JP2009055504A - 監視カメラ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】昼夜を問わず監視可能であり、ＬＥＤ信号機等のように配光が急峻で指向性が強く高輝度である監視対象であっても撮像画像に白飛びが発生することなく色再現性を保って監視することができる監視カメラ装置を提供する。
【解決手段】監視領域を撮影する監視カメラ装置であって、監視カメラ装置における映像信号レベルに応じて、光学的フィルター１１の監視領域からの被写体光量を他の部分より減衰させる領域を有するフィルターを、監視カメラ装置内のレンズ１０と撮像素子１２との間の光路Ｌａに自動的に挿入するようにし、監視画像に白飛びによる色再現性劣化が発生することなく、撮影できる監視カメラ装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、監視対象の撮像画面に白飛びが発生することなく色再現性を保って監視することができる監視カメラ装置に関する。

監視カメラ装置は防犯用或いは交通監視用等に屋内・戸外を問わず広く使用されている。特に、監視カメラ装置の監視対象の被写体に信号機が写り込む場合に信号機が撮影された撮像画面に白飛びが発生し、監視領域の撮像画像が白く抜けて監視不能となる部分が発生することがあった。近年、信号機には、高輝度の光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用したＬＥＤ信号機が普及しており、ＬＥＤ信号機は従来の信号機と比較して配光（光量の分布勾配）が急峻で指向性が強く、このような被写体に対し、従来の監視カメラ装置に備えられたオートアイリス制御やシャッタ速度制御等の露出補正技術では対処できず、撮像画面に監視不能となる白飛びが発生し色再現性を保てず、監視不能となる監視領域が夜間に多く発生していた。

従来、監視カメラ装置では、監視対象の撮像画面に白飛びが発生し色再現性が劣る監視不能領域を解消するために、通常、ＮＤ（Neutral Density）フィルターを使用し入射光量を減衰させて上記露出補正技術で対処していた。しかし、監視対象の配光が急峻でコントラストが極端に強い被写体では、監視カメラ装置のレンズにＮＤフィルターを装着して白飛びが解消したとしても他の監視領域の撮像画像が潰れたものとなり監視不能に陥ることがあった。本出願人は、このような問題を解消すべく、図４に示すように、監視カメラ装置１のレンズ２前面に前面アクリル板５を設け、前面アクリル板５には遮光板３を設け、光路の一部の光量を減衰すべく、光入射部５ａの一部にＮＤフィルター４を設けて監視対象を撮影し、撮像画像に白飛びが発生するのを防止し、監視対象の全てを監視できるようにした監視カメラ装置を提案した（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３４８４４１号公報

従来の監視カメラ装置では、ＮＤフィルターを用いてレンズに入射される光量を部分的に減衰して撮影し、撮像画面に白飛びが発生するのを解消したものであるが、このような監視カメラ装置は日中のみの監視に有効であるが、監視カメラ装置の露出を日中の光量に合わせれば、夜間の監視が困難であり、ＮＤフィルターを固定位置に設けた監視カメラ装置では昼夜を問わず監視可能とするのは困難である。また、監視対象内の被写体にＬＥＤ信号機等の配光が急峻で指向性が強く、一般的に、監視カメラ装置に備えられたオートアイリス制御やシャッタ速度制御等の露出補正技術では対処できず、撮像画像に白飛びが発生し易く、監視不能になる領域が生じるおそれがあり、殊に、このような問題点は夜間での撮影において顕著であった。

本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたものであって、昼夜を問わず監視可能な監視カメラ装置を提供するにあり、ＬＥＤ信号機等のように配光が急峻で指向性が強く高輝度である監視対象であっても撮像画像に白飛びが発生することなく色再現性を保って監視することができる監視カメラ装置を提供することを目的とする。

本発明は、上述した課題を解決したものであり、請求項１の発明は、監視領域を撮影する監視カメラ装置において、
前記監視カメラ装置における映像信号レベルに応じて、光学的フィルターの前記監視領域からの被写体光量を他の部分より減衰させる領域を有するフィルターを、前記監視カメラ装置内のレンズと撮像素子との間の光路に自動的に挿入することを特徴とする監視カメラ装置である。なお、撮像素子としてはＣＣＤが使用されている。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の監視カメラ装置において、前記光学的フィルターが、ガラス又はプラスチック基板表面にＮＤフィルターを部分的に形成したものであるか、又は赤外線カットフィルター表面にＮＤフィルターを部分的に形成したものであることを特徴とする監視カメラ装置である。

また、請求項３の発明は、請求項２に記載の監視カメラ装置において、前記光学的フィルターの前記ＮＤフィルターを、映像信号が飽和に達する映像領域に対応する被写体光の光路に位置するように前記光学的フィルターを挿入することを特徴とする監視カメラ装置である。

また、請求項４の発明は、請求項１，２又は３に記載の監視カメラ装置において、前記監視カメラ装置が前記光学的フィルターを前記光路に挿入又は退避するかの切り替え動作を制御するフィルター切り替え手段を備えることを特徴とする監視カメラ装置である。

また、請求項５の発明は、請求項４に記載の監視カメラ装置において、映像信号レベルを検出するビデオレベル検知手段と、
前記ビデオレベル検知手段の検出結果に基づいて、前記光学的フィルターの切り替えの制御を行うフィルター切り替え制御手段とを備え、監視領域からの被写体光量により変化する前記映像信号レベルに基づいて、該フィルター切り替え制御手段が前記フィルター切り替え手段を動作させて前記光学的フィルターの前記光路への挿入又は退避を制御することを特徴とする監視カメラ装置である。

また、請求項６の発明は、請求項２〜５の何れか一項に記載の監視カメラ装置において、前記ＮＤフィルターによる光の透過率を１〜２％とすることを特徴とする記載の監視カメラ装置である。

請求項１の発明では、監視領域を撮影する監視カメラ装置において、
前記監視カメラ装置における映像信号レベルに応じて、光学的フィルターの前記監視領域からの被写体光量を他の部分より減衰させる領域を有するフィルターを、前記監視カメラ装置内のレンズと撮像素子との間の光路に自動的に挿入することを特徴とする監視カメラ装置であるので、被写体光が高輝度で指向性が強くコントラストの強い被写体であっても光学的フィルターを用いて光量を減衰させることができ、撮像画面に白飛びの発生しない監視画像を得ることができる利点がある。

また、請求項２の発明では、請求項１に記載の監視カメラ装置において、前記光学的フィルターが、ガラス又はプラスチック基板表面にＮＤフィルターを部分的に形成したものであるか、又は赤外線カットフィルター表面にＮＤフィルターを部分的に形成したものであることを特徴とする監視カメラ装置であるので、ＮＤフィルターにより部分的に被写体光量を減衰させて白飛びの発生を防止して監視領域を撮影することができる利点がある。光学的フィルターは、ガラス又はプラスチック基板と赤外線カットフィルターにそれぞれＮＤフィルターを部分的に形成したものと、ＮＤフィルターを設けないガラス又はプラスチック基板のものを用意してもよい。

また、請求項３の発明では、請求項２に記載の監視カメラ装置において、前記光学的フィルターの前記ＮＤフィルターを、映像信号が飽和に達する映像領域に対応する被写体光の光路に位置するように前記光学的フィルターを挿入することを特徴とする監視カメラ装置であるので、映像信号が飽和に達する映像領域に対応する光路にＮＤフィルターを挿入して部分的に被写体光量を減衰させて監視領域を撮影することができる利点がある。

また、請求項４の発明では、請求項１，２又は３に記載の監視カメラ装置において、前記監視カメラ装置が前記光学的フィルターを前記光路に挿入又は退避するかの切り替え動作を制御するフィルター切り替え手段を備えることを特徴とする監視カメラ装置であるので、光学的フィルターがフィルター切り替え手段により自動的に作動し、昼夜を問わず撮像画像に白飛びが発生するのを防止して監視領域を撮影することができる利点がある。

また、請求項５の発明では、請求項４に記載の監視カメラ装置において、映像信号レベルを検出するビデオレベル検知手段と、
前記ビデオレベル検知手段の検出結果に基づいて、前記光学的フィルターの切り替えの制御を行うフィルター切り替え制御手段とを備え、監視領域からの被写体光量により変化する前記映像信号レベルに基づいて、該フィルター切り替え制御手段が前記フィルター切り替え手段を動作させて前記光学的フィルターの前記光路への挿入又は退避を制御することを特徴とする監視カメラ装置であるので、ビデオレベル検知手段の検出結果に基づいて、フィルター切り替え制御手段がフィルター切り替え手段を制御して光学的フィルターを自動的に作動させ、光学的フィルターの光路への挿入・退避を行うことによって、監視対象の撮像画像に白飛びが発生するのを防止し、監視対象を確実に監視できる利点がある。

また、請求項６の発明は、請求項２〜５の何れか一項に記載の監視カメラ装置において、前記ＮＤフィルターによる光の透過率を１〜２％とすることを特徴とする記載の監視カメラ装置であるので、高輝度の光源による影響を排除することができ、監視対象の撮像画像に白飛びが発生するのを防止し、監視対象を確実に監視できる利点がある。

以下、本発明に係る監視カメラ装置の実施の形態について図面を参照し説明する。なお、図１は本発明の一実施形態を示すブロック図であり、図２は光学的フィルターを示す概略外観図であり、図３は本実施形態の監視カメラ装置における入射光量−カメラ出力信号の特性図である。

本実施形態は、防犯又は交通監視等における監視対象の領域を撮影する監視カメラ装置であって、監視カメラ装置における映像信号レベルに応じて、光学的フィルターの監視領域からの被写体光量を他の部分より減衰させる領域を有するフィルターを、監視カメラ装置内のレンズと撮像素子との間の光路に自動的に挿入するようにしたものであり、図１を参照して説明する。同図において、１０は監視対象からの被写体光Ｌが入射するレンズ、１１はレンズ１０を透過した被写体光の光路Ｌａに自動的に挿入・退避可能な光学的フィルター、１２はレンズ１０を透過した被写体光を撮像するＣＣＤ（Cherge Coupled Device）、１３はＣＣＤ出力信号を増幅した後、ダブルサンプリングしゲイン調整して映像信号とするＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）部、１４はＣＤＳ／ＡＧＣ部１３から出力される映像信号を平滑してビデオ信号（映像信号）レベルを検出し内部切替信号を出力するビデオレベル検出部、１５はビデオレベル検出部１４からの内部切替信号又は外部端子１８からの外部切替信号を切替制御する内部・外部制御切替部、１６は内部・外部制御切替部１５からの内部又は外部切替信号に基づいて切替制御信号を出力するフィルター切替制御部、１７はフィルター切替制御部１６からの切替制御信号に基づいて光学的フィルター１１を切り替え動作をするフィルター切替部である。ＣＤＳ／ＡＧＣ部１３からの映像信号は映像信号処理部へと出力される。

さらに、本実施形態について説明すると、光学的フィルター１１は、フィルター切替部１７により駆動してレンズ１０とＣＣＤ１２との間の光路Ｌａに自動的に挿入・退避可能なように形成されている。光学的フィルター１１は、図２に示すように、枠体にＮＤフィルターが存在しないフィルター領域１１ａとＮＤフィルター１１ｃが存在するフィルター領域１１ｂとからなり、光学的フィルター１１の長手方向に摺動させることによって、光量を部分的に減衰する可能なフィルター領域１１ｂを光路Ｌａに侵入・退避可能としている。フィルター領域１１ａにはガラス又はプラスチック基板が装着され、領域１１ｃにはガラス又はプラスチック基板表面にＮＤフィルター１１ｃが部分的に設けられている。ＮＤフィルター１１ｃはプラスチック基板等の表面に光吸収又は反射物質等を蒸着することにより形成される。また、ＮＤフィルター１１ｃはプラスチック基板等の表面又は表裏面に光吸収又は反射物質を蒸着して所望の透過率としたものであってもよい。なお、ガラス又はプラスチック基板には着色を施したものであってもよい。

ＮＤフィルター１１ｃはフィルター領域１１ｂの他の領域と比較して被写体光の透過光量（透過率）を減衰することができる領域であって、このＮＤフィルター１１ｃが設けられた領域は、監視対象である被写体光の一部が高輝度であり、配光が急峻で指向性が強く、しかも赤外線を放射する熱源でもある光源からの光量を減衰するための領域であり、このＮＤフィルター１１ｃは、被写体光を部分的に光量を減衰し、既存の露出補正技術で対応可能なように露出補正するためのフィルターである。この光源の代表的なものとしてはＬＥＤ信号機があり、さらに、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた広告媒体等が挙げられる。この光学的フィルター１１では、フィルター領域１１ａが周囲が明るく輝度差が小さい昼間に使用され、フィルター領域１１ｂが周囲が暗く周囲とＬＥＤ信号機との輝度差が大きい夜間、又は昼間であっても被写体光量が減衰し、周囲とＬＥＤ信号機との輝度差が大きい場合に使用される。フィルター領域１１ｂは既存の露出補正技術で対応可能な程度に露出補正することができる。

光学的フィルター１１は、ＮＤフィルター１１ｃが存在する領域と存在しない領域では、レンズ１０への入射光量に対するＣＣＤカメラの信号出力の飽和特性が異なる。入射光量に対するＣＣＤカメラの信号出力の飽和特性は、図３に示すように、ＮＤフィルターの有無で異なる。図３の飽和特性曲線（ａ）は、ＮＤフィルター１１ｃを透過しない場合であり、図３飽和特性曲線（ｂ）はＮＤフィルター１１ｃを透過した場合を示している。即ち、ＮＤフィルター１１ｃが存在しない場合では飽和特性曲線（ａ）で示すように、信号出力レベルが光量の増加に対し急峻に飽和に達するのに対し、ＮＤフィルター１１ｃを透過した光では、飽和特性曲線（ｂ）で示すように、信号出力レベルが光量の増加に対し緩慢に飽和に達する。このようにＮＤフィルターを利用して、配光が急峻で、高輝度の被写体光を減衰させることにより、撮像画像が部分的に飽和に達して白飛びが発生することなく表示することができる。

フィルター領域１１ｂに部分的に設けられたＮＤフィルター１１ｃは被写体光が最も高輝度となる部分の光路に設けることにより、部分的に光量を減衰することができる。ＮＤフィルター１１ｃが設けられる位置は監視対象である被写体により異なる。例えば、ＬＥＤ信号機が撮像画像に含まれる場合には、撮像画面の上１／３をＮＤフィルター１１ｃとするようにＮＤフィルター１１ｃを設ける。ＮＤフィルター１１ｃの位置は監視対象によって異なる。

また、光学的フィルター１１には、ガラス又はプラスチック基板が用いられ、ＮＤフィルター１１ｃはガラス又はプラスチック基板の表面のみに設けてもよいし、十分な減衰量が得られない場合、ガラス又はプラスチック基板の表裏面にＮＤフィルター１１ｃを蒸着し形成し、光量の減衰量を増大させるようにしてもよい。また、ＮＤフィルター１１ｃの周囲の厚さを徐々に薄くするようにし、基板面方向に光量の減衰量を徐々に行うようにし、被写体光からの配光分布を滑らかにし、より良好な撮像画像とすることもできる。

さらにまた、光学的フィルター１１は、フィルター領域１１ａ，１１ｂを赤外線カットフィルターを使用し、フィルター領域１１ｂには、さらに、ＮＤフィルター１１ｃを設けるようにしてもよい。同様、光学的フィルター１１であるガラス又はプラスチック基板の表裏面にＮＤフィルター１１ｃを蒸着して設け、光量の減衰量を増大させるようにしてもよい。

一方、監視カメラ装置は、防犯、交通監視等種々の用途に使用されており、例えば、防犯用とし、屋内から駐車場を監視する際に車道が被写体となる場合や街頭を監視対象とする場合があり、車道に設置された発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用したＬＥＤ信号機が被写体に含まれる事例が多い。ＬＥＤ信号機は高輝度の光源である発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用しており、ＬＥＤ信号機が従来の信号機と比較して配光が急峻で指向性が強く、ＣＣＤを撮像素子とする監視カメラで撮影すると、その監視画面には、夜間の監視では殊に白飛びが発生し色再現性が劣る撮像画像となり、ＬＥＤ信号機とその周囲を監視できない状態になるおそれがある。

本実施形態では、そのような監視対象を撮影する場合に、被写体光のＬＥＤ信号機が含まれる光路に光学的フィルター１１のＮＤフィルター１１ｃ側のフィルター領域１１ｂを、レンズ１０とＣＣＤ１２の間の光路Ｌａに光学的フィルター１１を挿入する。その際、被写体光のＬＥＤ信号機に対応する光路にＮＤフィルター１１ｃが位置するように、光学的フィルター１１が挿入される。監視対象に存在するＬＥＤ信号機による高輝度部分の光量がＮＤフィルター１１ｃにより減衰し、ＬＥＤ信号機に起因する白飛びによる色再現性の劣化が監視画面に発生することなく、監視対象を撮影することができる。なお、ＮＤフィルター１１ｃの透過率は１〜２％程度とするのが効果的である。また、高輝度部分の光量のみを減衰することで、既存の露出補正技術であるオートアイリス制御やシャッタ速度制御等を働かせて監視対象を確実に撮影することができる。

さらに、光学的フィルター１１は、ガラス又はプラスチック基板と赤外線カットフィルターにそれぞれＮＤフィルターを部分的に形成したものと、ＮＤフィルターを設けられていないガラス又はプラスチック基板とを備えたものであってもよい。光学的フィルター１１に赤外線カットフィルターを用いた場合、赤外領域の光をカットして適正な色再現性を得る得ることが可能であり、さらに赤外線カットフィルターに部分的にＮＤフィルターを設けて撮像対象光の高輝度部分の光量を減衰して撮影することができ、撮像画像に白飛びによる色再現性の劣化が発生することなく、監視対象を撮影することができる。

本実施形態では、ＬＥＤ信号機が含まれる監視対象からの被写体光がレンズ１０を通過して光学的フィルター１１を透過した光をＣＣＤ１２で撮像し、そのＣＣＤ出力信号をＣＤＳ／ＡＧＣ部１３で映像信号とし、映像信号を映像信号処理部へ出力するとともに、映像信号をビデオレベル検出部１４に入力して平滑処理して映像信号レベルを検出するとともに、昼間と夜間のビデオ信号レベルを判別し、内部切替制御信号を出力し、内部・外部制御切替部１５、フィルター切替制御部１６を介してフィルター切替部１７を作動させて光学的フィルター１１のフィルター領域１１ｂを光路への侵入又は退避を行う。また、外部端子１８を利用して強制的に光学的フィルター１１を切り替えることができ、遠隔地からリモートコントロールが可能である。

ビデオレベル検出部１４では、例えば、レンズ１０とＣＣＤ１２の光路にフィルター領域１１ａが存在し、昼間の監視状態に設定され、この状態から夜間の監視に移る場合、ビデオレベル検出部１４の映像信号レベルは次第に低下し、所定の閾値Ｒａで切替信号を出力し、光学的フィルター１１を切り替え、昼間の監視状態から夜間の監視に移る。また、夜間の監視状態から昼間の監視状態に移るに連れて、映像信号レベルが次第に上昇し、所定の閾値Ｒｂで切替信号を出力し、光学的フィルター１１を自動的に切り替えて、夜間の監視状態から昼間の監視に移行する。閾値Ｒａ，ＲｂはＲａ＜Ｒｂの関係に設定されている。ビデオレベル検出部１４には、映像信号レベルを閾値Ｒａ，Ｒｂで判定するビデオレベル判定手段が設けられ、映像信号レベルが判定され、内部切替制御信号が出力される。無論、ビデオレベル検出部１４の映像信号レベルが光学的フィルター１１の切り替え基準であるので、昼間であっても気象条件によっては、昼間の監視状態から夜間に準ずる監視状態に自動的に移行する場合がある。

また、本実施形態は、ＬＥＤ信号機以外にＬＥＤを使用した広告媒体が監視対象にある場合も同様に白飛びによる色再現性劣化が発生することなく監視できる利点がある。無論、一被写体に高輝度による白飛びが複数発生する可能性のある場合にはＮＤフィルターを複数箇所設けてもよい。

本発明の活用例としては、監視対象を昼夜を問わず光学的フィルターを自動的に切り替えて白飛びによる色再現性劣化が発生することなく監視領域を撮影することができる監視カメラ装置として利用することができる。また、赤外線カットフィルターに部分的にＮＤフィルターを蒸着することにより、デイナイトカメラの赤外線カットフィルター切替機構としても利用できる。

本発明の一実施形態を示すブロック図である。 本実施形態の光学的フィルターを示す概略外観図である。 本実施形態の監視カメラ装置における入射光量−カメラ出力信号の特性図である。 従来の白飛びを解消する監視カメラ装置を示す斜視図である。

符号の説明

１０ レンズ
１１ 光学的フィルター
１１ａ，１１ｂ フィルター領域
１１ｃ ＮＤフィルター
１２ ＣＣＤ（撮像素子）
１３ ＣＤＳ／ＡＧＣ（相関二重サンプリング／自動利得制御）部
１４ ビデオレベル検出部（ビデオレベル検出手段）
１５ 内部・外部制御切替部
１６ フィルター切替制御部（フィルター切り替え制御手段）
１７ フィルター切替部（フィルター切り替え手段）
１８ 外部端子

Claims (6)

1. 監視領域を撮影する監視カメラ装置において、
   前記監視カメラ装置における映像信号レベルに応じて、光学的フィルターの前記監視領域からの被写体光量を他の部分より減衰させる領域を有するフィルターを、前記監視カメラ装置内のレンズと撮像素子との間の光路に自動的に挿入することを特徴とする監視カメラ装置。
2. 請求項１に記載の監視カメラ装置において、
   前記光学的フィルターが、ガラス又はプラスチック基板表面にＮＤフィルターを部分的に形成したものであるか、又は赤外線カットフィルター表面にＮＤフィルターを部分的に形成したものであることを特徴とする監視カメラ装置。
3. 請求項２に記載の監視カメラ装置において、
   前記光学的フィルターの前記ＮＤフィルターを、映像信号が飽和に達する映像領域に対応する被写体光の光路に位置するように前記光学的フィルターを挿入することを特徴とする監視カメラ装置。
4. 請求項１，２又は３に記載の監視カメラ装置において、
   前記監視カメラ装置が前記光学的フィルターを前記光路に挿入又は退避するかの切り替え動作を制御するフィルター切り替え手段を備えることを特徴とする監視カメラ装置。
5. 請求項４に記載の監視カメラ装置において、
   映像信号レベルを検出するビデオレベル検知手段と、
   前記ビデオレベル検知手段の検出結果に基づいて、前記光学的フィルターの切り替えの制御を行うフィルター切り替え制御手段とを備え、監視領域からの被写体光量により変化する前記映像信号レベルに基づいて、該フィルター切り替え制御手段が前記フィルター切り替え手段を動作させて前記光学的フィルターの前記光路への挿入又は退避を制御することを特徴とする監視カメラ装置。
6. 請求項２〜５の何れか一項に記載の監視カメラ装置において、
   前記ＮＤフィルターによる光の透過率を１〜２％とすることを特徴とする記載の監視カメラ装置。

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