JPH0286272A - ビデオカメラ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＶＴＲが一体化されたビデオカメラ、電子カ
メラなどの携帯用のビデオカメラに係わり、特に、画像
振れ防止装置を備えたビデオカメラに関する。

〔従来の技術〕

近年、Ｖ　Ｔ　Ｒが一体化されたビデオカメラが普及し
ているが、これは携帯用として開発されたものであり、
通常、屋外などで携帯して用いられる。

この丸めに、歩行しながらあるいは、運行している乗物
上で撮像する機会も多く、このような場合には、カメラ
本体に振動が伝達して画像振れが生ずる。また、静止し
て撮像する場合でも、三脚などの固定装置を用いずにズ
ーム比を６〜８倍程度として望遠撮像する場合には、手
振れによって画像振れが目立ち、非常に見にくい画像と
なる。

このような画像振れを防止する従来の方法としては、ジ
ャイロを用いてカメラが常に重力方向に固定されるよう
にした方法やカメラを取りつけた電動雲台の振動を加速
度センサで加速度、角速度として検出し、これらによっ
てこの振動が相殺されるように電動雲台を駆動する方法
が提案されている。

しかし、カメラ筐体全体をモータによって駆動するなど
、いずれの方法も防振装置を含めたカメラ全体は大形化
、重量化する欠点があり、Ｖ　ＴＲ一体形ビデオカメラ
などのように、携帯用のカメラにこれらの方法を採用す
ることは難かしい。

かかる問題を解消するものとして、例えば特開昭６１−
２４０７７８号公報においては、カメラの鏡筒部をピッ
チング方向、ヨーイング方向に回動駆動するアクチュエ
ータ手段と、鏡筒部のこれら方向の回動角、角速度を検
出する検出手段とを設け、検出される回動角、角速度を
夫々のアクチュエータにフィードバックすることにより
、鏡筒部、したがって、カメラの振動を防止するように
した装置が開示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

一方、このような携帯用のビデオカメラでは、移動する
被写体を撮像する場合には、レンズ系が常にこの被写体
に向くように、ユーザはこのビデオカメラをかかえなが
ら向きを変えるなどしている。しかしながら、一般ユー
ザにとっては、移動する被写体を正確に追跡して撮像す
るということは非常に難かしい。例えば、横方向に移動
する被写体を撮像する場合、ビデオカメラは地面に垂直
な軸を中心にして回動させなければならないが、ユーザ
が向きを変えるときには上下の動きも入ってしまい、こ
れによって画面が大きく振れることになる。

従来、このような移動する被写体の安定した撮像を可能
とするために、ビデオカメラを雲台に載置し、パン棒で
もって雲台を回動あるいは傾けることにより、ビデオカ
メラを上下に振らしたり。

（チルティング）、左右に回動させたり（パンニング）
している。

しかし、携帯用ビデオカメラを携イ：″；して使用する
」シ合には、このような雲台を用いることができないか
ら、上記のような間ヱが生ずることになる。

ノＬ完明の１」的は、かかる問題点を解消し、スイッチ
操作によって簡単にチルティング、パンニングを行なう
ことができるようにした、画像振れ防止装置を有するビ
デオカメラを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

」二記目的を達成するために１本発明は、画像振れ防止
装置に加えて、自動チルティングスイッチ、自動パンニ
ングスイッチと、レンズ系のピッチング方向、ヨーイン
グ方向夫々の回動位置を検出する第１、第２の位置検出
手段と、コン１ヘローラとを設ける。

〔作用〕

自動チルティングを操作すると、コントローラは第１の
位置検出手段の検出出力を取り込み、画像振れ防止装置
のアクチュエータを駆動してレンズ系をピッチング方向
に回動させる。これにより、チルティングが行なわれる
。また、自動パンニングスイッチを操作すると、コント
ローラは第２の位置検出手段の検出出力を取り込み１画
像振れ防止装置のアクチュエータを駆動してレンズ系を
ヨ−イング方向に回動させる。これにより、パンニング
が行なわれる。

このように、画像振れ防止装置を用いて、チルティング
、パンニングを行なうことができる。

〔実施例〕

まず、本発明によるビデオカメラに用いる画像振れ防止
装置について説明する。

第４図はかかる画像振れ防止装置の一具体例を示す構成
図であって、■はズームレンズ系、２は角速度センサ、
３は変位量検出回路、４はアクチュエータ駆動回路、５
はモータ、６はウオーム。

７はアクチュエータ、８はジンバル、９はピボット軸、
１０はウオームホイール、１１は角速度センサ、１２は
変位量検出回路、１３はアクチュエータ駆動回路、１４
はモータ、１５はウオーム、１６はアクチュエータ、１
７はウオームホイール、１８はピボット軸、１９は撮像
素子、２０はカメラ回路、２１はカメラ本体である。

同図において、ビデオカメラのカメラ本体２１では、ズ
ームレンズ系が撮像素子１９（ここで、１９は撮像素子
が設けられた回路基板部であるが、説明上撮像索子とし
ている）と一体となっており、撮像素子１９の出力信号
は、増幅された後、カメラ回路２０に供給されて信号処
理される。

いま、ズームレンズ系１の光軸方向をＸ軸、これに直交
する水平方向をｙ軸、この先軸に直交する垂直方向を２
軸とする三次元座標を想定すると、ズームレンズ系１に
は、撮像素子１９を含むズームレンズ系１の重心を通る
ｙ軸方向の水平軸を中心軸として、ズームレンズ系１の
外壁面両側にウオームホイール１０が固定されている。

但し、手前側のウオームホイール１０のみを示し、向う
側のウオームホイール１０は図示していない。また、上
記重心はズームレンズ系１の光軸上にあり、上記中心軸
はそれとズームレンズ系１の外壁面との交点の接線に垂
直とする。つまり、上記中心軸はウオームホイール１０
の回動中心軸となる。

一方、ジンバル８には水平に対向する一対のピボット軸
９が設けられており（但し、手前側のピボット軸９のみ
を示す）、それらの先端がウオームホイール１０の回動
中心点に押しつけられることにより、ズームレンズ系１
は、ピボット軸９を支点とし、ｙ軸方向の上記中心軸を
中心に、すなわち、ピッチング方向に回動可能に、ジン
バル８で支持されている。

このジンバル８には、回転軸が垂直（Ｚ軸方向）となる
ようにモータ５が取りつけられ１回転軸にウオーム６が
一体となっている。このウオーム６はウオームホイール
１０に噛合している。ウオーム６とウオームホイール１
０とがウオームギヤを構成しており、また、モータ５と
ウオーム６とは、ピボット軸９を中心に、すなわちピッ
チング方向にズームレンズ系１を回動させるためのアク
チュエータ７を構成している。

また、ジンバル８におけるモータ５の取付部の下面には
、ズームレンズ系１の上記重心を通る垂直な（Ｚ軸方向
）の軸を回転中心軸としてウオームホイール１７が一体
に取りつけられている。そして、図示しない支持体に固
定されたピボット軸１８がこのウオームホイール１７の
回転中心軸に押しつけられ、ジンバル８のとのウオーム
ホイール１７に対向する部分でも同様のピボット軸１８
が押しつけられることにより、ジンバル８は、ピボット
軸１８を支点とし、Ｚ軸方向の上記中心軸を中心に、す
なわちヨーイング方向に回動可能に、図示しない支持体
で支持されている。

モータ１４はその回転軸が水平（ｘｙ平面に平行）とな
るように取りつけられており、この回転軸にウオーム１
５が一体となっている。ウオーム１５とウオームホイー
ル１７とは互いに噛合してウオームギヤを構成しており
、また、モータ１４とウオーム１５とは、ピボット軸１
８を中心に。

すなわちヨーイング方向にジンバル８を、したがってズ
ームレンズ系１を回動させるためのアクチュエータ１６
を構成している。

ズームレンズ系１には、カメラ本体１７に伝達される振
動によるズームレンズ系１のピッチング方向の角速度を
検出する角速度センサ２と、同じくヨーイング方向の角
速度を検出する角速度センサ１１とが取りつけられてい
る。これら角速度センサ２，１１の代りに加速度を検出
する加速度センサを用いてもよい、角速度センサ２の出
力信号は変位量検出回路３で時間積分され、ズームレン
ズ系１のピッチング方向の回動変位θを表わす信号が生
成される。この信号に応じてアクチュエータ駆動回路４
はモータ５を駆動する。また、同様にして、角速度セン
サ１１の出力信号は変位量検出回路１２で時間積分され
、ズームレンズ系１のヨーイング方向の回動変位ψを表
わす信号が生成される。この信号に応じてアクチュエー
タ駆動回路１３がモータ１４を駆動する。

ここで、この実施例での画像振れ防止動作について説明
する。

一般に、ビデオカメラを用いて風景や人物を撮像する場
合、画像振れの原因となるのは、手振れによる振動や運
行する自動車上などで撮像する場合の自動車から伝達さ
れる振動である。

第５図に、携帯用ビデオカメラを携帯して通常の撮像を
行なった場合のこのビデオカメラの振動状態を角速度セ
ンサによって測定した結果を示す。

同１Ａ（ａ）はこの振動によるピッチング方向の角速度
の周波数スペクトルを示し、同図（ｂ）は同じくヨーイ
ング方向の角速度の周波数スペクトルを示している。第
５図から明らかなように、手振れの周波数成分はピッチ
ング方向、ヨーイング方向ともに０〜１５Ｈｚ程度であ
り、各周波数成分のレベルもほぼ等しい。また、第６図
にピッチング方向の手振れの時間軸に対する角度変位θ
を示すが、これによると、手振れ量は時々刻々変化して
いることがわかる。ヨーイング方向についても、ピッチ
ング方向と同等である。

ここで、ピッチング方向、ヨーイング方向の各信号を区
別するために、ピッチング方向に対する信号にサフィッ
クスＰを、ヨーイング方向に対する信号にサフィックス
Ｙを夫々つけることにする。

第１図において、第２図および第３図に示すような手振
れによる振動がカメラ本体２１に伝達されると、ズーム
レンズ系１に設置固定された角速度センサ２．１１が夫
々ピッチング方向の振動に応じた信号ωＰ、ヨーイング
方向の振動に応じた信号ωＹを出力する。これら出力信
号ωＰ、ωＹは夫々変位量検出回路３，１２で積分され
、第３図に示すような波形の角度変位θ、ψを表わす信
号（以下、角度変位信号θＰ、ψＹという）が生成され
る。これら角速度信号θＰ、θＹは夫々アクチュエータ
駆動回路４，１３に供給される。

ここで５ピツチング方向について、カメラ全体が前に倒
れた状態、すなわちズームレンズ系１が下向きになった
状態で角速度センサ２の出力信号ωｐが正極性となり、
ズームレンズ系１が上向きになるようにカメラ全体が傾
いたとき、この出力信号ωＰが負極性になるとすると、
ズームレンズ系１が水平の状態から下向きの状態に傾い
ていき、しかる後、上向きの状態となるようにカメラ全
体がピッチング方向に振動したときには、角速度センサ
２の出力信号ωＰは第７図に実線で示すように変化する
。そこで、この角速度センサ２の出力信号ωＰとは逆極
性の第７図に破線で示す波形のようにズームレンズ系１
をピッチング方向に振動させることにより、手振れによ
る振動がキャンセルされてズームレンズ系１を水平に保
つことができる。このことはヨーイング方向についても
同様である。アクチュエータ駆動回路４，１３は、この
ようにズームレンズ系１を手振れによる振動とは逆方向
に傾くように、アクチュエータ７．１６を動作させるも
のである。

第８図はピッチング方向の制御系全体を示すブロック図
であって、Ｓはラプラス演算子、角度θＰはカメラ全体
のピッチング方向の振動の角度変位、ΔθＰは目標とす
る角度変位を夫々示している。また、初期位置はレンズ
位置を検出するものである。

ヨーイング方向についても、これと同様である。

本発明は１以上説明した画像振れ防止装置でパンニング
、チルティングを可能としたものであるが、以下、本発
明の実施例を図面によって説明する。

第１図は本発明によるビデオカメラの一実施例を示す構
成図であって、２２．２３は位置センサ、２４．２５は
位置検出回路、２６はコントローラ２７は自動チルティ
ングスイッチ、２８は自動パンニングスイッチであり、
第１図に対応する部分には同一符号をつけて重複する説
明を省略する。

同図において、コントローラ２６はマイクロコンピュー
タなどからなり、手振れなどによる画像振れを防止する
場合には、角速度センサ２の出力信号ωＰを変位量検出
回路３で時間積分して得られる角度信号θＰを処理し、
第７図で説明したように、ピッチング方向の振動をキャ
ンセルするような信号をアクチュエータ駆動回路４に供
給し。

また、角速度センサ１１の出力信号ωＰが変位量検出回
路１２を時間積分して得られる角度信号θＹを処理し、
同じくヨーイング方向の振動をキャンセルするような信
号をアクチュエータ駆動回路１３に供給する。

一方、アクチュエータ７．１６のウオーム６゜１５には
、夫々たとえばアブソリュートエンコーダなどからなる
位置センサ２２，２３が設けられており、ウオーム６．
１５の回動角を検出し、位置検出回路２４．２５により
、ズームレンズ系１の初期位置からのずれ址、すなわち
位置を表わす信号が形成される。

そして、自動チルティングスイッチ２７をＯＮすると、
コントローラ２６、第２図に示すように。

位置検出回路２４の出力信号を取り込んでズームレンズ
系１の位置読み込みを行ない、これによってアクチュエ
ータ４に信号を送り、アクチュエータを動作させてズー
ムレンズ系１をピボット軸９を中心に回動させる。これ
とともに、変位量検出回路３の出力信号を取り込んでズ
ームレンズ系１の角度の積込みを込ない、メカ的にズー
ムレンズ系１が回動可能かどうかの判定を行なう。

以上の動作は、自動チルティングスイッチ２７がＯＮし
ているかぎり、ユーザが設定した回動可能範囲内で繰り
返され、自動的にチルティングが行なわれる。そして、
ズームレンズ系１が限界角度まで回動したことが変位量
検出回路３の出力信号から検出されると、アクチュエー
タ駆動回路４への信号供給が停止され、ズームレンズ系
１はそ自動バンニングスイッチ２８をＯＮした場合にも
、コントローラ２６は位置検出回路２５、変位量検出回
路１２の出力信号を取り込み、第３３図に示すように、
第２図と同様の動作を行なってアクチュエータ１６を動
作させ、パンニングを自動的に行な才〕せろ。

このようにして、コントローラ２Ｇがズームレンズ系１
の回動角を常時針６１すすることにより、ユーザが設定
した範囲内でチルティング、パンニングを自動的に行な
わせろことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば５画像振れ防止装
置を用いてチルティング、パンニングを自動的に行なわ
せることができ、ビデオカメラを大型化、重置化せずに
１画質向」−１使い勝手の向上を達成することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるビデオカメラの一実施例を示す構
成図、第２図は第１図におけるコントローラのチルティ
ングのための動作を示すフローチャート、第３図は同じ
くパンニングのための動作を示すフローチャート、第４
図は本発明によるビデオカメラの画像振れ防止装置の一
具体例を示す構成図、第５図は手振れによるビデオカメ
ラのピッチング方向、ヨーイング方向の振動の周波数ス
ペクトル図、第６図はこの振動の時間的変位を示す図、
第７図は第４図の角速度センサの出方波形の一例を示す
図、第８図は第４図における制御系全体を示すブロック
図である。 １・・・ズームレンズ系、２・・・ピッチング方向の角
速度センサ、３・・・変位量検出回路、４・・・アクチ
ュエータ駆動回路、７・・・アクチュエータ、８・・・
ジンバル、９・・・ピボット軸、１０・・・ウオームホ
イール、１１・・・ヨーイング方向の角速度センサ、１
２・・・変位量検出回路、１３・・・アクチュエータ駆
動回路、１６・・・アクチュエータ、１７・・・ウオー
ムホイール、１８・・・ピボット軸、１９・・・撮像素
子、２２，２３・・・位置センサ、２４，２５・・・位
置検出回路、２６・・・コントローラ、２７・・・自動
チルティングスイッチ、２８・・・自動パンニングスイ
ッチ。 篤 （久） ご・ソー二りλ４勺 Δ （ｂ） ヨーイ〉グ方向 周う庭狭（Ｈ，＜）→ 菓 乙 図 策 ？ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被写体の撮像部が結合されたレンズ系が、第１のピ
   ボット軸により、ピッチング方向に回動可能にジンバル
   に支持されるとともに、該ジンバルは、第２のピボット
   軸により、該レンズ系がヨーイング方向に回動可能に、
   支持され、該レンズ系のピッチング方向の回動角を検出
   する第１の角度検出手段、該レンズ系のヨーイング方向
   の回動角を検出する第２の角度検出手段と、該第１の角
   度検出手段の検出出力に応じて該レンズ系をピンチング
   方向に回動させる第１のアチュエータ、該第２の角度検
   出手段の検出出力に応じて該レンズ系をヨーイング方向
   に回動させる第２のアクチュエータとからなり、手振れ
   などによる該レンズ系の振動を防止するようにした画像
   振れ防止装置を備えたビデオカメラにおいて、自動チル
   ティングスイッチと自動パンニングスイッチと、前記レ
   ンズ系のピンチング方向の回動位置を検出する第１の位
   置検出手段と、前記レンズ系のヨーイング方向の回動位
   置を検出する第２の位置検出手段と、コントローラとを
   設け、該コントローラは、該自動チルティングスイッチ
   の操作とともに該第１の位置検出手段の検出出力を取り
   込んで前記第１のアクチュエータを動作させ、また、該
   自動チルティングスイッチの操作とともに該第２の位置
   検出手段の検出出力を取り込んで前記第２のアクチュエ
   ータを動作させることにより、チルティング、パンニン
   グを可能に構成したことを特徴とするビデオカメラ。 ２、請求項１において、前記チルティング時または前記
   パンニング時、前記コントローラは前記第１または前記
   第２の角度検出手段の検出出力を取り込み、前記レンズ
   系のピンチング方向、ヨーイング方向の回動限界を検出
   することを特徴とするビデオカメラ。