JPH1164913A - 撮影装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学レンズと撮像素子との結合体からなる撮
像部の重心移動に起因した光軸の揺れやずれを防止し、
質量の大きなレンズを用いた場合においても、大型化す
ることなく撮像部を構成することができる撮影装置を提
供すること。 【解決手段】 重心移動量検出手段（７）により、レン
ズの移動に伴う撮像部（１）の重心移動量を検出し、角
度検出手段（８）により、水平面に対する撮像部（１）
の光軸の傾き角度を検出する。回転力制御手段（１０）
は、検出された撮像部（１）の重心移動量と光軸の傾き
角度とから、重心移動により撮像部（１）に発生する回
転力を求め、この回転力を打ち消す方向の回転力を回転
力付与手段（９）により撮像部（１）に付与する。した
がって、回転力付与手段（９）が発生する回転力を制御
することにより、バランサーを用いることなく、撮像部
（１）の光軸の揺れやずれを抑制することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばビデオカメ
ラなどの撮影装置に関し、特に手振れなどによる撮影画
像の揺動を抑制する機能を備えた撮影装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば特公平１−５３９５７号公
報に開示されているように、手振れなどによる撮影画像
の揺動を抑制する機能を備えた例えばビデオカメラなど
の撮影装置があり、この撮影画像の揺動を抑制するため
の制御方式としていわゆる鏡筒制御方式を用いた撮影装
置がある。

【０００３】この種の撮影装置は、図４（ａ）に示すよ
うに、被写体（図示なし）からの入射光Ｌを結像させる
ためのフォーカスレンズ４およびズームレンズ５と、こ
れらフォーカスレンズ４およびズームレンズ５により結
像された光像を光電変換する撮像素子３とを、光軸上に
配置させて撮像部１Ａとして装備する。

【０００４】撮像部１Ａは、撮影装置の筐体を含む固定
部から独立してピッチ(pitch)、ロール(roll)、ヨー(ya
w)の各方向に可動なように、その光軸と直交する軸（以
下、「制御回転軸」と記す）２に関して回転可能にその
略重心を軸支されている。そして、手振れなどに起因し
た撮影画像の揺動が抑制される方向に撮像部１Ａの光軸
方向を制御するいわゆる鏡筒制御を行うことにより、撮
影者に特別な操作の負担をかけることなく、スムーズな
連続画像を得ることを可能としている。

【０００５】ところで、この鏡筒制御方式の撮影装置で
は、被写体に対する焦点調整またはズーミング動作に伴
って、重量物であるフォーカスレンズ４やズームレンズ
５などの光学部品が移動すると、撮像部１Ａの重心が制
御回転軸２上から移動する。このように重心が移動した
状態で撮影装置が揺れると、制御回転軸２を中心とした
回転トルクとしての回転力が撮像部１Ａに生じ、この制
御回転軸２を軸として撮像部１Ａに揺れが生じる。この
重心移動に起因した撮像部１の揺れは、上述の鏡筒制御
を行う上での入力情報とされていないため、鏡筒制御の
動作を阻害し、撮影画像の揺動を抑制できなくなる。

【０００６】また、重心移動により撮像部１Ａに生じる
回転力が、鏡筒制御を行う上で撮像部１Ａの光軸方向を
定める力に勝ると、撮像部１Ａの光軸方向にずれが生
じ、最悪の場合、撮像部１Ａの一端側が撮影装置の他の
構造物に接触する。このような場合、撮像部１Ａの光軸
方向の制御は不能となり、上述の鏡筒制御が破綻する事
態となる。

【０００７】そこで、従来、重心移動に起因した撮像部
１Ａの揺れや光軸方向のずれを防止するための従来技術
として、同じく上述の特公平１−５３９５７号公報に開
示された技術がある。この従来技術は、同じく図４に示
すように、光軸上を移動可能にバランサー１８を撮像部
１Ａに内蔵し、このバランサー１８の位置を機械的もし
くは電気機械的に制御して、撮像部１Ａの重心補正を行
い、焦点調整やズーミングに伴うレンズなどの光学部品
の移動により生じる撮像部１Ａの重心移動を是正するも
のである。

【０００８】なお、同図において、６Ａはフォーカスレ
ンズを駆動するフォーカス駆動部、６Ｂはズームレンズ
を駆動するズーム駆動部、６Ｃは後述の重心補正制御部
１７が算出した重心補正量に応じてバランサー１８を駆
動するバランサー駆動部、１７はフォーカスレンズ４と
ズームレンズ５との位置情報から重心補正量を算出して
撮像部１Ａの重心を補正制御する重心補正制御部であ
る。

【０００９】以下、重心補正制御部１７による重心補正
の制御動作を具体的に説明する。いま、図４（ａ）に示
すように、撮像部１Ａの重心が制御回転軸２上に位置し
て、撮像部１Ａの重心のバランスが取れた状態にあるも
のとする。この状態から、図４（ｂ）に示すように、被
写体に対する結像動作に伴って、たとえばフォーカスレ
ンズ４が光軸に沿って前方（被写体側）に移動すると、
撮像部１Ａの重心も同じく前方に移動して制御回転軸２
の上からはずれる。

【００１０】このとき、重心補正制御部１７は、フォー
カス駆動部６Ａからのフォーカスレンズ位置情報および
ズーム駆動部６Ｂからのズームレンズ位置情報に基づき
撮像部１Ａの重心を制御回転軸２上に位置させるために
必要とするバランサー１８の移動量を重心補正量として
算出する。そして、算出された重心補正量に基づきバラ
ンサー駆動部６Ｃを介してバランサー１８を後方に移動
させて撮像部１の重心補正を行う。逆に、図４（ｃ）に
示すように、フォーカスレンズ４が後方に移動すると、
重心補正制御部１７は、バランサー１８を前方に移動さ
せて重心補正を行う。

【００１１】以上のように、特公平１−５３９５７号公
報に開示された従来技術によれば、重量物であるレンズ
の移動に応じてバランサー１８の位置を制御して重心補
正を行うことにより、撮像部１Ａの重心のバランスを保
つ。したがって、重心移動に起因した撮像部１Ａの光軸
の揺れやずれは生じなくなり、鏡筒制御の動作が阻害さ
れることがなくなる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術によれば、フォーカスレンズ４やズームレンズ
５として質量（重量）の大きなものを用いた場合、上述
の重心補正を行うためには、バランサー１８の質量また
はその移動量も大きくする必要があり、撮像部１Ａの大
型化を招くという問題があった。

【００１３】また、上述の従来技術によれば、バランサ
ー１８の質量のばらつきや組立精度等の不安定要素が多
いにもかかわらず、バランサー１８を組み込むにあたっ
て高い組み立て精度が要求されるため、組み立て効率が
低下するという問題があった。

【００１４】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、バランサーを用いることなく、結像動作
に伴う重心移動に起因した撮像部の光軸の揺れやずれを
抑制することができると共に、質量の大きなレンズを用
いた場合においても、撮像部の大型化を招くことなく、
しかもその組み立て効率を改善することができる撮影装
置を提供することを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決達成するため、以下の構成を有する。すなわち、本発
明は、被写体からの入射光の光軸に沿ってレンズを移動
させることにより該入射光を光学的に結像させて光電変
換する撮像部を、該撮像部の光軸と直交する軸に関して
回転可能に軸支させた撮影装置において、上記撮像部の
回転軸上に該撮像部の重心が位置した状態を基準とし
て、上記被写体に対する結像動作による上記レンズの移
動に伴う上記撮像部の重心移動量を検出する重心移動量
検出手段と、水平面に対する上記撮像部の光軸の傾き角
度を検出する角度検出手段と、上記撮像部に対し回転力
を付与する回転力付与手段と、上記重心移動量検出手段
により検出された上記撮像部の重心移動量と上記角度検
出手段により検出された上記撮像部の光軸の傾き角度と
から該撮像部の重心位置が該撮像部の回転軸から移動す
ることにより該撮像部に生じる回転力を求め、該回転力
を打ち消す方向に上記回転力付与手段が発生する回転力
を制御する回転力制御手段とを備えたことを特徴とす
る。

【００１６】また、本発明の上記回転力付与手段は、入
力電圧に応じた回転力を発生するものであって、上記回
転力制御手段は、上記撮像部の重心の移動量を、該撮像
部の光軸を水平状態としたときに該撮像部に生じる回転
力に換算する換算部と、上記換算部により得られた回転
力に、水平面に対する上記撮像部の光軸の傾き角度に応
じた係数を乗じて、上記換算部により得られた回転力を
上記撮像部の光軸が傾いた状態での回転力に修正する乗
算部と、上記回転力付与手段の入力電圧と該回転力付与
手段が発生する回転力との関係に従って上記乗算部によ
り得られた回転力を電圧に変換して、上記回転力付与手
段の入力電圧として出力する変換部とを備えたことを特
徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について詳細に説明する。なお、各図にお
いて共通する要素には同一符号を付して、重複する説明
を省略する。以下に説明する本発明の実施の形態に係る
撮影装置は、重量物であるフォーカスレンズやズームレ
ンズの位置と水平面に対する撮像部の光軸の傾き角度と
から、軸支された撮像部に生じる回転力を算出し、この
回転力を打ち消すような逆方向の回転力を付与すること
により、重心移動に起因した撮像部の光軸の揺れやずれ
を抑制するものである。

【００１８】図１（ａ）ないし（ｃ）に示すように、本
実施の形態にかかる撮影装置は、前述の図４に示す撮像
部１Ａと同様に、被写体からの入射光Ｌの光軸に沿って
フォーカスレンズ４とズームレンズ５とを移動させるこ
とにより入射光Ｌを光学的に結像させて光電変換する撮
像部１を、該撮像部１の光軸と直交する軸（制御回転
軸）２に関して回転可能に軸支させたものであって、撮
像部１の重心移動量を検出する重心移動量検出部７と、
水平面に対する撮像部１の光軸の傾き角度を検出する角
度検出部８と、撮像部１に対し回転力を付与する回転力
付与手段としてのアクチュエータ９と、重心移動量検出
部７および角度検出部８の検出結果から重心移動により
撮像部１に生じる回転力を求め、この回転力を打ち消す
方向にアクチュエータ９の回転力を制御する回転力制御
部１０とを備えて構成される。

【００１９】また、図１および図２（機能ブロック図）
に示すように、上述の重心移動量検出部７は、フォーカ
ス駆動部６Ａおよびズーム駆動部６Ｂからフォーカス位
置情報およびズーム位置情報をそれぞれ入力し、制御回
転軸２上に撮像部１の重心が位置した状態（以下、「重
心バランス状態」と記す）でのフォーカスレンズ４およ
びズームレンズ５のそれぞれの位置Ｐ_f，Ｐ_zを基準とし
て、被写体に対する結像動作によるフォーカスレンズ４
およびズームレンズ５の移動量をそれぞれ検出するフォ
ーカス移動量検出部７Ａおよびズーム移動量検出部７Ｂ
からなる。

【００２０】ここで、重量物のフォーカスレンズ４およ
びズームレンズ５の移動は、撮像部１の重心の移動を支
配することから、重心移動量検出部７により検出された
フォーカスレンズ移動量およびズームレンズ移動量は、
撮像部１の重心移動量を表すものとして把握することが
できる。そこで、以下の説明においては、フォーカスレ
ンズ移動量とズームレンズ移動量とを総括して撮像部１
の重心移動量と表現する。

【００２１】さらに、図２に示すように、回転力制御部
１０は、重心移動量検出部７からの撮像部１の重心移動
量（フォーカスレンズ移動量、ズームレンズ移動量）
を、撮像部１の光軸を水平状態としたときに撮像部１に
生じる回転力に換算する換算部１０１と、換算部１０１
により得られた回転力に、水平面に対する光軸の傾き角
度に応じたカメラ角度係数を乗じて、換算部１０１によ
り得られた回転力を、撮像部１の光軸が傾いた状態での
回転力に修正する係数乗算部１０２と、アクチュエータ
９の入力電圧と該アクチュエータ９が発生する回転力と
の関係に従って係数乗算部１０２により得られた回転力
を電圧に変換して、アクチュエータ９の回転力制御電圧
（入力電圧）として出力する変換部１０３とから構成さ
れる。

【００２２】さらにまた、上述の換算部１０１は、フォ
ーカスレンズ４の移動量を撮像部１に生じる回転力に換
算する換算処理部１０１Ａと、ズームレンズ５の移動量
を撮像部１に生じる回転力に換算する換算処理部１０１
Ｂと、これら換算処理部１０１Ａおよび１０１Ｂのそれ
ぞれの換算結果を加算する加算処理部１０１Ｃとから構
成される。

【００２３】以下、このような構成を有する本実施形態
にかかる撮影装置の動作について、結像動作に伴う重心
移動に起因した撮像部の光軸の揺れやずれを抑制するた
めの制御を中心として説明する。いま、図１（ａ）にお
いて、撮像部１が制御回転軸２の上に位置して、重心バ
ランス状態にあるものとする。この状態から、同図
（ｂ）に示すように、被写体に対する結像動作に伴っ
て、フォーカスレンズ４がフォーカス駆動部６Ａに駆動
されて光軸に沿って前方（被写体側）に移動すると、図
１および図２に示す重心移動量検出部７のフォーカス移
動量検出部７Ａは、フォーカス駆動部６Ａからのフォー
カス位置情報を、重心バランス状態にあったときのフォ
ーカスレンズ４の位置Ｐ_fから現在の位置までの相対的
移動量に変換し、フォーカスレンズ移動量を検出する。

【００２４】同様に、ズームレンズ移動量検出部７Ｂ
は、ズーム駆動部６Ｂからのズーム位置情報を、重心バ
ランス状態にあったときのズームレンズ５の位置Ｐ_zか
ら現在の位置までの相対的移動量に変換し、ズームレン
ズ移動量を検出する。これらフォーカスレンズ移動量お
よびズームレンズ移動量は撮像部１の重心移動量として
後段の回転力制御部１０に出力される

【００２５】次に、回転力制御部１０は、後述するよう
に、上述の重心移動量検出部７からの重心移動量を入力
してアクチュエータ９の回転制御電圧を生成する。アク
チュエータ９は、回転力制御部１０からの回転制御電圧
に応じて、図１（ｂ）に示すように、制御回転軸２を中
心とした後回転方向の回転力Ｆ_bを発生し、前方への重
心移動によって撮像部１に発生する前回転方向の回転力
を打ち消す。この結果、撮像部１の光軸方向は、図１
（ａ）に示す状態と同様の状態に保たれる。

【００２６】逆に、図１（ｃ）に示すように、フォーカ
スレンズ４が後方に移動した場合、回転力制御部１０
は、アクチュエータ９に対し制御回転軸２を中心に前回
転方向の回転力Ｆ_fを発生させるような回転制御電圧を
印加し、撮像部１に発生する後回転方向の回転力を打ち
消す。ズームレンズ５が移動した場合にも同様に、回転
力制御部１０は、撮像部１に生じる回転力を打ち消すよ
うに、アクチュエータ９の回転力を制御する。

【００２７】次に、回転力制御部１０の動作について、
図２の機能ブロック図を参照しながら詳細に説明する。
重心移動量検出部７から回転力制御部１０に入力される
撮像部１の重心移動量は、回転力制御部１０の初段を構
成する換算部１０１により、制御回転軸２を中心として
撮像部１に発生する回転力に換算される。

【００２８】すなわち、換算部１０１を構成する換算処
理部１０１Ａおよび１０１Ｂは、重心移動量としてそれ
ぞれ入力したフォーカスレンズ移動量およびズームレン
ズ移動量に対し後述の換算定数をそれぞれ乗じて、フォ
ーカスレンズ４およびズームレンズ５の移動により撮像
部１に生じる回転力にそれぞれ換算する。換算処理部１
０１Ａおよび１０１Ｂによりそれぞれ換算して得られた
回転力は、加算処理部１０１Ｃにより加算され、重心移
動により制御回転軸２を中心として撮像部１に生じる回
転力が算出される。

【００２９】ここで、換算処理部１０１Ａにおいてフォ
ーカスレンズ移動量に乗じられる換算定数は、フォーカ
スレンズ４の移動量が単位長のときの撮像部１の重心移
動によって制御回転軸２を中心として発生する回転力で
あり、撮像部１の光軸が水平状態にある場合の回転力で
ある。また、換算処理部１０１Ｂにおいてズームレンズ
移動量に乗じられる換算定数は、ズームレンズ５の移動
量が単位長のときの撮像部１の重心移動によって制御回
転軸２を中心として発生する回転力であり、同じく撮像
部１の光軸が水平状態にある場合の回転力である。

【００３０】したがって、換算処理部１０１Ａと１０１
Ｂとによりそれぞれ換算して得られた回転力の和は、フ
ォーカスレンズ４およびズームレンズ５の移動により制
御回転軸２を中心として発生する回転力となり、撮像部
１の光軸が水平状態にある場合に重心移動により撮像部
１に生じる回転力を表すものとなる。

【００３１】次に、撮像部１の重心移動により生じる回
転力は、後述するように、撮像部１の光軸の水平面に対
する傾き角度によって変わるため、係数乗算部１０２に
より、撮像部１の傾きに応じたカメラ角度係数を換算部
１０１により得られた回転力に乗じて修正する。

【００３２】ここで、撮像部１の重心移動により制御回
転軸２を中心として発生する回転力と、撮像部１の光軸
の水平面に対する傾き角度との関係を、図３を参照しな
がら説明する。図３（ａ）に示すように、撮像部１の光
軸が水平状態にある場合、撮像部１の重心移動により、
鉛直方向の力ｆが制御回転軸２の回りに発生し、この力
ｆそのものが撮像部１を前回転方向に回転させる回転力
として寄与する。

【００３３】しかし、図３（ｂ）に示すように、撮影方
向に応じて、撮像部１の光軸が水平面に対して角度θだ
け傾いている場合、鉛直方向の力ｆの大きさは変わらな
いものの、実際に撮像部１の回転力として寄与する力
は、撮像部１の光軸と直交する方向の力成分であり、ｆ
×ｃｏｓθとなる。

【００３４】そこで、係数乗算部１０２は、上述の換算
部１０１により求められた回転力に対し、カメラ角度係
数としてｃｏｓθを乗じて、撮像部１に回転力として寄
与する力に修正する。

【００３５】次に、係数乗算部１０２により修正された
回転力は、変換部１０３により電圧換算定数が乗じられ
て電圧に変換され、回転制御電圧としてアクチュエータ
９に印加される。ここで、この電圧換算定数は、アクチ
ュエータ９が入力する回転制御電圧とアクチュエータ９
が発生す回転力との関係から定まる定数であって、アク
チュエータ９が、重心移動により撮像部１に生じた回転
力を打ち消す方向に回転力を発生するように、係数乗算
部１０２により得られた回転力を回転制御電圧に変換す
るための定数である。

【００３６】以上により、回転力制御部１０が、フォー
カスレンズ４およびズームレンズ５の移動量に応じて、
アクチュエータ９の回転力の大きさと方向とを制御する
結果、重心移動に起因して撮像部１に生じる回転力が打
ち消されて、撮像部１の光軸の揺れやずれが抑制され
る。

【００３７】なお、上述の本実施の形態にかかる撮影装
置は、撮像部１に対して回転力を付与する回転力付与手
段としてアクチュエータ９を備えるが、この回転力付与
手段は、前述のいわゆる鏡筒制御を行う上で、撮像部の
光軸のピッチ、ロール、ヨーの各方向を制御するために
用いるアクチュエータを兼用して構成することができ
る。この場合、回転力制御部１０の機能は、鏡筒制御の
機能の一部として実現され、鏡筒制御における撮像部に
対するピッチなどの各方向の制御量に回転力制御部１０
の制御量を加算すればよい。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば以下のような効果を得ることができる。即ち、
本発明によれば、回転力付与手段（アクチュエータ９）
の回転力により撮像部に発生する回転力を打ち消すよう
に構成したので、バランサーを用いることなく、重心移
動に起因した撮像部の光軸の揺れやずれを抑制すること
ができる。したがって、質量の大きなレンズを用いた場
合においても、大型化を招くことなく撮像部を実現する
ことができると共に、装置の組み立て効率を改善するこ
とができ、生産性を向上させることができる。

【００３９】また、撮像部の重心の移動量（レンズの移
動量）を回転力に換算し、回転力付与手段の入出力特性
に応じた回転制御電圧に変換して回転力付与手段に出力
するように構成したので、撮像部の重心の移動により生
じる回転力を打ち消す方向に回転力付与手段の回転力を
制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る撮影装置の構成を
示す図である。

【図２】 本発明の実施の形態に係る撮影装置を構成す
る重心移動量検出部と回転力制御部の構成および機能を
説明するための機能ブロック図である。

【図３】 本発明の実施の形態に係る撮影装置の撮像部
に回転力として寄与する力成分を説明するための説明図
である。

【図４】 従来の撮影装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 撮像部、２ 制御回転軸、３ 撮像素子、４ フォ
ーカスレンズ、５ ズームレンズ、６Ａ フォーカス駆
動部、６Ｂ ズーム駆動部、７ 重心移動量検出部、７
Ａ フォーカス移動量検出部、７Ｂ ズーム移動量検出
部、８ 角度検出部、９ アクチュエータ、１０ 回転
力制御部、１０１ 換算部、１０１Ａ，１０１Ｂ 換算
処理部、１０１Ｃ 加算処理部、１０２ 係数乗算部、
１０３変換部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体からの入射光の光軸に沿ってレン
   ズを移動させることにより該入射光を光学的に結像させ
   て光電変換する撮像部を、該撮像部の光軸と直交する軸
   に関して回転可能に軸支させた撮影装置において、 上記撮像部の回転軸上に該撮像部の重心が位置した状態
   を基準として、上記被写体に対する結像動作による上記
   レンズの移動に伴う上記撮像部の重心移動量を検出する
   重心移動量検出手段と、 水平面に対する上記撮像部の光軸の傾き角度を検出する
   角度検出手段と、 上記撮像部に対し回転力を付与する回転力付与手段と、 上記重心移動量検出手段により検出された上記撮像部の
   重心移動量と上記角度検出手段により検出された上記撮
   像部の光軸の傾き角度とから該撮像部の重心位置が該撮
   像部の回転軸から移動することにより該撮像部に生じる
   回転力を求め、該回転力を打ち消す方向に上記回転力付
   与手段が発生する回転力を制御する回転力制御手段とを
   備えたことを特徴とする撮影装置。
2. 【請求項２】 上記回転力付与手段は、 入力電圧に応じた回転力を発生するものであって、 上記回転力制御手段は、 上記撮像部の重心の移動量を、該撮像部の光軸を水平状
   態としたときに該撮像部に生じる回転力に換算する換算
   部と、 上記換算部により得られた回転力に、水平面に対する上
   記撮像部の光軸の傾き角度に応じた係数を乗じて、上記
   換算部により得られた回転力を上記撮像部の光軸が傾い
   た状態での回転力に修正する乗算部と、 上記回転力付与手段の入力電圧と該回転力付与手段が発
   生する回転力との関係に従って上記乗算部により得られ
   た回転力を電圧に変換して、上記回転力付与手段の入力
   電圧として出力する変換部とを備えたことを特徴とする
   請求項１に記載の撮影装置。