(57)【要約】【課題】  特に可搬型の雲台装置に最適で、水平面に対して傾いて設置しても、パン・チルト操作に対する画像の移動方向に違和感を与えない操作形態を実現する雲台装置および撮像システムを提供する。【解決手段】  傾き検出手段を有する傾き検出部によって検出した水平に対する雲台装置の傾きに応じて、制御部が所定の条件式を満たすように算出したパン・チルト駆動量だけパン・チルト駆動部を連動制御する。【選択図】  図１
2012123033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ装置と、
前記レンズ装置に接続される撮像装置とを搭載し、
パン及びチルトの操作指示に対応して、パン及びチルトを駆動する雲台装置であって、
前記雲台装置の設置状態の水平基準に対する傾きを検出する傾き検出手段と、
前記パン及びチルトの指令指示を、水平基準に対する指令指示として、パン及びチルトを制御する制御手段とを有したことを特徴とする雲台装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記傾き検出手段からの傾き値に係らず、前記パン及びチルトの指令指示を、水平基準でのパン及びチルト角速度と等しい指令指示として、パン及びチルトを制御することを特徴とする請求項１に記載の雲台装置。
【請求項３】
前記撮像装置を回転駆動する撮像装置回転駆動手段を有し、
前記制御手段は、前記傾き検出手段からの傾き値に応じて撮像装置の回転駆動を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の雲台装置。
【請求項４】
前記撮像装置に搭載されている撮像素子を回転駆動する撮像素子回転駆動手段を有し、
前記制御手段は、前記傾き検出手段からの傾き値に応じて撮像素子の回転駆動を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の雲台装置。
【請求項５】
前記撮像装置によって撮像された画像を光軸を中心に回転する画像回転手段を有し、
前記制御手段は、前記傾き検出手段からの傾き値に応じて画像の回転を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の雲台装置。
【請求項６】
前記雲台装置は、アラーム部を有し、
前記傾き検出手段からの傾き値が所定の角度を超えている場合に、アラーム部が警告を発することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の雲台装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雲台装置に関し、特に、雲台装置に搭載されて撮影を行う雲台撮像システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水平面に対して傾いて設置しても、画像の傾きを補正する雲台装置若しくは撮像装置は多く提案されている。
【０００３】
特許文献１〜２には、撮像装置または撮像素子を光軸回りに回転させて、画像の傾きを補正する雲台装置及び撮像装置が提案されている。
【０００４】
特許文献３には、真下方向を検知する真下方向検知手段を有し、パン駆動に対する画像の傾きを、撮像装置または撮像素子を光軸回りに回転、若しくは画像処理による画像回転によって補正する天井設置型の監視用カメラ装置が提案されている。
【０００５】
特許文献４には、撮像装置または撮像素子を光軸回りに回転、若しくは画像処理による画像回転によって、パン駆動に対する画像の傾きを所定の角度に保持する撮像装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１１４５０３号公報
【特許文献２】特開２００３−１４０２２２号公報
【特許文献３】特開２００１−２４９１６号公報
【特許文献４】特開２００７−８９０４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献1〜２には、撮像装置または撮像素子を光軸回りに回転させて、画像の傾きを補正する開示があるだけである。
【０００８】
特許文献３〜４には、パン駆動に対する画像の傾きを、撮像装置または撮像素子を光軸回りに回転、若しくは画像処理による画像回転によって、所定の角度に保持する天井設置型の撮像装置の開示があるだけである。
【０００９】
そこで本発明の例示的な目的は、特に可搬型の雲台装置に最適で、水平面に対して傾いて設置しても、パン・チルト操作に対する画像の移動方向に違和感を与えない操作形態を実現する雲台装置および雲台撮像システムを提供することを目的とすることにある。
【００１０】
撮像装置、若しくは撮像部は水平に対して傾いた位置に設置されると、パンまたはチルト駆動に対して、操作方向と画像の移動方向にズレが生じるという問題が生じてしまう。このパン・チルト操作方向と画像の移動方向のズレを、操作者にとって違和感のあるパン・チルト操作形態と定義する。この操作方向と画像の移動方向にズレが生じるという問題を、図３と図４を下に説明する。
【００１１】
図３は雲台装置１３０の設置状態とパン及びチルト駆動可能範囲を表している。雲台装置１３０を水平に対する最大傾き角度θとなる場所に設置したとする。パン駆動可能範囲をαmin.〜αmax.、チルト駆動可能範囲をβmin.〜βmaxとする。パン９０°毎に物体Ａ〜Ｄが位置する。図４は撮像装置で撮像された物体Ａ〜Ｄの画像を表している。パン・チルト操作方向とパン・チルト駆動方向に、最大傾き角度θとパン位置αとに応じたズレが生じる。したがって、図４においてパン・チルト操作に対する物体Ａ〜Ｄの画像の移動方向から分かるように、パン・チルト操作方向と画像の移動方向にズレが生じるため、操作者にとって違和感のあるパン・チルト操作形態になってしまう。そこで、傾き検出手段を有する傾き検出部によって検出した水平に対する雲台装置の傾きに応じて、パン・チルト操作方向と画像の移動方向が一致するように、制御部が算出したパン・チルト駆動量だけパン・チルト駆動部を連動制御する。これにより、パン・チルト操作方向と画像の移動方向が一致する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
レンズ装置と、前記レンズ装置に接続される撮像装置とを搭載し、パン及びチルトの操作指示に対応して、パン及びチルトを駆動する雲台装置であって、前記雲台装置の設置状態の水平基準に対する傾きを検出する傾き検出手段と、前記パン及びチルトの指令指示を、水平基準に対する指令指示として、パン及びチルトを制御する制御手段とを有したことを特徴とする雲台装置。
【００１３】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水平面に対して傾いて設置しても、パン・チルト操作に対する画像の移動方向に違和感を与えない雲台装置および雲台撮像システムを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る雲台装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る雲台装置の操作装置の正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る雲台装置の設置状態を表す平面図と側面図である。
【図４】撮像装置によって撮影された画像を表す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る雲台装置の設置状態を表す平面図と側面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る撮像システムの構成を表すブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態の動作を表すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る雲台装置の斜視図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る雲台装置の設置状態を表す平面図と側面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る撮像システムの構成を表すブロック図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態の動作を表すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る雲台装置の設置状態を表す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
［第１の実施形態］
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１８】
図６に示すように、本実施形態にかかる撮像システム１００は、撮像装置１１１と雲台１３０とを備える。撮像装置１１１は、例えばレンズ部１１０と撮像部１１２とを備える。撮像部１１２は少なくとも撮像素子１１３を備える。レンズ部１１０はズーム部とフォーカス部を備えていてもよい。レンズ部１１０を介して撮影された画像は、撮像部１１２の中の撮像素子１１３で結像し、雲台装置１３０に備えられているインターフェース部１８０を介してモニタ等で表示される。雲台装置１３０は、パン駆動部１２０とチルト駆動部１２１と傾き角度検出部１４２とパン位置検出部１４０とチルト位置検出部１４１と制御部１７０とインターフェース部１８０を備える。また、雲台装置１３０はインターフェース部１８０を介して、表示部１５１を搭載した操作装置１５０と接続されている。
【００１９】
図１に示すように、雲台装置１３０は、例えば基盤台１３１と支持台１３２を有して構成され、レンズ部１１０と撮像部１１２から成る撮像装置１１１を支えるとともに、接続部１５４、傾き角度検出部１４２、パン駆動部１２０、チルト駆動部１２１とを備える。パン駆動部１２０は、撮像装置１１１と基盤台１３１と支持台１３２をＹ軸を中心にして、例えばＤＣモータ等を用いて回転駆動する機構を備える。チルト駆動部１２１は、撮像装置１１１をＺ軸を中心にして、同様にＤＣモータ等を用いて回転駆動する機構を備える。また、パン駆動部１２０とチルト駆動部１２１には、それぞれパン位置検出部１４０、チルト位置検出部１４１が併設されている。Ｙ軸回りのパン位置、Ｚ軸回りのチルト位置をそれぞれα、βで表す。パン位置検出部１４０とチルト位置検出部１４１では、例えばエンコーダ等のセンサを用いてもよい。また、傾き角度検出部１４２には、例えば角度センサ等が備えられていて、雲台装置１３０の水平に対する最大傾き角度θを検出する。
【００２０】
図２に示すように、操作装置１５０は表示部１５１と操作キー１５２と機能スイッチ１５３と接続部１５４を備える。表示部１５１は、レンズ部１１０を介して撮像部１１２で得られた画像情報や、レンズ部のズーム・フォーカス情報等をインターフェース部１８０と接続部１５４を介して表示する機構を備える。操作キー１５２は、インターフェース部１８０と接続部１５４を介してパン・チルト駆動部に対し、パン・チルト操作方向角速度（ωα´とωβ´）を指示する。また、操作キー１５２は、操作キーではなくジョイスティックやトラックボール等が用いられてもよい。パン・チルト駆動やズーム・フォーカス駆動等、操作キー１５２で駆動指示を出すことができる制御対象を、機能スイッチ１５３を切り替えることで替えることもできる。
【００２１】
制御部１７０では、インターフェース部１８０からの情報を元にして例えばＣＰＵ等で数値演算をすることができる。さらに、制御部１７０は数値演算の結果を元にしてインターフェース部１８０を介して、パン・チルト駆動やレンズ部のズーム・フォーカス駆動に対して指示を与えることができる。
【００２２】
インターフェース部１８０は、制御部から送られてきた信号を制御対象を駆動するための信号に変換して制御対象部に送る。また、制御対象部から送られてきた信号を制御部で制御するための信号に変換して制御部に送ることができる。
【００２３】
図５に示すように、パン・チルトの駆動手段は、雲台装置１３０を水平に対する最大傾き角度θ、初期設置位置αoに対する最大傾き角度θとなる位置δなる位置に雲台装置１３０の初期設置位置αoで設置したとする。パン位置αのとき、パン操作の指示（パン操作方向角速度ωα´）に対して、
ωαp=Aωα´cos(θsin(δ−α))                                （式１）
ωβp=−Aωα´sin(θsin(δ−α))                              （式２）
となるように制御部１７０にてパン駆動角速度ωαpとチルト駆動角速度ωβpを算出する。ここで、Aは任意係数、αo=0°とする。パン駆動部とチルト駆動部をそれぞれ算出されたパン駆動角速度ωαp、チルト駆動角速度ωβpで連動して駆動すれば、パン操作方向と画像の移動方向が一致する。
【００２４】
図５に示すように、パン・チルトの駆動手段は、雲台装置１３０を水平に対する最大傾き角度θ、初期設置位置αoに対する最大傾き角度θとなる位置δなる位置に雲台装置１３０の初期設置位置αoで設置したとする。パン位置αのとき、チルト操作の指示（チルト操作方向角速度ωβ´）に対して、
ωαt=Aωβ´sin(θsin(δ−α))                               （式３）
ωβt=Aωβ´cos(θsin(δ−α))                               （式４）
となるように制御部１７０にてパン駆動角速度ωαt、チルト駆動角速度ωβtを算出する。ここで、Aは任意係数、αo=0°とする。パン駆動部とチルト駆動部をそれぞれ算出されたパン駆動角速度ωαt、チルト駆動角速度ωβtで連動して駆動すれば、チルト操作方向と画像の移動方向が一致する。
【００２５】
さらに、パン・チルトの駆動手段は、パン操作とチルト操作の指示（パン操作方向角速度ωα´とチルト操作方向角速度ωβ´）が同時にされた際には、式（１）から式（４）より、パン駆動とチルト駆動をそれぞれ
ωα=Aωαp +Aωαt 
=Aωα´cos(θsin(δ−α)) + Aωβ´sin(θsin(δ−α))     （式５）
ωβ=Aωβp+Aωβt
=−Aωα´sin(θsin(δ−α)) + Aωβ´cos(θsin(δ−α))   （式６）
を満たすように制御部１７０にてパン駆動角速度ωα、チルト駆動角速度ωβを算出する。ここで、Aは任意係数、αo=0°とする。パン駆動部とチルト駆動部をそれぞれ算出されたパン駆動角速度ωα、チルト駆動角速度ωβで連動して駆動すれば、パン・チルト操作方向と画像の移動方向が一致する。
【００２６】
このようにして、雲台装置の設置時に厳密な水平設置をせずとも、パン・チルト操作に対する画像の移動方向に違和感を与えなくすることができる。
【００２７】
図７に基づいて、第１の実施形態の制御フローについて説明する。ステップＳ７０１で、操作装置１５０からパン・チルト操作指示情報（パン操作方向角速度ωα´、チルト操作方向角速度ωβ´）がインターフェース部１８０を介して制御部１７０に送られる。ステップＳ７０２で、傾き角度検出部１４２で検出された雲台装置１３０の水平に対する最大傾き角度θが、インターフェース部１８０を介して制御部１７０に送られる。ステップ７０３で、パン位置検出部１４０で検出されたパン位置αが、インターフェース部１８０を介して制御部１７０に送られる。ステップＳ７０４で、制御部１７０でωα´、ωβ´、θ、αを用いて、式（５）と式（６）を満たすパン駆動角速度ωαとチルト駆動角速度ωβが算出される。ステップＳ７０５で、インターフェース部１８０を介して算出されたパン駆動角速度ωαとチルト駆動角速度ωβが、それぞれパン駆動部１２０とチルト駆動部１２１に送られる。ステップＳ７０６で、パン駆動部１２０、チルト駆動部１２１がそれぞれパン駆動角速度ωα、チルト駆動角速度ωβで連動すれば、パン・チルト操作方向とディスプレー等に映し出される画像の移動方向が一致する。
【００２８】
ステップＳ７０４において、制御部１７０にてωα´、ωβ´、θ、αを用いて、式（５）と式（６）でＡ＝１として算出されたパン駆動角速度ωαとチルト駆動角速度ωβでパン駆動部１２０とチルト駆動部１２１を連動させることもできる。これにより、パン・チルト操作に対する画像の移動方向だけでなくパン・チルト駆動角速度も、雲台装置１３０を水平位置に設置した時と一致させることができる。
【００２９】
また、雲台装置１３０は制御部１７０に、水平に対する傾きθから光軸回転駆動量若しくは画像回転量とパン駆動量とチルト駆動量を求める数値テーブルを有していてもよい。数値テーブルを使ってパン・チルト駆動量を求めることで、制御部１７０で行うステップＳ７０４での式（１）〜式（６）等の数値演算が必要なくなる。
【００３０】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００３１】
図１０に第２の実施形態の撮像システム１００の構成を示す。第２の実施形態においては、雲台装置１３０は撮像装置１１２を光軸を中心に回転させる光軸回転駆動部１２２、光軸回転駆動位置を検出する光軸回転位置検出部１４３、アラーム部１４４を備える。第1の実施形態と共通する構成装置に関しては第1の実施形態と同符号を使用し、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３２】
図８に第２の実施形態の撮像システム１００の斜視図を示す。光軸回転駆動部１２２は、撮像装置１１１をＸ軸を中心にして、同様にＤＣモータ等を用いて回転駆動する機構を備えている。また、光軸回転駆動部１２２には、光軸回転位置検出部１４３が併設されている。光軸を中心とするＸ軸回りの光軸回転位置をγで表す。光軸回転位置検出部１４３では、例えばエンコーダ等のセンサを用いてもよい。第1の実施形態と共通する構成装置に関しては第1の実施形態と同符号を使用し、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３３】
図２の操作装置１５０付属の操作キー１５２は、インターフェース部１８０と接続部１５４を介してパン・チルト・光軸回転駆動若しくは画像回転部に対し、パン・チルト・光軸回転若しくは画像回転操作方向角速度（ωα´とωβ´とΔγ）を指示することもできる。パン・チルト・光軸回転駆動若しくは画像回転やズーム・フォーカス駆動等、操作キー１５２で駆動指示を出すことができる制御対象を、機能スイッチ１５３を切り替えることで替えることもできる。第1の実施形態と共通する構成装置に関しては第1の実施形態と同符号を使用し、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３４】
制御部１７０では、インターフェース部１８０からの情報を元にして例えばＣＰＵ等で数値演算をすることができる。さらに、制御部１７０は数値演算の結果を元にしてインターフェース部１８０を介して、パン・チルト・光軸回転駆動若しくは画像回転やレンズ部のズーム・フォーカス駆動に対して指示を与えることができる。
【００３５】
図９は第２の実施形態の雲台装置１３０の設置状態を示す。第２の実施形態では、撮像装置１１１を光軸を中心とするＸ軸回りに光軸回転駆動をする。第1の実施形態と共通する構成装置に関しては第1の実施形態と同符号を使用し、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３６】
図１１に基づいて、第２の実施形態の制御フローについて説明する。ステップＳ１１０１で、操作装置１５０からパン・チルト操作指示情報（パン操作方向角速度ωα´、チルト操作方向角速度ωβ´）がインターフェース部１８０を介して制御部１７０に送られる。ステップＳ１１０２で、傾き角度検出部１４２で検出された雲台装置１３０の水平に対する最大傾き角度θが、インターフェース部１８０を介して制御部１７０に送られる。ステップ１１０３で、パン位置検出部１４０で検出されたパン位置αと光軸回転位置検出部１４３で検出された光軸回転位置γが、インターフェース部１８０を介して制御部１７０に送られる。ステップＳ１１０４で、制御部１７０でωα´、ωβ´、θ、αを用いて、式（５）と式（６）を満たすパン駆動角速度ωαとチルト駆動角速度ωβが算出される。さらに、
Δγ＝−θ                                                 （式７）
となるように、光軸回転駆動量Δγが算出される。ステップＳ１１０５で、制御部１７０で算出されたパン駆動角速度ωαとチルト駆動角速度ωβ、光軸回転駆動量Δγが、それぞれパン駆動部１２０とチルト駆動部１２１と光軸回転駆動部１２２にインターフェース部１８０を介して送られる。ステップＳ１１０６で、まず光軸回転駆動部１２２にて、撮像装置１１１をΔγだけ回転駆動する。次に、パン駆動部１２０、チルト駆動部１２１がそれぞれパン駆動角速度ωα、チルト駆動角速度ωβで連動する。こうして、水平設置時と画像の傾きが一致し、パン・チルト操作方向とディスプレー等に映し出される画像の移動方向も一致する。
【００３７】
また、撮像部１１２内にある撮像素子１１３のみを光軸を中心にΔγだけ回転させても、上記と同様に画像の傾きを補正することができる。
【００３８】
さらに、撮像部１１２にて撮影した画像を、画像処理的にΔγだけ回転させても上記と同様に画像の傾きを補正することができる。
【００３９】
図１２に示すように、チルト駆動可能範囲βmin.〜βmaxの雲台装置１３０を、水平面に対する最大傾き角度θの位置に設置したとする。撮影者は水平線基準のチルト位置βrにおいて、βr_min.〜βr_max.の範囲でチルト操作に対する画像を撮影したいとする。このとき雲台装置１３０の設置時に、傾き角度検出部１４２で検出された雲台装置１３０の水平に対する最大傾き角度θが
θ>|βmin.|−|βr_min.|                                        式（８）
若しくは
θ>|βmax.|−|βr_max.|                                        式（９）
を満たす場合には、アラーム部１４４から警告を発するようにしてもよい。式（８）若しくは式（９）を満たす場合、撮影者の所望の画像を撮影できなくなってしまう。したがって、雲台装置１３０の設置時に、設置者に警告で知らせる必要がある。
【符号の説明】
【００４０】
１００                        撮像システム
１１０                        レンズ部
１１１                        撮像装置
１１２                        撮像部
１１３                        撮像素子
１２０                        パン駆動部
１２１                        チルト駆動部
１２２                        光軸回転駆動部
１３０                        雲台装置
１３１                        基盤台
１３２                        支持台
１４０                        パン位置検出部
１４１                        チルト位置検出部
１４２                        傾き角度検出部
１４３                        光軸回転位置検出部
１４４                        アラーム部
１５０                        操作装置
１５１                        表示部
１５２                        操作キー
１５３                        機能スイッチ
１５４                        接続部
【図１】
2012123033.tif 000003
【図２】
2012123033.tif 000004
【図３】
2012123033.tif 000005
【図４】
2012123033.tif 000006
【図５】
2012123033.tif 000007
【図６】
2012123033.tif 000008
【図７】
2012123033.tif 000009
【図８】
2012123033.tif 000010
【図９】
2012123033.tif 000011
【図１０】
2012123033.tif 000012
【図１１】
2012123033.tif 000013
【図１２】
2012123033.tif 000014