JP2000341574A - カメラ装置及びカメラ制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 広角レンズを有する第１のカメラ部と、望遠
レンズを有し、撮影状態を制御可能な第２のカメラ部を
備えてリアルタイムに近い直感的な画像制御を可能とす
るのみならず、倍率の異なる２台のカメラ部による視差
を解消し、操作ミスを惹起しがちな撮影対象の位置関係
の錯綜を極力排する。 【解決手段】 広角、望遠レンズは、前段部位１０１を
共有し、ハーフミラー１０３により各後段部位１０２，
１０４の光軸１１２，１１３がそれぞれ分岐されるよう
に構成されており、従って広角レンズの光軸１１１，１
１２と望遠レンズの光軸１１１，１１３は実質的に一致
している。当該構成を備えた第１の装置と、撮影状態を
遠隔制御可能な第２の装置とがネットワーク接続されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ装置及びカ
メラ制御システムに関し、特にカメラから入力されデジ
タル処理装置で処理された動画像データを遠隔で利用す
る映像データの通信処理システム、例えばＴＶ会議、映
像監視システムに適用して好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばＴＶ会議や監視カメラなど
の分野においては、カメラと、そのパラメータ等を遠隔
からネットワークを介して制御可能なユーザ端末とによ
りシステムが構成され、ユーザがカメラを遠隔から制御
し、撮影された映像を受信して表示できるように構成さ
れていた。そして、カメラとしては、撮影姿勢を可変と
するために雲台付きカメラが用いられてきた。

【０００３】この雲台付きカメラは、専用のコントロー
ラを用いて、左右のパン、上下のチルトをボタンやジョ
イスティックで制御する方式を採っていた。また近年で
は、コンピュータのディスプレイ上に専用のコントロー
ラをＧＵＩ等によって擬似的に表示し、それをマウス等
で制御することも行なわれていた。

【０００４】また、監視カメラの多くは、雲台が付けら
れていても、予め決められた動きで雲台が制御され、予
め決められた何箇所かの映像を監視するように構成され
ていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来のシステムでは、伝送されてくる映像は、ある時点
で雲台付きカメラにより実際に撮影された映像のみであ
ったので、その周りの状態は見ることができず、雲台を
動かした後の映像を事前に直感することができなかっ
た。そのため、所望の位置を撮影するには、送られてき
た映像を見て何度も雲台の位置を修正する必要があっ
た。

【０００６】この問題に対処するため、広角の画像を撮
像するための広角カメラと、パン、チルト及びズーム制
御が可能な雲台付きカメラとが別体に設けられてなる第
１の装置を有し、このカメラ装置とネットワーク接続さ
れ、広角カメラと雲台付きカメラの各映像を表示する第
２の装置とを備えたカメラ制御システムが提案されてい
る。このシステムによれば、ユーザは広角カメラからの
映像と雲台付きカメラの映像とを比較しながら、雲台付
きカメラを遠隔制御することができ、詳細画像の表示を
その周辺の状況変化等に応じて瞬時に変えることができ
る。

【０００７】ところがこのカメラ制御システムは、所望
の詳細画像のみならずその周辺の画像もほぼリアルタイ
ムに近い形で同時に確認することができるものの、広角
カメラと雲台付きカメラとの間に視差が存在するため、
近距離の物体では片方のカメラでは撮影できるがもう片
方のカメラでは撮影できないケースや、広角カメラで同
じ角度にある物体でも距離によって雲台付きカメラの制
御を調整しなくてはならないというケースがあった。

【０００８】そこで本発明は、上記の課題に鑑みてなさ
れたものであり、広角レンズを有する第１のカメラ部
と、第１のレンズ群に比して高倍率のレンズを有し、撮
影状態を制御可能な第２のカメラ部を備えてリアルタイ
ムに近い直感的な画像制御を可能とするのみならず、倍
率の異なる２台のカメラ部による視差を解消し、操作ミ
スを惹起しがちな撮影対象の位置関係の錯綜を極力排
し、更に使い勝手に優れたカメラ装置及びカメラ制御シ
ステムを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のカメラ装置は、
撮影した動画像を外部に伝送するカメラ装置であって、
広角の第１のレンズ群を有する第１のカメラ部と、前記
第１のレンズ群に比して高倍率の第２のレンズ群を有
し、撮影状態を制御可能な第２のカメラ部とを備え、前
記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群は前段部位を共
有しており、両者の光軸が実質的に一致している。

【００１０】本発明のカメラ装置の一態様は、前記前段
部位と、前記第１及び第２のレンズ群の各後段部位との
境界位置にハーフミラーが設けられており、前記ハーフ
ミラーにより前記各後段部位の光軸がそれぞれ分岐す
る。

【００１１】本発明のカメラ装置の一態様において、前
記第１のカメラ部は、前記第２のカメラ部と共に姿勢制
御により撮像方向が可変とされている。

【００１２】本発明のカメラ装置の一態様は、前記第１
のカメラ部から送出される動画像を処理し、当該動画像
から前記姿勢制御による影響を除去する。

【００１３】本発明のカメラ装置の一態様は、画像処理
手段を備え、前記画像処理手段は、前記第１のカメラ部
の動画像を処理し、当該動画像から広角撮像に起因する
歪みを除去し、前記外部装置に伝送する。

【００１４】本発明のカメラ装置の一態様は、複数の前
記第１のカメラ部を備え、前記画像処理手段は、前記各
第１のカメラ部により撮像された複数の動画像を１つの
動画像に合成処理し、前記外部装置に伝送する。

【００１５】本発明のカメラ装置の一態様において、前
記第１のカメラ部により撮像される動画像はパノラマ画
像であり、このパノラマ画像の縦横比は前記第２のカメ
ラ部が撮像できる全領域の縦横比に等しい。

【００１６】本発明のカメラ装置の一態様は、前記第１
のカメラ部により撮像された動画像に、前記第２のカメ
ラ部により撮像された動画像の視野に相当する枠の情報
を重畳する。

【００１７】本発明のカメラ装置の一態様において、前
記第２のカメラ部は、撮影方向及び撮影倍率が可変に制
御される。

【００１８】本発明のカメラ制御システムは、広角の第
１のレンズ群を有する第１のカメラ部と、前記第１のレ
ンズ群に比して高倍率の第２のレンズ群を有し、撮像状
態を制御可能な第２のカメラ部とを有し、前記第１のレ
ンズ群と前記第２のレンズ群は前段部位を共有し、両者
の光軸が実質的に一致してなる構成とされた第１の装置
と、前記第１の装置とネットワーク接続され、前記第１
のカメラ部の撮影状態を遠隔制御可能な第２の装置とを
備え、前記第１及び第２のカメラ部により撮影された各
動画像を前記第２の装置に伝送し、前記第２の装置に前
記各動画像をそれぞれ表示するように構成されている。

【００１９】本発明のカメラ制御システムにおいて、前
記前段部位と、前記第１及び第２のレンズ群の各後段部
位との境界位置にハーフミラーが設けられており、前記
ハーフミラーにより前記各後段部位の光軸がそれぞれ分
岐する。

【００２０】本発明のカメラ制御システムにおいて、前
記第１のカメラ部は、前記第２のカメラ部と共に姿勢制
御により撮像方向が可変とされている。

【００２１】本発明のカメラ制御システムは、前記第１
のカメラ部から送出される動画像を処理し、当該動画像
から前記姿勢制御による影響を除去する。

【００２２】本発明のカメラ制御システムにおいて、前
記第１の装置は、画像処理手段を備え、前記画像処理手
段は、前記第１のカメラ部の動画像を処理し、当該動画
像から広角撮像に起因する歪みを除去し、前記外部装置
に伝送する。

【００２３】本発明のカメラ制御システムにおいて、前
記第１の装置は、複数の前記第１のカメラ部を備え、前
記画像処理手段は、前記各第１のカメラ部により撮像さ
れた複数の動画像を１つの動画像に合成処理し、前記外
部装置に伝送する。

【００２４】本発明のカメラ制御システムにおいて、前
記第１のカメラ部により撮像される動画像はパノラマ画
像であり、このパノラマ画像の縦横比は前記第２のカメ
ラ部が撮像できる全領域の縦横比に等しい。

【００２５】本発明のカメラ制御システムは、前記第１
のカメラ部により撮像された動画像に、前記第２のカメ
ラ部により撮像された動画像の視野に相当する枠の情報
を重畳する。

【００２６】本発明のカメラ制御システムにおいて、前
記第２のカメラ部は、撮影方向及び撮影倍率が可変に制
御される。

【００２７】

【作用】本発明のカメラ制御システムにおいては、第２
の装置が、広角レンズを有する第１のカメラ部と、これ
に比して高倍率のレンズ（望遠レンズ）を有する第２の
カメラ部とが一部のレンズを共有してなり、実質的に同
一の光軸を有するため、両者間には視差が存在しない。
従って、第１のカメラ部と第２のカメラ部の画像を第２
の装置で表示しながら第２のカメラ部の撮影状態を制御
でき、第２のカメラ部がどの方向を向いているか、何を
撮影できるかをより正確に且つ直感的に知ることが可能
となる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した好適な諸
実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２９】（第１の実施形態）図１は、第１の実施形
態におけるカメラ制御システムの構成要素である第１の
装置の光学系である同軸カメラを示す模式図である。図
１において、１０１は広角（魚眼）レンズ及び望遠レン
ズが共有するレンズ群である前段部位であり、１０２は
広角レンズの残りのレンズ群である後段部位、１０４は
望遠レンズの残りのレンズ群である後段部位、１０３は
前段部位１０１と各後段部位１０２，１０４との境界位
置に設けられたハーフミラーである。このように、前段
部位１０１と後段部位１０２から広い画角を撮影可能な
広角レンズが構成され、第１のカメラ部（広角カメラ）
の主要素となる。他方、前段部位１０１と後段部位１０
４から撮影状態（パン、チルト、ズーム）が制御される
望遠レンズが構成され、第２のカメラ部（望遠カメラ）
の主要素となる。広角カメラ及び望遠カメラにより、第
１の装置の同軸カメラが構成される。１１１は広角レン
ズ及び望遠レンズに共通の前段部位１０１の光軸、１１
２は広角レンズの後段部位１０２の光軸、１１３は望遠
レンズの後段部位１０４の光軸であり、１０５は広角レ
ンズからの光を受光して電気信号に変換する広角カメラ
側センサ、１０６は望遠レンズからの光を受光して電気
信号に変換する望遠カメラ側センサである。

【００３０】広角レンズと望遠レンズは、ハーフミラー
１０３により各後段部位１０２，１０４の光軸１１２，
１１３がそれぞれ分岐されるように構成されており、従
って広角レンズの光軸１１１，１１２と望遠レンズの光
軸１１１，１１３は実質的に一致している。撮影対象と
なる物体１２１（１２２）の光１３１（１４１）は光軸
１１１と角θ４（θ５）をなして前段部位１０１に入射
し、ハーフミラー１０３で直進する望遠レンズ側の光１
３３（１４３）とほぼ９０°の角度で反射する広角レン
ズ側の光１３２（１４２）とに分けられる。光１３２
（１４２）は広角レンズ側の後段部位１０２を通りセン
サ１０５の中心から所定距離の位置に結像し、光１３３
（１４３）は望遠レンズ側の後段部位１０４を通りセン
サ１０６の中心から所定距離の位置に結像する。

【００３１】図２は、第１の装置の広角レンズ及び望遠
レンズにより得られる映像を示す模式図である。図２に
おいて、５０１は広角レンズ側センサ１０５によって得
られる映像の全画角、５０２は光軸１１１とほぼ９０°
の角度で入射する光の結像する点の軌跡を示した図形
で、５０３は光軸１１１と１０度の角度で入射する光の
結像する点の軌跡を示した図形、５０４は光軸１１２を
示した点である。また、５０５は望遠レンズ側センサ１
０６に使って得られる映像の全画角、５０６は光軸１１
１と１０度の角度で入射する光の結像する点の軌跡を示
した図形、５０７は光軸１１３を示した点である。５１
１，５１２は広角レンズにおける物体１２１，１２２の
像、５１３は望遠レンズにおける物体１２１の像であ
る。

【００３２】図３は、本実施形態におけるカメラ制御シ
ステムの概略構成を示すブロック図である。図３におい
て、８０６は図１で示した本発明による広角カメラ及び
望遠カメラを搭載した同軸カメラ、８０２は広角レンズ
で結像した映像をデジタル化する画像デジタル化回路、
８０３は画像処理回路、８０４は画像符号化回路、８０
５はＣＰＵ、メモリ、ネットワークアダプタなどからな
る制御通信回路、８０７は同軸カメラ８０６の雲台、８
０８は望遠カメラの映像をデジタル化する画像デジタル
化回路であり、８０９はネットワークを介して遠隔に置
かれた第２の装置である。この第２の装置８０９に対し
て、前記８０２〜８０８を有して構成されるのが第１の
装置である。

【００３３】第２の装置８０９については詳述しない
が、ネットワークに接続し、ハイパーテキストデータを
表示するなどの機能を持つ既存のパーソナルコンピュー
タ（ＰＣ）やネットワークＰＣ、ワークステーションな
どで構成されている。本実施形態では、第２の装置８０
９として、ＪＰＥＧ画像などの表示ソフトを使ってデジ
タル画像を表示できるＰＣを用いて説明する。

【００３４】図４は、本実施形態におけるカメラ制御シ
ステムの同軸カメラ８０６の外観図である。図４におい
て、９１は広角カメラの後端部、９２は望遠カメラの後
端を示している。これら広角カメラ及び望遠カメラは雲
台８０７に取り付けられており、広角、望遠両レンズと
も一緒にパン、チルトし、互いの位置関係を保ったまま
外部からの司令でパン・チルトできる構成になってい
る。ここで、広角画像はパン・チルトしない表示が望ま
しいため、（１）画像処理で広角画像の歪みを修正し、
（２）広角画像の雲台の動きを打ち消すように画像処理
（アフィン変換）を行い雲台８０７の動作に関わらず一
定の方向を向けた映像とする。

【００３５】図５及び図６は、本実施形態におけるＰＣ
８０９への映像の表示例を示す模式図である。ここで、
映像はマルチウィンドウシステムの上に構成されてお
り、１００１はディスプレイ、１００２はセンサ１０６
の望遠レンズ信号８１０１の映像を表示する詳細映像表
示ウィンドウ、１００３はセンサ１０５の広角レンズ信
号８１０６の映像を表示するパノラマ映像表示ウィンド
ウ、１００４は詳細映像が全体映像のどこに対応するか
を示す指示枠であり、パノラマ映像表示ウィンドウ１０
０３上に重畳して表示される。１００５はズーム制御を
行なうためのスライダーバーＧＵＩ、１００６はカメラ
８０６及び雲台８０７の制御権を取得するためのボタン
ＧＵＩである。

【００３６】図７は、本実施形態におけるデータの流れ
を模式的にタイムチャートに表したものである。図７に
おいて、８１０２は広角カメラにより撮影された映像信
号、８１０４は画像符号化回路８０４により圧縮符号化
された映像信号、８１０７は望遠カメラにより撮影され
た映像信号、８１０８は望遠カメラおよび雲台８０７を
制御するための制御信号である。

【００３７】また、８１０５はネットワーク上を流れる
ネットワーク信号であり、これは、望遠カメラ映像要求
信号８１０５（ａ）、望遠カメラ符号化映像信号８１０
５（ｂ）、広角カメラ映像要求信号８１０５（ｃ）、雲
台・ズーム制御信号８１０５（ｄ）、広角カメラ符号化
映像信号１１５（ｅ）の５つに分かれる。なお、図７に
おいて横軸は時間を表している。

【００３８】以下、本実施形態の動作を図１〜図７に従
って説明する。まず、図３において映像データの流れを
説明する。広角（魚眼）レンズを有する広角カメラによ
って集光され電気信号に変換された映像信号８１０１
は、画像デジタル化回路８０２によってデジタルの映像
信号８１０２に変換され、さらに画像処理回路８０３に
よって後述する画像処理が施されることにより、パノラ
マ映像信号８１０３となる。こうして生成されたパノラ
マ映像信号８１０３は、画像符号化同路８０４によって
例えばＪＰＥＧなどの符号化方式で圧縮符号化される。

【００３９】一方、雲台付きカメラである望遠カメラに
よって集光され電気信号に変換された映像信号８１０６
は、画像デジタル化回路８０８によってデジタルの映像
信号８１０７に変換され、さらに画像符号化回路８０４
によって圧縮符号化される。画像符号化回路８０４は、
画像処理回路８０３より出力されるパノラマ映像信号８
１０３と、画像デジタル化回路８０８より出力されるデ
ジタル映像信号８１０７との何れかを選択して符号化す
る。

【００４０】画像符号化回路８０４によって符号化され
た映像信号８１０４は、通信制御回路８０５に送られて
ネットワークヘ送出され、ＰＣ８０９に送られる。そし
て、このＰＣ８０９において復号化の処理などが施さ
れ、ディスプレイ上に表示される。ここで、ネットワー
クとは、例えばＴＣＰ−ＩＰを用いたインターネット準
拠のコンピュータネットワークである。

【００４１】次に、図７に従って映像とカメラ制御の流
れを説明する。ＰＣ８０９に搭載されたコントロールプ
ログラムは、まず、望遠カメラ映像要求信号８１０５
（ａ）（望遠カメラ映像要求Ａ１０）を送出する。この
ＰＣ８０９からの望遠カメラ映像要求Ａ１０は、通信制
御回路８０５で受け取られる。通信制御回路８０５は、
画像符号化回路８０４に対して、画像デジタル化回路８
０８からのデジタル映像信号８１０７を選択する指示を
行う。

【００４２】このとき画像デジタル化回路８０８に取り
込まれる映像の１フレームが望遠きカメラ映像信号８１
０６のフレームＡ１１であり、これが画像符号化回路８
０４によって符号化されて符号化映像信号８１０４のフ
レームＡ１２となる。さらに、通信制御回路８０５によ
って、望遠カメラ符号化映像信号８１０５（ｂ）のフレ
ームＡ１３となってネットワークに伝送され、ＰＣ８０
９によって図５，図６の詳細映像表示ウィンドウ１００
２にフレームＡ１４として表示される。この一連の動作
は、ユーザによって終了が指示されるまで操り返される
（望遠カメラ映像要求信号８１０５（ａ）がＡ１０に続
いてＡ２０，Ａ３０、…と一定間隔で出力される。）。

【００４３】一方、ＰＣ８０９に搭載されたコントロー
ルプログラムは、広角カメラ映像要求信号８１０５
（ｃ）（パノラマ映像要求Ｂ１０）を送出する。このＰ
Ｃ８０９からのパノラマ映像要求Ｂ１０は、通信制御回
路８０５で受け取られる。通信制御回路８０５は、画像
符号化回路８０４に対して、画像処理回路８０３からの
パノラマ映像信号８１０３を選択する指示を行う。

【００４４】このとき、画像処理回路８０３に取り込ま
れる映像の１フレームが広角カメラ映像信号８１０２の
フレームＢ１１であり、これが画像処理回路８０３によ
りパノラマ映像信号に変換された後、画像符号化回路８
０４によって符号化されて符号化映像信号８１０４のフ
レームＢ１２となる。さらに、通信制御回路８０５によ
って、その時点での雲台８０７と望遠カメラのズームの
パラメータが重畳され、広角カメラ符号化映像信号８１
０５（ｅ）のフレームＢ１３となってネットワークに伝
送される。

【００４５】そして、ＰＣ８０９によって図５，図６の
パノラマ映像表示ウィンドウ１００３にフレームＢ１４
として表示される。このとき、ＰＣ８０９のコントロー
ルプログラムは、フレームＢ１３に重畳されている雲台
８０７と望遠カメラのズームのパラメータをもとに、図
５のように、パノラマ映像表示ウィンドウ１００３に表
示されているフレームＢ１４のパノラマ映像上に矩形の
指示枠１００４を重畳して表示する。

【００４６】利用者はこの時点でのディスプレイ１００
１を観察し、望遠カメラがどこを向いているか、また、
これからどこに望遠カメラを向けるかなどの意思決定を
容易に行うことができる。これにより利用者は、ＰＣ８
０９に搭載されたコントロールプログラムを用いて、雲
台８０７の位置と望遠カメラのズームとの制御指令を作
成する。

【００４７】雲台８０７の位置は、例えばパノラマ映像
表示ウィンドウ１００３上の所望の位置もしくは領域を
マウスで指定することによって指示する。また、望遠カ
メラのズームは、図５，図６に示したスライダバー１０
０５を用いて指示する。この指示に基づく制御指令は、
雲台・ズーム制御信号８１０５（ｄ）の制御指令Ｃ１０
としてＰＣ８０９よりネットワークに伝送される。そし
て、これが通信制御回路８０５によって受け取られ、望
遠カメラにズーム・雲台制御信号８１０８のズーム・雲
台動作指令Ｃ１３として伝達される。

【００４８】通信制御回路８０５は、雲台８０７、望遠
カメラを監視制御し、制御指令Ｃ１０に基づく動作が完
了したとき、画像符号化回路８０４に対して画像処理回
路８０３からのパノラマ映像信号８１０３を選択する指
示を出す。これにより、画像符号化回路８０４により、
広角カメラ映像信号８１０２から生成されたパノラマ映
像Ｂ２１を符号化して符号化映像信号８１０４のフレー
ムＢ２２を生成する。

【００４９】さらに、フレームＢ２２は、通信制御回路
８０５により、その時点での雲台８０７と望遠カメラの
ズームのパラメータが重畳されて広角カメラ符号化映像
信号８１０５（ｅ）のフレームＢ２３となり、それがＰ
Ｃ８０９に伝送される。この映像は、ＰＣ８０９のパノ
ラマ映像表示ウィンドウ１００３にフレームＢ２４とし
て表示される。このときも、ＰＣ８０９のコントロール
プログラムは、フレームＢ２３に重畳されている雲台８
０７と望遠カメラのズームのパラメータをもとに、図６
のように、パノラマ映像表示ウィンドウ１００３のフレ
ームＢ２４の映像上に矩形の指示枠１００４を重畳して
表示する。

【００５０】ディスプレイ１００１の図７に示した表示
フレームにおいて、Ａの符号が付されたフレームは望遠
カメラで撮影された詳細映像であり、Ｂの符号が付され
たフレームは広角カメラで撮影されたパノラマ映像であ
る。これから分かるように、詳細映像とパノラマ映像は
適時ＰＣ８０９に伝送されてディスプレイ１００１に表
示されており、詳細映像の他に、望遠カメラで撮影可能
な範囲の全てがパノラマ映像として同時に提供されるよ
うになっている。

【００５１】従って、広角カメラ映像要求信号８１０５
（ｃ）も適当な間隔で入力することにより、詳細映像だ
けでなく、その周辺の映像もほぼリアルタイムに近い形
で見ることができ、周辺の状況変化を的確に把握するこ
とができる。しかも、広角レンズと望遠レンズが前段部
位１０１を共有してなり、実質的に同一の光軸を有する
ため、両者間には視差が存在しない。これにより、ディ
スプレイ１００１を見ながら望遠カメラのパラメータを
遠隔制御することにより、例えばＴＶ会議において発言
を求めている参加者にカメラを向けたり、遠隔監視にお
いて急な侵入者にカメラを向けるなどとの動作が必要な
際に、カメラがどの方向を向いているか、何を撮影でき
るかをより正確に且つ直感的に知ることが可能となり、
撮影したいアングルにカメラを瞬時に向けることができ
るようになる。

【００５２】なお、ＰＣ８０９の利用者にとって詳細映
像はパノラマ映像に比べて重要度が高いので、本実施形
態においては、詳細映像のフレームを伝送する割合をパ
ノラマ映像のフレームを伝送する割合よりも多くし、映
像の変化がより滑らかになるようにしている。

【００５３】また、本実施形態においては、広角カメラ
は望遠カメラと共にパン・チルトするため、図５，図６
のように、望遠カメラで撮影対象を変えても常にパノラ
マ映像表示ウィンドウ１００３の中央部に矩形の指示枠
１００４が位置することになる。ここで、広角画像はパ
ン・チルトしない表示が望ましいことから、画像処理で
広角画像の歪みを修正し、広角画像の雲台の動きを打ち
消すように画像処理（アフィン変換）を行い雲台８０７
の動作に関わらず一定の方向を向けた映像とする。具体
的には、広角カメラの映像信号８１０１は、画像デジタ
ル化回路８０２によってデジタルの映像信号８１０２に
変換され、さらに画像処理回路８０３によって歪み修正
を行なう。

【００５４】図５，図６では、ユーザは広角カメラが撮
影したパノラマ映像表示ウィンドウ１００３により詳細
映像表示ウィンドウ１００２の周辺が見渡せるため、パ
ン・チルト値は表示していないが、パン・チルト値を表
示する場合は、スクロールバーを用いて以下の様に表示
することができる。

【００５５】図８は、パン・チルト値を表示する画面表
示例を示す模式図である。図８において、１１０３はパ
ン値表示用のスクロールバー、１１０４はパン値用ツマ
ミ、１１０１はチルト値表示用のスクロールバー、１１
０２はチルト値用ツマミである。

【００５６】図９は、同軸カメラを上方から見下ろした
模式図である。図９において、１２０１は雲台、１２０
２は雲台１２０１に搭載された広角カメラ及び望遠カメ
ラからなる同軸カメラ、１２１１は雲台１２０１の正面
方向を示す補助線であり、これを０度に規定する。１２
１２は同軸カメラ１２０２の正面を示す補助線、１２１
３は広角カメラで撮像できる範囲の右端を示す補助線、
１２１４は同左端を示す補助線、１２１５は望遠カメラ
の撮像できる範囲の右端を示す補助線、１２１６は同左
端を示す補助線、１２１７は雲台１２０１によって同軸
カメラを右方へ最大に動かしたときの広角カメラで撮像
できる範囲の右端、１２１８は雲台によって同軸カメラ
を左方へ最大に動かしたときの広角カメラで撮像できる
範囲の左端である。

【００５７】スクロールバーｌ００３は１２１７から１
２１８までの範囲を表しており、中央位置が１２１１に
一致する。また、パン値用ツマミ１１０４は大きさが１
２１３から１２１４までの範囲を表しており、中央位置
が１２１２に一致する。即ち、本実施形態でスクロール
バーｌ００３のツマミ１１０２，１１０４は、広角カメ
ラが撮像可能な範囲のうち、現在どの辺りを撮像してい
るのかを示している。更に、ツマミ１１０２，１１０４
にスクロールバーｌ００３のツマミをもう一つ重畳し
て、望遠カメラの撮像画角を示すことも可能である。

【００５８】次に、本実施形態におけるパノラマ映像の
生成方式について、図１０及び図１１を用いて詳細に説
明する。本実施形態で用いるパノラマ映像は、詳細映像
を取得するために用いる望遠カメラでパン・チルト・ズ
ーム値を変化させて撮像できる最大範囲を１枚に含む映
像である。

【００５９】なお、望遠カメラは、例えば、パンが±５
０°、チルトが±２０°であり、ズーム倍率は８倍で最
も望遠側では視野角が６．１４°とし、最も広角側では
視野角が４５．８４°とする。以上のパン・チルトの値
は光軸に対するものであり、撮像される範囲を示すとパ
ンは±８０°、チルトは±４２．９°である。

【００６０】本実施形態では、パノラマ映像として、視
野角が一定となる映像を用いる。例えば、視野角の１°
を１ピクセルに対応させると、上述のカメラの場合、パ
ノラマ映像は１６１×８６ピクセルの画像となる。な
お、以下では、説明を簡単にするためにパンの視野が±
９０°、チルトが±３０°のカメラを想定して説明す
る。

【００６１】広角カメラで撮影されデジタル化されたデ
ジタル映像信号８１０２は、広角（魚眼）レンズによっ
て広範囲の映像が撮像されているが、本実施形態で用い
た正射影投影方式の広角レンズなどでは先に述べたパノ
ラマ映像とは異なり、周辺での法線方向の角度は小さ
く、中心部での法線方向の角度は大きく射影されてい
る。これを説明したのが図１０（ｂ）である。すなわ
ち、本来Ａ’とＣ’間の角度とＥ’とＦ’間の角度は共
に３０°であるが、中心部におけるＡ’とＣ’との間隔
よりも周辺部におけるＥ’とＦ’との間隔の方が短くな
っている。

【００６２】以下に、実世界と広角カメラによる映像と
パノラマ映像との関係について説明する。図１０（ａ）
に示した各桂Ａ〜Ｆの像は、広角レンズによって撮像素
子上に投射される。各柱Ａ〜Ｆの像が撮像素子上にどの
ように投射されるかを模式的に示したのが図１０（ｂ）
である。

【００６３】すなわち、正射影投影方式の広角レンズで
は、像の光軸中心からの変位ｙと焦点距離ξ、入射角度
φとの間に、 ｙ＝ξ・ｓｉｎ（φ） の関係がある。そのため、図１０（ａ）の６本の柱Ａ〜
Ｆは、撮像素子上に図１０（ｂ）のＡ’〜Ｆ’のように
結像する。

【００６４】柱Ａと柱Ｃの間の角度（＝３０°）と柱Ｅ
と柱Ｆの間の角度（＝３０°）は、撮像素子上では、 ｛ｓｉｎ（３０°）一ｓｉｎ（０°）｝：｛ｓｉｎ（９
０°）一ｓｉｎ（６０°）｝＝１：０．２７ の違いが出てくる。これを画像処理で補正したパノラマ
映像が、図１０（ｃ）である。つまり、柱Ａと柱Ｃの間
の３０°と柱Ｆと柱Ｆの間の３０°が、修正画像上で
１：１にマッピングされるように（Ａ”、Ｃ”間と
Ｅ”、Ｆ”間の距離が同じとなるように）画像処理す
る。

【００６５】本実施形態では、広角カメラは、望遠カメ
ラで撮像できる範囲全てを同時に撮像することで表示す
るパノラマ映像を提供するが、表示の方法としては、レ
ンズに対する像の角度が映像面で同じ大きさに射影され
るような投影方式を用いる。したがって、Ｘ座標はパン
角を表し、Ｙ座標はチルト角を表すことになる。

【００６６】魚眼レンズで撮影した映像をパノラマ映像
に変換するために、パノラマ映像上の位置を（θ，
φ）、これに対応した魚眼レンズによる撮影映像上の位
置を（η，ζ）とし、 η＝ξ・ｃｏｓ（φ）ｓｉｎ（θ） ……（１） ζ＝ａ・ξ・φ／π ……（２） の関係で補正する。ここで、ａは定数、ξは魚眼レンズ
による撮影映像上の映像部分の円の半径であり、図１１
ではξ＝１００を使っている。

【００６７】本実施形態でパノラマ映像として用いるの
は、 −９０≦θ≦＋９０、−３０≦φ≦＋３０ の範囲内である。画像処理回路８０３は、この範囲内の
全てのパノラマ映像の画素について、魚眼レンズによる
撮影映像の対応する画素を求める。図１１（ｂ）に５４
で示した矩形がパノラマ映像の範囲であり、矢印５５に
従って各画素の値をラスタスキャンして求めていく。図
１１（ａ）の映像５１は、面角１８０°の正射影投影方
式の魚眼レンズが生成する半天映像であり、この中の範
囲５２の映像が、図１１（ｂ）のパノラマ映像５４に対
応する。

【００６８】画像処理回路８０３には、図示しない画像
記憶手段が備えられており、ここに記憶されるパノラマ
映像の全ての１８１×６１画素の各々について、上記し
た式（１），（２）を用いて対応する広角レンズ映像の
画素位置を算出する。このとき、一般には画素位置は整
数にならないので、切り捨てを行う最近傍画素方式や近
傍４点による重み付け平均方式などを使って画素の値を
決定する。

【００６９】次に、指示枠１００４の重畳方法について
説明する。パノラマ映像表示ウィンドウ１００３に重畳
する矩形の指示枠１００４の位置は、望遠カメラのパン
・チルト・ズーム値から計算される。すなわち、パン位
をθ（水平角度（°））、チルト値をφ（垂直角度
（°））、ズーム値をＺ（画像対角の成す角度（°））
とし、ズーム値Ｚがあまり大きくないと仮定するＣＮＴ
ＳＣ方式の画像は４：３の横と縦の比を持っているの
で、横方向の画角は（４Ｚ／５）、縦方向の画角は（３
Ｚ／５）である。

【００７０】したがって、指示枠１００４は、 点（０−（４Ｚ／５），φ−（３Ｚ／５））、 点（０一（４Ｚ／５），φ＋（３Ｚ／５））、 点（θ＋（４Ｚ／５），φ＋（３Ｚ／５））、 点（θ＋（４Ｚ／５），φ−（３Ｚ／５）） を結んだ矩形となる、なお、以上の説明では、矩形の指
示枠１００４をＰＣ８０９で重畳していたが、画像符号
化に先立ってパノラマ映像に重畳しても良い。

【００７１】以上詳しく説明したように、本実施形態で
は、望遠カメラで撮影した詳細映像と、望遠カメラで撮
影できる全範囲を広角カメラにより撮影したパノラマ映
像とをＰＣ８０９に伝送し、それぞれを異なるウィンド
ウ上に表示するようにしたので、ＰＣ８０９のユーザ
は、自分がいま所望する詳細映像だけでなく、その周辺
の映像もほぼリアルタイムに近い形で見ることができ
る。これにより、これらのウィンドウを見ながら望遠カ
メラのパラメータを遠隔制御することにより、詳細映像
の表示をその周辺の状況変化等に応じて瞬時に変えるよ
うにすることができる。

【００７２】また、広角カメラによって撮像されたパノ
ラマ映像上に、望遠カメラによって撮像されている詳細
映像の視野に相当する指示枠１００４を重畳して表示す
るようにしたので、望遠カメラの現在の撮影姿勢等とそ
のときの周囲の映像とを容易に確認することができ、姿
勢制御等の動作錯誤を防止することができる。

【００７３】（第２の実施形態）図１２は、本発明によ
る第２の実施形態のカメラ制御システムの構成要素であ
る同軸カメラを示す模式図である。第１の実施形態では
広角カメラを１台使用していたが、本実施形態では２台
の広角カメラを使用し、画像処理によって合成して送出
する。具体的には、各広角カメラの映像信号８１０１
は、画像デジタル化回路８０２によってそれぞれデジタ
ルの映像信号８１０２に変換され、さらに画像処理回路
８０３によって１つの画像に合成される。

【００７４】本実施形態では、２台の広角カメラに１８
０°の角度を付けて図１２のように固定する。図１２に
おいて、９０１と９０２は広角カメラであり、９０３は
ズーム可能な望遠カメラである。

【００７５】第２の実施形態によれば、第１の実施形態
の奏する諸効果に加え、広角カメラ９０１と９０２によ
ってパン方向１８０°のパノラマ映像を得ることがで
き、このパノラマ映像をつなげて３６０°の映像を作成
し、それを望遠カメラ９０３の制御に用いる。これによ
って、より広い範囲を見ながら詳細画像の表示をその周
辺の状況変化等に応じて瞬時に変えるようにすることが
できる。

【００７６】

【発明の効果】本発明によれば、広角レンズと望遠レン
ズが前段部位を共有してなり、実質的に同一の光軸を有
するため、両者間には視差が存在しないため、動作錯誤
を極力防止することができる。このような構成のレンズ
をもつ第１のカメラ部（広角カメラ）及び第２のカメラ
部（望遠カメラ）を備えた第１の装置（カメラ装置）を
構成し、広角カメラの撮影状態を遠隔制御可能な第２の
装置とネットワーク接続することにより、第２の装置の
ユーザは、自分がいま所望する詳細映像だけでなく、そ
の周辺の映像もほぼリアルタイムに近い形で見ることが
できる。これにより、これらのウィンドウを見ながら望
遠カメラのパラメータを遠隔制御することにより、詳細
映像の表示をその周辺の状況変化等に応じて瞬時に変え
るようにすることができる。

【００７７】従って、例えば、ＴＶ会議や遠隔監視など
映像を見ながら、遠隔の可制御カメラの撮影状態の制御
を対話的に行ないたいとき、可制御カメラが運動して撮
影できるすべての領域の映像を見ながら撮影状態を制御
することができ、使い勝手に優れた容易な操作が実現す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態におけるカメラ制御システムの
構成要素である第１の装置の光学系である同軸カメラを
示す模式図である。

【図２】第１の装置の広角レンズ及び望遠レンズにより
得られる映像を示す模式図である。

【図３】第１の実施形態におけるカメラ制御システムの
概略構成を示すブロック図である。

【図４】第１の実施形態におけるカメラ制御システムの
同軸カメラの外観図である。

【図５】第１の実施形態におけるパーソナル・コンピュ
ータへの映像の表示例を示す模式図である。

【図６】第１の実施形態におけるパーソナル・コンピュ
ータへの映像の表示例の他の例を示す模式図である。

【図７】第１の実施形態におけるデータの流れを模式的
に示すタイムチャートである。

【図８】第１の実施形態におけるパン・チルト値を表示
する画面表示例を示す模式図である。

【図９】第１の実施形態における同軸カメラを上方から
見下ろした模式図である。

【図１０】第１の実施形態において使用した広角（魚
眼）カメラによる撮影映像とパノラマ映像との関係を示
す模式図である。

【図１１】第１の実施形態における画像処理を説明する
ための模式図である。

【図１２】第２の実施形態におけるカメラ制御システム
の構成要素である同軸カメラを示す模式図である。

【符号の説明】

１０１ 前段部位 １０２ 広角レンズの後段部位 １０３ ハーフミラー １０４ 望遠レンズの後段部位 １０５ 広角カメラ側センサ １０６ 望遠カメラ側センサ １１１，１１２，１１３ 光軸 ８０２ 画像デジタル化回路 ８０３ 画像処理回路 ８０４ 画像符号化回路 ８０５ 制御通信回路 ８０６ 同軸カメラ ８０７ 雲台 ８０８ 画像デジタル化回路 ８０９ 第２の装置（ＰＣ）

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮影した動画像を外部に伝送するカメラ
   装置であって、 広角の第１のレンズ群を有する第１のカメラ部と、 前記第１のレンズ群に比して高倍率の第２のレンズ群を
   有し、撮影状態を制御可能な第２のカメラ部とを備え、 前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群は前段部位を
   共有しており、両者の光軸が実質的に一致していること
   を特徴とするカメラ装置。
2. 【請求項２】 前記前段部位と、前記第１及び第２のレ
   ンズ群の各後段部位との境界位置にハーフミラーが設け
   られており、 前記ハーフミラーにより前記各後段部位の光軸がそれぞ
   れ分岐することを特徴とする請求項１に記載のカメラ装
   置。
3. 【請求項３】 前記第１のカメラ部は、前記第２のカメ
   ラ部と共に姿勢制御により撮像方向が可変とされている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のカメラ装置。
4. 【請求項４】 前記第１のカメラ部から送出される動画
   像を処理し、当該動画像から前記姿勢制御による影響を
   除去することを特徴とする請求項３に記載のカメラ装
   置。
5. 【請求項５】 画像処理手段を備え、 前記画像処理手段は、前記第１のカメラ部の動画像を処
   理し、当該動画像から広角撮像に起因する歪みを除去
   し、前記外部装置に伝送することを特徴とする請求項１
   〜４のいずれか１項に記載のカメラ装置。
6. 【請求項６】 複数の前記第１のカメラ部を備え、 前記画像処理手段は、前記各第１のカメラ部により撮像
   された複数の動画像を１つの動画像に合成処理し、前記
   外部装置に伝送することを特徴とする請求項５に記載の
   カメラ装置。
7. 【請求項７】 前記第１のカメラ部により撮像される動
   画像はパノラマ画像であり、このパノラマ画像の縦横比
   は前記第２のカメラ部が撮像できる全領域の縦横比に等
   しいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記
   載のカメラ装置。
8. 【請求項８】 前記第１のカメラ部により撮像された動
   画像に、前記第２のカメラ部により撮像された動画像の
   視野に相当する枠の情報を重畳することを特徴とする請
   求項１〜７のいずれか１項に記載のカメラ装置。
9. 【請求項９】 前記第２のカメラ部は、撮影方向及び撮
   影倍率が可変に制御されることを特徴とする請求項１〜
   ８のいずれか１項に記載のカメラ装置。
10. 【請求項１０】 広角の第１のレンズ群を有する第１の
    カメラ部と、前記第１のレンズ群に比して高倍率の第２
    のレンズ群を有し、撮像状態を制御可能な第２のカメラ
    部とを有し、前記第１のレンズ群と前記第２のレンズ群
    は前段部位を共有し、両者の光軸が実質的に一致してな
    る構成とされた第１の装置と、 前記第１の装置とネットワーク接続され、前記第１のカ
    メラ部の撮影状態を遠隔制御可能な第２の装置とを備
    え、 前記第１及び第２のカメラ部により撮影された各動画像
    を前記第２の装置に伝送し、前記第２の装置に前記各動
    画像をそれぞれ表示するようにしたことを特徴とするカ
    メラ制御システム。
11. 【請求項１１】 前記前段部位と、前記第１及び第２の
    レンズ群の各後段部位との境界位置にハーフミラーが設
    けられており、 前記ハーフミラーにより前記各後段部位の光軸がそれぞ
    れ分岐することを特徴とする請求項１０に記載のカメラ
    制御システム。
12. 【請求項１２】 前記第１のカメラ部は、前記第２のカ
    メラ部と共に姿勢制御により撮像方向が可変とされてい
    ることを特徴とする請求項１０又は１１に記載のカメラ
    制御システム。
13. 【請求項１３】 前記第１のカメラ部から送出される動
    画像を処理し、当該動画像から前記姿勢制御による影響
    を除去することを特徴とする請求項１２に記載のカメラ
    制御システム。
14. 【請求項１４】 前記第１の装置は、画像処理手段を備
    え、 前記画像処理手段は、前記第１のカメラ部の動画像を処
    理し、当該動画像から広角撮像に起因する歪みを除去
    し、前記外部装置に伝送することを特徴とする請求項１
    ０〜１３のいずれか１項に記載のカメラ制御システム。
15. 【請求項１５】 前記第１の装置は、複数の前記第１の
    カメラ部を備え、 前記画像処理手段は、前記各第１のカメラ部により撮像
    された複数の動画像を１つの動画像に合成処理し、前記
    外部装置に伝送することを特徴とする請求項１４に記載
    のカメラ制御システム。
16. 【請求項１６】 前記第１のカメラ部により撮像される
    動画像はパノラマ画像であり、このパノラマ画像の縦横
    比は前記第２のカメラ部が撮像できる全領域の縦横比に
    等しいことを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１
    項に記載のカメラ制御システム。
17. 【請求項１７】 前記第１のカメラ部により撮像された
    動画像に、前記第２のカメラ部により撮像された動画像
    の視野に相当する枠の情報を重畳することを特徴とする
    請求項１０〜１６のいずれか１項に記載のカメラ制御シ
    ステム。
18. 【請求項１８】 前記第２のカメラ部は、撮影方向及び
    撮影倍率が可変に制御されることを特徴とする請求項１
    ０〜１７のいずれか１項に記載のカメラ制御システム。