CN107231509A - 摄像机自动聚焦、变焦装置 - Google Patents

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刘丙凯
黄俊伟
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Abstract

本发明公开了一种摄像机自动聚焦、变焦的装置，该装置安装在摄像机镜头上，能够通过电脑或远程终端实现自动调节镜头焦距和物距，并反馈镜头聚焦和变焦信息。该装置包括底座、摄像机自动聚焦装置，所述底座固定于摄像机镜头上，摄像机自动聚焦装置固定在底座上，所述摄像机自动聚焦装置包括固定板、编码器、伺服电机、大齿轮、小齿轮，固定板用于将摄像机聚焦装置固定在底座上，伺服电机、编码器固定在固定板上，小齿轮设置在伺服电机的轴端，小齿轮与大齿轮相啮合，大齿轮与镜头上的聚焦环齿轮相啮合。本发明可以通过电脑或远程终端实现自动调节摄像机聚焦和变焦，并通过编码器准确获知焦距和物距改变时镜头的聚焦和变焦信息。

Description

摄像机自动聚焦、变焦装置
技术领域
本发明属于虚拟演播室技术领域，特别是一种虚拟演播室用摄像机自动聚焦、变焦装置。
背景技术
在电影或电视节目的制作中，当需要利用虚拟演播技术制作特效时，往往需要快速、精确的调节并获取摄像机镜头的焦距和物距以拍摄美轮美奂的画面，但是目前虚拟演播室中应用的摄像机需要手动调节镜头上的聚焦和变焦环才能得到需要的焦距和物距，不仅效率低，而且操作极为不便。因此急需一种能够自动调节并获取摄像机镜头聚焦、变焦的装置，但在现有技术中尚无相关描述。
发明内容
本发明的目的在于提供一种摄像机自动聚焦、调焦并反馈摄像机镜头位置参数的装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种摄像机自动聚焦、变焦装置，包括底座、摄像机自动聚焦装置和摄像机自动变焦装置，所述底座固定在摄像机镜头上，摄像机自动聚焦装置和摄像机自动变焦装置均固连在底座上，所述摄像机自动聚焦装置和摄像机自动变焦装置结构相同，均包括固定板、编码器、伺服电机、大齿轮和小齿轮，所述固定板固定在底座上，固定板上设置编码器和伺服电机，伺服电机的轴端固连小齿轮，编码器的轴端固连大齿轮，所述小齿轮和大齿轮相啮合；其中摄像机自动聚焦装置的大齿轮和镜头上的聚焦环齿轮相啮合，摄像机自动变焦装置的大齿轮与镜头的变焦环齿轮相啮合。
所述大齿轮包括第一子齿轮、第二子齿轮和消隙拉簧，第一子齿轮固定在编码器的伸出轴上，第二子齿轮套在第一子齿轮的轮毂上，两齿轮同轴设置，第一子齿轮盘面上开有四个弹簧拉孔，第二子齿轮的四个盘面凹台处同样均开有弹簧拉孔，第一子齿轮和第二子齿轮的盘面上均开有四个设置消隙拉簧的通槽，所述四个通槽均匀设置在盘面上，在第一子齿轮上，弹簧拉孔位于通槽外；在第二子齿轮上，通槽的一端设置凹台，弹簧拉孔位于凹台上，消隙拉簧的一端勾在第一子齿轮的弹簧拉孔处，另一端勾在第二子齿轮的对应弹簧拉孔处。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）本发明可以通过电脑或者远程终端自动调节摄像机焦距、物距以实现摄像机自动聚焦、变焦；2）本发明在实现自动聚焦、变焦的基础上，还能够实时、精确的获取摄像机镜头的聚焦、变焦参数；3）本发明在手动聚焦、变焦的同时，也可以实时采集摄像机镜头的聚焦、变焦参数；4)本发明通用性强，结构简单，操作方便，效率高，性能可靠；5）本发明的大齿轮为消隙齿轮，该齿轮可以避免调节聚焦环或变焦环时，由于间隙带来的定位误差影响。
附图说明
图1是本发明摄像机自动聚焦、变焦装置在摄像机镜头上的安装示意图。
图2是本发明摄像机自动聚焦、变焦装置的内部结构示意图。
图3是本发明摄像机自动聚焦装置的组成结构示意图。
图4是本发明摄像机自动聚焦装置的电机驱动器板安装示意图。
图5是本发明摄像机自动聚焦装置的大齿轮的装配结构示意图。
图6是本发明摄像机自动聚焦装置的大齿轮的无组合状态下的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种摄像机自动聚焦、变焦装置，包括底座1、摄像机自动聚焦装置A和摄像机自动变焦装置B，所述底座1固定在摄像机镜头2上，摄像机自动聚焦装置A和摄像机自动变焦装置B均固连在底座1上，所述摄像机自动聚焦装置A和摄像机自动变焦装置B结构相同，均包括固定板3、编码器4、伺服电机5、大齿轮6和小齿轮7，所述固定板3固定在底座1上，固定板3上设置编码器4和伺服电机5，伺服电机5的轴端固连小齿轮7，编码器4的轴端固连大齿轮6，所述小齿轮7和大齿轮6相啮合；其中摄像机自动聚焦装置A的大齿轮和镜头2上的聚焦环齿轮相啮合，摄像机自动变焦装置B 的大齿轮与镜头2的变焦环齿轮相啮合。
本发明的装置还包括外壳8、自动聚焦电机驱动器板9、自动变焦电机驱动器板10和外盖11，所述外壳8固定在底座1上，外壳8上设置自动聚焦电机驱动器板9，外盖11固连在外壳8的上方，外盖11内固连自动变焦电机驱动器板10。
所述摄像机自动聚焦装置A和摄像机自动变焦装置B并排设置在底座1上，摄像机自动聚焦装置A的电机与摄像机自动变焦装置B的电机的朝向相反。
所述大齿轮6包括第一子齿轮6-1、第二子齿轮6-2和消隙拉簧6-3，第一子齿轮6-1固定在编码器的伸出轴上，第二子齿轮6-2套在第一子齿轮的轮毂6-1-2上，两齿轮同轴设置，第一子齿轮6-1盘面上开有四个弹簧拉孔6-1-1，第二子齿轮6-2的盘面凹台处同样开有四个弹簧拉孔6-2-1，消隙拉簧6-3的一端勾在第一子齿轮6-1的弹簧拉孔处，另一端勾在第二子齿轮6-2对应的弹簧拉孔处。第一子齿轮和第二子齿轮的盘面上均开有设置消隙拉簧的通槽，在第一子齿轮上，弹簧拉孔位于通槽外；在第二子齿轮上，通槽的一端设置凹台，凹台上开有弹簧拉孔。使用的时候要保证消隙拉簧位于通槽内，其一端勾在第一子齿轮6-1的弹簧拉孔处，另一端勾在第二子齿轮6-2对应的弹簧拉孔处。
摄像机自动聚焦装置A中的第二子齿轮与电机轴端的小齿轮相啮合，第一子齿轮和第二子齿轮同时和聚焦环齿轮啮合。
摄像机自动变焦装置B中的第二子齿轮与电机轴端的小齿轮相啮合，第一子齿轮和第二子齿轮同时和变焦环齿轮啮合。
消隙拉簧6-3的数量为4。
下面结合实施例进行更详细的描述。
实施例
结合图1，本发明的一种摄像机自动聚焦、变焦装置，安装在摄像机镜头上，包括外壳、外罩。所述外壳固定在底座上，外盖固定在外壳上。
结合图2，本发明的装置还包括底座、摄像机自动聚焦装置、摄像机自动变焦装置，所述底座固定于摄像机镜头上，摄像机自动聚焦装置和摄像机自动变焦装置结构相同且都固定在底座上。
结合图3，所述摄像机自动聚焦装置包括固定板、编码器、伺服电机、大齿轮、小齿轮，固定板用于将摄像机聚焦装置固定在底座上，伺服电机、编码器固定在固定板的一边，小齿轮设置在伺服电机的轴端，大齿轮设置在编码器的轴端，小齿轮与大齿轮相啮合，大齿轮与镜头上的聚焦环齿轮相啮合。
结合图4，本发明的装置还包括自动聚焦电机驱动器板、自动变焦电机驱动器板，所述自动聚焦电机驱动器板固定在外壳上，自动变焦电机驱动器板固定在外盖上。
结合图5和图6，所述大齿轮6包括第一子齿轮6-1、第二子齿轮6-2和消隙拉簧6-3。第一子齿轮6-1固定在编码器的伸出轴上，第二子齿轮6-2套在第一子齿轮的轮毂6-1-2上，两齿轮同轴设置，第一子齿轮6-1盘面上开有四个弹簧拉孔6-1-1，第二子齿轮6-2的凹台处同样开有四个弹簧拉孔6-2-1，消隙拉簧6-3的一端勾在第一子齿轮6-1的弹簧拉孔处，另一端勾在第二子齿轮6-2的弹簧拉孔处。
消隙齿轮利用消隙拉簧的张力，使第一子齿轮的齿左侧和第二子齿轮的右侧分别紧贴在摄像机聚焦或调焦环齿轮的齿槽左、右两侧，通过这种错齿结构就消除了齿侧间隙，反向时就不会产生空程误差。
本发明的摄像机自动聚焦、变焦装置使用时，将该装置固定在摄像机镜头上，转动大齿轮，使自动聚焦装置A上的大齿轮和聚焦环相啮合，使自动变焦装置B上的大齿轮和变焦环相啮合，拧紧螺钉，使该摄像机自动聚焦、变焦装置和摄像机镜头相对固定。
当需要调节摄像机的焦距和物距时，电脑或者远程终端向该摄像机自动聚焦、变焦装置发送命令，伺服电机执行动作，带动轴端的小齿轮转动，从而带动与小齿轮相啮合的编码器大齿轮转动，继而大齿轮带动摄像机聚焦环齿轮和摄像机变焦环齿轮转动，最终实现自动控制摄像机的聚焦、变焦。而位于小齿轮和调焦环齿轮中间的大齿轮转动将相对运动传送给编码器，从而得到了摄像机镜头的焦距、物距参数。或者当手动调节摄像机聚焦、变焦环时，通过调焦环齿轮与大齿轮啮合将转动传送给编码器，从而得到了摄像机镜头的焦距、物距参数。
本发明的摄像机自动聚焦、变焦的装置是一种能够自动调节摄像机焦距、物距的装置，此外还能通过编码器获取摄像机焦距、物距信息。作为一款通用型的摄像机自动聚焦、变焦装置，可以应该用在各种类型的摄像机类型上。

Claims (7)

1.一种摄像机自动聚焦、变焦装置，其特征在于，包括底座[1]、摄像机自动聚焦装置[A]和摄像机自动变焦装置[B]，所述底座[1]固定在摄像机镜头[2]上，摄像机自动聚焦装置[A]和摄像机自动变焦装置[B]均固连在底座[1]上，所述摄像机自动聚焦装置[A]和摄像机自动变焦装置[B]结构相同，均包括固定板[3]、编码器[4]、伺服电机[5]、大齿轮[6]和小齿轮[7]，所述固定板[3]固定在底座[1]上，固定板[3]上设置编码器[4]和伺服电机[5]，伺服电机[5]的轴端固连小齿轮[7]，编码器[4]的轴端固连大齿轮[6]，所述小齿轮[7]和大齿轮[6]相啮合；其中摄像机自动聚焦装置[A]的大齿轮和镜头[2]上的聚焦环齿轮相啮合，摄像机自动变焦装置[B] 的大齿轮与镜头[2]的变焦环齿轮相啮合。
2.根据权利要求1所述的摄像机自动聚焦、变焦装置，其特征在于，还包括外壳[8]、自动聚焦电机驱动器板[9]、自动变焦电机驱动器板[10]和外盖[11]，所述外壳[8]固定在底座[1]上，外壳[8]上设置自动聚焦电机驱动器板[9]，外盖[11]固连在外壳[8]的上方，外盖[11]内固连自动变焦电机驱动器板[10]。
3.根据权利要求1或2所述的摄像机自动聚焦、变焦装置，其特征在于，摄像机自动聚焦装置[A]和摄像机自动变焦装置[B]并排设置在底座[1]上，摄像机自动聚焦装置[A]的电机与摄像机自动变焦装置[B]的电机的朝向相反。
4.根据权利要求1或2所述的摄像机自动聚焦、变焦装置，其特征在于，所述大齿轮[6]包括第一子齿轮[6-1]、第二子齿轮[6-2]和消隙拉簧[6-3]，第一子齿轮[6-1]固定在编码器的伸出轴上，第二子齿轮[6-2]套在第一子齿轮的轮毂[6-1-2]上，两齿轮同轴设置，第一子齿轮[6-1]盘面上开有四个弹簧拉孔[6-1-1]，第二子齿轮[6-2]的四个盘面凹台处同样均开有弹簧拉孔[6-2-1]，第一子齿轮和第二子齿轮的盘面上均开有四个设置消隙拉簧的通槽，所述四个通槽均匀设置在盘面上；在第一子齿轮上，弹簧拉孔位于通槽外，在第二子齿轮上，通槽的一端设置凹台，弹簧拉孔位于凹台上，消隙拉簧[6-3]的一端勾在第一子齿轮[6-1]的弹簧拉孔处，另一端勾在第二子齿轮[6-2]的对应弹簧拉孔处。
5.根据权利要求4所述的摄像机自动聚焦、变焦装置，其特征在于，摄像机自动聚焦装置[A]中的第二子齿轮与电机轴端的小齿轮相啮合，第一子齿轮和第二子齿轮同时和聚焦环齿轮啮合。
6.根据权利要求4所述的摄像机自动聚焦、变焦装置，其特征在于，摄像机自动变焦装置[B]中的第二子齿轮与电机轴端的小齿轮相啮合，第一子齿轮和第二子齿轮同时和变焦环齿轮啮合。
7.根据权利要求4所述的摄像机自动聚焦、变焦装置，其特征在于，消隙拉簧[6-3]的数量为4。
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