JP7003357B2 - 制御装置、撮像装置、移動体、制御方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、制御装置、撮像装置、移動体、制御方法、及びプログラムに関する。

特許文献１には、撮像レンズ部に装着されたアクセサリの種類を特定する機能を持つ撮像装置が開示されている。特許文献１には、アクセサリとしてテレコンバータレンズやワイドコンバータレンズ等が例示されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１０－８７５８４号公報

イメージセンサが画素情報を出力可能な速度には上限がある。しかし、イメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くすることによって、撮像レートを高めることができる。しかし、イメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くすると、視野角が狭い画像になってしまう。

本発明の一態様に係る制御装置は、撮像レートを示す情報を取得するよう構成された回路を備える。回路は、撮像レートが予め定められた値を超える場合に、撮像レンズの画角を広角に変化させ、撮像レンズを通過した光を受光するイメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くするように構成される。

撮像レンズは、被写体光路に挿入可能なワイドコンバージョンレンズを備えてよい。回路は、撮像レートが予め定められた値を超える場合に、ワイドコンバージョンレンズを被写体光路に挿入し、イメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くするように構成されてよい。

ワイドコンバージョンレンズは、被写体光路に挿入された挿入位置と被写体光路から退避した退避位置との間で移動可能であってよい。回路は、撮像レートが予め定められた値を超えない状態から予め定められた値を超える状態に遷移する場合に、ワイドコンバージョンレンズを退避位置から挿入位置に移動させ、イメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くしてよい。

ワイドコンバージョンレンズは、被写体光路に挿入された挿入位置と被写体光路から退避した退避位置との間で移動可能であってよい。回路は、撮像レートが予め定められた値を超える状態から予め定められた値を超えない状態に遷移する場合に、ワイドコンバージョンレンズを挿入位置から退避位置に移動させ、イメージセンサから画像を読み出す範囲を広くしてよい。

回路は、イメージセンサの第１の範囲から画像を読み出す第１の読み出しモードと、第１の範囲の１／ｎ倍の範囲から画像を読み出す第２の読み出しモードとを有してよい。ワイドコンバージョンレンズは、被写体光路に挿入されている場合に、被写体光路に挿入されていない場合に比べて、撮像レンズの焦点距離を１／ｎ倍にするように設計されていてよい。回路は、撮像レートが予め定められた値を超える場合に、ワイドコンバージョンレンズを被写体光路に挿入し、第２の読み出しモードでイメージセンサから画像を読み出すように構成されてよい。

回路は、イメージセンサを備える撮像装置のユーザによって指示された撮像レートが予め定められた値を超える場合に、撮像レンズの画角を広角に変化させ、イメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くするように構成されてよい。

本発明の一態様に係る撮像装置は、上記のイメージセンサと、上記の制御装置と備える。

本発明の一態様に係る撮像装置は、上記のイメージセンサと、上記のワイドコンバージョンレンズと、上記の制御装置とを備える。

本発明の一態様に係る移動体は、上記の撮像装置を備えて移動する移動体でよい。

本発明の一態様に係る制御方法は、撮像レートを示す情報を取得する段階を備える。制御方法は、撮像レートが予め定められた値を超える場合に、撮像レンズの画角を広角に変化させ、撮像レンズを通過した光を受光するイメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くする段階を備える。

本発明の一態様に係るプログラムは、撮像レートを示す情報を取得する手順をコンピュータに実行させる。プログラムは、撮像レートが予め定められた値を超える場合に、撮像レンズの画角を広角に変化させ、撮像レンズを通過した光を受光するイメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くする手順をコンピュータに実行させる。

本発明の一態様によれば、視野角の低下を抑制しつつ、イメージセンサから高速に画像を読み出すことができる。

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。

無人航空機（ＵＡＶ）１０及び遠隔操作装置３００の外観の一例を示す。 ＵＡＶ１０の機能ブロックの一例を示す。 ワイドコンバージョンレンズ２１８が被写体光路に挿入された状態を示す。 ワイドコンバージョンレンズ２１８が被写体光路から退避した状態を示す。 ３０ｆｐｓのフレームレートで撮像する場合を示す。 ６０ｆｐｓのフレームレートで撮像する場合を示す。 撮像制御部１１０が実行する処理の手順を示すフローチャートである。 コンピュータ１２００の一例を示す。

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。

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。

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。

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（ＲＴＭ）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。

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。

図１は、無人航空機（ＵＡＶ）１０及び遠隔操作装置３００の外観の一例を示す。ＵＡＶ１０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を備える。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。ＵＡＶ１０は、移動体とは、空中を移動する飛行体、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。空中を移動する飛行体とは、ＵＡＶの他、空中を移動する他の航空機、飛行船、ヘリコプター等を含む概念である。

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ＵＡＶ１０を飛行させる。ＵＡＶ本体２０は、例えば、４つの回転翼を用いてＵＡＶ１０を飛行させる。回転翼の数は、４つには限定されない。また、ＵＡＶ１０は、回転翼を有さない固定翼機でもよい。

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。

複数の撮像装置６０は、ＵＡＶ１０の飛行を制御するためにＵＡＶ１０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、ＵＡＶ１０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、ＵＡＶ１０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、ＵＡＶ１０の周囲の３次元空間データが生成されてよい。ＵＡＶ１０が備える撮像装置６０の数は４つには限定されない。ＵＡＶ１０は、少なくとも１つの撮像装置６０を備えていればよい。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ１０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。

遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０と通信して、ＵＡＶ１０を遠隔操作する。遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０と無線で通信してよい。遠隔操作装置３００は、ＵＡＶ１０に上昇、下降、加速、減速、前進、後進、回転などのＵＡＶ１０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、ＵＡＶ１０の高度を上昇させる指示情報を含む。指示情報は、ＵＡＶ１０が位置すべき高度を示してよい。ＵＡＶ１０は、遠隔操作装置３００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、ＵＡＶ１０を上昇させる上昇命令を含んでよい。ＵＡＶ１０は、上昇命令を受け付けている間、上昇する。ＵＡＶ１０は、上昇命令を受け付けても、ＵＡＶ１０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。

図２は、ＵＡＶ１０の機能ブロックの一例を示す。ＵＡＶ１０は、ＵＡＶ制御部３０、メモリ３７、通信インタフェース３６、推進部４０、ＧＰＳ受信機４１、慣性計測装置（ＩＭＵ）４２、磁気コンパス４３、気圧高度計４４、温度センサ４５、湿度センサ４６、ジンバル５０、撮像装置６０、及び撮像装置１００を備える。

通信インタフェース３６は、遠隔操作装置３００などの他の装置と通信する。通信インタフェース３６は、遠隔操作装置３００からＵＡＶ制御部３０に対する各種の命令を含む指示情報を受信してよい。メモリ３７は、ＵＡＶ制御部３０が、推進部４０、ＧＰＳ受信機４１、慣性計測装置４２、磁気コンパス４３、気圧高度計４４、温度センサ４５、湿度センサ４６、ジンバル５０、撮像装置６０、及び撮像装置１００を制御するのに必要なプログラム等を格納する。メモリ３７は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、及びソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等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３７は、ＵＡＶ本体２０の内部に設けられてよい。ＵＡＶ本体２０から取り外し可能に設けられてよい。

ＵＡＶ制御部３０は、メモリ３７に格納されたプログラムに従ってＵＡＶ１０の飛行及び撮像を制御する。ＵＡＶ制御部３０は、ＣＰＵまたはＭＰＵ等のマイクロプロセッサ、ＭＣＵ等のマイクロコントローラ等により構成されてよい。ＵＡＶ制御部３０は、通信インタフェース３６を介して遠隔操作装置３００から受信した命令に従って、ＵＡＶ１０の飛行及び撮像を制御する。推進部４０は、ＵＡＶ１０を推進させる。推進部４０は、複数の回転翼と、複数の回転翼を回転させる複数の駆動モータとを有する。推進部４０は、ＵＡＶ制御部３０からの命令に従って複数の駆動モータを介して複数の回転翼を回転させて、ＵＡＶ１０を飛行させる。

ＧＰＳ受信機４１は、複数のＧＰＳ衛星から発信された時刻を示す複数の信号を受信する。ＧＰＳ受信機４１は、受信された複数の信号に基づいてＧＰＳ受信機４１の位置（緯度及び経度）、つまりＵＡＶ１０の位置（緯度及び経度）を算出する。ＩＭＵ４２は、ＵＡＶ１０の姿勢を検出する。ＩＭＵ４２は、ＵＡＶ１０の姿勢として、ＵＡＶ１０の前後、左右、及び上下の３軸方向の加速度と、ピッチ、ロール、及びヨーの３軸方向の角速度とを検出する。磁気コンパス４３は、ＵＡＶ１０の機首の方位を検出する。気圧高度計４４は、ＵＡＶ１０が飛行する高度を検出する。気圧高度計４４は、ＵＡＶ１０の周囲の気圧を検出し、検出された気圧を高度に換算して、高度を検出する。温度センサ４５は、ＵＡＶ１０の周囲の温度を検出する。湿度センサ４６は、ＵＡＶ１０の周囲の湿度を検出する。

撮像装置１００は、撮像部１０２及びレンズ部２００を備える。レンズ部２００は、レンズ装置の一例である。撮像部１０２は、イメージセンサ１２０、撮像制御部１１０、メモリ１３０、及び測距センサを有する。イメージセンサ１２０は、ＣＣＤまたはＣＭＯＳにより構成されてよい。イメージセンサ１２０は、複数のレンズ２１０を介して受光した光により形成される光学像を撮像し、画像を構成する画素情報を撮像制御部１１０に出力する。撮像制御部１１０は、イメージセンサ１２０から読み出した画素情報に基づいて画像処理を行うことによって記録用の画像を生成して、メモリ１３０に記録する。撮像制御部１１０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などにより構成されてよい。撮像制御部１１０は、ＵＡＶ制御部３０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。撮像制御部１１０は、回路の一例である。メモリ１３０は、コンピュータ可読可能な記録媒体でよく、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、及びソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）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１３０は、撮像制御部１１０がイメージセンサ１２０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１３０は、撮像装置１００の筐体の内部に設けられてよい。メモリ１３０は、撮像装置１００の筐体から取り外し可能に設けられてよい。

測距センサは、被写体までの距離を測距する。測距センサは、赤外線センサ、超音波センサ、ステレオカメラ、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサなどでよい。

レンズ部２００は、複数のレンズ２１０、複数のレンズ駆動部２１２、ワイドコンバージョンレンズ２１８、レンズ駆動部２１９、及びレンズ制御部２２０を有する。複数のレンズ２１０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。複数のレンズ２１０の少なくとも一部または全部は、光軸に沿って移動可能に配置される。ワイドコンバージョンレンズ２１８は、被写体光路に挿入可能である。レンズ駆動部２１９は、レンズ制御部２２０からの制御命令に従って、ワイドコンバージョンレンズ２１８を被写体光路に挿入する。また、レンズ駆動部２１９は、レンズ制御部２２０の制御命令に従って、ワイドコンバージョンレンズ２１８を被写体光路から退避させる。

レンズ部２００は、撮像部１０２に対して着脱可能に設けられる交換レンズでよい。レンズ駆動部２１２は、カム環などの機構部材を介して、複数のレンズ２１０の少なくとも一部または全部を光軸に沿って移動させる。レンズ駆動部２１２は、アクチュエータを含んでよい。アクチュエータは、ステッピングモータを含んでよい。レンズ制御部２２０は、撮像部１０２からのレンズ制御命令に従って、レンズ駆動部２１２を駆動して、機構部材を介して１または複数のレンズ２１０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、フォーカス制御命令、及びワイドコンバージョンレンズ２１８の位置の切り替えを指示する制御命令等である。

レンズ部２００は、メモリ２２２、位置センサ２１４をさらに有する。レンズ制御部２２０は、撮像部１０２からのレンズ動作命令に応じてレンズ駆動部２１２を介して、レンズ２１０の光軸方向への移動を制御する。レンズ２１０の一部または全部は、光軸に沿って移動する。レンズ制御部２２０は、レンズ２１０の少なくとも１つを光軸に沿って移動させることで、ズーム動作及びフォーカス動作の少なくとも一方を実行する。位置センサ２１４は、レンズ２１０の位置を検出する。位置センサ２１４は、現在のズーム位置またはフォーカス位置を検出してよい。

レンズ駆動部２１２は、振れ補正機構を含んでよい。レンズ制御部２２０は、振れ補正機構を介して、レンズ２１０を光軸に沿った方向、または光軸に垂直な方向に移動させることで、振れ補正を実行してよい。レンズ駆動部２１２は、ステッピングモータにより振れ補正機構を駆動して、振れ補正を実行してよい。なお、振れ補正機構は、ステッピングモータにより駆動されて、イメージセンサ１２０を光軸に方向に沿った方向、または光軸に垂直な方向に移動させることで、振れ補正を実行してよい。

メモリ２２２は、レンズ駆動部２１２を介して移動する複数のレンズ２１０の制御値を記憶する。メモリ２２２は、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。

撮像制御部１１０がイメージセンサ１２０から画像を読み出す制御について説明する。撮像制御部１１０は、なお、フレームレートを示す情報を取得する。フレームレートは、撮像レートの一例である。撮像レートは、動画を構成する動画構成画像を単位時間あたりに取得する回数を示す情報である。

撮像制御部１１０は、フレームレートが予め定められた値を超える場合に、ワイドコンバージョンレンズ２１８を被写体光路に挿入し、イメージセンサ１２０から画像を読み出す範囲を狭くする。このように、ワイドコンバージョンレンズ２１８を挿入することによって、レンズ２１０及びワイドコンバージョンレンズ２１８を含む撮像レンズの画角を広角に変化させる。

撮像制御部１１０は、ユーザが指定したフレームレートを示す情報を遠隔操作装置３００を通じて取得してよい。撮像制御部１１０は、イメージセンサ１２０を備える撮像装置のユーザによって指示されたフレームレートが予め定められた値を超える場合に、レンズ２１０の画角を広角に変化させ、レンズ２１０を通過した光を受光するイメージセンサ１２０から画像を読み出す範囲を狭くする。

ワイドコンバージョンレンズ２１８は、被写体光路に挿入された挿入位置と被写体光路から退避した退避位置との間で移動可能である。撮像制御部１１０は、フレームレートが予め定められた値を超えない状態から予め定められた値を超える状態に遷移する場合に、ワイドコンバージョンレンズ２１８を退避位置から挿入位置に移動させ、イメージセンサ１２０から画像を読み出す範囲を狭くする。また、撮像制御部１１０は、フレームレートが予め定められた値を超える状態から予め定められた値を超えない状態に遷移する場合に、ワイドコンバージョンレンズ２１８を挿入位置から退避位置に移動させ、イメージセンサ１２０から画像を読み出す範囲を広くする。

撮像制御部１１０は、イメージセンサ１２０の第１の範囲から画像を読み出す第１の読み出しモードと、第１の範囲の１／ｎ倍の範囲から画像を読み出す第２の読み出しモードとを有する。なお、ｎは１より大きい値である。第１の範囲は、例えば、イメージセンサ１２０が持つ有効画素が配置された範囲である。撮像制御部１１０は、フレームレートが予め定められた値を超えていない場合、第１の範囲から画像を読み出す。

ワイドコンバージョンレンズ２１８は、被写体光路に挿入されている場合に、被写体光路に挿入されていない場合に比べて、レンズ２１０及びワイドコンバージョンレンズ２１８を含むレンズ系全体の焦点距離を１／ｎ倍にするように設計されている。この場合、撮像制御部１１０は、フレームレートが予め定められた値を超える場合に、ワイドコンバージョンレンズ２１８を被写体光路に挿入し、第２の読み出しモードでイメージセンサ１２０から画像を読み出す。このように、撮像制御部１１０は、ワイドコンバージョンレンズ２１８が被写体光路に挿入されていない場合に、イメージセンサ１２０から全有効画素の画素情報を読み出し、ワイドコンバージョンレンズ２１８が被写体光路に挿入されている場合に、視野角が実質的に変わらないように、イメージセンサ１２０から画素情報を部分読み出しする範囲を決定する。

図３は、ワイドコンバージョンレンズ２１８が被写体光路に挿入された状態を示す。図４は、ワイドコンバージョンレンズ２１８が被写体光路から退避した状態を示す。なお、図３及び図４に示すコイル３４０及びコイル３５０は、レンズ駆動部２１９が備える構成要素の一例である。

ワイドコンバージョンレンズ２１８は、レンズ保持部３１０に固定される。レンズ保持部３１０には、磁石３２０が固定される。磁石３２０は、Ｎ極３２１とＳ極３２２とを有する。ワイドコンバージョンレンズ２１８は、コイル３４０及びコイル３５０を駆動することによって、挿入位置と退避との間で移動する。

レンズ保持部３１０は、レンズ部２００に固定された回転軸３７０を中心に回転可能に設けられる。レンズ制御部２２０は、コイル３４０及びコイル３５０の一方に電流を流すことにより、ワイドコンバージョンレンズ２１８を挿入位置と退避位置との間で移動させる。コイル３４０は、コイル３４０に電流が通流している場合に、磁石３２０のＮ極３２１側にＳ極を形成する。コイル３５０は、コイル３５０に電流が通流している場合に磁石３２０のＳ極３２２側にＮ極を形成する。

コイル３５０に電流を通流している場合、磁石３２０のＳ極３２２がコイル３５０に引き付けられる。この場合、図３に示されるように、ワイドコンバージョンレンズ２１８は挿入位置に位置する。ワイドコンバージョンレンズ２１８が挿入位置に位置する場合、ワイドコンバージョンレンズ２１８の中心はレンズ２１０の光軸ＡＸに実質的に一致する。コイル３４０に電流を通流している場合、磁石３２０のＮ極３２１がコイル３４０に引き付けられる。この場合、図４に示されるように、ワイドコンバージョンレンズ２１８は退避位置に位置する。

レンズ制御部２２０は、撮像制御部１１０から取得した制御命令に従って、コイル３４０に電流を通流させている状態から、コイル３５０に電流を通流させている状態に切り替えることによって、ワイドコンバージョンレンズ２１８を退避位置から挿入位置に移動させる。また、レンズ制御部２２０は、コイル３５０に電流を通流させている状態から、コイル３４０に電流を通流させている状態に切り替えることによって、ワイドコンバージョンレンズ２１８を挿入位置から退避位置に移動させる。

図５は、３０ｆｐｓのフレームレートで撮像する場合を示す。図６は、６０ｆｐｓのフレームレートで撮像する場合を示す。

イメージセンサ１２０は、イメージセンサ１２０が持つ有効画素数の画素情報を、毎秒３０回出力する能力を有する。したがって、３０ｆｐｓ以下のフレームレートで撮像する場合には、イメージセンサ１２０が有する有効画素数の画素情報を出力することができる。例えば、イメージセンサ１２０は、横６００００×縦４０００ピクセルの有効画素数を持ち、２４ｆｐｓ、２５ｆｐｓ又は３０ｆｐｓのフレームレートで撮像するときには、６００００×４０００ピクセルの画素情報を出力することができる。したがって、図５に示されるように、フレームレートが３０ｆｐｓに設定された場合、撮像制御部１１０は、ワイドコンバージョンレンズ２１８を退避位置に配置して、イメージセンサ１２０から６００００×４０００ピクセルの画像情報を読み出す。なお、撮像制御部１１０がイメージセンサ１２０から有効画素数の画素情報を読み出すときの動作モードを、「全画素読み出しモード」と呼ぶ場合がある。

一方、イメージセンサ１２０は、３０ｆｐｓを超えるフレームレートで撮像する場合には、イメージセンサ１２０が持つ有効画素数未満の画素情報しか出力することができない。例えば、４８ｆｐｓ、５０ｆｐｓ又は６０ｆｐｓのフレームレートで撮像する場合には、イメージセンサ１２０は、６００００×４０００ピクセル未満の画素情報しか出力することができない。

そのため、図６に示されるように、フレームレートが６０ｆｐｓに設定された場合には、撮像制御部１１０は、ワイドコンバージョンレンズ２１８を挿入位置に配置する。これにより、光学系によってイメージセンサ１２０上に形成される光学象を小さくする。そして、撮像制御部１１０は、イメージセンサ１２０から部分読み出しを行うことによって、イメージセンサ１２０の一部の画素の画像情報を読み出す。撮像制御部１１０がイメージセンサ１２０から一部の画素情報を読み出すときの動作モードを、「部分読み出しモード」と呼ぶ場合がある。

具体的には、レンズ２１０の焦点距離が２４ｍｍであり、ワイドコンバージョンレンズ２１８が挿入位置に配置された場合に、レンズ２１０及びワイドコンバージョンレンズ２１８の焦点距離が１６ｍｍになるとする。また、イメージセンサ１２０の有効画素は、横方向にＨ、縦方向にＶのエリアに配列されているものとする。この場合に、撮像制御部１１０は、ワイドコンバージョンレンズ２１８を挿入位置に配置した場合に、レンズ２１０の光軸を中心として、横方向にＨ×２／３、縦方向にＶ×２／３のエリア６００内に配列された画素から画像情報を読み出す。これにより、撮像制御部１１０がイメージセンサ１２０から読み出す画素数を、６０ｆｐｓにおいてイメージセンサ１２０が画素情報を出力可能な速度以内に抑えることができる。また、ワイドコンバージョンレンズ２１８を挿入位置に移動させることで、イメージセンサ１２０から部分読み出しを行う場合でも、イメージセンサ１２０から全画素読み出しを行う場合と実質的に同じ視野角の画像を得ることができる。

また、ワイドコンバージョンレンズ２１８が挿入位置にある場合には、イメージセンサ１２０の中心を含む予め定められた範囲外の画素情報は読み出さない。そのため、レンズ２１０及びワイドコンバージョンレンズ２１８を含むレンズ系のイメージサークルがイメージセンサ１２０の中央付近をカバーするようにレンズ系を設計すればよい。したがって、レンズ系の小型化が容易となる。

図７は、撮像制御部１１０が実行する処理の手順を示すフローチャートである。本フローチャートは、撮像装置１００が動画撮影を行う場合において、フレームレートの変更を行う処理の手順を示す。ここでは、動画撮影の初期状態として、フレームレートは３０ｆｐｓに設定され、ワイドコンバージョンレンズ２１８は退避位置にあるものとする。また、撮像制御部１１０の読み出しモードは、全画素読み出しモードに設定されているとする。

Ｓ７０２において、撮像制御部１１０は、ユーザからフレームレートの変更が指示されたか否かを判断する。フレームレートの変更が指示されていない場合は、Ｓ７０２に戻る。フレームレートの変更が指示された場合は、Ｓ７０４において、変更後のフレームレートが予め定められた閾値を超えるか否かを判断する。閾値は、イメージセンサ１２０が持つ有効画素数の画素情報をイメージセンサ１２０が出力することができる最大フレームレートである。図５及び図６に関連して説明した例において、閾値は３０ｆｐｓとなる。

Ｓ７０４の判断において、変更後のフレームレートが閾値を超えないと判断した場合は、Ｓ７０２に戻る。Ｓ７０４の判断において、変更後のフレームレートが閾値を超えない場合は、Ｓ７０４の判断において、変更後のフレームレートが閾値を超えると判断した場合は、Ｓ７０６において、ワイドコンバージョンレンズ２１８を退避位置から挿入位置に切り替える。Ｓ７０８において、撮像制御部１１０の画素情報の読み出しモードを、部分読み出しモードに切り替える。例えば、変更後のフレームレートが６０ｆｐｓの場合、図６に関連して説明したように、撮像制御部１１０は、イメージセンサ１２０から４０００×２６６６ピクセルの部分読み出しを行う動作モードに切り替える。そして、Ｓ７１０において、撮像制御部１１０は、指示されたフレームレートに切り替える。具体的には、撮像制御部１１０は、指示されたフレームレートに基づいて、イメージセンサ１２０からの画素情報の読み出しタイミングを決定する。

続いて、Ｓ７１２において、撮像制御部１１０は、動画撮影を終了するか否かを判断する。例えば、撮像制御部１１０は、ユーザから動画撮影の終了を指示されたか否かを判断する。動画撮影を終了しない場合、Ｓ７０２に戻る。動画撮影を終了する場合、Ｓ７１４において、ワイドコンバージョンレンズ２１８を退避位置に移動させる。

以上に説明したように、撮像制御部１１０は、ユーザがフレームレートを選択したことに応じて、ワイドコンバージョンレンズ２１８を自動的に光路中に挿入するとともに、イメージセンサ１２０から画素情報を読み出す動作モードを、全画素読み出しモードから部分読み出しモードに切り替える。これにより、全画素読み出しモードから部分読み出しモードに切り替わっても、視野角が実質的に切り替わることがない。したがって、ユーザは、ワイドコンバージョンレンズ２１８の存在を知らなくても、フレームレートを選択するだけで、所望のフレームレートで所望の視野角で撮像した動画を得ることができる。

上記に説明したように、撮像制御部１１０は、ワイドコンバージョンレンズ２１８を挿入することによってイメージセンサ１２０に形成される光学像を小さくする。なお、レンズ２１０を光軸方向に移動することによって光学像の倍率を小さくすることができる場合、撮像制御部１１０は、ワイドコンバージョンレンズ２１８を挿入することに代えて、レンズ２１０を光軸方向に移動させることによって、レンズ２１０の画角を広角に変化させ、イメージセンサ１２０から画像を読み出す範囲を狭くしてよい。この場合、撮像制御部１１０は、この場合、撮像装置１００は、ワイドコンバージョンレンズ２１８を備えなくてよい。

上記の実施形態では、撮像装置１００は、ＵＡＶ１０に搭載される撮像装置である。しかし、撮像装置１００は、ＵＡＶ１０等の移動体に搭載される撮像装置でなくてもよい。例えば、撮像装置１００は、手持ちジンバルに支持される撮像装置であってよい。また、撮像装置１００は、ＵＡＶ１０や手持ちジンバルに支持されない撮像装置であってよい。例えば、撮像装置１００は、ユーザが手持ちで支持可能な撮像装置であってよい。撮像装置１００は、監視カメラ等のように、固定的に設置される撮像装置であってよい。

図８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１２００の一例を示す。コンピュータ１２００にインストールされたプログラムは、コンピュータ１２００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１２００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１２００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１２００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、ＣＰＵ１２１２によって実行されてよい。

本実施形態によるコンピュータ１２００は、ＣＰＵ１２１２、及びＲＡＭ１２１４を含み、それらはホストコントローラ１２１０によって相互に接続されている。コンピュータ１２００はまた、通信インタフェース１２２２、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１２２０を介してホストコントローラ１２１０に接続されている。コンピュータ１２００はまた、ＲＯＭ１２３０を含む。ＣＰＵ１２１２は、ＲＯＭ１２３０及びＲＡＭ１２１４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。

通信インタフェース１２２２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１２００内のＣＰＵ１２１２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。ＲＯＭ１２３０はその中に、アクティブ化時にコンピュータ１２００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１２００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ＲＡＭ１２１４、またはＲＯＭ１２３０にインストールされ、ＣＰＵ１２１２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１２００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１２００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。

例えば、通信がコンピュータ１２００及び外部デバイス間で実行される場合、ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４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１２２２に対し、通信処理を命令してよい。通信インタフェース１２２２は、ＣＰＵ１２１２の制御の下、ＲＡＭ１２１４、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。

また、ＣＰＵ１２１２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ＲＡＭ１２１４に読み取られるようにし、ＲＡＭ１２１４上のデータに対し様々なタイプの処理を実行してよい。ＣＰＵ１２１２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。

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。ＣＰＵ１２１２は、ＲＡＭ１２１４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ＲＡＭ１２１４に対しライトバックする。また、ＣＰＵ１２１２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、ＣＰＵ１２１２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。

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１２００上またはコンピュータ１２００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１２００に提供する。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及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、及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。

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。

１０ ＵＡＶ
２０ ＵＡＶ本体
３０ ＵＡＶ制御部
３６ 通信インタフェース
３７ メモリ
４０ 推進部
４１ ＧＰＳ受信機
４２ 慣性計測装置
４３ 磁気コンパス
４４ 気圧高度計
４５ 温度センサ
４６ 湿度センサ
５０ ジンバル
６０ 撮像装置
１００ 撮像装置
１０２ 撮像部
１１０ 撮像制御部
１２０ イメージセンサ
１３０ メモリ
２００ レンズ部
２１０ レンズ
２１２ レンズ駆動部
２１４ 位置センサ
２１８ ワイドコンバージョンレンズ
２１９ レンズ駆動部
２２０ レンズ制御部
２２２ メモリ
３００ 遠隔操作装置
３１０ レンズ保持部
３２０ 磁石
３２１ Ｎ極
３２２ Ｓ極
３４０ コイル
３５０ コイル
３７０ 回転軸
６００ エリア
１２００ コンピュータ
１２１０ ホストコントローラ
１２１２ ＣＰＵ
１２１４ ＲＡＭ
１２２０ 入力／出力コントローラ
１２２２ 通信インタフェース
１２３０ ＲＯＭ

Claims (10)

1. 撮像レートを示す情報を取得し、
   前記撮像レートが予め定められた値を超える場合に、撮像レンズの画角を広角に変化させ、前記撮像レンズを通過した光を受光するイメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くする
   ように構成された回路を備え、
   前記撮像レンズは、被写体光路に挿入可能なワイドコンバージョンレンズを備え、
   前記ワイドコンバージョンレンズを含む前記撮像レンズは、前記撮像レンズのイメージサークルが、前記イメージセンサの中心部分のうち前記被写体光路に前記ワイドコンバージョンレンズが挿入されている場合に前記イメージセンサから画像が読み出される前記範囲をカバーするように設計されており、
   前記回路は、
   前記撮像レートが予め定められた値を超える場合に、前記ワイドコンバージョンレンズを前記被写体光路に挿入し、前記イメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くする
   ように構成される
   制御装置。
2. 前記ワイドコンバージョンレンズは、前記被写体光路に挿入された挿入位置と前記被写体光路から退避した退避位置との間で移動可能であり、
   前記回路は、
   前記撮像レートが前記予め定められた値を超えない状態から予め定められた値を超える状態に遷移する場合に、前記ワイドコンバージョンレンズを前記退避位置から前記挿入位置に移動させ、前記イメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くする
   ように構成される請求項１に記載の制御装置。
3. 前記ワイドコンバージョンレンズは、前記被写体光路に挿入された挿入位置と前記被写体光路から退避した退避位置との間で移動可能であり、
   前記回路は、
   前記撮像レートが前記予め定められた値を超える状態から予め定められた値を超えない状態に遷移する場合に、前記ワイドコンバージョンレンズを前記挿入位置から前記退避位置に移動させ、前記イメージセンサから画像を読み出す範囲を広くする
   ように構成される請求項２に記載の制御装置。
4. 前記回路は、前記イメージセンサの第１の範囲から画像を読み出す第１の読み出しモードと、前記第１の範囲の１／ｎ倍の範囲から画像を読み出す第２の読み出しモードとを有し、
   前記ワイドコンバージョンレンズは、前記被写体光路に挿入されている場合に、前記被写体光路に挿入されていない場合に比べて、前記撮像レンズの焦点距離を１／ｎ倍にするように設計されており、
   前記回路は、
   前記撮像レートが予め定められた値を超える場合に、前記ワイドコンバージョンレンズを前記被写体光路に挿入し、前記第２の読み出しモードで前記イメージセンサから画像を読み出す
   ように構成される請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 前記回路は、
   前記イメージセンサを備える撮像装置のユーザによって指示された前記撮像レートが予め定められた値を超える場合に、撮像レンズの画角を広角に変化させ、前記イメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くする
   ように構成される請求項１から４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記イメージセンサと、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置と
   を備える撮像装置。
7. 前記イメージセンサと、
   前記撮像レンズと、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の制御装置と
   を備える撮像装置。
8. 請求項６又は７に記載の撮像装置を備えて移動する移動体。
9. 撮像レートを示す情報を取得する段階と、
   前記撮像レートが予め定められた値を超える場合に、撮像レンズの画角を広角に変化させ、前記撮像レンズを通過した光を受光するイメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くする段階と
   を備え、
   前記撮像レンズは、被写体光路に挿入可能なワイドコンバージョンレンズを備え、
   前記ワイドコンバージョンレンズを含む前記撮像レンズは、前記撮像レンズのイメージサークルが、前記イメージセンサの中心部分のうち前記被写体光路に前記ワイドコンバージョンレンズが挿入されている場合に前記イメージセンサから画像が読み出される前記範囲をカバーするように設計されており、
   前記撮像レートが予め定められた値を超える場合に、撮像レンズの画角を広角に変化させ、前記撮像レンズを通過した光を受光するイメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くする段階は、前記撮像レートが予め定められた値を超える場合に、前記ワイドコンバージョンレンズを前記被写体光路に挿入し、前記イメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くする
   制御方法。
10. プログラムであって、
    撮像レートを示す情報を取得する手順と、
    前記撮像レートが予め定められた値を超える場合に、撮像レンズの画角を広角に変化させ、前記撮像レンズを通過した光を受光するイメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くする手順と
    をコンピュータに実行させ、
    前記撮像レンズは、被写体光路に挿入可能なワイドコンバージョンレンズを備え、
    前記ワイドコンバージョンレンズを含む前記撮像レンズは、前記撮像レンズのイメージサークルが、前記イメージセンサの中心部分のうち前記被写体光路に前記ワイドコンバージョンレンズが挿入されている場合に前記イメージセンサから画像が読み出される前記範囲をカバーするように設計されており、
    前記撮像レートが予め定められた値を超える場合に、撮像レンズの画角を広角に変化させ、前記撮像レンズを通過した光を受光するイメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くする手順は、前記撮像レートが予め定められた値を超える場合に、前記ワイドコンバージョンレンズを前記被写体光路に挿入し、前記イメージセンサから画像を読み出す範囲を狭くする手順を有する
    プログラム。

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