(57)【要約】【課題】ステッピングモータの回転角度むらを、専用の装置を用いることなく、簡素且つ低コストで補正する。【解決手段】回動可能な鏡筒3を一定角度毎に回動させるモータの回転制御方法は、鏡筒3が回動停止状態で、識別基準線を有するテスト画像を走査する工程と、所定番目の同期信号について、走査開始から識別基準線に達するまでの時間ｔ０を測定し、一旦メモリ手段に格納する工程と、鏡筒3を一定角度回動させる工程と、前記と同じテスト画像を走査し、同じ番目の同期信号について、走査開始から識別基準線に達するまでの時間ｔ１を測定する工程と、時間ｔ１とｔ０との時間差を求める工程と、該時間差が、モータが一定角度だけ回転するのに要するのに許容される時間内か否かを判別する工程と、該判別結果に基づいて、モータへの給電を制御する工程を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動可能な撮像手段を一定角度毎に回動させるモータの回転制御方法であって、
撮像手段が回動停止状態で、識別基準線を有するテスト画像を走査する工程と、
所定番目の同期信号について、走査開始から識別基準線に達するまでの時間ｔ０を測定し、一旦メモリ手段に格納する工程と、
撮像手段を一定角度回動させる工程と、
前記と同じテスト画像を走査し、同じ番目の同期信号について、走査開始から識別基準線に達するまでの時間ｔ１を測定する工程と、
時間ｔ１とｔ０との時間差を求める工程と、
該時間差が、モータが一定角度だけ回転するのに要するのに許容される時間内か否かを判別する工程と、
該判別結果に基づいて、モータへの給電を制御する工程を有するモータの回転制御方法。
【請求項２】
更に、判別結果に基づいて求められたモータへの給電値を記憶する工程と、
一定角度に対応する給電値を呼び出して、モータに給電し、モータを回転させる工程を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
テスト画像は、濃淡画像であり、識別基準線は濃淡画像の境界線である、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
一定角度毎に回転可能なモータと、
該モータによって回転させられ、識別基準線を有するテスト画像を撮像可能な撮像手段と、
撮像手段が回動停止状態で、所定番目の同期信号について、走査開始から識別基準線に達するまでの時間ｔ０を測定する制御手段と、
該時間ｔ０を一旦格納するメモリ手段と、
一定角度回動した後の撮像手段が走査した同じテスト画像の同じ番目の同期信号につき、制御手段が求めた走査開始から識別基準線に達するまでの時間ｔ１と前記時間ｔ０との時間差を計算する演算手段とを具え、
制御手段は、該時間差が、モータが一定角度だけ回転するのに要するのに許容される時間内か否かを判別し、該判別結果に基づいて、モータへの給電を制御する補正機能を有することを特徴とするモータ回転制御装置。
【請求項５】
請求項４のモータ回転制御装置を用いた監視カメラユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像信号を用いてモータの回転を制御するモータ回転制御方法、モータ回転制御装置及び該モータ回転制御装置を用いた監視カメラユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来からパルス信号にて回転駆動されるステッピングモータがある。図８は、一般的なステッピングモータの断面平面図である。ステッピングモータは、回転軸(７)に取り付けられたロータである磁石(70)と、内側に複数の電磁石Ａ、Ｂを具えたステータ(71)から構成される。周知の如く、電磁石にはコイル(72)が巻かれている。ステッピングモータの励磁方法には、コイル(72)を２相ずつ励磁する２相励磁の他に、１相励磁、１−２相励磁等があるが、以下では２相励磁を説明する。
２相励磁の場合は、図８に斜線で示す電磁石Ａ、Ｂのコイル(72)(72)に電流を流し、次に他方の電磁石Ａ、Ｂのコイル(72)(72)に電流を流し、磁石(70)を回転させる。回転軸(７)はコイル(72)にパルスを与えるたびに、間欠駆動する。
また、細かな回転位置を制御する技術の１つに、コイル(72)への通電電流を段階的に変化させ、通電電流に応じた回転位置に回転軸(７)を停止させるマイクロステップ駆動がある。これは図９に示すように、通常のフルステップ時の給電に比して、通電電流を小刻みに変化させて、微少な回転位置毎に間欠駆動するものである(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
かかるステッピングモータを用いた監視カメラユニット(１)がある。図１０は、モータを用いた一般的な監視カメラユニット(１)を示すブロック図である(例えば、特許文献２参照)。
監視カメラユニット(１)は、広範囲に亘って監視できるように、レンズとＣＣＤ素子を有する鏡筒(３)を水平方向に旋回させるパン機構と、垂直方向に旋回させるチルト機構を具えている(図１１(a)、(b)参照)。図１０に於いて、鏡筒(３)は、アーム(30)の下端部にチルト方向に回動可能に支持されて、チルトモータ(31)により回転される。アーム(30)の上端部は、水平面内を３６０度回転する回転板(32)に支持されて、該回転板(32)はスリップ機構(33)を介して、天井に固定される台座(34)に取り付けられている。台座(34)にはパンモータ(35)が固定され、該パンモータ(35)に繋がったパンギア(36)が回転板(32)に噛合して、回転板(32)はパン方向に回転する。
【０００４】
チルトモータ(31)は、該モータ(31)の回転速度、加速度を制御するチルトモータ制御部(22)に接続される。同様に、パンモータ(35)は、該モータ(35)の回転速度、加速度を制御するパンモータ制御部(23)に接続される。チルトモータ制御部(22)、パンモータ制御部(23)はマイクロコンピュータである制御手段(２)に接続される。鏡筒(３)が撮影した画像は、映像信号処理回路(40)にて画像処理されて、表示器(４)に映し出される。
チルトモータ(31)及びパンモータ(35)は、前記のステッピングモータであり、微少回転角毎の撮像画像を表示器(４)に映し出すことができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１３６１８９号公報
【特許文献２】特開２０００−８３１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ステッピングモータには回転角度むらがあり、監視カメラユニット(１)にステッピングモータを用いた場合は、撮像すべき画像から、ズレた画像を撮像する虞れがある。この角度むらを解消すべく、エンコーダを用いて角度むらを検出し、角度むらを補正する方策が考えられる。
しかし、これではステッピングモータの最小回転角度が小さくなるに従って、分解能が高いエンコーダが必要となり、結果的に監視カメラユニット(１)全体が大型で高価格となる。
本発明の目的は、ステッピングモータの回転角度むらを、専用の装置を用いることなく、簡素且つ低コストで補正することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
回動可能な撮像手段を一定角度毎に回動させるモータの回転制御方法であって、
撮像手段が回動停止状態で、識別基準線を有するテスト画像を走査する工程と、
所定番目の同期信号について、走査開始から識別基準線に達するまでの時間ｔ０を測定し、一旦メモリ手段に格納する工程と、
撮像手段を一定角度回動させる工程と、
前記と同じテスト画像を走査し、同じ番目の同期信号について、走査開始から識別基準線に達するまでの時間ｔ１を測定する工程と、
時間ｔ１とｔ０との時間差を求める工程と、
該時間差が、モータが一定角度だけ回転するのに要するのに許容される時間内か否かを判別する工程と、
該判別結果に基づいて、モータへの給電を制御する工程を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にあっては、画像信号の走査開始から識別基準線に達するまでの時間を用いて、モータの回動角度誤差が、許容される範囲内であるか否かを判断する。
従って、専用のエンコーダを使用せず、撮像手段の画像情報を基に一定角度、具体的なはマイクロステップ毎の回転角度を、簡素且つ低コストで正確に設定することが可能となる。これにより、撮像手段である鏡筒(３)のズームを高倍率にしても、監視画像は連続した画像となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施例を図を用いて詳述する。
図１は、本例に於ける監視カメラユニット(１)を示すブロック図である。
監視カメラユニット(１)は、従来と同様に、鏡筒(３)を水平方向に旋回させるパン機構と、垂直方向に旋回させるチルト機構を具え、鏡筒(３)は、チルトモータ(31)によりチルト方向に、パンモータ(35)によりパン方向に夫々回転する。チルトモータ(31)はチルトモータ制御部(22)を、パンモータ(35)はパンモータ制御部(23)を介して、マイクロコンピュータである制御手段(２)に繋がる。制御手段(２)にはまた、時間値を格納可能なメモリ(50)及び走査時間の差を計算する演算手段(５)が繋がっている。
また、映像信号処理回路(40)は、水平、垂直の同期信号発生器(図示せず)を内蔵しており、該同期信号及び映像信号は制御手段(２)に入力される。制御手段(２)は内部に動作クロックの発生器を設け、該動作クロックを分周して、タイマーとしての機能も果たす。チルトモータ(31)及びパンモータ(35)は、ステッピングモータであり、微少回転角毎の撮像画像を表示器(４)に映し出すことができる。
【００１０】
本例にあっては、モータの一定の回動角度を１ピッチとし、更に１ピッチを１６分割した角度を図９に示すマイクロステップのパルス幅としている。１ピッチの回動角度は鏡筒(３)を０.９度回動させる角度を想定しているが、この角度及び分割数に限定されない。
図２に示すように、モータのマイクロステップ毎の回動角度には、理論値と実際値の間に角度差、所謂角度むらがある。鏡筒(３)のズームを高倍率にして監視画像を撮像した場合に、モータひいては鏡筒(３)の角度むらがあると、マイクロステップ毎に撮像した画像が連続しない不具合が生じる。そこで、角度むらを補正することが必要となり、簡素且つ低コストで角度むらを補正すべく、以下の方策を提案する。
【００１１】
本例にあっては、先ず鏡筒(３)をズーム操作して、被写体として図３に示すテスト画像(６)を撮影する。該テスト画像は白地(63)に黒色の三角形(60)を表したものであり、該三角形(60)の縦辺(61)を左に向け、斜辺(62)を右に向けている。後記の如く、パン方向の角度むらを補正するときは、縦辺(61)を用い、チルト方向の角度むらを補正するときは、斜辺(62)を用いる。
【００１２】
角度むら補正の原理
角度むら補正の原理を、パン方向の角度むらの補正を例示して説明する。テスト画像である三角形(60)は周知の如く、左上から右下に流れる走査によって表示器(４)に映し出され、当初の位置を図４のＪとする。本例ではＮＴＳＣ方式の映像信号を用いており、走査線は５２５本である。制御手段(２)は、この走査線のうち、特定番目、例えば２００番目の走査線の映像信号レベルの波形を検出する。２００番目とは例示であって、これに限定されない。垂直同期信号から該２００番目の走査線が水平走査開始するまでの時間ｔ-delayは判っており、制御手段(２)は垂直同期信号の１パルスを検出してから、時間ｔ-delayの経過を待って、２００番目の走査線の走査開始を検出する。
該２００番目の走査線Ｌが縦辺(61)を走査すると、図４の(a)に示すように、映像信号の輝度レベルが一瞬落ち、三角形(60)を通過すると、再び輝度レベルが上昇する。制御手段(２)は前記の如く、タイマー機能を有するから、２００番目の走査線の走査開始から映像信号の輝度レベルが一瞬落ちるまでの時間ｔ０を測定することができる。
【００１３】
次に、１マイクロステップ分だけ鏡筒(３)をパン方向に回動させる。三角形(60)は位置Ｊから水平方向に(右に)ずれた位置Ｋに表示される。上記と同様に、垂直同期信号の１パルスから、時間ｔ-delayの経過後に、２００番目の走査線の走査を開始する。三角形(60)が右にずれるから、図４(b)に示すように、走査開始から縦辺(61)を走査するまでの時間ｔ１はｔ０よりも長くなる。この時間差ｔ１−ｔ０が、許容時間内、即ち鏡筒(３)が本来１マイクロステップ分回動するのに要する時間の範囲内か否かを判断する。時間差ｔ１−ｔ０が許容時間内でない場合は、モータに印加する電流を加減して、１マイクロステップ分の回動量を変更する。このようにして、モータ及び鏡筒(３)の回動角度むらを抑える。
【００１４】
角度むら補正
以下、本例の監視カメラユニット(１)の回動角度むら補正動作を図５のフローチャートを用いて説明する。
先ず、カメラ、即ち鏡筒(３)をターゲットであるテスト画像(６)に向ける(Ｓ1)。鏡筒(３)を最大ズーム倍率としてテスト画像(６)を撮像する。モータ(35)は２相励磁タイプであるから、マイクロステップ駆動を行わない２相励磁の停止位置を基準としてモータ(35)を停止させる(Ｓ2)。１ピッチを１６分割した角度を、マイクロステップのパルス幅としているから、この角度むら補正は１ピッチにつき、１６回行う。この補正回数をＮとし、当初はＮ＝０とする(Ｓ3)。Ｎが１６以下であることを確認して(Ｓ4)、角度むらをモータの回転時間で表した、むらＡを測定する。
【００１５】
むらＡの測定は、図６に示すサブルーチンに示す処理Ｂで行われる。前記の如く、制御手段(２)は垂直同期信号を検出すると(Ｓ20)、時間ｔ-delayだけ遅延させた後に(Ｓ21)、２００番目の走査線の走査を開始する。走査開始から映像信号の輝度レベルが一瞬落ちるまでの時間ｔ０を測定する(Ｓ22)。当初はＮ＝０であり(Ｓ23)、モータ(35)が回転していないから、むらＡは計算できない。むらＡを０とし(Ｓ24)、制御手段(２)は一旦、ｔ０をメモリ(50)に保存し(Ｓ25)、処理Ｂを終了し、図５のフローチャートに戻る。
【００１６】
制御手段(２)は次に、モータ(35)を１マイクロステップ分回動させ、Ｎに１を加える(Ｓ9、Ｓ10)。Ｎ＝１となり、再び処理Ｂを行う(Ｓ5)。制御手段(２)は走査開始から映像信号の輝度レベルが一瞬落ちるまでの時間ｔ１を測定する(Ｓ22)。Ｎ＝１であるから、むらＡを求める(Ｓ23、Ｓ26)。むらＡは、演算手段(５)が、時間差ｔ１−ｔ０から基準時間Ｐｒを減じて求める。制御手段(２)は、むらＡをＮ番目、この場合は１番目のむらとして、メモリ(50)に保存する(Ｓ27)。ｔ１をｔ０と置き換えて(Ｓ28)、処理Ｂを終了し、図５のフローチャートに戻る。
【００１７】
制御手段(２)は、むらＡの絶対値が許容時間内か否かを判断し(Ｓ6)、むらＡが許容時間内ならは補正無しとして(Ｓ8)、モータ(35)を１マイクロステップ分回動させ、Ｎに１を加え(Ｓ9、Ｓ10)、上記の処理を繰り返す。むらＡの絶対値が許容時間を超えていれば、むらＡから補正すべき電流値を推定する(Ｓ7)。例えば、むらＡが許容時間よりも遅ければ、モータ(35)に印加すべき電流量を大きくし、許容時間よりも速ければ、モータ(35)に印加すべき電流量を小さくする。電流値を保存して(Ｓ7)、処理Ｂに戻る。
【００１８】
処理Ｂでは上記と同様にして、再びむらＡを求め、該むらＡの絶対値が許容時間内に納まるまで補正を行う。この補正はＮ＝１６となるまで行う(Ｓ4)。メモリ(50)には、Ｎに応じたむらＡと、モータ(35)に印加すべき電流値が格納されている。
斯種モータ(35)にあっては、１ピッチ毎に同様の回転むらが発生するから、次の１ピッチ分の１６マイクロステップについては、制御手段(２)はメモリ(50)からＮに応じた電流値を呼び出し、モータ(35)に印加すればよい。
【００１９】
このようにして、本例にあっては、回転角度むらをモータの回動時間に置き換えて、監視カメラ自体の画像情報を基に、角度むらを補正する。即ち、専用のエンコーダを使用せず、監視カメラ自体の画像情報を基にマイクロステップ毎の回転角度を、簡素且つ低コストで正確に設定することが可能となる。これにより、鏡筒(３)のズームを高倍率にしても、監視画像は連続した画像となる。
また、監視カメラユニット(１)を販売した後に、修理やメインテナンス等でモータ交換を行った場合でも、該交換場所又は監視カメラユニット(１)の設置場所で、マイクロステップ毎の回転角度を、正確に設定することができる。尚、テスト画像(６)を印刷した用紙は、監視カメラユニット(１)に付随しても、サービス品として別途供給してもよい。
【００２０】
尚、上記例では鏡筒(３)をパン方向に回動させる場合について説明したが、鏡筒(３)をチルト方向に回動させる場合は、鏡筒(３)が撮像する三角形(60)の位置ＪとＫは、図７に示す如く、上下に離れた画像となる。この場合は、垂直同期信号を検出してから縦辺(61)を検出するまでの時間は、位置ＪとＫでは変わらないから、むらＡを検出することができない。従って、垂直同期信号を検出してから斜辺(62)を検出するまでの時間を用いて、むらＡを検出する。また、垂直同期信号に代えて、水平同期信号を用いてもよいが、垂直同期信号を用いた方が、時間差ｔ１−ｔ０を計算しやすいと考えられる。
更に、上記例ではモータ(35)の回転むらを測定する基準となる縦辺(61)は濃淡画像の境界線であるが、これに限定されない。縦辺(61)は例えば彩度が異なる画像の境界線であって、垂直同期信号から彩度の変化する該境界線までの時間を用いて、むらＡを検出してもよい。
【００２１】
上記実施例の説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
本例では、監視カメラユニット(１)を例示したが、これに限定されない。画像情報を用いて、モータの一定角度毎の回動角度を制御する装置であれば、本発明の技術的思想は適用可能である。
又、前記の如く、モータの一定の回動角度である１ピッチは、鏡筒(３)を０.９度回動させる角度であり、マイクロステップのパルス幅は１ピッチを１６分割した角度に対応する。従って、鏡筒(３)の１回転分のマイクロステップ数は、
１６×３６０／０．９＝６４００である。
従って、鏡筒(３)の１回転分のマイクロステップのむらを検出して、各マイクロステップに対応する電流値をメモリ(50)に記憶させる。鏡筒(３)を実際に回転させる場合には、対応するマイクロステップの電流値をメモリ(50)から呼び出してモータ(35)に印加してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本例の監視カメラユニットを示すブロック図である。
【図２】モータのマイクロステップ毎の角度むらを示すグラフである。
【図３】テスト画像を示す図である。
【図４】パン動作時の角度むら補正の原理を示す図である。
【図５】本例の監視カメラユニットの回動角度むら補正動作を示すフローチャートである。
【図６】図５のサブルーチンである。
【図７】チルト動作時の角度むら補正の原理を示す図である。
【図８】一般的なステッピングモータの断面平面図である。
【図９】マイクロステップを示す図である。
【図１０】従来の監視カメラユニットを示すブロック図である。
【図１１】(a)はパン動作を、(b)はチルト動作を夫々示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
(１)  監視カメラユニット
(２)  制御手段
(３)  鏡筒
(５)  演算手段
(６)  テスト画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2009033689.tif 000011
【図１０】
2009033689.tif 000012
【図１１】
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