JP2006217546A - 監視カメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電源供給用の有線の設置を行わずに、電力を供給する監視カメラ装置を提供すること。
【解決手段】 気動車２００は、敷設されたレール３００上を移動する。カメラ部１００は、気動車２００に対して可動できるように、気動車２００の上部に取り付ける。カメラ部１００は、映像の撮像や音の集音を行う。太陽電池８００は、少なくとも気動車２００をレール３００上を移動したり、カメラ部１００を気動車２００に対して可動したり、カメラ部１００で映像を撮像したり、カメラ部１００で音を集音するために、気動車２００やカメラ部１００に電力を供給する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、屋外や屋内に設置され、監視を目的とした観察を行い、その情報を基地局に送り、その情報を記録する監視カメラの技術分野に属する。

一般的に監視カメラはある一点に固定され、一定の方角を向いたレンズがその方向にのみの画像情報や音声情報を収集する。収集した情報は監視カメラが基地局に電送し、基地局はその情報をテープレコーダ等の記録装置を用いて記録する機能を持っている。
侵入者は、一般に監視カメラの存在に注意を払い、監視カメラの死角に入らない様に進入経路を選ぶ。一点に固定された監視カメラは、死角が出来る事という短所を有する。従って、侵入されても侵入者を記録出来なかったと言う事態が発生する場合も起こりうる。また、監視カメラが一点に固定されていると、例え、カメラの画像に写っていたとしても侵入者の追跡は困難である。

そこで、レール上を移動する台車にカメラを取り付け、台車を移動させることにより、カメラを移動させる移動カメラ装置がある。台車はトロリー線、バッテリや有線などを介して電力が供給されて、レール上を移動する（例えば、特許文献１）。
特開２００１−７８０５８号公報（第３−４頁、第１図及び第２図）

電源供給に有線を使用する従来の監視用カメラは、監視カメラの設置にあたりレールの敷設以外に電源供給用の有線の設置も行わなければならない。監視カメラは極力目立たないように設置したいが、全体として大掛かりなものとなってしまう。また、バッテリを使用する従来の監視カメラは、バッテリの充電や交換をしなければならず、目立たない場所に設定されている監視カメラのバッテリ交換等は容易ではない。交換回数を減らそうとすると、容量の大きいバッテリを搭載することとなると、監視カメラ自体が大きくなってしまう。

また、侵入者の追跡は絶えず危険が伴う為に遠隔地からカメラ等を使って行う方が得策である。監視カメラが一点に固定されている理由の一つにカメラや電子回路を動かす為の電源を供給する為と収集した画像や音声情報を基地局に送る為に通信ケーブルを用いるからである。電源や通信ケーブルを長くして監視カメラを移動させる事は可能である。しかし、ケーブルが長くなるに従って、ケーブルの収納やハンドリングに手間が掛かり、結局長い距離を移動させる事は無理がある。

本発明の監視カメラ装置は、あらかじめ決められた範囲を移動する気動車と、前記気動車に対して可動できるように前記気動車に取り付けられ、映像の撮像や音の集音を行うカメラ部と、前記気動車が前記あらかじめ決められた範囲を移動するために敷設された敷設物と、少なくとも前記気動車を移動させ、前記カメラ部の可動、撮像と集音するために、自ら発電して稼動する機器に電力を供給する太陽電池と、を有する。

本発明の監視カメラ装置は、前記太陽電池とは別に、前記気動車と前記カメラ部に電力を供給する補助電源装置を有し、前記敷設物に設けられ前記気動車の移動を阻むストッパーは、前記補助電源装置に前記太陽電池とは異なる電力を供給するための充電供給用端子を有し、前記気動車は前記充電供給用端子と接続して電力の供給を受ける充電受け用端子を有する。

本発明の監視カメラ装置は、前記カメラ部で撮像された前記映像や集音された前記音を他の機器に無線伝送する無線装置を有する。

本発明の監視カメラ装置は、前記気動車は、前記気動車が停止する位置に停止するため、光を送受して位置を検出する検出器と、前記気動車が移動した距離を測定する移動距離計を有していてもよい。

自ら発電する太陽電池を有することで、監視カメラ装置の移動が移動する際に、監視カメラ装置と共に移動する長いケーブルを用いずに、各種機器に電力を供給することができる。また、補助電源装置を用いることで、太陽電池による発電が低下した場合でも、監視カメラに電力を供給することができる。

本発明における実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の監視カメラ装置における監視カメラの外観図を示す。監視カメラ１０は、レール上を移動する気動車２００と気動車２００に固定されたカメラ部１００からなる。カメラ部１００は被写体を撮像する。気動車２００はレール上を移動して、侵入者などを追いかけたり、監視区域内を定期的に監視できるように、カメラ部１００を移動させる。移動は、気動車２００の下部に設けたレール上を転がる動輪２１０が回転し、前進方向と後進方向に進む。また、気動車２００の下部に設けたレール側面を転がる側輪２２０が、気動車２００がレールから脱輪しないようにする。

図２は監視カメラ装置の正面図を示し、図３は監視カメラ装置の側面図を示す。ここに示す実施例は、レール上を物体が移動するモノレール方式による監視カメラ装置である。

監視カメラ装置２０は、映像を撮像するカメラ部１００、カメラ部を目的の位置に移動するための気動車２００と、気動車２００が移動する際に走行するレール３００とからなる。
気動車２００は、気動車２００の下部に設けられた動輪２１０がレール３００の上面を転がることで、前進方向又は後進方向に進む。動輪２１０は並列に２本と前後に２本の計４本を配置する。また、気動車２００の下部に設けられた側輪２２０がレール３００の側面を転がることで、気動車２００がレール３００から脱輪することを防止する。側輪２２０は、前後左右に１本ずつ、計４本を配置する。側輪２２０は、動輪２１０と連動して、気動車２００の進行方向に合わせて駆動しても良いし、あるいは、動輪２１０と連動せずに、側輪２２０を駆動させないで、フリーに回転するようにしても良い。動輪２１０及び側輪２２０は、タイヤ内に空気を入れないタイプのゴムタイヤが望ましい。ゴムタイヤを使用すると、空気抜けをチェックする等のメンテナンスが不要となり、駆動時のレールとの摩擦力向上と停止時のブレーキ力向上を図ることができる。

動輪２１０を４本としたのは、カメラ部１００が可動ヒンジ１１０を介して上部に取り付けられている為、カメラ部１００の位置によっては動輪２１０に充分な圧力が加わらず、動輪２１０がスリップして監視カメラ１０が移動出来ないことも考えらるので、動輪２１０を４本とすると、このような状態をより防げることができる。

カメラ部１００は、可動ヒンジ１１０を介して気動車２００の上部に取り付ける。可動ヒンジ１１０が動くことで、カメラ部１００が上下方向と左右方向に移動することができる。レール３００は、気動車２００の下方にあり、固定ボルト３１０で固定される。

動輪２１０を４本としたのは、カメラ部１００が可動ヒンジ１１０を介して上部に取り付けられている為、カメラ部１００の位置によっては動輪２１０に充分な圧力が加わらず、動輪２１０がスリップして監視カメラ１０が移動出来ないことも考えらるので、動輪２１０を４本とすると、このような状態をより防げることができる。
図４は、動輪の駆動方法を示す図である。本実施例では、ギア式４輪駆動方法を用いたものを示す。前後の動輪２１０は、電磁モータ４４０によって駆動される。電磁モータ４４０の動力は、電磁モータ４４０とかみ合う平歯車４３０に伝達される。平歯車４３０に伝達された動力は、平歯車４３０とかみ合う傘歯車４１０ｃに伝達される。傘歯車４１０ｃに伝達に伝達された動力は、傘歯車４１０ｃとかみ合うピニオン４２０ｃに伝達される。ピニオン４２０ｃはシャフト４５０に固定されているので、ピニオン４２０ｃが回転すると、シャフト４５０がピニオン４２０ｃと共にピニオン４２０ｃの回転方向に回転する。シャフト４５０の両端には、ピニオン４２０ａ、４２０ｂが固定されている。したがって、ピニオン４２０ａ、４２０ｂも、シャフト４５０の回転方向に回転する。ピニオン４２０ａ、４２０ｂは、動輪２１０に取り付けらた傘歯車４１０ａ、４１０ｂとかみ合っていて、ピニオン４２０ａ、４２０ｂに伝えられた動力は、動輪２１０に伝達できる。

なお、シャフト４５０の回転によって、前後の動輪２１０が共に同じ方向に回転するように、ピニオン４２０ａ、４２０ｂと傘歯車４１０ａ、４１０ｂの歯すじの向きを考慮する必要がある。

この２つ動輪２１０を駆動するユニットが、気動車２００の左右にそれぞれ１組ずつある。右側の電磁モータ４４０と左側の電磁モータ４４０を同じ回転速度に、あるいは、異なる回転速度にして、監視カメラ２０を直進させたり、あるいは、左右に舵をとりながら進めたりする。

次に移動する距離の測定方法に付いて説明する。本実施例では、移動距離を正確に測定する為、光学式エンコーダ方式を採用している。動輪２１０の一つに光学式エンコーダ装置が付いている。図５は、動輪と円盤の縁に光が通る孔を等間隔で明けたエンコーダ円盤との位置関係を示した図である。動輪２１０とエンコーダ円盤５１０は、軸５１０ａを介して直結されている。移動する監視カメラ１０は通常、予め指定された測定点での撮像及び集音を行うが、予め指定された測定点以外でも撮像や集音が可能である。本発明の移動する監視カメラ１０は、距離を光エンコーダ方式の距離計を装備している。この距離計を用いて監視カメラの現在位置から新たに指定される測定点に移動する事が出来る。

図６は、エンコーダ円盤と検出部の位置関係を示す。詳細には、図６（ａ）がエンコーダの側面図、（ｂ）がエンコーダの正面図、（ｃ）進行方向とエンコーダの位置を示す図である。進行方向を検知する方法は、２組の検出器５２０が並列に配置されている検出部５２０で検知する。光源として発光ダイオード５４０ａ、５４０ｂと検出器５３０として２個のフォトトランジスタ５３０ａ、５３０ｂが、２組の検出器５２０ａ、５２０ｂを成す。エンコーダ円盤５１０の孔５１０ｂが、２組の検出器５２０ａ、５２０ｂに差し掛かるには時差がある。この時差を使って、進行方向を割り出す事が出来る。例えば、右側に位置する検出器５２０ａが最初にＯＮして、次に左側の検出器５２０ｂがＯＮした場合は、エコーダ円盤が右から左に移動していると判る。監視カメラが移動した距離は、移動中に検出器５２０が検出したエンコーダ円盤５１０ｂの孔の数に比例する為、動輪２１０の実質直径が判れば移動した凡その距離が判る。なお、この方式での距離測定では誤差を生じる為、より正確に測るためには停止位置を示す道標が必要となる。

図７は、道標とその検出法に付いて説明した模式図である。停止位置とその検出には停止位置を示す目印と目印を認識する機構が必要である。図７（ａ）は、光源側からの光が停止表示部に反射する状態を示した模式図であり、（ｂ）は光源側からの光が停止表示部に反射しない状態を示した模式図である。停車位置の目印である停止位置表示部７３０は反射板になっており、反射光検出器の光源、つまり発光ダイオード７２０から出た光が、停止位置表示部７３０に反射して検出側のフォトトランジスタ７１０に取り込まれて、停車位置を確認する仕組みである。発光ダイオード７２０から出た光の近傍に停止表示部７３０がないと、発光ダイオード７２０から出た光は、検出用のフォトトランジスタ７１０で認識されない。なお、フォトトランジスタ７１０は迷光等にも反応する為、前記のエンコーダ方式に依る移動距離測定装置と併用する事で、監視カメラ１０が正確な位置に停止出来る。停止後はカメラ部１００の方向を指定された方向に向け、撮像を行う。

図８は、発電方式の電源供給を示す模式図である。太陽電池８００は光が無いと発電出来ない為、夜間は二次電池８１０内に溜めた電力で監視カメラ１０が動くことになる。

図９は、発電方式の電源供給を示す模式図である。太陽電池８００は、カメラ部１００の側面、気動車２００の側面に取り付ける。電源ケーブルを用いないで移動用監視カメラ１０が電源を得る方法として、本実施例では発電方式を採用した。発電方式では一般的に発電器で電力を得て二次電池８１０でその電力を貯蓄する方法が取られる。本実施例では多発電器に結晶シリコンを用いた太陽電池８００と二次電池８１０にキャパシタを用いた。太陽電池８００は監視カメラ１００の側面に配置し、如何なる方向から光が来ても発電出来る様に工夫した。

図１０は、監視カメラのブロック図を示す。カメラ部１００にある撮像部１０２０は、映像を撮像し、中央制御装置１０１０にそのデータを送る。撮像部１０２０は、高感度カラーＣＣＤカメラの採用すると、画像の解像度を上げる事ができる。カラー映像を用いる事で解像度の向上や侵入者の服の色などの情報を増やす事が出来、侵入者の特定などに役立つ情報を事後に提供する事が出来る。監視カメラ１０にはモノクロ方式のカメラが用いられている場合が多い。モノクロ画像は画像１枚に対するデータ量が少ないので同じ記録媒体にカラー映像より多くの画像を記録出来る長所があるが、反面夜間灯火の元で撮影された記録から侵入者の素顔等を判読する事が困難な場合がある。この様な場合、例えば、刑事事件の際の物証としてもその価値が低下する可能性もある。また、解像度を上げる為に照明を付けると、侵入者に発見され安く、監視カメラ自体が破壊されてしまう可能性がある。従って、カラー映像がモノクロ画像より望ましい。

また、カメラ部１００にある集音部１０２５が撮像する周辺の音を録音し、そのデータを中央制御装置１０１０に送る。映像と音のデータは、無線装置１０３０により使用者の装置に送信される。また、使用者はこれらのデータを確認して、監視カメラ１０をさらに別の位置に移動するように、監視カメラ１０に無線装置１０３０を通じて指示を出す。無線装置１０３０は、情報を転送する装置として特定小電力無線を用いる。移動する指示が出ると、駆動制御部１０５０が移動方向を判断し、駆動装置１０６０を駆動させて、監視カメラ１０を移動させる。また、監視カメラ１０は、停止位置検出器１０７０で停止位置を検出し、その結果を駆動制御部１０５０に送る。さらに、移動距離計１０８０が監視カメラ１０の移動距離を測定し、測定結果を駆動制御部１０５０に送る。そして、電源装置１０４０が中央処理装置１０１０をはじめとして、各部に電源を供給する。電源装置１０４０は、自己電源として太陽光発電とキャパシタ型２次電池の組み合わせたものを用いる。

一般に、監視カメラ１０には省電力が求められる。太陽電池８００は光が無いと発電出来ない為、夜間は二次電池８１０内に溜めた電力で監視カメラ１０が動くからである。
本実施例の省電力化は、中央制御装置１０１０以外の装置に於いて使用時以外は電源供給を停止し、電源再供給時にリセットを掛ける方式を取る。移動式監視カメラの実質的な動きと電源供給に付いて説明する。

先ず、撮像及び集音が終わり、収得したデータを無線電送した状態から始める。移動式監視カメラは図１０に示す駆動制御部１０５０、駆動装置１０６０、停止位置検知器１０７０及び移動距離計１０８０に電源が供給される（行程２０１）。移動式監視カメラ１０が次の観察点に移動する（行程２０２）。停止位置に到着した移動式監視カメラ１０は駆動制御部１０５０、駆動装置１０６０、停止位置検知器１０７０及び移動距離計１０８０の電源を切る（行程２０３）。次に、中央制御装置１０１０は撮像部１０２０と集音部１０２５の電源を入れ（行程２０４）、撮像部１０２０及び集音部１０２５から収得したデータを受け取る（行程２０５）。収得したデータの転送が終わると、中央制御装置１０１０は撮像部１０２０及び集音部１０２５の電源を切る（行程２０６）。無線装置１０３０の電源を入れ（行程２０７）、無線装置１０３０に向かって収得したデータの転送を行う（行程２０８）。 無線装置１０３０は転送されたデータを基地局に向けて無線電送する（行程２０９）。データの転送が終わると、中央制御装置１０１０は無線装置１０３０の電源を切り（行程２１０）、次の測定点に移動する為に行程２０１に戻り、同じ動作を繰り返す。

このとき、太陽光発電だけでは太陽が照っている時だけでしか発電出来ない為、発電量と発電時期が特定出来ない為、電源供給が不安定になることもある。従って、発電量を補う構造が必要となる場合も想定される。補助的な充電機能が必要な場合も考えられる。しかし、監視カメラは定期的に撮像や集音を行う為、一箇所に留まって長い間充電を受ける事は難しいので、充電は補助的なものに留まる。

図１１は、異常事態が発生したときのフローチャートを示したものである。先ず、移動する監視カメラ１０を起動する（行程４０１）。基地局の無線装置は移動する無線装置１０３０に対して、予め指定された測定点の撮像及び集音の作業中止の命令を送る（行程４０２）。次に、基地局の無線装置は移動する監視カメラ１０の無線装置１０３０に対して、新たな測定点の撮像及び集音実行の命令と測定点の位置、一般的には基地局からの距離、を移動する監視カメラ１０の無線装置１０３０に通報する（行程４０３）。移動する無線装置１０３０は中央制御装置１０１０に受信した内容を転送する（行程４０４）。中央処理装置１０１０は移動距離計１０８０が持っている値と受信した新たな測定点の距離とを比較し（行程４０５）、移動方向と移動距離を算出し（行程４０６）、その値を駆動制御部１０５０に転送する（行程４０７）。駆動制御部１０５０は、駆動装置１０６０に移動を命じる（行程４０７）。中央処理装置１０１０は移動距離計１０８０の値を常にモニタし（行程４０８）、新たに指定された測定値に来ているか判断する（行程４０９）。新たに指定された測定点に到達した場合に、中央制御装置１０１０は駆動制御部に対して移動終了の指示をする（行程４１０）。駆動装置１０６０は移動を停止する（行程４１１）。中央制御装置１０１０は測定点に到達した事を無線装置１０３０を通して基地局に伝え（行程４１２）、次の指示を待つ（行程４１３）。基地局は撮像する方向と条件を無線装置１０３０を通じて、移動する監視カメラ１０に電送する（行程４１４）。無線装置１０３０から情報を受け取った移動する監視カメラ１０の中央処理装置１０１０は、撮像用のカメラ部１００を撮像方向に移動させ（行程４１５）、転送された条件に従って撮像や集音を行う（行程４１６）。撮像された画像や集音情報は、移動する監視カメラ１０の無線装置１０３０から基地局に送られ（行程４１７）、移動する監視カメラ１０は、基地局からの次の指令を待つ（行程４１８）。基地局からの指令が新たな測定値での撮像及び集音に関する命令である場合は、行程４１４に戻る。それ以外の場合は、新たな測定点での撮像及び集音の作業は終了する。

図１２は、補助充電装置と補助充電を行う場合に付いて説明した図である。移動する監視カメラ１０がレール３００の一端まで到達すると、そこにはオーバーラン防止用の障壁１２４０がある。その障壁１２４０の壁面に充電ターミナル１２２０が埋め込まれている。移動する監視カメラ１０は、障壁１２４０に当たって停止すると同時に、監視カメラ側の充電受け口１２３０が充電ターミナル１２２０に触れ、充電が開始される。一定期間に充電が行われた後に、移動する監視カメラ１０が次の測定点に移動する事で、充電ターミナル１２２０と充電受け口１２３０が離れ、充電が停止する。

図１３は、補助充電と太陽光発電の関係を示す模式図である。補助充電器１２１０から得られた電力も、太陽電池８００の発電によって得られた電力も二次電池８１０に蓄えられて、その後に移動する監視カメラ１０の本体に供給される。

画像の解像度を上げる方法に付いて説明する。一般的な監視カメラはモノクロ方式が多い。ここでモノクロ画像とカラー画像を比較してみる。モノクロ画像は画素を表現する際にグレースケールを属性として用いる。反面、カラー画像は配色を属性として用いる。通常、モノクロ画像の属性は８〜１６段階が一般的である。これをビット数に直すと、３ビットから４ビットである。カラー画像は三原色のみを用いてもその組み合わせが８通りあり、従って３ビットである。通常のパソコンでの表示は属性１６ビットのハイカラーや属性２４ビットのフルカラーである。従って、画像データ量の差が画像の解像度に影響すると言える。また、侵入者等を判別する際に色情報がないモノクロ画像では侵入者が着ていた服の色等の情報が得られない。従って、カラー映像を用いる事で画素毎の情報を多くし、解像度を上げる事が出来る。

次に撮像方式に付いて説明する。過去から監視カメラには真空管式の撮像管が用いられてきた。撮像管はそのサイズも大きく、消費電力を多かった。近年、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）が撮像用として用いられる事が一般的になって来た。ＣＣＤの特徴は数百万画素を越えるカラー撮像デバイスを数ミリ角の基板の上に構築されている為、小型化が出来、デバイス自体が省電力で有るため、撮像時の電力消費を押さえる事が出来る。撮像感度も真空管式の撮像管と比較すると高いものが一般的になって来た。

しかし、画像解像度が上がると１枚の画像に伴う画像データが増える結果となる。画像データの増加は無線電送時の電送時間を長くする結果となる。近年、画像転送や大型のデータを転送する場合はデータ圧縮を行ってから送付する方法が一般的になっている。圧縮方法は大きく分けて２通りある。データを完全に再現出来る可逆法と不完全だが圧縮度が高い不可逆法である。監視カメラ１０は、定期的に多くの画像を記録する必要性がある事から本実施例では不可逆法、例えばJpeg（Joint Photographic Experts Group）
やMpeg（Moving Picture Experts Group）法が有るが、を用いた。また、監視カメラ１０の画像は静止画である事からJpeg法を用いた。本実施例の場合、圧縮率を５０％で実施してみたが夜間の画像でも実用上支障がなかった。画像データを圧縮する事は画像転送時に送信時間を短縮出来る利点があり、同時に送信に必要な電力を削減出来る結果ともなる。

監視カメラ装置における監視カメラの外観図を示す。 監視カメラ装置の正面図を示す。 監視カメラ装置の側面図を示す。 駆動系の模式図を示す。 動輪とエンコーダ円盤の関係を示した図である。 エンコーダを示す図であり、詳細には（ａ）はエンコーダの側面図、（ｂ）はエンコーダの正面図、（ｃ）は進行方向とエンコーダの関係を示した図である。 停止位置検出の原理図を示す。詳細には、（ａ）は停止位置表示部で光が反射される場合、（ｂ）は停止位置表示部で光が反射されない場合を示す。 電源供給をあらわした図を示す。 太陽電池の貼り付け位置を示す。 監視カメラのブロック図を示す。 異常が発生したときのフローチャートを示す。 補助充電の状態図を示す。 電源の流れを表した図を示す。

符号の説明

１０ 監視カメラ
２０ 監視カメラ装置
１００ カメラ部
１１０ 可動ヒンジ
２００ 気動車
２１０ 動輪
２２０ 側輪
３００ レール
３１０ 固定ボルト
５１０ エンコーダ円盤
７３０ 停止位置表示部

Claims (5)

1. あらかじめ決められた範囲を移動する気動車と、
   前記気動車に対して可動できるように前記気動車に取り付けられ、映像の撮像や音の集音を行うカメラ部と、
   前記気動車が前記あらかじめ決められた範囲を移動するために敷設された敷設物と、
   少なくとも前記気動車を移動させ、前記カメラ部の可動、撮像と集音するために、自ら発電して稼動する機器に電力を供給する太陽電池と、
   を有する監視カメラ装置。
2. 前記太陽電池とは別に、前記気動車と前記カメラ部に電力を供給する補助電源装置を有し、前記敷設物に設けられ前記気動車の移動を阻むストッパーは、前記補助電源装置に前記太陽電池とは異なる電力を供給するための充電供給用端子を有し、前記気動車は前記充電供給用端子と接続して電力の供給を受ける充電受け用端子を有する請求項１記載の監視カメラ装置。
3. 前記カメラ部で撮像された前記映像や集音された前記音を他の機器に無線伝送する無線装置を有する請求項１又は２に記載の監視カメラ装置。
4. 前記気動車は、前記気動車が停止する位置に停止するため、光を送受して位置を検出する検出器を有する請求項１乃至３のいずれかに記載の監視カメラ装置。
5. 前記気動車が移動した距離を測定する移動距離計を有する請求項１乃至４のいずれかに記載の監視カメラ装置。

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