DE102021117445B3

DE102021117445B3 - Camera stabilization system

Info

Publication number: DE102021117445B3
Application number: DE102021117445.7A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-07-06
Filing date: 2021-07-06
Publication date: 2022-03-03
Anticipated expiration: 2041-07-07
Also published as: WO2023280898A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stabilisierungssystem (10) für die Bildstabilisierung mobiler Film- und Videokameras (70). Das erfindungsgemäße Stabilisierungssystem (10) weist ein Gimbal (60), konfiguriert zur Aufnahme einer Kamera (70) und zum Ausgleich unbeabsichtigter Bewegungen der Kamera (70), eine Körperweste (20), dazu konfiguriert, das Gewicht des Systems (10) auf den Körper einer kameraführenden Person zu übertragen, eine Verbindungsanordnung (40, 50) zwischen Gimbal (60) und Körperweste (20), dazu konfiguriert das Gewicht des Stabilisierungssystems (10) auf die Körperweste (20) zu übertragen, und eine Magnetfederanordnung (30), dazu konfiguriert, das Gewicht des Stabilisierungssystems (10) zu kompensieren, auf, wobei die Magnetfederanordnung (30) wenigstens eine Magnetfeder (31) aufweist.The invention relates to a stabilization system (10) for image stabilization of mobile film and video cameras (70). The stabilization system (10) according to the invention has a gimbal (60) configured to accommodate a camera (70) and to compensate for unintentional movements of the camera (70), a body vest (20) configured to support the weight of the system (10). to transfer the body of a camera operator, a connection arrangement (40, 50) between the gimbal (60) and body vest (20), configured to transfer the weight of the stabilization system (10) to the body vest (20), and a magnetic spring arrangement (30), configured to compensate for the weight of the stabilization system (10), wherein the magnetic spring arrangement (30) comprises at least one magnetic spring (31).

Description

Die Erfindung betrifft ein Stabilisierungssystem für mobile Film- und Videokameras (kurz Kameras), insbesondere für den ambitionierten Amateurfilmemacher, aber auch für bestimmte Drehbedingungen im professionellen Bereich.The invention relates to a stabilization system for mobile film and video cameras (cameras for short), in particular for the ambitious amateur filmmaker, but also for certain shooting conditions in the professional field.

Aus freier Hand zu filmen, ist anspruchsvoll. Neben den erwünschten Bewegungen des horizontalen und vertikalen Schwenkens kommt es weiterhin zu durch die Kameraführung bedingten unerwünschten Bewegungen. Diese sind vor allem das seitliche Hin-und Herschwanken („Rollen“) und die durch das Gehen der kameraführenden Person unvermeidlichen unregelmäßigen Auf- und Abbewegungen. Moderne Kameras haben standardmäßig optische Stabilisatoren in den Objektiven oder elektronische Korrekturalgorithmen, die eine gewisse Bildstabilisierung gewährleisten, qualitativ hochwertigen Ansprüchen genügen diese allerdings nicht.Filming freehand is demanding. In addition to the desired movements of horizontal and vertical panning, there are also undesired movements caused by the camera work. These are primarily the lateral swaying ("rolling") and the irregular up and down movements that are unavoidable when the person operating the camera walks. Modern cameras have optical stabilizers in the lenses or electronic correction algorithms that ensure a certain image stabilization as standard, but these do not meet high quality requirements.

In den 1970er Jahren entwickelte der Kameramann Gerrett Brown die sogenannte Steadycam, auch „Schwebestativ“ genannt. Federkraft und Trägheitsmoment sind die genutzten physikalischen Mittel, welche ungewollte Bewegungen der Kamera beinahe gänzlich auszugleichen vermögen. Ein Federarmsystem überträgt die Gewichtskraft der Kamera und des Systems auf den Körper und kompensiert die beim Gehen entstehenden Auf-und Abbewegungen. Die Kamera selbst ist an einer Stange befestigt, die an einem Kardangelenk mittels auf der gegenüberliegenden Seite des Gelenks befindlichen Gegengewichten ausbalanciert ist und durch die träge Masse vor allem die unerwünschten seitlichen Rollbewegungen eliminiert, ansonsten aber im Kardangelenk frei beweglich ist.In the 1970s, the cameraman Gerrett Brown developed the so-called Steadycam, also known as the "levitation tripod". Spring force and moment of inertia are the physical means used, which are able to almost completely compensate for unwanted movements of the camera. A spring arm system transfers the weight of the camera and the system to the body and compensates for the up and down movements that occur when walking. The camera itself is attached to a rod, which is balanced on a gimbal by means of counterweights on the opposite side of the joint. The inertial mass eliminates unwanted lateral rolling movements, but is otherwise freely movable in the gimbal.

Das Resultat sind ruhige, stabilisierte Aufnahmen auch bei schnellerem Laufen mit dem visuellen Effekt des Gleitens, Schwebens, Fliegens. Dieser visuelle Effekt beruht auf eben den oben genannten physikalischen Prinzipien, wodurch die Kamera an dem Federarmsystem immer sanft den Bewegungen der kameraführenden Person ein wenig nachfolgt. Die Steadycam ist insbesondere bei professionellen Filmemachern unverzichtbar geworden und wird auch seinen Stellenwert behalten.The result is smooth, stabilized recordings, even when running faster, with the visual effect of gliding, hovering, and flying. This visual effect is based on the physical principles mentioned above, which means that the camera on the spring arm system always gently follows the movements of the person operating the camera. The steadycam has become indispensable, especially for professional filmmakers, and will retain its importance.

Völlig unabhängig von dieser Entwicklung kamen in den 2000er Jahren immer mehr ferngesteuerte Drohnen für den Privatgebrauch in Mode, die in der Lage sind, völlig ruhige Luftaufnahmen zu liefern. Ermöglicht wurde dies durch immense Fortschritte in der Miniaturisierung von hochauflösenden Kameras sowie der Entwicklung motorisierter Gimbals („Gimbal“ engl. Für „kardanische Aufhängung“), also aktiver kardanischer Aufhängungen.Completely independent of this development, in the 2000s more and more remote-controlled drones for private use, which are able to deliver completely smooth aerial photographs, became fashionable. This was made possible by immense progress in the miniaturization of high-resolution cameras and the development of motorized gimbals ("gimbal" for "gimbals"), i.e. active gimbals.

Bei einem Gimbal handelt es sich um eine Lagerung bzw. Aufhängung einer Kamera, wobei die Kamera um die horizontalen Achsen und die vertikale Achse rotationsfähig gelagert ist. Durch eine entsprechende Motorisierung kann eine Rotationsbewegung der Kamera eben um diese Raumachsen auch aktiv ermöglicht werden. Dadurch können ungewollte Bewegungen der Kamera aktiv durch die Motorisierung ausgeglichen und somit die Filmaufnahmen stabilisiert werden. Diese Korrekturen vollzieht das Gimbal autonom. Darüber hinaus ist es aber auch komplett fernsteuerbar, wenn beispielsweise die Blickrichtung der Kamera verändert werden soll.A gimbal is a mounting or suspension of a camera, the camera being mounted such that it can rotate about the horizontal axis and the vertical axis. A corresponding motorization can also actively enable a rotational movement of the camera around these spatial axes. As a result, unwanted movements of the camera can be actively compensated for by the motorization and thus the film recordings can be stabilized. The gimbal makes these corrections autonomously. In addition, it can also be completely remote-controlled, for example if you want to change the viewing direction of the camera.

Gimbals sind mittlerweile im Stand der Technik auch für handgehaltene Kameras weit verbreitet und bekannt. Sie werden dabei sowohl für größere Handkameras wie beispielsweise digitale Spiegelreflexkameras (DSLR) und Camcorder bis zu ca. 3 kg als auch nicht zuletzt für Smartphones angewendet.In the meantime, gimbals are also widely used and known in the prior art for hand-held cameras. They are used for larger handheld cameras such as digital single-lens reflex cameras (DSLR) and camcorders weighing up to approx. 3 kg and, last but not least, for smartphones.

Während die kleinen Smartphone-Gimbals sehr gut handhabbar sind wegen ihres geringen Gewichts, stellt dies aber bis heute bei den größeren und für einen ernsthaften Filmeinsatz vorgesehenen Kameras ein großes Problem dar. So wiegt eine DSLR-Kamera mit entsprechender Optik und Gimbal ohne weiteres bis zu 4-5 kg. Damit sind längere handgehaltene Aufnahmen unrealistisch. Zwar sind einige zusätzliche Steuerungen der Kamera an einem Handgriff (z.B. über einen Joystick) bedienbar, aber es können bei weitem nicht alle Möglichkeiten, die ein Gimbal bietet, genutzt werden.While the small smartphone gimbals are very easy to handle because of their low weight, this still poses a major problem for the larger cameras intended for serious film use. A DSLR camera with the appropriate optics and gimbal easily weighs up to 4-5kg. This makes longer hand-held recordings unrealistic. Although some additional camera controls can be operated with one hand (e.g. via a joystick), not all the possibilities offered by a gimbal can be used by far.

Zusätzlich dazu haben Gimbals den Nachteil, dass sie prinzipiell die unerwünschte Bewegung des unregelmäßigen Auf- und Ab beim Gehen des Kameramanns nicht oder zumindest nur schlecht kompensieren können. Zwar gibt es seit etwa zwei Jahren auch hier eine Lösung mit einer doppelten parallel angeordneten Federanordnung, in das das Gimbal und die Kamera eingespannt werden, der Nachteil ist aber ein noch höheres Gewicht und definitiv der Verlust weiterer Steuerungsmöglichkeiten anhand des Joysticks während der Aufnahme, da die Federarme immer mit beiden Händen gehalten werden müssen.In addition to this, gimbals have the disadvantage that in principle they cannot, or at least only poorly, compensate for the undesirable movement of the irregular up and down when the cameraman walks. Although there has been a solution with a double parallel spring arrangement for about two years, in which the gimbal and the camera are clamped, the disadvantage is an even higher weight and definitely the loss of further control options using the joystick during recording, since the spring arms must always be held with both hands.

Der Gedanke ist naheliegend, für die Gewichtskompensation des motorisierten Gimbals das Federarmprinzip der Steadycam zu nutzen. Es gibt auch entsprechende Systeme mit Körperweste und Federarmen, an denen das Gimbal direkt angebracht wird. Hier verliert man aber wesentliche Bewegungsfreiheiten, da das Gimbal grundsätzlich aufrecht eingespannt ist. Extrem bodennahe Aufnahmen sind dadurch beispielsweise nicht möglich.The obvious idea is to use the spring arm principle of the Steadycam to compensate for the weight of the motorized gimbal. There are also corresponding systems with body vests and spring arms to which the gimbal is attached directly. But here you lose significant freedom of movement, since the gimbal is basically clamped upright. For example, extremely close-up shots are not possible.

Die andere Kombination, also an ein komplettes Steadycam-System mit Federarmen und gelagerter Stange mit Gegengewichten einen Gimbalkopf (ohne Handgriffe) mit der Kamera anzubringen, wird ebenfalls insbesondere im professionellen Rahmen umgesetzt. Damit gewinnt man eine Kameraposition, die hängende, extrem bodennahe Aufnahmen ermöglicht, wenn das Gimbal samt Kamera an der Lagerung der Stange komplett umgedreht wird und die Kamera kopfüber am Gimbal hängt. The other combination, i.e. attaching a gimbal head (without handles) with the camera to a complete Steadycam system with spring arms and mounted rod with counterweights, is also implemented in the professional context in particular. This gives you a camera position that enables hanging, extremely close-to-the-ground shots when the gimbal and camera are completely turned over on the rod bearing and the camera is hanging upside down on the gimbal.

Für eine größere Verbreitung im Amateurbereich und wenn die Drehbedingungen eine kompakte Ausrüstung erfordern, ist die sehr teure und platzeinnehmende Kombination aus Steadycam und Gimbal aber trotzdem nicht geeignet. Die perfekte Handhabung einer Steadycam erfordert monatelanges Training und stellt höchste Ansprüche an die körperliche Konstitution des Kameramanns, da professionelle Systeme bis zu 30 kg wiegen. Andererseits ist das Gewicht eines kompakten Systems von ca. 5kg, welche eher günstige Systeme für den ambitionierten Amateurbereich aufweisen, schlicht zu gering, um die auf Trägheit beruhende bildstabilisierende Wirkung einer Steadycam mit dem bekannten Federarmsystem und der gewichtsausgeglichenen Stange zuverlässig nutzen zu können. In Fachkreisen wird auf diesen Umstand auch kritisch hingewiesen, weshalb eine Kombination aus Gimbal und Steadycam insbesondere bei leichten und kompakten Systemen nicht zum gewünschten Erfolg führt.However, the very expensive and space-consuming combination of steadycam and gimbal is still not suitable for wider use in the amateur sector and when the shooting conditions require compact equipment. The perfect handling of a Steadycam requires months of training and places the highest demands on the physical constitution of the cameraman, since professional systems weigh up to 30 kg. On the other hand, the weight of a compact system of approx. 5kg, which is rather cheap for the ambitious amateur sector, is simply too low to be able to reliably use the inertia-based image-stabilizing effect of a Steadycam with the well-known spring arm system and the weight-balanced rod. This circumstance is also critically pointed out in professional circles, which is why a combination of gimbal and steadycam does not lead to the desired success, especially with light and compact systems.

Alle mobilen Stabilisierungssysteme haben ein weiteres kritisches Merkmal: Für die Bildkontrolle muss die filmende Person immer mehr oder weniger hinter der Kamera sein, so dass viele Einstellungen im Seitwärts- oder Rückwärtsgehen durchgeführt werden müssen. Bei sehr bodennahen Aufnahmen mit dem Gimbal besteht keine direkte Bildkontrolle mehr, so dass nur mit einem vorübergehend bspw. an den beweglichen Federarmen angebrachten Monitor der zu filmende Ausschnitt der kameraführenden Person gezeigt werden kann.All mobile stabilization systems have another critical feature: for image control, the person filming must always be more or less behind the camera, so many adjustments have to be made while walking sideways or backwards. When shooting very close to the ground with the gimbal, there is no longer any direct image control, so that the section to be filmed can only be shown to the person operating the camera with a monitor that is temporarily attached, for example, to the movable spring arms.

Das Patentdokument DE 10 2013 216 474 A1 zeigt eine Haltevorrichtung für ein Instrument mit einer Verstelleinrichtung, welche anhand eines Antriebs eine Haltevorrichtung in einer linearen Führung linear bewegen kann. Die Haltevorrichtung weist einen Energiespeicher aus, welcher entlang der Linearführung verrichtete Bewegungsarbeit aufnehmen kann und beim Bewegen in die entgegengesetzte Richtung wieder freigeben kann.The patent document DE 10 2013 216 474 A1 shows a holding device for an instrument with an adjustment device which can move a holding device linearly in a linear guide using a drive. The holding device has an energy store, which can absorb movement work performed along the linear guide and can release it again when moving in the opposite direction.

Vor dem geschilderten Hintergrund des Stands der Technik ist es daher Aufgabe der Erfindung, zum Einen ein Stabilisierungssystem für die Kameraführung bereitzustellen, welches unerwünschte Störbewegungen autonom korrigiert, die Gewichtskraft des Kamerasystems kompensiert, sodass lediglich die dynamischen Kräfte der Kamerabewegung durch die Arme der kameraführenden Person aufzubringen sind und zum Anderen eine möglichst natürliche Kamerabewegung in die gewünschten Bewegungsrichtungen zu ermöglichen.Against the background of the prior art described, it is therefore the object of the invention, on the one hand, to provide a stabilization system for the camera movement, which autonomously corrects undesired disturbing movements, compensates for the weight of the camera system, so that only the dynamic forces of the camera movement are applied by the arms of the person operating the camera and on the other hand to enable the camera to move as naturally as possible in the desired direction of movement.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.This object is solved by the subject matter of the main claim. Advantageous developments of the invention are contained in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Stabilisierungssystem für die Kameraführung weist ein Gimbal auf, welches dazu konfiguriert ist, eine Kamera aufzunehmen und ungewollte bzw. unbeabsichtigte Bewegungen der Kamera während der Kameraführung zu kompensieren. Zudem weist das erfindungsgemäße Stabilisierungssystem eine Körperweste auf, welche von einer kameraführenden Person getragen wird und dazu konfiguriert ist, das Gewicht des gesamten Systems auf den Körper dieser Person zu übertragen. Darüber hinaus ist eine Verbindungsanordnung zwischen Gimbal und Körperweste angeordnet, welche dazu vorgesehen ist, das Gewicht des Systems auf die Körperweste zu übertragen. Vorteilhafterweise ist die Verbindungsanordnung ebenfalls dazu konfiguriert, ein vertikales und horizontales Schwenken der Kamera zu ermöglichen. Ferner weist das erfindungsgemäße Stabilisierungssystem eine Magnetfederanordnung, umfassend wenigstens eine Magnetfeder, auf, welche dazu konfiguriert ist, das Gewicht des gesamten Stabilisierungssystem zu kompensieren und eine Höhenverstellbarkeit des Systems zu gewährleisten.The stabilization system for camera work according to the invention has a gimbal which is configured to hold a camera and to compensate for unwanted or unintentional movements of the camera during camera work. In addition, the stabilization system according to the invention has a body vest, which is worn by a person operating the camera and is configured to transfer the weight of the entire system to the body of this person. In addition, a connection arrangement is arranged between the gimbal and the body vest, which is intended to transfer the weight of the system to the body vest. Advantageously, the linkage assembly is also configured to allow vertical and horizontal panning of the camera. Furthermore, the stabilization system according to the invention has a magnetic spring arrangement, comprising at least one magnetic spring, which is configured to compensate for the weight of the entire stabilization system and to ensure that the system can be adjusted in height.

Eine Magnetfeder wird insbesondere in der Linearaktuatorik eingesetzt, um bei vertikaler Anordnung die Gewichtskraft von Gegenständen bei der Bewegung gegen die oder mit der Schwerkraft zu kompensieren. Durch den Ausgleich der Gewichtskraft müssen entsprechenden Aktuatoren lediglich die dynamischen Kräfte aufbringen, welche nötig sind, um die entsprechenden Gegenstände gegen oder mit der Schwerkraft zu bewegen. Eine Magnetfeder weist einen stabförmigen Läufer auf, welcher sich in einem Stator bewegt. Auf das Funktionsprinzip der Magnetfeder wird im Rahmen der Figurenbeschreibung näher eingegangen (2a, 2b).A magnetic spring is used in particular in linear actuators to compensate for the weight of objects when moving against or with gravity when arranged vertically. By compensating for the force of weight, the corresponding actuators only have to apply the dynamic forces that are necessary to move the corresponding objects against or with the force of gravity. A magnetic spring has a rod-shaped rotor which moves in a stator. The functional principle of the magnetic spring is discussed in more detail in the description of the figures ( 2a , 2 B) .

Durch die Gewichtskompensierung der Magnetfeder ist es für die kameraführende Person möglich, eine Höhenverstellung des Stabilisierungssystems vorzunehmen, ohne die Gewichtskraft des gesamten Systems mit den Armen aufbringen oder in die Knie gehen zu müssen. Auch für sonstige Kamerabewegung wie das horizontale Schwenken müssen lediglich die dynamischen Kräfte durch die Arme aufgewendet werden. Die Gewichtskompensation wird dabei über ein Kräftegleichgewicht zwischen der Kraft der Magnetfeder und der Gewichtskraft des zu kompensierenden Gewichts erreicht (siehe Ausführungen zu 2a, 2b).Due to the weight compensation of the magnetic spring, it is possible for the person operating the camera to adjust the height of the stabilization system without having to apply the weight of the entire system with their arms or having to bend their knees. For other camera movements such as horizontal panning, only the dynamic forces have to be applied by the arms. The weight compensation tion is achieved via a balance of forces between the force of the magnetic spring and the weight of the weight to be compensated (see explanations on 2a , 2 B) .

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stabilisierungssystems ist die Magnetfeder unmittelbar an der Körperweste befestigt und in dieser Position über die Verbindungsanordnung mit Gimbal und Kamera (kurz Gimbaleinheit) verbunden. Die Gewichtskraft der Gimbaleinheit wird somit über die Verbindungsanordnung und die Magnetfeder in die Körperweste eingeleitet. Vorteilhafterweise ist die wenigstens eine Magnetfeder derart angeordnet, dass ihr Stator sich im Wesentlichen vertikal erstreckt und die Verbindungsanordnung mit dem Läufer verbunden ist. Durch die Anbringung der Magnetfeder an der Körperweste kann eine Einleitung des Gesamtgewichts auf die Körperweste möglichst nah am Körper der kameraführenden Person sichergestellt werden, wodurch die Anatomie der Wirbelsäule und des Körpers im Allgemeinen so wenig wie möglich belastet wird. Zudem kann auf diese Weise eine technisch unkompliziert umzusetzende Anordnung der Magnetfeder im Gesamtsystem sichergestellt werden.In an advantageous embodiment of the stabilization system according to the invention, the magnetic spring is attached directly to the body vest and in this position is connected to the gimbal and camera (gimbal unit for short) via the connection arrangement. The weight of the gimbal unit is thus introduced into the body vest via the connection arrangement and the magnetic spring. The at least one magnetic spring is advantageously arranged in such a way that its stator extends essentially vertically and the connection arrangement is connected to the rotor. By attaching the magnetic spring to the body vest, the total weight can be introduced onto the body vest as close as possible to the body of the person operating the camera, whereby the anatomy of the spine and the body in general is stressed as little as possible. In addition, an arrangement of the magnetic spring in the overall system that can be implemented in a technically uncomplicated manner can be ensured in this way.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Magnetfeder in einer Vertikalführung, insbesondere direkt an der Körperweste angeordnet. Die Führung ist dazu konfiguriert, eine reine Vertikalbewegung der mit der Magnetfeder verbundenen Verbindungsanordnung sicherzustellen, wobei die Magnetfeder derart in der Führung angeordnet ist, dass bei einer vertikalen Bewegung der Verbindungsanordnung der Läufer der Magnetfeder aus dem Stator gezogen wird. Auf diese Weise kann eine Vertikalbewegung der Gimbaleinheit umgesetzt werden, wozu aufgrund der gewichtskraftkompensierenden Wirkung der Magnetfeder lediglich die dynamischen Kräfte aufgewendet werden müssen.In a further advantageous embodiment of the invention, the magnetic spring is arranged in a vertical guide, in particular directly on the body vest. The guide is configured to ensure pure vertical movement of the connection assembly connected to the magnetic spring, the magnetic spring being arranged in the guide such that vertical movement of the connection assembly pulls the slider of the magnetic spring out of the stator. In this way, a vertical movement of the gimbal unit can be implemented, for which purpose only the dynamic forces have to be applied due to the weight-force-compensating effect of the magnetic spring.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist die Verbindungsanordnung wenigstens ein Gelenk auf, welches eine Neigebewegung (vertikale Schwenkbewegung) der Gimbaleinheit ermöglicht. Insbesondere vorteilhaft ist eine Ausführungsform, in der neben der vertikalen Schwenkbewegung auch eine horizontale Schwenkbewegung ermöglicht wird. Diese kann vorteilhafterweise über ein weiteres Gelenk bzw. einer weiteren Lagerung sichergestellt werden oder aber in dem bereits vorhandenen Gelenk realisiert sein. Ein derartiges Gelenk mit dem sowohl die horizontale als auch die vertikale Schwenkbewegung realisiert werden kann, ist beispielsweise durch ein kardanisches Gelenk gegeben.In a further advantageous embodiment of the invention, the connection arrangement has at least one joint, which enables a tilting movement (vertical pivoting movement) of the gimbal unit. An embodiment in which a horizontal pivoting movement is also made possible in addition to the vertical pivoting movement is particularly advantageous. This can advantageously be ensured by means of a further joint or a further bearing, or it can be implemented in the joint that is already present. A joint of this type, with which both the horizontal and the vertical pivoting movement can be implemented, is provided, for example, by a cardanic joint.

Bei der Kameraführung wird zwischen drei verschiedenen Kamerabewegungen um drei verschiedene Achsen unterschieden. Die erste Bewegung ist dabei die Rotation um die optische Achse, also diejenige Achse, die in Blickrichtung der Kamera zeigt. Diese Bewegung wird auch als Rollen bezeichnet. Die Rotation um die vertikale Achse wird als (horizontales) Schwenken bezeichnet, während die Rotation um die horizontale Achse senkrecht zur Blickrichtung als Neigen oder vertikales Schwenken bezeichnet wird. Die Rollbewegung wird wie bereits geschildert durch das Gimbal ausgeglichen. Die Schwenkbewegungen werden zum einen durch entsprechende Gelenke bzw. entsprechende Lagerungen in der Verbindungsanordnung sichergestellt, können aber auch durch entsprechende Einstellung der Blickrichtung am Gimbal selbst erreicht werden.In the camera work, a distinction is made between three different camera movements around three different axes. The first movement is the rotation around the optical axis, i.e. the axis that points in the direction of the camera. This movement is also known as rolling. Rotation about the vertical axis is called (horizontal) pan, while rotation about the horizontal axis perpendicular to the line of sight is called tilt or vertical pan. As already described, the rolling movement is compensated by the gimbal. The pivoting movements are ensured on the one hand by appropriate joints or appropriate bearings in the connection arrangement, but can also be achieved by appropriate adjustment of the viewing direction on the gimbal itself.

Durch das Vorsehen eines Gelenks für die Neigebewegung in der Verbindungsanordnung wird diese unterteilt, wobei der eine Teil mit der Magnetfeder bzw. der Körperweste verbunden ist und der andere Teil mit der Gimbaleinheit. Durch das Gelenk kann nun der mit der Gimbaleinheit verbundene Teil gegen den mit der Körperweste verbundenen Teil abgeklappt werden, wodurch eine Neigebewegung der Gimbaleinheit erfolgt. Die Gimbaleinheit kann dabei soweit abgeklappt werden, dass die Kamera im Gimbal hängt, wobei sich das Gimbal anders als im nicht abgeklappten Zustand über der Kamera befindet, und ganz knapp über dem Boden geführt wird und somit extrem bodennahe Aufnahmen möglich sind, wobei die kameraführende Person trotzdem weiterhin aufrecht gehen kann. Bei den Schwenkbewegungen anhand der Gelenke kann das Gimbal zum Einen so eingestellt werden, dass die Blickrichtung der Kamera und somit der Filmausschnitt die Schwenkbewegung des Gimbals mitmacht, oder zum Anderen so, dass die Blickrichtung der Kamera weiterhin stets nach vorne gerichtet ist und die Schwenkbewegung nicht mitmacht. Anhand der letztgenannten Einstellung sind somit Bewegungen der Kamera auf extreme Bodennähe und zurück möglich, wobei sich lediglich der Abstand der Kamera zum Boden ändert.By providing a joint for the tilting movement in the connection arrangement, it is divided, with one part being connected to the magnetic spring or the body vest and the other part being connected to the gimbal unit. Through the joint, the part connected to the gimbal unit can now be folded down against the part connected to the body vest, as a result of which the gimbal unit is tilted. The gimbal unit can be folded down so far that the camera hangs in the gimbal, whereby the gimbal is located above the camera, unlike when it is not folded down, and is guided just above the ground, making extremely close-to-the-ground recordings possible, with the person operating the camera still be able to walk upright. When panning using the joints, the gimbal can be adjusted so that the viewing direction of the camera and thus the film clip follow the panning movement of the gimbal, or on the other hand so that the viewing direction of the camera is always forward and the panning movement is not participates. With the latter setting, movements of the camera to extremely close to the ground and back are possible, with only the distance between the camera and the ground changing.

Weiterhin ist eine derartige Ausführungsform vorteilhaft, wenn zwischen den beiden Teilen der Verbindungsanordnung ein elastisches Element vorgesehen ist, welches dazu konfiguriert ist, bei der Neigebewegung der Gimbaleinheit anhand eines Gelenks eine Kraft aufzubringen, welche dem bei dieser Neigebewegung entstehenden Drehmoment entgegenwirkt. Durch ein derartiges elastisches Element kann sichergestellt werden, dass die Hebelkraft der Gimbaleinheit bei der Neigebewegung zumindest zum Teil durch die von dem elastischen Element aufgebrachte Kraft kompensiert wird und somit die kameraführende Person weniger Haltekraft bei der Neigebewegung aufwenden muss. Idealerweise ist die Elastizität des elastischen Elements und damit die durch das Element hervorgerufene Kraft in Abhängigkeit von der Gewichtskraft des Gimbals mit der Kamera ausgewählt oder anhand unterschiedlicher Vorspannungen einstellbar.Furthermore, such an embodiment is advantageous if an elastic element is provided between the two parts of the connection arrangement, which is configured to apply a force during the tilting movement of the gimbal unit using a joint, which counteracts the torque generated during this tilting movement. Such an elastic element can ensure that the leverage of the gimbal unit during the tilting movement is at least partially compensated by the force applied by the elastic element and the person operating the camera therefore has to exert less holding force during the tilting movement. Ideally, the elasticity of the elastic element and thus the force generated by the element is in Depending on the weight of the gimbal selected with the camera or adjustable using different pretensions.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Stabilisierungssystem ein Federsystem auf, welches dazu vorgesehen ist, vertikale Bewegungen des Gimbals und damit der Kamera zu vermeiden. Ein derartiges Federsystem kann beispielsweise durch zwei parallelangeordnete Federn in der Verbindungsanordnung sichergestellt werden, wobei die Endpunkte der Federn horizontal linear gelagert sind. Durch ein derartiges Federsystem können die unerwünschten Auf-und Abbewegungen der Kamera, welche beim Gehen der kameraführenden Person entstehen, ausgeglichen werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the stabilization system has a spring system which is intended to prevent vertical movements of the gimbal and thus of the camera. Such a spring system can be ensured, for example, by two springs arranged in parallel in the connection arrangement, the end points of the springs being mounted horizontally linearly. Such a spring system can compensate for the undesired up and down movements of the camera, which occur when the person operating the camera walks.

Weiterhin weist die Verbindungsanordnung in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform einen Griff zur Führung der Kamera und/oder einen Steuerungsjoystick zur Ausrichtung der Gimbaleinheit auf. Vorteilhafterweise kann der Joystick auf einem Griff angeordnet sein. Durch einen Griff kann die manuelle Steuerung der Kamera präzise durchgeführt werden. Der Griff ist vorteilhafterweise beweglich und so angeordnet, dass er möglichst in jeder Position der Gimbaleinheit, also auch bei bodennahen Aufnahmen oder bei seitlich oder rückwärts geschwenkter Kamera gut zu erreichen und zu bedienen ist. Beweglich meint in diesem Kontext, dass der Griff je nach Position der Gimbaleinheit beispielsweise anhand von Gelenken oder einer Teleskopstange, auf der der Griff montiert ist, so eingestellt werden kann, dass er in jeder Position der Gimbaleinheit bequem bedienbar ist. Wie eingangs bereits dargelegt, kann die Blickrichtung der Kamera zusätzlich im Gimbal durch die im Gimbal vorgesehenen Motoren eingestellt werden. Wenn der Griff entsprechende Steuerungsmöglichkeiten bietet (beispielsweise durch einen Joystick), dann kann die kameraführende Person die manuelle Kameraführung und die aktiven Kamerabewegungen im Gimbal während der Aufnahme beliebig kombinieren.Furthermore, in a further advantageous embodiment, the connection arrangement has a handle for guiding the camera and/or a control joystick for aligning the gimbal unit. Advantageously, the joystick can be arranged on a handle. Manual control of the camera can be carried out precisely with one grip. The handle is advantageously movable and arranged in such a way that it can be easily reached and operated in any position of the gimbal unit, ie even when taking pictures close to the ground or when the camera is panned sideways or backwards. Movable in this context means that the handle can be adjusted depending on the position of the gimbal unit, for example using joints or a telescopic rod on which the handle is mounted, so that it can be conveniently operated in any position of the gimbal unit. As already explained at the beginning, the direction of view of the camera can also be adjusted in the gimbal using the motors provided in the gimbal. If the handle offers appropriate control options (e.g. with a joystick), then the person operating the camera can combine the manual camera control and the active camera movements in the gimbal during the recording as desired.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das Stabilisierungssystem eine Halterung für einen Videomonitor oder ein Smartphone auf, welche insbesondere an der Körperweste, der Magnetfederanordnung oder der Verbindungsanordnung, vorzugsweise aber am Griff (Führungsgriff) angeordnet ist. In der Halterung kann ein Monitor oder Smartphone mit einer Steuerungs-App für das Gimbal vorgesehen werden, wobei dort die Liveaufnahme der Kamera gestreamt werden kann. Somit hat die kameraführende Person auch in extremen Positionen der Kamera, beispielsweise knapp über dem Boden, stets die volle Kamerakontrolle und kann eine dementsprechend präzise Einstellung der Kamerasicht vornehmen.In a further advantageous embodiment of the invention, the stabilization system has a holder for a video monitor or a smartphone, which is arranged in particular on the body vest, the magnetic spring arrangement or the connection arrangement, but preferably on the handle (guide handle). A monitor or smartphone with a control app for the gimbal can be provided in the mount, where the live recording of the camera can be streamed. This means that the person operating the camera always has full camera control, even in extreme positions of the camera, for example just above the ground, and can adjust the camera view with corresponding precision.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stabilisierungssystems
2a zeigt eine Detailansicht einer Magnetfederanordnung der erfindungsgemäßen Ausführungsform aus 1 in der Frontalansicht
2b zeigt eine Detailansicht der Magnetfederanordnung aus 2a in der Seitenansicht
3a zeigt eine Detailansicht der ersten Verbindungsanordnung der erfindungsgemäßen Ausführungsform aus 1 in einem ersten Zustand
3b zeigt die Detailansicht aus 3a in einem zweiten Zustand
3c zeigt die Detailansicht aus 3a im ersten Zustand in einer Frontalansicht
4a zeigt eine Detailansicht der zweiten Verbindungsanordnung der erfindungsgemäßen Ausführungsform aus 1 in einer Frontalansicht
4b zeigt die zweite Verbindungsanordnung aus 4a in einer Seitenansicht

The present invention is explained in more detail below with reference to the attached figures.

1 shows a schematic view of an embodiment of the stabilization system according to the invention
2a shows a detailed view of a magnetic spring arrangement of the embodiment according to the invention 1 in the frontal view
2 B shows a detailed view of the magnetic spring arrangement 2a in side view
3a FIG. 12 shows a detailed view of the first connection arrangement of the embodiment according to the invention 1 in a first state
3b shows the detailed view 3a in a second state
3c shows the detailed view 3a in the first state in a frontal view
4a FIG. 12 shows a detailed view of the second connection arrangement of the embodiment according to the invention 1 in a frontal view
4b shows the second connection arrangement 4a in a side view

1 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stabilisierungssystems 10. Zu sehen ist eine kameraführende Person mit einer Körperweste 20. Diese weist an ihrer Vorderseite eine Versteifung 21 auf, welche bspw. durch Hartplastik oder eine Metallplatte gegeben sein kann. Körperwesten dieser Art werden auch bei bereits bekannten Stabilisierungssystemen aus dem Stand der Technik wie beispielsweise bei herkömmlichen Steadycamlösungen eingesetzt. Über einen Hüftgurt, einen Bauchgurt und zwei jeweils über die Schultern reichende Träger wird die Gewichtskraft des Stabilisierungssystems 10 im Wesentlichen auf die Hüfte und den unteren Rumpf der kameraführenden Person geleitet, wodurch eine erhebliche Entlastung der Wirbelsäule resultiert. An der Versteifung 21 ist eine Magnetfederanordnung 30 angeordnet, welche in den 2a und 2b näher beschrieben wird. 1 shows a schematic view of an embodiment of the stabilization system 10 according to the invention. A person operating the camera can be seen with a body vest 20. This has a stiffening 21 on its front, which can be provided, for example, by hard plastic or a metal plate. Body vests of this type are also used in already known stabilization systems from the prior art, such as in conventional steadycam solutions. The weight of the stabilization system 10 is essentially directed to the hips and the lower torso of the person using the camera via a hip belt, a waist belt and two straps that each reach over the shoulders, resulting in a significant relief of the spine. At the stiffener 21, a magnetic spring assembly 30 is arranged, which in the 2a and 2 B is described in more detail.

Am unteren Ende der Magnetfederanordnung 30 befindet sich eine Auslegeraufnahme 36 mit einem horizontal drehbaren ersten Kopplungselement 361 Dieses ist über ein zweites Kopplungselement 411 mit einem Ausleger 41 einer ersten Verbindungsanordnung 40 fest verbindbar. Die erste Verbindungsanordnung 40 besteht aus zwei Teilen, welche in der in 1 abgebildeten Position in einem 90-Grad Winkel zueinander angeordnet sind, wobei der Ausleger 41 einen der beiden Teile darstellt. Der andere, auf den Ausleger 41 senkrecht stehende und abklappbare Teil (abklappbarer Abschnitt 46) ist über ein Gelenk 42 mit dem Ausleger 41 verbunden. Die erste Verbindungsanordnung 40 wird in den 3a, 3b und 3c näher erläutert.At the lower end of the magnetic spring arrangement 30 there is a cantilever receptacle 36 with a horizontally rotatable first coupling element 361. This can be firmly connected via a second coupling element 411 to a cantilever 41 of a first connection arrangement 40. The first connection arrangement 40 consists of two parts, which are shown in FIG 1 shown position are arranged at a 90-degree angle to each other, the boom 41 being one of the two parts. the another part (foldable section 46) which is perpendicular to the boom 41 and can be folded down is connected to the boom 41 via a joint 42. The first connection assembly 40 is in the 3a , 3b and 3c explained in more detail.

Am oberen Ende des abklappbaren Teils 46 befindet sich ein drittes Kopplungselement 45, welches mit einer zweiten Verbindungsanordnung 50 über ein viertes Kopplungselement 55 fest verbindbar ist. Die zweite Verbindungsanordnung 50 wird in den 4a und 4b im Detail dargestellt. Ebenfalls mit der zweiten Verbindungsanordnung 50 verbunden ist ein Gimbal 60, auf dem eine Kamera 70 montiert ist. Sowohl die Kamera 70 als auch das Gimbal 60 sind handelsübliche Gegenstände, welche dem Fachmann bekannt sind. Daher wird an dieser Stelle auf eine nähere Beschreibung dieser Komponenten verzichtet.At the upper end of the foldable part 46 there is a third coupling element 45 which can be firmly connected to a second connection arrangement 50 via a fourth coupling element 55 . The second connection arrangement 50 is in the 4a and 4b shown in detail. Also connected to the second connection arrangement 50 is a gimbal 60 on which a camera 70 is mounted. Both the camera 70 and the gimbal 60 are commercially available items known to those skilled in the art. Therefore, a more detailed description of these components will not be given at this point.

Die zweite Verbindungsanordnung 50 weist einen T-Ausleger 54 auf, auf dem ein Führungsgriff 53 beweglich (also einstellbar wie oben definiert) montiert ist. Enthält dieser Führungsgriff Steuerungselemente wie z.B. einen Joystick (nicht abgebildet), kann anhand dessen die Blickrichtung der Kamera 70 über das Gimbal 60 zusätzlich gesteuert und ausgerichtet werden. Zudem verfügt die zweite Verbindungsanordnung 50 über zwei Griffe 56, wobei in der dargestellten Ansicht lediglich einer dieser beiden Griffe 56 sichtbar ist, da der eine Griff 56 den Blick auf den anderen versperrt.The second link assembly 50 includes a T-bar 54 on which a guide handle 53 is movably (i.e., adjustable as defined above) mounted. If this guide handle contains control elements such as a joystick (not shown), the viewing direction of the camera 70 can also be controlled and aligned via the gimbal 60 using this. In addition, the second connection arrangement 50 has two handles 56, only one of these two handles 56 being visible in the view shown, since one handle 56 blocks the view of the other.

In den 2a und 2b wird die Magnetfederanordnung 30 in einer frontalen Ansicht (2a) und in einer Seitenansicht (2b) detailliert dargestellt. Die Magnetfederanordnung 30 weist in dieser Ausführungsform der Erfindung zwei Magnetfedern 31 auf, welche jeweils über einen hohlzylinderförmigen Stator 311 und einen darin translatorisch bewegbaren stabförmigen Läufer 312 verfügen, wobei die Läufer 312 länger sind als die Statoren 311. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen mit mehr oder weniger Magnetfedern 30 denkbar.In the 2a and 2 B the magnetic spring arrangement 30 is shown in a frontal view ( 2a) and in a side view ( 2 B) shown in detail. In this embodiment of the invention, the magnetic spring arrangement 30 has two magnetic springs 31, each of which has a hollow-cylindrical stator 311 and a rod-shaped runner 312 that can be moved in translation therein, with the runners 312 being longer than the stators 311. Of course, other embodiments with more or less magnetic springs 30 conceivable.

Die Magnetfeder 31 nutzt das Funktionsprinzip der magnetischen Abstoßung bzw. Anziehung. Dazu ist typischerweise der Läufer 312 über einen Teil seiner Länge magnetisiert und der Stator 311 aus einem magnetischen Material. Wird der Läufer 312 in den Stator 311 gesteckt, wirkt die magnetische Kraft derart, dass der Läufer 312 in den Stator 311 hineingezogen wird, bis sich der magnetisierte Teil des Läufers 312 vollständig im Stator 311 befindet. Aus dieser Position heraus, kann der Läufer 312 mit einem Kraftaufwand, welcher die von der Magnetisierung hervorgerufenen Kraft übersteigt, translatorisch im Stator 311 bewegt werden.The magnetic spring 31 uses the functional principle of magnetic repulsion or attraction. For this purpose, the rotor 312 is typically magnetized over part of its length and the stator 311 is made of a magnetic material. When the rotor 312 is inserted into the stator 311, the magnetic force acts in such a way that the rotor 312 is drawn into the stator 311 until the magnetized part of the rotor 312 is completely inside the stator 311. From this position, the rotor 312 can be moved translationally in the stator 311 with an expenditure of force which exceeds the force caused by the magnetization.

Der Arbeitsbereich der Magnetfeder wird durch die Länge der Magnetisierung des Läufers 312 und die Länge des Stators 311 definiert. Er endet, wenn sich der magnetisierte Teil des Läufers 312 komplett außerhalb des Stators 311 befindet. Die Besonderheit der Magnetfeder 30 ist, dass durch die Magnetisierung über den gesamten Arbeitsbereich eine konstante Kraft auf den Läufer 312 ausgeübt wird.The working range of the magnetic spring is defined by the length of the magnetization of the rotor 312 and the length of the stator 311. It ends when the magnetized part of the rotor 312 is completely outside the stator 311. The special feature of the magnetic spring 30 is that the magnetization exerts a constant force on the rotor 312 over the entire working range.

Wird also an einem senkrecht angeordneten Läufer 312 einer Magnetfeder 31 ein Gewicht vorgesehen, dessen Gewichtskraft der durch die Magnetisierung hervorgerufenen Kraft entspricht, befinden sich diese beiden Kräfte im Gleichgewicht, wodurch die Gewichtskraft des Gewichts durch die Magnetfeder kompensiert wird. Der Läufer kann dann durch eine zusätzlich aufzubringende kleine Kraft innerhalb des Arbeitsbereichs der Magnetfeder mühelos verschoben werden. Das Gewicht wird somit „zum Schweben“ gebracht. Dieses Funktionsprinzip macht sich das erfindungsgemäße Stabilisierungssystem 10 zu nutze.If a weight is provided on a vertically arranged rotor 312 of a magnetic spring 31, the weight of which corresponds to the force caused by the magnetization, these two forces are in equilibrium, as a result of which the weight of the weight is compensated by the magnetic spring. The slider can then be easily moved within the working range of the magnetic spring by applying a small additional force. The weight is thus made to "float". The stabilization system 10 according to the invention makes use of this functional principle.

Da unterschiedlich stark magnetisierte Statoren 311 und Läufer 312 zur Verfügung stehen und diese beliebig miteinander kombinierbar sind, kann eine stufenweise einstellbare Gesamt-Magnetkraft erzielt werden, die auf die Gesamt-Gewichtskraft des Stabilisierungssystems 10, typischerweise zwischen 60 und 120N abgestimmt ist. Damit ist die Verwendung einer Vielzahl von Gimbals 60 und Kameras 70 mit unterschiedlichen Gesamtgewichten möglich. Eine aufwändige Ausbalancierung vor jeder Aufnahme wie bei Federarmsystemen entfällt. Eine Magnetfeder arbeitet passiv, d.h. es wird keine externe Energiezufuhr benötigt, und, abgesehen von gelegentlicher Schmierung des Läufers ist sie wartungsfrei.Since stators 311 and runners 312 are magnetized to different degrees and can be combined with one another as desired, a gradually adjustable total magnetic force can be achieved which is matched to the total weight of the stabilization system 10, typically between 60 and 120N. This makes it possible to use a large number of gimbals 60 and cameras 70 with different total weights. There is no need for time-consuming balancing before each shot, as is the case with spring arm systems. A magnetic spring works passively, i.e. no external energy supply is required and, apart from occasional lubrication of the rotor, it is maintenance-free.

Bei der vorliegenden Magnetfederanordnung 30 aus den 2a und 2b sind die Statoren 311 fest in einem Gehäuse 33 der Magnetfederanordnung 30 angeordnet. Die Läufer 312 hingegen sind fest mit einer Auslegeraufnahme 36 verbunden. Diese wiederum ist unbeweglich integriert in einen Schlitten 34, welcher in einer Führung 35 (siehe 2b) in vertikaler Richtung entlang des Gehäuses bewegt werden kann. Die Führung 35 ist in dieser Ausführungsform anhand von mehreren Rollen 351, 352 gegeben, welche in Führungsrollen 351 und Abstützrollen 352 unterteilt werden können. Die Führungsrollen 351 sind in der Zeichnungsebene oben am Schlitten 34 angeordnet und laufen in im Gehäuse 33 integrierten Schienen. Die Abstützrollen 352 hingegen stützen den Schlitten 34 am in Zeichnungsebene unteren Ende der Magnetfederanordnung 30 den Schlitten 34 gegen eine Rückplatte 37, auf der die Anordnung 30 montiert ist, ab. Die gezeigte Ausführungsform der Führung 35 hat den Vorteil, dass die Hebelwirkung des Stabilisierungssystems 10 gut ausgeglichen werden kann. Selbstverständlich ist trotzdem jede andere Form der Linearführung ebenfalls denkbar, ohne vom Erfindungsgedanken abzurücken.In the present magnetic spring assembly 30 from the 2a and 2 B the stators 311 are fixedly arranged in a housing 33 of the magnetic spring arrangement 30 . The runners 312, on the other hand, are firmly connected to a cantilever mount 36. This in turn is immovably integrated in a carriage 34, which is in a guide 35 (see 2 B) can be moved in the vertical direction along the housing. In this embodiment, the guide 35 is provided by means of a plurality of rollers 351, 352, which can be subdivided into guide rollers 351 and support rollers 352. The guide rollers 351 are arranged in the plane of the drawing at the top of the carriage 34 and run in rails integrated in the housing 33 . The support rollers 352, on the other hand, support the carriage 34 at the lower end of the magnetic spring arrangement 30 in the plane of the drawing, the carriage 34 against a back plate 37 on which the arrangement 30 is mounted. The embodiment shown of the guide 35 has the Advantage that the leverage of the stabilization system 10 can be well balanced. Of course, any other form of linear guide is also conceivable without deviating from the idea of the invention.

Somit setzt sich die Anordnung 30 aus zwei anhand der Führung 35 gegeneinander translatorisch verschiebbaren Bestandteile ab, wobei Sie anhand der Rückplatte 37 an der Körperweste 20 befestigt ist. Der erste Bestandteil besteht aus dem Schlitten 34, der Auslegeraufnahme 36 mit dem ersten Kopplungselement 361 und den Läufern 312 der Magnetfedern 31, wohingegen der andere Bestandteil aus dem Gehäuse 33, der Rückplatte 37 und den Statoren 311 besteht.Thus, the assembly 30 is made up of two components that can be translated relative to one another by means of the guide 35 and is attached to the body vest 20 by means of the back plate 37 . The first component consists of the carriage 34, the cantilever support 36 with the first coupling element 361 and the runners 312 of the magnetic springs 31, while the other component consists of the housing 33, the back plate 37 and the stators 311.

Wird die Auslegeraufnahme 36 unter Berücksichtigung des Eigengewichts von Schlitten 34 und Auslegeraufnahme 36 durch eine vertikal in Zeichnungsebene nach unten wirkende Kraft belastet, welche im Betrag der durch die Magnetisierung der Magnetfedern 31 hervorgerufene Kraft entspricht, so befindet sich das System im (Kräfte-)Gleichgewicht. Der Schlitten 34 kann dadurch samt Auslegeraufnahme 36 durch eine sehr geringe zusätzlich aufzubringende Kraft vertikal entlang der Führung 35 im Arbeitsbereich der Magnetfedern 31 nach oben und unten bewegt werden. Um diese zusätzliche Kraft auf den Schlitten 34 aufzubringen, ist in der gezeigten Ausführungsform der Erfindung am Schlitten 34 ein Magnetfedergriff 38 vorgesehen.If the cantilever mount 36 is loaded, taking into account the dead weight of the carriage 34 and the cantilever mount 36, by a force acting vertically downwards in the plane of the drawing, which corresponds in amount to the force caused by the magnetization of the magnetic springs 31, then the system is in (force) equilibrium . The slide 34 can be moved vertically along the guide 35 in the working area of the magnetic springs 31 up and down by a very small additional force that has to be applied. In order to apply this additional force to the carriage 34, a magnetic spring grip 38 is provided on the carriage 34 in the embodiment of the invention shown.

Wie 1 zu entnehmen ist, sind an der Auslegeraufnahme 36 die beiden Verbindungsanordnungen 40 und 50 und damit das Gimbal 60 samt Kamera 70 befestigt. Das oben geschilderte Kräftegleichgewicht wird also durch das Eigengewicht der genannten Komponenten auf der einen und der Magnetkraft der Magnetfedern 31 auf der anderen Seite hergestellt. Anders ausgedrückt wird das Eigengewicht der Komponenten durch die Magnetfedern 31 kompensiert, wodurch es der kameraführenden Person anhand eines äußerst geringen Kraftaufwands möglich ist, die Höhe der Kamera 70 zu verändern, ohne dabei bspw. in die Knie gehen zu müssen.how 1 As can be seen, the two connection arrangements 40 and 50 and thus the gimbal 60 together with the camera 70 are fastened to the boom receptacle 36 . The above-described balance of forces is thus established by the dead weight of the components mentioned on the one hand and the magnetic force of the magnetic springs 31 on the other. In other words, the inherent weight of the components is compensated for by the magnetic springs 31, which means that the person operating the camera can change the height of the camera 70 with extremely little effort, without having to bend his knees, for example.

In den 3a, 3b und 3c wird die erste Verbindungsanordnung 40 der erfindungsgemäßen Ausführungsform aus 1 aus verschiedenen Ansichten detailliert dargestellt. Die Anordnung 40 weist einen Ausleger 41 auf, welcher, wie bereits geschildert, an der Auslegeraufnahme 36 über das erste Kopplungselement 361 und das zweite Kopplungselement 411 horizontal drehbar verbunden wird. Weiterhin weist sie einen abklappbaren Abschnitt 46 auf, welcher über ein Gelenk 42 mit dem Ausleger 41 verbunden ist. Anhand eines dritten Kopplungselements 45 wird die erste Verbindungsanordnung 40 mit der zweiten Verbindungsanordnung 50, wie in 1 dargestellt, verbunden. Der abklappbare Abschnitt 46 besteht aus einer geraden Achse 461, die in zwei horizontal angeordneten Kugellagern 462 und 463 drehbar angeordnet ist, wobei das untere Kugellager 462 über das Gelenk 42 vertikal neigbar mit dem Ausleger 41 verbunden ist. Anhand der horizontal angeordneten Kugellager 462 und 463 kann bei aufrechter Stellung der geraden Achse 461 die Bewegung des horizontalen Schwenkens der Gimbaleinheit realisiert werden. Sie dienen somit als Drehlagerung für die gerade Achse 461.In the 3a , 3b and 3c FIG. 1 shows the first connection arrangement 40 of the embodiment according to the invention 1 detailed from different perspectives. The arrangement 40 has a jib 41 which, as already described, is connected to the jib receptacle 36 via the first coupling element 361 and the second coupling element 411 so that it can rotate horizontally. Furthermore, it has a foldable section 46 which is connected to the boom 41 via a joint 42 . Using a third coupling element 45, the first connection arrangement 40 is connected to the second connection arrangement 50, as in FIG 1 shown, connected. The foldable section 46 consists of a straight axis 461 which is rotatably arranged in two horizontally arranged ball bearings 462 and 463, the lower ball bearing 462 being connected via the joint 42 to the boom 41 so that it can be tilted vertically. With the aid of the horizontally arranged ball bearings 462 and 463, the movement of the horizontal pivoting of the gimbal unit can be realized when the straight axis 461 is in the upright position. They thus serve as a rotary bearing for the straight axis 461.

Über das Gelenk 42 kann der abklappbare Abschnitt 46 gegenüber dem Ausleger 41 abgeklappt werden. Ein vollabgeklappter Zustand der ersten Verbindungsanordnung 40 ist in 3b dargestellt. Es versteht sich von selbst, dass auch alle Zwischenpositionen zwischen den beiden in 3a und 3b gezeigten Zuständen möglich sind. Die Drehbarkeit der geraden Achse 461 in den Kugellagern 462 und 463 bleibt dabei in jeder Position beim Abklappen voll erhalten. Die resultierende Bewegungsrichtung variiert dabei je nach Ausmaß des Abklappens. In aufrechter (3a) und vollabgeklappter (3b) Position resultiert horizontales Schwenken. Bei bspw. Vorwärtsklappen um 90 Grad resultiert hingegen eine Rollbewegung, mit der bspw. bei nach vorne gerichteter Kamera der visuelle Effekt des Hin- und Herschwankens absichtlich herbeigerufen werden kann. Vor allem aber sind über den Abklappmechanismus beispielsweise durch den in 3b gezeigten Zustand extrem bodennahe Aufnahmepositionen möglich, wobei sich die kameraführende Person weiterhin aufrecht bewegen kann, wodurch der Komfort für derartige Aufnahmen stark erhöht wird.The section 46 that can be folded down can be folded down relative to the boom 41 via the joint 42 . A fully folded-down state of the first connection arrangement 40 is in 3b shown. It goes without saying that all intermediate positions between the two in 3a and 3b states shown are possible. The rotatability of the straight axle 461 in the ball bearings 462 and 463 is fully retained in any position when folding down. The resulting direction of movement varies depending on the extent of the collapse. In upright ( 3a) and fully folded ( 3b) position results in horizontal panning. In the case of, for example, forward flaps by 90 degrees, a rolling movement results, with which the visual effect of swaying back and forth can be intentionally evoked, for example, with the camera pointing forward. Above all, however, the folding mechanism, for example through the in 3b Extremely close-to-the-ground recording positions are possible in the state shown, whereby the person operating the camera can continue to move upright, which greatly increases the comfort for such recordings.

Durch das Gewicht der am dritten Kopplungselement 45 angebrachten zweiten Verbindungsanordnung 50, dem Gimbal 60 und der Kamera 70, entsteht beim Abklappen des abklappbaren Abschnitts 46 eine Hebelwirkung, welche die genannten Komponenten nach unten zieht und somit von der kameraführenden Person auszugleichen ist. Um den Ausgleich zu erleichtern, sind an der ersten Verbindungsanordnung zwei elastische Elemente 43 vorgesehen (siehe 3c), welche zwischen dem Ausleger 41 und dem horizontalen Kugellager 463 angeordnet sind und somit durch die abklappende Bewegung gedehnt werden. Durch die Dehnung entsteht eine Kraft, welche der abklappenden Bewegung entgegenwirkt. Je weiter abgeklappt der abklappbare Abschnitt 46 ist, desto größer wird die Dehnung und die durch sie hervorgerufene Ausgleichskraft. Dadurch wird die von der kameraführenden Person aufzubringende Kraft zum Ab- und wieder Aufklappen reduziert.The weight of the second connection arrangement 50 attached to the third coupling element 45, the gimbal 60 and the camera 70 creates a leverage effect when the foldable section 46 is folded down, which pulls the components mentioned downwards and must therefore be compensated for by the person operating the camera. In order to facilitate balancing, two elastic elements 43 are provided on the first connection arrangement (see FIG 3c ), which are arranged between the cantilever 41 and the horizontal ball bearing 463 and are thus stretched by the folding movement. The stretching creates a force that counteracts the folding movement. The further the foldable section 46 is folded down, the greater the elongation and the compensating force caused by it. This reduces the force required by the person operating the camera to fold it down and open it again.

In der gezeigten Ausführungsform sind die beiden elastischen Elemente 43 als Gummibänder vorgesehen, welche auf der einen Seite anhand eines Befestigungsmittels 44 an dem Ausleger 41 und auf der anderen Seite je über ein Zwischenelement 47 am oberen horizontalen Kugellager 463 befestigt sind. Das Befestigungsmittel 44 ist durch eine Metallplatte, welche über eine Flügelschraube am Ausleger 41 angeschraubt wird und das elastische Element 43 zwischen sich und dem Ausleger 41 einklemmt, gegeben. Über die Position der Metallplatte kann auch die Vorspannung der elastischen Elemente 43 und damit die resultierende Ausgleichskraft beim Abklappen eingestellt werden.In the embodiment shown, the two elastic elements 43 are provided as rubber bands, which are fastened to the boom 41 on one side by means of a fastener 44 and to the upper horizontal ball bearing 463 on the other side via an intermediate element 47 . The fastening means 44 is provided by a metal plate which is screwed to the cantilever 41 via a wing screw and clamps the elastic element 43 between itself and the cantilever 41 . The position of the metal plate can also be used to set the prestressing of the elastic elements 43 and thus the resulting balancing force when folding down.

Erreicht der abklappbare Abschnitt 46 eine Position, in der er sie sich ca. um 90 Grad zur in 1 gezeigten Ausgangsposition abgeklappt befindet, erreichen die Zwischenelemente 47 jeweils ein Abstützelement 48. Erfolgt ein Abklappen über diese Position hinaus, stützen sich die Zwischenelemente 47 jeweils am entsprechenden Abstützelement 48 ab (siehe 3b). Zwar sind ohne Zweifel auch Ausführungsformen ohne Zwischenelemente 47 und/oder Abstützelemente 48 denkbar, in denen die elastischen Elemente 43 direkt mit oberen Kugellager 463 verbunden sind, jedoch haben derartige Ausführungsformen den Nachteil, dass die elastischen Elemente 43 dann irgendwo an der ersten Verbindungsanordnung 40 reiben würden und somit der Verschleiß dieser Elemente 43 deutlich erhöht wäre. Zudem bestünde eine größere Gefahr, dass sich die Elemente 43 irgendwo einklemmen könnten, wodurch der Gebrauch des Systems behindert werden würde.When the foldable section 46 reaches a position in which it is about 90 degrees to the in 1 The starting position shown is folded down, the intermediate elements 47 each reach a supporting element 48. If folding takes place beyond this position, the intermediate elements 47 are each supported on the corresponding supporting element 48 (see 3b) . Although embodiments without intermediate elements 47 and/or support elements 48 are undoubtedly also conceivable, in which the elastic elements 43 are connected directly to upper ball bearings 463, such embodiments have the disadvantage that the elastic elements 43 then rub somewhere on the first connection arrangement 40 would and thus the wear of these elements 43 would be significantly increased. In addition, there would be a greater risk that the elements 43 could get caught somewhere, which would hamper the use of the system.

Die 4a und 4b zeigen Detailansichten der zweiten Verbindungsanordnung 50 der erfindungsgemäßen Ausführungsform aus 1, wobei 4a eine Frontalansicht und 4b eine Seitenansicht zeigt. Die zweite Verbindungsanordnung 50 weist ein viertes Kopplungselement 55 auf, mit welchem die zweite Verbindungsanordnung 50 über die dritte Kopplungsanordnung 45 mit der ersten Verbindungsanordnung 40 verbunden werden kann. Eine derartige Kopplung kann beispielsweise über ein Steck- und Schnellspannersystem erfolgen, wie es bei derartigen Systemen weit verbreitet ist.the 4a and 4b show detailed views of the second connection arrangement 50 of the embodiment according to the invention 1 , whereby 4a a front view and 4b shows a side view. The second connection arrangement 50 has a fourth coupling element 55 with which the second connection arrangement 50 can be connected to the first connection arrangement 40 via the third coupling arrangement 45 . Such a coupling can take place, for example, via a plug-in and quick-release system, as is widespread in such systems.

Weiterhin weist die zweite Verbindungsanordnung 50 einen T-Ausleger 54 auf, an dessen einem Ende ein Führungsgriff 53 ohne oder mit Joystick (zur Einstellung des Gimbals 60) und an dessen anderen beiden Enden jeweils Griffe 56 angeordnet sind. Der T-Ausleger 54 hat von oben betrachtet (Ansicht nicht abgebildet) die Form eines „T“s. Vorzugsweise mit dem Führungsgriff 53, aber auch mit den seitlichen Griffen 56 kann die Kamera also um die gerade Achse 461 geschwenkt werden. Dadurch sind bspw. bei aufrechter Stellung der geraden Achse 461 „seitliche“ Aufnahmen, etwa eines Spaziergängers, oder, bei zusätzlich seitlich geschwenktem Ausleger 41 auch Aufnahmen an der kameraführenden Person vorbei nach hinten, also „rückwärts“ möglich. Die kameraführende Person kann sich dabei weiterhin vorwärtsbewegen. Dadurch wird der Komfort bei Aufnahmen aus derartigen Kamerapositionen deutlich erhöht.Furthermore, the second connection arrangement 50 has a T-arm 54, at one end of which a guide handle 53 with or without a joystick (for adjusting the gimbal 60) and at the other two ends of which handles 56 are arranged. The T-bar 54 is in the shape of a "T" when viewed from above (view not shown). The camera can thus be pivoted about the straight axis 461, preferably with the guide handle 53, but also with the side handles 56. As a result, for example, when the straight axis 461 is in an upright position, "sideways" recordings, for example of a walker, or, with the extension arm 41 additionally swiveled to the side, also recordings past the person operating the camera backwards, i.e. "backwards" are possible. The person operating the camera can continue to move forward. This significantly increases the comfort when recording from such camera positions.

Das Gimbal 60 wird anhand einer Gimbalaufnahme 52 mit der zweiten Verbindungsanordnung 50 verbunden. Die Gimbalaufnahme 52 wiederum ist durch ein Federsystem 51 mit den Griffen 56 verbunden, wobei das Federsystem 51 in der vorliegenden Ausführungsform durch zwei einzelne parallel angeordnete Federn gegeben ist. Die Federn sind dabei an ihrem Ende in jeweils horizontal verlaufenden Linearführungen auf den Griffen 56 gelagert. Zweck des Federsystems ist es, die beim Gehen entstehenden Auf- und Abbewegungen der Kamera 70 weicher zu gestalten und möglichst umfassend auszugleichen.The gimbal 60 is connected to the second connection arrangement 50 using a gimbal mount 52 . The gimbal mount 52 is in turn connected to the handles 56 by a spring system 51, the spring system 51 in the present embodiment being provided by two individual springs arranged in parallel. The springs are mounted at their ends on the handles 56 in linear guides that run horizontally. The purpose of the spring system is to make the up and down movements of the camera 70 that occur when walking softer and to compensate for them as comprehensively as possible.

In der Zusammenschau der einzelnen Komponenten ergibt sich das in 1 gezeigte Stabilisierungssystem 10. Dabei ist es der kameraführenden Person möglich, unter geringstmöglichem Kraftaufwand diverse Kamerapositionen einzunehmen und beispielsweise auch bodennahe Aufnahmen oder seitliche und rückwärts gerichtete Aufnahmen in aufrechter Körperhaltung und im Vorwärtsgehen durchzuführen. Um auch bei derartigen Kamerapositionen die vollständige Bildkontrolle sicherstellen zu können, ist es möglich, einen Monitor oder Display wie etwa ein Smartphone 80 an einer dafür vorgesehenen Halterung an bspw. dem Führungsgriff 53 der zweiten Verbindungsanordnung 50 vorzusehen, wobei auf den Monitor oder das Display das Live-Kamerabild gestreamt werden kann. Die Position des Monitors 80 kann dabei über diverse Einstellmöglichkeiten so angepasst werden, dass die kameraführende Person unabhängig von der Position des Gimbals 60 und der Kamera 70 auch bei Aufnahmen aus Kamerapositionen, in denen sie das Kameradisplay nicht einsehen kann, die vollständige Bildkontrolle hat.In the synopsis of the individual components, this results in 1 Stabilization system 10 shown. It is possible for the person operating the camera to assume various camera positions with the least possible effort and, for example, also to take pictures close to the ground or lateral and rearward pictures in an upright posture and while walking forward. In order to be able to ensure complete image control even with such camera positions, it is possible to provide a monitor or display such as a smartphone 80 on a holder provided for this purpose on e.g. the guide handle 53 of the second connection arrangement 50, with the monitor or display being Live camera image can be streamed. The position of the monitor 80 can be adjusted via various setting options so that the person operating the camera has complete image control, regardless of the position of the gimbal 60 and the camera 70, even when taking pictures from camera positions in which they cannot see the camera display.

Durch Entkoppelung der einzelnen Probleme, welche Stabilisierungssysteme nach dem Stand der Technik mit sich bringen, und die Lösung der Probleme durch jeweils einzelne voneinander unabhängige Ansätze, insbesondere die sinnvolle Verteilung der Aufgaben der Systemelemente, das sind: die Gewichtskraftkompensation direkt am Körper, die Kameraführung in bequemer Reichweite der Hände und die autonomen Bewegungskorrekturen nahe an der Kamera, gelingt es, ein System bereitzustellen, welches mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine stabile, präzise Kameraführung mit einer Vielfalt von Kamerapositionen ohne große körperlicher Anstrengung für die kameraführende Person und bei ständiger Bildkontrolle ermöglicht.By decoupling the individual problems that stabilization systems bring with them according to the state of the art, and solving the problems through individual approaches that are independent of one another, in particular the sensible distribution of the tasks of the system elements, these are: the weight force compensation directly on the body, the camera work in comfortable reach of the hands and the autonomous movement corrections close to the camera, it is possible to provide a system which, with comparatively simple means, enables stable, precise camera work with a variety of camera positions without large physical physical exertion for the person in charge of the camera and with constant image control.

BezugszeichenlisteReference List

1010: Stabilisierungssystemstabilization system
2020: Körperwestebody vest
2121: Verstärkungreinforcement
3030: Magnetfederanordnungmagnetic spring arrangement
3131: Magnetfedermagnetic spring
311311: Statorstator
312312: Läuferrunner
3333: Gehäusehousing
3434: Schlittensleds
3535: Führungguide
351351: Führungsrolleleadership role
352352: Abstützrollesupport roller
3636: Auslegeraufnahmeboom pickup
361361: erstes Kopplungselementfirst coupling element
3737: Rückplattebackplate
3838: Magnetfedergriffmagnetic spring handle
4040: erste Verbindungsanordnungfirst connection arrangement
4141: Auslegerboom
411411: zweites Kopplungselementsecond coupling element
4242: Gelenkjoint
4343: elastisches Elementelastic element
4444: Befestigungsmittelfasteners
4545: drittes Kopplungselementthird coupling element
4646: abklappbarer Abschnittfoldable section
461461: gerade Achsestraight axis
462462: unteres horizontales Kugellagerlower horizontal ball bearing
463463: oberes horizontales Kugellagerupper horizontal ball bearing
4747: Zwischenelementintermediate element
4848: Abstützelementsupport element
5050: zweite Verbindungsanordnungsecond connection arrangement
5151: Federsystemspring system
5252: Gimbalaufnahmegimbal recording
5353: Führungsgriffguide handle
5454: T-AuslegerT-boom
5555: viertes Kopplungselementfourth coupling element
5656: Griffhandle
6060: Gimbalgimbal
7070: Kameracamera
8080: Monitormonitor

Claims

Stabilization system (10) for camera work, having: a gimbal (60) configured to accommodate a camera (70) and to compensate for unintended movements of the camera (70), a body vest (20) configured to transfer the weight of the system (10) to the body of a camera operator, a gimbal (60) to body vest (20) connection assembly (40, 50) configured to transfer the weight of the stabilization system (10) to the body vest (20), and a magnetic spring arrangement (30) configured to compensate for the weight of the stabilization system (10), the magnetic spring arrangement (30) having at least one magnetic spring (31).

Stabilization system (10) according to claim 1 wherein the magnetic spring arrangement (30) is attached directly to the body vest (20) and is connected to the gimbal (60) via the connection arrangement (40, 50).

Stabilization system (10) according to one of the preceding claims, wherein the magnetic spring (31) is arranged in a vertical guide (35), in particular directly on the body vest (20), which is configured to cause a vertical displacement of the magnetic spring (31) and thus the connection arrangement (40, 50) together with the gimbal (60).

Stabilization system (10) according to one of the preceding claims, wherein the connection arrangement (40, 50) has at least one joint (42), in particular a cardanic joint, which is configured to enable a panning movement and/or a tilting movement of the gimbal (60). .

Stabilization system (10) according to the preceding claim, wherein at least one elastic element (43) is provided in the connection arrangement (40, 50), which is configured such that it applies a force during a tilting movement of the gimbal (60) which the tilting movement counteracts.

Stabilization system (10) according to one of the preceding claims, wherein the connection arrangement (40, 50) further comprises a spring system (51), in particular consisting of two springs arranged in parallel, which is configured to compensate for unintentional vertical movements of the gimbal (60).

Stabilization system (10) according to one of the preceding claims, wherein the stabilization system (10) further comprises at least one guide handle (53) and/or handle (56) for guiding the camera (70) and/or a control joystick for aligning the gimbal (60). , wherein the control joystick is arranged in particular on the handle.

Stabilization system (10) according to any one of the preceding claims, wherein the stabilization system (10) further comprises a holder for a video monitor (80) or a smartphone, which is attached in particular to the body vest (20), the magnetic spring arrangement (30) or the connection arrangement (40, 50) is arranged.