JPH09507101A - カメラガイド機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 カメラ搭載ユニットおよび撮影対象物に設けられた複数のＧＰＳユニットを用いて、カメラおよびビデオ信号を受信局に送信するためのアンテナを所定の方向に自動的に向けるためのカメラガイド機構。

Description

【発明の詳細な説明】 カメラガイド機構 本発明は請求項１の前提部に記載の機構に関する。具体的には、本発明は、カ メラを用いて目標物、たとえばレース中の車両や、航空ショーにおける航空機な どのクローズアップ映像を捕らえるための機構に関する。 自動車レースや航空ショーなどをテレビ申継する場合、視聴者に、レースやシ ョー等に自分が参加しているような感覚を与えることが重要である。このために は、複数のカメラを用い、レースや航空ショーにおいて最も注目を集めている車 両や航空機の息を呑むようなクローズアップの映像を捕らえるなければならない 。もしクローズアップ映像を捕らえようとする飛行機、自動車などの目標物が、 固定のカメラから遠く離れているような場合は、この目標物自体にカメラを搭載 して、少なくともこの目標物の一部のクローズアップを捕らえるという手法も採 用される。こうして複数のカメラで捕らえられた映像の内、最も興味を引きそう な映像が次々に選ばれ、放映される。 このようなレースやショーにおいては、レース中の車両や航空機などの目標物 を追跡する物体にカメラを設けたり、目標物自体にカメラを搭載することがよく ある。例えば自転車レースの場合、選手の自転車に伴走するオートバイに搭載し たカメラで各選手のクローズアップの映像を撮影する。またヨットレースの場合 は、ヨットのクローズアップ映像を撮るために、カメラをマストの先端に取り付 けたりする。目標物のクローズアップ映像を撮るのが最も難しいのは、航空ショ ーや飛行機レースなどの場合である。このような場合、ショーやレースに参加し ている航空機は非常に高速で三次元的に移動するため、人間が操作するカメラで これらの航空機を見失わないように追いかけるのは至難の業である。 そこでこのように高速で移動している物体の鮮明なクローズアップ映像を捕ら えるためには、目標物の近くを目標物とともに移動するカメラを無人で自動的に 制御できる機構が必要となる。 本発明の目的は、請求項１の特徴部に記載の手段を用いて上記問題を解決する ことである。 移動している物体の位置を検出するための様々な機構が公知である。たとえば 、そのような装置はヨーロッパ特許出願No.９２３０３３７２．４や９２３０３ ３７３．２等に開示されている。しかしこれらの装置は、移動物体の位置を検出 することしかできず、向きや姿勢を検出することはできない。 本発明の高効率の目標追跡装置を用いることによって、これまでのように人間 がカメラを操作して撮影対象物を追跡する必要がなくなった。すなわちこの追跡 装置には、撮影対象物から連続的に対象物の位置と姿勢に関する情報が送信手段 を介して入力されており、この情報を撮影対象物に伴走するカメラ搭載ユニット に送り、この情報に基づきカメラ搭載ユニットに搭載したカメラを自動的に撮影 対象物に向け、撮影対象物がカメラのファインダーの視野から外れないようにし ている。 カメラ搭載ユニットには複数のカメラが搭載されており、各カメラは個別に向 き調整装置を備え、各向き調整装置には各カメラに割り当てられた目標物の位置 に関する情報が入力される。したがってこれら複数のカメラで複数の目標物を同 時に撮影して、これらの内で最も望ましいものを選択して放映することができる 。 本発明の一つの実施例では、受信局は、上記カメラ搭載ユニット上に設けられ 、この受信局でカメラで捕らえたビデオ信号を、たとえば昔からある１６mmフィ ルム、あるいは消去可能なビデオテープに記録する。 第２の実施例では、受信局はカメラ搭載ユニットとは別の場所に設けてあり、 この受信局で複数のカメラで撮影された複数の映像を順次切り換えて放映するこ とができる。 本発明の別の実施例では、各撮影対象物は、同時にカメラ搭載ユニットとして の機能も持っている。したがって特定の撮影対象物を撮影するのに最も適した別 の撮影対象物兼カメラ搭載ユニットを選んで、前記特定の撮影対象を撮影するこ とができる。この実施例では、全ての撮影対象物兼カメラ搭載ユニットの位置お よび姿勢に関する情報が、伝達手段を介して他の撮影対象物兼カメラ搭載ユニッ トの情報処理手段に送られる。撮影対象物の姿勢に関する情報は、常にカメラの 向きの調整のために使われる訳ではない。しかしこの撮影対象物を、後でカメラ 搭載ユニットとして用いる場合、あるいは伝達手段の効率が一次的に低下したた め、情報の推定を行わなければならない場合などに、上記情報が必要になる。 また通常地上にある受信局がレースやショーが行われている場所から離れてい る場合は、一つ以上の中継局を経由してビデオ信号を送信するようにしている。 このような中継局はカメラ搭載ユニットのカメラからのビデオ信号を受信局に送 信するためのアンテナを備えている。この場合、情報処理手段に入力される中継 局の位置に関する情報に基づき、中継局のアンテナは最も信号伝送効率が高い方 向に向けられる。 また別の実施例では、撮影対象物の位置および姿勢に関する情報は、グローバ ル測位システムに入力される。この装置は、ＮＡＶＳＴＡＲ／ＧＰＳあるいはＧ ＬＯＮＡＳＳという名前で知られており、たとえばヨーロッパ特許出願No.９２ ３１０８３２．８やイギリス特許出願No.８８２７２５７等に開示されている。 さらに別の実施例では、撮影対象物、カメラ搭載ユニット、申継局（以降「移 動物体」）のグローバル測位システムに、慣性航法装置を設けている。各慣性航 法装置は、ジャイロスコープに連結された、それぞれＯｘ，Ｏｙ，Ｏｚ座標をカ バーする三組の加速度計を備えている。この慣性航法装置は、たとえば人工衛星 と前記移動物体のグローバル測位システム間のデータ送信の効率が低下したり、 他の移動物体が両者の間に割り込んでデータ送信が完全に遮断されてしまった場 合などに役に立つ。本発明で実際に使われるグローバル測位システムのサイクル 時間は通常１秒なので、人工衛星と移動物体間の送信が遮断されている時間は最 長３、４秒に達し得る。上記の慣性航法装置を設けることによって、このように 送信が遮断されている間、すなわち最後に移動物体の位置および姿勢に関する情 報を受け取ってから、送信が再開されるまでの間の、移動物体の位置および姿勢 を推定することができる。 カメラ搭載ユニットに対する撮影対象物の相対位置は、撮影対象物のグローバ ル測位ベクトルからカメラ搭載ユニットのグローバル測位ベクトルを減算して得 られたベクトルを、カメラ搭載ユニットの座標系に投影することによって得られ る。このようなデータは、三角法により移動物体の姿勢を検出するグローバル測 位システム、すなわちＤ−ＧＰＳによって得られる。そのようなグローバル測位 システムは、イギリス特許出願No.９００４４３３．０に開示されている。 また本発明の実施例では、各カメラは向き調整装置によって全方向に向けるこ とができる。 一つのカメラ搭載ユニットのカメラで一つの移動物体のみを撮影する実施例の 場合、撮影対象物は位置のみを検出すれば十分であり、その姿勢まで検出する必 要はない。しかしカメラ搭載ユニットおよび移動中継局については、カメラとア ンテナの向きを正確に決めるために、姿勢を検出する必要がある。したがって、 カメラ搭載ユニットおよび移動中継局のそれぞれには、位置検出用グローバル測 位システムを一個と、姿勢検出用のグローバル測位システムを少なくとも２個設 ける必要がある。 本発明の機構は、航空機などのショーやレースの中継放送に用いるのに特に適 している。この場合、各移動物体は撮影対象物であると同時に、カメラ搭載ユニ ットとしての機能も持っているため、カメラ搭載ユニットとして使ってきたもの を撮影対象にしたり、その逆の切換えが簡単にできる。 上記以外の本発明の実施例は請求の範囲に記載されている。 次に添付の図面に基づいて本発明をより詳細に説明する。図面において： 図１は、２機の航空機と、中継用航空機と、３機のグローバル測位検出用衛星 と、地上のビデオ信号受信局と、交信用地上局を概略的に示す図、 図２は、３機の人工衛星とグローバル測位システム（以降ＧＰＳと略記する） とによって、各移動物体の姿勢を検出する方法を概略的に示す図、 図３は、カメラ搭載ユニットとしての航空機によって撮影された、撮影対象物 としての航空機のビデオ映像信号を送信する経路を示す図、 図４は、３機の航空機と地上局間の交信手段の作用を概略的に示す図である。 図１は、近くを飛行している航空機の搭乗者から見た場合の２機の航空機４、 ５を示している。また図１には、３機のグローバル測位把握衛星１、２、３も示 されている。但し実際のガイド機構においては、通常もっと多くの人工衛星が用 いられる。航空機４、５からのビデオ信号は、中継用航空機６を経由して地上の 受信機８に送信される。また中継用航空機６を介して航空機４、５と地上の交信 基地７との間で交信が可能である。航空機４、５の内、どちらかが撮影対象とな り、他方が撮影対象機を撮影するためのカメラを搭載した撮影機として用いられ る。また各航空機が撮影対象であると同時に、別の撮影対象機の撮影機としての 役目を果たすこともある。したがって撮影情報処理手段（図示省略）は、全ての 航空機４、５、６、交信基地７、受信機８に設けられている。 図２は、航空機４、５、６のそれぞれに設けられた（少なくとも）３つのＧＰ Ｓ受信機９、１０、１１を示している。この受信機への入力信号に基づき、撮影 情報処理手段は、航空機の位置と姿勢を検出する。通常、ＧＰＳの誤差は３０− １００ｍ程度である。しかし、本発明の場合のように、各衛星で複数の地点の相 対的な距離を測定する場合の誤差はもっとずっと小さい。また図示の例のように 複数の人工衛星を使うことによって、一つだけの場合に比べさらに誤差を小さく できる。（それ自体は従来から公知である）撮影情報処理手段によって、３つの 受信機９、１０、１１のグローバル測位ベクトル、そのオイラー角、および位置 ベクトルの変化を検出することができる。 図３は、カメラ１６によって撮影された撮影対象機４のビデオ信号を、点線で 示すように、アンテナ１７、１８を介して撮影機５から中継機６に送信し、さら にアンテナ１９を介してテレビモニターを備えた地上受信局８に送信する方法を 示している。このようにビデオ信号を送信することができるのは、ＧＰＳ１２， １３によって、カメラ１６を撮影対象機４に正確に向けることができると同時に 、ＧＰＳ１３，１４によって、アンテナ１７、１８を互いに正確に対向させ、さ らにＧＰＳ１４、１５によって、アンテナ１９を地上受信局８に正確に向けるこ とができるためである。具体的には、上記のようにカメラおよびアンテナの向き を正確に調整する作業は、ＧＰＳからのデータに基づき情報処理手段（図示省略 ）によって行われる。すなわち情報処理手段は、各ＧＰＳ１２、１３、１４のグ ローバル測位ベクトルに基づき、各ＧＰＳの相対的な座標位置を求め、これに基 づきカメラ、アンテナの向きを調整する。グローバル測位ベクトルというのは、 たとえば撮影対象機４の場合、地球の中心とＧＰＳ１２を結ぶベクトルを指して いる。また撮影機５のグローバル測位ベクトルは、地球の中心とＧＰＳ１３を結 ぶベクトルである。情報処理手段は、撮影機５の３つのＧＰＳ９，１０，１１（ 図２）によって決まる撮影機５の姿勢、およびＧＰＳ１３、１４を結ぶベクトル に基づき、カメラ１６を正確に撮影機４に向けることができる。 図４は、航空機４、５、６と地上局７間で交信を行うための全方向性アンテナ ２１、２２、２３を備えた無線装置を示している。このようなアンテナは、ビデ オ信号送信用のアンテナとは異なり、（図４の両方向矢印で示すように）互いに 対向させる必要はない。上記の全ての航空機およびその他の施設、設備のグロー バル測位ベクトルは同一の周波数で送信してもよい。また既存の人工衛星を利用 して、カメラを制御するための情報およびその他の関連情報を収集するようにし てもよい。また単一の周波数を用いるために、無線方式のキャリア検知多重アク セス／衝突検出規格（ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ規格８０２．３−１９８５およびＩＳ Ｏ／ＤＩＳ８８０２／３）を用いてもよい。また図４に示す地上制御基地２４で は、カメラの選択、撮影する航空機の選択、ズーム制御などを行う。地上制御基 地２４で行うこれらの制御は、航空機の情報処理手段からの情報に基づいて行わ れる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年２月１２日 【補正内容】 （明 細 書） このようなレースやショーにおいては、レース中の車両や航空機などの目標物 を追跡する物体にカメラを設けたり、目標物自体にカメラを搭載することがよく ある。例えば自転車レースの場合、選手の自転車に伴走するオートバイに搭載し たカメラで各選手のクローズアップの映像を撮影する。またヨットレースの場合 は、ヨットのクローズアップ映像を撮るために、カメラをマストの先端に取り付 けたりする。目標物のクローズアップ映像を撮るのが最も難しいのは、航空ショ ーや飛行機レースなどの場合である。このような場合、ショーやレースに参加し ている航空機は非常に高速で三次元的に移動するため、人間が操作するカメラで これらの航空機を見失わないように追いかけるのは至難の業である。 そこでこのように高速で移動している物体の鮮明なクローズアップ映像を捕ら えるためには、目標物の近くを目標物とともに移動するカメラを無人で自動的に 制御できる機構が必要となる。 本発明の目的は、請求項１の特徴部に記載の手段を用いて上記問題を解決する ことである。 移動している物体の位置を検出するための様々な機構が公知である。たとえば 、そのような装置はヨーロッパ特許出願No.９２３０３３７２．４や９２３０３ ３７３．２等に開示されている。しかしこれらの装置は、移動物体の位置を検出 することしかできず、向きや姿勢を検出することはできない。 アメリカ特許No.５１３０９３４は、ビデオ映像を利用して移動物体の位置を 推定する機構を開示している。イギリス特許出願No.ＧＢ２２１３３３９は、目 標物の相対位置を検出するために、ＧＰＳ受信機を用いることを開示している。 本発明の高効率の目標追跡装置を用いることによって、これまでのように人間 がカメラを操作して撮影対象物を追跡する必要がなくなった。すなわちこの追跡 装置には、撮影対象物から連続的に対象物の位置と姿勢に関する情報が送信手段 を介して入力されており、この情報を撮影対象物に伴走するカメラ搭載ユニット に送り、この情報に基づきカメラ搭載ユニットに搭載したカメラを自動的に撮影 対象物に向け、撮影対象物がカメラのファインダーの視野から外れないようにし ている。 請求の範囲 １．少なくとも１台のカメラと、 前記少なくとも１台のカメラを移動している撮影対象物に向けて向きを変えら れるように支持するカメラ搭載ユニットと、 複数の情報処理手段と、 直接あるいは一つ以上の中継局を介してビデオ信号を受信局に送信する手段と 、 前記複数の情報処理手段同士の交信手段とからなり、 前記カメラ搭載ユニットと中継局が、グローバル測位システムの受信機を備え 、 前記撮影対象物の撮影で得られたビデオ信号を前記受信局に送信するカメラガ イド機構において、 前記カメラ搭載ユニットに、その地球に対する位置および姿勢の検出ができる ように、少なくとも３台のグローバル測位システムを設け、 前記撮影対象物に、その地球上の位置を検出するための少なくとも１台のグロ ーバル測位システムを設け、 前記位置に関する情報に基づき、前記カメラ搭載ユニットと前記撮影対象物の 相対的な位置を前記情報処理手段によって算出することを特徴とするカメラガイ ド機構。 ２．各撮影対象物を撮影するカメラを切り換えることができ、 各撮影対象物は、カメラ搭載ユニットとして機能でき、また各カメラ搭載ユニ ットは撮影対象物として機能できることを特徴とする請求項１に記載のカメラガ イド機構。 ３．各中継局が、前記交信手段と前記情報処理手段により、他の中継局あるいは 前記受信局の方向に向けることができる指向性アンテナを備えている請求項１に 記載のカメラガイド機構。 ４．各中継局が、前記交信手段と前記情報処理手段により、他の中継局あるいは 前記受信局の方向に向けることができる指向性アンテナを備えている請求項２に 記載のカメラガイド機構。 ５．前記撮影対象物と前記カメラ搭載ユニットが共に航空機であり、前記カメラ 搭載ユニットに搭載したカメラが、カメラ搭載ユニットの座標系に対して全方向 に向きを変えることが可能であり、撮影対象物のカメラ搭載ユニットに対する相 対位置が、カメラ搭載ユニットのグローバル測位ベクトルから撮影対象物のグロ ーバル測位ベクトルを減算して得られるベクトルを、カメラ搭載ユニットの座標 系に投影することによって求めることを特徴とする請求項１に記載のカメラガイ ド機構。 ６．前記カメラ搭載ユニットと撮影対象物が移動する物体である請求項１に記載 のカメラガイド機構。 ７．前記カメラ搭載ユニットが固定されており、前記撮影対象物がグローバル測 位システム用の受信機を備えた車両であり、このグローバル測位システム用受信 機によって求められる各車両の位置に基づいてこの車両を追跡し、この車両のク ローズアップ映像を捕らえるズームアップ機能付きのカメラを自動車レースのサ ーキットに複数台設けたことを特徴とする請求項１に記載のカメラガイド機構。 ８．前記カメラ搭載ユニットが航空機であり、前記撮影対象物が地上を走る車両 である請求項１に記載のカメラガイド機構。 ９．前記カメラ搭載ユニットが立体映像を撮影するための２台のＴＶカメラを備 え、このＴＶカメラからのビデオ信号を、視聴者が被っているバーチャルリアリ ティヘルメットに送信することを特徴とする請求項１に記載のカメラガイド機構 。 １０．請求項１に記載の機構の使用。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｎ Ｌ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも一つの撮影対象物のビデオ信号を少なくとも一台のカメラで捕ら え、そのビデオ信号を受信局に送信するためのカメラガイド機構において、 前記少なくと１台のカメラを支持するカメラ搭載ユニットを備え、前記カメラ は移動している撮影対象物に向くように前記カメラ搭載ユニットに対して向きを 変えられるようになっており、 さらに前記カメラ搭載ユニットに対する前記撮影対象物の位置および姿勢を検 出するための、位置および姿勢検出装置等の複数の情報処理手段と、 前記ビデオ信号を受信局に送信する手段と、 前記複数の情報処理手段同士の交信手段とを備えたカメラガイド機構。 ２．前記カメラによって捕らえられたビデオ信号を、フィルムあるいはテープ記 録手段に記録するか、少なくとも一つの受信機あるいは中継局に送信することを 特徴とする請求項１に記載のカメラガイド機構。 ３．各撮影対象物を撮影するカメラを切り換えることができ、 各撮影対象物は、同時に別の対象物を撮影するカメラを搭載したカメラ搭載ユ ニットとしての機能を有し、また各カメラ搭載ユニットは同時に撮影の対象物と もなり、 前記撮影対象物、カメラ搭載ユニット、および申継局の地球上の位置、前記三 者の相対的位置、および姿勢に関するデータを、グローバル測位システムによっ て求め、 各中継局は、前記交信手段と前記情報処理手段により、他の中継局あるいは前 記受信局の方向に向けることができる向き変更可能な指向性アンテナを備えてい ることを特徴とする請求項２に記載のカメラガイド機構。 ４．グローバル測位システムを慣性航法機構で支持した請求項３に記載のカメラ ガイド機構。 ５．前記撮影対象物と前記カメラ搭載ユニットが共に航空機であり、前記カメラ 搭載ユニットに搭載したカメラは、カメラ搭載ユニットの座標系に対して全方向 に向きを変えることが可能であり、撮影対象物のカメラ搭載ユニットに対する相 対位置は、カメラ搭載ユニットのグローバル測位ベクトルから撮影対象物のグロ ーバル測位ベクトルを減算して得られるベクトルを、カメラ搭載ユニットの座標 系に投影することによって求めることを特徴とする請求項１に記載のカメラガイ ド機構。 ６．前記カメラ搭載ユニットと撮影対象物が移動する物体である請求項１に記載 のカメラガイド機構。 ７．前記カメラ搭載ユニットは固定されており、前記撮影対象物はグローバル測 位検出用の受信機を備えた車両であり、このグローバル測位検出用受信機によっ て求められる各車両の位置に基づいてこの車両を追跡し、この車両のクローズア ップ映像を捕らえるズームアップ機能付きのカメラを自動車レースのサーキット に複数台設けたことを特徴とする請求項１に記載のカメラガイド機構。 ８．前記カメラ搭載ユニットが航空機であり、前記撮影対象物が地上を走る車両 である請求項１に記載のカメラガイド機構。 ９．前記カメラ搭載ユニットは立体映像を撮影するための２台のＴＶカメラを備 え、このＴＶカメラからのビデオ信号を、視聴者が被っているバーチャルリアリ ティヘルメットに送信することを特徴とする請求項１に記載のカメラガイド機構 。 １０．請求項１に記載の機構の使用。