JP2013516839A - モーションセンシティブ画像取込装置を安定的に支持するためのバランス取付装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】モーションセンシティブ画像取込装置を安定的に支持する。
【解決手段】バランス取付装置は、モーションセンシティブ画像取込装置を安定的に支持し、画像取込中に画像取込装置を保持するための取付具、および、画像取込中に取付具および保持された画像取込装置が取り付けられる支持基台と、基台より下方のボトムカウンタウエイトと、基台とカウンタウエイトの間の弓形の経路に沿ってのびる湾曲アームとを有する手持ちの均衡構造体を含む。ウエイト要素が、取付装置の垂直方向のバランス位置を調整するために、湾曲アームに取り付けられ、湾曲アームに対しておよび湾曲アームに沿って移動可能である。
【選択図】図８

Description

本出願は、２０１０年１月４日に出願された米国仮出願第６１／２９２，００４号に基づく優先権を主張する。

本発明は、超軽量カメラ、ウェブカメラ、カムコーダーなど独立型の画像取込装置、および、携帯電話、携帯情報端末、メディアプレーヤー、ゲームコントローラー、画像取り込み機能が組み込まれた装置などの多使用装置のようなモーションセンシティブ画像取込装置を確実に支持するためのバランス取付装置および方法に関し、特に、上記のすべての装置を画像取込中の不要な動きから絶つことに関する。

静止画および動画（ビデオ）カメラは使用中のあるときには人間オペレーターによって操作され、その先天的な不安定さによりぼやけた静止画および動画が生じがちである。近年、１ポンド以下のウェブカメラといった超軽量カメラが開発され、現代の超軽量カメラは、非常にコンパクトで軽量になり、携帯電話、携帯情報端末(personal digital assistant)、メディアプレーヤー、ゲームコントローラー、携帯端末（handheld device、携帯用デバイス、手動操作装置）のような、多使用装置(multiple use device)に組み込まれている。手持ちカメラの従来の不安性に加え、これらの携帯端末はアマチュアのカメラマンにより操作されていたことで、とりわけ歩行中には、不安定でときに許容できない静止画および動画になっていた。

静止画および動画取込機能内蔵の手持ち携帯電話の人気の増加に伴って、上記の携帯端末を堅く支持し、取り込む画像が安定し、取り込んでいる間の不要な動きまたは振動から解放されるようにすることがますます望まれている。しかし、周知の携帯端末は、三脚および／または手持ちの均衡支持部材（handheld equipoising supports、手持ちの平衡支持部材）のような業界基準（industry standard、業界標準、工業規格）のカメラおよびビデオ装備取付台（equipment mounting platforms）の上に取付ける機能を直接一体化していなかった。それゆえに、この容易に利用できる業界装備は、携帯端末を安定化および／または操作を支援するのに用いることはできない。

上記の携帯端末を保持／取付ける現在の方法は、非画像取込機能に適応するものであった。例えば、グローバル・ポシショニング・システムを備えた携帯端末があり、これらは、乗り物またはその他の形態の輸送手段の中に／上に、ユーザーにとって便利な操作のために取付台に対する一以上の軸に沿って、すなわちユーザーに向かい合う方向に望ましく位置決めできる調節機構（adjustable mechanism）により取り付けられる。これらの調節機構は、位置決め可能な三脚（positionable tripod）、半剛体の可撓性のあるグースネックの取付具（gooseneck mount）、ボールエンドスイベル取付具（ball end swivel mount）、携帯端末および取付台の間で接続される他のタイプのマルチジョイント（multi-jointed、多関節）または調節機構を組み込んでいた。

上記の調節機構は非画像取込機能に望ましいだけで、これらは画像取込機能にあまり適していない。例えば、周知の調節機構は、取付台に対して垂直に携帯端末の受像面を堅く固定し、正しい方向に位置させる機能に欠けている。受像面が取付台に対して垂直でない場合、真っ直ぐな、すなわち基準画像（level image）を得るために、手持ちの均衡支持部材を、例えば、望ましくない軸外の方向に操作する必要があるだろう。三脚に関しては、レベル指示器（level indicator、レベル標識）は取込む画像の方向に関して正確とはいえないだろう。既存のマルチジョイントまたは調節機構は、多部品構造（multi-part construction）の曲げやすく、移動可能な性質に起因して、動きやすく、振動しやすい。上記のような装置の方向の潜在的な振動または移動は、特に装置が移動しているときや、風のような外力を受けているときには、安定した画像取込の弊害となる。

このように、周知の調節機構は、開発されたこれまでにない軽量でデジタルの静止画および動画カメラの操作に関連して出くわす不安定性という問題を、効率よくそして満足いくように排除することはできなかった。ゆえに、超軽量で手持ちのデジタル装置、とりわけ消費者が操作するビデオカメラなど、例えば携帯電話、携帯情報端末、メディアプレーヤー、ゲームコントローラー、画像取込機能が組み込まれた携帯端末に組み込まれた装置の特別な要求に十分に適したバランス取付装置を提供することが望ましい。

この発明の一態様において、モーションセンシティブ画像取込装置（motion sensitive, image capture device）を支持部材（support）上で、好ましくは手持ちの均衡構造体上で、確実にそして安定的に支持するバランス取付装置（balanced mounting arrangement）が挙げられる。画像取込装置は、受像面に対して垂直な光軸に沿った視野に渡る画像を取り込む機能がある。画像取込装置は、例えば超軽量カメラ、ウェブカメラ、カムコーダー等の独立型(stand-alone, 単独型、スタンドアローン)画像取込装置、または、携帯電話、携帯情報端末、メディアプレーヤー、ゲームコントローラー、そして画像取込み機能が組み込まれた装置のような多使用装置である。

取付装置は、画像取込中に画像取込装置を保持するためのホルダーと、ホルダーと一体化したまたはホルダーに取り付けられた固定ベース（fixed base）とを有する取付具（mount）を備える。ベースは、ホルダーに対して固定され、そして支持部材によって支持方向（supported orientation）に支持されているときに、受像面に対して垂直な基礎平面（base plain、基底面）に位置する底面を有する。ベースは、ホルダーおよび画像取込装置を、画像取込中に支持部材上で支持方向に確実に位置決めするように機能する。支持部材に対する携帯端末の方向をすなわち受像面を堅く固定する機能によって、ぼやけた画像の取込みを回避する。

好ましくは、ホルダーは、画像取込装置の周面を着脱可能に把持するため複数のアームを備える。より好ましくは、アームは、合成プラスチックまたは金属のような弾性力のある材質からなる。アームは視野から離れて配置され、視野を妨害することはなく、また例えばボタン、接続ポート、電池交換といった装置のあらゆる機能に干渉しない。ホルダーを、１つまたは複数の同様の物理的モデルの画像取込装置を保持するようにカスタマイズしてもよく、複数の異なる画像取込装置を保持するように構成してもよい。

ベースには、好ましくは、画像取込中に支持部材から離間するように支持方向にのびる外面ねじ切りボルト（externally threaded stud）を用いたネジ係合（threaded engagement）のために内面ねじ切り通路（internally threaded passage、内部螺合通路）を有する挿入部が設けられる。ボルトは、より好ましくは業界基準の1/4 inch -20のねじ切り取付ボルト（threaded mounting stud）であり、これにより取付具を三脚及び／または均衡支持部材のような業界基準のカメラおよびビデオ装備取付台の上に簡単に取り付けることを可能とする。

ベースには、好ましくは、画像取込中に支持部材から離間するように支持方向にのびる位置決めピン（index pin、インデックスピン）を受けるための回転防止位置決め孔（anti-rotation index hole、回転防止インデックス孔）も設けられる。この特性により、携帯端末が回転することなくカメラ取付装備に対して正しい方向に取り付けられて維持されることを保証する。装備の不意の移動または再配置の間に、携帯端末の不要な回転および移動が防止される。ホルダーおよびベースは、好ましくは中心平面に対して鏡面対象であるが、そうでなくてもよい。ホルダーがベースに対して軸外になるように設計され、特別な取付け要求に適応するように、すなわち画像取込装置の光学的中心線を取付具の幾何学的中心線と揃えるようにしてもよい。

取付具は、低質量でコンパクトな取付け態様で画像取込装置を支持する。この機能がなければ、環境カメラエンクロージャー（environmental camera enclosure）、一眼レフタイプのカメラのフラッシュブラケットのような既存のカメラの取付装備とともに用いた場合、画像取込装置の取付けは難しいことが分かる。丈のある取付具でも均衡支持構造体上で適切にバランスをとることはできない。

本発明によれば、手持ちの均衡支持構造体は、画像取込装置が取り付けられる基台と、基台より下方にあるボトムカウンタウエイトと、基台とボトムカウンタウエイトの間でのびる弓形アームと、弓形アームに、そして好ましくは一対の弓形アーム部に取り付けられ、これに対しておよびこれに沿って移動可能なウエイト要素とを備える。ウエイト要素は、装置全体の垂直方向のバランス位置を調整するために昇降することができる。

この発明の他の態様において、モーションセンシティブ画像取込装置が手持ちの均衡支持部材上に支持される取付装置のバランスを取る方法を挙げることができ、本方法は、受像面に対して垂直な光軸に沿った視野に渡る画像を画像取込装置で取り込み、画像取込中に支持部材上の画像取込装置を保持し、安定的に位置決めすることによって、そして、装置全体のバランスを取るために画像を取り込む前にウエイト要素を支持部材上でこれに沿って移動させることによって実行される。

このように、携帯端末がバランスよく堅く支持されて、取り込む画像が安定し、取り込んでいる間の不要な動きまたは振動から解放される。容易に利用できる業界装備を、携帯端末を安定化および／または操作を支援するのに用いることができる。

本発明の特徴とされる新規な構成は、とりわけ添付の特許請求の範囲に記載されている。発明自体は、しかしながら、その構造およびその動作方法の双方に関するものであり、その追加的な目的および利点とともに、添付の図面に関連して読めば、以下の具体的な実施形態の記載からよく理解することができるであろう。

図１は、多使用装置が保持された安定取付具の実施形態の正面斜視図である。 図２は、装置が保持された図１の安定取付具の背面斜視図である。 図３は、装置を除いた図１の安定取付具の正面斜視図である。 図４は、装置を除いた図１の安定取付具の直立状態の側面図である。 図５は、三脚上の図１の装置の安定取付具の縮尺切り抜き正面図である。 図６は、図５の詳細を示す正面図である。 図７は、一実施形態の手持ちの均衡支持構造体上にある図１の安定取付具の縮尺斜視図である。 図８は、図１の安定取付具によって保持され、他の実施形態の手持ちの均衡支持構造体上に取り付けられた装置のバランスを取るための本発明に係る取付装置の縮尺斜視図である。 図９は、図８の部分分解側面図である。

図面を参照すると、符号１０は、様々な支持部材１４（図４−図９参照）上に、モーションセンシティブ画像取込装置１２を確実にそして安定的に支持するための取付装置の安定取付具（stabilized mount）を示す。装置１２は、受像面に対して垂直な光軸に沿った視野に渡る画像を取り込む機能がある。装置１２は、例えば超軽量カメラ、ウェブカメラ、カムコーダー等の独立型の画像取込装置、または、携帯電話、携帯情報端末、メディアプレーヤー、ゲームコントローラー、そして画像取込み機能が組み込まれた装置のような多使用装置である。支持部材１４は、好ましくは、手持ちの均衡構造体３２または４０（図７−図９）であるが、三脚３０（図５）またはテーブルすなわちカウンター（図４）でもよい。

図１、図２に示すように、装置１２は、iPhone(登録商標)であって、アップル社により市場に提供されているマルチメディアスマートフォンである。この装置１２は、受像面に配置された２次元配列のセルすなわちフォトセンサー有する内部固体撮像素子（internal solid-state imager）を備える。フォトセンサーは、撮像装置の視野内の画素すなわちピクセルに対応する。撮像装置は、電荷結合素子（ＣＣＤ）または相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）素子であり、関連するバンドパススペクトルフィルターと、視野に関するピクセル情報の２次元配列に対応する電気信号を生じさせるための電子回路とが組み合わされている。この装置１２は、受像面に対して平行なビューファインダーディスプレイ２０および光が撮像装置まで通過するためのアパーチャー２２（aperture、開口部）（図２参照）を備える。他のスマートフォンも同様に用いることができる。

取付具１０は、画像取込中に装置１２を保持するためのホルダー１６と、ホルダー１６と一体化したまたはホルダー１６に取り付けられた固定ベース１８とを備える。ベース１８は、ホルダー１６に対して固定され、そして支持部材１４によって支持方向に支持されているときに、受像面に対して垂直な基礎平面に位置する底面を有する。ベース１８は、ホルダー１６および装置１２を、画像取り込み中に支持部材１４上で支持方向に確実に位置決めするように機能する。支持部材１４に対する携帯端末１２の方向をすなわち受像面を堅く固定する機能によって、ぼやけた画像の取込みを回避する。

好ましくは、ホルダー１６は、装置１２の周面を着脱可能に把持するため４つのアーム２４を備える。アーム２４は、装置１２の上下および両端を把持して、装置１２を定位置に挟持する。より好ましくは、アーム２４は端部で曲げられており、合成プラスチックまたは金属のような弾性力のある材質からなり、これにより装置１２がスナップ作用によってホルダー１６にスナップフィット（snapped-fitted）できるように撓む。アーム２４は、アパーチャー２２から距離を空けて配置されており視野を妨害しまたは遮ることはなく、また例えばボタン、接続ポート、電池交換といった装置１２のあらゆる機能に干渉しない。ホルダー１６を１つまたは複数の同様の物理的モデルの装置１２を保持するようにカスタマイズしてもよく、複数の異なる装置１２を保持するように構成してもよい。カスタマイズされた取付具１０を、特別なモデルの装置１２と別々に、または併せて販売することができる。ホルダー１６には、バランスを取るための内臓のウエイトを設けてもよい。

ベース１８には、好ましくは、画像取込中に支持部材１４から離間するように支持方向にのびる外面ねじ切りボルト２８（図６参照）を用いたネジ係合のために内面ねじ切り通路を有する挿入部２６が設けられている。ボルト２８は、より好ましくは業界基準の1/4 inch -20のねじ切り取付ボルトであり、これにより取付具１０を三脚３０（図５参照）及び／または手持ちの均衡支持部材３２または４０（図７‐図９参照）のような業界基準のカメラおよびビデオ装備取付台の上に簡単に取り付けることを可能とする。別の構造では、ベース１８には、容易な取り外しおよび取り替えのために、支持部材１４上の相補的な起伏ある表面と一致する傾斜した接合表面（dovetail surface）を形成してもよい。

ベース１８にはまた、好ましくは、画像取込中に支持部材１４から離間するように支持方向にのびる位置決めピン３６（図６参照）を受けるための回転防止位置決め孔３４が設けられる。この特性により、携帯端末１２が回転することなく支持部材またはカメラ取付装備３０、３２および４０（図８、９参照）に対して正しい方向に取り付けられて維持されることを保証する。装備３０、３２および４０の不意の移動または再配置の間に、携帯端末１２の不要な回転および移動が防止される。ホルダー１６およびベース１８は、中心面に対して鏡面対称なものが例示されているが必ずしもそうでなくてもよく、そしてより好ましくは、挿入部２６および位置決め穴３４は中心面にある。挿入部２６および位置決め穴３４は互いに、ボルト２８および位置決めピン３６の関係に一致する関係で配置される。ホルダー１６がベース１８に対して軸外になるように設計され、特別な取付け要求に適応するように、すなわち装置１２の光学的中心線と取付具１０の中心線と揃えるようにしてもよい。

取付具１０は、低質量でコンパクトな取付け態様で装置１２を支持する。この機能がなければ、環境カメラエンクロージャー、一眼レフタイプのカメラのフラッシュブラケットのような既存のカメラの取付装備とともに用いた場合、装置１２の取付けは難しいことが分かる。丈のある取付具でも均衡支持構造体上で適切にバランスをとることはできない。

図面８、９を参照すると、符号４０は、望ましい実施形態の手持ちの均衡支持構造体を示す。構造体４０は、人間オペレーターが保持するためのグリップまたはハンドル４２と、基台支持部材１４よりも下方に調整可能にまたは固定して取り付けられたボトムカウンタウエイト４４と、ハンドル４２およびカウンタウエイト４４の間の大きな曲率半径に沿ってのび、ハンドル４２をカウンタウエイト４４に連結する弓形アーム４６とを含む。弓形アーム４６は、好ましくは湾曲した硬質な単一のチューブであり、好ましくはアルミニウムからなり、一対の弓形アーム部に形成される。ウエイト要素４８は、弓形アーム部４６に取り付けられ、これに対しておよびこれに沿ってスライド可能である。複数のバラストウエイトが基台支持部材１４によって、好ましくはその内部で支持されて、重心周りの取付装置全体のバランスを取る。バラストウエイトは、重量を付与するだけでなく、回転安定性も付与し、これによって、装置１２の非常に軽い重量を補い、装置１２を不要な動きに対してより影響を受けにくくする。

ウエイト要素４８は、単一の塊またはブロックでもよいが、好ましくは、図示されているように、複数のまたは単数のバランスウエイト５２が取り付けられた内部コンパートメントを境界付ける一対のハウジング部５０Ａ、５０Ｂを含むアッセンブリーである。固定具５４（fastener、締め具、留め具）が、バランスウエイト５２をハウジング部５０Ａ、５０Ｂの内側に固定し、要素４８を弓形アーム部４６に取り付ける。ハウジング部５０Ａ、５０Ｂは内部通路を形成し、要素４８がこれに沿ってスライド可能であり、所望の位置に調整される。要素４８は、摩擦および／または締め付けられてハウジング部５０Ａ、５０Ｂを弓形アーム部４６にクランプ固定可能な固定具５４によって所望の位置にとどまることができる。

このようにしてバランスウエイト要素４８全体が昇降でき、取付装置の垂直方向のバランス位置をオフセットし、これによりバランスを保っている間、様々な構成要素の製造における小さなずれが補償される。加えて、バランスウエイト要素４８は、取付装置の”ドロップタイム”を変更するように位置決めでき、これにより、取付装置の感覚および動作を変更でき、各オペレーターの個々の好みに適合させ、かつ、取付装置をよりボトムヘビーにし、風のような外的影響を受けにくいようにすることによって環境状況（例えば、風の強い日）の補償するように補助する。バランスウエイト５２の移動は、適切に選択すれば動釣り合いを達成するが、構造体４０の連続的な円弧部分、例えば弓形アーム部に沿って行うことでこれが可能となる。また、バランスウエイト５２が大きな曲率半径に沿って移動する状態では、バランスウエイト５２を弓形アーム部４６に沿ってスライド移動したときに、取付装置の前後方向のバランス位置が僅かに変更されるだけである。基台支持部材１４に設けられた前後方向の位置決めスクリューで、前後方向のバランス位置の変更を補償することができる。

別の構造では、一対のバランスウエイト要素または一対アッセンブリーが、各アーム部に対して一つの要素または一つのアッセンブリーというように、弓形アーム部４６に別々に取り付けられ、案内され、アーム部４６に沿って別々に同じまたは反対方向に移動する。一つの要素またはアッセンブリーを、前後方向の重量バランス位置を補正するために調整でき、そして他方の要素またはアッセンブリーを、垂直方向の重量バランス位置を補正するために調整できる。

上述したそれぞれの構成、または二以上を一体としたものが、上述したタイプと異なる他のタイプの構造で役立つ用途が見つかるかもしれないことがわかるであろう。

本発明は、支持部材上にモーションセンシティブ画像取込装置を安定的に支持するバランス取付装置に具体化されたものとして説明および記述がされているが、発明の精神から逸脱しない限り種々の修正および構造的変更がなされるので、示されている詳細な構成に限定されることを意図するものではない。例えば、アーム部はハウジング内部の内部通路を通ってのびる必要はなく、そして、ウエイト要素を湾曲アームの前方または後方に直接取り付けてもよい。

さらなる分析なしに、前述したことは本願発明の要旨を十分に明らかにしており、他人は、先行技術の観点から本発明の一般的または特定の態様の本質的な特徴を相当に構成する特徴を省くことなしに、現在の技術を応用することによって、様々な用途に容易に適合させることができ、それゆえ、このような適合は、以下の特許請求の範囲に均等な意義および範囲内に包含されるべきであり、かつ、そのように意図されている。

新規なものとしてクレームされ、特許証によって保護されるべきものは、添付の特許請求の範囲に規定されている。

Claims (18)

1. モーションセンシティブ画像取込装置を安定的に支持するためのバランス取付装置であって、
   画像取込中に前記画像取込装置を保持するための取付具；
   画像取込中に前記取付具および保持された前記画像取込装置が取り付けられる支持基台と、前記基台よりも下方にあるボトムカウンタウエイトと、前記基台と前記カウンタウエイトの間の弓形の経路に沿ってのびる湾曲アームとを有する手持ちの均衡構造体；および、
   前記取付装置の垂直方向のバランス位置を調整するために、前記湾曲アームに取り付けられ、前記湾曲アームに対しておよび前記湾曲アームに沿って移動可能なウエイト要素、を備えることを特徴とするバランス取付装置。
2. 前記取付具は、前記画像取込装置の周面を着脱可能に把持するための複数のアームを有するホルダーと、前記ホルダーに対して固定され、前記支持基台によって支持されたベースとを含むことを特徴とする請求項１に記載のバランス取付装置。
3. 前記ホルダーは、単一の物理的モデルの前記画像取込装置を保持するようにカスタマイズされていることを特徴とする請求項２に記載のバランス取付装置。
4. 前記均衡構造体は前記支持基台に接続されたハンドルを含むことを特徴とする請求項１に記載のバランス取付装置。
5. 前記湾曲アームは、大きな曲率半径に沿って前記基台に対して上下にのびることを特徴とする請求項１に記載のバランス取付装置。
6. 前記ウエイト要素は、複数のバランスウエイトを包含するハウジングを含むことを特徴とする請求項１に記載のバランス取付装置。
7. 前記ウエイト要素は、少なくとも一つのバランスウエイトを包含するハウジングを含み、前記湾曲アームが前記ハウジングを通ってのびることを特徴とする請求項１に記載のバランス取付装置。
8. 前記湾曲アームは、一対の湾曲アーム部を有し、前記ハウジングは、前記湾曲アーム部が通ってのびるための一対の通路を有することを特徴とする請求項７に記載のバランス取付装置。
9. 前記ハウジングは、前記湾曲アームの両側に一対のハウジング部と、前記ウエイト要素の移動後に前記ハウジング部を前記湾曲アーム上に固定位置に締め付け固定するための固定具とを有することを特徴とする請求項７に記載のバランス取付装置。
10. モーションセンシティブ画像取込装置を安定的に支持する方法であって、
    画像取込中に前記画像取込装置を取付具で保持するステップ；
    画像取込中に前記取付具および保持された前記画像取込装置を、支持基台より下方にあるボトムカウンタウエイトと、前記基台と前記カウンタウエイトの間の弓形の経路に沿ってのびる湾曲アームと有する手持ちの均衡構造体の前記基台上に支持するステップ；および、
    垂直方向のバランス位置を調整するために、ウエイト要素を前記湾曲アームに取り付け、前記ウエイト要素を前記湾曲アームに対しておよび前記湾曲アームに沿って移動させるステップ、を備えることを特徴とする方法。
11. 前記保持するステップが、前記画像取込装置の周面を着脱可能に把持することによって実行されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 前記保持するステップが、単一の物理的モデルの前記画像取込装置を保持することによって実行されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
13. 前記均衡構造体を前記支持基台に接続されたハンドルで保持することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
14. 前記移動させるステップは、前記ウエイト要素を、前記基台に対して上下にのびる大きな曲率半径に沿って移動させることによって実行されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
15. 前記取り付けるステップは、複数のバランスウエイトをハウジングに包含することによって実行されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
16. 前記取り付けるステップは、少なくとも一つのバランスウエイトをハウジングに包含することによって、および、前記湾曲アームを前記ハウジングに通すことによって実行されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
17. 前記湾曲アームを一対の湾曲アーム部で構成し、前記ハウジングに前記湾曲アーム部が通過するための一対の通路を形成することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記湾曲アームを一対の湾曲アーム部で構成し、前記ウエイト要素の移動後に前記ハウジング部を前記湾曲アーム上に固定位置に締め付け固定することを特徴とする請求項１６に記載の方法。

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