JPS62290273A - 撮影装置 - Google Patents

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】 ３、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は、ビデオカメラなどの撮影装置に関し、特に、
撮影装置本体に外乱振動が加わっても、安定した画像を
得ることのできる防振機能を有する↑造影装置に関する
。

従来の技術 近年、映像機器の性能の向上はめざましく、高品位な画
像が極めて容易に得られるようになっている。それにと
もない、↑造影技術にも高度なものが要求されている。

このような背景の中で撮影者及び撮影装置の揺動にかか
わらず画面揺れの少ない安定した画像を得ることのでき
る防振機能を存する１最影装置が提案されている。

以下、図面を参照しながら従来の防振機能を有する撮影
装置について説明する。第１３図は従来の防振機能を有
する撮影装置を示す構成図である。

１３０１は、複数のレンズと撮像素子を搭載された鏡筒
部である。１３０２は、鏡筒部１３０１に対するカウン
タウェイトであり、連結棒１３０３によって鏡筒部１３
０１と機械的に結合されている。１３０５は、継手であ
って、連結棒１３０３と支持棒１３０４を回動可能に結
合している。撮影者は支持棒１３０４を支持することに
よって、この撮影装置の操作を行う。以上のような構成
において、鏡筒部１３０１、連結棒１３０４、カウンタ
ウェイト１３０２とで構成される可動部１３０６の重心
が継手１３０５の付近に位置するように、カウンタウェ
イト１３０２の調整を行う。

すると可動部１３０６は継手１３０５のまわりに大きな
慣性モーメントをもつことになる。従って、何等かの外
乱によって撮影者の支持する支持棒１３０４が傾いたと
しても、可動部１３０６のもつ慣性モーメントの作用に
よって可動部１３０６すなわち鏡筒部１３０１の姿勢は
傾くことなく一定にたもたれる。よって、撮影者が揺動
しても画面揺れの少ない安定した画像を得ることができ
る。（例えば、ジョン・ユルゲンス、「ステディカムの
設計」　ニス・エム・ビー・チー・イー・ジャーナル　
８７巻　１９７８年９月　　５８７ページ　（Ｊｏｈｎ
　Ｊｕｒｇｅｎｓ　　ｒｓｔｅａｄｉｃａｍ　ａｓａ　
Ｄｅｓｉｇｎ　ＰｒｏｂｌｅｍＪ　、　ＳＭＰＴＥ　ｊ
ｏｕｎａｌ　Ｖｏｌ、８７＋　Ｓｅｐ。

１９７８、　Ｐ５８７）　） 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記のような従来の構成では、その防振
特性が固定であるという問題点がある。

例えば、撮影者が撮影装置を手に持って歩行しながら（
造影を行う場合は、撮影者が足を運ぶ周期で撮影装置に
揺れが発生するが、画面は揺れないことが望ましい。一
方、撮影者がパンＩ最沈を行う場合には撮影画面は撮影
者の意図する方向にすばやく応答することが望ましい。

もし、上記従来例において前者の撮影条件で画面揺れを
抑制できるように防振特性を選ぶと、後者の撮影条件の
下では撮影画面は撮影者の意図するように良好に応答し
ない。逆に、後者の撮影条件に合わせて防振特性を選ぶ
と撮影者の意図する方向にすばや（応答させることが出
来るが、前者の撮影条件の下では防振の効果は十分に得
ることができない。

さらに、上記従来例によれば、カウンタウェイト１３０
２を設ける必要があり、小型軽量化が困難となる問題点
がある。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の撮影装置は、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と、前記
鏡筒部と前記支持体の相対角度を検出する相対角度検出
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、前記アクチュエ
ータに電力を供給する駆動回路と、パン撮影あるいはチ
ルト撮影などの移動撮影であるか静止↑造影であるかを
判別する撮影モード判別手段と、前記撮影モード判別手
段が静止撮影であると判別したときは、前記相対角度検
出手段の出力と前記角速度検出手段の出力とをそれぞれ
第一の所定の利得で加算し、この結果を前記駆動回路の
指令入力となし、前記撮影モード判別手段が移動撮影で
あると判別したときは、前記相対角度検出手段の出力と
、前記角速度検出手段の出力と、前記相対角度検出手段
の出力から得る角速度指令とをそれぞれ第二の所定の利
得で加算し、この結果を前記駆動回路の指令入力となす
制御演算手段とを具備するものである。

作用 本発明は上記の構成によって、前記撮影モード判別手段
が静止撮影であると判別したときは、前記鏡筒部を前記
慣性座標において静止もしくは略静止するように制御し
、前記撮影モード判別手段が移動撮影であると判別した
ときは、前記鏡筒部の角速度を前記支持体の角速度に滑
らかに一致させ、前記鏡筒部が前記支持体に対して良好
に追従するように制御するので、静止撮影時には撮影者
　　　〜及び撮影装置の揺動にかかわらず画面揺れの少
ない安定した画像を得ることができ、パン撮影またはチ
ルト撮影などの移動憑影時には操作性を損なわない、小
型軽量化が可能な撮影装置が提供できる。

実施例 以下本発明の一実施例の撮影装置について、図面を参照
しながら説明する。

第１図は本発明の一実施例における撮影装置の構成図で
ある。第１図において、撮影装置の鏡筒部１には多数の
レンズ群（図示を省略）と撮像素子２（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２に結像させ、電荷信号（電気信号
）に変換する。

画像信号処理回路１０は、描像素子２に得られた電荷信
号を逐次読み出し、画像信号（ビデオ信号）を作り出し
ている。

鏡筒部１と支持体３の間にはアクチュエータ５が配置さ
れ、回転軸６を中心にして鏡筒部１をヨ一方向に回転駆
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）。アクチュエータ５の回転軸６は、鏡筒
部１の重心Ｇを通り、支持体３に回転可能に支承されて
いる。さらに、支持体３には撮影装置の操作者が手で支
持するグリップ部分４を設けである。

第２図Ｔａｌ、（ｂ）、（Ｃ１にアクチュエータ５の具
体的な構成を示す。第２図に於いて、マグネット２０２
の強磁性体製のバックヨーク２０１は鏡筒部ｌに取りつ
けられ、回転軸６と共に回転する。マグネット２０２は
４極に着磁され、界磁磁束を発生している。回転軸６の
軸受２０７が取りつけられたコイルヨーク２０３には、
コイル２０４　ａ　、　　２０４　ｂとホール素子（感
磁素子）９が固着されている。本例では、マグネット２
０２が鏡筒部１に取りつけられ、コイルヨーク２０３が
支持体３に取りつけられている。

コイル２０４ａと２０４ｂは直列に接続され、端子２０
５から２０６に流れる電流とマグネット２０２の磁束に
よって回転トルクを発生する。また、ホール素子９はマ
グネット２０２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２０２（鏡筒部１の角度θｍ）とコ
イルヨーク２０３（支持体３０角度θ０）の相対的な角
度差θｍ０（＝θ０−θｍ）に対応した出力信号ａを発
生する。なお、θｍは慣性座標からみた回転軸６の回り
の鏡筒部１の角度であり、θ０は同じ慣性座標からみた
回転軸６の回りの支持体３の角度である。

アクチュエータ５のマグネット２０２の磁束を検知する
ホール素子９の出力信号ａは相対角度検出回路１）に入
力される。第３図に相対角度検出回路１）の具体的な構
成を示す。ホール素子９の２つの出力端子に得られる直
流信号を、演算増幅器３０１と抵抗３０２．３０３．３
０４．３０５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。＋ＶＨ１−■ｌ（は
、適当な電源であり、抵抗３０６．３０７を介してホー
ル素子９に適当なバイアス電圧を与えている。

また、振動型ジャイロからなる角速度センサ７が、鏡筒
部１に固定部祠８によって取りつけられている。角速度
センサ７の検出軸はアクチュエータ５の回転軸６と一致
しており、慣性座標における鏡筒部１の回転軸６の回り
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７の出力信号すは角速度検出回路１２に入力され
、慣性座標からみた鏡筒部１の回転軸６の回りの角速度
ωｍに比例した信号ｄを得ている。第４図に角速度検出
回路１２の具体的な構成を示す。強制振動回路４０１は
所定周波数（例えば、１ｋｌｌｚ）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７の圧
電素子で作られたドライブ・エレメント４０２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４０３はドライブ・エレメント４０２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４０
２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６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４０３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６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４０３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４０３の出力を同期検波回路４０４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４
０５によって検波出力の低周波成分（例えば、ＤＣ〜１
００　ｆｉｚ程度）を取り出せば、慣性座標における鏡
筒部１の回転軸６の回りの角速度ωｍに比例する信号ｄ
が得られる。

相対角度検出回路１）の出力信号Ｃと角速度検出回路１
２の出力信号ｄは、撮影モード判別手段１３に入力され
る。撮影モード判別手段は、これらの入力信号からＩ最
沈者が静止撮影を行っているのかパン撮影を行っている
のかを判別する。

ここで、前記静止撮影とは、撮影者が、撮影方向を変え
る事なく撮影装置を操作することを意味し、前記パン撮
影とは、１島影者が、撮影方向をヨ一方向に回転移動す
るように撮影装置を操作することを意味する。

撮影モード判別手段１３の判別結果は制御演算手段１４
に入力される。さらに、制御演算手段１４には、相対角
度検出回路１）の出力信号Ｃと角速度検出回路１２の出
力信号ｄが入力される。制御演算手段１４は、撮影モー
ド判別手段１３が静止撮影であると判別したときは、相
対角度検出回路１）の出力信号Ｃと角速度検出回路１２
の出力信号ｄとをそれぞれ第一の所定の利得で加算し、
撮影モード判別手段１３がパン撮影であると判別したと
きは、相対角度検出回路１）の出力信号Ｃと角速度検出
・回路の出力信号ｄと相対角度検出回路１）の出力信号
Ｃから得る角速度指令とをそれぞれ第二の所定の利得で
加算し、演算結果を出力信号ｅとして出力する。

第５図に撮影モード判別手段１３と制御演算手段１４の
構成を示す。本実施例では、↑層形モード判別手段１３
と制御演算手段１４は、Ａ／Ｄ変換器５０２．５０３と
演算器５０１とメモリ　５０４とＤ／Ａ変換器５０５と
で構成される。Ａ／Ｄ変換器５０２は、相対角度検出回
路１）の出力信号Ｃの値に対応したディジタル信号ｐを
作り出している。また、Ａ／Ｄ変換器５０３は、角速度
検出回路１２の出力信号ｄの値に対応したディジタル信
号ｑを作り出している。演算器５０１は、メモリ５０４
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５０２のディジタル信号ｐとＡ／Ｄ変換器５
０３のディジタル信号ｑをＲＡ　Ｍ　ＳＭ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
後に合成して、合成ディジタル信号ＷをＤ／Ａ変換器５
０５に出力し、合成信号ｅを得ている。

第６図にＡ／Ｄ変換器５０２の具体的な構成を示す（Ａ
／Ｄ変換器５０３についても同様である）。

入力信号ＣとＤ／Ａ変換回路６０７の出力信号ｍはコン
パレータ６０１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６０５は、所定
の周波数のクロックパルスｌを発生している。演算器５
０１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を読み込む時に“Ｌ”　（低
電位状態）になる。従って、インバータ回路６０２とア
ンド回路６０３．６０４はコンパレート信号ｎに応じて
、クロックパルスｌをカウンタ回路６０６のダウンパル
ス入力端子りもしくはアンプパルス入力端子Ｕに入力し
ている（信号りが“Ｈ”の時）。カウンタ回路６０６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、アンプパルス入力端子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６０６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６０７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６０６のディジタル信号ｐは入力信号Ｃに対応し
た値になる６演算器５０１は、信号りを所定の短時間“
Ｌ”にしてカウンタ回路６０６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５０１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
。

制御演算手段１４の出力信号ｅは駆動回路１６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５のコイル２０４ａ、２０４ｂに供給
される。第７図に駆動回路１６の具体　　　−的な構成
を示す。演算増幅器７０１とトランジスタ７０４．７０
５と抵抗７０２．７０３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。

さて、演算器５０１の内蔵プログラムについて説明する
。まず、第８図に示した基本フローチャートに基づいて
概略を説明する。

処理８０１では、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ΔＴ毎に割り込み信号を発生
し、割り込みが入ると■に移行する。

すなわち、サンプリング時間ΔＴで以下の処理を行うこ
とになる。

処理８０２では、鏡筒部ｌと支持体３との相対角度θｍ
ｏに相当するデジタル信号ｐをＡ／Ｄ変換器５０２から
取り込み、メモリ５０４に格納する。さらに、鏡筒部１
の慣性座標から見た角速度ωｍに相当するデジタル信号
ｑをＡ／Ｄ変換器５０３から取り込み、メモリ５０４に
格納する。

処理８０３では、鏡筒部１と支持体３との相対角度θｍ
ｏに相当するデジタル信号ｐと鏡筒部１の慣性座標から
見た角速度ωｍに相当するデジタル信号ｑから、静止撮
影であるかパン撮影であるかを判別する。そして、静止
撮影と判別すれば■に移行し、パン撮影と判別すれば■
に移行する。

処理８０４では、鏡筒部ｌが慣性座標において静止もし
くは略静止するように制御演算し、駆動回路１６の指令
入力となる信号ｅを作り出している。

本処理のあとは、■に移行する。

処理８０５では、鏡筒部１が支持体３に対して滑らかに
追従するように制御演算し、駆動回路１６の指令入力と
なる信号ｅを作り出している。本処理のあとは、■に移
行する。

なお、処理８０３が第１図における撮影モード判別手段
１３に相当し、処理８０４と処理８０５が第１図におけ
る制御演算手段１４に相当する。

次に、処理８０２〜８０５について、第９図を用いて詳
しく説明する。

第９図（ａ）は、処理８０２の詳細なフローチャートで
ある。まず、鏡筒部１と支持体３の相対角度θｍ。

に対応するデジタル信号ｐの前回のサンプリング時の値
を保持する変数Ｑｎの内容を変数Ｑｎ−１に格納する。

次いで、信号りを“Ｌ”にして鏡筒部１と支持体３の相
対角度θｍｏに対応するデジタル信号ｐを新たに取り込
み、変数Ｑｎに格納した後、再び信号りを“Ｈ”にする
。

さらに、鏡筒部１の角速度ωｍに対応するデジタル信号
ｑの前回のサンプリング時の値を保持する変数Ｗｎの内
容を変数Ｗｎ−１に格納する。次いで、信号ｋを“Ｌ”
にして鏡筒部１の角速度ωｍに対応するデジタル信号ｑ
を新たに取り込み、変数Ｗｎに格納した後、再び信号ｋ
を“Ｈ”にする。

すなわち、この時点で今現在の鏡筒部１と支持体３の相
対角度θｎｏの情報が変数Ｑｎに格納され、鏡筒部１の
角速度ωｍの情報が変数Ｗｎに格納されたことになる。

さらに、１サンプリング前のそれぞれの情報は変数Ｑｎ
−１と変数Ｗ　ｎ−１に格納されている。

第９図山）は、処理８０３の詳細なフローチャートであ
る。変数ＰＦＬは、その内容が“１”のときはパン撮影
と判定していることを示し、その内容が“Ｏ”のときは
静止撮影と判定していることを示すものである。

さて、前回のサンプリング時の本処理８０３の結果にお
いてＰＦＬ＝１であったとすると、処理９０１の結果、
処理９０２に移行する。処理９０２において、変数Ｑｎ
の絶対値が所定の値ＱＡＩＳを超えていないかを判別す
る。変数Ｑｎの絶対値が所定の値ＱＡＩＳを超えていな
ければ処理９０３に移行し、超えていれば処理９０７に
移行する。処理９０３では変数Ｗｎの絶対値が所定の値
ＷＡＩＳを超えていないかを判別する。変数Ｗｎの絶対
値が所定の値ＷＡＩＳを超えていなければ処理９０４に
移行し、超えていれば処理９０７に移行する。処理９０
４では変数ＮＡｌ５の内容を１”だけ増す。処理９０５
では変数ＮＡｌ５が所定の値ＴＡＩＳを超えているかを
判別する。変数ＮＡｌ５が所定の値Ｔ　ＡＩＳを超えて
いれば処理９０６に移行し、超えていなければ処理９０
８に移行する。

処理９０６では変数ＰＦＬを“０”とする。処理９０７
では変数ＮＡｌ５を“０”とする。変数ＮＡｌ５は一種
のカウンタの働きをしており、第８図に示した一連の処
理が行われるのは時間ΔＴごとに発生するタイマ割り込
みによるので処理９０４〜処理９０５は時間ΔＴＸＴＡ
ＩＳを計測していることに相当する。

すなわち、パン撮影であると判別されている時（ＰＦＬ
＝１の時）は鏡筒部ｌと支持体３の相対角度θｍｏの絶
対値が所定の値（ＱＡＩＳに対応）以下であり、かつ鏡
筒部１の角速度ωｍの絶対値が所定の値（ＷＡＩＳに対
応）以下である状態が所定の時間（ＴＡＩＳに対応）以
上続いて始めて静止撮影であると判別される（ＰＦＬ＝
Ｏ）ことになり、パン（層形を行っている間は上記条件
は満たされる事な（ＰＦＬ＝１となっている。

前述とは逆に、前回の処理８０３の結果においてＰＦＬ
＝Ｏであったとすると、処理９０１の結果、処理９０９
に移行する。処理９０９では変数Ｑｎの絶対値が所定の
値Ｑ　ＰＡＮを超えているかを判別する。

変数Ｑｎの絶対値が所定の値Ｑ　ＰＡＮを超えていれば
処理９１０に移行し、超えていなければ処理９０８に移
行する。処理９１０では変数ＰＦＬを“１”とする。処
理９１）では変数ＮＡｌ５を“０”とする。

すなわち、静止撮影であると判別されている時（ＰＦＬ
＝Ｏの時）は鏡筒部１と支持体３の相対角度θｍｏの絶
対値が所定の値（ＱＰＡＮに対応）以上となった時点で
パン撮影と判別（ＰＦＬ＝１）する。このことは、静止
撮影の時に鏡筒部１が慣性座標において静止もしくは略
静止するように制御されることから、この状態（静止撮
影）からパン撮影に移る過程において鏡筒部１と支持体
３の相対角度θｍｏが大きくなる（詳細は後述する）こ
とを利用するものである。

そして、処理９０８において、静止↑層形かパン撮影か
の判別結果をもとに次の処理に移行する。すなわち、前
段までの処理において静止撮影であると判別されていれ
ば■に移行し処理８０４を行い、パン撮影と判別されて
いれば■に移行し処理８０５を行う。

第９図（Ｃ）は、処理８０４の詳細なフローチャートで
ある。まず、駆動回路１６の指令入力となる信号ｅに対
応するデジタル信号Ｗの１サンプリング前の値を保持す
る変数Ｅｎを変数Ｅｎ−１に格納する。

次いで、鏡筒部１と支持体３の今現在の相対角度θｍｏ
に対応する値を保持する変数Ｑｎから鏡筒部１と支持体
３の１サンプリング前の相対角度θｍＯに対応する値を
保持する変数Ｑｎ−１を引算し、その結果を変数ΔＱに
格納する。次いで、鏡筒部１の今現在の角速度ωｍに対
応する値を保持する変数Ｗｎから鏡筒部１の１サンプリ
ング前の角速度ωｍに対応する値を保持する変数Ｗｎ−
１を引算し、その結果を変数ΔＷに格納する。そして、
Ｋ１、に２を定数として下記の演算（１）を行い、演算
結果は変数ΔＥに格納される。

ΔＥ＝−Ｋ　Ｉ　ＸΔＷ＋に２ＸΔＱ−・・−・−・・
−・（１）ここで、上記混合演算において各演算の優先
順位は、×〔乗算〕、＋〔加算〕、−〔減算〕である。

次いで、変数ΔＥと変数Ｅｎ−１を加算し、その結果を
新たに変数Ｅｎに格納する。そして最後に、変数Ｅｎの
内容を信号ＷとしてＤ／Ａ変換器５０５に出力する（第
５図参照）。その後、■に移行し次のタイマ割り込みを
待つ（第８図参照）。

第９図（ｄｌは、処理８０５の詳細なフローチャートで
ある。まず、駆動回路１６の指令入力となる信号ｅに対
応するデジタル信号Ｗの１サンプリング前の値を保持す
る変数Ｅｎを変数Ｅｎ−１に格納する。

次いで、鏡筒部１と支持体３の今現在の相対角度θｌｌ
１ｏに対応する値を保持する変数Ｑｎから鏡筒部１と支
持体３の１サンプリング前の相対角度θｍ。

に対応する値を保持する変数Ｑｎ−１を引算し、その結
果を変数ΔＱに格納する。次いで、鏡筒部１の今現在の
角速度ωｍに対応する値を保持する変敗Ｗｎから鏡筒部
ｌの１サンプリング前の角速度ωｍに対応する値を保持
する変数Ｗ　ｎ−１を引算し、その結果を変数ΔＷに格
納する。そして、Ｋ３、Ｋ４、ＴＷを定数として下記の
演算（２）を行い、演算結果は変数ΔＥに格納される。

ΔＥ＝−に３Ｘ　（ΔＷ−ΔＱ　／　Ｔ　ｗ　）十に４
×ΔＱ　　　　　　・−・−−−−−−−・−・（２）
ここで、上記混合演算において各演算の優先順位は、（
）〔かっこ〕、×〔乗算〕、／〔除算〕、＋〔加算〕、
−〔減算〕である。

次いで、変数ΔＥと変数Ｅｎｄを加算し、その結果を新
たに変数Ｅｎに格納する。そして最後に、変数Ｅｎの内
容を信号ＷとしてＤ／Ａ変換器５０５に出力する（第５
図参照）。その後、■に移行し次のタイマ割り込みを待
つ（第８図参照）。

以下、静止撮影時における制御動作と防振効果について
詳細に説明する。第１０図は、静止撮影時の本実施例に
おける撮影装置の制御ブロック図である。なお、図中に
おいて、Ｓはラプラス演算子を表すものである。さらに
、本図においてサンプリングによる遅れ要素、角速度検
出回路１２のローパスフィルタ４０５の周波数依存性は
以下説明する周波数領域では十分無視できるので省略し
ていることを予めことわっておく。さて、慣性座標から
みた鏡筒部ｌの角度θｌと支持体３の角度θ０の相対角
度θｍｏは、アクチュエータ５のマグネット２０２の磁
界を検知するホール素子９によって簡単に検出される。

ホール素子９と相対角度検出回路１）はブロック１００
１で表わされ、θｍｏのＫＱ−ＡＱ倍の信号Ｃ（位置検
出回路１）の出力信号）を得る。

ＫＯはホール素子５の磁束・電圧変換利得であり、ＡＱ
は相対角度検出回路１）の電圧、利得である。一方、慣
性座標からみた鏡筒部ｌの角速度ωｍは角速度センサ７
と角速度検出回路１２によって検出され、ブロック１０
０８によって表わされ、０ｍのＫＷ・ＡＷ倍の信号ｄを
得る。に−は角速度センサ７の角速度・電圧変換利得で
あり、ＡＷは角速度検出回路１２の電圧利得である。さ
らに、演算器５０１の処理８０４（破線で囲った部分が
それに相当する）によって、信号Ｃをに２倍（ブロック
１００２）　Ｌ、その結果と、信号ｄを−に１倍（ブロ
ック１００９）したものとを加算点１０１０において合
成し、合成信号ｅを得る。駆動回路１６に対応したブロ
ック１００４において、信号ｅはＡｅ倍に増幅され、電
圧信号ｆを得る。アクチュエータ５に対応したブロック
１００５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２０４ａと２０４　ｂの合成抵
抗値であり、Ｋｔはトルク定数である。ブロック１００
６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ωｍへの伝達を表わし、ブロック１０
０７は０ｍとθｍの関係を表わす。

したが４で、本ブロック図からθ０からθｍへの伝達特
性は折線近似のボード線図で表すと第１）図のようにな
る。第１）図においてｒｒはθ０の揺れの周波数である
。ここで、折点の周波数ｆ４、ｆ２は第１０図に示した
各利得定数を用いて以下のよう　゛に表せる。

２π　ＫＷ−Ａ−・にｌ ２　π　　　　　　　　　　　　Ｊｍ 実際には、ｆ　１　＝０．１８Ｈｚ、　　ｆ　２　＝１
０Ｈｚにしている。そして、慣性座標における支持体３
の回転角θ０に対する鏡筒部１の回転角θｍの伝達特性
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、１）以上で第二の折点周波数
ｆ２以下の周波数範囲では−６ｄＢ／ｏｃｔで減衰し、
１２以上の周波数範囲では一１２ｄＢ１０ａｔＴ：減衰
している。第１）図より、１）以上の周波数範囲におい
て００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、ＯｄＢと特性線の間の差ＺｄＢによって表
わされる（この場合ｆｒ＝ｌ）ｌｚにおいてＺ＝１５ｄ
Ｂとなる）。

静止撮影時における撮影装置の変動は、主に０．５　ｆ
ｉｚ〜５　Ｈｚの範囲に分布していることが知られてい
る。従って、本撮影装置の防振特性を第１）図のごとき
特性にすれば、支持体３の回転角θ０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。

さらに加えて言えば、前記混合演算（１）における各項
はその次段の処理（Ｅｎ　＝Ｅｎ−１＋ΔＥ）とによっ
て、下記の様な意味をもつ。

すなわち、（１）式第１項（−ＫＩＸΔＷ〕は鏡筒部１
の角速度ωｍを“０”とし鏡筒部１を慣性座標において
静止させるために設ける成分である。

ｆｌ１）１式第２Ｋ２×ΔＱ〕は鏡筒部１と支持体３の
相対角度θｍｏを“０”とし鏡筒部１の慣性座標におけ
る角度θｍと支持体３の慣性座標における角度θ０が、
はぼ一致した状態とするために設ける成分である。

さて、次にパン撮影時における制御動作を説明する。ま
ず、静止撮影を行っている時は上記のように鏡筒部１は
慣性座標において静止するように制御されているので、
撮影者がこの状態（静止撮影）から支持体３を操作して
パン撮影に入ったならば鏡筒部１は支持体３に追従せず
静止するように制御され（実際には前記混合演算（１）
における第二項〔Ｋ２×ΔＱ〕の働きによって僅かなが
ら動く）鏡筒部１と支持体３の相対角度θｍｏは次第に
大きくなる。しかしながら、撮影モード判別手段１３（
処理８０３）によって相対角度θ１Ｉｌｏの絶対値が所
定の値（第９図（ａｌのＱＰＡＮに対応）を超えたとこ
ろでパン撮影であると判別され制御演算は処理８０５に
よって行われることになる。処理８０５では鏡筒部１の
角速度ωｍが支持体３の角速度ω０に対して滑らかに一
致し、良好に追従するように制御演算している。このこ
とについて、以下、詳しく説明する。

前記混合演算（２）における各項はその次段の処理（Ｅ
ｎ　＝Ｅｎ−１千ΔＥ）とによって、下記の様な意味を
もつ。

すなわち、（２）代筆１項（−に３Ｘ（ΔＷ−ΔＱ／Ｔ
Ｗ））は鏡筒部１の角速度ωｍを時定数Ｔｗで支持体３
の角速度ω０に一致するように働く。

なぜなら、定常状態（パン撮影と判別され常に処理８０
５が行われている場合において）では、この項は“０”
となる。よって、次式（３）を得る。

ΔＷ＝ΔＱ／Ｔ　ｗ　　　　　　　　　　　　・−・−
−−−−−・−−−−−（３１式（３）は以前の説明か
ら、次式（４）のように書き換えられる。

Ｗｎ　　　Ｗｎ−１＝　（Ｑｎ　−Ｑｎ−１）　／Ｔｗ
−−−−一−・−・−一−−−・−（４）さらに、式（
４）は次式（５）のように書き換えられる。

（Ｗｎ　−Ｗｎ−１）　／ΔＴ ＝　（Ｗｎ　＋　（Ｑｎ　−Ｑｎ−１）　／ΔＴ−Ｗｎ
　）　／　Ｔ　Ｗ　　−−−−−−−−・・−−−−−
（５１式（５）は明らかに差分方程式であり、サンプリ
ング周期ΔＴの極限ΔＴ−０をとると、弐（５）はｔを
時間として次式（６）の微分方程式になる。

ｄＷｎ／ｄＬ ＝　（Ｗｎ　＋ｄＱｎ　／ｄｔ　−Ｗｎ　）／Ｔｗ−−
−−−−−−−−−−−−・−（６）ここで、Ｗｎは鏡
筒部１の角速度ωｍに対応し、Ｑｎは鏡筒部１と支持体
３の相対角度θｍｏに対応するものであるから、式（６
）は次式（７）６二書き換えることができる。

ｄωｍ／ｄｔ ＝（ωｍ十ｄθｍｏ／　ｄｔ　−ωｍ　）　／Ｔｗ−・
−−一−−−−−−−−−・・（７）さて、式（７）に
おいて項〔ｄθｍｏ／ｄｔ）は鏡筒部１に対する支持体
３の相対角速度を表すものであるから、この項と鏡筒部
ｌの角速度ωｍとの和であるところの〔ωｍ＋ｄθｍｏ
／ｄｔ）は支持体３の角速度ω０を表すことになる。よ
って、式（７）は次式（８）となる。

４０ｍ　／　ｄ　を −（ω０−ωｍ　）　／Ｔ　ｗ　　−−−−−−−−−
・−（８）微分方程式（８）をωｍについてとくと、結
局式（９）を得る。

ωｍ　＝　（１７０Ｘ　（１−ｅ−”Ｔ′１）　　　−
−−−−−（９１すなわち、式（９）は鏡筒部Ｉの角速
度ωｍが時定数ＴＷで支持体３の角速度ω０に一致する
ことを示している。すなわち、（２）式のΔＱ　／　Ｔ
　ｗは鏡筒部１に対して角速度の指令を施している。と
ころが項（−に３Ｘ（ΔＷ−ΔＱ／Ｔｗ））だけでは鏡
筒部１の角度θｍと支持体３の角度θ０は、一致しない
で、はぼ撮影モード判別手段１３がパン撮影を判別した
時点での差だけずれた格好になる。

そこで、項〔Ｋ４×ΔＱ〕が鏡筒部１と支持体３の相対
角度θｍＯを“０”とし鏡筒部１の慣性座標における角
度θｍと支持体３の慣性座標における角度θ０が、はぼ
一致した状態で前記のように鏡筒部１の角速度ωｍを支
持体３の角速度ωＯに一致させるために設けられている
。

さて、撮影者が静止撮影からパン撮影、そして再び静止
撮影という具合に本実施例の撮影装置を操作したときの
支持体３の慣性座標における角度θ０と鏡筒部Ｉの慣性
座標における角度θｍの動きについて第１２図を用いて
説明する。第１２図は、過影者が静止撮影からパン撮影
、そして再び静止撮影という具合に本実施例の撮影装置
を操作したときの支持体３の慣性座標における角度θ０
と鏡筒部１の慣性座標における角度θｍの動きを示すも
のである。曲線１２０１は支持体３の慣性座標における
角度θ０の動きを示すものであり、撮影者が時刻ｔｌま
では静止撮影を行い、この時刻（ｔｌ）よりパン撮影に
入り、時刻ｔ３で再び静止撮影に入っていることを示す
。曲線１２０２は鏡筒部１の慣性座標における角度θｍ
の動きを示すものである。

時刻【１でパン１最影が開始されると、この時点では本
実施例の撮影装置は撮影モード判別手段１３（処理８０
３）によって依然として静止撮影と判別されているので
前記した様に鏡筒部１は僅かながら動くものの支持体３
に対する追従性は悪く鏡筒部ｌと支持体３の相対角度θ
ｍｏは広がりを増す。

やがて、時刻【２において鏡筒部１と支持体３の相対角
度θｍｏが、処理８０３で定めるところのθＰＡＮに対
応する値まで太き（なると、同処理８０３によってパン
撮影と判別され制御演算は処理８０５に委ねられる。す
ると、前記した様に鏡筒部１０角速度ωｍが支持体３０
角速度ω０に対して滑らかに一致し、さらに、鏡筒部ｌ
の角度θｍが支持体３の角度θ０に対してほぼ一致した
状態で良好に追従するように制御される。そして、時刻
Ｌ３において撮影者が静止撮影に入ると処理８０３で定
めるところのＴＡＩＳに対応する時間の後、時刻ｔ４に
おいて同処理８０３によって再び静止撮影と判別される
ことになる。

なお、以上の説明では、ヨ一方向の揺れに対する防振及
びパン撮影について適用した本発明の詳細な説明したが
、もちろん、ピッチ方向の揺れに対する防振及びチルト
撮影にも適用できることは言うまでもない。さらに、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
はなく、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 以上述べたように、本発明の撮影装置の防振機構は、従
来例に於て必要とされた鏡筒部のカウンタウェイトが不
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
。さらに、本発明の撮影装置は↑層形モード判別手段を
有しており、静止撮影で必要とされる防振効果とパン撮
影において必要とされる良好な追従性を両立させている
。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おける１最影装置の構成図
、第２図は第１図のアクチュエータの具体的な構成を表
す構成図、第３図は第１図の相対角度検出回路の具体的
な構成を表す回路図、第４図は第１図の角速度検出回路
の具体的な構成を表す構成図、第５図は第１図の撮影モ
ード判別手段と制御演算手段の具体的な構成を表す構成
図、第６図は第５図のＡ／Ｄ変換器の具体的な構成を表
す構成図、第７図は第１図の駆動回路の具体的な構成を
表す回路図、第８図は第５図のメモリのＲＯＭ領域に格
納されている内蔵プログラムの基本フローチャート、第
９図は第８図の各処理の詳細なフローチャート、第１Ｏ
図は第１図の動作を説明するためのブロック図、第１）
図は第１図の動作を説明するためのボード線図、第１２
図は第１図の動作を説明するための動作説明図、第１３
図は従来における撮影装置の構成図である。 １・・・・・・鏡筒部、３・・・・・・支持体、５・・
・・・・アクチュエータ、６・・・・・・回転軸、７・
・・・・・角速度サンサ、９・・・・・・ホール素子、
１０・・・・・・画像信号処理回路、１）・・・・・・
相対角度検出回路、１２・・・・・・角速度検出回路、
１３・・・・・・撮影モード判別手段、１４・・・・・
・制御演算手段、Ｇ・・・・・・鏡筒部１の重心、１６
・・・・・・駆動回路、５０１・・・・・・演算器、５
０２．５０３・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、５０４・・・
・・・メモリ、５０５・・・・・・Ｄ／Ａ変換器。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名３　　　　
　　゛　　・つ ＆　　　さ く〕 第９図 第９図 第９図 第９図 死１）図 第１２図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （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
   タと、前記鏡筒部と前記支持体の相対角度を検出する相
   対角度検出手段と、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
   アクチュエータに電力を供給する駆動回路と、パン撮影
   あるいはチルト撮影などの移動撮影であるか静止撮影で
   あるかを判別する撮影モード判別手段と、前記撮影モー
   ド判別手段が静止撮影であると判別したときは、前記相
   対角度検出手段の出力と前記角速度検出手段の出力とを
   それぞれ第一の所定の利得で加算し、この結果を前記駆
   動回路の指令入力となし、前記撮影モード判別手段が移
   動撮影であると判別したときは、前記相対角度検出手段
   の出力と、前記角速度検出手段の出力と、前記相対角度
   検出手段の出力から得る角速度指令とをそれぞれ第二の
   所定の利得で加算し、この結果を前記駆動回路の指令入
   力となす制御演算手段とを具備してなる撮影装置。
2. （２）アクチュエータの回転軸が鏡筒部の重心もしくは
   重心の近傍を通っていることを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項に記載の撮影装置。
3. （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特許請求の範囲
   第（１）項に記載の撮影装置。
4. （４）慣性座標における支持体の回転角度に対する鏡筒
   部の回転角度の伝達特性を、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ｆ１（ｆ１＜ｆ２）以下の周波数範囲では−６ｄ
   Ｂ／ｏｃｔで減衰させ、ｆ２以上では−１２ｄＢ／ｏｃ
   ｔで減衰させるようにしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項に記載の撮影装置。
5. （５）撮影モード判別手段は、相対角度検出手段の出力
   の絶対値が第一の所定の値を超えたことを見て移動撮影
   と判別し、相対角度検出手段の出力の絶対値が第二の所
   定の値より小さくかつ、角速度検出手段の出力の絶対値
   が第三の所定の値より小さくなることが所定の時間以上
   続いたときに静止撮影と判別するようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項に記載の撮影装置。
6. （６）相対角度検出手段の出力から得る角速度指令は鏡
   筒部の慣性座標からみた角速度が同じ慣性座標からみた
   支持体の角速度に対して所定の時定数で一致するように
   指令することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に
   記載の撮影装置。