WO2020071268A1 - 電子機器、アクチュエータの制御方法およびプログラム - Google Patents

電子機器、アクチュエータの制御方法およびプログラム

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sensor
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宏昌 長沼
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株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic device, an actuator control method, and a program.
  • an event-driven vision sensor in which a pixel that detects a change in the intensity of incident light generates a signal asynchronously with time.
  • the event-driven vision sensor is advantageous in that it can operate at low power and at high speed compared to a frame-type vision sensor that scans all pixels at predetermined intervals, specifically, an image sensor such as a CCD or CMOS. It is. Techniques related to such an event-driven vision sensor are described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, for example.
  • an object of the present invention to provide an electronic device, an actuator control method, and a program that provide convenience by causing an event-driven vision sensor to interact with an actuator.
  • an event-driven vision sensor including a sensor array configured by a sensor that generates an event signal when detecting a change in the intensity of incident light, and a module including the vision sensor.
  • an electronic apparatus including an actuator to be provided and a control unit that transmits a control signal to the actuator and reflects a correction value based on an event signal generated when the actuator applies a displacement to the module to the control signal.
  • a method of controlling an actuator using an event-driven vision sensor including a sensor array including a sensor that generates an event signal when detecting a change in the intensity of incident light.
  • a processing circuit connected to an event-driven vision sensor including a sensor array including a sensor that generates an event signal when detecting a change in the intensity of incident light, A program for executing a step of driving an actuator to apply a displacement to a module including a vision sensor and a step of reflecting an event signal generated when the actuator applies a displacement to a module to a control signal of the actuator are provided. Is done.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an electronic device including the sensor module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a sequence diagram illustrating a first example of an operation of the sensor module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a sequence diagram illustrating a second example of the operation of the sensor module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a sequence diagram illustrating a third example of the operation of the sensor module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an electronic device including a sensor module according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a sequence diagram illustrating a first example of an operation of the sensor module according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a sequence diagram illustrating a first example of an operation of the sensor module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a sequence diagram illustrating a second example of the operation of the
  • FIG. 13 is a sequence diagram illustrating a second example of the operation of the sensor module according to the second embodiment of the present invention. It is a block diagram showing an example of composition of a processing circuit of a control part when performing motion prediction in a 2nd embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an electronic device including the sensor module according to the first embodiment of the present invention.
  • the electronic device 10 includes a sensor module 100 and a control unit 200.
  • the sensor module 100 includes an event-driven vision sensor 110, an actuator 120, and a shutter 130.
  • the vision sensor 110 includes a sensor array 111 composed of sensors 111A, 111B,... Corresponding to pixels of an image, and a processing circuit 112 connected to the sensor array 111.
  • Each of the sensors 111A, 111B,... Includes a light receiving element, and generates an event signal when detecting a change in the intensity of incident light, more specifically, a change in luminance.
  • the event signal is output from the processing circuit 112 as information indicating, for example, a time stamp, sensor identification information (for example, the position of a pixel), and the polarity (increase or decrease) of the luminance change.
  • the intensity of the light reflected or scattered by the subject changes.
  • the subject moves by an event signal generated by the sensors 111A, 111B,. Can be detected in time series.
  • the event-driven vision sensor 110 is advantageous in that it can operate at low power and at high speed as compared with the frame-type vision sensor. This is because only one of the sensors 111A, 111B,... Constituting the sensor array 111 that detects a change in luminance generates an event signal. Since the sensor that has not detected the change in luminance does not generate an event signal, the processing circuit 112 can process and transmit only the event signal of the sensor that has detected the change in luminance at high speed. In addition, when there is no change in luminance, processing and transmission processing do not occur, so that operation with low power becomes possible.
  • the brightness does not change unless the subject moves, so that the subject that does not move due to the event signal generated by the sensors 111A, 111B,. Is difficult to capture. That is, it is difficult to obtain information on the surrounding environment including the stationary subject only with the vision sensor 110.
  • the sensor module 100 includes the actuator 120 connected to the vision sensor 110.
  • the actuator 120 is driven according to a control signal transmitted from the control unit 200, and is configured to displace the sensor array 111 in a direction perpendicular to the optical axis direction of the sensors 111A, 111B,.
  • the actuator 120 displaces the sensor array 111, the positional relationship between all the sensors 111A, 111B,... And the subject changes. That is, at this time, the same change as when all the objects have moved within the angle of view of the sensor array 111 occurs. Therefore, regardless of whether or not the subject is actually moving, the subject can be detected by an event signal generated by, for example, the sensors 111A, 111B,... Corresponding to the edges of the subject. Since the amount of displacement of the sensor array 111 required to generate the above-described change is not large, the actuator 120 may be a vibrator that slightly displaces or vibrates the sensor array 111.
  • the direction in which the actuator 120 displaces the sensor array 111 is perpendicular to the optical axis direction of the sensors 111A, 111B,...
  • the direction of displacement is not perpendicular to the optical axis direction.
  • the actuator 120 may displace the sensor array 111 in an arbitrary direction.
  • the displacement amount of the sensor array 111 required to generate the above-described change is minimized, and .. Is advantageous in that the positional relationship between the sensors 111A, 111B,.
  • the sensor module 100 includes the shutter 130.
  • the shutter 130 is arranged so as to cover and open the entire angle of view of the sensor array 111 of the vision sensor 110.
  • the shutter 130 may be a mechanical shutter such as a focal plane shutter or a lens shutter, or may be an electronic shutter such as a liquid crystal shutter.
  • the opened shutter 130 is closed, the entire angle of view of the sensor array 111 is shielded, so that the intensity of light incident on all the sensors 111A, 111B,.
  • the closed shutter 130 is opened, the entire angle of view of the sensor array 111 is opened, and in principle, a change occurs in which the brightness of all the sensors 111A, 111B,.
  • calibration of the sensor array 111 and detection of a self-luminous subject are performed using such an operation.
  • the control unit 200 includes a communication interface 210, a processing circuit 220, and a memory 230.
  • the communication interface 210 receives the event signal transmitted from the processing circuit 112 of the vision sensor 110 and outputs the event signal to the processing circuit 220. Further, the communication interface 210 transmits the control signal generated by the processing circuit 220 to the actuator 120.
  • the processing circuit 220 operates, for example, according to a program stored in the memory 230, and processes the received event signal. For example, based on the event signal, the processing circuit 220 generates an image in which the position where the luminance change has occurred is mapped in a time series, and the image is temporarily or continuously stored in the memory 230, or further processed via the communication interface 210. Or to another device. Further, the processing circuit 220 generates a control signal for driving the actuator 120 and the shutter 130, respectively.
  • FIG. 2 is a sequence diagram showing a first example of the operation of the sensor module according to the first embodiment of the present invention.
  • a control signal generated by the processing circuit 220 of the control unit 200 is transmitted to the actuator 120 (S101).
  • the sensor array 111 is displaced in a predetermined direction, and the event signals generated by the sensors 111A, 111B,. Is transmitted from the vision sensor 110 to the control unit 200 (S103).
  • the processing circuit 220 detects a subject from the received event signal (S104). As described above, at this time, the subject can be detected regardless of whether the subject is actually moving.
  • the processing circuit 220 may execute a series of steps from transmission of a control signal to the actuator 120 (S101) to reception of an event signal (S103) and capture of environmental information based on the event signal (S104). For example, the processing circuit 220 converts an event signal received during a predetermined time from the transmission of the control signal to the actuator 120 (S101) as an event signal indicating environmental information to an event signal received at other times. You may treat it separately.
  • FIG. 3 is a sequence diagram showing a second example of the operation of the sensor module according to the first embodiment of the present invention.
  • a control signal generated by the processing circuit 220 of the control unit 200 is transmitted to the shutter 130 (S111).
  • the shutter 130 By closing the shutter 130 that has received the control signal (S112), the entire angle of view of the sensor array 111 is blocked, and the intensity of light incident on all the sensors 111A, 111B,. Therefore, after the event signal indicating that the brightness has decreased due to the interruption of the light is transmitted from the vision sensor 110 to the control unit 200 (S113), the event signal should not be received in principle.
  • the shutter 130 may be used as a sensor array. An event signal can be generated even while blocking the angle of view of 111. Therefore, in the control unit 200, the processing circuit 220 keeps the shutter 130 closed for a predetermined time and monitors an event signal received while the shutter 130 blocks the angle of view of the sensor array 111. . If an event signal is received during this time (S114), the processing circuit 220 executes calibration of the vision sensor 110 based on the received event signal (S115). Specifically, the processing circuit 220 specifies the sensor that has generated the event signal as a defective pixel (bright point) or adjusts a threshold of a luminance change for generating the event signal in the sensor.
  • FIG. 4 is a sequence diagram showing a third example of the operation of the sensor module according to the first embodiment of the present invention.
  • a control signal generated by the processing circuit 220 of the control unit 200 is transmitted to the shutter 130 with the shutter 130 closed (S121).
  • the shutter 130 that has received the control signal is opened (S122)
  • the entire angle of view of the sensor array 111 is opened, and in principle, an event signal indicating that the brightness has increased in all the sensors 111A, 111B,. 110 is transmitted to the control unit 200 (S123).
  • control signal generated by the processing circuit 220 of the control unit 200 is transmitted to the shutter 130 again (S125), and when the shutter 130 is closed (S126) and the entire angle of view of the sensor array 111 is shielded, similarly, all of the sensor array 111 is blocked.
  • An event signal indicating that the brightness has decreased in the sensors 111A, 111B,... Is transmitted from the vision sensor 110 to the control unit 200 (S127).
  • the control unit 200 transmits the control signal for repeating the shielding and opening of the angle of view of the sensor array 111 to the shutter 130. Receive the generated event signal.
  • the control unit 200 sets the time t1, that is, the cycle of repeating the blocking and opening of the angle of view, to be longer than the blinking cycle of the light source included in the self-luminous subject (while setting the time as short as described above).
  • the self-luminous subject can be specified based on the received event signal (S128).
  • an event is forcibly generated in the vision sensor 110 by the actuator 120 displacing the sensor array 111, for example, the surrounding environment including a stationary subject.
  • Information can be obtained.
  • the sensor array 111 can be calibrated by the shutter 130 blocking the entire angle of view of the sensor array 111.
  • by repeatedly opening and closing the shutter 130 at a predetermined cycle it is possible to detect a self-luminous subject such as an illumination or a display.
  • the sensor module 100 includes both the actuator 120 and the shutter 130. However, since these functions are independent of each other, one of the actuator 120 and the shutter 130 is included in the sensor module 100. You may. Further, in the above example, the control unit 200 is illustrated and described separately from the sensor module 100, but the control unit 200 may be included in the sensor module 100. In this case, the processing circuit 112 of the sensor module 100 and the processing circuit 220 of the control unit 200 may be configured separately or may be common.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an electronic device including the sensor module according to the second embodiment of the present invention.
  • the electronic device 20 includes a sensor module 300, a control unit 200, and a movable support mechanism 400.
  • the sensor module 300 includes the event-driven vision sensor 110 and the shutter 130 similar to those of the first embodiment.
  • the sensor module 300 is supported by a movable support mechanism 400 including frames 410A, 410B, 410C and actuators 420A, 420B.
  • the actuators 420A and 420B are rotary actuators driven according to control signals transmitted from the control unit 200.
  • Actuator 420A causes a predetermined angle of rotational displacement between frames 410A and 410B according to the control signal
  • actuator 420B similarly causes a predetermined angle of rotational displacement between frames 410B and 410C. Accordingly, the actuators 420A and 420B apply displacement to the sensor module 300 including the vision sensor 110.
  • an event is forcibly generated in the vision sensor 110, and information on the surrounding environment including, for example, a stationary subject is obtained.
  • the actuator 420B may be understood to be included in the sensor module 300.
  • the control unit 200 controls the actuator 200 based on an event signal generated by the vision sensor 110 when the actuators 420A and 420B apply displacement to the sensor module 300. The correction value can be reflected on the control signals of 420A and 420B.
  • FIG. 6 is a sequence diagram showing a first example of the operation of the sensor module according to the second embodiment of the present invention.
  • the control signal generated by the processing circuit 220 of the control unit 200 is transmitted to one or both of the actuators 420A and 420B (S131).
  • the actuators 420A and 420B are driven according to the control signal (S132)
  • displacement occurs in the sensor module 300, and the positional relationship between the sensors 111A, 111B,... And the subject changes.
  • the event signals generated by the sensors 111A, 111B,... Are transmitted from the vision sensor 110 to the control unit 200 (S133).
  • the processing circuit 220 measures the delay time d1 from the transmission of the control signal to the actuators 420A and 420B (S131) to the reception of the event signal (S133), and controls the actuators 420A and 420B based on the delay time d1. Calibration is performed (S134). Specifically, the processing circuit 220 determines a correction value of the control signal according to the delay time d1, and the determined correction value is reflected on a control signal generated by the processing circuit thereafter.
  • the actuator 420A or 420B can be calibrated independently. Further, by transmitting a control signal to both of the actuators 420A and 420B, a composite system including the actuators 420A and 420B can be calibrated.
  • the correction value of the control signal determined according to the delay time d1 is used, for example, when the control unit 200 corrects the parameter of the PID control executed when the actuators 420A and 420B want to realize the displacement following the specific pattern. Used for
  • FIG. 7 is a sequence diagram showing a second example of the operation of the sensor module according to the second embodiment of the present invention.
  • a control signal is transmitted (S131), and the actuators 420A and 420B that have received the control signal are driven (S132) to rotate the vision sensor 110. Displacement occurs.
  • the actuators 420A and 420B are worn, the rotational displacement of the vision sensor 110 is not instantaneously stabilized, and for example, vibration occurs.
  • the processing circuit 220 measures delay times d1 and d2 from transmission of the control signal to the actuators 420A and 420B (S131) to reception of the event signal at a plurality of timings (S133-1 and S133-2). As a result, as a result, the processing circuit 220 measures the elapsed time d2-d1 from the start of the reception of the event signal (S133-1) to the end of the reception (S133-2).
  • the processing circuit 220 determines a correction value according to the elapsed time d2-d1, and the determined correction value is reflected in a control signal generated by the processing circuit later. Specifically, when the elapsed time d2-d1 exceeds the threshold value, the processing circuit 220 sets a flag indicating that wear has occurred in the actuators 420A and 420B. In this case, the processing circuit 220 may set a value such as an operating torque different from those of the other actuators for the worn actuators 420A and 420B.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration example of a processing circuit of a control unit when performing motion prediction in the second embodiment of the present invention.
  • the processing circuit 220 of the control unit 200 includes, for example, a drive pattern generation unit 221, a control signal generation unit 222, and an event signal as functions implemented by operating according to a program stored in the memory 230.
  • An analysis unit 223, an error calculation unit 224, and a motion prediction unit 225 are included.
  • the drive pattern generator 221 generates a drive pattern for the actuators 420A and 420B.
  • the drive pattern may be, for example, a pattern preliminarily defined by a program stored in the memory 230, or may be determined based on a measurement value of another sensor such as an acceleration sensor included in the electronic device 20. It may be something.
  • the control signal generator 222 generates control signals for the actuators 420A and 420B according to the drive pattern generated by the drive pattern generator 221.
  • an event signal is transmitted from the vision sensor 110 to the control unit 200.
  • the event signal analysis unit 223 calculates the displacement of the sensor module 300 from the received event signal. Specifically, for example, the event signal analysis unit 223 calculates the motion vector of the vision sensor 110 backward from the motion vector of the subject obtained by analyzing the event signal. The event signal analysis unit 223 provides information including the back-calculated displacement of the sensor module 300 to the error calculation unit 224.
  • the error calculation unit 224 calculates the displacement of the sensor module 300 and the drive pattern generation unit, which are calculated backward, taking into account, for example, the operation delay time d1 of the actuators 420A and 420B specified by the example described above with reference to FIG.
  • the error characteristics of the actuators 420A and 420B are calculated from the difference from the drive pattern generated by the drive pattern 221.
  • the error characteristics may be normalized and stored in the memory 230 for each type of motion of the actuators 420A and 420B (specifically, translation and rotation in each axial direction).
  • the control signal generation unit 222 inputs the generated control signal to the motion prediction unit 225 before outputting it.
  • the motion prediction unit 225 predicts the motion of the actuators 420A and 420B with respect to the input control signal based on the error characteristics of the actuators 420A and 420B calculated by the error calculation unit 224.
  • the control signal generation unit 222 corrects the control signal so that the difference between the motion predicted by the motion prediction unit 225 and the drive pattern generated by the drive pattern generation unit 221 is reduced.
  • control signal generation unit 222 inputs the corrected control signal to the motion prediction unit 225 again, and the motion prediction unit 225 re-predicts the motion of the actuators 420A and 420B with respect to the corrected control signal based on the error characteristics. However, the control signal generation unit 222 may re-correct the control signal so that the difference between the re-predicted motion and the driving pattern is reduced.
  • the processing circuit 220 of the control unit 200 switches the transmission of the control signal to the actuators 420A and 420B from the event signal.
  • the delay amounts of the actuators 420A and 420B can be calibrated, and vibration due to wear of internal parts of the actuators 420A and 420B can be detected.
  • the processing circuit 220 implements the functions of the error calculation unit 224 and the motion prediction unit 225, thereby correcting the control signal in consideration of the error occurring in the movement of the actuators 420A and 420B, and is intended.
  • the actuators 420A and 420B can be operated more accurately with respect to the driven pattern.
  • the calibration of the delay amounts of the actuators 420A and 420B, the detection of the vibration, and the correction of the control signal have been described in the same embodiment, but these operations can be executed independently of each other. Therefore, a part of the electronic device 20 or the sensor module 300 may be mounted and the other may not be mounted. Further, in the above example, it has been described that an event can be forcibly generated for the vision sensor 110 as in the first embodiment, but this function is not essential. Since the shutter 130 is not essential, the vision sensor 110 may not include the shutter 130 in the present embodiment.

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Abstract

入射する光の強度変化を検出したときにイベント信号を生成するセンサによって構成されるセンサアレイを含むイベント駆動型のビジョンセンサと、ビジョンセンサを含むモジュールに変位を与えるアクチュエータと、アクチュエータに制御信号を送信し、アクチュエータがモジュールに変位を与えたときに生成されたイベント信号に基づく補正値を制御信号に反映させる制御部とを備える電子機器が提供される。

Description

電子機器、アクチュエータの制御方法およびプログラム
　本発明は、電子機器、アクチュエータの制御方法およびプログラムに関する。
　入射する光の強度変化を検出したピクセルが時間非同期的に信号を生成する、イベント駆動型のビジョンセンサが知られている。イベント駆動型のビジョンセンサは、所定の周期ごとに全ピクセルをスキャンするフレーム型ビジョンセンサ、具体的にはＣＣＤやＣＭＯＳなどのイメージセンサに比べて、低電力で高速に動作可能である点で有利である。このようなイベント駆動型のビジョンセンサに関する技術は、例えば特許文献１および特許文献２に記載されている。
特表２０１４－５３５０９８号公報 特開２０１８－８５７２５号公報
　しかしながら、イベント駆動型のビジョンセンサについては、上記のような利点は知られているものの、従来のビジョンセンサ、例えばフレーム型ビジョンセンサとは異なる特性を考慮した周辺技術については、まだ十分に提案されているとは言いがたい。
　そこで、本発明は、イベント駆動型のビジョンセンサをアクチュエータと相互作用させることによって利便性を提供する電子機器、アクチュエータの制御方法およびプログラムを提供することを目的とする。
　本発明のある観点によれば、入射する光の強度変化を検出したときにイベント信号を生成するセンサによって構成されるセンサアレイを含むイベント駆動型のビジョンセンサと、ビジョンセンサを含むモジュールに変位を与えるアクチュエータと、アクチュエータに制御信号を送信し、アクチュエータがモジュールに変位を与えたときに生成されたイベント信号に基づく補正値を制御信号に反映させる制御部とを備える電子機器が提供される。
　本発明の別の観点によれば、入射する光の強度変化を検出したときにイベント信号を生成するセンサによって構成されるセンサアレイを含むイベント駆動型のビジョンセンサを用いたアクチュエータの制御方法であって、アクチュエータを駆動してビジョンセンサを含むモジュールに変位を与えるステップと、アクチュエータがモジュールに変位を与えたときに生成されたイベント信号をアクチュエータの制御信号に反映させるステップとを含むアクチュエータの制御方法が提供される。
　本発明のさらに別の観点によれば、入射する光の強度変化を検出したときにイベント信号を生成するセンサによって構成されるセンサアレイを含むイベント駆動型のビジョンセンサに接続される処理回路に、アクチュエータを駆動してビジョンセンサを含むモジュールに変位を与えるステップと、アクチュエータがモジュールに変位を与えたときに生成されたイベント信号をアクチュエータの制御信号に反映させるステップとを実行させるためのプログラムが提供される。
　上記の構成によれば、イベント駆動型のビジョンセンサをアクチュエータと相互作用させることによって利便性を提供することができる。
本発明の第１の実施形態に係るセンサモジュールを含む電子機器の概略的な構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態におけるセンサモジュールの動作の第１の例を示すシーケンス図である。 本発明の第１の実施形態におけるセンサモジュールの動作の第２の例を示すシーケンス図である。 本発明の第１の実施形態におけるセンサモジュールの動作の第３の例を示すシーケンス図である。 本発明の第２の実施形態に係るセンサモジュールを含む電子機器の概略的な構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態におけるセンサモジュールの動作の第１の例を示すシーケンス図である。 本発明の第２の実施形態におけるセンサモジュールの動作の第２の例を示すシーケンス図である。 本発明の第２の実施形態において動き予測を実行する場合の制御部の処理回路の構成例を示すブロック図である。
　以下、添付図面を参照しながら、本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態に係るセンサモジュールを含む電子機器の概略的な構成を示すブロック図である。図１に示されるように、電子機器１０は、センサモジュール１００と、制御部２００とを含む。
　センサモジュール１００は、イベント駆動型のビジョンセンサ１１０と、アクチュエータ１２０と、シャッター１３０とを含む。ビジョンセンサ１１０は、画像のピクセルに対応するセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…で構成されるセンサアレイ１１１と、センサアレイ１１１に接続される処理回路１１２とを含む。センサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…は、受光素子を含み、入射する光の強度変化、より具体的には輝度変化を検出したときにイベント信号を生成する。イベント信号は、例えば、タイムスタンプと、センサの識別情報（例えばピクセルの位置）と、輝度変化の極性（上昇または低下）とを示す情報として処理回路１１２から出力される。センサアレイ１１１の画角内で被写体が移動すると、被写体によって反射または散乱される光の強度が変化するため、例えば被写体のエッジに対応するセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…が生成するイベント信号によって被写体の移動を時系列で検出することができる。
　ここで、既に述べたように、イベント駆動型のビジョンセンサ１１０は、フレーム型のビジョンセンサに比べて、低電力で高速に動作可能である点で有利である。これは、センサアレイ１１１を構成するセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…のうち輝度変化を検出したものだけがイベント信号を生成するためである。輝度変化を検出しなかったセンサはイベント信号を生成しないため、処理回路１１２は輝度変化を検出したセンサのイベント信号だけを高速で処理および伝送することができる。また、輝度変化がない場合には処理および伝送の処理が発生しないため、低電力での動作が可能になる。その一方で、センサアレイ１１１の画角内に被写体が存在していても、被写体が移動しなければ輝度変化が発生しないため、センサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…が生成するイベント信号によって移動していない被写体をキャプチャすることは困難である。つまり、ビジョンセンサ１１０だけでは、静止している被写体を含む周辺環境の情報を得ることが困難である。
　本実施形態では、センサモジュール１００が、ビジョンセンサ１１０に連結されたアクチュエータ１２０を含む。アクチュエータ１２０は、制御部２００から送信される制御信号に従って駆動され、例えばセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…の光軸方向に対して垂直な方向にセンサアレイ１１１を変位させるように構成される。アクチュエータ１２０がセンサアレイ１１１を変位させることによって、すべてのセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…と被写体との位置関係が変化する。つまり、このとき、センサアレイ１１１の画角内ですべての被写体が移動したのと同じ変化が発生する。従って、被写体が実際に移動しているか否かに関わらず、例えば被写体のエッジに対応するセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…が生成するイベント信号によって被写体を検出することができる。上記のような変化を発生させるために必要とされるセンサアレイ１１１の変位量は大きくないため、アクチュエータ１２０はセンサアレイ１１１を微小変位させる、または振動させるバイブレータのようなものであってもよい。
　なお、上記ではアクチュエータ１２０がセンサアレイ１１１を変位させる方向がセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…の光軸方向に対して垂直である例について説明したが、変位の方向が光軸方向に対して垂直ではない場合、例えば変位の方向が光軸方向に対して平行であっても、すべてのセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…と被写体との位置関係は変化する。従って、アクチュエータ１２０は任意の方向にセンサアレイ１１１を変位させてもよい。なお、変位の方向が光軸方向に対して垂直、または垂直に近い角度である構成は、上記のような変化を発生させるために必要とされるセンサアレイ１１１の変位量が最小化され、またセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…の全体に略一様な被写体との位置関係の変化が生じる点で有利である。
　さらに、本実施形態では、センサモジュール１００が、シャッター１３０を含む。シャッター１３０は、ビジョンセンサ１１０のセンサアレイ１１１の画角全体を遮蔽および開放することが可能なように配置される。シャッター１３０は、例えばフォーカルプレーンシャッターやレンズシャッターのような機械的なシャッターであってもよいし、液晶シャッターのような電子的なシャッターであってもよい。開いていたシャッター１３０が閉じると、センサアレイ１１１の画角全体が遮蔽されることによって、原理的にはすべてのセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…に入射する光の強度が最小かつ一定になる。また、閉じていたシャッター１３０が開くと、センサアレイ１１１の画角全体が開放されることによって、原理的にはすべてのセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…で輝度が上昇する変化が発生する。後述するように、本実施形態では、このような動作を利用してセンサアレイ１１１の校正や自発光する被写体の検出を実行する。
　制御部２００は、通信インターフェース２１０と、処理回路２２０と、メモリ２３０とを含む。通信インターフェース２１０は、ビジョンセンサ１１０の処理回路１１２から伝送されたイベント信号を受信して処理回路２２０に出力する。また、通信インターフェース２１０は、処理回路２２０が生成した制御信号をアクチュエータ１２０に送信する。処理回路２２０は、例えばメモリ２３０に格納されたプログラムに従って動作し、受信されたイベント信号を処理する。例えば、処理回路２２０は、イベント信号に基づいて、輝度変化が発生した位置をマッピングした画像を時系列で生成し、メモリ２３０に一時的または持続的に格納したり、通信インターフェース２１０を介してさらに別の装置に送信したりする。また、処理回路２２０は、アクチュエータ１２０およびシャッター１３０をそれぞれ駆動させるための制御信号を生成する。
　図２は、本発明の第１の実施形態におけるセンサモジュールの動作の第１の例を示すシーケンス図である。図示された例では、まず、制御部２００の処理回路２２０が生成した制御信号が、アクチュエータ１２０に送信される（Ｓ１０１）。制御信号を受信したアクチュエータ１２０が駆動することによって（Ｓ１０２）、センサアレイ１１１が所定の方向に変位し、原理的にはすべての被写体のエッジに対応するセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…が生成したイベント信号がビジョンセンサ１１０から制御部２００に送信される（Ｓ１０３）。処理回路２２０は、受信したイベント信号から被写体を検出する（Ｓ１０４）。上述のように、このとき、被写体が実際に移動しているか否かに関わらず、被写体を検出することができる。処理回路２２０は、アクチュエータ１２０への制御信号の送信（Ｓ１０１）からイベント信号の受信（Ｓ１０３）およびイベント信号に基づく環境情報のキャプチャ（Ｓ１０４）までを一連の手順として実行してもよい。例えば、処理回路２２０は、アクチュエータ１２０への制御信号の送信（Ｓ１０１）から所定時間の間に受信されたイベント信号を、環境情報を示すイベント信号としてそれ以外の時間に受信されたイベント信号とは別に扱ってもよい。
　図３は、本発明の第１の実施形態におけるセンサモジュールの動作の第２の例を示すシーケンス図である。図示された例では、まず、シャッター１３０が開いた状態で、制御部２００の処理回路２２０が生成した制御信号が、シャッター１３０に送信される（Ｓ１１１）。制御信号を受信したシャッター１３０が閉じることによって（Ｓ１１２）、センサアレイ１１１の画角全体が遮蔽され、すべてのセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…に入射する光の強度が最小かつ一定になる。従って、光が遮断されたことによって輝度が低下したことを示すイベント信号がビジョンセンサ１１０から制御部２００に送信された（Ｓ１１３）後は、原理的にはイベント信号は受信されないはずである。しかしながら、例えばセンサに欠陥があったり、センサにおけるイベント信号の生成のための輝度変化の閾値の設定が適切でないためにノイズが輝度変化として検出されたりしている場合には、シャッター１３０がセンサアレイ１１１の画角を遮蔽している間にもイベント信号が生成されうる。そこで、制御部２００では、処理回路２２０が、シャッター１３０が閉じた状態を所定の時間にわたって維持し、シャッター１３０がセンサアレイ１１１の画角を遮蔽している間に受信されるイベント信号を監視する。この間にイベント信号が受信された（Ｓ１１４）場合、処理回路２２０は、受信されたイベント信号に基づいてビジョンセンサ１１０の校正を実行する（Ｓ１１５）。具体的には、処理回路２２０は、イベント信号を生成したセンサを欠陥画素（輝点）として特定するか、当該センサにおけるイベント信号の生成のための輝度変化の閾値を調節する。
　図４は、本発明の第１の実施形態におけるセンサモジュールの動作の第３の例を示すシーケンス図である。図示された例では、まず、シャッター１３０が閉じた状態で、制御部２００の処理回路２２０が生成した制御信号が、シャッター１３０に送信される（Ｓ１２１）。制御信号を受信したシャッター１３０が開くと（Ｓ１２２）、センサアレイ１１１の画角全体が開放され、原理的にはすべてのセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…で輝度が上昇したことを示すイベント信号がビジョンセンサ１１０から制御部２００に送信される（Ｓ１２３）。その後、再び制御部２００の処理回路２２０が生成した制御信号がシャッター１３０に送信され（Ｓ１２５）、シャッター１３０が閉じて（Ｓ１２６）センサアレイ１１１の画角全体が遮蔽されると、同様にすべてのセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…で輝度が低下したことを示すイベント信号がビジョンセンサ１１０から制御部２００に送信される（Ｓ１２７）。このように、制御部２００は、センサアレイ１１１の画角の遮蔽および開放を繰り返させるための制御信号をシャッター１３０に送信し、その間、特に画角の開放から遮蔽までの間にビジョンセンサ１１０において生成されたイベント信号を受信する。
　ここで、シャッター１３０による画角の開放（Ｓ１２２）から遮蔽（Ｓ１２６）までの時間ｔ１が短ければ（具体的には、例えば３００ｍｓｅｃ以下）、被写体にはほとんど移動が生じず、従って被写体の移動を示すイベント信号は受信されないはずである。例外として、照明やディスプレイなどの自発光する被写体における光源の明滅周期が時間ｔ１よりも短い場合は、これらの被写体の明滅を示すイベント信号が受信される（Ｓ１２４）。従って、制御部２００は、時間ｔ１、すなわち画角の遮蔽および開放の繰り返しの周期を、（上記のように短い時間としつつ）自発光する被写体に含まれる光源の明滅周期よりも長くすることによって、受信したイベント信号に基づいて自発光被写体を特定することができる（Ｓ１２８）。
　以上で説明したような本発明の第１の実施形態では、アクチュエータ１２０がセンサアレイ１１１を変位させることによって、ビジョンセンサ１１０において強制的にイベントを発生させ、例えば静止している被写体を含む周辺環境の情報を得ることができる。また、本実施形態では、シャッター１３０がセンサアレイ１１１の画角全体を遮蔽することによって、センサアレイ１１１の校正をすることができる。また、所定の周期でシャッター１３０の開閉を繰り返すことによって、照明やディスプレイなどの自発光する被写体を検出することができる。
　なお、上記の例ではセンサモジュール１００がアクチュエータ１２０およびシャッター１３０の両方を含んでいたが、これらの機能は互いに独立しているため、アクチュエータ１２０またはシャッター１３０のいずれか一方がセンサモジュール１００に含まれてもよい。また、上記の例において制御部２００はセンサモジュール１００とは別に図示および説明されたが、制御部２００はセンサモジュール１００に含まれていてもよい。この場合、センサモジュール１００の処理回路１１２と制御部２００の処理回路２２０とは別個に構成されてもよいし、共通であってもよい。
　（第２の実施形態）
　図５は、本発明の第２の実施形態に係るセンサモジュールを含む電子機器の概略的な構成を示すブロック図である。図５に示されるように、電子機器２０は、センサモジュール３００と、制御部２００と、可動支持機構４００とを含む。
　センサモジュール３００は、第１の実施形態と同様のイベント駆動型のビジョンセンサ１１０と、シャッター１３０とを含む。センサモジュール３００は、フレーム４１０Ａ，４１０Ｂ，４１０Ｃとアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂとを含む可動支持機構４００によって支持される。図示された例において、アクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂは、制御部２００から送信される制御信号に従って駆動されるロータリーアクチュエータである。アクチュエータ４２０Ａは制御信号に従ってフレーム４１０Ａ，４１０Ｂの間に所定の角度の回転変位を生じさせ、アクチュエータ４２０Ｂは同様にフレーム４１０Ｂ，４１０Ｃの間に所定の角度の回転変位を生じさせる。これによって、アクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂは、ビジョンセンサ１１０を含むセンサモジュール３００に変位を与える。
　本実施形態でも、例えばアクチュエータ４２０Ｂを第１の実施形態のアクチュエータ１２０と同じように用いて、ビジョンセンサ１１０において強制的にイベントを発生させ、例えば静止している被写体を含む周辺環境の情報を得ることが可能である。この場合、例えばアクチュエータ４２０Ｂは、センサモジュール３００に含まれると解されてもよい。加えて、本実施形態では、以下で説明する例のように、アクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂがセンサモジュール３００に変位を与えたときにビジョンセンサ１１０で生成されたイベント信号に基づいて、制御部２００がアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂの制御信号に補正値を反映させることができる。
　図６は、本発明の第２の実施形態におけるセンサモジュールの動作の第１の例を示すシーケンス図である。図示された例では、まず、制御部２００の処理回路２２０が生成した制御信号が、アクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂのいずれか一方または両方に送信される（Ｓ１３１）。アクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂが制御信号に従って駆動される（Ｓ１３２）ことによってセンサモジュール３００に変位が発生し、センサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…と被写体との位置関係が変化する。このときセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…が生成したイベント信号が、ビジョンセンサ１１０から制御部２００に送信される（Ｓ１３３）。制御部２００では、処理回路２２０がアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂへの制御信号の送信（Ｓ１３１）からイベント信号の受信（Ｓ１３３）までの遅延時間ｄ１を計測し、遅延時間ｄ１に基づいてアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂを校正する（Ｓ１３４）。具体的には、処理回路２２０は、遅延時間ｄ１に応じて制御信号の補正値を決定し、決定された補正値はその後に処理回路が生成する制御信号に反映される。
　上記の例において、例えば、制御信号をアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂのいずれか一方に送信すれば、アクチュエータ４２０Ａまたはアクチュエータ４２０Ｂを単独で校正することができる。また、制御信号をアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂの両方に送信すれば、アクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂを含む複合系を校正することができる。遅延時間ｄ１に応じて決定される制御信号の補正値は、例えば制御部２００がアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂに特定のパターンに追従した変位を実現させたい場合に実行されるＰＩＤ制御のパラメータを補正するときに利用される。
　図７は、本発明の第２の実施形態におけるセンサモジュールの動作の第２の例を示すシーケンス図である。図示された例では、上記で図６に示された例と同様に、制御信号が送信され（Ｓ１３１）、制御信号を受信したアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂが駆動することによって（Ｓ１３２）ビジョンセンサ１１０に回転変位が発生する。ここで、例えばアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂに摩耗が生じている場合には、ビジョンセンサ１１０の回転変位は瞬間的には安定せず、例えば振動が発生する。この場合、センサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…と被写体との位置関係が変化することによってセンサ１１１Ａ，１１１Ｂ，…が生成したイベント信号は、ビジョンセンサ１１０から制御部２００に複数のタイミングで送信される（Ｓ１３３－１，Ｓ１３３－２）。処理回路２２０は、アクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂへの制御信号の送信（Ｓ１３１）から複数のタイミングでのイベント信号の受信（Ｓ１３３－１，Ｓ１３３－２）のそれぞれまでの遅延時間ｄ１，ｄ２を計測する。これによって、結果として、処理回路２２０は、イベント信号の受信の開始（Ｓ１３３－１）から受信の終了（Ｓ１３３－２）までの経過時間ｄ２－ｄ１を計測していることになる。処理回路２２０は、経過時間ｄ２－ｄ１に応じて補正値を決定し、決定された補正値はどの後に処理回路が生成する制御信号に反映される。具体的には、処理回路２２０は、経過時間ｄ２－ｄ１が閾値を超える場合に、アクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂに摩耗が発生していることを示すフラグを立てる。この場合、処理回路２２０は、摩耗が発生しているアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂについては他のアクチュエータとは異なる動作トルクなどの値を設定してもよい。
　図８は、本発明の第２の実施形態において動き予測を実行する場合の制御部の処理回路の構成例を示すブロック図である。図示された例において、制御部２００の処理回路２２０は、例えばメモリ２３０に格納されたプログラムに従って動作することによって実装される機能として、駆動パターン生成部２２１と、制御信号生成部２２２と、イベント信号解析部２２３と、誤差算出部２２４と、動き予測部２２５とを含む。駆動パターン生成部２２１は、アクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂの駆動パターンを生成する。ここで、駆動パターンは、例えばメモリ２３０に格納されたプログラムによって予め規定されたものであってもよいし、電子機器２０に含まれる加速度センサなどの他のセンサの測定値に基づいて決定されたものであってもよい。制御信号生成部２２２は、駆動パターン生成部２２１が生成した駆動パターンに従ってアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂの制御信号を生成する。
　制御信号生成部２２２が生成した制御信号に従ってアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂが駆動させられると、イベント信号がビジョンセンサ１１０から制御部２００に送信される。処理回路２２０では、イベント信号解析部２２３が、受信されたイベント信号からセンサモジュール３００の変位を逆算する。具体的には、例えば、イベント信号解析部２２３は、イベント信号の解析によって得られる被写体の動きベクトルから、ビジョンセンサ１１０の動きベクトルを逆算する。イベント信号解析部２２３は、逆算されたセンサモジュール３００の変位を含む情報を誤差算出部２２４に提供する。誤差算出部２２４は、例えば上記で図６を参照して説明した例によって特定されるアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂの動作の遅延時間ｄ１も考慮しながら、逆算されたセンサモジュール３００の変位と駆動パターン生成部２２１が生成した駆動パターンとの差分からアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂの誤差特性を算出する。誤差特性は、例えばアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂの動きの種類（具体的には、各軸方向の並進および回転）ごとに正規化されてメモリ２３０に格納されてもよい。
　その後に、駆動パターン生成部２２１がアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂの新たな駆動パターンを生成した場合、制御信号生成部２２２は、生成した制御信号を出力する前に動き予測部２２５に入力する。動き予測部２２５は、誤差算出部２２４によって算出されたアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂの誤差特性に基づいて、入力された制御信号に対するアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂの動きを予測する。制御信号生成部２２２は、動き予測部２２５によって予測された動きと、駆動パターン生成部２２１が生成した駆動パターンとの差分が小さくなるように制御信号を補正する。さらに、制御信号生成部２２２は、補正後の制御信号を再び動き予測部２２５に入力し、動き予測部２２５は、誤差特性に基づいて補正後の制御信号に対するアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂの動きを再予測し、制御信号生成部２２２は再予測された動きと駆動パターンとの間の差分が小さくなるように制御信号を再補正してもよい。
　以上で説明したような本発明の第２の実施形態では、上記の第１の実施形態の効果に加えて、制御部２００の処理回路２２０がアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂへの制御信号の送信からイベント信号の受信までの遅延時間ｄ１，ｄ２を計測することによって、アクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂの遅延量を校正したり、アクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂの内部部品の摩耗などによる振動を検出したりすることができる。また、本実施形態では、処理回路２２０が誤差算出部２２４および動き予測部２２５の機能を実装することによって、アクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂの動きに発生する誤差を考慮して制御信号を補正し、意図された駆動パターンに対してアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂをより正確に動作させることができる。
　なお、上記の例ではアクチュエータ４２０Ａ，４２０Ｂの遅延量の校正と、振動の検出と、制御信号の補正とが同じ実施形態の中で説明されたが、これらの動作は互いに独立に実行可能であるため、電子機器２０またはセンサモジュール３００において一部が実装されて他は実装されないことがありうる。また、上記の例ではビジョンセンサ１１０について第１の実施形態と同様に強制的にイベントを発生させることが可能であるものとして説明したが、この機能は必須ではない。シャッター１３０についても必須ではないため、本実施形態においてビジョンセンサ１１０はシャッター１３０を含まなくてもよい。
　以上、添付図面を参照しながら本発明のいくつかの実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　１０，２０…電子機器、１００，３００…センサモジュール、１１０…ビジョンセンサ、１１１…センサアレイ、１１１Ａ，１１１Ｂ…センサ、１１２…処理回路、１２０…アクチュエータ、１３０…シャッター、２００…制御部、２１０…通信インターフェース、２２０…処理回路、２２１…駆動パターン生成部、２２２…制御信号生成部、２２３…イベント信号解析部、２２４…誤差算出部、２２５…動き予測部、２３０…メモリ、３００…センサモジュール、４００…可動支持機構、４１０Ａ，４１０Ｂ，４１０Ｃ…フレーム、４２０Ａ，４２０Ｂ…アクチュエータ。

Claims (8)

  1. 　入射する光の強度変化を検出したときにイベント信号を生成するセンサによって構成されるセンサアレイを含むイベント駆動型のビジョンセンサと、
    　前記ビジョンセンサを含むモジュールに変位を与えるアクチュエータと、
    　前記アクチュエータに制御信号を送信し、前記アクチュエータが前記モジュールに変位を与えたときに生成された前記イベント信号に基づく補正値を前記制御信号に反映させる制御部と
    　を備える電子機器。
  2. 　前記制御部は、前記制御信号の送信から前記イベント信号の受信までの遅延時間を計測し、
    　前記補正値は、前記遅延時間に応じて決定される、請求項１に記載の電子機器。
  3. 　前記制御部は、前記イベント信号の受信の開始から前記受信の終了までの経過時間を計測し、
    　前記補正値は、前記経過時間に応じて決定される、請求項１または請求項２に記載の電子機器。
  4. 　前記補正値は、前記アクチュエータに摩耗が発生していることを示すフラグを含み、
    　前記制御部は、前記経過時間が閾値を超える場合に前記フラグを立てる、請求項３に記載の電子機器。
  5. 　前記制御部は、
    　　前記アクチュエータの駆動パターンを生成する駆動パターン決定部と、
    　　前記イベント信号から前記モジュールの変位を逆算するイベント信号解析部と、
    　　前記逆算された前記モジュールの変位と前記駆動パターンとの差分から前記アクチュエータの誤差特性を算出する誤差算出部と、
    　　前記誤差特性に基づいて、前記制御信号に対する前記アクチュエータの動きを予測する動き予測部と、
    　　前記予測された動きと前記駆動パターンとの差分が小さくなるように前記制御信号を補正する制御信号生成部と
    　を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電子機器。
  6. 　前記動き予測部は、前記誤差特性に基づいて、前記補正された制御信号に対する前記アクチュエータの動きを再予測し、
    　前記制御信号生成部は、前記再予測された動きと前記駆動パターンとの差分が小さくなるように前記制御信号を再補正する、請求項５に記載の電子機器。
  7. 　入射する光の強度変化を検出したときにイベント信号を生成するセンサによって構成されるセンサアレイを含むイベント駆動型のビジョンセンサを用いたアクチュエータの制御方法であって、
    　アクチュエータを駆動して前記ビジョンセンサを含むモジュールに変位を与えるステップと、
    　前記アクチュエータが前記モジュールに変位を与えたときに生成されたイベント信号を前記アクチュエータの制御信号に反映させるステップと
    　を含むアクチュエータの制御方法。
  8. 　入射する光の強度変化を検出したときにイベント信号を生成するセンサによって構成されるセンサアレイを含むイベント駆動型のビジョンセンサに接続される処理回路に、
    　アクチュエータを駆動して前記ビジョンセンサを含むモジュールに変位を与えるステップと、
    　前記アクチュエータが前記モジュールに変位を与えたときに生成されたイベント信号を前記アクチュエータの制御信号に反映させるステップと
    　を実行させるためのプログラム。
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