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JPH11355622A - Image pickup device - Google Patents

Image pickup device

Info

Publication number
JPH11355622A
JPH11355622A JP10346082A JP34608298A JPH11355622A JP H11355622 A JPH11355622 A JP H11355622A JP 10346082 A JP10346082 A JP 10346082A JP 34608298 A JP34608298 A JP 34608298A JP H11355622 A JPH11355622 A JP H11355622A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
imaging
image pickup
main body
around
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP10346082A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nariyuki Oguri
成之 小栗
Hideya Takita
秀也 滝田
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP10346082A priority Critical patent/JPH11355622A/en
Publication of JPH11355622A publication Critical patent/JPH11355622A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide minute movement that is in the same degree as the movement of an eye ball of an organism by consisting of an image pickup body that photographs a photographed object and a rotation driving body which rotates the image pickup body around three basic axes in a three-dimensional coordinate system. SOLUTION: An inner gimbals 18 supports a device body 14 through X direction shafts 18a in a freely rotatable way and also positions a visual sensor such as a CCD and an image pickup body such as a camera which are stored inside the body 14 at prescribed positions. A semicircular arc-shaped outer gimbals 19 is provided on the outer side of the body 14 in a horizontal plane that is parallel to a Y axis. The gimbals 19 is supported at both ends by Y direction shafts 16 and is rotatable together with the rotation of the shafts 16. Also, when a Z direction shaft 17 is turned around a Z axis, the gimbals 18 and the body 14 are rotated together with the shaft 17 in the same direction as the shaft 17. Thus, the body 14 can freely be rotated around each axis of the X, Y and Z axes.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、産業用ロボットや
マイクロマシン、その他自動制御の機器に搭載されるカ
メラや視覚センサ等の撮像体を備えた撮像装置に関し、
特に、前記撮像体の視点を所定位置に位置合わせするこ
とのできる撮像装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image pickup apparatus having an image pickup device such as a camera and a visual sensor mounted on an industrial robot, a micromachine, and other automatic control devices.
In particular, the present invention relates to an imaging device capable of adjusting a viewpoint of the imaging body to a predetermined position.

【0002】[0002]

【従来の技術】産業用ロボットやマイクロマシン、その
他自動制御によって各種の動作を行う機器の中には、カ
メラや視覚センサ等の撮像体を備え、周囲状況や撮影対
象物の動作等を監視しながら所定の判断を行うものがあ
る。そして、このような機器の中には、人間の目のよう
にカメラや視覚センサ等を回転させることによって視点
を所定位置に位置合わせして、所望の撮影対象を撮影し
たり、所定の撮影対象の移動に合わせて追随監視したり
する撮像装置を備えたものがある。このような撮像装置
は、機器を移動させることなく広い範囲を撮影すること
ができるという利点がある。
2. Description of the Related Art Industrial robots, micromachines, and other devices that perform various operations under automatic control are equipped with an image pickup device such as a camera or a visual sensor, and monitor surrounding conditions and the operation of an object to be photographed. There are those that make predetermined decisions. Some of such devices, such as a human eye, rotate a camera, a visual sensor, or the like to align a viewpoint with a predetermined position to shoot a desired shooting target, or to shoot a predetermined shooting target. Some have an imaging device that monitors the movement according to the movement of the camera. Such an imaging apparatus has an advantage that a wide range can be imaged without moving the device.

【0003】図5は撮像装置の従来例にかかり、(a)
はその正面図、(b)はその側面図である。
[0005] FIG. 5 shows a conventional example of an image pickup apparatus.
Is a front view thereof, and (b) is a side view thereof.

【0004】図示するように、人間の目の眼球を模して
形成された球状の装置本体9の内部には、図示しないカ
メラや電荷結合素子(以下、CCD)に代表される視覚
センサ等の撮像体が収容されている。装置本体9の外周
には、Y方向軸12を中心に回転自在な円環状の支持部
材10が設けられている。また、装置本体9は、この支
持部材10にX方向軸11によって回転自在に支持され
ている。つまり、前記撮像体は、装置本体9と支持部材
10とによって、直交するX軸およびY軸の回りに回転
自在であり、X軸回りおよびY軸回りの回転の組み合わ
せにより前記撮像体の視点をあらゆる方向に位置合わせ
することができるものである。なお、図中13は支持体
である。
[0004] As shown in the figure, a spherical device main body 9 simulating the eyeball of a human eye has a camera (not shown) and a visual sensor typified by a charge-coupled device (hereinafter referred to as a CCD) inside. An imaging body is housed. On the outer periphery of the apparatus main body 9, an annular support member 10 rotatable about a Y-axis 12 is provided. Further, the apparatus main body 9 is rotatably supported on the support member 10 by an X-axis 11. That is, the imaging body is rotatable around the orthogonal X axis and Y axis by the apparatus main body 9 and the support member 10, and the viewpoint of the imaging body is changed by a combination of rotation around the X axis and around the Y axis. It can be aligned in any direction. In the drawing, reference numeral 13 denotes a support.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の撮像装置は、X軸およびY軸回りの回転により
カメラや視覚センサ等の撮像体の視点の位置合わせを行
っているため、任意点への微妙な位置調整が困難である
という問題があった。
However, in the above-described conventional imaging apparatus, the viewpoint of an imaging body such as a camera or a visual sensor is aligned by rotation about the X-axis and the Y-axis. There is a problem that it is difficult to finely adjust the position.

【0006】また、例えば、撮像装置を装備したロボッ
トが平地から傾斜面に移動した場合には、視覚センサや
カメラの受光部が水平位置に対して傾いた状態となって
画像も傾いてしまうという問題があり、水平な画像を得
るには所定の画像処理を行う必要があった。
Further, for example, when a robot equipped with an imaging device moves from a flat ground to an inclined surface, the visual sensor and the light receiving section of the camera are inclined with respect to the horizontal position, and the image is also inclined. There is a problem, and it is necessary to perform predetermined image processing to obtain a horizontal image.

【0007】さらに、図5で示した従来の撮像装置のよ
うに、装置本体9の外周に設けた円環状の支持部材10
で装置本体9を回転自在に支持しているものは、人間の
顔の形を模したロボットの眼に利用した場合には、装置
本体9をY軸回りに回転させたときに支持部材10が産
業用ロボット等の機器の前面側に傾倒し、前記機器の前
面から支持部材10の一部が突出してしまうということ
があった。そのため、支持部材10の一部が突出しない
ようにするため、装置本体9のY軸回りの回転角度を一
定以下に規制する必要があった。
Further, as in the conventional image pickup apparatus shown in FIG. 5, an annular support member 10 provided on the outer periphery of the apparatus main body 9 is provided.
When the apparatus main body 9 is rotatably supported by the robot eyes imitating the shape of a human face, when the apparatus main body 9 is rotated around the Y axis, the supporting member 10 In some cases, the support member 10 is tilted toward the front side of a device such as an industrial robot, and a part of the support member 10 protrudes from the front surface of the device. Therefore, in order to prevent a part of the support member 10 from projecting, it is necessary to restrict the rotation angle of the apparatus main body 9 around the Y axis to a certain value or less.

【0008】本発明は上記の問題点にかんがみてなされ
たものであり、第1に、生体の眼球の動きと同程度の微
細な動きを実現することができる撮像装置を提供するこ
と、第2に、X軸回りの回転とY軸回りの回転の組み合
わせによって前記撮像体の視点の位置合わせを行って
も、前記撮像体の受光部の傾きを修正して傾きのない画
像を得ることのできる撮像装置を提供すること、第3
に、支持部材等が機器の前面側に突出することがなく、
撮像体の回転角度に規制のない撮像装置を提供するこ
と、第4に、上記目的を達成する撮像装置において、簡
単かつ軽量な駆動系によって重量を増すことのない撮像
装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and, first, is to provide an imaging apparatus capable of realizing minute movement equivalent to the movement of an eyeball of a living body. Even if the position of the viewpoint of the image pickup body is adjusted by a combination of rotation around the X axis and rotation around the Y axis, it is possible to correct the inclination of the light receiving unit of the image pickup body and obtain an image without inclination. Providing an imaging device, third
In addition, without the support members protruding to the front side of the device,
Fourth, an object of the present invention is to provide an imaging device in which the rotation angle of the imaging body is not restricted, and fourthly, to provide an imaging device that achieves the above-mentioned object and does not increase the weight by a simple and lightweight drive system. And

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の撮像装置は以下のように構成した。
In order to achieve the above object, an image pickup apparatus according to the present invention is configured as follows.

【0010】請求項1に記載の撮像装置は、被撮影体を
撮影する撮像体と、この撮像体を三次元座標系における
3つの基軸の回りに回転させる回転駆動手段とから構成
した。 この構成により、撮像体は三次元座標系の基軸
となるX軸,Y軸,Z軸の回りに回転が可能になり、こ
れら回転の組み合わせによって生体の眼球の動きと同程
度の微細な動きを実現することができる。
[0010] The imaging apparatus according to the first aspect of the present invention includes an imaging body for photographing an object to be photographed, and rotation driving means for rotating the imaging body around three base axes in a three-dimensional coordinate system. With this configuration, the imaging body can be rotated around the X axis, Y axis, and Z axis that are the base axes of the three-dimensional coordinate system, and a combination of these rotations can cause minute movement similar to the movement of the eyeball of a living body. Can be realized.

【0011】請求項2に記載の撮像装置は、請求項1に
記載の撮像装置において、前記撮像体を半導体撮像素子
として構成した。
According to a second aspect of the present invention, in the imaging device of the first aspect, the imaging body is configured as a semiconductor imaging device.

【0012】この構成により、撮像体を小型軽量化する
ことができる。
With this configuration, the size of the image pickup body can be reduced.

【0013】請求項3に記載の撮像装置は、請求項1ま
たは請求項2に記載の撮像装置において、入射した光に
より光学像が形成される前記撮像体の受光部の撮像中心
を、前記基軸のうちの前記光の入射方向に沿った一の基
軸の軸線上に位置させて構成した。
According to a third aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first or second aspect, the imaging center of the light receiving portion of the imaging body, on which an optical image is formed by incident light, is defined by the base axis. Of these, it was configured to be located on the axis of one base axis along the light incident direction.

【0014】この構成により、撮像装置が傾いた場合で
あっても、他の二つの基軸の回りに撮像体を回転させた
後に、受光部を前記一の基軸の回りに回転させることに
より、受光部の傾きを修正して常時水平状態の光学像を
得ることができる。
With this configuration, even when the image pickup apparatus is tilted, the light receiving unit is rotated about the one base axis after the image pickup body is rotated about the other two base axes, and thereby the light receiving unit is rotated. By correcting the inclination of the section, an optical image that is always horizontal can be obtained.

【0015】請求項4に記載の撮像装置は、前記回転駆
動手段は、内ジンバルと外ジンバルとからなるジンバル
機構と、前記撮像体を3つの基軸の回りに回転させる駆
動体とを有し、前記撮像体は、前記内ジンバルに回転自
在に支持されているものとして構成した。
According to a fourth aspect of the present invention, in the image pickup apparatus, the rotation driving means includes a gimbal mechanism including an inner gimbal and an outer gimbal, and a driving body for rotating the image pickup body around three base axes. The imaging body is configured to be rotatably supported by the inner gimbal.

【0016】このように、内ジンバルと外ジンバルとか
らなるジンバル機構を採用し、かつ、内ジンバルに撮像
体を回転自在に支持させることにより、外ジンバルの配
置の自由度が増し、撮像装置から出っ張る部分を少なく
することができる。
As described above, by adopting the gimbal mechanism composed of the inner gimbal and the outer gimbal and rotatably supporting the imaging body on the inner gimbal, the degree of freedom in the arrangement of the outer gimbal increases, and the The projecting portion can be reduced.

【0017】請求項5に記載の撮像装置は、請求項1か
ら請求項4のいずれかに記載の撮像装置において、前記
撮像体の回転中心から偏心した位置で前記撮像体に連結
されたワイヤと、このワイヤを前記撮像体を回転させる
方向に引っ張る駆動体とを有する前記回転駆動手段を構
成した。
According to a fifth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to any one of the first to fourth aspects, a wire connected to the imaging body at a position eccentric from a rotation center of the imaging body. And a driving body for pulling the wire in a direction for rotating the imaging body.

【0018】この構成により、回転駆動手段の構成を簡
単かつ軽量なものにすることができるうえ、価格も低廉
なものにすることができる。
According to this structure, the structure of the rotary driving means can be made simple and lightweight, and the cost can be reduced.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の撮像装置の好適な
実施形態を、図面にしたがって詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0020】図1は本発明の原理を説明する斜視図、図
2〜4は撮像装置の一実施形態にかかり、図2は全体構
成を説明する平面図、図3は同正面図、図4は同側面一
部断面図である。
FIG. 1 is a perspective view for explaining the principle of the present invention, FIGS. 2 to 4 relate to an embodiment of an image pickup apparatus, FIG. 2 is a plan view for explaining the entire structure, FIG. FIG.

【0021】図1に示すように、装置本体14の内部に
は、半円弧状の内ジンバル18が装置本体14の内周面
に沿ってX軸に沿った上下方向に設けられている。この
内ジンバル18の両端には、X方向軸18a,18aが
回転自在に設けられている。X方向軸18a,18aは
装置本体14に取り付けられていて、装置本体14とと
もにX軸の回りを内ジンバル18に対して相対回転自在
である。このように、内ジンバル18は、X方向軸18
a,18aを介して装置本体14を回転自在に支持して
いるとともに、装置本体14の内部に収容されるCCD
等の視覚センサやカメラ等の撮像体を所定位置に位置決
めする。
As shown in FIG. 1, a semicircular inner gimbal 18 is provided inside the apparatus main body 14 along the inner peripheral surface of the apparatus main body 14 in the vertical direction along the X axis. At both ends of the inner gimbal 18, X-direction axes 18a, 18a are rotatably provided. The X-direction axes 18a, 18a are attached to the apparatus main body 14, and are rotatable relative to the inner gimbal 18 around the X axis together with the apparatus main body 14. In this manner, the inner gimbal 18 is
a and a CCD 18 which rotatably supports the apparatus main body 14 via a and 18a and which is accommodated inside the apparatus main body
And the like, and an imaging body such as a camera is positioned at a predetermined position.

【0022】装置本体14の外側には、半円弧状の外ジ
ンバル19がY軸と平行な水平面内に設けられている。
この外ジンバル19は、Y方向軸16,16によって両
端を支持され、Y方向軸16,16の回転とともに回転
可能である。
Outside the main body 14, a semicircular outer gimbal 19 is provided in a horizontal plane parallel to the Y axis.
The outer gimbal 19 is supported at both ends by Y-direction shafts 16 and 16 and is rotatable with the rotation of the Y-direction shafts 16 and 16.

【0023】内ジンバル18と外ジンバル19は、Z方
向軸17によって各ジンバル18,19の中央で連結さ
れている。そのため、外ジンバル19がY方向軸16の
回りに回転すると、この回転はZ方向軸17を介して内
ジンバル18に伝えられ、内ジンバル18とともに装置
本体を14を外ジンバル19と同方向に回転させる。ま
た、Z方向軸17は外ジンバル19を貫通して外ジンバ
ル19の他側に突出し、かつ、外ジンバル19に対して
回転自在である。従って、Z方向軸17をZ軸の回りに
回転させると、Z方向軸17とともに内ジンバル18お
よび装置本体14がZ方向軸17と同方向に回転する。
The inner gimbal 18 and the outer gimbal 19 are connected at the center of each gimbal 18, 19 by a Z-direction axis 17. Therefore, when the outer gimbal 19 rotates around the Y-direction axis 16, this rotation is transmitted to the inner gimbal 18 via the Z-direction axis 17, and rotates the apparatus body 14 together with the inner gimbal 18 in the same direction as the outer gimbal 19. Let it. Further, the Z-direction axis 17 penetrates the outer gimbal 19, protrudes to the other side of the outer gimbal 19, and is rotatable with respect to the outer gimbal 19. Therefore, when the Z-axis 17 is rotated around the Z-axis, the inner gimbal 18 and the apparatus body 14 rotate in the same direction as the Z-axis 17 together with the Z-axis 17.

【0024】このようにして、装置本体14は、X軸,
Y軸,Z軸の各軸の回りに回転自在である。
As described above, the apparatus main body 14 has the X axis,
It is rotatable around each of the Y axis and the Z axis.

【0025】次に、この発明のより具体的な実施形態
を、図2〜4にしたがって説明する。この実施形態にお
いて装置本体14は、人間の眼球を模して球状に形成さ
れている。装置本体14の正面中央には、人間の眼の瞳
に相当する部分に貫通穴14b(図2参照)が形成さ
れ、この貫通穴14bにガラス板等の透明板14cが嵌
め込まれている。従って、外部光はこの透明板14cを
透過して装置本体14の内部に入射することができる。
なお、透明板14cの周囲の装置本体14には、虹彩を
模した絵柄14aが描かれている。
Next, a more specific embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, the device main body 14 is formed in a spherical shape simulating a human eyeball. A through-hole 14b (see FIG. 2) is formed in the center of the front of the apparatus body 14 at a portion corresponding to the pupil of the human eye, and a transparent plate 14c such as a glass plate is fitted into the through-hole 14b. Therefore, external light can pass through the transparent plate 14c and enter the inside of the apparatus main body 14.
In addition, a pattern 14a imitating an iris is drawn on the device main body 14 around the transparent plate 14c.

【0026】また、この実施形態において球形状の装置
本体14は、回転自在な球状のローラ22aを先端に有
する案内部材22によって下方側から回転自在に支持さ
れている。このように、案内部材22によって装置本体
14を下方側から支持させているのは、装置本体14を
支えているY方向軸16,16に過度の荷重負担がかか
らないようにして円滑な回転を実現するためである。従
って、装置本体14およびCCD等の撮像体4の重量が
比較的軽く、各軸回りの円滑な回転を妨げることがない
ような場合には特に設ける必要はない。また、装置本体
14を産業用口ボット等の機器の図示しない筐体の内部
であらゆる方向に回転自在に支持することができるもの
であれば、上記した案内部材22に限らず他の案内手段
により装置本体14を支持させるものとしてもよい。
In this embodiment, the spherical main body 14 is rotatably supported from below by a guide member 22 having a rotatable spherical roller 22a at its tip. As described above, the apparatus main body 14 is supported from below by the guide member 22 because the Y-direction shafts 16, 16 supporting the apparatus main body 14 are not subjected to excessive load and smooth rotation is realized. To do that. Therefore, there is no need to particularly provide the apparatus main body 14 and the imaging body 4 such as a CCD in a case where the weight of the imaging body 4 is relatively light and does not hinder smooth rotation about each axis. In addition, as long as the apparatus main body 14 can be rotatably supported in all directions inside a housing (not shown) of a device such as an industrial mouth bot or the like, not only the above-described guide member 22 but also other guide means can be used. The device body 14 may be supported.

【0027】撮像体4を支持する内ジンバル18は、球
形状の装置本体14の内周面に沿って設けられている。
また、内ジンバル18の両端はX方向軸18a,18a
によって装置本体14に相対回転自在に取り付けられて
いる。X方向軸18a,18aの一端は、内ジンバル1
8の両端部を挿通して装置本体14の中央まで延び、そ
の先端に撮像体4として半導体撮素子であるCCD4b
が取り付けられている。すなわち、CCD4bは、内ジ
ンバル18およびX方向軸18aによって装置本体14
の中央に配置されているわけである。
An inner gimbal 18 for supporting the image pickup body 4 is provided along the inner peripheral surface of the spherical device main body 14.
Also, both ends of the inner gimbal 18 are X-axis 18a, 18a.
Thus, it is attached to the apparatus main body 14 so as to be relatively rotatable. One end of the X-direction shafts 18a, 18a is connected to the inner gimbal 1
8 extend to the center of the apparatus main body 14 through both ends thereof, and a CCD 4b, which is a semiconductor imaging device,
Is attached. That is, the CCD 4b is connected to the apparatus main body 14 by the inner gimbal 18 and the X-axis 18a.
It is located in the center of the.

【0028】X軸から偏心した装置本体14の左右両側
には、ワイヤw1,w2の一端が接続されている。ワイ
ヤw1,w2の他端は、撮像装置本体14の後方に設け
られた連結部材24に接続されている。図示しないステ
ッピングモータ等の駆動体の駆動により連結部材24が
X軸に平行な軸の回りに正逆回転すると、いずれか一方
のワイヤw1(またはw2)が引っ張られて装置本体1
4をX軸の回りに回転させる。また、前記駆動体の駆動
により装置本体14がX軸の回りを回転すると、X方向
軸18a,18aおよびCCD4は装置本体14と一体
となってX軸の回りを回転する。上記したワイヤw1,
w2,連結部材24,内ジンバル18および前記駆動体
とで、撮像体4をX軸の回りに回転させる回転駆動手段
が構成されている。
One end of each of wires w1 and w2 is connected to both the left and right sides of the apparatus main body 14 eccentric from the X axis. The other ends of the wires w1 and w2 are connected to a connecting member 24 provided behind the imaging device main body 14. When the connecting member 24 rotates forward and reverse around an axis parallel to the X axis by driving a driving body such as a stepping motor (not shown), one of the wires w1 (or w2) is pulled, and the apparatus main body 1 is pulled.
4 is rotated about the X axis. Further, when the apparatus main body 14 rotates around the X axis by the driving of the driving body, the X direction axes 18a, 18a and the CCD 4 rotate around the X axis integrally with the apparatus main body 14. The above-mentioned wires w1,
w2, the connecting member 24, the inner gimbal 18 and the driving body constitute a rotation driving means for rotating the imaging body 4 around the X axis.

【0029】なお、装置本体14をX軸の回りに回転自
在に支持することができ、かつ、CCD等の撮像体4を
装置本体14の内部の所定位置に位置決めして固定する
ことができるものであれば、内ジンバル18は必ずしも
設ける必要はない。
The apparatus main body 14 can be rotatably supported around the X axis, and the imaging body 4 such as a CCD can be positioned and fixed at a predetermined position inside the apparatus main body 14. If so, the inner gimbal 18 does not necessarily need to be provided.

【0030】装置本体14をY軸回りに回転させる半円
弧状の外ジンバル19は、装置本体14の外周面に沿っ
て水平に設けられている。外ジンバル19の両端は、Y
方向軸16,16によってY軸の回りに回転自在に軸支
されている。一方のY方向軸16にはベルト25aとプ
ーリ25bからなる回転伝達機構25が設けられ、図示
しないステッピングモータ等の駆動体の駆動をすると、
プーリ25bの回転とともに外ジンバル19がY軸の回
りを回転する。また、外ジンバル19のY軸回りの回転
は、Z方向軸17および内ジンバル18を介して装置本
体14に伝達され、装置本体14をY軸回りに回転させ
る。上記した回転伝達機構25,外ジンバル19,内ジ
ンバル18,Z方向軸17および前記駆動体とで、装置
本体14をY軸の回りに回転させる回転駆動手段が構成
される。
A semicircular outer gimbal 19 for rotating the apparatus main body 14 around the Y axis is provided horizontally along the outer peripheral surface of the apparatus main body 14. Both ends of the outer gimbal 19 are Y
It is rotatably supported by the direction shafts 16 and 16 around the Y axis. A rotation transmission mechanism 25 including a belt 25a and a pulley 25b is provided on one Y-direction shaft 16, and when a driving body such as a stepping motor (not shown) is driven,
The outer gimbal 19 rotates around the Y axis with the rotation of the pulley 25b. Further, the rotation of the outer gimbal 19 about the Y axis is transmitted to the apparatus main body 14 via the Z direction axis 17 and the inner gimbal 18, and rotates the apparatus main body 14 about the Y axis. The rotation transmission mechanism 25, the outer gimbal 19, the inner gimbal 18, the Z-direction shaft 17, and the driving body constitute rotation driving means for rotating the apparatus main body 14 around the Y axis.

【0031】外ジンバル19の中央位置には貫通穴17
aが形成され、この貫通穴17aを挿通して内ジンバル
18の中央に取り付けられたZ方向軸17が外ジンバル
19の後方に延出している。符号14dは、装置本体1
4の後面に形成され、装置本体14がX軸の回りに回転
したときにZ方向軸17と装置本体14とが干渉しない
ようにするための切欠である。
At the center of the outer gimbal 19 is a through hole 17.
The Z-axis 17 is inserted through the through hole 17a and attached to the center of the inner gimbal 18 so as to extend to the rear of the outer gimbal 19. Reference numeral 14d denotes the device main body 1.
4 is a notch formed on the rear surface of the main body 14 so that the Z-axis 17 does not interfere with the main body 14 when the main body 14 rotates around the X axis.

【0032】Y軸から偏心した装置本体14の上下位置
には、ワイヤw3,w4の一端が接続され、ワイヤw
3,w4の他端は、撮像装置本体14の側方に設けられ
た連結部材26に接続されている。図示しないステッピ
ングモータ等の駆動体の駆動により連結部材26がZ軸
に平行な軸の回りに正逆回転すると、いずれか一方のワ
イヤw3(またはw4)が引っ張られて装置本体14を
Z軸の回りに回転させる。上記したワイヤw3,w4,
連結部材26,内ジンバル18および前記駆動体とで、
撮像体4をZ軸の回りに回転させる回転駆動手段が構成
される。
One end of each of wires w3 and w4 is connected to an upper and lower position of the apparatus body 14 eccentric from the Y axis.
The other ends of w3 and w4 are connected to a connection member 26 provided on the side of the imaging device body 14. When the connecting member 26 rotates forward and reverse around an axis parallel to the Z-axis by driving a driver such as a stepping motor (not shown), one of the wires w3 (or w4) is pulled, and the apparatus main body 14 is moved in the Z-axis direction. Rotate around. The above wires w3, w4
With the connecting member 26, the inner gimbal 18 and the driving body,
Rotation driving means for rotating the imaging body 4 around the Z axis is configured.

【0033】なお、装置本体14のY軸回りの回転およ
びZ軸回りの回転によって連結部材25,26とワイヤ
w1,w2,w3,w4との位置関係が変化するが、こ
の位置関係が変化しても連結部材25,26の回転によ
って確実にワイヤw1,w2,w3,w4を介して装置
本体14を回転させることができるようにするために、
連結部材25,26と装置本体14との間にワイヤw
1,w2,w3,w4のガイド27a、27b、27
c、27dを設ける必要がある。また、Z軸回りに装置
本体14を回転させる手段としては、上記のワイヤw
3,w4および連結部材26に限らず、Z方向軸17に
直接モータ等の駆動体の回転軸を連結するものとしても
よい。この場合も、装置本体14のY軸回りの回転およ
びZ軸回りの回転によって前記駆動体とZ方向軸17と
の位置関係が変化するが、この位置関係が変化しても駆
動体の駆動を確実にZ方向軸17を介して装置本体14
に伝達することができるようにするために、可撓性を有
する連結ホース等で駆動体の回転軸とZ方向軸17とを
連結するとよい。
The positional relationship between the connecting members 25 and 26 and the wires w1, w2, w3 and w4 changes due to the rotation of the apparatus main body 14 around the Y axis and the rotation around the Z axis. However, in order to allow the apparatus main body 14 to be reliably rotated via the wires w1, w2, w3, and w4 by the rotation of the connecting members 25 and 26,
A wire w is provided between the connecting members 25 and 26 and the apparatus body 14.
Guides 27a, 27b, 27 for 1, w2, w3, w4
c and 27d need to be provided. As means for rotating the apparatus main body 14 about the Z axis, the wire w
Not limited to 3, w4 and the connecting member 26, a rotary shaft of a driving body such as a motor may be directly connected to the Z-direction shaft 17. Also in this case, the rotation of the apparatus body 14 about the Y axis and the rotation about the Z axis change the positional relationship between the driving body and the Z-direction axis 17, but the driving of the driving body is performed even if the positional relationship changes. The apparatus main body 14 is securely connected via the Z-axis 17.
In this case, the rotation shaft of the driving body and the Z-direction shaft 17 may be connected by a flexible connection hose or the like.

【0034】装置本体14をX,Y,Z軸の回りに回転
させる駆動体の駆動の制御は、手動によっても操作可能
であるが、予め、撮影方向に応じてX,Y,Z軸回りの
回転角度をパラメータで設定しておき、このパラメータ
にしたがって前記駆動体の駆動制御を行うようにするこ
とにより、任意の撮影方向に向けて前記駆動体を自動的
に制御することができるようになる。
The control of the driving of the driving body for rotating the apparatus body 14 around the X, Y, and Z axes can be manually operated. By setting the rotation angle as a parameter and controlling the driving of the driver according to the parameter, the driver can be automatically controlled in an arbitrary photographing direction. .

【0035】次に、上記構成の本発明の撮像装置の作用
を説明する。
Next, the operation of the image pickup apparatus of the present invention having the above-described configuration will be described.

【0036】外部光は、装置本体14の透明板14cを
通過して装置本体14の内部に入射し、撮像体4のレン
ズ4aを経てCCD4bの受光部に入力される。これに
より、受光部上には光学像が形成される。なお、4cは
赤外線センサであって、例えば人間を熱源として検知
し、その出力をコンピュータを利用して人間(熱源)ま
での距離・方位を計測し、撮像装置の視線方向を速やか
に移動させるのに利用される。また周りの状況に応じて
撮像装置の視線方向を変化させるために、赤外線センサ
以外に、音声や周りの物音に反応するマイクセンサ、対
象までの距離を計測する超音波センサなど、各種センサ
を撮像装置内に搭載することもできる。
The external light passes through the transparent plate 14c of the apparatus main body 14, enters the inside of the apparatus main body 14, and is input to the light receiving section of the CCD 4b via the lens 4a of the image pickup body 4. Thereby, an optical image is formed on the light receiving unit. Reference numeral 4c denotes an infrared sensor which detects, for example, a human as a heat source, measures the output and the distance to a human (heat source) using a computer, and quickly moves the line of sight of the imaging device. Used for In addition, in order to change the line of sight of the imaging device according to the surrounding conditions, in addition to the infrared sensor, various sensors such as a microphone sensor that responds to voice and surrounding sound, an ultrasonic sensor that measures the distance to the target, etc. It can also be mounted inside the device.

【0037】撮像装置の視線を変更する場合には、駆動
体の駆動を手動または自動で制御して装置本体14をX
軸回り,Y軸回り,Z軸回りに回転させ、これら3軸回
りの回転の組み合わせにより、撮像体4を所定の回転角
度位置に位置合わせする。
When changing the line of sight of the image pickup apparatus, the driving of the driving body is controlled manually or automatically to set the apparatus main body 14 in the X direction.
The image pickup body 4 is rotated around the axis, around the Y axis, and around the Z axis, and the image pickup body 4 is positioned at a predetermined rotation angle position by a combination of these three axes.

【0038】この場合、X軸回りおよびY軸回りの回転
の組み合わせによって撮像体4の回転角度位置の位置合
わせを行い、Z軸回りの回転によって撮像体4の受光部
を水平状態に保って、受光部に形成される光学像を水平
なものとすることができる。このように、X軸およびY
軸回りの回転だけでなく、Z軸回りの回転を追加するこ
とにより、撮像体4を任意のあらゆる回転角度位置に位
置合わせすることができ、かつ、その位置合わせ動作も
迅速で細やかなものとすることができる。
In this case, the rotation angle position of the image pickup body 4 is adjusted by a combination of the rotations around the X axis and the Y axis, and the light receiving section of the image pickup body 4 is kept horizontal by the rotation around the Z axis. The optical image formed on the light receiving section can be made horizontal. Thus, the X axis and Y
By adding rotation about the Z-axis as well as rotation about the axis, the imaging body 4 can be positioned at any arbitrary rotation angle position, and the positioning operation can be performed quickly and finely. can do.

【0039】また、特に、撮像体4の受光部の撮像中心
をZ軸軸線上に位置させることにより、X軸およびY軸
回りの回転の組み合わせによって撮像体4を所定の回転
角度位置に位置合わせし、Z軸回りの回転によって受光
部の傾きを修正することによって、撮像装置が傾いた場
合であっても、受光部を常に水平状態に保って、水平な
光学像を得ることができるようになる。
In particular, by positioning the imaging center of the light receiving section of the imaging body 4 on the Z-axis, the imaging body 4 is positioned at a predetermined rotation angle position by a combination of rotations around the X axis and the Y axis. By correcting the inclination of the light receiving unit by rotation about the Z-axis, the light receiving unit can always be kept horizontal and a horizontal optical image can be obtained even when the imaging device is inclined. Become.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によれば、生体の眼球と同程度の
回転角度,運動速度と自由度の大きい細やかな位置制御
を実現することができる撮像装置を提供することができ
る。
According to the present invention, it is possible to provide an image pickup apparatus capable of realizing fine position control with a rotation angle, a movement speed and a large degree of freedom, which are substantially the same as those of the eyeball of a living body.

【0041】また、撮像装置として半導体撮像素子を使
用したものは、撮像装置を小型でかつ軽量で安価なもの
とすることができる。
Further, when a semiconductor image pickup device is used as the image pickup device, the image pickup device can be made small, lightweight and inexpensive.

【0042】さらに、撮像体の受光部の撮像中心を、前
記基軸のうちの前記光の入射方向に沿った一の基軸の軸
線上に位置させることにより、他の2つの基軸の回りに
回転させることによって傾いた受光部を水平状態に修正
して、常に水平な光学画像を得ることができる。
Further, the imaging center of the light receiving portion of the imaging body is positioned on the axis of one of the base axes along the light incident direction, thereby rotating around the other two base axes. Thus, the inclined light receiving section can be corrected to a horizontal state, and a horizontal optical image can always be obtained.

【0043】また、前記撮像体の回転中心から偏心した
位置で前記撮像体に連結されたワイヤと、このワイヤを
引っ張る駆動体とから前記回転駆動手段を構成すること
により、回転駆動手段の構成を簡単かつ軽量なものにす
ることができるうえ、撮像装置の価格も低廉なものにす
ることができる。
Further, the rotation driving means is constituted by a wire connected to the imaging body at a position eccentric from the center of rotation of the imaging body and a driving body for pulling the wire, whereby the configuration of the rotation driving means is reduced. In addition to being simple and lightweight, the price of the imaging device can be reduced.

【0044】さらに、撮像装置の前面外側に不要な出っ
張りがなくスペース的な制約の無い撮像装置を提供する
ことができる。
Further, it is possible to provide an image pickup apparatus having no unnecessary protrusion on the outside of the front surface of the image pickup apparatus and no space limitation.

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

【図1】本発明の撮像装置の原理を説明する斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view illustrating the principle of an imaging device according to the present invention.

【図2】本発明の撮像装置の一実施形態に係る平面図で
ある。
FIG. 2 is a plan view according to an embodiment of the imaging apparatus of the present invention.

【図3】本発明の撮像装置の一実施形態に係る正面図で
ある。
FIG. 3 is a front view according to an embodiment of the imaging apparatus of the present invention.

【図4】本発明の撮像装置の一実施形態に係る断面側面
図である。
FIG. 4 is a sectional side view according to an embodiment of the imaging apparatus of the present invention.

【図5】本発明の従来例である。FIG. 5 is a conventional example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

4……撮像体 4a…レンズ 4b…CCD 9……装置本体(従来例) 10…支持部材 11…X方向軸 12…Y方向軸 13…支持体 14…装置本体 14a…虹彩を模した絵柄 14b…貫通穴 14c…透明板 14d…切欠 16…Y方向軸 17…Z方向軸 18…内ジンバル 18a…X方向軸 19…外ジンバル 22…案内部材 24,25,26…連結部材 25a…ベルト 25b…プーリ 27a、27b、27c、27d…ガイド w1〜w4…ワイヤ DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Image pick-up body 4a ... Lens 4b ... CCD 9 ... Device main body (conventional example) 10 ... Support member 11 ... X direction axis 12 ... Y direction axis 13 ... Support body 14 ... Device main body 14a ... Pattern imitating an iris 14b ... Through hole 14c ... Transparent plate 14d ... Notch 16 ... Y direction axis 17 ... Z direction axis 18 ... Internal gimbal 18a ... X direction axis 19 ... Outer gimbal 22 ... Guide member 24,25,26 ... Connecting member 25a ... Belt 25b ... Pulleys 27a, 27b, 27c, 27d: guides w1 to w4: wires

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被撮影体を撮影する撮像体と、 この撮像体を三次元座標系における3つの基軸の回りに
回転させる回転駆動手段と、 を有することを特徴とする撮像装置。
1. An imaging apparatus, comprising: an imaging body for imaging an object to be imaged; and rotation driving means for rotating the imaging body around three base axes in a three-dimensional coordinate system.
【請求項2】 請求項1に記載の撮像装置において、 前記撮像体は半導体撮像素子であることを特徴とする撮
像装置。
2. The imaging device according to claim 1, wherein the imaging body is a semiconductor imaging device.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の撮像装
置において、 入射した光により光学像が形成される前記撮像体の受光
部の撮像中心を、前記基軸のうち前記光の入射方向に沿
った一の基軸の軸線上に位置させたことを特徴とする撮
像装置。
3. The imaging device according to claim 1, wherein an imaging center of a light receiving unit of the imaging body, on which an optical image is formed by the incident light, is set in a direction of incidence of the light on the base axis. An imaging apparatus characterized by being located on the axis of one of the base axes along the axis.
【請求項4】 前記回転駆動手段は、内ジンバルと外ジ
ンバルとからなるジンバル機構と、前記撮像体を3つの
基軸の回りに回転させる駆動体とを有し、前記撮像体
は、前記内ジンバルに回転自在に支持されていること、 を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載
の撮像装置。
4. The rotation driving means has a gimbal mechanism including an inner gimbal and an outer gimbal, and a driving body for rotating the imaging body around three base axes, wherein the imaging body is provided with the inner gimbal. The imaging device according to claim 1, wherein the imaging device is rotatably supported on the imaging device.
【請求項5】 前記回転駆動手段は、前記撮像体の回転
中心から偏心した位置で前記撮像体に連結されたワイヤ
と、このワイヤを前記撮像体を回転させる方向に引っ張
る駆動体とを有することを特徴とする請求項1ないし請
求項4のいずれか1項に記載の撮像装置。
5. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the rotation driving unit includes a wire connected to the imaging body at a position eccentric from a rotation center of the imaging body, and a driving body that pulls the wire in a direction for rotating the imaging body. The imaging device according to any one of claims 1 to 4, wherein:
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005254433A (en) * 2004-03-15 2005-09-22 Fuji Photo Film Co Ltd Personal robot and personal robot control program
JP2005345665A (en) * 2004-06-02 2005-12-15 Canon Inc Drive device for optical element, optical spatial transmission device using the drive device, and lens device
US7446813B2 (en) 2003-07-25 2008-11-04 Kabushiki Kaisha Toshiba Active camera apparatus and robot apparatus
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