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図面 (6)

課題

遠隔操作が容易で正確な撮像装置を提供する。

解決手段

撮像装置10とサーバコンピュータ20とクライアントコンピュータ30のブロックで構成されていて、クライアントコンピュータ30から入力される操作者の指示はインターネット等の通信回線を介してサーバコンピュータ20に伝達され、更にRS232C等を介して遠隔地に設定されている撮像装置10に伝達される。また撮影された映像はこれら通信回線を介してクライアントコンピュータ30に送られ、モニター34に表示される。操作者はこれを観視しながら操作指示する。操作指示の撮影方向と画角は1回の操作で駆動する量が予め設定されていて、パンチルタ制御マイコン3でパンチルタ4のパンモータ5とチルトモータ6を駆動制御して撮影方向を設定し、また、カメラ制御マイコン2で撮像装置10のズームモータ17を駆動制御して撮影画角を設定する。

概要

背景

従来、遠隔地にある撮影装置、例えばビデオカメラを制御する場合、モニター映像を確認しながら上下左右に駆動するボタンを押し、目的の方向に達したところでボタンを離す等の方法で所望の方向に撮影装置を向け、また、所望の画角になるまでズームのボタンを押しつづける等の方法で画角を制御してきた。また、これらの方法で得た方向や画角を記憶させておき、撮影の際にはこの記憶させた方向や画角まで絶対値で駆動する方法が採られてきた。

しかしながら、従来の技術では遠隔地のビデオカメラに対し、回線容量の少ないネットワークを用いて、映像、制御情報のやり取りをした場合、通信遅延映像情報欠落、また、動画の場合に生じるフレーム間隔不規則性による問題が生じていた。例えば、コマが欠落し、しかも遅延のある映像に対し、パンチルタやズームを従来の方法で制御すると、送られてくる映像を確認しながら所望の位置にパンチルタやズームを駆動し停止の指示を出しても、回線遅延のためにすぐには停止せず、目的の位置とはずれた位置で停止するという問題が発生していた。また、画像の欠落やフレーム間隔も回線の混み具合により不規則となり、映像を予測しながらパンチルタやズームを制御することは困難であった。

概要

遠隔操作が容易で正確な撮像装置を提供する。

撮像装置10とサーバコンピュータ20とクライアントコンピュータ30のブロックで構成されていて、クライアントコンピュータ30から入力される操作者の指示はインターネット等の通信回線を介してサーバコンピュータ20に伝達され、更にRS232C等を介して遠隔地に設定されている撮像装置10に伝達される。また撮影された映像はこれら通信回線を介してクライアントコンピュータ30に送られ、モニター34に表示される。操作者はこれを観視しながら操作指示する。操作指示の撮影方向と画角は1回の操作で駆動する量が予め設定されていて、パンチルタ制御マイコン3でパンチルタ4のパンモータ5とチルトモータ6を駆動制御して撮影方向を設定し、また、カメラ制御マイコン2で撮像装置10のズームモータ17を駆動制御して撮影画角を設定する。

目的

従って本発明は、遠隔地のビデオカメラ等の撮像装置を遠隔操作によりパンチルタやズームの制御を行う場合の、通信回線の遅延等により映像のリアルタイム性が失われることによる制御の不安定性を防止し、撮像装置の状態を正確に把握できると共に操作性のよい遠隔操作の撮像ステムを提供する。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

被写体を撮影し、その映像信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段の撮影方向を変更する駆動手段と、前記駆動手段に対し、目標とする撮影方向に所定量だけ駆動制御する制御手段と、前記制御手段に、撮影方向の情報を入力する駆動方向入力手段とを具備し、1回の駆動指示に対し、前記撮像手段を前記駆動方向入力手段により指示のあった駆動方向に所定量だけ駆動することを特徴とする遠隔操作撮像装置

請求項2

前記撮像手段は画角を制御する機能を有すると共に、前記撮像手段の画角を変化させる画角入力手段とを具備し、1回の画角変更指示に対して所定量だけ画角変更を行うことを特徴とする、請求項1に記載の遠隔操作撮像装置。

請求項3

撮影方向に対する1回の駆動指示による駆動量は任意に設定できることを特徴とする、請求項1に記載の遠隔操作撮像装置。

請求項4

画角に対する1回の変化指示による画角変化量は任意に設定できることを特徴とする、請求項2に記載の遠隔操作撮像装置。

請求項5

現に撮影されている範囲、および現に撮影されている範囲と隣接した撮影範囲を、撮像手段の視点を中心とした極座標上の長方形近似して求めると共に、現に撮影されている範囲を撮影後、隣接した撮影範囲に撮像手段を駆動して撮影方向の決定をすることを特徴とする、請求項1に記載の遠隔操作撮像装置の撮影方向の決定方法

請求項6

現に撮影されている範囲、および現に撮影されている範囲と隣接した撮影範囲を、撮像手段の視点を中心とした極座標上の長方形で近似して求める手段を具備し、現に撮影されている範囲を撮影後、隣接した撮影範囲に撮像手段を駆動して撮影することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の遠隔操作撮像装置。

請求項7

現に撮影されている範囲、および現に撮影されている範囲と所定の重なりを有する撮影範囲を、撮像手段の視点を中心とした極座標上の長方形で近似して求めると共に、現に撮影されている範囲を撮影後、つぎの重なりを有する撮影範囲に撮像手段を駆動して撮影方向の決定をすることを特徴とする、請求項1に記載の遠隔操作撮像装置の撮影方向の決定方法。

請求項8

現に撮影されている範囲、および現に撮影されている範囲と所定の重なりを有する撮影範囲を、撮像手段の視点を中心とした極座標上の長方形で近似して求める手段を具備し、現に撮影されている範囲を撮影後、つぎの重なりを有する撮影範囲に撮像手段を駆動して撮影することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の遠隔操作撮像装置。

技術分野

0001

本発明は通信回線を介して遠隔地カメラを操作し、画像を得る、遠隔操作撮像装置とその撮影方向の決定方法に関する。

背景技術

0002

従来、遠隔地にある撮影装置、例えばビデオカメラを制御する場合、モニター映像を確認しながら上下左右に駆動するボタンを押し、目的の方向に達したところでボタンを離す等の方法で所望の方向に撮影装置を向け、また、所望の画角になるまでズームのボタンを押しつづける等の方法で画角を制御してきた。また、これらの方法で得た方向や画角を記憶させておき、撮影の際にはこの記憶させた方向や画角まで絶対値で駆動する方法が採られてきた。

0003

しかしながら、従来の技術では遠隔地のビデオカメラに対し、回線容量の少ないネットワークを用いて、映像、制御情報のやり取りをした場合、通信遅延映像情報欠落、また、動画の場合に生じるフレーム間隔不規則性による問題が生じていた。例えば、コマが欠落し、しかも遅延のある映像に対し、パンチルタやズームを従来の方法で制御すると、送られてくる映像を確認しながら所望の位置にパンチルタやズームを駆動し停止の指示を出しても、回線遅延のためにすぐには停止せず、目的の位置とはずれた位置で停止するという問題が発生していた。また、画像の欠落やフレーム間隔も回線の混み具合により不規則となり、映像を予測しながらパンチルタやズームを制御することは困難であった。

発明が解決しようとする課題

0004

従って本発明は、遠隔地のビデオカメラ等の撮像装置を遠隔操作によりパンチルタやズームの制御を行う場合の、通信回線の遅延等により映像のリアルタイム性が失われることによる制御の不安定性を防止し、撮像装置の状態を正確に把握できると共に操作性のよい遠隔操作の撮像ステムを提供する。

課題を解決するための手段

0005

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、被写体を撮影し、その映像信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段の撮影方向を変更する駆動手段と、前記駆動手段に対し、目標とする撮影方向に所定量だけ駆動制御する制御手段と、前記制御手段に、撮影方向の情報を入力する駆動方向入力手段とを具備し、1回の駆動指示に対し、前記撮像手段を前記駆動方向入力手段により指示のあった駆動方向に所定量だけ駆動する遠隔操作撮像装置を構成する。

0006

また、この遠隔操作撮像装置の撮像手段に画角を制御する機能と画角を変化させる画角入力手段とを具備し、1回の画角変更指示に対して所定量だけ画角変更が行える構成とする。更に、撮影方向に対する1回の駆動指示による駆動量は任意に設定でき、また、画角に対する1回の変化指示による画角変化量は任意に設定できる構成とする。

0007

現に撮影されている範囲、および現に撮影されている範囲と隣接した撮影範囲を、撮像手段の視点を中心とした極座標上の長方形近似して求めると共に、現に撮影されている範囲を撮影後、隣接した撮影範囲に撮像手段を駆動して撮影方向を決定する方法と遠隔操作撮像装置を構成する。

0008

現に撮影されている範囲、および現に撮影されている範囲と所定の重なりを有する撮影範囲を、撮像手段の視点を中心とした極座標上の長方形で近似して求めると共に、現に撮影されている範囲を撮影後、つぎの重なりを有する撮影範囲に撮像手段を駆動して撮影方向を決定する方法と遠隔操作撮像装置を構成する。

0009

1回の駆動指示に対して目標とする撮影方向に所定量だけ駆動する制御手段を有しているので、1回毎の駆動指示に対して撮影方向が確認できる。また、1回の画角変更指示に対して所定量だけ画角変更が行えるので、1回毎の変更指示に対して画角が確認できる。更に、撮影方向に対する1回の駆動指示による駆動量は任意に設定でき、また、画角に対する1回の変化指示による画角変化量は任意に設定することが可能となる。

0010

現に撮影されている範囲と、現に撮影されている範囲と隣接した撮影範囲、または所定の重なりを有する撮影範囲を撮像手段の視点を中心とした極座標上の長方形で近似して求め、現に撮影されている範囲を撮影後、つぎの撮影範囲に撮像手段を駆動して撮影するため、撮影範囲の確認が容易である。

発明を実施するための最良の形態

0011

本発明は上述したように遠隔地にある撮像装置の制御を的確に行うためのものであり、通信回線の不都合を回避して、撮影方向と撮影画角制御指示に対して結果が予想できる、フィードフォワード制御を導入している。

0012

本発明は、撮影された被写体の映像を電気信号に変換し、映像信号として出力する撮像装置と、撮像方向を駆動する駆動装置と、駆動量を制御する制御装置と、画角を制御する制御装置と、遠隔地にある指示入力装置と、撮影された映像を表示する表示装置と、撮影された映像を記録する記録装置と、これら遠隔地にある装置と撮像装置とを接続する通信回線等で基本的に構成されている。

0013

遠隔地にいる操作者は表示装置で現に撮影中の映像を観視しながら、指示入力装置で撮像方向や画角を入力し、通信回線を介して撮像装置に伝達する。操作指示があれば、撮像装置の視点を中心とし、駆動装置の軸を座標軸とした極座標に変換した撮像範囲を求め、つぎに極座標の角度2軸を2次元直交座標に変換し、前記撮像範囲に内接する長方形を求める。このとき直交座標の2軸として、例えば経度パン方向横軸に、経度・チルト方向縦軸にする。また、前記長方形は用途によっては近似的に撮像範囲に外接するものであってもよい。尚、以後、上述したようにして求められた長方形を「制御画角」と称する。

0014

指示入力装置より与えられた駆動指示は制御装置に入力され、制御装置は現在の撮像範囲、撮像画角指示内容とから新たな撮像範囲、撮像画角を求める。求められた新たな撮像範囲、撮像画角とから制御装置は駆動装置の駆動量および撮像装置の画角変更量を求め、駆動装置および撮像装置に伝達し、新たな撮像範囲を決定する。撮像範囲は順次隣接して設定する他に、重なり合って設定してもよい。

0015

本発明に係わる実施の形態例について図1および図5を参照して説明する。図1は本発明の遠隔操作撮像装置のシステム構成であり、図2は撮像画角の決定と駆動量について説明するための図である。図3サーバコンピュータアルゴリズムを示す図であり、図4および図5クライアントコンピュータのアルゴリズムを示す図である。

0016

実施の形態例の構成は図1に示すように撮像装置10とサーバコンピュータ20とクライアントコンピュータ30のブロックで構成されていて、撮像装置10はサーバコンピュータ20と例えば通信回線であるRS232Cを介して接続されて制御されており、またサーバコンピュータ20とクライアントコンピュータ30は例えば通信回線であるインターネットを介してデータの授受が行われる。

0017

撮像装置10は例えばビデオカメラであって、被写体から到達する撮像光レンズブロック11のレンズ絞りを通して固体撮像素子であるCCD12上に結像させて視野映像を映像信号に変換した後、信号分離自動利得調整を行う。信号分離、自動利得調整はSH/AGC13により、映像信号をサンプルホールドすると共に、オートアイリス制御信号によって所定のゲインとなるように利得制御が行われる。

0018

このようにして得られた映像信号はA/D(アナログデジタル変換装置)14でデジタル信号に変換され、信号処理装置15に供給される。信号処理装置15では供給された信号を輝度色差ビデオ信号等の信号に変換し、サーバコンピュータ20に内蔵するビデオキャプチャー装置21にRS232C回線を介して供給する。

0019

また、撮像装置10のレンズブロック11は変倍用レンズ16を駆動することによって撮像する画角を変化させることが可能なズームレンズであり、カメラ制御マイコン2の駆動命令により、例えばステッピングモータ等を用いたズームモータ17を回転させ、変倍用レンズ16を駆動する。このカメラ制御マイコン2は撮像装置10のフォーカス、ズーム等のレンズ制御、絞り、ゲイン、電子シャッタースピード等の露出制御ホワイトバランス制御画質制御等を常時行うと共に、システム制御マイコン1と撮像装置10との間のインターフェースをとっている。

0020

また、撮像装置10はパンチルトといった2軸の回転方向に自由度を有する装置、例えばパンチルタ4の上に設置されていて、パンチルタ制御マイコン3の駆動命令により、ステッピングモータ等を用いたパンモータ5、およびチルトモータ6を回転させ、パンチルタ4は2つの軸方向に駆動される。このパンチルタ制御マイコン3はシステム制御マイコン1より送られてくるパンチルタ4のパン、チルトの各々の方向の駆動要求に対して、パンチルタ4が要求された位置に駆動されるように制御信号をモータドライバーに出力すると共に、現在のパンチルタ4の位置を常時システム制御マイコン1に伝達する。

0021

上述したようにシステム制御マイコン1はパンチルタ4、撮像装置10の設定状態、その他外部から入力される情報に従い、システムを制御するが、このシステム制御マイコン1はサーバコンピュータ20と例えばRS232Cを介して接続され、サーバコンピュータ20から撮像装置10およびパンチルタ4の位置制御指令が出される。

0022

サーバコンピュータ20には撮像装置10からの映像を受け取るビデオキャプチャー装置21と、この映像を記憶する記憶装置22と、撮像装置10とパンチルタ4を入力される指示に基づいて制御する制御プログラム23と、回線の接続に係わるネットワークインターフェース24とが含まれている。

0023

また、クライアントコンピュータ30はサーバコンピュータ20との回線の接続に係わるネットワークインターフェース31と、システムを制御する操作・表示プログラム32と、指示入力ポインティングデバイス33とを含んで構成され、さらにモニター34に画像や指示内容が表示される。

0024

クライアントコンピュータ30に対しサーバコンピュータ20からは取り込んだ画像を、インターネットを介してユーザ向け映像データ(例えばJPEG形式ファイル)として送られてくる。クライアントコンピュータ30の上で走るグラフィカルユーザインターフェース、およびポインティングデバイス33が指示入力手段であり、ユーザの指示入力をサーバコンピュータ20に送信する。

0025

実際のクライアントコンピュータ30の操作入力は、サーバコンピュータ20から送られてくる画像を表示しながら、グラフィカルユーザインターフェース上のボタンやスライダマウスクリックまたはドラッグすることで与える。例えば右方向にパンするボタンを押す等のカメラ駆動指示や、1回の駆動指示に対する駆動量の設定等が操作入力である。操作入力は直ちにサーバコンピュータ20に伝達される。

0026

さて、サーバコンピュータ20は周期的にシステム制御マイコン1と通信していてパンチルタ4の各軸の方向やズームの状態を問い合わせている。このときシステム制御マイコン1から返ってくる値は撮像装置10やパンチルタ4の内部で用いられる値であり、直接撮像方向や画角を表すものではない。従って、撮像装置10やパンチルタ4の情報に基づいて撮像方向や画角に変換する必要がある。即ち、クライアントコンピュータ30からの操作入力を受けると、現在の撮像画角を計算した後、新たな制御画角を決定し、パン、チルト、ズームの制御目標を変換してRS232C回線、システム制御マイコン1を介して、撮像装置10やパンチルタ4に制御目標を伝達する。

0027

クライアントコンピュータ30から駆動指示が来ると、サーバコンピュータ20は、まず現在の撮像方向および画角を、パンチルタ4の回転中心原点とし、パン軸を極とする極座標上で算出する。つぎにこれをパン(経度)角を横軸、チルト(緯度)角を横軸にとった直交座標(以下、「パノラマ座標」と称す)上に写像する。図2に示すように、パノラマ座標上の撮像範囲に近似的に内接する長方形を、撮像範囲の各頂点および上下の辺の中点を通る座標軸に平行な直線群によって作られる長方形のうち最も内側のものを選ぶことによって決定し、これを現在の撮像画角とする。ここで、例えば「見落としなく1画面分右へパンせよ」という内容の駆動指示があった場合、新たな撮像画角が現在の撮像画角と隣接するように駆動量を決める。即ち、長方形のパン方向の長さだけパンさせることになる。

0028

また、クライアントコンピュータ30上のグラフィカルユーザインターフェースを用いて、パンチルタ4に与える1回の駆動指示に対する駆動量を任意の値として、撮像画角の大きさに対する相対値として予め設定しておく方法も採ることができる。この方法は画像を重なりを有して撮影する場合にも用いることができる。

0029

つぎに、サーバコンピュータ20の動作アルゴリズムについて図3を参照して説明する。まず、プログラムスタートすると、モニター上の操作および表示領域の初期化した後(S301)、タイマーイベントの設定を行う(S302)。つぎにネットワーク受信があるか否かを調べ(S303)、ネットワーク受信があれば、更に画像要求があるか否かを調べる(S304)。画像要求があれば最新の画像をクライアントコンピュータ30に送信し(S305)、その後イベントが発生するまで待機する(S306)。

0030

S304で画像要求がない場合、制御画角を用いて駆動位置目標を計算し(S307)、システム制御マイコンに駆動位置目標を送信し(S308)、その後イベントが発生するまで待機する(S306)。

0031

また、S303でネットワーク受信がない場合、つぎにRS232C受信があるか否かを調べる(S309)。RS232C受信があるとパンチルタの方向とズームの状態から制御画角を求める(S310)。一方、RS232C受信がない場合、パンチルタ、ズームの位置の問い合わせをRS232Cから送信し(S311)、その後イベントが発生するまで待機する(S306)。

0032

つぎに、クライアントコンピュータ30の動作アルゴリズムについて図4および図5を参照して説明する。まず、プログラムがスタートすると、ネットワークイベントマウスイベントを初期化した後(S401)、画像提供要求を送信する(S402)。つぎにネットワーク受信があるか否かを調べ(S403)、ネットワーク受信があれば新着画像を表示し、画像提供要求を送信し(S404)、その後イベントが発生するまで待機する(S405)。

0033

S403でネットワーク受信がない場合、マウスプレスを調べる(S406)。マウスプレスがあれば、後段で詳述するマウスプレス処理を行い(S407)、その後イベントが発生するまで待機する(S405)。

0034

また、マウスプレスがなければドラッグ中である否かを調べ(S408)、ドラッグ中でなければ、そのままイベントが発生するまで待機する(S405)。一方、ドラッグ中であればマウスリリースを調べ(S409)、リリースされていなければグラフィックユーザインターフェースのスライダをドラッグし(S410)、その後イベントが発生するまで待機する(S405)。

0035

また、S409でリリースされていれば、グラフィックユーザインターフェースのスライダにより駆動量を設定し(S411)、ドラッグを終了させた後(S412)、イベントが発生するまで待機する(S405)。

0036

図5はマウスプレス処理(S407)のアルゴリズムであって、グラフィックユーザインターフェースのカーソル位置にボタンがあることを確認して(S501)、ボタンに対応する駆動指示をサーバコンピュータ20に送信し、S405に入る。一方、S501でカーソル位置にボタンがない場合、さらにカーソル位置にスライダがあるか否かを調べ(S503)、スライダがある場合はスライダをドラッグした後(S504)、また、スライダがない場合はそのままでS405に入る。

0037

以上のサイクルの間に、ネットワークの特性による伝達の遅延等により、不定の時間が経過する虞れがあるが、ユーザを介したフィードバックを行うことなくユーザは望んだ方向・画角の画像が得られるため、操作性が損なわれることはない。

0038

上述した動作アルゴリズムに沿ってサーバコンピュータ20とクライアントコンピュータ30は作動し、遠隔地にある撮像装置の制御が行われる。尚、上述した動作アルゴリズムは本発明に適用する1例であって、本発明の技術的思想を実現する他のアルゴリズム構成にしてもよいことは当然である。

0039

また、本発明は上述した構成に限ることなく、ズーム、パンチルタ等の機能を有するカメラであれば如何なるものを用いても構成できることは当然である。

発明の効果

0040

以上の説明から明らかなように、本発明の遠隔操作撮像装置によると、操作指示によるパンチルタの到達する方向やズームの大きさが予め予測できるので、特にインターネットのような回線特性に依存する通信の遅延、画像データの欠落等がある場合でも、操作者は視認性のよい状態を確保することができ、正確な操作を容易に行うことが可能となる。

図面の簡単な説明

0041

図1本発明に係わる、遠隔操作撮像装置のシステム構成である。
図2制御画角の決定と駆動量について説明するための図である。
図3サーバコンピュータのアルゴリズムを示す図である。
図4クライアントコンピュータのアルゴリズムを示す図である。
図5クライアントコンピュータのアルゴリズムを示す図である。

--

0042

1…システム制御マイコン、2…カメラ制御マイコン、3…パンチルタ制御マイコン、4…パンチルタ、5…パンモータ、6…チルトモータ、10…撮像装置、11…レンズブロック、12…CCD、13…SH/AGC、14…A/D、15…信号処理装置、16…変倍用レンズ、17…ズームモータ、20…サーバコンピュータ、21…ビデオキャプチャー装置、22…記憶装置、23…制御プログラム、24,31…ネットワークインタフェース、30…クライアントコンピュータ、32…操作・表示プログラム、33…ポインティングデバイス、34…モニター

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