カメラスタビライザ

【課題】操作性に優れたカメラスタビライザを提供する。
【解決手段】ズーム倍率Ｚｉｎについての広義単調減少関数ｇ（Ｚｉｎ）に検出されたズーム倍率Ｚｉｎを入力した場合の出力値をカメラの回転指令ｗｏｕｔとして、その回転指令ｗｏｕｔで上記カメラを回転させる。ここで、ズーム倍率Ｚｉｎのテレ端において、ズーム倍率Ｚｉｎの変化に対する広義単調減少関数ｇ（Ｚｉｎ）の出力値の変化の割合は０に収束している。このため、ズーム倍率Ｚｉｎを徐々に上げて行き、ズーム倍率Ｚｉｎがテレ端に達して、ズーム倍率Ｚｉｎの変化が止まる場合であっても、回転指令ｗｏｕｔの変化は徐々に０に近づき、急には０にならない。したがって、テレ端において対象物をカメラの画面に捕らえるのが従来よりも容易になる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えばヘリコプター等に搭載されて空中撮影を行うカメラを回転駆動するカメラスタビライザに関する。
【背景技術】
【０００２】
図９に、特許文献１に記載された従来のカメラスタビライザの機能ブロック図を示す。従来のカメラスタビライザは、カメラのレンズのズーム倍率Ｚｉｎを検出するズーム倍率検出手段１と、カメラを支持し回転させるジンバル機構２と、ジンバル機構２を回転制御するジンバル機構制御手段３と、操作者からのカメラを回転させるための入力を受け付ける入力手段４とを備える。
【０００３】
ズーム倍率を上げると画面が拡大される。ここで、ズーム倍率を上げてもジンバル機構２による回転指令ｗｏｕｔによる回転速度が一定のままだとすると、そのカメラの回転指令ｗｏｕｔは拡大された画面に対して速すぎてしまい、操作者がカメラの画面を対象物に合わせるのが困難となる。このため、ズーム倍率Ｚｉｎが大きい程ジンバル機構２によるカメラの回転指令ｗｏｕｔを下げる必要がある。
【０００４】
特許文献１に記載されたカメラスタビライザにおいては、Ｇ１をジンバル機構制御手段３の任意のゲインとし、Ｊｉｎを入力手段４への入力の大きさとして、下記式によりジンバル機構２によるカメラの回転指令ｗｏｕｔを計算していた。
【０００５】
ｗｏｕｔ＝Ｇ１×Ｊｉｎ／Ｚｉｎ
このように、ズーム倍率Ｚｉｎに反比例させた回転指令ｗｏｕｔでカメラを回転させることにより、操作者がカメラの画面を対象物に合わせるのを容易にしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２２１５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ズーム倍率Ｚｉｎを徐々に上げて行き、ズーム倍率Ｚｉｎがテレ端に達してズーム倍率Ｚｉｎの最大値となった場合、ズーム倍率Ｚｉｎは最大値のまま変化しなくなり、回転指令ｗｏｕｔも急に変化しなくなる。操作者は、回転指令ｗｏｕｔの変化が急に０になることを予想し辛いため、ズーム倍率Ｚｉｎのテレ端においてカメラの画面から対象物を外してしまう可能性があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、ズーム倍率Ｚｉｎについての広義単調減少関数ｇ（Ｚｉｎ）に検出されたズーム倍率Ｚｉｎを入力した場合の出力値をカメラの回転指令ｗｏｕｔとして、その回転指令ｗｏｕｔでカメラを回転させる。ここで、ズーム倍率Ｚｉｎのテレ端において、関数ｇ（Ｚｉｎ）の出力値の変化の割合は０に収束している。
【発明の効果】
【０００９】
ズーム倍率Ｚｉｎの変化に対する関数ｇ（Ｚｉｎ）の出力値の変化の割合は０に収束しているため、ズーム倍率Ｚｉｎを徐々に上げて行き、ズーム倍率Ｚｉｎがテレ端に達して、ズーム倍率Ｚｉｎの変化が止まる場合であっても、回転指令ｗｏｕｔの変化は徐々に０に近づき、急には０にならない。したがって、テレ端において対象物をカメラの画面に捕らえるのが従来よりも容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】カメラスタビライザの例の機能ブロック図。
【図２】関数ｆ（Ｚｉｎ）の具体例を示す図（正弦曲線）。
【図３】関数ｆ（Ｚｉｎ）の具体例を示す図（部分曲線）。
【図４】関数ｆ（Ｚｉｎ）の具体例を示す図（従来）。
【図５】関数ｇ（Ｚｉｎ）の具体例を示す図（正弦曲線）。
【図６】関数ｇ（Ｚｉｎ）の具体例を示す図（部分曲線）。
【図７】関数ｇ（Ｚｉｎ）の具体例を示す図（従来）。
【図８】図５から図７の関数ｇ（Ｚｉｎ）のテレ端における拡大図。
【図９】従来のカメラスタビライザの例の機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１２】
図１は、この発明によるカメラスタビライザの例の機能ブロック図である。この発明によるカメラスタビライザは、カメラのレンズのズーム倍率Ｚｉｎを検出するズーム倍率検出手段１と、カメラを支持し回転させるジンバル機構２と、ジンバル機構２を回転制御するジンバル機構制御手段３と、操作者からのカメラを回転させるための入力を受け付ける入力手段４と、検出したズーム倍率Ｚｉｎを変換してズーム倍率変換値Ｚ’を出力するズーム倍率値変換器５を例えば含む。入力手段４は、例えばジョイスティックであり、ジョイスティックの倒れ角が入力手段４への入力の大きさＪｉｎとなる。
【００１３】
ズーム倍率検出手段１は、カメラのレンズのズーム倍率Ｚｉｎを検出する。
【００１４】
ズーム倍率値変換器５は、ズーム倍率Ｚｉｎを関数ｆ（Ｚｉｎ）に入力し、ズーム倍率変換値Ｚ’を出力する。
【００１５】
ジンバル機構制御手段３は、ズーム倍率変換値Ｚ’を関数ｈ（Ｚ’）に入力した場合の出力値をカメラの回転指令ｗｏｕｔとして決定する。そして、その回転指令ｗｏｕｔでカメラを回転させるようにジンバル機構２を制御する。
【００１６】
従来のカメラスタビライザとの違いはズーム倍率値変換器５を有することである。従来はズーム倍率値変換器５を持たないため、ズーム倍率検出手段１が検出したズーム倍率はそのままジンバル機構制御手段３に入力される。この特性はｆ（Ｚｉｎ）、つまり入力をズーム倍率Ｚｉｎ、出力をズーム倍率変換値Ｚ’とする関係で表すと図４のようになる。この従来の方式に対し、テレ端において対象物を外さないために、テレ端でのズーム倍率の変化率を０に近づけることで、テレ端に達するときの回転指令ｗｏｕｔの変化を徐々に０にする。関数ｆ（Ｚｉｎ）の具体例を図２、図３に示す。関数ｆ（Ｚｉｎ）として図２に例示するような正弦曲線を用いてもよいし、図３のようなテレ端において曲線であるがテレ端手前の部分で直線である部分曲線を用いてもよい。
【００１７】
ここで、ズーム倍率Ｚｉｎと回転指令ｗｏｕｔとの関係を見るため、ズーム倍率Ｚｉｎを入力、回転指令ｗｏｕｔを出力とする関数ｇ（Ｚｉｎ）を考える。
【００１８】
関数ｇ（Ｚｉｎ）は、ズーム倍率Ｚｉｎが大きくなったときに回転指令ｗｏｕｔを小さくしゆっくり回転させるように制御することから広義単調減少関数であり、ズーム倍率Ｚｉｎのテレ端においてズーム倍率Ｚｉｎの変化ΔＺｉｎに対する関数ｇ（Ｚｉｎ）の出力値の変化Δｇ（Ｚｉｎ）の割合、すなわち回転指令ｗｏｕｔの変化率Δｇ（Ｚｉｎ）／ΔＺｉｎが０に収束している関数である。広義単調減少関数とは、ｘ１≦ｘ２であればＦ（ｘ１）≧Ｆ（ｘ２）となる関数Ｆのことである。テレ端とは、ズーム倍率Ｚｉｎが最大値となる位置のことである。
【００１９】
Ｇ１をジンバル機構制御手段３の任意のゲインとし、Ｊｉｎを入力手段４への入力の大きさとし、関数ｆ（Ｚｉｎ）はこの例ではズーム倍率Ｚｉｎについての広義単調増加関数であり、関数ｇ（Ｚｉｎ）は例えば以下の式（１）のように与えられる。なお、広義単調増加関数は、ｘ１≦ｘ２であればＦ（ｘ１）≦Ｆ（ｘ２）となる関数Ｆのことである。関数ｆ（Ｚｉｎ）は、ズーム倍率Ｚｉｎのテレ端においてズーム倍率Ｚｉｎの変化ΔＺｉｎに対する関数ｆ（Ｚｉｎ）の出力値の変化Δｆ（Ｚｉｎ）の割合Δｆ（Ｚｉｎ）／ΔＺｉｎが０に収束している関数である。
【００２０】
ｇ（Ｚｉｎ）＝Ｇ１×Ｊｉｎ／ｆ（Ｚｉｎ） …（１）
図２の関数ｆ（Ｚｉｎ）に対応する関数ｇ（Ｚｉｎ）の具体例を図５に示し、図３の関数ｆ（Ｚｉｎ）に対応する関数ｇ（Ｚｉｎ）の具体例を図６に示す。なお、図５，６においてＧ１＝１、Ｊｉｎ＝６０とした。また、参考のために、従来の方式での回転指令ｗｏｕｔを出力する関数ｇ（Ｚｉｎ）＝Ｇ１×Ｊｉｎ／Ｚｉｎを図７に示す。
【００２１】
さらに、図５から図７の関数ｇ（Ｚｉｎ）のテレ端における拡大図を図８に示す。図８に示すように、本発明による関数ｇ（Ｚｉｎ）においては回転指令ｗｏｕｔの変化率Δｇ（Ｚｉｎ）／ΔＺｉｎのズーム倍率Ｚｉｎの最大値Ｚｉｎｍａｘの左極限値は０であるが、従来の関数ｇ（Ｚｉｎ）においてはΔｇ（Ｚｉｎ）／ΔＺｉｎのズーム倍率Ｚｉｎの最大値Ｚｉｎｍａｘの左極限値は０ではないことがわかる。
【００２２】
ジンバル機構制御手段３は、関数ｈ（Ｚ’）の値を計算して、カメラの回転指令ｗｏｕｔとする。そのために、図１の例では、ズーム倍率値変換器５が関数ｆ（Ｚｉｎ）の計算を行い、ジンバル機構制御手段３はｆ（Ｚｉｎ）の出力値を用いて関数ｈ（Ｚ’）の計算を行う。
【００２３】
すなわち、ズーム倍率値変換器５が、関数ｆ（Ｚｉｎ）にズーム倍率Ｚｉｎを入力したときの出力値を計算して、ズーム倍率変換値Ｚ’とする。ズーム倍率変換値Ｚ’はジンバル機構制御手段３に送られる。ジンバル機構制御手段３は、ズーム倍率変換値Ｚ’についての広義単調減少関数ｈ（Ｚ’）に、ズーム倍率値変換器５が計算したズーム倍率変換値Ｚ’を入力したときの出力値を計算して、カメラの回転指令ｗｏｕｔとする。上記（１）式の関数ｇ（Ｚｉｎ）に対応する関数ｈ（Ｚ’）は、次のようになる。
【００２４】
ｈ（Ｚ’）＝Ｇ１×Ｊｉｎ／Ｚ’ …（２）
このように、ズーム倍率のテレ端において、関数ｆ（Ｚｉｎ）の出力値の変化の割合を０に収束させることにより、関数ｇ（Ｚｉｎ）の出力値の変化の割合も０に収束するので、ズーム倍率Ｚｉｎを徐々に上げて行き、ズーム倍率Ｚｉｎがテレ端に達して、ズーム倍率Ｚｉｎの変化が止まる場合であっても、回転指令ｗｏｕｔの変化は徐々に０に近づき、急には０にならない。したがって、従来は回転指令ｗｏｕｔの変化が急に０になることを予想し辛かったが、この発明では回転指令ｗｏｕｔの変化は急には０にはならないので、テレ端において対象物をカメラの画面に捕らえるのが従来よりも容易になる。
【００２５】
図２、図３、図５及び図６に示した例では、関数ｆ（Ｚｉｎ）及び関数ｇ（Ｚｉｎ）は、テレ端のみならずワイド端においても、ズーム倍率Ｚｉｎの変化に対する関数の出力値の変化の割合は０に収束している。ワイド端とは、ズーム倍率Ｚｉｎが最小値となる位置のことである。このように、ワイド端においても、ズーム倍率Ｚｉｎの変化に対する関数の出力値の変化の割合が０に収束する関数ｆ（Ｚｉｎ）及び関数ｇ（Ｚｉｎ）を用いることで、ワイド端における操作性が増す。すなわち、ズーム倍率Ｚｉｎを徐々に下げて行き、ズーム倍率Ｚｉｎがワイド端に達して、ズーム倍率Ｚｉｎの変化が止まる場合であっても、回転指令ｗｏｕｔの変化は徐々に０に近づき、急には０にならない。したがって、ワイド端において対象物をカメラの画面に捕らえるのが従来よりも容易になる。
【００２６】
上記（１）式の関数ｇ（Ｚｉｎ）及び上記（２）式の関数ｈ（Ｚ’）に代えて、次の関数ｇ（Ｚｉｎ）及び関数ｈ（Ｚ’）を用いてもよい。
【００２７】
ｇ（Ｚｉｎ）＝Ｇ１×Ｊｉｎ^２／ｆ（Ｚｉｎ）
ｈ（Ｚ’）＝Ｇ１×Ｊｉｎ^２／Ｚ’
図２、図３、図５及び図６に示した例では、関数ｆ（Ｚｉｎ）及び関数ｇ（Ｚｉｎ）は連続関数として表現されているが、これらの関数ｆ（Ｚｉｎ）及び関数ｇ（Ｚｉｎ）は連続である必要はなく離散関数であってもよい。
【００２８】
この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００２９】
１ズーム倍率検出手段
２ジンバル機構
３ジンバル機構制御手段
４入力手段
５ズーム倍率値変換器

【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラを回転させるジンバル機構と、
上記カメラのレンズのズーム倍率（Ｚｉｎ）を検出するズーム倍率検出手段と、
ズーム倍率についての広義単調減少関数ｇ（Ｚｉｎ）に上記検出されたズーム倍率を入力した場合の出力値を上記カメラの回転指令として、その回転指令で上記カメラを回転させるように上記ジンバル機構を制御するジンバル機構制御手段と、を含み、
ズーム倍率の最大値において、ズーム倍率の変化に対する上記広義単調減少関数ｇ（Ｚｉｎ）の出力値の変化の割合は０に収束している、
ことを特徴とするカメラスタビライザ。
【請求項２】
請求項１に記載のカメラスタビライザにおいて、
ズーム倍率の最小値において、ズーム倍率の変化に対する上記広義単調減少関数ｇ（Ｚｉｎ）の出力値の変化の割合は０に収束している、
ことを特徴とするカメラスタビライザ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のカメラスタビライザにおいて、
ズーム倍率についての広義単調増加関数ｆ（Ｚｉｎ）に上記検出されたズーム倍率を入力した場合の出力値を計算しズーム倍率変換値（Ｚ’）とするズーム倍率値変換器を更に含み、
上記ジンバル機構制御手段は、ズーム倍率変換値についての広義単調減少関数ｈ（Ｚ’）に上記計算されたズーム倍率変換値を入力した場合の出力値を計算し上記カメラの回転指令とし、
ズーム倍率の最大値、最小値の少なくとも一方において、ズーム倍率の変化に対する上記広義単調増加関数ｆ（Ｚｉｎ）の出力値の変化の割合は０に収束している、
ことを特徴とするカメラスタビライザ。
【請求項４】
請求項３に記載のカメラスタビライザにおいて、
上記カメラを回転させるための入力を受け付ける入力手段を更に含み、
Ｇ１を任意のゲインとし、Ｊｉｎを上記入力手段への入力の大きさとして、上記広義単調減少関数ｈ（Ｚ’）は、
ｈ（Ｚ’）＝Ｇ１×Ｊｉｎ／Ｚ’
であることを特徴とするカメラスタビライザ。

【図１】