JPH01126880A - Apparatus for shooting scene especially for the purpose of reproducing the scene on video monitor picture - Google Patents

Apparatus for shooting scene especially for the purpose of reproducing the scene on video monitor picture

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Publication number
JPH01126880A
JPH01126880A JP63250735A JP25073588A JPH01126880A JP H01126880 A JPH01126880 A JP H01126880A JP 63250735 A JP63250735 A JP 63250735A JP 25073588 A JP25073588 A JP 25073588A JP H01126880 A JPH01126880 A JP H01126880A
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JP
Japan
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image
scene
image sensor
drive
camera
Prior art date
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Application number
JP63250735A
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Japanese (ja)
Inventor
Terence M Smith
テレンス マーチン スミス
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ThyssenKrupp Technologies AG
Original Assignee
Thyssen Industrie AG
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Publication date
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Application filed by Thyssen Industrie AG filed Critical Thyssen Industrie AG
Publication of JPH01126880A publication Critical patent/JPH01126880A/en
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Abstract

PURPOSE: To improve the operability of a camera by largely photographing and reproducing the fine part of a scene without moving a device as the whole and tracking an internal moving object. CONSTITUTION: An image pickup element 14 is supported slidably over the entire image so as to photograph a selected object inside the scene, observe it and track it according to circumstances and a driving mechanism for sliding a photographing element inside an image formation surface 11 is provided with driving devices 28 and 32 operated in different directions. Thus, in the case of tracking the object remaining inside the scene though arbitrarily movable, the lens 6 and housing 5 of this device are disposed in a fixed type and only the image pickup element 14, and several devices required for scanning according to the circumstances, is moved. Thus, moving mass in the case of manually moving the camera is reduced and the camera is quickly moved.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は−特にジーンをビデオモニターの画面に再生す
る目的でシーンを撮影する装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION FIELD OF INDUSTRIAL APPLICATION The present invention relates to an apparatus for photographing scenes, in particular for the purpose of reproducing scenes on the screen of a video monitor.

この装置は、ハウジングと、ハウジングに取り付けられ
、結像面にシーンを結像するレンズと、ハウジング内に
配設され、かつ前記結像面上にあり、そして像の一部の
個々の画素の輝度および場合によっては色相を電気信号
に変換する為の、平面状に構成された撮像素子を有し、
前記撮像素子は摺動可能に取り付けられ、かつ像より小
さく構成されている。又、この装置は撮像素子を結像面
内で摺動させる為の駆動機構も有している。
The apparatus includes a housing, a lens attached to the housing for imaging a scene on an image plane, and a lens disposed within the housing and on the image plane and for capturing individual pixels of a portion of the image. It has a planar image sensor for converting brightness and, in some cases, hue into electrical signals.
The image sensor is slidably attached and is configured to be smaller than the image. This device also has a drive mechanism for sliding the image sensor within the imaging plane.

(従来の技術および発明が解法しようとする課題)この
種の装置(ドイツ特許明細書第3223971号、ドイ
ツ特許公開明細書第3606765号)は普通テレビカ
メラと呼ばれ、又そうしたものとして利用され、数多く
の実施態様において知られている。その撮像素子を通常
構成するCCDラインセンサ、すなわぢ半導体電荷結合
素子(charge coupled device)
は走査線に沿って配設した複数の小さなCCDセルを有
し、セルの電荷は光によりアナログ制御することができ
、又セルの長さは数恥である。走査線形撮像索子は結像
したシーンの各走査線に付属して設けてあり、駆動機構
により走査線方向に垂直に移動してシーン全体を走査す
ること力yできる。かかるCCD素子の利点として、C
CD素子に入射する画像情報が電気信号の形でレジスタ
に引き渡され、レジスタを読み出すことにより画像信号
若しくは影像信号を直接、すなわち走査用電子ビームを
利用することなく獲得することができる。だが多くの実
際的適用事例にとって、少なくともラインセンサがシー
ン全体を一度走査するまでの間、カメラ全体を固定配設
しておかねばならない点が不適である。
(The prior art and the problem to be solved by the invention) Devices of this type (DE 32 23 971, DE 3 606 765) are commonly called television cameras and are used as such. Known in numerous embodiments. A CCD line sensor, which normally constitutes the image sensor, is a semiconductor charge coupled device.
has a plurality of small CCD cells arranged along a scanning line, the charge of the cells can be analog controlled by light, and the length of the cells is several inches. A scanning linear imaging probe is attached to each scan line of the imaged scene, and can be moved perpendicularly to the scan line direction by a drive mechanism to scan the entire scene. As an advantage of such a CCD element, C
Image information incident on the CD element is transferred to a register in the form of an electrical signal, and by reading out the register, an image signal or image signal can be obtained directly, ie, without using a scanning electron beam. However, for many practical applications it is unsuitable that the entire camera must be mounted in a fixed manner, at least until the line sensor scans the entire scene once.

ラインセンサに加えて、かかるテレビカメラに、CCD
エリアセンサを付加的に装備することもでき(ドイツ特
許公開明細書第3606765号、第3616400号
)、例えば固定式に取付けられて記録すべきシーンの位
置を捜し出ずファインダーとして働いたり、又は本来の
撮像素子と一緒に移動するように設けられ、本来の撮像
素子を補足して微調整を行うことができる。
In addition to the line sensor, such a television camera has a CCD
Area sensors can also be additionally equipped (German Patents No. 3,606,765, 3,616,400) and can, for example, be fixedly mounted and act as a finder without locating the scene to be recorded, or The sensor is installed to move together with the original image sensor, and can supplement the original image sensor and perform fine adjustments.

それと並んで、撮像索子をエリアセンサで構成し、そし
て従来のテレビカメラの撮像素子(ビジコン、アイコノ
スコープ、オルシコン等)と同様にカメラボデー内に固
定式に取り付けたCCD技術のテレビカメラがある。か
かるカメラは移動するシーンの撮影にも適している。
Alongside this, there is also a CCD technology television camera in which the imaging probe is composed of an area sensor and is fixedly mounted within the camera body in the same way as the image pickup device of a conventional television camera (visicon, iconoscope, orthicon, etc.). . Such cameras are also suitable for filming moving scenes.

周知装置に共通する点としてレンズ、撮像素子及びこれ
と結合した装置はカメラにより捕捉可能な、カメラの「
視野」に一致した全シーンを撮像素子が常に走査するよ
うカメラボデー内に配設して取り付けである。結像すべ
きシーンが視野に一致したシーンより大きいとか又は結
像すべきシーンがこの視野の外にくると、カメラ内にあ
る全部品とともにカメラ全体が旋回及び回転運動を行わ
ねばならない。例えば移動する対象物をカメラで「追跡
」する場合にも同じことが言える。両方ともかなりの質
量を移動させねばならず、又旋回及び回転運動を行うの
に十分な空間を用意しなければならないので、しばしば
かなりの身体的又は構造上の支出と結びついている。
A common feature of the known devices is that the lens, image sensor, and device coupled thereto can be captured by the camera.
It is installed inside the camera body so that the image sensor always scans the entire scene that matches the field of view. If the scene to be imaged is larger than the scene coincident with the field of view, or if the scene to be imaged falls outside this field of view, the entire camera, together with all the parts inside the camera, must undergo pivoting and rotational movements. The same thing can be said, for example, when "tracking" a moving object with a camera. Both require considerable mass to be moved and sufficient space must be provided for pivoting and rotational movements, and are therefore often associated with considerable physical or structural expenditure.

こうした運動を避けるため、好適なレンズ(広角レンズ
、いわゆる魚眼レンズ)を選択することにより、ごく大
きなシーンでもカメラで完全に捕捉し又は移動する対象
物が常にカメラの視野内に留まるのを確保することはで
きよう。しかしこれは、大きくなった視野を解像するの
も常に個々の撮像素子にすぎないので、再生品質を損う
ことになろう。
To avoid such movements, by choosing a suitable lens (wide-angle lens, so-called fisheye lens), you can ensure that even very large scenes are completely captured by the camera or that moving objects always remain within the field of view of the camera. I can do it. However, this would impair the reproduction quality since it is always only the individual image sensors that resolve the enlarged field of view.

与えられたこの条件に基づき、冒頭述べた種類の装置は
あらゆる種類の監視目的に、或いは例えばスポーツ大会
等の場合にしばしばそうであるようなシーン転換の激し
いライブ撮影にも、条件付きでのみ使用することができ
る。テレビカメラを例えば広い入口ホール又は窓口ホー
ルを監視するため銀行やホテル等の建物のなかに配設し
た場合には視野が限定されるか又は視野内の対象物をご
くぼんやりとしか見ることができず、カメラを旋回可能
又は回転可能に支承する高価な措置を講じ、そして場合
によっては付加的に好適な駆動システムを設けるか又は
カメラを数台使用しなければならない。旋回及び回転可
能なテレビカメラを例えば道路交通を監視するため交差
点や道路等の屋外に配設した場合、カメラを旋回及び回
転させる装置は更に、高価な密封装置を設けないかぎり
風雪、粉塵等により激しい摩耗を受ける。カメラを全て
又は一部平で動かす場合には、なかんずく移動させるべ
き大きな質量が障害となり、カメラマンはしばしば、特
にカメラをすばやく移動させねばならないとき、解決で
きない問題に直面する。最後に、かかるカメラを車両又
は飛行物体に取り付は且つそれを同時にガタッキなしに
安定させて選択した対象物に整列させることは殆ど不可
能である。
Based on this given condition, devices of the type mentioned at the outset can only be used conditionally for all kinds of surveillance purposes or even for live filming with rapid scene changes, as is often the case, for example, in sports competitions. can do. If a television camera is placed inside a building, such as a bank or hotel, for example to monitor a large entrance hall or counter hall, the field of view is limited or objects within the field of view can only be seen vaguely. First, expensive measures must be taken to swivel or rotatably mount the camera and, if necessary, additionally suitable drive systems must be provided or several cameras must be used. When a swivelable and rotatable television camera is placed outdoors, for example at an intersection or on a road, to monitor road traffic, the device for swiveling and rotating the camera is also susceptible to wind, snow, dust, etc. unless an expensive sealing device is installed. Subject to heavy wear. When moving the camera completely or partially in a flat plane, the large mass to be moved poses an obstacle, and the camera operator is often faced with unsolvable problems, especially when the camera has to be moved quickly. Finally, it is almost impossible to mount such a camera on a vehicle or flying object and simultaneously keep it stable and aligned with a selected object without wobbling.

本発明は、冒頭述べた種類の装置を、それが全体として
移動することなく、特に旋回又は傾動することなくシー
ンの細部を従来より大きく撮影し再生し、そして7′又
はシーン内部の移動する対象物を追跡することができる
よう構成することを目的とする。
The present invention provides a device of the type mentioned at the outset for photographing and reproducing details of a scene on a larger scale than before, without it moving as a whole, in particular without pivoting or tilting, and 7' or moving objects inside the scene. The purpose is to configure the system so that it can track objects.

(課題を解決する為の手段および効果)本発明の装置は
ハウジングと、ハウジングに取り付けられ、結像面にシ
ーンを結像するレンズと、ハウジング内に配設され、か
つ前記結像面上にあり、そして像の一部の個々の画素の
輝度および場合によっては色相を電気信号に変換する為
の、平面状に構成された撮像素子を有し、前記撮像素子
は摺動可能に取付けられ、かつ像より小さく構成され、
そして撮像素子を結像面内で摺動させる為の駆動機構を
有している装置であって、前記撮像素子が、シーン内部
で選択した対象物を撮影し、観測し、そして場合によっ
ては追跡する為に、像全体にわたって摺動可能に支承し
てあり、前記駆動機構が異なる方向で動作する駆動装置
を含んでいることを特徴としている。
(Means and Effects for Solving the Problems) The device of the present invention includes a housing, a lens attached to the housing and configured to image a scene on an image forming plane, and a lens disposed within the housing and configured to image a scene on the image forming plane. and has an imaging element configured in a planar manner for converting the brightness and possibly hue of individual pixels of a part of the image into electrical signals, said imaging element being slidably mounted; and is constructed smaller than the statue,
and a device having a drive mechanism for sliding an image sensor within an imaging plane, the image sensor capturing, observing, and optionally tracking a selected object within a scene. In order to do this, the image is slidably supported over the entire image, and the drive mechanism includes drives operating in different directions.

本発明がもたらす利点として、任意に移動可能ではある
がシーン内に留まる対象物を追跡する場合、装置のレン
ズ及びハウジングは固定式に配設することができ、撮像
素子のみ、そして場合によってはその走査に必要な幾つ
かの装置を移動させるだけでよい。これにより、移動す
べき質量が著しく減少する。更に一方でレンズの有効開
口角度に一致した装置の見掛けの視野が比較的大きく、
他方でしかし実際の視界、すなわち撮像素子を顆りにい
ずれかの時点に観測する、そして場合によっては画面全
体に現れる画像部分は、それに匹敵する周知のシステム
では視界が常に視野に等しいのに対し、比較的小さい点
でも有利である。その際、その都度表示された画像部分
がきわめて良好な再生品質と高い解像能で表示されると
いう付加的利点がある。というのもこれには撮像素子の
感光面全体及び画面全体が用意されているからである。
An advantage of the invention is that when tracking objects that are arbitrarily movable but remain within the scene, the lens and housing of the device can be arranged in a fixed manner, and only the image sensor and possibly its It is only necessary to move some of the equipment required for scanning. This significantly reduces the mass that must be moved. Furthermore, on the one hand, the apparent field of view of the device, which corresponds to the effective aperture angle of the lens, is relatively large;
On the other hand, however, the actual field of view, i.e. the part of the image that is observed at any point in time with respect to the image sensor, and that appears in some cases on the entire screen, is smaller than the actual field of view, whereas in comparable known systems the field of view is always equal to the field of view. , is also advantageous in that it is relatively small. The additional advantage here is that the image parts displayed in each case are displayed with very good reproduction quality and high resolution. This is because the entire photosensitive surface and the entire screen of the image sensor are prepared for this purpose.

本発明のその他の有利な特徴は従属請求項から明らかと
なる。
Further advantageous features of the invention emerge from the dependent claims.

(実施例) 本発明を以下添付図面を参考に実施例について詳しく説
明する。
(Example) The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

第1図に概略を示す本発明装置1は塔2上に取り付け、
建物3を観測又は監視するのに使われる。
The device 1 of the invention, schematically shown in FIG. 1, is mounted on a column 2,
Used to observe or monitor building 3.

装置1は選択的に、符号4で示唆したように建物3内に
取り付けて建物の前の空間を観測又は監視するのに使う
こともできよう。
The device 1 could optionally be mounted inside a building 3 as indicated by 4 and used to observe or monitor the space in front of the building.

第2.3図に示すように、装置1に収めた密閉ハウジン
グ5が前面に穴を有し、そのなかにレンズ6が交換可能
に組込んである。レンズ6は通常どおり絞り7を有し、
付加的に絞り開口及び焦点合わせを調整する手動又は自
動制御可能な装置8.9を装備することができる。レン
ズ6は、従来のテレビカメラで一般に行われているよう
にシーン10を、概略示唆した好ましくは平らな結像面
ll上に鮮明に結像し、結像面と絞り7との距離はレン
ズ6の有する焦点距離に依存する。その際ジーン10が
装置1の見掛けの視野を表し、この視野は鋭角βの円錐
形光線束により形成される。
As shown in FIG. 2.3, a closed housing 5 contained in the device 1 has a hole in the front face, into which a lens 6 is replaceably installed. The lens 6 has an aperture 7 as usual,
Additionally, manually or automatically controllable devices 8.9 for adjusting the diaphragm aperture and focusing can be provided. The lens 6 sharply images the scene 10 onto a generally indicated, preferably flat imaging plane ll, as is commonly done in conventional television cameras, and the distance between the imaging plane and the aperture 7 is It depends on the focal length of 6. Jean 10 represents the apparent field of view of the device 1, which field is formed by a cone-shaped bundle of rays at an acute angle β.

ハウジング5内でレンズ6の背後に信号板12が配設し
てあり、信号板は平面状に構成した感光撮像素子14を
支える。信号板12は好ましくは=  10− CCDチップ(CCD−電荷結合素子)からなり、これ
に、多数の感光素子又はセルを例えば行と列とに配設し
て形成した撮像素子14が設けてあり、素子又はセルは
光を照射すると光の輝度値、又は色相値に一致したアナ
ログ電気信号を発生する光電変換器として働く。その際
すべての感光素子又はセルは結像面に対応した平らな又
は湾曲した感光面を形成する。その外、信号板12は後
面に所要の配線、増幅器、メモリ等を装備することがで
き、これらが基板を形成し、しばしば信号板12及び撮
像素子14と一緒に集積半導体素子にまとめである。撮
像素子14又は基板が撓みケーブル16を介して接続し
である装置f 17は撮像素子14の走査に必要な制御
回路等と走査により得られた電気信号の処理に必要な電
子素子とを含み、出力端子18から通常の(例えば国際
無線通信諮問委員会により)標準化された画像信号若し
くは映像信号を出力する。信号板12の感光面は結像面
11より小さく、好ましくは本質的に小さい。
A signal plate 12 is disposed within the housing 5 behind the lens 6, and the signal plate supports a photosensitive image pickup element 14 configured in a planar shape. The signal plate 12 preferably consists of = 10-CCD chips (CCD-charge-coupled devices), which is provided with an imaging element 14 formed by a number of photosensitive elements or cells arranged, for example, in rows and columns. , the element or cell acts as a photoelectric converter that, when irradiated with light, generates an analog electrical signal that corresponds to the brightness or hue value of the light. All photosensitive elements or cells then form a flat or curved photosensitive surface corresponding to the image plane. In addition, the signal board 12 can be equipped with necessary wiring, amplifiers, memories, etc. on the rear side, and these form a substrate, often combined together with the signal board 12 and the image sensor 14 into an integrated semiconductor device. The device f 17 to which the image sensor 14 or the substrate is connected via the flexible cable 16 includes a control circuit etc. necessary for scanning the image sensor 14 and electronic elements necessary for processing electrical signals obtained by scanning, A normal image signal or video signal standardized (for example, by the International Radiocommunication Consultative Committee) is output from the output terminal 18. The photosensitive surface of the signal plate 12 is smaller than the imaging surface 11, preferably substantially smaller.

第4図に示すように信号板12を固着したホルダ19は
好ましくは長方形の枠からなり、両側端が各−つのY軸
ガイド20.21内で支承され摺動可能である。Y軸ガ
イド20.21は互いに平行、又、結像面11(第2.
3図)とも平行に配設しである。両Y軸ガイド20,2
1は更に上端及び下端が平行な横材22.23により結
合してあり、この横材とで互いに平行且つ結像面11と
平行、但しY軸ガイド20.21に垂直に配設した上下
のX軸ガイド24.25内で摺動可能に配設した別の枠
を形成する。X軸ガイド24.25を横支柱により結合
して更に別の枠26を形成し、これがハウジング5内に
強固に取り付けである。
As shown in FIG. 4, the holder 19 to which the signal plate 12 is fixed preferably has a rectangular frame, and both ends thereof are supported and slidable within respective Y-axis guides 20, 21. The Y-axis guides 20, 21 are parallel to each other, and the imaging plane 11 (second...
(Fig. 3) are arranged in parallel. Both Y-axis guides 20, 2
1 are further connected by a horizontal member 22.23 whose upper and lower ends are parallel, and which are used to connect the upper and lower ends parallel to each other and parallel to the imaging plane 11, but perpendicular to the Y-axis guide 20.21. Another frame is formed which is slidably disposed within the X-axis guide 24,25. The X-axis guides 24,25 are joined by transverse struts to form a further frame 26, which is rigidly mounted within the housing 5.

ガイド20の側面に設けた突部27に駆動機構が結合し
である。駆動機構は例えば、突部27に固着されたY軸
方向に有効な直線駆動袋w28を含み、これが連接棒2
9に作用する。連接棒は腕板30を介しホルダ1つと強
固に結合しである。
A drive mechanism is coupled to a protrusion 27 provided on the side surface of the guide 20. The drive mechanism includes, for example, a linear drive bag w28 fixed to the protrusion 27 and effective in the Y-axis direction, which is connected to the connecting rod 2.
9. The connecting rod is firmly connected to one holder through an arm plate 30.

それ故、連接棒29が駆動装置28により矢印Yと平行
に進入進出するとホルダ19はY軸方向に移動する。同
様に枠26が下面に突部31を有し、= 12− これが別の駆動機構と結合しである。この駆動機構は例
えば、突部31に固着されX軸方向に有効な直線駆動装
置32を含み、これが連接棒33を有し、該連接棒は腕
板34を介しY軸ガイド20又は突部27と強固に結合
しである。連接棒33が駆動装置32により矢印Xと平
行に進入進出するとホルダ19はY軸方向の運動に必要
な部材と一緒にX軸方向に摺動する。ちなみに、X軸方
向およびY軸方向でのホルダ19の運動は撮像素子14
の全感光面が常に結像面11に留まるよう起きる。結像
面は、レンズ6により鮮明に結像可能な第2.3図に角
度βにより表した全シーンを結像した場合に生じ、且つ
撮像素子14の感光面より本質的に大きい領域として円
35(第4図)で示唆しである。
Therefore, when the connecting rod 29 is moved in and out parallel to the arrow Y by the drive device 28, the holder 19 moves in the Y-axis direction. Similarly, the frame 26 has a protrusion 31 on its lower surface, which is connected to another drive mechanism. This drive mechanism includes, for example, a linear drive 32 fixed to the projection 31 and active in the It is strongly combined with. When the connecting rod 33 is moved in and out parallel to the arrow X by the drive device 32, the holder 19 slides in the X-axis direction together with the members necessary for movement in the Y-axis direction. Incidentally, the movement of the holder 19 in the X-axis direction and the Y-axis direction is caused by the movement of the image sensor 14.
The entire photosensitive surface of the image forming apparatus always remains on the imaging plane 11. The image plane is a circle that occurs when the entire scene represented by the angle β in FIG. 35 (Figure 4).

撮像素子14用駆動機構は、連接棒29.33を直線往
復動させる駆動装置28.32として好ましくは電気制
御可能なりニアモータを含む。或いは、ねじスピンドル
として構成したその駆動軸を各1個の、腕板30.34
に構成した雌ねじ付きナツト内で回転可能に支承した別
の任意な駆動装置、例えば可逆直流モータであってもよ
い。更に、連接棒29.33は空圧式又は油圧式シリン
ダ・ピストン配置のピストンロッドとして構成すること
もできよう。例えばハウジング5から張り出して手で把
持することのできる端部を連接棒29.33に備えるだ
けで、手動操作可能な駆動機構を設けることも可能であ
る。
The drive mechanism for the image sensor 14 preferably includes an electrically controllable near motor as a drive device 28.32 for linearly reciprocating the connecting rod 29.33. Alternatively, the drive shaft configured as a threaded spindle can be connected to one arm plate 30, 34 each.
Any other drive device, for example a reversible direct current motor, rotatably supported in an internally threaded nut may also be used. Furthermore, the connecting rod 29.33 could also be designed as a piston rod in a pneumatic or hydraulic cylinder-piston arrangement. It is also possible, for example, to provide a manually operable drive mechanism by simply providing the connecting rod 29,33 with an end that projects from the housing 5 and can be grasped by hand.

第5図には駆動機構により移動させる部品がブロック3
8として概略水してあり、これはX軸方向若しくはY軸
方向での運動がレバー要素40又は玉要素41等の手動
操作可能な部材により制御できるよう制御回路39と接
続しである。更に第5図は装W1に接続した電源42と
、出力端子18に接続され画像信号が供給されるビデオ
モニター43とを示す。或いは出力端子18に磁気記録
装置等を接続しておくこともできよう。
In Figure 5, the parts moved by the drive mechanism are block 3.
8, which is connected to a control circuit 39 so that movement in the X-axis direction or the Y-axis direction can be controlled by manually operable members such as the lever element 40 or the ball element 41. Further, FIG. 5 shows a power supply 42 connected to the device W1 and a video monitor 43 connected to the output terminal 18 and supplied with image signals. Alternatively, a magnetic recording device or the like may be connected to the output terminal 18.

第6図に概略示唆したレンズ6は円錐形の見掛けの視野
βを有する。撮像素子14が摺動するレンズの結像面1
1にこの視野全体が結像される。
The lens 6 schematically indicated in FIG. 6 has a conical apparent field β. Imaging surface 1 of the lens on which the image sensor 14 slides
This entire field of view is imaged at 1.

第6図に示唆したのはX軸方向での摺動性のみである。What is shown in FIG. 6 is only the slidability in the X-axis direction.

第6図が示すように結像面11上に結像されるν・ンズ
6の視野は撮像素子14の寸法より本質的に大きい。又
は、レンズ6より見た空間の結像面11に結像される像
より本質的に小さい寸法の撮像素子14が使用される。
As shown in FIG. 6, the field of view of the ν lens 6 that is imaged on the imaging plane 11 is essentially larger than the dimensions of the image sensor 14. As shown in FIG. Alternatively, an image sensor 14 whose size is essentially smaller than the image formed on the image plane 11 in the space viewed from the lens 6 is used.

その結果、撮像素子14が結像された像全体のうちその
都度捕捉するのは第6図にハツチングした鋭角αの円錐
部45a、45b、45cにより示唆した小部分にすぎ
ず、これは装W1の実際の視界と呼ばねばならない。
As a result, of the entire image formed by the image sensor 14, what is captured each time is only a small portion indicated by the conical portions 45a, 45b, and 45c of the acute angle α hatched in FIG. must be called the actual field of view.

それ故、撮像素子14は第6a図に示すように一方の端
位置にあるとき円錐部45aを捕捉する。
Therefore, the image sensor 14 captures the conical portion 45a when it is in one end position as shown in FIG. 6a.

撮像素子14を矢印Xの方向に徐々に前進させて第6C
図に示す他方の端位置に移動させると、撮像素子はこの
位置において円錐部45cを、そしてその途中では端位
置間にある円錐部、例えば第6b図に示す円錐部45b
を捕捉する。撮像素子14をY軸方向で摺動させる場合
にも同様である。
The image sensor 14 is gradually advanced in the direction of arrow
When moved to the other end position shown in the figure, the image sensor detects the conical part 45c in this position, and the conical part between the end positions, for example, the conical part 45b shown in FIG. 6b.
capture. The same applies when the image sensor 14 is slid in the Y-axis direction.

撮像素子14の感光素子はテレビジョン技術若しくはビ
デオ技術の通常の手段を使って行及び列ごとに走査して
画像信号に変換される。画像信号は、結像面11に結像
された画像のうち撮像素子14の感光面に入射する画素
の輝度値若しくは色相値に対応した情報を含む。前記感
光面は通常のテレビジョン電子部品もしくはビデオ電子
部品を使ってビデオモニター43(第5図)の画面にそ
れぞれフレームとして再生されるので、一方画面にその
都度見られるのはレンズ6の視野のうち第6図に鋭角α
の円錐部45a〜45cにより定義した小部分であり、
それ故、実際の視界に一致する。他方、視野βの表示さ
れる部分は結像面11上で撮像素子14を摺動させるだ
けで予め任意に選択することができ、その際レンズ6、
ハウジング5又は装置17を何らかの方法で移動させる
必要はない。捕捉したシーンにより移動する対象物を追
跡する場合にも同じことが言える。それ故「実際の視界
」とは画面にその都度現れる部分であるのに対し、「見
掛けの視界」とは結像面11に現れはするが画面上に現
れないシーンのことである。
The photosensitive elements of the image sensor 14 are scanned row by row and column by column and converted into image signals using conventional means of television or video technology. The image signal includes information corresponding to the brightness value or hue value of a pixel of the image formed on the image plane 11 that is incident on the photosensitive surface of the image sensor 14 . The photosensitive surface is reproduced as a frame on the screen of a video monitor 43 (FIG. 5) using conventional television electronics or video electronics, so that what is seen each time on the screen is the field of view of the lens 6. Of these, there is an acute angle α in Figure 6.
It is a small part defined by conical parts 45a to 45c,
Therefore, it corresponds to the actual field of view. On the other hand, the part where the field of view β is displayed can be arbitrarily selected in advance simply by sliding the image sensor 14 on the imaging plane 11, and in this case, the lens 6,
There is no need to move the housing 5 or the device 17 in any way. The same is true when tracking moving objects through a captured scene. Therefore, the "actual field of view" is the part that appears on the screen each time, whereas the "apparent field of view" is the scene that appears on the imaging plane 11 but does not appear on the screen.

本発明で得られる利点は特に第1図から明らかとなる。The advantages obtained with the invention are particularly apparent from FIG.

従来、テし・ビカメラは大きな対象物、例えば建物3を
部分ごとにはっきり再生するため傾動若しくは旋回可能
且つ回転可能に塔2の上又は符号4の箇所に配設する必
要があった。このため塔2の上に配設する場合、旋回軸
受及び回転軸受を塔の先端に配設し塔2内を通して制御
可能とする必要がある一方、符号4の箇所に配設する場
合にはカメラの運動を可能とする十分に大きな開口を外
壁に設けねばならなかった。それに対し、本発明装置1
を使用すると、レンズ6と摺動部品及び駆動機構とを収
めただけの比較的小さくて平らなハウジングを塔2の上
又は符号4の箇所に固定式に配設することができ、この
ハウジングは電線を介しその他の、地面又建物3内に取
り付けた装置と接続するだけでよく、密封等の問題は何
ら発生しない。
Conventionally, in order to clearly reproduce parts of a large object, such as a building 3, it has been necessary for the TV camera to be installed on top of the tower 2 or at a location 4 so as to be tiltable, pivotable, and rotatable. For this reason, when installed on top of the tower 2, it is necessary to install a swing bearing and a rotating bearing at the tip of the tower so that they can be controlled through the inside of the tower 2. However, when installed at the location 4, the camera A sufficiently large opening had to be provided in the outer wall to allow movement of the On the other hand, the device 1 of the present invention
Using this, a relatively small and flat housing containing only the lens 6, the sliding parts and the drive mechanism can be fixedly arranged on the tower 2 or at the point 4, and this housing It is only necessary to connect to other devices installed on the ground or inside the building 3 via electric wires, and no problems such as sealing occur.

更に可動部品の重量軽減により駆動機構の自動制御のと
きかなりエネルギーが節約されると考えることができ、
これは本発明装置1を自動車、船等の移動物体の内部又
は表面に使用するとき特に有利である。最後に、好適な
広角レンズを選択することによりβ=180°の見掛け
の視野、或いはそれ以上の視野さえ得ることができ、そ
して特に特定の観測依頼又は監視依頼に、理想的な歪み
のない画像再生が必要ではないとき、いわゆる魚眼レン
ズの使用さえ可能である。
Furthermore, due to the reduced weight of moving parts it can be assumed that considerable energy is saved when automatically controlling the drive mechanism.
This is particularly advantageous when the device 1 of the invention is used inside or on the surface of a moving object such as an automobile or a ship. Finally, by choosing a suitable wide-angle lens, an apparent field of view of β = 180° or even more can be obtained, making it possible to obtain an ideal distortion-free image, especially for specific observation or monitoring requests. When regeneration is not required, it is even possible to use a so-called fisheye lens.

2方向での撮像素子14の運動性は撮影可能なシーン内
部にある対象物を捕捉し、又場合によっては追跡するの
に利用可能なばかりでなく、前述の装置1全体がそれ自
身移動する場合にビデオモニター43(第5図)上で対
象物を安定させるのに利用することも簡単に可能である
。これは例えば装置1を自動車、船、飛行機又はその他
の飛行物体に取り付ける場合に問題になる。装W1を取
り付けた物体が不安定であることから装置が動くと、カ
メラで捕捉したシーンの別の部分がビデオモニター43
上に現れることになろう。この欠点を取り除くため、例
として挙げたX軸方向とY軸方向とにおいてカメラが動
くにも拘らず表示又は記録した対象物が常に同一に留ま
るよう撮像素子14をこの両方向に移動させることも可
能である。
The motion of the image sensor 14 in two directions can not only be used to capture and possibly track objects within the imageable scene, but also when the entire device 1 described above moves itself. It can also easily be used to stabilize objects on a video monitor 43 (FIG. 5). This is a problem, for example, when the device 1 is mounted on a car, ship, airplane or other flying object. If the device moves due to the instability of the object to which W1 is attached, another part of the scene captured by the camera will be displayed on the video monitor 43.
It will appear at the top. In order to eliminate this drawback, it is also possible to move the image sensor 14 in both the X-axis and Y-axis directions as mentioned above so that the displayed or recorded object always remains the same even though the camera moves in these directions. It is.

言い換えるなら、X軸方向又はY軸方向におけるカメラ
のあらゆる方向偏差はそれに合わせて撮像素子14をX
軸方向若しくはY軸方向で逆に移動させることで補償す
ることができる。
In other words, any directional deviation of the camera in the X-axis direction or the Y-axis direction causes the image sensor 14 to
Compensation can be achieved by moving in the opposite direction in the axial direction or in the Y-axis direction.

かかる安定化の最も簡単な態様は船、飛行機等のなかに
通常膜けであるジャイロ台により得られ、これが第5図
にブロック47で概略示唆しである。
The simplest form of such stabilization is provided by a gyro mount, which is usually mounted in a ship, airplane, etc., and is generally indicated by block 47 in FIG.

かかるジャイロ台は通常の慣性航行システムの一部であ
り、空間的に固定したと想定されるX軸若しくはY軸、
すなわち空間的に固定した座標系からの船、飛行機等の
偏差に一致した電気信号を発生する。こうして得られた
信号は次に駆動装置28.32に供給される。この目的
のなめ、ジャイロ台の出力信号に代え、第5図にブロッ
ク48により概略示唆した通常のバックグラウンド・ト
ラッカー(background−tracker)ノ
出力信号を利用することもできる。これは選択した固定
点を、X軸方向若しくはY軸方向における船、飛行機等
の位置偏差を計算する空間的に固定した標準点として利
用したコンピュータ制御システムである。或いは、両方
の機器を組合わせて、例えばブロック47を租安定化に
、そしてブロック48を微細安定化に利用することも考
えられよう。
Such a gyro stand is part of a normal inertial navigation system, and the X or Y axis, which is assumed to be spatially fixed,
That is, it generates an electrical signal that corresponds to the deviation of a ship, airplane, etc. from a spatially fixed coordinate system. The signal thus obtained is then fed to the drive device 28.32. For this purpose, instead of the output signal of the gyro platform, the output signal of a conventional background-tracker, schematically indicated by block 48 in FIG. 5, may also be used. This is a computer control system that uses selected fixed points as spatially fixed reference points for calculating positional deviations of ships, airplanes, etc. in the X-axis direction or Y-axis direction. Alternatively, it would be conceivable to combine both devices, for example using block 47 for tax stabilization and block 48 for fine stabilization.

説明した種類の安定化は、装置1がX軸若しくはY軸を
中心に旋回可能であるがX軸方向では固定配設された使
用目的や、X軸を中心に旋回不可能ではあるがX軸上を
移動するような使用目的には十分な2方向安定化である
。X軸を中心とした回転又は旋回も可能である場合、X
軸及びY軸の安定化は画面内でその都度観測した対象物
を安定させるのに十分ではある。しかしこの対象物が2
軸に対して傾動するのを避ける手段はない。
The described type of stabilization can be used for applications in which the device 1 is pivotable about the X or Y axis but is fixedly arranged in the The two-way stabilization is sufficient for purposes such as traveling on top. If rotation or pivoting around the X axis is also possible,
The stabilization of the axis and the Y axis is sufficient to stabilize the respective observed object within the screen. However, this object is 2
There is no way to avoid tilting about the axis.

それ故、本発明の第一実施態様によれば、撮像素子14
はX軸及びY軸と平行に移動可能に配設しであるだけで
なくX軸を中心に回転可能に支承しである。更に、信号
板12はホルダ19に固定式に固着しであるのでなく、
別の駆動機構により 20 一 回転可能にホルダで支承しである。この別の駆動機構は
例えば駆動装置50を含み、該駆動装置50はホルダ1
9の背面に固着してあり、ケーブル16に類似した図示
省略した撓みクープルを介し装置17と接続しておくこ
とができる。これにより、ホルダ19を、そしてそれと
ともに駆動装置50をX軸方向若しくはY軸方向に摺動
させ、そして同時にX軸を中心に撮像素子14を回転さ
せることが可能となる。それ故、装置1を取り付けた物
体が回動することで装置全体がX軸を中心に回動しても
これは撮像素子14を逆方向に適宜に回すことで補償す
ることができ、得られる画像部分はあらゆる点で安定し
ている。駆動装W5Q用動作信号は、駆動装置28.3
2のそれと同様、ブロック47及び/又は48の出力端
子から取り出すことができる。
Therefore, according to the first embodiment of the invention, the image sensor 14
is not only disposed so as to be movable parallel to the X and Y axes, but also supported rotatably about the X axis. Furthermore, the signal plate 12 is not fixedly attached to the holder 19;
It is supported in the holder so that it can rotate once by another drive mechanism. This further drive mechanism includes, for example, a drive device 50, which drives the holder 1.
9 and can be connected to the device 17 via a not-illustrated flexible couple similar to the cable 16. This makes it possible to slide the holder 19 and the driving device 50 along with it in the X-axis direction or the Y-axis direction, and simultaneously rotate the image sensor 14 around the X-axis. Therefore, even if the entire device rotates around the X axis due to the rotation of the object to which the device 1 is attached, this can be compensated for by appropriately rotating the image sensor 14 in the opposite direction. The image area is stable in all respects. The operation signal for the drive unit W5Q is the drive unit 28.3.
2, it can be taken out from the output terminals of blocks 47 and/or 48.

回転して進む飛行物体、すなわちX軸を中心に任意の回
数だけ360°回転可能な飛行物体のなかで静止画像を
得ることが時として望まれることもある。かかる適用事
例は例えば、装置1を第7図に概略示唆したヘリコプタ
−51に取り付け、X軸を垂線(=線52)と仮定する
場合に生じる。
It is sometimes desirable to obtain still images in a rotating flying object, ie, a flying object capable of rotating an arbitrary number of 360 degrees about the X-axis. Such an application case arises, for example, when the device 1 is mounted on a helicopter 51, schematically indicated in FIG. 7, and the X-axis is assumed to be a perpendicular line (=line 52).

ヘリコプタ−51をX軸を中心に任意の回数同一回転方
向に転向させる場合、それに対応した回数    ゛だ
け撮像素子がX軸を中心に回転可能でなければならない
。その際撓みケーブル16(第2.3図)のよじれやか
らみ付きを避けるため、第8図に示すように信号板12
を、好ましくはミクロ楕遣に構成したスリップリング配
列53により支承するようにすることができる。
When the helicopter 51 is turned around the X-axis in the same rotational direction an arbitrary number of times, the image pickup device must be able to rotate around the X-axis a corresponding number of times. At this time, in order to avoid twisting or tangling of the flexible cable 16 (Fig. 2.3), the signal board 12 is fixed as shown in Fig. 8.
can be supported by a slip ring arrangement 53, preferably configured in a micro-oval.

この目的のためホルダ19を例えばスリーブとして構成
し、これにフランジ54が設けてあり、該フランジに、
X軸と平行若しくはX軸上に配設した回転可能な駆動軸
55を有する駆動装置50、好ましくは回転モータが固
着しである。ホルダ19を同軸で取り囲んだシリンダ5
6が駆動装置50から離れた方の末端に正面壁57を備
え、これが駆動軸55に固着しである。この正面壁57
は信号板12の背面に取り付けた基板58用の支持体と
して働き、基板内にはケーブル16に至る電線等が含ま
れている。
For this purpose, the holder 19 is designed, for example, as a sleeve and is provided with a flange 54, on which
A drive device 50, preferably a rotary motor, is fixed and has a rotatable drive shaft 55 arranged parallel to or on the X-axis. Cylinder 5 coaxially surrounding holder 19
6 has a front wall 57 at its end remote from the drive device 50, which is fixed to the drive shaft 55. This front wall 57
serves as a support for a board 58 attached to the back side of the signal board 12, and contains wires and the like leading to the cable 16 within the board.

シリンダ56は内周面に、第8図に概略示唆した多数の
ブラシ59を有する。ブラシ5つは、基板58からくる
そして必要なら正面壁57に通した各1本の導線60と
結ばれ、各1つのスリップリング61に当接する。スリ
ップリング61はすべてホルダ19の外周面に取り付け
てあり、軸方向で互いに離間している。スリップリング
61はホルダ19及びそのフランジ54に通した各1本
の導線62を介し引き出してあり、そこで第2.3図に
見られるケーブル16にまとめである。ちなみにブラシ
59及びスリップリング61は良導電物質からなり、ス
リップリング61は駆動軸55を同軸で取り囲む。これ
により駆動軸55の回転時各導線60はそれに付属した
ブラシ5つとスリップリング61とのペアを介し付属の
導線62と常に接続しである。導線60が正面壁57及
び信号板12と一緒に回転する一方、導線62は、従っ
てケーブル16も回転不可能に保持されていて、ホルダ
1つと一緒にX軸方向若しくはY軸方向に移動できるに
すぎない。それ故、図示したスリップリング配列53に
より駆動軸55は、ケーブル16のよじれやからみ付き
を起すことなく、任意の回数同一方向に各360°回転
することができる。
The cylinder 56 has on its inner circumferential surface a number of brushes 59, schematically indicated in FIG. The five brushes are connected to each one conductor 60 coming from the base plate 58 and passing, if necessary, through the front wall 57, and abut each one slip ring 61. All of the slip rings 61 are attached to the outer peripheral surface of the holder 19 and are spaced apart from each other in the axial direction. The slip ring 61 is led out via a conductor 62 each passed through the holder 19 and its flange 54, where it is bundled into the cable 16 seen in FIG. 2.3. Incidentally, the brush 59 and the slip ring 61 are made of a highly conductive material, and the slip ring 61 coaxially surrounds the drive shaft 55. As a result, when the drive shaft 55 rotates, each conducting wire 60 is always connected to the attached conducting wire 62 via the pair of five brushes and slip ring 61 attached thereto. While the conductor 60 rotates together with the front wall 57 and the signal board 12, the conductor 62, and therefore also the cable 16, is held unrotatable and can be moved together with one holder in the X-axis direction or the Y-axis direction. Only. Therefore, the illustrated slip ring arrangement 53 allows the drive shaft 55 to rotate 360 degrees in the same direction any number of times without kinking or entangling the cables 16.

本発明装置は、信号板12がXY直角座標系の座標と平
行に移動する場合に限定されてはいない。
The device of the present invention is not limited to the case where the signal plate 12 moves parallel to the coordinates of the XY orthogonal coordinate system.

例えば、X軸若しくはY軸方向での移動を90”以外角
度の下で行うことも可能であろう。/更に、信号板を一
方で円弧上を移動させ、他方で円弧の半径を変更し、す
なわち運動をデカルト座標に沿ってではなく極座標に沿
って制御することも可能である。この実施態様でもZ軸
を中心に、すなわち信号板が2方向に移動する面に垂直
な軸を中心に、信号板が付加的に回転するようにするこ
とができる。
For example, it would be possible to carry out the movement in the X-axis or Y-axis direction under an angle other than 90''./Furthermore, the signal board could be moved on the one hand on an arc, and on the other hand the radius of the arc could be changed, That is, it is also possible to control the movement not along Cartesian coordinates, but along polar coordinates.In this embodiment, too, the movement is centered around the Z axis, i.e. around an axis perpendicular to the plane in which the signal board moves in two directions. It is possible for the signal board to rotate additionally.

本発明のこの第二実施態様が第9図に概略水してあり、
この場合装置1全体が例えば飛行物体等の物体64に取
り付けであると仮定してあり、装置のうち図示しである
のは撮像素子14を動かすのに必要な部品のみである。
This second embodiment of the invention is illustrated schematically in FIG.
In this case, it is assumed that the entire device 1 is attached to an object 64 such as a flying object, and only the parts of the device necessary for moving the image sensor 14 are shown.

物体64に第一駆動機構が駆動袋w65としての回転モ
ータでもって固定式に取り付けてあり、モータの駆動軸
に取付ブロック66が固着しである。取付ブロック66
に固定式に取り付けた第二の駆動機構が駆動装置67を
有する。これは例えば回転モータからなり、取付ブロッ
ク66に固着してあり、駆動軸を有する。この駆動軸は
アングル歯車67aを介し、回転可能に取付ブロック6
6内で支承したねじスピンドル68と結合しである。駆
動装置65の駆動軸の軸線は好ましくはねじスピンドル
68の軸線に垂直である。
A first drive mechanism is fixedly attached to the object 64 with a rotating motor as a drive bag w65, and a mounting block 66 is fixed to the drive shaft of the motor. Mounting block 66
A second drive mechanism fixedly attached to has a drive device 67 . This consists, for example, of a rotary motor, which is fixed to the mounting block 66 and has a drive shaft. This drive shaft is rotatably connected to the mounting block 6 through an angle gear 67a.
6 and is connected to a threaded spindle 68 which is supported within the shaft 6. The axis of the drive shaft of the drive device 65 is preferably perpendicular to the axis of the threaded spindle 68.

取付ブロック66に、少なくとも1本の案内棒69がね
しスピンドル68と平行に固着してあり、該案内棒はね
じスピンドル68をねじ込むねじ穴をも有する別の取付
ブロック70の案内穴から突出している。取付ブロック
70の前面に固着した第三の駆動機構が駆動装置71を
有し、これが好ましくはやはり回転モータからなり、そ
の駆動軸がアングル歯車71aを介して取付ブロック7
〇の前面に配設した信号板12又はこれを支える基板と
強固に結合しである。両駆動装W65.71は好ましく
は軸線が互いに平行となるよう配設しである。
At least one guide rod 69 is fastened to the mounting block 66 parallel to the screw spindle 68, which guide rod projects from a guide hole of a further mounting block 70, which also has a screw hole into which the screw spindle 68 is screwed. There is. A third drive mechanism fixed to the front face of the mounting block 70 has a drive 71, preferably also consisting of a rotary motor, the drive shaft of which connects the mounting block 7 via an angle gear 71a.
It is firmly connected to the signal board 12 disposed on the front side of 〇 or the substrate supporting it. The two drives W65,71 are preferably arranged such that their axes are parallel to each other.

ねじスピンドル68が回転すると駆動装置65の軸線か
ら出発した半径の方向で運動が発生する一方、駆動装置
65の回転は取付ブロック66が、従って信号板12も
、回転角度1だけ回転することと結びついているので、
駆動装置65.67は平面的極座標系内で信号板12の
摺動を可能とする。撮像素子14で再生した対象物が前
記回転に伴って傾動するが、これは、駆動装置71を投
入し、そしてこれにより信号板12を回転角度Aに一致
した角度だけ逆方向に回転させて補償することができる
。これにより一方で装置1を固定配置した場合、撮影し
たシーンから選出した対象物、場合によっては移動する
対象物は表示又は撮影した画像のなかで対象物を回すこ
となく、極座標の使用時にも追跡することが可能となる
。他方、第7図に示す適用事例では駆動装置71は垂直
軸を中心として回しながら観測する対象物の画像を安定
させるのに利用することができる。この制御を実行する
のには第5図に示したブロック47.48を利用するこ
とができ、その際、付加的に極座標内で制御信号を換算
する必要があろう。
The rotation of the screw spindle 68 causes a movement in the radial direction starting from the axis of the drive 65, while the rotation of the drive 65 is associated with a rotation of the mounting block 66 and thus also of the signal plate 12 by a rotation angle 1. Because
The drives 65, 67 make it possible to slide the signal board 12 in a planar polar coordinate system. The object reproduced by the image sensor 14 tilts with the rotation, but this can be compensated by turning on the drive device 71 and thereby rotating the signal plate 12 in the opposite direction by an angle corresponding to the rotation angle A. can do. This allows, on the one hand, if the device 1 is placed in a fixed position, objects selected from the photographed scene, or even moving objects, can be tracked without rotating the object in the displayed or photographed image, even when using polar coordinates. It becomes possible to do so. On the other hand, in the application example shown in FIG. 7, the drive device 71 can be used to stabilize the image of the observed object while rotating about the vertical axis. Blocks 47, 48 shown in FIG. 5 can be used to carry out this control, in which case it would additionally be necessary to convert the control signals in polar coordinates.

ちなみに、第2〜4図及び第9図を参考に説明した制御
はすべて純機械的に手動で実行することができる。更に
第9図の実施態様では、第8図の場合におけるように信
号板12又は基板に接続するケーブル16のからみ付き
を避けるため、例えばフランジ54に延長部を設け、こ
れを取付ブロック70に固着することにより、スリップ
リング72を介し駆動装置71を信号板12と結合する
ようにすることもできる。更にケーブル16は別の適宜
なスリップリング配列73を介し案内することができ、
取付ブロック66も任意に回転できるよう、該スリップ
リング配列を介し、駆動装置65を取付ブロック66と
結合する。
Incidentally, all of the controls described with reference to FIGS. 2 to 4 and FIG. 9 can be performed purely mechanically and manually. Furthermore, in the embodiment of FIG. 9, in order to avoid entanglement of the cable 16 connected to the signal board 12 or the board as in the case of FIG. By doing so, the drive device 71 can also be coupled to the signal plate 12 via the slip ring 72. Furthermore, the cable 16 can be guided through a further suitable slip ring arrangement 73,
The drive device 65 is coupled to the mounting block 66 through the slip ring arrangement so that the mounting block 66 can also be rotated as desired.

第10.11図は、第2〜4図に示す本発明装W1の動
作様式を概略示す。第10図には図示平面に90°旋回
した円でもってレンズ75の視野74、すなわぢ捕捉可
能なシーンが示唆してあり、そのなかに円76、矢印7
7及び棒78により特徴付けた対象物が装置1の設置場
所で観測者が見るように配設しである。この対象物のう
ち、例えば4つの各1つの長方形で囲んだ特徴的細部7
9a〜79dがモニター上に表示されるべき部分である
。レンズ75がこの対象物を結像面11に、第10図に
図示平面に90°旋回した円80により示唆したように
鏡映反転して結像する。対象物の部分76.77.78
は結像面11の背後に配設した撮像素子14の方向から
、又は装置17の側、すなわち後方から、例えば結像面
11上に配設したピントグラスの方を見る観測者がそれ
らを見たときのように図示しである。
FIG. 10.11 schematically shows the operating mode of the inventive device W1 shown in FIGS. 2-4. In FIG. 10, the field of view 74 of the lens 75, ie the scene that can be captured, is indicated by a circle rotated 90° into the plane of illustration, in which a circle 76, an arrow 7
An object characterized by 7 and a rod 78 is arranged for viewing by an observer at the installation location of the device 1. Of this object, for example, four characteristic details surrounded by one rectangle 7
9a to 79d are the parts to be displayed on the monitor. A lens 75 images this object onto the imaging plane 11 in a mirrored manner as indicated in FIG. 10 by a circle 80 rotated 90 DEG to the plane of illustration. Part of the object 76.77.78
are viewed by an observer who looks from the direction of the image sensor 14 arranged behind the imaging plane 11 or from the side of the device 17, that is, from the rear, for example, towards a focusing glass arranged above the imaging plane 11. As shown in the figure.

ビデオモニター43(第5図)の画面に鏡映反転した画
像が現れることのないようネガ・ポジ変換を行わねばな
らない。これはテレビジョン技術の通常の手段を使って
装W17内のいずれかで、又は撮像素子14とビデオモ
ニター43の画面と= 28− の間の信号路中の任意の別の箇所で行われる。それ故、
細部79a〜79d(第10図)はビデオモニター43
では、撮像素子14の大きさが第10図の細部79a〜
79dを囲んだ長方形とT度量し大きさであると前提す
ると、拡大細部79a〜79d(第11図)としてポジ
で可視可能とされる。
Negative/positive conversion must be performed to prevent a mirrored image from appearing on the screen of the video monitor 43 (FIG. 5). This is done using conventional means of television technology, either within the device W17 or at any other point in the signal path between the image sensor 14 and the screen of the video monitor 43. Therefore,
Details 79a to 79d (FIG. 10) are video monitor 43.
In this case, the size of the image sensor 14 is determined from the details 79a to 79a in FIG.
Assuming that the size is the same as the rectangle surrounding 79d, the enlarged details 79a to 79d (FIG. 11) can be visualized in a positive manner.

第2〜4図に相当する実際的実施例では、幅4゜5M、
高さ6mm、対角線の長さ7.5rI1mの撮像素子を
有するCCDチップが使用され、撮像素子はこの面に6
04(H)X575(V)の感光素子(画素)を備えて
いる。レンズは焦点距幇が24mm、絞り値が2.8で
あり、対角線の長さ約43.3晒、寸法24mmX 3
6n+mのカメラ用に設計しである。これにより、レン
ズから比較的大きぐ離れた対象物を概ねレンズの焦点面
に結像するとの仮定の下、レンズにより捕捉可能なそし
て24mmx36mm寸法内に結像可能な視野は鋭角的
84.1゜の円錐部に一致する。撮像素子が7.5mm
の対角線を有するので、撮像素子でその都度捕捉できる
のは鋭角的17,8°の円錐部内にある視野部分にすぎ
ない。24mmX36mm寸法に合わせて視野全体を捕
捉するには、撮像素子の対角線により形成したその中心
点は24mmX36mm寸法の対角線の半分より概ね3
.75rnm小さい半径、つまり概ね半径17.9mm
の円形平面の内部を移動可能でなければならない。
In a practical embodiment corresponding to FIGS. 2-4, the width is 4°5M,
A CCD chip with an image sensor with a height of 6 mm and a diagonal length of 7.5 rI1 m is used, and the image sensor is placed on this surface with 6
It is equipped with a photosensitive element (pixel) of 04 (H) x 575 (V). The lens has a focal length of 24 mm, an aperture value of 2.8, a diagonal length of approximately 43.3 mm, and dimensions of 24 mm x 3.
It is designed for 6n+m cameras. As a result, the field of view that can be captured by the lens and imaged within the dimensions of 24 mm x 36 mm is an acute angle of 84.1°, assuming that objects that are relatively far away from the lens are imaged approximately on the focal plane of the lens. coincides with the conical part of Image sensor is 7.5mm
Since it has a diagonal of , the image sensor can only capture the field of view within the acute 17.8° cone in each case. In order to capture the entire field of view according to the dimensions of 24 mm x 36 mm, the center point formed by the diagonal lines of the image sensor should be approximately 3 points away from the half of the diagonal line of the 24 mm x 36 mm dimensions.
.. 75rnm smaller radius, approximately 17.9mm radius
must be movable within a circular plane.

本発明は、従来の技術でも実施可能であろうが、好まし
くは通常のCCD技術で実現される。例えば、アクバ社
(aqua Ge5ellschaftfur Ind
ustriekameras und Mikroel
ektronik GmbH896Gゲンプテン/西ド
イツ)のCCD高分解能カラーカメラHR600C又は
同社のCCD超小型ロボットアイ5M72に使用される
CCDチップが適している。
Although the invention could be implemented with conventional technology, it is preferably implemented with conventional CCD technology. For example, aqua Ge5ellschaftfur Ind.
Ustriekameras und Mikroel
A CCD chip used in the CCD high-resolution color camera HR600C of ektronik GmbH896G Gempten (West Germany) or the CCD ultra-compact robot eye 5M72 of the same company is suitable.

両機器ともCCIRテレビジョン規格、走査線本数62
5本、50ラスタ/秒、2:1飛越し走査方式に適合し
ている。ロボットアイ5M72には信号板を含む30m
mX40mmX 30tnm (幅×高さ×奥行き)の
センサヘッドが設けてあり、これが撓みケーブルを介し
エレクトロニクス部品に接続してあり、後者は別のケー
ブルを介しモニタ及び電源(12v)に接続可能である
。或いはその他の会社のCCD信号板、例えばトムソン
社(Thomson−C3F Division Tu
bes Electronique、ブーローニュ”ビ
ャンクールCedex/フランス)のTH7861型C
CD信型板CD信号板社(Valvo GmbHU。
Both devices are CCIR television standard with 62 scanning lines.
5 lines, 50 rasters/second, compatible with 2:1 interlaced scanning system. Robot Eye 5M72 has a length of 30m including the signal board.
A sensor head of m x 40 mm x 30 tnm (width x height x depth) is provided, which is connected to the electronics via a flexible cable, the latter being connectable via another cable to the monitor and the power supply (12v). Or CCD signal boards from other companies, such as Thomson (Thomson-C3F Division Tu)
TH7861 type C from bes Electronique, Boulogne “Byancourt Cedex/France)
CD signal board CD signal board company (Valvo GmbHU).

B、Bauelemente der Ph1lips
 GmbH、ハンブルク、/西ドイツ)のRGS撮像素
子も使用することができる。
B. Bauelemente der Ph1lips
An RGS imager from GmbH, Hamburg, West Germany) can also be used.

第12図はCCD素子の通常のブロック図を示す。レン
ズ81の背後に配設された信号板82がCCD撮像素子
83を有し、CCD撮像素子は必要なら集積技術でマト
リックス状蓄積板及びその読出しに必要なレジスタとま
とめてCCD画像変換ブロック84としである。信号板
82に各1個の水平ドライバ85及び垂直ドライバ86
が接続してあり、これがクロック発生器87の制御下に
あり、クロック発生器は撮像素子83若しくは蓄積板を
行及び列ごとに読出すのに必要な水平及び垂直走査パル
ス若しくはタロツクパルスを発生す−31= る。読出した信号が増幅ブロック88を介し供給される
処理ブロック89はタロツク発生器87により制御され
、更にタロツク発生器87により制御された同期ブロッ
ク90から処理ブロックに所要の同期信号が供給される
。制御用プログラムは例えばROMとして構成したプロ
グラムメモリ91に記憶される。
FIG. 12 shows a typical block diagram of a CCD element. A signal plate 82 disposed behind the lens 81 has a CCD image sensor 83, and if necessary, the CCD image sensor can be combined with a matrix storage plate and registers necessary for reading it by integration technology to form a CCD image conversion block 84. It is. One horizontal driver 85 and one vertical driver 86 on each signal board 82
is connected and is under the control of a clock generator 87 which generates the horizontal and vertical scan pulses or tarok pulses necessary to read out the image sensor 83 or storage plate row by row and column. 31 = Ru. A processing block 89 to which the read signal is supplied via an amplification block 88 is controlled by a tarlock generator 87, and a necessary synchronization signal is supplied to the processing block from a synchronization block 90 controlled by the tarlock generator 87. The control program is stored in a program memory 91 configured as a ROM, for example.

信号板82が前面に有する光学フィルタ92は、例えば
撮像素子83を短波長の放射線から保護する保護フィル
タを含む。更に、撮像素子83の前面に直接配設するこ
とのできるカラーラスタフィルタ93はカラー画像を伝
送する場合、撮像素子83の各素子若しくは各走査線(
画素)に赤、緑又は青のフィルタエレメントを割当てる
。撮像素子83により得られた信号は処理ブロック8つ
において各ビデオモニターに依存してテレビ用に処理さ
れ、これに接続した出力端子94から画像信号として出
力される。最後に鎖線95は可動モジュールとハウジン
グ内に固定式に配設したモジュールとの間の好ましい分
離箇所であり、部分82、−32 = 85.86.88は可動ブロック、そして部分81.8
7.89.90.91は固定ブロックを形成する。
The optical filter 92 that the signal plate 82 has on the front includes, for example, a protection filter that protects the image sensor 83 from short wavelength radiation. Furthermore, when transmitting a color image, a color raster filter 93, which can be disposed directly in front of the image sensor 83, is used to control each element of the image sensor 83 or each scanning line (
Assign a red, green or blue filter element to a pixel (pixel). Signals obtained by the image pickup device 83 are processed for television use in eight processing blocks depending on each video monitor, and outputted as an image signal from an output terminal 94 connected thereto. Finally, the dashed line 95 is the preferred separation point between the movable module and the module fixedly arranged in the housing, the section 82, -32 = 85.86.88 is the movable block, and the section 81.8
7.89.90.91 form a fixed block.

本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、さまざ
まに変形することができる。第5図を基に説明したブロ
ック47.48に代え、例えば第2.3図に示唆したよ
うに装置1のハウジング内に組込んだジャイロ96.9
7.98を使用することもでき、これらは安定化及び制
御用回路99に接続する。これにより、安定化に必要な
、そして希望する目標位置からの偏差を表示する信号は
ずべて装置そのもののなかで突き止められ、駆動装置2
8.32.50の運動用動作信号に換算され、そして観
測する画像部分を安定させるのに利用される。ジャイロ
96はX軸ジャイロ、ジャイロ97はY軸ジャイロ、そ
してジャイロ98はZ軸を中心として回転運動を突き止
めるジャイロとすることができる。
The present invention is not limited to the embodiments described above, but can be modified in various ways. Instead of the blocks 47.48 described on the basis of FIG. 5, a gyro 96.9 is installed in the housing of the device 1, for example as suggested in FIG.
7.98 can also be used and these are connected to the stabilization and control circuit 99. In this way, all signals required for stabilization and indicating deviations from the desired target position are located in the device itself, and the drive device 2
8.32.50 and is used to stabilize the image portion being observed. Gyro 96 may be an X-axis gyro, gyro 97 may be a Y-axis gyro, and gyro 98 may be a gyro that locates rotational motion about the Z-axis.

更に、写真技術及びテレビジョン技術で一般に  7行
われているように本発明装置に各種のレンズを選択して
設け、撮影した対象物を画面上で白黒又はカラーで表示
することが可能である。その外、本発明は可視光線の適
用に限定されるのでなく、適宜に変形して対象物を赤外
線技術、X線技術又は紫外線技術で撮影するのに使用す
ることもできる。最後に、信号板12又はこれと結合し
た基板に付加的にマイクロ波送信器を取り付けることに
より、スリップリング配列を省くことができる。
Furthermore, as is generally done in photography and television technology, it is possible to selectively equip the device of the present invention with various lenses to display the photographed object on the screen in black and white or in color. In addition, the present invention is not limited to the application of visible light, but can also be suitably modified and used to photograph objects using infrared technology, X-ray technology or ultraviolet technology. Finally, by additionally mounting a microwave transmitter on the signal plate 12 or on a substrate coupled thereto, the slip ring arrangement can be dispensed with.

このマイクロ波送信器はこれまでケーブル16を介し伝
送されてきた信号すべてを装置17に送信する。この場
合、装置17は受信した信号を、例えば出力端子18又
はこれに接続した増幅器に転送する適宜な受信器を備え
ることになろう。これにより得られる利点として、ケー
ブル16が供給しなければならないのは信号板若しくは
その基板用の動作電圧だけとなり、しかもこれは複雑に
構成したスリップリング配列を使用することなく簡単に
実現することができる。
This microwave transmitter transmits all the signals hitherto transmitted via cable 16 to device 17 . In this case, the device 17 would be equipped with a suitable receiver for transferring the received signal, for example to the output terminal 18 or to an amplifier connected thereto. The advantage of this is that the cable 16 only has to supply the operating voltage for the signal board or its board, and this can be easily achieved without the use of complex slip ring arrangements. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の適用態様を示す概要図、第2図は本発
明装置を第4図の断面線I[−IIに沿って平面図とし
て示す縦断面概要図、第3図は第2図の装置を第4図の
断面線■−■に沿って側面図として示す縦断面概要図、
第4図は第3図のIV −IV線に沿った断面図、第5
図は第2〜4図に示す装置のブロック図、第6a〜60
図は第2〜5図の装置を使った視界のセクタ走査の概略
を示す図、第7図は第2〜4図の装置の適用可能性の概
略を示す図、第8図は第2〜4図に示す装置のスリップ
リング配列の縦断面図、第9図は第2〜4図に示す装置
用駆動機構の第二実施態様の概略斜視図、第10図と第
11図は第2〜5図に示す装置の視野内にある対象物の
細部をビデオデイスプレィの画面上に再生した概要図、
第12図は本発明装置に接続することのできる回路配置
のブロック図である。 5・・・ハウジング   6・・・レンズ11・・・結
像面    14・・・撮像素子43・・・ビデオモニ
ター 28.32.65.67・・・駆動装置〜・2・   i9 〜・3・ Ftg、77
FIG. 1 is a schematic view showing an application mode of the present invention, FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view showing the device of the present invention as a plan view along the cross-sectional line I[-II in FIG. 4, and FIG. A schematic vertical cross-sectional view showing the device shown in the figure as a side view along the cross-sectional line ■-■ in FIG.
Figure 4 is a sectional view taken along line IV-IV in Figure 3;
The figures are block diagrams of the apparatus shown in figures 2 to 4, and figures 6a to 60.
The figure shows an outline of sector scanning of the field of view using the apparatus shown in Figs. 2 to 5, Fig. 7 shows an outline of the applicability of the apparatus shown in Figs. FIG. 9 is a schematic perspective view of a second embodiment of the drive mechanism for the device shown in FIGS. 2-4, and FIGS. 10 and 11 are views 2-4. A schematic representation of the details of the object within the field of view of the device shown in Figure 5 reproduced on the screen of the video display;
FIG. 12 is a block diagram of a circuit arrangement that can be connected to the device of the present invention. 5...Housing 6...Lens 11...Imaging surface 14...Image sensor 43...Video monitor 28.32.65.67...Drive device~・2・i9~・3・Ftg, 77

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ハウジングと、ハウジングに取り付けられ、結像面
にシーンを結像するレンズと、ハウジング内に配設され
、かつ前記結像面上にあり、そして像の一部の個々の画
素の輝度および場合によっては色相を電気信号に変換す
る為の、平面状に構成された撮像素子を有し、前記撮像
素子は摺動可能に取付けられ、かつ像より小さく構成さ
れ、そして撮影素子を結像面(11)内で摺動させる為
の駆動機構を有している、特にシーンをビデオモニター
の画面に再生する目的でシーンを撮影する装置において
、前記撮像素子(14)が、シーン内部で選択した対象
物を撮影し、観測し、そして場合によっては追跡する為
に、像全体にわたって摺動可能に支承してあり、前記駆
動機構が異なる方向で動作する駆動装置(28、32又
は65、67)を含んでいることを特徴とする装置 2 駆動機構が更に撮像素子(14)を回転させる駆動
装置(50、71)を含むことを特徴とする請求項1記
載の装置 3 撮像素子(40)がCCD素子の感光素子又はセル
からなることを特徴とする請求項1又は2記載の装置 4 撮像素子(14)がホルダ(19)に固着してあり
、ホルダ(19)が直線駆動装置(28)の連接棒(2
9)と結合してあることを特徴とする請求項1〜3のい
ずれか記載の装置 5 ホルダ(19)が、駆動装置(28)を支え且つ第
二駆動装置(32)と結合した枠(20、21、23、
24)のガイド(20、21)内で支承してあることを
特徴とする請求項4記載の装置 6 結像面(11)が平面であることを特徴とする請求
項1〜5いずれか記載の装置 7 別の駆動装置(50、71)用の駆動機構に付属し
てスリップリング配列(53)が設けてあることを特徴
とする請求項2〜6のいずれか記載の装置
[Scope of Claims] 1. A housing, a lens attached to the housing for imaging a scene on an image plane, and a lens disposed within the housing and on the image plane and for individually capturing a portion of the image. The image sensor has a planar structure for converting the brightness and, in some cases, the hue of the pixels of the image sensor into electrical signals, the image sensor is slidably mounted and smaller than the image, and the image sensor is configured to be slidably mounted and smaller than the image. In an apparatus for photographing a scene, in particular for the purpose of reproducing the scene on the screen of a video monitor, the imaging element (14) has a drive mechanism for sliding the element within the imaging plane (11). Drives (28, 32) are slidably supported over the image and the drive mechanisms operate in different directions in order to photograph, observe and possibly track selected objects within the scene. or 65, 67). Device 3 according to claim 1, characterized in that the drive mechanism further includes a drive device (50, 71) for rotating the imaging element (14). 4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the element (40) consists of a photosensitive element or cell of a CCD element. Connecting rod (2) of drive unit (28)
Device 5 according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the holder (19) is connected to a frame (9) that supports a drive device (28) and is connected to a second drive device (32). 20, 21, 23,
5. Device 6 according to claim 4, characterized in that it is supported in a guide (20, 21) of 24). Device 7 according to any one of claims 2 to 6, characterized in that a slip ring arrangement (53) is provided attached to the drive mechanism for the further drive device (50, 71).
JP63250735A 1987-10-05 1988-10-04 Apparatus for shooting scene especially for the purpose of reproducing the scene on video monitor picture Pending JPH01126880A (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3733593.6 1987-10-05
DE19873733593 DE3733593A1 (en) 1987-10-05 1987-10-05 DEVICE FOR RECORDING AN OBJECT, IN PARTICULAR PURPOSE OF ITS REPRODUCTION ON THE SCREEN OF A SCREEN DEVICE
EP88113200.5 1988-08-13
EP88113200A EP0310791B1 (en) 1987-10-05 1988-08-13 Device for recording a scene, especially for display thereof on the screen of a display unit

Publications (1)

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JPH01126880A true JPH01126880A (en) 1989-05-18

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02189076A (en) * 1989-01-18 1990-07-25 Canon Inc Picture input device
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JP2006262329A (en) * 2005-03-18 2006-09-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Imaging range control device for slave unit of entrance camera

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