JP2004289379A - カメラ操作装置およびカメラ操作方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】現実のロボットカメラの各種の動きを形成するために設けられている一連のアクチュエータを構成する各軸の長さや動きの自由度を意識せずに、誰でも容易に、簡単な操作で、被写体の位置を基準とした正確なカメラワークの検討ができるカメラ操作装置及びカメラ操作方法を提供する。
【解決手段】被写体１を撮影するロボットカメラ２と、被写体１と別個独立に配設される仮想被写体４と、仮想被写体４に対向して配置される模型カメラ５と、この模型カメラ５を保持して、その動きを検出するモデル動作検出手段６と、検出される模型カメラの動きに対応して、ロボットカメラの動きを制御するロボットカメラ制御手段７と、ロボットカメラによって撮影された画像を表示する画像表示手段８とを備えるカメラ操作装置、及びその装置を用いるカメラ操作方法。
【選択図】図１
【解決手段】被写体１を撮影するロボットカメラ２と、被写体１と別個独立に配設される仮想被写体４と、仮想被写体４に対向して配置される模型カメラ５と、この模型カメラ５を保持して、その動きを検出するモデル動作検出手段６と、検出される模型カメラの動きに対応して、ロボットカメラの動きを制御するロボットカメラ制御手段７と、ロボットカメラによって撮影された画像を表示する画像表示手段８とを備えるカメラ操作装置、及びその装置を用いるカメラ操作方法。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョン番組の制作、映画の制作、遠隔テレビ会議等における自動撮影カメラの操作装置に係わり、特にクレーンカメラ、モーションコントロールカメラなどのロボットカメラの操作装置およびその操作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モーションコントロールカメラ、クレーンカメラ等のロボットカメラでは、表現力に富んだ画像を得るために、ジョイスティックや特殊な操作機、あるいはパソコンのキーボードなどを用いて被写体に対するカメラの動きを自動制御または遠隔制御し、被写体に対して撮影角度、距離、位置等を自在に変えるカメラワークが行われている。また、モーションコントロールカメラでは、予め所望のカメラワークが得られるようにカメラを操作するプログラムを作成しておき、このプログラムに基づいてカメラが操作される。
【０００３】
また、特殊な例では、英国Ｍａｒｋ Ｒｏｂｅｒｔｓ社のモーションコントロールカメラＭＩＬＯという製品があり、この装置に付属するソフトではパ−ソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という）を用いてコンピュータグラフィックス（以下、単に「ＣＧ」という）によってカメラワークをシミュレーションできる（非特許文献１参照）。このモーションコントロールカメラによれば、例えば、Ａ点からＢ点まで直線で移動し、さらにＢ点からＣ点まで円弧上に移動する等、パソコンのモニター画面上で仮想的にモーションコントロールカメラを動かし、その動きの結果、モーションコントロールカメラによって撮影されるであろう画像をＣＧで作成し、その画像を見ながらカメラワークを検討できる。
【０００４】
【非特許文献１】
株式会社ＩＭＡＧＩＣＡ 特撮グループ ＭＣ−ＭＩＬＯご紹介サイト「ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ〜技術情報」
＜ＵＲＬ： ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｍａｇｉｃａ．ｃｏ．ｊｐ／ｖｅ／ｓｆｘ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ＃ｔｅｃｈｉｎｆｏ＞
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のカメラ操作装置では、操作機実機として、被写体の位置を基準にしてカメラを操作できる装置は、未だ知られていない。従来のカメラ操作装置では、例えば、被写体を中心にして回り込んで撮影したり、被写体に向かってドリー・インまたはドリー・アウトしながら撮影するなど、被写体の位置を基準にカメラを移動させて撮影を行うことが多い。しかし、これまでのカメラ操作機では被写体の位置を基準にして被写体とカメラの相対位置を管理しながら撮影することが難しかった。特に、クレーンカメラのように長いアームの先にカメラ本体が装着されている場合、感覚的にカメラ本体の位置を捉えることが難しく、思うように操作できないというのが現状であった。
【０００６】
また、撮影画像の背景をＣＧで後合成したり、繰り返し同じカメラワークで撮影しておき、後で画像の多重合成を行うなどの用途では、カメラがどのように動いたかのデータが必要であるだけでなく、そのデータに基づいて同じカメラワークで繰り返し動作できるロボットカメラ（モーションコントロールカメラ）が必要になる。
【０００７】
このような用途では、カメラワークを予め決めておき、それから実際の撮影に入ることになるが、カメラワークを決める過程において、カメラの３次元位置と被写体の３次元位置を考慮した上で、具体的なカメラワークを決めなければならない。例えば、被写体を中心に２ｍの距離で回り込んで撮影を行い、後でＣＧを合成しようとした場合、従来のジョイスティック等のカメラ操作機を使った場合には、被写体とカメラの間の距離を正確に把握した上でカメラを操作して所望の撮影をすることが困難である。
【０００８】
また、プログラム上でカメラの動く軌道を計算し、その計算結果に基づいてカメラを駆動する方法では、適切なプログラムを作成できれば所望のカメラワークを得ることができる。しかし、ロボットカメラを駆動する各軸の関節数が増えるほど計算が複雑になり、また解が必ずしも１つに定まらない。そのため、経験豊かなオペレータの作業が不可欠であり、プログラムの作成にも時間を要することになる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、現実のロボットカメラの各種の動きを形成するために設けられている一連のアクチュエータを構成する各軸の長さや動きの自由度を意識せずに、誰でも容易に、簡単な操作で、被写体の位置を基準とした正確なカメラ操作を実現できるカメラ操作装置およびカメラ操作方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、請求項１に係る発明は、被写体とこの被写体を撮影するロボットカメラとの間の相対位置に対応して、前記被写体と別個独立した仮想被写体に対向して配置される、任意にカメラ操作可能な模型カメラと、この模型カメラを保持して、カメラ操作される前記模型カメラの動きを検出するモデル動作検出手段と、前記モデル動作検出手段によって検出される前記模型カメラの動きに対応して、前記ロボットカメラが前記被写体に対してカメラ操作されるように前記ロボットカメラの動きを制御するロボットカメラ制御手段と、前記ロボットカメラによって撮影された画像を表示する画像表示手段とを備えることを特徴とするカメラ操作装置を構成とする。
【００１１】
このカメラ操作装置では、モデル動作検出手段によって、カメラ操作される模型カメラの動きが検出され、検出された模型カメラの動きに対応してロボットカメラ制御手段によってロボットカメラが被写体に対してカメラ操作され、カメラ操作されたロボットカメラによって撮影された画像が画像表示手段に表示される。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のカメラ操作装置において、前記仮想被写体と前記模型カメラの間の距離を検出する位置検出機構を備えることを特徴とする。
【００１３】
このカメラ操作装置によれば、仮想被写体と模型カメラとの間の位置関係が位置検出機構により検出される。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のカメラ操作装置において、前記位置検出機構が、前記仮想被写体と前記模型カメラとの間に張架されたテンションワイヤーであることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、仮想被写体と模型カメラの間の距離が、両者の間に張架されたテンションワイヤによって検出される。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項２に記載のカメラ操作装置において、前記位置検出機構が非接触式位置検出機構であり、前記仮想被写体と前記模型カメラとが予め設定された相対位置に保持されるように前記模型カメラのカメラ操作の動きに操作反力を加えるフォースフィードバック機構を備えることを特徴とする。
【００１７】
このカメラ操作装置では、非接触式位置検出機構によって仮想被写体と模型カメラの相対位置が検出され、検出された相対位置に基づいてフォースフィードバック機構により、操作者に操作反力が負荷される。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のカメラ操作装置において、前記モデル動作検出手段が、前記模型カメラの動きを検出する各動作軸に衝撃緩衝装置を備え、当該衝撃緩衝装置によって前記仮想被写体と前記模型カメラとが予め設定された相対位置に保持されるように前記各動作軸に機械的な操作反力を負荷するようにしたことを特徴とする。
【００１９】
このカメラ操作装置では、模型カメラの動きを検出する各動作軸に設けられた衝撃緩衝装置によって、模型カメラの動きに機械的な操作反力が負荷される。
【００２０】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のカメラ操作装置において、前記モデル動作検出手段またはロボットカメラ制御手段が、模型カメラの動きを検出して前記モデル動作検出手段から出力される動作検出信号から前記模型カメラの動きの乱れに基づく誤差成分を除いて補正する信号補正手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
このカメラ操作装置では、モデル動作検出手段またはロボットカメラ制御手段が備える信号補正手段によって、模型カメラの動きの乱れに基づく誤差成分を除いて補正された信号がロボットカメラの各駆動軸に出力される。
【００２２】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のカメラ操作装置において、前記模型カメラが、前記仮想被写体を撮影可能なカメラであることを特徴とする。
【００２３】
このカメラ操作装置によれば、仮想被写体を模型カメラによって撮影し、ロボットカメラによって撮影された画像とともに、模型カメラによって撮影された画像が画像表示手段によって表示できる。
【００２４】
請求項８に係る発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のカメラ操作装置において、前記模型カメラと、前記モデル動作検出手段とが一体的に構成され、前記ロボットカメラに相似形に形成されていることを特徴とする。
【００２５】
このカメラ操作装置では、模型カメラがモデル動作検出手段と一体となって前記ロボットカメラに相似形に形成され、その模型カメラを操作する操作者によって、模型カメラに連動するロボットカメラの動きが容易に把握される。
【００２６】
請求項９に係る発明は、仮想被写体に対して操作される模型カメラの動きを検出するステップと、検出される模型カメラの動きに対応して、被写体に対してロボットカメラを操作するステップと、ロボットカメラによって撮影された画像を見ながら、前記被写体の位置を基準にしたカメラワークを検討するステップとを有することを特徴とするカメラ操作方法を構成とする。
【００２７】
このカメラ操作方法では、仮想被写体に対して操作される模型カメラの動きに連動するロボットカメラによって撮影される画像が画像表示手段に表示される。その画像によって被写体の位置を基準にしたカメラワークが確認、検討され得る。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜６に示す本発明のカメラ操作装置に係る実施形態に基づいて、本発明を説明する。なお、各図において、同一の部材、部分、部位には同一の符合を付した。
【００２９】
図１は本発明の第１の実施形態に係るカメラ操作装置を示す模式図である。
図１に示すカメラ操作装置は、ロボットカメラ２と、操作者３の前に配置された仮想被写体４と、模型カメラ５と、モデル動作検出装置６と、ロボットカメラ制御装置７と、モニター（画像表示手段）８とから構成される。
【００３０】
ロボットカメラ２は、被写体１に対向して配置され、その被写体１を実際に撮影できるように構成される。このロボットカメラ２は、被写体１を撮影する撮影レンズ、撮影された画像を画像信号として出力するための撮像素子等を備え、さらに、フォーカス、ズームの倍率等を制御する機構を備えるカメラ本体２ａと、そのカメラ本体２ａを保持して、カメラ角度、カメラ本体２ａと被写体１との間の距離等を変えるためカメラ本体２ａを動かすカメラ駆動装置２ｂとを備える。カメラ駆動装置２ｂは、カメラ本体２ａを保持する支持腕部２ｂ１、その支持腕部２ｂ１を支持する支柱２ｂ２、支柱２ｂ２を載架するとともに、車輪２ｂ３を下部に備える移動台座２ｂ４とから構成されるものである。このロボットカメラ２の具体例として、クレーンカメラ、モーションコントロールカメラ等の被写体に対する動きを自動制御または遠隔制御により操作可能で、被写体を撮影できるカメラ装置が挙げられる。
なお、「被写体」とは、ロボットカメラによって実際に撮影される対象をいう。
【００３１】
このロボットカメラ２において、カメラ本体２ａには、フォーカス、ズームの倍率等を調整するために撮影レンズの回転、前進または後退を行うための駆動軸が設けられている。さらに、カメラ駆動装置２ｂを構成する支持腕部２ｂ１、支柱２ｂ２、および移動台座２ｂ４の各所には、カメラ本体を回転、前進、後退させる等の諸動作、さらにロボットカメラ２全体を移動させるために、駆動軸が設けられている。各駆動軸には、それぞれアクチュエータ（図示せず）が装着され、このアクチュエータを、ロボットカメラ制御装置７から出力される制御信号に応じて作動させて各駆動軸が駆動される。その各駆動軸の駆動により、カメラ本体２ａにおけるフォーカス、ズームの倍率等の調整、カメラ駆動装置２ｂにおけるカメラ本体の回転、前進、後退、移動等の各動作が行われ、その各動作が複合して、所望のカメラワークが実現される。
【００３２】
仮想被写体４は、被写体１とは別個独立に、操作者３の前に配置され、模型カメラ５によるカメラ操作の対象となるものであり、この仮想被写体４の位置を基準として模型カメラ５が操作される。この仮想被写体４は、被写体１と相似な形状を有するものでもよく、相似形を有するものでなくてもよい。特に、仮想被写体４を、被写体１をそのまま小型化した被写体１と同一の形状を有する相似形（ミニチュア）とすれば、模型カメラ５の操作に際して、操作者３によるカメラ操作およびその操作による効果を感覚的によりわかりやすく把握して、カメラワークの検討を行うことができるため、有用である。
【００３３】
なお、「カメラを操作する」、「模型カメラを操作する」、または「カメラ操作」とは、被写体１または仮想被写体４に向けてカメラまたは模型カメラを動かす操作をいう。例えば、パン（横パン、縦パン）、スィッシュ、チルト、ロール、スルー、フォロー、スネーク、アーク、ドリー・イン、ドリー・アウト、トラックアップ、トラックバック、ズームイン、ズームアウト、フォーカスイン、フォーカスアウト等の各種のカメラワークを行うことをいう。また、「任意に」カメラ操作するとは、操作者の意図によって自由に操作することをいう。
【００３４】
このとき、図２に示すように、仮想被写体４ａを支柱４ｂの軸方向（図２中の矢印Ａの方向）に昇降自在に装着して、仮想被写体４ａの高さ位置を調節可能とすれば、仮想被写体４ａを昇降させ、その仮想被写体４ａに対して操作する模型カメラ５のカメラ角度を検討することができ、カメラワークの検討に有用である。
【００３５】
模型カメラ５は、被写体１（図１参照）と別個独立に、前記被写体１とロボットカメラ２の間の相対位置に対応して、操作者３の前に配置された仮想被写体４（図２参照）に対向して配置される。この模型カメラ５は、図２に示すように、操作者３の手３ａによって、仮想被写体４に対して操作され、回転、前進、後退、移動等の動作が、操作者３の意図に従ってなされるものである。
【００３６】
この模型カメラ５は、ロボットカメラ２のカメラ本体２ａと異なる形態を有するものでもよいし、同じ形態を有するものでもよい。特に、模型カメラ５が、カメラ本体２ａの形状と相似の形状をなすもの、例えば、ロボットカメラ２のカメラ本体２ａを小型化したものであると、模型カメラ５を操作する操作者３が、ロボットカメラ２のカメラ本体２ａの動きと感覚的に一体化して模型カメラ５を操作することができ、カメラワークの確認、検討を感覚的に分かりやすく行うことができるため、好ましい。
【００３７】
モデル動作検出装置６は、模型カメラ５を保持して、カメラ操作される模型カメラ５の動きを検出し、検出した模型カメラ５の動きに関する電気信号を出力する装置である。例えば、模型カメラ５の回転、前進、後退、移動等の各動きに応じて動く動作軸を有し、この動作軸の動きを検出することにより、模型カメラの動きを電気信号に変換して、その電気信号を信号伝送線６ａ（図１参照）を通じてロボットカメラ制御装置７に出力する装置である。
【００３８】
このモデル動作検出装置６は、模型カメラ５の動きを検出し、その動きに関する信号を信号伝送線６ａを通じてロボットカメラ制御装置７（図１参照）に出力できるものであれば、前記ロボットカメラ２のカメラ駆動装置２ｂと異なる形態を有するものでもよいし、同じ形態を有するものでもよい。特に、モデル動作検出装置６が、図１に示すように、ロボットカメラ２のカメラ駆動装置２ｂと同じ形態を有するものであることが好ましい。例えば、図２に示すように、模型カメラ５を保持する支持腕部６ｂ１、その支持腕部６ｂ１を支持する支柱６ｂ２、支柱６ｂ２を載架するとともに、移動するための車輪６ｂ３を下部に備える移動台座６ｂ４とを主要構成部材とし、これら各構成部材が、前記ロボットカメラ２のカメラ駆動装置２ｂの支持腕部２ｂ１、支柱２ｂ２、移動台座２ｂ４とにそれぞれ対応して同一の形態および動きをするように構成すれば、有効である。すなわち、モデル動作検出装置６を構成する、支持腕部６ｂ１、支柱６ｂ２、移動台座６ｂ４および移動台座６ｂ４が有する車輪６ｂ３の動き（回転、前進、後退、移動等の各動作）の動作軸が、前記ロボットカメラ２のカメラ駆動装置２ｂを構成する構成部材の各駆動軸と同じ動きをするように構成すれば、操作者３によって操作される模型カメラ５の動きとロボットカメラ２のカメラ駆動装置２ｂの動きとが、同等の自由度をもって連動することとなる。そのとき、モデル動作検出装置６の各構成部材の動きの動作軸の動きを、各動作軸に備えられたエンコーダにより検出すれば、操作者３によって操作される模型カメラ５の動き（回転、前進、後退、移動等の各動作）を正確に検出して、検出された動作軸の動きを検出信号としてロボットカメラ制御装置７に出力することができる。
【００３９】
ロボットカメラ制御装置７は、モデル動作検出装置６によって検出される模型カメラ５の動きに対応して、ロボットカメラ２が被写体１に対してカメラ操作されるようにロボットカメラ２の動きを制御するものである。このロボットカメラ制御装置７は、例えば、模型カメラ５およびモデル動作検出装置６に設けられたエンコーダにより検出された各動作軸の動き（変位、変位速度等）に関する検出信号をモデル動作検出装置６から信号伝送線６ａ（図１参照）を通じて入力し、その検出信号に基づいて、ロボットカメラ２の各駆動軸の動きを制御する制御信号を信号伝送線７ａを通じてロボットカメラ２に出力する装置である。
【００４０】
モニター８（画像表示手段）は、図１に示すように、ロボットカメラ２によって撮影される被写体２の画像を表示し、表示された画像によって、操作者３が、カメラワークの確認、検討を行うためのものである。モニター８としては、例えば、ＣＲＴモニター、液晶モニター、プロジェクター等の各種の装置を用いることができる。
【００４１】
次に、このカメラ操作装置を用いるカメラ操作方法について説明する。
図１に示すカメラ操作装置において、操作者３は、模型カメラ５を仮想被写体４に対して任意に操作し、操作される模型カメラ５の動きと連動して被写体１に対して操作されるロボットカメラ２が実際に撮影する被写体１の画像を、モニター８で確認することができる。このとき、模型カメラ５またはミニチュア操作装置（模型カメラ５およびモデル動作検出装置６）を動かすと、その動きに伴って、モデル動作検出装置６の各動作軸が動く。そして、各動作軸に装着されたエンコーダから各動作軸の動きに関する検出信号が出力され、信号伝送線６ａを通じてロボットカメラ制御装置７に入力される。
【００４２】
モデル動作検出装置６の各動作軸の動きに関する検出信号が入力されたロボットカメラ制御装置７は、モデル動作検出装置６の各動作軸に対応するロボットカメラ２の各駆動軸を駆動させる制御信号を信号伝送線７ａを通じてロボットカメラ２に出力する。そして、制御信号が入力されたロボットカメラ２においては、その制御信号に基づいて、各駆動軸が駆動される。これによって、模型カメラ５の動きと連動してロボットカメラ２が被写体１に対して操作される。
【００４３】
このロボットカメラ２によって実際に撮影された被写体１の画像は、ロボットカメラ２のカメラ本体２ａに接続され、撮影された被写体１の画像に基づく信号を処理し、モニター８に画像を表示させる表示装置（図示せず）によってモニター８に表示される。操作者３は、モニター８に表示された画像を見ながら、自ら操作した模型カメラ５の操作に基づくカメラワークの結果をリアルタイムで確認、検討することができる。このとき、模型カメラ５の動きとロボットカメラ２の動きが１対１に対応している。
【００４４】
また、図２に示すように、模型カメラ５と仮想被写体４ａの間に、テンションワイヤー（引張り力に対する伸び率が小さい高強度の素材から成る線材）２１（位置検出機構）が張架されていてもよい。このテンションワイヤー２１によって、仮想被写体４ａと模型カメラ５との間の距離を管理しながら模型カメラ５を操作することができる利点がある。ここで、テンションワイヤー２１の長さを一定に保持し、その長さに仮想被写体４ａと模型カメラ５との間の距離を固定して、模型カメラ５を仮想被写体４ａを中心として円弧状に移動させれば、その模型カメラ５の動きに対応して被写体１を中心として正確な距離を保持しながらロボットカメラ２を円弧状に移動させるカメラワークを実現できる。これによって、被写体１とロボットカメラ２との間の距離（撮影距離）も管理することができ、被写体１の位置を基準としたカメラワークの検討に有効である。すなわち、テンションワイヤー２１によって、模型カメラ５は、張力を負荷された状態にあるため、模型カメラ５を操作する操作者３の手３ａに仮想被写体４と模型カメラ５の間の距離に比例した操作反力が負荷され、これにより、操作者３は、仮想被写体４の位置を基準として仮想被写体４と模型カメラ５との間の距離を感知しながら、模型カメラ５を操作することができる。なお、「操作反力」とは、模型カメラ等を操作する動きに対抗して、その動きと逆の方向に、操作者の手指等に提示される力をいう。
【００４５】
さらに、テンションワイヤー２１を模型カメラ５と仮想被写体４ａの間に張架するとともに、テンションワイヤー２１が、模型カメラ１２の中に巻き込まれる構造となっていてもよい。このような構造によれば、モニター８により画像を確認して、適当な撮影距離が決まったら、図３に示すように、固定スイッチ３１を押し、テンションワイヤー２１の巻き込みを止め、テンションワイヤー２１の長さを保持した状態で模型カメラ５を動かすことで、仮想被写体４の位置を基準とした模型カメラ５の動きを円弧状の動きに規制し、これに連動して、ロボットカメラ２における被写体１を中心とした円弧状のカメラワークを容易に実現することができる。このとき、テンションワイヤー２１を支柱４ｂに回動自在に軸支すれば、支柱４ｂを軸中心とする模型カメラ５の円弧状のカメラ操作が容易となり、好ましい。また、仮想被写体４と模型カメラ５との間の距離（被写体１とロボットカメラ２の間の距離）の管理が不必要な場合は、テンションワイヤー２１をはずして操作することが可能である。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態に係るカメラ操作装置について説明する。
第２の実施形態に係るカメラ操作装置は、被写体１に対向して配置され、その被写体１を実際に撮影するロボットカメラ２と、被写体１とは別個独立して操作者３の前に配置された仮想被写体４と、その仮想被写体４に対向して配置された模型カメラ５と、模型カメラ５を保持して、模型カメラ５の動きを検出するモデル動作検出装置６と、モデル動作検出装置６により検出された模型カメラ５の動きに基づいてロボットカメラ２の動きを制御するロボットカメラ制御装置７と、ロボットカメラ２によって撮影された画像を表示するモニター（画像表示手段）８とを主要構成要素とすることにおいては、前記第１の実施形態に係るカメラ操作装置と同様の構成を有する。したがって、これらの構成および動作において、前記第１の実施形態について既述した事項については、図示および説明を省略する。
【００４７】
この第２の実施形態に係るカメラ操作装置は、非接触式位置検出機構とフォースフィードバック機構を備えるものである。
【００４８】
非接触式位置検出機構とは、模型カメラ５に接触せずに、仮想被写体４に対する模型カメラ５の相対位置を検出できるものである。具体例としては、超音波センサー、赤外線センサー、ジャイロセンサー等を挙げることができる。図４に示すように、非接触式位置検出機構は、超音波発信器４１と、超音波受信器４２と、超音波発信器４１および超音波受信器４２にそれぞれ信号伝送線４１ａおよび４２ａによって接続された位置検出装置４３とから構成される。
【００４９】
この非接触式位置検出機構においては、位置検出器４３から信号伝送線４１ａを通じて出力される発信信号に基づいて、超音波発信器４１から超音波が発信される。発信された超音波は、超音波受信器４２で受信される。受信された超音波の受信量、位相等に関する信号が超音波受信器から信号伝送線４２ａを通じて位置検出装置４３に入力される。位置検出装置４３においては、超音波受信器４２から入力された受信超音波の受信量、位相等に関する信号に基づき、仮想被写体４および模型カメラ５のそれぞれの３次元座標位置がリアルタイムで計測され、仮想被写体４と模型カメラ５の間の相対位置が検出される。
【００５０】
なお、本発明において、非接触式位置検出機構は、超音波センサーに限られず、光学センサー、赤外線センサー、ジャイロセンサー等のセンサーを代替として用いることができる。さらに、画像処理技術を用いる位置検出機構としてもよい。これによって模型カメラの位置を計測することも可能である。
【００５１】
また、フォースフィードバック機構とは、検出された仮想被写体４と模型カメラ５との間の距離に応じて、模型カメラ５の操作抵抗を増減させ、仮想被写体４と模型カメラ５が所定の位置に保持されるように制御する装置またはシステムをいう。例えば、仮想被写体４と模型カメラ５との間の距離が予め設定された距離以上または以下に離れた場合には、模型カメラ５に装着したモータ等の駆動装置を作動させ、手に伝わる操作反力、振動等を増加させ、操作者の手に加わる操作抵抗を増加させ、仮想被写体と模型カメラとの間の距離が予め設定された距離に近づくときは、操作抵抗を減少させるように、模型カメラの動きを制御する機構をいう。より具体的には、模型カメラ５の回転、前進、後退等の各動きおよび位置を検知するセンサーと、このセンサーにより検知される模型カメラ５の動き、位置に基づいて、模型カメラ５を操作する操作者の手指に与えるべき操作反力の強さを演算する計算機と、計算機の演算により求められた操作反力の強さに応じて、駆動回路を介して駆動される電磁アクチュエータと、この電磁アクチュエータにより操作反力を生じる装置を備える機構、または電磁アクチュエータの代わりに、モデル操作装置に内蔵された振動素子を駆動し、計算機の演算結果に基づき瞬間的にオン／オフを行い、模型カメラまたはモデル操作装置に力覚提示を行う機構などの各種の機構が挙げられる。
【００５２】
図４に示す第２の実施形態においては、フォースフィードバック機構は、フォースフィードバック制御装置４４と、このフォースフィードバック制御装置４４からモデル動作検出装置６に制御信号を伝送する信号伝送線４４ａと、模型カメラ５およびモデル動作検出装置６の各動作軸に装着されたアクチュエータ（図示せず）とから構成される。
【００５３】
このフォースフィードバック機構においては、前記位置検出装置４３から、信号伝送線４３ａを通じて、模型カメラ５と仮想被写体４との間の相対位置に関する信号が入力される。入力された信号に基づいて、フォースフィードバック制御装置４４における演算処理により、模型カメラ５と仮想被写体４とが予め設定された相対位置に保持されるように、アクチュエータを作動させるための制御信号が信号伝送線４４ａを通じて出力される。そして、出力された制御信号により模型カメラおよびモデル動作検出装置６が備える各駆動軸に装着されたアクチュエータが作動し、操作者３の手指にトルク、振動等の力覚によって操作反力が提示される。これによって、操作者３は操作反力を感じながら模型カメラ５を正確に操作することができ、仮想被写体４と模型カメラ５とが予め設定された相対位置に保持される。
【００５４】
この第２の実施形態に係るカメラ操作装置は、非接触式位置検出機構により検出された仮想被写体４と模型カメラ５の間の相対位置に基づき、フォースフィードバック機構により、予め設定した相対位置に、模型カメラ５と仮想被写体４とが保持される。これに伴って、図４には図示しないが、第１の実施形態と同様に、模型カメラ５の動きと連動して動くロボットカメラ２によって、被写体１とロボットカメラ２との間の相対位置が保持される。そして、被写体１の位置を基準としたカメラワークの確認、検討を、正確な３次元相対位置を把握しながら、行うことができる。
【００５５】
次に、本発明の第３の実施形態に係るカメラ操作装置について説明する。
図５に示すように、本発明の第３の実施形態に係るカメラ操作装置は、模型カメラの代わりに小型カメラ５１をモデル動作検出装置６に搭載している以外は、被写体１を実際に撮影するロボットカメラ２、仮想被写体４、モデル動作検出装置６、ロボットカメラ制御装置７、およびモニター（画像表示手段）８を主要構成要素とすることにおいては、前記第１の実施形態と同様の構成を有する。したがって、これらの構成および動作において、前記第１の実施形態について既述した事項については、図示および説明を省略する。
【００５６】
この第３の実施形態におけるカメラ操作装置は、図５に示すように、模型カメラの代わりに、仮想被写体４を撮影可能な小型カメラ５１がモデル動作検出装置６に搭載され、小型カメラ５１は、テンションワイヤ２１によって、仮想被写体４と接続されている構成を有する。
【００５７】
この第３の実施形態に係るカメラ操作装置において、操作者３（図１参照）によって、小型カメラ５１が仮想被写体４に対して操作されると、小型カメラ５１で撮影された画像に関する信号が、信号伝送線５１を通じて表示装置５２に入力される。入力された信号は、表示装置５２において処理され、仮想被写体４の画像に関する信号が信号伝送線を通じてモニター８ａに出力される。モニター８ａにおいては、小型カメラ５１によって撮影された仮想被写体４の画像が表示される。
【００５８】
このとき、前記図２に示す形態と同様に、テンションワイヤ２１によって、操作者３は、小型カメラ５１と仮想被写体４の間の距離を管理しながら模型カメラ５を操作することができる。すなわち、テンションワイヤー２１によって、小型カメラ５１は、張力を負荷された状態にあるため、小型カメラ５１を操作する操作者３の手に仮想被写体４と小型カメラ５１の間の距離に比例した操作反力が負荷され、これにより、操作者３は、仮想被写体４の位置を基準として仮想被写体４と小型カメラ５１との間の距離を感知しながら、小型カメラ５１を操作することができる。
【００５９】
この第３の実施形態においては、小型カメラ５１で撮影された仮想被写体４の映像が実際にモニター８ａに写しながら操作できる。そして、第１の実施形態と同様に、操作者３が、小型カメラ５１の操作に連動してロボットカメラ２が被写体１に対して操作される。そのロボットカメラ２によって撮影された被写体１の画像がモニター８ａに表示される。このように、操作者３は、ロボットカメラ２による撮影画像とともに、小型カメラ５１による撮影画像を確認することができる。そのため、操作者３は、よりわかりやすい感覚でカメラワークを検討することが可能になる。
【００６０】
ここで、図５においては、小型カメラ５１によって撮影される仮想被写体４の画像はモニター８ａに表示されるが、小型カメラ５１によって撮影される仮想被写体４の画像と、ロボットカメラ２によって撮影される被写体１の画像を、モニター８ａの同一の画面に並列に表示させ、または画像を切り替えて表示させるようにすれば、両者のカメラ操作を比較対照することが容易となり、操作者がカメラワークを感覚的に容易に把握して確認、検討することができるため、有効である。特に、フォーカス、ズーム等の撮影レンズの回転、前進・後退等の動きを伴うカメラ操作では、小型カメラ５１の撮影レンズを実際に操作してフォーカス、ズーム等のカメラ操作を行い、そのカメラ操作に対応して、ロボットカメラ２のカメラ本体２ａにおけるレンズのフォーカス、ズームの倍率等が制御される。そして、操作者は、小型カメラ５１を操作しながら、その小型カメラ５１の操作によるカメラワークと、ロボットカメラ２の操作によるカメラワークとの結果を対比し、カメラワークを確認、検討できるため、有効である。
【００６１】
また、前記第１の実施形態ないし第３の実施形態において、ロボットカメラ２のカメラ駆動装置２ｂと相似の形態および機能を有するモデル動作検出装置６と、前記ロボットカメラ２のカメラ本体２ａと相似の形態および動き（フォーカス、ズームの倍率の調整等）を有する模型カメラ５とを組み合わせた装置（以下、「ミニチュア操作装置」という）は、前記ロボットカメラ２と相似の形態および機能を有する。そのため、模型カメラ５の動きが、ロボットカメラ２と全く同等の自由度で動くこととなる。そして、操作者３は、仮想被写体に対して模型カメラ５を操作すると、被写体１に対してロボットカメラ２が同じ動きでカメラ操作されるカメラワークを実現することができ、モニター８、８ａにおいて、ロボットカメラ２によって撮影される被写体１の画像を見ながら、カメラワークの確認、検討を、感覚的に容易に把握して行うことができ、有効である。また、このようなミニチュア操作装置において、検出された各動作軸の動きに関する信号は、ロボットカメラ２の各駆動軸の動きに１：１に対応するため、ロボットカメラ２の動作を、操作者による模型カメラ５の操作と１：１の関係で正確に連動して被写体１に対して同じカメラ操作がなされるようにすることができる。
【００６２】
このミニチュア操作装置において、模型カメラ５およびその模型カメラ５を保持するモデル動作検出手段６の動きに応じて動く動作軸を、ロボットカメラ２の駆動軸と同じ動きの自由度を有するものとすれば、操作される模型カメラ５の動きを検出するだけでなく、操作者が実際のロボットカメラ２の動きを想定しながら、ロボットカメラ２の動きと同等の自由度で模型カメラ５を動かすことができる。そして、その模型カメラ５の動きに対応して被写体１に対してカメラ操作されるロボットカメラ２によって撮影される画像によって、カメラワークを把握することができるため、有効である。
【００６３】
また、本発明のカメラ操作装置において、模型カメラ５の動きを検出する動作軸に衝撃緩衝装置を設けてもよい。この衝撃緩衝装置によって、模型カメラの動きに機械的な操作反力が負荷され、例えば、模型カメラを操作する操作者の手指の揺れ、あるいはモデル動作検出手段の揺れ等によって、操作者が意図するカメラ操作とは異なる模型カメラの動きの乱れが生じる場合、その動きの乱れを抑制して所定の位置に模型カメラが保持される。なお、衝撃緩衝装置とは、ばね、電気粘性流体等によって、モデル動作検出手段の各軸に設けた動作軸の動きを緩和し、模型カメラの動きの乱れを抑制して、その動作軸がなめらかに動くように、動作軸に機械的な操作反力を負荷するものをいう。また、模型カメラの動きの乱れとは、模型カメラを操作する操作者の手指の揺れ、あるいはモデル動作検出手段の揺れ等によって生じる、操作者が意図するカメラ操作とは異なる模型カメラの動きをいう。
【００６４】
さらに、前記第１の実施形態ないし第３の実施形態において、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、前記モデル動作検出装置６から出力される検出信号は、模型カメラ５を操作する操作者３の意図しない動きに基づく誤差成分を含む。そこで、この誤差成分を除いて補正された駆動信号をロボットカメラ２に出力するようにすれば、これによって、ロボットカメラ２のよりなめらかな動きを実現し、操作者３の意図するロボットカメラ２の動きによるカメラワークを正確に実現できる。すなわち、模型カメラ５を操作する操作者３の手指の揺れ、あるいは動かし過ぎ等の誤操作、モデル動作検出装置６の予期しない振動等によって、操作者が意図するカメラ操作とは異なる模型カメラの動きを生じる。その動きを検出したモデル動作検出装置６によって、例えば、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、模型カメラ５の動きを検出したモデル動作検出装置６により、模型カメラ５またはモデル動作検出装置６の有する各動作軸の変位に関する検出信号６１ａ、および動作軸の変位速度に関する検出信号６１ｂが出力される。出力された検出信号６１ａおよび検出信号６１ｂは、それぞれ、操作者３の意図しない動きに基づく成分（例えば、図６（ａ）および（ｂ）中に示す、乱れ成分６２ａまたは６２ｂ）が重畳された信号となっている。そこで、ロボットカメラ制御装置７、あるいは前記モデル動作検出装置６に信号補正手段を設け、この信号補正手段によって、前記誤差成分を除去する補正を行えば、正確に操作者３の意図した模型カメラ５の動きに基づく信号６３ａおよび６３ｂが生成される。そして、この信号６３ａおよび６３ｂによってロボットカメラ２の動きが制御されれば、ロボットカメラ２のなめらかな動きを実現させることができる点で、好ましい。
【００６５】
信号補正手段としては、例えば、ローパスフィルターを用いて、カットオフ周波数を適切に設定して、前記乱れ成分を減衰させて除去すればよい。
【００６６】
また、前記の第１の実施形態ないし第３の実施形態において、制御信号（データ）がロボットカメラ制御装置６内にストレージされ、必要に応じて読み出せるようにすれば、その制御信号によって、同じ動作をロボットカメラ２が繰り返し行うことができ、特に、モーションコントロールカメラに適用して、繰り返し再現性が求められる画像を撮影する場合に、有効である。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明のカメラ操作装置およびカメラ操作方法によれば、下記の効果を得ることができる。
【００６８】
請求項１ないし８に記載の発明によれば、仮想的に設定した被写体位置を基準に模型カメラを操作できるため、現実のロボットカメラのアクチュエータを構成する各軸の長さや動きの自由度を意識せずに、誰でも容易に、簡単な操作で、被写体の位置を基準としたカメラ操作を実現できる。また、模型カメラとモデル動作検出装置の各動作軸とロボットカメラの駆動軸の自由度を１対１に対応させれば、ロボットカメラ制御手段におけるロボットカメラの各駆動軸の制御信号を生成させるための演算時間を大幅に短縮することが可能である。
【００６９】
また、請求項２に記載の発明によれば、仮想被写体と模型カメラとの間の位置関係を位置検出機構により検出し、この位置関係を、被写体とロボットカメラとの間の位置関係と対比すれば、被写体とロボットカメラとの位置関係を、仮想被写体と模型カメラとの間の位置関係に正確に反映させたカメラワークの検討を行うことができる。
【００７０】
さらに、請求項３に係る発明によれば、仮想被写体と模型カメラの間の距離を、両者の間に張架されたテンションワイヤによって検出するとともに、検出された距離によって、仮想被写体と模型カメラの間の距離を制御できる。そして、テンションワイヤーの長さを一定に保持し、その長さに仮想被写体と模型カメラとの間の距離を固定して、模型カメラを仮想被写体を中心として円弧状に移動させれば、この模型カメラの動きに対応して被写体を中心として正確な距離を保持しながらロボットカメラを円弧状に移動させるカメラワークを実現できる。
【００７１】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、非接触式位置検出機構により検出された仮想被写体と模型カメラの相対位置に応じて、フォースフィードバック機構により、操作者に操作反力が負荷され、被写体とロボットカメラの間の相対位置が予め設定された相対位置に保持され、被写体の位置を基準としたカメラワークを容易にすることができる。
【００７２】
また、請求項５に係る発明によれば、操作者が意図するカメラ操作とは異なる模型カメラの動きが生じる場合、その動きを抑制して所定の位置に模型カメラが保持されるため、模型カメラのなめらかな動きを実現でき、その模型カメラの動きに連動するロボットカメラの動きをもなめらかにすることができる。
【００７３】
また、請求項６に係る発明によれば、ロボットカメラのなめらかな動きを実現することができる。
【００７４】
請求項７に係る発明によれば、仮想被写体を模型カメラによって撮影し、ロボットカメラによって撮影された画像を表示するとともに、その画像によって模型カメラの動きを確認しながらカメラワークを検討できる。
【００７５】
請求項８に係る発明によれば、モデルカメラおよびモデル動作検出手段が一体となって、ロボットカメラに相似形に形成されているため、模型カメラを操作する操作者は、ロボットカメラの動きを感覚的に容易に把握してカメラワークの確認、検討を行うことができる。
【００７６】
また、請求項９に係る本発明のカメラ操作方法によれば、仮想的に設定した被写体位置を基準に、模型カメラを仮想被写体に対して操作することにより、現実のロボットカメラの各種の動きを形成するために設けられている一連のアクチュエータを構成する各軸の長さや動きの自由度を意識せずに、誰でも容易に、簡単な操作で、被写体の位置を基準とした正確なカメラ操作を実現できる。
【００７７】
そのため、本発明は、テレビジョン番組制作、映画制作、遠隔テレビ会議等におけるロボットカメラやクレーンカメラ、モーションコントロールカメラなどの自動撮影カメラの操作装置に係わり、仮想被写体位置を設定し、この仮想被写体位置を基準にミニチュアモデルの操作機を使ってカメラを操作するようにすることにより、被写体の位置を基準とした正確なカメラワークを容易に決定できる。
【００７８】
また、本発明によって、ロボットカメラやクレーンカメラなどにおいてはカメラマンが頭に描いた思い通りのカメラ操作が実現でき、特に、モーションコントロールカメラにおいては被写体を前にした感覚的なカメラワークの検討が可能になり、表現豊かな番組の制作を効率的に行うことができる。
【００７９】
特に、本発明のカメラ操作装置およびカメラ操作方法は、ロボットカメラとしてモーションコントロールカメラを用い、そのモーションコントロールカメラのカメラワークを検討する際に、カメラによって撮影される実際の撮影画像を見ながらカメラワークを確認、検討する場合に有用である。さらに、そのカメラワークにおける各駆動軸の動作を記録してその記録に基づきモーションコントロールカメラに同じカメラワークを再現させる場合に有用である。
【００８０】
また、このときのロボットカメラの各駆動軸の動き、または模型カメラの動きをデータとして蓄積すれば、そのデータに基づいて、モーションコントロールカメラのカメラワークを制御し、同じカメラワークを繰り返し再現することができ、ＣＧ合成、多重合成等による画像の制作に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るカメラ操作装置を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態における模型カメラと仮想被写体の好適例を示す拡大模式図である。
【図３】第１の実施形態における模型カメラの好適例を示す拡大模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るカメラ操作装置を示す模式図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を説明する模式図である。
【図６】模型カメラの動きの検出信号の補正について説明する図であり、（ａ）は模型カメラの変位に関する原信号と補正された信号を示す図、（ｂ）は模型カメラの速度に関する原信号と補正された信号を示す図である。
【符号の説明】
１……被写体
２……ロボットカメラ
２ａ……カメラ本体
２ｂ……カメラ駆動装置
２ｂ１……支持腕部
２ｂ２……支柱
２ｂ３……車輪
２ｂ４……移動台座
３……操作者
３ａ……手
４……仮想被写体
４ａ……仮想被写体
４ｂ……支柱
５，１２……模型カメラ
６……モデル動作検出装置
６ａ……信号伝送線
６ｂ１……支持腕部
６ｂ２……支柱
６ｂ３……車輪
６ｂ４……移動台座
７……ロボットカメラ制御装置
７ａ……信号伝送線
８、８ａ……モニター（画像表示手段）
２１……テンションワイヤー
３１……固定スイッチ
４１……超音波発信器
４１ａ……信号伝送線
４２……超音波受信器
４２ａ……信号伝送線
４３……位置検出装置
４３ａ……信号伝送線
４４……フォースフィードバック制御装置
４４ａ……信号伝送線
５１……小型カメラ
６１ａ，６１ｂ……検出信号
６２ａ，６２ｂ……乱れ成分
６３ａ，６３ｂ……制御信号
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビジョン番組の制作、映画の制作、遠隔テレビ会議等における自動撮影カメラの操作装置に係わり、特にクレーンカメラ、モーションコントロールカメラなどのロボットカメラの操作装置およびその操作方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モーションコントロールカメラ、クレーンカメラ等のロボットカメラでは、表現力に富んだ画像を得るために、ジョイスティックや特殊な操作機、あるいはパソコンのキーボードなどを用いて被写体に対するカメラの動きを自動制御または遠隔制御し、被写体に対して撮影角度、距離、位置等を自在に変えるカメラワークが行われている。また、モーションコントロールカメラでは、予め所望のカメラワークが得られるようにカメラを操作するプログラムを作成しておき、このプログラムに基づいてカメラが操作される。
【０００３】
また、特殊な例では、英国Ｍａｒｋ Ｒｏｂｅｒｔｓ社のモーションコントロールカメラＭＩＬＯという製品があり、この装置に付属するソフトではパ−ソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という）を用いてコンピュータグラフィックス（以下、単に「ＣＧ」という）によってカメラワークをシミュレーションできる（非特許文献１参照）。このモーションコントロールカメラによれば、例えば、Ａ点からＢ点まで直線で移動し、さらにＢ点からＣ点まで円弧上に移動する等、パソコンのモニター画面上で仮想的にモーションコントロールカメラを動かし、その動きの結果、モーションコントロールカメラによって撮影されるであろう画像をＣＧで作成し、その画像を見ながらカメラワークを検討できる。
【０００４】
【非特許文献１】
株式会社ＩＭＡＧＩＣＡ 特撮グループ ＭＣ−ＭＩＬＯご紹介サイト「ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ〜技術情報」
＜ＵＲＬ： ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｉｍａｇｉｃａ．ｃｏ．ｊｐ／ｖｅ／ｓｆｘ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ＃ｔｅｃｈｉｎｆｏ＞
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のカメラ操作装置では、操作機実機として、被写体の位置を基準にしてカメラを操作できる装置は、未だ知られていない。従来のカメラ操作装置では、例えば、被写体を中心にして回り込んで撮影したり、被写体に向かってドリー・インまたはドリー・アウトしながら撮影するなど、被写体の位置を基準にカメラを移動させて撮影を行うことが多い。しかし、これまでのカメラ操作機では被写体の位置を基準にして被写体とカメラの相対位置を管理しながら撮影することが難しかった。特に、クレーンカメラのように長いアームの先にカメラ本体が装着されている場合、感覚的にカメラ本体の位置を捉えることが難しく、思うように操作できないというのが現状であった。
【０００６】
また、撮影画像の背景をＣＧで後合成したり、繰り返し同じカメラワークで撮影しておき、後で画像の多重合成を行うなどの用途では、カメラがどのように動いたかのデータが必要であるだけでなく、そのデータに基づいて同じカメラワークで繰り返し動作できるロボットカメラ（モーションコントロールカメラ）が必要になる。
【０００７】
このような用途では、カメラワークを予め決めておき、それから実際の撮影に入ることになるが、カメラワークを決める過程において、カメラの３次元位置と被写体の３次元位置を考慮した上で、具体的なカメラワークを決めなければならない。例えば、被写体を中心に２ｍの距離で回り込んで撮影を行い、後でＣＧを合成しようとした場合、従来のジョイスティック等のカメラ操作機を使った場合には、被写体とカメラの間の距離を正確に把握した上でカメラを操作して所望の撮影をすることが困難である。
【０００８】
また、プログラム上でカメラの動く軌道を計算し、その計算結果に基づいてカメラを駆動する方法では、適切なプログラムを作成できれば所望のカメラワークを得ることができる。しかし、ロボットカメラを駆動する各軸の関節数が増えるほど計算が複雑になり、また解が必ずしも１つに定まらない。そのため、経験豊かなオペレータの作業が不可欠であり、プログラムの作成にも時間を要することになる。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、現実のロボットカメラの各種の動きを形成するために設けられている一連のアクチュエータを構成する各軸の長さや動きの自由度を意識せずに、誰でも容易に、簡単な操作で、被写体の位置を基準とした正確なカメラ操作を実現できるカメラ操作装置およびカメラ操作方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、請求項１に係る発明は、被写体とこの被写体を撮影するロボットカメラとの間の相対位置に対応して、前記被写体と別個独立した仮想被写体に対向して配置される、任意にカメラ操作可能な模型カメラと、この模型カメラを保持して、カメラ操作される前記模型カメラの動きを検出するモデル動作検出手段と、前記モデル動作検出手段によって検出される前記模型カメラの動きに対応して、前記ロボットカメラが前記被写体に対してカメラ操作されるように前記ロボットカメラの動きを制御するロボットカメラ制御手段と、前記ロボットカメラによって撮影された画像を表示する画像表示手段とを備えることを特徴とするカメラ操作装置を構成とする。
【００１１】
このカメラ操作装置では、モデル動作検出手段によって、カメラ操作される模型カメラの動きが検出され、検出された模型カメラの動きに対応してロボットカメラ制御手段によってロボットカメラが被写体に対してカメラ操作され、カメラ操作されたロボットカメラによって撮影された画像が画像表示手段に表示される。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のカメラ操作装置において、前記仮想被写体と前記模型カメラの間の距離を検出する位置検出機構を備えることを特徴とする。
【００１３】
このカメラ操作装置によれば、仮想被写体と模型カメラとの間の位置関係が位置検出機構により検出される。
【００１４】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載のカメラ操作装置において、前記位置検出機構が、前記仮想被写体と前記模型カメラとの間に張架されたテンションワイヤーであることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、仮想被写体と模型カメラの間の距離が、両者の間に張架されたテンションワイヤによって検出される。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項２に記載のカメラ操作装置において、前記位置検出機構が非接触式位置検出機構であり、前記仮想被写体と前記模型カメラとが予め設定された相対位置に保持されるように前記模型カメラのカメラ操作の動きに操作反力を加えるフォースフィードバック機構を備えることを特徴とする。
【００１７】
このカメラ操作装置では、非接触式位置検出機構によって仮想被写体と模型カメラの相対位置が検出され、検出された相対位置に基づいてフォースフィードバック機構により、操作者に操作反力が負荷される。
【００１８】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のカメラ操作装置において、前記モデル動作検出手段が、前記模型カメラの動きを検出する各動作軸に衝撃緩衝装置を備え、当該衝撃緩衝装置によって前記仮想被写体と前記模型カメラとが予め設定された相対位置に保持されるように前記各動作軸に機械的な操作反力を負荷するようにしたことを特徴とする。
【００１９】
このカメラ操作装置では、模型カメラの動きを検出する各動作軸に設けられた衝撃緩衝装置によって、模型カメラの動きに機械的な操作反力が負荷される。
【００２０】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のカメラ操作装置において、前記モデル動作検出手段またはロボットカメラ制御手段が、模型カメラの動きを検出して前記モデル動作検出手段から出力される動作検出信号から前記模型カメラの動きの乱れに基づく誤差成分を除いて補正する信号補正手段を備えることを特徴とする。
【００２１】
このカメラ操作装置では、モデル動作検出手段またはロボットカメラ制御手段が備える信号補正手段によって、模型カメラの動きの乱れに基づく誤差成分を除いて補正された信号がロボットカメラの各駆動軸に出力される。
【００２２】
請求項７に係る発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のカメラ操作装置において、前記模型カメラが、前記仮想被写体を撮影可能なカメラであることを特徴とする。
【００２３】
このカメラ操作装置によれば、仮想被写体を模型カメラによって撮影し、ロボットカメラによって撮影された画像とともに、模型カメラによって撮影された画像が画像表示手段によって表示できる。
【００２４】
請求項８に係る発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のカメラ操作装置において、前記模型カメラと、前記モデル動作検出手段とが一体的に構成され、前記ロボットカメラに相似形に形成されていることを特徴とする。
【００２５】
このカメラ操作装置では、模型カメラがモデル動作検出手段と一体となって前記ロボットカメラに相似形に形成され、その模型カメラを操作する操作者によって、模型カメラに連動するロボットカメラの動きが容易に把握される。
【００２６】
請求項９に係る発明は、仮想被写体に対して操作される模型カメラの動きを検出するステップと、検出される模型カメラの動きに対応して、被写体に対してロボットカメラを操作するステップと、ロボットカメラによって撮影された画像を見ながら、前記被写体の位置を基準にしたカメラワークを検討するステップとを有することを特徴とするカメラ操作方法を構成とする。
【００２７】
このカメラ操作方法では、仮想被写体に対して操作される模型カメラの動きに連動するロボットカメラによって撮影される画像が画像表示手段に表示される。その画像によって被写体の位置を基準にしたカメラワークが確認、検討され得る。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜６に示す本発明のカメラ操作装置に係る実施形態に基づいて、本発明を説明する。なお、各図において、同一の部材、部分、部位には同一の符合を付した。
【００２９】
図１は本発明の第１の実施形態に係るカメラ操作装置を示す模式図である。
図１に示すカメラ操作装置は、ロボットカメラ２と、操作者３の前に配置された仮想被写体４と、模型カメラ５と、モデル動作検出装置６と、ロボットカメラ制御装置７と、モニター（画像表示手段）８とから構成される。
【００３０】
ロボットカメラ２は、被写体１に対向して配置され、その被写体１を実際に撮影できるように構成される。このロボットカメラ２は、被写体１を撮影する撮影レンズ、撮影された画像を画像信号として出力するための撮像素子等を備え、さらに、フォーカス、ズームの倍率等を制御する機構を備えるカメラ本体２ａと、そのカメラ本体２ａを保持して、カメラ角度、カメラ本体２ａと被写体１との間の距離等を変えるためカメラ本体２ａを動かすカメラ駆動装置２ｂとを備える。カメラ駆動装置２ｂは、カメラ本体２ａを保持する支持腕部２ｂ１、その支持腕部２ｂ１を支持する支柱２ｂ２、支柱２ｂ２を載架するとともに、車輪２ｂ３を下部に備える移動台座２ｂ４とから構成されるものである。このロボットカメラ２の具体例として、クレーンカメラ、モーションコントロールカメラ等の被写体に対する動きを自動制御または遠隔制御により操作可能で、被写体を撮影できるカメラ装置が挙げられる。
なお、「被写体」とは、ロボットカメラによって実際に撮影される対象をいう。
【００３１】
このロボットカメラ２において、カメラ本体２ａには、フォーカス、ズームの倍率等を調整するために撮影レンズの回転、前進または後退を行うための駆動軸が設けられている。さらに、カメラ駆動装置２ｂを構成する支持腕部２ｂ１、支柱２ｂ２、および移動台座２ｂ４の各所には、カメラ本体を回転、前進、後退させる等の諸動作、さらにロボットカメラ２全体を移動させるために、駆動軸が設けられている。各駆動軸には、それぞれアクチュエータ（図示せず）が装着され、このアクチュエータを、ロボットカメラ制御装置７から出力される制御信号に応じて作動させて各駆動軸が駆動される。その各駆動軸の駆動により、カメラ本体２ａにおけるフォーカス、ズームの倍率等の調整、カメラ駆動装置２ｂにおけるカメラ本体の回転、前進、後退、移動等の各動作が行われ、その各動作が複合して、所望のカメラワークが実現される。
【００３２】
仮想被写体４は、被写体１とは別個独立に、操作者３の前に配置され、模型カメラ５によるカメラ操作の対象となるものであり、この仮想被写体４の位置を基準として模型カメラ５が操作される。この仮想被写体４は、被写体１と相似な形状を有するものでもよく、相似形を有するものでなくてもよい。特に、仮想被写体４を、被写体１をそのまま小型化した被写体１と同一の形状を有する相似形（ミニチュア）とすれば、模型カメラ５の操作に際して、操作者３によるカメラ操作およびその操作による効果を感覚的によりわかりやすく把握して、カメラワークの検討を行うことができるため、有用である。
【００３３】
なお、「カメラを操作する」、「模型カメラを操作する」、または「カメラ操作」とは、被写体１または仮想被写体４に向けてカメラまたは模型カメラを動かす操作をいう。例えば、パン（横パン、縦パン）、スィッシュ、チルト、ロール、スルー、フォロー、スネーク、アーク、ドリー・イン、ドリー・アウト、トラックアップ、トラックバック、ズームイン、ズームアウト、フォーカスイン、フォーカスアウト等の各種のカメラワークを行うことをいう。また、「任意に」カメラ操作するとは、操作者の意図によって自由に操作することをいう。
【００３４】
このとき、図２に示すように、仮想被写体４ａを支柱４ｂの軸方向（図２中の矢印Ａの方向）に昇降自在に装着して、仮想被写体４ａの高さ位置を調節可能とすれば、仮想被写体４ａを昇降させ、その仮想被写体４ａに対して操作する模型カメラ５のカメラ角度を検討することができ、カメラワークの検討に有用である。
【００３５】
模型カメラ５は、被写体１（図１参照）と別個独立に、前記被写体１とロボットカメラ２の間の相対位置に対応して、操作者３の前に配置された仮想被写体４（図２参照）に対向して配置される。この模型カメラ５は、図２に示すように、操作者３の手３ａによって、仮想被写体４に対して操作され、回転、前進、後退、移動等の動作が、操作者３の意図に従ってなされるものである。
【００３６】
この模型カメラ５は、ロボットカメラ２のカメラ本体２ａと異なる形態を有するものでもよいし、同じ形態を有するものでもよい。特に、模型カメラ５が、カメラ本体２ａの形状と相似の形状をなすもの、例えば、ロボットカメラ２のカメラ本体２ａを小型化したものであると、模型カメラ５を操作する操作者３が、ロボットカメラ２のカメラ本体２ａの動きと感覚的に一体化して模型カメラ５を操作することができ、カメラワークの確認、検討を感覚的に分かりやすく行うことができるため、好ましい。
【００３７】
モデル動作検出装置６は、模型カメラ５を保持して、カメラ操作される模型カメラ５の動きを検出し、検出した模型カメラ５の動きに関する電気信号を出力する装置である。例えば、模型カメラ５の回転、前進、後退、移動等の各動きに応じて動く動作軸を有し、この動作軸の動きを検出することにより、模型カメラの動きを電気信号に変換して、その電気信号を信号伝送線６ａ（図１参照）を通じてロボットカメラ制御装置７に出力する装置である。
【００３８】
このモデル動作検出装置６は、模型カメラ５の動きを検出し、その動きに関する信号を信号伝送線６ａを通じてロボットカメラ制御装置７（図１参照）に出力できるものであれば、前記ロボットカメラ２のカメラ駆動装置２ｂと異なる形態を有するものでもよいし、同じ形態を有するものでもよい。特に、モデル動作検出装置６が、図１に示すように、ロボットカメラ２のカメラ駆動装置２ｂと同じ形態を有するものであることが好ましい。例えば、図２に示すように、模型カメラ５を保持する支持腕部６ｂ１、その支持腕部６ｂ１を支持する支柱６ｂ２、支柱６ｂ２を載架するとともに、移動するための車輪６ｂ３を下部に備える移動台座６ｂ４とを主要構成部材とし、これら各構成部材が、前記ロボットカメラ２のカメラ駆動装置２ｂの支持腕部２ｂ１、支柱２ｂ２、移動台座２ｂ４とにそれぞれ対応して同一の形態および動きをするように構成すれば、有効である。すなわち、モデル動作検出装置６を構成する、支持腕部６ｂ１、支柱６ｂ２、移動台座６ｂ４および移動台座６ｂ４が有する車輪６ｂ３の動き（回転、前進、後退、移動等の各動作）の動作軸が、前記ロボットカメラ２のカメラ駆動装置２ｂを構成する構成部材の各駆動軸と同じ動きをするように構成すれば、操作者３によって操作される模型カメラ５の動きとロボットカメラ２のカメラ駆動装置２ｂの動きとが、同等の自由度をもって連動することとなる。そのとき、モデル動作検出装置６の各構成部材の動きの動作軸の動きを、各動作軸に備えられたエンコーダにより検出すれば、操作者３によって操作される模型カメラ５の動き（回転、前進、後退、移動等の各動作）を正確に検出して、検出された動作軸の動きを検出信号としてロボットカメラ制御装置７に出力することができる。
【００３９】
ロボットカメラ制御装置７は、モデル動作検出装置６によって検出される模型カメラ５の動きに対応して、ロボットカメラ２が被写体１に対してカメラ操作されるようにロボットカメラ２の動きを制御するものである。このロボットカメラ制御装置７は、例えば、模型カメラ５およびモデル動作検出装置６に設けられたエンコーダにより検出された各動作軸の動き（変位、変位速度等）に関する検出信号をモデル動作検出装置６から信号伝送線６ａ（図１参照）を通じて入力し、その検出信号に基づいて、ロボットカメラ２の各駆動軸の動きを制御する制御信号を信号伝送線７ａを通じてロボットカメラ２に出力する装置である。
【００４０】
モニター８（画像表示手段）は、図１に示すように、ロボットカメラ２によって撮影される被写体２の画像を表示し、表示された画像によって、操作者３が、カメラワークの確認、検討を行うためのものである。モニター８としては、例えば、ＣＲＴモニター、液晶モニター、プロジェクター等の各種の装置を用いることができる。
【００４１】
次に、このカメラ操作装置を用いるカメラ操作方法について説明する。
図１に示すカメラ操作装置において、操作者３は、模型カメラ５を仮想被写体４に対して任意に操作し、操作される模型カメラ５の動きと連動して被写体１に対して操作されるロボットカメラ２が実際に撮影する被写体１の画像を、モニター８で確認することができる。このとき、模型カメラ５またはミニチュア操作装置（模型カメラ５およびモデル動作検出装置６）を動かすと、その動きに伴って、モデル動作検出装置６の各動作軸が動く。そして、各動作軸に装着されたエンコーダから各動作軸の動きに関する検出信号が出力され、信号伝送線６ａを通じてロボットカメラ制御装置７に入力される。
【００４２】
モデル動作検出装置６の各動作軸の動きに関する検出信号が入力されたロボットカメラ制御装置７は、モデル動作検出装置６の各動作軸に対応するロボットカメラ２の各駆動軸を駆動させる制御信号を信号伝送線７ａを通じてロボットカメラ２に出力する。そして、制御信号が入力されたロボットカメラ２においては、その制御信号に基づいて、各駆動軸が駆動される。これによって、模型カメラ５の動きと連動してロボットカメラ２が被写体１に対して操作される。
【００４３】
このロボットカメラ２によって実際に撮影された被写体１の画像は、ロボットカメラ２のカメラ本体２ａに接続され、撮影された被写体１の画像に基づく信号を処理し、モニター８に画像を表示させる表示装置（図示せず）によってモニター８に表示される。操作者３は、モニター８に表示された画像を見ながら、自ら操作した模型カメラ５の操作に基づくカメラワークの結果をリアルタイムで確認、検討することができる。このとき、模型カメラ５の動きとロボットカメラ２の動きが１対１に対応している。
【００４４】
また、図２に示すように、模型カメラ５と仮想被写体４ａの間に、テンションワイヤー（引張り力に対する伸び率が小さい高強度の素材から成る線材）２１（位置検出機構）が張架されていてもよい。このテンションワイヤー２１によって、仮想被写体４ａと模型カメラ５との間の距離を管理しながら模型カメラ５を操作することができる利点がある。ここで、テンションワイヤー２１の長さを一定に保持し、その長さに仮想被写体４ａと模型カメラ５との間の距離を固定して、模型カメラ５を仮想被写体４ａを中心として円弧状に移動させれば、その模型カメラ５の動きに対応して被写体１を中心として正確な距離を保持しながらロボットカメラ２を円弧状に移動させるカメラワークを実現できる。これによって、被写体１とロボットカメラ２との間の距離（撮影距離）も管理することができ、被写体１の位置を基準としたカメラワークの検討に有効である。すなわち、テンションワイヤー２１によって、模型カメラ５は、張力を負荷された状態にあるため、模型カメラ５を操作する操作者３の手３ａに仮想被写体４と模型カメラ５の間の距離に比例した操作反力が負荷され、これにより、操作者３は、仮想被写体４の位置を基準として仮想被写体４と模型カメラ５との間の距離を感知しながら、模型カメラ５を操作することができる。なお、「操作反力」とは、模型カメラ等を操作する動きに対抗して、その動きと逆の方向に、操作者の手指等に提示される力をいう。
【００４５】
さらに、テンションワイヤー２１を模型カメラ５と仮想被写体４ａの間に張架するとともに、テンションワイヤー２１が、模型カメラ１２の中に巻き込まれる構造となっていてもよい。このような構造によれば、モニター８により画像を確認して、適当な撮影距離が決まったら、図３に示すように、固定スイッチ３１を押し、テンションワイヤー２１の巻き込みを止め、テンションワイヤー２１の長さを保持した状態で模型カメラ５を動かすことで、仮想被写体４の位置を基準とした模型カメラ５の動きを円弧状の動きに規制し、これに連動して、ロボットカメラ２における被写体１を中心とした円弧状のカメラワークを容易に実現することができる。このとき、テンションワイヤー２１を支柱４ｂに回動自在に軸支すれば、支柱４ｂを軸中心とする模型カメラ５の円弧状のカメラ操作が容易となり、好ましい。また、仮想被写体４と模型カメラ５との間の距離（被写体１とロボットカメラ２の間の距離）の管理が不必要な場合は、テンションワイヤー２１をはずして操作することが可能である。
【００４６】
次に、本発明の第２の実施形態に係るカメラ操作装置について説明する。
第２の実施形態に係るカメラ操作装置は、被写体１に対向して配置され、その被写体１を実際に撮影するロボットカメラ２と、被写体１とは別個独立して操作者３の前に配置された仮想被写体４と、その仮想被写体４に対向して配置された模型カメラ５と、模型カメラ５を保持して、模型カメラ５の動きを検出するモデル動作検出装置６と、モデル動作検出装置６により検出された模型カメラ５の動きに基づいてロボットカメラ２の動きを制御するロボットカメラ制御装置７と、ロボットカメラ２によって撮影された画像を表示するモニター（画像表示手段）８とを主要構成要素とすることにおいては、前記第１の実施形態に係るカメラ操作装置と同様の構成を有する。したがって、これらの構成および動作において、前記第１の実施形態について既述した事項については、図示および説明を省略する。
【００４７】
この第２の実施形態に係るカメラ操作装置は、非接触式位置検出機構とフォースフィードバック機構を備えるものである。
【００４８】
非接触式位置検出機構とは、模型カメラ５に接触せずに、仮想被写体４に対する模型カメラ５の相対位置を検出できるものである。具体例としては、超音波センサー、赤外線センサー、ジャイロセンサー等を挙げることができる。図４に示すように、非接触式位置検出機構は、超音波発信器４１と、超音波受信器４２と、超音波発信器４１および超音波受信器４２にそれぞれ信号伝送線４１ａおよび４２ａによって接続された位置検出装置４３とから構成される。
【００４９】
この非接触式位置検出機構においては、位置検出器４３から信号伝送線４１ａを通じて出力される発信信号に基づいて、超音波発信器４１から超音波が発信される。発信された超音波は、超音波受信器４２で受信される。受信された超音波の受信量、位相等に関する信号が超音波受信器から信号伝送線４２ａを通じて位置検出装置４３に入力される。位置検出装置４３においては、超音波受信器４２から入力された受信超音波の受信量、位相等に関する信号に基づき、仮想被写体４および模型カメラ５のそれぞれの３次元座標位置がリアルタイムで計測され、仮想被写体４と模型カメラ５の間の相対位置が検出される。
【００５０】
なお、本発明において、非接触式位置検出機構は、超音波センサーに限られず、光学センサー、赤外線センサー、ジャイロセンサー等のセンサーを代替として用いることができる。さらに、画像処理技術を用いる位置検出機構としてもよい。これによって模型カメラの位置を計測することも可能である。
【００５１】
また、フォースフィードバック機構とは、検出された仮想被写体４と模型カメラ５との間の距離に応じて、模型カメラ５の操作抵抗を増減させ、仮想被写体４と模型カメラ５が所定の位置に保持されるように制御する装置またはシステムをいう。例えば、仮想被写体４と模型カメラ５との間の距離が予め設定された距離以上または以下に離れた場合には、模型カメラ５に装着したモータ等の駆動装置を作動させ、手に伝わる操作反力、振動等を増加させ、操作者の手に加わる操作抵抗を増加させ、仮想被写体と模型カメラとの間の距離が予め設定された距離に近づくときは、操作抵抗を減少させるように、模型カメラの動きを制御する機構をいう。より具体的には、模型カメラ５の回転、前進、後退等の各動きおよび位置を検知するセンサーと、このセンサーにより検知される模型カメラ５の動き、位置に基づいて、模型カメラ５を操作する操作者の手指に与えるべき操作反力の強さを演算する計算機と、計算機の演算により求められた操作反力の強さに応じて、駆動回路を介して駆動される電磁アクチュエータと、この電磁アクチュエータにより操作反力を生じる装置を備える機構、または電磁アクチュエータの代わりに、モデル操作装置に内蔵された振動素子を駆動し、計算機の演算結果に基づき瞬間的にオン／オフを行い、模型カメラまたはモデル操作装置に力覚提示を行う機構などの各種の機構が挙げられる。
【００５２】
図４に示す第２の実施形態においては、フォースフィードバック機構は、フォースフィードバック制御装置４４と、このフォースフィードバック制御装置４４からモデル動作検出装置６に制御信号を伝送する信号伝送線４４ａと、模型カメラ５およびモデル動作検出装置６の各動作軸に装着されたアクチュエータ（図示せず）とから構成される。
【００５３】
このフォースフィードバック機構においては、前記位置検出装置４３から、信号伝送線４３ａを通じて、模型カメラ５と仮想被写体４との間の相対位置に関する信号が入力される。入力された信号に基づいて、フォースフィードバック制御装置４４における演算処理により、模型カメラ５と仮想被写体４とが予め設定された相対位置に保持されるように、アクチュエータを作動させるための制御信号が信号伝送線４４ａを通じて出力される。そして、出力された制御信号により模型カメラおよびモデル動作検出装置６が備える各駆動軸に装着されたアクチュエータが作動し、操作者３の手指にトルク、振動等の力覚によって操作反力が提示される。これによって、操作者３は操作反力を感じながら模型カメラ５を正確に操作することができ、仮想被写体４と模型カメラ５とが予め設定された相対位置に保持される。
【００５４】
この第２の実施形態に係るカメラ操作装置は、非接触式位置検出機構により検出された仮想被写体４と模型カメラ５の間の相対位置に基づき、フォースフィードバック機構により、予め設定した相対位置に、模型カメラ５と仮想被写体４とが保持される。これに伴って、図４には図示しないが、第１の実施形態と同様に、模型カメラ５の動きと連動して動くロボットカメラ２によって、被写体１とロボットカメラ２との間の相対位置が保持される。そして、被写体１の位置を基準としたカメラワークの確認、検討を、正確な３次元相対位置を把握しながら、行うことができる。
【００５５】
次に、本発明の第３の実施形態に係るカメラ操作装置について説明する。
図５に示すように、本発明の第３の実施形態に係るカメラ操作装置は、模型カメラの代わりに小型カメラ５１をモデル動作検出装置６に搭載している以外は、被写体１を実際に撮影するロボットカメラ２、仮想被写体４、モデル動作検出装置６、ロボットカメラ制御装置７、およびモニター（画像表示手段）８を主要構成要素とすることにおいては、前記第１の実施形態と同様の構成を有する。したがって、これらの構成および動作において、前記第１の実施形態について既述した事項については、図示および説明を省略する。
【００５６】
この第３の実施形態におけるカメラ操作装置は、図５に示すように、模型カメラの代わりに、仮想被写体４を撮影可能な小型カメラ５１がモデル動作検出装置６に搭載され、小型カメラ５１は、テンションワイヤ２１によって、仮想被写体４と接続されている構成を有する。
【００５７】
この第３の実施形態に係るカメラ操作装置において、操作者３（図１参照）によって、小型カメラ５１が仮想被写体４に対して操作されると、小型カメラ５１で撮影された画像に関する信号が、信号伝送線５１を通じて表示装置５２に入力される。入力された信号は、表示装置５２において処理され、仮想被写体４の画像に関する信号が信号伝送線を通じてモニター８ａに出力される。モニター８ａにおいては、小型カメラ５１によって撮影された仮想被写体４の画像が表示される。
【００５８】
このとき、前記図２に示す形態と同様に、テンションワイヤ２１によって、操作者３は、小型カメラ５１と仮想被写体４の間の距離を管理しながら模型カメラ５を操作することができる。すなわち、テンションワイヤー２１によって、小型カメラ５１は、張力を負荷された状態にあるため、小型カメラ５１を操作する操作者３の手に仮想被写体４と小型カメラ５１の間の距離に比例した操作反力が負荷され、これにより、操作者３は、仮想被写体４の位置を基準として仮想被写体４と小型カメラ５１との間の距離を感知しながら、小型カメラ５１を操作することができる。
【００５９】
この第３の実施形態においては、小型カメラ５１で撮影された仮想被写体４の映像が実際にモニター８ａに写しながら操作できる。そして、第１の実施形態と同様に、操作者３が、小型カメラ５１の操作に連動してロボットカメラ２が被写体１に対して操作される。そのロボットカメラ２によって撮影された被写体１の画像がモニター８ａに表示される。このように、操作者３は、ロボットカメラ２による撮影画像とともに、小型カメラ５１による撮影画像を確認することができる。そのため、操作者３は、よりわかりやすい感覚でカメラワークを検討することが可能になる。
【００６０】
ここで、図５においては、小型カメラ５１によって撮影される仮想被写体４の画像はモニター８ａに表示されるが、小型カメラ５１によって撮影される仮想被写体４の画像と、ロボットカメラ２によって撮影される被写体１の画像を、モニター８ａの同一の画面に並列に表示させ、または画像を切り替えて表示させるようにすれば、両者のカメラ操作を比較対照することが容易となり、操作者がカメラワークを感覚的に容易に把握して確認、検討することができるため、有効である。特に、フォーカス、ズーム等の撮影レンズの回転、前進・後退等の動きを伴うカメラ操作では、小型カメラ５１の撮影レンズを実際に操作してフォーカス、ズーム等のカメラ操作を行い、そのカメラ操作に対応して、ロボットカメラ２のカメラ本体２ａにおけるレンズのフォーカス、ズームの倍率等が制御される。そして、操作者は、小型カメラ５１を操作しながら、その小型カメラ５１の操作によるカメラワークと、ロボットカメラ２の操作によるカメラワークとの結果を対比し、カメラワークを確認、検討できるため、有効である。
【００６１】
また、前記第１の実施形態ないし第３の実施形態において、ロボットカメラ２のカメラ駆動装置２ｂと相似の形態および機能を有するモデル動作検出装置６と、前記ロボットカメラ２のカメラ本体２ａと相似の形態および動き（フォーカス、ズームの倍率の調整等）を有する模型カメラ５とを組み合わせた装置（以下、「ミニチュア操作装置」という）は、前記ロボットカメラ２と相似の形態および機能を有する。そのため、模型カメラ５の動きが、ロボットカメラ２と全く同等の自由度で動くこととなる。そして、操作者３は、仮想被写体に対して模型カメラ５を操作すると、被写体１に対してロボットカメラ２が同じ動きでカメラ操作されるカメラワークを実現することができ、モニター８、８ａにおいて、ロボットカメラ２によって撮影される被写体１の画像を見ながら、カメラワークの確認、検討を、感覚的に容易に把握して行うことができ、有効である。また、このようなミニチュア操作装置において、検出された各動作軸の動きに関する信号は、ロボットカメラ２の各駆動軸の動きに１：１に対応するため、ロボットカメラ２の動作を、操作者による模型カメラ５の操作と１：１の関係で正確に連動して被写体１に対して同じカメラ操作がなされるようにすることができる。
【００６２】
このミニチュア操作装置において、模型カメラ５およびその模型カメラ５を保持するモデル動作検出手段６の動きに応じて動く動作軸を、ロボットカメラ２の駆動軸と同じ動きの自由度を有するものとすれば、操作される模型カメラ５の動きを検出するだけでなく、操作者が実際のロボットカメラ２の動きを想定しながら、ロボットカメラ２の動きと同等の自由度で模型カメラ５を動かすことができる。そして、その模型カメラ５の動きに対応して被写体１に対してカメラ操作されるロボットカメラ２によって撮影される画像によって、カメラワークを把握することができるため、有効である。
【００６３】
また、本発明のカメラ操作装置において、模型カメラ５の動きを検出する動作軸に衝撃緩衝装置を設けてもよい。この衝撃緩衝装置によって、模型カメラの動きに機械的な操作反力が負荷され、例えば、模型カメラを操作する操作者の手指の揺れ、あるいはモデル動作検出手段の揺れ等によって、操作者が意図するカメラ操作とは異なる模型カメラの動きの乱れが生じる場合、その動きの乱れを抑制して所定の位置に模型カメラが保持される。なお、衝撃緩衝装置とは、ばね、電気粘性流体等によって、モデル動作検出手段の各軸に設けた動作軸の動きを緩和し、模型カメラの動きの乱れを抑制して、その動作軸がなめらかに動くように、動作軸に機械的な操作反力を負荷するものをいう。また、模型カメラの動きの乱れとは、模型カメラを操作する操作者の手指の揺れ、あるいはモデル動作検出手段の揺れ等によって生じる、操作者が意図するカメラ操作とは異なる模型カメラの動きをいう。
【００６４】
さらに、前記第１の実施形態ないし第３の実施形態において、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、前記モデル動作検出装置６から出力される検出信号は、模型カメラ５を操作する操作者３の意図しない動きに基づく誤差成分を含む。そこで、この誤差成分を除いて補正された駆動信号をロボットカメラ２に出力するようにすれば、これによって、ロボットカメラ２のよりなめらかな動きを実現し、操作者３の意図するロボットカメラ２の動きによるカメラワークを正確に実現できる。すなわち、模型カメラ５を操作する操作者３の手指の揺れ、あるいは動かし過ぎ等の誤操作、モデル動作検出装置６の予期しない振動等によって、操作者が意図するカメラ操作とは異なる模型カメラの動きを生じる。その動きを検出したモデル動作検出装置６によって、例えば、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、模型カメラ５の動きを検出したモデル動作検出装置６により、模型カメラ５またはモデル動作検出装置６の有する各動作軸の変位に関する検出信号６１ａ、および動作軸の変位速度に関する検出信号６１ｂが出力される。出力された検出信号６１ａおよび検出信号６１ｂは、それぞれ、操作者３の意図しない動きに基づく成分（例えば、図６（ａ）および（ｂ）中に示す、乱れ成分６２ａまたは６２ｂ）が重畳された信号となっている。そこで、ロボットカメラ制御装置７、あるいは前記モデル動作検出装置６に信号補正手段を設け、この信号補正手段によって、前記誤差成分を除去する補正を行えば、正確に操作者３の意図した模型カメラ５の動きに基づく信号６３ａおよび６３ｂが生成される。そして、この信号６３ａおよび６３ｂによってロボットカメラ２の動きが制御されれば、ロボットカメラ２のなめらかな動きを実現させることができる点で、好ましい。
【００６５】
信号補正手段としては、例えば、ローパスフィルターを用いて、カットオフ周波数を適切に設定して、前記乱れ成分を減衰させて除去すればよい。
【００６６】
また、前記の第１の実施形態ないし第３の実施形態において、制御信号（データ）がロボットカメラ制御装置６内にストレージされ、必要に応じて読み出せるようにすれば、その制御信号によって、同じ動作をロボットカメラ２が繰り返し行うことができ、特に、モーションコントロールカメラに適用して、繰り返し再現性が求められる画像を撮影する場合に、有効である。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明のカメラ操作装置およびカメラ操作方法によれば、下記の効果を得ることができる。
【００６８】
請求項１ないし８に記載の発明によれば、仮想的に設定した被写体位置を基準に模型カメラを操作できるため、現実のロボットカメラのアクチュエータを構成する各軸の長さや動きの自由度を意識せずに、誰でも容易に、簡単な操作で、被写体の位置を基準としたカメラ操作を実現できる。また、模型カメラとモデル動作検出装置の各動作軸とロボットカメラの駆動軸の自由度を１対１に対応させれば、ロボットカメラ制御手段におけるロボットカメラの各駆動軸の制御信号を生成させるための演算時間を大幅に短縮することが可能である。
【００６９】
また、請求項２に記載の発明によれば、仮想被写体と模型カメラとの間の位置関係を位置検出機構により検出し、この位置関係を、被写体とロボットカメラとの間の位置関係と対比すれば、被写体とロボットカメラとの位置関係を、仮想被写体と模型カメラとの間の位置関係に正確に反映させたカメラワークの検討を行うことができる。
【００７０】
さらに、請求項３に係る発明によれば、仮想被写体と模型カメラの間の距離を、両者の間に張架されたテンションワイヤによって検出するとともに、検出された距離によって、仮想被写体と模型カメラの間の距離を制御できる。そして、テンションワイヤーの長さを一定に保持し、その長さに仮想被写体と模型カメラとの間の距離を固定して、模型カメラを仮想被写体を中心として円弧状に移動させれば、この模型カメラの動きに対応して被写体を中心として正確な距離を保持しながらロボットカメラを円弧状に移動させるカメラワークを実現できる。
【００７１】
さらにまた、請求項４に係る発明によれば、非接触式位置検出機構により検出された仮想被写体と模型カメラの相対位置に応じて、フォースフィードバック機構により、操作者に操作反力が負荷され、被写体とロボットカメラの間の相対位置が予め設定された相対位置に保持され、被写体の位置を基準としたカメラワークを容易にすることができる。
【００７２】
また、請求項５に係る発明によれば、操作者が意図するカメラ操作とは異なる模型カメラの動きが生じる場合、その動きを抑制して所定の位置に模型カメラが保持されるため、模型カメラのなめらかな動きを実現でき、その模型カメラの動きに連動するロボットカメラの動きをもなめらかにすることができる。
【００７３】
また、請求項６に係る発明によれば、ロボットカメラのなめらかな動きを実現することができる。
【００７４】
請求項７に係る発明によれば、仮想被写体を模型カメラによって撮影し、ロボットカメラによって撮影された画像を表示するとともに、その画像によって模型カメラの動きを確認しながらカメラワークを検討できる。
【００７５】
請求項８に係る発明によれば、モデルカメラおよびモデル動作検出手段が一体となって、ロボットカメラに相似形に形成されているため、模型カメラを操作する操作者は、ロボットカメラの動きを感覚的に容易に把握してカメラワークの確認、検討を行うことができる。
【００７６】
また、請求項９に係る本発明のカメラ操作方法によれば、仮想的に設定した被写体位置を基準に、模型カメラを仮想被写体に対して操作することにより、現実のロボットカメラの各種の動きを形成するために設けられている一連のアクチュエータを構成する各軸の長さや動きの自由度を意識せずに、誰でも容易に、簡単な操作で、被写体の位置を基準とした正確なカメラ操作を実現できる。
【００７７】
そのため、本発明は、テレビジョン番組制作、映画制作、遠隔テレビ会議等におけるロボットカメラやクレーンカメラ、モーションコントロールカメラなどの自動撮影カメラの操作装置に係わり、仮想被写体位置を設定し、この仮想被写体位置を基準にミニチュアモデルの操作機を使ってカメラを操作するようにすることにより、被写体の位置を基準とした正確なカメラワークを容易に決定できる。
【００７８】
また、本発明によって、ロボットカメラやクレーンカメラなどにおいてはカメラマンが頭に描いた思い通りのカメラ操作が実現でき、特に、モーションコントロールカメラにおいては被写体を前にした感覚的なカメラワークの検討が可能になり、表現豊かな番組の制作を効率的に行うことができる。
【００７９】
特に、本発明のカメラ操作装置およびカメラ操作方法は、ロボットカメラとしてモーションコントロールカメラを用い、そのモーションコントロールカメラのカメラワークを検討する際に、カメラによって撮影される実際の撮影画像を見ながらカメラワークを確認、検討する場合に有用である。さらに、そのカメラワークにおける各駆動軸の動作を記録してその記録に基づきモーションコントロールカメラに同じカメラワークを再現させる場合に有用である。
【００８０】
また、このときのロボットカメラの各駆動軸の動き、または模型カメラの動きをデータとして蓄積すれば、そのデータに基づいて、モーションコントロールカメラのカメラワークを制御し、同じカメラワークを繰り返し再現することができ、ＣＧ合成、多重合成等による画像の制作に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るカメラ操作装置を示す模式図である。
【図２】第１の実施形態における模型カメラと仮想被写体の好適例を示す拡大模式図である。
【図３】第１の実施形態における模型カメラの好適例を示す拡大模式図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るカメラ操作装置を示す模式図である。
【図５】本発明の第３の実施形態を説明する模式図である。
【図６】模型カメラの動きの検出信号の補正について説明する図であり、（ａ）は模型カメラの変位に関する原信号と補正された信号を示す図、（ｂ）は模型カメラの速度に関する原信号と補正された信号を示す図である。
【符号の説明】
１……被写体
２……ロボットカメラ
２ａ……カメラ本体
２ｂ……カメラ駆動装置
２ｂ１……支持腕部
２ｂ２……支柱
２ｂ３……車輪
２ｂ４……移動台座
３……操作者
３ａ……手
４……仮想被写体
４ａ……仮想被写体
４ｂ……支柱
５，１２……模型カメラ
６……モデル動作検出装置
６ａ……信号伝送線
６ｂ１……支持腕部
６ｂ２……支柱
６ｂ３……車輪
６ｂ４……移動台座
７……ロボットカメラ制御装置
７ａ……信号伝送線
８、８ａ……モニター（画像表示手段）
２１……テンションワイヤー
３１……固定スイッチ
４１……超音波発信器
４１ａ……信号伝送線
４２……超音波受信器
４２ａ……信号伝送線
４３……位置検出装置
４３ａ……信号伝送線
４４……フォースフィードバック制御装置
４４ａ……信号伝送線
５１……小型カメラ
６１ａ，６１ｂ……検出信号
６２ａ，６２ｂ……乱れ成分
６３ａ，６３ｂ……制御信号
Claims (9)
- 被写体とこの被写体を撮影するロボットカメラとの間の相対位置に対応して、前記被写体と別個独立した仮想被写体に対向して配置される、任意にカメラ操作可能な模型カメラと、
この模型カメラを保持して、カメラ操作される前記模型カメラの動きを検出するモデル動作検出手段と、
前記モデル動作検出手段によって検出される前記模型カメラの動きに対応して、前記ロボットカメラが前記被写体に対してカメラ操作されるように前記ロボットカメラの動きを制御するロボットカメラ制御手段と、
前記ロボットカメラによって撮影された画像を表示する画像表示手段とを備えることを特徴とするカメラ操作装置。 - 前記仮想被写体と前記模型カメラとの間の距離を検出する位置検出機構を備えることを特徴とする請求項１に記載のカメラ操作装置。
- 前記位置検出機構が、前記仮想被写体と前記模型カメラとの間に張架されたテンションワイヤーであることを特徴とする請求項２に記載のカメラ操作装置。
- 前記位置検出機構が非接触式位置検出機構であり、前記仮想被写体と前記模型カメラとが予め設定された相対位置に保持されるように前記模型カメラのカメラ操作の動きに操作反力を加えるフォースフィードバック機構を備えることを特徴とする請求項２に記載のカメラ操作装置。
- 前記モデル動作検出手段が、前記模型カメラの動きを検出する各動作軸に衝撃緩衝装置を備え、前記仮想被写体と前記模型カメラとが予め設定された相対位置に保持されるように前記衝撃緩衝装置によって前記各動作軸に機械的な操作反力を負荷するようにしたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のカメラ操作装置。
- 前記モデル動作検出手段またはロボットカメラ制御手段が、模型カメラの動きを検出して前記モデル動作検出手段から出力される動作検出信号から前記模型カメラの動きの乱れに基づく誤差成分を除いて補正する信号補正手段を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のカメラ操作装置。
- 前記模型カメラが、前記仮想被写体を撮影可能なカメラであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のカメラ操作装置。
- 前記模型カメラと、前記モデル動作検出手段とが一体的に構成され、前記ロボットカメラに相似形に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のカメラ操作装置。
- 仮想被写体に対して操作される模型カメラの動きを検出するステップと、検出される模型カメラの動きに対応して、被写体に対してロボットカメラを操作するステップと、ロボットカメラによって撮影された画像を見ながら、前記被写体の位置を基準にしたカメラワークを検討するステップとを有することを特徴とするカメラ操作方法。
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