JP6931920B2 - ジンバル装置 - Google Patents

Description

本発明は、ビデオカメラ等の撮像装置の視野の振れを低減する手持ち式のジンバル装置に関するものである。

ビデオカメラやテレビカメラ等の撮像装置で操作者が移動しながら撮影を行う場合に、振動に伴う視野（撮像装置の視野）の振れを低減するために、ジンバル装置が使用されている。手持ち式のジンバル装置としては、従前より撮像装置を吊り下げるタイプが一般的である（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、手持ち式のジンバル装置が吊り下げタイプであると、視野の高さ、すなわち撮像装置の高さをある程度の高さに保持しようとすると、腕を高く上げなくてはならず操作者の負担が大きいという問題がある。また、吊り下げタイプのジンバル装置は自立しないため、撮影をしていない待機時に、専用のスタンドを使用しなくては床や地面等に置くことができない点で、不便であった。

また、撮像装置には、液晶モニタをサイドに開いて角度を調整することにより、ファインダを通さず撮像を確認できるものがある。しかしながら、特許文献１に例示される従来の手持ち式ジンバル装置では、撮像装置の周囲の空間が狭小であり、液晶モニタをサイドに開くことができないという問題があった。

特許第６０９０８１９号公報

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、手持ち式のジンバル装置であって、操作者の負担を低減することができ、不使用時に床や地面等に設置できると共に、撮像装置の周囲の空間を広く確保することができるジンバル装置の提供を、課題とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明にかかるジンバル装置は、
「一対のハンドルと、
一対の該ハンドルぞれぞれの一端を連結しているベース部と、
それぞれ直角に屈曲したＬ字形を呈している第一アーム、第二アーム、及び第三アームを備え、前記第一アームが一端側で前記ベース部に直交する第一軸周りに回動自在に軸支されており、前記第二アームが一端側で前記第一アームの他端側に前記第一軸に直交する第二軸周りに回動自在に軸支されており、前記第三アームが一端側で前記第二アームの他端側に前記第二軸及び前記第一軸に直交する第三軸周りに回動自在に軸支されているジンバル機構部と、
前記第三アームの他端側に設けられた、撮像装置が装着される装着ステージと、
前記第一アームの前記第一軸周りの回動角度、前記第二アームの前記第二軸周りの回動角度、及び前記第三アームの前記第三軸周りの回動角度を、それぞれ検出する第一センサ、第二センサ、及び第三センサと、
前記第一アームの前記第一軸周りの回動、前記第二アームの前記第二軸周りの回動、及び前記第三アームの前記第三軸周りの回動を、それぞれ駆動する第一モータ、第二モータ、及び第三モータと、
前記第一センサ、前記第二センサ、及び前記第三センサの検出に基づき、前記第一モータ、前記第二モータ、及び前記第三モータを駆動させる制御部と、
を具備し、
一対の前記ハンドルが前記ベース部から同一方向に突出している基本状態で、前記ジンバル機構部は前記ベース部に対して前記ハンドルと同じ側にあると共に、前記ベース部における前記ハンドルの突出方向とは反対側の面を、設置面に当接させた状態で自立する」ものである。

以下では、第一アーム、第二アーム、及び第三アームを「アーム」と総称し、第一モータ、第二モータ、及び第三モータを「モータ」と総称し、第一センサ、第二センサ、及び第三センサを「センサ」と総称することがある。

本構成では、操作者が移動しながら撮影を行う際に、操作者が把持しているハンドルに振動が伝わっても、ジンバル機構部及びその制御によって、撮像装置の姿勢を保持し、視野の振れを低減することができる。つまり、各軸周りの各アームの回動角度の差分を各センサによって検出し、その回動をキャンセルするように各モータを駆動して、差分の角度だけ各アームを各軸周りに反対方向に回動させることにより、撮像装置の姿勢が一定に保持される。また、ベース部に対する撮像装置の相対的な姿勢を維持させる制御により、操作者がハンドルを意図的に動かす操作に基づくベース部の変位に撮像装置を追随させ、撮像装置の光軸の方向を変化させることができる。

ここで、第一軸はベース部に直交する軸であるため、パン軸（左右方向への旋回の軸）である。第二軸は第一軸に直交する軸であるが、第一アームに対する第二アームの位置関係によって、チルト軸（上下方向における傾斜の軸）とすることもロール軸（左右方向における傾斜の軸）とすることもできる。第二軸がチルト軸の場合、第一軸及び第二軸に直交する第三軸は残るロール軸であり、第二軸がロール軸の場合、第三軸はチルト軸である。

そして、一対のハンドルがベース部から同一方向に突出している基本状態で、ジンバル機構部はベース部に対してハンドルと同じ側にあるため、一対のハンドルを操作者が把持して撮影を行う基本的な使用態様では、ジンバル機構部はベース部より上方に位置する。そのため、吊り下げタイプのジンバル装置に比べて、操作者の腕を高く上げなくても撮影が可能であり、操作者の身体への負担が低減されている。

また、ジンバル機構部を構成している三つのアームが何れもＬ字形であり、撮像装置は三つの軸の何れに対しても片持ちされている。そのため、撮像装置が各軸について両側で回動可能に支持されている場合、或いは、三つの軸のうち一以上の軸について両側で回動可能に支持されている場合に比べて、撮像装置の周囲に広い空間を確保することができる。これにより、操作者の手指を撮像装置へアクセスさせ易く、絞りの調整など撮像装置の調整作業が行い易い。また、液晶モニタをサイドに開くことも、問題なく行うことができる。

更に、一対のハンドルがベース部から同一方向に突出している基本状態で自立するジンバル装置であるため、撮影を行っていない待機時には、専用のスタンドを要することなく、床、地面、テーブルなどの設置面にそのまま置くことができる。また、基本状態では、ハンドル及びジンバル機構部がベース部に対して同じ側にあるため、占有体積が小さく、そのまま収納ケースにコンパクトに収納することができる。

本構成にかかるジンバル装置は、上記構成に加え、
「一対の前記ハンドルのうち一方は、前記ベース部に対して着脱式であって前記ベース部に対する取り付け位置を変更することにより、他方の前記ハンドルが突出している方向と同一の方向に突出するように前記ベース部に取り付けられている状態と、他方の前記ハンドルが突出している方向とは反対の方向に突出するように前記ベース部に取り付けられている状態との双方をとる」ものである。

本構成では、一対のハンドルのうち一方がベース部に対して着脱式であり、一対のハンドルがベース部に対して相反する方向に突出する状態とすることができる。これにより、ハンドルの一方を片手で把持してベース部を操作者の肩の上に載置すると、ジンバル機構部が肩の上方に位置するため、撮像装置を目の高さに保持した状態の撮影、すなわちアイレベル撮影を行うことができる。特許文献１に例示される従来の吊り下げタイプの手持ち式ジンバル装置では、アイレベル撮影を行うほど撮像装置を高く掲げることは困難であり、腕を高く挙げた状態を長く続けることは不可能であった。これに対し、本構成では、ジンバル装置及び撮像装置の重量を操作者の肩で支えることとなるため、操作者の腕に負担がかかることがなく、長時間のアイレベル撮影であっても問題なく行うことができる。

本発明にかかるジンバル装置は、上記構成のジンバル装置の本体に加え、「携行ホルダ」を更に具備するものとすることができる。この「携行ホルダ」の構成は、
「操作者の両肩に掛ける一対の肩掛けを有する肩係止部と、
該肩係止部に支持されており、操作者の身体の前面で上下方向に配される縦ベース部と、
該縦ベース部に一端が固定されているコイルバネと、
該コイルバネの他端が固定されている昇降体と、
前記コイルバネを伸長させつつ前記昇降体を下降させると共に、前記コイルバネを収縮させつつ前記昇降体を上昇させる昇降機構部と、
前記昇降体の上面に配されている、前記ベース部を取り付けるための取り付けステージと、を有する」ものである。

本構成では、基本状態にあるジンバル装置（本体）のベース部を携行ホルダの取り付けステージに固定することにより、操作者の身体にジンバル装置（本体）を保持させることができる。これにより、一対のハンドルを両手で把持することによって、ジンバル装置（本体）及び撮像装置の全重量を操作者の腕で支える場合に比べて、操作者の負担を低減することができるため、撮像装置が大型で重量が大きい場合や撮影が長時間にわたる場合であっても、容易に撮影を行うことができる。

また、三軸のジンバル装置では、撮像装置のパン軸周りの回動に伴い視野が左右方向に旋回する振れ、撮像装置のチルト軸周りの回動に伴い視野が上下方向で傾斜する振れ、撮像装置のロール軸周りの回動に伴い視野が左右方向で傾斜する振れを低減することはできるが、操作者の移動に伴う視野の上下振動を低減することはできない。これに対して、本構成では、ジンバル装置（本体）のベース部が取り付けられる取り付けステージは、コイルバネを伸長させつつ下降すると共にコイルバネを収縮させつつ上昇する昇降体の上面に配置されている。

操作者の身体に装着した携行ホルダの取り付けステージにジンバル装置（本体）を取り付けた初期状態では、その重量により、コイルバネはある程度伸長され昇降体は下降した状態にある。そして、操作者の移動に伴って身体が上方に移動した際、撮像装置を支持している昇降体は、慣性力によりコイルバネを初期状態より更に伸長させつつ同じ高さに留まる。一方、操作者の移動に伴って身体が下方に移動した際、撮像装置を支持している昇降体は、慣性力によりコイルバネを収縮させつつ同じ高さに留まる。つまり、操作者の身体の上下振動が携行ホルダによって吸収され、撮像装置の高さが一定に保持され易いものとなるため、操作者の移動に伴う視野の上下振動を有効に低減することができる。

なお、昇降機構部が昇降体を昇降させる態様としては、長さが等しい二本のアームが平行となるように、それぞれの一端が昇降体に回動可能に支持されていると共に、それぞれの他端が縦ベース部に対して回動可能に支持されていることにより、四節リンク（平行リンク）を形成している態様を例示することができる。このような構成により、二本のアームは同時に回動し、これに伴い昇降体はその姿勢を変化させることなく昇降する。

或いは、昇降機構部が昇降体を昇降させる態様として、縦ベース部においてその軸方向にレールが配されており、このレールに沿って上下動するスライダに昇降体が固定されている態様、縦ベース部がパイプ材に挿通されていることにより、パイプ材が縦ベース部に沿って上下動するものであり、このパイプ材に昇降体が固定されている態様、を例示することができる。

以上のように、本発明によれば、手持ち式のジンバル装置であって、操作者の負担を低減することができ、不使用時に床や地面等に設置できると共に、撮像装置の周囲の空間を広く確保することができるジンバル装置を、提供することができる。

本発明の一実施形態について（ａ）基本状態にあるジンバル装置を前方から見た斜視図であり、（ｂ）基本状態にあるジンバル装置を後方から見た斜視図である。 図１のジンバル装置に撮像装置を装着した状態の斜視図である。 図１のジンバル装置の変形状態、及び、その状態での使用態様を説明する斜視図である。 携行ホルダの斜視図である。 図４の携行ホルダの（ａ）側面図、及び（ｂ）昇降体が下降した状態の側面図である。 図４の携行ホルダに図１のジンバル装置及び撮像装置を取り付けた状態の斜視図である。 図１のジンバル装置を介して図４の携行ホルダに取り付けた撮像装置について、（ａ），（ｂ）視野を意図的にパン軸周りに回動させる場合の説明図、及び、（ｃ），（ｄ）視野を意図的にロール軸に平行にシフトさせる場合の説明図である。 他の実施形態について、基本状態にあるジンバル装置を前方から見た斜視図である。 基本状態にあるジンバル装置の他の使用態様を説明する斜視図である。

以下、本発明の一実施形態であるジンバル装置１及びその使用態様について、図１乃至図７を用いて説明する。ジンバル装置１は主な構成として、一対のハンドル３１ａ，３１ｂと、ベース部２０と、ジンバル機構部１０と、制御部６０とを具備している。

ジンバル装置１は、図１に示すように、一対のハンドル３１ａ，３１ｂがベース部２０に対して同じ方向に突出している状態を基本状態とし、基本状態にあるジンバル装置１を、操作者が一対のハンドル３１ａ，３１ｂを両手で把持して使用する態様を基本的な使用態様とする。以下では、基本的な使用態様における操作者にとっての上下、前後、及び左右を、それぞれ「上下」、「前後」及び「左右」と称して説明する。

まず、基本状態にあるジンバル装置１の構成を説明する。一対のハンドル３１ａ，３１ｂは、それぞれ一対のサイド部材３０ａ，３０ｂの一部である。それぞれのサイド部材３０ａ，３０ｂは、弾性材で被覆されたシャフト状のハンドル３１ａ，３１ｂと、ハンドル３１ａ，３１ｂに対してそれぞれ直角に延出している細長い平板状の連結部３２ａ，３２ｂによってＬ字形をなしている。ベース部２０は細長い平板状であるが、サイド部材３０ａ，３０ｂの連結部３２ａ，３２ｂより幅広で、長く形成されている。一対のうちの一方のサイド部材３０ａは、ハンドル３１ａがベース部２０から上方に突出するように、連結部３２ａをベース部２０の上面における一端側に重ね合わせられた状態で、ベース部２０に固定されている。

一対のハンドル３１ａ，３１ｂのうち他方のハンドル３１ｂは、ベース部２０に対して着脱式である。換言すれば一対のうち他方のサイド部材３０ｂは、ベース部２０に対して着脱式である。具体的には、ベース部２０の両側面のそれぞれには、軸方向（長手方向）に沿って二本のスライド溝２１，２２が形成されている。一方のスライド溝２１は、ベース部２０の側面において上面との境界となる角部近くに形成されており、他方のスライド溝２２は、ベース部２０の側面において下面との境界となる角部近くに形成されている。そして、着脱式の方のサイド部材３０ｂはクランプ３３を有しており、クランプ３３には、スライド溝２１，２２と係合する突条３３ｒが形成されている。このクランプ３３は、サイド部材３０ｂの連結部３２ｂにおいて、ハンドル３１ｂが延出している側とは反対側の面に固定されている。従って、クランプ３３の突条３３ｒを、ベース部２０の側面における上方のスライド溝２１に係合させた状態で、連結部３２ｂをベース部２０の上面に重ね合わせ、クランプ３３のネジ３３ｓを締め込むことでサイド部材３０ｂをベース部２０に取り付けると、ハンドル３１ｂがベース部２０から上方に突出している状態となる。すなわち、一対のハンドル３１ａ，３１ｂがベース部２０から同一方向（上方）に突出している状態となる。

ベース部２０の下面には、ベース部２０の軸方向に直交する方向に細い平板状の支持板２９が取り付けられている。支持板２９の長さはベース部２０の幅より長く、幅は１ｃｍ〜２ｃｍである。本実施形態では支持板２９の数は二つであり、それぞれベース部２０の両端から等距離の位置に取り付けられている。

ジンバル機構部１０は、それぞれ直角に屈曲したＬ字形を呈している第一アーム１１、第二アーム１２、及び第三アーム１３を備えている。より具体的には、第一アーム１１は、それぞれ細長い平板である二枚の第一プレート１１ａ，１１ｂが直角に連結しているものであり、第二アーム１２は、それぞれ細長い平板である二枚の第二プレート１２ａ，１２ｂが直角に連結しているものであり、第三アーム１３は、それぞれ細長い平板である二枚の第三プレート１３ａ，１３ｂが直角に連結しているものである。

第一アーム１１を構成する二枚の第一プレート１１ａ，１１ｂのうち一方の第一プレート１１ａは、ベース部２０に直交する第一軸Ｐ１周りに回動自在に、ベース部２０に軸支されている。この第一プレート１１ａとベース部２０との間には、第一軸Ｐ１周りの第一アーム１１の回動を駆動する第一モータ４１が設けられている。第一モータ４１の内部には、ベース部２０に対する第一アーム１１の第一軸Ｐ１周りの相対的な回動角度を検出する第一センサが収納されている。

第一アーム１１の他方の第一プレート１１ｂには、第一軸Ｐ１に直交する第二軸Ｐ２周りに回動自在に、第二アーム１２の第二プレート１２ａが軸支されている。この第二プレート１２ａと第一プレート１１ｂとの間には、第二軸Ｐ２周りの第二アーム１２の回動を駆動する第二モータ４２が設けられている。第二モータ４２の内部には、第一アーム１１に対する第二アーム１２の第二軸Ｐ２周りの相対的な回動角度を検出する第二センサが収納されている。

第二アーム１２の他方の第二プレート１２ｂには、第二軸Ｐ２及び第一軸Ｐ１に直交する第三軸Ｐ３周りに回動自在に、第三アーム１３の第三プレート１３ａが軸支されている。この第三プレート１３ａと第二プレート１２ｂとの間には、第三軸Ｐ３周りの第三アーム１３の回動を駆動する第三モータ４３が設けられている。第三モータ４３の内部には、第二アーム１２に対する第三アーム１３の第三軸Ｐ３周りの相対的な回動角度を検出する第三センサが収納されている。

第一モータ４１、第二モータ４２、及び第三モータ４３は、それぞれの回転軸周りの正逆方向の回動角度を制御できるモータであり、本実施形態ではそれぞれエンコーダを備えたブラシレスモータを使用している。ブラシレスモータそれぞれが備えているエンコーダが、第一センサ、第二センサ、及び第三センサに相当する。

第三アーム１３の他方の第三プレート１３ｂには、撮像装置Ｃを装着するための装着ステージ５０が固定されている。装着ステージ５０は、第三軸Ｐ３に平行な方向に延びる突条５０ｒが形成されたクランプである。従って、撮像装置Ｃを三脚等に取り付けるために汎用されているスライドプレート９０を介して、撮像装置Ｃを装着ステージ５０に装着することができる。スライドプレート９０は長孔９５が貫設された細長い平板であり、この長孔９５には、撮像装置Ｃの底部に一般的に設けられているネジ溝に螺合させるボルトが通される。また、装着ステージ５０の突条５０ｒは、スライドプレート９０の側面に形成されているスライド溝９１と係合するものである。従って、長孔９５を通したボルトによって撮像装置Ｃが固定されたスライドプレート９０を、装着ステージ５０の突条５０ｒに沿ってスライドさせることにより位置調整をした後、ネジ５０ｓを締め込むことにより、図２に示すように、撮像装置Ｃが光軸を第三軸Ｐ３に平行にした状態で装着ステージ５０に固定される。

制御部６０はマイクロプロセッサを備えており、第一モータ４１、第二モータ４２、第三モータ４３、及び、それぞれに収納された第一センサ、第二センサ、第三センサが、電気的に接続されている。また、本実施形態では、一対のハンドル３１ａ，３１ｂの一方にジョイスティック６１が取り付けられており、ジョイスティック６１も制御部６０のマイクロプロセッサに電気的に接続されている。ここでは、ジョイスティック６１が取り付けられているハンドルは、着脱式のハンドル３１ｂである。なお、本実施形態では、制御部６０は第一アーム１１の第一プレート１１ｂに支持されている。また、制御部６０の電源としてのバッテリー（図示を省略）は、制御部６０の近傍で同じく第一プレート１１ｂに支持されている。

上記構成のジンバル装置１を使用する際は、一対のハンドル３１ａ，３１ｂを操作者が両手で把持する。ジンバル機構部１０では、第一軸Ｐ１がパン軸（Ｚ軸）であり、第二軸Ｐ２をベース部２０の軸方向と平行とすると、撮像装置Ｃの光軸が操作者の前方を向き、第二軸Ｐ２がチルト軸（Ｙ軸）となると共に、第三軸Ｐ３がロール軸（Ｘ軸）となる。

撮影に当たり、制御部６０への入力に基づいて、撮像装置Ｃの姿勢を保持する保持モードと、操作者によるハンドル３１ａ，３１ｂの操作に基づくベース部２０の変位に撮像装置Ｃを追随させる追随モードとを、軸ごとに切り替えることができる。

保持モードでは、撮像装置Ｃの姿勢が変動すると、各センサが対応した軸周りのアームの回動角度（差分）を検出する。制御部６０は、差分が検出された軸に対応しているモータを駆動し、差分の角度だけ逆方向にモータの回転軸を回動させることにより、その軸に対応しているアームを差分の角度だけ逆方向に回転させる。つまり、撮像装置Ｃに与えられた回動がキャンセルされる。これにより、操作者が移動しながら撮影を行い、種々の方向の振動が撮像装置Ｃに与えられても、撮像装置Ｃの姿勢が一定に保持されやすく、視野の振れ（撮像のぶれ）を低減することができる。

一方、追随モードでは、操作者がハンドル３１ａ，３１ｂの向きを意図的に変化させたときに、ベース部２０に対する撮像装置Ｃの相対的な位置関係として設定された初期状態が維持される。これにより、撮影の方向を、操作者の意図する方向に変化させることができる。例えば、一対のハンドル３１ａ，３１ｂを把持している両手のうち一方を前方に出し他方を後方に引けば、ベース部２０は第一軸Ｐ１周りに回動し、撮像装置Ｃの視野が左右方向に旋回する。また、一対のハンドル３１ａ，３１ｂを把持している両腕を肘で屈伸させれば、ベース部２０は第二軸Ｐ２周りに回動し、撮像装置Ｃの視野が上下方向に傾斜する。

保持モードと追随モードは、軸ごとに異ならせて組み合わせることができる。例えば、想定される撮影の状況に応じて、次の表１に示す三つのモードに切り替え可能な設定とすることができる。このようなモードの切り替えは、ジョイスティック６１の操作による制御部６０への入力によって行うことができる。例えば、ジョイスティック６１を１回押し込む入力により第一モードに切り替えられ、ジョイスティック６１を続けて２回押し込む入力により第二モードに切り替えられ、ジョイスティック６１を続けて３回押し込む入力により第三モードに切り替えられる設定とすることができる。

また、上記のようなモード切り替えとは別に、ジョイスティック６１の操作によって撮像装置Ｃを各軸周りに意図する角度だけ回動させることができる。例えば、ジョイスティック６１を左または右に傾けたとき、ジョイスティック６１を傾けている時間だけ第一軸Ｐ１（パン軸）周りに左または右に回動するように制御部６０が第一モータ４１を駆動し、ジョイスティック６１を前または後ろに傾けたとき、ジョイスティック６１を傾けている時間だけ第二軸Ｐ２（チルト軸）周りに上方または下方に回動するように、制御部６０が第二モータ４２を駆動する設定とすることができる。これにより、ハンドル３１ａ，３１ｂを操作することなく、撮像装置Ｃの光軸の方向を変化させることができる。なお、ジョイスティック６１はハンドル３１ｂに取り付けられているため、これを把持している手の指先で操作することができる。

ジンバル装置１は、一対のハンドル３１ａ，３１ｂがベース部２０から上方に突出している基本状態のまま、ベース部２０の下面を、床、地面、テーブルなどの設置面に当接させて、載置することができる。大きさや重さがある程度の範囲内で異なる種々の撮像装置Ｃが装着される場合を想定して、基本状態にあるジンバル装置１が自立するように、ベース部２０の重さ、幅、長さが設定されている。加えて、ベース部２０の下面には、ベース部２０の軸方向に直交し、且つ、ベース部２０の幅より長い支持板２９が取り付けられているため、設置面に載置されたジンバル装置１が傾くことが支持板２９によって妨げられ、設置面に自立している姿勢が安定する。

本実施形態のジンバル装置１は、一対のハンドル３１ａ，３１ｂがベース部２０から同一の方向に突出している基本状態に加え、一対のハンドル３１ａ，３１ｂがベース部２０から相反する方向に突出している変形状態とすることができる。基本状態から変形状態とするときは、まず、クランプ３３のネジ３３ｓを緩めて突条３３ｒとスライド溝２１との係合を解除し、サイド部材３０ｂをベース部２０から取り外す。そして、このサイド部材３０ｂを上下に反転させ、クランプ３３の突条３３ｒをベース部２０の下方のスライド溝２２に係合させる。このようにして連結部３２ｂをベース部２０の下面に重ね合わせた状態でネジ３３ｓを締め込むことにより、サイド部材３０ｂをベース部２０に固定する。これにより、サイド部材３０ｂのハンドル３１ｂはベース部２０から下方に突出し、一対のハンドル３１ａ，３１ｂのベース部２０に対する突出方向が相反する方向となる。

変形状態にあるジンバル装置１は、ベース部２０を操作者の肩に載置した態様で使用される。具体的には、図３に示すように、下方に向かって突出しているハンドル３１ｂを操作者の前方にして片手で把持し、ベース部２０材を肩の上に載置する。両手で把持する状態からジンバル機構部１０を第一軸Ｐ１周りに９０度回動させることにより、撮像装置Ｃの光軸を操作者の前方に向けることができる。このようにベース部２０を肩に載置した状態では、撮像装置Ｃが操作者の目の高さとなるため、人の目で見ているような映像の撮影、すなわちアイレベル撮影をすることができる。操作者が把持する方のハンドル３１ｂ（着脱式のハンドル）にジョイスティック６１が取り付けられているため、この使用態様においても、ジョイスティック６１から制御部６０に入力を行うことができる。

以上のように、本実施形態のジンバル装置１によれば、一対のハンドル３１ａ，３１ｂを操作者が把持して撮影を行う基本的な使用態様では、一対のハンドル３１ａ，３１ｂを連結しているベース部２０よりジンバル機構部１０が上方に位置するため、吊り下げタイプの従来のジンバル装置に比べて腕を高く上げなくても撮影が可能であり、操作者の身体への負担が低減されている。

また、ジンバル機構部１０を構成している三つのアームが何れもＬ字形であり、撮像装置Ｃは三つの軸の何れに対しても片持ちされている。そのため、図２に良く表れているように、撮像装置Ｃの周囲に広い空間を確保することができる。これにより、操作者の手指などの撮像装置Ｃへのアクセスが容易であり、絞りの調整など撮像装置Ｃの調整作業が行い易い。また、液晶モニタをサイドに開くことも、問題なく行うことができる。

更に、撮影を行っていない待機時には、専用のスタンドを要することなく、基本状態のまま、床、地面、テーブルなどの設置面に載置し、自立させることができる。特に、ベース部２０に直交する支持板２９を備えているため、自立させた姿勢が安定する。なお、設置面に載置した状態で自立する構成であるため、汎用のクランプを使用し、ベース部２０を介して三脚にジンバル装置１を取り付けることも可能である。また、基本状態では、ハンドル３１ａ，３１ｂ、ジンバル機構部１０、制御部６０など、全ての構成がベース部２０に対して同じ側にあるため、この状態で収納ケースにコンパクトに収納することができる。

加えて、ジンバル装置１では、一対のうち一方のハンドル３１ｂがベース部２０に対して着脱式であり、一対のハンドル３１ａ，３１ｂがベース部２０から相反する方向に突出している変形状態とすることができる。これにより、ベース部２０を操作者の肩の上に載置し、一方のハンドル３１ｂを片手で把持して、アイレベル撮影を行うことができる。

本実施形態のジンバル装置１は、更に、上下振動を吸収する携行ホルダ１００を備えている。一対のハンドル３１ａ，３１ｂがベース部２０から同一方向に突出している基本状態では、ジンバル機構部１０がベース部２０の上方に位置するため、この基本状態にあるジンバル装置１を、ベース部２０を介して携行ホルダ１００に取り付けることが可能である。携行ホルダ１００を含めた全体をジンバル装置と捉える場合、上記構成のジンバル装置１は、その本体に相当する。

携行ホルダ１００は、図４及び図５に示すように、操作者の両肩に掛ける一対の肩掛け１１１を有する肩係止部１１０と、肩係止部１１０に支持されており、操作者の身体の前面で上下方向に配される縦ベース部１２０ａと、縦ベース部１２０ａに一端が固定されているコイルバネＳと、コイルバネＳの他端が固定されている昇降体１６０ａと、コイルバネＳを伸長させつつ昇降体１６０ａを下降させると共に、コイルバネＳを収縮させつつ昇降体１６０ａを上昇させる昇降機構部１３０と、昇降体１６０ａの上面に配されている、ベース部２０を取り付けるための取り付けステージ１７０と、を具備している。

より詳細に説明すると、肩係止部１１０は、一対の肩掛け１１１と、それぞれの一端を連結している上部アーム１１２によって構成されている。一対の肩掛け１１１はそれぞれ円弧状であり、上部アーム１１２は細長い平板状である。一対の肩掛け１１１それぞれの一端は、上部アーム１１２の両端部のそれぞれに、ピン１１５によって回動可能に取り付けられている。携行ホルダ１００の不使用時には、一対の肩掛け１１１それぞれをピン１１５の軸周りに回動させることにより、占有体積を小さくすることができる。

肩掛け１１１の円弧が下方に向かって湾曲している状態で、一対の肩掛け１１１を操作者の肩に前方から掛けると、上部アーム１１２は操作者の首の前方で左右に架け渡された状態となる。縦ベース部１２０ａは細長い平板状であり、上部アーム１１２の中央から直角に、下方に向かって延出している。

縦ベース部１２０ａの下端には、腹部プレート１８０がバネ１８１を介して取り付けられている。腹部プレート１８０は、縦ベース部１２０ａに直交する方向に長い平板状で、僅かに湾曲している。この腹部プレート１８０を操作者の腹部に当接させると、縦ベース部１２０ａが操作者の身体の前面で上下方向に配されている状態が安定する。腹部プレート１８０と縦ベース部１２０ａとの間に配されたバネ１８１は、後述するように携行ホルダ１００を介してジンバル装置１や撮像装置Ｃを身体に装着した操作者が、移動しながら撮影を行う際に、身体から携行ホルダ１００に伝わる振動、及びその反力の大きさを低減する。

縦ベース部１２０ａには、前方に向かって突出している二枚の突出プレート１３１ａ，１３１ｂが固定されており、下方の突出プレート１３１ａからは、上方に向かって一本の支軸１３２が回動可能に立設されている。上方の突出プレート１３１ｂは、支軸１３２を回動可能に貫通させて、その立設状態を安定させている。支軸１３２の上端近くには、支軸１３２と一体的に回動する回動プレート１３３が固定されている。この回動プレート１３３には、左右から挟み込むように一対の側部プレート１３４が固定されている。

一方、昇降体１６０ａは、後方に向かって解放している箱状である。この昇降体１６０ａの一対の側面と一対の側部プレート１３４との間に、長さが同一である長棒状の第一シャフト１３５及び第二シャフト１３６が連結されている。第一シャフト１３５はその下端側で側部プレート１３４に回動可能に点Ｑ１で軸支されていると共に、その上端側で昇降体１６０ａの側面に回動可能に点Ｑ１’で軸支されている。第二シャフト１３６はその下端側で側部プレート１３４に回動可能に点Ｑ２で軸支されていると共に、その上端側で昇降体１６０ａの側面に回動可能に点Ｑ２’で軸支されている。

これにより、一対の側部プレート１３４、第一シャフト１３５、第二シャフト１３６、及び昇降体１６０ａは、四節リンクを形成している。第一シャフト１３５と第二シャフト１３６とが平行となり、点Ｑ１と点Ｑ２とをつないだ線が縦ベース部１２０ａの軸方向と平行となるように取り付けると、第一シャフト１３５及び第二シャフト１３６はそれぞれ点Ｑ１及び点Ｑ２周りに同時に回動し、昇降体１６０ａは第一シャフト１３５に対しては点Ｑ１’周りに、第二シャフト１３６に対しては点Ｑ２’周りに相対的に回動しつつ、点Ｑ１’と点Ｑ２’を結んだ線が縦ベース部１２０ａの軸方向と平行となる状態を維持しつつ昇降する。つまり、昇降体１６０ａを、その上面が縦ベース部１２０ａに対して直角をなすように第一シャフト１３５及び第二シャフト１３６に取り付けると、縦ベース部１２０ａの軸方向を鉛直方向とした場合、昇降体１６０ａはその上面を水平に保ったまま昇降する。

コイルバネＳは、昇降体１６０ａを左右から挟み込むように二本が使用されており、それぞれ一端が縦ベース部１２０ａの上端近くに固定されていると共に、他端が留め具１３９を介して昇降体１６０ａの側面に固定されている。これにより、昇降体１６０ａは、コイルバネＳを伸長させつつ下降し、コイルバネＳを収縮させつつ上昇する。なお、留め具１３９には、コイルバネＳの軸方向に複数の孔部が貫設されており、何れかの孔部を選択してそこに通したネジを昇降体１６０ａの側面に留め付けることにより、バネの強さを調整することができる。

加えて、側部プレート１３４が回動プレート１３３に固定されていることにより、昇降体１６０ａ、第一シャフト１３５、第二シャフト１３６、及び一対の側部プレート１３４は、回動プレート１３３と一体的に、支軸１３２によって回動可能に突出プレート１３１ａに軸支されている。つまり、昇降体１６０ａ、第一シャフト１３５、第二シャフト１３６、及び一対の側部プレート１３４は、支軸１３２の中心軸であるＺ１軸周りに一体的に、左右方向に旋回するように回動する。Ｚ１軸は、縦ベース部１２０ａの軸方向に平行である。なお、一対の側部プレート１３４からは、縦ベース部１２０ａとの干渉によりＺ１軸周りの回動を所定角度に制限するストッパ１３８が、外方に突出している。

昇降体１６０ａの上面にはレール１７５が固定されており、レール１７５に沿ってスライドするスライダ１７６に、取り付けステージ１７０が固定されている。レール１７５は、昇降体１６０ａがＺ１軸周りに回動していない状態における前後方向に、スライダ１７６をスライドさせる。取り付けステージ１７０には、ジンバル装置１のベース部２０におけるスライド溝２２と係合する突条１７０ｒが形成されている。取り付けステージ１７０は、Ｚ１軸に平行なＺ２軸周りに回転自在にスライダ１７６に固定されている。

上記構成において、突出プレート１３１ａ，１３１ｂ、支軸１３２、回動プレート１３３、一対の側部プレート１３４、第一アーム１３５、及び第二アーム１３６が、昇降機構部１３０に相当する。そして、本実施形態の昇降機構部１３０は、昇降体１６０ａを昇降させる作用だけではなく、昇降体１６０ａをＺ１軸周りに回動させる作用を合わせ持っている。

上記構成の携行ホルダ１００には、取り付けステージ１７０の突条１７０ｒとジンバル装置１のベース部２０のスライド溝２２とを係合させ、ネジ１７０ｓで締め込むことにより、図６に示すように、撮像装置Ｃが装着されているジンバル装置１を固定することができる。この初期状態で、ジンバル装置１及び撮像装置Ｃの重量により、コイルバネＳはある程度伸長されて昇降体１６０ａは下降した状態にある（図５（ｂ）参照）。そして、操作者の移動に伴い、身体が上方に移動した際は、撮像装置Ｃ及び昇降体１６０ａは慣性力によりコイルバネＳを初期状態より更に伸長させつつ、同じ高さに留まる（縦ベース部１２０ａに対して相対的に下降する）。一方、操作者の身体が下方に移動した際は、撮像装置Ｃ及び昇降体１６０ａは慣性力によりコイルバネＳを収縮させつつ、同じ高さに留まる（縦ベース部１２０ａに対して相対的に上昇する）。

従って、撮像装置Ｃが装着されたジンバル装置１を携行ホルダ１００に取り付けることにより、操作者の移動に伴ってパン軸、チルト軸、及び、ロール軸周りに回動させるような外力が撮像装置Ｃに作用しても、ジンバル装置１によって撮像装置Ｃの姿勢が一定に保持されると共に、ジンバル装置１では低減できない操作者の身体の上下振動が、携行ホルダ１００によって吸収されるため、撮像装置Ｃの高さが一定に保持され易く、操作者の移動に伴う視野の振れを有効に低減することができる。

そして、操作者の身体にジンバル装置１及び撮像装置Ｃを保持させることにより、一対のハンドル３１ａ，３１ｂを両手で把持し、ジンバル装置１及び撮像装置Ｃの全重量を操作者の腕で支える場合に比べて、操作者の負担を低減することができる。そのため、撮像装置Ｃが大型で重量が大きい場合や撮影が長時間にわたる場合であっても、容易に撮影を行うことができる。

また、仮に、操作者の身体に装着されている携行ホルダ１００に、ジンバル装置１のベース部２０を固定的に取り付けた場合は、意図的に撮像装置Ｃの視野をパン軸周りに左右に旋回させようとすると、操作者の身体の向きを変える必要がある。これに対し、本実施形態の携行ホルダ１００では、取り付けステージ１７０がＺ２軸周りに回転自在であるため、図７（ａ），（ｂ）に示すように、一対のハンドル３１ａ，３１ｂの操作によってベース部２０をＺ２軸周りに回動させることにより、撮像装置Ｃの視野をパン軸周りに左右に旋回させることができる。

加えて、昇降体１６０ａが、第一シャフト１３５、第二シャフト１３６、及び一対の側部プレート１３４と一体的にＺ１軸周りに回動可能であるため、図７（ｃ），（ｄ）に示すように、昇降体１６０ａをＺ１軸周りに回動させると、撮像装置Ｃに作用する慣性力によって取り付けステージ１７０は反対方向に同じ角度だけＺ２軸周りに回動するため、撮像装置Ｃの光軸の方向をロール軸（Ｘ軸）に平行に、左右にシフトさせることができる。

なお、携行ホルダ１００に取り付けたジンバル装置１のハンドル３１ａ，３１ｂを、操作者が把持した状態で前進後退すると、ハンドル３１ａ，３１ｂを介してジンバル装置１に僅かながら前後方向の振動が加わることがある。これに対し、携行ホルダ１００では、ジンバル装置１を取り付けるための取り付けステージ１７０が、レール１７５に沿って滑らかにスライドできる構成である。従って、操作者の移動に伴う僅かな前後方向の振動が、ジンバル装置１に衝撃として伝わって撮像に影響を及ぼすおそれを、低減することができる。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

例えば、上記の実施形態では、パン軸（Ｚ軸）である第一軸Ｐ１によってベース部２０に軸支された第一アーム１１に、チルト軸（Ｙ軸）である第二軸Ｐ２によって第二アーム１２が軸支されており、その第二アーム１２に、ロール軸（Ｘ軸）である第三軸Ｐ３によって第三アーム１３が軸支されているジンバル機構部１０を備えるジンバル装置１を例示した。これに限定されず、図８に示すように、パン軸（Ｚ軸）である第一軸Ｐ１によってベース部２０に軸支された第一アーム１１に、ロール軸（Ｘ軸）である第二軸Ｐ２によって第二アーム１２が軸支されており、その第二アーム１２に、チルト軸（Ｙ軸）である第三軸Ｐ３によって第三アーム１３が軸支されているジンバル機構部１０ｂを備えるジンバル装置１ｂとすることができる。ジンバル装置１の装着ステージ５０は、突条５０ｒが第三軸Ｐ３と平行となる方向で第三プレート１３ｂに固定されていたが、ジンバル装置１ｂの装着ステージ５０は、突条５０ｒが第二軸Ｐ２と平行となる方向で第三プレート１３ｂに固定される。

また、上記では、基本状態にあるジンバル装置１を、一対のハンドル３１ａ，３１ｂを両手で把持して使用する態様、及び、変形状態にあるジンバル装置１を、ベース部２０を操作者の肩に載置して使用する態様を説明した。これに加えて、図９に例示するように、基本状態または変形状態にあるジンバル装置１，１ｂを、一対のハンドル３１ａ，３１ｂのうち一方のハンドル３１ｂのみを把持し、そのハンドル３１ｂよりジンバル機構部１０，１０ｂが下方に位置する状態で、撮影を行うことができる。これにより、操作者の身体を屈めることなく楽な姿勢で、視野の高さを低くして撮影を行うことができる。なお、図９は、基本状態にあるジンバル装置１ｂを低い視野の撮影に使用する場合を図示しており、この使用態様で、第一軸Ｐ１はロール軸（Ｘ軸）であり、第二軸Ｐ２はパン軸（Ｚ軸）であり、第三軸Ｐ３はチルト軸（Ｙ軸）である。

１，１ｂ ジンバル装置
１０，１０ｂ ジンバル機構部
１１ 第一アーム
１２ 第二アーム
１３ 第三アーム
２０ ベース部
３１ａ，３１ｂ ハンドル
４１ 第一モータ
４２ 第二モータ
４３ 第三モータ
５０ 装着ステージ
６０ 制御部
１００ 携行ホルダ
１１０ 肩係止部
１１１ 肩掛け
１２０ａ 縦ベース部
１３０ 昇降機構部
１６０ａ 昇降体
１７０ 取り付けステージ
Ｃ 撮像装置
Ｐ１ 第一軸
Ｐ２ 第二軸
Ｐ３ 第三軸
Ｓ コイルバネ

Claims (2)

1. 一対のハンドルと、
   一対の該ハンドルぞれぞれの一端を連結しているベース部と、
   それぞれ直角に屈曲したＬ字形を呈している第一アーム、第二アーム、及び第三アームを備え、前記第一アームが一端側で前記ベース部に直交する第一軸周りに回動自在に軸支されており、前記第二アームが一端側で前記第一アームの他端側に前記第一軸に直交する第二軸周りに回動自在に軸支されており、前記第三アームが一端側で前記第二アームの他端側に前記第二軸及び第一軸に直交する第三軸周りに回動自在に軸支されているジンバル機構部と、
   前記第三アームの他端側に設けられた、撮像装置が装着される装着ステージと、
   前記第一アームの前記第一軸周りの回動角度、前記第二アームの前記第二軸周りの回動角度、及び前記第三アームの前記第三軸周りの回動角度を、それぞれ検出する第一センサ、第二センサ、及び第三センサと、
   前記第一アームの前記第一軸周りの回動、前記第二アームの前記第二軸周りの回動、及び前記第三アームの前記第三軸周りの回動を、それぞれ駆動する第一モータ、第二モータ、及び第三モータと、
   前記第一センサ、前記第二センサ、及び前記第三センサの検出に基づき、前記第一モータ、前記第二モータ、及び前記第三モータを駆動させる制御部と、
   を具備し、
   一対の前記ハンドルが前記ベース部から同一方向に突出している基本状態で、前記ジンバル機構部は前記ベース部に対して前記ハンドルと同じ側にあると共に、前記ベース部における前記ハンドルの突出方向とは反対側の面を、設置面に当接させた状態で自立するものであり、
   一対の前記ハンドルのうち一方は、前記ベース部に対して着脱式であって前記ベース部に対する取り付け位置を変更することにより、他方の前記ハンドルが突出している方向と同一の方向に突出するように前記ベース部に取り付けられている状態と、他方の前記ハンドルが突出している方向とは反対の方向に突出するように前記ベース部に取り付けられている状態との双方をとる
   ことを特徴とするジンバル装置。
2. 操作者の両肩に掛ける一対の肩掛けを有する肩係止部と、
   該肩係止部に支持されており、操作者の身体の前面で上下方向に配される縦ベース部と、
   該縦ベース部に一端が固定されているコイルバネと、
   該コイルバネの他端が固定されている昇降体と、
   前記コイルバネを伸長させつつ前記昇降体を下降させると共に、前記コイルバネを収縮させつつ前記昇降体を上昇させる昇降機構部と、
   前記昇降体の上面に配されている、前記ベース部を取り付けるための取り付けステージと、を有する携行ホルダを
   更に具備することを特徴とする請求項１に記載のジンバル装置。
   

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