JPH11122514A

JPH11122514A - 光学装置の架台およびその固有振動周波数の決定方法

Info

Publication number: JPH11122514A
Application number: JP9291527A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Enomoto; 茂男榎本
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1997-10-08
Filing date: 1997-10-08
Publication date: 1999-04-30
Anticipated expiration: 2017-10-08
Also published as: JP3803183B2

Abstract

(57)【要約】【課題】光学装置の架台の固有振動周波数を制御す
る。【解決手段】カメラ本体１１を第１の支持部材３１、
３２で第１の支持体３０の中空内に支持する。第１の支
持部材３１は固定部３１ａ、固定部３１ｂ、固定部３１
ａと固定部３１ｂを一体的に連結する円柱形の連結部３
１ｃとを有する。第１の支持部材３２も同様の構成を有
する。連結部３１ｃ、３２ｃは光軸ＯＰに直交する第１
の中心軸Ｘを中心として捩ることが可能な弾性部材から
なる。第１の支持体３０を第２の支持部材４１、４２で
第２の支持体４０の中空内に支持する。第２の支持部材
４１は固定部４１ａ、４１ｂ、固定部４１ａと固定部４
１ｂを一体的に連結する円柱形の連結部４１ｃとを有す
る。第１の支持部材４２も同様の構成を有する。連結部
４１ｃ、４２ｃは、光軸ＯＰに直交しかつ第１の中心軸
Ｘに直交する第２の中心軸Ｙを中心として捩ることが可
能な弾性部材からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、像振れ補正機能を
備えた監視カメラ等の光学装置を固定する架台に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば交通監視等を行なうために
ビデオカメラを戸外に設置することが行なわれている。
ビデオカメラを戸外に設置すると強風時や大型車両の通
過時等にビデオカメラに激しい像振れが発生することが
ある。このような像振れを防止するためには、ビデオカ
メラを設置する架台の剛性を高めるとともに、ビデオカ
メラを架台に強固に固定することが要求される。しかし
ながら、カメラレンズの焦点距離が長くなるとわずかな
揺れでも激しい像振れを引き起こすため、架台の剛性を
高めたり、ビデオカメラの固定を強固にしても限界があ
り、像振れを完全に除去することは困難である。

【０００３】一方、近年像振れ補正機能を備えた光学装
置が知られている。像振れの補正機能は観察像のずれを
補正する補正光学系、光学装置の光軸の角速度を検出す
るジャイロセンサを有しており、ジャイロセンサが検出
した角速度から光学装置の光軸の振れ角度情報を求め、
光学装置の光軸の移動を打ち消す方向にアクチュエータ
等で補正光学系を駆動することにより光学装置の像振れ
を補正する。通常の手振れの周波数の上限は約２０Ｈｚ
であるのに対し、従来のジャイロセンサが検出可能な角
速度の周波数の上限は約４０Ｈｚであるため、手振れに
よる光学装置の光軸の角速度は従来のジャイロセンサに
より検出可能である。このような像振れ補正機能を戸外
に設置するビデオカメラにも適用して像振れを補正する
ことが考えられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにビデオカメラを設置する架台は高剛性で作られて
いるため固有振動周波数が高くなり、強風時や大型車両
の通過時などに大地や建物の振動に架台の固有振動周波
数に近い成分が含まれていると、ビデオカメラが架台の
固有振動周波数に共振して揺れる。また架台に何らかの
外力が加わると、ビデオカメラは架台の固有振動周波数
で振動しやすい。その周波数は５０Ｈｚを超える高周波
でありジャイロセンサの角速度検出の機能を超えている
ため、ジャイロセンサから出力される光軸の角速度は正
確なものとはならない。従って、ビデオカメラを戸外に
設置して使用する場合、像振れ補正機能をビデオカメラ
に備えるだけでは像振れを完全に補正することはできな
いという問題があった。

【０００５】本発明は、以上の問題を解決するものであ
り、像振れ補正機能を備えた光学装置を設置する架台に
おいて、像振れ補正機能が正常に作動できるよう光学装
置を支持する架台を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる光学装置
の架台は、光学装置の光軸を含む第１の平面内および光
軸を含みかつ第１の平面に直交する第２の平面内におけ
る光軸の単位時間当たりの変位量を検出する光軸変位量
検出手段と、光軸変位量検出手段が検出した変位量をも
とに光軸の位置情報を求める光軸位置演算手段と、光軸
の振れに起因して発生する観察像のぶれを補正する補正
光学系と、補正光学系を駆動する補正光学系駆動手段
と、補正光学系の位置を検出する位置検出手段とを備
え、光軸位置演算手段が出力する光軸の位置情報と位置
検出手段が出力する補正光学系の位置情報との差分が解
消されるように補正光学系を駆動することにより観察像
のぶれを補正する光学装置を固定する架台であって、光
学装置が固定された状態での固有振動周波数が、光軸変
位量検出手段が検出可能な周波数及び補正光学系の駆動
手段が駆動可能な周波数の帯域内に設定されていること
を特徴とし、光学装置は例えばビデオカメラである。

【０００７】光軸変位量検出手段は例えば、光軸の振れ
の角速度を検出し、光軸位置演算手段は、光軸変位量検
出手段が出力する光軸の振れの角速度を積分することに
より光軸の振れの角度情報に変換して出力する。

【０００８】好ましくは、固有振動周波数が、光軸変位
量検出手段が検出可能な周波数及び補正光学系の駆動手
段が駆動可能な周波数の帯域内におさまるよう、光学装
置と架台との連結部材の捩ればね係数が設定されてい
る。

【０００９】例えば、第１の平面と平行でかつ光軸に直
交する第１の中心軸を有する一対の第１の支持部材で光
学装置を支持する第１の支持体と、第２の平面と平行で
かつ光軸に直交する第２の中心軸を有する一対の第２の
支持部材で第１の支持体を支持する第２の支持体とを有
し、光学装置は第１の中心軸を中心として回動可能であ
り、第１の支持体は第２の中心軸を中心として回動可能
である。

【００１０】第１の支持部材は例えば、光学装置に固定
された第１の固定部と、第１の支持体に固定された第２
の固定部と、第１の固定部と第２の固定部を一体的に連
結し第１の中心軸を中心として捩ることが可能な弾性部
材からなる第１の連結部とを有し、第２の支持部材は例
えば、第１の支持体に固定された第３の固定部と、第２
の支持体に固定された第４の固定部と、第３の固定部と
第４の固定部を一体的に連結し第２の中心軸を中心とし
て捩ることが可能な弾性部材からなる第２の連結部と有
する。

【００１１】好ましくは固有振動周波数が２０Ｈｚ以下
となるよう、第１および第２の連結部の捩ればね係数が
設定されている。

【００１２】好ましくは固有振動周波数が２０Ｈｚ以下
となるよう、第１および第２の連結部の捩ればね係数と
光学装置が固定された際の架台の質量および慣性モーメ
ントが設定されている。

【００１３】第１の支持部材は例えば、光学装置に固定
された第１の固定部と、第１の支持体に固定された第２
の固定部と、第１の固定部と第２の固定部を連結し第１
の中心軸を中心として回転可能な第１の連結部と、第１
の連結部の外周囲に巻き回された第１の弾性部材とを有
し、第２の支持部材は、第１の支持体に固定された第３
の固定部と、第２の支持体に固定された第４の固定部
と、第３の固定部と第４の固定部を連結し第２の中心軸
を中心として回転可能な第２の連結部と、第２の連結部
の外周囲に巻き回された第２の弾性部材とを有する。

【００１４】好ましくは、第１の中心軸と第２の中心軸
が直交し、光学装置の重心が第１の中心軸と第２の中心
軸の交点に位置する。

【００１５】第１の支持体および第２の支持体が例えば
中空の角筒形状を有し、第１の支持体の中空部に光学装
置が配設され、第２の支持体の中空部に第１の支持体が
配設されている。

【００１６】また、本発明に係る光学装置の架台は、光
学装置の光軸の角速度検出手段と、角速度検出手段の出
力を積分して光軸の振れ角度情報に変換する積分手段
と、光軸の振れに起因して発生する観察像のぶれを補正
する補正光学系と、補正光学系の位置を検出する位置検
出手段とを備え、積分手段が出力する光軸の振れ角度情
報と位置検出手段が出力する補正光学系の位置情報との
差分が解消されるように補正光学系を駆動することによ
り観察像のぶれを補正する像振れ補正機能を備えた光学
装置を固定する架台であって、光学装置が固定された状
態での固有振動周波数を、角速度検出手段が検出可能な
振動周波数の範囲内におさまるよう低下させる固有振動
周波数調整手段を有することを特徴とする。

【００１７】固有振動周波数調整手段は例えば、架台に
おいて光学装置を支持する支持体と光学装置とを連結す
る弾性を有する連結部であり、固有振動周波数が２０Ｈ
ｚ以下となるよう、連結部の弾性特性が設定されてい
る。

【００１８】また、本発明に係る光学装置の架台の固有
振動周波数の決定方法は、光学装置の光軸の角速度検出
手段と、角速度検出手段の出力を積分して光軸の振れ角
度情報に変換する積分手段と、光軸の振れに起因して発
生する観察像のぶれを補正する補正光学系と、補正光学
系の位置を検出する位置検出手段とを備え、積分手段が
出力する光軸の振れ角度情報と位置検出手段が出力する
補正光学系の位置情報との差分が解消されるように補正
光学系を駆動することにより観察像のぶれを補正する像
振れ補正機能を備えた光学装置を固定する架台におい
て、下記の式によって求まる架台の固有振動周波数ｆ
を、角速度検出手段が検出可能な周波数帯域内である２
０Ｈｚ以下に定めるべく、架台と光学装置との連結部の
捩ればね係数Ｋと、光学装置を固定した際の架台の慣性
モーメントＪが決定されるよう、連結部および架台の構
成要件を設計することを特徴とする。

【数３】

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。尚、本明細書において「縦」とは
本発明の実施形態に係る像振れ補正機構を備えた光学機
器の通常の使用状態における鉛直方向を指し、「横」と
は「縦」に直交する方向を指す。図１は、本発明に係る
第１実施形態が適用されるビデオカメラの撮影光学系と
撮像素子を示す斜視図である。撮影光学系は対物レンズ
７０と、レンズ支持枠２５に保持された補正レンズ２８
を有している。レンズ支持枠２５は補正レンズ２８の光
軸ＯＰに直交する平面２５Ｘを有する平板であり、その
平面と平行な面における断面外輪郭の形状は略方形であ
る。レンズ支持枠２５の図１における上端面２５Ａは、
平面２５Ｘに対して垂直であり、かつ光軸ＯＰを含む横
方向に延びる面と平行である。また、レンズ支持枠２５
の図１における右端面２５Ｂは、平面２５Ｘに対して垂
直であり、かつ光軸ＯＰを含む縦方向に延びる面と平行
である。上端面２５Ａと右端面２５Ｂは隣接し互いに直
交しており、それぞれ凹部２６、２７が設けられてい
る。

【００２０】対物レンズ７０を通過した光束は補正レン
ズ２８を通過し、撮像素子８０に導かれ、撮像素子８０
に被写体像が結像される。すなわち、補正レンズ２８が
対物レンズ７０と撮像素子８０の間に位置決めされるよ
う、レンズ支持枠２５は光学機器内に配設される。ま
た、本明細書において「基準位置」とは、補正レンズ２
８の光軸ＯＰが対物レンズ７０等の他の光学系の光軸と
一致する位置を指す。

【００２１】凹部２６には、第１の直動型アクチュエー
タ１３１が配設されている。第１の直動型アクチュエー
タ１３１は例えば直動型のソレノイドで、駆動コイル収
納部１３１ａと、駆動コイル収納部１３１ａに対して進
退の移動動作を行うシャフト１３１ｂとから成る。シャ
フト１３１ｂの進退の方向および移動量は、駆動コイル
収納部１３１ａ内の駆動コイル（図示せず）へ印加され
る電圧の大きさと方向により決定される。駆動コイル収
納部１３１ａは光学機器の外枠の内壁面（図示せず）に
固定されており、シャフト１３１ｂの先端は面２６ａに
当接している。

【００２２】凹部２７には、第２の直動型アクチュエー
タ１３２が配設されている。第２の直動型アクチュエー
タ１３２は第１の直動型アクチュエータ１３１と同様の
構成を有しており、シャフト１３２ｂは駆動コイル収納
部１３２ａ内の駆動コイル（図示せず）への印加電圧の
大きさと方向に基づいて、進退の移動動作を行う。駆動
コイル収納部１３２ａは光学機器の外枠の内壁面（図示
せず）に固定されており、シャフト１３２ｂの先端は面
２７ａに当接している。

【００２３】右端面２５Ｂにはレンズ支持枠２５の内部
に向かって、上端面２５Ａと平行に延び、所定の深さを
有する穴２９ａ、２９ｂが上端部および下端部近傍に穿
設されている。コの字型のガイドバー６１は、それぞれ
の軸方向が平行である横方向ガイド部６１ａ、６１ｂ
と、横方向ガイド部６１ａと６１ｂを連結する縦方向ガ
イド部６１ｃとからなる。縦方向ガイド部６１ｃの軸方
向の長さは、穴２９ａ、２９ｂの間の距離に略等しい。
穴２９ａにはガイドバー６１の横方向ガイド部６１ａ、
穴２９ｂには横方向ガイド部６１ｂがそれぞれ摺動可能
に挿入されている。

【００２４】ガイドバー６１の縦方向ガイド部６１ｃは
光学機器の外枠の内壁面に形成された突起部１１を挿通
し、縦方向に往復動可能に突起部１１に支持されてい
る。

【００２５】レンズ支持枠２５の上端面２５Ａと右端面
２５Ｂが直交する角部の近傍にはピン１５１が突出して
いる。ピン１５１にはコイルバネ１５２の端部１５２ａ
が固定されている。コイルバネ１５２のもう一方の端部
１５２ｂは、光学機器の外枠の内壁の突起部（図示せ
ず）に掛けられており、レンズ支持枠２５を光軸ＯＰに
垂直な面において光軸点に向かって４５度方向で近づく
方向に付勢している。すなわち、コイルバネ１５２は、
第１の直動型アクチュエータ１３１のシャフト１３１ｂ
および第２の直動型アクチュエータ１３２のシャフト１
３２ｂの先端部が、常に凹部２６の面２６ａ、凹部２７
の面２７ａにそれぞれ均等の付勢力で当接するように、
レンズ支持枠２５を付勢している。

【００２６】レンズ支持枠２５には、横方向位置検出用
の第１のスリット２０８と、縦方向位置検出用の第２の
スリット２１１が穿設されている。第１のスリット２０
８は面２５Ｘと平行な面で切断した断面形状の長手方向
が第１の直動型アクチュエータ１３１のシャフト１３１
ｂの進退方向と直交する方向に延び、第２のスリット２
１１は面２５Ｘと平行な面で切断した断面形状の長手方
向が第２の直動型アクチュエータ１３２のシャフト１３
２ｂの進退方向と直交する方向に延びている。第１のＬ
ＥＤ２０７は、レンズ支持枠２５から所定の間隔だけ離
れかつ第１のスリット２０８に対応する位置に配設さ
れ、レンズ支持枠２５を挟んで第１のＬＥＤ２０７の反
対側には第１の１次元ＰＳＤ（ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅ
ｎｓｉｔｉｖｅＤｅｖｉｃｅ）２０４が配設されてい
る。第２のＬＥＤ２１２は、レンズ支持枠２５から所定
の間隔だけ離れかつ第２のスリット２１１に対応する位
置に配設され、レンズ支持枠２５を挟んで第２のＬＥＤ
２１２の反対側には第２の１次元ＰＳＤ２０９が配設さ
れている。

【００２７】レンズ支持枠２５の横方向の位置は、第１
のＬＥＤ２０７から出射される光束が第１のスリット２
０８を通過し第１の１次元ＰＳＤ２０４上に照射される
位置により検出され、レンズ支持枠２５の縦方向の位置
は、第２のＬＥＤ２１２から出射される光束が第２のス
リット２１１を通過し第２の１次元ＰＳＤ２０９上に照
射される位置により検出される。

【００２８】第１の直動型アクチュエータ１３１の駆動
コイル収納部１３１ａの駆動コイルに特定方向の電圧を
印加するとシャフト１３１ｂはｘ１方向に突出し、レン
ズ支持枠２５はｘ１方向に変位される。駆動コイルに反
対方向の電圧を印加するとシャフト１３１ｂはｘ２方向
に引き込まれ、コイルバネ１５２の付勢力によりレンズ
支持枠２５はｘ２方向に変位される。

【００２９】第２の直動型アクチュエータ１３２の駆動
コイル収納部１３２ａの駆動コイルに特定方向の電圧を
印加するとシャフト１３２ｂはｙ１方向に突出し、レン
ズ支持枠２５はｙ１方向に変位される。駆動コイルに反
対方向の電圧を印加するとシャフト１３２ｂはｙ２方向
に引き込まれ、コイルバネ１５２の付勢力によりレンズ
支持枠２５はｙ２方向に変位される。

【００３０】図２は、第１実施形態のビデオカメラの像
振れ補正の制御回路において横方向の像振れ補正を行う
回路構成を示す図である。横方向ジャイロセンサ２００
から手振れ等によるビデオカメラの横方向の光軸の角速
度を示す信号が出力される。横方向ジャイロセンサ２０
０には横方向増幅器２１０が接続されており、横方向ジ
ャイロセンサ２００から出力された光軸の角速度を示す
信号が増幅される。積分回路２２０は演算増幅器２２
１、抵抗Ｒ２２２およびコンデンサＣ２２３から構成さ
れる。横方向増幅器２１０から出力された増幅信号は抵
抗Ｒ２２２を介して演算増幅器２２１の反転入力端子
（−）に入力される。演算増幅器２２１において、非反
転入力端子（＋）は接地されており、反転入力端子と出
力端子の間にはコンデンサＣ２２３が接続されている。

【００３１】積分回路２２０には比較増幅器２３０が接
続されている。積分回路２２０の出力信号は比較増幅器
２３０の反転入力端子に入力される。比較増幅器２３０
の出力端子には電力増幅器２４０が接続され、電力増幅
器２４０には第１のアクチュエータ１３１が接続されて
いる。

【００３２】横方向位置センサ２５０は、第１のＬＥＤ
２０７と第１の１次元ＰＳＤ２０４（図１参照）からな
り、補正レンズ２８の横方向の位置情報を示す信号を出
力する。横方向位置センサ２５０は比較増幅器２３０の
非反転入力端子に接続されており、横方向位置センサ２
５０から出力される補正レンズ２８の横方向の位置情報
が入力される。

【００３３】比較増幅器２３０は、積分回路２２０から
入力される角度ぶれ信号と、横方向位置センサ２５０か
ら入力される補正レンズ２８の位置情報の信号とが相殺
される方向および速さで補正レンズ２８が駆動されるよ
う、第１のアクチュエータ１３１の駆動信号を出力す
る。

【００３４】図３はビデオカメラを本実施形態の架台に
設置した場合の斜視図である。ビデオカメラ１０はカメ
ラ本体１１とレンズ鏡筒１２を有している。レンズ鏡筒
１２は光軸ＯＰを有する撮影レンズ（図示せず）を支持
している。架台２０は第１の支持体３０と第２の支持体
４０を備えている。第１および第２の支持体３０、４０
はそれぞれ中空の角筒形状を有しており、カメラ本体１
１は第１の支持体３０の中空部内に配設され、第１の支
持体３０は第２の支持体４０の中空部内に配設されてい
る。第２の支持体４０は雲台５０に固定されている。

【００３５】図４は図３のビデオカメラ１０と架台２０
をレンズ鏡筒１２の側から見た平面図である。カメラ本
体１１は一対の第１の支持部材３１、３２により第１の
支持体３０の中空内に支持されている。第１の支持部材
３１はカメラ本体１１の側面１１Ｒに固定された固定部
３１ａ、第１の支持体３０の内側面３０Ｒに固定された
固定部３１ｂ、固定部３１ａと固定部３１ｂを一体的に
連結する円柱形の連結部３１ｃとを有する。同様に第１
の支持部材３２は、カメラ本体１１の側面１１Ｌに固定
された固定部３２ａ、第１の支持体３０の内側面３０Ｌ
に固定された固定部３２ｂ、固定部３２ａと固定部３２
ｂを一体的に連結する円柱形の連結部３２ｃとを有す
る。連結部３１ｃおよび３２ｃは、光軸ＯＰに直交する
第１の中心軸Ｘを中心として捩ることが可能な弾性部材
からなる。

【００３６】第１の支持体３０は一対の第２の支持部材
４１、４２により第２の支持体４０の中空内に支持され
ている。第２の支持部材４１は第１の支持体３０の外側
面３０Ｔに固定された固定部４１ａ、第２の支持体４０
の内側面４０Ｔに固定された固定部４１ｂ、固定部４１
ａと固定部４１ｂを一体的に連結する円柱形の連結部４
１ｃとを有する。同様に第２の支持部材４２は、第１の
支持体３０の外側面３０Ｂに固定された固定部４２ａ、
第２の支持体４０の内側面４０Ｂに固定された固定部４
２ｂ、固定部４２ａと固定部４２ｂを一体的に連結する
円柱形の連結部４２ｃとを有する。連結部４１ｃおよび
４２ｃは、光軸ＯＰに直交しかつ第１の中心軸Ｘに直交
する第２の中心軸Ｙを中心として捩ることが可能な弾性
部材からなる。

【００３７】すなわち、カメラ本体１１の第１の中心軸
Ｘの周りの固有振動の周波数は一対の第１の支持部材３
１、３２の連結部３１ｃ、３２ｃの捩ればね係数により
決定され、カメラ本体１１の第２の中心軸Ｙの周りの固
有振動の周波数は一対の第２の支持部材４１、４２の連
結部４１ｃ、４２ｃの捩ればね係数により決定される。

【００３８】ここで、各連結部の捩ればね係数と架台の
固有振動周波数の関係について説明する。連結部３１
ｃ、３２ｃの捩ればね係数Ｋは、連結部の直径Ｄ、横弾
性係数Ｇ、長さＬより求まる。

【００３９】

【数１】

【００４０】一方、カメラ本体１１と撮影レンズを含め
た慣性モーメントＪは、カメラ本体１１と撮影レンズと
を含めて長手方向が光軸ＯＰに沿っている直方体と近似
した場合の直方体の長さａ、高さｈ、質量Ｍより求ま
る。

【００４１】

【数２】

【００４２】連結部３１ｃ、３２ｃの中心軸Ｘ周りの固
有振動周波数ｆは、連結部３１ｃ、３２ｃの捩ればね係
数Ｋおよび上記慣性モーメントＪより求まる。

【００４３】

【数３】

【００４４】連結部４１ｃ、４２ｃの中心軸Ｙ周りの固
有振動周波数は、連結部４１ｃ、４２ｃの捩ればね係数
と、カメラ本体１１、撮影レンズ、第１の支持体３０を
含めた慣性モーメントより求まる。

【００４５】従来の像振れ補正機能で補正可能な固有振
動周波数は約２０Ｈｚである。従って、各連結部の直
径、長さ等の値を適宜調整して捩ればね係数を制御し、
カメラ本体１１を架台２０に設置した際、光軸の振れの
周波数を２０Ｈｚ以下におさめることにより、カメラ本
体１１に備えられた像振れ補正機能による像振れ補正が
可能となる。

【００４６】一例として、カメラ本体１１と撮影レンズ
とを含めて長手方向が光軸ＯＰに沿っている直方体を、
長さａが２５ｃｍ、幅ｂが７ｃｍ、高さｈが７ｃｍの直
方体に近似する直方体とし、その質量Ｍが３ｋｇである
と仮定する。連結部３１ｃ、３２ｃの直径Ｄが０．５ｃ
ｍ、長さＬが０．５ｃｍ、弾性係数Ｇが０．８４ｘ１０
¹⁰ｋｇｆ／ｍ²とした場合の連結部３１ｃ、３２ｃのば
ね係数Ｋと、カメラ本体１１と撮影レンズを含めた慣性
モーメントＪと、および連結部３１ｃ、３２ｃの中心軸
Ｘ周りの固有振動周波数ｆとを求める。連結部３１ｃ、
３２ｃの直径Ｄが０．５ｃｍ、長さＬが０．５ｃｍ、弾
性係数Ｇが０．８４ｘ１０¹⁰ｋｇｆ／ｍ²であることか
らそのばね係数Ｋは２０２Ｎ・ｍ／ｒａｄとなる。

【００４７】

【数４】

【００４８】尚、（４）式中、横弾性係数Ｇに９．８を
積算しているのは、横弾性係数Ｇの単位をＮ／ｍ²に変
換するためである。

【００４９】また、カメラ本体１１と撮影レンズとを含
めて長手方向が光軸ＯＰに沿っている直方体と近似した
場合の直方体の長さａが２５ｃｍ、高さｈが７ｃｍ、質
量Ｍが３ｋｇであるため、カメラ本体１１と撮影レンズ
を含めた慣性モーメントＪは０．０１６９ｋｇ・ｍ²と
なる。

【００５０】

【数５】

【００５１】連結部３１ｃ、３２ｃの捩ればね係数Ｋが
２０２Ｎ・ｍ／ｒａｄであり、慣性モーメントＪが０．
０１６９ｋｇ・ｍ²であることから、連結部３１ｃ、３
２ｃの中心軸Ｘ周りの固有振動周波数ｆは１７．４Ｈｚ
となる。

【００５２】

【数６】

【００５３】以上のように、架台の固有振動周波数ｆ
は、従来の補正光学系で補正可能な振動周波数の範囲
内、すなわち２０Ｈｚより低い値におさめられている。
従って、強風や架台の設置場所における大きな振動によ
り手振れ周波数の帯域外の揺れが発生しても、カメラの
光軸の振れに像振れ補正機構が追従することができる。

【００５４】さらに、第１の直動型アクチュエータ１３
１および第２の直動型アクチュエータ１３２の駆動周波
数を予め検出しておき、各連結部の捩ればね係数がその
駆動周波数の帯域内に収まるよう各連結部の値を調整す
ることも可能である。

【００５５】図５は本発明の第２実施形態に係る架台
を、ビデオカメラを配設した状態で撮影レンズの側から
見た場合の平面図である。尚、第１実施形態と同様の部
材には同一番号を付してある。カメラ本体１１は一対の
第１の支持部材３３、３４により第１の支持体３０の中
空内に支持されている。第１の支持部材３３は、両端部
がカメラ本体１１の外側面１１Ｒおよび第１の支持体３
０の内側面３０Ｒに接している円柱状の支持柱３３ｃ、
カメラ本体１１の外側面１１Ｒ上に配設され支持柱３３
ｃの端部が回転可能に篏合する軸受け部３３ａ、第１の
支持体３０の内側面３０Ｒ上に配設され支持柱３３ｃの
端部が回転可能に篏合する軸受け部３３ｂ、支持柱３３
ｃの周りに巻き回されたスクリューバネ３３ｄを有す
る。スクリューバネ３３ｄの両端部はそれぞれ軸受け部
３３ａおよび３３ｂに固定されている。支持柱３３ｃは
第１の支持体３０に対して回転可能である。

【００５６】同様に第２の支持部材３４は、両端部がカ
メラ本体１１の外側面１１Ｌおよび第１の支持体３０の
内側面３０Ｌに接している円柱状の支持柱３４ｃ、カメ
ラ本体１１の外側面１１Ｌ上に配設され支持柱３４ｃの
端部が回転可能に篏合する軸受け部３４ａ、第１の支持
体３０の内側面３０Ｌ上に配設され支持柱３４ｃの端部
が回転可能に篏合する軸受け部３４ｂ、支持柱３４ｃの
周りに巻き回されたスクリューバネ３４ｄを有する。ス
クリューバネ３４ｄの両端部はそれぞれ軸受け部３４ａ
および３４ｂに固定され、支持柱３４ｃは第１の支持体
３０に対して回転可能である。

【００５７】第１の支持体３０は一対の第２の支持部材
４３、４４により第２の支持体４０の中空内に支持され
ている。第２の支持部材４３は、両端部が第１の支持体
３０の外側面３０Ｔおよび第２の支持体４０の内側面４
０Ｔに接している円柱状の支持柱４３ｃ、第１の支持体
３０の外側面３０Ｔ上に配設され支持柱４３ｃの端部が
回転可能に篏合する軸受け部４３ａ、第２の支持体４０
の内側面４０Ｔ上に配設され支持柱４３ｃの端部が回転
可能に篏合する軸受け部４３ｂ、支持柱４３ｃの周りに
巻き回されたスクリューバネ４３ｄを有する。スクリュ
ーバネ４３ｄの両端部はそれぞれ軸受け部４３ａおよび
４３ｂに固定され、支持柱４３ｃは第２の支持体４０に
対して回転可能である。

【００５８】同様に第２の支持部材４４は、両端部が第
１の支持体３０の外側面３０Ｂおよび第２の支持体４０
の内側面４０Ｂに接している円柱状の支持柱４４ｃ、第
１の支持体３０の外側面３０Ｂ上に配設され支持柱４４
ｃの端部が回転可能に篏合する軸受け部４４ａ、第２の
支持体４０の内側面４０Ｂ上に配設され支持柱４４ｃの
端部が回転可能に篏合する軸受け部４４ｂ、支持柱４４
ｃの周りに巻き回されたスクリューバネ４４ｄを有す
る。スクリューバネ４４ｄの両端部はそれぞれ軸受け部
４４ａおよび４４ｂに固定され、支持柱４４ｃは第２の
支持体４０に対して回転可能である。

【００５９】本実施形態において、固有振動周波数はス
クリューバネの捩ればね係数により決定される。固有振
動周波数とスクリューバネの捩ればね係数との関係は第
１実施形態における固有振動周波数と連結部の捩ればね
係数と同様である。

【００６０】以上のように、第１および第２実施形態に
よれば、像振れ補正機能を備えたビデオカメラを固定す
る架台において、固有振動周波数が手振れ周波数の帯域
内に収まるよう、ビデオカメラを支持する部材の適正な
捩ればね係数が、設計可能である。従って、強風や架台
の設置場所における大きな振動により手振れ周波数の帯
域外の揺れが発生しても、カメラの光軸の振れは、カメ
ラに備えられた像振れ補正機能により補正可能な程度に
抑えられる。

【００６１】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば像振れ補
正機能が正常に作動するよう光学装置を固定する架台が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態が適用されるカメラの像
振れ補正機能の斜視図である。

【図２】第１実施形態が適用されるカメラの像振れ補正
機能のブロック図である。

【図３】第１実施形態の架台と、架台に設置されたカメ
ラを示す斜視図である。

【図４】第１実施形態の架台と、架台に設置されたカメ
ラを示す平面図である。

【図５】第２実施形態の架台と、架台に設置されたカメ
ラを示す平面図である。

【符号の説明】

１０ビデオカメラ２０架台２５レンズ支持枠２８補正レンズ３０第１の支持体４０第２の支持体５０雲台７０対物レンズ８０撮像素子１３１第１の直動型アクチュエータ１３２第２の直動型アクチュエータ２００ジャイロセンサ２１０増幅器２２０積分回路２３０比較増幅器２４０電力増幅器２５０位置センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学装置の光軸を含む第１の平面内およ
び前記光軸を含みかつ前記第１の平面に直交する第２の
平面内における前記光軸の単位時間当たりの変位量を検
出する光軸変位量検出手段と、前記光軸変位量検出手段
が検出した前記変位量をもとに前記光軸の位置情報を求
める光軸位置演算手段と、前記光軸の振れに起因して発
生する観察像のぶれを補正する補正光学系と、前記補正
光学系を駆動する補正光学系駆動手段と、前記補正光学
系の位置を検出する位置検出手段とを備え、前記光軸位
置演算手段が出力する前記光軸の位置情報と前記位置検
出手段が出力する前記補正光学系の位置情報との差分が
解消されるように前記補正光学系を駆動することにより
観察像のぶれを補正する光学装置を固定する架台であっ
て、前記光学装置が固定された状態での固有振動周波数
が、前記光軸変位量検出手段が検出可能な周波数及び前
記補正光学系の駆動手段が駆動可能な周波数の帯域内に
設定されていることを特徴とする光学装置の架台。
【請求項２】前記光軸変位量検出手段が前記光軸の振
れの角速度を検出することを特徴とする請求項１に記載
の光学装置の架台。
【請求項３】前記光軸位置演算手段が前記光軸変位量
検出手段が出力する前記光軸の振れの角速度を積分する
ことにより前記光軸の振れの角度情報に変換して出力す
ることを特徴とする請求項２に記載の光学装置の架台。
【請求項４】前記固有振動周波数が、前記光軸変位量
検出手段が検出可能な周波数及び前記補正光学系の駆動
手段が駆動可能な周波数の帯域内におさまるよう、前記
光学装置と前記架台との連結部材の捩ればね係数が設定
されていることを特徴とする請求項１に記載の光学装置
の架台。
【請求項５】前記第１の平面と平行でかつ前記光軸に
直交する第１の中心軸を有する一対の第１の支持部材で
前記光学装置を支持する第１の支持体と、前記第２の平
面と平行でかつ前記光軸に直交する第２の中心軸を有す
る一対の第２の支持部材で前記第１の支持体を支持する
第２の支持体とを有し、前記光学装置は前記第１の中心
軸を中心として回動可能であり、前記第１の支持体は前
記第２の中心軸を中心として回動可能であることを特徴
とする請求項１に記載の光学装置の架台。
【請求項６】前記第１の支持部材は、前記光学装置に
固定された第１の固定部と、前記第１の支持体に固定さ
れた第２の固定部と、前記第１の固定部と前記第２の固
定部を一体的に連結し前記第１の中心軸を中心として捩
ることが可能な弾性部材からなる第１の連結部とを有
し、前記第２の支持部材は、前記第１の支持体に固定された
第３の固定部と、前記第２の支持体に固定された第４の
固定部と、前記第３の固定部と前記第４の固定部を一体
的に連結し前記第２の中心軸を中心として捩ることが可
能な弾性部材からなる第２の連結部と有することを特徴
とする請求項５に記載の光学装置の架台。
【請求項７】前記固有振動周波数が２０Ｈｚ以下とな
るよう、前記第１および第２の連結部の捩ればね係数が
設定されていることを特徴とする請求項６に記載の光学
装置の架台。
【請求項８】前記固有振動周波数が２０Ｈｚ以下とな
るよう、前記第１および第２の連結部の捩ればね係数と
前記光学装置が固定された際の前記架台の質量および慣
性モーメントが設定されていることを特徴とする請求項
６に記載の光学装置の架台。
【請求項９】前記第１の支持部材は、前記光学装置に
固定された第１の固定部と、前記第１の支持体に固定さ
れた第２の固定部と、前記第１の固定部と前記第２の固
定部を連結し前記第１の中心軸を中心として回転可能な
第１の連結部と、前記第１の連結部の外周囲に巻き回さ
れた第１の弾性部材とを有し、前記第２の支持部材は、
前記第１の支持体に固定された第３の固定部と、前記第
２の支持体に固定された第４の固定部と、前記第３の固
定部と前記第４の固定部を連結し前記第２の中心軸を中
心として回転可能な第２の連結部と、前記第２の連結部
の外周囲に巻き回された第２の弾性部材とを有すること
を特徴とする請求項５に記載の光学装置の架台。
【請求項１０】前記第１の中心軸と前記第２の中心軸
が直交し、前記光学装置の重心が前記第１の中心軸と前
記第２の中心軸の交点に位置することを特徴とする請求
項５に記載の光学装置の架台。
【請求項１１】前記第１の支持体および前記第２の支
持体が中空の角筒形状を有し、前記第１の支持体の中空
部に前記光学装置が配設され、前記第２の支持体の中空
部に前記第１の支持体が配設されていることを特徴とす
る請求項５に記載の光学装置の架台。
【請求項１２】前記光学装置がビデオカメラであるこ
とを特徴とする請求項１に記載の光学装置の架台。
【請求項１３】光学装置の光軸の角速度検出手段と、
前記角速度検出手段の出力を積分して前記光軸の振れ角
度情報に変換する積分手段と、前記光軸の振れに起因し
て発生する観察像のぶれを補正する補正光学系と、前記
補正光学系の位置を検出する位置検出手段とを備え、前
記積分手段が出力する前記光軸の振れ角度情報と前記位
置検出手段が出力する前記補正光学系の位置情報との差
分が解消されるように前記補正光学系を駆動することに
より観察像のぶれを補正する像振れ補正機能を備えた光
学装置を固定する架台であって、前記光学装置が固定さ
れた状態での固有振動周波数を、前記角速度検出手段が
検出可能な振動周波数の範囲内におさまるよう低下させ
る固有振動周波数調整手段を有することを特徴とする光
学装置の架台。
【請求項１４】前記固有振動周波数調整手段は、前記
架台において前記光学装置を支持する支持体と前記光学
装置とを連結する弾性を有する連結部であり、前記固有
振動周波数が２０Ｈｚ以下となるよう、前記連結部の弾
性特性が設定されていることを特徴とする請求項１３に
記載の光学装置の架台。
【請求項１５】光学装置の光軸の角速度検出手段と、
前記角速度検出手段の出力を積分して前記光軸の振れ角
度情報に変換する積分手段と、前記光軸の振れに起因し
て発生する観察像のぶれを補正する補正光学系と、前記
補正光学系の位置を検出する位置検出手段とを備え、前
記積分手段が出力する前記光軸の振れ角度情報と前記位
置検出手段が出力する前記補正光学系の位置情報との差
分が解消されるように前記補正光学系を駆動することに
より観察像のぶれを補正する像振れ補正機能を備えた光
学装置を固定する架台において、下記の式によって求ま
る前記架台の固有振動周波数ｆを、前記角速度検出手段
が検出可能な周波数帯域内である２０Ｈｚ以下に定める
べく、前記架台と前記光学装置との連結部の捩ればね係
数Ｋと、前記光学装置を固定した際の前記架台の慣性モ
ーメントＪが決定されるよう、前記連結部および前記架
台の構成要件を設計することを特徴とする光学装置の架
台の固有振動周波数の決定方法。【数３】