特許 6331180 制御装置、撮像装置、撮像システム、飛行体、制御方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6331180

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】制御装置、撮像装置、撮像システム、飛行体、制御方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G03B 5/00 20060101AFI20180521BHJP

   G03B 15/00 20060101ALI20180521BHJP

   B64D 47/08 20060101ALI20180521BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20180521BHJP

   B64C 27/08 20060101ALI20180521BHJP

   B64D 27/24 20060101ALI20180521BHJP

   H04N 5/232 20060101ALI20180521BHJP

   H04N 5/225 20060101ALI20180521BHJP

   H04N 5/222 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   G03B5/00 J

   G03B15/00 U

   B64D47/08

   B64C39/02

   B64C27/08

   B64D27/24

   H04N5/232 480

   H04N5/225 700

   H04N5/222 100

【請求項の数】15

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-117627(P2017-117627)

(22)【出願日】2017年6月15日

【審査請求日】2017年6月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】513068816

【氏名又は名称】エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＳＺ ＤＪＩ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．，ＬＴＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】本庄 謙一

【審査官】 井亀 諭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−２３３９４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−２２５７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｂ ５／００

Ｇ０３Ｂ １５／００

Ｈ０４Ｎ ５／２２２

Ｈ０４Ｎ ５／２２５

Ｈ０４Ｎ ５／２３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転翼と前記回転翼を回転させる電動機とを備える飛行体に搭載された撮像装置の振れ補正を制御する制御装置であって、
前記撮像装置の動きを検出する第１センサから、前記撮像装置の動き情報を取得する第１取得部と、
前記動き情報、及び前記電動機の回転速度または前記電動機に入力される電流の電流値に基づいて、前記撮像装置の振れ補正を制御する第１制御部と
を備える、制御装置。

【請求項2】

前記第１制御部は、前記飛行体の飛行を制御する制御情報に基づいて前記回転速度または前記電流値を特定する、請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記第１制御部は、前記電動機のロータの位置情報に基づいて前記回転速度を特定する、請求項１に記載の制御装置。

【請求項4】

前記飛行体は、複数の前記回転翼と、前記複数の回転翼をそれぞれ回転させる複数の前記電動機とを備え、
前記第１制御部は、前記動き情報、及び前記複数の電動機のそれぞれの回転速度または前記複数の電動機に入力される電流のそれぞれの電流値に基づいて、前記撮像装置の振れ補正を制御する、請求項１に記載の制御装置。

【請求項5】

前記第１制御部は、前記撮像装置の動き情報、及び前記電動機の回転速度または前記電動機に入力される電流値に基づいて、前記撮像装置が備えるレンズ及びイメージセンサの少なくとも一方を駆動させることで、前記撮像装置の振れ補正を制御する、請求項１に記載の制御装置。

【請求項6】

前記第１制御部は、
前記レンズ及び前記イメージセンサの少なくとも一方の駆動を制御する駆動情報を前記動き情報に基づいて導出する導出部と、
前記電動機の回転速度または前記電動機に入力される電流値に基づいて補正値を生成する生成部と、
前記駆動情報を前記補正値に基づいて補正する補正部と
を有し、
前記第１制御部は、前記補正部により補正された前記駆動情報に基づいて前記レンズ及び前記イメージセンサの少なくとも一方を駆動させることで、前記撮像装置の振れ補正を制御する、請求項５に記載の制御装置。

【請求項7】

前記電動機の回転速度または前記電動機に入力される電流値と、前記レンズ及び前記イメージセンサの少なくとも一方の駆動を制御する駆動情報を補正するための補正情報とを対応付けて格納する格納部をさらに備え、
前記生成部は、前記電動機の回転速度または前記電動機に入力される電流値に対応する補正情報に基づいて、前記補正値を生成する、請求項６に記載の制御装置。

【請求項8】

前記生成部は、前記飛行体の姿勢を示す姿勢情報にさらに基づいて前記補正値を生成する、請求項６に記載の制御装置。

【請求項9】

前記電動機のロータの位置を検出する第２センサから、前記電動機のロータの位置情報を取得する第２取得部をさらに備え、
前記生成部は、前記位置情報にさらに基づいて前記補正値を生成する、請求項６に記載の制御装置。

【請求項10】

前記レンズ及び前記イメージセンサの少なくとも一方の動きを検出する第３センサから、前記レンズ及び前記イメージセンサの少なくとも一方の動き情報を取得する第３取得部と、
前記導出部により導出された前記駆動情報と、前記第３取得部により取得された前記動き情報との比較に基づいて、前記イメージセンサにより撮像された画像の補正を制御することで、前記撮像装置の振れ補正を制御する第２制御部と
をさらに備える、請求項６に記載の制御装置。

【請求項11】

請求項１から１０の何れか１つに記載の制御装置と、
レンズと、
前記レンズにより結像された像を撮像するイメージセンサと
前記レンズ及び前記イメージセンサの少なくとも一方を駆動させる駆動部と
を備える撮像装置。

【請求項12】

請求項１１に記載の撮像装置と、
前記撮像装置の姿勢を変更可能に、前記撮像装置を支持する支持機構と
を備える撮像システム。

【請求項13】

請求項１２に記載の撮像システムと、
前記回転翼と、
前記電動機と
を備える飛行体。

【請求項14】

回転翼と前記回転翼を回転させる電動機とを備える飛行体に搭載された撮像装置の振れ補正を制御する制御方法であって、
前記撮像装置の動きを検出する第１センサから、前記撮像装置の動き情報を取得する段階と、
前記動き情報、及び前記電動機の回転速度または前記電動機に入力される電流の電流値に基づいて、前記撮像装置の振れ補正を制御する段階と
を備える、制御方法。

【請求項15】

回転翼と前記回転翼を回転させる電動機とを備える飛行体に搭載された撮像装置の振れ補正をコンピュータに制御させるためのプログラムであって、
前記撮像装置の動きを検出する第１センサから、前記撮像装置の動き情報を取得する段階と、
前記動き情報、及び前記電動機の回転速度または前記電動機に入力される電流の電流値に基づいて、前記撮像装置の振れ補正を制御する段階と
を前記コンピュータに実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置、撮像装置、撮像システム、飛行体、制御方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

撮像装置は、いわゆる手振れなどで画像にブレが生じることを防止すべく、振れ補正機能を有する場合がある。特許文献１には、Ｇｙｒｏ値からのブレ角情報をもちいて、画像のブレ位置を特定し、その位置における映像データをもとの位置に戻すことによって、映像のブレを補正することが記載されている。特許文献２には、ミラーユニット及びシャッタユニットが駆動されたときの使用状況が特定の使用状況と一致あるいは類似する場合に、通常とは異なるブレ補正制御を実行することが記載されている。
特許文献１ 特開２０１６−２０８４８３号公報
特許文献２ 特開２０１５−３４９０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

振れ補正機能を有する撮像装置は、無人航空機（ＵＡＶ）などの回転翼を備える飛行体に搭載される場合がある。このような飛行体に搭載された撮像装置は、回転翼の駆動に伴い振動することがある。ところが、撮像装置が、回転翼の駆動に伴う振れの補正を適切に実行できない場合がある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の一態様に係る制御装置は、回転翼と回転翼を回転させる電動機とを備える飛行体に搭載された撮像装置の振れ補正を制御する。制御装置は、撮像装置の動きを検出する第１センサから、撮像装置の動き情報を取得する第１取得部を備えてよい。制御装置は、動き情報、及び電動機の回転速度または電動機に入力される電流の電流値に基づいて、撮像装置の振れ補正を制御する第１制御部を備えてよい。

【0005】

第１制御部は、飛行体の飛行を制御する制御情報に基づいて回転速度または電流値を特定してよい。

【0006】

第１制御部は、電動機のロータの位置情報に基づいて回転速度を特定してよい。

【0007】

飛行体は、複数の回転翼と、複数の回転翼をそれぞれ回転させる複数の電動機とを備えてよい。第１制御部は、動き情報、及び複数の電動機のそれぞれの回転速度または複数の電動機に入力される電流のそれぞれの電流値に基づいて、撮像装置の振れ補正を制御してよい。

【0008】

第１制御部は、撮像装置の動き情報、及び電動機の回転速度または電動機に入力される電流値に基づいて、撮像装置が備えるレンズ及びイメージセンサの少なくとも一方を駆動させることで、撮像装置の振れ補正を制御してよい。

【0009】

第１制御部は、レンズ及びイメージセンサの少なくとも一方の駆動を制御する駆動情報を動き情報に基づいて導出する導出部を有してよい。第１制御部は、電動機の回転速度または電動機に入力される電流値に基づいて補正値を生成する生成部を有してよい。第１制御部は、駆動情報を補正値に基づいて補正する補正部を有してよい。第１制御部は、補正部により補正された駆動情報に基づいてレンズ及びイメージセンサの少なくとも一方を駆動させることで、撮像装置の振れ補正を制御してよい。

【0010】

制御装置は、電動機の回転速度または電動機に入力される電流値と、レンズ及びイメージセンサの少なくとも一方の駆動を制御する駆動情報を補正するための補正情報とを対応付けて格納する格納部を備えてよい。生成部は、電動機の回転速度または電動機に入力される電流値に対応する補正情報に基づいて、補正値を生成してよい。

【0011】

生成部は、飛行体の姿勢を示す姿勢情報にさらに基づいて補正値を生成してよい。

【0012】

制御装置は、電動機のロータの位置を検出する第２センサから、電動機のロータの位置情報を取得する第２取得部を備えてよい。生成部は、位置情報にさらに基づいて補正値を生成してよい。

【0013】

制御装置は、レンズ及びイメージセンサの少なくとも一方の動きを検出する第３センサから、レンズ及びイメージセンサの少なくとも一方の動き情報を取得する第３取得部を備えてよい。制御装置は、導出部により導出された駆動情報と、第３取得部により取得された動き情報との比較に基づいて、イメージセンサにより撮像された画像の補正を制御することで、撮像装置の振れ補正を制御する第２制御部を備えてよい。

【0014】

本発明の一態様に係る撮像装置は、上記制御装置を備えてよい。撮像装置は、レンズを備えてよい。撮像装置は、イメージセンサを備えてよい。撮像装置は、レンズ及びイメージセンサの少なくとも一方を駆動させる駆動部を備えてよい。

【0015】

本発明の一態様に係る撮像システムは、上記撮像装置を備えてよい。撮像システムは、撮像装置の姿勢を変更可能に、撮像装置を支持する支持機構を備えてよい。

【0016】

本発明の一態様に係る飛行体は、上記撮像システムを備えてよい。飛行体は、回転翼を備えてよい。飛行体は、電動機を備えてよい。

【0017】

本発明の一態様に係る制御方法は、回転翼と回転翼を回転させる電動機とを備える飛行体に搭載された撮像装置の振れ補正を制御する。制御方法は、撮像装置の動きを検出する第１センサから、撮像装置の動き情報を取得する段階を備えてよい。制御方法は、動き情報、及び電動機の回転速度または電動機に入力される電流の電流値に基づいて、撮像装置の振れ補正を制御する段階を備えてよい。

【0018】

本発明の一態様に係るプログラムは、回転翼と回転翼を回転させる電動機とを備える飛行体に搭載された撮像装置の振れ補正をコンピュータに制御させる。プログラムは、撮像装置の動きを検出する第１センサから、撮像装置の動き情報を取得する段階をコンピュータに実行させてよい。プログラムは、動き情報、及び電動機の回転速度または電動機に入力される電流の電流値に基づいて、撮像装置の振れ補正を制御する段階をコンピュータに実行させてよい。

【0019】

本発明の一態様によれば、回転翼の駆動に伴う振れの補正をより適切に実行できる。

【0020】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】無人航空機及び遠隔操作装置の外観の一例を示す図である。

【図2】無人航空機の機能ブロックの一例を示す図である。

【図3】振動周波数と追従率との関係の一例を示す図である。

【図4】目標値と検出値との間の誤差について説明するための図である。

【図5】補正情報の一例を示す図である。

【図6】光学式振れ補正に関する機能ブロックの一例を示す図である。

【図7】画像の水平方向の振れについて説明するための図である。

【図8】画像の水平方向の振れについて説明するための図である。

【図9】ハードウェア構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0023】

特許請求の範囲、明細書、図面、及び要約書には、著作権による保護の対象となる事項が含まれる。著作権者は、これらの書類の何人による複製に対しても、特許庁のファイルまたはレコードに表示される通りであれば異議を唱えない。ただし、それ以外の場合、一切の著作権を留保する。

【0024】

本発明の様々な実施形態は、フローチャート及びブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、（１）操作が実行されるプロセスの段階または（２）操作を実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、プログラマブル回路、及び／またはプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び／またはアナログハードウェア回路を含んでよい。集積回路（ＩＣ）及び／またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。再構成可能なハードウェア回路は、論理ＡＮＤ、論理ＯＲ、論理ＸＯＲ、論理ＮＡＮＤ、論理ＮＯＲ、及び他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、プログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のようなメモリ要素等を含んでよい。

【0025】

コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよい。その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（ＲＴＭ）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。

【0026】

コンピュータ可読命令は、１または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードの何れかを含んでよい。ソースコードまたはオブジェクトコードは、従来の手続型プログラミング言語を含む。従来の手続型プログラミング言語は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語でよい。コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して提供されてよい。プロセッサまたはプログラマブル回路は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。

【0027】

図１は、無人航空機（ＵＡＶ）１０及び遠隔操作装置３００の外観の一例を示す。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ本体２０、ジンバル５０、複数の撮像装置６０、及び撮像装置１００を備える。ジンバル５０、及び撮像装置１００は、撮像システムの一例である。ＵＡＶ１０は、回転翼により飛行する飛行体の一例である。飛行体とは、ＵＡＶの他、空中を移動する他の航空機等を含む概念である。

【0028】

ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼を備える。ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼の回転を制御することでＵＡＶ１０を飛行させる。ＵＡＶ本体２０は、例えば、４つの回転翼を用いてＵＡＶ１０を飛行させる。回転翼の数は、４つには限定されない。

【0029】

撮像装置１００は、所望の撮像範囲に含まれる被写体を撮像する撮像用のカメラである。ジンバル５０は、撮像装置１００の姿勢を変更可能に、撮像装置１００を支持する。ジンバル５０は、撮像装置１００を回転可能に支持する。ジンバル５０は、支持機構の一例である。例えば、ジンバル５０は、撮像装置１００を、アクチュエータを用いてピッチ軸で回転可能に支持する。ジンバル５０は、撮像装置１００を、アクチュエータを用いてさらにロール軸及びヨー軸のそれぞれを中心に回転可能に支持する。ジンバル５０は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも１つを中心に撮像装置１００を回転させることで、撮像装置１００の姿勢を変更してよい。

【0030】

複数の撮像装置６０は、ＵＡＶ１０の飛行を制御するためにＵＡＶ１０の周囲を撮像するセンシング用のカメラである。２つの撮像装置６０が、ＵＡＶ１０の機首である正面に設けられてよい。さらに他の２つの撮像装置６０が、ＵＡＶ１０の底面に設けられてよい。正面側の２つの撮像装置６０はペアとなり、いわゆるステレオカメラとして機能してよい。底面側の２つの撮像装置６０もペアとなり、ステレオカメラとして機能してよい。複数の撮像装置６０により撮像された画像に基づいて、ＵＡＶ１０の周囲の３次元空間データが生成されてよい。ＵＡＶ１０が備える撮像装置６０の数は４つには限定されない。ＵＡＶ１０は、少なくとも１つの撮像装置６０を備えていればよい。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ１０の機首、機尾、側面、底面、及び天井面のそれぞれに少なくとも１つの撮像装置６０を備えてもよい。撮像装置６０で設定できる画角は、撮像装置１００で設定できる画角より広くてよい。すなわち、撮像装置６０の撮像範囲は、撮像装置１００の撮像範囲より広くてよい。撮像装置６０は、単焦点レンズまたは魚眼レンズを有してもよい。

【0031】

遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０と通信して、ＵＡＶ１０を遠隔操作する。遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０と無線で通信してよい。遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０に上昇、下降、加速、減速、前進、後進、回転などのＵＡＶ１０の移動に関する各種駆動命令を送信する。

【0032】

図２は、ＵＡＶ１０の機能ブロックの一例を示す。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ制御部３０、メモリ３２、通信インタフェース３４、電動機３６、ホールセンサ３８、回転翼４０、ＧＰＳ受信機４１、慣性計測装置４２、磁気コンパス４３、気圧高度計４４、ジンバル５０、撮像装置６０及び撮像装置１００を備える。

【0033】

通信インタフェース３４は、遠隔操作装置３００などの他の装置と通信する。通信インタフェース３４は、遠隔操作装置３００からＵＡＶ制御部３０に対する各種の命令を含む指示情報を受信してよい。メモリ３２は、ＵＡＶ制御部３０が、電動機３６、ＧＰＳ受信機４１、慣性計測装置（ＩＭＵ）４２、磁気コンパス４３、気圧高度計４４、ジンバル５０、撮像装置６０、及び撮像装置１００などを制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ３２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリ等のフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。メモリ３２は、ＵＡＶ本体２０の内部に設けられてよい。ＵＡＶ本体２０から取り外し可能に設けられてよい。

【0034】

ＵＡＶ制御部３０は、メモリ３２に格納されたプログラムに従ってＵＡＶ１０の飛行及び撮像を制御する。ＵＡＶ制御部３０は、ＣＰＵまたはＭＰＵ等のマイクロプロセッサ、ＭＣＵ等のマイクロコントローラ等により構成されてよい。ＵＡＶ制御部３０は、通信インタフェース３４を介して遠隔操作装置３００から受信した命令に従って、ＵＡＶ１０の飛行及び撮像を制御する。電動機３６は、ＵＡＶ制御部３０からの制御情報に従って駆動し、回転翼４０を回転させて、ＵＡＶ１０を飛行させる。電動機３６は、例えば、３相のステータと、ロータとを有するブラシレスモータである。

【0035】

ＵＡＶ制御部３０は、センシング用の複数の撮像装置６０により撮像された複数の画像を解析することで、ＵＡＶ１０の周囲の環境を特定してよい。ＵＡＶ制御部３０は、ＵＡＶ１０の周囲の環境に基づいて、例えば、障害物を回避して飛行を制御する。ＵＡＶ制御部３０は、複数の撮像装置６０により撮像された複数の画像に基づいてＵＡＶ１０の周囲の３次元空間データを生成し、３次元空間データに基づいて飛行を制御してよい。

【0036】

ホールセンサ３８は、電動機３６が有するロータの位置を検出する。ホールセンサ３８は、第２センサの一例である。ＧＰＳ受信機４１は、複数のＧＰＳ衛星から発信された時刻を示す複数の信号を受信する。ＧＰＳ受信機４１は、受信された複数の信号に基づいてＧＰＳ受信機４１の位置、つまりＵＡＶ１０の位置を算出する。ＩＭＵ４２は、ＵＡＶ１０の姿勢を検出する。ＩＭＵ４２は、ＵＡＶ１０の姿勢として、ＵＡＶ１０の前後、左右、及び上下の３軸方向の加速度と、ピッチ、ロール、及びヨーの３軸方向の角速度とを検出する。磁気コンパス４３は、ＵＡＶ１０の機首の方位を検出する。気圧高度計４４は、ＵＡＶ１０が飛行する高度を検出する。気圧高度計４４は、ＵＡＶ１０の周囲の気圧を検出し、検出された気圧を高度に換算して、高度を検出する。

【0037】

撮像装置１００は、撮像部１０２及びレンズ部２００を備える。レンズ部２００は、レンズ装置の一例である。撮像部１０２は、イメージセンサ１２０、撮像制御部１１０、ジャイロセンサ１１６、及びメモリ１３０を有する。イメージセンサ１２０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成されてよい。イメージセンサ１２０は、複数のレンズ２１０を介して結像された光学像の画像データを撮像制御部１１０に出力する。ジャイロセンサ１１６は、撮像装置１００の動きを検出する。ジャイロセンサ１１６は、撮像装置１００のピッチ方向及びヨー方向の動き（振れ）を検出する。ジャイロセンサ１１６は、ロール方向の動きを検出してもよい。ジャイロセンサ１１６は、撮像装置１００の光軸が水平方向を向いている通常の姿勢での撮像装置１００の垂直方向（ピッチ方向）及び水平方向（ヨー方向）の動き（振れ）を検出してよい。ジャイロセンサ１１６は、第１センサの一例である。撮像制御部１１０は、ＣＰＵまたはＭＰＵなどのマイクロプロセッサ、ＭＣＵなどのマイクロコントローラなどにより構成されてよい。撮像制御部１１０は、ＵＡＶ制御部３０からの撮像装置１００の動作命令に応じて、撮像装置１００を制御してよい。撮像制御部１１０は、光学式振れ補正及び電子式振れ補正の少なくとも一方を実行する。

【0038】

メモリ１３０は、コンピュータ可読可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、及びＵＳＢメモリなどのフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。メモリ１３０は、撮像制御部１１０がイメージセンサ１２０などを制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ１３０は、撮像装置１００の筐体の内部に設けられてよい。メモリ１３０は、撮像装置１００の筐体から取り外し可能に設けられてよい。

【0039】

レンズ部２００は、複数のレンズ２１０、レンズ駆動部２１２、位置センサ２１４、及びレンズ制御部２２０を有する。複数のレンズ２１０は、ズームレンズ、バリフォーカルレンズ、及びフォーカスレンズとして機能してよい。複数のレンズ２１０の少なくとも１つは、光学式振れ補正用のレンズである。複数のレンズ２１０の少なくとも一部または全部は、光軸に沿って移動可能に配置される。レンズ部２００は、撮像部１０２に対して着脱可能に設けられる交換レンズでよい。レンズ駆動部２１２は、レンズ２１０を光軸に沿って移動させる。複数のレンズ駆動部２１２のうちの少なくとも１つのレンズ駆動部２１２は、光学式振れ補正を実現すべく、レンズ２１０を光軸に垂直な方向に移動させてよい。少なくとも１つのレンズ駆動部２１２は、光学式振れ補正を実現すべく、レンズ２１０をピット方向及びヨー方向の少なくとも一方に移動させてよい。レンズ駆動部２１２は、駆動部の一例である。位置センサ２１４は、レンズ２１０の位置を検出する。位置センサ２１４は、レンズ２１０の動きを検出する第３センサの一例である。レンズ制御部２２０は、撮像部１０２からのレンズの駆動情報に従って、少なくとも１つのレンズ駆動部２１２を駆動して、少なくとも１つのレンズ２１０を光軸方向または光軸に垂直な方向に沿って移動させる。駆動情報は、例えば、ズーム制御命令、フォーカス制御命令、振れ補正制御命令を含む。なお、本実施形態では、光学式振れ補正として、レンズ２１０を駆動させる例について説明する。しかし、撮像装置１００は、光学式振れ補正として、イメージセンサ１２０を駆動させてもよい。または、撮像装置１００は、光学式振れ補正として、レンズ２１０及びイメージセンサ１２０を駆動させてもよい。

【0040】

撮像制御部１１０は、光学式振れ補正制御部１４０及び電子式振れ補正制御部１５０を備える。光学式振れ補正制御部１４０は、光学式振れ補正を制御する。電子式振れ補正制御部１５０は、電子式振れ補正を制御する。光学式振れ補正制御部１４０は、第１制御部の一例である。電子式振れ補正制御部１５０は、第２制御部の一例である。

【0041】

光学式振れ補正制御部１４０は、ジャイロセンサ１１６からの撮像装置１００の動き情報に基づいて、振れ補正を実行する。光学式振れ補正制御部１４０は、ジャイロセンサ１１６からの撮像装置１００の動き情報に基づいて、撮像装置１００のピッチ方向及びヨー方向の振れ量を導出する。光学式振れ補正制御部１４０は、導出された振れ量をキャンセルする方向にレンズ２１０を駆動させるための駆動情報を生成する。光学式振れ補正制御部１４０は、駆動情報に基づいてレンズ駆動部２１２を制御して、振れ量をキャンセルする方向にレンズ２１０を駆動させる。光学式振れ補正制御部１４０は、位置センサ２１４からのレンズ２１０の動き情報と、レンズ２１０の駆動情報とに基づいてレンズ２１０の動きをフィードバック制御してよい。

【0042】

レンズ駆動部２１２は、駆動情報に基づいてレンズ２１０を駆動する。しかし、レンズ２１０が駆動情報に従って移動すべき目標の移動量と、実際の移動量との間に誤差が生じることがある。図３は、撮像装置１００に生じる振動の振動周波数と、レンズ２１０の追従率（検出値ｄ／目標値ｃ）との関係の一例を示す。目標値ｃは、レンズ２１０の目標の移動量を示す。検出値ｄは、位置センサ２１４により検出されるレンズ２１０の実際の移動量を示す。追従率が１に近いほど、レンズ２１０が理想的な位置に移動していることを意味する。つまり、追従率が１に近いほど、振れ補正が的確に行われていることを意味する。

【0043】

回転翼４０の回転に伴う撮像装置１００の振動の振動周波数は、電動機３６及び回転翼４０などの特性に依存するが、例えば、５０Ｈｚ〜７０Ｈｚ付近にある。図３に示すように、撮像装置１００の振動周波数が、１０Ｈｚ付近であれば、追従率は１に近い。一方、撮像装置１００の振動周波数が、５０Ｈｚ〜７０Ｈｚ付近にある場合、レンズ駆動部２１２の特性などの影響で、追従率は、１から離れる。つまり、撮像装置１００の振動周波数が、５０Ｈｚから７０Ｈｚ付近では、駆動情報に基づくレンズ２１０の移動に誤差が生じ、振れ補正が的確に行われていない。例えば、ＵＡＶ１０に搭載されずに、ユーザが撮像装置１００を手に持って撮影する場合などで生じる可能性が高い通常の振れ補正の振動周波数は、１０Ｈｚ付近である。このような振動周波数では、追従率が１に近いので問題にならない。しかし、撮像装置１００がＵＡＶ１０に搭載されている場合、回転翼４０の回転に伴い、５０Ｈｚから７０Ｈｚ付近の振動周波数を有する振動が撮像装置１００に生じている場合がある。この場合、目標値ｃと実際のレンズ２１０の検出値ｄとの間に誤差が生じ、振れ補正が的確に行われない場合がある。

【0044】

そこで、本実施形態に係る撮像装置１００は、特定の振動周波数で振動している場合に、駆動情報に基づくレンズ２１０の移動の誤差をキャンセルすべく、駆動情報を補正する。これにより、撮像装置１００の振動周波数が、５０Ｈｚから７０Ｈｚ付近にある場合でも、追従率を１に近づける。特定の振動周波数は、追従率が予め定められた閾値より低い振動周波数でよい。

【0045】

図４に示すように、レンズ２１０が移動すべき移動量を示す（１）目標値ｃと、位置センサ２１４により検出されたレンズ２１０の実際の移動量を示す（２）検出値ｄとの間には、（３）誤差（ｃ−ｄ）が生じる。光学式振れ補正制御部１４０は、その誤差をキャンセルすべく、レンズ２１０の駆動情報を（４）補正値Δで補正する。これにより、（５）誤差（ｃ−ｄ）がキャンセルされる。

【0046】

撮像制御部１１０は、取得部１１２を備える。取得部１１２は、ジャイロセンサ１１６から撮像装置１００の動き情報を取得する。取得部１１２は、ジャイロセンサ１１６から、撮像装置１００のピッチ方向の角速度及びヨー方向の角速度を撮像装置１００の動き情報として取得してよい。取得部１１２は、ホールセンサ３８からＵＡＶ制御部３０を介して電動機３６のロータの位置情報を取得してよい。取得部１１２は、位置センサ２１４から振れ補正レンズとして機能するレンズ２１０の動き情報を取得してよい。取得部１１２は、第１取得部、第２取得部、及び第３取得部の一例である。

【0047】

光学式振れ補正制御部１４０は、導出部１４２、生成部１４４、及び補正部１４６を有する。導出部１４２は、レンズ２１０の駆動を制御する駆動情報を、撮像装置１００の動き情報に基づいて導出する。導出部１４２は、撮像装置１００のピッチ方向の角速度及びヨー方向の角速度をそれぞれ積分することで、撮像装置１００のピット方向及びヨー方向の振れ量を導出してよい。導出部１４２は、振れ量をキャンセルする方向にレンズ２１０を駆動させる駆動情報を導出してよい。

【0048】

生成部１４４は、電動機３６の回転速度または電動機３６に入力される電流値に基づいて補正値Δを生成する。生成部１４４は、ＵＡＶ制御部３０からＵＡＶ１０の飛行を制御する制御情報を取得して、その制御情報に基づいて電動機３６の回転速度または電動機３６に入力される電流値を特定してよい。生成部１４４は、ＵＡＶ制御部３０から電動機３６を駆動する駆動命令を示す制御情報を取得して、その制御情報に基づいて、電動機３６の回転速度または電動機３６に入力される電流値を特定してよい。生成部１４４は、ＵＡＶ制御部３０を介してホールセンサ３８から電動機３６のロータの位置情報を取得して、そのロータの位置情報に基づいて、電動機３６の回転速度を特定してよい。生成部１４４は、電動機３６に入力される電流を検知する電流センサからの信号に基づいて、電動機３６に入力される電流の電流値を特定してよい。

【0049】

メモリ１３０は、電動機３６の回転速度または電動機３６に入力される電流値と、レンズ２１０の駆動情報を補正するための補正情報とを対応付けて格納してよい。メモリ１３０は、格納部の一例である。メモリ１３０は、例えば、図５に示すように、補正情報として、周波数と振幅とで定義された補正パターンと、電動機３６の回転速度（ｒａｄ／ｓ）とを対応付けて格納してよい。電動機３６の回転速度ごとに、目標値ｃと検出値ｄとの差分を実際に測定して、その差分から補正情報を予め生成して、メモリ１３０に格納しておけばよい。

【0050】

生成部１４４は、電動機３６の回転速度または電動機３６に入力される電流値に対応する補正情報に基づいて、補正値Δを生成してよい。生成部１４４は、電動機３６の回転速度に対応する補正パターンをメモリ１３０から読み出し、補正パターンに基づいて補正値Δを生成してよい。生成部１４４は、ホールセンサ３８から電動機３６のロータの位置情報を取得して、ロータの位置情報に基づいて、レンズ２１０の駆動情報と補正パターンとを同期させて、目標値ｃの位相と補正値Δの位相とが合うように、補正値Δを生成してよい。

【0051】

撮像装置１００の姿勢によって電動機３６の回転に伴う撮像装置１００の振動の方向は異なる。そこで、生成部１４４は、撮像装置１００の姿勢を考慮して、補正値Δを生成してよい。メモリ１３０は、撮像装置１００の姿勢ごとに、補正パターンを格納してよい。メモリ１３０は、撮像装置１００の姿勢を示す角度範囲ごとに、補正パターンを格納してよい。角度範囲は、例えば、撮像装置１００が水平方向に向いているときの角度を０度として定義してよい。

【0052】

補正部１４６は、生成部１４４により生成された補正値Δに基づいて、導出部１４２により導出された駆動情報を補正する。光学式振れ補正制御部１４０は、補正部１４６により補正された駆動情報に基づいてレンズ駆動部２１２を介してレンズ２１０を駆動させて、撮像装置１００の振れ補正を実行する。補正部１４６は、導出部１４２により導出される駆動情報に示される目標値ｃに、生成部１４４により生成される補正値Δを順次加算することで、駆動情報を順次補正してよい。

【0053】

ＵＡＶ１０は、複数の回転翼４０と、複数の回転翼４０をそれぞれ回転させる複数の電動機３６を備える。複数の電動機３６ごとに撮像装置１００の振動に与える影響は異なる。そこで、生成部１４４は、複数の電動機３６ごとに補正値Δを生成してよい。補正部１４６は、複数の電動機３６に対応する複数の補正値Δに基づいて、駆動情報を補正してよい。補正部１４６は、複数の電動機３６のそれぞれの補正値Δをマージして、マージされた補正値を駆動情報に示される目標値に加算することで、駆動情報を補正してよい。メモリ１３０は、図５に示すようなテーブルを複数の回転翼４０ごとに格納してよい。

【0054】

図６は、光学式振れ補正に関する機能ブロックの一例を示す。取得部１１２が、ジャイロセンサ１１６から撮像装置１００の動き情報を取得する。導出部１４２は、取得部１１２から提供される撮像装置１００の動き情報に基づいて、撮像装置１００の振れ量を導出する。導出部１４２は、振れ量をキャンセルするようにレンズ２１０を駆動させるべく、レンズ２１０の駆動情報を導出する。一方、生成部１４４は、ＵＡＶ制御部３０を介して電動機３６の回転速度を取得する。生成部１４４は、メモリ１３０から電動機３６の回転速度に対応する補正情報を取得する。生成部１４４は、ジャイロセンサ１１６から撮像装置１００の姿勢情報を取得して、撮像装置１００の姿勢及び電動機３６の回転速度に対応する補正情報をメモリ１３０から取得してよい。さらに、生成部１４４は、ホールセンサ３８から電動機３６のロータの位置情報を取得する。そして、生成部１４４は、補正情報に基づいて、電動機３６のロータの位置に応じた補正値Δを生成する。生成部１４４は、電動機３６の回転周期に同期させた補正値Δを生成する。補正部１４６は、導出部１４２から提供される駆動情報と、生成部１４４から提供される補正値Δとに基づいて、駆動情報を補正する。補正部１４６は、補正された駆動情報をレンズ駆動部２１２に提供する。レンズ駆動部２１２は、補正された駆動情報に基づいてレンズ２１０を撮像装置１００の振れ量をキャンセルする方向に駆動する。導出部１４２は、位置センサ２１４からレンズ２１０の動き情報を取得して、レンズ２１０の動き情報に基づいて駆動情報のフィードバック処理を実行してよい。

【0055】

ここで、補正値Δに基づいて駆動情報が補正されたとしても、撮像装置１００の周囲環境の違いなどの外的要因により、レンズ２１０が目標値ｃに移動しない可能性がある。すなわち、補正値Δに基づいて駆動情報が補正されたとしても、目標値ｃと検出値ｄとの間に誤差が生じる可能性がある。そこで、そのような誤差をさらに解消すべく、電子式振れ補正制御部１５０が、電子式振れ補正を制御してよい。

【0056】

例えば、イメージセンサ１２０がＣＭＯＳセンサで構成されている場合、イメージセンサ１２０から取得される画像は、水平ラインごとに取り込まれる。例えば、イメージセンサ１２０から取得される画像は、図７に示すように、水平ラインＬ１〜Ｌ６ごとに取り込まれる。なお、画像の水平ライン数は、図７に示す数には限定されない。そして、例えば、撮像装置１００の振れ方向が水平方向の場合、図８に示すように水平ライン単位で画像がぶれる。補正値Δにより駆動情報が補正されたとしても、水平方向の振れが図８に示すように残る可能性がある。このような場合には、電子式振れ補正制御部１５０が、その残った水平方向の振れを画像処理により補正してよい。

【0057】

電子式振れ補正制御部１５０は、導出部１４２により導出された駆動情報と、取得部１１２により取得された振れ補正レンズとして機能するレンズ２１０の動き情報との比較に基づいて、イメージセンサ１２０により撮像された画像の補正を制御することで、撮像装置１００の振れ補正を制御してよい。電子式振れ補正制御部１５０は、水平ライン単位で画像が取り込まれるタイミングごとに、そのタイミングに対応するレンズ２１０の駆動情報が示す水平方向の目標値ｃと、そのタイミングに対応する位置センサ２１４から取得される水平方向の検出値ｄとの差分を取得する。電子式振れ補正制御部１５０は、水平ラインごとにその差分をメモリ１３０に記憶する。そして、電子式振れ補正制御部１５０は、水平ラインごとの差分をキャンセルすべく、イメージセンサ１２０から取得された画像を差分に基づいて水平ラインごとに補正する。これにより、電子式振れ補正制御部１５０は、例えば、図８に示すような水平方向にぶれた画像を、図７に示すような水平方向のぶれが少ない画像に補正する。

【0058】

以上、本実施形態に係る撮像装置１００によれば、ＵＡＶ１０が飛行中に撮像装置１００が撮像した場合に、振れ補正が的確に行われないことを防止できる。例えば、撮像装置１００がＵＡＶ１０に搭載されて使用される場合に加えて、撮像装置１００がユーザに手で持たれて使用されるなどＵＡＶ１０に搭載されずに使用される場合でも、振れ補正を的確に行うことができる。

【0059】

図９は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ１２００の一例を示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーションまたは当該装置の１または複数の「部」として機能させることができる。または、当該プログラムは、コンピュータ１２００に当該オペレーションまたは当該１または複数の「部」を実行させることができる。当該プログラムは、コンピュータ１２００に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ１２００に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。

【0060】

本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、及びＲＡＭ１２１４を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、入力／出力ユニットを含み、それらは入力／出力コントローラ１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０を含む。ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。

【0061】

通信インタフェース１２２２は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブが、コンピュータ１２００内のＣＰＵ１２１２によって使用されるプログラム及びデータを格納してよい。ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００によって実行されるブートプログラム等、及び／またはコンピュータ１２００のハードウェアに依存するプログラムを格納する。プログラムが、ＣＲ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリまたはＩＣカードのようなコンピュータ可読記録媒体またはネットワークを介して提供される。プログラムは、コンピュータ可読記録媒体の例でもあるＲＡＭ１２１４、またはＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ１２００に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ１２００の使用に従い情報のオペレーションまたは処理を実現することによって構成されてよい。

【0062】

例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、またはＵＳＢメモリのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。

【0063】

また、ＣＰＵ１２１２は、ＵＳＢメモリ等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。

【0064】

様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索／置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第２の属性の属性値に関連付けられた第１の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、ＣＰＵ１２１２は、第１の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第２の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第１の属性に関連付けられた第２の属性の属性値を取得してよい。

【0065】

上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ１２００上またはコンピュータ１２００近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはＲＡＭのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ１２００に提供する。

【0066】

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0067】

１０ ＵＡＶ
２０ ＵＡＶ本体
３０ ＵＡＶ制御部
３２ メモリ
３４ 通信インタフェース
３６ 電動機
３８ ホールセンサ
４０ 回転翼
４１ ＧＰＳ受信機
４２ 慣性計測装置
４３ 磁気コンパス
４４ 気圧高度計
５０ ジンバル
６０ 撮像装置
１００ 撮像装置
１０２ 撮像部
１１０ 撮像制御部
１１２ 取得部
１１６ ジャイロセンサ
１２０ イメージセンサ
１３０ メモリ
１４０ 光学式振れ補正制御部
１４２ 導出部
１４４ 生成部
１４６ 補正部
１５０ 電子式振れ補正制御部
２００ レンズ部
２１０ レンズ
２１２ レンズ駆動部
２１４ 位置センサ
２２０ レンズ制御部
３００ 遠隔操作装置
１２００ コンピュータ
１２１０ ホストコントローラ
１２１２ ＣＰＵ
１２１４ ＲＡＭ
１２２０ 入力／出力コントローラ
１２２２ 通信インタフェース
１２３０ ＲＯＭ

【要約】

【課題】撮像装置が回転翼の駆動に伴う振れの補正を適切に実行できない場合がある。
【解決手段】制御装置は、回転翼と回転翼を回転させる電動機とを備える飛行体に搭載された撮像装置の振れ補正を制御する。制御装置は、撮像装置の動きを検出する第１センサから、撮像装置の動き情報を取得する第１取得部を備えてよい。制御装置は、動き情報、及び電動機の回転速度または電動機に入力される電流の電流値に基づいて、撮像装置の振れ補正を制御する第１制御部を備えてよい。
【選択図】図６

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】