一種攝像機的製作方法
2023-06-14 18:10:16
專利名稱：一種攝像機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種攝像機，具體而言，涉及一種高轉動精度的攝像機。
背景技術：
如今，在會議電視終端設備領域，攝像機是非常重要的一種設備。很多場合下，希望能根據需要將攝像頭水平轉動(PAN轉動)或豎直轉動(TILT轉動)進行預置位，因此對攝像頭的轉動精度有很高的要求。
目前常見的攝像機內部結構都非常複雜，攝像頭的水平轉動(PAN轉動)或豎直轉動(TILT轉動)分別由一個PAN驅動電機和一個TILT驅動電機驅動。PAN驅動電機經一PAN傳動機構帶動攝像頭進行PAN轉動。TILT驅動電機經一TILT傳動機構帶動攝像頭進行TILT轉動。傳動機構是利用電機啟動轉動，經過齒輪(或蝸輪蝸杆)和同步帶等傳動元件帶動攝像頭轉動。
圖1是現有技術的攝像機100的結構示意圖。如圖所示，攝像機100的攝像頭150的水平轉動(PAN轉動)或豎直轉動(TILT轉動)分別由一個PAN驅動電機101和一個TILT驅動電機102驅動。PAN驅動電機101經一PAN傳動機構103帶動攝像頭150進行PAN轉動。TILT驅動電機102經一TILT傳動機構104帶動攝像頭150進行TILT轉動。在現有的攝像機中，傳動機構一般採用齒輪或蝸輪蝸杆或者同步帶等傳動元件傳遞轉動。
如前所述，採用齒輪傳動或同步帶傳動時，由於齒輪在嚙合過程中存在間隙，所以在齒輪反轉時就會由於間隙的存在而導致存在回縮角，從而影響對攝像頭轉動的控制精度。
而採用齒輪傳動或同步帶傳動時，由於齒輪在嚙合過程中必然存在間隙，所以在齒輪反轉時就會由於間隙的存在而導致存在一空轉角度，即，回縮角。這樣會影響對攝像頭進行預置位時的轉動控制精度。
為提高該控制精度，必須儘可能地消除同步帶傳動和齒輪傳動的回縮角。目前業界常用的方法如下
1.同步帶傳動用帶彈簧的壓緊輪壓緊同步帶，將傳動的回縮角減小到最小。
2.齒輪傳動提高齒輪的精度，減小回縮角；或者將齒輪副的中心距設置為可調。
現有技術中的這些攝像機內部結構複雜，傳動機構多，傳動級數較多；裝配複雜，裝配效率不高；傳動元件多，由此可能造成失效環節多，故障率高。
因此，需要一種高轉動精度攝像機的解決方案，其可以消除回縮角，提高攝像機轉動的精度，並且結構簡單，易於裝配。
發明內容
本發明的目的是要提供一種結構簡單、可消除轉動時齒輪反轉形成的回縮角以提高轉動控制精度的攝像機。
根據本發明，提供了一種攝像機，包括與攝像機的攝像頭相連，並驅動其水平轉動的第一傳動機構；與攝像機的攝像頭相連，並驅動其豎直轉動的第二傳動機構；所述攝像機還包括以下兩者中的至少一個施力元件第一施力元件，用於在攝像頭轉動的水平平面內對攝像頭施加力，使其在該水平平面內有旋轉的趨勢，進而對所述第一傳動機構施加力；第二施力元件，用於在攝像頭轉動的豎直平面內對攝像頭施加力，使其在該豎直平面內有旋轉的趨勢，進而對所述第二傳動機構施加力。
優選地，所述第一施力元件為彈性元件。優選地，所述第二施力元件為彈性元件或配重。更優選地，所述第一施力元件為至少一個彈簧，該至少一個彈簧一端可隨攝像頭轉動而移動，另一端固定。更優選地，所述攝像機還包括底座和隨攝像頭一同轉動的圓盤，所述至少一個彈簧一端固定在所述圓盤上，另一端固定在所述底座上。
優選地，所述第二施力元件為配重，該配重設置在攝像頭的一端。
優選地，所述第一傳動機構和/或第二傳動機構為齒輪減速傳動機構。
更優選地，所述第一傳動機構包括第一驅動電機；由第一驅動電機驅動的第一主軸齒輪；
第一雙聯齒輪，包括一大齒輪和一小齒輪；以及帶動攝像頭水平轉動的第一負載齒輪；其中，第一雙聯齒輪的大齒輪與第一主軸齒輪嚙合，第一雙聯齒輪的小齒輪與第一負載齒輪嚙合。
更優選地，所述第二傳動機構包括第二驅動電機；由第二驅動電機驅動的第二主軸齒輪；第二雙聯齒輪，包括一大齒輪和一小齒輪；以及帶動攝像頭豎直轉動的第二負載齒輪；其中，第二雙聯齒輪的大齒輪與第二主軸齒輪嚙合，第二雙聯齒輪的小齒輪與第二負載齒輪嚙合。
作為替代方案，所述第一傳動機構和/或第二傳動機構中至少一個可以為三級齒輪減速傳動機構。
本發明提供的攝像機中的攝像頭的水平轉動和豎直轉動都由電機經齒輪傳動或帶傳動驅動，結構簡單，裝配方便。同時，通過加彈簧或配重，消除了齒輪傳動回縮角的影響，提高了攝像頭轉動的精度。
附圖簡述圖1是現有技術的攝像機的結構示意圖；圖2是根據本發明的一個實施方案的攝像機的PAN結構示意圖，示出了使攝像頭水平轉動的第一傳動機構；圖3是根據本發明該實施方案的攝像機的PAN結構中部分組件的剖面圖；圖4是根據本發明該實施方案的攝像機的TILT結構示意圖，示出了使攝像頭豎直轉動的第二傳動機構。
具體實施例方式
現在結合附圖對本發明的優選實施方案進行詳細描述。應當理解的是，對本領域內的普通技術人員來說，可對基礎的發明構思進行多種變動和/或改動。此處所公開的實施方案應看作是示例性的，而非限制性的。
圖2是根據本發明的一個實施方案的攝像機200的PAN結構示意圖。如圖2所示，該高轉動精度的攝像機200包括一攝像頭250。使攝像機200的攝像頭250水平轉動的第一傳動機構，即PAN傳動機構，總體用220表示。該第一傳動機構220包括第一驅動電機201，與第一驅動電機201的主軸連接的第一主軸齒輪202，作為中間傳動齒輪的第一雙聯齒輪203，以及與攝像頭250的轉動部分剛性連接的第一負載齒輪204。其中，第一主軸齒輪202與第一雙聯齒輪203的大齒輪203a嚙合，第一雙聯齒輪203的小齒輪203b與第一負載齒輪204嚙合，這樣經兩級減速傳動，電機201驅動第一負載齒輪204從而帶動攝像頭250水平轉動。
使用中，若欲將攝像機的攝像頭水平轉動一個角度，則先啟動第一驅動電機201，由第一驅動電機201帶動其上的第一主軸齒輪202開始旋轉。由於第一主軸齒輪202與第一雙聯齒輪203的大齒輪203a相嚙合，此時帶動該雙聯齒輪203的軸轉動，且因第一雙聯齒輪203的大齒輪203a齒數大於第一主軸齒輪202的齒數，所以第一雙聯齒輪203的轉速小於第一主軸齒輪202的轉速。而第一雙聯齒輪203的軸轉動同時也帶動第一雙聯齒輪203上的小齒輪203b轉動，該小齒輪又與和攝像頭轉動部分剛性連接的第一負載齒輪204嚙合，因此小齒輪的轉動會驅動第一負載齒輪204帶動攝像頭250水平轉動。在第二級傳動中，由於第一雙聯齒輪203的小齒輪203b的齒數小於第一負載齒輪204的齒數，所以該第二級傳動也為齒輪減速傳動。通過這兩級齒輪減速傳動，將電機的高轉速降低為與攝像頭剛性連接的第一負載齒輪204的軸的低轉速，同時獲得水平轉動攝像頭250所需的扭矩。
為消除由齒輪嚙合間隙造成的回縮角的影響，本發明採用第一施力元件，用於在攝像頭轉動的水平平面內對攝像頭施加力，使其在該水平平面內有旋轉的趨勢，從而在所述第一傳動機構220上施加力。該第一施力元件可以是彈力元件。具體而言，在本實施例中，如圖2和圖3的PAN結構部分組件的剖面圖所示，攝像頭250下方具有與其一同轉動的圓盤206，攝像機200具有一底座207，並且在圓盤下部設置一根彈簧205。底座207和圓盤206可以繞軸208相對轉動。在圖2所示的位置，在垂直紙面的方向上，彈簧205位於圓盤206下面(或後面)而無法看到。因此，彈簧205在圖2中用虛線表示。彈簧一端固定在靜止的底座207上，另一端固定在圓盤206上。如圖3所示，彈簧205可以位於圓盤206和底座207之間，繞軸205成圓弧狀布置。彈簧205被設置成在攝像頭250轉動的範圍內，其始終處於拉伸狀態，即，在圓盤隨攝像頭一起水平轉動時，其處於拉伸狀態；在攝像頭靜止時，圓盤靜止，其也處於拉伸狀態。由於彈簧力的作用，在任意位置處，攝像頭205都有旋轉的趨勢，以便第一傳動機構220中的齒輪都靠緊同一側嚙合，從而使得齒輪傳動的間隙不會影響攝像頭250轉動的控制精度。這樣就消除了回縮角。
應當指出的是，彈簧205不一定要按本實施例中公開的那樣，兩端分別固定在底座207和圓盤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攝像頭一起轉動的任何部件上，只要能夠在攝像頭250水平轉動的平面內使攝像頭有旋轉的趨勢，從而在第一傳動機構220上施加彈性力即可。施加彈性力的元件也不一定是彈簧，而可以是任何彈性體。該彈性力也不一定是本實施例中的拉力，也可以是推力，這種情況下，該施加推力的部件應始終處於壓縮狀態。
現參看圖4，圖4是根據本發明的該實施方案的攝像機200的TILT結構示意圖，其中示出了使攝像頭豎直轉動的第二傳動機構，即TILT傳動機構，總體用320表示。如圖4所示，該第二傳動機構320的設計與上述第一傳動機構220的設計相似，包括第二驅動電機301，與第二驅動電機301的主軸連接的第二主軸齒輪302(未示出)，作為中間傳動齒輪的第二雙聯齒輪303，以及與攝像頭250的轉動部分剛性連接的第二負載齒輪304。其中，第二主軸齒輪302與第二雙聯齒輪303的大齒輪303a嚙合，第二雙聯齒輪303的小齒輪303b與負載齒輪304相嚙合，這樣經兩級減速傳動，電機驅動負載齒輪帶動攝像頭豎直轉動。
使用中，若欲將攝像機的攝像頭豎直轉動一個角度，則先啟動第二驅動電機301，第二驅動電機301帶動其上的第二主軸齒輪302開始旋轉。由於第二主軸齒輪302與第二雙聯齒輪303的大齒輪303a嚙合，此時帶動該第二雙聯齒輪303轉動，且因第二雙聯齒輪303的大齒輪齒數大於第二主軸齒輪302的齒數，所以第二雙聯齒輪303的軸的轉速小於第二主軸齒輪202的電機主軸的轉速。而第二雙聯齒輪303的軸轉動同時也帶動第二雙聯齒輪303上的小齒輪303b轉動，該小齒輪303b又與和攝像頭轉動部分剛性連接的第二負載齒輪304嚙合，小齒輪303b的轉動會驅動第二負載齒輪304帶動攝像頭250豎直轉動。在第二級傳動中，由於第二雙聯齒輪303的小齒輪303b的齒數小於第二負載齒輪304的齒數，所以該第二級傳動也為齒輪減速傳動。通過這兩級齒輪減速傳動，將電機的高轉速降低為與攝像頭剛性連接的負載齒輪304的軸的低轉速，同時獲得豎直轉動攝像頭250所需的扭矩。
為消除回縮角的影響，如圖4所示，本發明提供了第二施力元件，用於在攝像頭轉動的豎直平面內對攝像頭施加力，使其在該豎直平面內有旋轉的趨勢，從而在所述第二傳動機構320上施加力。在該實施方案中，對攝像頭豎直轉動部分進行配重設計，在攝像頭250的豎直轉動部分的前端附近設置配重片305，以便其前端略重於後端，使攝像頭250的豎直轉動部分當攝像頭250在任意位置時都具有一個偏心力矩，該偏心力矩始終使攝像頭的豎直轉動部分有旋轉的趨勢，這樣無論在攝像頭靜止或轉動時第二傳動機構320中的齒輪都靠緊同一側嚙合，從而使得齒輪傳動的間隙不會影響攝像頭轉動的控制精度。這樣就消除了回縮角。
應當指出的是，該配重305也可以設置在攝像頭250的豎直轉動部分的後端附近，只要其能夠在攝像頭250豎直轉動的平面內產生使其旋轉的趨勢，從而在第二傳動機構320上施加力即可。與PAN結構類似，TILT結構也可以採用彈性元件，例如彈簧來使攝像頭250有旋轉的趨勢，在第二傳動機構320上施加彈性力。這同樣可以達到使第二傳動機構320中的齒輪都靠緊同一側嚙合的目的，從而消除回縮角。
在該實施方案中，兩個傳動機構均為兩級齒輪減速傳動機構。但本領域內的普通技術人員可以理解，本發明並不限於此，可根據需要對該兩個傳動機構進行改變。例如，可將該兩個齒輪減速傳動機構均設置為三級齒輪減速傳動機構，或將所述兩個齒輪減速傳動機構中任一個設置為二級齒輪減速傳動機構，而將另外一個設置為三級齒輪減速傳動機構。
還可根據需要在所述攝像機的PAN結構或TILT結構中分別設置兩根或兩根以上的所述彈簧，分別消除攝像頭水平轉動和豎直轉動時齒輪反轉形成的回縮角。類似地，TILT結構中也可以採用多個配重片，而且配重的也可以採用任意形狀，如片狀，塊狀，環狀等等。
雖然結合附圖對本發明的實施方案進行了描述，但可以理解的是，上述實施方案是示例性的，而並非限制性的，對於本領域內的普通技術人員來說，可以在不脫離本發明構思的前提下進行多種變動和/或修改，該種變動和、或修改仍應認為在本申請的公開範圍之內。
權利要求
1.一種攝像機，包括與攝像機的攝像頭相連，並驅動其水平轉動的第一傳動機構；與攝像機的攝像頭相連，並驅動其豎直轉動的第二傳動機構；所述攝像機還包括以下兩者中的至少一個施力元件第一施力元件，用於在攝像頭轉動的水平平面內對攝像頭施加力，使其在該水平平面內有旋轉的趨勢，進而對所述第一傳動機構施加力；第二施力元件，用於在攝像頭轉動的豎直平面內對攝像頭施加力，使其在該豎直平面內有旋轉的趨勢，進而對所述第二傳動機構施加力。
2.如權利要求1所述的攝像機，其特徵在於，所述第一施力元件為彈性元件。
3.如權利要求1所述的攝像機，其特徵在於，所述第二施力元件為彈性元件或配重。
4.如權利要求1所述的攝像機，其特徵在於，所述第一施力元件為至少一個彈簧，該至少一個彈簧一端可隨攝像頭轉動而移動，另一端固定。
5.如權利要求4所述的攝像機，其特徵在於，所述攝像機還包括底座和隨攝像頭一同轉動的圓盤，所述至少一個彈簧一端固定在所述圓盤上，另一端固定在所述底座上。
6.如權利要求1所述的攝像機，其特徵在於，所述第二施力元件為配重，該配重設置在攝像頭的一端。
7.如權利要求1所述的攝像機，其特徵在於，所述第一傳動機構和/或第二傳動機構為齒輪減速傳動機構。
8.如權利要求7所述的攝像機，其特徵在於，所述第一傳動機構包括第一驅動電機；由第一驅動電機驅動的第一主軸齒輪；第一雙聯齒輪，包括一大齒輪和一小齒輪；以及帶動攝像頭水平轉動的第一負載齒輪；其中，第一雙聯齒輪的大齒輪與第一主軸齒輪嚙合，第一雙聯齒輪的小齒輪與第一負載齒輪嚙合。
9.如權利要求7或8所述的攝像機，其特徵在於，所述第二傳動機構包括第二驅動電機；由第二驅動電機驅動的第二主軸齒輪；第二雙聯齒輪，包括一大齒輪和一小齒輪；以及帶動攝像頭豎直轉動的第二負載齒輪；其中，第二雙聯齒輪的大齒輪與第二主軸齒輪嚙合，第二雙聯齒輪的小齒輪與第二負載齒輪嚙合。
10.權利要求7或8所述的攝像機，其特徵在於，所述第一傳動機構和/或第二傳動機構中至少一個為三級齒輪減速傳動機構。
全文摘要
一種高轉動精度的攝像機，包括驅動攝像機的攝像頭水平轉動的第一傳動機構；驅動攝像機的攝像頭豎直轉動的第二傳動機構；第一施力元件，用於在攝像頭轉動的水平平面內對攝像頭施加力，使其在該水平平面內有旋轉的趨勢，進而對所述第一傳動機構施加力；第二施力元件，用於在攝像頭轉動的豎直平面內對攝像頭施加力，使其在該豎直平面內有旋轉的趨勢，進而對所述第二傳動機構施加力。第一施力元件為至少一個彈簧，第二施力元件可採用彈簧或配重。所述施力元件消除了齒輪傳動回縮角的影響，提高了攝像頭轉動的精度。另外，本發明的攝像機中的攝像頭的水平轉動和豎直轉動都由電機經齒輪傳動或帶傳動驅動，結構簡單，裝配方便。
文檔編號H04N5/247GK1984246SQ20061006035
公開日2007年6月20日 申請日期2006年4月18日 優先權日2006年4月18日
發明者周偉, 吳姜淋 申請人:華為技術有限公司