説明

監視用撮像装置

【課題】光学ズーム手段の機構耐久性を確保しながら、監視用として高画質の撮影画像を得る。
【解決手段】光学ズーム手段と、電子ズーム手段と、電子ズーム手段を機能させて撮影を行う時に、予め定められた条件が成立することより(#603〜#609)、ズーム倍率を変更することなく、ズーム手段を電子ズーム手段から光学ズーム手段に切り換え、撮影を継続するズーム変更手段(#611)とを有する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学ズーム手段と電子ズーム手段とを有する監視用撮像装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来のデジタルスチルカメラにおいて、撮影者による撮影範囲(画角)決定の際は電子ズームを動作させる。そして、シャッタレリーズボタン一段目を押す、即ち撮影準備段階の時には光学ズームを同じ撮影範囲に移行させるものがある(例えば特許文献1)。また、主として動画の記録において、記録を行わないスタンバイ時に光学ズームを動作させないで電子ズームのみの動作とするものがある(例えば特許文献2)。
【特許文献1】特開2002−33951号公報
【特許文献2】特開平5−191704号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上記従来の構成では、主として光学ズームのアクチュエータ駆動を行わないことにより、電池動作時の電力消費低減を意図したものである。
【0004】
一方、監視用ビデオカメラなど、基本的に常時動作し、記録を行う装置においては、もちろん消費電力の低減も必要である。しかし、それよりも動作の長期信頼性が最優先される。民生用の撮影機器の要求される動作寿命が数千時間から長くて数万時間であるのに対し、監視用ビデオカメラでは数十万、数百万時間の耐久性が要求される。このような長時間の連続動作において、常時ズームレンズ群をアクチュエータで機械的に動かす光学ズームの耐久性を確保することは極めて困難である。
【0005】
(発明の目的)
本発明の目的は、光学ズーム手段の機構耐久性を確保しながら、監視用として高画質の撮影画像を得ることのできる監視用撮像装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明は、光学ズーム手段と、電子ズーム手段と、前記電子ズーム手段を機能させて撮影を行う時に、予め定められた条件が成立することより、ズーム倍率を変更することなく、ズーム手段を前記電子ズーム手段から前記光学ズーム手段に切り換え、撮影を継続するズーム変更手段とを有する監視用撮像装置とするものである。
【0007】
同じく上記目的を達成するために、本発明は、光学ズーム手段と、電子ズーム手段と、撮影シーンを順次切り換える撮影シーン切換手段と、前記電子ズーム手段を機能させて前記撮影シーン切換手段により切り換えられている撮影シーンを撮影する時に、予め定められた条件が成立することより、ズーム倍率を変更することなく、ズーム手段を前記電子ズーム手段から前記光学ズーム手段に切り換え、前記撮影シーンの撮影を継続するズーム変更手段とを有する監視用撮像装置とするものである。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、光学ズーム手段の機構耐久性を確保しながら、監視用として高画質の撮影画像を得ることのできる監視用撮像装置を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例1および実施例2に示す通りである。
【実施例1】
【0010】
図1は本発明の実施例1に係る監視用撮像装置であるカメラの全体のシステム構成図である。カメラ本体110は光学ズームレンズの他、電子ズームと動体検出の各機能を持っている。そして、電動雲台109に搭載されており、上下(以下、チルト)、左右(以下、パン)に撮影範囲を変えることが、コントロールユニット114からの遠隔制御により可能になっている。カメラ本体110には、煙センサ27、赤外線センサ28、マイクロホン31および振動センサ108が接続されている。
【0011】
カメラ本体110からの出力である映像信号20は、コントロールユニット114に入力され、ここでHDD(ハードディスクドライブ)記録装置115と、モニタディスプレイ116に分配される。詳細は図9にて後述するが、HDD記録装置115はこのビデオカメラの撮像信号を記録するものであり、モニタディスプレイ116はその撮影画像を監視者に表示するものである。
【0012】
コントロールユニット114からはカメラ本体110に対し、制御および時刻信号26が出力される。この制御および時刻信号26は現在時刻の情報を含んでいて、カメラ本体110は正確な現在時刻を常に得ることができるようになっている。また、カメラ本体110からは光学ズームが動作しているときだけアクティブになる光学ズーム動作信号113がHDD記録装置115に出力されている。
【0013】
シーンA101、シーンB102、シーンC103、………、シーンn104は、カメラが撮影するあらかじめプリセットされたシーン(撮影範囲)であり、図2を用いて説明をする。
【0014】
図2において、プリセットされた被写体201として、縦軸に上記シーンA101〜シーンn104をとる。横軸はプリセット項目をとる。プリセット項目としては、各シーン毎に、ズームのプリセット倍率202、電動雲台109によるプリセット動作(位置)203およびこのプリセット位置での撮影時間206となっている。なお、電動雲台109によるプリセット位置は、パン方向204、チルト方向205の各座標の位置となる。
【0015】
上記のプリセットは、コントロールユニット114からの指示で指定され、カメラはその指定にしたがって順次動き、シーンnが終了したら、次はまた矢印207に示すようにシーンAに戻って撮影を続ける。監視用のカメラでは、常時動作が前提となっていて、この実施例1では、あらかじめ設定された順番に、シーンA101、シーンB102、………、シーンn104を無限に繰り返す場合を想定している。
【0016】
図3は、上記カメラの詳細な回路構成を示すブロック図である。
【0017】
被写体からの光1は、レンズ2、絞り6を通って撮像素子10の受光面に結像する。レンズ2はズーム機能を持つレンズであって、対物レンズである前玉3、ズーム群4、撮像素子10の受光面に像を結像させる為のフォーカス群5により構成されている。ここで、ズーム群4の位置、即ちこのレンズ2の焦点距離は、ズーム位置センサ7で検出され、光学ズーム位置信号53としてマイクロプロセッサ21に入力される。
【0018】
撮像素子10は受光した光を電気信号に変換し、AGC(Automatic GainControlled amplifier)13に出力する。AGC13は、増幅率を入力信号のレベルにより変更し、出力を一定のレベルに保つ機能を持つ増幅器である。このAGC13の出力は補間処理部14に入力される。これにより、補完処理部14は接続されたラインメモリ15と共に電子ズームの機能を実現する。これについては後述する。補間処理部14の出力である撮像信号は信号処理部19に入力され、ガンマ、ホワイトバランス、ホワイトクリップ、ニーなどの処理を受け、映像信号20として出力される。またこの映像信号20はコントロールユニット114を介し、図1に示したHDD記録装置115とモニタディスプレイ116にも入力される。また、フレームメモリ24と動体有無検出部25にも出力され、フレームメモリ24の出力と映像信号20とに基づく演算が動体有無検出部25にて行われて、動体の有無検出が行われる。そして、その結果がマイクロプロセッサ21に入力される。
【0019】
マイクロプロセッサ21には、その他、振動センサを構成する、ジャイロセンサ29および振動検出部30にて得られる振動検出情報と、マイクロホン31からの信号を増幅して異音検出部32にて得られる異音情報が入力される。さらには、煙センサ27から発煙検出情報と、赤外線センサ28からの侵入者、火災などからの赤外線検出情報とが入力される。
【0020】
他方、マイクロプロセッサ21は、光学ズーム信号52によりズーム駆動回路23を介してレンズ2のズーム群4を駆動制御する。これと同時に、ズーム制御を光学ズームにより行うときは光学ズーム動作信号113を出力する。
【0021】
ここで、電子ズームの動作について説明する。撮像素子10はTG(TimingGenerator)22からの駆動パルス18により動作するが、そのタイミングの制御と補間処理部14の動作により、電子ズーム機能が実現される。
【0022】
図4(a)は電子ズーム時の説明図である。撮像素子10の受光面にレンズ2から投射された画像401に対し、画像402は垂直補完による拡大を行ったものであり、画像403はその画像402を水平補完により拡大したものである。
【0023】
図4(b)は垂直補完による画像拡大時の説明図である。同一水平方向の画素全てが1走査線(1ライン)404であり、この1ライン単位で、受光面中心付近、すなわち画面全面に拡大するラインのみ読み出しを行う。一方でこのままでは画面1枚が構成できないので、一度この1ラインの情報をラインメモリ15に入れる。そして、ライン単位で複数回読み出して補完することにより、垂直方向の電子的な拡大を行っている。この例では、最初に読み出したライン405と次の読み出しライン406と2回読み出しているので、垂直方向の拡大率は2倍となる。
【0024】
図4(c)は水平補完による画像拡大時の説明図である。1画素単位で表現した1ライン404を、ラインメモリ15に入力し、画素単位で複数回読み出して補完した信号407から画像として使用する部分のみを取り出す。このことで、水平方向の電子的に拡大したライン408が得られる。
【0025】
以上の垂直および水平の補完を組合せることで、図4(a)の拡大した画像403を得ることができる。
【0026】
ここで、図3の構成においては、垂直方向の拡大するラインのみを取り出す。つまり、マイクロプロセッサ21からの垂直電子ズーム制御信号12をTG22に入力し、TG22はそれを受けて垂直駆動パルス18を制御して必要なラインのみの読み出しを行う。また、AGC13からの出力を補間処理部14と、それに接続されたラインメモリ15により上記の補間処理を行う。そして、補間拡大倍率は、マイクロプロセッサ21からの垂直電子ズーム制御信号12、水平電子ズーム制御信号17により制御される。
【0027】
図5は、フレームメモリ24の出力(撮像画像)からの動体有無検出を、動体有無検出部25にて行う場合の説明図である。フレームメモリ24は1枚の画像のデータを記憶し、それを出力する。よって、画面を有限数のブロックに分割し、その出力信号502と入力信号501を減算処理部503により差分504を得ると、静止している物体506が0になる。しかし、もし前のフレームとその次のフレームの撮像間に侵入者などの動体が撮像範囲に入った場合には、ブロック毎に二値化した信号505からその全てブロックの論理和を取ることにより、その検出を行うことが出来る。なお、フレーム間の間隔はよく知られているようにTV信号(NTSC)では1/30であるが、このような監視用途ではそれに制約されない。
【0028】
次に、マイクロプロセッサ21の動作について説明する。図6はマイクロプロセッサ21により光学ズーム、電子ズーム切り換え時の動作を示すフローチャートである。
【0029】
まず電源ON(#601)で、各動作の初期化を行う。初期化の状態では、光学ズームはワイド端、電子ズームはONであり、光学ズーム動作信号113を0にセットして、電子ズームにより、図2による各ズームプリセット動作を開始する。次に、コントロールユニット114から現在時刻情報を読み込み(#602)、次いで動作設定時刻指示情報を読み込む(#603)。また、煙センサ27および赤外線センサ28から煙発生情報および赤外線検出情報を読み込む(#604,#605)。
【0030】
次に、振動検出部30から振動検出情報を読み込み(#606)、次いで異音検出部32を介してマイクロホン31から異音検出情報を読み込む(#607)。また、動体有無検出部25から動体有無検出情報を読み込む(#608)。
【0031】
次に、上記読み込んだ各情報から、予め定められた異常条件が成立し、高画質の画像の撮影が必要になり、電子ズームから光学ズームへの切り換え動作が必要かの判定を行う(#609)。
【0032】
なお、上記の予め定められた異常条件とは、
(1) 画像に不審者などの動体が検出されたとき
(2) 防犯上、重要な夜間のみなどの設定時刻の際
(3) 火災発生などの温度急激に上昇して、あるいは、不審者の侵入により、赤外線センサ28が反応したとき(出力が変動したとき)
(4) 火災発生などで煙センサ27が反応したとき(出力が変動したとき)
(5) 不審者の挙動などで不意に振動が発生したとき(振動センサ108により規定値以上の振動が検出されたとき)
(6) 爆発、衝突などの周囲の音の変化、つまり異音検出部32により異音が検出されたとき
である。
【0033】
上記判定の結果、もし予め定められた異常条件が成立したと判定し、切り換え動作が必要である場合は、“電子ズームを光学ズームに切り換えて一定時間後に電子ズームに戻すサブルーチン”(#611)を開始する。
【0034】
ここで、上記ステップ#611での動作を、図7のフローチャートを用いて説明する。
【0035】
まず、マイクロプロセッサ21が内部データとして持っている現在の電子ズームの設定倍率を読み込む(#701)。そして、電子ズームを1倍に変更する(#702)。次に、光学ズームを電子ズームが設定されていた倍率に対応する位置までズーミングする(#703)。また、コントロールユニット114からの制御動作への対応も電子ズームから光学ズームに切り換えると共に光学ズーム動作信号を1にする(#704)。
【0036】
次に、この実施例1では光学ズームの動作は規定した時間が経過すると自動的に電子ズームに戻るようにしているので、規定した時間が経過するまで待つ(#705)。従って、この規定時間経過の間が光学ズームで動作する時間になる。なお、この規定時間を極めて短くすることにより、上記の各種センサが異常を検出している時のみに、光学ズームの動作へ切り換える設定も可能である。
【0037】
上記規定時間が経過すると、光学ズーム位置信号53から現在の倍率情報を読み込む(#707)。そして、光学ズームをワイド端に変更して(#706)、電子ズームを上記読み込んだ光学ズームの倍率まで電子ズーミングする(#707)。最後に、コントロールユニット114からのズーム制御への対応を電子ズーム動作へ変更し、光学ズーム動作信号の値を0に戻す(#709)。そして、このサブルーチンは終了してメインルーチンへ戻る。
【0038】
以上の動作の終了後は再び図6に戻り、一定時間待機する(#610)。これはこのフロー全体の動作を安定させるためのもので、この待機時間は任意である。そして、現在時刻の読み込み(#602)に戻る。
【0039】
また、上記ステップ#609で、予め定められた異常条件が成立せず、電子ズームから光学ズームへの切り換え動作が必要でないと判定した場合は、そのまま一定時間待機の状態に入り(#610)、一定時間待機した後は、現在時刻の読み込み(#602)に戻る。
【0040】
なお、マイクロプロセッサ21は、上記電子ズームと光学ズームとの切り換え制御の他、カメラ本来の機能であるAE(自動露出制御)、AWB(自動ホワイトバランス制御)なども行っているが、本発明とは直接関係ないのでその説明は省略する。
【0041】
図8は、撮影範囲(画角)を変えない場合の光学ズームと電子ズームの組合せ(最大ズーム倍率時)を示す図である。同図において、801が焦点距離を、802がズーム倍率を、803が光学ズームの状態を、804が電子ズームの状態を、それぞれ示している。
【0042】
上記の実施例1では、両ズームとも、片方を低倍率(ワイド側)、即ち図8の右端と左端を切り換えているが、画質と耐久性とのバランスを考えたとき、適宜この中間的な状態を設定することも可能である。
【0043】
図9は、図1に示したHDD記録装置115の詳細な回路構成を示すブロック図である。図1に示したように、カメラ本体110からの映像信号20はコントロールユニット114を介して、このHDD記録装置115に分配、入力される。HDD記録装置115は、映像信号20の圧縮とその記録を、この例では一般的なMPEGと称される圧縮方式により行うMPEG符号化器1003と、HDD(ハードディスクドライブ)記録部1015により行う構成としている。なお、MPEGと称される圧縮方式としては、圧縮性能により、MPEG1,2,4などが普及している。
【0044】
MPEG符号化器1003における動作について説明する。まず、動き補償フレーム間予測部1004にて、動きのないシーンなどでは同じデータを繰り返し用い、動きの激しい画像では画像を間引く等の時間方向の信号データの圧縮が行われる。次のDCT(離散コサイン変換)1005では、信号を振幅方向のデータから周波数別でのデータに変換される。続く量子化部1006では、画像を人間が見たときに視覚的に目立たない、細かい部分の信号を省略するなどの処理を行って信号データの圧縮が行われる。そして、次のVLC(可変長符号化)にて、信号のデジタルデータとしての冗長性を削減、たとえば0を連続して多く含む信号データの場合はこれをある別の数値符号で置き換えるなどを行ってデータの圧縮削減が行われる。
【0045】
以上のように圧縮された撮像データ1008は、HDD記録部1015に入力される。そして、信号処理部1010にて、データをまとめるファイル化が行われ、次の磁気記録部1012に具備される磁気ヘッドにて、回転制御部1013により回転制御されている磁気ディスク1014に記録、保存が行われる。
【0046】
ここで、HDD記録部1015への単位時間あたりの入力信号量を記録レート1009と呼び、これが少ないほど、同様の仕様の磁気ディスクを使用した場合に、長時間の記録が出来る。しかしながら、画質は劣化することになる。
【0047】
この実施例1では、上記MPEG符号化器1003内の量子化部1006で、その圧縮程度、すなわち信号の各周波数帯域部分単位で信号量を削減している。つまり、信号データの圧縮量を、カメラ本体110からの光学ズーム動作信号113により制御している。詳しくは、光学ズームが動作しているときは、記録レートを大きくして、精細な画質で記録し、電子ズームの動作しているときは、記録レートを小さくして、HDD記録部1015への記録容量の削減を行っている。
【実施例2】
【0048】
次に、本発明の実施例2について説明する。なお、カメラの回路構成は上記実施例1と同様であるので、その説明は省略する。
【0049】
長期間、予め定められた異常条件が成立しないで、電子ズームのみが常時動作し続けていると、光学ズームの機構のフリクションが大きくなり、必要なときに動作しなくなる事も考えられる。この点に鑑み、本発明の実施例2では、定期的に光学ズームの機構を動かすようにしたものであり、図10のフローチャートを用いて説明する。なお、ここでは上記実施例1において説明した図6のフローチャートとの相違点のみ説明する。
【0050】
この実施例2においては、電源ONの後、光学ズーム動作信号を0にすると共に、使用するマイクロプロセッサ21の内部カウンタをリセットさせる(#901)。以後は、図6のステップ#602〜#608と同様である。
【0051】
その後、光学ズームへの切り換え動作を行うかどうかの判定(#609)において、切り換えを行わないと判定した場合は、内部カウンタを増加させる(#903)。そして、カウント数が予め定められた一定値、つまり一定時間経過した後、一時的に電子ズームから光学ズームへの切り換え動作を行わせる(#904→#611)。そして、内部カウンタをリセットする(#902)。
【0052】
以上の実施例2によれば、上記実施例1に、長期間光学ズームが動作しない場合に定期的に光学ズームの機構を動かす機能が追加されたことになる。よって、光学ズームの機構のフリクションが大きくなり、必要なときに動作しなくなる、といったことがなくなる。
【0053】
以上の実施例1および2によれば、予め定められた異常条件が成立した場合には、光学ズームの焦点距離と電子ズームの拡大率の組合せを変更している。つまり、撮影範囲を変えずに、電子ズームから光学ズームへ変更するようにしている。
【0054】
また、予め定められた異常条件が成立しない場合は、定期的に、光学ズームを動かすべく制御している。また、一定時間経過後には、変更前に戻すようにしている。また、上記予め定められた異常条件が成立した場合には、撮像画像の記録画質も同時に変更するようにしている。
【0055】
よって、多くのシーンを切り換えて繰り返し撮影する、常時駆動の監視用途などのカメラにおいて、通常は電子ズームを使用し、精細な画像を記録することが必要な、火災、不審者の侵入などの非常時のみに光学ズームを動作させることにより、光学ズームの動作寿命を著しく延長することが可能となる。つまり、光学ズーム機構の動作耐久性の確保しながら、また監視用として必要なタイミングにおいて常時、光学ズーム動作と同等の画質の撮影画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0056】
【図1】本発明の実施例1に係るカメラの全体の概略システム構成図である。
【図2】本発明の実施例1における撮像シーンのプリセット内容の一例を示す図である。
【図3】本発明の実施例1に係るカメラの詳細な回路構成を示すブロック図である。
【図4】本発明の実施例1において電子ズーム時、垂直補完による画像拡大および水平補完による画像拡大について説明するための図である。
【図5】本発明の実施例1においてフレームメモリによる動体検出の説明図である。
【図6】本発明の実施例1において光学ズームと電子ズームの切り換え動作を示すフローチャートである。
【図7】図6のステップ#611での詳細な動作を示すフローチャートである。
【図8】本発明の実施例1において撮像画角を変えない場合の光学ズームと電子ズームの組合せの説明図である。
【図9】図1のHDD記録装置の回路構成を示すブロック図である。
【図10】本発明の実施例2において光学ズームと電子ズームの切り換え動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0057】
2 レンズ
10 撮像素子
21 マイクロプロセッサ
25 動体有無検出回路
27 煙センサ
28 赤外線センサ
29 ジャイロセンサ
30 振動検出部
31 マイクロホン
32 異音検出部
108 振動センサ
110 カメラ本体
114 コントロールユニット
115 HDD記録装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
光学ズーム手段と、
電子ズーム手段と、
前記電子ズーム手段を機能させて撮影を行う時に、予め定められた条件が成立することより、ズーム倍率を変更することなく、ズーム手段を前記電子ズーム手段から前記光学ズーム手段に切り換え、撮影を継続するズーム変更手段とを有することを特徴とする監視用撮像装置。
【請求項2】
光学ズーム手段と、
電子ズーム手段と、
撮影シーンを順次切り換える撮影シーン切換手段と、
前記電子ズーム手段を機能させて前記撮影シーン切換手段により切り換えられている撮影シーンを撮影する時に、予め定められた条件が成立することより、ズーム倍率を変更することなく、ズーム手段を前記電子ズーム手段から前記光学ズーム手段に切り換え、前記撮影シーンの撮影を継続するズーム変更手段とを有することを特徴とする監視用撮像装置。
【請求項3】
前記予め定められた条件とは、設定時刻であることを特徴とする請求項1または2に記載の監視用撮像装置。
【請求項4】
前記予め定められた条件とは、赤外線センサの出力変動であることを特徴とする請求項1または2に記載の監視用撮像装置。
【請求項5】
前記予め定められた条件とは、煙センサの出力変動であることを特徴とする請求項1または2に記載の監視用撮像装置。
【請求項6】
前記予め定められた条件とは、振動検出手段による規定値以上の振動検出であることを特徴とする請求項1または2に記載の監視用撮像装置。
【請求項7】
前記予め定められた条件とは、異音検出手段による異音検出であることを特徴とする請求項1または2に記載の監視用撮像装置。
【請求項8】
前記予め定められた条件が成立しない場合は、定期的に一定時間、前記電子ズーム手段から前記光学ズーム手段に切り換えることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の監視用撮像装置。
【請求項9】
前記予め定められた条件が成立した場合は、撮影された画像の記録画質をも同時に変更することを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の監視用撮像装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate

【図9】
image rotate

【図10】
image rotate


【公開番号】特開2007−336246(P2007−336246A)
【公開日】平成19年12月27日(2007.12.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−165748(P2006−165748)
【出願日】平成18年6月15日(2006.6.15)
【出願人】(000001007)キヤノン株式会社 (59,756)
【Fターム(参考)】