CN101772951A - 用于摄影和摄像设备的全景头 - Google Patents

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Abstract

用于摄影和摄像设备的全景头(1、80)包括第一支承构件(2)、第二支承构件(21、81)以及至少一个第三支承构件(40)，它们分别围绕第一、第二和至少一个第三定位轴线(P、T、L)彼此串联地铰接，三个定位轴线分别为摇摄轴线(P)、方位轴线(T)和水准轴线(L)，以便围绕轴线(P、T、L)以可调整的方式定位，使安装在第三构件(40)上的摄影或摄像设备的光轴(X)实现三维定位。第二支承构件(21、81)和第三构件(40)中的至少一个包括环形的支承构件(40、81)，以使承载在所述环形支承构件(40、81)上的所述构件可围绕所述第三轴线(L)转动。

Description

用于摄影和摄像设备的全景头
技术领域
本发明主题是用于摄影和摄像设备的全景头，该类型的全景头包括主权利要求的前序部分中所提及的各种特征。
背景技术
包括如此特征的全景头在市场上是公知的，其特别用来摄取全景的照片，其中，一系列角度上连续不断的景象整体上显示出一相当扩展开的主题。如此公知的全景头基本上包括三个支承构件，它们串联地一个在另一个上地彼此铰接起来，这样，第一构件可围绕一通常垂直于参照面(或水平面)的轴线(称之为全景或“摇摄”轴线)转动，第二构件可相对于第一构件围绕一平行于参照面而垂直于前一轴线的第二轴线(称之为方位或“倾斜”轴线)转动，第三构件可围绕垂直于前两个轴线的第三轴线(称之为“水准”轴线)定向。
然而，这些公知的全景头具有某些缺点，这些缺点使得全景头不能非常容易地进行操作。
第一个缺点在于，第三构件的定向通常相当受限制。这种倾向将如此的定向限制在仅两个位置上，这两个位置彼此正交，称之为全景画和肖像画。这是这些全景头的第一个不能接受的限制，这个限制又包括了其它的缺点。在一个如此的位置中，事实上，摄影装置以悬臂方式支承在三脚架上，当装置无论如何已经处于不稳定状态中时，就如在陡峭斜坡地形上难于定位的情形中，潜在地包括着装置的平衡问题。然而，通常地，装置的光轴在所有位置中并不与第三(水准)轴线相一致，因此，一方面，暗示着三脚架可能不平衡，另一方面，对于全景头的致动有不均匀的联接，由此，又会负面地影响全景头操作的同质性，尤其是在摄影装置是电机驱动的情形中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种全景头，其在结构上和功能上的设计弥补了以上例举现有技术中的诸多缺点。
借助于根据以下权利要求书所生产的全景头，本发明解决了该问题。
附图说明
参照附图，借助于非限制性的实例图示了本发明示范的实施例，从对本发明优选的、但不排外的示范实施例的详细描述中，将会更加清楚地明白本发明的特征和优点。附图中：
图1是本发明全景头的示意立体图；
图2是图1全景头的前视图；
图3是图1全景头的示意截面图；
图4是图3的放大详图；
图5和6分别是前述图中全景头的侧视图和沿图5中的线B-B截取的截面图；
图7是沿图2中的线A-A截取的截面图；
图8是沿图5中的线C-C截取的截面图；
图9是图7详图的更加详细的视图；
图10是本发明全景头的一个替代实施例的示意前视图。
具体实施方式
在附图中，附图标记1表示用于摄影和摄像设备(未示出)的整个全景头，摄影和摄像设备能够在滑动件2处安装到全景头1上，使得摄影和摄像设备的光轴X相对于全景头1定位，这将在下文中作详细地描述。
全景头1包括第一支承构件2，该支承构件2包括固定元件3和可动元件4，固定元件3之所以如此称呼在于，其要固定到诸如摄影三脚架(未示出)那样的支承上。可动元件4本身包括第一叉5，该第一叉5被位于两个相对的第一叉股7a、7b之间的底部6铰接到固定元件3上，以便能围绕第一轴线P(称之为全景轴线)转动。
围绕轴线P的转动可通过电机驱动的微控致动装置进行控制，该装置整体用附图标记8表示，其包括带有相应编码器10的电动机9，作用在循环的减速装置11上，减速装置的齿轮12可转动地固定到底部6的轴颈13上，并插入由弹簧装置14a加载的离合器14。这样，可防止任何可能的意外地锁定第一构件造成对全景头的损坏或对安装在全景头上摄影设备的损坏，在必要时，或在需要快速地但粗略地定位全景头1的时候，还可手工地致动第一支承构件2的转动。
安装在叉股7a自由端上的是第二支承构件21的第二叉20。该叉20可围绕轴线T(称之为“倾斜轴线”)转动，以便调整全景头1的方位位置(理解为相对于水平线的高度)。为此缘故，该轴线也将用术语方位轴线来称呼。此情形中的叉股7a起作为固定元件，而第二叉起作为第二支承构件的可动元件。第二叉还包括从底部22延伸出的两个叉股20a、20b。在此情形中，还借助于电机驱动的微控致动装置23来实现第二叉20相对于轴线T的定向，该微控致动装置23包括电动机24和相应编码器25，其作用在循环的螺杆减速器26上，减速器齿轮27可转动地固定到底部22的轴颈28上，插入由弹簧29a弹性加载的离合器29。这样，可阻止第二构件任何意外的锁定导致全景头的损坏或安装在头上的摄影设备的损坏，在需要的情况下，或需要快速地(尽管是大致地)定位全景头1时，还可以手工地致动第二支承构件21的转动。
还应该指出的是，承受电源的电气致动装置23的各个部分安装在第一叉股7a上，使得第一和第二支承构件2、21的致动装置都承载在第一叉5上。同样安装在叉上的是电源电池30和用于全景头1的遥控单元31(例如，射频的)。这样，获得的结果是，用于电源和全景头1控制的主要电缆部分，包括电动机的电源电路的电缆和连接到编码器的反馈电路的电缆，这样的主要电缆部分与第一支承构件一起移动，因此，允许围绕摇摄轴线P完全地转动而没有上述电缆的缠结，也不需要诸如滑动接触之类复杂而不是非常可靠的策略。
第三支承构件40呈环形中心轴承形状，其通过两个设置在叉股20a、20b自由端上的支承点(例如用一对V形轴承32)、以及安装在第一叉的叉股7b的自由端上的第三支承点33支承在第二支承构件21上。第三点33包括可围绕轴线T转动的衬套34，以及具有两个V形轴承35a的弹簧支承35，由弹簧37形成一弹簧装置，弹簧37将第三点33压靠在中心轴承40上。
中心轴承40在圆周上具有与皮带43接合的轨道42，皮带被电动机驱动的微动控制的致动装置44致动，致动装置44包括电动机45，电动机带有作用在轮47上的相应的编码器46，皮带43闭合在该皮带轮47上并插入离合器48。第三支承构件可围绕中心轴承40的轴线L定向，该轴线L在下文中被称之为用于大于360°(较佳地大于90°)转动的水准轴线。
在中心轴承40的内周界上，安装了用于所想要的光学摄影或摄像设备的滑动支承件50。支承件50包括沿着平行于轴线L的导向件52以可调整方式位移的滑动件51，其目的在于平衡，以及可让光学设备安装在滑动件上。相对的定位应做到：安装在全景头1上的设备除了始终基本上位于全景头上的重心位置之外，还须使其光轴基本上符合于水准轴线，这样，设备可从全景位置(例如，水平位置)位移到肖像位置，例如，转过90°，而不丢失对对象的取景或对焦。
全景头1的操作如下。
首先，由于三个定位轴线P、T、L的致动控制的摩擦力，可用手工至少大致地定位全景头，然后，通过微动控制器进行要求定位的微动。微动控制器由于减速传动比很大并由于闭环的反馈控制，允许定位精度达到十分之一度的量级，这一点在需要借助于高倍放大的光学设备在远离所摄物体进行定位时特别重要。
通过沿一个转动方向或沿相反方向致动各个电动机，由此，借助于从单元31接收到的信号，既可直接控制地也可或遥控地获得相应支承构件相对于对应轴线P、L、T的运动。
应该理解到，如此所述的全景头中所用的离合器可用固定加载或可调整加载进行预加载，添加到相应的弹簧、环或垫片上，以改变其弹性加载。
图10借助于基本上概略的线条示出了本发明全景头的一个替代的实施例80。类似于前述附图的细节具有类似的结构，并用相同的附图标记表示。在此情形中，第二支承构件81具有环形的中心轴承结构，其形成有内圆周的导向件82，第三支承构件83可在该导向件82上移动，第三支承构件呈承载在所述圆周导向件82上滑架的形式并可围绕第三轴线转动通过一大于90°的角(较佳地，能够围绕第三轴线作全周转动)。符号C表示安装在全景头80上的照相机或其它光学装置。致动装置在此情形中也是微动的和电动机驱动类型的。参照上述实例已经描述过的其余的特征仍然有效。
因此，本发明解决了提出的问题，同时获得了众多优点，包括：
-可围绕轴线L在0°和360°之间连续地调整任何设定角，
-维持所安装装置的重心定位，以及其后电动机驱动的致动装置所需联接的不变性，这对致动提供低的电耗以及均质的运动，而没有载荷的峰值，
-可围绕轴线L调整定位，同时，维持设备的聚焦轴(光轴)在图中物体上，
-可借助于摩擦致动装置快速地手工方式定位全景头，这也起作防止意外碰撞全景头可动部分和/或安装在其上装置的安全措施，
-调整精度，这借助于微动致动装置来获得，
-由于减少了连接全景头的可动部分的电缆，可获得障碍物的去除，所有电缆不必求助于诸如滑动接触之类的花费成本的谋略。

Claims (19)

1.用于摄影和摄像设备的全景头(1、80)，包括第一支承构件(2)、第二支承构件(21、81)以及至少一个第三支承构件(40)，它们分别围绕第一、第二和至少一个第三定位轴线(P、T、L)彼此串联地铰接，三个定位轴线分别为摇摄轴线、方位轴线和水准轴线，以便围绕所述轴线(P、T、L)以可调整的方式定位，使安装在所述第三构件(40、83)上的摄影或摄像设备的光轴(X)实现三维定位，其特征在于，所述第二支承构件(21、81)和所述第三构件(40)中的至少一个包括环形支承构件(40、81)，以使承载在所述环形支承构件(40、81)上的所述构件可围绕所述第三轴线(L)转动。
2.如权利要求1所述的全景头，其特征在于，所述环形支承构件(40)设置在所述第三构件(40)上并可转动地承载在所述第二支承构件(21)上，以便围绕所述第三轴线(L)转动。
3.如权利要求1或2所述的全景头，其特征在于，所述第三轴线(L)设置成至少近似地与所述光轴(X)相一致。
4.如权利要求1、2或3所述的全景头，其特征在于，所述支承构件(2、21、40)以摩擦方式彼此互相铰接。
5.如上述权利要求中一项或多项所述的全景头，其特征在于，所述支承构件(2、21、40)中的一个或多个通过微动控制的致动装置(8、23、44)运动学地彼此连接。
6.如权利要求5所述的全景头，其特征在于，所述支承构件(2、21、40)中的一个或多个通过电动机驱动的致动装置(8、23、44)运动学地彼此连接。
7.如权利要求6所述的全景头，其特征在于，所述电动机驱动的致动装置(8、23、44)包括闭环反馈位置控制器。
8.如权利要求7所述的全景头，其特征在于，所述微动控制的致动装置(8、23、44)包括带有相应编码器(10、25、46)的电动机(9、24、45)，所述编码器(10、25、46)作用在所述微动控制的致动装置(8、23、44)上。
9.如权利要求7或8所述的全景头，其特征在于，包括插入在所述微动控制的致动装置(8、23、44)和所述轴线(P，T，L)之间、由此可被电动机驱动的离合器(14、29、48)。
10.如权利要求8或9所述的全景头，其特征在于，所述电动机驱动的致动装置(8、23、44)连接到遥控单元(31)。
11.如权利要求10所述的全景头，其特征在于，所述单元(31)是无线电控制的。
12.如权利要求9所述的全景头，其特征在于，所述第一支承构件(2)包括可围绕所述第一轴线(P)相对于固定元件(3)可动的可动元件(4)，其中，所述单元(31)和/或所述全景头(1、80)的电源电池(30)安装在所述第一支承构件(2)的所述可动元件(4)上。
13.如权利要求12所述的全景头，其特征在于，在所述第一支承构件(2)的所述可动元件(4)上，还支承着所述电动机驱动的致动装置(23、44)和相对于所述摇摄轴线(P)和方位轴线(T)的位置控制器。
14.如上述权利要求中一项或多项所述的全景头，其特征在于，所述第一支承构件(2)包括形成所述可动元件(4)的第一叉(5)，所述第一叉(5)被位于两个相对的第一叉股(7a、7b)之间的其底部(6)铰接到所述固定元件(3)上。
15.如上述权利要求中一项或多项所述的全景头，其特征在于，所述第二支承构件(21)包括形成所述第二构件(21)的可动元件的第二叉(20)，所述第二叉(20)被位于两个相对的叉股(20a、20b)之间的其底部(22)铰接到放置在所述第一叉股(7a、7b)的自由端上的固定元件上。
16.如上述权利要求中一项或多项所述的全景头，其特征在于，所述第三支承构件(40)包括圆环形中心轴承(40)，其可转动地支承在所述第二叉(20)上。
17.如权利要求16所述的全景头，其特征在于，所述中心轴承(40)通过作用在其外周缘上的致动装置(42、43、44)被致动。
18.如权利要求17所述的全景头，其特征在于，所述中心轴承(40)的所述致动装置(42、43、44)包括皮带传动器(42)。
19.如权利要求16所述的全景头，其特征在于，所述中心轴承(40)支承在三点处，其中两点是在所述第二叉(20)的叉股(20a、20b)的自由端，第三点(33)是安装在所述构件上，并由弹簧(35)加载，所述弹簧可转动地支承在所述第一支承构件(2)的与承载其所述致动装置(21)的叉股(7a、7b)相对的叉股(7a、7b)的自由端上。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20100707