TWI785689B - 袖珍型第一人視角（fpv）轉向、抬頭攝像機之安裝與驅動機構 - Google Patents

Abstract

一種袖珍型第一人視角(FPV：first person view：以下簡稱：FPV)轉向、抬頭攝像機(pan & tilt camera mount)之安裝與驅動機構，其針對提供安裝於無人機組(包含：遙控飛機、遙控車、遙控船等)上攝像機水平迴向與垂直擺向驅動的結構整合，主要係由：一載具提供處理模組、攝像模組及轉向驅動模組於載具的座艙空間安裝，使攝像模組接受操作者遙控指令，進行水平迴向或垂直擺向的影像攝取。其中，該轉動驅動模組由一鎖接在該座艙空間的基座，結合由第一馬達驅轉一活動座水平迴轉；並使設在基座上方的另一轉向模組，結合由第二馬達驅轉兩個對半並嚙合的第一、第二半月形齒輪，使得設置在活動座上方夾持部內側的攝像模組，被該轉向模組帶動垂直擺轉；由此精簡連動機構的組成，達到攝像模組可順暢、平穩的任意向驅轉，以解除傳回畫面晃動、失真問題，令操作者的水平或垂直向視角可隨意轉動，達到擬真之畫面操控效果，為其特徵者。

Description

袖珍型第一人視角(FPV)轉向、抬頭攝像機之安裝與驅動機構

本發明關於一種運用於空拍機、或者無人機(包含遙控車、遙控船)控制攝像頭的設備，特別係指一種袖珍型第一人視角(FPV)轉向、抬頭攝像機之安裝與驅動機構。

第一人視角(FPV)是從駕駛員或飛行員的視點，控制無線電控制運行工具(vehicle)的方法。運行工具可以是各類型的移動機器或裝置，例如：遙控飛機、遙控汽車、遙控船或無人機等等，通過機載攝影機從第一人視角遠程駕駛或引導，無線傳送到視頻FPV眼鏡或視頻螢幕的全組操控裝置。

而影像攝取的前段關鍵組件，即是安裝在無人機組上的攝像機組；目前較被廣泛採用的攝像機組，排除了傳統廣角型、無法轉動攝視角度的單一鏡頭方式，而多以第一人視角(FPV)提供了水平迴向與垂直擺向的複合驅動方式替代。

坊間現有的第一人視角(FPV)的攝像機組，除有結構過於繁複、體積龐大，導致很難在無人機組載具的狹小空間內順利、簡便安裝，並且目前的第一人視角(FPV)攝像機組因體積大導致需要較大的轉動空間才不會造成轉動受限的情況，可以理解到僅能安裝在大型的無人機設備，或者將其安裝在座艙外；若勉強拼湊、勉強的在載具的侷限空間內完成安裝後，攝像機組在行進 過程中，即容易因機身震動，而出現鬆脫甚或整組脫開的情形；如此導致攝像機組傳回畫面過度晃動、傾斜偏差或斷訊、，嚴重影響操作者的判斷。

再且，坊間第一人視角(FPV)的攝像機組，其水平迴向、垂直擺向的驅動構造，由分別脫離的驅轉結構、分別管控各件；如此缺點導致攝像指令在變換不同向的轉調過程中，即會出現停頓、震動的情形，其傳回的視像除相同影響操作判斷外，且此不定向、不定時的晃動反饋情形情形，更會令操作者連續的觀看視像時，產生暈眩的不適感；這是目前此類機組的共同瑕疵。

坊間，另有的第一人視角(FPV)的攝像機組，如見中華民國專利公開第201944365號『增強第一身視角體驗的方法』案，企圖解決上述問題；其結構安裝在運行工具上的多個攝影機、運行工具中的圖像穩定模組、運行工具中的視頻處理模組、運動椅中的資訊分離器、運動椅中的運動處理單元、運動椅中的控制單元、運動椅中的G力計算單元。和運動椅中的力反饋產生單元。運動處理單元基於從攝影機產生的圖像穩定信號，計算運行工具的六軸運動自由度。由該案的圖1至圖3可以理解缺點在：

1.採用多個攝影機擷取不同角度的畫面，可以理解到設備費用相當高。

2.前案採用多個攝影機取得各個視角畫面，但是當使用者要看其他方向的畫面時，會有短暫的切換時間，且畫面不連續，會造成使用者體驗感受不佳的問題。

如何改善前述各列習用結構缺點，長久以來造成此類袖珍型第一人視角(FPV)轉向、抬頭攝像機使用者、玩家的極大困擾，更是是相關業者亟待努力解決的共同課題。

本發明的主要目的，即在提供一種袖珍型第一人視角(FPV)轉向、抬頭攝像機之安裝與驅動機構；其由向上堆疊組裝的連動機構，組成水平迴向與垂直擺向驅動功能件的精簡整合，由此達到攝像模組可順暢、平穩的任意向驅轉，以解除傳回畫面晃動、失真問題，令操作者的視角可隨意轉動，達到擬真之畫面操控效果，為其特徵者。

本發明的再一要目的，仍在提供一種袖珍型第一人視角(FPV)轉向、抬頭攝像機之安裝與驅動機構；該向上堆疊組裝的連動機構，具有體積微型化，且係設置在一底側基座上方的整組式構件；由此配合基座的安裝栓孔配置，可整組鎖接於載具的座艙空間底板位置上，具有簡便、穩固的安裝效益，相對達到防止攝像機組在運行中晃動的畫面穩定性增進的實益，為其特徵者。

緣此，本發明的結構係安裝在一載具內，該載具用於容置一處理模組、一攝像模組及一轉向驅動模組；該載具設置有一座艙空間，該處理模組、該攝像模組及該轉向驅動模組係設置其內部，再者，該載具受到使用者操作下位移或者轉向，或者同步轉向位移；該處理模組安裝於該座艙空間中，該處理模組用於處理該攝像模組的影像以及接受一擴增實境裝置動作控制；該攝像模組安裝於該轉向驅動模組上，並受到該轉向驅動模組帶動下將拍攝的畫面經由該處理模組傳送到該擴增實境裝置；該轉向驅動模組設置在該座艙空間中，該轉動驅動模組包含有一第一馬達、一基座、一活動座、一轉向模組、一夾持部及一容置部所構成，該 第一馬達是套接於該基座上，透過多個螺絲將該基座鎖接在該座艙空間，該第一馬達中央設置一第一齒輪軸，該活動座設置於該基座上方，並且該活動座包含有一套接座與上端的該夾持部所構成，前述的套接座的中央設置一套接孔並套接於該第一齒輪軸，使得該活動座受到該第一馬達帶動下沿著水平面轉動；該夾持部用於夾制該攝像模組，該轉向模組係設置在該夾持部的外側，並且該轉向模組包含有兩個對半並嚙合的第一、第二半月形齒輪；該容置部設置在該活動座內，於該容置部安裝有一第二馬達，該第二馬達中央軸設一第二齒輪軸，該第二齒輪軸軸接於該第一半月形齒輪，藉由該第二馬達驅動下，由該第二齒輪軸帶動該第一半月形齒輪動作，又該第二半月形齒輪受到該第一半月形齒輪帶動，使得設置在該夾持部的攝像模組被該轉向模組帶動下，沿著垂直面轉動。

在本發明的實施例，其中，該轉向驅動模組所需要的空間尺寸為直徑為4公分高度為5公分的圓柱空間。

在本發明的實施例，該處理模組係安裝在一架體。

在本發明的實施例，其中，該容置部的外側設有一夾線槽，該第一馬達與該第二馬達係透過多條線材連線，前述的線材恰夾制於該夾線槽，並免線材在動作時干涉轉動運行。

在本發明的實施例，其中，該基座更連接一夾板夾持在該座艙空間內。

10:載具

11:座艙空間

20:處理模組

21:架體

30:攝像模組

40:轉向驅動模組

41:第一馬達

411:第一齒輪軸

42:基座

421:夾板

43:活動座

431:套接座

4311:套接孔

44:轉向模組

441:第一半月形齒輪

442:第二半月形齒輪

443:第二馬達

444:第二齒輪軸

45:夾持部

46:容置部

461:夾線槽

50:擴增實境裝置

L:線材

S:螺絲

圖1係本發明之結構立體圖。

圖2係本發明之結構分解立體圖。

圖3是第一馬達與活動座另一側視角的結構圖。

圖4、圖5是活動座沿著水平面轉動的示意圖。

圖6是轉向模組與活動座之夾持部的結構圖。

圖7、圖8是轉向模組帶動攝像模組轉動示意圖。

圖9是本發明的系統配置圖。

圖10是本發明的系統控制圖。

為使貴 審查委員能對本發明之特徵與其特點有更進一步之了解與認同，茲列舉以下較佳之實施例並配合圖式說明如下：請參閱圖1、圖9，本發明之袖珍型第一人視角(FPV)轉向、抬頭攝像機之安裝與驅動機構係安裝在一載具10內，該載具10用於容置一處理模組20、一攝像模組30及一轉向驅動模組40。

如圖9所示，該載具10設置有一座艙空間11，該處理模組20、該攝像模組30及該轉向驅動模組40係設置其內部，再者，該載具10受到使用者操作下位移、或者轉向，或者同步轉向位移。由於本發明的機構體積小能放入大多數的遙控飛機座艙，且轉動角度可達280°的轉動範圍。

如圖1、圖9所示，該處理模組20安裝於該座艙空間11中，該處理模組20用於處理該攝像模組30的影像，以及接受一擴增實境裝置(圖未繪出)動作下，由於袖珍型第一人視角攝影機(FPV)其鏡頭接線設置在後端，因此，該處理模組20不能緊貼在攝像模組30的後方，需要一架體21加以固定於該座艙空間11，且袖珍型第一人視角攝影機接線有別於一般攝影鏡頭採用線材朝中央下拉 接設的技術，採用後接的技術可讓袖珍型第一人視角攝影機，可以隨著使用者的視角轉動，達到高擬真駕駛的效果。

如圖1所示，該攝像模組30安裝於該轉向驅動模組40上，並受到該轉向驅動模組40帶動下，將拍攝畫面經由該處理模組20傳送到該擴增實境裝置。

如圖9所示，該轉向驅動模組40設置在該座艙空間11中；如圖2所示，該轉動驅動模組40包含有一第一馬達41、一基座42、一活動座43、一轉向模組44、一夾持部45及一容置部46所構成。

如圖1、圖2所示，該第一馬達41是套接於該基座42上，透過多個螺絲S將該基座42鎖接在該座艙空間11。如圖1、圖9所示，該基座42更連接一夾板421夾持在該座艙空間內。

如圖3所示，該第一馬達中央41一第一齒輪軸411，該活動座43設置於該基座42上方，並且該活動座43包含有一套接座431與上端的該夾持部45，前述的套接座431的中央設置一套接孔4311，並套接於該第一齒輪軸411，如圖4、圖5所示，該活動座43受到該第一馬達帶41動下沿著水平面轉動。

如圖1、圖2及圖6所示，該夾持部45用於夾制該攝像模組30，該轉向模組44係設置在該夾持部45的外側，並且該轉向模組44包含有兩個對半並嚙合的第一、第二半月形齒輪441、442；該容置部46設置於該活動座43內，該容置部46安裝有一第二馬達443，該第二馬達443中央軸設一第二齒輪軸444，該第二齒輪軸444軸接於該第一半月形齒輪441，如圖7、圖8所示，藉由該第二馬達443驅動下，由該第二齒輪軸444帶動該第一半月形齒輪441動作，又該第二半月形齒輪442受到該第一半月形齒輪441帶動，使得設置在該夾持部45的攝像模組30被該轉向模組44帶動下，沿著垂直面轉動。

如圖2、圖3所示，該容置部46的外側設有一夾線槽461，該第一馬達41與該第二馬達443係透過多條線材L連線，前述的線材L恰夾制於該夾線槽461，並免線材L在動作時干涉轉動運行。

另外，安裝在該座艙空間11的該轉向驅動模組40所需要的空間尺寸為直徑為4公分高度為5公分的圓柱空間，換言之本發明轉動空間小，即使在小型的無人機也可以安裝，若安裝在大型的無人機更可有更好的視野效果。

請參閱圖1至圖10所示，本發明實際使用方式如下，使用者所使用的擴增實境裝置50配合外接的遙控裝置與載具10上所設置的接收器與該處理單元20連線，使用者透過轉動頭部例如攝像模組30受到轉向驅動模組40帶動下產生從上到下、左至右的畫面等，讓使用者視覺感受如同真實飛行的效果。

綜上所述，本發明構成結構均未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合發明專利申請要件，懇請 鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱。

需陳明者，以上所述乃是本發明之具體實施立即所運用之技術原理，若依本發明之構想所作之改變，其所產生之功能仍未超出說明書及圖式所涵蓋之精神時，均應在本發明之範圍內，合予陳明。

10:載具

11:座艙空間

20:處理模組

30:攝像模組

40:轉向驅動模組

41:第一馬達

43:活動座

441:第一半月形齒輪

442:第二半月形齒輪

Claims (3)

1. 一種袖珍型第一人視角轉向、抬頭攝像機之安裝與驅動機構，安裝在一載具內，該載具用於容置一處理模組、一攝像模組及一轉向驅動模組；該載具設置有一座艙空間，該處理模組、該攝像模組及該轉向驅動模組係設置其內部，再者，該載具受到使用者操作下位移、或者轉向，或者同步轉向位移；該處理模組安裝於該座艙空間中，該處理模組用於處理該攝像模組的影像以及接受一擴增實境裝置動作控制；該攝像模組安裝於該轉向驅動模組上，並受到該轉向驅動模組帶動下將拍攝的畫面經由該處理模組傳送到該擴增實境裝置；該轉向驅動模組設置在該座艙空間中，該轉動驅動模組包含有一第一馬達、一基座、一活動座、一轉向模組、一夾持部及一容置部所構成，該第一馬達是套接於該基座上，透過多個螺絲將該基座鎖接在該座艙空間，該第一馬達中央設置一第一齒輪軸，該活動座設置於該基座上方，並且該活動座包含有一套接座與上端的該夾持部所構成，前述的套接座的中央設置一套接孔並套接於該第一齒輪軸，使得該活動座受到該第一馬達帶動下沿著水平面轉動；該夾持部用於夾制該攝像模組，該轉向模組係設置在該夾持部的外側，並且該轉向模組包含有兩個對半並嚙合的第一、第二半月形齒輪；該容置部設置在該活動座內，於該容置部安裝有一第二馬達，該第二馬達中央軸設一第二齒輪軸，該第二齒輪軸軸接於該第一半月形齒輪，藉由該第二馬達驅動下，由該第二齒輪軸帶動該第一半月形齒輪動作，又該第二半月形齒輪受到該第 一半月形齒輪帶動，使得設置在該夾持部的攝像模組被該轉向模組帶動下，沿著垂直面轉動；該轉向驅動模組所需要的空間尺寸為直徑為4公分高度為5公分的圓柱空間；該容置部的外側設有一夾線槽，該第一馬達與該第二馬達係透過多條線材連線，前述的線材恰夾制於該夾線槽，並免線材在動作時干涉轉動運行；基座更連接一夾板夾持在該座艙空間內。
2. 如請求項1所述袖珍型第一人視角轉向、抬頭攝像機之安裝與驅動機構，其中，該處理模組係安裝在一架體。
3. 如請求項1所述袖珍型第一人視角轉向、抬頭攝像機之安裝與驅動機構，其中，該基座更連接一夾板夾持在該座艙空間內。

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