JP2018088624A - 撮影システム - Google Patents

Abstract

【課題】 光学ズームと電子ズームを併せたプリセット動作を行う際に、短い実行時間で映像の違和感を抑える撮影システムを提供する。【解決手段】 ズーム手段を含むレンズ装置と、該レンズ装置による光学像を受光する撮像素子と、撮像素子からの映像信号を拡大する電子ズーム手段と、光学ズーム手段のみの倍率より大きい倍率へ変倍させるプリセット動作の制御において、光学ズーム手段の望遠端まで光学ズーム手段を駆動した後に、光学ズーム手段の変倍特性に基づいて電子ズーム手段を制御する第１モード、または、第１モードでの変倍よりも早く変倍する第２モード、で光学ズーム手段と電子ズーム手段の駆動を制御するプリセット制御手段と、映像が使用中の時には第１モードを、映像が未使用中の時には第２モードを、プリセット動作制御手段が制御するモードとして選択するモード選択手段と、を有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、撮影システムに関し、特に光学ズームと電子ズームを制御可能な撮影システムに関するものである。

従来、変倍レンズを光軸方向に移動させることで光学的に画角を変化させる光学ズームと、撮影された映像の中心付近の画像信号を拡大することで電子的に画角を変化させる電子ズームを併せもつ撮影システムが知られている。例えば、カメラとレンズを搭載した雲台装置として使用される際には、通常時には映像品質を重視するために光学ズームを使用し、緊急時に光学の望遠端よりも拡大したい場合には、電子ズームを使用してさらに拡大した映像を取得するといった使用例がある。この場合、広角側から映像を拡大する際には、まず光学ズームによって映像を拡大し（光学ズーム領域）、光学系の望遠端まで到達したのち、さらに拡大する場合には電子ズームによって拡大する（電子ズーム領域）ように制御する方法が一般的である。

ここで、光学ズームはレンズを駆動する時間を必要とするのに対し、電子ズームは信号処理で行うために、光学ズームと比較して非常に短時間で倍率を変更することが可能である。但し、電子ズームを光学ズームよりも短時間で倍率が変化するように制御すると、光学ズーム領域から電子ズーム領域に移行する際に、画角の変化率が急に変化するために、違和感のある映像となってしまう問題があった。

上記の問題を解決する方法として、例えば、特許文献１では、電子ズームの画角変化特性を光学ズームの特性に合わせることで、電子ズーム動作時の映像上の違和感を低減する例が開示されている。また、特許文献２では、ズームおよびパン・チルトをあらかじめ登録された位置へ移動させるプリセット動作において、映像上の見栄えを重視するために、それぞれの動作速度を調節し、ほぼ同時スタート・ストップするように制御する雲台の例が開示されている。

特開２０１１−３９２７２号公報 特開２０１３−１７５９２４号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された従来技術では、ズームの全域、つまり光学系の広角端から電子ズームも含めた望遠端まで動作させるために長い時間を必要とするという問題があった。光学ズームは広角側よりも望遠側の方が画角の変化率が小さいことから、光学の望遠端よりもさらに望遠側である電子ズーム領域では、倍率の変化を非常にゆっくりと制御する必要があり、結果としてズーム全域の移動時間を長くする必要があった。特に、特許文献２に記載の、パン・チルトと同時スタート・ストップするようにプリセット動作を行う際には、ズームの移動時間が非常に長くなってしまうために、パン・チルトも指定の時間よりも非常に長くなってしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、光学ズームと電子ズームを併せたプリセット動作を行う際に、実行時間が長くなってしまう問題を防止しつつ、映像の違和感を抑えることを可能にした撮影システムを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の撮影システムは、光学素子を移動させて変倍する光学ズーム手段を含むレンズ装置と、該レンズ装置による光学像を受光する撮像素子と、該撮像素子によって得られた映像信号を拡大する電子ズーム手段と、 前記光学ズーム手段のみで可能な倍率より大きい倍率を指定して変倍させるプリセット動作の制御において、前記光学ズーム手段の望遠端まで前記光学ズーム手段を駆動した後に、前記光学ズーム手段の変倍特性に基づいて前記電子ズーム手段を制御する第１のモード、または、前記第１のモードでの変倍よりも早い速度で変倍する第２のモード、で前記光学ズーム手段と前記電子ズーム手段の駆動を制御するプリセット動作制御手段と、撮影した映像が使用されている場合には前記第１のモードを、撮影した映像が使用されていない場合には前記第２のモードを、前記プリセット動作制御手段が制御するモードとして選択するモード選択手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、光学ズームと電子ズームを併せたプリセット動作を行う際に、実行時間が長くなってしまう問題を防止しつつ、映像の違和感を抑えることを可能にした撮影システムを提供することができる。

実施例１のブロック図である。 実施例１のプリセット動作命令受信時におけるＣＰＵの処理を表すフローチャートである。 実施例１のプリセット動作モードを決定する際のＣＰＵの処理を表すフローチャートである。 実施例１のプリセット動作モードごとのズームのプリセット動作の例である。 実施例２のプリセット動作モードを決定する際のＣＰＵの処理を表すフローチャートである。 実施例３のプリセット動作モードを決定する際のＣＰＵの処理を表すフローチャートである。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

以下、図１のブロック図を参照して、本発明の第１の実施例による構成について説明する。本発明は光学ズーム（光学ズーム手段）および電子ズーム（電子ズーム手段）を備える撮像装置（撮影システム）に適用され、特に好ましくは、パン・チルトを制御可能である撮影システムに適用される。

本実施例の撮影システムは、操作器１０と雲台システム２０とから構成される。操作者は操作器１０を操作し、雲台システム２０を遠隔操作しズーム・フォーカス・チルト・パンおよびカメラの各種機能を制御することで、所望の映像を取得することができる。

雲台システム２０は、雲台２１、レンズ装置２２、カメラ装置２３から構成される。雲台２１はＣＰＵ２１１、操作命令通信部２１２、パン制御部２１３ａ、チルト制御部２１３ｂ（以後、パン制御部２１３ａとチルト制御部２１３ｂを合わせてパン・チルト制御部（パン・チルト制御手段）２１３とも記載する）、パンモータ２１４ａ、チルトモータ２１４ｂ（以後、パンモータ２１４ａとチルトモータ２１４ｂを合わせてパン・チルトモータ２１４とも記載する）、レンズ制御部２１５、カメラ制御部２１６、メモリ２１７から構成されている。

ＣＰＵ２１１は操作命令通信部２１２を介して操作器１０からの操作命令を受信する。受信した命令がパン・チルト制御命令であった場合には、パン・チルト制御部２１３を介して、パン・チルトモータ２１４を動作させる。光学素子を移動させて変倍する光学ズームや焦点調整をするフォーカスの制御命令であった場合には、レンズ制御部２１５を介して、レンズ装置２２を制御し、光学ズーム・フォーカスの制御を行う。レンズ装置による光学像を受光する撮像素子によって光電変換して得られた映像信号を拡大する電子ズームなどのカメラの制御命令であった場合には、カメラ制御部２１６を介して、カメラ装置２３を制御し、各種カメラの制御を行う。プリセット位置記憶命令であった場合には、ズーム・フォーカス・チルト・パンの現在位置をメモリ２１７に保存し、操作器１０からの指定の番号と対応させたテーブルとして管理する。プリセット実行命令であった場合には、操作者が指定した番号のプリセット位置をメモリ２１７から読み出し、ＣＰＵ２１１がそれぞれの制御部を操作することで、記憶した位置へ移動させる。

次に、映像を使用中かを判別するためのタリー信号について説明する。複数の雲台システムの映像を切り替えて使用する場合には、それぞれのカメラから出力される映像を不図示の映像選択システムにおいて、実際に使用するひとつの映像を選択し出力する。それぞれの操作器１０には、映像選択システムから、現在映像が選択中かを表すタリー信号が操作器１０から操作命令通信部２１２（タリー信号受信手段）を介して雲台システム２０に送信され、この信号をもとに映像が使用中であるかを判別する。操作器１０はタリー信号の状態を雲台システム２０へ送信することで、雲台システム２０も現在カメラ装置２３で取得している映像が使用中であるか否かを判別することができる。

続いて、映像を録画中かを判別するためのＲＥＣ信号について説明する。操作者が操作器１０上でカメラ映像の録画開始操作を行うと、操作器１０からＲＥＣスタートコマンドが雲台システム２０に送信される。ＣＰＵ２１１（録画判別手段）は操作命令通信部２１２を介し、操作器１０からのＲＥＣスタートコマンドを受信し、カメラ制御部２１６を介して、カメラ装置２３にＲＥＣスタート命令を送信する。カメラ装置２３はＲＥＣスタート命令を受信すると、不図時の内蔵メモリに映像信号を記録することで、映像の録画を実現する。録画を終了する際についても同様に、操作器１０から雲台システム２０にＲＥＣストップコマンドを送信し、カメラへＲＥＣストップ命令を送信することで実現する。

次に、プリセット動作命令を受信した際のＣＰＵ２１１（プリセット動作制御手段）の処理について、図２のフローチャートを基に説明する。

ＣＰＵ２１１は操作命令受信部を介して操作器からのプリセット動作命令を受信すると、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０において、ＣＰＵ２１１は、操作器１０から指定された番号の目標位置のデータをメモリ２１７から取得し、ステップ３０に進む。
ステップＳ３０において、ＣＰＵ２１１（モード選択手段）は後述する方法でプリセット動作の動作モードを決定する。動作モードが決定し、プリセット動作中の制御が決定すると、ステップＳ４０に進む。
ステップＳ４０において、プリセット動作を開始し、ステップＳ５０に進む。ステップＳ５０において、プリセット動作中は、上述の動作モードどおりにズーム・フォーカス・パン・チルトを動作させ、目標位置に到達するまで動作させる。プリセット動作が完了したら、ステップＳ６０に進み、終了する。

続いて、ステップＳ３０の、動作モードを決定する際のＣＰＵ２１１の処理の詳細について、図３のフローチャートを基に説明する。

ステップＳ３１１において、タリー信号の状態を確認し、現在映像が使用中であるかを判別する。タリー信号がＯＮ状態、つまり映像が使用中であった場合には、ステップＳ３１４に進む。タリー信号がＯＦＦ状態、つまり映像が使用中でない場合には、ステップ３１２に進む。
ステップＳ３１２において、ＲＥＣ信号の状態を確認し、現在映像を録画中であるかを判別する。ＲＥＣ状態がＯＮ、つまり映像を録画中であった場合には、ステップＳ３１４に進む。ＲＥＣ状態がＯＦＦ、つまり映像を録画していない状態であった場合には、ステップＳ３１３に進む。
ステップＳ３１４においては、動作モードを通常モードに決定して、プリセット動作時の光学ズームと電子ズームの動作方法を決定し、ステップＳ３１５に進む。一方、ステップＳ３１３においては、動作モードを高速モードに決定して、ステップＳ３１５に進む。

ここで、通常モードと高速モードのプリセット動作時の光学ズームと電子ズームの動作方法について、図４を基に説明する。例として、現在位置である光学の広角端から、光学の望遠端よりもさらに望遠側の電子ズーム領域にプリセット動作をさせる際の動作を示す。横軸をプリセット動作開始からの経過時間、縦軸を倍率とし、光学ズームを実線、電子ズームを破線、双方を併せた映像上の倍率の変化を鎖線で示している。便宜上、光学ズームの倍率変化は線形に変化するものとしている。

図４（ａ）に示す通常モード（第１のモード）では、通常のジョイスティックなどによるズーム動作と同様に、光学ズームのみで可能な倍率より大きい倍率を指定して変倍するプリセット動作の制御において、まず光学ズームのみを駆動して望遠端（光学ズームのみで実現可能な最高倍率）まで駆動させる。その後、撮影される映像がシームレスに変化する（一様な画像の変化となる）ように、電子ズームによって倍率を変化させるよう制御する。図４（ａ）の例示においては、時間に対する倍率が、光学ズームが実施された領域と電子ズームが実施される領域とが直線で結ばれて、倍率の変化率が一定となるように光学ズームの変倍特性に基づいて電子ズームが制御されている。この例では、光学ズームによる変倍中の倍率の変化率が維持される場合を示したが、本発明はこれに限定されることはない。倍率、画角、焦点距離など、ズーミングに関係する指標が所定の関係を満たす（維持する）ように構成されていればよい。

一方、図４（ｂ）に示す高速モード（第２のモード）は通常モードより早く変倍するモードであり、光学ズームを動作させると同時に最初から電子ズームによっても倍率を変化させ、短時間で目標位置へ移動可能となるように動作させる。高速モードにおいては、電子ズームは必ずしも光学ズームの動作開始と同時に倍率を変化させることは必要ではない。光学ズームが光学ズームの望遠端に到達する時間以前に、電子ズームの必要倍率が実現できていればよい。

また、光学ズームのみで可能な倍率より大きい倍率を目標倍率として変倍するプリセット動作の、制御を開始する時点の倍率が光学ズームのみで可能な倍率より大きい場合であっても本発明を適用することができる。通常モードでは、光学ズームで望遠端まで移動した場合の少なくとも望遠端近傍の変倍速度に基づいて電子ズームを制御し、高速モードにおいては光学ズームを意識することなく電子ズームを目標とする倍率にステップ的に変化させてもよい。

以上のように、タリーＯＮ状態やＲＥＣ ＯＮ状態など、映像が使用中であると考えられる状況においては、通常の操作と同様にプリセット動作をすることで、映像上の見栄え（視聴者に不自然さを感じさせない一様な変化）を重視する。一方、タリーＯＦＦ状態かつＲＥＣ ＯＦＦ状態など、映像を使用していない状態と判断される場合には、見栄えよりも高速に次の状態にまで動作させることを重視する。これにより、光学ズームと電子ズームを併せたプリセット動作を行う際に、実行時間が長くなってしまう問題を防止しつつ、視聴者に映像の違和感を与えてしまうような映像の発生を未然に防止することが可能となる。

本実施形態の派生するシステムとして、操作器から雲台を遠隔操作する構成としたが、全て雲台側に構成しても良い。タリー信号やＲＥＣ信号は操作器から雲台へコマンドとして送信するものとしたが、雲台システム側に操作部材を構成して、処理しても良い。その他にも、光学ズームと電子ズームを制御してプリセット動作が可能であればどのような構成でも良く、レンズやカメラの内部で処理を行うような構成でも良い。

雲台の構成も、操作命令通信部、パン制御部、チルト制御部、レンズ制御部、カメラ制御部は、その全てもしくは一部をＣＰＵで制御しても良い。メモリは専用に設けても良いし、ＣＰＵの内蔵メモリを使用しても良い。プリセット動作をズーム・チルト・パンのみとしているが、フォーカスやアイリス等のカメラの各種機能を追加しても良い。映像の記録先はカメラの内蔵メモリとしたが、専用の映像記録装置を外部に設けても良い。

プリセットの動作モードについても、通常モードと高速モードの２つのモードとしたが、現在の状態に合わせて変更するものであれば、３つ以上のモードでも良いし、動作方法も含めどのようなものでも良い。モードの切り替えの判断もタリー信号やＲＥＣ信号を使用するものとしたが、映像を使用中か否かを判断できるものであればどのようなものでも良い。また、高速モードは光学ズームと同時に電子ズームを段階的に変化させるものとしたが、プリセット開始後などに電子ズームのみを目標倍率に離散的に変更するようにしても良い。

以下、本発明の第２の実施例について説明する。本実施例の構成は図１に示した実施例１の場合と同様である。プリセット動作を実行する際のＣＰＵ２１１の処理の流れについても、図２に記載の内容は実施例１の場合と同様であり、動作モードを決定するステップ３０の詳細な処理が実施例１と異なるため、図５のフローチャートに基づいて説明する。図５のフローチャートは、図３に記載の実施例１の場合に対して、ステップＳ３１１とＳ３１２が削除され、ステップＳ３２１とＳ３２２が追加されている。

ステップＳ３２１において、まずステップＳ２０で取得したプリセット動作の目標位置と現在位置からプリセット動作において動作させる移動距離（変化量）を算出する。移動距離を算出したのち、ステップＳ３２２に進む。
ステップＳ３２２において、移動距離があらかじめ決められた閾値以下であるかを判別する。閾値以下であった場合にはステップＳ３１４に進み、閾値より大きい場合には、ステップＳ３１３に進む。以降の処理については、実施例１の場合と同様である。

以上のように、ズームの移動量が大きい場合には、プリセット動作中の映像は使用しないと考え、映像上の見栄えよりも高速に動作させることを優先する。一方、移動量が小さい場合には、通常の操作と同様にプリセット動作をすることで、映像上の見栄えを重視する。これにより、光学ズームと電子ズームを併せたプリセット動作を行う際に、実行時間が長くなってしまう問題を防止しつつ、映像の違和感を抑えることが可能となる。

本実施形態の派生するシステムは、実施例１と同様である。加えて、本実施例において、ズームの移動量を基に動作モードを決定したが、パン・チルト・フォーカスの移動量から判断しても良い。また、実施例１のタリー信号やＲＥＣ信号の状態と組み合わせて判断しても良い。

以下、本発明の第３の実施例について説明する。構成は図１に示した実施例１の場合と同様である。リセット動作を実行する際のＣＰＵ２１１の処理の流れについても、図２に記載の内容は実施例１の場合と同様であり、動作モードを決定するステップＳ３０の詳細な処理が実施例１と異なるため、図６のフローチャートに基づいて説明する。図６のフローチャートは、図５に記載の実施例２の場合に対して、ステップＳ３２２が削除され、ステップＳ３３１とＳ３３２が追加されている。

ステップＳ３２１において、実施例２と同様に、まずステップＳ２０で取得した目標位置と現在位置からプリセット動作において動作させる移動距離（変化量）を算出する。移動距離を算出したのち、ステップＳ３３１に進む。
ステップＳ３３１において、ＣＰＵ２１１（時間設定手段）は、移動距離と動作可能速度から最高速で動作させた際に必要な時間と等しいプリセット動作可能時間を算出し、ステップＳ３３２に進む。
ステップＳ３３２において、ステップＳ３３１で算出したプリセット動作可能時間と、操作器から指定されたプリセット動作要求時間を比較する。プリセット動作可能時間がプリセット動作要求時間よりも短い場合、つまり操作器から指定された時間でプリセット動作が実行可能である場合は、ステップＳ３１４に進む。一方、プリセット動作可能時間がプリセット動作要求時間よりも長い場合、つまり指定された時間でプリセット動作が実行できない場合には、ステップＳ３１３に進む。以降の処理については、実施例１の場合と同様である。

以上のように、要求されたプリセット時間内でプリセット動作を実行できる場合には、映像上の見栄えを重視する。一方、要求されたプリセット時間内ではプリセット動作を実行できない場合には、高速動作をさせることで、所望の構図に至る時間の延長を未然に防止することを重視する。これにより、光学ズームと電子ズームを併せたプリセット動作を行う際に、実行時間が長くなってしまう問題を防止しつつ、映像の違和感を抑えることが可能となる。

本実施形態の派生するシステムは、実施例１および２と同様である。加えて、本実施例において、ステップＳ３３２の判別を単純にプリセット動作可能時間とプリセット要求時間の比較としたが、ある程度の幅を持たせるなどしても良い。

例示した実施例においては、カメラ装置２３が光学ズーム機能と電子ズーム機能を備える装置であることを前提に説明したが、本発明はその構成に限定されることはない。例えば、カメラ（撮像装置）は光学ズーム機能を有するが電子ズーム機能は持たず、該カメラから出力された映像信号と光学ズームの位置などの状態信号や、カメラへの制御信号を出力して、該カメラの外部の装置で電子ズーム機能を実現する、該カメラと該外部の装置を合わせた撮像システムでも本発明を実現することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１０ 操作器
２１１ ＣＰＵ（プリセット動作制御手段）
２１２ 操作命令通信部
２１５ レンズ制御部
２１６ カメラ制御部
２２ レンズ装置
２３ カメラ装置

Claims (9)

1. 光学素子を移動させて変倍する光学ズーム手段を含むレンズ装置と、
   該レンズ装置による光学像を受光する撮像素子と、
   該撮像素子によって得られた映像信号を拡大する電子ズーム手段と、
   前記光学ズーム手段のみで可能な倍率より大きい倍率を指定して変倍させるプリセット動作の制御において、前記光学ズーム手段の望遠端まで前記光学ズーム手段を駆動した後に、前記光学ズーム手段の変倍特性に基づいて前記電子ズーム手段を制御する第１のモード、または、前記第１のモードでの変倍よりも早い速度で変倍する第２のモード、で前記光学ズーム手段と前記電子ズーム手段の駆動を制御するプリセット動作制御手段と、
   撮影した映像が使用されている場合には前記第１のモードを、撮影した映像が使用されていない場合には前記第２のモードを、前記プリセット動作制御手段が制御するモードとして選択するモード選択手段と、
   を有することを特徴とする撮影システム。
2. 前記第２のモードは、前記電子ズーム手段による変倍の開始と終了を前記光学ズーム手段の駆動の開始と終了に合わせるように制御するモードである、ことを特徴とする請求項１記載の撮影システム。
3. 前記第１のモードは、前記光学ズーム手段の望遠端まで前記光学ズーム手段を駆動した後に、前記光学ズーム手段による変倍中における倍率の変化率を維持するように前記電子ズーム手段を制御するモードである、ことを特徴とする請求項１または２に記載の撮影システム。
4. 撮影された映像が使用中であるか否かを示すタリー信号を受信するタリー信号受信手段を有し、
   前記モード選択手段は、前記タリー信号に基づいてモードを選択する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮影システム。
5. 撮影された映像を録画中か否かを判別する録画判別手段を有し、
   前記モード選択手段は、前記録画判別手段の判別に基づいてモードを選択する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮影システム。
6. 前記モード選択手段は、現在の状態から前記プリセット動作の目標位置としての状態への変化量に基づいてモードを選択することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮影システム。
7. 前記プリセット動作を実行する時間を設定する時間設定手段を有し、
   前記モード選択手段は、前記時間設定手段によって設定された時間と、現在の状態から前記プリセット動作の目標位置としての状態への変化量に基づいて動作モードを選択する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮影システム。
8. パン・チルトの少なくともいずれか一方を動作させるパン・チルト制御手段を有し、
   前記プリセット動作制御手段は、変倍に加えてパン・チルトのプリセット動作を制御し、
   前記モード選択手段は、パン・チルトの前記プリセット動作による移動量に基づいて動作モードを選択する、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮影システム。
9. 前記プリセット動作を実行する時間を設定する時間設定手段を有し、
   前記モード選択手段は、前記時間設定手段によって設定された時間と、パン・チルトの前記プリセット動作による移動量とに基づいて動作モードを選択する、
   ことを特徴とする請求項８に記載の撮影システム。

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