(57)【要約】      （修正有）【課題】ロボットの運動制御によるプロジェクト・マッピングを使用するシステム及び方法を提供する。【解決手段】運動制御３Ｄ映像システムは、プロジェクタとロボットアームに結合された映写面とを含む。ロボットアームは空間座標のセットを通して映写面を動かし、プロジェクタからの３Ｄ映像は映写面の座標のセットに投影され、映写面が空間座標のセットを通して動くときに３Ｄ映像を映写面の座標のセットに合致させる。さらに、主制御装置システムは、主時間軸を有する運動制御場面を作るために追加のロボットアームと他のデバイスを組み込み得る。【選択図】図１１
2017079467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動制御を伴う３Ｄ映像のためのシステムであって、
第１のデバイスアクターと結合する映写面であって、前記第１のデバイスアクターは空間座標のセットを通して前記映写面を動かすことを特徴とする、映写面と、
３Ｄ映像を前記映写面の座標のセットに投影するように動作するプロジェクタと、
前記映写面が空間座標の前記セットを通して動く時に、前記３Ｄ映像を前記映写面の座標の前記セットに合致させ、その結果、空間座標の前記セット中の第１の位置から空間座標の前記セット中の第２への位置への少なくとも移動の間に、前記３Ｄ映像の動きを前記映写面の動きに一致させるアニメーションコンピュータシステムと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記アニメーションコンピュータシステムは、非平面の前記映写面が空間座標の前記セットを通して動く時に、前記３Ｄ映像を前記映写面の座標の前記セットに合致させながら前記３Ｄ映像を前記映写面にマッピングさせ、前記３Ｄ映像をアニメーション化する、前記プロジェクタに結合されることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記アニメーションコンピュータシステムは、さらに前記デバイスアクターと結合しており、前記アニメーションコンピュータシステムは、空間座標の前記セットを前記デバイスアクターに提供して、前記デバイスアクターに非平面の前記映写面を空間座標の前記セットを通して動かすように指示することを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記デバイスアクターの各アクターのための制御データが、グローバルな時間軸において対応する位置と関連付けられるように、前記第１のデバイスアクターを含む複数のデバイスアクターのための制御データを備える複数の制御信号を受け取り、前記複数の制御信号を前記グローバルな時間軸と同期させて複数の同期信号を作り出す主制御装置と、
主入力部信号を前記主制御装置に送り、前記グローバルな時間軸における位置と前記グローバルな時間軸を通しての進行速度とを示す主入力部と、
をさらに備え、
前記主制御装置は、前記グローバルな時間軸における前記位置に関連付けられた前記複数の同期信号を前記複数のデバイスアクターと通信することにより前記主入力部信号に応答し、前記デバイスアクターの各アクターのための前記制御データが、前記グローバルな時間軸を通して前記進行速度でそれぞれのデバイスアクターに送信されることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記主入力部は、アナログ入力と、モード選択部と、アナログ入力動作制御とを備え、
前記アナログ入力に入力を加えない時に、前記アナログ入力動作制御は、前記アナログ入力を第１の位置に戻し、
前記主入力部の第１の選択モードに対して、第１の方向における前記アナログ入力の調整により、前記グローバルな時間軸の間に所定の標準の前方向の速度から進行速度を増加させ、
前記主入力部の前記第１の選択モードに対して、第１の方向とは異なる第２の方向におけるアナログ入力の調整により、前記グローバルな時間軸の間に前記所定の標準の前方向の速度から進行速度を減少させ、
主入力部の第２の選択モードに対して、前記第１の方向における前記アナログ入力の調整により、固定の速度から前記前方向の可変の進行速度を作り出し、
主入力部の第２の選択モードに対して、前記第２の方向における前記アナログ入力の調整により、前記固定の速度とは逆方向の可変の進行速度を作り出すことを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記アニメーションコンピュータシステムは、前記映写面が空間座標の前記セットを通して動く時に前記映写面の座標の前記セット内で前記３Ｄ映像を維持する間に、前記３Ｄ映像を修正するリアルタイムの入力を備えることを特徴とする、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記複数のデバイスアクターの第１のデバイスアクターに近接した領域を観察し、オブジェクト検出器がオブジェクトを検出したときに安全シャットダウン信号を前記第１のデバイスアクターに送信するオブジェクト検出器をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
【請求項８】
主安全制御部をさらに備え
前記主安全制御部は、プログラム可能なロジック回路を備え、
前記安全シャットダウン信号は、前記プログラム可能なロジック回路により前記複数のデバイスアクターのそれぞれに送信されることを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１のデバイスアクターは、ロボットアームであり、前記オブジェクト検出器は、前記ロボットアームの取り付け位置に取り付けられ、前記第１のデバイスアクターに近接する前記領域は、前記オブジェクト検出器から固定された距離だけ延在する領域を備える、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１のデバイスアクターに近接する前記領域は、前記グローバルな時間軸における前記位置及び前記グローバルな時間軸の間の前記進行速度に関連付けられて判断される所定の態様により、時間と共に変動することを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
映像デバイスから３Ｄ映像を映写面の座標のセットに投影するステップであって、前記映写面は空間座標のセット中の第１の位置に最初は配置されることを特徴とする、ステップと、
映写面と結合した第１のデバイスアクターを用いて前記空間座標のセットを通して前記映写面を動かすステップであって、前記空間座標のセットを通しての動きは、空間座標の前記セット中の第１の位置から空間座標の前記セット中の第２への位置への移動を含むことを特徴とする、ステップと、
アニメーションコンピュータを用いて、前記３Ｄ映像を前記映写面にマッピングして、空間座標の前記セット中の前記映写面が第１の位置から第２への位置へ動いている間の前記映写面の前記動きに前記３Ｄ映像の動きを一致させるステップと、
を備える方法。
【請求項１２】
主制御装置において前記第１のデバイスアクターを含む複数のデバイスアクターのための制御データを受け取るステップと、
前記デバイスアクターのアクターのそれぞれの前記制御データが運動制御された場面に対するグローバルな時間軸において対応する位置に関連付けられるように、前記主制御装置を用いて複数の制御信号を前記グローバルな時間軸と同期化して複数の同期信号を作り出すステップと、
前記主制御装置において、前記グローバルな時間軸における位置と前記グローバルな時間軸の間の進行速度とを示す主入力部信号を受け取るステップと、
前記主入力部信号に応答して、前記グローバルな時間軸における前記位置に関連付けられる前記複数の同期信号を前記主制御装置から前記複数のデバイスアクターへ通信するステップであって、前記複数の同期信号は、前記主入力部信号により示される前記グローバルな時間軸の間の前記進行速度で、前記複数のデバイスアクターに送信されることを特徴とする、前記ステップとをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つのオブジェクト検出器を用いて、前記複数のデバイスアクターの近接する領域を検出するステップと、
前記複数のデバイスアクターが動作することを防止する安全シャットダウン信号を前記少なくとも１つのオブジェクト検出器から送信するステップと、をさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記グローバルな時間軸の間の前記進行速度は、前記グローバルな時間軸の間の逆方向の進行速度を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
主制御装置において、前記複数の同期信号を通信する間に、前記複数のデバイスアクターの第１のデバイスアクターに対する修正制御入力を独立マニュアル制御部から受け取るステップと、
前記修正制御入力を前記複数の同期信号と同期化し、前記複数の同期信号の通信の間に更新された複数の同期信号を作り出すステップと、
前記同期信号の代わりに前記更新された複数の同期信号を通信するステップと、をさらに備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
データベースに前記更新された複数の同期信号を記憶するステップをさらに備え、前記制御データは、前記主制御装置において前記データベースから受け取られることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記主制御装置で、前記同期信号と関連付けられた動作特性を記述する、前記複数のデバイスアクターからのフィードバックデータを受け取るステップと、
前記フィードバックデータに応答して前記同期信号を修正するステップと、をさらに備える請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記アニメーションコンピュータからの前記信号をリアルタイムに調整して、前記アニメーションコンピュータにおけるユーザ入力に基づいて、リアルタイムのコンピュータアニメーションを前記映写面に作り出すステップをさらに備える請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
運動制御を使用して映画を作り出す方法の実施のために、コンピュータシステムにより実行するための命令を記憶する、非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記方法は、
運動制御セットにおいて、複数のデバイスアクターと、少なくとも１つのプロジェクタと、少なくとも１つの映写面について、コンピュータデバイスを備えるソフトウェア制御部を使用して、物理的特性と位置とをモデル化するステップと、
前記複数のデバイスアクターのための制御データを作り出すために、前記運動制御セットにおける前記複数のデバイスアクターの前記ソフトウェア制御部を使用して、前記少なくとも１つのプロジェクタから前記少なくとも１つの映写面までの光学経路及び動作特性をモデル化するステップと、
前記ソフトウェア制御部を使用して前記複数のデバイスアクターの、動作と物理的特性と位置のモデル化を分析して、衝突と光学経路の障害物とを検出し所定の動作限界のセットを超えるデバイスアクターの動きを検出するステップと、
前記制御データを同期させて前記制御データを前記複数のデバイスアクターに送信する主制御装置に対し前記制御データを通信するステップと、
を備えることを特徴とする非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項２０】
前記方法は、
前記ソフトウェア制御部を使用して前記複数のデバイスアクターの、動作と物理的特性と位置のモデル化を分析して、衝突リスクを含む前記デバイスアクターに近接する位置のセットを決定するステップと、
少なくとも１つのオブジェクト検出を備える主安全制御部に位置の前記セットを送信するステップと、
をさらに備えることを特徴とする、請求項１９に記載の非一時的なコンピュータ読み取り可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、視聴覚プレゼンテーションの創作における自動システムと制御装
置の使用に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、ロボットの運動制御によるプ
ロジェクション・マッピングを使用するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
３Ｄプロジェクション・マッピングは、オブジェクトおよび周囲の状況についての錯視
を創作する技術であり、これらオブジェクトおよび周囲の状況は物理的には存在しない。
特殊な遠近法により描画される表面に光を投影することにより視聴者は、現実には物理的
に存在しない周囲の状況を認識する。
【０００３】
運動制御は一種の自動化であり、１つまたは複数のオブジェクトの位置がロボットアー
ム等のある種のデバイスを用いて制御される。ビデオ、フィルム、コマーシャル、ムービ
ー、及び他の同種の視聴覚作品の制作において、カメラにより捉えられる場面におけるオ
ブジェクトおよびカメラの配置や動きは、主要な考慮対象および時間と費用の発生源であ
る。運動制御を使用することは、映画業界では知られており、カメラは、ビデオシーンの
創作および記録の構成要素として取り付けられ制御される。この技術は、一般に運動制御
写真撮影と呼ばれる。
【発明の概要】
【０００４】
運動制御システムの様々な実施形態を提示する。１つの実施形態では、３Ｄ映写面がプ
ロジェクタと合致している。これらのうちいずれかまたは両方が、時間の経過や場所によ
り変化するように設定される場面に対して、デバイスアクターとして機能するロボットア
ームに取り付けられ、このデバイスアクターは映写面を動かし、プロジェクタは映写面に
投影された画像を提示する。１つの実施形態では、これによりデバイスアクターを用いた
部分的に機械によるアニメーションのシーンアクター、およびプロジェクタからの投影を
用いた部分的にコンピュータによるアニメーションのシーンアクターの運動制御が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】ここのイノベーションの１つの実施形態による主場面制御装置を含む運動制御写真撮影システムのブロック図を示す。
【図２】ここのイノベーションの１つの実施形態による運動制御写真撮影システムとともに使用するロボットの斜視図を示す。
【図３ａ】ここのイノベーションの１つの実施形態による７度の自由度を有するロボットの外観を示す。
【図３ｂ】ここのイノベーションの１つの実施形態によるカメラを取り付けたロボットの外観を示す。
【図３ｃ】ここのイノベーションの１つの実施形態による照明ユニットを取り付けたロボットの外観を示す。
【図４ａ】ここのイノベーションの１つの実施形態によるロボットアームを使用するための手首取付具の外観を示す。
【図４ｂ】ここのイノベーションの１つの実施形態による手首取付具を取り付けたロボットの外観を示す。
【図５ａ】ここのイノベーションの１つの実施形態による運動制御システムに使用するための主入力部の可能性のある実施形態を示す。
【図５ｂ】ここのイノベーションの１つの実施形態に従い、デバイスアクターの位置を主制御装置により調整するグローバルな時間軸を示す。
【図６ａ】ここのイノベーションの１つの実施形態による、主場面制御装置を含む運動制御写真撮影システムのブロック図を示す。
【図６ｂ】ここのイノベーションの１つの実施形態による制御の方法を示す。
【図７】ここのイノベーションの様々な実施形態による、コンピュータまたは電子デバイスの１つの可能性のある実施例を示す。
【図８】ここのイノベーションの１つの実施形態による、ソフトウェア制御部のための可能性のあるユーザインタフェースを示す。
【図９】ここのイノベーションの１つの実施形態による、ソフトウェア制御部のための可能性のあるユーザインタフェースを示す。
【図１０】ここのイノベーションの１つの実施形態による、主場面制御装置を含む運動制御写真撮影システムのブロック図を示す。
【図１１】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムの１つの可能性のある実施例を示す。
【図１２】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムにおけるプロジェクタの１つの可能性のある実施例を示す。
【図１３】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムの１つの可能性のある実施例を示す。
【図１４】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムの１つの可能性のある実施例を示す。
【図１５】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムの１つの可能性のある実施例を示す。
【図１６】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムの１つの可能性のある実施例を示す。
【図１７】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムの１つの可能性のある実施例を示す。
【図１８】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムの１つの可能性のある実施例を示す。
【図１９】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムの１つの可能性のある実施例を示す。
【図２０】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムのためのユーザインタフェースの１つの可能性のある実施例を示す。
【図２１】３Ｄプロジェクション・マッピングを含むシステムのためのユーザインタフェースの１つの可能性のある実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
ここで開示されたイノベーションの実施形態は、高度な３次元の（３Ｄ）プロジェクシ
ョン・マッピングを伴う運動制御を提供するシステムおよび方法を含む。特に、システム
および方法は、制御可能なロボットアームに取り付けられる３次元の映写面、アニメの映
像を３Ｄ映写面に投影するプロジェクタ、および３Ｄ映像の動きをプロジェクタから３Ｄ
映写面に投影される映像とを同期させるために付属するシステムとを有するシステムを説
明している。
【０００７】
１つの可能性のある実施形態は、アニマトロニックス、すなわち、生きているように見
えるアニメのロボットを創作する分野で使用される。このような実施形態では、映写面が
、恐竜、サル、またはその他を含めた生き物が表現される形で形成される。生き物のある
部分は、物理的に機械装置を使用して創作するのが困難である。特に、目や唇等の顔の特
徴は、歴史的にも機械により再現することが困難であった。１つ以上のプロジェクタは、
そのプロジェクタから映写面の一部または全部までの光学経路に位置し、目および口のア
ニメの映像は、その映写面に投影される。そして、映写面、は、模擬される生き物の歩行
、頭の動き、または他の特徴的な動きを模倣するように動かされる。映写面のこの動きが
起こる時、まばたきをする目や口の瞬間の錯視が起きる間、目および口の位置が映写面上
で相対的に動かないように、目および口の映像は、映写面の動きと一致する、。もし、こ
のようなシステムが、十分強力なコンピュータのアニメーションソフトウェアを含むなら
、例えば、口の動きを創作された音声にマッチさせるように投影される顔の動きがリアル
タイムにコントロールされ、これによりアニマトロニックスのロボットと原稿が用意され
ない会話を行うことが可能となる。
【０００８】
さらに、このような映像システムのある実施形態は、台本のある同期化されたセットの
シリーズを通して前方向の動きと逆方向の動きおよび制御可能な速度を可能にするための
主制御装置システム内に組み入れられた複数の映写面、複数のプロジェクタ、および音声
、周囲の照明、および他の効果装置（ｅｆｆｅｃｔｓ）等を含む追加のシステムデバイス
を含む。追加の実施形態は、さらにデバイスが動く領域内でのデバイスまたは人間の間の
衝突を防ぐための安全機構を組み入れる。
【０００９】
図１は、運動制御システム１００を説明する。運動制御システム１００は、運動制御写
真撮影を用いて映画の撮影をするのに使用される運動制御セットの構成要素である。
運動制御システムは、主制御装置１０と、入力／帰還システム２０と、デバイスアクター
４０と、安全システム９０とを備える。最も基本的な視点でみると、運動制御システム１
００は、入力システム２０が命令を主制御装置１０を介してデバイスアクター４０に送る
ときに機能する。
【００１０】
本発明では、カメラの前のプレーヤーの集団がビデオ、音声、またはその両方で記録さ
れるように、場面は、連続的なある時間における、デバイスアクター４０による動きおよ
び行動のセットを備える。プレーヤーは、人々、動かないオブジェクト、またはデバイス
アクター４０の１つ以上のデバイスにより制御されまたは動かされるオブジェクトである
。１つの実施形態では、カメラは、デバイスアクター４０のロボットアームに取り付けら
れる。場面の始めにおいて、１つのカメラと複数のプレーヤーが、第１の位置で開始する
。デバイスアクター４０の運動制御部が、動きのシーケンスを通して場面の終わりまでカ
メラとプレーヤーを動かし、場面からのプレーヤーおよび音は、動きを捉えるためのカメ
ラと可能性のある他のオーディオ／ビデオ記憶装置とを用いて記録される。
【００１１】
１つの可能性のある実施形態では、運動制御システム１００の構成要素として入力／帰
還システム２０は、独立マニュアル制御部２２と、主入力部２４と、ソフトウェア制御部
２６と、独立マニュアル制御部２８とを含む。入力／帰還システム２０の構成要素として
、データベース２２は、デバイスアクター４０の全部または一部を管理するためのタイミ
ングおよび位置のデータのセットを提供するように動作する。あるいは、データベース２
２は、マニュアルにより、又はデバイスアクター４０の動作および機能に関連したデータ
入力もしくは個々の動きにより作り出されたデータを記憶する。データベース２２は、ソ
フトウェア制御部２６の特徴に合わせて作られたソフトウェアを用いて作り出されたデー
タ等のデバイスアクター４０と独立に作り出されたデータをも記憶する。
【００１２】
主入力部２４は、運動制御システム１００により作りだされる特定の場面に関連付けて
、デバイスアクター４０の全てを操作するように機能する任意のデバイスである。主入力
部２４は、入力制御信号を主制御装置１０に送信するように機能する。そして、主制御装
置１０は、特定の場面に対してデバイスアクタ４０として動作する複数のアクターに個々
の制御信号を送るように、主入力部２４からの信号を適合させる。１つの可能性のある実
施形態では、特定の場面に対してデバイスアクター４０として動作しないデバイスへの現
状維持または非動作を示す信号を含め、信号を主入力部２４から受け取る時に、デバイス
アクター４０の全ての個々のデバイスは、主制御装置１０から制御信号の提供を受ける。
他の実施形態においては、運動制御システム１００の構成要素として接続されるデバイス
アクターの一部には、特定の場面に対する運動制御システム１００の動作の一部として主
制御装置１０からの如何なる信号も送信されない。
【００１３】
ソフトウェア制御部２６は、主制御装置１０を介して複数のアクターに制御信号を送る
際、主入力部２４の代替品として動作する。代わりに、ソフトウェア制御部２６は、個々
のデバイスの動きを交代させたり、着替えさせたり、試してみたりするようにデバイスア
クター４０の中からの個々のデバイスを制御する。他の可能性のある実施形態では、ソフ
トウェア制御部２６は、仮想周囲内でのデバイスアクター４０の個々のデバイスの振る舞
いを形作る機能がある。このような実施形態では、ソフトウェア制御部２６は、個々のデ
バイスのソフトウェアモデルを含み、これにより、実際に制御信号をデバイスに送信する
ことなしにデバイスのために制御信号が作り出すことが可能になる。そして、制御信号は
、ソフトウェア制御部２６に、データベース２２に、主制御装置１０の構成要素であるコ
ンピュータメモリ要素内に、またはそのための制御が作り出されつつあるデバイスアクタ
ー４０のデバイスの構成要素であるコンピュータメモリ内に記憶される。制御信号がソフ
トウェア制御部２６により作り出され、適当な記憶装置の位置に伝搬した後に、ソフトウ
ェア制御部２６からの、又は主入力部２４からの主制御装置信号は、個々のデバイスへの
制御信号を起動して、他のデバイスアクター４０と連動して動作する。
【００１４】
デバイスアクター４０のあるデバイスは、さらに独立マニュアル制御部２８を有する。
ソフトウェア制御部２６に関して上に述べたように、個々のデバイスへの制御信号は、ソ
フトウェアのモデル化の際に作り出される。同様に、デバイスは、デバイスアクター４０
のデバイスを操作するのに使用される独立マニュアル制御部２８を有してもよい。例えば
、１つの可能性のある実施形態では、デバイスアクター４０の１つであるデバイスは、カ
メラの焦点を制御するフォローフォーカス（ｆｏｌｌｏｗ  ｆｏｃｕｓ）である。このフ
ォローフォーカスは、独立マニュアル制御部として動作し得るカメラの焦点を制御するよ
うに設計された制御デバイスを有してもよい。命令のセットが場面全体に対して作り出さ
れるときに、独立マニュアル制御部２８は、主制御装置１０のデータベース２２、又はメ
モリデバイスに記憶される入力コマンドが時間と共に与えられる。独立マニュアル制御部
２８を用いて命令のセットを作り出す間、独立マニュアル制御部２８は、関連付けられた
デバイスアクター４０のデバイスと直接通信してもよい。あるいは、独立マニュアル制御
部２８は、制御信号を主制御装置１０に送信してもよく、そして、主制御装置１０はその
信号を関連付けられたデバイスアクター４０のデバイスに送信する。そして、制御信号は
、独立マニュアル制御部２８の信号からと、関連付けられたデバイスの動作により作り出
されるフィードバック測定値からのいずれかから作り出され得る。さらに、多くの状況で
は、制御信号を作り出す間、その結果を見るために、独立マニュアル制御部２８に関連付
けられたデバイスを実際に制御させることが望ましいが、制御信号はデバイスを制御する
ことなしに作り出される。例えば、もし予期した入力信号が一定の時間マークに対して予
期されるなら、独立マニュアル制御部２８は、関係するデバイス、及び記録された制御動
作とは無関係に動作する。これらは、デバイスアクター４０の個々のデバイスアクターへ
の命令が、運動制御システム１００の構成要素として運動制御された場面に統合される手
段として機能する。
【００１５】
上述の統合の結果は、運動制御された場面に対するグローバルな時間軸として考慮され
る。以下により詳細に説明された図５ｂは、図解された例を示しており、複数の運動制御
されたアクターの行動が、主制御装置を用いてグローバルな時間軸に統合される。図５ｂ
では、カメラロボットおよび照明ロボット等の様々なアクターが場面の間一定の場所で動
く。アクターは、時刻ａから時刻ｆまでの場面全体の間に制御信号を受信し、または実際
に動くか行動するときに制御信号を受け取るだけでもよい。第１の特別効果（ｆｘ）アク
ター及び第２の特別効果（ｆｘ）アクター等のある他のアクターは、図５ｂのグローバル
な時間軸において時刻ｂで行動する第１のｆｘアクターのように、ある特定の時刻に行動
するために単一コマンドを受け取るだけである。グローバルな時間軸へのこのような統合
により、場面全体に影響する複雑な行動を簡単にユーザ制御することが可能となり、所与
の時間軸により特定の場面を修正する際に時間を大幅に節約することができる。これによ
り、時間を進めたり遅らせたり、特定の場面の全てのアクターに対する特定のフレーム番
号または時間コードを探したり、ハードウェアデバイスを介してそしてセット（システム
）全体の動作速度をリアルタイムに遅くしたり又は速くすることができる。
【００１６】
実施形態は、特定の実施例を参照して図解されるが、当業者は、これらの実施例が実施
例で個別に説明されていること以外にも広く使用できるイノベーションを記載していると
理解することができる。以下に説明するように、高度な制御部は、とりわけ安全システム
、再生速度制御、位置を進めたり戻したりする操作、および統合された検出システムを含
む様々な機能をもつシステムおよび方法を備え得る。
【００１７】
このようなシステムは、簡単なまたは融通性がある統合ツールセットなしでカスタムツ
ールセットにより占められている業界の環境において、利用しやすい高機能なロボットの
制御装置を提供することにより、当業者に現在知られているシステムよりも利点を含んで
いる。このようにカメラを有する非常に正確な制御システムを使用することは、ある実施
形態では、「映画自動化」または「３Ｄプロジェクションオートメーション」であると考
えられ、これにより、映画作家の熱望が自動化システムのアプリケーションと合致するこ
とが可能となる。例えば、改良された制御システムは、
空間内のカメラの１ミリメートル未満のレベルでの位置を、照明、女優、３Ｄ映写面を備
えるロボットのアクター、および特別効果（ｅｆｆｅｃｔｓ）（火工術、ビデオ再生、音
の合図等）の位置に対して調整する。これにより、人手による人間の位置決めを伴ういく
つかの映画部門の調整が今まで必要であった、非常に複雑なショットの実行が可能となる
。このような制御システムにより、非常に正確なコンピュータによる事象同期を手段とし
て、不正確さをなくし、ロボット工学の再現性を導入することができた。プログラムの作
成がより速く、より堅固で、より安全で、より容易なロボットアームシステムを開発する
ことに加えて、本願の新規な発明の実施形態は、創作ディレクタが非常に速く設定調整を
行うことが可能となるインタフェースを含む。長編映画やコマーシャル製作のプレッシャ
ーが高い環境では、ディレクタまたは視覚効果管理者が非常に速い創造的なあるいは技術
的な決定を下すことができることが非常に重要であり、ここで説明するシステムは従来技
術では知られていない方法で可能とする。
【００１８】
さらなる例として、もしイノベーションのシステム実施例がライブの実演における場面
の提示に使用されているなら、システムは、大きなロボットアーム、腕を動かすカスタム
ロボットのリグ（ｒｉｇ）、光源として機能するＬＥＤ壁のビデオ再生、そして背景の要
素の動き、およびロボット工学によりアニメとして作られた腕や足の動きを伴うアニメー
ションコンピュータに付属するプロジェクタからアニメーション化された顔の特徴をもつ
アニマトロニクスアクターと同期し得る。これは、非常に技術的で、コンピュータ内で予
め映像化され、予めプログラム化された場面であり、全ての要素の相互作用はシステムを
用いて演出されてきた。実演中にリアルタイムで、もしアクターが彼らのせりふを通常の
速度より遅くしたり、または追加的な拍手喝さいに対して一時停止する必要が生じるなら
、上演ディレクタはセット全体を一時停止したり、適切な瞬間に単につまみをまわすこと
によりリアルタイムで時間調整をしてアクターの出番を確保する。ロボットは速度を落と
し、ロボットのリグはこれに従い、そして実演の場面全体が速度を落とす。これらの全て
が同期して発生する。これに加え、システムは、アクターが傷つくことを防止するために
組み込まれた高度の安全性を提供することができる。
【００１９】
図２−図４を参照すると、デバイスアクター４０のいくつかの例が説明されるが、これ
らの例により本発明は限定されない。これらの図は、ロボットアームの使用に焦点を当て
ているが、デバイスアクターは、後で説明するようにセンサー、動かない照明、および信
号源等の他のタイプの動かないデバイスである。
【００２０】
図２は、デバイスアクター２４２を描写する。デバイスアクター２４２は、ロボットア
ーム２４６、取り付け位置２４８、およびレール２４４を備える。デバイスアクター２４
２は、図２に描写され、取り付け位置２４８等の任意の取り付け位置に取り付けられ特定
の機能を持たない。取り付け位置２４８は、カメラ、照明、カメラにより撮影されるプレ
ーヤーまたは他の任意の関連のあるデバイスまたはオブジェクトを保持するように構成さ
れる。ある実施形態では、命令は、取り付け位置２４８を特定の場所に位置付けるように
与えられ、ロボットアーム２４６およびレール２４４の軸の位置は、関係する運動制御シ
ステムのプロセスにより計算される。他の実施形態では、ロボットアーム２４６のそれぞ
れの軸とレール２４４の位置は、分離した、個別の設定および制御コマンドを必要とする
。
【００２１】
図３ａは、デバイスアクター３４２を描写し、軸Ａ１−Ａ６を有するロボットアームを
備え、軸ＡＯは、図示しないレールと関連付けられ、レールは他の８つの軸が端から端ま
で移動することを可能とする。図３ｂは、取り付け位置におかれたカメラマウント３５２
と、カメラマウント３５２に取り付けられたカメラ３５０と共にデバイスアクター３４２
を描写する。図３ｃは、取り付け位置に置かれた照明３６０とともにデバイスアクター３
４２を描写する。
【００２２】
図４ａ及び図４ｂは、デバイスアクター４４２が手首取付具４１０および手首取付具イ
ンタフェース４１２を有するロボットアーム４４４を備える実施形態を説明している。手
首取付具４１０および手首取付具インタフェース４１２により、カメラ又は照明器具等の
標準的なマウントに加えて複数のデバイスアクターがロボットアーム４４４に取り付けら
れることを可能とする。ある実施形態においては、手首取付具インタフェースにより、温
度センサー、レーザー距離測定器、マイクロフォン、スピーカー、扇風機、又は他の機械
的に作動するデバイスもしくは特殊効果デバイスが可能となる。
【００２３】
図５ａは、図１の主入力部２４等の主入力部の１つの可能性のある実施例である主入力
部５２４を示している。主入力部５２４は、ディスプレイインタフェース５１０、係合制
御部５４０、モード選択部５３０、およびアナログインタフェース５２０を備える。主入
力部５２４の機能は図５ｂのグローバルな時間軸に関連して後に説明する。
【００２４】
図５ｂは、図１の運動制御システム１００等の運動制御システムにおいて実施される運
動制御場面の１つの可能性のある実施形態に関連するグローバルな時間軸を説明する。図
５ｂは、上記に定義したように、時刻ａから時刻ｆまでの公称の又は標準的な上映時間を
有する場面の間に動作する複数のアクターを含む。グローバルな時間軸は、名目上のもの
であり、実際の時計が示す時刻を示すものではなく、なぜなら下記にさらに詳しく説明す
るように、主入力制御部は、場面の最初から場面の最後までの動きを通じてアクターが進
行するスピードを制御し変更する。したがって、グローバルな時間軸は、アクターにとり
交代的に位置チャートとして考えられ得る。場面の上映時間の間、アクターは場面の全体
で、又は場面の一部の間に、又は場面のある１つの瞬間のみに、行動しまたは動くことが
できる。しかしながら、各アクターは場面の最初から最後まで各名目時間の間所定の場所
を持つことができる。各アクターの所定の場所は、他の各アクターの所定の場所と関連が
ある。
【００２５】
１つの可能性のある実施形態では、特定のデバイスアクターのための個々の制御信号は
、主制御装置内のマスタークロックにより供給される共通の基準時間とともにまとめられ
て主制御装置のメモリ内の単一のファイルに入る。動作の間、主制御装置は、各デバイス
アクターのための制御信号を抽出して、各デバイスアクターに適切な時間間隔で個々の制
御信号を提供する。ある実施形態では、主制御装置は、異なるデバイスアクターのための
分離された個々の制御信号ファイルとタイミングデータを維持し、個々の制御ファイルか
らの異なる制御信号を別々に同期化する。
【００２６】
他の代わりの実施形態では、一部のデバイスアクターのための制御データが、関連付け
られた個々のデバイスアクター内のメモリに主制御装置により転送される。動作中に、制
御データをメモリ内に有するデバイスアクターは、グローバルな時間軸における位置、グ
ローバルな時間軸の間の進行速度、又はその両方を示す同期信号のみを受け取る。
【００２７】
図５ｂで説明される特定の実施形態は、カメラロボットと、フォローフォーカスと、２
つの照明ロボットと、カメラの前に現れるオブジェクトを制御するプレーヤーロボットと
、２つの特別効果アクターとを含む。上述したように、各アクターには、時刻ａから始ま
り時刻ｆで終わる場面を通して進むべき経路がある。図５ｂの特定の実施形態においては
、各アクターは、プリセットした位置から始まる。グローバルな時間軸により示されるよ
うに、プレーヤーロボットのみが時刻ａから時刻ｂまで動く。さらに以下に詳しく述べる
ように主入力部により場面の進行速度の修正により開始時刻ａから１０秒後にｂが起こる
場合と、または開始時刻ａから２０秒後にｂが起こる場合と、いずれであってもこのこと
は当てはまる。時刻ｂにおいて、第１の特別効果アクターは、単一コマンドにより活性化
され、プレーヤーロボットは動き続け、そしてフォローフォーカスとカメラロボットは動
き始める。
【００２８】
図５ｂのチャートは、第１の照明ロボット、第２の照明ロボット、および第２のｆｘア
クター等の動かないアクターが、時刻ａから時刻ｂまでの間に入力コマンドを受け取らな
いことを示すことを意味しない。図５ｂは、単にグローバル位置時間軸を示すに過ぎない
。ある実施形態では、これらは、入力コマンドを主制御装置から受け取らない場合がある
。しかし、代わりの実施形態では、第１の照明ロボット等の動かないアクターは、動いて
いないときでさえ周期的にまたは連続的に主制御装置からコマンドを受け取ることができ
、このコマンドは動くなという命令である。このようなコマンドは、同期を維持するよう
機能することができ、同期を維持するためのクロックやタイミング心拍のような役割を果
たす。ある実施形態では、場面の間、リアルタイムの調整がアクターに行われる。さらに
、このようなクロックまたはタイミング心拍は、グローバルな時間軸を更新し変更するた
め、調整フィードバックとして同期データを主制御装置に提供する役割を果たす。
【００２９】
図５ａに戻って参照すると、主入力部５２４は、ディスプレイインタフェース５１０を
含む。ディスプレイインタフェース５１０は、アクターまたはグローバルな時間軸に関係
するステータス情報を表示するモジュール式タッチスクリーンデバイスである。例えば、
ディスプレイインタフェース５１０は、グローバルな時間軸におけるアクターの現在位置
と関連付けた場面の時刻、または現在の時間軸と関連付けた現在の場面のフレーム番号を
含む。このようなディスプレイでは、例えば、時刻ａまたはフレーム１は、アクターが場
面の開始の位置にいるときに表示される。１つの可能性のある実施形態では、ディスプレ
イインタフェース５１０は、主制御装置と通信できるインタフェースアプリケーションを
有するポータブル電子デバイスまたはセルラー方式の電話機である。
【００３０】
主入力部５２４は、さらに係合制御部５４０を備える。多くのアクター、特に毎秒数メ
ートルまでの速度で動く重いカメラを運ぶ大きな産業用のロボットアームが衝突のときに
もたらす力および大きさを考えると、安全管理は運動制御の場面の多くの実施形態にとっ
て非常に重要である。係合制御部５４０は、主入力部５２４が偶然に動作することを防ぐ
ための入力調整機として振舞い、そのために係合制御部５４０は、主入力部５２４から送
られて作用する他のいかなる入力コマンドの前にも常に押し下げられ（ｄｅｐｒｅｓｓｅ
ｄ）ていなければならない。
【００３１】
図５ａに示されるように、主入力部５２４は、モード選択部５３０と、アナログインタ
フェース５２０をも備える。アナログインタフェース５２０は、ユーザ制御により入力の
範囲を規定することができる任意の入力デバイスである。１つの可能性のある実施形態で
は、アナログインタフェース５２０は、ユーザ操作なしにこの車輪を中央位置に戻すばね
作用がある車輪である。他の可能性のある実施形態においては、アナログインタフェース
は、レバー、スライディングタブ（ｓｌｉｄｉｎｇ  ｔａｂ）、またはユーザが信号を入
力できるようにする他の任意の入力制御装置である。主入力部５２４は、複数の入力モー
ドを備えることができる。１つの可能性のある実施形態では、主入力部５２４は、リセッ
トモード、プレイモード、及びスキャンモードを備え、これらのモードはモード選択部５
３０を介して選択可能である。
【００３２】
リセットモードでは、係合制御部５４０およびアナログインタフェース５２０の動作よ
り、各アクターが場面内でグローバルな時間軸の開始時における最初の位置に移動させる
。さらに、特定の場面またはフレーム番号がディスプレイインタフェース５１０の使用に
より選択され、動作により、各アクターがグローバルな時間軸における時刻又はフレーム
に関連付けられる位置に移動させる。このようなモードにより、特定の時刻にあるべき位
置から外れたデバイスアクターが正しい位置に戻ることが可能となる。
【００３３】
プレイモードでは、アナログインタフェース５２０の動作はグローバルな時間軸におい
て場面を通して進行のスピードを速くしたり遅くしたりする役割を有してもよい。例えば
、アクターがグローバル時刻ａの位置にいる場面で、係合制御部５４０を選択することは
、基本のスピードでグローバルな時間軸を通して全てのアクターの行動を開始するのに役
立ち、時間の各瞬間は、グローバルな時間軸を通して進行の１つの瞬間に関連付けられて
いる。そして、リアルタイムの１つの瞬間がグローバルな時間軸を通して進行の０．５秒
に関連付けられるように、第１の方向におけるアナログインタフェース５２０の動作は、
グローバルな時間軸を通して進行を遅くさせるのに役立つ。もし、アナログインタフェー
ス５２０が中央に戻って設定されるなら、進行は、グローバルな時間軸を通してリアルタ
イムと１対１の速度に戻ることができるが、最初の開始時点からの遅いスピードにより残
りの動作は遅れを生じる。反対に、もしアナログインタフェース５２０が第１の方向とは
反対の第２の方向に動作したら、グローバルな時間軸を通して進行は速まる。例えば、も
し、時刻ａから時刻ｂまでの公称時間が１０秒であるとすると、グローバルな時間軸を通
して進行速度が１０％増加することにより、時刻ａの位置から時刻ｂの位置まで進行する
ために運動制御される場面に要求される実際の時間を約０．９秒だけ少なくすることがで
き、またアナログインタフェースは速く再生するように設定され、時刻ａから時刻ｂまで
に進行するのに必要な実際の時間は約９．１秒にまで少なくすることができる。これによ
り、運動制御された場面の構成要素としてのカメラにより記憶された人間のプレーヤーが
、期待されたスピードより速くまたは遅くセリフを喋った時に使用することができ、運動
制御された場面の行動と人間のプレーヤーの運動制御されないときの行動とをマッチさせ
るという願望が生じる。
【００３４】
スキャンモードでは、係合制御部５４０を選択し、次にアナログインタフェース５２０
を操作することは、グローバルな時間軸を通して連続的な状態で前後に動かしまたはスキ
ャンするよう操作し得ることである。例えば、もし運動制御されたセットが、現在、時刻
ｃに関連付けられた位置にアクターを有するなら、前後に動かすモードを選択しアナログ
インタフェース５２０を第１の方向に操作することにより、全てのアクターがグローバル
な時間軸に関連付けられた位置を通って連続的に前方向に移動し時刻ｄに到達予定の位置
まで到達し得る。アナログインタフェース５２０を第２の方向に動かすことにより、全て
のアクターをグローバルな時間軸に関連付けられた位置を通って連続的に逆方向に動かし
て時刻ｂに関連付けられた位置に到達し得る。１つの可能性のある実施形態において、特
定の時刻またはフレームがディスプレイインタフェース５１０を用いて選択される。アナ
ログインタフェース５２０の操作により、グローバルな時間軸の位置を通って特定の時間
またはフレームに到達するまで連続的に動き得る。そして、前回選択された場所に到達し
たことを認めてディスプレイインタフェース５１０における選択が活性化されるまで、ま
たはアナログインタフェース５２０が中央位置に戻るまで、主入力部５２４は、デバイス
アクターの制御を停止し得る。
【００３５】
図６ａは、運動制御システム６００のブロック図を示す。運動制御システム６００は、
主制御装置６１０、および入力、フィードバック、およびデバイスアクターサブシステム
の１つの可能性のある実施形態の詳細を備える。運動制御システム６００に開示される実
施形態において、主制御装置６１０は、オペレーティングシステム６１４、主制御ロジッ
ク６１２、マスタークロック６１６、ネットワークサポート６１８、制御ロジック６９６
、およびフィードバック６９８を備える。主制御装置６１０の要素は、一般的な機能のプ
ロセサーおよびメモリハードウェアシステムを備えるコンピュータシステムにおいて実装
される。あるいは、主制御装置６１０は、カスタム設計のプロセサー、メモリ、およびネ
ットワーキングハードウェアデバイスに実装されるか、または汎用コンピュータシステム
の抽象的なソフトウェア階層において実装される。あるいは、マスタークロック６１６は
、システムにおいてアクターの動きを調整するリアルタイムクロックとして機能する。主
制御ロジック６１２は、個々の制御信号を主時間軸の中に統合し、主時間軸を通して運動
制御場面全体の動作の間と、制御ロジック６９６を用いてデバイスアクターの位置と機能
の個々の設定および修正の間に、制御信号を正しいデバイスへ経路を決めて送るように機
能する。主制御ロジック６１２は、また、フィードバック６９８の調整とルーティングを
支援する。フィードバック６９８は、実際のデバイスアクターに取り付けられたモニター
から受け取る位置および設定の信号を含み得る。１つの可能性のある例には、ロボットア
ームに取り付けられた位置デバイスがある。アームの実際の位置は、データベース６２２
、ソフトウェア制御部６５７、およびロボットアームへのその他の制御入力のいずれかか
らアームに送信される入力位置コマンドに関してフィードバック及び校正を提供するため
に、位置デバイスを用いて追跡される。オペレーティングシステム６１４は、デバイスア
クターと相互作用するための特別なライブラリおよび機能を含み、さらにメモリ記憶装置
およびプロセサーの利用方法等の基本的なハードウェアコンピュータの機能を管理する役
割を果たし得る。さらに、オペレーティングシステム６１４は、ＯＳネットワーク６５４
を介して様々な関係するデバイスと通信するネットワーキング機能が可能となり得る。
【００３６】
ネットワークサポート６１８は、またネットワーク６２０を介して主制御装置６１０か
ら関係するデバイス、アクター、及び入力制御部への通信を可能とすることができる。１
つの可能性のある実施形態において、ネットワーク６２０は、ＩＥＥＥ１５８８に従い動
作するＥｔｈｅｒＣＡＴ（イーサキャット（登録商標））ネットワークを備え得る。この
ような実施形態では、パケットは、もはや受信されず、そして全ての接続点においてプロ
セスデータとして解釈されずコピーもされない。代わりに、フレームは、各スレーブノー
ドにおいてフィールドバスメモリ管理ユニットを用いてオンザフライ（ｏｎ  ｔｈｅ  ｆ
ｌｙ）で処理される。各ネットワークノードは、自分にアドレス指定されたデータを読み
、一方で電文（ｔｅｌｅｇｒａｍ）は次のデバイスに転送される。同様に、入力データは
、挿入されると同時に電文は通過する。電文は、２−３ナノ秒遅れるだけである。主側で
は商業的に利用可能な標準ネットワークインタフェースカードまたは搭載イーサネット（
Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）コントローラがハードウェアインタフェースとなり得る。これらのイ
ンタフェースの共通の特徴は、ネットワークアクセスにＣＰＵ能力を使わず直接メモリア
クセスを用いて主制御装置にデータ転送することである。ＥｔｈｅｒＣＡＴプロトコルは
、イーサネットフレーム（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ  Ｆｒａｍｅ）において公式に割り当てられ
たイーサタイプ（Ｅｔｈｅｒ  Ｔｙｐｅ）を使用する。このイーサタイプの使用により、
標準イーサネットフレームを再定義することなしにイーサネットフレーム内で制御データ
を直接送ることが可能となる。フレームは、いくつかのサブ電文から成ることができ、そ
れぞれ最大サイズが４ギガバイトにもなり得る論理的処理画像の特定メモリ領域を提供す
る。データシーケンスが物理的な順序と独立であるので、イーサネット端末のアドレス指
定は、どのような順序でもよい。スレーブ間の放送、マルチキャストおよび通信は、可能
である。イーサネットフレームで直接送信することは、ＥｔｈｅｒＣＡＴコンポーネント
が主制御装置として同じサブネット内で運用されている場合および制御ソフトウェアがイ
ーサネット制御部に直接アクセスする場合に行われる。ＥｔｈｅｒＣＡＴにおける配線の
柔軟性が、異なるケーブルの選択によりさらに最大化される。柔軟で低価格の標準イーサ
ネットパッチケーブルは、信号をオプションでイーサネットモード（１００ＢＡＳＥ−Ｔ
Ｘ）またはＥ−Ｂｕｓ（ＬＶＤＳ）信号表現で送信する。プラスチック光ファイバ（ＰＯ
Ｆ）は、長距離用の特定のアプリケーションで使用され得る。異なる光ファイバおよび銅
ケーブル等のイーサネットネットワークの全部の帯域は、切替え装置又はメディアコンバ
ーターの組み合わせにおいて使用され得る。ファーストイーサネット（Ｆａｓｔ  Ｅｔｈ
ｅｒｎｅｔ）（１００ＢＡＳＥ−ＦＸ）またはＥ−Ｂｕｓは、距離の要求に基づいて選択
され得る。ファーストイーサネットフィジックス（Ｆａｓｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ  ｐｈｙ
ｓｉｃｓ）は、デバイス間のケーブル長さを１００ｍとすることができ、一方、Ｅ−Ｂｕ
ｓ線は、モジュラーデバイスと共に使用することを意図している。ネットワークのサイズ
は、６５５３５デバイスまで接続可能であるから殆ど無限である。
【００３７】
さらに、このようなＥｔｈｅｒＣＡＴを用いたこのような実施形態はＩＥＥＥ１５８８
標準に記載されるように、分散型のクロックの正確なアライメントを伴う同期のアプロー
チをサポートする。同期品質が通信エラーの際に直ちに大きな影響を与える完全な同期通
信とは異なり、分散型の位置あわせしたクロックは、通信システム内のあり得る障害関連
の遅延に対して高い許容度を有している。
【００３８】
したがって、データ交換は、「母」クロックおよび「娘」クロックに基づき完全にハー
ドウェアベースで行われる。各クロックは、簡単にまた正確に他のクロックの実行時間オ
フセットを決定し得る、なぜなら、通信が論理的かつ全二重イーサネット物理リング構造
を使用するからである。分散型クロックは、この価値に基づいて調整され、このことはジ
ッタが実質的に１マイクロ秒未満の非常に正確なネットワーク規模の時間基準が利用でき
ることを意味する。
【００３９】
しかし、高分解能の分散型クロックは、同期のためだけに使用されるのではなく、デー
タ取得のローカルタイミングについての正確な情報を提供することもできる。例えば、制
御装置は時系列的に測定した位置から速度を計算する。特に非常に短いサンプリング時間
により、変位測定における小さな一時的なジッタでさえ、速度における大きなステップの
変化につながる。ＥｔｈｅｒＣＡＴを備える、ある実施形態では、ＥｔｈｅｒＣＡＴの拡
張されたデータタイプ（タイムスタンプデータタイプ、オーバーサンプリングデータタイ
プ）が導入される。ローカル時間は１０ｎｓまでの分解能で測定値とリンクされ、これは
イーサネットにより提供される広い帯域により可能となる。速度計算の正確性は、もはや
通信システムのジッタ−に依存しない。ジッタ−の影響を受けない通信に基づく測定技術
の正確性よりも、桁が異なるほどより良い。
【００４０】
最後に、ネットワーク６２０が、ＥｔｈｅｒＣＡＴを備えるある実施形態では、ホット
コネクト機能によりネットワークの部分が「オンザフライで」（動作中もしくは運用中に
）リンクされ、分離され、または再構成されることが可能となる。多くのアプリケーショ
ンは、運用中にＩ／Ｏ構成の変更が必要となる。ＥｔｈｅｒＣＡＴシステムのプロトコル
構造は、これらの構成の変更を考慮する。
【００４１】
そして図６ａに記載されるように、ネットワーク６２０は、制御データインタフェース
６５０を介して個々のデバイス及びアクターに接続する。制御データインタフェースは、
ネットワーク６２０の構成要素であり、または個々のアクターの入力にて分散型の構成要
素を備えてもよい。さらに、入力及びフィードバックデータインタフェースは、制御デー
タインタフェースと同じデバイスであり、ネットワーク６２０と接続する同じデバイスの
反対方向のデータフローとして動作する。ネットワーク６２０と接続するアクターは、カ
メラ制御部６３２、第２制御部６３４、オーディオ６３６、デジタル出力バンク６４８、
カメラロボット６７０、フォローフォーカス６７２、光部６７４、主入力部６５０、及び
主安全制御部部６９０を備える。
【００４２】
ある実施形態では、いくつかのアクターが制御データインタフェース６５０を介して直
接、ネットワーク６２０と通信し得る。例えば、ネットワーク６２０は、ＥｔｈｅｒＣＡ
Ｔネットワークである上記の実施形態において、カメラ制御部６３２、第２制御部６３４
、オーディオ６３６、およびデジタル出力バンク６４８は、アダプター無しでネットワー
ク６２０経由で通信することができる。このような実施形態において、アダプター６６２
ａは、カメラロボット６７０と通信するためのＥｔｈｅｒＣＡＴ−ｐｒｏｖｉｂｕｓアダ
プターであり、アダプター６６２ｂは、フォローフォーカス６７２と通信するためのＥｔ
ｈｅｒＣＡＴ−ｐｒｅｓｔｏｎアダプターであり、そして、アダプター６６２ｃは、光部
６７４を制御するためのＥｔｈｅｒＣＡＴ−ｄｍｘアダプターである。
【００４３】
主制御装置６１０およびネットワーク６２０を介して主制御装置６１０と通信するデバ
イスに加えて、運動制御システム６００は、複数の他の入力、フィードバック、およびＯ
Ｓネットワーク６５４、データベース６２２、データベースインタフェース６５２、ＭI
ディスプレイ６５６、ソフトウェア制御部６５７、ビデオ出力６５８、及びアダプター６
５５ａ−ｃ等のデバイスを備えてもよい。１つの可能性のある実施形態では、ＯＳネット
ワーク６５４は、主制御装置６１０と接続するイーサネットネットワークである。ＭIデ
ィスプレイ６５６は、図５ａの主入力部５２４のため説明したディスプレイと似たような
意味で、主入力部６５０のためのディスプレイとして機能してもよい。ソフトウェア制御
部６５７は、主制御装置６１０と共に使用するためにグローバルな時間軸を仮想的に創作
し得るソフトウェア環境として機能し得る。ソフトウェア制御部６５７は、デバイスアク
ターのライブ制御によりリアルタイムでグローバルな時間軸を創作する機能があってもよ
い。１つの実施形態では、ソフトウェア制御部６５７は、サポートするアドオンソフトウ
ェアを有するＭＡＹＡ（登録商標）等のソフトウェアプログラムである。最後に、ビデオ
出力６５８は、運動制御システム６００におけるカメラに関連付けられたリアルタイムの
ビデオ出力である。運動制御システムが、グローバルな時間軸を通って動くとき、ビデオ
出力により、運動制御されたセットのリアルタイムのビデオレビューを可能にし得るので
、その結果個々のデバイスアクターが修正され、またはビデオ出力６５８からの情報に基
づいて主入力部６５０の制御が調整される。
【００４４】
図６ａの運動制御システム６００は、様々な異なる方法でメディアの機能や創作を可能
としており、図６ｂにより記載されている。図６ｂにより記載される実施形態では、ユー
ザは、ソフトウェア制御部６５７等のソフトウェアインタフェースを用いて制御データを
作り出すことができる。制御データは、将来の使用のためにデータベース６２２に記憶し
ておいてもよい。代わりの方法としてまたは同時に、制御データは主制御装置６１０に送
信される。そして、主制御装置は、制御ロジック６９６を管理してグローバルな時間軸を
作り出し、その結果機能する前に特定のデバイスにより要求されるいかなるデータもこれ
らのデバイスに送信される。例えば、１つの可能性のある実施形態では、カメラロボット
６７０は、動作する前に全ての位置データを有していなければならず、カメラロボット６
７０は時刻またはフレーム入力を受信することによりグローバルな時間軸に同期して機能
し、グローバルな時間軸の現在の状態に対する正しい位置に移動するように前に受信され
た制御情報を用いて応答して行動する。グローバルな時間軸が主制御装置６１０により準
備され、全てのデバイスアクターが準備された後に、ユーザは、操作信号を主制御装置６
１０に送信するために主入力部６５０、又はソフトウェア制御部６５７を使用することが
できる。そして、主制御装置は、適切な制御信号をグローバルな時間軸位置と同期が与え
られた個々のデバイスアクターに送信する。そして、デバイスアクターは、制御信号に従
って動作し、実際の動作、エラー、及び／または安全なシャットダウン状態を記録したフ
ィードバック信号をネットワーク６２０を介して送信する。そして、フィードバックデー
タは、データベース６２２、又はソフトウェア制御部６５７からの最初の制御データを修
正またはマッチさせるために主制御装置６１０により管理される制御信号を更新するのに
使用し得る。
【００４５】
１つの可能性のある実施形態において、運動制御システム６００は、主安全制御部６９
０を備える。主安全制御部は、安全リスクをもたらすとみなされるデバイスアクターに直
接接続される、ハード・ワイヤードのシャットダウン制御を備えてもよい。このようなシ
ャットダウン制御は、主入力部６５０に実装される。他の可能性のある実施形態では、主
安全制御部６９０は、安全センサーに取り付けられた安全コンピュータシステム又は安全
ＰＬＣを備える。このような安全センサーは、デバイスアクターに取り付けられたオブジ
ェクト近接検出器を備えてもよい。場面が運動制御システム６００において作り出される
時に、場面は、予定されるデバイスアクターおよび場面に登場するプレーヤーのためのデ
ータを有することになる。オブジェクト近接検出器は、予期される位置の予期されるオブ
ジェクトを通し、予期しないオブジェクトおよび位置をブロックするように、コンピュー
タのシステムにプログラムされるか結合される。もし、オブジェクトが予期しない安全で
ない場所でオブジェクト近接検出器により検出されるなら、信号が運動制御された場面全
体をシャットダウンするために送られ、または最低でも、予期しないオブジェクトにあり
得る危険をもたらすことを決定したデバイスアクターをシャットダウンするために送られ
る。他の可能性のある実施形態では、運動制御された場面に対する限界が決定される。近
接検出器または運動検出器は、運動制御システムの動作中のデバイスアクターの限界また
は場面限界を超える動きを検出し、また安全でない動きまたはオブジェクトが検出された
ときに運転を停止するように構成される。このようにして、主安全制御部は、様々なデバ
イスアクターに近接した領域を観察して、安全シャットダウン信号を送信することができ
る。１つの可能性のある実施形態では、オブジェクト検出器は、光検出測距装置（ＬＩＤ
ＡＲ）を備える。他の可能性のある実施形態では、オブジェクト検出器は、赤外線センサ
ー（ＰＩＲ）である。
【００４６】
図７は、本発明のある実施形態（例えば、既述の図において示された構成要素において
）において使用され得る例示的なコンピュータ装置のブロック図を示す。
【００４７】
図７に示されるサブシステムは、システムを介してバス７１０に相互接続される。プリ
ンタ７０８、キーボード７１８、固定ディスク７２０（またはコンピュータが読み取り可
能な記憶媒体を備える他のメモリ）、ディスプレイアダプター７１２に接続されるモニタ
ー７１４、及びその他等の追加のサブシステムが示される。周辺装置及び入力出力（Ｉ／
Ｏ）デバイスは、、Ｉ／Ｏ制御部７０２と結合され、シリアルポート７１６経由等の当業
者に知られる任意の数の手段により、コンピュータシステムと接続され得る。例えば、シ
リアルポート７１６、又は外部インタフェース７２２は、コンピュータ装置をインタネッ
ト等の広域領域ネットワーク、マウス入力デバイス、又はスキャナーに接続するのに使用
され得る。システムバス７１０を介した相互接続により、中央プロセサー７０６が各サブ
システムと通信し、システムメモリ７０４、又は固定ディスク７２０からの命令の実行を
制御することが、サブシステム間の情報の交換と同様に可能となる。システムメモリ７０
４及び／または固定ディスク７２０は、コンピュータ読み取り可能な媒体を具体化しても
よい。
【００４８】
図８は、運動制御写真撮影システムと共に使用するためにソフトウェア制御部において
ユーザインタフェース１２００の１つの可能性のある実施形態を示す。このようなインタ
フェースにより、個々のデバイスアクターのモデル化、個々のデバイスアクターのソフト
ウェア制御部、個々のデバイスアクターの制御データの作成、および個々のデバイスアク
ターの記録制御または操作データを含め、複数の機能が可能となる。同様に複数のデバイ
スは、運動制御されたセット全ての動作をユーザインタフェース１２００等のインタフェ
ースを用いて、同時にモデル化し、制御を行い、または記録するようにモデル化される。
【００４９】
ユーザインタフェース１２００は、場面における現在のデバイスアクターのリストを示す
「アクター」というドロップダウンメニューと、場面に作り出すか追加すべきデバイスア
クターの名前及び／またはタイプの選択を可能とするプロンプトを提示する「アクター追
加」場面と、場面からアクターを削除することを可能とする「削除アクター」インタフェ
ースを含め、複数のインタフェースボタンを有するアクターパネルを含んでもよい。
【００５０】
ユーザインタフェース１２００は、選択パネルをも含んでよい。選択パネルは、ロボッ
ト上の制御部を選択し、これにより、ユーザが手首を介してロボットを動かすことが可能
となる「先端効果器を選択」のためのインタフェースを含むことができる。この制御部は
、チャネルボックス（ｃｈａｎｎｅｌ  ｂｏｘ）編集者を通して選択され確認される時に
、ユーザが制御できる追加の特性を持たせることができる。これらの特性は次のものを含
む。
可視性−確認する場所の制御部の可視性を切り替える。
ディセイブルヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）アップデート−確認する場所の全て
のＨＵＤ更新を無効にする。
Ａ（１−６）角度−それぞれのロボット軸の現在の角度を表示する。
トラックロボット（ＴＲ）の位置−トラック軸上のロボットの位置を表示する。
軸を示す（Ｓｈｏｗ  Ａｘｅｓ）−確認場所の骨格の可視性を切り替える。
ＦＫＩＫ（Ａ１−Ａ６）−個々の結合のスイッチング設定を可能とする。
【００５１】
選択パネルは、ユーザがロボットをベースから位置決めすることを可能にするロボット
上の制御部を選択することができる、「選択ベース制御」インタフェースを含んでもよい
。このような制御部は、チャネルボックス（ｃｈａｎｎｅｌ  ｂｏｘ）編集者により選択
され確認される時に、ユーザが操作できる次に示すような追加の特性を持たせることがで
きる。
Ｚを移動する−トラックシステムに沿ってベースを動かす。
Ｙを回転する−ベースの方向を変更する。
柱の高さ（Ｃｏｌｕｍｎ  Ｈｅｉｇｈｔ）−ロボットのベースの高さを変更する。
【００５２】
選択パネルは、次のような追加のインタフェース制御部をも含んでもよい。
トラック制御を選択−ユーザがトラックシステムを好きなところに移動し方向付けし、
さらに先端効果器とこのノード間の接続の切断を記述することを可能とするロボット上の
制御部を選択する。
ワールドスペース実装を選択する−実装を追加する制御部を選択する。
ワールドコントロールを選択する−ユーザがロボットおよびトラックシステム両方の全
体を動かし、方向付けることを可能とする主制御装置を選択する。
【００５３】
さらに、ユーザインタフェース１２００は、ソフトウェアシステム内のデバイスアクタ
ーへの実装を追加し、削除する管理と、デバイスアクターに追加する実装の配置を設定す
るコントロールの提供ができる。例えば、図８は、現在のシステムにおいてデバイスアク
ターであるロボットアームにカメラを実装するための３つの可能性のある位置を示す。ユ
ーザインタフェース１２００は、様々な実装オプションから選ぶために、及びこのような
設定に関連付けられた位置変数を調整するために、グラフィカルまたは番号の入力選択を
提供することができる。
【００５４】
運動制御写真撮影システムの１つの可能性のある実施形態では、自動システム校正を可
能とするために、ユーザインタフェース１２００が、ソフトウェア制御部により、ソフト
ウェア制御部６５７と図６ａのカメラロボット６７０等のカメラロボットに組み込まれる
。このような１つの可能性のある校正は、ロボットアームに搭載されたカメラにおける校
正されたレンズ位置を決定するレンズノード計算を含む。このような校正の１つの可能性
のある実施形態は、カメラロボット６７０のためのベース、手首もしくは結合要素、及び
カメラマウントの位置並びに寸法に関する情報をソフトウェア制御部６５７に提供するこ
とを含む。位置や大きさ等の知られた特性とともに校正プレーヤーもまた提供される。ソ
フトウェア制御部６５７を介して校正コマンドが選択される時、カメラロボット６７０は
、異なるカメラアングルまたは位置から校正プレーヤーの複数の画像を記憶する。校正プ
レーヤー及びカメラロボット６７０についての知られたデータと併せて画像により、現在
実装されたカメラのレンズノードが計算され、ソフトウェア制御部６５７でモデル化され
るデバイスアクターに組み込まれることが可能となる。
【００５５】
代わりの校正の実施形態において、ソフトウェアインタフェース１２００は、温度セン
サーからのフィードバックに応答して、大きさ及び位置のデータを変更する校正コマンド
を有することができる。例えば、ソフトウェア制御部６５７は、カメラロボット６７０の
構成要素であるレールに取り付けられる温度センサーからのデジタル出力バンク６５８を
介して、データを受け取る。ソフトウェア制御部６５７は、レールの温度特性につき認識
された変化によりコマンド信号を調整するように構成され、または温度変化に応答してデ
バイスアクターの位置の変化を測定する必要性を信号で伝えるように構成される。
【００５６】
図１のソフトウェア制御部２６、又は図６ａのソフトウェア制御部６５７等のソフトウ
ェア制御部は、図９の解析インタフェース１３００等の解析インタフェースをも備えるこ
とができる。解析インタフェース１３００は、デバイスアクターの個々の軸に対するデー
タの動きを示す。現在の速度および現在の加速度等のデータが、場面を通して時間に対す
るこれらの特性のグラフ、各特性に対する最大許容限界、及び各特性に対する最大達成値
と共に表示される。解析インタフェース１３００において示された値は、ソフトウェア制
御部内で作り出された、又はデータベースに記憶されたグローバルな時間軸からモデル化
されている。この値は、場面を通して上演されたデバイスアクターの実際の物理的動きか
ら記録された値でもあり得る。このような解析データの使用により、デバイスアクターの
機能の安全限界を誤って超えていないかを急いで確認する一方、場面に対して適用すべき
修正が提供され得る。
【００５７】
個々のデバイスアクターの動作の解析に加えて、ソフトウェア制御部は、グローバルな
時間軸を通してアクターの動きを具現化する際、デバイスアクター間の衝突の可能性を検
出するときに予防に役立つ安全装置として使用される。さらに、このようにグローバルな
時間軸を通して場面を具現化することは、図６ａの主安全制御部６９０等の安全システム
のための安全パラメータを設定するのに使用される。グローバルな時間軸によりデバイス
アクターの位置と速度のモデル化は、運動制御システムの周りの領域または撮影現場にお
いて安全でない区域と安全でない時間の識別が可能となり得る。このような識別は、上述
の安全システムの構成要素であるオブジェクト検出器の検出トリガーを設定するのに使用
される。例えば、もし、あるデバイスアクターの５フィート以内の領域が衝突のリスクが
あり、そしてさらに追加の１０フィートのバッファ区域が動作中の安全を保証するのに要
求されるとと判断されるなら、ＬＩＤＡＲ検出器は、動作中にデバイスアクターの１５フ
ィート領域内で予期しないオブジェクト及び動きを検出するように構成され、もし、オブ
ジェクトが検出されたなら、安全シャットダウンを自動的に作り出すように構成される。
他の実施形態において、ＬＩＤＡＲ検出器は、もし、オブジェクトが危険区域の周辺で検
出されたら、警告信号を作り出すように構成され、もし検出されたオブジェクトが衝突の
可能性のある区域に向かって移動しているなら、シャットダウンをのみ作り出すように構
成される。
【００５８】
他の実施形態では、ソフトウェア制御部は、アクターのモデル化と定義された安全区域
のモデルとを含む。ソフトウェア制御部におけるアクターの動きの解析により、任意のア
クターが定義された安全区域で衝突するかどうかについてモデル化された安全性のチェッ
クが可能となる。セットの場所の画像を撮ることにより、固定量のスペースをソフトウェ
ア制御部に入力することで、安全区域が定義される。安全区域は、安全区域において検出
された動き、急な動き、速度、またはオブジェクトの加速に基づいて変動するように定義
されてもよい。他の実施形態では、安全区域は、トランスポンダ（ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅ
ｒ）のデバイスデータからの入力により定義される。例えば、トランスポンダ位置デバイ
スがプレーヤーに取り付けられ、そのトランスポンダからの距離により安全区域が定義さ
れる。トランスポンダは、位置データをソフトウェア制御部に送り、これによりソフトウ
ェア制御部内のまたは主安全制御部内の安全区域を更新することができる。他の実施形態
では、固定の安全区域がソフトウェア制御部内で定義され、運動制御されたセットの動作
に先立ち、主安全制御部内で安全ＰＬＣに先立ち、発表される。
【００５９】
図１０は、このイノベーションによる運動制御システムの他の実施形態を説明する。運
動制御システム７００の動作の機能は、上述の運動制御システムの詳細な説明と関連して
理解される。
【００６０】
前の実施形態の記述は、当業者が本発明を実施することができるように提供される。こ
れらの実施形態への様々な修正は、当業者にとって自明であり、ここで定義された概略的
な原理は、発明的能力を使わないで他の実施形態に適用される。したがって、本発明は、
ここに示された実施形態に限定することを意図するものではなく、むしろ個々に開示され
たこの原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲と一致すべきものである。
【００６１】
本発明の実施形態は、上述の実施形態には限定されない。例えば、この説明を通して、
様々なデバイスアクター及びロボットが、運動制御写真撮影システムにおいて使用するた
めに提示されている。この実施形態は、ここに提供される概略的なまたは特定の例に限定
されず、むしろ上述の説明から当業者にとって明らかな他の実施形態を含む。さらなる例
により、上述の説明は主入力部への入力モードとして選択可能な３つのモードの説明を提
供する。本発明の実施形態は、これらのモードに限定されず、むしろ追加のモードが、こ
こに提示されたモードとは異なり得る追加のモードが使用される。
【００６２】
上述の本発明は、モジュラー型又は統合型の態様のコンピュータソフトウェアを用いて
制御ロジックの形で実装され得ることが理解されるべきである。ここに提供された開示お
よび教示に基づいて、当業者は、ハードウェア及びハードウェアとソフトウェアの組み合
わせを用いて本発明を実施するための他のやり方及び／または方法を知り、理解すること
ができる。
【００６３】
このアプリケーションで記載されたいかなるソフトウェアコンポーネントまたは機能は
、例えば、従来技術又はオブジェクト指向技術を用いて、例えばＪａｖａ、Ｃ、又はパー
ル等の任意の適当なコンピュータ言語を用いてプロセサーにより実行されるべきソフトウ
ェアコードとして実装される。ソフトウェアコードは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ
）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ハードディスクもしくはフロッピーディスク等の
磁気媒体、又はＣＤＲＯＭ等の光媒体等のコンピュータ読み取り可能な媒体上で命令又は
コマンドの連続として記録される。このような任意のコンピュータ読み取り可能な媒体は
、単一の計算装置上または内部に存在し得る。また、システム又はネットワーク内の異な
る計算装置上またはその内部に存在する。
【００６４】
上記の説明は実例を示すものであり、限定するものではない。この開示を検討すれば、
本発明の多くの変形例は、当業者にとって自明である。したがって、本発明の範囲は、上
記の説明を参照することによってのみ定められるものではなく、これらの全範囲及び均等
物と共に係属中の特許請求の範囲を参照して決定すべきものである。
【００６５】
任意の実施形態における１つ以上の特徴は、本発明の範囲から逸脱することなくいかな
る他の実施形態の１つ以上の特徴と組み合わされる。本願の目的のために、「ａ」、「ａ
ｎ」又は「ｔｈｅ」の記載は、特に反対の指示がない限り、「１つ以上の」を意味するこ
とが意図されている。他の実施形態の記載は、ある実施形態のある部分が、記載されてい
る特定の他の実施形態の中に存在することを示しており、ある実施形態は、その記載され
た要素を含むことを示している。
【００６６】
上記の実施形態に加えて、ある実施例は、３Ｄプロジェクション・マッピングと組み合
わされた３Ｄプロジェクション・マッピングを伴う。３Ｄプロジェクション・マッピング
において、視聴者は、特殊な遠近法により描画された表面に光が投影されるときに、実際
には物理的に存在しない周囲の状況が視覚的映像と共に提示される。
【００６７】
３Ｄプロジェクション・マッピングにおいて、物理的空間の寸法及び映写面もしくはオ
ブジェクトの座標の知識が望ましい効果を達成するために必要である。従来、これらの寸
法／位置は固定されたものであり、したがって変動しない。
【００６８】
本願のイノベーションに従った１つの可能性のある実施形態では、映写面は塊全体（ｖ
ｏｌｕｍｅ）で動く。特に、表面は、ロボット（サーボ）の作動により動き、映写面の正
確な物理的位置はシステムが把握している。制御された方法により映写面を動かすコンセ
プトに加え、実施形態は、制御された方法により既知の座標までプロジェクタを動かすこ
とをも含む。これにより、例えば、正確に描画される遠近法により、正確な描写を動くプ
ラットフォーム（すなわち、遊園地での乗用車又は展示する乗用車）に乗る視聴者に提供
するのに役立ち得る。
【００６９】
ロボットプラットフォームの先端効果器又はアームに映写面を置くことにより、システ
ムのある実施形態は、映写面またはオブジェクトを（ｘ，ｙ，ｚ）直交座標空間における
特定の既知の座標に動かすことができる。オブジェクトの正確な位置は、（ロボットエン
コーダのフィードバック、及びプログラムされた位置により）既知であるから、３Ｄ（仮
想）空間におけるマッピングにより、（リアルタイムで）表面上に画像を投影することが
できる。
【００７０】
したがって、システムの実施形態は、従来の３Ｄプロジェクション・マッピング手順に
おいて、この効果を奏することができ、映写面／オブジェクトの３Ｄモデル（仮想）描写
を創作して、視点と遠近法を考慮して適切なレンダリングを行う。そして、このレンダリ
ングは、光としてオブジェクトに投影される。
【００７１】
このようなシステムは、上記のソフトウェア制御部、又は主制御装置システムのいずれ
かに組み込んで、上に述べた照明、安全装置、およびソフトウェアシステムが組み込まれ
た３Ｄ映像マッピング視聴覚プレゼンテーションの編集及び創作を改善することが可能と
なるように制御され、プログラムされ、修正された視聴覚プレゼンテーションを創作する
ことができる。
【００７２】
図１１は、３Ｄプロジェクション・マッピング視聴覚プレゼンテーションシステムの１
つの可能性のある実施形態を示す。図１１は、デバイスアクター１１４２、デバイスアク
ター１１４２に取り付けられたプロジェクタ１１５０、デバイスアクター１１４４、及び
デバイスアクター１１４４に取り付けられた映写面１１４０を示す。プロジェクタ１１５
０は、映写面１１４０がデバイスアクター１１４４により空間座標のセットを通して動か
されるときに、画像を映写面１１４０に投影するための信号情報を受信し、又は含むこと
ができる。他の実施形態では、デバイスアクター１１４２とデバイスアクター１１４４が
空間座標を通して動き、あるいはデバイスアクター１１４２のみが動く。空間座標は、主
制御装置システム、コンピュータ、又はデバイスアクターを制御する他の知られた手段に
より提供される。システムの構成要素として、映写面１１４０に投影される画像は、空間
座標のセットを通してデバイスアクター１１４４の動きの既知の情報に基づいて作り出さ
れる。
【００７３】
例えば、デバイスアクター１１４２及び１１４４は、図１のソフトウェア制御部２６、
又は運動制御システム７００のビデオ出力７０２と共にソフトウェア制御部７２６等のソ
フトウェア制御部システムと結合する。システムは、映写面１１４０及び所望の視覚的描
写に関係する組み込まれた情報を有する。マニュアル制御により、ユーザは、手作業で映
写面１１４０の空間位置を調整することが可能となり、そしてソフトウェア制御部は、プ
ロジェクタからの画像出力を自動的に調整して望ましい視覚的プレゼンテーションを作り
出すようにプログラムされる。代わりに、ソフトウェア制御部は、アニメーションを用い
て所望の視覚的描写を記述し、そして、ソフトウェア制御部は、デバイスアクター１１４
２、１１４４を用いて自動的にプロジェクタ１１５０及び映写面１１４０を調整して、映
写面１１４０上に所望の視聴覚プレゼンテーションを作り出す。
【００７４】
１つの可能性のある実施形態では、プロジェクタと結合するアニメーション制御システ
ムは、映写面にアニメーションを映写する。アニメーション制御システムは、映像の３Ｄ
アニメーションを修正するインタフェースを含む。アニメーション制御システムは、映写
面の位置を物理的に制御するデバイスアクターから受け取る制御情報に基づいて、映写面
の相対座標表現及び映写面の現在位置を含むことができる。したがって、インタフェース
は、映写面に対して提示された相対座標系内でアニメーションの修正を可能とすることが
できる。映写面がデバイスアクターにより動かされるにつれ、アニメーション制御システ
ムは、この動きを示す信号を受け取る。そして、システムは、適切なプレゼンテーション
及び３Ｄ映像の遠近法を作り出すために任意の角度調整に基づいて補償する。例えば、映
写面がプロジェクタに対して９０度から離れた角度にある場合、映像は、映写面において
一定の画像が維持されるように、角度がついたプロジェクタから広がる出力をより狭い出
力として提示するように変換される。同様に、プロジェクタからの光出力パワーは、映写
面からの一定の輝度を維持するように増加され得る。アニメーション制御システムからの
出力信号は、映写面上の相対座標系における適切な位置におけるアニメーションを維持す
るために、プロジェクタの映像を自動的に調整することができる。１つの実施形態では、
複数のプロジェクタが、同時に又は交代で同じ３Ｄアニメーションを映写面に投影するこ
とができる。もし、第１のプロジェクタの映写面までの光学経路が閉塞するように映写面
が回転したら、そのときは閉塞していない光学経路を有する第２の位置にある第２のプロ
ジェクタが同一の３Ｄアニメーションを映写面に投影し得る。
【００７５】
追加の実施形態では、場面を通してセットのモデルやセットの動きは、さらにプロジェ
クタから映写面への光学経路のモデリングを含んでもよい。もし、セットや場面の変更に
より３Ｄ映像の構成要素をブロックし、かつ映写面における３Ｄ映像のプレゼンテーショ
ンを妨げる、光学経路の障害が生じるなら、セット及び場面の動きを調整する主制御装置
又はアニメーションコンピュータシステムは、警告を発することができる。
【００７６】
図１２−２１は、本願のイノベーションにしたがって３Ｄ運動制御映像システムの可能
性のある実施例の追加の詳細を示す。図１２は、プロジェクタ１１５０が映写面１１４０
に投影する３Ｄ映像の１つの可能性のある実施例を示す。図１３−１９は、デバイスアク
ター１１４４に実装された映写面１１４０の１つの実施例を示す。これらの図において、
おおよそ球状の映像オブジェクトには、その表面に投影されたコンピュータ生成による顔
面がある。これが映像の例である。デバイスアクターが映写面を動かすにつれ、投影され
た顔面の画像は、映写面上の適切な位置を維持し、そして顔面の特徴部分はアニメーショ
ンで描かれ、動く映写面上でまばたきする目、動く口、その他の３Ｄアニメーションが生
み出されている。これが映写面に関連付けられた座標のセットとマッチしていてもよい。
映写面１１４０は、座標のセットを通して動かされ、変換され、そして、映写面が空間内
で座標のセットを通して動かされる時に、映写面１１４０上の顔面の映像の相対位置は、
映写面上の映像座標システム内で安定を保ち得る。これは本質的には、機械的な顔面のア
ニメーションを用いて可能であることを超えた非常に複雑な顔面のアニメーションの可能
性を有するアニメーションと可動性との錯視（ｉｌｌｕｓｉｏｎ）を提示している。図２
０および２１は、ディスプレイのユーザインタフェース２０１０における映写面のコンピ
ュータモデルを示す。その映像は、デバイスアクターの動きと、映像画面へ投影された画
像と同時に動作する。このソフトウェアにより、デバイスアクターによる空間情報の視覚
化並びに使用、及びリアルタイムもしくは準リアルタイムで、投影される画像の調整もし
くは制御が可能となり得る。
【００７７】
様々な実施形態において、映写面は、主制御装置システムにおいて上に述べたように場
面と一体化している。人手もしくは制御システムによる場面の速度の調整がされるとき、
３Ｄ映写面のアニメーション及び動きも調整され、場面全体の動きと一致するように、場
面全体の動きは時間軸に一致し、加えて３Ｄ映像のアニメーションが時間軸と一致する。
１つの可能性のある実施形態では、映写面は非平面状の映写面である。他の実施形態では
、映写面は後方の映写面である。さらに他の実施形態では、セットは平面状の映写面及び
非平面状の３Ｄ映写面を含む。
【００７８】
追加の実施形態において、３Ｄコンピュータアニメによる映像は、主制御時間軸におけ
る場面の一部であり、リアルタイムの入力と一致するアニメーションの一定の部分をも有
している。例えば、もし、アクターからの声や話された言葉が、アニメによるデバイスア
クターから来るものとして示されるなら、口の動きの３Ｄ映像は、リアルタイムで人間ア
クターにより話された言葉と合致する。映写面と目のまばたき等の３Ｄ映像アニメーショ
ンの一定の部分の動きは、予め定められており自動化されており、その一方で、口の動き
の映像は、聴衆から隠れている人間アクターに特に適合する。
【００７９】
様々な実施形態では、運動制御を伴う３Ｄ映像のためのシステムは、プロジェクタと、
第１のデバイスアクターと結合する映写面とを備え、前記第１のデバイスアクターは、空
間座標のセットを通して前記映写面を動かし、前記プロジェクタからの３Ｄ映像は、前記
映写面の座標のセットに投影され、前記映写面が空間座標の前記セットを通して動く時に
、前記３Ｄ映像を前記映写面の座標の前記セットに合致させる。追加の他の実施形態は、
前記３Ｄ映像を前記映写面にマッピングさせ、前記非平面の映写面が空間座標の前記セッ
トを通して動く時に、前記３Ｄ映像を前記映写面の座標の前記セットに合致させながら前
記３Ｄ映像をアニメーション化する前記プロジェクタに結合されたアニメーションコンピ
ュータシステムを備える。他の実施形態では、アニメーションコンピュータシステムは、
さらに前記デバイスアクターと結合しており、前記アニメーションコンピュータシステム
は、空間座標の前記セットを前記デバイスアクターに提供して、前記デバイスアクターに
前記非平面の映写面を空間座標の前記セットを通して動かすように指示する。
【００８０】
追加の代わりの実施形態は、前記デバイスアクターの各アクターのための制御データが
、前記グローバルな時間軸において対応する位置と関連付けられるように、前記第１のデ
バイスアクターを含む複数のデバイスアクターのための制御データを備える複数の制御信
号を受け取り、前記複数の制御信号をグローバルな時間軸と同期させて複数の同期信号を
作り出す主制御装置と、主入力部信号を前記主制御装置に送り、前記グローバルな時間軸
における位置と前記グローバルな時間軸を通しての進行速度とを示す主入力部と、を備え
、前記主制御装置は、前記グローバルな時間軸における前記位置に関連付けられた前記複
数の同期信号を前記複数のデバイスアクターと通信することにより前記主入力部信号に応
答し、前記デバイスアクターの各アクターのための前記制御データが、前記グローバルな
時間軸を通して前記進行速度でそれぞれのデバイスアクターに送信される。
【００８１】
追加の他の実施形態では、前記主入力部は、アナログ入力と、モード選択部と、アナロ
グ入力動作制御とを備え、前記アナログ入力に入力を加えない時に、前記アナログ入力動
作制御は、前記アナログ入力を第１の位置に戻し、前記主入力部の第１の選択モードに対
して、第１の方向における前記アナログ入力の調整により、前記グローバルな時間軸の間
に所定の標準の前方向の速度から進行速度を増加させ、前記主入力部の前記第１の選択モ
ードに対して、第１の方向とは異なる第２の方向におけるアナログ入力の調整により、前
記グローバルな時間軸の間に前記所定の標準の前方向の速度から進行速度を減少させ、主
入力部の第２の選択モードに対して、前記第１の方向における前記アナログ入力の調整に
より、固定の速度から前記前方向の可変の進行速度を作り出し、主入力部の第２の選択モ
ードに対して、前記第２の方向における前記アナログ入力の調整により、前記固定の速度
から逆方向の可変の進行速度を作り出す。
【００８２】
追加の他の実施形態では、前記アニメーションコンピュータシステムは、前記映写面が
空間座標の前記セットを通して動く時に前記映写面の座標の前記セット内で前記３Ｄ映像
を維持する間に、前記３Ｄ映像を修正するリアルタイムの入力を備える。
【００８３】
追加の他の実施形態は、前記複数のデバイスアクターの第１のデバイスアクターに近接
した領域を観察し、オブジェクト検出器がオブジェクトを検出したときに安全シャットダ
ウン信号を前記第１のデバイスアクターに送信するオブジェクト検出器を備える。
【００８４】
追加の他の実施形態は、安全制御部を備え、前記主安全制御部は、プログラム可能なロ
ジック回路を備え、前記安全シャットダウン信号は、前記プログラム可能なロジック回路
により前記複数のデバイスアクターのそれぞれに送信される。
【００８５】
追加の他の実施形態では、前記第１のデバイスアクターは、ロボットアームであり、前
記オブジェクト検出器は、前記ロボットアームの取り付け位置に取り付けられ、前記第１
のデバイスアクターに近接する前記領域は、前記オブジェクト検出器から固定された距離
だけ延在する領域を備える。
【００８６】
追加の他の実施形態では、前記第１のデバイスアクターに近接する前記領域は、前記グ
ローバルな時間軸における前記位置及び前記グローバルな時間軸の間の前記進行速度に関
連付けられて判断される所定の態様により、時間と共に変動する。
【００８７】
追加の他の実施形態は、運動制御の方法を備える。この方法の１つの実施形態は、前記
映写面と結合した第１のデバイスアクターを用いて空間座標のセットを通して映写面を動
かすステップと、アニメーションコンピュータからの信号を用いて映像デバイスから３Ｄ
映像を映写面に投影するステップと、前記アニメーションコンピュータを用いて、前記３
Ｄ映像を前記映写面にマッピングして、空間座標の前記セットを通して３Ｄ映像の動きを
前記映写面の前記動きに一致させるステップと、を備える、方法である。
【００８８】
追加の他の実施形態は、主制御装置において前記第１のデバイスアクターを含む複数の
デバイスアクターのための制御データを受け取るステップと、前記デバイスアクターのア
クターのそれぞれの前記制御データが前記グローバルな時間軸において対応する位置に関
連付けられるように、前記主制御装置を用いて複数の制御信号をグローバルな時間軸と同
期化して複数の同期信号を作り出すステップと、前記主制御装置において、前記グローバ
ルな時間軸における位置と前記グローバルな時間軸の間の進行速度とを示す主入力部信号
を受け取るステップと、前記主入力部信号に応答して、前記グローバルな時間軸における
前記位置に関連付けられる前記複数の同期信号を前記主制御装置から前記複数のデバイス
アクターへ通信するステップであって、前記複数の同期信号は、前記主入力部信号により
示される前記グローバルな時間軸の間の前記進行速度で、前記複数のデバイスアクターに
送信される、前記ステップとを備える。
【００８９】
追加の他の実施形態は、少なくとも１つのオブジェクト検出器を用いて、前記複数のデ
バイスアクターの近接する領域を検出するステップと、前記複数のデバイスアクターが動
作することを防止する安全シャットダウン信号を前記少なくとも１つのオブジェクト検出
器から送信するステップと、を備える。
【００９０】
追加の他の実施形態は、前記グローバルな時間軸の間の前記進行速度は、前記グローバ
ルな時間軸の間の逆方向の進行速度を含む、前記方法を備える。
【００９１】
追加の他の実施形態は、主制御装置において、前記複数の同期信号を通信する間に、前
記複数のデバイスアクターの第１のデバイスアクターに対する修正制御入力を独立マニュ
アル制御部から受け取るステップと、前記修正制御入力を前記複数の同期信号と同期化し
、前記複数の同期信号の通信の間に更新された複数の同期信号を作り出すステップと、前
記同期信号の代わりに前記更新された複数の同期信号を通信するステップと、をさらに備
える。
【００９２】
追加の他の実施形態は、データベースに前記更新された複数の同期信号を記憶するステ
ップをさらに備え、前記制御データは、前記主制御装置において前記データベースから受
け取られる。
【００９３】
追加の他の実施形態は、前記主制御装置で、前記同期制御信号と関連付けられた動作特
性を記述する、前記複数のデバイスアクターからのフィードバックデータを受け取るステ
ップと、前記フィードバックデータに応答して前記同期制御信号を修正するステップと、
をさらに備える。
【００９４】
追加の他の実施形態は、前記アニメーションコンピュータからの前記信号をリアルタイ
ムに調整して、前記アニメーションコンピュータにおけるユーザ入力に基づいて、リアル
タイムのコンピュータアニメーションを前記映写面に作り出すステップを備える。
【００９５】
追加の他の実施形態は、運動制御を使用して映画を作り出す方法の実施のために、コン
ピュータシステムにより実行するための命令を記憶する、コンピュータ読み取り可能な媒
体を備え、前記方法は、運動制御セットにおいて、複数のデバイスアクターと、少なくと
も１つのプロジェクタと、少なくとも１つの映写面のために、コンピュータデバイスを備
えるソフトウェア制御部を使用して、物理的特性と位置とをモデル化するステップと、前
記複数のデバイスアクターのための制御データを作り出すために、前記運動制御セットに
おける前記複数のデバイスアクターの前記ソフトウェア制御部を使用して、前記少なくと
も１つのプロジェクタから前記少なくとも１つの映写面までの光学経路及び動作特性をモ
デル化するステップと、前記ソフトウェア制御部を使用して前記動作特性と前記複数のデ
バイスアクターの位置と前記物理的特性の前記モデル化を分析して、衝突と光学経路の障
害物とを検出し所定の動作限界のセットを超えるデバイスアクターの動きを検出するステ
ップと、前記制御データを同期させて前記制御データを前記複数のデバイスアクターに送
信する主制御装置に対し前記制御データを通信するステップと、を備える。
【００９６】
追加の他の実施形態では、前記方法は、前記ソフトウェア制御部を使用して、前記動作
のモデル化と物理的特性と前記複数のデバイスアクターの位置とを分析して、衝突リスク
を含む前記デバイスアクターに近接する位置のセットを決定するステップと、少なくとも
１つのオブジェクト検出を備える主安全制御部に位置の前記セットを送信するステップと
、をさらに備える。
【図１】
2017079467.tif 000003
【図２】
2017079467.tif 000004
【図３ａ】
2017079467.tif 000005
【図３ｂ】
2017079467.tif 000006
【図３ｃ】
2017079467.tif 000007
【図４】
2017079467.tif 000008
【図５ａ】
2017079467.tif 000009
【図５ｂ】
2017079467.tif 000010
【図６ａ】
2017079467.tif 000011
【図６ｂ】
2017079467.tif 000012
【図７】
2017079467.tif 000013
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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