CN101382639B - 镜筒转动检测装置及镜筒转动型摄像装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及镜筒转动检测装置及镜筒转动型摄像装置。一种镜筒转动检测装置用于检测镜筒的转动状态，用于摄像的镜头安装到该镜筒，并且该镜筒在驱动部分的驱动力的作用下在水平方向或竖直方向内转动，该镜筒转动检测装置包括：能够随着所述镜筒的转动一起转动的单个可转动构件；以及用于检测可转动构件的转动状态的三个转动检测部分。所述可转动构件具有：固定图案，其形成于所述可转动构件上从而由所述转动检测部分检测；和转动极限部分，其表示所述镜筒转动范围的极限位置。所述转动检测部分设置为用于检测所述可转动构件是否转动以及转动范围的极限位置。

Description

镜筒转动检测装置及镜筒转动型摄像装置

技术领域

【1】本发明涉及镜筒转动检测装置及镜筒转动型摄像装置，其中对镜筒的转动状态进行检测，用于摄像装置的镜头安装到该镜筒，并且该镜筒在驱动源的驱动力的作用下在水平方向或竖直方向转动。

背景技术

【2】例如，已知用于视频会议的视频摄像机和安保视频摄像机是镜筒转动型摄像装置，镜筒在该装置中转动。上述类型的视频摄像机为其应用而构造，使得镜筒能够在水平方向(下文称为摇头方向)和竖直方向(下文称为摆动方向)内转动。具体地，镜筒安装为在摇头方向和摆动方向内朝向摄像目标转动，使得能够将摄像目标拍摄在所拍摄的图像的中央。而且，能够检测镜筒的转动状态，即镜筒是否转动以及转动范围的极限位置。

【3】在现有技术中，作为用于摇头方向或摆动方向的转动驱动机构，已知直接型和减速型的机构。在直接型转动驱动机构中，驱动马达——即施加转动驱动力的驱动源——直接连接到底座上，该底座可与支撑在其上的镜筒一起转动，机构中不包括由齿轮等形成的减速机构。另一方面，在减速型的转动驱动机构中，多个正齿轮等组合到一起以传递驱动马达的驱动力，同时减小驱动马达的转速，使得即使镜筒巨大且沉重，镜筒也能够被驱动着转动。而且，无论是直接型还是减速型转动驱动机构，其都包括镜筒转动检测装置，以检测镜筒的转动状态，即镜筒是否转动以及转动范围的极限位置。

【4】顺便地，具有变焦功能的摄像装置包括变焦位置检测装置，以检测变焦范围的极限位置。该变焦位置检测装置能够在镜头的焦距由于电驱动操作而变化时检测镜头的移动位置。为此，焦距位置检测装置包括梳状转动构件，以随着聚焦环或变焦马达以及两个光耦合器的转动一起转动，以检测转动构件的转动状态。从两个光耦合器的输出图案检测镜头的移动状态——即聚焦环或变焦马达是否转动以及转动范围的极限位置，所述输出图案随着从光耦合器的光发射构件发出的光束是由梳状转动构件的齿截断还是在齿间透射而变化，即随着每个光耦合器的光接收构件是处于非光接收状态还是光接收状态而变化。一种所述类型的变焦位置检测装置例如在日本专利公开No.平5-11163(下文称为专利文献1)或日本专利公开No.2001-324664(下文称为专利文献2)中公开。

【5】尽管专利文献1和专利文献2都未涉及镜筒转动检测装置，而是涉及变焦位置检测装置，但由于两个文献的装置都能够检测聚焦环或变焦马达是否转动或者转动范围的极限位置，所以如果使用类似的转动构件和类似的光耦合器，可以考虑将该装置应用于镜筒转动检测装置。例如，如果使用随着镜筒的转动一起转动的梳状转动构件并且由两个光耦合器检测转动构件的转动状态——即转动构件是否转动以及转动范围的极限位置，那么能够检测镜筒的转动。

发明内容

【6】然而，如果将专利文献1或专利文献2的技术应用于构造镜筒转动检测装置，那么检测的可靠性将成为问题。具体地，根据专利文献1或专利文献2的技术，将会对两个光耦合器的输出图案的“高”等级或“低”等级的数目进行计数以计算转动位置。从而，如果光耦合器的输出图案受到外界噪声等的影响，使得例如应该表示为“低”等级的两个光耦合器的任一个的输出表示为“高”等级，那么所检测的或所计算的转动位置与正确位置不同并且是错误的。因而，即使镜筒转动到或者超过其转动范围的极限位置，转动也不会停止，并且这可能造成失效等。

【7】从而，有一种想法似乎是可能的，其提供两个彼此同心的梳状转动构件，并且将其中一个转动构件与光耦合器组合以检测镜筒是否转动，而另一个转动构件与其他的光耦合器组合以检测镜筒转动范围的极限位置。如果采用此种构造，那么能够检测镜筒转动范围的极限位置，而不依赖于光耦合器的输出图案的计数，即对“高”等级或“低”等级的数目进行的计数。从而，提高检测的可靠性。

【8】然而，两个转动构件同心设置时，需要更大空间以足以容纳两排转动构件，并且增大了镜筒转动检测装置的尺寸。从而，摄像装置的设计自由度或小型化受到影响。而且，由于需要两种不同形状的转动构件，这也成为成本方面的问题，例如用于模制复杂梳状形状转动构件的金属模具的生产成本以及生产率(例如用于布置两排转动构件的工时)。

【9】从而，需要提供一种检测可靠性得以提高的镜筒转动检测装置，使得能够精确地检测镜筒的转动状态——例如是否转动以及镜筒转动范围的极限位置，同时防止增大尺寸。而且还需要提供一种镜筒转动型摄像装置，能够实现减小其尺寸。

【10】根据本发明的一个实施例，提供一种镜筒转动检测装置，用于检测镜筒的转动状态，用于摄像的镜头安装到该镜筒，并且该镜筒在驱动部分的驱动力的作用下在水平方向或竖直方向内转动。镜筒转动检测装置包括能够随着镜筒的转动一起转动的单个可转动构件以及用于检测可转动构件的转动状态的三个转动检测部分。可转动构件具有：固定图案，其形成于该可转动构件上从而由转动检测部分检测；转动极限部分，其表示镜筒转动范围的极限位置。转动检测部分设置为用于检测可转动构件是否转动以及转动范围的极限位置。

【11】在镜筒转动检测装置中，每个转动检测部分是包括光发射构件和光接收构件的光耦合器。可转动构件是转动检测环，该转动检测环上以固定距离交替地设置有光透射部分和光截断部分，光透射部分使从光发射构件发射的光线经过其透射，光截断部分截断从光发射构件发射的光线。转动极限部分是光闸，该光闸配置为在与光截断部分的位置不同的位置处截断从光发射构件发射的光线。

【12】在镜筒转动检测装置中，转动检测部分是三个光耦合器，每个光耦合器包括光发射构件和光接收构件。可转动构件是转动检测环，该转动检测环上以固定距离交替地设置有光透射部分和光截断部分，光透射部分使从光发射构件发射的光线经过其透射，光截断部分截断从光发射构件发射的光线。转动极限部分是光闸，该光闸挡住光透射部分的一部分以截断从光发射构件发射的光线。当所述三个光耦合器中的第一个的光接收部分处于光接收状态并且所述三个光耦合器中的第二个和第三个的光接收部分处于非光接收状态时，转动检测环的一个方向上转动范围的极限位置被检测到。当第一光耦合器的光接收部分处于非光接收状态并且所述第二个和第三个光耦合器的光接收部分处于光接收状态时，转动检测环的另一个方向上转动范围的极限位置被检测到。

【13】在镜筒转动检测装置中，转动检测部分是三个光耦合器，每个光耦合器包括光发射构件和光接收构件。可转动构件是转动检测环，该转动检测环上相对于转动中心每隔θ度交替地设置有光透射部分和光截断部分，光透射部分使从光发射构件发射的光线经其透射，光截断部分截断从光发射构件发射的光线。转动极限部分是光闸，该光闸封住光透射部分的一部分以截断从光发射构件发射的光线。所述三个光耦合器中的第一个和第二个光耦合器相对于转动检测环的转动中心以(2θ+(θ/2))度的距离设置。所述三个光耦合器中的第二个和第三个光耦合器相对于转动检测环的转动中心以(2θ-(θ/2))度的距离设置。

【14】根据本发明的另一实施例，提供一种镜筒转动型摄像装置，包括：镜筒，其带有与该镜筒相连接用于摄像的镜头；驱动源，其配置为施加驱动力，用于在水平方向或竖直方向内驱动镜筒；以及镜筒转动检测装置，其配置成检测镜筒的转动状态。镜筒转动检测装置包括能够随着镜筒的转动一起转动的单个可转动构件以及配置成检测可转动构件的转动状态的三个转动检测部分。可转动构件具有：固定图案，其形成于该可转动构件上从而由转动检测部分检测；转动极限部分，其表示镜筒的转动范围的极限位置。转动检测部分设置为用于检测可转动构件是否转动以及转动范围的极限位置。

【15】在镜筒转动检测装置以及镜筒转动型摄像装置中，镜筒转动检测装置包括能够随着镜筒的转动一起转动的单个可转动构件以及用于检测可转动构件的转动状态的三个转动检测部分。可转动构件具有：固定图案，其形成于该可转动构件上从而由转动检测部分检测；转动极限部分，其表示镜筒转动范围的极限位置。转动检测部分设置为用于检测可转动构件是否转动以及转动范围的极限位置。具体地，固定图案和转动极限部分形成于随着镜筒的转动一起转动的可转动构件上，并且三个转动检测部分设置为用于上述单个转动构件。因而，能够检测是否转动以及转动构件的转动范围的极限位置。

【16】通过镜筒转动检测装置以及镜筒转动型摄像装置，由于固定图案形成于可转动构件上，所以能够通过由转动检测部分检测图案而检测可转动构件是否转动。而且，能够通过形成于可转动构件上的转动极限部分精确地检测镜筒转动范围的极限位置。而且，由于能够通过单个转动构件检测是否转动以及转动范围的极限位置，所以镜筒转动检测装置的尺寸不会变大，并且，能够期望实现镜筒转动型摄像装置的小型化。

附图说明

【17】图1是示出应用有本发明一个实施例的视频摄像机的立体图；

图2是示出视频摄像机的内部结构的立体图；

图3是示出视频摄像机的摇头转动检测装置的立体图；

图4是示出视频摄像机的摇头转动检测装置的俯视图；

图5是示出当摇头转动检测装置的转动检测环沿顺时针方向转动时摇头转动检测装置的光耦合器的光接收状态和非光接收状态、并示出对转动检测环是否转动进行检测的示意图；

图6是类似的视图，但示出转动检测环顺时针转动范围的极限位置的检测；

图7是示出当转动检测环沿逆时针方向转动时摇头转动检测装置的光耦合器的光接收状态和非光接收状态、并示出对转动检测环是否转动进行检测的示意图；

图8是类似的视图，但示出转动检测环逆时针转动范围的极限位置的检测；

图9是示出视频摄像机的摆动转动检测装置的俯视图。

具体实施方式

【18】下面将参照附图描述本发明的优选实施例。

【19】在下面描述的实施例中，根据本发明一个实施例的镜筒转动型摄像装置形成为用于视频会议的视频摄像机10。在本实施例的视频摄像机10中，镜筒40在摇动方向和摆动方向内转动从而将镜头41指向摄像目标，从而能够拍摄出摄像目标的HD(高解析度)图像。

【20】首先参照图1，示出本实施例的视频摄像机10的立体图。

【21】视频摄像机10通过基座20安装在会议室等处，使得其能在电话会议等中使用。具体地，基座20支撑可转动底座30转动。同时，可转动底座30支撑镜筒40转动。用于摄像的镜头41和相关构件安装到镜筒40。从而，如果使得可转动底座30转动直到镜头41的光轴指向会议的参加者等以拍摄图像，就能够举行电话会议等。

【22】这里，如果水平地安装基座20，那么可转动底座30绕图1中示出的竖直轴线所规定的转动中心轴线在摇头方向内转动。从而，镜头41能够指向会议桌附近的任一参加者等。应该注意，在此情形下，由于作为可转动底座30的转动中心轴线的竖直轴线与镜头41的光轴相交，所以即使镜筒40随着可转动底座30的转动一起转动，镜头41的光轴也总是经过该竖直轴线，即摇头方向内的转动中心轴线。

【23】同时，镜筒40绕图1中示出的水平轴线所规定的转动中心相对于可转动底座30在摆动方向内转动。从而，镜头41能够根据会议的参加者的高度或者用于演示的屏幕等的高度上下转向。作为镜筒40的转动中心轴线的水平轴线与镜头41的光轴相交并且与作为可转动底座30的转动中心轴线的竖直轴线相交。从而，当可转动底座30或镜筒40合适地转动时，能够三维地控制镜头41的方向，并且使其自由地指向上、下、左和右方，同时能够将光轴、作为摇头方向内的转动中心轴线的竖直轴线以及作为摆动方向内的转动中心轴线的水平轴线的交点保持在固定位置。

【24】以此方式，本实施例的视频摄像机10允许镜筒40在摇头方向和摆动方向内转动。由于镜筒40由足够的驱动力驱动而转动过小的最小驱动角，所以其能够在所拍摄的图像的中心处以高解析度拍摄例如会议参加者的摄像目标。

【25】现在，描述用于本实施例的视频摄像机10的镜筒40的转动驱动机构。

【26】图2是示出本实施例的视频摄像机10的内部结构的立体图。

【27】参照图2，镜筒40支撑在镜头架42上，使得镜头41的光轴与水平轴线——即摆动方向的转动中心轴线——垂直相交。镜头架42包括转动轴43，以在摆动方向内转动。转动轴43支撑为在设置于可转动底座30(参照图1)内侧的摆动架31上转动，转动轴43与作为摆动方向内转动中心轴线的水平轴线对齐。从而，通过镜头架42的转动轴43支撑在摆动架31上的镜筒40以及镜筒40上的镜头41与镜头架42一起在摆动方向内相对于摆动架31转动。

【28】而且，摆动架31支撑在基座20上(参照图1)，从而绕作为摇头方向内转动中心轴线的竖直轴线转动。从而，通过镜头架42的转动轴43支撑在摆动架31上的镜筒40以及镜筒40上的镜头41与镜头架42以及摆动架31一起在摇头方向内相对于底座20转动，同时镜头41的光轴与作为摇头方向内的转动中心轴线的竖直轴线相交。

【29】以此方式，镜筒40和镜头41可与镜头架42一起在摆动方向内绕水平轴线相对于图1中示出的可转动底座30以及摇头架31转动。而且，镜筒40和镜头41可与镜头架42和摆动架31一起在摇头方向内绕竖直轴线相对于图1中示出的基座20转动。尽管未示出，例如CCD(电荷耦合器件)或CMOS(互补金属氧化物半导体)器件的摄像器件连接到镜筒40的后端部分。从而，如果镜筒40和镜头41在摆动方向或摇头方向内转动，那么从所述方向进入的光线将在摄像器件的摄像平面上形成图像。因而，由光线造成的图像明暗状态以光电方式转换成电荷量，并且这些电荷量被连续地读出并转换成电信号。从而在所述方向拍摄摄像目标的图像。

【30】这里，镜筒40在摆动方向和摇头方向内的转动——即镜头架42和摆动架31在所述方向内的转动——通过用于其的转动驱动机构(即通过摆动转动驱动机构50和摇头转动驱动机构60)执行。具体地，本实施例的视频摄像机10包括作为摆动方向内转动驱动机构的摆动转动驱动机构50，该摆动转动驱动机构又包括摆动马达51、振动阻尼器52、正时皮带53、具有齿轮的皮带轮54以及最终平面齿轮55。摆动转动驱动机构50的所有部件设置在摆动架31的左侧面上，并且摆动马达51通过振动阻尼器52连接。正时皮带53在摆动马达51以及带有齿轮的皮带轮54之间并绕它们延伸。皮带轮54的齿轮和最终平面齿轮55保持彼此啮合，并且最终平面齿轮55连接到镜头架42的转动轴43。

【31】因此，如果摆动转动驱动机构50的摆动马达51受到驱动而转动，那么摆动马达51的驱动力通过正时皮带53传递到带有齿轮的皮带轮54。于是，摆动马达51的转速降低(第一级减速)，并通过振动阻尼器52及正时皮带53防止产生振动、噪声等。而且，由于在驱动速度从带有齿轮的皮带轮54传递到最终平面齿轮55时转速减小(第二级减速)，镜头架42及镜筒40以及镜头41能够由最小的驱动角度在摆动方向内绕转动轴43——即绕水平轴线——转动。此外，由于摆动马达51的驱动力由带有齿轮的皮带轮54和最终平面齿轮55通过两级减速有效地传递，巨大而沉重并具有高性能、能够拍摄HD图像质量的图像的镜筒40能够受到驱动而转动。

【32】而且，本实施例的视频摄像机10包括作为摇头方向内转动驱动机构的摇头转动驱动机构60。摇头转动驱动机构60包括在本发明的实施例中用作驱动源的摇头马达62、振动阻尼器63、安装板64、正时皮带65、带有齿轮的皮带轮66和最终正齿轮67。

【33】摇头转动驱动机构60的所有部件设置在摆动架31的下部，并且摇头马达62通过振动阻尼器63连接到安装板64。带有齿轮的皮带轮66连接到安装板64，正时皮带65在摇头马达62和带有齿轮的皮带轮66之间并绕它们延伸。摇头马达62、振动阻尼器63、安装板64、正时皮带65和带有齿轮的皮带轮66一体地形成摇头转动驱动单元61，该摇头转动驱动单元通过安装板64固定到基座20(参照图1)内侧。同时，最终正齿轮67设置在基座20和摆动架31之间，并且，带有齿轮的皮带轮66的正齿轮66a与最终正齿轮67保持彼此啮合。

【34】因此，如果摇头转动驱动机构60的摇头马达62受到驱动而转动，那么摇头马达62的驱动力由正时皮带65平行于带有齿轮的皮带轮66传递。于是，摇头马达62的转速降低(第一级减速)，并通过振动阻尼器63及正时皮带65防止产生振动、噪声等。而且，驱动力平行地从带有齿轮的皮带轮66传递到最终正齿轮67，同时转速降低(第二级减速)从而在摇头方向内转动摆动架31。从而，镜筒40和镜头41通过镜头架42与摆动架31一起在摇头方向内转动。

【35】以此方式，在本实施例的视频摄像机10中，镜筒40和镜头41在摆动方向内由摆动转动驱动机构50转动，并且在摇头方向内由摇头转动驱动机构60转动。然后，提供用于镜筒40的转动检测装置，使得能够检测到镜筒40在摆动方向以及摇头方向内的转动状态——即镜筒40是否转动以及转动范围的极限位置。

【36】现在将描述在本发明的实施例中用作镜筒转动检测装置的用于镜筒40的摇头转动检测装置70。应该注意，在本发明的实施例中用作另一镜筒转动检测装置的摆动转动检测装置80将在此后描述。

【37】图3是示出本实施例的视频摄像机10的摇头转动检测装置70的立体图。

【38】参照图3，摇头转动检测装置70包括用作本发明的实施例的转动构件的转动检测环71以及用作本发明的实施例的转动检测装置的三个光耦合器75到77。

【39】转动检测环71设置在最终正齿轮67外侧上(参照图2)并与摆动架31一起转动。从而，当摇头马达62(参照图2)受到驱动从而在摇头方向内通过摆动架31转动镜筒40时，转动检测环71将随着镜筒40的转动一起转动。然后，由于转动检测环71具有梳状的形状，使得光透射部分72和光截断部分73以固定距离交替地设置在其上，所以当转动检测环71转动时，从光耦合器75到77的光发射构件发射的光束穿过光透射部分72透射但由光截断部分73截断。

【40】转动检测环71具有设置在其上的光闸(shutter)74，用于截断从光耦合器75到77的光发射构件发射的光，并用作本发明实施例中的转动限制部分。光闸74通过在对镜筒40的转动范围做出限制的位置处挡住一些光透射部分72而形成。应该注意，尽管光闸74示出在能够在图3中示出的位置处，实际上光闸74并未设置在该位置处。

【41】另一方面，三个光耦合器75到77在基座20上设置为一排，使得能够检测转动检测环71是否转动以及转动的极限位置，以检测转动检测环71的转动状态。然后，当第一光耦合器75的光接收构件处于光接收状态时并且第二光耦合器76和第三光耦合器77的光接收构件处于非光接收状态时，转动检测环71在一个方向的转动的转动范围的极限位置被检测到。当第一光耦合器75的光接收构件处于非光接收状态时并且第二光耦合器76和第三光耦合器77的光接收构件处于光接收状态时，转动检测环71在相反方向的转动的转动范围的极限位置被检测到。应该注意，为了作好防止转动检查71的转动超出极限位置的准备，用于摆动架31的止挡件(未示出)设置在基座20上。

【42】图4是示出本实施例的视频摄像机10的摇头转动检测装置70的俯视图。

【43】应该注意，图4中示出的X轴和Y轴是为了方便描述而表示，并且X轴与光轴一致，同时X轴的正向与镜头41的前方一致(参照图3)。而且，图4示出相邻的光透射部分72和光截断部分73之间的距离θ，通过该距离、光闸74的位置以及光耦合器75到77的布置能够检测转动检测环71的转动范围的极限位置等。然而，本发明不限于此。

【44】参照图4，光透射部分72和光截断部分73在摇头转动检测装置70的转动检测环71的整个外周上交替地设置。其中一个光透射部分72被填充(fill up)以形成光闸74。而且，三个光耦合器75到77设置为用于单个转动检测环71。

【45】相邻的光透射部分72和光截断部分73之间的距离θ由对转动检测环71在摇头方向内的转动以及转动范围的极限位置进行检测所需的解析度所确定。具体地，在本实施例的视频摄像机10中，第一光耦合器75和第三光耦合器77分别从Y轴的负方向侧移动8°，而沿顺时针方向和逆时针方向从Y轴的正方向侧上的位置到转动范围的极限位置的距离分别设置为172°(＝180°-8°)，相邻的光透射部分72和光截断部分73之间相对于转动中心的距离θ是4°(＝(180°-172°)/2)。然后，在以4°的固定距离的图案并排规律地排列的光透射部分72和光截断部分73中，一个光透射部分72的中心设置在Y轴正方向上，并且仅有这个光透射部分被挡住以形成表示转动的极限位置的光闸74。

【46】而且，根据相邻的光透射部分72和光截断部分73之间的距离θ设定为4°的事实(θ＝4°)，光耦合器75到77设置为使得第一光耦合器75设置为沿顺时针方向从Y轴的负方向侧移动8°(＝2θ)；第二光耦合器76沿逆时针方向从Y轴的负方向侧移动2°(＝θ/2)；并且第三光耦合器77设置为沿逆时针方向从Y轴的负方向侧移动8°(＝2θ)。从而，第一光耦合器75和第二光耦合器76之间的距离设定为10°(＝2θ+θ/2)，第二光耦合器76和第三光耦合器77之间的距离设定为6°(＝2θ-θ/2)。

【47】在具有上述构造的摇头转动检测装置70中，如果转动检测环71沿顺时针或逆时针方向转动，那么能够通过转动检测环71的光透射部分72和光截断部分73之间的距离θ、光闸74的位置以及上述光耦合器75到77的布置来检测转动检测环71的转动状态。具体地，如果光耦合器75到77重复光接收状态和非光接收状态，那么转动检测环71是否转动得到检测，并且如果光闸74来到光耦合器75到77的其中任一个的位置，那么转动检测环71的转动范围的极限位置得到检测。

【48】图5示出当摇头转动检测装置70的转动检测环71沿顺时针方向转动以检测转动检测环71是否转动时，光耦合器75到77的光接收状态和非光接收状态。

【49】应该注意，为方便描述，在下面的说明中假定一种状态由“Lo(低)”表示，其中从光耦合器75到77的任一个光发射构件发射的光束透过光透射部分72透射，并使光接收构件处于光接收状态；而另一种状态由“Hi(高)”表示，其中从任一个光发射构件发射的光束由光截断部分73截断，并使光接收构件处于非光接收状态。

【50】参照图5，步骤S11表示一种状态，其中第一光耦合器75处于光透射部分72处，第二光耦合器76处于另一光透射部分72处，而第三光耦合器77位于再一个光透射部分72处。从而，当光耦合器75到77的输出由软件检查时，输出为“Lo-Lo-Lo”。

【51】接着，如果由于转动检测环71(参照图4)的顺时针转动，使得光透射部分72和光截断部分73在图5中向左移动，那么形成步骤S12处示出的位置关系。在步骤S12处，第二光耦合器76与光截断部分73对齐，因而，光耦合器75到77的输出为“Lo-Hi-Lo”。接着，在下一步骤S13处，位置关系保持与步骤S12处相同，从而，光耦合器75到77的输出为“Lo-Hi-Lo”。

【52】此后，当形成步骤S14处示出的位置关系时，第一光耦合器75和第三光耦合器77也由光截断部分73挡住。因而，光耦合器75到77的输出变为“Hi-Hi-Hi”。由于在接下来的步骤S15和S16中位置关系保持相同，所以光耦合器75到77的输出仍为“Hi-Hi-Hi”。

【53】此后，当实现步骤S17处的位置关系时，那么第二光耦合器76设置为与光透射部分72对齐，因而，光耦合器75到77的输出变为“Hi-Lo-Hi”。由于在接下来的步骤S18中位置关系保持相同，所以光耦合器75到77的输出仍为“Hi-Lo-Hi”。接着，在下一步骤S19，又恢复步骤S11处的位置关系，因此，光耦合器75到77的输出恢复为“Lo-Lo-Lo”。应该注意，在接下来的步骤S20到S27处，分别形成与步骤S12到S19处的位置关系相同的位置关系。

【54】以此方式，当转动检测环71(参照图4)沿顺时针方向转动时，光耦合器75到77的输出从步骤S11处的“Lo-Lo-Lo”连续地变化为“Lo-Hi-Lo”、“Hi-Hi-Hi”和“Hi-Lo-Hi”。然后在步骤S19处，光耦合器75到77的输出恢复为与步骤S11处相同的“Lo-Lo-Lo”。此后，光耦合器75到77的输出重复同样的变化图案。从而，在步骤S11到S18处的图案重复时，持续地检测到转动检测环71发生转动。另一方面，如果光耦合器75到77的输出在步骤S11到S18的其中一个图案时停止，并且表示为未变化为不同的图案，则检测到转动检测环71不发生转动。

【55】图6示出当摇头转动检测装置70的转动检测环71顺时针转动并且检测到顺时针方向的转动范围的极限位置时，光耦合器75到77的光接收状态和非光接收状态。

【56】图6中示出的步骤S31到S47表示一种状态，其中光闸74经过光耦合器75到77的前方，并且通过光耦合器75到77的输出的“Lo”和“Hi”的图案，检测到顺时针方向的转动范围的极限位置。

【57】图6中示出的步骤S31表示一种状态，其中光闸74尚未到达第三光耦合器77，并且第一光耦合器75、第二光耦合器76和第三光耦合器77的位置分别与不同的光透射部分72对齐。因而，光耦合器75到77的输出的为“Lo-Lo-Lo”。

【58】接着，如果由于转动检测环71(参照图4)的顺时针转动使得光透射部分72和光截断部分73在图6中向左移动，那么形成步骤S32处示出的位置关系，并且第二光耦合器76设置为与光截断部分73对齐。在步骤S12处，第二光耦合器76与光截断部分73对齐。因而，光耦合器75到77的输出的为“Lo-Hi-Lo”。接着，由于在下一步骤S33处，位置关系保持与步骤S32处相同，所以光耦合器75到77的输出仍为“Lo-Hi-Lo”。

【59】此后，当形成步骤S34处示出的位置关系时，第一光耦合器75和第三光耦合器77分别设置为与光截断部分73对齐。因而，光耦合器75到77的输出变为“Hi-Hi-Hi”。由于在接下来的步骤S35和S36中位置关系保持相同，所以光耦合器75到77的输出仍为“Hi-Hi-Hi”。

【60】此后，当实现步骤S37处的位置关系时，第二光耦合器76设置为与光透射部分72对齐，因而，光耦合器75到77的输出变为“Hi-Lo-Hi”。由于在接下来的步骤S38中位置关系保持相同，所以光耦合器75到77的输出仍为“Hi-Lo-Hi”。从而，由于在步骤31到S38处光闸74尚未与光耦合器75到77的任何一个相联系，所以在步骤31到S38处光耦合器75到77的输出分别与参照图5在上面描述的步骤S11到S18处的输出具有相同的图案。

【61】然而，在下一步骤S39，光闸74设置为与第三光耦合器77对齐并截断第三光耦合器77的光线，所以光耦合器75到77的输出变为“Lo-Lo-Hi”。接着，在步骤S40处，第二光耦合器76设置为与光截断部分73对齐，因而，光耦合器75到77的输出变为“Lo-Hi-Hi”。应该注意，直到下一步骤S41，由于光闸74仍然与第三光耦合器77对齐并截断第三光耦合器77的光线，所以光耦合器75到77的输出仍然为“Lo-Hi-Hi”。而且，在步骤S42到S44处，光闸74位于第三光耦合器77和第二光耦合器76之间，因而，光耦合器75到77的输出具有与如图5中示出的步骤S22到S24处相同的图案。

【62】以此方式，当形成步骤S39处的位置关系时，光耦合器75到77的输出仅在此情形下显示“Lo-Lo-Hi”，并且当光闸74设置为与第三光耦合器77对齐并且截断第三光耦合器77的光线时，该图案首次出现。换言之，所述图案在光闸74未与光耦合器75到77相联系的图5的步骤S11到S19以及步骤S19到S27中的任一步骤处均未出现。从而，通过光耦合器75到77的输出“Lo-Lo-Hi”检测到顺时针方向的转动范围的极限位置。

【63】而且，考虑到第三光耦合器77可能由于外界噪声等而错误地显示“Hi”，在下一步骤S40处还对光耦合器75到77的输出进行确认。接着，如果确认在步骤S40处光耦合器75到77的输出为“Lo-Hi-Hi”，那么由于当光闸74设置为与第三光耦合器77对齐并且截断第三光耦合器77的光线时该状态首次出现，所以能够确定摆动架31位于顺时针方向的转动范围的极限位置。从而，毫无疑问地检测到极限位置。

【64】图7示出当摇头转动检测装置70的转动检测环71逆时针转动时，光耦合器75到77的光接收状态和非光接收状态。

【65】参照图7，步骤S51表示一种状态，其中第一光耦合器75设置在光透射部分72处，第二光耦合器76处于另一光透射部分72处，而第三光耦合器77位于再一个光透射部分72处。从而，光耦合器75到77的输出为“Lo-Lo-Lo”。

【66】接着，如果由于转动检测环71(参照图4)的逆时针转动使得光透射部分72和光截断部分73在图7中向右移动，那么形成步骤S52处示出的位置关系。在步骤S52处，第一光耦合器75和第三光耦合器77分别设置为与光截断部分73对齐，因而，光耦合器75到77的输出变为“Hi-Lo-Hi”。接着，在下一步骤S53处，位置关系保持与步骤S52处相同，从而，光耦合器75到77的输出仍为“Hi-Lo-Hi”。

【67】此后，当形成步骤S54处示出的位置关系时，第二光耦合器76也设置为与光截断部分73对齐。因而，光耦合器75到77的输出变为“Hi-Hi-Hi”。由于在接下来的步骤S55和S56中位置关系保持相同，所以光耦合器75到77的输出仍为“Hi-Hi-Hi”。

【68】此后，当实现步骤S57处的位置关系时，第一光耦合器75和第三光耦合器77分别设置为与光透射部分72对齐，因而，光耦合器75到77的输出为“Lo-Hi-Lo”。由于在接下来的步骤S58中位置关系保持相同，所以光耦合器75到77的输出仍为“Lo-Hi-Lo”。接着，在下一步骤S59，又恢复步骤S51处的位置关系，因此，光耦合器75到77的输出恢复为“Lo-Lo-Lo”。应该注意，在接下来的步骤S60到S67处，分别形成与步骤S52到S59处的位置关系相同的位置关系。

【69】以此方式，当转动检测环71(参照图4)沿逆时针方向转动时，光耦合器75到77的输出从步骤S51处的“Lo-Lo-Lo”连续地变化为“Hi-Lo-Hi”、“Hi-Hi-Hi”和“Lo-Hi-Lo”。然后在步骤S59处，光耦合器75到77的输出恢复为与步骤S51处相同的“Lo-Lo-Lo”。此后，光耦合器75到77的输出重复同样的变化图案。从而，在步骤S51到S58处的图案重复时，持续地检测到转动检测环71发生转动。另一方面，如果光耦合器75到77的输出在步骤S51到S58的其中一个图案时停止，并且表示为未变化为不同的图案，则检测到转动检测环71不发生转动。

【70】图8示出当摇头转动检测装置70的转动检测环71逆时针转动并且检测到逆时针方向的转动范围的极限位置时，光耦合器75到77的光接收状态和非光接收状态。

【71】图8中示出的步骤S71到S87表示一种状态，其中光闸74经过光耦合器75到77的前方，并且通过光耦合器75到77的输出的“Lo”和“Hi”的图案，检测到逆时针方向的转动范围的极限位置。

【72】图8中示出的步骤S71表示一种状态，其中光闸74尚未到达第一光耦合器75，并且第一光耦合器75、第二光耦合器76和第三光耦合器77的位置分别与不同的光透射部分72对齐。因而，光耦合器75到77的输出的为“Lo-Lo-Lo”。

【73】接着，如果由于转动检测环71(参照图4)的逆时针转动使得光透射部分72和光截断部分73在图8中向右移动，那么形成步骤S72处示出的位置关系，并且第一光耦合器75和第三光耦合器77分别设置为与光截断部分73对齐。因而，光耦合器75到77的输出变为“Hi-Lo-Hi”。接着，由于在下一步骤S73处，位置关系保持与步骤S72处相同，所以光耦合器75到77的输出仍为“Hi-Lo-Hi”。

【74】此后，当形成步骤S74处示出的位置关系时，第二光耦合器76也设置为与光截断部分73对齐。因而，光耦合器75到77的输出变为“Hi-Hi-Hi”。由于在接下来的步骤S75和S76中位置关系保持相同，所以光耦合器75到77的输出仍为“Hi-Hi-Hi”。

【75】然而，如果实现步骤S77处的位置关系，那么光闸74将设置为与光截断部分73后面的第一光耦合器75对齐并截断第一光耦合器75的光线，并且只有第三光耦合器77仍与光透射部分72对齐。因而，光耦合器75到77的输出变为“Hi-Hi-Lo”。由于在接下来的步骤S78中光闸74仍然与第一光耦合器75对齐并截断第一光耦合器75的光线，所以光耦合器75到77的输出仍为“Hi-Hi-Lo”。

【76】而且，在下一步骤S79，尽管光闸74仍然与第一光耦合器75对齐并截断第一光耦合器75的光线，但由于第二光耦合器76设置为与光透射部分72对齐，所以光耦合器75到77的输出变为“Hi-Lo-Lo”。应该注意，在接下来的步骤S80到S86，光闸74设置在第一光耦合器75和第二光耦合器76之间，因而，光耦合器75到77的输出具有与如图7中示出的步骤S60到S66处相同的图案。

【77】以此方式，当形成步骤S77处的位置关系时，光耦合器75到77的输出仅在此情形下显示“Hi-Hi-Lo”，并且当光闸74设置为与第一光耦合器75对齐并且截断第一光耦合器75的光线时，该图案首次出现。换言之，所述图案在光闸74未与光耦合器75到77相联系的图7的步骤S51到S59以及步骤S59到S67中的任一步骤处均未出现。从而，通过光耦合器75到77的输出“Hi-Hi-Lo”检测到逆时针方向的转动范围的极限位置。

【78】而且，考虑到第一光耦合器75可能由于外界噪声等而错误地显示“Hi”，在下一步骤S78处还对光耦合器75到77的输出进行确认。接着，如果确认在步骤S78处光耦合器75到77的输出为“Hi-Hi-Lo”，那么能够确定摆动架31位于逆时针方向的转动范围的极限位置。从而，毫无疑问地检测到极限位置。

【79】因此，在图5中示出的步骤S11到S18处的图案或者在图7中示出的步骤S51到S58处的图案重复时，检测到转动检测环71(参照图4)发生转动。另一方面，通过如图6中示出的步骤S39处的光耦合器75到77的输出“Lo-Lo-Hi”，检测到顺时针方向的转动范围的极限位置。而且，通过如图8中示出的步骤S77处的光耦合器75到77的输出“Hi-Hi-Lo”，检测到顺时针方向的转动范围的极限位置。

【80】顺便地，视频摄像机10不仅在摇头方向而且在摆动方向内转动。从而，对于摆动方向，也需要检测视频摄像机10的转动状态，即是否转动以及转动范围的极限位置。

【81】从而，下面将描述本发明的视频摄像机10的摆动转动检测装置80。

【82】图9示出根据本实施例的视频摄像机10的摆动转动检测装置80。

【83】参照图9，摆动转动检测装置80包括用作本发明的实施例的转动构件的单个转动检测环81以及用作本发明的实施例的转动检测装置的三个光耦合器85到87。光透射部分82和光截断部分83在转动检测环81的整个周长上交替地设置。光透射部分82的其中两个被填充以形成光闸84a和另一光闸84b。而且，三个光耦合器85到87设置为用于单个转动检测环。

【84】相邻的光透射部分82和光截断部分83之间的距离θ由对转动检测环81在摆动方向内的转动以及转动范围的极限位置进行检测所需的解析度所确定。具体地，在图9中示出的转动检测环81中，与图4所示的转动检测环71类似，相对于转动中心的距离θ设定为4°。光耦合器85到87也类似地设置，使得第一光耦合器85沿顺时针方向从Y轴的负方向侧移动8°(＝2θ)；第二光耦合器86沿逆时针方向从Y轴的负方向侧移动2°(＝θ/2)；而第三耦合器87沿逆时针方向从Y轴的负方向侧移动8°(＝2θ)。从而，第一光耦合器85和第二光耦合器86之间的距离设定为10°(＝2θ+θ/2)，第二光耦合器86和第三光耦合器87之间的距离设定为6°(＝2θ-θ/2)。

【85】另一方面，光闸84a和84b设置成在摆动方向内与运动范围的极限位置对应的关系，使得光闸84a沿顺时针方向从Y轴的负方向侧移动60°，光闸84b沿逆时针方向从Y轴的负方向侧移动60°。从而，能够以与检测摇头转动检测装置70(参照图6和8)的转动范围的极限位置时类似的方式，根据与极限位置相对应的两个光闸84a和84b的其中任一个是否到达光耦合器85到87的位置，来检测摆动转动检测装置80的转动范围的极限位置。应该注意，通过光耦合器85到87的光接收状态和非光接收状态的重复图案，还能够检测转动检测环81是否转动。

【86】因此，通过单个转动检测环71或转动检测环81，摇头转动检测装置70或摆动转动检测装置80能够检测是否转动以及转动范围的极限位置。而且，摇头转动检测装置70和摆动转动检测装置80提高了布局设计的自由度从而提高了视频摄像机10的设计自由度。而且，由于光闸74或光闸84a和84b能够通过挡住光透射部分72或光透射部分82的一部分而形成，所以转动检测环71和转动检测环81容易模制，并且也提高了转动检测环71和转动检测环81的质量。

【87】尽管上面描述了本发明的优选实施例，但本发明不限制于上述实施例，而是允许例如下面的多种改进或替代形式。

【88】(1)尽管在本实施例中，用于会议室的视频摄像机10作为镜筒转动型摄像装置的实例，但是镜筒转动型摄像装置不限制于视频摄像机10，而可以是任何摄像装置，只要镜筒40转动。而且，尽管本实施例的视频摄像机10在摇头方向和转动方向内都能转动，但当视频摄像机10能在摇头方向内转动时，可以仅应用摇头转动检测装置70，当视频摄像机10能在摆动方向内转动时，可以仅应用摆动转动检测装置80。

【89】(2)尽管在本实施例中，相邻的光透射部分72和光截断部分73之间以及相邻的光透射部分82和光截断部分83之间相对于转动中心的距离θ设定为4°，但该距离θ不限制于该数值，而是可以根据检测摇头方向或摆动方向内的转动以及转动范围的极限位置所需的解析度来确定。

相关申请的交叉引用

【90】本发明包括与2007年9月4日向日本专利局提交的日本专利申请JP2007-229554相关的主题，该专利申请的全部内容在此通过引用而引入。

Claims (3)

1.一种镜筒转动检测装置，用于检测镜筒的转动状态，用于摄像的镜头安装到该镜筒，并且该镜筒在驱动部分的驱动力的作用下在水平方向或竖直方向内转动，该镜筒转动检测装置包括：

能够随着所述镜筒的转动一起转动的单个可转动构件；以及

用于检测所述可转动构件的转动状态的三个转动检测装置；

所述可转动构件具有固定图案和转动极限部分，所述固定图案形成于所述可转动构件上从而由所述转动检测装置检测，所述转动极限部分表示所述镜筒转动范围的极限位置；

所述转动检测装置设置为用于检测所述可转动构件是否转动以及转动范围的极限位置，

其中，所述三个转动检测装置是三个光耦合器，每个所述光耦合器包括光发射构件和光接收构件；

所述可转动构件是转动检测环，该转动检测环上以固定距离交替地设置有光透射部分和光截断部分，所述光透射部分使从所述光发射构件发射的光线经过所述光透射部分透射，所述光截断部分截断从所述光发射构件发射的光线；

所述转动极限部分是光闸，该光闸挡住所述光透射部分的一部分以截断从所述光发射构件发射的光线；

当所述三个光耦合器中的第一个的光接收部分处于光接收状态并且所述三个光耦合器中的第二个和第三个的光接收部分处于非光接收状态时，所述转动检测环的一个方向上转动范围的极限位置被检测到；并且

当所述三个光耦合器中的第一个的光接收部分处于非光接收状态并且所述三个光耦合器中的第二个和第三个的光接收部分处于光接收状态时，所述转动检测环的另一个方向上转动范围的极限位置被检测到。

2.如权利要求1所述的镜筒转动检测装置，其中，

所述光透射部分和所述光截断部分在所述转动检测环上以相对于转动中心每隔θ度交替地设置；

所述三个光耦合器中的第一个和第二个光耦合器相对于所述转动检测环的转动中心以(2θ+(θ/2))度的距离设置；并且

所述三个光耦合器中的第二个和第三个光耦合器相对于所述转动检测环的转动中心以(2θ-(θ/2))度的距离设置。

3.一种镜筒转动型摄像装置，包括：

镜筒，其带有与该镜筒相连接用于摄像的镜头；

驱动源，其配置为施加驱动力，用于在水平方向或竖直方向内驱动所述镜筒；以及

镜筒转动检测装置，其配置成检测所述镜筒的转动状态；

所述镜筒转动检测装置包括能够随着所述镜筒的转动一起转动的单个可转动构件，以及配置成检测所述可转动构件的转动状态的三个转动检测装置；

所述可转动构件具有固定图案和转动极限部分，所述固定图案形成于该可转动构件上从而由所述转动检测装置检测，所述转动极限部分表示所述镜筒的转动范围的极限位置；

所述转动检测装置设置为用于检测所述可转动构件是否转动以及转动范围的极限位置，

其中，所述三个转动检测装置是三个光耦合器，每个所述光耦合器包括光发射构件和光接收构件；

所述可转动构件是转动检测环，该转动检测环上以固定距离交替地设置有光透射部分和光截断部分，所述光透射部分使从所述光发射构件发射的光线经过所述光透射部分透射，所述光截断部分截断从所述光发射构件发射的光线；

所述转动极限部分是光闸，该光闸挡住所述光透射部分的一部分以截断从所述光发射构件发射的光线；

当所述三个光耦合器中的第一个的光接收部分处于光接收状态并且所述三个光耦合器中的第二个和第三个的光接收部分处于非光接收状态时，所述转动检测环的一个方向上转动范围的极限位置被检测到；并且

当所述三个光耦合器中的第一个的光接收部分处于非光接收状态并且所述三个光耦合器中的第二个和第三个的光接收部分处于光接收状态时，所述转动检测环的另一个方向上转动范围的极限位置被检测到。

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