JP3530677B2 - 画像入力装置 - Google Patents

画像入力装置

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JP3530677B2
JP3530677B2 JP13028596A JP13028596A JP3530677B2 JP 3530677 B2 JP3530677 B2 JP 3530677B2 JP 13028596 A JP13028596 A JP 13028596A JP 13028596 A JP13028596 A JP 13028596A JP 3530677 B2 JP3530677 B2 JP 3530677B2
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    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • F16M11/00Stands or trestles as supports for apparatus or articles placed thereon ; Stands for scientific apparatus such as gravitational force meters
    • F16M11/20Undercarriages with or without wheels
    • F16M11/2007Undercarriages with or without wheels comprising means allowing pivoting adjustment
    • F16M11/2014Undercarriages with or without wheels comprising means allowing pivoting adjustment around a vertical axis

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  • Signal Processing (AREA)
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  • Accessories Of Cameras (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、カメラ部を回動可
能に支持する電動雲台を備えた画像入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図12は、この種の画像入力装置の例を
示している。この画像入力装置100は、カメラ部10
1とこのカメラ部101を回動可能に支持する電動雲台
102とを備えている。画像入力装置100によれば、
リモートコントローラ装置等によって遠隔操作すること
で離れた場所からでも姿勢を制御することができ、また
例えば監視システムや無人撮影システム等に利用可能で
ある。
【0003】従来の電動雲台において、その設置面に対
して水平と垂直の2方向の回転動作(以下、前者をパン
動作、また後者をチルト動作という)を可能にしたもの
が多い。これによりカメラ部を取り付けた画像入力装置
の場合、電動雲台を動作させることで、画像入力装置が
設置された位置の周囲のほぼ全方向を撮影することが可
能にできる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
画像入力装置の設置場所が平坦でなく、或いは水平面か
らある角度傾いた面である場合、そのときの電動雲台の
設置面は水平面に平行でなくなる。このため設置面が傾
いたまま撮影されてしまうばかりでなく、例えば水平面
上を移動する被写体を電動雲台を動作させながら追いか
けて撮影する際、カメラ部のパン動作軌跡が水平面に平
行でなくなると、そのままではうまく撮影することがで
きない。
【0005】本発明はかかる実情に鑑み、装置の姿勢変
化を検知して常に装置の適正な操作を保証し得るように
した画像入力装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の画像入力装置
は、光学系からの画像情報を電気信号に変換して出力す
るカメラ部と、パンニング動作軸まわりおよびチルト動
作軸まわりに前記カメラ部を回転させる2軸の制御機構
を有する電動雲台とを備える画像入力装置であって、コ
ントローラからパンニング動作を行う動作指令が入力さ
れた場合、当該装置姿勢を検出する検出手段からの姿勢
情報に基づいて、前記カメラ部の動作軌跡を水平面に平
行な面上に補正すべく前記2軸の制御機構の動作を制御
し、前記コントローラからチルト動作を行う動作指令が
入力された場合、前記検出手段によって検出された姿勢
情報に基づいて、前記カメラ部の動作軌跡を垂直面に平
行な面上に補正すべく前記2軸の制御機構の動作を制御
する制御手段とを備えることを特徴とする。
【0007】また、本発明の画像入力装置において、前
記装置姿勢は、装置の基準面の水平面に対する傾き角度
として検出されることを特徴とする。
【0008】また、本発明の画像入力装置において、予
め検出した姿勢情報を記憶する記憶手段を有し、前記制
御手段は、前記記憶手段によって記憶された情報と前記
検出手段によって検出された情報とに基づいて前記2軸
の制御機構の動作を制御することを特徴とする。
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【作用】本発明における画像入力装置は、画像入力装置
自身の設置された時の姿勢を、電動雲台の設置面の水平
面からの傾き角度として検出する手段を備え、該検出手
段により得た姿勢情報を記録する手段を備えている。更
に、記録した姿勢情報をもとに電動雲台の制御を変更
し、パン動作機構とチルト動作機構とを協調的に制御す
ることで、カメラ部の動作軌跡が、パン動作時は水平面
に平行な面上に、またチルト動作時は水平面に垂直な面
上に設定する。
【0015】従って、本発明における画像入力装置によ
れば、画像入力装置の設置姿勢を水平面からの傾き角度
として知ることができ、更に画像入力装置の姿勢に基づ
いて電動雲台の制御を変更する。これによりパン動作の
動作軌跡は水平面に対して平行な面上に設定され、また
チルト動作の動作軌跡は水平面に対して垂直な面上に設
定される。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図1〜図5に基づき、本発
明による画像入力装置の第1の実施の形態を説明する。
【0017】図1は、本発明における画像入力装置1の
好適な実施形態を示すブロック図である。この例は、画
像表示部31を備えたリモートコントローラ30と組み
合わせたシステムを構成している。
【0018】図1において、画像入力装置1は、カメラ
部10とこのカメラ部10を回動可能に電動雲台20を
備えている。画像入力装置1とリモートコントローラ3
0とは、ケーブル2を介して電気的に接続されている。
【0019】ここで、カメラ部10は、光学系・光電変
換部11、画像信号処理回路12、マイクロコンピュー
タ(以下、マイコン)13、オートフォーカス(AF)
サーボ14、ズーム(Zoom)サーボ15及び電源回
路16を有している。また、電動雲台20は、姿勢制御
サーボ21、エンコーダ22、角度検出装置23及び2
4、マイコン25、メモリ26及び電源回路27を有し
ている。また、リモートコントローラ30は、前述した
画像表示部31、操作スイッチ32、マイコン33及び
電源回路34を有している。
【0020】ケーブル2はこれらシステム構成要素を相
互に接続するが、その具体的構成として、制御信号を交
信する制御信号線とカメラ部10で電気信号に変換され
た画像情報をリモートコントローラ30に送信する画像
信号線とシステム各部に給電する電源線を含んでいる。
【0021】即ち、リモートコントローラ30の制御を
行うマイコン33と、カメラ部10の制御を行うマイコ
ン13及び電動雲台20の制御を行うマイコン25と
は、制御信号線を介して接続される。また、カメラ部1
0の画像信号処理回路12とリモートコントローラ30
の画像表示部31とは、画像信号線を介して接続され
る。また、カメラ部10、電動雲台20及びリモートコ
ントローラ30におけるそれぞれ電源回路16,27,
34と電源装置3とは、電源線を介して接続されるとい
うものである。
【0022】リモートコントローラ30には、リモート
コントローラ30自体、カメラ部10及び電動雲台20
の操作を行うための操作スイッチ32が設けられてお
り、この操作スイッチ32を操作することによって該操
作スイッチ32から出力される信号は、一旦リモートコ
ントローラ30を制御するためのマイコン33に入力さ
れる。マイコン33は、この入力された信号の内容に従
ってマイコン13又はマイコン25に制御信号を送り、
或いはリモートコントローラ30に備えた画像表示部3
1の駆動を制御するようになっている。
【0023】例えば、電動雲台20を動作させるための
スイッチを操作した場合は、マイコン33にスイッチか
らの出力信号が入力され、マイコン33はマイコン25
に操作内容に対応した制御信号を送る。マイコン33か
ら制御信号を受けたマイコン25は、その送られた制御
信号の内容に従って、姿勢制御サーボ21を駆動制御す
る。また、カメラ部10の焦点距離を操作するスイッチ
を操作した場合は、マイコン33にスイッチからの出力
信号が入力され、マイコン33はマイコン13に操作内
容に対応した制御信号を送る。マイコン33からの制御
信号を受けたマイコン13は制御信号の内容に従ってズ
ームサーボ15を制御する。
【0024】次に、図2は、本実施形態における角度検
出装置23,24の構造を説明するための図である。図
2に示すように角度検出装置23は、ボリューム23a
の軸23bにアーム23cを介して錘23dが垂下され
た構成になっている。角度検出装置24についても同様
な構成となっている。即ち、角度検出装置24は、ボリ
ューム24a、軸24b、アーム24c及び錘24dに
よって構成されるものとする。
【0025】かかる構成とすることで角度検出装置2
3、即ちボリューム23a自身の姿勢が変化しても、錘
23dはその慣性力によって、常にボリューム23aに
対してその真下に位置する。このためボリューム23a
の軸23bが回転して、このときの回転角度をボリュー
ム23a内に設けた可変抵抗器の抵抗値の変化として検
出するようになっている。この実施形態では、画像入力
装置1の2ケ所に角度検出装置23,24が取り付けら
れている(図3参照)。
【0026】図4は、本実施形態における画像入力装置
1の動作手順を説明する流れ図である。次に、図4を参
照しながら、本実施形態における動作手順を説明する。
なおここで、角度検出装置23,24を取り付けた画像
入力装置1において、図3のように画像入力装置1にお
ける電動雲台20は、パンニング動作軸とチルト動作軸
の2軸の制御軸を備えるものとする。図3においては、
x′y′平面は電動雲台20の底面を表わし、この底面
を電動雲台20の基準面とする。xy平面は水平面を表
わし、xy平面とx′y′平面は原点を一致させてあ
る。
【0027】図4において先ず、電動雲台20には前述
したように2つの角度検出装置23,24が取り付けら
れており、角度検出装置23はy′軸まわりの回転角度
を検出し、また角度検出装置24はx′軸まわりの回転
角度を検出する。
【0028】角度検出装置23,24はそれぞれ、図1
に示したようにマイコン25に接続されおり、これらの
角度検出装置23,24の出力信号はマイコン25に入
力されて処理される。そして、図1に示すように電動雲
台20の姿勢情報としてマイコン25に接続されたメモ
リ26に記録される。角度検出装置23,24の出力信
号は、電動雲台20が動作していないときは、ある一定
間隔をおいてサンプリングを繰り返し、マイコン25に
入力されて随時メモリ26に記録される。
【0029】次に、ある時点でリモートコントローラ3
0から電動雲台20の動作指令信号がマイコン25に入
力されると、図4のようにマイコン25はメモリ26に
記録された電動雲台20の姿勢情報と、図1に示した電
動雲台20の姿勢制御サーボ21に設けたパンニング角
ψp及びチルト角ψtを検出するためのエンコーダ22
の出力信号とからカメラ部10の姿勢の補正量を計算
し、電動雲台20の動作を制御する。
【0030】電動雲台20の動作補正について、パンニ
ング動作を行う場合について説明する。角度検出装置2
3,24が電動雲台20の姿勢を検出した結果、図4に
示すように電動雲台20が水平面に対して、x軸まわり
に角度θ1、y軸まわりに角度θ2回転していたとす
る。マイコン25に対してこれらの角度θ1及びθ2の
情報が入力され、マイコン25はその内容をメモリ26
に記録する。
【0031】このとき電動雲台20の基準面(x′y′
平面)がy軸まわりにのみ角度θ1回転していた場合に
ついて考えると、水平面(xy平面)から見てカメラ部
10の先端は、一周分パン動作する間に一周期分の余弦
曲線を描くように上下動する。この上下動を吸収するた
めに、図5において実線で示すようにパンニング角ψp
に対応してチルト角ψtを制御することで、カメラ部1
0のパン動作時の動作軌跡を水平面に平行な面上に設定
するように補正することができる。
【0032】更に、同時に電動雲台20の基準面がx軸
まわりに角度θ2回転していた場合、上述したカメラ部
10の先端が描く余弦曲線は、電動雲台20の基準面
(x′y′平面)がy軸まわりにのみ角度θ1回転して
いた場合に対して、角度θ2分だけ位相がずれる。従っ
て、図5において破線で示すようにカメラ部10の姿勢
補正量(チルト角ψt)も、パンニング角ψpに対して
角度θ2だけ位相をずらして制御することで、カメラ部
10のパン動作時の動作軌跡を水平面に平行な面上に設
定するように補正することができる。
【0033】チルト動作を行う場合における動作軌跡の
補正に関しても、チルト角ψtに対応してパンニング角
ψpを補正制御することで、チルト動作時のカメラ部1
0の動作軌跡を水平面に垂直な面上に設定するように補
正することができる。
【0034】次に、本発明による画像入力装置の第2の
実施の形態を説明する。図6は、この実施形態における
画像入力装置1と画像表示部31を備えたリモートコン
トローラ30とを組み合わせたシステムの構成例を示し
ている。この例では特に、カメラ部10において角度検
出装置23A,24Aを備えている。各角度検出装置2
3A,24A自体の構成は、前述した第1の実施の形態
の場合と同様である。これらの角度検出装置23A,2
4Aは、図7に示されるようにカメラ部10の適所に取
り付けられる。また、画像入力装置1の基本構成につい
ても実質的に第1の実施の形態の場合と同様である。
【0035】図8は、本実施形態における画像入力装置
1の動作手順を説明する流れ図である。次に、図7及び
図8を参照しながら、本実施形態における動作手順を説
明する。なおここで、図7において、x′軸はカメラ部
10の光軸を表わし、y′軸はx′軸に直交している。
x′y′平面をカメラ部10の基準面とし、xy平面は
水平面を表わす。xy平面とx′y′平面は原点を一致
させてある。
【0036】また、図7において角度検出装置23Aは
y′軸まわりの回転を検出し得るように取り付けられ、
また角度検出装置24Aはx′軸まわりの回転を検出し
得るように取り付けられている。
【0037】この実施形態においては先ず、電動雲台2
0のパンニング角ψpがゼロ、且つチルト角ψtがゼロ
であるとき(以下、この電動雲台20の姿勢を初期姿勢
と記す。)に角度検出装置23A,24Aがカメラ部1
0の姿勢を検出した結果をマイコン25に出力し、マイ
コン25はその内容をメモリ26に記録する。電動雲台
20の初期姿勢は、電動雲台20の姿勢制御サーボ21
に取り付けたエンコーダ22の出力によって検出するこ
とができる。なお、メモリ26に記録された情報は、使
用者の操作によって消去或いは変更されない限り保持さ
れる。
【0038】電動雲台20の動作補正について、パンニ
ング動作を行う場合について説明する。電動雲台20が
初期姿勢にある時に角度検出装置23A,24Aがカメ
ラ部10の姿勢を検出した結果、カメラ部10が水平面
に対して図7に示すようにx軸まわりに角度θ1、また
y軸まわりに角度θ2だけ回転していた場合、マイコン
25には角度θ1及びθ2の情報が入力され、マイコン
25はその内容をメモリ26に記録する。
【0039】次に、ある時点でリモートコントローラ3
0から電動雲台20の動作指令信号がマイコン25に入
力されると、図8のようにマイコン25はメモリ26に
記録されたカメラ部10の姿勢情報と、図6に示した電
動雲台20の姿勢制御サーボ21機構に設けたパンニン
グ角ψp及びチルト角ψtを検出するためのエンコーダ
22の出力信号とからカメラ部10の姿勢の補正量を計
算し、電動雲台20の動作を制御する。
【0040】カメラ部10の基準面(x′y′平面)が
y′軸まわりにのみ角度θ1回転していた場合について
考えると、水平面(xy平面)から見てカメラ部10の
先端は、一周分パン動作する間に一周期分の余弦曲線を
描くように上下動する。この上下動を吸収するために、
第1の実施形態で説明した図5の実線で示されるように
パンニング角ψpに対応してチルト角ψtを補正制御す
ることで、カメラ部10のパン動作時の動作軌跡を水平
面に平行な面上に設定するように補正することができ
る。
【0041】更に、同時にカメラ部10の基準面がx軸
まわりに角度θ2回転していた場合、上述したカメラ部
10の先端が描く余弦曲線は、カメラ部10の基準面
(x′y′平面)がy′軸まわりにのみ角度θ1回転し
ていた場合に対して角度θ2分だけ位相がずれるので、
第1の実施形態で説明した図5の破線で示されるように
カメラ部10の姿勢補正量(チルト角ψt)も、パンニ
ング角ψpに対して角度θ2だけ位相をずらして制御す
ることで、カメラ部10のパン動作時の動作軌跡を水平
面に平行な面上に設定するように補正することができ
る。
【0042】また、チルト動作を行う場合の動作軌跡の
補正に関しても、チルト角ψtに対応してパンニング角
ψpを補正制御することで、チルト動作時のカメラ部1
0の動作軌跡が水平面に対して垂直な面上に設定される
ように補正することができる。
【0043】次に、本発明による画像入力装置の第3の
実施の形態を説明する。図9は、この実施形態における
画像入力装置1と画像表示部31を備えたリモートコン
トローラ30とを組み合わせたシステムの構成例を示し
ている。この例では、カメラ部10において角度検出装
置17とエンコーダ18を備えている。そして特に、後
述のようにエンコーダ18及びリング部材19により一
方の角度検出装置が構成される。エンコーダ18は角度
検出装置として構成され且つ機能するが、これらの角度
検出装置自体の構成は、前述した第1の実施の形態の場
合と同様である。角度検出装置17或いはエンコーダ1
8は、図10に示されるようにカメラ部10において後
述するリング部材19を介して取り付けられる。また、
画像入力装置1の基本構成についても実質的に第1の実
施の形態の場合と同様である。
【0044】図10に示すようにカメラ部10にはカメ
ラ鏡筒の周囲を摺動自在に構成されたリング部材19が
設けられている。カメラ部10内部には該リング部材1
9の回転量を検出し得るようにエンコーダ18が設置さ
れている。リング部材19の下端には、角度検出装置1
7が取り付けられている。エンコーダ18によってリン
グ部材19のカメラ部10の光軸(x′軸)まわりの回
転角度θ2を検出し、またその下端に取り付けられた角
度検出装置17によってカメラ部10のy′軸まわりの
回転角度θ1を検出することができる。
【0045】上記の場合、リング部材19には角度検出
装置17と錘とが取り付けられており、リング部材19
は錘の慣性力により、常に角度検出装置17がカメラ部
10の真下に位置するようになっている。
【0046】図11は、本実施形態における画像入力装
置1の動作手順を説明する流れ図である。次に、図10
及び図11を参照しながら、本実施形態における動作手
順を説明する。なおここで、図10において、x′軸は
カメラ部10の光軸を表わし、y′軸はx′軸に直交し
ている。x′y′平面をカメラ部10の基準面とし、x
y平面は水平面を表わす。xy平面とx′y′平面は原
点を一致させてある。
【0047】この実施形態において、予めカメラ部10
の最初のx軸まわりの角度θ1′及びy軸まわりの角度
θ2′を検出し、メモリ26に記憶しておく。次に、リ
モートコントローラ30から電動雲台20の動作指令信
号がマイコン25に入力され、マイコン25が電動雲台
20の姿勢制御サーボ21を制御することで電動雲台2
0が動作している間、マイコン25は常にカメラ部10
の現在のx軸まわりの角度θ1、y軸まわりの角度θ2
を検出する。メモリ25に記録された前回の角度θ1′
及びθ2′の情報とを比較し、その結果両者の間に差が
あった場合は、電動雲台20の動作補正制御を行って角
度差を埋めるようにしてカメラ部10の姿勢を補正す
る。
【0048】例えば、パンニング動作中は角度検出装置
17が検出した角度θ1を前回の角度θ1′と比較し
て、その差(θ1−θ1′)分だけチルト角ψtを補正
制御することにより、カメラ部10のパンニング動作軌
跡は水平面に平行な面上に保持される。また、チルト動
作中はエンコーダ18が検出した角度θ2を前回の角度
θ2′と比較して、その差(θ2−θ2′)分だけパン
ニング角ψpを補正制御することにより、カメラ部10
のチルト動作軌跡は水平面に垂直な面上に保持される。
【0049】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、画
像入力装置の設置姿勢を水平面からの傾き角度として知
ることができ、更に画像入力装置の姿勢に基づいて電動
雲台の制御を変更し、パン動作の動作軌跡は水平面に対
して平行な面上にあり、チルト動作の動作軌跡が水平面
に対して垂直な面上にあるようにすることで、画像入力
装置のパンニグ動作及びチルト動作の操作性が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像入力装置の第1の実施形態におけ
る構成例を示すブロック図である。
【図2】本発明の画像入力装置の第1の実施形態に係る
角度検出装置の構造を示す外観図である。
【図3】本発明の画像入力装置の第1の実施形態におけ
る外観図である。
【図4】本発明の画像入力装置の第1の実施形態におけ
る動作手順を説明する流れ図である。
【図5】本発明の画像入力装置の第1の実施形態におけ
る電動雲台の動作補正制御を説明するための図である。
【図6】本発明の画像入力装置の第2の実施形態におけ
る構成例を示すブロック図である。
【図7】本発明の画像入力装置の第2の実施形態におけ
る外観図である。
【図8】本発明の画像入力装置の第2の実施形態におけ
る動作手順を説明する流れ図である。
【図9】本発明の画像入力装置の第3の実施形態におけ
る構成例を示すブロック図である。
【図10】本発明の画像入力装置の第3の実施形態にお
ける外観図である。
【図11】本発明の画像入力装置の第3の実施形態にお
ける動作手順を説明する流れ図である。
【図12】従来の画像入力装置の例を示す外観図であ
る。
【符号の説明】
1 画像入力装置 2 ケーブル 10 カメラ部 11 光学系・光電変換部 12 画像信号処理回路 13 マイコン 14 AFサーボ 15 ズームサーボ 16 電源回路 20 電動雲台 21 姿勢制御サーボ 22 エンコーダ 23,24 角度検出装置 25 マイコン 26 メモリ 27 電源回路 30 リモートコントローラ 31 画像表示部 32 操作スイッチ 33 マイコン 34 電源回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学系からの画像情報を電気信号に変換
    して出力するカメラ部と、パンニング動作軸まわりおよ
    びチルト動作軸まわりに前記カメラ部を回転させる2軸
    の制御機構を有する電動雲台とを備える画像入力装置で
    あって、 コントローラからパンニング動作を行う動作指令が入力
    された場合、当該装置姿勢を検出する検出手段からの姿
    勢情報に基づいて、前記カメラ部の動作軌跡を水平面に
    平行な面上に補正すべく前記2軸の制御機構の動作を制
    御し、 前記コントローラからチルト動作を行う動作指令が入力
    された場合、前記検出手段によって検出された姿勢情報
    に基づいて、前記カメラ部の動作軌跡を垂直面に平行な
    面上に補正すべく前記2軸の制御機構の動作を制御する
    制御手段とを備えることを特徴とする画像入力装置。
  2. 【請求項2】 前記装置姿勢は、装置の基準面の水平面
    に対する傾き角度として検出されることを特徴とする請
    求項1に記載の画像入力装置。
  3. 【請求項3】 予め検出した姿勢情報を記憶する記憶手
    段を有し、前記制御手段は、前記記憶手段によって記憶
    された情報と前記検出手段によって検出された情報とに
    基づいて前記2軸の制御機構の動作を制御することを特
    徴とする請求項1または2に記載の画像入力装置。
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