JP2975975B2 - 水中移動カメラ撮影装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、競泳プールの底に軌
道レールを敷き、水中カメラを泳者の泳ぎの速さに追従
させて移動させて連続撮影する水中移動カメラ撮影装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】プールの底の水中固定カメラを設置して
選手の側面映像を撮影し、フォームの改善や矯正等に利
用していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、水中固
定カメラで撮影できる範囲は限られているので、連続し
た腕のかき、足のけりなどを解析するのは十分でなかっ
た。この発明はこのような課題を解決するためなされた
もので、選手の泳ぎの速さにあわせてカメラを移動さ
せ、選手の動作をすべて撮影することのできる水中移動
カメラ撮影装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る水中移動カメラ撮影装置は、プールの底
に敷設した軌道レール上にビデオカメラを搭載したカメ
ラ台車を走行可能に設置するとともに、このカメラ台車
を牽引するワイヤ等の牽引手段と、ワイヤ等の牽引手段
に牽引力を供給してカメラ台車を牽引走行させるための
水中モータユニットとをプール内に配置し、プールサイ
ドに前記水中モータユニットの運転を制御する走行制御
部を備えたことを特徴とする。なお、カメラ台車は、軌
道レールの上面に接するメイン車輪および軌道レールの
下面に接する浮き上がり防止ローラを備える構成とする
のが望ましい。

【０００５】

【作用】水中モータユニットを運転することよりワイヤ
等の牽引手段を介してカメラ台車を軌道レール上で走行
させ、カメラ台車に搭載したビデオカメラで選手の動作
を連続的に撮影することができる。なお、カメラ台車は
メイン車輪ならびに浮き上がり防止ローラを介して軌道
レールに接する構造とすることで、浮力を受けても安定
に走行させることができる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。図１はこの発明に係る水中移動カメラ撮影
装置の全体構成図である。水中移動カメラ撮影装置１
は、プールＰの底に敷設された軌道レール２と、この軌
道レール２上を牽引ワイヤ３で牽引されて走行するカメ
ラ台車４と、カメラ台車４を牽引駆動するための水中モ
ータユニット５と、牽引ワイヤ３の張力を調整するため
のテンションユニット６とが水中に設置され、プールサ
イドには水中モータユニット５へ電力を供給するサーボ
アンプユニット７と、カメラ台車４の走行を制御する走
行制御部８と、走行制御部８から供給されるカメラ姿勢
信号に基づいてカメラ台車４に搭載されたビデオカメラ
の姿勢を制御するカメラ制御部９と、ビデオカメラで撮
影した映像を表示するモニタディスプレイ１０と、パー
ソナルコンピュータ１１と、パーソナルコンピュータ用
のディスプレイ１２とからなる。軌道レール２の両端部
には、カメラ台車４がオーバーランした際のストッパ１
３ａ，１３ｂを設けている。

【０００７】図２はカメラ台車の牽引構造を示す説明図
である。軌道レール２は、例えば４コースと５コースと
の間にコースロープ（図示しない）下方のプール底に設
置される。牽引ワイヤ３の一端をカメラ台車４の一端側
に設けたフック４ａに掛けて、水中モータユニット５に
設けた原点側の駆動ドラム５ａを通し、カメラ台車４の
下部を通してテンションユニット６に設けたテンション
プーリ６ａで折り返し、カメラ台車４の他端側に設けた
フック４ｂに牽引ワイヤ３の他端を取り付ける。

【０００８】軌道レール２の両端部近傍には、減速位置
センサ１４ａ，１４ｂと、停止位置センサ１５ａ，１５
ｂを設けている。符号１６は位置センサケーブル、１７
はモータケーブル、１８はカメラケーブルである。カメ
ラケーブル１８は、カメラ台車４の走行を妨げないよう
に、十分な余裕長をもってプールＰの底に配設し、プー
ルＰの縁の略中央部からプールサイドに引き上げてい
る。

【０００９】軌道レール２は、水中での敷設、撤去作業
が容易に行なえるよう基本モジュール２ａを複数本連結
する構成としている。５０メートルプールの場合、幅３
００ｍｍ、長さ１５００ｍｍ、高さ約６０ｍｍの基本モ
ジュール２ａを３１本連結し、折り返し点側のテンショ
ンユニット４に設けられた軌道レール部と合せて、約４
７メートルの走行範囲を得る。２５メートルプールの場
合、基本モジュール２ａを１４本接続して、約２１メー
トルの走行範囲を得るようにしている。

【００１０】図３は軌道レールの接続構造を示す説明図
で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。基本モジ
ュール（単位長レール）２ａは、ステンレス製の基板２
ｂにステンレス製の一対のアングル２ｃ，２ｃを取り付
け、各アングル２ｃの立ち上がり面の内側に樹脂製で逆
Ｌ字型のレール２ｄ，２ｄの基端部を取り付けている
（図１０参照）。そして、各レール２ｄ，２ｄの一端側
に突起部２ｅ，２ｅを形成するとともに、各レール２
ｄ，２ｄの他端側に前記突起部２ｅ，２ｅが嵌合する凹
部２ｆ，２ｆを形成して、各基本モジュール２ａ，２ａ
が接続された状態でレール軌道基準面Ｒに段差が生じな
いようにして、上下方向の振れを防止している。これに
よって、プール底面の水勾配に対しても、上下の振れを
最小にしている。また、アングル２ｃの立ち上がり部の
一端側に突出部２ｇ，２ｇを設け、各基本モジュール２
ａ，２ａが接続された状態で、前記突出部２ｇ，２ｇの
内側面がが樹脂製のレール２ｃ，２ｃの基端部（垂直
部）の側面に接合されて、横方向の振れを防止してい
る。以上の構造をとることによって、水中での各モジュ
ール２ａの接続を容易にするとともに、上下振れ、横振
れを防止している。

【００１１】図４は水中モータユニットの平面図、図５
は駆動ドラムの縦断面図である。水中モータユニット５
は、ステンレス製の基板５ｂにモータ取り付け台５ｃを
介して減速機５ｄならびに水中モータ５ｅ（図１参照）
を取り付けている。水中モータユニット５の持ち運びを
容易にするために、基板５ｂの４隅には取手５ｆを設け
ている。牽引ワイヤ３は一対の幅寄せプーリ５ｇに挟ま
れる形で駆動ドラム５ａに巻き掛けられる。基板５ｂの
一端側には軌道レール差込用の金具５ｈ，５ｈを設け、
この金具５ｈ，５ｈに軌道レール２を構成する基本モジ
ュール２ａを接続する構造としている。図５に示すよう
に、駆動ドラム５ａのプーリ溝５ｉには例えばネオプレ
ンゴム製のすべり防止材５ｊを介設して牽引ワイヤ３に
駆動力が確実に伝達されるようにしている。

【００１２】図６はテンションユニットの平面図であ
る。テンションユニット６は、ステンレス製の基板６ｂ
の一端側に例えば９００ｍｍ程度の軌道レール２６を設
けるとともに、他端側にテンション調整機構６ｃを設け
ている。軌道レール２６の終端部には、ストッパ１３
ｂ，１３ｂを設けている。また、軌道レール２６の先端
部は、図３に示したように、基本モジュール２ａと嵌合
接続が可能な構造としている。テンション調整機構６ｃ
は、送りピッチの大きい粗調整用ねじ６ｄを回すことで
粗調整用ガイド６ｅ，６ｅに沿って摺動される粗調整用
摺動板６ｆと、精調整ハンドル６ｇを備えた送りピッチ
の細かい精調整用ねじ６ｈを回すことによって、粗調整
用手動板６ｆ上に設けた精調整用ガイド６ｉ，６ｉに沿
って摺動される精調整用摺動板６ｊとからなる。テンシ
ョンプーリ６ａは精調整用摺動板６ｊに取り付けてい
る。図２に示したように、牽引ワイヤ３の接続を行なっ
た後に、粗調整用ねじ６ｄを回して適当なテンションを
与えた後は、精調整ハンドル６ｇを用いてワイヤテンシ
ョンが例えば５０〜６０ｋｇｆ程度になるよう調整す
る。粗調整を設けたのは、水中での調整作業時間を短縮
するためである。

【００１３】図７はカメラ台車の側面図、図８は同平面
図、図９はビデオカメラの旋回・傾斜機構を示す模式構
造図である。カメラ台車４は走行用の車輪を備えた流線
形のカプセルカバー４１と、防水構造のカメラカプセル
４２とからなる。カメラカプセル４２は、ステンレスか
らなる箱型のカプセル本体４３の上面に防水パッキン４
５を介して透明半球形状のカプセルドーム４４を複数の
ボルト４６…（図８参照）を用いて取り付けている。カ
メラ台車４は軌道レール２上を往復動するため、カプセ
ルカバー４１は前方、後方ともに対称な流線形状として
いる。

【００１４】図９に示すように、カメラカプセル４２内
にはビデオカメラ５０を設けている。ビデオカメラ５０
は、回転台５１上に設けたコ字状の枠体５１ａに揺動自
在に取り付けている。旋回用の直流モータ５２を正また
は逆回転駆動することでウォームギヤ５３とこれに噛合
するギヤ５４を回動させて回転台５１を水平回動させる
とともに、ウォームギヤ５３と同軸上に配置したギヤ５
５とこれに噛合するギヤ５６を介して旋回軸用のポテン
ショメータ５７を回動させ、このポテンショメータ５７
から旋回位置に関する電気信号を取り出すようにしてい
る。

【００１５】揺動用の直流モータ５８は回転台５１上に
取り付けている。この直流モータ５８を正または逆回転
駆動することで、減速ギヤ機構５９を介してウォームギ
ヤ６０とこれに噛合するギヤ６１を回動させ、揺動軸６
２に連結されたビデオカメラ５０を揺動させるととも
に、揺動軸用のポテンショメータ６３から揺動位置に関
する電気信号を取り出すようにしている。なお、この図
はビデオカメラ５０の旋回・揺動機構の主要部を示した
もので、各モータ５２，５８の取り付け構造、各ポテン
ショメータの固定構造、軸受等は図示を省略している。

【００１６】ビデオカメラ５０の旋回軸と揺動軸の交点
（図示Ａ点）は、透明半球状のカプセルドーム４４の球
体中心点に位置させている。カプセルドーム４４は、ア
クリル等の複屈折のない材料を加熱真空成形加工等し
て、真球度３／１００程度のものを得ている。ビデオカ
メラ５０の旋回軸と揺動軸との交点Ａを半球の中心点と
し、ビデオカメラ５０がどのような姿勢に設定してもビ
デオカメラ５０のレンズ光軸とカプセルドーム４４の壁
面は直交するようにして、ドーム部材による画像の乱れ
や画質の低下が生じないようにしている。

【００１７】図８に示すように、カメラケーブル１８と
カメラカプセル４２との接続には防水型のコネクタ６４
を用いている。カメラケーブル１８はカメラカプセル４
２の側面に取り付けられた固定金具６５に保持固定され
るとともに、カプセルカバー４１の側面に設けたケーブ
ル固定部６６の保持固定されて、水中に延出される。

【００１８】図１０は走行車輪の構造を示す説明図であ
る。軌道レール２のレール軌道基準面（上面）Ｒに接す
るメイン車輪７１は、カプセルカバー４１の底板７２か
ら垂下されたメイン車輪取り付け足７３，７３に回転自
在に軸止されている。カメラ台車４を水中で牽引走行さ
せた際にカメラ台車４が軌道レール２から浮き上がらな
いようにするため、レール２ｄの水平部の下側に接する
浮き上がり防止ローラ７４，７４を設けている。この浮
き上がり防止ローラ７４，７４は、カプセルカバー４１
の底板７２に取り付けられレール軌道幅よりも外方へ延
出された腕部材７５を介して回転自在に軸止している。
さらに、カメラ台車４の横振れを防止するための横振れ
防止ローラ７６，７６を一対のレール２ｄの垂直部内方
面に接する構造としている。この横振れ防止ローラ７
６，７６は、カプセルカバー４１の底板７２から垂下さ
れた横振れ防止ローラ取り付け足７７，７７に回転自在
に軸止されている。なお、横振れ防止ローラ取り付け足
７７，７７と前述の腕部材７５，７５とを一体的に形成
してもよい。また、メイン車輪取り付け足７３，７３を
図示よりもさらに下方へ延出して、その延出部（図示し
ない）に横振れ防止ローラ７６，７６を取り付けるよう
にしてもよい。

【００１９】カプセルカバー４１の底板７２の中央部か
ら遮光板７８を垂下している。この遮光板７８は、図２
に示した減速位置ならびに停止位置用の各センサ１３，
１４にカメラ台車４の位置情報を与えるためのものであ
る。各位置センサ１３，１４は、一端側に投光素子を他
端側に受光素子を設けた光遮断型のセンサを用いてお
り、投光素子から受光素子へ投光されている光を遮光板
７８が遮ることでそのセンサ位置にカメラ台車４がある
ことを検出するようにしている。

【００２０】図７に示すように、各メイン車輪７１，７
１はカメラ台車４の中央よりに配設してカメラカプセル
４２の重量を有効に受けるとともに、浮き上がり防止ロ
ーラ７４，７４はカメラ台車４の端部側にそれぞれ配設
して、カメラ台車４の浮き上がりを防止するようにして
いる。

【００２１】カメラ台車４は、基本モジュール２ａの連
結作業途中、もしくは、連結された基本モジュール２ａ
の一箇所を抜いて、各車輪およびローラをレール２ｄへ
挿入することで、軌道レール上に取り付ける。

【００２２】図１１は水中移動カメラ撮影装置の電気系
統構成図、図１２は走行制御部の操作パネルの説明図で
ある。商用電源（ＡＣ１００Ｖ）は安定化電源１９を介
してサーボアンプユニット７へ供給される。サーボアン
プユニット７は、走行制御部８から供給される運転方向
・速度指令信号８ａに基づいて水中モータユニット５へ
供給する電流ならびに直流電源の極性を制御するととも
に、水中モータユニット５内に設けたエンコーダ（図示
しない）で検出したモータの回転位置もしくは駆動ドラ
ム２ａの回転位置に関する回転位置信号７ａを走行制御
部８へ供給するよう構成している。なお、水中モータ５
ｅは、直流分巻型で水中仕様のギヤードモータを用いて
いる。

【００２３】走行制御部８は、原点側の停止位置センサ
１５ａ、復路側（原点側）の減速位置センサ１４ａ、往
路側（折り返し点側）の減速位置センサ１５ｂ、ならび
に、折り返し点側の停止位置センサ１５ｂの検出信号に
基づいてカメラ台車４の走行を制御する。走行制御部８
は、各位置センサの異常や位置センサケーブル１６の断
線、接続不充分等によって正規の信号が得られずカメラ
台車４がオーバーランすることがないよう、遮蔽型の各
位置センサ１４，１５のすべての受光出力が得られた場
合に、カメラ台車４の運転を許可するよう構成してい
る。

【００２４】いま、カメラ台車４が原点側（水中モータ
ユニット側）の原点位置から折り返し点に向って走行し
（往路運転）、カメラ台車４の下部に設けて遮光板７８
が往路側の減速位置センサ１５ｂの投光を遮蔽すると、
この減速位置センサ１５ｂからの信号に基づいて走行制
御部８は減速に係る速度指令８ａを発生し、次いで往路
側の停止位置センサ１４ｂによってカメラ台車４が停止
位置に達したことを検知した時点で、停止に係る指令８
ａを出力する。そして、運転方向を反転する指令ととも
に極低速での運転指令８ａをサーボアンプユニット７へ
供給し、カメラ台車４がわずかに復路運転され、停止位
置センサ１４ｂの遮光が解除された時点で停止指令８ａ
を出力してカメラ台車４を停止させる。この位置が復路
側の基点位置となる。

【００２５】そして、復路運転要求が与えられ、カメラ
台車４が復路運転されて復路側（原点側）の減速位置セ
ンサ１４ａの位置に達すると、この減速位置センサ１４
ａの検出出力に基づいてカメラ台車４の減速がなされ、
原点側の停止位置センサ１５ａが遮光状態となった時点
で、カメラ台車４は一旦停止された後、わずかに往路運
転されて原点側の停止位置センサ１５ａが受光状態とな
った時点でカメラ台車４は停止される。この位置がカメ
ラ台車４の原点位置となる。

【００２６】走行制御部８は、サーボアンプユニット７
からの回転位置情報７ａに基づいて、カメラ台車４の原
点位置からの移動距離（カメラ台車の位置）を求めて、
操作パネル８０のカメラ位置表示部８１に表示する（図
１２参照）。また、回転位置情報７ａに基づいてカメラ
台車４の移動速度を求めて、操作パネル８０のカメラ速
度表示部８２に表示する。操作パネル８０には、往路運
転ボタン８３、復路運転開始ボタン８４、ならびに停止
ボタン８５が設けられており、運転モード選択スイッチ
８６で手動運転を選択した場合は、これらのボタン８
３，８４，８５による運転が可能となり、カメラ台車４
の移動速度は速度設定つまみ８７によって設定すること
ができる。移動速度は最大２．５メートル／秒まで設定
できるようにしている。カメラ台車４が原点位置にある
ときは原点確認ランプ８８が点灯し、所定の走行範囲を
オーバーした場合や、原点位置への復帰ができない場合
は位置エラーランプ８９が点灯する。

【００２７】カメラ台車４に搭載されたビデオカメラ５
０の姿勢は、水平旋回設定つまみ９０ならびに傾斜設定
つまみ９１を操作することで制御することができる。水
平旋回は±１７５度、傾斜（揺動）は垂直を０度として
±８０度の範囲で設定できるようにしている。これらの
指令制御入力はカメラ姿勢信号８ｂとしてカメラ制御部
９へ供給され、カメラ制御部９で図９に示した各直流モ
ータ５２，５８に対する供給電圧信号に変換され、カメ
ラケーブル１８を介してカメラカプセル４２内の旋回用
および揺動用の直流モータ５２，５８へ供給されるとと
もに、各ポテンショメータ５７，６３で検出された位置
信号に基づいてカメラ姿勢のフィードバック制御がなさ
れる。ビデオカメラ５０で撮影した画像信号はカメラ制
御部９で増幅等の信号処理が施されてモニタディスプレ
イ１０へ供給されて、水中カメラでとらえた選手の映像
等が画像表示される。符号９２は電源スイッチである。

【００２８】運転モード選択スイッチ８６を自動側に切
換えた場合、この走行制御部８とＲＳ−２３２Ｃ等の情
報伝送路２０で接続されたパーソナルコンピュータ１１
から同様な操作を行なうことができる。したがって、パ
ーソナルコンピュータ１１側に各種の自動運転プログラ
ムを準備しておけば、自動運転を行なわせることができ
る。また、ビデオカメラ５０でとらえた映像信号９ａを
パーソナルコンピュータ１１へ供給し、パーソナルコン
ピュータ１１内の設けた画像処理手段で選手の識別を行
ない、選手が常に画面の所定の位置となるようカメラ台
車４の運転を自動制御することも可能である。

【００２９】往路運転時と復路運転時ではビデオカメラ
５０の水平旋回角度を１８０度変更しないと選手の映像
が上下逆となるので、走行制御部８はカメラ台車４が原
点もしくは折り返し点に達してから所定時間後にビデオ
カメラ５０の旋回角度を１８０度自動変更させる動作モ
ードも備えている。例えば４コースと５コースの境目に
軌道レール２を敷設した場合、ビデオカメラ５０の揺動
角度（傾斜角度）を０度に設定した状態で、４コースと
５コースの選手の映像を同時にとらえることが可能であ
る。揺動角度（傾斜角度）を角度を調整することで他の
コースの選手を撮影することも可能となる。また、ビデ
オカメラ５０に電動式の変倍レンズ（ズームレンズ）機
構を取り付けて、その倍率を走行制御部８から遠隔制御
することも可能である。

【００３０】なお、この実施例では牽引ワイヤ３を用い
てカメラ台車４を牽引する構成を示したが、例えば歯付
きベルト（タイミングベルト）を牽引ワイヤ３と同様に
周設して、カメラ台車４を移動させるようにしてもよ
い。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る水中
移動カメラ撮影装置は、プールの底に敷設した軌道レー
ル上を水中モータからの駆動力で牽引されるワイヤ等の
牽引駆動手段によってビデオカメラを搭載したカメラ台
車を移動させる構成としたので、選手の泳ぎの速さにあ
わせてビデオカメラを移動させ、選手の動作のすべてを
連続的に撮影することができる。よって、連続した腕の
かき、足のけり等の解析を効果的に行なうことができ、
フォームの改善や矯正に有効利用できる。また、カメラ
台車はメイン車輪ならびに浮き上がり防止ローラを介し
て軌道レールに接する構造としているので、浮力を受け
ても安定に走行させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る水中移動カメラ撮影装置の全体
構成図

【図２】カメラ台車の牽引構造を示す説明図

【図３】軌道レールの接続構造を示す説明図

【図４】水中モータユニットの平面図図５は駆動ドラム
の縦断面図

【図５】駆動ドラムの縦断面図

【図６】テンションユニットの平面図

【図７】カメラ台車の側面図

【図８】カメラ台車の平面図

【図９】ビデオカメラの旋回・傾斜機構を示す模式構造
図

【図１０】走行車輪の構造を示す説明図

【図１１】水中移動カメラ撮影装置の電気系統構成図

【図１２】走行制御部の操作パネルの説明図

【符号の説明】

１…水中移動カメラ撮影装置、２…軌道レール、３…牽
引ワイヤ、４…カメラ台車、５…水中モータユニット、
６…テンションユニット、７…サーボアンプユニット、
８…走行制御部、９…カメラ制御部、１０…モニタディ
スプレイ、１１…パーソナルコンピュータ、１２…パソ
コン用ディスプレイ、４２…カメラカプセル、５０…ビ
デオカメラ、７１…メイン車輪、７４…浮き上がり防止
ローラ、７６…横振れ防止ローラ、Ｐ…プール、Ｒ…レ
ール軌道基準面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲葉 昌盛 神奈川県横浜市神奈川区守屋町３丁目12 番地 日本ビクター株式会社内 (72)発明者 河合 正治 東京都渋谷区神南１丁目１番１号 岸記 念体育館内 財団法人日本水泳連盟内 (72)発明者 中川 寛 東京都墨田区業平２−14−５ 株式会社 扶桑工業内 審査官 関谷 隆一 (56)参考文献 実開 平２−141175（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 5/222 H04N 5/225

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プールの底に敷設した軌道レール上にビ
   デオカメラを搭載したカメラ台車を走行可能に設置する
   とともに、このカメラ台車を牽引するワイヤ等の牽引手
   段と、ワイヤ等の牽引手段に牽引力を供給してカメラ台
   車を牽引走行させるための水中モータユニットとをプー
   ル内に配置し、プールサイドに前記水中モータユニット
   の運転を制御する走行制御部を備えたことを特徴とする
   水中移動カメラ撮影装置。
2. 【請求項２】 前記カメラ台車は、前記軌道レールの上
   面に接するメイン車輪および前記軌道レールの下面に接
   する浮き上がり防止ローラを備えたことを特徴とする請
   求項１記載の水中移動カメラ撮影装置。