JP3873262B2 - リモコン雲台システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はテレビカメラ等のリモコン雲台システムに係り、特に、テレビカメラを搭載した複数台のリモコン雲台を集中管理して一つの被写体を多角的に追尾撮影するリモコン雲台システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
リモコン雲台（Pan/Tilt Head ）は、テレビカメラ等を搭載して遠隔操作によりカメラのパン・チルト動作やフォーカス、ズーム調整等を行うものである。例えば、野球中継やレース中継などでは、多角的な撮影を行うために、複数台のリモコン雲台が数カ所に設置され、各リモコン雲台は、それぞれのオペレーション・ユニット（操作装置）によって個別に操作できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特定の（同一の）被写体を多方向から追尾撮影する場合には、各リモコン雲台を個別に操作して被写体の動きを追跡しなければならず、一人の操作者（オペレータ）ではこのような追尾撮影の操作は極めて困難であった。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、一人の操作者で複数台のリモコン雲台を同時に操作でき、同一の被写体を多方向から追尾撮影することができるリモコン雲台システムを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前は目的を達成するために、カメラが搭載され、該カメラをパン及びチルト動作させる駆動手段を有した複数台のリモコン雲台と、前記複数台のリモコン雲台のうちから特定の一台のリモコン雲台を任意に選択する選択手段と、前記選択手段で選択した特定の一台のリモコン雲台の動作を直接的に操作する操作装置と、前記特定の一台のリモコン雲台のパン方位及びチルト角度と、前記特定の一台のリモコン雲台に搭載されたカメラの撮影距離とを含む撮影情報を取得する撮影情報取得手段と、前記複数台のリモコン雲台の間で他の全てのリモコン雲台と相互に撮影し、かかる撮影で得られた撮影情報に基づいて各リモコン雲台の配置関係を示す設置位置情報を自動的に取得する初期設定手段と、前記初期設定手段によって取得された設置位置情報を記憶する記憶手段と、前記撮影情報取得手段により取得した撮影情報及び前記記憶手段に記憶した設置位置情報に基づいて、前記特定の一台のリモコン雲台で撮影している被写体を他のリモコン雲台で撮影するために必要な該他のリモコン雲台のパン方位及びチルト角度を算出する演算手段と、前記演算手段の算出結果に基づいて前記他のリモコン雲台を制御し、前記他のリモコン雲台で前記被写体を撮影するように前記他のリモコン雲台を動作させる制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００５】
本発明によれば、複数台のリモコン雲台の配置関係を把握して、これを設置位置情報として記憶手段に記憶している。そして、特定の一台のリモコン雲台を操作装置で直接的に操作し、該リモコン雲台のカメラで被写体を撮影すると、この操作に係るリモコン雲台の撮影情報と前記設置位置情報とに基づいて、他のリモコン雲台で前記被写体を捕らえるために必要な撮影情報を算出することができる。かかる算出結果に基づいて他のリモコン雲台を動作させることで、他のリモコン雲台も同じ被写体を追尾撮影することができる。
【０００６】
また、本発明においては、複数台のリモコン雲台のうちから操作装置で操作可能な特定の一台のリモコン雲台を任意に選択する選択手段を有するとともに、設置されたリモコン雲台によって相互に他のリモコン雲台を撮影し、かかる相互撮影で得られた撮影情報に基づいてリモコン雲台の配置関係を示す情報（設置位置情報）を自動的に取得する初期設定手段を有し、各リモコン雲台の配置関係を自動的に得ることができる。
【０００７】
上記発明を具体化する上では、前記記憶手段、演算手段、及び制御手段をコンピュータユニットとして一体的に構成し、このコンピュータユニットを各リモコン雲台と通信可能に接続することが可能である。そして、このコンピュータユニットに、前記初期設定手段の作業工程を実行するための初期設定プログラムを組み込み、該初期設定プログラムの起動によって、リモコン雲台同士の相互撮影を行い、設置位置情報を自動取得することが一層効果的である。
【０００８】
また、本発明は前記目的を達成するために、第１のカメラが搭載され、該第１のカメラをパン及びチルト動作可能な雲台装置と、第２のカメラが搭載され、該第２のカメラをパン及びチルト動作させる駆動手段を有したリモコン雲台と、前記雲台装置のパン方位及びチルト角度と、前記第１のカメラの撮影距離とを含む撮影情報を取得する撮影情報取得手段と、前記雲台装置及び前記リモコン雲台の間で互いに他方を撮影し、かかる撮影で得られた撮影情報に基づいて前記雲台装置及び前記リモコン雲台の配置関係を示す設置位置情報を自動的に取得する初期設定手段と、前記初期設定手段によって取得された設置位置情報を記憶する記憶手段と、前記撮影情報取得手段により取得した撮影情報及び前記記憶手段に記憶した設置位置情報に基づいて、前記雲台装置で撮影している被写体を前記リモコン雲台で撮影するために必要な前記リモコン雲台のパン方位及びチルト角度を算出する演算手段と、前記演算手段の算出結果に基づいて、前記第２のカメラで前記被写体を撮影するように前記リモコン雲台の動作を制御する制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【０００９】
本発明は、操作者の直接操作に係る雲台をリモコン雲台に限定することなく、カメラマンが手動操作する雲台装置をも包含する内容のものである。本発明によれば、第１のカメラで被写体を撮影する操作を行うと、第２のカメラもこれに追従して同じ被写体を追尾撮影することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るリモコン雲台システムの好ましい実施の形態について詳説する。
図１は、本発明に係るリモコン雲台システムの構成例を示すブロック図である。同図に示したリモコン雲台システムは、複数台のリモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 、…、ＰＴn （ｎは２以上の自然数）と、これらを集中管理するコンピュータユニット２０と、該コンピュータユニット２０と接続されたオペレーションユニット（操作装置）３０と、から構成される。
【００１１】
各リモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 、…、ＰＴn にはそれぞれ図示せぬテレビカメラが搭載されており、各テレビカメラで撮影された映像はそれぞれモニタ（不図示）を介して観察できるようになっている。
複数のリモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 、…、ＰＴn のうち、特定の一台（例えば、符号ＰＴ1 で示した第１号機）がオペレーションユニット３０によって直接的に遠隔操作可能なもの（以下、マスター雲台という。）として設定され、他のリモコン雲台ＰＴ2 、…、ＰＴn は、マスター雲台ＰＴ1 の動作に従属してコンピュータユニット２０によって動作が制御される。これら他のリモコン雲台ＰＴ2 、…、ＰＴn を以下、スレーブ雲台と呼ぶことにする。
【００１２】
尚、複数のリモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 、…、ＰＴn のうち、何れのリモコン雲台をマスター雲台に設定するかは、選択手段（例えば、コンピュータユニット２０上の操作）によって自由に設定することがき、また、その設定を随時変更できるようになっている。
コンピュータユニット２０は、各リモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 、…、ＰＴn と通信可能に接続されており、各リモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 、…、ＰＴn と対して動作を指令する制御信号を出力するとともに、各リモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 、…、ＰＴn のパン方位、チルト角度、及び撮影距離等の撮影情報を把握できるようになっている。尚、撮影距離は、リモコン雲台に搭載されているテレビレンズの撮影距離情報に基づいて検出される。
【００１３】
オペレーションユニット３０の構成については図示されていないが、このオペレーションユニット３０は、マスター雲台ＰＴ1 のパン・チルト動作を指示するジョイスティック、フォーカスコントロールツマミ、及びズームコントロールレバー等の操作部を有し、これら操作部の操作に応じた操作信号がコンピュータユニット２０を介してマスター雲台ＰＴ1 に導かれるようになっている。
【００１４】
従って、操作者（オペレータ）は、マスター雲台ＰＴ1 のカメラで撮影された映像をモニタによって確認しながら、オペレーションユニット３０のジョイスティック、フォーカスコントロールツマミ、及びズームコントロールレバー等を操作して所望の被写体を撮影できる。
次に、マスター雲台の操作に従属して動作するスレーブ雲台の制御原理について説明する。尚、以下の説明では、説明の便宜上、リモコン雲台が２台設置される場合を例に説明するが、リモコン雲台の設置台数は２台以上何台でもよい。
【００１５】
図２に示したように２台のリモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 を任意の位置に設置した場合、先ず、各リモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 に搭載したカメラで他のリモコン雲台を撮影し、その撮影により得られた撮影情報（パン方位、チルト角度、及び撮影距離）をコンピュータユニット２０に集約して、各リモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 の配置関係を把握する。
【００１６】
即ち、リモコン雲台ＰＴ1 によってリモコン雲台ＰＴ2 を撮影し、テレビレンズの撮影距離情報に基づいてリモコン雲台ＰＴ1 からリモコン雲台ＰＴ2 までの距離Ｌ₀ を得る。また、この時のリモコン雲台ＰＴ1 の方向（正面を基準としたパンニング角度）θ₁ 及び傾き（水平を基準としたチルト角度）θ₁ ′の情報を取得する。
【００１７】
同様に、リモコン雲台ＰＴ2 によってリモコン雲台ＰＴ1 を撮影して、リモコン雲台ＰＴ2 からリモコン雲台ＰＴ1 を見たときのリモコン雲台ＰＴ2 の方向（正面を基準としたパンニング角度）θ₂ 及び傾き（水平を基準としたチルト角度）θ₂ ′の情報を取得する。
こうして、２台のリモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 の配置関係が明確となり、そのデータ（設置位置情報）がコンピュータユニット２０内のメモリに記録保存される。尚、リモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 の配置関係を把握する作業（セットアップ作業）は、各リモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 を個別に操作して行ってもよいが、コンピュータユニット２０に格納されたプログラム（初期設定プログラム）を起動してリモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 の相互撮影の実行から配置関係データの算出まで一連の作業を自動的に行うことが望ましい。
【００１８】
続いて、２台のリモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 の配置関係が明確にされた状態の下でマスター雲台を選択すると共に、オペレーションユニット３０を操作してマスター雲台（この場合、リモコン雲台ＰＴ1 ）を作動させる。
図３に示したようにマスター雲台ＰＴ1 が被写体４０を撮影した場合、テレビレンズの撮影距離情報に基づいてマスター雲台ＰＴ1 から被写体４０までの距離Ｌ1 が得られるとともに、マスター雲台ＰＴ1 のパンニング動作から被写体４０を撮影している時のマスター雲台ＰＴ1 の方向ψ₁ も求めることができる（図３（ａ）参照）。
【００１９】
従って、次式（１）によって他方のリモコン雲台（スレーブ雲台）ＰＴ2 の撮影距離Ｌ₂ を算出することができる。
【００２０】
【数１】
Ｌ₂ ＝（Ｌ₀ ² ＋Ｌ₁ ² −２Ｌ₀ Ｌ₁ cos ψ₁ ）^1/2 …（１）
こうして得られたＬ₂ の値を用いて、スレーブ雲台ＰＴ2 で被写体４０を捕らえる時のパン方位ψ₂ を次式（２）によって算出することができる。
【００２１】
［数２］ψ_２＝cos^−１｛（Ｌ_０ ^２＋Ｌ_２ ^２−Ｌ_１ ^２）／（２Ｌ_０Ｌ_２）｝ …（２）
一方、チルト動作については、両リモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 間の高位差ｄは図２（ｂ）より次式（３）
【００２２】
【数３】
ｄ＝Ｌ₀ sin θ₁ ′ …（３）
で予め求められる。そして、マスター雲台ＰＴ1 のチルティング動作から被写体４０を撮影している時のマスター雲台ＰＴ1 の傾きψ₁ ′が得られる。従って、被写体４０とスレーブ雲台ＰＴ₂ との高位差Ｌ₂ ″を次式（４）
【００２３】
【数４】
Ｌ₂ ″＝Ｌ₁ sin ψ₁ ′−ｄ …（４）
で導き出せる。
これにより、スレーブ雲台ＰＴ₂ で被写体４０を捕らえるときのチルト角度ψ₂ ′は、次式（５）
【００２４】
【数５】
ψ₂ ′＝sin ^-1（Ｌ₂ ″／Ｌ₂ ） …（５）
で求められる。
このような演算処理をコンピュータユニット２０において実行してスレーブ雲台ＰＴ2 の方向ψ2 、傾きψ2 ′及び撮影距離Ｌ2 を求め、その演算結果に基づいてスレーブ雲台ＰＴ2 を動作させる。これにより、マスター雲台ＰＴ1 で被写体４０を撮影する操作を行うと、自動的にスレーブ雲台ＰＴ2 も被写体４０を捕らえるように作動させることができる。
【００２５】
尚、マスター雲台ＰＴ1 に搭載したテレビカメラのズーム情報に基づいて、スレーブ雲台ＰＴ2 のカメラのズーミングをも制御し、マスター雲台ＰＴ1 の撮影倍率に合致させるようにスレーブ雲台ＰＴ2 のカメラのズーミングを自動制御することも可能である。
また、リモコン雲台の設置台数が３台以上に増えた場合も上述と同様の原理に基づいてスレーブ雲台を従属動作させることができる。
【００２６】
次に、上記の如く構成されたリモコン雲台システムの作用を説明する。
例えば、図４に示したように３台のリモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 、ＰＴ3 を任意の位置に設置した場合には、先ず、各リモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 、ＰＴ3 に搭載したカメラで他のリモコン雲台を撮影し、その撮影により得られた撮影情報（パン方位、チルト角度、及び撮影距離）をコンピュータユニット２０に集約して、各リモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 、ＰＴ3 の配置関係を把握する。
【００２７】
即ち、先ず、リモコン雲台ＰＴ1 によってリモコン雲台ＰＴ2 を撮影し、リモコン雲台ＰＴ1 からリモコン雲台ＰＴ2 までの距離を求めるとともに、リモコン雲台ＰＴ1 の方向（正面を基準としたパンニング角度）及び傾き（水平を基準としたチルト角度）の情報を取得する。
続いて、リモコン雲台ＰＴ2 によってリモコン雲台ＰＴ3 を撮影して、リモコン雲台ＰＴ2 からリモコン雲台ＰＴ3 までの距離、方向及び傾きの情報を取得する。更に、リモコン雲台ＰＴ3 によってリモコン雲台ＰＴ1 を撮影して、リモコン雲台ＰＴ3 からリモコン雲台ＰＴ1 までの距離、方向、傾きの情報を取得する。
【００２８】
こうして、各リモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 、ＰＴ3 の相互撮影によって得られた撮影情報に基づいて、それぞれの配置関係が計算される。かかる配置関係の把握作業（セットアップ作業）はコンピュータユニット２０のＲＯＭに格納されたプログラム（初期設定プログラム）に従って実行され、リモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 、ＰＴ3 の相互撮影から配置関係を示すデータの算出まで一連の作業が自動的に行われる。
【００２９】
次に、操作手順について述べる。
オペレーションユニット３０を操作してマスター雲台たるリモコン雲台ＰＴ1 で被写体４０を撮影すると（図４（ｂ）中▲１▼で示す撮影）、その時点でのリモコン雲台ＰＴ1 の撮影情報（傾き、方向及び撮影距離）、及びメモリに記憶されたリモコン雲台の配置関係を示す情報に基づいて、リモコン雲台ＰＴ2 、ＰＴ3 が被写体４０を撮影するための撮影情報（図４（ｂ）中▲２▼、▲３▼で示す撮影の情報）がコンピュータユニット２０によって導き出される。
【００３０】
具体的には、リモコン雲台ＰＴ1 とリモコン雲台ＰＴ2 との距離、リモコン雲台ＰＴ1 から被写体４０までの距離、及びリモコン雲台ＰＴ1 から見た被写体４０とリモコン雲台ＰＴ2 との間の角度の３つの情報に基づいて、図２、図３で説明した原理によって３次元的に計算することでリモコン雲台ＰＴ2 の撮影情報を得ることができる。リモコン雲台ＰＴ3 についても同様である。
【００３１】
従って、１台のオペレーションユニット３０でリモコン雲台ＰＴ1 を直接的に操作するだけで、他のリモコン雲台ＰＴ2 、ＰＴ3 、…の動作条件をリアルタイムで計算して自動的に制御することができる。これにより、動く被写体を多方向から追尾撮影することが可能となる。
このようなリモコン雲台システムは、多方向から同一被写体を撮影する必要がある場合に特に有効であり、一人の操作者で複数台のリモコン雲台を運行できるという利点がある。
【００３２】
かかるシステムは、野球中継やレース中継などのスポーツ中継、一人のアナウンサー等を追尾するようなニュース中継、或いは、被疑者を多方向から追跡撮影する防犯監視システムなど様々な用途に適用することができる。
図５には本発明の他の応用例が示されている。同図に示したようにコンピュータユニット２０に複数台のオペレーションユニット３０、３２、…を接続し、各オペレーションユニット３０、３２、…で運行制御可能なリモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 、…ＰＴn を任意に選択できる構成にしてもよい。
【００３３】
例えば、第１のオペレーションユニット３０では、リモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 、ＰＴ3 を指定して、そのうちのリモコン雲台ＰＴ1 をマスター雲台として直接的に操作するように設定し、他のリモコン雲台ＰＴ2 、ＰＴ3 を上述のような従属制御を行う。
他方、第２のオペレーションユニット３２ではリモコン雲台ＰＴ4 を指定してこれを１対１で直接的に操作するように設定することが可能である。
【００３４】
尚、第２のオペレーションユニット３２で複数台のリモコン雲台ＰＴ4 、ＰＴ5 …を指定して、その内の１台をマスター雲台とし、他をスレーブ雲台とする上述のような制御を行うことも可能である。
上記実施の形態では、複数台設置されたリモコン雲台ＰＴ1 、ＰＴ2 、…のうちの一つをマスター雲台として設定する場合を説明したが、操作者の直接操作に係る雲台をリモコン雲台ではなく、カメラマンが手動操作する雲台装置で構成する態様も可能である。この場合、雲台装置にパン方位やチルト角度を検出する検出手段を設け、雲台装置のパン方位及びチルト角度の情報をコンピュータユニット側に通知することによって、他のリモコン雲台を従属制御することが可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るリモコン雲台システムによれば、複数台のリモコン雲台の配置関係を予め把握するとともに、直接的な操作に係る特定のリモコン雲台の撮影情報と前記配置関係（設置位置情報）とに基づいて他のリモコン雲台の撮影情報を算出し、この算出結果に従って他のリモコン雲台を制御するようにしたので、一台のリモコン雲台の操作によって他のリモコン雲台もこれに追従して同じ被写体を多角的に追尾撮影することができる。
【００３６】
また、本発明に係るリモコン雲台システムによれば、第１のカメラを搭載した雲台装置と、第２のカメラを搭載したリモコン雲台との配置関係を予め把握するとともに、直接的な操作に係る第１のカメラの撮影情報と前記配置関係（設置位置情報）とに基づいて、リモコン雲台の撮影情報を算出し、この算出結果に従ってリモコン雲台を制御するようにしたので、一台の雲台装置の操作によって他方のリモコン雲台もこれに追従して同じ被写体を多角的に追尾撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るリモコン雲台システムの構成例を示すブロック図
【図２】リモコン雲台システムの制御原理を説明する為に用いた図であり、（ａ）は２台のリモコン雲台の平面配置図、（ｂ）はその側面配置図
【図３】リモコン雲台システムの制御原理を説明する為に用いた図であり、（ａ）は２台のリモコン雲台の平面配置図、（ｂ）はその側面配置図
【図４】３台のリモコン雲台から成るシステムの作用を説明する為に用いた図であり、（ａ）は初期設定の様子を示す平面配置図、（ｂ）は被写体撮影の様子を示す平面配置図
【図５】本発明の他の実施の形態を示すブロック図
【符号の説明】
ＰＴ1 、ＰＴ2 、ＰＴn …リモコン雲台
２０…コンピュータユニット（記憶手段、演算手段、制御手段）
３０…オペレーションユニット（操作装置）
４０…被写体

Claims (4)

1. カメラが搭載され、該カメラをパン及びチルト動作させる駆動手段を有した複数台のリモコン雲台と、
   前記複数台のリモコン雲台のうちから特定の一台のリモコン雲台を任意に選択する選択手段と、
   前記選択手段で選択した特定の一台のリモコン雲台の動作を直接的に操作する操作装置と、
   前記特定の一台のリモコン雲台のパン方位及びチルト角度と、前記特定の一台のリモコン雲台に搭載されたカメラの撮影距離とを含む撮影情報を取得する撮影情報取得手段と、
   前記複数台のリモコン雲台の間で他の全てのリモコン雲台と相互に撮影し、かかる撮影で得られた撮影情報に基づいて各リモコン雲台の配置関係を示す設置位置情報を自動的に取得する初期設定手段と、
   前記初期設定手段によって取得された設置位置情報を記憶する記憶手段と、
   前記撮影情報取得手段により取得した撮影情報及び前記記憶手段に記憶した設置位置情報に基づいて、前記特定の一台のリモコン雲台で撮影している被写体を他のリモコン雲台で撮影するために必要な該他のリモコン雲台のパン方位及びチルト角度を算出する演算手段と、
   前記演算手段の算出結果に基づいて前記他のリモコン雲台を制御し、前記他のリモコン雲台で前記被写体を撮影するように前記他のリモコン雲台を動作させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とするリモコン雲台システム。
2. 各リモコン雲台と通信可能に接続され、前記記憶手段、演算手段、及び制御手段を兼備したコンピュータユニットを備えたことを特徴とする請求項１のリモコン雲台システム。
3. 前記コンピュータユニットは、前記初期設定手段の作業工程を実行するための初期設定プログラムを含み、該初期設定プログラムに従って、設置されたリモコン雲台によって他のリモコン雲台を撮影し、かかる撮影で得られた撮影情報に基づいて前記設置位置情報を算出するように構成されていることを特徴とする請求項２のリモコン雲台システム。
4. 第１のカメラが搭載され、該第１のカメラをパン及びチルト動作可能な雲台装置と、
   第２のカメラが搭載され、該第２のカメラをパン及びチルト動作させる駆動手段を有したリモコン雲台と、
   前記雲台装置のパン方位及びチルト角度と、前記第１のカメラの撮影距離とを含む撮影情報を取得する撮影情報取得手段と、
   前記雲台装置及び前記リモコン雲台の間で互いに他方を撮影し、かかる撮影で得られた撮影情報に基づいて前記雲台装置及び前記リモコン雲台の配置関係を示す設置位置情報を自動的に取得する初期設定手段と、
   前記初期設定手段によって取得された設置位置情報を記憶する記憶手段と、
   前記撮影情報取得手段により取得した撮影情報及び前記記憶手段に記憶した設置位置情報に基づいて、前記雲台装置で撮影している被写体を前記リモコン雲台で撮影するために必要な前記リモコン雲台のパン方位及びチルト角度を算出する演算手段と、
   前記演算手段の算出結果に基づいて、前記第２のカメラで前記被写体を撮影するように前記リモコン雲台の動作を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とするリモコン雲台システム。

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