JPH08111797A - 監視カメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 産業用ロボット等に搭載されて用いられる距
離測定機能付き監視カメラのシステムにおける、監視性
の向上、および設備、費用等の縮小を図る。 【構成】 撮像カメラ12と、距離測定装置14と、信号処
理モジュール19等とによって構成されていて、距離測定
装置14から出力された測定情報を、撮像カメラ12から出
力された画像信号に重畳させて、コンポジットビデオ信
号として出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主として産業用ロボ
ットやマニピュレータ等に搭載されて用いられる監視カ
メラに関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、例えば高所における配電設備の洗
浄作業や点検作業等、各種作業の安全と効率化を図るた
めに、地上からの遠隔操作により作業を行なう遠隔作業
装置が開発されている。この遠隔作業装置は、トラック
等の車両上に作業ロボットを装備し、また、作業ロボッ
トの付近に作業状況を監視する監視カメラを設置したも
のである。作業者は、車両の操作席に設けられているモ
ニタテレビに映し出される、監視カメラによって捉えら
れた画像を見ながら、作業ロボットを遠隔操作して、所
定の作業を行う。

【０００３】上記のような監視カメラには、焦点距離を
離れたところからリモートコントロールによって変化さ
せることができるズームレンズが取り付けられている。
この監視カメラの遠隔操作の一例を以下に説明する。ま
ず、作業者は、ズームレンズを広角にした状態で、広範
囲の安全性を確認しながら作業ロボットを操作し、監視
カメラを被監視対象物（被写体）に接近させて行く。次
に、監視カメラが被監視対象物に接近したところで、ズ
ームレンズを望遠側に変えて被監視対象物を拡大して捉
え、見やすい状態にしてから被監視対象物に対する所定
の作業を行う。

【０００４】しかし、ズームレンズを用いた場合、モニ
タテレビの画面に映し出される被監視対象物の大きさが
変化するため、被監視対象物との距離感がつかみ難く、
監視カメラ等が誤って被監視対象物に接触してしまう恐
れが生じる。

【０００５】上記のような被監視対象物との接触を回避
するため、従来の監視カメラのシステムにおいては、図
４に示すような構成によって、被監視対象物の画像の監
視と、被監視対象物と監視カメラとの距離の監視とを並
行して行っている。図４において、符号100は監視カメ
ラであり、ズームレンズ100-1と監視カメラ本体100-2と
によって構成されている。そして、この監視カメラ100
によって撮影された画像情報はビデオモニター101に映
し出される。102は、監視カメラ100の近傍に設置されて
いる距離センサであり、距離センサ102を用いて測定さ
れた被監視対象物（ここでは架空配電設備104）との距
離が距離表示器103（セグメント液晶表示器等によって
成る表示器）に表示される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図４に示す
ような従来の監視カメラのシステムにおいては、ビデオ
モニタ100と距離表示器103とが別々の装置であるため、
作業者は、ビデオモニタ100の画面と距離表示器103の表
示面とに視線を大きく変えながら両者を監視しなければ
ならない煩わしさを伴うものであった。また、監視カメ
ラ、画像信号の伝送設備、ビデオモニタから成る画像情
報用の設備と、距離センサ、センサ信号の伝送設備、距
離表示器から成る距離情報用の設備とが別個に構築され
ているため、システムにおける設備と費用が共に大がか
りになってしまうという問題があった。

【０００７】この発明は、このような背景の下になされ
たもので、画像情報と距離情報とを監視する監視カメラ
のシステムにおける、監視性の向上、および、設備、費
用等の縮小を図ることができる監視カメラを提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、ズームレン
ズを備えた撮像カメラと、前記ズームレンズの近傍に設
けられ、ズームレンズが捉える被写体までの距離を測定
する非接触形距離測定手段と、前記非接触形距離測定手
段から出力された測定情報を、前記撮像カメラから出力
された画像信号に重畳させる信号処理手段と、を具備す
ることを特徴とする監視カメラである。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、非接触形距離測定手段によ
って測定された距離情報が画像信号へ重畳されているの
で、１台のビデオモニタの画面上に画像情報と距離測定
情報との両者を表示させることができる。したがって、
視線を大きくずらすことなく両者を監視することができ
る。また、画像情報と距離測定情報とを一系統の信号に
よって伝送しているので、距離測定のための専用の信号
伝送設備あるいは表示手段等を必要としない。このた
め、監視カメラのシステム構築に要する設備および費用
を縮小することができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
について説明する。図１はこの発明に係る一実施例の監
視カメラ１の構成を示すブロック図である。この図にお
いて、符号10は、内部の各装置を周囲から電気的絶縁状
態に収容保持する電気絶縁性筐体である。11は電源モジ
ュールであり、24Ｖの蓄電池と、その電圧を所定の電圧
に変換して各装置および各モジュールに供給する電源回
路とから成り、外部から独立した電源を構成している。

【００１１】12は撮像カメラであり、12-1は光学装置で
ある。この光学装置12-1は、モータドライブレンズ等に
よって構成されていて、その先端部は筐体10から露出し
ている。12-2はカメラ本体であり、ＣＣＤ（Charge Cou
pled Device)等の固体撮像素子と、種々の集積回路等の
電子回路とによって構成されている。そして、上述した
モータドライブレンズによって結像された被写体の光
が、ＣＣＤによって電気信号に変換され、各種信号処理
を経て画像信号が、ＮＴＳＣ（National Television Sy
stem Committee）方式のコンポジットビデオ信号として
出力される。

【００１２】この撮像カメラ12は、光学装置12-1のモー
タドライブレンズに設けらているフォーカスリングを制
御することによって、撮影された画像の中央部に、自動
的に焦点をあわせる機能をもっている。また、モータド
ライブレンズに設けられているアイリスリングを制御す
ることによって、自動的に絞りを調整する機能を有して
いる。また、光リモコンモジュール13から所定のリモコ
ン信号が入力されたときには、この信号に応じて、モー
タドライブレンズに設けられているズームリングを制御
して、焦点距離を変化させて、画像の拡大および縮小を
行う機能を有している。

【００１３】また、この撮像カメラ12は、内部に、水晶
発振子等から成る時計回路を備え、日付および時刻等の
信号を上述の画像信号に重畳させる機能を有している。

【００１４】上記光リモコンモジュール13は、フォトダ
イオードと演算増幅器等とによって構成されている。そ
して、光ファイバ２、光ファイバ用コネクタ13a、およ
び、光ファイバ13bを介して外部から入力された光信号
は、フォトダイオードで受光されて光電流に変換され、
次いで、演算増幅器で電圧に変換されて出力される。

【００１５】14-1は超音波送波器であり、鋭い指向性を
有する圧電セラミック素子等によって形成されていて、
入力された高周波電気信号を、超音波信号に変換して放
射する。14-2は超音波受波器であり、超音波送波器14-1
と同様に構成されていて、超音波信号を受けて電気信号
に変換して出力する。14-3は測定装置本体であり、カウ
ンタ回路、発振回路、および、増幅回路等から成る電子
回路によって構成されている。14は距離測定装置であ
り、上述した超音波送波器14-1と、超音波受波器14-2
と、測定装置本体14-3とによって構成されている。そし
て、超音波送波器14-1を駆動して超音波パルスを繰り返
し放射し、被測定物からの反射波を超音波受波器14-2に
よって受け、送受両パルス間の時間差から被測定物まで
の距離を求め、１cm当たり10mVの変換比に基づいて電圧
信号に変換して出力する。この場合、上記超音波送波器
14-1および超音波受波器14-2は、上述の光学装置12-1の
近傍の筐体10の外部表面に設置されているので、筐体10
の外部表面位置から撮像カメラ12が捉える被写体までの
距離が距離測定装置14によって測定される。

【００１６】15-1は、赤外線の集光を行う光学レンズお
よび光学フィルタ等から成る光学装置であり、上記光学
装置12-1と同様にその先端部は筐体10から露出してい
る。この場合、これら光学装置15-1と光学装置12-1の両
者は、互いに接近して並列状態に設置されている。15は
温度測定装置であり、15-2は測定装置本体である。この
測定装置本体15-2は、光学装置15-1の光学レンズの焦点
に設置されていて赤外線を電気信号に変換するサーモパ
イル等の熱型の赤外線センサと、この赤外線センサの出
力を増幅および補正して所定の電圧信号に変換する電子
回路等によって構成されている。そして、撮像カメラ12
が捉える被写体からの熱放射エネルギを検出することに
よって温度を測定し、１℃当たり１mVの電圧比に基づい
て電圧信号に変換して出力する。

【００１７】16はクロスターゲットモジュールであり、
各種集積回路から成る電子回路によって構成されてい
て、撮像カメラ12から入力されたコンポジットビデオ信
号を、その水平同期信号および垂直同期信号に同期して
処理して、フレームの中央部に所定の幅を持つ垂直線お
よび水平線を重畳させる。

【００１８】17は信号変換器であり、増幅回路、アナロ
グ−デジタル変換器等によって構成されいる。そして、
距離測定装置14の出力を所定比で増幅した後、12ビット
のデジタル信号に変換して、後述する信号処理モジュー
ル19から送られてくるクロック信号および制御信号に応
じたシリアル信号として出力する。

【００１９】18は信号変換器であり、温度測定装置15の
出力を増幅して12ビットのデジタル信号に変換した後、
そのデジタル信号を信号処理モジュール19から送られて
くるクロック信号および制御信号に応じたシリアル信号
として出力する。この場合、信号変換器18の出力信号線
と上記信号変換器17の出力信号線とは信号変換器18の中
で一本の信号線となるように接続されていて、その信号
線上の各信号の出力タイミングは、信号処理モジュール
19から出力されるクロック信号および制御信号によって
選択的に決定されている。

【００２０】19は信号処理モジュールであり、文字信号
発生集積回路等の各種集積回路によって構成されてい
る。そして、信号変換器17および信号変換器18へクロッ
ク信号および制御信号を出力し、それらの信号に同期し
て信号変換器18から出力されたシリアルのデジタル信号
を入力する。次に、そのデジタル信号を文字信号発生集
積回路等によって、クロスターゲットモジュール16から
入力されたコンポジットビデオ信号の水平同期信号およ
び垂直同期信号に同期した所定の文字信号に変換する。
次に、その文字信号に基づいて所定の色信号を入力コン
ポジットビデオ信号に重畳させて出力する。すなわち、
この信号処理モジュール19によって、距離測定装置14か
ら出力された距離情報と温度測定装置15から出力された
温度情報とが、それぞれ文字情報に変換された後、撮像
カメラ12によって撮影された画像情報にスーパーインポ
ーズされて出力される。

【００２１】20は、電気／光信号変換モジュールであ
り、発光ダイオード等の電気−光信号変換素子と、この
電気−光信号変換素子の駆動回路とによって構成されて
いて、信号処理モジュール19から入力されたコンポジッ
トビデオ信号に応じて、発光ダイオードに流れる電流を
制御して光信号に変換する。また、この光信号は、光フ
ァイバ20a、および、光ファイバ用コネクタ20bを介し
て、光ファイバ３へ出力される。

【００２２】なお、上述の光学装置12-1、超音波送波器
14-1、超音波受波器14-2、光学装置15-1、光ファイバ用
コネクタ13a、光ファイバ用コネクタ20b、および、それ
らの筐体10への取り付け部分の構造は、各接続部にゴム
パッキング等を用いた耐水構造になっている。

【００２３】次に、上記実施例構成の監視カメラ１を、
碍子洗浄用の作業ロボットの付近に設置した場合の一例
を、図２を参照して説明する。図２において、符号４は
遠隔作業装置であり、トラック等の車両40と、洗浄水タ
ンク41と、操作席42と、碍子洗浄用の作業ロボット43と
によって構成されている。

【００２４】洗浄水タンク41は、水を入れるポリタンク
と、水圧を上昇させるためのポンプとによって構成され
ていて、また、車両40の荷台上に絶縁状態に載置されて
いる。

【００２５】碍子洗浄用の作業ロボット43は、伸縮ブー
ム43-1と、絶縁物のアームによって成る多関節ロボット
アーム43-2と、多関節ロボットアーム43-2の先端部に設
けられた洗浄ノズル43-3と、同様に先端部に設けられた
監視カメラ１と、絶縁物によって成るホース43-4と、絶
縁物によって形成されている光ファイバケーブル43-5と
によって構成されている。そして、これら伸縮ブーム43
-1と多関節ロボットアーム43-2は、操作席42から送られ
てくる指令に基づいて制御される。また、光ファイバケ
ーブル43-5の内部には、図１に示す光ファイバ２および
光ファイバ３が設けられていて、操作席42と監視カメラ
１との間を接続している。また、ホース43-4は、洗浄水
タンク41と洗浄ノズル43-3とを接続している。また、洗
浄ノズル43-3は、ホース43-4から送られてくる水をその
先端から放水するように形成されている。

【００２６】操作席42の内部には、リモコンスイッチ
と、このリモコンスイッチから出力される電気信号を光
信号に変換して光ファイバ２へ出力する電気／光信号変
換器と、モニタテレビ42-1と、光ファイバ３から入力さ
れる光信号を電気信号に変換してモニタテレビ42-1へ出
力する光／電気信号変換器と、洗浄水タンク41のポンプ
を制御するスイッチ、伸縮ブーム43-1と多関節ロボット
アーム43-2とへ送られる指令を生成する２本のジョイス
ティク等が設けられている。

【００２７】５は、6.6ｋＶ三相三線式送電設備であ
り、支持物50と、電線51と、碍子52等とによって構成さ
れている。

【００２８】この場合、作業ロボット43の先端部に設け
られている洗浄ノズル43-3と、監視カメラ１とは、大地
６に対して絶縁されているので、活線状態の6.6ｋＶ三
相三線式送電設備５に対しての洗浄作業および点検作業
等を安全に行うことができる。

【００２９】次に、上記碍子洗浄用の作業ロボット43お
よび監視カメラ１の動作を説明する。作業者が操作席42
に設けられている各装置の電源を投入すると、監視カメ
ラ１の撮像カメラ12が捉えた被写体の画像信号が光信号
に変換されて光ファイバ３へ出力される。この光信号
は、上述した操作席42の内部に設けられている光／電気
信号変換器によって電気信号（ＮＴＳＣコンポジットビ
デオ信号）に戻され、モニタテレビ42-1へ出力される。
そして、被写体の画像がモニタテレビ42-1の画面上に映
し出される。

【００３０】いま、例えば、作業者が、撮像カメラ12の
ドライブレンズを広角にするため上述のリモコンスイッ
チを操作したとすると、リモコンスイッチから出力され
た電気信号が操作席42の内部の電気／光信号変換器によ
って光信号に変換され、光ファイバ２を通して監視カメ
ラ１へ入力される。この光信号に応じて撮像カメラ12
は、モータドライブレンズに設けられたズームリングを
制御し、焦点距離を短くして画角を拡大する。この場
合、モニタテレビ42-1の画面上には、視野のより広い画
像が映し出される。

【００３１】次に、ここで、作業者がモニタテレビ42-1
の画面を見ながら、上記２本のジョイスティックを操作
して、図２に示すように、多関節ロボットアーム43-2の
先端部を碍子52へ接近させ、さらに、撮像カメラ12のド
ライブレンズが望遠になるようにリモコンスイッチを操
作したとする。この場合、モニタテレビ42-1には、図３
に示すように、画角が狭く、拡大された被写体の画像が
映し出される。このとき、作業者は、モニタテレビ42-1
に映し出される画像および距離情報を見ながら、ジョイ
スティックを操作してさらに多関節ロボットアーム43-2
の先端部を碍子52へ接近させたり、あるいは、碍子52の
温度測定結果を監視して碍子の点検を行うことができ
る。

【００３２】また、このとき、仮に作業者が、上述した
洗浄水タンク41のポンプを制御するスイッチを、ポンプ
が動作するように操作したとすると、ポンプが動作し
て、洗浄水タンク41に蓄えられている水が汲み上げられ
て、洗浄ノズル43-3の先端から碍子52等の配電設備に向
けて放水される。その後、ポンプが停止するように上記
スイッチが操作されたとすると、ポンプが停止して、洗
浄ノズル43-3の先端からの放水が停止される。

【００３３】ここで図３に表すモニタテレビ42-1の画面
上の画像の一例について説明する。画面中央部には、被
写体である、図２に示す３個の碍子52のうちの一つ（中
央部の碍子）が映し出されている。また、画面左上に
は、この碍子の表面温度（25.6°Ｃ）が簡易的に表示さ
れている。また、画面右上には、監視カメラ１からこの
碍子（被写体）までの距離（1.50ｍ）が表示されてい
る。また、画面右下には、年月日および時刻（14時00
分）が表示されている。また、この場合、ａおよびｂで
表される垂直線および水平線は、クロスターゲットモジ
ュール16によって重畳された画像信号であり、それら垂
直線と水平線との交点が、概ね、被写体の焦点と、距離
及び温度の測定点とを表す基準点となる。

【００３４】上述したように、この実施例によれば、被
監視対象物（被写体）の画像と、被監視対象物までの距
離とが、モニタテレビ42-1の一画面上に表示されるの
で、作業者は、視線を大きくずらすことなく両方の情報
を同時に監視することができる。従って、監視カメラ１
を作業ロボット等に搭載し、遠隔操作によって位置を変
化させるような場合、容易に、被監視対象物へ監視カメ
ラ１を接近させることができ、かつ、被監視対象物に監
視カメラ１等が衝突する危険を避けることができる。

【００３５】また、上記実施例によれば、距離あるいは
温度等の測定情報が撮像カメラ12の撮影した画像信号に
重畳されてコンポジットビデオ信号として出力されてい
るので、出力系統を画像信号用の一系統に統一すること
ができ、また、監視側には、コンポジットビデオ信号用
のビデオモニタのみを設置すればよく、距離および温度
等の測定情報用の特別な表示設備、あるいは、画像信号
から測定情報を分離するための特別な信号処理装置等を
設ける必要がない。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、監視カメラは、距離測定情報を画像信号に重畳させ
て出力するので、距離測定情報のための専用の表示手段
を必要せず、また、１台のビデオモニタの画面上に画像
情報と距離測定情報の両方の情報を表示させることがで
きる。また、画像情報と距離測定情報との２情報の伝送
設備を一系統に統一することができる。従って、監視性
の向上、および、設備、費用等の縮小を図ることができ
る効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る一実施例の監視カメラの構成を
示すブロック図である。

【図２】図１に示す監視カメラを、碍子洗浄用の作業ロ
ボットの付近に設置した場合の例を示す使用状態説明図
である。

【図３】図２に示す監視カメラが出力した画像信号を、
モニタテレビに表示させた画面の一例を示す図である。

【図４】従来の監視カメラシステムの構成を表すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１…監視カメラ、10…筐体、12…撮像カメラ、12-1…光
学装置、12-2…撮像カメラ本体、13…光リモコンモジュ
ール、14…距離測定装置、14-1…超音波送波器、14-2…
超音波受波器、15…温度測定装置、17…信号変換器、18
…信号変換器、19…信号処理モジュール、20…電気／光
信号変換器モジュール

フロントページの続き (72)発明者 矢作 惠司 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 村中 健 宮城県仙台市宮城野区榴岡４丁目１番１号 株式会社ユアテック内 (72)発明者 宮崎 広司 宮城県仙台市宮城野区榴岡４丁目１番１号 株式会社ユアテック内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ズームレンズを備えた撮像カメラと、 前記ズームレンズの近傍に設けられ、ズームレンズが捉
   える被写体までの距離を測定する非接触形距離測定手段
   と、 前記非接触形距離測定手段から出力された測定情報を、
   前記撮像カメラから出力された画像信号に重畳させる信
   号処理手段と、 を具備することを特徴とする監視カメラ。