JP2020020878A - Moving vehicle, focus control method, program, and recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、撮像部が搭載されたジンバル部を備える移動体、合焦制御方法、プログラム、及び記録媒体に関する。 The present disclosure relates to a moving object including a gimbal unit on which an imaging unit is mounted, a focusing control method, a program, and a recording medium.
従来、ジンバルにカメラを搭載してカメラの姿勢をジンバルで制御する手持ち撮影が可能な撮像装置が開示されている(特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been disclosed an imaging apparatus capable of hand-held imaging in which a camera is mounted on a gimbal and the attitude of the camera is controlled by the gimbal (see Patent Document 1).
特許文献1の撮像装置は、カメラの姿勢を検知する姿勢センサを備える。姿勢センサは、例えばカメラの回転軸に対する角度や角速度を検出する。この姿勢センサの精度は不十分であり得る。しかし、特許文献1の撮像装置では、ジンバルのそれぞれの回転軸において、カメラの姿勢を維持する際に生じる角度誤差が考慮されていない。角度誤差は、例えば、姿勢センサの精度が不十分であることに起因して、又はその他の事情に起因して生じ得る。また、特許文献1の撮像装置では、合焦制御を行うことも考慮されていない。そのため、仮に、検出された角度や角速度に応じて合焦制御を行う場合には、合焦制御の精度が低下する虞がある。 The imaging device of Patent Literature 1 includes a posture sensor that detects a posture of a camera. The attitude sensor detects, for example, an angle and an angular velocity with respect to the rotation axis of the camera. The accuracy of this attitude sensor may be insufficient. However, in the imaging device of Patent Literature 1, the angular error that occurs when the camera is maintained in the respective rotation axes of the gimbal is not considered. Angle errors may occur, for example, due to insufficient accuracy of the attitude sensor or due to other circumstances. Further, in the imaging device of Patent Document 1, performing focusing control is not considered. Therefore, if the focus control is performed according to the detected angle or angular velocity, the accuracy of the focus control may be reduced.
一態様において、撮像部と、撮像部が搭載され撮像部の振れを補正するジンバル部と、撮像部及びジンバル部の少なくとも一方を制御する制御部と、を備える移動体であって、ジンバル部は、相互に直交する3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に、撮像部を回転自在に支持し、3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に、撮像部を回転させるモータを備え、制御部は、3軸の少なくとも1つの回転軸を中心とする撮像部の回転の角速度を所定時間毎に1回取得し、角速度の誤差を補正するための誤差補正値を取得し、角速度から誤差補正値を減算して減算値を取得し、減算値が第1の閾値以下となる角速度が所定回数連続して取得された場合、撮像部に合焦制御の実行を指示する。 In one aspect, a moving body including an imaging unit, a gimbal unit that is mounted with the imaging unit and corrects shake of the imaging unit, and a control unit that controls at least one of the imaging unit and the gimbal unit, wherein the gimbal unit includes: A motor that rotatably supports the imaging unit around at least one rotation axis of three axes orthogonal to each other, and that rotates the imaging unit about at least one rotation axis of the three axes; Acquiring an angular velocity of rotation of the imaging unit about at least one of the three rotational axes once every predetermined time, acquiring an error correction value for correcting an angular velocity error, and calculating an error correction value from the angular velocity. Subtraction is performed to obtain a subtraction value, and when the angular velocity at which the subtraction value is equal to or less than the first threshold value is continuously obtained a predetermined number of times, the imaging unit is instructed to execute focusing control.
制御部は、減算値が第1の閾値より大きい場合、撮像部に合焦制御の停止を指示してよい。 When the subtraction value is larger than the first threshold value, the control unit may instruct the imaging unit to stop focusing control.
3軸は、ロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸を含んでよい。誤差補正値は、ロール軸を中心とする撮像部の回転の角速度の誤差を補正するための第1の誤差補正値と、ピッチ軸を中心とする撮像部の回転の角速度の誤差を補正するための第2の誤差補正値と、ヨー軸を中心とする撮像部の回転の角速度の誤差を補正するための第3の誤差補正値と、を含んでよい。 The three axes may include a roll axis, a pitch axis, and a yaw axis. The error correction value is a first error correction value for correcting an error in the angular velocity of rotation of the imaging unit about the roll axis, and an error correction value for correcting an error in the angular velocity of rotation of the imaging unit about the pitch axis. And a third error correction value for correcting an error in the angular velocity of rotation of the imaging unit about the yaw axis.
第1の誤差補正値は、第2の誤差補正値及び第3の誤差補正値よりも大きくてよい。 The first error correction value may be larger than the second error correction value and the third error correction value.
撮像部は、動画を撮像してよい。制御部は、継続的に焦点位置を変更しながら合焦制御を行うよう、撮像部に指示してよい。 The imaging unit may capture a moving image. The control unit may instruct the imaging unit to perform the focus control while continuously changing the focus position.
移動体は、ユーザにより把持される把持部、を更に備えてよい。 The moving body may further include a grip portion gripped by the user.
移動体は、移動体の飛行を制御する制御部、を更に備えてよい。 The moving object may further include a control unit that controls the flight of the moving object.
一態様において、合焦制御方法は、撮像部と、撮像部が搭載され、撮像部の振れを補正し、相互に直交する3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に撮像部を回転自在に支持し、3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に撮像部を回転させるモータを備えるジンバル部と、備える移動体における合焦制御方法であって、3軸の少なくとも1つの回転軸を中心とする撮像部の回転の角速度を所定時間毎に1回取得するステップと、角速度の誤差を補正するための誤差補正値を取得するステップと、角速度から誤差補正値を減算して減算値を取得するステップと、減算値が第1の閾値以下となる角速度が所定回数連続して取得された場合、撮像部に合焦制御の実行を指示するステップと、を有する。 In one aspect, the focus control method includes an imaging unit, an imaging unit mounted thereon, the image pickup unit being shake corrected, and the imaging unit rotatably supported around at least one of three mutually orthogonal rotation axes. A gimbal unit including a motor for rotating the imaging unit around at least one of the three rotation axes; and a focusing control method for a moving body provided with the gimbal unit, wherein the imaging is performed around at least one of the three rotation axes. Acquiring the angular velocity of the rotation of the unit once every predetermined time; acquiring an error correction value for correcting an angular velocity error; and acquiring a subtraction value by subtracting the error correction value from the angular velocity. And instructing the imaging unit to execute focusing control when angular velocities at which the subtraction value is equal to or less than the first threshold are continuously acquired a predetermined number of times.
合焦制御の実行を指示するステップは、減算値が第1の閾値より大きい場合、撮像部に合焦制御の停止を指示するステップを含んでよい。 The step of instructing execution of the focus control may include a step of instructing the imaging unit to stop the focus control when the subtraction value is larger than the first threshold.
3軸は、ロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸を含んでよい。誤差補正値は、ロール軸を中心とする撮像部の回転の角速度の誤差を補正するための第1の誤差補正値と、ピッチ軸を中心とする撮像部の回転の角速度の誤差を補正するための第2の誤差補正値と、ヨー軸を中心とする撮像部の回転の角速度の誤差を補正するための第3の誤差補正値と、を含んでよい。 The three axes may include a roll axis, a pitch axis, and a yaw axis. The error correction value is a first error correction value for correcting an error in the angular velocity of rotation of the imaging unit about the roll axis, and an error correction value for correcting an error in the angular velocity of rotation of the imaging unit about the pitch axis. And a third error correction value for correcting an error in the angular velocity of rotation of the imaging unit about the yaw axis.
第1の誤差補正値は、第2の誤差補正値及び第3の誤差補正値よりも大きくてよい。 The first error correction value may be larger than the second error correction value and the third error correction value.
合焦制御方法は、動画を撮像するステップ、を更に含んでよい。合焦制御の実行を指示するステップは、継続的に焦点位置を変更しながら合焦制御を行うよう指示するステップを含んでよい。 The focusing control method may further include a step of capturing a moving image. The step of instructing execution of the focusing control may include a step of instructing to perform the focusing control while continuously changing the focus position.
一態様において、プログラムは、撮像部と、撮像部が搭載され、撮像部の振れを補正し、相互に直交する3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に撮像部を回転自在に支持し、3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に撮像部を回転させるモータを備えるジンバル部と、を備える移動体に、3軸の少なくとも1つの回転軸を中心とする撮像部の回転の角速度を所定時間毎に1回取得するステップと、角速度の誤差を補正するための誤差補正値を取得するステップと、角速度から誤差補正値を減算して減算値を取得するステップと、減算値が第1の閾値以下となる角速度が所定回数連続して取得された場合、撮像部に合焦制御の実行を指示するステップと、を実行させるためのプログラムである。 In one embodiment, the program includes an imaging unit, an imaging unit mounted thereon, the image pickup unit being shake corrected, the imaging unit rotatably supported around at least one of three mutually orthogonal rotation axes, and A gimbal unit including a motor that rotates the imaging unit about at least one of the rotation axes of the imaging unit. A gimbal unit that rotates the imaging unit about at least one of the three rotation axes at predetermined intervals. Obtaining an error correction value for correcting an angular velocity error, subtracting the error correction value from the angular velocity to obtain a subtraction value, and the subtraction value being equal to or less than a first threshold value. And instructing the imaging unit to execute focusing control when the angular velocity is continuously acquired a predetermined number of times.
一態様において、記録媒体は、撮像部と、撮像部が搭載され、撮像部の振れを補正し、相互に直交する3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に撮像部を回転自在に支持し、3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に撮像部を回転させるモータを備えるジンバル部と、を備える移動体に、3軸の少なくとも1つの回転軸を中心とする撮像部の回転の角速度を所定時間毎に1回取得するステップと、角速度の誤差を補正するための誤差補正値を取得するステップと、角速度から誤差補正値を減算して減算値を取得するステップと、減算値が第1の閾値以下となる角速度が所定回数連続して取得された場合、撮像部に合焦制御の実行を指示するステップと、を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。 In one aspect, a recording medium includes an imaging unit and an imaging unit mounted thereon, corrects shake of the imaging unit, and rotatably supports the imaging unit around at least one rotation axis of three axes orthogonal to each other. A gimbal unit having a motor for rotating the imaging unit around at least one of the three rotation axes; and a gimbal unit that rotates the imaging unit around the at least one of the three rotation axes for a predetermined time. Acquiring once each time, acquiring an error correction value for correcting an angular velocity error, subtracting an error correction value from the angular velocity to obtain a subtraction value, A step of instructing an imaging unit to execute focusing control when the following angular velocities are continuously acquired a predetermined number of times; and a computer-readable recording medium that records a program for executing the steps.
なお、上記の発明の概要は、本開示の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。 Note that the above summary of the present invention does not list all of the features of the present disclosure. Further, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施形態を通じて本開示を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。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とは限らない。 Hereinafter, the present disclosure will be described through embodiments of the present invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Not all combinations of the features described in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention.
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、特許庁のファイル又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。 The claims, the description, the drawings, and the abstract include matters covered by copyright. The copyright owner will not object to any person's reproduction of these documents, as indicated in the JPO file or record. However, in all other cases, all copyrights are reserved.
以下の実施形態では、移動体として、撮像者が手に把持して撮像するジンバルカメラ装置を例示する。ジンバルカメラ装置は、無人航空機に搭載されたジンバルカメラ装置でもよい。合焦制御方法は、移動体の動作が規定されたものである。また、記録媒体は、プログラム(例えば移動体に各種の処理を実行させるプログラム)が記録されたものである。 In the following embodiments, a gimbal camera device that holds an image by a photographer and captures an image will be exemplified as a moving object. The gimbal camera device may be a gimbal camera device mounted on an unmanned aerial vehicle. In the focusing control method, the operation of the moving object is specified. The recording medium stores a program (for example, a program for causing a moving body to execute various processes).
図1は、実施形態におけるジンバルカメラ装置10の外観を示す斜視図である。ジンバルカメラ装置10は、ジンバル20と、カメラ30と、モニタ50と、装置本体60とを含む構成を有する。
FIG. 1 is a perspective view illustrating an appearance of a
装置本体60は、例えば略円柱状に形成された部材である。装置本体60の上端には、ジンバル20が着脱自在に装着される。装置本体60の図中左側面には、モニタ50を取付可能な取付部63が設けられる。装置本体60の右側面には、三脚に取り付けられる雌ねじ部(図示せず)が形成される。
The device
また、装置本体60の上部正面には、前方に傾斜した操作面610が形成される。操作面610には、各種ボタンやインジケータ614が配置される。各種ボタンは、シャッタボタン611、録画ボタン612及び操作ボタン613を含む。装置本体60の中央下部は、撮像者の手で把持される把持部620に形成される。シャッタボタン611は、静止画の撮像を指示する。録画ボタン612は、動画の撮像を指示する。録画ボタン612は、動画の撮像の停止を指示してもよい。
An
ジンバル20は、カメラ30が搭載され、カメラ30の振れを補正する。ジンバル20は、カメラ30の姿勢を3軸方向(ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸)において可変自在に支持する。ジンバル20は、ジンバル部の一例である。ジンバル20は、装置本体60の上端部に設けられた取付部210に取り付けられる。取付部210には、ジンバル20と装置本体60との係合を解除する解除ボタン211が設けられる。
The
ジンバル20は、ヨー軸モータ215、ロール軸モータ216及びピッチ軸モータ217を有する。ヨー軸モータ215は、装置本体60の上端に配置される。ロール軸モータ216は、アーム部材221を介してヨー軸モータ215に取り付けられる。ピッチ軸モータ217は、アーム部材222を介してロール軸モータ216に取り付けられる。ジンバル20は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸を中心にカメラ30を回転可能に支持してよい。
The
ロール軸(図1のx軸参照)は、光軸Ocに一致してよく、前後方向に沿って設定される回転軸である。ピッチ軸(図1のy軸参照)は、ロール軸に垂直な方向に設定され、左右方向に沿って設定される回転軸である。ヨー軸(図1のz軸参照)は、ロール軸及びピッチ軸に垂直な方向に設定され、上下方向に設定される回転軸である。ロール軸、ピッチ軸及びヨー軸は、相互に直交する3軸の一例である。 The roll axis (see the x-axis in FIG. 1) may be coincident with the optical axis Oc, and is a rotation axis set along the front-back direction. The pitch axis (see the y-axis in FIG. 1) is a rotation axis set in a direction perpendicular to the roll axis and set along the left and right directions. The yaw axis (see the z-axis in FIG. 1) is a rotation axis set in a direction perpendicular to the roll axis and the pitch axis and set in the up-down direction. The roll axis, the pitch axis, and the yaw axis are examples of three axes that are orthogonal to each other.
ヨー軸モータ215は、ヨー軸周りにカメラ30が回転するための駆動力を供給する。カメラ30は、ヨー軸モータ215の駆動力により、ヨー軸を中心に回転自在である。よって、ヨー軸モータ215は、ヨー軸周りにカメラ30を回転させるロータとして動作する。
The
ロール軸モータ216は、ロール軸周りにカメラ30が回転するための駆動力を供給する。カメラ30は、ロール軸モータ216の駆動力により、ロール軸を中心に回転自在である。よって、ロール軸モータ216は、ヨー軸周りにカメラ30を回転させるロータとして動作する。
The
ピッチ軸モータ217は、ピッチ軸周りにカメラ30が回転するための駆動力を供給する。カメラ30は、ピッチ軸モータ217の駆動力により、ピッチ軸を中心に回転自在である。よって、ピッチ軸モータ217は、ピッチ軸周りにカメラ30を回転させるロータとして動作する。
The
ジンバル20は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも1つを中心にカメラ30を回転させることで、カメラ30の撮像方向を変更してよい。この場合、ジンバル20は、把持部620を把持するユーザがカメラ30の向きを変更することで、カメラ30の撮像方向を変更してよい。ジンバル20は、ヨー軸モータ215、ロール軸モータ216及びピッチ軸モータ217の駆動により、カメラ30の撮像方向を変更してよい。ジンバル20は、手振れ等の外力に起因して、カメラ30の撮像方向が変化し得る。
The
ジンバル20は、ヨー軸モータ215、ロール軸モータ216及びピッチ軸モータ217を駆動し、被写体に対するカメラ30の向きが振れないように、ヨー軸、ロール軸及びピッチ軸の3軸方向にカメラ30を回転自在に支持してよい。つまり、ジンバル20は、カメラ30の向き(姿勢)を安定化させるスタビライザ機能を有する。なお、ここでは、3軸方向で姿勢を調整可能とすることを例示するが、3軸方向のいずれか2軸方向で姿勢を調整可能としてもよいし、1軸方向のみで姿勢を調整可能としてもよい。
The
また、ジンバル20は、各モータがカメラ30に駆動力を供給しない場合でも、機構的に、3軸(ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸)周りに回転自在である。また、各モータからの駆動力がなくカメラ30に対する外力を受けない場合、カメラ30は、3軸方向のそれぞれにおいて、基準方向を向く姿勢が維持されてよい。基準方向は、予め定められた方向でよい。
The
カメラ30は、被写体を撮像可能な撮像部を内蔵し、ロール軸モータ216及びピッチ軸モータ217によって回転自在に支持される筐体311を有する。カメラ30は、所望の撮像範囲に含まれる被写体(例えば、人物、山や川等の景色、建物、物品)を撮像する撮像用のカメラでよい。
The
モニタ50は、カメラ30で撮像された画像(例えば、静止画、動画)を表示する。なお、モニタ50は、オプションとして、交換自在に取り付けられてよい。ここでは、モニタ50には、カメラ30と無線通信可能な携帯端末(スマートフォン)が用いられてよい。なお、モニタ50が設けられなくてもよい。
The
図2は、ジンバルカメラ装置10のハードウェア構成を示すブロック図である。ジンバルカメラ装置10は、ジンバル20と、カメラ30と、モニタ50とを含む構成を有する。ジンバル20は、ジンバル制御部21、メモリ22、慣性計測装置23、角度検出器24、ヨー軸回転機構25、ピッチ軸回転機構26、ロール軸回転機構27、インタフェース28及び操作部29を有する。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the
メモリ22は、各種データ、情報、ジンバル制御部21が実行可能なプログラム、カメラ30による撮像画像の画像データ、撮像画像に関する付加データ(メタデータ)、等を記憶してよい。メモリ22は、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read-Only Memory)、SDカード、その他のメモリ、を含んでよい。
The
メモリ22は、角度検出器24や慣性計測装置23の角度誤差(検出誤差)を補正するための誤差補正情報を保持してよい。角度誤差は、角度に関する誤差と角速度に関する誤差の少なくとも一方を含む。誤差補正情報は、例えば、角度検出器24や慣性計測装置23の検出値を補正するための誤差補正値を含んでよい。角度検出器24や慣性計測装置23は、3軸(ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸)周りの回転について角度や角速度を検出する。そのため、3軸方向それぞれにおいて角度誤差が異なることを加味して、誤差補正情報が3つの誤差補正値が用意され、メモリ22に保持されてよい。なお、ロール軸周りの角度や角速度の検出値の誤差が大きくなり易い。これは、例えば、ロール軸周りの角度や角速度を検出するためにジャイロセンサ以外のセンサが不在であることがあり、ジャイロセンサによる検出精度が低いことがあり、誤差が発生し易いことに起因する。
The
メモリ22は、カメラ30の姿勢の安定化を判定するための閾値(後述する閾値th5)の情報を保持してよい。この閾値は、所定時間毎に取得(例えば検出、算出)される角度や加速度が取得される回数の値でよい。閾値は、固定値でも可変値でもよい。
The
慣性計測装置23は、ジンバルカメラ装置10の前後、左右、及び上下の3軸方向の加速度と、ピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸の3軸方向の角速度とを検出して取得する。慣性計測装置23は、磁束の変化を検出するホールセンサや、ジンバルカメラ装置10の姿勢(傾き)を検出するジャイロセンサを有してよい。なお、慣性計測装置23の代わりに、加速度センサが用いられてよい。慣性計測装置23は、所定時間毎に1回、加速度や角速度を検出してよい。
The
角度検出器24は、例えば、ジンバルカメラ装置10の向きとして、ピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸の3軸方向の角度を検出する。検出される角度は、基準方向に対する角度でよい。角度検出器24は、所定時間毎に1回、加速度や角速度を検出してよい。
The
ヨー軸回転機構25は、カメラ30をヨー軸方向に駆動するヨー軸モータ215を含む。ヨー軸回転機構25は、ヨー軸を中心に(ヨー軸周りに)カメラ30を回転自在に支持する。ピッチ軸回転機構26は、カメラ30をピッチ軸方向に駆動するピッチ軸モータ217を含む。ピッチ軸回転機構26は、ピッチ軸を中心に(ピッチ軸周りに)カメラ30を回転自在に支持する。ロール軸回転機構27は、カメラ30をロール軸方向に駆動するロール軸モータ216を含む。ロール軸回転機構27は、ロール軸を中心に(ロール軸周りに)カメラ30を回転自在に支持する。
The yaw
また、ジンバル20のヨー軸、ピッチ軸、ロール軸の少なくとも1つの回転軸において、所定の角度を維持するように、それぞれの回転機構(ヨー軸回転機構25、ピッチ軸回転機構26、ロール軸回転機構27)が機能してよい。この場合、ジンバル制御部21は、ジンバル20に搭載されたカメラ30が停止(姿勢が安定)しているように見えるように3軸のそれぞれで角度のバランスをとるように、電圧をそれぞれのモータに印加して制御してよい。
Further, each of the rotation mechanisms (the yaw
インタフェース28は、入力装置、出力装置、記録媒体、等の外部機器を接続可能である。インタフェース28は、有線通信又は無線通信するための通信インタフェースを含んでよい。有線通信は、USB(Universal Serial Bus)ケーブルを介した通信を含んでよい。無線通信用の通信インタフェースは、無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)、又は公衆無線回線を介した通信を含んでよい。
The
操作部29は、操作面610に配置された各種ボタンを含む。操作部29は、各種ボタン、キー、タッチパッド、タッチパネルを含んでよい。操作部29は、ユーザからの操作を受け、操作に関する操作信号をジンバル制御部21へ出力する。
The operation unit 29 includes various buttons arranged on the
ジンバル制御部21は、例えばCPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)又はDSP(Digital Signal Processor)を用いて構成される。ジンバル制御部21は、ジンバル20の各部の動作を統括して制御するための信号処理、他の各部との間のデータの入出力処理、データの演算処理及びデータの記憶処理を行う。
The
ジンバル制御部21は、角度検出器24により検出された角度と、この角度の変化に要した時間を基に、角速度を算出して取得してよい。ジンバル制御部21は、慣性計測装置23から角速度を取得してよい。また、ジンバル制御部21は、角度検出器24から角度を取得してよい。ジンバル制御部21は、慣性計測装置23から取得された角速度を積分し、角度を取得してよい。
The
ジンバル制御部21は、カメラ30の撮像範囲を示す撮像範囲情報を取得してよい。ジンバル制御部21は、撮像範囲を特定するためのパラメータとして、カメラ30の画角を示す画角情報をカメラ30から取得してよい。ジンバル制御部21は、撮像範囲を特定するためのパラメータとして、カメラ30の撮像方向を示す情報を取得してよい。ジンバル制御部21は、例えばカメラ30の撮像方向を示す情報として、カメラ30の姿勢の状態を示す姿勢情報を取得してよい。カメラ30の姿勢情報は、ジンバル20のロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸の基準回転角度からの回転角度を示してよい。ジンバル制御部21は、カメラ30の画角及び撮像方向に基づいて、カメラ30が撮像する撮像範囲を画定し、撮像範囲情報を生成してよい。
The
ジンバル制御部21は、カメラ30の撮像方向又は画角を変更することによって、カメラ30の撮像範囲を制御してよい。ジンバル制御部21は、ジンバル20の回転機構(ヨー軸回転機構25、ピッチ軸回転機構26、ロール軸回転機構27)を制御することで、ジンバル20に支持されているカメラ30の撮像範囲を制御してよい。
The
撮像範囲とは、撮像部220又は撮像部230により撮像される地理的な範囲でよい。撮像範囲は、3次元空間データにおける範囲でよいし、2次元空間データにおける範囲でもよい。撮像範囲は、カメラ30の画角及び撮像方向に基づいて特定されてよい。カメラ30の撮像方向は、カメラ30の撮像レンズが設けられた正面が向く方向でよい。撮像部220の撮像方向は、ジンバル20に対するカメラ30の姿勢の状態から特定される方向でよい。
The imaging range may be a geographical range that is imaged by the
ジンバル制御部21は、カメラ30により撮像された複数の画像を解析することで、ジンバルカメラ装置10の周囲の環境(例えば、人物、建物、風景等の被写体までの距離、朝昼夜等の時間帯)を特定してよい。ジンバル制御部21は、周囲の環境に基づいて、カメラ30の撮像モードを決定してよい。
The
ジンバル制御部21は、カメラ30の撮像方向を示す情報として、ジンバル20からカメラ30の姿勢の状態を示す姿勢情報を取得してよい。カメラ30の姿勢情報は、ジンバル20のピッチ軸及びヨー軸の基準回転角度からの回転角度を示してよい。回転角度は、角度検出器24から取得されてよい。ジンバル制御部21は、ジンバル20の回転機構を制御することで、ジンバル20に支持されているカメラ30の撮像範囲を制御してよい。
The
ジンバル制御部21は、ヨー軸モータ215、ロール軸モータ216及びピッチ軸モータ217の少なくとも1つを駆動するための駆動電力(駆動電圧)を制御してよい。つまり、ジンバル制御部21は、ヨー軸モータ215、ロール軸モータ216及びピッチ軸モータ217の少なくとも1つに印加される印加電力(印加電圧)を制御してよい。駆動電圧が高い程、各モータの回転角度を細かく調整でき(例えば0.01度毎)、駆動電圧が高い程、各モータの回転角度を大まかに調整できる(例えば0.1度毎)。
The
ジンバル制御部21は、慣性計測装置23又は角度検出器24により導出(例えば検出、算出)された角度に基づいて、ヨー軸モータ215、ロール軸モータ216及びピッチ軸モータ217の少なくとも1つの駆動を制御してよい。つまり、ジンバル制御部21は、導出された角度に応じて、3軸方向におけるカメラ30の姿勢を調整してよい。
The
ジンバル制御部21は、例えば、カメラ30の姿勢(角度)がロール軸周りに角度A(度)分変化した場合、この角度の変化を相殺するように、又は角度の変化が許容量の範囲内となるように、少なくとも1つのモータを駆動し、カメラ30の姿勢を制御してよい。角度の変化の許容量は、固定値でも可変値でもよい。このように、ジンバル制御部21は、角度に応じて、カメラ30の振れ(姿勢の変化)に対する振れ補正を行ってよい。
For example, when the posture (angle) of the
ジンバル制御部21は、慣性計測装置23又は角度検出器24により導出(例えば検出、算出)された角速度に基づいて、ヨー軸モータ215、ロール軸モータ216及びピッチ軸モータ217の少なくとも1つの駆動を制御してよい。つまり、ジンバル制御部21は、導出された角速度に応じて、3軸方向におけるカメラ30の姿勢を調整してよい。
The
例えば、カメラ30の姿勢(角度)がロール軸周りに角速度B(度/秒)分変化した場合、ジンバル制御部21は、この角速度の変化を相殺するように、又は角速度の変化が許容量の範囲内となるように、少なくとも1つのモータを駆動し、カメラ30の姿勢を制御してよい。角速度の変化の許容量は、固定値でも可変値でもよい。このように、ジンバル制御部21は、角速度に応じて、カメラ30の振れ(姿勢の変化)に対する振れ補正を行ってよい。
For example, when the attitude (angle) of the
ジンバル制御部21は、操作部29による操作に基づいて、撮像方向や撮像範囲を変更してよい。
The
ジンバル制御部21は、操作部29の十字キー入力を介して、カメラ30を上下左右に回転させてよい。操作部29により上下方向に移動を指示した場合、ジンバル制御部21は、ピッチ軸を中心に回転するよう、ピッチ軸モータ217の回転を制御してよい。操作部29により左右方向に移動を指示した場合、ジンバル制御部21は、ヨー軸を中心に回転するよう、ヨー軸モータ215の回転を制御してよい。よって、ジンバル制御部21は、操作部29の十字キーの操作に応じて、上下左右方向に撮像方向を変更可能である。撮像方向が変化することで、撮像範囲が変化する。
The
ジンバル制御部21は、所望の被写体を追跡対象に決定してよい。ジンバル制御部21は、追跡対象が撮像範囲に含まれるように、各モータを制御し、撮像方向を変更するよう制御してよい。追跡対象とカメラ30との相対的な位置が変化した場合、つまり、追跡対象が移動した場合やカメラ30の位置や向きが変化した場合、各モータへの印加電圧の指令値を変更してよく、つまり各モータの回転角度の指令値を変更してよい。これにより、追跡対象が撮像範囲に含まれるように追跡される。
The
ジンバル制御部21は、各モータを制御する際の1回あたりの又は単位時間あたりのモータの回転角度や回転速度を制御してよい。よって、ジンバル制御部21は、カメラ30の向き(撮像方向)をモータ駆動により変更する場合、目標となる撮像方向となるまでにかかる時間の長さを変更可能である。
The
ジンバル制御部21は、ジンバル20の動作モード(ジンバルモード)を決定し、設定してよい。ジンバルモードは、カメラ30がどの程度振れることを許容するかを示してよい。これにより、例えば、ジンバル20は、ジンバル20による振れ補正によりカメラ30の姿勢を安定化させる度合を調整可能である。
The
ジンバルモードは、例えば、通常モード、高精度モードを有してよい。通常モードでは、カメラ30が、基準位置(基準向き、例えば被写体の向き)に対して3軸方向の少なくとも1方向に、角度閾値th1以下の角度で振れることが許容される。高精度モードでは、カメラ30が、基準位置(基準向き例えば被写体の向き)に対して3軸方向の少なくとも1方向に、角度閾値th2以下の角度で振れることが許容される。なお、高精度モードに設定された場合には、通常モードに設定された場合よりもカメラ30の振れが許容されないので、角度閾値th2は角度閾値th1よりも小さく設定される。つまり、th2<th1である。なお、ジンバルモードは、通常モードと高精度モードとの2種類だけでなく、3種類以上あってもよい。この場合、角度閾値がそれぞれ異なることで、カメラ30の振れの許容度が3段階以上で異なる。
The gimbal mode may include, for example, a normal mode and a high precision mode. In the normal mode, the
ジンバル制御部21は、通常モードに設定された場合よりも高精度モードに設定された場合の方が、各モータに印加される印加電圧が大きくなるように制御してよい。この場合、ジンバル制御部21は、各モータ(各ロータ)の回転角度を細かく調整でき、例えばカメラ30の振れにおいて可能な限りカメラ30の姿勢を固定できる。なお、高精度モードでは、印加電圧が大きくなるので、通常モードよりも消費電力が大きくなる。
The
ジンバル制御部21は、カメラ30により撮像するためのカメラパラメータの設定や変更を、カメラ30に指示してよい。カメラパラメータは、シャッタスピード、F値、ISO感度、等を含んでよい。
The
カメラ30は、撮像制御部31、レンズ制御部32、メモリ33、撮像素子34、レンズ駆動部35,36、フォーカスレンズ37及びズームレンズ38を有する。
The
撮像制御部31は、例えばCPU、MPU又はDSPを用いて構成される。撮像制御部31は、カメラ30の各部の動作を統括して制御するための信号処理、他の各部との間のデータの入出力処理、データの演算処理及びデータの記憶処理を行う。
The
撮像制御部31は、撮像素子34を駆動して撮像動作を行う。撮像制御部31は、ジンバル20からの撮像の指示に従い、撮像素子34を駆動して撮像動作してよい。撮像制御部31は、撮像素子34で撮像された画像の画像データ(画像信号)を処理(画像処理)し、メモリ33に記憶する。撮像制御部31は、画像処理として、例えば、シェーディング補正、色補正、輪郭強調、ノイズ除去、ガンマ補正、ディベイヤ、圧縮等の各処理を行ってよい。
The
撮像制御部31は、各カメラパラメータ(シャッタスピード、F値(絞り値)、ISO感度(画像信号のゲイン)、ズーム倍率、等)を調整してよい。撮像制御部31は、ジンバル20からの指示に従い、各カメラパラメータを調整して設定してよい。撮像制御部31は、設定されたシャッタスピード及びF値に従って、画像撮像時にシャッタを開閉させてよい。撮像制御部31は、設定されたISO感度に従って、撮像素子34で得られた画像信号の増幅を制御してよい。また、撮像制御部31は、画像信号の増幅量(ゲインの値)を調整してよい。撮像制御部31は、ズーム倍率の変更や自動露出(AE:Auto Exposure)を行うための指示を、レンズ制御部32に送出してよい。撮像制御部31は、光学ズームを実施する場合に、レンズ制御部32にレンズを駆動させてよい。レンズ制御部32は、電子ズームを実施する場合、撮像画像の一部を切り出してよい。
The
撮像制御部31は、操作部29による操作に基づいて、各種撮像の実施や撮像条件(例えば、撮像方向、撮像範囲、各種カメラパラメータ)の設定、変更等を行ってよい。撮像制御部31は、録画ボタン612の押下により動画の撮像の指示を受けると、動画を撮像する。撮像制御部31は、シャッタボタン611の押下により静止画の撮像の指示を受けると、静止画を撮像する。
The
撮像制御部31は、操作部29を介してズームアップの指示を受けた場合、撮像範囲が小さくなるように、ズームレンズの移動をさせて光学ズームを実施してよい。撮像制御部31は、操作部29を介してズームアップの指示を受けた場合、撮像範囲が小さくなるように、撮像画像の切り出し範囲を小さくして、電子ズームを実施してよい。撮像制御部31は、操作部29を介してズームアウトの指示を受けた場合、撮像範囲が大きくなるように、光学ズーム又は電子ズームを実施してよい。撮像制御部31は、操作部29のズームボタンの操作に応じて、ズームアップ(ズームイン)やズームアウトを行い、撮像範囲を変更可能である。
When receiving a zoom-up instruction via the operation unit 29, the
撮像制御部31は、所望の被写体に焦点を合わせるための合焦制御を実施してよい。撮像制御部31は、ジンバル20からの指示に従い、合焦制御してよい。撮像制御部31は、合焦制御を実施する場合、レンズ制御部32にレンズの位置を調整するようレンズを駆動させてよい。合焦制御は、自動合焦制御(AF:Auto Focus)を含んでよい。自動合焦制御は、継続的に焦点位置を変更しながら合焦制御を行うこと(CAF:Continuous AF)を含んでよい。CAFでは、例えば、所望の被写体に対して焦点が合わせられた状態が継続する。
The
レンズ制御部32は、フォーカスレンズ37のレンズ位置を光軸方向に移動させて焦点を調節するレンズ駆動部35、及び、ズームレンズ38のレンズ位置を光軸方向に移動させてズーム倍率を変更するレンズ駆動部36を制御する。レンズ制御部32は、ジンバル20からの合焦制御の指示に従い、合焦動作を実施してよい。レンズ駆動部35及びレンズ駆動部36は、それぞれ駆動モータ(図示せず)を含む。
The
フォーカスレンズ37は、被写体からの光を集光し、撮像素子34の撮像面に光学像を結像させる。ズームレンズ38は、レンズを収容する鏡筒(図示せず)を有し、ズーミング動作を行う際に鏡筒を前後方向に伸縮させる。なお、ズームレンズ38が設けられていなくてもよい。
The
メモリ33は、各種データ、情報、プログラムを保持する。メモリ33は、カメラパラメータや画像データ等を記憶してよい。メモリ33は、カメラパラメータとして、例えばシャッタスピード、F値、ISO感度、等を記憶する。メモリ33は、例えば、RAM、ROM、SDカード、その他のメモリ、を含んでよい。
The
メモリ33は、角度検出器24や慣性計測装置23の角度誤差(検出誤差)を補正するための誤差補正情報を保持してよい。誤差補正情報は、例えば、角度検出器24や慣性計測装置23の検出値を補正するための誤差補正値を含んでよい。角度検出器24や慣性計測装置23は、3軸(ロール軸、ピッチ軸、ヨー軸)周りの回転について角度や角速度を検出する。そのため、3軸方向それぞれにおいて角度誤差が異なることを加味して、誤差補正情報が3つの誤差補正値が用意され、メモリ33に保持されてよい。なお、ロール軸周りの角度や角速度の検出値の誤差が大きくなり易い。これは、例えば、ロール軸周りの角度や角速度を検出するためにジャイロセンサ以外のセンサが不在であることがあり、ジャイロセンサによる検出精度が低いことがあり、誤差が発生し易いことに起因する。
The
メモリ33は、カメラ30の姿勢の安定化を判定するための閾値(後述する閾値th5)の情報を保持してよい。この閾値は、所定時間毎に取得(例えば検出、算出)される角度や加速度が取得される回数の値でよい。閾値は、固定値でも可変値でもよい。
The
撮像素子34は、撮像面上に結像した光学像を電気信号に光電変換し、画像信号として出力する。撮像素子には、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補型MOS)イメージセンサが用いられてよい。 The imaging device 34 photoelectrically converts the optical image formed on the imaging surface into an electric signal and outputs the electric signal as an image signal. As the imaging device, a charge coupled device (CCD) image sensor or a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor may be used.
モニタ50は、タッチパネルが前面に配置されたスマートフォンでよい。なお、モニタとしては、スマートフォンに限らず、液晶ディスプレイや有機EL(Electro Luminescence)等を有する表示ユニットでもよい。また、モニタ50として動作するスマートフォンが実行するアプリケーションに連動して、ジンバル20やカメラ30が動作してもよい。
The
カメラ30及びモニタ50は、相互に有線通信(例えばUSB通信)又は無線通信(例えば無線LAN、Bluetooth(登録商標)、近距離通信、公衆無線回線)により通信可能である。カメラ30による撮像画像は、モニタ50にリアルタイムに表示されてよい。この画像は、ライブビュー画像とも称される。
The
図3は、カメラ30の角速度(つまりジンバル20の角速度)と自動合焦制御(AF)のオンオフとの関係の一例を示す図である。なお、AFのオンオフに関する制御が、ジンバル制御部21主導で行われることを例示するが、撮像制御部31主導で行われてもよい。なお、ここでは主に、角速度を基準にAFの許否を判定することを例示するが、角度を基準にAFの許否が判定されてよい。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the relationship between the angular velocity of the camera 30 (that is, the angular velocity of the gimbal 20) and the on / off state of the automatic focusing control (AF). In addition, although the control regarding ON / OFF of AF is performed under the control of the
ジンバル制御部21は、ジンバル制御部21は、角度検出器24の検出値又は慣性計測装置23の検出値を基に、カメラ30の角速度を取得する。ジンバル制御部21は、取得された角速度を基にカメラ30にAFの実施(ON)又は不実施(OFF)を指示するが、この場合に角度検出器24や慣性計測装置23の角度誤差を加味する。
The
つまり、ジンバル制御部21は、角度検出器24や慣性計測装置23等の姿勢センサの角度誤差が発生することが推測される範囲内の誤差では、角速度又は角度に与える影響を低下させる(例えば無視する)。この場合、ジンバル制御部21は、角度検出器24や慣性計測装置23を基に取得(例えば検出、算出)された角速度や角度から、メモリ22又はメモリ33に保持された誤差補正値を減算した値である補正済み角速度又は補正済み角度を基準に、カメラ30によるAFの実施又は不実施を判断してよい。
In other words, the
図3では、時刻t0〜t1の期間T1では、角度検出器24や慣性計測装置23の検出値を基に取得された角速度(所定時間当たりの角度の変化)に基づく補正済み角速度は、閾値th3以下である。期間T1では、ジンバル制御部21は、AF(例えばCAF)をオンにするよう、カメラ30に指示する。カメラ30では、ジンバル20からの指示に従って、AFをオンにし、つまりAFの制御を実施する。
In FIG. 3, in a period T1 from time t0 to t1, a corrected angular velocity based on an angular velocity (change in angle per predetermined time) acquired based on a detection value of the
期間T1に後続する時刻t1〜t2の期間T2では、導出(例えば算出)された補正済み角速度は、閾値th3以上である。期間T2では、ジンバル制御部21は、AF(例えばCAF)をオフにするよう、カメラ30に指示する。つまり、補正済み角速度が大きくなると、補正済み角速度が蓄積されて角度も大きくなり易い。そのため、姿勢センサの角度誤差を加味しても、実際にカメラ30が大きく振れることになる。この場合、カメラ30が所定の姿勢を維持しようと振れる前の状態に戻ろうとするために、カメラ30の姿勢が安定するまで時間を要する。この場合、AFの精度が低下し易いので、ジンバル制御部21は、姿勢センサの角度誤差を加味した上で、AFを停止させている。カメラ30では、ジンバル20からの指示に従って、AFをオフにし、つまりAFの制御を実施しない。
In a period T2 between times t1 and t2 following the period T1, the derived (for example, calculated) corrected angular velocity is equal to or larger than the threshold th3. In the period T2, the
期間T2に後続する時刻t2〜t3の期間T3では、導出された補正済み角速度は、閾値th3以下である。期間T3では、ジンバル制御部21は、ジンバル制御部21は、AF(例えばCAF)をオンにするよう、カメラ30に指示する。つまり、ジンバル制御部21は、AFを再開させる。カメラ30では、ジンバル20からの指示に従って、AFをオンにし、つまりAFの制御を実施する。
In a period T3 from time t2 to t3 following the period T2, the derived corrected angular velocity is equal to or smaller than the threshold th3. In the period T3, the
次に、ジンバルカメラ装置10の動作について説明する。
Next, the operation of the
図4は、ジンバルカメラ装置10の動作例を示すフローチャートである。なお、ここでは主に、角速度を基準にAFの許否を判定することを例示するが、角度を基準にAFの許否が判定されてよい。また、初期状態では、カウンタcは値0であり、CAFの設定はオンであってもオフであってもよい。図4では、AFとしてCAFを例示する。
FIG. 4 is a flowchart illustrating an operation example of the
まず、ジンバル制御部21は、角速度を取得する(S11)。この場合、ジンバル制御部21は、ロール軸周り、ピッチ軸周り、ロール軸周りの角速度の少なくとも1つを取得してよい。
First, the
ジンバル制御部21は、角速度を補正するための誤差補正値を取得する(S12)。ジンバル制御部21は、メモリ22又はメモリ33から誤差補正値を取得してよい。ジンバル制御部21は、通信インタフェースを介して外部サーバから誤差補正値を取得してよい。誤差補正値は、3軸共通で1つでもよいし、3軸それぞれについて個別に用意され、少なくとも1つ(例えば3つ)でもよい。
The
ジンバル制御部21は、補正済み角速度を取得する(S13)。この場合、ジンバル制御部21は、取得された角速度から誤差補正値を減算した減算値を、補正済み角速度として取得してよい。また、補正済み角速度は、単に角速度から誤差補正値を減算した減算値ではなく、この減算値が処理された値でもよい。
The
ジンバル制御部21は、補正済み角速度が閾値th3以下であるか否かを判定する(S14)。補正済み角速度が閾値th3以下である場合、ジンバル制御部21は、カウンタcに値1を加算する(S15)。
The
一方、S14において補正済み角速度が閾値th3より大きい場合、ジンバル制御部21は、カウンタcを値0に設定し(S16)、CAFをオフ(不実施)にするようカメラ30に指示する(S17)。なお、S17の実行時に既にCAFの設定がオフであった場合、S17の処理が省略されてよい。
On the other hand, if the corrected angular velocity is greater than the threshold th3 in S14, the
S15又はS17の後、ジンバル制御部21は、カウンタcが閾値th4(例えば値5、値10)以上であるか否かを判定する(S18)。カウンタcが閾値th4未満である場合、S11に進み、次のタイミングでの角速度の取得が継続される。一方、カウンタcが閾値th4以上である場合、ジンバル制御部21は、CAFをオン(実施)にするよう、カメラ30に指示する(S19)。
After S15 or S17, the
図4に示した動作によれば、補正済み角速度が閾値th3以下である状態が閾値th4に相当する回数連続して検出された場合、ジンバルカメラ装置10は、カメラ30に対し、CAFを実施させることができる。角度検出器24や慣性計測装置23による検出は所定時間毎に行われる。よって、回数の判定は、一定時間の経過の判定に対応する。一定時間が経過すると、カメラ30の振れも収まり、姿勢が安定化するので、ジンバルカメラ装置10は、安定した姿勢のカメラ30において合焦制御を実施できる。
According to the operation illustrated in FIG. 4, when the state where the corrected angular velocity is equal to or smaller than the threshold th3 is continuously detected the number of times corresponding to the threshold th4, the
また、S17に示すように、図4の処理が反復されて実施される場合に、一度でも補正済み角速度が閾値th3より大きくなった場合には、カウンタcがリセットされ、CAFを実施するための計測が最初から開始されることになる。補正済み角速度が大きくなると、
角度検出器24や慣性計測装置23の検出誤差を加味しても、カメラ30の姿勢が安定化するまで時間を要することが予測されるためである。これにより、ジンバルカメラ装置10は、カメラ30の姿勢が安定化しない状態でカメラ30の合焦制御が行われることを抑制できる。
Further, as shown in S17, when the processing of FIG. 4 is repeatedly performed and the corrected angular velocity becomes larger than the threshold th3 even once, the counter c is reset and the CAF for performing the CAF is performed. The measurement will be started from the beginning. When the corrected angular velocity increases,
This is because it is expected that it will take time for the posture of the
このように、ジンバルカメラ装置10は、ジンバル20の回転誤差を考慮したAF(例えばCAF)を実施できる。
As described above, the
次に、比較例のジンバルカメラ装置と本実施形態のジンバルカメラ装置10について比較、考察する。
Next, the gimbal camera device of the comparative example and the
比較例のジンバルカメラ装置では、姿勢センサの検出誤差が考慮されておらず、モータ(ロータ)の角度誤差が考慮されていない。この誤差情報は、カメラの撮像制御部へ送られ、実際のジンバル20の3軸方向の角速度や角度であるものと誤認識される。つまり、
みかけ上はカメラ30の姿勢が安定しているにも関わらず、角速度や角度が実際と異なる値とあり、ジンバル制御部(又は撮像制御部)が回転していると判断し、CAFを停止させることがあり得る。
In the gimbal camera device of the comparative example, the detection error of the attitude sensor is not considered, and the angle error of the motor (rotor) is not considered. This error information is sent to the imaging control unit of the camera, and is erroneously recognized as the actual angular velocity or angle of the
Apparently, although the attitude of the
これに対し、本実施形態のジンバルカメラ装置10は、カメラ30のメモリ33内に角度誤差情報(誤差補正情報)を予め格納しておくことで、この角度誤差情報を差し引いた状態でモータの回転角度情報を認識できる。角度誤差情報は、それぞれのロータによって異なる場合もあるので、それぞれのロータの特性が加味されて導出されてよい。又は、ジンバル制御部21が、ある程度の角速度検出値や角度検出値のばらつきを想定して、許容範囲の角度を設定してもよい。
On the other hand, the
以上のように、ジンバルカメラ装置10(移動体の一例)は、カメラ30(撮像部の一例と、カメラ30が搭載されカメラ30の振れを補正するジンバル20(ジンバル部の一例)と、カメラ30及びジンバル20の少なくとも一方を制御するジンバル制御部21(制御部の一例)と、を備える。ジンバル20は、相互に直交する3軸(例えばロール軸、ピッチ軸、ヨー軸)の少なくとも1つの回転軸を中心に、カメラ30を回転自在に支持し、3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に、カメラ30を回転させるモータ(例えばロータ)を備えてよい。ジンバル制御部21は、3軸の少なくとも1つの回転軸を中心とするカメラ30の回転の角速度を所定時間毎に1回取得してよい。ジンバル制御部21は、角速度の誤差を補正するための誤差補正値を取得してよい。ジンバル制御部21は、角速度から誤差補正値を減算して補正済み角速度(減算値の一例)を取得してよい。ジンバル制御部21は、補正済み角速度が閾値th3(第1の閾値の一例)以下となる角速度が所定回数(例えば閾値th4に相当する回数)連続して取得された場合、カメラ30に合焦制御(AF)の実行を指示してよい。
As described above, the gimbal camera device 10 (an example of a moving object) includes a camera 30 (an example of an imaging unit, a
これにより、ジンバルカメラ装置10は、カメラ30の姿勢の推定に用いる姿勢センサ(例えば角度検出器24や慣性計測装置23)の角度誤差を加味して、角速度が小さい状態がある程度継続した場合、カメラ30の姿勢が安定化したとして、AF実施できる。この場合、角度誤差を考慮して、ジンバルに搭載されたカメラの合焦精度を向上させる。よって、ジンバルカメラ装置10は、例えば、取得された角速度に応じてカメラ30の合焦制御を誤って停止させることを抑制できる。
Accordingly, the
また、ジンバル制御部21は、補正済み角速度が閾値th3より大きい場合、カメラ30に合焦制御の停止を指示してよい。
When the corrected angular velocity is larger than the threshold th3, the
これにより、ジンバルカメラ装置10は、角度誤差を加味して、角速度が大きく、カメラ30が大きく振れていると予測される場合に、AFの実施を停止させることができる。
Accordingly, the
また、3軸は、ロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸を含んでよい。誤差補正値は、ロール軸を中心とするカメラ30の回転の角速度の誤差を補正するための第1の誤差補正値と、ピッチ軸を中心とするカメラ30の回転の角速度の誤差を補正するための第2の誤差補正値と、ヨー軸を中心とするカメラ30の回転の角速度の誤差を補正するための第3の誤差補正値と、を含んでよい。
Further, the three axes may include a roll axis, a pitch axis, and a yaw axis. The error correction value is a first error correction value for correcting an error in the angular velocity of rotation of the
これにより、ジンバルカメラ装置10は、ロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸の各軸回りの回転検出における検出精度が異なる場合であっても、この検出精度の違いを加味して各軸毎に誤差補正値を保持しておくことで、角度誤差を加味したカメラ30の合焦精度を一層向上できる。
Accordingly, even if the detection accuracy in rotation detection around each of the roll axis, the pitch axis, and the yaw axis is different, the
また、ロール軸用の誤差補正値は、ピッチ軸用の誤差補正値及びヨー軸用の誤差補正値よりも大きくてよい。 Further, the error correction value for the roll axis may be larger than the error correction value for the pitch axis and the error correction value for the yaw axis.
これにより、ジンバルカメラ装置10は、回転検出における検出精度が最も低いと予測されるロール軸周りの回転についての誤差補正値を他の軸周りの回転についての誤差補正値よりも大きくすることで、想定される角度誤差に合う誤差補正値を用いて、補正済み角速度を導出できる。よって、ジンバルカメラ装置10は、角度誤差を加味したカメラ30の合焦精度を一層向上できる。
Thereby, the
また、カメラ30は、動画を撮像してよく、ジンバル制御部21は、継続的に焦点位置を変更しながら合焦制御を行うCAFを実施してよい。
In addition, the
これにより、ジンバルカメラ装置10は、被写体に動きがあっても、角度誤差を加味して被写体に焦点を合わせながら、動画を撮像できる。
Accordingly, the
また、ジンバルカメラ装置10が把持部620を備えることで、撮像者が自由にジンバルカメラ装置10を把持して移動できる。この場合でも、ジンバルカメラ装置10は、ジンバル20の角度誤差を加味して合焦動作を実施でき、合焦精度を向上できる。よって、ジンバルカメラ装置10は、高画質な画像を撮像可能である。
In addition, since the
(他のジンバルカメラ装置)
図5は、他のジンバルカメラ装置10Bの外観例を示す斜視図である。図5において、図1に示したジンバルカメラ装置10と同様の構成部については、同一の符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
(Other gimbal camera devices)
FIG. 5 is a perspective view showing an example of the appearance of another gimbal camera device 10B. 5, the same components as those of the
ジンバルカメラ装置10Bは、装置本体60Bと、ジンバル20Bと、携帯端末50Bとを含む構成を有する。装置本体60Bは、例えば略円柱状に形成された部材である。装置本体60Bの上端には、ジンバル20Bが着脱自在に装着される。装置本体60Bの上部正面には、傾斜を有する操作面610が形成される。操作面610には、各種ボタンが配置される。各種ボタンは、シャッタボタン611、録画ボタン612、及び操作ボタン613を含む。装置本体60の中央下部は、撮像者の手で把持される把持部620に形成される。
The
ジンバル20Bは、装置本体60Bの上端に着脱自在に取り付けられる。ジンバル20Bには、取付部315を介して、携帯端末50Bが取り付けられる。ジンバル20Bは、取付部315に取り付けられた携帯端末50Bの位置や向きを可変自在に支持する。
The
ジンバル20Bは、ヨー軸モータ215、ロール軸モータ216及びピッチ軸モータ217を有する。ヨー軸モータ215は、装置本体60Bの上端に配置される。ロール軸モータ216は、アーム部材221を介してヨー軸モータ215に取り付けられる。ピッチ軸モータ217は、アーム部材221を介してロール軸モータ216に取り付けられる。ジンバル20Bは、ヨー軸モータ215、ロール軸モータ216及びピッチ軸モータ217を駆動し、被写体に対する携帯端末50B(携帯端末50Bが備える撮像部)の向きが振れないように、ヨー軸、ロール軸及びピッチ軸の3軸方向に携帯端末50Bを回転自在に支持する。つまり、ジンバル20Bは、携帯端末50B(携帯端末50Bが備える撮像部)の向き(姿勢)を安定化させるスタビライザ機能を有する。ここでは、携帯端末50Bの撮像部が、図1のカメラ30に相当する。
The
ジンバル20B及び携帯端末50Bは、相互に有線通信(例えばUSB通信)又は無線通信(例えば無線LAN、Bluetooth(登録商標)、近距離通信、公衆無線回線)により通信可能である。
The
携帯端末50Bは、携帯端末50Bが備える撮像部(不図示)により撮像された画像を、リアルタイムに表示してよい。この画像は、ライブビュー画像とも称される。携帯端末50Bの撮像部は、ジンバル20Bに搭載されているので、ジンバルカメラ装置10と同様に、ジンバル20Bによる振れ補正による影響(例えばカメラ30の撮像方向が振れの発生前の時点に戻ろうとすることによる影響)を受け、ジンバルモードによって携帯端末50Bの振れが安定化するまでの時間が長くなることもある。この場合でも、ジンバルカメラ装置10Bは、ジンバルカメラ装置10と同様に、ジンバル20Bの角度誤差を加味して合焦制御できるので、画質の低下を抑制して静止画等を撮像できる。
The
(無人航空機に搭載されたジンバル)
図6は、ジンバル200が搭載された無人航空機100の外観を示す斜視図である。無人航空機100は移動体の一例である。無人航空機100は、UAV本体102と、ジンバル200と、撮像部220と、複数の撮像部230と、UAV制御部110(不図示)と、を含む構成である。UAV制御部110は、制御部の一例である。
(Gimbal mounted on unmanned aerial vehicle)
FIG. 6 is a perspective view illustrating an appearance of the unmanned
UAV本体102は、複数の回転翼(プロペラ)を備える。UAV本体102は、複数の回転翼の回転を制御することにより無人航空機100を飛行させる。UAV本体102は、例えば4つの回転翼を用いて無人航空機100を飛行させる。回転翼の数は、4つに限定されない。また、無人航空機100は、回転翼を有さない固定翼機でよい。
The UAV
ジンバル200は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸を中心に撮像部220を回転可能に支持してよい。ジンバル200は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも1つを中心に撮像部220を回転させることで、撮像部220の撮像方向を変更してよい。
The
撮像部220は、所望の撮像範囲に含まれる被写体(例えば、空撮対象となる上空の様子、山や川等の景色、地上の建物)を撮像する撮像用のカメラである。
The
複数の撮像部230は、無人航空機100の飛行を制御するために無人航空機100の周囲を撮像するセンシング用のカメラである。
The plurality of
UAV制御部110は、無人航空機100の飛行を制御する。UAV制御部110は、ジンバル200、回転翼機構(不図示)、撮像部220及び撮像部230を制御する。また、UAV制御部110は、ジンバル制御部21と同様の機能を有する。この場合、無人航空機100の場合、UAV制御部110がジンバル制御部21に相当し、撮像部220がカメラ30に相当する。
UAV control section 110 controls the flight of unmanned
このように、撮像部220は、ジンバル200に搭載されているので、ジンバルカメラ装置10と同様に、ジンバル200による振れ補正による影響(例えば撮像部220の撮像方向が振れの発生前の時点に戻ろうとすることによる影響)を受ける。この場合でも、無人航空機100は、ジンバルカメラ装置10,10Bと同様に、ジンバル200の角度誤差を加味して合焦制御できるので、画質の低下を抑制して画像を撮像できる。また、無人航空機100は、飛行中に、例えば気流の影響を受けても、ジンバル200により撮像部220の振れを補正しながら、ジンバル200の角度誤差を加味して合焦制御できる。よって、無人航空機100は、自由な方向に飛行しながら、撮像部220による撮像方向を任意の方向に向け、高画質な画像を撮像できる。
As described above, since the
なお、上記実施形態では、角度誤差を加味して合焦制御することを例示したが、検出値として角速度を用いることに限らない。例えば、角速度の代わりに角度を用いて、角度誤差を基に合焦制御してもよい。具体的な動作は、角速度について説明した内容を、角度に適用してよい。 In the above-described embodiment, the focus control is performed in consideration of the angle error. However, the present invention is not limited to using the angular velocity as the detection value. For example, focusing may be controlled based on an angle error using an angle instead of the angular velocity. As a specific operation, the contents described for the angular velocity may be applied to the angle.
つまり、ジンバル制御部21は、3軸の少なくとも1つの回転軸を中心とするカメラ30の回転の速度を所定時間毎に1回取得してよい。ジンバル制御部21は、角度の誤差を補正するための誤差補正値を取得してよい。ジンバル制御部21は、角度から誤差補正値を減算して補正済み角度(減算値の一例)を取得してよい。ジンバル制御部21は、補正済み角度が閾値th5以下となる角度が所定回数(例えば閾値th4に相当する回数)連続して取得された場合、カメラ30に合焦制御(AF)の実行を指示してよい。
That is, the
この場合でも、ジンバルカメラ装置10は、カメラ30の姿勢の推定に用いる姿勢センサ(例えば角度検出器24や慣性計測装置23)の角度誤差を加味して、角度が小さい状態がある程度継続した場合、カメラ30の姿勢が安定化したとして、AF実施できる。この場合、角度誤差を考慮して、ジンバル20に搭載されたカメラ30の合焦精度を向上させる。よって、ジンバルカメラ装置10は、例えば、取得された速度に応じてカメラ30の合焦制御を誤って停止させることを抑制できる。また、ジンバルカメラ装置10は、実際には振れが生じていないにも関わらずに合焦制御が停止されたり、振れが生じているにも関わらずに合焦制御が停止されなかったりして、CAFの動作タイミングが所望のタイミングと異なることを抑制できる。
Also in this case, the
なお、上記実施形態では、ジンバル制御部21が角度誤差を加味して合焦制御することを主導することを例示したが、他の制御部(例えば撮像制御部31)が角度誤差を加味して合焦制御することを主導してもよい。具体的な動作は、ジンバル制御部21主導の場合について説明した内容を、撮像制御部31主導の場合に適用してよい。
In the above-described embodiment, the
つまり、撮像制御部31は、3軸の少なくとも1つの回転軸を中心とするカメラ30の回転の角速度を所定時間毎に1回取得してよい。撮像制御部31は、角速度の誤差を補正するための誤差補正値を取得してよい。撮像制御部31は、角速度から誤差補正値を減算して補正済み角速度(減算値の一例)を取得してよい。撮像制御部31は、は、補正済み角速度が閾値th3(第1の閾値の一例)以下となる角速度が所定回数(例えば閾値th4に相当する回数)連続して取得された場合、カメラ30に合焦制御(AF)の実行を指示してよく、つまり合焦制御してよい。
That is, the
この場合でも、ジンバルカメラ装置10は、ジンバル制御部21が主導する場合と同様の効果を得ることができる。
Also in this case, the
以上、本開示を実施形態を用いて説明したが、本開示の技術的範囲は上述した実施形態に記載の範囲には限定されない。上述した実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本開示の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載からも明らかである。 As described above, the present disclosure has been described using the embodiment, but the technical scope of the present disclosure is not limited to the range described in the embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be made to the embodiments described above. It is also apparent from the description of the claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present disclosure.
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、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現可能である。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「先ず、」、「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。 The execution order of each processing such as operation, procedure, step, and step in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before”, “before”. And the like, and can be realized in any order as long as the output of the previous process is not used in the subsequent process. Even if the operation flow in the claims, the specification, and the drawings is described using “first”, “next”, and the like for convenience, it means that it is essential to implement in this order is not.
また、本開示は、上記実施形態の装置の機能を実現するプログラムを、ネットワークあるいは各種記憶媒体を介して装置に供給し、この装置内のコンピュータが読み出して実行するプログラム、及びこのプログラムが記憶された記録媒体も適用範囲である。 Further, the present disclosure supplies a program for realizing the functions of the device of the above-described embodiment to the device via a network or various storage media, and reads and executes a program in a computer in the device, and stores the program. The recording media used are also applicable.
10,10B ジンバルカメラ装置
20,20B,200 ジンバル
21 ジンバル制御部
22 メモリ
23 慣性計測装置
24 角度検出器
25 ヨー軸回転機構
26 ピッチ軸回転機構
27 ロール軸回転機構
28 インタフェース
29 操作部
30 カメラ
31 撮像制御部
32 レンズ制御部
33 メモリ
34 撮像素子
35,36 レンズ駆動部
37 フォーカスレンズ
38 ズームレンズ
50 モニタ
50B 携帯端末
60 装置本体
63 取付部
100 無人航空機
102 UAV本体
210 取付部
211 解除ボタン
215 ヨー軸モータ
216 ロール軸モータ
217 ピッチ軸モータ
221,222 アーム部材
220,230 撮像部
311 筐体
315 取付部
610 操作面
611 シャッタボタン
612 録画ボタン
613 操作ボタン
614 インジケータ
620 把持部
10, 10B
Claims (14)
前記ジンバル部は、
相互に直交する3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に、前記撮像部を回転自在に支持し、
前記3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に、前記撮像部を回転させるモータを備え、
前記制御部は、
前記3軸の少なくとも1つの回転軸を中心とする前記撮像部の回転の角速度を所定時間毎に1回取得し、
前記角速度の誤差を補正するための誤差補正値を取得し、
前記角速度から前記誤差補正値を減算して減算値を取得し、
前記減算値が第1の閾値以下となる前記角速度が所定回数連続して取得された場合、前記撮像部に合焦制御の実行を指示する、
移動体。 A moving body including: an imaging unit, a gimbal unit on which the imaging unit is mounted and which corrects shake of the imaging unit, and a control unit that controls at least one of the imaging unit and the gimbal unit.
The gimbal part is
The imaging unit is rotatably supported around at least one rotation axis of three axes orthogonal to each other,
A motor for rotating the imaging unit around at least one of the three axes;
The control unit includes:
Acquiring an angular velocity of rotation of the imaging unit about at least one of the three axes once every predetermined time;
Obtain an error correction value for correcting the angular velocity error,
Obtain a subtraction value by subtracting the error correction value from the angular velocity,
When the angular velocity at which the subtraction value is equal to or less than a first threshold is continuously obtained a predetermined number of times, instructs the imaging unit to execute focusing control;
Moving body.
請求項1に記載の移動体。 When the subtraction value is larger than the first threshold, the control unit instructs the imaging unit to stop focusing control.
The moving object according to claim 1.
前記誤差補正値は、
ロール軸を中心とする前記撮像部の回転の角速度の誤差を補正するための第1の誤差補正値と、
ピッチ軸を中心とする前記撮像部の回転の角速度の誤差を補正するための第2の誤差補正値と、
ヨー軸を中心とする前記撮像部の回転の角速度の誤差を補正するための第3の誤差補正値と、を含む、
請求項1または2に記載の移動体。 The three axes include a roll axis, a pitch axis, and a yaw axis,
The error correction value is:
A first error correction value for correcting an error in the angular velocity of rotation of the imaging unit about the roll axis;
A second error correction value for correcting an error in the angular velocity of rotation of the imaging unit about a pitch axis;
A third error correction value for correcting an error in the angular velocity of rotation of the imaging unit about the yaw axis.
The moving object according to claim 1.
請求項3に記載の移動体。 The first error correction value is larger than the second error correction value and the third error correction value;
The moving object according to claim 3.
前記制御部は、継続的に焦点位置を変更しながら前記合焦制御を行うよう、前記撮像部に指示する、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の移動体。 The imaging unit captures a moving image,
The control unit instructs the imaging unit to perform the focusing control while continuously changing a focus position,
The moving body according to claim 1.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の移動体。 A grip portion gripped by a user,
The moving body according to claim 1.
請求項1〜5いずれか1項に記載の移動体。 The control unit controls the flight of the moving body,
The moving body according to claim 1.
前記撮像部が搭載され、前記撮像部の振れを補正し、相互に直交する3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に前記撮像部を回転自在に支持し、前記3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に前記撮像部を回転させるモータを備えるジンバル部と、
を備える移動体における合焦制御方法であって、
前記3軸の少なくとも1つの回転軸を中心とする前記撮像部の回転の角速度を所定時間毎に1回取得するステップと、
前記角速度の誤差を補正するための誤差補正値を取得するステップと、
前記角速度から前記誤差補正値を減算して減算値を取得するステップと、
前記減算値が第1の閾値以下となる前記角速度が所定回数連続して取得された場合、前記撮像部に合焦制御の実行を指示するステップと、
を有する合焦制御方法。 An imaging unit;
The image pickup unit is mounted, the shake of the image pickup unit is corrected, the image pickup unit is rotatably supported around at least one rotation axis of three axes orthogonal to each other, and at least one rotation axis of the three axes is provided. A gimbal unit including a motor that rotates the imaging unit around
A focusing control method for a moving object including:
Acquiring an angular velocity of rotation of the imaging unit about at least one of the three rotation axes once every predetermined time;
Obtaining an error correction value for correcting the angular velocity error,
Subtracting the error correction value from the angular velocity to obtain a subtraction value;
When the angular velocity at which the subtraction value is equal to or less than a first threshold is continuously obtained a predetermined number of times, instructing the imaging unit to execute focusing control;
And a focusing control method.
請求項8に記載の合焦制御方法。 The step of instructing execution of the focusing control includes a step of instructing the imaging unit to stop focusing control when the subtraction value is larger than the first threshold value.
A focusing control method according to claim 8.
前記誤差補正値は、
ロール軸を中心とする前記撮像部の回転の角速度の誤差を補正するための第1の誤差補正値と、
ピッチ軸を中心とする前記撮像部の回転の角速度の誤差を補正するための第2の誤差補正値と、
ヨー軸を中心とする前記撮像部の回転の角速度の誤差を補正するための第3の誤差補正値と、を含む、
請求項8または9に記載の合焦制御方法。 The three axes include a roll axis, a pitch axis, and a yaw axis,
The error correction value is:
A first error correction value for correcting an error in the angular velocity of rotation of the imaging unit about the roll axis;
A second error correction value for correcting an error in the angular velocity of rotation of the imaging unit about a pitch axis;
A third error correction value for correcting an error in the angular velocity of rotation of the imaging unit about the yaw axis.
The focus control method according to claim 8.
請求項10に記載の合焦制御方法。 The first error correction value is larger than the second error correction value and the third error correction value;
A focusing control method according to claim 10.
前記合焦制御の実行を指示するステップは、継続的に焦点位置を変更しながら前記合焦制御を行うよう指示するステップを含む、
請求項8〜11のいずれか1項に記載の合焦制御方法。 Capturing a moving image,
The step of instructing execution of the focusing control includes an instruction of performing the focusing control while continuously changing a focus position.
A focusing control method according to claim 8.
前記撮像部が搭載され、前記撮像部の振れを補正し、相互に直交する3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に前記撮像部を回転自在に支持し、前記3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に前記撮像部を回転させるモータを備えるジンバル部と、
を備える移動体に、
前記3軸の少なくとも1つの回転軸を中心とする前記撮像部の回転の角速度を所定時間毎に1回取得するステップと、
前記角速度の誤差を補正するための誤差補正値を取得するステップと、
前記角速度から前記誤差補正値を減算して減算値を取得するステップと、
前記減算値が第1の閾値以下となる前記角速度が所定回数連続して取得された場合、前記撮像部に合焦制御の実行を指示するステップと、
を実行させるためのプログラム。 An imaging unit;
The image pickup unit is mounted, the shake of the image pickup unit is corrected, the image pickup unit is rotatably supported around at least one rotation axis of three axes orthogonal to each other, and at least one rotation axis of the three axes is provided. A gimbal unit including a motor that rotates the imaging unit around
To a moving object with
Acquiring an angular velocity of rotation of the imaging unit about at least one of the three rotation axes once every predetermined time;
Obtaining an error correction value for correcting the angular velocity error,
Subtracting the error correction value from the angular velocity to obtain a subtraction value;
When the angular velocity at which the subtraction value is equal to or less than a first threshold is continuously obtained a predetermined number of times, instructing the imaging unit to execute focusing control;
A program for executing
前記撮像部が搭載され、前記撮像部の振れを補正し、相互に直交する3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に前記撮像部を回転自在に支持し、前記3軸の少なくとも1つの回転軸を中心に前記撮像部を回転させるモータを備えるジンバル部と、
を備える移動体に、
前記3軸の少なくとも1つの回転軸を中心とする前記撮像部の回転の角速度を所定時間毎に1回取得するステップと、
前記角速度の誤差を補正するための誤差補正値を取得するステップと、
前記角速度から前記誤差補正値を減算して減算値を取得するステップと、
前記減算値が第1の閾値以下となる前記角速度が所定回数連続して取得された場合、前記撮像部に合焦制御の実行を指示するステップと、
を実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。 An imaging unit;
The image pickup unit is mounted, the shake of the image pickup unit is corrected, the image pickup unit is rotatably supported around at least one rotation axis of three axes orthogonal to each other, and at least one rotation axis of the three axes is provided. A gimbal unit including a motor that rotates the imaging unit around
To a moving object with
Acquiring an angular velocity of rotation of the imaging unit about at least one of the three rotation axes once every predetermined time;
Obtaining an error correction value for correcting the angular velocity error,
Subtracting the error correction value from the angular velocity to obtain a subtraction value;
When the angular velocity at which the subtraction value is equal to or less than a first threshold is continuously obtained a predetermined number of times, instructing the imaging unit to execute focusing control;
And a computer-readable recording medium on which a program for executing the program is recorded.
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