(57)【要約】【課題】ハイビジョン小型カメラの出力信号の伝送距離を長くすること。【解決手段】被写体を撮像してハイビジョンディジタル画像データ信号を出力する小型カメラである。筐体と、筐体内に保持されたレンズと、筐体内に保持され、レンズを透過した光を結像させ、ＭＩＰＩ規格信号を出力するＣＭＯＳ画像センサ３２と、外部から入力される制御信号に基づいて、ＣＭＯＳ画像センサ３２を制御して、撮像と画像データとの出力を指令する制御装置３４１と、筐体内に保持され、ＣＭＯＳ画像センサの出力するＭＩＰＩ規格信号を入力してＬＶＤＳ規格信号のハイビジョンディジタル画像データ信号を出力する出力ドライバ３６１，３６２と、を有する小型カメラである。【選択図】図２
2017069600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像してハイビジョンディジタル画像データ信号を出力する小型カメラにおいて、
筐体と、
前記筐体内に保持されたレンズと、
前記筐体内に保持され、前記レンズを透過した光を結像させ、ＭＩＰＩ規格信号を出力するＣＭＯＳ画像センサと、
外部から入力される制御信号に基づいて、前記ＣＭＯＳ画像センサを制御して、撮像と画像データとの出力を指令する制御装置と、
前記筐体内に保持され、前記ＣＭＯＳ画像センサの出力するＭＩＰＩ規格信号を入力してＬＶＤＳ規格信号の前記ハイビジョンディジタル画像データ信号を出力する出力ドライバと、
を有することを特徴とする小型カメラ。
【請求項２】
前記筐体内に保持され、レンズ前方を照射するＬＥＤランプを有することを特徴とする請求項１に記載の小型カメラ。
【請求項３】
前記筐体は、外直径５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下、長さ８ｍｍ以上、１５ｍｍ以下の円筒状体、又は、この円筒状体に内接する正方筒状体であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の小型カメラ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の小型カメラと、
前記小型カメラの前記制御装置に前記制御信号を出力し、前記出力ドライバの出力するＬＶＤＳ規格信号を入力して、画像データを作成する中央制御装置と、前記中央制御装置により得られた画像を画面に表示する表示装置とを有する主制御装置と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像した画像データの長距離伝送を可能にした小型カメラ及びその小型カメラを用いた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１で開示されているように、立体視可能な小型の電子内視鏡が知られている。その文献によると、レンズを透過した光をＣＭＯＳ画素アレイに集光させ、ＣＭＯＳ画素アレイ上の画像を、イメージシグナルプロセッサ（ＩＳＰ）で取り込んで、ＭＩＰＩ（Mobile Industry Processor Interface)から、立体画像を得るための立体信号処理装置に伝送している。
【０００３】
また、下記特許文献２によると、カメラヘッド内のＣＭＯＳ画素アレイから得られた映像信号を、ＬＶＤＳ（Low Voltage Differential Signaling、低電圧差動信号処理）信号に変換して、ディジタル信号として、制御装置であるＣＰＵに伝送している。ＬＶＤＳは，高速伝送、小さな信号振幅、低消費電力、少ない電磁障害での信号処理が可能になるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１９７１５
【特許文献２】特開２０１１−２５４５２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＣＭＯＳ画素アレイ、ＩＳＰ、ＭＩＰＩを１チップに搭載した撮像素子ＩＣは、ハイビジョン映像信号を出力でき、対角長さ２ｍｍ程度の超小型のものが存在するので、特許文献１のように、電子内視鏡に用いることができる。しかしながら、ＭＩＰＩの出力信号は、規格では１５ｃｍ以下しか伝送できない。
一方、ＬＶＤＳバッファの出力信号は長距離伝送が可能であるが、ハイビジョン画像のＬＶＤＳ出力が可能な小型撮像素子ＩＣは、存在しない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ハイビジョン画像信号を長距離伝送可能な小型カメラ及びそのカメラを用い、カメラの出力信号を長距離伝送して画像の表示を可能とした撮像装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための発明の構成は、被写体を撮像してハイビジョンディジタル画像データ信号を出力する小型カメラにおいて、筐体と、筐体内に保持されたレンズと、筐体内に保持され、レンズを透過した光を結像させ、ＭＩＰＩ規格信号を出力するＣＭＯＳ画像センサと、外部から入力される制御信号に基づいて、ＣＭＯＳ画像センサを制御して、撮像と画像データとの出力を指令する制御装置と、筐体内に保持され、ＣＭＯＳ画像センサの出力するＭＩＰＩ規格信号を入力してＬＶＤＳ規格信号のハイビジョンディジタル画像データ信号を出力する出力ドライバと、を有することを特徴とする小型カメラである。
【０００８】
ＭＩＰＩ規格信号は、データレーン信号とクロックレーン信号とがあり、それぞれの伝送路で伝送される。データレーン信号は、４００ｍＶの差動平衡出力である高速伝送モードと、１．２Ｖの不平衡出力である低速伝送モードとが、時間軸上で時分割多重化されている。一方、ＬＶＤＳ規格信号は、３．５ｍＡの電流駆動型の差動平衡出力である。ＬＶＤＳ規格信号を出力する出力ドライバ（以下、「ＬＶＤＳバッファ」という）は、差動平衡のＬＶＤＳ信号を入力して、波形成形された所定電圧の差動平衡のＬＶＤＳ信号を出力するドライバである。
【０００９】
ＭＩＰＩ規格信号には、時間軸上で、４００ｍＶの差動平衡出力である高速伝送モードと、１．２Ｖの不平衡出力である低速伝送モードとが混在している。このため、ＭＩＰＩ規格信号を、信号規格の異なるＬＶＤＳバッファに入力するという発想は、当業者において、そのようにする動機、目的もなく、全く、想起できなかった。
【００１０】
本発明者らは、ＭＩＰＩ規格のハイビジョンディジタル画像データ信号を６〜１０ｍ程度の長距離伝送できる方法はないかと考えた。そこで、ＭＩＰＩ規格信号を信号規格の異なるＬＶＤＳバッファに入力して、そのＬＶＤＳバッフの出力信号を６ｍ伝送させたところ、表示装置においてハイビジョン画像を表示することができた。
本発明は、このような発見と発想に基づくものである。
【００１１】
本発明において、筐体内に保持され、レンズ前方を照射するＬＥＤランプを有することが望ましい。
また、筐体の形状は円筒状体や底面が正方形の筒状体（正方筒状体）などの任意形状の筒状体を用いることができる。筐体は、外径（直径）５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下、長さ８ｍｍ以上、１５ｍｍ以下の円筒状体、又は、この円筒状体に内接する正方筒状体であることが望ましい。
他の発明は、上記の小型カメラと、小型カメラの制御装置に制御信号を出力し、出力ドライバの出力するＬＶＤＳ規格信号を入力して、画像データを作成する中央制御装置と、中央制御装置により得られた画像を画面に表示する表示装置とを有する主制御装置とを有することを特徴とする撮像装置である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、小型カメラでＣＭＯＳ画像センサで撮像したハイビジョン画像データ信号の長距離伝送が可能となり、画像を見る箇所から撮像箇所が遠く離れていても、鮮明なハイビジョン画像を見ることができる。このため、小型カメラを狭い隙間に設置して、その隙間環境の状態を監視したりすることができる。例えば、航空機のジェットエンジン内のタービンファンに、この小型カメラを取り付けて、タービンファンを１回転させて信号ケーブルを繰り出しながら、シュラウド壁面の状態を点検することができる。タービンファンを１回転させて離れた箇所で画像観測するには、信号ケーブルは少なくとも６ｍ程度は必要である。本発明によると、ジェットエンジン内の高精細画像による点検が容易となる。その他、自動車エンジンのシリンダ内部の点検、狭小空間の点検、製造工場での精細加工物のリアルタイムでの監視、車両周辺モニタなどに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の具体的な一実施例に係る小型カメラの機構を示した構造図。
【図２】同実施例に係る小型カメラの電気系統を示した電気回路図。
【図３】同実施例の小型カメラを用いた撮像装置を示した構成図。
【図４】撮像装置のＣＰＵの処理手順を示したフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的な実施例について図を参照して説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
図１は、実施例１の小型カメラ１の構成を示した図である。小型カメラ１は、外径６ｍｍφ、内径５．７ｍｍφ、長さ９．４ｍｍの円筒形状の筐体１０を有している。この筐体１０の内部に次の各部品が配設されている。光入力側から平板状のレンズカバー１２、ＬＤＥ支持部材１４、円筒台形状のリフレクタ１６、レンズ１８、カメラ基板２０、コネクタ２２、バッファ基板２４、筐体１０を蓋するキャップ２６が配設されている。カメラ基板２０の光入射側の面上には、後述するＣＭＯＳ画素アレイとＭＩＰＩとが集積されたＣＭＯＳ画像センサＩＣ３２が配設されている。また、カメラ基板２０の裏面には、後述する周辺ＩＣ群３４が配設されている。ＣＭＯＳ画像センサＩＣ３２のＣＭＯＳ画素アレイ上にレンズ１８を透過した光が結像するように構成されている。
【００１６】
バッファ基板２４のカメラ基板２０と対向する面上には、ＬＶＤＳバッファ３６が配設されており、他の面には電源ＩＣ群３８が配設されている。カメラ基板２０とバッファ基板２４とは、多数の接続ピン４０を有するコネクタ２２により電気的に接続されている。ＬＶＤＳバッファ３６の出力は、バッファ基板２４上のコネクタ２５を介して、ケーブル４０に接続されている。また、ＬＥＤ支持部材１４の前方のリング部内壁に２つの白色ＬＥＤ４２、４３が配設されている。
【００１７】
次に、本実施例の小型カメラ１における電気回路図を図２に示す。
カメラ基板２０上には、ＣＭＯＳ画像センサＩＣ３２が配設されている。ＣＭＯＳ画像センサＩＣ３２には、ソニー株式会社製ＩＭＸ１８８ＯＱＤを用いた。ＣＭＯＳ画像センサＩＣ３２は、レンズ１８により集光した光を結像させるＣＭＯＳ画素アレイ３２１と、ＣＭＯＳ画素アレイ３２１の画素を、順次、走査して、画素データをＭＩＰＩ（Ｄ−ＰＨＹ）規格信号として出力するＭＩＰＩ３２２を有している。その他、周辺ＩＣ群３４として、ＣＭＯＳ画像センサＩＣ３２に撮像を指令し、画素データの出力を指令するＣＰＵ（制御装置）３４１、ＣＭＯＳ画像センサＩＣ３２にクロックを付与するクロック発生器３４２、電源ＩＣ３４３が、カメラ基板２０上に配設されている。
【００１８】
バッファ基板２４には、ＣＭＯＳ画像センサＩＣ３２のＭＩＰＩ３２２が出力するデータレーン信号、クロックレーン信号を、それぞれ、入力するＬＶＤＳバッファ３６１、３６２が配設されている。ＬＶＤＳバッファ３６１、３６２には、TEXAS INSTRUMENT製ＤＳ２５ＢＲ１２０を用いた。その他、電源ＩＣ群３８として、電源ＩＣ３８１、３８２がバッファ基板２４上に配設されている。電源ＩＣ３８１はＬＶＤＳバッファ３６１、３６２へ給電するＩＣであり、電源ＩＣ３８２はカメラ基板２０上の各ＩＣに給電する電源ＩＣである。また、カメラ基板２０からバッファ基板２４へ向かうデータレーン信号、クロックレーン信号、バッファ基板２４からカメラ基板２０へ向かうＣＭＯＳ画像センサ３２を制御するセンサ制御信号、給電は、コネクタ２２により伝達される。ＬＥＤ４２、４３の給電は、コネクタ２３ａ、２３ｂにより、行われる。、
【００１９】
ＬＶＤＳバッファ３６１から出力されるデータレーン信号が、ハイビジョンディジタル画像データ信号である。バッファ基板２４にはケーブルコネクタ２５が配設されており、このコネクタにケーブル４０が接続される。ケーブル４０は、ＬＶＤＳバッファ３６１の出力するデータレーン信号、ＬＶＤＳバッファ３６２の出力するクロックレーン信号を伝送する信号線、センサ制御信号をカメラ１に伝送する信号線、カメラ１に対する給電線とが束ねられたケーブルである。
【００２０】
次に、上記の小型カメラ１と、小型カメラ１を制御して、ハイビジョンディジタル画像データ信号を受信して撮像した画像を表示する主制御装置２と、両者を結合する長さ６−１０ｍのケーブル４０とを有する撮像装置３について説明する。
主制御装置２は、ＣＰＵ５１、入出力インターフェース５２、ＲＯＭ５３、ＲＡＭ５４、表示装置５５から成るコンピュータシステムで構成されている。
【００２１】
図４は、ＣＰＵ５１の処理手順を示したフローチャートである。ステップ１００において主制御装置２の初期設定が行われる。ステップ１０２において、小型カメラ１にケーブル４０を介して給電する。これにより、小型カメラ１のＬＥＤ４２、４３に給電されて、被写体が照明されて、画像がＣＭＯＳ画像センサＩＣ３２のＣＭＯＳ画素アレイ３２１上に被写体の像が形成される。また、バッファ基板２４上のＬＤＶＳバッファ３６１、３６２、カメラ基板２０上のＣＰＵ３４１、クロック発生器３４２及びＣＭＯＳ画像センサＩＣ３２に給電されて、それらのＩＣは動作可能状態となる。
【００２２】
次に、ステップ１０６において、センサ制御信号がＣＰＵ３４１に出力されて、そのＣＰＵ３４１の制御によりＣＭＯＳ画像センサＩＣ３２は、ＣＭＯＳ画素アレイ３２１の画素を、順次、走査して、ＭＩＰＩ３２２に出力し、ＭＩＰＩ３２２からＭＩＰＩ規格信号（ＭＩＰＩ  Ｄ−ＰＨＹ）のデータレーン信号とクロックレーン信号とが、それぞれ、ＬＶＤＳバッファ３６１、３６２に出力される。ＭＩＰＩ規格のデータレーン信号は、時間軸上で、４００ｍＶの差動平衡出力である高速伝送モードと、１．２Ｖの不平衡出力である低速伝送モードとが多重化された信号である。ＬＶＤＳバッファ３６１、３６２からはＬＶＤＳデータレーン信号と、ＬＶＤＳクロックレーン信号とがケーブル４０を介して、主制御装置２に送信される。このとき、ＬＶＤＳバッファ３６１からは、ＭＩＰＩ規格の差動平衡出力の高速伝送モードによるデータだけが出力されて、不平衡出力の低速伝送モードによるデータは出力されない。したがって、ステップ１０８では、それらのＬＶＤＳバッファ３６１、３６２からの高速伝送モードの出力信号（差動平衡）が入力されて、デコードが行われる。ＬＶＤＳバッファ３６１から出力されるＬＶＤＳデータレーン信号がハイビジョンディジタル画像データ信号である。
【００２３】
ステップ１１０で、入力した画像データ信号の同期がとれていることを確認して、同期がとれていなければステップ１０２に戻る。同期がとれていれば、ステップ１１２において、受信したハイビジョンディジタル画像データ信号をＨＤＭＩ（登録商標）規格にエンコードして、表示装置５５に出力する。次に、ステップ１１６において、予定の全画像データの受信が完了したか否かが判定され、完了していなければ、ステップ１０８に戻り、順次、受信されるハイビジョンディジタル画像データ信号がデコードされて、上記の処理が繰り返される。ステップ１１６の判定は、例えば、所定フレーム数の画像データの処理が完了したか否かである。
【００２４】
本撮像装置３を、ジエットエンジンのシュラウド内壁面の損傷の有無を検出する装置に用いた。１フレームの撮像範囲は、エンジンの軸方向の幅で５８ｍｍ、周回方向の幅で４２ｍｍである。シュラウドの内壁一周当たり、約５００枚程度撮像した。この５００枚のフーレームを合成してシュラウドの内壁一周の展開画像を得た。
シュラウドの内壁の座標と画像フレームとの対応関係は、小型カメラ１をファンに取り付けた初期位置が分かっているので、最初の画像フレームとシュラウドの原点とを一致させることができる。その後は、小型カメラ１の光軸の方位角は、エンジン軸の回転角と一致しているので、エンジンの回転角から、シュラウドの座標と連続して撮像される画像フレームとを対応させることができる。
【００２５】
本発明によると、小型カメラ１から出力されるハイビジョンディジタル画像データ信号を、６〜１０ｍ程度の長距離を伝送させることができる。そのため、本小型カメラは、撮像箇所と画像を見る箇所とが離れている場合に、有効である。本小型カメラは、自動車エンジンのシリンダ内部の点検、狭小空間の点検、製造工場での精細加工物のリアルタイムでの監視、車両周辺モニタなどに用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、小型カメラと画像を処理し表示する主制御装置との間の距離が６〜１０ｍ程度と長くなっても、狭小空間での被写体の高精細画像を得ることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１…小型カメラ
２…主制御装置
３…撮像装置
１０…筐体
１８…レンズ
２０…カメラ基板
２２，２５…コネクタ
２４…バッファ基板
３２…ＣＭＯＳ画像センサＩＣ
３６…ＬＶＤＳバッファ
３２１…ＣＭＯＳ画素アレイ
３２２…ＭＩＰＩ
３６１、３６２…ＬＶＤＳバッファ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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