括托架140，用于安裝固定所述瓣片組110、所述齒輪組120和所述電機130 ；運動控制模塊210，用于接收計算機指令，控制所述電機的驅(qū)動狀態(tài)；電源模塊220，用于為所述電機和所述運動控制模塊提供電能。圖4為本實用新型實施例半球形鏡頭遮擋裝置的傳動齒輪組結(jié)構(gòu)示意圖，在一個優(yōu)選實施例中，所述至少兩個瓣片的瓣片數(shù)量為N，N為偶數(shù)；如圖4所示，所述齒輪組包括固定的被動齒輪軸410，軸線與所述瓣片的所述旋轉(zhuǎn)軸線重合，所述被動齒輪軸上安裝有N個相互獨立的被動齒輪，分別對應(yīng)帶動N個所述瓣片；固定的傳動齒輪軸420，軸線與所述瓣片的所述旋轉(zhuǎn)軸線平行；所述傳動齒輪軸上安裝有N/2個與所述被動齒輪相嚙合的傳動齒輪，所述傳動齒輪的齒數(shù)互不相同，N/2個所述傳動齒輪互相固定在一起；能轉(zhuǎn)動的主動齒輪軸430，軸線與所述瓣片的所述旋轉(zhuǎn)軸線平行，并通過固定軸筒與所述電機相連；所述主動齒輪軸上安裝有N/2個與所述主動齒輪軸相固定并且與所述被動齒輪相嚙合的主動齒輪，所述主動齒輪的齒數(shù)互不相同；所述主動齒輪軸上還安裝有一個與所述主動齒輪軸相固定并且與所述傳動齒輪相嚙合的獨立主動齒輪。在一個優(yōu)選實施例中，與所述主動齒輪相哨合的被動齒輪所對應(yīng)的瓣片構(gòu)成第一組，與所述傳動齒輪相嚙合的被動齒輪所對應(yīng)的瓣片構(gòu)成第二組，所述第一組中的瓣片與所述第二組中的瓣片運動方向相反。圖3為本實用新型實施例半球形鏡頭遮擋裝置的瓣片示意圖；如圖3所示，每個所述瓣片111的一端與對應(yīng)的被動齒輪411連為一體，每個所述瓣片111的另一端裝有固定輪150，所述固定輪150套在所述旋轉(zhuǎn)軸線上的固定軸160上。在一個優(yōu)選實施例中，所述瓣片的截面為弧形，所述瓣片的縱向(垂直于運動方向)弧度為180°，橫向(運動方向)弧度為180° /N+a°，其中a的取值可以根據(jù)需求調(diào)整。所以，N個所述瓣片構(gòu)成的所述半球形遮擋球面，在垂直所述旋轉(zhuǎn)軸線的周向(運動方向)為大于等于180°的弧面。瓣片的橫截面和縱截面均為弧形，由金屬或硬塑料材料制成，具有一定硬度且不透光，可以起到保護鏡頭的作用。為了保證遮光性，瓣片間相互有一定的交疊部分，在一個優(yōu)選實施例中，瓣片數(shù)量為4個，每個瓣片的弧度在垂直于運動方向上為180°，平行于運動方向上為50°。每個瓣片弧度一致，弧半徑從小到大依次相差1mm。當然，在實際使用中， 可以根據(jù)情況調(diào)整瓣片的數(shù)量和弧度，但要保證瓣片數(shù)量為偶數(shù)；如圖2所示，遮擋裝置在打開時，瓣片分為兩組，以固定軸為軸心，向相對的方向旋轉(zhuǎn)，當打開到位時，兩組瓣片分別位于固定軸軸線的兩側(cè)；如圖4所示，傳動齒輪組包括主動齒輪軸430，傳動齒輪軸420，被動齒輪軸410，以及相互有嚙合關(guān)系的M個齒輪，M=NX 2+1 ；主動齒輪軸430與電機軸固定在一起，主動軸上的齒輪與軸固定在一起，因此，該軸上的齒輪與電機的轉(zhuǎn)動方向和速度一致；軸上的齒輪按傳動功能分為兩組一組將電機的轉(zhuǎn)動傳給傳動齒輪軸，另一組傳給被動齒輪軸上的齒輪；每個齒輪的齒數(shù)不同，轉(zhuǎn)動方向和速度相同；被動齒輪軸410固定在托架上，不可轉(zhuǎn)動；軸上的齒輪分為兩組，位置相鄰，一組與傳動軸上的齒輪一對一哨合，該組齒輪轉(zhuǎn)動方向與電機轉(zhuǎn)動方向一致；一組與主動齒輪軸上的齒輪一對一哨合，該組齒輪轉(zhuǎn)動方向與電機轉(zhuǎn)動方向相反；每個齒輪相互獨立，分別與一個瓣片固定在一起；每個齒輪的齒數(shù)不同，轉(zhuǎn)動速度不同；傳動齒輪軸420固定在托架上；軸上的齒輪在傳動關(guān)系上位于主動和被動齒輪之間，負責將電機的轉(zhuǎn)動傳給被動齒輪軸上的齒輪；該軸齒輪之間相互固定，轉(zhuǎn)動動力由其中一個齒輪與主動軸上的齒輪嚙合而得到；所有齒輪保持一致的轉(zhuǎn)動速度和方向，轉(zhuǎn)動方向與電機相反；每個齒輪齒數(shù)不同，分別與被動齒輪軸上的齒輪一對一哨合；在一個優(yōu)選實施例中，瓣片為4個；所以被動齒輪軸上的齒輪數(shù)也為4個；齒輪組一共需要用9個齒輪；齒輪C2、C5、C7、C9分別與4個瓣片的一端固定在一起，齒輪之間有一定間距，以保證相互之間不摩擦；C1與C2嚙合；C4與C5嚙合，同時也與C3嚙合；C6與C7嚙合；C8與C9嚙合；C1和C4、C6和C8分別固定在一起；在打開和閉合過程中，每個瓣片的轉(zhuǎn)動角度不同，分別為±90°、土45°、土45°、±90°，其實現(xiàn)依靠傳動齒輪之間的齒數(shù)不同；同時，每個軸上的齒輪必須保證軸心在同一直線上，為了正確嚙合，齒輪的節(jié)圓半徑R必須滿足一定關(guān)系RC9+RC8-RC7+RC6-D3，Rc9-Rc8, RC7/RC6-2 ；RC5+RC4-RC1+RC2-D1，Rq-Rc2，Rcs/Rc4_2 ；RC3+RC4-D2，Rc3-Rc4, Rc3〈 D2_R 主動軸 _R 傳動軸；齒輪的厚度也必須考慮相互直接沒有傳動關(guān)系的齒輪之間應(yīng)留有一定縫隙以避免不應(yīng)有的摩擦；在本實施例中，為了能在較小的空間安裝整個裝置，同時又不增加加工難度，各齒輪的節(jié)圓半徑、齒數(shù)和厚度分別為
齒輪 I Cl I C2 IC3I C4I C5I C6 I C7I C8 I C9~
節(jié)圓半徑(nun) TlTl3365 10Tl 7. 權(quán)利要求1.一種基于齒輪結(jié)構(gòu)的半球形開合鏡頭遮擋裝置，其特征在于，包括 瓣片組，包括至少兩個瓣片，所述至少兩個瓣片樞轉(zhuǎn)連接在同一旋轉(zhuǎn)軸線上；每個所述瓣片具有對應(yīng)閉合位置和對應(yīng)開啟位置，當每個所述瓣片位于對應(yīng)閉合位置時構(gòu)成一個半球形球面，所述半球形球面罩住凸出鏡頭，位于對應(yīng)開啟位置時所述瓣片位于所述凸出鏡頭的視角之外； 用于帶動所述瓣片組的每個瓣片在對應(yīng)閉合位置和對應(yīng)開啟位置之間轉(zhuǎn)動，使所述瓣片同時到達對應(yīng)閉合位置和同時到達對應(yīng)開啟位置的齒輪組； 用于為所述齒輪組提供動力的電機。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半球形開合鏡頭遮擋裝置，其特征在于，所述齒輪組中各齒輪的節(jié)圓半徑和/或齒數(shù)與每個所述瓣片的預(yù)定運動速度和瓣片間的預(yù)定相對運動位置相對應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半球形開合鏡頭遮擋裝置，其特征在于，還包括 用于安裝所述瓣片組、所述齒輪組和所述電機的托架； 用于接收計算機指令，控制所述電機的驅(qū)動狀態(tài)的運動控制模塊； 用于為所述電機和所述運動控制模塊提供電能的電源模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I、2或3所述的半球形開合鏡頭遮擋裝置，其特征在于，所述至少兩個瓣片的瓣片數(shù)量為N，N為偶數(shù)；所述齒輪組包括 固定的被動齒輪軸，軸線與所述瓣片的所述旋轉(zhuǎn)軸線重合，所述被動齒輪軸上安裝有N個相互獨立的被動齒輪，分別對應(yīng)帶動N個所述瓣片； 固定的傳動齒輪軸，軸線與所述瓣片的所述旋轉(zhuǎn)軸線平行；所述傳動齒輪軸上安裝有N/2個與所述被動齒輪相嚙合的傳動齒輪，所述傳動齒輪的齒數(shù)互不相同，N/2個所述傳動齒輪互相固定在一起； 能轉(zhuǎn)動的主動齒輪軸，軸線與所述瓣片的所述旋轉(zhuǎn)軸線平行，并通過固定軸筒與所述電機相連；所述主動齒輪軸上安裝有N/2個與所述主動齒輪軸相固定并且與所述被動齒輪相嚙合的主動齒輪，所述主動齒輪的齒數(shù)互不相同；所述主動齒輪軸上還安裝有一個與所述主動齒輪軸相固定并且與所述傳動齒輪相嚙合的獨立主動齒輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半球形開合鏡頭遮擋裝置，其特征在于， 與所述主動齒輪相哨合的被動齒輪所對應(yīng)的瓣片構(gòu)成第一組，與所述傳動齒輪相哨合的被動齒輪所對應(yīng)的瓣片構(gòu)成第二組，所述第一組中的瓣片與所述第二組中的瓣片運動方向相反。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半球形開合鏡頭遮擋裝置，其特征在于， 每個所述瓣片的一端與對應(yīng)的被動齒輪連為一體，每個所述瓣片的另一端裝有固定輪，所述固定輪套在位于所述旋轉(zhuǎn)軸線上的固定軸上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半球形開合鏡頭遮擋裝置，其特征在于， 所述瓣片的橫向截面和縱向截面均為弧形，所述瓣片的縱向弧度為180°，橫向弧度不小于 180° /No
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半球形開合鏡頭遮擋裝置，其特征在于，N=4，所述瓣片材質(zhì)為不透光的金屬或硬塑料。
專利摘要本實用新型公開了一種基于齒輪結(jié)構(gòu)的半球形開合鏡頭遮擋裝置，包括瓣片組，包括至少兩個瓣片，所述至少兩個瓣片樞轉(zhuǎn)連接在同一旋轉(zhuǎn)軸線上；每個瓣片具有對應(yīng)閉合位置和對應(yīng)開啟位置，當每個瓣片位于對應(yīng)閉合位置時構(gòu)成一個半球形球面，所述半球形球面罩住凸出鏡頭，位于對應(yīng)開啟位置時瓣片位于凸出鏡頭的視角之外；齒輪組，用于帶動瓣片組的每個瓣片在對應(yīng)閉合位置和對應(yīng)開啟位置之間轉(zhuǎn)動，使瓣片同時到達對應(yīng)閉合位置和同時到達對應(yīng)開啟位置；電機，用于為齒輪組提供動力。本實用新型通過齒輪組驅(qū)動多個瓣片以不同速度和方向轉(zhuǎn)動，僅采用一個電機就能實現(xiàn)對多個瓣片的驅(qū)動和準確定位，結(jié)構(gòu)簡單、運動位置準確、部件穩(wěn)定可靠、加工難度低。
文檔編號G03B11/04GK202533689SQ20122020401
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月8日
發(fā)明者呂偉濤, 姚雯, 張陽, 楊俊 , 馬穎 申請人:中國氣象科學研究院