(57)【要約】【課題】  リアルタイムで正確に水平となる画像を撮影する。【解決手段】  撮像装置１，２と、撮像装置と接続可能な雲台３と、撮像装置と雲台との間で通信する通信手段３０とからなる撮像システムであって、撮像装置は、撮像光軸に対するロール方向の傾き度合いを検出する傾き検出手段８，５を有し、雲台は、通信手段を介して傾き検出手段の検出結果を受信する受信手段２５と、撮像装置を撮像光軸の周り方向に回転させる回転駆動手段２９とを有し、回転駆動手段は、傾き検出手段の検出結果に基づいて、撮像装置の撮像画像が水平面に対して水平となるように撮像装置を回転させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置と、該撮像装置と接続可能な雲台と、前記撮像装置と前記雲台との間で通信する通信手段とからなる撮像システムであって、
前記撮像装置は、
撮像光軸に対するロール方向の傾き度合いを検出する傾き検出手段を有し、
前記雲台は、前記通信手段を介して前記傾き検出手段の検出結果を受信する受信手段と、
前記撮像装置を前記撮像光軸の周り方向に回転させる回転駆動手段とを有し、
前記回転駆動手段は、前記傾き検出手段の検出結果に基づいて、前記撮像装置の撮像画像が水平面に対して水平となるように前記撮像装置を回転させることを特徴とする撮像システム。
【請求項２】
前記撮像装置は、更に、
前記撮像装置が横位置と縦位置の各々の姿勢を検出する姿勢検出手段と、
前記撮像装置の姿勢情報にもとづいて、撮像光軸に対するロール方向の傾き度合いの情報にオフセット量を付加する傾き演算手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記撮像装置の撮像画像が水平面に対しての傾き度合いが所定値以内となった時の撮影を許可することを特徴とした請求項１または２に記載の撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置と、該撮像装置に接続可能な雲台と、前記撮像装置と前記雲台との間で通信する通信手段からなる撮像システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の撮像装置において、撮像した画像が傾きなく撮影されることを目的として、水平面からの傾きの程度、傾きの方向を知らせる機能を備えた、電子水準器を搭載した撮像装置がある。また、該撮像画像の水平補正を自動で行う為に、該撮像装置と接続される雲台に、撮像装置の傾きの程度を通知し、雲台を水平方向に駆動させ、撮像画像が水平となるように雲台を制御する、撮像装置と雲台のシステムが提案されている。
【０００３】
例えば、特開平５−３２８１９５号公報（特許文献１）においては、撮像レンズにレンズキャップ型の水準器を装着させ、水平部分を有する被写体を撮像して得られるビデオ信号を処理して、ビデオカメラが水平状態か否かを示す手段を有し、水平状態となるように水準器を撮像しながら、撮像装置の水平制御を行う提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３２８１９５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の技術では、撮像装置の水平制御を行う際に、撮像レンズに対して、特別に水準器を装着し、その水準器を撮像しながら水平制御を行う為、本撮像の行為を行いながら水平制御をおこなうことが不可能である。被写体を雲台で追尾させながら撮影する場合等においては、各撮影タイミングで撮像レンズに水準器を装着し、撮像行為を行い水平制御を行う為、リアルタイム性に欠け、撮影者が意図したタイミングで水平制御や撮影を行うことが困難である。又、水準器を撮像して、水平制御を行う為、水平制御にも比較的時間を割いてしまう。
【０００６】
（発明の目的）
本発明の目的は、リアルタイムで正確に水平となる画像を撮影することができる撮像システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の撮像システムは、撮像装置と、該撮像装置と接続可能な雲台と、前記撮像装置と前記雲台との間で通信する通信手段とからなる撮像システムであって、前記撮像装置が、撮像光軸に対するロール方向の傾き度合いを検出する傾き検出手段を有し、前記雲台が、前記通信手段を介して前記傾き検出手段の検出結果を受信する受信手段と、前記撮像装置を前記撮像光軸の周り方向に回転させる回転駆動手段とを有し、前記回転駆動手段が、前記傾き検出手段の検出結果に基づいて、前記撮像装置の撮像画像が水平面に対して水平となるように前記撮像装置を回転させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、正確に水平となる画像を撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例である撮像システムの基本構成を示すブロック図である。
【図２】実施例における撮像装置の横位置時の雲台との関係を示す図である。
【図３】実施例における撮像装置の縦位置時の雲台と関係を示す図である。
【図４】実施例の水平駆動における第１の動作方法を示すフローチャートである。
【図５】実施例の水平駆動における第２の動作方法を示すフローチャートである。
【図６】実施例における加速度センサの測定軸の傾きによる特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態は、以下の実施例に記載される通りである。
【実施例】
【００１１】
図１は、本発明の実施例である撮像システムの基本ブロック図を示したものである。
尚、図１は、撮像装置の例としてデジタル一眼レフカメラを用いた場合の撮像システムの主要部分の概略を示したものである。以下に実施例の構成について説明する。
【００１２】
１はカメラ本体であり、２は被写体像をカメラ本体１内の撮像素子１２に結像させる為の撮影レンズである（以下１，２を併せて撮像装置と呼ぶ）。５はカメラマイコンで、カメラ本体１全体を制御する為のマイクロプロセッサである。カメラマイコン５は、被写体にピントを合わせる為のＡＦセンサ６の制御を行う。さらに、そのＡＦセンサ６より得られた像より、ピントを合わせる為の演算とその演算結果に基づき撮影レンズ２のフォーカス駆動機構２２を駆動させる為、レンズマイコン２１への通信を行う。又、被写体の露出を合わせる為のＡＥセンサ７の制御とＡＥセンサ７より得られた情報に基づき、設定されたＩＳＯに応じて、シャッター速度と絞り値の組み合わせを決める露出演算プログラム制御を行う。又、レリーズ釦、電子ダイアル等ユーザーインターフェイスとなるＳＷ操作系９からの情報を受け取る手段を有する。又、ここでは記載していないが、撮影レンズ２より取り込んだ被写体像をファインダ系と撮像系へ分離する為のメインミラーを駆動させる為のミラー駆動機構１０の制御を行う。さらに、ＡＥセンサ７により得られた情報によりカメラ本体１内のプログラムに応じ決められたシャッター速度に応じて、先幕、後幕を有するフォーカルプレーンシャッターを制御するシャッター制御機構１１の制御を行う。
【００１３】
又、８はカメラ本体１のロール方向の傾き度合いを検出する加速度センサである。加速度センサ８は、２つの測定軸を有しており、本実施例においては、撮像面と水平な平面に実装し、撮像光軸のロール方向に対しての回転角を検出することができる（図２、図３）。詳細は図６に示しているが、図６は、加速度センサ８の撮像装置のロール方向に対する傾き（重力方向に対するロール角４０）と、重力加速度データ４１の特性を表すグラフである。４２、４３が加速度センサ８のもつ２つの測定軸のデータであり、撮像装置（１，２）が横位置の水平におかれている状態では、４４で示す状態となる。又、カメラ本体１のグリップ上が４７、カメラ本体１のグリップ下の状態が４５で示す状態となる。４６は逆位置になった時の状態である。なお、グリップ４は、図２、図３に示されている。
【００１４】
カメラマイコン５では図６に示す２つの測定軸のデータ４２と４３を取得し、そのデータに基づきロール角４０を演算する。
【００１５】
又、加速度センサ８は、前述の通り、撮像光軸のロール方向を３６０度検出することが出来る為、カメラの姿勢（横位置、縦位置（グリップ上、下））を検知することが出来る。例えば、図６を参考にすると横位置と認識する角度は−１５〜９０度、縦位置（グリップ下）と認識する角度は、９０〜１８０度、縦位置（グリップ上）と認識する角度は、２７０〜３６０度である。
【００１６】
次に、撮影レンズ２の動作について説明する。撮影レンズ２は主にカメラマイコン５により演算されたピント情報をカメラマイコン５から通信によりレンズマイコン２１に送信し、その結果にもとづき、フォーカス調整用レンズを駆動させるフォーカス駆動機構２２をレンズマイコン２１において制御し、ピントを合わせる。又、カメラマイコン５により演算された絞り値をカメラマイコン５から通信によりレンズマイコン２１に送信し、その結果にもとづき、絞り羽根を制御させる絞り駆動機構２３をレンズマイコン２１により制御し、所定の露出となるように制御を行う。
【００１７】
次に、１５〜２０のデジタル部について説明をする。
ＤＳＰ１５（デジタルシグナルプロセッサ）は、カメラマイコン５と接続され、カメラマイコン５からの撮像要求が発生するとＴＧ１８（タイミングジェネレータ）を制御して、撮像素子１７、ＡＤコンバータ１６を総合的に制御し、撮像動作を行う。又、撮像動作により得られた画像をＤＳＰ１５と接続されるメモリ群１９を使用して、撮像画像の画像処理を行う。又、取り外し可能なメモリ群１９に最終的に記録させる動作を行う。又、前記、画像処理された画像や、各ユーザーインターフェースに関わるＧＵＩをＤＳＰ１５に接続される表示部２０に表示させる動作を行う。
【００１８】
１７は被写体光を光電変換することによりアナログの電気信号として取り出す撮像素子である。１６はＡＤコンバータであり、撮像素子１７より得られたアナログの電気信号をデジタルデータへ変換するものである。又、ＴＧ１８は、撮像素子１７の撮像駆動制御を行うとともに、撮像素子１７より出力するアナログ信号と同期しＡＤコンバータ１６によりＡＤ変換するような同期クロックをＡＤコンバータ１６へ送信している。又、ＴＧ１８は、ＡＤコンバータ１６からのデジタルデータをＤＳＰ１５においてデータラッチを行うタイミングクロック信号をＤＳＰ１５に送信し、ＡＤコンバータ１６からＤＳＰ１５へデジタルデータの転送を行う制御を行っている。メモリ群１９は、データを加工するために一次的に記憶する事が可能なＲＡＭや、ＤＳＰ１５により加工された画像データを永久的に記録することが可能な記録メディアである。表示部２０は例えば外部液晶パネルであり、画像や撮影情報を表示する。
【００１９】
次に、雲台３の構成について説明する。雲台３は撮像装置（１，２）と接続可能なものである。２５は雲台３の駆動制御を行う雲台マイコンである。２６は外部から操作されるスイッチ操作部であり、雲台マイコン２５と接続して外部からの操作により雲台３をパン方向、チルト方向に駆動させることが出来る。又、２７は雲台３をパン方向に駆動させるメカ駆動機構Ａであり、２８は雲台３をチルト方向に駆動させるメカ駆動機構Ｂであり、２７、２８いずれも、スイッチ操作部２６の操作により制御を行うものである。又、２９は雲台３に装着させる撮像装置の撮像光軸のロール方向に撮像装置（１，２）を回転させるメカ駆動機構Ｃである。
【００２０】
又、撮像装置（１，２）と雲台３は、撮像装置の横位置（図３）、縦位置（図４）においてメカ的に接続されるとともに、撮像装置（１，２）のカメラマイコン５と、雲台３の雲台マイコン２５は電気的に接続され、各々のマイコン間での通信手段３０を備えている。撮像装置（１，２）と雲台３と通信手段３０とが撮像システムを構成する。
【００２１】
次に、図２、図３を用いて撮像装置（１，２）と雲台３の接続方法と雲台３のメカ駆動について説明する。
図２は、撮像装置（１，２）があらかじめ横位置にセットされた状態で雲台３と接続している状態を示す。メカ駆動機構Ａ（２７）は、回転体３３に対して、回転軸３６を中心とした方向で回転駆動する機構であり、撮像装置の横位置でのパン駆動となる。又、メカ駆動機構Ｂ（２８）は、回転体３２に対して、回転軸３５を中心とした方向で回転駆動する機構であり、撮像装置の横位置でのチルト駆動となる。メカ駆動機構Ａ，Ｂは、いずれもスイッチ操作部２６をユーザーが手動操作することによって、撮像装置を被写体に向けるように駆動させるものである。なお、３１は、回転体３２を回転可能に支持する支持部材である。
【００２２】
又、メカ駆動機構Ｃ（２９）は、回転体３４に対して、回転軸３７を中心とした方向で回転駆動する機構であり、撮像装置の横位置での撮像光軸のロール方向の駆動となる。回転体３４は撮像装置（１，２）からの通信によって駆動するものである。又、ここでは詳細は割愛しているが、回転軸３７を中心とした回転方向に対して任意の角度回転駆動することが出来る。
【００２３】
図３は、撮像装置（１，２）があらかじめ縦位置にセットされた状態で雲台３と接続している状態を示す。メカ駆動機構Ａ（２７）、メカ駆動機構Ｂ（２８）、メカ駆動機構Ｃ（２９）の機能は、図２と同様である。
【００２４】
次に、図４、図５を用いて、撮像装置（１，２）と雲台３による水平駆動における、２つの動作方法について説明する。
第１の動作方法として、図４を用いて説明を行う。
第１の動作方法は、撮像装置（１，２）と雲台３が接続された状態で且つ、電源が投入された状態においては、常時、雲台３が撮像装置（１，２）の水平制御を行う例である。
【００２５】
まず、ユーザーがＳＷ操作系９の操作により、カメラ本体１の電源をＯＮさせる（Ｓ１）と、カメラ本体１のカメラマイコン５が起動する（Ｓ２）。次に、加速度センサ８が起動した状態となる（Ｓ３）。次にカメラマイコン５は通信手段３０を介して、雲台マイコン２５と通信可能かの接続確認を行う（Ｓ４）。この時、雲台３の電源が既に投入され（Ｓ１５）、次に雲台マイコン２５が起動し（Ｓ１６）、雲台マイコン２５がスタンバイ状態（Ｓ１７）にいれば、カメラマイコン５は、雲台マイコン２５と通信することが可能である（Ｓ５）。但し、雲台３の電源が投入されていない状態ではカメラマイコン５は雲台マイコン２５と通信することは出来ず、自動雲台機能を使わない撮影状態となる（Ｓ６）。
【００２６】
雲台３は電源投入すると、雲台マイコン２５が起動し、スタンバイ状態となる。ユーザーは雲台３のスイッチ操作部２６により、メカ駆動機構Ａ（２７）を動作させ、撮像装置のパン駆動（手動）（Ｓ１８）、或いは、メカ駆動機構Ｂ（２８）を動作させ、撮像装置のチルト駆動（手動）（Ｓ１９）を行う。次に、雲台マイコン２５は、カメラマイコン５からの通信要求がある（Ｓ２０）と、カメラマイコン５に対して受信完了信号を通知し、ロール回転に対してのＲｅａｄｙ状態となる（Ｓ２１）。又、雲台マイコン２５は、カメラマイコン５からの通信要求、或いは、スイッチ操作部２６からのパン、チルト駆動の要求がない限りは、雲台マイコン２５のスタンバイ状態（Ｓ１７）にいる。
【００２７】
次に、撮像装置側では、雲台マイコン２５からの受信完了通知をうけると、雲台３の接続を確認し（Ｓ５）、加速度センサ８から、撮像装置の姿勢情報（姿勢検出手段の検出結果）、撮像装置の撮像光軸に対してのロール方向の傾き度合いの情報を取得し、雲台マイコン２５へ送信する（Ｓ９）。
【００２８】
この時カメラマイコン５では、加速度センサ８の値が撮像装置の正位置（横位置で水平面と正確に合わされている状態）である時はオフセット量が４５度、縦位置の状態であれば、オフセット量を１３５度、或いは３１５度を引き算した値で雲台マイコン２５へ送信する。このようにカメラマイコン５は、オフセット量を付加して傾き演算を行う。具体的は、横位置と認識する角度−１５〜９０度では、４５度をキャンセルし、縦位置（グリップ下）と認識する角度９０〜１８０度では、１３５度をキャンセルし、縦位置（グリップ上）と認識する角度２７０〜３６０度では、３１５度をキャンセルし、雲台マイコン２５へ送信する。
【００２９】
雲台マイコン２５ではカメラマイコン５からの加速度センサ情報（傾き検出手段の検出結果）を取得（受信）する（Ｓ２２）と、送信された傾きデータが０となるようにメカ駆動機構Ｃ（２９）を駆動させる（Ｓ２３）。メカ駆動機構Ｃ（２９）が所定の駆動を完了する（Ｓ２４）と、カメラマイコン５に通知するとともに、ロール駆動のスタンバイ状態となる（Ｓ２５）。
【００３０】
カメラマイコン５では撮像装置の姿勢にもとづいた撮像画像が所定の水平精度内となるまでは、加速度センサ８から情報を取得し、雲台マイコン２５に送りつづける。又、それに基づいて運台マイコン２５はメカ駆動機構Ｃ（２９）を動作させ、水平駆動を行う。やがて、撮像画像が所定の水平精度内になると、雲台マイコン２５への送信は止まるため、雲台３での水平方向への駆動が停止する。
【００３１】
又、この動作の中で、ユーザーからのＳＷ操作系９を介した撮影要求が発生する（Ｓ１０）と、雲台マイコン２５への送信は停止し、雲台３が停止した状態となる。更に撮影の動作を継続すると、ＡＦセンサ６、レンズマイコン２１、フォーカス駆動機構２２を動作させる焦点検出動作、更に、ＡＥセンサ７を動作させる測光動作を行い（Ｓ１１）、雲台３による撮像画像の自動水平出しを行った状態で撮影することが出来る。
【００３２】
又、雲台３はユーザーのスイッチ操作部２６により電源をＯＦＦするまではロール駆動のＲｅａｄｙ状態となり、電源をＯＦＦすることで動作は完全に停止する（Ｓ２６）。
【００３３】
次に第２の動作方法は、撮像装置（１，２）と雲台３が接続された状態で且つ、電源が投入された状態において、且つ、ユーザーが撮影動作を行った時に、雲台３が撮像装置（１，２）の水平制御を行う例である。第２の動作方法を図５を用いて説明する。
【００３４】
まず、ユーザーがＳＷ操作系９の操作により、カメラ本体１の電源をＯＮさせる（Ｓ５０）と、カメラ本体１のカメラマイコン５が起動する（Ｓ５１）。次に、加速度センサ８が起動した状態となる（Ｓ５２）。次にカメラマイコン５は通信手段３０を介して、雲台マイコン２５と通信可能かの接続確認を行う（Ｓ５３）。この時、雲台３の電源が既に投入され（Ｓ６５）、次に雲台マイコン２５が起動し、雲台マイコン２５がスタンバイ状態（Ｓ６７）にいれば、カメラマイコン５は、雲台マイコン２５と通信することが可能である。但し、雲台３の電源が投入されていない状態ではカメラマイコン５は雲台マイコン２５と通信することは出来ず、自動雲台機能を使わない撮影状態となる（Ｓ５５）。
【００３５】
雲台３は電源投入すると、雲台マイコン２５が起動し、スタンバイ状態となる。ユーザーは雲台３のスイッチ操作部２６により、メカ駆動機構Ａ（２７）を動作させ、撮像装置のパン駆動（手動）（Ｓ６８）、或いは、メカ駆動機構Ｂ（２８）を動作させ、撮像装置のチルト駆動（手動）（Ｓ６９）を行う。次に、雲台マイコン２５は、カメラマイコン５からの通信要求がある（Ｓ７０）と、カメラマイコン５に対して受信完了信号を通知し、ロール回転に対してのＲｅａｄｙ状態となる（Ｓ７０）。又、雲台マイコン２５は、カメラマイコン５からの通信要求、或いは、スイッチ操作部２６からのパン、チルト駆動の要求がない限りは、雲台マイコン２５のスタンバイ状態（Ｓ６７）にいる。
【００３６】
次に、撮像装置側では、雲台マイコン２５からの受信完了通知をうけると、雲台３の接続を確認し（Ｓ５４）、加速度センサ８から、撮像装置の姿勢情報、撮像装置の撮像光軸に対してのロール方向の傾き度合いの情報を取得し（Ｓ５６）、撮影スタンバイ状態に入る（Ｓ５７）。次に、ユーザーからのＳＷ操作系９を介した撮影要求が発生する（Ｓ５８）と、加速度センサ８から取得した最新の情報を雲台マイコン２５に送信し（Ｓ５９）、雲台３では加速度センサ情報を取得し（Ｓ７２）、それに基づいたロール方向の駆動を行う。更に、ロール方向の駆動が完了すれば、ロール方向のＲｅａｄｙ状態に入るとともに、カメラマイコン５に駆動完了信号を通知する。
【００３７】
一方で、撮像装置では、雲台３のロール方向駆動完了信号が来るまで待ち（Ｓ６０）、駆動完了通知がくれば、次に撮像装置の撮像画像が所定の水平精度内（所定値以内）にあるかを確認する（Ｓ６１）。所定値内であれば、撮影を許可し、ＡＦセンサ６、レンズマイコン２１、フォーカス駆動機構２２を動作させる焦点検出動作を行う。更に、ＡＥセンサ７を動作させる測光動作を行い（Ｓ６２）、雲台３による撮像画像の自動水平出しを行った状態で撮影することが出来る。又、所定値内でなければ、再度、加速度センサ８から情報を取得し、雲台マイコン２５に送りつづける（Ｓ５９）。やがて、撮像画像が所定の水平精度内になると、雲台マイコン２５への送信は止まるため、雲台３での水平方向への駆動が停止するとともに、自動水平出しを行った状態で撮影することが出来る。
【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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