JPS6059873A - Video camera - Google Patents

Video camera

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Publication number
JPS6059873A
JPS6059873A JP58166641A JP16664183A JPS6059873A JP S6059873 A JPS6059873 A JP S6059873A JP 58166641 A JP58166641 A JP 58166641A JP 16664183 A JP16664183 A JP 16664183A JP S6059873 A JPS6059873 A JP S6059873A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
camera
lens system
video camera
present
optical axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP58166641A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuo Otsuka
康男 大塚
Hiroo Nakamura
啓夫 中村
Shuji Okawa
大川 修治
Hajime Tachikawa
立川 肇
Toshiya Shinozaki
篠崎 利也
Mitsuru Watabe
満 渡部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP58166641A priority Critical patent/JPS6059873A/en
Publication of JPS6059873A publication Critical patent/JPS6059873A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/58Means for changing the camera field of view without moving the camera body, e.g. nutating or panning of optics or image sensors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve general-purpose applicability by moving the optical axis of a lens system in parallel, and obtaining a shift effect in an industrial video camera to attain the supervision of an object in an oblique direction. CONSTITUTION:The center of the lens system 3 is placed on a line tying the center of the object 2 and an image pickup element 4 in a camera 1A. In other words, the optical axis 6 of the lens system 3 is moved in parallel toward the object 2 by a distance L to a broken line orthogonal to the plane of the image pickup element 4 and the line is extended from the center of element 4. Thus, the shift effect is obtained in the camera 1A and the image of the range of the object with an apparently wide picture angle is picked up.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の対象〕 本発明は、ロボットおよびその他の産業機器の視覚用に
用いられる産業用ビデオカメラに係り、特にその汎用性
の向上全指向した産業用ビデオカメラに関するものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Subject of the Invention] The present invention relates to an industrial video camera used for visual purposes of robots and other industrial equipment, and particularly to an omnidirectional industrial video camera that improves its versatility. It is.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

まず、従来の産業用ビデオカメラ(以後、単にカメラと
省略する)にっ−て説明する。
First, a conventional industrial video camera (hereinafter simply referred to as a camera) will be explained.

第1図は、従来のカメラを示す側断面図である。FIG. 1 is a side sectional view showing a conventional camera.

この第1図において、1はカメラ本体、2は被写体であ
る。カメラ1において、3はレンズ系、4は撮像素子、
5は撮像素子4に付随する映像増幅回路および信号同期
回路等の回路部、また6はレンズ系30光軸である。こ
のレンズ系3は、実際には複数枚のレンズよ多構成され
るが、ここでは簡略化して図示しである。
In FIG. 1, 1 is a camera body, and 2 is a subject. In the camera 1, 3 is a lens system, 4 is an image sensor,
Reference numeral 5 indicates a circuit section such as a video amplification circuit and a signal synchronization circuit attached to the image pickup device 4, and 6 indicates an optical axis of the lens system 30. Although this lens system 3 is actually composed of a plurality of lenses, it is shown here in a simplified manner.

第2図は、第1図の光学系を示したものであシ、7は撮
像索子4(第1図参照)に形成された映像である。
FIG. 2 shows the optical system of FIG. 1, and 7 is an image formed on the imaging probe 4 (see FIG. 1).

これらの図に示すように、従来のカメラ1では、そのレ
ンズ系3の光軸6に、撮像索子4の中心が一致するよう
に構成されてbる。したがって、このような関係から被
写体2は必然的に光軸6の延長上に位置しなければなら
ない。言い換えれば、従来のカメラ1には、被写体2を
光軸6上にとらえる位置に設置しなければなら々いと−
う制約があった。
As shown in these figures, the conventional camera 1 is configured such that the center of the imaging probe 4 coincides with the optical axis 6 of the lens system 3. Therefore, due to this relationship, the subject 2 must necessarily be located on an extension of the optical axis 6. In other words, the conventional camera 1 must be installed at a position where the subject 2 can be captured on the optical axis 6.
There were restrictions.

第3図は、第1.第2図に示した従来のカメラ1を取付
けた一例を示したものであシ、ここでは垂直多関節形の
視覚機能付ロボッ)?示しである。
Figure 3 shows the 1. This figure shows an example of the conventional camera 1 shown in Fig. 2 attached, and here it is a vertically articulated robot with visual functions. This is an indication.

この第6図において、8はロボット本体であ)、9はロ
ボット8の支持台、1oは支持台9に取付けられたアー
ムで、支持台9よ)第1アーム10a、第27−ム10
b、第37−ムIQcが順次連結されてしる。11は補
助アーム12によって、アーム10に対して斜めに取付
けられたマニプレータである。
In FIG. 6, 8 is the robot body), 9 is a support stand for the robot 8, and 1o is an arm attached to the support stand 9.
b. The 37th module IQc is sequentially connected. 11 is a manipulator attached diagonally to the arm 10 by an auxiliary arm 12.

前述したように、従来のカメラ1には、被写体を元軸上
にとらえられる位置に設置しなければならないと込う制
約があシ、また一方、被写体、すなわち供給ワークは、
一般的に床面に対して平行な平面に置かれることが多t
n、 L、たがって、これらの制約条件から、一般的な
ロボットにおいては、本来マニプレータ11が取付られ
るアーム10の先端にカメラ1を取付けなければならず
、このような構成とすることにより、被写体を光軸上に
とらえることができた。
As mentioned above, the conventional camera 1 has a restriction that it must be installed in a position where the subject can be captured on the original axis.
Generally placed on a plane parallel to the floor.
Therefore, due to these constraints, in a general robot, the camera 1 must be attached to the tip of the arm 10 to which the manipulator 11 is originally attached. was able to be captured on the optical axis.

さらに第3図に示すように、従来のカメラ1はアーム1
0の先端に設置されるため、マニプレータ11は補助ア
ーム12にょジアーム1oの脇に取付けねばなら′ず、
こうしたことがらロボット本体8の構成が、一般的なロ
ボットとは異なった特異なものとなシ、構造および制御
系が複雑化する原因となった。
Furthermore, as shown in FIG. 3, the conventional camera 1 has an arm 1
Since the manipulator 11 is installed at the tip of the auxiliary arm 12, the manipulator 11 must be attached to the side of the auxiliary arm 1o.
For these reasons, the configuration of the robot main body 8 is unique and different from that of general robots, causing the structure and control system to become complicated.

以上述べ4たように、従来のカメラ1には、様々な制約
があるために、これを使用する機器の構造、制御が複雑
化し、とれが普及を妨げる大きな原因となっていた。
As mentioned above, the conventional camera 1 has various limitations, which complicates the structure and control of the equipment that uses it, and its fraying has become a major cause of hindering its widespread use.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、上記した従来技術の問題点を解消して、光学
的制約全除くことVcよシ汎用性のあるビデオカメラの
提供を、その目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a video camera that is more versatile than Vc by eliminating all optical constraints.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明に係るロボットの構成は、少々くとも、レンズ系
および撮像素子と、との撮像素子の映像増幅回路および
信号同期回路よ多構成されるビデオカメラにおいて、前
記レンズ系の光軸を平行移動させてシフト効果を得るこ
とにより、被写体を斜め方向より監視できるようにした
ものであシ、また場合により、前記レンズ系の光軸を、
ステップモータによシ平行移動するように構成したもの
である。
The configuration of the robot according to the present invention is such that the optical axis of the lens system is moved in parallel in a video camera composed of a lens system, an image sensor, an image amplification circuit of the image sensor, and a signal synchronization circuit. By adjusting the lens system to obtain a shift effect, it is possible to monitor the subject from an oblique direction.In some cases, the optical axis of the lens system is
It is configured to be moved in parallel by a step motor.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、本発明を実施例によって説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained by examples.

第4図は、本発明のカメ“うを示す側断面図、第5図は
、第4図の光学系を示す図である。
FIG. 4 is a side sectional view showing the camera according to the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing the optical system of FIG. 4.

これらの図において、第1図、第2図と同一番号を付し
たものは同一部分である。
In these figures, the same parts are denoted by the same numbers as in FIGS. 1 and 2.

図において、本発明のカメラ1Aでは、被写体2および
撮像素子4の中心を結ぶ線上に、レンズ系6の中心を設
置している。これは言い換えれば、レンズ系3の光軸6
が、撮像素子4の中心から直角に延長した破線(すなわ
ち、第1図、第2図の従来例における光軸6)に対して
、距離りだけ被写体2側へ平行移動した状態である。
In the figure, in the camera 1A of the present invention, the center of the lens system 6 is placed on a line connecting the centers of the subject 2 and the image sensor 4. In other words, the optical axis 6 of the lens system 3
is in a state where it has moved in parallel toward the subject 2 by a distance with respect to a broken line extending perpendicularly from the center of the image sensor 4 (that is, the optical axis 6 in the conventional example shown in FIGS. 1 and 2).

こうすることによ)、本発明のカメラ1Aでは、込わゆ
るシフト効果が得られ、一般に撮像素子4(/Cよって
決められるよりも、見かけ上広い画角の被写体範囲を写
すことができ、またそのときに結像倍率の変化をひきお
とさガい像を得ることができる。したがってこの効果に
ょシ、第4図、第5図に示すごとく、本発明のカメラ1
Aけ、被写体2全斜めから監視することができ、前述し
た従来例にあったような制約を解消し、汎用性を向上す
ることができる。
By doing this, the camera 1A of the present invention can obtain a complicated shift effect, and can capture a subject range with an apparently wider angle of view than that normally determined by the image sensor 4 (/C). Also, at this time, it is possible to obtain a smaller image by reducing the change in imaging magnification.Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, the camera 1 of the present invention
A: The object 2 can be monitored from all angles, the limitations of the conventional example described above can be eliminated, and versatility can be improved.

第6図および第7図は、本発明の第2の実施例を示した
もので、第4図と同一番号を付したものは同一部分であ
る。
6 and 7 show a second embodiment of the present invention, and the same parts as in FIG. 4 are denoted by the same numbers.

本実施例では、前述した本発明の第1の実施例における
レンズ系3の平行移動を、ステップモータによシー行っ
たものである。第6図において、13はステップモータ
、15は減速機14を介してステップモーター6によシ
回転するビニオンギア、16はビニオンギア15と噛み
合うラックで、一方はレンズ系3に固定されて込る。本
実施例の構成によれば、ステップモーター3は、次Q式
(1)によりレンズ系6の移動量Lf求め、式(2)に
θ=: −、Z (21 πD より得られる角度Oだけ回転することにより、レンズ系
5を、前述した本発明の第1の実施例における位置に平
行移動することができる。
In this embodiment, the parallel movement of the lens system 3 in the first embodiment of the present invention described above is performed by a step motor. In FIG. 6, 13 is a step motor, 15 is a binion gear rotated by the step motor 6 via a reduction gear 14, and 16 is a rack that meshes with the binion gear 15, one of which is fixed to the lens system 3. According to the configuration of this embodiment, the step motor 3 calculates the amount of movement Lf of the lens system 6 using the following Q equation (1), and calculates the amount of movement Lf of the lens system 6 using the following Q equation (1), and calculates the angle O obtained from the equation (2) by θ=: -, Z (21 πD). By rotating, the lens system 5 can be translated in parallel to the position in the first embodiment of the invention described above.

このようにモータを使用した方法は他にも考えられ、例
えば第7図のように、第6図のラック・ビニオン機構の
かわりにボールネジ17?使用すれば、やはシ、式(1
)にてめた移動量りを、ステップモータ1′5の1回転
当シのボールネジ17の移動量で除し、その値だけステ
ップモータ13を回転させることによシ、第6図と同じ
効果を得ることができる。
There are other ways to use the motor in this way, for example, as shown in FIG. 7, instead of the rack and pinion mechanism in FIG. 6, there is a ball screw 17? If we use the formula (1
) is divided by the amount of movement of the ball screw 17 per revolution of the step motor 1'5, and by rotating the step motor 13 by that value, the same effect as shown in Fig. 6 can be obtained. Obtainable.

以上述べてきた実施例において、撮像素子4はMOS 
、 CCD 、 CPD等の固体撮像素子であるが、撮
像管を使用してもよい。
In the embodiments described above, the image sensor 4 is a MOS
, CCD, CPD, etc., but an image pickup tube may also be used.

次に本発明のカメラに関する応用例を、第8図〜第11
図によシ説明する。
Next, an application example of the camera of the present invention is shown in FIGS. 8 to 11.
This will be explained with the help of a diagram.

第8図は、第3図に示した従来例と同様にして、本発明
のカメラ1Af垂直多関節形ロボット8に応用した例を
示すものである。
FIG. 8 shows an example in which the camera 1Af of the present invention is applied to a vertically articulated robot 8, similar to the conventional example shown in FIG.

この第8図において、第3図と同一番号を付したものは
同一部分である。
In FIG. 8, the same parts as those in FIG. 3 are denoted by the same numbers.

前述したように、本発明のカメラ1Aは、被写体を斜め
から監視できるので、従来例に示したような取付は位置
に関する制約がなくなり、取付は台18によって、アー
ム10側面に設置されている。こうすることにより、マ
ニプレータ11は、その本来の取付は位置であるアーム
10先端部に取付けることができ、被写体であるワーク
全科め方向からカメラ1Aで監視しつつ、マニプレータ
11は、ワークの上方から作業を行うことができる。
As mentioned above, since the camera 1A of the present invention can monitor the subject from an angle, there is no restriction on the mounting position as shown in the conventional example, and the camera 1A is mounted on the side of the arm 10 using the stand 18. By doing so, the manipulator 11 can be attached to the tip of the arm 10, which is the original attachment position, and the manipulator 11 can be mounted above the workpiece while being monitored by the camera 1A from all directions. You can work from

第9図は、第8図と同様に、本発明のカメラ1Aを水平
多関節形(スカシ形)ロボット8に応用した例を示すも
のである。
Similar to FIG. 8, FIG. 9 shows an example in which the camera 1A of the present invention is applied to a horizontally articulated robot 8.

この応用例にお−ても、第8図の場合と同様に、カメラ
1Aはアーム10hの先端部側面に取付ケラれ、マニプ
レータ11がアームIQbの先端部中心に取付けられた
上下軸10(−に設置されている。したがって、マニプ
レータ11は、通常の水平多関節形ロボットと同様に、
ワークに上方よシ作業ヲ行い、これ全カメラ1Aが斜め
方向から監視して因る。
In this application example, as in the case of FIG. 8, the camera 1A is attached to the side surface of the tip of the arm 10h, and the manipulator 11 is attached to the center of the tip of the arm IQb. Therefore, the manipulator 11, like a normal horizontal articulated robot,
Work is performed on the workpiece from above, and the camera 1A monitors the work from an oblique direction.

第10図および第11図は、カメラとロボット本体全分
離して設置した場合の応用例全示したもので、第10図
は、両者の配置状態を示す斜視図、第11図は、第10
図を上方よシ眺めた図である。
Figures 10 and 11 show all application examples when the camera and robot body are installed completely separate. Figure 10 is a perspective view showing the arrangement of both, and Figure 11 is the
This is a diagram viewed from above.

この応用例では、本発明のカメラ1Aは置き台19によ
って、ロボット8の動作領域20の外部に設置されてい
る。これは前述したように、本発明のカメラ1Aが、斜
め方向から被写体を監視することが可能であるためで、
この応用例に示すように1本発明のカメラ1,4Fi、
ロボット8の動作領域20の外部から、内部に置かれて
bるワーク等の被写体を監視することができる。
In this application example, the camera 1A of the present invention is installed outside the operating area 20 of the robot 8 using a stand 19. This is because, as mentioned above, the camera 1A of the present invention can monitor the subject from an oblique direction.
As shown in this application example, the camera 1,4Fi of the present invention,
From outside the operating area 20 of the robot 8, objects such as workpieces placed inside can be monitored.

以上述べたように、本発明のカメラによれば、被写体を
斜めから監視することが可能なため、取付けに関する自
由度を拡張でき、汎用性の向上が図れる。またこれによ
)、本発明のカメラは一般に使用されているロボット等
の基本構成を変えることなしに取付けることができるた
め、視覚機能の普及に大きく貢献することができる。
As described above, according to the camera of the present invention, since it is possible to monitor a subject from an angle, the degree of freedom regarding attachment can be expanded and versatility can be improved. Moreover, since the camera of the present invention can be attached to commonly used robots, etc. without changing the basic configuration, it can greatly contribute to the spread of visual functions.

さらに、上記実施例は、垂直多関節形と水平多関節形の
ロボットに適用したものであるが、本発明はこれらに限
らず、他の直角座標形1円筒座標形、極座標形のロボに
も応用でき、さらにロボット以外の、視覚全必要とする
他の機器にも同様に適用できるものである。
Furthermore, although the above embodiments are applied to vertically articulated robots and horizontally articulated robots, the present invention is not limited to these, but can also be applied to robots with other rectangular coordinates, one cylindrical coordinate, and polar coordinates. It can be applied to other devices other than robots that require full vision.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳細に説明したように、本発明によればビデオカメ
ラの汎用性全向上することができ、ロボット等をはじめ
とする産業機器の視覚機能の普及に大きく貢献すること
ができる。
As described in detail above, according to the present invention, the versatility of video cameras can be completely improved, and it can greatly contribute to the popularization of visual functions of industrial equipment such as robots and the like.

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

第1図は、従来のビデオカメラを示す側断面図、第2図
は、第1図の光学系の説明図、第3図は、従来′のビデ
オカメラの応用例葡示す図、第4図は1本発明の一実施
例に係るビデオカメラを示す側断面図、第5図は、第4
図の光学系の説明図、第6図および第7図は、本発明の
他の実施例に係るビデオカメラの側断面図、第8図〜第
11図は、本発明のビデオカメラの応用例を示した図で
ある。 1(1,4)・・・ビデオカメラ 2・・・被写体3・
・・レンズ系 4・・・撮像素子 6・・・光軸 8・・・ロボット本体 10・・・アーム 11・・・マニプレータ納 ]図 第2図 M3図 10し 芽4閉 @5関 第 6図 5 第 7 図 第8図 10 10し X ) 第97 第10図 第11図
Figure 1 is a side sectional view showing a conventional video camera, Figure 2 is an explanatory diagram of the optical system in Figure 1, Figure 3 is a diagram showing an example of application of the conventional video camera, and Figure 4. 1 is a side sectional view showing a video camera according to an embodiment of the present invention, and FIG.
6 and 7 are side sectional views of a video camera according to another embodiment of the present invention, and FIGS. 8 to 11 are application examples of the video camera of the present invention. FIG. 1 (1, 4)...Video camera 2...Subject 3.
...Lens system 4...Image sensor 6...Optical axis 8...Robot body 10...Arm 11...Manipulator housing] Figure 2, M3, Figure 10, and Bud 4 closed @ 5 Seki No. 6 Figure 5 Figure 7 Figure 8 Figure 10 97 Figure 10 Figure 11

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、 少なくともレンズ系および撮像索子と、該撮像素
子の映像信号処理回路よ多構成されるビデオカメラにお
いて、前記レンズ系の光軸を平行移動させてシフト効果
を得ることによシ、被写体を斜め方向よシ監視できるこ
とを特徴とするビデオカメラ。 2、 前記レンズ系の元軸を、ステップモータにより平
行移動すること全特徴とする特許請求の範囲第1項記載
のビデオカメラ。
[Claims] 1. In a video camera configured of at least a lens system, an imaging probe, and a video signal processing circuit of the imaging device, the optical axis of the lens system is moved in parallel to obtain a shift effect. A video camera characterized by being able to monitor a subject from all directions. 2. The video camera according to claim 1, wherein the original axis of the lens system is moved in parallel by a step motor.
JP58166641A 1983-09-12 1983-09-12 Video camera Pending JPS6059873A (en)

Priority Applications (1)

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JP58166641A JPS6059873A (en) 1983-09-12 1983-09-12 Video camera

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JP58166641A JPS6059873A (en) 1983-09-12 1983-09-12 Video camera

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5432424U (en) * 1977-08-08 1979-03-03

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5432424U (en) * 1977-08-08 1979-03-03

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