JPS61255175A

JPS61255175A - 撮影装置

Info

Publication number: JPS61255175A
Application number: JP60097201A
Authority: JP
Inventors: Makoto Goto; 誠後藤; Hiroshi Mitani; 浩三谷; Yoshiaki Igarashi; 五十嵐　祥晃
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-05-08
Filing date: 1985-05-08
Publication date: 1986-11-12
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: JPH0640664B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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１６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１６図に於いて、定盤５０１と支持台５０２の間には
空気室５０５が形成されておシ、空気圧縮機６０４から
管６０３を通じて圧縮空気が送り込まれる。その結果、
定盤６０１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ｅｓＯ２が大き゛〈振動しても、定盤６
０１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　１　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ＳＯＳが必要であシ、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０問題点を解決するための手段本発明では、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
を作シ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前記鏡筒部
を回動自在に支承する支持体と、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、゛慣性座標からみた前記
回転軸回りの前記鏡筒部の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
手段の出力信号に応動する信号を出力する合成手段と□
、前記合成手段の出力信号に応じて前記アクチュエータ
手段に電力を供給する駆動子段と、パンニング動作中で
あることを検出するパン動作検出手段と、前記パン動作
検出手段の検出状態に応じて前記合成手段の動作を変更
させる動作変更手段とを具備し、前記パン動作検出手段
によりパンニング動作中であることを検出したときには
、前記動作変更手段を動作させ前記合成手段の動作を変
更して、前記合成手段の出力信号が前記角速度検出手段
の出力信号には応動しないようにし、前記鏡筒部と前記
支持体の相対角度だけに応動して前記合成手段の出力信
号が変化するようにしたことにより、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、動作変更手段によっ、て、パンニン
グ動作中には鏡筒部と支持体の相対角度だけに応動する
信号によって制御をかけることにより制御特性を向上さ
せ、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図に診いて、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に得ら孔た電荷信号を逐次読み出し、ＮＴ
ＳＣ方式の画像信号（ビデオ信号）を作り出している０
鏡筒部１と本体ケース２（支持体）の間にはアクチュエ
ータ３が配置され、回転軸４を中心にして鏡筒部１をヨ
ー　方向に回転駆動している（使用状態において、鏡筒
部１はほぼ水平面上で回動自在）０アクチユ工−タ３０
回転軸４は、鏡筒部１の重心Ｇを通シ、本体ケース２に
回転可能に支承されてｈる。なお、図面では省略したが
、本体ケース２には撮影装置の操作者が手で支持するグ
リップ部分を設けである。

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１０２０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が堰りつけられた＊　イＡ／　＝
ｉ−り１０３には、５４　ｋ　１０４ａ’、　１０４ｂ
とホール素子（感磁素子）６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）０コイル１
０４ａと１０４ｂは直列に接続され、端子１０６から１
０６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６はマグネッ）
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１ｏ２（鏡筒部１の角度位置θｍ）とコイル
ヨーク１ｏ３（本体ケース２の角度位置θＩ）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４０回りの鏡筒部１の角度であり、θ
冨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１ｏ２の磁束を検知する
ホール素子６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６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、出
力信号Ｃを得ている。

まえ、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によって取シつけられている。角速度
センサ６の検出軸はアクチュエータ３０回転軸４と一致
しておシ、慣性座標における鏡筒部１の回転軸４０回り
の回転角速度に応動した出力信号すを出力する。角速度
センサ６の出力信号すは角速度検出器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−
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
（１１）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
、ドライブ会エレメント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、力学的なコリオリカが発生す
る。コリオリカはセンス・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
リオリカ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１３６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。

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において合成され、合成信号ｅを
得ている。合成器１３は、Ａ／Ｄ変換器２１．２２と演
算器２３とメモリ２４とＤ／Ａ変換器２６によって構成
されている。Ａ／Ｄ変換器２１は１位置検出器１１の出
力信号Ｃの値に対応したディジタル信号ｐを作シ出、し
ている。また、Ａ／Ｄ変換器２２は、角速度検出器１２
の出力信号ｄの値に対応したディジタル信号ｑを作シ出
している。演算器２３は、メモリ２４のＲＯＭ領域（リ
ードオンリーメモリ領域）に格納されている後述の所定
の内蔵プログラムに従って動作し、Ａ／Ｄ変換器２１の
ディジタル信号ｐとＡ／Ｄ変換器２２のディジタル信号
ｑｌＲＡＭ領域（ランダムアクセスメモリ領域）に取り
込み、所定の演算を施した後にディジタル信号ＷをＤ／
Ａ変換器２６に出力し、出力信号ｅを得ている。

Ａ／Ｄ変換器２１．２２には、逐次変換型の構成を使用
することが好ましい。第６図に逐次変換型のＡ／Ｄ変換
器２１の具体的な構成を示す（Ａ／Ｄ変換器２２につい
ても同様である）。入力信号ＣとＤ／Ａ変換回路１４７
の出力信号ｍはコンパレータ１４１によって比較され、
その大小関係に応じたコンパレート信号ｎを得る。発振
回路１４６は、所定の周波数のクロックパルス１を発生
している。演算器２３からの信号りは、通常″Ｈ”（高
電位状態）になっており、ディジタル信号ｐの読み込み
の時に”Ｌ”（低電位状態）になる。

従って、インバータ回路１４２とアンド回路１４３゜１
４４はコンパレート信号ｎに応じて、クロックパルス１
をカウンタ回路１４６のダウンパルス入１４６は、ダウ
ンパルス入力端子りへの入力パルスにより内部状態を１
ずつ減算していき、アップパルス入力端子Ｕへの入力パ
ルスにより内部状態を１ずつ加算していく。カウンタ回
路１４６の内部状態はディジタル信号ｐとして出力され
、Ｄ／Ａ変換器１４７においてディジタル信号ｐに応じ
たアナログ信号ｍに変換する。その結果、カウンタ回路
１４６のディジタル信号ｐは入力信号Ｃに対応した値に
なる。

演算器２３は、信号りを所定の短時間”Ｌ”にしてカウ
ンタ回路１４６の動作を停止させ、安定したディジタル
信号ｐを読み込むようにしている。

同様に、演算器２３は信号ｋを所定の短時間”Ｌ”にし
て、安定したディジタル信号ｑを読み込むようにしてい
る。

合成器１３のＤ／Ａ変換器２６の出力信号ｅは駆動器１
４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７クチニエータ３のコイル１０４ａ、１０
４ｂ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１６１とトランジスタ１５４　、１
５５と抵抗１６２゜１６３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
。

演算器２３の内蔵プログラムについて説明する０第７図
にその基本フローチャートを示し、第８図（ａ）〜（ａ
）に各部の詳細なフローチャートを示す０まず、第７図
の基本フローチャートについて説明する（なお、番号■
〜■はノードを表わし、第８図の番号と対応している）
０〔１〕〈静止時の制御動作〉１８１（合成手段に対応）
：静止した被写体を撮影している時の合成信号の作り方
に相当する。

〔２〕〈パン開始検出）１８２　（パン動作検出手段内
のパン開始検出手段に対応）：パンニング動作の開始を
検出し、パンニング動作の時には〔３〕に移行し、パン
ニング動作でない時には〔１〕に帰る。

〔３〕〈パンニング時の制御動作）１８３　（動作変更
手段と合成手段に対応）：パンニング動作時の合成信号
の作り方に相当している。

〔４〕くパン終了検出、＞１８４（パン動作検出手段内
のパン終了検出手段に対応）：パンニング動作の終了を
検出し、パンニング動作が継続している時には〔３〕に
帰り、パンニング動作が終了した時には〔１〕に帰る。

なお、本実施例では、〈パン開始検出〉１８２（パン開
始検出手段）と〈パン終了検出〉１８４（パン終了検出
手段）Ｋよって、パン動作検出手段を構成している。

次に、各部の動作フローチャートについて説明する。第
８図（、）に、〈静止時の制御動作〉１８１のフローチ
ャートを示す。

〔１１〕タイマーからの割り込みを待っている。

タイマーは所定の時間毎（ＴＩ　＝１０ｍｓｅｃ毎）に
割り込み信号を発生し、割り込みが入ると〔１２〕に移
行する。

〔１２〕信号五を所定の短時間６Ｌ”にしてディジタル
信号ｐを入力し、変数Ｐｎに格納する。

〔１３〕信号ｋを所定の短時間″Ｌ”にしてディジタル
信号ｑを入力し、変数Ｏｎに格納する。

（１４）Ｐｎから所定の基準値Ｐｒを減算しくＰ＝Ｐｎ
−Ｐｒ）、鏡筒部１と支持体２の相対角度θｈに対応し
たディジタル値Ｐを計算する。同様に、Ｏｎから所定の
基準値Ｑｒを減算しくＱ＝Ｏｎ−Ｏｒ）慣性座標からみ
た鏡筒部１の角速度ωｍに対応したディジタル値Ｑを計
算する。なお、計算式は、右辺の計算結果を左辺の変数
に代入して、格納することを意味する。

〔１６〕合成比を１にして、ＰとＱを加算合成し、合成
ディジタル値Ｅを得る（Ｅ＝Ｐ＋Ｑ）。

（１６）ＥＪ−Ｄ／Ａ変換器２６に出力し、アナログ信
号ｅに変換する。

（１７）ＰからＰｘを引いて、変数Ｖに格納する（Ｖ＝
Ｐ−ＰりｏＰを新しいＰＩにする（Ｐ！＝Ｐ）。

すなわち、Ｐ！はＴ１時間前のＰの値であり、■は鏡筒
部１と本体ケース２の間の相対角速度（相対角度θｈの
微分値）に対応している。

（１８）Ｎ１をｍａｄどしてカウント用変数Ｎに１を加
算する（　Ｎ　＝　Ｎ＋　１　（ｍｏｄ　Ｎ１　）　）
。すなわち、Ｎに１を足して新たにＨに格納し、Ｎの値
がＮ１に等しければＮＱｏにする。ここでは、Ｎ１＝６
にしている。

（１ｅ　〕Ｎが０でないならば〔１１〕に帰り、Ｎが０
ならば〈パン開始検出〉１８２の〔２１〕に移行する。

すなわち、Ｎ１＊７１＝５０ｍｓｅｃ毎に〈パン開始検
出〉１８２を行なっている。

第８図Φ）に、〈パン開始検出〉１８２のフローチャー
トを示す。

〔２１〕Ｐ′ＩｒＨ１倍（Ｈｌは定数）した値とＶをＮ
２倍（Ｎ２は定数）した値を加算して、変数Ｗニ格納す
る（Ｗ＝Ｈ１＊　Ｐ＋Ｎ２＊Ｖ０ここＫ、＊は掛算を表
わす。）。従って、Ｗは相対角度θｈ■と相対角速度間
の合成値となる。

（２２：）ｌＰｌ＜Ｐｌ（Ｐｌは定数）ならば〈静止時
の制御動作〉１８１の〔１１〕に帰シ、ＩＰｌ〈Ｐｌで
ないならば〔２３〕に行く。

（２３）ＩＰ　ｌ＞Ｐ２　（Ｐ２はＰｌよシも大きい定
数）ならば〈パンニング時の制御動作〉１８３の〔３１
〕に移行し、ＩＰＩ＞Ｐ２でないならば〔２４〕に行く
。

（２４］　ＩＷＤＷｌ　（Ｗｌは定数）ならば〈パンニ
ング時の制御動作〉１８３の〔３１〕に移行し、ＩＷＩ
）Ｗｌでないならば〈静止時の制御動作〉１８１の〔１
１〕に帰る０上述のくパン開始検出〉１８２の〔２２〕から〔２４〕
においては、相対角度θｈに対応したディジタル値Ｐと
相対角速度に対応したディジタル値Ｖによって、パンニ
ング動作の開始を検出している。第９図にＰとＶによる
パンニング動作の開始の検出領域を示す（図示の斜線部
分）。線ａはｌ　Ｐ　１＝Ｐ１に相当し、線すは１Ｐｌ
＝Ｐ２に相当し、線ＣはＩＷＩ＝Ｗ１に相当する。ｐ、
ｖの値により、図示の斜線部に入るとパンニング動作が
開始されたものと判断している。すなわち、鏡筒部１と
本体ケース２の相対角度θｈが所定の範囲外（ＩＰｌ〉
Ｔ２）になる、もしくは、相対角度θｈが所定の範囲外
（ＩＰＩ＞Ｐｌ）にある時に相対角度θｈと相対角速度
の合成値（Ｗ）が所定の範囲外（ＩＷＩ＞Ｗｌ）になる
ことによって、パンニング動作の開始を検出している。

なお、第９図の点線部は可動限界の端を表わし、ＩＰＩ
＝Ｐｌｉｍは鏡筒部１と本体ケース２の衝突を意味する
。

第８図（Ｃ）に、〈パンニング時の制御動作〉１８３の
フローチャートを示す。

〔３１〕タイマーからの割り込みを待っている。

タイマーは所定の時間毎（ＴＩ＝１０ｍｓｅｃ毎）に割
シ込み信号を発生”し、割り込みが入ると〔３２〕に移
行する。

〔３２〕信号りを所定の短時間″′Ｌ”にしてディジタ
ル信号ｐを入力し、変数Ｐｎに格納する。

〔３３〕信号ｋを所定の短時間゛Ｌ”にしてディジタル
信号ｑを入力し、変数Ｑｎに格納する。

（，３４）Ｐｎから所定の基準値Ｐｒを減算しくＰ＝Ｐ
ｎ−Ｐｒ）、鏡筒部１と支持体２の相対角度θｈに対応
したディジタル値Ｐを計算する。同様に、Ｑｎから所定
の基準値Ｑｒを減算しく　Ｑ＝Ｑｎ　−Ｏｒ　）、慣性
座標からみた鏡筒部１の角速度ωｍに対応したディジタ
ル値Ｑ、を計算する。

（ｓｓ）ＰからＰｘを引いて、変数Ｖに格納する（　Ｖ
　＝Ｐ−Ｐｘ　）　ｏ　　Ｐを新しいＰｘにする（、Ｐ
　ｘ　＝　Ｐ　）　。

すなわち、ＰｇはＴ１時間前のＰの値であり、■は鏡筒
部１と本体ケース２の間の相対角速度（相対角度θｈの
微分値）に対応している。ＶをＴ（Ｔは定数）で割った
値とＰを加算した後に、利得Ｄ（Ｄは定数）を掛けて合
成ディジタル値Ｅを得る（　Ｅ＝Ｄ＊　（Ｐ＋Ｖ／Ｔ）
）。

（３ｅ〕耳をＤ／Ａ変換器２６に出力し、アナログ信号
ｅに変換する。

（３７）Ｎ２をｍｏｄ　としてカウント用変数Ｎを＋１
する（Ｎ＝Ｎ＋　１（ｍｏｄ　Ｎ２））ｏすなわち、Ｎ
に１を足して新たにＮＫ格納し、Ｎの値がＮ２に等しけ
ればＮを０にする。ここでは、Ｎ２＝６にしている。

（３８）Ｎが０でないならば〔３１〕に帰り、Ｎが０な
らば〈パン終了検出〉１８４の〔４１〕に移行する。す
なわち、Ｎ２＊Ｔ１＝５０ｍｓｅｃ毎に〈ノクン終了検
出〉１８４を行なっている。

上述の〈パンニング時の制御動作〉１８３ではく静止時
の制御動作〉１８１と異なり、相対角度０ｈＫ対応した
ディジタル値Ｐと相対角速度（θｈの微分値）に対応し
たディジタル値Ｖによって制御している。すなわち、合
成器１３の動作を変更しく動作変更手段）、位置検出器
１１の出力信号のみに応じた出力信号ｅを駆動器１４に
出力して、制御動作を行なっている。

第８図（ｄ）に〈パン終了検出〉１８４の７０−チャー
トを示す。

［４１］　ＩＱＩ＜０１　（Ｑｌは定数）の時には〔４
２〕に行き、ＩＱＩ＜０１でない時にはくパンニング時
の制御動作〉１８３の〔３１〕に帰る。

（４２］　ＩＰＩ＜Ｔ３（Ｔ３は定数）の時には〔４３
〕Ｋ行き、ＩＰＩ＜Ｔ３でない時にはくパンニング時の
制御動作〉１８３の〔３１〕に帰る。

（４３）ＩＶｌ＜Ｖｌ　（Ｖｌは定数）の時にはく静止
時の制御動作〉１８１の〔１１〕に帰り、ＩＶＩくｖｌ
でない時にはくパンニング時の制御動作〉１８３の〔３
１〕に帰る。

上述のくパン終了検出〉１８４では、慣性座標からみた
鏡筒部１の角速度ωｍが所定の範囲内（ＩＱＩ＜９１　
）になり、鏡筒部１と本体ケース２の相対角度θｈが所
定の範囲内（ＩＰＩ＜Ｐ３）になり、相対角速度（相対
角度θｈの微分値）が所定の範囲内（ｌｖｌ＜ｖｌ　）
になったことにより、パンニング動作の終了を検出して
いる。

次に、本撮影装置の防振特性について説明する０第１０
図にく静止時の制御動作〉１８１における制御ブロック
図を示す。同図において、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θＩの相対角度θｈ＝θ
Ｘ−θｍは、アクチュエータ３のマグネット１ｏ２の磁
界を検知するホール素子６によって簡単に検出される０
ホール素子６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１０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ωｍの−Ａ倍された信号を検出しくブロック２
０５　）、“ローパス７　イｋ　／　１３５によｑ　テ
ｆ　ｈ　＝ｍ　ｈ　／２　ｙｒ　＝　１００Ｖｈ以上の
高周波のリップル電圧が低減・除去され（ブロック２０
６）、ωｍの変動の必要な周波数成分（ＤＣ〜１００１
）の信号ｄが取シ出されている。合成器１３は単に加算
点２０８によって表わされ、信号Ｃと信号ｄを加算・合
成し、合成信号ｅを得る。駆動器１４に対応し走プａ７
り２０９において、信号ｅは０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Ｔｍ１Ｃ変換される。こ
こに、Ｒはコイル１０４　ａと１０４ｂの合成抵抗値で
あシ、Ｋｔはトルク定数である。

ブロック２０１は鏡筒部１の機械的は慣性モーメン）７
ｍＫ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、
８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２ｏ６）をＦ（１）＝（ωｈ
／（８＋ωｈ））　　　　　・・川・（１）′おき、Ｌ＝Ｃ−（Ｋｔ／Ｒ）−（１７４ｍ）　　　−−−−−
・（２）とすると、θｍからθｍへの伝達関数はＧ（ｇ
）＝θｍ／θＸ＝（Ｂ＊Ｌ）／（ｓ＊ｓ＋Ｆ（ｇ）＊　ＡｅＬ＊　ｓ＋
ＢｅＬ−）・・・・・・（３）となる。ここで、 ω１＝２π・ｆｌ＝Ｂ／Ａ　　　　　　　　　　　　　・・・・・・（４
）ω２ミ２π・ｆ２冨Ａ、Ｌ　　　　　　　　　　　　　・・・・・・（５
）とおくときに、 ω１＝２π＊　ｆ　１　（（ω２＝２π・ｆ２　　　　
・旧・・（６）ω１１＝２π・ｆｈ）ω２　　　　　　
　・・川・（７）となしている。実際には、ｆ１＝ｏ、
１Ｈ，、ｉ　＝１０）１ｚ　、　ｆｈ＝１００）Ｉｔに
している。　　　　′このようにするならば、ｆｌから
ｆ２０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（ｊω）の折線近似ボード特性は第１
１図のようになる。すなわち、慣性座標における本体ケ
ース２０回転角θＸに対する鏡筒部１の回転角θｍの伝
達特性Ｇ（ｊω）は、第一の折点周波数ｆ１以下の周波
数範囲においては１（ｏｄＢ）となり（ＩＩ■）、１１
以上で第二の折点周波数量２以下の周波数範囲では−６
ｄ　Ｂ　／　ｏ　ｃ　ｔで減衰しく線■）、１２以上の
周波数範囲では一１２ｄＢ１０ａｔ　で減衰している（
線■）（このような特性は、ｆ２≧６・ｆｌ、ｆｈ≧３
・ｆ２　とすれば得られる）。

第１１図よシ、１１以上の周波数範囲においてθｍ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２ｄＢに
よって表わされる。

さらＫ、本実施例では合成器１３の内蔵プログラムにパ
ン動作検出手段と動作変更手段を有しているので１本撮
影装置で高速のパンニング動作をｈ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）Ｋ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一
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１１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、合成器
１３の動作を〈静止時の制御動作〉１８１だけにした場
合の欠点について説明する。第１１図および（４）式か
ら理解されるように、加算点２０８までの相対角度θｈ
の検出利得Ｂと角速度ωｍの検出利得Ａの相対比Ｂ／Ａ
が小さい程ｆ１が小さくなり、防振特性が良くなるため
に、相対比をかなシ小さく選定する必要がある。すなわ
ち、検出利得Ｂを小さく設定する必要がある。ところが
１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・θｈ１（θ
ｈ１は可動限界の端に対応する相対角度θｈの値）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３０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（１θｈｌ＝θｈ１）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、パン動作検出手段によってパンニング動
作中を検出し、パンニング動作中の合成器１３の動作を
変更しく動作変更手段）、合成器１３の出力信号ｅが角
速度検出器１２の出力信号ｄには応動しないで、位置検
出器１１の出力信号Ｃだけに応動して合成器１３の出力
信号ｅが変化するようにして、その制御特性を向上させ
ている。

すなわち、合成器１３の出力信号ｅは、鏡筒部１と本体
ケース２の相対角度θｈだけに応動するようにしている
。これにより、パンニング動作中の制御利得が大きくな
シ、アクチュエータ３の発生トルクＴｍも大きくなシ、
パンニング動作による本体ケース２の回転角度θＸ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。パン動作検出
手段のパン開始検出手段は、鏡筒部１と本体ケース２の
相対角度θｈに対応したディジタル値Ｐおよび相対角速
度に対応したディジタル値Ｖにより、相対角度θｈが所
定の範囲外になったこと、もしくは、相対角０度と相対
角速度の合成値が所定の範囲外になったことにより、パ
ンニング動作の開始を検出している。パンニング動作を
していない時には（静止した被写体を撮影している時）
、相対角度θｈは所定の狭い範囲内において微少な変動
をしておシ、相対角速度も小さい。すなわち、ディジタ
ル値ｐ、ｖ、ｗの絶対値は十分小さく、演算器２３は〈
静止時の制御動作〉１８１を繰シ返している。

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θＸの増加にもかかわらす鏡筒部１
の角度θｍは変化しないので、相対角度θｈの絶対値は
増加し、相対角速度の絶対値も大きくなる。その結果、
〈パン開始検出〉１８２においてディジタル値Ｐ、■が
第９図のパンニング動作の開始検出領域に入り、パンニ
ング動作は検出され、〈パンニング時の制御動作〉１８
３に移行する。

第１２図に〈パンニング時の制御動作〉１８３における
制御ブロック図を示す。第１２図の制御ブロックより、
本体ケース２の角度θＸから鏡筒部１の角度θｍへの伝
達関数Ｇ’（ｓ）は、Ｂ＠ＤＩＩＬＬ１（１＋ＩＩ／Ｔ
）Ｇ’（ｓ）　　−−二−−一一一一一一一一一・・・（
８）８・ｓ　＋　（Ｂ　ｅ　Ｄ　ａ　Ｌ／Ｔ　）　＠　
８　＋　Ｂ　＊　Ｄ　ａ　Ｌとなる。ここで、 ω３＝２π・１３＝ｆ口３．Ｄミニ−・・・・・・（９
）ω４＝２π・ｆ　４＝Ｔ　　　　　　　　　　・・・
・・・α０とおくときに、ｆｓ＞＞ｆ、＊　　　　　　　　　　　　　・・・・・
・ａηとしている。このときの本体ケース２の角度θＸ
から鏡筒部１の角度θｍへの周波数伝達特性Ｇ′（ｊω
）を第１３図に示す（線■と線■による折線近似）。こ
れより、利得りを大きくして折点周波数ｆ３を大きくす
るならば１本体ケース２の角度θＩから鏡筒部１の角度
θｍへの周波数伝達特性Ｇ′（１ω）の帯域が広くなる
ことがわかる。従って、パンニング動作による本体ケー
ス２の角度θＩ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。

パンニング動作中は、利得りが大きいので、パンニング
による本体ケース２の角度θＸの増加に追従して鏡筒部
１の角度θｍも増加する。すなわち、鏡筒部１の角速度
ωｍ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、ωｍは所定の範
囲外（ＩＱｌ〉Ｑｌ）になっている。

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０′ゝンニング動作が
終了すると、本体ケース２の角度θＸがほとんど変化し
なくなるので、鏡筒部１の角度θｍもθＩに一致した値
に留ろうとする。これに伴って、鏡筒部１の角速度ωｍ
は所定の範囲内の小さみ値もしくは０になり、かつ、相
対角度θｈおよび相対角速度も小さな値に落ち着いてい
く。

すなわち、鏡筒部１の角速度ωｍに対応したディジタル
値Ｑの絶対値はＱｌ　　よりも小さくなシ（ＩＱＩ＜０
１）、鏡筒部１と本体ケース２の相対角度θＸに対応し
たディジタル値Ｐの絶対値はＰｓよりも小さくなり（Ｉ
ＰＩ＜Ｐｓ）、鏡筒部１と本体ケース２の相対角速度に
対応したディジタル値Ｖの絶対値はｖｌよりも小さくな
る（ＩＶＩ＜Ｖｌ）。

その結果、〈パン終了検出〉１８４においてパンニング
動作の終了が検出され、〈静止時の制御動作〉１８１に
移行する。

以後、次のパンニング動作が開始されるまで〈静止時の
制御動作〉１８１を継続する。また、次のパンニング動
作に起こった時には、上述の動作に従って〈パン開始検
出〉１８２はそれを検出し、〈パンニング時の制御動作
〉１８３に移り、〈パン終了検出〉１８４によってパン
ニング動作□の終了を検出するまで〈パンニング時の制
御動作〉１８３を行なう。

前述の実施例の〈パン開始検出〉１８２においては、相
対角度θｈに対応したディジタル値Ｐと相対角速度に対
応したディジタル値Ｖによって、これらが第９図の斜線
の領域に入ることによりノ〈ンニングの開始を検出した
が、本発明はその□ような場合に限らない。第１４図゛
（ａ）に〈パン開始検出〉１８２の他の７０−チャード
例を示す。本例では、相対角度θｈ（ト）が所定の範囲
外になったことにより、パンニング動作の開始を検出し
ている。これについて説明する。

（２０１）ＩＰＩ＜Ｐ２（Ｐ２は定数）ならばく静止時
の制御動作〉１８１の〔１１〕に帰り、ＩＰＩ＜’Ｐ２
でないならば〈パンニング時の制御動作〉１８３の〔３
１〕に行く。

さらに、第１４図中）に〈パン開始検出＞１８２の他の
フローチャート例を示す。本例では、相対角度θｈ（ト
）が所定の範囲外になったこと、または、範囲外になっ
たことにより、パンニング動作の開始を検出している（
第９図のパンニング開始検出領域とはすこし異なる）。

これについて説明するＯ［”２１１］ＰをＨ１倍（Ｈ１
ハ定数）Ｌり値、！−ＶをＨ２倍（Ｈ２は定数）した値
を加算して、変数ＷＫ格納する（Ｗ＝Ｈ１＊Ｐ＋Ｈ２＊
Ｖ）。

（２１２）ｉＰｌ＞Ｐ２　（Ｐ２は定数）ならば〈・＜
ンニング時の制御動作〉１８３の〔３１〕に移行し、１
Ｐｌ）Ｐ２でないならば〔２１３〕に行く。

（２１３］　　ＩＷＩ＞Ｗｌ　（Ｗｌは定数）ならば〈
パンニング時の制御動作〉１８３の〔３１〕に移行し、
Ｉｗ’ｌ＞ｗｌでないならば〈静止時の制御動作〉１８
１の〔１１〕に帰る。

また、前述の実施例のくパン終了検出〉１８４において
は、角速度ωｍに対応したディジタル値Ｑと相対角度θ
ｈに対応したディジタル値Ｐと相対角速度に対応したデ
ィジタル値Ｖによって、それらの絶対値がそれぞれ小さ
くなることによりパンニングの終了を検出したが、本発
明はそのような場合に限らない。第１６図（ａ）に〈パ
ン終了検出〉１８４の他のフローチャート例を示す。本
例では、慣性座標からみた鏡筒部１の角速度ωｍ　（Ｑ
）が所定の範囲内になったことによって、パンニング動
作の終了を検出している。これについて説明する。

〔３０１〕ＩＱ１〈Ｑｌ（Ｑｌは定数）ならば〈静止時
の制御動作〉１８１の〔１１〕に帰シ、＋０１＜０１　
でないならば〈パンニング時の制御動作〉１８３の〔３
１〕に帰る。

さらに、第１６図（ｂ）に〈パン終了検出〉１８４の他
のフローチャート例を示す。本例では、角速度ωｍ　（
Ｑ）が所定の範囲内になり、かつ、相対角度θｈ　（ｐ
）が所定の範囲内になったことによって、パンニング動
作の終了を検出している。これについて説明する。

（３１１）ＩＱＩ＜０１　（０１は定数）ならば（３１
２）に行き、ＩＱＩ＜０１　　でないならば〈パンニン
グ時の制御動作〉１８３の〔３１〕に帰る。

（３１２］　　ＩＰＩ＜Ｐ３　（Ｐ３は定数）ならば〈
靜１８３の〔３１〕に帰る。

なお、前述の実施例においては、相対角度θｈに対応し
たディジタル値Ｐの微分ディジタル値Ｖによって相対角
速度を検出したが、本発明はそのような場合に限らない
。たとえば、鏡筒部１と本体ケース２の相対角速度を検
出する専用の相対角速度検出器を取シつけ、パンニング
動作時に位置検出器の出力信号と相対角速度検出器の出
力信号を加算合成して制御するように合成器の動作を変
更してもよく、本発明に含まれることは言うまでもない
。しかしながら、位置検出器の出力信号だけによって制
御すれば、相対角速度検出器が不要であり、構成が簡単
になるという利点もある０また、前述の実施例に示すよ
うに本発明の撮、影装置の防振機構は、空気室が不要で
あシ、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
あシ、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、パン動作検出手段や動作変更手段を簡単に構成
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０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０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７クチ工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、パン動作検出手段と動作変更手段を設け、鏡
筒部と支持体の衝突も防止している０従って、本発明に
基き、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６図はＡ／Ｄ変換
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−、第７図は合成器の内蔵プロ
グラムの基本フローチャートを表わす図、第８図（ａ）
〜（ｄ）は各部の詳細なフローチャートを表わす図、第
９図はパンニング開始検出領域を表わす図、第１０図は
静止時の防振機構のブロック図、第１１図は静止時のθ
ｍからθｍへの周波数伝達関数Ｇ（ｊω）を表わす図、
第１２図はパンニング動作時の防振機構のブロック図、
第１３図はパンニング動作時のθｍからθｍへの周波数
伝達関数Ｇ′（５ω）を表わす図、第１４図（ａ）　、
　（ｂ）はくパン開始検出〉１８２の他の７０−チャー
トを表わす図、第１６図（ａ）　、　（ｂ）はくパン終
了検出〉１８４の他のフローチャートを表わす図、第１
６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、６・・・・・・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、２１．２２・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、２３・・
・・・・演算器、２４・・・・・・メモリ、２６・・・
・・・Ｄ／Ａ変換器、４１・・・・・・撮像素子、４２
・・・・・・画像信号処理器、Ｇ・・・・・・鏡筒部１
の重心。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第３
図男４ｓ憾６図　・第７図第８図（ｂン第８図第９図目Ｏ第１１図第１２図第１３図１１１５図

Claims

【特許請求の範囲】

（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前記鏡筒部を回動自
在に支承する支持体と、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、慣性座標からみた前記回転軸回りの
前記鏡筒部の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
号に応動する信号を出力する合成手段と、前記合成手段
の出力信号に応じて前記アクチュエータ手段に電力を供
給する駆動手段と、パンニング動作中であることを検出
するパン動作検出手段と、前記パン動作検出手段の検出
状態に応じて前記合成手段の動作を変更させる動作変更
手段とを具備し、前記パン動作検出手段によりパンニン
グ動作中であることを検出したときには、前記動作変更
手段を動作させ前記合成手段の動作を変更して、前記合
成手段の出力信号が前記角速度検出手段の出力信号には
応動しないようにし、前記鏡筒部と前記支持体の相対角
度だけに応動して前記合成手段の出力信号が変化するよ
うにした撮影装置。
（２）パン動作検出手段は、パンニング動作の開始を検
出するパン開始検出手段と、パンニング動作の終了を検
出するパン終了検出手段によって構成されていることを
特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の撮影装置。
（３）パン開始検出手段は、鏡筒部と支持体の相対角度
が所定の範囲外になったことにより、パンニング動作の
開始を検出したことを特徴とする特許請求の範囲第（２
）項記載の撮影装置。
（４）パン開始検出手段は、鏡筒部と支持体の相対角度
が所定の範囲外になったこと、または、前記鏡筒部と前
記支持体の相対角速度と前記相対角度の合成値が所定の
範囲外になったことにより、パンニング動作の開始を検
出したことを特徴とする特許請求の範囲第（２）項記載
の撮影装置。
（５）パン開始検出手段は、鏡筒部と支持体の相対角度
を位置検出手段の出力信号により検出することを特徴と
する特許請求の範囲第（３）項または第（４）項記載の
撮影装置。
（６）パン終了検出手段は、慣性座標からみた鏡筒部の
角速度が所定の範囲内になったことにより、パンニング
動作の終了を検出したことを特徴とする特許請求の範囲
第（２）項記載の撮影装置。
（７）パン終了検出手段は、慣性座標からみた鏡筒部の
角速度を角速度検出手段の出力信号により検出すること
を特徴とする特許請求の範囲第（６）項記載の撮影装置
。
（８）パン終了検出手段は、慣性座標からみた鏡筒部の
角速度が所定の範囲内になり、かつ、前記鏡筒部と支持
体の相対角度が所定の範囲内になったことにより、パン
ニング動作の終了を検出したことを特徴とする特許請求
の範囲第（２）項記載の撮影装置。
（９）パン終了検出手段は、慣性座標からみた鏡筒部の
角速度が所定の範囲内になり、前記鏡筒部と支持体の相
対角度が所定の範囲内になり、かつ、前記鏡筒部と前記
支持体の相対角速度が所定の範囲内になったことにより
、パンニング動作の終了を検出したことを特徴とする特
許請求の範囲第（２）項記載の撮影装置。
（１０）パン終了検出手段は、慣性座標からみた鏡筒部
の角速度を角速度検出手段の出力信号により検出し、か
つ、前記鏡筒部と支持体の相対角度を位置検出手段の出
力信号により検出することを特徴とする特許請求の範囲
第（８）項または第（９）項記載の撮影装置。