JPH0856295A - 撮影機材保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自動車等の移動体に搭載した撮影機材による
撮影において、撮影機材の撮影光軸と移動体に同乗して
いる人との視線方向を一致させて撮影できるようにす
る。 【構成】 移動体進行方向を含む水平面内で移動体に生
じる角速度を検出する角速度検出装置と、検出した角速
度信号の処理装置と、処理装置の出力に応じて撮影機材
１を回転させる駆動装置から撮影機材保持装置１００を
構成する。更に進行方向ばかりでなく、進行方向から後
方向までの任意の角度に撮影機材１の方向を制御するた
めの回転角制御回路を付加する。 【効果】 自動的に撮影機材の撮影光軸を移動体に同乗
している人の視線方向と一致させることができ、前後あ
るいは横方向の自然な撮影ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車等の移動体に撮影
装置を載置する機構に関し、更に詳しくは移動体上でビ
デオカメラ等による撮影を行なう場合、移動体上の人間
の視線の動きに合致した撮影を自動的に行なうための撮
影装置保持機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】撮影機材を移動体に搭載し、移動体上か
ら撮影する場合には、撮影機材を移動体に完全に固定し
て撮影する方法、遠隔操作により回動する雲台を移動体
に固定し、その回動部に撮影機材を固定して撮影する方
法、あるいは移動体に同乗した撮影者が撮影機材のファ
インダー越しに撮影範囲を決めながら手動で撮影をする
方法等があった。

【０００３】また、移動体が自動車である場合には、ハ
ンドルの操舵角度の情報を得て、それをもとに撮影機材
の撮影光軸を制御する方法が実用化されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した撮影
機材を移動体に完全に固定して移動体の進行方向を撮影
する方法によれば、例えば自動車の前方に向けて撮影機
材を固定した場合、自動車がカーブを走行中は車体の前
後軸は常にカーブの接線方向に向いている。従って、自
動車に乗っている人の視線方向ではなく高速で横に流れ
るカーブの外側の風景のみが撮影されることになる。即
ち、自動車に乗っている人の視線方向と自動車に固定さ
れた撮影機材の撮影光軸の方向とは、直線走行のときは
一致するが、カーブにおいては一致するものではない。

【０００５】また、撮影機材を自動車に固定した雲台上
に載置する方法によれば、撮影方向は調整できるが、常
に人の視線方向に一致させることは極めて困難である。

【０００６】また、同乗者に撮影をさせる場合には同乗
者と撮影機材を無理なく乗せるスペースが必要であり、
さらに振動する移動中の自動車の中で撮影機材のファイ
ンダーを覗きながら撮影機材の操作をするという極めて
高度に熟練した技術が必要である。

【０００７】更にまた、ハンドルから操舵角度の情報を
得て撮影機材を制御する方法は、最も確実な方法である
が、自動車製造時に組み込むものでなければ実現は困難
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】従って、本発明は前記課
題を解決するために創案されたものであり、移動体進行
方向を含む水平面内で移動体に生じる角速度を検出する
角速度検出装置と、検出した角速度信号の処理装置と、
処理装置の出力に応じて撮影機材を回転させる駆動装置
とからなる帰還制御型の撮影機材保持装置を構成し、更
に移動体進行方向と撮影光軸の角度を検出する装置を設
けて、その検出出力を前記駆動装置に入力し、撮影光軸
を制御して前記課題を解決するものである。

【０００９】

【作用】移動体が進行方向を変えようとするときに、そ
の進行方向に一致して撮影している機材の撮影光軸を移
動体の回動中心方向に自動的に向けることによって、人
間の視線の動きに近い自然な映像を撮影することができ
る。また、横方向あるいは後方など進行方向と一致して
いない方向を撮影している場合においては撮影光軸の回
動角の制御量を調整することにより、前方の撮影と同様
に自然な映像を得ることができる。

【００１０】

【実施例】

実施例１ 本発明による撮影機材保持装置の第一の実施例について
図１および図２を参照して説明する。以下、移動体を簡
単のため、単に「自動車」という。また、本発明に用い
る重要な装置の角速度センサは種々のものがあるが、例
えば圧電体を用いた角速度センサについては、センサ技
術１９９０年１０月号６５頁に詳述されている。

【００１１】図１は、本発明による撮影機材保持装置１
００の機構と回路の構成を示す図である。まず、機構は
撮影機材１を装着する回転雲台２、回転雲台２を撮影機
材回転方向Ｒに回転させるための減速歯車列４とモータ
５、回転雲台２の回転角度を読み取るためのポテンショ
メータ６、自動車の角速度を検出するための角速度セン
サ７、およびこれらの構成を載せて全体を自動車に装着
するための基台８から構成されている。

【００１２】次に、回路は角速度センサ７の出力を増幅
する増幅器９、角速度検出信号の雑音を除去し適度の反
応時間を得るためのフィルタ回路１０、ポテンショメー
タ６のオフセットを補正するための加算器１１とオフセ
ット補正用の可変電圧源１２、回転雲台２の回転角度を
フィルタ回路１０の出力に従って制御するサーボアンプ
１３、およびモータ５を駆動するためのモータドライブ
回路１４から構成されている。

【００１３】角速度センサ７は、回転雲台２の回転軸３
と平行な回転軸の周りの角速度を検出するため、角速度
センサ７の回転検出軸を回転軸３の軸方向と一致させて
基台８に固定されている。

【００１４】自動車すなわち図１の基台８が静止してい
るとき、撮影光軸Ｌが自動車の進行方向と一致するよう
に撮影機材１を回転雲台２に装着する。このとき、角速
度センサ７の出力はゼロ（角速度がない）であり、駆動
回路を含む全回路は初期状態にある。可変電源１２は撮
影機材１の撮影光軸Ｌが初期設定時に進行方向からのず
れが有った場合、これを調整するためのものである。

【００１５】基台８が回転軸周りに回動し角速度が生じ
ると、角速度センサ７はその角速度を検出して出力す
る。角速度センサ７の出力には、不要振動やセンサ自身
等に起因するノイズが含まれており、これをフィルタ回
路１０で除去する。前記フィルタ回路１０では、例えば
数Ｈｚ以上の信号を減衰させ、有害な回転運動が撮影機
材１に生じることを防止している。

【００１６】回転雲台２に装着した撮影機材１の撮影光
軸Ｌの動きを人間の自然な視線の動きに似せるようにフ
ィルタ回路１０のフィルタ特性を設定する。また、受動
素子でフィルタを構成することに加えて、マイクロコン
ピュータ等を含むディジタル信号処理回路を用いて、よ
り人間の自然な視線の動きに合致させた回動を回転雲台
２に与える構成にすることも可能である。

【００１７】駆動装置はポテンショメータ６、加算器１
１、サーボアンプ１３、モータドライブ回路１４、モー
タ５、減速歯車列４、および回転雲台２で構成されてい
て、フィルタ回路１０からの信号にしたがって回転雲台
２の回転角度を制御する位置サーボシステムを形成して
いる。このサーボシステムの必要なサーボ帯域は要求さ
れる追尾速度から決定されるものであり、サーボ帯域の
制限要素である撮影機材１の大きな回転モーメントを、
サーボアンプ１３およびモータドライブ回路１４の回路
定数を最適に設定して制御するものである。

【００１８】次に、自動制御の方法について説明する。
まず、自動車の進行方向と撮影機材１の撮影光軸Ｌを一
致させる初期設定について述べる。ポテンショメータ６
をその出力が、例えばポテンショメータ６への印加電圧
の中心電圧であるように設定し、その回転軸を回転雲台
２の回転軸３に歯車等により接続し、一方その本体を基
台８に固定する。次に加算器１１に接続されているオフ
セット調整用の可変電源１２を調整して、加算器１１の
他の端子に接続されているポテンショメータ６の電圧と
の演算により加算器１１の出力が零となるようにする。
この状態において回転雲台２上に撮影機材１を、その光
軸Ｌが自動車の進行方向と一致するように固定する。進
行方向と一致させるには、例えばビデオカメラの撮影信
号をモニターで見ながら調整し固定すればよい。

【００１９】上述した初期状態から自動車がスタートし
カーブを走行すると基台８に固定している角速度センサ
７が角速度を検出して信号を出力する。前記信号は増幅
器９およびフィルタ回路１０で整形された後、サーボア
ンプ１３の一方の入力端に入力され、他の入力端には加
算器１１からの信号が入力されている。

【００２０】サーボアンプ１３はこれら２つの信号の差
を任意の利得を加えて出力し、モータドライブ回路１４
に入力する。モータ５はモータドライブ回路１４により
前記サーボアンプ１３の出力が零になるまで回転をする
ことになる。即ち、前記加算器１１の出力電圧と、角速
度センサ７のフィルタ回路１０を通った後の電圧が一致
するまで、ポテンショメータ６を回転させることにな
る。その結果、撮影機材１の光軸Ｌは自動車の進行方向
に対して任意の角度を持たせることになる。

【００２１】このサーボシステムは、角速度センサ７が
検出した回動方向に回転雲台２を回動させるものであ
り、この動作は図２に示されている。同図から撮影機材
１の撮影光軸Ｌが、向きを変えつつある自動車１６の進
行方向に対して、より内側を向いていることが、また、
自動車１６が回転をやめて直進するようになると、撮影
機材の撮影光軸Ｌは自動車１６の進行方向と一致するこ
とがわかる。

【００２２】実施例２ 次に、第二の実施例について図３ないし図５を参照して
説明する。第一の実施例は撮影機材が自動車１６の前方
を向いている場合に限ったものであったが、第二の実施
例は自動車１６の前方に撮影機材１が向いていないと
き、すなわち、後方や横方向を撮影するときの撮影光軸
Ｌを調整するものであって、前記サーボシステムに回転
制御量を補正する機能を付加したものである。

【００２３】図１に示した第一の実施例の構成に、自動
車１６が静止状態（あるいは直進状態）のときに撮影機
材１の撮影光軸Ｌと自動車１６の進行方向とがなす角度
（以下、単に「オフセット角」と記す）を検出する手段
を設け、また、増幅器９にそのゲインと極性をオフセッ
ト角に対応して電気信号により変化できる手段を設ける
ものである。

【００２４】まず、オフセット角を検出する手段の例を
図３（ａ）および（ｂ）に示す。図３（ａ）は、回転雲
台２の回転軸３と撮影機材１を載せる基台８との間にロ
ータリーエンコーダ１５を設け、撮影光軸Ｌのオフセッ
ト角の検出方法を示している。ロータリーエンコーダ１
５は回転軸３に直接設定する他に、回転軸３から歯車等
を介して設定することも可能である。

【００２５】ロータリーエンコーダ１５によりオフセッ
ト角は電圧値に変換され、その検出出力は増幅器９に入
力される。これにより、増幅器９のゲインと極性がオフ
セット角に対応する値に設定され、角速度センサ７の出
力を変換することになる。この後の自動車のカーブ走行
時における撮影機材１の撮影光軸Ｌの制御過程は第一の
実施例と同一である。増幅器９により変換された角速度
センサ７の出力はフィルタ回路１０を通った後サーボア
ンプ１３に入力され、サーボアンプ１３の出力が零とな
るように減速歯車列４を介してモータ５の回転をポテン
ショメータ６に伝達し回転させる。従って、回転雲台２
も回転することになり、回転雲台２上に固定されている
撮影機材１に初期のオフセット角に加えて、更にこのオ
フセット角に対応する視線に合致した角度を自動的に与
えることができる。

【００２６】また、図３（ｂ）は、サーボの帰還用のポ
テンショメータ６を利用するものである。加算器１１に
接続されているオフセット調整用の可変電源１２を任意
の電圧に設定することにより、加算器１１の他の入力端
に接続されているポテンショメータ６の出力電圧は前記
可変電源１２の電圧と比較され、その差がサーボアンプ
１３に入力される。サーボアンプ１３はその出力が零に
なるようにモータドライブ回路１４を駆動してモータ５
を回転させ、減速歯車列４を介して回転雲台２を回転さ
せてポテンショメータ６の出力電圧と可変電源１２の電
圧が一致するところまで、即ち加算器１１の出力が零に
なるところまでポテンショメータ６を回転して止まる。
従って、回転雲台２上に固定されている撮影機材１は可
変電源１２の電圧に対応したオフセット角を得ることに
なる。

【００２７】前記可変電源１２の電圧も増幅器９に入力
されていて、増幅器９のゲインと極性が可変電源１２の
電圧、すなわちオフセット角に対応する値に設定され、
角速度センサ７の出力を変換することになる。その後の
撮影機材１の撮影光軸Ｌに対する制御過程は前述のロー
タリーエンコーダ１５を用いた方法と同一であり、説明
は省略する。

【００２８】検出された撮影光軸Ｌのオフセット角と増
幅器９との関係について図４および図５を参照して説明
する。図４は撮影光軸Ｌのオフセット角に対する増幅器
の利得変化を示し、また、図５は後方を撮影していると
きの撮影光軸Ｌの動きを示している。

【００２９】撮影光軸Ｌが前方を向いているときには、
図２に示したように角速度センサ７が検出した回転方向
に撮影光軸を振らなければならない（図４のＰ１）。一
方、撮影光軸Ｌが後方を向いているときには、図５に示
すように角速度センサ７が検出した回転方向とは反対方
向に撮影光軸を振る必要がある（図４のＰ２）。また、
撮影光軸が真横を向いているときには固定したままでよ
く、回転させる必要はない（図４のＰ３）。これら以外
の中間の角度では、図４に示すように増幅器９の利得す
なわち制御量は滑らかに変化しなければならない。図４
では正弦波状に利得が変化する様子を示したが、撮影機
材１が設置される移動体の種類によっては、他の曲線あ
るいは直線状に設定してもよいことは当然である。

【００３０】

【発明の効果】従って、移動体上に本発明による撮影機
材保持装置を介して撮影機材を設置することにより、自
動的に撮影機材の撮影光軸を人間の視線の方向と一致さ
せることができ、自然な映像撮影を行なうことができ
る。また、移動体前方の撮影に限らず、後方あるいは横
方向の撮影に対しても効果が大きい。

【００３１】また、移動体の回転運動を検出するために
移動体に対して改造をする必要がない。従って撮影機材
の取付が容易であり、また移動体の安全性を損なうこと
なく自然な映像が撮影ができる機材として移動体に装着
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例である撮影機材保持装置を示
す略線的斜視図である。

【図２】 移動体の進行方向と本発明による前方の撮影
方向との関係を示す模式図である。

【図３】 撮影光軸のオフセット角を検出する方法を示
す略線的斜視図で、（ａ）はロータリーエンコーダを用
いた方法であり、（ａ）はポテンショメータを用いた方
法である。

【図４】 撮影光軸のオフセット角に対する増幅器の利
得変化を示す図である。

【図５】 移動体の進行方向と本発明による後方の撮影
方向との関係を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 撮影機材 ２ 回転雲台 ３ 回転軸 ４ 減速歯車列 ５ モータ ６ ポテンショメータ ７ 角速度センサ ８ 基台 ９ 増幅器 １０ フィルタ回路 １１ 加算器 １２ 可変電源 １３ サーボアンプ １４ モータドライブ回路 １５ ロータリーエンコーダ １６ 自動車 Ｌ 撮影光軸 Ｒ 撮影機材回転方向

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動体に撮影機材を載置するための撮影
   機材保持装置において、 前記移動体が移動体進行方向を含む面内での回動により
   生じる角速度を検出する装置と、検出した角速度信号の
   処理装置と、前記処理装置の出力に応じて撮影機材を前
   記移動体進行方向を含む面に垂直な軸を中心として回動
   させる駆動装置とを主要な部材とし、移動体が回動しつ
   つ進行していく方向よりも更に回動の中心方向に撮影機
   材の撮影光軸を向けるように構成したことを特徴とする
   撮影機材保持装置。
2. 【請求項２】 移動体の直線進行方向に対する、撮影機
   材の撮影光軸の角度を検出する装置を設け、前記検出装
   置の検出出力を前記駆動装置に付加し、移動体が回動し
   つつ進行していく場合に前記角度に対応した回動角を更
   に撮影機材に付加することを特徴とする、請求項１に記
   載した撮影機材保持装置。
3. 【請求項３】 移動体の直線進行方向に対する撮影機材
   の撮影光軸の角度を検出する装置をロータリーエンコー
   ダで構成したことを特徴とする、請求項１に記載した撮
   影機材保持装置。
4. 【請求項４】 移動体の直線進行方向に対する撮影機材
   の撮影光軸の角度を検出する装置をポテンショメータで
   構成したことを特徴とする、請求項１に記載した撮影機
   材保持装置。