JPH075727Y2 - 防振装置 - Google Patents
防振装置Info
- Publication number
- JPH075727Y2 JPH075727Y2 JP1985057208U JP5720885U JPH075727Y2 JP H075727 Y2 JPH075727 Y2 JP H075727Y2 JP 1985057208 U JP1985057208 U JP 1985057208U JP 5720885 U JP5720885 U JP 5720885U JP H075727 Y2 JPH075727 Y2 JP H075727Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- angular velocity
- controlled body
- vibration
- detecting means
- output signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Accessories Of Cameras (AREA)
- Vibration Prevention Devices (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、支持体の振動にかかわらず被制御体の振動を
極力小さくする防振装置に関するものであり、特に、携
帯用のビデオカメラ等の撮影装置に利用可能な小型軽量
の防振装置を提供するものである。
極力小さくする防振装置に関するものであり、特に、携
帯用のビデオカメラ等の撮影装置に利用可能な小型軽量
の防振装置を提供するものである。
従来の技術 従来、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装置が、広く利用されている。第11
図に、このような従来の防振装置の構成を表わす断面図
を示す。
伝達を抑制した防振装置が、広く利用されている。第11
図に、このような従来の防振装置の構成を表わす断面図
を示す。
第11図に於いて、定盤501と支持台502の間には空気室50
5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5
02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。
5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5
02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。
考案が解決しようとする問題点 このような従来の防振装置では、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装置を携帯
用のビデオカメラの防振に使うことはできない。
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装置を携帯
用のビデオカメラの防振に使うことはできない。
本考案は、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装置を新に開
発したものである。
ラにも利用可能な小型軽量で高性能の防振装置を新に開
発したものである。
問題点を解決するための手段 本考案では、被制御体と支持体の間に取りつけられ、前
記被制御体を回転駆動するアクチュエータ手段と、前記
被制御体と前記支持体との相対的な位置を検出する位置
検出手段と、前記被制御体に取りつけられ、前記アクチ
ュエータ手段の回転軸まわりの前記被制御体の慣性角速
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加算合成する
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
る駆動手段を具備し、前記被制御体と前記支持体との相
対変位の微小変化に対する前記位置検出手段の出力信号
の変化分の比率である前記位置検出手段の検出利得を、
前記被制御体と前記支持体との相対変位の絶対値が小さ
い時の前記検出利得に比較して、前記相対変位の絶対値
が大きい時の前記検出利得を２倍以上大きくしたことに
より、上記目的を達成したものである。
記被制御体を回転駆動するアクチュエータ手段と、前記
被制御体と前記支持体との相対的な位置を検出する位置
検出手段と、前記被制御体に取りつけられ、前記アクチ
ュエータ手段の回転軸まわりの前記被制御体の慣性角速
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加算合成する
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
る駆動手段を具備し、前記被制御体と前記支持体との相
対変位の微小変化に対する前記位置検出手段の出力信号
の変化分の比率である前記位置検出手段の検出利得を、
前記被制御体と前記支持体との相対変位の絶対値が小さ
い時の前記検出利得に比較して、前記相対変位の絶対値
が大きい時の前記検出利得を２倍以上大きくしたことに
より、上記目的を達成したものである。
作用 本考案は、上記の構成にすることによって、被制御体と
支持体の相対位置および被制御体の角速度を検出し、そ
の両者の変動を制御するように被制御体をアクチュエー
タ手段により駆動・制御し、被制御体の振動を大幅に低
減したものである。さらに、位置検出手段の検出利得を
非線形にして、被制御体と支持体の可動限界端における
衝突を防止するようにしている。
支持体の相対位置および被制御体の角速度を検出し、そ
の両者の変動を制御するように被制御体をアクチュエー
タ手段により駆動・制御し、被制御体の振動を大幅に低
減したものである。さらに、位置検出手段の検出利得を
非線形にして、被制御体と支持体の可動限界端における
衝突を防止するようにしている。
実施例 第１図に本考案の実施例を表わす構成図を示す。第１図
において、ビデオカメラの鏡筒部１（被制御体）には多
数のレンズ群（図示を省略）と撮像素子41（たとえばCC
D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）の間には、アクチュエータ３が配置され
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。
において、ビデオカメラの鏡筒部１（被制御体）には多
数のレンズ群（図示を省略）と撮像素子41（たとえばCC
D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）の間には、アクチュエータ３が配置され
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104a,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105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θm）と
コイルヨーク103（本体ケース２の角度位置θx）の相対
的な角度位置（θh＝θx−θm）に対応した出力信号を
発生する。なお、θm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、θx
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。
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104a,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105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θm）と
コイルヨーク103（本体ケース２の角度位置θx）の相対
的な角度位置（θh＝θx−θm）に対応した出力信号を
発生する。なお、θm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、θx
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。まず、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163と抵抗164,165,166,167からなる差動増幅器
によって所定倍に差動増幅する。次に、抵抗168,169,17
4とダイオード170,171,172,173からなる非線形回路177
を介して演算増幅器176に入力し、非線形増幅した出力
信号ｃを得ている。第４図に、ホール素子５と位置検出
器11による検出利得Ｂ（相対角θhから信号ｃへの伝達
利得）の特性を示す。角度θhが小さい時（｜θh｜≦θ
h1）に検出利得Ｂは所定値B0になり、角度θhがそれよ
り大きい時 （θh1＜｜θh｜≦θh2）に検出利得ＢはB1になり（B1
＞B0）、角度θhがさらに大きい時 （θh2＜｜θh｜≦θh3）にはB2になる（B2＞B1）。す
なわち、 Ｂ＝B0（｜θh｜≦θh1） ……（1.A） Ｂ＝B1（θh1＜｜θh｜≦θh2） ……（1.B） Ｂ＝B2（θh2＜｜θh｜≦θh3） ……（1.C） となる。このような増幅特性は、非線形回路177の抵抗1
68,169,174の値R168,R169,R174を選定することによっ
て、実現できる。たとえば、R168＝75（ｋΩ）,R169＝1
5（ｋΩ）,R174＝10（ｋΩ）とすれば、B1/B0＝（R168
＋R169＋R174）／（R169＋R174）＝2.5,B2/B0＝（R168
＋R169＋R174）/R174＝10となる。なお、ダイオード17
0,171,172,173はその順方向電圧（約0.6V）以上で急激
に導通状態になるものと近似した。またθh3は鏡筒部１
と本体ケース２の可動範囲の限界である。
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。まず、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163と抵抗164,165,166,167からなる差動増幅器
によって所定倍に差動増幅する。次に、抵抗168,169,17
4とダイオード170,171,172,173からなる非線形回路177
を介して演算増幅器176に入力し、非線形増幅した出力
信号ｃを得ている。第４図に、ホール素子５と位置検出
器11による検出利得Ｂ（相対角θhから信号ｃへの伝達
利得）の特性を示す。角度θhが小さい時（｜θh｜≦θ
h1）に検出利得Ｂは所定値B0になり、角度θhがそれよ
り大きい時 （θh1＜｜θh｜≦θh2）に検出利得ＢはB1になり（B1
＞B0）、角度θhがさらに大きい時 （θh2＜｜θh｜≦θh3）にはB2になる（B2＞B1）。す
なわち、 Ｂ＝B0（｜θh｜≦θh1） ……（1.A） Ｂ＝B1（θh1＜｜θh｜≦θh2） ……（1.B） Ｂ＝B2（θh2＜｜θh｜≦θh3） ……（1.C） となる。このような増幅特性は、非線形回路177の抵抗1
68,169,174の値R168,R169,R174を選定することによっ
て、実現できる。たとえば、R168＝75（ｋΩ）,R169＝1
5（ｋΩ）,R174＝10（ｋΩ）とすれば、B1/B0＝（R168
＋R169＋R174）／（R169＋R174）＝2.5,B2/B0＝（R168
＋R169＋R174）/R174＝10となる。なお、ダイオード17
0,171,172,173はその順方向電圧（約0.6V）以上で急激
に導通状態になるものと近似した。またθh3は鏡筒部１
と本体ケース２の可動範囲の限界である。
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ωｍ（すなわち慣性角速度ωｍ）に
比例、もしくは角速度ωm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５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の回りで回動動作する
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ωm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ωmに比例する信号が得られる。実際には、角速
度センサ６や同期検波回路134の組立バラツキによるDC
（直流）レベルのオフセットが生じるので、直流カット
フィルタ136を通して直流分を除いた0.01Hz〜100Hz程度
の周波数範囲の出力信号ｄを利用している。
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ωｍ（すなわち慣性角速度ωｍ）に
比例、もしくは角速度ωm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５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の回りで回動動作する
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ωm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ωmに比例する信号が得られる。実際には、角速
度センサ６や同期検波回路134の組立バラツキによるDC
（直流）レベルのオフセットが生じるので、直流カット
フィルタ136を通して直流分を除いた0.01Hz〜100Hz程度
の周波数範囲の出力信号ｄを利用している。
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６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。
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６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７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152,153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。
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７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152,153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。
次に、本防振装置の制御特性について説明する。第８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θmと本体ケース２の角度θxの相対角θh＝θx−
θmは、アクチュエータ３のマグネット102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204で表わされ、θh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ωm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2
06と207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ωm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1
35によってh＝ωh/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）、直流カット
フィルタ136によって1＝ω1/2π＝0.01Hz以下の低周
波成分が低減・除去され（ブロック207）、ωmの変動の
必要な周波数成分（0.01Hz〜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は機械的な慣
性モーメントJmによるトルクTmから角速度ωmへの伝達
を表わし、ブロック202はωmとθm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。
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θmと本体ケース２の角度θxの相対角θh＝θx−
θmは、アクチュエータ３のマグネット102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204で表わされ、θh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ωm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2
06と207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ωm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1
35によってh＝ωh/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）、直流カット
フィルタ136によって1＝ω1/2π＝0.01Hz以下の低周
波成分が低減・除去され（ブロック207）、ωmの変動の
必要な周波数成分（0.01Hz〜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は機械的な慣
性モーメントJmによるトルクTmから角速度ωmへの伝達
を表わし、ブロック202はωmとθm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ωm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と207）を Ｆ（ｓ）＝｛ωh／（ｓ＋ωh）｝・｛s/（ｓ＋ω1）｝
………（２） とおき、 Ｄ＝Ｃ・（Kt/R）・（1/Jm） ………（３） とすると、θxからθmへの伝達関数は Ｇ（ｓ）＝θm／θx ＝（Ｂ・Ｄ）／｛ｓ・ｓ＋Ｆ（ｓ）・Ａ・Ｄ・ｓ＋
Ｂ・Ｄ｝ ………（４） となる。ここで、 ω1＝２π・1 ＝B/A ………（５） ω2＝２π・2 ＝Ａ・Ｄ ………（６） とおくときに、 ω1＝２π・1《ω2＝２π・2 ………（７） ω1＝２π・1《ω1 ………（８） ωh＝２π・h》ω2 ………（９） となしている。実際には、1＝0.1Hz,2＝10Hz,1＝
0.01Hz,h＝100Hzにしている。
数に関係する項（ブロック206と207）を Ｆ（ｓ）＝｛ωh／（ｓ＋ωh）｝・｛s/（ｓ＋ω1）｝
………（２） とおき、 Ｄ＝Ｃ・（Kt/R）・（1/Jm） ………（３） とすると、θxからθmへの伝達関数は Ｇ（ｓ）＝θm／θx ＝（Ｂ・Ｄ）／｛ｓ・ｓ＋Ｆ（ｓ）・Ａ・Ｄ・ｓ＋
Ｂ・Ｄ｝ ………（４） となる。ここで、 ω1＝２π・1 ＝B/A ………（５） ω2＝２π・2 ＝Ａ・Ｄ ………（６） とおくときに、 ω1＝２π・1《ω2＝２π・2 ………（７） ω1＝２π・1《ω1 ………（８） ωh＝２π・h》ω2 ………（９） となしている。実際には、1＝0.1Hz,2＝10Hz,1＝
0.01Hz,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９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θxに対
する鏡筒部１の回転角θmに伝達特性Ｃ（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（0d
B）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で減衰している（線）
（このような特性は、1/2≧1，2≧６・1，h
≧３・2とすれば得られる）。第９図より、1以上の
周波数範囲においてθxの振動からθmの振動への伝達量
は小さくなる。その程度は、0dB（線）と特性線の間
の差ZdBによって表わされる。
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９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θxに対
する鏡筒部１の回転角θmに伝達特性Ｃ（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（0d
B）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で減衰している（線）
（このような特性は、1/2≧1，2≧６・1，h
≧３・2とすれば得られる）。第９図より、1以上の
周波数範囲においてθxの振動からθmの振動への伝達量
は小さくなる。その程度は、0dB（線）と特性線の間
の差ZdBによって表わされる。
第10図に防振機構のないビデオカメラの撮影時における
本体ケースの回転角θxの変動の測定結果（ヨー方向）
を示す（スペクトラム分析）。これは、操作者がビデオ
カメラ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θx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、本防振装置の特性を第９図のご
とき特性において1≦0.5Hz,2≧5Hzにすれば、本体
ケース２の回転角θxの変動にかかわらず鏡筒部１の回
転角θm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。
本体ケースの回転角θxの変動の測定結果（ヨー方向）
を示す（スペクトラム分析）。これは、操作者がビデオ
カメラ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θx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、本防振装置の特性を第９図のご
とき特性において1≦0.5Hz,2≧5Hzにすれば、本体
ケース２の回転角θxの変動にかかわらず鏡筒部１の回
転角θm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。
さらに、本実施例では位置検出器11の検出利得Ｂを非線
形増幅し、鏡筒部１と本体ケース２の相対角θhの絶対
値が大きくなると検出利得Ｂを2.5倍もしくは10倍に段
階的に大きくしている。これにより、本防振装置付きの
ビデオカメラ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。
形増幅し、鏡筒部１と本体ケース２の相対角θhの絶対
値が大きくなると検出利得Ｂを2.5倍もしくは10倍に段
階的に大きくしている。これにより、本防振装置付きの
ビデオカメラ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。
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、ビデ
オカメラ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、本防振装置は第９図のごとき防振
動作をおこなっているので、本体ケース２の回転角θx
の増加に対して鏡筒部１の回転角θmの追従動作はかな
り遅れる。まず、位置検出器11の検出利得Ｂが一定の場
合（Ｂ＝B0）の欠点について説明する。第９図および
（５）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、B0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B0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B0・θh3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θxの増加
に対して鏡筒部１の回転角θm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（｜θh｜＝θh3）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、ビデオ
カメラ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。
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、ビデ
オカメラ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、本防振装置は第９図のごとき防振
動作をおこなっているので、本体ケース２の回転角θx
の増加に対して鏡筒部１の回転角θmの追従動作はかな
り遅れる。まず、位置検出器11の検出利得Ｂが一定の場
合（Ｂ＝B0）の欠点について説明する。第９図および
（５）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、B0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B0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B0・θh3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θxの増加
に対して鏡筒部１の回転角θm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（｜θh｜＝θh3）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、ビデオ
カメラ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、位置検出器11の検出利得Ｂを非線形特性
にし、相対角｜θh｜がθh1以上になると検出利得を2.5
倍（B1＝2.5・B0）にし、｜θh｜がθh2以上になると10
倍（B2＝10・B0）にして、鏡筒部１を十分に追従加速す
るトルクTmを発生するようにしている。従って、パンニ
ング動作時の本体ケース２の回転角θxの増加により相
対角｜θh｜が大きくなると、アクチュエータ３の発生
トルクTmを十分に大きくし、相対角｜θh｜がそれ以上
大きくならないように動作する。その結果、鏡筒部１と
本体ケース２の衝突が防止される。また、相対角｜θh
｜が小さいときの検出利得B0は、B1やB2に対して十分に
小さな値に選定できるので、｜θh｜≦θh1の範囲にお
ける防振特性は十分な効果を発揮することができる。
にし、相対角｜θh｜がθh1以上になると検出利得を2.5
倍（B1＝2.5・B0）にし、｜θh｜がθh2以上になると10
倍（B2＝10・B0）にして、鏡筒部１を十分に追従加速す
るトルクTmを発生するようにしている。従って、パンニ
ング動作時の本体ケース２の回転角θxの増加により相
対角｜θh｜が大きくなると、アクチュエータ３の発生
トルクTmを十分に大きくし、相対角｜θh｜がそれ以上
大きくならないように動作する。その結果、鏡筒部１と
本体ケース２の衝突が防止される。また、相対角｜θh
｜が小さいときの検出利得B0は、B1やB2に対して十分に
小さな値に選定できるので、｜θh｜≦θh1の範囲にお
ける防振特性は十分な効果を発揮することができる。
前述の実施例に示すように本考案の防振装置は、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。
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。
前述の実施例では、ビデオカメラのヨー方向に本考案の
防振装置を応用した場合について説明したが、本考案は
そのような場合に限らず、ビデオカメラのピッチ方向に
使っても良い。もちろん、本防振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、本考案の
主旨を変えずして種々の変更が可能である。
防振装置を応用した場合について説明したが、本考案は
そのような場合に限らず、ビデオカメラのピッチ方向に
使っても良い。もちろん、本防振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、本考案の
主旨を変えずして種々の変更が可能である。
考案の効果 本考案の防振装置は、被制御体と支持体の相対位置およ
び被制御体の慣性角速度を検出し、その両者の変動を抑
制するように被制御体をアクチュエータ手段により駆動
・制御し、被制御体の振動を低減したものである。さら
に、位置検出器の検出利得を非線形にし、被制御体と支
持体の衝突も防止している。従って、本考案に基づき、
たとえばビデオカメラのヨー方向もしくはピッチ方向の
防振装置を構成するならば、簡単に小型軽量・高性能の
防振装置付きビデオカメラを得る事ができる。
び被制御体の慣性角速度を検出し、その両者の変動を抑
制するように被制御体をアクチュエータ手段により駆動
・制御し、被制御体の振動を低減したものである。さら
に、位置検出器の検出利得を非線形にし、被制御体と支
持体の衝突も防止している。従って、本考案に基づき、
たとえばビデオカメラのヨー方向もしくはピッチ方向の
防振装置を構成するならば、簡単に小型軽量・高性能の
防振装置付きビデオカメラを得る事ができる。
第１図は本考案の実施例による防振装置の構成図、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３図の位置検出
器の検出利得の非線形特性を表わす図、第５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６図は第
１図の合成器の具体的な構成を表わす図、第７図は第１
図の駆動器の具体的な構成を表わす図、第８図は第１図
の防振装置のブロック図、第９図はθxからθmへの周波
数伝達関数Ｇ（ｊω）を表わす図、第10図はθxの変動
の様子を表わす図、第11図は従来の防振装置例を表わす
構成図である。 １……鏡筒部（被制御体）、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、41……撮像素子、42……画像
信号処理器、102……マグネット、104a,104b……コイ
ル、177……非線形回路、Ｇ……鏡筒部１の重心。
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３図の位置検出
器の検出利得の非線形特性を表わす図、第５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６図は第
１図の合成器の具体的な構成を表わす図、第７図は第１
図の駆動器の具体的な構成を表わす図、第８図は第１図
の防振装置のブロック図、第９図はθxからθmへの周波
数伝達関数Ｇ（ｊω）を表わす図、第10図はθxの変動
の様子を表わす図、第11図は従来の防振装置例を表わす
構成図である。 １……鏡筒部（被制御体）、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、41……撮像素子、42……画像
信号処理器、102……マグネット、104a,104b……コイ
ル、177……非線形回路、Ｇ……鏡筒部１の重心。
Claims (6)
- 【請求項１】被制御体と支持体の間に取りつけられ、前
記被制御体を回転駆動するアクチュエータ手段と、前記
被制御体と前記支持体との相対的な位置を検出する位置
検出手段と、前記被制御体に取りつけられ、前記アクチ
ュエータ手段の回転軸まわりの前記被制御体の慣性角速
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加算合成する
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
る駆動手段を具備し、前記被制御体と前記支持体との相
対変位の微小変化に対する前記位置検出手段の出力信号
の変化分の比率である前記位置検出手段の検出利得を、
前記被制御体と前記支持体の相対変位との絶対値が小さ
い時の前記検出利得に比較して、前記相対変位の絶対値
が大きい時の前記検出利得を２倍以上大きくしたことを
特徴とする防振装置。 - 【請求項２】アクチュエータ手段の回転軸が被制御体の
重心もしくは重心の近傍を通っていることを特徴とする
実用新案登録請求の範囲第（１）項記載の防振装置。 - 【請求項３】角速度検出手段として、振動型ジャイロに
よる角速度センサを使用することを特徴とする実用新案
登録請求の範囲第（１）項記載の防振装置。 - 【請求項４】慣性座標における支持体の回転角に対する
被制御体の回転角の伝達特性を、第一の折点周波数f1以
下の周波数範囲においては１とし、f1以上で第二の折点
周波数f2（６・f1≦f2）以下の周波数範囲では−6dB/oc
tで減衰させ、f2以上では−12dB/octで減衰させるよう
にしたことを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
（１）項記載の防振装置。 - 【請求項５】角速度検出手段が角速度センサと前記角速
度センサの出力信号の直流分をカットする直流カットフ
ィルタを有し、前記直流カットフィルタの折点周波数を
f1より小さくしたことを特徴とする実用新案登録請求の
範囲第（４）の項記載の防振装置。 - 【請求項６】被制御体と支持体の相対変位の絶対値が小
さい範囲において、 f1≦0.5Hz,f2≧5Hzにしたことを特徴とする実用新案登
録請求の範囲第（４）項記載の防振装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985057208U JPH075727Y2 (ja) | 1985-04-17 | 1985-04-17 | 防振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1985057208U JPH075727Y2 (ja) | 1985-04-17 | 1985-04-17 | 防振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61173842U JPS61173842U (ja) | 1986-10-29 |
| JPH075727Y2 true JPH075727Y2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=30581523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1985057208U Expired - Lifetime JPH075727Y2 (ja) | 1985-04-17 | 1985-04-17 | 防振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH075727Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112272806A (zh) * | 2019-08-13 | 2021-01-26 | 深圳市大疆创新科技有限公司 | 云台控制方法、装置、云台和存储介质 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5621133B2 (ja) * | 1973-11-15 | 1981-05-18 | ||
| JPS5685464U (ja) * | 1979-12-05 | 1981-07-09 |
-
1985
- 1985-04-17 JP JP1985057208U patent/JPH075727Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61173842U (ja) | 1986-10-29 |
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