JP6649713B2 - 雲台及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、カメラ旋回システムに関し、特に、操作器から撮像装置のズーム、および該撮像装置をパン・チルト駆動する雲台のパン・チルトの少なくとも一方を制御可能なカメラ旋回システムに関するものである。

従来、遠隔地に設置された監視カメラやお天気カメラシステムで使用される雲台といったカメラ旋回装置を、操作器から操作するカメラ旋回システムが知られている。中でも、操作器に構成されているジョイスティックやレバーを操作し、その操作量に応じて雲台に搭載されたレンズのズーム動作や、雲台のパン・チルト動作の速度を可変できるシステムが知られている。これらのシステムでは、ズームによって映像の画角が変化することから、パン・チルトを同一の速度で動作させた場合、広角側よりも望遠側で撮影した場合の方が映像の変化量が大きく、取得される映像は違和感のあるものとなってしまう。

この問題を解決する方法として、操作器の操作量とパン・チルトの速度の関係を、ズーム位置によって補正する機能（以下、ズーム補正と記載する）が知られている。例えば、特許文献１では、コンバージョンレンズの装着などによる倍率の変化によって、ズーム補正の補正量（以下、ズーム依存度と記載する）を変更する雲台の例が開示されている。また、特許文献２では、雲台のプリセット動作において、画角の変化率が略同一になるような制御を行うか否かを、パン・チルトの移動量に応じて決定する雲台の例が開示されている。

特開平９−３２２０５６号公報 特開２０１３−１７５９２４号公報

特許文献１、２ともに、ズーム補正を行うことで、望遠側では広角側よりも最高速度が低くなることから、高速で移動する被写体に追従できないという問題あった。

本発明の目的は、パン・チルトの少なくとも一方を動作させた場合の映像の変化がズーム位置によって異なることに起因する違和感を軽減するのに有利な雲台及びシステムを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明にかかる雲台は、操作部を介して入力された操作量に基づいて、ズーム機能を有する撮像装置のパン・チルトの少なくとも一方を行う雲台であって、前記パン・チルトの少なくとも一方を指示する前記操作量を取得する操作量取得手段と、前記撮像装置のズーム位置を検出するズーム位置検出手段と、前記操作部の操作量が同じであっても望遠側ほど前記雲台の前記パン・チルトの少なくとも一方の速度を小さくする程度を、前記操作量取得手段によって取得された前記操作量に基づいて設定する設定手段と、前記操作量と前記ズーム位置と前記程度とに基づいて、前記雲台の前記パン・チルトの少なくとも一方の速度を制御する制御手段と、を有し、前記設定手段は、前記操作量取得手段によって取得された操作量が予め定められた操作量よりも大きい状態が予め定められた時間よりも長く継続した場合、前記程度を変更する、ことを特徴とする。

本発明によれば、パン・チルトを動作させた場合の映像の変化がズーム位置によって異なることに起因する違和感を軽減するのに有利な雲台及びシステムを提供することができる。

実施例１のブロック図である。 実施例１の操作器の外観の例である。 実施例１のズーム依存度の設定画面の例である。 実施例１のパン・チルトの速度を決定する際の雲台ＣＰＵの処理を表すフローチャートである。 実施例１のパン・チルトの速度とズーム依存度およびズーム位置との関係を表した図である。 実施例２のパン・チルトの速度を決定する際の雲台ＣＰＵの処理を表すフローチャートである。 実施例２の操作器の操作量とズーム依存度とパン・チルト速度の関係を表した図である。 実施例３のパン・チルトの速度を決定する際の雲台ＣＰＵの処理を表すフローチャートである。 実施例３の操作器の操作量とズーム依存度とパン・チルト速度の関係を表した図である。 実施例４のパン・チルトの速度を決定する際の雲台ＣＰＵの処理を表すフローチャートである。 実施例４の操作器と雲台システムの通信内容の例である。

［実施例１］
以下、図１のブロック図を参照して、本発明の第１の実施例による構成について説明する。

本実施例のカメラ旋回システムは、操作器１０と雲台システム２０とから構成される。操作者が操作器１０を操作すると、操作器１０から雲台システム２０へ操作内容に応じた操作命令が送信され、雲台システム２０がその操作命令の内容に応じて制御を行うことで、操作器１０から雲台システム２０を遠隔操作可能である。

操作器１０は、操作器ＣＰＵ１０１、操作命令送信部１０２、ズームレバー１０３、フォーカスエンコーダ１０４、ジョイスティック１０５、スイッチ１０６、タッチパネル１０７から構成される。操作についての説明の補足として、操作器１０の外観図の例を図２に示す。操作者がズームレバー１０３を操作すると、その操作量に応じたズーム操作命令が、操作命令送信部１０２を介して、雲台システム２０へ送信される。同様に、フォーカスエンコーダ１０４を操作するとフォーカス操作命令が、ジョイスティック１０５（パン・チルト操作部）を操作するとパン・チルト操作命令が、それぞれ送信される。また、スイッチ１０６を操作すると、ゲインやＮＤフィルタのような各スイッチに割り当てられた機能の操作命令が送信される。さらにタッチパネル１０７上にはカメラ毎に異なる機能がソフトスイッチとして構成されており、そのソフトスイッチの制御を行うことで、対象の機能の操作命令が送信される。

雲台システム２０は、ズーム機能を有するレンズ２２、カメラ２３から構成される撮像装置と、パン・チルト機能を有する雲台２１、から構成される。雲台２１は雲台ＣＰＵ２１１、操作命令受信部２１２、パン制御部２１３ａ、チルト制御部２１３ｂ、パンモータ２１４ａ、チルトモータ２１４ｂ、レンズ制御部２１５、カメラ制御部２１６、メモリ２１７から構成されている。雲台ＣＰＵ２１１は操作命令受信部２１２を介して操作器１０からの操作命令を受信する。受信した命令がパン・チルト制御命令であった場合には、パン・チルト制御部２１３を介して、パン・チルトモータ２１４を動作させる。ズーム・フォーカス制御命令であった場合には、レンズ制御部２１５を介して、レンズを制御し、ズーム・フォーカスの制御を行う。カメラの制御命令であった場合には、カメラ制御部２１６を介して、各種カメラの制御を行う。メモリ２１７は、プリセット位置や各種設定を保存する際に使用する。

ここで、パン・チルト操作部であるジョイスティック１０５の操作量が同じであってもズーム位置が望遠側であるほどパン・チルト駆動の速度を小さくする程度を示すズーム依存度を設定する流れについて説明する。図３に、操作者がズーム依存度の変更操作（設定操作）を行った際に操作器１０のタッチパネル１０７上に表示される、ズーム依存度の設定画面の例を示す。ズーム依存度として、ＯＦＦ、１、２、３の４段階を設定可能としている。操作者がズーム依存度の設定画面から、ズーム依存度を選択したのち、ＯＫボタンを押すことで、ズーム依存度が決定される。ズーム依存度が決定されると、選択されたズーム依存度を操作器ＣＰＵ１０１が認識し、操作命令送信部１０２を介してズーム依存度の変更命令を雲台システム２０へ送信する。本実施例では、操作器ＣＰＵ１０１、タッチパネル１０７でズーム依存度を設定する依存度設定手段を構成する。雲台ＣＰＵ２１１は、操作命令受信部２１２を介してズーム依存度の変更命令を受信し、ズーム依存度をメモリ２１７に保存する。

次に、雲台ＣＰＵ２１１がパン・チルト制御命令を受信した際の、パン・チルト動作の速度（角速度、回転速度）を決定する処理について、図４のフローチャートを基に説明する。

雲台ＣＰＵ２１１は、まず、ステップＳ１０１において、操作命令受信部２１２を介して、パン・チルト制御命令を受信しているかを確認する。パン・チルト制御命令を受信していない場合には、以降の処理は行わず、ステップＳ１０１を繰り返す。制御命令を受信した場合には、ステップＳ１０２へ進み、不図示の操作量検出手段で検出された操作器の操作量に応じた基準速度を決定する。すなわち、基準速度とは、与えられた操作器の操作量に対する最大の速度であって、本発明において、広角端での速度に等しい。次にステップＳ１０３へ進み、メモリ２１７から現在設定されているズーム依存度を取得する。さらにステップＳ１０４へ進み、レンズ制御部２１５から不図示のズーム位置検出手段で検出された現在のズーム位置を取得する。その後、ステップＳ１０５において、上記の基準速度、ズーム依存度、ズーム位置から、実際にパン・チルトを動作させる速度を決定する。

図５は、基準速度・ズーム依存度・ズーム位置と、実際に動作させる速度の関係の例を示したものである。ここで、ズーム位置は望遠側にあるものとする。基準速度をVref、ズーム依存度をCzoom、広角端を０をとし望遠側を正とした際のズームの現在位置をZcurrentとし、補正係数をα、ズーム全域移動量をZtotalとすると、実際に動作させる速度Vは以下のように表すことができる。
V ＝ Vref − α × Czoom × Zcurrent / Ztotal

図５に示した通り、ズーム依存度が０（ＯＦＦ）の場合、実際の速度はズーム位置に依らず基準速度Vrefで一定となる。一方、ズーム補正が０（ＯＦＦ）でない場合は、望遠側に移動するにつれて基準速度よりも低い速度で動作する。また、ズーム依存度が大きいほど、補正量が大きく、減速の度合いが大きくなる。

以上のように、ズーム依存度を遠隔の操作器から状況に応じて変更可能とすることで、状況に応じて補正量を変更することができ、ズーム補正の効果を損なうことなく、高速被写体への追従性を高めることができる。

本実施例の派生するシステムとして、操作器ＣＰＵ１０１と操作命令送信部１０２は別の構成としたが、ひとつのＣＰＵで実現しても良い。同様に、操作命令受信部２１２、パン制御部２１３ａ、チルト制御部２１３ｂ、レンズ制御部２１５、カメラ制御部２１６は、雲台ＣＰＵ２１１と別の構成としたが、その一部もしくは全てをひとつのＣＰＵで実現しても良い。また、メモリ２１７は専用に設けても良いし、雲台ＣＰＵ２１１の内蔵メモリを使用しても良い。

ズーム補正についても、実施例では実際の動作速度Vはズーム位置Zcurrentの一次関数としたが、どのような関係でも良い。さらに、操作器から設定可能なズーム依存度の段階数は４を例としたが、設定可能な段階数を増やしても良いし、無段階で変化するようにしても良いし、ズーム位置と速度の関係の関数を指定するような方法でも良い。

［実施例２］
以下、本発明の第２の実施例について説明する。構成は図１に示した実施例１と同様であり、パン・チルトの動作速度を決定する際の雲台ＣＰＵ２１１の処理について、図６のフローチャートを基に説明する。図６は図４に記載の実施例１の処理に対して、ステップＳ２０１からＳ２０４が追加されている。

まず、ステップＳ１０１からステップＳ１０３は実施例１と同様に処理を行い、速度指令を受信後、基準速度を決定し、ズーム依存度を取得する。その後、ステップＳ２０１において、操作器の操作量を表す基準速度が、あらかじめ決められた閾値（所定の操作量）以上であるかを判別する。閾値未満であった場合には、現在の最高速を超える動作を必要しないと判断できるため、ステップＳ２０４へすすむ。一方、閾値以上であった場合には、ステップＳ２０２へ進み、閾値以上の状態の継続時間を測定するためのタイマtがあらかじめ設定された時間tchange（所定の時間）以上かを確認する。tchange未満である場合には、ステップＳ１０４に進む。継続されている時間がtchange以上であった場合には、現在の最高速を超える動作を必要としていると判断されるため、ステップＳ２０３へ進み、ズーム補正量が小さくなるように、ズーム依存度を１段階低下させた値に再設定する。その後、ステップＳ２０４において、タイマｔをクリアして、ステップＳ１０４へ進む。ステップ１０４以降の処理は実施例１と同様に行う。

上述の処理を行った際の操作器の操作量と、ズーム依存度、および実際のパン・チルトの動作速度の関係を図７に示す。時間Ｔstartにおいて操作者が操作を開始し、Ｔ１において操作器の操作量が閾値以上となる。その後、Ｔ２において閾値以上に操作された時間がtchangeに達するため、ズーム依存度が下がり（パン・チルト速度のズーム位置への依存性が小さくなり）、結果として、パン・チルトの速度が速くなる。閾値以上の操作が継続されている間は、Ｔ３、Ｔ４のように、tchange経過毎にズーム依存度が１段階ずつ下がり、パン・チルトの速度が徐々に速くなる。なお、ここではズーム位置が広角端ではない場合としてパン・チルト速度を例示した。Ｔstopにおいて操作が終了し、操作器からのパン・チルト停止命令を受信すると、ズーム依存度を元の状態に戻す。

以上のように、操作器の操作量が閾値を超えるような操作が一定時間以上継続された際には、より高速な動作を所望していると考えられるため、ズーム依存度を下げ、高速動作が可能となるようにする。このように、ズーム操作器の操作方法に基づいてズーム依存度を変化させることにより、ズーム補正と高速被写体の追従性を両立することが可能となる。

本実施例の派生するシステムは、実施例１と同様である。本実施例では、雲台ＣＰＵ２１１が依存度設定手段としてズーム依存度を変更する例としたが、同様の方法で操作器ＣＰＵが依存度設定手段として操作量を判断し、ズーム依存度の変更命令を雲台システム２０へ送信するようにしても良い。また、一定時間tchangeはどのような値でも良く、短くすることで、速度変化がより滑らかに変化するようにしても良い。また、図７において操作停止時にズーム依存度は元に戻すものとしたが、随時メモリ２１７の値を更新することで、停止後も更新されたズーム依存度が継続するようにしても良い。

［実施例３］
以下、本発明の第３の実施例について説明する。構成は図１に示した実施例１と同様であり、パン・チルトの動作速度を決定する際の雲台ＣＰＵ２１１の処理について、図８のフローチャートを基に説明する。図８は図４に記載の実施例１の処理に対して、ステップＳ３０１とＳ３０２が追加されている。

まず、ステップＳ１０１からＳ１０３は実施例１と同様に処理を行い、速度指令を受信後、基準速度を決定し、ズーム依存度を取得する。その後、ステップＳ３０１において、操作器の操作量を表す基準速度の変化率が、閾値以上であるかを判別する。閾値未満であった場合には、速度の急な変化を必要としていないと判断し、ステップＳ１０４へ進む。一方、閾値以上であった場合には、急な変化が必要な状況であると判断できるため、ステップＳ３０２においてズーム依存度を下げ（パン・チルト速度のズーム位置への依存性を小さくし）、ステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０４以降の処理については、実施例１と同様である。

上述の処理を行った際の操作器の操作量と、ズーム依存度、および実際のパン・チルトの動作速度の関係を図９に示す。ここで、ズーム位置は望遠側にあるものとする。Ｔ１の状況のように、操作器の操作量の変化率が大きい操作がされた際には、ズーム依存度を下げ、結果として、パン・チルトの動作速度が速くなる。一方、Ｔ３からＴ４の状況のように、操作量の変化率が小さい場合には、ズーム依存度に変化は無く、結果として最高速度に変化はないようにパン・チルトの動作を行う。またＴ２において操作が終了し、操作器からのパン・チルト停止命令を受信すると、ズーム依存度を元の状態に戻す。

以上のように、操作器の操作量の変化率が一定以上であった場合には、急に加速させたい状況であると判断し、ズーム依存度を一時的に下げる。こうすることで、通常時はズーム補正を優先しながら、急加速するような被写体への追従性も高めることができる。

本実施例の派生するシステムは、実施例１および実施例２と同様である。加えて、ステップＳ３０２において更新するズーム依存度は、あらかじめ決められた値でも良いし、変化率に応じて値を決定するようにしても良い。また、停止時にズーム依存度をもとに戻す例としているが、更新された値のままとしても良いし、減速側の変化率に応じて変化させても良い。

［実施例４］
以下、本発明の第４の実施例について説明する。構成は図１に示した実施例１と同様であり、パン・チルトの動作速度を決定する際の雲台ＣＰＵ２１１（遅延取得手段）の処理について、図１０のフローチャートを基に説明する。図１０は図８に記載の実施例３の処理に対して、ステップＳ４０１が追加されている。

まず、ステップＳ１０１からＳ３０１は実施例３と同様に処理を行い、ステップＳ３０１の変化量が閾値以上であった場合には、ステップＳ４０１に進む。ステップＳ４０１において、後述する方法であらかじめ測定しておいた操作器１０と雲台システム２０の通信遅延量（通信遅延時間）が閾値以上であるかを判別する。遅延量が閾値以上であった場合には、システムとして操作器からのパン・チルト操作に対する雲台のパン・チルト駆動の追従性が悪い状態であり、状況に応じてズーム依存度を変更することは、かえって操作性を損ねることになると考えられる。このため、ズーム依存度を更新せずステップＳ１０４へ進む。遅延量が閾値未満であった場合には、操作の追従性は確保されていると判断できることから、ステップＳ３０２においてズーム依存度を更新する処理を行う。

次に通信遅延量の測定方法について、図１１の操作器１０と雲台システム２０の間の通信内容の例を基に説明する。まず、操作器１０と雲台システム２０がどちらも切断状態において、操作者が接続操作を行うと、操作器１０は初期接続状態に移行し、雲台システム２０へ接続要求を送信する。雲台システム２０は接続要求を受信すると、初期接続状態へ移行し、操作器１０へ接続アンサーを返答する。操作器１０は接続アンサーを受信すると、雲台システム２０の状態を反映するために必要な情報を取得するため、状態要求を雲台システム２０へ送信し、雲台システム２０は状態情報を返答する。状態情報のやりとりが完了すると、どちらも通常接続状態へ移行する。通常接続状態へ移行すると、操作器１０と雲台システム２０の間の通信が継続しているかの確認を行うために、接続中確認と接続中アンサーのやりとりが定期的に行われる。また、操作者が操作器１０を操作した場合などには、各種の制御命令が雲台システム２０へ送信される。通信遅延量の測定は、雲台ＣＰＵ２１１が上記の接続アンサーを送信してから、状態要求を受信するまでの時間を測定することで実現することができる。

以上のように、操作器と雲台間の通信遅延量によって、ズーム依存度の更新実行の有無を切り替えることによって、追従性が低下している状況では補正量を変化させることで、かえって操作性の低下を招くような現象を防止することができる。

本実施例の発生するシステムは、実施例１から３と同様である。加えて、通信遅延量は、操作器１０で測定したものを、雲台システム２０へ設定するようにしても良い。通信遅延量の測定方法も、制御命令から返答されるアンサーまでの時間を使用することで実現しても良い。通信遅延量は初期接続時に測定するだけでなく、常時測定しながら更新しても良い。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

１０ 操作器
１０１ 操作器ＣＰＵ（制御手段）
１０５ ジョイスティック（パン・チルト操作部）
２１ 雲台
２１１ 雲台ＣＰＵ（制御手段）
２２ レンズ（撮像装置）
２３ カメラ（撮像装置）

Claims (4)

1. 操作部を介して入力された操作量に基づいて、ズーム機能を有する撮像装置のパン・チルトの少なくとも一方を行う雲台であって、
   前記パン・チルトの少なくとも一方を指示する前記操作量を取得する操作量取得手段と、
   前記撮像装置のズーム位置を検出するズーム位置検出手段と、
   前記操作部の操作量が同じであっても望遠側ほど前記雲台の前記パン・チルトの少なくとも一方の速度を小さくする程度を、前記操作量取得手段によって取得された前記操作量に基づいて設定する設定手段と、
   前記操作量と前記ズーム位置と前記程度とに基づいて、前記雲台の前記パン・チルトの少なくとも一方の速度を制御する制御手段と、
   を有し、
   前記設定手段は、前記操作量取得手段によって取得された操作量が予め定められた操作量よりも大きい状態が予め定められた時間よりも長く継続した場合、前記程度を変更する、
   ことを特徴とする雲台。
2. 前記設定手段は、前記操作量取得手段によって取得された前記操作量の変化率に基づいて前記程度を変更することを特徴とする請求項１に記載の雲台。
3. 前記操作部と前記雲台との間の通信の遅延時間を取得する取得手段を有し、前記設定手段は、前記遅延時間に基づいて前記程度を変更する、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の雲台。
4. 操作部を介して入力された操作量に基づいて、ズーム機能を有する撮像装置のパン・チルトの少なくとも一方を行う雲台と、
   前記パン・チルトの少なくとも一方の動作指示を入力するための前記操作部を備える操作器と、
   前記操作部の前記操作量を取得する操作量取得手段と、
   前記撮像装置のズーム位置を検出するズーム位置検出手段と、
   前記操作部の操作量が同じであっても望遠側ほど前記雲台の前記パン・チルトの少なくとも一方の速度を小さくする程度を、前記操作量取得手段によって取得された前記操作量に基づいて設定する設定手段と、
   前記操作量と前記ズーム位置と前記程度とに基づいて、前記雲台の前記パン・チルトの少なくとも一方の速度を制御する制御手段と、
   を有し、
   前記設定手段は、前記操作量取得手段によって取得された操作量が予め定められた操作量よりも大きい状態が予め定められた時間よりも長く継続した場合、前記程度を変更する、
   ことを特徴とするシステム。

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