专利名称：滤光片切换装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及数字摄影、摄像机的附件，具体地说涉及一种数字影像拍摄器用的滤光片切换装置。应用该滤光片切换装置的数字影像拍摄器具有光学摄像镜头，为满足白天和夜晚都能清楚地拍摄被摄物的需求，通常要在摄像或照相镜头前加装滤光片切换装置。滤光片切换装置用于控制具有不同滤光功能的滤光片插入或者退出拍摄器的照相光路中。
背景技术：
大部分数字影像拍摄器都需要满足全天候二十四小时运作的要求，最为典型的是室外监视器。但由于白天与夜晚的光线在亮度、色温等参数上差别显著，通常在日间或夜间会使用功能不同的两组滤光片。在白天，光线较强，容易使得摄影镜头拾取之光线量过高，致使拍摄的影像过亮，不清楚，此时使用的滤光片应当是能够去除肉眼无法见到的光线之 能量，例如紫外线、红外线等，使摄影镜头获得较适当的光线及影像。但在夜间，原本光线能量就不足，此时使用的滤光片则不应当具有隔离不可见光的功能，反而得增加光线的穿透性，或是具有消除鬼影的效果。因此，全天候二十四小时运作的拍摄器，尤其是监视器等，其所使用的滤光片切换装置都装有两片滤光片，一个白天用，其主要具有红外截止作用；另一片晚上用，一般是全波通的，两片滤光片配设在一个可以更换工作位置的单元内，例如工位切换箱，以便在白天和夜间或者光线阴暗的环境下能够自动切换，以满足拍摄要求。公告号为CN201780444U的实用新型专利公开了名称为“滤光片切换装置及其电磁驱动单元”的一种滤光片切换装置，其主要由工位切换箱、摆动单元和电磁驱动单元构成。在电磁驱动单元驱动下，摆动单元运动到第一位置或第二位置时，摆动单元上的第一滤光片或第二滤光片会分别同时与工位切换箱的上通孔和下通孔重叠。该滤光片切换装置的电磁驱动单元包括电路板、电路板固定座、具有芯轴及偏心驱动轴的驱动件、磁性体、外部设有铁磁性外管的线圈和外周壁上嵌设有铁磁体的线圈固定座。该驱动件的偏心驱动轴插设于摆动单元的腰形孔槽中，因此，该滤光片切换装置可以利用偏心驱动轴在腰形孔槽中的相对运动来带动滤光片支架产生摆动运动。然而，该滤光片切换装置存在以下缺陷首先，由于摆动单元的腰形孔槽与偏心驱动轴之间具有空隙，当来自该滤光片切换装置之外的冲撞力或敲击力等外界作用力作用在该滤光片切换装置上时，摆动单元在该滤光片切换装置中的位置会发生改变，使得处于工作位置的滤光片无法分别与工位切换箱的上通孔和下通孔完全重叠，造成该滤光片偏离工作位置，导致拍摄器拍摄效果的降低。其次，该滤光片切换装置采用电磁驱动单元来驱动摆动单元，以实现两种具有不同滤光功能的滤光片的切换，但由于电磁驱动单元成本较高，使得该滤光片切换装置的价格也相应偏高。
发明内容本实用新型的主要目的是提供一种能够使处于工作位置的滤光片能够被稳定约束且结构更加简单的滤光片切换装置；本实用新型的另一目的是提供一种能有效防止摆动单元位于摆动极限位置时出现锁死，电机无法驱动切换的滤光片切换装置。为实现上述主要目的，本实用新型提供的滤光片切换装置，包括工位切换箱、摆动单元以及蜗杆驱动单元。工位 切换箱具有供光线穿透的通孔。摆动单元设置在工位切换箱内，该摆动单元包括可在第一位置与第二位置之间左右摆动的滤光片支架和左右相邻地设置在滤光片支架上的第一滤光片和第二滤光片。当滤光片支架位于第一位置时，第一滤光片与通孔重叠；当滤光片支架位于第二位置时，第二滤光片与通孔重叠。摆动单元为一不完全齿轮，还有一个蜗杆驱动单元，该蜗杆驱动单元包括与不完全齿轮啮合的蜗杆，以及与蜗杆连接的电机。由以上方案可见，当蜗杆在电机的驱动下正反转时，摆动单元将摆动。因此，采用蜗杆驱动不完全齿轮的方式来使摆动单元在第一位置和第二位置之间摆动，与现有技术相t匕，可以得到更大的传动比以及占据更小的空间。而且，具有良好的自锁性，即使有外界作用力作用在滤光片切换装置上，也可以使滤光片在工位切换箱中的位置得到稳固的保持。进一步的方案是在工位切换箱内设置有一轴，不完全齿轮的轴孔与该轴间隙配
口 ο为实现本实用新型的另一目的，另一进一步的方案是，工位切换箱内设置有弹性件，当不完全齿轮摆动至第一位置或第二位置时，弹性件的恢复力作用于不完全齿轮，该恢复力迫使不完全齿轮反向摆动，不完全齿轮与蜗杆脱离啮合。由该方案可见，在摆动单元摆动至两个极限位置时，由于不完全齿轮与蜗杆脱离啮合，不会产生高速电机在第一位置或第二位置时引起的惯性锁死，大大降低了反向摆动时对电机的启动功率要求；而脱离啮合的状态则由弹性件产生的恢复力加以消除，以利于反向摆动的启动。更进一步的方案是，工位切换箱由设有上通孔的上盖和设有下通孔的底座组成，上通孔与下通孔均为圆形且在光路上相互重叠，上盖通过其外侧壁的底面上的弹性卡槽及内表面上的定位孔分别与底座的外侧壁上的卡扣及内表面上的定位柱的配合而实现扣合连接。由此可见，不仅工位切换箱的上盖和下盖能够很容易地被组装在一起，而且保证了上通孔与下通孔的对准。更进一步的方案是，滤光片支架上设有两个用于安放第一滤光片和第二滤光片的安放槽，每一个安放槽设有一个圆孔，在每一个安放槽处相对布置有一对弹性固定块。因此，采用弹性固定块来固定安放在两个安放槽中的第一滤光片和第二滤光片，对于第一滤光片和第二滤光片来说，不仅可以被方便地拆卸，而且被牢固地定位在安放槽中。为实现本实用新型的主要目的，还提供了另一滤光片切换装置，包括工位切换箱、摆动单元以及蜗杆驱动单元。工位切换箱具有供光线穿透的通孔。摆动单元设置在工位切换箱内，该摆动单元包括可在第一位置与第二位置之间左右摆动的滤光片支架和左右相邻地设置在滤光片支架上的第一滤光片和第二滤光片。当滤光片支架位于第一位置时，第一滤光片与通孔重叠；当滤光片支架位于第二位置时，第二滤光片与通孔重叠。摆动单元包括一齿条，还有一个蜗杆驱动单元，该蜗杆驱动单元包括与齿条啮合的蜗杆，以及与蜗杆连接的电机。进一步的方案是工位切换箱内设置有一滑槽，摆动单元沿滑槽滑动至第一位置或第二位置。为实现本实用新型的另一目的，进一步的方案是在工位切换箱内设置有弹性件，齿条处于第一位置或第二位置时，弹性件的恢复力作用于齿条，该恢复力迫使齿条反向摆动；当所述齿条摆动至所述第一位置或所述第二位置时，所述齿条与所述蜗杆脱离啮 口 ο更进一步的方案是，工位切换箱由设有上通孔的上盖和设有下通孔的底座组成，上通孔与下通孔均为圆形且在光路上相互重叠，上盖通过其外侧壁的底面上的弹性卡槽及内表面上的定位孔分别与底座的外侧壁上的卡扣及内表面上的定位柱的配合而实现扣合连接。由此可见，不仅工位切换箱的上盖和下盖能够很容易地被组装在一起，而且保证了上通孔与下通孔的对准。更进一步的方案是，滤光片支架上设有两个用于安放第一滤光片和第二滤光片的安放槽，每一个安放槽设有一个圆孔，在每一个安放槽处相对布置有一对弹性固定块。因此，采用弹性固定块来固定安放在两个安放槽中的第一滤光片和第二滤光片，对于第一滤光片和第二滤光片来说，不仅可以被方便地拆卸，而且被牢固地定位在安放槽中。
图I是本实用新型第一实施例的立体图；图2是图I的结构分解图；图3是图I中上盖的立体图；图4是图3所示上盖另一视角的立体图；图5是图I中底座的立体图；图6是图5所不底座另一视角的立体图；图7是图I中摆动单元的主视图；图8是图7所示的摆动单元拆卸了第一过滤片和第二过滤片的立体图；图9是图I中蜗杆驱动单元的立体图；图10是图I所示滤光片切换装置于夜间时的工作原理示意图；图11是本实用新型第二实施例略去了上盖后的结构示意图；图12是图11中摆动单元摆至第一位置时的状态示意图；图13是图11中摆动单元摆至第二位置时的状态示意图；图14是本实用新型第三实施例略去了上盖后的结构示意图。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
具体实施方式
本实用新型滤光片切换装置仅示意性地描述其结构状况，应用该滤光片切换装置的相应监视器，例如摄影机之其它构成要素，例如模/数转换器(Α/D转换器)、微处理器(MPU微处理器)、内置存储器、液晶显示器(IXD液晶显示器)、可移动存储器(PC卡)和接口器件(计算机接口、电视机接口)等部分属于现有公知技术文献公开的内容，在此不予赘述。第一实施例[0036]参见图I和图2，在本实施例中，滤光片切换装置10由以下三个部分构成，工位切换箱I、摆动单元2和蜗杆驱动单元3。工位切换箱I由上盖11和对应于上盖11的底座12构成，上盖11与底座12相互扣合在一起构成内部中空的箱形盒体。摆动单元2和蜗杆驱动单元3均设置于工位切换箱I内部。蜗杆驱动单元3承担着带动摆动单元2左右往复摆动的任务，以便满足下文所描述的两块滤光片分别处于工作位置的需求。参见图3，上盖11的外表面113的中央位置设有一用于连接摄像或照相镜头组件的凸环111，该凸环111内部具有一贯穿上盖11的上通孔 112，该上通孔112呈圆形。参见图4，上盖11与底座12的对接面上设有弹性卡槽115，上盖11的内表面114的边缘部位上设有定位孔116。内表面114还设有分别用于容置电机和蜗杆的第一电机容置仓118和第一蜗杆容置仓117。参见图5，底座12在外表面125的中央位置设有一用于容纳影像传感器(即电荷藕合元件(XD)的框架1211，该框架1211基本呈方形，其大小对应于影像传感器。参见图6，底座12的内表面122上设有一供摆动单元在其内摆动的摆动区1210。底座12的中央位置设有一贯穿底座12的下通孔121，该下通孔121呈圆形，并且在光路上与上盖的上通孔共轴线。在摆动区1210上设有一个轴1212。底座12的内表面122的边缘部位上设有定位柱124。底座12的外侧壁上设有卡扣123，卡扣123及定位柱124对应地与上盖的弹性卡槽及定位孔相配合而实现扣合，因此，适合人工操作，方便快捷，无需螺钉、粘胶等连接手段。在内表面122上凹陷地设有分别用于容置电机和蜗杆的第二电机容置仓127和第二蜗杆容置仓126,并且，当底座12和上盖扣合后,第二电机容置仓127和第二蜗杆容置仓126分别与第一电机容置仓118和第一蜗杆容置仓117对应。在内表面122上还设有供驱动电机的电源线穿过的出线孔128和用于对电源线进行限位的弹性定位槽129。参见图7，摆动单元2有一个滤光片支架21，其上安装了透光特性存在差异的第一滤光片22和第二滤光片23，第一滤光片22和第二滤光片23在摆动方向上左右相邻地设置。本实施例中，第一滤光片22和第二滤光片23的形状均为方形，其厚度较薄，重量也很轻，以便蜗杆驱动单元容易将其带动。第一滤光片22用于日间或光线较强的时辰，它能隔离一些肉眼看不到的不可见光，例如红外线、紫外线等。第二滤光片23则用于夜间或光线较弱的时候。滤光片支架21的底端设置有一对应于轴1212的轴孔24。参见图8，滤光片支架21的顶端设置有以轴孔24为中心的传动齿，形成不完全齿轮25。滤光片支架21上还设有两个用于安放第一滤光片和第二滤光片的安放槽28，并且每一个安放槽28中设有一个圆孔281。在安放槽28的一对壁上相对地设有一对弹性固定块29，弹性固定块29底面与安放槽28顶面的距离小于第一滤光片或第二滤光片的厚度，因此，安装在安放槽28中的第一滤光片和第二滤光片在弹性固定块29的弹性力作用下，可以被牢固地定位在安放槽中；而且只需使弹性固定块29在垂直安装槽的方向上产生远离安装槽的弹性变形，即可方便地拆卸第一滤光片和第二滤光片。参见图9，蜗杆驱动单元3由电机31和蜗杆32构成。电机31的驱动轴与蜗杆32固定连接。电机31为双向电机，因此通过电机的正反转及正反转的持续时间，可以实现蜗杆32对不完全齿轮的驱动(下文将作详细说明)，从而使摆动单元在第一位置和第二位置之间的摆动切换。由于无论在第一位置还是在第二位置，蜗杆32与不完全齿轮之间都保持着相互啮合的状态，并且还连接着电机31，因此具有很好的自锁性，即使滤光片切换装置受到外力，这个自锁特点也能有效抵抗外力的干扰，确保摆动单元稳定地处于相应的工作位置。当底座和上盖扣合后，电机31被固定于第一电机容置仓118和第二电机容置仓127之中，蜗杆32则被容纳于第一蜗杆容置仓117和在第二蜗杆容置仓126之中。滤光片切换装置组装时，先把电机和蜗杆组装，然后对位地安放于底座的第二电机容置仓和第二蜗杆容置仓之中，再将摆动单元2安装于底座的摆动区内，使轴穿过轴孔，并使第二滤光片与下通孔重叠，然后，同时使蜗杆与不完全齿轮相啮合。最后将上盖与底座扣合，即可完成组装。参见图10,不完全齿轮25中包括第一传动齿251、第二传动齿252和多个介于第 一传动齿251、第二传动齿252之间的第三传动齿253。不完全齿轮25的齿数是这样设计的，齿数应能保证对应于蜗杆32分别与第一传动齿251啮合或第二传动齿252啮合时，摆动单元绕轴摆动分别位于第一位置和第二位置，也就是第二滤光片以及第一滤光片分别处于工作位置。图10反映了滤光片支架21位于第二位置的状态，此时，第二滤光片23与下通孔重叠，并且蜗杆32与第一传动齿251哨合。在电机31的驱动下,蜗杆32从第一传动齿251开始依次与第三传动齿253、第二传动齿252啮合，即顺序啮合，从而推动不完全齿轮25顺时钟转动，进而带动滤光片支架21以轴1212为轴心向右摆动，直至蜗杆32与第二传动齿252哨合,此时,滤光片支架21位于第一位置,于是第一滤光片22与下通孔重叠,从而使第一滤光片22位于上通孔与下通孔之间，处于工作位置，进而过滤肉眼看不到的不可见光，例如红外线、紫外线等。为了使滤光片支架21再次返回第二位置，电机反向驱动蜗杆32，蜗杆32依次与第二传动齿252、第三传动齿253和第一传动齿251啮合，即逆序啮合。因此，当蜗杆32与第一传动齿252啮合、电机31在电路的控制下停止工作时，第二滤光片23与下通孔重叠，可以在夜间时使第二滤光片23位于上通孔与下通孔之间，处于工作位置，以增加光线的穿透性，达到消除鬼影的效果。第二实施例本实施例与第一实施例的结构基本相同，为说明问题清楚起见，略去了第一滤光片、第二滤光片，与第一实施例的不同处仅是摆动单元2的形状，此外，还在底座12内安装了两只作为弹性件的压簧41和压簧42，当摆动单元位于第一位置和第二位置之间的区域时，两压簧均处于自由伸展状态。参见图12，本例与第一实施例另一不同处是不完全齿轮25的齿布局，当摆动单元2处于图12示的第一位置时，蜗杆32与不完全齿轮25脱离啮合，此时压簧41受到摆动单元2的压迫而产生恢复力，该恢复力迫使摆动单元2反向摆动，然而，在电机停止工作的情形下，摆动单元2被静止在第一位置。当电机驱动摆动单元2向第二位置摆动时，不完全齿轮25与蜗杆32在压簧41恢复力的作用下迅速啮合，并协助电机启动。参见图13，当摆动单元2到达图13示的第二位置时，蜗杆与不完全齿轮同样脱离啮合，此时压簧42受到摆动单元2的压迫而产生恢复力，该恢复力迫使摆动单元2反向摆动，然而，在电机停止工作的情形下，摆动单元2被静止在第二位置。当电机驱动摆动单元2向第一位置摆动时，不完全齿轮与蜗杆在压簧42恢复力的作用下迅速啮合，并协助电机启动。第三实施例参见图14，本例与第二实施例基本相同，区别仅是作为弹性件的一对压簧由一根弹簧43替代，弹簧43 —端固定在工位切换箱内 ，另一端固定在摆动单元2上，当摆动单元2处于图14示的正中位置时，弹簧43处于自由状态；当摆动单元2处于第一位置时，弹簧43处于最大压缩状态；当摆动单元2处于第二位置时，弹簧43则处于最大拉伸状态。其他实施例以上各实施例中的摆动单元都是绕一轴进行转动式的摆动，显然，摆动单元也可以是直线式的左右摆动，即以齿条替代不完全齿轮，同样可以实现本实用新型的目的。此外，各实施例中的弹性件还可以是具有一定弹性的橡胶体，在第二实施例中还可以采用弹性折片替代压簧。本实用新型主要是针对CN201780444U实用新型专利公开的技术方案所存在的一些缺陷进行的改进，一些具有相同功能的结构、相关使用方法已在作为现有技术的CN201780444U中得以公开，换句话说，CN201780444U公开的内容应该已为本领域技术人员所掌握。的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本实用新型的构思得到许多不同的具体方案，如针对不同型号的摄像机、照相机、监视器，本领域技术人员也完全有能力依据本实用新型提供的技术方案，对工位切换箱I、凸环111、通孔112及第一、二滤光片的形状、大小加以改变，以适应上述不同摄像器的使用需求。此等微小改变以及等效变换均应包含在权利要求所述范围之内。
权利要求1.滤光片切换装置，包括 具有供光线穿透的通孔的工位切换箱； 设置在所述工位切换箱内的摆动单元，所述摆动单元包括可在第一位置与第二位置之间左右摆动的滤光片支架和左右相邻地设置在所述滤光片支架上的第一滤光片和第二滤光片，当所述滤光片支架位于所述第一位置时，所述第一滤光片与所述通孔重叠，当所述滤光片支架位于所述第二位置时，所述第二滤光片与所述通孔重叠； 其特征在于 所述摆动单元为一不完全齿轮； 蜗杆驱动单元，所述蜗杆驱动单元包括与所述不完全齿轮啮合的蜗杆，以及与所述蜗杆连接的电机。
2.根据权利要求I所述的滤光片切换装置，其特征在于 所述工位切换箱内设置有一轴，所述不完全齿轮的轴孔与所述轴间隙配合。
3.根据权利要求I所述的滤光片切换装置，其特征在于 所述工位切换箱内设置有弹性件，所述不完全齿轮处于所述第一位置或所述第二位置时，所述弹性件的恢复力作用于所述不完全齿轮，所述恢复力迫使所述不完全齿轮反向摆动； 当所述不完全齿轮摆动至所述第一位置或所述第二位置时，所述不完全齿轮与所述蜗杆脱离啮合。
4.根据权利要求I至3任一项所述的滤光片切换装置，其特征在于 所述工位切换箱由设有上通孔的上盖和设有下通孔的底座组成，所述上通孔与下通孔均为圆形且在光路上相互重叠，所述上盖通过其外侧壁的底面上的弹性卡槽及内表面上的定位孔分别与所述底座的外侧壁上的卡扣及内表面上的定位柱的配合而实现扣合连接。
5.根据权利要求4所述的滤光片切换装置，其特征在于 所述滤光片支架上设有两个分别用于安放所述第一滤光片和所述第二滤光片的安放槽，每一个所述安放槽设有一个圆孔；以及在所述每一个安放槽处相对布置的一对弹性固定块。
6.滤光片切换装置，包括 具有供光线穿透的通孔的工位切换箱； 设置在所述工位切换箱内的摆动单元，所述摆动单元包括可在第一位置与第二位置之间左右摆动的滤光片支架和左右相邻地设置在所述滤光片支架上的第一滤光片和第二滤光片，当所述滤光片支架位于所述第一位置时，所述第一滤光片与所述通孔重叠，当所述滤光片支架位于所述第二位置时，所述第二滤光片与所述通孔重叠； 其特征在于 所述摆动单元包括一齿条； 蜗杆驱动单元，所述蜗杆驱动单元包括与所述齿条啮合的蜗杆，以及与所述蜗杆连接的电机。
7.根据权利要求6所述的滤光片切换装置，其特征在于 所述工位切换箱内设置有一滑槽，所述摆动单元沿所述滑槽滑动至所述第一位置或所述第二位置。
8.根据权利要求6所述的滤光片切换装置，其特征在于 所述工位切换箱内设置有弹性件，所述齿条处于所述第一位置或所述第二位置时，所述弹性件的恢复力作用于所述齿条，所述恢复力迫使所述齿条反向摆动； 当所述齿条摆动至所述第一位置或所述第二位置时，所述齿条与所述蜗杆脱离啮合。
9.根据权利要求6至8任一项所述的滤光片切换装置，其特征在于 所述工位切换箱由设有上通孔的上盖和设有下通孔的底座组成，所述上通孔与下通孔均为圆形且在光路上相互重叠，所述上盖通过其外侧壁的底面上的弹性卡槽及内表面上的定位孔分别与所述底座的外侧壁上的卡扣及内表面上的定位柱的配合而实现扣合连接。
10.根据权利要求9所述的滤光片切换装置，其特征在于 所述滤光片支架上设有两个分别用于安放所述第一滤光片和所述第二滤光片的安放槽，每一个所述安放槽设有一个圆孔；以及在所述每一个安放槽处相对布置的一对弹性固定块。
专利摘要本实用新型提供一种滤光片切换装置，该滤光片切换装置包括工位切换箱、摆动单元以及蜗杆驱动单元。工位切换箱具有供光线穿透的通孔。摆动单元设置在工位切换箱内，该摆动单元包括可在第一位置与第二位置之间左右摆动的滤光片支架和左右相邻地设置在滤光片支架上的第一滤光片和第二滤光片。当滤光片支架位于第一位置时，第一滤光片与通孔重叠；当滤光片支架位于第二位置时，第二滤光片与通孔重叠。摆动单元还包括用于引导摆动单元的摆动的引导部件。在摆动单元上布置有多个传动齿。滤光片切换装置的蜗杆驱动单元用于使摆动单元产生摆动，该蜗杆驱动单元包括用于与多个传动齿啮合的蜗杆，以及与蜗杆连接的电机。本实用新型提供的滤光片切换装置可以稳固地保持滤光片位于滤光片切换装置中的位置。
文档编号G02B7/00GK202794804SQ20122035587
公开日2013年3月13日 申请日期2012年7月20日 优先权日2012年7月20日
发明者陈新发 申请人:陈新发