JP6571637B2 - 光学装置又は電子装置の位置を支持して調節するためのヘッド集成体 - Google Patents

Description

本発明は、光学装置又は電子装置の位置を支持して調節するためのヘッド集成体に関する。

この種のヘッド集成体は一般に三脚ヘッドと呼ばれ、その基本的な役割は、ヘッド集成体を支持体又は三脚上に、写真用カメラ又はビデオカメラ又は同様の光学装置又は光電子装置とともに置き、続いて「カメラ」をヘッド集成体の頂部に素早く締め付けるのを可能にすることにあり、またその役割は、ヘッド集成体がカメラを保持し得ることだけでなく、操作者による要望に応じてカメラを任意の位置に調節して固定するのを可能にすることである。このようなヘッド集成体には２つの主要なタイプがある。すなわち第１のタイプは球面継ぎ手を有しており、カメラを任意の方向に調節するのを可能にする。すなわち、このタイプは３自由度を提供する。第２のタイプは、互いに垂直な２つの軸線を中心としてカメラの位置を調節することを可能にする。すなわち第２のタイプは２自由度しか有しておらず、これらの軸線の方向は概ね水平方向及び鉛直方向である。

専門家による写真撮影又はビデオ録画の場合、１つの基本的な要件は、カメラの水平線を維持すること、すなわち、カメラがその水平平面を維持するようなカメラ位置だけを許すことである。このような理由から、２自由度を備えた調節システムが広く受け入れられているが、しかしこれらのシステムでは、ヘッド集成体を保持する三脚上面が水平であることを別個に保証しなければならない。たいていの三脚の上面の位置は調節可能であるものの、三脚又は他のカメラ支持体は正確な水平位置を確保することができないので、２自由度を備えたヘッド集成体を使用するときには、基底面の水平方向位置に別個に配慮しなければならない。水平基底面の調節はまた、３自由度を備えたヘッド集成体の場合にも必要となる。なぜならば、素早く調節しなければならない特定の方向（水平方向及び鉛直方向のカメラ位置）があるからである。

ある特許文献に記載された、３自由度を備えたシステムの一例は、複数の調節ノブを有しており、その機能をコンパクトな形式で果たす（例えば、特許文献１参照。）。

また、別の特許文献に記載された、２自由度を備えたシステムの典型的な例も複数の調節・固定ノブを有しており、これらのノブは、関連する軸線を中心として回転させた後にカメラ位置を固定する（例えば、特許文献２参照。）。

上記タイプのものには、支持基底面をレベリングし得るものはない。すなわち、水平基底面を予めレベリングすることが必要とされる。

また、別の特許文献は、水平レベリングという課題を解決しようとしており、３つの軸線を中心としてハウジングに対して調節可能な基礎カメラ支持エレメントを有するヘッド集成体であって、三脚に取り付けられた後で水平位置に基礎カメラ支持エレメントを調節することができるヘッド集成体が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。しかしながら、基礎保持エレメントに対する、２自由度による調節可能性をもたらすことはできない。なぜならばハウジングと保持エレメントとは固定部材によって結合されているからである。２つの軸線を中心としてヘッド集成体を調節するためにかつヘッド集成体の固定のために、２つの別個の調節・固定エレメントが必要とされる。これらのうちの一方がハウジングを基礎保持エレメントに固定する。

容易且つ迅速な締め付けを実現することの必要性が高まりつつあることにより、解決すべき新しい課題が与えられる。

欧州特許出願公開第２６１３０７４号 米国特許第８４１８９７３号 ハンガリー国特許第ＨＵ Ｐ９８ ０００８４号

このような課題は、操作者の選択に応じて３自由度又は２自由度によるカメラの調節を可能にするヘッド集成体を提供することであり、さらに、２自由度による調節時には、２つの別個の調節・固定エレメントを使用する代わりに、単一のこのようなエレメントの必要性が明確にされている。

上記必要性に加えて、ヘッド集成体が簡単な取り扱いによって水平位置を確保して維持することかつ２自由度による調節可能性を保証することも必要となる。この場合、調節及び自由な回転は、予め調節された水平軸線及び鉛直軸線を中心として行うことができる。

ここに定義された要件は、必要となる調節手段がただ１つであるような、小さな寸法及びシンプルな設計によって満たされるべきである。

本発明の基本的な課題は、これら全ての必要性及び要件を満たし得るヘッド集成体を提供することである。本発明の第２の課題はより控えめな目標を定めており、これによれば、ただ１つの調節手段を使用する、２自由度を有する調節システムを提供しなければならない。

本発明によれば、光学装置又は電子装置を保持して位置決めするためのヘッド集成体であって、ハウジングを有しており、ハウジング内にはシェルが球体結合によって配置されており、球体結合は任意の方向の、ガイドされた運動を可能にし、シェルは筒状対称的なキャビティを有しており、ハウジングとシェルとを任意の調節された位置に互いに固定することができ、シェルのキャビティ内には装置を保持するボディが配置されていて、ボディをキャビティに対して互いに垂直な２つの軸線を中心として回転させ得るようになっており、単一の調節手段によって位置を固定し解離することができ、シェルとボディとの結合はシェルとハウジングとの結合とは独立している、ヘッド集成体が提供される。

従って、ヘッド集成体は、ハウジング、ハウジング内に固定されたボディを含み、ボディが、装置に取り付けることができる支持エレメントを含み、ボディは支持エレメントと共に、互いに垂直な２つの第１軸線及び第２軸線を中心としたそれぞれの角度範囲内で回転させ、調節し、固定することができ、ハウジングは、ハウジング内に配置されたシェルを含むことにより、シェルをハウジングに対して任意の位置に調節することができ、調節された位置に固定することができ、ハウジングは球状内部キャビティを有しており、シェルはハウジングの内部キャビティに適合する球状外面を有しており、２つの適合する球面によってシェルが、予め定めた限度内でシェルを任意の方向にハウジングに対して回転させ得るようにハウジングの内部キャビティ内に配置されており、集成体はさらに、シェルをハウジングに予め調節された任意の位置で解離可能に固定するのを可能にするように構成された、ハウジングとシェルとの間に配置された装置を含んでおり、シェルは、少なくとも１つの軸線を中心とした回転対称形態を有する内部キャビティを含んでおり、集成体はシェルとボディとの間に配置された調節装置を含み、調節装置が、第１軸線を中心とした、また第１軸線に対して垂直な第２軸線を中心としたボディの回転を可能にすることによって、２自由度でシェルに対するボディの位置を自由に調節することを可能にし、これにより調節装置は、シェルとハウジングとの結合に影響を与えることなしに、任意の調節された位置でボディをシェルに解離可能に固定することができる。

２自由度を有する調節装置が単一の共通の調節部材を含み、調節部材がボディをシェルに任意の調節された位置で固定することができると、調節は大幅にシンプルになる。

共通の調節装置の１実施態様では、ボディが、ボディに沿って予め定めた長さで延びるギャップを含み、ギャップがボディを２つの別々の部分に分割しており、調節部材が、手動式であり得る調節エレメントを含み、調節エレメントが２つの別々のボディ部分の間の距離を調節することができる。

ボディは好ましくは、少なくとも１つの軸線を中心として円対称である外面を含む下側部分を有しており、下側部分が挿入体によって取り囲まれており、挿入体が内部キャビティを有しており、内部キャビティが少なくとも１つのゾーンに沿って下側部分の外面に適合されており、挿入体が、第２ゾーン内でシェルの回転対称キャビティに適合された外面を有している。

好ましい実施態様では、ボディのボディ部分が互いに押し離されると、この加圧力によりボディの表面が挿入体に押しつけられ、その結果、挿入体の外面が弾性的に拡張させられ、外面はシェルのキャビティに押しつけられ、これによりシェルが挿入体及び前記ボディの両方に結合されて固定されることになる。

好ましい実施態様では、挿入体が適合されたシェルのキャビティの表面が、筒状面である。

好ましい実施態様では、ボディの外面の形状と、挿入体のキャビティの形状とが、第１軸線を中心とした挿入体に対するボディの回転を防止するが、しかし第２軸線を中心とした回転を許し、挿入体の外面が、前記シェルのキャビティの内面と共に嵌合筒状面となる。

挿入体の内部に適合されたボディの表面が少なくとも部分的に筒状面又は球面であることが好ましい。

別の実施態様では、挿入体に適合されたボディの表面が球面であり、この球体のボディを通って貫通孔が設けられており、貫通孔の軸線が球体の赤道面内にあって第１軸線に対して垂直であり、貫通孔の延長部にはシェルの対向壁にそれぞれの孔が設けられており、それぞれの末端部分を有するシャフトが孔内に配置されて孔を通って延びており、第１軸線に対して垂直な中央平面を有するシェルの内壁に、環状溝が設けられており、溝内に、また溝に沿って、末端部分が配置されて案内され、ボディをシャフトを中心として回転させることができる。

さらなる好ましい実施態様では、挿入体に適合されたボディの表面が球面であり、シェルに向いた球体のボディ内に、予め定めた幅及び深さを備えた溝が設けられており、溝が第１軸線に対して平行な予め定めた長さに沿って延びており、シェルの壁の底部からシェルの内部キャビティの軸線に沿って、ピンが球体の溝に向かって延びて溝内に嵌合されて、ピンの軸線が第１軸線内にあるようになっており、これにより、ボディがピンによって溝に沿って案内され、ピンは、第１軸線を中心としたボディの回転を可能にする。

この実施態様では、短いガイド・エレメントが溝内に、溝の形状に適合した形状を有して挿入されており、ガイド・エレメントが貫通孔を含み、貫通孔内にピンが挿入されて貫通孔を貫通案内されていることが好ましい。

シェルが第１軸線に対して垂直な平面状の上面を有しており、該シェルの外面の軸線とシェルの内部キャビティの軸線とが互いに平行に延びており、これらの軸線は第１軸線に対して垂直な方向で互いにオフセットされており、これにより、シェルの壁が、変化する厚さを有しており、壁厚がほぼ最大である区分内で、壁の上面内に気泡水準器が挿入されており、気泡水準器を使用して、ハウジングのいかなる位置でもシェルの平面状の面が水平であるように、第１軸線が鉛直であるように調節することができると、水平レベリングを保証することができる。

カメラの迅速な鉛直位置決めを可能にするために、ハウジングの側壁に横方向開口が設けられており、横方向開口が、ハウジングとシェルとの結合が解離された状態で、ボディの軸線が第１軸線に対して垂直の位置に調節されることを可能にし、垂直の位置が、水平又はほぼ水平の位置を成すようになっている。

本発明の第２の態様によれば、ボディを互いに結合してボディの位置を互いに垂直な２つの軸線を中心として自由に調節し得るように、任意の調節された位置を固定するようにするための調節集成体であって、調節集成体が単一の共通の調節装置を含み、調節装置が、２つの軸線を中心とした調節を可能にし、任意の調節された位置に２つのボディを共に固定する調節集成体が提供される。

この実施態様では、２つのボディのうちの一方が円対称性を有するキャビティを含み、他方のボディの同様に円対称の部分が、拡張可能な挿入体を介して第１ボディのキャビティ内に嵌合しており、円対称部分内にギャップが予め定めた深さに沿って延びており、ギャップが円対称部分を２つの部分に分割し、共通の調節装置がこれらの部分を互いに離れる方向に動かし、これによりこれらの部分と挿入体と嵌合ボディとを互いに押しつけ、これによりこれらの位置が固定され、また部分が互いに向かって動かされると、ボディが解離され、ボディの相互の変異を可能にすることが好ましい。

本発明による解決手段は、ハウジングとシェルとの間の３自由度による運動を上記のように可能にするが、しかしシェルがハウジングに固定されている場合には、シェルとボディとの間に２自由度による運動が提供される。この場合、鉛直方向におけるシェル軸線の以前の調節は容易に解除することができる。

本発明のさらなる態様は、単一の共通の調節手段によって２自由度による調節を可能にする。

添付の図面を参照しながら、本発明を好ましい実施態様とともに以下に説明する。

図１は、ヘッド集成体の第１実施態様を示す断面図である。 図２ａ〜２ｄは、ボディの種々異なる回転段階を説明するために、図１の実施態様をより小さなスケールで示す断面図である。 図３は、第１実施態様を示す分解図である。 図４は、第１実施態様を完全傾斜状態で示す図である。 図５は、下側調節ボルト１６の構成を示す図である。 図６は、挿入体２７をより小さなスケールで示す斜視図である。 図７は、上側支持体８を示す斜視図である。 図８は、ヘッド集成体の第２実施態様を示す断面図である。 図９は、ヘッド集成体の第３実施態様を示す断面図である。 図１０は、図９のボディ４をより小さなスケールで示す斜視図である。 図１１は、図９の挿入体３７を小さなスケールで示す斜視図である。 図１２は、ヘッド集成体の第４実施態様を示す断面図である。 図１３は、ヘッド集成体の第５実施態様を示す断面図である。 図１４は、図１３に対して９０°だけ回転させた、傾斜ボディ４を有する図１３と同様の図である。 図１５は、第５実施態様のエレメントをより小さなスケールで示す斜視図である。 図１６は、第５実施態様を示す拡大した詳細図である。 図１７は、図１６の詳細を示す拡大した断面図である。

図１は、本発明に基づいて形成されたヘッド集成体１０の第１実施態様を示す断面立図である。ヘッド集成体１０は４つの主要な構造部分に分割することができる。第１部分は、共通の構造ユニットを形成する下側支持体２が取り付けられたハウジング１によって構成されている。第２部分はシェル３であり、シェルは球状の外面を有している。第３部分はボディ４であり、ボディは互いに垂直な２つの軸線を中心として自由に回転させることができる。ボディは下側ボディ部分５と、下側ボディ部分５から上向きに延びてこれに堅く結合された好ましくは筒状のネック６と、ネック６がそこで終わっているヘッド部分７とを有している。第４部分は上側支持体８であり、上側支持体８はヘッド部分７によってボディ４に取り付けることができ、ヘッド集成体１０をカメラ、ビデオ設備、光学装置又は任意の他の電子装置に結合するように構成されている。

ハウジング１は、回転対称性を有する鉛直軸線を備えたボディによって構成されることが好ましく、ハウジングの下側支持体２は中心ねじ山付き孔を備えた平面状の下面を有している。中心ねじ山付き孔によって、下側支持体２は三脚、カメラ台座、又は任意の同様の支持手段に解離可能に取り付けることができる。ハウジング１の底部は下側支持体２に例えば螺合によって取り付けることができる。ハウジング１の特性は、これが球状の内面１２（例えば図３）を備えた上向きの大きい凹部を有しており、この凹部内に、シェル３の球状に構成された外面を嵌合し得ることにある。この内面１２の上縁１３の直径は球面の最大直径よりも小さい。すなわち上縁１３は球体の赤道の上方に位置しており、従って球状のシェル３は、ハウジング１の壁を可撓性且つ弾性的に変形させた後でのみその位置に嵌合することができる。この開放作業を可能にするために、ハウジング１にはギャップ１４（図３参照）が設けられている。ギャップ１４はハウジングの軸線に対して好ましくは平行に延びている。これによりハウジング１の壁はシェル３の挿入を可能にするように一時的に拡張することができる。ハウジング１の壁には、ねじ山付き孔１５が設けられている。ねじ山付き孔１５は、ギャップ１４の平面に対して垂直に延びており、下側調節ボルト１６を受容する。この下側調節ボルト１６によって、ギャップ１４の幅を、ハウジング１の材料の弾性抵抗に抗して増減することができる。これにより、このキャビティ内に挿入されるシェル３の位置を締めるか又は緩めることができる。図１，３及び５から観察されるように、下側調節ボルト１６は、取り扱いを容易にする広い平らなヘッド部分１７を有している。

正しい作業の観点から有意義なのは、下側調節ボルト１６を緩める又は締めることによって、台座又は三脚（図示せず）に固定されたハウジング１に対する任意の所望の角度位置に、シェル３を予め定めた角度範囲内で調節して固定できることである。このことが重要なのは、一般に、三脚ヘッドの上面は水平面と概ね予め定めた角度を成し、正確な水平方向位置決めを迅速且つシンプルに行うことができないからである。図示の構造の本質は、ハウジング１の下面の平面が一般的な位置を成していても、シェル３の上縁１３によって画定された平面を水平平面に対して容易に調節し得ることにある。

これを目的として、シェル１３の上面には水準器、例えば気泡水準器１８が配置されている。模範的実施態様では、気泡水準器１８は小さなディスクであり、シェル３の壁厚が変化して、最も厚い壁部分内に、気泡水準器１８を受容するためのキャビティを設けることができることが好ましい。もちろん、僅かに傾斜する管状の気泡水準器をシェル３の上縁の壁に埋め込むことができ、この場合には、シェルは均一な壁厚を有していてもよい。シェル３の水平方向位置決め後、シェルの球状の内部キャビティの対称軸線１９は鉛直方向位置を成す。シェル３の壁が非対称的な構成なので、軸線１９はハウジング１の軸線からオフセットされる。このようなオフセットした位置決めは作業及び対象装置の調節可能性の観点で影響を及ぼすことはない。それというのも、後で説明する通り、シェル３の後続の位置決め中に、その予め調節された水平位置が常に保たれるからである。

ハウジング１の構成に関連して述べておくと、ハウジング１のスリーブ様上側部分には、図４に示された開口２０が設けられている。この開口２０により、機械（カメラ）が本発明のヘッド集成体によって支持されると、ポートレート写真を作成するために必要となる鉛直位置に機械（カメラ）を置くことが可能になり、ボディ４の軸線が水平になる。このような位置はシェル３を緩めることによって可能にすることができ、開口２０の深さは、これに挿入されるネック６の場所を提供するのに充分に高い。

シェル３の中心キャビティと、ボディ４の下側ボディ部分５を含む、中心キャビティ内に挿入される構造部分との共通の役割は、２自由度によるボディ４の自由な運動及び調節を可能にすることにより、ボディ４が予め設定された鉛直方向を維持するが、しかし鉛直軸線及び水平軸線の両方を中心としてボディ４を任意の角度位置に自由に回転させ、調節し、固定することである。

２自由度による運動を可能にするいくつかの構成が知られており、従って以下には、いくつかの非制限的な例だけを示すことにする。これらの例のうち、図１〜４に示された実施態様はただ１つの種類を表す。ここで鉛直軸線１９及び水平軸線２１を中心としてシェル３に対してボディ４を自由に回転させ得ると仮定しよう（図１に示す）。

ボディのネック６はいかなる調節作業中にも、ヘッド部分７に結合された上側支持体８、及び上側支持体８に装着されたカメラ（図示せず）がヘッド集成体１０によって遮られるようになるのを防止するのに充分に長い。図３の分解図では、ボディ４と、下側ボディ部分５と、ネック６と、ヘッド部分７とを見ることができ、図７では、カメラ及び位置固定ねじ２２を受容するための凹部を備えた上側支持体８を見ることができる。

ボディ４の構成に関して有意義なのは、ボディ４の中央部分の大部分を貫通してスロット２３が設けられており、スロット２３によって、これにより分離された２つのボディ半部を調節することにより、ボディ材料の弾性限界内で互いに接近又は互いに離反し得ることである。ヘッド７内には、調節ボルト２４のねじ山付き部分を受容するねじ山付き孔が設けられている。調節ボルト２４は筒状ピンで終わっており、筒状ピンの端面はギャップ２３によって分離されたボディ部分のうちの他方の内面を押し、その加圧力の範囲は調節ボルト２４を回転させることによって調節することができる。２つのボディ部分を互いに押し離すことによってシェルの内部キャビティ内にボディ４を押しつけることができる。これにより、ボディ４の位置は両軸線を中心として固定される。調節ボルト２４の緩められた状態では、ボディ４の位置は両軸線を中心として自由に調節することができる。

図１〜７に示された実施態様を理解するために、先ず図３の分解図を参照する。この図からは、この実施態様において、ボディ４の下側ボディ部分５が水平軸線を備えた管２５によって構成され、この管が一対の鉛直方向端面を有することが判る。集成体はさらに、好ましくはプラスチック材料から形成された２つの部分から成る挿入体２６を含んでいる。これは図６では別々に示されている。これら２つの部分が互いに取り付けられると、挿入体は鉛直軸線を有する筒状外面を有する。挿入体２６は鉛直軸線を有する筒状キャビティ内に緩く嵌合する。筒状キャビティは、シェル３の内部に形成されている。挿入体２６は下端部で、図１の断面図で見ることができる狭幅のショルダによって支持される。

挿入体２６の内部にはキャビティ２７が設けられている。キャビティは対向して位置する一対の平面壁２８を有している。これらの平面壁の間隔は管２５の長さと等しい。この平面に対して垂直な面は、水平軸線を有する２つの分離された筒状面であり、その直径は、ボディ４の下側ボディ部分５を構成する管２５の筒状面の直径に適合する。ボディ４の下側ボディ部分５を構成する管２５の周りに挿入体２６の２つの部分を先ず置き、平面壁２８と当接する管２５の２つの端面と管２５の筒状外面とが挿入体２６の嵌合筒状内面によって取り囲まれるようにキャビティ２７が管２５を受容して取り囲むことによって、シェル３のキャビティ内にボディ４が挿入される。この位置において、ボディ４はその下側ボディ部分５を取り囲む挿入体２６と共に、シェル３のキャビティ内に挿入することができ、挿入体２６の底部はキャビティの下側ショルダによって保持されて支持される。挿入体２６の位置はその頂部に配置された閉鎖リング３０と、ワッシャばね３１とによって固定される。ワッシャばね３１は、シェル３の内壁に形成された環状溝内に挿入され嵌合される（図１）。

図２ａ〜２ｄでは、ボディの種々異なる運動方法が示されており、シェル３が予め水平位置に調節され、下側調節ボルト１６を締め付けることによってハウジング１に固定されていると仮定される。図２ａ及び２ｂは、矢印３２に沿って回転を行うときに、互いに９０°を成す２つの異なる角度で鉛直軸線１９を中心としてボディ４を回転させる方法を示す。矢印３２の方向に鉛直軸線１９を中心としてボディ４を回転させようとすると、ボディ４の下側ボディ部分５を構成する管２５の２つの平面状の面が挿入体２６の平面壁２８と接触し、管２５に作用するトルクが挿入体２６を回転させようとする。この影響下で、挿入体はシェルの筒状凹部内で自由に回転することができる。筒状凹部は鉛直軸線を有し、挿入体２６を取り囲む。こうして、ボディ４は図２ａ及び２ｂに示された２つの位置を含む任意の角度位置を成すことができる。任意の所要の位置にボディ４を調節した後、調節ボルト２４を回転させて、ギャップ２３によって分離された２つのボディ部分が互いに押し離され、ボディ部分が僅かに開くことにより、挿入体２６の部分がシェル３の筒状キャビティに押しつけられ、これによりボディの位置が固定される。この締め付け位置は、調節ボルト２４を反対方向に回転させることにより解放することができる。これによりこの作業は微細且つ正確な位置調節を可能にする。

この前記の方向に対して垂直な方向に、すなわち図２ｃ及び２ｄの平面に対して垂直に延びる管２５の軸線を中心としてボディを回転させようとする場合には、この回転は挿入体２６の内縁２９の筒状の設計によって可能になる。図２ｃ及び２ｄでは、ボディ４は矢印３３及び３４を中心として回転させられた２つの異なる角度位置に示されている。自由な回転は、ボディ４の下縁部がシェル３の上縁と当接するまで可能である。実際には、この回転角度範囲は、充分に広い調節可能性を提供する。調節された位置におけるボディ４の固定は、やはり調節ボルト２４によって行うことができる。なぜならば、２つの別個のボディ部分が押し離されることによって、挿入体２６内の管２５の位置が締め付けられ、それと同時に、シェル３のキャビティ内の挿入体２６の位置も固定されるからである。

上記実施態様に基づいて、シェル３の位置がハウジング１内に、好ましくは所要の水平位置に予め固定されている場合には、ボディ４、ひいてはカメラを保持する上側支持体８の位置を２自由度で、すなわち水平軸線及び鉛直軸線を中心として回転させることによって調節できることが明らかである。従来の解決手段と比較した相違点は、ボディ４、ひいてはヘッド集成体１０を単一の調節エレメント、つまり調節ボルト２４によって固定し解放し得ることにある。水平方向及び鉛直方向に対する軸線の位置決めは、シェル３の位置を記載のように調節することによって可能になる。

何らかの理由で、任意の方向における位置決めを可能にするために２自由度ではなく３自由度でカメラを調節することが必要となる場合、このことは、調節ボルト２４を締め付けることによりボディ４をシェル３に固定することによって解決することができ、下側調節ボルト１６を取り外した後、シェル３をハウジング１内にコンベンショナルな球体結合部として位置決めすることができる。球体結合部は、３自由度による調節を可能にする。このことは、図４に示されているようにカメラの下面の鉛直位置を調節し得る状況に当てはまる。

上記二重機能を実施して別々に実現することが、ボディ４をハウジング１にではなくシェル３に固定することによって可能にされている。従って、ボディ４とシェル３との相対位置の調節可能性は、ハウジング１とシェル３との相対位置に影響を及ぼさない。

図８に示された実施態様が図１に示された実施態様と異なるのは、シェル３が図１に示された下側球状部分を含まない部分球体である点のみである。この実施態様では重量及び製造コストが低減され、この実施態様がシェル３の調節可能性範囲を著しく低減することはない。

図９〜１１には、ボディ４とシェル３との結合のための別の好ましい実施態様が示され記述される。相違点は、ボディ４の下側部分が球体３５によって構成されており、球体３５が対向して配置された一対の平行な平面３６を有しており、これらの平面は、それぞれの円形輪郭線を有する面として形成されている。球体３６、及び他のボディ部分、すなわちネック、及び上側支持体８には、同様のギャップ２３が設けられており、ギャップ２３によって分離されたボディ部分の調節はやはり調節ボルト２４によって行われる。図１１は、球体３５を受容する挿入体３７を示す斜視図である。挿入体３７は、僅かに弾性的なプラスチックから形成されている。この材料には拡張を可能にする２つのスロット３８が設けられている。挿入体３７は筒状外面を有している。この筒状外面は、シェル３内に形成された鉛直軸線を備えた筒状キャビティ内に嵌合する。挿入体３７の内部キャビティは実質的には球状シェルであり、球体３５の外面に適合しており、赤道は中央ゾーン内にある。すなわち挿入体の上側開口及び下側開口の直径は最大内径よりも小さい。シェルの内面のさらなる特徴は、これが対向して位置する一対の平面３９を含み、この平面が球体３５に設けられた平面３６に相当するサイズ及び間隔を有することである。

上記構成により球体３５は、ギャップ３８が若干開かれると挿入体３７の内部に押し込み力により挿入することができる。平面３６が挿入体３７の内部で平面３９と嵌合すると、球体がその鉛直軸線を中心として回転するのに追随して挿入体３７も同様に回転する。次いでボディ４が、球体３５を受容する挿入体３７と共に、シェル３の筒状キャビティ内へ挿入される。集成体の位置は、閉鎖リング及び可撓性ワッシャによって、図１に示されたものと同様に引き出されないように固定される。

ボディ４を鉛直軸線１９を中心として回転させようとすると、前段落に記載されたように、挿入体３７をシェル３の筒状キャビティの内部で自由に回転させることができる。前の実施態様で説明したように、２つのボディ部分を僅かに変位させることによって位置を固定することができる。水平軸線４０を中心とした回転が必要となるときには、挿入体３７はその位置を維持する。なぜならば、シェル３の筒状キャビティ及びそれ自体の係合筒状外面が変位を阻み、これに対して２つの球体は水平軸線４０を中心として自由に回転させることができるからである。他の方向での回転は球体３５の平面３６と挿入体３７の平面３９との形状結合（form-fitting connection）によって防止される。

調節された位置での固定は、調節ボルト２４によって２つのボディ部分を互いに押し離すことによって行われる。加圧力が取り除かれる場合には、固定は調節ボルト２４によって解放することができる。

互いに垂直な２つの軸線を中心としてボディ４を回転させる第４の例が図１２に示されている。この実施態様では前の例と同様に、ボディ４の下側部分は球体４１によって構成されている。球体の１つの赤道面に沿って貫通孔が設けられて、貫通孔の軸線が赤道面内にあるようになっている。この例では、スロット２３は上述の貫通孔と交差しないように僅かに傾斜した方向に延びており、これはボディの下側部分でより大きい孔４２で終わっている。シェル３には、前記例と同様に、鉛直軸線１９を備えた筒状キャビティが設けられている。筒状キャビティ内には、好ましくはプラスチック材料から成る挿入体４３を嵌合することができる。挿入体４３は前記実施態様のような構成及び位置固定部材を有している。挿入体４３の内部には球状キャビティが設けられており、従って前記実施態様と比較した相違点は、平面３９がないこと、すなわち球面がいずれの平面によっても中断されていないことである。これとともに球体４１の中央に形成された貫通孔の延長部には、一対の類似の孔が挿入体４３の壁に設けられている。挿入体４３の開口は球体４１の直径よりも小さいので、挿入体４３内へ球体４１を挿入することを可能にするには、挿入体４３の材料内にギャップを形成して、その一時的且つ弾性的な拡張が球体４１の挿入を可能にすることが必要である。

球体４１の孔及び挿入体４３の壁の孔をシャフト４４が貫通案内されている。シャフトの導入位置を図１２に見ることができる。集成体は以下の順序で形成されるようになっている。先ず、球体４１を挿入体４３内に上記のように挿入して、これらの孔の軸線が同一直線に含まれるようにする。次いでシェルがまだハウジング１内へ挿入されていない状態で、シェル３の壁に形成された孔４５を通して、シャフトをこれらの孔内へ挿入することができる。シャフト４４の両端部にはそれぞれのガイドピン４６，４７が設けられている。シャフト４４の挿入に続いて、孔４５に配置された適宜の保持エレメントによってシャフトの位置を固定することができる。

シェル３の内部キャビティには、球体４１の最大直径の高さで、内側環状溝が設けられている。内側環状溝の幅はガイドピン４６，４７の直径に相当する。

孔及び孔内のシャフト４４の存在によって、こうして得られた集成体を水平軸線を中心として傾倒（回転）させることが自動的に可能になる。鉛直軸線１９を中心とした回転が必要となる場合、ガイドピン４６，４７はシェル３内の環状溝に沿って、環状溝を巡って自由に動くことができる。

ギャップ２３によって分離された球体４１の部分が調節ボルト２４によって互いに押し離されると、挿入体４３はシェル３のキャビティの内壁に押しつけられる。シェル３は集成体を調節された位置に保持する。この加圧力はまた水平軸線を中心とした回転又は変異を防止し、従ってボディ４は予め調節された位置を保持する。

本発明によるヘッド集成体の第５実施態様を図１３〜１７を参照しながら説明する。ボディ４の設計は前の実施態様と概ね同様である。すなわち、下側ボディ部分５は球体５１であり、球体４１と比較した相違点は、球体５０が貫通孔を備えておらず、その中心鉛直平面に対して対称的に、予め定めた幅及び深さを備えた溝５１が設けられており、この溝は予め定めた角度範囲に沿って延びている。図３では、図平面に対して垂直な方向から溝５１を見ることができ、これに対して図１４はその側面を示しており、溝５１の役割は、ボディ４を水平軸線５２を中心として回転させた時に、ボディ４を鉛直平面内に保持し案内することである（図１４参照）。

球体５０は挿入体５３によって取り囲まれている。挿入体５３は前の実施態様の挿入体として同様に構成されている。つまり、挿入体５３は筒状外面を有しており、筒状外面は、鉛直軸線１９を有するシェル３の筒状キャビティ内に挿入され嵌合されている。挿入体５３は球体５０のサイズに適合する球状キャビティを有している。挿入体５３のキャビティ内への球体５０の挿入は、前の実施態様の場合と同様にギャップ５４の存在によって容易になる（図１５参照）。前述の筒状孔の下側に位置するシェル３の内部キャビティは湾曲した構成を有している。この湾曲した構成は、筒状キャビティ内に挿入された球体５０と接触することは決してないが、しかしそれと同時に図１７の拡大断面詳細図に示されているように、シェル３の底部には上方に向かって突出した筒状ピン５５が設けられており、その上端部は溝５１の内部に延びて嵌合している。溝５１に沿ったピン５５の正確な案内は、プラスチック材料から形成されたほぼ方形のガイド・エレメント５６によってもたらされる。このプラスチック材料は、ピン５５に適合されピン５５を受容する貫通孔を含んでいる。図１６及び１７の拡大図からは、ガイド・エレメント５６が溝５１内に正確に嵌合し、球体５０と、これとともに溝５１とが定置のシェル３、及びシェル３に固定されたピンに対して動かされると、ガイド・エレメント５６は溝５１に沿ってスライドする。

図１３〜１７に示された実施態様の集成は以下の順序で行われるのが好ましい。ハウジング内のシェル３の挿入、レベリング、及び固定を前記のように行う。次いで、挿入体５３をボディ４の球体５０に圧力嵌めし、その後ピン５５にガイド・エレメント５６を位置決めして、その長手方向が溝５１の方向にあるようにする。より具体的には、ボディ４及び挿入体５３をシェル３のキャビティ内に配置して挿入することにより、ピン５５とそのガイド・エレメント５６とが溝５１内に挿入され嵌合されるようにする。

鉛直軸線１９及び水平軸線５２の両方を中心とした回転が図１３及び１４に示されている。ボディは鉛直軸線１９を中心としていつでも回転させることができる。なぜならば、これは球体５０と挿入体５３との結合、及び挿入体５３とシェル３の筒状キャビティとの結合によって可能になるからである。さらにこの実施態様では、挿入体５３がシェル３のキャビティ内で回転するのを可能にする必要さえない。ボディ４のいかなる位置においても、ピン５５と溝５１との結合は鉛直軸線１９を中心として回転を可能にし、従ってボディ５は図１３に示された複矢印５７に沿ったいかなる角度位置にも回転させることができる。水平軸線１２を中心とした回転は図１４に示されている。この事例では、矢印５８に沿った回転は溝５１の長さによって制限される。このような回転運動時には、ガイド・エレメント５６は溝５１に沿ってスライドし、ボディ４の運動が鉛直平面内で行われ続けるのを保証する。

前記実施態様のいずれにおいても、調節ボルト２４によって調節位置を上述のように固定することができる。なぜならば、２つのボディ部分を押し開くと、球体５０が挿入体５３に圧着し、挿入体５３がシェル３のキャビティに圧着するからである。

本発明によれば、複数の実施態様が、鉛直位置及び水平位置を成すように予めレベリングされた互いに垂直な２つの軸線を中心として、シェル３に対してボディ４を回転させ得ることを保証することができ、これに対してボディ４の位置の固定は、単一の調節ボルト２４を使用することで充分である。

全ての実施態様において真実なのは、ハウジング１に対して任意の方向に、シェル４を回転させて調節することができること、すなわち三脚（図示せず）が成す任意の位置において、シェル３の上面を、水平面を成すように調節できることである。ヘッド集成体１０に固定されたカメラ又は機械は互いに垂直な２つの軸線を中心として、任意の方向に好都合に回転させることができ、任意の位置に固定することができる。シェル３とボディ４とが互いに固定される場合には、シェル３をハウジング１に対して任意の方向に動かすことができる。ハウジング１の側壁に形成された開口２０は、ポートレート写真を作成するのに必要なボディの完全傾倒を可能にする。

ヘッド集成体１０のさらなる好ましい特性は、小さな構造寸法と比較的シンプルな製造法とを含む一方、シンプルな取り扱いが使用しやすさを大幅に増大させる。

本明細書中に記載され要約された特性は、図示の実施態様によって得られるだけでなく、当業者であれば基本的な発明の概念を逸脱することなしに数多くの他の実施態様を実現することができる。

Claims (10)

1. 光学装置又は電子装置の位置を支持して調節するためのヘッド集成体であって、ハウジング（１）、該ハウジング（１）内に固定されたボディ（４）を含み、該ボディ（４）が、前記光学装置又は電子装置に取り付けることができる支持エレメント（８）を含み、前記ボディ（４）は前記支持エレメント（８）と共に、互いに垂直な２つの第１軸線及び第２軸線（１９；２１．４０）を中心としてそれぞれの角度範囲内で回転させ、調節し、固定することができ、該ハウジング（１）は、該ハウジング（１）内に配置されたシェル（３）を含むことにより、該シェル（３）を該ハウジング（１）に対して任意の位置に調節することができ、該調節された位置に固定することができ、前記ハウジング（１）は球状内部キャビティを有しており、該シェル（３）は該ハウジング（１）の前記球状内部キャビティに適合する球状外面を有しており、互いに適合する前記球状内部キャビティと前記球状外面によって該シェル（３）が、予め定めた角度範囲内で前記シェル（３）を任意の方向に該ハウジング（１）に対して回転させ得るように該ハウジング（１）の前記球状内部キャビティ内に配置されており、前記ヘッド集成体はさらに、該シェル（３）を該ハウジング（１）に予め調節された任意の位置で解離可能に固定するのを可能にするように構成された、該ハウジングと該シェル（３）との間に配置された装置を含んでおり、前記シェル（３）は、少なくとも１つの軸線（１９）を中心とした回転対称形態を有する内部キャビティを含んでいる、ヘッド集成体において、
   前記シェル（３）と前記ボディ（４）との間に配置された調節装置を含み、該調節装置が、前記第１軸線（１９）を中心としかつ前記第１軸線（１９）に対して垂直な前記第２軸線（２１，４０）を中心とした該ボディ（４）の回転を可能にすることによって、２自由度で該シェル（３）に対する該ボディ（４）の位置を自由に調節することを可能にし、これにより前記調節装置は、前記シェル（３）と前記ハウジング（１）との前記結合に影響を与えることなしに、任意の調節された位置で前記ボディ（４）を前記シェル（３）に解離可能に固定することができ、
   ２自由度を有する前記調節装置が単一の共通の調節部材（２４）を含み、該調節部材（２４）が前記ボディ（４）を前記シェル（３）に任意の調節された位置で固定することができ、前記ボディ（４）が、前記ボディ（４）に沿って予め定めた長さで延びるギャップ（２３）を含み、該ギャップ（２３）が該ボディ（４）を２つの別々の部分に分割しており、前記調節部材（２４）が、手動式であり得る調節エレメントを含み、該調節エレメントが前記２つの別々のボディ部分の間の距離を調節することができることを特徴とする、ヘッド集成体。
2. 前記ボディ（４）が、少なくとも１つの軸線を中心として円対称である外面を含む下側部分を有しており、前記下側部分が挿入体（２６，３７，５３）によって取り囲まれており、該挿入体が内部キャビティを有しており、該内部キャビティが少なくとも１つのゾーンに沿って前記下側部分の前記外面に適合されており、前記挿入体（２６，３７，５３）が、第２ゾーン内で前記シェル（３）の回転対称の前記内部キャビティに適合された外面を有していることを特徴とする、請求項１に記載のヘッド集成体。
3. 前記ボディ（４）の前記ボディ部分が互いに押し離されると、該ボディ（４）の前記外面が前記挿入体（２６，３７．４３，５３）に押しつけられ、その結果、前記挿入体（２６，３７，５３）の前記外面が弾性的に拡張させられ、前記外面は該シェル（３）の前記回転対称の内部キャビティに押しつけられ、これにより前記シェル（３）が前記挿入体（２６，３７，５３）及び前記ボディ（４）の両方に結合されて固定されることになることを特徴とする、請求項２に記載のヘッド集成体。
4. 前記挿入体（２６，３７，５３）が適合された前記シェル（３）のキャビティの表面が、筒状面であることを特徴とする、請求項３に記載のヘッド集成体。
5. 前記ボディ（４）の外面の形状と、前記挿入体（２６，３７，４３）のキャビティの形状とが、前記第１軸線（１９）を中心とした該挿入体（２６，３７，５３）に対する該ボディ（４）の回転を防止するが、しかし前記垂直に延びる第２軸線（２１，４０）を中心とした回転を許し、前記挿入体（２６，３７，４３）の外面が、前記シェル（３）の前記キャビティの内面と共に嵌合筒状面となることを特徴とする、請求項３に記載のヘッド集成体。
6. 前記挿入体（２６，３７，４３）の内部に適合された該ボディ（４）の表面が少なくとも部分的に筒状面又は球面であることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載のヘッド集成体。
7. 前記挿入体（４３）に適合された該ボディの表面が球面であり、この球体（４１）のボディ（４）を通って貫通孔が設けられており、該貫通孔の軸線が前記球体の赤道面内にあって前記第１軸線（１９）に対して垂直であり、前記貫通孔の延長部には該シェル（３）の対向壁にそれぞれの孔が設けられており、それぞれの末端部分を有するシャフト（４４）が前記孔内に配置されて前記孔を通って延びており、前記第１軸線（１９）に対して垂直な中央平面を有する該シェル（３）の内壁に、環状溝が設けられており、前記環状溝内に、また前記環状溝に沿って、前記末端部分が配置されて案内され、前記ボディ（４）を前記シャフト（４４）を中心として回転させることができることを特徴とする、請求項２に記載のヘッド集成体。
8. 前記挿入体（５３）に適合された該ボディ（４）の表面が球面であり、該シェル（３）に向いた球体（５０）のボディ内に、予め定めた幅及び深さを備えた溝（５１）が設けられており、該溝が前記第１軸線（１９）に対して平行な予め定めた長さに沿って延びており、該シェル（３）の壁の底部から該シェル（３）の内部キャビティの軸線に沿って、ピン（５５）が該球体（５０）の該溝（５１）に向かって延びて該溝（５１）内に嵌合されて、該ピン（５５）の軸線が前記第１軸線（１９）内にあるようになっており、これにより、前記ボディ（４）が該ピン（５５）によって該溝（５１）に沿って案内され、前記ピン（５５）は、前記第１軸線（１９）を中心とした該ボディ（４）の回転を可能にすることを特徴とする、請求項２に記載のヘッド集成体。
9. 短いガイド・エレメント（５６）が前記溝（５１）内に、前記溝（５１）の形状に適合した形状を有して挿入されており、前記ガイド・エレメント（５６）が貫通孔を含み、該貫通孔内に前記ピン（５５）が挿入されて該貫通孔を貫通案内されていることを特徴とする、請求項８に記載のヘッド集成体。
10. 前記シェル（３）が、該シェルの内部キャビティの軸線である前記第１軸線（１９）に対して垂直な平面状の上面を有しており、前記第１軸線（１９）は前記シェル（３）の前記球状外面の軸線と平行に延びており、これらの軸線は該第１軸線（１９）に対して垂直な方向で互いにオフセットされており、これにより、前記シェル（３）の壁が、変化する厚さを有しており、該壁の厚さがほぼ最大である区分内で、該壁の上面内に気泡水準器（１８）が挿入されており、該気泡水準器を使用して、該ハウジング（１）のいかなる位置でも該シェル（３）の前記平面状の上面が水平であるようにかつ前記第１軸線（１９）が鉛直であるように調節することができることを特徴とする、請求項１に記載のヘッド集成体。

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