CN1681329A - 具备测距功能的摄像装置及摄像方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具备对被摄体进行摄像的受光部的摄像装置，其具备：发出照射光的发光部；接受该发出的照射光从被摄体反射的光，获得该被摄体的图像的上述受光部；将从上述发光部发出的光到上述受光部接受的光之间的相位差(时间差)按照每个由被摄体的预定数目的邻接的像素构成的单位进行检测，根据该检测的相位差，求出该摄像装置和每个被摄体的对应的像素单位的距离的距离运算部；相对由上述受光部得到的图像，将该获得的距离与每个上述预定数目的像素单位进行对应的图像处理部。在上述图像处理部中，仅将由上述距离运算部得到的图像中、对应预定的距离范围的像素供给上述显示部，用上述预定数目的像素单位进行显示。

Description

具备测距功能的摄像装置及摄像方法
技术领域
本发明涉及具备用于拍摄被摄体的摄像部的摄像装置及摄像方法，尤其涉及可以对所拍摄被摄体的距离或形状、深浅进行测量并显示的、具备测距功能的摄像装置以及摄像方法。
背景技术
采用图1对现有的摄像装置的典型例子进行说明。
图1示出作为现有摄像装置的摄像机的框图的一例。
该图1的摄像机，采用CCD数字摄像机，将由定时信号生成电路23生成的CCD驱动脉冲通过驱动器22传送到CCD21，得到CCD的输出之后，用CDS(correlation double sampling)电路24除去噪音，再用A/D电路25进行数字变换，来完成影像输出。
此外，作为与现有的摄像装置相关的技术，比如还有如特开平9-230230号公报、特开2003-346188号公报以及特开2000-055632号公报所公开的技术方案。上述特开平9-230230号公报中公开了这样的技术方案是：用摄像机向被摄体照射光束，根据来自被摄体的反射光的受光角度和受光位置来测量到特定被摄体的距离。此外，在特开2003-346188号公报中公开的技术方案是这样的，根据视差测量到被摄体的距离，并据此生成被摄体的立体图象。
此外，在特开2000-055632号公报中公开的技术是这样的，根据来自光发射装置的平面光向测量对象射出的时刻和获取来自测量对象的反射光的时刻，对测量对象的图像的每个象素的时间差进行测量，并根据该测量值得到测量对象的形状，即测量对象上的各个部件之间的距离。
在特开平9-230230号公报、特开2003-346188号公报中公开的各现有摄像装置(摄像机)中，存在这样的问题，即，在使用照明向被测量物照射光来进行摄像的时候，不能测量从进行照射到光在被测量物上反射之后光入射到摄像机的时间，由此不能根据该测量时间来测量被摄体和摄像得到的图像之间的距离。
此外，在上述特开2000-055632号公报中，存在这样的问题，即，不能针对测量对象的图像的每个象素，得到测量对象和它的摄像图像之间的距离。
发明内容
本发明是解决上述现有技术的缺点的发明，其目的在于提供一种具备测距功能的摄像装置以及摄像方法。
本发明的另外的目的在于提供一种摄像装置以及摄像方法，其能针对被测量物的摄像图像的每个象素，对从向被测量物照射光开始到光入射(受光)到摄像机的时间进行测量，由此，可以将摄像机所拍摄的被测量物的图像的各个象素和从照明装置到被测量物之间的距离相关联起来求出。
为了解决上述现有的问题，根据本发明的一个方面，提供一种具备对被摄体进行拍摄的受光部的摄像装置，包括：发光部，发出照射光；受光部，接受该发出的照射光由被摄体反射的光，获得该被摄体的图像；距离运算部，对每个由被摄体的预定数目的邻接像素构成的单位，计测从上述发光部发光到上述受光部受光为止的相位差，根据该计测的相位差，求出该摄像装置和被摄体的每个对应的像素单位之间的距离；图像处理部，对由上述受光部得到的图像，将该获得的距离与每个上述预定数目的像素单位进行对应。
最好该摄像装置，还具备显示部，在上述图像处理部中，仅将由上述距离运算部得到的图像中、对应于预定距离范围的像素供给上述显示部，以上述预定数目的像素单位进行显示。
最好上述图像处理部中，将由上述距离运算部得到的图像，同与该图像的上述预定数目的像素单位对应的距离一起供给上述显示部，并以上述预定数目的像素单位，同与该上述预定数目的像素单位对应的距离一起显示在上述显示部中。
最好该摄像装置还具备显示部，将由上述图像处理部得到的图像，以上述预定数目的像素单位，同与该象素单位对应的距离一起显示在上述显示部中。
最好该摄像装置还具备相位控制部，以第1预定时间间隔相对地变更来自上述发光部的发光动作和在上述受光部中的受光动作之间的相位差；在比上述第1预定时间间隔长数倍的第2预定时间间隔期间，上述距离运算部对每个预定的象素单位，检测在上述受光部的受光量，并对每个上述预定的象素单位，求出受光量成为最大时的相位差，对每个上述预定的象素单位，根据上述受光量成为最大的相位差，求出该摄像装置和被摄体的每个对应的象素单位之间的距离。
最好上述第2预定时间间隔不小于第1预定时间间隔的3倍，在上述各个第2预定时间间隔内，上述相位控制部将上述发光动作和上述受光动作之间的相位差，以上述第1时间间隔相对地依次连续进行变化。
根据本发明，提供一种摄像装置以及摄像方法，测量从光照射到被测量物开始到光入射(受光)到摄像机的时间，通过这样的方式，可以求出摄像机所拍摄的图像和从照明装置到被测量物的距离。
附图说明
图1是表示作为现有的摄像装置的摄像机的一例的框图；
图2是表示本发明的第1实施例的摄像装置的框图；
图3A-3I是用于说明第1实施例的受光部的曝光时间等的时序图；
图4A-4E是用于说明第1实施例的照明装置发光脉冲和曝光时间等的时序图；
图5是表示本发明的实施例的摄像装置和被测量物之间的配置关系的图；
图6是表示本发明的实施例的照明装置发光时间和曝光时间的差和影像信号电平的关系的图；
图7A-7C是用于说明本发明的实施例的图像和影像输出电平之间的关系的图，图7A是表示不同相位的曝光时间的影像输出的图，图7B是不同相位的曝光时间的图像的模式图，图7C是表示摄影图像的象素选择的模式图；
图8是用于说明第1实施例的动作的流程图；
图9是表示被摄体的图像的各个象素的影像和与各个象素对应的被摄体的部件的距离的数据映射图；
图10是表示本发明的摄像装置的第2实施例的框图；
图11是表示采用本发明的实施例的摄像装置的监视摄像系统的实施例的图；
图12A-12C是表示本发明的第1、第2实施例中拍摄的图像显示的例子的图；
图13A-13B是用于说明本发明的第3实施例的照明装置发光脉冲和曝光时间等的时序图；
图14A-14C是表示第3实施例中拍摄的图像显示的例子的图。
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施例进行说明。
图2是表示本发明的第1实施例的摄像装置的框图，图3A-3I是用于说明第1实施例的受光部(CCD摄像机)的曝光时间等的时序图，图4A-4E是用于说明第1实施例的照明装置发光脉冲和曝光时间等的时序图。
图2中，距离测量部20具备：照明装置3，照明装置发光脉冲生成电路及帧信息电路4，延迟电路5，控制信号生成电路7，帧存储器或者场存储器10，运算电路11。
照明装置3是发出发散光或者平面光的装置，而不是发出激光的装置。由于在摄像装置所拍摄的监视视场范围处于夜间和黑暗的场所等的情况下，被摄体的反射光只有摄像装置用于拍摄的照明装置用光源发出的光，所以作为照明装置3，比如可以是发光二极管、卤素光源、氙灯光源、钠灯光源、钨灯光源等的任何一个，还可以是采用多个这样的光源的装置。此外，摄像装置对这些照明装置发出的可视光具有感光度。
但是，在白天等明亮的监视视场的情况下，由于作为对象的被摄体的反射光包含摄像装置用于摄影的照明装置用光源之外的其他成分，所以不能测量延迟时间和距离。为此，作为摄像装置用于摄影的照明装置用光源，采用可视光之外的光源(比如，近红外线，紫外线等等)，而摄像装置则采用对除了这些可视光之外的光源的波长具有感光度的装置即可。此外，比如，作为摄像装置用于摄影的照明装置用光源，还可以采用作为平行光线的单波长光源(比如，近红外线、紫外线等)，而摄像装置则采用对这些单波长光源具有感光度(也可以采用光学滤光镜)的装置。
定时信号生成电路6将脉冲51(图4A)分别供供给照明装置发光脉冲生成电路以及帧信息电路4、延迟电路5、控制信号生成电路7。响应该脉冲51，照明装置发光脉冲生成电路以及帧信息电路4生成用于使得照明装置3发光的脉冲(比如在与脉冲51同一时刻生成的、同脉冲51具有同样的波形)，供给照明装置3，使得照明装置3发光。
定时信号生成电路6进一步与脉冲51同步地生成用于驱动受光元件1的脉冲(水平传送脉冲33(H1)、34(H2)(图3C，3D)、曝光时间开始脉冲38(图3H)、曝光时间结束脉冲39(图3I)等)，并传送到延迟电路5。
控制信号生成电路7与来自定时信号生成电路6的脉冲51同步地，以比如预定的时间间隔、预定的定时生成切换脉冲55(图4E)。切换脉冲是在照明装置发光脉冲51上升之前的且在比曝光开始脉冲38的最大相位期间(比如、图4B的期间tma)之前的相位期间产生的。这里的预定的时间间隔，比如在每1个或多个帧、或者每一个或多个场进行切换。图4A-4E中示出的例子中示出了每1帧进行切换的情况，下面也对该情况进行说明。
从定时信号生成电路6传送到延迟电路5的受光元件驱动脉冲32-36、38-39，在延迟电路5中，响应控制信号生成电路7中产生的切换脉冲55(图4E)，使其相位即相对于照明装置发光脉冲的上升期间的相位的提前量(td＝-t)以及延迟量(td＝+t)可变。这是每次切换脉冲55的输出时，对其进行响应，使受光元件驱动脉冲的相位依次自动地在多个级别(这里作为一个例子，是3个级别)中进行切换。即、比如图4A-4E中所示的例子中，如果在第1帧Fn中，将第1切换脉冲55n供给延迟电路5，则延迟电路5将受光部驱动脉冲的相位相对于照明装置发光脉冲的上升期间仅提前一个提前量(td＝-t)。接着，在下一个帧Fn+1中，若将第2切换脉冲55n+1供给延迟电路5，则延迟电路5将受光部驱动脉冲的相位相对于照明装置发光脉冲的上升期间的提前量设置为0(td＝0)(同一个期间)。尤其，如果在下一个帧Fn+2中，将第3切换脉冲55n+2供给延迟电路5，则延迟电路5将受光部驱动脉冲的相位相对于照明装置发光脉冲的上升期间的延迟量仅延迟(td＝+t)。
延迟电路5中被控制延迟量的受光部驱动脉冲32-36、38-39，用驱动器2放大之后传送到受光部(摄像部或者摄像机)1(由CCD或者CMOS等多个摄像元件构成)，得到受光部输出31(图像输出)(图3A)。
这里，曝光时间37(图3G)被设定为曝光开始脉冲38(图3H)和曝光结束脉冲39(图3I)之间的期间。
受光部1的输出31被延迟电路5延迟时，加上该曝光开始脉冲38和曝光结束脉冲39，复位栅极脉冲32、水平传送脉冲33、34、采样保持脉冲35、36的相位也可以配合上述提前量或者延迟量配合，进行调整。
而且，还可以在控制信号生成电路7中，响应脉冲51来选择延迟量或提前量，通过将选择的延迟量或者提前量供给延迟电路5，来控制曝光开始脉冲38、曝光结束脉冲39等相位。
得到的受光部1的输出，经过CDS电路8，在A/D电路9中进行数字变换，传送到帧存储器或场存储器10。
在运算电路11中，对被传送的图像进行如下处理：根据从照明装置发光脉冲生成电路以及帧信息电路4传送的切换脉冲55(或者表示帧编号或场编号的信号)，对预定期间(如在上述例子中为3帧Fn～Fn+2的期间)内的、被摄体图像的同一位置(同一地址)的每个象素，检测出峰值(影像电平)，并将该结果传送到运算电路或者各种控制信号生成电路12。这里，照明装置发光脉冲生成电路以及帧信息电路4，响应从定时信号生成电路6供给的水平传送脉冲33(H1)、34(H2)，将帧编号或场编号供给运算电路11。
各种控制信号生成电路12如后所述，根据检测出的峰值、从照明装置发光脉冲生成电路及帧信息电路4传送的帧编号或场编号、得到峰值时的延迟电路5中的延迟量td，针对被测量物图像的每个象素，求出受光部1到被测量物的各个部件的距离。
在延迟电路5中，被延迟的量，以参考时间(如将到非测量物体的距离设为3.0m时从发光到接受到反射光的时间)为基准，相对于照相发光时间，调整受光部的曝光时间的相位。
图5是表示本发明实施例的摄像装置和被测量物的配置关系的图。摄像装置用含有受光部1的摄像机43和照明装置42构成，在对摄像机43和照明装置42进行配置的时候，使得被测量物(被摄体)41到照明装置42的距离44(L1)和被测量物41到摄像机43的受光部的受光面的距离45(L2)成为一定。
这样，摄像机43通过云台结构等平台倾斜结构进行移动，使得其摄像方向朝向被测量物的方向。当然，摄像机43与平台倾斜结构连动，所以照明装置43也是可动的。
此时，受光部1到被测量物的各个部位的距离L是使得到峰值时的延迟电路5中的延迟量td(秒)如下的情况下求出的。
L＝延迟量td×光速/秒+参考距离(3m)----------(1)
参照上述图4A-4E中所示的时序图，对发光时间te(58)和曝光时间ts(59)之间的关系进行详细描述。图4A-4E示出将曝光时间52的相位例如相对于照明装置发光脉冲51进行3种变化的情况的时序图。
这里，照明装置发光时间te(58)和曝光时间ts(59)被限定为预定的时间。照明装置发光脉冲在作为它的发光时间te的Δt1的帧55中，由于曝光时间(曝光脉冲)52的相位在照明装置发光脉冲51之前，因此实际上，如实际受光时间53所示，使得重叠的部分减少，还降低了影像信号54的影像电平61。
照明装置发光脉冲在作为其发光时间te的Δt3的帧57中，虽然曝光时间52的相位处于照明装置发光脉冲51之后，但是与Δt1的帧55同样，减少了实际受光时间53的重叠的部分，降低了影像信号54的影像电平63。
若照明装置发光脉冲如作为发光时间te的Δt2的帧56那样，照明装置发光脉冲51和曝光时间52的重叠部分一致，实际上增加了受光时间53的时间，提高了影像信号54的影像电平62。
将该影像电平(61、62、63)的相位差(照明装置发光脉冲和曝光时间之间的相位差)作为参考时间(距离)，根据曝光时间52的相位相对于此时的照明装置发光脉冲51是提前还是延迟，来判断被测量物和摄像机的距离是否比参考距离近还是远，利用照明装置发光时间和曝光时间的时间差60(td＝负的还是正的)，求取被测量物和摄像机之间的距离。
照明装置发光时间和曝光时间之间的时间差60越向负方向移动，被测量物处于比参考距离近的地方，越向正方向移动，被测量物处于远的地方。
图6是表示本发明的实施例的照明装置发光时间和曝光时间之差和影像信号电平之间关系的图。
该图6是根据上述图4A-4E表示出照明装置发光时间和曝光时间的时间差td(60)与影像信号之间的关系的图，此时，示出在td＝0的情况下成为峰值的情况。
图7A-7C是说明本发明的实施例的图像和影像输出电平之间关系的图，图7A是在预定的峰值检测期间(这里是5帧)内的、针对各延迟量的来自受光部1的各影像输出的电平的图，图7B是表示针对各延迟量td＝Δt1～Δt5的帧图像的模式图，图7C是表示选择帧图像中的某象素的图。即，在图7B中示出：使针对本发明的照明装置发光时间的曝光时间的相位(延迟量td)在多个(这里，比如是5个)级别中可变的时候的、与各相位对应的5个输出帧图像31(31-1～31-5)。这里，各延迟量为Δt1＝-2t、Δt2＝-t、Δt3＝0、Δt4＝+t、Δt5＝+2t。此外，在上述预定的峰值检测期间(5帧)内，示出针对各延迟量Δt1～Δt5的从受光部1得到的图像的、同一位置(同一地址)象素(这里，是图7C的象素34)的影像输出电平。本例中，在延迟量为Δt2时的输出电平成为峰值(影像电平)。
此时，由于Δt2中的影像输出电平最高，此时的从摄像机到被测量物的距离成为根据Δt2的时间求出的距离。到与选择的象素34对应的被测量物的部位的距离，成为根据Δt2的时间依上述公式(1)(或者，在没有设定参考距离的场合，“距离＝(光的速度×Δt)/2”)求出的距离。同样的，对其它象素也对输出电平成为峰值(影像电平)的延迟量进行检测，根据该成为峰值的延迟量或者提前量，算出到与该象素对应的被测量物的部位的距离。
如上所述地计算直到被测量的各部位的距离。
参照图8的流程图，对上述动作进行说明。
在这里为了简化说明，比如对每帧改变曝光时间的相位的例子进行说明。
首先，在步骤81中，设定延迟电路5中的相位的提前量(td＝-t)以及延迟量(td＝+t)。比如，t为50～100nS的范围内的值。尤其，在步骤81中，还在延迟电路5及/或控制信号生成电路7中设定预定时间间隔、预定的峰值检测期间。
接着，在步骤82中，从电路4将照明装置发光脉冲51供给照明装置3，照明装置3发光(步骤83)。然后，在步骤84，设定延迟电路5中的提前量td＝-2t，将曝光开始脉冲38和曝光结束脉冲39的相位相对于照明装置发光脉冲51提前，并从延迟电路5输出。接着，在步骤87中，在由曝光开始脉冲38和曝光结束脉冲39所决定的曝光时间的期间，用受光部1接受来自被摄体的反射光。在步骤88中，将受光得到的影像信号存储在存储器10中，在运算电路11根据该数据，对被摄体图像的每个象素的影像输出电平进行测量，并暂时存储在存储器10中。
然后，回到步骤84，在延迟电路5中设定提前量td＝-t，执行步骤82、83。尤其，在步骤86中，由该变更后的提前量td决定的相位的曝光开始脉冲38和曝光结束脉冲39确定曝光时间的期间，在该曝光时间的期间内，用受光部1接受来自被摄体的反射光。在步骤88中，将进行受光得到的影像信号存储在存储器10中，对被摄体图像的每个象素测量影像输出电平，并暂时存储在存储器10中。
同样，在延迟电路5中延迟量td＝0时，延迟量td＝+t时，延迟量td＝+2t时，执行步骤82、83、84、86、87、88。
当上述步骤结束时，接着在步骤89中，根据存储在存储器10中的预定的峰值检测期间(比如5帧)内受光生成的影像信号，用运算电路11，根据该数据，对被摄体图像的每个象素，检测出预定的峰值检测期间(比如5帧)内的峰值(影像电平)。
然后在步骤90中，用电路12，根据上述公式(1)，对摄像装置的视场范围内的被摄体的图像中的每个象素，求出与得到峰值的延迟量对应的距离。与针对被摄体图像的每个象素得到的、成为峰值的延迟量对应的距离，被看作是到达与该象素对应的被摄体部位的距离。因此，延长该预定的峰值检测期间，越是增加该期间中的相位不同的曝光期间数目，与象素对应的被摄体的部位的距离的精度越得到提高。
图9是表示这样得到的被摄体图像的各个象素34-11～34-76的影像和与各象素对应的被摄体的部位的距离d11～d76的数据映射图，这些数据，比如也可以暂时存储在电路12内的存储器中，然后输出。换句话说，将被摄体图像的各个象素34-11～34-76和与各象素对应的被摄体的部位的距离d11～d76对应起来，即，关联起来储存到存储器中。
这样，在一个预定的峰值检测期间中的测距步骤结束时，依次在接着的5帧的预定的峰值检测期间，也同样对被摄体图像的每个象素进行距离计算。
在电路12中得到的被摄体图像和他的距离被输出到显示部13，如后述的图12A那样的进行显示。而且，如在后述的图12B中那样，在摄像的图像中，仅显示特定的距离范围(比如离摄像装置1-5m)内的图像，还可以同时显示该距离。
图10是表示本发明的摄像装置的第2实施例的框图。图中，对与图2的第1实施例的构成要素具有同样功能的部件上标注同样的附图标记，并省略其说明。
定时信号生成电路6将脉冲51供给照明装置发光脉冲生成电路74和控制信号生成电路77。响应于来自定时信号生成电路6的脉冲51，照明装置发光脉冲生成电路74生成使照明装置发光的脉冲，并通过发光脉冲并通过延迟电路73将脉冲传送到照明装置8，使其发光。此时，照明装置发光脉冲的相位提前量或者延迟量在每个预定的时间间隔(1或多个帧或者1或多个场)切换，延迟电路73向应来自控制信号生成电路77的切换脉冲55，控制照明装置发光脉冲的相位。如此相位被延迟的照明装置发光脉冲供给到照明装置8，使照明装置8发光。
而且，也可以用控制信号生成电路77响应于脉冲51来选择延迟量或者提前量，将选择的提前量或者延迟量供给延迟电路73，控制照明装置发光脉冲的相位。
定时信号生成电路6还生成驱动受光部71的脉冲(传送脉冲，曝光时间脉冲)，并通过驱动器75传送到受光部71得到受光部输出(图像输出)。所得到的受光部输出，经CDS电路78被A/D电路79进行数字变换，传送到帧存储器或者场存储器80。
此外，根据来自定时信号生成电路6的脉冲51，控制信号生成电路55将预定的时间间隔的切换脉冲55(或者表示帧编号或场编号的信号)输出到运算电路11。
上述输送的受光部输出(图像)在运算电路11中，利用来自控制信号生成电路77的时间间隔的切换脉冲55，对每个象素检测预定的峰值检测期间内的峰值(影像电平)，由此，将同一位置(同一地址)的每个象素中的峰值(影像电平)输送到各种控制信号生成电路12。
根据对每个象素检测出的峰值和预定的帧编号或场编号的预定延迟量，求出受光部1到与各象素对应的被测量物的部位的距离。
该图10的第2实施例中，具有使照明装置发光时间的相位相对于受光部的曝光时间可变并进行图像输出的部件、方法，上述的图2的第1实施例是，使受光部的曝光时间的相位相对于照明装置发光时间，每个隔预定的时间间隔中可变，得到图像输出的技术方案。
具体而言，在第2实施例中，由将在照明装置发光脉冲生成电路74中生成的照明装置发光脉冲在每个预定的时间间隔中切换的控制信号生成电路77选择的延迟量，在延迟电路73中被延迟之后，传送到照明装置8并发光，此外，以在定时信号生成电路6中生成的曝光时间脉冲为基准，使照明装置发光脉冲延迟。
图11是表示使用本发明实施例的摄像装置的监视摄像系统的实施例的框图。这样的监视摄像系统比如，如USP6466260所公开的那样。
该图11是使用了多个上述图2或者图10的实施例的摄像装置的网络型监视摄像系统，比如，将具有和图2或者图10同样结构的、n台摄像装置(监视摄像机)100-1、100-2、100-n，通过通信电路102与管理中心110连接。
管理中心110由以下部件构成，包括：进行网络的输入输出的服务器112，来自各个摄像装置的通信线路和服务器112，记录通过控制部120传送的图像的记录部114，将各个摄像装置所拍摄的影像数据按照控制部120的控制有选择地显示的显示部116，进行各摄像装置的显示切换等各种操作输入的键盘等操作部118，以及控制这些部件的控制部120。尤其，控制部120上还连接有扬声器等警报部122。
而且，还有在服务器中含有记录部和控制部的情况。
各个摄像装置通过通信线路，将各自监视区域内的摄像图像和摄像图像内的被摄体的距离数据发送到管理中心110。
图12A-12C表示本发明的实施例的摄像的图像显示的例子。图12A是监视摄像机的图像显示例，是将用监视摄像机摄像的图像原样显示在显示部116上的例子，各个被摄体的距离和拍摄的监视摄像机的识别信息，比如摄像机编号也一起显示。图10的显示部116中，还可以显示各个监视摄像机(摄像装置)中的1个监视摄像机的影像，或者也可以如图12C所示那样利用多个监视摄像机显示画面分割的影像显示等的方式来显示。图12B是用图12A中示出的监视摄像机拍摄的图像(摄像机的视场范围内的图像)中，仅仅显示特定的距离范围(比如，离监视摄像机1-Sm)内的图像的例子。该情况下，也将被摄体的图像和它的距离以及摄像的监视摄像机的编号一起进行显示。该场合中采用，在图2或者图10中的实施例那样的，在电路12中仅将特定距离范围的某象素的数据和它的距离数据一起从监视摄像机输出的装置。
这些显示形式，换句话说，对应该显示摄像图像的至少1台监视摄像机的选择，是否需要显示图像显示的监视摄像机的摄像机编号等都可以通过操作部118进行设定。
比如，各监视摄像机，当被测量物(被摄体)处于预定距离的情况下检测到被测量物并判断为“有侵入者”，则将该监视摄像机在其视场范围内拍摄像得到的影像如图12B显示，由此，可以放大显示哪一个监视摄像机检测到侵入物体。
该情况下，各个监视摄像机也可以仅输出同一特定距离范围内的图像，也可以使每一个监视摄像机都仅输出不同距离范围的图像。
这里，根据各个监视摄像机中设定的预定的距离范围，在被测量物(被摄体)处于预定的距离范围内时，设定为在每个预定的距离范围中可显示图像。换句话说，如果在预定的距离范围内没有什么被摄体，则作为其图像就显示什么都没有识别出来的情况。
在预定的距离范围X(X1-Xn)中存在侵入物体时，比如显示距离X2的侵入物体和距离X3的侵入物体，在该距离范围X以外的摄像范围的影像(即、背景影像)则不显示，就可以仅显示距离范围X内的侵入物体。
而且，还可以设置2个以上的预定的距离范围。该情况为，先设置多个距离范围(X、Y、…)，设定与该各距离范围对应的显示颜色或者显示浓淡，由此可以将被测量物作为立体图像进行显示。
而且，各个监视摄像机还可以将监视摄像机摄像的图像原样输出，在管理中心中有选择地仅取出特定距离范围的图像，在显示部116中进行显示。
此外，在特定距离范围和特定区域中侵入被测量物时，还可以用扬声器(警报部)122发出警报。而且，警报部不限于扬声器，还可以是警报灯等等。
此外，在上述各个实施例中，在预定的峰值检测期间内，虽然对3个或5个不同相位的图像进行拍摄，但是本发明中可以是不小于3个的任何数目。
此外，在上述各个实施例中，示出了以1帧作为预定的期间的例，但是这个可以根据被测量物的移动速度进行适当变更。
此外，本发明中的每秒的帧数，对被测量物是步行者等的时候大约是30帧/秒，对于是汽车等高速移动的物体来说大约是100～200帧/秒。
此外，在上述各个实施例中，对每1个象素，检测出预定的峰值检测期间内的峰值(影像电平)，并计算出到达与每1个象素对应的被测量物的部位的距离，但是本发明不限于此。比如，还可以将邻接的多个象素作为一个单位，对每该1个单位，检测出其在预定的峰值检测期间内的峰值(影像电平)，计算出到达与每1个单位对应的被测量物的部位的距离，然后对他进行显示。这里，邻接的象素可以是，在水平扫描线方向上邻接的多个象素，或者在垂直扫描方向上邻接的多个象素，或者在水平扫描线方向及垂直扫描方向上邻接的多个象素。
下面，参照图13A、13B对本发明的第3实施例进行说明。本实施例的结构与图2相同。本实施例中，照明装置发光脉冲51与第1实施例同样，在预定的时间间隔内产生，其脉冲宽度(发光时间te)也一定。本实施例是这样的一种装置，其将受光部1的受光时间及相对照明装置发光脉冲的延迟时间设定为期望值，对所期望的距离范围中的某被测量物的图像进行受光，并显示。
因此，图13A中所示的照明装置发光脉冲51与图4A中所示的相同。
另一方面，曝光脉冲(曝光时间)52任意设定其脉冲宽度d及相对于照明装置发光脉冲51的延迟时间，对位于所期望的距离范围内的某被测量物的图像进行受光。比如，曝光脉冲52-1的脉冲宽度为ts1，其上升相对于照明装置发光脉冲51的上升延迟了时间td＝t1。此外，曝光脉冲52-2的脉冲宽度为ts1，其上升相对于照明装置发光脉冲51的上升延迟了时间td＝t2(这里，t1＜t2)。此外，曝光脉冲52-3的脉冲宽度为ts2(这里ts1＜ts2)，其上升相对于照明装置发光脉冲51的上升延迟了时间td＝t1。
本实施例中，通过适当设定上述的脉冲宽度ts以及延迟时间ts，比如，对于如图12A中所示的监视摄像机摄像的图像，可对任意的距离范围的被摄体图像进行受光，并显示。比如，如果用曝光脉冲52-1，则可对距离范围Y1-Y2(Y1＜Y2)的被摄体图像进行受光，并显示(图14A)。若采用曝光脉冲52-2，则可对距离范围X1-X2(X1＜X2)的被摄体图像进行受光，并显示(图14B)。而且，若采用曝光脉冲52-3，则可对距离范围Y1-X2(Y1＜X2)的被摄体图像进行受光，并显示(图14C)。而且，与上述实施例同样，还可以在显示图像中显示其距离(距离范围)。
这样，本实施例中，具备拍摄被摄体的受光部的摄像装置，其具备：
以预定的时间间隔，发出照射光的发光部(3)；
接受该发出的照射光由被摄体反射的光，获得该被摄体的图像的上述受光部(1)；
控制部(5，6，7)，对从上述发光部开始发出光到上述受光部中开始接受光之间的延迟时间，以及在上述受光部中的受光的持续时间进行控制；
显示部(13)，将由上述受光部得到的图像进行显示。
而且，摄像机在对摄像视场范围的被摄体图像进行摄像时，在该摄像机的摄像视场范围内的可预测所监视对象被摄体的线，是相对摄像视场范围的横方向(比如，在图12A中的左右方向)的情况下，由于摄像机或者照明装置和监视对象被摄体之间的相对距离大致一定，所以曝光脉冲52-1、52-2、52-3的宽度不需要随着距离(或者延迟时间)变化。但是，当该摄像机的摄影视场范围内的可预测监视对象被摄体的线，为相对摄像视场范围的纵向(比如，在图12A中的前后方向、斜方向)的情况下，由于摄像机或者照明装置与所监视的被摄体的相对距离，随着移动发生变化，因此，曝光脉冲52-1，52-2，52-3的宽度需要随着距离(或者延迟时间)变化。即，进行调整使得越近则曝光脉冲52-1、52-2、52-3的宽度越大，越远则越小。
根据上述说明的本发明的第1实施例，其使得相对照明装置的发光时间的受光部的曝光时间的相位的延迟量、提前量可以变化，使得照明装置和摄像机的位置一定，照明装置、摄像机和被测量物之间的距离也一定。
此外，其还是一种相对照明装置发光时间使得受光部的曝光时间的相位在每个预定时间间隔(比如，1或多帧或者1或多场)中可变的，得到图像输出的装置。
而且，其具备帧存储器或者场存储器和运算电路，根据在预定的峰值检测期间内摄像的图像，检测每同一位置(同一地址)的象素的其峰值(影像电平)。接着，根据成为该峰值的延迟量或者提前量计算到与该象素对应的被测量物的部件的距离。这样，算出到被测量物的各个部件的距离。
根据本发明的第2实施例，其使得照明装置发光时间对应于受光部的曝光时间可变，设置使得照明装置和摄像机的位置一定，而照明装置的发光时间的相位相对于受光部的曝光时间，在每个预定的时间间隔(比如1或多帧或者1或多场)中可变，来得到图像输出。之后，在帧存储器或者场存储器和运算电路中进行运算，检测在预定的峰值检测期间中的同一位置(同一地址)的每个象素的峰值(影像输出)，求出从发光到入射到摄像机的受光部的时间。基于此，测量从光照射到被测量物到光入射到摄像机的时间，可以求出从摄像机和照明装置到被测量物的距离。
此外，根据本发明的实施例，可以测量摄像机到被测量物的距离，且，由于同时可以求出被测量物的形状和深浅，可以将该被测量物利用显示的颜色和深浅进行立体的显示，可以用于3维形状的检测。
将这样的摄像装置用在监视摄像系统中，通过该方式检测侵入物体的场合下，可以对该侵入物体进行显示。
此外，作为这样的监视摄像系统还可以采用可夜视摄像机，通过该方式，作为摄像装置的照明装置，可以采用除了可视区域之外的其他的照亮光线，可以构件特别有效的监视系统。
根据本发明，使照明装置的发光时间和受光部的曝光时间之间的相对相位可以变化，将照明装置和摄像机的位置设置为一定的，这样的摄像装置中，可以形成将照明装置的发光时间和受光部的曝光时间之间的相位在每一个预定的时间间隔中进行变化的摄像装置。
这样的摄像装置中，使照明装置的发光时间和受光部的曝光时间的相位每隔预定时间间隔改变的方法，可以通过使照明装置发光脉冲相位改变或者受光部的曝光时间控制来进行。
获取在预定的峰值检测期间内的图像，可对每个象素进行该期间内的图像电平峰值检测，对获取的图像进行运算处理并显示，或者作为控制信号输出。
通过改变照明装置发光和摄像机曝光定时发生变化，对视频输出变化进行检测，由此可以作为能够测量被测量物和摄像机之间距离的装置。
通过发光并对其反射光进行受光，测量摄像机和被摄体之间的距离，可以作为能够获得被摄体的立体图像的摄像装置。

Claims (17)

1、一种摄像装置，具备对被摄体进行拍摄的受光部，其特征在于，
包括：
发光部，发出照射光；
受光部，接受该发出的照射光由被摄体反射的光，获得该被摄体的图像；
距离运算部，对每个由被摄体的预定数目的邻接像素构成的单位，计测从上述发光部发光到上述受光部受光为止的相位差(时间差)，根据该计测的相位差，求出该摄像装置和被摄体的每个对应的像素单位之间的距离；
图像处理部，对由上述受光部得到的图像，将该获得的距离与每个上述预定数目的像素单位进行对应。
2、如权利要求1的摄像装置，其特征在于，还具备显示部，
在上述图像处理部中，仅将由上述距离运算部得到的图像中、对应于预定距离范围的像素供给上述显示部，以上述预定数目的像素单位进行显示。
3、如权利要求2的摄像装置，其特征在于，
上述图像处理部中，将由上述距离运算部得到的图像，同与该图像的上述预定数目的像素单位对应的距离一起供给上述显示部，并以上述预定数目的像素单位，同与该上述预定数目的像素单位对应的距离一起显示在上述显示部中。
4、如权利要求1的摄像装置，其特征在于，还具备显示部，
将由上述图像处理部得到的图像，以上述预定数目的像素单位，同与该象素单位对应的距离一起显示在上述显示部中。
5、如权利要求1的摄像装置，其特征在于，
还具备相位控制部，以第1预定时间间隔，相对地变更来自上述发光部的发光动作和在上述受光部中的受光动作之间的相位差(时间差)，
在比上述第1预定时间间隔长数倍的第2预定时间间隔期间，上述距离运算部对每个预定的象素单位，检测在上述受光部的受光量，并对每个上述预定的象素单位，求出受光量成为最大时的相位差，对每个上述预定的象素单位，根据上述受光量成为最大的相位差，求出该摄像装置和被摄体的每个对应的象素单位之间的距离。
6、如权利要求5的摄像装置，其特征在于，
上述第2预定时间间隔不小于第1预定时间间隔的3倍，
在上述各个第2预定时间间隔内，上述相位控制部将上述发光动作和上述受光动作之间的相位差，以上述第1时间间隔相对地依次连续进行变化。
7、一种摄像方法，用摄像装置拍摄被摄体，其特征在于，包括如下步骤：
a)发出照射光；
b)接受该发出的照射光由被摄体反射的光，获得该被摄体的图像；
c)对每个由该被摄体的预定数目的邻接像素构成的单位，计测从上述发光到上述受光为止的相位差(时间差)，根据该计测的相位差，求出该摄像装置和被摄体的每个对应的像素单位之间的距离；
d)对上述得到的图像，将该获得的距离与每个上述预定数目的像素单位进行对应。
8、如权利要求7的摄像方法，其特征在于，进一步具备：
e)仅将由上述步骤b)得到的图像中、与预定的距离范围对应的象素，以上述预定数目的象素单位显示在显示部中的步骤。
9、如权利要求8的摄像方法，其特征在于，
在上述步骤e)中，将由上述步骤b)得到的图像，以上述预定数目的象素单位，同与该上述预定数目的象素单位对应的距离一起显示在上述显示部中。
10、如权利要求7的摄像方法，其特征在于，还包括：
f)将由上述步骤b)得到的图像，以上述预定数目的象素单位，同与该象素单位对应的距离一起显示在显示部中的步骤。
11、如权利要求7的摄像方法，其特征在于，
还具备：g)以第1预定时间间隔相对地变更上述发光动作和上述受光动作之间的相位差(时间差)的步骤；
上述步骤c)中，在比上述第1预定时间间隔长数倍的第2预定时间间隔期间，对每个预定的象素单位检测来自上述被摄体的反射光的受光量，并对每个上述预定的象素单位求出受光量成为最大的相位差；对每个上述预定的象素单位，根据上述受光量成为最大的相位差，求出该摄像装置到每个被摄体的对应的象素单位之间的距离。
12、如权利要求11的摄像方法，其特征在于，
上述步骤g)中，上述第2预定时间间隔不小于第1预定时间间隔的3倍，
在上述各第2预定时间间隔内，上述发光动作和上述受光动作之间的相位差以上述第1预定时间间隔，被相对地依次连续变化。
13、一种监视摄像系统，具备对各不相同区域的被摄体进行拍摄的多个摄像装置，其特征在于，包括
上述多个摄像装置；
具有控制部和显示部的管理部，该管理部通过通信线路连接到上述多个摄像装置上；
上述多个摄像装置分别具备：
发光部，发出照射光；
受光部，接受该发出的照射光由被摄体反射的光，获得该被摄体的图像；
距离运算部，对每个由被摄体的预定数目的邻接像素构成的单位，计测从上述发光部发光到上述受光部受光为止的相位差(时间差)，根据该计测的相位差，求出该摄像装置和被摄体的每个对应的像素单位之间的距离；
图像处理部，对由上述受光部得到的图像，将该获得的距离与每个上述预定数目的像素单位进行对应。
14、如权利要求13的监视摄像系统，其特征在于，
在上述摄像装置的上述图像处理部中，仅将由上述距离运算部得到的图像中的、对应于预定距离范围的像素，通过上述通信线路供给上述管理部的显示部，并以上述预定数目的像素单位进行显示。
15、如权利要求14的监视摄像系统，其特征在于，
在上述摄像装置的上述图像处理部中，将由上述距离运算部得到的图像，同与该图像的上述预定数目的像素单位对应的距离一起，通过上述通信线路供给上述管理部的上述显示部，并以上述预定数目的像素单位，同与该上述预定数目的像素单位对应的距离一起显示在上述显示部中。
16、如权利要求13的监视摄像系统，其特征在于，
上述管理部的控制部将上述多个摄像装置中的至少1个输出图像有选择地显示在上述显示部中，且此时同时显示该被选择的摄像装置的识别信息。
17、一种摄像装置，具备对被摄体进行拍摄的受光部，其特征在于，包括：
发光部，在第1预定时间间隔中的第1预定时间的期间内发出照射光：
受光部，接受该发出的照射光由被摄体反射的光，获得该被摄体的图像；
控制部，对延迟时间及上述受光部中的受光的持续时间进行控制，所述延迟时间是相对于上述发光部的发光开始的、直到上述受光部中受光开始的延迟时间；
显示部，对由上述受光部得到的图像进行显示。
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