JPH0628406B2

JPH0628406B2 - 撮影装置

Info

Publication number: JPH0628406B2
Application number: JP60082865A
Authority: JP
Inventors: 誠後藤; 浩三谷; 祥晃五十嵐
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-04-18
Filing date: 1985-04-18
Publication date: 1994-04-13
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: JPS61240780A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、支持体（本体ケース）の振動にかかわらず鏡
筒部の振動を極力小さくする防振機構を有する撮影装置
に関するものであり、特に、携帯用のビデオカメラ等に
利用可能な小型軽量の撮影装置を提供するものである。

従来の技術従来の防振機構には、空気圧や油圧により支持台から定
盤等への振動の伝達を抑制した防振機構が広く利用され
ている。第２０図に、このような従来の防振機構の構成
を表わす断面図を示す。

第２０図に於いて、定盤５０１と支持台５０２の間には
空気室５０５が形成されており、空気圧縮機５０４から
管５０３を通じて圧縮空気が送り込まれる。その結果、
定盤５０１と支持台５０２の間にはバネ性の非常に弱い
空気層が形成される。従って、支持台５０２が大きく振
動しても、定盤５０１にはその振動がほとんど伝達され
ない。

発明が解決しようとしている問題点このような従来の防振機構では、圧縮空気を利用してい
るために空気室５０５が必要であり、形状が大きくな
る。さらに、圧縮機が必要であり、音が大きく、設置面
積も大きくなる。従って、このような従来の防振機構を
携帯用のビデオカメラの防振に使うことはできない。

本発明は、このような点を考慮し、携帯用のビデオカメ
ラにも利用可能な小型軽量で高性能の防振機構を有する
撮影装置を新に開発したものである。

問題点を解決するための手段本発明の撮影装置では、複数のレンズと撮像素子を搭載
された鏡筒部と、前記撮像素子に得られる電気信号から
画像信号を作り出す画像信号処理手段と、前記鏡筒部へ
の入射光線軸と直交もしくは略直交する回転軸回りに回
動自在に前記鏡筒部を支承する支持体と、前記鏡筒部と
前記支持体の間に取りつけられ、前記鏡筒部を回転駆動
するアクチュエータ手段と、前記鏡筒部と前記支持体の
相対角度を検出する位置検出手段と、前記鏡筒部に取り
つけられ、前記回転軸回りの前記鏡筒部の慣性角速度を
検出する角速度検出手段と、前記位置検出手段の出力信
号と前記角速度検出手段の出力信号を合成する合成手段
と、前記合成手段が出力する合成信号の変動を抑制する
ように前記アクチュエータ手段に電力を供給する駆動手
段と、前記位置検出手段の出力信号が第一の所定の範囲
外になると前記角速度検出手段の利得に比較して前記位
置検出手段の利得を相対的に大きくし、前記角速度検出
手段の出力信号が第三の所定の範囲内になり、かつ、前
記位置検出手段の出力信号が前記第一の所定の範囲より
も狭い第二の所定の範囲内になると前記位置検出手段の
利得を相対的に小さくする検出利得修正手段とを具備す
ることにより、上記の目的を達成したものである。

作用本発明は、上記の構成にすることによって、鏡筒部と支
持体の相対位置および鏡筒部の角速度を検出し、その両
者の変動を抑制するように鏡筒部をアクチュエータ手段
により駆動・制御し、鏡筒部の振動を大幅に低減したも
のである。さらに、検出利得修正手段によりパンニング
動作時の検出利得を大きくして、パンニング動作におけ
る鏡筒部の動きの遅れを実用上十分に小さくし、鏡筒部
と支持体の衝突を防止している。

実施例第１図に本発明の実施例を表わす構成図を示す。第１図
において、撮影装置（ビデオカメラ）の鏡筒部１には多
数のレンズ群（図示を省略）と撮像素子４１（たとえ
ば、ＣＣＤ板や撮像管）が取りつけられ、被写体からの
反射光を集光させて撮像素子４１に結像させ、電荷信号
（電気信号）に変換する。画像信号処理器４２は、撮像
素子４１に得られた電荷信号を逐次読み出し、ＮＴＳＣ
方式の画像信号（ビデオ信号）を作り出している。鏡筒
部１と本体ケース２（支持部）の間に配置されたアクチ
ュエータ３は、その回転軸４を回転中心として鏡筒部１
を所定方向（ヨー方向）に回転駆動している（使用状態
において、鏡筒部１はほぼ水平面上を該当方向として回
動自在になされている）。アクチュエータ３の回転軸４
は、鏡筒部１の重心Ｇを通り、本体ケース２に回転可能
に支承されている。なお、図面では省略したが、本体ケ
ース２にはビデオカメラの操作者が手で支持するグリッ
プ部分を設けてある。

第２図(a),(b),(c)にアクチュエータ３の具体的な構成
を示す。第２図に於いて、マグネット１０２の強磁性体
製のバックヨーク１０１は鏡筒部１に取りつけられ、回
転軸４と共に回転する。マグネット１０２は４極に着磁
され、界磁磁束を発生している。回転軸４の軸受１０７
が取りつけられたコイルヨーク１０３には、コイル１０
４ａ，１０４ｂとホール素子（感磁素子）５が固着され
ている。本例では、マグネット１０２が鏡筒部１に取り
つけられ、コイルヨーク１０３が本体ケース２に取りつ
けられている（なお、この関係が逆になってもよい）。
コイル１０４ａと１０４ｂは直列に接続され、端子１０
５から１０６に流れる電流とマグネット１０２の磁束に
よって回転トルクを発生する。また、ホール素子５はマ
グネット１０２の磁極の切り換え部分にほぼ対向して配
置され、マグネット１０２（鏡筒部１の角度位置θ_ｍ）
とコイルヨーク１０３（本体ケース２の角度位置θ_ｘ）
の相対的な角度位置（θ_ｈ＝θ_ｘ−θ_ｍ）に対応した出
力信号を発生する。なお、θ_ｍは絶対空間の座標系（慣
性座標）からみた回転軸４の回りの鏡筒部１の角度であ
り、θ_ｘは同じ慣性座標からみた回転軸４の回りの本体
ケース２の角度である。

アクチュエータ３のマグネット１０２の磁束を検知する
ホール素子５の出力信号ａは位置検出器１１に入力され
る。第３図に位置検出器１１の具体的な構成を示す。ホ
ール素子５の２つの出力端子に得られる直流信号を、演
算増幅器１１１と抵抗１１２，１１３，１１４，１１５
からなる差動増幅回路によって所定倍に差動増幅し、第
一の出力信号ｊを得て、パン開始検出器１５に供給して
いる。さらに、抵抗１１６，１１７，１１８，１５９と
演算増幅器１１９と光−抵抗変換素子１５８（たとえば
ＣｄＳ素子）と発光素子１６０（たとえばＬＥＤダイオ
ードやランプ）からなる可変増幅回路１２０によって、
第一の信号ｊは光−抵抗変換素子１５８の抵抗値に応じ
た増幅度で増幅され、第二の出力信号ｃを得ている。な
お、可変増幅回路１２０の増幅度は、パン開始検出器１
５の信号ｇによって制御されている。すなわち、信号ｇ
が小さいときには発光素子１６０の照度は暗くなり、光
−抵抗変換素子１５８の抵抗値が大きくなり、増幅度は
小さくなる。逆に、信号ｇが大きくなると発光素子１６
０の照度は明るくなり、光−抵抗変換素子１５８の抵抗
値が小さくなり、増幅度は大きくなる。

また、振動型ジャイロからなる角速度センサ６が、鏡筒
部１に固定部材７によって取りつけられている。角速度
センサ６の検出軸はアクチュエータ３の回転軸４と一致
しており、慣性座標における鏡筒部１の回転軸４の回り
の回転角速度（すなわち慣性角速度）に応動した出力信
号ｂを出力する。角速度センサ６の出力信号ｂは角速度
検出器１２に入力され、慣性座標からみた鏡筒部１の回
転軸４の回りの角速度ω_ｍ（すなわち慣性角速度ω_ｍ）
に比例、もしくは角速度ω_ｍの所定周波数範囲の成分に
比例した信号ｄを得ている。第４図に角速度検出器１２
の具体的な構成を示す。強制振動回路１３３は所定周波
数の正弦波発振回路を有し、その発振周波数信号によっ
て角速度センサ６の圧電素子で作られたドライブ・エレ
メント１３１を強制的に振動させている。圧電素子で作
られたセンス・エレメント１３２はドライブ・エレメン
ト１３１と機械的に接触して配置されているので、ドラ
イブ・エレメント１３１と共に同じ周波数で振動する。
このとき、鏡筒部１が慣性座標において回転軸４の回り
で回転動作すると、力学的なコリオリ力が発生する。コ
リオリ力はセンス・エレメント１３２の直交する２軸の
角速度の積に比例するので、慣性座標における鏡筒部１
の回転軸４の回りの角速度ω_ｍと強制振動による角速度
の積に比例する。センス・エレメント１３２はコリオリ
力によって機械歪を生じ、圧電作用によって電気信号を
発生する。センス・エレメント１３２の出力を同期検波
回路１３４によって強制振動と同じ周波数で同期検波
し、ローパスフィルタ１３５によって検波出力の低周波
成分（ＤＣ〜１００Hz程度）を取り出せば、慣性座標に
おける鏡筒部１の回転軸４の回りの角速度ω_ｍ（すなわ
ち慣性角速度ω_ｍ）に比例する信号が得られる。

位置検出器１１の出力信号ｃと角速度検出器１２の出力
信号ｄは、合成器１３において加算・合成され、合成信
号ｅを得ている。第５図に合成器１３の具体的な構成を
示す。演算増幅器１４１と抵抗１４２，１４３，１４４
によって構成され、抵抗１４２，１４３の抵抗比によっ
て合成比が決まる。

合成器１３の出力信号ｅは駆動器１４に入力され、信号
ｅに比例した電圧信号（もしくは電流信号）ｆがアクチ
ュエータ３のコイル１０４ａ，１０４ｂに供給される。
第６図に駆動器１４の具体的な構成を示す。演算増幅器
１５１とトランジスタ１５４，１５５と抵抗１５２，１
５３によって電力増幅回路を構成し、信号ｅを所定倍に
増幅した電圧信号ｆを出力する。

パン開始検出器１５は、鏡筒部１と本体ケース２の相対
角度に対応した位置検出器１１の出力信号ｊによって、
パンニング動作の開始を検出し、パンニングが開始され
るとパン開始信号ｐを“Ｈ”から“Ｌ”にする（ここ
に、“Ｈ”は高電位状態を表わし、“Ｌ”は低電位状態
を表わす）。第７図にパン開始検出器１５の具体的な構
成を示す。コンパレータ１６２，１６３と基準電圧源１
６４，１６５とアンド回路１６６からなるウインド・コ
ンパレータ回路１６１によって、位置検出器１１の出力
信号ｊからコンパレート信号ｐを得て、パン開始信号と
して出力する。信号ｐは、鏡筒部１と本体ケース２の相
対角度θ_ｈが第一の所定の範囲内（｜θ_ｈ｜≦θ_ｈ１）
に在る時に“Ｈ”となり、θ_ｈが第一の所定の範囲外
（θ_ｈ１＜｜θ_ｈ｜≦θ_ｈ２）になると“Ｌ”になる。
第１０図に信号ｐと相対角度θ_ｈの関係を示す。なお、
θ_ｈ２は可動限界の端であり、｜θ_ｈ｜＝θ_ｈ２は鏡筒
部１と本体ケース２の衝突を意味する。

パン終了検出器１６は、鏡筒部１と支持体２の相対角度
θ_ｈと慣性座標からみた鏡筒部１の角速度ω_ｍによっ
て、パンニング動作の終了を検出し、パンニングが終了
するとパン終了信号ｈを“Ｌ”から“Ｈ”にする（パン
ニング動作中に信号ｈは“Ｌ”になっている）。第８図
にパン終了検出器１６の具体的な構成を示す。コンパレ
ータ１８１，１８２と基準電圧源１８３，１８４とアン
ド回路１８５からなる第一のウインド・コンパレータ回
路１８６によって、角速度検出器１２の出力信号ｄから
第一のコンパレート信号ｕを得ている。信号ｕは、鏡筒
部１の角速度ω_ｍが所定の範囲内（｜ω_ｍ｜≦ω_ｍ１）
に在る時に“Ｈ”となり、ω_ｍが所定の範囲外（ω_ｍ１
＜｜ω_ｍ｜）になると、“Ｌ”になる。第１１図(a)に
信号ｕと角速度ω_ｍの関係を示す。

同様に、コンパレータ１８７，１８８と基準電圧源１８
９，１９０とアンド回路１９１からなる第二のウインド
・コンパレータ回路１９２によって、位置検出器１１の
出力信号ｊから第二のコンパレート信号ｖを得ている。
信号ｖは、鏡筒部１と本体ケース２の相対角度θ_ｈが第
二の所定の範囲内（｜θ_ｈ｜≦θ_ｈ３）に在る時に
“Ｈ”となり、θ_ｈが第二の所定の範囲外（θ_ｈ３＜｜
θ_ｈ｜）になると“Ｌ”になる。第１１図(b)に信号ｖ
と相対角度θ_ｈの関係を示す。なお、第二の所定の範囲
は第一の所定の範囲に含まれるようにされている。すな
わち、θ_ｈ３＜θ_ｈ１。

パン終了検出器１６は、アンド回路１９３によって信号
ｕと信号ｖの論理積をとることにより、パン終了信号ｈ
を作り出している。従って、鏡筒部１の角速度ω_ｍが所
定の範囲内にあり、かつ、鏡筒部１と支持体２の相対角
度θ_ｈが第二の所定の範囲内にある時に、パン終了信号
ｈは“Ｈ”となる。これ以外の時には、パン終了信号ｈ
は“Ｌ”となっている。

パン開始信号ｐとパン終了信号ｈは、利得変更器１７に
入力される。第９図に利得変更器１７の具体的な構成を
示す。パン開始信号ｐは、インバータ回路１６７とナン
ド回路１６８，１６９からなるフリップフロップ１７０
のセット信号として入力され、信号ｐが“Ｌ”になると
フリップフロップ１７０はセットされ、その出力信号ｑ
は“Ｈ”となる。また、パン終了信号ｈはフリップフロ
ップ１７０のリセット信号として入力され、信号ｈが
“Ｈ”になるとフリップフロップ１７０はリセットさ
れ、出力信号ｑは“Ｌ”になる。

フリップフロップ１７０の出力信号ｑは、インバータ回
路１７１，抵抗１７２，トランジスタ１７３を介して、
コンデンサ１７４，抵抗１７５，１７６からなる時定数
回路１７７に入力される。従って、信号ｑが“Ｌ”のと
きにはトランジスタ１７３がオンになり、コンデンサ１
７４の電荷は抵抗１７６を通じて放電され、電圧信号ｒ
は小さくなる（抵抗１７６の抵抗値は抵抗１７５の抵抗
値よりも十分小さい）。また、信号ｑが“Ｈ”になると
トランジスタ１７３はオフになり、コンデンサ１７４は
抵抗１７５を通じて充電され、電圧信号ｒは＋１２Ｖま
で大きくなる。電圧信号ｒは演算増幅器１７８からなる
バッファ回路を介して、利得変更信号ｇとして出力さ
れ、位置検出器１１の可変増幅回路１２０に供給され
る。

なお、パン開始検出器１５とパン終了検出手段１６と利
得変更器１７によって、検出利得修正手段を構成してい
る。

次に、本撮影装置の防振特性について説明する。第１２
図の制御ブロック図において、慣性座標からみた鏡筒部
１の角度θ_ｍと本体ケース２の角度θ_ｘの相対的な角度
θ_ｈ＝θ_ｘ−θ_ｍは、アクチュエータ３のマグネット１
０２の磁界を検知するホール素子５によって簡単に検出
される。ホール素子５と位置検出器１１はブロック２０
４で表わされ、θ_ｈのＢ倍の信号ｃ（位置検出器１１の
出力信号）を得る。一方、慣性座標からみた鏡筒部１の
角速度ω_ｍは角速度センサ６と角速度検出器１２によっ
て検出され、ブロック２０５と２０６の縦続接続によっ
て表わされる。すなわち、角速度センサ６と同期検波回
路１３４によってω_ｍの−Ａ倍された信号を検出し（ブ
ロック２０５）、ローパスフィルタ１３５によって_ｈ
＝ω_ｈ／２π＝100Hz以上の高周波のリップル電圧が低
減・除去され（ブロック２０６）、ω_ｍの変動の必要な
周波数成分（ＤＣ〜１００Hz）の信号ｄが取り出されて
いる。信号ｃと信号ｄは加算点２０８（合成器１３）に
おいて加算・合成され、信号ｅを得る。駆動器１４に対
応したブロック２０９において、信号ｅはＣ倍に増幅さ
れ、電圧信号ｆを得る。アクチュエータ３に対応したブ
ロック２１０において、電圧信号ｆはトルクTmに変換さ
れる。ここに、Ｒはコイル１０４ａと１０４ｂの合成抵
抗値であり、Ktはトルク定数である。ブロック２０１は
鏡筒部１の機械的な慣性モーメントJmによるトルクTmか
ら角速度ω_ｍへの伝達を表わし、ブロック２０２はω_ｍ
とθ_ｍの関係を表わす。ここに、ｓはラプラス演算子を
意味している。

いま、角速度ω_ｍから信号ｄまでの伝達関数の内で周波
数に関係する項（ブロック２０６）をＦ(s)＝｛ω_ｈ／（ｓ＋ω_ｈ）｝……(1) とおき、Ｄ＝Ｃ・(K_t/R)・(1/Jm)……(2) とすると、θ_ｘからθ_ｍへの伝達関数はＧ(s)＝θ_ｍ／θ_ｘ＝（Ｂ・Ｄ）／｛ｓ・ｓ＋Ｆ(s)・Ａ・Ｄ・ｓ＋Ｂ・
Ｄ｝ ……(3) となる。ここで、 ω_１＝２π・_１＝Ｂ／Ａ……(4) ω_２＝２π・_２＝Ａ・Ｄ……(5) とおくときに、 ω_１＝２π・_１≪ω_２＝２π・_２……(6) ω_ｈ＝２π・_ｈ≫ω_２……(7) となしている。実際には、_１＝0.1Hz，_２＝10Hz，
_ｈ＝１００Hzにしている。

このようにするならば、_１から_２の周波数範囲にお
いてＦ（ｊω）＝１となるので、周波数伝達関数Ｇ（ｊ
ω）の折線近似ボード特性は第１３図のようになる。す
なわち、慣性座標における本体ケース２の回転角θ_ｘに
対する鏡筒部１の回転角θ_ｍの伝達特性Ｇ（ｊω）は、
第一の折点周波数_１以下の周波数範囲においては１(O
dB)となり（線）、_１以上で第二の折点周波数_２
以下の周波数範囲では−６dB/octで減衰し（線）、
_２以上の周波数範囲では−１２dB/octで減衰してる（線
）（このような特性は、_２≧６・_１，_ｈ≧３・
_２とすれば得られる）。第１３図より、_１以上の周
波数範囲においてθ_ｘの振動からθ_ｍの振動への伝達量
は小さくなる。その程度は、ＯdB（線）と特性線の間
の差ＺdBによって表わされる。

第１４図に防振機構のない撮影装置（ビデオカメラ）の
撮影時における該当方向（ヨー方向）の本体ケースの回
転角θ_ｘの変動の測定結果を示す（使用状態において、
鏡筒部をほぼ水平面上とした時の変動のスペクトラム分
析である）。これは、操作者が撮影装置を手に持ちなが
ら大地に静止し、静止した被写体を撮影した時の本体ケ
ース２の回転角θ_ｘの変動に対応する。これをみると、
0.5Hz〜５Hzの範囲の変動が大きいことがわかる。従っ
て、本撮影装置の防振特性を第１３図のごとき特性にす
れば、本体ケース２の回転角θ_ｘの変動にかかわらず鏡
筒部１の回転角θ_ｍはほとんど変動しなくなり、撮影画
面の変動が著しく小さくなることがわかる。すなわち、
安定した見やすいビデオ撮影が可能になる。特に、_１
≦0.5Hz，_２≧５Hzにすれば、その効果が得られる。

さらに、本実施例ではパン開始検出器１５とパン終了検
出器１６と利得変更器１７による検出利得修正手段を有
しているので、本撮影装置で高速のパンニング動作を行
なっても、鏡筒部１と本体ケース２の衝突を防止でき
る。次に、これについて説明する。

撮影装置（ビデオカメラ）によって動いている被写体を
撮影するときには、操作者は自分を回転軸として回転し
ながら被写体を撮影画面から外れないようにする（この
ような動作をパンニング動作と言う）。パンニング動作
時には、撮影装置は慣性座標においてヨー方向に回転し
ていることになる。このとき、本撮影装置は第１３図の
ごとき特性の防振動作をおこなっているので、本体ケー
ス２の回転角θ_ｘの増加に対して鏡筒部１の回転角θ_ｍ
追従動作はかなり遅れる。まず、位置検出器１１の検出
利得Ｂが一定の場合の欠点について説明する。第１３図
および(4)式から理解されるように、検出利得Ｂが小さ
い程_１が小さくなり、防振特性が良くなるために、Ｂ
をかなり小さく選定する必要がある。ところが、位置検
出器１１の検出利得Ｂを小さくすると、アクチュエータ
３の発生トルクTmはたかだかＢ・θ_ｈ２に対応する程度
の小さなトルクしか発生できなかった。アクチュエータ
３の発生トルクTmが小さければ鏡筒部１の加速度が小さ
くなり、パンニング動作による本体ケース２の回転角θ
_ｘの増加に対して鏡筒部１の回転角θ_ｍの増加が大幅に
遅れるようになる。その結果、本体ケース２と鏡筒部１
が可動限界端（｜θ_ｈ｜＝θ_ｈ２）において衝突し、操
作者に衝突による衝撃力が感じられた。このような衝突
は、撮影装置の破損を招き易くすると共に、操作者に不
快感を与えるものであり、極力避けなければならない。

本実施例では、パン開始検出器１５によってパンニング
動作の開始を検出し、利得変更器１７によってパンニン
グ動作時には位置検出器１１の可変増幅回路１２０の増
幅度を大きくしている。これにより、ホール素子５と位
置検出器１１による検出利得Ｂが大きくなり、アクチュ
エータ３の発生トルクTmも大きくなり、パンニング動作
による本体ケース２の回転角度θ_ｘの増加に十分追随し
て鏡筒部１を加速することができる。その結果、鏡筒部
１と本体ケース２の衝突は防止できる。

次に、これについてより詳細に説明する。パン開始検出
器１５は、位置検出器１１の第一の出力信号ｊによって
鏡筒部１と本体ケース２の相対角度θ_ｈが第一の所定の
範囲内にあるか否かを検出している。パンニング動作を
していない時には、相対角度θ_ｈは第一の所定の範囲内
において微少な変動をしている。このとき、パン開始検
出器１５のウインド・コンパレータ回路１６１のパン開
始信号ｐは“Ｈ”となっている。また、利得変更器１７
のフリップフロップ１７０の信号ｑは“Ｌ”にあり、時
定数回路１７７の信号ｒおよび出力信号ｇの電圧も小さ
い。従って、位置検出器１１の可変増幅回路１２０の発
光素子１６０の照度が小さく、光−抵抗変換素子１５８
の抵抗値が大きく、可変増幅回路１２０の増幅度は小さ
くなる。すなわち、検出利得Ｂは小さくなっている。従
って、良好な防振作用を行ない（_１が十分小さい）、
本体ケース２の角度θ_ｘの変動にかかわらず鏡筒部１の
角度θ_ｍの変動は十分に小さくなっている。このような
状態においてパンニング動作が開始されたとすると、本
体ケース２の角度θ_ｘの増加にもかかわらず鏡筒部１の
角度θ_ｍは変化しないので、相対角度θ_ｈの絶対値は増
加し、それに対応して位置検出器１１の出力信号ｊが変
化していく。その結果、相対角度θ_ｈは第一の所定の範
囲外になり、パン開始検出器１５のパン開始信号ｐは
“Ｌ”に変わる。パン開始信号ｐが“Ｌ”になると利得
変更器１７のフリップフロップ１７０の出力信号ｑは
“Ｈ”になり、トランジスタ１７３がオフになり、時定
数回路１７７のコンデンサ１７４が抵抗１７５によって
充電され、電圧信号ｒおよび出力信号ｇは所定の時定数
により徐々に大きくなる。これに伴って、位置検出器１
１の可変増幅回路１２０の発光素子１６０の照度が徐々
に大きくなり、光−抵抗変換素子１５８の抵抗値が徐々
に小さくなり、その増幅度は徐々に大きくなる。すなわ
ち、相対角度θ_ｈから信号ｃまでの検出利得Ｂが徐々に
大きくなる。従って、アクチュエータ３の発生トルクTm
が大きくなり、鏡筒部１は十分大きな加速度によって加
速され、パンニング動作による本体ケース２の角度θ_ｘ
の増加にほぼ追従して鏡筒部１の角度θ_ｍが増加する。
その結果、鏡筒部１と本体ケース２の衝突は防止され
る。

パンニング動作が終了した後に、撮影装置の操作者は通
常の静止した被写体の撮影に移る。このとき、パン開始
検出器１５および利得変更器１７の動作によって可変増
幅回路１２０の増幅度を最大の状態にしたままにする
と、検出利得Ｂが大きくなりすぎているので、(4)式の
_１はかなり大きくなっている（_１＞１Hz）。従っ
て、第１３図から理解されるように、防振特性の効果は
大幅に悪化している。本実施例では、パン終了検出器１
６によってパンニング動作の終了を検出し、位置検出器
１１の可変増幅回路１２０の増幅度を元の小さな値に戻
している。

これについて説明する。パン終了検出器１６は、慣性座
標からみた鏡筒部１の角速度ω_ｍが所定の範囲内にある
か否かを角速度検出器１２の出力信号ｄにより検出し、
かつ、鏡筒部１と支持体２の相対角度θ_ｈが第二の所定
の範囲内にあるか否かを位置検出器１１の出力信号ｊに
より検出し、両者がその範囲内に在るときにパン終了信
号ｈを“Ｈ”にする。パンニング動作中は、位置検出器
１１の検出利得Ｂが大きくなっているので、パンニング
による本体ケース２の角度θ_ｘの増加に追従して鏡筒部
１の角度θ_ｍも増加する。すなわち、鏡筒部１の角速度
ω_ｍはパンニングによる（慣性座標からみた）本体ケー
ス２の角速度に一致もしくは略一致している。従って、
鏡筒部１の角速度ω_ｍは所定の範囲外にあり、パン終了
検出器１６のパン終了信号ｈは“Ｌ”になっている。パ
ニング動作が終了すると、本体ケース２の角度θ_ｘが変
化しなくなるので、鏡筒部１の角度θ_ｍもθ_ｘに一致し
た値に留まろうとする。これに伴って、鏡筒部１の角速
度ω_ｍは所定の範囲内の小さな値もしくは０になり、か
つ、相対角度θ_ｈも小さな値に落ち着いていく。従っ
て、角速度検出器１２の出力信号ｄおよび位置検出器１
１の出力信号ｊによってパンニングの終了を検出するこ
とができる。すなわち、鏡筒部１の角速度ω_ｍが所定の
範囲内になり、かつ、鏡筒部１と支持体２の相対角度θ
_ｈが第二の所定の範囲内になると、パン終了検出器１６
のパン終了信号ｈは“Ｈ”に変わる。このとき、相対角
度θ_ｈの第一の所定の範囲は第二の所定の範囲を含んで
いるので、パン開始検出器１５のパン開始信号ｐは
“Ｈ”になっている。従って、パン終了検出器１６の出
力信号ｈが“Ｌ”から“Ｈ”に変わると、利得変更器１
７のフリップフロップ１７０の出力信号ｑも“Ｈ”から
“Ｌ”に変わる。これに伴って、トランジスタ１７３が
オンになり、時定数回路１７７のコンデンサ１７４の電
荷は抵抗１７６を介して放電され、電圧信号ｒおよび出
力信号ｇが徐々に小さくなる。その結果、位置検出器１
１の可変増幅回路１２０の発光素子１６０の照度が徐々
に小さくなり、光−抵抗変換素子１５８の抵抗値が徐々
に大きくなり、その増幅度が徐々に小さくなる。すなわ
ち、相対角度θ_ｈから信号ｃまでの検出利得Ｂが徐々に
小さくなり、元の小さな値になる。その結果、本撮影装
置の防振特性は良好な状態に戻り、本体ケース２の角度
θ_ｘの変動に対して鏡筒部１の角度θ_ｍはほとんど変動
しなくなる。

以後、次のパンニング動作の開始検出，制御動作，終了
検出については、前述の動作を繰り返している。

なお、前述の実施例では、位置検出器に可変増幅回路を
設け、パンニング動作中はその増幅度を大きくしたが、
本発明はそのような場合に限らない。たとえば、合成器
の入力側の抵抗値（位置検出器の信号の入力抵抗）を変
化させるようにしても良く、本発明に含まれることは言
うまでもない。

第１５図に本発明の他の実施例の構成を示す。本実施例
では、位置検出器１１の出力信号ｃによってパンニング
動作の開始を検出することにより、検出利得修正手段の
パン開始検出器１５′やパン終了検出器１６′や利得変
更器１７′の構成を簡単にしている。その他の構成およ
び動作は、前述の実施例と同様であり、説明を省略する
（同一の部品については同じ番号を付した）。

パン開始検出器１５′は、鏡筒部１と本体ケース２の相
対角度に対応した位置検出器１１の出力信号ｃによっ
て、パンニング動作の開始を検出し、パンニングが開始
されるとパン開始信号ｐ′を“Ｈ”から“Ｌ”にする
（ここに、“Ｈ”は高電位状態を表わし、“Ｌ”は低電
位状態を表わす）。第１６図にパン開始検出器１５′の
具体的な構成を示す。コンパレータ１６２，１６３と基
準電圧源１６４，１６５とアンド回路１６６からなるウ
インド・コンパレータ回路１６１によって、位置検出器
１１の出力信号ｃからコンパレート信号ｐ′を得て、パ
ン開始信号として出力する。位置検出器１１の可変増幅
回路１２０の増幅度が小さい時には、信号ｐ′は鏡筒部
１と本体ケース２の相対角度θ_ｈが第一の所定の範囲内
（｜θ_ｈ｜≦θ_ｈ１）に在る時に“Ｈ”となり、θ_ｈが
第一の所定の範囲外（θ_ｈ１＜｜θ_ｈ｜θ_ｈ２）になる
と信号ｐ′は“Ｌ”になる。第１９図(a)に、このとき
のパン開始信号ｐ′と相対角度θ_ｈの関係を示す。な
お、θ_ｈ２は可動限界の端であり、｜θ_ｈ｜＝θ_ｈ２は
鏡筒部１と本体ケース２の衝突を意味する。

位置検出器１１の可変増幅回路１２０の増幅度が大きく
なると、鏡筒部１と支持体２の相対角度θ_ｈから位置検
出器１１の信号ｃまでの検出利得が大きくなる。従っ
て、パン開始検出器１５′の信号ｐ′は相対角度θ_ｈが
第二の所定の範囲内（｜θ_ｈ｜≦θ_ｈ３）に在る時に
“Ｈ”となり、θ_ｈが第二の所定の範囲外（θ_ｈ３＜｜
θ_ｈ｜≦θ_ｈ２に在ると信号ｐ′は“Ｌ”になる。第１
９図(b)に、このときの信号ｐ′と相対角度θ_ｈの関係
を示す。なお、第二の所定の範囲は第一の所定の範囲に
含まれている（θ_ｈ３＜θ_ｈ１）。すなわち、パン開始
検出器１５′の動作にヒステリシス特性を持たせてい
る。

パン終了検出器１６′は、慣性座標からみた鏡筒部１の
角速度ω_ｍによってパンニング動作の終了を検出し、パ
ンニングが終了するとパン終了信号ｈ′を“Ｌ”から
“Ｈ”にする。第１７図にパン終了検出器１６′の具体
的な構成を示す。コンパレータ１８１，１８２と基準電
圧源１８３，１８４とアンド回路１８５からなるウイン
ド・コンパレータ回路１８６によって、角速度検出器１
２の出力信号ｄからパン終了信号ｈ′を得ている。信号
ｈ′は、鏡筒部１の角速度ω_ｍが所定の範囲内（｜ω_ｍ
｜≦ω_ｍ１）に在る時に“Ｈ”となり、ω_ｍが所定の範
囲外（ω_ｍ１＜｜ω_ｍ｜）になる“Ｌ”になる。信号
ｈ′と角速度ω_ｍの関係は、第１１図(a)の信号ｈと角
速度ω_ｍの関係と同じである。

パン開始信号ｐ′とパン終了信号ｈ′は、利得変更器１
７′に入力される。第１８図に利得変更器１７′の具体
的な構成を示す。パン開始信号ｐ′は、ナンド回路１６
８，１６９，３０１からなるセット優先型のフリップフ
ロップ１７０′のセット信号として入力され、信号ｐ′
が“Ｌ”になるとフリップフロップ１７０′はセットさ
れ、その出力信号ｑ′は“Ｈ”となる。また、パン終了
信号ｈ′はフリップフロップ１７０′のリセット信号と
して入力され、信号ｐ′が“Ｈ”の時に信号ｈ′が
“Ｈ”になるとフリップ１７０′はリセットされ、出力
信号ｑ′は“Ｌ”になる。

フリップフロップ１７０′の出力信号ｑ′は、インバー
タ回路１７１，抵抗１７２，トランジスタ１７３を介し
て、コンデンサ１７４，抵抗１７５，１７６からなる時
定数回路１７７に入力される。従って、信号ｑ′が
“Ｌ”のときにはトランジスタ１７３がオンになり、コ
ンデンサ１７４の電荷は抵抗１７６を通じて放電され、
電圧信号ｒ′は小さくなる（抵抗１７６の抵抗値は抵抗
１７５の抵抗値よりも十分小さい）。また、信号ｑ′が
“Ｈ”になるとトランジスタ１７３はオフになり、コン
デンサ１７４は抵抗１７５を通じて充電され、電圧信号
ｒ′は＋１２Ｖまで大きくなる。電圧信号ｒ′は演算増
幅器１７８からなるバッファ回路を介して、利得変更信
号ｇ′として出力され、位置検出器１１の可変増幅回路
１２０に供給される。

本実施例におけるパンニング動作の開始の検出と利得の
変更とパンニング動作の終了の検出について説明する。
まず、パンニング動作を行なっていない時には、位置検
出器１１の可変増幅回路１２０の増幅度は小さいから、
相対角度θ_ｈから位置検出器１１の信号ｃまでの検出利
得Ｂは小さくなっている。従って、第１３図および(4)
式の_１が小さく良好な防振動作を行なっている。

このような状態からパンニング動作を行なうと、鏡筒部
１の角度θ_ｘの増加に対して本体ケース２の角速度θ_ｍ
はかなり遅れるので、相対角度θ_ｈの絶対値が大きくな
り、第一の所定の範囲外になる。従って、パン開始検出
器１５′のパン開始信号ｐ′は“Ｈ”から“Ｌ”に変わ
る。信号ｐ′が“Ｌ”になると、利得変更器１７′のフ
リップフロップ１７０′がセットされ、信号ｑ′は
“Ｌ”から“Ｈ”に変わる。これに伴って、トランジス
タ１７３がオフになり、時定数回路１７７のコンデンサ
１７４が抵抗１７５を介して充電され、電圧信号ｒ′お
よび利得変更信号ｇ′が徐々に大きくなる。利得変更信
号ｇ′の増大に伴って位置検出器１１の可変増幅回路１
２０の増幅度が大きくなる。すなわち、検出利得Ｂが大
きくなる。従って、アクチュエータ３の発生トルクTmが
大きくなり、本体ケース２の角度θ_ｘの増加に追随する
ように鏡筒部１が加速され、鏡筒部１と本体ケース２の
衝突が防止される。

パニング動作が終了すると、本体ケース２の角度θ_ｘが
ほとんど変化しなくなるから、鏡筒部１の角速度ω_ｍは
所定の範囲内もしくは０になり、パン終了検出器１６′
のパン終了信号ｈ′は“Ｌ”から“Ｈ”に変わる。一
方、位置検出器１１の検出利得が大きくなっているため
に、パン開始検出器１５′の信号ｐ′と相対角度θ_ｈの
関係は第１９図(b)に示すようになっている。従って、
パン開始信号ｐ′は、相対角度θ_ｈが第二の所定の範囲
内（｜θ_ｈ｜≦θ_ｈ３）になった時に“Ｌ”から“Ｈ”
に変わる。利得変更器１７′のフリップフロップ１７
０′は、パン開始信号ｐ′が“Ｈ”の時にパン終了信号
ｈ′が“Ｈ”になるとリセットされ、信号ｑ′は“Ｌ”
に変わる。すなわち、鏡筒部１の角速度ω_ｍが所定の範
囲内にあり、かつ、相対角度θ_ｈが第二の所定の範囲内
に在る時に信号ｑ′は“Ｌ”になる。信号ｑ′が“Ｌ”
になると、トランジスタ１７３がオンになり、コンデン
サ１７４の電荷は抵抗１７６を介して放電され、電圧信
号ｒ′および利得変更信号ｇ′は徐々に小さくなってい
く。従って、位置検出器１１の可変増幅回路１２０の増
幅度は小さくなり、検出利得Ｂも小さくなり、良好な防
振動作に戻っていく。

なお、前述の実施例では位置検出器に可変増幅回路を設
けて検出利得を変化させたが、本発明はそのような場合
に限らず、たとえば、ホール素子のバイアス電流を変え
るようにしてもよい。

前述の各実施例に示すように本発明の撮影装置の防振機
構は、空気室が不要であり、小型軽量化が可能である。
また、センサの個数も少なく、コストも安い。さらに、
アクチュエータのマグネットの磁界を検知するホール素
子（感磁素子）によって相対的な位置検出を行なってい
るので、構成が簡単であり、部品点数も少ない。なお、
マグネットの磁界の検知にはホール素子に限らず、磁気
抵抗素子や過飽和リアクトルを使用しても良い。さら
に、パン開始検出器やパン終了検出器や利得変更器によ
り簡単に検出利得修正手段を構成することができ、パン
ニング動作における鏡筒部と支持体との衝突も防止でき
る。もちろん、本撮影装置の応用範囲はビデオカメラに
限定されるものではない。その他、本発明の主旨を変え
ずして種々の変更が可能である。

発明の効果本発明の撮影装置は、鏡筒部と支持体の相対位置および
鏡筒部の角速度を検出することにより、その両者の変動
を抑制するように鏡筒部をアクチュエータ手段により、
駆動・制御し、鏡筒部の振動を大幅に低減したものであ
る。さらに、検出利得修正手段を設け、鏡筒部と支持体
の衝突も防止している。従って、本発明に基づき、たと
えばビデオカメラを構成するならば、簡単に小型軽量・
高性能の防振機構付きビデオカメラを得る事ができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の一実施例による撮影装置の構成図、第
２図(a),(b),(c)は第１図のアクチュエータの具体的な
構成を表わす図、第３図は第１図の位置検出器の具体的
な構成を表わす図、第４図は第１図の角速度検出器の具
体的な構成を表わす図、第５図は第１図の合成器の具体
的な構成を表わす図、第６図は第１図の駆動器の具体的
な構成を表わす図、第７図は第１図のパン開始検出器の
具体的な構成を表わす図、第８図は第１図のパン終了検
出器の具体的な構成を表わす図、第９図は第１図の利得
変更器の具体的な構成を表わす図、第１０図はパン開始
検出器の検出特性を表わす図、第１１図(a),(b)はパン
終了検出器の検出特性を表わす図、第１２図は防振機構
のブロック図、第１３図はθ_ｘからθ_ｍへの周波数伝達
関数Ｇ（ｊω）を表わす図、第１４図はθ_ｘの変動の様
子を表わす図、第１５図は本発明の他の実施例を表わす
構成図、第１６図は第１５図のパン開始検出器の具体的
な構成を表わす図、第１７図は第１５図のパン終了検出
器の具体的な構成を表わす図、第１８図は第１５図の利
得変更器の具体的な構成を表わす図、第１９図(a),(b)
はパン開始検出器の検出特性を表わす図、第２０図は従
来の防振機構例を表わす構成図である。１……鏡筒部、２……本体ケース（支持体）、３……ア
クチュエータ、４……回転軸、５……ホール素子（感磁
素子）、６……角速度センサ、７……固定部材、１１…
…位置検出器、１２……角速度検出器、１３……合成
器、１４……駆動器、１５，１５′……パン開始検出
器、１６，１６′……パン終了検出器、１７，１７′…
…利得変更器、４１……撮像素子、４２……画像信号処
理器、Ｇ……鏡筒部１の重心。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のレンズと撮像素子を搭載された鏡筒
部と、前記撮像素子に得られる電気信号から画像信号を
作り出す画像信号処理手段と、前記鏡筒部への入射光線
軸と直交もしくは略直交する回転軸回りに回動自在に前
記鏡筒部を支承する支持体と、前記鏡筒部と前記支持体
の間に取りつけられ、前記鏡筒部を回転駆動するアクチ
ュエータ手段と、前記鏡筒部と前記支持体の相対角度を
検出する位置検出手段と、前記鏡筒部に取りつけられ、
前記回転軸回りの前記鏡筒部の慣性角速度を検出する角
速度検出手段と、前記位置検出手段の出力信号と前記角
速度検出手段の出力信号を合成する合成手段と、前記合
成手段が出力する合成信号の変動を抑制するように前記
アクチュエータ手段に電力を供給する駆動手段と、前記
位置検出手段の出力信号が第一の所定の範囲外になると
前記角速度検出手段の利得に比較して前記位置検出手段
の利得を相対的に大きくし、前記角速度検出手段の出力
信号が第三の所定の範囲内になり、かつ、前記位置検出
手段の出力信号が前記第一の所定の範囲よりも狭い第二
の所定の範囲内になると前記位置検出手段の利得を相対
的に小さくする検出利得修正手段とを具備する撮影装
置。
【請求項２】検出利得修正手段は、位置検出手段の出力
信号が第一の所定の範囲外になるとパン開始信号を出力
するパン開始検出手段と、角速度検出手段の出力信号が
第三の所定の範囲内にあり、かつ、前記位置検出手段の
出力信号が第二の所定の範囲内にあるときにパン終了信
号を出力するパン終了検出手段と、前記パン開始信号に
より前記位置検出手段の利得を相対的に大きくし、前記
パン終了信号により前記位置検出手段の利得を相対的に
小さくする利得変更手段を有することを特徴とする特許
請求の範囲第(1)項記載の撮影装置。