專利名稱：動態(tài)影像拍攝用攝像機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種動態(tài)影像拍攝用攝像機，特別是涉及一種具有圖像抖動防止功能的動態(tài)影像拍攝用攝像機。
背景技術：
近年來，具有圖像抖動防止功能的靜止圖像拍攝用照相機、動態(tài)影像拍攝用照相機得到普及。這些照相機通過與照相機的抖動相對應地驅動拍攝用鏡頭中的一部分或拍攝元件來抑制在拍攝元件上對焦的圖像的抖動。即，使用者拿著照相機時的手抖利用照相機內部所具有的防抖機構來校正。另一方面，在始終拍攝動態(tài)影像的監(jiān)控攝像機中，由于通常固定在建筑物、機械結構物等結構物上來進行使用，因此不會發(fā)生手抖，通常不具有圖像抖動防止功能。但是，了解到在被固定來使用的監(jiān)控攝像機中也會發(fā)生圖像抖動，監(jiān)控攝像機也正逐漸具有防抖機構(專利文獻I)。專利文獻I :日本特開2010-283520號但是，在固定在結構物上來進行使用的攝像機中，振動的頻率高，存在不能利用攝像機所具有的防抖機構充分地校正振動的問題。即，使用者拿著照相機的情況下的手抖大部分是低頻率成分，幾乎不存在一定程度以上的頻率的抖動。因此，可由能夠檢測照相機的抖動并根據(jù)該檢測結果，利用驅動器驅動防抖鏡頭或拍攝元件的防抖機構來充分地校正手抖。對此，在固定在結構物上來進行使用的攝像機中，與使用者拿著照相機的情況相t匕，作用于攝像機的振動的頻率達到非常高的頻率，因此存在利用驅動器進行驅動的防抖機構無法響應、不能充分地校正振動這樣的問題。例如在建筑物建在鐵路附近的那樣的情況下，上述這種聞頻率的振動成分特別多，難以充分地校正振動。此外，在高頻率的沖擊性的振動施加于攝像機的情況下，攝像機所具有的防抖機構發(fā)揮作用，以校正該振動。但是，在施加有防抖機構不能響應的高頻率的振動的情況下，防抖機構在接受了沖擊性的振動后，伴隨著時滯使驅動器工作。因此，在施加于攝像機的振動結束后，防抖機構驅動防抖鏡頭或拍攝元件，在這樣的情況下，反而因攝像機具有防抖機構而存在圖像的抖動增加這樣的問題。

發(fā)明內容
因而，本發(fā)明的目的在于提供一種在施加有高頻率的振動的情況下、也能有效抑制圖像抖動的具有圖像抖動防止功能的動態(tài)影像拍攝用攝像機。
為了解決上述問題，本發(fā)明的動態(tài)影像拍攝用攝像機具有圖像抖動防止功能，其特征在于，包括拍攝單元，其用于拍攝動態(tài)影像；支承框架，其具有用于支承該拍攝單元的隔振支承機構，拍攝單元包括拍攝用光學系統(tǒng)；拍攝元件，其用于接受利用該拍攝用光學系統(tǒng)對焦了的光；防抖機構，其用于使形成在拍攝元件上的圖像穩(wěn)定化，在將頻率f時的由防抖機構產生的振動衰減率(單位為dB)設為Sa(f)、將頻率f時的由隔振支承機構產生的振動衰減率(單位為dB)設為Sp(f)、將規(guī)定的目標衰減率(單位為dB)設為Stl、將由拍攝單元拍攝的動態(tài)影像的幀率頻率設為時，在&以上的頻率中，Sa (f) +Sp (f) < Stl成立。在這樣構成的本發(fā)明中，用于拍攝動態(tài)影像的拍攝單元借助隔振支承機構而利用支承框架支承。拍攝單元具有防抖機構，使利用拍攝用光學系統(tǒng)對焦于拍攝元件上的圖像穩(wěn)定化。對于防抖機構和隔振支承機構而言，在將頻率f時的由防抖機構產生的振動衰減率(單位為dB)設為Sa(f)、將頻率f時的由隔振支承機構產生的振動衰減率(單位為dB)設為Sp(f)、將規(guī)定的目標衰減率(單位為dB)設為Stl、將由拍攝單元拍攝的動態(tài)影像的幀率頻率設為時，在&以上的頻率中，Sa(f)+Sp(f) < Stl成立根據(jù)這樣構成的本發(fā)明，在對動態(tài)影像拍攝用攝像機施加有高頻率的振動的情況下，也能利用隔振支承機構和防抖機構的協(xié)同作用有效地抑制圖像抖動。在本發(fā)明中，優(yōu)選對于防抖機構和隔振支承機構而言，在比規(guī)定的交叉頻率f。高的頻率，由隔振支承機構產生的振動衰減量比由防抖機構產生的振動衰減量大，在比交叉頻率f。低的頻率，由防抖機構產生的振動衰減量比由隔振支承機構產生的振動衰減量大。根據(jù)這樣構成的本發(fā)明，主要利用隔振支承機構來衰減比交叉頻率f。高的頻率的振動，因此作用于拍攝單元所具有的防抖機構的高頻率的振動得到抑制，能夠避免因高頻振動施加于防抖機構而使圖像的抖動反而增大這樣的弊端。另外，主要利用防抖機構來衰減比交叉頻率f。低的頻率的振動，因此通過使由隔振支承機構產生的振動衰減效果發(fā)揮至低頻率，能夠防止對拍攝單元的支承變得不穩(wěn)定。在本發(fā)明中，優(yōu)選規(guī)定的交叉頻率f。為20Hz 40Hz。根據(jù)這樣構成的本發(fā)明，由于將交叉頻率f。設定為20Hz 40Hz，因此能夠容易地設計防抖機構和隔振支承機構。在本發(fā)明中，優(yōu)選對于防抖機構和隔振支承機構而言，在頻率為IOHz的情況下，由防抖機構產生的振動衰減量比由隔振支承機構產生的振動衰減量大6dB以上。根據(jù)這樣構成的本發(fā)明，能夠充分小地設定低頻率時的由隔振支承機構產生的振動衰減量，因此能夠對由隔振支承機構支承而發(fā)生的拍攝單元的不穩(wěn)進行充分的抑制。在本發(fā)明中，優(yōu)選隔振支承機構包括臂部，其以能轉動的方式安裝在支承框架上；彈簧及減振器(damper)，其用于將粘彈性力作用于該臂部的轉動；夾持構件，其能沿拍攝用光學系統(tǒng)的光軸方向滑動地安裝于臂部，用于連結臂部與拍攝單元，隔振支承機構通過使夾持構件滑動而調整振動衰減率。根據(jù)這樣構成的本發(fā)明，在能更換拍攝單元的全部或一部分地構成的動態(tài)影像拍攝用攝像機中，能夠根據(jù)所安裝的拍攝單元來簡單地調整隔振支承機構的特性，由此能夠適當?shù)卦O定圖像抖動防止效果。在本發(fā)明中，優(yōu)選隔振支承機構配置在包括拍攝用光學系統(tǒng)的光軸在內的平面的兩側。根據(jù)這樣構成的本發(fā)明，能夠利用隔振支承機構平衡良好地支承拍攝單元，因此在對動態(tài)影像拍攝用攝像機施加有光軸方向的振動的情況下，能夠防止與光軸正交的方向的振動被激勵的情況。在本發(fā)明中，優(yōu)選還具有隔振支承機構調整用的指示部，該指示部用于對拍攝單元的相對于支承框架的位移量進行指示。根據(jù)這樣構成的本發(fā)明，通過參照隔振支承機構調整用的指示部，能夠容易地將隔振支承機構調整為適當?shù)奶匦?。在本發(fā)明中，優(yōu)選支承框架是覆蓋拍攝單元的至少一部分的殼體。根據(jù)這樣構成的本發(fā)明，由于支承框架覆蓋拍攝 單元，因此能夠保護拍攝單元。另外，本發(fā)明的動態(tài)影像拍攝用攝像機具有圖像抖動防止功能，其特征在于，包括拍攝單元，其用于拍攝動態(tài)影像；支承框架，其具有用于支承該拍攝單元的隔振支承機構，拍攝單元包括拍攝用光學系統(tǒng)；拍攝元件，其用于接受利用該拍攝用光學系統(tǒng)對焦了的光；防抖機構，其用于使形成在拍攝元件上的圖像穩(wěn)定化，隔振支承機構是連結拍攝單元與支承框架的塊狀的粘彈性構件或圓筒狀的粘彈性構件。在這樣構成的本發(fā)明中，用于拍攝動態(tài)影像的拍攝單元借助隔振支承機構而利用支承框架支承。拍攝單元具有防抖機構，使利用拍攝用光學系統(tǒng)對焦在拍攝元件上的圖像穩(wěn)定化。另外，隔振支承機構是連結拍攝單元與支承框架的塊狀的粘彈性構件或圓筒狀的粘彈性構件。根據(jù)這樣構成的本發(fā)明，能夠利用粘彈性構件以簡單的構造構成隔振支承機構，并且在對動態(tài)影像拍攝用攝像機施加有頻率高的振動的情況下，也能利用隔振支承機構與防抖機構的協(xié)同作用有效地抑制圖像抖動。在本發(fā)明中，優(yōu)選塊狀的粘彈性構件或圓筒狀的粘彈性構件以在拍攝單元相對于支承框架沿與拍攝用光學系統(tǒng)的光軸正交的方向位移時產生剪切變形的方式連結拍攝單元和支承框架。根據(jù)這樣構成的本發(fā)明，通過使粘彈性構件產生剪切變形，能夠有效地吸收振動能量，有效地將傳遞到拍攝單元的振動衰減。在本發(fā)明中，優(yōu)選隔振支承機構配置在相對于通過拍攝單元的重心且與拍攝用光學系統(tǒng)的光軸平行的軸線呈旋轉對稱的位置。根據(jù)這樣構成的本發(fā)明，隔振支承機構配置在相對于與拍攝用光學系統(tǒng)的光軸平行的軸線呈旋轉對稱的位置，因此能夠平衡良好地支承拍攝單元，能夠抑制使拍攝單元以光軸為中心旋轉的振動因施加有與光軸正交的方向的振動而被激勵的情況。在本發(fā)明中，優(yōu)選隔振支承機構配置在通過拍攝單元的重心且與拍攝用光學系統(tǒng)的光軸正交的平面的兩側，在平面內的外力施加于拍攝單元時，拍攝用光學系統(tǒng)的光軸大致平行移動。根據(jù)這樣構成的本發(fā)明，能夠平衡良好地支承拍攝單元，能夠抑制使拍攝單元的光軸傾斜的振動因施加有與光軸正交的方向的振動而被激勵的情況。在本發(fā)明中，優(yōu)選該動態(tài)影像拍攝用攝像機是將支承框架固定在結構物上來進行使用的監(jiān)控用攝像機。根據(jù)這樣構成的本發(fā)明，在固定有支承框架的結構物以高頻率發(fā)生了振動的情況下，也能有效地抑制圖像的抖動，能夠拍攝清晰的監(jiān)控圖像。在本發(fā)明中，優(yōu)選拍攝元件能夠拍攝紅外光的圖像。根據(jù)這樣構成的本發(fā)明，即使在較暗的地方，也能拍攝圖像。采用本發(fā)明的動態(tài)影像拍攝用攝像機，在施加有高頻率的振動的情況下，也能有效地抑制圖像抖動。


圖I是本發(fā)明的第I實施方式的監(jiān)控用攝像機的立體圖。 圖2是將拍攝單元的支承機構模型化的圖。圖3是表示由作為隔振支承機構的粘彈性構件產生的振動衰減率的一例的曲線圖。圖4是示意性地表示攝像機外殼的振動位移和拍攝單元的振動位移的圖。圖5是示意性地表示拍攝單元的結構的立體圖。圖6是表示由作為防抖機構的防抖驅動器產生的振動衰減率的一例的曲線圖。圖7是表示本發(fā)明的第I實施方式的監(jiān)控用攝像機的綜合性的振動衰減率的曲線圖。圖8是表示粘彈性構件的變形例的立體圖。圖9是示意性地表示本發(fā)明的第2實施方式的監(jiān)控用攝 像機的隔振支承機構的剖視圖。圖10的(a)是圖9所示的夾持構件的放大圖，(b)是從光軸方向觀察夾持構件的圖。圖11是表示本發(fā)明的第2實施方式的監(jiān)控用攝像機的隔振支承機構的變形例的圖。
具體實施例方式接下來，參照

本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。首先，參照圖I 圖7說明本發(fā)明的第I實施方式的監(jiān)控用攝像機。圖I是本實施方式的監(jiān)控用攝像機I的立體圖。圖2是將拍攝單元的支承機構模型化的圖。如圖I所示，作為動態(tài)影像拍攝用攝像機的監(jiān)控用攝像機I包括作為支承框架的攝像機外殼12和支承在該攝像機外殼12的內部的拍攝單兀16。攝像機外殼12是前方敞口的長方體形狀的殼體，在內部收容有拍攝單元16。如圖I所示，拍攝單元16利用構成隔振支承機構的粘彈性構件18隔振支承于攝像機外殼12的內部。粘彈性構件18是由粘彈性材料構成的塊狀的構件，用于連結拍攝單元16的攝像機側安裝部16a和攝像機外殼12的殼體側安裝部12a。通過利用粘彈性構件18支承拍攝單元16，防止規(guī)定頻率的振動作用于拍攝單元16。另外，如圖I所示，在本實施方式中，粘彈性構件18在拍攝單元16的前端部的兩側安裝有兩個，在后端部的兩側安裝有兩個。因而，在本實施方式中，粘彈性構件18配置在包括拍攝單元16的光軸A在內的平面的兩側。另外，粘彈性構件18配置在距光軸A等距離的位置。因而，粘彈性構件18配置在相對于與光軸A平行的軸線呈旋轉對稱的位置。此外，如圖2所示，在本實施方式中粘彈性構件18以如下方式構成配置，即，施加有通過拍攝單元16的重心G且與拍攝單元16的光軸A正交的方向上的推力F時，光軸A平行移動。即，各粘彈性構件18構成為使分別產生的彈性力作用于拍攝單元16的、繞拍攝單元16的重心G的力的力矩取得平衡，在圖2所示的例子中，通過施加推力F，位于軸線AI上的光軸A平行移動到軸線A2。另外，如圖2所示，各粘彈性構件18以在拍攝單元16沿與光軸A正交的方向振動時產生剪切變形的方式連結拍攝單元16與攝像機外殼12。此外，在拍攝單元16上以位于通過拍攝單元16的重心G且與拍攝單元16的光軸A正交的平面P內的方式設有重心標識16c。因而，通過對重心標識16c施加與光軸A正交的方向的推力F，推力F的作用線通過重心G。以光軸A在該推力F的作用下平行移動的方式構成配置各粘彈性構件18，從而在攝像機外殼12沿與光軸A正交的方向平移振動時，不會在拍攝單元16上激勵旋轉振動。另外，如圖2所示，在拍攝單元16的攝像機側安裝部16a上安裝有攝像機側指示部16b，在攝像機外殼12的殼體側安裝部12a上安裝有殼體側指示部12b。各攝像機側指示部16b和殼體側指示部12b以在未施加有推力F時彼此對齊的方式安裝，通過施加推力F，各攝像機側指示部16b發(fā)生位移，偏離于殼體側指示部12b。通過測量各攝像機側指示部16b的因推力F產生的位移，能夠確認拍攝單元16的光軸A是否進行了平行移動。接下來，參照圖3說明由粘彈性構件18產生的振動衰減效果。圖3是表示由作為隔振支承機構的粘彈性構件產生的振動衰減率的一例的曲線圖。圖3用實線表示通過用粘彈性構件18支承拍攝單元16而產生的振動衰減率(單位為dB)，用虛線表示拍攝單元16的振動的相位滯后。如圖3所示，通過用粘彈性構件18支承拍攝單元16,拍攝單元16的振動得到衰減，IHz時(振動為IHz時,下同)的振動衰減率(單位為dB)大約為OdB，IOHz時的振動衰減率大約為-4dB，30Hz時的振動衰減率大約為-12dB，60Hz時的振動衰減率大約為-20dB，頻率越高，衰減量越大。接下來，參照圖4說明本說明書中的振動衰減率的定義。圖4是示意性地表示攝像機外殼12的振動位移和拍攝單元16的振動位移的圖。如圖4所示，當使攝像機外殼12沿與光軸A正交的方向呈正弦波狀振動時，利用粘彈性構件18支承在攝像機外殼12的內部的拍攝單元16也發(fā)生振動。此時，拍攝單元16沿與光軸A正交的方向大致呈正弦波狀振動，雖然未必一定與攝像機外殼12的振動的相位一致,但以與攝像機外殼12相同的頻率振動。這里,在將對攝像機外殼12施加振動的頻率設為fHz、將位移振幅設為Ain(f)、將拍攝單元16振動產生的位移振幅設為Awt (f)時，將由粘彈性構件18產生的振動衰減率(單位為dB)的Sp (f)計算為Sp(f) = 201og10 (Aout (f)/Ain (f)) (I)。接下來,參照圖5說明拍攝單元16的結構。圖5是示意性地表示拍攝單元16的結構的立體圖。如圖5所不,在拍攝單兀16中內直有拍攝兀件20 ;拍攝用光學系統(tǒng)22,其用于使圖像對焦在該拍攝元件20上；防抖驅動器24，其用于驅動該拍攝用光學系統(tǒng)22中的圖像抖動防止用透鏡22a，使對焦的圖像穩(wěn)定化。此外，在拍攝單元16中內置有用于檢測拍攝單元16的旋轉角速度的、作為攝像機振動檢測部件的攝像機陀螺儀(gyro)傳感器26。此夕卜，在拍攝單元16中內置有控制部30，該控制部30用于根據(jù)攝像機陀螺儀傳感器26的檢測信號來控制防抖驅動器24。因而，防抖驅動器24作為防抖機構發(fā)揮功能。 拍攝元件20將對焦在拍攝元件20上的圖像轉換成電信號。另外，在本實施方式中，拍攝元件20能夠拍攝紅外光的圖像。
拍攝用光學系統(tǒng)22使入射到拍攝單元16中的光對焦在拍攝元件20上。拍攝用光學系統(tǒng)22中的一部分的透鏡設為圖像抖動防止用透鏡22a，通過利用防抖驅動器24使該圖像抖動防止用透鏡22a移動，在拍攝單元16發(fā)生了振動的情況下，也能對形成在拍攝元件20上的圖像的抖動進行抑制。
防抖驅動器24使圖像抖動防止用透鏡22a在與光軸A正交的平面內移動。防抖驅動器24包括兩個線性電動機(未圖示)，其用于在與光軸A正交的平面內驅動圖像抖動防止用透鏡22a ;兩個位置傳感器(未圖示)，其用于檢測圖像抖動防止用透鏡22a移動了的位置。兩個線性電動機(未圖示)分別以在與光軸A正交的平面內沿彼此正交的X方向和Y方向驅動圖像抖動防止用透鏡22a的方式配置。由此，能夠使圖像抖動防止用透鏡22a在與光軸A正交的平面內平移移動到任意位置。位置傳感器(未圖示)以檢測圖像抖動防止用透鏡22a的X方向和Y方向的移動的方式配置。另外，防抖驅動器也可以具有3個以上的線性電動機，而且也能夠以除了 X方向和Y方向的移動以外還能使圖像抖動防止用透鏡旋轉的方式構成防抖驅動器。攝像機陀螺儀傳感器26安裝在拍攝單元16中，用于檢測拍攝單元16的旋轉角速度。另外，攝像機陀螺儀傳感器26內置有X傳感器部(未圖示)，其用于對將與光軸A正交的平面內的X軸作為中心的旋轉角速度進行檢測；Y傳感器部(未圖示)，其用于對以Y軸為中心的旋轉角速度進行檢測，從而攝像機陀螺儀傳感器26能夠檢測各方向的旋轉角速度。利用攝像機陀螺儀傳感器26檢測到的角速度信號輸入到控制部30中?？刂撇?0根據(jù)攝像機陀螺儀傳感器26的檢測信號控制防抖驅動器24，從而對形成在拍攝元件20上的圖像的抖動進行抑制?？刂撇?0根據(jù)自攝像機陀螺儀傳感器26輸入的信號計算應使圖像抖動防止用透鏡22a移動的位置。此外，控制部30向線性電動機(未圖示)輸出信號，使圖像抖動防止用透鏡22a向計算得到的位置移動。移動后的圖像抖動防止用透鏡22a的位置由位置傳感器(未圖示)檢測并反饋到控制部30中。另外，控制部30可以利用各種運算電路、濾波器等的模擬電路構成。或者，也可以由將各檢測信號轉換為數(shù)字式數(shù)據(jù)的A/D變換器、進行各種運算的微型處理器、將數(shù)字式數(shù)據(jù)轉換成模擬信號而輸出的D/A變換器等構成控制部30。接下來，參照圖6說明由防抖驅動器24產生的振動衰減效果。圖6是表示由作為防抖機構的防抖驅動器產生的振動衰減率的一例的曲線圖。圖6是通過用防抖驅動器24驅動圖像抖動防止用透鏡22a而用實線表示形成在拍攝元件20上的圖像的振動衰減率(單位為dB)、用虛線表示形成在拍攝元件20上的圖像的抖動的相位滯后的曲線圖。如圖6所示，通過驅動圖像抖動防止用透鏡22a，形成在拍攝元件20上的圖像的抖動得到衰減，IHz時的振動衰減率(單位為dB)大約-28dB，IOHz時的振動衰減率大約為_21dB，30Hz時的振動衰減率大約為-13dB，60Hz時的振動衰減率大約為_6dB，頻率越低，衰減量越大。接下來，對形成在拍攝元件20上的圖像的振動衰減率進行說明。首先，當使拍攝單元16沿與光軸A正交的方向呈正弦波狀振動時，形成在拍攝元件20上的圖像也抖動。對此，利用防抖驅動器24驅動圖像抖動防止用透鏡22a，雖然能夠對形成在拍攝元件20上的圖像的抖動進行抑制，但在圖像上殘留有與拍攝單元16的振動同一頻率的大致正弦波狀的抖動。另外，如圖6所示，圖像抖動的相位與拍攝單元16的振動的相位未必一定一致。這里，在將拍攝單元16的振動的頻率設為fHz、將對于拍攝單元16的振動未驅動圖像抖動防止用透鏡22a(圖像抖動防止用透鏡22a是固定的)的情況下的、形成在拍攝元件20上的圖像的抖動的位移振幅設為Ain(f)、將在驅動了圖像抖動防止用透鏡22a的情況下圖像抖動的位移振幅設為Arat (f)時，將由防抖驅動器24產生的振動衰減率(單位為dB)的Sa (f)計算為Sa (f) = 201og10 (Aout (f) /Ain (f)) (2)。接下來，參照圖7，對攝像機外殼12發(fā)生了振動的情況下的形成在拍攝元件20上的圖像的抖動的衰減效果進行說明。圖7是表示監(jiān)控用攝像機I的綜合性的振動衰減率的曲線圖。在圖7中，用虛線表示由粘彈性構件18產生的振動衰減率Sp (f)，用點劃線表示由防抖驅動器24產生的振動衰減率Sa (f)，用實線表示上述振動衰減率的合成S (f)。如圖7所示，施加于監(jiān)控用攝像機I的攝像機外殼12的振動在粘彈性構件18的作用下如振動衰減率Sp (f)所示那樣得到衰減，殘留的振動傳遞到拍攝單元16。由傳遞到拍攝單元16的振動引發(fā)的、形成在拍攝元件20上的圖像的抖動在防抖驅動器24的作用下如振動衰減率Sa(f)所示那樣得到衰減。因而，由施加于攝像機外殼12的振動引發(fā)的、形成在拍攝元件20上的圖像的抖動是S(f)，該S(f)是由粘彈性構件18產生的振動衰減率Sp (f)和由防抖驅動器24產生的振動衰減率Sa(f)之和。在本實施方式中，以如下方式設計粘彈性構件18和防抖驅動器24，即，將粘彈性構件18和防抖驅動器24的振動衰減率合成得到的S(f)，在作為所拍攝的動態(tài)影像的幀率的1/2的頻率的fQHz以上的頻帶中，比作為目標衰減率(單位為dB)的S。= -25dB小(向負側的值變大)。另外，在本實施方式中，幀率頻率大約為30Hz，f0 =大約15Hz。另外，在本實施方式中，以如下方式進行設計使得由粘彈性構件18產生的振動衰減率Sp(f)和由防抖驅動器24產生的振動衰減率Sa(f)在作為交叉頻率的f；(=大約30Hz)處交叉。即，在比交叉頻率f。低的頻帶中，由防抖驅動器24產生的振動衰減量比由粘彈性構件18產生的振動衰減量大(Sa(f) KSp(f)靠負側)地設計，在比交叉頻率f。高的頻帶中，由粘彈性構件18產生的振動衰減量比由防抖驅動器24產生的振動衰減量大(Sp(f)KSa(f)靠負側)地設計。另外，交叉頻率f。時的振動衰減率&&) &Sp(f)是作為目標衰減率Stl的大約1/2的-13dB。優(yōu)選交叉頻率f。設定為20Hz 40Hz。此外，在本實施方式中，以如下方式進行設計1Hz時，由防抖驅動器24產生的振動衰減量比由粘彈性構件18產生的振動衰減量約大28dB ；15Hz時，由防抖驅動器24產生的振動衰減量比由粘彈性構件18產生的振動衰減量約大15dB。S卩，以如下方式進行設計在15Hz左右以下的頻帶中，由粘彈性構件18產生的振動衰減量極少、振動衰減量的大部分取決于防抖驅動器24。優(yōu)選以如下方式進行設計在由防抖驅動器24產生的振動衰減量充分增大的頻率下、大約IOHz時，使由防抖驅動器24產生的振動衰減量比由粘彈性構件18產生的振動衰減量大6dB以上(隔振效果強)。如圖7所示，被動地衰減振動的粘彈性構件18能夠有效地衰減高頻率的振動，主動地衰減振動的防抖驅動器24能夠有效地衰減低頻率的振動。這里，為了利用粘彈性構件 18衰減低頻率的振動，需要使用彈性系數(shù)小的粘彈性構件。在將彈性系數(shù)小的構件用作粘彈性構件18時，攝像機外殼12以低頻率發(fā)生了振動的情況下的拍攝單元16的振動振幅變大。防抖驅動器24雖然能夠有效衰減低頻率的振動，但當要衰減的振動的振幅變大時，由于超過圖像抖動防止用透鏡22a能移動的可動界限，因此不能獲得充分的隔振效果。在本實施方式中，通過較小地抑制低頻率時的由粘彈性構件18產生的衰減量，能夠獲得由防抖驅動器24產生的充分的隔振效果。采用本發(fā)明的第I實施方式的監(jiān)控用攝像機1，利用作為隔振支承機構的粘彈性構件18和作為防抖機構的防抖驅動器24的協(xié)同作用，即使在對監(jiān)控用攝像機I施加有高頻率的振動的情況下，也能有效地抑制圖像抖動。由防抖驅動器24進行的振動衰減在響應滯后的影響下，具有隨著頻率變高，隔振效果降低的傾向。因而，在低頻率的振動的情況下能夠獲得充分的校正效果，但當振動為數(shù)十Hz左右時，隔振效果下降，在大于IOOHz的振動的情況下，幾乎沒效果。
另一方面，通常依據(jù)動態(tài)影像拍攝用攝像機的幀率，限制其曝光的最長時間。即，幀率越高，為了拍攝I幅圖像而打開快門的時間限制為越短的時間，當幀率增加時，攝像機的振動施加給用于構成動態(tài)影像的I幅I幅的圖像的圖像抖動減少。對此，在動態(tài)影像攝像機往返振動的情況下，構成動態(tài)影像的各幀間的搖晃、即、通過在各幀中在不同的位置拍攝靜止的拍攝對象而產生的圖像的搖晃，隨著頻率的增加而增大，在幀率的1/2的頻率達到最大。在本實施方式的監(jiān)控用攝像機I中，在作為幀率的1/2的頻率的fQHz以上的頻帶中，作為目標衰減率的S。= -25dB以上的振動衰減量增大。另外，當在幀率的1/2的頻率獲得充分的振動衰減效果的情況下，在比該頻率遲的振動頻率中，結果，圖像抖動變小。此外，在比幀率的1/2低的振動頻率中，即使動態(tài)影像的各幀間的搖晃變大，由于I幅I幅的幀的圖像的抖動不會變大，因此作為監(jiān)控用途的攝像機，能夠發(fā)揮充分的功能。由于并非主動地控制隔振支承機構，因此特別是在低頻率下，當提高由隔振支承機構產生的隔振效果時，拍攝單元16的保持變得不穩(wěn)定，難以穩(wěn)定地維持拍攝單元16的光軸。因而，最好將由隔振支承機構產生的隔振效果限于所需的最小限度。采用本發(fā)明的第I實施方式的監(jiān)控用攝像機1，在幀率的1/2以上的頻帶中，能夠利用粘彈性構件18和防抖驅動器24的復合效果，獲得所需的充分的圖像抖動防止效果。因此，能夠將由粘彈性構件18產生的隔振效果設定為所需的最小限度，能夠穩(wěn)定地維持拍攝單元16的光軸，且能獲得充分的圖像抖動防止效果。另外，采用本發(fā)明的第I實施方式的監(jiān)控用攝像機1，主要利用粘彈性構件18衰減比交叉頻率f。高的頻率的振動，因此作用于拍攝單元16所具有的防抖驅動器24的高頻率的振動得到抑制，能夠避免因高頻振動施加于防抖驅動器24而使圖像的抖動反而增大這樣的弊端。另外，主要利用防抖驅動器24衰減比交叉頻率f。低的頻率的振動，因此通過將由粘彈性構件18產生的振動衰減效果發(fā)揮至低頻率，能夠防止對拍攝單元的支承變得不穩(wěn)定。此外，采用本發(fā)明的第I實施方式的監(jiān)控用攝像機1，由于將交叉頻率f。設定為大約30Hz，因此能夠合理地設計防抖驅動器24和粘彈性構件18。另外，采用本發(fā)明的第I實施方式的監(jiān)控用攝像機1，防抖驅動器24和粘彈性構件18構成為在由防抖驅動器24產生的振動衰減量充分增大的大約IOHz的頻率下，由防抖機構產生的振動衰減量比由隔振支承機構產生的振動衰減量約大15dB(衰減效果強)。因此，能夠充分小地設定低頻率時的由粘彈性構件18產生的振動衰減量，所以能夠充分地抑制由利用粘彈性構件18進行支承而發(fā)生的拍攝單元16的不穩(wěn)。優(yōu)選在大約IOHz的頻率，由防抖機構產生的振動衰減量比由隔振支承機構產生的振動衰減量約大6dB以上(衰減效果強)。此外，采用本發(fā)明的第I實施方式的監(jiān)控用攝像機1，粘彈性構件18配置在包括拍攝用光學系統(tǒng)的光軸在內的平面的兩側。因此，能夠利用粘彈性構件18平衡良好地支承拍攝單元16，所以在對監(jiān)控用攝像機I施加有光軸方向的振動的情況下，能夠防止與光軸正交的方向的振動被激勵的情況。另外，采用本發(fā)明的第I實施方式的監(jiān)控用攝像機1，具備用于對拍攝單元16的相對于攝像機外殼12的位移量進行指示的、隔振支承機構調整用的殼體側指示部12b和攝像機側指示部16b。因此，通過以殼體側指示部12b與攝像機側指示部16b對齊的方式選擇粘 彈性構件18，能夠將隔振支承機構容易地設定、調整為適當?shù)奶匦?。此外，采用本發(fā)明的第I實施方式的監(jiān)控用攝像機1，將支承框架構成為覆蓋拍攝單元的攝像機外殼12，因此能夠保護拍攝單元16。另外，采用本發(fā)明的第I實施方式的監(jiān)控用攝像機1，塊狀的粘彈性構件18以在拍攝單元16相對于攝像機外殼12沿與拍攝用光學系統(tǒng)的光軸正交的方向發(fā)生了位移時產生剪切變形的方式連結拍攝單元16和攝像機外殼12。因此，通過使粘彈性構件18產生剪切變形，能夠有效地吸收振動能量，從而有效地將傳遞到拍攝單元16的振動衰減。此外，采用本發(fā)明的第I實施方式的監(jiān)控用攝像機1，粘彈性構件18配置在相對于拍攝用光學系統(tǒng)的光軸呈旋轉對稱的位置，因此能夠平衡良好地支承拍攝單元16，能夠抑制使拍攝單元16以光軸為中心旋轉的振動因施加有與光軸正交的方向的振動而被激勵的情況。另外，采用本發(fā)明的第I實施方式的監(jiān)控用攝像機1，粘彈性構件18配置在通過拍攝單元16的重心且與拍攝用光學系統(tǒng)的光軸正交的平面的兩側，在平面內的外力施加于拍攝單元16時，拍攝用光學系統(tǒng)的光軸大致平行移動。因此，能夠平衡良好地支承拍攝單元16，抑制使拍攝單元16的光軸傾斜的振動因施加有與光軸正交的方向的振動而被激勵的情況。此外，本發(fā)明的第I實施方式的監(jiān)控用攝像機I能夠將攝像機外殼12固定在結構物上來使用，在結構物以高頻率發(fā)生了振動的情況下，也能有效抑制圖像的抖動，拍攝清晰的監(jiān)控圖像。另外，采用本發(fā)明的第I實施方式的監(jiān)控用攝像機1，拍攝元件20能夠拍攝紅外光的圖像，因此即使在較暗的地方也能拍攝圖像。另外，在上述第I實施方式中，作為粘彈性構件18，使用了由粘彈性材料構成的塊狀的構件，但作為變形例，也可以將復合件用作粘彈性構件。如圖8所示，粘彈性構件可以使用圓筒狀的構件。圖8所示的粘彈性構件32在鋼制的螺旋彈簧34的外周覆蓋有粘彈性材料制的管36。該圓筒狀的粘彈性構件32以軸線與拍攝單元16的光軸A大致平行的方式設計朝向，將軸線方向的一個端部32a固定在攝像機外殼12上、將另一個端部32b固定在拍攝單元16上來使用粘彈性構件32。通過這樣安裝，粘彈性構件32以端部32a和端部32b沿與軸線正交的方向錯開的方式進行剪切變形。
接下來，參照圖9和圖10說明本發(fā)明的第2實施方式的監(jiān)控用攝像機。本實施方式的監(jiān)控用攝像機的將拍攝單元支承于攝像機外殼的隔振支承機構與上述第I實施方式的不同。因而，這里僅說明本實施方式的與第I實施方式不同的部分，省略說明相同的部分。圖9是示意地表示本發(fā)明的第2實施方式的監(jiān)控用攝像機的隔振支承機構的剖視圖。另外，圖10的(a)是圖9所示的夾持構件的放大圖，(b)是從光軸方向觀察夾持構件的圖。
如圖9所示，在本實施方式的監(jiān)控用攝像機中，拍攝單元16利用隔振支承機構40a、40b隔振支承于攝像機外殼12。另外，隔振支承機構40a、40b沿圖9中的上下方向支承拍攝單元16，但監(jiān)控用攝像機也可以具有沿與圖9的紙面正交的方向支承拍攝單元16的隔振支承機構(未圖示)。如圖9所示，隔振支承機構40a包括臂部42a，其以能轉動的方式安裝在攝像機外殼12上；彈簧44a及減振器46a，其用于將粘彈性力作用于該臂部42a的轉動；導軌48a，其安裝在拍攝單元16上；夾持構件50a，其用于連結臂部42a與導軌48a。同樣，隔振支承機構40b包括臂部42b、彈簧44b及減振器46b、導軌48b和夾持構件50b，隔振支承機構40b的結構實際上與隔振支承機構40a相同。因而，以下僅說明隔振支承機構40a的結構。另外，在圖9中分別圖示了各I個臂部42a、42b及導軌48a、48b，但在本實施方式中，各臂部和導軌分別平行地各設置兩個(參照圖10的(b))。因而，利用臂部42a的轉動容許拍攝單元16的鉛垂方向的位移，拍攝單元16的位移方向與包括拍攝單元16的光軸在內的鉛垂的平面平行，隔振支承機構40a配置在該平面的兩側。另外，隔振支承機構40b和沿與圖9的紙面正交的方向支承拍攝單元16的隔振支承機構(未圖示)也以同樣的方式配置。臂部42a是棒狀的構件，以如下方式配置一端能轉動地安裝在攝像機外殼12的內側，另一端與彈簧44a及減振器46a相連接，該臂部42a與拍攝單元16的光軸A大致平行地延伸。彈簧44a及減振器46a并聯(lián)，且分別為一端安裝在攝像機外殼12的內側，另一端安裝在臂部42a的頂端。由此，當臂部42a以支點為中心轉動時，彈簧44a及減振器46a伸縮，彈簧44a對以臂部42a的支點為中心的轉動施加彈性力，減振器46a對以臂部42a的支點為中心的轉動施加粘性力。導軌48a是以與光軸A大致平行地延伸的方式固定在拍攝單元16的外周的棒狀構件。如圖10所示，夾持構件50a是連結臂部42a和導軌48a的構件，能沿臂部42a及導軌48a滑動地安裝夾持構件50a。夾持構件50a包括金屬制的上桿51a、中間塊54a和下桿57a，在這些構件上安裝有由具有一定程度的柔軟性的材料構成的墊片(pad)52a、53a、55a、56a。另外，金屬制的上桿51a、中間塊54a和下桿57a利用貫穿該上桿51a、中間塊54a和下桿57a的螺釘58a —體化。上桿51a和下桿57a是由鋼鐵、鋁、鈦等材料形成的棒狀構件。中間塊54a是由鋼鐵、鋁、鈦等材料形成的塊狀構件。
如圖10所示，螺釘58a穿過被形成于下桿57a及中間塊54a的通孔，而與形成于上桿51a的內螺紋螺紋接合。因此，通過緊固螺釘58a，將下桿57a拉向上桿51a，從而將臂部42a和導軌48a夾在下桿57a與上桿51a之間。墊片52a、53a、55a、56a是由聚氨酯、聚乙烯、特氟隆等材料形成的構件。在上桿51a的下表面上安裝有墊片52a，另外在中間塊54a的上表面上安裝有墊片53a，在墊片52a與墊片53a之間夾持有導軌48a。另外，在中間塊54a的下表面上安裝有墊片55a，另外在下桿57a的上表面上安裝有墊片56a，在墊片55a與墊片56a之間夾持有臂部42a。由于各墊片由具有一定程度的柔軟性的材料構成，因此能夠在受到振動時防止與臂部42a及導軌48a相接觸的部分損傷或磨損。 通過緊固中央的螺釘58a而使上桿51a和下桿57a壓接，從而臂部42a及導軌48a與夾持構件50a —體化。另外，通過松動中央的螺釘58a，臂部42a和導軌48a自夾持構件50a解放而能夠沿圖9的箭頭所示的方向滑動，從而能夠改變用于支承拍攝單元16的彈性特性。 由于隔振支承機構40a具有上述那樣的結構，因此通過使夾持構件50a滑動，能夠使作用于拍攝單元16的粘彈性力變化，調整由隔振支承機構產生的振動衰減率Sp(f)。SP，在圖9中，當使夾持構件50a向左側移動時，彈簧44a及減振器46a的相對于拍攝單元16的上下方向的移動的伸縮量變大，從而彈性力和粘性力增強。相反在使夾持構件50a向右側移動時，彈簧44a及減振器46a的相對于拍攝單元16的上下方向的移動的伸縮量減小，從而彈性力和粘性力減弱。另一方面，在隔振支承機構40b中，在使夾持構件50b向圖9中的右側移動時，彈性力和粘性力增強，在使夾持構件50b向圖9中的左側移動時，彈性力和粘性力減弱。在本實施方式的監(jiān)控用攝像機中，通過使各隔振支承機構的夾持構件的位置滑動，能夠利用隔振支承機構獲得所需的振動衰減率Sp(f)地進行調整。此時，調整各夾持構件的位置，以使設于攝像機外殼12的各殼體側指示部12b和設于拍攝單元16的各攝像機側指示部16b對齊。在本實施方式中，拍攝單元16的拍攝用光學系統(tǒng)22的透鏡單元可以更換，以適于遠距離拍攝和廣角拍攝等。通過能調整地構成隔振支承機構，能夠容易地應對在更換了透鏡單元的情況下的拍攝單元16的重量的變化及重心位置的變化。由此，在拍攝單元16中安裝了各種透鏡單元的情況下，也能設定各自最佳的振動衰減率。采用本發(fā)明的第2實施方式的監(jiān)控用攝像機，通過使夾持構件50a、50b滑動，能夠調整振動衰減率。因此，在能更換拍攝單元16的全部或拍攝用光學系統(tǒng)22地構成的情況下，能夠根據(jù)所安裝的拍攝單元16來簡單地調整隔振支承機構40a、40b的特性，由此能夠適當?shù)卦O定圖像抖動防止效果。另外，在圖9所示的第2實施方式中，針對圖9的上下方向的振動的隔振支承機構在拍攝單元16的下側設有兩個，但作為變形例，也可以如圖11所示那樣配置隔振支承機構。即，如圖11所示，將針對圖11的上下方向的振動的隔振支承機構60a、60b，分開地配置在拍攝單元16的上側及下側。在與光軸平行的方向的振動成分較多的情況下，當如圖9所示那樣配置隔振支承機構40a、40b時，在受到與光軸平行的方向的振動時，使拍攝單元16的光軸傾斜的振動容易被激勵。如圖11所示，通過在相對于光軸取得平衡的位置配置隔振支承機構60a、60b，能夠降低上述的使拍攝單元16的光軸傾斜的振動容易被激勵的影響。附圖標記說明I、監(jiān)控用攝像機(動態(tài)影像拍攝用攝像機)；12、攝像機外殼(支承框架)；12a、殼體側安裝部；12b、殼體側指示部(指示部)；16、拍攝單元；16a、攝像機側安裝部；16b、攝像機側指不部(指不部)；18、粘彈性構件(隔振支承機構)；20、拍攝兀件；22、拍攝用光學系統(tǒng)；22a、圖像抖動防止用透鏡；24、防抖驅動器(防抖機構)；26、攝像機陀螺儀傳感器；30、控制部；32、粘彈性構件；32a、端部；32b、端部;34、螺旋彈黃;36、管;40a、40b、隔振支承機構；42a、42b、臂部；44a、44b、彈簧；46a、46b、減振器；48a、48b、導軌;50a、50b、夾持構 件；51a、上桿；52a、53a、墊片；54a、中間塊；55a、56a、墊片；57a、下桿；58a、螺釘；60a、60b、隔振支承機構。
權利要求
1.一種動態(tài)影像拍攝用攝像機，其具有圖像抖動防止功能，其特征在于， 該動態(tài)影像拍攝用攝像機包括 拍攝單元，其用于拍攝動態(tài)影像； 支承框架，其具有用于支承該拍攝單元的隔振支承機構， 上述拍攝單元包括 拍攝用光學系統(tǒng)； 拍攝元件，其用于接受利用該拍攝用光學系統(tǒng)對焦了的光； 防抖機構，其用于使形成在上述拍攝元件上的圖像穩(wěn)定化， 在將頻率f時的由上述防抖機構產生的振動衰減率設為Sa (f)、將頻率f時的由上述隔振支承機構廣生的振動裳減率設為Sp(f)、將規(guī)定的目標裳減率設為S。,將由上述拍攝單兀拍攝的動態(tài)影像的幀率頻率設為2A時，在L以上的頻率中，Sa(f)+Sp (f) < Stl成立，其中，振動衰減率、目標衰減率的單位為dB。
2.根據(jù)權利要求I所述的動態(tài)影像拍攝用攝像機，其中， 對于上述防抖機構和上述隔振支承機構而言，在比規(guī)定的交叉頻率f。高的頻率下，由上述隔振支承機構產生的振動衰減量比由上述防抖機構產生的振動衰減量大，在比上述交叉頻率f。低的頻率下，由上述防抖機構產生的振動衰減量比由上述隔振支承機構產生的振動衰減量大。
3.根據(jù)權利要求2所述的動態(tài)影像拍攝用攝像機，其中， 上述規(guī)定的交叉頻率f。為20Hz 40Hz。
4.根據(jù)權利要求I所述的動態(tài)影像拍攝用攝像機，其中， 對于上述防抖機構和上述隔振支承機構而言，在頻率為IOHz的情況下，由上述防抖機構產生的振動衰減量比由上述隔振支承機構產生的振動衰減量大6dB以上。
5.根據(jù)權利要求I所述的動態(tài)影像拍攝用攝像機，其中， 上述隔振支承機構包括臂部，其以能轉動的方式安裝在上述支承框架上；彈簧及減振器，其用于將粘彈性力作用于該臂部的轉動；夾持構件，其以能沿上述拍攝用光學系統(tǒng)的光軸方向滑動的方式安裝于上述臂部，用于連結上述臂部與上述拍攝單元，該隔振支承機構通過使上述夾持構件滑動而調整振動衰減率。
6.根據(jù)權利要求I所述的動態(tài)影像拍攝用攝像機，其中， 上述隔振支承機構配置在包括上述拍攝用光學系統(tǒng)的光軸在內的平面的兩側。
7.根據(jù)權利要求I所述的動態(tài)影像拍攝用攝像機，其中， 該動態(tài)影像拍攝用攝像機還具有上述隔振支承機構調整用的指示部，該指示部用于對上述拍攝單元的相對于上述支承框架的位移量進行指示。
8.根據(jù)權利要求I所述的動態(tài)影像拍攝用攝像機，其中， 上述支承框架是覆蓋上述拍攝單元的至少一部分的殼體。
9.一種動態(tài)影像拍攝用攝像機，其具有圖像抖動防止功能，其特征在于， 該動態(tài)影像拍攝用攝像機包括 拍攝單元，其用于拍攝動態(tài)影像； 支承框架，其具有用于支承該拍攝單元的隔振支承機構， 上述拍攝單元包括拍攝用光學系統(tǒng)； 拍攝元件，其用于接受利用該拍攝用光學系統(tǒng)對焦了的光； 防抖機構，其用于使形成在上述拍攝元件上的圖像穩(wěn)定化， 上述隔振支承機構是連結上述拍攝單元與上述支承框架的塊狀的粘彈性構件或圓筒狀的粘彈性構件。
10.根據(jù)權利要求9所述的動態(tài)影像拍攝用攝像機，其中， 上述塊狀的粘彈性構件或上述圓筒狀的粘彈性構件以在上述拍攝單元相對于上述支承框架沿與上述拍攝用光學系統(tǒng)的光軸正交的方向位移時產生剪切變形的方式連結上述拍攝單元和上述支承框架。
11.根據(jù)權利要求9所述的動態(tài)影像拍攝用攝像機，其中， 上述隔振支承機構配置在相對于通過上述拍攝單元的重心且與上述拍攝用光學系統(tǒng)的光軸平行的軸線呈旋轉對稱的位置。
12.根據(jù)權利要求9所述的動態(tài)影像拍攝用攝像機，其中， 上述隔振支承機構配置在通過上述拍攝單元的重心且與上述拍攝用光學系統(tǒng)的光軸正交的平面的兩側，在上述平面內的外力施加于上述拍攝單元時，上述拍攝用光學系統(tǒng)的光軸大致平行移動。
13.根據(jù)權利要求I所述的動態(tài)影像拍攝用攝像機，其特征在于， 該動態(tài)影像拍攝用攝像機是將上述支承框架固定在結構物上而進行使用的監(jiān)控用攝像機。
14.根據(jù)權利要求I所述的動態(tài)影像拍攝用攝像機，其中， 上述拍攝元件能夠拍攝紅外光的圖像。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在施加有高頻率的振動的情況下、也能有效抑制圖像抖動的具有圖像抖動防止功能的動態(tài)影像拍攝用攝像機。動態(tài)影像拍攝用攝像機具有圖像抖動防止功能，其特征在于，包括拍攝單元；支承框架，其具有用于支承拍攝單元的隔振支承機構，拍攝單元包括拍攝用光學系統(tǒng)、拍攝元件和使圖像穩(wěn)定化的防抖機構，在將頻率f時的由防抖機構產生的振動衰減率(單位為dB)設為Sa(f)、將頻率f時的由隔振支承機構產生的振動衰減率(單位為dB)設為Sp(f)、將規(guī)定的目標衰減率(單位為dB)設為S0、將利用拍攝單元拍攝的動態(tài)影像的幀率頻率設為2f0時，在f0以上的頻率中，Sa(f)+Sp(f)＜S0成立。
文檔編號H04N5/232GK102629975SQ20121002577
公開日2012年8月8日 申請日期2012年2月2日 優(yōu)先權日2011年2月3日
發(fā)明者小出淳史, 田中幸夫 申請人:株式會社騰龍