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JP-2026076647-A - 揺動補正装置及び撮像システム

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Abstract

【課題】躍動感や臨場感の高い映像の撮影を可能とする撮像システムを提供する。 【解決手段】撮像システム５００は、撮像装置１と、撮像装置１を保持する装着台２７と、撮像装置１によって撮影される主被写体５２を検出する被写体検出部８３と、装着台２７を第１の方向に並進駆動する並進駆動部３６と、撮像装置１による撮影映像における主被写体５２の位置と予め設定された基準位置との差分を求め、求めた差分が撮影映像でゼロとなるように主被写体５２の動きに合わせて並進駆動部３６の駆動を制御する並進位置制御部６３を有する。 【選択図】図１０

Inventors

  • 二宮 俊輔

Assignees

  • キヤノン株式会社

Dates

Publication Date
20260512
Application Date
20241024

Claims (15)

  1. 撮像装置と、 前記撮像装置を保持する保持部材と、 前記撮像装置によって撮影される主被写体を検出する被写体検出手段と、 前記保持部材を第１の方向に並進駆動する第１の駆動手段と、 前記撮像装置による撮影映像における前記主被写体の位置と予め設定された基準位置との差分を求める演算手段と、 前記撮影映像での前記差分がゼロとなるように前記主被写体の動きに合わせて前記第１の駆動手段の駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする撮像システム。
  2. 前記被写体検出手段は、前記撮像装置による撮影映像から前記主被写体を検出することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
  3. 前記撮像装置が前記被写体検出手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の撮像システム。
  4. 前記撮像装置とは異なる別の撮像装置を備え、 前記被写体検出手段は、前記別の撮像装置による撮像画像から前記主被写体を検出することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
  5. 前記被写体検出手段は前記主被写体に装備されて前記主被写体の位置と動きを検出し、 前記演算手段は、前記被写体検出手段が検出した情報を通信により前記被写体検出手段から取得することを特徴とする請求項１に記載の撮像システム。
  6. 前記撮像装置の前記第１の方向での揺れ量を検出する揺れ検出手段を備え、 前記制御手段は、前記差分と前記揺れ量に応じて前記第１の駆動手段の駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像システム。
  7. 前記第１の方向と直交し且つ前記撮像装置の撮影方向と直交する軸まわりに前記撮像装置を回転駆動する第２の駆動手段を備え、 前記撮像装置と前記保持部材は前記第２の駆動手段を介して連結され、 前記制御手段は、前記撮影映像での前記差分がゼロとなるように前記主被写体の動きに合わせて前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段の駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像システム。
  8. 前記制御手段は、前記差分が前記差分に対して設けられた閾値を超えない場合に前記第１の駆動手段のみを駆動し、前記差分が前記閾値を超える場合に前記第１の駆動手段と前記第２の駆動手段を駆動することを特徴とする請求項７に記載の撮像システム。
  9. 前記制御手段は、前記閾値は第１の駆動手段により前記撮像装置が前記第１の方向に移動可能な最大並進位置に対応する値であることを特徴とする請求項８に記載の撮像システム。
  10. 撮影者が把持する把持部を備え、 前記第１の駆動手段は、 前記把持部に対して相対的に前記第１の方向に並進するように前記把持部と前記保持部材とを連結する平行リンクと、 前記平行リンクを駆動するアクチュエータと、を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像システム。
  11. 前記第１の方向は鉛直方向と略平行であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像システム。
  12. 撮像装置を保持する保持部材と、 前記撮像装置によって撮影される主被写体を検出する被写体検出手段と、 前記保持部材を第１の方向に並進駆動する第１の駆動手段と、 前記撮像装置による撮影映像における前記主被写体の位置と予め設定された基準位置との差分を求める演算手段と、 前記撮影映像での前記差分がゼロとなるように前記主被写体の動きに合わせて前記第１の駆動手段の駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする揺動補正装置。
  13. 撮像装置と、 前記撮像装置による撮影映像から主被写体の位置を検出する検出手段と、 前記撮像装置を第１の方向に並進駆動する駆動手段と、 前記撮像装置による撮影映像において前記主被写体の位置が予め設定された位置に留まるように前記主被写体の動きに合わせて前記駆動手段の駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする撮像システム。
  14. 撮像装置と、 前記撮像装置を少なくとも第１の方向に変位させる揺動補正装置と、 前記揺動補正装置の駆動を制御する制御装置と、を備える撮像システムであって、 前記揺動補正装置は、 前記撮像装置が固定され、前記撮像装置の撮影方向を変更する回転補正ユニットと、 前記回転補正ユニットを保持し、前記第１の方向に前記回転補正ユニットを変位させる並進補正ユニットと、を有し、 前記並進補正ユニットは、 前記回転補正ユニットが装着される装着台と、 前記装着台を前記第１の方向に並進駆動する駆動手段と、を有し、 前記制御装置は、 前記撮像装置によって撮影される主被写体を検出する被写体検出手段と、 前記撮像装置による撮影映像における前記主被写体の位置と予め設定された基準位置との差分を求める演算手段と、 前記撮影映像での前記差分がゼロとなるように前記主被写体の動きに合わせて前記駆動手段の駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする撮像システム。
  15. 前記回転補正ユニットは、 前記撮像装置の撮像光軸と平行な第１軸と、前記第１軸と直交する平面内で互いに直交する第２軸および第３軸の各軸まわりに前記撮像装置を回転駆動する回転駆動手段と、 前記撮像装置の回転揺れを検知する回転検知手段と、を有し、 前記制御装置は前記回転揺れがゼロとなるよう前記回転駆動手段の駆動を制御する回転位置制御手段を有することを特徴とする請求項１４に記載の撮像システム。

Description

本発明は、撮像装置の揺れを補正する揺動補正装置と、揺動補正装置と撮像装置を備える撮像システムに関する。 撮影者が歩行しながら撮像装置による撮影を行った際の撮像装置の揺れを低減させる技術が知られている。例えば、特許文献１には、持ち手等が設けられる基台と撮像装置との間にリンク機構と駆動手段が設けられ、基台に生じる運動が撮像装置に与える影響が低減されるように駆動手段の動作を制御する運動制御装置が開示されている。 特開２０１７－９０７５８号公報 第１実施形態に係る撮像システムの概略構成を示す側面図である。撮像システムの制御系の概略構成を示すブロック図である。撮像システムを構成する回転補正ユニットの概略構成を示す図である。撮像システムを構成する並進補正ユニットの概略構成を示す図である。撮像装置の回転揺れ補正制御を説明する図である。撮像システムを用いた撮影状況の一例を示す図である。撮像装置による撮影映像の一場面を示す図である。制御ユニットの並進位置制御部が実行する制御フローチャートである。撮像装置の並進揺れ補正制御を説明する図である。並進位置制御と並進揺れ補正制御を行った場合の撮像装置の並進変位と主被写体の縦方向位置の変化を説明する図である。図６に対応する同じ撮影状況での従来の制御による撮像装置の動きを説明する図である。従来の制御を行った場合の撮像装置の並進変位と主被写体の縦方向位置の変化を説明する図である。第２実施形態に係る撮像システムによる撮影状況を示す図である。第３実施形態での回転補正ユニットの動作の一例を示す図である。第３実施形態での並進位置制御及び回転位置制御のフローチャートである。並進位置制御と回転位置制御を行った場合の撮像装置の並進変位と主被写体の縦方向位置の変化を説明する図である。 以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。 ＜第１実施形態＞ 図１は第１実施形態に係る撮像システム５００の概略構成を示す側面図である。図２は撮像システム５００の制御系の概略構成を示すブロック図である。撮像システム５００は大略的に、撮像装置１、揺動補正装置１００及び制御ユニット６０から構成されている。そして、揺動補正装置１００は、撮像装置１を保持する保持手段であり、回転補正ユニット１１０と並進補正ユニット１２０から構成されている。 撮像システム５００を説明する便宜上、図１に示される直交座標系を定義する。並進補正ユニット１２０は撮影者が撮像システム５００を取り扱う際に把持する把持部３４を有する。把持部３４は一方向が他の方向より長く、その長手方向と平行にｙ軸（ｙ方向）を定義し、ｙ軸と直交する同一平面内において互いに直交するｘ軸（ｘ方向）及びｚ軸（ｚ方向）を定義する。図１に示されるように、並進補正ユニット１２０を構成する第２リンク３２（詳細は後述する）の長手方向及び撮像装置１の撮像光軸Ｏがｙ方向と直交する状態を「撮像システム５００の標準姿勢」と定義する。そして、ｚ方向は標準姿勢時における第２リンク３２の長手方向であると定義する。ｘ軸は、標準姿勢時においてｙ軸及びｚ軸と直交する。なお、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向それぞれの正方向は、図１において座標系を表す矢印の向かう方向とする。 撮像装置１は、具体的には動画撮影が可能な公知のデジタルカメラ又はデジタルビデオカメラであるが、これらに限られず、スマートフォン等の撮像機能を備えた電子機器を用いてもよい。撮像装置１は公知のものでよいため、その詳細についての説明は省略するが、図２には、後述する並進駆動部３６の駆動制御に関係する撮像部８１、画像処理部８２及び被写体検出部８３が示されている。 撮像部８１は、レンズ装置及びＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を有し、レンズ装置を通して撮像素子に結像する被写体の光学像を電気信号に変換する。画像処理部８２は、撮像部８１から出力される電気信号を画像データに変換する。被写体検出部８３は、画像処理部８２が生成した画像データを用いて主被写体（詳細は後述）の検出を行う。被写体検出部８３が検出した主被写体に関する情報は制御ユニット６０の並進位置制御部６３へ送信される。並進位置制御部６３の詳細については後述する。 なお、ここでは、主被写体の検出を撮像装置１で実行する構成としているが、制御ユニット６０に被写体検出部を設け、画像処理部８２が生成した画像データが制御ユニット６０の被写体処理部へ送信され、そこで主被写体の検出が行われる構成であってもよい。 次に、揺動補正装置１００の構成について説明する。最初に、回転補正ユニット１１０の構成について説明する。図３（ａ）は標準姿勢時の回転補正ユニット１１０を＋ｚ側から見た場合の概略構成を示す図（正面図）である。図３（ｂ）は標準姿勢時の回転補正ユニット１１０を－ｘ側から見た場合の概略構成を示す図（側面図）である。図３（ｃ）は標準姿勢時の回転補正ユニット１１０を＋ｙ側から見た場合の概略構成を示す図（上面図）である。 回転補正ユニット１１０は、第１アーム２１、第１回転駆動部２２、第２アーム２３、第２回転駆動部２４、第３アーム２５、第３回転駆動部２６、回転検出センサ２８を有する。 第１アーム２１は撮像装置１を保持する保持部材であり、撮像装置１は第１アーム２１に対して着脱可能である。撮像装置１は、第１アーム２１に対して、直接固定され又は所定のアタッチメントを介して固定される。回転検出センサ２８は、第１アーム２１に取り付けられているが、これに限られず、第１アーム２１に内蔵されていてもよい。回転検出センサ２８は、例えばジャイロセンサ等であり、撮像装置１の回転揺れ（回転ブレ）を検出し、検出信号を制御ユニット６０の回転揺れ補正部６１へ出力する。 第１回転駆動部２２、第２回転駆動部２４及び第３回転駆動部２６はそれぞれ、具体的には回転駆動型のアクチュエータ（モータ）であり、これらは独立して駆動可能となっている。ここで、図３に示されるように、第１回転駆動部２２、第２回転駆動部２４及び第３回転駆動部２６の各回転軸を、第１回転軸Ｒ１、第２回転軸Ｒ２及び第３回転軸Ｒ３と定義する。 第１回転駆動部２２は、第２アーム２３に固定されている。第１回転駆動部２２は、第１回転駆動部２２に連結された第１アーム２１を第１回転軸Ｒ１まわりに（第１回転軸Ｒ１を回転中心軸として）回転させる。標準姿勢時には第１回転軸Ｒ１はｘ軸と平行であるため、標準姿勢で第１回転駆動部２２を駆動することにより、並進補正ユニット１２０に対して撮像装置１をｘ軸まわりに回転（チルト駆動）させることができる。 第２回転駆動部２４は、第３アーム２５に固定されている。第２回転駆動部２４は、第２回転駆動部２４に連結された第２アーム２３を第２回転軸Ｒ２まわりに回転駆動する。標準姿勢時には第２回転軸Ｒ２はｚ軸と平行であるため、標準姿勢で第２回転駆動部２４のみを駆動することにより、並進補正ユニット１２０に対して撮像装置１をｚ軸まわりに回転（ロール駆動）させることができる。 第３回転駆動部２６は、並進補正ユニット１２０を構成する装着台２７に固定されており、第３回転駆動部２６に連結された第３アーム２５を第３回転軸Ｒ３まわりに回転駆動する。標準姿勢時には第３回転軸Ｒ３はｙ軸と平行であるため、標準姿勢の状態から第３回転駆動部２６のみを駆動することにより、並進補正ユニット１２０に対して撮像装置１をｙ軸まわりに回転（パン駆動）させることができる。 図２に示されるように、第１回転駆動部２２、第２回転駆動部２４及び第３回転駆動部２６の駆動制御は、制御ユニット６０の回転揺れ補正部６１により行われる。回転揺れ補正部６１は、概略、把持部３４の動きに起因して装着台２７を介して撮像装置１に生じるにピッチ、ヨー及びロールの各方向での揺れの撮影映像への影響を低減させるために各回転駆動部の駆動制御を行うが、その詳細については後述する。 続いて、並進補正ユニット１２０の構成について説明する。図４（ａ）は標準姿勢時の並進補正ユニット１２０の側面図である。図４（ｂ）は把持部３４に＋ｙ側への変位が生じた状態を示す側面図である。 並進補正ユニット１２０は、装着台２７、第１リンク３１、第２リンク３２、第３リンク３３、把持部３４、シャフト３５、並進駆動部３６、調整ねじ３７、引張ばね３８、測距センサ３９及びばね掛け部材４０を有する。 装着台２７は第１リンク３１に固定されている。装着台２７と第１リンク３１は、結合可能な個別の部材であってもよいし、所定の材料（例えば金属や樹脂）で一体的に形成されていてもよい。回転補正ユニット１１０は、第３アーム２５において装着台２７に対して着脱可能となっている。なお、本実施形態では装着台２７を並進補正ユニット１２０の構成要素としているが、装着台２７は回転補正ユニット１１０の構成要素であってもよい。その場合、装着台２７と第１リンク３１とが結合及び分離可能に構成される。 並進補正ユニット１２０では、第１リンク３１、第２リンク３２、第３リンク３３及びシャフト３５によって平行リンク機構が構成されている。つまり、第３リンク３３は把持部３４に固定され、第１リンク３１と第３リンク３３を連結する第２リンク３２は平行リンクとして構成されている。そのため、第１リンク３１は、把持部３４に対して相対的に、互いの長手方向が平行な状態を保ってｙ方向に動くことができる。 把持部３４に対する第１リンク３１の相対的なｙ方向での動きは、回転補正ユニット１１０及び装着台２７を介した撮像装置１のｙ方向の動きとなる。本説明において「並進」とは、撮像装置１が第１リンク３１、装着台２７及び回転補正ユニット１１０と一体的に±ｙ方向に動くことを指す。なお、第３リンク３３と把持部３４は、結合可能な個別の部材であってもよいし、所定の材料（例えば金属や樹脂）で一体的に形成されていてもよい。 測距センサ３９は第１リンク３１に固定されている。測距センサ３９は、例えば２つの撮像ユニットで構成されており、２つの撮像ユニットは－ｙ側にある撮像対象（図６を参照して後述する使用方法の場合には地面）を撮像し、得られるステレオ画像を制御ユニット６０の並進揺れ補正部６２へ送信する。並進揺れ補正部６２での処理の内容については後述するが、並進揺れ補正部６２は取得したステレオ画像を用いて、測距センサ３９から撮影対象までの距離を演算する。測距センサ３９から撮影対象までの距離の変化は、撮像装置１のｙ方向での揺れを表す。つまり、測距センサ３９は撮像装置１のｙ方向での揺れを検出する揺れ検出手段である。なお、測距センサ３９は、撮像により測距を行うものに限られず、例えば赤外線等を照射してその反射光を検知するものであってもよい。 引張ばね３８は、第１リンク３１において第１リンク３１と第２リンク３２を相対的に可動に連結する２つのシャフト３５のうちの－ｙ側のシャフト３５とばね掛け部材４０のばね掛け部４０ａとの間に引張荷重Ｆ１が生じるように取り付けられている。なお、図４（ａ）では、引張荷重Ｆ１のうちシャフト３５に作用するもののみを図示し、ばね掛け部４０ａに作用する荷重の図示を省略している。 引張荷重Ｆ１によって＋ｙ方向の荷重（以下「持ち上げ荷重Ｆ２」という）が第１リンク３１に発生する。持ち上げ荷重Ｆ２の大きさは、ばね掛け部４０ａの位置に応じて変化する。ここで、調整ねじ３７が第３リンク３３に取り付けられており、調整ねじ３７のねじ部はばね掛け部材４０と螺合しているため、調整ねじ３７を回転させてばね掛け部材４０をｙ方向に移動させることで、持ち上げ荷重Ｆ２の大きさを調整することができる。したがって、持ち上げ荷重Ｆ２が撮像装置１及び回転補正ユニット１１０の重量と釣り合うようにばね掛け部材４０の位置を調整することにより、並進補正ユニット１２０を第２リンク３２の長手方向と把持部３４の長手方向が直交する標準姿勢とすることができる。 撮影者が把持