JPH08321984A - 自動追尾撮像装置 - Google Patents

自動追尾撮像装置

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JPH08321984A
JPH08321984A JP7120554A JP12055495A JPH08321984A JP H08321984 A JPH08321984 A JP H08321984A JP 7120554 A JP7120554 A JP 7120554A JP 12055495 A JP12055495 A JP 12055495A JP H08321984 A JPH08321984 A JP H08321984A
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lens barrel
automatic tracking
shake
signal
image pickup
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JP7120554A
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Atsushi Okawa
淳 大川
Hiroshi Kawamura
洋 川村
Tadafusa Tomitaka
忠房 富高
Masakazu Koyanagi
正和 小柳
Naoyasu Hosonuma
直泰 細沼
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成により、振れを補正しながら、自
動追尾を行なうようにした、自動追尾撮像装置を提供す
ること。 【構成】 撮像レンズを支持するレンズ鏡筒１１と、こ
のレンズ鏡筒を揺動可能に支持する支持機構２０と、こ
のレンズ鏡筒を駆動する駆動手段２３，２４と、撮像レ
ンズの結像位置付近に配設された撮像手段１２と、撮像
手段からの信号に基づいて画像信号を生成するカメラ信
号処理装置１３と、カメラ信号処理装置からの画像信号
に基づいて、被写体の現在位置から画面中心への位置偏
差を演算する被写体位置検出装置１４と、レンズ鏡筒の
振れを検出する振れ検出センサ１６と、上記位置偏差及
び振れに基づいて、駆動手段によりレンズ鏡筒を角度調
整するレンズ鏡筒姿勢制御装置１５とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばエレベータや自
動車等に搭載され、目標被写体を自動的に追尾しなが
ら、撮像するための自動追尾撮像装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような自動追尾撮像装置は、
例えば図８に示すように構成されている。図８におい
て、自動追尾撮像装置１は、レンズ鏡筒２と、レンズ鏡
筒２に取り付けられた撮像素子３と、カメラ信号処理装
置４と、カメラ信号処理装置４からの画像信号に基づい
て、画面の中から目標被写体を認識し、その位置を検出
して、画面中心への移動方向及び角度を算出する被写体
位置検出装置５と、被写体位置検出装置５で検出された
移動方向及び角度に基づいて、レンズ鏡筒２を揺動させ
るレンズ鏡筒姿勢制御装置６とを含んでいる。
【０００３】このように構成された自動追尾撮像装置１
によれば、レンズ鏡筒２の撮像レンズにより撮像素子３
の受光面に被写体が結像され、撮像素子３が被写体の画
素データを出力する。これにより、カメラ信号処理装置
４は、撮像素子３からの個々の画素データに基づいて、
画面を構成する画像信号Ｓ１を生成して、外部のモニタ
装置等に出力する。
【０００４】ここで、被写体位置検出装置５は、カメラ
信号処理装置４からの画像信号Ｓ１に基づいて、画面の
中から被写体を認識して、その位置を検出する。そし
て、被写体位置検出装置５は、この位置から画面中心ま
での位置偏差即ち移動方向及び角度を算出して、この位
置偏差に対応する制御信号Ｓ２を出力する。
【０００５】かくして、レンズ鏡筒姿勢制御装置６は、
被写体位置検出装置５からの位置偏差に対応する制御信
号Ｓ２に基づいて、レンズ鏡筒２をピッチング方向及び
ヨーイング方向に揺動させる。これにより、目標となる
被写体が、撮像素子３により撮像される画面の中心付近
に移動され、自動追尾が行われることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の自動追尾撮像装置１においては、レンズ鏡筒
姿勢制御装置６は、レンズ鏡筒２をピッチング方向及び
ヨーイング方向に揺動させるための駆動手段として、直
流モータやステッピングモータを使用し、歯車伝動機構
等の減速機構を介して、レンズ鏡筒２の姿勢制御を行な
うようになっている。
【０００７】このため、減速機構の歯車のバックラッシ
ュによって姿勢制御によるレンズ鏡筒２の位置決め精度
が低下してしまう。また、特にステッピングモータが使
用される場合には、駆動軸の停止位置が各ステップ毎に
決まってしまうので、姿勢制御によるレンズ鏡筒２の位
置分解能が低下すると共に、応答速度が低下することに
なる。ところが、自動追尾を行ないながら、姿勢制御に
伴って発生する振れを補正しようとすると、応答速度を
速く、且つ位置決め精度を高くする必要があるので、上
記構成による振れ補正は困難であるという問題があっ
た。さらに、減速機構が使用されていることから、レン
ズ鏡筒姿勢制御装置６の構成が複雑になると共に、自動
追尾撮像装置１全体が大型化してしまうという問題があ
った。
【０００８】これに対して、レンズ鏡筒２がジンバル機
構によって支持され、駆動手段により直接に駆動される
と共に、レンズ鏡筒に設けられた振れ検出センサにより
振れの大きさを検出して、姿勢制御の振れ補正が行なわ
れるような構成もあるが、振れ検出センサは、比較的大
きいことから、レンズ鏡筒の可動部が大きくなってしま
うので、このような構成はレンズ鏡筒の小型化の要請に
反することになる。このため、振れ検出センサが撮像装
置の固定部に配設される構成も考えられるが、この場
合、レンズ鏡筒自体の角速度を検出するセンサが必要に
なるので、構成が複雑になってしまうという問題があっ
た。
【０００９】本発明は、以上の点に鑑み、簡単な構成に
より、振れを補正しながら、自動追尾を行なうようにし
た、自動追尾撮像装置を提供することを目的としてい
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、撮像レンズを支持するレンズ鏡筒と、このレンズ
鏡筒をピッチング方向及びヨーイング方向に揺動可能に
支持する支持機構と、このレンズ鏡筒をピッチング方向
及びヨーイング方向に駆動する駆動手段と、撮像レンズ
の結像位置付近に配設された撮像手段と、撮像手段から
の画素データに基づいて画面を構成すべき画像信号を生
成するカメラ信号処理装置と、カメラ信号処理装置から
の画像信号に基づいて、被写体の現在位置を検出して、
この現在位置から画面中心への位置偏差を演算する被写
体位置検出装置と、レンズ鏡筒の振れを検出するように
固定配置された振れ検出センサと、被写体位置検出装置
により得られた位置偏差と、振れ検出センサにより検出
された振れに基づいて、前記駆動手段を作動させて、レ
ンズ鏡筒をピッチング方向及びヨーイング方向に角度調
整するレンズ鏡筒姿勢制御装置と、を備える、自動追尾
撮像装置により、達成される。
【００１１】
【作用】上記構成によれば、撮像レンズにより撮像手段
の受光面に被写体が結合されることにより、撮像手段が
被写体の画素データを出力して、カメラ信号処理装置
が、この画素データに基づいて、画面を構成する画像信
号を出力する。そして、被写体位置検出装置が、上記画
像信号に基づいて、画面の中の被写体の位置から画面中
心までの位置偏差を演算して、この位置偏差に対応する
制御信号を出力する。また、振れ検出センサは、レンズ
鏡筒の振れを検出する。
【００１２】これにより、レンズ鏡筒姿勢制御装置は、
被写体位置検出装置からの位置偏差と、振れ検出センサ
からの振れに基づいて、駆動手段を動作させて、レンズ
鏡筒をピッチング方向及びヨーイング方向に角度調整す
る。従って、撮像手段の受光面に結像する被写体の像
は、常にこの受光面のほぼ中心に位置することになる。
【００１３】前記支持機構が、ジンバル機構である場合
には、レンズ鏡筒が容易に駆動されるので、駆動手段が
小型化されることになる。前記駆動手段が、レンズ鏡筒
を直接に駆動するようになっている場合には、伝動手段
や減速手段等が不要であることから、小型に構成され
る。前記レンズ鏡筒が、そのピッチング方向及びヨーイ
ング方向の角度を検出するための位置センサを備えてい
る場合には、レンズ鏡筒のピッチング方向及びヨーイン
グ方向の角度位置が容易に検出されることになる。
【００１４】前記レンズ鏡筒姿勢制御装置が、前記位置
センサからの信号の変化を微分することにより、レンズ
鏡筒の速度を検出する場合には、速度センサが不要であ
ることから、簡単な構成によって、レンズ鏡筒の速度が
容易に検出される。前記レンズ鏡筒姿勢制御装置が、被
写体位置検出装置からの位置偏差と、前記位置センサか
らの信号の差により、被写体の相対速度を検出する場合
には、被写体の相対速度が容易に検出される。
【００１５】前記レンズ鏡筒姿勢制御装置が、振れ検出
センサからの振れにより、レンズ鏡筒の振れ速度を検出
する場合には、レンズ鏡筒の振れ速度が、容易に検出さ
れる。
【００１６】前記位置センサが、レンズ鏡筒の回転軸に
関して円環状に多極着磁された回転検出用マグネット
と、このマグネットに対向して固定配置された複数の位
相差を有する信号を出力する磁気抵抗素子から構成され
ている場合には、信号の位相差に基づいて、レンズ鏡筒
の回転角度位置が、高精度で検出されることになる。
【００１７】
【実施例】以下、この発明の好適な実施例を図１乃至図
７を参照しながら、詳細に説明する。尚、以下に述べる
実施例は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に
好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲
は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載
がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００１８】図１は、本発明による自動追尾撮像装置の
実施例を示している。図１において、自動追尾撮像装置
１０は、例えば自動車に搭載される車載用自動追尾ビデ
オカメラとして構成されており、レンズ鏡筒１１と、レ
ンズ鏡筒１１に取り付けられた撮像素子１２と、カメラ
信号処理装置１３と、カメラ信号処理装置１３からの画
像信号に基づいて、画面の中から目標被写体を認識し、
その位置を検出して、画面中心への移動方向及び角度を
算出する被写体位置検出装置１４と、被写体位置検出装
置１４で検出された移動方向及び角度に基づいて、レン
ズ鏡筒２を揺動させるレンズ鏡筒姿勢制御装置１５と、
レンズ鏡筒１１の振れを検出する振れ検出センサ１６と
を含んでいる。
【００１９】レンズ鏡筒１１は、図示しない撮像レンズ
を支持していると共に、図３に示すようなピッチング方
向及びヨーイング方向に関して揺動可能に支持されてお
り、後述する駆動手段によって上記二方向に駆動される
ようになっている。
【００２０】撮像素子１２は、例えばＣＣＤ（固体撮像
素子）等の撮像素子であって、撮像レンズの結像位置付
近に配設されている。これにより、撮像素子１２は、そ
の受光面に結像された被写体の画像を走査して、マトリ
ックス状に並んだ画素毎に電気信号に変換し、画素デー
タとして出力する。
【００２１】カメラ信号処理装置１３は、撮像素子１２
からの個々の画素データ信号から、画面を構成すべき画
像信号Ｓ１を生成し、外部のモニタ装置等に対して出力
する。
【００２２】被写体位置検出装置１４は、上記画像信号
Ｓ１に基づいて、画面の中から目標被写体を認識して、
その位置を検出し、当該位置から画面中心までの位置偏
差を算出して、位置偏差に対応する制御信号Ｓ２を出力
する。
【００２３】レンズ鏡筒姿勢制御装置１５は、被写体位
置検出装置１４からの制御信号Ｓ２に基づいて、上記位
置偏差即ち移動方向及び移動角度により、レンズ鏡筒１
１をピッチング方向またはヨーイング方向に揺動させる
ことにより、目標被写体が画面中心付近に位置するよう
に、姿勢制御を行なうようになっている。
【００２４】さらに、振れ検出センサ１６は、固定配置
されていて、装置全体の振れを検出して、検出信号Ｓ３
を、レンズ鏡筒姿勢制御装置１５に出力する。
【００２５】かくして、レンズ鏡筒姿勢制御装置１５
は、被写体位置検出装置１４からの位置偏差に対応する
制御信号Ｓ２と、振れ検出センサ１６からの検出信号Ｓ
３に基づいて、レンズ鏡筒１１の駆動手段を制御するこ
とにより、レンズ鏡筒１１をピッチング方向及びヨーイ
ング方向に揺動させる。これにより、図２に示すよう
に、目標となる被写体１７が、撮像素子３により撮像さ
れる画面１８内で、その中心付近１７ａに移動され、自
動追尾が行われることになる。この場合、レンズ鏡筒姿
勢制御装置１５は、振れ検出センサ１６からの振れに関
する検出信号に基づいて、振れ補正を行ないながら、自
動追尾を行なうことから、安定した被写体１７の自動追
尾が行われることになる。
【００２６】図３は、上記レンズ鏡筒姿勢制御装置１５
の上記レンズ鏡筒１１を、ピッチング方向及びヨーイン
グ方向に揺動可能に支持するジンバル機構の構成を示し
ている。図３において、ジンバル機構２０は、レンズ鏡
筒を水平軸Ｈの周りに回動可能に支持する内フレーム２
１と、この内フレーム２１を垂直軸Ｖの周りに回動可能
に支持する外フレーム２２と、ピッチング用及びヨーイ
ング用アクチュエータ２３，２４と、垂直位置センサ２
５，水平位置センサ２６を備えている。
【００２７】この内フレーム２１は、図示のように、断
面が逆Ｌ字状に形成されており、その側方の垂直部分２
１ａ及び上方の水平部分２１ｂにて、それぞれアクチュ
エータ２３，２４のコイルを備えたステータが固定され
ている。
【００２８】上記アクチュエータ２３のロータは、円板
状に形成され且つ円周方向に多極着磁されたロータマグ
ネット（図示せず）を備えていると共に、上記鏡筒１１
に対して固定されている。これにより、アクチュエータ
２３のロータが回転駆動されたとき、レンズ鏡筒１１
が、このロータの回転軸即ち水平軸Ｈの周りに回動され
るようになっている。
【００２９】また、上記外フレーム２２は、図示のよう
に、断面が逆Ｌ字状に形成されており、自動追尾撮像装
置１０の固定部分に対して固定されていると共に、その
上方の水平部分２２ａの下面に、アクチュエータ２４の
ロータが取り付けられている。これにより、レンズ鏡筒
１１は、内フレーム２１に対して水平軸Ｈの周りに揺動
可能に支持され、内フレーム２１は、外フレーム２２に
対して垂直軸Ｖの周りに揺動可能に支持されることにな
る。そして、レンズ鏡筒姿勢制御装置１５によって、各
アクチュエータ２３，２４のステータコイル３５（図４
参照）への駆動電流が制御されることにより、ステータ
コイル３５により発生する磁束が、ロータマグネットの
磁界と相互作用する。これにより、各アクチュエータ２
３，２４のロータが回転駆動されて、レンズ鏡筒１１
は、水平軸Ｈ及び垂直軸Ｖの周りに駆動制御される。
【００３０】ここで、上記アクチュエータのうち、一方
のアクチュエータ２３は、例えば図４に示すように構成
されている。図４において、アクチュエータ２３は、固
定配置されたステータ２３ａと、このステータ２３ａに
対して回転可能なロータ２３ｂとから構成されている。
【００３１】ステータ２３ａは、円板状のモータ基板３
０の中心軸上に、順次にハウジング３１，軸受３２，ス
リーブ３３及びベアリング３４が載置されると共に、こ
のモータ基板３０の上面に、ステータコイル３５が配設
されることにより構成されている。
【００３２】これに対して、ロータ２３ｂは、円板状に
形成され中心に垂直に延びる回転軸３６が固定されたロ
ータケース３７と、このロータケース３７の下面に取り
付けられたロータマグネット３８と、ロータケース３７
の外周面に備えられた回転角度検出用マグネット３９と
から構成されている。
【００３３】ここで、上記ハウジング３１は、ロータ２
３ｂの回転軸３６を回転可能に支持するための軸受部を
構成する軸受３２，スリーブ３３及びベアリング３４を
受容する。
【００３４】上記ステータコイル３５は、図示の場合、
ロータマグネット３８と対向するように、モータ基板３
０上にて円周方向に沿って並んで配設された複数個、図
示の場合８個の平面コイルから構成されているが、これ
に限らず、モータ基板３０上に形成されたパターンコイ
ルであってもよい。さらに、ステータコイル３５は、通
電されたとき、モータ基板３０に垂直な方向の磁力線が
発生するように、構成されている。
【００３５】上記ロータマグネット３８は、リング状に
形成された、円周方向に沿って所定角度毎にＳ極とＮ極
が交互に多極着磁されることにより、構成されている。
【００３６】かくして、ステータコイル３５を含むステ
ータ２３ａに対して、軸受３２を介して、ロータ２３ｂ
が回転可能に支持さ得ることになる。また、他方のアク
チュエータ２４も、アクチュエータ２３と同様に構成さ
れている。
【００３７】さらに、上記垂直位置センサ２５は、この
場合、磁気センサであって、アクチュエータ２３のロー
タ２３ｂの外周の回転角度検出用マグネット３９に対向
して、内フレーム２１に固定的に取り付けられている。
これにより、垂直位置センサ２５は、このマグネットの
着磁パターン即ち所定回転角度毎にＮ極及びＳ極が交互
に並ぶ多極着磁パターンを検知して、内フレーム２１に
対するアクチュエータ２３のロータ２３ｂの回転角度を
検出することにより、レンズ鏡筒１１の水平軸Ｈの周り
の回転角度、即ちピッチング方向の揺動位置を検出す
る。
【００３８】また、上記水平位置センサ２６は、同様に
磁気センサであって、アクチュエータ２４のロータの外
周の回転角度検出用マグネット３９に対向して、外フレ
ーム２２に固定的に取り付けられている。これにより、
水平位置センサ２６は、このマグネットの多極着磁パタ
ーンを検知して、外フレーム２２に対するアクチュエー
タ２４のロータの回転角度を検出することにより、レン
ズ鏡筒１１の垂直軸Ｖの周りの回転角度、即ちヨーイン
グ方向の揺動位置を検出する。
【００３９】ここで、上記垂直位置センサ２５及び水平
位置センサ２６は、例えば磁気抵抗素子、即ち磁気抵抗
効果型薄膜磁気ヘッド（所謂ＭＲ素子）であって、その
抵抗が、磁気抵抗素子の磁化の向きと磁気抵抗素子を流
れる電流の向きとの相対的な角度に依存することを利用
している。ここで、磁気抵抗素子は、好ましくは、互い
に１２０度の位相差を有する三つの正弦波信号を出力す
るように構成されている。
【００４０】そして、磁気抵抗素子から成る位置センサ
２５，２６は、図５に示すように、前記アクチュエータ
２３，２４の回転検出用マグネット３９に対向して配設
されている。これにより、レンズ鏡筒１１の姿勢制御を
行なうために、アクチュエータ２３，２４が駆動される
と、そのロータの回転に伴って、回転検出用マグネット
３９が矢印の方向に回転する。これにより、上記位置セ
ンサ２５，２６の出力信号が変動することになる。
【００４１】この位置センサ２５，２６の出力信号の変
化は、図示しない信号処理回路によって、以下のように
して処理されることにより、レンズ鏡筒１１の姿勢，位
置が検出される。即ち、図６の上部Ａに示すように、磁
気抵抗素子である位置センサ２５または２６からの出力
信号は、それぞれ互いに１２０度の位相差を有する三つ
の正弦波である。ここで、隣接する信号が互いに交差す
る点をカウントすることにより、順次に１相，２相，３
相．．．．として、レンズ鏡筒１１の回転角度位置が、
大まかに把握される。
【００４２】続いて、上記交差点と交差点の間のほぼ直
線状の部分が切り出されることにより、図６の中央Ｂに
示すように、ほぼ三角波状の信号が取り出される。そし
て、この三角波信号の右下がりの部分、即ち偶数相の部
分が上下反転されることにより、図６の下部Ｃに示すよ
うに、のこぎり波状の信号、即ち内挿信号が取り出され
る。
【００４３】この内挿信号は、各相において同じ形状の
ほぼ直線状に増大する波形を有しているので、各相の内
挿信号の最下点を０とし、最上点を０．９９として、１
００等分することにより、内挿信号の大きさを検出する
ことにより、各相を１００等分した位置が検出されるこ
とになる。例えば、図示の場合、４相の部分にて、０．
５の内挿信号が検出されることにより、レンズ鏡筒１１
が４．５の位置に在ることが検出される。かくして、レ
ンズ鏡筒１１の垂直軸Ｖ及び水平軸Ｈの周りの回転角度
位置の精度及び分解能が向上されるので、被写体の現在
位置を表わす検出信号の精度が向上する。
【００４４】このような構成のジンバル機構２０によれ
ば、アクチュエータ２３，２４の各ステータコイル３５
に対して通電が行なわれることにより、アクチュエータ
２３，２４が駆動制御される。これにより、レンズ鏡筒
１１が、内フレーム２１に対してＨ軸の周りにピッチン
グ方向に回転駆動され、また内フレーム２１が外フレー
ム２２に対してＶ軸の周りにヨーイング方向に回転駆動
される。従って、レンズ鏡筒１１は、ピッチング方向及
びヨーイング方向に揺動され、角度調整されるようにな
っている。
【００４５】図７は、レンズ鏡筒姿勢制御装置１５の具
体的な構成を示している。図７において、レンズ鏡筒姿
勢制御装置１５は、振れ検出センサ１６からの検出信号
Ｓ３をゲイン調整する調整回路４０と、被写体位置検出
装置１４からの位置偏差の制御信号Ｓ２から、位置セン
サ２５，２６の検出信号Ｓ４を減算する減算回路４１
と、この減算回路４１からの信号（Ｓ２−Ｓ４）をゲイ
ン調整する調整回路４２と、調整回路４０，４２からの
信号を加算する加算回路４３と、位置センサ２５，２６
からの検出信号Ｓ４を微分する微分回路４４と、加算回
路４３の出力信号から微分回路４４の信号を減算する減
算回路４５と、減算回路４５からの信号をゲイン調整す
る調整回路４６と、調整回路４６からの信号に基づい
て、アクチュエータ２３，２４の駆動制御信号を生成す
るドライバ４７とから構成されている。
【００４６】調整回路４０は、振れ検出センサ１６から
の振れの角速度を表わす検出信号Ｓ３を、速度値に変換
し、速度の信号Ｓ５を生成する。
【００４７】減算回路４１は、被写体位置検出装置１４
からの被写体の目標位置を表わす位置偏差の制御信号Ｓ
２から、位置センサ２５，２６からの被写体の現在位置
を表わす検出信号Ｓ４を減算することにより相対位置偏
差の信号Ｓ６を生成する。
【００４８】調整回路４２は、減算回路４１からの相対
位置偏差を表わす信号Ｓ６を、速度値に変換する。
【００４９】加算回路４３は、調整回路４０からの目標
速度の信号Ｓ５と、調整回路４２からの速度を表わす信
号を加算することにより、位置補正された目標速度を表
わす信号Ｓ７を生成する。
【００５０】微分回路４４は、位置センサ２５，２６か
らの被写体の現在位置を表わす検出信号Ｓ４を微分する
ことにより、単位時間でのレンズ鏡筒１１の移動量を検
出して、現在速度を表わす信号Ｓ８を生成する。
【００５１】減算回路４５は、加算回路４３からの位置
補正された目標速度を表わす信号Ｓ７から、微分回路４
４からの現在速度を表わす信号Ｓ８を減算することによ
り、実際のレンズ鏡筒の駆動速度を表わす信号Ｓ９を生
成する。
【００５２】調整回路４６は、減算回路４５からの信号
Ｓ９をゲイン調整して、指令信号Ｓ１０を生成する。ド
ライバ４７は、調整回路４６からの指令信号Ｓ１０に基
づいて、駆動制御信号をアクチュエータ２３，２４に出
力して、このアクチュエータ２３，２４を駆動する。
【００５３】レンズ鏡筒姿勢制御装置１５は以上のよう
に構成されており、以下のように動作する。図５にて矢
印Ａで示すループにより、微分回路４４を介して、現在
速度を表わす信号Ｓ８に基づいて、ドライバ４７への指
令信号Ｓ１０が生成されることにより、速度制御が行わ
れると共に、図５にて矢印Ｂで示すループにより、位置
偏差を表わす信号Ｓ６に基づいて、ドライバ４７への指
令信号Ｓ１０が生成されることにより、位置制御が行わ
れることになる。
【００５４】ここで、ループＡによる速度制御におい
て、加算回路４３にて、調整装置４３からの相対速度を
表わす信号に対して、振れ検出センサ１６による速度の
信号Ｓ５が加算されることにより、得られる目標速度Ｓ
７は、装置１０の振れ角の補正が行なわれることにな
る。従って、この目標速度Ｓ７に基づいて、ドライバ４
７への指令信号Ｓ１０が生成されることにより、レンズ
鏡筒１１は、相対的な振れが排除されるように、アクチ
ュエータ２３，２４により駆動制御されることになる。
【００５５】かくして、装置自体の振れ補正が行なわれ
ると共に、被写体の自動追尾が行なわれることから、移
動する被写体の安定した自動追尾が行われることにな
る。
【００５６】また、ループＢによる位置制御において、
減算回路４１にて、被写体位置検出装置１４からの位置
偏差を表わす信号Ｓ２から、位置センサ２５，２６から
の現在位置を表わす信号Ｓ４が減算されることにより、
得られる目標速度Ｓ７は、位置補正が行なわれることに
なる。従って、例えば撮像者が、パン・チルト等を行な
う場合に、レンズ鏡筒１１が、パン・チルトと逆方向に
補正されてしまうことが防止される。
【００５７】尚、上記実施例においては、位置センサ２
５，２６は、例えば互いに１２０度の位相差を有する三
つの正弦波信号を出力するように構成された磁気抵抗素
子であるが、これに限らず、複数の互いに位相差を有す
る信号を出力するようになっていれば、その位相差に基
づいて、レンズ鏡筒１１の回転角度位置が高精度で検出
される。
【００５８】また、上記実施例においては、自動追尾撮
像装置は、例えば自動車に搭載される車載用自動追尾式
ビデオカメラとして構成されているが、これに限らず、
例えばヘリコプターに搭載されるビデオカメラ等におい
て、地上を走行する自動車の撮像を行なう場合等に、自
動車の自動追尾が容易に行われると共に、ヘリコプター
による振動の影響が振れ補正によって排除されることに
なり、安定した自動車の自動追尾撮像が可能となる。
【００５９】さらに、自動追尾撮像装置は、例えばエレ
ベータに搭載された監視カメラとして使用される場合に
は、エレベータに搭乗する人間等の自動追尾撮像が行わ
れると共に、エレベータの移動による振動の影響が振れ
補正によって排除されることになる。
【００６０】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、被
写体位置検出装置からの位置偏差と、振れ検出センサか
らの振れに基づいて、レンズ姿勢制御装置が、駆動手段
を制御して、レンズ鏡筒をピッチング方向及びヨーイン
グ方向に角度調整する。従って、撮像手段の受光面に結
像する被写体の像は、常にこの受光面のほぼ中心に位置
することになる。これにより、例えば移動する被写体
が、常に撮像手段によって撮像された画面の中心付近に
位置すると共に、レンズ鏡筒姿勢制御装置により振れが
補正されるので、安定した被写体の自動追尾が実現され
ることになる。従って、例えば撮像者がファインダを覗
かなくても、被写体を常に画面中央に配置した状態で、
撮像が行われる。また、例えば自動車やヘリコプター等
に搭載された場合であっても、これらの振動による振れ
が補正されるので、ブレのない安定した画像が得られる
ことになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による自動追尾撮像装置の一実施例を示
すブロック図である。
【図２】図１の自動追尾撮像装置の追尾動作による画像
を示す概略図である。
【図３】図１の自動追尾撮像装置におけるレンズ鏡筒姿
勢制御装置の構成を示す概略斜視図である。
【図４】図３のレンズ鏡筒姿勢制御装置における駆動手
段の分解斜視図である。
【図５】図３のレンズ鏡筒姿勢制御装置における磁気抵
抗素子を利用した位置センサの動作原理を示す概略図で
ある。
【図６】図５の位置センサからの信号処理を示すグラフ
である。
【図７】図３のレンズ鏡筒姿勢制御装置の詳細な構成を
示すブロック図である。
【図８】従来の自動追尾撮像装置の一例を示すブロック
図である。
【符号の簡単な説明】
１０ 自動追尾撮像装置 １１ レンズ鏡筒 １２ 撮像手段 １３ カメラ信号処理装置 １４ 被写体位置検出装置 １５ レンズ鏡筒姿勢制御装置 １６ 振れ検出センサ １７ 被写体 １８ 画面 ２０ ジンバル機構 ２１ 内フレーム ２２ 外フレーム ２３，２４ アクチュエータ ２３ａ ステータ ２３ｂ ロータ ２５ 垂直位置センサ ２６ 水平位置センサ ３０ モータ基板 ３１ ハウジング ３２ 軸受 ３３ スリーブ ３４ ベアリング ３５ ステータコイル ３６ 回転軸 ３７ ロータケース ３８ ロータマグネット ３９ 回転角度検出用マグネット ４０，４２，４６ 調整回路 ４１，４５ 減算回路 ４３ 加算回路 ４４ 微分回路 ４７ ドライバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小柳 正和 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 細沼 直泰 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 撮像レンズを支持するレンズ鏡筒と、 このレンズ鏡筒をピッチング方向及びヨーイング方向に
    揺動可能に支持する支持機構と、 このレンズ鏡筒をピッチング方向及びヨーイング方向に
    駆動する駆動手段と、 撮像レンズの結像位置付近に配設された撮像手段と、 撮像手段からの画素データに基づいて画面を構成すべき
    画像信号を生成するカメラ信号処理装置と、 カメラ信号処理装置からの画像信号に基づいて、被写体
    の現在位置を検出して、この現在位置から画面中心への
    位置偏差を演算する被写体位置検出装置と、 レンズ鏡筒の振れを検出するように固定配置された振れ
    検出センサと、 被写体位置検出装置により得られた位置偏差と、振れ検
    出センサにより検出された振れに基づいて、前記駆動手
    段を作動させて、前記レンズ鏡筒をピッチング方向及び
    ヨーイング方向に角度調整するレンズ鏡筒姿勢制御装置
    と、を備えることを特徴とする、自動追尾撮像装置。
  2. 【請求項２】 前記支持機構が、ジンバル機構であるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の自動追尾撮像装置。
  3. 【請求項３】 前記駆動手段が、レンズ鏡筒を直接に駆
    動することを特徴とする請求項２に記載の自動追尾撮像
    装置。
  4. 【請求項４】 前記レンズ鏡筒が、そのピッチング方向
    及びヨーイング方向の角度を検出するための位置センサ
    を備えていることを特徴とする請求項２に記載の自動追
    尾撮像装置。
  5. 【請求項５】 前記レンズ鏡筒姿勢制御装置が、前記位
    置センサからの信号の変化を微分することにより、レン
    ズ鏡筒の速度を検出することを特徴とする請求項４に記
    載の自動追尾撮像装置。
  6. 【請求項６】 前記レンズ鏡筒姿勢制御装置が、被写体
    位置検出装置からの位置偏差と、前記位置センサからの
    信号の差により、被写体の相対速度を検出することを特
    徴とする請求項４に記載の自動追尾撮像装置。
  7. 【請求項７】 前記レンズ鏡筒姿勢制御装置が、振れ検
    出センサからの振れにより、レンズ鏡筒の振れ速度を検
    出することを特徴とする請求項４に記載の自動追尾撮像
    装置。
  8. 【請求項８】 前記位置センサが、レンズ鏡筒の回転軸
    に関して円環状に多極着磁された回転検出用マグネット
    と、このマグネットに対向して固定配置された複数の位
    相差を有する信号を出力する磁気抵抗素子から構成され
    ていることを特徴とする請求項７に記載の自動追尾撮像
    装置。
  9. 【請求項９】 前記レンズ鏡筒姿勢制御装置が、前記位
    置センサからの信号の変化を微分することにより、レン
    ズ鏡筒の速度を検出することを特徴とする請求項８に記
    載の自動追尾撮像装置。
  10. 【請求項１０】 前記レンズ鏡筒姿勢制御装置が、被写
    体位置検出装置からの位置偏差と、前記位置センサから
    の信号の差により、被写体の相対速度を検出することを
    特徴とする請求項８に記載の自動追尾撮像装置。
  11. 【請求項１１】 前記レンズ鏡筒姿勢制御装置が、振れ
    検出センサからの振れにより、レンズ鏡筒の振れ速度を
    検出することを特徴とする請求項８に記載の自動追尾撮
    像装置。
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