CN110023829A - 用于使镜头枢转的适配器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适配器(10)，用于使镜头相对于借助于所述适配器(10)联接的相机外壳中的图像传感器枢转，所述适配器(10)包括镜头侧支撑环(20)和外壳侧支撑环(30)，镜头侧支撑环(20)和外壳侧支撑环(30)通过彼此面对的相对应的圆柱形弯曲滑动表面(22,32)以相对于彼此滑动的方式安装，滑动表面(22,32)的圆柱形弯曲的虚拟圆柱轴线(Z)位于图像传感器的平面中。本发明的特征在于，在镜头侧支撑环(20)上安装有能够围绕平行于虚拟圆柱轴线(Z)对准的杆轴线(H)枢转的传动杆(50)，传动杆(50)的第一杆臂(51)在杆轴线(H)的镜头侧上沿圆周方向延伸，并且经由螺旋凹槽(61)和接合到螺旋凹槽(61)中的联接体(511)联接到可旋转地安装在镜头侧支撑环(20)上的同心调节环(42)，并且传动杆(50)的第二杆臂(52)在外壳侧上沿轴向方向延伸，并且被支撑在固定到外壳侧支撑环(30)的锚定结构(70)上。

Description

用于使镜头枢转的适配器

技术领域

本发明涉及一种适配器，所述适配器用于使镜头相对于借助于该适配器联接的相机外壳中的图像传感器枢转，该适配器包括镜头侧支撑环和外壳侧支撑环，它们通过彼此面对的相对应的圆柱形弯曲滑动表面以相对于彼此滑动的方式安装，滑动表面的圆柱形弯曲的虚拟圆柱轴线位于图像传感器的平面中。

背景技术

这种所谓的倾斜适配器从DE 198 04 449 A1中已知。

术语“适配器”在这里应广义地理解，并且不仅包括独立的部件，还包括集成到镜头或相机外壳中的机械接口，这些机械接口使得镜头和相机外壳在最终组装状态下能够相对枢转。在这个意义上，上述的镜头侧支撑环被连接到或可连接到镜头；上述的外壳侧支撑环被连接到或可连接到相机外壳。

对于普通镜头，焦平面总是平行于图像传感器平面。然而，在某些拍摄情况下，焦平面相对于图像传感器平面的倾斜位置是理想的。作为示例，考虑彼此间隔开并且相对于相机位置不对称地定位的两个物体，这两个物体都将在低景深下被清晰成像。这可以通过相对于相机倾斜镜头来实现。在数学上，物体、镜头和图像传感器的所需相对对准用所谓的沙伊姆弗勒定律(Scheimpflug criterion)表示。为此，本领域技术人员已知用于相机和镜头的可倾斜联接的所谓的倾斜适配器，其既可作为单独的部件，也可作为集成在镜头中的机械接口提供。

根据上述定义类别的出版物，所谓的倾斜移位适配器已知为独立部件，除了枢转镜头之外，它还允许垂直于光学轴线的侧向移位。然而，这种所谓的移位功能与本发明无关。众所周知的适配器的可枢转性是通过将它的两个支撑环彼此相对地安装在对应的圆柱形弯曲滑动表面上来实现的。选择滑动表面的曲率，使得镜头在操作期间相对于相机绕其枢转的轴线位于图像传感器的平面内。这样的优点是，不需要由于枢转而重新聚焦，并且同时基本上保持图像部分(只要物体和镜头之间的相对取向在枢转过程中不改变)。为了致动枢转，支撑环之一配备有与滑动表面的弯曲相切对准的齿条，该齿条与安装在另一个支撑环上的正齿轮啮合。由连接到正齿轮的调节螺钉的手动致动触发的正齿轮的旋转导致与支撑环之间的滑动表面的弯曲相切的相对力，该相对力跟随滑动表面的弯曲，导致期望的相对枢转。然而，借助于单独的调节螺钉的致动是麻烦且缓慢的，因此已知适配器的使用是有问题的，尤其是对于视频记录而言(例如，围绕彼此相距一定距离站立的两个人的快速相机移动，在相机移动期间的任何时候，这两个人都应该以低景深被清晰地成像)。

从US 2012/0070141 A1中已知一种类似的适配器。US 2015/0234198 A1也揭示了一种具有相同功能的倾斜适配器，但是没有解释特殊的致动机构。

从WO 2009/088951 A1中已知一种具有集成的倾斜适配器的镜头，该倾斜适配器被设计成球窝接头，该球窝接头可在任何方向上枢转并借助于夹紧环固定在期望的位置。这种装置不适于精确导向的枢转。

从US 8,075,201 B2中已知一种设计成弹性波纹管的倾斜适配器，其允许镜头相对于相机即时手动枢转。由于其固有地缺乏稳定性，这种适配器至少对于专业用途来说是不适合的。

从DE 10 2005 041 431 A1中可知，图像传感器可以以可枢转的方式安装在相机外壳中。可以用它来实现基本上相同的光学功能，但是它需要使用特殊的相机，这种相机只能在相对罕见的拍摄情况下使用。这从经济上讲似乎不太合适。

相反，从US 7,885,022 B2中已知，镜头光学器件可以以可枢转的方式安装在镜头管内。这种方法要求使用用于相对罕见的拍摄情况的特殊镜头，这从经济上讲也不太合适。这同样适用于可在其自身内枢转的镜头，如从DE 33 04 115 A1已知的。

申请人在其产品范围(例如Schneider Kreuznach Super-Angluron)内已经有许多具有集成倾斜适配器的倾斜移位镜头，其中通过致动安装在镜头上的同心调节环，镜头可以相对于相机枢转。类似于用于手动聚焦或光圈调节的已知调节环，安装在镜头侧支撑环上的倾斜调节环在其内表面上具有螺旋凹槽，固定到外壳侧支撑环的销接合到该螺旋凹槽中。由倾斜调节环的旋转产生的销的轴向运动通过外壳侧支撑环的两个相对的枢转支承点被转换成在镜头侧支撑环上两个支撑环相对于彼此的枢转运动。然而，枢转围绕位于支撑环的区域中的轴线进行，使得枢转与图像传感器上的散焦以及图像部分的漂移相关联。前者必须通过重新聚焦来补偿，后者必须通过相应的移位措施来补偿。这很耗时，这就是为什么这些镜头只能在有限的范围内用于视频应用。

问题的陈述

本发明的目的是进一步开发一种通用倾斜适配器，使得镜头和相机外壳的相对枢转能够以适合视频的速度进行。

发明内容

这个问题结合权利要求1的前序部分的特征来解决，其中在镜头侧支撑环上安装有传动杆，传动杆能够围绕平行于虚拟圆柱轴线对准的杆轴线枢转，传动杆的第一杆臂在杆轴线的镜头侧上沿镜头侧支撑环的圆周方向延伸，并且通过螺旋凹槽和接合到螺旋凹槽中的联接体联接到以可旋转方式安装在镜头侧支撑环上的同心调节环，并且该传动杆的第二杆臂沿镜头侧支撑环的轴向方向延伸到外壳侧，并且被支撑在固定到外壳侧支撑环的锚定结构上。

优选实施例是从属专利权利要求的主题。

首先，本发明提供，使用可旋转地安装在镜头侧支撑环上的同心调节环来致动倾斜机构。这种调节环可以使用合适的调节适配器容易、快速且精确地手动和自动旋转。然而，需要具有多个力或扭矩偏转的复杂杠杆机构，以便以这样一种方式实施这种大部分已知的措施，即枢转轴线位于传感器平面内，以避免图像部分的散焦和漂移。为此，对应的传动杆安装在镜头侧支撑环上。轴承装置使得传动杆可绕平行于虚拟圆柱轴线的杆轴线枢转，虚拟圆柱轴线代表支撑环的两个滑动表面的弯曲，杆轴线也优选与镜头的光学轴线(即镜头侧支撑环的开口的中心轴线)相交。换句话说，传动杆的杆轴线平行于镜头和外壳的相对枢转的轴线。传动杆的两个杆臂形状非常不同。第一杆臂，这里也称为镜头侧杆臂，从杆轴线基本上沿镜头侧支撑环的圆周方向延伸。它通过凹槽/联接体机构联接到调节环。优选地，调节环承载螺旋凹槽(直接或间接地，例如通过以在旋转方向上固定的方式连接到其上的凹槽环)，布置在第一杆臂上的联接体接合到该螺旋凹槽中。联接体优选地布置在杆轴线上，与杆臂的连接点偏移90°。这产生了特别有利的杆传动比。反过来，调节环也可(直接或间接)承载联接体，并且第一杆臂承载螺旋凹槽。然而，术语“凹槽”和“联接体”或“凹槽/联接体机构”在本发明的上下文中应被广义地解释。本术语旨在涵盖甚至其中“凹槽”只是半凹槽(即基本上是边缘)的变体。在这种情况下，边缘和联接体(也可以被设计为(对应的)边缘)优选地被弹簧加载为抵靠彼此。在任何情况下，调节环的旋转导致传动杆和调节环之间的联接点的轴向偏转，从而导致传动杆围绕其杆轴线的枢转。

传动杆的第二杆臂，这里也称为外壳侧杆臂，从杆轴线沿外壳侧支撑环的方向延伸，并在那里抵靠固定到外壳侧支撑环的锚定结构被支撑。因此，上述调节环的旋转导致外壳侧杆臂的自由端的切向运动，由此对应的力施加在锚定结构上。外壳侧支撑环因此受到垂直于杆轴线或虚拟圆柱轴线并平行于滑动表面切线的侧向力，导致支撑环沿着它们的滑动表面的相对位移。这对应于联接到镜头侧支撑环的镜头相对于联接到外壳侧支撑环的相机外壳的相对枢转，该枢转的轴线位于相机外壳内，特别是在布置在相机中的图像传感器的平面内。

其结果是舒适、快速和精确可控的可枢转性，因此尤其与视频记录的要求兼容。

关于将外壳侧杆臂的自由杆端支撑在外壳侧支撑环的锚定结构上，本领域技术人员可以有各种选择。例如，本发明的第一实施例规定，外壳侧杆臂的自由端和锚定结构具有对应的相互啮合的弯曲带齿部段。尽管这种支撑在设计上很复杂，但它具有至少在短杆侧上将调节环的旋转线性地、无游隙地转换到枢转的优点。

然而，在本发明的替代实施例中，锚定结构旨在形成用于外壳侧杆臂的自由端的切向力支撑承托部，该切向力支撑承托部具有轴向游隙。这特别地可以由于外壳侧杆臂的自由端具有轴向狭槽来实现，该轴向狭槽接纳销，该销平行于杆轴线对准，并固定到外壳侧支撑环。这种支撑的运动学逆转，即第二杆臂的自由端接合到锚定结构的狭槽中，也是可设想的。切向力支撑对枢转至关重要。然而，当枢转时，固定到外壳侧支撑环的锚定点与传动杆的定位在镜头侧支撑环上的杆轴线之间的距离必然会改变。因此，必须在外壳侧杆臂的自由端和锚定结构之间保持轴向相对可移动性(相对于第二杆臂)。这两个要求，即切向力传递和轴向运动自由度，可以通过上述狭槽/销机构特别好地一起实现。通过缩放调节环，可以考虑调节环的旋转与枢转之间的任何所得非线性。然而，通常，非线性将如此之低，以至于预计不会对记录图像的质量产生不利影响。

有利的是，调节环可通过锁定装置以在旋转方向上固定的方式固定到镜头侧支撑环。这有助于操纵，并且可以用来防止无意的枢转，使得根据本发明的适配器即使在“正常”拍摄的情况下也不必移除。还可以设想，为调节环提供可调节的止动件，通过该止动件可以设置枢转限制。

有利的是，调节环承载外齿。这为手动调节提供了可靠的夹持。然而，如在本发明的另一个实施例中所提供的，适当设计的外齿可以用作与配备有对应马达驱动调节轮的外部调节装置接合的机械接口。已知这种外部调节模块用于聚焦环和光圈环。它们的应用可以容易地适用于根据本发明的倾斜调节环，使得通常已知的用于镜头旋转的遥控模块(有线或无线)的适用性可以被认为是本发明的另一个优点。

本发明的另外的特征和优点源自以下具体描述和附图。

附图说明

在附图中：

图1示出了根据本发明的适配器的透视图，

图2示出了没有壳体和调节环的图1的适配器，

图3示出了没有壳体的图1的适配器的侧视图，

图4示出了沿图3中的截面线IV-IV的剖视图，

图5示出了没有壳体的图1的适配器的俯视图，

图6示出了沿图5中的截面线VI-VI的剖视图，

图7示出了处于中立位置的没有壳体的图1的适配器的透视图，

图8示出了图7的适配器的外壳侧轴向视图，

图9示出了沿图8中的截面线IX的局部剖切图，

图10示出了处于第一枢转位置的没有壳体的图1的适配器的透视图，

图11示出了图10的适配器的外壳侧轴向视图，

图12示出了沿图11中的截面线XII的局部剖切图，

图13示出了处于第二枢转位置的没有壳体的图1的适配器的透视图，

图14示出了图13的适配器的外壳侧轴向视图，

图15示出了沿图14中的截面线XV的局部剖切图，

图16示出了根据本发明的适配器的替代实施例的透视图，以及

图17示出了图16的适配器的俯视图。

具体实施方式

附图中相同的附图标记表示相同或相似的元件。

图1示出了根据本发明的适配器10的透视图，在示出的实施例中，适配器10被设计成分离部件，该分离部件在一侧上可联接到相机外壳，在另一侧上可联接到镜头。适配器10主要包括镜头侧支撑环20和外壳侧支撑环30。在图1中，镜头侧支撑环20大部分被壳体40覆盖，壳体40由固定到镜头侧支撑环20的固定部分41和相对于所述固定部分可旋转地安装的同轴调节环42组成。壳体40的固定部分41也部分地突出超过外壳侧调节环30，在图1中基本上可以看到外壳侧调节环30的卡口连接31，调节环可以利用该卡口连接固定到相机外壳。本领域技术人员将理解，卡口连接31的类型可以不同地设计以适应不同的卡口标准。当然，也可以提供与外壳兼容的另一个联接装置来代替卡口连接。

在壳体41上可以看到用于固定适配器的三脚架连接器43以及与所述适配器连接的外壳和镜头。此外，壳体40具有锁定旋钮44，利用该锁定旋钮，调节环42可相对于壳体40的固定部分41固定，特别是可通过斜坡机构夹紧。

图2示出了图1的适配器10，其没有壳体40，也没有稍后将解释的凹槽环60，该凹槽环在图1中被壳体40覆盖，但是在图3-17中可以很好地识别到。

如果下面没有明确提到具体的图，图2-6将一起解释。镜头侧支撑环20和外壳侧支撑环30在对应的滑动表面22、32处彼此接触。它们通过拧到镜头侧支撑环20上的导板23保持在一起。导板23轴向突出超过支撑环20、30的接触表面，并且在平行于滑动表面22、32的引导边缘33的后面接合在外壳侧支撑环30上。滑动表面22、32因此形成滑动轴承，该滑动轴承可以借助导板23相对于引导边缘33精确地调节。

尤其从图4和5中可以看出，滑动表面22、32是圆柱形弯曲的。换句话说，滑动表面的每个点与公共的虚拟圆柱轴线Z等距。如果镜头侧支撑环20在公共滑动表面22、32上滑动，同时外壳侧支撑环30保持在位，则它画出围绕圆柱轴线Z的部分圆形路径。在最终组装状态下，即，在镜头联接到镜头侧支撑环并且外壳联接到外壳侧支撑环的情况下，镜头相对于固定在外壳中的图像传感器枢转，其中虚拟圆柱轴线Z位于传感器平面中。然而，在实际操作中，当相机主体枢转时，镜头侧支撑环20和镜头将被固定在与要拍摄的物体对准的位置。然而，这种枢转导致焦平面的倾斜，而不与图像中心的散焦或图像部分的漂移相关联。本领域技术人员通常从其他倾斜适配器中知道该功能。本发明主要涉及用于执行所述的枢转的特殊机构，下面将详细描述该机构的优选实施例。

特别从图2可以看出，传动杆50铰接在镜头侧支撑环20上。传动杆50可以围绕平行于虚拟圆柱轴线Z对准的杆轴线H枢转。在所示的实施例中，如图6中特别明显的，杆轴线H由两个螺栓53实现，这两个螺栓彼此相对地固定在镜头侧支撑环20上，所述螺栓延伸穿过传动杆50上的对应凹部。第一杆臂51在镜头侧支撑臂20的圆周方向上的一侧上在两个螺栓53之间延伸。因此，第一杆臂51在两个螺栓53之间形成半圆形弧。

在其顶点，拱形的第一杆臂51承载配备有球形头部的销511。特别从图3和4可以看出，销511接合在凹槽环60的凹槽61中，凹槽环60同轴可旋转地安装在镜头侧支撑环20上。凹槽环60以在旋转方向上固定的方式连接到壳体40的调节环42，使得对调节环42的旋转致动导致凹槽环60的旋转。在这方面，在该实施例中，调节环42间接承载凹槽61。当然也可以设想使用这样的实施例，其中调节环42和凹槽环60被一起设计为一体的部件，使得在这些情况下调节环42将直接承载凹槽61。凹槽61螺旋地缠绕凹槽环的一部分圆周。当凹槽环60旋转时，螺旋凹槽61的侧壁在接合到凹槽61中的销54上且从而在第一杆臂51的顶点上施加指向轴向的力。这导致第一杆臂51围绕杆轴线H的枢转。

特别从图2和6中可以看出，传动杆50的第二杆臂52从杆轴线H在外壳侧基本上沿轴向方向延伸。因此，由凹槽环60的旋转引起的第一杆臂51的枢转由于在杆轴线H处的偏转而导致第二杆臂50的自由端基本上切向地运动。第二杆臂52的自由端由固定到外壳侧支撑环30的锚定结构70支撑。在图2-15的实施例中，该锚定结构70被设计成平行于杆轴线H和虚拟圆柱轴线Z对准的销71。该销突出到第二杆臂52的自由端的狭槽521中。因此，上述第二杆臂52的自由端的切向运动导致作用在销71上的切向力。

作用在外壳侧支撑环30上的所得侧向力导致其相对于镜头侧支撑环20的位移，由此两个支撑环20、30经由滑动表面22、32和导向件23、33的联接导致偏转到上述的相对枢转。

结果，通过简单地旋转调节环42，可以实现镜头和相机主体的快速和精确的相对枢转，而不会导致图像部分的散焦或漂移。

图7-15示出了上述的枢转的各个阶段。图7-9示出了处于中立位置的适配器10，其中第一杆臂51上的销511大致位于螺旋凹槽61的两个端部之间的中间。在该位置，第一杆臂51精确地在圆周方向上环绕镜头侧支撑环20。第二杆臂52从杆轴线H精确地轴向地朝向外壳侧支撑环30延伸。在该位置，镜头侧支撑环20和外壳侧支撑环30相对于彼此同轴定位。

在图10-12中，凹槽环60(从外壳侧观察)逆时针旋转。第一杆臂51的销511位于螺旋凹槽61的靠近外壳的端部的区域中。因此，第一杆臂51向外壳侧枢转。相应地，第二杆臂52向右枢转，使得外壳侧支撑环30相对于镜头侧支撑环20向左枢转。

在图13-15中，情况正好相反。

图16和17示出了第二杆臂52和外壳侧支撑环30之间的替代联接。这里，第二杆臂52的自由端配备有带有正齿(spur toothing)的部分圆弧522。这与带有正齿的对应的部分圆弧72啮合，该圆弧72固定到外壳侧支撑环，并在该实施例中用作锚定结构70。如本领域技术人员将理解的，考虑到第二杆臂52的杆长度，具有正齿的部分圆弧522、72的曲率必须与滑动表面22、32的曲率相匹配。第二杆臂52在锚定结构70上的该类型支撑的优点是基本线性的扭矩传递。另一方面，如图2-15的实施例中可见的，借助狭槽521和销71的联接具有更容易制造的优点。

此外，图16和17的实施例与其他图的实施例的不同之处在于调节环42和凹槽环60的单件式设计。

当然，在具体描述中讨论并在附图中示出的实施例仅仅是本发明的说明性的示例性实施例。根据本公开内容，本领域技术人员具有广泛的可选变型可用。特别地，本领域技术人员将认识到，通过旋转调节环，优选地具有外齿的调节环，可以手动地或以机动方式进行枢转，如从聚焦调节环和光圈调节环已知的。尤其是当使用外部致动器时，可以使用已知的有线和无线遥控机构。

附图标记列表

10 适配器

20 镜头侧支撑环

22 20上的滑动表面

23 导板

30 外壳侧支撑环

31 卡口连接

32 30上的滑动表面

33 引导边缘

40 壳体

41 40的固定部分

42 调节环

43 三脚架连接

44 锁定旋钮

50 传动杆

51 50的第一杆臂

511 销

52 50的第二杆臂

521 狭槽

522 具有正齿的部分圆弧

53 螺栓

60 凹槽环

61 螺旋凹槽

70 锚定结构

71 销

72 具有正齿的部分圆弧

Z 虚拟圆柱轴线

H 杆轴线

Claims (9)

1.一种适配器(10)，所述适配器用于使镜头相对于借助于所述适配器(10)联接的相机外壳中的图像传感器枢转，所述适配器(10)包括镜头侧支撑环(20)和外壳侧支撑环(30)，所述镜头侧支撑环(20)和所述外壳侧支撑环(30)通过彼此面对的相对应的圆柱形弯曲滑动表面(22,32)以相对于彼此滑动的方式安装，所述滑动表面(22,32)的圆柱形弯曲的虚拟圆柱轴线(Z)位于所述图像传感器的平面中，

其特征在于

在所述镜头侧支撑环(20)上安装有传动杆(50)，所述传动杆(50)能够围绕平行于所述虚拟圆柱轴线(Z)对准的杆轴线(H)枢转，

所述传动杆(50)的第一杆臂(51)在所述杆轴线(H)的镜头侧上沿圆周方向延伸，并且通过螺旋凹槽(61)和接合到所述螺旋凹槽(61)中的联接体(511)联接到以可旋转方式安装在所述镜头侧支撑环(20)上的同心调节环(42)，并且

所述传动杆(50)的第二杆臂(52)沿轴向方向延伸到外壳侧，并且被支撑在固定到所述外壳侧支撑环(30)的锚定结构(70)上。

2.根据权利要求1所述的适配器(10)，

其特征在于，

所述调节环(42)承载所述螺旋凹槽(61)，并且所述联接体(511)布置在所述第一杆臂(51)上，从所述杆轴线(H)偏移90°。

3.根据权利要求2所述的适配器(10)，

其特征在于，

所述调节环(42)通过凹槽环(60)间接地承载所述螺旋凹槽(61)，所述凹槽环(60)以在旋转方向上固定的方式联接到所述调节环(42)。

4.根据权利要求1所述的适配器，

其特征在于，

所述调节环承载所述联接体，并且所述第一杆臂承载所述螺旋凹槽。

5.根据前述权利要求中任一项所述的适配器(10)，

其特征在于，

所述第二杆臂(52)的自由端和所述锚定结构(70)承载对应的相互啮合的弯曲带齿部分(522,72)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的适配器(10)，

其特征在于，

所述锚定结构(70)形成用于所述第二杆臂(52)的自由端的切向力支撑承托部，所述切向力支撑承托部具有轴向游隙。

7.根据权利要求6所述的适配器，

其特征在于，

所述第二杆臂(52)的自由端具有轴向狭槽(521)，所述轴向狭槽(521)接纳销(71)，所述销(71)平行于所述杆轴线(H)对准，并固定到所述外壳侧支撑环(30)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的适配器(10)，

其特征在于，

所述调节环(42)能够借助锁定装置(44)以在旋转方向上固定的方式固定到所述镜头侧支撑环(20)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的适配器(10)，

其特征在于，

所述调节环(42)承载外齿，所述外齿作为与配备有对应的马达驱动调节轮的外部调节装置接合的机械接口。