JP2014179702A - カメラ装置および映像表示システムならびに正常性検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１台のカメラ装置について的確にその正常性を検出すること。
【解決手段】本発明のカメラ装置２は、光学レンズ６と、光学レンズ６から入射する被写体５の光学映像を電気信号に変換する撮像素子７と、光学レンズ６の焦点を調整する焦点調整部８と、焦点調整部８を制御することにより被写体５の光学映像を撮像素子７の位置に結像させる制御部１１と、を有するカメラ装置２であって、制御部１１は、被写体５の光学映像を撮像素子７の位置から所定の距離離れた位置に結像させることで撮像素子７上に僅かにピントがぼけた状態の被写体５の光学映像を結像させ、撮像素子７上の僅かにピントがぼけた状態の被写体５の光学映像により得られる撮像素子７の画素値を互いに隣接する画素同士で比較し、比較結果が所定の差分を超えているときに、当該比較に係わった画素について異常の可能性有りと判定する画素値比較部１０と、を有する構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、カメラ装置および映像表示システムならびに正常性検出方法に関する。

鉄道に利用する各種センサは、その信頼性が最も重要である。たとえば、踏切内の車や人などの有無を検出するためのセンサが万が一故障した場合には、踏切内の正確な障害物の情報が得られなくなり鉄道の運行に支障を来たす。しかしながらきわめて信頼性が高いとされるセンサを用いたとしても故障等による異常が発生する確率を皆無にすることは不可能である。そこで、鉄道に利用する各種センサは、センサの正常性を検出する機能を有することが重要である。

センサの正常性を検出する技術として、たとえば特許文献１には、車両に搭載された複数の撮像手段（ステレオカメラ用の左右一対のカメラ）により得られた各映像信号の同時刻のフレーム画像を相対的に比較し、その比較結果に応じて複数の撮像手段の正常性を自己診断する自己診断手段を有する画像処理システムが開示されている。

特開２００１−２１１４６６号公報

これまで鉄道関係では、センサとしてのカメラ装置を積極的に導入してこなかった経緯がある。その主な理由としては、カメラ装置の正常性の検出が光電スイッチや近接スイッチなどの他のセンサ類と比較して難しい点が挙げられる。たとえば上述の特許文献１の技術は、比較的簡素な構成でカメラ装置の正常性を検出することを目的としている。しかしながら特許文献１の技術では、１台のカメラ装置において正常性を検出することは出来ず、複数の撮像手段により得られた各映像信号の同時刻のフレーム画像を相対的に比較する必要がある。このように簡素化を目的とした特許文献１のようなカメラ装置の正常性検出技術であっても依然として複雑な構成および処理を要する。

本発明は、このような背景の下に行われたものであって、１台のカメラ装置について的確にその正常性を検出することができるカメラ装置および映像表示システムならびに正常性検出方法を提供することを目的とする。

本発明の第一の観点は、カメラ装置である。本発明のカメラ装置は、光学レンズと、光学レンズから入射する被写体の光学映像を電気信号に変換する撮像素子と、光学レンズの焦点を調整する焦点調整手段と、焦点調整手段を制御することにより被写体の光学映像を撮像素子の位置に結像させる制御手段と、を有するカメラ装置において、制御手段は、被写体の光学映像を撮像素子の位置から所定の距離離れた位置に結像させることで撮像素子上に僅かにピントがぼけた状態の被写体の光学映像を結像させ、撮像素子上の僅かにピントがぼけた状態の被写体の光学映像により得られる撮像素子の画素値を互いに隣接する画素同士で比較する画素値比較手段と、画素値比較手段の比較結果が所定の差分を超えているときに、当該比較に係わった画素について異常の可能性有りと判定する正常性判定手段と、を有するものである。

または、制御手段が被写体の光学映像を撮像素子の位置に結像させた状態から撮像素子から所定の距離離れた位置に結像させるまでの間において変化する撮像素子の画素値を互いに隣接する画素同士で比較し、その比較結果の差分が漸減しないときには当該比較に係わった画素について異常の可能性有りと判定する動的正常性判定手段を有することもできる。

本発明の第二の観点は、映像表示システムである。本発明の映像表示システムは、本発明のカメラ装置と、本発明のカメラ装置から送信される映像信号を人の目に見える映像として表示する映像表示装置と、本発明のカメラ装置の正常性判定手段または動的正常性判定手段の判定結果を表示する正常性表示装置と、を有するものである。

本発明の第三の観点は、正常性検出方法である。本発明の正常性検出方法は、本発明のカメラ装置が実行する正常性検出方法において、被写体の光学映像を撮像素子の位置から所定の距離離れた位置に結像させることで撮像素子上に僅かにピントがぼけた状態の被写体の光学映像を結像させるステップと、撮像素子上の僅かにピントがぼけた状態の被写体の光学映像により得られる撮像素子の画素値を互いに隣接する画素同士で比較する画素値比較ステップと、画素値比較ステップの処理による比較結果が所定の差分を超えているときに、当該比較に係わった画素について異常の可能性有りと判定する正常性判定ステップと、を有するものである。

または、被写体の光学映像を撮像素子の位置に結像させた状態から撮像素子から所定の距離離れた位置に結像させるまでの間において変化する撮像素子の画素値を互いに隣接する画素同士で比較し、その比較結果の差分が漸減しないときには当該比較に係わった画素について異常の可能性有りと判定する動的正常性判定ステップを有することもできる。

本発明によれば、１台のカメラ装置について的確にその正常性を検出することができる。

本発明の実施の形態に係る映像表示システムの全体構成図である。 図１のカメラ装置のブロック構成図である。 図２のカメラ装置の画素正常性検査の原理を説明するための図でピントが合っている状態を示す図である。 図２のカメラ装置の画素正常性検査の原理を説明するための図でピント僅かにぼけている状態を示す図である。 図２のカメラ装置の焦点調整部を制御する制御部が実行するピントをぼかす動作を示すフローチャートである。 図２のカメラ装置の画素値比較部の動作を示すフローチャートである。 図２のカメラ装置の焦点調整部を制御する制御部の動作と連系した画素値比較部の動作を示すフローチャートである。

本発明の実施の形態に係る映像表示システム１は、図１に示すように、カメラ装置２と、正常性表示装置３と、映像表示装置４とを有する。カメラ装置２は、被写体５を撮像し、映像表示装置４は、カメラ装置２が撮像した被写体５の映像信号を人の目に見える映像として表示する。また、正常性表示装置３は、カメラ装置２から送出される画素正常性報知信号または画素異常報知信号を受信し、画素の正常性または画素の異常を表示する。以下では、映像表示システム１の構成要素であるカメラ装置２について詳細に説明する。

なお、カメラ装置２が送出する画素正常性報知信号または画素異常報知信号は、不図示の接点のＯＮ／ＯＦＦ信号でもよいし、あるいは不図示の論理回路のＨＩＧＨ／ＬＯＷ信号などでもよい。また、このような信号を受信する正常性表示装置３についても、どのような表示装置であってもよい。たとえば、画素が正常であるときには、カメラ装置２の内部のリレーの接点をＯＮ状態にすることで画素正常性報知信号を送出する構成とすれば、正常性表示装置３は、パイロットランプとし、画素が正常であるときには、パイロットランプが点灯または点滅するようにする。これによれば、管理者は、正常性表示装置３としてのパイロットランプが点灯または点滅していることを目視確認することで、画素が正常か否かを認識することができる。あるいは、画素が正常であるときには、カメラ装置２の内部の論理回路がＨＩＧＨ信号を送出することで画素正常性報知信号を送出する構成とすれば、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置を正常性表示装置３とし、画素が正常であるときには、正常性表示装置３としてのパーソナルコンピュータがカメラ装置２からのＨＩＧＨ信号を受け、モニタ画面上に、画素が正常であることが分かるテキスト情報または画像情報などを表示する。また、正常性表示装置３としてのパーソナルコンピュータがカメラ装置２から画素異常報知信号としてＬＯＷ信号を受けると、モニタ画面上に、画素に異常が発生したことが分かるテキスト情報または画像情報などを表示する。

また、映像表示装置４については、カメラ装置２が送出する映像信号を入力して画像をモニタ画面に表示する装置であれば、どのようなものを適用してもよい。よって、以下の説明では、正常性表示装置３および映像表示装置４の詳細な説明は省略する。

本発明の実施の形態に係るカメラ装置２は、図２に示すように、光学レンズ６と、光学レンズ６から入射する被写体５の光学映像を電気信号に変換する撮像素子７と、光学レンズ６の焦点を調整する焦点調整部８と、撮像素子７の画素の出力を取り込んで映像信号を生成する映像信号生成部９と、撮像素子７の画素値を比較して画素の正常性を検出する画素値比較部１０と、光学レンズ６、撮像素子７、焦点調整部８、映像信号生成部９、および画素値比較部１０を制御する制御部１１とを有する。

光学レンズ６は、制御部１１に制御される焦点調整部８によって焦点が調整され、被写体５の映像を光学的に撮像素子７の画素の上に結像させる。図２では、光学レンズ６を模式的に凸レンズとして図示したが、光学レンズ６は、不図示の絞り調整機構を有し、撮像素子７に入射する光の量を調整する。さらには光学レンズ６は、焦点距離を変更するズーム調整機構を有してもよい。

撮像素子７は、たとえば数百万個程度の複数の画素が縦横に並べられたものである。画素は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)またはＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）などが用いられる。撮像素子７に配設される各画素は、それぞれの画素に入射する光の強さに応じて画素値を出力する。画素値は、たとえば、画素への照射光の強度に比例する画素の出力電圧の値によって表される。

焦点調整部８は、制御部１１の制御に応じて光学レンズ６と撮像素子７との間の距離を変更する機構を有する。

映像信号生成部９は、制御部１１の制御に応じて撮像素子７の画素の出力（すなわち画素値）を取り込んで映像信号を生成する。映像信号生成部９における映像信号の生成を、たとえば数十分の１秒程度の周期で行い、映像信号生成部９により周期的に生成された映像信号を映像表示装置４で時系列的に表示することにより、人の目には動画として認識される。

画素値比較部１０は、撮像素子７の隣接する画素同士の画素値を比較することで画素の正常性を検査し、画素正常性報知信号または画素異常報知信号を正常性表示装置３に対して送出する。画素正常性報知信号または画素異常報知信号は、前述したように、画素値比較部１０の内部にある接点のＯＮ／ＯＦＦ信号でもよいし、あるいは論理回路のＨＩＧＨ／ＬＯＷ信号などでもよい。たとえば画素値比較部１０が接点のＯＮ／ＯＦＦ信号を送出する構成であれば、画素正常性報知信号は、ＯＮ信号であり、画素異常報知信号は、ＯＦＦ信号である。また、画素値比較部１０が論理回路のＨＩＧＨ／ＬＯＷ信号を送出する構成であれば、画素正常性報知信号は、ＨＩＧＨ信号であり、画素異常報知信号は、ＬＯＷ信号である。

制御部１１は、たとえば焦点調整部８を制御することにより被写体５の光学映像を撮像素子７の位置に結像させる。この際、制御部１１は、オートフォーカス制御を行うが、オートフォーカス制御自体は周知の技術であるので、説明は省略する。また、制御部１１は、撮像素子７の各画素の画素値を監視し、画素値が最大値に達するような場合、または画素値が最小値となるような場合には、不図示の絞り調整機構を調整して撮像素子７に入射する光量を増減する。

その他にも制御部１１は、映像信号生成部９が生成する映像信号の周期を制御したり、画素値比較部１０の動作タイミング等の制御を行う。

ここで、画素値比較部１０が画素の正常性を検査する原理について、図３および図４を参照しながら説明する。制御部１１は、被写体５の光学映像を撮像素子７の位置から所定の距離離れた位置に結像させることで撮像素子７上にピントが僅かにぼけた状態の被写体５の光学映像を結像させる。なお、ピントが僅かにぼけた状態とは、たとえばこのような状態の被写体５の映像を映像表示装置４によって映し出したときに、人の目には、やや輪郭が柔らかいと感じる程度の状態であり、ピントがぼけているか否かはほとんど識別困難である状態をいう。

図３の左側の図は、撮像素子７の位置にピントが合っている状態で結像した光学映像５ａを示している。図３の右側の図は、光学映像５ａの一部における４個の画素７０，７１，７２，７３の画素値を示している。図３の右側の図の例では、画素７０の画素値は、「３」、画素７１の画素値は「１０」、画素７２の画素値は「１０」、画素７３の画素値は「３」である。すなわち、画素７０，７３上には、光学映像５ａの黒い線があるので画素値は低くなり、画素７１，７２上には、光学映像５ａの黒い線が無く、背景の明るい部分があるので画素値は高くなる。

図４の左側の図は、撮像素子７の位置にピントが僅かにぼけている状態で結像した光学映像５ｂを示している。図４の右側の図は、光学映像５ｂの一部における４個の画素７０，７１，７２，７３の画素値を示している。図４の右側の図の例では、画素７０の画素値は、「５」、画素７１の画素値は「８」、画素７２の画素値は「８」、画素７３の画素値は「５」である。すなわち、図４の例では、画素７０，７３上には、光学映像５ｂの黒い線があるがピントがぼけているので黒い線は画素７１，７２上にも及んでいる。このため、図４における画素７０〜７３の画素値は、図３の例よりも平均化されている。

すなわち、図４の例のように、ピントが僅かにぼけている状態では、映像５ｂの各部位における明度の差は小さくなると共に、映像５ｂと背景との境界もぼやけているため明度の差は小さくなる。このため、図３の例のように、隣接する画素同士で一方が明度の小さい領域に入り、他方が明度の大きい領域に入るという状況も無くなる。これにより、図４の例では、隣接する画素の画素値は差分が小さくなる。

このように、ピントが合っている光学映像５ａが撮像素子７の位置に結像している図３の例の場合と、ピントが僅かにぼけている光学映像５ｂが撮像素子７の位置に結像している図４の例の場合とを比べると、図４の例の方が図３の例に比べて隣接する画素同士の画素値の差分が小さくなる。このような状況下において、隣接する画素同士の画素値の差分が所定の値よりも大きい場合には、隣接する画素同士のいずれか一方が異常であると判定する。

このようにして、画素値比較部１０は、撮像素子７の位置の僅かにピントがぼけた状態の被写体５の光学映像５ｂにより得られる撮像素子７の画素値を互いに隣接する画素同士で比較し、その比較結果が所定の差分を超えているときに、当該比較に係わった画素について異常の可能性有りと判定する。なお、図３，図４の例では、白黒画像の例を示したが、カラー画像であれば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各画素の画素値をそれぞれ比較する。

ここで、撮像素子７の位置に結像した被写体５の光学映像５ａのピントを僅かにぼかして光学映像５ｂとする制御部１１の動作を図５のフローチャートを参照しながら説明する。図５のフローチャートにおける「ＳＴＡＲＴ」の条件は、カメラ装置２が動作している状態であるという条件である。「ＳＴＡＲＴ」の条件が満たされると、フローは、ステップＳ１に進む。

ステップＳ１において、制御部１１は、周知のオートフォーカス制御により、被写体５の光学映像を撮像素子７の位置に結像させると、フローは、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、制御部１１は、光学レンズ６を光軸に沿って移動させることにより、被写体５の結像位置を移動させると、フローは、ステップＳ３に進む。なお、ここでは、結像位置の移動距離はＤ（ミリメートル）とする。

ステップＳ３において、制御部１１は、被写体５の結像位置を距離Ｄだけ移動完了したか否かを判定する。ステップＳ３において、距離Ｄの移動が完了したと判定されると、処理を終了する（ＥＮＤ）。一方、ステップＳ３において、距離Ｄの移動が完了していないと判定されると、フローは、ステップＳ２に戻る。

このようにして、制御部１１は、僅かにピントがぼけた状態の被写体５の光学映像を撮像素子７の位置に結像させる。

次に、画素値比較部１０における画素の正常性または異常の報知の動作について図６のフローチャートを参照しながら説明する。図６のフローチャートにおける「ＳＴＡＲＴ」の条件は、カメラ装置２が動作中であり撮像素子７の画素が画素値を出力している状態であるという条件である。図６のフローチャートにおいて「ＳＴＡＲＴ」の条件が満たされると、フローは、ステップＳ１０に進む。なお、図６のフローチャートにおいて、「ＳＴＡＲＴ」から「ＥＮＤ」までの処理は、１周期分の処理であり、フローが「ＥＮＤ」となったときに、「ＳＴＡＲＴ」の条件が満たされているときには、「ＳＴＡＲＴ」から「ＥＮＤ」までの処理が繰り返し実行される。なお、画素値比較部１０が送出する画素正常性報知信号または画素異常報知信号は、説明の便宜上、上述した接点のＯＮ／ＯＦＦ信号であるとして説明する。

ステップＳ１０において、画素値比較部１０は、撮像素子７の画素の画素値を取得して、フローは、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１において、画素値比較部１０は、取得した画素の画素値について、互いに隣接する画素同士で比較し、フローは、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２において、画素値比較部１０は、全ての画素について比較が完了したか否かを判定する。ステップＳ１２において、全ての画素について比較が完了したと判定されると、フローは、ステップＳ１３に進む。一方、ステップＳ１２において、未だ全ての画素について比較が完了していないと判定されると、フローは、ステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１３において、画素値比較部１０は、ステップＳ１１の比較結果において、全ての画素の画素値の比較結果が所定の差分の範囲内か否かを判定する。ステップＳ１３において、全ての画素の画素値の比較結果が所定の差分の範囲内であると判定されると、ステップＳ１４に進む。一方、ステップＳ１３において、一部の画素については、画素値の比較結果が所定の差分の範囲を超えていると判定されると、フローは、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１４において、画素値比較部１０は、画素正常性報知信号として接点ＯＮ信号を出力して処理を終了する（ＥＮＤ）。

ステップＳ１５において、画素値比較部１０は、画素異常報知信号として接点ＯＦＦ信号を出力して処理を終了する（ＥＮＤ）。

このように、画素値比較部１０は、カメラ装置２が動作中であるときには、図６のフローチャートの処理を繰り返し実行することにより、撮像素子７の画素の正常性を検査する。画素値比較部１０が画素正常性報知信号または画素異常報知信号を正常性表示装置３に送出すると、正常性表示装置３は、「画素正常」または「画素異常」のいずれかを表示する。管理者は、正常性表示装置３の表示によって、撮像素子７の画素の状態を認識することができる。

次に、カメラ装置２の焦点調整部８を制御する制御部１１の動作と連係した画素値比較部１０の動作を図７のフローチャートを参照しながら説明する。画素値比較部１０の図７のフローチャートの動作は、図５のフローチャートで説明した撮像素子７の位置に結像した被写体５の光学映像５ａのピントを僅かにぼかす制御部１１の動作と連系して実施される。よって、図７のフローチャートの動作は、たとえばカメラ装置２が起動されるタイミングで行うことができる。そして、カメラ装置２が動作中は、図６のフローチャートの動作が実行されるようにする。

まず、制御部１１および画素値比較部１０が図７のフローチャートの処理を行うことにより、撮像素子７の画素の正常性を検査する原理について説明する。図７のフローチャートの処理は、被写体５の光学映像が制御部１１のオートフォーカス制御により、撮像素子７の位置に結像されている状態から結像位置が距離Ｄまで移動する間に、ｎ回にわたり、撮像素子７の互いに隣接する画素の画素値を比較する。これによれば、撮像素子７の位置に結像していた被写体５の光学映像は、徐々にピントがぼけて行く。よって、徐所にピントがぼけていく過程でｎ回にわたり比較した画素値の差分は、漸減するのが正常である。画素値比較部１０は、この漸減の様子を調べることで、漸減しない場合には、画素に異常が発生していると判定する。なお、上記のｎの値は、たとえば４回程度である。

図７のフローチャートでは、図５のフローチャートに対応し、制御部１１が実行するフローについては、図５と同じステップ番号を括弧内に付与し、処理の内容を二重線で囲んである。図７のフローチャートにおける「ＳＴＡＲＴ」の条件は、カメラ装置２が起動され、制御部１１が未だ図５のフローチャートの動作を開始していないという条件である。図７のフローチャートの動作において、「ＳＴＡＲＴ」の条件が整うと、フローは、ステップＳ１に進む。

ステップＳ１において、制御部１１は、焦点調整部８を制御して撮像素子７の位置に被写体５の光学映像を結像させ、フローは、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０において、画素値比較部１０は、撮像素子７の画素の画素値を取得して、フローは、ステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１において、画素値比較部１０は、撮像素子７の互いに隣接する画素の画素値を比較して、フローは、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２において、画素値比較部１０は、撮像素子７の全ての画素について画素値の比較が完了したか否かを判定する。ステップＳ２２において、全ての画素について画素値の比較が完了したと判定されると、フローは、ステップＳ２３に進む。一方、ステップＳ２２において、未だ全ての画素について画素値の比較が完了していないと判定されると、フローは、ステップＳ２１に戻る。

ステップＳ２３において、画素値比較部１０は、撮像素子７の画素の画素値の比較結果を不図示のメモリに記憶して、フローは、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２において、制御部１１は、被写体５の光学映像の結像位置を撮像素子７の位置から移動させ、フローは、ステップＳ２４に進む。

ステップＳ２４において、画素値比較部１０は、制御部１１に制御された焦点調整部８が被写体５の光学映像の結像位置をｎ分のＤまで移動を完了したか否かを判定する。ステップＳ２４において、結像位置がｎ分のＤまで移動を完了したと判定すると、フローは、ステップＳ３に進む。一方、ステップＳ２４において、未だ結像位置がｎ分のＤまで移動を完了していないと判定されると、フローは、ステップＳ２に戻る。

ステップＳ３において、制御部１１は、被写体５の光学映像の結像位置を距離Ｄまで移動が完了したか否かを判定する。ステップＳ３において、結像位置が距離Ｄまで移動が完了したと判定されると、フローは、ステップＳ２５に進む。一方、ステップＳ３において、結像位置が未だ距離Ｄまで移動が完了していないと判定されると、フローは、ステップＳ２０に戻る。このとき、制御部１１と画素値比較部１０とは連系しているので、画素値比較部１０は、制御部１１がステップＳ３で「Ｎｏ」と判定したことを受け、フローをステップＳ２０に戻す。一方、制御部１１は、画素値比較部１０がステップＳ２０〜Ｓ２３の処理を実行するのを待ってからステップＳ２のフローに移行する。

ステップＳ２５において、画素値比較部１０は、ステップＳ２３で不図示のメモリに記憶しておいた画素値の比較結果を時系列順に読み出して、フローは、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ２６において、画素値比較部１０は、ステップＳ２５でメモリから時系列順に読み出した画素値の比較結果を参照し、差分は漸減しているか否かを判定する。ステップＳ２６において、差分は漸減していると判定されると、ステップＳ２７に進む。一方、ステップＳ２６において、差分は漸減していないと判定されると、フローは、ステップＳ２８に進む。

ステップＳ２７において、画素値比較部１０は、画素正常性報知信号として接点ＯＮ信号を出力して処理を終了する（ＥＮＤ）。

ステップＳ２８において、画素値比較部１０は、画素異常報知信号として接点ＯＦＦ信号を出力して処理を終了する（ＥＮＤ）。

このように、画素値比較部１０は、カメラ装置２の起動時には、図７のフローチャートの処理を実行し、カメラ装置２が動作中であるときには、図６のフローチャートの処理を繰り返し、実行することにより、撮像素子７の画素の正常性を検査する。このように、図６のフローチャートの処理と、図７のフローチャートの処理と、２パターンで画素正常性の検査を行うことにより、画素正常性の検査の精度を高めることができる。

たとえば、図６のフローチャートの処理によれば、被写体５が長時間動かないものである場合、撮像素子７の画素の画素値も変化しない。したがって、たとえば撮像素子７の画素に、同じ画素値を出し続ける故障が発生した場合には、画素の異常が見逃される場合もある。これに対し、図７のフローチャートの処理によれば、たとえ被写体５が長時間動かないものであっても、被写体５の結像位置が動的に変化する。これによれば、被写体５が動かない場合でも被写体５の結像位置が動くので、撮像素子７の画素の画素値も動的に変化する。したがって、図７のフローチャートの処理によれば、画素値が全く変化しない画素は、故障と判定することができる。このように、図６のフローチャートの処理では見逃される可能性がある同じ画素値を出し続けている故障した画素についても、図７のフローチャートの処理によれば確実に検出することができる。

（その他の実施の形態）
上述した実施の形態では、光学レンズ６が絞り調整機構を有するように説明したが、絞り調整機構は、光学レンズ６とは別に設けてもよい。あるいは、絞り調整機構は省略し、代わりに、撮像素子７の利得を調整してもよい。

映像信号生成部９が送出する映像信号を映像表示装置４のモニタ画面に表示する例を説明したが、その他にも、映像信号生成部９が送出する映像信号を不図示の画像解析装置に入力することで、管理者がモニタ画面を目視確認することなく、被写体５の状態を自動的に監視したり、異常発生に対応するための各種機器が自動的に起動するようにしてもよい。

また、図１に示す映像表示システム１の全体構成では、説明を分かり易くするために、カメラ装置２、正常性表示装置３、および映像表示装置４とに分けたが、これらの構成要素を互いに組み合わせてもよい。たとえば、正常性表示装置３に映像表示装置４の機能を備えてもよいし、反対に、映像表示装置４に正常性表示装置３の機能を備えてもよい。

また、カメラ装置２、正常性表示装置３、映像表示装置４のいずれかまたは複数の設置位置が離れている場合には、その間を無線通信やネットワーク等によって接続してもよい。

また、図２の例では、カメラ装置２が画素値比較部１０を有し、自己診断機能を有するカメラ装置２であるが、カメラ装置２の画素値比較部１０を正常性表示装置３に設けてもよい。これによれば、カメラ装置２は、市販品を利用することができるため、安価かつ短期間に映像表示システム１を実現することができる。

また、カメラ装置２における映像信号生成部９、画素値比較部１０、および制御部１１は、情報処理装置が予めインストールされている所定のプログラムを実行することによって実現することができる。このような情報処理装置は、たとえば、メモリ、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、入出力ポートなどを有する。情報処理装置のＣＰＵは、メモリなどから所定のプログラムとして制御プログラムを読み込んで実行する。これにより、情報処理装置には、上述した映像信号生成部９、画素値比較部１０、および制御部１１が実現される。なお、ＣＰＵの代わりにＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)などを用いてもよい。

また、上述の所定のプログラムは、映像表示システム１の出荷前に、情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであっても、映像表示システム１の出荷後に、情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。また、プログラムの一部が、映像表示システム１の出荷後に、情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。映像表示システム１の出荷後に、情報処理装置のメモリなどに記憶されるプログラムは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に記憶されているものをインストールしたものであっても、インターネットなどの伝送媒体を介してダウンロードしたものをインストールしたものであってもよい。

また、上述の所定のプログラムは、情報処理装置によって直接実行可能なものだけでなく、ハードディスクなどにインストールすることによって実行可能となるものも含む。また、圧縮されたり、暗号化されたりしたものも含む。

このように、情報処理装置とプログラムによって映像表示システム１の制御機能を実現することにより、大量生産や仕様変更（または設計変更）に対して柔軟に対応可能となる。

なお、情報処理装置が実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであってもよいし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであってもよい。

１…映像表示システム、２…カメラ装置、３…正常性表示装置、４…映像表示装置、６…光学レンズ、７…撮像素子、８…焦点調整部（焦点調整手段）、９…映像信号生成部、１０…画素値比較部（画素値比較手段、正常性判定手段、動的正常性判定手段）、１１…制御部（制御手段、画素値比較手段の一部、正常性判定手段の一部、動的正常性判定手段の一部）

Claims (5)

1. 光学レンズと、前記光学レンズから入射する被写体の光学映像を電気信号に変換する撮像素子と、前記光学レンズの焦点を調整する焦点調整手段と、前記焦点調整手段を制御することにより前記被写体の光学映像を前記撮像素子の位置に結像させる制御手段と、を有するカメラ装置において、
   前記制御手段は、前記被写体の光学映像を前記撮像素子の位置から所定の距離離れた位置に結像させることで前記撮像素子上に僅かにピントがぼけた状態の前記被写体の光学映像を結像させ、
   前記撮像素子上の僅かにピントがぼけた状態の前記被写体の光学映像により得られる前記撮像素子の画素値を互いに隣接する画素同士で比較する画素値比較手段と、
   前記画素値比較手段の比較結果が所定の差分を超えているときに、当該比較に係わった画素について異常の可能性有りと判定する正常性判定手段と、
   を有する、
   ことを特徴とするカメラ装置。
2. 請求項１記載のカメラ装置において、
   前記制御手段が前記被写体の光学映像を前記撮像素子の位置に結像させた状態から前記撮像素子から所定の距離離れた位置に結像させるまでの間において変化する前記撮像素子の画素値を互いに隣接する画素同士で比較し、その比較結果の差分が漸減しないときには当該比較に係わった画素について異常の可能性有りと判定する動的正常性判定手段を有する、
   ことを特徴とするカメラ装置。
3. 請求項１または２記載のカメラ装置と、
   請求項１または２記載のカメラ装置から送信される映像信号を表示する映像表示装置と、
   請求項１または２記載のカメラ装置の前記正常性判定手段または前記動的正常性判定手段の判定結果を表示する正常性表示装置と、
   を有する、
   ことを特徴とする映像表示システム。
4. 請求項１または２記載のカメラ装置が実行する正常性検出方法において、
   被写体の光学映像を撮像素子の位置から所定の距離離れた位置に結像させることで前記撮像素子上に僅かにピントがぼけた状態の前記被写体の光学映像を結像させるステップと、
   前記撮像素子上の僅かにピントがぼけた状態の前記被写体の光学映像により得られる前記撮像素子の画素値を互いに隣接する画素同士で比較する画素値比較ステップと、
   前記画素値比較ステップの処理による比較結果が所定の差分を超えているときに、当該比較に係わった画素について異常の可能性有りと判定する正常性判定ステップと、
   を有する、
   ことを特徴とする正常性検出方法。
5. 請求項４記載の正常性検出方法において、
   前記被写体の光学映像を前記撮像素子の位置に結像させた状態から前記撮像素子から所定の距離離れた位置に結像させるまでの間において変化する前記撮像素子の画素値を互いに隣接する画素同士で比較し、その比較結果の差分が漸減しないときには当該比較に係わった画素について異常の可能性有りと判定する動的正常性判定ステップを有する、
   ことを特徴とする正常性判定方法。

Images