(57)【要約】【課題】長期間駆動するうちにボールが規制部に当たることで、良好な振れ補正ができなくなるという問題を回避できる撮像システムおよびその制御方法を提供する。【解決手段】撮像光学系、撮像素子、振れ補正手段を備える撮像装置が、パンまたはチルトの動作をする駆動部を備える雲台に対して設けられる撮像システムで、振れ補正手段は、撮像光学系を構成する一部の光学要素を保持し、光軸方向と交差する方向に変位する可動部材と、可動部材に対向する対向部材と、対向部材と可動部材との間に挟持されて回動する少なくとも三つのボールと、少なくとも三つのボールのそれぞれに対応して設けられた規制部と、を有し、駆動部に対し、振れ補正手段の補正範囲内でパンまたはチルトの動作を行わせると共に、振れ補正手段に対し、該パンまたはチルトの動作による振れの補正を行わせる制御手段を有する。【選択図】図１
2016075871.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像光学系と、該撮像光学系による被写体像を撮像する撮像素子と、前記被写体像の振れを補正する振れ補正手段と、を備える撮像装置が、パンまたはチルトの動作をする駆動部を備える雲台に対して設けられる撮像システムであって、
前記振れ補正手段は、
前記撮像光学系を構成する一部の光学要素を保持し、前記撮像光学系の光軸方向と交差する方向に変位する可動部材と、
該可動部材に対向する対向部材と、
該対向部材と前記可動部材との間に挟持されて回動する少なくとも三つのボールと、
該少なくとも三つのボールのそれぞれに対応して設けられた規制部と、を有し、
前記駆動部に対し、前記振れ補正手段の補正範囲内でパンまたはチルトの動作を行わせると共に、前記振れ補正手段に対し、該パンまたはチルトの動作による振れの補正を行わせる制御手段を有することを特徴とする撮像システム。
【請求項２】
前記撮像装置に加わる振動を検出する振動検出手段と、前記光学要素の位置を検出する位置検出手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記規制部は、前記光軸方向の位置を挟んで前記可動部材の変位方向に対称的に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記制御手段は、周期的に前記パンまたはチルトの動作を行わせることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか1項に記載の撮像システム。
【請求項５】
前記制御手段は、前記駆動部に対し正弦波の駆動を行うことを特徴とする請求項４に記載の撮像システム。
【請求項６】
前記制御手段は、少なくとも一周期分の前記パンまたはチルトの動作を行わせることを特徴とする請求項４または５に記載の撮像システム。
【請求項７】
周期が１．０Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか1項に記載の撮像システム。
【請求項８】
前記光学要素はレンズであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか1項に記載の撮像システム。
【請求項９】
前記対向部材は、前記可動部材の前記光軸方向の移動を規制することを特徴とする請求項1乃至８のいずれか1項に記載の撮像システム。
【請求項１０】
前記可動部材は駆動用磁石で駆動され、前記ボールは前記駆動用磁石に吸引されない材質で構成されることを特徴とする請求項1乃至９のいずれか1項に記載の撮像システム。
【請求項１１】
前記ボールには、所定粘度を有する潤滑油が塗布されることを特徴とする請求項1乃至１０のいずれか1項に記載の撮像システム。
【請求項１２】
撮像光学系と、該撮像光学系による被写体像を撮像する撮像素子と、前記被写体像の振れを補正する振れ補正手段と、を備える撮像装置が、パンまたはチルトの動作をする駆動部を備える雲台に対して設けられる撮像システムであって、
前記振れ補正手段は、
前記撮像光学系を構成する一部の光学要素を保持し、前記撮像光学系の光軸方向と交差する方向に変位する可動部材と、
該可動部材に対向する対向部材と、
該対向部材と前記可動部材との間に挟持されて回動する少なくとも三つのボールと、
該少なくとも三つのボールのそれぞれに対応して設けられた規制部と、
を有する撮像システムの制御方法であって、
前記駆動部に対し、前記振れ補正手段の補正範囲内でパンまたはチルトの動作を行わせる第１ステップと、
該第１ステップと共に、前記振れ補正手段に対し、該パンまたはチルトの動作による振れの補正を行わせる第２ステップと、
を有することを特徴とする撮像システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、監視カメラシステムなどの撮像システムおよびその制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の監視カメラシステムでは、撮像光学系の高倍率化に伴い、撮像装置にかかる振動量が、従来の低倍率レンズを装備した撮像装置では問題にならなかったレベルの微小振動であっても、撮像した画像としては大きな振れ（揺れ）となって現れる。これが、撮像画質の品位を低下させる大きな要因となっており、このカメラ振れを補正する撮像装置が数多く提案されている。
【０００３】
この振れ補正機能を備えた監視カメラシステムでは、振れ量（揺れ量）検出手段として、振動ジャイロセンサなどの角速度センサからなる振れ（揺れ）情報算出手段を備え、カメラなどの撮像手段に取り付けることで撮像系にかかる振れ（揺れ）量を算出している。
【０００４】
また、振れ補正手段として、防振レンズをカメラ鏡筒内に移動自在に設置したものがある。すなわち、カメラに振動が加わったことが検出されると、その振動を打ち消す方向に防振レンズを駆動機構で移動させることで、撮像素子上への結像に振れ（揺れ）が無くなるよう補正する光学式防振システムである。
【０００５】
その中で、簡単な構成にて、案内部の光軸方向のガタを無くし、駆動抵抗を小さくする目的で少なくとも三つのボールを固定部材と可動部材の間にバネにより挟持し、ボールの回転で可動枠を光軸直交方向に案内するレンズシフト装置がある。
【０００６】
また、このようにボール支持されたレンズシフト装置では、電源投入時にまず可動部材をあらかじめ振れ補正時の最大移動量または機械的な最大移動範囲だけ動かすようにしている。その後に振れ補正中の駆動範囲の中心まで移動させている（ボールのリセット動作と呼ぶ）。
【０００７】
こうすることによって３つのボールを制限範囲の中心位置まで移動させる提案がなされている。これによって、３つのボールを振れ補正中に、ボールの移動範囲を規制する規制部に当接しないようにし、良好な振れ補正性能を得ようとするものである。
【０００８】
また、一方で、少ない台数のカメラでより広範囲の監視を行うことを目的に、カメラの撮影方向を上下左右に移動させるパンチルト機構を搭載したものも多く採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３９６９９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような振れ補正機能を備えた監視カメラシステムでは、電源投入時にボールのリセット動作を行っている。そして、監視カメラシステムの特性上、昼夜を通して作動し、その後電源再投入することなく、長期間に渡り動作し続けるような使い方が想定される。本来、可動部材の位置とボールの位置は一意的に決まる（具体的には、防振レンズを含む可動部材が、駆動域の中心にある時に、ボールも制限範囲の中心にあるとする）。可動部材の可動に合わせ、ボールもそれに対応して可動し、可動部材が再び中心に戻ってきた時には、ボールも同様に中心に戻ってくるはずである。
【００１１】
しかしながら、長期間駆動するうちに、ボールの微小な滑り等によりずれが生じ、ボールが正規の位置から少しずつずれていく問題がある。最終的に、ボールが規制部に当たると、ボール転動による低摩擦駆動ができなくなり、その結果良好な振れ補正ができなくなる。
【００１２】
本発明の目的は、長期間駆動するうちにボールが規制部に当たることで、良好な振れ補正ができなくなるという問題を回避できる撮像システムおよびその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る撮像システムは、撮像光学系と、該撮像光学系による被写体像を撮像する撮像素子と、前記被写体像の振れを補正する振れ補正手段と、を備える撮像装置が、パンまたはチルトの動作をする駆動部を備える雲台に対して設けられる撮像システムであって、前記振れ補正手段は、前記撮像光学系を構成する一部の光学要素を保持し、前記撮像光学系の光軸方向と交差する方向に変位する可動部材と、該可動部材に対向する対向部材と、該対向部材と前記可動部材との間に挟持されて回動する少なくとも三つのボールと、該少なくとも三つのボールのそれぞれに対応して設けられた規制部と、を有し、前記駆動部に対し、前記振れ補正手段の補正範囲内でパンまたはチルトの動作を行わせると共に、前記振れ補正手段に対し、該パンまたはチルトの動作による振れの補正を行わせる制御手段を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る撮像システムの制御方法は、撮像光学系と、該撮像光学系による被写体像を撮像する撮像素子と、前記被写体像の振れを補正する振れ補正手段と、を備える撮像装置が、パンまたはチルトの動作をする駆動部を備える雲台に対して設けられる撮像システムであって、前記振れ補正手段は、前記撮像光学系を構成する一部の光学要素を保持し、前記撮像光学系の光軸方向と交差する方向に変位する可動部材と、該可動部材に対向する対向部材と、該対向部材と前記可動部材との間に挟持されて回動する少なくとも三つのボールと、該少なくとも三つのボールのそれぞれに対応して設けられた規制部と、を有する撮像システムの制御方法であって、前記駆動部に対し、前記振れ補正手段の補正範囲内でパンまたはチルトの動作を行わせる第１ステップと、該第１ステップと共に、前記振れ補正手段に対し、該パンまたはチルトの動作による振れの補正を行わせる第２ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、長期間駆動するうちにボールが規制部に当たることで、良好な振れ補正ができなくなるという問題を回避できる撮像システムおよびその制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る撮像システムの機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係る振れ補正手段を搭載したレンズ鏡筒の断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る振れ補正手段を前側から見たときの分解斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る振れ補正手段を後側から見たときの分解斜視図である。
【図５】（ａ）乃至（ｄ）は本発明の実施形態に係る振れ補正手段におけるボール移動制限機構を示す側面断面図および正面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る振れ補正手段を搭載したレンズ鏡筒の分解斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る信号及び偏差に関し、（ａ）は目標信号、（ｂ）は位置信号、（ｃ）は目標信号と位置信号の偏差を表した図である。
【図８】比較例における信号及び偏差に関し、（ａ）は目標信号、（ｂ）は位置信号、（ｃ）は目標信号と位置信号の偏差を表した図である。
【図９】本発明の実施形態に係るチルト動作を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
《第１の実施形態》
（撮像装置と雲台を備えた撮像システム）
図１は、本発明の実施形態に係る撮像装置と雲台を備えた撮像システムの機能構成を示すブロック図である。撮像装置（監視カメラ）は、レンズシフト光学式振動補正手段を備えるレンズユニット１３０と、撮像素子を備えるカメラ制御部１１０を有する。そして、ステッピングモーターとメカ機構を用いたパンチルト手段を備える雲台としての雲台装置１２０の上に支持部１６０を介して載置される。このように、図１のブロック図は大きく分けて、カメラ制御部１１０、雲台装置１２０、レンズユニット１３０の３つの機能部から構成されている。
【００１９】
１）カメラ制御部１１０
カメラ制御部１１０は、マイコン（ＣＰＵ）１１１、ヨー方向及びピッチ方向の振動ジャイロ１１２、カメラ信号処理１１３、ビデオエンコーダ１１４、外部通信手段（リモコンセンサ）１１５、撮像素子１１６、タイミングジェネレータ（ＴＧ）１１７を有する。
【００２０】
各部の詳細説明をすると、振動ジャイロ１１２は、カメラにかかる振れ量（振動量）を検出するための振動ジヤイロ型センサー等を使用した角速度検出器である。このセンサーを直交する位置関係に２個装備することで、カメラに印加された左右方向（ヨー方向）と上下方向（ピッチ方向）の振動を検出するようになっている。
【００２１】
撮像素子１１６は、レンズユニット１３０によって撮像面に結像された被写体像を光電変換して撮像信号に変換するＣＣＤセンサー、ＣＭＯＳセンサー等の撮像素子である。カメラ信号処理手段１１３は、撮像素子１１６から出力された撮像信号に基づいて、輝度信号及び色信号を生成すると共に、色補正、ガンマ補正の信号処理、エフェクト処理、一連の映像信号処理が行なわれるカメラ信号処理回路である。
【００２２】
タイミングジェネレータ（ＴＧ）１１７は、画素読み出しタイミングを生成して、撮像素子１１６を駆動することで、所定の画像をカメラ処理回路１１３へ送出させるタイミング生成器である。また、外部カメラ制御手段１７０は、カメラ操作を行う操作オペレータがカメラシステムから離れた場所からカメラ撮影方向の移動やズーム操作のカメラ制御遠隔指示を発行する制御手段であり、例えば、パソコンや専用コントローラで構成されている。
【００２３】
外部通信手段１１５は、外部カメラ制御手段１７０からのカメラ制御遠隔指示を、マイコン１１１に伝達する通信インタフェース手段である。この外部通信手段１１５と外部カメラ制御手段１７０を接続する通信ラインには、ＲＳ−２３２Ｃ、ＲＳ−４８５、ＥｔｈｅｒＮＥＴ、無線を使用することで、カメラ近傍に操作オペレータが居なくとも遠隔操作によりカメラシステム制御を行うことが出来る。
【００２４】
マイコン（ＣＰＵ）１１１は、カメラ信号処理１１３、振動ジャイロセンサー１１２、外部通信手段１１５、及び後で説明する雲台装置１２０など、カメラシステム全体を構成する各機能の制御を行っている。特に、振動補正処理に関連するものとしては、振動ジャイロ１１２からの振動検出結果に基づき、カメラシステムに加わる振動状況の解析を行ない、振動補正レンズ駆動回路１４０を駆動することで振動補正用の第３レンズ群Ｌ３を制御している。
【００２５】
後述する本実施形態のパンチルト機構と防振機構を用いてボールリセット動作するシステムの中でのマイコン１１１は、撮影方向移動手段としての雲台装置１２０と、振動補正手段としての第３レンズ群Ｌ３とを、制御する制御手段の役割を担う。
【００２６】
また、マイコン１１１は、操作オペレータがパン／チルト（ＰＡＮ／ＴＩＬＴ）移動操作を行うことで発生したカメラ撮影方向の移動要求情報を取得し、この要求情報に基づいて、雲台部１２０を目標位置まで回転させるに必要なモーター制御情報の算出を行う。そして、算出された情報に基づき、ＰＡＮモータードライバ１２３、ＴＩＬＴモータードライバ１２４を駆動することで雲台の回転制御を行っている。
【００２７】
２）雲台装置１２０
つづいて、雲台としての雲台装置１２０は、主としてパン（ＰＡＮ）モーター１２１、チルト（ＴＩＬＴ）モーター１２２、パン（ＰＡＮ）モータードライバ１２３、チルト（ＴＩＬＴ）モータードライバ１２４から構成されている。そして、雲台装置１２０は、支持部１６０を介してカメラ制御部１１０とレンズユニット１３０を支持している。
【００２８】
ＰＡＮモーター１２１とＰＡＮモータードライバ１２３は、マイコン１１１からの回転指示に従い、図示していないＰＡＮ回転機構を駆動することによりカメラ撮影方向を水平（左右）方向に回転させている。水平方向の位置情報の取得は、ＰＡＮモーター１２１にステッピングモーターを使用し、その駆動パルス数をマイコン１１１にて積算処理することで、回転位置を相対的に算出している。
【００２９】
同様に、ＴＩＬＴモーター１２２とＴＩＬＴモータードライバ１２４は、マイコン１１１からの回転指示に従い、図示していないＴＩＬＴ回転機構を駆動することによりカメラ撮影方向を垂直（上下）方向に回転させている。垂直方向の位置情報の取得は、ＴＩＬＴモーター１２２にステッピングモーターを使用し、その駆動パルス数をマイコン１１１にて積算処理することで、回転位置を算出している。
【００３０】
なお、水平及び垂直方向の位置情報の取得方法は、ステッピングモーターだけにこだわる必要は無く、ＤＣモーター等の任意の駆動手段を使用し、位置情報検出にはエンコーダー等を用いることで取得することも可能である。
【００３１】
３）レンズユニット１３０
レンズユニット１３０は、固定された第１レンズ群Ｌ１、変倍調整を行う第２レンズ群Ｌ２、入射光量を制限する絞り機構８、レンズシフト光学式振動補正を行う第３レンズ群Ｌ３、撮像素子１１６上に被写体焦点を合わせるための第４レンズ群Ｌ４を備えている。そして、これらのレンズ群Ｌ１乃至Ｌ４は撮像光学系を構成している。
【００３２】
また、レンズユニット１３０は、撮像光学系を構成する一部の光学要素である第３レンズ群を撮像光学系の光軸方向と交差する方向に変位させる振れ補正系としても機能する。そして、このような振れ補正系として、第３レンズ群Ｌ３の位置検出をする位置検出手段としてのホール素子２４、駆動アクチュエータとしてのコイル２０を備えている。更に駆動系として、ズームレンズ光学系Ｌ２を駆動するズームモーター１０、絞り機構８を駆動するＩＧメータ１３８、フオーカスレンズ光学系Ｌ４を駆動するフォーカスモーター９を備えている。
【００３３】
また、レンズユニット１３０は、ズームモーター１０、絞りＩＧメータ１３８、フォーカスモーター９をそれぞれ駆動するための駆動回路１４１、１４２、１４３を備えている。なお、レンズユニット１３０は、支持部１６０を介して雲台装置１２０により支持されている。また、駆動回路１４１、１４２、４１３は、撮影倍率制御手段としてのマイコン１１１から直接制御される構成になっている。
【００３４】
ここで、撮像装置を所望の撮影画角に移動設定させ、被写体に合わせた適正露光制御とフォーカス合焦制御を行うことは、マイコン１１１から発生した各々のズーム駆動信号、絞り駆動信号、フォーカス駆動信号による駆動制御により行われている。
【００３５】
（レンズ鏡筒およびシフトユニット）
次に、図２、図３、図４及び図６を用いて、レンズ鏡筒の構成と第３レンズ群Ｌ３を光軸と垂直な平面内で移動可能とする振れ補正手段としてのシフトユニット３の構成を説明する。なお、図３は、図１と同方向から見たシフトユニット３の分解斜視図、図４はシフトユニット３を後ろから見た分解斜視図である。図６は分解したレンズ鏡筒を斜め前側から見て示している。なお、光軸方向における被写体側を前側といい、撮像素子側を後側という。
【００３６】
１）レンズ鏡筒
図２で、１は第１レンズ群Ｌ１を保持する固定鏡筒であり、２は第２レンズ群Ｌ２を保持する第２移動枠である。３は第３レンズ群Ｌ３をシフト方向に移動させる像振れ抑制動作（防振動作）を行う光学防振装置としてのシフトユニットである。４は第４レンズ群Ｌ４を保持する第４移動枠であり、５はＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を保持する後部鏡筒である。
【００３７】
固定鏡筒１と後部鏡筒５は、２本のガイドバー６、７（図６）の両端を保持している。第２移動枠２および第４移動枠４は、ガイドバー６、７によって光軸方向に移動可能に支持されている。シフトユニット３は、固定鏡筒１と後部鏡筒５との間に挟み込まれて、ビスにより後方からビス締め固定されている。
【００３８】
図６で、８は絞りユニットであり、２枚の絞り羽根を互いに逆方向に移動させて絞り開口径を変化させ、撮影光学系を通過する光量を調節する。９はオートフォーカス動作のために第４レンズ群Ｌ４を光軸方向に移動させるアクチュエータであるフォーカスモータである。フォーカスモータ９では、ロータとともにこれに一体的に設けられたリードスクリュー９ａが回転する。
【００３９】
リードスクリュー９ａには、第４移動枠４に取り付けられたラック４ａが噛み合っており、リードスクリュー９ａの回転がラック４ａによって第４レンズ群Ｌ４を光軸方向に移動させる駆動力に変換される。ねじりコイルバネ４ｂは、第４移動枠４、ガイドバー６，７、ラック４ａおよびリードスクリュー９ａを互いに片寄せして、これらの間のがたの発生を抑えている。
【００４０】
１０はズーム動作のために第２レンズ群Ｌ２を光軸方向に移動させるアクチュエータであるズームモータである。ズームモータ１０では、ロータとともにこれに一体的に設けられたリードスクリュー１０ａが回転する。リードスクリュー１０ａには、第２移動枠２に取り付けられたラック２ａが噛み合っており、リードスクリュー１０ａの回転がラック２ａによって第２レンズ群Ｌ２を光軸方向に移動させる駆動力に変換される。
【００４１】
ねじりコイルバネ２ｂは、第２移動枠２、ガイドバー６，７、ラック２ａおよびリードスクリュー１０ａのそれぞれのガタを片寄せしている。フォーカスモータ９は後部鏡筒５に、またズームモータ１０は固定鏡筒１にそれぞれ、ビスにより固定される。
【００４２】
１１は、フォトインタラプタ（ＰＩ）により構成されたフォーカスリセットスイッチである。フォーカスリセットスイッチ１１は、光軸方向に移動する第４移動枠４に形成された遮光部４ｃが、ＰＩの発光部と受光部との間に入り込んだことを検出することで、第４レンズ群Ｌ４が基準位置としてのフォーカスリセット位置にあることを検出する。
【００４３】
１２は、フォトインタラプタ（ＰＩ）により構成されたズームリセットスイッチである。ズームリセットスイッチ１２は、光軸方向に移動する第２移動枠２に形成された遮光部２ｃが、ＰＩの発光部と受光部との間に入り込んだことを検出することで、第２レンズ群Ｌ２が基準位置としてのズームリセット位置にあることを検出する。
【００４４】
２）シフトユニット
図２で、第３レンズ群Ｌ３は、ピッチ方向（カメラの縦方向の角度変化）の像振れを補正する為の縦方向と、ヨー方向（カメラの横方向の角度変化）の像振れを補正する為の横方向へ、光軸と垂直の平面内で案内機構に規制されながら変位（移動）する。また、縦方向および横方向それぞれに後述する専用の駆動手段および位置検出手段によりそれぞれ独立に駆動制御され、光軸まわりの任意の位置へ位置決めされる。
【００４５】
縦方向および横方向それぞれの駆動手段および位置検出手段は９０度の角度を成して同一の構成なので、縦方向（図２の断面図に表現されている）のみを説明する。また、図中の部品を示す番号には縦方向の構成要素にはｐ、横方向の構成要素にはｙの添え字を付けて表現する。
【００４６】
２−１）固定部材と可動部材
図２で、１３はシフトユニットの固定部分のベースとなる、可動部材を光軸方向に規制する固定部材であるところのシフトベース（支持基板）である。１４は付勢手段であるところの圧縮コイルバネであり、近傍に配置される後述する検出用および駆動用磁石に吸引されないようにその材質として、例えばリン青銅線は好適である。線材の一端１４ａは放射方向に折り曲げられている。
【００４７】
１５はシフトするレンズ群である第３レンズ群Ｌ３を保持する可動部材であるところのシフト鏡筒（保持部材）である。該シフト鏡筒１５には、圧縮コイルバネ１４の前側の端が第３レンズ群Ｌ３の光軸と略同軸に嵌合し、コイルの一端１４ａがシフト鏡筒１５に設けられたＶ字溝部１５ｄに嵌まり込んで位置決め固定されている。
【００４８】
１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、シフト鏡筒１５とこれに対向する対向部材としてのシフトベース１３の間に挟持されて回動する三つのボールであり、シフト鏡筒１５とシフトベース１３のそれぞれに対して相対移動可能である。ボールは少なくとも三つ設けられる。
【００４９】
三つのボール１６ａ、１６ｂ、１６ｃは、その近傍に配置される後述する駆動用磁石に吸引されないようにその材質として、例えばＳＵＳ３０４（オーステナイト系のステンレス鋼）が好適である。該ボール１６ａ、１６ｂ、１６ｃが当接している面は、シフトベース１３側がそれぞれ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、シフト鏡筒１５側がそれぞれ１５ａ、１５ｂ、１５ｃである。
【００５０】
それぞれの３個所の当接面は、光学系の光軸に対して垂直な面である。三つのボールの外径が同じ場合は、３個所の面の光軸方向の位置の相互差を小さく押えることにより、シフトレンズ群Ｌ３を光軸に対して直角を保ったままで、保持および移動案内が可能となる。
【００５１】
１７は後側の固定部材であるセンサベースであり、２本の位置決めピンで位置を決められ、ビス２本でシフトベース１３に結合される。圧縮コイルバネ１４の後側の端は、該センサベース１７にレンズ鏡筒の光軸に略同軸に嵌合し、他端に位置決めされているシフト鏡筒１５の角度方向の姿勢が正規位置となるように該センサベース１７に接着等で固定される。また、圧縮コイルバネ１４はシフト鏡筒１５とセンサベース１７の間で圧縮されて、シフト鏡筒１５を三つのボール１６ａ，１６ｂ，１６ｃを挟持してシフトベース１３に付勢する。
【００５２】
また、三つのボールとそれぞれの当接面間にボール１６がシフトベース１３とシフト鏡筒１５により挟持されていない状態でも、ボールが当接面から容易に脱落しない程度の粘度（所定粘度）を有する潤滑油を塗布する。そうすることで、付勢力を上回る慣性力がシフト鏡筒１５に働いて、ボールが非挟持状態になっても、ボールの位置が容易にずれるのを防止できる。
【００５３】
２−２）駆動手段
次に、第３レンズ群Ｌ３における駆動手段について説明する。図２で、１８ｐは光軸に対して放射方向に２極に着磁された駆動用磁石、１９ｐは駆動用磁石１８ｐの光軸方向前側の磁束を閉じる為のヨーク、２０ｐはシフト鏡筒１５に接着により固定されたコイルである。２１は駆動用磁石１８ｐの光軸方向後側の磁束を閉じる為のヨークであり、駆動用磁石１８ｐとはコイル２０ｐが移動する空間を形成するようにシフトベース１３に磁石の磁力により固定され、磁気回路を構成している。
【００５４】
コイル２０ｐに電流を流すと、駆動用磁石１８ｐの２極着磁の着磁境界に対して略直角方向に、磁石１８ｐとコイル２０ｐに発生する磁力線相互の反発によるローレンツ力が発生する。シフト鏡筒１５を移動させる、いわゆるムービングコイル型の駆動手段となっている。上記構成が縦および横方向に配置してあるので、可動部材を略直交する二つの方向に駆動する事が出来る。
【００５５】
２−３）ボールの移動量とシフト鏡筒の移動量
次に、図５（ａ）〜（ｄ）により、ボール１６ｂに対する、シフトベース１３とシフト鏡筒１５との関係を説明する（他のボールについても同一の関係となっている）。図５（ａ）は、シフト鏡筒１５が中心位置（レンズ群Ｌ３が他のレンズ群の光軸と一致している状態）にある。ボール１６ｂもシフトベース１３の当接面１３ｂの周囲に設けられているボールの移動を規制し、制限する規制部１３ｄ（光軸位置を挟んでシフト鏡筒１５の変位方向に対称的に設置）の制限範囲内の中心に位置している状態である。
【００５６】
この状態からシフト鏡筒１５が下向きの矢印方向に駆動手段によって駆動された状態を、図５（ｂ）に示している。シフト鏡筒１５は別の個所に設けられた可動機械端まで駆動され中心位置よりａだけ移動している。ボール１６ｂはシフトベース１３およびシフト鏡筒１５に挟持されているので、図５（ａ）の矢印方向に転がり、図５（ｂ）の位置に移動する。
【００５７】
転がり摩擦は滑り摩擦に対して十分小さく、ボールと当接面は滑ることなく、ボールの転がりでシフト鏡筒１５はシフトベース１３に対して相対移動する。このとき、ボールの中心に対してはシフト鏡筒１５とシフトベース１３は相対的に反対方向に移動しているので、シフトベース１３に対するボールの移動量は、シフト鏡筒１５の移動量の半分となり、図５（ｂ）に示すように移動量ｂはａの半分（ａ÷２）となる。
【００５８】
図５（ｃ）は、図５（ａ）を後側から見た、シフトベース１３とボール１６ｂの図である。ボール１６ｂは、縦および横方向の制限範囲の中心に位置している図である。ボール１６ｂのまわりに、四角形の制限範囲（規制部１３ｄ内）がシフトベース１３に設けられている。制限端の大きさは、ボールの半径をｒとした時、中心から（ｒ＋ｂ＋ｃ）で表わされる。なお、ｃは機械的な余裕量である。
【００５９】
図５（ｃ）は、シフト鏡筒１５が中心位置にある時に、ボール１６ｂも制限範囲の中心にある場合の図である。もしも、ボール１６ｂが制限範囲の中心からｃ以上ずれた位置にある場合には、図５（ｂ）のようにシフト鏡筒１５が駆動されると、ボール１６ｂはシフト鏡筒１５がａだけ動いて機械端に当たる前にシフトベース１３の制限範囲に当たってしまう。
【００６０】
そして、それ以上では、シフト鏡筒１５はボール１６ｂと滑って、ボール１６ｂを制限端に押し付けたまま機械端まで駆動される。この状態から、更に、シフト鏡筒１５を中心位置まで戻すと、ボール１６ｂは制御範囲の中心からｃの距離まで転がって戻ることになる。
【００６１】
このように、シフト鏡筒１５を縦および横方向に両側の機械端まで駆動して中心位置まで戻すと、最初にボール１６ｂがどの位置にあっても、図５（ｄ）に示すように、その中心位置は制限範囲の中心からｃの距離の四角形内に位置づけされることになる。この一連の動作をボールのリセット動作と名付ける。
【００６２】
なお、通常、レンズの光学性能は構成されるレンズ群の各光軸が一致している時に最も性能が出るように設計されている。そのため、シフトレンズ群である第３レンズＬ３が他のレンズ群に対して偏芯するに従って、性能的に不利な状態となるが、実際に必要なシフト範囲内では実用上問題のない光学性能になっている。
【００６３】
また、前述したように、ボールとそれぞれの当接面との間に潤滑油を塗布することで、ボールと当接面との滑り摩擦力を小さくして、位置制御への影響を小さくする事が出来る。なお、本実施形態においては、ボールの移動を規制する規制部１３ｄをシフトベース１３に設けたが、シフト鏡筒側に設けても良い。又、三つのボールを使用した例を示したが、それ以上のボールの使用も可能である。
【００６４】
２−４）位置検出手段
次に、位置検出手段について説明する。図３において、２２ｐと２２ｙは光軸に対して放射方向に２極に着磁された検出用磁石、２３ｐと２２ｙは検出用磁石２２ｐ、２２ｙの光軸方向前側の磁束を閉じる為のヨークであり、両者はシフト鏡筒１５に固定されている。２４ｐと２４ｙは磁束密度を電気信号に変換するホール素子であり、センサベース１７に位置決め固定されている。以上の構成によりシフト鏡筒１５のピッチ方向とヨー方向の各々位置検出手段を成している。
【００６５】
（監視カメラの使用例）
次に、上記で説明した監視カメラの具体的な使用例について述べる。本監視カメラの使用例として以下のような状況を考える。ポールのような定点に固定された状況で、数日の長期に渡り連続して撮影を続ける。ポールには、外乱により、定常的な微振動が加わっているものとする。以下、ピッチ（ＰＩＴＣＨ）方向について、代表して説明を行うが、ヨー（ＹＡＷ）方向についても同様である。
【００６６】
先に述べたように、カメラに加わる振動（振れ）は、振動ジャイロ１１２によって検出される。その振動ジャイロ１１２の信号と、ホール素子２４の位置検出信号に基づき、カメラの像振れ（ブレ）を最適に抑制するための目標信号が、マイコン１１１により演算され、振れ補正レンズ駆動回路１４０に送られる。ぞの時の目標信号の例が図７（ａ）である。この目標信号に基づき、第３レンズ群Ｌ３が駆動される。その結果がホール素子２４により検出され、またその値がマイコン１１１に送られフィードバック制御されることになる。その時のホール素子位置信号を図７（ｂ）に示す。
【００６７】
図７（ｃ）は目標信号と位置信号の差を偏差信号として表わしている。この偏差信号が小さければ、振れ補正レンズである第３レンズ群Ｌ３が、カメラに加わる振動を打ち消すように駆動されており、振れの影響が少ない良好な映像を得ることができる。図７で示した例では、０．１ｄｅｇ程度の外部振動を想定しているが、それに対して偏差が十分小さく、良好な振れ補正が成されているといえる。
【００６８】
ところで、振動補正レンズ駆動回路１４０は目標信号に対して第３レンズ群を可動させるのに最適な出力が、コイル２０に加えられるが、その出力はボールが転がりのみの低負荷駆動を前提として演算されている。ボールは理想的に転がりを続ける限りは、第３レンズ群Ｌ３の位置と、ボールの位置は一対一の対応がある。例えば、第３レンズ群Ｌ３が光軸中心にある時はボールの位置もそれに対応した、同じ位置に戻ってくる。
【００６９】
しかしながら、駆動の中に、わずかでもボールの滑りが生じるとボールの位置は少しずつずれていく。そのずれが極僅かであっても、数日の長期に渡り連続して撮影するような状況では、ボールがいずれ、ボールの規制部１３ｂに到達してしまう場合がある。それを比較例として、図８に示す。
【００７０】
図７と同様に、図８（ａ）は目標信号、図８（ｂ）は位置信号、図８（ｃ）は偏差信号を示している。図８（ｂ）の−０．０５付近で、信号の変化が見られるが、これがボールが規制部１３ｂに衝突した状態を表している。ボールが規制部１３ｂに衝突したことにより、ボールの上を滑るようにして、第３レンズ群Ｌ３を駆動しなくてはならず、負荷が増大する。それにより、目標信号の追従性が良くなくなり、偏差が増大している。そして、定常的な振動が加わる場合には、図８のように、性能の劣化も繰り返す為、出力される映像にも、定常的な振れ残りが出てしまい、見苦しい画像になってしまう。
【００７１】
ここで、もし、上述したボールリセット動作を行えば、ボールの位置は再びボール規制部の中心に戻り、再びボールの転がりのみの良好な駆動が可能となる。しかしながら、ボールリセット動作を行えば、その出力画像は、大きく動いてしまい、全うな画像は得られない。なお、一度出力を落として、ボールリセットする方法もあるが、常時監視を続けるという、監視カメラの要求を果たせなくなってしまう。
【００７２】
（チルト動作によるボールリセット）
そこで、本実施形態では、マイコン（ＣＰＵ）１１１により、振れ補正手段の補正範囲内でチルトの動作を行わせると共に、振れ補正手段に対し、該チルトの動作による振れの補正を行わせる。即ち、雲台装置１２０のチルト（ＴＩＬＴ）回転機構を駆動することにより、また振れ補正手段を作動させることにより、出力画像にほとんど影響を与えることなく、且つ一度出力を落とすことなくボールリセットを行うことができる。
【００７３】
本実施形態では、第３レンズ群Ｌ３による、振れ補正範囲を０．３ｄｅｇとする。マイコン１１１から、第３レンズ群Ｌ３による振れ補正範囲０．３ｄｅｇ内で、チルトモータードライバ１２４に一周期分の回転指示を行い、チルトモーター１２２を駆動させる。
このチルト駆動を図９に示す。これにより、振動ジャイロ１１２はカメラの傾きを検知し、マイコン１１１はその傾き量に応じた目標信号を振動補正レンズ駆動回路１４０に送る。これにより、第３レンズ群Ｌ３が、チルト駆動によるカメラの回転を打ち消すように駆動される。
【００７４】
この時にボールが制御端１３ｂに当たり、負荷が増大し駆動性能が劣化し、前述のように駆動偏差が増大してしまうことをできる限り防止するために、チルトモーターによる駆動の周期を大きめに設定する。例えば、ボールが滑り負荷が増大したとしても十分追従できるような、１．０Ｈｚ以下の大きめの周期を設定することで、偏差を小さく抑えることができる。
【００７５】
このようにして、振れ補正範囲の最大値相当の駆動を行うことで、ボールは一度リセットされて、上述した図７のような、定常的に偏差が増大するような状況を脱することができる。
【００７６】
以上述べたように、チルト駆動により、強制的にカメラに回転を与えることで、また振れ補正手段を作動させることで、出力画像にほとんど影響を与えることなくボールのリセットが可能である。これにより、数日の長期に渡り監視を続けたい場合でも、映像を途切らせることなく、良好な防振性能を保った出力を得ることができる。
【００７７】
なお、図９では、駆動部に対する駆動（チルト駆動）として理想的な正弦波の駆動を示したが、実際の駆動は必ずしも理想的正弦波出なくても良い。チルトモータの制御分解能により、駆動波形の乱れは想定されるが、ジャイロ信号１１２で検出された回転に基づき制御を行うので、チルト動作の波形の乱れに関わらず、同様のリセット動作が可能である。
【００７８】
ここで、上記のようなチルト動作によるボールリセットを行うタイミングに関しては、
周期的に行うことがより好ましい。例えば予めボールが端に当たる時間を計測しておき、それよりも短い間隔で定期的に行うにマイコン１１１にプログラムしておくことができる。また、図８で示したように、ボールが制限端１３ｂに当たると、駆動負荷の変動から、偏差が増大してしまうことから、この偏差の増大が一定以上変化したことを検知して、ＴＩＬＴ動作によるボールリセットを行うようにマイコン１１１に設定することもできる。
【００７９】
（その他の実施例）
また、本発明は、上述した撮像システムの制御方法として、以下のステップを有するものを含む。即ち、パンまたはチルトの動作をする駆動部に対し、振れ補正手段の補正範囲内でパンまたはチルトの動作を行わせる第１ステップと、該第１ステップと共に、振れ補正手段に対し、該パンまたはチルトの動作による振れの補正を行わせる第２ステップと、を有する。
【００８０】
そして、撮像システムの制御プログラムとして、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【００８１】
（変形例）
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００８２】
（変形例１）
上述した実施形態では、振れ補正手段を効かせた状態でピッチ方向についてチルト駆動を生じさせることを述べたが、振れ補正手段を効かせた状態でヨー方向についてパン駆動を生じさせることにより、同様の効果を得ることができる。
【００８３】
（変形例２）
また、上述した実施形態では、振れ補正手段を効かせた状態でチルトの動作を一周期分行わせたが、本発明はこれに限らず、少なくとも一周期分、例えばｎ周期分（ｎは整数）行わせるようにしても良い。
【００８４】
（変形例３）
また、上述した実施形態では、振れ補正手段において変位する光学要素がレンズ（透過型レンズ）であったが、例えば透過型レンズでなく反射型レンズ、あるいは曲率を有する反射鏡を、振れ補正手段において変位する光学要素としても良い。
【符号の説明】
【００８５】
３・・シフトユニット、１３・・シフトベース、１３ｄ・・規制部、１５・・シフト鏡筒、１６・・ボール、１１１・・マイコン（ＣＰＵ）、１１６・・撮像素子、１２０・・雲台装置、１２１・・パン（ＰＡＮ）モーター、１２２・・チルト（ＴＩＬＴ）モーター、Ｌ１・・第１レンズ群、Ｌ２・・第２レンズ群、Ｌ３・・第３レンズ群、Ｌ４・・第４レンズ群
【図５】
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【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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