JP2010027092A - ディスク式撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】水平方向などのゆっくりと大きな距離の回転を与えた状態でも記録動作を継続可能とするディスク式撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像した映像を記録するディスク10を使用するディスク式撮像装置は、撮像装置の角速度を検出できるジャイロセンサ60と、ディスクを回転させているディスクモータ30の回転角速度を検出する手段40と、ジャイロセンサ出力とディスク回転角速度・慣性モーメントからディスクに加わるジャイロモーメントを算出する手段70と、ジャイロモーメントからディスクの傾きを算出する手段80と、ディスクの傾き変動量から補正すべき最適な対物レンズの傾きを算出する手段90と、対物レンズを傾けるチルト補正機構を有した光ピックアップ20とを備え、撮像装置にディスク回転軸と垂直方向の回転が加えられた際、加えられた回転により発生するディスクの傾き変動の影響をチルト補正機構により軽減する。
【選択図】図１

Description

本発明はディスク型記録装置を備えたディスク式撮像装置において、被写体追従などによる撮像装置に回転運動が与えられた際に途中で中断することなく、記録を継続することを可能とするディスク式撮像装置に関する。

従来のディスク型記録装置を備えたビデオカメラのような撮像装置において急な衝撃や振動などが加えられた際には、加速度センサなどで衝撃を検出し、瞬時に記録を中断しディスクを衝撃から保護する機能が搭載されるのが一般的になってきている。

一方で、動く被写体の追従などで撮像装置を水平方向に大きな距離をゆっくり振ったときは、ディスクの回転運動に被写体追従によるディスクの回転軸に対して垂直方向の回転運動が加わり、ディスクにジャイロモーメントと呼ばれるディスクの回転軸を傾ける作用を持つ力が加わる。これによりディスクに傾きが生じ、記録品質の悪化などディスクの記録に悪影響を及ぼす可能性がある。このときは急な衝撃でなくゆっくりした回転運動のため加速度センサなどによる衝撃検出では対応できない。

この問題に対して特許文献１では近年手振れ補正用途などで標準搭載されつつあるジャイロセンサを使用して、ビデオカメラなど撮像装置を水平方向にゆっくりと大きな距離を振ったときに発生するジャイロモーメントを検出し、これが所定レベル以上のときに記録動作を一時停止させることで、ディスク型記録媒体の物理的な変形に起因して記録品質が悪化するのを防止している。
特開2007-207345号公報

しかしながら特許文献１に記載されている手法は、撮像装置を水平方向にゆっくりと大きな距離を振ったとき生ずるジャイロモーメントが所定レベル以上になると記録動作を一時停止してしまうため、例えばレーシングカーなど水平方向に移動を続ける被写体を追従する際には記録動作が停止し続けることになり、バッファメモリ不足による録画欠落の危険があり、それを回避するためには大容量のバッファメモリの搭載など追加コストが必要となる。

このように従来手法では撮像装置を水平方向にゆっくりと大きな距離を振ったときは記録動作を一時停止せざるを得ない。

従って、本発明は水平方向のゆっくりと大きな距離の回転を与えた状態でも記録動作を継続可能とするディスク式撮像装置を提供することを目的とする。

近年ビデオカメラなどの撮像装置に標準搭載されつつあるジャイロセンサにより、ディスクの回転軸と垂直方向に加えられた回転運動によりディスクに加わるジャイロモーメントを測定する。ディスクに加わるジャイロモーメントによって生ずるディスクの傾きを予め実験的あるいはシミュレーションにより求めておき、撮像装置に加わった回転により生ずるディスクの傾きを算出する。このディスクの傾きの影響を打ち消す方向にチルト補正を加えることで記録品質を悪化させずに記録動作を継続することできる。

具体的には、本発明は、撮像した映像を記録する記録媒体としてディスク型記録媒体を使用するディスク式撮像装置において、撮像装置の角速度を検出できるジャイロセンサと、ディスクを回転させているディスクモータの回転角速度を検出する手段と、ジャイロセンサ出力とディスク回転角速度・ディスクの慣性モーメントからディスクに加わるジャイロモーメントを算出する手段と、ジャイロモーメントからディスクの傾き変動量を算出する手段と、ディスクの傾きによる影響を軽減するために最適な対物レンズによるチルト補正量を算出する手段と、対物レンズを傾けるチルト補正機構を有した光ピックアップとを備え、撮像装置にディスク回転軸と垂直方向の回転が加えられた際、加えられた回転により発生するディスクの傾き変動の影響をチルト補正機構により軽減する、ディスク式撮像装置である。

本発明によると、ディスク搭載型撮像装置において、移動する被写体の追従などで大きく撮像装置を回転させた際もディスクに生ずるジャイロモーメントによるディスクの傾きによる影響を補正しながら記録動作を継続することが可能となる。

以下、本発明の撮像装置における一実施形態について図1を用いて説明する。図1は、本発明のビデオカメラのようなディスク式撮像装置の概略構成図である。ディスク式撮像装置内に設けられる光ディスク装置は、ディスクチルトによる影響を軽減するために対物レンズを傾けるなどのチルト補正機能を実現するチルト制御用アクチュエータ21を備えた光ピックアップ20を有している。このチルト制御用アクチュエータ21はディスクの半径方向傾きと接線方向傾きの両方向の補正機能に対応していることが望ましい。

図1において、本装置は、撮像した映像を記録する記録媒体として光ディスク10を使用する。この撮像装置は、手振れ補正用途などを目的とした撮像装置（カメラ）50の角速度を検出できるジャイロセンサ60と、ディスク10を回転させているディスクモータ30の回転角速度を検出する手段40と、ジャイロセンサ出力とディスク回転角速度・ディスクの慣性モーメントからディスク10に加わるジャイロモーメントを算出する手段70と、ジャイロモーメントからディスクの傾き変動量を算出する手段80と、ディスクの傾き変動量から補正すべき最適な対物レンズの傾き量を算出する手段90と、チルト制御用アクチュエータ21にチルト制御を指示するチルト制御部120などを備えている。

このことで、本発明のディスク式撮像装置は、撮像装置の回転運動によりディスクに発生するジャイロモーメントによるディスクの傾き変動による記録・再生品質の低下を軽減することができる。

ディスク型記録媒体（光ディスク）を使用したディスク式撮像装置では、一般に図２のように光ディスク10は装置内部に設置される。撮影方向はx軸方向とし、光ディスク10はz軸回りに回転する方向(X-Y平面に垂直)に取り付けられ角速度Ωzで回転しているとする。ただし配置の仕方に関してはこの限りではない。

この撮像装置をディスクが回転しているz軸周りと垂直方向のx軸周りあるいはy軸周りに外部から回転運動を与えるとジャイロ効果によりx軸周りの回転を与えた場合はy軸周りのジャイロモーメントTy、y軸周りの回転を与えた場合はx軸周りのジャイロモーメントTxがディスクに対して発生する。このジャイロモーメントによりディスクに傾きが生じ、記録品質の悪化を招く。

このときディスクの傾きの量が分かれば、それに応じて対物レンズを傾けるなどのチルト補正機構により記録品質の悪化を低減することが可能である。ディスクを傾ける作用はディスクに加わるジャイロモーメントに起因する。ディスクに加わるジャイロモーメントTx、Tyはディスクの慣性モーメントIzとディスクのz軸周りの回転角速度Ωzと外部からディスクの回転軸（z軸）方向と垂直方向に加えたディスクの回転角速度ωx、ωyから次の式で算出可能である。

Tx＝−Iz・Ωz・ωy
Ty＝−Iz・Ωz・ωx
ディスクの慣性モーメントIzはディスク規格あるいはディスクモータによる加速時間から概算可能である。ディスクのz軸周りの回転角速度Ωzはディスクモータ30のFG信号などにより回転角速度検出手段40で取得可能である。さらにz軸方向と垂直方向に加えたディスクの回転角速度ωx、ωyはジャイロセンサ60により取得可能なため、ジャイロモーメント算出手段70にてディスクを傾ける作用を持つジャイロモーメントの値は算出可能である。

ディスクに加わるジャイロモーメントTx、Tyの値に対してディスクがΔφx、Δφy傾くとすると、次のような関係として表現できる。

Δφx＝f(Tx)
Δφy＝f(Ty)
このジャイロモーメントとディスクの傾き量の関係を表す関数fを求めれば、撮像装置の回転角速度からディスクの傾きを求めることができる。

一般にこの関数fを求めることはクランパの強さ・ガタ・ディスクの弾性率などさまざまな影響を受けるため算出することは容易ではないが、撮像装置を持った人が動く被写体を追従するときに回転させる角速度の範囲では実験的に求めることが比較的容易である。例えば、慣性モーメントIzが既知のディスクを一定の回転角速度Ωzで回転させた状態で外部から一定の角速度ωyを加えたときのディスクの傾きΔφxを測定するという処理を、角速度ωyを変えながら繰り返し実施することでジャイロモーメントTx、Tyとそのときのディスクの傾きΔφx、Δφyの関係fを求めることができる。

以上より撮像装置にディスクの回転軸と垂直方向に加えられた角速度ωx、ωyからディスクの傾きΔφx、Δφyを算出することができる。急激な角速度の変動に反応しないためローパスフィルタ（低域抽出手段）100を通した低周波成分をモニタし、これがある閾値を越えたときに対物レンズを傾けることでチルト補正を実施する。対物レンズを傾ける(レンズチルト)ことによる最適な補正量はディスクチルト量に概ね比例しており、補正として加えるレンズチルト量Δθx，Δθyは次のような関係として表現できる。

Δθx＝kx・Δφx
Δθy＝ky・Δφy
このときの比例係数kx，kyは予めディスクを既知の角度変動させたときに再生信号が最良となる対物レンズチルトの変動量から算出可能である。これにより記録中に撮像装置にゆったりとした回転運動が与えられても記録を中断せずに続行することが可能となる。

以上の処理をまとめると図３のような流れとなる。以下、図３のフローチャートを用いて本発明のディスクチルトの補正方法について説明する。

記録が開始されるとまずステップ201では、ジャイロセンサ（角速度検出手段）60により撮像装置に加えられた角速度ωx、ωyを検出する。

次にステップ202では、ジャイロモーメント算出手段70によりディスク10に加わるジャイロモーメントTx、Tyを検出し、ステップ203では、ディスク傾き算出手段80によりジャイロモーメントによるディスクの傾き変動量Δφx、Δφyを算出する。

次にステップ204では、低域抽出手段100によりローパスフィルタを用いてディスク傾き変動量の低周波成分を抽出し、ステップ205では、補正開始閾値判別手段110により補正開始閾値を超えているかどうか判別する。補正開始閾値を超えている場合は次のステップ206に進み、閾値を超えていない場合は最初のステップ201へ戻る。

次にステップ206では、レンズチルト補正量決定手段90によりジャイロモーメントにより発生しているディスクの傾き変動による影響を打ち消すのに必要なレンズチルト量Δθx，Δθyを決定し、ステップ207では、光ピックアップ20のチルト補正機構、すなわちチルト制御用アクチュエータ21を用いて、対物レンズを傾けることで対物レンズチルトによるチルト補正を実施して、撮像装置の回転により発生するジャイロモーメントから発生するディスクの傾きによる記録品質低下を軽減する。

ステップ208では、不図示の記録終了判別手段により記録が終了した場合は処理を終了し、それ以外の場合最初のステップ201に戻り上記処理を繰り返す。なお上記処理は記録に限らず再生中にも同様に適用可能である。

以上から、本発明のディスク式撮像装置によれば、ジャイロモーメントにより発生するディスクチルトによる影響をリアルタイムに補正することが可能となり、緩やかな回転動作中でもディスクの傾き変動による記録品質の悪化を低減し、途中で中断することなく記録し続けることを可能とする。

また撮像装置に加えられた角速度ωx、ωyからディスクの傾き変動量Δφx、Δφyを求めることができると次のようなチルト補正にも応用が可能である。

一般的に光ディスクは構造上、ある程度の反り(ディスクチルト)を持っており、温度などで変動する特性を持っている。このためドライブメーカはディスクチルトによる影響を軽減するためにさまざまな手法を用いてチルト補正を実施している。ディスクチルトによる影響を補正する手法の一つとして対物レンズを傾けてディスクの傾きによる信号劣化をキャンセルする手法がある。このときチルト補正量を決定するために対物レンズを傾けながら再生ジッタなどの信号を数点測定し、その信号品質が最も良くなるチルト補正量に合わせるチルト学習方法が一般的な手法の一つとして用いられている。例えば図４に示すように対物レンズをチルトさせながらジッタを測定する処理を数回実施して、最小二乗近似によりジッタが最も良くなる傾きに対物レンズの角度を調整する手法がある。

ただしモバイル型光ディスク装置において、このような従来手法によってチルト補正学習を実施すると、測定中に外部から撮像装置に回転運動が与えられると、ディスクに加わるジャイロモーメントによりディスクが傾いてしまう。このためある一定のディスク傾きのディスクに対して対物レンズを傾けながら再生信号品質最良となる位置を探索しているにもかかわらず、測定途中でディスクの傾きが変動してしまうため、ディスク本来の傾きの状態で信号を測定することができず学習誤差が生じてしまう。

そこで本発明の方法では撮像装置に加えられる回転角速度ωx、ωyからディスクの傾き変動量Δφx、Δφyを算出することができるので、対物レンズチルト補正量決定手段90によりディスクの傾き変動による影響を軽減するのに必要なレンズチルト量Δθx，Δθyを算出し、チルト調整中に外部から撮像装置に加えられたことによるディスクチルト変動量を対物レンズチルトを加えることで再生信号品質が変動することを軽減し、ディスク本来が持つチルト量により近い値を測定することが可能となる。

以上のように、本発明に係るディスク式撮像装置は、DVD,BD等の光ディスク搭載のビデオカメラなどのモバイル型光ディスク装置等の用途にも利用できる。

本発明のビデオカメラのようなディスク式撮像装置の概略構成図 ディスク式撮像装置において光ディスク10が設置される様子を示す図 本発明のディスクチルトの補正方法についてのフローチャート チルト学習方法の手法の一つを示す図

符号の説明

20 光ピックアップ
21 チルト制御用アクチュエータ
60 ジャイロセンサ（角速度検出手段）
70 ジャイロモーメント算出手段
80 ディスク傾き算出手段
90 レンズチルト補正量決定手段
100 LPF(低域抽出手段)
110 補正開始閾値判別手段

Claims (1)

1. 撮像した映像を記録する記録媒体としてディスク型記録媒体を使用するディスク式撮像装置において、
   撮像装置の角速度を検出できるジャイロセンサと、
   ディスクを回転させているディスクモータの回転角速度を検出する手段と、
   ジャイロセンサ出力とディスク回転角速度・ディスクの慣性モーメントからディスクに加わるジャイロモーメントを算出する手段と、
   ジャイロモーメントからディスクの傾き変動量を算出する手段と、
   ディスクの傾きによる影響を軽減するために最適な対物レンズによるチルト補正量を算出する手段と、
   対物レンズを傾けるチルト補正機構を有した光ピックアップとを備え、
   撮像装置にディスク回転軸と垂直方向の回転が加えられた際、加えられた回転により発生するディスクの傾き変動の影響をチルト補正機構により軽減する、ディスク式撮像装置。

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