JP2011109630A - カメラ装置用雲台 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、カメラ装置から比較的離れた場所に位置する被写体との距離を正確に測定する簡易で操作が容易な複数のカメラ装着用雲台構成およびそれらを制御操作して高精度な測距を行う方法の提供を課題とする。
【解決手段】 複数のカメラシステム用雲台装置において、前記複数のカメラの少なくとも１つを搭載し、該カメラをパン方向およびチルト方向に制御可能とする第１の雲台手段と、前記第１の雲台手段に搭載されたカメラを含む少なくとも２つのカメラをパン方向またはチルト方向に制御可能とする第２の雲台手段と、から成り、前記少なくとも２つのカメラは第２の雲台上で離間して装着されていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のビデオカメラが連動して距離測定を含む多機能ビデオカメラの操作を制御可能とするビデオカメラ撮像装置用雲台に関する。

ビデオカメラシステムは監視カメラ、防犯カメラとしてセキュリティ用、放送用、会議用など多様化した分野で利用されてきており、夫々の利用目的に応じた撮像システム、撮像画像品質、利便性などが求められている。特に、カメラの性能や解像度が向上した現在では監視カメラなどにおいては従来詳細に判別出来なかった離れた地点の被写体であってもより詳細な画像により監視可能となってきている。

撮像カメラは撮像対象を的確にとらえ、希望するアングルフレームで対象物をとらえる必要があり、一般的にはズームレンズなどを広角設定にして、広角画像によりまずターゲット（被写体）を探し、被写体が決まればその被写体を狙ってカメラを動かし、ズームレンズ操作を行い、フォーカスを合わせ、撮像表示アングルフレームを可変として的確なサイズで撮像する。このズームレンズカメラ方式では撮像アングルフレームを可変できるため、対象物をとらえるにはまず広角アングルにて対象物にねらいを定め、ズームイン（狭角表示、望遠撮像）を行う。

ワイドアングル（広角レンズ）カメラとズームレンズカメラとを組み合わせた複眼ビデオカメラ装置または複数カメラシステムにおいては、広角レンズカメラで広域の画像を認識し、その中で被写体を捕捉し、ズームレンズカメラにより被写体をズームインする方式を行っている。複眼ビデオカメラや複数ビデオカメラシステムを利用した監視装置においては、全体をワイドアングルカメラで捉えながら、ズームカメラで監視対象ターゲットを拡大し、移動状況やターゲットの拡大された詳細画像を得る方法などが実用化されている。

これらのカメラの操作にはパン（左右）方向、チルト（上下）方向操作を実行する雲台が利用される。雲台上にカメラを載せて、上下・左右方向にカメラを動かし、カメラレンズのズームイン、ズームアウトをモニター画面上で監視しならが行う。監視カメラやドームカメラシステムにおいてはこれらのズームカメラと雲台は一体化され、有線または無線による遠隔操作によりパン、チルト、ズームが一体として操作しうるＰＴＺ（ＰＡＮ，ＴＩＬＴ，ＺＯＯＭ）雲台付カメラとして構成されている。

このようなビデオカメラシステムにおいては、遠隔地のモニター画面上からカメラ操作を行うためまずモニター画面上で広角画像にて対象物にねらいを定め、対象物に向けてパン・チルト雲台操作信号を送り、カメラを上下・左右方向に移動させると同時にカメラズームにより所望のアングルフレームを定めることとなる。

複眼カメラまたは複数カメラシステムでは、広角レンズで全体を撮影し、所望の被写体をズームレンズカメラで詳細撮影したり、絞り（ダイナミックレンジ）を変えた２台のカメラで逆光中の被写体を撮影したり、赤外カメラと標準カメラにより昼夜の撮影を可能にしたり、いわゆる多機能カメラシステムとして特に監視カメラシステムに利用されている。さらに、２つの距離の離れたカメラを利用して被写体との距離を正確に測定することも可能である。この距離測定では、複数カメラのうち２台のそれぞれを一定の間隔に配置して、被写体との距離を三角測量により測定することが一般的に行われている。

監視カメラなどでこの方法を用いて遠隔操作で距離測定するにあたっては、電動雲台等に複数のカメラを乗せて離れた場所（高所など）に設置し、三角測量法により距離を測定する。特に測距精度を必要とする場合は、２台のカメラ間隔をできる限り離して、そして各々カメラの一方（基準カメラ）の光軸を被写体に合わせてから、他方のカメラの光軸（画像中心）に被写体を合わせる、その時の他方のカメラの振り角度から被写体との距離を求める方法がある。また、別の方法としては、２つのカメラレンズのそれぞれの光軸を平行に配置固定して、前述同様に基準カメラ光軸を被写体に合わせてから、他方のカメラの画像中心からの被写体のずれを画素数から割り出し被写体とカメラとの距離を測定する方法もある。

ＰＴＺ雲台に取り付けた複数のカメラを利用して三角測量によりカメラと被写体との距離を測定する方法としては種々提案されている。特許文献１に開示されている方法では、２台の雲台付きカメラにより被写体の３次元座標位置を画像上から検出これらの三角測量により被写体とカメラとの距離を測定する方法が提案されている。

また、特許文献２においては、三角測量法により２つのカメラレンズの距離とラインセンサー上のずれから被写体とカメラ装置との距離を測定し、測定した距離情報を利用する方法が示されている。

しかしながら、２台のビデオカメラにより三角測量法で距離を測定する方法において、被写体が比較的近距離でカメラレンズの光軸上にある場合は特に問題ないが、カメラから数十メートルに及ぶ比較的距離のある被写体との距離を測定する場合は、２台の距離測定用カメラ間の距離をできるだけ離して設置する必要がある。さらに被写体がカメラレンズの光軸上から離れて撮像範囲の端に位置するような状況で被写体とカメラ装置との距離を測定する場合、撮像レンズの歪やモニター上の歪により測定精度が低下してしまう不都合が生じる。

さらに、カメラ設置場所から比較的離れた被写体の距離を測定しようとする場合、望遠レンズまたはズームレンズを望遠位置（狭角）に絞り込んで被写体を捕らえ、距離の測定をおこなうため、画角が狭くなり被写体を捕らえることが困難となったり、測定できる範囲が限られてしまう。

これらの欠点を補うために広角レンズと望遠レンズまたはズームレンズとを組み合わせた複眼カメラまたは複数カメラシステムなどでの距離測定方法も提案されている。この複眼カメラまたは複数カメラシステムによれば、まず広角レンズで広く全体を捕らえながら、所望の被写体に狙いを定め、望遠レンズまたはズームレンズで被写体にズームアップし、距離を測定したり、撮像する方法がある。

また、２つの広角レンズカメラ装置を使用して、全体の画像を捉えながら捕捉したい被写体を見つけて被写体との距離を測定し、別のズームレンズのフォーカシング（ピント合わせ）を行うことも可能である。この場合、まず２つの広角レンズにより被写体とカメラ装置との距離を測定し、得られた距離情報データをズームカメラに与えてピント合わせなどを行うこととなる。

これら２つのカメラを用いて被写体との距離を測定しようとする際、被写体が画角の端側にある場合、被写体のカメラレンズに対する入射確度はレンズの光軸からはずれるため測定歪が生じてしまい、正確な測定は困難となる。したがって、画角（撮像範囲角度）が制限されたり、撮像素子の画素数を増加させるなどの必要性が生じる。即ち、被写体がレンズで捕らえた画像だけでは、測距精度の向上は難しく、できるだけレンズの光軸に近いところで画像を捕らえる必要がある。

監視カメラとして飛行場、駐車場、パーキングエリアなど広い場所を監視する場合、監視カメラの撮像機能に加えて交通事故や被写体の位置を特定する必要がある場合など、どの時点でどの場所で事故や出来事が発生するかが予測不可能であり、その様な事態が起こった場合、必ずしも設置場所に固定されたカメラの向いている方向でレンズの軸中心部分で事態を捉えることができるとは限らず、予め設定された固定監視カメラなどの設定位置では画角の端で事態が生じることもありうる。

つまり、より離れた場所での映像を的確に捉えながら被写体までの距離をより正確に測定するには事態が発生した場所の被写体に向けてすばやく、的確にカメラを正対させカメラ装置と被写体までの距離を測定し、できるだけ詳細に画像情報を送出することが求められていた。

特開２００３−９７９１４号公報 特開２００５−３００３４９号公報

本発明は、上記のような必要性や状況に鑑みてなされたものであり、複数のカメラ装置により多機能な撮像を行いながら、カメラ装置から比較的離れた場所に位置する被写体との距離を正確に測定する簡易で操作が容易な複数のカメラ装着用雲台構成およびそれらを制御操作して高精度な測距を行う方法の提供を目的とする。

また、本発明では、複数カメラの位置関係を正確に保ちながら制御操作することにより、複数カメラによる監視カメラに適した複数画像の利用、目標対象物のスピーディかつ的確な捕捉機能など多機能撮影を達成しながら複数カメラによる対象物の位置関係の測定を高精度で行い得る複数のカメラ装着用雲台の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数のカメラシステム用雲台装置において、前記複数のカメラの少なくとも１つを搭載し、該カメラをパン方向およびチルト方向に制御可能とする第１の雲台手段と、前記第１の雲台手段に搭載されたカメラを含む少なくとも２つのカメラをパン方向またはチルト方向に制御可能とする第２の雲台手段とから成り、前記少なくとも２つのカメラは第２の雲台上で離間して装着されていることを特徴とする。

以上、請求項１に基づく本発明によれば、少なくとも１つのカメラが第１の雲台手段（子雲台）に装着されてパン方向およびチルト方向に制御可能となっており、それら子雲台上のカメラを含む複数のカメラが第２の雲台手段（親雲台）に装着されてパン方向またはチルト方向に制御可能となっているため、子雲台上のカメラは独立して上下（チルト）方向および左右（パン）方向へ制御可能となると共に、さらにそれらの子雲台が親雲台に装着され、その親雲台によりパン方向またはチルト方向へ制御可能となっているため、子雲台および親雲台の両方の雲台の制御操作によりカメラの撮像範囲が広がり、少なくとも２つのカメラによる多機能撮影が可能となると共に被写体に対し正確に正対するように複数のカメラを制御することが容易となる。

また、上記目的を達成するため、請求項２に記載の発明は、２台のカメラから成る電子カメラシステム装置において、前記カメラの少なくとも１つを搭載し、該カメラをパン方向およびチルト方向に制御可能とする第１の雲台手段と、前記２台のカメラおよび前記第１の雲台手段を搭載し、該カメラおよび第１の雲台手段をパン方向およびチルト方向に制御可能とする第２の雲台手段と、前記２台のカメラを連携して操作可能とする手段とを含むことを特徴とする。
さらに、請求項５に記載の発明は、上記請求項２において、前記電子カメラシステム装置は、前記２台のカメラによる被写体と該装置間の距離測定手段と、前記被写体が前記２台のカメラのいずれかの光軸上で捉えるように第２の雲台手段を制御する手段とを、含むことを特徴とする。

以上、請求項２および請求項５に基づく本発明によれば、２台のカメラの少なくとも１台が第１の雲台手段（子雲台）に装着されてパン方向およびチルト方向に制御可能となっており、子雲台上のカメラと他のカメラとが親雲台に装着されてパン方向およびチルト方向に制御可能となっているため、少なくとも１台のカメラは子雲台上で独立して上下（チルト）方向および左右（パン）方向へ制御可能となると共に、それら２台のカメラが親雲台に装着され、その親雲台によりパン方向および・またはチルト方向へ制御可能となっている。そのためこれら２台のカメラを同時に被写体に対し容易に正対する方向に制御し、被写体をいずれかのカメラの光軸中心部分に捕らえることができる。つまり、基準となるカメラを被写体と装置との距離を正対させた状態で２台のカメラと被写体との間で三角測量を正確に行うように制御可能となり、２台のカメラを連携させて距離測定することが可能となる。

また、上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のカメラ装置において、前記２台のカメラは少なくともズームカメラを含むことを特徴とする。さらに、請求項４に記載の発明は、上記請求項３において、前記電子カメラシステム装置は、広角レンズ機能カメラを第１の雲台手段上または第２の雲台手段上に備えていることを特徴とする。

以上、請求項３および請求項４に基づく本発明によれば、２台のカメラはズームカメラを含んでおり、親雲台の動きにより２台のカメラを備える子雲台を被写体に向けて正対させて、ズームカメラでズームアップすることにより被写体の詳細を画面中に捕捉することができる。また、広角カメラを備えることで常に全体像を監視しながら事故や監視対象物をズームアップして詳細を監視することが可能となる。

また、上記目的を達成するために、請求項６に記載の発明は、上記請求項５に記載のカメラ装置において、前記電子カメラシステム装置は、前記ズームカメラのオートフォーカス手段を含み、前記被写体が前記第２の雲台手段を制御する手段により前記２台のカメラのいずれかの光軸上に捉えられた時点で前記距離測定手段により距離測定を行い、前記ズームカメラのオートフォーカス手段は該測定手段により測定された距離情報を利用してオートフォーカスを行うことを特徴とする。さらに、請求項７に記載の発明は、上記請求項６において、前記電子カメラシステム装置は、前記広角カメラで被写体を捕捉する手段と、前記被写体を捕捉する手段により捕捉された被写体に前記装置を正対させる手段と、前記距離測定手段により測定された距離情報を前記ズームカメラにフォーカス信号として与える手段とを含むことを特徴とする。

以上、請求項６および請求項７に基づく本発明によれば、被写体に正対させた状態で２台のカメラにより装置と被写体との距離を測定し、その距離情報を出力信号として取り出したり、ズームカメラにフォーカス信号として利用することができる。

さらに、上記目的を達成するために、請求項８に記載の発明は、請求項２に記載のカメラ装置において、前記電子カメラシステム装置は、前記２台のカメラ間距離の可変手段を含むことを特徴とする。

以上、請求項８に基づく本発明によれば、親雲台上の２台のカメラ間距離は可変であるため被写体がカメラ装置と近接した位置にある場合は２台のカメラ間距離を狭め、より離れた場所の被写体を捕捉しようとする場合は出来るだけ２台のカメラ間距離を離間させてより精度の高い距離測定を行うことが出来るように構成しうる。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、雲台や複数カメラの数の増加、本発明に基づく装置、システム、方法を他の距離測定方法への応用など発明の趣旨の範囲で他の態様としても有効である。

このような構成により、本発明を用いた監視カメラシステムにおいては、被写体が画角の端などにあり、精密な距離測定が困難であった場合でも子雲台および親雲台の働きにより、迅速に被写体に常に正対した形で２台のカメラを位置付けすることが可能となり、結果的に、被写体をカメラ光軸上に近いところ（モニター画面の中心部分）で捕らえることが可能となり、三角測量による被写体とカメラ装置との距離を正確に測定することが可能となる。

また、本発明による雲台を利用することにより、複数カメラの位置関係を正確に保ちながら制御操作することにより、複数カメラによる複数画像の利用、目標対象物のスピーディかつ的確な捕捉、対象物までの距離、位置関係の測定、高速ズームフォーカス、など複数カメラによるより高度な多機能カメラシステムを達成できるなどの効果を有する。

また、本発明により得られたカメラ装置と被写体との距離情報をズームカメラのフォーカス情報として利用したり、距離情報として出力して監視カメラで必要となる記録データとしたり、画像記録情報と共に動体物と固定物との区別に利用したりすることも可能である。

さらに、親雲台上の２台のカメラ間距離を可変させて被写体がカメラ装置と近接した位置にある場合は２台のカメラ間距離を狭め、より離れた場所の被写体を捕捉しようとする場合は出来るだけ２台のカメラ間距離を離間させてより精度の高い距離測定を行うことが出来る効果がある。

本発明によるカメラ装置の説明図である。 本発明によるＰＴＺ雲台構成を示す説明図である。 本発明によるカメラ装置の画像モニターの説明図である。 本発明による距離測定方法を説明する図である。 本発明によるカメラシステムの信号処理ブロック図である。 本発明による他の実施例を示す説明図である。 本発明による他の実施例を示す説明図である。

（実施の形態１）
本発明を具体化した実施形態を図に基づいて説明する。図は説明の都合上模式的に描いてある。図１は本発明に係るビデオカメラ装置の一例を示す説明図で、パン・チルト雲台に取り付けられたズームレンズカメラと広角レンズカメラの複眼カメラユニットＡ１０と同様の複眼カメラユニットＢ２０との２ユニットからなるカメラ装置１００を構成している。

図１（正面図）において、広角レンズカメラ１０１とズームレンズカメラ１０２とがドーム状のカバーケース内に収められている。広角レンズカメラ１０１は支持体１０７上では支持体１０７に対し直角に配置されている。ズームレンズカメラ１０２は、パン（左右）方向およびチルト（上下）方向に回動可能な雲台１０３上に装着されている。これらズームカメラを操作するパン・チルト雲台は通称ＰＴＺ雲台と称されることもある。広角レンズカメラ１０１とズームカメラ１０２とは同じ軸上に配置され同じターゲット方向に向いている。この２つの複眼カメラユニットＡ１０により、広角レンズカメラで全体（より広い範囲）を捕らえ、その画角内においてＰＴＺ雲台操作により特定のターゲット（被写体）に向かってズームレンズカメラ１０２を操作（ズームアップ）し、より的確に被写体を捉えることができる。

同様に、複眼カメラユニットＢ２０は広角レンズカメラ１０４、ズームレンズカメラ１０５、およびＰＴＺ雲台１０６から構成されている。これら二つの複眼カメラユニットＡ１０およびユニットＢ２０は共通の支持体１０７上でＤだけ離間して配置されている。つまり２台の広角レンズカメラ１０２および１０４は支持体１０７上でＤだけ離間して支持体に直角方向に設置されている。さらに、この支持体１０７は、チルト（上下）方向回転制御体１０８およびパン（左右）回転制御体１０９に装着されている。つまり、これら二つのカメラユニットＡ１０およびユニットＢ２０は両方共ＰＴＺ雲台に装着され、同時に連動してパン方向およびチルト方向に制御されるようになっている。チルト回転制御体１０８およびパン回転制御体１０９はモータやプーリーまたはギアなどの動力源および動力伝達手段など（図示せず）により回転制御されている。

図１（側面図）では、支持体１０７上にカメラユニットが取り付けられ、広角レンズカメラ１０１上にＰＴＺ雲台に装着されたズームレンズカメラ１０２が搭載されている。ズームレンズカメラ１０２の光軸と広角レンズカメラ１０１の光軸とは規定（デフォルト）位置では同じ方向にある。このズームレンズカメラユニット１０２はＰＴＺ雲台１０３の操作によりズームレンズチルト軸１１０を中心として、チルト（上下）方向にθｚだけ回動操作される様子が示されている。また、ＰＴＺ雲台１０３の操作によりパン（左右）方向にも回動制御可能となっている。カメラユニット全体は、ユニットチルト軸１１１を中心としてカメラユニット全体がチルト（上下）方向にθｕだけ回動操作される様子が示されている。また、パン回転支持体１０９の回動操作によりユニット全体をパン（左右）方向へも回動操作可能である。

図２においては、図１に示すズームレンズカメラ１０２をパン・チルト操作するＰＴＺ雲台１０３、１０６の構成例を示す。ズームレンズカメラ１０２はズームカメラ支持枠１１２によりズームレンズチルト軸１１０を中心にチルト方向に回動制御可能なようにチルト回動軸体１１３により取り付けられ、ズームカメラ支持枠１１２は外側のプーリー１１４を介して駆動源となるモータ（図示せず）によりチルト方向に回動制御される。また、ズームカメラ支持枠１１２は外枠１１５に取り付けられている。外枠１１５はパン（左右）方向に回動制御可能なパン回動軸体１１６に装着され、その回動軸体１１６の回動により、パン（左右）方向に回動制御される構成となっている。

図２（側面図）では、ズームレンズカメラ１０２がプーリー１１４の回転によりチルト（上下）方向にθｔだけ回動する様子が図示され、図２（平面図）では、ズームレンズカメラ１０２が回動軸体１１６の回転によりパン（左右）方向にθｐだけ回動する様子が図示されている。

図１および図２に示す本発明による装置を監視カメラとして利用すると共に、比較的はなれた地点にある被写体との距離を測定する操作につき説明する。本発明は飛行場、駐車場、パーキングエリアなど広い場所で広範囲にわたって撮像範囲をカバーし、被写体との距離が比較的に離れている場所での監視カメラ、および交通事故や被写体の位置を特定する必要がある場合などの距離測定を行うことを想定して、例示的に説明する。

広角レンズカメラ１０１は監視場所における比較的広範囲のエリアをカバーし、撮影したモニター画像を画像情報信号として送出している。通常上述のような広域での監視カメラは監視地域全体をモニターする必要があり、そのためにいくつかの広角レンズカメラを多数配置しそれぞれの所定エリアを死角が生じないように全体をカバーする。したがって、これらの方法では広角レンズカメラが多く必要となり、またそれぞれのモニター受信機も複数必要となる。別の方法では、監視カメラを回転させながら３６０度全方位を監視する方法も提案されているが、この方法ではカメラの向いていない方向での死角が生じる欠点が生じる。

本発明では広角レンズカメラとズームレンズカメラの複数カメラユニットを２台配置することで、２台のカメラユニットを効果的に利用してかなり広域の監視を行うと共に、被写体との距離を測定する。この広角レンズカメラ１０１および１０４はそれぞれ画角が４５度以上の広角レンズであり、広角レンズカメラ２台でほぼ９０度以上のエリアを撮像範囲としてカバーしている。また、広角レンズカメラの上方にあるズームレンズカメラは広角レンズと同じ光軸方向を向いており、広角レンズの画角内で被写体の詳細をズームアップし、詳細な画像を撮像することができる。また、このズームレンズカメラ１０２および１０５はＰＴＺ雲台１０３および１０６によりパン・チルト方向に回動操作可能となっているため、広角レンズカメラが捉えた被写体を的確にズームアップすることができる。

これら広角レンズおよびズームレンズを含むカメラユニットＡおよびＢは、できるだけ距離の測定精度を上げるためにできるだけ離間して設置することが望ましいが、本発明では１ｍ程度の離間でも十分精度の高い測定が可能である。チルト回転制御体１０８およびパン回転制御体１０９により二つのカメラユニット全体が連動してパン・チルト回転制御される構成となっている。つまり、カメラユニット全体としてはチルト回転制御体１０８の回転によりθｕだけチルト回転可能であることに加え、ズームレンズカメラ１０２および１０５のＰＴＺ雲台１０３および１０６のチルト回転制御によりさらにθｔチルト回転が可能となる。また、パン回転制御体１０９の回転によりカメラユニット全体がパン回転制御が可能であることに加え、それぞれのズームカメラ用ＰＴＺ雲台１０３および１０６のパン回転操作を行うことで被写体を捉えて撮像するのにより的確なパン回転操作が可能となる。

まず、車、飛行機、列車、人などの移動体としての撮像目的物および距離測定目的物（被写体）が広角レンズ１０１もしくは１０４により捉えられると、チルト回転制御体１０８およびパン回転制御体１０９を制御してカメラユニットＡおよびＢを被写体とほぼ正対する方向に向ける。ここで、チルト回転制御体１０８およびパン回転制御体１０９の両方が図１および図２において設けられているが、これらの機能は目的に応じていずれか一方の機能でも達成できる。つまり、平面的な監視のみでチルト方向の監視が不要な場合はパン方向回転制御のみでも良いし、立体監視が必要な場合やカメラ設置場所の下方にできる死角をなくしたい場合はチルト回転制御体によりチルト方向の監視を行う必要がある。また、説明の都合上、パン回転を左右回転、チルト回転を上下回転として説明するが、カメラユニットやカメラ装置の取り付け方向により回転方向が変わることは当然である。

距離測定に際して、まずカメラユニットＡ１０およびユニットＢ２０はいずれも支持体１０７に対し直角方向にデフォルト設定されている。カメラユニットＡ１０を被写体と正対させるように支持体１０７を追尾する。移動体は常に移動しているためチルト回動制御体１０８およびパン回動制御体１０９とは移動体を追尾することとなる。カメラユニットＡ１０およびユニットＢ２０と被写体を結ぶ三点による三角測量を実施する。この場合、広角レンズカメラ１０１および１０４を用いても、ズームレンズカメラ１０２および１０５を用いても良いが、ＡおよびＢのそれぞれのカメラの焦点距離は同じものを使用する必要がある。

図３はカメラユニットＡ１０およびユニットＢ２０のモニター出力画像のモニター３００を示している。それぞれのカメラユニット画像はモニターＡ３０１およびモニターＢ３０２上に示され、大画面上はワイドレンズカメラの画像が全体を捉え、カメラユニットＡ１０のズームカメラレンズの画像が小画面３０３上に、ユニットＢ２０のズームカメラレンズの画像が小画面３０４上に表示されている。

このモニターの例示ではカメラユニットＡ１０およびユニットＢ２０の画像が２分割画面２０１，２０２により左右に表示され、それぞれ広角およびズームカメラがピクチャーインピクチャー画像として表示され、１画面上にすべて表示されているが、これらのモニター画像は個別のモニターディスプレイにより別々の表示としてもよい。

このディスプレイは監視モニターとして機能する他、特定された被写体との距離を測定するためにタッチパネルやリモコン操作により監視者とモニター機器との間でインターラクティブ（双方向）操作ができるのが望ましい。つまり、移動体や不審者を画面上で検知し、その被写体を詳細に撮影したり、被写体との距離を測定しようとする場合、監視者はモニター上ですばやく特定しカメラ装置によるズームアップや移動の自動追尾を開始する必要がある。そのためにタッチパネル上でタッチペン３０５などを用いれば迅速に被写体対象物を特定することが可能となる。

図４において本発明における距離測定につき説明する。まず、カメラユニットＡのモニター画面上で移動する被写体２００を中央位置に捉え被写体を特定する。カメラユニットの広角レンズカメラまたはズームレンズカメラは支持体１０７に対して直角にデフォルト設定されているので、移動する被写体２００に対しカメラユニットＡおよびユニットＢは正対することとなる。カメラユニットＡが被写体に正対した時点で、カメラユニットＡのモニター画面３０１およびカメラユニットＢのモニター画面３０２上の被写体像は、ユニットＡのカメラモニター３０１上ではほぼ中央に被写体像が位置し、ユニットＢの

これにより被写体２００とカメラ装置との距離ＬはユニットＢのカメラモニター上の水平方向のピクセル数を計算して算出することができる。つまり、カメラの焦点距離をｆ、カメラユニットＡおよびＢ間

きる。

本実施例ではカメラユニットＡをカメラユニットＡの光軸Ｘａ上に捉えているためカメラユニットＡのモニター３０１上ではモニター中心に被写体が捉えられる。その場合カメラユニットＢは被写体に

ｄだけずれが生じる。

ル数から算定することもできる。１／４型ＣＣＤでは水平寸法ｗ＝３．６ｍｍであり、ＣＣＤの水平方向の画素数は通常６４０ピクセルであることを利用して、水平方向画素数を算しより正確な距離を表

ることができる。

また、他の三角測量方法としては、カメラユニットＡが被写体に正対した状態で、カメラユニットＢ

する必要があり、支持体１０７に対しカメラユニットＡおよびＢが直角を保つよう取り付け設定を厳密

図５はこれら一連の制御の流れおよび距離情報を出力するまでの信号処理ブロック図を示す。図５においてカメラユニットＡ１０およびユニットＢ２０の画像情報信号は図３で示したモニター３００のスクリーン上に表示される。

モニター３００はカメラユニットＡ１０およびＢ２０の広角レンズカメラ１０１、１０４および・またはズームレンズカメラ１０２，１０５の画像出力をそれぞれ表示すると共に、タッチパネルなどの手段により移動体被写体の追尾機能を有している。つまり、車や飛行機、または人などの移動体をタッチパネルスクリーン上で画像特定すると、画像認識を行い、その移動画像を特定して追尾する機能を有している。上記被写体の特定はタッチパネル手段でなくても被写体特定が可能となる画像認識手段であれば手動特定でもかまわないし、かならずしも移動体でなく静止物体でも特定可能である。

モニター画面上で監視人がカメラユニットＡ１０の広角レンズ１０１により捉えられた被写体をタッチペン３０５などで特定すると、被写体特定部４０１はモニター画面上の被写体の位置および形状を画像認識する。特定され画像認識された画像情報は被写体位置信号検出部４０２に送られる。特に、移動体の場合は画像認識により、移動体を追尾しながら撮影し被写体の位置を検出する。モニター画像上で被写体を一度特定すれば移動体認識機能などで自動的に追尾することが可能である。これらの自動追尾技術については種々提案されており詳述しない。

被写体位置信号検出部４０２では、被写体特定部４０１で特定された時点での被写体の水平および垂直の位置信号を検出し、支持体用制御信号発生部４０３へ位置信号を送出する。

支持体用制御信号発生部４０３では、入力された水平位置信号を支持体用パン制御部４０４へ送り、垂直位置信号を支持体用チルト制御部４０５へ送り出す。支持体用パン制御部４０４は水平位置信号によりパン回転制御体１０９の駆動源（モータやプーリー、ギアなど）を制御し、支持体用チルト制御部４０５は垂直位置信号によりチルト回転制御体１０８の駆動源（モータやプーリー、ギアなど）を制御し、カメラユニットＡ１０の広角レンズ１０１の光軸上に被写体を捉えるよう支持体１０７を操作する。

一方、カメラユニットＡ１０およびＢ２０の広角カメラ１０１および１０４で捉えられた被写体の出力信号はＣＣＤセンサーの位置情報検出部４０６および４０７へ送られカメラＡおよびカメラＢの広角レンズでとらえられた被写体のＣＣＤセンサー上での位置が検出される。それぞれの位置情報は比較部４０８へ送出され、比較部４０８においてそれぞれの位置情報を比較しその差をずれ量として算出し、

により距離情報を演算し距離情報出力として出力する。上記により得られた距離情報出力はモニター画像と共に監視モニター情報として記録したり、ズームレンズカメラのフォーカス情報として利用される。

また、被写体位置信号検出部４０２の出力信号はカメラＢ用制御信号発生部４１１へも送出される。カメラＢ用制御信号発生部４１１の出力は水平位置信号がカメラＢ用パン制御部４１２へ送り込まれ、垂直位置信号がカメラＢ用チルト制御部４１３へ送り込まれる。カメラユニットＢ用パン制御部４１２は水平位置信号によりカメラユニットＢ２０のＰＴＺ雲台のパン回転制御体の駆動源（モータやプーリー、ギアなど）を制御し、支持体用チルト制御部４１３は垂直位置信号により同じくＰＴＺ雲台のチルト回転制御体の駆動源（モータやプーリー、ギアなど）を制御し、カメラユニットＢ２０のズームレンズカメラ１０５を特定された被写体にターゲットを合わせ被写体の詳細撮像を行う。

以上の構成においては、まず２つの広角レンズカメラで被写体を捉え、被写体までの距離を測定しているが、ズームレンズカメラ広角レンズカメラを全体画像の把握に用いて、一旦被写体が特定されれば、２つの離間したズームレンズカメラを支持体に対し直角のデフォルト位置に設定し、同じ焦点距離値として、より侠角度での距離測定に用いることも可能である。

また、広角レンズカメラとＰＴＺ雲台上のズームレンズカメラとをユニットにしたものを２台雲台に装着された支持体上に配置することで、距離測定機能を備えた監視カメラとして多機能な利用方法を提供する。監視カメラにおいては、異常物体や犯罪者などの撮像による特定や時間、場所などの特定を行い画像およびデータ情報として記録する必要がある。例えば、駐車場での車両番号の特定、コンビニ店などでの犯罪者特定、交通事故における事故状況の把握などにおいては、複数のカメラを用いることで、全体状況の撮像と詳細部分の撮像を可能としたり、ダイナミックレンジを変えた複数のカメラで逆光中でも詳細部分の確認を可能としたり、ホワイトバランスを変えた複数のカメラにより同一被写体であってもより正確な色あいを再現したり、一方を赤外レンズにして暗視状態でも明るい状態でも撮像可能にするなどの種々の用途が広がり、に加え被写体との距離を測定し、距離データを取得することが可能となる。

（実施の形態２）
図６は本発明の別の実施形態を示す。図５において、カメラユニットＡ１０およびＢ２０は支持体１０７上に配置されており、この支持体１０７はパン回転制御部１０９とチルト回転制御部１０８とにより上下、左右方向に回転制御される構成となっている。さらに、カメラユニットＡ１０はカメラユニットＢ２０との離間距離を変更できる構成となっている。

図６において、カメラユニットＡ１０は支持体１０７の下方にある制御モータ５０１に連結された移動機構５０２と連結されており、支持体１０７上でカメラユニットＢ２０との離間距離を変えることが可能となっている。

カメラユニットＡ１０およびＢ２０の離間距離はカメラの利用目的により異なってくる。つまり、できるだけ遠くの被写体とカメラ装置との距離を測定しようとする場合はカメラユニットＡ１０およびＢ２０との離間距離はできるだけ離れて設置した方がより正確な距離を測定できる。しかし、カメラ装置の近くの被写体を撮像しながら距離を測定使用とする場合はそれぞれのカメラユニットの離間距離は近い方が撮像の利便性などで好都合である場合も生じる。

また、複数カメラによる立体画像を撮像する場合、人の目の離間距離である６５ｍｍ程度で微調整する必要もある。つまり、立体画像を撮像する場合は人の目の離間距離程度が望ましい。また、上記の例では被写体とカメラ装置との距離を測定する用途につき説明したが、２台のカメラで被写体の大きさや垂直方向の距離を測定しようとする場合も２台のカメラの離間距離は離れている必要はない。これら複眼カメラ装置をこれらの多くの用途に適合するためには２台のカメラの離間距離を目的に合わせて可変にできれば極めて利便性が向上する。

（実施の形態３）
図７は他の実施形態を示す。図７において、カメラユニットＡ４００は固定レンズカメラ６０１が支持体１０７上で支持体１０７とは直角方向に装着されている。また、カメラユニットＢ５００はズームレンズ６０２がＰＴＺ雲台６０３に取り付けられた状態でユニットとして支持体１０７上に装着されている。支持体１０７は支持体をチルト方向に回転制御させるチルト回転制御体１０８および支持体１０７をパン方向に回転制御させるパン回転制御体１０９と連携するよう構成されており、カメラユニットＡ４００およびＢ５００は支持体の動きに応じてパン・チルト（上下、左右）方向に回転制御される。

この方式においては、カメラユニットＡ４００が雲台上の支持体１０７に装着された固定カメラであり、他方のカメラユニットＢ５００が雲台上の支持体１０７にＰＴＺ雲台を介して装着されている構成となっている。そのため、これらを用いて監視カメラを構成し、被写体との距離測定を行う場合、まずそれぞれのカメラ６０１および６０２は同じ焦点距離のカメラを使用する必要がある。設定時はそれぞれのカメラユニットＡ４００およびＢ５００はデフォルト状態で支持体１０７に直角に配置される。

距離測定操作において、まずカメラユニットＡ４００のカメラにより全体を把握し被写体を特定し、モニター上でカメラＡ４００を基準カメラとして距離測定指示をタッチペンなどにより行う。測定指示により図５で説明したプロセスにより支持体１０７を回動制御しカメラユニットＡ４００を被写体に正対させる。この時点でカメラユニットＢ５００のカメラは支持体１０７と直角のデフォルト方向にあり、前述のプロセスと同様にカメラユニットＢ５００のＣＣＤセンサーで検知した画像の中心位置からのずれ量をピクセル数から換算して演算処理し、被写体とカメラ装置との距離を測定することができる。

距離測定を完了した段階で、被写体の位置情報をカメラユニットＢ５００のＰＴＺ雲台６０３制御信号として与えズームカメラ６０２を被写体に向け、得られた距離情報をズームカメラに与え、ズームカメラのフォーカス操作を行うと共に、ズーム操作により被写体の詳細を捉える。

この方式では広角レンズカメラ２台を利用する方法に比べカバーする監視領域が狭くなるが、構成が簡易となり、カメラ数も少なくなる利点があり、目的、用途に応じてこれらの方式を適宜利用することが出来る。

以上の構成により、比較的距離のある位置に被写体がある場合でも簡単な雲台構成により、被写体を的確に捉え、正確な距離測定を行うことができると共に、複数のカメラユニットにより広範囲での監視モニタリングが可能となり、かつ的確に被写体の詳細撮像など多機能の撮像が可能となる。上記の実施形態ではビデオカメラのズームレンズカメラと広角レンズカメラとの複数組み合わせによる被写体とカメラ装置との距離測定および監視カメラ用としての画像撮影に適した簡易な雲台構成を示したが、本発明はビデオカメラに限らず、スチルカメラやまた画像撮影を本来の目的としない距離測定用雲台構成としても種々の用途に応用することができる。

１０ カメラユニットＡ
２０ カメラユニットＢ
１００ カメラ装置
１０１ 広角レンズカメラ
１０２ ズームレンズカメラ
１０３ ＰＴＺ雲台
１０４ 広角レンズカメラ
１０５ ズームレンズカメラ
１０６ ＰＴＺ雲台
１０７ 支持体
１０８ チルト回転制御体
１０９ パン回転制御体
１１０ ズームレンズチルト軸
１１１ カメラユニットチルト軸
１１２ ズームカメラ支持枠
１１３ チルト回動軸体
１１４ プーリー
１１５ ズームカメラ外枠
１１６ パン回動軸体
１０８ チルト回転制御体
２００ 被写体
３００ モニター
３０１ モニターＡ画像
３０２ モニターＢ画像
３０３ モニター子画面画像
３０４ モニター子画面画像
３０５ タッチペン
４０１ 被写体特定部
４０２ 被写体位置信号検出部
４０３ 支持体用制御信号発生部
４０４ 支持体用パン制御部
４０５ 支持体用チルト制御部
４０６ ＣＣＤ位置情報検出部
４０７ ＣＣＤ位置情報検出部
４０８ 比較部

４１０ 距離情報出力部
５０１ 制御モータ
５０２ 移動機構

Claims (9)

1. 複数のカメラシステム用雲台装置において、前記複数のカメラの少なくとも１つを搭載し、該カメラをパン方向およびチルト方向に制御可能とする第１の雲台手段と、前記第１の雲台手段に搭載されたカメラを含む少なくとも２つのカメラをパン方向またはチルト方向に制御可能とする第２の雲台手段と、から成り、前記少なくとも２つのカメラは第２の雲台上で離間して装着されていることを特徴とする装置。
2. ２台のカメラから成る電子カメラシステム装置において、前記カメラの少なくとも１つを搭載し、該カメラをパン方向およびチルト方向に制御可能とする第１の雲台手段と、前記２台のカメラおよび前記第１の雲台手段を搭載し、該カメラおよび第１の雲台手段をパン方向およびチルト方向に制御可能とする第２の雲台手段と、前記２台のカメラを連携して操作可能とする手段とを含むことを特徴とする装置。
3. 前記２台のカメラは少なくともズームカメラを含むことを特徴とする請求項２に記載の電子カメラシステム装置。
4. 前記電子カメラシステム装置は、広角レンズ機能カメラを第１の雲台手段上または第２の雲台手段上に備えていることを特徴とする請求項３に記載の装置。
5. 前記電子カメラシステム装置は、前記２台のカメラによる被写体と該装置間の距離測定手段と、前記被写体が前記２台のカメラのいずれかの光軸上で捉えるように第２の雲台手段を制御する手段とを、含むことを特徴とする請求項２に記載の電子カメラシステム装置。
6. 前記電子カメラシステム装置は、前記ズームカメラのオートフォーカス手段を含み、前記被写体が前記第２の雲台手段を制御する手段により前記２台のカメラのいずれかの光軸上に捉えられた時点で前記距離測定手段により距離測定を行い、前記ズームカメラのオートフォーカス手段は該測定手段により測定された距離情報を利用してオートフォーカスを行うことを特徴とする請求項５に記載の電子カメラシステム装置。
7. 前記電子カメラシステム装置は、前記広角カメラで被写体を捕捉する手段と、前記被写体を捕捉する手段により捕捉された被写体に前記装置を正対させる手段と、前記距離測定手段により測定された距離情報を前記ズームカメラにフォーカス信号として与える手段とを含むことを特徴とする請求項６に記載の電子カメラシステム装置。
8. 前記電子カメラシステム装置は、前記２台のカメラ間距離の可変手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
9. 複数カメラ装置において、パン方向およびチルト方向に制御可能な第１の雲台手段により該第１の雲台手段に装着されたズームカメラを制御するステップと、パン方向およびチルト方向に制御可能な第２の雲台により該第２の雲台手段に装着された前記第１の雲台手段を制御するステップと、前記カメラで被写体を捕捉するステップと、前記捕捉された被写体に向けて前記第２の雲台手段を制御し前記装置を前記被写体に正対させるステップと、前記装置が被写体を捕捉し、正対した時点で前記装置と被写体との間の距離を測定し、距離情報を発生させるステップと、を含む前記カメラ装置と被写体間の距離測定方法。

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