JP2006295294A - カメラ装置システム - Google Patents

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Abstract

【課題】撮影者が撮影現場を直視出来ないリモートコントロールによる撮影等において、被写体が移動した場合、被写体をズームカメラによって拡大撮影し続けることができるカメラ装置システムを提供する。
【解決手段】広い範囲を撮影する広角カメラ2と、物体を拡大して撮影するズームカメラ3を固定用部材5によって固定し一体となって動くようにする。ズームカメラ3の撮影範囲は、広角カメラ2の撮影範囲に含まれるようにし、広角カメラ2の映像を写す広角カメラ用モニタ9には、ズームカメラ3の撮影範囲を拡大表示枠10として表示する。ズームカメラ3の撮影範囲から被写体13が外れた場合でも、拡大表示枠10の中に被写体が入るようにカメラを移動すれば、ズームカメラ3によって容易に被写体を拡大撮影することが出来る。
【選択図】図1

Description

本発明は、広い視野範囲に存在する物体を追跡して拡大撮影するためのカメラ装置システムに関するものである。
従来のカメラ装置システムは、近接した2台のカメラから構成されており、1台は広角レンズを付設しており(以下「広角カメラ」と呼ぶ)、他の1台はズームレンズを付設している(以下「ズームカメラ」と呼ぶ)。広角カメラは固定になっており、ズームカメラは回転台に取り付けられている。広角カメラによって撮影した広い撮影範囲の中から目的とする物体を探して、ズームカメラで拡大撮影できるようになっている(例えば、特許文献1参照)。
実開平5−60047号公報(第2頁、第1図)
しかしながら、従来のカメラ装置システムにおいては、ズームカメラの撮影範囲が広角カメラの撮影範囲の周辺に偏ったり、場合によっては外れてしまうため、撮影者が撮影現場を直視出来ないリモートコントロールによる撮影等において、被写体が移動した場合、被写体をズームカメラによって拡大撮影し続けることが困難であるという問題点があった。
本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、被写体がさまざまな方向に移動した場合であっても、ズームカメラによって拡大撮影し続けることが出来るカメラ装置システムを提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、本発明のカメラ装置システムは、広い撮影範囲を撮影する第1の撮影手段と、狭い撮影範囲を撮影する第2の撮影手段と、前記第1及び第2の撮影手段を固定する固定手段と、前記第1の撮影手段を移動させる移動手段とを備え、
前記第1の撮影手段の撮影範囲は前記第2の撮影手段の撮影範囲の一部あるいは全体を含むという構成を有している。
この構成により、ズームカメラで被写体を拡大撮影している際に、被写体がズームカメラの撮影範囲外に出てしまった場合でも、広角カメラで被写体を撮影することが出来、広角カメラの撮影範囲の中央に被写体を撮影するようにすれば、ズームカメラで再度被写体を捕らえることが可能になる。
また、本発明のカメラ装置システムは、前記第1の撮影手段が撮影した映像を表示する表示手段と、前記表示手段の撮影範囲内における前記第2の撮影手段の撮影範囲を前記表示手段内に示す領域明示手段を備え、前記領域明示手段の位置を前記第1の撮影手段と前記第2の撮影手段の位置関係に合わせて調整する調整手段を備えた構成を有している。
この構成により、拡大表示枠内部になるように被写体を撮影すれば、ズームカメラによって被写体を拡大撮影できる。
さらに、本発明のカメラ装置システムは、撮影物体までの距離情報を取得する距離情報取得手段を備え、前記距離情報によって得られた距離情報によって前記領域明示手段の位
置を調整するという構成を有している。
この構成により、被写体までの距離が変わっても、拡大表示枠の位置を正しく調整することが出来る。
さらに、本発明のカメラ装置システムは、光情報の一部を反射し残りの一部を透過する透過反射手段と、前記透過反射手段によって反射された光を前記第1の撮影手段が撮影し、前記透過反射手段によって透過された光を前記第2の撮影手段が撮影するように、前記透過反射手段および第1の撮影手段、第2の撮影手段を固定する前記固定手段を備えた構成を有している。
この構成により、被写体までの距離によらず、拡大表示枠の位置を常に一定にすることが出来る。
本発明のカメラ装置システムによれば、ズームカメラの撮影範囲が、常に広角カメラの撮影範囲の中心にあるため、撮影者が撮影現場を直視出来ないリモートコントロールによる撮影等において、被写体が移動してもズームカメラによって容易に被写体を拡大撮影し続けることが出来るという効果を有するカメラ装置システムを提供することができるものである。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
(第1の実施の形態)
図1および図2は、本発明の第1の実施の形態のカメラ装置システムである。図1及び図2において同じ構成要素については同じ記号を用いて説明を省略する。
図1において、本発明の第1の実施の形態におけるカメラ装置システム1は、被写体を広い範囲で撮影する第1の撮影手段である広角カメラ2と、被写体を拡大撮影する第2の撮影手段であるズームカメラ3と、広角カメラ2とズームカメラ3を固定する固定手段である固定用部材5と、ズームカメラ3を回転させる移動手段である回転台4と、ズームカメラ3に取り付けられるズームレンズ6と、回転台の操作を行う移動手段である回転台操作部7と、広角カメラ2の画像に枠を合成する調整手段である枠合成部8と、広角カメラ2の画像を表示する表示手段である広角カメラ用モニタ9と、枠合成部8によって表示された領域明示手段である拡大表示枠10と、ズームカメラ3の画像を表示するズームカメラ用モニタ11と、ズームカメラ3の映像を保存する映像記録部12によって構成されている。また、回転台操作部7には、スライダ71、ジョイスティック72がある。さらにズームカメラ3にはズームレンズ6が付設されている。カメラ装置システム1は、被写体13を撮影する。
なお、実施の形態1では、ズームカメラ3の撮影範囲の中心と、広角カメラ2の撮影範囲の中心がほぼ同じになるように、広角カメラ2とズームカメラ3の位置関係が固定用部材5によって固定されている。
図2は、枠合成部8の内部を示しており、枠情報生成部20と、枠位置保持部21と、画像合成部22から構成されている。
以上のように構成されたカメラ装置システムについて、その動作を説明する。
図1に示すカメラ装置システム1では、広角カメラ2とズームカメラ3は固定用部材5
によって固定されており、回転台4を回転台操作部7によって制御することにより一体となって動く。広角カメラ2はズームカメラ3より広い範囲を撮影しており、ズームカメラ3の撮影範囲は広角カメラ2の撮影範囲に含まれるようになっている。そして、広角カメラ2の撮影範囲内のズームカメラ3の撮影範囲を示すために、拡大表示枠10が広角カメラ用モニタ9に表示されている。
また、ズームカメラ3によって撮影される映像が、ズームカメラ用モニタ11に表示される。そして、その映像が映像記録部12に記録される。
被写体13が動いてズームカメラ3の撮影範囲から出てしまったり、それまで撮影しているものとは異なった被写体13を撮影したい場合は、広角カメラ用モニタ9を見る。そして、広角カメラ用モニタ9を見ながら撮影したいものを拡大表示枠10の中に入るように、回転台操作部7を制御すれば、拡大表示枠10は、ズームカメラ3の撮影範囲を示しているので、ズームカメラ用モニタ11の中に目的とする被写体10を捉えることが出来る。
次に、図2を用いて拡大表示枠10の表示方法を説明する。まず、広角カメラ2の映像信号が、画像合成部22に送られている。また、ズームカメラ3のズーム情報が回転台4を通して、枠情報生成部20に送られる。ズーム情報は枠位置保持部21に保持される。枠位置保持部21は、拡大表示枠10の枠の線の太さや色なども保持している。
枠情報生成部20は、枠位置保持部21に保持されているズーム情報や枠の太さ及び色を参照して、枠の大きさや線の太さを決定し、拡大表示枠10の枠情報を生成する。画像合成部22は、広角カメラ2で得られた画像に、拡大表示枠10の画像情報を重ね合わせて、広角カメラ用モニタ9に送る。
次に、図3と図4を用いて、目標とする被写体を拡大撮影しようとする場合について説明する。図3において、図3(a)および図3(d)はズームカメラ3の映像、図3(b)および図3(c)は広角カメラ2の映像である。図3(b)、図3(c)には子供31が小さく撮影されており、図3(d)には同じ子供32が拡大して撮影されている。
図3(a)のように、ズームカメラ3の視野から子供31が外れてしまった場合、ズームカメラ3の映像図3(a)だけを見ていたのでは、子供がどこにいるかわからず、ズームカメラ3をどちらの方向に向けてよいのかがわからない。そこで、広角カメラ2の映像図3(b)を見れば、子供31が拡大表示枠10の右側にいることがわかる。
そこで、図3(c)のように、拡大表示枠10の中に子供31が入るようにジョイスティック73を用いて回転台4を制御する。この結果、ズームカメラ3には、図3(d)に示すように子供31を拡大して撮影することができる。
図4は、ズームカメラ3の撮影範囲いっぱいに子供を撮影する方法を示している。図4において図4(a)および図4(d)はズームカメラ3によって撮影された映像、図4(b)および図4(c)は広角カメラ2によって撮影された映像を示している。図4(b)、図4(c)には子供41が小さく撮影されており、図4(d)には、同じ子供42が拡大して撮影されている。
図4(a)に示すように、子供がズームカメラ3によって小さく撮影されている時は、広角カメラ2の映像図4(b)を見て、子供が拡大表示枠10にちょうど収まるようにする。この操作は、スライダー71を動かすことによってズームカメラ3のズーム率を変え、ズームレンズ6を制御することによって行う。
図4(c)に示すように、拡大表示10に子供がちょうど収まるように、ズームカメラ3の方向とズーム率を調整すれば、図4(d)に示すようにズームカメラ3によって子供42をズームカメラ3の撮影範囲いっぱいに撮影することができる。
図5は、本発明の実施の形態1の動作を示している。図5(a)は、ズームカメラ3によって被写体を捕らえようとする時を示している。最初、目的とする被写体が拡大表示枠6の中に入るようにジョイスティック73によって回転台3を制御する(S501)。この結果撮影対象物がズームカメラ3によって捕らえられるので、ズームカメラ3によって撮影された映像を注目すればよい(S502)。
図5(b)は、ズームカメラ3によって、被写体をズームカメラ3の撮影範囲いっぱいに撮影する場合を示している。まず、目的とする被写体が拡大表示枠6の中に納まるように、ジョイスティック73およびスライダー72によって、ズームカメラ3の方向とズーム率を調整する(S503)。この結果、ズームカメラ3の撮影範囲にちょうど被写体が収まるようになるので、ズームカメラ3によって撮影された映像を注目すればよい(S504)。
このように、本発明の第1の実施の形態によれば、広角カメラ2の視野範囲にズームカメラ3の視野範囲が収まるように、広角カメラ2とズームカメラ3を固定用部材5で固定して一体として動かすことにより、広い撮影範囲に存在する物体を、拡大撮影することが出来る。
(第2の実施の形態)
図6および図7は、本発明の第2の実施の形態におけるカメラ装置システムのブロック構成図である。図6および図7において、図1および図2と同じ構成要素については同じ番号を使い説明を省略する。
第2の実施の形態が第1の実施の形態と異なる点は、距離情報取得手段である距離センサー61が付加されていることである。距離センサー61は、被写体13までの距離を測定する。
実施の形態2では、被写体10とカメラ制御システム1の距離が近い場合、表示手段5における拡大表示枠6の位置を補正する。
図7は、距離センサー61によって得られた距離情報が枠情報生成部20に入力される様子を示している。
本発明の第2の実施の形態の説明に先立ち、図8〜図10を用いて、被写体13と広角カメラ2及びズームカメラ3との距離が変わった場合の拡大表示枠10の表示位置補正方法について説明する。図8において、ズームカメラ3と広角カメラ2は、ズームカメラ3の光軸84と広角カメラの光軸12が平行になるように配置されている。また、これらの光軸は上下にも重なるように配置されている。そして、近くの物体A81と、遠くの物体B82がズームカメラの光軸84の上に立っているものとする。
このとき、物体A81はズームカメラの投影面23上に、ZTA33_ZBA34のような像を結び、広角カメラの投影面11上には、WTA37_WBA38のような像を結ぶ。また、物体B82は、それぞれZTB35_ZBB36、WTB39_WBB40のような像を結ぶ。
図9は、このような状況におけるズームカメラ3および広角カメラ2で撮影された画像
を示している。図9(a)は、ズームカメラ3の画像であり、図9(b)は広角カメラ2の画像である。図9(a)のように、物体A81および物体B82がズームカメラの光軸84上にあると、物体A81の足元ZBA34と物体B32の像の足元ZBB36は共にOz16にある。しかし、ズームカメラ3においては、図9(b)に示すように物体の表示される位置が異なっている。
図10は、被写体10のズームカメラ3と広角カメラ2における位置関係を示している。図10(a)はズームカメラの映像であり、図10(b)は拡大カメラの映像である。図10(a)に示すように、被写体Aの足元ZBA34が、ズームカメラの中心にあっても、図10(b)に示すように、拡大カメラ2では、被写体Aの足元WBA38は、広角カメラ2の映像の中心にはない。このため、拡大表示枠6の位置を調整する必要がある。
図11は、本発明の第2の実施の形態により、距離センサー61によって測定された距離情報によって、拡大表示枠6の位置を変える方法を示した説明図である。距離センサー61によって測定された物体A81までの距離をL、広角カメラの光軸12とズームカメラの光軸84までの距離をS、広角カメラのレンズ13と広角カメラの投影面11までの距離をfwとする。また、物体Aの足元をAb81、ズームカメラ3のレンズの中心をRz24、広角カメラ2のレンズの中心をRw14、広角カメラの画像中心をOw15とすると、三角形Ab−Rz−Rwと三角形Rw−Ow−WBAは相似なので、広角カメラ21の画像中心Ow−15と物体Aの足元の投影面上における位置WBA38との距離Aoは次の式1で計算できる。
Ao=S*fw/L (式1)
従って、拡大表示枠6の中心を広角カメラ2の画像中心Ow15からAoの距離になるように設定すれば、拡大表示枠6の中心で捉えた画像が、ちょうどズームカメラ3の中心で撮影できるようになる。
図12に、実施の形態2の動作手順を示す。距離センサー11で物体までの距離を測定し(S1001)、拡大表示枠(S1002)の位置を移動する。撮影終了であれば処理を終了し、そうでなければS1001に戻る(S1003)。
たとえば、被写体13が、カメラ装置システム1から10mの距離から5mまで近づいた場合、10mの距離では、L=5m=5000mm,S=20cm=200mm,fw=2mmの場合は、Ao=0.08mmとなり、広角カメラの投影面に画素間ピッチが0.002mmのCCDを置いた時、広角カメラの画像中心Owからの上下のずれは40画素となる。広角カメラ2とズームカメラを上下に配置しているので、表示の方向は上下方向のみであり、左右方向は考慮する必要がない。
また、被写体13が10mの距離では、L=10m=10000mmとし他の条件が同じの時、Ao=0.04mmとなり、20画素のずれとなる。
デジタルカメラの表示用に用いられるVGAサイズの場合、画素数は640×480であるので、画面全体の比率として、1/24程度拡大表示枠10の中心が移動することになるが、被写体13までの距離を測ることにより、拡大表示枠10の位置を自動的に移動することが出来る。
このように本発明の第2の実施の形態によれば、距離センサ61を付加することにより、被写体13までの距離が変わった場合でも、拡大表示枠13の位置を調整することが出来る。
なお、カメラ装置システム1と被写体13の距離が遠い場合は、式1からわかるように
、ずれが小さくなり無視できる。
(第3の実施の形態)
図13および図14は、本発明の第3の実施の形態のブロック構成図である。図13、図14において、図1および図2と同じ構成要素のものについては同じ番号を用い、説明を省略する。
図13は本発明の第3の実施の形態のブロック構成図を示している。第1の実施の形態と比較して異なっているのは、第1の撮影手段である広角撮影部93と、第2の撮影手段である拡大撮影部92と、透過反射手段であるハーフミラー97と、これらを固定する固定手段である固定用部材5とが一体となって、一体型カメラ91を構成していることである。枠合成部8へは、広角撮影部93の画像が入力され、ズームカメラ用モニタ11へは、拡大撮影部92の画像が入力されている。
図14は、枠合成部8の内部を示したものであり、実施の形態1と異なるのは、画像合成部22への入力が広角撮影部93になっていることである。
図15は、本発明の実施の形態3を説明するための原理を示した説明図である。第3の実施の形態では、拡大撮影部92と広角撮影部93が一体型カメラ91を構成しており、それぞれ被写体を拡大して撮影したり、被写体を含む広い範囲を撮影するために用いられる。拡大撮影部92には、小型ズームレンズ94が使用されており、被写体を拡大して撮影することが出来る。また、一体型カメラ91では、拡大撮影部の光軸A95と広角撮影部の光軸B96がハーフミラー97を用いることにより、ひとつの光軸C100になっている。
図16は、一体型カメラ91によって、物体A104を撮影した様子を示している。物体A104の足元は、光軸C100の上にあるものとする。図16(a)は、ズームレンズをズームアウトの状態で撮影したものであり、図16(b)は、ズームレンズをズームインの状態で撮影したものである。図16(a)では、物体A104を撮影した場合の像は、拡大撮影部92では、ズームアウト時の像101に、広角撮影部93においては、広角撮影部の像103として撮影される。
一方、図16(b)に示すように、ズームイン時では、物体A104の像は、拡大撮影部92では、ズームイン時の像102に、広角撮影部93では、広角撮影部の像103として撮影される。
図16(a)における一体型カメラ91と物体A104の位置関係と、図16(b)における一体型カメラ91と物体A104の位置関係は同じなので、図16(a)と図16(b)における広角撮影部の像103の大きさは同じである。
一方、図16(b)では、ズームレンズ94がズームイン時の状態であるため、ズームイン時の像102は、ズームアウト時の像101と比較して拡大されている。
また、物体A104の足元の撮影位置は、物体A104の足元が光軸C100の上にあるため移動せず、画像の中心Op98の位置にある。このことは、物体A104と一体型カメラ91の距離には関係しない。さらに、物体A104の足元は、広角撮影部93の画像中心Oq99にあり、一体型カメラ91と物体A104の距離に依存せず移動しない。
このため、一体型カメラ91では、被写体が光軸Cの周辺にある場合、実施の形態1で述べた拡大表示枠6を、被写体までの距離に依存せずいつも同じ位置に表示することがで
きる。この結果、枠の位置は移動せず、ズームの状態によって変わる枠の大きさのみを、ズームの程度にあわせて変えればよい。
図13に示した本発明の実施の形態3の全体を示したブロック構成図では、一体型カメラ91の方向をジョイスティック72で変更し、ズーム率をスライダ71によって変える。
図17に、実施の形態2の動作手順を示す。広角カメラ用モニタ2を見ながら撮影したいものを拡大表示枠10に入るようにジョイスティック73およびスライダー72を操作する(S1501)。被写体が拡大撮影部92によって拡大撮影されるので、ズームカメラ用モニタ11に表示された映像を映像記録装置12に記録する(S1502)。撮影が終われば終了し、そうでなければS1501に戻って撮影を繰り返す(S1503)。
なお、本発明の実施の形態1および2では、広角カメラ2とズームカメラ3の光軸が平行であることを前提に説明したが、2つのカメラの位置関係が固定されているのであれば、必ずしも2つのカメラの光軸は必ずしも平行である必要はない。
さらに、本発明の実施の形態1から実施の形態3では、回転台4が回転する場合についてのみ説明したが、回転台4が上下左右に並進する場合は、回転台操作部7に、ジョイスティック72に加えて、回転第4の上下左右の移動を制御するインタフェースを設ければ、同様にして被写体を拡大撮影することができる。
さらに、本発明の実施の形態3では、ハーフミラー97で反射した光を広角撮影部93で撮影し、透過した光を拡大撮影部92で撮影しているが、ハーフミラー97で反射した光を拡大撮影部92で撮影し、透過した光を広角撮影部97で撮影する構成も考えられ、その場合の効果は変わらない。
以上のように、本発明にかかるカメラ装置システムシステムは、被写体がズームカメラの撮影範囲から外れた場合でも、カメラの方向にかかわらず被写体が広角カメラの撮影範囲には入っていることになり、領域明示手段の中に被写体が入るように調整すれば、被写体をズームカメラの撮影範囲に収めることが容易にできるという効果を有し、カメラ装置システムとして有用である。
本発明の第1の実施の形態におけるカメラ装置システムの構成図 本発明の第1の実施の形態における枠合成手段の説明図 本発明の第1の実施の形態の動作説明図(カメラを回転させる場合)(a)目標をはずしている時のズームカメラの映像を示す図(b)目標をはずしている時の広角カメラの映像を示す図(c)目標を捉えた時の広角カメラの映像を示す図(d)目標を捉えた時のズームカメラの映像を示す図 本発明の第1の実施の形態の動作説明図(カメラをズームさせる場合)(a)目標をはずしている時のズームカメラの映像を示す図(b)目標をはずしている時の広角カメラの映像を示す図(c)目標を捉えた時の広角カメラの映像を示す図(d)目標を捉えた時のズームカメラの映像を示す図 本発明の第1の実施の形態の動作を示すフローチャート(a)カメラを回転させる時のフローチャート(b)ズームカメラで拡大率を上げる場合のフローチャート 本発明の第2の実施の形態を説明するブロック図 本発明の第2の実施の形態における枠合成部のブロック図 本発明の第2の実施の形態の原理を示す説明図 本発明の第2の実施の形態の原理を示す説明図(被写体像の移動)(a)ズームカメラの被写体像の位置を示す図(b)広角カメラの被写体像の位置を示す図 本発明の第2の実施の形態の原理を示す説明図(枠の移動)(a)ズームカメラの被写体像の位置を示す図(b)広角カメラの被写体像の位置を示す図 枠の移動量の計算方法の説明図 本発明の第2の実施の形態の動作を示すフローチャート 本発明の第3の実施の形態の原理を示す説明図 本発明の第3の実施の形態の枠合成部のブロック図 本発明の第3の実施の形態のブロック図 本発明の第3の実施の形態の枠合成装置を示すブロック図(a)ズームアウト時を示す図(b)ズームイン時を示す図 本発明の第3の実施の形態の動作を説明するフローチャート
符号の説明
1 カメラ装置システム
2 広角カメラ(第1の撮影手段)
3 ズームカメラ(第2の撮影手段)
4 回転台(移動手段)
5 固定用部材(固定手段)
6 ズームレンズ
7 回転台操作部
8 枠合成装置
9 広角カメラ用モニタ
10 拡大表示枠(領域明示手段)
11 ズームカメラ用モニタ
12 映像記録部
13 被写体
20 枠情報生成部
21 枠位置保持部
22 画像合成部
61 距離センサ
71 スライダ
72 ジョイスティック
91 一体型カメラ
92 拡大撮影部
93 広角撮影部
94 小型ズームレンズ
97 ハーフミラー

Claims (4)

  1. 第1の撮影範囲を撮影する第1の撮影手段と、第2の撮影範囲を撮影する第2の撮影手段と、前記第1及び第2の撮影手段を固定する固定手段と、前記第1の撮影手段を移動させる移動手段とを備え、
    前記第1の撮影手段の第1の撮影範囲は前記第2の撮影手段の第2の撮影範囲の一部または全体を含むことを特徴とするカメラ装置システム。
  2. 前記第1の撮影手段が撮影した第1の撮影範囲の映像を表示する表示手段と、前記表示手段に表示された第1の撮影範囲内における前記第2の撮影手段の第2の撮影範囲の領域を前記映像内に明示する領域明示手段と、前記第2の撮影範囲の領域の位置を前記第1の撮影手段と前記第2の撮影手段との位置関係に合わせて調整する調整手段とを有することを特徴とする請求項1記載のカメラ装置システム。
  3. 被写体までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、前記距離情報取得手段によって得られた距離情報によって前記領域明示手段の位置を調整することを特徴とする請求項2記載のカメラ装置システム。
  4. 光の一部を反射し残りを透過する透過反射手段を有し、前記固定手段は前記透過反射手段によって反射された光を前記第1の撮影手段が撮影し、前記透過反射手段によって透過された光を前記第2の撮影手段が撮影するように、前記透過反射手段と第1の撮影手段と、第2の撮影手段とを固定す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項に記載のカメラ装置システム。


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