CN111491090A - 摄像装置及智能设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种摄像装置及智能设备，摄像装置包括镜头组件、第一驱动机构、第二驱动机构及第三驱动机构；第一驱动机构包括固定架、固定于固定架的第一驱动电机、带动第二驱动机构、第三驱动机构及镜头组件升降的第一传动组件，第二驱动机构包括与第一传动组件连接的底座、固定于底座的第二驱动电机、与第二驱动电机连接的第一齿轮组件及与第一齿轮组件固定连接的旋转支座，第二驱动电机驱动第一齿轮组件带动旋转支座旋转从而使得第三驱动机构及镜头组件旋转运动，第三驱动机构包括收容于旋转支座内的第三驱动电机及与第三驱动电机和镜头组件连接的第二齿轮组件，第三驱动电机驱动第二齿轮组件从而带动镜头组件俯仰运动。

Description

摄像装置及智能设备

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，尤其涉及一种摄像装置及智能设备。

背景技术

随着科技的发展，智能设备的种类越来越多，功能也越来越完善，很多智能设备，例如智能音箱、智能家电、移动终端、监控设备、云台设备等，大都配备有摄像功能，以满足人们的视频通信、安防、摄影等各种需求。但是，传统的智能设备所配置的摄像头，设置方式较为单一，基本为固定式或单轴旋转式，这就使得摄像角度受到了较大的限制。

因此，有必要提供一种摄像装置及智能设备来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摄像装置及智能设备，旨在解决摄像角度较小的问题。

本发明的技术方案如下：

一种摄像装置，所述摄像装置包括镜头组件、驱动所述镜头组件沿直线方向升降运动的第一驱动机构、驱动所述镜头组件旋转运动的第二驱动机构及驱动所述镜头组件俯仰运动的第三驱动机构；所述第一驱动机构包括固定架、固定于所述固定架的第一驱动电机、固定于所述固定架且带动所述第二驱动机构、所述第三驱动机构及所述镜头组件升降运动的第一传动组件，所述第二驱动机构包括与所述第一传动组件连接的底座、固定于所述底座的第二驱动电机、与所述第二驱动电机连接的第一齿轮组件及与所述第一齿轮组件固定连接的旋转支座，所述第三驱动机构固定于所述旋转支座，所述第二驱动电机驱动所述第一齿轮组件带动所述旋转支座旋转从而使得所述第三驱动机构及所述镜头组件旋转运动，所述第三驱动机构包括收容于所述旋转支座内的第三驱动电机及与所述第三驱动电机和所述镜头组件连接的第二齿轮组件，所述第三驱动电机驱动所述第二齿轮组件从而带动所述镜头组件俯仰运动。

在其中一个实施例中，所述第一传动组件包括与所述第一驱动电机传动连接并与所述固定架转动连接的丝杆、与所述丝杆螺纹配合的推块及一端与所述推块固定连接、另一端与所述第二驱动机构连接的升降杆，所述第一驱动电机驱动所述丝杆旋转从而使得所述推块带动所述升降杆作升降运动。

在其中一个实施例中，所述第一驱动机构还包括导向件，所述导向件的两端分别固定在所述固定架上，所述推块与所述导向件活动配合。

在其中一个实施例中，所述第一齿轮组件包括与所述第二驱动电机传动连接的主动轮及与所述主动轮啮合并与所述旋转支座固定连接的从动轮。

在其中一个实施例中，所述第二驱动机构还包括与所述底座固定连接的上盖，所述第一齿轮组件收容于所述底座与所述上盖连接形成的空间内。

在其中一个实施例中，所述旋转支座设有第一过线孔，所述上盖设有第二过线孔，所述从动轮设有第三过线孔，所述底座设有第四过线孔，所述第一过线孔、所述第二过线孔、所述第三过线孔及所述第四过线孔相互连通。

在其中一个实施例中，所述从动轮通过螺丝与所述旋转支座固定连接。

在其中一个实施例中，所述第二齿轮组件包括与所述第三驱动电机传动连接的第一齿轮以及与所述第一齿轮啮合并与所述镜头组件连接的第二齿轮。

在其中一个实施例中，所述镜头组件包括镜头支架及与所述镜头支架连接的镜头，所述第二齿轮与所述镜头支架一体成型。

在其中一个实施例中，所述第三驱动电机与所述第一齿轮同轴设置，所述镜头组件还包括与所述镜头支架固定连接的转轴，所述转轴架设在所述旋转支座上，所述转轴的轴线比所述第一齿轮的轴线更靠近所述镜头的物侧。

在其中一个实施例中，还包括外壳，所述外壳罩设于所述旋转支座，所述第三驱动机构及所述镜头组件均收容于所述外壳内，所述外壳上开设有透光孔。

在其中一个实施例中，所述第一驱动电机、所述第二驱动电机及所述第三驱动电机均为步进电机。

一种智能设备，包括机壳及上述的任一种摄像装置，所述机壳设有容纳腔及与所述容纳腔连通的通孔，所述第一驱动机构用于驱动所述镜头组件穿过所述通孔而伸出所述容纳腔之外，或驱动所述镜头组件穿过所述通孔回到所述容纳腔中。

本发明的有益效果在于：

上述的摄像装置，结构紧凑，镜头组件灵活性好，在第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构的作用下，镜头组件能够实现升降、旋转、俯仰三种运动，扩大了摄像角度，用户可以根据实际需求实现特定角度的拍摄，用户体验较好。

将该摄像装置应用至智能设备上后，通过第一驱动机构，能够使得镜头组件只在使用期间伸出于机壳，当不需要使用镜头组件时，第一驱动机构就带动镜头组件隐藏于机壳内，这样不仅能够起到保护镜头组件的作用，还能使得智能设备的结构更加紧凑、美观。

附图说明

图1为一实施方式的摄像装置处于下降状态时的结构示意图；

图2为图1所示的摄像装置的右视图；

图3为图1所示的摄像装置处于上升状态时的结构示意图；

图4为图1所示的摄像装置中第一驱动机构的结构示意图；

图5为图1所示的摄像装置中第二驱动机构的爆炸图；

图6为图1所示的摄像装置中第三驱动机构及镜头组件的结构示意图；

图7为图6所示的第三驱动机构及镜头组件在另一视角下的结构示意图；

图8为一实施方式的智能设备中的摄像装置处于下降状态时的局部结构示意图；

图9为图8所示的智能设备中的摄像装置处于上升状态时的局部结构示意图；

图10为图9所示的结构在另一视角下且镜头组件处于俯视状态时的结构示意图；

图11为图10所示的结构旋转至另一角度且镜头组件处于平视状态时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本发明而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本发明所要求保护的技术方案。

结合图1至图7，一实施方式的摄像装置10包括镜头组件100、驱动镜头组件100沿直线方向升降运动的第一驱动机构200、驱动镜头组件100旋转运动的第二驱动机构300及驱动镜头组件100俯仰运动的第三驱动机构400。

具体地，第一驱动机构200包括固定架210、固定于固定架210的第一驱动电机220、固定于固定架210且带动第二驱动机构300、第三驱动机构400及镜头组件100升降运动的第一传动组件230。第二驱动机构300包括与第一传动组件230连接的底座310、固定于底座310的第二驱动电机320、与第二驱动电机320连接的第一齿轮组件330及与第一齿轮组件330固定连接的旋转支座340，第三驱动机构400固定于旋转支座340，第二驱动电机320驱动第一齿轮组件330带动旋转支座340旋转从而使得第三驱动机构400及镜头组件100旋转运动，第三驱动机构400包括收容于旋转支座340内的第三驱动电机410及与第三驱动电机410和镜头组件100连接的第二齿轮组件420，第三驱动电机410驱动第二齿轮组件420从而带动镜头组件100俯仰运动。

对于本实施方式的摄像装置10来说，第一驱动机构200、第二驱动机构300及第三驱动机构400能够分别实现镜头组件100的升降、旋转和俯仰三种运动，使得镜头组件100灵活性更好的同时，扩大了镜头组件100的摄像角度。而且，镜头组件100、第一驱动机构200、第二驱动机构300以及第三驱动机构400之间的配合也能够使得摄像装置10整体的结构更加紧凑，体积更加小巧。

请参考图1、图2及图4，第一传动组件230包括与第一驱动电机220传动连接并与固定架210转动连接的丝杆231、与丝杆231螺纹配合的推块232、一端与推块232固定连接的升降杆233及与升降杆233的另一端固定连接的固定件234，固定件234还与底座310连接。第一驱动电机220通过驱动丝杆231相对于固定架210旋转，从而使得推块232带动升降杆233及固定件234沿丝杆231的轴向升降，进而带动第二驱动机构300、第三驱动机构400及镜头组件100升降。

在本实施方式中，固定件234通过螺丝与底座310固定连接，既方便组装又便于拆卸，同时还能保证固定件234与底座310连接的稳固性。不难理解，在一些实施例中，升降杆233可以与底座310直接连接，此时，固定件234可以省略。

在本实施方式中，固定架210除了用于安装第一驱动电机220、第一传动组件230外，还用于限位推块232。固定架210包括在竖直方向上相对设置的第一板211及第二板212，第一驱动电机220安装在第一板211上，丝杆231远离第一驱动电机220的一端与第二板212转动连接。这里所述的“竖直方向”是指推块232的运动方向。第二板212上还设有避让孔，升降杆233穿设于避让孔。第一板211用于限制推块232下降的行程，第二板212用于限制推块232上升的行程。

进一步，第一驱动机构200还包括导向件240，导向件240的两端分别固定在固定架210上，推块232与导向件240活动配合。具体地，导向件240的两端分别固定在第一板211与第二板212上。导向件240除了能够对推块232进行导向外，还能提高推块232升降的稳定性。在其他实施例中，导向件240还可以省略。

请参考图1、图2及图5，第一齿轮组件330包括与第二驱动电机320传动连接的主动轮331及与主动轮331啮合并与旋转支座340固定连接的从动轮332。第二驱动电机320通过驱动主动轮331相对于底座310旋转，从而能带动从动轮332旋转，进而带动旋转支座340及与旋转支座340连接的第三驱动机构400和镜头组件100旋转。在本实施方式中，主动轮331与第二驱动电机320同轴设置，主动轮331的轴线平行于从动轮332的轴线。在其他实施方式中，主动轮331和从动轮332也可以选用互相啮合的锥齿轮，此时，主动轮331的轴线垂直于从动轮332的轴线。

对于本实施方式的摄像装置10来说，第二驱动电机320能够通过第一齿轮组件330带动镜头组件100在0°-360°的范围内旋转。可以理解的是，在其他实施方式中，可以通过控制第二驱动电机320来改变镜头组件100的旋转角度范围。

在本实施方式中，从动轮332通过螺丝与旋转支座340固定连接，以方便拆装，当从动轮332与旋转支座340中的任意一个出现损坏时，也能便于更换。不仅如此，螺丝还能够确保从动轮332与旋转支座340之间连接的稳固性。

进一步，第二驱动机构300还包括与底座310固定连接的上盖350，第一齿轮组件330收容于底座310与上盖350连接形成的空间内。第一齿轮组件330充分利用了上盖350与底座310之间的空间，能够减小第二驱动机构300的体积，从而减小摄像装置10的整体体积。

请参考图1、图2、图6及图7，第二齿轮组件420包括与第三驱动电机410传动连接的第一齿轮421以及与第一齿轮421啮合并与镜头组件100连接的第二齿轮422。第三驱动电机410通过驱动第一齿轮421相对于旋转支座340旋转，从而能够带动第二齿轮422旋转，进而能够带动与第二齿轮422连接的镜头组件旋转，以实现俯仰运动。

在本实施方式中，第二齿轮422为半齿轮结构，从而实现镜头组件100在（-90°，+90°）范围内做俯仰运动。这里所说的“-”代表水平方向以下，“+”代表水平方向以上，镜头组件100位于0°时代表镜头组件100处于平视状态。这里所说的“水平方向”是指与“竖直方向”垂直的方向。在其他实施例中，第二齿轮422也可以是具有一圈齿数的完整齿轮结构，或具有三分之一齿数的齿轮结构等等，可根据摄像装置10的实际使用情况进行调整。

镜头组件100包括镜头支架110及与镜头支架110连接的镜头120，第二齿轮422与镜头支架110一体成型，以简化摄像装置10的生产工艺。当然，在其他实施方式中，第二齿轮422也可以与镜头支架110分体式设计。

进一步地，在本实施方式中，第三驱动电机410与第一齿轮421同轴设置，镜头组件100还包括与镜头支架110固定连接的转轴130，转轴130可以与镜头支架110一体成型，也可以与镜头支架110分体式设计。转轴130架设在旋转支座340上，第一齿轮421的轴线平行于转轴130的轴线，且转轴130的轴线比第一齿轮421的轴线更靠近镜头120的物侧。借助于第二齿轮组件420，第三驱动电机410以及镜头120相对于旋转支座340的位置设置，能够增大扭矩。

在其他实施方式中，第二齿轮组件420也可以采用相互啮合的锥齿轮。

在本实施方式中，第一驱动电机220、第二驱动电机320以及第三驱动电机410均采用步进电机，体积小巧，安装方便，通过控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，便能够获得所需的速度、转角，精度较高。

如图5所示，旋转支座340设有第一过线孔342，上盖350设有第二过线孔352，从动轮332设有第三过线孔3322，底座310设有第四过线孔312，第一过线孔342、第二过线孔352、第三过线孔3322及第四过线孔312相互连通。连接第三驱动电机410的线路与连接镜头组件100的线路均通过第一过线孔342、第二过线孔352、第三过线孔3322及第四过线孔312完成布线，这里所说的线路可以是FPC板，也可以是传输电流的导线。这种布线方式充分利用了第二驱动机构300的内部空间，能够进一步缩小摄像装置10的体积。

如图1及图2所示，摄像装置10还包括外壳500，外壳500罩设于旋转支座340，第三驱动机构400及镜头组件100均收容于外壳500内，外壳500上开设有透光孔510。透光孔510为条形孔，以确保镜头120进行俯仰时，外壳500并不会遮挡住镜头120。

本实施方式的摄像装置10主要应用于智能设备上，例如，智能电视、手机、平板、智能手表、智能云台、安防设备等。

一实施例中，请结合图8至图11，智能设备包括摄像装置10以及机壳20，机壳20上设有容纳腔22及与容纳腔22连通的通孔24，第一驱动机构200用于驱动镜头组件100穿过通孔24而伸出容纳腔22之外，或驱动镜头组件100穿过通孔24回到容纳腔22中。

在摄像装置10使用期间，镜头组件100位于容纳腔22之外，当不需要使用镜头组件100时，第一驱动机构200就带动镜头组件100隐藏于机壳20内，这样不仅能够起到保护镜头组件100的作用，还能使得智能设备的结构更加紧凑、美观。

并且，外壳500的形状与通孔24的形状相适配，且外壳500的外壁与通孔24的内壁相贴合。当第一驱动机构200带动镜头组件100隐藏于机壳20内时，外壳500的顶壁520与机壳20的外端面26平齐，或者外壳500的顶壁520略微凸出或略低于机壳20的外端面26，以提高密封性，防止灰尘等杂质进入机壳20内部。

具体到本实施例中，外壳500呈圆柱状，通孔24为圆形通孔，外壳500的顶壁520与机壳20的外端面均为平面。在其他实施例中，外壳500也可呈其他形状，例如长方体状，对应地，此时的通孔24为方形通孔。另外，外壳500的顶壁520也可为较为平缓的弧面。

在本实施方式中，摄像装置10安装在机壳20的顶部。第一驱动机构200用于驱动镜头组件100沿竖直方向升降，第二驱动机构300用于驱动镜头组件100水平旋转，第三驱动机构400用于驱动镜头组件100在竖直方向上俯仰。这里所述的“竖直方向”是指推块232的运动方向，“水平旋转”是指在垂直于“竖直方向”的方向上旋转。

在其他实施方式中，摄像装置10也可以安装在机壳20的底部或是侧部。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种摄像装置，所述摄像装置包括镜头组件、驱动所述镜头组件沿直线方向升降运动的第一驱动机构、驱动所述镜头组件旋转运动的第二驱动机构及驱动所述镜头组件俯仰运动的第三驱动机构；其特征在于，所述第一驱动机构包括固定架、固定于所述固定架的第一驱动电机、固定于所述固定架且带动所述第二驱动机构、所述第三驱动机构及所述镜头组件升降运动的第一传动组件，所述第二驱动机构包括与所述第一传动组件连接的底座、固定于所述底座的第二驱动电机、与所述第二驱动电机连接的第一齿轮组件及与所述第一齿轮组件固定连接的旋转支座，所述第三驱动机构固定于所述旋转支座，所述第二驱动电机驱动所述第一齿轮组件带动所述旋转支座旋转从而使得所述第三驱动机构及所述镜头组件旋转运动，所述第三驱动机构包括收容于所述旋转支座内的第三驱动电机及与所述第三驱动电机和所述镜头组件连接的第二齿轮组件，所述第三驱动电机驱动所述第二齿轮组件从而带动所述镜头组件俯仰运动。

2.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述第一传动组件包括与所述第一驱动电机传动连接并与所述固定架转动连接的丝杆、与所述丝杆螺纹配合的推块及一端与所述推块固定连接、另一端与所述第二驱动机构连接的升降杆，所述第一驱动电机驱动所述丝杆旋转从而使得所述推块带动所述升降杆作升降运动。

3.根据权利要求2所述的摄像装置，其特征在于，所述第一驱动机构还包括导向件，所述导向件的两端分别固定在所述固定架上，所述推块与所述导向件活动配合。

4.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述第一齿轮组件包括与所述第二驱动电机传动连接的主动轮及与所述主动轮啮合并与所述旋转支座固定连接的从动轮。

5.根据权利要求4所述的摄像装置，其特征在于，所述第二驱动机构还包括与所述底座固定连接的上盖，所述第一齿轮组件收容于所述底座与所述上盖连接形成的空间内。

6.根据权利要求5所述的摄像装置，其特征在于，所述旋转支座设有第一过线孔，所述上盖设有第二过线孔，所述从动轮设有第三过线孔，所述底座设有第四过线孔，所述第一过线孔、所述第二过线孔、所述第三过线孔及所述第四过线孔相互连通。

7.根据权利要求4所述的摄像装置，其特征在于，所述从动轮通过螺丝与所述旋转支座固定连接。

8.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述第二齿轮组件包括与所述第三驱动电机传动连接的第一齿轮以及与所述第一齿轮啮合并与所述镜头组件连接的第二齿轮。

9.根据权利要求8所述的摄像装置，其特征在于，所述镜头组件包括镜头支架及与所述镜头支架连接的镜头，所述第二齿轮与所述镜头支架一体成型。

10.根据权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，所述第三驱动电机与所述第一齿轮同轴设置，所述镜头组件还包括与所述镜头支架固定连接的转轴，所述转轴架设在所述旋转支座上，所述转轴的轴线比所述第一齿轮的轴线更靠近所述镜头的物侧。

11.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，还包括外壳，所述外壳罩设于所述旋转支座，所述第三驱动机构及所述镜头组件均收容于所述外壳内，所述外壳上开设有透光孔。

12.根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，所述第一驱动电机、所述第二驱动电机及所述第三驱动电机均为步进电机。

13.一种智能设备，其特征在于，包括机壳及如权利要求1-12任一项所述的摄像装置，所述机壳设有容纳腔及与所述容纳腔连通的通孔，所述第一驱动机构用于驱动所述镜头组件穿过所述通孔而伸出所述容纳腔之外，或驱动所述镜头组件穿过所述通孔回到所述容纳腔中。

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