JP2009005229A - 撮像装置および撮像装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】赤外線光源による赤外線光を照射しての撮影において、赤外線センサでの誤検知を抑制し、システム全体としての消費電力低減を図ること。
【解決手段】本発明は、映像を取り込むカメラ１０と、カメラ１０より少ない電力で動作する赤外線センサ２０と、必要に応じて赤外線を照射する赤外線光源３０と、赤外線センサ２０が所定量以上の赤外線を検知した場合、カメラ１０による映像の取り込みを開始するとともに、必要に応じて赤外線光源３０を発光する制御を行う制御部４０とを備えており、赤外線光源３０の発光が必要となる場合、カメラ１０による映像の取り込みが有効な期間、赤外線光源３０の発光を行い、赤外線センサ２０による検出を無効とし、カメラ１０による映像の取り込みが有効でない期間、赤外線光源３０の発光を中断し、赤外線センサ２０による検知を有効とする制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線センサによる検出結果によってカメラを制御する撮像装置および撮像装置の制御方法に関する。

従来、ホームセキュリティ用などの撮像装置では、カメラで取り込んだ映像について動体検知機能が有り、取り込んだ映像から動きの有る画像を例えば人物と判断し、検出処理を行っている。この機能を用いるには、常に撮像装置の電源を入れておき、カメラで映像を取り込む必要がある。

一方、撮像装置において、被写体が暗くなるとカメラは被写体を明るく見せようとするためにビデオレベルを増幅する処理を行う。しかし、更に暗くなり増幅の限度を超えるとそれ以上の増幅ができなくなり、ビデオレベルが低くなって画像が暗くなり始める。

ある程度ビデオレベルが下がると、デイモードからナイトモードに切り替わり、光学的な近赤外線カットのフィルタが外れて可視光から近赤外線領域の明るさまで取り込む光量が増え、映像としては明るく見えるようになる（但し、白黒モード）。

ここで、近年の製品ではエコロジーを考慮する必要があり、システム全体の消費電力低減が望まれている。特に、ホームセキュリティ用途では、この要望が顕著である。このため、撮像装置に常時通常電力を供給するのではなく、例えば赤外線センサで人物等を検知した場合のみカメラによる映像取り込みを実行するシステムも考えられている。これによれば、カメラの動体検知機能によらず赤外線センサで対象物を検知できることから、夜間や暗い部屋の中であっても的確に対象物を捉えることができるようになる。

上記の技術は、例えば特許文献１、２開示されている。

特開２００１−２４５０６９号公報 特開２００４−２１９２７７号公報

しかしながら、赤外線センサで対象物を検知できても、暗い状況、例えば雨戸で閉ざされた部屋では光も閉ざされ、０ルクスの場合も考えられることから、可視光モードで撮影しても画像は得られず、この場合は必ず照明が必要となる。また、仮にナイトモードにカメラが切り替わったとしても赤外光が必要であり、赤外線光源を照射する必要がある。この際、赤外線光源を照射しての撮影では、赤外線光源から照射される赤外線光が赤外線センサで検知されることから、人物等の対象物が存在しない状態でも誤検知してしまい、常時撮影状態になることで消費電力の低減を図ることが困難となる。

本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、映像を取り込むカメラと、カメラより少ない電力で動作する赤外線センサと、必要に応じて赤外線を照射する赤外線光源と、赤外線センサが所定量以上の赤外線を検知した場合、カメラによる映像の取り込みを開始するとともに、必要に応じて赤外線光源を発光する制御を行う制御部とを備えており、赤外線光源の発光が必要となる場合、カメラによる映像の取り込みが有効な期間、赤外線光源の発光を行い、赤外線センサによる検出を無効とし、カメラによる映像の取り込みが有効でない期間、赤外線光源の発光を中断し、赤外線センサによる検知を有効とする制御を行う。

このような本発明では、赤外線光源から赤外線光を照射しての撮影を行う際に、赤外線センサによる検出の有効、無効を断続的に行うことから、赤外線光源から照射される赤外線光で赤外線センサが誤反応することを抑制できる。

より好ましくは、カメラの走査におけるブランキング期間内で赤外線光源の発光を中断し、赤外線センサの検出を有効とするものである。

また、本発明は、映像を取り込むカメラと、カメラより少ない電力で動作する赤外線センサと、必要に応じて赤外線を照射する赤外線光源とを備える撮像装置の制御方法において、赤外線センサが所定量以上の赤外線を検知した場合、カメラによる映像の取り込みを開始する工程と、必要に応じて赤外線光源を発光する工程と、赤外線光源を発光した状態で前記カメラによる映像を行う場合、カメラによる映像の取り込みが有効な期間、赤外線光源の発光を行い、赤外線センサによる検出を無効とし、カメラによる映像の取り込みが有効でない期間、赤外線光源の発光を中断し、赤外線センサによる検知を有効とする制御を行う工程と撮像装置の制御方法である。

このような本発明では、赤外線光源から赤外線光を照射しての撮影を行う際に、赤外線センサによる検出の有効、無効を断続的に行うことから、赤外線光源から照射される赤外線光で赤外線センサが誤反応することを抑制できる。

より好ましくは、カメラの走査におけるブランキング期間内で赤外線光源の発光を中断し、赤外線センサの検出を有効とするものである。

本発明によれば次のような効果がある。すなわち、赤外線光源による赤外線光を照射しての撮影において、赤外線センサでの誤検知を抑制し、システム全体としての消費電力低減を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。

（撮像装置）
図１は、本実施形態に係る撮像装置を説明するブロック図である。本実施形態に係る撮像装置は、例えばホームセキュリティ用途で適用されるカメラシステムである。すなわち、本実施形態の撮像装置は、映像を取り込むカメラ１０と、カメラ１０より少ない電力で動作する赤外線センサ２０と、必要に応じて赤外線を照射する赤外線光源３０と、赤外線光源３０やカメラ１０等の制御を行う制御部４０とを備えている。

カメラ１０はＣＣＤやＣＭＯＳから成るエリアセンサであり制御部４０とともにカメラブロックに組み込まれている。また、カメラブロックにはレンズが取り付けられ、カメラ１０に被写体の像を結像できるようになっている。レンズは必要に応じてパン、チルト、ズームを行うことができる。カメラブロックには各種インタフェースが設けられている。例えば、ＬＡＮ等のネットワークと接続するネットワークインタフェース、カメラ１０で取り込んだ映像を外部に出力する映像出力インタフェース、電源の供給を受ける電源インタフェースが設けられる。

なお、ネットワークは有線、無線を問わず、ＬＡＮのみならずインターネット等のＷＡＮであってもよい。また、映像出力は、コンポジット、コンポーネント、ＨＤＭＩ等に対応する。また、電源は、独立した配線で供給されるものでも、ネットワークケーブルと兼用で供給されるものであってもよい。電源は、カメラの駆動に必要な主電源と、カメラを駆動しないときの待機用の電源（スタンバイ電源）とが設けられている。

赤外線センサ２０は、例えば人物から放射される赤外線の波長を検出できるもので、カメラ１０より少ない電力（例えば、スタンバイ電源）で動作する。赤外線センサ２０の出力はアンプ２１を介して比較器２２に送られ、予め設定された閾値と比較される。これにより、閾値を超える量の赤外線を検知したか否かを判断できる。

比較器２２の後段にはタイマー２３が設けられている。タイマー２３は、比較器２２から閾値を超えた際に出力される信号を受けると、所定の時間ＯＮとなって後段のスイッチＳＷをＯＮにする制御を行う。スイッチＳＷがＯＮになることで、電源（主電源）がカメラブロックに供給される。タイマー２３はリトリガーとなっており、タイマー２３がＯＮになっている間、再度比較器２２から閾値を超えた際に出力される信号を受けると、所定の時間を最初からカウントし直す。所定の時間が経過するとタイマー２３はＯＦＦとなり、後段のスイッチＳＷをＯＦＦにする。これにより、カメラブロックへ供給される電源（主電源）が切れ、スタンバイ電源のみとなる。

赤外線光源３０は、制御部４０から送られる被写体周辺の明るさに基づくＯＮ／ＯＦＦ信号によって赤外線光源制御部３１により発光が制御される。制御部４０は、被写体周辺の明るさをカメラ１０の取り込み信号の値より検出し、所定の明るさより信号値が小さい（暗い）場合には赤外線光源３０のＯＮ信号を赤外線光源制御部３１に出力する。

赤外線光源制御部３１はタイマー２３からの信号も受けており、タイマー２３によって所定の時間ＯＮとなっている間、制御部４０からのＯＮ／ＯＦＦ信号を受け付けて、ＯＮ信号を受けた際には赤外線光源３０を発光させる。

このような本実施形態の撮像装置１では、制御部４０による赤外線センサ２０および赤外線光源３０の制御に特徴がある。すなわち、本実施形態では、被写体周辺が暗くなって赤外線光源３０の発光による撮影が必要となった場合、この状態でカメラ１０による映像の取り込みが有効な期間では、赤外線光源３０の発光を行い、赤外線センサ２０による検出を無効とし、カメラ１０による映像の取り込みが有効でない期間では、赤外線光源３０の発光を中断し、赤外線センサ２０による対象物の検知を有効とする制御を制御部４０にて行う。

つまり、赤外線光源３０の発光が必要な撮影状況になった場合、カメラ１０は所定の走査によって映像の取り込みを行うが、その走査による期間で赤外線光源３０の発光タイミングと赤外線センサ２０による検知の有効タイミングとが重ならないよう制御する。これにより、赤外線光源３０から照射される赤外線を、赤外線センサ２０が誤って検知してしまう誤動作を防止することが可能となる。また、赤外線光源３０が断続的に発光するため、連続発光する場合に比べて消費電力の低減を図ることができる。

ここで、赤外線センサ２０の有効、無効とは、赤外線センサ２０の動作自体をＯＮ（有効）、ＯＦＦ（無効）とする場合のほか、赤外線センサ２０は動作させるが検出した信号を後段の回路（例えば、比較器２２）が取り込む（有効）、取り込まない（無効）とする場合も含まれる。

本実施形態では、カメラ１０による映像の取り込みが有効な期間として走査の垂直ブランキング期間以外の期間を適用し、映像の取り込みが有効でない期間として走査の垂直ブランキング期間を適用している。この走査の垂直ブランキング期間以外の期間では、赤外線光源３０の発光による赤外線撮影を行う一方、赤外線センサ２０の動作を無効とし、反対に、垂直ブランキング期間では、赤外線光源３０の発光を停止する一方、赤外線センサ２０の動作を有効する。これにより、両者の干渉を防ぐとともに、赤外線光源３０の断続照射による省電力化を図るようにしている。

（撮像装置の制御方法）
次に、本実施形態の撮像装置の制御方法について説明する。先ず、図１に示す電源からスタンバイ電源をカメラブロック以外の回路に供給する。この状態ではカメラ１０による撮像は行われない。一方、赤外線センサ２０、アンプ２１、比較器２３およびタイマー２３にはスタンバイ電源が供給され、スタンバイ状態でも対象の赤外線検知を行う。

赤外線センサ２０は熱線センサであり、人の放射する赤外線を感知するとその信号がアンプ２１で増幅され、増幅後の信号（検知信号）が比較器２２に送られる。比較器２２は、アンプ２１から送られた信号と閾値とを比較する。閾値は誤検知しない値に設定されている。

比較器２２による比較の結果、検知信号が閾値を超えた場合、タイマー２３にＯＮ信号を出力する。タイマー２３は、ＯＮ信号を受けると、所定の時間、スイッチＳＷをＯＮにする。これによりカメラブロックに電源（主電源）が供給され、制御部４０はカメラ１０による映像の取り込みを開始する。取り込んだ映像信号はネットワークインタフェースや映像出力インタフェースを介して外部に出力され、図示しないモニタに表示され、必要に応じて録画される。

カメラ１０による取り込みは、被写体周辺が明るいため赤外線光源３０による発光を行わないモード（Day mode）と、被写体周辺が暗いため赤外線光源３０による発光を行うモード（Night mode）とがある。

Day modeは、カメラ１０で取り込んだ映像信号の値が所定の閾値より大きい場合であり、制御部１０は赤外線光源制御部３１へＯＦＦ信号を出力する。図２は、Day modeでの映像取り込み波長を説明する模式図である。Day modeでは、カメラ１０で取り込むＲ（赤）、Ｇ（緑）、青Ｂ（青）の３原色(補色でも同じ)に対応した波長領域の光をバランスより取り込むため、赤外線カットフィルタ（IR Filter）が入れられる。

一方、カメラ１０で取り込んだ映像信号の値が所定の閾値より小さい場合、Night modeによる撮影となる。Night modeでの撮影は、赤外線光源３０を用いない場合と、用いる場合とに分けられる。

図３は、Night modeで赤外線光源を用いない場合の映像取り込み波長を説明する模式図である。カメラ１０で取り込むＲＧＢ３原色(又は補色)の各波長の信号が所定の閾値より小さい場合、Night modeとなって制御部４０はDay modeの際に使用していた赤外線カットフィルタ（IR Filter）を外す制御を行う。これにより、カメラ１０による赤外線の受光量が増加し、全体の信号量が増えることから、この場合には制御部４０から赤外線光源制御部３１へＯＮ信号は出されず、ＯＦＦ信号のままとなる。

図４は、Night modeで赤外線光源を用いる場合の映像取り込み波長を説明する模式図である。先に説明した図３に示すNight modeで赤外線光源を用いない場合の映像取り込みでも、全体の信号量が所定の閾値に満たない場合、このままでは映像を取り込むことができなくなる。したがって、制御部４０は、赤外線光源制御部３１にＯＮ信号を出力する。これにより、赤外線光源制御部３１は赤外線光源３０を発光させ、被写体に照射する。被写体が人物の場合には、赤外線光源３０を発光しても気が付かれることはない。赤外線光源３０の発光によって、赤外線領域での取り込み信号量が増加し、白黒ではあるものの映像を取り込むことができる。

ここで、Night modeでの赤外線光源３０の発光と、赤外線センサ２０の動作との関係について説明する。図５は、Night modeで赤外線光源を用いる場合の映像取り込み波長と、赤外線センサによる検出波長領域との関係を説明する模式図である。

赤外線センサ２０の検出波長領域は、人物の放射する赤外線の波長（例えば、約９．７μｍ）を確実に含むようその帯域よりも十分広いものとなっている。したがって、赤外線光源３０が照射する赤外線の領域にも一部かかる状態となり、Night modeで赤外線光源３０を発光しての映像取り込みと、赤外線センサ２０での赤外線検知とが干渉してしまうことになる。

そこで、本実施形態では、Night modeで赤外線光源３０の発光を伴う撮影を行う際、赤外線光源３０の発光と赤外線センサ２０との動作との干渉を回避する制御を行う。具体的には、赤外線光源３０の発光が必要となる場合、カメラ１０による映像の取り込みが行われている期間（例えば、ブランキング期間以外の期間）、赤外線光源３０の発光を行い、赤外線センサ２０による検出を無効とし、カメラによる映像の取り込みが行われない期間（ブランキング期間）、赤外線光源３０の発光を中断し、赤外線センサ２０による検知を有効とする。

本実施形態では、Night modeで赤外線光源３０の発光を伴う撮影を行う際、カメラ１０の映像取り込み動作における走査のうち、垂直ブランキング期間とそれ以外の期間とで上記の切り替えを行う。つまり、カメラ１０の映像取り込みにおける垂直ブランキング期間では、映像の取り込みが行われないことから、赤外線光源３０の発光を中止し、赤外線センサ２０による対象物の検知を有効にする。

一方、垂直、ブランキング期間以外の期間では、カメラ１０による映像の取り込みが行われる期間のため、赤外線光源３０の発光を行って赤外線照射による撮影を実行し、その間は赤外線センサ２０による対象物の検知を無効にする。

このような切り替えを行うことにより、Night modeで赤外線光源３０の発光による撮影でも、赤外線センサ２０による赤外線検知との干渉を避けることができ、赤外線センサ２０が赤外線光源３０の発光する赤外線を対象物として誤検知してしまうことがなくなる。

Day mode、Night modeでの映像取り込みは、その間に赤外線センサ２０で新たな検知が行われない場合、所定の時間経過後にタイマー２３がＯＦＦとなり、スイッチＳＷがＯＦＦになってカメラブロックへの電源（主電源）の供給が中断され、スタンバイ電源のみのスタンバイモードへと移行する。

（制御フローチャート）
図６は、本実施形態に係る撮像装置の制御方法を説明するフローチャートである。このフローチャートはカメラブロック内に設けられるＣＰＵ（図示せず）にて実行されるプログラム処理によって実現される。なお、ＣＰＵにはスタンバイ電源が供給され、スタンバイ状態でも動作しているものとする。

先ず、スタンバイ状態（ステップＳ１）では、スタンバイ電源をカメラブロック以外の回路に供給し、赤外線センサを動作状態にする。次いで、赤外線センサによる検知が行われたか否かを判断し（ステップＳ２）、検知していない場合にはスタンバイ状態を維持する。一方、検知した場合にはタイマーをＯＮにし（ステップＳ３）、カメラブロックに電源（主電源）を供給する（ステップＳ４）。

次に、タイマーが所定の期間内かを判断する（ステップＳ５）。所定の期間を経過した場合には赤外線センサの検知があるか否かを判断し（ステップＳ２）、ない場合にはスタンバイ状態へ以降する（ステップＳ１）。検知があった場合には再度タイマーをＯＮにして（ステップＳ３）、所定の期間の再計測（リトリガー）を行う。

タイマーの所定の期間内である場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、カメラで取り込んだ映像が所定の明るさを超えているか否かを判断する（ステップＳ６）。所定の明るさを超えていない場合には、カメラに設けられる赤外線フィルタ（IR Filter）を外す（ステップＳ７）。この状態で映像を取り込むが、赤外線光の照射が必要な場合には、カメラの映像取り込みにおけるブランキング期間か否かを判断する（ステップＳ８）。

ブランキング期間でない判断された場合（ステップＳ８でＮｏ）、赤外線光源をＯＮ（照射）するとともに、赤外線センサをＯＦＦとする（ステップＳ９）。一方、ブランキング期間であると判断された場合（ステップＳ８でＹｅｓ）、赤外線光源をＯＦＦ（中断）するとともに、赤外線センサをＯＮとする（ステップＳ１０）。

（タイミングチャート）
図７は、Night modeで赤外線光源の発光を伴う撮影を行う場合の動作タイミングチャートである。図中、Hsyncはカメラ１０による映像取り込みの水平走査同期信号、Vsyncは映像取り込みの垂直走査同期信号である。制御部４０は、この信号のうち垂直走査同期信号Vsyncを赤外線光源制御部３１へ送る。赤外線光源制御部３１は、垂直走査同期信号Vsyncによって垂直走査期間内である場合には赤外線光源３０をＯＮにする。一方、垂直走査期間内でない場合（垂直ブランキング期間）では赤外線光源３０をＯＦＦにする。

また、垂直走査同期信号Vsyncは赤外線センサ２０もしくは後段の回路（例えば、比較器２２）にも送られる。これにより、垂直ブランキング期間では赤外線センサ２０が有効、垂直ブランキング期間で無い時は赤外線光源３０がＯＮとなる。

このようなタイミングによって、Night modeで赤外線光源３０の発光を伴う撮影を行う場合でも、赤外線光源３０の発光と、赤外線センサ２０の有効とが重なることがなくなり、赤外線光源３０による赤外線センサ２０の誤検知を防止できるようになる。また、赤外線光源３０の発光も断続的となり、連続照射する場合に比べて消費電力の低減を図ることができる。

なお、上記タイミングチャートでは、赤外線光源３０の発光／中断と赤外線センサ２０の無効／有効との切り替えを、カメラ１０の映像取り込みにおける垂直ブランキング期間に行っているが、水平ブランキング期間に行ってもよい。

（実施効果）
カメラで不審者等の人物を検出するのでは無く、消費電力の少ない赤外線センサを用いて人感を検出し、検出後にカメラ電源を入れ人物を映し出すことから、省電力化を図ることが可能となる。また、例えば、締め切った暗い部屋（０ルクス）でも確実に人感を検出し、赤外線との組み合わせでカメラによる被写体撮影が可能となる。また、赤外線センサと近赤外線との帯域が重なっていても、両スペクトラムの干渉（誤動作）を無くすことが可能となる。

本実施形態に係る撮像装置を説明するブロック図である。 Day modeでの映像取り込み波長を説明する模式図である。 Night modeで赤外線光源を用いない場合の映像取り込み波長を説明する模式図である。 Night modeで赤外線光源を用いる場合の映像取り込み波長を説明する模式図である。 Night modeで赤外線光源を用いる場合の映像取り込み波長と、赤外線センサによる検出波長領域との関係を説明する模式図である。 制御方法の流れを説明するフローチャートである。 Night modeで赤外線光源の発光を伴う撮影を行う場合の動作タイミングチャートである。

符号の説明

１…撮像装置、１０…カメラ、２０…赤外線センサ、２１…アンプ、２２…比較器、２３…タイマー、３０…赤外線光源、４０…制御部

Claims (4)

1. 映像を取り込むカメラと、
   前記カメラより少ない電力で動作する赤外線センサと、
   必要に応じて赤外線を照射する赤外線光源と、
   前記赤外線センサが所定量以上の赤外線を検知した場合、前記カメラによる映像の取り込みを開始するとともに、必要に応じて前記赤外線光源を発光する制御を行う制御部とを備えており、
   前記制御部は、前記赤外線光源の発光が必要となる場合、前記カメラによる映像の取り込みが有効な期間、前記赤外線光源の発光を行い、前記赤外線センサによる検出を無効とし、前記カメラによる映像の取り込みが有効でない期間、前記赤外線光源の発光を中断し、前記赤外線センサによる検知を有効とする制御を行う
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記制御部は、前記カメラの走査におけるブランキング期間内で前記赤外線光源の発光を中断し、前記赤外線センサの検出を有効とする制御を行う
   ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 映像を取り込むカメラと、前記カメラより少ない電力で動作する赤外線センサと、必要に応じて赤外線を照射する赤外線光源とを備える撮像装置の制御方法において、
   前記赤外線センサが所定量以上の赤外線を検知した場合、前記カメラによる映像の取り込みを開始する工程と、
   必要に応じて前記赤外線光源を発光する工程と、
   前記赤外線光源を発光した状態で前記カメラによる映像を行う場合、前記カメラによる映像の取り込みが有効な期間、前記赤外線光源の発光を行い、前記赤外線センサによる検出を無効とし、前記カメラによる映像の取り込みが有効でない期間、前記赤外線光源の発光を中断し、前記赤外線センサによる検知を有効とする制御を行う工程と
   を備えることを特徴とする撮像装置の制御方法。
4. 前記カメラの走査におけるブランキング期間内で前記赤外線光源の発光を中断し、前記赤外線センサの検出を有効とする制御を行う
   ことを特徴とする請求項３記載の撮像装置の制御方法。

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