CN106415108B - 用于视频拍摄设备的支撑头部 - Google Patents

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Abstract

用于视频拍摄设备的支撑头部，包括用于视频拍摄设备(4)的附着元件(3)；至少一个铰接接头(10a、10b、10c)，该至少一个铰接接头形成在第一接头元件(11、12、13)与第二接头元件(12、13、14)之间，设计成使附着元件围绕头部的旋转轴线(X、Y、Z)相对于基座旋转；操作杆(22、32、42)，该操作杆与第二接头元件相关联以使第二接头元件相对于第一接头元件旋转，其中操作杆在第二接头元件上枢转并且能够摆动，以使第二齿轮元件与第一齿轮元件脱离啮合并且允许第一接头元件和第二接头元件自由旋转。

Description

用于视频拍摄设备的支撑头部
技术领域
本发明涉及一种用于视频拍摄设备的支撑头部。
背景技术
在用于视频拍摄设备的支撑头部的技术领域中，已知有多种头部，其中当设备与头部耦接时，设备能够以较高的精确度围绕限定在头部上的一个或多个旋转轴线摆动。
这些头部包括典型地基于齿轮装置的调整机构，其引起设备的一个或多个部件围绕前述轴线中的一个或多个相对旋转。特别地，已知一种头部，该头部包括：耦接在一起的第一主体和第二主体，该第一主体和第二主体具有围绕头部的轴线旋转的可能性；以及调整机构，该调整机构允许用户通过作用于与两个主体之一相连的操作杆上而促使该旋转。
调整机构典型地包括减速机构，使得由用户执行的操作杆的旋转导致第一主体相对于第二主体的微小(much smaller，小得多)角度幅度的旋转。
因此，有可能实现设备的极精确的旋转，然而，会对设备的旋转速度有损。
同一申请人的US 5589903描述了一种支撑头部，该支撑头部包括调整机构，该调整机构允许用户在需要时使得齿轮装置(该齿轮装置将第一主体与第二主体啮合)脱离啮合，以使得可以自由地实现围绕轴线的旋转，而无需旋转操作杆。因此，用户可以执行第一特别快速的旋转运动以到达近似位置，并且接下来，在已经使调整机构返回啮合状态的情况下，能够以精确的方式执行第二精确的旋转运动以到达期望的角度位置。
在US 5589903中描述的支撑头部中，通过旋转同轴地安装在操作杆上的适合的环形螺母而使调整机构脱离啮合，这使得操作杆平移地移离安装在另一主体上的小齿轮。用户以与趋向于使调整机构保持在相互啮合中的弹簧的弹性作用相反的方式旋转环形螺母。
然而，上文中描述的系统具有几个缺点，包括下列事实，即：对于用户来说不太直观，例如该用户没有立即接收到关于为了使调整机构脱离啮合而必须旋转环形螺母所沿的方向的指示。
而且，为了防止由于围绕非竖直轴线(例如围绕熟知为水平面的水平轴线或者倾斜轴线)进行旋转导致的设备重量失衡而引起操作杆的意外移动，从而松开调整机构并且引起设备由于自由旋转而落下，因此弹簧必须具有相对高的弹性常数，以确保即使存在不平衡负荷，调整机构也有效地保持在啮合状态下。
然而，这要求用户付出相当大的努力，以便既旋转环形螺母，又克服弹簧的弹性作用将其保持在松开位置中。
发明内容
本发明解决的问题为：提供用于视频拍摄设备的支撑头部，其在结构上和功能上设计为全部或者部分地解决在上文中参照引用的现有技术而描述的缺陷中的至少一个。
该问题通过一种支撑头部得以由本发明解决，该支撑头部包括：-基座；-附着元件，所述附着元件用于所述视频拍摄设备；-至少一个铰接接头，所述铰接接头形成在第一接头元件和第二接头元件之间，设计成使所述附着元件围绕所述头部的旋转轴线相对于所述基座旋转；-操作杆，所述操作杆与所述第二接头元件相关联，以使所述第二接头元件围绕所述旋转轴线相对于所述第一接头元件旋转；-致动器装置，所述致动器装置包括第一齿轮元件和第二齿轮元件，所述第一齿轮元件与所述第一接头元件相关联，所述第二齿轮元件设置在所述操作杆上并且能够与所述第一齿轮元件啮合，以由于所述操作杆的操作而引起所述第二接头元件围绕所述旋转轴线相对于所述第一接头元件旋转；其中，所述操作杆能够被移离所述第一接头元件，以使所述第二齿轮元件与所述第一齿轮元件脱离啮合，并且允许所述第二接头元件围绕所述旋转轴线相对于所述第一接头元件自由旋转；其特征在于，所述操作杆在所述第二接头元件上枢转，以便通过所述操作杆围绕枢转轴线的摆动所述操作杆能够移离所述第一接头元件以及移向所述第一接头元件，并且所述第二接头元件包括握持附件，所述握持附件在邻近所述操作杆的位置中延伸，以通过朝向所述握持附件按压所述操作杆，促进所述操作杆远离所述第一接头元件的摆动。
附图说明
通过参考所附附图，通过作为引导的目的且以非限制的方式例示的本发明的优选实施方案的以下详细描述，本发明的特征和优点将变得更清楚，附图中：
图1是根据本发明实现的用于视频拍摄设备的支撑头部的示意性后视图；
图2是图1的支撑头部的从上方看过去的示意性俯视图；
图3是图1的支撑头部的示意性侧视图；
图4是沿着图1的虚线IV-IV的剖视图；
图5是处于第二操作配置中的图1的支撑头部的从上方看过去的示意性俯视图；
图6是类似于图4的剖视图，其示出了处于图5的操作配置中的支撑头部；
图7A和图7B是图1的支撑头部的正视图，其中视频拍摄设备摆动到不同的位置中；以及
图8A和图8B是图1的支撑头部的侧视图，其中视频拍摄设备摆动到不同的位置中。
具体实施方式
在附图中，数字1指示根据本发明制成的用于视频拍摄设备的整个支撑头部。
头部1包括基座2和附着元件3，该基座形成头部1的支承面并且该基座优选地设计成安装在支架(例如三脚架)上，该附着元件能够接收一个视频拍摄设备并且与之接合，该视频拍摄设备在附图中由数字4示意性指示。
作为在此描述的优选实施方式的主题的头部1熟知为三轴头，其中附着元件3(以及由此与其接合的视频拍摄设备4)可以围绕彼此独立的三个旋转轴线相对于基座2旋转。
特别地，这些轴线分别是：轴线X，其被称为摇摄(pan)轴线，以基本上垂直于基座的方式穿过基座2，并且能够允许设备4在水平平面上旋转；轴线Y，其被称为倾斜轴线，垂直于轴线X，并且使得设备4能够围绕基本上垂直于其光轴的轴线旋转；以及最后，轴线Z，其被称为水准(level，水平)轴线，既垂直于轴线X也垂直于轴线Y，并且能够允许设备4围绕平行于其光轴的轴线旋转。
为了允许附着元件4围绕上述轴线相对于基座2旋转，对于轴线中的每个而言，头部1包括相应的铰接接头10a、10b和10c。
为了该目的，头部1包括：
-第一主体11，基座2形成在该第一主体上，
-第二主体12，通过相互接合而耦接至第一主体11，以便围绕轴线X旋转，由此形成第一接头10a，
-第三主体13，通过相互接合而耦接至第二主体12，以便围绕轴线Y旋转，由此形成第二接头10b，以及
-第四主体14，附着元件4设置在该第四主体上，并且该第四主体通过相互接合而耦接至第三主体13，以便围绕轴线Z旋转，由此形成第三接头10c。
要注意的是，可以始终为每个接头10a、10b和10c限定第一接头元件和第二接头元件，在不同情况下，这些元件由第一主体11和第二主体12、或者由第二主体12和第三主体13、或者由第三主体13和第四主体14表示。
第一主体11和第二主体12之间的接头10a会在下文中有详细描述；然而，如之前段落中说明的，如果适当地确定第一接头元件和第二接头元件，该接头也表示接头10b和10c。
第一主体11包括沿着轴线X延伸的轴20，该轴被接收在形成于第二主体12中的座部21内，使得第一主体11耦接至第二主体12，具有围绕轴线X旋转的可能性。
第二主体12与操作杆22相连，而在操作杆的自由端部上设置有球形柄22a。
操作杆22被设计为引起第二主体12围绕轴线X相对于第一主体11旋转。
特别地，借助于致动器装置提供第一主体11与第二主体12之间的旋转，该致动器装置包括与第一主体11相关联的第一齿轮元件以及设置在操作杆22上的第二齿轮元件。
在此描述的优选实施方式中，第一齿轮元件包括形成在轴20上的、具有轴向齿的环形齿轮23，而第二齿轮元件包括在操作杆22的柄上轴向地延伸的蜗杆(endless screw，螺旋杆)24。
蜗杆24可以与环形齿轮23啮合，使得当操作杆22围绕其纵向轴线旋转时，蜗杆24引起环形齿轮23(并由此引起轴20和第一主体11)围绕轴线X旋转。
优选地，由环形齿轮23和蜗杆24形成的齿轮装置被构造为形成齿轮减速机构，该齿轮减速机构具有1:20至1:60或者优选地1:30至1:50的范围内的齿轮齿数比，例如1:38。
因此，操作杆22围绕其纵向轴线完整旋转一周对应于第二主体围绕轴线X相对于第一主体11旋转约三十八分之一，使得能够以非常高的精度和运动均匀性实现两个主体11和12的角度定位。
操作杆22也可以被移离第一主体11，以便将蜗杆24与环形齿轮23脱离啮合并且允许第一主体11围绕轴线X相对于第二主体12自由旋转。
根据本发明的一个方面，操作杆22在第二主体12上枢转，以便围绕枢转轴线T摆动，并且其优选地在与球形柄22a纵向相对的端部25上枢转，使得蜗杆24定位在球形柄22a与端部25之间的中间位置中。
优选地，操作杆22的枢转轴线T基本上平行于轴线X，使得作为围绕枢转轴线T摆动的结果，操作杆22可以在与第一主体11和第二主体12的旋转平面基本重合的平面上移离或者移向第一主体11的轴20。
通过将端部25容纳在第二主体12中形成的孔28内，并且通过螺接在杆上的螺母29将其轴向锁定来使操作杆22枢转。安装在端部25上的一对弹簧垫圈30也优选地插入在螺母29和第二主体12之间。
通过弹性元件(例如弹簧26)朝向第一主体11偏压操作杆22，使得蜗杆24朝向与环形齿轮23的啮合被偏压。
在本发明的另一方面中，第二主体12包括握持附件27，在与轴20相对的一侧上，该握持附件在邻近操作杆22并且与杆稍微隔开的位置上延伸。
因此，能够以有效和直观的方式，简单地通过用一只手同时抓握操作杆22和握持附件27，并且捏紧该抓握，使得操作杆22朝向握持附件27摆动，实现操作杆22围绕枢转轴线摆动离开第一主体11的轴20(图5和图6)。
在介于操作杆22和蜗杆24之间的位置中，弹簧26优选地作用于操作杆22和握持附件27之间，使得弹簧可以有效地执行将蜗杆24按压在环形齿轮23上的作用。应该注意的是，通过将弹簧26定位得离操作杆22的端部25更近而不是离球形柄22a更近，有利地可能利用操作杆22的臂的长度来更轻松地克服弹簧26的弹力。
优选地，弹簧26容纳在握持附件27内形成的座部26a中，并且一方面轴向地支承座部26a的台肩26b，另一方面支承球形柄22a。
因此，可以通过第一快速并且近似定位的运动，实现视频拍摄设备4围绕轴线X相对于基座2的期望的角度定位，其中操作人员通过捏紧其抓握而将操作杆22按压在握持附件27上，以便将蜗杆24与环形齿轮23脱离啮合并且释放第一主体11和第二主体12之间围绕轴线X的相对旋转。
在该最初的快速运动结束时，释放操作杆22，以这种方式使得由于弹簧26的作用，蜗杆24与环形齿轮23啮合。
因此，如有必要，操作人员可以通过使操作杆22在一个或另一方向围绕其纵向轴线旋转来更精细地调整设备4的角度定位。操作杆的旋转引起蜗杆24、环形齿轮23以及因此第一主体11相对于第二主体12同时旋转。很明显，由于第一主体11通常相对于地面固定，例如被安装在三脚架上或者搁置在平整表面上，因此旋转的是第二主体12。
如上所述，以与接头10a相似的方式形成接头10b和10c，并且因此可以在其中确定下列元件：
-操作杆32和42，分别与第三主体13和第四主体14相关联，以使第三主体围绕倾斜轴线Y旋转，以及使第四主体围绕水准轴线Z旋转，以及
-握持附件37和47，分别在邻近操作杆32和42的位置中从第三主体13和从第四主体14延伸。
在接头10b和10c的构造中，还要考虑一个在接头10a中不存在的补充方面。
事实是，视频拍摄设备4围绕非竖直轴线(例如水准轴线Z和倾斜轴线Y)的旋转引起相对于正常位置的重量失衡，而在正常位置中，视频拍摄设备4水平地定位于头部1的顶部上，而其光轴平行于水平平面(图1中示出的“标准”位置)。
当视频拍摄设备4相对于该“标准”位置倾斜时，设备的重量(该重量有可能是相当重的)趋向于自然地使其向下旋转。
该趋势通常不存在于围绕轴线X的旋转中，并且应有效地通过调整结构围绕轴线Y和Z的旋转而克服。
首先，应注意的是，操作杆22、32或42的结构配置及其在第二接头元件(分别是第二主体12、第三主体13或者第四主体14)上的枢转使得可以定义被称作“自动释放”的旋转方向以及被称作“自动锁定”的旋转方向。
在第一种情况下，任何外部力偶都趋向于将操作杆22移离环形齿轮23，使得蜗杆24可以与环形齿轮23脱离啮合。
然而，在第二种情况下，该力偶趋向于增加使得环形齿轮23和蜗杆24在相互啮合状态下保持在一起所用的力。
上述第一种情况显然是非常不期望的，因为它会允许在第一旋转元件和第二旋转元件之间突然并且意外地发生自由旋转。特别地，如果旋转轴线是倾斜轴线或者水准轴线，则会使得视频拍摄设备4向下掉落。
参见在上文中对与接头10b和10c有相似性的接头10a的详细描述，自动释放的旋转方向被确定为第二主体以与操作杆22的延伸相反的方向(在指示为从球形柄22a朝向端部25的方向上)相对于第一主体11旋转的旋转方向。在图4中，第二主体12相对于第一主体11的自动释放的旋转方向由A指示，而自动锁定的旋转方向由B指示。
在第一实施方式中，附图中没有示出，头部1包括安全元件，该安全元件用于至少在第一接头元件和第二接头元件在自动释放的旋转方向A中旋转时，锁定第一接头元件和第二接头元件围绕相应旋转轴线的相对旋转。
例如，弹性偏压销可以设置在第二接头元件上，以干涉操作杆22的摆动，由此阻碍其朝向握持附件27的运动。相应地，只有在操作人员已经克服弹簧的作用移动销(例如通过对其进行按压)后，才允许该摆动。
在可以与之前的实施方式组合或者用作其替代的另一实施方式中，对于相关接头中的每个均设置有止动元件，并且当第一接头元件在自动释放的旋转方向中摆动时，该止动元件能够限制其相对于第二接头元件的旋转。在当前情况下，设置止动元件以使得在自动释放的旋转方向中的摆动被限制在相对于正常平衡位置减小的角度，例如小于20°，使得一个视频拍摄设备的重量失衡不能将操作杆移离第一接头元件。
在图7A和8B中示出了头部1，其中，在由止动元件限定的极限位置中，视频拍摄设备4分别围绕轴线Y和轴线Z摆动。
同样已知的是，在围绕水准轴线或者倾斜轴线(分别为轴线Z和Y)的旋转中，通常限定了主旋转方向，但是对于围绕摇摄轴线的旋转不存在这样的情况，因为必须能够同样好地在一个或另一方向中旋转视频拍摄设备。
在本说明书的内容中，已经说明了：围绕轴线的主旋转方向被定义成视频拍摄设备可以摆动至最大程度(在所有情况下摆动经过至少45°)的旋转方向。
在水准轴线的情况下，主旋转方向允许设备从水平(“摇摄”模式)摆动至竖直(“肖像”模式)，并且当从正面观察视频拍摄设备4时，该主旋转方向典型地导致看起来是顺时针的旋转方向(参见图7B)。在图7A和图7B中，主旋转方向由C指示，而另一旋转方向由D指示。
在倾斜轴线的情况下，主旋转方向允许视频拍摄设备4摆动，使得透镜指向下。在图8A和图8B中，主旋转方向由E指示，而另一旋转方向由F指示。
优选地，在支撑头部1中，操作杆32和42相对于第一接头元件和第二接头元件定位，使得任意主旋转方向都是自动锁定型的旋转方向。
虽然在上文中描述的优选实施方式中，支撑头部包括三个独立的接头，以便允许视频拍摄设备围绕三个轴线旋转，但是本领域技术人员将理解，在具有任意数量接头并且由此具有任意数量的旋转轴线的支撑头部上，本发明的基本原理能够以类似的方式再现。
因此，本发明解决了上文中参照引用的现有技术确定的问题，并且与引用的现有技术中描述的解决方案相比还提供多个其它益处，包括在接头的自由旋转操作中更强的直观性、更高的安全性以及更好的使用易用性。

Claims (10)

1.一种用于视频拍摄设备的支撑头部，包括：
-基座(2)，
-附着元件(3)，所述附着元件用于所述视频拍摄设备(4)，
-至少一个铰接接头(10a、10b、10c)，所述铰接接头形成在第一接头元件(11、12、13)和第二接头元件(12、13、14)之间，设计成使所述附着元件围绕所述头部的旋转轴线(X、Y、Z)相对于所述基座旋转，
-操作杆(22、32、42)，所述操作杆与所述第二接头元件相关联，以使所述第二接头元件围绕所述旋转轴线相对于所述第一接头元件旋转，
-致动器装置，所述致动器装置包括第一齿轮元件(23)和第二齿轮元件(24)，所述第一齿轮元件与所述第一接头元件相关联，所述第二齿轮元件设置在所述操作杆上并且能够与所述第一齿轮元件啮合，以由于所述操作杆的操作而引起所述第二接头元件围绕所述旋转轴线相对于所述第一接头元件旋转，
其中，所述操作杆能够被移离所述第一接头元件，以使所述第二齿轮元件与所述第一齿轮元件脱离啮合，并且允许所述第二接头元件围绕所述旋转轴线相对于所述第一接头元件自由旋转，
其特征在于，所述操作杆在所述第二接头元件上枢转，以便通过所述操作杆围绕枢转轴线(T)的摆动所述操作杆能够移离所述第一接头元件以及移向所述第一接头元件，并且所述第二接头元件包括握持附件(27)，所述握持附件在邻近所述操作杆的位置中延伸，以通过朝向所述握持附件按压所述操作杆，促进所述操作杆远离所述第一接头元件的摆动。
2.根据权利要求1所述的支撑头部，其中，所述第二齿轮元件包括蜗杆(24)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的支撑头部，其中，所述操作杆能够围绕其纵向轴线旋转，以引起所述第二齿轮元件的旋转。
4.根据权利要求1或2所述的支撑头部，其中，所述第二齿轮元件(24)和所述第一齿轮元件(23)具有1:20至1:60范围内的齿轮齿数比。
5.根据权利要求1或2所述的支撑头部，其中，设置有弹性元件(26)以朝向所述第一接头元件偏压所述操作杆，以便使所述第一齿轮元件保持与所述第二齿轮元件啮合。
6.根据权利要求1或2所述的支撑头部，其中，所述旋转轴线(X)垂直于所述基座(2)，由此限定所述头部的摇摄轴线。
7.根据权利要求1或2所述的支撑头部，其中，所述旋转轴线(Y、Z)平行于所述基座，由此限定所述头部的水准轴线或者倾斜轴线。
8.根据权利要求7所述的支撑头部，其中，对于所述旋转轴线限定有自动释放旋转方向(A)，在所述方向中，所述视频拍摄设备相对于其在所述头部上的平衡位置的失衡趋向于使所述第二齿轮元件(24)与所述第一齿轮元件(23)脱离啮合，并且设置有安全元件，以至少在所述第一接头元件和所述第二接头元件在自动释放旋转方向上旋转时锁定所述第一接头元件和所述第二接头元件围绕所述旋转轴线的相对旋转。
9.根据权利要求7所述的支撑头部，其中对于所述旋转轴线限定有自动释放旋转方向(A)，在所述方向中，所述视频拍摄设备相对于其在所述头部上的平衡位置的失衡趋向于使所述第二齿轮元件(24)与所述第一齿轮元件(23)脱离啮合，并且设置有止动元件，以在所述第二接头元件在所述自动释放旋转方向上摆动时，限制所述第二接头元件相对于所述第一接头元件的旋转。
10.根据权利要求7所述的支撑头部，其中，限定有围绕所述旋转轴线的主旋转方向，并且所述操作杆在所述第二接头元件上枢转，以使得所述第二接头元件在所述主旋转方向上的旋转是自动锁定的，并且所述视频拍摄设备相对于其在所述头部上的平衡位置的失衡趋向于促进所述第二齿轮元件(24)与所述第一齿轮元件(23)的啮合。
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