JP2022018239A - Camera stabilizer - Google Patents

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Abstract

To provide a camera stabilizer having a gimbals supported by a spring bearing, in which a vibration-proof performance of the gimbals is improved.SOLUTION: A camera stabilizer pertaining to the present invention comprises a motor that rotates gimbals supported by a spring bearing, a gyro for gimbals, a control unit, and a detection unit. The gyro for gimbals is attached to the gimbals and detects an angular speed of the gimbals. The control unit controls the motor on the basis of a difference between a target angular speed that is a desired angular speed of the gimbals and the angular speed detected by the gyro for gimbals. The detection unit acquires data for finding an angle of the gimbals. The control unit corrects control of the motor on the basis of a difference between an integrated value of angular speeds detected by the gyro for gimbals and a detection angle that is an angle obtained on the basis of the data acquired by the detection unit.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、カメラを安定に保持するためのカメラスタビライザに関する。 The present invention relates to a camera stabilizer for stably holding a camera.

特許文献１に示されたようなカメラスタビライザが従来技術として知られている。図７に特許文献１の図１を示す。図１のカメラスタビライザでは、ヘリコプタなどのボディに固定されるカバー７ａと、カバー７ａに対する回転軸（外部アジマス軸部１９）を有する外部ジンバルと、外部ジンバルに対して３つの回転軸（ロール軸部３１、内部アジマス軸部３２、内部エレベーション軸部３３）を有する内部ジンバルとを備えている。カメラスタビライザでは、このように複数の軸を外部ジンバルと内部ジンバルに配置することでカメラの視軸を目標とする視軸に安定させている。 A camera stabilizer as shown in Patent Document 1 is known as a prior art. FIG. 7 shows FIG. 1 of Patent Document 1. In the camera stabilizer of FIG. 1, a cover 7a fixed to a body such as a helicopter, an external gimbal having a rotation axis (external azimus shaft portion 19) with respect to the cover 7a, and three rotation shafts (roll shaft portion) with respect to the external gimbal. It includes an internal gimbal having 31, an internal azimuth shaft portion 32, and an internal elevation shaft portion 33). In the camera stabilizer, by arranging a plurality of axes on the external gimbal and the internal gimbal in this way, the visual axis of the camera is stabilized at the target visual axis.

特開平８－２９７３２４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-297324

しかしながら、カメラスタビライザは、空力などの大きな外乱を受ける。特に、外部ジンバルが受けた外力を内部ジンバルに伝えない工夫が求められる。この工夫として、外部ジンバルの軸受けにはボールベアリングを用い、内部ジンバルの軸受けにはバネ軸受けを用いることがある。しかし、バネ軸受けの場合、バネの反力により防振性能（空間安定性能）が劣化するという問題がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、バネ軸受けで支持されたジンバルを有するカメラスタビライザにおいて、ジンバルの防振性能を向上することを目的とする。 However, the camera stabilizer is subject to large disturbances such as aerodynamics. In particular, it is necessary to devise ways to prevent the external force received by the external gimbal from being transmitted to the internal gimbal. As a device for this, a ball bearing may be used for the bearing of the external gimbal, and a spring bearing may be used for the bearing of the internal gimbal. However, in the case of a spring bearing, there is a problem that the vibration isolation performance (spatial stability performance) deteriorates due to the reaction force of the spring.
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to improve the anti-vibration performance of a gimbal in a camera stabilizer having a gimbal supported by a spring bearing.

本発明のカメラスタビライザは、バネ軸受けで支持されたジンバルを有する。本発明のカメラスタビライザは、ジンバルを回転させるモータと、ジンバル用ジャイロと、制御部と、検出部とを備える。ジンバル用ジャイロは、ジンバルに取り付けられ、ジンバルの角速度を検出する。制御部は、目標とするジンバルの角速度である目標角速度とジンバル用ジャイロで検出した角速度との差に基づいてモータを制御する。検出部は、ジンバルの角度を求めるためのデータを取得する。制御部は、ジンバル用ジャイロで検出した角速度の積分値と検出部で取得したデータに基づいて求めた角度である検出角度との差に基づいて、モータの制御を補正する。 The camera stabilizer of the present invention has a gimbal supported by a spring bearing. The camera stabilizer of the present invention includes a motor for rotating the gimbal, a gimbal gyro, a control unit, and a detection unit. The gimbal gyro is attached to the gimbal and detects the angular velocity of the gimbal. The control unit controls the motor based on the difference between the target angular velocity, which is the angular velocity of the target gimbal, and the angular velocity detected by the gimbal gyro. The detection unit acquires data for obtaining the angle of the gimbal. The control unit corrects the control of the motor based on the difference between the integrated value of the angular velocity detected by the gimbal gyro and the detection angle which is the angle obtained based on the data acquired by the detection unit.

本発明のカメラスタビライザによれば、ジンバル用ジャイロで検出した角速度の積分値と検出部で取得したデータに基づいて求めた角度である検出角度との差に基づいて、モータの制御を補正するので、外乱による角度のずれを考慮してモータを制御できる。したがって、ジンバルの防振性能を向上できる。 According to the camera stabilizer of the present invention, the control of the motor is corrected based on the difference between the integrated value of the angular velocity detected by the gimbal gyro and the detection angle which is the angle obtained based on the data acquired by the detection unit. , The motor can be controlled in consideration of the angle deviation due to the disturbance. Therefore, the anti-vibration performance of the gimbal can be improved.

カメラスタビライザの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of a camera stabilizer. カメラスタビライザの制御ブロック図。Control block diagram of the camera stabilizer. 検出部５００が外乱検出用ジャイロ５１０を有する場合のカメラスタビライザの制御ブロック図。FIG. 3 is a control block diagram of a camera stabilizer when the detection unit 500 has a disturbance detection gyro 510. 検出部５００が逆起電圧検出手段５２０を有する場合のカメラスタビライザの制御ブロック図。FIG. 3 is a control block diagram of a camera stabilizer when the detection unit 500 has a counter electromotive voltage detection means 520. 検出部５００が角度センサ５３０を有する場合のカメラスタビライザの制御ブロック図。FIG. 3 is a control block diagram of a camera stabilizer when the detection unit 500 has an angle sensor 530. 外乱に対する制御がない場合と外乱に対する制御がある場合の違いをシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of simulating the difference between the case where there is no control over a disturbance and the case where there is control over a disturbance. 特許文献１の図１を示す図。The figure which shows FIG. 1 of the patent document 1. FIG.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. The components having the same function are given the same number, and duplicate explanations are omitted.

＜カメラスタビライザ全体の構成＞
図１にカメラスタビライザの構成例を示す。カメラスタビライザ１００は、ヘリコプタなどのボディに固定されるカバー１１０と、カバー１１０に対して２つの回転軸（外部第１軸２１１，外部第２軸２１２）を有する外部ジンバル２１０と、外部ジンバル２１０に対して２つの回転軸（内部第１軸３１１，内部第２軸３１２）を有する内部ジンバル３１０と、制御部４００と、検出部５００を備える。例えば、外部第１軸２１１をアジマス軸、外部第２軸２１２をエレベーション軸、内部第１軸３１１をアジマス軸、内部第２軸３１２をロール軸とするなど、軸の方向は適宜軸を定めればよい。 <Overall configuration of camera stabilizer>
FIG. 1 shows a configuration example of the camera stabilizer. The camera stabilizer 100 includes a cover 110 fixed to a body such as a helicopter, an external gimbal 210 having two rotation axes (external first axis 211, external second axis 212) with respect to the cover 110, and an external gimbal 210. On the other hand, it includes an internal gimbal 310 having two rotation axes (internal first axis 311, internal second axis 312), a control unit 400, and a detection unit 500. For example, the outer first axis 211 is the azimuth axis, the outer second axis 212 is the elevation axis, the inner first axis 311 is the azimuth axis, and the inner second axis 312 is the roll axis. Just do it.

カバー１１０は、外部第１軸２１１の軸受けである外部第１軸受け１２１と、外部第２軸２１２の軸受けである外部第２軸受け１２２と、外部第１軸２１１回りに外部ジンバル２１０を回転させる外部第１モータ１３１、外部第２軸２１２回りに外部ジンバル２１０を回転させる外部第２モータ１３２を有する。外部第１軸受け１２１と外部第２軸受け１２２は、ボールベアリングである。外部ジンバル２１０は、内部第１軸３１１の軸受けである内部第１軸受け２２１と、内部第２軸３１２の軸受けである内部第２軸受け２２２と、内部第１軸３１１回りに内部ジンバル３１０を回転させる内部第１モータ２３１、内部第２軸３１２回りに内部ジンバル３１０を回転させる内部第２モータ２３２、外部ジンバル２１０の角速度を３軸方向で検出する外部ジャイロ２４０を有する。内部ジンバル３１０は、内部ジンバル３１０の角速度を３軸方向で検出する内部ジャイロ３４０を有する。カメラ６００は、内部ジンバル３１０内に配置される。 The cover 110 includes an external first bearing 121, which is a bearing of the external first shaft 211, an external second bearing 122, which is a bearing of the external second shaft 212, and an external gimbal 210 that rotates the external gimbal 210 around the external first shaft 211. It has an external second motor 132 that rotates an external gimbal 210 around a first motor 131 and an external second shaft 212. The external first bearing 121 and the external second bearing 122 are ball bearings. The outer gimbal 210 rotates the inner gimbal 310 around the inner first bearing 221 which is the bearing of the inner first shaft 311 and the inner second bearing 222 which is the bearing of the inner second shaft 312. It has an internal first motor 231, an internal second motor 232 that rotates an internal gimbal 310 around an internal second shaft 312, and an external gyro 240 that detects the angular speed of the external gimbal 210 in three axial directions. The internal gimbal 310 has an internal gyro 340 that detects the angular velocity of the internal gimbal 310 in three axial directions. The camera 600 is arranged in the internal gimbal 310.

制御部４００は、目標とする外部ジンバル２１０の角速度である目標角速度と外部ジャイロ２４０で検出した角速度との差に基づいて外部第１モータ１３１と外部第２モータ１３２を制御する。また、制御部４００は、目標とする内部ジンバル３１０の角速度である目標角速度と内部ジャイロ３４０で検出した角速度との差に基づいて内部第１モータ２３１と内部第２モータ２３２を制御する。検出部５００は、内部ジンバル３１０の角度を求めるためのデータを取得する。検出部５００は、外乱検出用ジャイロ５１０、逆起電圧検出手段５２０、角度センサ５３０のいずれかを有する。 The control unit 400 controls the external first motor 131 and the external second motor 132 based on the difference between the target angular velocity, which is the angular velocity of the target external gimbal 210, and the angular velocity detected by the external gyro 240. Further, the control unit 400 controls the internal first motor 231 and the internal second motor 232 based on the difference between the target angular velocity, which is the angular velocity of the target internal gimbal 310, and the angular velocity detected by the internal gyro 340. The detection unit 500 acquires data for obtaining the angle of the internal gimbal 310. The detection unit 500 has any one of a disturbance detection gyro 510, a counter electromotive voltage detection means 520, and an angle sensor 530.

カメラスタビライザ１００の場合、外部第１軸２１１と外部第２軸２１２は空力などの大きな外乱を受けるが、内部第１軸３１１と内部第２軸３１２は慣性空間に保持しやすい。しかし、外乱は、外部第１軸２１１と外部第２軸２１２から、ある程度は内部第１軸３１１と内部第２軸３１２に伝達してしまう。そこで、本発明では、内部第１軸受け２２１と内部第２軸受け２２２をバネ軸受けとする。バネ軸受けにすることで、内部第１軸３１１と内部第２軸３１２に伝達される外乱に起因するトルクを線形にできる。その一方で、バネ軸受けの場合、バネの反力により防振性能（空間安定性能）が劣化する。そこで、後述するように、バネ軸受けで支持された内部ジンバル３１０の軸ごとに、以下のように制御する。 In the case of the camera stabilizer 100, the external first axis 211 and the external second axis 212 are subject to large disturbances such as aerodynamics, but the internal first axis 311 and the internal second axis 312 are easily held in the inertial space. However, the disturbance is transmitted from the external first axis 211 and the external second axis 212 to the internal first axis 311 and the internal second axis 312 to some extent. Therefore, in the present invention, the internal first bearing 221 and the internal second bearing 222 are used as spring bearings. By using a spring bearing, the torque caused by the disturbance transmitted to the internal first shaft 311 and the internal second shaft 312 can be made linear. On the other hand, in the case of a spring bearing, the vibration isolation performance (spatial stability performance) deteriorates due to the reaction force of the spring. Therefore, as will be described later, control is performed for each axis of the internal gimbal 310 supported by the spring bearing as follows.

＜バネ軸受けで支持されたジンバルの軸ごとの制御＞
ここでは、バネ軸受けで支持されたジンバルの１軸の制御について説明する。そこで、以下の説明では、「内部ジンバル３１０」を「ジンバル３１０」、「内部ジャイロ３４０」を「ジンバル用ジャイロ３４０」、「内部第１モータ２３１」を「モータ２３１」と呼び方を変えることで、一般化して説明する。以下の説明は、「内部第２モータ２３２」についても同様に適用できる。 <Control for each gimbal shaft supported by spring bearings>
Here, the control of one axis of the gimbal supported by the spring bearing will be described. Therefore, in the following description, the "internal gimbal 310" is referred to as "gimbal 310", the "internal gyro 340" is referred to as "gyro 340 for gimbal", and the "internal first motor 231" is referred to as "motor 231". , Generalized and explained. The following description can be similarly applied to the "internal second motor 232".

図２に、カメラスタビライザの制御ブロック図を示す。実施例１のカメラスタビライザ１００は、ジンバル３１０を回転させるモータ２３１と、ジンバル用ジャイロ３４０と、制御部４００と、検出部５００とを備える。ジンバル用ジャイロは３４０、ジンバル３１０に取り付けられ、ジンバル３１０の角速度を検出する。制御部４００は、目標とするジンバル３１０の角速度である目標角速度ωｃｍｄとジンバル用ジャイロ３４０で検出した角速度との差に基づいてモータ２３１を制御する。検出部５００は、ジンバル３１０の角度を求めるためのデータを取得する。制御部４００は、ジンバル用ジャイロ３４０で検出した角速度の積分値と検出部５００で取得したデータに基づいて求めた角度である検出角度との差に基づいて、モータ２３１の制御を補正する。 FIG. 2 shows a control block diagram of the camera stabilizer. The camera stabilizer 100 of the first embodiment includes a motor 231 for rotating the gimbal 310, a gimbal gyro 340, a control unit 400, and a detection unit 500. The gimbal gyro is attached to the gimbal 310, 340, and detects the angular velocity of the gimbal 310. The control unit 400 controls the motor 231 based on the difference between the target angular velocity ω cmd , which is the angular velocity of the target gimbal 310, and the angular velocity detected by the gimbal gyro 340. The detection unit 500 acquires data for obtaining the angle of the gimbal 310. The control unit 400 corrects the control of the motor 231 based on the difference between the integrated value of the angular velocity detected by the gimbal gyro 340 and the detection angle which is an angle obtained based on the data acquired by the detection unit 500.

制御部４００は、補償器４１０を有し、ジンバルの回転軸回りの慣性モーメントＪ（ｋｇ・ｍ２）、モータ２３１のインダクタンス（Ｈ）と抵抗値（Ω）とトルク定数Ｋｔ（Ｎｍ／Ａ）、逆起電圧定数Ｋｅ（Ｖ／（ｒａｄ／ｓｅｃ））、バネ軸受けのバネ定数を記録している。また、図２中の「１／ｓ」は時間積分を意味している。 The control unit 400 has a compensator 410, and has a moment of inertia J (kg · m 2 ) around the rotation axis of the gimbal, an inductance (H) and a resistance value (Ω) of the motor 231 and a torque constant Kt (Nm / A). , Reverse moment of inertia constant Ke (V / (rad / sec)), spring constant of spring bearing is recorded. Further, "1 / s" in FIG. 2 means time integration.

制御部４００は、目標とするジンバル３１０の角速度である目標角速度ωｃｍｄ（ｒａｄ／ｓｅｃ）とジンバル用ジャイロ３４０で検出した角速度との差を補償器４１０に入力する。補償器４１０は制御を安定化させる機能を有する。補償器４１０については、周知な技術なので説明を省略する。制御部４００は、補償器４１０からの出力電圧と、モータ２３１の逆起電圧２３３によって生じる電圧と、ジンバル用ジャイロ３４０で検出した角速度の積分値と検出部５００で取得したデータに基づいて求めた角度である検出角度との差に基づく補正用の電圧から、モータ２３１に入力される電圧を求める。制御部４００は、モータ２３１のインダクタンス（Ｈ）と抵抗値（Ω）とトルク定数Ｋｔ（Ｎｍ／Ａ）を用いてモータ２３１で生じるトルク（Ｎｍ）を求める。そして、制御部４００は、慣性モーメントＪで除算し、時間積分することでジンバル３１０の角速度（ｒａｄ／ｓｅｃ）を求める。この角速度をもう一度時間積分すれば、カメラ６００の視軸の角度（あらかじめ定めた基準に対する角度）を求めることができる。 The control unit 400 inputs to the compensator 410 the difference between the target angular velocity ω cmd (rad / sec), which is the angular velocity of the target gimbal 310, and the angular velocity detected by the gimbal gyro 340. The compensator 410 has a function of stabilizing control. Since the compensator 410 is a well-known technique, the description thereof will be omitted. The control unit 400 obtained the output voltage from the compensator 410, the voltage generated by the counter electromotive force 233 of the motor 231, the integrated value of the angular velocity detected by the gimbal gyro 340, and the data acquired by the detection unit 500. The voltage input to the motor 231 is obtained from the correction voltage based on the difference from the detection angle, which is an angle. The control unit 400 obtains the torque (Nm) generated by the motor 231 using the inductance (H), the resistance value (Ω), and the torque constant Kt (Nm / A) of the motor 231. Then, the control unit 400 divides by the moment of inertia J and integrates the time to obtain the angular velocity (rad / sec) of the gimbal 310. By integrating this angular velocity over time again, the angle of the visual axis of the camera 600 (angle with respect to a predetermined reference) can be obtained.

実際の角速度は、ジンバル用ジャイロ３４０で検出され、補償器４１０の入力にフィードバックされる。検出部５００は、ジンバル３１０の角度を求めるためのデータを取得する。検出部５００が取得するデータには、外乱に起因したデータが含まれている。制御部４００は、ジンバル用ジャイロ３４０で検出した角速度の積分値と検出部５００で取得したデータに基づいて求めた角度である検出角度との差（角度の差４５０）を求める。制御部４００は、角度の差にバネ定数を乗算し、トルク定数Ｋｔで除算することでモータ２３１に流す電流の補正値を求める。制御部４００は、さらに、ゲインを乗算し、モータ２３１の制御を補正するための電圧を求める。ゲインは、モータの抵抗値を考慮しながら補正の程度を調整するために乗算している。 The actual angular velocity is detected by the gimbal gyro 340 and fed back to the input of the compensator 410. The detection unit 500 acquires data for obtaining the angle of the gimbal 310. The data acquired by the detection unit 500 includes data caused by the disturbance. The control unit 400 obtains a difference (angle difference 450) between the integrated value of the angular velocity detected by the gimbal gyro 340 and the detection angle which is an angle obtained based on the data acquired by the detection unit 500. The control unit 400 obtains a correction value of the current flowing through the motor 231 by multiplying the difference in angle by the spring constant and dividing by the torque constant Kt. The control unit 400 further multiplies the gain to obtain a voltage for correcting the control of the motor 231. The gain is multiplied to adjust the degree of correction while taking into account the resistance value of the motor.

つまり、制御部４００は、ジンバル用ジャイロ３４０で検出した角速度の積分値と検出角度との差にあらかじめ定めたバネ定数を乗算し、あらかじめ定めたトルク定数で除算し、あらかじめ定めたゲインを乗算した値をモータ２３１への入力の補正値としている。外乱は、ジンバル３１０の角速度とモータ２３１から出力されるトルクに影響を与えているが、図２の点線で示した情報は、制御部４００の計算には含まれない。制御部４００は、外乱による影響を検出部５００が取得するデータに基づいて低減する。 That is, the control unit 400 multiplies the difference between the integrated value of the angular velocity detected by the gimbal gyro 340 and the detection angle by a predetermined spring constant, divides by a predetermined torque constant, and multiplies the predetermined gain. The value is used as the correction value of the input to the motor 231. The disturbance affects the angular velocity of the gimbal 310 and the torque output from the motor 231. However, the information shown by the dotted line in FIG. 2 is not included in the calculation of the control unit 400. The control unit 400 reduces the influence of the disturbance based on the data acquired by the detection unit 500.

図３に、検出部５００が外乱検出用ジャイロ５１０を有する場合のカメラスタビライザの制御ブロック図を示す。検出部５００は、外乱検出用ジャイロ５１０を有する。外乱検出用ジャイロ５１０は、バネ軸受けが取り付けられている筐体に取り付けられ、筐体の角速度を検出する。筐体とは、例えば、バネ軸受けで支持されたジンバルが「内部ジンバル」のときは「外部ジンバル」であり、バネ軸受けで支持されたジンバルが「外部ジンバル」のときはヘリコプタのボディに固定される「カバー」である。また、バネ軸受けで支持されたジンバルが「内部ジンバル」のときは外部ジャイロを外乱検出用ジャイロ５１０として利用してもよい。前述の検出角度は、外乱検出用ジャイロ５１０で検出した角速度の積分値である。 FIG. 3 shows a control block diagram of a camera stabilizer when the detection unit 500 has a disturbance detection gyro 510. The detection unit 500 has a disturbance detection gyro 510. The disturbance detection gyro 510 is attached to a housing to which a spring bearing is attached, and detects the angular velocity of the housing. The housing is, for example, an "external gimbal" when the gimbal supported by the spring bearing is an "internal gimbal", and is fixed to the body of the helicopter when the gimbal supported by the spring bearing is an "external gimbal". It is a "cover". When the gimbal supported by the spring bearing is an "internal gimbal", the external gyro may be used as the disturbance detection gyro 510. The above-mentioned detection angle is an integral value of the angular velocity detected by the disturbance detection gyro 510.

図４に、検出部５００が逆起電圧検出手段５２０を有する場合のカメラスタビライザの制御ブロック図を示す。検出部５００は、逆起電圧検出手段５２０を用いてモータ２３１に生じる逆起電圧Ｖを検出する。制御部４００は、記録している逆起電圧定数Ｋｅで検出された逆起電圧を除算して角速度を求め、角速度の積分値を前述の検出角度とする。 FIG. 4 shows a control block diagram of the camera stabilizer when the detection unit 500 has the counter electromotive voltage detection means 520. The detection unit 500 detects the counter electromotive voltage V generated in the motor 231 by using the counter electromotive voltage detecting means 520. The control unit 400 divides the counter electromotive force detected by the recorded counter electromotive voltage constant Ke to obtain the angular velocity, and sets the integrated value of the angular velocity as the above-mentioned detection angle.

図５に、検出部５００が角度センサ５３０を有する場合のカメラスタビライザの制御ブロック図を示す。検出部５００は、ジンバルの角度（あらかじめ定めた基準に対する角度）を検出する角度センサ５３０を有する。制御部４００は、角度センサ５３０で検出した角度を前述の検出角度とする。 FIG. 5 shows a control block diagram of the camera stabilizer when the detection unit 500 has the angle sensor 530. The detection unit 500 has an angle sensor 530 that detects an angle of the gimbal (an angle with respect to a predetermined reference). The control unit 400 uses the angle detected by the angle sensor 530 as the above-mentioned detection angle.

図６は、外乱に対する制御がない場合と外乱に対する制御がある場合の違いをシミュレーションした結果を示す図である。外乱に対する制御がない場合とは、図５の検出部５００、角度センサ５３０、角度の差４５０，４５１、バネ定数４５２、１／Ｋｔ４５３、ゲイン４５４がない場合である。外乱に対する制御がある場合は、図５に示した制御ブロックの場合である。横軸は時間（ｓｅｃ）、縦軸は視軸がずれた角度（°）を示しており、一定の周期で外乱を与えた結果が示されている。外乱に対する制御がない場合に比べ、外乱に対する制御がある場合の方が、角度の変動を半分以下にできていることが分かる。 FIG. 6 is a diagram showing the result of simulating the difference between the case where there is no control for disturbance and the case where there is control for disturbance. The case where there is no control for disturbance is the case where the detection unit 500, the angle sensor 530, the angle difference 450, 451 and the spring constants 452, 1 / Kt453, and the gain 454 in FIG. 5 are not provided. When there is control against disturbance, it is the case of the control block shown in FIG. The horizontal axis shows the time (sec), and the vertical axis shows the angle (°) at which the visual axis is deviated, and the result of applying the disturbance at a constant cycle is shown. It can be seen that the angle variation can be reduced to less than half when there is control over the disturbance than when there is no control over the disturbance.

本発明のカメラスタビライザによれば、ジンバル用ジャイロで検出した角速度の積分値と検出部で取得したデータに基づいて求めた角度である検出角度との差に基づいて、モータの制御を補正するので、外乱による角度のずれを考慮してモータを制御できる。したがって、ジンバルの防振性能を向上できる。 According to the camera stabilizer of the present invention, the control of the motor is corrected based on the difference between the integrated value of the angular velocity detected by the gimbal gyro and the detection angle which is the angle obtained based on the data acquired by the detection unit. , The motor can be controlled in consideration of the angle deviation due to the disturbance. Therefore, the anti-vibration performance of the gimbal can be improved.

特に、図１に示したような２つの回転軸（外部第１軸２１１，外部第２軸２１２）を有する外部ジンバル２１０と、２つの回転軸（内部第１軸３１１，内部第２軸３１２）を有する内部ジンバル３１０を備えるカメラスタビライザ１００において、内部ジンバル３１０の回転軸（内部第１軸３１１，内部第２軸３１２）の軸受けをバネ軸受けとすれば、内部ジンバル３１０に伝達される外乱に起因するトルクを線形にできる。そして、バネ軸受けのバネの反力による制御への影響を、図２～５に示した制御ブロックを用いた制御によって低減すれば、外乱に起因するトルクの影響を低減しやすい。その結果、防振性能（空間安定性能）の向上が期待できる。 In particular, an external gimbal 210 having two rotation axes (external first axis 211 and external second axis 212) as shown in FIG. 1 and two rotation axes (internal first axis 311, internal second axis 312). In the camera stabilizer 100 including the internal gimbal 310, if the bearing of the rotation axis of the internal gimbal 310 (internal first axis 311, internal second axis 312) is a spring bearing, it is caused by the disturbance transmitted to the internal gimbal 310. The torque to be applied can be made linear. Then, if the influence of the reaction force of the spring of the spring bearing on the control is reduced by the control using the control block shown in FIGS. 2 to 5, it is easy to reduce the influence of the torque caused by the disturbance. As a result, improvement in anti-vibration performance (spatial stability performance) can be expected.

１００ カメラスタビライザ １１０ カバー
１３１ 外部第１モータ １３２ 外部第２モータ
２１０ 外部ジンバル ２１１ 外部第１軸
２１２ 外部第２軸 ２３１ 内部第１モータ，モータ
２３２ 内部第２モータ ２４０ 外部ジャイロ
３１０ 内部ジンバル，ジンバル ３１１ 内部第１軸
３１２ 内部第２軸 ３４０ 内部ジャイロ，ジンバル用ジャイロ
４００ 制御部 ４１０ 補償器
５００ 検出部 ５１０ 外乱検出用ジャイロ
５２０ 逆起電圧検出手段 ５３０ 角度センサ
６００ カメラ

100 Camera stabilizer 110 Cover 131 External 1st motor 132 External 2nd motor 210 External gimbal 211 External 1st axis 212 External 2nd axis 231 Internal 1st motor, Motor 232 Internal 2nd motor 240 External gyro 310 Internal gimbal, gimbal 311 Internal 1st axis 312 Internal 2nd axis 340 Internal gyro, gimbal gyro 400 Control unit 410 Compensator 500 Detection unit 510 Disturbance detection gyro 520 Back electromotive voltage detection means 530 Angle sensor 600 Camera

Claims (6)

バネ軸受けで支持されたジンバルを有するカメラスタビライザであって、
前記ジンバルを回転させるモータと、
前記ジンバルに取り付けられ、前記ジンバルの角速度を検出するジンバル用ジャイロと、
目標とする前記ジンバルの角速度である目標角速度と前記ジンバル用ジャイロで検出した角速度との差に基づいて前記モータを制御する制御部と、
前記ジンバルの角度を求めるためのデータを取得する検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記ジンバル用ジャイロで検出した角速度の積分値と前記検出部で取得したデータに基づいて求めた角度である検出角度との差に基づいて、前記モータの制御を補正する
ことを特徴とするカメラスタビライザ。 A camera stabilizer with a gimbal supported by a spring bearing,
The motor that rotates the gimbal and
A gimbal gyro attached to the gimbal and detecting the angular velocity of the gimbal,
A control unit that controls the motor based on the difference between the target angular velocity, which is the target angular velocity of the gimbal, and the angular velocity detected by the gimbal gyro.
A detector that acquires data for obtaining the angle of the gimbal, and
Equipped with
The control unit corrects the control of the motor based on the difference between the integrated value of the angular velocity detected by the gimbal gyro and the detection angle which is an angle obtained based on the data acquired by the detection unit. Characterized camera stabilizer. 請求項１記載のカメラスタビライザであって、
前記検出部は、前記バネ軸受けが取り付けられている筐体に取り付けられ、前記筐体の角速度を検出する外乱検出用ジャイロを有し、
前記検出角度は、前記外乱検出用ジャイロで検出した角速度の積分値である
ことを特徴とするカメラスタビライザ。 The camera stabilizer according to claim 1.
The detection unit is attached to a housing to which the spring bearing is attached, and has a disturbance detection gyro that detects the angular velocity of the housing.
The camera stabilizer is characterized in that the detection angle is an integrated value of the angular velocities detected by the disturbance detection gyro. 請求項１記載のカメラスタビライザであって、
前記検出部は、前記モータに生じる逆起電圧を検出し、
前記検出角度は、検出された逆起電圧から求めた角速度の積分値である
ことを特徴とするカメラスタビライザ。 The camera stabilizer according to claim 1.
The detection unit detects the counter electromotive voltage generated in the motor and detects it.
The camera stabilizer is characterized in that the detection angle is an integral value of the angular velocity obtained from the detected counter electromotive voltage. 請求項１記載のカメラスタビライザであって、
前記検出部は、前記ジンバルの角度を検出する角度センサを有し、
前記検出角度は、前記角度センサで検出した角度である
ことを特徴とするカメラスタビライザ。 The camera stabilizer according to claim 1.
The detection unit has an angle sensor that detects the angle of the gimbal.
The camera stabilizer is characterized in that the detection angle is an angle detected by the angle sensor. 請求項１から４のいずれかに記載のカメラスタビライザであって、
前記制御部は、前記ジンバル用ジャイロで検出した角速度の積分値と前記検出角度との差にあらかじめ定めたバネ定数を乗算し、あらかじめ定めたトルク定数で除算し、あらかじめ定めたゲインを乗算した値を前記モータへの入力の補正値とする
ことを特徴とするカメラスタビライザ。 The camera stabilizer according to any one of claims 1 to 4.
The control unit multiplies the difference between the integrated value of the angular velocity detected by the gimbal gyro and the detection angle by a predetermined spring constant, divides by a predetermined torque constant, and multiplies the predetermined gain. Is a camera stabilizer characterized in that the correction value of the input to the motor is used. 請求項１から５のいずれかに記載のカメラスタビライザであって、
２つの回転軸を有する外部ジンバルと、２つの回転軸を有する内部ジンバルを備え、
前記のバネ軸受けで支持されたジンバルは、内部ジンバルである
ことを特徴とするカメラスタビライザ。

The camera stabilizer according to any one of claims 1 to 5.
It has an external gimbal with two axes of rotation and an internal gimbal with two axes of rotation.
The gimbal supported by the spring bearing is a camera stabilizer characterized by being an internal gimbal.
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