(57)【要約】【課題】撮像装置を使用する環境または姿勢などが変化すると、フォーカスレンズの駆動機構に生じる摩擦力などが変化して、フォーカスレンズの停止位置にばらつきが生じることがある。【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。制御装置は、レンズの移動速度を示す値とレンズの目標速度を示す目標値との差分に基づいて電動機を制御する速度制御を実行する第１制御部と、速度制御が実行されている間に、撮像装置により撮像される複数の画像のコントラスト値に基づいて、レンズの目標位置を決定する決定部と、レンズの位置を示す値とレンズの目標位置を示す目標値との差分に基づいて電動機を制御する位置制御を実行する第２制御部とを備えてよい。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記レンズの移動速度を示す値と前記レンズの目標速度を示す目標値との差分に基づいて前記電動機を制御する速度制御を実行する第１制御部と、
前記速度制御が実行されている間に、前記撮像装置により撮像される複数の画像のコントラスト値に基づいて、前記レンズの目標位置を決定する決定部と、
前記レンズの位置を示す値と前記レンズの前記目標位置を示す目標値との差分に基づいて前記電動機を制御する位置制御を実行する第２制御部と
を備える制御装置。
【請求項２】
前記第１制御部は、前記決定部が前記レンズの目標位置を決定したことに対応して、前記電動機の回転を停止させ、
前記第２制御部は、前記電動機の回転が停止した後、前記位置制御を実行する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第２制御部は、前記レンズの位置を示す値と前記レンズの前記目標位置を示す目標値との前記差分に基づくＰＩＤ制御により前記位置制御を実行する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記第１制御部は、前記速度制御を実行することで、前記電動機を第１方向に回転させて、前記決定部が前記レンズの目標位置を決定したことに対応して、前記電動機の回転を停止させ、
前記第２制御部は、前記電動機の回転が停止した後、前記位置制御を実行することで、前記電動機を前記第１方向と反対の第２方向に回転させる、請求項１に記載の制御装置。
【請求項５】
前記電動機は、ギアまたはカムを介して前記レンズを駆動する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項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。
【請求項７】
前記第２制御部は、前記レンズの位置を検知する位置センサから前記レンズの位置を示す値を取得する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか１つに記載の制御装置と、
前記レンズと、
前記電動機と
前記レンズを介して光を受光するイメージセンサと
を備える撮像装置。
【請求項９】
前記レンズの位置を検知する位置センサをさらに備える、請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記位置センサは、磁気抵抗センサである、請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
請求項８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。
【請求項１２】
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、
前記レンズの移動速度を示す値と前記レンズの目標速度を示す目標値との差分に基づいて前記電動機を制御する速度制御を実行する段階と、
前記速度制御が実行されている間に、前記撮像装置により撮像される複数の画像のコントラスト値に基づいて、前記レンズの目標位置を決定する段階と、
前記レンズの位置を示す値と前記レンズの前記目標位置を示す目標値との差分に基づいて前記電動機を制御する位置制御を実行する段階と
を備える制御方法。
【請求項１３】
請求項１から７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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、撮像装置、移動体、制御方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、フォーカスレンズの速度を制御することで目標位置にフォーカスレンズを停止させることが開示されている。
特許文献１  特開平１０−１６４４１７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
撮像装置を使用する環境または姿勢などが変化すると、フォーカスレンズの駆動機構に生じる摩擦力などが変化して、フォーカスレンズの停止位置に、ばらつきが生じることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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。制御装置は、レンズの移動速度を示す値とレンズの目標速度を示す目標値との差分に基づいて電動機を制御する速度制御を実行する第１制御部を備えてよい。制御装置は、速度制御が実行されている間に、撮像装置により撮像される複数の画像のコントラスト値に基づいて、レンズの目標位置を決定する決定部を備えてよい。制御装置は、レンズの位置を示す値とレンズの目標位置を示す目標値との差分に基づいて電動機を制御する位置制御を実行する第２制御部を備えてよい。
【０００５】
第１制御部は、決定部がレンズの目標位置を決定したことに対応して、電動機の回転を停止させてよい。第２制御部は、電動機の回転が停止した後、位置制御を実行してよい。
【０００６】
第２制御部は、レンズの位置を示す値とレンズの目標位置を示す目標値との差分に基づくＰＩＤ制御により位置制御を実行してよい。
【０００７】
第１制御部は、速度制御を実行することで、電動機を第１方向に回転させて、決定部がレンズの目標位置を決定したことに対応して、電動機の回転を停止させてよい。第２制御部は、電動機の回転が停止した後、位置制御を実行することで、電動機を第１方向と反対の第２方向に回転させてよい。
【０００８】
電動機は、ギアまたはカムを介してレンズを駆動してよい。
【０００９】
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。
【００１０】
第２制御部は、レンズの位置を検知する位置センサからレンズの位置を示す値を取得してよい。
【００１１】
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。撮像装置は、電動機を備えてよい。撮像装置は、レンズを介して光を受光するイメージセンサを備えてよい。
【００１２】
撮像装置は、レンズの位置を検知する位置センサを備えてよい。
【００１３】
位置センサは、磁気抵抗センサでよい。
【００１４】
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。
【００１５】
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、レンズの移動速度を示す値とレンズの目標速度を示す目標値との差分に基づいて電動機を制御する速度制御を実行する段階を備えてよい。制御方法は、速度制御が実行されている間に、撮像装置により撮像される複数の画像のコントラスト値に基づいて、レンズの目標位置を決定する段階を備えてよい。制御方法は、レンズの位置を示す値とレンズの目標位置を示す目標値との差分に基づいて電動機を制御する位置制御を実行する段階を備えてよい。
【００１６】
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。
【００１７】
本発明の一態様によれば、撮像装置を使用する環境または姿勢などが変化しても、フォーカスレンズの停止位置のばらつきを抑制できる。
【００１８】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】撮像装置の外観斜視図の一例を示す図である。
【図２】撮像装置の機能ブロックを示す図である。
【図３】速度制御部により実行されるＰＩＤ制御のブロック線図の一例を示す図である。
【図４】位置制御部により実行されるＰＩＤ制御のブロック線図の一例を示す図である。
【図５】フォーカスレンズの速度制御について説明するための図である。
【図６】フォーカスレンズの位置制御について説明するための図である。
【図７】コントラストＡＦの実行手順の一例を示すフローチャートを示す図である。
【図８】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。
【図９】ハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、及びエンコーダ２１８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。エンコーダ２１８は、電動機２１６の回転数、及び回転速度を検出する。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、及びエンコーダ２１９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。エンコーダ２１９は、電動機２１７の回転数、及び回転速度を検出する。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。機構部材は、ギア及びカムの少なくとも一方を含む。
【００２９】
レンズ部２００は、メモリ２２２、位置センサ２１４、及び位置センサ２１５をさらに有する。メモリ２２２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。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。
【００３０】
このように構成された撮像装置１００において、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、レンズ制御部２２０は、コントラスト値のピークを検出するために、フォーカスレンズ２１０を一定の速度で一方の方向に移動させる。そして、レンズ制御部２２０は、コントラスト値のピークに対応するフォーカスレンズ２１０の位置を目標位置として決定すると、フォーカスレンズ２１０を目標位置まで移動させる。このときに、レンズ制御部２２０が、速度制御によりフォーカスレンズ２１０を移動させて、目標位置に停止させようとすると、フォーカスレンズ２１０を安定して停止させられない場合がある。例えば、撮像装置１００が存在する環境が変化したり、撮像装置１００の姿勢が変化したりする。これにより、フォーカスレンズ２１０の駆動機構で生じる摩擦力などが変化する場合がある。この場合、フォーカスレンズ２１０が予め定められた速度で移動している状態から、フォーカスレンズ２１０が停止する状態までにフォーカスレンズ２１０が移動する距離が変化する場合がある。
【００３１】
そこで、本実施形態では、撮像装置１００がコントラストＡＦを実行する場合に、撮像装置１００の環境または姿勢によらず、フォーカスレンズ２１０が精度よく目標位置に停止できるようにする。
【００３２】
撮像制御部１１０は、合焦制御部１１２を有する。合焦制御部１１２は、コントラストＡＦを実行しているときに、撮像部１０２により撮像された複数の画像のコントラスト値を取得して、コントラスト値のピークを特定する。合焦制御部１１２は、コントラスト値のピークが特定できたことをレンズ制御部２２０に通知する。
【００３３】
レンズ制御部２２０は、決定部２２４、切替部２２６、速度制御部２３０、及び位置制御部２４０を備える。決定部２２４は、速度制御部２３０によりイメージセンサ１２０の速度制御が実行されている間に、撮像装置１００により撮像される複数の画像のコントラスト値に基づいて、レンズの目標位置を決定する。決定部２２４は、撮像装置１００により撮像された複数の画像に基づいて、コントラスト値がピークとなるフォーカスレンズ２１０の目標位置を決定する。決定部２２４は、合焦制御部１１２からコントラスト値のピークを検出したことの通知を受けたことに対応して、その時のフォーカスレンズ２１０の位置に基づいて、フォーカスレンズ２１０の目標位置を決定してよい。
【００３４】
切替部２２６は、決定部２２４がフォーカスレンズ２１０の目標位置を決定したことに対応して、速度制御部２３０から位置制御部２４０にフォーカスレンズ２１０の駆動制御を切り替える。
【００３５】
速度制御部２３０は、レンズの移動速度を示す値とレンズの目標速度を示す目標値との差分に基づいて電動機２１６を制御する速度制御を実行する。速度制御部２３０は、レンズの移動速度を示す値とレンズの目標速度を示す目標値との差分に基づくＰＩＤ制御により、電動機２１６を制御する速度制御を実行してよい。位置制御部２４０は、レンズの位置を示す値とレンズの目標位置を示す目標値との差分に基づいて電動機２１６を制御する位置制御を実行する。
【００３６】
速度制御部２３０は、決定部２２４がレンズの目標位置を決定したことに対応して、電動機２１６の回転を一旦停止させてよい。切替部２２６が、速度制御部２３０から位置制御部２４０に電動機２１６の制御を切り替える。位置制御部２４０は、電動機２１６の回転が停止した後、位置制御を実行する。位置制御部２４０は、レンズの位置を示す値とレンズの目標位置を示す目標値との差分に基づくＰＩＤ制御により位置制御を実行してよい。
【００３７】
速度制御部２３０は、速度制御を実行することで、電動機２１６を第１方向に回転させて、決定部２２４がレンズの目標位置を決定したことに対応して、電動機の回転を停止させてよい。位置制御部２４０は、電動機２１６の回転が停止した後、位置制御を実行することで、電動機２１６を第１方向と反対の第２方向に回転させてよい。
【００３８】
電動機２１６は、ギアまたはカムを介してフォーカスレンズ２１０を駆動している。したがって、電動機２１６の回転時にバックラッシュが存在する。バックラッシュによる誤差をなくすために、位置制御部２４０は、フォーカスレンズ２１０の位置を直接検知するＭＲセンサなどの位置センサ２１４からフォーカスレンズ２１０の位置を示す値を取得してよい。
【００３９】
図３は、速度制御部２３０により実行されるＰＩＤ制御のブロック線図の一例を示す。速度制御部２３０は、予め定められた目標速度Ａ（ｔ）と実速度Ｖ（ｔ）との差分ｅ（ｔ）を導出する。速度制御部２３０は、差分ｅ（ｔ）に比例ゲインＫｐを乗算した値と、差分ｅ（ｔ）を積分した値に比例ゲインＫｉを乗算した値と、差分ｅ（ｔ）を微分した値とに基づいて、電動機２１６を制御するための制御量Ｕ（ｔ）を導出する。速度制御部２３０は、エンコーダ２１８で検出される電動機２１６の回転速度を、実速度Ｖ（ｔ）を示す値として取得してよい。速度制御部２３０は、位置センサ２１４により検知されるフォーカスレンズ２１０の位置を示す値から導出されたフォーカスレンズ２１０の移動速度を、実速度Ｖ（ｔ）を示す値として取得してもよい。
【００４０】
図４は、位置制御部２４０により実行されるＰＩＤ制御のブロック線図の一例を示す。位置制御部２４０は、予め定められた目標位置Ｂ（ｔ）と実位置Ｐ（ｔ）との差分ｅ（ｔ）を導出する。位置制御部２４０は、差分ｅ（ｔ）に比例ゲインＫｐを乗算した値と、差分ｅ（ｔ）を積分した値に比例ゲインＫｉを乗算した値と、差分ｅ（ｔ）を微分した値とに基づいて、電動機２１６を制御するための制御量Ｕ（ｔ）を導出する。位置制御部２４０は、エンコーダ２１８で検出される電動機２１６の回転数から導出されたフォーカスレンズ２１０の位置を、実位置P（ｔ）を示す値として取得してよい。位置制御部２４０は、位置センサ２１４により検知されるフォーカスレンズ２１０の位置を示す値を、実位置Ｐ（ｔ）を示す値として取得してよい。
【００４１】
速度制御部２３０は、コントラストＡＦを実行すべく、図５に示すように、フォーカスレンズ２１０が一定の速度で移動するように、電動機２１６を速度制御で制御する。合焦制御部１１２は、フォーカスレンズ２１０が一定の速度で移動している間、撮像装置１００により撮像される画像のコントラスト値を一定の間隔Ｔで取得する。合焦制御部１１２は、取得されたコントラスト値から、コントラスト値のピークを検知する。決定部２２４は、合焦制御部１１２からの通知を受けて、コントラスト値がピークとなるフォーカスレンズ２１０の位置を目標位置として決定する。速度制御部２３０は、決定部２２４が目標位置を決定すると、電動機２１６を停止させる。
【００４２】
位置制御部２４０は、決定部２２４がフォーカスレンズ２１０の目標位置を決定し、速度制御部２３０が電動機２１６を停止させた後、電動機２１６を逆回転させて、図６に示すように、位置制御により、フォーカスレンズ２１０を目標位置まで移動させる。
【００４３】
図７は、コントラストＡＦの実行手順の一例を示すフローチャートである。コントラストＡＦの実行命令を受けて、速度制御部２３０が、電動機２１６の駆動を開始して、フォーカスレンズ２１０の移動を開始させる（Ｓ１００）。速度制御部２３０は、ＰＩＤ制御による速度制御により、電動機２１６に供給する電流値を制御することでフォーカスレンズ２１０を一定の速度で移動させる（Ｓ１０２）。決定部２２４は、合焦制御部１１２がコントラスト値のピークを検出したか否かを判定する（Ｓ１０４）。
【００４４】
合焦制御部１１２がコントラスト値のピークを検出すると、決定部２２４は、コントラスト値がピークとなるフォーカスレンズ２１０の位置を目標位置として決定する。位置制御部２４０は、ピークのコントラスト値に対応するフォーカスレンズ２１０の目標位置までにフォーカスレンズ２１０が移動する距離を計測する（Ｓ１０６）。位置制御部２４０は、ＰＩＤ制御による位置制御により、ピークのコントラスト値に対応するフォーカスレンズ２１０の目標位置にフォーカスレンズ２１０が戻るように、電動機２１６に供給する電流値を制御して、電動機２１６を回転させる（Ｓ１０８）。
【００４５】
以上の通り、本実施形態によれば、コントラストＡＦにおいて、速度制御によりフォーカスレンズ２１０を移動させて、コントラスト値のピークに対応するフォーカスレンズ２１０の目標位置を決定して、その後、速度制御から位置制御に切り替えてフォーカスレンズ２１０を目標位置まで移動させる。これにより、撮像装置１００を使用する環境が変化したり、撮像装置１００の姿勢が変化したりしても、フォーカスレンズ２１０を目標位置まで精度よく短時間に移動させることができる。
【００４６】
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８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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
図９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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【符号の説明】
【００６０】
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  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
２１２，２１３  レンズ駆動部
２１４，２１５  位置センサ
２１６，２１７  電動機
２１８，２１９  エンコーダ
２２０  レンズ制御部
２２４  決定部
２２６  切替部
２３０  速度制御部
２４０  位置制御部
３００  遠隔操作装置
【図１】
2020052379.tif 000003
【図２】
2020052379.tif 000004
【図３】
2020052379.tif 000005
【図４】
2020052379.tif 000006
【図５】
2020052379.tif 000007
【図６】
2020052379.tif 000008
【図７】
2020052379.tif 000009
【図８】
2020052379.tif 000010
【図９】
2020052379.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月15日(2020.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記レンズの移動速度を示す値と前記レンズの目標速度を示す目標値との差分に基づいて前記電動機を制御する速度制御を実行する第１制御部と、
前記速度制御が実行されることで前記レンズが一定の速度で移動している間に、前記撮像装置により撮像される複数の画像のコントラスト値に基づいて、前記レンズの目標位置を決定する決定部と、
前記レンズの位置を示す値と前記レンズの前記目標位置を示す目標値との差分に基づいて前記電動機を制御する位置制御を実行する第２制御部と
を備え、
前記電動機は、ギアまたはカムを介して前記レンズを駆動し、
前記第２制御部は、前記レンズの位置を検知する位置センサから前記レンズの位置を示す値を取得する、制御装置。
【請求項２】
前記第１制御部は、前記決定部が前記レンズの目標位置を決定したことに対応して、前記電動機の回転を停止させ、
前記第２制御部は、前記電動機の回転が停止した後、前記位置制御を実行する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記第２制御部は、前記レンズの位置を示す値と前記レンズの前記目標位置を示す目標値との前記差分に基づくＰＩＤ制御により前記位置制御を実行する、請求項１または２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記第１制御部は、前記速度制御を実行することで、前記電動機を第１方向に回転させて、前記決定部が前記レンズの目標位置を決定したことに対応して、前記電動機の回転を停止させ、
前記第２制御部は、前記電動機の回転が停止した後、前記位置制御を実行することで、前記電動機を前記第１方向と反対の第２方向に回転させる、請求項１から３の何れか１つに記載の制御装置。
【請求項５】
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から４の何れか１つに記載の制御装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１つに記載の制御装置と、
前記レンズと、
前記電動機と
前記レンズを介して光を受光するイメージセンサと
を備える撮像装置。
【請求項７】
前記レンズの位置を検知する位置センサをさらに備える、請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記位置センサは、磁気抵抗センサである、請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
請求項６から８の何れか１つ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。
【請求項１０】
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、
前記レンズの移動速度を示す値と前記レンズの目標速度を示す目標値との差分に基づいて前記電動機を制御する速度制御を実行する段階と、
前記速度制御が実行されることで前記レンズが一定の速度で移動している間に、前記撮像装置により撮像される複数の画像のコントラスト値に基づいて、前記レンズの目標位置を決定する段階と、
前記レンズの位置を示す値と前記レンズの前記目標位置を示す目標値との差分に基づいて前記電動機を制御する位置制御を実行する段階と
を備え、
前記電動機は、ギアまたはカムを介して前記レンズを駆動し、
前記位置制御を実行する段階は、前記レンズの位置を検知する位置センサから前記レンズの位置を示す値を取得する段階を含む、制御方法。
【請求項１１】
請求項１から５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。