(57)【要約】【課題】揺れ補正部に作用する重力の影響を加味して、揺れ補正部を駆動するモータの駆動力を低減できるカメラ装置を提供する。【解決手段】カメラ装置は、被写体を撮像するイメージセンサと、イメージセンサの受光面に被写体の像を結像するレンズを有するレンズ部と、イメージセンサを含み、レンズ部に対して可動する可動部と、カメラ装置に発生する揺れに応じて、可動部を移動して揺れ補正する揺れ補正部と、レンズ部の光軸と垂直な方向に沿って可動部にかかる重力の分力と同じ大きさの力で、重力の分力の方向と反対方向に、可動部を支持する重力支持部と、を備える。【選択図】図８
2018180258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラ装置であって、
被写体を撮像するイメージセンサと、
前記イメージセンサの受光面に前記被写体の像を結像するレンズを有するレンズ部と、
前記イメージセンサを保持する可動部を有し、前記カメラ装置の揺れに応じて、前記レンズ部の光軸に垂直な方向に前記可動部を移動して揺れ補正する揺れ補正部と、
前記レンズ部の光軸と垂直な方向に沿って前記可動部にかかる重力の分力と同じ大きさの力で、前記重力の分力の方向と反対方向に、前記可動部を支持する重力支持部と、
を備えるカメラ装置。
【請求項２】
前記重力支持部は、
前記可動部に接続された弾性部材と、
前記弾性部材の長さを調整するギアと、
前記ギアに駆動力を供給するモータと、
前記モータの駆動力を制御するモータドライバと、
を備える、
請求項１に記載のカメラ装置。
【請求項３】
前記レンズ部に対する、前記レンズ部の光軸に垂直な方向における前記イメージセンサの位置の情報を取得する位置センサ、を更に備え、
前記モータドライバは、前記位置センサにより検出されたイメージセンサの位置の情報に基づいて、前記イメージセンサが基準位置に配置されるよう、前記モータの駆動力を制御する、
請求項２に記載のカメラ装置。
【請求項４】
前記位置センサは、検出された前記イメージセンサの位置の情報を、前記重力支持部及び前記揺れ補正部へ送る、
請求項３に記載のカメラ装置。
【請求項５】
前記レンズ部の傾斜角度を検出する傾斜センサと、
前記レンズ部の傾斜角度に基づいて、前記レンズ部の光軸に垂直な方向に沿って可動部Ａ２にかかる重力の分力を導出する導出部と、を更に備え、
前記モータドライバは、導出された前記重力の分力に基づいて、前記モータの駆動力を制御する、
請求項２に記載のカメラ装置。
【請求項６】
前記基準位置は、前記レンズ部の光軸上に位置する、
請求項３または４に記載のカメラ装置。
【請求項７】
前記基準位置は、前記レンズ部の光軸ずれが調整される位置である、
請求項３または４に記載のカメラ装置。
【請求項８】
前記モータドライバは、前記揺れ補正部により揺れ補正される期間において、前記モータの駆動力を不変とする、
請求項２〜７のいずれか１項に記載のカメラ装置。
【請求項９】
前記レンズ部の傾斜角度の情報を取得する傾斜取得部、を更に備え、
前記モータドライバは、前記傾斜取得部により取得されたレンズ部の傾斜角度が変更された場合、前記モータの駆動力を変更する、
請求項２〜７のいずれか１項に記載のカメラ装置。
【請求項１０】
イメージセンサを保持する可動部を有し、カメラ装置の揺れに応じて、前記イメージセンサの受光面に被写体の像を結像するレンズ部の光軸に垂直な方向に前記可動部を移動して揺れ補正する揺れ補正部を備える、前記カメラ装置における重力補償方法であって、
前記レンズ部の光軸と垂直な方向に沿って前記可動部にかかる重力の分力と同じ大きさの力で、前記重力の分力の方向と反対方向に、前記可動部を支持する、
重力補償方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、揺れ補正機能を有するカメラ装置及び重力補償方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像時の手振れ補正を行うために、撮像素子及びローパスフィルタを内蔵する撮像素子ユニットの位置をシフトさせる手振れ補正部を備えたカメラモジュールが知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−４５３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のカメラモジュールでは、撮像時の振れ補正（揺れ補正）が行われる場合、モータの駆動力によって揺れ補正部における撮像素子ユニットの位置がシフトされる。撮像素子ユニットは、揺れ補正が行われない場合、基準位置に静止する。この場合、カメラモジュールの向きによっては、揺れ補正が行われないにも関わらず、撮像素子ユニットが基準位置に留まるために、モータの駆動力が必要となり得る。そのため、撮像素子ユニットが重力方向と逆方向にシフトするよう揺れ補正が行われる場合、モータは、撮像素子ユニットをシフトさせるための駆動力とともに、重力に対して撮像素子ユニットを支持するための駆動力を供給する必要がある。つまり、モータが実際に揺れ補正に必要な駆動力以上の駆動力を必要とする。そのため、駆動力の大きなモータが必要となり、モータが大型化することで揺れ補正部が大型化し、大きな駆動力を実現するために電力が増加する。特許文献１に記載されたカメラモジュールでは、このような揺れ補正部に対する重力の影響が考慮されていない。
【０００５】
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、揺れ補正部に作用する重力の影響を加味して、揺れ補正部を駆動するモータの駆動力を低減できるカメラ装置及び重力補償方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のカメラ装置は、被写体を撮像するイメージセンサと、前記イメージセンサの受光面に前記被写体の像を結像するレンズを有するレンズユニットと、前記イメージセンサを含み、前記レンズユニットに対して可動する可動部と、前記カメラ装置に発生する揺れに応じて、前記可動部を移動して揺れ補正する揺れ補正部と、前記レンズの光軸と垂直な方向に沿って前記可動部にかかる重力の分力と同じ大きさの力で、前記重力の分力の方向と反対方向に、前記可動部を支持する重力支持部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、揺れ補正部に作用する重力の影響を加味して、揺れ補正部を駆動するモータの駆動力を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態における揺れ補正機構を備える監視カメラの斜視図
【図２】第１の実施形態における揺れ補正機構を備える他の監視カメラを内部構造の一部と共に表した透視斜視図
【図３】図２に示した監視カメラを後方斜め右上から見た透視斜視図
【図４】図３に示した揺れ補正機構を後方斜め右上から見た斜視図
【図５】図３に示した揺れ補正機構を前方斜め右上から見た斜視図
【図６】レンズ部、レンズマウントベース、素子ホルダ、初段揺動部材及び次段揺動部材の分解斜視図
【図７】監視カメラの概略構成例を示すブロック図
【図８】監視カメラの詳細構成例を示すブロック図
【図９】重力の分力を加味した監視カメラの概略構成例を示すブロック図
【図１０】傾斜センサを備える監視カメラの詳細構成例を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になることを避け、当業者の理解を容易にするためである。尚、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における揺れ補正機構１００を備える監視カメラ２００（２００Ａ）の斜視図である。
【００１１】
揺れ補正機構１００は、例えば図１に示すドーム型の監視カメラ２００Ａに適用できる。監視カメラ２００Ａは、例えば円錐面を有する筒状の外カバー１１を有する。外カバー１１の上端は、天井又はポール等の被取付体に固定される取付筒１３を有する。監視カメラ２００Ａは、取付筒１３が鉛直方向上側となって、ポール等から垂下して取り付けられる。外カバー１１は、雨よけとして機能する。取付筒１３は、挿入したポール等を固定するための固定ボルト１５を、円周方向に等間隔で複数螺合している。取付筒１３は、外カバー１１の内方に通じる。外カバー１１内には、ポール等に通された電源線や信号線が、取付筒１３を通って導入される。
【００１２】
外カバー１１の下面は、例えば円形開口となる。円形開口には、例えば円環状のリングカバー１７が着脱自在に取り付けられる。リングカバー１７の内穴１９からは、例えば透明樹脂材料を用いて構成されたドームカバー２１の半球側が垂下する。ドームカバー２１は、半球外殻と、半球外殻の開口周縁に同一半径で接続する円筒とを含む。円筒は、半球外殻と反対側に、リングカバー１７に固定されるフランジ（図示略）を有する。ドームカバー２１は、このフランジがリングカバー１７と外カバー１１との間に配置されて固定される。
【００１３】
ドームカバー２１は、例えば成形性及び透明性に優れた樹脂材料を基板材料として用いる。樹脂材料としては、有機系樹脂材料、無機系樹脂材料を用いることができる。本実施形態では、半球外殻の基板材料に、例えばポリカーボネートなどの有機系樹脂材料を用いている。ポリカーボネートは、硬く衝撃に強いため好適である。また、アクリルなど透明性の良好な樹脂も使用可能である。
【００１４】
ドームカバー２１は、その内側がカメラ収容空間となる。カメラ収容空間には、鉛直方向に沿う方向のパン回転中心Ｐｃと、パン回転中心Ｐｃに直角方向で交差するチルト回転中心Ｔｃと、を中心にパン回転及びチルト回転が自在となったカメラ部２３が配置される。カメラ部２３は、カメラ筐体２５にレンズ部２７を備える。カメラ筐体２５には、カメラ部２３の揺れの影響を勘案した補正（以下、「揺れ補正」（ＢＩＳ：in body image stabilizer）と称する場合がある）の処理を行うＢＩＳ機構ユニット２９が設けられる。ＢＩＳ機構ユニット２９は、カメラ筐体２５のベースの一例としてのレンズマウントベース３１に固定される揺れ補正機構１００を有する。揺れ補正機構１００には、イメージセンサ（図示略）が取り付けられている。
【００１５】
図２は、揺れ補正機構１００を備える他の監視カメラ２００（２００Ｂ）を内部構造の一部と共に表した透視斜視図である。
【００１６】
なお、本実施形態において、上下前後左右の方向は、図２に示した矢印の方向に従うものとするが、これらの方向は、図１に示す監視カメラ２００Ａにおいても同様に適用できる。
【００１７】
揺れ補正機構１００は、図１に示すドーム型の監視カメラ２００Ａと同様に、図２に示すボックス型の監視カメラ２００Ｂにも適用できる。監視カメラ２００Ｂは、箱（ボックス）状のカメラ筐体３３内にカメラ部２３（図２では不図示）を収容する。
【００１８】
カメラ部２３は、レンズ部３５を備える。カメラ部２３には、カメラ部２３の揺れの影響を勘案した補正（揺れ補正）の処理を行うＢＩＳ機構ユニット２９（図２では不図示）が設けられる。ＢＩＳ機構ユニット２９は、カメラ筐体３３のベースの一例としてのレンズマウントベース３７に固定される揺れ補正機構１００を有する。揺れ補正機構１００は、レンズマウントベース３７に固定される。レンズマウントベース３７は、カメラ筐体３３に固定される。揺れ補正機構１００には、後述のイメージセンサが取り付けられる。
【００１９】
図３は、図２に示した監視カメラ２００Ｂを後方斜め右上から見た透視斜視図である。
【００２０】
レンズマウントベース３７は、固定ブラケット３９によりカメラ筐体３３に固定される。レンズマウントベース３７は、一方の面（例えば図２に示す前面４１）でレンズ部３５を支持する。レンズマウントベース３７は、レンズ部３５を通る光軸Ｏｃに垂直な他方の面（例えば背面４３）に受光窓（図示略）が開口する。
【００２１】
監視カメラ２００Ｂは、例えば天井面、壁面又はポールに取り付けられる。天井面、壁面又はポールには、図２に示したカメラ取付台４７が固定される。カメラ取付台４７は、固定フランジ部４９と、固定フランジ部４９から突出する支持柱５１と、支持柱５１の先端に設けられた方向調節部５３とを有する。方向調節部５３は、先端に、三脚取付ネジ５５を有する。三脚取付ネジ５５は、カメラ筐体３３の三脚取付座５７に螺合され、固定リング５９により固定される。
【００２２】
方向調節部５３は、三脚取付ネジ５５の基端に設けた球体（図示略）を軸受に、球面対偶で支持する。従って、三脚取付ネジ５５は、軸受内で球体が向きを変えたり回転したりするピボット動作を可能とする。方向調節部５３は、三脚取付ネジ５５によりカメラ筐体３３を、鉛直方向に沿う方向のパン回転中心Ｐｃを中心にパン回転自在に支持するとともに、パン回転中心Ｐｃ上のチルト回転中心Ｔｃを中心にチルト回転自在に支持する。
【００２３】
監視カメラ２００Ｂは、天井面、壁面又はポールに取り付けられる際に、撮影方向が設定される。撮影方向は、例えば天井面に取り付けられる場合には、やや傾斜して設定される。撮影方向が設定された監視カメラ２００Ｂは、方向調節部５３の固定レバー６１により、三脚取付ネジ５５（球面対偶）を固定する。
【００２４】
揺れ補正機構１００は、上述した監視カメラ２００としての監視カメラ２００Ａや監視カメラ２００Ｂのいずれに設けられてもよい。
【００２５】
図４は、図３に示した揺れ補正機構１００を後方斜め右上から見た斜視図である。
【００２６】
揺れ補正機構１００は、レンズマウントベース３７と、初段揺動部材６３と、次段揺動部材６５と、素子ホルダ６７とを有する。揺れ補正機構１００では、次段揺動部材６５及び素子ホルダ６７が組み付けられた初段揺動部材６３が、レンズマウントベース３７に固定される。
【００２７】
図５は、図３に示した揺れ補正機構１００を前方斜め右上から見た斜視図である。
【００２８】
揺れ補正機構１００では、次段揺動部材６５が、初段揺動部材６３における一対の脚部６９の間に配置されている。初段揺動部材６３は、レンズマウントベース３７（不図示）に固定されて可動する。次段揺動部材６５は、初段揺動部材６３の内側に更に可動自在に支持される。即ち、初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５は、入れ子構造で２段に組み立てられている。初段揺動部材６３に取り付けられて可動自在となる次段揺動部材６５は、レンズマウントベース３７と干渉しないように離間している。つまり、次段揺動部材６５は、レンズマウントベース３７と非接触で対向配置される。
【００２９】
図６は、レンズ部２７、レンズマウントベース３７、素子ホルダ６７、初段揺動部材６３及び次段揺動部材６５の分解斜視図である。
【００３０】
次段揺動部材６５には、素子ホルダ６７が固定される。素子ホルダ６７は、略四角形状のヒートシンク７１を有する。ヒートシンク７１には、複数の冷却フィン（図示略）が設けられる。ヒートシンク７１は、イメージセンサ１０４からの熱が熱伝導により伝わる。ヒートシンク７１は、イメージセンサ１０４から伝わった熱を冷却フィンにより空気中に排熱する。つまり、イメージセンサ１０４を空冷する。
【００３１】
素子ホルダ６７の直交する隣接２辺には、縦辺に第１コイル７５、横辺に第２コイル７７が取り付けられる。第１コイル７５と第２コイル７７とは、それぞれ対応するようにレンズマウントベース３７の隣接２辺に設けられた第１磁石７９と第２磁石８１とにより、第１リニアモータ８３、第２リニアモータ８５を構成する。言い換えると、第１コイル７５と第１磁石７９とにより第１リニアモータ８３が構成され、第２コイル７７と第２磁石８１とにより第２リニアモータ８５が構成される。これら第１リニアモータ８３、第２リニアモータ８５は、素子ホルダ６７を２軸方向に移動させるためのアクチュエータ８７を構成する。
【００３２】
アクチュエータ８７は、第１リニアモータ８３によって素子ホルダ６７（言い換えると、イメージセンサ１０４）を左右方向に駆動し、更に、第２リニアモータ８５によって素子ホルダ６７（言い換えると、イメージセンサ１０４）を上下方向に駆動する。
【００３３】
揺れ補正機構１００は、イメージセンサ１０４が、レンズ部３５の光軸Ｏｃに対して垂直な２軸方向に自由に移動することを可能とする。このため、監視カメラ２００Ａ，２００Ｂが外力などにより揺れた場合、監視カメラ２００Ａ、２００Ｂは、その揺れをキャンセルする方向にイメージセンサ１０４を移動させることで、揺れによる撮像画像の画質の劣化（画像ぶれ）を抑制でき、良好な画像が得られる。
【００３４】
次に、重力補償を加味した監視カメラ２００の具体的な構成例について説明する。
【００３５】
図７は、重力補償を加味した監視カメラ２００の概略構成例を示す図である。監視カメラ２００は、図７では、一例として、イメージセンサ１０４の受光面に沿う一方向が重力方向αとされている。
【００３６】
なお、図７において、点線で示した揺れ補正機構１００、イメージセンサ１０４、レンズ部１３０、及びジャイロセンサ１４０は、揺れ補正時における位置の移動を示している。
【００３７】
監視カメラ２００は、ＢＩＳ機構ユニット１１０、レンズ部１３０、ジャイロセンサ１４０、比較器１６０、ＢＩＳモータドライバ１７０、ＢＩＳモータ１８０、及びＤＳＰ（Digital Signal Processor）１９０を備える。ＢＩＳ機構ユニット１１０は、例えば図１に示したＢＩＳ機構ユニット２９である。レンズ部１３０は、例えば図１に示したレンズ部２７、図６に示したレンズ部３５である。ＢＩＳモータ１８０は、例えば図６に示した第１リニアモータ８３又は第２リニアモータ８５である。
【００３８】
イメージセンサ１０４は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を含んで形成されてよい。
【００３９】
ＢＩＳ機構ユニット１１０は、揺れ補正機構１００、重力補償機構１２０、位置センサ１５０、及びＢＩＳモータ１８０を含む。なお、先に説明した構成部については、説明を省略又は簡略化することがある。
【００４０】
重力補償機構１２０は、監視カメラ２００に揺れのないタイミングにおいて、又は揺れ補正制御を抑止したタイミングにおいて、重力を相殺するように、可動部Ａ２の位置を調整する。可動部Ａ２は、少なくともイメージセンサ１０４を搭載する。重力補償機構１２０は、重力補償バネ１２１及びギア１２４（図１参照）を用いて、可動部Ａ２にかかる重力のうち光軸Ｏｃに垂直な分力を支持する。可動部Ａ２は、例えば素子ホルダ６７である。なお、本実施形態では、「重力補償」とは、ＢＩＳ機構ユニット１１０にかかる重力を相殺するように、重力補償バネ１２１によって可動部Ａ２を支持することを意味してよい。
【００４１】
重力補償バネ１２１は、バネ調整用モータ１２２の駆動により、バネ弾性力を調整でき、バネ弾性力を調整可能である。重力補償バネ１２１のバネ弾性力の調整は、後述する監視カメラ２００の動作モードが重力補償モードに設定された際に調整されてよい。また、重力補償機構１２０は、監視カメラ２００の光軸調整時に、重力補償バネ１２１のバネ張力が調整されてよい。重力補償バネ１２１のバネ弾性力の調整タイミングの詳細については、後述する。なお、バネ弾性力は、バネ張力又はバネ反力を示す。
【００４２】
レンズ部１３０は、イメージセンサ１０４の受光面に被写体Ｂ１（図８参照）の像を結像する１つ以上のレンズ１３１を有する。レンズ１３１は、監視カメラ２００の設置場所や撮像用途によって、様々な焦点距離や撮像範囲のレンズに交換可能である。
【００４３】
ジャイロセンサ１４０は、レンズ部１３０の筐体に設置されてよい。ジャイロセンサ１４０は、角速度を検出する。この角速度は、レンズ部１３０の揺れ等に係る角速度つまり監視カメラ２００の揺れ等に係る角速度を示してよい。
【００４４】
位置センサ１５０は、イメージセンサ１０４の位置ｘを検出する。イメージセンサ１０４の位置ｘは、イメージセンサ１０４を含む可動部Ａ２の位置とも言える。イメージセンサ１０４の位置ｘは、レンズ部１３０に対する、光軸Ｏｃに垂直な方向（例えば図７の上下方向）におけるイメージセンサ１０４の位置でよい。なお、重力補償機構１２０により重力補償された結果、レンズ部１３０に揺れがない場合、又は揺れ補正制御を抑止したタイミングにおいて、イメージセンサ１０４の位置ｘは、基準位置ｘｓを示す。つまり、ｘ＝ｘｓとなる。基準位置ｘｓは、光軸Ｏｃ上にイメージセンサ１０４の受光面の中心位置が配置されたことを示す値０（ｘｓ＝０）、又は、監視カメラ２００の製造時の光軸ずれを調整するための位置を示す値（光軸調整値：ｘ１）（ｘｓ＝ｘ１）となる。つまり、光軸Ｏｃは、光軸調整値ｘ１の位置を通る。値０の場合、基準位置ｘｓが、幾何的な中心位置となる。光軸ずれは、例えば監視カメラ２００の製造時の部品のばらつきにより生じる。光軸調整では、レンズ部１３０が規定する光軸Ｏｃのずれが調整される。
【００４５】
比較器１６０は、ジャイロセンサ１４０により検出された角速度ωの情報と位置センサ１５０により検出されたイメージセンサ１０４の位置ｘの情報に基づいて、比較器１６０の出力値を決定する。比較器１６０は、角速度ωに基づく距離の変位量Δｘとイメージセンサ１０４の位置ｘの情報とに基づいて、比較器１６０の出力値を決定してよい。角速度ωが値０でない場合、レンズ部１３０に角速度が発生していることを示しており、つまりレンズ部１３０に揺れ（揺れ角度Δθ、揺れ量Δｘ）が発生していることを示している。つまり、監視カメラ２００に揺れ（揺れ量Δｘ）が発生していることを示している。比較器１６０は、レンズ部１３０の揺れを相殺するように、（ｘ−Δｘ）の値を出力値として、ＢＩＳモータドライバ１７０へ送る。
【００４６】
ＢＩＳモータドライバ１７０は、比較器１６０の出力値に基づいて、ＢＩＳモータ１８０を駆動する。ＢＩＳモータドライバ１７０は、ＢＩＳモータ１８０に対してＰＩＤ（Proportional-Integral-Diferential）制御してよい。つまり、ＢＩＳモータドライバ１７０は、（ｘ−Δｘ）の値に基づいて、ジャイロセンサ１４０により検出された角速度ωに基づく距離の変位量Δｘが値０となるように、即ちΔｘを相殺するように、ＢＩＳモータ１８０をフィードバック制御してよい。
【００４７】
ＢＩＳモータ１８０は、ＢＩＳモータドライバ１７０からの指令により、イメージセンサ１０４の位置を調整するよう駆動力を供給する。具体的には、ＢＩＳモータ１８０は、イメージセンサ１０４の位置がｘ−Δｘの位置となるよう、可動部Ａ２を図７における上下方向に移動させてよい。これにより、現在発生している角速度ωに基づく距離の変位量Δｘの移動が相殺されて、位置ｘにイメージセンサ１０４が移動するよう制御される。
【００４８】
ＤＳＰ１９０は、イメージセンサ１０４により撮像された撮像画像に対して、各種画像処理を行う。
【００４９】
このように、監視カメラ２００は、重力補償機構１２０により、ＢＩＳ機構ユニット１１０による揺れ補正時に必要な力から重力を支持するための力が不要となり、揺れ補正に要する力を低減できる。よって、重力補償機構１２０は、揺れ補正に要する力を供給するＢＩＳモータ１８０の駆動力を低減できる。よって、駆動力の小さいＢＩＳモータ１８０で十分となり、ＢＩＳ機構ユニット１１０の小型化や省電力が実現できる。更に、監視カメラ２００は、ＢＩＳモータ１８０の寿命を長くでき、監視カメラ２００の寿命も長くできる。
【００５０】
図８は、監視カメラ２００の詳細構成例を示す図である。重力補償を加味した監視カメラ２００の概略構成例を示す図である。監視カメラ２００は、図８では、一例として、イメージセンサ１０４の受光面に沿う一方向が重力方向αとされている。なお、図８において、図７と同様の構成部については、説明を省略又は簡略化することがある。
【００５１】
監視カメラ２００は、メモリＭ１及びＣＰＵ２５０を備える。メモリＭ１は、各種データ、プログラム、テーブル、値、等を保持する。メモリＭ１は、基準位置ｘｓの情報を保持してよい。基準位置ｘｓは、光軸ずれがない場合には値０であり、光軸ずれがある場合には光軸調整値ｘ１である。
【００５２】
ＣＰＵ２５０は、監視カメラ２００内の各部を制御する。ＣＰＵ２５０は、メモリＭ１に保持されたプログラムを実行することで、各種機能を実現する。ＣＰＵ２５０は、例えば監視カメラ２００の動作モードを設定してよい。動作モードは、重力補償モード、揺れ補正モードを含む。重力補償モードは、重力補償バネ１２１により重力補償するために、重力補償バネ１２１のバネ弾性力を変更可能な動作モードである。重力補償モードでは、揺れ補正は実施されない。揺れ補正モードは、揺れ補正を行うための動作モードである。揺れ補正モードでは、重力補償バネ１２１のバネ弾性力は変更されない。なお、ＣＰＵ２５０が動作モードを設定せず、監視カメラ２００が動作モードを意識せずに動作してもよい。例えば、ＣＰＵ２５０は、動作モードを設定せずに、監視カメラ２００に揺れのないタイミングにおいて、又は揺れ補正制御を抑止したタイミングにおいて、バネ弾性力を変更してもよい。
【００５３】
ＢＩＳ機構ユニット１１０は、固定部Ａ１及び可動部Ａ２を含む。固定部Ａ１は、レンズ部１３０、レンズマウントベース１３５、位置センサ１５０の一部、及びＢＩＳモータ１８０の一部を含んでよい。レンズマウントベース１３５は、レンズ部１３０に固定して接続される。位置センサ１５０の一部（例えば磁石１５２）、及びＢＩＳモータ１８０の一部（例えば磁石１８２）は、可動部Ａ２に対向する面に設置される。磁石１５２や磁石１８２はホール素子１５１やコイル１８１と比較すると質量が大きいので、固定部Ａ１に設置されることが好ましい。レンズマウントベース１３５は、カメラ筐体（例えばカメラ筐体２５又はカメラ筐体３３）に固定される。つまり、固定部Ａ１は、監視カメラ２００本体に対する位置が固定されている。固定部Ａ１は、少なくともレンズ部１３０及びレンズマウントベース１３５を含む。レンズマウントベース１３５は、例えばレンズマウントベース３７である。磁石１５２は、例えば第１磁石７９又は第２磁石８１である。
【００５４】
可動部Ａ２は、基板１０２と基板１０２に実装された各種電気部品や電子部品（少なくともイメージセンサ１０４）とを含む。可動部Ａ２は、イメージセンサ１０４、センサ基板１０６、重力補償機構１２０の重力補償バネ１２１、バネ調整用モータ１２２、位置センサ１５０の一部、ＢＩＳモータ１８０の一部を含んでよい。位置センサ１５０の一部（例えばホール素子１５１）及びＢＩＳモータ１８０の一部（例えばコイル１８１）は、固定部Ａ１に対向する面に設置される。可動部Ａ２は、少なくともイメージセンサ１０４を含む。コイル１８１は、例えば第１コイル７５又は第２コイル７７である。
【００５５】
可動部Ａ２は、レンズ部１３０との位置関係を可変である。つまり、可動部Ａ２は、レンズ部１３０に対して可動する。可動部Ａ２は、監視カメラに発生する揺れに応じて、光軸Ｏｃに直交する方向に可動する。図８では、光軸Ｏｃに直交し、重力方向αに沿って可動することが例示されている。図８では、可動部Ａ２は、重力方向α及び重力方向αに垂直な水平方向（光軸Ｏｃに直交する他の一方向、図８の奥行方向）に動いてよい。可動部Ａ２は、固定部Ａ１とは異なり、監視カメラ２００本体に対する位置が固定されておらず、揺れに応じて可動する。可動部Ａ２は、監視カメラ２００に揺れが発生した際に、揺れによるイメージセンサ１０４の位置の変位を相殺するように、動く。
【００５６】
重力補償機構１２０は、重力補償バネ１２１、バネ調整用モータ１２２、及びギア１２４を含む。また、監視カメラ２００は、バネ調整用モータドライバ１２３を備える。
【００５７】
重力補償バネ１２１は、そのバネ弾性力により、可動部Ａ２の基板１０２の面に沿って、可動部Ａ２を重力のうち光軸Ｏｃに垂直な分力方向と反対方向に引っ張って支える。重力補償バネ１２１のバネ弾性力は、可動部Ａ２に加わる重力の分力Ｆ１（図９参照）と一致してよい。重力補償バネ１２１の長さは、ギア１２４によって調整されてよい。なお、重力補償バネ１２１の構造により、バネ弾性力で可動部Ａ２を押し上げてもよい。
【００５８】
バネ調整用モータ１２２は、ギア１２４に駆動力を供給し、ギア１２４によって重力補償バネ１２１のバネ弾性力を調整する。可動部Ａ２に加わる重力の分力Ｆ１は、可動部Ａ２の重力方向に対する傾きθ１（図９参照）に応じて変化する。可動部Ａ２の傾きは、レンズ部１３０の傾きに応じて変化し、つまり監視カメラ２００の向きに応じて変化する。バネ調整用モータ１２２は、監視カメラ２００の向きに応じて、重力補償バネ１２１のバネ弾性力が、可動部Ａ２にかかる重力成分の力（重力の分力Ｆ１）と一致するよう調整する。バネ調整用モータ１２２は、例えば、バネ調整用モータドライバ１２３からの指令により、正回転又は逆回転して駆動し、シャフト等を介してギア１２４に駆動力を伝達する。
【００５９】
重力補償バネ１２１のバネ弾性力は、ギア１２４により巻き取られるバネ部分の長さに応じて調整されてよい。バネ調整用モータ１２２は、初期設定時（例えば監視カメラ２００の最初の設置時）やレンズ部１３０の傾きが変化した際に駆動して、重力補償バネ１２１のバネ弾性力を調整し、その他のタイミング又は動作モード（例えば通常監視モード）では駆動せず、重力補償バネ１２１のバネ弾性力を固定してよい。通常監視モードは、通常の運用時の監視がされており、揺れ補正が実施されるモードであってよい。
【００６０】
ギア１２４は、バネ調整用モータ１２２の駆動により、重力補償バネ１２１の一部を巻き取り可能である。ギア１２４は、重力の分力Ｆ１の大きさに応じて、重力補償バネ１２１の巻き取り量を変更することで、バネ定数を変更できる。ギア１２４は、段階的に重力補償バネ１２１の長さを調整してよく、重力補償バネ１２１の長さが意図せず元の長さに戻らないように、巻き取り方向と逆方向への回転を防止する機構を有してもよい。
【００６１】
バネ調整用モータドライバ１２３は、バネ調整用モータ１２２を駆動する駆動力（例えば駆動電力、駆動電圧、駆動電流）をバネ調整用モータ１２２に送る。バネ調整用モータドライバ１２３は、選択部１５５からのイメージセンサ１０４の位置ｘと基準位置ｘｓとの情報に基づいて、バネ調整用モータ１２２の駆動力を制御する。例えば、バネ調整用モータドライバ１２３は、イメージセンサ１０４の位置ｘが基準位置ｘｓとなるように、バネ調整用モータ１２２の駆動力を調整してよい。基準位置ｘｓは、前述したように、光軸Ｏｃ上にイメージセンサ１０４の受光面の中心位置（ｘｓ＝０）、又は、光軸調整するための位置（ｘｓ＝ｘ１）である。
【００６２】
監視カメラ２００は、ジャイロセンサ１４０、積分器１４１、増幅器１４２、及びデータ変換器１４３を備えてよい。積分器１４１は、ジャイロセンサ１４０により検出された検出値である角速度ωを積分し、角度の変化量Δθの情報を得る。増幅器１４２は、積分器１４１により得られた角度の変化量Δθを示す信号を増幅する。
【００６３】
データ変換器１４３は、増幅器１４２から出力された角度の変化量Δθの情報を、距離（長さ）の変位量Δｘの情報に変換する。データ変換器１４３は、レンズ部１３０の角度の変化量Δθと、角度の変化量Δθに対応する距離の変位量Δｘと、の関係を基に、角度の情報を距離の情報に変換してよい。各角度の変化量Δθに対応する各距離の変位量Δｘの情報は、変位対応情報として変換テーブル（不図示）に格納され、メモリＭ１に保持されていてよい。データ変換器１４３は、変換テーブルを参照することで、角度の変化量Δθの情報から距離の変位量Δｘの情報を導出してよい。この変換テーブルは、監視カメラ２００に取り付けられるレンズ毎に用意されてよい。監視カメラ２００に装着されるレンズが交換されると、焦点距離が変化し、角度の変化量Δθと距離的な変位量Δｘとの関係性が変化するためである。
【００６４】
監視カメラ２００は、位置センサ１５０、ホール素子アンプ１５３、選択部１５５を備えてよい。
【００６５】
位置センサ１５０は、ホール素子１５１及び磁石１５２を含んで形成され、ホールセンサとして機能してよい。位置センサ１５０の検出値は、可動部Ａ２が基準位置ｘｓに位置する場合、値０又は光軸調整値ｘ１となってよい。可動部Ａ２が、重力の分力Ｆ１の方向に沿って、基準位置ｘｓよりも重力の分力Ｆ１の方向と反対方向に移動した場合、位置センサ１５０の検出値は、例えば基準位置ｘｓの値（値０又は値ｘ１）よりも大きくなってよい。可動部Ａ２が、重力の分力Ｆ１の方向に沿って、基準位置ｘｓよりも重力の分力Ｆ１の方向に移動した場合、位置センサ１５０の検出値は、例えば基準位置ｘｓの値（値０又は値ｘ１）よりも小さくなってよい。なお、揺れ補正が無い状態では、重力補償バネ１２１により重力補償されることで、イメージセンサ１０４の位置ｘは基準位置ｘｓとなる。
【００６６】
位置センサ１５０により検出される位置ｘの情報は、揺れ補正を実施するために用いられてよい。位置センサ１５０により検出される位置ｘの情報は、重力補償バネ１２１のバネ弾性力を変更するために用いられてよい。つまり、監視カメラ２００は、位置センサ１５０により、揺れ補正時に必要とされる位置情報と、重力補償時に必要とされる位置情報と、を共に取得できる。つまり、監視カメラ２００は、揺れ補正用と重力補償用とで位置センサ１５０を共用できる。
【００６７】
ホール素子アンプ１５３は、ホール素子１５１により検出された検出値（位置センサ１５０の検出値）を示す信号を増幅する。
【００６８】
選択部１５５は、位置センサ１５０により検出された位置ｘと基準位置ｘｓとのいずれかの情報を、バネ調整用モータドライバ１２３及び比較器１６０へ送る。選択部１５５は、メモリＭ１に保持された基準位置ｘｓの情報を出力値として、重力を加味したイメージセンサ１０４の移動後の位置であるとして、バネ調整用モータドライバ１２３へ送ってよい。選択部１５５は、メモリＭ１に保持された基準位置ｘｓと位置センサ１５０により検出された位置ｘとの差分の情報（ｘｓ−ｘ）を出力値として、重力を加味したイメージセンサ１０４の移動すべき距離であるとして、バネ調整用モータドライバ１２３へ送ってもよい。一方、選択部１５５は、位置センサ１５０により検出された位置ｘの情報を出力値として、揺れが無い状態でのイメージセンサ１０４の移動後の位置であるとして、比較器１６０へ送る。
【００６９】
選択部１５５は、監視カメラ２００の動作モードに応じて、選択部１５５の出力値の出力先を決定してもよい。選択部１５５は、動作モードが重力補償モードである場合に限り、出力値の情報をバネ調整用モータドライバ１２３に送ってもよい。選択部１５５は、動作モードが揺れ補正モードである場合に限り、出力値の情報を比較器１６０に送ってもよい。また、動作モードによらず、重力補償時に限り、出力値の情報をバネ調整用モータドライバ１２３に送ってもよいし、揺れ補正時に限り、出力値の情報を比較器１６０に送ってもよい。重力補償と揺れ補正とは、実施タイミングが重ならないように排他的に実施されてよい。
【００７０】
また、選択部１５５は、出力値をバネ調整用モータドライバ１２３及び比較器１６０の同時に双方へ送ってもよい。この場合、バネ調整用モータドライバ１２３は、揺れ補正モードに設定されている場合や揺れ補正時では、取得した出力値に基づくバネ調整用モータ１２２の駆動力の制御を中止し、バネ調整用モータ１２２の駆動力を不変とする。これにより、監視カメラ２００は、揺れ補正時に重力補償バネ１２１のバネ弾性力が変更されることを抑制でき、揺れ補正の精度が低下することを抑制できる。
【００７１】
比較器１６０は、データ変換器１４３により得られた距離の変位量Δｘと、位置センサ１５０により得られたイメージセンサ１０４の位置ｘと、を比較する。比較器１６２は、これらの値ｘ，Δｘの差分である（ｘ−Δｘ）の情報を、ＢＩＳモータドライバ１７０へ送る。監視カメラ２００に揺れが発生していない場合、可動部Ａ２の距離の変位量Δｘは値０となる。この場合、可動部Ａ２は、重力補償バネ１２１のバネ弾性力により位置ｘに配置されるよう調整されることになる。
【００７２】
ＢＩＳモータドライバ１７０は、比較器１６０から得られた差分（ｘ−Δｘ）に基づいて、のＢＩＳモータ１８０をフィードバック制御してよい。
【００７３】
ＢＩＳモータ１８０は、コイル１８１及び磁石１８２を含んで形成され、リニアモータとして機能してよい。コイル１８１は、ループコイルでよい。ＢＩＳモータ１８０は、ＢＩＳモータドライバ１７０からの指令により、固定部Ａ１に対する可動部Ａ２の位置、つまりレンズ部１３０に対するイメージセンサ１０４の位置を、比較器１６０により得られた差分（ｘ−Δｘ）の位置となるよう調整する。ＢＩＳモータ１８０は、リニアモータにより、コイル１８１と磁石１８２との位置関係により、位置を調整してよい。ＢＩＳモータ１８０は、リニアモータの駆動により、可動部Ａ２の基板１０２の面に沿う方向において、可動部Ａ２の位置を調整する。可動部Ａ２の基板１０２の面に沿う方向は、図８では、重力方向αに沿う方向である。
【００７４】
なお、図７及び図８では、光軸Ｏｃに垂直な１つの軸の方向（図７、図８では上下方向）への可動部Ａ２の移動を検出し、揺れ補正することを例示したが、光軸Ｏｃに垂直なもう１つの軸の方向への可動部Ａ２の移動の検出についても同様である。
【００７５】
図９は、重力の分力Ｆ１を加味した監視カメラ２００の概略構成例を示すブロック図である。図９では、一例として、イメージセンサ１０４の受光面に沿う一方向が重力方向αに対して角度θ１傾斜されている。なお、図９において、図７と同様の構成部については、説明を省略又は簡略化することがある。
【００７６】
可動部Ａ２は、光軸Ｏｃに直交する方向に移動する。可動部Ａ２には、光軸Ｏｃに直交する方向に、可動部Ａ２にかかる重力に応じて重力の分力Ｆ１が作用する。この重力の分力Ｆ１は、角度θ１の大きさに応じて変化する。例えば、可動部Ａ２にかかる重力をＦとすると、可動部Ａ２にかかる重力の分力Ｆ１は、以下の（式１）で表されてよい。
Ｆ１＝Ｆ×ｃｏｓθ１      ・・・（式１）
【００７７】
重力補償バネ１２１は、光軸Ｏｃに直交する方向に沿って可動部Ａ２を重力補償バネ１２１側に引っ張ることで、重力の分力Ｆ１に対するバネ反力Ｆ１’を得て、可動部Ａ２にかかる重力の分力Ｆ１を支える。バネ反力Ｆ１’は、重力の分力Ｆ１と反対方向且つ同じ大きさの力である。これにより、重力補償バネ１２１は、可動部Ａ２にかかる重力Ｆと反対方向且つ同じ大きさの反力Ｆ’を得ることができる。よって、重力補償バネ１２１は、重力Ｆに対して可動部Ａ２を支持でき、重力補償できる。
【００７８】
バネ反力Ｆ１’は、角度θ１が小さい程、つまり可動部Ａ２の方向(基板１０２の面やイメージセンサ１０４の受光面に沿う方向)が重力方向に近くなる程、大きくなる。可動部Ａ２にかかる重力が、光軸Ｏｃに直交する方向に沿って働きやすくなるためである。角度θ１が０°の場合、可動部Ａ２にかかる重力の分力Ｆ１は、可動部Ａ２にかかる重力に等しくなる。
【００７９】
一方、バネ反力Ｆ１’は、角度θ１が大きい程、つまり可動部Ａ２の方向(基板１０２の面やイメージセンサの受光面に沿う方向)が水平方向に近くなる程、小さくなる。可動部Ａ２にかかる重力が、光軸Ｏｃに直交する方向に沿って働き難くなるためである。角度θ１が９０°の場合、可動部Ａ２にかかる重力の分力Ｆ１は、値０となる。
【００８０】
監視カメラ２００は、位置センサ１５０を用いることで、重力Ｆの大きさや重力の分力Ｆ１の大きさを特に意識せずに、位置センサ１５０が示す位置を基に、重力補償バネ１２１により重力の分力Ｆ１を支持するバネ反力Ｆ１’を得て、可動部Ａ２を支持できる。
【００８１】
次に、重力補償バネ１２１のバネ弾性力の調整タイミングについて説明する。
【００８２】
重力補償機構１２０は、所定のトリガが発生した場合に、重力補償バネ１２１のバネ定数を変更し、バネ弾性力を変更してよい。例えば、ＣＰＵ２５０は、監視カメラ２００の動作モードが重力補償モードに設定された場合に、重力補償バネ１２１のバネ弾性力を変更し、揺れ補正モードに設定された場合に、重力補償バネ１２１のバネ弾性力の変更を禁止してよい。これにより、監視カメラ２００は、揺れ補正のための可動部Ａ２の移動がない期間に重力補償バネ１２１のバネ弾性力を調整でき、重力補償の精度を向上できる。
【００８３】
ＣＰＵ２５０は、監視カメラ２００に設けられたボタン等の操作部（不図示）の操作を検出した場合に、重力補償バネ１２１のバネ弾性力を変更してよい。これにより、監視カメラ２００は、ユーザ所望のタイミングで、重力補償バネ１２１のバネ弾性力を調整できる。
【００８４】
ＣＰＵ２５０は、タイマ（不図示）により計時された現在時刻が所定の時刻である場合に、重力補償バネ１２１のバネ弾性力を変更してよい。例えば、ＣＰＵ２５０は、監視カメラ２００に対して揺れの発生し難い時間帯（例えば深夜時間帯）において、重力補償バネ１２１のバネ弾性力を変更してよい。これにより、監視カメラ２００は、監視カメラ２００の揺れの少ない時間に重力補償バネ１２１のバネ弾性力を調整でき、重力補償の精度を向上できる。
【００８５】
ＣＰＵ２５０は、監視カメラ２００の向きが変更された場合に、重力補償バネ１２１のバネ弾性力を変更してよい。ドーム型の監視カメラ２００の場合、ＣＰＵ２５０は、方向調節部５３がチルト方向の調節位置の変更を検出した場合に、監視カメラ２００の向きが変更されたと判定してよい。つまり、ＣＰＵ２５０は、チルト旋回軸の旋回量が変更された場合、重力補償バネ１２１のバネ弾性力を変更してよい。また、ＣＰＵ２５０は、ボックス型の監視カメラ２００Ｂの取付方向が変更された場合に、重力補償バネ１２１のバネ弾性力を変更してよい。これにより、監視カメラ２００の向きを変更し、可動部Ａ２にかかる重力の分力が変化しても、監視カメラ２００は、重力の分力の変化に合わせて重力の分力の反力を変更でき、好適に重力補償できる。
【００８６】
監視カメラ２００の向きが変化すると、可動部Ａ２にかかる重力の分力Ｆ１の大きさが変化する。なお、ＢＩＳ機構ユニット１１０の揺れ補正時には、監視カメラ２００のチルト方向の調節位置は変更されない。
【００８７】
重力補償バネ１２１のバネ弾性力は、バネ調整用モータドライバ１２３がバネ調整用モータ１２２の駆動力を変更することで、変更される。
【００８８】
（変形例）
変形例では、傾斜センサを用いてイメージセンサ１０４の位置（可動部Ａ２の位置）を導出することを想定する。図９は、変形例に係る監視カメラ２００の概略構成例を示す図である。
【００８９】
図１０は、傾斜センサを備える監視カメラの詳細構成例を示すブロック図である。図１０と図７とを比較すると、図１０では、監視カメラ２００が、傾斜センサ２１０及びＣＰＵ２５０Ａを備える。なお、図１０において、図７と同様の構成部については、説明を省略又は簡略化することがある。
【００９０】
傾斜センサ２１０は、レンズ部１３０の傾斜としてレンズ部１３０の水平方向に対する傾きを検出する。
【００９１】
ＣＰＵ２５０Ａは、前述したＣＰＵ２５０の機能とともに、以下の機能を有する。ＣＰＵ２５０Ａは、レンズ部１３０の傾きの情報を取得する。ＣＰＵ２５０Ａは、レンズ部１３０の傾きの情報から、可動部Ａ２にかかる重力の分力の大きさを導出する。ここで、レンズ部１３０の傾きをθ２とする。レンズ部１３０に傾きがない状態、つまり、レンズ部１３０が水平方向に沿って配置され、可動部Ａ２が重力方向に沿って配置された状態での可動部Ａ２にかかる重力の分力（＝重力）をＦとする。レンズ部１３０の水平方向に対する傾きがθ２である状態、つまり、可動部Ａ２の重力方向に対する傾きがθ２である状態での可動部Ａ２にかかる重力の分力（＝重力）をＦ２とする。この場合、可動部Ａ２にかかる重力の分力Ｆ２は、以下の（式２）で示されてよい。なお、可動部Ａ２にかかる重力Ｆの大きさの情報は既知であり、例えばメモリＭ１に保持されていてよい。
Ｆ２＝Ｆ×ｃｏｓθ２      ・・・（式２）
【００９２】
ＣＰＵ２５０Ａは、傾斜センサ２１０により検出された傾斜角度を用いることで、重力の分力Ｆ２がどの程度の大きさに変化したかを推定できる。ＣＰＵ２５０Ａは、この重力の分力Ｆ２の大きさの情報をバネ調整用モータドライバ１２３へ通知する。モータドライバ２１３は、分力Ｆ２に対するバネ反力を重力補償バネ１２１へ与えるよう、バネ調整用モータ１２２の駆動力を制御する。
【００９３】
このように、監視カメラ２００では、傾斜センサ２１０は、レンズ部１３０のつまりＢＩＳ機構ユニット１１０の傾斜角度を検出してよい。監視カメラ２００は、レンズ部１３０の傾斜角度に基づいて、光軸Ｏｃに垂直な方向に沿って可動部Ａ２にかかる重力の分力を導出してよい。バネ調整用モータドライバ１２３は、重力の分力に基づいて、バネ調整用モータ１２２の駆動力を制御してよい。
【００９４】
これにより、監視カメラ２００は、位置センサ１５０を用いなくても、可動部Ａ２にかかる重力の分力をレンズ部１３０の傾斜角度から、可動部Ａ２にかかる重力の分力Ｆ２をを推定できる。よって、監視カメラ２００は、揺れ補正用の位置センサ１５０とは別の簡易な構成によって、重力補償バネ１２１に与えるべきバネ弾性力を導出でき、バネ調整用モータ１２２の駆動力を調整できる。したがって、監視カメラ２００は、位置センサ１５０は揺れ補正用に用い、傾斜センサ２１０は重力補償に用いることができ、両者を用途別に使い分けることができる。また、監視カメラ２００は、位置センサ１５０の値を重力補償に用いるための構成（例えば選択部１５５）を省略できる。
【００９５】
このように、監視カメラ２００は、イメージセンサ１０４の重力を補償するための重力補償バネ１２１を備える。重力補償バネ１２１は、監視カメラ２００の向き（レンズ部１３０の傾斜角度）に基づいて、重力補償するためのバネ反力（支持力）を調整可能である。監視カメラ２００は、このバネ反力を調整するためのバネ調整用モータ１２２を備える。監視カメラ２００は、バネ調整用モータ１２２の駆動力を制御するバネ調整用モータドライバ１２３を備える。
【００９６】
監視カメラ２００は、重力補償バネ１２１に必要なバネ反力を、ＢＩＳ機構ユニット１１０に含まれる位置センサ１５０の検出値を帰還させて導出してよい。具体的には、バネ調整用モータドライバ１２３は、ＢＩＳ機構ユニット１１０において、監視カメラ２００に揺れがない状態で位置センサ１５０が基準位置ｘｓ（例えばゼロ位置）を示すように、バネ調整用モータ１２２を制御し、ギア１２４を調整してよい。この場合、監視カメラ２００は、傾斜センサ２１０を備えなくてよく、監視カメラ２００の構成を簡素化できる。
【００９７】
監視カメラ２００は、重力補償バネ１２１に必要なバネ反力を、傾斜センサ２１０による検出値を基に導出してよい。具体的には、バネ調整用モータドライバ１２３は、傾斜センサ２１０により得られた角度に基づいて、傾斜重力ベクトルとしての重力の分力Ｆ２を算出してよい。バネ調整用モータドライバ１２３は、重力の分力Ｆ２と同等のバネ反力が得られるように、バネ調整用モータ１２２を制御し、ギア１２４を調整してよい。
【００９８】
監視カメラ２００がボックス型の監視カメラ２００Ｂである場合、設置時に初期設定として重力補償バネ１２１のバネ反力により重力を補償してよい。監視カメラ２００がＰＴＺカメラ又はＰＴカメラとしてのドーム型の監視カメラ２００では、監視カメラ２００の向きを変更可能であり、つまり監視カメラ２００の傾斜量を変更可能である。この場合、監視カメラ２００は、監視カメラ２００の傾斜量が変化する都度、重力補償バネのバネ反力を調整してよい。
【００９９】
また、監視カメラ２００が、ドア開閉センサ等の各種センサと連携してもよい。ドア開閉センサは、監視カメラ２００が設置された空間を仕切るドアの開閉を検出するセンサでよい。監視カメラ２００では、ＣＰＵ２５０が、ドアが開けられた旨の検出信号を通信デバイス等を介して取得してよい。ＣＰＵ２５０は、ドアが設置された方向にレンズ部１３０を向けるよう、レンズ部１３０の向きを制御してよい。この場合、レンズ部１３０の向きが変更されることで、可動部Ａ２にかかる重力の分力Ｆ１が変更され得る。この場合でも、ＣＰＵ２５０は、レンズ部１３０の向きを認識し、レンズ部１３０の傾斜角度を認識することで、バネ調整用モータ１２２の駆動力をモータドライバ２１３へ指示できる。ドアの位置とレンズ部１３０の向きとの関係は、予めテーブル等に保持され、メモリＭ１に保持されていてよい。レンズ部１３０の傾きと、重力補償バネ１２１のバネ弾性力との関係は、予めテーブル等に保持され、メモリＭ１に保持されていてよい。
【０１００】
監視カメラ２００によれば、重力補償バネ１２１により可動部Ａ２を支持することで、可動部Ａ２にかかる重力方向の力を低減できる。監視カメラ２００は、例えば重力方向の力を打ち消すことができる。よって、可動部Ａ２を重力方向と反対方向に支持するために、揺れ補正用に駆動力の大きなＢＩＳモータ１８０を備えることを不要にできる。よって、監視カメラ２００は、重力の反力を得るために、ＢＩＳモータ１８０に駆動力を与えるためにＢＩＳモータ駆動用の電流を供給し続けることを抑制できる。よって、監視カメラ２００は、ＢＩＳモータ駆動に伴って発生する熱やトルクも低減できる。
【０１０１】
また、監視カメラ２００の向き、つまりレンズ部１３０の向きが可変である場合、重力に応じて可動部Ａ２の光軸に対して垂直な方向にかかる重力の分力の大きさが変化する。この場合でも、監視カメラ２００は、重力補償バネ１２１のバネ弾性力を調整することで、重力の分力と釣り合う力で可動部Ａ２を支持できる。よって、監視カメラ２００の向きが変化することにより可動部Ａ２にかかる重力負荷が変動しても、監視カメラ２００が揺れ補正用のモータとしてレンジの広いＢＩＳモータ１８０を備えることが不要となる。
【０１０２】
言い換えると、監視カメラ２００は、イメージセンサ１０４の重力負荷を補償できる。また、監視カメラ２００は、揺れ補正用のＢＩＳモータ１８０の必要推力を低減でき、定常状態（例えば揺れのない状態）での消費電力を低減できる。可動部Ａ２の傾きが変化し、重力の分力が変化しても、重力の分力に応じてギアの巻き取り量を変更することで、バネ弾性力を調整できる。また、揺れ補正用のＢＩＳモータ１８０を、重力成分を含まない揺れ補正に必要な力に特化して使用でき、ＢＩＳモータ１８０が要する消費電力を低減できる。
【０１０３】
以上のように、監視カメラ２００は、被写体Ｂ１を撮像するイメージセンサ１０４と、イメージセンサ１０４の受光面に被写体Ｂ１の像を結像するレンズ１３１を有するレンズ部１３０と、イメージセンサ１０４を含み、レンズ部１３０に対して可動する可動部Ａ２と、監視カメラ２００に発生する揺れに応じて、可動部Ａ２を移動して揺れ補正するＢＩＳ機構ユニット１１０と、レンズ部１３０の光軸Ｏｃと垂直な方向に沿って可動部Ａ２にかかる重力の分力と同じ大きさの力で、重力の分力の方向と反対方向に、可動部Ａ２を支持する重力補償機構１２０及びバネ調整用モータドライバ１２３と、を備える。なお、監視カメラ２００は、カメラ装置の一例である。ＢＩＳ機構ユニット１１０は、揺れ補正部の一例である。重力補償機構１２０及びバネ調整用モータドライバ１２３は、重力支持部の一例である。
【０１０４】
これにより、監視カメラ２００は、可動部Ａ２にかかる重力に起因した力を、重力補償機構１２０及びバネ調整用モータドライバ１２３によって支持できる。よって、揺れ補正が行われないタイミングでは、イメージセンサ１０４を含む可動部Ａ２が基準位置ｘｓに留まるために、揺れ補正用のＢＩＳモータ１８０が駆動することを不要にできる。つまり、ＢＩＳモータ１８０が実際に揺れ補正に必要な駆動力以上の駆動力を必要とすることを回避できる。そのため、監視カメラ２００は、ＢＩＳモータ１８０の駆動力を低減でき、ＢＩＳモータ１８の寿命を長寿命化できる。このように、ＢＩＳ機構ユニット１１０に作用する重力の影響を加味して、ＢＩＳ機構ユニット１１０を駆動するＢＩＳモータ１８０の駆動力を低減できる。
【０１０５】
また、重力補償機構１２０は、可動部Ａ２に接続された重力補償バネ１２１と、重力補償バネ１２１の長さを調整するギア１２４と、ギア１２４に駆動力を供給するバネ調整用モータ１２２と、を備えてよい。バネ調整用モータドライバ１２３は、バネ調整用モータ１２２の駆動力を制御してよい。なお、重力補償バネ１２１は、弾性部材の一例である。バネ調整用モータ１２２は、モータの一例である。バネ調整用モータドライバ１２３は、モータドライバの一例である。
【０１０６】
これにより、監視カメラ２００は、重力補償に必要な駆動力をギア１２４に供給することで、重力補償バネ１２１のバネ弾性力を決定し、可動部Ａ２にかかる重力の分力を支持できる。また、一度ギア１２４の位置を調整することで、継続的にバネ調整用モータ１２２が駆動することを不要にでき、バネ調整用モータ１２２の駆動力を低減でき、省エネルギー化できる。
【０１０７】
また、監視カメラ２００は、レンズ部１３０に対する、レンズ部１３０の光軸Ｏｃに垂直な方向におけるイメージセンサ１０４の位置ｘの情報を取得する位置センサ１５０を更に備えてよい。バネ調整用モータドライバ１２３は、位置センサ１５０により検出されたイメージセンサ１０４の位置の情報に基づいて、イメージセンサ１０４が基準位置ｘｓに配置されるよう、バネ調整用モータ１２２の駆動力を制御してよい。
【０１０８】
監視カメラ２００は、例えばイメージセンサ１０４の現在位置の情報と基準位置ｘｓとの位置との差分の情報を用いて、イメージセンサ１０４が基準位置ｘｓに配置されるよう調整できる。これにより、監視カメラ２００は、重力補償及び揺れ補正を行いながら、イメージセンサ１０４の位置ｘを一定に維持でき、撮像画像の画質を一定に維持できる。
【０１０９】
また、位置センサ１５０は、検出されたイメージセンサ１０４の位置の情報を、バネ調整用モータドライバ１２３及びＢＩＳモータドライバ１７０へ送ってよい。
【０１１０】
これにより、位置センサ１５０により検出される位置の情報は、揺れ補正及び重力補償に用いられることが可能である。つまり、監視カメラ２００は、位置センサ１５０により、揺れ補正時に必要とされる位置情報と、重力補償時に必要とされる位置情報と、を共に取得できる。つまり、監視カメラ２００は、揺れ補正用と重力補償用とで位置センサ１５０を共用できる。
【０１１１】
また、監視カメラ２００は、レンズ部１３０の傾斜角度を検出する傾斜センサ２１０と、レンズ部１３０の傾斜角度に基づいて、レンズ部１３０の光軸Ｏｃに垂直な方向に沿って可動部Ａ２にかかる重力の分力を導出するＣＰＵ２５０Ａと、を備えてよい。バネ調整用モータドライバ１２３は、導出された重力の分力に基づいて、バネ調整用モータ１２２の駆動力を制御してよい。ＣＰＵ２５０Ａは、導出部の一例である。
【０１１２】
これにより、監視カメラ２００は、位置センサ１５０を用いなくても、重力の分力を推定でき、重力補償バネ２１１に対して重力の分力に対するバネ反力を与えることができる。つまり、監視カメラ２００は、揺れ補正用の位置センサ１５０とは別の簡易な構成によって、重力補償バネ１２１に与えるべきバネ弾性力を導出でき、バネ調整用モータ１２２の駆動力を調整できる。
【０１１３】
また、基準位置ｘｓは、レンズ部１３０の光軸Ｏｃ上に位置してよい。
【０１１４】
これにより、監視カメラ２００は、光軸Ｏｃの中心を撮像画像の中心とすることができ、光軸調整位置と幾何的な中心位置とを一致させることができる。よって、監視カメラ２００は、光軸ずれがない場合、又は光軸調整済みの場合に、重力補償時及び揺れ補正時の双方において被写体中心を画像中心に一致させることができる。
【０１１５】
また、基準位置ｘｓは、前記レンズの光軸ずれが調整される光軸調整位置でよい。
【０１１６】
これにより、監視カメラ２００は、基準位置ｘｓを光軸調整値ｘ１の位置とすることで、監視カメラ２００の製造時に光軸調整しなくてもよく、光軸調整部材や光軸調整作業が不要となる。基準位置ｘｓを光軸調整値ｘ１の位置とすることが、光軸調整に相当するためである。よって、監視カメラ２００は、レンズ部１３０の光軸ずれを加味して、重力補償できる。この場合でも、監視カメラ２００は、重力補償時及び揺れ補正時の双方において、被写体中心を画像中心に一致させることができる。
【０１１７】
また、バネ調整用モータドライバ１２３は、ＢＩＳ機構ユニット１１０により揺れ補正される期間において、バネ調整用モータ１２２の駆動力を不変としてよい。
【０１１８】
これにより、監視カメラ２００は、揺れ補正期間において、重力補償バネ１２１のバネ弾性力が変化することを抑制できる。したがって、監視カメラ２００は、重力補償バネ１２１で支える可動部Ａ２の位置の変化を抑制でき、可動部Ａ２を揺れが無い状態においてイメージセンサ１０４を基準位置ｘｓに配置できる。よって、揺れ補正に伴う可動部Ａ２の位置調整を、基準位置ｘｓを基準として安定して実施でき、揺れ補正の精度を維持できる。
【０１１９】
また、監視カメラ２００は、レンズ部１３０の傾斜角度の情報を取得する傾斜取得部、を更に備えてよい。バネ調整用モータドライバ１２３は、傾斜取得部により取得されたレンズ部１３０の傾斜角度が変更された場合、バネ調整用モータ１２２の駆動力を変更する。傾斜取得部は、例えばＣＰＵ２５０である。
【０１２０】
レンズ部１３０の向きが変更されると、可動部Ａ２の向きも変化し、可動部Ａ２にかかる重力の分力も変化する。監視カメラ２００は、重力の分力が変更に合わせて、可動部Ａ２に与える重力の分力に対するバネ反力を調整することで、監視カメラ２００に揺れの無い状態でのイメージセンサ１０４の位置を一定に維持できる。よって、監視カメラ２００は、重力補償しながら、レンズ部１３０の傾斜角度によらずに可動部Ａ２を基準位置ｘｓに配置するよう調整でき、撮像画像の画質を維持できる。
【０１２１】
以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
【０１２２】
上記実施形態では、プロセッサは、物理的にどのように構成してもよい。また、プログラム可能なプロセッサを用いれば、プログラムの変更により処理内容を変更できるので、プロセッサの設計の自由度を高めることができる。プロセッサは、１つの半導体チップで構成してもよいし、物理的に複数の半導体チップで構成してもよい。複数の半導体チップで構成する場合、上記実施形態の各制御をそれぞれ別の半導体チップで実現してもよい。この場合、それらの複数の半導体チップで１つのプロセッサを構成すると考えることができる。また、プロセッサは、半導体チップと別の機能を有する部材（コンデンサ等）で構成してもよい。また、プロセッサが有する機能とそれ以外の機能とを実現するように、１つの半導体チップを構成してもよい。また、複数のプロセッサが１つのプロセッサで構成されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本開示は、揺れ補正部に作用する重力の影響を加味して、揺れ補正機構を駆動するモータの駆動力を低減できるカメラ装置及び重力補償方法等に有用である。
【符号の説明】
【０１２４】
１００  揺れ補正機構
１０２  基板
１０４  イメージセンサ
１０６  センサ基板
１１０  ＢＩＳ機構ユニット
１２０  重力補償機構
１２１  重力補償バネ
１２２  バネ調整用モータ
１２３  バネ調整用モータドライバ
１２４  ギア
１３０  レンズ部
１３１  レンズ
１３５  レンズマウントベース
１４０  ジャイロセンサ
１４１  積分器
１４２  増幅器
１４３  データ変換器
１５０  位置センサ
１５１  ホール素子
１５２  磁石
１５３  ホール素子アンプ
１５５  選択部
１６０  比較器
１７０  ＢＩＳモータドライバ
１８０  ＢＩＳモータ
１８１  コイル
１８２  磁石
２００  監視カメラ
２１０  傾斜センサ
２５０，２５０Ａ  ＣＰＵ
Ａ１  固定部
Ａ２  可動部
Ｂ１  被写体
Ｆ  重力
Ｆ’  重力の反力
Ｆ１  重力の分力
Ｆ１’  重力の分力のバネ反力
Ｍ１  メモリ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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