專利名稱：具有水平和俯仰搖攝功能的攝像機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型總的來說涉及攝像機(jī)，更具體地說，涉及一種與計(jì)算機(jī)等一起使用的機(jī)械式的、具有水平和俯仰搖攝功能的攝像機(jī)。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)上應(yīng)用視頻攝像機(jī)已變得越來越普遍了。各種特征和功能被用來改善這種攝像機(jī)的性能，以滿足用戶的需要。例如，希望使攝像機(jī)能夠移動(dòng)和追蹤，但又不會(huì)使攝像機(jī)的視頻和音頻品質(zhì)下降。其它因素，例如大小、費(fèi)用和通用性也是很重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的實(shí)施例涉及一種具有水平和俯仰搖攝功能的攝像機(jī)，它以廉價(jià)的方式提供良好的視頻和音頻品質(zhì)。在具體實(shí)施例中，攝像機(jī)包括基于微控制器的電機(jī)驅(qū)動(dòng)和位置傳感系統(tǒng)，這樣減少了對(duì)位置編碼器和行程限制開關(guān)的需求。或者，系統(tǒng)利用了具有反電動(dòng)勢(shì)(EMF)和電刷噪聲檢測(cè)的、用于水平和俯仰搖攝移動(dòng)的直流(DC)電機(jī)，時(shí)間和頻率信號(hào)處理濾波器，用于使水平和俯仰搖攝移動(dòng)機(jī)構(gòu)停止以防止超出或空轉(zhuǎn)的電子制動(dòng)系統(tǒng)，和基于軟件/硬件的行程終端檢測(cè)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用自動(dòng)防止故障的恒流控制電路來防止過載或過熱。對(duì)電機(jī)的功率和速度的調(diào)整獨(dú)立于電機(jī)繞組和負(fù)載容許量。具有多層吸收物質(zhì)的機(jī)械隔離器和/或腔被用來減少攝像機(jī)水平和俯仰搖攝移動(dòng)時(shí)的機(jī)械噪聲，從聲音上使音頻部件與電機(jī)隔離開。在一些實(shí)施例中，在電機(jī)和攝像機(jī)之間使用蝸桿齒輪代替正齒輪來減速，這能有效地降低所產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)。使用微型直流電機(jī)操作時(shí)需要的功率較少，且裝配簡單。變速箱組件可用塑料制成以便減輕重量。模塊化變速機(jī)構(gòu)可通過外部機(jī)械部件使其程序化，使其在水平和俯仰搖攝系統(tǒng)中運(yùn)行。
根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，攝像機(jī)包括視頻模塊，其包括攝像鏡頭和使所述攝像鏡頭移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置；和與所述視頻模塊相連的音頻模塊。所述音頻模塊包括設(shè)置在音頻外殼內(nèi)的音頻部件，所述音頻外殼用于從聲音上使所述音頻部件與所述視頻模塊基本上隔離開。
在一些實(shí)施例中，所述音頻外殼包含多層不同物質(zhì)。所述不同物質(zhì)包括金屬和非金屬。所述音頻外殼可以包含吸震材料。在所述音頻外殼和視頻模塊之間可以設(shè)置機(jī)械隔離器。
根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，攝像機(jī)包括攝像機(jī)支架；攝像機(jī)外殼，其可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在所述攝像機(jī)支架上，相對(duì)所述攝像機(jī)支架水平搖攝移動(dòng)；攝像鏡頭，其可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在所述攝像機(jī)外殼上，相對(duì)所述攝像機(jī)外殼俯仰搖攝移動(dòng)；水平搖攝電機(jī)，其與所述攝像機(jī)外殼連接，驅(qū)動(dòng)所述攝像機(jī)外殼相對(duì)所述攝像機(jī)支架水平搖攝移動(dòng)；和俯仰搖攝電機(jī)，其與所述攝像鏡頭連接，驅(qū)動(dòng)所述攝像鏡頭相對(duì)所述攝像機(jī)外殼俯仰搖攝移動(dòng)。
在一些實(shí)施例中，提供有用于所述水平搖攝電機(jī)和俯仰搖攝電機(jī)中的至少一個(gè)的齒輪減速機(jī)構(gòu)。所述齒輪減速機(jī)構(gòu)包括蝸桿齒輪。所述蝸桿齒輪用于第一級(jí)齒輪減速中。所述攝像機(jī)外殼相對(duì)所述攝像機(jī)支架具有一水平搖攝移動(dòng)范圍，其中如果在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)沒有從所述水平搖攝電機(jī)接收到信號(hào)，則檢測(cè)到水平搖攝移動(dòng)的行程終端。
根據(jù)本實(shí)用新型的又一方面，攝像機(jī)包括攝像鏡頭；直流電機(jī)，其與所述攝像鏡頭連接，用于移動(dòng)所述攝像鏡頭；和反電動(dòng)勢(shì)編碼器，其與所述直流電機(jī)連接，接收來自所述直流電機(jī)的信號(hào)，并根據(jù)所接收到的信號(hào)的相變次數(shù)檢測(cè)所述直流電機(jī)的位置。
在一些實(shí)施例中，所述反電動(dòng)勢(shì)編碼器包括用于對(duì)從所述電機(jī)收到的信號(hào)進(jìn)行放大和濾波的放大器和濾波器；與所述反電動(dòng)勢(shì)編碼器連接、根據(jù)放大和濾波后的信號(hào)檢測(cè)相變的比較器；和時(shí)域?yàn)V波器。還設(shè)置有脈沖計(jì)數(shù)器，用于計(jì)算與所述相變相對(duì)應(yīng)的脈沖次數(shù)，以產(chǎn)生所述直流電機(jī)的位置數(shù)據(jù)。
根據(jù)本實(shí)用新型的又一方面，攝像機(jī)包括攝像鏡頭；直流電機(jī)，其與所述攝像鏡頭連接，用于移動(dòng)所述攝像鏡頭；被設(shè)置用于追蹤主體的傳感器；和控制器，其與所述電機(jī)連接，用于控制所述電機(jī)，和使所述傳感器接收被追蹤主體的位置信息；其中所述控制器被設(shè)置成根據(jù)從所述傳感器接收到的位置信息來控制所述電機(jī)移動(dòng)，所述位置信息包括主體停止時(shí)的目標(biāo)位置；及其中所述控制器被設(shè)置成在所述攝像鏡頭到達(dá)所述目標(biāo)位置之前反轉(zhuǎn)所述直流電機(jī)的極性，以使所述攝像鏡頭的移動(dòng)變慢和避免超過所述目標(biāo)位置。
在一些實(shí)施例中，所述控制器被設(shè)置成在所述攝像鏡頭到達(dá)所述目標(biāo)位置之前，根據(jù)隨加速側(cè)影按比例形成的校準(zhǔn)量(例如，在具體實(shí)例中為在最后一個(gè)脈沖之前至少約5個(gè)脈沖時(shí))反轉(zhuǎn)所述直流電機(jī)的極性，以避免或最小化超出所述目標(biāo)位置。所述傳感器檢測(cè)所述攝像鏡頭從開始位置到所述目標(biāo)位置移動(dòng)的度數(shù)。所述控制器被設(shè)置成用于計(jì)算所述直流電機(jī)的總脈沖數(shù)，以將攝像鏡頭從所述開始位置移動(dòng)到所述目標(biāo)位置。所述控制器包括用于調(diào)整供給電機(jī)的電能的恒流控制器。


圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的具有細(xì)長桿的、具有水平和俯仰搖攝功能的攝像機(jī)的透視圖；圖2是根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的無細(xì)長桿的、具有水平和俯仰搖攝功能的攝像機(jī)的透視圖；圖3是用于控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)使攝像機(jī)進(jìn)行水平搖攝和俯仰搖攝移動(dòng)的系統(tǒng)的框圖；圖4是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的直流電機(jī)的簡圖；圖5是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例不使用位置編碼器而使用由直流電機(jī)生成的信號(hào)來確定位置的曲線圖；圖6是說明根據(jù)另一實(shí)施例不使用位置編碼器而使用由直流電機(jī)生成的信號(hào)來確定位置的曲線圖；圖7是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的具有水平和俯仰搖攝功能的攝像機(jī)的系統(tǒng)框圖；圖8是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的攝像機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的齒輪系統(tǒng)的簡圖；圖9是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的用于攝像機(jī)音頻元件的、采用夾層材料的降噪裝置的剖視圖；圖10是根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的用作攝像機(jī)的視頻元件的、由吸收物質(zhì)構(gòu)成的降噪裝置的剖視圖；圖11是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的攝像機(jī)的面部追蹤部件的簡化框圖；
圖12是說明驅(qū)動(dòng)攝像機(jī)移動(dòng)的電機(jī)的制動(dòng)時(shí)序表。
具體實(shí)施方式
圖1表示一具有水平和俯仰搖攝功能的攝像機(jī)10，在其攝像機(jī)頭或外殼14中設(shè)置有鏡頭12。外殼14可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到細(xì)長的桿或軸16，該桿或軸支承在攝像機(jī)底座18上。軸16最好可拆卸地連接外殼14和底座18。軸16可以包括具有網(wǎng)狀屏蔽的金屬管，以避免電磁干擾(EMI)。軸16和底座18之間的電連接可以是USB連接。攝像機(jī)外殼14相對(duì)軸16沿雙箭頭20指示的水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)。攝像鏡頭12相對(duì)攝像機(jī)外殼14沿雙箭頭22指示的俯仰方向轉(zhuǎn)動(dòng)。攝像機(jī)外殼14包含驅(qū)動(dòng)裝置，用于使攝像鏡頭12俯仰搖攝移動(dòng)和使攝像機(jī)外殼14水平搖攝移動(dòng)。攝像機(jī)外殼14內(nèi)的攝像組件通過軸16和底座18，用電線或電纜26和連接器28電連接到主機(jī)裝置30，比如計(jì)算機(jī)30、機(jī)頂盒、媒體中心、游戲控制臺(tái)等等。連接器28最好是USB連接器。在示意性實(shí)施例中，底座18中設(shè)置有音頻組件如麥克風(fēng)。攝像機(jī)10和主機(jī)裝置30各自包含一進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的處理器，或者只在這兩個(gè)裝置之中的一個(gè)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；在攝像機(jī)10和主機(jī)裝置30之間可以信息共享，以便于在一個(gè)裝置或兩個(gè)裝置中處理。例如，攝像機(jī)10檢測(cè)位置信息等并將信息提供給主機(jī)裝置30，而主機(jī)裝置30利用該信息控制攝像機(jī)10進(jìn)行水平和俯仰搖攝。
在其它實(shí)施例中，攝像機(jī)10與計(jì)算機(jī)30之間采用無線通訊，因此不需要電線26。此外，攝像機(jī)10可以直接連接到網(wǎng)絡(luò)。在這些情況下，攝像機(jī)10內(nèi)部包括提供數(shù)據(jù)處理的組件，它可以完成各種任務(wù)，比如移動(dòng)攝像機(jī)進(jìn)行水平和俯仰搖攝、追蹤等等。
在圖2中的攝像機(jī)10’與圖1中的10大體相同，只是沒有細(xì)長的軸16。攝像鏡頭12相對(duì)攝像機(jī)外殼14沿俯仰方向22移動(dòng)，外殼14相對(duì)底座18沿水平方向20移動(dòng)。用電纜或電線26通過連接器28將攝像機(jī)10’連接到計(jì)算機(jī)30，該連接器28最好為USB連接器。
采用兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)攝像機(jī)獨(dú)立地進(jìn)行水平和俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)搖攝。驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在攝像機(jī)外殼14內(nèi)。電動(dòng)機(jī)最好是小型的。在示意性實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)裝置包括DC(直流)電機(jī)，其成本小于步進(jìn)電機(jī)。DC電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的體積大致相同。直流電機(jī)產(chǎn)生更大的扭矩，但缺少位置控制，不過這可以使用位置編碼器、智能軟件控制等補(bǔ)償。
圖3表示用于控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)以帶動(dòng)攝像機(jī)水平搖攝或俯仰搖攝移動(dòng)的系統(tǒng)40。向恒流控制器42供給電力，該恒流控制器42調(diào)節(jié)施加給電機(jī)44的能量。優(yōu)選地，恒流控制器42不允許供給電機(jī)44的電力過大，以避免過熱或過載，否則，由于人為干預(yù)或其它干擾而阻礙攝像機(jī)外殼14水平搖攝移動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生過熱或過載。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路46基于電機(jī)能夠方向控制和制動(dòng)控制的輸入來控制電機(jī)的動(dòng)作，諸如方向和制動(dòng)操作。電機(jī)44優(yōu)選為直流電機(jī)。
典型的直流電刷電機(jī)包括轉(zhuǎn)子、整流器(commutator)、電刷、轉(zhuǎn)軸和軸承、帶永久性磁鐵的定子。圖4表示直流電機(jī)44的簡圖，該直流電機(jī)44包括多個(gè)設(shè)置在定子52、54之間的轉(zhuǎn)子50。對(duì)于三個(gè)轉(zhuǎn)子50，電機(jī)的每一轉(zhuǎn)提供三個(gè)繞組，每個(gè)繞組有兩個(gè)換向器(collector)。每轉(zhuǎn)一圈有六次相變。每次相變，電機(jī)44的電刷噪聲產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)。因此轉(zhuǎn)子50每轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生六個(gè)信號(hào)。這些信號(hào)看作圖5中的電壓-時(shí)間圖中的尖峰信號(hào)60。通過計(jì)算這些信號(hào)60或脈沖的個(gè)數(shù)，可以確定電機(jī)44的位置，不必使用位置編碼器。在圖6中，通過檢測(cè)用于調(diào)節(jié)供給電壓的反電動(dòng)勢(shì)的相變64，確定電機(jī)44的位置。圖4的電機(jī)44每一轉(zhuǎn)包括六次相變。
再看圖3，用放大器和濾波器45對(duì)電機(jī)44的相變64或脈沖60進(jìn)行放大和濾波，比較器46判別所檢測(cè)信號(hào)的不同電平，確定當(dāng)電機(jī)從一個(gè)繞組旋轉(zhuǎn)到下一個(gè)繞組時(shí)何時(shí)會(huì)出現(xiàn)相變。時(shí)域?yàn)V波器47是一延時(shí)濾波器，它確保轉(zhuǎn)子的速度保持在一規(guī)定范圍內(nèi)。根據(jù)具體實(shí)施例，放大器和濾波器45、比較器46和時(shí)域?yàn)V波器47是反電動(dòng)勢(shì)編碼器的組成部分。脈沖計(jì)數(shù)器48計(jì)算脈沖個(gè)數(shù)或相變次數(shù)，由此產(chǎn)生位置數(shù)據(jù)，不再需要獨(dú)立的位置編碼器。
圖7表示根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的具有水平和俯仰搖攝功能的攝像機(jī)的整個(gè)系統(tǒng)70。通過鏡頭12接收到視頻信號(hào)，視頻信號(hào)透過紅外(IR)濾波器72后投射到圖像傳感器74，該圖像傳感器可以是清晰CCD(Sharp CCD)和Exar AFE。將信號(hào)提供給比如專用集成電路(ASIC)的處理器76，它通過電纜連接器78將視頻信號(hào)輸出到USB電纜等。電源80接收來自與計(jì)算機(jī)等相連的USB電纜的電力，如圖1和2所示。通過麥克風(fēng)82接收音頻信號(hào)，由音頻偏置和濾波電路83對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行處理。ASIC 76使音頻信號(hào)數(shù)字化，生成音頻信號(hào)信息包并將它們輸出到電纜連接器78。ASIC 76連接到用戶接口電路84，以處理由快門產(chǎn)生的信號(hào)，該快門可以由設(shè)置在攝像機(jī)上的拍攝按鈕手動(dòng)驅(qū)動(dòng)。用戶接口電路84還設(shè)置有例如電源指示燈(Power LED)86的開關(guān)或LED控制器，指示攝像機(jī)是否正處于攝錄模式。
可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器88(EPROM)包含用于操作ASIC 76的計(jì)算機(jī)代碼。配置序列電可擦寫可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)90允許開關(guān)等的設(shè)置按特殊應(yīng)用或特定客戶的具體要求定制系統(tǒng)70。由微控制器92、反電動(dòng)勢(shì)編碼器93和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路94來控制水平搖攝電機(jī)95使攝像機(jī)外殼14水平搖攝移動(dòng)和控制俯仰搖攝電機(jī)96使攝像鏡頭12俯仰搖攝移動(dòng)，從而使具有水平和俯仰搖攝功能的攝像機(jī)移動(dòng)。這些部件的操作已經(jīng)結(jié)合圖3進(jìn)行了說明。
水平搖攝電機(jī)95驅(qū)動(dòng)攝像機(jī)外殼14在一定范圍(例如約140度)內(nèi)水平搖攝移動(dòng)。當(dāng)攝像機(jī)外殼14水平搖攝移動(dòng)到達(dá)140度的邊界時(shí)，可以用限制開關(guān)來指示行程終端。或者，如果在規(guī)定時(shí)間(例100毫秒)內(nèi)沒有從水平搖攝電機(jī)95接收到信號(hào)，系統(tǒng)就可以判定已經(jīng)到達(dá)行程終端，表示水平搖攝電機(jī)95已經(jīng)停止在140度的搖動(dòng)范圍的兩端之一，無法繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖8表示設(shè)置在水平搖攝電機(jī)95和攝像機(jī)外殼14之間或在俯仰搖攝電機(jī)96和攝像鏡頭12之間的齒輪系統(tǒng)100。齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)100減小轉(zhuǎn)動(dòng)速度，增加施加給攝像部件的扭矩。齒輪系統(tǒng)100還設(shè)置成可減小所產(chǎn)生的噪聲，以便減少對(duì)攝像機(jī)10的音頻組件的影響。從圖8中看出，在第一減速狀態(tài)，第一級(jí)減速采用由電機(jī)104驅(qū)動(dòng)的蝸桿齒輪102來轉(zhuǎn)動(dòng)蝸輪106。在第二減速狀態(tài)，安裝到蝸輪106上或與蝸輪106一體形成的正齒輪110轉(zhuǎn)動(dòng)正齒輪112。安裝到正齒輪112上或與正齒輪112一體形成的另一正齒輪114轉(zhuǎn)動(dòng)另一正齒輪116，該另一正齒輪116連接到攝像機(jī)118，使攝像鏡頭俯仰或使攝像機(jī)外殼14水平移動(dòng)。
由于高速旋轉(zhuǎn)，一般在第一減速狀態(tài)產(chǎn)生最大的振動(dòng)和噪聲。采用蝸桿齒輪連接代替正齒輪連接基本上降低了噪聲。在直流電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)(例如每分鐘15,000到20,000轉(zhuǎn))時(shí)，因?yàn)檎X輪彼此之間沒有連續(xù)接觸，它們的齒牙將彼此撞擊。這樣將產(chǎn)生噪聲和機(jī)械振動(dòng)。另一方面，蝸桿齒輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)保持接觸并彼此相對(duì)滑動(dòng)，而不會(huì)相互撞擊。在一個(gè)實(shí)例中，電機(jī)104以約每分鐘20,000轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，齒輪系統(tǒng)100產(chǎn)生的減速比為684.8∶1。容納齒輪系統(tǒng)100的變速箱可由塑料制成以減輕重量。
除了降低由圖1和圖2中的攝像機(jī)10的攝像機(jī)外殼14內(nèi)的電機(jī)和齒輪產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)外，最好還采用降噪機(jī)構(gòu)從聲音上與底座18中的麥克風(fēng)等隔離。這樣，在水平和俯仰搖攝運(yùn)動(dòng)過程中可以捕捉聲音，但質(zhì)量不會(huì)明顯降低。在圖9所示一實(shí)施方式中，使用夾層結(jié)構(gòu)130包圍攝像機(jī)底座18中的聲音元件如麥克風(fēng)132。夾層結(jié)構(gòu)130包括多個(gè)不同材料層135、136、137、138，這些材料可以包括金屬、塑料、橡膠等。由于材料特性如彈性的不同，在每個(gè)相鄰層之間的分界面上，通過夾層結(jié)構(gòu)130的一部分能量被反射。
在圖10所示的另一實(shí)施方式中，用吸收材料圍繞麥克風(fēng)142形成聲音隔離罩140。吸收材料一般為聚合物或合成橡膠。在具體實(shí)施例中，吸收材料是吸震材料例如氯丁橡膠、Sorobothane、或EAR的C1002，隔離罩140通過模制形成。隔離罩140可以包括鉸接在一起的兩半，可以在音頻元件比如麥克風(fēng)放置在腔146內(nèi)之后閉合。隔離罩140的外表面在攝像機(jī)底座18的管殼150和隔離罩140之間最好具有壓花紋或墊片148。壓花紋148用作機(jī)械隔離器，限定隔離罩140和攝像機(jī)底座18之間的接觸面積，從而減少向隔離罩140傳遞的振動(dòng)，尤其是高頻振動(dòng)。
在如圖11中所示的示意性實(shí)施例中，攝像機(jī)10包括面部追蹤部件。當(dāng)被驅(qū)動(dòng)時(shí)，面部追蹤傳感器200使攝像機(jī)能夠感測(cè)主體面部的移動(dòng)，控制器202通過攝像機(jī)外殼14內(nèi)的電機(jī)204提供的水平和/或俯仰搖攝運(yùn)動(dòng)追蹤所述面部的移動(dòng)。控制器202可以是圖7中的電機(jī)控制電路94。面部追蹤可以通過由軟件執(zhí)行的一或多個(gè)方案來實(shí)現(xiàn)，例如包括識(shí)別和追蹤面部(眼睛、鼻子、嘴等)的特征，感測(cè)和追蹤已經(jīng)被傳感器200捕捉或監(jiān)視的主體的移動(dòng)，檢測(cè)人的皮膚色調(diào)和追蹤他的移動(dòng)，等等。當(dāng)攝像機(jī)外殼14移動(dòng)時(shí)，由于慣性它要持續(xù)一段時(shí)間和距離之后才停止?！爸苿?dòng)”距離和時(shí)間取決于攝像機(jī)外殼14的速度。最好在面部追蹤時(shí)能夠控制電機(jī)204以防止超出(overshoot)。注意用于面部追蹤、控制水平搖攝和俯仰搖攝移動(dòng)等的軟件可以存儲(chǔ)在攝像裝置(一般為硬件)或主機(jī)裝置中。
圖12是表示驅(qū)動(dòng)攝像機(jī)水平搖攝或俯仰搖攝移動(dòng)的電機(jī)的制動(dòng)時(shí)序表。根據(jù)追蹤傳感器200，控制器202檢測(cè)所需的轉(zhuǎn)動(dòng)度數(shù)并計(jì)算電機(jī)204完成追蹤移動(dòng)所要花費(fèi)的時(shí)間步長或脈沖數(shù)，并要考慮到齒輪減速比。根據(jù)制動(dòng)時(shí)序表，電機(jī)204將在第n步前的規(guī)定數(shù)量的時(shí)間步長時(shí)反轉(zhuǎn)方向或極性。例如，在第n-5步時(shí)，控制器202將控制電機(jī)204反轉(zhuǎn)極性(例如在水平搖攝運(yùn)動(dòng)時(shí)從左到右改變)，正如圖12的階躍變化220所示。電機(jī)204在第n步時(shí)停止，用230表示從on(開)位置到off(關(guān))位置的階躍變化。這樣，攝像機(jī)將大致在與被追蹤主體相同的位置處停止，以避免或減小超出目標(biāo)位置。
在初始啟動(dòng)時(shí)，水平搖攝電機(jī)95和俯仰搖攝電機(jī)96移動(dòng)攝像機(jī)以確定容許移動(dòng)的范圍，限制開關(guān)測(cè)量容許移動(dòng)范圍的邊界，以提供水平搖攝極限位置和俯仰搖攝極限位置。在示意性實(shí)施例中，通過測(cè)量相對(duì)位移而不是測(cè)量絕對(duì)位置來控制攝像機(jī)水平搖攝和俯仰搖攝移動(dòng)。測(cè)量數(shù)據(jù)可用于判定攝像機(jī)移動(dòng)的絕對(duì)坐標(biāo)位置。在一具體實(shí)施例中，攝像機(jī)10獲得測(cè)量數(shù)據(jù)后將其提供給主機(jī)裝置30進(jìn)行數(shù)據(jù)處理以確定絕對(duì)坐標(biāo)。例如，系統(tǒng)可以確定重置位置，該重置位置是處于與兩個(gè)水平搖攝極限位置大體相等和與兩個(gè)俯仰搖攝極限位置大體相等的中心位置。在初始啟動(dòng)后可以將攝像機(jī)移動(dòng)到重置位置。或者，系統(tǒng)可以程序化或設(shè)置成允許用戶設(shè)置原始位置，以便在初始啟動(dòng)后攝像機(jī)會(huì)自動(dòng)移動(dòng)到原始位置。該原始位置可以相對(duì)重置位置、或相對(duì)水平搖攝極限位置和俯仰搖攝極限位置設(shè)置。
校準(zhǔn)時(shí)序可用于提高系統(tǒng)位置的精確度。確定并存儲(chǔ)用于定位攝像鏡頭的校準(zhǔn)補(bǔ)償。在攝像鏡頭水平和俯仰搖攝的操作過程中，校準(zhǔn)補(bǔ)償用作控制攝像鏡頭移動(dòng)的校正。校準(zhǔn)補(bǔ)償可校正由于加工影響等引起的定位攝像鏡頭的誤差。校準(zhǔn)補(bǔ)償可以是對(duì)在制造時(shí)確定的制造誤差的校正。校準(zhǔn)補(bǔ)償可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，然后在初始啟動(dòng)后自動(dòng)應(yīng)用，以確保在使用時(shí)精密、準(zhǔn)確地控制攝像鏡頭的位置。校準(zhǔn)補(bǔ)償可以相對(duì)水平搖攝極限位置和俯仰搖攝極限位置來確定和應(yīng)用。
上面描述裝置和方法的方案僅僅是對(duì)本實(shí)用新型原理應(yīng)用的說明，在不脫離如如權(quán)利要求書中所限定的發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可以形成許多其它的實(shí)施例和做些修改。因此，本實(shí)用新型的范圍不是參考上面的描述來確定，而反之應(yīng)當(dāng)由所附如權(quán)利要求及其等效的全部范圍來確定。
權(quán)利要求1.一種攝像機(jī)，包括視頻模塊，其包括攝像鏡頭和使所述攝像鏡頭移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置；和與所述視頻模塊相連的音頻模塊，其包括設(shè)置在音頻外殼內(nèi)的音頻部件，所述音頻外殼用于從聲音上使所述音頻部件與所述視頻模塊基本上隔離開。
2.如權(quán)利要求1所述的攝像機(jī)，其中所述音頻外殼包含多層不同物質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述的攝像機(jī)，其中所述不同物質(zhì)包括金屬和非金屬。
4.如權(quán)利要求1所述的攝像機(jī)，其中所述音頻外殼包含吸震材料。
5.如權(quán)利要求1所述的攝像機(jī)，還包括設(shè)置在所述音頻外殼和視頻模塊之間的機(jī)械隔離器。
6.一種攝像機(jī)，包括攝像機(jī)支架；攝像機(jī)外殼，其可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在所述攝像機(jī)支架上，相對(duì)所述攝像機(jī)支架水平搖攝移動(dòng)；攝像鏡頭，其可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在所述攝像機(jī)外殼上，相對(duì)所述攝像機(jī)外殼俯仰搖攝移動(dòng)；水平搖攝電機(jī)，其與所述攝像機(jī)外殼連接，驅(qū)動(dòng)所述攝像機(jī)外殼相對(duì)所述攝像機(jī)支架水平搖攝移動(dòng)；和俯仰搖攝電機(jī)，其與所述攝像鏡頭連接，驅(qū)動(dòng)所述攝像鏡頭相對(duì)所述攝像機(jī)外殼俯仰搖攝移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求6所述的攝像機(jī)，還包括用于所述水平搖攝電機(jī)和俯仰搖攝電機(jī)中的至少一個(gè)的齒輪減速機(jī)構(gòu)，其中所述齒輪減速機(jī)構(gòu)包括蝸桿齒輪。
8.如權(quán)利要求7所述的攝像機(jī)，其中所述蝸桿齒輪用于第一級(jí)齒輪減速。
9.如權(quán)利要求6所述的攝像機(jī)，其中所述攝像機(jī)外殼相對(duì)所述攝像機(jī)支架具有一水平搖攝移動(dòng)范圍，其中如果在預(yù)定時(shí)間周期內(nèi)沒有從所述水平搖攝電機(jī)接收到信號(hào)，則檢測(cè)到水平搖攝移動(dòng)的行程終端。
10.一種攝像機(jī)，包括攝像鏡頭；直流電機(jī)，其與所述攝像鏡頭連接，用于移動(dòng)所述攝像鏡頭；和反電動(dòng)勢(shì)編碼器，其與所述直流電機(jī)連接，接收來自所述直流電機(jī)的信號(hào)，并根據(jù)所接收到的信號(hào)的相變次數(shù)檢測(cè)所述直流電機(jī)的位置。
11.如權(quán)利要求10所述的攝像機(jī)，其中所述反電動(dòng)勢(shì)編碼器包括用于對(duì)從所述電機(jī)收到的信號(hào)進(jìn)行放大和濾波的放大器和濾波器；與所述反電動(dòng)勢(shì)編碼器連接、根據(jù)放大和濾波后的信號(hào)檢測(cè)相變的比較器；和時(shí)域?yàn)V波器。
12.如權(quán)利要求10所述的攝像機(jī)，還包括脈沖計(jì)數(shù)器，用于計(jì)算與所述相變相對(duì)應(yīng)的脈沖次數(shù)，以產(chǎn)生所述直流電機(jī)的位置數(shù)據(jù)。
13.一種攝像機(jī)，包括攝像鏡頭；直流電機(jī)，其與所述攝像鏡頭連接，用于移動(dòng)所述攝像鏡頭；設(shè)置成用于追蹤主體的傳感器；和控制器，其與所述電機(jī)連接，用于控制所述電機(jī)，和使所述傳感器接收被追蹤主體的位置信息；其中所述控制器被設(shè)置成根據(jù)從所述傳感器接收到的位置信息來控制所述電機(jī)移動(dòng)，所述位置信息包括主體停止時(shí)的目標(biāo)位置；及其中所述控制器被設(shè)置成在所述攝像鏡頭到達(dá)所述目標(biāo)位置之前反轉(zhuǎn)所述直流電機(jī)的極性，以使所述攝像鏡頭的移動(dòng)變慢和避免超過所述目標(biāo)位置。
14.如權(quán)利要求13所述的攝像機(jī)，其中所述控制器被設(shè)置成在所述攝像鏡頭到達(dá)所述目標(biāo)位置之前至少約5個(gè)脈沖時(shí)，反轉(zhuǎn)所述直流電機(jī)的極性。
15.如權(quán)利要求13所述的攝像機(jī)，其中，所述傳感器檢測(cè)所述攝像鏡頭從開始位置到所述目標(biāo)位置移動(dòng)的度數(shù)，以及其中，所述控制器被設(shè)置成計(jì)算所述直流電機(jī)將所述攝像鏡頭從所述開始位置移動(dòng)到所述目標(biāo)位置的總脈沖數(shù)。
16.如權(quán)利要求13所述的攝像機(jī)，其中所述控制器包括用于調(diào)整供給電機(jī)的電能的恒流控制器。
專利摘要一種攝像機(jī)，包括攝像機(jī)支架；可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在所述攝像機(jī)支架上的攝像機(jī)外殼，其相對(duì)所述攝像機(jī)支架水平搖攝移動(dòng)；可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在所述攝像機(jī)外殼上的攝像鏡頭，其相對(duì)所述攝像機(jī)外殼俯仰搖攝移動(dòng)；水平搖攝電機(jī)，它與所述攝像機(jī)外殼連接，驅(qū)動(dòng)所述攝像機(jī)外殼相對(duì)所述攝像機(jī)支架水平搖攝移動(dòng)；和俯仰搖攝電機(jī)，它與所述攝像鏡頭連接，驅(qū)動(dòng)所述攝像鏡頭相對(duì)所述攝像機(jī)外殼俯仰搖攝移動(dòng)。
文檔編號(hào)H04N5/225GK2733783SQ20042010496
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2004年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月12日
發(fā)明者瓊－米歇爾·沙爾東, 霍華德·米亞姆羅, 阿爾卡迪·羅貝爾奧夫, 阿里·穆阿耶爾, 保羅·麥卡爾平, 帕特里克·米奧通, 佩米·齊默爾曼 申請(qǐng)人:羅技?xì)W洲公司