(57)【要約】【課題】温度変化や個体差に柔軟に対応可能で、負荷増大の影響を抑制する超音波モータ駆動装置、モータ停止時等速やかに復旧可能な画像入力装置を提供する。【解決手段】回転数急低下検出手段２２６，２４６と、回転数急低下検出手段にて時間の変化に対する回転数の減少の割合が前記所定値以上または前記所定値を超えていることを検出しない場合は、応答が早いフィードバック制御を用い、超えていることを検出した場合は、応答が遅いフィードバック制御を所定時間用いて、または駆動周波数を変化させずに超音波モータを制御する制御手段２０１とを備える。【選択図】図２
2009005563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御量を回転数、操作量を駆動周波数とし、フィードバック制御を用いて超音波モータを制御する超音波モータ駆動装置であって、
時間の変化に対する回転数の減少の割合が所定値以上または所定値を超えていることを検出する回転数急低下検出手段と、
前記回転数急低下検出手段にて時間の変化に対する回転数の減少の割合が前記所定値以上または前記所定値を超えていることを検出しない場合は、応答が早いフィードバック制御を用い、前記回転数急低下検出手段にて時間の変化に対する回転数の減少の割合が前記所定値以上または前記所定値を超えていることを検出した場合は、応答が遅いフィードバック制御を用い、または駆動周波数を変化させずに前記超音波モータを制御する制御手段とを有することを特徴とする超音波モータ駆動装置。
【請求項２】
静止画像または動画像を撮影する撮像装置と、前記撮像装置をパン方向またはチルト方向に回転させるモータを含んで構成される回転機構を備えた雲台装置とから成る画像入力装置であって、
前記モータの回転角度を指示する回転角度指示に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータ駆動手段にて前記モータを駆動した結果、前記モータが前記回転角度指示の指示する回転角度に到達せずに停止したことを検出するエラー検出手段と、
前記エラー検出手段にて前記モータが前記回転角度指示の指示する回転角度に到達せずに停止したことを検出した場合、前記回転角度指示の指示する回転角度に到達するまでの残りの回転角度を算出する回転角度算出手段と、
前記回転角度算出手段にて算出した回転角度を、前記モータの回転角度とした回転角度指示を前記モータ駆動手段に発行する再起動手段とを有することを特徴とする画像入力装置。
【請求項３】
静止画像または動画像を撮影する撮像装置と、前記撮像装置をパン方向またはチルト方向に回転させるモータを含んで構成される回転機構を備えた雲台装置とから成る画像入力装置であって、
有効か無効の設定が可能であり、前記撮像装置の画角内に存在する被写体を追尾して、前記撮像装置をパン方向またはチルト方向に回転させる被写体追尾手段と、
前記モータの回転角度を指示する回転角度指示に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動手段と、
前記モータ駆動手段にて前記モータを駆動した結果、前記モータが前記回転角度指示の指示する回転角度に到達せずに停止したことを検出するエラー検出手段と、
前記エラー検出手段にて前記モータが前記回転角度指示の指示する回転角度に到達せずに停止したことを検出したとき、前記被写体追尾手段が無効に設定されている場合、前記回転角度指示の指示する回転角度に到達するまでの残りの回転角度を算出し、前記被写体追尾手段が有効に設定され、かつ前記被写体が画角内に存在しない場合、前記被写体の現在位置を推定し、前記モータの回転角度を算出する回転角度算出手段と、
前記回転角度算出手段にて算出した回転角度を、前記モータの回転角度とした回転角度指示を前記モータ駆動手段に発行する再起動手段とを有することを特徴とする画像入力装置。
【請求項４】
前記モータ駆動手段は、前記回転角度指示の指示する回転角度に応じたシーケンス制御を行うことを特徴とする請求項２または３に記載の画像入力装置。
【請求項５】
前記モータ駆動手段は、制御量を回転数、操作量を駆動周波数とし、フィードバック制御を用いて超音波モータを制御する超音波モータ駆動装置であって、時間の変化に対する回転数の減少の割合が所定値以上または所定値を超えていることを検出する回転数急低下検出手段と、前記回転数急低下検出手段にて時間の変化に対する回転数の減少の割合が前記所定値以上または前記所定値を超えていることを検出しない場合は、応答が早いフィードバック制御を用い、前記回転数急低下検出手段にて時間の変化に対する回転数の減少の割合が前記所定値以上または前記所定値を超えていることを検出した場合は、応答が遅いフィードバック制御を用い、または駆動周波数を変化させずに前記超音波モータを制御する制御手段とを有することを特徴とする超音波モータ駆動装置であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の画像入力装置。
【請求項６】
前記被写体の現在位置の推定は、前記被写体が画角内に存在していたときの前記被写体の動きベクトルから推定することを特徴とする請求項３に記載の画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御量を回転数、操作量を駆動周波数として、フィードバック制御を用いて超音波モータを制御する超音波モータ駆動装置に関する。また、本発明は、静止画像または動画像を撮影する撮像装置と、この撮像装置をパン方向またはチルト方向に回転させるモータを含んで構成される回転機構を備えた雲台装置とから成る画像入力装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フィードバック制御を用いて超音波モータの回転数を制御する超音波モータ駆動装置において、負荷変動の影響を抑制し、安定した駆動を行うための技術が開示されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１によれば、発生の予測が可能な負荷変動に対し、タイマを用いて負荷変動が発生する時刻を判断する。負荷変動が起こっている間は、フィードバック制御によらずに、負荷変動の発生前の駆動信号を用いて超音波モータを駆動する。または、フィードバック制御の応答性を抑制して駆動信号を出力する技術が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、駆動周波数が予め設定された値を超えた場合、または下回った場合、制御方法をＩＩ（二重積分）制御からＰＩ（proportional  Integral）制御に切り換えて超音波モータを制御する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２３４７６号公報
【特許文献２】特開２０００−１７５４６８号公報
【発明の開示】
【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においては、発生の予測が困難な負荷変動に対する技術の開示がなされていない。特許文献２においては、制御方式を切り換える駆動周波数の値を予め設定しておくため、回転数の周波数特性の温度変化やモータ毎の個体差に必ずしも柔軟に対応できるとは限らない。
【０００６】
そこで、本発明は、回転数の周波数特性の温度変化や個体差に柔軟に対応可能であり、異物の一時的な接触等、発生の予測困難な一時的な負荷の増大に対してもその影響を抑制することが可能である超音波モータ駆動装置を提供することを目的とする。
また、本発明の目的は一時的な負荷の増大等によりモータが停止した場合において、速やかに復旧可能な画像入力装置を提供することである。なお、この画像入力装置は撮像装置と、この撮像装置をパン方向またはチルト方向に回転させるモータを含んだ回転機構を備えた雲台装置とから成る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため本発明の超音波モータ駆動装置は、制御量を回転数、操作量を駆動周波数とし、フィードバック制御を用いて超音波モータを制御する超音波モータ駆動装置であって、時間の変化に対する回転数の減少の割合が所定値以上または所定値を超えていることを検出する回転数急低下検出手段と、前記回転数急低下検出手段にて時間の変化に対する回転数の減少の割合が前記所定値以上または前記所定値を超えていることを検出しない場合は、応答が早いフィードバック制御を用い、前記回転数急低下検出手段にて時間の変化に対する回転数の減少の割合が前記所定値以上または前記所定値を超えていることを検出した場合は、応答が遅いフィードバック制御を所定時間用いて、または駆動周波数を変化させずに前記超音波モータを制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の画像入力装置は、静止画像または動画像を撮影する撮像装置と、前記撮像装置をパン方向またはチルト方向に回転させるモータを含んで構成される回転機構を備えた雲台装置とから成る画像入力装置であって、前記モータの回転角度を指示する回転角度指示に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータ駆動手段にて前記モータを駆動した結果、前記モータが前記回転角度指示の指示する回転角度に到達せずに停止したことを検出するエラー検出手段と、前記エラー検出手段にて前記モータが前記回転角度指示の指示する回転角度に到達せずに停止したことを検出した場合、前記回転角度指示の指示する回転角度に到達するまでの残りの回転角度を算出する回転角度算出手段と、前記回転角度算出手段にて算出した回転角度を、前記モータの回転角度とした回転角度指示を前記モータ駆動手段に発行する再起動手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の画像入力装置は、静止画像または動画像を撮影する撮像装置と、前記撮像装置をパン方向またはチルト方向に回転させるモータを含んで構成される回転機構を備えた雲台装置とから成る画像入力装置であって、有効か無効の設定が可能であり、前記撮像装置の画角内に存在する被写体を追尾して、前記撮像装置をパン方向またはチルト方向に回転させる被写体追尾手段と、前記モータの回転角度を指示する回転角度指示に基づいて、前記モータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータ駆動手段にて前記モータを駆動した結果、前記モータが前記回転角度指示の指示する回転角度に到達せずに停止したことを検出するエラー検出手段と、前記エラー検出手段にて前記モータが前記回転角度指示の指示する回転角度に到達せずに停止したことを検出したとき、前記被写体追尾手段が無効に設定されている場合、前記回転角度指示の指示する回転角度に到達するまでの残りの回転角度を算出し、前記被写体追尾手段が有効に設定され、かつ前記被写体が画角内に存在しない場合、前記被写体の現在位置を推定し、前記モータの回転角度を算出する回転角度算出手段と、前記回転角度算出手段にて算出した回転角度を、前記モータの回転角度とした回転角度指示を前記モータ駆動手段に発行する再起動手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、より安定に超音波モータを駆動可能とする超音波モータ駆動装置を提供することが可能となる。
また、本発明によれば、速やかに復旧可能な画像入力装置を提供することが可能となる。なお、この画像入力装置は、撮像装置と、この撮像装置をパン方向またはチルト方向に回転させるモータを含んで構成される回転機構を備えた雲台装置とから成る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
本実施形態においては、本発明を画像入力装置０００に適用した場合の形態について説明する。画像入力装置０００（１００〜１４０）の構成について、図１のブロック図を参照して説明する。
【００１２】
本実施形態では、モータ駆動手段にてモータを駆動した結果、このモータが回転角度指示の指示する回転角度に到達せずに停止したことを検出するエラー検出手段を有する。また、エラー検出手段にてモータが回転角度指示の指示する回転角度に到達せずに停止したことを検出した場合に回転角度指示の指示する回転角度に到達するまでの残りの回転角度を算出する回転角度算出手段を有する。また、回転角度算出手段にて算出した回転角度をモータの回転角度とした回転角度指示をモータ駆動手段に発行する再起動手段を有する。
【００１３】
１００（１０１〜１１３を含む）は撮像装置をパン方向またはチルト方向に回転させるモータを含んで構成される回転機構を備えた雲台装置である。１０１は雲台装置１００全体を制御するＣｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）である。また１０２は変更を必要としないプログラムやパラメータを格納するＲｅａｄ  Ｏｎｌｙ
Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＯＭ）である。１０３は外部装置などから供給されるプログラムやデータを一時記憶するＲａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ（ＲＡＭ）である。１０４はＬｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ（ＬＡＮ）等のネットワーク１６０に接続するためのネットワークインターフェースである。１０５はアダプタ１２０に接続するためのアダプタインターフェース（アダプタＩ／Ｆ）である。１０６はパンモータ１０８およびチルトモータ１１１に駆動信号を出力するモータドライバである。１０７は１０１〜１０７の各ユニットを通信可能に接続するシステムバスである。
【００１４】
１０８はパン回転軸１０９を通して動力を伝達し、パン回転台１１０をパン方向に回転させるパンモータである。パンモータ１０８は超音波モータである。パンモータ１０８はロータリーエンコーダを内蔵している。１０９はパンモータ１０８の動力をパン回転台１１０に伝達するパン回転軸である。１１０はチルトモータ１１１、チルト回転軸１１２、チルト回転台１１３、アダプタ１２０、撮像装置１４０を乗せ、パンモータ１０８から伝達された動力により、パン方向に回転するパン回転台である。
【００１５】
１１１はチルト回転軸１１２を通して動力を伝達し、チルト回転台１１３をチルト方向に回転させるチルトモータである。チルトモータ１１１は超音波モータである。チルトモータ１１１はロータリーエンコーダを内蔵している。１１２はチルトモータ１１１の動力をチルト回転台１１３に伝達するチルト回転軸である。１１３はアダプタ１２０、撮像装置１４０を乗せ、チルトモータ１１１から伝達された動力により、チルト方向に回転するチルト回転台である。
【００１６】
１２０は撮像装置１４０と雲台装置１００を接続するためのアダプタである。アダプタ１２０は撮像装置１４０に装着可能な形状であり、撮像装置１４０の機種毎に異なる形状である。また、アダプタ１２０はチルト回転台１１３にも装着可能な形状である。アダプタ１２０はチルト回転台１１３に可換に装着可能である。１２１は雲台装置１００に接続するための雲台装置インターフェース（雲台装置Ｉ／Ｆ）である。１２２は撮像装置１４０に接続するための撮像装置インターフェース（撮像装置Ｉ／Ｆ）である。１４０は静止画像または動画像を撮影する撮像装置である。撮像装置１４０はアダプタ１２０に可換に装着可能である。
【００１７】
また、図１において、１６０は画像入力装置０００とパーソナルコンピュータ（ＰＣ）１８０を接続するＬＡＮ等のネットワークである。１８０は画像入力装置０００の制御端末たるパーソナルコンピュータ（ＰＣ）である。ＰＣ１８０はユーザの指示に基づいて、画像入力装置０００に、画像入力装置０００の制御にかかるコマンド、すなわちパン・チルト動作、自動追尾モード設定／解除、撮像等にかかるコマンドを送出する。画像処理装置０００は、ＰＣ１８０の指示に基づいて撮像装置１４０にて撮影した画像をＰＣ１８０に送出する。ＰＣ１８０は受領した画像を表示装置に表示する。
【００１８】
モータドライバ１０６の構成について図２のブロック図を参照して説明する。
２０１はモータドライバ１０６全体を制御する制御部である。２０２はＣＰＵ１０１からアクセス可能なレジスタから成るレジスタ部である。２０３はシステムバス１０７に接続され、ＣＰＵ１０３と接続するためのＣＰＵインターフェース（以下、ＣＰＵ  Ｉ／Ｆ）である。
【００１９】
２２０（２２１〜２２７を含む）はパンモータ駆動部である。２２１はパンモータ１０８の目標回転数（制御量）を設定するレジスタ（以下、パンモータ目標回転数レジスタ）を有するパンモータ目標値設定部２２１である。パンモータ目標回転数レジスタは制御部２０１から読み出し書き込み可能なレジスタである。２２２はパンモータ１０８に内蔵されたロータリーエンコーダの出力信号を受信し、それに基づいてパンモータ１０８の回転角度と回転数とを算出するパンモータ回転数検出部である。パンモータ回転数検出部２２２は、制御部２０１に回転角度と回転数を、比較部２２３に回転数を出力する。２２３はパンモータ目標回転数レジスタの値と、パンモータ回転数検出部２２２が出力したパンモータ１０８の回転数の値とを比較し、その差（制御偏差）をパンモータ制御演算部２２４に出力するパンモータ比較部である。
【００２０】
２２４はパンモータ１０８の駆動周波数（操作量）を決定し、その値を駆動信号出力部２２５に出力するパンモータ制御演算部である。パンモータ制御演算部２２４は二つの動作モードを有する。そのひとつはＰＩ制御系にて、パンモータ比較部２２３が出力した制御偏差に基づいて、パンモータ１０８の駆動周波数を決定し、その値を駆動信号出力部２２５に出力するサーボ制御モードである。もうひとつは、パンモータ比較部２２３が出力した制御偏差によらず、今まで出力していたのと同じ駆動周波数の値を駆動信号出力部２２５に出力する固定駆動周波数モードである。パンモータ制御演算部２２４は、制御部２０１が出力する、動作モードの切換を指示する動作モード切換信号を受信すると、動作モードを切り換える。
【００２１】
２２５はパンモータ制御演算部２２４が出力したパンモータ１０８の駆動周波数の値に基づいて、駆動信号を生成し、パンモータ１０８の圧電素子に出力する駆動信号出力部である。駆動信号出力部２２５は、制御部２０１が出力する、駆動信号の出力の開始を指示する駆動信号出力開始信号を受信すると、駆動信号の出力を開始する。また、駆動信号の出力の停止を指示する駆動信号出力停止信号を受信すると、駆動信号の出力を停止する。
２２６はパンモータ１０８の回転数の値を受領し、所定時間内における回転数の減少量が所定値を超えているか否かを判別し、所定値を超えている場合に制御部２０１に回転数急低下検出信号を出力するパンモータ回転数急低下検出部である。つまり、時間の変化に対する回転数の減少の割合が所定値以上または所定値を超えていることを検出する。
【００２２】
すなわち、これは、検出部２２２が出力したパンモータ１０８の回転数の値を受領する。そして、所定時間内における回転数の減少量が所定値を超えているか否かを判別する。そして、所定値を超えている場合、制御部２０１にパンモータ１０８の回転数の急低下を通知する回転数急低下検出信号を出力する。２２７は制御部が出力する、タイマの起動を指示するタイマ起動信号を受信すると、タイマを起動し、計時を開始するパンモータ制御タイマ部である。パンモータ制御タイマ部２２７は計時開始後、所定時間が経過すると、制御部２０１に所定時間の経過を通知する所定時間経過通知信号を出力する。
【００２３】
２４０（２４１〜２４７を含む）はチルトモータ駆動部である。チルトモータ駆動部２４０の構成は前述のパンモータ駆動部２２０と同様であるので、説明を略す。
【００２４】
レジスタ部２０２のレジスタの構成について、図３を参照して説明する。
３０１は書き込み可能なレジスタであり、パンモータ１０８の動作にかかるコマンドを書き込むパンモータコマンドレジスタである。このコマンドには回転開始、回転停止等がある。
【００２５】
３０２は読み出しのみ可能なレジスタであり、パンモータ１０８が回転中であるか、停止中であるかの状態を示すパンモータ回転中／停止中レジスタである。３０３は読み出しのみ可能なレジスタであり、パンモータ回転数検出部２２２の出力するパンモータ１０８の回転角度を示すパンモータ回転角度レジスタである。３０４は読み出しのみ可能なレジスタであり、パンモータ回転数検出部２２２の出力するパンモータ１０８の回転数（回転速度）を示すパンモータ回転数レジスタである。３０５は読み出しとエラーを示す値のクリアのみ可能なレジスタであり、パンモータ１０８がパンモータ目標回転角度レジスタ３０６に設定された目標回転角度に到達して停止したか否かの状態を示すエラーレジスタである。エラーレジスタ３０５の値は、パンモータ１０８がパンモータ目標回転角度レジスタ３０６に設定された目標回転角度に到達しないで停止した場合、エラーを示す値となる。
【００２６】
３０６は読み出し書き込み可能なレジスタであり、回転を開始したパンモータ１０８が停止する目標回転角度を設定するパンモータ目標回転角度レジスタである。３０７は読み出し書き込み可能なレジスタであり、回転を開始したパンモータ１０８の最大回転数を設定するパンモータ最大回転数レジスタである。
【００２７】
以上、パンモータ１０８に対するレジスタについて説明した。レジスタ部２０２はチルトモータ１１１に対しても同様のレジスタ３２１〜３２７を有している。チルトモータ１１１に対するレジスタは、前述のパンモータ１０８に対するレジスタと同様の構成であるので、説明を略す。
【００２８】
画像入力装置０００のパン・チルト動作について、図４および図５を参照して説明する。
図４はＣＰＵ１０１のパン・チルト動作にかかる動作フローチャートである。ステップＳ４０１において、ＣＰＵ１０１はＰＣ１８０から、画像入力装置０００が自動追尾モードで動作することを指示する自動追尾モード設定コマンドを受領したか否かを判別する。自動追尾モード設定コマンドを受領した場合、ステップＳ４４１に進む。そうでない場合、ステップＳ４０２に進む。
【００２９】
ステップＳ４０２において、ＣＰＵ１０１はＰＣ１８０から、雲台装置１００のパン・チルト動作を指示するパン・チルトコマンドを受領したか否かを判別する。パン・チルトコマンドにはモータドライバ１０６のパンモータ目標回転角度レジスタ３０６、パンモータ最大回転数レジスタ３０７、チルチルトモータ目標回転角度レジスタ３２６、チルトモータ最大回転数レジスタ３２７への設定値が含まれている。ＣＰＵ１０１は、パン・チルトコマンドを受領した場合、ステップＳ４０３に進む。そうでない場合、ステップＳ４０１に戻る。すなわち、ステップＳ４０１〜Ｓ４０２において、ＣＰＵ１０１は、自動追尾モード設定コマンドまたはパン・チルトコマンドの受領を待機し、いずれかのコマンドを受領すると、次のステップに進む。
【００３０】
ステップＳ４０３において、ＣＰＵ１０１は、パンモータ１０８の目標回転角度と最大回転数とをそれぞれモータドライバ１０６のパンモータ目標回転角度レジスタ３０６、パンモータ最大回転数レジスタ３０７に書き込む。また、チルトモータ１１１の目標回転角度と最大回転数とをそれぞれモータドライバ１０６のチルトモータ目標回転角度レジスタ３２６、チルトモータ最大回転数レジスタ３２７に書き込む。次いで、ステップＳ４０４に進む。
【００３１】
ステップＳ４０４において、ＣＰＵ１０１は、モータドライバ１０６のパンモータコマンドレジスタ３０１およびチルトモータコマンドレジスタ３２１にモータの回転開始を指示する回転開始コマンドを書き込む。次いで、ステップＳ４０５に進む。
ステップＳ４０５において、ＣＰＵ１０１は、モータドライバ１０６のパンモータ回転中／停止中レジスタ２０２およびチルトモータ回転中／停止中レジスタ２２２の値を読み出し、パンモータ１０８およびチルトモータ１１１が停止中であるか否かを判別する。両モータとも停止中である場合は、ステップＳ４０６に進む。そうでない場合は、両モータとも停止するまで待機し、両モータが停止したら、ステップＳ４０６に進む。
【００３２】
ステップＳ４０６において、ＣＰＵ１０１は、モータドライバ１０６のパンモータエラーレジスタ３０５およびチルトモータエラーレジスタ３２５の値を読み出し、少なくとも一方のレジスタの値がエラーを示しているか否かを判別する。いずれのレジスタの値もエラーを示していない場合、ステップＳ４０７に進む。少なくとも一方のレジスタの値がエラーを示している場合、ステップＳ４２１に進む。
【００３３】
ステップＳ４０７において、ＣＰＵ１０１は、パンモータ１０８、チルトモータ１１１それぞれについてエラーの回数をカウントし、記憶するエラーカウンタの値をリセット、すなわち０にする。エラーカウンタとしての記憶領域は、例えば、ＲＡＭ１０３に確保する。次いで、ステップＳ４０１に戻る。
【００３４】
ステップＳ４２１において、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４０６にてエラーレジスタの値がエラーを示していたモータに対するエラーカウンタの値に１を加える。また、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４０６にてエラーレジスタの値がエラーを示していないモータに対するエラーカウンタの値をリセットする。さらに、ＣＰＵ１０１は、パンモータエラーレジスタ３０５およびチルトモータエラーレジスタ３２５の値をクリアする。次いで、ステップＳ４２２に進む。
【００３５】
ステップＳ４２２において、ＣＰＵ１０１は、パンモータ１０８、チルトモータ１１１それぞれに対するエラーカウンタの値がいずれも所定値以下であるか否かを判別する。所定値はエラー時にモータの再起動を許容する回数であり、あらかじめ設定し、例えば、ＲＯＭ１０２に記憶しておく。ＣＰＵ１０１は、両モータに対するエラーカウンタの値がいずれも所定値以下である場合、ステップＳ４２３に進む。そうでない場合、ステップＳ４８１に進む。
【００３６】
ステップＳ４２３において、ＣＰＵ１０１は、モータドライバ１０６のパンモータ回転角度レジスタ３０３の値と、ステップＳ４０２にて受領したパン・チルトコマンドの指定するパンモータ１０８の目標回転角度とを比較する。そして、パンモータ１０６の現在の回転角度の、目標回転角度に対する差を算出する。また、チルトモータ回転角度レジスタ３２３の値と、ステップＳ４０２にて受領したパン・チルトコマンドの指定するチルトモータ１１１の目標回転角度とを比較する。そして、チルトモータ１１１の現在の回転角度の、目標回転角度に対する差を算出する。すなわち、ここで、ＣＰＵ１０１は、パンモータ１０８、チルトモータ１１１それぞれに対して、目標回転角度に対して未達の回転量（角度）を算出する。次いで、ステップＳ４２４に進む。
【００３７】
ステップＳ４２４において、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４２３にて算出したパンモータ１０８の未達の回転量の値をパンモータ目標回転角度レジスタ３０６に書き込む。また、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４０４にて受領したパン・チルトコマンドにて指示されたパンモータ１０８の最大回転数の値をパンモータ最大回転数レジスタ３０７に書き込む。また、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４２３にて算出したチルトモータ１１１の未達の回転量の値をチルトモータ目標回転角度レジスタ３２６に書き込む。また、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４０４にて受領したパン・チルトコマンドにて指示されたチルトモータ１１１の最大回転数の値をチルトモータ最大回転数レジスタ３２７に書き込む。次いで、ステップＳ４０４に戻る。
【００３８】
ステップＳ４４１において、ＣＰＵ１０１はＰＣ１８０から、自動追尾モードの解除を指示する自動追尾モード解除コマンドを受領したか否かを判別する。自動追尾モード解除コマンドを受領した場合、ステップＳ４０１に戻る。そうでない場合、ステップＳ４４２に進む。
【００３９】
ステップＳ４４２において、ＣＰＵ１０１は、撮影している画像内（画角内）に追尾対象となる被写体が存在するか否かを判別する。例えば、動き検出技術を用いて、動いている物体を追尾対象とする。また、例えば、人物抽出技術を用いて、撮影している画像内に存在する人物を追尾対象とする。ＣＰＵ１０１は、撮影している画像内に追尾対象となる被写体が存在する場合、それを被写体追尾の対象として記憶し、ステップＳ４４３に進む。そうでない場合、すなわち、例えば、動いている物体が存在しない場合、また、例えば、人物が存在しない場合、ステップＳ４４１に戻る。
【００４０】
すなわち、ステップＳ４４１〜Ｓ４４２において、ＣＰＵ１０１は、自動追尾モード解除コマンドの受領、または追尾対象の発生を待機し、自動追尾モード解除コマンドを受領するか、または、追尾対象が発生したら、次のステップに進む。
ステップＳ４４３において、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４４２において記憶した追尾対象が画角の中央にくるようなパンモータ１０８およびチルトモータ１１１の回転角度を算出する。次いで、ステップＳ４４４に進む。
【００４１】
ステップＳ４４４において、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４４３にて算出したパンモータ１０８の回転角度の値をパンモータ目標回転角度レジスタ３０６に書き込む。また、ＣＰＵ１０１は、画像処理装置０００におけるパンモータ１０８の仕様上の最大回転数の値をパンモータ最大回転数レジスタ３０７に書き込む。また、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４４３にて算出したチルトモータ１１１の回転角度の値をチルトモータ目標回転角度レジスタ３２６に書き込む。また、ＣＰＵ１０１は、画像処理装置０００におけるチルトモータ１０８の仕様上の最大回転数の値をチルトモータ最大回転数レジスタ３２７に書き込む。次いで、ステップＳ４４５に進む。
【００４２】
ステップＳ４４５において、ＣＰＵ１０１は、モータドライバ１０６のパンモータコマンドレジスタ３０１およびチルトモータコマンドレジスタ３２１に回転開始コマンドを書き込む。次いで、ステップＳ４４６に進む。
【００４３】
ステップＳ４４６において、ＣＰＵ１０１は、モータドライバ１０６のパンモータ回転中／停止中レジスタ２０２およびチルトモータ回転中／停止中レジスタ２２２の値を読み出し、パンモータ１０８およびチルトモータ１１１が停止中であるか否かを判別する。両モータとも停止中である場合は、ステップＳ４４７に進む。そうでない場合は、両モータとも停止するまで待機し、モータが停止したら、ステップＳ４４７に進む。
【００４４】
ステップＳ４４７において、ＣＰＵ１０１は、モータドライバ１０６のパンモータエラーレジスタ３０５およびチルトモータエラーレジスタ３２５の値を読み出し、少なくとも一方のレジスタの値がエラーを示しているか否かを判別する。いずれのレジスタの値もエラーを示していない場合、ステップＳ４４８に進む。少なくとも一方のレジスタの値がエラーを示している場合、ステップＳ４６１に進む。ステップＳ４４８において、ＣＰＵ１０１は、エラーカウンタの値をリセットする。次いで、ステップＳ４４９に進む。
【００４５】
ステップＳ４４９において、ＣＰＵ１０１は、ＰＣ１８０から、自動追尾モード解除コマンドを受領したか否かを判別する。自動追尾モード解除コマンドを受領した場合、ステップＳ４０１に戻る。そうでない場合、ステップＳ４５０に進む。
【００４６】
ステップＳ４５０において、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４４２にて記憶した追尾対象が撮影している画像内に存在するか否かを判別する。追尾対象が撮影している画像内に存在する場合、ステップＳ４４３に戻る。そうでない場合、ステップＳ４４１に戻る。
【００４７】
ステップＳ４６１において、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４４７にてエラーレジスタの値がエラーを示していたモータに対するエラーカウンタの値に１を加える。また、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４４７にてエラーレジスタの値がエラーを示していないモータに対するエラーカウンタの値をリセットする。さらに、ＣＰＵ１０１は、パンモータエラーレジスタ３０５およびチルトモータエラーレジスタ３２５の値をクリアする。次いで、ステップＳ４６２に進む。
【００４８】
ステップＳ４６２において、ＣＰＵ１０１は、パンモータ１０８、チルトモータ１１１それぞれに対するエラーカウンタの値がいずれも所定値以下であるか否かを判別する。所定値はエラー時にモータの再起動を許容する回数であり、あらかじめ設定し、例えば、ＲＯＭ１０２に記憶しておく。ＣＰＵ１０１は、両モータに対するエラーカウンタの値がいずれも所定値以下である場合、ステップＳ４６３に進む。そうでない場合、ステップＳ４８１に進む。
【００４９】
ステップＳ４６３において、ＣＰＵ１０１は、ＰＣ１８０から、自動追尾モード解除コマンドを受領したか否かを判別する。自動追尾モード解除コマンドを受領した場合、ステップＳ４０１に戻る。そうでない場合、ステップＳ４６４に進む。
【００５０】
ステップＳ４６４において、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４４２にて記憶した追尾対象が撮影している画像内に存在するか否かを判別する。追尾対象が撮影している画像内に存在する場合、ステップＳ４４３に戻る。そうでない場合、ステップＳ４６５に進む。
ステップＳ４６５において、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４４２にて記憶した追尾対象の現在位置を推定して、パンモータ１０８およびチルトモータ１１１それぞれに対する目標回転角度を算出する。
【００５１】
目標回転角度の算出方法の一例を、図６を参照して説明する。
図６（ａ）は、パンモータ１０８またはチルトモータ１１１が、目標回転角度に到達せずにエラー停止し、追尾対象を見失ってしまった場合の、パンモータ１０８およびチルトモータ１１１の再起動にかかる動作の概略を時間軸に沿って表した図である。
【００５２】
時刻ｔ0において、パンモータ１０８およびチルトモータ１１１は停止している。時刻ｔ1において、ＣＰＵ１０１は追尾対象を認識する。時刻ｔ2において、ＣＰＵ１０１はパンモータ１０８およびチルトモータ１１１の回転を開始する。時刻ｔ3において、パンモータ１０８またはチルトモータ１１１はエラー停止する。時刻ｔ4において、ＣＰＵ１０１は見失った追尾対象の現在位置を推定する。時刻ｔ5において、ＣＰＵ１０１はパンモータ１０８およびチルトモータ１１１の回転を開始する。
【００５３】
図６（ｂ）は、追尾対象の位置と撮影範囲（画角）の関係を表した図である。
パン方向に相当する座標軸をｘ軸とし、チルト方向に相当する座標軸をｙ軸とする。６０１は時刻ｔ0における追尾対象の位置であり、座標を（ｘ0、ｙ0）とする。６０２は時刻ｔ１における追尾対象の位置であり、座標を（ｘ1、ｙ1）とする。６０３は時刻ｔ1の近傍、例えば、１フレーム、または数フレームに相当する時間前後、における追尾対象の位置であり、座標を（ｘ1´、ｙ1´）とする。６０４は時刻ｔ4における追尾対象の位置であり、座標を（ｘ4、ｙ4）とする。６２１は時刻ｔ0における撮影範囲（画角）である。６２２は時刻ｔ３における撮影範囲であり、その中心座標を（ｘ3，ｙ3）とする。６２４は時刻ｔ4における撮影範囲である。
【００５４】
ＣＰＵ１０１は、時刻ｔ1近傍における画像から被写体の単位時間あたりの動きベクトルｖ＝（ｖx，ｖy）を求め、次式により見失った追尾対象の現在位置６０４（ｘ4，ｙ4）を推定する。
ｘ4＝ｘ1＋ｖx（ｔ4−ｔ1）
ｙ4＝ｙ1＋ｖy（ｔ4−ｔ1）
【００５５】
次に、ＣＰＵ１０１は、パンモータ１０８の目標回転角度に相当するｘ軸上の距離Δｘ、および、チルトモータ１１１の目標回転角度に相当するｙ軸上の距離Δｙを、それぞれ次式により算出する。
Δｘ＝ｘ4−ｘ3
Δｙ＝ｙ4−ｙ3
【００５６】
ＣＰＵ１０１は、これらの値をパンモータ１０８およびチルトモータ１１１の回転角度に換算することにより、目標回転角度を算出する。ここで示した目標回転角度の算出方法は一例であって、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５７】
ステップＳ４６６において、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４６５にて算出したパンモータ１０８の目標回転角度の値をパンモータ目標回転角度レジスタ３０６に書き込む。また、ＣＰＵ１０１は、画像処理装置０００におけるパンモータ１０８の仕様上の最大回転数の値をパンモータ最大回転数レジスタ３０７に書き込む。また、ＣＰＵ１０１は、ステップＳ４６５にて算出したチルトモータ１１１の目標回転角度の値をチルトモータ目標回転角度レジスタ３２６に書き込む。また、ＣＰＵ１０１は、画像処理装置０００におけるチルトモータ１０８の仕様上の最大回転数の値をチルトモータ最大回転数レジスタ３２７に書き込む。次いで、ステップＳ４４５に戻る。ステップＳ４８１において、ＣＰＵ１０１は、ＰＣ１８０に、画像処理装置０００のパン・チルト動作においてエラーが起こったことを通知し、処理を終了する。
【００５８】
図５はモータドライバ１０６の動作フローチャートである。モータドライバ１０６はパンモータ１０８およびチルトモータ１１１を独立に制御する。以下、パンモータ１０８の制御についてのみ説明し、チルトモータ１１１の制御についてはパンモータ１０８と同様であるので略す。
ステップＳ５０１において、制御部２０１は、レジスタ部２０２のパンモータコマンドレジスタ３０１に回転開始コマンドが書き込まれるのを待機する。回転開始コマンドが書き込まれると、ステップＳ５０２に進む。
【００５９】
ステップＳ５０２において、制御部２０１は、パンモータ駆動信号出力部２２５に駆動信号出力開始信号を出力する。駆動信号出力部２２５は、駆動信号出力開始信号を受信すると、パンモータ１０８に駆動信号の出力を開始する。次いで、ステップＳ５０３に進む。
【００６０】
ステップＳ５０３において、パンモータ回転数急低下検出部２２６は、パンモータ１０８の所定時間内における回転数の減少量が所定値を超えているか否かを判別する。例えば、パンモータ回転数検出部２２２が出力したパンモータ１０８の回転数の値を一定時間毎にサンプリングし、前後の値の差を計算し、所定値と比較する。この所定値は、回転数の低下が、異物の接触等による急激な低下とみなせるかどうかの閾値であり、実験、経験に基づいて適切に定められる。所定時間内における回転数の減少量が所定値を超えている場合、ステップＳ５２１に進む。そうでない場合、ステップＳ５０４に進む。
【００６１】
ステップＳ５０４において、制御部２０１は、パンモータ回転数検出部２２２が出力する回転角度の値とパンモータ目標回転角度レジスタ２０５の値とを比較し、目標回転角度に到達したか否かを判別する。目標回転角度に到達した場合、ステップＳ５０５に進む。そうでない場合、ステップＳ５０３に戻る。
【００６２】
すなわち、ステップＳ５０３〜Ｓ５０４において、モータドライバ１０６は、回転数の急低下を監視しながら、パンモータ１０８が目標回転角度に到達するのを待機する。
ところで、制御部２０１とパンモータ駆動部２２０は、レジスタ部２０２のパンモータ目標回転角度レジスタ２０５およびパンモータ最大回転数レジスタ２０６の値に応じてあらかじめ定められた所定のシーケンス制御をおこなう。具体的には加速制御、定速制御、減速制御を順に行う。
【００６３】
制御部２０１は、上記所定のシーケンスに基づいて、パンモータ目標値設定部２２１のパンモータ目標回転数レジスタの値を更新する。すなわち、加速制御時はその値を徐々に増加させ、定速制御時は一定に保ち、減速制御時は徐々に減少させる。パンモータ制御演  算部２２４はサーボ制御モードで動作する。
ステップＳ５０５において、制御部２０１は、パンモータ駆動信号出力部２２５に駆動信号出力停止信号を出力する。パンモータ駆動信号出力部２２５は、駆動信号出力停止信号を受信すると、パンモータ１０８への駆動信号の出力を停止する。そして、制御部２０１は、パンモータ回転中／停止中レジスタの値を、停止中を示す値にして処理を終了する。すなわち、ステップＳ５０１に戻る。
【００６４】
ステップＳ５２１において、パンモータ回転数急低下検出部２２６は、制御部２０１に回転数急低下検出信号を出力する。制御部２０１は、回転数急低下検出信号を受信すると、パンモータ制御演算部２２４に、動作モード切換信号を出力する。パンモータ制御演算部２２４は、動作モード切換信号を受信すると、動作モードを固定駆動周波数モードに切り換える。また、制御部２０１は、パンモータ制御タイマ部２２７にタイマ起動信号を出力する。パンモータ制御タイマ部２２７は、タイマを起動し、計時を開始する。次いでステップＳ５２２に進む。
【００６５】
ステップＳ５２２において、制御部２０１は、パンモータ回転数検出部２２２が出力する回転角度とパンモータ目標回転角度レジスタ２０５の値とを比較し、目標回転角度に到達したか否かを判別する。目標回転角度に到達した場合、ステップＳ５０５に進む。そうでない場合、ステップＳ５２３に進む。
【００６６】
ステップＳ５２３において、パンモータ制御タイマ部２２７は、所定時間が経過したか否かを判別する。パンモータ制御タイマ部２２７は、所定時間が経過すると、計時を停止してタイマをリセットし、制御部２０１に所定時間経過信号を出力する。そして、ステップＳ５２４に進む。そうでない場合、ステップＳ５２２に戻る。この所定時間は、回転数の低下が、一時的とみなせるかどうかの閾値であり、実験、経験に基づいて適切に定められる。
【００６７】
すなわち、ステップＳ５２２〜Ｓ５２３において、モータドライバ１０６は、パンモータ１０８が目標回転角度に到達したか否かを判別しながら、所定時間、固定駆動周波数モードで動作する。
【００６８】
ステップＳ５２４において、制御部２０１は、所定時間経過信号を受信する。そして、回転数検出部２２２が出力するパンモータ１０８の回転数の値からパンモータ１０８が停止しているか否かを判別する。パンモータ１０８が停止している場合、ステップＳ５４１に進む。そうでない場合、ステップＳ５２５に進む。
【００６９】
ステップＳ５２５において、制御部２０１は、パンモータ演算制御部２２４に制御モード切換信号を出力する。パンモータ演算制御部２２４は、制御モード切換信号を受信すると、動作モードをサーボ制御モードに切り換える。次いで、ステップＳ５０３に戻る。
ステップＳ５２６において、制御部２０１は、レジスタ部２０２のパンモータエラーレジスタ３０５の値を、エラーを示す値にセットする。次いで、ステップＳ５０５に進む。
【００７０】
本実施形態においては、モータドライバ１０６は、ＰＩ制御を行うサーボ制御モードと固定駆動周波数モードの二つの動作モードを有する形態とした。しかし、本発明は、二つの動作モードの組み合わせは、応答が比較的早い動作モードと応答が比較的遅い、または超音波モータの駆動信号の駆動周波数が固定である動作モードの組み合わせであれば、本実施形態に限定されない。
【００７１】
例えば、両動作モードともＰＩ制御を行い、一方の動作モードにおける比例ゲインの値を他方より小さくする等、両動作モードに同じ制御方式を用いてもよい。また、動作モードのひとつにおいてはＰＩ制御を行い、もう一方においてはＩＩ制御を行う等、両動作モードに異なる制御方式を用いてももちろんよい。さらに、本実施形態のように、一方の動作モードをフィードバック制御によらず制御を行う方式としてもよいことは言うまでもない。
【００７２】
これらの本実施形態以外の形態であっても、本実施形態におけるパンモータ制御演算部２２４およびチルトモータ制御演算部２４４の有する動作モードを当該動作モードとすることで容易に実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の画像入力装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明のモータドライバの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明のモータドライバのレジスタ構成を示す図である。
【図４Ａ】本発明のＣＰＵのパン・チルト動作にかかるフローチャートである。
【図４Ｂ】本発明のＣＰＵのパン・チルト動作にかかるフローチャートである。
【図５】本発明のモータドライバの動作にかかるフローチャートである。
【図６】本発明の目標回転角度の算出方法の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７４】
０００  画像入力装置、１０１  ＣＰＵ、１０２  ＲＯＭ、１０３  ＲＡＭ、１０５  アダプタＩ／Ｆ、１０６  モータドライバ、１０７  システムバス、１０８  パンモータ、１０９  パン回転軸、１１０  パン回転台、１１１  チルトモータ、１１２  チルト回転軸、１１３  チルト回転台、１２０  アダプタ、１２１  雲台装置Ｉ／Ｆ、１２２  撮像装置Ｉ／Ｆ、１４０  撮像装置、２０１  制御部、２０２  レジスタ部、２０３  ＣＰＵ  Ｉ／Ｆ、２２０  パンモータ制御部、２２１  パンモータ目標値設定部、２２２  パンモータ回転数検出部、２２３  パンモータ比較部、２２４  パンモータ演算制御部、２２５  パンモータ駆動信号出力部、２２６  パンモータ回転数急低下検出部、２２７  パンモータ制御タイマ部、２４０  チルトモータ制御部、２４１  チルトモータ目標値設定部、２４２  チルトモータ回転数検出部、２４３  チルトモータ比較部、２４４  チルトモータ演算制御部、２４５  チルトモータ駆動信号出力部、２４６  チルトモータ回転数急低下検出部、２４７  チルトモータ制御タイマ部。
【図１】
2009005563.tif 000003
【図２】
2009005563.tif 000004
【図３】
2009005563.tif 000005
【図４Ａ】
2009005563.tif 000006
【図４Ｂ】
2009005563.tif 000007
【図５】
2009005563.tif 000008
【図６】
2009005563.tif 000009