| 【発明の名称】 |
カメラ及び雲台装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】菅原 和彦
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| 【要約】 |
【課題】ターゲットの方向や位置を検出して常にターゲットを自動追跡し、撮影方向を常にターゲットの方向に向けておくことが可能なカメラ及び雲台装置を提供する。
【解決手段】被写体像を撮影する撮像手段52と、撮像手段52の撮像方向を移動させる移動手段(パンチルト機構部16)と、被写体の存在する方向を検出する検出手段72と、検出した被写体の方向の情報に基づいて撮像手段52の方向の変更を制御する制御手段78とを備えたので、撮影方向を常にターゲットの方向に向けておくことが可能となる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項1】 被写体を撮影する撮影手段と、前記撮影手段の撮影方向又は撮影位置を移動させる移動手段と、被写体の存在する方向及び位置の少なくとも一方を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した被写体の方向及び位置の少なくとも一方の情報に基づいて前記移動手段を制御し、前記被写体の移動時に前記撮影手段により該被写体を追跡して撮影させる制御手段と、を備えたことを特徴とするカメラ。 【請求項2】 前記検出手段は、被写体から放射される所定の周波数又はコード情報をもつ光、電波又は音に基づいて被写体の方向及び位置の少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項1のカメラ。 【請求項3】 前記撮影手段は、被写体の存在する方向及び位置の少なくとも一方を検出する検出手段としての機能を併せ持っていることを特徴とする請求項1又は2のカメラ。 【請求項4】 前記検出手段は、前記撮影手段が撮影した撮影時刻の異なる複数の画像の中から存在位置が変化した被写体を抽出し、前記存在位置が変化した被写体の存在する方向及び位置の少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項1又は3のカメラ。 【請求項5】 カメラを搭載し、該カメラの撮影方向又は撮影位置を移動させる移動手段と、被写体の存在する方向及び位置の少なくとも一方を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した被写体の方向及び位置の少なくとも一方の情報に基づいて前記移動手段を制御し、前記被写体の移動時に前記カメラにより該被写体を追跡して撮影させる制御手段と、を備えたことを特徴とする雲台装置。 【請求項6】 前記検出手段は、被写体から放射される所定の周波数又はコード情報をもつ光、電波又は音に基づいてターゲットの方向及び位置の少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項5の雲台装置。
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【発明の詳細な説明】【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ及び雲台装置に係り、特にターゲットを検出して自動でターゲットを追跡することが可能なカメラ及び雲台装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、カメラ側に、受信されたリモートコントロール信号の方位を検出する検出手段と、撮影レンズの焦点距離と撮影画面寸法の比の信号と方位信号から撮影画面に対するリモートコントロール装置の位置を数値情報として算出する演算手段と、前記数値情報をリモートコントロール装置へ送信する送信手段とを備え、リモートコントロール装置側に上記カメラから送信される信号を受信する受信手段と、該受信した信号に基づいて、撮影画面内における自身の位置を表示する表示手段と備え、高価かつ複雑な構成にすることなく、撮影画面内のリモートコントロール装置の位置、つまり撮影者自身の位置をリモートコントロール装置側にて知らしめ、構図決めを容易に行わせるカメラ及びリモートコントロール装置が特開平8−122870号の広報に示されている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平8−122870号の広報に示されているカメラ及びリモートコントロール装置では、被写体の位置が構図のどこにあるのかを被写体が認識して被写体自身が移動することによって構図を決めている。そのため、被写体が撮影装置の撮影方向に関係なく縦横無尽に移動する被写体である場合には、必ずしも撮影するフレームの中央部に被写体が存在せず、更には撮影画像のフレーム中に被写体が含まれないといった不具合も発生していた。 【0004】本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ターゲットの方向や位置を検出して常にターゲットを自動追跡し、撮影方向を常にターゲットの方向に向けておくことが可能なカメラ及び雲台装置を提供することを目的としている。 【0005】 【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、被写体を撮影する撮影手段と、前記撮影手段の撮影方向又は撮影位置を移動させる移動手段と、被写体の存在する方向及び位置の少なくとも一方を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した被写体の方向及び位置の少なくとも一方の情報に基づいて前記移動手段を制御し、前記被写体の移動時に前記撮影手段により該被写体を追跡して撮影させる制御手段とを備えたことを特徴としている。 【0006】本発明によれば、被写体を撮影する撮影手段と、前記撮影手段の撮影方向又は撮影位置を移動させる移動手段と、被写体の存在する方向及び位置の少なくとも一方を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した被写体の方向及び位置の少なくとも一方の情報に基づいて前記移動手段を制御し、前記被写体の移動時に前記撮影手段により該被写体を追跡して撮影させる制御手段とを備えたので、撮影方向を常にターゲットの方向に向けておくことが可能となる。 【0007】また、前記目的を達成するために請求項5に記載の発明は、カメラを搭載し、該カメラの撮影方向又は撮影位置を移動させる移動手段と、被写体の存在する方向及び位置の少なくとも一方を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した被写体の方向及び位置の少なくとも一方の情報に基づいて前記移動手段を制御し、前記被写体の移動時に前記カメラにより該被写体を追跡して撮影させる制御手段とを備えたことを特徴としている。 【0008】本発明によれば雲台装置は、カメラを搭載し、該カメラの撮影方向又は撮影位置を移動させる移動手段と、被写体の存在する方向及び位置の少なくとも一方を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した被写体の方向及び位置の少なくとも一方の情報に基づいて前記移動手段を制御し、前記被写体の移動時に前記カメラにより該被写体を追跡して撮影させる制御手段とを備えたので、常にターゲットを自動追跡し、雲台に取り付けられたカメラを常にターゲットの方向に向けておくことが可能となる。 【0009】 【発明の実施の形態】以下添付図面に従って、本発明に係るカメラ及び雲台装置の好ましい実施の形態について詳説する。 【0010】図1は、本発明に係るカメラの実施の形態を示す図である。 【0011】同図は、カメラ10が三脚12に固定されている状態を示している。カメラ10は撮像部14と、パンチルト機構部16(移動手段)とから構成されている。パンチルト機構部16のチルト機構部には、チルト軸18と、チルト軸18を撮像部14の仰角方向に回動自在に支持しているチルト軸受20と、チルト軸18の一端に設けられているウォームホイール22と、ウォームホイール22と係合しているとともにウォームホイール22に回転を伝達するウォーム24と、ウォーム24を回動させる動力源となるチルトモータ26と、カバー27とが設けられている。 【0012】またパン機構部には、パン軸28と、パン軸28を撮像部14の方位角方向に回動自在に支持しているパン軸受30と、パン軸28の下端に設けられているウォームホイール32と、ウォームホイール32と係合しているとともにウォームホイール32に回転を伝達するウォーム34と、ウォーム34を回動させる動力源となるパンモータ36と、カバー37とが設けられている。 【0013】三脚12には、固定雲台40と、固定雲台40とパン軸28とを螺合して固定するためのねじ42と、3本の開脚及び閉脚が可能な脚44、44…とが設けられている。 【0014】カメラ10に設けられた上述のパンチルト機構部16の各モータに回動指令を与えることによって、カメラ10の撮影方向を迎角方向及び方位角方向に自在に変更することが可能となる。 【0015】図2に、カメラ10の信号処理系のブロック図を示す。 【0016】同図によれば、カメラ10には、被写体像を撮像手段52に結像するレンズ54と、カメラ10にて利用者が撮像(撮影)を指示するレリーズスイッチ56と、カメラ10の動作モードを切り替えるモード切替スイッチ58と、表示されているカーソルの移動やカメラ10のパン及びチルト動作の指令を入力するカーソルスイッチ60と、記録されている画像ファイル等を選択する選択スイッチ61と、選択情報の確定等を指示する確定スイッチ62とを含む情報入力手段64と、AEやAFなどの各種撮像条件の設定、撮像した画像の処理、情報入力手段64のスイッチ情報に基づいた処理を行う情報処理手段66と、撮像画像や各種情報を表示する表示手段68と、画像データや各種情報を記録する記録媒体70とが備えられている。 【0017】なお、情報処理手段66には、カメラ10を制御するプログラム及び各種定数を記憶しているROMと、情報処理手段66の作業領域となる記録媒体であるRAMとが設けられている。 【0018】また、カメラ10には、追跡対象の被写体が備えている発光体74(ターゲット)が発光又は反射した所定の波長の光の像を検出手段72上に投影させるためのレンズ76と、前記検出手段72が検出した発光体74の方向又は位置の少なくとも一方の情報に基づいてチルトモータ26及びパンモータ36を回動させる指令を出力して、カメラ10の撮影方向を変更する制御を行う制御手段78とが設けられている。 【0019】利用者が手動でカメラ10のパン動作やチルト動作を指示する場合には、先ず利用者はカメラ10の動作モードを手動によるパンチルトを行うことが可能な動作モードに設定し、入力手段64に設けられているカーソルスイッチ60を操作することによってカメラ10の仰角を変更させたり、方位角を変更させることが可能となっている。 【0020】このとき、入力手段64から入力された情報は情報処理手段66に伝達され、情報処理手段66はバスラインを介して制御手段78に前記利用者が指示した情報に基づいた、チルトモータ26及びパンモータ36出力軸の回動指令を出力する。 【0021】次に、カメラ10の撮像動作について説明する。 【0022】利用者はカメラ10を所定の高さ及び向きに設定した三脚12に固定し、カメラ10のモードを「撮像」のモードに設定する。カメラ10の撮像手段52に結像した被写体像は電気信号に変換されて表示手段68に表示される。そして、入力手段64に設けられているカーソルスイッチ60を操作してチルトモータ26及びパンモータ36を回動する指令を入力し、カメラ10を撮像する被写体に向ける。利用者は、表示手段68に表示されている撮像画像を見ながら、被写体に対する画角、アングル、焦点及び露出状態を決定した後に、レリーズスイッチ56を押して撮像を開始する。撮像して得た画像は、順次記録媒体70に記録される。 【0023】利用者がカメラ10のモードを「追跡撮像」のモードに設定し、レリーズスイッチ56を押して撮像を開始すると、カメラ10は被写体の方向又は位置を検出して、その被写体の存在する方向または位置にカメラ10が向くようにパンチルト機構部を制御しつつ、撮像を実施する。被写体が発光体74を備えている場合には、発光体74が発光した所定の波長の光がレンズ76を介して前記検出手段72上に投影される。そして前記検出手段72は、撮像画面の中心に対する発光体74の方向差情報又は位置差情報の少なくとも一方の情報を制御手段78に出力する。 【0024】制御手段78は、前記情報を演算して、チルトモータ26及びパンモータ36を回動させ、発光体74が撮像画像の中心又は予め指定された範囲内に入るように駆動する指令を出力する。チルトモータ26及びパンモータ36の回転軸が回動すると、ウォームホイール22、32が回動してカメラ10の撮影方向が変わるので、発光体74に対して追跡することが可能となる。上記追跡制御は刻々行っているので、発光体74を備えた被写体が縦横無尽に移動しても、カメラ10は被写体を常に自動追跡する。従って、被写体を常に撮像画像の中に入れておくことが可能となる。 【0025】なお前記検出手段72は、被写体から放射される所定の周波数又はコード情報をもつ光、電波又は音に基づいて被写体の方向及び位置の少なくとも一方を検出することが可能な検出手段であってもよい。検出手段72が音を検出する場合には、複数の検出手段72を設けて音波の位相によって被写体の方向を検出してもよい。 【0026】また、独立した検出手段72を設ける代わりに、撮像手段52が撮像した画像情報やAF機能を用いて被写体の存在する方向及び位置、距離の少なくとも一つを検出し、情報処理手段66が前記画像情報を演算してパンチルト機構部16の駆動指令を制御手段78に対して出力するようにしてもよい。 【0027】また、連続して画像を撮像する場合には、撮像手段52が撮像した撮像時刻の異なる複数の画像の中から存在位置が変化した被写体を情報処理手段66が抽出し、該存在位置が変化した被写体の存在する方向及び位置の少なくとも一方を検出し、該検出した被写体の方向又は位置の少なくとも一方の情報に基づいて、カメラ10の撮像方向又はカメラ10の位置、画角を変更する制御を行うようにしてもよい。 【0028】また、発光体74や被写体(ターゲット)が隠れてしまったりして、検出手段72がターゲットを検出できなくなってしまった場合には、制御手段78、検出手段72から出力される情報に基づいてターゲットを見失ったことを判断し、ターゲットを見失う直前の駆動司令を維持して出力し、パンチルト機構部16を制御するようにしてもよい。また、制御手段78は、ターゲットの移動パターンを観察しておき予想移動パターンを生成し、ターゲットを見失った際には前記生成した予想移動パターンに基づいたパンチルト機構部16の駆動指令を出力するようにしてもよい。 【0029】上述の説明では、自動追跡制御を開始する前に、カメラ10のモードを手動でパンチルト動作を実施することが可能なモードに設定し、手動で撮影方向を設定する実施の形態で説明したが、本発明はこの方法に限定されるものではなく、制御手段78が自動で所定の動作パターンにてパンチルト駆動を開始して発光体74を捜索するようにしてもよい。 【0030】図3は、本発明に係る雲台装置の実施の形態を示す図である。 【0031】同図は、カメラ100が雲台装置102に固定されている状態を示している。カメラ100は雲台装置102の取付部104にねじ106にて螺合され、固定されている。雲台装置102は、パン機構部とチルト機構部とから構成されており、チルト機構部には、チルト軸118と、チルト軸118を取付部104の仰角方向に回動自在に支持しているチルト軸受120と、チルト軸118の一端に設けられているウォームホイール122と、ウォームホイール122と係合しているとともにウォームホイール122に回転を伝達するウォーム124と、ウォーム124を回動させる動力源となるチルトモータ126と、カバー127とが設けられている。 【0032】またパン機構部には、パン軸128と、パン軸128を取付部104の方位角方向に回動自在に支持しているパン軸受130と、パン軸128の下端に設けられているウォームホイール132と、ウォームホイール132と係合しているとともにウォームホイール132に回転を伝達するウォーム134と、ウォーム134を回動させる動力源となるパンモータ136と、カバー137とが設けられている。 【0033】パン軸128はベース部材138に固定されており、ベース部材138は、三脚、床、壁又は天井等の基礎140に取り付けられている。雲台装置102に設けられた上述のパン機構部及びチルト機構部の各駆動モータに回動指令を与えることによって、カメラ100の撮影方向を迎角方向及び方位角方向に自在に変更することが可能となる。 【0034】図4に、雲台装置102の信号処理系のブロック図を示す。 【0035】同図によれば、雲台装置102には、雲台装置102のパンチルト動作のモードを切り替えるモード切替スイッチ158と、手動で取付部104のパン及びチルト動作の指令を入力するカーソルスイッチ160と、追跡対象物が備えている発光体174(ターゲット)が発光した所定の波長の光の像を検出手段172上に投影させるためのレンズ176と、前記検出手段172が検出した発光体174の方向又は位置の少なくとも一方の情報に基づいて、チルトモータ126及びパンモータ136の回転軸に設けられているウォーム124及び134を回動させる指令を出力して取付部104の方向を変更する制御を行う制御手段178、178とが設けられている。 【0036】利用者が手動で取付部104のパン動作やチルト動作を指示する場合には、利用者は図示しない操作スイッチによってカメラ100の動作モードを手動動作モードに設定し、ベース部材138に設けられているカーソルスイッチ160を操作することによって取付部104の仰角を変更させたり、方位角を変更させることが可能となっている。 【0037】このとき、カーソルスイッチ160から入力された情報は制御手段178、178に伝達され、前記利用者が指示した情報に基づいたチルトモータ126及びパンモータ136出力軸の回動指令を出力する。 【0038】次に、雲台装置102の自動追跡動作について説明する。 【0039】利用者はカメラ100をねじ106を用いて取付部104に固定し、雲台装置102のモードを「手動」のモードに設定する。カメラ100の撮像画像はカメラ100の表示手段(図示せず)に表示される。そして、ベース部材138に設けられているカーソルスイッチ160を操作してチルトモータ126及びパンモータ136を回動する指令を入力し、カメラ100を撮像する被写体に向ける。利用者は、カメラ100の表示手段に表示されている撮像画像を見ながら、被写体に対する画角、アングル、焦点及び露出状態を決定した後に、レリーズスイッチ156を押して撮像を開始する。撮像して得た画像は、順次カメラ100の記録媒体に記録される。 【0040】利用者が雲台装置102のモードを「自動追跡」のモードに設定すると、検出手段172は発光体174(ターゲット)の方向又は位置を検出して、その発光体174の存在する方向または位置にカメラ100が向くようにパン機構部及びチルト機構部を制御しつつ、カメラ100は撮像を実施する。発光体74が発光した所定の波長の光の像はレンズ176を介して4分割ダイオード等で構成された前記検出手段172上に投影され、前記検出手段172の受光面中心からの方向差情報又は位置差情報を制御手段178、178に出力する。 【0041】制御手段178、178は、前記情報を演算して、チルトモータ126及びパンモータ136を回動させ、発光体174が検出手段172の受光面の中心又は予め指定された範囲内に入るように駆動する指令を出力する。チルトモータ126及びパンモータ136の回転軸が回動すると、ウォームホイール122、132が回動してカメラ100の撮影方向が変わるので、発光体174に対して自動追跡する。上記追跡制御は刻々行っているので、発光体174を備えた被写体が縦横無尽に移動しても、取付部104及びカメラ100は被写体を常に自動追跡する。従って、被写体を常に撮像画像の中に入れておくことが可能となる。 【0042】なお前記検出手段172は、被写体から放射される所定の周波数又はコード情報をもつ光、電波又は音に基づいて被写体の方向及び位置の少なくとも一方を検出することが可能な検出手段であってもよい。検出手段172が音を検出する場合には、複数の検出手段172を設けて音波の位相によって被写体の方向を検出してもよい。 【0043】また、前記検出手段172は4分割ダイオードに限定されるものではなくラインセンサやCCDに代表される撮像手段であってもよい。また、制御手段178、178にCPU等を用いた情報処理手段を用いてもよい。また、情報処理手段に、雲台装置102を制御するプログラム及び各種定数を記憶しているROMや、情報処理手段の作業領域となる記録媒体であるRAMとが設けられたワンチップマイコン等を用いてもよい。また制御手段178は、検出手段172から出力されている情報に対してオフセット(ターゲットの追跡位置指定)を加えたり、不感帯(細かい動作指令の出力を制限する)を設けるなどの処理を行って、パンチルト機構部の比例、積分動作を指令するようにしてもよい。 【0044】図5は、本発明に係る雲台装置の他の実施の形態を示す図である。 【0045】同図は、カメラ100が雲台装置202に固定されている状態を示している。カメラ100は雲台装置202の取付部204にねじ106にて螺合され、固定されている。雲台装置202は、X軸機構部とZ軸機構部との移動手段からなり、図示しないモータ等の動力源によってX−Z軸方向に移動自在に構成されている。また、取付部204にはレンズ276が設けられており、図4に示した雲台装置102の信号処理系のブロック図と同様の信号処理によってターゲットを自動追跡することが可能となっている。 【0046】本発明の雲台装置は、図3に示したパンチルト駆動機構や、図5に示したX−Z軸直動機構に限定されるものではなく、パンチルト駆動機構と直動機構とを併せ持った機構部であっても本発明の目的を達成することが可能である。 【0047】図6に、本発明に係るカメラの他の実施の形態を示す。 【0048】図1に示したカメラ10のパンチルト機構部16は、撮像部14と三脚12との間の部分に設けられていたが、図6に示すカメラ10Aのパンチルト機構部は撮像手段52Aとカメラ本体との間に設けられており、カメラ本体に対してレンズ54Aと撮像手段52Aとを含むレンズ鏡胴を仰角方向と方位方向とに駆動するように構成されている。 【0049】カメラ10Aのチルト機構部には、チルト軸18Aと、ジンバル19Aに設けられている図示しないチルト軸受と、チルト軸18Aの一端に設けられているウォームホイール22Aと、ウォームホイール22Aと係合しているとともにウォームホイール22Aに回転を伝達するウォーム24Aと、ウォーム24Aを回動させる動力源となるチルトモータ26Aとが設けられている。 【0050】またパン機構部には、パン軸28Aと、パン軸28Aを方位角方向に回動自在に支持している図示しないパン軸受と、パン軸28Aに設けられているウォームホイール32Aと、ウォームホイール32Aと係合しているとともにウォームホイール32Aに回転を伝達するウォーム34Aと、ウォーム34Aを回動させる動力源となるパンモータ36Aとが設けられている。 【0051】カメラ10Aに設けられた上述のパンチルト機構部の各モータに回動指令を与えることによってレンズ鏡胴及び撮影方向を、迎角方向及び方位角方向に自在に変更することが可能となる。 【0052】上記の説明では、ターゲットを自動追跡することが可能なパンチルト機構部をカメラに適用して撮影方向を変える実施の形態で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、カメラの代わりに測距装置等の測定装置に自動追跡可能なパンチルト機構部を適用してもよい。 【0053】また、上記の説明では、ターゲットを自動追跡することが可能なパンチルト機構部を備えた電子カメラで撮影方向を変える実施の形態で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、銀塩カメラに適用してもよい。また、被写体に発光体を備える代わりに、カメラから発光した検出用の光を反射する反射体(コーナーキューブやキャッツアイ等)を被写体に設けても、本発明の目的は達成される。 【0054】 【発明の効果】以上説明したように本発明に係るカメラによれば、被写体を撮影する撮影手段と、前記撮影手段の撮影方向又は撮影位置を移動させる移動手段と、被写体の存在する方向及び位置の少なくとも一方を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した被写体の方向及び位置の少なくとも一方の情報に基づいて前記移動手段を制御し、前記被写体の移動時に前記撮影手段により該被写体を追跡して撮影させる制御手段とを備えたので、撮影方向を常にターゲットの方向に向けておくことが可能となる。 【0055】また、本発明に係る雲台装置によれば、カメラを搭載し、該カメラの撮影方向又は撮影位置を移動させる移動手段と、被写体の存在する方向及び位置の少なくとも一方を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した被写体の方向及び位置の少なくとも一方の情報に基づいて前記移動手段を制御し、前記被写体の移動時に前記カメラにより該被写体を追跡して撮影させる制御手段とを備えたので、常にターゲットを自動追跡し、雲台に取り付けられたカメラを常にターゲットの方向に向けておくことが可能となる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】000005201 【氏名又は名称】富士写真フイルム株式会社
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| 【出願日】 |
平成12年4月21日(2000.4.21) |
| 【代理人】 |
【識別番号】100083116 【弁理士】 【氏名又は名称】松浦 憲三
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| 【公開番号】 |
特開2001−305645(P2001−305645A) |
| 【公開日】 |
平成13年11月2日(2001.11.2) |
| 【出願番号】 |
特願2000−121100(P2000−121100) |
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