ITMI981373A1 - Metodo e apparecchiatura per il comando su tre assi di una telecamera o cinepresa - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“METODO E APPARECCHIATURA PER IL COMANDO A DISTANZA SU TRE ASSI DI UNA TELECAMERA O CINEPRESA”

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un metodo e un’apparecchiatura per il comando a distanza su tre assi di una telecamera o di una cinepresa.

Nel seguito si parlerà prevalentemente di telecamera, essendo inteso che quanto sarà detto si applica parimenti ad una cinepresa.

Durante le riprese video e cinematografiche, l’operatore ha la necessità di effettuare con la telecamera dei movimenti per seguire il soggetto.

Tali movimenti sono generalmente chiamati di PAN (orizzontale) e TILT (verticale).

Recentemente stanno aumentando le riprese nelle quali si effettua un terzo movimento denominato ROLL (rotazione) che consiste in un movimento rotatorio intorno all’asse ottico della ripresa.

Non si tratta normalmente di un movimento che serve a seguire il soggetto ma che conferisce più dinamismo all’inquadratura.

Per questa ragione, nelle riprese dirette del soggetto, si sono evoluti anche i sostegni delle telecamere, che prima erano con movimenti su due assi (PAN e TILT) e attualmente sono sempre più spesso dotati di terzo asse (ROLL).

Normalmente, l’aggiunta del terzo asse ad una testa fluida o giroscopica di supporto della telecamera, avviene tramite 1’aggiunta di un accessorio posto tra la telecamera e la normale testa PAN e TILT. Se tale dispositivo consente la rotazione della telecamera sul suo asse ottico si parla di ROLL, se invece l’asse di rotazione è diverso dall’asse ottico della telecamera, perché è disposto ad esempio al di sotto di essa, si parla allora di DUTCH.

Parallelamente alle teste fluide che vengono mosse direttamente dall’operatore di ripresa, si sono adeguate alla nuova esigenza di movimentazione su tre assi, anche i supporti motorizzati comandati a distanza, chiamati normalmente teste remotate o attuatrici. Nella gran parte dei casi è stata aggiunta una meccanica motorizzata che permette appunto il movimento di ROLL, in altri casi, le teste remotate sono state riprogettate per soddisfare le aumentate caratteristiche di ingombro e peso introdotte dal nuovo movimento.

I classici comandi a distanza di una telecamera utilizzano un joystick, la cui escursione angolare determina un corrispondente spostamento angolare della telecamera mediante composizione di movimenti di PAN e di TILT, o una coppia di volantini, le cui rotazioni fanno muovere la telecamera intorno ai rispettivi assi di PAN e di TILT.

Per il comando a distanza su tre assi, nel caso di utilizzo di un joystick, i costruttori hanno aggiunto il comando del ROLL tramite la rotazione della leva del joystick. I joystick a tre assi sono comunemente usati nel campo industriale.

Nel caso di comandi a manovelle è stata invece aggiunta una terza manovella per impartire il movimento di ROLL.

La stessa richiedente ha ideato un sistema di comando a distanza di una telecamera o cinepresa utilizzante una normale testa fluida o giroscopica, del tipo comunemente utilizzate per l effettuazione di riprese dirette, dalla quale è stata asportata la camera.

Un tale sistema di comando a distanza relativamente agli assi di PAN e di TILT è descritto nei dettagli nel brevetto europeo n. 469.030.

La soluzione descritta in tale brevetto europeo si è rivelata estremamente soddisfacente, in quanto mette l’operatore esattamente nelle stesse condizioni in cui egli è quando effettua riprese dirette.

Scopo dell’invenzione è quello di perfezionare un tale comando tramite testa fluida, rendendolo a tre assi, e mantenendo sempre le stesse condizioni operative che si hanno nel caso di manovra diretta di una telecamera.

Questo scopo viene raggiunto con le caratteristiche elencate nelle annesse rivendicazioni indipendenti.

Realizzazioni preferite dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Sostanzialmente, secondo l’invenzione, sulla testa fluida che comanda la telecamera a distanza, secondo il citato brevetto europeo, viene montato un terzo asse fluido per comandare il movimento di ROLL della telecamera.

Secondo una realizzazione dell’ invenzione, l’asse fluido di comando del movimento di ROLL viene disposto al di sopra dell’asse fluido di comando del movimento di TILT, che a sua volta è posto al di sopra del gruppo fluido di comando del movimento di PAN.

Secondo un’ulteriore forma di realizzazione dell’invenzione, l’asse fluido di comando del movimento di ROLL viene interposto tra il gruppo fluido di comando del movimento di PAN e l’asse fluido di TILT, rispettivamente.

In entrambi tali casi Tasse fluido di comando del movimento di ROLL viene convenientemente azionato mediante una leva distinta da quella(e) di azionamento degli assi fluidi di PAN e di TILT.

Secondo una preferita forma di realizzazione dell’invenzione, Tasse fluido di comando dei movimenti di ROLL, anziché essere disposto in asse con la testa fluida, viene spostato lateralmente rispetto ad essa, in modo da ridurre l’ingombro in altezza della testa.

Quest’ ultima soluzione risulta vantaggiosa per il fatto che qualora venga montato sulla testa un monitor che consenta di seguire la ripresa effettuata dalla telecamera a distanza, tale monitor può essere montato in modo da non seguire i movimenti di ROLL o DUTCH dando così all’operatore una sensazione più realistica della ripresa, in quanto l’immagine nel monitor effettivamente segue il movimento di ROLL impartito alla telecamera a distanza.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione risulteranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a sue forme puramente esemplificative, e quindi non limitative di realizzazione, illustrate nei disegni annessi, in cui:

la figura 1 è una vista schematica di assieme dell’attrezzatura secondo l’invenzione, in una sua prima forma di realizzazione mostrante la testa fluida, o acquisitrice, la testa remotata o attuatrice e un’unità centrale di controllo;

la figura 2 è una vista assonometrica, in scala maggiore, della sola testa acquisitrice della realizzazione di figura 1, mostrata da una diversa angolazione rispetto alla figura 1 ;

la figura 3 è una vista schematica della sola testa acquisitrice secondo una seconda forma di realizzazione dell’invenzione;

la figura 4 è una vista schematica della sola testa acquisitrice secondo una terza forma di realizzazione dell’invenzione;

la figura 5 è una vista assonometrica parziale ingrandita della testa acquisitrice della realizzazione di figura 4, mostrata da una diversa angolazione rispetto a quella di figura 4.

Con riferimento inizialmente alla figura 1, con 1 è stata indicata una testa acquisitrice, dalla quale vengono impartiti comandi a distanza ad una telecamera o cinepresa 4 montata su una testa attuatrice motorizzata, indicata con il numero di riferimento 3, e con 2 un’unità centrale di controllo che stabilisce un collegamento elettrico tra le due teste e contiene gli azionamenti dei motori.

La testa remotata o attuatrice 3, sulla quale è montata la telecamera 4 (nel seguito si parlerà prevalentemente di telecamera sebbene quanto sarà detto è applicabile anche ad una cinepresa), comprende una staffa ad U 5, montata girevole intorno ad un asse verticale X’, che consente il movimento di PAN alla telecamera 4.

Internamente ai due bracci verticali 6 della staffa 5 sono previste rispettive piastre 7, supportanti un anello 8, internamente al quale è montata la telecamera 4.

Le due piastre 7 possono ruotare attorno ad un asse Y’, che consente il movimento di TILT alla telecamera 4, la quale è montata all’intemo dell’anello 8 in modo da poter ruotare intorno all’asse Z’ dell’anello 8, coincidente con l’asse ottico della telecamera, per ottenere così il movimento di ROLL.

In figura 1 non sono mostrate le motorizzazioni che consentono i tre movimenti di PAN, di TILT e di ROLL.

La testata acquisitrice 1 è montata su un treppiede 100 e presenta una base di supporto 9 fissa rispetto al treppiede 100, una parte 10 ruotante intorno ad un asse verticale indicato con la lettera X, una parte 11 ruotante intorno ad un asse orizzontale, indicato con la lettera Y, e una parte 12 rotante intorno ad un asse orizzontale Z, ortogonale all’asse Y.

Alla parte superiore 12 può essere fissato un monitor televisivo, schematicamente indicato con il numero di riferimento 13 e rappresentato in figura 1.

Le rotazioni della testata acquisitrice 1 intorno agli assi di PAN X e di TILT Y vengono impartite dall’operatore mediante una o due leve 14 (nelle figure 1 e 2 è mostrata una sola leva), fissata(e) alla parte 11 della testata 1 rotante intorno all’asse Y, mentre le rotazioni intorno all’asse di ROLL Z vengono impartite mediante una leva aggiuntiva 140, disposta trasversalmente alla leva 14 e fissata alla parte superiore 12 della testata 1, rotante intorno all’asse Z.

Spostando orizzontalmente la leva 14 si provoca la rotazione dell’intero blocco mobile della testata 1 intorno all’asse di PAN X, mentre spostando verticalmente la leva 14, si provoca la rotazione della parte mobile 11, nonché della parte mobile 12 che la sovrasta, insieme all’eventuale monitor 13, intorno all’asse di TILT Y. Spostando verticalmente la leva 140, si provoca invece la rotazione della parte mobile 12 e dell’eventuale monitor 13 fissato su di essa, intorno all’asse di ROLL Z. Ovviamente il movimento di PAN può essere ottenuto anche agendo sulla leva 140, anziché sulla leva 14, sebbene ciò sia meno pratico.

La fluidità dei movimenti di PAN, di TILT e di ROLL può essere opportunamente regolata agendo su rispettivi dischi di frizione 90, 91 e 92 (si veda in particolare figura 2).

I movimenti di PAN, di TILT e di ROLL (o DUTCH) vengono rilevati da appositi rilevatori 80, 81, 82 solidali, rispettivamente, al supporto fisso 9 e alle parti mobili 10 e 11 della testata, ruotanti rispettivamente intorno agli assi di PAN X e di TILT Y. In particolare dai rilevatori 80, 81, 82 sporgono rispettivi pignoncini 83, 84, 85 che vengono portati in rotazione durante i movimenti di PAN, di TILT e di ROLL, rispettivamente, da rispettive cinghie dentate 86, 87, 88, awolgentisi intorno a corrispondenti ruote dentate 20, 21, 22, solidali, rispettivamente, alle parti mobili 10, 11, 12 della testata acquisitrice.

I rilevatori 80, 81, 82, ad ogni rotazione angolare dei corrispondenti pignoncini 83, 84, 85, inviano dei segnali, sotto forma di impulsi elettrici, alTunità centrale di controllo 2 schematizzata in figura 1, mediante rispettivi cavi elettrici 23, 24, 25. Di preferenza i rilevatori 80, 81, 82 sono degli encorders incrementali bidirezionali e i segnali da essi inviati sono onde quadre sfalsate tra loro di 90°.

E’ tuttavia evidente che i rilevatori 80, 81, 82 potranno essere di qualsiasi altro tipo adatto allo scopo. L’unità di controllo 2, in base ai segnali ricevuti dai rilevatori della testata acquisitrice 1, provvede alTalimentazione dei motori previsti nella testata attuatrice 3 (non mostrati) per riprodurre i movimenti di PAN, di TILT e di ROLL intorno agli assi X’, Y’ e Z' Il collegamento elettrico tra l’unità di controllo 2 e la testata attuatrice 3 è stato schematizzato in figura 1 mediante un cavo 26.

Esiste una diretta proporzionalità tra i movimenti angolari di PAN, di TILT e di ROLL della testata acquisitrice impartiti dall’operatore, e i corrispondenti movimenti angolari di PAN, di TILT e di ROLL della testata attuatrice motorizzata.

Se tale rapporto di proporzionalità è 1:1 ad una determinata escursione angolare della testata acquisitrice 1 corrisponde la stessa escursione angolare della testata attuatrice. Il rapporto di proporzionalità tra i movimenti delle due testate può essere comunque variato mediante appositi commutatori 27, 28 e 29 che, secondo la realizzazione illustrata nelle figure annesse, sono disposti rispettivamente sui rilevatori 80, 81, 82 dei movimenti di PAN, di TILT e di ROLL.

Su tali rilevatori sono previsti anche rispettivi invertitori 30, 31, 32 per invertire, all’ occorrenza, i movimenti di rotazione della testata attuatrice 3 rispetto a quelli impartiti alla testata acquisitrice 1.

Con il metodo e l’apparecchiatura per il comando a distanza su tre assi di una telecamera o cinepresa secondo l’invenzione, appare chiaro che l’operatore, che agisce sulle leve 14, 140, si trova a lavorare nelle stesse condizioni in cui egli si troverebbe qualora manovrasse direttamente la telecamera o cinepresa. In particolare, prevedendo il monitor 13 sulla testata acquisitrice 1, l’operatore potrà anche seguire l’immagine del soggetto, ripresa dalla telecamera montata sulla testata attuatrice, e quindi egli vede l’immagine che vedrebbe nella telecamera se questa fosse montata direttamente sulla testata acquisitrice 1 al posto del monitor 13.

La figura 3 mostra una variante di realizzazione della testata acquisitrice 1 secondo l’invenzione, che differisce da quella illustrata nelle figure 1 e 2, per il fatto che l’asse fluido di ROLL Z è disposto al di sotto dell’asse fluido di TILT Y, e quindi è stata invertita la posizione delle parti rotanti 11 e 12.

Le figure- 4 e 5 illustrano un’ulteriore forma di realizzazione della testa acquisitrice 1 secondo l’invenzione, che differisce dalla realizzazione delle figure 1 e 2 per il fatto di aver spostato il gruppo relativo al movimento di ROLL lateralmente rispetto all’asse di PAN X, portando l’asse di ROLL Z all’incirca sullo stesso piano dell’asse di TILT Y.

In questa realizzazione, il gruppo fluido di ROLL, indicato con il numero di riferimento 120, può essere realizzato di dimensioni più piccole rispetto alle realizzazioni precedenti, come mostrato nelle figure 4 e 5, non dovendo esso supportare direttamente un carico.

II gruppo 120 viene infatti vincolato inferiormente ad una piastra 110, solidale alla parte mobile 1 1 rotante intorno all’asse di TILT Y.

Sulla stessa piastra 110 può essere montato il monitor 13, in posizione opposta rispetto al gruppo 120, in modo da essere bilanciato da questo.

Secondo questa realizzazione vengono previsti due manici 140, collegati ad una parte rotante 121 del gruppo 120, mediante i quali si possono impartire tutti i movimenti: di PAN, di TILT e di ROLL.

La realizzazione delle figure 4 e 5 è preferita sia per la posizione più ergonomica del monitor 13 che per l’immagine più realistica visibile nello stesso. Infatti, quando la telecamera 4 montata sulla testata attuatrice 3 viene comandata in ROLL, sul monitor 13 è possibile seguire la rotazione dell’inquadratura, cosa che non è invece possibile nel caso in cui anche la telecamera segua il movimento di ROLL. In tal caso, infatti, l’immagine apparirebbe fissa sul monitor.

Tecnicamente, per avere l’immagine sul monitor 13 che ruoti nello stesso senso di azionamento dei manici 140, ad esempio quello orario, occorre invertire il movimento di ROLL della telecamera 4, occorre cioè che questa ruoti in senso antiorario. Ciò tuttavia esula, o comunque non è rilevante ai fini del concetto inventivo dell’invenzione.

E’ altresì evidente che nelle varie realizzazioni illustrate, il monitor 13 può essere montato in modo che esso segua solo il movimento di PAN della testata acquisitrice 1, e non quello di TILT, rendendolo cioè solidale alla parte 10 della testata 1 mediante un braccio di collegamento ad essa.

Sarebbe altresì possibile montare il monitor in posizione completamente fissa, in modo che esso non segua alcun movimento della testata 1. Questa realizzazione ha l inconveniente che nel caso di larghe panoramiche l’operatore ha difficoltà a seguire l immagine inquadrata nel monitor.

L’invenzione descritta raggiunge pienamente gli scopi prefissi, fornendo un comando a distanza su tre assi di una telecamera o cinepresa, azionabile dall’operatore nelle normali condizioni di lavoro su testa fluida per riprese dirette.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per il comando a distanza di una telecamera o cinepresa (4) montata su una testata attuatrice motorizzata (3), utilizzante per tale comando a distanza una testata acquisitrice di tipo fluido o giroscopico, sprovvista di telecamera o cinepresa, caratterizzato dal fatto che tale comando avviene su tre assi, con una diretta proporzionalità tra i movimenti impartiti dall’operatore su tre assi fluidi (X, Y, Z), rispettivamente di PAN, di TILT e di ROLL della testata acquisitrice, e i corrispondenti movimenti intorno a tre assi (X’, Y’, Z’), rispettivamente di PAN, di TILT e di ROLL della telecamera o cinepresa (4).
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di prevedere l’asse fluido di ROLL (Z) sulla testata acquisitrice (1) al di sopra dell’asse fluido di TILT (Y).
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di prevedere l’asse fluido di ROLL (Z) sulla testata acquisitrice (1) al di sotto dell’asse fluido di TILT (Y).
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di prevedere l’asse fluido di ROLL (Z) sulla testata acquisitrice (1) spostato lateralmente rispetto all’asse fluido di PAN (X), corrispondente sostanzialmente all’asse verticale della testata acquisitrice (1).
5. 5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di prevedere sulla testata acquisitrice (1) un monitor televisivo (13) riproducente l’immagine ripresa dalla telecamera o cinepresa (4).
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto monitor (13) è montato sulla testata acquisitrice (1) in modo da seguire solo i movimenti di PAN impartiti dall’operatore a tale testata.
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto monitor (13) è montato sulla testata acquisitrice (1) in modo da seguire i movimenti di PAN e di TILT impartiti dall’operatore.
8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto monitor (13) è montato sulla testata acquisitrice (1) in modo da seguire i movimenti di PAN, di TILT e di ROLL impartiti dall’operatore.
9. 9. Apparecchiatura per il comando a distanza di una telecamera o cinepresa (4) montata su una testata attuatrice motorizzata (3), mediante una testata acquisitrice (1) di tipo fluido o giroscopico, sprovvista di telecamera o cinepresa, caratterizzata dal fatto che detta apparecchiatura consente un controllo su tre assi, con una diretta proporzionalità tra i movimenti impartiti dall’operatore su tre assi fluidi (X, Y, Z) rispettivamente di PAN, di TILT e di ROLL della testata acquisitrice, e i corrispondenti movimenti introno a tre assi (X’, Y’, Z’), rispettivamente di PAN, di TILT e di ROLL della telecamera o cinepresa (4).
10. 10. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 9, caratterizzata dal fatto che detto asse fluido di ROLL (7) sulla testata acquisitrice (1) è disposto al di sopra dell’asse fluido di TILT (Y), o al di sotto dell’asse fluido di TILT (Y), o è spostato lateralmente rispetto all’asse fluido di PAN (X), corrispondente sostanzialmente all’asse verticale della testa acquisitrice (1).
11. 11. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che su detta testata acquisitrice (1) è previsto un monitor televisivo (13), riproducente Pimmagine ripresa dalla telecamera o cinepresa (20).
12. 12. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che detto monitor (13) è montato sulla testata acquisitrice (1) in modo da seguire i movimenti di PAN, e/o di TILT e/o di ROLL impartiti dall’operatore a tale testata.