JP2013179431A - Imaging system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置と、該撮像装置に接続可能な雲台と、前記撮像装置と前記雲台との間で通信する通信手段からなる撮像システムに関するものである。 The present invention relates to an imaging system including an imaging device such as a digital camera or a digital video camera, a camera platform that can be connected to the imaging device, and a communication unit that communicates between the imaging device and the camera platform. .
昨今、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置において、撮像した画像が傾きなく撮影されることを目的として、水平面からの傾きの程度、傾きの方向を知らせる機能を備えた、電子水準器を搭載した撮像装置がある。また、該撮像画像の水平補正を自動で行う為に、該撮像装置と接続される雲台に、撮像装置の傾きの程度を通知し、雲台を水平方向に駆動させ、撮像画像が水平となるように雲台を制御する、撮像装置と雲台のシステムが提案されている。 In recent years, electronic level devices equipped with functions to inform the degree of tilt from the horizontal plane and the direction of tilt have been installed in image capture devices such as digital cameras and digital video cameras in order to capture captured images without tilt. There is an imaging device. Further, in order to automatically perform horizontal correction of the captured image, the camera platform connected to the imaging device is notified of the degree of tilt of the imaging device, the platform is driven in the horizontal direction, and the captured image is An imaging apparatus and a pan / tilt head system for controlling the pan / tilt head have been proposed.
例えば、特開平5−328195号公報(特許文献1)においては、撮像レンズにレンズキャップ型の水準器を装着させ、水平部分を有する被写体を撮像して得られるビデオ信号を処理して、ビデオカメラが水平状態か否かを示す手段を有し、水平状態となるように水準器を撮像しながら、撮像装置の水平制御を行う提案がなされている。 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-328195 (Patent Document 1), a video camera is obtained by processing a video signal obtained by imaging a subject having a horizontal portion by attaching a lens cap type level to an imaging lens. Has been proposed to perform horizontal control of the imaging device while imaging the level so as to be in a horizontal state.
しかしながら、特許文献1の技術では、撮像装置の水平制御を行う際に、撮像レンズに対して、特別に水準器を装着し、その水準器を撮像しながら水平制御を行う為、本撮像の行為を行いながら水平制御をおこなうことが不可能である。被写体を雲台で追尾させながら撮影する場合等においては、各撮影タイミングで撮像レンズに水準器を装着し、撮像行為を行い水平制御を行う為、リアルタイム性に欠け、撮影者が意図したタイミングで水平制御や撮影を行うことが困難である。又、水準器を撮像して、水平制御を行う為、水平制御にも比較的時間を割いてしまう。
However, in the technique of
(発明の目的)
本発明の目的は、リアルタイムで正確に水平となる画像を撮影することができる撮像システムを提供することである。
(Object of invention)
An object of the present invention is to provide an imaging system capable of capturing an image that is accurately leveled in real time.
上記目的を達成するために、本発明の撮像システムは、撮像装置と、該撮像装置と接続可能な雲台と、前記撮像装置と前記雲台との間で通信する通信手段とからなる撮像システムであって、前記撮像装置が、撮像光軸に対するロール方向の傾き度合いを検出する傾き検出手段を有し、前記雲台が、前記通信手段を介して前記傾き検出手段の検出結果を受信する受信手段と、前記撮像装置を前記撮像光軸の周り方向に回転させる回転駆動手段とを有し、前記回転駆動手段が、前記傾き検出手段の検出結果に基づいて、前記撮像装置の撮像画像が水平面に対して水平となるように前記撮像装置を回転させることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, an imaging system according to the present invention includes an imaging device, a camera platform that can be connected to the imaging device, and a communication unit that communicates between the imaging device and the camera platform. The imaging apparatus includes an inclination detection unit that detects a degree of inclination in the roll direction with respect to the imaging optical axis, and the camera platform receives the detection result of the inclination detection unit via the communication unit. And a rotation driving unit that rotates the imaging device in a direction around the imaging optical axis, and the rotation driving unit determines that a captured image of the imaging device is a horizontal plane based on a detection result of the tilt detection unit. The image pickup apparatus is rotated so as to be horizontal with respect to.
本発明によれば、正確に水平となる画像を撮影することができる。 According to the present invention, it is possible to capture an image that is accurately horizontal.
本発明を実施するための形態は、以下の実施例に記載される通りである。 The mode for carrying out the present invention is as described in the following examples.
図1は、本発明の実施例である撮像システムの基本ブロック図を示したものである。
尚、図1は、撮像装置の例としてデジタル一眼レフカメラを用いた場合の撮像システムの主要部分の概略を示したものである。以下に実施例の構成について説明する。
FIG. 1 shows a basic block diagram of an imaging system which is an embodiment of the present invention.
FIG. 1 shows an outline of the main part of an imaging system when a digital single-lens reflex camera is used as an example of an imaging apparatus. The configuration of the embodiment will be described below.
1はカメラ本体であり、2は被写体像をカメラ本体1内の撮像素子12に結像させる為の撮影レンズである(以下1,2を併せて撮像装置と呼ぶ)。5はカメラマイコンで、カメラ本体1全体を制御する為のマイクロプロセッサである。カメラマイコン5は、被写体にピントを合わせる為のAFセンサ6の制御を行う。さらに、そのAFセンサ6より得られた像より、ピントを合わせる為の演算とその演算結果に基づき撮影レンズ2のフォーカス駆動機構22を駆動させる為、レンズマイコン21への通信を行う。又、被写体の露出を合わせる為のAEセンサ7の制御とAEセンサ7より得られた情報に基づき、設定されたISOに応じて、シャッター速度と絞り値の組み合わせを決める露出演算プログラム制御を行う。又、レリーズ釦、電子ダイアル等ユーザーインターフェイスとなるSW操作系9からの情報を受け取る手段を有する。又、ここでは記載していないが、撮影レンズ2より取り込んだ被写体像をファインダ系と撮像系へ分離する為のメインミラーを駆動させる為のミラー駆動機構10の制御を行う。さらに、AEセンサ7により得られた情報によりカメラ本体1内のプログラムに応じ決められたシャッター速度に応じて、先幕、後幕を有するフォーカルプレーンシャッターを制御するシャッター制御機構11の制御を行う。
又、8はカメラ本体1のロール方向の傾き度合いを検出する加速度センサである。加速度センサ8は、2つの測定軸を有しており、本実施例においては、撮像面と水平な平面に実装し、撮像光軸のロール方向に対しての回転角を検出することができる(図2、図3)。詳細は図6に示しているが、図6は、加速度センサ8の撮像装置のロール方向に対する傾き(重力方向に対するロール角40)と、重力加速度データ41の特性を表すグラフである。42、43が加速度センサ8のもつ2つの測定軸のデータであり、撮像装置(1,2)が横位置の水平におかれている状態では、44で示す状態となる。又、カメラ本体1のグリップ上が47、カメラ本体1のグリップ下の状態が45で示す状態となる。46は逆位置になった時の状態である。なお、グリップ4は、図2、図3に示されている。
カメラマイコン5では図6に示す2つの測定軸のデータ42と43を取得し、そのデータに基づきロール角40を演算する。
The
又、加速度センサ8は、前述の通り、撮像光軸のロール方向を360度検出することが出来る為、カメラの姿勢(横位置、縦位置(グリップ上、下))を検知することが出来る。例えば、図6を参考にすると横位置と認識する角度は−15〜90度、縦位置(グリップ下)と認識する角度は、90〜180度、縦位置(グリップ上)と認識する角度は、270〜360度である。
Further, as described above, since the
次に、撮影レンズ2の動作について説明する。撮影レンズ2は主にカメラマイコン5により演算されたピント情報をカメラマイコン5から通信によりレンズマイコン21に送信し、その結果にもとづき、フォーカス調整用レンズを駆動させるフォーカス駆動機構22をレンズマイコン21において制御し、ピントを合わせる。又、カメラマイコン5により演算された絞り値をカメラマイコン5から通信によりレンズマイコン21に送信し、その結果にもとづき、絞り羽根を制御させる絞り駆動機構23をレンズマイコン21により制御し、所定の露出となるように制御を行う。
Next, the operation of the taking
次に、15〜20のデジタル部について説明をする。
DSP15(デジタルシグナルプロセッサ)は、カメラマイコン5と接続され、カメラマイコン5からの撮像要求が発生するとTG18(タイミングジェネレータ)を制御して、撮像素子17、ADコンバータ16を総合的に制御し、撮像動作を行う。又、撮像動作により得られた画像をDSP15と接続されるメモリ群19を使用して、撮像画像の画像処理を行う。又、取り外し可能なメモリ群19に最終的に記録させる動作を行う。又、前記、画像処理された画像や、各ユーザーインターフェースに関わるGUIをDSP15に接続される表示部20に表示させる動作を行う。
Next, the
The DSP 15 (digital signal processor) is connected to the
17は被写体光を光電変換することによりアナログの電気信号として取り出す撮像素子である。16はADコンバータであり、撮像素子17より得られたアナログの電気信号をデジタルデータへ変換するものである。又、TG18は、撮像素子17の撮像駆動制御を行うとともに、撮像素子17より出力するアナログ信号と同期しADコンバータ16によりAD変換するような同期クロックをADコンバータ16へ送信している。又、TG18は、ADコンバータ16からのデジタルデータをDSP15においてデータラッチを行うタイミングクロック信号をDSP15に送信し、ADコンバータ16からDSP15へデジタルデータの転送を行う制御を行っている。メモリ群19は、データを加工するために一次的に記憶する事が可能なRAMや、DSP15により加工された画像データを永久的に記録することが可能な記録メディアである。表示部20は例えば外部液晶パネルであり、画像や撮影情報を表示する。
次に、雲台3の構成について説明する。雲台3は撮像装置(1,2)と接続可能なものである。25は雲台3の駆動制御を行う雲台マイコンである。26は外部から操作されるスイッチ操作部であり、雲台マイコン25と接続して外部からの操作により雲台3をパン方向、チルト方向に駆動させることが出来る。又、27は雲台3をパン方向に駆動させるメカ駆動機構Aであり、28は雲台3をチルト方向に駆動させるメカ駆動機構Bであり、27、28いずれも、スイッチ操作部26の操作により制御を行うものである。又、29は雲台3に装着させる撮像装置の撮像光軸のロール方向に撮像装置(1,2)を回転させるメカ駆動機構Cである。
Next, the configuration of the pan head 3 will be described. The camera platform 3 can be connected to the imaging devices (1, 2). A
又、撮像装置(1,2)と雲台3は、撮像装置の横位置(図3)、縦位置(図4)においてメカ的に接続されるとともに、撮像装置(1,2)のカメラマイコン5と、雲台3の雲台マイコン25は電気的に接続され、各々のマイコン間での通信手段30を備えている。撮像装置(1,2)と雲台3と通信手段30とが撮像システムを構成する。
The imaging device (1, 2) and the camera platform 3 are mechanically connected at the horizontal position (FIG. 3) and vertical position (FIG. 4) of the imaging device, and the camera microcomputer of the imaging device (1, 2). 5 and the pan /
次に、図2、図3を用いて撮像装置(1,2)と雲台3の接続方法と雲台3のメカ駆動について説明する。
図2は、撮像装置(1,2)があらかじめ横位置にセットされた状態で雲台3と接続している状態を示す。メカ駆動機構A(27)は、回転体33に対して、回転軸36を中心とした方向で回転駆動する機構であり、撮像装置の横位置でのパン駆動となる。又、メカ駆動機構B(28)は、回転体32に対して、回転軸35を中心とした方向で回転駆動する機構であり、撮像装置の横位置でのチルト駆動となる。メカ駆動機構A,Bは、いずれもスイッチ操作部26をユーザーが手動操作することによって、撮像装置を被写体に向けるように駆動させるものである。なお、31は、回転体32を回転可能に支持する支持部材である。
Next, the connection method of the imaging devices (1, 2) and the camera platform 3 and the mechanical drive of the camera platform 3 will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 shows a state in which the imaging device (1, 2) is connected to the camera platform 3 in a state where the imaging device (1, 2) is set in a horizontal position in advance. The mechanical drive mechanism A (27) is a mechanism that rotationally drives the rotating
又、メカ駆動機構C(29)は、回転体34に対して、回転軸37を中心とした方向で回転駆動する機構であり、撮像装置の横位置での撮像光軸のロール方向の駆動となる。回転体34は撮像装置(1,2)からの通信によって駆動するものである。又、ここでは詳細は割愛しているが、回転軸37を中心とした回転方向に対して任意の角度回転駆動することが出来る。
The mechanical drive mechanism C (29) is a mechanism for rotating the
図3は、撮像装置(1,2)があらかじめ縦位置にセットされた状態で雲台3と接続している状態を示す。メカ駆動機構A(27)、メカ駆動機構B(28)、メカ駆動機構C(29)の機能は、図2と同様である。 FIG. 3 shows a state in which the imaging device (1, 2) is connected to the camera platform 3 in a state where the imaging device (1, 2) is set in a vertical position in advance. The functions of the mechanical drive mechanism A (27), the mechanical drive mechanism B (28), and the mechanical drive mechanism C (29) are the same as those in FIG.
次に、図4、図5を用いて、撮像装置(1,2)と雲台3による水平駆動における、2つの動作方法について説明する。
第1の動作方法として、図4を用いて説明を行う。
第1の動作方法は、撮像装置(1,2)と雲台3が接続された状態で且つ、電源が投入された状態においては、常時、雲台3が撮像装置(1,2)の水平制御を行う例である。
Next, two operation methods in the horizontal drive by the imaging devices (1, 2) and the camera platform 3 will be described with reference to FIGS.
The first operation method will be described with reference to FIG.
In the first operation method, when the imaging device (1, 2) and the camera platform 3 are connected and the power is turned on, the camera platform 3 always keeps the horizontal position of the imaging device (1, 2). It is an example which performs control.
まず、ユーザーがSW操作系9の操作により、カメラ本体1の電源をONさせる(S1)と、カメラ本体1のカメラマイコン5が起動する(S2)。次に、加速度センサ8が起動した状態となる(S3)。次にカメラマイコン5は通信手段30を介して、雲台マイコン25と通信可能かの接続確認を行う(S4)。この時、雲台3の電源が既に投入され(S15)、次に雲台マイコン25が起動し(S16)、雲台マイコン25がスタンバイ状態(S17)にいれば、カメラマイコン5は、雲台マイコン25と通信することが可能である(S5)。但し、雲台3の電源が投入されていない状態ではカメラマイコン5は雲台マイコン25と通信することは出来ず、自動雲台機能を使わない撮影状態となる(S6)。
First, when the user turns on the power of the
雲台3は電源投入すると、雲台マイコン25が起動し、スタンバイ状態となる。ユーザーは雲台3のスイッチ操作部26により、メカ駆動機構A(27)を動作させ、撮像装置のパン駆動(手動)(S18)、或いは、メカ駆動機構B(28)を動作させ、撮像装置のチルト駆動(手動)(S19)を行う。次に、雲台マイコン25は、カメラマイコン5からの通信要求がある(S20)と、カメラマイコン5に対して受信完了信号を通知し、ロール回転に対してのReady状態となる(S21)。又、雲台マイコン25は、カメラマイコン5からの通信要求、或いは、スイッチ操作部26からのパン、チルト駆動の要求がない限りは、雲台マイコン25のスタンバイ状態(S17)にいる。
When the head 3 is turned on, the
次に、撮像装置側では、雲台マイコン25からの受信完了通知をうけると、雲台3の接続を確認し(S5)、加速度センサ8から、撮像装置の姿勢情報(姿勢検出手段の検出結果)、撮像装置の撮像光軸に対してのロール方向の傾き度合いの情報を取得し、雲台マイコン25へ送信する(S9)。
Next, when receiving a reception completion notification from the pan /
この時カメラマイコン5では、加速度センサ8の値が撮像装置の正位置(横位置で水平面と正確に合わされている状態)である時はオフセット量が45度、縦位置の状態であれば、オフセット量を135度、或いは315度を引き算した値で雲台マイコン25へ送信する。このようにカメラマイコン5は、オフセット量を付加して傾き演算を行う。具体的は、横位置と認識する角度−15〜90度では、45度をキャンセルし、縦位置(グリップ下)と認識する角度90〜180度では、135度をキャンセルし、縦位置(グリップ上)と認識する角度270〜360度では、315度をキャンセルし、雲台マイコン25へ送信する。
At this time, in the
雲台マイコン25ではカメラマイコン5からの加速度センサ情報(傾き検出手段の検出結果)を取得(受信)する(S22)と、送信された傾きデータが0となるようにメカ駆動機構C(29)を駆動させる(S23)。メカ駆動機構C(29)が所定の駆動を完了する(S24)と、カメラマイコン5に通知するとともに、ロール駆動のスタンバイ状態となる(S25)。
When the pan /
カメラマイコン5では撮像装置の姿勢にもとづいた撮像画像が所定の水平精度内となるまでは、加速度センサ8から情報を取得し、雲台マイコン25に送りつづける。又、それに基づいて運台マイコン25はメカ駆動機構C(29)を動作させ、水平駆動を行う。やがて、撮像画像が所定の水平精度内になると、雲台マイコン25への送信は止まるため、雲台3での水平方向への駆動が停止する。
The
又、この動作の中で、ユーザーからのSW操作系9を介した撮影要求が発生する(S10)と、雲台マイコン25への送信は停止し、雲台3が停止した状態となる。更に撮影の動作を継続すると、AFセンサ6、レンズマイコン21、フォーカス駆動機構22を動作させる焦点検出動作、更に、AEセンサ7を動作させる測光動作を行い(S11)、雲台3による撮像画像の自動水平出しを行った状態で撮影することが出来る。
In this operation, when a photographing request from the user is generated via the SW operation system 9 (S10), transmission to the
又、雲台3はユーザーのスイッチ操作部26により電源をOFFするまではロール駆動のReady状態となり、電源をOFFすることで動作は完全に停止する(S26)。
Further, the pan head 3 is in a ready state of roll driving until the power is turned off by the user's
次に第2の動作方法は、撮像装置(1,2)と雲台3が接続された状態で且つ、電源が投入された状態において、且つ、ユーザーが撮影動作を行った時に、雲台3が撮像装置(1,2)の水平制御を行う例である。第2の動作方法を図5を用いて説明する。 Next, the second operation method is as follows. When the imaging device (1, 2) and the camera platform 3 are connected and the power is turned on, and when the user performs a shooting operation, the camera platform 3 is operated. Is an example of performing horizontal control of the imaging device (1, 2). A second operation method will be described with reference to FIG.
まず、ユーザーがSW操作系9の操作により、カメラ本体1の電源をONさせる(S50)と、カメラ本体1のカメラマイコン5が起動する(S51)。次に、加速度センサ8が起動した状態となる(S52)。次にカメラマイコン5は通信手段30を介して、雲台マイコン25と通信可能かの接続確認を行う(S53)。この時、雲台3の電源が既に投入され(S65)、次に雲台マイコン25が起動し、雲台マイコン25がスタンバイ状態(S67)にいれば、カメラマイコン5は、雲台マイコン25と通信することが可能である。但し、雲台3の電源が投入されていない状態ではカメラマイコン5は雲台マイコン25と通信することは出来ず、自動雲台機能を使わない撮影状態となる(S55)。
First, when the user turns on the power of the
雲台3は電源投入すると、雲台マイコン25が起動し、スタンバイ状態となる。ユーザーは雲台3のスイッチ操作部26により、メカ駆動機構A(27)を動作させ、撮像装置のパン駆動(手動)(S68)、或いは、メカ駆動機構B(28)を動作させ、撮像装置のチルト駆動(手動)(S69)を行う。次に、雲台マイコン25は、カメラマイコン5からの通信要求がある(S70)と、カメラマイコン5に対して受信完了信号を通知し、ロール回転に対してのReady状態となる(S70)。又、雲台マイコン25は、カメラマイコン5からの通信要求、或いは、スイッチ操作部26からのパン、チルト駆動の要求がない限りは、雲台マイコン25のスタンバイ状態(S67)にいる。
When the head 3 is turned on, the
次に、撮像装置側では、雲台マイコン25からの受信完了通知をうけると、雲台3の接続を確認し(S54)、加速度センサ8から、撮像装置の姿勢情報、撮像装置の撮像光軸に対してのロール方向の傾き度合いの情報を取得し(S56)、撮影スタンバイ状態に入る(S57)。次に、ユーザーからのSW操作系9を介した撮影要求が発生する(S58)と、加速度センサ8から取得した最新の情報を雲台マイコン25に送信し(S59)、雲台3では加速度センサ情報を取得し(S72)、それに基づいたロール方向の駆動を行う。更に、ロール方向の駆動が完了すれば、ロール方向のReady状態に入るとともに、カメラマイコン5に駆動完了信号を通知する。
Next, when receiving a reception completion notification from the
一方で、撮像装置では、雲台3のロール方向駆動完了信号が来るまで待ち(S60)、駆動完了通知がくれば、次に撮像装置の撮像画像が所定の水平精度内(所定値以内)にあるかを確認する(S61)。所定値内であれば、撮影を許可し、AFセンサ6、レンズマイコン21、フォーカス駆動機構22を動作させる焦点検出動作を行う。更に、AEセンサ7を動作させる測光動作を行い(S62)、雲台3による撮像画像の自動水平出しを行った状態で撮影することが出来る。又、所定値内でなければ、再度、加速度センサ8から情報を取得し、雲台マイコン25に送りつづける(S59)。やがて、撮像画像が所定の水平精度内になると、雲台マイコン25への送信は止まるため、雲台3での水平方向への駆動が停止するとともに、自動水平出しを行った状態で撮影することが出来る。
On the other hand, the imaging apparatus waits until a roll direction driving completion signal for the camera platform 3 is received (S60), and if a driving completion notification is received, the captured image of the imaging apparatus is within a predetermined horizontal accuracy (within a predetermined value). It is confirmed whether it exists (S61). If it is within the predetermined value, photographing is permitted, and a focus detection operation for operating the
Claims (3)
前記撮像装置は、
撮像光軸に対するロール方向の傾き度合いを検出する傾き検出手段を有し、
前記雲台は、前記通信手段を介して前記傾き検出手段の検出結果を受信する受信手段と、
前記撮像装置を前記撮像光軸の周り方向に回転させる回転駆動手段とを有し、
前記回転駆動手段は、前記傾き検出手段の検出結果に基づいて、前記撮像装置の撮像画像が水平面に対して水平となるように前記撮像装置を回転させることを特徴とする撮像システム。 An imaging system comprising an imaging device, a camera platform that can be connected to the imaging device, and a communication unit that communicates between the imaging device and the camera platform,
The imaging device
Having an inclination detection means for detecting the degree of inclination in the roll direction relative to the imaging optical axis;
The pan head is a receiving means for receiving a detection result of the tilt detecting means via the communication means;
Rotation drive means for rotating the imaging device around the imaging optical axis,
The rotation driving unit rotates the imaging device based on a detection result of the tilt detection unit so that a captured image of the imaging device is horizontal with respect to a horizontal plane.
前記撮像装置が横位置と縦位置の各々の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
前記撮像装置の姿勢情報にもとづいて、撮像光軸に対するロール方向の傾き度合いの情報にオフセット量を付加する傾き演算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。 The imaging device further includes:
Attitude detecting means for detecting the attitude of each of the horizontal position and the vertical position by the imaging device;
The imaging system according to claim 1, further comprising an inclination calculating unit that adds an offset amount to information on a degree of inclination in a roll direction with respect to an imaging optical axis based on posture information of the imaging apparatus.
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