JP2020034643A - 制御装置、撮像装置、制御方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】レンズの特性、レンズの状態、またはレンズの周囲環境などの影響でレンズを精度よく目標位置に停止させることが難しい場合がある。【解決手段】制御装置は、撮像装置が備えるレンズを駆動する電動機を制御する制御装置でよい。制御装置は、電動機の回転を開始させてからレンズの速度が予め定められた速度に到達するまでの電動機の第１回転量を特定する第１特定部を備えてよい。制御装置は、レンズの速度が予め定められた速度である状態で電動機の回転の停止が指示されてからレンズが停止するまでの電動機の第２回転量を特定する第２特定部を備えてよい。制御装置は、第１回転量及び第２回転量を加算した第３回転量に対応する距離以上レンズの目標位置から離れた位置までレンズを移動させた後、目標位置にレンズを移動させるように電動機を制御する制御部を備えてよい。【選択図】図４

Description

本発明は、制御装置、撮像装置、制御方法、及びプログラムに関する。

特許文献１には、コントラストオートフォーカス方式でのサーチ開始時点では、モータを一定の駆動速度で動作させ、レンズが目標位置に到達するのに先立って、モータの駆動を停止させることが開示されている。
特許文献１ 特開２０１７−１３８４１４号公報

レンズの特性、レンズの状態、またはレンズの周囲環境などの影響でレンズを精度よく目標位置に停止させることが難しい場合がある。

本発明の一態様に係る制御装置は、撮像装置が備えるレンズを駆動する電動機を制御する制御装置でよい。制御装置は、電動機の回転を開始させてからレンズの速度が予め定められた速度に到達するまでの電動機の第１回転量を特定する第１特定部を備えてよい。制御装置は、レンズの速度が予め定められた速度である状態で電動機の回転の停止が指示されてからレンズが停止するまでの電動機の第２回転量を特定する第２特定部を備えてよい。制御装置は、第１回転量及び第２回転量を加算した第３回転量に対応する距離以上レンズの目標位置から離れた位置までレンズを移動させた後、目標位置にレンズを移動させるように電動機を制御する制御部を備えてよい。

制御部は、第３回転量に対応する距離以上レンズの目標位置から離れた位置までレンズを移動させて停止させた後、電動機の回転を開始させ、レンズの速度が予め定められた速度である状態で、レンズの位置が目標位置になるまでに必要な電動機の回転量が残り第２回転量に達したところで電動機の回転の停止を指示してよい。

第１特定部は、電動機の第１回転方向への回転を開始させてからレンズの速度が予め定められた速度に到達するまでの電動機の第１回転量を特定してよい。第２特定部は、レンズの速度が予め定められた速度である状態で電動機の第１回転方向への回転の停止が指示されてからレンズが停止するまでの電動機の第２回転量を特定してよい。制御部は、電動機を第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転させることで第３回転量に対応する距離以上レンズの目標位置から離れた位置までレンズを移動させた後、電動機の第１回転方向への回転を開始させ、レンズの速度が予め定められた速度である状態で、レンズの位置が目標位置になるまでに必要な電動機の回転量が残り第２回転量に達したところで電動機の第１回転方向への回転の停止を指示してよい。

電動機からの動力はギア機構を介してレンズに伝達されてよい。第１特定部は、ギア機構によるバックラッシュによりレンズが移動せず電動機が回転する予め定められた回転量を含む第１回転量を特定してよい。

第１特定部は、コントラストオートフォーカスを開始したときに、電動機の第１回転方向への回転を開始させてからレンズの速度が予め定められた速度に到達するまでの電動機の第１回転量を特定してよい。第２特定部は、レンズの速度が予め定められた速度である状態で、コントラストオートフォーカスにおいてコントラストの評価値のピークを検出したことに対応して電動機の第１回転方向への回転の停止が指示されてから、レンズが停止するまでの電動機の第２回転量を特定してよい。制御部は、コントラストの評価値のピークを検出したことに対応してレンズが停止した後、電動機を第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転させることで、コントラストの評価値のピークを検出したときのレンズの位置に対応する目標位置から、第３回転量に対応する距離以上レンズの目標位置から離れた位置までレンズを移動させてよい。次いで、制御部は、電動機の第１回転方向への回転を開始させ、レンズの速度が予め定められた速度である状態で、レンズの位置が目標位置になるまでに必要な電動機の回転量が残り第２回転量に達したところで電動機の第１回転方向への回転の停止を指示してよい。

電動機は、ＤＣモータ、コアレスモータ、または超音波モータでよい。

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。

本発明の一態様に係る移動体は、上記撮像装置と、撮像装置の姿勢を調整可能に支持する支持機構とを備えて移動する移動体でよい。

本発明の一態様に係る制御方法は、撮像装置が備えるレンズを駆動する電動機を制御する制御方法でよい。制御方法は、電動機の回転を開始させてからレンズの速度が予め定められた速度に到達するまでの電動機の第１回転量を特定する段階を備えてよい。制御方法は、レンズの速度が予め定められた速度である状態で電動機の回転の停止が指示されてからレンズが停止するまでの電動機の第２回転量を特定する段階を備えてよい。制御方法は、第１回転量及び第２回転量を加算した第３回転量に対応する距離以上レンズの目標位置から離れた位置までレンズを移動させた後、目標位置にレンズを移動させるように電動機を制御する段階を備えてよい。

本発明の一態様に係るプログラムは、上記制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムでよい。

本発明の一態様によれば、レンズの特性、レンズの状態、またはレンズの周囲環境などが変化しても、レンズを精度よく目標位置に停止させることができる。

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。

本実施形態に係る撮像装置の外観斜視図の一例を示す図である。 本実施形態に係る撮像装置の機能ブロックを示す図である。 コントラストＡＦを実行する場合のフォーカスレンズの動きについて説明するための図である。 コントラストＡＦを実行する手順の一例を示すフローチャートを示す図である。 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。 ハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施の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。また、実施の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。以下の実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明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明らかである。

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。

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。

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。

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。

図１は、本実施形態に係る撮像装置１００の外観斜視図の一例を示す図である。図２は、本実施形態に係る撮像装置１００の機能ブロックを示す図である。

撮像装置１００は、撮像部１０２及びレンズ部２００を備える。撮像部１０２は、イメージセンサ１２０、撮像制御部１１０、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、ズームレンズ２１１及びフォーカスレンズ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。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。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。

撮像部１０２は、指示部１６２及び表示部１６０をさらに有してよい。指示部１６２は、撮像装置１００に対する指示をユーザから受け付けるユーザインタフェースである。表示部１６０は、イメージセンサ１２０により撮像された画像、撮像装置１００の各種設定情報などを表示する。表示部１６０は、タッチパネルで構成されてよい。

レンズ部２００は、フォーカスレンズ２１０、ズームレンズ２１１、レンズ駆動部２１２、レンズ駆動部２１３及びレンズ制御部２２０を有する。フォーカスレンズ２１０、及びズームレンズ２１１は、少なくとも１つのレンズを含んでよい。フォーカスレンズ２１０、及びズームレンズ２１１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、電動機２１６を含む。電動機２１６は、ＤＣモータ、コアレスモータ、または超音波モータでよい。レンズ駆動部２１２は、電動機２１６からの動力をカム環、ガイド軸などの機構部材を介してフォーカスレンズ２１０の少なくとも一部または全部に伝達して、フォーカスレンズ２１０の少なくとも一部または全部を光軸に沿って移動させる。レンズ駆動部２１３は、電動機２１７を含む。電動機２１７は、ステッピングモータ、ＤＣモータ、コアレスモータ、または超音波モータでよい。レンズ駆動部２１３は、電動機２１７からの動力をカム環、ガイド軸などの機構部材を介してズームレンズ２１１の少なくとも一部または全部に伝達して、ズームレンズ２１１の少なくとも一部または全部を光軸に沿って移動させる。レンズ制御部２２０は、撮像部１０２からのレンズ制御命令に従って、レンズ駆動部２１２及びレンズ駆動部２１３の少なくとも一方を駆動して、機構部材を介してフォーカスレンズ２１０及びズームレンズ２１１の少なくとも一方を光軸方向に沿って移動させることで、ズーム動作及びフォーカス動作の少なくとも一方を実行する。レンズ制御命令は、例えば、ズーム制御命令、及びフォーカス制御命令である。

レンズ部２００は、メモリ２４０、位置センサ２１４、及び位置センサ２１５をさらに有する。メモリ２４０は、レンズ駆動部２１２、及びレンズ駆動部２１３を介して移動するフォーカスレンズ２１０、及びズームレンズ２１１の制御値を記憶する。メモリ２４０は、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。位置センサ２１４は、フォーカスレンズ２１０の位置を検出する。位置センサ２１４は、現在のフォーカス位置を検出してよい。位置センサ２１５は、ズームレンズ２１１の位置を検出する。位置センサ２１５は、ズームレンズ２１１の現在のズーム位置を検出してよい。位置センサ２１４、及び位置センサ２１５は、磁気抵抗（ＭＲ）センサでよい。

以上のように構成された撮像装置１００において、例えば、大型で重量が重いフォーカスレンズ２１０を駆動させるために、電動機２１６として、例えば、ＤＣモータが用いられることがある。ステッピングモータの場合には、ステッピングモータが目標の回転量（パルス数）に到達した段階で、ステッピングモータの回転を即座に停止させることができる。しかしながら、ＤＣモータは、電流の供給が停止されても、即座に回転を止めることができない。そのため、まず、ＤＣモータに電流を供給して、フォーカスレンズ２１０の速度を予め定められた速度にする。その後、ＤＣモータへの電流の供給を停止させてから、ＤＣモータの回転が止まるまで（フォーカスレンズ２１０が停止するまで）の間のＤＣモータの回転量を考慮したタイミングで、ＤＣモータへの電流の供給を停止させて、フォーカスレンズ２１０を目標位置に停止させる。

しかしながら、フォーカスレンズ２１０の速度を予め定められた速度にするまでのＤＣモータの回転量、またはＤＣモータの回転が止まるまでのＤＣモータの回転量は、レンズ部２００の個々の特性によって異なる。これらの回転量は、レンズ部２００の姿勢などによっても異なる。例えば、これらの回転量は、レンズ部２００が下側を向いているか、上側を向いているかによって異なる。これらの回転量は、撮像装置１００が存在する周囲の環境によっても異なる。撮像装置１００が存在する周囲の環境が変化すると、フォーカスレンズ２１０が停止するための摩擦力が変化する場合がある。したがって、フォーカスレンズ２１０を駆動させる電動機２１６として、ＤＣモータが用いられる場合、短時間に精度よくフォーカスレンズ２１０を目標位置に停止させることは容易ではない。コアレスモータ、または超音波モータなどの場合にも同様なことが言える。

そこで、本実施形態に係る撮像装置１００は、フォーカスレンズ２１０を駆動する際に、フォーカスレンズ２１０の速度を予め定められた速度にするまでの電動機２１６の回転量、及び電動機２１６の回転が止まるまでの電動機２１６の回転量を特定する。そして、撮像装置１００は、それらの回転量に基づいて、電動機２１６を制御し、フォーカスレンズ２１０を目標位置に停止させる。

撮像装置１００は、例えば、コントラストオートフォーカス（コントラストＡＦ）を実行する場合に、フォーカスレンズ２１０の速度を予め定められた速度にするまでの電動機２１６の回転量を特定する。さらに、撮像装置１００は、コントラストの評価値のピークを検出したことに対応してフォーカスレンズ２１０を停止させるときに、電動機２１６の回転が止まるまでの電動機２１６の回転量を特定する。撮像装置１００は、それらの回転量に基づいて、フォーカスレンズ２１０を評価値のピークに基づく目標位置まで移動させる。

撮像制御部１１０は、特定部１１２、及び合焦制御部１１６を備える。特定部１１２は、電動機２１６の回転を開始させてからフォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度に到達するまでの電動機２１６の回転量Ｒ１を特定する。特定部１１２は、位置センサ２１４に検出される検出結果から、電動機２１６の回転量Ｒ１を特定してよい。電動機２１６からの動力をフォーカスレンズ２１０に伝達する駆動機構は、ギア機構を含む。そのため、フォーカスレンズ２１０が移動を開始するまでにバックラッシュにより電動機２１６が空転する。したがって、回転量Ｒ１は、ギア機構によるバックラッシュによりフォーカスレンズ２１０が移動せず電動機２１６が回転する予め定められた回転量Ｒｂを含む。

特定部１１２は、電動機２１６の回転を開始させてからフォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度に到達するまでにフォーカスレンズ２１０が移動した距離と、バックラッシュによる回転量Ｒｂに基づいて、電動機２１６の回転量Ｒ１を特定してよい。

特定部１１２は、フォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度である状態で電動機２１６の回転の停止が指示されてからフォーカスレンズ２１０が停止するまでの電動機２１６の回転量Ｒ２を特定する。特定部１１２は、フォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度である状態で電動機２１６の回転の停止が指示され、電動機２１６への電流の供給が停止してから、電動機２１６の回転が停止するまでの回転量を、回転量Ｒ２として特定してよい。

合焦制御部１１６は、回転量Ｒ１及び回転量Ｒ２を加算した回転量Ｒ３に対応する距離Ｈ以上、フォーカスレンズ２１０の目標位置から離れた位置までフォーカスレンズ２１０を移動させた後、目標位置にフォーカスレンズ２１０を移動させるように電動機２１６を制御する。回転量Ｒ１は、第１回転量の一例である。回転量Ｒ２は、第２回転量の一例である。回転量Ｒ３は、第３回転量の一例である。

合焦制御部１１６は、回転量Ｒ３に対応する距離Ｈ以上、フォーカスレンズ２１０の目標位置から離れた位置までフォーカスレンズ２１０を移動させて停止させた後、電動機２１６の回転を開始させる。そして、合焦制御部１１６は、フォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度である状態で、フォーカスレンズ２１０の位置が目標位置になるまでに必要な電動機２１６の回転量が残り回転量Ｒ２に達したところで電動機２１６の回転の停止を指示してよい。

特定部１１２は、電動機２１６の第１回転方向への回転を開始させてからフォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度に到達するまでの電動機２１６の第１回転量を特定してよい。さらに、特定部１１２は、フォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度である状態で電動機２１６の第１回転方向への回転の停止が指示されてからフォーカスレンズ２１０が停止するまでの電動機２１６の回転量Ｒ２を特定してよい。

合焦制御部１１６は、電動機２１６を第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転させることで回転量Ｒ３に対応する距離Ｈ以上、フォーカスレンズ２１０の目標位置から離れた位置までフォーカスレンズ２１０を移動させてよい。次いで、合焦制御部１１６は、電動機２１６の第１回転方向への回転を開始させ、フォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度である状態で、フォーカスレンズ２１０の位置が目標位置になるまでに必要な電動機２１６の回転量が残り回転量Ｒ２に達したところで電動機２１６の第１回転方向への回転の停止を指示してよい。

特定部１１２は、コントラストＡＦを開始したときに、電動機２１６の第１回転方向への回転を開始させてからフォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度に到達するまでの電動機２１６の回転量Ｒ１を特定してよい。さらに、特定部１１２は、フォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度である状態で、コントラストＡＦにおいてコントラストの評価値のピークを検出したことに対応して電動機２１６の第１回転方向への回転の停止が指示されてから、フォーカスレンズ２１０が停止するまでの電動機２１６の回転量Ｒ２を特定してよい。

合焦制御部１１６は、コントラストの評価値のピークを検出したことに対応してフォーカスレンズ２１０が停止した後、電動機２１６を第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転させることで、コントラストの評価値のピークを検出したときのフォーカスレンズ２１０の位置に対応する目標位置から、回転量Ｒ３に対応する距離Ｈ以上、フォーカスレンズ２１０の目標位置から離れた位置までフォーカスレンズ２１０を移動させる。次いで、合焦制御部１１６は、電動機２１６の第１回転方向への回転を開始させ、フォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度である状態で、フォーカスレンズ２１０の位置が目標位置になるまでに必要な電動機２１６の回転量が残り回転量Ｒ２に達したところで電動機２１６の第１回転方向への回転の停止を指示する。

以上の通り、特定部１１２は、フォーカスレンズ２１０を駆動する際に、フォーカスレンズ２１０の速度を予め定められた速度にするまでの電動機２１６の回転量、及び電動機２１６の回転が止まるまでの電動機２１６の回転量を特定する。合焦制御部１１６は、それらの回転量に基づいて、電動機２１６を制御し、フォーカスレンズ２１０を目標位置に停止させる。レンズ部２００の姿勢、撮像装置１００が存在する周囲の環境の変化によって、回転量Ｒ１及び回転量Ｒ２が変化しても、短時間に精度よくフォーカスレンズ２１０を目標位置に停止させることができる。

図３を参照して、コントラストＡＦを実行する場合のフォーカスレンズ２１０の動きについてさらに説明する。

合焦制御部１１６は、コントラストＡＦを実行すべく、第１回転方向へ電動機２１６を回転させる。このとき、バックラッシュによりフォーカスレンズ２１０が移動を開始するまでの間、電動機２１６は空転する（Ｓ１）。合焦制御部１１６は、フォーカスレンズ２１０の移動が開始されると、フォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度になるように電動機２１６を制御する（Ｓ２）。特定部１１２は、バックラッシュによる空転も含めてフォーカスレンズ２１０の速度を予め定められた速度にするまでの電動機２１６の回転量Ｒ１を特定する。

合焦制御部１１６は、電動機２１６を駆動させて、フォーカスレンズ２１０を移動させている間、撮像装置１００により撮像される画像のコントラストの評価値を導出する（Ｓ３）。合焦制御部１１６は、コントラストの評価値のピークを検出すると、ピークを検出したときのフォーカスレンズ２１０の位置を目標位置として特定する。さらに、合焦制御部１１６は、評価値のピークを検出したことに対応して、電動機２１６の停止をレンズ制御部２２０に指示する。これにより、電動機２１６への電流の供給が停止される。電動機２１６は、停止の指示を受けてからフォーカスレンズ２１０が摩擦力を受けて停止するまで回転する（Ｓ４）。特定部１１２は、電動機２１６の停止をレンズ制御部２２０に指示してから、電動機２１６の回転が停止するまでの電動機２１６の回転量Ｒ２を特定する。

その後、合焦制御部１１６は、回転量Ｒ１と回転量Ｒ２とを加算した回転量Ｒ３に対応する距離Ｈ以上、フォーカスレンズ２１０の目標位置から離れた位置までフォーカスレンズ２１０を移動させるべく、電動機２１６を第２回転方向に回転させる。このとき、電動機２１６は、バックラッシュにより空転してから（Ｓ５）、さらに回転して、停止する（Ｓ６）。フォーカスレンズ２１０は、目標位置を一旦過ぎて停止する。

合焦制御部１１６は、フォーカスレンズ２１０が停止している位置から目標位置まで移動させるために必要な電動機２１６の回転量Ｒｔを特定する。合焦制御部１１６は、フォーカスレンズ２１０が停止している位置、目標位置、回転量Ｒ１、及び回転量Ｒ２に基づいて回転量Ｒｔを特定する。

合焦制御部１１６は、第１回転方向に電動機２１６を再度、回転させて、フォーカスレンズ２１０を目標位置に停止させるべく、レンズ制御部２２０に電動機２１６への電流の供給を指示する。合焦制御部１１６は、レンズ制御部２２０を介して、フォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度になるように電動機２１６を制御する。これにより、電動機２１６は空転した後（Ｓ７）、フォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度になるまで回転する（Ｓ８）。

さらに、合焦制御部１１６は、フォーカスレンズ２１０の位置が目標位置になるまでに必要な電動機２１６の回転量が残り回転量Ｒ２になるまで電動機２１６への電流の供給を継続させる（Ｓ９）。その後、合焦制御部１１６は、電動機２１６の回転量が残り回転量Ｒ２に達したところで電動機２１６の第１回転方向への回転の停止をレンズ制御部２２０に指示する。これにより、電動機２１６が回転量Ｒ２だけ回転した後、フォーカスレンズ２１０は、摩擦力により目標位置で停止する（Ｓ１０）。

特定部１１２は、コントラストＡＦを実行すべく、電動機２１６を第１回転方向に回転して停止するときに回転量Ｒ１及び回転量Ｒ２を特定する。そして、合焦制御部１１６は、フォーカスレンズ２１０を目標位置まで移動させる前に、電動機２１６を第２回転方向に回転させて、電動機２１６が第１回転方向に回転量Ｒ１及び回転量Ｒ２を加算した回転量Ｒ３以上回転して停止できるところまで、フォーカスレンズ２１０を移動させる。その後、合焦制御部１１６は、再度、電動機２１６を第１回転方向に回転させて、停止させることで、フォーカスレンズ２１０を目標位置で停止させる。特定部１１２が、回転量Ｒ１及び回転量Ｒ２を適宜特定して、合焦制御部１１６が、その回転量Ｒ１及び回転量Ｒ２に基づいて、電動機２１６を制御する。よって、レンズ部２００の姿勢、撮像装置１００の周囲の環境が異なることで、フォーカスレンズ２１０に作用する摩擦力などが変化しても、短時間に精度よくフォーカスレンズ２１０を目標位置に停止させることができる。

図４は、コントラストＡＦを実行する手順の一例を示すフローチャートである。

合焦制御部１１６は、コントラストＡＦを実行すべく、電動機２１６の駆動をレンズ制御部２２０に指示することで、フォーカスレンズ２１０の第１方向への移動を開始させる（Ｓ１００）。合焦制御部１１６は、フォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度になるように、電動機２１６を制御する。特定部１１２は、フォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度に達するまでの電動機２１６の回転量Ｒ１を特定する（Ｓ１０２）。

合焦制御部１１６は、フォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度に達した後さらにフォーカスレンズ２１０の移動を継続させて、コントラストの評価値のピークを検出する（Ｓ１０４）。合焦制御部１１６は、コントラストの評価値のピークを検出すると、合焦制御部１１６は、電動機２１６の回転の停止を指示する（Ｓ１０６）。

合焦制御部１１６は、評価値がピークとなるフォーカスレンズ２１０の位置を示す目標位置を特定する（Ｓ１０８）。特定部１１２は、電動機２１６の回転の停止を指示してから、フォーカスレンズ２１０が停止するまでの電動機２１６の回転量Ｒ２を特定する（Ｓ１１０）。合焦制御部１１６は、回転量Ｒ１及び回転量Ｒ２を加算して、回転量Ｒ３を導出する（Ｓ１１２）。合焦制御部１１６は、電動機２１６を第２回転方向に回転させることにより、フォーカスレンズ２１０を第２方向へ移動させて、目標位置を通過させてから停止させる（Ｓ１１４）。

次いで、合焦制御部１１６は、フォーカスレンズ２１０を停止の位置から目標位置に到達させるための電動機２１６の回転量Ｒｔを特定する（Ｓ１１６）。合焦制御部１１６は、回転量Ｒｔが回転量Ｒ３以上か否かを判定する（Ｓ１１８）。回転量Ｒｔが回転量Ｒ３以上でなければ、合焦制御部１１６は、回転量Ｒｔが回転量Ｒ３以上になるように、フォーカスレンズ２１０をさらに第２方向へ移動させて、停止させる（Ｓ１２０）。

回転量Ｒｔが回転量Ｒ３以上の場合、合焦制御部１１６は、再度、フォーカスレンズ２１０を第１方向へ移動させるべく、電動機２１６を第１回転方向に回転させて、フォーカスレンズ２１０の速度を予め定められた速度にした後、フォーカスレンズ２１０が目標位置に到達するまでの電動機２１６の回転量が残り回転量Ｒ２に達したところで電動機２１６の第１回転方向への回転の停止をレンズ制御部２２０に指示する。その後、フォーカスレンズ２１０は摩擦力により目標位置で停止する（Ｓ１２２）。

以上の通り、本実施形態に係る撮像装置１００によれば、レンズ部２００の姿勢、撮像装置１００が存在する周囲の環境の変化などによって、回転量Ｒ１及び回転量Ｒ２が変化しても、短時間に精度よくフォーカスレンズ２１０を目標位置に停止させることができる。

なお、レンズ部２００の姿勢が異なると、電動機２１６の回転方向によってフォーカスレンズ２１０の摩擦力は異なる。したがって、上記の例では、回転量Ｒ１及び回転量Ｒ２を特定したときと同じ回転方向に電動機２１６を回転させることで、フォーカスレンズ２１０を目標位置に停止させている。そのため、合焦制御部１１６は、コントラストの評価値のピークを検出した後、電動機２１６を逆回転させて、フォーカスレンズ２１０を一旦、目標位置を通過させた位置まで戻している。

しかし、レンズ部２００の姿勢が、フォーカスレンズ２１０が水平方向に移動できる姿勢の場合には、電動機２１６の回転方向によるフォーカスレンズ２１０の摩擦力の変化は無視できる場合がある。その場合には、合焦制御部１１６は、電動機２１６を第１回転方向に回転させることで、コントラストの評価値のピークを検出した後、電動機２１６を第１回転方向にさらに回転させて、回転量Ｒ１と回転量Ｒ２とを加算した回転量Ｒ３に対応する距離Ｈ以上になったところで、フォーカスレンズ２１０を停止させる。その後、電動機２１６は、電動機２１６を第２回転方向に回転させて、フォーカスレンズ２１０が目標位置に到達するまでの電動機２１６の回転量が残り回転量Ｒ２に達したところで電動機２１６の第２回転方向への回転の停止をレンズ制御部２２０に指示してよい。

特定部１１２は、レンズ部２００の光軸方向が予め定められた方向範囲に含まれるか否かを判定してよい。予め定められた方向範囲は、水平方向を含んでよい。レンズ部２００の光軸方向が予め定められた方向範囲でなければ、合焦制御部１１６は、電動機２１６をコントラストの評価値のピークを検出したときの第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転させる。そして、合焦制御部１１６は、コントラストの評価値のピークを検出したときのフォーカスレンズ２１０の位置に対応する目標位置から、回転量Ｒ３に対応する距離以上、フォーカスレンズ２１０の目標位置から離れた位置までフォーカスレンズ２１０を移動させる。次いで、合焦制御部１１６は、電動機２１６の第１回転方向への回転を開始させ、フォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度である状態で、フォーカスレンズ２１０の位置が目標位置になるまでに必要な電動機２１６の回転量が残り回転量Ｒ２に達したところで電動機２１６の第１回転方向への回転の停止を指示する。

レンズ部２００の光軸方向が予め定められた方向範囲であれば、合焦制御部１１６は、電動機２１６をコントラストの評価値のピークを検出したときの第１回転方向にさらに回転させる。そして、合焦制御部１１６は、コントラストの評価値のピークを検出したときのフォーカスレンズ２１０の位置に対応する目標位置から、回転量Ｒ３に対応する距離以上、フォーカスレンズ２１０の目標位置から離れた位置までフォーカスレンズ２１０を移動させる。次いで、合焦制御部１１６は、電動機２１６の第２回転方向への回転を開始させ、フォーカスレンズ２１０の速度が予め定められた速度である状態で、フォーカスレンズ２１０の位置が目標位置になるまでに必要な電動機２１６の回転量が残り回転量Ｒ２に達したところで電動機２１６の第２回転方向への回転の停止を指示する。

上記のような撮像装置１００は、移動体に搭載されてもよい。撮像装置１００は、図５に示すような、無人航空機（ＵＡＶ）に搭載されてもよい。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を備えてよい。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、推進部により推進される移動体の一例である。移動体とは、ＵＡＶの他、空中を移動する他の航空機などの飛行体、地上を移動する車両、水上を移動する船舶等を含む概念である。

ＵＡＶ本体２０は、複数の回転翼を備える。複数の回転翼は、推進部の一例である。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。また、ＵＡＶ１０は、回転翼を有さない固定翼機でもよい。

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更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。

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。更に他の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。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。

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命令を示す指示情報を送信する。指示情報は、例えば、ＵＡＶ１０の高度を上昇させる指示情報を含む。指示情報は、ＵＡＶ１０が位置すべき高度を示してよい。ＵＡＶ１０は、遠隔操作装置３００から受信した指示情報により示される高度に位置するように移動する。指示情報は、ＵＡＶ１０を上昇させる上昇命令を含んでよい。ＵＡＶ１０は、上昇命令を受け付けている間、上昇する。ＵＡＶ１０は、上昇命令を受け付けても、ＵＡＶ１０の高度が上限高度に達している場合には、上昇を制限してよい。

図６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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明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明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、およ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、およ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。

１０ ＵＡＶ
２０ ＵＡＶ本体
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 特定部
１１６ 合焦制御部
１２０ イメージセンサ
１３０ メモリ
１６０ 表示部
１６２ 指示部
２００ レンズ部
２１０ フォーカスレンズ
２１１ ズームレンズ
２１２ レンズ駆動部
２１３ レンズ駆動部
２１４ 位置センサ
２１５ 位置センサ
２１６ 電動機
２１７ 電動機
２２０ レンズ制御部
２４０ メモリ
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

Claims (10)

1. 撮像装置が備えるレンズを駆動する電動機を制御する制御装置であって、
   前記電動機の回転を開始させてから前記レンズの速度が予め定められた速度に到達するまでの前記電動機の第１回転量を特定する第１特定部と、
   前記レンズの速度が前記予め定められた速度である状態で前記電動機の回転の停止が指示されてから前記レンズが停止するまでの前記電動機の第２回転量を特定する第２特定部と、
   前記第１回転量及び前記第２回転量を加算した第３回転量に対応する距離以上前記レンズの目標位置から離れた位置まで前記レンズを移動させた後、前記目標位置に前記レンズを移動させるように前記電動機を制御する制御部と
   を備える制御装置。
2. 前記制御部は、前記第３回転量に対応する距離以上前記レンズの目標位置から離れた位置まで前記レンズを移動させて停止させた後、前記電動機の回転を開始させ、前記レンズの速度が前記予め定められた速度である状態で、前記レンズの位置が前記目標位置になるまでに必要な前記電動機の回転量が残り前記第２回転量に達したところで前記電動機の回転の停止を指示する、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記第１特定部は、前記電動機の第１回転方向への回転を開始させてから前記レンズの速度が予め定められた速度に到達するまでの前記電動機の前記第１回転量を特定し、
   前記第２特定部は、前記レンズの速度が前記予め定められた速度である状態で前記電動機の前記第１回転方向への回転の停止が指示されてから前記レンズが停止するまでの前記電動機の第２回転量を特定し、
   前記制御部は、前記電動機を前記第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転させることで前記第３回転量に対応する距離以上前記レンズの目標位置から離れた位置まで前記レンズを移動させた後、前記電動機の前記第１回転方向への回転を開始させ、前記レンズの速度が前記予め定められた速度である状態で、前記レンズの位置が前記目標位置になるまでに必要な前記電動機の回転量が残り前記第２回転量に達したところで前記電動機の前記第１回転方向への回転の停止を指示する、請求項１に記載の制御装置。
4. 前記電動機からの動力はギア機構を介して前記レンズに伝達され、
   前記第１特定部は、前記ギア機構によるバックラッシュにより前記レンズが移動せず前記電動機が回転する予め定められた回転量を含む前記第１回転量を特定する、請求項１に記載の制御装置。
5. 前記第１特定部は、コントラストオートフォーカスを開始したときに、前記電動機の第１回転方向への回転を開始させてから前記レンズの速度が予め定められた速度に到達するまでの前記電動機の前記第１回転量を特定し、
   前記第２特定部は、前記レンズの速度が前記予め定められた速度である状態で、前記コントラストオートフォーカスにおいてコントラストの評価値のピークを検出したことに対応して前記電動機の前記第１回転方向への回転の停止が指示されてから、前記レンズが停止するまでの前記電動機の第２回転量を特定し、
   前記制御部は、前記コントラストの評価値のピークを検出したことに対応して前記レンズが停止した後、前記電動機を前記第１回転方向とは反対の第２回転方向に回転させることで、前記コントラストの評価値のピークを検出したときの前記レンズの位置に対応する前記目標位置から、前記第３回転量に対応する距離以上前記レンズの目標位置から離れた位置まで前記レンズを移動させ、次いで、前記電動機の前記第１回転方向への回転を開始させ、前記レンズの速度が前記予め定められた速度である状態で、前記レンズの位置が前記目標位置になるまでに必要な前記電動機の回転量が残り前記第２回転量に達したところで前記電動機の前記第１回転方向への回転の停止を指示する、請求項１に記載の制御装置。
6. 前記電動機は、ＤＣモータ、コアレスモータ、または超音波モータである、請求項１に記載の制御装置。
7. 請求項１から６の何れか１つに記載の制御装置と、
   前記レンズと
   を備える撮像装置。
8. 請求項７に記載の撮像装置と、前記撮像装置の姿勢を調整可能に支持する支持機構とを備えて移動する移動体。
9. 撮像装置が備えるレンズを駆動する電動機を制御する制御方法であって、
   前記電動機の回転を開始させてから前記レンズの速度が予め定められた速度に到達するまでの前記電動機の第１回転量を特定する段階と、
   前記レンズの速度が前記予め定められた速度である状態で前記電動機の回転の停止が指示されてから前記レンズが停止するまでの前記電動機の第２回転量を特定する段階と、
   前記第１回転量及び前記第２回転量を加算した第３回転量に対応する距離以上前記レンズの目標位置から離れた位置まで前記レンズを移動させた後、前記目標位置に前記レンズを移動させるように前記電動機を制御する段階と
   を備える制御方法。
10. 請求項１から６の何れか１つに記載の制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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