鏡筒轉動檢測裝置及鏡筒轉動型攝像裝置的制作方法

專利名稱：鏡筒轉動檢測裝置及鏡筒轉動型攝像裝置的制作方法
技術領域：
1本發明涉及鏡筒轉動檢測裝置及鏡筒轉動型攝像裝置，其中對鏡筒的 轉動狀態進行檢測，用于攝像裝置的鏡頭安裝到該鏡筒，并且該鏡筒在驅 動源的驅動力的作用下在水平方向或豎直方向轉動。
背景技術：
2例如，已知用于視頻會議的視頻攝像機和安保視頻攝像機是鏡筒轉動
型攝像裝置，鏡筒在該裝置中轉動。上述類型的視頻攝像機為其應用而構 造，使得鏡筒能夠在水平方向(下文稱為搖頭方向)和豎直方向(下文稱 為擺動方向)內轉動。具體地，鏡筒安裝為在搖頭方向和擺動方向內朝向 攝像目標轉動，使得能夠將攝像目標拍攝在所拍攝的圖像的中央。而且， 能夠檢測鏡筒的轉動狀態，即鏡筒是否轉動以及轉動范圍的極限位置。
3在現有技術中，作為用于搖頭方向或擺動方向的轉動驅動機構，已知 直接型和減速型的機構。在直接型轉動驅動機構中，驅動馬達——即施加 轉動驅動力的驅動源——直接連接到底座上，該底座可與支撐在其上的鏡 筒一起轉動，機構中不包括由齒輪等形成的減速機構。另一方面，在減速 型的轉動驅動機構中，多個正齒輪等組合到一起以傳遞驅動馬達的驅動 力，同時減小驅動馬達的轉速，使得即使鏡筒巨大且沉重，鏡筒也能夠被 驅動著轉動。而且，無論是直接型還是減速型轉動驅動機構，其都包括鏡 筒轉動檢測裝置，以檢測鏡筒的轉動狀態，即鏡筒是否轉動以及轉動范圍 的極限位置。
4順便地，具有變焦功能的攝像裝置包括變焦位置檢測裝置，以檢測變 焦范圍的極限位置。該變焦位置檢測裝置能夠在鏡頭的焦距由于電驅動操 作而變化時檢測鏡頭的移動位置。為此，焦距位置檢測裝置包括梳狀轉動 構件，以隨著聚焦環或變焦馬達以及兩個光耦合器的轉動一起轉動，以檢
測轉動構件的轉動狀態。從兩個光耦合器的輸出圖案檢測鏡頭的移動狀 態——即聚焦環或變焦馬達是否轉動以及轉動范圍的極限位置，所述輸出 圖案隨著從光耦合器的光發射構件發出的光束是由梳狀轉動構件的齒截斷 還是在齒間透射而變化，即隨著每個光耦合器的光接收構件是處于非光接 收狀態還是光接收狀態而變化。 一種所述類型的變焦位置檢測裝置例如在
日本專利公開No.平5-11163 (下文稱為專利文獻1)或日本專利公開No. 2001-324664 (下文稱為專利文獻2)中公開。
5盡管專利文獻1和專利文獻2都未涉及鏡筒轉動檢測裝置，而是涉及 變焦位置檢測裝置，但由于兩個文獻的裝置都能夠檢測聚焦環或變焦馬達 是否轉動或者轉動范圍的極限位置，所以如果使用類似的轉動構件和類似 的光耦合器，可以考慮將該裝置應用于鏡筒轉動檢測裝置。例如，如果使 用隨著鏡筒的轉動一起轉動的梳狀轉動構件并且由兩個光耦合器檢測轉動 構件的轉動狀態——即轉動構件是否轉動以及轉動范圍的極限位置，那么 能夠檢測鏡筒的轉動。

發明內容
6然而，如果將專利文獻1或專利文獻2的技術應用于構造鏡筒轉動檢 測裝置，那么檢測的可靠性將成為問題。具體地，根據專利文獻1或專利 文獻2的技術，將會對兩個光耦合器的輸出圖案的"高"等級或"低"等 級的數目進行計數以計算轉動位置。從而，如果光耦合器的輸出圖案受到 外界噪聲等的影響，使得例如應該表示為"低"等級的兩個光耦合器的任 一個的輸出表示為"高"等級，那么所檢測的或所計算的轉動位置與正確 位置不同并且是錯誤的。因而，即使鏡筒轉動到或者超過其轉動范圍的極 限位置，轉動也不會停止，并且這可能造成失效等。
7從而，有一種想法似乎是可能的，其提供兩個彼此同心的梳狀轉動構 件，并且將其中一個轉動構件與光耦合器組合以檢測鏡筒是否轉動，而另 一個轉動構件與其他的光耦合器組合以檢測鏡筒轉動范圍的極限位置。如 果采用此種構造，那么能夠檢測鏡筒轉動范圍的極限位置，而不依賴于光 耦合器的輸出圖案的計數，即對"高"等級或"低"等級的數目進行的計 數。從而，提高檢測的可靠性。
8然而，兩個轉動構件同心設置時，需要更大空間以足以容納兩排轉動 構件，并且增大了鏡筒轉動檢測裝置的尺寸。從而，攝像裝置的設計自由 度或小型化受到影響。而且，由于需要兩種不同形狀的轉動構件，這也成 為成本方面的問題，例如用于模制復雜梳狀形狀轉動構件的金屬模具的生 產成本以及生產率(例如用于布置兩排轉動構件的工時)。
9從而，需要提供一種檢測可靠性得以提高的鏡筒轉動檢測裝置，使得 能夠精確地檢測鏡筒的轉動狀態——例如是否轉動以及鏡筒轉動范圍的極 限位置，同時防止增大尺寸。而且還需要提供一種鏡筒轉動型攝像裝置， 能夠實現減小其尺寸。
10根據本發明的一個實施例，提供一種鏡筒轉動檢測裝置，用于檢測鏡 筒的轉動狀態，用于攝像的鏡頭安裝到該鏡筒，并且該鏡筒在驅動部分的 驅動力的作用下在水平方向或豎直方向內轉動。鏡筒轉動檢測裝置包括能 夠隨著鏡筒的轉動一起轉動的單個可轉動構件以及用于檢測可轉動構件的 轉動狀態的三個轉動檢測部分。可轉動構件具有固定圖案，其形成于該 可轉動構件上從而由轉動檢測部分檢測；轉動極限部分，其表示鏡筒轉動 范圍的極限位置。轉動檢測部分設置為用于檢測可轉動構件是否轉動以及 轉動范圍的極限位置。
11在鏡筒轉動檢測裝置中，每個轉動檢測部分是包括光發射構件和光接 收構件的光耦合器。可轉動構件是轉動檢測環，該轉動檢測環上以固定距 離交替地設置有光透射部分和光截斷部分，光透射部分使從光發射構件發 射的光線經過其透射，光截斷部分截斷從光發射構件發射的光線。轉動極 限部分是光閘，該光閘配置為在與光截斷部分的位置不同的位置處截斷從 光發射構件發射的光線。
12在鏡筒轉動檢測裝置中，轉動檢測部分是三個光耦合器，每個光耦合
器包括光發射構件和光接收構件。可轉動構件是轉動檢測環，該轉動檢測 環上以固定距離交替地設置有光透射部分和光截斷部分，光透射部分使從 光發射構件發射的光線經過其透射，光截斷部分截斷從光發射構件發射的 光線。轉動極限部分是光閘，該光閘擋住光透射部分的一部分以截斷從光
發射構件發射的光線。當所述三個光耦合器中的第一個的光接收部分處于 光接收狀態并且所述三個光耦合器中的第二個和第三個的光接收部分處于 非光接收狀態時，轉動檢測環的一個方向上轉動范圍的極限位置被檢測 至U。當第一光耦合器的光接收部分處于非光接收狀態并且所述第二個和第 三個光耦合器的光接收部分處于光接收狀態時，轉動檢測環的另一個方向 上轉動范圍的極限位置被檢測到。13在鏡筒轉動檢測裝置中，轉動檢測部分是三個光耦合器，每個光耦合 器包括光發射構件和光接收構件。可轉動構件是轉動檢測環，該轉動檢測 環上相對于轉動中心每隔0度交替地設置有光透射部分和光截斷部分，光 透射部分使從光發射構件發射的光線經其透射，光截斷部分截斷從光發射 構件發射的光線。轉動極限部分是光閘，該光閘封住光透射部分的一部分 以截斷從光發射構件發射的光線。所述三個光耦合器中的第一個和第二個
光耦合器相對于轉動檢測環的轉動中心以(20+(0/2))度的距離設置。所述三 個光耦合器中的第二個和第三個光耦合器相對于轉動檢測環的轉動中心以 (2^(0/2))度的距離設置。14根據本發明的另一實施例，提供一種鏡筒轉動型攝像裝置，包括鏡 筒，其帶有與該鏡筒相連接用于攝像的鏡頭；驅動源，其配置為施加驅動 力，用于在水平方向或豎直方向內驅動鏡筒；以及鏡筒轉動檢測裝置，其 配置成檢測鏡筒的轉動狀態。鏡筒轉動檢測裝置包括能夠隨著鏡筒的轉動 一起轉動的單個可轉動構件以及配置成檢測可轉動構件的轉動狀態的三個 轉動檢測部分。可轉動構件具有固定圖案，其形成于該可轉動構件上從 而由轉動檢測部分檢測；轉動極限部分，其表示鏡筒的轉動范圍的極限位 置。轉動檢測部分設置為用于檢測可轉動構件是否轉動以及轉動范圍的極 限位置。
15在鏡筒轉動檢測裝置以及鏡筒轉動型攝像裝置中，鏡筒轉動檢測裝置 包括能夠隨著鏡筒的轉動一起轉動的單個可轉動構件以及用于檢測可轉動
構件的轉動狀態的三個轉動檢測部分。可轉動構件具有固定圖案，其形
成于該可轉動構件上從而由轉動檢測部分檢測；轉動極限部分，其表示鏡 筒轉動范圍的極限位置。轉動檢測部分設置為用于檢測可轉動構件是否轉
動以及轉動范圍的極限位置。具體地，固定圖案和轉動極限部分形成于隨 著鏡筒的轉動一起轉動的可轉動構件上，并且三個轉動檢測部分設置為用 于上述單個轉動構件。因而，能夠檢測是否轉動以及轉動構件的轉動范圍 的極限位置。
16通過鏡筒轉動檢測裝置以及鏡筒轉動型攝像裝置，由于固定圖案形成 于可轉動構件上，所以能夠通過由轉動檢測部分檢測圖案而檢測可轉動構 件是否轉動。而且，能夠通過形成于可轉動構件上的轉動極限部分精確地 檢測鏡筒轉動范圍的極限位置。而且，由于能夠通過單個轉動構件檢測是 否轉動以及轉動范圍的極限位置，所以鏡筒轉動檢測裝置的尺寸不會變 大，并且，能夠期望實現鏡筒轉動型攝像裝置的小型化。


17圖l是示出應用有本發明一個實施例的視頻攝像機的立體圖； 圖2是示出視頻攝像機的內部結構的立體圖； 圖3是示出視頻攝像機的搖頭轉動檢測裝置的立體圖； 圖4是示出視頻攝像機的搖頭轉動檢測裝置的俯視圖； 圖5是示出當搖頭轉動檢測裝置的轉動檢測環沿順時針方向轉動時搖
頭轉動檢測裝置的光耦合器的光接收狀態和非光接收狀態、并示出對轉動
檢測環是否轉動進行檢測的示意圖6是類似的視圖，但示出轉動檢測環順時針轉動范圍的極限位置的 檢測；
圖7是示出當轉動檢測環沿逆時針方向轉動時搖頭轉動檢測裝置的光 耦合器的光接收狀態和非光接收狀態、并示出對轉動檢測環是否轉動進行 檢測的示意圖8是類似的視圖，但示出轉動檢測環逆時針轉動范圍的極限位置的 檢測；
圖9是示出視頻攝像機的擺動轉動檢測裝置的俯視圖。
具體實施例方式
9
18下面將參照附圖描述本發明的優選實施例。
19在下面描述的實施例中，根據本發明一個實施例的鏡筒轉動型攝像裝 置形成為用于視頻會議的視頻攝像機10。在本實施例的視頻攝像機10
中，鏡筒40在搖動方向和擺動方向內轉動從而將鏡頭41指向攝像目標， 從而能夠拍攝出攝像目標的HD (高解析度)圖像。
20首先參照圖1，示出本實施例的視頻攝像機10的立體圖。
21視頻攝像機10通過基座20安裝在會議室等處，使得其能在電話會議 等中使用。具體地，基座20支撐可轉動底座30轉動。同時，可轉動底座 30支撐鏡筒40轉動。用于攝像的鏡頭41和相關構件安裝到鏡筒40。從 而，如果使得可轉動底座30轉動直到鏡頭41的光軸指向會議的參加者等 以拍攝圖像，就能夠舉行電話會議等。
22這里，如果水平地安裝基座20，那么可轉動底座30繞圖1中示出的 豎直軸線所規定的轉動中心軸線在搖頭方向內轉動。從而，鏡頭41能夠 指向會議桌附近的任一參加者等。應該注意，在此情形下，由于作為可轉 動底座30的轉動中心軸線的豎直軸線與鏡頭41的光軸相交，所以即使鏡 筒40隨著可轉動底座30的轉動一起轉動，鏡頭41的光軸也總是經過該豎 直軸線，即搖頭方向內的轉動中心軸線。
23同時，鏡筒40繞圖1中示出的水平軸線所規定的轉動中心相對于可 轉動底座30在擺動方向內轉動。從而，鏡頭41能夠根據會議的參加者的 高度或者用于演示的屏幕等的高度上下轉向。作為鏡筒40的轉動中心軸 線的水平軸線與鏡頭41的光軸相交并且與作為可轉動底座30的轉動中心 軸線的豎直軸線相交。從而，當可轉動底座30或鏡筒40合適地轉動時， 能夠三維地控制鏡頭41的方向，并且使其自由地指向上、下、左和右 方，同時能夠將光軸、作為搖頭方向內的轉動中心軸線的豎直軸線以及作 為擺動方向內的轉動中心軸線的水平軸線的交點保持在固定位置。
24以此方式，本實施例的視頻攝像機IO允許鏡筒40在搖頭方向和擺動 方向內轉動。由于鏡筒40由足夠的驅動力驅動而轉動過小的最小驅動 角，所以其能夠在所拍攝的圖像的中心處以高解析度拍攝例如會議參加者 的攝像目標。
25現在，描述用于本實施例的視頻攝像機10的鏡筒40的轉動驅動機構。
26圖2是示出本實施例的視頻攝像機10的內部結構的立體圖。27參照圖2，鏡筒40支撐在鏡頭架42上，使得鏡頭41的光軸與水平軸 線——即擺動方向的轉動中心軸線——垂直相交。鏡頭架42包括轉動軸 43，以在擺動方向內轉動。轉動軸43支撐為在設置于可轉動底座30 (參 照圖1)內側的擺動架31上轉動，轉動軸43與作為擺動方向內轉動中心 軸線的水平軸線對齊。從而，通過鏡頭架42的轉動軸43支撐在擺動架31 上的鏡筒40以及鏡筒40上的鏡頭41與鏡頭架42 —起在擺動方向內相對 于擺動架31轉動。
28而且，擺動架31支撐在基座20上(參照圖1)，從而繞作為搖頭方 向內轉動中心軸線的豎直軸線轉動。從而，通過鏡頭架42的轉動軸43支 撐在擺動架31上的鏡筒40以及鏡筒40上的鏡頭41與鏡頭架42以及擺動 架31 —起在搖頭方向內相對于底座20轉動，同時鏡頭41的光軸與作為搖 頭方向內的轉動中心軸線的豎直軸線相交。
29以此方式，鏡筒40和鏡頭41可與鏡頭架42—起在擺動方向內繞水平 軸線相對于圖1中示出的可轉動底座30以及搖頭架31轉動。而且，鏡筒 40和鏡頭41可與鏡頭架42和擺動架31 —起在搖頭方向內繞豎直軸線相 對于圖1中示出的基座20轉動。盡管未示出，例如CCD (電荷耦合器 件)或CMOS (互補金屬氧化物半導體)器件的攝像器件連接到鏡筒40 的后端部分。從而，如果鏡筒40和鏡頭41在擺動方向或搖頭方向內轉 動，那么從所述方向進入的光線將在攝像器件的攝像平面上形成圖像。因 而，由光線造成的圖像明暗狀態以光電方式轉換成電荷量，并且這些電荷 量被連續地讀出并轉換成電信號。從而在所述方向拍攝攝像目標的圖像。
30這里，鏡筒40在擺動方向和搖頭方向內的轉動——即鏡頭架42和擺 動架31在所述方向內的轉動——通過用于其的轉動驅動機構(即通過擺 動轉動驅動機構50和搖頭轉動驅動機構60)執行。具體地，本實施例的 視頻攝像機10包括作為擺動方向內轉動驅動機構的擺動轉動驅動機構 50，該擺動轉動驅動機構又包括擺動馬達51、振動阻尼器52、正時皮帶
53、具有齒輪的皮帶輪54以及最終平面齒輪55。擺動轉動驅動機構50的 所有部件設置在擺動架31的左側面上，并且擺動馬達51通過振動阻尼器 52連接。正時皮帶53在擺動馬達51以及帶有齒輪的皮帶輪54之間并繞 它們延伸。皮帶輪54的齒輪和最終平面齒輪55保持彼此嚙合，并且最終 平面齒輪55連接到鏡頭架42的轉動軸43。31因此，如果擺動轉動驅動機構50的擺動馬達51受到驅動而轉動，那 么擺動馬達51的驅動力通過正時皮帶53傳遞到帶有齒輪的皮帶輪54。于 是，擺動馬達51的轉速降低(第一級減速)，并通過振動阻尼器52及正 時皮帶53防止產生振動、噪聲等。而且，由于在驅動速度從帶有齒輪的 皮帶輪54傳遞到最終平面齒輪55時轉速減小(第二級減速)，鏡頭架42 及鏡筒40以及鏡頭41能夠由最小的驅動角度在擺動方向內繞轉動軸43— 一即繞水平軸線——轉動。此外，由于擺動馬達51的驅動力由帶有齒輪 的皮帶輪54和最終平面齒輪55通過兩級減速有效地傳遞，巨大而沉重并 具有高性能、能夠拍攝HD圖像質量的圖像的鏡筒40能夠受到驅動而轉 動。
32而且，本實施例的視頻攝像機10包括作為搖頭方向內轉動驅動機構 的搖頭轉動驅動機構60。搖頭轉動驅動機構60包括在本發明的實施例中 用作驅動源的搖頭馬達62、振動阻尼器63、安裝板64、正時皮帶65、帶 有齒輪的皮帶輪66和最終正齒輪67。
33搖頭轉動驅動機構60的所有部件設置在擺動架31的下部，并且搖頭 馬達62通過振動阻尼器63連接到安裝板64。帶有齒輪的皮帶輪66連接 到安裝板64，正時皮帶65在搖頭馬達62和帶有齒輪的皮帶輪66之間并 繞它們延伸。搖頭馬達62、振動阻尼器63、安裝板64、正時皮帶65和帶 有齒輪的皮帶輪66 —體地形成搖頭轉動驅動單元61，該搖頭轉動驅動單 元通過安裝板64固定到基座20 (參照圖1)內側。同時，最終正齒輪67 設置在基座20和擺動架31之間，并且，帶有齒輪的皮帶輪66的正齒輪 66a與最終正齒輪67保持彼此嚙合。
34因此，如果搖頭轉動驅動機構60的搖頭馬達62受到驅動而轉動，那 么搖頭馬達62的驅動力由正時皮帶65平行于帶有齒輪的皮帶輪66傳遞。
于是，搖頭馬達62的轉速降低(第一級減速)，并通過振動阻尼器63及 正時皮帶65防止產生振動、噪聲等。而且，驅動力平行地從帶有齒輪的 皮帶輪66傳遞到最終正齒輪67，同時轉速降低(第二級減速)從而在搖 頭方向內轉動擺動架31。從而，鏡筒40和鏡頭41通過鏡頭架42與擺動 架31—起在搖頭方向內轉動。
35以此方式，在本實施例的視頻攝像機10中，鏡筒40和鏡頭41在擺動 方向內由擺動轉動驅動機構50轉動，并且在搖頭方向內由搖頭轉動驅動 機構60轉動。然后，提供用于鏡筒40的轉動檢測裝置，使得能夠檢測到 鏡筒40在擺動方向以及搖頭方向內的轉動狀態——即鏡筒40是否轉動以 及轉動范圍的極限位置。
36現在將描述在本發明的實施例中用作鏡筒轉動檢測裝置的用于鏡筒40 的搖頭轉動檢測裝置70。應該注意，在本發明的實施例中用作另一鏡筒轉 動檢測裝置的擺動轉動檢測裝置80將在此后描述。
37圖3是示出本實施例的視頻攝像機10的搖頭轉動檢測裝置70的立體 圖。
38參照圖3，搖頭轉動檢測裝置70包括用作本發明的實施例的轉動構件 的轉動檢測環71以及用作本發明的實施例的轉動檢測裝置的三個光耦合 器75到77。
39轉動檢測環71設置在最終正齒輪67外側上(參照圖2)并與擺動架 31—起轉動。從而，當搖頭馬達62 (參照圖2)受到驅動從而在搖頭方向 內通過擺動架31轉動鏡筒40時，轉動檢測環71將隨著鏡筒40的轉動一 起轉動。然后，由于轉動檢測環71具有梳狀的形狀，使得光透射部分72 和光截斷部分73以固定距離交替地設置在其上，所以當轉動檢測環71轉 動時，從光耦合器75到77的光發射構件發射的光束穿過光透射部分72透 射但由光截斷部分73截斷。
40轉動檢測環71具有設置在其上的光閘(shutter) 74，用于截斷從光耦 合器75到77的光發射構件發射的光，并用作本發明實施例中的轉動限制 部分。光閘74通過在對鏡筒40的轉動范圍做出限制的位置處擋住一些光 透射部分72而形成。應該注意，盡管光閘74示出在能夠在圖3中示出的
位置處，實際上光閘74并未設置在該位置處。
41另一方面，三個光耦合器75到77在基座20上設置為一排，使得能夠 檢測轉動檢測環71是否轉動以及轉動的極限位置，以檢測轉動檢測環71 的轉動狀態。然后，當第一光耦合器75的光接收構件處于光接收狀態時 并且第二光耦合器76和第三光耦合器77的光接收構件處于非光接收狀態 時，轉動檢測環71在一個方向的轉動的轉動范圍的極限位置被檢測到。 當第一光耦合器75的光接收構件處于非光接收狀態時并且第二光耦合器 76和第三光耦合器77的光接收構件處于光接收狀態時，轉動檢測環71在 相反方向的轉動的轉動范圍的極限位置被檢測到。應該注意，為了作好防 止轉動檢査71的轉動超出極限位置的準備，用于擺動架31的止擋件(未 示出)設置在基座20上。
42圖4是示出本實施例的視頻攝像機10的搖頭轉動檢測裝置70的俯視 圖。
43應該注意，圖4中示出的X軸和Y軸是為了方便描述而表示，并且X 軸與光軸一致，同時X軸的正向與鏡頭41的前方一致(參照圖3)。而 且，圖4示出相鄰的光透射部分72和光截斷部分73之間的距離0，通過 該距離、光閘74的位置以及光耦合器75到77的布置能夠檢測轉動檢測環 71的轉動范圍的極限位置等。然而，本發明不限于此。
44參照圖4，光透射部分72和光截斷部分73在搖頭轉動檢測裝置70的 轉動檢測環71的整個外周上交替地設置。其中一個光透射部分72被填充 (fill up)以形成光閘74。而且，三個光耦合器75到77設置為用于單個 轉動檢測環71。
45相鄰的光透射部分72和光截斷部分73之間的距離0由對轉動檢測環 71在搖頭方向內的轉動以及轉動范圍的極限位置進行檢測所需的解析度所 確定。具體地，在本實施例的視頻攝像機10中，第一光耦合器75和第三 光耦合器77分別從Y軸的負方向側移動8°，而沿順時針方向和逆時針方 向從Y軸的正方向側上的位置到轉動范圍的極限位置的距離分別設置為 172° (=180°-8°)，相鄰的光透射部分72和光截斷部分73之間相對于轉 動中心的距離0是4。 (=(180°-172°)/2)。然后，在以4。的固定距離的圖案
并排規律地排列的光透射部分72和光截斷部分73中， 一個光透射部分72 的中心設置在Y軸正方向上，并且僅有這個光透射部分被擋住以形成表示 轉動的極限位置的光閘74。
46而且，根據相鄰的光透射部分72和光截斷部分73之間的距離0設定 為4°的事實(0=4°)，光耦合器75到77設置為使得第一光耦合器75設 置為沿順時針方向從Y軸的負方向側移動8。 (=20);第二光耦合器76沿 逆時針方向從Y軸的負方向側移動2° (=0/2);并且第三光耦合器77設 置為沿逆時針方向從Y軸的負方向側移動8° (=20)。從而，第一光耦合 器75和第二光耦合器76之間的距離設定為10° (=20+0/2)，第二光耦合 器76和第三光耦合器77之間的距離設定為6。 (=261-0/2)。
47在具有上述構造的搖頭轉動檢測裝置70中，如果轉動檢測環71沿順 時針或逆時針方向轉動，那么能夠通過轉動檢測環71的光透射部分72和 光截斷部分73之間的距離0、光閘74的位置以及上述光耦合器75到77 的布置來檢測轉動檢測環71的轉動狀態。具體地，如果光耦合器75到77 重復光接收狀態和非光接收狀態，那么轉動檢測環71是否轉動得到檢 領1J，并且如果光閘74來到光耦合器75到77的其中任一個的位置，那么轉 動檢測環71的轉動范圍的極限位置得到檢測。
48圖5示出當搖頭轉動檢測裝置70的轉動檢測環71沿順時針方向轉動 以檢測轉動檢測環71是否轉動時，光耦合器75到77的光接收狀態和非光 接收狀態。
49應該注意，為方便描述，在下面的說明中假定一種狀態由"Lo (低)"表示，其中從光耦合器75到77的任一個光發射構件發射的光束 透過光透射部分72透射，并使光接收構件處于光接收狀態；而另一種狀 態由"Hi (高)"表示，其中從任一個光發射構件發射的光束由光截斷部 分73截斷，并使光接收構件處于非光接收狀態。
50參照圖5，步驟S11表示一種狀態，其中第一光耦合器75處于光透射 部分72處，第二光耦合器76處于另一光透射部分72處，而第三光耦合器 77位于再一個光透射部分72處。從而，當光耦合器75到77的輸出由軟 件檢查時，輸出為"Lo-Lo畫Lo"。
51接著，如果由于轉動檢測環71 (參照圖4)的順時針轉動，使得光透
射部分72和光截斷部分73在圖5中向左移動，那么形成步驟S12處示出 的位置關系。在步驟S12處，第二光耦合器76與光截斷部分73對齊，因 而，光耦合器75到77的輸出為"Lo-Hi-Lo"。接著，在下一步驟S13 處，位置關系保持與步驟S12處相同，從而，光耦合器75到77的輸出為 "Lo國Hi丄o"。
52此后，當形成步驟S14處示出的位置關系時，第一光耦合器75和第 三光耦合器77也由光截斷部分73擋住。因而，光耦合器75到77的輸出 變為"Hi-Hi-Hi"。由于在接下來的步驟S15和S16中位置關系保持相 同，所以光耦合器75到77的輸出仍為"Hi-Hi-Hi"。
53此后，當實現步驟S17處的位置關系時，那么第二光耦合器76設置 為與光透射部分72對齊，因而，光耦合器75到77的輸出變為"Hi-Lo-Hi"。由于在接下來的步驟S18中位置關系保持相同，所以光耦合器75 到77的輸出仍為"Hi-Lo-Hi"。接著，在下一步驟S19，又恢復步驟Sll 處的位置關系，因此，光耦合器75到77的輸出恢復為"Lo-Lo-Lo"。應 該注意，在接下來的步驟S20到S27處，分別形成與步驟S12到S19處的 位置關系相同的位置關系。
54以此方式，當轉動檢測環71 (參照圖4)沿順時針方向轉動時，光耦 合器75到77的輸出從步驟Sll處的"Lo-Lo-Lo"連續地變化為"Lo-Hi-Lo" 、 "Hi-Hi-Hi"和"Hi陽Lo-Hi"。然后在步驟S19處，光耦合器75到 77的輸出恢復為與步驟Sll處相同的"Lo-Lo-Lo"。此后，光耦合器75 到77的輸出重復同樣的變化圖案。從而，在步驟Sll到S18處的圖案重 復時，持續地檢測到轉動檢測環71發生轉動。另一方面，如果光耦合器 75到77的輸出在步驟Sll到S18的其中一個圖案時停止，并且表示為未 變化為不同的圖案，則檢測到轉動檢測環71不發生轉動。
55圖6示出當搖頭轉動檢測裝置70的轉動檢測環71順時針轉動并且檢 測到順時針方向的轉動范圍的極限位置時，光耦合器75到77的光接收狀 態和非光接收狀態。
56圖6中示出的步驟S31到S47表示一種狀態，其中光閘74經過光耦
合器75到77的前方，并且通過光耦合器75到77的輸出的"Lo"和"Hi" 的圖案，檢測到順時針方向的轉動范圍的極限位置。
57圖6中示出的步驟S31表示一種狀態，其中光閘74尚未到達第三光 耦合器77，并且第一光耦合器75、第二光耦合器76和第三光耦合器77 的位置分別與不同的光透射部分72對齊。因而，光耦合器75到77的輸出 的為"Lo-Lo-Lo"。
58接著，如果由于轉動檢測環71 (參照圖4)的順時針轉動使得光透射 部分72和光截斷部分73在圖6中向左移動，那么形成步驟S32處示出的 位置關系，并且第二光耦合器76設置為與光截斷部分73對齊。在步驟 S12處，第二光耦合器76與光截斷部分73對齊。因而，光耦合器75到77 的輸出的為"Lo-Hi-Lo"。接著，由于在下一步驟S33處，位置關系保持 與步驟S32處相同，所以光耦合器75到77的輸出仍為"Lo-Hi-Lo"。
59此后，當形成步驟S34處示出的位置關系時，第一光耦合器75和第 三光耦合器77分別設置為與光截斷部分73對齊。因而，光耦合器75到 77的輸出變為"Hi-Hi-Hi"。由于在接下來的步驟S35和S36中位置關系 保持相同，所以光耦合器75到77的輸出仍為"ffi-Hi-Hi"。
60此后，當實現步驟S37處的位置關系時，第二光耦合器76設置為與 光透射部分72對齊，因而，光耦合器75到77的輸出變為"Hi-Lo-ffi"。 由于在接下來的步驟S38中位置關系保持相同，所以光耦合器75到77的 輸出仍為"Hi-Lo-Hi"。從而，由于在步驟31到S38處光閘74尚未與光 耦合器75到77的任何一個相聯系，所以在步驟31到S38處光耦合器75 到77的輸出分別與參照圖5在上面描述的步驟Sll到S18處的輸出具有 相同的圖案。
61然而，在下一步驟S39，光閘74設置為與第三光耦合器77對齊并截 斷第三光耦合器77的光線，所以光耦合器75到77的輸出變為"Lo-Lo-Hi"。接著，在步驟S40處，第二光耦合器76設置為與光截斷部分73對 齊，因而，光耦合器75到77的輸出變為"Lo-Hi-Hi"。應該注意，直到 下一步驟S41，由于光閘74仍然與第三光耦合器77對齊并截斷第三光耦 合器77的光線，所以光耦合器75到77的輸出仍然為"Lo-Hi-Hi"。而
且，在步驟S42到S44處，光閘74位于第三光耦合器77和第二光耦合器 76之間，因而，光耦合器75到77的輸出具有與如圖5中示出的步驟S22 到S24處相同的圖案。
62以此方式，當形成步驟S39處的位置關系時，光耦合器75到77的輸 出僅在此情形下顯示"Lo-Lo-Hi"，并且當光閘74設置為與第三光耦合器 77對齊并且截斷第三光耦合器77的光線時，該圖案首次出現。換言之， 所述圖案在光閘74未與光耦合器75到77相聯系的圖5的步驟Sll到S19 以及步驟S19到S27中的任一步驟處均未出現。從而，通過光耦合器75 到77的輸出"Lo-Lo-Hi"檢測到順時針方向的轉動范圍的極限位置。
63而且，考慮到第三光耦合器77可能由于外界噪聲等而錯誤地顯示 "Hi"，在下一步驟S40處還對光耦合器75到77的輸出進行確認。接 著，如果確認在步驟S40處光耦合器75到77的輸出為"Lo-Hi-Hi"，那 么由于當光閘74設置為與第三光耦合器77對齊并且截斷第三光耦合器77 的光線時該狀態首次出現，所以能夠確定擺動架31位于順時針方向的轉 動范圍的極限位置。從而，毫無疑問地檢測到極限位置。
64圖7示出當搖頭轉動檢測裝置70的轉動檢測環71逆時針轉動時，光 耦合器75到77的光接收狀態和非光接收狀態。
65參照圖7，步驟S51表示一種狀態，其中第一光耦合器75設置在光透 射部分72處，第二光耦合器76處于另一光透射部分72處，而第三光耦合 器77位于再一個光透射部分72處。從而，光耦合器75到77的輸出為 "Lo-Lo丄o"。
66接著，如果由于轉動檢測環71 (參照圖4)的逆時針轉動使得光透射 部分72和光截斷部分73在圖7中向右移動，那么形成步驟S52處示出的 位置關系。在步驟S52處，第一光耦合器75和第三光耦合器77分別設置 為與光截斷部分73對齊，因而，光耦合器75到77的輸出變為"ffi-Lo-Hi"。接著，在下一步驟S53處，位置關系保持與步驟S52處相同，從 而，光耦合器75到77的輸出仍為"Hi-Lo-Hi"。
67此后，當形成步驟S54處示出的位置關系時，第二光耦合器76也設 置為與光截斷部分73對齊。因而，光耦合器75到77的輸出變為"Hi-Hi-
Hi"。由于在接下來的步驟S55和S56中位置關系保持相同，所以光耦合 器75到77的輸出仍為"Hi-Hi-Hi"。
68此后，當實現步驟S57處的位置關系時，第一光耦合器75和第三光 耦合器77分別設置為與光透射部分72對齊，因而，光耦合器75到77的 輸出為"Lo-Hi-Lo"。由于在接下來的步驟S58中位置關系保持相同，所 以光耦合器75到77的輸出仍為"Lo-Hi-Lo"。接著，在下一步驟S59， 又恢復步驟S51處的位置關系，因此，光耦合器75到77的輸出恢復為 "Lo-Lo-Lo"。應該注意，在接下來的步驟S60到S67處，分別形成與步 驟S52到S59處的位置關系相同的位置關系。
69以此方式，當轉動檢測環71 (參照圖4)沿逆時針方向轉動時，光耦 合器75到77的輸出從步驟S51處的"Lo-Lo-Lo"連續地變化為"Hi-Lo-Hi" 、 "Hi-Hi-Hi"和"Lo-Hi-Lo"。然后在步驟S59處，光耦合器75到 77的輸出恢復為與步驟S51處相同的"Lo-Lo-Lo"。此后，光耦合器75 到77的輸出重復同樣的變化圖案。從而，在步驟S51到S58處的圖案重 復時，持續地檢測到轉動檢測環71發生轉動。另一方面，如果光耦合器 75到77的輸出在步驟S51到S58的其中一個圖案時停止，并且表示為未 變化為不同的圖案，則檢測到轉動檢測環71不發生轉動。
70圖8示出當搖頭轉動檢測裝置70的轉動檢測環71逆時針轉動并且檢 測到逆時針方向的轉動范圍的極限位置時，光耦合器75到77的光接收狀 態和非光接收狀態。
71圖8中示出的步驟S71到S87表示一種狀態，其中光閘74經過光耦 合器75到77的前方，并且通過光耦合器75到77的輸出的"Lo"和"Hi" 的圖案，檢測到逆時針方向的轉動范圍的極限位置。
72圖8中示出的步驟S71表示一種狀態，其中光閘74尚未到達第一光 耦合器75，并且第一光耦合器75、第二光耦合器76和第三光耦合器77 的位置分別與不同的光透射部分72對齊。因而，光耦合器75到77的輸出 的為"Lo畫Lo-Lo"。
73接著，如果由于轉動檢測環71 (參照圖4)的逆時針轉動使得光透射 部分72和光截斷部分73在圖8中向右移動，那么形成步驟S72處示出的
位置關系，并且第一光耦合器75和第三光耦合器77分別設置為與光截斷 部分73對齊。因而，光耦合器75到77的輸出變為"Hi-LoHi"。接著， 由于在下一步驟S73處，位置關系保持與步驟S72處相同，所以光耦合器 75到77的輸出仍為"Hi-Lo-Hi"。
74此后，當形成步驟S74處示出的位置關系時，第二光耦合器76也設 置為與光截斷部分73對齊。因而，光耦合器75到77的輸出變為"Hi-Hi-Hi" 。 由于在接下來的步驟S75和S76中位置關系保持相同，所以光耦合 器75到77的輸出仍為"Hi-Hi-Hi"。
75然而，如果實現步驟S77處的位置關系，那么光閘74將設置為與光 截斷部分73后面的第一光耦合器75對齊并截斷第一光耦合器75的光線， 并且只有第三光耦合器77仍與光透射部分72對齊。因而，光耦合器75到 77的輸出變為"Hi-Hi-Lo"。由于在接下來的步驟S78中光閘74仍然與 第一光耦合器75對齊并截斷第一光耦合器75的光線，所以光耦合器75到 77的輸出仍為"Hi-Hi-Lo"。
76而且，在下一步驟S79，盡管光閘74仍然與第一光耦合器75對齊并 截斷第一光耦合器75的光線，但由于第二光耦合器76設置為與光透射部 分72對齊，所以光耦合器75到77的輸出變為"Hi-Lo-Lo"。應該注意， 在接下來的步驟S80到S86，光閘74設置在第一光耦合器75和第二光耦 合器76之間，因而，光耦合器75到77的輸出具有與如圖7中示出的步驟 S60到S66處相同的圖案。
77以此方式，當形成步驟S77處的位置關系時，光耦合器75到77的輸 出僅在此情形下顯示"Hi-Hi-Lo"，并且當光閘74設置為與第一光耦合器 75對齊并且截斷第一光耦合器75的光線時，該圖案首次出現。換言之， 所述圖案在光閘74未與光耦合器75到77相聯系的圖7的步驟S51到S59 以及步驟S59到S67中的任一步驟處均未出現。從而，通過光耦合器75 到77的輸出"Hi-Hi-Lo"檢測到逆時針方向的轉動范圍的極限位置。
78而且，考慮到第一光耦合器75可能由于外界噪聲等而錯誤地顯示 "Hi"，在下一步驟S78處還對光耦合器75到77的輸出進行確認。接 著，如果確認在步驟S78處光耦合器75到77的輸出為"Hi-Hi-Lo"，那
么能夠確定擺動架31位于逆時針方向的轉動范圍的極限位置。從而，毫 無疑問地檢測到極限位置。
79因此，在圖5中示出的步驟Sll到S18處的圖案或者在圖7中示出的 步驟S51到S58處的圖案重復時，檢測到轉動檢測環71 (參照圖4)發生 轉動。另一方面，通過如圖6中示出的步驟S39處的光耦合器75到77的 輸出"Lo-Lo-Hi"，檢測到順時針方向的轉動范圍的極限位置。而且，通 過如圖8中示出的步驟S77處的光耦合器75到77的輸出"ffi-Hi-Lo"， 檢測到順時針方向的轉動范圍的極限位置。80順便地，視頻攝像機10不僅在搖頭方向而且在擺動方向內轉動。從 而，對于擺動方向，也需要檢測視頻攝像機10的轉動狀態，即是否轉動 以及轉動范圍的極限位置。81從而，下面將描述本發明的視頻攝像機10的擺動轉動檢測裝置80。82圖9示出根據本實施例的視頻攝像機10的擺動轉動檢測裝置80。83參照圖9，擺動轉動檢測裝置80包括用作本發明的實施例的轉動構件 的單個轉動檢測環81以及用作本發明的實施例的轉動檢測裝置的三個光 耦合器85到87。光透射部分82和光截斷部分83在轉動檢測環81的整個 周長上交替地設置。光透射部分82的其中兩個被填充以形成光閘84a和另 一光閘84b。而且，三個光耦合器85到87設置為用于單個轉動檢測環。84相鄰的光透射部分82和光截斷部分83之間的距離0由對轉動檢測環 81在擺動方向內的轉動以及轉動范圍的極限位置進行檢測所需的解析度所 確定。具體地，在圖9中示出的轉動檢測環81中，與圖4所示的轉動檢測 環71類似，相對于轉動中心的距離0設定為4。。光耦合器85到87也類 似地設置，使得第一光耦合器85沿順時針方向從Y軸的負方向側移動8° (=2";第二光耦合器86沿逆時針方向從Y軸的負方向側移動2° (=0/2);而第三耦合器87沿逆時針方向從Y軸的負方向側移動8° (=20)。從而，第一光耦合器85和第二光耦合器86之間的距離設定為 10° (=20+0/2)，第二光耦合器86和第三光耦合器87之間的距離設定為 6° (=2歸2)。
85另一方面，光閘84a和84b設置成在擺動方向內與運動范圍的極限位
置對應的關系，使得光閘84a沿順時針方向從Y軸的負方向側移動60°， 光閘84b沿逆時針方向從Y軸的負方向側移動60°。從而，能夠以與檢測 搖頭轉動檢測裝置70 (參照圖6和8)的轉動范圍的極限位置時類似的方 式，根據與極限位置相對應的兩個光閘84a和84b的其中任一個是否到達 光耦合器85到87的位置，來檢測擺動轉動檢測裝置80的轉動范圍的極限 位置。應該注意，通過光耦合器85到87的光接收狀態和非光接收狀態的 重復圖案，還能夠檢測轉動檢測環81是否轉動。
86因此，通過單個轉動檢測環71或轉動檢測環81，搖頭轉動檢測裝置 70或擺動轉動檢測裝置80能夠檢測是否轉動以及轉動范圍的極限位置。 而且，搖頭轉動檢測裝置70和擺動轉動檢測裝置80提高了布局設計的自 由度從而提高了視頻攝像機10的設計自由度。而且，由于光閘74或光閘 84a和84b能夠通過擋住光透射部分72或光透射部分82的一部分而形 成，所以轉動檢測環71和轉動檢測環81容易模制，并且也提高了轉動檢 測環71和轉動檢測環81的質量。
87盡管上面描述了本發明的優選實施例，但本發明不限制于上述實施 例，而是允許例如下面的多種改進或替代形式。
88(1)盡管在本實施例中，用于會議室的視頻攝像機IO作為鏡筒轉動 型攝像裝置的實例，但是鏡筒轉動型攝像裝置不限制于視頻攝像機10，而 可以是任何攝像裝置，只要鏡筒40轉動。而且，盡管本實施例的視頻攝 像機IO在搖頭方向和轉動方向內都能轉動，但當視頻攝像機IO能在搖頭 方向內轉動時，可以僅應用搖頭轉動檢測裝置70，當視頻攝像機10能在 擺動方向內轉動時，可以僅應用擺動轉動檢測裝置80。
89(2)盡管在本實施例中，相鄰的光透射部分72和光截斷部分73之 間以及相鄰的光透射部分82和光截斷部分83之間相對于轉動中心的距離 0設定為4°，但該距離0不限制于該數值，而是可以根據檢測搖頭方向或 擺動方向內的轉動以及轉動范圍的極限位置所需的解析度來確定。 相關申請的交叉引用
90本發明包括與2007年9月4日向日本專利局提交的日本專利申請JP 2007-229554相關的主題，該專利申請的全部內容在此通過引用而引入。
權利要求
1、一種鏡筒轉動檢測裝置，用于檢測鏡筒的轉動狀態，用于攝像的鏡頭安裝到該鏡筒，并且該鏡筒在驅動部分的驅動力的作用下在水平方向或豎直方向內轉動，該鏡筒轉動檢測裝置包括能夠隨著所述鏡筒的轉動一起轉動的單個可轉動構件；以及用于檢測所述可轉動構件的轉動狀態的三個轉動檢測裝置；所述可轉動構件具有固定圖案和轉動極限部分，所述固定圖案形成于所述可轉動構件上從而由所述轉動檢測裝置檢測，所述轉動極限部分表示所述鏡筒轉動范圍的極限位置；所述轉動檢測裝置設置為用于檢測所述可轉動構件是否轉動以及轉動范圍的極限位置。
2、 如權利要求l所述的鏡筒轉動檢測裝置，其中， 每個所述轉動檢測裝置是包括光發射構件和光接收構件的光耦合器； 所述可轉動構件是轉動檢測環，該轉動檢測環上以固定距離交替地設置有光透射部分和光截斷部分，所述光透射部分使從所述光發射構件發射 的光線經過所述光透射部分透射，所述光截斷部分截斷從所述光發射構件 發射的光線；并且所述轉動極限部分是光閘，該光閘配置為在與所述光截斷部分的位置 不同的位置處截斷從所述光發射構件發射的光線。
3、 如權利要求l所述的鏡筒轉動檢測裝置，其中， 所述轉動檢測裝置是三個光耦合器，每個所述光耦合器包括光發射構件和光接收構件；所述可轉動構件是轉動檢測環，該轉動檢測環上以固定距離交替地設 置有光透射部分和光截斷部分，所述光透射部分使從所述光發射構件發射 的光線經過所述光透射部分透射，所述光截斷部分截斷從所述光發射構件 發射的光線；所述轉動極限部分是光閘，該光閘擋住所述光透射部分的一部分以截 斷從所述光發射構件發射的光線； 當所述三個光耦合器中的第一個的光接收部分處于光接收狀態并且所 述三個光耦合器中的第二個和第三個的光接收部分處于非光接收狀態時，所述轉動檢測環的一個方向上轉動范圍的極限位置被檢測到；并且當所述第一光耦合器的光接收部分處于非光接收狀態并且所述第二個 和第三個光耦合器的光接收部分處于光接收狀態時，所述轉動檢測環的另 一個方向上轉動范圍的極限位置被檢測到。
4、 如權利要求l所述的鏡筒轉動檢測裝置，其中， 所述轉動檢測裝置是三個光耦合器，每個所述光耦合器包括光發射構件和光接收構件；所述可轉動構件是轉動檢測環，該轉動檢測環上以相對于轉動中心每 隔0度交替地設置有光透射部分和光截斷部分，所述光透射部分使從所述 光發射構件發射的光線經過所述光透射部分透射，所述光截斷部分截斷從 所述光發射構件發射的光線；所述轉動極限部分是光閘，該光閘封住所述光透射部分的一部分以截 斷從所述光發射構件發射的光線；所述三個光耦合器中的第一個和第二個光耦合器相對于所述轉動檢測 環的轉動中心以(20+(0/2))度的距離設置；并且所述三個光耦合器中的第二個和第三個光耦合器相對于所述轉動檢測 環的轉動中心以(20-(0/2))度的距離設置。
5、 一種鏡筒轉動型攝像裝置，包括鏡筒，其帶有與該鏡筒相連接用于攝像的鏡頭；驅動源，其配置為施加驅動力，用于在水平方向或豎直方向內驅動所 述鏡筒；以及鏡筒轉動檢測裝置，其配置成檢測所述鏡筒的轉動狀態； 所述鏡筒轉動檢測裝置包括能夠隨著所述鏡筒的轉動一起轉動的單個可轉動構件，以及配置成檢測所述可轉動構件的轉動狀態的三個轉動檢測裝置；所述可轉動構件具有固定圖案和轉動極限部分，所述固定圖案形成于 該可轉動構件上從而由所述轉動檢測裝置檢測，所述轉動極限部分表示所 述鏡筒的轉動范圍的極限位置；所述轉動檢測裝置設置為用于檢測所述可轉動構件是否轉動以及轉動 范圍的極限位置。
全文摘要
本發明涉及鏡筒轉動檢測裝置及鏡筒轉動型攝像裝置。一種鏡筒轉動檢測裝置用于檢測鏡筒的轉動狀態，用于攝像的鏡頭安裝到該鏡筒，并且該鏡筒在驅動部分的驅動力的作用下在水平方向或豎直方向內轉動，該鏡筒轉動檢測裝置包括能夠隨著所述鏡筒的轉動一起轉動的單個可轉動構件；以及用于檢測可轉動構件的轉動狀態的三個轉動檢測部分。所述可轉動構件具有固定圖案，其形成于所述可轉動構件上從而由所述轉動檢測部分檢測；和轉動極限部分，其表示所述鏡筒轉動范圍的極限位置。所述轉動檢測部分設置為用于檢測所述可轉動構件是否轉動以及轉動范圍的極限位置。
文檔編號H04N5/225GK101382639SQ20081021560
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月4日 優先權日2007年9月4日
發明者中根敏秀, 吉岡正巳, 向井孝德, 影浦章人 申請人:索尼株式會社