JPH11234563A - スタジオ装置およびテレビジョンカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スタジオ内での撮影用テレビジョンカメラの
位置を検出する。 【解決手段】 撮影用テレビジョンカメラを複数のテレ
ビジョンカメラで撮影し、その画像信号を解析すること
により、撮影用テレビジョンカメラの位置を検出する。
また、撮影用テレビジョンカメラにジャイロを搭載し、
このテレビジョンカメラのパン、チルト、ロールを検出
する。さらに、このジャイロは、基準方位に設定された
台上にテレビジョンカメラが置かれたときに自動的にこ
の基準方位により更正される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像情報の作成に利
用する。本発明はテレビ放送番組、映画、その他の画像
信号を用いる娯楽に利用するに適する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ技術の発達に伴い画像情報
作成技術も大きく変化している。例えば、テレビ放送の
番組を作成するためには、スタジオで大道具、小道具と
呼ばれる装置を背景に配置し、その前で出演者が演技す
ることが行われていたが、近年では、背景画像を個別に
撮影したり、あるいはコンピュータグラフィックス（Ｃ
Ｇ）技術を用いて架空の情景を作成し、この背景画像上
に切り取られた画像をはめ込むことにより、あたかも出
演者とその背景が同じ時間に同じ場所に存在するかのよ
うな画像を作り出すことができる。

【０００３】この技術は、大道具、小道具が不要とな
り、実現不可能な空間でも作成可能となり、架空の情景
も描くことができる。また、スタジオの稼働効率が向上
するなどの様々な利点がある。

【０００４】このとき、現実感を向上させるためには、
スタジオ内でのテレビジョンカメラの位置、角度、レン
ズの状態などをパラメータとして検出し、背景となる画
像と自然な状態で合成することが要求される。このパラ
メータとしては、 パン（水平方向の回転角度） チルト（上下方向の角度） ロール（傾斜角度） ハイト（床からの高さ） ポジションＸ（床面でのＸ位置） ポジションＹ（床面でのＹ位置） ズーム（レンズの焦点距離） フォーカス（レンズの焦点） などが挙げられる。

【０００５】本願出願人は、先願（特願平８−２７８３
２６号、特願平９−０１９０３２号、いずれも本願出願
時に未公開）にて、これらのパラメータの検出技術を提
案した。特願平８−２７８３２６号では、主にパン、
チルト、ロールについて提案し、特願平９−０１９
０３２号では、主にズーム、フォーカスについて提
案している。

【０００６】図４は特願平８−２７８３２６号に示され
たテレビジョンカメラのブロック構成図である。図５は
特願平８−２７８３２６号に示されたテレビジョンカメ
ラの位置検出を行うためのカラーマーカを示す図であ
る。図６は特願平９−０１９０３２号に示された映像合
成装置のブロック構成図である。

【０００７】図４に示すテレビジョンカメラは、磁気方
位センサ３５、ジャイロ３１により パン、チルト、ロールを検出し、超音波送受器３
４および超音波距離センサ３２によりハイト（床から
の高さ）を検出するものである。また、図５に示すよう
にカラーマーカを複数のテレビジョンカメラに付与し、
このカラーマーカをスタジオの天井に設けられた別のテ
レビジョンカメラにより撮影し、複数のテレビジョンカ
メラについてポジションＸ（床面でのＸ位置）および
ポジションＹ（床面でのＹ位置）を検出することがで
きる。図６に示す映像合成装置は、映像用カメラ８１で
撮影した映像と、アタッチメントカメラ８２で撮影した
映像との大きさを位置関係演算部８４により比較するこ
とにより被写体と背景との位置関係を演算し、また、同
時にズーム比演算部８３は映像用カメラ８１のズーム比
を演算することにより、合成演算部８８は背景映像格納
部８９の背景映像を疑似背景と置き換えて自然に合成す
るものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】特願平８−２７８３２
６号では、図４に示すように、超音波送受器３４および
超音波距離センサ３２を用いてハイトを検出する提案
がなされているが、ここでは、超音波送受器３４と床面
との間に障害物が存在する場合を想定していない。

【０００９】また、図５に示したカラーマーカによる位
置検出は、天井に備えた位置検出用のテレビジョンカメ
ラにより床面のテレビジョンカメラの位置を検出するも
のであるが、ここでは、カラーマーカと位置検出用のテ
レビジョンカメラとの間に障害物が存在する場合を想定
していない。また、位置検出用のテレビジョンカメラで
は、ハイトを検出することはできない。

【００１０】このように先願の提案は、テレビジョンカ
メラがクレーンなどに取り付けられ、あらかじめ定めら
れた範囲内だけを移動することを想定している。このた
め、前記障害物の存在を想定する必要はない。さらに、
その移動範囲はあらかじめプログラムされており、臨機
応変にテレビジョンカメラの位置を変えることはできな
い。すなわち、テレビジョンカメラを例えば人が担ぎ、
自由にスタジオ内を移動し、さらに、階段または台など
の上り下りをするなどしながらの撮影については想定し
ていない。

【００１１】しかし、テレビジョンカメラを人が担ぎス
タジオ内を自由に移動し、さらに、階段または台などに
上り下りしながら撮影を行うことは、自由な映像表現を
行うためにも実現されることが望ましい。

【００１２】また、図４に示したテレビジョンカメラに
搭載されているジャイロは、テレビジョンカメラの移動
に伴い誤差を生じるため、これを更正することが必要に
なるが、先願ではこれについては言及してはいない。

【００１３】本発明は、このような背景に行われたもの
であって、テレビジョンカメラの移動を自由に行うこと
ができるスタジオ装置を提供することを目的とする。本
発明は、姿勢方位情報を得るためのジャイロを頻繁に更
正し誤差を少なくすることができるテレビジョンカメラ
を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、被写体を撮影
するための第一のテレビジョンカメラを複数の第二のテ
レビジョンカメラで撮影し、その画像信号を解析するこ
とにより第一のテレビジョンカメラのスタジオ内での位
置を検出することを最も主要な特徴とする。

【００１５】このようにして検出された第一のテレビジ
ョンカメラの位置情報にしたがって、背景画像と被写体
との見かけ上の位置関係を補正することにより、被写体
と背景画像とを自然な状態で合成することができる。

【００１６】本発明における第一のテレビジョンカメラ
の位置情報は、スタジオ内の平面上の位置とともに、床
面からの高さも検出することができる。第二のテレビジ
ョンカメラは、最低２台あれば位置検出を行うことがで
きるが、第一のテレビジョンカメラが物陰に入った場合
でも位置検出ができるようにするためには、さらに複数
の第二のテレビジョンカメラを備えることがよい。これ
により、第一のテレビジョンカメラはスタジオ内を自由
に移動しながら、第二のテレビジョンカメラにより前述
したハイト、ポジションＸ、ポジションＹを検出
することができる。

【００１７】さらに、この第一のテレビジョンカメラ
に、先願（特願平９−０１９０３２号）で提案したパ
ン、チルト、ロール、ズーム、フォーカスを検
出するための手段を設けることにより、背景画像の合成
に必要な全てのパラメータを得ることができる。

【００１８】また、本発明では、第一のテレビジョンカ
メラに搭載されたジャイロの誤差を更正する技術につい
ても言及している。これには、第一のテレビジョンカメ
ラを撮影の合間に休止させるための台を設けておき、あ
らかじめわかっているこの台の基準方位にしたがって、
ジャイロの方位を更正することがよい。

【００１９】すなわち、本発明の第一の観点はスタジオ
装置であって、被写体を撮影する第一のテレビジョンカ
メラと、この被写体の疑似背景と、前記第一のテレビジ
ョンカメラから出力される画像信号のうち前記被写体の
画像信号を除いた前記疑似背景の画像信号をあらかじめ
用意された背景画像の信号に置き換える手段とを備えた
スタジオ装置である。

【００２０】ここで、本発明の特徴とするところは、前
記第一のテレビジョンカメラを被写体としそれぞれ異な
る位置から撮影する複数の第二のテレビジョンカメラ
と、この複数の第二のテレビジョンカメラの画像信号を
解析し前記第一のテレビジョンカメラの位置を検出する
手段とを備え、前記置き換える手段は、この検出する手
段の検出結果にしたがって前記あらかじめ用意された背
景画像と前記被写体との見かけ上の位置関係を補正する
手段を含むところにある。

【００２１】前記第一のテレビジョンカメラは、ジャイ
ロと、このジャイロの出力から自己の姿勢および方位情
報を演算する手段と、自己が基準方位に設置されている
か否かを検出する手段と、この検出する手段の検出結果
にしたがって自己が前記基準方位に設置されているとき
その基準方位にしたがって前記ジャイロの方位を更正す
る手段とを備えることが望ましい。

【００２２】本発明の第二の観点はテレビジョンカメラ
であって、その特徴とするところは、ジャイロと、この
ジャイロの出力から自己の姿勢および方位情報を演算す
る手段と、自己が基準方位に設置されているか否かを検
出する手段と、この検出する手段の検出結果にしたがっ
て自己が前記基準方位に設置されているときその基準方
位にしたがって前記ジャイロの方位を更正する手段とを
備えるところにある。

【００２３】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図１および図
２を参照して説明する。図１は本発明第一実施例のスタ
ジオ装置のブロック構成図である。図２は本発明第二実
施例のテレビジョンカメラおよび固定台のブロック構成
図である。

【００２４】本発明第一実施例はスタジオ装置であっ
て、図１に示すように、被写体である出演者３０を撮影
するテレビジョンカメラ１０と、この出演者３０の疑似
背景であるブルーバック４０と、テレビジョンカメラ１
０から出力される画像信号のうち出演者３０の画像信号
を除いたブルーバック４０の画像信号を背景映像格納部
８９にあらかじめ用意された背景画像の信号に置き換え
る手段である合成演算部８８とを備えたスタジオ装置で
ある。

【００２５】ここで、本発明の特徴とするところは、テ
レビジョンカメラ１０を被写体としそれぞれ異なる位置
から撮影する四つのテレビジョンカメラ２１〜２４と、
この四つのテレビジョンカメラ２１〜２４の画像信号を
解析しテレビジョンカメラ１０の位置を検出する手段で
あるカメラ位置演算部１とを備え、合成演算部８８は、
このカメラ位置演算部１の検出結果にしたがって前記あ
らかじめ用意された背景画像と出演者３０との見かけ上
の位置関係を補正するところにある。

【００２６】本発明第二実施例はテレビジョンカメラで
あって、図２に示すように、ジャイロ３１と、このジャ
イロ３１の出力から自己の姿勢および方位情報を演算す
る手段である姿勢方位検出部３３と、自己が固定台７に
設置されているか否かを検出する手段である位置センサ
５と、この位置センサ５の検出結果にしたがって自己が
固定台７にあるとき、固定台７の基準方位にしたがって
ジャイロ３１の方位を更正する手段であるジャイロ更正
部２とを備えたテレビジョンカメラである。

【００２７】本発明第三実施例は、本発明第二実施例と
同様にテレビジョンカメラであって、図３に示すよう
に、ジャイロ３１と、このジャイロ３１の出力から自己
の姿勢および方位情報を演算する手段である姿勢方位検
出部３３と、自己が回転台１７に設置されているか否か
を検出する手段であるコネクタ８−１および８−２の嵌
合検知部３６と、自己が回転台１７にあるとき、ロータ
リーエンコーダ９から出力される基準方位にしたがって
ジャイロ３１の方位を更正する手段であるジャイロ更正
部２とを備えたテレビジョンカメラである。

【００２８】

【実施例】（第一実施例）本発明第一実施例を図１を参
照して説明する。図１に示すように、スタジオ内に設け
られた四つのテレビジョンカメラ２１〜２４により、テ
レビジョンカメラ１０を撮影する。このようにしてテレ
ビジョンカメラ２１〜２４に撮影されたテレビジョンカ
メラ１０の画像信号を解析することにより、テレビジョ
ンカメラ１０のスタジオ内での位置を検出することがで
きる。その原理は、ステレオ画像による位置検出として
周知の技術であり、平面的な位置情報であるポジショ
ンＸ（床面でのＸ位置）およびポジションＹ（床面で
のＹ位置）の他に、ハイト（床からの高さ）について
も検出することができる。

【００２９】（第二実施例）本発明第二実施例を図２を
参照して説明する。本発明第二実施例は、パン（水平
方向の回転角度）、チルト（上下方向の角度）、ロ
ール（傾斜角度）を検出するための実施例である。姿勢
方位検出部３３は、ジャイロ３１の示す方位にしたがっ
て、テレビジョンカメラ１０の水平方向の変位量を測定
することによりパンを検出する。また、ジャイロ３１
の回転面を基準水平面とし、テレビジョンカメラ１０の
垂直方向の変位量を測定することによりチルトを検出
する。さらに、ジャイロ３１の回転面の基準水平面と
し、テレビジョンカメラ１０の傾きを測定することによ
りロールを検出する。

【００３０】一般に、ジャイロ３１は、重力と慣性を利
用した動きの検出装置であり、垂直方向との差を検出す
る能力は極めて優れているが、回転方向は基準となるも
のが簡単には得られず、通常、慣性に頼っているため、
時間とともに誤差を生じる。そこで、本発明第二実施例
では、あらかじめ正確な方位が決定されている固定台７
を設け、この固定台７にテレビジョンカメラ１０を置い
たときに、ジャイロ３１がその固定台７の方位を基準方
位として更正されるようにした。

【００３１】まず、固定台７には、マグネット６が装着
されている。この固定台７の上に、撮影の休止時間にな
るとテレビジョンカメラ１０が置かれる。このとき、固
定台７には、テレビジョンカメラ１０が定位置に置かれ
るように、ガイド７−１および７−２が設けられてい
る。テレビジョンカメラ１０が定位置に置かれると、テ
レビジョンカメラ１０の位置センサ５がマグネット６の
磁気を検知し、テレビジョンカメラ１０が定位置に置か
れた旨をジャイロ更正部２に通知する。

【００３２】ジャイロ更正部２は、位置センサ５からの
通知を受け取ると、あらかじめわかっている固定台７の
基準方位と等しい方位にジャイロ３１を更正する。これ
により、テレビジョンカメラ１０を固定台７に置くだけ
で自動的にジャイロ３１の更正が行われる。

【００３３】通常、ジャイロ３１の更正は数時間に一回
程度行われることがよいので、例えば、テレビ番組の撮
影などでは数十分に一回程度の休止時間があることが普
通であるから、更正頻度としては問題はない。

【００３４】（第三実施例）本発明第三実施例を図３を
参照して説明する。図３は本発明第三実施例のテレビジ
ョンカメラ１０および回転台のブロック構成図である。
図３に示す本発明第三実施例では、回転台１７にテレビ
ジョンカメラ１０を置くことにより、ジャイロ３１の更
正が自動的に行われる。したがって、回転台１７を三脚
に取りつけておけば、回転台１７にテレビジョンカメラ
１０を置いたままの状態でも撮影を行うことができる。
その間、ジャイロ３１の更正が自動的に行われる。

【００３５】回転台１７およびテレビジョンカメラ１０
には、互いに嵌合するコネクタ８−１および８−２が設
けられている。テレビジョンカメラ１０がガイド１７−
１お１７−２にしたがって回転台１７の定位置に置かれ
ると、必然的にコネクタ８−１および８−２が嵌合す
る。この嵌合状態を嵌合検知部３６が検知し、その検知
結果をジャイロ更正部２に通知する。ジャイロ更正部２
は、この通知を受けると、コネクタ８−１および８−２
を介して伝達されるロータリーエンコーダ９の方位信号
を基準方位としてジャイロ３１を更正する。

【００３６】すなわち、ロータリーエンコーダ９の軸は
固定台１８に結合されており、この固定台１８の方位は
あらかじめ正確に決定されている。したがって、回転台
１７が回転しても、固定台１８に結合された軸は回転せ
ず、ロータリーエンコーダ９は固定台１８の方位を基準
とした正確な方位を出力する。このロータリーエンコー
ダ９が出力する正確な基準方位にしたがってジャイロ更
正部２はジャイロ３１を更正する。この間、回転台１７
が回転し、方位が変化しても常にロータリーエンコーダ
９の方位信号を基準方位としてジャイロ更正部２はジャ
イロ３１の更正を行うことができる。

【００３７】（実施例まとめ）このようにして検出され
たパン、チルト、ロール、ハイト、ポジショ
ンＸ、ポジションＹのパラメータと、先願（特願平９
−０１９０３２号）の技術により検出されるズーム、
フォーカスのパラメータにしたがって、図１に示すカ
メラ位置演算部１はスタジオにおけるカメラ位置の演算
を行う。カメラ位置演算部１から出力されるテレビジョ
ンカメラ１０の位置情報にしたがって合成演算部８８が
背景映像格納部８９に格納されている背景をブルーバッ
ク４０の画像と置き換える。これにより、背景を出演者
３０との違和感なく合成することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
テレビジョンカメラの移動を自由に行うことができるス
タジオ装置を実現することができる。また、姿勢方位情
報を得るためのジャイロを頻繁に更正し誤差を少なくす
ることができるテレビジョンカメラを実現することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第一実施例のスタジオ装置のブロック構
成図。

【図２】本発明第二実施例のテレビジョンカメラおよび
固定台のブロック構成図。

【図３】本発明第三実施例のテレビジョンカメラおよび
回転台のブロック構成図。

【図４】特願平８−２７８３２６号に示されたテレビジ
ョンカメラのブロック構成図。

【図５】特願平８−２７８３２６号に示されたテレビジ
ョンカメラの位置検出を行うためのカラーマーカを示す
図。

【図６】特願平９−０１９０３２号に示された映像合成
装置のブロック構成図。

【符号の説明】

１ カメラ位置演算部 ２ ジャイロ更正部 ５ 位置センサ ６ マグネット ７、１８ 固定台 ７−１、７−２、１７−１、１７−２ ガイド ８−１、８−２ コネクタ ９ ロータリエンコーダ １０、２１〜２４ テレビジョンカメラ １７ 回転台 ３０ 出演者 ３１ ジャイロ ３２ 超音波距離センサ ３３ 姿勢方位検出部 ３４ 超音波送受器 ３５ 磁気方位センサ ３６ 嵌合検知部 ４０ ブルーバック ８１ 映像用カメラ ８２ アタッチメントカメラ ８３ ズーム比演算部 ８４ 位置関係演算部 ８８ 合成演算部 ８９ 背景映像格納部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳野 直泰 千葉県佐倉市大作２丁目３番３号 株式会 社朋栄内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を撮影する第一のテレビジョンカ
   メラと、この被写体の疑似背景と、前記第一のテレビジ
   ョンカメラから出力される画像信号のうち前記被写体の
   画像信号を除いた前記疑似背景の画像信号をあらかじめ
   用意された背景画像の信号に置き換える手段とを備えた
   スタジオ装置において、 前記第一のテレビジョンカメラを被写体としそれぞれ異
   なる位置から撮影する複数の第二のテレビジョンカメラ
   と、 この複数の第二のテレビジョンカメラの画像信号を解析
   し前記第一のテレビジョンカメラの位置を検出する手段
   とを備え、 前記置き換える手段は、この検出する手段の検出結果に
   したがって前記あらかじめ用意された背景画像と前記被
   写体との見かけ上の位置関係を補正する手段を含むこと
   を特徴とするスタジオ装置。
2. 【請求項２】 前記第一のテレビジョンカメラは、ジャ
   イロと、このジャイロの出力から自己の姿勢および方位
   情報を演算する手段と、自己が基準方位に設置されてい
   るか否かを検出する手段と、この検出する手段の検出結
   果にしたがって自己が前記基準方位に設置されていると
   きその基準方位にしたがって前記ジャイロの方位を更正
   する手段とを備えた請求項１記載のスタジオ装置。
3. 【請求項３】 ジャイロと、このジャイロの出力から自
   己の姿勢および方位情報を演算する手段と、自己が基準
   方位に設置されているか否かを検出する手段と、この検
   出結果にしたがって自己が前記基準方位に設置されてい
   るときその基準方位にしたがって前記ジャイロの方位を
   更正する手段とを備えたことを特徴とするテレビジョン
   カメラ。