CN1984246A - 一种摄像机 - Google Patents

Abstract

一种高转动精度的摄像机，包括：驱动摄像机的摄像头水平转动的第一传动机构；驱动摄像机的摄像头竖直转动的第二传动机构；第一施力元件，用于在摄像头转动的水平平面内对摄像头施加力，使其在该水平平面内有旋转的趋势，进而对所述第一传动机构施加力；第二施力元件，用于在摄像头转动的竖直平面内对摄像头施加力，使其在该竖直平面内有旋转的趋势，进而对所述第二传动机构施加力。第一施力元件为至少一个弹簧，第二施力元件可采用弹簧或配重。所述施力元件消除了齿轮传动回缩角的影响，提高了摄像头转动的精度。另外，本发明的摄像机中的摄像头的水平转动和竖直转动都由电机经齿轮传动或带传动驱动，结构简单，装配方便。

Description

一种摄像机

发明领域

本发明涉及一种摄像机，具体而言，涉及一种高转动精度的摄像机。

背景技术

如今，在会议电视终端设备领域，摄像机是非常重要的一种设备。很多场合下，希望能根据需要将摄像头水平转动(PAN转动)或竖直转动(TILT转动)进行预置位，因此对摄像头的转动精度有很高的要求。

目前常见的摄像机内部结构都非常复杂，摄像头的水平转动(PAN转动)或竖直转动(TILT转动)分别由一个PAN驱动电机和一个TILT驱动电机驱动。PAN驱动电机经一PAN传动机构带动摄像头进行PAN转动。TILT驱动电机经一TILT传动机构带动摄像头进行TILT转动。传动机构是利用电机启动转动，经过齿轮(或蜗轮蜗杆)和同步带等传动元件带动摄像头转动。

图1是现有技术的摄像机100的结构示意图。如图所示，摄像机100的摄像头150的水平转动(PAN转动)或竖直转动(TILT转动)分别由一个PAN驱动电机101和一个TILT驱动电机102驱动。PAN驱动电机101经一PAN传动机构103带动摄像头150进行PAN转动。TILT驱动电机102经一TILT传动机构104带动摄像头150进行TILT转动。在现有的摄像机中，传动机构一般采用齿轮或蜗轮蜗杆或者同步带等传动元件传递转动。

如前所述，采用齿轮传动或同步带传动时，由于齿轮在啮合过程中存在间隙，所以在齿轮反转时就会由于间隙的存在而导致存在回缩角，从而影响对摄像头转动的控制精度。

而采用齿轮传动或同步带传动时，由于齿轮在啮合过程中必然存在间隙，所以在齿轮反转时就会由于间隙的存在而导致存在一空转角度，即，回缩角。这样会影响对摄像头进行预置位时的转动控制精度。

为提高该控制精度，必须尽可能地消除同步带传动和齿轮传动的回缩角。目前业界常用的方法如下：

1.同步带传动：用带弹簧的压紧轮压紧同步带，将传动的回缩角减小到最小。

2.齿轮传动：提高齿轮的精度，减小回缩角；或者将齿轮副的中心距设置为可调。

现有技术中的这些摄像机内部结构复杂，传动机构多，传动级数较多；装配复杂，装配效率不高；传动元件多，由此可能造成失效环节多，故障率高。

因此，需要一种高转动精度摄像机的解决方案，其可以消除回缩角，提高摄像机转动的精度，并且结构简单，易于装配。

发明内容

本发明的目的是要提供一种结构简单、可消除转动时齿轮反转形成的回缩角以提高转动控制精度的摄像机。

根据本发明，提供了一种摄像机，包括：

与摄像机的摄像头相连，并驱动其水平转动的第一传动机构；

与摄像机的摄像头相连，并驱动其竖直转动的第二传动机构；

所述摄像机还包括以下两者中的至少一个施力元件：第一施力元件，用于在摄像头转动的水平平面内对摄像头施加力，使其在该水平平面内有旋转的趋势，进而对所述第一传动机构施加力；第二施力元件，用于在摄像头转动的竖直平面内对摄像头施加力，使其在该竖直平面内有旋转的趋势，进而对所述第二传动机构施加力。

优选地，所述第一施力元件为弹性元件。优选地，所述第二施力元件为弹性元件或配重。更优选地，所述第一施力元件为至少一个弹簧，该至少一个弹簧一端可随摄像头转动而移动，另一端固定。更优选地，所述摄像机还包括底座和随摄像头一同转动的圆盘，所述至少一个弹簧一端固定在所述圆盘上，另一端固定在所述底座上。

优选地，所述第二施力元件为配重，该配重设置在摄像头的一端。

优选地，所述第一传动机构和/或第二传动机构为齿轮减速传动机构。

更优选地，所述第一传动机构包括：

第一驱动电机；

由第一驱动电机驱动的第一主轴齿轮；

第一双联齿轮，包括一大齿轮和一小齿轮；以及

带动摄像头水平转动的第一负载齿轮；其中，第一双联齿轮的大齿轮与第一主轴齿轮啮合，第一双联齿轮的小齿轮与第一负载齿轮啮合。

更优选地，所述第二传动机构包括：

第二驱动电机；

由第二驱动电机驱动的第二主轴齿轮；

第二双联齿轮，包括一大齿轮和一小齿轮；以及

带动摄像头竖直转动的第二负载齿轮；其中，第二双联齿轮的大齿轮与第二主轴齿轮啮合，第二双联齿轮的小齿轮与第二负载齿轮啮合。

作为替代方案，所述第一传动机构和/或第二传动机构中至少一个可以为三级齿轮减速传动机构。

本发明提供的摄像机中的摄像头的水平转动和竖直转动都由电机经齿轮传动或带传动驱动，结构简单，装配方便。同时，通过加弹簧或配重，消除了齿轮传动回缩角的影响，提高了摄像头转动的精度。

附图简述

图1是现有技术的摄像机的结构示意图；

图2是根据本发明的一个实施方案的摄像机的PAN结构示意图，示出了使摄像头水平转动的第一传动机构；

图3是根据本发明该实施方案的摄像机的PAN结构中部分组件的剖面图；

图4是根据本发明该实施方案的摄像机的TILT结构示意图，示出了使摄像头竖直转动的第二传动机构。

具体实施方式

现在结合附图对本发明的优选实施方案进行详细描述。应当理解的是，对本领域内的普通技术人员来说，可对基础的发明构思进行多种变动和/或改动。此处所公开的实施方案应看作是示例性的，而非限制性的。

图2是根据本发明的一个实施方案的摄像机200的PAN结构示意图。如图2所示，该高转动精度的摄像机200包括一摄像头250。使摄像机200的摄像头250水平转动的第一传动机构，即PAN传动机构，总体用220表示。该第一传动机构220包括第一驱动电机201，与第一驱动电机201的主轴连接的第一主轴齿轮202，作为中间传动齿轮的第一双联齿轮203，以及与摄像头250的转动部分刚性连接的第一负载齿轮204。其中，第一主轴齿轮202与第一双联齿轮203的大齿轮203a啮合，第一双联齿轮203的小齿轮203b与第一负载齿轮204啮合，这样经两级减速传动，电机201驱动第一负载齿轮204从而带动摄像头250水平转动。

使用中，若欲将摄像机的摄像头水平转动一个角度，则先启动第一驱动电机201，由第一驱动电机201带动其上的第一主轴齿轮202开始旋转。由于第一主轴齿轮202与第一双联齿轮203的大齿轮203a相啮合，此时带动该双联齿轮203的轴转动，且因第一双联齿轮203的大齿轮203a齿数大于第一主轴齿轮202的齿数，所以第一双联齿轮203的转速小于第一主轴齿轮202的转速。而第一双联齿轮203的轴转动同时也带动第一双联齿轮203上的小齿轮203b转动，该小齿轮又与和摄像头转动部分刚性连接的第一负载齿轮204啮合，因此小齿轮的转动会驱动第一负载齿轮204带动摄像头250水平转动。在第二级传动中，由于第一双联齿轮203的小齿轮203b的齿数小于第一负载齿轮204的齿数，所以该第二级传动也为齿轮减速传动。通过这两级齿轮减速传动，将电机的高转速降低为与摄像头刚性连接的第一负载齿轮204的轴的低转速，同时获得水平转动摄像头250所需的扭矩。

为消除由齿轮啮合间隙造成的回缩角的影响，本发明采用第一施力元件，用于在摄像头转动的水平平面内对摄像头施加力，使其在该水平平面内有旋转的趋势，从而在所述第一传动机构220上施加力。该第一施力元件可以是弹力元件。具体而言，在本实施例中，如图2和图3的PAN结构部分组件的剖面图所示，摄像头250下方具有与其一同转动的圆盘206，摄像机200具有一底座207，并且在圆盘下部设置一根弹簧205。底座207和圆盘206可以绕轴208相对转动。在图2所示的位置，在垂直纸面的方向上，弹簧205位于圆盘206下面(或后面)而无法看到。因此，弹簧205在图2中用虚线表示。弹簧一端固定在静止的底座207上，另一端固定在圆盘206上。如图3所示，弹簧205可以位于圆盘206和底座207之间，绕轴205成圆弧状布置。弹簧205被设置成在摄像头250转动的范围内，其始终处于拉伸状态，即，在圆盘随摄像头一起水平转动时，其处于拉伸状态；在摄像头静止时，圆盘静止，其也处于拉伸状态。由于弹簧力的作用，在任意位置处，摄像头205都有旋转的趋势，以便第一传动机构220中的齿轮都靠紧同一侧啮合，从而使得齿轮传动的间隙不会影响摄像头250转动的控制精度。这样就消除了回缩角。

应当指出的是，弹簧205不一定要按本实施例中公开的那样，两端分别固定在底座207和圆盘206上。其一端可以固定在任一固定物上，而另一端可以固定在同摄像头一起转动的任何部件上，只要能够在摄像头250水平转动的平面内使摄像头有旋转的趋势，从而在第一传动机构220上施加弹性力即可。施加弹性力的元件也不一定是弹簧，而可以是任何弹性体。该弹性力也不一定是本实施例中的拉力，也可以是推力，这种情况下，该施加推力的部件应始终处于压缩状态。

现参看图4，图4是根据本发明的该实施方案的摄像机200的TILT结构示意图，其中示出了使摄像头竖直转动的第二传动机构，即TILT传动机构，总体用320表示。如图4所示，该第二传动机构320的设计与上述第一传动机构220的设计相似，包括第二驱动电机301，与第二驱动电机301的主轴连接的第二主轴齿轮302(未示出)，作为中间传动齿轮的第二双联齿轮303，以及与摄像头250的转动部分刚性连接的第二负载齿轮304。其中，第二主轴齿轮302与第二双联齿轮303的大齿轮303a啮合，第二双联齿轮303的小齿轮303b与负载齿轮304相啮合，这样经两级减速传动，电机驱动负载齿轮带动摄像头竖直转动。

使用中，若欲将摄像机的摄像头竖直转动一个角度，则先启动第二驱动电机301，第二驱动电机301带动其上的第二主轴齿轮302开始旋转。由于第二主轴齿轮302与第二双联齿轮303的大齿轮303a啮合，此时带动该第二双联齿轮303转动，且因第二双联齿轮303的大齿轮齿数大于第二主轴齿轮302的齿数，所以第二双联齿轮303的轴的转速小于第二主轴齿轮202的电机主轴的转速。而第二双联齿轮303的轴转动同时也带动第二双联齿轮303上的小齿轮303b转动，该小齿轮303b又与和摄像头转动部分刚性连接的第二负载齿轮304啮合，小齿轮303b的转动会驱动第二负载齿轮304带动摄像头250竖直转动。在第二级传动中，由于第二双联齿轮303的小齿轮303b的齿数小于第二负载齿轮304的齿数，所以该第二级传动也为齿轮减速传动。通过这两级齿轮减速传动，将电机的高转速降低为与摄像头刚性连接的负载齿轮304的轴的低转速，同时获得竖直转动摄像头250所需的扭矩。

为消除回缩角的影响，如图4所示，本发明提供了第二施力元件，用于在摄像头转动的竖直平面内对摄像头施加力，使其在该竖直平面内有旋转的趋势，从而在所述第二传动机构320上施加力。在该实施方案中，对摄像头竖直转动部分进行配重设计，在摄像头250的竖直转动部分的前端附近设置配重片305，以便其前端略重于后端，使摄像头250的竖直转动部分当摄像头250在任意位置时都具有一个偏心力矩，该偏心力矩始终使摄像头的竖直转动部分有旋转的趋势，这样无论在摄像头静止或转动时第二传动机构320中的齿轮都靠紧同一侧啮合，从而使得齿轮传动的间隙不会影响摄像头转动的控制精度。这样就消除了回缩角。

应当指出的是，该配重305也可以设置在摄像头250的竖直转动部分的后端附近，只要其能够在摄像头250竖直转动的平面内产生使其旋转的趋势，从而在第二传动机构320上施加力即可。与PAN结构类似，TILT结构也可以采用弹性元件，例如弹簧来使摄像头250有旋转的趋势，在第二传动机构320上施加弹性力。这同样可以达到使第二传动机构320中的齿轮都靠紧同一侧啮合的目的，从而消除回缩角。

在该实施方案中，两个传动机构均为两级齿轮减速传动机构。但本领域内的普通技术人员可以理解，本发明并不限于此，可根据需要对该两个传动机构进行改变。例如，可将该两个齿轮减速传动机构均设置为三级齿轮减速传动机构，或将所述两个齿轮减速传动机构中任一个设置为二级齿轮减速传动机构，而将另外一个设置为三级齿轮减速传动机构。

还可根据需要在所述摄像机的PAN结构或TILT结构中分别设置两根或两根以上的所述弹簧，分别消除摄像头水平转动和竖直转动时齿轮反转形成的回缩角。类似地，TILT结构中也可以采用多个配重片，而且配重的也可以采用任意形状，如片状，块状，环状等等。

虽然结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但可以理解的是，上述实施方案是示例性的，而并非限制性的，对于本领域内的普通技术人员来说，可以在不脱离本发明构思的前提下进行多种变动和/或修改，该种变动和、或修改仍应认为在本申请的公开范围之内。

Claims (10)

1.一种摄像机，包括：

与摄像机的摄像头相连，并驱动其水平转动的第一传动机构；

与摄像机的摄像头相连，并驱动其竖直转动的第二传动机构；

所述摄像机还包括以下两者中的至少一个施力元件：

第一施力元件，用于在摄像头转动的水平平面内对摄像头施加力，使其在该水平平面内有旋转的趋势，进而对所述第一传动机构施加力；

第二施力元件，用于在摄像头转动的竖直平面内对摄像头施加力，使其在该竖直平面内有旋转的趋势，进而对所述第二传动机构施加力。

2.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述第一施力元件为弹性元件。

3.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述第二施力元件为弹性元件或配重。

4.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述第一施力元件为至少一个弹簧，该至少一个弹簧一端可随摄像头转动而移动，另一端固定。

5.如权利要求4所述的摄像机，其特征在于，所述摄像机还包括底座和随摄像头一同转动的圆盘，所述至少一个弹簧一端固定在所述圆盘上，另一端固定在所述底座上。

6.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述第二施力元件为配重，该配重设置在摄像头的一端。

7.如权利要求1所述的摄像机，其特征在于，所述第一传动机构和/或第二传动机构为齿轮减速传动机构。

8.如权利要求7所述的摄像机，其特征在于，所述第一传动机构包括：第一驱动电机；

由第一驱动电机驱动的第一主轴齿轮；

第一双联齿轮，包括一大齿轮和一小齿轮；以及

带动摄像头水平转动的第一负载齿轮；

其中，第一双联齿轮的大齿轮与第一主轴齿轮啮合，第一双联齿轮的小齿轮与第一负载齿轮啮合。

9.如权利要求7或8所述的摄像机，其特征在于，所述第二传动机构包括：

第二驱动电机；

由第二驱动电机驱动的第二主轴齿轮；

第二双联齿轮，包括一大齿轮和一小齿轮；以及

带动摄像头竖直转动的第二负载齿轮；

其中，第二双联齿轮的大齿轮与第二主轴齿轮啮合，第二双联齿轮的小齿轮与第二负载齿轮啮合。

10.权利要求7或8所述的摄像机，其特征在于，所述第一传动机构和/或第二传动机构中至少一个为三级齿轮减速传动机构。

Images