DE10113436A1 - Vorrichtung zur verstellbaren Positionierung eines Kammeraobjektivs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur verstellbaren Positionierung eines Kameraobjektivs mit einem Grundkörper und einem Objektivträger, der am Grundkörper um eine Drehachse drehbar und um eine dazu nicht parallel verlaufende Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wobei zur Positionierung des Kameraobjektivs der Objektivträger mittels zumindest einer ansteuerbaren Antriebseinrichtung ferngesteuert relativ zum Grundkörper verdreht und verschwenkt werden kann. Der Objektivträger (03) weist eine zumindest gegenüber der Schwenkachse (08) abschnittsweise rotationssymmetrisch ausgebildete Außenfläche (36) mit einer Nut (09) auf, in die ein zwischen Grundkörper (02) und Objektivträger (03) angeordnetes Zwischenstück (04), das am Grundkörper (02) um die Drehachse (07) drehbar gelagert ist, mit einem formkomplementär zur Nut (09) ausgebildeten Mitnehmerelement (10) formschlüssig derart eingreift, dass der Objektivträger (03) um die Schwenkachse (08) schwenkend auf dem Mitnehmerelement (10) verschoben werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur verstellbaren Positionierung eines Kameraobjektivs mit Bildaufnehmung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise eingesetzt, um Inspekti­ onskameras, die in unzugängliche Bereiche eingeführt wurden, beispiels­ weise in Kanäle oder Kamine, ferngesteuert ausrichten zu können. Damit wird es möglich, sich einen im wesentlichen vollständigen Überblick über den Zustand in einem Kanal oder Schornstein zu verschaffen. Durch entsprechendes Verdrehen beziehungsweise Verschwenken des Objektiv­ trägers relativ zum Grundkörper der Vorrichtung kann das Kameraobjek­ tiv in der gewünschten Richtung positioniert werden. Ein weiteres Einsatzfeld gattungsgemäßer Vorrichtungen sind Überwachungskameras.

Die bekannten Vorrichtungen zur Positionierung des Objektivträger relativ zum Grundkörper sind beispielsweise in der Art von Kardangelen­ ken ausgebildet, bei denen die Gelenkachsen mit entsprechenden An­ triebseinrichtungen relativ zueinander verschwenkt beziehungsweise verdreht werden können.

Nachteilig an den bekannten Vorrichtungen ist es, dass diese ein großes Bauvolumen benötigen und deshalb insbesondere in unzugänglichen Bereichen nur unzureichend einsatzfähig sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine neue Vorrichtung zur verstellbaren Positionierung eines Kameraobjektivs mit Bildaufnehmung vorzuschlagen, die diese Nachteile überwindet.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach der Lehre des An­ spruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt insbesondere darin, dass durch die rotationssymmetrische Ausbildung der Außenfläche des Objektivträgers diese Außenfläche als Führungsfläche für die erforderli­ che Schwenkbewegung genutzt werden kann. Dazu ist in dieser Außenflä­ che eine Nut eingearbeitet, in die ein zwischen Grundkörper und Objek­ tivträger angeordnetes Zwischenstück mit einem formkomplementär ausgebildeten Mitnehmerelement eingreift. Im Ergebnis kann das Mit­ nehmerelement dadurch die beim Verdrehen erforderliche Stellbewegung formschlüssig auf den Objektivträger übertragen. Außerdem kann der Objektivträger mit seiner Nut auf dem Mitnehmerelement verschoben werden, wodurch im Endeffekt die erforderliche Schwenkbewegung realisiert wird.

Alternativ zu der Vorrichtung nach Anspruch 1 kann die Nut auch am Zwischenstück vorgesehen werden, wobei bei dieser Ausführungsform das Mitnehmerelement am Objektivträger anzuordnen ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Objek­ tivträger eine kugelabschnittsförmige oder zylinderabschnittsförmige Außenfläche auf, wobei die Schwenkachse durch den Kugelmittelpunkt beziehungsweise die Zylindermittelachse definiert wird.

Grundsätzlich ist die Anordnung der Rotationsachsen für die Schwenk­ beziehungsweise Drehbewegung beliebig. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die beiden Rotationsachsen im wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufen und dadurch ein Polarkoordinatensystem bilden.

In welcher Art die für die Schwenkbewegung erforderliche Antriebsbe­ wegung auf den Objektivträger übertragen wird ist grundsätzlich beliebig. Eine besonders kompakte Bauform ergibt sich, wenn in der Nut, in der das Mitnehmerelement des Zwischenstücks geführt ist, eine Verzahnung eingearbeitet ist, in die ein rotatorisch antreibbares Antriebselement, beispielsweise ein Zahnrad, eingreifen kann. Durch die Drehbewegung des Antriebselements wird die Verzahnung vorwärts beziehungsweise rückwärts an dem Antriebselement vorbei geführt, sodass sich im Ergeb­ nis die gewünschte Schwenkbewegung des Objektivträgers relativ zum Grundkörper ergibt.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn am Antriebselement mehrere zylindri­ sche Fortsätze auf einem Kreisring angeordnet sind, wobei die Fortsätze mit ihrem Umfang an den Flanken der Verzahnung in Eingriff bringbar sind. Diese Bauform des Antriebselements hat gegenüber eines her­ kömmlichen Zahnrad den Vorteil, dass zwischen den Flanken des Zahnra­ des und dem Umfang der Fortsätze ein gewisses Restspiel verbleibt. Verschmutzungen, die in den Bereich der Verzahnung gelangen führen, anders als bei einem Zahnrad, nicht zum Blockieren des Antriebsele­ ments, sondern werden stufenweise wieder nach außen befördert.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer in den Zeichnungen darge­ stellten Ausführungsform beispielhaft erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einem schematisch darge­ stellten Querschnitt;

Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in perspektivischer Ansicht;

Fig. 3 das Zwischenstück der Vorrichtung gemäß Fig. 1 in perspektivi­ scher Ansicht;

Fig. 4 ein Antriebselement zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in seitlicher Ansicht.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 01 mit einem Grundkörper 02, einem Ob­ jektivträger 03 und einem zwischen Grundkörper 02 und Objektivträger 03 angeordneten Zwischenstück 04 im Querschnitt schematisch darge­ stellt. In einem vom Objektivträger 03 gebildeten Innenraum 05 ist ein schematisch dargestelltes Videokameraobjektiv 06 derart befestigt, dass mit dem Videokameraobjektiv 06 die Außenumgebung durch eine transpa­ rente Abdeckscheibe 35 hindurch beobachtet werden kann.

Um das Kameraobjektiv 06 in die gewünschte Blickrichtung ausrichten zu können, ist der Objektivträger 03 um die Rotationsachse 07 drehbar und um die Schwenkachse 08, die sich senkrecht zur Drehachse 07 recht­ winklig zur Zeichenebene erstreckt, schwenkbar gelagert. Die kugelab­ schnittsförmige Außenfläche 36 des Objektivträgers 03 weist eine sich zwischen den Rändern der Außenfläche 36 erstreckende Nut 09 auf, die in einer senkrecht zur Schwenkachse 08 verlaufenden Ebene angeordnet ist. In diese Nut 09 greift das am Zwischenstück 04 vorgesehene Mitnehmer­ element 10 ein und hintergreift dabei die Bauteilwandung des Objektiv­ trägers 03.

Um den Objektivträger 03 um die Drehachse 07 ferngesteuert verdrehen zu können ist im Grundkörper 02 ein Antriebsmotor 11 vorgesehen, der mit einem Antriebsritzel 12 in ein am Zwischenstück 04 vorgesehenes Zahnrad 13 eingreift. Durch rotatorischen Antrieb des in der Art eines Elektromotors ausgebildeten Antriebsmotors 11 kann der Objektivträger 07 um 360° schwenkend um die Drehachse 07 verdreht und damit in die gewünschte Blickrichtung verdreht werden.

Zum Verschwenken des Objektivträgers 03 relativ zum Grundkörper 02 ist am Zwischenstück 04 eine drehbar gelagerte Achse 14 vorgesehen, an deren oberen Ende ein Antriebsritzel 15 und an deren unteren Ende ein Zahnrad 16 befestigt ist. Das Zahnrad 16 steht mit einem Antriebsritzel 17 eines in der Art eines Elektromotors ausgebildeten Antriebsmotors 18 in Eingriff, sodass durch Antrieb des Antriebsmotors 18 das Antriebsrit­ zel 15 rotatorisch antreibbar ist. Das Antriebsritzel 15 seinerseits steht mit einer in die Nut 09 eingearbeiteten Verzahnung in Eingriff, sodass bei Antrieb des Antriebsmotors 18 der Objektivträger 09 um die Schwenkachse 08 verschwenkt wird. Die Schwenkbewegung wird dabei durch zwei Endanschläge 19 und 20 begrenzt.

Im Ergebnis kann der Objektivträger 03 durch Ansteuerung der Antriebs­ motoren 11 und 18 um die Drehachse 07 in einem Stellbereich von 360° endlos verdreht und um die Schwenkachse 08 in einem Stellbereich von 90° oder mehr verschwenkt werden. Um zu verhindern, dass der Objektivträger 03 beim Antrieb des Antriebsmotors 11 ungewollt um die Schwenkachse 08 verschwenkt wird, muss der Antriebsmotor 18 synchron zum Antriebsmotor 11 angetrieben werden, sodass die Zahnräder 12 und 13 mit gleicher Rotationsgeschwindigkeit um die Drehachse 07 rotieren. Dadurch wird eine Relativbewegung zwischen der Antriebsachse 14 und dem Trägerelement 21 des Zwischenstücks 04 ausgeschlossen, sodass im Ergebnis der Objektivträger 03 allein um die Drehachse 07 drehend angetrieben werden kann.

Der Innenraum 05 ist gas- und flüssigkeitsdicht ausgebildet. Die Bauteil­ wandung 22 des Objektivträgers 03 weist auf der Vorderseite eine Aus­ nehmung zum Lichtdurchtritt auf, die dicht mit der Abdeckplatte 35 verschlossen ist. Der Abdeckplatte 35 gegenüberliegend ist eine Ausneh­ mung 23 in der Bauteilwandung 22 vorgesehen, durch die ein elektrisches Anschlusskabel 24 gas- und flüssigkeitsdicht in den Innenraum 05 durch­ geführt ist.

Die Nut 09 wird durch den Endanschlag 20 in zwei Bereiche aufgeteilt. In den Bereich 25 hinter dem Endanschlag 20 ist das Anschlusskabel 24 in einer U-förmigen Schlaufe verlegt und verläuft von der Ausnehmung 23 zu einer Ausnehmung in Zwischenstück 04. Durch die U-förmige Schlau­ fe des Anschlusskabels 24 kann der beim Verschwenken des Objektivträ­ gers 03 erforderliche Längenausgleich des Anschlusskabels 24 realisiert werden. Der Bereich 25 der Nut 09 wird durch ein Abdeckelement 30, dass in die Nut 09 eingeschoben werden kann, nach außen hin abgedeckt, sodass die U-förmige Schleife des Anschlusskabels 24 vor äußeren Einflüssen geschützt ist.

In der Fuge zwischen dem Grundkörper 02 und dem Zwischenstück 04 sind zwei Dichtringe 26 vorgesehen, um den Innenraum 27 des Grundkör­ pers nach außen hin abzudichten. Dem gleichen Zweck dienen zwei Dichtringe 28, die in der Fuge zwischen der Antriebsachse 14 und dem Trägerelement 21 des Zwischenstücks 04 angeordnet sind. Es ist auch denkbar jeweils nur einen Dichtring zur Abdichtung zu verwenden.

An der Unterseite des Zahnrads 13 sind Schleifringe angeordnet, die mit einem Abnehmer 29 in elektrischem Kontakt stehen, sodass die vom Anschlusskabel 24 kommenden elektrischen Signale in den Innenraum 27 des Grundkörpers 02 übertragen werden können.

Fig. 2 stellt die Vorrichtung 01 in perspektivischer Ansicht dar, wobei das Zwischenstück 04 geschnitten dargestellt ist und am Objektivträger 03 die Ausnehmung zur Aufnahme des Videokameraobjektivs 06 noch nicht angebracht ist. Der Objektivträger 03 kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein. Die Nut 09 erstreckt sich T-förmig in das Material des Objektivträgers 03, sodass es von dem formkomplementär ausgebildeten Mitnehmerelement 10 hinterschnittartig hintergriffen werden kann.

Fig. 3 zeigt das Zwischenstück 04 mit dem Mitnehmerelement 10, dem Antriebsritzel 1 S. dem Zahnrad 13 und dem Zahnrad 16 in perspektivi­ scher Ansicht, wobei der Trägerkörper 21 teilweise gebrochen dargestellt ist. An der Oberseite des Trägerkörpers 21 ist eine konkav ausgebildete Anlagefläche 31 angeformt an der die Außenfläche 36 des kugelab­ schnittsförmig ausgebildeten Objektivträgers 03 abgestützt werden kann. Im Ergebnis wird der Objektivträger 03 mit seiner Nut 09 zwischen dem T-förmig ausgebildeten Mitnehmerelement 10 und der Anlagefläche 31 formschlüssig gehalten und kann in einer Richtung um die Schwenkachse 08 verschwenkt werden.

Fig. 4 stellt ein Antriebselement 32 in seitlicher Ansicht dar, das alterna­ tiv zum Antriebsritzel 15 an der Antriebsachse 14 zum Schwenkantrieb des Objektivträgers 03 angeordnet werden kann. Auf einem in der Art einer Kreisscheibe ausgebildeten Grundplatte 33 sind entlang einem Kreisring in regelmäßigen Abständen zylindrische Fortsätze 34 befestigt, die mit ihrem Umfang in die Planken der Verzahnung an der Nut 09 in Eingriff gebracht werden können.

Claims (19)

1. Vorrichtung zur verstellbaren Positionierung eines Kameraobjektivs mit Bildaufnehmung mit einem Grundkörper und einem Objektivträ­ ger, der am Grundkörper um eine Drehachse drehbar und um eine da­ zu nicht parallel verlaufende Schwenkachse schwenkbar gelagert ist, wobei zur Positionierung des Kameraobjektivs der Objektivträger mittels zumindest einer ansteubaren Antriebseinrichtungen fernge­ steuert relativ zum Grundkörper verdreht und verschwenkt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Objektivträger (03) eine zumindest gegenüber der Schwenk­ achse (08) abschnittsweise rotationssymmetrisch ausgebildete Außen­ fläche (36) mit einer Nut (09) aufweist, in die ein zwischen Grund­ körper (02) und Objektivträger (03) angeordnetes Zwischenstück (04), das am Grundkörper (02) um die Drehachse (07) drehbar gelagert ist, mit einem formkomplementär zur Nut (09) ausgebildeten Mitnehmer­ element (10) formschlüssig derart eingreift, dass der Objektivträger (03) um die Schwenkachse (08) schwenkend auf dem Mitnehmerele­ ment (10) verschoben werden kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass umgekehrt die Nut am Zwischenstück und das Mitnehmerelement am Objektivträger angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Objektivträger (03) eine kugelabschnittsförmige oder zylin­ derabschnittsförmige Außenfläche (36) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Rotationsachsen (07, 08) im wesentlichen rechtwin­ kelig zueinander verlaufen.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Nut (09) eine Verzahnung eingearbeitet ist, in der ein am Zwischenstück (04) angeordnetes, rotatorisch antreibbares Antriebs­ element (14, 15, 16; 32) zum verschwenkenden Antrieb des Objektiv­ trägers (03) zum Eingriff bringbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Antriebselement (32) mehrere zylindrische Fortsätze (34) auf einem Kreisring angeordnet sind, wobei die Fortsätze (34) mit ihrem Umfang an den Flanken der Verzahnung in Eingriff bringbar sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (04) zweiteilig ausgebildet ist, wobei das erste Teil (10, 13, 21) das Mitnehmerelement (10) zum Eingriff in die Nut (09) des Objektivträgers (03) aufweist, am Grundkörper (02) drehbar gelagert ist und zum Verdrehen des Objektivträgers (03) mit einer Antriebseinrichtungen (11, 12) relativ zum Grundkörper (02) rotatorisch angetrieben werden kann, und wobei das zweite Teil (14, 15, 16) koaxial zur Drehachse (07) des Objektivträgers (03) drehbar am ersten Teil (10, 13, 21) gelagert ist, mit seinem zum Objektivträ­ ger (03) weisenden Ende (15) mit der Verzahnung in der Nut (09) in Eingriff bringbar ist und zum Verschwenken des Objektivträgers (03) mit einer Antriebseinrichtungen (17, 18) relativ zum ersten Teil (10, 13, 21) rotatorisch angetrieben werden kann.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb des ersten Teils (10, 13, 21) und des zweiten Teils (14, 15, 16) des Zwischenstücks (04) jeweils ein Antriebsmotor (11, 18), insbesondere ein Elektromotor vorgesehen ist, die beide unab­ hängig voneinander antreibbar sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Antriebsmotor (11) zum Antrieb des ersten Teils (10, 13, 21) synchron zur Antriebsgeschwindigkeit des zweiten Antriebs­ motors (18) zum Antrieb des zweiten Teils (14, 15, 16) antreibbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb des ersten Teils und des zweiten Teils des Zwi­ schenstücks ein Antriebsmotor vorgesehen ist, der zwischen ersten Teil und zweiten Teil umgekoppelt werden kann.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil und der zweite Teil des Zwischenstücks reib­ schlüssig miteinander in Eingriff stehen, wobei der zweite Teil mit einem Antriebsmotor rotatorisch antreibbar ist und der erste Teil durch eine fernsteuerbare Fixiereinrichtung relativ zum Grundkörper fixierbar ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nut (09) Endanschläge (19, 20) vorgesehen sind, an denen das Mitnehmerelement (10) zur Anlage kommen kann und die den maximalen Schwenkbereich des Objektivträgers (03) definieren.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteilwandung (22) des Objektivträgers (03) einen abge­ dichteten Innenraum (05) mit zumindest zwei Ausnehmungen (23) bildet, wobei in der ersten Ausnehmung (23) ein elektrisches An­ schlusskabel (24) abgedichtet durchgeführt ist und die zweite Aus­ nehmung mit einer transparenten Abdeckplatte (35) dicht verschlos­ sen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuge zwischen Zwischenstück (04) und Grundkörper (02) ab­ gedichtet ist, insbesondere das in der Fuge zwischen Zwischenstück (04) und Grundkörper (02) zumindest ein Dichtring (26) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuge zwischen dem ersten Teil (10, 13, 21) und dem zweiten Teil (14, 15, 16) des Zwischenstücks (04) abgedichtet ist, insbesonde­ re das in der Fuge zwischen dem ersten Teil (10, 13, 21) und dem zweiten Teil (14, 15, 16) zumindest ein Dichtring (28) angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (09) im Querschnitt einen T-förmigen Abschnitt auf­ weist, der sich von der Außenfläche (36) des Objektivträgers (03) ausgehend in die Bauteilwandung (22) des Objektivträgers (03) er­ streckt, wobei das Mitnehmerelement (10) die Bauteilwandung (22) des Objektivträgers (03) hintergreifend im T-förmigen Abschnitt der Nut (09) zum Eingriff bringbar ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück (04) eine konkav ausgebildete Anlagefläche (31) aufweist, deren Innenradius im wesentlichen dem Außenradius der Außenfläche (36) des Objektivträgers (03) entspricht und an der die Außenfläche (36) des Objektivträgers (03) beim Verschwenken des Objektivträgers (03) formschlüssig entlanggleiten kann.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (09) durch einen Endanschlag (20) in zwei Bereiche auf­ geteilt wird, wobei entlang des ersten Bereichs der Nut (09) das Mit­ nehmerelement (10) verstellbar angeordnet ist und im zweiten Bereich (25) der Teil des elektrisches Anschlusskabel (24) aufgenommen wer­ den kann, der sich in einer U-förmigen Schlaufe von einer Ausneh­ mung (23) in der Bauteilwandung (22) des Objektivträgers (03) zu ei­ ner Kabeldurchführung im Zwischenstück (04)erstreckt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (25) der Nut (09) durch ein Abdeckelement (30) nach außen hin abgedeckt ist.