JPS59101977A - 画像の傾きを補正した撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、例えば原子炉や開−プラント、化学プラン
トや一般の生産工場などの点検、検豊うるいは監視を行
なうために、機械的な自ｍ視覚情報全利用する装置の視
覚機能の改良に関するものでるる。

実際には、原子炉格納容器内部の環境や機器などをテレ
ビカメラで監視する原子炉格納容器内点検用ロボットの
改良された画像処理方式による視覚系などとして利用さ
れる。

多るいは又、一般家庭に普及しつつあるビデオ装置付属
の携帯用テレビカメラなどの撮像系にも利用することが
できる。

従来よシ例えば原子炉格納容器内部の環境や機１活など
の視覚情報を、テレビカメラで収集しながらその内部を
点検又は監視する、原子炉格納容器内点検用ロボットと
呼ばれているものがある。このロボットはテレビカメラ
を積載していて、そのテレビカメラを原子炉格納容器内
の構造物に取付けたガイドレールの軌道に沿って、その
レール内部に咳けられたトロリチェーンで牽引されなが
ら、原子炉格納容器内を巡回する。

予め前記のガイドレール、トロリチェーンは原子炉格納
容器内の＋４造物に奴付けられている。しかしその嘔付
方によれば、鉛直方向を基準に設計・設置しである溝造
物や機器などの被写体を、テレビカメラで鉛直方向を基
準として旧市に撮影することは一般に嬌しく、ガイドレ
ール全域に亘って均一で確実な正常」雇影像全得ること
はできない。

そのために、鉛直方向に立っている被写体を撮影したは
ずであるが、実際には被写体の画像は鉛直方向を基準に
正常に置いたモニタ画面で鉛直方向に立ってはいなく、
左右のどちらかに傾いている。

これはテレビカメラのづ最１象而の頑きと、画ＩＪ！と
時間系列１′＃報に分解する走立方向がテレビカメラフ
レームに対して一定していることとによる。

ここで添付図面金層いて、画像を時間系列情報に分解す
る走査方向がフレームに対して固定されているテレビカ
メラを、光幅の回りにシ旧江方向全基準として左右に頑
けて、同えば鉛直方向に立つ仮写体をｊ＠影したり、ど
の様な問題が生じるか詳しく説明する。

第１図において、左方の鉛直方向に置かれた被写体は符
号１で示され、右方のモニタテレビ４と被写体１との間
にカメラレンズ２を有するテレビカメラ２が示され、テ
レビ４とカメラ２との間は時間系列の映像信号を送る伝
送線９で結ばれている。モニタテレビ４は一面５を有し
、被写体面上の鉛直方向を示す矢標８１、カメラ撮像面
上の鉛直方向を示す矢標８ｂｚ画面５上の鉛直方向を示
す矢標８゜は破線で示されている。画面５上に正常に撮
影された画像としての被写体像６は矢標８、上にあり、
被写体像７は矢標８゜に対し角度ψの傾きを有する。こ
こで鉛直方向に置かれた被写体１の画像を走査手段によ
って正常な時間系列映像信号に分解し、その陵モニタテ
レビ画１Ｉｉｌｒ５上に正常な画像６として再構成され
るように、カメラ２、テレビ４を鉛直方向を基準として
正常にｉｔく。この正常な状態ではテレビ４の画面５上
の被写体ｌの正常な画像６が、矢標８．に一致して立つ
ことになる。この正常な状態から、テレビ４を動かさず
カメラ２のみ全光軸の回夛に矢標８ｂを基準に右方向へ
角度ψだけ傾ける。この時画面５上の被写体１の＝ｉ象
は矢標８゜に一致している画像６の状態から、矢４８．
′ｆ：基準に画１ＩｉｌＹ開から見て右方向に角度ψだ
け傾いた状態の画像７となる。

カメラ２を矢標８ｂ′ｆｔ基準に前日己と逆に右方向に
傾けると、１１．！ｉ１面５上の画像は前記とは反対に
左方向に１頃く。それ改に鉛直方向を基準にして存在す
る被写体を、撮４面を鉛直方向に対して正しく置いたテ
レビカメラで正常にＪＪ１１影しないと、テレビカメラ
よシ伝送されてくる被写体の画像が、モニタテレビの画
面上で丘右に傾きを持つので、その画像は監視４にとっ
て非常に見づらい。実際には、前記のガイドレール上全
移動する場せにテレビカメラが鉛直方向に対して左右に
一足でない煩さ金持ちながら動くので、被写体の画像が
テレビカメラの移動に応じて左右に動揺する。そのため
に画像は一層見づらくなるという不都合を生ずる。

従来この様な被写体の画像の傾きは、デジタル計ＪＩｊ
、機システムや専用の画像処理装置によって、その傾き
角を検知しながら補正している。ところがその装置は護
雑で高＋１Ｉｊｉ　ｉｒものとなっているばかシでなく
、経済性を改善しようとすれば画像の処理時間が長くな
シ、実時間処理が困難になるという問題金主じている。

他方この課題は、カメラ撮像面を常に鉛直方向に対し正
しい姿勢をとるように制御できれば解決されるが、暗電
流を抑えるために比較的低い温度状態におくことが好ま
しく放射線からも保護しなければならないといった、撮
１象光成変換面を有する重いカメラ本体を姿勢制−一す
ることは容易なことではなかった。

本発明の目的は、前目己の従来技術の不都合などをなく
シ、画はを時間系列で分解及び再生する撮１象システム
に２いて、被写体の鉛直方向を、鉛直方向を基準にして
正常に置いたモニタ系の画面上の鉛直方向に一致させた
正盾な被写体像が、常にモニタ画１象として得られるよ
うに、簡単な光学情報処理補正方法による安画な画像補
正装置を有する撮像装＋１を提供することにある。

この目的金運するために本発明では、光学系の軸対称性
を利用し、十分な可撓性ケ有する画嶽伝達繊維光学系を
光学系結像面と撮像面間に配置し、ａｓ束の光学系側端
面のみ金安画な重力副脚系によって光軸回シに姿勢制御
することによシ、繊維束端面との相対位置を固定された
カメラＪ敢慮面が、たとい鉛直方向に対して極端に頑い
ていても画像伝達繊維光学系自身の性質によって自動的
に瞬時に慮の傾＠企浦正できる撮１象装置を得ることが
できた。

以下に本発明に基づ〈実施例を図面に聞して詳述する。

第２図は本発明の構成の鍵である画謙臥達繊維光学系′
ｆｃなす光学繊維束を示す。一般用の光云達繊維束では
両４１１ｆｉの各ｆａ維の相対位置は不定であるのに付
し、水元・刀で用いられる周知の１１１象伝達用光′学
繊維束では中間部を除く両端面での各繊維の相対位置は
厳密に一致している。従って両端面の位相差角θに従っ
て機械的に角度θだけ傾いた像の伝達が可能である。図
の画１象伝達光学繊維束１１は柔軟であって十分に撓む
ことができ、捩じることも可能である。左方端面には光
学系側端面と接する入射端１６を有し、右万端簡には撮
１象面に接する出射端１７をＭする。光学系は本来光軸
の回シに対して軸対称であるから、カメラ本体がどんな
に傾いても光学系側端面上の被写体慮１２は全く順いて
いない。これに対し撮像面での走査方向はカメラ７レー
ムに対して一定でアシ、カメラの傾きと共にその走査方
向は傾きを持つことになシ、結果的に傾いたモニタ画像
を与えてしまう。

ここで前記の繊維束１１の両端面の位相差角θを有する
画像伝達機能を利用すれば、撮像面での走査方向の順き
を相殺することができる。即ち位相差角θとカメラ撮鐵
面の傾き角度と金常に一致させてやれば、極めて簡単に
画ぼの傾きを補正することができる。このようにするに
は、出射端１７の披写体像１３における鉛直方向成分と
例えば撮１象面の走査方向とが直角をなすよう、相対位
置を固定する一方で、入射端１６は常に傾かないように
しておけばよい。具体的には後述のように入射４１６付
近の繊維束１工の外周に光軸回シの回転モーメントを与
える重Ａを固定し、核部は光軸回シに自由に１回転でき
るようにしておく。カメラの頑き角が０の時に前記位相
差角θも０となるように繊維束１１がセットされるのは
云うまでもない。

この時にカメラが角度θたけ傾いたとしても、入射端１
６と出射端１７との位相差角はθであシ、ｊＩ＆像面で
角度θだけ頑いた披写本像１４が得られ、画像の自ｙｉ
ｈ捕正が行なわれる。

第３図は本発明による一実施例を示す・ｄ成因である。

第２図で用いた繊維束１１１人射入射端、出射端１７な
どの符号はそのまま第３図でも同様に用いられている。

右端のテレビカメラ１８は第２図示と同様の繊維束１１
の出射端１７とアダプタ１９ｉ介して結合され、繊維束
１１の入射端１６はレンズフレーム２３の内部で光学系
２４の結像面に臨んでいる。フレーム２３内部の繊維束
１１は円筒軸２１に保持され、転がシ・咄受２０及び２
２によってフレーム２３に対して自由に光軸回シに回転
可＋ｉＦｔであゐ。円１′ｔＪＩｌ１１］２１には棒２
５及び２６全介して重４２８が取付けられ、繊維束１１
の入射端１６は鉛直方向に対して常に傾かないように保
たれている。この外３６と３７は繊維束１１を円ｍ軸２
１に固定する取付螺子であシ、４０は光軸ど撮影方向と
を共に示す一点鎖線であシ、３９は俸２５が軸４０回シ
を旋回する方向を示す矢印、３８は棒２６が軸２７の回
シを旋回する方向を示す矢印である。

図示の通勺光学系２４と繊維束１１の光軸とは一致する
よう調節して組まれている。その結果被写体の光情報は
光学繊維の束１１を通ってテレビカメラ１８に入る。フ
レーム２３と円筒軸２１との間に転がシ袖受２０及び２
２を設けて、軸受部の接触摩擦を匝力小さくなるように
しである。円筒爾２１は、光学繊維束１１の最小捩シモ
ーメントを超える程度の回転モーメントで容易に回転す
る状態にある。

その回転モーメントは、４２５及び２６、重錘２８そし
て重力作用とで作シ出しているので、７レーム２３の頌
き方向に対して光軸４ｏを含む鉛直面を境に常に反対の
向きに向かう。そこで光軸４０が水平となるようフレー
ム２３を吊すと、棒２５及び２６は重力作用によってそ
れぞれの中心綴金鉛直方向と一致するように、迅速に旋
回して鉛直方向と一致する。

この時、鉛直方向に置かれた被写体の元情報がテレビカ
メ２１８に入る・易片、その画面が正漕に置いたモニタ
画面上で鉛直方向に一致するように、アダプタ１９を緩
めて繊維束１１の出射端１７とテレビカメラ１８との取
付具計い（光軸回シの位置関係）を調節する。

この大悪から、フレーム２３が光軸回シについて鉛直方
向全基準にＥ方向又は右方向に回転しても、日向−２１
はフレーム２３０回転とは無関係に元の向きを床、寺す
ることができる。円筒Ａ［Ｉ２１と繋がっている俸２５
及び２６の中心、廉は重力作用による回転モーメントで
、尤ｌ１４１Ｉ４０をよむ鉛直面と一致するように常に
制御される。そのため円筒軸２１は鉛直方向全基準とし
て実質的に左右の煩きを持たない。従って光軸４０回シ
の阪写本と円筒軸２１１／’３部に固定した繊維束１１
の入射端１６との位置関係は不変である。更に繊維束１
１全通ってカメラ１８の光電変換面に入る被写体の元ｑ
Ｗ報も実質的に変らないので、フレーム２３の動揺に拘
らず被写体の正常な撮影が確実にできる。

加えてカメラ本体をどのように動かしても、画像伝達繊
維光学系自体の磯餌によシ、煩さのない正常なモニ乏画
稼、が得られることも明らかでめる゛。

このよう−な構成は特に遠隔操作によって撮影方向を変
えたい場合に有利である。即ち、重いカメラ本体に対し
て光学系は離れてお９、両者の間には十分な可撓性があ
るので、光学系のみを動かして撮影方向を変えることが
容易だからでるる。

第４図は本発明の一実施例ケ原子炉格納容器内点、凍ロ
ボットに適用した様子を示すものである。

原子炉浴稍容４内部のイ痺造物に取げけたガイドレール
３０が設けられておｐ１ガイドレール３０の内＄　ｋ　
ｍ　＜　トロリチェーン３１に牽引フック３２を介して
第３図示のテレビカメラ１８や、牽引フック３５を介し
て第３図示のフレーム２３等が取付けられ、牽引される
。

ガイドレール３０、トロリチェーン３１．牽引フック３
３及び３４．７レーム２３の＋付ケ方の状態、左石上下
旋回愼傳３４のＪＭ回状）ぬに拘らず、第３図及び第４
図に示した俸２５及び２６の中心２−Ｖまフレーム２．
３の動揺に対抗して重力による回転モーメントによって
、光＠４０を含む鉛直面と一致すべくフレーム２３に対
して旋回する。゛その結果前記のＡジに常に頑きのない
正常なモニタ画像が得られるのは自明でめる。更に形状
が複雑で重い遠慮装置を撮影方向変換装置に取付けられ
た光学系と分離して、安定な状態で確実に取付けること
ができる。撮影方向変換装置は小型軽量で済み、作動が
確実となって独断性も同上する。

以上に、１ホベたように、本発明によれば、光学系結像
面と撮隊面との間に十分な可屍注ｔ、ぼする画家伝達繊
維光学系を設け、その出射端面を撮像面に固定する一万
人射端面を光紬回シに回転自在に支持すると共に、簡単
な重錘によって該入射端面が順かないように構成したの
で、慮の頑き全瞬時にして容易に１ｍ正でさる遠戚装置
を安画に得ることができ、所期の目的を良く達成し得て
高い経済的効釆奮収めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は産米技術による間趙点を説明するための説明図
、４２図は本発明構成上の鍵で必る画家伝達繊維光学系
ｔ−ｚす光学繊維束の説明図、第３図は本発明の一実施
例を示す４或図であバ（旬は光学系のｖＪ１１面図、（
呻は正ＩｊＮｉ図、第４図は原子炉格納容器内点検用ロ
ボットに本発明を適用した状態を示す７＋１＋面図であ
る。 １１・・・面ば伝達繊維光学系金なす光学繊維束、１６
・・・光学繊維束の入射端、１９・・・アダプタ、１７
・・す“Ｃ学繊維束の出射端、２１・・・円筒（飢１８
・・・テレビカメラ、２０．２２・・・転が９軸受、２
３・・・光学系の７レーム、２４・・・光学系、２５．
２６・・・棒、２８・・・ｉ錘。 第１図 ち 第２図 燦斗図 ■出　願　人　中国電力株式会社 広島市中区小町４番３３号 ＠出　願　人　株式会社日立製作所 東京都千代田区丸の内−丁目５ 番１号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被写体を光学像に結像する光学系と、被写体の光学
   ｌ！！蒲報を時間系列の映１象信号に変換するための画
   面走査方間が一定している撮像手段とを有する撮像装置
   において、前記光学系の結像面と撮像手段の撮１象面と
   の間に十分な可撓性を・ぼする画謙１尺達Ｉｓ繊光学系
   がその両端面金それぞれ前記二面の光軸と一致する位置
   に配置されると共に、前記３４像面に接する端面は該Ｊ
   ４慮而との相対位置を固定される一万前記光学系結像面
   に接する端面ば光袖回シに可転自由に取付けられ、更に
   この光学系結像面に接する端面付近には装置の傾きを補
   正する回転モーメントを与える重力系制御手段が取付け
   られて成ることｆ：特徴とする画像の１頃きを補正した
   撮１故装置。