(57)【要約】【課題】本発明は、テレビ、ビデオまたは映画撮影用カメラの架台を提案する。【解決手段】本架台は、少なくとも３つの操作車輪ユニットの上に支持されるベースと、車輪ユニットを相互に平行関係に保持する車輪ユニット用操作システムと、車輪ユニットと操作システムのための監視システムと、各車輪ユニットの移動距離とベース上に定められた固定軸に関する操作角度を判断する手段とを備え、監視システムは、少なくとも３つの車輪の各々の移動距離と少なくとも３つの車輪の各々による上記固定軸に関する操作角度から、架台の軌道上の移動距離と方位変化を計算し、架台の位置と方位を既知の位置と方位に関して判断できるようにするプロセッサ手段を有する。【選択図】図５
2011002834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テレビ、ビデオまたは映画撮影用カメラの架台であって、
少なくとも３つの操作可能な車輪ユニットの上に支持されるベースと、
前記車輪ユニットを相互に平行関係に保持する前記車輪ユニット用の操作システムと、
前記車輪ユニットと前記操作システムのための監視システムと、
前記車輪ユニットの各々の移動距離と前記ベース上に定められた固定軸に関する操作角度を判断する手段と、
を備え、
前記監視システムは、前記少なくとも３つの車輪の各々の移動距離と前記少なくとも３つの車輪の各々の前記固定軸に関する操作角度から、前記架台の移動距離と方位変化を計算し、前記架台の位置と方位を既知の位置と方位に関して判断できるようにするプロセッサ手段を有することを特徴とする架台。
【請求項２】
請求項１に記載の架台であって、
前記監視手段は、前記少なくとも３つの車輪の移動距離の実測値と基準角度に関する前記操作角度から、前記架台の前記移動と方位変化に最も近い近似値を求めるようにプログラムされていることを特徴とする架台。
【請求項３】
請求項２に記載の架台であって、
前記監視システムは、対応する前記架台の移動距離と前記架台の方位変化を判断するために選択された数学関数を用いた、前記少なくとも３つの車輪の実測距離に関することを特徴とする架台。
【請求項４】
請求項３に記載の架台であって、
前記監視システムは、最小二乗法の数学関数を使って、前記架台の移動距離と前記架台の方位変化の前記最も近い近似値を計算するようにプログラムされていることを特徴とする架台。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の架台であって、
前記架台の前記ベースは略三角形であり、前記三角形の頂点に配置された前記操作車輪ユニット上で支持されることを特徴とする架台。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の架台であって、
前記少なくとも３つの車輪ユニットの１つまたは複数は、電動式車輪ユニットであることを特徴とする架台。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の架台であって、
前記架台の車輪の移動距離を測定する前記手段は、前記車輪の回転数を計数する手段を備えることを特徴とする架台。
【請求項８】
請求項７に記載の架台であって、
前記車輪の回転数を計数する前記手段は、前記車輪の各々につき１つの変換器を備えることを特徴とする架台。
【請求項９】
請求項８に記載の架台であって、
前記車輪の各々の前記変換器は、エンコーダを含むことを特徴とする架台。
【請求項１０】
請求項１から６のいずれか１つに記載の架台であって、
ニュートラルの基準位置に関する前記車輪の操作角度を判断する前記手段は、前記基準に関する前記車輪の前記操作機構の運動を測定する手段を含むことを特徴とする架台。
【請求項１１】
請求項１０に記載の架台であって、
前記基準に関して前記操作機構の運動を測定する前記手段は、変換器手段を含むことを特徴とする架台。
【請求項１２】
請求項１１に記載の架台であって、
前記変換器手段はエンコーダを含むことを特徴とする架台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テレビ、ビデオまたは映画撮影用カメラの架台に関し、特にこのような架台のためのナビゲーションに関する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【特許文献１】欧州特許出願公開第１２０９９０２号明細書
【特許文献２】英国特許第２４１９１１９号明細書
【特許文献３】米国特許第５００８８０４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本願発明は、テレビ、ビデオまたは映画撮影用カメラの架台を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本架台は、少なくとも３つの操作車輪ユニットの上に支持されるベースと、車輪ユニットを相互に平行関係に保持する車輪ユニット用操作システムと、車輪ユニットと操作システムのための監視システムと、各車輪ユニットの移動距離とベース上に定められた固定軸に関する操作角度を判断する手段とを備えている。監視システムは、少なくとも３つの車輪の各々の移動距離と少なくとも３つの車輪の各々の上記固定軸に関する操作角度から、架台の軌道上の移動距離と方位変化を計算し、架台の位置と方位を既知の位置と方位に関して判断できるようにするプロセッサ手段を有する。
【０００５】
たとえば、監視手段は、上記の少なくとも３つの車輪の移動距離の実測値と、基準角度に関する上記の操作角度から、架台の移動と方位変化の最も近い近似値を求めるようにプログラムされていてもよい。
【０００６】
より詳しくは、監視システムは、対応する架台の移動距離と架台の方位変化を判断するために選択された数学関数を用いた、上記の少なくとも３つの車輪の実測距離に関していてもよい。
【０００７】
さらに、監視システムは、「最小二乗法」の数学関数を使って、架台の移動距離と架台の方位変化の最も近い近似値を計算するようにプログラムされていてもよい。
【０００８】
上記の装置のいずれにおいても、架台のベースは略三角形であってもよく、三角形の頂点に配された操作車輪ユニットの上で支持されていてもよい。
【０００９】
また、上記の装置のいずれにおいても、架台の操作システムには各種のモードがあってもよい。その１つのモード（横移動モード）では、３つの車輪すべてが平行な関係で一緒に操作され、別のモード（操作モード）では、２つの車輪が操作運動に対してロックされ、３つ目の車輪が自由に架台を操作する。操作(steer)モードにあるときは、位置と方位の変化を監視する本発明に係る装置は適用されない。
【００１０】
本発明の１つの実施例において、少なくとも３つの車輪ユニットは、電動式車輪ユニットである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】架台が支持するカメラの高さを調節するための伸縮式の支柱を備える、テレビ／ビデオカメラを取り付けるための架台の斜視図である。
【図２】支柱が最も低い高さまで下げられた状態の、図１の架台の側面図である。
【図３】図１，２の架台の平面図である。
【図４】架台に内蔵されたマイクロプロセッサと、マイクロプロセッサに情報を供給するエンコーダを示すブロック図である。
【図５】架台の位置と方位を以前の位置と方位に関して計算する方法を示すための、架台の概略図である。
【図６】架台の位置と方位を以前の位置と方位に関して計算する方法を示すための、架台の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の具体的な実施例を、添付の図面を参照しながら説明する。本発明は、スタジオフロアその他の作業領域で移動させるための、テレビ／ビデオカメラを支持する架台であって、架台の位置と方位を既知の位置と方位に関して判断することができるようにする監視システムを備える架台に関する。
【００１３】
図１−３は、上記システムを使用できる一般的な架台を示す。架台は、頂点１１と凹状に湾曲した辺１２を有する略正三角形のベース１０を備える。
【００１４】
ベースは、２車輪（ダブルホイール）型車輪ユニット１３の上に取り付けられ、この車輪ユニットは、図２においてベースの下から出ているのが見える。車輪ユニットは、ベースの各々の頂点１１に配置され、架台の移動方向を制御するために、縦軸を中心として操作するように設けられている。
【００１５】
ベース１０の中央に、縦に伸びる支柱１５のための略円柱形の取付け台１４がある。支柱はその上端において、支柱でテレビ／ビデオカメラを支持するためのパン・チルトヘッドを受ける取付け板１６を有する。
【００１６】
車輪ユニットは、架台を横移動(crab)モードまたは操作モードで移動させることを可能にするメカニズムによって相互接続される。本発明の監視システムは、カメラが横移動モードのときにのみ使用可能であることが理解されるであろう。ベース１０の上に、取付け台１４の下端付近に配置されたペダル１７は、操作メカニズムを横移動モードと操作モードの間で切り換えるために設けられている。操作モードでは、車輪ユニットのうちの２つが相互に平行に走る位置にロックされ、第三の車輪を架台の操作に利用できる。操作は、取付け板１６を取り囲むように設置され、支柱と平行に延びる伸縮式調節可能操作ロッド１９を通じて操作メカニズムを駆動する操作リング１８を使って行われる。
【００１７】
横移動モードでは、３つの車輪ユニットがすべて、相互連結されて同時に操作され、架台は操作リング上の操作インジケータ２０の方向に移動する。これにより、撮影者は、あるショットで容易に演技を追い、最小限の労力でカメラを前進および後退させ、または片側から反対側に横移動させることができる。
【００１８】
添付の図面の中の図４に関して、架台には、架台の位置と方位を既知の位置と方位に関して判断できるようにする監視システムが搭載されている。監視システムは、プロセッサに供給された情報から架台の位置と方位を計算するようにプログラムされたマイクロプロセッサを備える。
【００１９】
車輪ユニットの各々は、車輪ユニットの回転数を測定して、車輪ユニットの移動距離を測定するための、エンコーダ等の変換器を備える。エンコーダからの出力はマイクロプロセッサに供給され、マイクロプロセッサが車輪ユニットの各々の移動距離を計算する。
【００２０】
ベースはまた、ベースの中央に取り付けられ、ベースが移動されるスタジオのフロアまたはその他の領域にある既知の位置の基準マークを検出するための、下向きの光センサも備えており、この基準マークから架台の距離と方位を計算することができる。
【００２１】
架台の車輪の回転、したがって車輪の移動距離を測定するためのエンコーダを設けることにより、架台の距離と方位変化を測定することが可能となる。しかしながら、不可避的に、車輪により駆動されるエンコーダによる測定距離に誤差が生じ、所望の移動撮影に関する架台の方位が予期せずに変化する場合がある。架台の移動距離の測定における主な誤差は、架台を支持するタイヤの車輪の磨耗と、タイヤの回転半径、ひいてはエンコーダにより測定される車輪の１回転あたりの移動距離の推測に影響を与えるタイヤの圧縮によって生じる。車輪が向く方向が真の平行からずれると、タイヤと、車輪が走る表面との間で車輪が擦れ、架台は真の直線ではなく円弧状の経路で所望の方向に移動する。円弧状の経路には仮想中心があり、架台はこの仮想中心の周囲で回転するが、これについては後述する。
【００２２】
各車輪の移動距離は、上記の仮想中心からの半径に比例する。半径方向の距離は、図５に示されるように、車輪の移動方向に対して垂直に延びる。車輪の測定値がすべて正しければ、測定値はすべて任意の時間における架台の回転中心を通る直線上にあるはずである。しかし、車輪の測定値は図５に示されるものと同じではないため、各車輪が移動する距離を表す点を通る最良の直線を見つける必要がある。これは、「最小二乗法」によるカーブフィッティングまたは、各車輪の移動距離を表す各点を通る、またはその付近を通る最良の直線を定めるためのその他の数学関数を使って行うことができる。その結果得られた線を、ｘ軸のゼロ速度点に再び投影して、これも図５に示されるように、架台の回転中心を求める。
【００２３】
車輪の移動距離の所定の測定間隔は選択できるが、適当なマイクロプロセッサとプログラムを用いた場合、数ミリメートルのオーダーとすることが好都合である。
【００２４】
それぞれの計算に用いる移動距離と架台の方位変化を合算して、ある動作時間にわたる架台の総移動距離と総方位変化を求める。
【００２５】
このシステムは、たとえば、仮想画像と実画像が組み合わされる仮想現実システムの一部とすることができる。架台の上のカメラが見る実画像は、前述のようにカメラが想定された経路からずれることによって、想定された画像から若干逸脱するため、カメラの中の仮想画像を調整する必要があり、想定された経路からのずれを連続的に測定しているマイクロプロセッサからの情報を使って、仮想画像の修正を行う。
【００２６】
ここで、図５，６を参照すると、架台の方位変化と移動距離を、既知の位置と方位から判断する方法が図式的に示されている。
【００２７】
図５に関して、
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３＝以前の位置からの車輪の移動の測定値
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３＝各車輪と支柱の中心の間の、移動方向に垂直な距離
Ｒ＝任意の時間における回転中心から架台支柱までの半径
ｄｘ，ｄｙ＝支柱の位置変化
θ＝架台ベースの方位変化
車輪の総数＝Ｎとする。
最小二乗法を用いて、測定された車輪位置に直線Ｖ（Ｘ）＝ＭＸ＋Ｂを当てはめる。ただし、ＭとＢはそれぞれ、その直線の傾斜とＶ軸との切片に関する定数である。
【００２８】
【数１】
2011002834.tif 000003
【００２９】
【数２】
2011002834.tif 000004
【００３０】
【数３】
2011002834.tif 000005
【００３１】
【数４】
2011002834.tif 000006
【００３２】
【数５】
2011002834.tif 000007
【００３３】
とすると、
【００３４】
【数６】
2011002834.tif 000008
【００３５】
【数７】
2011002834.tif 000009
【００３６】
【数８】
2011002834.tif 000010
【００３７】
となる。また、
【００３８】
【数９】
2011002834.tif 000011
【００３９】
とする。したがって、支柱中心の方位変化と位置は以下のとおりとなる。
θ＝ｔａｎ−１（Ｍ）  ｄｘ＝Ｒ（Ｈ−１）  ｄｙ＝ＲＭＨ
【符号の説明】
【００４０】
１０  ベース、１１  頂点、１２  辺、１３  車輪ユニット、１４  取り付け台、１５  支柱、１６  取り付け板、１７  ペダル、１８  操作リング、１９  伸縮式調節可能操作ロッド、２０  操作インジケータ。
【図１】
2011002834.tif 000012
【図２】
2011002834.tif 000013
【図３】
2011002834.tif 000014
【図４】
2011002834.tif 000015
【図５】
2011002834.tif 000016
【図６】
2011002834.tif 000017