JP2007074146A

JP2007074146A - 雲台カメラ装置

Info

Publication number: JP2007074146A
Application number: JP2005256929A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kato; 正行加藤
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2007-03-22

Abstract

【課題】連続的なチルト操作に際しても撮像に支障をきたす虞のない雲台カメラ装置を提供すること。
【解決手段】カメラハウジング１００を構成する前面板２に円筒部２Ａを形成させ、ベアリング６により前面板２をケース本体１に回転可能に支持させる。そして、この前面板２にカメラユニット１０を取付け、ガラス窓４から外部が撮像できるようにすると共に、ひさし１３とワイパアーム１４もこの前面板２に取付けておき、前面板２を回転させることにより、カメラユニット１０とひさし１３、それにワイパアーム１４を一緒にして回転させることができるようにしたもの。
これにより、被写体がカメラの下を通過して移動し、カメラハウジング１００を上下反転したときでも、カメラユニット１０とひさし１３、それにワイパアーム１４を一緒に回転させることにより、画像の反転を抑え、ひさし１３とワイパアーム１４の機能喪失を抑えることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、屋外に設置して広範囲の監視に使用する雲台カメラ装置に係り、特に、カメラの仰角を３６０度以上にわたって遠隔操作できるようにした雲台カメラ装置に関するものである。

近年、カメラ(テレビジョンカメラ)を用い、画像による監視が遠隔地でも得られるようにした監視システムが汎用されるようになっているが、このとき、一般には撮像方向が遠隔操作できるようにした可動型の雲台カメラ装置が用いられる。

具体的には、パン(PAN：旋回角)とチルト(TILT：仰角)が電動操作できるようにした旋回装置にカメラを設置することにより、カメラの旋回角と仰角が任意に遠隔操作でき、例えば移動する被写体でも容易に監視できるようにするものである
そこで、このようなカメラ旋回装置の従来技術について、図５により説明すると、この図に示したカメラ旋回装置は、図示のように、台座部３１と水平回動部３２、カメラハウジング３３、それに日除けカバー３５で構成されているものである(例えば、特許文献１参照。)。

ここで、まず台座部３１は、雲台カメラ装置全体のベース部となる部分で、このため、例えば監視対象の近傍の所定の場所に設置してある固定部材に水平に据付けられている。そして、この台座部３１には垂直軸が備えられていて、これにより水平回動部３２を水平面内で回転可能に保持する働きをする。

次に水平回動部３３は、カメラハウジング３５を垂直面内で回転可能に保持する働きをするもので、このため側面の一方から突き出した水平軸を備え、この水平軸にカメラハウジング３３が回転可能に保持されるようになっている。

従って、台座部３１に対して水平回動部３２を回転させてやれば、カメラハウジング３３内にあるカメラをパン操作することができ、水平回動部３２に対してカメラハウジング３３を回転させてやれば、カメラハウジング３３内のカメラをチルト操作することができる。

このためカメラハウジング３３は、一方の端部にガラス窓３４を備えた略方形断面の筒状部材で作られ、このガラス窓３４から外部が撮像できるようにして内部にカメラを収容し、これによりカメラの保護が得られるようにしてある。

このときカメラハウジング３３には、図示してないか、ガラス窓３４の外側の面を対象としたワイパ装置が設けてあり、カメラによる撮像動作が、雨滴や塵埃などにより阻害されてしまう虞のないようにしている。

従って、台座部３１に対して水平回動部３２を回転させてやれば、カメラハウジング３３内のカメラをパン操作することができ、水平回動部３２に対してカメラハウジング３３を回転させてやれば、カメラハウジング３３内のカメラをチルト操作することができ、この結果、全方位にわたる撮像がカメラにより得られることになる。

ここで、日除けカバー３５は、カメラハウジング３３を紫外線や降雪降雨から保護するもので、このためカメラハウジング３３を覆い、その前端の上部にヒサシ(庇)が形成されるようにして、カメラハウジング３３の上から被せられた形で設けられている。
特開２００４−２８２４５３号公報

上記従来技術は、カメラのチルト操作に連続性を持たせた場合の撮像機能の保持に充分な配慮がされているとは言えず、被写体の移動に追従した撮像に支障の虞があるという問題があった。

ここで上記従来技術によるカメラ旋回装置のチルト操作時の旋回動作について、図６により説明すると、まず、図６の(a)は、カメラハウジング３３が水平でチルト角が０度のときの状態で、同図(b)は下向き９０度、つまりチルト角が−９０度の状態であり、更に同図(c)は上下に１８０度反転した状態、つまりチルト角が−１８０度になったときの状態である。

ところで、このような雲台カメラ装置では、人物や自動車など移動する被写体が監視対象になり、これらがカメラの設置場所に近づいてきて真下を通過してゆくという状況になった場合、当該被写体に追従して撮像するためには、図６の(a)に示したカメラ位置から矢印方向に同図(b)に示すカメラ位置に動かす必要があり、更に同図(c)に示すカメラ位置までチルト操作する必要が生じてしまう。

ここで、一般的な監視カメラ装置の場合、通常、チルト角の変化範囲が上下９０度なので、上記したように、被写体がカメラの設置場所に近づいてきて真下を通過した場合、それ以上の追跡はチルト角の操作だけではできないため、一旦、パン操作して、つまり水平旋回を行ってから監視対象を捉え直す必要があった。

このときのパン操作を不要にするには、カメラ旋回装置に連続的なチルト操作ができるようにしてやればよく、この場合、機構的には連続回転の障害となる固定側と回転側の間のケーブル類の接続をスリップリングとブラシ(図示せず)による摺動接続方式にすることにより容易に実現可能である。

但し、この場合、従来技術では、図６(b)に示すように、カメラハウジング３３が下向き９０度の状態になって、それを越えてから同図(c)に示す上下１８０度反転した状態になるまでは、カメラハウジング３３に内蔵されているカメラ(図示せず)も上下が反転してしまうことになり、撮影された画像が上下反転画像になってしまう。

しかして、この上下反転画像についても、撮影画像を映像信号処理過程で上下反転処理することによりモニタ画面(図示せず)には正立した画像を表示させることが可能であることは、既に画像処理分野でよく知られているところであり、従って、これも容易に解決可能である。

しかし、これらの技術を適用してチルト角の連続操作を可能にしたとしても、従来技術では、連続的にチルト角を操作し、図６(b)に示すように、カメラハウジング３３が下向き９０度の状態になってから同図(c)に示す上下１８０度反転した状態になった場合、図示のように、日除けカバー３５やワイパアーム(図示せず)も位置が反転してしまう。

この場合、図６(c)から明らかなように、屋外では直射日光から内部温度上昇を軽減するために不可欠な日除けカバー３５やワイパアーム(図示せず)の位置も反転してしまうことになり、ここで図６(c)の位置では、日除けの効果は得られないばかりか、日除けカバー３５自体が中に雨や雪を受けてしまうような位置関係になってしまい、従って、従来技術では、監視に支障をきたしてしまうという問題が生じてしまうのである。

詳しく説明すると、従来技術では、図５から明らかなように、カメラハウジング３３に取り付けられた日除けカバー３５は、正立を前提にして上側につけられているので、図６(c)に示す反転時には下側になるため、カメラのレンズ(図示せず)から日差しをさえぎることができなくなってしまうばかりでなく、降雪時には雪を溜めてしまう場所になって、カメラハウジング３３の前面ガラス部分(ガラス窓３４)を雪で覆って監視不可能にしてしまう。また、凍結対策のため待機時には日除けカバー３５内に格納してあるワイパアーム(図示せず)も雪にさらされてしまうこととなり、これが凍結するとワイパアームの動作が妨げられてしまう。

本発明の目的は、連続的なチルト操作に際しても撮像に支障をきたす虞のない雲台カメラ装置を提供することにある。

上記目的は、カメラの撮像方向を遠隔操作する雲台カメラ装置において、前記カメラの撮像方向が仰角方向に回転する手段と、日除けとワイパの少なくとも一つは前記カメラの撮像方向を中心軸に回転する手段とを有しているようにして達成される。

本発明によれば、水平垂直とも全方向で連続的に支障無く撮影が可能になるので、侵入者の追跡監視などにおいて目標を見失う虞が少なくなり、確実な監視に的確に対応して、監視の質を向上させることができる。

以下、本発明による雲台カメラ装置について、図示の実施の形態により詳細に説明すると、まず、図１は、本発明の一実施形態に係る雲台カメラ装置におけるカメラハウジング１００の断面斜視図で、図２はカメラ旋回装置全体の斜視図である。そして、この実施形態では、図１のカメラハウジング１００が、図２に示すように、台座部２１と水平回動部２２に保持されている。

このとき、図２の台座部２１は、図５で説明した従来技術のカメラ旋回装置における台座部３１と同様、雲台カメラ装置全体のベース部となる部分で、水平回動部２２も、同じく従来技術における水平回動部３２と同様、カメラハウジング１００を回転可能に保持する部分である。

従って、この図２の台座部２１に対して水平回動部２２を回転させてやれば、カメラハウジング１００内にあるカメラをパン操作することができ、水平回動部２２に対してカメラハウジング１００を回転させてやれば、このカメラハウジング１００内のカメラをチルト操作することができ、これらの操作は、この雲台カメラ装置の設置場所とは異なった場所にある監視用モニタから、制御装置(後述)を介して制御されるようになっている。

図１に戻り、このカメラハウジング１００は、略円筒形に作られているケース本体１の一方の端部(図では右側の端部)に前面板２を備え、他方の端部(同、左側の端部)には後面板３を備えたもので、このとき後面板３は、所定のパッキングを介して、そのままケース本体１に取付れられるだけである。

そして、この前面板２には、ますガラス窓４が設けられが、このとき前面板２には円筒部２Ａが形成してあり、この円筒部２Ａがケース本体１の中に入り込んだ状態でベアリング５により保持され、ケース本体１に対して回転できるようにして支持されている。このとき前面板２とケース本体１の間にはオイルシール６が介在され、これによりケース本体１内の防水性が保たれるようにしてある。

このとき円筒部２Ａの内周面には内歯リングギヤ７が切ってあり、これに対応してケース本体１の中には前面板回転用モータ８が設けてある。そして、この前面板回転用モータ８の軸には、内歯リングギヤ７に噛み合っている駆動ギヤ９が取付けてあり、これによりモータ８を回転させることにより、前面板２をケース本体１に対して回転させ、任意の回動角に位置決めして停止できるように構成してある。

そして、この前面板２には、まず撮像用のレンズとカメラ本体を備えたカメラユニット１０が所定のブラケットを用いて内側に取付けてあり、これによりガラス窓４を介して外部が撮像できるようにしてある。そして、この前面板２の内側には、更にワイパモータ１１と、このワイパモータ１１の正逆転を制御するためのワイパモータ制御部１２も取付けてある。

一方、この前面板２の外側には、カメラに入射する逆光の影響を軽減するためのひさし(庇)１３とワイパアーム１４が設けてある。そして、このワイパアーム１４は、ワイパモータ１１により駆動され、ガラス窓４の外面を拭う働きをするが、停止時にはひさし１３の内側に収容され、その位置にとどまることにより紫外線や降雪から保護されるように構成されている。

従って、この実施形態によれば、前面板２が、ケース本体１に対して回転可能に保持され、その上でカメラユニット１０とワイパモータ１１、ワイパモータ制御部１２、ひさし１３、それにワイパアーム１４が全て前面板２に取付けられていることになり、この結果、前面板２を前面板回転用モータ８によって回転させることにより、カメラユニット１０も一緒に回転され、このとき、ワイパモータ１１とワイパモータ制御部１２、ひさし(庇)１３、それにワイパアーム１４も、カメラユニット１０と一緒に回転されることになる。

ここでケース本体１には、その外側に日除けカバー１５が取付けてあり、紫外線や降雪から保護されるようになっている。このとき、この日除けカバー１５は、図示のように略円筒形の部材で作られ、所定の取付部材(図示してない)により、これも図示されているように、所定の寸法の空隙をもってケース本体１に保持されていて、空隙内に現れる気流により、ケース本体１の温度上昇が抑えられるようにしてある。

次に、この実施形態の動作について、図３により説明する。ここで、まず、この図３のの(a)は、カメラハウジング１００が水平でチルト角が０度のときの状態で、同図(b)は下向き９０度、つまりチルト角が−９０度の状態であり、更に同図(c)は上下に１８０度反転した状態、つまりチルト角が−１８０度になったときの状態である。

まず、図の(a)はカメラハウジング１００が水平０度位置、(b)は下向き９０°位置、(c)は１８０度反転した位置を示している。

そして、いま、図３(a)の状態から、人物や自動車など移動する被写体が監視対象になり、これらがカメラの設置場所に近づいてきて真下を通過してゆくという状況になったとし、このときカメラ設置場所に近づいてくる人物、物体等を連続的に監視する場合を想定すると、この場合、まず、監視対象の動きに追従してカメラハウジング１００を徐々に下向きに旋回させてゆく。

そして、監視対象が真下に至って図３(b)の状態になった時点で、監視対象の動きに追従して更に反対側の上向きにカメラハウジング１００を回転させてゆくことになるが、ここで、このままにしたのでは撮影画像が反転し、上下逆向きの映像になってしまうので、従来技術の場合と同様、感覚的に対象物そのものやその位置関係が把握し難くなってしまう。

そこで、このとき前面板回転用モータ８を動作させ、前面板２を正確に１８０度回転させる。そうすると、カメラハウジング１００はそのままで、カメラユニット１０が上下反転するので、目標の被写体を視野にとどめた状態のままで撮像画像が上下に反転し、被写体との関係では正立した画像の撮像動作になり、モニタ画面では以前と同じ上下関係の映像を、そのまま変わらずに見ることができる。

そして、この実施形態では、図３(a)の状態から図３(c)に示す状態にしたときでも、ひさし１３とワイパアーム１４(図示せず)の位置関係は、図３(a)の状態から変わらず、同じままであり、従って、それぞれの機能も正立時と同様、充分に保たれることになる。

すなわち、屋外では直射日光から内部温度上昇を軽減するために不可欠な日除けカバー１５やワイパアーム１４の位置が反転する虞がないので、日除け効果が得られなくなってしまう虞はなく、日除けカバー１５自体が中に雨や雪を受けてしまうような位置関係になってしまう虞もなくなる。

また、このとき、凍結対策のため日除けカバー３５内に格納してあるワイパアーム１４が雪にさらされてしまう虞もなくなり、凍結してワイパアームの動作が妨げられてしまう虞もなくなることになり、従って、この実施形態によれば、チルト角とパン角の双方とも全方向にわたり連続的に支障無く撮影が可能になるので、監視対象が移動している場合でも確実な監視に的確に対応し、信頼性の高い監視を可能にすることができる。

しかも、この実施形態によれば、モニタ画面の上下反転がないので、侵入者の追跡監視などに際しても目標を見失う虞が少なく、この点でも監視の質の向上に寄与し、信頼性の高い監視を可能にすることができる。

次に、この実施形態における前面板２を回転させるタイミングについて説明すると、図４は、本発明の一実施形態における前面板回転用モータ８の制御装置を示したもので、この図でチルト軸モータ４６は、図２の水平回転部２２に対するカメラハウジング１００のチルト角を遠隔操作するモータで、パン軸モータ４７は、台座部２１に対する水平回転部２２のパン角を遠隔操作するモータである。

このとき、これら２台のモータ４６、４７にはステッピングモータが用いられていて、これらは、チルトモータ駆動部４４とパンモータ駆動部４５を介してＣＰＵ４１により制御される。従って、図示してない監視モニタ側から、このＣＰＵ４１に所定の制御指令を与えることにより、カメラのチルト角とパン角が遠隔操作できることになる。そこで、前面板回転用モータ８にもステッピングモータを用い、これを前面板回転用モータ駆動部４８を介して、ＣＰＵ４１から制御するようになっている。

このとき、よく知られているように、ステッピングモータは、制御パルス信号１パルスに対してそれぞれ機械的に決まる分解能だけ回転するようになっている。従って、この実施形態によれば、回転対象の位置をフィードバックしなくても、ＣＰＵ４１からの指令パルスに比例した量だけ移動させ、位置決めすることができる。

そこで、ＣＰＵ４１のメモリに、チルト軸位置カウンタ４２とパン軸位置カウンタ４３を設けておき、原点センサ(図示せず)により、モータ４６、４７の初期動作位置、例えばチルト角とパン角が夫々０度のときを検出したら、その時点でチルト軸位置カウンタ４２とパン軸位置カウンタ４３が０にリセットされるようにしておく。

そして、これら２種のカウンタ４２、４３は、ＣＰＵ４１の制御のもとでリセットされた後、モータ４６、４７がパルスで駆動される毎に、同じくＣＰＵ４１の制御のもとで、そのパルスによりインクリメントされ、モータ４６、４７がプラス方向のパルスで駆動されたときは当該パルスによりカウント値が加算され、マイナス方向のパルスで駆動されたときは、当該パルスによりカウント値が減算されるようにしておく。そうすると、これら２種のカウンタ４２、４３を参照することにより、チルト角とパン角の現在位置を知ることができる。

そこで、前述したカメラ設置場所に近づいてくる人物、物体等を連続的に監視する場合には、ＣＰＵ４１はチルト軸位置カウンタ４２を監視しながらカメラハウジング１００を徐々に下向きに旋回させ、監視対象が真下を通りすぎた時点(−９０度)で、前面板回転用モータ８に所定個数のパルスを供給し、前面板２を１８０度回転させればよい。

このときの前面板２の回転位置と回転動作は、何れもＣＰＵ４１により管理されているので、このＣＰＵ４１に格納するソフトウエアにより回転の位置を任意に設定することができ、この結果、この実施形態によれば、常に的確なタイミングで前面板２を回転させることができる。

ところで、以上に説明した実施形態では、カメラユニット１０が前面板２に取付けられていて、前面板２と共に回転させられるようになっているが、例えば撮像用のレンズが大型で、カメラを前面板により回転させることが難しい場合などには、他の実施形態として、カメラユニット１０をケース本体１に固定し、前面板２と一緒に回転されるのはワイパモータ１１、ワイパモータ制御部１２、ひさし１３、それにワイパアーム１４だけになるようにし、画像の反転は映像信号処理で行なうようにしてもよい。

なお、特に説明しなかったが、図１の実施形態でも、固定側と回転側の間のケーブル類の接続には回転側の連続回転に支障の虞のない接続方式、例えばスリップリングとブラシによる摺動接続方式を用いる必要があることはいうまでもない。

本発明に係る雲台カメラ装置の一実施形態を示す断面斜視図である。本発明の一実施形態を示す斜視図である。本発明の一実施形態による動作の説明図である。本発明の一実施形態における制御装置のブロック図である。従来技術による雲台カメラ装置の一例を示す斜視図である。従来技術の一例による動作の説明図である。

符号の説明

１：ケース本体
２：前面板
２Ａ：円筒部
３：後面板
４：ガラス窓
５：ベアリング
６：オイルシール
７：内歯リングギヤ
８：前面板回転用モータ
９：駆動ギヤ(ピニオン)
１０：カメラユニット(撮像レンズを含む)
１１：ワイパモータ
１２：ワイパモータ制御部
１３：ひさし(庇)
１４：ワイパアーム
１５：日除けカバー
２１：台座部
２２：水平回転部
１００：カメラハウジング

Claims

カメラの撮像方向を遠隔操作する雲台カメラ装置において、
前記カメラの撮像方向が仰角方向に回転する手段と、日除けとワイパの少なくとも一つは前記カメラの撮像方向を中心軸に回転する手段とを有していることを特徴とする雲台カメラ装置。