(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の表示端末とネットワークを介して接続され、複数のカメラヘッドを備えるネットワーク対応カメラであって、
第１表示端末から受信した制御命令に応じて、前記複数のカメラヘッドに含まれる第１カメラヘッドを制御し、前記第１表示端末において前記第１カメラヘッドから得られた撮影画像を表示するために、前記第１カメラヘッドの撮影画像を前記第１表示端末に対して出力するのと平行して、
第２表示端末において前記第１カメラヘッドから得られた撮影画像とその撮影条件及び第２カメラヘッドから得られた撮影画像とその撮影条件とを使用して前記第１カメラヘッド及び第２カメラヘッドからの２つの撮影画像に含まれる被写体を任意の視点から見た画像を生成し表示する場合は、前記第１カメラヘッドの撮影画像とその撮影条件及び前記第２カメラヘッドの撮影画像とその撮影条件とを前記第２表示端末に対して出力し、
前記第２表示端末において前記第１カメラヘッドから得られた撮影画像だけを表示する場合は、前記第２カメラヘッドの撮影画像を前記第２表示端末に対して出力しないことを特徴とするネットワーク対応カメラ。
【請求項２】
前記撮影条件は、前記第１表示端末での操作に応じて前記複数のカメラヘッドから得られる複数の撮影画像を外部で合成処理し、前記被写体を任意の視点から見た画像を生成するために用いられる情報であることを特徴とする請求項１に記載のネットワーク対応カメラ。
【請求項３】
前記撮影条件は、カメラヘッド間の距離、各カメラヘッドの撮影角度、レンズ焦点距離、各カメラヘッドのフォーカス位置、絞り量、受光素子のシャッタ速度、被写体ステージの位置、照明の位置、照明量を含むことを特徴とする請求項１に記載のネットワーク対応カメラ。
【請求項４】
前記撮影条件は、受光素子の信号特性、カラーフィルタの特性、レンズの焦点距離・フォーカス・絞りの可変範囲、可変最小単位、命令に対する応答特性、照明の色温度、フリッカ特性に関する情報を含むことを特徴とする請求項１に記載のネットワーク対応カメラ。
【請求項５】
前記撮影条件は、各カメラヘッドの撮像素子の露光開始、終了、読み出しの時刻及び相互の時間差に関する情報を含むことを特徴とする請求項１に記載のネットワーク対応カメラ。
【請求項６】
複数の表示端末とネットワークを介して接続され、複数のカメラヘッドを備えるネットワーク対応カメラから得られる画像の処理方法であって、
第１表示端末から受信した制御命令に応じて、前記複数のカメラヘッドに含まれる第１カメラヘッドを制御し、前記第１カメラヘッドの撮影画像を前記第１表示端末に対して出力して、前記第１表示端末において前記第１カメラヘッドから得られた撮影画像を表示し、
前記第１カメラヘッドの撮影画像を前記第１表示端末に対して出力するのと平行して、
第２表示端末において前記第１カメラヘッドから得られた撮影画像とその撮影条件及び第２カメラヘッドから得られた撮影画像とその撮影条件とを使用して前記第１カメラヘッド及び第２カメラヘッドからの２つの撮影画像に含まれる被写体を任意の視点から見た画像を生成し表示する場合は、前記第１カメラヘッドの撮影画像とその撮影条件及び第２カメラヘッドの撮影画像とその撮影条件とを第２表示端末に対して出力し、
前記第２表示端末において前記第１カメラヘッドから得られた撮影画像だけを表示する場合は、前記第２カメラヘッドの撮影画像を前記第２表示端末に対して出力しないことを特徴とするネットワーク対応カメラから得られる画像の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、映像通信が可能な高速ネットワークにおいて使用されるカメラ、及びその制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、テレビ会議、テレビ電話、及びビデオ映像を用いたプレゼンテーションを行なう機器において、動画像の入力装置としてビデオカメラが使用されてきた。ここで特にプレゼンテーションや会議の場において便利なように、テレビカメラと照明とカメラスタンド等が一体になった書画カメラがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の書画カメラは、発表者が直接カメラを操作しながら扱うことを前提としている。特に映像信号が通信できる高速なネットワークを用いて遠方と映像通信を行なう場合、従来の書画カメラでは以下に述べるような問題が生じる。
【０００４】
発表者が直接カメラを操作するため、書画カメラ本体にカメラ設定（例えばズーム、フォーカス）のスイッチ類が取り付けられ、またカメラ取り付け角度や照明位置は可変できないか、手動により設定していた。そのため、上記ネットワーク会議においては映像受信者が被写体の一部を重点的に見たいときなどは、発表者に依頼してカメラをズームアップしてもらうことになる。また、複雑な形状の立体物を見せながらの会議では、一方からみた映像だけでは形状を理解しにくいので、受信者側からは更にカメラ位置、角度、焦点等についても変化させたいという要求が必然的に多く生じる。
【０００５】
また、受信者が映像を必要としていない時でも、発表者が映像信号を送り続けていれば、ネットワークのチャンネルを必要以上に使用することになる。
【０００６】
本発明はかかる課題を解決するためになされたもので、受信者が被写体の画角や撮影方向を自由に選択することのできるネットワーク対応カメラを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、複数の表示端末とネットワークを介して接続され、複数のカメラヘッドを備えるネットワーク対応カメラであって、第１表示端末から受信した制御命令に応じて、前記複数のカメラヘッドに含まれる第１カメラヘッドを制御し、前記第１表示端末において前記第１カメラヘッドから得られた撮影画像を表示するために、前記第１カメラヘッドの撮影画像を前記第１表示端末に対して出力するのと平行して、第２表示端末において前記第１カメラヘッドから得られた撮影画像とその撮影条件及び第２カメラヘッドから得られた撮影画像とその撮影条件とを使用して前記第１カメラヘッド及び第２カメラヘッドからの２つの撮影画像に含まれる被写体を任意の視点から見た画像を生成し表示する場合は、前記第１カメラヘッドの撮影画像とその撮影条件及び前記第２カメラヘッドの撮影画像とその撮影条件とを前記第２表示端末に対して出力し、前記第２表示端末において前記第１カメラヘッドから得られた撮影画像だけを表示する場合は、前記第２カメラヘッドの撮影画像を前記第２表示端末に対して出力しないことを特徴とするネットワーク対応カメラを提供する。
また、複数の表示端末とネットワークを介して接続され、複数のカメラヘッドを備えるネットワーク対応カメラから得られる画像の処理方法であって、第１表示端末から受信した制御命令に応じて、前記複数のカメラヘッドに含まれる第１カメラヘッドを制御し、前記第１カメラヘッドの撮影画像を前記第１表示端末に対して出力して、前記第１表示端末において前記第１カメラヘッドから得られた撮影画像を表示し、前記第１カメラヘッドの撮影画像を前記第１表示端末に対して出力するのと平行して、第２表示端末において前記第１カメラヘッドから得られた撮影画像とその撮影条件及び第２カメラヘッドから得られた撮影画像とその撮影条件とを使用して前記第１カメラヘッド及び第２カメラヘッドからの２つの撮影画像に含まれる被写体を任意の視点から見た画像を生成し表示する場合は、前記第１カメラヘッドの撮影画像とその撮影条件及び第２カメラヘッドの撮影画像とその撮影条件とを第２表示端末に対して出力し、前記第２表示端末において前記第１カメラヘッドから得られた撮影画像だけを表示する場合は、前記第２カメラヘッドの撮影画像を前記第２表示端末に対して出力しないことを特徴とするネットワーク対応カメラから得られる画像の処理方法を提供する。
【０００８】
【作用】
本発明のカメラは、複数のカメラヘッドを有し、ネットワークからそれぞれのカメラやレンズの状態を操作でき、またそれぞれのカメラ・レンズ状態を検出することができる機能を有する。
【０００９】
【実施例】
図１は本発明のネットワーク対応カメラの構成図を示している。図において、１０１は被写体、１０２は被写体ステージ、１０３は第１のカメラヘッド、１０４は第２のカメラヘッド、１０５は第１の照明、１０６は第２の照明、１０７は映像信号バス、１０８は制御信号バス、１０９はシステムコントローラ、１１０は映像信号エンコーダ、１１１はネットワークインターフェースである。さらに、１１２はステージ駆動部、１１３はカメラヘッド第１角駆動部、１１４は第１のカメラヘッド焦点距離駆動部、１１５は第１のカメラヘッドフォーカス駆動部、１１６は第１のカメラヘッド絞り量駆動部、１１７は第２のカメラヘッド角駆動部、１１８は第２のカメラヘッド焦点距離駆動部、１１９は第２のカメラヘッドフォーカス駆動部、１２０は第２のカメラヘッド絞り量駆動部、１２１は第１の照明位置駆動部、１２２は第１の照明強度制御部、１２３は第２の照明位置駆動部、１２４は第２の照明強度制御部、１２５はＲＯＭテーブルである。１３１と１３２の取り付け角度駆動・検出部は少なくとも２方向を扱うものであり、例えば紙面内の横方向と紙面に垂直な方向に操作可能である。本装置はインターフェース１１１を通して、ネットワークに接続され映像信号及び制御信号を通信する。
【００１０】
続いて、本装置の動作を説明する。まず映像信号は以下の様な流れとなる。第１のカメラヘッド及び第２のカメラヘッドの映像信号は映像信号バス１０７を通して映像信号エンコーダ１１０に入力される。このエンコーダではネットワークで通信するためのデータフォーマットへの変換処理、コーディングを行なう。更にこの信号はプロトコル処理等を行なうインターフェース１１１を通じてネットワークに送信される。ここで通常の使用法では、２つのカメラヘッドの映像信号はそれぞれコーディングされ、独立した信号として通信される。しかし、図の様にエンコーダ１１０はコントローラ１０９で制御できる構成になっており、例えば第１のカメラヘッドだけの信号を送信し、第２のカメラヘッドの信号送信をしないように、またはその反対にも、変更することも可能となっている。
【００１１】
また、ネットワークから送られてきたカメラヘッドへの制御命令は、インターフェース１１１で受け取られ、コントローラ１０９へ渡される。コントローラ１０９はその時点での各部のアクチュエータ制御量を記憶しており、ネットから制御命令が送られてきた場合、その命令値との差分をアクチュエータ駆動量として出力する。この例では全てのアクチュエータはステッピングモータなどオープンループで制御するタイプのものを想定して述べるが、クローズドループで制御するアクチュエータの場合、各部にエンコーダを設け制御信号バスからその時点での値を読み取ってから制御する構成とする。ネットからは、２つのカメラヘッドの取り付け角２方向、焦点距離、フォーカス、絞り、そして第１の照明と第２の照明の位置、強度が制御できるようになっている。
【００１２】
本装置はネットワークから本装置の各制御量、設定値、機器仕様すなわち各カメラヘッドの撮影条件が読み出せるようになっている。例えば、アクチュエータのその時点での制御量はコントローラ１０９に記憶されているので、ここから読み出され送信される。また機器固有の情報、例えばレンズの焦点距離可変範囲、各カメラの取り付け間隔、受光素子の特性、取り付け角駆動最小単位、照明系の色温度などはＲＯＭテーブル１２５に記憶されているので、このＲＯＭテーブル１２５からデータが読み出されネットワークに送信される。
【００１３】
本発明のカメラヘッドはこの様な構成をしているため、以下のような新しい機能を実現することが可能となる。図２にその使用法を示す。図において、２００は幹線ネットワーク、２０１は本発明の書画カメラ、２０２はビデオカメラ、２０３はプレゼンテーター、２０４，２０６，２０９，２１２はそれぞれ第１、第２、第３、第４のディスプレイ、２０５，２０７，２１０，２１３はそれぞれ第１、第２、第３、第４のディスプレイの表示を操作する第１、第２、第３、第４のジョイスティックである。さらに２０８は画像の座標変換回路、２１１は画像合成回路である。この図では映像信号と制御信号が同一ネットで通信されているように示されているが、異なるネットワークで接続されていても構わない。
【００１４】
まず、第１、第２のディスプレイについて説明する。第１のディスプレイ２０４は書画カメラ２０１の第１のカメラヘッドの、第２のディスプレイ２０６は第２のカメラヘッドの映像を、それぞれそのまま表示している。それぞれのディスプレイにはジョイスティックが備えられており、この操作によってカメラヘッドの取り付け角度、焦点距離、フォーカシングを制御することが可能となっている。よって画像の受信者は希望に応じて、ジョイスティックを操作し、書画カメラの被写体を好きな角度やサイズで見ることができる。この例では書画カメラ２０１内にカメラヘッドが２台しか取り付けられていないので、直接カメラヘッドを独立して操作できる受信者は２人までとなっている。ここで受信者が３人以上で、第１、第２のディスプレイと異なった位置から映像を見たい場合がある。本装置を用いた場合、第１、第２のカメラヘッドの状態を変えずに第３の映像を得ることができる。例えば、第３のディスプレイ２０９には画像の座標変換回路２０８が取り付けられており、ジョイスティックはこの回路に接続されている。この座標変換回路２０８は、通信により各カメラヘッドの状態と映像信号を読み取り、被写体の立体情報を検出する。そして受信者がジョイスティックで指定した方向からの画像に変換して出力し、第３のディスプレイに表示する。このような２つ以上のカメラヘッドがある場合、被写体の撮影方向を疑似的に変換する技術はすでに公知であり、実現している。このネットワークでは、受信側のディスプレイが何台あっても、座標変換回路を備えていればそれぞれの撮影角度で表示させることができる。また、受信者によっては、ある注目点をクローズアップして詳細な情報を得たい場合がある。本装置を用いたネットワークでは２つのカメラヘッドが同一箇所を重複して撮影している場合、その部分を高精細に映し出すことができる。例えば、第４のディスプレイは、画像合成回路２１１を備えており、２つのカメラヘッドの映像の重複部の対応点を計算し、その対応する２つの映像の画素を重ねることによって、Ｓ／Ｎ比の高い画像を得ることができる。また、２つのカメラヘッド画角を０．５画素分ずらすように命令することで見かけ上画素ピッチの細かい画像情報を得ることができる。このように、本発明の書画カメラでは、受信者側に処理回路を設けることによって、１つの被写体を複数の受信者がそれぞれ自由な方向やサイズや画質で得ることが可能になっている。
【００１５】
但し、上記、座標変換処理及び重複部の高精細化、高Ｓ／Ｎ比化処理を行う場合、被写体に動きがある場合、以下の点に注意しなければならない。例えば、各カメラの撮像素子がＮＴＳＣ等の現行テレビ方式のＣＣＤ撮像素子であり、フィールド周波数が６０Ｈｚで連続して動作しているものとする。このとき各カメラの露光開始時刻がずれている場合、すなわちビデオ信号のＶ方向同期が一致していない場合、被写体が高速に動くとそれぞれのカメラが異なった状態をとらえることになる。このとき２つの映像どうしの対応をとることが出来ず、座標変換処理を正確に行なうことができない。また、重複部の画像を重ねた場合、だぶった画像やボケた画像になってしまう。そこで、このような処理を行なう場合、本装置は外部からの命令で、各カメラユニットの露光時間を制御できるようになっている。現行テレビ方式のように周期的に露光を行なう場合、露光時間の制御は一度のリセットを行なえばよい。また、それぞれのカメラユニットの露光周期が異なっている場合は、それぞれの露光開始時刻、露光終了時刻、読み出し開始時刻は独立に制御する。
【００１６】
またさらに、各カメラユニットが同じフィールド周波数で露光している場合、故意に相互のＶ周期をずらした使用法も可能である。このようにすると、みかけ上単位時間あたりの露光回数を倍にすることができる。そのため、被写体に速い動きがある場合、フィールド毎の画像のずれを小さく抑えることができ、動きの状態を正確に把握することができる。このような使い方をする場合、相互のカメラユニットの露光時間の差を読出すか、ネットワークから制御する。
【００１７】
本装置における各カメラユニットの撮影条件の検出値には、機械機構的ガタ、または電気的ノイズにより、誤差が生じることがある。たとえば、各カメラユニットから読み出した焦点距離の情報が同じ数値であっても、それぞれの映像サイズがわずかに異なる場合がある。このまま、映像を合成した場合、やはり映像がだぶったり、ボケたりしてしまう。そこで、画像合成を行なう処理装置、例えば図２における２０８，２１１では、命令値及び撮影条件の検出値を、実際に得た画像を用いてキャリブレーションする。
【００１８】
以上の例ではカメラヘッドは２台で示していたが、カメラヘッドが３台以上の場合はより立体情報を正確に測定することができ、また変換する撮影方向の範囲も広がる。また、第４のディスプレイのように高精細な画像を得たい場合も、カメラヘッドが３台以上であればより精細な映像を表示することができる。しかし、カメラヘッドが１台のみの書画カメラや、２台以上備えてもネットワークから操作できないカメラでは上記機能は一切得ることはできないので、これらは本発明のカメラ特有の機能である。
【００１９】
本装置はさらに以下の機能を有する。図２において、第２、第３、第４のディスプレイが同一な映像を希望しており、その映像だけを表示させている場合、例えば第１のカメラヘッドのみを必要としている場合には、第２のカメラヘッドの映像信号はネットワーク上でむだなチャンネル（帯域）を使用していることになる。そこで書画カメラ２０１は、第２のカメラヘッドの映像を要求する信号がない場合、第２のカメラヘッドの信号をネットワークに対して送信しないようにする。そのため、ネットワークの通信量を最低限に減らすことができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の書画カメラは、複数のカメラヘッドを具備し、ネットワークからそれぞれのカメラヘッド状態を操作、検出できる機能を付与したことで、複数の受信者を持つ映像ネットワークでの会議やプレゼンテーションで、受信者が被写体の画角や撮影方向を自由に選択でき、より臨場感ある映像通信を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の書画カメラの構成を示す図である。
【図２】映像ネットワークにおける本発明の書画カメラの撮像例を示す図である。
【符号の説明】
１０１  被写体
１０２  被写体ステージ
１０３  第１のカメラヘッド
１０４  第２のカメラヘッド
１０５  第１の照明
１０６  第２の照明
１０７  映像信号バス
１０８  制御信号バス
１０９  システムコントローラ
１１０  映像信号エンコーダ
１１１  ネットワークインターフェース
１１２  ステージ駆動部
１１３  第１のカメラヘッド角駆動部
１１４  第１のカメラヘッド焦点距離駆動部
１１５  第１のカメラヘッドフォーカス駆動部
１１６  第１のカメラヘッド絞り量駆動部
１１７  第２のカメラヘッド角駆動部
１１８  第２のカメラヘッド焦点距離駆動部
１１９  第２のカメラヘッドフォーカス駆動部
１２０  第２のカメラヘッド絞り量駆動部
１２１  第１の照明位置駆動部
１２２  第１の照明強度制御部
１２３  第２の照明位置駆動部
１２４  第２の照明強度制御部
１２５  ＲＯＭテーブル
２００  幹線ネットワーク
２０１  本発明の書画カメラ
２０２  ビデオカメラ
２０３  プレゼンテーター
２０４  第１のディスプレイ
２０５  第１の表示操作のジョイスティック
２０６  第２のディスプレイ
２０７  第２の表示操作のジョイスティック
２０８  画像座標変換回路
２０９  第３のディスプレイ
２１０  第３の表示操作のジョイスティック
２１１  画像合成回路
２１２  第４のディスプレイ
２１３  第４の表示操作のジョイスティック
【図１】
0003720381.tif 000002
【図２】
0003720381.tif 000003