JP2021022826A - 雲台装置、雲台システム、および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基準位置が検出される前においても適切な操作性を実現できる雲台装置を提供する。【解決手段】少なくとも１つの旋回軸を中心に旋回可能な雲台装置２が、雲台装置２を駆動して旋回させる少なくとも１つの駆動部１０，２０，３０，４０と、駆動部１０，２０，３０，４０による駆動の制御に適用される駆動パラメータを管理する駆動パラメータ管理部１０７と、雲台装置２が旋回する可動範囲内に配置され、可動範囲の原点を検出する原点センサ１１，２１，３１，４１と、を有する。原点センサ１１，２１，３１，４１による原点の検出前において、駆動部１０，２０，３０，４０は、雲台装置２の位置を示す位置情報の信頼度に基づいて駆動パラメータ管理部１０７が設定した駆動パラメータに応じて雲台装置２を駆動する。【選択図】図１

Description

本発明は、可動範囲の原点を検出可能な雲台装置、雲台システム、および制御方法に関する。

従来より、様々な位置制御の手法が開発され使用されている。位置制御においては、例えば、フィードバックを使用しないオープンループ制御やフィードバックを使用するクローズドロープ制御が用いられる。オープンループ制御を採用する装置では、エンコーダやポテンショメータ等の位置検出手段を省略できるので、製造コストを削減することができる。

一方で、オープンループ制御を採用するプリンタや監視カメラ等の装置において、絶対位置の測定基準となる基準位置を検出するために簡易的な位置検出手段が使用されることがある。以上のような装置では、可動範囲内に配置された原点センサを用いて基準位置を検出する初期化を実行することが知られている。初期化が実行されていない状態、すなわち、基準位置が検出されていない状態において装置が使用されると、基準位置に基づく位置制御が正常になされないので、制御対象物が駆動端に衝突する等の問題が生じる可能性がある。

特許文献１には、初期化が終了するまで電動駆動時の速度を低速に制限することによって、レンズが駆動端に衝突することを抑制すると共に初期化が完了していないことをユーザに認識させる技術が記載されている。

特許５０９４９２５号公報

モニタリング等に用いられる雲台装置は、様々な使用環境において、種々のカメラ装置やレンズ装置が装着されて使用される。したがって、雲台装置は、使用状況に応じて操作性が変化し、駆動端に衝突した場合の影響も変化する。

特許文献１に記載の技術を雲台装置に適用すると、必要以上に速度が制限されたり、逆に速度の制限が不十分となる可能性がある。雲台装置は、起動後直ちに撮影を実行することが求められるケースが多い。したがって、必要以上に速度が制限されてしまうと、雲台装置の操作性が損なわれる可能性がある。

以上の事情に鑑み、本発明は、基準位置が検出される前においても適切な操作性を実現できる雲台装置、雲台システム、および制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の雲台装置は、少なくとも１つの旋回軸を中心に旋回可能な雲台装置であって、前記雲台装置を駆動して旋回させる少なくとも１つの駆動部と、前記駆動部による駆動の制御に適用される駆動パラメータを管理する駆動パラメータ管理部と、前記雲台装置が旋回する可動範囲内に配置され、前記可動範囲の原点を検出する原点検出部と、を備え、前記原点検出部による前記原点の検出前において、前記駆動部は、前記雲台装置の位置を示す位置情報の信頼度に基づいて前記駆動パラメータ管理部が設定した前記駆動パラメータに応じて前記雲台装置を駆動する、ことを特徴とする。

本発明によれば、基準位置が検出される前においても適切な操作性を実現できる。

本発明の実施形態に係る雲台システムの全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る原点センサの説明図である。 本発明の実施形態における駆動パラメータを例示する表である。 本発明の実施形態における焦点距離の補正についての説明図である。 本発明の実施形態における初期化処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における電源オフ時の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における電源オン時の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における信頼度の設定処理を示すフローチャートである。 本発明の実施形態における自重変位条件に関する情報を示す表である。 本発明の実施形態における信頼度と駆動パラメータとの関係を示す表である。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。以下に説明される各実施形態は、本発明を実現可能な構成の一例に過ぎない。以下の各実施形態は、本発明が適用される装置の構成や各種の条件に応じて適宜に修正または変更することが可能である。したがって、本発明の範囲は、以下の各実施形態に記載される構成によって限定されるものではない。例えば、相互に矛盾のない限りにおいて実施形態内に記載された複数の構成を組み合わせた構成も採用可能である。本明細書において、「速度」および「加速度」並びにこれらに関する語は、「角速度」および「角加速度」並びにこれらに関する内容を含意することがある。

図１は、本発明の実施形態に係る雲台システム１の全体構成図である。雲台システム１は、雲台装置２、レンズ装置３，カメラ装置４、および操作器５を含む。雲台システム１は、例えば、スタジアム等の屋外環境において動画像等の映像を取得するモニタリングシステムである。

雲台装置２は、パン駆動部１０、パン原点センサ１１、チルト駆動部２０、チルト原点センサ２１、ロール駆動部３０、ロール原点センサ３１、ズーム駆動部４０、ズーム原点センサ４１、メモリ部５０、および制御部１００を有する。なお、以下の説明において、パン駆動部１０、チルト駆動部２０、ロール駆動部３０、およびズーム駆動部４０を「駆動部」と総称することがある。また、パン原点センサ１１、チルト原点センサ２１、ロール原点センサ３１、およびズーム原点センサ４１を「原点センサ」と総称することがある。

レンズ装置３は、撮像に供される光学系であって、カメラ装置４の撮像素子に被写体を結像させる複数のレンズを含む。

カメラ装置４は、レンズ装置３を介して入射した被写体像を光電変換して画像信号を出力する撮像素子と、出力された画像信号に対して信号処理（画像処理）を実行する画像エンジンとを含む。

操作器５は、ユーザの操作に供されるコントローラであって、ユーザによる操作に応じた操作信号を制御部１００へと出力する。操作器５が、雲台装置２からの出力（撮像された動画等）を表示する表示器としての機能を有してもよい。なお、操作器５は、有線または無線によって雲台装置２に接続されてもよいし、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルスイートに準拠したネットワークを介して雲台装置２にリモート接続されてもよい。操作器５は、スマートフォンやタブレットＰＣ等の汎用デバイスによって構成されてもよい。

パン駆動部１０は、例えば、雲台装置２をパン方向（水平方向）に移動させるステッピングモータと、ステッピングモータを駆動する駆動回路とを含む。パン駆動部１０は、制御部１００から伝送される信号に基づいて、雲台装置２をパン軸を中心に旋回させる。

チルト駆動部２０およびロール駆動部３０は、パン駆動部１０と同様に構成され、それぞれ、制御部１００から伝送される信号に基づいて、雲台装置２をチルト軸およびロール軸を中心に旋回させる。

ズーム駆動部４０は、レンズ装置３内のズームレンズを光軸方向（ズーム軸方向）に移動させる駆動回路である。ズーム駆動部４０は、制御部１００から伝送される信号に基づいてステッピングモータを駆動して、ズームレンズを光軸方向において移動させる。

パン原点センサ１１は、パン方向における雲台装置２の原点（基準位置）を検出するセンサであって、例えば、フォトインタラプタである。パン原点センサ１１は、雲台装置２のパン可動範囲内に配置され、検出信号を制御部１００へと出力する。

チルト原点センサ２１およびロール原点センサ３１は、パン原点センサ１１と同様に構成され、それぞれ、雲台装置２のチルト可動範囲内およびロール可動範囲内に配置され、検出信号を制御部１００へと出力する。

ズーム原点センサ４１は、パン原点センサ１１と同様に構成され、レンズ装置３のズームレンズの可動範囲内に配置され、検出信号を制御部１００へと出力する。

以下、パン軸（パン方向）に関する位置制御について説明するが、チルト軸（チルト方向）、ロール軸（ロール方向）、およびズーム軸（ズーム方向）に関しても同様の位置制御を適用できる。したがって、以下のパン駆動部１０に関する記載は、チルト駆動部２０、ロール駆動部３０、ズーム駆動部４０にも適用でき、以下のパン原点センサ１１に関する記載は、チルト原点センサ２１、ロール原点センサ３１、ズーム原点センサ４１にも適用できる。

図２は、本発明の実施形態に係る原点センサ（原点検出部）の１つであるパン原点センサ１１の説明図である。ＣＷ方向は時計回り（clockwise）方向を示し、ＣＣＷ方向は反時計回り（counterclockwise）方向を示す。矢印２００は雲台装置２のパン可動範囲を示す。なお、ズーム原点センサ４１に関しては、ＣＷ方向およびＣＣＷ方向を望遠端方向および広角端方向と読み替えることで本実施形態の構成を適用することができる。

実線２０１はパン原点センサ１１の出力（検出信号）を示す。パン原点センサ１１の出力はＨＩＧＨ（１）またはＬＯＷ（０）のいずれかの値を取る。

点線２０２は、パン原点センサ１１の出力が切り替わる位置、すなわち、パン方向における雲台装置２の基準位置を示す。以上の基準位置は、雲台装置２のパン方向における絶対位置を取得するのに用いられる原点である。パン原点センサ１１は、以上の基準位置とパン可動範囲の中心点とが実質的に一致するように配置されると好適である。以上のように配置されることによって、パン原点センサ１１の出力に基づく初期化が適切に実行される。初期化の詳細については後述される。

図１を再び参照して、雲台システム１の説明を継続する。

メモリ部５０は、雲台システム１に関する装置情報、雲台装置２の設置情報、旋回軸の各々における位置情報、現在時刻情報等の状態パラメータを記憶する記憶媒体であって、例えば不揮発性のフラッシュメモリである。雲台システム１に関する装置情報には、例えば、雲台装置２、レンズ装置３、およびカメラ装置４の各々の機種情報およびシリアル番号が含まれる。雲台装置２の設置情報は、雲台装置２がどのように設置されているかに関する情報であって、例えば、雲台装置２が屋内に設置されているか否か、および雲台装置２が正立状態で設置されているか否かを示す情報を含む。現在時刻情報は、後述される時間管理部１０３によって書き込まれる。

制御部１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の素子を含むマイクロコントローラである。制御部１００は、以上のＲＯＭ等に記憶されたプログラムを実行することにより、雲台システム１の各部を統括的に制御すると共に、以下の機能ブロックを実現する。

制御部１００は、機能ブロックとして、パルス出力部１０１、位置管理部１０２、時間管理部１０３、カメラ通信部１０４、操作器通信部１０５、指令演算部１０６、駆動パラメータ管理部１０７、初期化部１０８、および信頼度演算部１０９を有する。

パルス出力部１０１は、パン駆動部１０（ステッピングモータ）に対してパルス信号を出力することによって雲台装置２をパン軸中心に旋回させる。

位置管理部１０２は、パルス出力部１０１が出力するパルス信号の数をカウントすることによって雲台装置２のパン方向の現在位置（位置情報）を取得する。例えば、パン駆動部１０のステッピングモータが１パルス当たり１．８°回転する特性を有する場合、位置管理部１０２は、パルス信号の数に１．８を乗じることによってパン駆動部１０による雲台装置２の回転量（回転角度）を取得できる。

時間管理部１０３は、現在時刻を更新しつつ保持する。時刻は、雲台装置２の起動時にユーザが操作器５を用いて設定してもよいし、工場出荷時に時刻が設定された雲台装置２内のリアルタイムクロックから取得されてもよい。

カメラ通信部１０４は、カメラ装置４と信号を送受信する。カメラ通信部１０４は、例えば、カメラ装置４からカメラ装置４のステータス情報を取得したり、カメラ装置４の設定を変更する制御信号をカメラ装置４に対して送信したりする。

操作器通信部１０５は、操作器５と通信することによって、ユーザからの雲台システム１に対する指令を示す操作信号を受信する。受信した操作信号がカメラ装置４に対する指示である場合、制御部１００は、以上の指示に対応する制御信号をカメラ通信部１０４を介してカメラ装置４に送信する。

指令演算部１０６は、操作器通信部１０５が受信した操作信号が示すユーザ指令、および駆動パラメータ管理部１０７が管理する駆動パラメータ（後述）等の情報に従って、パルス出力部１０１が出力するパルスの数や周波数に関する演算を実行する。指令演算部１０６は、以上の演算結果に基づいて、パルス出力部１０１によるパルスの出力、ひいては駆動部による雲台装置２の駆動を制御する。駆動パラメータは、駆動部による駆動の最高速度、最低速度、加速度、および減速度、並びに焦点距離補正の有効／無効を規定する制御値である。

駆動パラメータ管理部１０７は、雲台装置２の駆動に関する駆動パラメータの設定、記憶、更新等（すなわち、管理）を実行する。駆動パラメータの詳細に関しては後述される。

初期化部１０８は、後述される雲台装置２の初期化処理を制御する。

信頼度演算部１０９は、後述される雲台装置２の検出位置の信頼性を示す信頼度を演算によって取得する。

図３は、本実施形態における駆動パラメータを例示する表である。駆動パラメータには、最高速度、最低速度、加速度、および減速度の４項目が含まれる。以上４項目の駆動パラメータが、パン方向、チルト方向、ロール方向、およびズーム方向の各々について設定されている。加えて、焦点距離補正の有効（ＯＮ）および無効（ＯＦＦ）が、パン方向およびチルト方向の各々について設定されている。以上の駆動パラメータは可変に設定される値であり、具体的な値の設定処理については後述される。

最高速度および最低速度は、雲台装置２において実現可能な速度の最大値および最小値（静止状態を除く）を示す。加速度および減速度は雲台装置２の速度変化の割合を示し、これらの値が大きいことは操作指令に対するパン駆動部１０の応答性が高いことを示す。応答性（加速度および減速度）を相対的に高く設定すると、大きなトルクを要したり停止時の慣性によって装置全体に負荷が掛かったりする。したがって、加速度および減速度は、パン駆動部１０のモータスペック、レンズ装置３およびカメラ装置４の重量等のパラメータに適合するように予め設定されていると好適である。以上、パン駆動部１０を代表例として説明したが、他の駆動部についても同様である。

図４を参照して、本発明の実施形態における焦点距離補正について説明する。概略的には、本実施形態の焦点距離補正は、雲台システム１の光学系の焦点距離に基づいて操作器５の操作量に対応する駆動部に対する指令速度を変更する処理である。

図４（ａ）は、操作器５の操作量と焦点距離別の指令速度との対応関係の例を示す表である。最左列に操作量が示され、左から２列目以降に指令速度が示されている。図４（ｂ）は、図４（ａ）の対応関係をグラフ化した図であって、横軸が操作量を示すと共に縦軸が指令速度を示す。

一般的に、焦点距離が長く画角が狭い場合は、微量な駆動量でも映像の変化が大きいので被写体が見失われやすい。したがって、本実施形態に係る雲台装置２の指令演算部１０６は、図４に示す通り、焦点距離が長いほど同一の操作量でも指令速度がより低くなるように補正処理（焦点距離補正）を実行する。以上のように、本実施形態の指令演算部１０６は、雲台装置２の旋回速度を補正する補正処理部として機能し得る。

図５は、本発明の実施形態に係る制御部１００（初期化部１０８）による雲台装置２の初期化処理を示すフローチャートである。概略的には、初期化処理によって雲台装置２の原点（基準位置）が検出される。初期化処理は、例えば、ユーザからの操作器５を介した指示に基づいて開始されると好適である。以下の初期化処理が、パン軸以外の軸においても実行可能であることは前述の通りである。

初期化処理が開始されると、ステップＳ５００において、制御部１００は、パン原点センサ１１からの出力（検出信号）を読み取る。制御部１００は、パン原点センサ１１からの出力がＨＩＧＨ（１）である場合には処理をステップＳ５０１に進める（Ｓ５００：ＹＥＳ）。一方、制御部１００は、パン原点センサ１１からの出力がＨＩＧＨ（１）でない場合（例えば、出力がＬＯＷ（０）である場合）には処理をステップＳ５０３に進める（Ｓ５００：ＮＯ）。

ステップＳ５０１において、指令演算部１０６は、雲台装置２をＣＷ方向（雲台装置２が原点により近付く方向）に移動させるようにパルス出力部１０１を制御する。パルス出力部１０１は、指令演算部１０６からの指示に従ってＣＷ方向の駆動に対応したパルスをパン駆動部１０に出力する。結果として、雲台装置２がＣＷ方向へ向かって移動する。

次いで、ステップＳ５０２において、制御部１００は、パン原点センサ１１からの出力（検出信号）を読み取る。パン原点センサ１１からの出力がＬＯＷ（０）である場合には処理をステップＳ５０５に進める（Ｓ５０２：ＹＥＳ）。一方、制御部１００は、パン原点センサ１１からの出力がＬＯＷ（０）でない場合にはステップＳ５０２の処理を繰り返す（Ｓ５０２：ＮＯ）。すなわち、ステップＳ５０２は、雲台装置２が原点（出力の切替り）を検出するまで繰り返される待ちループ処理である。

他方、ステップＳ５０３において、指令演算部１０６は、雲台装置２をＣＣＷ方向（雲台装置２が原点により近付く方向）に移動させるようにパルス出力部１０１を制御する。パルス出力部１０１は、指令演算部１０６からの指示に従ってＣＣＷ方向の駆動に対応したパルスをパン駆動部１０に出力する。結果として、雲台装置２がＣＣＷ方向へ向かって移動する。

次いで、ステップＳ５０４において、制御部１００は、パン原点センサ１１からの出力（検出信号）を読み取る。パン原点センサ１１からの出力がＨＩＧＨ（１）である場合には処理をステップＳ５０５に進める（Ｓ５０４：ＹＥＳ）。一方、制御部１００は、パン原点センサ１１からの出力がＨＩＧＨ（１）でない場合にはステップＳ５０４の処理を繰り返す（Ｓ５０４：ＮＯ）。すなわち、ステップＳ５０４は、雲台装置２が原点（出力の切替り）を検出するまで繰り返される待ちループ処理である。

ステップＳ５０５において、指令演算部１０６は、原点を検出した雲台装置２が停止するようにパルス出力部１０１を制御する。パルス出力部１０１は、指令演算部１０６からの指示に従ってパン駆動部１０に対するパルスの出力を停止する。結果として、雲台装置２に対する駆動が停止され、雲台装置２は原点（基準位置）にて停止する。

次いで、ステップＳ５０６において、位置管理部１０２は、カウントしていたパルス数を０に戻す。ステップＳ５０６の後、初期化処理が終了する。

以上のように、パン原点センサ１１からの出力が切り替わる（すなわち、雲台装置２がパン原点センサ１１を通過する）までパン駆動部１０を駆動させ、雲台装置２が原点を通過したときに位置管理部１０２のパルス数を０に設定することで、初期化が完了する。位置管理部１０２がカウントするパルス数が原点（基準位置）にて０に設定されたので、初期化以降の動作では、位置管理部１０２が取得する回転角度が雲台装置２の絶対位置を示す。すなわち、初期化が実行されると、位置管理部１０２は、雲台装置２の駆動の基準となる基準位置からの相対位置を認識可能になる。

なお、パン駆動部１０に減速ギアが設けられる構成では、機械的なガタ成分（バックラッシュ）の影響によって、雲台装置２がパン原点センサ１１を通過するときの方向（ＣＷ方向・ＣＣＷ方向）に応じて検出される基準位置が相異なることがある。以上のようなケースでは、例えば、ステップＳ５０４にてＨＩＧＨ（１）が検出された後（すなわち、ＣＣＷ方向から原点に到達したと判定された後）、ステップＳ５０１に戻って処理を実行すればよい。結果として、処理開始時の雲台装置２の位置に関わらず、ＣＷ方向から雲台装置２がパン原点センサ１１を通過したことをもって初期化処理が終了される。当然ながら、反対に、ＣＣＷ方向から雲台装置２がパン原点センサ１１を通過したことをもって初期化処理が終了されるように構成されてもよい。

図６は、本発明の実施形態に係る雲台装置２の電源オフ時の処理を示すフローチャートである。

雲台装置２の電源をオフ状態にする処理が開始されると、ステップＳ６００において、制御部１００は、パン駆動部１０が停止しているか否かを判定する。制御部１００は、例えば、位置管理部１０２がカウントしているパルス数の変動が無いことに基づいてパン駆動部１０が停止していると判定してよい。パン駆動部１０が停止していない場合（Ｓ６００：ＮＯ）、ステップＳ６０１において、指令演算部１０６は、雲台装置２が停止するようにパルス出力部１０１を制御して、処理をステップＳ６００に戻す。パルス出力部１０１は、指令演算部１０６からの指示に従ってパン駆動部１０に対するパルスの出力を停止する。

他方、パン駆動部１０が停止している場合（Ｓ６００：ＹＥＳ）、ステップＳ６０２において、制御部１００は、位置管理部１０２が示す雲台装置２の現在位置（位置情報）をメモリ部５０に記憶させる。ステップＳ６０３において、制御部１００は、時間管理部１０３が示す現在時刻（時刻情報）をメモリ部５０に記憶させる。

ステップＳ６０４において、制御部１００は、ステップＳ６０２およびステップＳ６０３にて実行された記憶処理に関する終了フラグに正常終了を示す「１」をメモリ部５０に記憶して処理を終了し、雲台装置２の電源をオフ状態にする。

図７は、本発明の実施形態に係る雲台装置２の電源オン時の処理を示すフローチャートである。

雲台装置２の電源が投入されると、ステップＳ７００において、制御部１００は、メモリ部５０から各種情報の読出しを実行する。

ステップＳ７０１において、制御部１００は、メモリ部５０の終了フラグに異常終了を示す「０」を記憶する。したがって、次回電源が投入された際に終了フラグを参照すると、前述の電源オフ処理が正常に実行されたか、停電等の意図しない異常な過程によって電源がオフ状態になったかを判定することができる。

ステップＳ７０２において、信頼度演算部１０９が、雲台装置２の検出位置の信頼性を示す信頼度を演算して取得する。ステップＳ７０３において、駆動パラメータ管理部１０７が、取得された信頼度に基づいて暫定的な駆動パラメータを設定する。以降、ステップＳ７０６において駆動パラメータが新たに設定されるまで、ステップＳ７０３にて設定された暫定的な駆動パラメータに基づいて雲台装置２の位置制御が実行される。ステップＳ７０２の信頼度の演算手法は図８および図９を参照して後述され、ステップＳ７０３における駆動パラメータの設定手法は図１０を参照して後述される。

ステップＳ７０４において、制御部１００は、雲台装置２がパン原点センサ１１を通過してパン方向の基準位置（原点）が検出され確定されるまで（すなわち、初期化が完了するまで）待ちループを実行する。基準位置（原点）が確定されていない間（Ｓ７０４：ＮＯ）、制御部１００はステップＳ７０４を継続的に繰り返す。他方、基準位置（原点）が確定されると（Ｓ７０４：ＹＥＳ）、制御部１００は処理をステップＳ７０５に進める。基準位置（原点）が確定すると、位置管理部１０２が絶対位置を取得できるようになる。雲台装置２の電源投入後から原点センサによる原点の検出前において、ユーザの操作によって生じる操作信号を雲台装置２の制御部１００が操作器５から受け付けると好適である。基準位置（原点）は、図５を参照して前述した初期化によって確定されてもよいし、ユーザ操作による雲台装置２の基準位置（原点）の通過が検出されることによって確定されてもよい。

ステップＳ７０５において、制御部１００は、基準位置（原点）が確定されたことを操作器通信部１０５を介して操作器５に通知する。

ステップＳ７０６において、駆動パラメータ管理部１０７が、各駆動パラメータをデフォルト値に設定して、処理を終了する。なお、以上のデフォルト値は、メモリ部５０に予め記憶された雲台装置２に適合した値であってよく、パン駆動部１０のトルク並びにレンズ装置３およびカメラ装置４の種別に応じて定められた値であればより好適である。また、ステップＳ７０６において、各駆動パラメータが、デフォルト値ではなく、ユーザが予めメモリ部５０に登録した値（ユーザ指定値）に設定されてもよい。

図８および図９を参照して、本発明の実施形態における信頼度の設定について説明する。図８は、信頼度演算部１０９が実行する信頼度の演算処理（図７のステップＳ７０２）を示すフローチャートである。

信頼度を演算し設定する処理が開始されると、ステップＳ８００において、信頼度演算部１０９は、現時点における信頼度を最大値である「４」に設定する。なお、信頼度の最大値は「４」以外の値でもよい。

ステップＳ８０１において、信頼度演算部１０９は、メモリ部５０内に終了フラグとして正常終了を示す「１」が記憶されているか否かを判定する。

終了フラグとして「１」が記憶されていない場合（Ｓ８０１：ＮＯ）、信頼度演算部１０９は、ステップＳ８０２に進んで信頼度を最小値である「０」に設定し、本処理を終了する。他方、終了フラグとして「１」がメモリ部５０に記憶されている場合（Ｓ８０１：ＹＥＳ）、ステップＳ８０３において、信頼度演算部１０９は、メモリ部５０に記憶されている雲台装置２の位置情報を位置管理部１０２が保持する現在位置に更新する。

ステップＳ８０４において、信頼度演算部１０９は、電源オフ時にステップＳ６０３にてメモリ部５０に記憶された時刻と時間管理部１０３が示す現在時刻との差分（電源がオフ状態であった期間の時間長）を取得する。電源がオフ状態であった期間（差分）が２４時間以上であれば（Ｓ８０４：ＮＯ）、信頼度演算部１０９は、ステップＳ８０５に進んで信頼度の値から「１」を減算する（すなわち、信頼度を低下させる）。他方、電源がオフであった期間が２４時間未満であれば（Ｓ８０４：ＹＥＳ）、信頼度演算部１０９は、信頼度を変更せずにステップＳ８０６に進む。なお、以上の判定基準である「２４時間」は、パン駆動部１０の位置が外乱によって変位することが予測される任意の時間長であり得る。また、以上の判定基準は軸毎に異なっていてもよい。

ステップＳ８０６において、信頼度演算部１０９は、メモリ部５０に記憶されている雲台装置２の設置情報を読み出す。雲台装置２が屋内に設置されている場合（Ｓ８０６：ＹＥＳ）、信頼度演算部１０９は、信頼度を変更せずにステップＳ８０８に進む。他方、雲台装置２が屋内に設置されていない場合（Ｓ８０６：ＮＯ）、信頼度演算部１０９は、ステップＳ８０７に進んで信頼度の値から「２」を減算する（すなわち、信頼度を低下させる）。

ステップＳ８０８において、信頼度演算部１０９は自重変位条件について判定を実行する。以下、自重変位条件について、図９を参照して説明する。図９（ａ）はズーム軸に関する自重変位条件に関する情報を示す表であり、図９（ｂ）はチルト軸に関する自重変位条件に関する情報を示す表である。

雲台装置２は、電源がオフ状態である期間において、自重（雲台装置２自体の重量）によって重力方向に位置が変位することがある。本明細書では、以上の自重による雲台装置２の変位を「自重変位」と称し、自重変位が生じる条件を「自重変位条件」と称する。

図９（ａ）は、レンズ装置３のズーム位置とチルト方向の自重変位速度との関係を示している。左列は、Ｚ０からＺ６０までの離散値によってレンズ装置３のズーム位置を表しており、Ｚ０が広角端（ワイド端）に相当し、Ｚ６０が望遠端（テレ端）に相当する。右列は、ズーム位置に対応したチルト方向の自重変位速度を表している。図示の通り、Ｚ０相当のズーム位置からＺ５８相当のズーム位置までは雲台装置２が自重によって変位せず、Ｚ５９相当のズーム位置およびＺ６０相当のズーム位置において雲台装置２の自重変位が発生する。以上のズーム位置と自重変位速度との関係データは、雲台装置２に搭載可能なレンズ装置３毎にメモリ部５０に予め記憶されていると好適である。

図９（ｂ）は、雲台装置２のチルト角とズーム方向の自重変位速度との関係を示している。左列は、チルト角を表しており、雲台装置２（レンズ装置３）の光軸が水平方向と平行となる角度が０°に相当し、雲台装置２を正立状態で配置したときの上方向および下方向がそれぞれ＋９０°、−９０°に相当する。右列は、チルト角に対応したズーム方向の自重変位速度を表しており、「Ｔ」および「Ｗ」はそれぞれ望遠方向への変位および広角方向への変位を示し、数値はズームの可動域全域における変位時間（渡り時間）を示す。例えば、「Ｔ５０」は、望遠方向に向かう変位が５０秒を要することを示し、「Ｗ６０」は、広角方向に向かう変位が６０秒を要することを示す。図示の通り、チルト角が少なくとも−２°から＋２°までの範囲においては、雲台装置２（レンズ装置３）が自重によって変位しない。

パン軸およびロール軸に関しても、以上と同様の自重変位条件に関する情報がメモリ部５０に予め記憶されている。

以上のように、信頼度演算部１０９は、メモリ部５０に記憶されている上記のような自重変位条件に関する情報を参照することによって、自重変位条件に該当するか、すなわち、電源がオフ状態の期間に雲台装置２の位置が変位したか判定できる。

ステップＳ８０８の説明に戻る。信頼度演算部１０９は、ステップＳ８０８において、ステップＳ８０３でメモリ部５０に記憶された雲台装置２の位置情報および上記のような自重変位条件に関する情報に基づいて、自重変位条件に該当するか否かを判定する。なお、信頼度演算部１０９は、以上の情報に加えて、メモリ部５０に記憶されている機種情報、設置情報等の他の情報も参照してステップＳ８０８の判定を実行するとより好適である。

自重変位条件に該当すると判定された場合（Ｓ８０８：ＹＥＳ）、前回の電源オフ時に記憶された位置情報（ステップＳ６０２）と、今回の電源オン時に取得された位置情報（ステップＳ８０３）とが乖離する可能性が高い。したがって、信頼度演算部１０９は、ステップＳ８０９に進んで信頼度を最小値である「０」に設定して、処理を終了する。他方、自重変位条件に該当しないと判定された場合（Ｓ８０８：ＮＯ）、信頼度演算部１０９は、信頼度を変更せずに処理を終了する。

上記したように、信頼度演算部１０９は、メモリ部５０に記憶されている情報に基づいて、メモリ部５０に記憶されている位置情報がどの程度信頼できるかを示す信頼度を取得する。なお、ステップＳ８００、Ｓ８０２、Ｓ８０５、Ｓ８０７、Ｓ８０９等に関して記載される信頼度の初期値および変更値は例示に過ぎず、種々の条件に応じて総合的に決定されると好適である。また、上記した信頼度の変更処理は軸毎に異なっていてもよい。

図１０を参照して、本発明の実施形態における信頼度に基づいた駆動パラメータの設定について説明する。図１０は、図７のステップＳ７０３において駆動パラメータ管理部１０７によって設定される駆動パラメータと信頼度との関係を示す表である。

図１０（ａ）は、パン軸における位置情報の信頼度（パン信頼度）と設定すべきパン軸の駆動パラメータとの関係を示している。駆動パラメータ管理部１０７は、ステップＳ７０２で決定されたパン信頼度に対応する列の駆動パラメータ（パン最高速度、パン最低速度、パン加速度、およびパン減速度）の値を、以後使用すべき駆動パラメータとして設定する。

図示の通り、本例において、駆動パラメータ管理部１０７は、位置情報の信頼度が低いほど雲台装置２の最高速度が低くなるように駆動パラメータを設定する。以上のように雲台装置２の最高速度を設定することで、信頼度が低い場合に雲台装置２が比較的低い速度で駆動部に駆動される。結果として、雲台装置２が高速で駆動端に衝突することが抑制される。

なお、駆動パラメータ管理部１０７は、信頼度が低いほど雲台装置２の最低速度も低くなるように駆動パラメータを設定しているが、駆動部の性能等に起因して低速領域における制御性が不十分である場合には以上のように設定されなくてもよい。例えば、雲台装置２の最低速度が、制御性を実現可能な一定値に設定されてもよい。

また、図示の通り、駆動パラメータ管理部１０７は、位置情報の信頼度が低いほど雲台装置２の加速度および減速度が大きくなるように駆動パラメータを設定する。以上のように雲台装置２の加速度および減速度を設定することで、信頼度が低い場合に操作器５からの駆動指令に対するパン駆動部１０の応答性が向上する。したがって、例えば、ユーザが雲台装置２の駆動端への衝突を察知した際に、パン駆動部１０をより容易に停止させることができる。

図１０（ｂ）は、ズーム軸における位置情報の信頼度（ズーム信頼度）と設定すべき駆動パラメータとの関係を示している。ズーム軸に関して、駆動パラメータ管理部１０７は、ズーム信頼度に応じてパン方向およびチルト方向の焦点距離補正の有効（ＯＮ）と無効（ＯＦＦ）とを切り替える。

図示の通り、本例において、駆動パラメータ管理部１０７は、ズーム軸における位置情報の信頼度が最大値の「４」である場合のみにおいて、焦点距離補正が有効となるように駆動パラメータを設定する。換言すると、駆動パラメータ管理部１０７は、ズーム位置の信頼度が閾値未満である場合に、焦点距離補正を無効にするように駆動パラメータを設定する。ズーム信頼度が高い条件下、すなわち、正しく焦点距離が取得できる条件下になければ、焦点距離補正において過補正や逆補正が生じて操作性が劣化する可能性があるからである。

なお、駆動パラメータ管理部１０７は、ズーム信頼度が最大値でなくても、レンズ装置３やカメラ装置４からズームの焦点距離が取得可能な場合には、焦点距離補正が有効となるように駆動パラメータを設定してもよい。また、駆動パラメータ管理部１０７は、パン方向およびチルト方向の焦点距離補正の有効と無効とを切り替えているが、加えて、操作性を損なわない限りにおいて、ロール方向等その他の移動軸についての焦点距離補正の有効と無効とを切り替えてもよい。

なお、図１０に示される駆動パラメータは例に過ぎない。駆動パラメータは、例えば、雲台装置２に搭載される要素（レンズ装置３、カメラ装置４、その他のアクセサリ等）に応じて調整されると好適である。

以上の構成によれば、雲台装置２の電源が投入されると、雲台装置２の原点（基準位置）の検出前には、メモリ部５０に記憶されている雲台装置２の位置情報の信頼度に基づいて暫定的な駆動パラメータが設定され、雲台装置２が駆動される。そして、雲台装置２の原点（基準位置）の検出後には、恒久的な駆動パラメータとして所定の値（例えば、デフォルト値）が設定され、雲台装置２が駆動される。したがって、雲台装置２の原点（基準位置）が検出される前においても、信頼度に基づいて設定された駆動パラメータによって適切な操作性が実現される。

特に、雲台装置２の原点（基準位置）の検出前には、雲台装置２の原点（基準位置）の検出後と比較して、雲台装置２の加速度がより高く設定されるので、適切な操作性が実現される。また、雲台装置２の原点（基準位置）の検出前には、雲台装置２の原点（基準位置）の検出後と比較して、雲台装置２の最高速度がより低く設定されるので、雲台装置２が駆動端に衝突することが抑制される。加えて、位置情報の信頼度が低い場合には、不要な焦点距離補正が抑制され、ひいては、過補正や逆補正の発生が抑制される。

＜その他の実施形態＞
上記した実施形態においては、雲台装置２が、パン軸、チルト軸、およびロール軸の各々を中心として旋回可能である。しかしながら、雲台装置２は、パン軸、チルト軸、およびロール軸の少なくともいずれかの軸を中心として旋回可能であればよい。また、雲台装置２が、旋回運動（回転運動）ではなく直線運動をするように構成されてもよい。以上の場合、雲台装置２は、左右軸（トラック方向）、上下軸（ブーム方向）、および前後軸（ドリー方向）の少なくともいずれかに沿って直線的に移動可能であればよい。さらに、旋回運動と直線運動とが組み合わされてもよい。以上から理解されるように、本発明に係る雲台装置２は、少なくとも１つの軸を基準として移動可能に構成されていればよい。

信頼度が、さらに他の基準に基づいて演算されてもよい。例えば、信頼度演算部１０９が、雲台装置２の搭載物（例えば、レンズ装置３、カメラ装置４）の重量が増大するほど信頼度が低くなるように信頼度を演算してもよい。また、信頼度演算部１０９が、雲台装置２が原点を通過した際の通過速度が高いほど信頼度が低くなるように信頼度を演算してもよい。

以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、本発明は、上述の実施の形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワークや記憶媒体を介してシステムや装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータの１つ以上のプロセッサがプログラムを読み出して実行する処理でも実現可能である。また、本発明は、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１ 雲台システム
２ 雲台装置
３ レンズ装置
４ カメラ装置
５ 操作器
１０ パン駆動部（駆動部）
１１ パン原点センサ（原点検出部）
２０ チルト駆動部（駆動部）
２１ チルト原点センサ（原点検出部）
３０ ロール駆動部（駆動部）
３１ ロール原点センサ（原点検出部）
４０ ズーム駆動部（駆動部）
４１ ズーム原点センサ（原点検出部）
５０ メモリ部
１００ 制御部
１０２ 位置管理部
１０６ 指令演算部（補正処理部）
１０７ 駆動パラメータ管理部
１０９ 信頼度演算部

Claims (15)

1. 少なくとも１つの旋回軸を中心に旋回可能な雲台装置であって、
   前記雲台装置を駆動して旋回させる少なくとも１つの駆動部と、
   前記駆動部による駆動の制御に適用される駆動パラメータを管理する駆動パラメータ管理部と、
   前記雲台装置が旋回する可動範囲内に配置され、前記可動範囲の原点を検出する原点検出部と、を備え、
   前記原点検出部による前記原点の検出前において、前記駆動部は、前記雲台装置の位置を示す位置情報の信頼度に基づいて前記駆動パラメータ管理部が設定した前記駆動パラメータに応じて前記雲台装置を駆動する、ことを特徴とする雲台装置。
2. 前記駆動パラメータ管理部は、前記原点検出部による前記原点の検出前において、前記駆動パラメータに含まれる加速度および減速度の少なくともいずれかを前記原点の検出後よりも大きく設定する、ことを特徴とする請求項１に記載の雲台装置。
3. 前記駆動パラメータ管理部は、前記信頼度が低いほど前記加速度および前記減速度の少なくともいずれかがより大きくなるように前記駆動パラメータを設定する、ことを特徴とする請求項２に記載の雲台装置。
4. 前記駆動パラメータ管理部は、前記原点検出部による前記原点の検出前において、前記駆動パラメータに含まれる最高速度および最低速度の少なくともいずれかを前記原点の検出後よりも低く設定する、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の雲台装置。
5. 前記駆動パラメータ管理部は、前記信頼度が低いほど前記最高速度および前記最低速度の少なくともいずれかがより低くなるように前記駆動パラメータを設定する、ことを特徴とする請求項４に記載の雲台装置。
6. 前記雲台装置の状態に関する状態パラメータを記憶するメモリ部と、
   前記雲台装置の電源が投入された後に、前記メモリ部に記憶されている前記状態パラメータに基づいて前記位置情報の前記信頼度を取得する信頼度演算部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の雲台装置。
7. 前記状態パラメータは、前記雲台装置の電源がオフ状態に設定されるときに前記メモリ部に記憶された時刻を含み、
   前記信頼度演算部は、前記メモリ部に記憶された前記時刻と現在時刻との差分に基づいて前記信頼度を演算する、ことを特徴とする請求項６に記載の雲台装置。
8. 前記状態パラメータは、前記雲台装置の電源をオフ状態に設定する処理が正常に終了したか否かを示す終了フラグを含み、
   前記信頼度演算部は、前記終了フラグが異常終了を示している場合に前記信頼度の値を低下させる、ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の雲台装置。
9. 前記状態パラメータは、前記雲台装置がどのように設置されているかを示す設置情報を含み、
   前記信頼度演算部は、前記雲台装置が屋内に設置されていないことを前記設置情報が示している場合に前記信頼度の値を低下させる、ことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の雲台装置。
10. 前記状態パラメータは、前記雲台装置の電源がオフ状態である期間に前記雲台装置が自重によって変位する条件を示す自重変位条件を含み、
    前記信頼度演算部は、前記自重変位条件に該当する場合に前記信頼度の値を低下させる、ことを特徴とする請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の雲台装置。
11. ズーム軸に沿って移動することで焦点距離が変化するズームレンズのズーム位置に応じて前記雲台装置の旋回速度を補正する補正処理を実行する補正処理部をさらに備え、
    前記駆動パラメータ管理部は、前記ズーム軸における前記ズーム位置の信頼度が閾値未満である場合に、前記補正処理を無効にするように前記駆動パラメータを設定する、ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の雲台装置。
12. 少なくとも１つの旋回軸を中心に旋回可能な雲台装置であって、
    前記雲台装置を駆動して旋回させる少なくとも１つの駆動部と、
    前記駆動部による駆動の制御に適用される駆動パラメータを管理する駆動パラメータ管理部と、
    前記駆動部によって駆動された前記雲台装置が、駆動の基準となる位置からの相対位置を認識可能となるように初期化を行う初期化部と、を備え、
    前記初期化部による初期化の前において、前記駆動部は、前記雲台装置の位置を示す位置情報の信頼度に基づいて前記駆動パラメータ管理部が設定した前記駆動パラメータに応じて前記雲台装置を駆動する、ことを特徴とする雲台装置。
13. 請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の雲台装置と、
    光学系を有するレンズ装置と、
    撮像素子を有するカメラ装置と、
    前記雲台装置に対して操作信号を出力する操作器と、を備えることを特徴とする雲台システム。
14. 前記原点検出部による前記原点の検出前において、ユーザの操作によって生じる前記操作信号を前記操作器から受け付ける、ことを特徴とする請求項１２に記載の雲台システム。
15. 少なくとも１つの旋回軸を中心に旋回可能な雲台装置の制御方法であって、
    前記雲台装置が旋回する可動範囲の原点が検出される前において、前記雲台装置の位置を示す位置情報の信頼度に基づいて、前記雲台装置の駆動の制御に適用されるパラメータを設定する、ことを特徴とする制御方法。

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