JP7048019B2 - 制御装置、飛行体、制御方法、及びプログラム - Google Patents

Description

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

特許文献１には、太陽及びカメラ間の関係から定まる最適角度を目標角度として設定し、ユーザ操作に依らずに、フィルタ角度が目標角度と一致するようにＰＬフィルタの回転制御を行うことが記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１４－７４８３８号公報

特許文献１のような制御では、撮像装置の姿勢の変化に対する偏光フィルタの回転制御の追従が十分でない場合がある。

本発明の一態様に係る制御装置は、偏光フィルタと、偏光フィルタを回転させる回転機構と備える撮像装置を制御する制御装置でよい。制御装置は、撮像装置を回転可能に支持する支持機構への、撮像装置を第１方向に回転させるための制御命令に基づいて、偏光フィルタを第１方向と反対の第２方向に回転させるように回転機構を制御するように構成された回路を備えてよい。

回路は、制御命令に基づく撮像装置の第１方向への回転量だけ、偏光フィルタを第２方向に回転させるように回転機構を制御するように構成されてよい。

撮像装置は、偏光フィルタと光軸方向において重なる他の偏光フィルタをさらに備えてよい。回転機構は、他の偏光フィルタをさらに回転させてよい。回路は、偏光フィルタ及び他の偏光フィルタの少なくとも一方を回転させるように回転機構を制御することで偏光フィルタを透過する光の偏光方向と他の偏光フィルタを透過する光の偏光方向との相対的な位置関係を調整することで、撮像装置のイメージセンサに入射する光の光量を制御するようにさらに構成されてよい。

回路は、制御命令に基づいて、偏光フィルタの偏光方向と他の偏光フィルタの偏光方向とが同一の偏光方向を維持するように偏光フィルタ及び他の偏光フィルタを第２方向に回転させた後、偏光フィルタ及び他の偏光フィルタの少なくとも一方を回転させるように回転機構を制御することで偏光フィルタの偏光方向と他の偏光フィルタの偏光方向との相対的な位置関係を調整することで、イメージセンサに入射する光の光量を制御するように構成されてよい。

本発明の一態様に係る撮像システムは、上記制御装置と、撮像装置と、支持機構とを備えてよい。

回路は、撮像装置の姿勢を検出するセンサから撮像装置の姿勢状態を示す姿勢情報を取得してよい。回路は、姿勢情報に基づいて撮像装置の姿勢状態を支持機構に制御させるように構成されてよい。

本発明の一態様に係る移動体は、上記撮像システム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、偏光フィルタと、偏光フィルタを回転させる回転機構とを備える撮像装置を制御する制御方法でよい。制御方法は、撮像装置を回転可能に支持する支持機構への、撮像装置を第１方向に回転させるための制御命令に基づいて、偏光フィルタを第１方向と反対の第２方向に回転させるように回転機構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、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、撮像装置の姿勢の変化に対する偏光フィルタの回転制御をより適切に行うことができる。

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。

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。 無人航空機の機能ブロックの一例を示す図である。 偏光フィルタ駆動部の駆動モータのステップ数と、偏光フィルタの偏波面角度との関係の一例を示す図である。 撮像装置の回転に応じた駆動モータの駆動の様子の一例を示す図である。 無人航空機の機能ブロック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、無人航空機（ＵＡＶ）１０及び遠隔操作装置３００の外観の一例を示す。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ本体２０、ジンバル５０、複数の撮像装置６０、及び撮像装置１００を備える。ジンバル５０、及び撮像装置１００は、撮像システムの一例である。ＵＡＶ１０は、移動体とは、空中を移動する飛行体、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。空中を移動する飛行体とは、ＵＡＶの他、空中を移動する他の航空機、飛行船、ヘリコプター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２は、ＵＡＶ１０の機能ブロックの一例を示す。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ制御部３０、メモリ３７、通信インタフェース３６、推進部４０、ＧＰＳ受信機４１、慣性計測装置４２、磁気コンパス４３、気圧高度計４４、温度センサ４５、湿度センサ４６、ジンバル５０、撮像装置６０、及び撮像装置１００を備える。

通信インタフェース３６は、遠隔操作装置３００などの他の装置と通信する。通信インタフェース３６は、遠隔操作装置３００からＵＡＶ制御部３０に対する各種の命令を含む指示情報を受信してよい。メモリ３７は、ＵＡＶ制御部３０が、推進部４０、ＧＰＳ受信機４１、慣性計測装置（ＩＭＵ）４２、磁気コンパス４３、気圧高度計４４、温度センサ４５、湿度センサ４６、ジンバル５０、撮像装置６０、及び撮像装置１００を制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ３７は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、及びソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等のフラッシュメモリの少なくとも１つを含んでよい。メモリ３７は、ＵＡＶ本体２０の内部に設けられてよい。ＵＡＶ本体２０から取り外し可能に設けられてよい。

ＵＡＶ制御部３０は、メモリ３７に格納されたプログラムに従ってＵＡＶ１０の飛行及び撮像を制御する。ＵＡＶ制御部３０は、ＣＰＵまたはＭＰＵ等のマイクロプロセッサ、ＭＣＵ等のマイクロコントローラ等により構成されてよい。ＵＡＶ制御部３０は、通信インタフェース３６を介して遠隔操作装置３００から受信した命令に従って、ＵＡＶ１０の飛行及び撮像を制御する。推進部４０は、ＵＡＶ１０を推進させる。推進部４０は、複数の回転翼と、複数の回転翼を回転させる複数の駆動モータとを有する。推進部４０は、ＵＡＶ制御部３０からの命令に従って複数の駆動モータを介して複数の回転翼を回転させて、ＵＡＶ１０を飛行させる。

ＧＰＳ受信機４１は、複数のＧＰＳ衛星から発信された時刻を示す複数の信号を受信する。ＧＰＳ受信機４１は、受信された複数の信号に基づいてＧＰＳ受信機４１の位置（緯度及び経度）、つまりＵＡＶ１０の位置（緯度及び経度）を算出する。ＩＭＵ４２は、ＵＡＶ１０の姿勢を検出する。ＩＭＵ４２は、ＵＡＶ１０の姿勢として、ＵＡＶ１０の前後、左右、及び上下の３軸方向の加速度と、ピッチ、ロール、及びヨーの３軸方向の角速度とを検出する。磁気コンパス４３は、ＵＡＶ１０の機首の方位を検出する。気圧高度計４４は、ＵＡＶ１０が飛行する高度を検出する。気圧高度計４４は、ＵＡＶ１０の周囲の気圧を検出し、検出された気圧を高度に換算して、高度を検出する。温度センサ４５は、ＵＡＶ１０の周囲の温度を検出する。湿度センサ４６は、ＵＡＶ１０の周囲の湿度を検出する。

撮像装置１００は、撮像部１０２及びレンズ部２００を備える。レンズ部２００は、レンズ装置の一例である。撮像部１０２は、イメージセンサ１２０、撮像制御部１１０、メモリ１３０、及び加速度センサ１４０を有する。イメージセンサ１２０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成されてよい。イメージセンサ１２０は、複数のレンズ２１０を介して結像された光学像を撮像し、撮像された画像を撮像制御部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。撮像制御部１１０は、ＵＡＶ制御部３０からの撮像装置１００の動作命令に応じて、撮像装置１００を制御してよい。撮像制御部１１０は、第１制御部及び第２制御部の一例である。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、ＵＳＢメモリ、及びソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）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。

加速度センサ１４０は、撮像装置１００の前後、左右、及び上下の３軸方向の加速度を検出する。撮像制御部１１０は、撮像装置１００の前後、左右、及び上下の３軸方向の加速度を示す情報を、撮像装置１００の姿勢状態を示す姿勢情報として加速度センサ１４０から取得する。

レンズ部２００は、複数のレンズ２１０、複数のレンズ駆動部２１２、及びレンズ制御部２２０を有する。複数のレンズ２１０は、ズームレンズ、バリフォーカルレンズ、及びフォーカスレンズとして機能してよい。複数のレンズ２１０の少なくとも一部または全部は、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、カム環などの機構部材を介して、複数のレンズ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２１２は、アクチュエータを含んでよい。アクチュエータは、ステッピングモータを含んでよい。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を駆動して、機構部材を介して１または複数のレンズ２１０を光軸方向に沿って移動させる。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２２２、位置センサ２１４をさらに有する。レンズ制御部２２０は、撮像部１０２からのレンズ動作命令に応じてレンズ駆動部２１２を介して、レンズ２１０の光軸方向への移動を制御する。レンズ制御部２２０は、撮像部１０２からのレンズ動作命令に応じてレンズ駆動部２１２を介して、レンズ２１０の光軸方向への移動を制御する。レンズ２１０の一部または全部は、光軸に沿って移動する。レンズ制御部２２０は、レンズ２１０の少なくとも１つを光軸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。位置センサ２１４は、レンズ２１０の位置を検出する。位置センサ２１４は、現在のズーム位置またはフォーカス位置を検出してよい。

レンズ駆動部２１２は、振れ補正機構を含んでよい。レンズ制御部２２０は、振れ補正機構を介して、レンズ２１０を光軸に沿った方向、または光軸に垂直な方向に移動させることで、振れ補正を実行してよい。レンズ駆動部２１２は、ステッピングモータにより振れ補正機構を駆動して、振れ補正を実行してよい。なお、振れ補正機構は、ステッピングモータにより駆動されて、イメージセンサ１２０を光軸に方向に沿った方向、または光軸に垂直な方向に移動させることで、振れ補正を実行してよい。

メモリ２２２は、レンズ駆動部２１２を介して移動する複数のレンズ２１０の制御値を記憶する。メモリ２２２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。

レンズ部２００は、光学デバイス２３０をさらに備える。光学デバイス２３０は、偏光フィルタ駆動部２３２、及び偏光フィルタ２３４を有する。偏光フィルタ２３４は、特定の偏光方向の光を透過させる光学フィルタである。偏光フィルタ２３４は、撮像装置１００の光軸上に配置されてよい。偏光フィルタ２３４は、レンズ２１０とイメージセンサ１２０との間に配置されてよい。

偏光フィルタ駆動部２３２は、偏光フィルタ２３４を回転させる回転機構を含む。偏光フィルタ駆動部２３２は、光軸を中心に偏光フィルタ２３４を回転させてよい。偏光フィルタ駆動部２３２は、駆動モータを含む。回転機構は、駆動モータからの動力を偏光フィルタ２３４に伝達する少なくとも１つのギアを含んでよい。駆動モータは、ステッピングモータでよい。偏光フィルタ駆動部２３２は、偏光フィルタ２３４を回転させることで、偏光フィルタ２３４を透過する光の偏光方向を変更する。偏光フィルタ駆動部２３２は、偏光フィルタ２３４の回転を検出する回転検出センサを含む。回転検出センサは、フォトインタラプタ、可変抵抗器、ホール素子などでよい。偏光フィルタ駆動部２３２は、偏光フィルタ２３４を回転させることで、絶対的空間、すなわち実空間における偏光フィルタ２３４を透過する光の偏光方向を変更する。偏光フィルタ駆動部２３２は、偏光フィルタ２３４を回転させることで、偏光フィルタ２３４の回転角度を変更して、偏光フィルタ２３４を透過する光の偏光方向を変更する。

偏光フィルタ２３４は、イメージセンサ１２０に入射する特定の偏光方向の光を弱めたり、強めたりできる。偏光フィルタ２３４を、例えば、イメージセンサ１２０に入射する水面で反射した太陽光の光を弱めたり、強めたりできる。これにより、撮像装置１００により撮像される画像の作風をユーザの意図に従って変えることができる。

偏光フィルタ２３４を通過する光の偏光方向を変更するためには、手動で偏光フィルタ２３４を回転させることもできる。しかし、ＵＡＶ１０に搭載される撮像装置１００は、遠隔で操作されるので、自動で偏光フィルタ２３４を透過する光の偏光方向を変更するのが好ましい。

偏光フィルタ２３４の偏光方向が事前に適切に設定されたとしも、ＵＡＶ１０の姿勢の経時的な変化に伴い、撮像装置１００の姿勢は、経時的に変化する。撮像装置１００の姿勢が変化すると、偏光フィルタ２３４を通過する光の偏光方向が変化してしまう。偏光方向が変化すると、例えば、イメージセンサ１２０に入射する水面で反射した太陽光の光を確実に弱めることができない。すなわち、撮像装置１００がユーザの意図に従った作風の画像を撮像できない。

ここで、撮像装置１００の姿勢を検知して、撮像装置１００の姿勢に応じて偏光フィルタ２３４の回転角度を変更することが考えられる。しかし、この手法のようにフィードバックで偏光フィルタ２３４の回転角度を変更する場合、撮像装置１００の姿勢が経時的に変化する場合に、偏光フィルタ２３４の回転角度を必ずしも適切に制御できない。

そこで、本実施形態では、フィードフォワードで偏光フィルタ２３４の回転角度を変更する。

撮像制御部１１０は、撮像装置１００を回転可能に支持するジンバル５０への、撮像装置１００を第１方向に回転させるための制御命令に基づいて、偏光フィルタ２３４を第１方向と反対の第２方向に回転させるように偏光フィルタ駆動部２３２を制御する。撮像制御部１１０は、回路の一例である。撮像制御部１１０は、制御命令に基づく撮像装置１００の第１方向への回転量だけ、偏光フィルタ２３４を第２方向に回転させるように偏光フィルタ駆動部２３２を制御してよい。

ジンバル５０は、制御命令に基づいて、撮像装置１００を光軸を中心に第１方向に回転させてよい。ジンバル５０が撮像装置１００を回転されている間に、撮像制御部１１０は、ジンバル５０に対する制御命令に基づいて、偏光フィルタ２３４を第２方向に回転させるように駆動モータを駆動させてよい。撮像制御部１１０は、ＵＡＶ制御部３０からジンバル５０への、撮像装置１００を第１方向に回転させるための制御命令に同期させて、駆動モータを駆動し、偏光フィルタ２３４を第２方向に回転させてよい。

これにより、撮像装置１００の姿勢が変化しても、偏光フィルタ２３４を透過させる光の偏光方向を予め定められた方向に維持できる。よって、撮像装置１００の姿勢が変化しても、例えば、イメージセンサ１２０に入射する水面で反射した太陽光の光を確実に弱めることができる。

ジンバル５０は、通常、加速度センサ１４０からの撮像装置１００の姿勢情報に基づいて、撮像装置１００の姿勢を予め定められた姿勢に維持するように、撮像装置１００の姿勢を制御してよい。ジンバル５０は、撮像装置１００の姿勢を予め定められた姿勢に維持しているときに、ユーザからの指示に応じた制御命令に基づいて、撮像装置１００を、光軸を中心に第１方向または第２方向に回転させてよい。

図３は、偏光フィルタ駆動部２３２の駆動モータのステップ数と、偏光フィルタ２３４の偏波面角度との関係を示す。偏光フィルタ２３４の偏波面角度は、偏光フィルタ２３４を通過する光の偏波面）と撮像装置１００の水平面となす角度である。偏光面は、偏光方向を含む平面である。撮像装置１００の水平面は、撮像装置１００が基準姿勢（光軸が水平方向を向いている）のときの光軸を含む平面でよい。

ステップ数が増加すると、偏光フィルタ２３４が第１方向（正方向）に回転する。駆動モータのステップ数が＋Ｎのときに、偏光フィルタ２３４の回転角度が＋１８０度になる。一方、駆動モータのステップ数が－Ｎのときに、偏光フィルタ２３４の回転角度は－１８０度になる。

図４は、撮像装置１００の回転に応じた駆動モータの駆動の様子を示す。ＵＡＶ１０が飛行している状態で、撮像装置１００が被写体を撮像している様子を示す。ステップ１において、ＵＡＶ１０の飛行状態は、地面に対して水平状態で、かつジンバル５０に支持されている撮像装置１００の姿勢状態も、地面に対して水平状態である。すなわち、撮像装置１００の光軸を含む平面と地面とは平行である。この状態で、ＵＡＶ制御部３０からジンバル５０に対して、撮像装置１００の姿勢状態を地面に対して＋３０度だけ光軸を中心に回転させる制御命令が出力される。これにより、ステップ１からステップ２に移行する。

ステップ２において、撮像制御部１１０は、制御命令に同期させて、偏光フィルタ２３４を－３０度（－Ｎ／６ステップ）だけ回転させる回転駆動命令を駆動モータに出力する。これにより、偏光フィルタ２３４を通過する光の偏光方向を維持させることができる。すなわち、偏光フィルタ２３４の回転角度を地面に対して一定の角度に維持できる。

次いで、ステップ３において、ＵＡＶ１０の飛行状態が、地面に対して水平状態で、ジンバル５０に支持された撮像装置１００の姿勢状態を地面に対して－３０度だけ光軸を中心に回転させる。

ステップ３において、ＵＡＶ制御部３０からジンバル５０に対して、撮像装置１００の姿勢状態を地面に対して＋３０度から－３０度だけ、光軸を中心に回転させる制御命令が出力される。撮像制御部１１０は、この制御命令に同期させて、偏光フィルタ２３４を－３０度から＋３０度だけ（－Ｎ／６ステップから＋Ｎ／６ステップまで）回転させる回転駆動命令を駆動モータに出力する。これにより、撮像装置１００は、一定の回転速度で、光軸を中心に第２方向（負方向）に回転する。よって、偏光フィルタ２３４を通過する光の偏光方向を維持させることができる。すなわち、偏光フィルタ２３４の回転角度を地面に対して一定の角度に維持できる。

その後、ジンバル５０が、撮像装置１００の姿勢状態を地面に対して水平状態に制御する。そして、この間に、撮像制御部１１０は、偏光フィルタ２３４の回転角度が、地面に対して水平（０度）になるように駆動モータを駆動させる。

以上のように、撮像制御部１１０は、ジンバル５０に対する制御命令に従って、フィードフォワードで、偏光フィルタ２３４を回転させる。これにより、偏光フィルタ２３４の偏光方向を地面に対して一定の方向に維持させることができる。

図５は、ＵＡＶ１０の機能ブロックの一例を示す。図５に示すＵＡＶ１０は、光学デバイス２３０が、偏光フィルタ２３４に加えて、偏光フィルタ２３６を有する点で、図２に示すＵＡＶ１０と異なる。

偏光フィルタ２３６は、偏光フィルタ２３４と光軸方向において重なる位置に配置されている。偏光フィルタ駆動部２３２は、偏光フィルタ２３４と同様に、偏光フィルタ２３６を光軸を中心に回転さえてよい。偏光フィルタ駆動部２３２は、撮像制御部１１０からの回転駆動命令に従って、偏光フィルタ２３４及び偏光フィルタ２３６の少なくとも一方を回転させてよい。

偏光フィルタ２３４を透過する光の偏光方向と、偏光フィルタ２３６を透過させる光の偏光方向との相対的な位置関係を変更することで、偏光フィルタ２３４及び偏光フィルタ２３６を透過する光の光量を調整できる。すなわち、偏光フィルタ２３４及び偏光フィルタ２３６を組み合わせて、透過率を変化させることができる可変ＮＤフィルタとして機能させることができる。

撮像制御部１１０は、偏光フィルタ２３４及び偏光フィルタ２３６の少なくとも一方を回転させるように偏光フィルタ駆動部２３２を制御することで偏光フィルタ２３４を透過する光の偏光方向と偏光フィルタ２３６を透過する光の偏光方向との相対的な位置関係を調整することで、イメージセンサ１２０に入射する光の光量を制御してよい。

このような光学デバイス２３０を利用して、イメージセンサ１２０に入射する特定の偏光方向の光を弱めることもできる。

すなわち、撮像制御部１１０は、偏光フィルタ２３４を透過する光の偏光方向と偏光フィルタ２３６を透過する光の偏光方向とを、特定の偏光方向の光を弱めることができる同一の回転角度になるようにそれぞれの駆動モータを駆動させてよい。

撮像装置１００が、ジンバル５０を介して光軸を中心に第１方向に回転した場合、撮像制御部１１０は、偏光フィルタ２３４及び偏光フィルタ２３６を第２方向に回転させてよい。すなわち、撮像制御部１１０は、撮像装置１００を第１方向に回転させるジンバル５０に対する制御命令に基づいて、偏光フィルタ２３４の偏光方向と偏光フィルタ２３６の偏光方向とが同一の偏光方向を維持するように偏光フィルタ２３４及び偏光フィルタ２３６を第２方向に回転させてよい。さらに、この状態で、透過率を変化させた場合には、撮像制御部１１０は、偏光フィルタ２３４及び偏光フィルタ２３６の少なくとも一方を回転させるように偏光フィルタ駆動部２３２を制御することで偏光フィルタ２３４の偏光方向と偏光フィルタ２３６の偏光方向との相対的な位置関係を調整することで、イメージセンサ１２０に入射する光の光量を制御してよい。

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。

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

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。

１０ ＵＡＶ
２０ ＵＡＶ本体
３０ ＵＡＶ制御部
３６ 通信インタフェース
３７ メモリ
４０ 推進部
４１ ＧＰＳ受信機
４２ 慣性計測装置
４３ 磁気コンパス
４４ 気圧高度計
４５ 温度センサ
４６ 湿度センサ
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
１２０ イメージセンサ
１３０ メモリ
１４０ 加速度センサ
２００ レンズ部
２１０ レンズ
２１２ レンズ駆動部
２１４ 位置センサ
２２０ レンズ制御部
２２２ メモリ
２３０ 光学デバイス
２３２ 偏光フィルタ駆動部
２３４，２３６ 偏光フィルタ
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 (8)

1. 偏光フィルタ、及び前記偏光フィルタを回転させる回転機構を備える撮像装置と、前記撮像装置を回転可能に支持する支持機構とを有する撮像システムを備えて飛行する飛行体を制御する制御装置であって、
   前記飛行体が飛行している状態で、前記支持機構への、前記撮像装置を第１方向に回転させるための制御命令に従って、フィードフォワードで、前記偏光フィルタを前記第１方向と反対の第２方向に回転させるように前記回転機構を制御するように構成された回路
   を備える、制御装置。
2. 前記回路は、前記制御命令に基づく前記撮像装置の前記第１方向への回転量だけ、前記偏光フィルタを前記第２方向に回転させるように前記回転機構を制御するように構成される、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記撮像装置は、前記偏光フィルタと光軸方向において重なる他の偏光フィルタをさらに備え、
   前記回転機構は、前記他の偏光フィルタをさらに回転させ、
   前記回路は、前記偏光フィルタ及び前記他の偏光フィルタの少なくとも一方を回転させるように前記回転機構を制御することで前記偏光フィルタを透過する光の偏光方向と前記他の偏光フィルタを透過する光の偏光方向との相対的な位置関係を調整することで、前記撮像装置のイメージセンサに入射する光の光量を制御するようにさらに構成される、請求項１に記載の制御装置。
4. 前記回路は、前記制御命令に従って、フィードフォワードで、前記偏光フィルタの偏光方向と前記他の偏光フィルタの偏光方向とが同一の偏光方向を維持するように前記偏光フィルタ及び前記他の偏光フィルタを前記第２方向に回転させた後、前記偏光フィルタ及び前記他の偏光フィルタの少なくとも一方を回転させるように前記回転機構を制御することで前記偏光フィルタの偏光方向と前記他の偏光フィルタの偏光方向との相対的な位置関係を調整することで、前記イメージセンサに入射する光の光量を制御するように構成される、請求項３に記載の制御装置。
5. 請求項１から４の何れか１つに記載の制御装置と、前記撮像装置と、前記支持機構とを有する撮像システムを備えて飛行する飛行体。
6. 前記回路は、
   前記撮像装置の姿勢を検出するセンサから前記撮像装置の姿勢状態を示す姿勢情報を取得し、
   前記姿勢情報に基づいて前記撮像装置の姿勢状態を前記支持機構に制御させるように構成される、請求項５に記載の飛行体。
7. 偏光フィルタ、及び前記偏光フィルタを回転させる回転機構を備える撮像装置と、前記撮像装置を回転可能に支持する支持機構とを有する撮像システムを備えて飛行する飛行体を制御する制御方法であって、
   前記飛行体が飛行している状態で、前記支持機構への、前記撮像装置を第１方向に回転させるための制御命令に従って、フィードフォワードで、前記偏光フィルタを前記第１方向と反対の第２方向に回転させるように前記回転機構を制御する段階
   を備える、制御方法。
8. 請求項１から４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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