CN101970928B - 摄像机保持模块和用于立体拍摄的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于立体拍摄的摄像机保持模块，其特征在于，该摄像机保持模块包括：沿至少一个导轨以平移方式移动的托架模块，由驱动装置驱动；摄像机保持旋转元件，具有旋转轴、由可移动托架承载的引导元件和致动器，该致动器与引导元件相互作用以引发引导元件运动从而使摄像机保持元件旋转。

Description

摄像机保持模块和用于立体拍摄的装置

立体摄像自19世纪中叶起就已经存在了，而且已经关于可包含在单一壳体中或置于用于并排或镜像定位的支撑件上的两个摄像器材或两个摄像机的相对定位考虑了各种方案。

1999年，申请人公司在IBC(阿姆斯特丹)公开了世界上首个数字立体摄像机形式，该摄像机通过运动驱动器允许即时控制立体影像以进行现场电视转播。

此首个立体摄像机由两个SDI摄像机(来自Thomson BroadcastSystems的“Microcam”)构成，并且具有为了通过使用观察和控制装置确保紧随拍摄之后的受控立体影像所需的全部电机驱动器，观察和控制装置提供立体影像的实时显示以及影像和运动控制的各种参数。包括所有的立体拍摄参数(中心到中心距离、聚散度、变焦、焦距和光圈)变化的摄像机提供了首个多个摄像机拍摄，并且现场投影到大银幕上。

2000年7月1日在Nièvre(法国)的Clamecy进行了世界上首次对立体电视转播的接收。

电机驱动参数包括：摄像机之间的中心到中心距离、Angénieux品牌的可变焦镜头上的摄像机聚散度(也就是说，摄像机的两个光轴之间的会聚角)、聚焦、光圈和变焦。

成对参数除了是形成立体像对和光轴的两个摄像机的机械轴线外，还是从这两个摄像机的CCU(摄像机控制单元)得出的影像管理参数。

目前N个摄像机的立体拍摄系统(N大于或等于2)采用部件的组装体，导致大的机械复杂性和巨大的体积，这都是必须使成本增加的缺点。

本发明旨在通过模块设计克服这些缺点中的至少一个，模块设计能够从对于所有摄像机而言是共同元件的模块生产立体摄像机。一旦立体拍摄装置包含立体拍摄参数，这些模块用于通过包含所有的机械和电子功能以及显著地系统化和简化了这些立体拍摄参数的控制而减小体积。

本发明涉及用于通过N个摄像机进行立体拍摄的摄像机保持模块，其特征在于，该摄像机保持模块包括：

-刚性框架，称为模块的本体，该刚性框架可在其不同面上结合机械和/或电子元件。

-托架，在平移平面中以平移方式移动，并且具有引导装置和用于驱动可移动托架的装置，引导装置用于与由模块本体的第一面支撑的至少一个导轨协作；

-摄像机保持旋转元件，由可移动托架支撑，并且具有旋转轴、引导元件和致动器，致动器与引导元件协作以引起引导元件运动从而使摄像机保持元件旋转特别地超过10的最大旋转角，更具体地超过5的最大旋转角，用于驱动可移动托架平移的装置定位在旋转元件的致动器与旋转轴之间。

摄像机保持旋转元件的旋转控制与该元件的旋转轴不同且远离该旋转轴的这种布置允许紧凑架构，该架构能够产生包含所有立体拍摄功能的模块。引导元件优选地在形成于可移动托架中的引导槽中滑动。

以平移方式移动的托架可由两个平行的导轨引导，摄像机保持旋转元件至少延伸到这两个导轨之间的空间中。

有利地，摄像机保持旋转元件的旋转轴定位在第一导轨的上方。

致动器优选地位于两个导轨之间的空间以外，而引导元件定位在摄像机保持旋转元件的、位于两个导轨之间的空间以外的区域中。

用于驱动可移动托架平移的装置可定位在两个导轨之间的空间中。

有利地，致动器和/或驱动装置是滚珠丝杠或蜗杆。

摄像机保持旋转元件可包含摄像机滑动支撑件。

可通过弹性元件获得绕轴的旋转，弹性元件在一个方向允许旋转驱动运动并且在其余方向具有较大的刚性。

旋转元件的最大旋转角可至多等于10，更具体地可至多等于5。

模块可具有3点水平校正装置，特别地，3点水平校正装置包含在模块本体中，并且包括3个控制元件和垂直于模块的平移平面移动的3个元件，3个控制元件容置在模块本体的、与第一面相反的第二面中形成的槽中。

本发明还涉及一种立体拍摄装置，其特征在于，该立体拍摄装置包括至少一个如上所述的模块和控制装置，控制装置能够产生参数以对模块的可移动托架和摄像机保持旋转元件进行控制，以及至少对由模块支撑的摄像机的聚焦进行控制。该装置可包括至少两个如上所述的模块。该装置可包括仅具有一个摄像机保持旋转元件的至少一个旋转模块，因此不包括以平移方式移动的任何托架。

控制装置可具有：

-第一所谓1级操作模式，在该第一所谓1级操作模式下，参数以彼此独立的方式被调整；

-第二所谓2级操作模式，在该第二所谓2级操作模式下，至少一个参数受控于另一参数，这两个参数例如是会聚角和聚焦距离。

控制装置可具有第三所谓3级操作模式，在该第三所谓3级操作模式下，第一参数受控于第二参数，第二参数受控于至少一个第三参数。例如，第一参数是两个模块的两个摄像机之间的中心到中心距离，第二参数是两个摄像机之间的会聚角，第三参数是聚焦距离。

有利地，模块以直角方式安装，至少两个模块定位在半反射回位镜(miroir de renvoi semi-réfléchissant)的两侧。

至少一对对称的模块可以头尾接合方式安装在同一壳体中。从而装置可具有以直角方式安装在半反射镜两侧的两个壳体，安装在对应壳体中的模块所支撑的摄像机的轴交错。

本发明还涉及如上所述的一组模块，其特征在于，该组模块包括用于不同类型摄像机的、不同尺寸的模块，模块的控制参数独立于模块，使得来自控制装置的控制信号可用于该组模块的所有模块。

通过结合附图阅读以下作为非限制性实施方式给出的描述，可以使本发明的其它特征和优点变得显而易见，在附图中：

-图1a至1c分别以从俯视图(1a)、仰视图(1b)和平面视图(1c)示出了根据本发明的模块D2的优选实施方式；

-图2a和2b图示了立体摄像装置的两个实施方式，立体摄像装置具有并排(2a)或直角(2b)放置且使用根据本发明的两个模块D2和G2的两个摄像机；

-图3图示了具有使用并排放置的两个模块D1和G2的两个摄像机的立体摄像装置；

-图4和5示出了具有2个摄像机(图4)和8个摄像机(图5)的两个示例性立体摄像装置，2个摄像机和8个摄像机配备有根据本发明的具有所谓顶点(zénithal)支架安装件的模块；

-图6图示了用于两个模块D2和G1的所谓“鹤式(grue)”-支架的支架安装件；

-图7图示了右模块和左模块的、特别用于支架安装件的头尾联接；

-图8图示了一种复杂模块，其在同一个支撑件11上包含两个单独的模块，其中一个模块具有平移和旋转功能，而另一模块仅具有旋转功能；

-图9图示了用于摄像机保持旋转元件的旋转控制装置；

-图10图示了具有单一导轨的本发明变体；以及

-图11图示了安装拍摄装置的优选方法。

本发明涉及通过运动控制管理并特别通过学习进行操作的具有N个视点(N大于或等于2)的立体拍摄摄像机的生产和管理。

这种摄像机由可具有不同尺寸和相同功能的模块支撑，模块被定位在对于所有拍摄配置而言被称为“并排布置”或“直角布置”的支撑件上。

这些模块和支撑件是通用的(versatilité)，具有同一用途，并且有利地使用相同的命令语言，而不管具有2个或更多(N大于2)视点的每个拍摄系统可使用的变体的重量、体积和比例如何。

本发明更具体地涉及摄像机保持模块的生产，摄像机保持模块可适合于具有2个或N个视点的所有立体拍摄装置，而不管每一个形成2个或N个视点的摄像机的影像标准、体积或重量如何。

这些模块适合于具有不同分辨率、体积和重量的摄像机并且彼此可兼容。

例如：重量从0到5kg、5到10kg和10到15kg等的SD、HD、2K和4K摄像机。

这些模块是相同的且可适用的，而不管这些模块与2个或N个摄像机一同所并入的且在其中对称地定位的装置如何。用于摄像机升降臂、肩扛式摄像机、高角度拍摄“斯坦尼康(steadycam)”等的左模块或右模块有利地是可逆的并且包括相同的机械和电子元件，但是最重要地，其包括用于对由运动控制所记录的定位进行管理和读取的相同比例(échelles)。

这些模块彼此独立但可包含互补的功能：

例如：单一的3级发生器对于所有具有2个或N个摄像机的装置而言是足够的。然后其通过运动控制来同步摄像机。

c)这些模块可包含大量元件，其中至少一个选自下列：

ο与聚散度、中心到中心距离以及使光轴混合的高度、横滚和倾斜校正相关联的所有机械、电子、计算功能(微型PC可包含在模块支撑件中、包含在主模块中或与运动控制并排包含在便携式版本中)；

ο电子器件，用于变焦、聚焦和光圈；

ο齿轮电机，对聚散度、中心到中心距离和高度校正参数进行编码；

ο行程终止检测器；

ο配电(distribution)和相互通信、底板和其它卡；

ο致动器管理和电力卡；

ο1级、2级或3级同步信号发生器；

ο用于对在时间(即，时间码、世界时钟)上的位置，以及在空间(即，罗盘、GPS、高度计、倾角仪、激光测距仪和其它这类装置)上的位置进行测量和读取的元件；

ο线缆或无线(“Wi-fi”、“蓝牙”)控制和传输系统；

ο数据存储计算机系统(快闪存储器、硬盘、USB键等)；

ο拾音麦克风，用于铃锤(clap)或存储有运动控制数据的1000Hz电子铃锤；

οHF接收机，用于由TC发生器传输的TC；

ο计算机，用于命令和用于收集所有数据；

ο连接，例如通过网络(例如，RS485、USB、以太网)使所有电信号和控制信号能够被交换和传送以可操作、可切换和互联，而无论组装的方法如何，以及无论进行干预的操作者是谁，其中操作者包括：可以对各种控制进行干预以简化任务分配的立体摄像师、摄像师或摄像助理。这些任务是互补的、分等级组织的和可切换的。

模块是可互换的，并且在发生故障的情况下，可以交换模块而不会遗失存储在微控制器或快闪存储器中的先前设定的数据(位置读取)的历史。

模块是通用的：所有右模块与所有左模块交互：

1.D2：右平移和旋转模块；

2.G2：与模块D2对称的左平移和旋转模块；

3.D1和G1：分别是右旋转模块和左旋转模块。

减轻的右旋转模块D1′或左旋转模块G1′(与D2/G2兼容)(也就是说，不具有水平(assiette)校正控制，除非通过手动调节)用于高角度拍摄、直升飞机。这种模块的具体特征在于其直接置于模块D2/G2中以在该模块中赋予第二旋转，第二旋转被设计为显著减小整体的体积(见图8)。

所有这些模块都是具有N个视点的摄像机的组成元件。

模块基于比例因子制成但是有利地传送相同且兼容的读取数值以使用与所有组合兼容的共同传输和显示系统。

模块以如下方式组织：

A)在单一机械壳体中包含旋转和平移。

包含旋转和平移的模块是唯一的，因而显著节省了空间。模块是对称的以使相同部件独立地构成左模块或右模块。

B)这些壳体容纳所有的机械元件、电子元件和软件元件(如果包含有微型PC)，以对运动控制和立体摄像进行管理。

C)球轴承、滚针轴承或滚柱轴承式的系统提供超过360°的旋转。然而，对于立体拍摄而言，其旋转限于小角度，更具体地每个模块小于10°，且更具体地每个模块小于5°。

由于这些装置还可用于超过360°的多摄像机全景拍摄，在此情况下，补充的摄像机可通过自身在高达90°或更大的角度范围上拍摄以调节域边缘(bords de champ)，而不管补充的摄像机的数量为多少。

D)如果使准确度的缺乏程度降至最低，更具体地在镜像模式立体拍摄过程中使准确度的缺乏程度降至最低，那么可以通过不具有旋转元件的系统提供有限的旋转以避免间隙(jeux)的问题(音高(tangage)和缺乏刚性)。

这种旋转可以通过挠性联接器提供，挠性连接器具有在轴线92上的单一运动能力和在其它轴线上的极大刚性，以防止竖直或扭转的角度变化。图9示出了呈金属板90形式的实施方式，金属板90例如由淬硬钢制成并具有收缩(striction)区域91，在此情况下，收缩区域91具有圆弧轮廓。该旋转由元件32在箭头F的方向上控制。旋转是通过金属的弹性产生的，因此旋转是线性的且没有间隙。板具有远大于收缩区域91宽度的厚度确保了在与箭头F的方向不同的方向上的极大刚性，这对于摄像机的聚散度是有用的。

通过线性运动(滚柱丝杠)或旋转运动(蜗杆)产生用于具有N个视点的立体拍摄的5°或10°幅度旋转，使得支撑不同尺寸和重量摄像机的系统之间存在一致性。

E)在高精度滚珠丝杠驱动的情况下，对当相对于光轴振荡的摄像机根据压力变化而表现出具有间隙或倒塌的可能性时所产生的旋转间隙产生限制，压力变化例如由于重力而产生、或者由于在行进的车辆、直升飞机或任何振动的载体中进行拍摄或在横滚(绕光轴的旋转运动)的情况下进行拍摄时的振动而产生，横滚在重力作用下、在机械联接器上引起显著的振动。

无论产生平移或旋转运动的模块的尺寸如何，有利地，用于运动控制移动的编码比例在不同尺寸和重量的摄像机支撑载体之间是类似的。

F)此外，不管这些尺寸和重量的变化，有利地，旋转角度值与自然步长(pas)的同一数相关联，除了选择旋转角外不会产生任何其它干涉。

因此，所有的摄像机通过运动控制码而链接起来，运动控制码可以是唯一的而不管摄像机的体积和摄像机的重量如何，也就是说，由于同一命令产生相同效果，因此用于致动重量为200克和10kg的摄像机以使其旋转或平移的逻辑系统和机械比例是严格兼容的。

这是通过配对保持相同系数的所有齿轮电机和机械中间体而实现的，而不顾所有齿轮电机和所有驱动器所需的扭矩和功率如何。

无论这些组件是否在所有级别具有相同的传动系数而不管控制的位置以及控制的用于产生旋转或平移的人体工程学如何，X编码步长与相同的平移或相同的旋转相对应。

这种装置能够确保用于立体摄像子系统——虚拟的或真实的、来自脚本的、从拍摄和后期制作到播送的——的各种生产过程的兼容性，而不管所使用的、与该数据传送系统兼容的真实和虚拟工具如何。

图1a至1c图示了包括主板或本体11的模块D2的示例，主板或本体11的顶面装配有滑动件12和14，滑动件12和14为托架2提供平移引导，在托架2上安装有摄像机支撑件3。在导轨12与14之间存在对托架2的平移进行控制的装置。直流或无刷步进电机15使用传动装置18来驱动滚珠丝杠19或蜗杆。因而可使托架2在板1的整个宽度上移动，以调节摄像机之间的间隔并因此调节其影像产生立体像对的两个摄像机之间的立体基线宽度(base stéréoscopique)。由D2(或G2)表示和标识的最宽模块与2-摄像机系统的情况(cas)相对应，该2-摄像机系统名义上需要尽可能宽的可变立体基线宽度并因此需要同时改变两个平移的可能性。对于具有N个视点(N大于2)的系统而言，可以使用较窄的模块。称为D1或G1的这些模块仅包括与模块D2和G2具有相同机构的旋转，并且不包括任何平移(摄像机光轴之间的中心到中心距离的变化)，摄像机在此具体情况下置于各个模块的支撑件上。

模块D2或G2在本体11上还具有用于电子卡的连接器16、17，电子卡可容置在本体11的腔室(在此情况下存在2个腔室)中(图1b)。

托架2在模块的正面附近具有开口22以接纳摄像机支撑件3的旋转轴33，旋转轴33位于摄像机支撑件3的一端附近，更具体地，在上述示例中位于导轨14附近。摄像机支撑件3在其另一端具有指状件32，指状件32在槽(rainure)23中滑动以引导支撑件3的旋转。该旋转可用于调节会聚角。指状件32在大曲率轨迹上的运动受到由滚珠丝杠或蜗杆27产生的平移运动的控制，滚珠丝杠或蜗杆27由步进电机控制并由传动装置28传递。电机、传动装置和丝杠装置27、28容置在托架2的、位于导轨12与14之间的间隔之外的延伸部25的底部中，在导轨12与14之间的间隔中容置有用于托架2的平移机构15、18、19。

这种布置允许托架2的高精度平移运动(限定立体基线宽度)和支撑件3的旋转运动(限定聚散度)，并确保高紧凑性。

相比在将设计用于超过360°运动的现有平移和旋转系统进行简单叠置的目前公知专业立体拍摄系统中所见到的组件相比，平移组件和旋转组件的相互穿插提供了极大的空间节省，但是相比之下，将功能分布在平移导轨12和14的两侧提供了可观的空间节省并显著增加了旋转准确性。具体地，在该布置中，支撑件3的旋转半径大得多且提供了较小的体积。

容置在腔室45中并提供平移和旋转管理卡46以及摄像机同步卡的底板卡也通过包含在槽48₁至48₃之间而提供了空间节省，槽48₁至48₃被保留用于水平校正和光学对准。

因此，所有这些卡可容纳在形成控制模块的单一壳体中，因而能够管理所有参数而不需要添加大体积的元件。

“3级”管理卡、微型PC或任何其它卡可同样地完全位于具有N个视点(N大于或等于2)的拍摄系统的一个模块或其它模块中。

应当注意，如果仅包含旋转的D1或G1类型的模块安装在用于模块D2和G2的板11中，那么D1或G1类型的模块利用了可用于所有之前描述的管理、GPS和其它系统的极大存储空间。

用于摄像机光学对准且包含光学传感器和支撑件的机械组件对于2D拍摄是一致的但对于立体(3D)拍摄则不是一致的。那么必须通过3点系统对由拍摄角在这些组件的相交处形成的水平和角度进行校正，以使摄像机的竖直和水平差异最小。

在通过2个和N个视点进行立体拍摄的情况下，这方面对于使不同摄像机的光轴对准而言是重要的。

对三角架的、与模块的平移平面垂直的每个面的高度进行调节的升降件(ascenseurs)按如下方式操作。在位于模块的本体中心和两侧的3个槽48₁至48₃中安装有编码齿轮电机(未示出)，编码齿轮电机的轴是对渐缩部件进行操作的螺杆。该部件起到运动回复的作用并且例如通过半球形头部43作用在可移动元件上，半球形头部43形成受控(captif)的升降件，受控的升降件在各自的范围49₁至49₃内滑动并且通过顶点使模块升高。这3个可移动元件抵靠在用于并排或直角安装的模块支撑件的3个顶点和弹性紧固件上，弹性紧固件提供回复力以使这些可移动元件实现其升降功能。

例如通过几毫米(通常为3mm)的幅度调节所进行的3点调节能够在非常短的时间内解决所有的光学对准和水平问题，并且相对于运动控制而言例如为变焦漂移再进行这种校正。

模块D1、D2、G1和G2可以接收和分配管理和影像电源电流。

对于摄像机而言，连接器及其线缆可以包含在模块支撑件中，而不管模块支撑件是直角布置的(图4和5)或是并排布置的(图2a和3)。

1)电流分配模式提供模块的通用性而不影响各个模块之间命令的组织。

由于通过RS485总线或其它类型数据总线传输管理，因此模块不仅在位置上是通用的，而且在关系上是通用的。模块在操作层级中的位置在任何时刻保持对决策的开放。正是模块的这种特定特征允许按需对功能和命令层级进行组织。

2)对控制N个摄像机的N个模块的运动控制(特别通过学习)的一般管理。

可以通过控制器件对运动控制进行管理，控制器件可由在摄像机附近的操作者、由摄像助理在摄像机附近或通过线缆、“蓝牙”、“Wi-fi”或其它无线系统链接到摄像机而远离摄像机、以及由立体摄像师、总摄像师或导演从以N个摄像机控制立体影像的工作站进行控制。

根据操作者是否为唯一进行操作的人或者他是否有一个或多个助理或他是否与影片的立体摄像师、导演或总摄像师分享技术设置决策，对一方面包含优先权而另一方面包含使所有运动控制功能彼此控制(asservissement)的命令的增添以及这些命令的层级进行任意分配。

层级不仅链接到功能，并且还链接到根据对不同控制的独立选择而组织的各种控制。就此，所描述的模块设计允许来自硬件观点的灵活性与来自命令管理观点的灵活性一样大。

必须在希望表征设置和控制立体影像参数的情况下考虑拍摄，以给观看者提供观看舒适性。

例如：

可以决定，由聚焦控制聚散度(也就是说，会聚角)，或者相反，如在人们观察的那样，由聚散度控制聚焦。

如果导演已确定将会聚角限制于最大角度值，那么一旦达到该值，则聚散度不再变化。然而，可以考虑到，当到达该角度时，通过算法使用中心到中心距离来维持该角度，从而保持确定的角度。

使用用语“层级”表示不同功能相对于彼此的组织。

当命令都彼此独立时，我们说我们具有1级层级：一个或多个操作者对运动控制或摄像机的各种参数以彼此独立的方式进行调节。

当参数彼此受控时，称其具有2级(例如，聚焦受控于聚散度或聚散度受控于聚焦)。

当轴彼此受控时，其本身链接到第一控制：其被称为具有3级。这就是中心到中心距离受到恒定的会聚角控制的情况，而中心到中心距离必须在会聚角没有任何变化的情况下随聚焦变化。取得的效果是将物体保持在屏幕的平面内而不会在框架的深度方向前跳或后缩。

如果影像/影像位置读取考虑了这一点，那么不同的层级系统可以共存。

可将命令分为不同的层级。例如，中心到中心距离受到由聚焦控制的聚散度的控制，摄像机速度受到光圈变化的控制，以获得与通过N个视点进行立体拍摄中的速度变化作用相关联的恒定曝光，立体拍摄的影像两两形成立体像对。电影摄像机已经具有这些功能并因此在2D模式下对于这些功能是自主的，但是数据必须被保持然后在不同的影片制作步骤传输。由于数据与每个影像相关联，因此在数据记录中必须包括拍摄的速度变化。

拍摄系统的轴还可控制具有N个视点的系统中以及具有N个视点的N个系统中的不同摄像机的轴。

如果我们考虑具有N个视点的拍摄，那么主摄像机的聚焦可以控制所有聚焦，但是其也可控制所有的聚散度，从而所有的聚散度必须一致。

并排或镜像配置(图5)的8个摄像机会聚在同一聚焦平面上并具有比置于中心处的两个摄像机的角度大的不同角度值。因此这8个摄像机两两受控，但是必须在与包括主对的所有其它对相同的点处一致。

在摄像机数量为单数的情况下，例如9个，置于装置中心处的摄像机将控制分布在其左侧和右侧的所有摄像机对。所有摄像机的聚散度将位于其光轴的点上，而光轴自身与所有装置垂直。

若干装置也可以受控于这些装置中的一个。

层级可取决于与立体摄像值相关联的参数，例如根据目标屏幕的尺寸，具体屏幕上的像素数量的差异或毫米数的差异也可包含在层级中。在此情况下，可以警告操作者，所观察到的差异已被可包含在各个技师的控制和通信装置中的任何视频或音频系统所超越。

3)运动控制不仅可以实时管理光轴的参数，而且还可以在推迟的拍摄中“重放”这些轴的变化。重放其内包含有新参数的场景的某些参数的功能或者通过将一些参数的值改变为层级的不同程度使得可以控制非常复杂的拍摄，为此一个接一个地学习每个轴或每组轴，从而控制合成镜头的拍摄以及拍摄不同镜头或连续镜头并在连续镜头或影片中保持相同的参数。

4)如果拍摄合成镜头，必须保持存储在其它拍摄中的某些参数，同时保持对一些运动控制参数进行干预的可能性。

-例如，如果在背景幕前拍摄喜剧演员，那么可以自动地对同一喜剧演员重现第一次摄像中所使用的参数的变化。然而，可以基于场景设置决策对聚焦或任何其它参数进行不同地处理。

-另一示例：不同的幻影角色可以出现在整个影片中，但是第一次拍摄或之后拍摄的参数在拍摄过程中重复。

5)模块可以包含楔形榫头34，楔形榫头34起到用于摄像机滑动件4的支撑件的作用，摄像机滑动件4设置有互补的轮廓44。其上安装有摄像机6的滑动件4能够根据光学装置而将物方节点置于用于模型拍摄的旋转轴上或将镜头的正面抵靠镜子57定位(在例如图4和5的安装的情况下)，以限制镜子57所需的覆盖域。

楔形榫头34、44的尺寸取决于其所支撑的摄像机6。我们通过试图使体积最小来接近制造商的型号，因为目前的趋势是减轻数字摄像机的重量。

II)模块支撑件

a.类似于模块，支撑件是通用且兼容的。它们具有不同的比例但保持相同的功能，而不管它们所接纳的模块如何。

b.支撑的通用性：

可以以直角(图2b和图4至6)或并排(图2a和3)方式独立地使用模块。

直角具有不同类型。

-当如同图4和5中的直角布置的镜子57位于从270角一侧平分直角的平面上时，我们说这种直角布置是“顶点”直角，并且摄像机的两个底面以90角面对(见图2b、4和5)。在这些附图中，摄像机的模块固定至构成直角的支撑件51和52，镜子57由框架55和56支撑，框架55和56在53处—图4—与支撑件51和52铰接(或者甚至以固定的方式在53′处—图5—连接至这些支撑件)。这种配置对镜子57的两个表面提供了最佳保护，使其以免受通常来自上方的杂光的影响，而不管是在室外或摄影棚中进行拍摄。图2b示出了具有模块D2和G2且支撑在左肩上的拍摄配置。在图4中，模块D2由模块D1替代，也就是说，没有任何的平移功能。在实践中，对于使用支撑在肩上的立体拍摄而言，仅可在一个模块上调节的中心到中心距离通常足以限定立体基线宽度。

-当镜子位于平分90°角的平面中时，我们说直角处于“鹤式”配置。所示的具有模块D2或G1的这种配置(图6)对于太阳而言不太有利，但是其的确能够将组件置于非常靠近地面的水平面中，这对于在真实设置中的低角度拍摄而言是有利的。

-当高/低影像的倒置能够为两种应用使用同一装置时，我们说直角是混合的。

-并排支撑件7(图2a和3)允许N个模块D2/G2和/或D1/G1并列，但是例如可以包含间隔装置(未示出)以将N个支撑件彼此间隔放置以进行非常远的拍摄。

c.支撑件7、51、52的功能

-支撑件7、51、52直接置于所有电影专用机器或电视专用机器上，使得这些支撑件替代通常的支撑件，如形成摄像机与其上放置有摄像机的电机驱动头或手动驱动头之间的接合部的、制造商的楔形榫头。其原因在于现有系统的人机工程学不接受用于调节水平和光轴的三脚架的支承点，当模块包含三脚架的支承点时，这些支承点允许对光轴的高度进行校正调整。

-通常的系统不允许这种类型的应用，因为其并未被设计以接受这种校正系统，该校正系统要求在支撑模块的三脚架所支承的3个区域中具有高质量的平面度和表面条件。

因此，支撑件形成摄像机/模块/支撑件组件的一部分，因为支撑件提供手动头(手摇曲柄或流体)或电机驱动头的顶部与模块之间的接合。这些支撑件无法通过紧固之外的方式被包含在模块中，其灵活性使得三脚架能够校正光轴的水平和高度。

-支撑件还允许信号在模块之间分配以及被分配到外部电源、存储或管理资源。

-支撑件能够包括对运动控制的所有参数和短的连续镜头的记录进行管理的微处理器。

-该微处理器可置于模块中或在直角布置状态下被包含镜子下方以及在并排形态下被包含在光学器件下方。从而该微处理器的紧固保持一致。

-支撑件7、51、52还可在其厚度内包含用于某些轴或功能的管理卡，以减小模块的体积或使系统整体小型化。

d.连接器：

-所有连接器在模块和支撑件之间是兼容的。

-可仅在模块之间进行互连，可仅在支撑件之间进行互连，并且可在支撑件与模块之间进行交叉互连。

-由运动控制所控制的光学器件之间的互连可以穿过模块或穿过支撑件。

III)模块的组合：

存在模块的很多可能组合，因为对于同一尺寸的摄像机主要存在6个不同模块，即D2、G2、D1、G1、D1′和G1′，这样为具有两个视点的立体摄影给出了模块的很多可能配对，并为具有多于两个视点的立体影像给出了更多的可能配对。

-D2：右平移和旋转模块；G2：左平移和旋转模块：图2示出了并排放置的右模块D2和左模块G2。

-D1′：减轻的右旋转模块(与G2兼容)；G1′：用于高角度拍摄、直升飞机拍摄等的减轻的左旋转模块(与D2兼容，图8)。这些模块定位在模块D2/G2上。多重定位是机械的并且将平移保持在确定值内。

所有这些模块是具有N个视点(N大于或等于2)的摄像机系统的组成元件。

对于具有多于2个视点的拍摄系统而言，可因有具有比例作用的系统所致动的各个一致机构或另一方面由用于右摄像机的单一齿轮电机和用于左摄像机的单一齿轮电机所致动的比例机构而导致聚散度和中心到中心距离的渐进变化。从而如所示出的容纳平移机构的非常厚的直角支架的图5中那样，这些机构可以包含在模块的支撑件中。

图7示出了一种拍摄组件，其中，模块以首尾接合方式定位在具有双支撑件的壳体80中，以提供空间节省。在所示的示例中，获得了包括两个模块D2和两个模块G2(或甚至两个模块D1和两个模块G2)的具有4个摄像机的摄像机组。每个摄像机组容置在壳体80中并形成拍摄组件，该拍摄组件可单独使用(用于具有4个摄像机的立体拍摄)或如直角式安装(两个摄像机组的摄像机的光轴交错)中所示的那样用于具有8个摄像机的立体拍摄。可以理解，该头尾接合方式的安装指包括偶数(2、4、6等)个摄像机的情况。还应注意，这种安装要求来自每两个摄像机中的一个摄像机的影像被翻转，这是数字摄像机容易做到的。

图8示出了安装在公共主体11上的模块G1′和模块D2。在这种情况中，应该注意，只能通过手动调节来实现两个模块之间的水平和光轴校正。因此，当目标进入不同组(décors)时，存在被保留用作极端拍摄条件(例如，高角度拍摄)的配置或模块。该手动校正被保留用于仅包括焦距和光圈的固定光学器件。

IV)在具有2个或N个视点的立体影像所专用的摄像机的非常设计中包括模块。

摄像机可包含模块以及根据模块设计的模块支撑件7、51、52。该系统通过以下方式使进一步减小整体体积成为可能：通过使组成摄像机的传感器与模块尽可能靠近；以及通过将旋转部件的所有机械部件的尺寸确定为使得没有任何元件超出传感器安装所需的体积，除了在包含中心到中心距离的D2和G2类型模块的情况下超出调节中心到中心距离所需的宽度。

对于D1和G1或D1′和G1′类型的模块而言，传感器的安装给出了对模块最大体积的限制。

该装置使得制造用于立体拍摄的小型摄像机成为可能。

优点在于：

高度方面的空间节省：可以省去楔形榫头。

-摄像机正面和传感器相对于模块在所有方向上的垂直和平行设计。

-严格保持光轴的高度。

-容易进行光学对中而不引入平行度的缺陷。

-显著减小了支撑件/模块/摄像机堆叠体的高度。

-早在制造时就对水平和光轴变化进行校正。

-摄像机、模块和支撑件在该配置中成为单一的一体组件。

图10示出了配备有单一导轨100的模块。在优选配置中，用于驱动可移动托架2平移的装置容置在单一导轨100与摄像机支撑件3的旋转轴33之间，导轨和平移驱动装置容纳在旋转轴与其致动器之间。

图11示出了安装拍摄装置101的优选方法，拍摄装置101一方面具有包括传感器的拍摄壳体102，另一方面具有光学器件103。光学器件103例如通过容纳光学电机驱动器104的壳体附接至旋转元件3。

Claims (24)

1.一种用于立体拍摄的摄像机保持模块，其特征在于，所述摄像机保持模块包括：

-在平移平面中以平移方式移动的托架（2），具有引导装置和用于驱动所述可移动托架平移的装置，所述引导装置用于与由模块本体的第一面支撑的至少一个导轨协作；

-摄像机保持旋转元件（3），由所述可移动托架支撑，并且具有旋转轴、引导元件（32）和致动器（27），所述致动器（27）与所述引导元件（32）协作以引起所述引导元件（32）运动从而使所述摄像机保持元件旋转，所述用于驱动所述可移动托架平移的装置定位在所述旋转元件（3）的所述致动器（27）与所述旋转轴（33）之间，

其中，所述旋转轴包括弹性元件（90，91），所述弹性元件（90，91）在一个方向允许旋转驱动运动并且在其余方向具有较大的刚性。

2.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述引导元件（32）在形成于所述可移动托架（2）中的引导槽（23）中滑动。

3.如权利要求1所述的模块，其特征在于，以平移方式移动的所述托架由两个平行的导轨引导，所述摄像机保持旋转元件至少延伸到两个导轨之间的空间中。

4.如权利要求3所述的模块，其特征在于，所述摄像机保持旋转元件的所述旋转轴定位在第一导轨的上方。

5.如权利要求3所述的模块，其特征在于，所述致动器位于所述两个导轨之间的所述空间以外，所述引导元件定位在所述摄像机保持旋转元件的、位于所述两个导轨之间的所述空间以外的区域中。

6.如权利要求3所述的模块，其特征在于，所述用于驱动所述可移动托架平移的装置定位在所述两个导轨之间的所述空间中。

7.如权利要求1所述的模块，其特征在于，以平移方式移动的所述托架由单一的导轨引导。

8.如权利要求7所述的模块，其特征在于，所述用于驱动所述可移动托架平移的装置定位在所述导轨与所述旋转元件（3）的所述旋转轴（33）或所述致动器（27）之间。

9.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述致动器和/或所述用于驱动所述可移动托架平移的装置是滚珠丝杠或蜗杆。

10.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述摄像机保持旋转元件包含摄像机滑动支撑件。

11.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述旋转元件的最大旋转角至多等于10°。

12.如权利要求中1所述的模块，其特征在于，所述旋转元件的最大旋转角至多等于5°。

13.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述模块具有3点水平校正装置，所述3点水平校正装置包含在所述模块本体中并且包括3个控制元件和垂直于所述模块的平移平面移动的3个元件，所述3个控制元件容置于在所述模块本体的、与所述第一面相反的第二面中形成的槽中。

14.如权利要求1所述的模块，其特征在于，所述模块包括拍摄装置，所述拍摄装置具有拍摄壳体（102）和光学器件（103），所述拍摄装置的光学器件（103）自身通过容纳光学电机驱动装置的壳体附接至所述摄像机支撑件（3）。

15.一种立体拍摄装置，其特征在于，所述立体拍摄装置包括：至少一个如前述权利要求中任一项所述的模块；以及控制装置，能够产生参数，以对所述模块的可移动托架和摄像机保持旋转元件进行控制，以及至少对由所述模块支撑的摄像机的聚焦进行控制，

所述控制装置具有：

-第一所谓1级操作模式，在所述第一所谓1级操作模式下，所述参数以彼此独立的方式被调整；

-第二所谓2级操作模式，在所述第二所谓2级操作模式下，至少一个参数受控于参数；以及

-第三所谓3级操作模式，在所述第三所谓3级操作模式下，第一参数受控于第二参数，所述第二参数受控于至少一个第三参数。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述装置包括至少两个如权利要求1至14中任一项所述的模块。

17.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述装置包括仅具有一个所述摄像机保持旋转元件的至少一个模块。

18.如权利要求15所述的装置，其特征在于，两个参数是会聚角和聚焦距离。

19.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第一参数是两个模块的两个摄像机之间的中心到中心距离，所述第二参数是所述两个摄像机之间的会聚角，第三参数是聚焦距离。

20.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述模块以直角方式安装，至少两个模块定位在半反射回位镜的两侧。

21.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述模块包含在所述摄像机中。

22.如权利要求15所述的装置，其特征在于，至少一对对称的模块以头尾接合方式安装在同一壳体中。

23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述装置包括以直角方式安装在半反射镜的两侧的两个所述壳体，安装在对应壳体中的所述模块所支撑的所述摄像机的轴交错。

24.用于如权利要求15所述的拍摄装置的一组模块，其特征在于，所述一组模块包括用于不同类型摄像机的、不同尺寸的模块，所述模块的控制参数独立于所述模块，使得来自控制装置的控制信号能够用于组成立体摄像机的不同组模块的所有模块。