(57)【要約】【課題】撮像装置の光軸を発信器に対して所望の偏角を持たせた状態で追尾することができ、好ましくは当該偏角値を遠隔操作により変更でき、さらに被写体の移動方向の前方側又は後方側のどちらかに光軸を向けた状態で追尾できるようにする。【解決手段】撮像装置２により撮像される被写体に装着される発信器５と、発信器からの信号を受信するために可動部材２又は撮像装置３のいずれかに取り付けられた少なくとも２個１組からなる受信器６ａ，６ｂと、各受信器が受信した信号に基づいて各受信器から発信器を見る方向が撮像装置の光軸となす偏角値を演算する演算手段７と、追尾最中に維持されるべき０以外の所望の偏角値を設定する偏角値設定手段８と、駆動手段４により可動部材を駆動制御して偏角値設定手段により設定された所望の偏角値が維持されるように被写体を追尾する制御手段９を備えた。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三脚などに取り付けられる固定部材と、当該固定部材に対して相対変位できるように取り付けられた可動部材と、当該可動部材に固定された撮像装置と、前記可動部材を前記固定部材に対して相対移動させる駆動手段とを備え、前記撮像装置により撮像される被写体に装着される発信器と、当該発信器からの信号を受信するために前記可動部材又は前記撮像装置のいずれかに取り付けられた少なくとも２個１組からなる受信器と、当該各受信器が受信した信号に基づいて前記各受信器から前記発信器を見る方向が前記撮像装置の光軸となす偏角値を演算する演算手段と、追尾最中に維持されるべき０以外の所望の偏角値を設定する偏角値設定手段と、前記駆動手段により前記可動部材を駆動制御して前記偏角値設定手段により設定された所望の偏角値が維持されるように前記被写体を追尾する制御手段とを備えたことを特徴とする自動追尾装置。
【請求項２】
前記発信器から発信される信号の発信間隔をあらかじめ複数個設定された間隔のいずれかに変更する発信間隔変更手段と、前記発信器から発信される信号の発信間隔のそれぞれに対応して異なった偏角値が設定・記憶された偏角値記憶手段と、前記受信器において受信された信号に基づいて前記信号の発信間隔の値を検出する発信間隔検出手段と、当該発信間隔検出手段により検出された発信間隔の値が前記偏角値記憶手段にあらかじめ設定された複数の間隔の値の一つであると認定された場合に当該認定間隔の値に対応して前記偏角値記憶手段に記憶されている偏角値を前記偏角値設定手段における所望の偏角値として設定する偏角値変更手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の自動追尾装置。
【請求項３】
前記各受信器により受信した信号に基づいて前記発信器が装着された被写体が前記各受信器から発信器を見る方向に対して左右どちらの方向に移動しているかを判定する移動方向判定手段と、当該移動方向判定手段により判定された被写体の移動方向の前方側又は後方側のいずれかの方向としてあらかじめ設定された方向に前記光軸が向くように方向を定めて前記偏角値設定手段における所望の偏角値として設定する偏角方向変更手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の自動追尾装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、被写体に発信器を装着し、その発信器からの信号に基づいて撮像装置が固定された可動部材を駆動制御して被写体を自動的に追尾する自動追尾装置、特に発信器の方向と撮像装置の光軸方向が０でない所望の偏角値を維持して追尾する自動追尾装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動追尾装置としては、超音波信号などの信号を発する発信器と、この発信器からの超音波信号などの信号を受信する少なくとも２個の受信器とを用いて、被写体などに前記発信器を装着し、この発信器からの超音波などの信号を２個の受信器により受信し、各受信器における受信の時間差（位相差）から、受信器に対する発信器の方向と撮像装置の光軸との偏角とを演算し、この偏角値が０となるように撮像装置の向き（光軸の向き）を制御するものが知られている（実開昭５８−７６２６８号公報、実開昭６０−５６０３１号公報参照）。
【０００３】
これらの従来の自動追尾装置では、上述したように偏角値が０となるように撮像装置の向きが制御されるので、発信器が装着された被写体を撮像装置の光軸により常時捕らえるように撮像装置の向きが制御される。したがって、従来の自動追尾装置では被写体は撮像装置の画面エリアの中央部に常に写った状態で追尾されることになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、被写体が画面エリアの中央部に写った状態で撮影されることが、撮影しようとする被写体やその動作や撮影目的などからみて必ずしも好適でない場合がある。
【０００５】
例えば、図９に示すように子供Ｋがボール遊びをしている状態を撮像装置３により撮像しようとした場合には子供の進行方向に広く画像エリアをもたせた方がボールＴと子供Ｋとの距離感が撮影されて好ましい。また、図１０に示すように子供Ｋが大人Ｈを追いかけるようにともに走っている状態を撮影しようとした場合には大人Ｈに対して子供Ｋが追いかける方向（すなわち進行方向後方）に広く画像エリアをもたせた方が大人Ｈと子供Ｋとの距離感や動作が撮影されて好ましい。
【０００６】
このように、被写体に発信器を装着した場合において撮像装置の光軸を発信器に対して０でない所望の偏角値を持たせた状態で追尾する方が撮影目的や状況に合うと思われる場合がある。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、撮像装置の光軸を発信器に対して所望の偏角値を持たせた状態で追尾することができ、好ましくは当該偏角値を遠隔操作により変更でき、さらに被写体の移動方向の前方側又は後方側のどちらかに撮像装置の光軸を向けた状態で追尾できる自動追尾装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の自動追尾装置は、三脚などに取り付けられる固定部材と、当該固定部材に対して相対変位できるように取り付けられた可動部材と、当該可動部材に固定された撮像装置と、前記可動部材を前記固定部材に対して相対移動させる駆動手段とを備え、前記撮像装置により撮像される被写体に装着される発信器と、当該発信器からの信号を受信するために前記可動部材又は前記撮像装置のいずれかに取り付けられた少なくとも２個１組からなる受信器と、当該各受信器が受信した信号に基づいて前記各受信器から前記発信器を見る方向が前記撮像装置の光軸となす偏角値を演算する演算手段と、追尾最中に維持されるべき０以外の所望の偏角値を設定する偏角値設定手段と、前記駆動手段により前記可動部材を駆動制御して前記偏角値設定手段により設定された所望の偏角値が維持されるように前記被写体を追尾する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記偏角値設定手段により設定された偏角値と方向が追尾最中に維持されるように可動部材が駆動制御され、撮像装置側から発信器を見る方向と撮像装置の光軸とが０以外の所望の偏角値に維持される。これにより、発信器が装着された被写体が所望の偏角値分だけ撮像装置の画面エリアの中央から端にずれた位置に撮影され、撮影目的や状況に応じた自動追尾撮影が可能となる。
【００１０】
本発明の請求項２記載の自動追尾装置は、前記発信器から発信される信号の発信間隔をあらかじめ複数個設定された間隔のいずれかに変更する発信間隔変更手段と、前記発信器から発信される信号の発信間隔のそれぞれに対応して異なった偏角値が設定・記憶された偏角値記憶手段と、前記受信器において受信された信号に基づいて前記信号の発信間隔の値を検出する発信間隔検出手段と、当該発信間隔検出手段により検出された発信間隔の値が前記偏角値記憶手段にあらかじめ設定された複数の間隔の値の一つであると認定された場合に当該認定間隔の値に対応して前記偏角値記憶手段に記憶されている偏角値を前記偏角値設定手段における所望の偏角値として設定する偏角値変更手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
発信器から発信される信号の発信間隔を変化させ、この発信間隔を受信器により検出し、その発信間隔に対応して偏角値記憶手段に格納された偏角値が偏角値設定手段に所望の偏角値として遠隔操作により設定される。
【００１２】
本発明の請求項３記載の自動追尾装置は、前記各受信器により受信した信号に基づいて前記発信器が装着された被写体が前記各受信器から発信器を見る方向に対して左右どちらの方向に移動しているかを判定する移動方向判定手段と、当該移動方向判定手段により判定された被写体の移動方向の前方側又は後方側のいずれかの方向としてあらかじめ設定された方向に前記光軸が向くように方向を定めて前記偏角値設定手段における所望の偏角値として設定する偏角方向変更手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
受信器を装着した被写体の移動方向に応じて所望の偏角値の方向が被写体の進行方向に対してあらかじめ設定された方向に設定されるので、被写体の進行方向の前方側（又は後方側）に撮像装置の光軸を向けた状態、すなわち撮像装置の画面エリアにおいて被写体の進行方向に前方側（又は後方側）に常に余裕（マージン）をもった状態で追尾がなされる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の一形態に係る追尾装置について説明する。図１は本発明の実施の形態に係る自動追尾装置に使用される撮像装置側の装置を示す側面図であり、図２は図１の装置を使用している状態を示す図である。
【００１５】
本実施の一形態に係る自動追尾装置は、図１及び図２に示すように、三脚などに取り付けられる固定部材１と、固定部材１に対して相対変位（相対回転）できるように取り付けられた可動部材２と、可動部材２に固定された撮像装置（例えばビデオカメラ）３と、可動部材２を固定部材１に対して相対移動させる駆動手段（例えばモーター）４とを備えている。また、撮像装置３により撮像しようとする被写体Ｈには超音波信号を発信する発信器５が装着され、発信器５からの信号を受信するために、可動部材２には少なくとも２個１組からなる受信器６ａ，６ｂが取り付けられている。
【００１６】
図３及び図４は、本実施の形態に係る自動追尾装置のハードウェアの構成の一例を示すブロック図である。図示するように、撮像装置側には、演算手段７と、偏角値設定手段８と、制御手段９とが設けられている。ここで、演算手段７は、各受信器６ａ，６ｂが受信した超音波信号に基づいて各受信器６ａ，６ｂ（撮像装置側）から発信器５を見る方向Ａ（図７又は図８参照）が撮像装置３の光軸Ｂ（図７又は図８参照）となす偏角値θ（図７又は図８参照）を演算する。偏角値設定手段８は、追尾最中に維持されるべき０以外の所望の偏角値θｍ（図７又は図８参照）を設定する。制御手段９は、駆動手段４により可動部材２を駆動制御して偏角値設定手段８により設定された所望の偏角値θｍが維持されるように被写体Ｈを追尾する。この結果、撮像装置３の光軸が図７又は図８において図示した方向Ｃを常時向くように制御される。
【００１７】
さらに、本実施の形態に係る自動追尾装置は、図４に示すように、発信間隔変更手段１０と、偏角値記憶手段１１と、発信間隔検出手段１２と、偏角値変更手段１３とを備えている。ここで、発信間隔変更手段１０は、発信器５から発信される超音波信号の発信間隔をあらかじめ設定された複数の間隔のいずれかに変更する。偏角値記憶手段１１は、発信器５から発信される超音波信号の発信間隔のそれぞれに対応して異なった偏角値が設定・記憶されたいわゆるデーターベースである。発信間隔検出手段１２は、受信器６ａ，６ｂにおいて受信された超音波信号に基づいて超音波信号の発信間隔の値を検出する。偏角値変更手段１３は、発信間隔検出手段１２により検出された発信間隔の値が偏角値記憶手段１１にあらかじめ設定された複数の間隔の値の一つであると認定された場合にその認定間隔の値に対応して偏角値記憶手段１１に記憶されている偏角値を偏角値設定手段８における所望の偏角値として設定する。
【００１８】
本発明の実施の形態に係る自動追尾装置の動作について図５及び図６に示すフローチャート及び図７〜図１０に示す説明図に基づいて説明する。
【００１９】
本実施の形態に係る自動追尾装置においては、図９又は図１０に示すような状態で被写体Ｋ，Ｍを追尾する。図９に示した状態は発信器５が装着された被写体Ｋよりも先の方向に撮像装置３の光軸方向が向いた状態で被写体Ｋを追尾している状態であり、「進み位相」の状態と定義できる。一方、図１０に図示した状態は発信器５が装着された被写体Ｈよりも後の方向に撮像装置３の光軸方向が向いた状態で被写体Ｈを追尾している状態であり、「遅れ位相」の状態と定義できる。
【００２０】
先ず発信器５が撮影しようとする被写体Ｋ，Ｈに装着される。被写体などの操作者が発信器５の電源スイッチをＯＮとすると発信器５から超音波信号が所定の間隔で発信される（ステップ１（図中ではＳ１と記載する。以下同様））。発信器５から発信された超音波信号は、図３に示すように、受信器６ａ，６ｂによりそれぞれ受信される（ステップ２）。これらの受信器６ａ，６ｂにより受信された超音波信号は増幅回路により増幅される（ステップ３）。各受信器６ａ，６ｂにおいて受信されかつ増幅された超音波信号の立ち上がりが検出される（ステップ４）。各受信器６ａ，６ｂにおける信号の立ち上がりのタイミングは、通常、各受信器６ａ，６ｂと発信器５との偏角差に基づいた時間差（位相差）をもっている。
【００２１】
各受信器６ａ，６ｂの信号の立ち上がりに応じて各受信器６ａ，６ｂに対応して設けられたカウンターのカウンター値をラッチする（ステップ５）。ラッチ後所定時間経過した後に各カウンター値の読み込みを開始する（ステップ６）。各カウンター値の相対差を計算してこの相対差から位相のずれが演算される。また、各カウンター値の絶対差を計算してこの絶対差の符号から受信器６ａ，６ｂに対する発信器５の方向が演算・判定される（ステップ７）。
【００２２】
カウンター値の相対差に、後述するステップ１０〜１３により設定された所望の偏角値θｍ（図７又は図８参照）に相当するカウンター値を加算又は減算する（ステップ８）。ここで、加算するか減算するかのどちらを選択するかは、設定する目標となる偏角値θｍが前述した「進み位相」であるか、「遅れ位相」であるかによってどちらかが一義的に選択される。偏角値θｍに相当するカウンター値が加算又は減算されたカウンター値（相対差）が０となるように、駆動手段４を駆動して発信器５が装着された被写体Ｋ，Ｈを追尾する。
【００２３】
このように追尾する結果、偏角値設定手段８により設定された偏角値θｍが維持されるように被写体Ｋ，Ｈが追尾されるので、発信器５を見る方向と撮像装置の光軸Ｂとが所望の偏角値θｍに維持され、図９又は図１０に例示すように、発信器５が装着された被写体Ｋ，Ｈが撮像装置３の画像エリアの中央から端方向にずれた位置で撮影され、撮影目的に応じた自動追尾撮影がなされる。
【００２４】
受信器６ａ，６ｂにより受信される超音波信号の時間差は偏角値の増大にほぼ比例して増大するから、所望の偏角値θｍが決まれば受信器６ａ，６ｂによる受信の時間差（位相差）が決まり、時間差はカウンターの基準クロックの周期を掛け算して得られるので、偏角値θｍは受信器６ａ，６ｂにより受信される超音波信号の時間差に変換され、時間差はカウンター値の相対差に変換されてそのカウンター値は各受信器６ａ，６ｂのカウンター値の相対差に加算又は減算されて目標のカウンター値の相対差が定められる。
【００２５】
但し、角度から時間差やカウンター値を厳密に計算すると計算過程で誤差が生ずるので、時間差（又はカウンター値の相対差）に対する偏角値を実測しその実測値の平均値を装置内の記憶手段（ＲＯＭなど）に記憶・格納しておき、偏角値θｍからカウンター値を算出する際に、この記憶手段内のデーターを参照して記憶された値を読み出して使用する。これによりカウンター値の相対差に基づいて制御される偏角値θｍを一定の誤差範囲内に納めることができる。
【００２６】
目標とする偏角値θｍを設定する方法の一例を図６に示すフローチャートに基づいて説明する。操作者は発信器５に設けられた偏角値変更ボタンを押すことにより、偏角値記憶手段１１に格納されている複数個の偏角値のうちから、所望の偏角値θｍ及び進み位相か遅れ位相かのどちらかであるかの選択を行う。この操作により選択・入力された偏角値θｍとその位相方向に応じて、発信器５から発信される超音波信号の発信間隔が、偏角値記憶手段１１内に偏角値θｍと対となった形式で記憶・格納されている超音波信号の発信間隔に変更される（ステップ１０）。
【００２７】
受信器６ａ，６ｂでは超音波信号が受信され、受信した超音波信号の発信間隔が検出される（ステップ１１）。受信器６ａ，６ｂにより検出された発信間隔に基づいてその発信間隔に対応して偏角値記憶手段１１内に格納された偏角値θｍが読み出される（ステップ１２）。読み出された偏角値θｍが偏角値設定手段８の設定値として設定される（ステップ１３）。これら一連の動作により被写体となる操作者の希望や撮影状況に応じて操作者により選択された偏角値θｍとその位相方向とが、遠隔操作により偏角設定手段８に対して所望の偏角値θｍとして設定される。
【００２８】
なお、目標とする偏角値θｍを変更する方法としては種々の方法や手段を採用することができ、例えば、発信間隔を変更するのではなく別の制御用の信号を超音波信号と独立に又は重畳して発信しこれらの制御用の信号に基づいて偏角値θｍやその位相方向を変更するものであってもよいし、発信器５側に偏角値θｍを変更するための手段を設けるのではなく、可動部材や撮像装置側に偏角値θｍとその位相方向を設定するボタンやつまみを設け、これらのボタンやつまみにより被写体から離れた位置から設定できるようにしてもよい。
【００２９】
また、上述の実施の形態に係る自動追尾装置では、固定部材１上に可動部材２を回転自在に設け駆動手段４により回転させて撮像装置の光軸方向を回転させるようにしているが、固定部材１に対する可動部材２の相対移動は回転動作に限られず水平面や鉛直面内でのスライド移動であってもよい。
【００３０】
また、上述の実施の形態に係る自動追尾装置では、受信器６ａ，６ｂは平面視した場合において撮像装置３の光軸と直交する直線上に配置された例を示したが、受信器６ａ，６ｂの配置方向は撮像装置３の光軸と固定の位置関係を持つものであれば適宜の方向に配置することができる。例えば受信器６ａ，６ｂを結ぶ直線が撮像装置３の光軸と９０°以外の角度を有していても、当該固定の角度などの情報が演算手段に与えられていれば、演算方法や制御値について変更を加える必要があるとしても、実質的な追尾方法に変わりはない。
【００３１】
また、上述の実施の形態に係る自動追尾装置では、超音波信号を発信する発信器と発信された超音波信号を受信する受信器とを用いた例を示したが、信号としては時間差や位相差を検出することができるものであれば、電波や赤外線などの適宜の通信方法を採用することができる。
【００３２】
また、上記実施の形態に係る自動追尾装置では、目標とする偏角値θｍとして０以外の所定の角度を設定して当該偏角値θｍが維持されるように駆動手段４を制御するようにしているが、目標とする偏角値θｍの角度として０を設定して駆動手段４を制御するようにしてもよい。
【００３３】
また、上記実施の形態に係る自動追尾装置では、偏角値設定手段によりあらかじめ設定された設定値（目標とする偏角値θｍの値とその位相方向）を用いて駆動手段４により被写体を追尾するようにしているので、発信器５が装着された被写体の移動方向によらず、発信器５を見る方向に対してあらかじめ設定された方向（遅れ方向側又は進み方向側）に撮像装置３の光軸方向が向いた状態で被写体が追尾される。したがって、被写体の進行方向に関わりなく、被写体が撮像装置の画面エリアの特定の側に偏って写った状態で追尾されることになる。このため、被写体の進行方向前方側（又は後方側）に常に撮像装置３の光軸を所望の偏角値θｍで向けた状態で追尾して、画面エリアにおいて被写体の前方側（又は後方側）に所定の余裕（マージン）をもった状態で追尾することができない。このような被写体の前方側（又は後方側）に常にマージンを持たせて追尾するには以下のような構成を採用すればよい。
【００３４】
すなわち、各受信器により受信した信号に基づいて発信器が装着された被写体が受信器から発信器を見る方向に対して左右どちらの方向に移動しているかを判定する移動方向判定手段を設け、この移動方向判定手段により判定された被写体の移動方向の前方側又は後方側のいずれかの方向としてあらかじめ設定された方向に光軸が向くように方向を定めて上述の実施の形態における偏角値設定手段８における所望の偏角値θｍとして設定する偏角方向変更手段を設けることにより、前記マージンをもった追尾動作をさせることができる。この場合において発信器が装着された被写体があらかじめ定めた角度以上移動しないと追尾動作を開始しないように不感帯を設定しておくことにより、被写体の小さな移動によるむやみな追尾を抑制でき撮影画像が不自然になることを防止できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の自動追尾装置によれば以下のような効果を奏する。
【００３６】
（１）偏角値設定手段により設定された偏角値と方向が追尾最中に維持されるように可動部材が駆動制御され、撮像装置側から発信器を見る方向と撮像装置の光軸とが０以外の所望の偏角値に維持され、発信器が装着された被写体が所望の偏角値分だけ撮像装置の画面エリアの中央から端にずれた位置に撮影され、撮影目的や状況に応じた自動追尾撮影を行うことができる。
【００３７】
（２）発信器から発信される信号の発信間隔を変化させ、この発信間隔を受信器により検出し、その発信間隔に対応して偏角値記憶手段に格納された偏角値を偏角設定手段に所望の偏角値として遠隔操作により設定することができる。
【００３８】
（３）受信器を装着した被写体の移動方向に応じて所望の偏角値の方向が被写体の進行方向に対してあらかじめ設定された方向に設定され、被写体の進行方向に前方側（又は後方側）に撮像装置の光軸を向けた状態、すなわち撮像装置の画面エリアにおいて被写体の前方側（又は後方側）に常に余裕（マージン）を持たせた状態で追尾をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る自動追尾装置に使用される装置を示す図である。
【図２】図１の装置の使用状態を示す図である。
【図３】本実施の形態に係る自動追尾装置のハードウェアの構成を示すブロック図である。
【図４】本実施の形態に係る自動追尾装置のハードウェアの構成を示すブロック図である。
【図５】本実施の形態に係る自動追尾装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】本実施の形態に係る自動追尾装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】本実施の形態に係る自動追尾装置における制御方法を説明するための説明図である。
【図８】本実施の形態に係る自動追尾装置における制御方法を説明するための説明図である。
【図９】本実施の形態に係る自動追尾装置を用いて自動追尾して得られた撮像装置の画面エリアの一例を示す図である。
【図１０】本実施の形態に係る自動追尾装置を用いて自動追尾して得られた撮像装置の画面エリアの一例を示す図である。
【符号の説明】
１    固定部材
２    可動部材
３    撮像装置
４    駆動手段
５    発信器
６    受信器
７    演算手段
８    偏角値設定手段
９    制御手段
１０    発信間隔変更手段
１１    偏角値記憶手段
１２    発信間隔検出手段
１３    偏角値変更手段
Ａ      発信器を見る方向
Ｂ      撮像装置の光軸方向
Ｃ      目標とする光軸方向
θ      観測された偏角値
θｍ    所望の偏角値
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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