JP4957446B2 - センサシステムのケーブル延長ユニットおよびセンサシステム - Google Patents

Description

本発明はセンサシステムのケーブル延長ユニットおよびセンサシステムに関し、特にカメラと照明装置とを備えるセンサシステムにおいて、これらの装置に電源電圧を供給するための技術に関する。

カメラと、このカメラからの画像データに基づいて物体の形状等を判別する制御装置とを備えるセンサシステムが従来から存在する。このようなセンサシステムの中には、「カメラリンク」と呼ばれる規格に準じた伝送方式を利用してカメラから制御装置に画像データを伝送するものがある。カメラリンクとは産業用のデジタルカメラと画像入力ボードを接続するための規格仕様であり、コネクタ形状、コネクタのピン配置、ケーブル、通信方式等が規定されている。

さらに、このようなセンサシステムの中には検査対象物を照明するための照明装置を含むものもある。たとえば、特開２００７−１６６３７４号公報（特許文献１）では、カメラリンク規格に準じたケーブルを用いて照明装置やカメラのレンズを遠隔制御することが可能なセンサシステムが開示されている。このセンサシステムでは照明装置の電源電圧は制御装置によって供給される。
特開２００７−１６６３７４号公報

カメラリンク規格の準じたケーブルの長さは一般的に１０ｍである。しかしながらセンサシステムの現実の使用環境（たとえば製造ライン）においては、ケーブルの長さが十分でないために、カメラまたは制御装置の設置場所の自由度が制限されることも考えられる。このような問題を解決するためにケーブル自体を長くすることが考えられる。

しかし、ケーブルを長くした場合、ケーブル内の配線の抵抗値が高くなる。このため長いケーブルを用いると、制御装置から照明装置に供給される電源電圧が低下することが起こる。言い換えるとケーブルを長くすることによって照明装置に供給される電流が小さくなる。これにより照明装置が動作できない可能性、あるいは検査対象物を照明したときに明るさが不十分となる可能性が生じる。

本発明の目的は、撮像装置と制御装置とを接続するケーブルを実質的に延長することができるとともに照明装置に十分な電力を供給可能なセンサシステムのケーブル延長ユニット、およびセンサシステムを提供することである。

本発明は要約すれば、撮像装置と、ケーブルを介して撮像装置への電力供給および撮像装置からの信号の受信を行なう制御装置と、制御装置から撮像装置への給電経路に接続可能な照明装置とを備えるセンサシステムにおいて、ケーブルを連結して延長するためのケーブル延長ユニットである。ケーブル延長ユニットは、ケーブル延長ユニットと制御装置とを第１のケーブルを介して接続するための第１のコネクタと、ケーブル延長ユニットと撮像装置とを第２のケーブルを介して接続するための第２のコネクタと、撮像装置からの信号を伝送するために第１および第２のコネクタの間に設けられる信号伝送部と、第１および第２のケーブルが第１および第２のコネクタにそれぞれ接続された場合に給電経路の一部を構成する電力伝送経路を含む電力伝送部と、制御装置とは異なる電源装置を、電力伝送経路に電気的に接続するための第３のコネクタとを備える。

本発明の他の局面に従うと、撮像装置と、ケーブルを介して撮像装置への電力供給および撮像装置からの信号の受信を行なう制御装置と、制御装置から撮像装置への給電経路に接続可能な照明装置とを備えるセンサシステムにおいて、ケーブルを連結して延長するためのケーブル延長ユニットである。ケーブル延長ユニットは、その一方端に制御装置に接続されるための第１のコネクタが設けられた第１のケーブルと、その一方端に撮像装置に接続されるための第２のコネクタが設けられた第２のケーブルと、第１のケーブルの他方端と第２のケーブルの他方端との間に、撮像装置からの信号を伝送するために設けられる信号伝送部と、第１のケーブルの他方端と第２のケーブルの他方端との間に設けられ、制御装置および撮像装置が第１および第２のコネクタにそれぞれ接続された場合に給電経路の一部を構成する電力伝送経路を含む電力伝送部と、制御装置とは異なる電源装置を、電力伝送経路に電気的に接続するための第３のコネクタとを備える。

「制御装置から撮像装置への給電経路に接続可能な照明装置」とは、撮像装置に接続可能に構成された照明装置、およびケーブルに接続可能な照明装置を含む。

好ましくは、電力伝送経路の一方端は第２のコネクタに接続される。電力伝送部は、電力伝送経路の他方端の接続先を、第１および第３のコネクタの間で切換える切換回路をさらに含む。切換回路は、電源装置が第３のコネクタに接続されている場合には、電力伝送経路の他方端を第３のコネクタに接続し、第３のコネクタが電気的に開放されている場合には、電力伝送経路の他方端を第１のコネクタに接続する。

より好ましくは、第１および第２のコネクタは互いに同じ形状を有する。第１のコネクタにおいて制御装置からの電源電圧が入力される電源入力端子の位置は、第２のコネクタにおいて撮像装置からの信号が入力される信号入力端子の位置に対応する。電力伝送部は、電力伝送経路に挿入され、制御装置が第２のコネクタに接続された場合に電力伝送経路を遮断する第１の遮断回路をさらに含む。

さらに好ましくは、第１の遮断回路は、切換回路と第２のコネクタとの間に設けられる。

さらに好ましくは、第１の遮断回路は、固定接点と、可動接点とを有する有接点リレーである。

さらに好ましくは、可動接点は、電源入力端子の電圧が電源電圧よりも低い第１のしきい電圧以上の場合には固定接点と接触し、電源入力端子の電圧が第１のしきい電圧未満の場合には固定接点と離れた状態にある。

さらに好ましくは、信号伝送部は、信号伝送経路に挿入され、制御装置が第２のコネクタに接続された場合に信号伝送経路を遮断する第２の遮断回路をさらに含む。

さらに好ましくは、撮像装置からの信号は、差動信号である。信号伝送経路は、差動信号を伝送するための少なくとも１対の信号線を含む。第２の遮断回路は、有接点リレーである。第２の遮断回路は、１対の信号線の一方に挿入される第１の可動接点および第１の固定接点と、１対の信号線の他方に挿入される第２の可動接点および第２の固定接点とを有する。

さらに好ましくは、第１および第２の可動接点は、電力伝送経路の電圧が撮像装置からの信号の電圧と電源電圧との間の第２のしきい電圧以上の場合には第１および第２の固定接点にそれぞれ接触し、電力伝送経路の電圧が第２のしきい電圧未満の場合には、第１および第２の固定接点とそれぞれ離れた状態にある。

本発明のさらに他の局面に従うと、センサシステムであって、上述のいずれかに記載のケーブル延長ユニットを複数備える。各ケーブル延長ユニットは、第１および第２のケーブルにより連結される。センサシステムは、連結された第１および第２のケーブルを介して接続される撮像装置および制御装置と、照明装置と、電源装置とをさらに備える。電源装置は、複数のケーブル延長ユニットのうち、第１のケーブル側に撮像装置が接続されるケーブル延長ユニットの第３のコネクタに接続される。

本発明によれば、カメラと制御装置とを接続するケーブルを実質的に延長することができるとともに、制御装置からカメラへの給電経路に接続される照明装置に対して十分な電力を供給することができる。

以下において、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本発明の実施の形態のセンサシステムの構成を示す図である。図１を参照して、センサシステム１００は、カメラ１と、照明装置２と、制御装置３と、電源装置４，８と、モニタ５と、ケーブル６と、延長ユニット１０とを備える。

カメラ１と制御装置３とはケーブル６および延長ユニット１０により接続される。延長ユニット１０は２つのケーブル６を連結する。ケーブル６の長さはある所定の値（たとえば１０ｍ）である。本実施の形態のように、延長ユニット１０によって２つのケーブル６を接続することにより、カメラ１と制御装置３との間に接続されるケーブルを実質的に延長することができる。

なお図１ではケーブル６の本数は４であり、延長ユニット１０の個数は３である。ただし、これらの値は一例を示すものである。たとえばカメラ１あるいは制御装置３の各々の配置場所等の条件に応じて、ケーブル６の本数および延長ユニット１０の個数を変更することができる。

制御装置３は電源装置４から電源電圧を受けて動作する。制御装置３は、さらに、ケーブル６および延長ユニット１０を介してカメラ１に電源電圧（たとえば１３Ｖの直流電圧とする）を供給する。制御装置３からの電源電圧は電源装置４から出力される電圧そのものであってもよいし、たとえば制御装置３が電源装置４の出力電圧を変換することにより得られる電圧であってもよい。

カメラ１は、制御装置３から電源電圧を受けて動作する。カメラ１は図示しない被写体（たとえば製造ライン上の製品）を撮像するとともに、その被写体の画像を表わす画像信号を出力する。この画像信号はケーブル６および延長ユニット１０を介して制御装置３に送られる。なおカメラ１から制御装置３への画像信号の伝送方式はカメラリンク規格に従う方式である。

制御装置３は、カメラ１からの画像信号を用いて所定の処理を行なう。この処理は特に限定されるものではないが、たとえば被写体のエッジを検出するための処理である。モニタ５は、たとえば制御装置３が行なった処理の結果を表示する。

照明装置２は、カメラ１に接続される。本実施の形態では、カメラ１と照明装置２とは個別に形成されているが、これらは一体化されていてもよい。照明装置２はカメラ１に接続されることにより電源電圧を得る。ただし照明装置２はケーブル６に接続されることにより電源電圧を得られるように構成されてもよい。

たとえば照明装置２は複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を含む。ＬＥＤの個数を増やすことにより照明装置２の明るさ（輝度）を高めることができるものの、複数のＬＥＤに供給される電流の合計も大きくなる。延長ユニット１０により複数のケーブル６が連結されると、制御装置３とカメラ１との間のケーブルの長さが長くなる。制御装置３からカメラ１に供給される電力の一部はケーブル内の配線（たとえば抵抗成分等）により消費されるが、ケーブルが長くなるほどこの消費電力も大きくなる。

よってケーブルが長くなるほどカメラ１および照明装置２が受ける電力の合計は小さくなる。このような場合、たとえば照明装置２を動作させても十分な明るさ（照度）が得られないことが起こり得る。

このような問題を解決するために、本実施の形態では制御装置３（電源装置４と置き換えてもよい）と異なる電源装置８が延長ユニット１０に接続される。この電源装置８からカメラ１および照明装置２に電源電圧（たとえば１２Ｖの直流電圧）が供給される。

電源装置８は、いわばカメラ１と制御装置３とを接続するケーブルの途中の部分から、ケーブルを介してカメラ１（および照明装置２）に電力を供給する。従って制御装置３からカメラ１に電力を供給する場合よりもケーブルでの電力の損失を小さくすることができる。この結果、制御装置３とカメラ１との間のケーブルが長くなっても照明装置２には十分な電力を供給することができる。

なお、ケーブルが長くなるほどケーブル内の配線での消費電力が大きくなるので、電源装置８は複数の延長ユニット１０のうちカメラ１に最も近い延長ユニットに接続されることが好ましい。これにより電源装置８の供給電力のうちケーブルで消費される分を最小限とすることができる。延長ユニットには２つのケーブル６が接続される。カメラ１に最も近い延長ユニットとは、２つのケーブルのうちの一方の側にカメラ１が接続される延長ユニットを指す。

図２は、カメラ１と制御装置３との間の給電経路を示す模式図である。図２を参照して、矢印は電力の流れを示す。電源装置４は制御装置３およびモニタ５に電力を供給する。制御装置３は電源装置４からの供給電力により動作するとともにその電力の一部をケーブル６に出力する。

複数のケーブル６および複数の延長ユニット１０は、制御装置３からカメラ１への給電経路を構成する。照明装置２はこの給電経路に接続される。

図１にも示すように、電源装置８は、複数の延長ユニット１０のうちカメラ１に最も近い延長ユニットに接続される。なお、後に詳細に説明するが、電源装置８が接続された延長ユニットは、カメラ１（および照明装置２）の供給源を制御装置から電源装置８に切換える。

図３は、延長ユニット１０の構成を示すブロック図である。図３を参照して、延長ユニット１０は、コネクタＣＮ１，ＣＮ２，ＣＮ３と、信号伝送部１１と、電源回路２０と、電力伝送部２１とを備える。

コネクタＣＮ１はカメラ１と延長ユニット１０とをケーブル６により接続するためのコネクタである。コネクタＣＮ２は制御装置３と延長ユニット１０とをケーブル６により接続するためのコネクタである。コネクタＣＮ３は電源装置８を電力伝送部２１に接続するためのコネクタである。

信号伝送部１１はコネクタＣＮ１，ＣＮ２の間で画像信号を伝送するための信号伝送経路を構成する。電力伝送部２１は、コネクタＣＮ１，ＣＮ２の間に設けられる。電力伝送部２１は、制御装置３からカメラ１への給電経路の一部を構成する。

信号伝送部１１は、複数の信号線対１２１，１２２〜１２ｎと、信号線対１２１〜１２ｎを遮断するための遮断回路１３とを含む。

複数の信号線対はカメラ１から出力される画像信号を伝送するために設けられる。上述のように、カメラ１はカメラリンク規格に従う画像信号を出力する。カメラリンク規格では、カメラからＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling；低電圧差動信号）チャネルにより画像信号の送信を行なうよう定められる。具体的に説明すると、ＬＶＤＳ方式では１つの信号線対を介して１つのデータ（１ビット）を差動伝送する。このような方式を採用することによってノイズの影響を受けにくくなるという利点が得られる。

カメラリンク規格では２８ビットのパラレルデータを４本のＬＶＤＳチャネルを用いて送信する。カメラ１の内部ではクロック信号に基づいて画像データ（２８ビットデータ）を４本のＬＶＤＳチャネルに分割して出力する。さらに、カメラ１はこのクロック信号も差動信号に変換して出力する。したがって、本実施の形態では信号線対の数は５（ｎ＝５）となる。

このようにカメラリンク規格では、ＲＧＢ２４ビットのカラー画像や１２ビットのモノクロ画像のデータ伝送を４対の信号線によって実現できる。よって、たとえばＲＳ−６４４などの従来規格と比較すると、カメラリンク規格ではケーブルに含まれる信号線の数を削減することができる。

本実施の形態の延長ユニットはカメラリンク規格に適合可能に構成されている。このため信号線対の数が５となる。ただし別の規格の場合には信号線対の数が５より増減することが考えられる。この場合にも、本実施形態の延長ユニットの構成を適用することができる。

遮断回路１３は、信号伝送経路を遮断する機能を実現する。
信号伝送部１１は、さらにデシリアライザ１４と、複数の信号線１５と、シリアライザ１６と、複数の信号線対１８１〜１８ｎとを含む。

信号線対１２１〜１２ｎには画像信号およびクロック信号（いずれも差動信号）がシリアル伝送される。デシリアライザ１４は画像信号およびクロック信号を受けるとともに、その画像信号が示す画像データ（シリアルデータ）をパラレルデータに変換する。デシリアライザ１４はパラレルデータを信号線１５に出力する。

シリアライザ１６は信号線１５を介してパラレルデータを受ける。シリアライザ１６はそのパラレルデータをシリアルデータに変換して、信号線対１８１〜１８ｎに出力する。

電力伝送部２１は、切換回路２２と遮断回路２３と、電源ライン２４を含む。電源ライン２４は、電力を伝送するための電力伝送経路である。

電源ライン２４の一方の端部はコネクタＣＮ２に接続される。切換回路２２は、電源ライン２４の他方の端部の接続先を、コネクタＣＮ１およびコネクタＣＮ３の間で切換える。

遮断回路２３は電力伝送経路を遮断する機能を実現する。
電源回路２０は、制御装置３から供給される電源電圧（１３Ｖの直流電圧）をデシリアライザ１４およびシリアライザ１６の電源電圧（たとえば３．３Ｖの直流電圧）に変換して、その電圧をデシリアライザ１４およびシリアライザ１６に供給する。

図４は、切換回路２２の構成を示す図である。図４を参照して、切換回路２２はメカニカルリレー３１と、ダイオードＤ１と、抵抗Ｒ１とを含む。

メカニカルリレーは金属接点の接触を利用して機械的にオンオフする。それに対して半導体リレーは、トライアックやパワーＭＯＳトランジスタなどの半導体素子の抵抗値変化をスイッチとして利用するため接点を持たない。このような特徴から、メカニカルリレーおよび半導体リレーは、および「有接点リレー」および「無接点リレー」と呼ばれることもある。

メカニカルリレー３１は、接点３３，３４，３５と、接点３５を物理的に動かすための駆動回路３２とを含む。接点３３，３４，３５はコネクタＣＮ１，ＣＮ３および遮断回路２３にそれぞれ接続される。駆動回路３２の高電圧側端子（＋側端子）はコネクタＣＮ３に接続され、駆動回路３２の低電圧側端子は抵抗Ｒ１の一方の端子に接続される。抵抗Ｒ１の他方の端子は接地ノード（図４ではＧＮＤと示す）に接続される。ダイオードＤ１は駆動回路３２の低電圧側端子から高電圧側端子への向きが順方向となるように駆動回路３２の両端に接続される。ダイオードＤ１は駆動回路３２に内蔵されるコイル（図示せず）に生じるサージを逃がすために設けられる。

駆動回路３２は、その両端に所定の電圧（以下では８Ｖの直流電圧とする）以上の電圧が印加された場合に接点３５を動かす。この場合には接点３５は接点３３に接触した状態から変化して接点３４に接触する。一方、駆動回路３２の両端の電圧が上述した所定の電圧未満である場合、接点３５は接点３３に接触した状態に保たれる。

より具体的に説明すると駆動回路３２はコイル（図示せず）を含む。コイルに電流を流すことで電磁力が発生する。この電磁力により接点３５は移動して接点３４に接触する。電磁力が生じていない場合には、接点３５は、接点３３に接触した状態に戻る。

コネクタＣＮ３に電源装置８が接続されていない場合、すなわちコネクタＣＮ３が電気的に開放されている場合には、駆動回路３２の両端の電圧は所定の電圧（８Ｖ）より小さくなる。したがって接点３５は接点３３に接触した状態となる。一方、コネクタＣＮ１には制御装置３が接続される。これにより制御装置３から出力される電源電圧は、遮断回路２３および電源ライン２４を介してコネクタＣＮ２に印加される。

一方、制御装置３および電源装置８がコネクタＣＮ１，ＣＮ３にそれぞれ接続されている場合には、駆動回路３２の両端の電圧（１２Ｖ）は所定の電圧（８Ｖ）より大きくなる。この場合、接点３５が接点３４に接触する。よって電源装置８から出力される電源電圧が遮断回路２３および電源ライン２４を介してコネクタＣＮ２に印加される。

本実施の形態では照明装置２を動作させる際に電源装置８から比較的大きな電流（たとえば１Ａ）が供給される。したがって切換回路２２に含まれるリレーの最大電流値も電源装置８から供給される電流の値より大きくなければならない。一般的にメカニカルリレーは絶縁抵抗および絶縁耐圧に優れるという特徴、サージや負荷短絡による故障に強いという特徴、および大容量負荷の用途に適しているという特徴を有する。本実施の形態では切換回路２２にメカニカルリレーを含むので、このような比較的大きな電流を流すことが可能になる。

次に遮断回路１３，２３について説明する。遮断回路１３，２３は、制御装置３がコネクタＣＮ２に接続され、かつカメラ１がコネクタＣＮ１に接続された場合に延長ユニット１０、カメラ１、制御装置３を保護するために設けられる。

図５に示すようにコネクタＣＮ１，ＣＮ２は互いに同じ形状を有する。なお、コネクタＣＮ１，ＣＮ２は、具体的には２６の端子（ピン）を有するＳＤＲコネクタである。カメラリンク規格の場合、ケーブルの両端に設けられたコネクタが互いに同じ形状を有している。したがって延長ユニット１０によって２つのケーブルを連結するためにはコネクタＣＮ１，ＣＮ２には同じ形状のコネクタを用いる必要がある。

図６は、図５に示すコネクタＣＮ１，ＣＮ２のピン番号と各ピンの役割とを示す図である。図６および図５を参照して、制御装置３側のコネクタ（すなわちコネクタＣＮ１）ではピン番号１０，２３の端子の組、ピン番号１１，２４の端子の組、ピン番号１２，２５の端子の組が、電源電圧が入力される端子の組となる。各端子の組では、２つの端子の一方に電源電圧（１３Ｖの直流電圧）が印加され、他方の端子は接地電圧（ＧＮＤ）に設定される。なお、このように複数の端子の組を設けることによって１つの端子に流れる電流を小さくすることができる。

カメラ１側のコネクタ（すなわちコネクタＣＮ２）では、差動形式の画像信号および差動形式のクロック信号（図６ではこれらの信号をＬＶＤＳと示す）を伝送するための端子の組は、ピン番号２５，１２の端子の組、ピン番号２４，１１の端子の組と、ピン番号２３，１０の端子の組と、ピン番号２２，９の端子の組と、ピン番号２１，８の端子の組である。

ここでコネクタＣＮ１、ＣＮ２のピン配置を比較すると、コネクタＣＮ１において電源電圧の入力端子として割当てられた端子の組が、コネクタＣＮ２において画像信号を伝送するための端子の組に対応する。すなわちコネクタＣＮ１でのピン番号１０，２３の端子の組、ピン番号１１，２４の端子の組、ピン番号１２，２５の端子の組はコネクタＣＮ２において画像信号が入力される端子の組である。

図１等に示すように、正しくはコネクタＣＮ１にカメラ１が接続され、コネクタＣＮ２に制御装置３が接続される。しかし、コネクタＣＮ１，ＣＮ２が互いに同じ形状を有するため、カメラ１と制御装置３とが通常とは逆に延長ユニット１０に接続される可能性も考えられる。この場合、コネクタＣＮ１の電源入力端子にカメラ１からの画像信号が入力され、コネクタＣＮ２の画像信号入力端子に制御装置３からの電源電圧が入力される可能性がある。

図７は、図３に示す構成に対してカメラ１と制御装置３とを逆に接続した場合の状態を説明する図である。図７を参照して、遮断回路２３は、コネクタＣＮ１にカメラ１が接続された場合に、電力伝送部２１の電力伝送経路を遮断する。これにより延長ユニット１０のコネクタＣＮ３に電源装置８が接続された場合にも電源装置８からの電源電圧が制御装置３に入力されるのを防ぐことができる。

上述のように、切換回路２２は電源装置８がコネクタＣＮ３に接続された場合に、電力伝送部２１の接続先をコネクタＣＮ１からコネクタＣＮ３に切換える。仮に遮断回路２３が設けられていなければ、電源装置８からの電源電圧がコネクタＣＮ２およびケーブル６を経由して制御装置３に入力される。この場合、通常と異なる高い電圧が制御装置３の端子（たとえば信号出力端子）に印加される可能性が高くなる。よってたとえば制御装置３の内部回路（たとえば半導体集積回路）を損傷することが考えられる。

これに対し、本実施の形態では切換回路２２の後段（言い換えると切換回路２２とコネクタＣＮ２との間）に遮断回路２３が設けられる。これによりコネクタＣＮ３に電源装置８が接続された場合であっても、制御装置３に過大な電圧が入力されるのを防ぐことができる。

コネクタＣＮ２の信号入力端子には制御装置３から出力される電源電圧が印加される（図６参照）。信号線対１２１〜１２ｎを伝送する画像信号の電圧（たとえば３３０ｍＶ）に比較して制御装置３からの電源電圧（１３Ｖの直流電圧）は大きい。このような高電圧がデシリアライザ１４の信号入力端子に入力される場合、デシリアライザ１４が損傷する可能性が高くなる。

本実施の形態では、このような場合に遮断回路１３により信号伝送経路を遮断することができる。これによりコネクタＣＮ３に電源装置８が接続された場合であっても、制御装置３に過大な電圧が入力されるのを防ぐことができる。

詳細には、遮断回路１３は、電源ライン２４の電圧が低い場合に信号伝送経路を遮断する。電源ライン２４の電圧が低い場合とは、コネクタＣＮ１にカメラ１が接続されることにより遮断回路２３が電力伝送経路を遮断したことを意味する。なお、コネクタＣＮ１が電気的に開放されていても同様に遮断回路２３は電力伝送経路を遮断する。

続いて、遮断回路２３および遮断回路１３についてより詳しく説明する。
図８は、遮断回路２３の構成を示す図である。図８を参照して、遮断回路２３は、メカニカルリレー４１と、ダイオードＤ２と、抵抗Ｒ２とを含む。図８と図４との比較から分かるように、遮断回路２３の構成は切換回路２２の構成とほぼ同様であるので、遮断回路２３についての詳細な説明は以後繰返さない。

メカニカルリレー４１は接点４３，４４，４５と、接点４５を物理的に移動させるための駆動回路４２とを含む。接点４４，４５は切換回路２２およびコネクタＣＮ２にそれぞれ接続される。駆動回路４２の高電圧側端子はコネクタＣＮ１に接続され、駆動回路４２の低電圧側端子は抵抗Ｒ２の一方の端子に接続される。抵抗Ｒ２の他方の端子は接地ノードに接続される。ダイオードＤ２は駆動回路４２の低電圧側から高電圧側端子への向きが順方向となるように駆動回路４２の両端に接続される。

図４に示すメカニカルリレー３１の駆動回路３２と同様に、駆動回路４２は所定の電圧（たとえば８Ｖの直流電圧）以上の電圧がその両端に印加された場合に、接点４５を接点４４に接触させる。駆動回路４２の両端の電圧が所定の電圧未満の場合には、接点４５は接点４３に接触した状態に保たれる。

カメラ１がコネクタＣＮ１に接続される場合には、コネクタＣＮ１の電源電圧入力端子（代表的には図６に示すピン番号１０，２３の端子の組）の電圧は所定の電圧よりも低くなる。この場合、接点４５は接点４３に接触したままとなるので切換回路２２とコネクタＣＮ２との間の電力伝送経路が遮断される。

一方、コネクタＣＮ１に制御装置３が接続され、さらに制御装置３に電源装置４が接続される場合には、駆動回路４２の両端に所定の電圧以上の電圧が印加される。この場合、接点４５が接点４４と接触するので切換回路２２とコネクタＣＮ２との間に電力伝送経路が形成される。

図９は、遮断回路１３の構成を示す図である。図９を参照して、遮断回路１３は、メカニカルリレー５１〜５５を含む。メカニカルリレー５１〜５５は、信号線対１２１〜１２５にそれぞれ挿入される。コネクタＣＮ２に制御装置３が接続される場合には、ピン番号１２，２４，１０の端子の各々に制御装置からの電源電圧、すなわち高電圧が印加される。このような状態では、信号線対１２１〜１２５はそれぞれメカニカルリレー５１〜５５によって遮断される。

図１０は、メカニカルリレー５１の構成を示す図である。図１０を参照して、メカニカルリレー５１は接点５３〜５８と、駆動回路５２とを含む。駆動回路５２の高電圧側端子は遮断回路２３に接続され、駆動回路５２の低電圧側端子は抵抗Ｒ３の一方の端子に接続される。抵抗Ｒ３の他方の端子は接地ノードに接続される。ダイオードＤ３は駆動回路５２の低電圧側端子から高電圧側端子への向きが順方向となるように駆動回路５２の両端に接続される。

駆動回路５２は、その両端に所定の電圧（たとえば８Ｖの直流電圧）以上の電圧が印加された場合に接点５３を接点５４に接触させるとともに接点５８を接点５７に接触させる。一方、駆動回路５２の両端の電圧が所定の電圧未満である場合には、接点５５は接点５３に接触した状態に保たれるとともに、接点５８は接点５６に接触した状態に保たれる。

カメラ１がコネクタＣＮ１に接続される場合には、遮断回路２３によって電力伝送経路（電源ライン２４）が遮断されるので、駆動回路５２の高電圧側端子の電圧は接点５５，５８を動かすために必要な電圧よりも小さくなる。よって、接点５５，５８は接点５３，５６にそれぞれ接触した状態のまま保たれる。この状態でコネクタＣＮ２に制御装置３が接続された場合、信号線対１２１を介してデシリアライザ１４の信号入力端子に制御装置３からの電源電圧が印加されるのを防ぐことができる。

一方、制御装置３がコネクタＣＮ１に接続され、かつ電源装置４が制御装置３に接続される場合には、電源ライン２４の電圧は、駆動回路５２が接点５５，５８を動かすために必要な電圧よりも高くなる。これにより接点５５，５８が接点５４，５７にそれぞれ接触する。よって、カメラ１から出力される差動の画像信号を信号線対１２１に伝送させることが可能になる。

メカニカルリレー５２〜５５の各々の構成は図１０に示すメカニカルリレー５１の構成と同様である。よって、メカニカルリレー５２〜５５の構成については以後の説明を繰返さない。

本実施の形態では、遮断回路１３，２３はいずれもメカニカルリレーを含む。メカニカルリレーは、可動接点を固定接点に接触させたり固定接点から離したりする。これによりカメラ１および制御装置３が延長ユニット１０に対して通常と逆に接続された場合に、カメラ１、制御装置３および延長ユニット１０を確実に保護できる。

さらに、遮断回路２３では、制御装置３がコネクタＣＮ１に接続される場合にメカニカルリレー４１の可動接点（接点４５）が固定接点（接点４４）に接触する。同様に、遮断回路１３では、信号線対の電圧が正常である場合（画像信号の電圧程度である場合）にメカニカルリレー５１の可動接点（接点５５，５８）が固定接点（接点５４，５７）に接触する。

つまり、本実施の形態では、カメラ１および制御装置３が延長ユニット１０に正常に接続されたときにのみコネクタＣＮ１，ＣＮ２の間に信号伝送経路、および電力伝送経路が形成される。このように遮断回路１３，２３を構成することによって、延長ユニット１０を確実に保護することができる。

なお、本実施の形態では、カメラ１から送られる信号は画像信号である。しかし、カメラ１から送られる信号の種類は特に限定されない。カメラ１から制御装置３に送られる信号は、たとえばある情報を制御装置３に伝達するための信号でもよいし、制御装置３に対してある制御を行なうための信号であってもよい。ただしその信号の電圧は電源電圧よりも低い。

また、本実施の形態では延長ユニット１０のコネクタにケーブルが接続される。ただし、延長ユニット１０は、一方端に制御装置３に接続されるためのコネクタ（第１のコネクタ）が設けられたケーブル（第１のケーブル）と、一方端にカメラ１に接続されるためのコネクタ（第２のコネクタ）が設けられたケーブルとが設けられていてもよい。この場合、信号伝送部１１は第１のケーブルの他方端と第２のケーブルの他方端とに接続される。電力伝送部２１の電源ライン２４の一方端は第２のケーブルの他方端に接続される。電源ライン２４の他方端の他方端は切換回路２２によって第１のケーブルの他方端およびコネクタＣＮ３の一方の間で切換わる。

電源ライン２４の一方端は、第２のケーブルの他方端に接続されることにより、第２のケーブルを介して第２のコネクタに接続される。電源ライン２４の他方端が切換回路２２によって第１のケーブルの他方端に接続された場合、電源ライン２４の他方端は切換回路２２および第１のケーブルを介して第１のコネクタに接続される。したがって、この場合にも、信号伝送部２１（遮断回路１３）および電力伝送部２１（切換回路２２および遮断回路２３）の動作は上述した動作と同様になる。よって本発明のセンサシステムのケーブル延長ユニットの構成は図３に示すように限定されるものではない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態のセンサシステムの構成を示す図である。 カメラ１と制御装置３との間の給電経路を示す模式図である。 延長ユニット１０の構成を示すブロック図である。 切換回路２２の構成を示す図である。 コネクタＣＮ１，ＣＮ２の形状を示す図である。 図５に示すコネクタＣＮ１，ＣＮ２のピン番号と各ピンの役割とを示す図である。 図３に示す構成に対してカメラ１と制御装置３とを逆に接続した場合の状態を説明する図である。 遮断回路２３の構成を示す図である。 遮断回路１３の構成を示す図である。 メカニカルリレー５１の構成を示す図である。

符号の説明

１ カメラ、２ 照明装置、３ 制御装置、４，８ 電源装置、５ モニタ、６ ケーブル、１０ 延長ユニット、１１ 信号伝送部、１３，２３ 遮断回路、１４ デシリアライザ、１５ 信号線、１６ シリアライザ、２０ 電源回路、２１ 電力伝送部、２２ 切換回路、２３ 遮断回路、２４ 電源ライン、３１，４１，５１〜５５ メカニカルリレー、３２，４２，５２ 駆動回路、３３〜３５，４３〜４５，５３〜５８ 接点、１００ センサシステム、１２１〜１２ｎ，１８１〜１８ｎ 信号線対、ＣＮ１〜ＣＮ３ コネクタ、Ｄ１〜Ｄ３ ダイオード、Ｒ１〜Ｒ３ 抵抗。

Claims (10)

1. 撮像装置と、ケーブルを介して前記撮像装置への電力供給および前記撮像装置からの信号の受信を行なう制御装置と、前記制御装置から前記撮像装置への給電経路に接続可能な照明装置とを備えるセンサシステムにおいて、前記ケーブルを連結して延長するためのケーブル延長ユニットであって、
   前記ケーブル延長ユニットと前記制御装置とを第１のケーブルを介して接続するための第１のコネクタと、
   前記ケーブル延長ユニットと前記撮像装置とを第２のケーブルを介して接続するための第２のコネクタと、
   前記撮像装置からの信号を伝送するために前記第１および第２のコネクタの間に設けられる信号伝送部と、
   前記第１および第２のケーブルが第１および第２のコネクタにそれぞれ接続された場合に前記給電経路の一部を構成する電力伝送経路を含む電力伝送部と、
   前記制御装置とは異なる電源装置を、前記電力伝送経路に電気的に接続するための第３のコネクタとを備え、
   前記電力伝送経路の一方端は前記第２のコネクタに接続され、
   前記電力伝送部は、
   前記電力伝送経路の他方端の接続先を前記第１および第３のコネクタの間で切換える切換回路をさらに含み、
   前記切換回路は、前記電源装置が前記第３のコネクタに接続されている場合には、前記電力伝送経路の前記他方端を前記第３のコネクタに接続し、前記第３のコネクタが電気的に開放されている場合には、前記電力伝送経路の前記他方端を前記第１のコネクタに接続する、センサシステムのケーブル延長ユニット。
2. 撮像装置と、ケーブルを介して前記撮像装置への電力供給および前記撮像装置からの信号の受信を行なう制御装置と、前記制御装置から前記撮像装置への給電経路に接続可能な照明装置とを備えるセンサシステムにおいて、前記ケーブルを連結して延長するためのケーブル延長ユニットであって、
   その一方端に前記制御装置に接続されるための第１のコネクタが設けられた第１のケーブルと、
   その一方端に前記撮像装置に接続されるための第２のコネクタが設けられた第２のケーブルと、
   前記第１のケーブルの他方端と前記第２のケーブルの他方端との間に、前記撮像装置からの信号を伝送するために設けられる信号伝送部と、
   前記第１のケーブルの他方端と前記第２のケーブルの他方端との間に設けられ、前記制御装置および前記撮像装置が第１および第２のコネクタにそれぞれ接続された場合に前記給電経路の一部を構成する電力伝送経路を含む電力伝送部と、
   前記制御装置とは異なる電源装置を、前記電力伝送経路に電気的に接続するための第３のコネクタとを備え、
   前記電力伝送経路の一方端は前記第２のコネクタに接続され、
   前記電力伝送部は、
   前記電力伝送経路の他方端の接続先を前記第１および第３のコネクタの間で切換える切換回路をさらに含み、
   前記切換回路は、前記電源装置が前記第３のコネクタに接続されている場合には、前記電力伝送経路の前記他方端を前記第３のコネクタに接続し、前記第３のコネクタが電気的に開放されている場合には、前記電力伝送経路の前記他方端を前記第１のコネクタに接続する、センサシステムのケーブル延長ユニット。
3. 前記第１および第２のコネクタは互いに同じ形状を有し、
   前記第１のコネクタにおいて前記制御装置からの電源電圧が入力される電源入力端子の位置は、前記第２のコネクタにおいて前記撮像装置からの信号が入力される信号入力端子の位置に対応し、
   前記電力伝送部は、
   前記電力伝送経路に挿入され、前記制御装置が前記第２のコネクタに接続された場合に前記電力伝送経路を遮断する第１の遮断回路をさらに含む、請求項１または２に記載のセンサシステムのケーブル延長ユニット。
4. 前記第１の遮断回路は、前記切換回路と前記第２のコネクタとの間に設けられる、請求項３に記載のセンサシステムのケーブル延長ユニット。
5. 前記第１の遮断回路は、固定接点と、可動接点とを有する有接点リレーである、請求項４に記載のセンサシステムのケーブル延長ユニット。
6. 前記可動接点は、前記電源電圧よりも低い第１のしきい電圧以上の場合には前記固定接点と接触し、前記電源入力端子の電圧が前記第１のしきい電圧未満の場合には前記固定接点と離れた状態にある、請求項５に記載のセンサシステムのケーブル延長ユニット。
7. 前記信号伝送部は、
   前記信号伝送経路に挿入され、前記制御装置が前記第２のコネクタに接続された場合に前記信号伝送経路を遮断する第２の遮断回路をさらに含む、請求項３から６のいずれか１項に記載のセンサシステムのケーブル延長ユニット。
8. 前記撮像装置からの信号は、差動信号であって、
   前記信号伝送経路は、
   前記差動信号を伝送するための少なくとも１対の信号線を含み、
   前記第２の遮断回路は、有接点リレーであり、前記１対の信号線の一方に挿入される第１の可動接点および第１の固定接点と、前記１対の信号線の他方に挿入される第２の可動接点および第２の固定接点とを有する、請求項７に記載のセンサシステムのケーブル延長ユニット。
9. 前記第１および第２の可動接点は、前記電力伝送経路の電圧が、前記撮像装置からの信号の電圧と前記電源電圧との間の第２のしきい電圧以上の場合には前記第１および第２の固定接点にそれぞれ接触し、前記電力伝送経路の電圧が前記第２のしきい電圧未満の場合には、前記第１および第２の固定接点とそれぞれ離れた状態にある、請求項８に記載のセンサシステムのケーブル延長ユニット。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載のケーブル延長ユニットを複数備え、
    各前記ケーブル延長ユニットは、前記第１および第２のケーブルにより連結され、
    連結された第１および第２のケーブルを介して接続される前記撮像装置および前記制御装置と、
    前記照明装置と、
    前記電源装置とをさらに備え、
    前記電源装置は、複数の前記ケーブル延長ユニットのうち、前記第１のケーブル側に前記撮像装置が接続されるケーブル延長ユニットの前記第３のコネクタに接続される、センサシステム。

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