DE60037710T2

DE60037710T2 - Schwingungsisolator

Info

Publication number: DE60037710T2
Application number: DE60037710T
Authority: DE
Inventors: Shinya Omiya-shi Yajima
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 1999-11-16
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: DE60037710D1; EP1102107A3; EP1102107B1; EP1102107A2; US7339612B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen einen Schwingungsisolator und insbesondere einen Schwingungsisolator, der eine Bildunschärfe aufgrund einer Schwingung einer TV-Kamera durch Bewegen eines korrigierenden Objektiv verhindert.
Beschreibung verwandter Technik
Herkömmlicherweise trägt ein Schwingungsisolator für eine TV-Kamera ein korrigierendes Objektiv, das innerhalb einer Ebene bewegt werden kann, die senkrecht zu einer optischen Achse in einem Objektivtubus ist. Wenn die Kamera in Schwingung versetzt wird, bewegen Stellglieder das korrigierende Objektiv in einer Richtung, in der die Schwingung aufgehoben wird, um eine Bildunschärfe zu verhindern. Die auf die Kamera wirkende Schwingung wird durch Schwingungsgeschwindigkeitssensoren (Winkelgeschwindigkeitssensoren oder Geschwindigkeitssensoren) bestimmt, die in einem Kameragehäuse oder dem Objektivtubus vorhanden sind.
Die vorläufige japanische Patentveröffentlichung Nr. 6-118469 offenbart ein Verfahren, mit dem ein Fehler von Drift-Korrektur (Änderung eines Ausgangs von einem Sensor im Verlauf der Zeit) eines Schwingungsgeschwindigkeitssensors, der eine auf eine Kamera wirkende Schwingung bestimmt, in geeigneter Weise behoben wird.
Das japanische Patent Nr. 2918537 offenbart einen Schwingungsisolator, der ein von einem Beschleunigungssensor einer Kamera ausgegebenes Signal mit einem Integrator zweifach integriert und ein korrigierendes Objektiv in einer Richtung, die entgegengesetzt zu der der Bewegung (Schwingung) der Kamera ist, gemäß dem Ausgang von dem Integrator mit einer Antriebseinrichtung (Linearmotor) bewegt.
Bei dem Schwingungsisolator wird, wenn die Schwingungsisolierung ausgeschaltet ist, kein Signal in die Antriebseinrichtung eingegeben, und das korrigierende Objektiv wird an einer bestimmten Position gehalten. Wenn die Schwingungsisolierung angeschaltet wird und damit begonnen wird, ein Signal in die Antriebseinrichtung gemäß der Schwingung einzugeben, ändert sich das Signal diskontinuierlich. Dadurch bewegt sich das korrigierende Objektiv plötzlich, und es kommt zu einer Bildunschärfe. Um dieses Problem zu lösen, hat das Signal einen vorgegebenen Wert (Null), um das korrigierende Objektiv an der bestimmten Position zu halten, wenn die Schwingungsisolierung angeschaltet ist, und der Wert wird entsprechend dem Ausgangssignal von dem Integrator geändert. In diesem Fall ist ein Differenzverstärker zwischen den Integrator und die Antriebsvorrichtung geschaltet, und das Ausgangssignal von dem Integrator wird in einen Eingangsanschluss des Differenzverstärkers eingegeben, und das Ausgangssignal von dem Integrator wird in den anderen Eingangsanschluss über eine Abtast-/Halte-Schaltung eingegeben. Wenn die Schwingungsisolierung abgeschaltet ist, tastet die Abtast-/Halte-Schaltung das Ausgangssignal von dem Integrator ab, um den Wert des Signals, das von dem Differenzverstärker an die Antriebseinrichtung ausgegeben wird, auf Null zu bringen und die Korrektur an der bestimmten Position zu halten. Wenn die Schwingungsisolierung angeschaltet ist, hält die Abtast-/Halte-Schaltung das Ausgangssignal von dem Integrator, um das Ausgangssignal von dem Integrator als einen Bezugswert einzustellen, und die Änderung des Ausgangssignals als von dem Integrator hinsichtlich des Bezugswertes wird von dem Differenzverstärker an die Antriebseinrichtung ausgegeben. So ist, selbst wenn die Schwingungsisolierung eingeschaltet ist, das in die Antriebseinrichtung eingegebene Signal nicht diskontinuierlich, um eine Bildunterbrechung zu vermeiden.
Die vorläufige japanische Patentveröffentlichung Nr. 11-284900 , die der anhängigen US-Patentanmeldung Nr. 09/277, 772 entspricht, die an den Abtretungsempfänger der vorliegenden Anmeldung abgetreten wurde, offenbart einen Schwingungsisolator, der an einem Objektivträger zum Anbringen einer Objektiveinrichtung an einem Kameragehäuse vorhanden ist. Bei dem Schwingungsisolator ist eine Schwingungsbestimmungsvorrichtung (ein Winkelgeschwindigkeitssensor oder ein Beschleunigungssensor) direkt in dem Kameragehäuse oder einem Objektivtubus angeordnet.
Bei dem Verfahren, das in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 6-118469 offenbart wird, bestimmt der Schwingungsgeschwindigkeitssensor die auf die Kamera wirkende Schwingung, und die Position des korrigierenden Objektivs zum Verhindern der Bildunschärfe wird entsprechend dem Ausgang von dem Sensor ermittelt. Es besteht jedoch eine Frage dahingehend, wie das korrigierende Objektiv gesteuert wird, wenn sich der Mittelpunkt des Arbeitsbereiches am Ursprung befindet.
Die Position des korrigierenden Objektivs zum Verhindern der Bildunschärfe ist der integrierte Wert des Ausgangssignals von dem Sensor, und die Position wird so gesteuert, dass sich das korrigierende Objektiv am Ursprung befindet, wenn der integrierte Wert Null beträgt. Der integrierte Wert variiert jedoch entsprechend dem Ausgangspunkt der Integration, und variiert, wenn der integrierte Wert Null beträgt, gemäß dem Ausgangspunkt. Dadurch ändert sich der Arbeitsbereich der Korrekturlinse entsprechend dem Ausgangspunkt. So ist der Mittelpunkt des Arbeitsbereiches nicht immer der Ursprung. Der Mittelpunkt kann gegenüber dem Ursprung stark verschoben werden, und der Arbeitsbereich wird durch ein mechanisches Ende eingeschränkt, und daher wird nicht die gesamte Kapazität des Schwingungsisolators realisiert. Der Mittelpunkt des Arbeitsbereiches ist vorzugsweise der Ursprung, damit die volle Kapazität des Schwingungsisolators realisiert wird. Die vorläufige japanische Patentveröffentlichung Nr. 6-118469 erläutert jedoch nicht, wie das korrigierende Objektiv gesteuert wird, wenn sich der Mittelpunkt des Arbeitsbereiches am Ursprung befindet.
Wenn das Ausgangssignal von dem Sensor Rauschkomponenten oder Drift-Komponenten enthält, werden die Komponenten in dem integrierten Wert des Ausgangssignals akkumuliert. In diesem Fall wird, selbst wenn der Mittelpunkt des Arbeitsbereiches zum Beginn der Ursprung ist, der Mittelpunkt allmählich von dem Ursprung verschoben, und die volle Kapazität des Schwingungsisolators wird nicht realisiert.
Bei dem Schwingungsisolator, der in dem japanischen Patent Nr. 2918537 offenbart wird, wird, wenn die Schwingungsisolierung angeschaltet ist, das Ausgangssignal von dem Integrator als der Bezug eingestellt, und die Änderung des Ausgangssignals von dem Integrator hinsichtlich des Bezugswertes wird von dem Differenzverstärker an die Antriebsvorrichtung ausgegeben, um die Bildunterbrechung zu verhindern. So wird der Oszillationsmittelpunkt des korrigierenden Objektivs gegenüber dem Ursprung (Mittelpunkt des Bereiches, in dem sich das korrigierende Objektiv bewegen kann) verschoben. Der Oszillationsbereich ist auf den Bereich beschränkt, in dem sich das korrigierende Objektiv bewegen kann. Wenn der Mittelpunkt des Arbeitsbereiches gegenüber dem Ursprung verschoben ist, wird die maximale Oszillation kleiner, und der Schwingungsisolator kann die Bildunschärfe nicht angemessen verhindern, wenn die Schwingung der Kamera stark ist. Das heißt, die Schwingungsisolierung wird verschlechtert, um die Bildunterbrechung zu verhindern.
Wenn die Schwingungsisolierung in Gang gesetzt wird, wenn ein vorgegebener Schalter (in dem japanischen Patent Nr. 2918537 ein Verschluss-Auslöseschalter) betätigt wird, ist die Schwingungsisolierung aufgrund durch die Betätigung des Schalters verursachter Schwingung instabil, und das Bild wird weiter unscharf.
Das oben beschriebene Problem liegt darin begründet, dass der Schwingungsisolator versucht, die Bildunschärfe vollständig zu verhindern, wenn der Schalter betätigt wird. Die Bildunschärfe muss jedoch nicht verhindert werden, wenn der Schalter in einer Vorrichtung, wie beispielsweise der Objektivvorrichtung für die TV-Kamera und einer Standbildkamera, betätigt wird.
Bei dem Schwingungsisolator, der in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 11-284990 offenbart wird, ist die Schwingungsbestimmungseinrichtung direkt in dem Kameragehäuse oder dergleichen angeordnet. Die Schwingungsbestimmungseinrichtung bestimmt eine durch die Bewegung des korrigierenden Objektivs verursachte Schwingung, und die durch die Bewegung des korrigierenden Objektivs verursachte Schwingung bewirkt keine Bildunschärfe. So wird die Schwingungsisolierung verschlechtert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Angesichts des Obenstehenden besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Schwingungsisolator zu schaffen, der einen Mittelpunkt eines Arbeitsbereiches eines korrigierenden Objektivs in geeigneter Weise an einem Mittelpunkt (Ursprung) eines Bereiches einstellen kann, in dem sich das korrigierende Objektiv bewegen kann, und einen unerwünschten Einfluss beseitigen kann, der durch Rausch-Komponenten in einem Ausgangssignal von einem Schwingungsgeschwindigkeitssensor verursacht wird, und eine Bildunschärfe geeigneterweise verhindern kann.
Angesichts des Obenstehenden besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Schwingungsisolator zu schaffen, der eine Bildunterbrechung verhindern kann, ohne Schwingungsisolierung zu verschlechtern, wenn die Schwingungsisolierung abgeschaltet wird.
Angesichts des Obenstehenden besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Schwingungsisolator zu schaffen, der nur eine Schwingung bestimmen kann, die eine Bildunschärfe verursacht, und die Bildunschärfe in geeigneter Weise verhindern kann. Um die oben aufgeführte Aufgabe zu erfüllen, betrifft die vorliegende Erfindung einen Schwingungsisolator, der eine Bildunschärfe aufgrund einer Schwingung einer Kamera durch Bewegen eines korrigierenden optischen Systems verhindert, wie er in Anspruch 1 definiert ist.
Bevorzugte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Das Wesen der vorliegenden Erfindung sowie andere Aufgaben und Vorteile derselben werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert, in denen gleiche Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile in allen Figuren kennzeichnen, wobei:
1 ein Blockschaltbild ist, das eine Ausführung eines Schwingungsisolators gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ein erläuterndes Schema ist, das eine Verarbeitung einer CPU zeigt;
3(A), 3(B) und 3(C) grafische Darstellungen sind, die eine Winkelgeschwindigkeit einer Schwingung, einen differenzierten Wert der Winkelgeschwindigkeit bzw. einen integrierten Wert der Winkelgeschwindigkeit zeigen;
4 ein Flussdiagramm ist, das die Verarbeitung der CPU zeigt;
5 ein Blockschaltbild ist, das eine weitere Ausführung des Schwingungsisolators gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 eine grafische Darstellung ist, die eine erste Ausführung der Schwingungsisolierung zeigt, wenn ein Schalter angeschaltet ist;
7 eine grafische Darstellung ist, die eine zweite Ausführung der Schwingungsisolierung zeigt, wenn der Schalter angeschaltet ist;
8 eine grafische Darstellung ist, die eine dritte Ausführung der Schwingungsisolierung zeigt, wenn der Schalter angeschaltet ist;
9 eine grafische Darstellung ist, die eine Ausführung der Schwingungsisolierung zeigt, wenn der Schalter abgeschaltet ist;
10 eine Ansicht ist, die die gesamte Studiokameraeinheit zeigt, bei der ein Schwingungsisolator einer ersten Ausführung eingesetzt wird;
11 eine Seitenansicht ist, die den Zustand zeigt, in dem ein Objektivträger eine Kamera und eine Objektiveinrichtung trägt;
12 eine Ansicht ist, die die Struktur zum Tragen eines korrigierenden Objektivs zeigt, die in den Schwingungsisolator eingebaut ist;
13 ein Blockschaltbild ist, das ein Steuerungssystem für den Schwingungsisolator in 12 zeigt;
14 eine Seitenansicht ist, die einen Schwingungsisolator zeigt, der auf eine Weise angebracht ist, die sich von der in 11 unterscheidet;
15 eine Ansicht ist, die die gesamte Studiokameraeinheit zeigt, bei der ein Schwingungsisolator einer zweiten Ausführung eingesetzt wird; und
16 eine Perspektivansicht ist, die einen Winkelsensor in 15 zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
Die vorliegende Erfindung wird in weiteren Einzelheiten als Beispiel unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Blockschaltbild, das eine Ausführung eines Schwingungsisolator gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Schwingungsisolator ist in einer Objektiveinrichtung für eine TV-Kamera, eine Animationskamera, eine Standbildkamera oder dergleichen vorhanden. Ein korrigierendes Objektiv 10 ist einem Objektivtubus der Objektiveinrichtung oder der Kamera so vorhanden, dass es sich vertikal und horizontal bewegt. Wenn die Kamera (Objektivtubus) in Schwingung versetzt wird, bewegt ein Motor 12 das korrigierende Objektiv 10 an eine Position, an der eine Bildunschärfe verhindert wird (die Schwingung aufgehoben wird). Obwohl der Schwingungsisolator zwei Motoren aufweist, die das korrigierende Objektiv 10 vertikal und horizontal innerhalb einer Ebene bewegen, die senkrecht zu einer optischen Achse ist, ist in 1 nur der Motor 12 dargestellt, der das korrigierende Objektiv 10 vertikal oder horizontal bewegt, und der andere Motor wird in der Ausführung nicht erläutert.
Winkelgeschwindigkeitssensoren 14 in 1 werden als Schwingungsgeschwindigkeitssensoren zum Bestimmen von Schwingungsgeschwindigkeiten des Objektivtubus verwendet, um Schwingungs-Winkelgeschwindigkeiten als die Schwingungsgeschwindigkeiten zu bestimmen. Geschwindigkeitssensoren können anstelle der Winkelgeschwindigkeitssensoren 14 verwendet werden. Die Winkelgeschwindigkeitssensoren 14 sind oben und seitlich an dem Objektivtubus vorhanden, um die Winkelgeschwindigkeit der vertikalen Schwingung und die Winkelgeschwindigkeit der horizontalen Schwingung zu bestimmen und elektrische Signale auszugeben, die den bestimmten Winkelgeschwindigkeiten entsprechen. 1 zeigt nur den Winkelgeschwindigkeitssensor 14, der die Winkelgeschwindigkeit der Schwingung bestimmt, deren Richtung die gleiche ist wie die Richtung, in der der Motor 12 das korrigierende Objektiv 10 bewegt.
Eine CPU 16 in 1 erfasst das von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 14 über einen A/D-Wandler 18 ausgegebene elektrische Signal, um die Winkelgeschwindigkeit der auf den Objektivtubus wirkenden Schwingung zu bestimmen. Dann ermittelt die CPU 16 eine Position des korrigierenden Objektivs 10 zum Verhindern der Bildunschärfe gemäß der Winkelgeschwindigkeit und gibt ein Positionssignal an eine Motorantriebsschaltung 22 über einen D/A-Wandler 20 aus, um das korrigierende Objektiv 10 an die Position zu bewegen.
Die Motorantriebsschaltung 22 treibt den Motor 12 entsprechend dem von der CPU 16 eingegebenen Positionssignal an und bestimmt gleichzeitig eine Position des korrigierenden Objektivs 10 mit einem Potentiometer, um das korrigierende Objektiv 10 an die Position zum Verhindern der Bildunschärfe zu bewegen.
Die Verarbeitung der CPU 16 wird im Folgenden erläutert. Die CPU 16 differenziert und integriert, wie in 2 dargestellt, die von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 14 erfasste Winkelgeschwindigkeit der Schwingung und korrigiert den integrierten Wert entsprechend dem differenzierten Wert, um die Position des korrigierenden Objektivs 10 zum Verhindern der Bildunschärfe zu bestimmen.
Bei der Differenzierung differenziert die CPU 16 die Winkelgeschwindigkeit ω in Bezug auf Zeit t. Ein Inkrement Δω der Winkelgeschwindigkeit ω, die in Zeitintervallen Δt ermittelt wird, kann berechnet werden. Bei der Integration integriert die CPU 16 die Winkelgeschwindigkeit ω in Bezug auf Zeit t. Ein Gesamtwert der Winkelgeschwindigkeit ω, die in den Zeitintervallen Δt ermittelt wird, kann berechnet werden.
Es wird davon ausgegangen, dass die Winkelgeschwindigkeit ω der Schwingung mit der folgenden Gleichung 1, wie in 3(A) dargestellt, dargestellt wird, ω = AsinBtwobei A und B Konstanten sind und t die Zeit ist.
Der differenzierte Wert dω/dt wird mit der folgenden Gleichung 2, wie in 3(B) gezeigt, dargestellt, dω/dt = A B cosBtund der differenzierte Wert dω/dt ist Null, wenn die Winkelgeschwindigkeit ω das Maximum oder das Minimum erreicht (t1, t3, t5...).
Der integrierte Wert ∫ωdt mit dem Bereich von einem Ausgangspunkt tx über die Zeit t wird mit der folgenden Gleichung 3 dargestellt, ∫ωdt = –(A/B) cosBt + (A/B) cosBtxund der integrierte Wert ∫ωdt oszilliert, wobei der zweite Term des rechten Gliedes der Gleichung 3 sein Mittelpunkt ist. Wenn der zweite Term Null ist, oszilliert der integrierte Wert ∫ωdt, wobei Null an seinem Mittelpunkt liegt, wie dies in 3(C) dargestellt ist.
Der integrierte Wert der Winkelgeschwindigkeit ist die Position (Verschiebung gegenüber dem Ursprung) des korrigierenden Objektivs 10 zum Verhindern der Bildunschärfe (ein Produkt des integrierten Wertes und eines vorgegebenen Wertes kann die Position sein) und der erste Term des rechten Elementes der Gleichung 3 zeigt die Oszillation des korrigierenden Objektivs 10 zum Verhindern der Bildunschärfe an, und der zweite Term zeigt den Mittelpunkt (Oszillationsmittelpunkt des Bewegungsbereiches des korrigierenden Objektivs 10 an. Der Ausgangspunkt tx muss geeignet eingestellt sein, da der zweite Term vorzugsweise Null ist (der Oszillationsmittelpunkt ist vorzugsweise der Ursprung). Der Ausgangspunkt tx, durch den der zweite Term Null wird, ist bekannt, wenn die Konstante B bekannt ist, jedoch variiert die Konstante B entsprechend der auf den Objektivtubus wirkenden Schwingung. Die Konstante B kann anhand der Periode der Winkelgeschwindigkeit ω bestimmt werden, sie kann jedoch erst bestimmt werden, wenn wenigstens die halbe Periode vorbei ist. Der Ausgangspunkt tx, durch den der zweite Term Null wird, ist jedoch einfach aus dem differenzierten Wert der Gleichung 2 bekannt.
Wenn der differenzierte Wert Null beträgt, ist cosBt Null; und der zweite Term ist Null, wenn der Ausgangspunkt auf die Zeit eingestellt wird, zu der der differenzierte Wert Null beträgt. Die Integration wird zu einer beliebigen Zeit in Gang gesetzt und der integrierte Wert wird auf Null korrigiert, um den Anfangspunkt tx, durch den der Oszillationsmittelpunkt der Ursprung wird, wie dies in 3(C) dargestellt ist, einzustellen, wenn der differenzierte Wert Null ist.
Die CPU 16 differenziert und integriert, wie oben beschrieben, die Winkelgeschwindigkeit und korrigiert den integrierten Wert auf Null, wenn der differenzierte Wert Null beträgt und bestimmt die Position des korrigierenden Objektivs 10, um die Bildunschärfe bei dem korrigierten integrierten Wert zu verhindern. So wird der Oszillationsmittelpunkt des korrigierenden Objektivs 10 auf den Ursprung eingestellt, und der Arbeitsbereich des korrigierenden Objektivs 10 ist das Maximum, ohne dass dies durch ein mechanisches Ende eingeschränkt wird. Daher wird die vollständige Kapazität des Schwingungsisolators realisiert. Da der differenzierte Wert der Winkelgeschwindigkeit eine Winkelbeschleunigung ist, kann der Schwingungsisolator als ein Winkelbeschleunigungssensor verwendet werden, anstatt die Winkelgeschwindigkeit zu differenzieren. Der Schwingungsisolator muss jedoch nicht der Winkelbeschleunigungssensor sein, wenn die Winkelgeschwindigkeit differenziert wird, um seine Kosten zu verringern.
Wenn die von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 14 ausgegebenen Signale Rausch-Komponenten oder Drift-Komponenten aufweisen, werden die Komponenten in dem integrierten Wert akkumuliert. Selbst wenn der Oszillationsmittelpunkt des korrigierenden Objektivs 10 zu Beginn auf den Ursprung eingestellt wird, wird der Oszillationsmittelpunkt allmählich von dem Ursprung verschoben. Der Oszillationsmittelpunkt wird auch von dem Ursprung verschoben, wenn sich die Periode der Schwingung ändert. Um dieses Problem zu lösen, korrigiert die CPU 16 immer dann, wenn der differenzierte Wert Null ist, den integrierten Wert auf Null, um die Verschiebung aufgrund der Komponenten und der Änderung der Schwingung zu eliminieren. Die CPU 16 muss jedoch den integrierten Wert nicht jedes Mal korrigieren, wenn der differenzierte Wert Null ist, und sie kann den integrierten Wert nur korrigieren, wenn die Verschiebung größer ist als ein vorgegebener Wert, wenn der differenzierte Wert Null ist. Des Weiteren kann die CPU 16 den integrierten Wert nur dann korrigieren, wenn der Oszillationsmittelpunkt von dem Ursprung so wert verschoben wird dass der Oszillationsbereich des korrigierenden Objektivs 10 durch das mechanische Ende eingeschränkt wird und die Bildunschärfe nicht in geeigneter Weise verhindert wird. Des Weiteren kann die CPU 16 den integrierten Wert allmählich korrigieren, so dass die Korrektur das Bild nicht beeinflusst, statt den integrierten Wert jeweils auf Null zu korrigieren. Die CPU 16 korrigiert, wie oben beschrieben, den integrierten Wert auf Null, um die Verschiebung aufgrund der Komponenten und der Änderung der Schwingung zu eliminieren. Die CPU 16 kann den integrierten Wert auf im Wesentlichen Null korrigieren, wenn der differenzierte Wert im Wesentlichen Null beträgt.
4 ist ein Flussdiagramm, das die Verarbeitung der CPU 16 zeigt. Die CPU 16 ermittelt die Winkelgeschwindigkeit der Schwingung in den vorgegebenen Zeitintervallen von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 14 (Schritt 10). Dann differenziert und integriert die CPU 16 die ermittelte Winkelgeschwindigkeit (Schritte 12 und 14). Anschließend stellt die CPU 16 fest, ob der differenzierte Wert Null beträgt oder nicht (Schritt 16). Wenn dies der Fall ist, korrigiert die CPU 16 den integrierten Wert auf Null (Schritt 18). Wenn dies nicht der Fall ist, korrigiert die CPU 16 den integrierten Wert nicht. Die CPU 16 wiederholt die Verarbeitung, um das Positionssignal, das die Position zum Verhindern der Bildunschärfe anzeigt, an die Motorantriebsschaltung 22 gemäß dem integrierten Wert auszugeben.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor 14 wird als der Schwingungsgeschwindigkeitssensor zum Bestimmen der Schwingungsgeschwindigkeit benutzt, jedoch kann der Geschwindigkeitssensor anstelle des Winkelgeschwindigkeitssensors 14 benutzt werden. In diesem Fall ist die Verarbeitung der CPU 16 die gleiche wie die oben beschriebene.
Der Schwingungsisolator verhindert in der Ausführung die Bildunschärfe mit dem korrigierenden Objektiv, das in der Ausführung in dem Objektivtubus vorhanden ist, die vorliegende Erfindung kann jedoch bei jedem beliebigen Schwingungsisolator eingesetzt werden, der die Bildunschärfe durch Antreiben eines korrigierenden optischen Systems verhindert.
5 ist ein Blockschaltbild, das eine weitere Ausführung des Schwingungsisolators gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Schwingungsisolator wird bei einer Objektiveinrichtung für eine TV-Kamera eingesetzt, und er verhindert eine Bildunschärfe durch Bewegen eines korrigierenden Objektivs 38, das in einem optischen System der Objektiveinrichtung vorhanden ist, innerhalb einer Ebene, die senkrecht zu einer optischen Achse ist, gemäß einer auf die TV-Kamera wirkenden Schwingung. In der Ausführung bewegt der Schwingungsisolator das korrigierende Objektiv 38, um die Erläuterung zu vereinfachen, nur vertikal, um nur eine vertikale Schwingung aufzuheben. Auf die gleiche Weise kann der Schwingungsisolator eine horizontale Schwingung aufheben.
Der Schwingungsisolator umfasst, wie in 5 dargestellt, einen Winkelgeschwindigkeitssensor 30, eine CPU 32, eine Antriebsschaltung 34, einen Motor 36 und das korrigierende Objektiv 38. Der Winkelgeschwindigkeitssensor 30 ist in der Objektiveinrichtung für die TV-Kamera oder dem Kameragehäuse vorhanden, um die auf die TV-Kamera wirkende Schwingung zu bestimmen. Informationen (ein analoges Signal) über die Schwingung, die durch den Winkelgeschwindigkeitssensor 30 bestimmt wird, werden von einem Verstärker 40 verstärkt, und Hochfrequenzkomponenten des verstärkten Signals werden von einem Tiefpassfilter 42 abgeschnitten. Dann wird das Signal über einen A/D-Wandler 44 an die CPU 32 ausgegeben. Die CPU 32 integriert das von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 30 eingegebene Signal einmal, um eine Position des korrigierenden Objektivs 38 zum Verhindern der Bildunschärfe in Bezug auf einen Ursprung des korrigierenden Objektivs zu finden.
Ein Winkelbeschleunigungssensor kann anstelle des Winkelgeschwindigkeitssensors 30 verwendet werden, und die CPU 32 berechnet die Position des korrigierenden Objektivs 38 zum Verhindern der Bildunschärfe in diesem Fall durch zweifaches Integrieren eines von dem Winkelbeschleunigungssensor eingegebenen Signals. Eine weitere Berechnung kann zusätzlich zu der Integration durchgeführt werden, um die Position zu ermitteln. Wenn beispielsweise der Oszillationsmittelpunkt des korrigierenden Objektivs 38 von dem Ursprung verschoben ist, kann eine Berechnung zum Zurückführen des Oszillationsmittelpunktes zu dem Ursprung durchgeführt werden. Die Berechnung wird jedoch in der Ausführung weggelassen, wenn die CPU 32 das von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 30 eingegebene Signal einmal integriert, um die Position zu ermitteln, und der Oszillationsmittelpunkt des korrigierenden Objektivs 38 im Wesentlichen dem Ursprung entspricht.
Die CPU 32 gibt ein Signal (Antriebssignal), das die berechnete Position des korrigierenden Objektivs 38 zum Verhindern der Bildunschärfe anzeigt, an die Antriebsschaltung 34 über einen D/A-Wandler 46 aus. Die Antriebsschaltung 34 treibt den Motor 36 gemäß dem Antriebssignal an, um das korrigierende Objektiv 38 in einer Richtung zum Verhindern der Bildunschärfe zu bewegen. Eine Position des korrigierenden Objektivs 38 wird durch einen Positionssensor 47 zu der Antriebsschaltung 34 zurückgeführt, so dass die Antriebsschaltung 34 das korrigierende Objektiv 38 in geeigneter Weise an die Position zum Verhindern der Bildunschärfe bewegen kann.
Ein Schalter 48 kann an- und abgeschaltet werden. Wenn der Schalter 48 angeschaltet ist, wird die Schwingungsisolierung mit dem korrigierenden Objektiv 38 durchgeführt, und wenn der Schalter 48 abgeschaltet ist, wird die Schwingungsisolierung nicht durchgeführt. Die CPU 32 stellt fest, ob der Schalter 48 an- oder abgeschaltet ist und führt die folgende Verarbeitung in Abhängigkeit davon durch, ob der Schalter 48 an- oder abgeschaltet ist. Der Schalter 48 ist in der Objektiveinrichtung, dem Kameragehäuse oder dergleichen vorhanden.
Wenn der Schalter 48 abgeschaltet ist, gibt die CPU 32 das Antriebssignal nicht an die Antriebsschaltung 34 aus (der Wert des Antriebssignals ist Null), um das korrigierende Objektiv 38 an dem Ursprung zu halten, und so wird die Schwingungsisolierung nicht durchgeführt. In diesem Fall kann die CPU 32 den Wert des Antriebssignals berechnen oder ihn nicht berechnen. Selbst wenn die CPU 32 den Wert des Antriebssignals berechnet, wenn der Schalter 48 abgeschaltet ist, gibt die CPU 32 das Antriebssignal nicht an die Antriebsschaltung 34 aus.
Wenn die CPU 32 den Wert des Antriebssignals nicht berechnet, wenn der Schalter 48 abgeschaltet ist, kann die CPU 32 in einen Sleep-Modus versetzt werden. In dem Sleep-Modus empfängt die CPU 32 das von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 30 ausgegebene Signal nicht und berechnet den Wert des Antriebssignals nicht und gibt das Antriebssignal nicht an die Antriebsschaltung 34 auf, während sie darauf wartet, dass der Schalter 48 angeschaltet wird. In diesem Fall kann Strom gespart werden, wenn der Schalter 48 abgeschaltet ist.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor 30, der Verstärker 40, der A/D-Wandler 44, das Tiefpassfilter 42 und dergleichen können angehalten werden, um weiter Strom zu sparen, wenn der Schalter 48 abgeschaltet ist. Die CPU 32 berechnet den Wert des Antriebssignals in der Ausführung, eine analoge Schaltung, wie beispielsweise eine integrierende Schaltung, kann dies jedoch anstelle der CPU 32 tun. In diesem Fall kann die analoge Schaltung angehalten werden, um Strom zu sparen, wenn der Schalter 48 abgeschaltet ist.
Des Weiteren hält die CPU 32 das korrigierende Objektiv 38 nicht unbedingt an dem Ursprung an, und die CPU 32 kann ein Antriebssignal mit einem vorgegebenen Wert an die Antriebsschaltung ausgeben, um das korrigierende Objektiv 38 an einer vorgegebenen Position anzuhalten.
Wenn die CPU 32 eine weitere Verarbeitung ausführt, während sie den Wert des Antriebssignals berechnet, führt die CPU 32 die Verarbeitung nur durch, ohne dass sie in den Schlaf-Modus eingestellt wird, wenn der Schalter 48 abgeschaltet ist. So kann die CPU 32 effizient genutzt werden, ohne dass sie den Wert des Antriebssignals berechnet, wenn der Schalter 48 abgeschaltet ist.
Der Fall, in dem der Schalter 48 angeschaltet ist, wird im Folgenden erläutert. Die CPU 32 berechnet den Wert des Antriebssignals in den folgenden Ausführungen nicht, wenn der Schalter 48 abgeschaltet ist. 6 ist eine grafische Darstellung, die die erste Ausführung der Schwingungsisolierung zeigt, wenn der Schalter 48 angeschaltet ist. Das korrigierende Objektiv 38 befindet sich während einer Periode, in der der Schalter 48 abgeschaltet ist, am Ursprung, und der Schalter 48 wird zu einem Zeitpunkt b angeschaltet. Dann beginnt die CPU 32, das Signal von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 30 zu empfangen und den Wert des Antriebssignals zu berechnen. Die CPU 32 gibt das Antriebssignal während einer Periode c, nachdem der Schalter 48 angeschaltet ist, nicht an die Antriebsschaltung 34 aus. So wird das korrigierende Objektiv 38 während des Zeitraums c an dem Ursprung gehalten.
Wenn eine vorgegebene Zeit (der Zeitraum c) vergangen ist, nachdem der Schalter 48 angeschaltet worden ist, beginnt die CPU 32 das Antriebssignal an die Antriebsschaltung 34 auszugeben, um das korrigierende Objektiv 38 anzutreiben und die Schwingungsisolierung in Gang zu setzen. Die CPU 32 setzt die Schwingungsisolierung fort, bis der Schalter 48 abgeschaltet wird.
Die CPU 32 setzt die Schwingungsisolierung, wie oben beschrieben, in Gang, wenn die vorgegebene Zeit vergangen ist, nachdem der Schalter 48 angeschaltet wurde, und so können eine Schwingung, die auftritt, wenn der Schalter 48 angeschaltet wird, und ein unstabiles Antriebssignal unmittelbar nach dem Beginn der Berechnung aufgehoben werden. Eine Verarbeitung zum Stabilisieren des Antriebssignals kann während des Zeitraums c durchgeführt werden. Dies verhindert die Bildunschärfe, wenn der Schalter 48 angeschaltet wird. Die CPU 32 beginnt, den Wert des Antriebssignals zu berechnen, wenn der Schalter 48 angeschaltet wird, die CPU 32 muss jedoch die Berechnung erst beginnen, bevor der Antrieb des korrigierenden Objektivs 38 in Gang gesetzt wird. Die vorgegebene Zeit (der Zeitraum c) beträgt vorzugsweise ungefähr 0,2 Sekunden.
7 ist eine grafische Darstellung, die die zweite Ausführung der Schwingungsisolierung zeigt, wenn der Schalter 48 angeschaltet ist. Die zweite Ausführung unterscheidet sich von der ersten Ausführung dadurch, dass die CPU 32 die Schwingungsisolierung in Gang setzt, wenn der Wert des Antriebssignals Null wird.
Das korrigierende Objektiv 38 befindet sich während eines Zeitraums, zu dem der Schalter 48 abgeschaltet ist, an dem Ursprung, und der Schalter 48 wird zu einem Zeitpunkt b angeschaltet. Dann beginnt die CPU 32, das Signal von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 30 zu empfangen und den Wert des Antriebssignals zu berechnen. Die CPU 32 gibt jedoch das Antriebssignal erst an die Antriebsschaltung 34 aus, wenn der Wert des Antriebssignals zu einem Zeitpunkt d Null wird. So wird das korrigierende Objektiv 38 an dem Ursprung gehalten, bis der Wert des Antriebssignals Null wird. Ein Zeitraum c zwischen den Zeitpunkten b und d wird im Unterschied zu dem Zeitraum c in der ersten Ausführung entsprechend den Bedingungen verändert.
Zu dem Zeitpunkt d beginnt die CPU 32, das Antriebssignal an die Antriebsschaltung 34 auszugeben, um das korrigierende Objektiv 38 anzutreiben und die Schwingungsisolierung in Gang zu setzen. Die CPU 32 setzt die Schwingungsisolierung fort, bis der Schalter 48 abgeschaltet wird.
Die CPU 32 setzt, wie oben beschrieben, die Schwingungsisolierung in Gang, wenn der Wert des Antriebssignals Null wird, nachdem der Schalter 48 angeschaltet wurde, und so kann eine Bildunterbrechung zum Beginn der Schwingungsisolierung verhindert werden. Da die CPU 32 das Antriebssignal nicht korrigiert, um die Bildunterbrechung zu verhindern, kann der Oszillationsmittelpunkt des korrigierenden Objektivs 38 im Wesentlichen der Ursprung sein, und die Schwingungsisolierung wird nie verschlechtert. Darüber hinaus kann ein Problem, das durch eine Schwingung verursacht wird, die auftritt, wenn der Schalter 48 angeschaltet wird, verhindert werden.
8 ist eine grafische Darstellung, die die dritte Ausführung der Schwingungsisolierung zeigt, wenn der Schalter 48 angeschaltet ist. Das korrigierende Objektiv 38 befindet sich während eines Zeitraums, zu dem der Schalter 48 abgeschaltet ist, an dem Ursprung, und der Schalter 48 wird zu einem Zeitpunkt b angeschaltet. Dann beginnt die CPU 32, das Signal von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 30 zu empfangen, und den Wert des Antriebssignals zu berechnen. Während eines Zeitraums c nach dem Zeitpunkt b gibt die CPU 32 das Antriebssignal selbst nicht aus, sondern ein Antriebssignal mit einem reduzierten Wert. Der Wert des ausgegebenen Antriebssignals wird während eines Zeit raums c allmählich erhöht. Der Wert des Antriebssignals zu dem Zeitraum b beträgt Null, und der Wert des Antriebssignals zu einem Zeitpunkt d ist der berechnete Wert zum Verhindern der Bildunschärfe. Nach dem Zeitpunkt d gibt die CPU 32 das berechnete Antriebssignal zum Verhindern der Bildunschärfe an die Antriebsschaltung aus, bis der Schalter 48 abgeschaltet wird.
So kann eine Bildunterbrechung zum Beginn der Schwingungsisolierung auf die gleiche Weise wie bei der zweiten Ausführung verhindert werden. Da die CPU 32 das Antriebssignal nicht korrigiert, um die Bildunterbrechung zu verhindern, kann der Oszillationsmittelpunkt des korrigierenden Objektivs 38 im Wesentlichen der Ursprung sein, und die Schwingungsisolierung wird zu keiner Zeit verschlechtert. Des Weiteren kann ein Problem, das durch eine Schwingung verursacht wird, die auftritt, wenn der Schalter 48 angeschaltet wird, verhindert werden, da die Oszillation während des Zeitraums c gering ist.
Der Wert des Antriebssignals zu dem Zeitpunkt b beträgt nicht notwendigerweise Null, und er muss nur kleiner sein als der berechnete Wert zum Verhindern der Bildunschärfe. Der Zeitraum c ist vorzugsweise zwischen 0,3 und 0,5 Sekunden lang.
Der Fall, in dem der Schalter 48 abgeschaltet wird, wird im Folgenden erläutert. Die CPU 32 kann das Antriebssignal mit dem Wert Null an die Antriebsschaltung 34 ausgeben, um das korrigierende Objektiv 38 an den Ursprung zurückzuführen, wenn der Schalter 48 abgeschaltet wird. Die CPU 32 kann jedoch das korrigierende Objektiv 38 mit dem folgenden Verfahren zu dem Ursprung zurückführen.
Die CPU 32 gibt das berechnete Antriebssignal zum Verhindern der Bildunschärfe, wie in 9 dargestellt, während eines Zeitraums a an die Antriebsschaltung 34 auf, zu dem der Schalter 48 angeschaltet ist, und der Schalter 48 wird zu einem Zeitpunkt b abgeschaltet. Die CPU 32 berechnet den Wert des Antriebssignals selbst während eines Zeitraums c nach dem Zeitpunkt b und gibt ein Antriebssignal mit einem reduzierten Wert aus. Der Wert des ausgegebenen Antriebssignals wird während des Zeitraums c allmählich verringert. Der Wert des Antriebssignals zu dem Zeitpunkt b ist der berechnete Wert zum Verhindern der Bildunschärfe, und der Wert des Antriebssignals zu einem Zeitpunkt d beträgt Null. Nach dem Zeitpunkt d gibt die CPU 32 das Antriebssignal mit dem Wert Null aus, um die Schwingungsisolierung zu unterbrechen, bis der Schalter 48 angeschaltet wird.
So hält das korrigierende Objektiv 38 an dem Ursprung an, ohne dass eine Bildunterbrechung verursacht wird, wenn der Schalter 48 abgeschaltet wird.
Der Schwingungsisolator der TV-Objektiveinrichtung wird in der Ausführung erläutert, die vorliegende Erfindung kann jedoch bei einem Schwingungsisolator jeder beliebigen Vorrichtung eingesetzt werden.
10 zeigt eine Studiokameraeinheit 110, bei der der Schwingungsisolator 120 gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
Die Studiokameraeinheit 110 ist, wie in 10 dargestellt, so aufgebaut, dass ein schirmförmiger Objektivträger 116 an einem Stativkopf 114 eines Stativs 112 befestigt ist, und eine ENG-Kamera (im Folgenden als eine Kamera bezeichnet) 118 wird an der rechte Seite eines Trägerrahmens 117 des Objektivträgers 116 über den Schwingungsisolator 120 getragen. Eine EFP-Objektivvorrichtung 112 wird an der linken Seite des Trägerrahmens 117 in 10 getragen. Bezugszeichen 116A in 10 zeigt einen Höheneinstellknopf zum Einstellen der Höhe der Kamera 118 an.
Ein Objektivhalter 123 am hinteren Ende der Objektiveinrichtung 122 ist durch eine Öffnung 117A hindurch angeordnet, die in dem Halterrahmen 117 des Objektivträgers 116 ausgebildet ist. Der Objektivhalter 123 ist in einen Ring 121A eingeführt, der an der linken Seite des Schwingungsisolators 120 in 11 vorhanden ist. Ein Halter 121B ist an der rechten Seite des Schwingungsisolators 120 in 11 vorhanden, und ein Halter 119 der Kamera 118 ist mit dem Halter 121B verbunden. Daher werden die Kamera 118 und die Objektiveinrichtung 122 von dem Objektivträger 116 und dem Schwingungsisolator 120 in einem Zustand getragen, in dem die optischen Achsen der Kamera 118 und der Objektiveinrichtung 122 einander entsprechen.
Ein Blindloch ist einem Vorsprung 128 ausgebildet, der horizontal von der Rückseite des Halterrahmens 117 des Objektivträgers 116 vorsteht. Der Vorsprung 128 ist in ein Gehäuse 130 eingeführt, das in dem Schwingungsisolator 120 ausgebildet ist, und eine Schraube 132 ist in das Blindloch eingeschraubt. So wird der Schwingungsisolator 120 positioniert und an dem Objektivträger 116 angebracht.
12 ist eine Vorderansicht, die die Struktur zum Tragen eines korrigierenden Objektivs 140 zeigt, die in den Schwingungsisolator 120 eingebaut ist. Das korrigierende Objektiv 140 wird, wie in 12 dargestellt, an einem Objektivrahmen 142 gehalten, und ist in einem Gehäuse 121 des Schwingungsisolators 120 angeordnet. Linearmotoren 144, 146 bewegen das korrigierende Objektiv 140 in einer Richtung zum Korrigieren der Unschärfe eines Bildes auf einer Ebene senkrecht zu einer optischen Achse L. Das korrigierende Objektiv 140 wird über eine Parallelogrammkupplung, die aus vier Armen 148, 150 besteht, an dem Gehäuse 121 getragen.
Der Linearmotor 144 bewegt das korrigierende Objektiv 140 horizontal, und er besteht aus einem Motorkörper 1144A und einer Stange 144B. Der Motorkörper 144A ist an dem Gehäuse 121 befestigt, und das Ende der Stange 144B ist in einen Schlitz 152 des Objektivrahmens 142 über eine Rolle eingeführt. Der Schlitz 152 ist vertikal an der linken Seite des Objektivrahmens 142 ausgebildet, und die Rolle 154 kann relativ zu dem Schlitz 152 vertikal bewegt werden. Wenn die Antriebskraft des Motorkörpers 144A die Stange 144B ausfährt und einzieht, drückt oder zieht die Stange 144B das korrigierende Objektiv 140 in horizontaler Richtung.
Ein Verbindungsrahmen 156 ist mit der Stange 144B des Linearmotors 144 verbunden. Der Verbindungsrahmen 156 erstreckt sich vertikal, und die Stange 144B ist an der Mitte des Verbindungsrahmens 156 befestigt. Das obere und das untere Ende des Verbindungsrahmens 156 sind verschiebbar an linearen Führungen 158 gelagert, die parallel zu der Stange 144B sind. Beim Ausfahren und Einziehen der Stange 144B bewegt sich der Verbindungsrahmen 156 horizontal, wobei seine Position aufrechterhalten wird.
Das Ende einer erfassenden Kontaktnadel 160B eines Positionssensors 160 wird an den Verbindungsrahmen 156 gedrückt. Ein Sensorkörper 160A des Positionssensors 160 ist so an dem Körper 121 befestigt, dass die erfassende Kontaktnadel 160B parallel zu der Stange 144B sein kann. Der Positionssensor 160 erfasst das Bewegungsmaß des Verbindungsrahmens 156, der sich entsprechend dem Ausfahren und Einziehen der Stange 144B parallel bewegt.
Bei dem Positionssensor 160 ist die erfassende Kontaktnadel 160B nicht in Kontakt mit der Umfangsfläche des Objektivrahmens 142, jedoch in Kontakt mit dem Verbindungsrahmen 156, um so indirekt die Bewegungslänge des korrigierenden Objektivs 140 zu erfassen. Der Verbindungsrahmen 156 bewegt sich, wie bereits erläutert, parallel, wobei seine Position unabhängig vom Maß des Ausfahrens und Einziehens der Stange 144B aufrechterhalten wird. Aus diesem Grund rutscht die erfassende Kontaktnadel 160B nicht von dem sich bewegenden Verbindungsrahmen 156 herunter.
Bezugszeichen 162A kennzeichnet eine Spule eines Geschwindigkeitsgenerators 162, und Bezugszeichen 162B kennzeichnet einen Kern des Geschwindigkeitsgenerators 162. Der Kern 162B ist an dem Verbindungsrahmen 156 befestigt.
Des Weiteren bewegt der Linearmotor 146 das korrigierende Objektiv 140 vertikal, und er besteht aus einem Motorkörper 146A und einer Stange 146B. Der Motorkörper 146A ist an dem Gehäuse 121 befestigt, und das Ende der Stange 146B ist über eine Rolle 166 in einen Schlitz 164 des Objektivrahmens 142 eingeführt. Der Schlitz 164 ist horizontal im unteren Teil des Objektivrahmens 142 ausgebildet, und die Rolle kann horizontal relativ zu dem Schlitz 164 bewegt werden. Wenn die Antriebskraft des Motorkörpers 146A die Stange 146B ausfährt und einzieht, drückt und zieht die Stange 146B den Objektivrahmen 142 in vertikaler Richtung.
Ein Verbindungsrahmen 168 ist mit der Stange 146B des Linearmotors 146 verbunden. Der Verbindungsrahmen 156 erstreckt sich horizontal, und die Stange 146B ist an der Mitte des Verbindungsrahmens 156 befestigt. Das rechte und das linke Ende der Verbindungsstange 168 werden verschiebbar von Linearführungen 170 getragen, die parallel zu der Stange 146B sind. Mit dem Ausfahren und Einziehen der Stange 146B bewegt sich der Verbindungsrahmen 168 vertikal, wobei seine Position aufrechterhalten wird.
Das Ende einer erfassenden Kontaktnadel 142B eines Positionssensors 172 wird an den Verbindungsrahmen 168 gedrückt. Ein Sensorkörper 172A des Positionssensors 172 ist so an dem Körper 121 befestigt, dass die erfassende Kontaktnadel 172B parallel zu der Stange 146B sein kann. Der Positionssensor 172 erfasst das Bewegungsmaß des Verbindungsrahmens 168, der sich entsprechend dem Ausfahren und Einziehen der Stange 146B parallel bewegt.
Bei dem Positionssensor 172 dieser Ausführung ist die erfassende Kontaktnadel 172B nicht in Kontakt mit der Umfangsfläche des Objektiv-Rahmenkörpers 142, sondern in Kontakt mit dem Verbindungsrahmen 168, um so indirekt die Bewegungslänge des korrigierenden Objektivs 140 zu erfassen. Der Verbindungsrahmen 168 bewegt sich, wie bereits erwähnt, parallel, wobei seine Position unabhängig von dem Maß des Ausfahrens und Einziehens der Stange 146B aufrechterhalten wird. Aus diesem Grund rutscht die erfassende Kontaktnadel 172B nicht von dem sich bewegenden Verbindungsrahmen 168 ab.
Bezugszeichen 174A kennzeichnet eine Spule eines Geschwindigkeitsgenerators 174, und Bezugszeichen 174B kennzeichnet einen Kern des Geschwindigkeitsgenerators 174. Der Kern 174B ist an dem Verbindungsrahmen 168 befestigt
13 ist ein Blockschaltbild, das ein Antriebssteuersystem für das korrigierende Objektiv 140 in dem Schwingungsisolator 120 darstellt. Winkelgeschwindigkeitssensoren 176, 178 in 13 sind an der Seite bzw. am oberen Ende des Halterrahmens 117 des Objektivträgers 116 angeordnet.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor 176 erfasst die horizontale Komponente der auf die Kamera 118 wirkenden Schwingung. Die erfassten Informationen werden an eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 180 ausgegeben. Die CPU 180 berechnet das Maß der horizontalen Korrekturbewegung für das korrigierende Objektiv 140 gemäß den von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 176 erfassten Informationen. Ein Verstärker 182 verstärkt ein Signal, das das Maß der horizontalen Korrekturbewegung anzeigt, und das Signal wird an den Linearmotor 144 ausgegeben (siehe 12). Der Linearmotor 144 fährt gemäß dem Signal von der CPU 180 die Stange 144B aus oder zieht sie ein.
Des Weiteren erfasst der Winkelgeschwindigkeitssensor 178 die vertikale Komponente der auf die Kamera 118 wirkenden Schwingung. Die ermittelten Informationen werden an die CPU 180 ausgegeben. Die CPU 180 berechnet das Maß der vertikalen Korrekturbewegung für das korrigierende Objektiv 140 gemäß den Informationen von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 178. Ein Verstärker 182 verstärkt ein Signal, das das Maß der vertikalen Korrekturbewegung anzeigt, und das Signal wird an den Linearmotor 146 ausgegeben. Der Linearmotor 146 fährt gemäß dem Signal von der CPU 180 die Stange 146B aus oder zieht sie ein.
Bei dem Schwingungsisolator für die TV-Kamera berechnet, wenn die CPU 180 die Informationen von dem Winkelgeschwindigkeitssensor 176 oder 178 empfängt, die CPU 180 das Maß der horizontalen oder vertikalen Korrekturbewegung für das korrigierende Objektiv 140 und gibt das Signal, das das Maß der horizontalen Korrekturbewegung anzeigt, an den Linearmotor 144 oder 146 aus. Der Linearmotor 144 oder 146 fährt die Stange 144B oder 146B entsprechend dem Signal von der CPU 180 aus oder zieht sie ein und bewegt das korrigierende Objektiv 140 an eine Position, an der die Bildunschärfe korrigiert wird. So hebt die Bewegung des korrigierenden Objektivs 140 die horizontale oder vertikale Komponente auf, um so die horizontale oder vertikale Bildunschärfe zu korrigieren.
Wenn sich das korrigierende Objektiv 140 horizontal bewegt, bestimmt der Positionssensor 160 oder 172 die Position des Verbindungsrahmens 156 oder 168. Ein Positionssignal, das die Position anzeigt, wird mit dem von der CPU 180 ausgegebenen Signal verglichen, das das Maß der Korrekturbewegung anzeigt. Die CPU 180 führt Regelung des Linearmotors 144 oder 146 so aus, dass das korrigierende Objektiv 140 um das Maß der Korrekturbewegung bewegt werden kann.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor 178 ist an der Oberseite des Halterrahmens 117 über einen elastischen Körper 148 angebracht, der aus Gummi, Schaum oder dergleichen besteht, wie dies in 11 dargestellt ist. Selbst wenn das korrigierende Objektiv 140 durch den Schwingungsisolator 120 in Schwingung versetzt wird, wird die Schwingung von dem elastischen Körper 184 absorbiert, so dass sie nicht auf den Winkelgeschwindigkeitssensor 178 übertragen wird. So kann der Winkelgeschwindigkeitssensor 178 die vertikale Komponente der auf die Kamera 118 wirkenden Schwingung genau bestimmen.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor 176 ist an der Seite des Halterrahmens 117 über einen elastischen Körper (nicht dargestellt) angebracht. Die Schwingung des korrigierenden Objektivs 140 wird durch den elastischen Körper absorbiert, so dass sie nicht auf den Winkelgeschwindigkeitssensor 178 übertragen wird, und so kann der Winkelgeschwindigkeitssensor 176 genau die horizontale Komponente der Schwingung bestimmen, die auf die Kamera 118 wirkt.
Die Winkelgeschwindigkeitssensoren 176 und 178 sind nicht notwendigerweise an dem Halterrahmen 117 des Objektivträgers 116 angebracht, sondern sie können innerhalb oder außerhalb der Kamera 118, des Gehäuses des Schwingungsisolators 120 oder der Objektiveinrichtung 122 vorhanden sein. In diesem Fall sind die Winkelgeschwindigkeitssensoren 176 und 178 über die elastischen Körper auf die gleiche Weise angebracht, so dass die Schwingung des korrigierenden Objektivs 140 nicht auf die Winkelgeschwindigkeitssensoren 176 und 178 übertragen wird.
Der Innenaufbau des Schwingungsisolators 120 ist nicht auf den in 12 dargestellten begrenzt und Antriebsvorrichtungen, wie beispielsweise Aktoren, können das korrigierende Objektiv 140 bewegen.
Die Funktion des Schwingungsisolators 120 wird im Folgenden beschrieben.
Wenn die Studiokameraeinheit 110 in Schwingung versetzt wird, bestimmen die Winkelgeschwindigkeitssensoren 176 und 178 die horizontale bzw. die vertikale Komponente der Schwingung, und die CPU 180 berechnet die Maße der Korrekturbewegung entsprechend den Komponenten. Dann treibt die CPU 180 die Linearmotoren 144 und 146 an, um das korrigierende Objektiv 140 zu bewegen. Dadurch wird die Schwingung der Studiokameraeinheit 110 aufgehoben und die Bildunschärfe korrigiert.
Jedoch kann der Schwingungsisolator 120 durch die Linearmotoren 144 und 146 in Schwingung versetzt werden. Wenn die Schwingung, die die Bildunschärfe nicht verursacht, auf die Winkelgeschwindigkeitssensoren 176 und 178 übertragen wird, wird die Schwingungsisolierung verschlechtert. Jedoch sind bei dem Schwingungsisolator 120 die Winkelgeschwindigkeitssensoren 176 und 178 über die elastischen Körper 184 angebracht, die die Schwingung des Schwingungsisolators 120 absorbieren, um die Schwingung nicht auf die Winkelgeschwindigkeitssensoren 176 und 178 zu übertragen. So bestimmen die Winkelgeschwindigkeitssensoren 176 und 178 die Schwingung des Schwingungsisolators 120 nicht. Daher können die Winkelgeschwindigkeitssensoren 176 und 178 die Schwingung der Studiokameraeinheit 110 genau bestimmen, und der Schwingungsisolator 120 kann die Bildunschärfe präzise verändern.
Der Schwingungsisolator 120 gemäß der ersten Ausführung kann, wie oben beschrieben, die Schwingung der Studiokameraeinheit 110 genau bestimmen, um die Bildunschärfe vollständig zu verhindern, da die Winkelgeschwindigkeitssensoren 176 und 178 über die elastischen Körper 184 angebracht sind.
Die Winkelgeschwindigkeitssensoren 176 und 178 sind in der ersten Ausführung direkt an den elastischen Körpern 184 angebracht, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. So ist beispielsweise in 14 ein Winkeigeschwindigkeitssensor 186 an dem Halterrahmen 117 des Objektivträgers 116 über eine Sensorplatte 187 angebracht. Löcher 187A (in 14 ist nur eines dargestellt) sind in der Sensorplatte 187 ausgebildet, und eine Schraube 188 ist in jedes Loch 187A eingeführt und mit dem Halterrahmen 117 in Eingriff. Elastische O-Ringe 189 sind um die Schraube 188 herum zwischen dem Kopf der Schraube 188 und der Sensorplatte 187 sowie zwischen der Sensorplatte 187 und dem Halterrahmen 117 angeordnet. So wird die Sensorplatte 187 über die O-Ringe 189 getragen. Daher wird die Schwingung des Schwingungsisolators 120 durch die O-Ringe 189 absorbiert und nicht auf den Winkeigeschwindigkeitssensor 186 übertragen.
Die elastischen Körper 184 dienen dazu, die Schwingung in der ersten Ausführung zu absorbieren, doch kann jedes beliebige Element, das die Schwingung absorbiert, die die Bildunschärfe nicht verursacht, verwendet werden.
15 zeigt die Studiokameraeinheit 110, bei der ein Schwingungsisolator 190 gemäß der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, und 16 ist eine Perspektivansicht, die einen Winkelgeschwindigkeitssensor 191 in 15 zeigt. In 15 und 16 sind Elemente, die die gleichen sind wie die Elemente in 10 oder ihnen ähneln, mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und sie werden nicht erläutert.
In dem Schwingungsisolator 190 ist, wie in 15 und 16 dargestellt, der Winkelgeschwindigkeitssensor 191 separat von der Studiokameraeinheit 110 auf einem Boden 192 angeordnet. Der Winkelgeschwindigkeitssensor 191 ist im Wesentlichen wie eine Halbkugel geformt, so dass er nicht umgedreht angeordnet werden kann. Eine Scheibe 193, die aus einem elastischen Körper, wie beispielsweise Gummi, besteht, ist an der Unterseite des Winkelgeschwindigkeitssensors 191 angebracht, und der Winkelgeschwindigkeitssensor 191 ist über die Gummiplatte 193 an dem Boden 192 angeordnet. So wird eine schwache Schwingung, die die Bildunschärfe nicht verursacht, nicht auf den Winkelgeschwindigkeitssensor 191 übertragen.
Ein Pfeil 194, der eine Richtung anzeigt, ist an dem Winkelgeschwindigkeitssensor 191 ausgebildet, und der Winkelgeschwindigkeitssensor 191 ist so angeordnet, dass die Richtung des Pfeils 194 die gleiche ist wie die Richtung der optischen Achse der Studiokameraeinheit 110. Der Pfeil 194 ist in 16 ein Pfeil, es kann sich jedoch auch um Buchstaben handeln, so beispielsweise "VORWÄRTS" und "ROCKWARTS".
Bei dem Schwingungsisolator 190 gemäß der zweiten Ausführung bestimmt, wenn der Boden 192 in Schwingung versetzt wird, der Winkelgeschwindigkeitssensor 191 die vertikale und die horizontale Komponente der Schwingung des Bodens 192. Die Informationen über die Schwingung werden über ein Kabel 195 an die CPU 180 ausgegeben, und die CPU 180 berechnet die Maße der Korrekturbewegung für das korrigierende Objektiv 140. Die Linearmotoren 44 und 46 bewegen das korrigierende Objektiv 140 entsprechend den Maßen der Korrekturbewegung, um die Bildunschärfe zu verhindern. Dabei kann eine Schwingung in dem Schwingungsisolator 190 auftreten, jedoch wird die Schwingung zu keiner Zeit auf den Winkelgeschwindigkeitssensor 191 übertragen, da der Winkelgeschwindigkeitssensor 191 separat von der Studiokameraeinheit 110 vorhanden ist. So kann der Winkelgeschwindigkeitssensor 191 die Schwingung präzise bestimmen, die die Bildunschärfe verursacht, und damit kann der Schwingungsisolator 190 die Bildunschärfe präzise verhindern.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor 191 ist in der Ausführung an dem Boden 192 angeordnet, muss jedoch nur separat von der Studiokameraeinheit 110 sein.
Der Winkelgeschwindigkeitssensor 191 ist nicht notwendigerweise halbkugelförmig, sondern kann rechteckig sein. In diesem Fall wird ein Pfeil, der die Oberseite und die Unterseite des Winkelgeschwindigkeitssensor 191 anzeigt, benötigt.
Die Scheibe 193 kann eine Klebeschicht an ihrer Unterseite aufweisen, so dass der Winkelgeschwindigkeitssensor 191 zur Befestigung an den Boden 192 geklebt werden kann.
In der zweiten Ausführung ist der Winkelgeschwindigkeitssensor 191 mit dem Schwingungsisolator 190 über das Kabel 195 verbunden, und der Winkelgeschwindigkeitssensor 191 überträgt die Informationen über die Schwingung zu der CPU 180 über das Kabel 195. Der Winkelgeschwindigkeitssensor 191 kann jedoch die Informationen auch drahtlos übertragen.
Die Winkelgeschwindigkeitssensoren 176, 178 und 191 werden in der ersten und der zweiten Ausführung als die Schwingungsbestimmungseinrichtungen verwendet, es können jedoch Beschleunigungssensoren eingesetzt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung bestimmt, wie oben ausgeführt, der Schwingungsisolator die Geschwindigkeit der auf die Kamera wirkenden Schwingung und differenziert und integriert die Geschwindigkeit, korrigiert den integrierten Wert auf Null, wenn der differenzierte Wert Null beträgt, und bestimmt die Position des korrigierenden optischen Systems entsprechend dem integrierten Wert. So wird der Oszillationsmittelpunkt des zu korrigierenden optischen Systems auf den Ursprung eingestellt, und der unerwünschte Einfluss aufgrund von Rausch-Komponenten in dem Ausgangssignal von der Schwingungsbestimmungseinrichtung kann eliminiert werden. Daher ist der Betriebsbereich des korrigierenden optischen Systems das Maximum, und die volle Kapazität des Schwingungsisolators wird realisiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung setzt, wie oben ausgeführt, der Schwingungsisolator Schwingungsisolierung zu der vorgegebenen Zeit in Gang, nachdem die Schalteinrichtung die Schwingungsisolierung angeschaltet hat. So kann die Schwingung, die durch die Betätigung der Schaltvorrichtung verursacht wird, aufgehoben werden, und die Bildunterbrechung kann verhindert werden, wenn die Schalteinrichtung die Schwingungsisolierung anschaltet.
Nachdem die Schalteinrichtung die Schwingungsisolierung angeschaltet hat, wird die Schwingungsisolierung erst in Gang gesetzt, wenn die Schwingungsisoliereinrichtung an den Ursprung kommt. So kann der Schwingungsisolator die Bildunterbrechung verhindern, ohne den Oszillationsmittelpunkt der Schwingungsisolierungseinrichtung gegenüber dem Ursprung zu verändern. So kann die Bildunterbrechung verhindert werden, wenn die Schalteinrichtung die Schwingungsisolierung anschaltet, wobei gleichzeitig die Schwingungsisolierung nicht verschlechtert wird.
Nachdem die Schalteinrichtung die Schwingungsisolierung angeschaltet hat, wird das Antriebsmaß der Schwingungsisolierungseinrichtung allmählich erhöht, und dann wird die Schwingungsisolierung in Gang gesetzt. So kann der Schwingungsisolator die Bildunterbrechung verhindern, ohne dass sich der Oszillationsmittelpunkt der Schwingungsisolierungseinrichtung gegenüber dem Ursprung verändert. So kann die Bildunterbrechung verhindert werden, wenn die Schalteinrichtung die Schwingungsisolierung anschaltet, wobei gleichzeitig die Schwingungsisolierung nicht verschlechtert wird.
Nachdem die Schalteinrichtung die Schwingungsisolierung abgeschaltet hat, wird das Antriebsmaß der Schwingungsisolierungseinrichtung allmählich verringert, und dann wird die Schwingungsisoliereinrichtung am Ursprung zum Halten gebracht. So kann die Bildunterbrechung verhindert werden, wenn die Schalteinrichtung die Schwingungsisolierung abschaltet.
Der Schwingungsisolator beginnt, das Antriebssignal zu berechnen, nachdem die Schalteinrichtung die Schwingungsisolierung angeschaltet hat, um Strom zu sparen. Wenn die CPU das Antriebssignal berechnet, kann sie effizient für andere Verarbeitungsvorgänge genutzt werden, wenn die Schwingungsisolierung abgeschaltet ist.
Bei dem Schwingungsisolator der vorliegenden Erfindung wird, wie oben aufgeführt, die Schwingung, die die Bildunschärfe nicht verursacht, nicht auf die Bestimmungseinrichtung übertragen. So kann die Bestimmungseinrichtung die Schwingung genau bestimmen, die die Bildunschärfe verursacht, um die Bildunschärfe präzise zu verhindern.
Es versteht sich jedoch, dass nicht beabsichtigt ist, die Erfindung auf die spezifischen offenbarten Formen zu begrenzen, sondern im Gegenteil soll die vorliegenden Erfindung alle Abwandlungen, alternativen Konstruktionen und Äquivalente abdecken, die in den Schutzumfang der Erfindung fallen, wie er in den beigefügten Ansprüchen zum Ausdruck kommt.

Claims

Schwingungsisolator, der eine Bildunschärfe aufgrund einer Schwingung einer Kamera durch Bewegen eines korrigierenden optischen Systems (10, 38, 140) verhindert, wobei der Schwingungsisolator umfasst: eine Schwingungsgeschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung (14, 30, 176, 178, 191), die eine Geschwindigkeit der Schwingung bestimmt; eine Differenziereinrichtung (16), die die durch die Schwingungsgeschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung (14, 30, 176, 178, 191) bestimmte Geschwindigkeit differenziert; eine Integriereinrichtung (16), die die durch die Schwingungsgeschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung (14, 30, 176, 178, 191) bestimmte Geschwindigkeit integriert; und eine Steuereinrichtung (12, 32, 180), die eine Position des korrigierenden optischen Systems (10, 38, 140) gemäß dem integrierten Wert steuert, gekennzeichnet durch eine Korrigiereinrichtung (16), die den durch die Integriereinrichtung (16) berechneten integrierten Wert auf im Wesentlichen Null korrigiert, wenn der durch die Differenziereinrichtung (16) berechnete differenzierte Wert im Wesentlichen Null beträgt, wobei der integrierte Wert, der Null ist, der Position des korrigierenden optischen Systems (10, 38, 140) an einem Mittelpunkt eines Arbeitsbereiches des korrigierenden optischen Systems (10, 38, 140) entspricht.
Schwingungsisolator nach Anspruch 1, wobei der Schwingungsisolator des Weiteren umfasst: eine Schalteinrichtung (48), die Schwingungsisolierung an- und abschaltet, wobei die Steuereinrichtung (32) das korrigierende optische System (38) so lange an einer Position hält, bis eine vorgegebene Zeit abgelaufen ist, nachdem die Schalteinrichtung (48) die Schwingungsisolierung anschaltet, und das korrigierende optische System (38) entsprechend der Schwingung bewegt, nachdem die vorgegebene Zeit abgelaufen ist.
Schwingungsisolator nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung (32) das korrigierende optische System (38) an einer Position anhält, wenn die Schalteinrichtung (48) die Schwingungsisolierung abschaltet.
Schwingungsisolator nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung (32) ein Antriebsmaß des korrigierenden optischen Systems (38) allmählich verringert, um das korrigierende optische System (38) an einer Position anzuhalten, nachdem die Schalteinrichtung (48) die Schwingungsisolierung abschaltet.
Schwingungsisolator nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung (38) kein Antriebssignal zum Antreiben des korrigierenden optischen Systems (38) berechnet, wenn die Schwingungsisolierung abgeschaltet ist, und beginnt, das Antriebssignal zu berechnen, nachdem die Schalteinrichtung (48) die Schwingungsisolierung anschaltet.
Schwingungsisolator nach Anspruch 1, wobei der Schwingungsisolator des Weiteren umfasst: eine Schalteinrichtung (48), die Schwingungsisolierung an- und abschaltet; und eine Steuereinrichtung (32), die das korrigierende optische System (38) an einem Mittelpunkt eines Arbeitsbereiches hält, bis eine Position des korrigierenden optischen Systems (38) zum Verhindern der Bildunschärfe der Mittelpunkt eines Arbeitsbereiches ist, nachdem die Schalteinrichtung (48) die Schwingungsisolierung anschaltet, und das korrigierende optische System (38) gemäß der Schwingung bewegt, nachdem die Position des korrigierenden optischen Systems (38) zum Verhindern der Bildunschärfe der Mittelpunkt eines Arbeitsbereiches ist.
Schwingungsisolator nach Anspruch 6, wobei die Steuereinrichtung (32) das korrigierende optische System (38) an einer Position anhält, wenn die Schalteinrichtung (48) die Schwingungsisolierung abschaltet.
Schwingungsisolator nach Anspruch 6, wobei die Steuereinrichtung (32) ein Antriebsmaß des korrigierenden optischen Systems (38) allmählich verringert, um das korrigierende optische System (38) an einer Position anzuhalten, nachdem die Schalteinrichtung (38) die Schwingungsisolierung abschaltet.
Schwingungsisolator nach Anspruch 6, wobei die Steuereinrichtung (32) kein Antriebssignal zum Antreiben des korrigierenden optischen Systems (38) berechnet, wenn die Schwingungsisolierung abgeschaltet ist, und beginnt, das Antriebssignal zu berechnen, nachdem die Schalteinrichtung (48) die Schwingungsisolierung anschaltet.
Schwingungsisolator nach Anspruch 1, wobei der Schwingungsisolator des Weiteren umfasst: eine Schalteinrichtung (48), die Schwingungsisolierung an- und abschaltet, die Steuervorrichtung (32), die beginnt, das korrigierende optische System (38) mit einem Antriebsmaß zu bewegen, das kleiner ist als das zum Verhindern der Bildunschärfe, wenn die Schalteinrichtung (48) die Schwingungsisolierung anschaltet, und das korrigierende optische System (38) antreibt und dabei das Antriebsmaß allmählich auf das zum Verhindern der Bildunschärfe erhöht.
Schwingungsisolator nach Anspruch 10, wobei die Steuereinrichtung (32) das korrigierende optische System (38) an einer Position anhält, wenn die Schalteinrichtung (48) die Schwingungsisolierung abschaltet.
Schwingungsisolator nach Anspruch 10, wobei die Steuereinrichtung (32) ein Antriebsmaß des korrigierenden optischen Systems (38) allmählich verringert, um das korrigierende optische System (38) an einer Position anzuhalten, nachdem die Schalteinrichtung (48) die Schwingungsisolierung abschaltet.
Schwingungsisolator nach Anspruch 10, wobei die Steuereinrichtung (32) kein Antriebssignal zum Antreiben des korrigierenden optischen Systems (38) berechnet, wenn die Schwingungsisolierung abgeschaltet ist, und beginnt, das Antriebssignal zu berechnen, nachdem die Schafteinrichtung (48) die Schwingungsisolierung anschaltet.
Kamera (118) mit einem Schwingungsisolator nach Anspruch 1.
Kamera nach Anspruch 14, wobei die Schwingungsgeschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung (176, 178) über eine schwingungsdämpfende Einrichtung (148) an der Kamera (118) angebracht ist, die eine Schwingung aufgrund einer Bewegung des korrigierenden optischen Systems (140) dämpft.
Kamera (118) nach Anspruch 15, wobei die schwingungsdämpfende Einrichtung (148) ein elastisches Element ist.
Kamera nach Anspruch 14, wobei die Schwingungsgeschwindigkeits-Bestimmungseinrichtung (191) separat von der Kamera (118) vorhanden ist.