JP2004287711A

JP2004287711A - 移動台車の移動機構および移動制御方法

Info

Publication number: JP2004287711A
Application number: JP2003077596A
Authority: JP
Inventors: Taiichiro Kato; 大一郎加藤; Takao Sugawa; 貴夫須川; Yutaka Iwai; 豊岩井; Toshiaki Watanabe; 敏明渡辺
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2003-03-20
Filing date: 2003-03-20
Publication date: 2004-10-14

Abstract

【課題】ガイドレールを設置することなく、誰でも容易に、かつ短時間にセッティングでき、しかも繰り返し再現性に優れた高精度のトラックが可能な移動台車の移動機構および移動制御方法を提供する。
【解決手段】互いに対向して移動台車または固定位置に配置された受光器５と発光器６を備え、発光器６から照射された光を受光器５で受光し、受光された光の受光量および位相に基づいて移動台車の移動方向に対する変位誤差および方位誤差を検出する検出装置７と、検出された変位誤差および方位誤差を相殺するように前記移動台車の操舵を制御する制御装置８とを備え、移動台車の移動方向を連続的に制御できるようにした。
【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カメラ移動機構、ファクトリーオートメーション（以下、単に「ＦＡ」という）における移動ロボット、自動搬送車等に使用される移動台車の移動機構および移動制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、テレビジョン番組の制作、映画の制作等において、ロボットカメラやクレーンカメラ等のカメラ本体を移動台車に搭載した装置を用いてカメラを移動させながら撮影する場合、予め床、路面等に設けられたガイドレールに沿って移動台車を移動させる機構が一般的に用いられてきた。
【０００３】
また、ＦＡにおける移動ロボット、自動搬送車等では、ガイドレールに沿って移動する機構のほか、予め移動経路に光学反射テープや磁気テープなどからなるガイドテープを貼り付けておき、このガイドテープをセンサーで検出し同軌道となるようにフィードバック制御しながら移動する機構が用いられている（特許文献１および特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−８７５１３号公報
【特許文献２】
特開２００１−１２５６４０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、いわゆるモーションコントロールカメラと呼ばれる自動撮影カメラが話題に上っている。これは、カメラワークを記憶していて何度でも同じ動きを繰り返して再現することができるロボットカメラの一種である。このカメラを用いて繰返し撮影を行えば、映像の多重合成が実現でき、例えば、合戦シーンの制作において、少ないエキストラで多数の人が演じているような映像が手軽に得られたり、コンピュータグラフィクス（ＣＧ）と組み合わせて多様な映像表現が可能になる。
【０００６】
モーションコントロールカメラは、その性格上、高精度な動きが要求され、パン又はチルトはもとより、ドリー・イン、ドリー・アウト等のトラック（移動）にも同じ動きを繰り返して再現できること（繰返し再現性）が求められる。しかし、トラックに関しては、移動量が大きいこともあり、移動方向に対する方位精度、移動方向に対する変位精度を制御することが非常に難しい。たとえガイドテープを用いる方法を適用しても、テープ自体を精度よく貼ること自体が困難であり、直線移動の精度を確保することができない。そのため、従来のモーションコントロールカメラは、ガイドレールを用いて移動させねばならなかった。しかし、一般にガイドレールは非常に重く、運搬が大変なだけでなく、ガイドレールを水平に設置するためのレベル出し等のセッティング作業が非常に手間がかかるという欠点があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ガイドレールを設置することなく、誰でも容易に、かつ短時間にセッティングでき、しかも繰り返し再現性に優れた高精度のトラックが可能な移動台車の移動機構および移動制御方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、所定の移動方向に沿って移動する移動台車の移動機構であって、前記移動台車に装備された受光器と、前記受光器と対向する外部固定位置に配置され、前記受光器に向けて光を照射する発光器と、前記受光器に受光された光の受光量に基づいて前記移動台車の前記移動方向に対する変位誤差を検出し、かつ受光された前記光の位相に基づいて前記移動台車の前記移動方向に対する方位誤差を検出する検出装置と、前記検出装置により検出された前記変位誤差および前記方位誤差を補償するように前記移動台車の操舵を制御する制御装置とを備え、前記移動台車の進行方向が前記移動方向に沿うように連続的に制御するようにしたことを特徴とする構成を有する。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、所定の移動方向に沿って移動する移動台車の移動機構であって、前記移動台車に装備された発光器と、前記発光器と対向する外部固定位置に配置され、前記発光器から照射された光を受光する受光器と、前記受光器に受光された光の受光量に基づいて前記移動台車の前記移動方向に対する変位誤差を検出し、かつ受光された前記光の位相に基づいて前記移動台車の前記移動方向に対する方位誤差を検出する検出装置と、前記検出装置により検出された前記変位誤差および前記方位誤差を補償するように前記移動台車の操舵を制御する制御装置とを備え、前記移動台車の進行方向が前記移動方向に沿うように連続的に制御するようにしたことを特徴とする構成を有する。
【００１０】
これらの請求項１または２の構成を有する移動台車の移動機構では、光を照射する発光器と、発光器から照射された光を受光する受光器が互いに対向する位置に配置されている。このような移動機構によれば、移動台車を移動させながら、受光器に受光された光の受光量および位相によって所定の移動方向に対する移動台車の変位誤差および方位誤差が検出される。検出された変位誤差および方位誤差に基づいて、移動台車が所定の移動方向に沿って移動できるように移動台車の進行方向を連続的に制御することができる。
【００１１】
さらに、請求項３に係る発明は、所定の移動方向に沿って移動する移動台車の移動機構であって、外部固定位置に配設され、前記移動台車に向けて光を照射する発光器と、前記発光器と対向して前記移動台車に配設された台車側受光器と、前記移動台車の前記移動方向に沿って少なくとも１つ配設された固定側受光器と、前記台車側受光器の前面に配設され、前記発光器から照射された光を前記台車側受光器に向かう方向とその方向と直交する方向との２つの方向に分光する分光器と、前記台車側受光器によって受光された光の受光量に基づいて前記移動台車の前記移動方向に対する変位誤差を検出し、かつ受光された前記光の位相に基づいて前記移動台車の移動方向に対する方位誤差を検出するとともに、前記固定側受光器によって受光された光に基づいて移動台車の移動距離を検出する検出装置と、前記検出装置により検出された前記変位誤差、前記方位誤差および前記移動距離に基づいて前記移動台車の動きを制御する制御装置とを備え、前記移動台車の進行方向が前記移動方向に沿うように連続的に制御するとともに、前記移動台車の移動速度を連続的に制御するようにしたことを特徴とする構成を有する。
【００１２】
この移動機構によれば、台車側受光器に受光された光の受光量および位相によって、所定の移動方向に対する移動台車の変位誤差および方位誤差が検出されるとともに、固定側受光器によって受光された光の受光量および位相に基づいて移動台車の移動距離が検出される。検出された変位誤差および方位誤差に基づいて、移動台車が所定の移動方向に沿って移動できるように移動台車の進行方向を連続的に制御することができるとともに、検出された移動距離に基づいて移動台車の移動速度を連続的に制御することができ、さらに高精度のトラックを実現できる。
【００１３】
さらにまた、請求項４に記載の移動機構は、前記請求項１ないし３のいずれかに記載の移動台車の移動機構において、前記受光器、前記台車側受光器、並びに前記固定側受光器の少なくとも１つが、受光面に配置された複数の受光素子で構成され、前記検出装置が、前記複数の受光素子に受光された光の受光量を比較対照して前記移動台車の前記移動方向に対する前記変位誤差を検出し、かつ受光された前記光の位相を比較対照して前記移動台車の前記移動方向に対する前記方位誤差を検出する装置であることを特徴とする。
【００１４】
この移動機構によれば、複数の受光素子で構成される受光器において、各受光素子に受光された光の受光量および位相を比較対照することにより、所定の移動方向に対する移動台車の変位誤差および方位誤差が高精度に検出される。高精度に検出された変位誤差および方位誤差に基づいて、移動台車が所定の移動方向に沿って移動できるように移動台車の進行方向を連続的に制御することができる。
【００１５】
さらにまた、請求項５に係る発明は、請求項１ないし４に記載の移動機構において、前記移動台車が、ロボットカメラの移動台座部であることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、所定の移動方向に沿って配置された発光器と受光器とによって、ロボットカメラを搭載した移動台車を移動させながら、受光器に受光された光の受光量および位相によって移動台車の移動方向に対する変位誤差および方位誤差（さらに移動速度）が検出される。このようにして検出された変位誤差および方位誤差（さらに移動速度）に基づいて、移動台車に搭載されたロボットカメラが所定の移動方向に沿って移動できるように移動台車の進行方向（および移動速度）を連続的に制御することができる。
【００１７】
請求項６に係る発明は、所定の移動方向に沿って移動する移動台車の移動を制御する方法であって、前記移動台車及びこの移動台車と対向する固定位置のいずれか一方に受光器を配置し、他方に発光器を配置して、当該発光器から照射された光を前記受光器で受光するステップと、前記受光器で受光された前記光の受光量に基づいて前記移動台車の方位誤差を検出し、かつ受光された前記光の位相に基づいて前記移動台車の前記移動方向に対する変位誤差を検出するステップと、検出された前記方位誤差および前記変位誤差を補償するように前記移動台車の操舵を制御するステップとを備え、前記移動台車の進行方向を前記移動方向に沿うように連続的に制御するようにしたことを特徴とする構成を有する。
【００１８】
この請求項６に記載の移動台車の移動制御方法では、所定の移動方向に沿って、互いに対向する位置に配置された発光器と受光器とによって、移動台車を移動させながら、受光器に受光された光の受光量および位相によって移動台車の移動方向に対する変位誤差および方位誤差が検出される。このようにして検出された変位誤差および方位誤差に基づいて、所定の移動方向に沿って移動台車が移動するように移動台車の進行方向を連続的に制御することができる。
【００１９】
請求項７に係る発明は、所定の移動方向に沿って移動する移動台車の移動を制御する方法であって、外部固定位置に配置された発光器から前記移動台車に向けて照射された光を、前記発光器と対向して前記移動台車に配置された台車側受光器に向かう方向と、その方向に直交する方向の２つに分光するステップと、前記台車側受光器によって受光された光の受光量に基づいて前記移動台車の前記移動方向に対する変位誤差を検出し、かつ前記台車側受光器によって受光された光の位相に基づいて前記移動台車の前記移動方向に対する方位誤差を検出するとともに、前記移動台車の前記移動方向に沿って少なくとも１つ配設された固定側受光器によって受光された光によって前記移動台車の移動距離を検出するステップと、検出された変位誤差、方位誤差および移動距離に基づいて前記移動台車の動きを制御するステップと、を備え、前記移動台車の進行方向を前記移動方向に沿うように連続的に制御するとともに、前記移動台車の移動速度を連続的に制御できるようにしたことを特徴とする構成を有する。
【００２０】
この移動制御方法によれば、請求項６に記載の移動制御方法と同様に、台車側受光器に受光された光の受光量および位相によって移動台車の移動方向に対する変位誤差および方位誤差が検出され、検出された変位誤差および方位誤差に基づいて、所定の移動方向に沿って移動台車が移動するように移動台車の進行方向を連続的に制御することができる。そして、固定側受光器によって受光された光の受光量および位相に基づいて移動台車の移動距離が検出され、検出された移動距離に基づいて移動台車の移動速度を連続的に制御することができる。これによって、さらに高精度のトラックを実現できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態に係る移動台車の移動機構について詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る移動機構によって移動方向を制御する移動台座（移動台車）を備えるモーションコントロールカメラを説明する概念図である。
【００２２】
図１に示す本発明の第１の実施形態に係る移動機構は、移動台座３（移動台車）と、受光器５と、発光器６と、検出装置７と、制御装置８とから構成されている。この第１の実施形態において、移動台座３に搭載されるモーションコントロールカメラ１は、被写体２に向かって真っ直ぐの進行方向（図１中、矢印Ａで示す方向）に移動しながら、被写体２を撮影できるように構成されている。
【００２３】
モーションコントロールカメラ１は、その下部に移動台座３を備え、移動台座３の前面４には、受光器５が取り付けられている。また、移動台座３には、後記の制御装置８から出力される制御信号によって操舵される車輪９が取り付けられている。なお、移動台座（移動台車）とは、カメラ等の機器を搭載または機材等を積載して所定の移動経路に沿って移動する装置をいう。例えば、クレーンカメラ、ロボットカメラ、モーションコントロールカメラのカメラ本体を移動させるためにそのカメラ本体に一体的に設けられた移動台座、あるいは各種機材、機器、荷物等を積載して移動する搬送車の車台部分などをいう。また、「移動」とは、移動台車（移動台座）が移動経路に沿って進行することをいう。
【００２４】
また、受光器５と対向して、移動台座３とは別個独立の位置（外部固定位置）に発光器６が配置されている。この発光器６は移動台座３の受光器５に向けてレーザ光Ｂを照射する。レーザ光Ｂの照射方向は、その光軸が、移動台座３の移動方向と一致するように調整される。なお、移動台座（移動台車）の移動方向とは、移動台車について予め設定される移動経路に沿って移動台車が進行する方向をいい、例えば、移動台車が直線状に設定された移動経路に沿って真っ直ぐ移動する場合には、移動台車の移動の始点から終点を結ぶ直線の方向をいう。
【００２５】
この受光器５は、受光したレーザ光Ｂの受光量および位相に関する信号を出力するように構成され、検出装置７に図示しない信号伝送線を介して接続されている。この受光器５は、発光器から照射される光を受光して、受光した光の受光量および位相に関する信号を検出装置に出力することができる装置であればよく、特に制限されない。例えば、ＣＣＤ、フォトダイオード等からなる受光素子を少なくとも１つ備える装置である。
【００２６】
この受光器５は、移動方向に対する水平方向の変位誤差のみを検出することが求められる場合には、移動方向に対して水平方向に、すなわち、移動台車の進行方向に沿った中心軸（以下、単に「進行軸」という）Ａに対して受光面に左右対称に配列された少なくとも２つの受光素子から構成されるものでよい。また、移動方向に対する鉛直方向の変位誤差のみを検出することが求められる場合には、移動方向に対して鉛直方向に、すなわち、進行軸に対して受光面に上下対称に配列された少なくとも２つの受光素子から構成されるものでよい。また、水平方向および鉛直方向の変位誤差を検出することが求められる場合には、移動方向に対して水平方向および鉛直方向に、すなわち、進行軸を中心として上下左右に配列された少なくとも３つの受光素子で構成されるものでよい。
【００２７】
なお、移動台座（移動台車）の「移動方向に対する変位誤差」とは、移動方向に対する移動台車の進行軸の水平方向および鉛直方向の変位量、すなわち、ずれをいう。
【００２８】
この受光器５における受光素子の配列について、例えば、下記に示す形態のものが挙げられる。
（Ａ）図６（ａ）に示されるように、中心軸点６０を中心として受光素子６１ａおよび６１ｂが左右対称に配列された形態
（Ｂ）図６（ｂ）に示されるように、中心軸点６０を中心として受光素子６２ａおよび６２ｂが上下対称に配列された形態
（Ｃ）図６（ｃ）に示されるように、中心軸点６０を中心として放射状に３つの受光素子６３ａ、６３ｂおよび６３ｃが配列された形態、
（Ｄ）図６（ｄ）に示されるように、中心軸点６０を中心として３つの受光素子６４ａ、６４ｂおよび６４ｃが逆三角形状に配列された形態
（Ｅ）図６（ｅ）に示されるように、中心軸点６０を中心として４つの受光素子６５ａ、６５ｂ、６５ｃおよび６５ｄが上下左右に格子状に配列された形態
【００２９】
発光器６は、受光器５に光を照射してその受光量および位相が検出可能な光スポットを受光面に形成できるものであれば、いかなる装置でもよい。例えば、レーザ照射器等が挙げられる。通常、受光器を構成する受光素子の受光面積、受光感度等に応じて、例えば、ビーム径に対し所定のエネルギー密度に収束して受光器の受光面に照射できるものが望ましい。
【００３０】
検出装置７は、受光器５から出力された受光量に関する信号に基づいて移動台座３の移動方向に対する変位誤差を検出するとともに、受光器５から出力された受光した位相に関する信号に基づいて移動台座３の移動方向に対する方位誤差を検出するものである。
そして、検出装置７は、検出した変位誤差および方位誤差に関する信号を、信号伝送線７ａを介して接続された制御装置８に出力するものである。なお、移動台座（移動台車）の「移動方向に対する方位誤差」とは、移動方向と移動台車の進行軸の方向との方位ずれをいう。
【００３１】
この検出装置７において、移動台車の移動方向に対する変位誤差は、移動方向に対する移動台車の進行軸の水平方向および鉛直方向の変位量、すなわち、ずれをいい、図１に示すように、所定の移動方向に沿って発光器から直線的に照射される光の光軸Ｂと移動台車の進行軸Ａの水平方向および鉛直方向のずれをいい、図１では、Ｌ１が水平方向の変位誤差であり、Ｌ２が鉛直方向の変位誤差を示す。
【００３２】
また、移動台車の移動方向に対する方位誤差は、移動方向と移動台車の進行軸の方向との方位ずれをいい、図１に示すように、所定の移動方向に沿って発光器から直線的に照射される光の光軸Ｂと移動台車の進行軸Ａとのなす角度θが方位誤差を示す。
【００３３】
制御装置８は、検出装置７から出力された変位誤差および方位誤差に関する信号に基づいて、その変位誤差および方位誤差を補償するための制御信号を出力するように構成されている。なお、前記変位誤差または方位誤差を「補償する」とは、変位誤差または方位誤差を打ち消し、移動台座（移動台車）の進行方向を所定の方向に向けることをいう。
【００３４】
変位誤差を補償するための制御信号は、例えば、移動台座３の変位誤差において、所定の移動方向に対して水平方向の変位誤差Ｌ１が＋δ、鉛直方向の変位誤差Ｌ２が＋σであるときは、移動台座３の進行方向を水平方向に−δ、鉛直方向に−σ変更し、水平方向および鉛直方向の変位誤差を打ち消すための信号である。また、方位誤差を補償するための制御信号は、例えば、移動台座３の方位誤差がΔθであるときは、移動台座３の進行方向の方位を−Δθ変更し、方位誤差を打ち消すための信号である。この制御信号は、例えば、移動台車の車輪の操舵軸、駆動軸等の各軸の回転量、回転方向、回転速度等を制御する信号である。また、その制御の結果、さらに検出装置を介してフィードバックされる移動台車の変位誤差および方位誤差に関する信号に基づいて、移動台車の動きを逐次制御するように構成されている。
【００３５】
制御装置８から出力された制御信号は、信号伝送線７ａを通ってモーションコントロールカメラ１に備えられた車輪操舵部（図示せず）に入力される。そして、本実施形態では、その制御信号に基づいて移動台座３の車輪９が操舵されることによって、移動台座３の移動方向に対する変位誤差および方位誤差が補償されて、モーションコントロールカメラ１の進行方向が、所定の移動方向に沿うように制御されるようになっている。
【００３６】
次に、この移動機構の動作を説明するとともに、本発明に係る移動制御方法について説明する。
図２は、第１の実施形態に係る移動機構における移動台座の動作を示す上面図、図３（ａ）〜（ｅ）および図４は、第１の実施形態に係る移動機構における受光器の受光面上のスポットを示す模式図である。
【００３７】
この移動台座３の移動機構においては、前述のとおり、発光器６から照射されたレーザ光を受光器５で受光し、検出装置７により移動台座３の移動方向に対する変位誤差および方位誤差を検出し、この変位誤差および方位誤差を補償するように、連続的に移動台座３の車輪の操舵が制御されることにより、移動台座３の移動方向が制御される。
【００３８】
図２に示すように、この移動制御方法では、各移動台座３ａ、３ｂ、３ｃの変位誤差を補償するように各移動台座３ａ、３ｂ、３ｃの移動方向が制御される。すなわち、移動方向（図２中、矢印Ｃで示すレーザ光Ｂ（図１参照）の光軸方向に対して逆向きの方向）に対して左（紙面上左斜め上の方向）に進行軸が変位している移動台座３ａについては、この変位を補償するように、右方向（紙面上右斜め上の方向）に移動台座３ａの車輪が操舵される。また、進行軸が、移動方向に対して右（紙面上右斜め上の方向）に変位している移動台座３ｂについては、左方向に移動台座３ｂの車輪が操舵される制御が行われる。こうした移動台座（３ａ、３ｂ）の移動方向に対する変位誤差を補償する制御を逐次連続的に行うことにより、移動台座３ｃのように、移動方向に沿った移動台座３の高精度の直線移動が実現される。
【００３９】
次に、検出装置７において、受光器５で計測される受光量に基づいて、移動台座３の移動方向に対する変位誤差を検出する原理について、図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、受光面に移動台座３（図１参照）の進行軸を中心として上下左右に格子状に配列された４つの受光素子１０、１１、１２および１３から構成される受光器を例に取り説明する。なお、説明を容易にするため、図３（ａ）〜（ｅ）は、移動台座３の移動方向に対する方位誤差が０である場合を示す。この受光器では、各受光素子における受光量を計測し、受光量に応じた信号が検出装置７に出力される。
【００４０】
移動台座３が発光器６に正対している場合、すなわち、移動方向に対する変位誤差が０の場合には、図３（ａ）に示すように、４つの受光素子１０、１１、１２、１３のそれぞれにおける受光量は等しくなり、各受光素子から出力される受光量を示す信号の出力レベルは等しくなる。
【００４１】
これに対して、移動台座３の進行軸が、移動方向、すなわち、照射されるレーザ光Ｂ（図１参照）の光軸に対して右に位置がずれた変位誤差を有する場合には、図３（ｂ）に示すように、受光素子１１、１３による受光量を示す信号の出力レベルが、受光素子１０、１２による受光量を示す信号の出力レベルよりも高くなる。反対に、移動台車３の進行軸が、移動方向に対して左に位置がずれた変位誤差を有する場合には、図３（ｃ）に示すように、受光素子１０、１２による受光量を示す信号の出力レベルが、受光素子１１、１３の受光量を示す出力レベルよりも高くなる。
【００４２】
同様に、移動台座３の進行軸が移動方向に対して上下にずれた場合には、図３（ｄ）または（ｅ）に示すように、受光素子１０、１１と、受光素子１２、１３との間に受光量の差が発生する。すなわち、移動台座３の進行軸が移動方向に対して上方向にずれた場合は、図３（ｄ）に示すように、受光素子１２、１３における受光量が、受光素子１０、１１における受光量よりも多く、受光量を示す信号の出力レベルが高くなる。また、移動台座３の進行軸が移動方向に対して下方向にずれた場合には、図３（ｅ）に示すように、逆に受光素子１０、１１における受光量を示す信号の出力レベルが高くなる。この移動台座３の上下方向の変位誤差は、移動台座３に搭載されたカメラ本体（図１中、符合１４で示す部分）の高さ方向の位置を修正するように、モーションコントロールカメラの各動作軸のアクチュエータを駆動することによって制御することが望ましい。
【００４３】
次に、移動台座３の進行軸が移動方向に対して方位誤差を生じている場合の受光器の受光素子におけるスポット形状について説明する。移動台座３が発光器６に正対して方位誤差が生じていない場合は、前述の図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、受光素子１０、１１、１２、１３の受光面上に形成されるスポット１５の形状は、真円になる。これに対して、方位誤差が生じている場合には、図４に示すように、発光器６から照射されたレーザ光Ｂによって、受光器５の受光素子１０、１１、１２、１３の受光面上に形成されるスポット１５の形状が楕円になる。そこで、各受光素子１０、１１、１２、１３で受光された光の位相を計測する。
【００４４】
検出装置７においては、受光素子１０および１２で受光されるレーザ光Ｂの位相に対して、受光素子１１および１３で受光されるレーザ光Ｂの位相が早ければ、移動台車の進行軸は左方向（図２中、紙面上の左斜め上の方向）を向いていることが検出される。このとき、移動台座３の車輪を右に操舵することによって、移動台座３の移動方向に対する方位誤差を補償することができる。反対に、受光素子１０および１２で受光される光の位相に対して、受光素子１１および１３で受光される光の位相が遅れていれば、移動台車は右方向（図２中、紙面上の右斜め上の方向）を向いていることが検出される。この場合には、移動台座３の車輪を左に操舵することによって、移動台座３の移動方向に対する方位誤差が補償される。
【００４５】
以上のとおり、本発明の第１の実施形態によれば、受光器５で受光されるレーザ光Ｂの受光量および位相によって、移動台座３の移動方向に対する変位誤差および方位誤差を検出し、検出された変位誤差および方位誤差を補償するように、移動台座３の動きを逐次連続的に制御し、所定の移動方向に沿うように移動台座３の進行方向を連続的に制御することができる。
【００４６】
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施形態に係る移動機構を説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態に係るモーションコントロールカメラの移動台座２０の移動機構を示す模式図である。
【００４７】
第２の実施形態に係る移動機構は、図５に示すように、モーションコントロールカメラ１（図１参照）の移動台座２０の前面に取り付けられた台座側受光器２１（台車側受光器）と、台座側受光器２１の前部に設けられた分光器２２と、外部固定位置に設置された発光器２３と、移動台座２０の移動方向に沿って、移動方向と平行に配置された固定側受光器２４、２５と、図示しない検出装置および制御装置とから構成されている。なお、移動台座２０（移動台車）の前面とは、移動台座の進行方向に向いた面をいう。
【００４８】
また、以下の説明において、検出装置および制御装置は、図示を省略し、前記第１の実施形態と異なる事項についてのみ説明する。この移動台座２０の移動機構において、発光器２３から照射されるレーザ光Ｄは、分光器２２によって台座側受光器２１に向かう方向のレーザ光Ｅと、その方向に直交する方向に向かうレーザ光Ｆの２つのレーザ光に分光される。
【００４９】
レーザ光Ｅは台座側受光器２１によって受光され、レーザ光Ｆは、移動方向に沿って配置された固定側受光器２４、２５に受光される。分光器２２としては、例えば、プリズム、ハーフミラー、ビームスプリッター等を用いることができる。
【００５０】
この移動機構においては、台座側受光器２１によって、レーザ光Ｅを受光して、そのレーザ光Ｅの受光量および位相に関する信号を検出装置（図示せず）に入力し、前記第１の実施形態における検出装置７と同様に、移動台座２０の移動方向に対する変位誤差および方位誤差が検出される。
【００５１】
さらに、固定側受光器２４、２５がレーザ光Ｆを受光することによって、移動台座２０の移動距離が検出装置（図示せず）によって検出される。すなわち、移動台座２０が、固定側受光器２４（２５）が配置された位置を通過する際に、レーザ光Ｆが固定側受光器２４（２５）によって受光され、これによって、移動台座２０が、移動方向に沿って始点から固定側受光器２４（２５）の位置まで移動したことが検出される。このように、移動台車の移動距離を検出することにより、移動台座２０の移動速度を求めることができる。なお、移動台座の「移動距離」とは、移動台座の出発点からレーザ光Ｆを受光した固定側受光器２４（２５）がある位置における移動台座までの距離をいう。また、固定側受光器２４（２５）に受光される光の受光量および位相の変化を逐次検出すれば、その固定側受光器２４（２５）の配置位置の前後での移動台座の移動速度を検出することもできる。
【００５２】
この固定側受光器（２４、２５）は、移動台座の移動距離もしくは移動速度を高精度で制御する必要がある場合には、移動経路の距離に応じてその移動経路に沿って少なくとも複数個が配置されることが望ましい。また、その配置個所、配置数等は、移動経路、移動距離または移動速度の制御に求められる精度等に応じて適宜選択される。例えば、移動速度をより高精度に制御するためには、複数の固定側受光器（２４、２５）を配置間隔を狭くして配置すればよい。
【００５３】
台座側受光器２１によって受光される光の受光量および位相に基づいて検出装置により検出される移動台座２０の移動方向に対する変位誤差および方位誤差に基づき、制御装置（図示せず）によって、移動台座２０の操舵が制御される。さらに、固定側受光器２４（２５）によって検出された移動台座２０の移動距離によって、移動台座２０の移動速度が求められ、この移動速度に関する信号によって、所定の移動速度で移動するように、移動台座２０の移動速度を制御することができる。
【００５４】
なお、前記第１の実施形態では、検出装置７と制御装置８は、信号伝送線７ａによって接続されているが、検出装置７と制御装置８は、信号伝送線で接続されず、他の信号伝送手段によって信号が伝送されるように構成されていてもよい。例えば、赤外線、無線、超音波等を用いる信号伝送線を要しない通信手段によって信号が検出装置７から制御装置８に伝送されるように構成されていてもよい。さらに、制御装置８と移動台座３の車輪操舵部（図示せず）への制御信号を前記信号伝送線を要しない通信手段によって伝送されるようにしてもよい。これによって、信号伝送線によって制御装置８の設置個所が制約されず、その制御装置の配置の自由度が大となる。また、第２の実施形態において、台座側受光器２１と検出装置７（図１参照）の間、さらに、固定側受光器２４（２５）と検出装置７の間、さらに、検出装置７と制御装置８、制御装置８と移動台座２０の車輪操舵部との間の信号伝送についても同様である。
【００５５】
また、前記第２の実施形態において、移動台座の移動経路が移動方向が変化する複数の直線路を１または２以上の曲折点を境に組み合わせた形態である場合、移動経路を構成する直線路の終点ごとに固定側受光器を配置する構成としてもよい。この構成において、各終点に設けられた固定側受光器によって光が受光されたときに、移動台座の進行方向が各直線路に沿った所定の移動方向に変更されるようにすれば、複数の固定側受光素子の配置によって所望の移動経路に沿って移動台車が移動するようにすることも可能である。
【００５６】
本発明において、移動台車は、駆動機構を含むものでもよいし、駆動機構を含まないものでもよい。例えば、モータ等の駆動源によって車輪が駆動される機構を備えるものでもよいし、あるいは移動台車とは別個独立した駆動装置あるいは人力によって後押しされるものでもよい。
【００５７】
以上、図１〜４に示す第１の実施形態、および図５に示す第２の実施形態は、移動台車（移動台座３，２０）側に受光器５（台車側受光器２１）を、外部の固定位置に発光器６，２３を配置した構成を有する移動機構およびその移動機構による移動制御方法、すなわち、請求項１および請求項３に記載の移動機構ならびにその移動機構による移動制御方法を説明するものである。これに対して、請求項２に記載のとおり、移動台車（移動台座）側に発光器を、外部固定位置に受光器を配置した構成を有する移動機構およびその移動機構による移動制御方法に関する実施形態については、発光器および受光器の配置位置等を除いて、各構成およびその構成による移動台車（移動台座）の移動制御の方法は、前記第１の実施形態および第２の実施形態と同様である。
【００５８】
また、本発明において、発光器および受光器を脱着自在として、移動台車が移動する床、路面、あるいは機材、機器の配置状況等に応じて、発光器および受光器の配置場所をそれぞれ選択できるようにすれば、使用条件等に応じて適宜、発光器および受光器を移動台車および固定位置のいずれかに配置でき、移動台車の使用環境に応じてより適切な構成とすることが可能となり、有効である。例えば、ロボットカメラに本発明の移動機構および移動制御方法を適用する場合、ロボットカメラが操作される撮影現場の床、路面の状態、撮影現場に配置された各種機器、機材の配置状況等に応じて、発光器および受光器の配置個所を選択し、より適切な構成とすることが可能となり、有効である。
【００５９】
本発明の移動機構および移動制御方法を適用して、その移動を制御できる装置は、特に制限されず、例えば、ロボットカメラ、クレーンカメラ、モーションコントロールカメラ等のカメラ本体の下部に移動台座を備える装置に限られず、ＦＡにおける移動ロボット、自動搬送車等の装置にも適用可能である。特に、本発明の移動機構および移動制御方法は、ロボットカメラ、クレーンカメラ、モーションコントロールカメラ等に適用して、カメラ本体を搭載して移動する移動台座の移動方向を正確に制御して高精度なトラックを実現するために有用である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明に係る移動台車の移動機構およびその移動制御方法によれば、以下に示す効果を奏することができる。
【００６１】
請求項１、２、４および６に記載の発明に係る移動台車の移動機構および移動制御方法によれば、従来の移動機構に必要であった重いガイドレールを設営することなく、移動台車および外部固定位置のいずれか一方に発光器を設置し、もう一方に受光器を設置すれば、移動台車の移動方向に対する水平方向および鉛直方向の変位誤差および方位誤差を非接触で高精度に検出できる。そして、検出された変位誤差および方位誤差に基づいて移動台車の移動方向を連続的に自動制御することができ、誰でも簡単に移動台車を備えた装置の高精度なトラックを実現できる。
【００６２】
また、請求項３および７に記載の発明に係る移動機構および移動制御方法によれば、移動台車の移動方向に対する水平方向および鉛直方向の変位誤差および方位誤差を非接触で高精度に検出し、検出された変位誤差および方位誤差に基づいて移動台車の移動方向を連続的に自動制御することができる。そして、この移動機構および移動制御方法によれば、とともに、固定側受光器によって移動台車の移動距離を検出することができ、検出された移動距離に基づいて移動台車の移動速度をも連続的に制御することができ、より高精度なトラックを実現できる。
【００６３】
また、請求項５に記載の発明に係る移動機構では、ロボットカメラの移動台座部に、本発明の移動機構を適用している。したがって、この移動機構によれば、ロボットカメラを、撮影現場に重いガイドレールを搬入して設営する必要がないので、ハンドリング性に優れたロボットカメラ、例えば、モーションコントロールカメラを提供することができ、この移動機構は、ドラマのロケや情報番組など、幅広い用途に活用していくことができる。
【００６４】
本発明の移動機構および移動制御方法によれば、これを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カメラ移動機構、ＦＡにおける移動ロボット、自動搬送車等に適用することによって、多重合成などの特撮技術を手軽に活用できるようになるので、表現豊かな映像を制作することができ、かつ効率的な番組制作が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るモーションコントロールカメラの移動機構を説明する概念図である。
【図２】第１の実施形態に係るモーションコントロールカメラの移動台座の動作例を示す上面図である。
【図３】（ａ）は移動台座が移動方向に対して正しい位置にある場合の受光器の受光面上のスポット位置を示す模式図、（ｂ）は移動台座が移動方向に対して右にずれた場合の受光器の受光面上のスポット位置を示す模式図、（ｃ）は移動台座が移動方向に対して左にずれた場合の受光器の受光面上のスポット位置を示す模式図、（ｄ）は移動台座が移動方向に対して上にずれた場合の受光器の受光面上のスポット位置を示す模式図、（ｅ）は移動台座が移動方向に対して下にずれた場合の受光器の受光面上のスポット位置を示す模式図である。
【図４】移動台座が移動方向に対する方位誤差を生じた場合の受光器の受光面におけるスポット形状の例を示す模式図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るモーションコントロールカメラの移動台座を模式的に示す図である。
【図６】（ａ）は２つの受光素子を左右に配列した例を示す図、（ｂ）は２つの受光素子を上下に配列した例を示す図、（ｃ）は３つの受光素子を放射状に配列した例を示す図、（ｄ）は矩形状の３つの受光素子を上下左右に配列した例を示す図、（ｅ）は４つの受光素子を上下左右に格子状に配列した例を示す図である。
【符号の説明】
１……モーションコントロールカメラ
２……被写体
３，３ａ、３ｂ，３ｃ……移動台座（移動台車）
４……移動台座の前面
５……受光器
６……発光器
７……検出装置
８……制御装置
９……移動台座の車輪
１０，１１，１２，１３……受光素子
１４……カメラ本体
１５……スポット
２０……移動台座（移動台車）
２１……台座側受光器（台車側受光器）
２２……分光器
２３……発光器
２４，２５……固定側受光器
６０……中心軸点
６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６５ａ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ……受光素子

Claims

所定の移動方向に沿って移動する移動台車の移動機構であって、
前記移動台車に装備された受光器と、
前記受光器と対向する外部固定位置に配置され、前記受光器に向けて光を照射する発光器と、
前記受光器に受光された光の受光量に基づいて前記移動台車の前記移動方向に対する変位誤差を検出し、かつ受光された前記光の位相に基づいて前記移動台車の前記移動方向に対する方位誤差を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出された前記変位誤差および前記方位誤差を補償するように前記移動台車の操舵を制御する制御装置とを備え、
前記移動台車の進行方向が前記移動方向に沿うように連続的に制御するようにしたことを特徴とする移動台車の移動機構。
所定の移動方向に沿って移動する移動台車の移動機構であって、
前記移動台車に装備された発光器と、
前記発光器と対向する外部固定位置に配置され、前記発光器から照射された光を受光する受光器と、
前記受光器に受光された光の受光量に基づいて前記移動台車の前記移動方向に対する変位誤差を検出し、かつ受光された前記光の位相に基づいて前記移動台車の前記移動方向に対する方位誤差を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出された前記変位誤差および前記方位誤差を補償するように前記移動台車の操舵を制御する制御装置とを備え、
前記移動台車の進行方向が前記移動方向に沿うように連続的に制御するようにしたことを特徴とする移動台車の移動機構。
所定の移動方向に沿って移動する移動台車の移動機構であって、
外部固定位置に配設され、前記移動台車に向けて光を照射する発光器と、
前記発光器と対向して前記移動台車に配設された台車側受光器と、
前記移動台車の前記移動方向に沿って少なくとも１つ配設された固定側受光器と、
前記台車側受光器の前面に配設され、前記発光器から照射された光を前記台車側受光器に向かう方向とその方向と直交する方向との２つの方向に分光する分光器と、
前記台車側受光器によって受光された光の受光量に基づいて前記移動台車の前記移動方向に対する変位誤差を検出し、かつ受光された前記光の位相に基づいて前記移動台車の移動方向に対する方位誤差を検出するとともに、前記固定側受光器によって受光された光に基づいて移動台車の移動距離を検出する検出装置と、
前記検出装置により検出された前記変位誤差、前記方位誤差および前記移動距離に基づいて前記移動台車の動きを制御する制御装置とを備え、
前記移動台車の進行方向が前記移動方向に沿うように連続的に制御するとともに、前記移動台車の移動速度を連続的に制御するようにしたことを特徴とする移動台車の移動機構。
前記台車側受光器、並びに前記固定側受光器の少なくとも１つが、受光面に配置された複数の受光素子で構成され、前記検出装置が、前記複数の受光素子に受光された光の受光量を比較対照して前記移動台車の前記移動方向に対する前記変位誤差を検出し、かつ受光された前記光の位相を比較対照して前記移動台車の前記移動方向に対する前記方位誤差を検出する装置であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の移動台車の移動機構。
前記移動台車が、ロボットカメラの移動台座部である請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の移動台車の移動機構。
所定の移動方向に沿って移動する移動台車の移動を制御する方法であって、
前記移動台車及びこの移動台車と対向する固定位置のいずれか一方に受光器を配置し、他方に発光器を配置して、当該発光器から照射された光を前記受光器で受光するステップと、
前記受光器で受光された前記光の受光量に基づいて前記移動台車の方位誤差を検出し、かつ受光された前記光の位相に基づいて前記移動台車の前記移動方向に対する変位誤差を検出するステップと、
検出された前記方位誤差および前記変位誤差を補償するように前記移動台車の操舵を制御するステップとを備え、前記移動台車の進行方向を前記移動方向に沿うように連続的に制御するようにしたことを特徴とする移動台車の移動制御方法。
所定の移動方向に沿って移動する移動台車の移動を制御する方法であって、
外部固定位置に配置された発光器から前記移動台車に向けて照射された光を、前記発光器と対向して前記移動台車に配置された台車側受光器に向かう方向と、その方向に直交する方向の２つに分光するステップと、
前記台車側受光器によって受光された光の受光量に基づいて前記移動台車の前記移動方向に対する変位誤差を検出し、かつ前記台車側受光器によって受光された光の位相に基づいて前記移動台車の前記移動方向に対する方位誤差を検出するとともに、前記移動台車の前記移動方向に沿って少なくとも１つ配設された固定側受光器によって受光された光によって前記移動台車の移動距離を検出するステップと、
検出された前記変位誤差、前記方位誤差および前記移動距離に基づいて前記移動台車の動きを制御するステップと、
を備え、前記移動台車の進行方向を前記移動方向に沿うように連続的に制御するとともに、前記移動台車の移動速度を連続的に制御できるようにしたことを特徴とする移動台車の移動制御方法。