JP7218169B2

JP7218169B2 - 撮像装置およびその制御方法

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Publication number: JP7218169B2
Application number: JP2018238288A
Authority: JP
Inventors: 隆二永池
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Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2018-12-20
Publication date: 2023-02-06
Anticipated expiration: 2038-12-20
Also published as: JP2020101611A

Description

本発明は、撮像部の撮像方向を変更可能な駆動部を備える撮像装置およびその制御方法に関する。

監視システムでは、ネットワークや専用線を介して遠隔操作により制御可能な雲台付き撮像装置が使用される。雲台付き撮像装置には、カメラヘッド部を回転させるパンチルト（以下、ＰＴとも記す)機構部を備えた装置がある。水平方向の回転駆動を行うパンニング機構部と、垂直方向の回転駆動を行うチルティング機構部を備えるとともに、電動ズームが可能な装置は、撮像方向や撮影画角を自在に変更可能である。

設置環境の振動によって発生する撮影画像の揺れを低減する防振機能には、画像処理による補正を用いた電子防振方式や、レンズ駆動等により光学的に補正を行う光学防振方式がある。またＰＴ機構部を用いて、レンズやイメージセンサを含む撮像部の揺れに応じて駆動するＰＴ防振と呼ばれる方法では、振幅の大きい揺れに対する補正が可能であり、船上等での大きな揺れが発生する設置環境において有効である。なお、本明細書に記載された防振という用語は、振れや揺れ等の物理的な振動自体を抑制することを意味するものではなく、振れや揺れ等に伴う画像の像ブレを補正することを意味する。

特許文献１には、カメラおよび交換レンズを含むＰＴ機構部の情報を制御部が取得し、ＰＴ機構部への加減速パターンを自動で設定する技術が開示されている。また特許文献２には、ＰＴ機構部の回転駆動部にかかる負荷を検出し、負荷に応じて電力供給量を可変制御する技術が開示されている。

特開２０１７－４１７０５号公報特開２００５－２５８０３４号公報

従来技術では振動の周波数が、ＰＴ機構部を駆動するアクチュエータが対処可能な最大周波数を超えてしまうと、所期の像ブレ補正効果を発揮することができなくなる。
本発明の目的は、撮像方向を変更可能な駆動手段を備えた本体部に装着されるレンズ装置に応じた像ブレ補正が可能な撮像装置を提供することである。

本発明の実施形態の装置は、レンズ装置を本体部に装着可能な撮像装置であって、前記レンズ装置を通して被写体を撮像する撮像手段と、前記撮像手段を第１の方向に回転させる第１の駆動手段および前記撮像手段を第２の方向に回転させる第２の駆動手段を有し、前記撮像手段の撮像方向を変更する駆動手段と、前記レンズ装置または前記本体部の振動を検出する検出手段と、前記検出手段から検出信号を取得して前記第１または第２の駆動手段の制御を行い、前記撮像手段により取得される画像の像ブレを補正する補正手段と、前記第１または第２の方向における前記撮像手段の回転角度および前記レンズ装置から取得したレンズ情報により前記補正手段が行う補正に係る振動の周波数または角速度の範囲を変更する変更手段と、を備える。

本発明によれば、撮像方向を変更可能な駆動手段を備えた本体部に装着されるレンズ装置に応じた像ブレ補正が可能な撮像装置を提供することができる。

第１実施形態に係る撮像装置のブロック図である。第１実施形態に係る撮像装置の外観を示す図である。ズーム駆動時のパンニング機構部に関する重心変化を示す図である。チルティング機構部に関する重心位置を示す図である。第１実施形態における撮像装置のメイン処理のフローチャートである。第１実施形態における補正変更処理のフローチャートである。第１実施形態における撮像装置のレンズ重量モデルの説明図である。第１実施形態の変形例における撮像装置の設置状態の説明図である。変形例における設置状態の設定コマンドに係る処理のフローチャートである。変形例における撮像装置の重心計算の処理を説明するフローチャートである。第２実施形態における撮像装置の作用の説明図である。第２実施形態における補正変更処理のフローチャートである。

以下に、本発明の好ましい実施形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。各実施形態では、レンズ交換機構部と電動パンチルト機構部を有し、ＰＴ防振に用いるアクチュエータの長寿命化に有効な撮像装置の例を示す。

［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係る撮像装置の構成を示す機能ブロック図である。撮像装置１０００は、ネットワーク２０００を介して、外部装置（不図示）であるクライアント装置（情報処理装置）と接続されており、相互に通信可能である。本実施形態では、撮像装置１０００の本体部に交換レンズ３０００を装着可能なレンズ交換式撮像システムの例を説明する。

交換レンズ３０００は、レンズマウント部により撮像装置１０００の本体部に接続される。交換レンズ３０００は、撮像光学系を構成するレンズや絞り等の光学部材を備え、被写体からの光を結像させる。

撮像装置１０００は撮像部１００１を備え、交換レンズ３０００を通して被写体を撮像する。撮像部１００１は、撮像素子およびその制御回路部から構成され、交換レンズ３０００の撮像光学系により結像される被写体からの光を受光し、光電変換によって被写体の光像を電気信号へ変換する。

信号処理部１００２は、撮像部１００１が光電変換した信号を取得し、現像処理や圧縮・符号化処理等を施した画像データを生成する。生成された画像データは制御部１００３へ伝達される。

制御部１００３はＣＰＵ（中央演算処理装置）を備え、撮像装置全体の制御を行う。制御部１００３は外部通信部１００４を介して、画像データ等をクライアント装置に配信する。また制御部１００３は外部通信部１００４を通して、クライアント装置から送信されるカメラ制御コマンドを受信し、カメラ制御コマンドに対するレスポンスをクライアント装置へ送信する。制御部１００３は取得したカメラ制御コマンドを解析し、コマンドに応じた処理を実行する。例えば、信号処理部１００２に対する画質調整の制御において、信号処理部１００２は制御部１００３からの制御指令に基づいて画像処理を行う。

撮像装置１０００は撮像部１００１の撮像方向を変更する複数の駆動部１００５，１００６を備え、制御部１００３は駆動部１００５，１００６の制御を行う。第１の駆動部１００５は撮像装置１０００のパンニング（以下、パンとも略称する）動作を行うパン駆動部である。パン駆動部１００５は、パン動作を行う機構部と、アクチュエータであるステッピングモータ等の電動モータで構成される。第２の駆動部１００６は撮像装置１０００のチルティング（以下、チルトとも略称する）動作を行うチルト駆動部である。チルト駆動部１００６は、チルト動作を行う機構部と、アクチュエータであるステッピングモータ等の電動モータで構成される。制御部１００３はパン駆動部１００５およびチルト駆動部１００６によってパン方向およびチルト方向の位置制御を行う。

振動検出部１００７はジャイロセンサや加速度センサ等を備え、撮像部１００１のパン方向およびチルト方向のそれぞれの振動を検出して検出信号を制御部１００３に出力する。制御部１００３は、振動検出部１００７から取得した検出信号に基づいて後述する演算を行い、撮像装置１０００に加わる振動に対してパン駆動部１００５およびチルト駆動部１００６を制御する。本実施形態では本体部が振動検出部１００７を備える例を説明するが、交換レンズが振動検出部を備える場合もある。あるいは交換レンズと本体部がそれぞれ振動検出部を備える場合、複数の検出信号を用いて精度補正を行い、より高精度な像ブレ補正が可能である。

撮像部１００１はレンズ交換用の機構部を備え、その他にレンズ検出部１００８とレンズ通信部１００９が設けられている。レンズ検出部１００８は、例えば撮像装置１０００の本体部から交換レンズ３０００への電源供給状態を監視する回路を有する。またレンズ検出部１００８はレンズ交換用の機構部に備えられるメカニカルスイッチ、または光学的なセンサ等を有し、交換レンズの装着の有無や装着状態、交換レンズの変更等を検出して検出信号を制御部１００３に出力する。

制御部１００３はレンズ通信部１００９を通して、交換レンズ３０００が備える通信部と通信し、交換レンズ３０００のレンズ情報を取得する。制御部１００３は、例えばレンズ通信部１００９を通して交換レンズ３０００へレンズ制御コマンドを送信し、そのレンズ制御コマンドに対応するレスポンスを交換レンズ３０００から受信する。レンズ制御コマンドとは、交換レンズの種類を取得するコマンド、レンズ位置を取得するコマンド、レンズの移動位置を指示するコマンド等である。レンズ制御コマンドに対するレスポンスは、交換レンズのレンズ情報やコマンド受領レスポンス等である。レンズ情報にはレンズ種類情報とレンズ位置情報が含まれる。レンズ位置については交換レンズ３０００の種類により様々である。例えば単焦点タイプのレンズでレンズ位置がフォーカスレンズ位置のみの場合もあれば、ズームタイプのレンズでレンズ位置がフォーカスレンズ位置とズームレンズ位置の場合もある。

タリーランプ１０１０は撮像装置１０００の撮影状態等を表示する表示装置であり、制御部１００３によって点消灯制御が行われる。例えばネットワーク２０００を介して圧縮画像をクライアント装置に配信している最中にタリーランプ１０１０が点灯し、配信中でないときには消灯する。

図２は、パンチルト機構部およびレンズ交換機構部を有する撮像装置を説明する模式的な外観図である。図２（Ａ）は撮像装置の平面図であり、図２（Ｂ）は側面図である。撮像装置はベース（基台）部であるボトムケース１１０１を備え、ボトムケース１１０１にタリーランプ１０１０が設けられている。

パンニング方向の回転を行うターンテーブル１１０２はボトムケース１１０１上に配置されており、ターンテーブル１１０２上にはカメラヘッド支柱１１０３が配置されている。カメラヘッド支柱１１０３はチルト回転を行う軸を支える部材である。カメラヘッド部１１０４は撮像部１００１を機械的に保持する部材である。

交換レンズ３０００はレンズ部３００１を有しており、例えばインナーフォーカスズームタイプのレンズ装置である。フォーカスレンズは外部から見えないため不図示である。なお、交換レンズ３０００が単焦点タイプである場合、レンズ部３００１はフォーカスレンズに相当することがある。

図２を参照して、図１に示すパン駆動部１００５およびチルト駆動部１００６と各部との関係について説明する。図２において、パン駆動部１００５はボトムケース１１０１とターンテーブル１１０２で構成される。ターンテーブル１１０２が鉛直軸を中心軸として回転することにより、パンニング方向の駆動が行われる。チルト駆動部１００６はターンテーブル１１０２上のカメラヘッド支柱１１０３とカメラヘッド部１１０４で構成される。カメラヘッド部１１０４が鉛直軸に直交する軸を中心軸として回転することにより、チルティング方向の駆動が行われる。

次に図３および図４を参照して、ＰＴ駆動における重心位置の変化と、アクチュエータの必要トルクについて説明する。図３は、ズームタイプの交換レンズ３０００においてズームレンズの移動に応じた重心（Ｇと記す）の位置変化の例を示す模式的な平面図である。交換レンズ３０００のレンズ部３００１がズームレンズを有する場合、ユーザはズーム操作によってズーム倍率を変更可能である。重心距離の基準をターンテーブル１１０２の回転中心Ｏの位置とし、この位置から重心Ｇの位置までの距離を図示する。重心Ｇはターンテーブル１１０２と、カメラヘッド支柱１１０３と、カメラヘッド部１１０４と、交換レンズ３０００との合計質量（Ｍと記す）に対応する。図３（Ａ）はズームレンズのワイド（広角）端のときの重心距離ｒ_０を示す。図３（Ｂ）はズームレンズのテレ（望遠）端のときの重心距離ｒ_１を示す。「ｒ_１＞ｒ_０」の関係である。

図３（Ａ）にて回転部の慣性モーメントをＩ_０と表記すると、
Ｉ_０＝Ｍ・（ｒ_０）^２（１）式
である。（１）式および後の数式において「・」は乗算記号である。

振動検出部１００７が検出した振動の周波数をｆと表記し、角速度をωと表記する。「ω＝２π・ｆ」の関係である。図３（Ａ）に示す状態にて、周波数ｆの振動を相殺するように角速度ωでパン駆動部１００５がパン回転体を駆動する場合、アクチュエータのトルク（Ｔｐと記す）は、角速度ωの時間微分である角加速度ｄω／ｄｔに対して
Ｔｐ＝Ｉ_０・ｄω／ｄｔ（２）式
から求められる。したがってアクチュエータのトルクＴｐは、合計質量Ｍおよび角加速度ｄω／ｄｔに比例して増減する。

一方で、図３（Ｂ）にて回転部の慣性モーメントをＩ_１と表記すると、
Ｉ_１＝Ｍ・（ｒ_１）^２（３）式
である。
「ｒ_１＞ｒ_０」および「Ｉ_１＞Ｉ_０」より、レンズ部３００１の繰り出し量が大きいほど、より大きなトルクが必要なことは自明である。

図４は、ズームタイプの交換レンズ３０００においてチルト回転体の重心（Ｇ^＊と記す）の位置変化の例を示す模式的な平面図である。重心距離の基準をチルト回転体のカメラヘッド支柱１１０３の回転中心Ｏ^＊の位置とし、この位置から重心Ｇ^＊の位置までの距離を図示する。

図４（Ａ）の例では、カメラヘッド支柱１１０３のチルト回転中心Ｏ^＊からの重心距離がｒ^＊ _１である。この場合の合計質量をＭ^＊と表記すると、Ｍ^＊はカメラヘッド部１１０４と交換レンズ３０００との合計質量である。図３（Ａ）の場合と比較すると「Ｍ＞Ｍ^＊」であり、「ｒ_１＜ｒ^＊ _１」の関係である。

図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の状態を基準とするチルティング方向の回転角度（チルト角度をθと記す）におけるチルト回転体の状態を示す。このとき、重力加速度をｇと表記すると、ｇ・ｃｏｓ（θ）＝ｒ^＊ _１・ｄω／ｄｔの角加速度としてチルト回転体を回転させようとする重力が働く。この重力に抗してチルト回転体を駆動するためのトルクをＴｔと表記すると、
Ｔｔ＝Ｍ^＊・ｒ^＊ _１・（ｒ^＊ _１・ｄω／ｄｔ＋ｇ・ｃｏｓ（θ））（４）式
となる。チルト駆動においては、チルト角度θが垂直（θ＝９０°）に近いほど必要トルクＴｔが減少する。

このように本実施形態では、ＰＴ機構部のチルト角度θと、カメラヘッド部１１０４に接続される交換レンズ３０００の種類およびレンズ位置によって、カメラヘッド部１１０４の水平方向および垂直方向への回転に要するアクチュエータのトルクが異なる。

図５および図６のフローチャートを参照して、本実施形態におけるＰＴ機構部による防振制御について説明する。図５は制御部１００３が行うメイン処理を説明するフローチャートである。以下の処理はレンズ交換時に必ず実行される。まず、Ｓ１００１ではレンズ検出部１００８を用いた交換レンズ３０００の接続検出および判定処理が行われる。撮像装置の本体部に対する交換レンズ３０００の装着が検出された場合、Ｓ１００２の処理へ進み、交換レンズ３０００の装着が検出されなかった場合にはＳ１００７の処理に進む。

Ｓ１００２にて制御部１００３は、外部通信部１００４を通した制御指令（カメラ制御コマンド）で、パン駆動部１００５およびチルト駆動部１００６によるカメラヘッド部１１０４の振動補正の設定が有効とされているか否かを判定する。有効と判定された場合、Ｓ１００３の処理へ進み、無効と判定された場合にはＳ１００７の処理に進む。

Ｓ１００３で制御部１００３はレンズ通信部１００９を介して、レンズ制御コマンドにより交換レンズ３０００からレンズ種類情報を取得する。Ｓ１００４において、Ｓ１００３で取得したレンズ種類情報から、制御部１００３は保持するレンズ重量データを参照し、接続された交換レンズの重量、または重量モデルを決定する。図７を参照して重量モデルの具体例を説明する。

図７は、撮像装置の本体部に交換レンズ３０００が装着された状態を模式的に示す平面図である。ズームレンズの重心Ｇ_ｚと、フォーカスレンズの重心Ｇ_ｆと、レンズ鏡筒の重心Ｇ_ｏの各位置を示す。回転中心Ｏを基準として、重心Ｇ_ｚに対応する重心距離ｒ_ｚ、重心Ｇ_ｆに対応する重心距離ｒ_ｆ、重心Ｇ_ｏに対応する重心距離ｒ_ｏは、「ｒ_ｚ＞ｒ_ｏ＞ｒ_ｆ」の関係である。このデータセットを用いて、制御部１００３は合成慣性モーメントＩを下記式により計算する。
Ｉ＝Ｇ_ｚ・（ｒ_ｚ）^２＋Ｇ_ｆ・（ｒ_ｆ）^２＋Ｇ_ｏ・（ｒ_ｏ）^２（５）式
（５）式中のＧ_ｚ、Ｇ_ｆ、Ｇ_ｏはズームレンズ、フォーカスレンズ、レンズ鏡筒の各重心に対応する質量をそれぞれ表す。

Ｓ１００５にて制御部１００３は、アクチュエータの最大トルク未満でパン駆動およびチルト駆動を行う場合にＰＴ防振が可能な振動の上限周波数を算出する。処理の詳細については、図６のフローチャートを用いて後述する。

Ｓ１００６にて制御部１００３は、Ｓ１００５で算出された上限周波数の範囲で像ブレ補正の制御を行う。振動検出部１００７が検出する振動に対して、パン駆動部１００５およびチルト駆動部１００６の制御が開始する。

Ｓ１００７へ移行するのは、撮像装置の本体部に交換レンズが接続されていないために撮影できない場合、またはカメラ制御コマンドで振動補正が無効になっている場合である。その場合、Ｓ１００７で制御部１００３はＰＴ防振を停止する。Ｓ１００６またはＳ１００７の後、ＰＴ防振のメイン処理を終了する。

図６は、図５のＳ１００５（振動補正変更）のサブルーチンを例示したフローチャートである。Ｓ２００１で制御部１００３はレンズ通信部１００９を介して、レンズ位置取得コマンドを交換レンズ３０００へ送信し、そのレスポンスとしてレンズ位置情報の受信を試みる。

Ｓ２００２で制御部１００３はレンズ位置情報の取得の成否について判定する。交換レンズ３０００が可動レンズを備える場合には、レスポンスによるレンズ位置情報の有無が判定される。レンズ位置情報が受信できた場合、Ｓ２００３の処理へ進み、レンズ位置情報が受信できない場合にはＳ２００５の処理へ進む。

Ｓ２００３にて制御部１００３は、チルト角度θと、パン回転体およびチルト回転体それぞれの重量と重心位置を算出する。続いてＳ２００４にて制御部１００３は、Ｓ２００３で算出された重量と重心距離から既述のトルク計算式を用いて、パン駆動部１００５とチルト駆動部１００６のアクチュエータの最大トルクにおけるそれぞれの最高角加速度を算出する。そして制御部１００３は最高角加速度を所定時間で積分することにより最高角速度を算出して、振動の最高周波数を算出する。次にＳ２００６へ処理を進める。

一方、Ｓ２００５では、レンズ位置情報が取得できずトルク計算を行えないので、制御部１００３はパン駆動部１００５およびチルト駆動部１００６の駆動可能な最低周波数を、ＰＴ防振用の最高周波数として代用する。そしてＳ２００６の処理へ進む。

Ｓ２００６にて制御部１００３は、Ｓ２００４で算出した最高周波数を、パン駆動部１００５およびチルト駆動部１００６が駆動可能な最低周波数と比較する。制御部１００３は、算出された最高周波数が、ＰＴ駆動可能な最低周波数以上であると判定した場合、Ｓ２００７に処理を進める。また算出された最高周波数が、ＰＴ駆動可能な最低周波数未満であると判定された場合にはＳ２００８の処理へ進む。なお、Ｓ２００５でＰＴ駆動可能な最低周波数を最高周波数として代用した場合には必ずＳ２００７へ進んで処理が実行される。

Ｓ２００７にて制御部１００３は、Ｓ２００６で判定した最高周波数を、レンズ位置情報を取得した時点でのチルト角度とレンズ位置におけるＰＴ防振の最高周波数として決定する。つまり像ブレ補正用のＰＴ駆動可能な周波数が設定される。

Ｓ２００８にて制御部１００３は、Ｓ２００６で判定された最高周波数ではＰＴ防振が不可能であるので、ＰＴ防振の最高周波数を所定の周波数（例えば、０Ｈｚ）に決定する。この場合、制御部１００３はタリーランプ１０１０により、補正状態の表示制御を行う。例えば制御部１００３はタリーランプ１０１０の点滅制御を開始し、無効化の処理が実行されたことをユーザに通知する。ユーザはタリーランプ１０１０の点滅を見て、ＰＴ防振が不可能であることを把握できる。あるいは撮像装置１０００はネットワーク２０００を介して接続されるクライアント装置からカメラ制御コマンドを受信し、ＰＴ防振が不可能である状態を示す信号をレスポンスとして送信してクライアント装置の表示装置に表示させる処理を行う。Ｓ２００７またはＳ２００８の処理後、リターン処理に移行してサブルーチンを終了し、図５にて後続のＳ１００６の処理が実行される。

一般的に、レンズ装置を交換可能であって、ＰＴ機構部を有する撮像装置の場合、交換可能なレンズ装置の重量はさまざまであり、焦点距離の長い超望遠レンズでは撮像部よりも重いこともあり得る。重量の大きいレンズ装置を撮像装置の本体部に装着した場合に、軽量なレンズ装置の場合と同じようにＰＴ防振を行うと、ＰＴ機構部を駆動するアクチュエータの駆動力が不足する事態が発生し得る。その場合、ＰＴ機構部の回転が不能となる脱調が起こる可能性がある。あるいはアクチュエータの動作保証温度を考慮しない大負荷の状態でＰＴ機構部が駆動されると、アクチュエータに大電流が流れて発熱することになり、アクチュエータの損傷や短寿命化のリスクが高まる。本実施形態では、そのようなリスクを低減または回避することができる。すなわち、チルティング方向の回転角度とレンズ位置からＰＴ駆動可能な周波数をそれぞれ算出して適用することで、撮像装置１０００のＰＴ防振を適切に実現できる。

本実施形態では、ＰＴ防振に係る振動の上限周波数または最高周波数の算出による周波数範囲の設定または変更について説明した。これに限らず、上限角速度または最高角速度の算出に基づく角速度範囲の設定または変更によっても等価な撮像装置を実現できる。このことは、角速度ωと周波数ｆとの関係式「ω＝２π・ｆ」から明らかである。

また質量と重心距離による慣性モーメントの関係から物理計算式を採用する場合、摩擦による外乱をモデル化する方法がある。摩擦を物理計算式に組み込むことは、本実施形態の応用のひとつである。反対に慣性モーメントを用いた重量モデルにおいて、摩擦による外乱の影響が少ない場合には、慣性モーメントを計算せずに重量と周波数との一意の変換式で代用することが可能である。

図６のサブルーチンに示す処理は、図５のメイン処理にて呼び出されて実行されるだけでなく、通常のレンズ制御とともに周期的に使用される。図６のＳ２００３において重心計算が行われるときに、撮像装置１０００の設置状態に応じて計算モデルを変更することが可能である。

［第１実施形態の変形例］
図８から図１０を参照して、変形例の撮像装置１０００について説明する。図８は撮像装置１０００に係る２種類の設置状態を例示する。図８（Ａ）は撮像装置１０００を天井面（Ｓ１と記す）に取り付けた天吊り設置状態を示す。図８（Ｂ）は撮像装置１０００を側壁面（Ｓ２と記す）に取り付けた壁付け設置状態を示す。

図９は、撮像装置１０００の設置状態に応じた設定処理例を示すフローチャートである。Ｓ３００１で制御部１００３は、外部通信部１００４を通して受信した設置状態の設定コマンド（設置情報）を解析し、壁付け設置状態であるか、または天吊り設置状態であるかを判定する。コマンドが壁付け設置状態の設定である場合にＳ３００２へ進み、天吊り設置状態の設定である場合にＳ３００３へ進む。Ｓ３００２にて制御部１００３は外部通信部１００４を通して壁付け設置状態設定のレスポンスを送信する。Ｓ３００３にて制御部１００３は外部通信部１００４を通して天吊り設置状態設定のレスポンスを送信する。

図１０は、重心の計算モデルの処理に係るフローチャートであり、図６のＳ２００３におけるサブルーチンとして実行される。図１０では、設置状態に応じた回転体の重心計算として、第１の重心計算Ａまたは第２の重心計算Ｂへの分岐処理について説明する。

Ｓ４００１で制御部１００３は、図９で設定された設置状態を判定する。壁付け設置状態の設定である場合にＳ４００２へ進み、天吊り設置状態の設定である場合にＳ４００３へ進む。Ｓ４００２において重心計算Ａの処理が実行され、制御部１００３は壁付け設置状態のとき物理モデルを使用して回転体の重心計算を行う。またＳ４００３において重心計算Ｂの処理が実行され、制御部１００３は天吊り設置状態のときの物理モデルを使用して回転体の重心計算を行う。ここでいう物理モデルは、撮像装置の設置状態による摩擦力等の外乱の違いや、チルト回転体の重力の向きの違いに対応するモデルである。

同様に、図６のＳ２００４におけるトルク計算式についても、撮像装置の設置状態に応じて計算モデルを変更することができる。つまり、撮像装置が側壁面Ｓ２に取り付けられる壁付け設置状態の設定である場合に第１のトルク計算式が使用される。また撮像装置が天井面Ｓ１に取り付けられる天吊り設置状態の設定である場合に第２のトルク計算式が使用される。

本実施形態によれば、パンチルト機構部を備えるレンズ交換式の撮像装置において、本体部に装着された交換レンズごとに対応する周波数または角速度の上限値の設定変更を行うことで、最適なＰＴ防振を実現できる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態では主に第１実施形態との相違点を説明し、第１実施形態と同様の事項については既に使用した符号や記号を流用することで、それらの詳細な説明を省略する。

本実施形態の撮像装置において、交換レンズ３０００は、例えばインナーフォーカスズームタイプであって光学防振タイプのレンズ装置である。つまり、交換レンズ３０００内の光学防振ユニットは像ブレ補正部材およびその駆動機構部を有する。撮像光学系を構成する補正レンズ（シフトレンズ、チルトレンズ等）の駆動により像ブレ補正が可能である。

図１１はＰＴ防振と光学防振との関係を示しており、図１１（Ａ）は撮像装置の平面図、図１１（Ｂ）は撮像装置の側面図である。パン回転中心およびチルト回転中心に対して、撮像部１００１に結像する被写体の像ブレを補正するために、像ブレ補正部材のヨー駆動およびピッチ駆動が行われる。なお、駆動機構部の構成および方法については公知技術であるため、詳細な説明を省略する。

図１２のフローチャートを参照して、本実施形態における制御を説明する。図１２に示すＳ５００１からＳ５００５の処理はそれぞれ、図６のＳ２００１からＳ２００５の処理と同様であるので、それらの説明を省略する。

Ｓ５００６にて制御部１００３は、Ｓ５００４で算出した最高周波数を、レンズ位置情報を取得した時点でのチルト角度とレンズ位置におけるＰＴ防振の最高周波数として決定する。パンチルト駆動の周波数に下限がある場合、制御部１００３は最高周波数を０Ｈｚと決定する。

Ｓ５００７にて制御部１００３は、Ｓ５００４で算出した最高周波数を、交換レンズ３０００の光学防振の下限周波数として決定し、レンズ通信部１００９を通してレンズ制御コマンドを交換レンズ３０００に送信する。これは、カメラヘッド部１１０４を保持するＰＴ機構部に比べて光学防振ユニットの重量が軽いので、周波数の高い振動に対する補正が行い易いからである。

本実施形態では、交換レンズ３０００による光学防振を適切に併用しつつ、チルティング方向の回転角度とレンズ位置からパンチルト駆動可能な周波数をそれぞれ算出して適用することで撮像装置１０００のＰＴ防振を適切に実現できる。なお、Ｓ５００７において交換レンズ３０００へ光学防振の下限周波数設定のコマンドが送信されるが、レンズの種類によっては光学防振の下限周波数を変更する機能がない場合がある。その場合に制御部１００３は、光学防振を有効・無効に設定するコマンドで代用する。具体的には、ＰＴ防振の最高周波数が光学防振の周波数範囲と大きく重なる所定の周波数以上（閾値以上）の場合に光学防振の駆動設定が無効とされ、所定の周波数未満（閾値未満）の場合に光学防振の駆動設定が有効とされる。

交換レンズ３０００が備える光学防振ユニットを駆動する方法の他には、撮像素子の移動部材や回転部材を駆動する方法や、画像処理によって像ブレを補正する電子防振方法がある。本発明は、撮像部１００１内の撮像素子をヨー方向およびピッチ方向へ移動させる構成や、信号処理部１００２がヨー方向およびピッチ方向にて画像を切り出して被写体の像ブレ補正処理を行う構成に適用可能である。

前記実施形態によれば、ＰＴ機構部を備えるレンズ交換式撮像装置において、本体部に装着されたレンズ装置ごとにＰＴ防振の適用周波数の設定変更を行うことで、アクチュエータを適切に駆動可能な撮像装置を提供できる。以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１０００撮像装置
１００１撮像部
１００３制御部
１００４外部通信部
１００５パン駆動部
１００６チルト駆動部
１００７振動検出部
１００８レンズ検出部
１００９レンズ通信部
１０１０タリーランプ
３０００交換レンズ

Claims

レンズ装置を本体部に装着可能な撮像装置であって、
前記レンズ装置を通して被写体を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段を第１の方向に回転させる第１の駆動手段および前記撮像手段を第２の方向に回転させる第２の駆動手段を有し、前記撮像手段の撮像方向を変更する駆動手段と、
前記レンズ装置または前記本体部の振動を検出する検出手段と、
前記検出手段から検出信号を取得して前記第１または第２の駆動手段の制御を行い、前記撮像手段により取得される画像の像ブレを補正する補正手段と、
前記第１または第２の方向における前記撮像手段の回転角度および前記レンズ装置から取得したレンズ情報により前記補正手段が行う補正に係る振動の周波数または角速度の範囲を変更する変更手段と、を備える
ことを特徴とする撮像装置。
前記変更手段は、前記レンズ装置から取得した前記レンズ装置の種類およびレンズ位置の情報にしたがって前記振動の周波数または角速度の範囲を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
前記変更手段は、前記レンズ位置の情報として取得されたズームレンズまたはフォーカスレンズの位置情報にしたがって前記振動の周波数または角速度の範囲を変更する
ことを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
前記補正手段は、前記第１の方向と前記第２の方向とで異なる重心計算に基づく補正を行い、前記変更手段は、前記第１または第２の方向に回転する回転体の重心に対応する前記振動の周波数または角速度の範囲に変更する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記レンズ装置または前記本体部は、前記撮像手段により取得される画像の像ブレを補正する像ブレ補正手段を備えており、
前記変更手段は、前記駆動手段により前記補正手段が補正を行う際に設定または変更された前記振動の周波数または角速度の範囲により、前記像ブレ補正手段により補正を行う際の振動の周波数または角速度の範囲を変更する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記変更手段は、前記駆動手段により前記補正手段が補正を行う際に設定または変更された前記振動の周波数または角速度が閾値未満である場合、前記像ブレ補正手段の駆動を有効に設定し、前記振動の周波数または角速度が閾値以上である場合、前記像ブレ補正手段の駆動を無効に設定する
ことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
前記本体部への前記レンズ装置の装着を可能にする機構部と、
前記レンズ装置の装着または変更を検出するレンズ検出手段と、を備え、
前記変更手段は、前記レンズ検出手段によりレンズ装置の装着または変更が検出されたときに取得される前記レンズ情報により、前記振動の周波数または角速度の範囲を変更する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の撮像装置。
外部装置と通信する通信手段を備え、
前記補正手段は、前記通信手段から受信した制御指令により、前記駆動手段による補正を行うか否かを決定する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
外部装置と通信する通信手段を備え、
前記第１の方向はパンニング方向であって、前記第２の方向はチルティング方向であり、
前記変更手段は、前記通信手段を通して前記外部装置から取得した撮像装置の設置情報により、前記第２の方向にて前記補正手段が行う補正に係る前記範囲の設定または変更を行う
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記補正手段による補正の状態を表示する表示手段、または前記補正の状態を示す信号を外部装置へ送信する送信手段を備える
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記変更手段は、前記駆動手段により前記補正手段が行う補正における前記振動の上限の周波数または角速度を決定する
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の撮像装置。
前記変更手段は、前記像ブレ補正手段が行う補正における前記振動の下限の周波数または角速度を決定する
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の撮像装置。
撮像手段の撮像方向を変更する駆動手段として、前記撮像手段を第１の方向に回転させる第１の駆動手段および前記撮像手段を第２の方向に回転させる第２の駆動手段を備え、レンズ装置を本体部に装着可能な撮像装置にて実行される制御方法であって、
前記本体部に装着された前記レンズ装置からレンズ情報を取得する工程と、
前記レンズ装置または前記本体部の振動を検出手段が検出する工程と、
前記検出手段から検出信号を取得して前記第１または第２の駆動手段の制御を行うことにより、補正手段が前記撮像手段により取得される画像の像ブレを補正する補正工程と、
前記第１または第２の方向における前記撮像手段の回転角度および前記レンズ装置から取得したレンズ情報により前記補正手段が行う補正に係る振動の周波数または角速度の範囲を、変更手段が変更する変更工程と、を有する
ことを特徴とする撮像装置の制御方法。