(57)【要約】【課題】ユーザの趣向に応えた柔軟な撮像を行うことができる雲台撮像システムを得る。【解決手段】撮像素子（ＩＳＡ、ＩＳＢまたは２２）を有する撮像装置（１００または１００’）と、前記撮像装置（１００または１００’）を搭載して当該撮像装置（１００または１００’）をパン方向とチルト方向の少なくとも１つの方向に回動させる雲台装置（２００）と、前記雲台装置（２００）を介して前記撮像装置（１００または１００’）を複数の異なる位置に回動させ、且つ、各回動位置において前記撮像素子（ＩＳＡ、ＩＳＢまたは２２）に画像信号を取得させる制御部（４０、２７０、３２０）と、を有することを特徴とする雲台撮像システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子を有する撮像装置と、
前記撮像装置を搭載して当該撮像装置をパン方向とチルト方向の少なくとも１つの方向に回動させる雲台装置と、
前記雲台装置を介して前記撮像装置を複数の異なる位置に回動させ、且つ、各回動位置において前記撮像素子に画像信号を取得させる制御部と、
を有することを特徴とする雲台撮像システム。
【請求項２】
請求項１記載の雲台撮像システムにおいて、
前記制御部は、前記雲台装置を介して前記撮像装置を、前記撮像素子に対する光軸が水平方向と垂直方向の少なくとも一方に所定の画素単位でずれた位置に回動させ、且つ、各画素ずれ回動位置において前記撮像素子に画像信号を取得させる、雲台撮像システム。
【請求項３】
請求項２記載の雲台撮像システムにおいて、
前記撮像素子が前記各画素ずれ回動位置で取得した各画像信号を合成して合成画像を得る画像合成部をさらに有する、雲台撮像システム。
【請求項４】
請求項２または３記載の雲台撮像システムにおいて、
前記制御部は、前記撮像装置の撮像光学系の収差が中心部と周辺部で所定量を超えて異なる場合に、前記雲台装置を介して前記撮像装置を回動させる際の水平画角と垂直画角の少なくとも一方を前記中心部と前記周辺部で異ならせる、雲台撮像システム。
【請求項５】
請求項２または３記載の雲台撮像システムにおいて、
前記制御部は、前記撮像装置の撮像光学系の収差が中心部と周辺部で所定量を超えて異なる場合に、前記雲台装置を介して前記撮像装置を、中心１画素当たりの水平画角と垂直画角または周辺１画素当たりの水平画角と垂直画角で回動させる、雲台撮像システム。
【請求項６】
請求項２または３記載の雲台撮像システムにおいて、
前記制御部は、前記撮像装置の撮像光学系の収差が中心部と周辺部で所定量を超えて異なる場合に、前記雲台装置を介して前記撮像装置を、中心１画素当たりの水平画角と垂直画角および周辺１画素当たりの水平画角と垂直画角の平均値で回動させる、雲台撮像システム。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項記載の雲台撮像システムにおいて、
前記制御部は、前記撮像装置と前記雲台装置の少なくとも一方に設けられている、雲台撮像システム。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項記載の雲台撮像システムにおいて、
前記制御部は、前記撮像装置と前記雲台装置の少なくとも一方と通信可能な撮像補助端末に設けられている、雲台撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雲台撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、撮像素子を有する撮像装置と、この撮像装置を搭載して当該撮像装置をパン方向とチルト方向とズーム方向の少なくとも１つの方向に回動させる雲台装置と、を有する雲台撮像システムが開示されている。
【０００３】
この雲台撮像システムは、ジョイスティックを使用したマニュアル制御の他、プリセット位置を基準とした自動制御が可能である。自動制御では、パン方向とチルト方向とズーム方向の少なくとも１つの位置をプリセット位置として記憶し、プリセット位置への移行指令があったときに、現在位置とプリセット位置の差が所定の閾値以上であるか否かを判定し、その判定結果に従った異なる制御によって撮像装置をプリセット位置に移行させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１８６０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の雲台撮像システムは、ジョイスティックを使用したマニュアル制御とプリセット位置を基準とした自動制御のいずれかを選択できるにすぎず、ユーザの趣向に応えた柔軟な撮像を行うことが困難であった。
【０００６】
本発明は、以上の問題意識に基づいてなされたものであり、ユーザの趣向に応えた柔軟な撮像を行うことができる雲台撮像システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態の雲台撮像システムは、撮像素子を有する撮像装置と、前記撮像装置を搭載して当該撮像装置をパン方向とチルト方向の少なくとも１つの方向に回動させる雲台装置と、前記雲台装置を介して前記撮像装置を複数の異なる位置に回動させ、且つ、各回動位置において前記撮像素子に画像信号を取得させる制御部と、を有することを特徴としている。
【０００８】
前記制御部は、前記雲台装置を介して前記撮像装置を、前記撮像素子に対する光軸が水平方向と垂直方向の少なくとも一方に所定の画素単位でずれた位置に回動させ、且つ、各画素ずれ回動位置において前記撮像素子に画像信号を取得させることができる。
【０００９】
本実施形態の雲台撮像システムは、前記撮像素子が前記各画素ずれ回動位置で取得した各画像信号を合成して合成画像を得る画像合成部をさらに有することができる。
【００１０】
前記制御部は、前記撮像装置の撮像光学系の収差が中心部と周辺部で所定量を超えて異なる場合に、前記雲台装置を介して前記撮像装置を回動させる際の水平画角と垂直画角の少なくとも一方を前記中心部と前記周辺部で異ならせることができる。
【００１１】
前記制御部は、前記撮像装置の撮像光学系の収差が中心部と周辺部で所定量を超えて異なる場合に、前記雲台装置を介して前記撮像装置を、中心１画素当たりの水平画角と垂直画角または周辺１画素当たりの水平画角と垂直画角で回動させることができる。
【００１２】
前記制御部は、前記撮像装置の撮像光学系の収差が中心部と周辺部で所定量を超えて異なる場合に、前記雲台装置を介して前記撮像装置を、中心１画素当たりの水平画角と垂直画角および周辺１画素当たりの水平画角と垂直画角の平均値で回動させることができる。
【００１３】
前記制御部は、前記撮像装置と前記雲台装置の少なくとも一方に設けることができる。
【００１４】
前記制御部は、前記撮像装置と前記雲台装置の少なくとも一方と通信可能な撮像補助端末に設けることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ユーザの趣向に応えた柔軟な撮像を行うことができる雲台撮像システムが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態の雲台撮像システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】撮像装置（全天球型撮像装置）の構成を示す図である。
【図３】本実施形態の「ＲＲＳ撮影モード」の一例を示す概念図である。
【図４】撮像補助端末の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】第２実施形態の雲台撮像システムの全体構成を示すブロック図である。
【図６】第３実施形態の雲台撮像システムの全体構成を示すブロック図である。
【図７】撮像装置（レンズ交換式のデジタルカメラ）の構成を示す図である。
【図８】第４実施形態の雲台撮像システムの全体構成を示すブロック図である。
【図９】雲台装置が撮像装置（撮像素子）を回動させることにより被写体からの光が撮像素子の結像面に結像する位置が変位することを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
≪第１実施形態≫
図１は、第１実施形態の雲台撮像システム１０−１の全体構成を示すブロック図である。雲台撮像システム１０−１は、撮像装置１００と、雲台装置（電動雲台）２００と、撮像補助端末３００とを有している。
【００１８】
撮像装置１００は、全天球型撮像装置と呼ばれており、１８０度より広い画角を持つ広角レンズと、この広角レンズによる像を撮像する撮像素子とを有する同一構造の撮像光学系を２つ組み合わせ、各撮像光学系により撮像された像を合成して４πステラジアン（または４πラジアン）の立体角内の像を得るものである。
【００１９】
図２は、撮像装置（全天球型撮像装置）１００の構成を示す図である。撮像装置１００では、同一構造（同一仕様）の２個の撮像光学系Ａ０、Ｂ０が組み合わせられている。撮像光学系Ａ０の構成要素には符号の末尾に「Ａ」を付し、撮像光学系Ｂ０の構成要素には符号の末尾に「Ｂ」を付して区別するものとし、構造等の説明は、撮像光学系Ａ０の構成要素を主として、撮像光学系Ｂ０の構成要素を括弧書きで付して行うことがある。
【００２０】
撮像光学系Ａ０（Ｂ０）は「１８０度より広い画角を持つ広角レンズ」と、この広角レンズによる像を撮像する「撮像素子」とを有する。撮像光学系Ａ０（Ｂ０）の広角レンズは、負のパワーの前群Ｌ１Ａ（Ｌ１Ｂ）、プリズムＰＡ（ＰＢ）、正のパワーの後群Ｌ２Ａ（Ｌ２Ｂ）を有し、プリズムＰＡ（ＰＢ）の反射面により前群Ｌ１Ａ（Ｌ１Ｂ）の光軸ＡＸ１Ａ（ＡＸ１Ｂ）を後群Ｌ２Ａ（Ｌ２Ｂ）に向かって９０°折り曲げている。前群Ｌ１Ａ（Ｌ１Ｂ）と後群Ｌ２Ａ（Ｌ２Ｂ）は、それぞれ１枚のレンズとして描いているが、これは説明を簡略化するためであり、実際には、それぞれ２枚以上のレンズを含んでいる。
【００２１】
物体側からの光は、前群Ｌ１Ａ（Ｌ１Ｂ）に入射し、プリズムＰＡ（ＰＢ）の反射面により反射され、後群Ｌ２Ａ（Ｌ２Ｂ）に向かって光軸を９０度折り曲げられる。図２（ａ）において、符号ＡＸ２Ａ（ＡＸ２Ｂ）は、９０度折り曲げられた光軸を示し、この光軸ＡＸ２Ａ（ＡＸ２Ｂ）を「後群光軸」と呼ぶ。プリズムＰＡ（ＰＢ）の反射面で反射された光束は、後群光軸ＡＸ２Ａ（ＡＸ２Ｂ）に沿って後群Ｌ２Ａ（Ｌ２Ｂ）に入射し、後群Ｌ２Ａ（Ｌ２Ｂ）を通過すると、撮像素子ＩＳＡ（ＩＳＢ）の受光面上に物体像を結像する。撮像素子ＩＳＡ（ＩＳＢ）は、受光した物体像を画像データ（画像信号）として出力する。撮像素子ＩＳＡ（ＩＳＢ）は、基板ＳＢＡ（ＳＢＢ）に設けられている。基板ＳＢＡ（ＳＢＢ）は、撮像素子ＩＳＡ（ＩＳＢ）を駆動する回路素子（図示略）や外部との電気的接続に必要な回路素子（図示略）を有しており、撮像素子ＩＳＡ（ＩＳＢ）よりもサイズが大きい。
【００２２】
同一構造の２個の撮像光学系Ａ０、Ｂ０は、図２（ａ）に示すように組み合わせられている。即ち、前群Ｌ１Ａ、Ｌ１Ｂの光軸（前群光軸）ＡＸ１Ａ、ＡＸ１Ｂを合致させて前群の向きが逆になる（撮像光学系Ａ０の前群Ｌ１Ａは、図２（ａ）において右向きであり、撮像光学系Ｂ０の前群Ｌ１Ｂは、図２（ａ）において左向きである。）ように、且つ、後群Ｌ２Ａ、Ｌ２Ｂの光軸ＡＸ２Ａ、ＡＸ２Ｂが互いに平行で、後群同士の向きが互いに逆になる（撮像光学系Ａ０の後群Ｌ２Ａは、図２（ａ）において上向きであり、撮像光学系Ｂ０の後群Ｌ２Ｂは、図２（ａ）において下向きである。）ように組み合わせられている。
【００２３】
撮像光学系Ａ０の広角レンズは、１８０度より大きい画角を有するから、広角レンズに入射する「最大画角光線（最大画角をもって入射する光線）」の集合は、図２（ｂ）に示すように、撮像光学系Ａ０の前群光軸ＡＸ１Ａを軸とする円錐面ＬＭＡをなす。同様に、撮像光学系Ｂ０の広角レンズも１８０度より大きい画角を有するから、広角レンズに入射する「最大画角光線」の集合は、図２（ｂ）に示すように、撮像光学系Ｂ０の前群光軸ＡＸ１Ｂを軸とする円錐面ＬＭＢをなす。これら円錐面ＬＭＡ、ＬＭＢは、図２（ｂ）に示す位置Ｚ１、Ｚ２で交わる。前群光軸ＡＸ１Ａ、ＡＸ１Ｂは、互いに合致しているから、円錐面ＬＭＡ、ＬＭＢの交差する部分は前群光軸を中心とする円形であり、図２（ｂ）に示す位置Ｚ１、Ｚ２は、この円の円周上の点である。２つの広角レンズの互いに合致した前群光軸ＡＸ１Ａ、ＡＸ１Ｂを含み、後群光軸ＡＸ２Ａ、ＡＸ２Ｂに直交する面をＳ面とし、符号ＳＦで示す。
【００２４】
図２（ｂ）において、Ｓ面ＳＦは、２つの広角レンズの互いに合致した前群光軸ＡＸ１Ａ、ＡＸ１Ｂを含み、図面に直交する平面である。図２（ｂ）において、平面ＳＦＡは、図２（ａ）において基板ＳＢＡが設けられている面位置を示す。また、平面ＳＦＢは、図２（ａ）において基板ＳＢＢが設けられている面位置を示す。平面ＳＦＡを基板ＳＢＡの「基板面」、平面ＳＦＢを基板ＳＢＢの「基板面」と呼ぶ。基板面ＳＦＡとＳＦＢとは、Ｓ面ＳＦに関して対称な位置である。図２（ｂ）において、長さ：ＬＧＡは、基板面ＳＦＡが円錐面ＬＭＡ、ＬＭＢと交わる領域の、前群光軸ＡＸＡ１方向の長さである。同様に、長さ：ＬＧＢは、基板面ＳＦＢが円錐面ＬＭＡ、ＬＭＢと交わる領域の、前群光軸ＡＸＡ１方向の長さであり、ＬＧＡ＝ＬＧＢである。また、基板ＳＢＡ、ＳＢＢの基板面ＳＦＡ、ＳＦＢとＳ面ＳＦとの距離をＬとする。
【００２５】
撮像装置１００は、撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢの中心１画素及び／又は周辺１画素当たりの水平画角と垂直画角を格納したメモリ（図示略）を内蔵している。撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢの中心１画素及び／又は周辺１画素当たりの水平画角と垂直画角は、例えば、撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢのセンサーサイズ及び画素ピッチ、並びに、撮像光学系の焦点距離及び主面間隔を考慮した主面距離等の少なくとも１つに基づいて演算される。あるいは、撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢの中心１画素及び／又は周辺１画素当たりの水平画角と垂直画角は、例えば、撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢのセンサーサイズ、画素ピッチ及び対角画角等の少なくとも１つに基づいて演算される。
【００２６】
雲台装置２００は、撮像装置（全天球型撮像装置）１００を搭載して、当該撮像装置１００をパン（ヨー）方向とチルト（ピッチ）方向の少なくとも１つの方向に回動させるものである。また、雲台装置２００は、撮像装置１００をズーミングやフォーカシングのために光軸方向に駆動する機能、及び、光軸と直交する平面内で駆動（例えば上下方向や左右方向への駆動）する機能を有している。雲台装置２００には、このような撮像装置１００の駆動を可能にするための駆動モータと駆動回路（ともに図示略）が内蔵されている。
【００２７】
図１に示すように、雲台装置２００は、パン駆動用モータ２１０と、チルト駆動用モータ２２０と、駆動回路２３０と、通信モジュール２４０と、状態表示部２５０と、操作部（入力装置）２６０と、雲台ＣＰＵ（制御部）２７０とを有する。
【００２８】
パン駆動用モータ２１０は、雲台装置２００に搭載された撮像装置１００をパン方向に回動（鉛直方向を軸として左右回動）させる。
【００２９】
チルト駆動用モータ２２０は、雲台装置２００に搭載された撮像装置１００をチルト方向に回動（水平方向を軸として上下回動）させる。
【００３０】
駆動回路２３０は、パン駆動用モータ２１０に駆動電流を供給して撮像装置１００をパン方向に回動させ、且つ／又は、チルト駆動用モータ２２０に駆動電流を供給して撮像装置１００をチルト方向に回動させるための駆動源である。
【００３１】
通信モジュール２４０は、例えば、赤外線、Ｗｉ−Ｆｉ（ワイファイ）（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｕｔｈ（登録商標）等から構成され、撮像装置１００や撮像補助端末３００との間で各種情報や制御信号等の伝送を可能とする。通信モジュール２４０は、有線形式と無線形式のいずれも可能である。
【００３２】
状態表示部２５０は、雲台装置２００による撮像装置１００の回動状態（例えばパン方向及び／又はチルト方向の回動角度）を表示する。
【００３３】
操作部（入力装置）２６０は、雲台装置２００により撮像装置１００を回動させるための入力操作、及び、その他の撮影等に関わる各種の入力操作を行う。特に、操作部２６０は、後述するＲＲＳ撮影モード（マルチショット合成モード）における撮影を指示するための入力操作を行う。
【００３４】
雲台ＣＰＵ（制御部）２７０は、雲台装置２００の各構成要素の動作を制御する。特に、雲台ＣＰＵ２７０は、後述するＲＲＳ撮影モード（マルチショット合成モード）における撮影を実行するための各種制御を行う。
【００３５】
本実施形態の雲台撮像システム１０−１では、撮像装置１００と雲台装置２００と撮像補助端末３００が協働して、撮像装置１００を、撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢに対する光軸が水平方向と垂直方向の少なくとも一方に所定の画素単位でずれた位置に回動させ（例えば半画素ピッチ、１画素ピッチ、奇数画素ピッチ等）、且つ、各画素ずれ回動位置において撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢに画像信号を取得させる。さらに、撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢが各画素ずれ回動位置で取得した各画像信号を１枚に合成（画像の単純な加算ではなくデータ上の画像処理による特殊演算を行っての合成）することで、超高精細（高画質、高精度）な画像を生成する（マルチショット合成）。以下では、この撮影モード（マルチショット合成モード）を「ＲＲＳ（リアル・レゾリューション・システム）撮影モード」と呼ぶことがある。「ＲＲＳ撮影モード」では、１画素あたり１つの色情報のみを取得する従来のベイヤ方式と異なり、１画素毎にＲＧＢ各色の情報を得ることで、細部までのディティールや色再現に優れた極めて高精細な画像を描き出すことができる。また、モアレや偽色が発生することが無く、高感度ノイズを低減する効果が得られる。
【００３６】
図３（Ａ）〜図３（Ｄ）は本実施形態の「ＲＲＳ撮影モード」の一例を示す概念図である。同図において、撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢは、受光面にマトリックス状に所定の画素ピッチで配置された多数の画素を備え、各画素の前面にベイヤ配列のカラーフィルタＲ、Ｇ（Ｇｒ、Ｇｂ）、Ｂのいずれかが配置されている。各画素は、前面のカラーフィルタＲ、Ｇ（Ｇｒ、Ｇｂ）、Ｂを透過して入射した被写体光線の色を検出、つまり、色成分（色帯域）の光を光電変換し、その強さ（輝度）に応じた電荷を蓄積する。より具体的に、図３（Ａ）の基準位置で１枚の画像を撮影し、そこから、雲台装置２００により撮像装置１００（撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢ）を１画素ピッチだけ下方に移動させた図３（Ｂ）の位置で１枚の画像を撮影し、そこから雲台装置２００により撮像装置１００（撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢ）を１画素ピッチだけ右方に移動させた図３（Ｃ）の位置で１枚の画像を撮影し、そこから雲台装置２００により撮像装置１００（撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢ）を１画素ピッチだけ上方に移動させた図３（Ｄ）の位置で１枚の画像を撮影し、最後に図３（Ａ）の基準位置に戻る。このように、雲台装置２００により撮像装置１００（撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢ）を１画素ピッチの正方形を描くように駆動しながら時系列に撮影した４枚の画像がＲＡＷ画像データとして取得され、１枚の画像に合成される。すなわち、マルチショット撮影（ＲＲＳ撮影）によるＲＧＢ各画素を含んだ１枚の画像を得るために、撮像素子中心部の１画素（あるいは半画素や奇数画素）当たりの水平画角、垂直画角で撮像装置をパン方向とチルト方向の少なくとも１つの方向に回動して、マルチショット撮影（ＲＲＳ撮影）に必要な枚数の画像を取得するのである。
【００３７】
図４は、撮像補助端末３００の構成を示す機能ブロック図である。撮像補助端末３００は、例えば、スマートフォン、ＰＣ、タブレット等から構成され、撮像装置１００と雲台装置２００を制御するための専用ソフトウェアがインストールされている。撮像補助端末３００は、通信モジュール３１０と、制御部３２０と、画像合成部３３０とを有する。
【００３８】
通信モジュール３１０は、例えば、赤外線、Ｗｉ−Ｆｉ（ワイファイ）（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｕｔｈ（登録商標）等から構成され、撮像装置１００や雲台装置２００との間で各種情報や制御信号等の伝送を可能とする。通信モジュール３１０は、有線形式と無線形式のいずれも可能である。
【００３９】
制御部３２０は、撮像補助端末３００の各構成要素の動作を制御する。特に、制御部３２０は、撮像装置１００や雲台装置２００との間で伝送する各種情報や制御信号等の生成及び管理を実行する。
【００４０】
画像合成部３３０は、撮像装置１００の撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢが各画素ずれ回動位置で取得した各画像信号を合成して合成画像（マルチショット合成画像、ＲＲＳ画像）を得る。
【００４１】
以上のように構成された雲台撮像システム１０−１では、マルチショット撮影（ＲＲＳ撮影）のための制御信号を制御部３２０が生成して当該制御信号を通信モジュール３１０から撮像装置１００と雲台装置２００に送信する。マルチショット撮影（ＲＲＳ撮影）後には、撮像装置１００から送られてきた複数の画像信号を通信モジュール３１０で受信し、制御部３２０による制御の下で画像合成部３３０が各画像信号を合成して高解像度画像を生成する。以下では、この動作を具体的に説明する。
【００４２】
マルチショット撮影（ＲＲＳ撮影）に当たり、撮像補助端末３００は、撮像装置１００からメモリ（図示略）に格納された撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢの中心１画素及び／又は周辺１画素当たりの水平画角と垂直画角を受信する。
【００４３】
撮像補助端末３００は、使用者がマルチショット撮影（ＲＲＳ撮影）の開始指令を出した後、通信モジュール３３０と通信モジュール２４０を介して、撮像装置１００（撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢ）の回動に必要な水平画角及び／又は垂直画角の情報、回動座標、回動順番、撮影枚数等の回動シーケンス情報を雲台装置２００に送信する。
【００４４】
回動シーケンス情報を受信した雲台装置２００では、雲台ＣＰＵ２７０が、駆動回路２３０を介して、パン駆動用モータ２１０とチルト駆動用モータ２２０の少なくとも１つを駆動することで、撮像装置１００（撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢ）をパン方向とチルト方向の少なくとも１つの方向に回動させる。雲台装置２００は、撮像装置１００（撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢ）が所定の回動座標に到達して停止すると、その旨を撮像補助端末３００に通知する。
【００４５】
撮像補助端末３００は、撮像装置１００（撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢ）が所定の回動座標に到達して停止している旨の通知を雲台装置２００から受け取ると、撮像装置１００に対して撮像指示を出す。撮像装置１００が撮像指示に従って撮像を終了させると、その旨が撮像補助端末３００に通知される。
【００４６】
以上説明した雲台装置２００による撮像装置１００（撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢ）の回動、及び、撮像装置１００による撮像についての一連の動作手順が、マルチショット撮影（ＲＲＳ撮影）に必要な回数だけ繰り返される。その後、各回動位置（各画素ずれ回動位置）での撮像による各画像信号（各画像データ）が、撮像装置１００から撮像補助端末３００に入力される。撮像補助端末３００では、画像合成部３３０が、入力された各画像信号（各画像データ）を合成することで、マルチショット合成画像（ＲＲＳ画像）が得られる。
【００４７】
なお、画像合成部３３０の機能を撮像補助端末３００ではなく撮像装置１００または雲台装置２００に持たせて、撮像装置１００または雲台装置２００で画像合成したマルチショット合成画像（ＲＲＳ画像）を撮像補助端末３００に送信（転送）する態様も可能である。さらには、撮像装置１００は、各回動位置（各画素ずれ回動位置）での撮像による各画像信号（各画像データ）をメモリ（図示略）に保存しておき、使用者の都合で又は全撮影が終了後に、例えばＰＣ等の外部機器を使用して、マルチショット合成画像（ＲＲＳ画像）を生成してもよい。
【００４８】
このようにして、第１実施形態の雲台撮像システム１０−１では、制御部（雲台装置２００の雲台ＣＰＵ２７０と撮像補助端末３００の制御部３２０）が、雲台装置２００を介して撮像装置１００を複数の異なる位置に回動させ、且つ、各回動位置において撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢに画像信号を取得させる。より具体的に、制御部（雲台装置２００の雲台ＣＰＵ２７０と撮像補助端末３００の制御部３２０）は、雲台装置２００を介して撮像装置１００を、撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢに対する光軸が水平方向と垂直方向の少なくとも一方に所定の画素単位でずれた位置に回動させ、且つ、各画素ずれ回動位置において撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢに画像信号を取得させる。この基本原理は、後述する第２実施形態−第５実施形態も同様である。
【００４９】
≪第２実施形態≫
図５は、第２実施形態の雲台撮像システム１０−２の全体構成を示すブロック図である。この雲台撮像システム１０−２は、第１実施形態の雲台撮像システム１０−１において、撮像補助端末３００を省略した構成を有している。撮像装置１００と雲台装置２００は、通信機能を利用したペアリングを行ってもよい。
【００５０】
使用者によるマルチショット撮影（ＲＲＳ撮影）の開始指令が出されると、撮像装置１００は、自身のメモリ（図示略）に格納された撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢの中心１画素及び／又は周辺１画素当たりの水平画角と垂直画角を含む各種情報に基づいて、撮像装置１００（撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢ）の回動に必要な水平画角及び／又は垂直画角の情報、回動座標、回動順番、撮影枚数等の回動シーケンス情報を取得（演算）する。撮像装置１００は、取得した回動シーケンス情報を雲台装置２００に送信する。
【００５１】
回動シーケンス情報を受信した雲台装置２００では、雲台ＣＰＵ２７０が、駆動回路２３０を介して、パン駆動用モータ２１０とチルト駆動用モータ２２０の少なくとも１つを駆動することで、撮像装置１００（撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢ）をパン方向とチルト方向の少なくとも１つの方向に回動させる。雲台装置２００は、撮像装置１００（撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢ）が所定の回動座標に到達して停止すると、撮像装置１００に対して撮像指示を出す。撮像装置１００が撮像指示に従って撮像を終了させると、その旨が雲台装置２００に通知される。
【００５２】
以上説明した雲台装置２００による撮像装置１００（撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢ）の回動、及び、撮像装置１００による撮像についての一連の動作手順が、マルチショット撮影（ＲＲＳ撮影）に必要な回数だけ繰り返される。その後、各回動位置（各画素ずれ回動位置）での撮像による各画像信号（各画像データ）が、撮像装置１００または雲台装置２００で合成され、マルチショット合成画像（ＲＲＳ画像）が得られる。このマルチショット合成画像（ＲＲＳ画像）は、例えばＰＣ等の外部機器に送信（転送）することができる。
【００５３】
≪第３実施形態≫
図６は、第３実施形態の雲台撮像システム１０−３の全体構成を示すブロック図である。この雲台撮像システム１０−３は、第１実施形態の雲台撮像システム１０−１において、全天球型撮像装置１００に代えて、レンズ交換式のデジタルカメラ１００’を用いるとともに、雲台装置２００の操作部（入力装置）２６０を省略したものである。
【００５４】
図７に示すように、デジタルカメラ１００’は、ボディ本体２０と、このボディ本体２０に着脱可能（レンズ交換可能）な撮影レンズ３０とを備えている。撮影レンズ３０は、被写体側（図７中の左側）から像面側（図７中の右側）に向かって順に、撮影レンズ群（撮像光学系）３１と、絞り３２とを備えている。ボディ本体２０は、被写体側（図７中の左側）から像面側（図７中の右側）に向かって順に、シャッタ２１と、撮像素子２２とを備えている。またボディ本体２０は、撮影レンズ３０への装着状態で絞り３２とシャッタ２１を駆動制御する絞り／シャッタ駆動回路２３、及び、撮影レンズ３０への装着状態で撮像素子２２を駆動制御する撮像素子駆動回路２４を備えている。撮影レンズ群３１から入射し、絞り３２とシャッタ２１を通った被写体光束による被写体像が、撮像素子２２の受光面上に形成される。撮像素子２２の受光面上に形成された被写体像は、マトリックス状に配置された検出色の異なる多数の画素によって、電気的な画素信号に変換され、画像信号（画像データ）としてＤＳＰ（制御部）４０に出力される。ＤＳＰ４０は、撮像素子２２から入力した画像信号（画像データ）に所定の画像処理を施して、これをＬＣＤ２５に表示し、画像メモリ２６に記憶する。なお、図１では、撮影レンズ群３１が単レンズからなるように描いているが、実際の撮影レンズ群３１は、例えば、固定レンズ、変倍時に移動する変倍レンズ、フォーカシング時に移動するフォーカシングレンズなどの複数枚のレンズを有している。撮影レンズ３０は、撮影レンズ群３１の解像力（ＭＴＦ）情報や絞り３２の開口径（絞り値）情報などの各種情報を記憶した通信用メモリ３３を搭載している。撮影レンズ３０をボディ本体２０に装着した状態では、通信用メモリ３３が記憶した各種情報がＤＳＰ４０に読み込まれる。ボディ本体２０は、ＤＳＰ４０に接続させて、撮影操作スイッチ２７を備えている。撮影操作スイッチ２７は、電源スイッチやレリーズスイッチなどの各種スイッチからなる。
【００５５】
撮像装置１００’に無線通信機能が無い場合は、マルチショット撮影（ＲＲＳ撮影）に当たり、撮像補助端末３００のアプリに露光時間が入力される。また撮像補助端末３００には、撮像素子２２の中心１画素及び／又は周辺１画素当たりの水平画角と垂直画角が入力される。さらに撮像補助端末３００には、撮像素子２２のセンサーサイズ、画素ピッチ及び対角画角等の情報が入力される。撮像補助端末３００は、入力された各種情報に基づいて、撮像装置１００’（撮像素子２２）の回動に必要な水平画角及び／又は垂直画角を演算する。
【００５６】
撮像補助端末３００は、使用者がマルチショット撮影（ＲＲＳ撮影）の開始指令を出した後、通信モジュール３３０と通信モジュール２４０を介して、撮像装置１００’（撮像素子２２）の回動に必要な水平画角及び／又は垂直画角の情報、回動座標、回動順番、撮影枚数等の回動シーケンス情報を雲台装置２００に送信する。
【００５７】
回動シーケンス情報を受信した雲台装置２００では、雲台ＣＰＵ２７０が、駆動回路２３０を介して、パン駆動用モータ２１０とチルト駆動用モータ２２０の少なくとも１つを駆動することで、撮像装置１００’（撮像素子２２）をパン方向とチルト方向の少なくとも１つの方向に回動させる。雲台装置２００は、撮像装置１００’（撮像素子２２）が所定の回動座標に到達して停止すると、その旨を撮像補助端末３００に通知する。
【００５８】
撮像補助端末３００は、撮像装置１００’（撮像素子２２）が所定の回動座標に到達して停止している旨の通知を雲台装置２００から受け取ると、撮像装置１００’に対して撮像指示を出す。撮像装置１００’が撮像指示に従って撮像を終了させると、その旨が撮像補助端末３００に通知される。なお、撮像装置１００’にレリーズ信号を入力できる場合は、雲台装置２００による撮像装置１００’の回動駆動が停止した後に、雲台ＣＰＵ２７０が撮像装置１００’にレリーズ信号を入力して撮影指示を行ってもよい。また、雲台装置２００による撮像装置１００’の回動駆動の停止後における撮影終了の判断は、撮影開始指示から所定の露光時間経過後に所定の待機時間を経過したタイミングで実行することができる。
【００５９】
以上説明した雲台装置２００による撮像装置１００’（撮像素子２２）の回動、及び、撮像装置１００’による撮像についての一連の動作手順が、マルチショット撮影（ＲＲＳ撮影）に必要な回数だけ繰り返される。その後、各回動位置（各画素ずれ回動位置）での撮像による各画像信号（各画像データ）が、撮像装置１００から撮像補助端末３００に入力される。撮像補助端末３００では、画像合成部３３０が、入力された各画像信号（各画像データ）を合成することで、マルチショット合成画像（ＲＲＳ画像）が得られる。
【００６０】
≪第４実施形態≫
図８は、第４実施形態の雲台撮像システム１０−４の全体構成を示すブロック図である。この雲台撮像システム１０−４は、第１実施形態の雲台撮像システム１０−１において、全天球型撮像装置１００に代えて、レンズ交換式のデジタルカメラ１００’を用いるとともに、撮像補助端末３００を省略したものである。デジタルカメラ１００’の構成は、上述の第３実施形態で図７を参照して説明済みであるため、ここでは説明を省略する。
【００６１】
第４実施形態の雲台撮像システム１０−４では、操作部（入力装置）２６０の入力操作を行うことにより、雲台装置２００に、露光時間、撮像素子２２の中心１画素及び／又は周辺１画素当たりの水平画角と垂直画角、並びに、撮像素子２２のセンサーサイズ、画素ピッチ及び対角画角等の情報が入力される。また雲台装置２００には、マルチショット撮影モード（ＲＲＳ撮影モード）のレベル情報（例えば４枚合成や８枚合成等）が入力される。雲台装置２００は、入力された各種情報に基づいて、撮像装置１００’（撮像素子２２）の回動に必要な水平画角及び／又は垂直画角を演算する。
【００６２】
使用者によるマルチショット撮影（ＲＲＳ撮影）の開始指令が出されると、撮像装置１００’は、自身のメモリ（図示略）に格納された撮像素子２２の中心１画素及び／又は周辺１画素当たりの水平画角と垂直画角を含む各種情報に基づいて、撮像装置１００’（撮像素子２２）の回動に必要な水平画角及び／又は垂直画角の情報、回動座標、回動順番、撮影枚数等の回動シーケンス情報を取得（演算）する。撮像装置１００’は、取得した回動シーケンス情報を雲台装置２００に送信する。
【００６３】
回動シーケンス情報を受信した雲台装置２００では、雲台ＣＰＵ２７０が、駆動回路２３０を介して、パン駆動用モータ２１０とチルト駆動用モータ２２０の少なくとも１つを駆動することで、撮像装置１００’（撮像素子２２）をパン方向とチルト方向の少なくとも１つの方向に回動させる。雲台装置２００は、撮像装置１００’（撮像素子２２）が所定の回動座標に到達して停止すると、撮像装置１００’に対して撮像指示を出す。撮像装置１００’が撮像指示に従って撮像を終了させると、その旨が雲台装置２００に通知される。
【００６４】
以上説明した雲台装置２００による撮像装置１００’（撮像素子２２）の回動、及び、撮像装置１００’による撮像についての一連の動作手順が、マルチショット撮影（ＲＲＳ撮影）に必要な回数だけ繰り返される。その後、各回動位置（各画素ずれ回動位置）での撮像による各画像信号（各画像データ）が、撮像装置１００’または雲台装置２００で合成され、マルチショット合成画像（ＲＲＳ画像）が得られる。
【００６５】
≪第５実施形態≫
上述した第１実施形態−第４実施形態に共通して、撮像装置に搭載（装着）する撮像光学系が魚眼レンズであるような場合、撮像光学系の収差が中心部と周辺部で所定量を超えて異なることが起こり得る。このような場合、制御部は、次の（１）〜（３）のいずれかの制御を実行することができる。
（１）制御部は、撮像装置の撮像光学系の収差が中心部と周辺部で所定量を超えて異なる場合に、雲台装置を介して撮像装置を回動させる際の水平画角と垂直画角の少なくとも一方を中心部と周辺部で異ならせる。
（２）制御部は、撮像装置の撮像光学系の収差が中心部と周辺部で所定量を超えて異なる場合に、雲台装置を介して撮像装置を、中心１画素当たりの水平画角と垂直画角または周辺１画素当たりの水平画角と垂直画角で回動させる。
（３）制御部は、撮像装置の撮像光学系の収差が中心部と周辺部で所定量を超えて異なる場合に、雲台装置を介して撮像装置を、中心１画素当たりの水平画角と垂直画角および周辺１画素当たりの水平画角と垂直画角の平均値で回動させる。
【００６６】
≪雲台装置が撮像装置（撮像素子）を回動させることにより被写体からの光が撮像素子の結像面に結像する位置が変位することの説明≫
図９（Ａ）、（Ｂ）は、雲台装置が撮像装置（撮像素子）を回動させることにより被写体からの光が撮像素子の結像面に結像する位置が変位することを説明するための図である。雲台装置による撮像装置（撮像素子）の水平画角、垂直画角の回動がない場合、図９（Ａ）の「ｂ」で示す点に被写体像が結像する。これに対し、雲台装置による撮像装置（撮像素子）の水平画角、垂直画角の回動がある場合、図９（Ｂ）の「ｂ’」で示す点に被写体像が結像する。本実施形態の雲台撮像システム１０−１、１０−２、１０−３、１０−４は、図９（Ａ）の「ｂ」で示す点と、図９（Ｂ）の「ｂ’」で示す点との差が所定の画素単位（例えば、半画素ピッチ、１画素ピッチ、奇数画素ピッチ）となるように雲台装置２００を回動駆動制御する。
【００６７】
本実施形態の雲台撮像システム１０−１、１０−２、１０−３、１０−４は、 HYPERLINK "https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AB%E3%83%A1%E3%83%A9" \o "カメラ" 撮像装置１００、１００’と三脚等の架台本体（図示略）の間に設けられて撮像装置１００、１００’を自由な方向に向けて固定することを基本的な機能として有している。さらに、本実施形態の雲台撮像システム１０−１、１０−２、１０−３、１０−４によれば、マルチショット撮影機能（ＲＲＳ撮影機能）を有することで、ユーザの趣向に応えた柔軟な撮像を行うことが可能になる。
【００６８】
出願人は、これまで、マルチショット撮影（ＲＲＳ撮影）を実行するために、撮像素子及び／又は撮像光学系の少なくとも一部を構成する撮像レンズを光軸直交平面内で駆動する手振れ防振機構（前者はセンサーシフト方式、後者はレンズシフト方式と呼ばれる）の開発を進めてきている。これに対し、本実施形態の雲台撮像システムは、このような手振れ防振機構を搭載していない撮像装置であっても、低コスト化や小型化等の要求に応えつつ、マルチショット撮影（ＲＲＳ撮影）を実行することができるという利点がある。
【００６９】
以上の実施形態では、撮像装置１００または１００’（撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢまたは２２）を光軸直交平面内で１画素ピッチの正方形を描くように駆動しながら時系列に撮影した４枚の画像を「複数の画像」とした場合を例示して説明した。しかし、撮像装置１００または１００’（撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢまたは２２）の駆動軌跡及び駆動ピッチ並びに「複数の画像」の枚数には自由度があり、種々の設計変更が可能である。また撮像装置１００または１００’（撮像素子ＩＳＡ、ＩＳＢまたは２２）を駆動する方向は、撮影光学系の光軸と直交する平面内に限定されず、撮影光学系の光軸と異なる方向であればよい。さらに「複数の画像」は、ＲＲＳ撮影モードで撮影（取得）したものに限定されず、同一の被写体について撮影条件を変えながら連続的に撮影したものであればよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０−１  １０−２  １０−３  １０−４  雲台撮像システム
２２  撮像素子
４０  ＤＳＰ（制御部）
１００  撮像装置（全天球型撮像装置）
１００’  撮像装置（レンズ交換式のデジタルカメラ）
２００  雲台装置（電動雲台）
２１０  パン駆動用モータ
２２０  チルト駆動用モータ
２３０  駆動回路
２４０  通信モジュール
２５０  状態表示部
２６０  操作部（入力装置）
２７０  雲台ＣＰＵ（制御部）
３００  撮像補助端末
３１０  通信モジュール
３２０  制御部
３３０  画像合成部
ＩＳＡ  ＩＳＢ  撮像素子
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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