专利名称：半球摄像机的制作方法
技术领域：
本发明涉及半球摄像机，其包含可在倾斜方向上旋转的镜头。
背景技术：
以往的半球摄像机包含半球体形半球盖，和在所述半球盖内的在倾斜和摇摄方向上可旋转的镜头。将其配置为使得镜头的旋转中心位于光轴上且对应于半球盖的中心，通过这种放置可以获得良好图像。例如，日本专利申请公开第2000-155366号(说明书摘要、图4)中公开了此类半球摄像机。
然而，以往的半球摄像机当在俯角方向上拍摄时会产生晕映且不能获得良好的图像。
附带说明，如果半球的天顶方向为向上方向，那么俯角方向相对于水平方向为向下方向。因此，例如，如果半球型监视摄像机以半球面朝上方的方式来安装，那么俯角方向是相对于水平方向的向下方向。如果摄像机以半球面朝向侧壁的方式安装在墙上，那么俯角方向为从正下方朝向墙的方向。附带说明，晕映是指由于摄像机盒位于部分拍摄区域中，图像部分变暗的情况。
如上所述，以往在俯角方向上拍摄时会产生晕映。因此，例如，难以满足拍摄摄像机安装位置附近且获得良好图像的需要。
发明内容
本发明是在上述背景下得出的，其目的在于提供能够在俯角方向上获得良好拍摄图像的半球摄像机。
本发明的一个实施方式的半球摄像机，其包含半球盖；在倾斜方向上可旋转地配置在所述半球盖内的镜头；和镜头支撑结构，用于支撑所述镜头，使得镜头的旋转中心可从半球的中心向天顶方向移动到偏离所述半球的中心的位置。
本发明的另一实施方式的摄像机，其包含在倾斜方向上可旋转地设置的镜头；镜头支撑结构，用于支撑所述镜头，使得所述镜头的旋转中心可移动；和镜头移动机构，用于根据倾斜方向上的镜头的旋转来移动镜头。此实施方式并非限于半球摄像机，而是可包括不包含半球的摄像机。在此实施方式中，镜头的移动方向为这样的方向，其中作为导致晕映的摄像机本身的遮蔽零件的摄像机外壳留在拍摄区域外。在一实施例中，镜头的移动方向为远离基座部的方向，且还为能够摇摄和倾斜的摄像机中的摇摄轴的方向。
如以下说明，本发明也有其它实施方式。因此，本发明的公开内容提供本发明的实施方式的一部分，且无意限制本文所描述并主张的本发明的范畴。
图1是表示本发明第一实施例的半球摄像机的图；图2是表示用于安装镜头的轴肩螺钉的图；图3是表示镜头旋转时的拍摄区域的图；图4是表示本发明第二实施例的半球摄像机的图；图5是表示本发明第二实施例的凸轮结构部分的放大图；图6是表示镜头旋转到75度倾角时的半球摄像机的图；图7是表示镜头旋转到90度倾角时的半球摄像机的图。
附图标记说明10，50半球摄像机
12基座14盖16镜头22半球盖24摇摄部26支撑壁30第一安装孔32第二安装孔34轴肩螺钉52摇摄部54支撑壁60平板凸轮62压紧件A 中心保持角范围具体实施方式
以下，详细描述本发明。然而，以下详细描述和附图无意限制本发明。或者，本发明的范畴由所附权利要求书界定。
实施例的半球摄像机包含半球盖；镜头，其位于所述半球盖内侧可在倾斜方向旋转；和镜头支撑结构，其支撑所述镜头，使得镜头的旋转中心可以从半球的中心向天顶(zenith)方向偏离的位置移动。
在这种配置中，摄像机可在镜头的倾斜旋转中心从半球盖的中心向天顶方向移动的状态下在俯角方向上拍摄，因此在俯角方向上可获得良好的图像。
这种半球摄像机还包含镜头移动机构，用于根据倾斜方向上的镜头的旋转使镜头向天顶方向移动。
在这种配置中，可根据镜头方向的改变将镜头移动到可以获得良好图像的合适位置。
在这种半球摄像机中，镜头移动机构包含凸轮，用于根据镜头的旋转来将旋转轴移动到预定位置。
在这种配置中，通过设置凸轮可使镜头的倾斜旋转的中心在半球的中心与向着天顶方向偏离所述半球的中心的位置之间移动，以便始终可以根据镜头的旋转来获得良好的图像。
另外，设定凸轮，使镜头的旋转轴在对应于仰角方向的预定中心保持角范围(center hold angle range)内保持在半球的中心，且使镜头的旋转轴在低于中心保持角范围的角度侧时，从半球的中心向天顶方向移动。
在这种配置中，可通过在上述中心保持角范围内将镜头的倾斜旋转轴保持在半球盖的中心而获得良好的图像。
所述凸轮是安装到旋转轴的平板凸轮，且平板凸轮的外周边的凸轮表面与固定压紧部抵接。
在这种配置中，可利用简单的配置而具备适当的凸轮结构。
上述半球摄像机具有上述配置，其中镜头被支撑，使得镜头的旋转中心可以从半球盖中心的位置，向天顶方向偏离的位置移动。因此，半球摄像机可在旋转中心从半球盖的中心向天顶方向移动的状态下，在俯角方向上拍摄。此类半球摄像机具有这样的优势，即可以在俯角的方向上获得良好的图像。
另一方面，实施例公开摄像机。此摄像机包含在倾斜方向上可旋转地设置的镜头；镜头支撑结构，其支撑所述镜头，使得镜头的旋转中心可移动；和镜头移动机构，用于根据倾斜方向上的镜头的旋转来移动镜头。在此情况下，摄像机并非限于半球摄像机，因此可包括不包含半球的摄像机。在此情况下，镜头的移动方向是这样的方向，其中作为导致晕映的摄像机本身的遮蔽零件的摄像机外壳被留在拍摄区域外。在以下的实施例中，镜头的移动方向为远离基座部的方向，且也为能够摇摄和倾斜的摄像机中的摇摄轴的方向。
在这种配置中，摄像机可在镜头的旋转中心移动的状态下在俯角方向上拍摄。可根据镜头方向的改变将镜头移动到合适的位置，以便获得良好的图像。因此，可在俯角方向上获得良好的图像。
以下，将参照附图描述本发明的实施例的半球摄像机。
图1表示本发明第一实施例的半球摄像机。在本实施例中，半球摄像机10为监视摄像机。在所述实施例中，在如图1所示半球的天顶朝上的状态下，向上方向称为天顶方向且横向方向称为水平方向。摄像机镜头的方向参照水平方向来表达，且从水平方向向上的角称为仰角，而从水平方向向下的角称为俯角。水平方向的镜头角为0，且天顶方向的镜头角为90度。
在图1中，半球摄像机10包含构成外壳的基座12和盖体14。所述基座12通常为圆形，且具有安装于天花板等安装位置的安装结构。基座12还可旋转地支撑镜头16。镜头16由镜头筒18固定，在镜头筒18的后部具有摄像元件，由这些形成摄像机。
盖体14具有环状部20，用螺钉将半球盖22安装到所述环状部20。环状部20具有装设到基座12的安装结构。半球盖22为窗口部件(window member)，其由透明塑料制成。如图所示，半球盖22的形状设计为使得当盖体14安装到基座12时镜头16容纳在半球盖22中。因此，镜头16放置在窗口部件的内侧。
接下来说明作为镜头16的支撑结构的摇摄-倾斜(pan-tilt)机构。如下文所述，其在摇摄和倾斜方向上可旋转地支撑镜头16。特别是，在本实施例中，支撑所述镜头16，使得旋转中心可从半球的中心向天顶方向偏离的位置移动。
在图1中，作为镜头16的支撑结构，在基座12上具有在水平面上可旋转的摇摄部24。摇摄部24由薄片制成且具有环状形状。在摇摄部24上的彼此远离180度的两个位置处设置支撑壁26。在两个支撑壁26之间，在倾斜方向上可旋转地安装有镜头16倾斜。镜头16在摇摄和倾斜方向上可手动旋转。在镜头16设置方位角部28，以校正随着摇摄和倾斜的拍摄区域的角度变化，且方位角部28也是手动移动的。
每个支撑壁26中均具备两个安装孔，即第一安装孔30和第二安装孔32。轴肩螺钉(具有肩状物的螺钉)34穿过第一安装孔30和第二安装孔32中的一个，拧紧到镜头16。由此允许轴肩螺钉34成为倾斜旋转轴，且在倾斜方向上可旋转地支撑镜头16。镜头16中的螺孔，在其中心线与光轴交叉的位置上。
在不同高度设置第一安装孔30和第二安装孔32。第一安装孔30的位置在当摇摄部24安装到基座部12时对应于半球中心。即，如果在两个支撑壁26的第一安装孔30的中心之间划直线，那么该直线穿过半球盖22的半球体的中心。
将第二安装孔32配置得高于第一安装孔30，也就是说，其位于比半球中心朝向天顶的位置。如下文所述，第二安装孔32提供在这样的高度，其中当摄像机使用镜头16在俯角的方向上拍摄时，不会发生晕映。
第一安装孔30和第二安装孔32具有相同尺寸。另外，如图所示，第一安装孔30和第二安装孔32通过狭缝36彼此连接，所述狭缝36的宽度小于孔的直径。
图2表示轴肩螺钉34，其在头部40与螺纹部42之间具有大直径部44和小直径部46。小直径部46邻接大直径部44前端侧。大直径部44和小直径部46两者的横截面均为圆形。
大直径部44的直径几乎与第一安装孔30和第二安装孔32的内径相同，但略小于第一安装孔30和第二安装孔32。因此，当轴肩螺钉34拧紧时，大直径部44为镜头16的旋转轴。
将小直径部46的直径设置为略小于狭缝36。小直径部46可在轴肩螺钉34松开但未脱落的状态下穿过狭缝36。因此，轴肩螺钉34可从第一安装孔30移动到第二安装孔32，或以相反方向移动。以此方式，可移动镜头16且可改变其高度。
下面说明本实施例的半球摄像机10的组装方法。如图1中所示，将摇摄部24安装到基座12，且将镜头16安装在摇摄部24的两个支撑壁26之间。此时，两个轴肩螺钉34从外部穿过两侧的支撑壁26的第一安装孔30或第二安装孔32，且拧紧到镜头16中的螺孔。接着，镜头16旋转，使得其面向所要的拍摄方向，进而执行方位调整。
此处，如下选择第一安装孔30或第二安装孔32。首先，说明倾斜倾角相对较小的情况。在此情况下，与水平方向所成的仰角相对较大，且没有晕映的麻烦。在此情况下选择第一安装孔30。基本上，优先选择第一安装孔30。由于旋转中心位于镜头16的光轴上，所以光轴穿过半球的中心，由此可获得良好的图像。附带说明，在本说明书中，当镜头16面向天顶时倾斜倾角为0度(当镜头角为90度时，倾斜倾角为0度)。
接下来说明倾角较大的情况。在此情况下，即使拍摄方向向上，仰角也较小。或者，拍摄方向在水平方向上或俯角方向上。在此情况下，使用第一安装孔30会导致晕映。如前面所述，晕映是指因摄像机盒一部分进入拍摄区域中而导致的图像部分变暗。因此，在这种情况下选择第二安装孔32。由此可以将镜头16的旋转中心配置得较高，从而防止晕映。
图3展示选择第二安装孔32时的拍摄区域的实例。由于本实施例的半球摄像机10为监视摄像机，所以拍摄区域为监视区域。在此实例中，拍摄方向为水平方向，且拍摄区域的一半在俯角的方向上。如图所示，较高配置的旋转中心，使摄像机盒(盖体14的环状部20的顶部)留在拍摄区域外，从而防止晕映。
回到图1，在镜头16向着所要方向的状态下安装盖体14，由此完成半球摄像机10。另外，可在基座12安装在天花板等安装位置的状态下，进行镜头16的方向调整和盖体14的装配。
接下来说明当半球摄像机10已经组装好时，镜头16的高度调整的操作。在此情况下，将盖体14卸下，且手动地改变镜头16的方向。
假设镜头16在调整前安装到摇摄部24的支撑壁26的第一安装孔30。在此情况下，镜头16的旋转中心对应于半球的中心，与其一致。还假设旋转镜头16，使得其朝向较小仰角的方向、水平方向或俯角方向。此时，作为实例，镜头16是指向水平方向。当镜头16指向水平方向时，拍摄区域也会覆盖俯角方向。
此时，将轴肩螺钉34松开但未脱落，则镜头16向天顶方向移动。轴肩螺钉34的小直径部46穿过支撑壁26的狭缝36，轴肩螺钉34移向第二安装孔32。将轴肩螺钉34再次拧紧，则轴肩螺钉34的大直径部44在第二安装孔32中被轴支撑。接着，镜头16指向水平方向。还根据需要执行摇摄方向的旋转和方位调整。
以上，已经说明了本发明的第一实施例。在本实施例中，由于镜头16的旋转中心被支撑，使得旋转中心可从半球的中心向天顶方向移动，所以摄像机可在镜头16的旋转中心位于从半球盖中心向天顶方向偏离的位置的情况下拍摄俯角方向。由此减少了晕映且可以获得在俯角方向上良好的图像。
同样，在本实施例中，可将镜头16的旋转中心保持在半球的中心处，用于不包括俯角方向的常规拍摄方向。因此可获得良好的半球中心在光轴上的图像。这样，在保持常规拍摄方向上的图像质量的同时，摄像机还可拍摄俯角方向。
另外，与下述以往的配置相比，本实施例还可改善俯角方向的拍摄的图像质量。以往，在某种类型的摄像机中，盖体具有这样的形状，其中圆筒形透明盖与半球体形半球的底部组合为一体。此类摄像机可通过圆筒部分拍摄俯角方向。然而，在此情况下，图像通过作为二维曲面的圆筒部分来获得。此类图像的图像质量远远低于通过三维曲面的球面而获得的图像的质量。因此，当在俯角的方向上拍摄时，图像质量严重降低。
因此，由于摄像机通过二维曲面的圆筒部而拍摄俯角方向，所以以往的配置在图像质量方面具有较大劣势。相反，本实施例由于能够通过三维曲面的球面而进行拍摄，所以与通过圆筒部的拍摄相比，图像质量得到改善。也就是说，与上述以往的配置相比，即使当在俯角的方向上拍摄时，也可获得良好的图像。
下面，说明本发明第二实施例的半球摄像机。
图4表示本实施例的半球摄像机的镜头支撑机构。图5是图4的部分放大图。如下文所述，本实施例的半球摄像机50包含凸轮机构，作为用于根据倾斜方向上的镜头16的旋转来上下移动镜头16的镜头移动机构。未图示基底、盖体等的结构可与上述第一实施例的相同，省略说明。
在图4和图5中，与第一实施例一样，摇摄部52为环形薄片。摇摄部52具备两个立于其上的支撑壁54。支撑壁54具备长孔56，用螺钉58将镜头16可旋转地安装到长孔56，使得镜头可在长孔56中上下移动。
尽管未图示，但螺钉58在头部与螺纹部之间具有圆柱形轴部。与第一实施例一样，此圆柱形轴部充当旋转轴。将镜头16侧的螺孔的中心线位于与镜头16的光轴交叉的位置。当螺钉58配置于长孔56的底部时，螺钉58的中心线穿过半球的中心，因此旋转轴穿过半球的中心，且镜头16的光轴穿过半球的中心。螺钉58可随镜头16一起从图4和图5中的位置向上移动。附带说明，为便于理解本发明，在图4和图5中简化了螺钉58且将螺钉58的头部画得较小。
平板凸轮60安装到螺钉58。平板凸轮60相对螺钉58固定，且与螺钉58和镜头16一起旋转。在支撑壁26上，用螺钉64将压紧件62固定到与平板凸轮60抵接的位置。压紧件62为圆片，其可以以螺钉64为轴绕其旋转。压紧件62的周边表面与平板凸轮60的周边表面接触。
另外，扭转弹簧66安装到支撑壁26。扭转弹簧66的一端在压紧件62的下方安装到支撑壁26。扭转弹簧66的另一端安装到螺钉58。扭转弹簧66对于螺钉58和镜头16同时向下施力。
尽管图中未展示，但相对侧上的支撑壁26也具备相同的凸轮结构。
接下来说明本实施例的凸轮设定。如下文所述，设定本实施例的凸轮，使得镜头16的旋转轴在对应于仰角方向的预定中心保持角范围A内保持在半球的中心，且使得镜头16的旋转轴在低于中心保持角范围A的角度时从半球的中心向天顶方向移动。
即，在图4和图5中，镜头16面向天顶方向，倾角为0度、且仰角为90度(最大值)。在此状态下，在包括最低点(与压紧件62接触的点)的中心保持角范围A内凸轮平板60为圆形。在此中心保持角范围A中，凸轮平板60将镜头16的旋转轴配置于长孔56的底部。换句话说，凸轮平板60使旋转轴位于半球的中心。中心保持角范围A对应于镜头16的倾角较小且仰角较大的方向。而且，中心保持角范围A设定为即使镜头16的旋转轴位于半球的中心处也不会产生晕映。
此外，在中心保持角范围A之外凸轮平板60在径向增大。如此设定使得凸轮平板60将镜头16的旋转轴从半球的中心向天顶方向移动。中心保持角范围A之外为倾角较大且相对于水平方向的角较小的位置。为了使镜头16不论面向何处都不会有晕映，设定凸轮表面，使得旋转轴随着凸轮表面镜头16的倾斜增加而向上移动。
接下来说明本实施例的半球摄像机50的摇摄倾斜(pan-tilt)机构的操作。与前述第一实施例一样，本实施例的摇摄倾斜机构也为手动式。因此可用手来改变镜头16的方向。就摇摄方向来说，用手来旋转摇摄部24。就倾斜方向来说，相对于摇摄部24用手来旋转镜头16。方位调整也是通过用手使镜头16绕光轴旋转来进行。
此时，观察倾斜方向上的旋转，在图4的状态下，镜头16面向天顶方向。此时，镜头16在中心保持角范围A内。扭转弹簧66将螺钉58和镜头16一起往下压。平板凸轮60的圆形部分(扇形部分)与压紧件62抵接，螺钉58配置于长孔56的底部，且旋转中心与半球的中心一致。
假设镜头16从该状态向倾斜方向旋转。当镜头16的方向在中心保持角范围A内时，平板凸轮60的圆形部分与压紧件62抵接。镜头16的高度得以维持，且旋转中心保持在半球的中心。当镜头16的方向超出中心保持角范围A时，镜头16随凸轮表面向天顶方向移动。
图6表示倾角为75度，即仰角为15度的状态。从平板凸轮60的圆形部分延伸的部分与压紧件62抵接。螺钉58和镜头16在长孔56中被往上推。
图7表示镜头16进一步旋转到面向水平方向(倾角为90度、仰角为0度)的状态。在此状态下，拍摄区域(监视区域)的一半位于俯角方向上。在此状态下，螺钉58和镜头16在长孔56中被进一步往上推。
以此方式，在本实施例中，当镜头16超过中心保持角范围A倾斜时，凸轮将镜头16的旋转轴往上推。
如果镜头16在相反方向上旋转，那么镜头16也根据凸轮移动，且向下移动。当镜头16的方向进入中心保持角范围A内时，螺钉58配置于长孔56的底部，且镜头16的旋转轴对应于半球的中心。
如上文所述，本发明第二实施例的半球摄像机50包含镜头移动机构，用于根据倾斜方向上的镜头16的旋转而向天顶方向移动镜头16，由此可根据镜头16的方向的改变来将镜头16移动到能获得良好图像的合适位置。
另外，本实施例的半球摄像机50还包含凸轮，用于根据镜头16的旋转而将旋转轴移动到预定位置。该凸轮使镜头16的旋转中心在半球的中心与在天顶方向偏离中心的位置之间移动，以便始终可根据镜头16的旋转来获得良好的图像。
设定上述凸轮，使得在对应于仰角方向的预定中心保持角范围A内镜头16的旋转轴保持在半球的中心，且使得在低于中心保持角范围A的角度所在侧，镜头16的旋转轴从半球的中心向天顶方向移动。通过这样的凸轮设定，可在上述中心保持角范围A内将镜头16的旋转轴保持在半球盖22的中心，可以获得良好的图像。
另外，上述凸轮包含安装到旋转轴的平板凸轮60，且平板凸轮60外周边的凸轮表面与被可旋转地固定的压紧件62抵接。通过这样的简单结构，可提供适当的凸轮结构。
另外，根据以上实施例，从另一角度来看，镜头16被支撑，使得镜头16的倾斜方向上的旋转中心可移动。根据倾斜方向上的旋转来移动镜头16。因此，所述摄像机可在镜头16的旋转中心移动后的状态下拍摄俯角方向。可根据镜头16的方向的改变而将镜头16移动到获得良好的图像的合适位置。因此，可在俯角方向上获得良好的图像。从这一角度来看，本发明并非限于半球摄像机，且本发明中并非必须具有半球。
虽然已经说明了目前认为是本发明的优选实施例的实施例，但可对其作各种修改，且属于本发明的真实的精神和范畴内的所有此类修改都包含在所附的权利要求书中。
工业实用性如上文所述，本发明的半球摄像机具有可在俯角方向上获得良好的图像的效果，可用作监视摄像机等。
权利要求
1.半球摄像机，其特征在于，包括半球盖；镜头，在倾斜方向上可旋转地设置在所述半球盖的内侧；和镜头支撑结构，支撑所述镜头，使得所述镜头的旋转中心可从半球的中心移动到向天顶方向偏离的位置。
2.根据权利要求1所述的半球摄像机，其包含镜头移动机构，用于根据倾斜方向上的所述镜头的旋转而向所述天顶方向移动所述镜头。
3.根据权利要求2所述的半球摄像机，其中所述镜头移动机构包括凸轮，用于根据所述镜头的旋转，将旋转轴移动到预定位置。
4.根据权利要求3所述的半球摄像机，其中所述凸轮设定为使得在对应于仰角的方向的预定中心保持角范围内，所述镜头的所述旋转轴保持在所述半球的中心，且使得在低于所述中心保持角范围的角度所在侧时，所述镜头的旋转轴从所述半球中心向天顶方向移动。
5.根据权利要求3所述的半球摄像机，其中所述凸轮是安装到所述旋转轴的平板凸轮，且所述平板凸轮的外周边的凸轮表面与固定压紧部抵接。
6.摄像机，其特征在于，包括在倾斜方向上可旋转地设置的镜头；镜头支撑结构，用于支撑所述镜头，使得所述镜头的旋转中心可移动；和镜头移动机构，用于根据倾斜方向上的所述镜头的旋转来移动所述镜头。
全文摘要
镜头(16)可旋转地设置在半球盖(22)内侧。支撑所述镜头(16)，使得旋转中心可从半球的中心向天顶方向移动到偏离中心的位置。可以具有镜头移动机构，用于根据所述镜头(16)的倾斜方向上的旋转来移动所述镜头(16)。所述镜头移动机构可为凸轮结构。设定所述凸轮结构，使得在对应于仰角方向的预定中心保持角范围内，所述镜头(16)的旋转轴保持在所述半球的中心，且使得在低于所述中心保持角范围的角度所在侧时，所述镜头(16)的旋转轴从所述半球的中心向天顶方向移动。即使当在俯角方向上拍摄时，也可获得良好的图像。
文档编号H04N5/222GK1906533SQ200580001709
公开日2007年1月31日 申请日期2005年1月27日 优先权日2004年2月4日
发明者小西贵行, 带刀寿和 申请人:松下电器产业株式会社