專利名稱：攝像設(shè)備和俯仰裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠進行俯仰(tilting)操作的攝像設(shè)備和包含在該攝像設(shè)備中的俯仰裝置，該俯仰操作用于沿俯仰方向移動該攝像設(shè)備的被攝域(object field)。
背景技術(shù)：
已提出一種被攝體自動追隨裝置，其能夠在左右方向和俯仰方向(panning and tilting directions)上自動追隨被攝體，或根據(jù)檢測照相機搖動的傳感器的輸出自動追隨被攝體(參見例如日本特開平07-104335號公報)。該被攝體自動追隨裝置由以下部分構(gòu)成鏡筒組件，其一體地包含保持鏡頭組的鏡筒和拍攝通過該鏡頭組形成于其上的被攝體像的攝像元件；以及鏡轉(zhuǎn)動部件，其用于在鏡頭組的前方位置使指向被攝體的鏡的反射面俯仰，由此改變該鏡的反射面的俯仰角。在該被攝體自動追隨裝置中，通過改變該鏡的反射面的俯仰角，將被攝體像通過該鏡的反射面轉(zhuǎn)向鏡頭組，并且同時，鏡筒組件與該鏡同度地繞鏡筒的光軸轉(zhuǎn)動。
然而，在上述被攝體自動追隨裝置的構(gòu)造下，用于進行俯仰操作的鏡以俯仰的方式設(shè)置在鏡筒組件的鏡頭組的前方，因而導(dǎo)致裝置尺寸的增大。此外，當相對水平方向進行大俯仰角的向上或者向下俯仰操作時，即，當該鏡的反射面被俯仰大角度時，攝像元件的被攝域可能被鏡筒組件遮擋，因此，難以確保足夠的俯仰角，也就是說，俯仰操作的允許范圍受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種攝像設(shè)備和一種俯仰裝置，使得可以獲得其尺寸的減小并同時確保足夠的俯仰角。
為了達到上述目的，在本發(fā)明的第一方面，提供一種攝像設(shè)備，其包括第一光學(xué)構(gòu)件，其具有第一光軸，并使沿所述第一光軸入射到該第一光學(xué)構(gòu)件上的光向不同于所述第一光軸的第二光軸方向彎曲；第二光學(xué)構(gòu)件，其與所述第二光軸同軸地布置，并使沿所述第二光軸入射到該第二光學(xué)構(gòu)件上的所述光向不同于所述第二光軸的第三光軸方向彎曲；轉(zhuǎn)動裝置，其使所述第一光學(xué)構(gòu)件繞所述第二光軸轉(zhuǎn)動；攝像鏡頭系統(tǒng)，其與所述第三光軸同軸地布置，以使由所述第二光學(xué)構(gòu)件彎曲的所述光從該攝像鏡頭系統(tǒng)中通過；以及攝像元件，其接受已通過所述攝像鏡頭系統(tǒng)的所述光，并輸出圖像信號。
在根據(jù)本發(fā)明的第一方面的攝像設(shè)備的構(gòu)造下，通過使第一光學(xué)構(gòu)件繞第二光軸轉(zhuǎn)動來進行向上或者向下的俯仰操作。因此，可以將俯仰操作允許范圍設(shè)定至繞第二光軸2II(rad)的角度，由此不僅可以獲得設(shè)備尺寸的減小，還可以確保足夠的俯仰角。
優(yōu)選地，攝像設(shè)備包括保持第二光學(xué)構(gòu)件的基板，并且第一光學(xué)構(gòu)件以可繞第二光軸轉(zhuǎn)動的方式被支撐在基板上。
優(yōu)選地，第一光學(xué)構(gòu)件和第二光學(xué)構(gòu)件中的至少一個由光學(xué)棱鏡形成。
優(yōu)選地，第一光學(xué)構(gòu)件和第二光學(xué)構(gòu)件中的至少一個由光學(xué)反射鏡形成。
為了達到上述目的，在本發(fā)明的第二方面，提供一種俯仰裝置，其包含在攝像設(shè)備中，該攝像設(shè)備包括攝像鏡頭系統(tǒng)，該俯仰裝置包括第一光學(xué)構(gòu)件，其具有第一光軸，并使沿所述第一光軸入射到所述第一光學(xué)構(gòu)件上的光向不同于所述第一光軸的第二光軸方向彎曲；第二光學(xué)構(gòu)件，其與所述第二光軸同軸地布置，并使沿所述第二光軸入射的所述光向不同于所述第二光軸的第三光軸方向彎曲；以及轉(zhuǎn)動裝置，其使所述第一光學(xué)構(gòu)件繞所述第二光軸轉(zhuǎn)動。
在根據(jù)本發(fā)明第二方面的俯仰裝置的構(gòu)造下，可提供與由根據(jù)本發(fā)明第一方面的攝像設(shè)備提供的相同的有利效果。
從以下結(jié)合附圖所作的詳細說明，本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的攝像設(shè)備的攝影光學(xué)系統(tǒng)的主要部分的分解透視圖；圖2是包含圖1中的攝影光學(xué)系統(tǒng)和用于該攝影光學(xué)系統(tǒng)的俯仰機構(gòu)的攝像設(shè)備的主要部分的外觀透視圖；圖3是包含圖1中的攝影光學(xué)系統(tǒng)和用于該攝影光學(xué)系統(tǒng)的俯仰機構(gòu)的攝像設(shè)備的主要部分的分解透視圖；圖4是圖2中的攝像設(shè)備的攝影光學(xué)系統(tǒng)的向上仰的狀態(tài)的透視圖；圖5是圖2中的攝像設(shè)備的攝影光學(xué)系統(tǒng)的向下俯的狀態(tài)的透視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的攝像設(shè)備的主要部分的外觀透視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，將在下文中參考示出本發(fā)明優(yōu)選實施例的附圖詳細說明本發(fā)明。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的攝像設(shè)備的攝影光學(xué)系統(tǒng)的主要部分的分解透視圖。
諸如攝影機等的攝像設(shè)備設(shè)有圖1所示的攝影光學(xué)系統(tǒng)。該攝影光學(xué)系統(tǒng)包括作為光學(xué)構(gòu)件的第一和第二棱鏡1和2。第一棱鏡1具有光軸A(第一光軸)。第一棱鏡1形成有反射面1a，該反射面1a使從第一棱鏡1的入射面沿光軸A入射到其上的來自被攝體的攝影光向不同于光軸A的光軸B(第二光軸)的方向反射。已通過第一棱鏡1的入射面進入第一棱鏡1的光從反射面1a反射，以沿光軸B的方向從第一棱鏡1的射出面射出。光軸A和光軸B相互垂直。
第二棱鏡2在第一棱鏡1的后方位置與光軸B同軸地布置，使得第二棱鏡2的入射面與第一棱鏡1的射出面相對。第二棱鏡2形成有反射面2a，該反射面2a將沿光軸B入射到其上的光向不同于光軸B的光軸C(第三光軸)的方向反射(彎曲)。從第二棱鏡2的反射面2a反射的光沿光軸C的方向從第二棱鏡2的射出面射出。簡單地說，從第一棱鏡1的射出面射出的光通過第二棱鏡2的入射面進入第二棱鏡2，在反射面2a上被向光軸C的方向反射(彎曲)，然后從第二棱鏡2的射出面射出。光軸B和光軸C相互垂直。
從第二棱鏡2沿光軸C的方向射出的光朝與光軸C同軸布置的攝像鏡頭系統(tǒng)3行進。攝像鏡頭系統(tǒng)3由以下部分構(gòu)成固定鏡頭組3a、可變倍率鏡頭組(variable power lens group)3b、與未示出的光圈一起固定的鏡頭組3c、以及聚焦鏡頭組3d。由這些鏡頭組實現(xiàn)聚焦、光圈以及變焦功能。已通過攝像鏡頭系統(tǒng)3的光在由例如CCD實現(xiàn)的攝像元件4的攝像面上形成被攝體像。
該攝影光學(xué)系統(tǒng)能夠進行將被攝域向上或者向下移動的俯仰操作。通過利用俯仰機構(gòu)使第一棱鏡1繞光軸B轉(zhuǎn)動來進行該俯仰操作，其細節(jié)將在下文中說明。
接著，將參考圖2和3說明包含該攝影光學(xué)系統(tǒng)和該俯仰機構(gòu)的攝像設(shè)備。
圖2是包含圖1中的攝影光學(xué)系統(tǒng)和用于該攝影光學(xué)系統(tǒng)的俯仰機構(gòu)的攝像設(shè)備的主要部分的外觀透視圖，圖3是該攝像設(shè)備的主要部分的分解透視圖。
在該攝像設(shè)備中，如圖2和3所示，第一棱鏡1由棱鏡保持構(gòu)件5保持。如圖3所示，棱鏡保持構(gòu)件5包括用于保持第一棱鏡1的保持部5a。此外，棱鏡保持構(gòu)件5形成有開口5b和5c。開口5b與第一棱鏡1的光軸A同軸地布置，用于允許來自被攝體的光沿光軸A進入第一棱鏡1的入射面。開口5c與光軸B同軸地布置，使從第一棱鏡1的反射面1a反射并沿垂直于光軸A的光軸B射出的光從開口5c中通過。此外，棱鏡保持構(gòu)件5包括具有齒狀外周的滑輪部(pulley part)5d。該滑輪部5d與開口5c和光軸B同軸地布置。
第二棱鏡2由棱鏡基板6保持。該棱鏡基板6形成有用于接受來自第一棱鏡1的光的開口6a。該開口6a以與棱鏡保持構(gòu)件5的開口5c相對的方式與光軸B同軸地布置。此外，棱鏡基板6形成有環(huán)狀突起6b，該環(huán)狀突起6b以相對于棱鏡保持構(gòu)件5的開口5c可滑動的方式接合于該棱鏡保持構(gòu)件5的開口5c中。該突起6b與開口6a同軸地布置。棱鏡保持構(gòu)件5通過突起6b和開口5c之間的可滑動接合被可轉(zhuǎn)動地支撐在棱鏡基板6上。此外，棱鏡基板6形成有用于允許光進入攝像鏡頭系統(tǒng)3的開口6f。該開口6f與光軸C同軸地布置，使從第二棱鏡2的反射面2a反射并沿垂直于光軸B的光軸C射出的光從開口6f中通過。而且，棱鏡基板6形成有接合部6c、兩個螺絲孔6d、以及軸6e。上述固定鏡頭組3a(參見圖1)由棱鏡基板6保持。
俯仰驅(qū)動電動機7被安裝到棱鏡基板6。該俯仰驅(qū)動電動機7具有輸出軸7a、用于輸出軸7a的軸承金屬(bearing metal)7b、以及兩個內(nèi)螺紋7c。該軸承金屬7b使其外周部裝配在棱鏡基板6的接合部6c中。插通棱鏡基板6的各螺絲孔6d的未示出的螺釘被分別旋入內(nèi)螺紋7c，由此俯仰驅(qū)動電動機7被緊固到棱鏡基板6。俯仰驅(qū)動電動機7的輸出軸7a被剛性地裝配在蝸輪8的中心孔8a中。蝸輪8構(gòu)造成與螺旋齒輪9嚙合。螺旋齒輪9形成有用于可轉(zhuǎn)動地裝配在棱鏡基板6的軸6e上的裝配孔9c。此外，螺旋齒輪9還包括螺旋齒輪部9a和用于與同步帶(timing belt)10嚙合的齒狀滑輪部9b。
同步帶10不僅與螺旋齒輪9的齒狀滑輪部9b嚙合，還與棱鏡保持構(gòu)件5的齒狀滑輪部5d嚙合。因此，俯仰驅(qū)動電動機7的轉(zhuǎn)動通過蝸輪8和螺旋齒輪9傳遞到同步帶10，棱鏡保持構(gòu)件5的滑輪部5d隨同步帶10的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。隨著滑輪部5d轉(zhuǎn)動，第一棱鏡1繞光軸B轉(zhuǎn)動，第一棱鏡1的光軸A相對光軸C的角度被改變。簡單地說，進行將被攝域向上或者向下(即沿俯仰方向)移動的俯仰操作。
此外，在本攝像設(shè)備中，上述可變倍率鏡頭組3b(參見圖1)由圖2所示的保持構(gòu)件12保持。該保持構(gòu)件12由固定到鏡座11的兩個導(dǎo)桿17和18以沿光軸(光軸C)方向可滑動的方式支撐。保持構(gòu)件12由未示出的步進電動機驅(qū)動，以在被導(dǎo)桿17和18引導(dǎo)的同時沿光軸方向進退。通過該保持構(gòu)件12沿光軸方向的垂直運動來進行改變攝影放大倍率的變焦操作。
在光圈單元13中設(shè)置鏡頭組3c(參見圖1)和用于控制來自被攝體并通過光圈的攝影光量的光圈，該光圈單元13被緊固到鏡座11。該光圈由光圈驅(qū)動電動機14驅(qū)動。攝像元件4(參見圖1)被保持在鏡座11的后端部11a上。
聚焦鏡頭組3d(參見圖1)由保持構(gòu)件15保持。該保持構(gòu)件15由兩個導(dǎo)桿17和18以沿光軸(光軸C)方向可滑動的方式支撐。保持構(gòu)件15由步進電動機16驅(qū)動，以在被導(dǎo)桿17和18引導(dǎo)的同時沿光軸方向進退。通過該保持構(gòu)件15沿光軸方向的進退運動來進行聚焦被攝體的聚焦操作。
接著，將參考圖4和5說明本攝像設(shè)備的攝影光學(xué)系統(tǒng)的俯仰操作。圖4是圖2中的攝像設(shè)備的攝影光學(xué)系統(tǒng)的向上仰狀態(tài)的透視圖，圖5是該攝影光學(xué)系統(tǒng)的向下俯的狀態(tài)的透視圖。
這里，攝像設(shè)備被設(shè)置成攝像鏡頭系統(tǒng)3的光軸即光軸C垂直地延伸。此外，攝像設(shè)備的初始俯仰狀態(tài)被設(shè)定成第一棱鏡1的光軸A水平地延伸。
在該設(shè)置狀態(tài)下，為了將攝影光學(xué)系統(tǒng)例如從初始俯仰狀態(tài)向上仰仰角θ，如圖4所示，沿對應(yīng)于俯仰方向的方向驅(qū)動俯仰驅(qū)動電動機7，使該俯仰驅(qū)動電動機7進行對應(yīng)于俯仰角θ的轉(zhuǎn)數(shù)。俯仰驅(qū)動電動機7的轉(zhuǎn)動通過蝸輪8、螺旋齒輪9和同步帶10傳遞到棱鏡保持構(gòu)件5的滑輪部5d，由此使該棱鏡保持構(gòu)件5沿順時針方向繞光軸B(參見圖3)轉(zhuǎn)動俯仰角θ，如圖4中所見。結(jié)果，棱鏡保持構(gòu)件5的開口5b(參見圖3)指向斜上方。更具體地，第一棱鏡1(光軸A)從水平方向向上仰仰角θ，由此被攝域被移向斜上方。此時，當?shù)谝焕忡R1被俯仰俯仰角θ時，由第一和第二棱鏡1、2反射兩次、然后形成在攝像元件4上的被攝體像相對當?shù)谝焕忡R1在水平位置時形成的基準被攝體像被轉(zhuǎn)動了與俯仰角θ相等的角度。為了處理該被攝體像的轉(zhuǎn)動，例如基于來自未示出的俯仰角檢測傳感器的輸出信號進行校正，使形成在攝像元件4上的被攝體像俯仰俯仰角θ而被輸出到外部液晶監(jiān)視器或記錄在圖像存儲器中，由此可獲得期望的俯仰圖像。
另一方面，為了將攝影光學(xué)系統(tǒng)從初始俯仰狀態(tài)向下俯俯角θ，如圖5所示，驅(qū)動俯仰驅(qū)動電動機7沿對應(yīng)于俯仰方向的方向轉(zhuǎn)動，使該俯仰驅(qū)動電動機7進行對應(yīng)于俯仰角θ的轉(zhuǎn)數(shù)。俯仰驅(qū)動電動機7的轉(zhuǎn)動通過蝸輪8、螺旋齒輪9和同步帶10傳遞到棱鏡保持構(gòu)件5的滑輪部5d，由此該棱鏡保持構(gòu)件5沿逆時針方向繞光軸B轉(zhuǎn)動俯仰角θ，如圖5中所見。結(jié)果，第一棱鏡1從水平方向向下俯俯角θ，由此被攝域被移向斜下方。
根據(jù)本實施例，通過使第一棱鏡1繞光軸B有角度地轉(zhuǎn)動來進行向上或者向下的俯仰操作。該構(gòu)造使得可以將俯仰操作允許范圍設(shè)定至繞光軸B的2п(rad)角度，由此確保足夠的俯仰角。此外，由于通過使第一棱鏡1繞光軸B轉(zhuǎn)動進行該俯仰操作，因而可達到攝像設(shè)備尺寸的減小。
接著，將參考圖6說明本發(fā)明的第二實施例。圖6是根據(jù)第二實施例的攝像設(shè)備的主要部分的外觀透視圖。
根據(jù)本實施例的攝像設(shè)備與根據(jù)第一實施例的攝像設(shè)備的不同之處在于反射鏡代替第一棱鏡1和第二棱鏡2用作光學(xué)構(gòu)件。其他部分與第一實施例的對應(yīng)部分的構(gòu)造相同，因此省略對它們的說明。
更具體地，如圖6所示，根據(jù)本實施例的攝像設(shè)備具有反射鏡保持構(gòu)件21和反射鏡基板22。該反射鏡保持構(gòu)件21與第一實施例的棱鏡保持構(gòu)件5的形狀相同，第一反射鏡19被保持在反射鏡保持構(gòu)件21中的預(yù)定位置。類似于第一棱鏡1，第一反射鏡19將沿光軸A入射到其上的光向垂直于光軸A的圖6中未示出的光軸B的方向反射。在反射鏡保持構(gòu)件21中的第一反射鏡19的預(yù)定位置對應(yīng)于第一實施例的棱鏡保持構(gòu)件5中第一棱鏡1的反射面1a的位置。第一反射鏡19由在其一個表面上氣相沉積有反射膜的樹脂板狀構(gòu)件形成?？蛇x地，也可將其上層疊有反射鏡的板狀構(gòu)件用作第一反射鏡19。
反射鏡基板22與第一實施例的棱鏡基板6的形狀相同。第二反射鏡20被保持在反射鏡基板22上的預(yù)定位置。第二反射鏡20將從第一反射鏡19反射并沿光軸B行進的光向垂直于光軸B的圖6中未示出的光軸C的方向反射。反射鏡基板22上的第二反射鏡20的預(yù)定位置對應(yīng)于第一實施例的棱鏡基板6上的第二棱鏡2的反射面2a的位置。類似于第一反射鏡19，第二反射鏡20由在其一個表面上氣相沉積有反射膜的樹脂板狀構(gòu)件形成?？蛇x地，也可將其上層疊有反射鏡的板狀構(gòu)件用作第二反射鏡20。
本發(fā)明不限于上述實施例，而可基于本發(fā)明的主題以各種方式進行修改，只要能夠達到所附的權(quán)利要求所述的功能或者由上述實施例的構(gòu)造所實現(xiàn)的功能，就不應(yīng)當將其排除在本發(fā)明的范圍以外。
權(quán)利要求
1.一種攝像設(shè)備，其包括第一光學(xué)構(gòu)件，其具有第一光軸，并使沿所述第一光軸入射到該第一光學(xué)構(gòu)件上的光向不同于所述第一光軸的第二光軸方向彎曲；第二光學(xué)構(gòu)件，其與所述第二光軸同軸地布置，并使沿所述第二光軸入射到該第二光學(xué)構(gòu)件上的所述光向不同于所述第二光軸的第三光軸方向彎曲；轉(zhuǎn)動裝置，其使所述第一光學(xué)構(gòu)件繞所述第二光軸轉(zhuǎn)動；攝像鏡頭系統(tǒng)，其與所述第三光軸同軸地布置，以使由所述第二光學(xué)構(gòu)件彎曲的所述光從該攝像鏡頭系統(tǒng)中通過；以及攝像元件，其接受已通過所述攝像鏡頭系統(tǒng)的所述光，并輸出圖像信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其包括保持所述第二光學(xué)構(gòu)件的基板，以及其中，所述第一光學(xué)構(gòu)件以可繞所述第二光軸轉(zhuǎn)動的方式被支撐在所述基板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述第一光學(xué)構(gòu)件和所述第二光學(xué)構(gòu)件中的至少一個由光學(xué)棱鏡形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像設(shè)備，其特征在于，所述第一光學(xué)構(gòu)件和所述第二光學(xué)構(gòu)件中的至少一個由光學(xué)反射鏡形成。
5.一種俯仰裝置，其包含在攝像設(shè)備中，該攝像設(shè)備包括攝像鏡頭系統(tǒng)，該俯仰裝置包括第一光學(xué)構(gòu)件，其具有第一光軸，并使沿所述第一光軸入射到該第一光學(xué)構(gòu)件上的光向不同于所述第一光軸的第二光軸方向彎曲；第二光學(xué)構(gòu)件，其與所述第二光軸同軸地布置，并使沿所述第二光軸入射到該第二光學(xué)構(gòu)件上的所述光向不同于所述第二光軸的第三光軸方向彎曲；以及轉(zhuǎn)動裝置，其使所述第一光學(xué)構(gòu)件繞所述第二光軸轉(zhuǎn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的俯仰裝置，其包括保持所述第二光學(xué)構(gòu)件的基板，以及其中，所述第一光學(xué)構(gòu)件以可繞所述第二光軸轉(zhuǎn)動的方式被支撐在所述基板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的俯仰裝置，其特征在于，所述第一光學(xué)構(gòu)件和所述第二光學(xué)構(gòu)件中的至少一個由光學(xué)棱鏡形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的俯仰裝置，其特征在于，所述第一光學(xué)構(gòu)件和所述第二光學(xué)構(gòu)件中的至少一個由光學(xué)反射鏡形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種攝像設(shè)備和俯仰裝置。該攝像設(shè)備可以具有小尺寸并確保足夠的俯仰角。在該攝像設(shè)備中，光沿第一光軸入射到第一棱鏡上，該第一棱鏡通過俯仰機構(gòu)繞第二光軸轉(zhuǎn)動，并且該光由第一棱鏡向第二光軸方向彎曲。然后，該光沿第二光軸入射到與第二光軸同軸布置的第二棱鏡上，并由第二棱鏡向第三光軸方向彎曲，通過與第三光軸同軸布置的攝像鏡頭系統(tǒng)。該光由輸出圖像信號的攝像元件接受。
文檔編號H04N5/232GK1885142SQ200610086739
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月20日
發(fā)明者山本晴滋 申請人:佳能株式會社