JP2021018396A - Control device, imaging system, moving body, control method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御装置、撮像システム、移動体、制御方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to control devices, imaging systems, moving objects, control methods, and programs.
特許文献1には、溝の間にボールを含むガイド構造を介してレンズを移動させるカメラモジュールが開示されている。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1] 米国特許出願公開第2008/253003号明細書
Patent Document 1 discloses a camera module that moves a lens via a guide structure including a ball between grooves.
[Prior art literature]
[Patent Document]
[Patent Document 1] US Patent Application Publication No. 2008/253003
溝の間のボールが位置ずれすることでレンズの移動に影響を与えることがある。 The misalignment of the balls between the grooves can affect the movement of the lens.
本発明の一態様に係る制御装置は、撮像装置と、撮像装置を回転可能に支持する支持機構とを制御する制御装置でよい。撮像装置は、レンズと、レンズを保持する保持枠と、保持枠の光軸方向への移動をガイドするガイド構造と、保持枠をガイド構造を介して光軸方向に沿って駆動させる駆動部と、保持枠、ガイド構造、及び駆動部を収容する収容部とを備えてよい。ガイド構造は、保持枠に設けられ、光軸方向に沿った第1溝部を有する第1ガイド部と、収容部に設けられ、第1溝部に対向する光軸方向に沿った第2溝部を有する第2ガイド部と、第1溝部と第2溝部との間に配置されるボールとを有してよい。制御装置は、撮像装置の姿勢を、保持枠の移動方向が重力方向の成分を有する第1方向になる第1姿勢にすべく、支持機構を制御し、駆動部を制御して保持枠をガイド構造を介して第1方向に移動させることにより、ボールと第1溝部と第2溝部との位置関係を調整するように構成される回路を備えてよい。 The control device according to one aspect of the present invention may be a control device that controls an image pickup device and a support mechanism that rotatably supports the image pickup device. The image pickup apparatus includes a lens, a holding frame for holding the lens, a guide structure for guiding the movement of the holding frame in the optical axis direction, and a driving unit for driving the holding frame along the optical axis direction via the guide structure. , A holding frame, a guide structure, and an accommodating portion accommodating a driving portion may be provided. The guide structure has a first guide portion provided on the holding frame and having a first groove portion along the optical axis direction, and a second groove portion provided on the accommodating portion and having a first groove portion along the optical axis direction facing the first groove portion. It may have a second guide portion and a ball arranged between the first groove portion and the second groove portion. The control device controls the support mechanism and controls the drive unit to guide the holding frame so that the posture of the imaging device is the first posture in which the moving direction of the holding frame is the first direction having the component in the gravity direction. A circuit configured to adjust the positional relationship between the ball, the first groove portion, and the second groove portion by moving the ball in the first direction through the structure may be provided.
駆動部は、保持枠及び収容部の一方に支持される磁石と、磁石に対向し、保持枠及び収容部の他方に支持されるコイル及びヨークとを有してよい。駆動部は、磁石とヨークとの間の磁力により、第1ガイド部を第2ガイド部に押し付け、かつコイルに発生するローレンツ力により保持枠をガイド構造を介して光軸方向に駆動させてよい。 The drive unit may have a magnet supported by one of the holding frame and the accommodating portion, and a coil and a yoke facing the magnet and supported by the other of the holding frame and the accommodating portion. The drive unit may press the first guide unit against the second guide unit by the magnetic force between the magnet and the yoke, and drive the holding frame in the optical axis direction via the guide structure by the Lorentz force generated in the coil. ..
回路は、撮像装置の姿勢を調整する予め定められたキャリブレーションを支持機構に実行させることに応じて、撮像装置の姿勢を第1姿勢するように構成されてよい。 The circuit may be configured to first position the posture of the imaging device in response to causing the support mechanism to perform a predetermined calibration that adjusts the posture of the imaging device.
第1方向は、保持枠の移動方向が重力方向になる方向でよい。 The first direction may be a direction in which the moving direction of the holding frame is the direction of gravity.
回路は、撮像装置の姿勢が第1姿勢の状態で、ボールと第1溝部と第2溝部との位置関係が予め定められた位置関係になるように、駆動部を制御して保持枠をガイド構造を介して光軸方向に移動させてよい。 The circuit guides the holding frame by controlling the drive unit so that the positional relationship between the ball, the first groove portion, and the second groove portion becomes a predetermined positional relationship when the posture of the image pickup device is the first posture. It may be moved in the optical axis direction via the structure.
回路は、撮像装置の姿勢が第1姿勢の状態で、ボールと第1溝部と第2溝部との位置関係が予め定められた位置関係になるように、駆動部を制御して保持枠をガイド構造を介して光軸方向に予め定められた位置まで移動させるように構成されてよい。 The circuit guides the holding frame by controlling the drive unit so that the positional relationship between the ball, the first groove portion, and the second groove portion becomes a predetermined positional relationship when the posture of the image pickup device is the first posture. It may be configured to move to a predetermined position in the optical axis direction via the structure.
保持枠は、光軸方向に第1位置から第2位置まで移動可能でよい。予め定められた位置は、第1位置または第2位置でよい。 The holding frame may be movable from the first position to the second position in the optical axis direction. The predetermined position may be the first position or the second position.
本発明の一態様に係る撮像システムは、上記制御装置と、上記支持機構と、上記撮像装置とを備えてよい。 The imaging system according to one aspect of the present invention may include the control device, the support mechanism, and the imaging device.
本発明の一態様に係る移動体は、上記撮像システムを備えて移動する移動体でよい。 The moving body according to one aspect of the present invention may be a moving body provided with the above-mentioned imaging system.
本発明の一態様に係る制御方法は、撮像装置と、撮像装置を回転可能に支持する支持機構とを制御する制御方法でよい。撮像装置は、レンズと、レンズを保持する保持枠と、保持枠の光軸方向への移動をガイドするガイド構造と、保持枠をガイド構造を介して光軸方向に沿って駆動させる駆動部と、保持枠、ガイド構造、及び駆動部を収容する収容部とを備えてよい。ガイド構造は、保持枠に設けられ、光軸方向に沿った第1溝部を有する第1ガイド部と、収容部に設けられ、第1溝部に対向する光軸方向に沿った第2溝部を有する第2ガイド部と、第1溝部と第2溝部との間に配置されるボールとを有してよい。制御方法は、撮像装置の姿勢を、保持枠の移動方向が重力方向の成分を有する第1方向になる第1姿勢にすべく、支持機構を制御する段階を備えてよい。制御方法は、駆動部を制御して保持枠をガイド構造を介して第1方向に移動させることにより、ボールと第1溝部と第2溝部との位置関係を調整する段階を備えてよい。 The control method according to one aspect of the present invention may be a control method that controls the image pickup apparatus and the support mechanism that rotatably supports the image pickup apparatus. The image pickup apparatus includes a lens, a holding frame for holding the lens, a guide structure for guiding the movement of the holding frame in the optical axis direction, and a driving unit for driving the holding frame along the optical axis direction via the guide structure. , A holding frame, a guide structure, and an accommodating portion accommodating a driving portion may be provided. The guide structure has a first guide portion provided on the holding frame and having a first groove portion along the optical axis direction, and a second groove portion provided on the accommodating portion and having a first groove portion along the optical axis direction facing the first groove portion. It may have a second guide portion and a ball arranged between the first groove portion and the second groove portion. The control method may include a step of controlling the support mechanism so that the posture of the image pickup apparatus is set to the first posture in which the movement direction of the holding frame is the first direction having the component in the gravity direction. The control method may include a step of adjusting the positional relationship between the ball, the first groove portion, and the second groove portion by controlling the drive unit and moving the holding frame in the first direction via the guide structure.
本発明の一態様に係るプログラムは、上記制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムでよい。 The program according to one aspect of the present invention may be a program for operating a computer as the control device.
本発明の一態様によれば、対向する溝部の間にボールを含むガイド構造を介してレンズを移動させる撮像装置において、レンズを駆動する駆動部での電力を抑えつつ、溝部の間のボールの位置ずれを解消させることができる。 According to one aspect of the present invention, in an imaging device that moves a lens via a guide structure including a ball between opposing grooves, the ball between the grooves can be suppressed while suppressing power in the driving unit that drives the lens. The misalignment can be eliminated.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 The outline of the above invention does not list all the necessary features of the present invention. Sub-combinations of these feature groups can also be inventions.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。以下の実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential to the means of solving the invention. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the following embodiments. It is clear from the description of the claims that such modified or improved forms may also be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、図面、及び要約書には、著作権による保護の対象となる事項が含まれる。著作権者は、これらの書類の何人による複製に対しても、特許庁のファイルまたはレコードに表示される通りであれば異議を唱えない。ただし、それ以外の場合、一切の著作権を留保する。 The claims, description, drawings, and abstracts include matters that are subject to copyright protection. The copyright holder will not object to any person's reproduction of these documents as they appear in the Patent Office files or records. However, in other cases, all copyrights are reserved.
本発明の様々な実施形態は、フローチャート及びブロック図を参照して記載されてよく、ここにおいてブロックは、(1)操作が実行されるプロセスの段階または(2)操作を実行する役割を持つ装置の「部」を表わしてよい。特定の段階及び「部」が、プログラマブル回路、及び/またはプロセッサによって実装されてよい。専用回路は、デジタル及び/またはアナログハードウェア回路を含んでよい。集積回路(IC)及び/またはディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。再構成可能なハードウェア回路は、論理AND、論理OR、論理XOR、論理NAND、論理NOR、及び他の論理操作、フリップフロップ、レジスタ、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)、プログラマブルロジックアレイ(PLA)等のようなメモリ要素等を含んでよい。 Various embodiments of the present invention may be described with reference to flowcharts and block diagrams, wherein the block is (1) a stage of the process in which the operation is performed or (2) a device having a role of performing the operation. May represent the "part" of. Specific stages and "parts" may be implemented by programmable circuits and / or processors. Dedicated circuits may include digital and / or analog hardware circuits. It may include integrated circuits (ICs) and / or discrete circuits. The programmable circuit may include a reconfigurable hardware circuit. Reconfigurable hardware circuits include logical AND, logical OR, logical XOR, logical NAND, logical NOR, and other logical operations, flip-flops, registers, field programmable gate arrays (FPGA), programmable logic arrays (PLA), etc. It may include a memory element such as.
コンピュータ可読媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよい。その結果、そこに格納される命令を有するコンピュータ可読媒体は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。コンピュータ可読媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読媒体のより具体的な例としては、フロッピー(登録商標)ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ(RAM)、リードオンリメモリ(ROM)、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ(EPROMまたはフラッシュメモリ)、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ(EEPROM)、静的ランダムアクセスメモリ(SRAM)、コンパクトディスクリードオンリメモリ(CD-ROM)、デジタル多用途ディスク(DVD)、ブルーレイ(登録商標)ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。 The computer-readable medium may include any tangible device capable of storing instructions executed by the appropriate device. As a result, the computer-readable medium having the instructions stored therein will include the product, including instructions that can be executed to create means for performing the operation specified in the flowchart or block diagram. Examples of computer-readable media may include electronic storage media, magnetic storage media, optical storage media, electromagnetic storage media, semiconductor storage media, and the like. More specific examples of computer-readable media include floppy® disks, diskettes, hard disks, random access memory (RAM), read-only memory (ROM), erasable programmable read-only memory (EPROM or flash memory), Electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), static random access memory (SRAM), compact disc read-only memory (CD-ROM), digital versatile disc (DVD), Blu-ray® disc, memory stick, An integrated circuit card or the like may be included.
コンピュータ可読命令は、1または複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコードまたはオブジェクトコードの何れかを含んでよい。ソースコードまたはオブジェクトコードは、従来の手続型プログラミング言語を含む。従来の手続型プログラミング言語は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ(ISA)命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、またはSmalltalk(登録商標)、JAVA(登録商標)、C++等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「C」プログラミング言語または同様のプログラミング言語でよい。コンピュータ可読命令は、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサまたはプログラマブル回路に対し、ローカルにまたはローカルエリアネットワーク(LAN)、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク(WAN)を介して提供されてよい。プロセッサまたはプログラマブル回路は、フローチャートまたはブロック図で指定された操作を実行するための手段を作成すべく、コンピュータ可読命令を実行してよい。プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。 Computer-readable instructions may include either source code or object code written in any combination of one or more programming languages. Source code or object code includes traditional procedural programming languages. Traditional procedural programming languages are assembler instructions, instruction set architecture (ISA) instructions, machine instructions, machine-dependent instructions, microcodes, firmware instructions, state setting data, or Smalltalk®, JAVA®, C ++. It may be an object-oriented programming language such as, and a "C" programming language or a similar programming language. Computer-readable instructions are used locally or on a local area network (LAN), wide area network (WAN) such as the Internet, to the processor or programmable circuit of a general purpose computer, special purpose computer, or other programmable data processing device. ) May be provided. The processor or programmable circuit may execute computer-readable instructions to create means for performing the operations specified in the flowchart or block diagram. Examples of processors include computer processors, processing units, microprocessors, digital signal processors, controllers, microcontrollers and the like.
図1は、本実施形態に係る撮像システム10の外観斜視図である。撮像システム10は、撮像装置100、支持機構200、及び把持部300を備える。支持機構200は、撮像装置100を、アクチュエータを用いてロール軸、ピッチ軸、ヨー軸のそれぞれを中心に回転可能に支持する。支持機構200は、ロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸の少なくとも1つを中心に撮像装置100を回転させることで、撮像装置100の姿勢を変更、または維持してよい。支持機構200は、ロール軸駆動機構201、ピッチ軸駆動機構202、及びヨー軸駆動機構203を備える。支持機構200は、ヨー軸駆動機構203が固定される基部204をさらに備える。把持部300は、基部204に固定される。把持部300は、操作インタフェース301、及び表示部302を備える。撮像装置100は、ピッチ軸駆動機構202に固定される。 FIG. 1 is an external perspective view of the imaging system 10 according to the present embodiment. The image pickup system 10 includes an image pickup device 100, a support mechanism 200, and a grip portion 300. The support mechanism 200 rotatably supports the image pickup device 100 around each of the roll axis, the pitch axis, and the yaw axis by using an actuator. The support mechanism 200 may change or maintain the posture of the image pickup device 100 by rotating the image pickup device 100 around at least one of a roll axis, a pitch axis, and a yaw axis. The support mechanism 200 includes a roll axis drive mechanism 201, a pitch axis drive mechanism 202, and a yaw axis drive mechanism 203. The support mechanism 200 further includes a base 204 to which the yaw shaft drive mechanism 203 is fixed. The grip portion 300 is fixed to the base portion 204. The grip unit 300 includes an operation interface 301 and a display unit 302. The image pickup device 100 is fixed to the pitch axis drive mechanism 202.
操作インタフェース301は、撮像装置100及び支持機構200を操作するための命令をユーザから受け付ける。操作インタフェース301は、撮像装置100による撮影または録画を指示するシャッター/録画ボタンを含んでよい。操作インタフェース301は、撮像システム10の電源をオンまたはオフ、及び撮像装置100の静止画撮影モードまたは動画撮影モードの切り替えを指示する電源/ファンクションボタンを含んでよい。 The operation interface 301 receives commands from the user for operating the image pickup apparatus 100 and the support mechanism 200. The operation interface 301 may include a shutter / recording button instructing shooting or recording by the imaging device 100. The operation interface 301 may include a power / function button instructing the power of the image pickup system 10 to be turned on or off, and the switching of the still image shooting mode or the moving image shooting mode of the image pickup device 100.
表示部302は、撮像装置100により撮像される画像を表示してよい。表示部302は、撮像装置100及び支持機構200を操作するためのメニュー画面を表示してよい。表示部302は、撮像装置100及び支持機構200を操作するための命令を受け付けるタッチパネルディスプレイでよい。 The display unit 302 may display an image captured by the image pickup apparatus 100. The display unit 302 may display a menu screen for operating the image pickup apparatus 100 and the support mechanism 200. The display unit 302 may be a touch panel display that receives commands for operating the image pickup apparatus 100 and the support mechanism 200.
図2は、撮像装置100の外観斜視図である。図3は、撮像装置100の分解斜視図である。図4は、図2に示すA−A断面図である。 FIG. 2 is an external perspective view of the image pickup apparatus 100. FIG. 3 is an exploded perspective view of the image pickup apparatus 100. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in FIG.
撮像装置100は、レンズ101、保持枠110、ガイド構造120、駆動部130、収容部140、及び位置センサ148を備える。撮像装置100は、ボイスコイルモータ方式の駆動部130で保持枠110を光軸方向に移動させることで、レンズ101の位置を調整する。 The image pickup apparatus 100 includes a lens 101, a holding frame 110, a guide structure 120, a drive unit 130, an accommodation unit 140, and a position sensor 148. The image pickup apparatus 100 adjusts the position of the lens 101 by moving the holding frame 110 in the optical axis direction by the drive unit 130 of the voice coil motor system.
レンズ101は、複数のレンズを有してよい。レンズ101は、ズームレンズ、バリフォーカルレンズ、及びフォーカスレンズとして機能してよい。保持枠110は、レンズ101を保持する。 The lens 101 may have a plurality of lenses. The lens 101 may function as a zoom lens, a varifocal lens, and a focus lens. The holding frame 110 holds the lens 101.
ガイド構造120は、保持枠110の光軸方向への移動をガイドする。ガイド構造120は、第1ガイド部121及び第2ガイド部122を有する。第1ガイド部121は、保持枠110に設けられ、保持枠110の光軸方向への移動をガイドする。第2ガイド部122は、収容部140に設けられ、第1ガイド部121に対向し、保持枠110の光軸方向への移動をガイドする。 The guide structure 120 guides the movement of the holding frame 110 in the optical axis direction. The guide structure 120 has a first guide portion 121 and a second guide portion 122. The first guide portion 121 is provided on the holding frame 110 and guides the movement of the holding frame 110 in the optical axis direction. The second guide portion 122 is provided in the accommodating portion 140, faces the first guide portion 121, and guides the movement of the holding frame 110 in the optical axis direction.
第1ガイド部121は、光軸方向に沿った第1ガイドレール1212を有する。第1ガイド部121は、一対の第1ガイドレール1212を有してよい。第1ガイド部121は、保持枠110と一体的に構成されてよい。一対の第1ガイドレール1212は、保持枠110に形成された一対の溝でよい。第1ガイドレール1212は、第1溝部の一例である。 The first guide portion 121 has a first guide rail 1212 along the optical axis direction. The first guide portion 121 may have a pair of first guide rails 1212. The first guide portion 121 may be integrally configured with the holding frame 110. The pair of first guide rails 1212 may be a pair of grooves formed in the holding frame 110. The first guide rail 1212 is an example of the first groove portion.
第2ガイド部122は、第1ガイドレール1212に対向する光軸方向に沿った第2ガイドレール1222を有する。第2ガイド部122は、一対の第1ガイドレール1212に対向する一対の第2ガイドレール1222を有してよい。一対の第2ガイドレール1222は、収容部140に形成された一対の溝でよい。第2ガイドレール1222は、第2溝部の一例である。 The second guide portion 122 has a second guide rail 1222 along the optical axis direction facing the first guide rail 1212. The second guide portion 122 may have a pair of second guide rails 1222 facing the pair of first guide rails 1212. The pair of second guide rails 1222 may be a pair of grooves formed in the accommodating portion 140. The second guide rail 1222 is an example of the second groove portion.
ガイド構造120は、第1ガイドレール1212と第2ガイドレール1222との間に配置される複数のボール123をさらに有する。ボール123が第1ガイドレール1212及び第2ガイドレール1222の間を回転することで、保持枠110が光軸方向に沿って移動する。 The guide structure 120 further includes a plurality of balls 123 arranged between the first guide rail 1212 and the second guide rail 1222. As the ball 123 rotates between the first guide rail 1212 and the second guide rail 1222, the holding frame 110 moves along the optical axis direction.
駆動部130は、保持枠110をガイド構造120を介して光軸方向に沿って駆動させる。駆動部130は、ボイスコイルモータ(VCM)として機能してよい。収容部140は、保持枠110、ガイド構造120、及び駆動部130を収容する。 The drive unit 130 drives the holding frame 110 via the guide structure 120 along the optical axis direction. The drive unit 130 may function as a voice coil motor (VCM). The accommodating unit 140 accommodates the holding frame 110, the guide structure 120, and the driving unit 130.
駆動部130は、磁石131、コイル132、及びヨーク133を有する。磁石131は、保持枠110の側部に設けられてよい。磁石131は、レンズ101の半径方向の外側に位置する。コイル132及びヨーク133は、磁石131に対向し、収容部140に支持される。磁石131とヨーク133との間の磁力1301で、第1ガイド部121が第2ガイド部122に押し付けられる。駆動部130は、コイル132に電流を流すことで、コイル132に発生するローレンツ力により保持枠110をガイド構造120を介して光軸方向に駆動させる。磁石131は、一対の第1ガイドレール1212の間に配置されてよい。磁石131は、第1ガイド部121に配置されてよい。磁石131は、第1ガイド部121に固定されることで、保持枠110に支持されてよい。磁石131が収容部140に支持され、コイル132及びヨーク133が保持枠110に支持されてもよい。 The drive unit 130 has a magnet 131, a coil 132, and a yoke 133. The magnet 131 may be provided on the side of the holding frame 110. The magnet 131 is located outside the lens 101 in the radial direction. The coil 132 and the yoke 133 face the magnet 131 and are supported by the accommodating portion 140. The first guide portion 121 is pressed against the second guide portion 122 by the magnetic force 1301 between the magnet 131 and the yoke 133. The drive unit 130 drives the holding frame 110 in the optical axis direction via the guide structure 120 by the Lorentz force generated in the coil 132 by passing a current through the coil 132. The magnet 131 may be arranged between the pair of first guide rails 1212. The magnet 131 may be arranged in the first guide portion 121. The magnet 131 may be supported by the holding frame 110 by being fixed to the first guide portion 121. The magnet 131 may be supported by the accommodating portion 140, and the coil 132 and the yoke 133 may be supported by the holding frame 110.
撮像装置100は、位置センサ148と、コイル132及び位置センサ148に接続されるフレキシブル基板(FPC)150と、イメージセンサ170と、赤外線(IR)カットフィルタ172とをさらに備える。撮像装置100は、レンズ101を露出する開口を有する外カバー160をさらに備える。 The image pickup apparatus 100 further includes a position sensor 148, a flexible substrate (FPC) 150 connected to the coil 132 and the position sensor 148, an image sensor 170, and an infrared (IR) cut filter 172. The image pickup apparatus 100 further includes an outer cover 160 having an opening for exposing the lens 101.
位置センサ148は、保持枠110の位置を検出する。位置センサ148は、保持枠110の位置をレンズ101の位置として検出する。位置センサ148は、ホール素子でよい。位置センサ148は、磁石131で発生する磁界を検出することで、保持枠110の位置を検出してよい。位置センサ148は、コイル132の中心部分に、コイル132に囲まれるように配置されてよい。 The position sensor 148 detects the position of the holding frame 110. The position sensor 148 detects the position of the holding frame 110 as the position of the lens 101. The position sensor 148 may be a Hall element. The position sensor 148 may detect the position of the holding frame 110 by detecting the magnetic field generated by the magnet 131. The position sensor 148 may be arranged at the center of the coil 132 so as to be surrounded by the coil 132.
イメージセンサ170は、収容部140の底部に配置されてよい。イメージセンサ170は、レンズ101を介して結像された被写体像を電気信号に変換する。イメージセンサ170は、CCDまたはCMOSにより構成されてよい。イメージセンサ170の撮像面の上方には、IRカットフィルタ172が配置されてよい。 The image sensor 170 may be located at the bottom of the accommodating portion 140. The image sensor 170 converts the subject image formed through the lens 101 into an electric signal. The image sensor 170 may be composed of a CCD or CMOS. An IR cut filter 172 may be arranged above the image pickup surface of the image sensor 170.
図5は、図4に示すB−B断面図である。第1ガイドレール1212の一端部分及び第2ガイドレール1222の一端部分とボール123との間、及び第1ガイドレール1212の他端部分及び第2ガイドレール1222の他端部分とボール123との間に、空間1230がある。このような空間1230があれば、図6A及び図6Bに示すように、保持枠110が光軸方向に沿って移動する間に、ボール123は、第1ガイドレール1212と第2ガイドレール1222との間で、ほとんど摩擦なしに回転できる。 FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. Between one end of the first guide rail 1212 and one end of the second guide rail 1222 and the ball 123, and between the other end of the first guide rail 1212 and the other end of the second guide rail 1222 and the ball 123. There is space 1230 in. With such a space 1230, as shown in FIGS. 6A and 6B, the ball 123 and the first guide rail 1212 and the second guide rail 1222 while the holding frame 110 moves along the optical axis direction. Can rotate between, with almost no friction.
ここで、VCMである駆動部130に必要な最大の推進力をFmax、駆動部130により駆動される保持枠110及びレンズ101を含む物体系の重量をm、フォーカス制御に必要な加速度をa(≒4G)、重力加速度をg(≒1G)、ボール123の転がり摩擦係数をμr、磁石131の磁気吸着力をNとする。この場合、最大の推進力Fmaxは、次式で表すことができる。
Fmax=ma+mg+μrN
Here, the maximum propulsive force required for the drive unit 130, which is a VCM, is Fmax, the weight of the object system including the holding frame 110 and the lens 101 driven by the drive unit 130 is m, and the acceleration required for focus control is a (. ≈4G), the gravitational acceleration is g (≈1G), the rolling friction coefficient of the ball 123 is μr, and the magnetic attraction force of the magnet 131 is N. In this case, the maximum propulsive force Fmax can be expressed by the following equation.
Fmax = ma + mg + μrN
空間1230があれば、転がり摩擦係数μr≒0とできるので、Fmax=ma+mg=5mGとなる。 If there is a space 1230, the rolling friction coefficient μr≈0 can be set, so that Fmax = ma + mg = 5 mG.
一方、撮像装置100に衝撃が加わった場合などで、ボール123と、第1ガイドレール1212と、第2ガイドレール1222との間の位置関係にずれが生じることがある。図7Aに示すように、ボール123が、第1ガイドレール1212の一端部分にずれると、ボール123が第1ガイドレール1212と第2ガイドレール1222との間で、ほぼ摩擦なしに回転できなくなる。すなわち、転がり摩擦係数μrは0でなくなる。この場合、例えば、μr≒0.3、N≒20mGの場合、Fmax=7mGとなる。 On the other hand, when an impact is applied to the image pickup apparatus 100, the positional relationship between the ball 123, the first guide rail 1212, and the second guide rail 1222 may be displaced. As shown in FIG. 7A, when the ball 123 is displaced to one end of the first guide rail 1212, the ball 123 cannot rotate between the first guide rail 1212 and the second guide rail 1222 with almost no friction. That is, the rolling friction coefficient μr is not 0. In this case, for example, when μr≈0.3 and N≈20mG, Fmax = 7mG.
位置関係のずれを補正するためには、ボール123が第1ガイドレール1212と第2ガイドレール1222との間で転がりにくい状態で、保持枠110をさらに光軸方向に移動させる必要がある。例えば、図7Aのように、ボール123が物体側(被写体側)にずれた場合、ボール123が第1ガイドレール1212と第2ガイドレール1222との間で転がりにくい状態で、保持枠110を物体側にさらに移動させる必要がある。保持枠110を被写体側に一旦移動させた後、保持枠110を撮像面側に移動させることで、ボール123と、第1ガイドレール1212と、第2ガイドレール1222との間の位置関係が補正され、図7Bに示すように、第1ガイドレール1212の一端部分及び第2ガイドレール1222の一端部分とボール123との間、及び第1ガイドレール1212の他端部分及び第2ガイドレール1222の他端部分とボール123との間に、再び空間1230を生じさせることができる。 In order to correct the displacement of the positional relationship, it is necessary to further move the holding frame 110 in the optical axis direction in a state where the ball 123 is difficult to roll between the first guide rail 1212 and the second guide rail 1222. For example, as shown in FIG. 7A, when the ball 123 is displaced toward the object side (subject side), the holding frame 110 is held as an object in a state where the ball 123 is difficult to roll between the first guide rail 1212 and the second guide rail 1222. Need to move further to the side. By moving the holding frame 110 to the subject side and then moving the holding frame 110 to the imaging surface side, the positional relationship between the ball 123, the first guide rail 1212, and the second guide rail 1222 is corrected. Then, as shown in FIG. 7B, between one end of the first guide rail 1212 and one end of the second guide rail 1222 and the ball 123, and the other end of the first guide rail 1212 and the second guide rail 1222. Space 1230 can be created again between the other end and the ball 123.
上記のような空間1230がないと、転がり摩擦係数μrが0ではないので、駆動部130で必要な電力が増加してしまう。そこで、本実施形態では、このような空間1230がない状態で、ボール123と、第1ガイドレール1212と、第2ガイドレール1222との間の位置関係を調整すべく、駆動部130を駆動する場合、重力方向に保持枠110を移動させるように、支持機構200を介して撮像装置100の姿勢を制御する。これにより、保持枠110を光軸方向に移動させる場合に駆動部130で必要な電力を低減させる。 Without the space 1230 as described above, the rolling friction coefficient μr is not 0, so that the electric power required by the drive unit 130 increases. Therefore, in the present embodiment, the drive unit 130 is driven in order to adjust the positional relationship between the ball 123, the first guide rail 1212, and the second guide rail 1222 in the absence of such a space 1230. In this case, the posture of the image pickup apparatus 100 is controlled via the support mechanism 200 so as to move the holding frame 110 in the direction of gravity. As a result, the electric power required by the drive unit 130 when the holding frame 110 is moved in the optical axis direction is reduced.
図8は、撮像システム10の機能ブロックを示す図である。撮像装置100は、撮像制御部180、イメージセンサ170、メモリ176、レンズ制御部182、駆動部130、レンズ101、保持枠110、ガイド構造120を備える。 FIG. 8 is a diagram showing a functional block of the imaging system 10. The image pickup apparatus 100 includes an image pickup control unit 180, an image sensor 170, a memory 176, a lens control unit 182, a drive unit 130, a lens 101, a holding frame 110, and a guide structure 120.
イメージセンサ170は、CCDまたはCMOSにより構成されてよい。イメージセンサ170は、レンズ101を介して結像された光学像の画像データを撮像制御部180に出力する。撮像制御部180は、CPUまたはMPUなどのマイクロプロセッサ、MCUなどのマイクロコントローラ、システムオンチップ(SOC)などにより構成されてよい。撮像制御部180は、回路の一例である。撮像制御部180は、把持部300からの撮像装置100の動作命令に応じて、撮像装置100を制御してよい。 The image sensor 170 may be composed of a CCD or CMOS. The image sensor 170 outputs the image data of the optical image formed through the lens 101 to the image pickup control unit 180. The image pickup control unit 180 may be composed of a microprocessor such as a CPU or MPU, a microcontroller such as an MCU, a system-on-chip (SOC), or the like. The image pickup control unit 180 is an example of a circuit. The image pickup control unit 180 may control the image pickup device 100 in response to an operation command of the image pickup device 100 from the grip unit 300.
メモリ176は、コンピュータ可読可能な記録媒体でよく、SRAM、DRAM、EPROM、EEPROM、及びUSBメモリなどのフラッシュメモリの少なくとも1つを含んでよい。メモリ176は、撮像制御部180がイメージセンサ170などを制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ176は、撮像装置100の筐体の内部に設けられてよい。把持部300は、撮像装置100により撮像された画像データを保存するための他のメモリを備えてよい。把持部300は、把持部300の筐体からメモリを取り外し可能なスロットを有してよい。 The memory 176 may be a computer-readable recording medium and may include at least one of flash memories such as SRAM, DRAM, EPROM, EEPROM, and USB memory. The memory 176 stores a program or the like necessary for the image pickup control unit 180 to control the image sensor 170 or the like. The memory 176 may be provided inside the housing of the image pickup apparatus 100. The grip portion 300 may include another memory for storing the image data captured by the image pickup device 100. The grip portion 300 may have a slot in which the memory can be removed from the housing of the grip portion 300.
レンズ101は、ズームレンズ、バリフォーカルレンズ、及びフォーカスレンズとして機能してよい。レンズ101は、光軸に沿って移動可能に配置される。レンズ制御部182は、撮像制御部180からのレンズ制御命令に従って、駆動部130を駆動して、レンズ101を光軸方向に沿って移動させる。レンズ制御命令は、例えば、ズーム制御命令、及びフォーカス制御命令である。駆動部130は、レンズ101を光軸方向に移動させるボイスコイルモータ(VCM)を含む。駆動部130は、DCモータ、コアレスモータ、または超音波モータなどの電動機を含んでよい。レンズ制御部182は、回路の一例である。 The lens 101 may function as a zoom lens, a varifocal lens, and a focus lens. The lens 101 is movably arranged along the optical axis. The lens control unit 182 drives the drive unit 130 in accordance with a lens control command from the image pickup control unit 180 to move the lens 101 along the optical axis direction. The lens control command is, for example, a zoom control command and a focus control command. The drive unit 130 includes a voice coil motor (VCM) that moves the lens 101 in the optical axis direction. The drive unit 130 may include an electric motor such as a DC motor, a coreless motor, or an ultrasonic motor. The lens control unit 182 is an example of a circuit.
撮像装置100は、姿勢制御部210、角速度センサ212、及び加速度センサ214をさらに備える。角速度センサ212は、撮像装置100の角速度を検出する。角速度センサ212は、撮像装置100のロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸回りのそれぞれの角速度を検出する。姿勢制御部210は、角速度センサ212から撮像装置100の角速度に関する角速度情報を取得する。角速度情報は、撮像装置100のロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸回りのそれぞれの角速度を示してよい。姿勢制御部210は、加速度センサ214から撮像装置100の加速度に関する加速度情報を取得する。加速度情報は、撮像装置100の振動の大きさを表す振動レベルを示してよい。加速度情報は、撮像装置100のロール軸、ピッチ軸、及びヨー軸のそれぞれの方向の加速度を示してもよい。 The image pickup apparatus 100 further includes an attitude control unit 210, an angular velocity sensor 212, and an acceleration sensor 214. The angular velocity sensor 212 detects the angular velocity of the imaging device 100. The angular velocity sensor 212 detects the respective angular velocities around the roll axis, pitch axis, and yaw axis of the image pickup apparatus 100. The attitude control unit 210 acquires angular velocity information regarding the angular velocity of the imaging device 100 from the angular velocity sensor 212. The angular velocity information may indicate the respective angular velocities around the roll axis, pitch axis, and yaw axis of the image pickup apparatus 100. The attitude control unit 210 acquires acceleration information regarding the acceleration of the imaging device 100 from the acceleration sensor 214. The acceleration information may indicate a vibration level representing the magnitude of vibration of the image pickup apparatus 100. The acceleration information may indicate the acceleration in each of the roll axis, pitch axis, and yaw axis of the image pickup apparatus 100.
角速度センサ212、及び加速度センサ214は、イメージセンサ170及びレンズ101などを収容する筐体である収容部140内に設けられてよい。本実施形態では、撮像装置100と支持機構200とが一体的に構成される形態について説明する。しかし、支持機構200が、撮像装置100を着脱可能に固定する台座を備えてよい。この場合、角速度センサ212、及び加速度センサ214は台座など撮像装置100の筐体の外に設けられてよい。 The angular velocity sensor 212 and the acceleration sensor 214 may be provided in the accommodating portion 140, which is a housing for accommodating the image sensor 170, the lens 101, and the like. In this embodiment, a mode in which the image pickup apparatus 100 and the support mechanism 200 are integrally configured will be described. However, the support mechanism 200 may include a pedestal that detachably fixes the image pickup apparatus 100. In this case, the angular velocity sensor 212 and the acceleration sensor 214 may be provided outside the housing of the image pickup apparatus 100 such as a pedestal.
姿勢制御部210は、角速度情報及び加速度情報に基づいて、撮像装置100の姿勢を維持または変更すべく、支持機構200を制御する。姿勢制御部210は、回路の一例である。 The attitude control unit 210 controls the support mechanism 200 in order to maintain or change the attitude of the image pickup apparatus 100 based on the angular velocity information and the acceleration information. The attitude control unit 210 is an example of a circuit.
姿勢制御部210は、撮像装置100の姿勢を、保持枠110の移動方向が重力方向の成分を有する第1方向になる第1姿勢にすべく、支持機構200を制御する。第1方向は、保持枠の移動方向が重力方向になる方向でよい。姿勢制御部210は、撮像装置100の撮像方向が鉛直方向下向き、または鉛直方向上向きになる姿勢になるように、支持機構200を制御してよい。 The attitude control unit 210 controls the support mechanism 200 so that the posture of the image pickup apparatus 100 is the first posture in which the movement direction of the holding frame 110 is the first direction having the component in the gravity direction. The first direction may be a direction in which the moving direction of the holding frame is the direction of gravity. The attitude control unit 210 may control the support mechanism 200 so that the image pickup direction of the image pickup apparatus 100 is downward in the vertical direction or upward in the vertical direction.
姿勢制御部210は、撮像装置100の姿勢を調整する予め定められたキャリブレーションを支持機構200に実行させることに応じて、撮像装置100の姿勢を第1姿勢してよい。姿勢制御部210が、キャリブレーションを実行することで、撮像装置100の実際の姿勢(ピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸の回転位置)と、姿勢制御部210が認識している撮像装置100の姿勢(ピッチ軸、ロール軸、及びヨー軸の回転位置)とを一致させる位置補正を行う。姿勢制御部210は、撮像システム10の電源をオンしたときに、キャリブレーションを実行してよい。 The attitude control unit 210 may first position the posture of the image pickup device 100 in response to causing the support mechanism 200 to perform a predetermined calibration for adjusting the posture of the image pickup device 100. When the attitude control unit 210 executes calibration, the actual posture (rotational positions of the pitch axis, roll axis, and yaw axis) of the image pickup device 100 and the image pickup device 100 recognized by the attitude control unit 210 Position correction is performed to match the attitude (rotational positions of the pitch axis, roll axis, and yaw axis). The attitude control unit 210 may perform calibration when the power of the imaging system 10 is turned on.
レンズ制御部182は、撮像装置100の姿勢が第1姿勢の状態で、駆動部130を制御して保持枠110をガイド構造120を介して第1方向に移動させる。これにより、レンズ制御部182は、ボール123と第1ガイドレール1212と第2ガイドレール1222との位置関係を調整する。 The lens control unit 182 controls the drive unit 130 to move the holding frame 110 in the first direction via the guide structure 120 while the image pickup device 100 is in the first posture. As a result, the lens control unit 182 adjusts the positional relationship between the ball 123, the first guide rail 1212, and the second guide rail 1222.
レンズ制御部182は、撮像装置100の姿勢が第1姿勢の状態で、ボール123と第1ガイドレール1212と第2ガイドレール1222との位置関係が予め定められた位置関係になるように、駆動部130を制御して保持枠110をガイド構造120を介して光軸方向に移動させてよい。レンズ制御部182は、第1ガイドレール1212の一端部分及び第2ガイドレール1222の一端部分とボール123との間、及び第1ガイドレール1212の他端部分及び第2ガイドレール1222の他端部分とボール123との間に空間ができるように、ボール123と第1ガイドレール1212と第2ガイドレール1222との位置関係を調整してよい。 The lens control unit 182 is driven so that the positional relationship between the ball 123, the first guide rail 1212, and the second guide rail 1222 becomes a predetermined positional relationship when the posture of the image pickup apparatus 100 is the first posture. The holding frame 110 may be moved in the optical axis direction via the guide structure 120 by controlling the unit 130. The lens control unit 182 is used between one end of the first guide rail 1212 and one end of the second guide rail 1222 and the ball 123, and the other end of the first guide rail 1212 and the other end of the second guide rail 1222. The positional relationship between the ball 123, the first guide rail 1212, and the second guide rail 1222 may be adjusted so that a space is created between the ball 123 and the ball 123.
レンズ制御部182は、撮像装置100の姿勢が第1姿勢の状態で、ボール123と第1ガイドレール1212と第2ガイドレール1222との位置関係が予め定められた位置関係になるように、駆動部130を制御して保持枠110をガイド構造120を介して光軸方向に予め定められた位置まで移動させてよい。保持枠110は、光軸方向に第1位置から第2位置まで移動可能でよい。予め定められた位置は、第1位置または第2位置でよい。保持枠110の第1位置から第2位置までの移動範囲は、至近端から無限遠端までに相当するレンズ101の駆動範囲に対応してよい。 The lens control unit 182 is driven so that the positional relationship between the ball 123, the first guide rail 1212, and the second guide rail 1222 becomes a predetermined positional relationship when the posture of the image pickup apparatus 100 is the first posture. The unit 130 may be controlled to move the holding frame 110 to a predetermined position in the optical axis direction via the guide structure 120. The holding frame 110 may be movable from the first position to the second position in the optical axis direction. The predetermined position may be the first position or the second position. The moving range of the holding frame 110 from the first position to the second position may correspond to the driving range of the lens 101 corresponding to the closest end to the infinity end.
姿勢制御部210は、ユーザからの指示に応じて、撮像装置100の姿勢を第1姿勢して、レンズ制御部182は、撮像装置100の姿勢が第1姿勢の状態で、ボール123と第1ガイドレール1212と第2ガイドレール1222との位置関係を調整してよい。姿勢制御部210は、加速度センサ214で検出される加速度が予め定められた閾値を超えた場合、撮像装置100に強い衝撃が生じ、ボール123の位置ずれが生じた可能性が高いと判断して、撮像装置100の姿勢を第1姿勢して、レンズ制御部182は、撮像装置100の姿勢が第1姿勢の状態で、ボール123と第1ガイドレール1212と第2ガイドレール1222との位置関係を調整してよい。 The posture control unit 210 takes the posture of the image pickup device 100 as the first posture in response to an instruction from the user, and the lens control unit 182 sets the ball 123 and the first posture in the state where the posture of the image pickup device 100 is the first posture. The positional relationship between the guide rail 1212 and the second guide rail 1222 may be adjusted. When the acceleration detected by the acceleration sensor 214 exceeds a predetermined threshold value, the attitude control unit 210 determines that there is a high possibility that a strong impact is generated on the image pickup device 100 and the position of the ball 123 is displaced. With the posture of the image pickup device 100 as the first posture, the lens control unit 182 has a positional relationship between the ball 123, the first guide rail 1212, and the second guide rail 1222 in the state where the posture of the image pickup device 100 is the first posture. May be adjusted.
上記のような撮像装置100は、移動体に搭載されてもよい。撮像装置100は、図9に示すような、無人航空機(UAV)に搭載されてもよい。UAV1000は、UAV本体20、ジンバル50、複数の撮像装置60、及び撮像装置100を備えてよい。ジンバル50、及び撮像装置100は、撮像システムの一例である。UAV1000は、推進部により推進される移動体の一例である。移動体とは、UAVの他、空中を移動する他の航空機などの飛行体、地上を移動する車両、水上を移動する船舶等を含む概念である。 The image pickup apparatus 100 as described above may be mounted on a moving body. The image pickup device 100 may be mounted on an unmanned aerial vehicle (UAV) as shown in FIG. The UAV 1000 may include a UAV main body 20, a gimbal 50, a plurality of imaging devices 60, and an imaging device 100. The gimbal 50 and the imaging device 100 are examples of an imaging system. The UAV1000 is an example of a moving body propelled by a propulsion unit. The moving body is a concept including a UAV, a flying object such as another aircraft moving in the air, a vehicle moving on the ground, a ship moving on the water, and the like.
UAV本体20は、複数の回転翼を備える。複数の回転翼は、推進部の一例である。UAV本体20は、複数の回転翼の回転を制御することでUAV1000を飛行させる。UAV本体20は、例えば、4つの回転翼を用いてUAV1000を飛行させる。回転翼の数は、4つには限定されない。また、UAV1000は、回転翼を有さない固定翼機でもよい。 The UAV main body 20 includes a plurality of rotor blades. The plurality of rotor blades are an example of a propulsion unit. The UAV main body 20 flies the UAV 1000 by controlling the rotation of a plurality of rotor blades. The UAV body 20 flies the UAV 1000 using, for example, four rotor blades. The number of rotor blades is not limited to four. Further, the UAV1000 may be a fixed-wing aircraft having no rotor blades.
撮像装置100は、所望の撮像範囲に含まれる被写体を撮像する撮像用のカメラである。ジンバル50は、撮像装置100を回転可能に支持する。ジンバル50は、支持機構の一例である。例えば、ジンバル50は、撮像装置100を、アクチュエータを用いてピッチ軸で回転可能に支持する。ジンバル50は、撮像装置100を、アクチュエータを用いて更にロール軸及びヨー軸のそれぞれを中心に回転可能に支持する。ジンバル50は、ヨー軸、ピッチ軸、及びロール軸の少なくとも1つを中心に撮像装置100を回転させることで、撮像装置100の姿勢を変更してよい。 The imaging device 100 is an imaging camera that captures a subject included in a desired imaging range. The gimbal 50 rotatably supports the imaging device 100. The gimbal 50 is an example of a support mechanism. For example, the gimbal 50 rotatably supports the imaging device 100 on a pitch axis using an actuator. The gimbal 50 further rotatably supports the image pickup device 100 around each of the roll axis and the yaw axis by using an actuator. The gimbal 50 may change the posture of the image pickup device 100 by rotating the image pickup device 100 around at least one of the yaw axis, the pitch axis, and the roll axis.
複数の撮像装置60は、UAV1000の飛行を制御するためにUAV1000の周囲を撮像するセンシング用のカメラである。2つの撮像装置60が、UAV1000の機首である正面に設けられてよい。更に他の2つの撮像装置60が、UAV1000の底面に設けられてよい。正面側の2つの撮像装置60はペアとなり、いわゆるステレオカメラとして機能してよい。底面側の2つの撮像装置60もペアとなり、ステレオカメラとして機能してよい。複数の撮像装置60により撮像された画像に基づいて、UAV1000の周囲の3次元空間データが生成されてよい。UAV1000が備える撮像装置60の数は4つには限定されない。UAV1000は、少なくとも1つの撮像装置60を備えていればよい。UAV1000は、UAV1000の機首、機尾、側面、底面、及び天井面のそれぞれに少なくとも1つの撮像装置60を備えてもよい。撮像装置60で設定できる画角は、撮像装置100で設定できる画角より広くてよい。撮像装置60は、単焦点レンズまたは魚眼レンズを有してもよい。 The plurality of imaging devices 60 are sensing cameras that image the surroundings of the UAV 1000 in order to control the flight of the UAV 1000. Two imaging devices 60 may be provided in front of the nose of the UAV 1000. Yet two other imaging devices 60 may be provided on the bottom surface of the UAV 1000. The two image pickup devices 60 on the front side may form a pair and function as a so-called stereo camera. The two imaging devices 60 on the bottom side may also be paired and function as a stereo camera. Three-dimensional spatial data around the UAV 1000 may be generated based on the images captured by the plurality of imaging devices 60. The number of image pickup devices 60 included in the UAV 1000 is not limited to four. The UAV 1000 may include at least one imaging device 60. The UAV1000 may be provided with at least one imaging device 60 on each of the nose, nose, side surface, bottom surface, and ceiling surface of the UAV1000. The angle of view that can be set by the image pickup device 60 may be wider than the angle of view that can be set by the image pickup device 100. The image pickup apparatus 60 may have a single focus lens or a fisheye lens.
遠隔操作装置600は、UAV1000と通信して、UAV1000を遠隔操作する。遠隔操作装置600は、UAV1000と無線で通信してよい。遠隔操作装置600は、UAV1000に上昇、下降、加速、減速、前進、後進、回転等のUAV1000の移動に関する各種命令を示す指示情報を送信する。指示情報は、例えば、UAV1000の高度を上昇させる指示情報を含む。指示情報は、UAV1000が位置すべき高度を示してよい。UAV1000は、遠隔操作装置600から受信した指示情報により示される高度に位置するように移動する。指示情報は、UAV1000を上昇させる上昇命令を含んでよい。UAV1000は、上昇命令を受け付けている間、上昇する。UAV1000は、上昇命令を受け付けても、UAV1000の高度が上限高度に達している場合には、上昇を制限してよい。 The remote control device 600 communicates with the UAV 1000 to remotely control the UAV 1000. The remote control device 600 may communicate wirelessly with the UAV 1000. The remote control device 600 transmits to the UAV 1000 instruction information indicating various commands related to the movement of the UAV 1000 such as ascending, descending, accelerating, decelerating, advancing, reversing, and rotating. The instruction information includes, for example, instruction information for raising the altitude of the UAV 1000. The instruction information may indicate the altitude at which the UAV 1000 should be located. The UAV 1000 moves to be located at an altitude indicated by the instruction information received from the remote control device 600. The instruction information may include an ascending instruction to ascend the UAV 1000. The UAV1000 rises while accepting the rise order. Even if the UAV1000 accepts the ascending order, the ascending may be restricted if the altitude of the UAV1000 has reached the upper limit altitude.
図10は、撮像システム10の電源がオンされたときの処理手順の一例を示す。撮像システム10の電源がオンすると(S100)、姿勢制御部210は、支持機構200のキャリブレーションを開始する(S102)。姿勢制御部210は、ロール軸駆動機構201、ピッチ軸駆動機構202、及びヨー軸駆動機構203を駆動させて、撮像装置100を回転させる。姿勢制御部210は、撮像装置100を回転させたときに角速度センサ212及び加速度センサ214で検出される撮像装置100の角速度及び加速度に基づいて、撮像装置100の実際の姿勢と、姿勢制御部210が認識している撮像装置100の姿勢とを一致させる位置補正を行う。 FIG. 10 shows an example of a processing procedure when the power of the imaging system 10 is turned on. When the power of the imaging system 10 is turned on (S100), the attitude control unit 210 starts calibrating the support mechanism 200 (S102). The attitude control unit 210 drives the roll axis drive mechanism 201, the pitch axis drive mechanism 202, and the yaw axis drive mechanism 203 to rotate the image pickup device 100. The attitude control unit 210 sets the actual posture of the image pickup device 100 and the attitude control unit 210 based on the angular velocity and acceleration of the image pickup device 100 detected by the angular velocity sensor 212 and the acceleration sensor 214 when the image pickup device 100 is rotated. Performs position correction to match the attitude of the image pickup apparatus 100 recognized by.
さらに、姿勢制御部210は、支持機構200を制御することで、撮像装置100を第1姿勢に制御する。姿勢制御部210は、例えば、撮像装置100の撮像方向が鉛直方向下向きになるように支持機構200を制御する。撮像システム10が図9に示すようなUAV1000に搭載されている場合、撮像システム10の電源がオンすると、撮像装置100の撮像方向401は、図11Aに示すように、水平方向になる。この状態から、姿勢制御部210は、図11Bに示すように、撮像装置100の撮像方向401が鉛直方向下向きなるように、ジンバル50を制御する。この状態で、レンズ制御部182は、保持枠110を重力方向である第1方向に移動させる(S106)。レンズ制御部182は、図11Bに示すように、保持枠110を鉛直方向下向きに移動させる。保持枠110が重力方向に移動するので、ボール123の位置ずれが生じている場合でも、駆動部130の電力を最小限に抑えて、保持枠110を移動させることができる。そして、レンズ制御部182が、保持枠110を予め定められた位置まで光軸方向に移動させた後、逆方向に移動させることで、ボール123の位置ずれを解消させることができる。 Further, the attitude control unit 210 controls the image pickup apparatus 100 to the first posture by controlling the support mechanism 200. The attitude control unit 210 controls, for example, the support mechanism 200 so that the imaging direction of the imaging device 100 is downward in the vertical direction. When the image pickup system 10 is mounted on the UAV 1000 as shown in FIG. 9, when the power of the image pickup system 10 is turned on, the image pickup direction 401 of the image pickup apparatus 100 becomes the horizontal direction as shown in FIG. 11A. From this state, the attitude control unit 210 controls the gimbal 50 so that the imaging direction 401 of the imaging device 100 faces downward in the vertical direction, as shown in FIG. 11B. In this state, the lens control unit 182 moves the holding frame 110 in the first direction, which is the direction of gravity (S106). As shown in FIG. 11B, the lens control unit 182 moves the holding frame 110 downward in the vertical direction. Since the holding frame 110 moves in the direction of gravity, the holding frame 110 can be moved by minimizing the electric power of the drive unit 130 even when the position of the ball 123 is displaced. Then, the lens control unit 182 moves the holding frame 110 to a predetermined position in the optical axis direction and then moves it in the opposite direction, so that the misalignment of the ball 123 can be eliminated.
その後、姿勢制御部210は、撮像装置100の姿勢を基準姿勢に制御する(S108)。例えば、姿勢制御部210は、図11Cに示すように、撮像装置100の撮像方向が水平方向なるようにジンバル50を制御する。 After that, the posture control unit 210 controls the posture of the image pickup apparatus 100 to the reference posture (S108). For example, the attitude control unit 210 controls the gimbal 50 so that the imaging direction of the imaging device 100 is horizontal, as shown in FIG. 11C.
図12は、本発明の複数の態様が全体的または部分的に具現化されてよいコンピュータ1300の一例を示す。コンピュータ1300にインストールされたプログラムは、コンピュータ1300に、本発明の実施形態に係る装置に関連付けられるオペレーションまたは当該装置の1または複数の「部」として機能させることができる。または、当該プログラムは、コンピュータ1300に当該オペレーションまたは当該1または複数の「部」を実行させることができる。当該プログラムは、コンピュータ1300に、本発明の実施形態に係るプロセスまたは当該プロセスの段階を実行させることができる。そのようなプログラムは、コンピュータ1300に、本明細書に記載のフローチャート及びブロック図のブロックのうちのいくつかまたはすべてに関連付けられた特定のオペレーションを実行させるべく、CPU1312によって実行されてよい。 FIG. 12 shows an example of a computer 1300 in which a plurality of aspects of the present invention may be embodied in whole or in part. The program installed on the computer 1300 can cause the computer 1300 to function as an operation associated with the device according to an embodiment of the present invention or as one or more "parts" of the device. Alternatively, the program may cause the computer 1300 to perform the operation or the one or more "parts". The program may cause the computer 1300 to perform a process or a step of the process according to an embodiment of the present invention. Such a program may be run by the CPU 1312 to cause the computer 1300 to perform certain operations associated with some or all of the blocks of the flowcharts and block diagrams described herein.
本実施形態によるコンピュータ1300は、CPU1312、及びRAM1314を含み、それらはホストコントローラ1310によって相互に接続されている。コンピュータ1300はまた、通信インタフェース1322、入力/出力ユニットを含み、それらは入力/出力コントローラ1320を介してホストコントローラ1310に接続されている。コンピュータ1300はまた、ROM1330を含む。CPU1312は、ROM1330及びRAM1314内に格納されたプログラムに従い動作し、それにより各ユニットを制御する。 The computer 1300 according to this embodiment includes a CPU 1312 and a RAM 1314, which are connected to each other by a host controller 1310. The computer 1300 also includes a communication interface 1322, an input / output unit, which are connected to the host controller 1310 via an input / output controller 1320. Computer 1300 also includes ROM 1330. The CPU 1312 operates according to the programs stored in the ROM 1330 and the RAM 1314, thereby controlling each unit.
通信インタフェース1322は、ネットワークを介して他の電子デバイスと通信する。ハードディスクドライブが、コンピュータ1300内のCPU1312によって使用されるプログラム及びデータを格納してよい。ROM1330はその中に、アクティブ化時にコンピュータ1300によって実行されるブートプログラム等、及び/またはコンピュータ1300のハードウェアに依存するプログラムを格納する。プログラムが、CR−ROM、USBメモリまたはICカードのようなコンピュータ可読記録媒体またはネットワークを介して提供される。プログラムは、コンピュータ可読記録媒体の例でもあるRAM1314、またはROM1330にインストールされ、CPU1312によって実行される。これらのプログラム内に記述される情報処理は、コンピュータ1300に読み取られ、プログラムと、上記様々なタイプのハードウェアリソースとの間の連携をもたらす。装置または方法が、コンピュータ1300の使用に従い情報のオペレーションまたは処理を実現することによって構成されてよい。 The communication interface 1322 communicates with other electronic devices via the network. A hard disk drive may store programs and data used by CPU 1312 in computer 1300. The ROM 1330 stores in it a boot program or the like executed by the computer 1300 at the time of activation, and / or a program depending on the hardware of the computer 1300. The program is provided via a computer-readable recording medium such as a CR-ROM, USB stick or IC card or network. The program is installed in RAM 1314 or ROM 1330, which is also an example of a computer-readable recording medium, and is executed by CPU 1312. The information processing described in these programs is read by the computer 1300 and provides a link between the program and the various types of hardware resources described above. The device or method may be configured to implement the operation or processing of information according to the use of computer 1300.
例えば、通信がコンピュータ1300及び外部デバイス間で実行される場合、CPU1312は、RAM1314にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理に基づいて、通信インタフェース1322に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース1322は、CPU1312の制御の下、RAM1314、またはUSBメモリのような記録媒体内に提供される送信バッファ領域に格納された送信データを読み取り、読み取られた送信データをネットワークに送信し、またはネットワークから受信した受信データを記録媒体上に提供される受信バッファ領域等に書き込む。 For example, when communication is executed between the computer 1300 and an external device, the CPU 1312 executes a communication program loaded in the RAM 1314, and performs communication processing on the communication interface 1322 based on the processing described in the communication program. You may order. Under the control of the CPU 1312, the communication interface 1322 reads the transmission data stored in the transmission buffer area provided in the RAM 1314 or a recording medium such as a USB memory, and transmits the read transmission data to the network, or The received data received from the network is written to the reception buffer area or the like provided on the recording medium.
また、CPU1312は、USBメモリ等のような外部記録媒体に格納されたファイルまたはデータベースの全部または必要な部分がRAM1314に読み取られるようにし、RAM1314上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。CPU1312は次に、処理されたデータを外部記録媒体にライトバックしてよい。 Further, the CPU 1312 makes the RAM 1314 read all or necessary parts of a file or a database stored in an external recording medium such as a USB memory, and executes various types of processing on the data on the RAM 1314. Good. The CPU 1312 may then write back the processed data to an external recording medium.
様々なタイプのプログラム、データ、テーブル、及びデータベースのような様々なタイプの情報が記録媒体に格納され、情報処理を受けてよい。CPU1312は、RAM1314から読み取られたデータに対し、本開示の随所に記載され、プログラムの命令シーケンスによって指定される様々なタイプのオペレーション、情報処理、条件判断、条件分岐、無条件分岐、情報の検索/置換等を含む、様々なタイプの処理を実行してよく、結果をRAM1314に対しライトバックする。また、CPU1312は、記録媒体内のファイル、データベース等における情報を検索してよい。例えば、各々が第2の属性の属性値に関連付けられた第1の属性の属性値を有する複数のエントリが記録媒体内に格納される場合、CPU1312は、第1の属性の属性値が指定される、条件に一致するエントリを当該複数のエントリの中から検索し、当該エントリ内に格納された第2の属性の属性値を読み取り、それにより予め定められた条件を満たす第1の属性に関連付けられた第2の属性の属性値を取得してよい。 Various types of information such as various types of programs, data, tables, and databases may be stored on recording media and subject to information processing. The CPU 1312 describes various types of operations, information processing, conditional judgment, conditional branching, unconditional branching, and information retrieval described throughout the present disclosure for the data read from the RAM 1314 and specified by the instruction sequence of the program. Various types of processing may be performed, including / replacement, etc., and the results are written back to RAM 1314. Further, the CPU 1312 may search for information in a file, a database, or the like in the recording medium. For example, when a plurality of entries each having an attribute value of the first attribute associated with the attribute value of the second attribute are stored in the recording medium, the CPU 1312 specifies the attribute value of the first attribute. Search for an entry that matches the condition from the plurality of entries, read the attribute value of the second attribute stored in the entry, and associate it with the first attribute that satisfies the predetermined condition. The attribute value of the second attribute obtained may be acquired.
上で説明したプログラムまたはソフトウェアモジュールは、コンピュータ1300上またはコンピュータ1300近傍のコンピュータ可読記憶媒体に格納されてよい。また、専用通信ネットワークまたはインターネットに接続されたサーバーシステム内に提供されるハードディスクまたはRAMのような記録媒体が、コンピュータ可読記憶媒体として使用可能であり、それによりプログラムを、ネットワークを介してコンピュータ1300に提供する。 The program or software module described above may be stored on a computer readable storage medium on or near the computer 1300. Also, a recording medium such as a hard disk or RAM provided in a dedicated communication network or a server system connected to the Internet can be used as a computer-readable storage medium, thereby allowing the program to be transferred to the computer 1300 over the network. provide.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the description of the claims that such modified or improved forms may also be included in the technical scope of the present invention.
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of operations, procedures, steps, steps, etc. in the devices, systems, programs, and methods shown in the claims, specification, and drawings is particularly "before" and "prior to". It should be noted that it can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Even if the scope of claims, the specification, and the operation flow in the drawings are explained using "first", "next", etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It's not a thing.
10 撮像システム
20 UAV本体
50 ジンバル
60 撮像装置
100 撮像装置
101 レンズ
110 保持枠
120 ガイド構造
121 第1ガイド部
122 第2ガイド部
123 ボール
130 駆動部
131 磁石
132 コイル
133 ヨーク
140 収容部
148 位置センサ
160 外カバー
170 イメージセンサ
172 IRカットフィルタ
176 メモリ
180 撮像制御部
182 レンズ制御部
200 支持機構
201 ロール軸駆動機構
202 ピッチ軸駆動機構
203 ヨー軸駆動機構
204 基部
210 姿勢制御部
212 角速度センサ
214 加速度センサ
300 把持部
301 操作インタフェース
302 表示部
600 遠隔操作装置
1000 UAV
1300 コンピュータ
1310 ホストコントローラ
1312 CPU
1314 RAM
1320 入力/出力コントローラ
1322 通信インタフェース
1330 ROM
10 Imaging system 20 UAV main unit 50 Gimbal 60 Imaging device 100 Imaging device 101 Lens 110 Holding frame 120 Guide structure 121 First guide unit 122 Second guide unit 123 Ball 130 Drive unit 131 Magnet 132 Coil 133 Yoke 140 Accommodation unit 148 Position sensor 160 Outer cover 170 Image sensor 172 IR cut filter 176 Memory 180 Imaging control unit 182 Lens control unit 200 Support mechanism 201 Roll axis drive mechanism 202 Pitch axis drive mechanism 203 Yaw axis drive mechanism 204 Base 210 Attitude control unit 212 Angle speed sensor 214 Accelerometer 300 Grip section 301 Operation interface 302 Display section 600 Remote control device 1000 UAV
1300 computer 1310 host controller 1312 CPU
1314 RAM
1320 Input / Output Controller 1322 Communication Interface 1330 ROM
Claims (11)
前記撮像装置は、
レンズと、
前記レンズを保持する保持枠と、
前記保持枠の光軸方向への移動をガイドするガイド構造と、
前記保持枠を前記ガイド構造を介して光軸方向に沿って駆動させる駆動部と、
前記保持枠、前記ガイド構造、及び前記駆動部を収容する収容部と
を備え、
前記ガイド構造は、
前記保持枠に設けられ、前記光軸方向に沿った第1溝部を有する第1ガイド部と、
前記収容部に設けられ、前記第1溝部に対向する前記光軸方向に沿った第2溝部を有する第2ガイド部と、
前記第1溝部と前記第2溝部との間に配置されるボールと
を有し、
前記制御装置は、
前記撮像装置の姿勢を、前記保持枠の移動方向が重力方向の成分を有する第1方向になる第1姿勢にすべく、前記支持機構を制御し、
前記駆動部を制御して前記保持枠を前記ガイド構造を介して前記第1方向に移動させることにより、前記ボールと前記第1溝部と前記第2溝部との位置関係を調整するように構成される回路を備える、制御装置。 A control device that controls an image pickup device and a support mechanism that rotatably supports the image pickup device.
The image pickup device
With the lens
A holding frame for holding the lens and
A guide structure that guides the movement of the holding frame in the optical axis direction,
A drive unit that drives the holding frame along the optical axis direction via the guide structure,
The holding frame, the guide structure, and the accommodating portion for accommodating the driving portion are provided.
The guide structure
A first guide portion provided on the holding frame and having a first groove portion along the optical axis direction, and a first guide portion.
A second guide portion provided in the accommodating portion and having a second groove portion along the optical axis direction facing the first groove portion, and a second guide portion.
It has a ball arranged between the first groove portion and the second groove portion, and has a ball.
The control device is
The support mechanism is controlled so that the posture of the image pickup apparatus is set to the first posture in which the movement direction of the holding frame is the first direction having the component in the gravity direction.
By controlling the drive unit and moving the holding frame in the first direction via the guide structure, the positional relationship between the ball, the first groove portion, and the second groove portion is adjusted. A control device equipped with a circuit.
前記保持枠及び前記収容部の一方に支持される磁石と、
前記磁石に対向し、前記保持枠及び前記収容部の他方に支持されるコイル及びヨークと
を有し、
前記磁石と前記ヨークとの間の磁力により、前記第1ガイド部を前記第2ガイド部に押し付け、かつ前記コイルに発生するローレンツ力により前記保持枠を前記ガイド構造を介して前記光軸方向に駆動させる、請求項1に記載の制御装置。 The drive unit
A magnet supported by one of the holding frame and the accommodating portion,
It has a coil and a yoke that face the magnet and are supported by the other of the holding frame and the housing.
The magnetic force between the magnet and the yoke presses the first guide portion against the second guide portion, and the Lorentz force generated in the coil pushes the holding frame in the optical axis direction via the guide structure. The control device according to claim 1, which is driven.
前記予め定められた位置は、前記第1位置または前記第2位置である、請求項6に記載の制御装置。 The control device according to claim 6, wherein the holding frame is movable from a first position to a second position in the optical axis direction, and the predetermined position is the first position or the second position. ..
前記支持機構と、
前記撮像装置と
を備える撮像システム。 The control device according to any one of claims 1 to 7.
With the support mechanism
An imaging system including the imaging device.
前記撮像装置は、レンズと、前記レンズを保持する保持枠と、前記保持枠の光軸方向への移動をガイドするガイド構造と、前記保持枠を前記ガイド構造を介して光軸方向に沿って駆動させる駆動部と、前記保持枠、前記ガイド構造、及び前記駆動部を収容する収容部とを備え、
前記ガイド構造は、前記保持枠に設けられ、前記光軸方向に沿った第1溝部を有する第1ガイド部と、前記収容部に設けられ、前記第1溝部に対向する前記光軸方向に沿った第2溝部を有する第2ガイド部と、前記第1溝部と前記第2溝部との間に配置されるボールとを有し、
前記制御方法は、
前記撮像装置の姿勢を、前記保持枠の移動方向が重力方向の成分を有する第1方向になる第1姿勢にすべく、前記支持機構を制御する段階と、
前記駆動部を制御して前記保持枠を前記ガイド構造を介して前記第1方向に移動させることにより、前記ボールと前記第1溝部と前記第2溝部との位置関係を調整する段階と
を備える、制御方法。 A control method for controlling an image pickup device and a support mechanism that rotatably supports the image pickup device.
The image pickup apparatus includes a lens, a holding frame for holding the lens, a guide structure for guiding the movement of the holding frame in the optical axis direction, and the holding frame along the optical axis direction via the guide structure. A drive unit to be driven, a holding frame, a guide structure, and an accommodating unit for accommodating the drive unit are provided.
The guide structure is provided in the holding frame and has a first guide portion having a first groove portion along the optical axis direction, and the guide structure is provided in the accommodating portion and is provided along the optical axis direction facing the first groove portion. It has a second guide portion having a second groove portion and a ball arranged between the first groove portion and the second groove portion.
The control method is
A step of controlling the support mechanism so that the posture of the image pickup apparatus is set to a first posture in which the movement direction of the holding frame is the first direction having a component in the gravity direction.
By controlling the drive unit and moving the holding frame in the first direction via the guide structure, the stage includes a step of adjusting the positional relationship between the ball, the first groove portion, and the second groove portion. , Control method.
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