ビデオカメラ撮像用装置

【課題】本発明は、従来比較的離れた場所を対象とし、夜間では困難であったビデオカメラによる撮像を的確かつ自動的に可能とする装置を提供することを課題とする。
【解決手段】パン方向及びチルト方向に自在に回転可能な雲台に赤外発光装置を搭載する発光ユニットと共に、パン方向及びチルト方向に自在に回転可能な別な雲台にビデオカメラを搭載するビデオカメラユニットを持つ電子カメラシステム装置において、該発光ユニットと該ビデオカメラユニットのそれぞれが連携して操作可能とされることを特徴とする電子カメラシステム。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外照明とビデオカメラとそれらを搭載するパン方向及びチルト方向に回転自在の雲台とから成り、該照明装置と該ビデオカメラが連動して操作可能なビデオカメラ撮像装置およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラシステムは監視カメラ、防犯カメラとしてセキュリティ用など多様化した分野で利用されてきており、夫々の利用目的に応じた撮像システム、撮像画像品質、利便性などが求められている。特に比較的離れた場所の夜間撮影には周辺の光環境を乱すことなく撮像する事が防犯、セキュリティ上強く求まられている、
【０００３】
撮像カメラは撮像対象を的確にとらえ、希望するアングルフレームで対象物をとらえる必要があり、また撮影対象物の適正なる反射光量を必要とする。特に光量が不足する夜間においては映像Ｓ／Ｎが低下し映像品質が劣る。そのため光量を補う事が必要とされ、ビデオカメラでは対象物の撮像アングルフレームを的確に捉えることと対象物の反射光量を確保することが求められる。
【０００４】
このように要求されるビデオカメラの性能操作対し、アングルフレーム機能に対してはパン（左右）方向、チルト（上下）方向操作を実行する雲台上にカメラを搭載することにより、光量不足に対しては発光装置でお光量を補うことで対処し、夜間の光環境を乱すことが無い琴美も配慮し不可視光である赤外発光照明の方策も採っている。またカメラと発光装置を一体化することで十分ではないがある程度の性能のアングルフレーム機能と光量確保することが実用化されている。
【０００５】
しかしながら、カメラのアングルフレームをパン方向、チルト方向に自在にすることは可能であるが発光装置の照射部分とアングルフレームのズレを自動的に行うことは出来ない、またカメラと発光装置を一体化する方法は比較的近距離の撮像対象であることで遠距離の撮像に対応しているものは少なく、照射部分とアングルフレームのズレを補正することは困難等の不都合が生じる。
【０００６】
これらの不都合に加え比較的遠距離の撮像対象の夜間赤外照明の発光装置は通常の常時発光では、その電力消費は多大であり装置的にも大型と成らざるを得ない。
【０００７】
発光器の省電力、小型化の方法として、所謂ストロボ発光による方法が実用化されているが、これをビデオカメラにも適応させることが必要となる。
【０００８】
以上のように、カメラ撮像対象のアングルフレームの自動補足、光量補正の発光器の照明範囲部の把握、光環境を乱すことが無い省電力小型発光器を同時に実現することは困難であった。本発明は比較的距離の離れた対象物に対し自在に照射方向を可変可能な発光器と連携し撮像対象を自動的かつ的確に捉える撮像カメラ装置の提供を目的とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１２８９３２号公報
【特許文献２】特開２００８−５０７２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は比較的距離の離れた対象物に対し自在に照射方向を可変可能な発光器と連携し撮像対象を自動的かつ的確に捉えるビデオカメラ用撮像装置の提供を目的とする。
【００１１】
また、本発明では、発光器の方向とビデオカメラの方向を検出するエンコーダをそれぞれ有しそのデータを共有し、照明範囲と撮像範囲の位置関係を正確に保ちながら制御することにより目標対象物のスピーディかつ的確な補足機能を持ち、目標対象物の移動にも対応撮像できるビデオカメラ用撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、パン方向及びチルト方向に回転制御可能な雲台上にビデオカメラを搭載したビデオカメラユニットと該雲台とは別のパン方向及びチルト方向に回転制御可能の雲台上に発光器を搭載する発光器ユニットと連携することを基本とし、ビデオカメラユニットはビデオカメラをパン方向及びチルト方向を回転する駆動機構とそれを制御する機能と、該ビデオカメラを制御する機能の制御部を持ち、発光器ユニットに映像信号とビデオカメラ制御情報を送出すると共に発光器ユニットからは発光タイミング情報と発光器ユニットのパン方向及びチルト方向を検出するエンコーダ情報を受け取りビデオカメラユニットのパン方向及びチルト方向を決定する。発光器ユニットはビデオカメラユニットより映像信号、ビデオカメラ情報を受け取り発光タイミングを設定する制御する機能と発光器のパン方向及びチルト方向を回転する駆動機構とそれを制御する機能と、該ビデオカメラユニットへ発光ユニットのパン及びチルト方向を検出するエンコーダ情報、発光器の発光タイミングを送出する機能の制御部を併せて持つ事によって行う。この方法によれば撮像及び照射対象を一致させることが出来る為移動体を容易に撮像可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１のビデオカメラユニット発光器ユニットをひとつの基台に固定する、ひとつの基台に固定する時ビデオカメラの光軸と発光器の照射光軸は互いに一致するように設定する。このときのビデオカメラユニットと発光器ユニットのパン方向及びチルト方向を検出するエンコーダ値をそれぞれのユニットのフォールト値とする。例えば発光器のパン方向及びチルト方向を変化したときの方向検出エンコーダ値をビデオカメラユニットに送出し、ビデオカメラのパン方向及びチルト方向を発光器ユニットｂエンコーダ値を一致させるように制御すれば容易にビデオカメラの光軸と発光器の光軸を同一方向に向け、照射範囲とビデオカメラのアングルフレームの迅速かつ正確に一致させる事が出来る。請求項１でもそれぞれの光軸を一致させることは可能であるが請求項２の方法はより簡便に達成できる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、発光器ユニットを直列に結線することによりビデオカメラユニットからの映像信号に同期した発光タイミングで発光することが可能となる。例えば２台の発光器を用い、同一方向に照射すれば２倍の照射光量を得ることができ、照射角の値だけエンコーダ値を制御することによりパンまたはチルト方向を移動させれば２倍の照射範囲を得ることができる。このように複数の発光器ユニットを用いることにより照射光量や照射範囲を得ることができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、夜間に可視光を発光させることは光環境を乱す事につながる為、非可視光の赤外光を照射すると同時にその発光時間を小さくすることで発光素子への駆動流通角を減らし省電力と短時間の強い発光の両者を得る事ができる。比較的距離のある対象物の撮像には照射角を制限することが照射効率上有効である。０．２ｒａｄの照射角の発光器は５０ｍの距離で照射範囲は１０ｍとなり、セキュリティ上の撮像には十分となる。例としてビデオカメラの撮像素子のサイズが１／３インチであるときは０．２ｒａｄであれば撮像レンズの焦点距離は３０ｍｍとなる。撮像レンズの焦点距離と照射範囲には密接な関係がある。例として５０ｍの距離で撮像範囲は５ｍで良いと判断されるときは照射角は０．１ｒａｄで撮像素子サイズ１／３インチであるときの最適のレンズ焦点距離は６０ｍｍとなる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、ビデオカメラのシャッタースピードと発光時間の関係を示したもので、発光時間を短くすればストロボ効果によって高速移動体であってもほぼ静止画として捕らえることができる。例えば発光時間を１ｍｓｅｃ、ビデオカメラのシャッター時間を２ｍｓｅｃとし、シャッター開口時間に合わせ発光時間を同期させる事が可能であり、高速移動体を画像ぶれを少なくして撮像可能となる。
【００１７】
なお構成要素の任意の組み合わせ、本発明に基づく装置を他の方法への応用など発明の趣旨の範囲で他の態様としても有効である。
【発明の効果】
【００１８】
このような請求項１，請求項２，請求項３，請求項４，請求項５の発明の構成によるたカメラ撮像装置では、セキュリティカメラに要求される希望するアングルフレーム取得機能とカメラ映像には必須の照明機能を比較的距離のある撮像対象を昼夜問わず達成し、しかも発光器による照射範囲とビデオカメラによる撮像範囲を連携して自動的に得られる事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の発光器ユニットの構造図である。
【図２】本発明の寂光器ユニットのパン動作の説明図である。
【図３】本発明の寂光器ユニットのチルト動作の説明図である。
【図４】本発明のビデオカメラユニットの構造図である。
【図５】本発明のビデオカメラユニットのパン動作の説明図である。
【図６】本発明のビデオカメラユニットのチルト動作の説明図である。
【図７】本発明の構成例である。
【図８】本発明の構成例である。
【図９】本発明の構成例である。
【図１０】本発明の発光器ユニット制御部及びビデオカメラユニットの制御部の構成例である。
【図１１】本発明の発光ユニット２台とビデオカメラユニットを組み合わせた例の構成例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施の形態１）
次に、本発明を具体化した実施形態を図に基づいて説明する。図１は本発明に係る発光器ユニット１００の構成図で、発光素子１０２を前面に配する発光器１０１はチルト軸１０３を介してチルト部ベース１０４に連結されることでチルト回転可能名構造を持つ。チルト回転部はパン回転軸１０５と連結しパン回転軸１０５はベース１０６と回転可能構造で結合される。なお。図１では回転駆動部、回転検出エンコーダは図示していない。図は説明の都合上模式的に描いてある。
【００２１】
図２及び図３は発光器湯にとの発光器１０１のパン回転及びチルト回転を図示しているパン回転角１０７をθｐｓ、チルト回転角１０８はθｔｓと表示する。
【００２２】
（実施の形態２）
図４は本発明に係るビデオカメラ２００の構成図で、レンズ２０２を前面に配するビデオカメラ２０１はチルト軸２０３を介してチルト部ベース２０４に連結されることでチルト回転可能名構造を持つ。チルト回転部はパン回転軸２０５と連結しパン回転軸２０５はベース２０６と回転可能構造で結合される。なお。図４では回転駆動部、回転検出エンコーダは図示していない。図は説明の都合上模式的に描いてある。
【００２３】
図５及び図６は発光器湯にとのビデオカメラ２０１のパン回転及びチルト回転を図示しているパン回転角２０７をθｃｓ、チルト回転角２０８はθｃｓと表示する。
【００２４】
（実施の形態３）
図７は本発明例で発光ユニット１００とビデオカメラユニット２００はベース１０６，２０６に配されたコネクタ１０９，２０９を介して結合ケーブル１１１で連結され、発光ユニットとビデオカメラユニットのデータ連携を行っている。
【００２５】
（実施の形態４）
図８は本発明例で発光ユニット１００とビデオカメラユニット２００はベース１０６，２０６に配されたコネクタ１０９，２０９を介して結合ケーブル１１１で連結され、発光ユニットとビデオカメラユニットのデータ連携を制御部（ＰＣ）３００を介して行っている。４００派表示部である。
【００２６】
（実施の形態５）
図９は本発明例で発光ユニット１００とビデオカメラユニット２００はひとつの基台２１０の固定されベース１０６，２０６に配されたコネクタ１０９，２０９を介して結合ケーブル１１１で連結され、発光ユニットとビデオカメラユニットのデータ連携を行っている。このときの発光器の照射光軸とビデオカメラの光軸は一致するように基台２１０に締結される
【００２７】
（実施の形態６）
図１０発光器ユニット制御部５００とビデオカメラユニット制御部６００の構成図である。発光器ユニット５００は発光器部分として発光素子５０１を駆動する素子駆動５０２とその発光タイミングを生成する生成部５０３によって成る。発光器部分はメカ的にチルト駆動部５０３及びパン駆動部５０６と結合すると同時に制御部５０８とも電気的結合している。チルト駆動の回転角エンコーダ５０５及びパン駆動の回転角エンコーダ５０７を持つ。発光ユニット制御部５０８はビデオカメラユニット６００とはそれぞれのユニットデータを結線ケーブル７００と結合連携する。それぞれのユニット同士のデータの発明例としてはビデオユニットの制御部をメイン、発光器ユニットの制御部をサブとして、ビデオカメラユニットの制御部出力として映像信号、発光タイミング設定、パンチルト制御とビデオカメラ状態情報を、発光器ユニットからビデオカメラユニットへの入力として発光器の状態情報、パン／チルト情報、発光タイミング情報を得る。この形態の制御構成例によって発光器ユニットとビデオカメラユニットの連携が可能となる。
【００２８】
（実施形態７）
図１１は発光器ユニット１００ａ、１１０ｂの２台を直列に結合した発明例である。このような構成により照射光量を２倍または照射範囲を２倍に出来る構成となる。これは２台だけでなく、より多数の発光器ユニットを直列に構成することも可能である。
【００２９】
このような実施形態の発明の構成によるたカメラ撮像装置では、セキュリティカメラに要求される希望するアングルフレーム取得機能とカメラ映像には必須の照明機能を比較的距離のある撮像対象を昼夜問わず達成し、しかも発光器による照射範囲とビデオカメラによる撮像範囲を連携して自動的に得られる事が可能となる。
【符号の説明】
１００発光器ユニット
１００ａ発光器ユニット
１００ｂ発光器ユニット
１０１発光器部
１０１ａ発光器部
１０１ｂ発光器部
１０２発光素子部
１０２ａ発光素子部
１０２ｂ発光素子部
１０３発光器部のチルト軸
１０３ａ発光器部のチルト軸
１０３ｂ発光器部のチルト軸
１０４発光器部のチルト部ベース
１０４ａ発光器部のチルト部ベース
１０４ｂ発光器部のチルト部ベース
１０５発光器部のパン軸
１０５ａ発光器部のパン軸
１０５ｂ発光器部のパン軸
１０６発光器部のパン部ベース
１０６ａ発光器部のパン部ベース
１０６ｂ発光器部のパン部ベース
１０７発光器部のパン角度θｐｓ
１０８発光器部のチルト角度θｔｓ
１０９コネクタ
１０９ａコネクタ
１０９ｂコネクタ
１１０コネクタ
１１０ａコネクタ
１１０ｂコネクタ
１１１結線ケーブル
１１１ａ結線ケーブル
１１１ｂ結線ケーブル
１１２結線ケーブル
２００ビデオカメラユニット
２０１ビデオカメラ部
２０２レンズ
２０３ビデオカメラ部のチルト軸
２０４ビデオカメラ部のチルト部ベース
２０５ビデオカメラ部のパン軸
２０６ビデオカメラ部のパン部ベース
２０７ビデオカメラ部のパン角度θｐｃ
２０８ビデオカメラ部のチルト角度θｔｃ
２０９コネクタ
２１０基台
３００制御部（ＰＣ）
４００表示部
５００発光器ユニット制御部
５０１発光素子
５０２素子駆動部
５０３発光タイミング生成部
５０４チルト駆動部
５０５チルト角度検出エンコーダ
５０６パン駆動部
５０７パン角度検出エンコーダ
５０８制御部／演算部
６００ビデオカメラユニット制御部
６０１ビデオカメラ
６０２映像信号
６０３ビデオカメラ制御部
６０４チルト駆動部
６０５チルト角度検出エンコーダ
６０６パン駆動部
６０７パン角度検出エンコーダ
６０８制御部／演算部
７００結線ケーブル

【特許請求の範囲】
【請求項１】
パン方向及びチルト方向に回転制御可能な雲台上にビデオカメラを搭載したビデオカメラユニットと該雲台とは別のパン方向及びチルト方向に回転制御可能の雲台上に発光器を搭載する発光器ユニットにおいて、ビデオカメラユニットはビデオカメラをパン方向及びチルト方向を回転する駆動機構とそれを制御する機能と、該ビデオカメラを制御する機能の制御部を持ち、発光器ユニットに映像信号とビデオカメラ制御情報を送出すると共に発光器ユニットからは発光タイミング情報と発光器ユニットのパン方向及びチルト方向を検出するエンコーダ情報を受け取りビデオカメラユニットのパン方向及びチルト方向を決定することを特徴し、発光器ユニットはビデオカメラユニットより映像信号、ビデオカメラ情報を受け取り発光タイミングを設定する制御する機能と発光器のパン方向及びチルト方向を回転する駆動機構とそれを制御する機能と、該ビデオカメラユニットへ発光ユニットのパン及びチルト方向を検出するエンコーダ情報、発光器の発光タイミングを送出する機能を持つ制御部を持つ事を併せて特徴とするビデオカメラ装置。
【請求項２】
パン方向及びチルト方向に回転制御可能な雲台上にビデオカメラを搭載したビデオカメラユニットと該雲台とは別のパン方向及びチルト方向に回転制御可能の雲台上に発光器を搭載する発光器ユニットをひとつの基台上に固定する事を特徴とする請求項１に記載のビデオカメラ装置。
【請求項３】
パン方向及びチルト方向に回転制御可能な雲台上にビデオカメラを搭載したビデオカメラユニットと該雲台とは別のパン方向及びチルト方向に回転制御可能の雲台上に発光器を搭載する発光ユニットを複数直列に配置することを特徴とする請求項１に記載のビデオカメラ装置。
【請求項４】
該発光器ユニットの発光器は中心波長８００ｎｍ以上の赤外光であり、発光時間は１６ｍｓｅｃ以下かつ照射角は０．２ｒａｄ以下である請求項１または請求項２または請求項３に記載のビデオカメラ装置。
【請求項５】
発光器ユニットの発光時間はビデオカメラユニットのビデオカメラのシャッタースピードの１／２以下であることを特徴とする請求項記載２または請求項４に記載のビデオカメラ装置。

【図１】