JP2019102906A - Imaging apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のカメラを備える撮像装置に関するものである。 The present invention relates to an imaging device provided with a plurality of cameras.
オフィスビル、商店、街中などにおいて、防犯、防災などを目的として監視カメラが利用されている。ユーザーは使用用途に応じたカメラを選択して設置する。たとえば、俯瞰的に監視したい場合には画角の広い全方位カメラを設置し、拡大した映像を取得したい場合には光学ズーム付のパンチルトカメラ(以下、PTZカメラ)を設置する場合がある。 Surveillance cameras are used for the purpose of crime prevention and disaster prevention in office buildings, shops, and downtown areas. The user selects and installs a camera according to the intended use. For example, an omnidirectional camera with a wide angle of view may be installed when it is desired to perform overhead monitoring, and a pan-tilt camera (hereinafter referred to as a PTZ camera) with an optical zoom may be installed when it is desired to acquire an enlarged image.
また、広大な敷地を俯瞰的に監視しつつ、敷地内に不審物あるいは不審者を見つけた場合には、その箇所を拡大した映像を取得するような監視用途には、広大な範囲を全方位カメラで撮影する。そして、全方位カメラの映像に映っている不審物や不審者をPTZカメラでズームしてカメラ同士を連携させて撮影する場合もある。そのような用途に適したカメラとして、特許文献1のように、複数のカメラを円周状に配置して高解像な画像を取得できる多眼カメラがよく知られている。多眼カメラで取得した全方位画像においてさらに詳細な画像を取得するために、多眼カメラの中央付近にPTZカメラを配置されているものもある。そのようなPTZカメラは、例えば、全方位画像で取得した人物の顔をズームするような使われ方をするため、高倍率ズームを搭載することが多く、パンチルトには高い停止位置精度が求められる。
In addition, when a suspicious object or a suspicious person is found in the site while comprehensively monitoring a large site, the monitoring application to obtain an image in which the location is enlarged, the wide range is omnidirectional Shoot with the camera. Then, a PTZ camera may be used to zoom in on a suspicious object or a suspicious person appearing in the image of the omnidirectional camera by linking the cameras to each other. As a camera suitable for such an application, as disclosed in
特許文献1の構成において、PTZカメラを中央部近傍に配置した場合、一般的な監視目的であればパンチルトの停止位置精度としては十分だと思われる。しかし、多眼カメラとPTZカメラとのカメラ同士を連携させる使われ方においては、前述の通り、より高い停止位置精度が求められる。特に高倍率ズームのPTZカメラにおけるテレ側においては、画角が1°から2°程度になることもある。よって、通常のステッピングモータを用いて、駆動伝達手段としてギアやベルトなどを用いた構成においてはギアのバックラッシ、ベルトのガタなどにより所望の精度が出ない可能性がある。
In the configuration of
また、多眼カメラとPTZカメラとから構成される撮像装置が設置される環境は多岐にわたり、例えば屋外で設置される可能性もあり、そのような環境下では昼夜の温度差が非常に大きい場合もある。環境の温度差が大きいと、ギアなどの駆動伝達手段の膨張や収縮が生じることによっても所望の停止位置精度が出ない可能性がある。 In addition, there are various environments in which an imaging device including a multi-view camera and a PTZ camera is installed, for example, it may be installed outdoors, and under such an environment, the temperature difference between day and night is very large. There is also. If the temperature difference in the environment is large, the desired stop position accuracy may not be obtained even by expansion or contraction of the drive transmission means such as a gear.
そこで、本発明の目的は、複数のカメラとPTZカメラとから構成される撮像装置において、環境温度が大きく変動するような厳しい環境下に設置した場合においても、高精度な停止位置精度を実現できる撮像装置を提供することにある。 Therefore, it is an object of the present invention to realize high-accuracy stop position accuracy even when installed in a severe environment where the environmental temperature fluctuates significantly in an imaging device including a plurality of cameras and a PTZ camera. An object of the present invention is to provide an imaging device.
本発明の撮像装置は、円周状に配置された複数の固定カメラと、前記複数のカメラの略中心に配置され、パンチルト可能なパンチルトカメラと、少なくとも前記パンチルトカメラを制御する制御基板と、
前記パンチルトカメラのパン回動角度あるいはチルト回動角度を検出する回動検出手段と、
前記複数の固定カメラと前記回動検出手段との間、および、前記制御基板と前記回動検出手段との間に設けられた壁と、を備え、前記回動検出手段は、前記壁によって前記複数の固定カメラおよび前記制御基板から隔離されていることを特徴とする。
An imaging apparatus according to the present invention includes: a plurality of fixed cameras arranged in a circumferential shape; a pan and tilt camera arranged substantially at the center of the plurality of cameras and capable of pan and tilt; and a control board for controlling at least the pan and tilt camera.
Rotation detection means for detecting a pan rotation angle or a tilt rotation angle of the pan and tilt camera;
And a wall provided between the plurality of fixed cameras and the rotation detection means, and between the control board and the rotation detection means, the rotation detection means comprising the wall by the wall It is characterized by being isolated from a plurality of fixed cameras and the control board.
本発明によれば、複数のカメラとPTZカメラとから構成される撮像装置において、環境温度が大きく変動するような厳しい環境下に設置した場合においても、高精度な停止位置精度を実現することができる。 According to the present invention, in an imaging apparatus including a plurality of cameras and a PTZ camera, high accuracy stop position accuracy can be realized even when installed under a severe environment where the environmental temperature fluctuates significantly. it can.
[実施例1]
本発明の実施形態について図1〜4を用いて詳細に説明する。
Example 1
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1は多眼カメラ1の外観斜視図であり、外装は多眼カメラ1を天井などに取り付けるためのボトムカバー204と透明カバー205で構成されている。透明カバー205を外すと、図2に示す通り、壁としてのベース201には略円形状に配置された6台の固定カメラ101〜106が固定されており、さらに中央部近傍(略中心)にはパンチルトカメラ107が固定されている。固定カメラ101〜106は撮像センサ(不図示)および光学系(不図示)を有し、多眼カメラ1の外側を撮像できるように固定されている。固定カメラ101〜106で得られた画像はベース201に固定された制御基板202により画像処理され、画像をつなぎ合わせてパノラマ画像として出力する。
FIG. 1 is an external perspective view of the
また、パンチルトカメラ107は撮像センサ(不図示)およびズーム可能な光学系(不図示)を有する撮像手段としてのカメラユニット203をパンチルトして撮像できる。固定カメラ101〜106で得られたパノラマ画像を多眼カメラとネットワークで接続されたパソコンなどで確認し、さらに拡大して詳細な画像を取得したいエリアをユーザーが指定すると、そのエリアをパンチルトカメラ107でズームして撮像する。このようにパノラマ画像により座標をつくり、その座標に向かってズームする場合、パンチルトの位置決め精度が十分でないと、所望のエリアのズーム画像が取得できないので、パンチルトの位置決め精度は高い精度が求められる。その制御方法などは、公知の技術であるため詳細は省略する。
The pan and
画像を処理したり、駆動手段などの各デバイスに電源を供給するための制御基板202はベース201に固定されており、固定カメラ101〜106とパンチルトカメラ107に対して電気接続手段(不図示)にて電気的に接続されている。ベース201は制御基板202の熱を逃がすためにも、アルミなどの熱伝導性の良い材料が望ましいが、消費電力と必要な放熱能力によっては樹脂でも構わない。制御基板202の外側には制御基板202を覆うように筐体の一部としてのボトムカバー204が配置されている。
A
固定カメラ101〜106およびパンチルトカメラ107の被写体側にはカメラを保護するためのポリカーボネード(PC)製の透明カバー205が配置されている。また、透明カバー205はボトムカバー204に対してビスなどの締結手段(不図示)により固定されている。
A
一般的に、多眼カメラは広大な敷地を監視する目的で使用されることが多いので、屋外に設置できることが求められる。屋外で使用するためには本体内部への水の侵入を防ぐことが必要なので本実施例においてもボトムカバー204および透明カバー205はゴムパッキン(不図示)により密閉された構造とするが、詳細の構造については省略する。
Generally, multi-lens cameras are often used for the purpose of monitoring a large site, and therefore it is required to be able to be installed outdoors. Since it is necessary to prevent water from entering the inside of the main body in order to use it outdoors, the
つぎに、パンチルトカメラ107のパン駆動について図3、4を用いて詳細に述べる。
Next, the pan driving of the pan and
ベース201に対して樹脂製のパン支持手段としてのパンベース206はビス(不図示)により固定されている。パンベース206にはパンギア207が固定されており、パンベルト208を介してチルト支持手段としてのチルトベース209に固定されているステッピングモータ213の駆動が伝達されて所望の回転数でパン回転する。パンベース206は、チルトベース209をパン回転可能に支持する。また、チルトベース209は、カメラユニットをチルト回転可能に支持する。前述のとおり、パンチルトカメラ107の停止精度には高い精度が求められる。そのため、本実施例においては、回転検出手段として光学エンコーダ212を用いて所望の停止位置精度に制御する。光学式エンコーダ212は、エンコーダスケール210と発光素子および受光素子の一例としてのエンコーダセンサ211で構成される。光学式エンコーダ212は、エンコーダスケール210により反射した光をエンコーダセンサ211で検知して位置検知するが、公知の技術であるため、詳細については省略する。つぎに、光学式エンコーダ212の配置について、図4の断面斜視図を用いて説明する。パンギア207の面上にエンコーダセンサ211を固定し、パンギア207に相対するチルトベース209の面上にエンコーダスケール210を配置して、パン回転角度を検知する。検知したパン回転角度を制御基板202にフィードバックしてパン回転角度を制御する。光学式エンコーダ212は、ベース201によって複数の固定カメラ101〜106および制御基板202から隔離されている。
A
エンコーダスケールとしては、ガラスや樹脂にパターンをエッチングあるいは印刷する方式が良く知られている。しかし、一般的によく使われている樹脂面に印刷する方式を用いた場合には樹脂の伸縮により印刷したパターンのピッチも変わってしまい、結果として停止位置もその収縮分だけずれてしまう。樹脂は温度により収縮しやすい特性を有することはよく知られており、樹脂製のエンコーダスケールを用いた場合にはエンコーダスケールを配置した空間の温度に対して停止位置は敏感に変化する。 As an encoder scale, a method of etching or printing a pattern on glass or resin is well known. However, in the case of using a method of printing on a commonly used resin surface, the pitch of the printed pattern is also changed due to the expansion and contraction of the resin, and as a result, the stop position is also shifted by the contraction. It is well known that the resin has a property of being easily shrunk by temperature, and when the resin encoder scale is used, the stop position changes sensitively to the temperature of the space in which the encoder scale is disposed.
ところで、本実施例のような多眼カメラ1においては、複数の固定カメラ101〜106により画像を取得することに加え、ステッピングモータ213などの各デバイスへの電源供給が必要になることから制御基板202は大きな電力が必要になる。電力の一部は熱に変換されるため、制御基板202からは大きな熱が発生する。
By the way, in the
また、本実施例のように複数の固定カメラ101〜106を用いた多眼カメラ1においては撮像センサも固定カメラと同じ数だけ配置されるので大きな熱を発生させる発熱源となりうる。
Further, in the
前述のとおり、エンコーダスケール210は温度に対して敏感であり、大きな熱を発生させる発熱源の近傍にエンコーダスケール210を配置するとその熱によりエンコーダスケール210が膨張する。停止位置精度は、ステッピングモータ213で回転したステップ角と、回転検出手段としての光学式エンコーダ212により得られた角度により制御する。しかし、光学式エンコーダ212により得られた角度がずれてしまうと、ずれた角度分だけ停止位置がずれてしまう。
As described above, the
このようなずれを軽減するために、本実施例においては、図3、図4のように発熱源である制御基板202と熱的に接続しているベース201に対して空気層300を介してパンベース206を配置している。このようにすることで、パンベース206に固定したパンギア207の面上にエンコーダスケール210を貼り付けることで制御基板202の熱がエンコーダスケール210に伝わり難い構成としている。
In order to reduce such deviation, in the present embodiment, as shown in FIG. 3 and FIG. A
さらに、前述のとおり、固定カメラ101〜106の撮像センサも大きな熱の発生源となりうるので、固定カメラ101〜106を固定しているベース201に対して空気層300を介してパンベース206を配置している。このようにすることで、固定カメラ101〜106の撮像センサの熱がエンコーダスケール210に伝わり難い構成としている。
Furthermore, as described above, since the imaging sensors of the fixed
本実施例においては、エンコーダスケール210は、発熱源としての制御基板202と固定カメラ101〜106から熱が伝わりやすいベース201に対して空気層300を介して配置されている。エンコーダセンサ211は、さらに空気層301を介して配置されており、エンコーダスケール210とエンコーダセンサ211で構成される回転検出手段としての光学式エンコーダ212を発熱源としての制御基板202と熱的に遮断する構成とした。
In the present embodiment, the
本実施例はパンベース206を樹脂製としたが、ベース201とパンベース206の固定部に対してエンコーダスケール210の貼付部が十分遠くて、熱的に遮断されているとみなされる場合には、パンベース206を金属製としても構わない。また、パンベース206とベース201の固定面に樹脂製のスペーサを挟むことで熱的に遮断させる構成にしても効果は変わらない。
In the present embodiment, the
エンコーダスケール210をチルトベース209に配置する構成としたが、パンベース206に配置する構成としても効果は変わらない。
Although the
制御基板202を1枚で構成したが、2枚に分割した基板構成においても同様に熱的に遮断する構成をとることで同様の効果が得られる。
Although the
[実施例2]
前述の実施例では、発熱源に対して熱的に遮断された空間に回転検出手段としての光学式エンコーダ212を配置することで高精度な停止位置精度を実現する構成とした。しかし、発熱源をファンにより強制的に冷却する場合にはその風路から遮断された空間に回転検出手段を配置することで前述の実施例と同様に高精度な位置決め精度を実現することができる。
Example 2
In the above-described embodiment, the
図5はパン制御基板の一例としての制御基板403を強制空冷するためのパン駆動ファンの一例としての遠心ファンを搭載したパンチルトカメラ付の多眼カメラである。多眼カメラやパンチルトカメラの構成については前述の実施例と同様のため省略する。
FIG. 5 is a multi-view camera with a pan-tilt camera equipped with a centrifugal fan as an example of a pan drive fan for forcibly cooling the
遠心ファンA401はベース406に対してビス(不図示)で固定されていて、制御基板403により暖められた空気を本体内では比較的冷えているパンチルトカメラ107のチルト部近傍の空間に送るために矢印のような流路で風を送っている。チルト部近傍の空間で冷やされた空気は、遠心ファンB402により再び制御基板403が配置されている空間に送られる。このように形成された流路を経由することで制御基板403が冷却される。
The
一方、パンギアB404は樹脂製のパンベースB405に固定されており、制御基板403の熱が伝わるベース406に対しては前述の実施例と同様に熱的に遮断されている。さらにエンコーダスケール407はパンギア207の面上に配置されているので、制御基板202や固定カメラ101〜106からは熱的に遮断された空間に配置されている。また、エンコーダスケール407は、パンベース405によって遠心ファンA401により生じる風の流路からも遮断されているので、制御基板403と固定カメラ101〜106により暖められた空気によるエンコーダスケール407の温度上昇も軽減される。これにより、エンコーダスケール407の熱膨張が軽減されるため、実施例1と同様に熱膨張による停止位置精度の悪化が軽減され、高精度な停止位置精度が実現できる。
On the other hand, the
[実施例3]
実施例2においては、ファンの流路に対して熱的に遮断された空間にエンコーダスケールを配置することでエンコーダスケールの熱膨張を軽減して高精度な停止位置精度を実現する構成とした。しかし、エンコーダスケールを貼り付ける部品をファンなどで強制的に冷却することでも前述の実施例と同様の効果が得られる。
[Example 3]
In the second embodiment, the thermal expansion of the encoder scale is reduced by disposing the encoder scale in a space thermally blocked with respect to the flow path of the fan to realize high-precision stop position accuracy. However, the same effect as the above-described embodiment can be obtained by forcibly cooling the part to which the encoder scale is attached with a fan or the like.
図6は前述の実施例と同様に多眼カメラであり、透明カバー205を外した状態の内部構造図を示している。図7は図6の断面BBを示した詳細断面図である。前述の実施例と同様の構成については説明を省略する。
FIG. 6 shows a multi-view camera as in the previous embodiment, and shows an internal structural view in a state in which the
チルトベース501にはチルト駆動のためのチルトモータ502がビス(不図示)で固定されており、チルトユニット503にはチルトギア504がビス(不図示)で固定されている。また、チルトモータ502の駆動を伝達するためのチルトベルト505がチルトモータ502のチルトピニオンギア506とチルトギア504に掛けられている。チルトベース502にはチルトモータ502を制御するための制御基板であるチルトモータドライバ基板507が固定されている。チルトモータドライバ基板507によりチルトモータ502は所望の回転数で回転し、チルトベルト505とチルトギア504を介してチルトユニット503が所望の回転数で回転する。
A
チルトベース501にはチルト回転角度の回転検出手段としてのエンコーダスケール508が貼り付けられ、エンコーダスケール508の相対する位置にエンコーダセンサ509が配置されている。これにより、フィードバック制御してチルト回転を制御できるが、詳細の説明は省略する。
An
ところで、チルトベース501にはチルトモータ502とチルトモータドライバ基板507が固定されているので、チルトベース501にはチルトモータ502とチルトモータドライバ基板507の熱が伝わる。チルトベース501の面上にはチルトエンコーダスケール508が貼り付けられているので、チルトエンコーダスケール508にも熱が伝わり、温度上昇による膨張分だけチルトエンコーダ510の検出結果がずれてしまう。
Since the
本実施例では、温度上昇によるチルトエンコーダスケール508の膨張量を低減するために、チルトベース501のチルトエンコーダスケール508貼付面と反対面にチルトファン511を固定している。チルトファン511は多眼カメラ本体の内で比較的冷えている空間の空気をチルトベース501に当てることでチルトベース501の温度を下げることに寄与する。そして、結果としてチルトベース501に貼り付けられているチルトエンコーダスケール508の温度を下げることにも寄与する。
In this embodiment, in order to reduce the expansion amount of the
これによって、温度上昇によるチルトエンコーダスケール508の膨張分の回転検出ずれ量は低減されて、高精度な位置精度が実現できる。
As a result, the rotational detection deviation amount of the expansion of the
本実施例においては、チルトモータ502はチルトベース501に固定したが、チルトユニット503に固定しても構わない。その場合は、チルトユニット503にチルトファン511を配置する形態をとるのが望ましい。また、チルトファン511により冷却する部品をチルトエンコーダスケール508が貼り付けられているチルトベースとしている。しかし、選択するエンコーダの種類によってエンコーダセンサの方が温度に対して敏感であれば、エンコーダセンサ側の部品を冷却する構成をとっても効果は変わらない。
In the present embodiment, the
1 多眼カメラ
101〜106 固定カメラ
107 パンチルトカメラ
201 ベース
202 制御基板
204 ボトムカバー
206 パンベース
207 パンギア
208 パンベルト
209 チルトベース
210 エンコーダスケール
211 エンコーダセンサ
212 光学式エンコーダ
213 ステッピングモータ
Claims (5)
前記複数のカメラの略中心に配置されるパンチルトカメラと、
少なくとも前記パンチルトカメラを制御する制御基板と、
前記パンチルトカメラのパン回転角度あるいはチルト回転角度を検出する回転検出手段と、
前記複数の固定カメラと前記回転検出手段との間、および、前記制御基板と前記回転検出手段との間に設けられた壁と、を備え、
前記回転検出手段は、前記壁によって前記複数の固定カメラおよび前記制御基板から隔離されていることを特徴とする撮像装置。 With several fixed cameras arranged circumferentially,
A pan and tilt camera disposed substantially at the center of the plurality of cameras;
A control substrate for controlling at least the pan and tilt camera;
Rotation detection means for detecting a pan rotation angle or a tilt rotation angle of the pan / tilt camera;
And a wall provided between the plurality of fixed cameras and the rotation detection means, and between the control substrate and the rotation detection means.
The image pickup apparatus, wherein the rotation detecting means is separated from the plurality of fixed cameras and the control board by the wall.
前記固定部に配置されたファンと、を備え、
前記回転検出手段は、前記ファンにより発生する風の前記制御基板から前記固定カメラまでの風路と離れて配置されることを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。 A fixing portion for fixing the control substrate;
And a fan disposed at the fixed part,
The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the rotation detection unit is disposed apart from an air path from the control substrate of the wind generated by the fan to the fixed camera.
前記撮像手段をチルト回転可能に支持するチルト支持手段と、
前記チルト支持手段をパン回転可能に支持するパン支持手段と、
前記チルト支持手段の設けられた前記パン支持手段をパン回転するためのパン駆動手段と、
前記チルト支持手段に配置された前記パン駆動手段の制御するためのパン制御基板と、
前記パン制御基板を冷却するためのパン駆動ファンと、を備え、
前記回転検出手段は前記パン駆動ファンにより冷却される前記チルト支持手段に配置されることを特徴とする、請求項1に記載の撮像装置。 An imaging unit of the pan-tilt camera;
Tilt supporting means for supporting the imaging means in a tiltable manner;
Pan supporting means for rotatably supporting the tilt supporting means;
Pan driving means for pan rotating the pan supporting means provided with the tilt supporting means;
A pan control board for controlling the pan driving means disposed on the tilt supporting means;
And a pan drive fan for cooling the pan control substrate,
The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the rotation detection unit is disposed on the tilt supporting unit cooled by the pan driving fan.
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