(57)【要約】【課題】制振機能を有する撮像装置において、振動による画像ぶれを効果的に低減する。【解決手段】アクティブ制振ドームカメラ１００は、カメラモジュール２の撮像方向を定めるアクチュエータ（チルト軸モータ３、パン軸モータ９）と、振動を検知するジャイロセンサ１と、ジャイロセンサ１の検知結果をもとに、振動に対し逆位相の波形の信号を形成して、アクチュエータの制振動作を行うマイクロコンピュータ１４（制御部）と、を有する。【選択図】図２
2018055096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラモジュールと、前記カメラモジュールの撮像方向を定めるアクチュエータとを備える撮像装置であって、
前記カメラモジュールの振動を検知するセンサ部と、
前記センサ部の検知結果をもとに、前記振動に対し逆位相の波形の信号を形成して前記アクチュエータに伝送し前記アクチュエータの制振動作を行う制御部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記センサ部に対応したデータテーブルと撮影距離のデータテーブルを保有し、前記センサ部が検出した検知値と前記センサ部に対応したデータテーブル、前記カメラモジュールから得た撮影距離と前記撮影距離のデータデーブルとを比較し、比較結果に応じて前記制振動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記制振動作を開始する時点の前記カメラモジュールの位置情報を取得する位置情報取得部と、
前記センサ部のドリフトによる位置ズレを調整する補正部と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記センサ部の検知値に関して、事故又は異常発生のアラートを発生させる基準値を保持するアラート用テーブルを備え、前記基準値と前記センサ部の検知結果を比較し、前記基準値を超える場合に、前記アラートを発生させることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の撮像装置。
【請求項５】
前記センサ部は、前記カメラモジュールの振動として回転方向の動きの変化を角速度として検知するジャイロセンサを備えていること特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の撮像装置。
【請求項６】
前記センサ部は、前記カメラモジュールの振動として直線方向の動きの変化を加速度として検知する加速度センサを備えていることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記センサ部は、前記カメラモジュールの振動として方位の動きの変化を地磁気として検知する地磁気センサを備えてい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。
【請求項８】
前記カメラモジュールで撮像した映像に対して、ブレ低減の画像スタビライザ処理を施す画像処理部を備えることを特徴とする請求項１から７までのいずれかに記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に係り、特に、制振機能を有する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
監視システムに用いられるドームカメラは、例えば、車・列車通過時の振動及び、風等の影響によりドームカメラが振動し、出力に画像ブレが生じる。特にズームアップした際、画像ブレが目障りとなる。一般に、画像ブレは、高周波（例えば３０Ｈｚ以上）でのブレは目障りとならないが、低周波（例えば１０Ｈｚ以下）では特に目障りと感じられる。また、道路の落下物などを判別するためにズームアップした時など、画像ブレにより目視判別が困難となることもある。
【０００３】
監視システムの画像ブレの振動対策として、画像処理を用いた「画像スタビライザ（画像スタビライザ処理）」が広く知られている。画像スタビライザがカメラ本体に具備されている監視カメラもある。また、画像スタビライザがカメラ本体に具備されていない場合、監視カメラとモニタの間に設置することにより画像ブレを低減した映像をモニタに映し出す技術も知られている。
【０００４】
他の画像ブレ対策としてレンズユニットによる補正手段もある。また、パン方向及びチルト方向のそれぞれに対応して設けられた圧電素子によるアクチュエータでカメラを動かし振動によるブレを低減する技術も知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２１７０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、画像スタビライザでは、例えば、画像ブレを検出した際、そのブレ量分の映像を移動させるスペースが事前に必要な為、予め画角の中心約７０％を抜出しモニタに出力し、残りの±１５％を移動スペースとして確保するため、画角狭小のデメリットが生じる。また、映像内に動きがある対象を撮像した場合、その動きにつられて画面全体が歪む、などの欠点がある。また、振動する周波数によって低減効果が異なり、特に低周波に対しては、画像ブレの低減効果が小さくなる場合も多いという課題もある。
【０００７】
さらにまた、画像スタビライザは、映像内に動きのある物体が撮像されると、その物体の動きによって映像全体に歪みが生じるため、画角狭小のデメリットと相まって、車・列車等が画角に入ってくる監視には不向きである。
【０００８】
大型レンズユニットを用いた監視カメラにおいては、振動した場合でも光軸が常に同一場所に留まる様、レンズユニット内のレンズを移動させ画像ブレ低減を図っている。しかし、補正手段を持つレンズユニットは高価であり、かつ機構部の頻繁なメンテナンスが必要であるため、小型で監視用途に使われるドームカメラには不向きである。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑みなされたもので、上記の課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る装置は、カメラモジュールと、前記カメラモジュールの撮像方向を定めるアクチュエータとを備える撮像装置であって、前記カメラモジュールの振動を検知するセンサ部と、前記センサ部の検知結果をもとに、前記振動に対し逆位相の波形の信号を形成して前記アクチュエータに伝送し前記アクチュエータの制振動作を行う制御部と、を備える。
前記制御部は、前記センサ部に対応したデータテーブルと撮影距離のデータテーブルを保有し、前記センサ部が検出した検知値と前記センサ部に対応したデータテーブル、前記カメラモジュールから得た撮影距離と前記撮影距離のデータデーブルとを比較し、比較結果に応じて前記制振動作を制御してもよい。
また、前記制御部は、前記制振動作を開始する時点の前記カメラモジュールの位置情報を取得する位置情報取得部と、前記センサ部のドリフトによる位置ズレを調整する補正部と、を備えてもよい。
また、前記制御部は、前記センサ部の検知値に関して、事故又は異常発生のアラートを発生させる基準値を保持するアラート用テーブルを備え、前記基準値と前記センサ部の検知結果を比較し、前記基準値を超える場合に、前記アラートを発生させてもよい。
また、前記センサ部は、前記カメラモジュールの振動として回転方向の動きの変化を角速度として検知するジャイロセンサを備えてもよい。
また、前記センサ部は、前記カメラモジュールの振動として直線方向の動きの変化を加速度として検知する加速度センサを備えてもよい。
また、前記センサ部は、前記カメラモジュールの振動として方位の動きの変化を地磁気として検知する地磁気センサを備えてもよい。
また、前記カメラモジュールで撮像した映像に対して、ブレ低減の画像スタビライザ処理を施す画像処理部を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
以上、本発明によると、制振機能を有する撮像装置において、振動による画像ぶれを効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態に係る、アクティブ制振ドームカメラの構造を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る、アクティブ制振ドームカメラの機能ブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る、画像ブレ低減処理を示すフローチャートである。
【図４】第１の実施形態に係る、撮影距離の長短に応じて必要とされる操作量の調整の違いを説明する図である。
【図５】第２の実施形態に係る、アクティブ制振ドームカメラの機能ブロック図である。
【図６】第２の実施形態に係る、画像ブレ低減処理を示すフローチャートである。
【図７】第３の実施形態に係る、アクティブ制振ドームカメラの機能ブロック図である。
【図８】第３の実施形態に係る、画像ブレ低減処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。以下の第１の実施形態では、カメラモジュールの振動を検知するセンサとしてジャイロセンサを使用した例を、第２の実施形態では、ジャイロセンサ及び加速度センサが実装された６軸モーションセンサを使用した例を、第３の実施形態では、加速度センサと地磁気センサが実装された９軸モーションセンサを使用した例を説明する。
【００１４】
＜第１の実施形態＞
図１は、アクティブ制振ドームカメラ１００の構造を示す図である。ここでは、内部を覆い雨風を防ぐドームカバー（図示せず）を取り除いた状態を示している。図２は、アクティブ制振ドームカメラ１００の機能ブロック図であって、主に振動による画像ブレの低減機能に着目して示している。画像ブレはズームアップした際、及び低周波（例えば１５Ｈｚ以下）で目障りと感じられることが多いため、本実施形態では、１５Ｈｚ以下の低周波における振動を低減する。
【００１５】
アクティブ制振ドームカメラ１００は屋外仕様であり、ドームカバーに覆われたカメラモジュール２を備える。カメラモジュール２は、チルト軸モータ３及びパン軸モータ９を有するアクチュエータによって、パン軸回転方向１２及びチルト軸回転方向６の２軸方向について旋回駆動可能である。
【００１６】
パン軸回転方向１２及びチルト軸回転方向６の旋回機構として、支持アーム１３に取り付けられた上部機構部１２０と、上部機構１２０の下側に取り付けられた下部機構１４０とを備える。上部機構１２０が下部機構１４０をパン軸回転方向１２に旋回駆動する。すなわち、下部機構１４０はパン軸可動部としての機能を有する。また、下部機構１４０には、カメラモジュール２をチルト軸方向に旋回駆動する機構が設けられている。
【００１７】
下部機構１４０は、カメラモジュール２と、カメラモジュール２のチルト軸回転のためのチルト軸モータ３と、チルト軸サーボモータドライバ８とを備える。カメラモジュール２には、３軸対応のジャイロセンサ１が取り付けられている。ジャイロセンサ１は３軸方向のジャイロ信号を取得し、その信号をマイクロコンピュータ１４に伝送する。すなわち、ジャイロセンサ１を用いてカメラモジュール２の振動を検出する。なお、ジャイロ信号は、角速度として出力される。
【００１８】
チルト軸モータ３の出力軸に取り付けられたモータプーリ７と、カメラモジュール２に取り付けられたカメラプーリ５とにはベルト４が掛け渡され、チルト軸モータ３の駆動が、モータプーリ７、ベルト４、カメラプーリ５を介しカメラモジュール２に伝達される。
【００１９】
チルト軸モータ３は、例えばＡＣサーボモータであり、位置検出器であるチルト軸ロータリーエンコーダ２１（図２参照）を備える。カメラモジュール２、チルト軸モータ３等を有する下部機構１４０（パン軸可動部）は、図示されないシャフトを備える。そのシャフトとパン軸モータ９はカップリング１０で連結されている。
【００２０】
下部機構１４０（パン軸可動部）を構成するジャイロセンサ１、カメラモジュール２及びチルト軸モータ３から出るケーブルは、図示されないスリップリングを介することでパン軸回転方向１２に３６０°エンドレスで旋回する。
【００２１】
上部機構１２０では、支持アーム１３に固定されるパンベース１１に、パン軸モータ９、マイクロコンピュータ１４及びパン軸サーボモータドライバ１５が取り付けられている。
【００２２】
パン軸モータ９は、チルト軸モータ３と同様にＡＣサーボモータである。チルト軸モータ３と同様に、位置検出器でパン軸ロータリーエンコーダ２２（図２参照）を備える。上述のパン軸可動部１４０のシャフトと連結するカップリング１０は、例えばバックラッシュレス構造となっている。
【００２３】
このアクティブ制振ドームカメラ１００を振動のある場所（図示せず）に設置すると、支持アーム１３、アクティブ制振ドームカメラ１００の各部を伝搬しカメラモジュール２を振動させる。この振動により画像ブレが生じる。ジャイロセンサ１は、その振動を検出し、その検出結果が画像ブレ低減に利用される。
【００２４】
マイクロコンピュータ１４は、画像ブレ低減機能を備える。ここでは、上述したように、低周波（例えば１５Ｈｚ以下）の振動による画像ブレの低減を行う。その低減処理のため、マイクロコンピュータ１４は、図２に示すように、ジャイロ信号処理部１４１と、カメラモジュール撮影距離制御部１５０と、角速度のデータテーブル１４２と、撮影距離のデータテーブル１５１と、操作量制御部１４３と、デフォルト位置情報保持部１４４と、補正部１４５と、逆パルス波形出力部１４６と、アラート用テーブル１４７と、警報処理部１４８と、画像処理部１４９とを備える。
【００２５】
ジャイロ信号処理部１４１は、ジャイロセンサ１から伝送されてきたジャイロ信号をパン軸回転方向１２及びチルト軸回転方向６の２方向のジャイロ信号に分解する。
【００２６】
角速度のデータテーブル１４２は、ジャイロ信号の値と制御ＯＮ／ＯＦＦのアルゴリズムやパラメータとの対応関係を保持する。
【００２７】
カメラモジュール撮影距離制御部１５０は、アクティブ制振ドームカメラ１００のオートフォーカスで調整されたレンズ２ａの撮影距離や指定距離にレンズフォーカス距離を調整した時の値を保持する。
【００２８】
撮影距離のデータテーブル１５１は、カメラモジュール撮影距離制御部１５０の値と操作量制御部１４３のパラメータとの対応関係を保持する。
【００２９】
操作量制御部１４３は、ジャイロ信号処理部１４１で分解された２方向のジャイロ信号と角速度のデータテーブル１４２及び、カメラモジュール撮影距離制御部１５０が保持する値と撮影距離データテーブル１５１とを比較し、制御内容を決定する。具体的には、操作量制御部１４３は、制御ＯＮ／ＯＦＦやアクチュエータ（チルト軸モータ３、パン軸モータ９）の動作パラメータを切り替える。これによって、アクチュエータ（チルト軸モータ３、パン軸モータ９）に対して追加する最適な操作量（チルト軸回転方向６の操作量及びパン軸回転方向１２の操作量）を決定する。
【００３０】
デフォルト位置情報保持部１４４は、カメラモジュール２のデフォルト位置情報を保持する。一般に、ジャイロセンサ１は温度変化や経時変化によって値が変化するドリフトを有する。そこで、ロータリーエンコーダ（チルト軸ロータリーエンコーダ２１、パン軸ロータリーエンコーダ２２）でアクティブ制振開始時のカメラモジュール２の位置を検出し、その検出結果がデフォルト位置情報としてデフォルト位置情報保持部１４４に記録される。
【００３１】
補正部１４５は、アクティブ制振中においてチルト軸ロータリーエンコーダ２１及びパン軸ロータリーエンコーダ２２の検出結果をもとに、カメラモジュール２の位置情報（パン軸回転方向１２及びチルト軸回転方向６の向き）を検出し、デフォルト位置情報保持部１４４に保持されているデフォルト位置情報と比較を行い、ドリフトが発生している場合、ドリフトの影響を除去する補正量を算出する。操作量制御部１４３は、その補正を反映させ、アクチュエータ（チルト軸モータ３、パン軸モータ９）に対する最適な操作量を算出する。
【００３２】
逆パルス波形出力部１４６は、パン軸及びチルト軸に関して、算出した操作量をもとに、逆位相パルス波形を形成し、パン軸サーボモータドライバ１５及びチルト軸サーボモータドライバ８へ送信する。
【００３３】
パン軸サーボモータドライバ１５は、逆パルス波形出力部１４６から送信されてきた逆位相パルス波形をもとにパン軸モータ９を制御する。この結果、パン軸回転方向１２の振動に対し、カメラモジュール２が逆位相の動きをすることにより、画像ブレが低減される。同様に、チルト軸サーボモータドライバ８は、逆パルス波形出力部１４６から送信されてきた逆位相パルス波形をもとにチルト軸モータ３を制御する。この結果、チルト軸回転方向６の振動に対しカメラモジュール２が逆位相の動きをすることにより、画像ブレが低減される。
【００３４】
アラート用テーブル１４７は、ジャイロセンサ１の振動をもとに機器異常／地震／事故を検知する処理の基準値が保持されている。警報処理部１４８は、ジャイロセンサ１の出力値とアラート用テーブル１４７の基準値を比較し、基準値を超える場合に、所定のアラートを発生させる。
【００３５】
画像処理部１４９は、振動と逆位相の動きが反映されたアクティブ制振ドームカメラ１００が出力する映像に対して、さらに、画像スタビライザ等の画像処理を施す。当然に、この画像処理は適用されず、上述の逆位相パルス波形によるアクチュエータ制御のみで、ブレ低減処理が行われてもよい。アクチュエータ制御と画像スタビライザ処理を組み合わせたハイブリッド処理を適用することで、一層の画像ブレ低減を実現できる。このとき、画像スタビライザ処理の前段階で一定の画像ブレ低減がなされているので、画像スタビライザ処理の際に設定される「ブレ量分の映像を移動させるスペース」を狭くすることができ、画角狭小化を抑えることができる。
【００３６】
図３は、画像ブレ低減処理を示すフローチャートである。当該フローチャートを参照して、制振制御（画像ブレ低減処理）についてさらに具体的に説明する。
【００３７】
マイクロコンピュータ１４のジャイロ信号処理部１４１がジャイロセンサ１からジャイロ信号（角速度ｖθ）を取得し（Ｓ１０）、取得したジャイロ信号（角速度ｖθ）をパン軸及びチルト軸の２方向のジャイロ信号に分解する（Ｓ１２）。ジャイロ信号処理部１４１は、必要に応じてノイズフィルタ処理により平均化を行う（Ｓ１４）。
【００３８】
つづいて、操作量制御部１４３は、ジャイロ信号すなわち角速度（ｄθｎ／ｄｔ）に対して角速度閾値による場合分けを行う（Ｓ１６）。角速度が小さい場合（Ｓ１６のａ）、操作量制御部１４３は振動が小さくブレ低減処理における追加の操作なしと判断し（Ｓ１８）、制振制御をオフに設定する（Ｓ２０）。なお、角速度閾値判断では、パン軸回転方向１２及びチルト軸回転方向６の２方向のジャイロ信号に分解した後の値を用いてもよいし、分解前の角速度ｖθを用いてもよい。
【００３９】
角速度閾値による場合分けで、角速度が中程度または大きい場合（Ｓ１６のｂ、ｃ）、角速度のデータテーブル１４２による補正値決定処理を行う（Ｓ２４）。ただし、角速度が大きい場合（Ｓ１６のｃ）、操作量制御部１４３は事前の信号処理として加減速補完処理を施す（Ｓ２２）。
【００４０】
加減速補完処理は、連続的にアクチュエータの操作量を変化させる時にアクチュエータの操作量（モータ回転速度）を急激に増やしたり、急激に落としたりすると指令した操作量と実際のモータ回転数にズレ、遅れが生じるため、モータ（チルト軸モータ３、パン軸モータ９）の回転数―トルク特性に従って、モータ回転数を徐々に指定した操作量に変位させる処理である。
【００４１】
補正値決定処理（Ｓ２４）において、操作量制御部１４３はまず角速度のデータテーブル１４２を用いて第１操作量算出処理を行い（Ｓ２６）、パン軸回転方向１２及びチルト軸回転方向６のそれぞれについて式（１）で示す操作量（第１操作量）を算出する。
操作量ｄθｐ／ｄｔ＝ｆ１（θｎ、θｎ−１）・・・・式（１）
【００４２】
つづいて、補正部１４５は、チルト軸ロータリーエンコーダ２１及びパン軸ロータリーエンコーダ２２の検出結果をもとに、カメラモジュール２の位置情報（ＥＮＣ）をパン軸回転方向１２及びチルト軸回転方向６のそれぞれについて取得する（Ｓ２８）。
【００４３】
補正部１４５は、デフォルト位置情報保持部１４４に保持されているデフォルト位置情報と位置情報（ＥＮＣ）との比較を行い、ドリフトが発生している場合、ドリフトの影響を除去する補正量を算出する。操作量制御部１４３は、その補正を反映させ、アクチュエータ（チルト軸モータ３、パン軸モータ９）に対する式（２）の最適操作量（第２操作量）を算出する（Ｓ３０）。
最適操作量ｄθｐ２／ｄｔ＝ｆ２（ｄθｐ／ｄｔ、ＥＮＣ）・・・・式（２）
【００４４】
最適操作量ｄθｐ２／ｄｔは、アクティブ制振ドームカメラ１００の撮影している距離によって操作量の調整が必要な場合がある。一般的に、ジャイロセンサ１のみを用いる場合には、撮影距離の長短での調整は不要であるが、他の構成との関係やシステム構成の関係で必要とされることも想定されうるため、必要に応じて以下の調整を行う。
【００４５】
図４は、撮影距離の長短に応じて必要とされる操作量（パン軸操作量）の調整の違いを説明する図である。図４（ａ）は撮影距離が短い場合、図４（ｂ）は撮影距離が長い場合を示している。カメラモジュール２の通常位置Ｐｎに対して、振動時のカメラモジュール２の位置Ｐｖ１、Ｐｖ２では、それぞれパン軸操作量が異なる。すなわち、図４（ａ）で示す撮影距離が短い場合は、係数を大きく設定する必要があり、図４（ｂ）で示す撮影距離が長い場合は、係数を小さく設定する必要がある。
【００４６】
そこで、上記の調整が必要な場合、カメラモジュール撮影距離制御部１５０が保持している撮影距離と撮影距離のデータテーブル１５１とを比較して調整量Ｄを決定し、式（３）で示す最適操作量ｄθｐ３／ｄｔを算出する（Ｓ３２）。
最適操作量ｄθｐ３／ｄｔ＝ｆ３（ｄθｐ２／ｄｔ、Ｄ）  ・・・式（３）
【００４７】
算出された最適操作量は保存され、順次算出される操作量に適用される（Ｓ３４）。すなわち、上述の式（１）の計算を実行する次のタイミングのθｎ−１として用いられる。
【００４８】
最適操作量が算出されると、逆パルス波形出力部１４６は、平準化を行った後、最適操作量ｄθｐ２／ｄｔをパルス速度変換して逆位相パルス波形を生成し（Ｓ３６）、パン軸サーボモータドライバ１５及びチルト軸サーボモータドライバ８へ送信する（Ｓ３８）。この結果、パン軸モータ９とチルト軸モータ３とが、カメラモジュール２を振動と逆位相の動きをさせることになるため、画像ブレが低減される。
【００４９】
以上、本実施形態によれば、アクティブ制振ドームカメラ１００を振動発生場所に設置した場合であっても、カメラモジュール２に伝わる振動を低減することができ、モニタ出力映像の見苦しさを低減し、鮮明な映像をユーザに提供できる。また、画像解析の際に、画像ブレが低減された映像を使うことができ、画像解析精度を向上させることができる。これは、夜間監視時の蓄積映像撮影時にも鮮明な映像を確保することができる。
【００５０】
＜第２の実施形態＞
図５は、アクティブ制振ドームカメラ２００の機能ブロック図である。本実施形態は、第１の実施形態の変形例であって、以下の説明は、第１の実施形態と異なる部分について主に説明するものであって、同一類似の構造・機能については適宜同一の符号を付している。
【００５１】
具体的には、カメラモジュール２の振動を検出するセンサとして、ジャイロセンサ１の代わりに６軸モーションセンサ２０１が設けられている。さらに、マイクロコンピュータ１４において、加速度信号処理部２４１及び加速度のデータテーブル２４２が設けられている。
【００５２】
６軸モーションセンサ２０１は、上述のジャイロセンサ１と同様に、カメラモジュール２に取り付けられている。６軸モーションセンサ２０１は、３軸対応のジャイロセンサ及び３軸対応の加速度センサを実装する。すなわち、６軸モーションセンサ２０１において、ジャイロセンサは３軸方向のジャイロ信号を取得し角速度として出力し、加速度センサは３軸方向の加速度を出力し、それらの出力値をマイクロコンピュータ１４に伝送する。
【００５３】
マイクロコンピュータ１４は、第１の実施形態と同様の機能を有するが、入力信号として、ジャイロセンサ１の信号の代わりに、６軸モーションセンサ２０１の信号を取得する。６軸モーションセンサ２０１の出力として、加速度信号が追加されているため、加速度信号処理部２４１及び加速度のデータテーブル２４２が設けられている。
【００５４】
加速度のデータテーブル１４４は、加速度信号の値と制御ＯＮ／ＯＦＦのアルゴリズムやパラメータとの対応関係を保持する。
【００５５】
操作量制御部１４５は、ジャイロ信号処理部１４１で分解された２方向のジャイロ信号と角速度のデータテーブル１４３及び、加速度信号処理部２４１と加速度のデータテーブル２４２及び、カメラモジュール撮影距離制御部１５２が保持する値と撮影距離データテーブル１５３とを比較し、制御内容を決定する。
【００５６】
６軸モーションセンサ１は、ジャイロセンサ１と同様に、温度変化や経時変化によって値が変化するドリフトを有する。そこで、ロータリーエンコーダ（チルト軸ロータリーエンコーダ２１、パン軸ロータリーエンコーダ２２）でアクティブ制振開始時のカメラモジュール２の位置を検出し、その検出結果がデフォルト位置情報としてデフォルト位置情報保持部１４６に記録される。
【００５７】
アラート用テーブル１４７には、６軸モーションセンサ１のジャイロ信号、加速度信号をもとに、ジャイロセンサ１と加速度センサの信号をもとに機器異常／地震／事故を検知する処理の基準値が保持されている。警報処理部１４８は、６軸モーションセンサ２０１ジャイロセンサの出力値や加速度センサの出力値と、アラート用テーブル１４７の基準と値を比較し、基準値を超える場合に、所定のアラートを発生させる。
【００５８】
図６は、画像ブレ低減処理を示すフローチャートである。当該フローチャートを参照して、制振制御（画像ブレ低減処理）についてさらに具体的に説明する。
【００５９】
デフォルト位置情報保持部１４４は、チルト軸ロータリーエンコーダ２１及びパン軸ロータリーエンコーダ２２の検出結果をもとに、カメラモジュール２の位置情報（ＥＮＣ（θ））をパン軸回転方向１２及びチルト軸回転方向６のそれぞれについて取得する（Ｓ２１０）。
【００６０】
つぎに、ジャイロ信号処理が実行される（Ｓ２１２）。ジャイロ信号処理では、マイクロコンピュータ１４のジャイロ信号処理部１４１が、６軸モーションセンサ２０１からジャイロ信号（角速度ｖθ）を取得し（Ｓ２１４）、取得したジャイロ信号（角速度ｖθ）をパン軸及びチルト軸の２方向のジャイロ信号に分解する（Ｓ２１６）。ジャイロ信号処理部１４１は、必要に応じてノイズフィルタ処理により平均化を行う（Ｓ２１８）。
【００６１】
ジャイロ信号処理による補正値決定処理において、操作量制御部１４３はまず角速度のデータテーブル１４２を用いて第１操作量算出処理を行い、パン軸回転方向１２及びチルト軸回転方向６のそれぞれについて式（１Ａ）で示す第１操作量Ｊ１（操作量ｄθｒｐ／ｄｔ）を算出する（Ｓ２２０）。操作量は現在のジャイロ値（ｖθｎ）とその１つ前のジャイロ値（ｖθｎ−１）とから算出する。
操作量ｄθｒｐ／ｄｔ＝ｆ１（ｖθｎ、ｖθｎ−１）  ・・・式（１Ａ）
【００６２】
補正部１４５は、デフォルト位置情報保持部１４４に保持されているデフォルト位置情報と位置情報（ＥＮＣ）との比較を行い、ドリフトが発生している場合、ドリフトの影響を除去する補正量を算出する（Ｓ２２２）。操作量制御部１４３は、その補正を反映させ、アクチュエータ（チルト軸モータ３、パン軸モータ９）に対する式（２Ａ）の最適操作量ｄθｒｐ２／ｄｔ、すなわち修正第１操作量Ｊ１’を算出する（Ｓ２２４）。
最適操作量ｄθｒｐ２／ｄｔ＝ｆ２（ｄθｒｐ／ｄｔ、ＥＮＣ）・・・・式（２Ａ）
【００６３】
つぎに、加速度信号処理が実行される（Ｓ２２６）。この処理では、マイクロコンピュータ１４の加速度信号処理部２４２が６軸モーションセンサ２０１から加速度信号（加速度Ａ）を取得する（Ｓ２２８）。加速度信号処理部２４１は、必要に応じてノイズフィルタ処理により平均化を行う（Ｓ２３０）。
【００６４】
加速度信号処理による補正値決定処理において、操作量制御部１４３はまず加速度のデータテーブル２４２を用いて第２操作量算出処理を行い、パン軸回転方向１２及びチルト軸回転方向６のそれぞれについて式（３Ａ）で示す第２操作量Ｊ２（操作量ｄθaｐ／ｄｔ）を算出する（Ｓ２３２）。操作量は現在の加速度とその１個前の加速度から算出する。
操作量ｄθaｐ／ｄｔ＝ｆ３（Ａｎ、Ａｎ−１）・・・・式（３Ａ）
【００６５】
操作量ｄθaｐ／ｄｔは、アクティブ制振ドームカメラ２００の撮影している距離によって操作量を調整する必要がある。カメラモジュール撮影距離制御部１５０が保持している撮影距離と撮影距離のデータテーブル１５１とを比較して調整量Ｄを決定し（Ｓ２３４）、修正第２操作量Ｊ２’として、次の式（４Ａ）で示す最適操作量ｄθaｐ2／ｄｔを算出する（Ｓ２３６）。
最適操作量ｄθaｐ2／ｄｔ＝ｆ４（ｄθaｐ／ｄｔ、Ｄ）  ・・・式（４Ａ）
一般に、並進揺れは一定以上の撮影距離になると画面揺れへ影響が少ないため、一定以上の距離では、上記式中で用いる係数を特に低く設定する。
【００６６】
つづいて、操作量制御部１４３は、次の式（５Ａ）で示すように、ジャイロ信号から算出する修正第１操作量（Ｊ１’）と加速度信号から算出する修正第２操作量（Ｊ２’）を合成して、第３操作量Ｊ３（＝Ｊ１’＋Ｊ２’）を算出する（Ｓ２３８）。
操作量ｄθｐ３／ｄｔ＝Ｋ１・ｄθrｐ２／ｄｔ＋Ｋ２・ｄθaｐ２／ｄｔ
・・・式（５Ａ）
【００６７】
つぎに、操作量制御部１４３は、第４操作量算出処理として、次の式（６Ａ）で示すように、現在の位置であるエンコーダ値とパルス出力の積分値を比較しその差分を算出する（Ｓ２４０）。算出された結果が、第４操作量Ｊ４となる。第４操作量Ｊ４は姿勢補正量として利用される。
操作量θｐ４＝θＥＮＣ−θｉ  （θｉ：パルス出力の積分値）  ・・・式（６Ａ）
【００６８】
その後、操作量制御部１４３は、次の式（７Ａ）で示すように、第３操作量Ｊ３と第４操作量Ｊ４とを合成し、第５操作量Ｊ５を算出する（Ｓ２４２）。
操作量ｄθｐ5／ｄｔ＝ｆ５（ｄθｐ３／ｄｔ、θｐ4）  ・・・式（７Ａ）
【００６９】
第５操作量Ｊ５を得ると、操作量制御部１４３は、算出した第５操作量Ｊ５を所定の閾値と比較する（Ｓ２４４）。第５操作量Ｊ５が一定の閾値を上回った場合（Ｓ２４４のＹ）、操作量制御部１４３は、その第５操作量Ｊ５をパルスに変換し、パン軸サーボモータドライバ１５及びチルト軸サーボモータドライバ８へ送信する（Ｓ２４６）。この結果、パン軸モータ９とチルト軸モータ３とが、カメラモジュール２を振動と逆位相の動きをさせることになるため、画像ブレが低減される。なお、操作量制御部１４３は、出力したパルス数を積分していき、次回の姿勢制御計算に用いる（Ｓ２４８）
【００７０】
一方、算出した第５操作量Ｊ５が一定の閾値以下の場合（Ｓ２４４のＮ）、操作量制御部１４３は、制振制御操作なし（Ｓ２５０）とし、制御オフする（Ｓ２５２）。
【００７１】
以上、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、アクティブ制振ドームカメラ２００を振動発生場所に設置した場合であっても、カメラモジュール２に伝わる振動を低減することができ、モニタ出力映像の見苦しさを低減し、鮮明な映像をユーザに提供できる。また、画像解析の際に、画像ブレが低減された映像を使うことができ、画像解析精度を向上させることができる。これは、夜間監視時の蓄積映像撮影時にも鮮明な映像を確保することができる。
【００７２】
＜第３の実施形態＞
図７は、本実施形態のアクティブ制振ドームカメラ３００の機能ブロック図である。本実施形態は、第１の実施形態及び、第２の実施形態の変形例であって、以下の説明は、第１の実施形態及び、第２の実施形態と異なる部分について主に説明するものであって、同一類似の構造・機能については適宜同一の符号を付している。
【００７３】
具体的には、カメラモジュール２の振動を検出するセンサとして、第１の実施形態（図２）のジャイロセンサ１の代わりに９軸モーションセンサ３０１が設けられている。さらに、マイクロコンピュータ１４において、加速度信号処理部２４１、加速度のデータテーブル２４２、重力方向のデータテーブル３４２、地磁気信号処理部３４１および撮影方位のデータテーブル３４３が設けられている。
【００７４】
９軸モーションセンサ３０１は、上述のジャイロセンサ１と同様に、カメラモジュール２に取り付けられている。９軸モーションセンサ３０１は、３軸対応のジャイロセンサ、３軸対応の加速度センサ及び３軸対応の地磁気センサを実装する。すなわち、９軸モーションセンサ３０１において、ジャイロセンサは３軸方向のジャイロ信号を取得し角速度として出力し、加速度センサは３軸方向の加速度を出力し、地磁気センサは３軸方向の地磁気を出力し、それらの出力値をマイクロコンピュータ１４に伝送する。
【００７５】
マイクロコンピュータ１４は、第１の実施形態と同様の機能を有するが、入力信号として、ジャイロセンサ１の信号の代わりに、９軸モーションセンサ３０１の信号を取得する。９軸モーションセンサ３０１の出力として、加速度信号及び地磁気信号が追加されているため、加速度信号処理部２４１、加速度のデータテーブル２４２、重力方向のデータテーブル３４２及び撮影方位のデータテーブル３４３が設けられている。
【００７６】
加速度のデータテーブル２４２は、加速度信号の値と制御ＯＮ／ＯＦＦのアルゴリズムやパラメータとの対応関係を保持する。
【００７７】
重力方向のデータテーブル３４２は、鉛直方向に対するセンサ（９軸モーションセンサ３０１）の傾き角度を保持する。具体的には、加速度センサの鉛直方向値の大きさから算出する。これによって、振動によりカメラの姿勢が変化しても常に鉛直方向に対する傾き角を保持することができる。
【００７８】
撮影方位のデータテーブル３４３は、北方に対する（９軸モーションセンサ３０１）の方位角を保持する。地磁気センサの出力から算出する。これによって、振動によりカメラの姿勢が変化しても常に北方向に対する傾き角を保持することができる。
【００７９】
操作量制御部１４３は、ジャイロ信号処理部１４１で分解された２方向のジャイロ信号と角速度のデータテーブル１４２、加速度信号処理部２４１と加速度のデータテーブル２４２及び重力方向のデータテーブル３４２、及び撮影方位のデータテーブル３４３とを比較し、制御内容を決定する。
【００８０】
９軸モーションセンサ３０１は、ジャイロセンサ１と同様に、温度変化や経時変化によって値が変化するドリフトを有する。そこで、ロータリーエンコーダ（チルト軸ロータリーエンコーダ２１、パン軸ロータリーエンコーダ２２）でアクティブ制振開始時のカメラモジュール２の位置を検出し、その検出結果がデフォルト位置情報としてデフォルト位置情報保持部１４６に記録される。
【００８１】
アラート用テーブル１４７には、９軸モーションセンサ３０１のジャイロ信号、加速度信号をもとに、ジャイロセンサと加速度センサと地磁気センサの信号をもとに機器異常／地震／事故を検知する処理の基準値が保持されている。警報処理部１４８は、９軸モーションセンサ３０１のジャイロセンサの出力値や加速度センサの出力値や地磁気センサの出力値と、アラート用テーブル１４７の基準と値を比較し、基準値を超える場合に、所定のアラートを発生させる。
【００８２】
図８は、画像ブレ低減処理を示すフローチャートである。当該フローチャートを参照して、制振制御（画像ブレ低減処理）についてさらに具体的に説明する。
【００８３】
デフォルト位置情報保持部１４４は、チルト軸ロータリーエンコーダ２１及びパン軸ロータリーエンコーダ２２の検出結果をもとに、カメラモジュール２の位置情報（ＥＮＣ（θ））をパン軸回転方向１２及びチルト軸回転方向６のそれぞれについて取得する（Ｓ３１０）。
【００８４】
つぎに、９軸モーションセンサ３０１から出力される信号の処理が実行される（Ｓ３１２）。まず、マイクロコンピュータ１４は、９軸モーションセンサからセンサ値を取得すると（Ｓ３１４）、９軸分のデータをノイズフィルタで平滑化する（Ｓ３１６）。
【００８５】
ジャイロ信号処理では、マイクロコンピュータ１４のジャイロ信号処理部１４１が、９軸モーションセンサ３０１からジャイロ信号（角速度ｖθ）を取得し（Ｓ３１８）、取得したジャイロ信号（角速度ｖθ）をパン軸及びチルト軸の２方向のジャイロ信号に分解する（Ｓ３２０）。
【００８６】
加速度信号処理では、マイクロコンピュータ１４の加速度信号処理部２４２が９軸モーションセンサ３０１から加速度信号（加速度Ａ）を取得し（Ｓ３２２）、取得した加速度信号（加速度Ａ）の方向分解を行い（Ｓ３２４）、鉛直方向の加速度信号を算出する（Ｓ３２６）。
【００８７】
地磁気信号処理では、マイクロコンピュータ１４の地磁気信号処理部３４１が９軸モーションセンサ３０１から地磁気信号（地磁気Ｄ）を取得し（Ｓ３２８）、取得した地磁気信号（地磁気Ｄ）の方向分解を行い（Ｓ３３０）、アクティブ制振ドームカメラ３００の撮影方位を算出する（Ｓ３３２）。
【００８８】
ジャイロ信号処理による補正値決定処理において（Ｓ３３４）、操作量制御部１４３はまず角速度のデータテーブル１４２を用いて第１操作量算出処理を行い、パン軸回転方向１２及びチルト軸回転方向６のそれぞれについて式（１Ｂ）で示す第１操作量Ｊ１（操作量ｄθｒｐ／ｄｔ）を算出し（Ｓ３３６）、ドリフト補正処理を行う（Ｓ３３８）。操作量は現在のジャイロ値（ｖθｎ）とその１つ前のジャイロ値（ｖθｎ−１）とから算出する。
操作量ｄθｒｐ／ｄｔ＝ｆ１（ｖθｎ、ｖθｎ−１）  ・・・式（１Ｂ）
【００８９】
補正部１４５はドリフトの補正を行うためパン軸の補正値として撮影方位データテーブル、チルト軸の補正値として重力方向データテーブルを用いて第２操作量（Ｊ２）を式（２Ｂ）及び式（２Ｃ）により算出する（Ｓ３４０）。
最適操作量ｄθｒｐ２／ｄｔ＝ｆ２（ｄθｒｐ／ｄｔ、撮影方位、ＥＮＣ）・・・式（２Ｂ）
最適操作量ｄθｒｐ２／ｄｔ＝ｆ２（ｄθｒｐ／ｄｔ、重力方向、ＥＮＣ）・・・式（２Ｃ）
【００９０】
第２操作量Ｊ２を得ると、操作量制御部１４３は、算出した第２操作量Ｊ２を所定の閾値と比較する（Ｓ３４２）。第２操作量Ｊ２が一定の閾値を上回った場合（Ｓ３４２のＹ）、操作量制御部１４３は、その第２操作量Ｊ２をパルスに変換し、パン軸サーボモータドライバ１５及びチルト軸サーボモータドライバ８へ送信する（Ｓ３４４）。この結果、パン軸モータ９とチルト軸モータ３とが、カメラモジュール２を振動と逆位相の動きをさせることになるため、画像ブレが低減される。なお、操作量制御部１４３は、出力したパルス数を積分していき、次回の姿勢制御計算に用いる（Ｓ３４６）
【００９１】
一方、算出した第２操作量Ｊ２が一定の閾値以下の場合（Ｓ３４２のＮ）、操作量制御部１４３は、制振制御操作なし（Ｓ３４８）とし、制御オフする（Ｓ３５０）。
【００９２】
以上、本実施形態によれば、第１の実施形態、第２の実施形態と同様に、アクティブ制振ドームカメラ３００を振動発生場所に設置した場合であっても、カメラモジュール２に伝わる振動を低減することができ、モニタ出力映像の見苦しさを低減し、鮮明な映像をユーザに提供できる。また、画像解析の際に、画像ブレが低減された映像を使うことができ、画像解析精度を向上させることができる。これは、夜間監視時の蓄積映像撮影時にも鮮明な映像を確保することができる。
【００９３】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００９４】
１  ジャイロセンサ
２  カメラモジュール
２ａ  カメラレンズ
３  チルト軸モータ
４  ベルト
５  カメラプーリ
６  チルト軸回転方向
７  モータプーリ
８  チルト軸サーボモータドライバ
９  パン軸モータ
１０  カップリング
１１  パンベース
１２  パン軸回転方向
１３  支持アーム
１４  マイクロコンピュータ
１５  パン軸サーボモータドライバ
２１  チルト軸ロータリーエンコーダ
２２  パン軸ロータリーエンコーダ
１００、２００、３００  アクティブ制振ドームカメラ（撮像装置）
１４１  ジャイロ信号処理部
１４２  角速度のデータテーブル
１４３  操作量制御部
１４４  デフォルト位置情報保持部
１４５  補正部
１４６  逆パルス波形出力部
１４７  アラート用テーブル
１４８  警報処理部
１４９  画像処理部
１５０  カメラモジュール撮影距離制御部
１５１  撮影距離のデータテーブル
２０１  ６軸モーションセンサ
２４１  加速度信号処理部
２４２  加速度のデータテーブル
３０１  ９軸モーションセンサ
３４１  地磁気信号処理部
３４２  重力方向のデータテーブル
３４３  撮影方向のデータテーブル
【図１】
2018055096.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018055096.tif 000009
【図８】
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