JP2021099387A - ワイヤレスカメラシステムおよびワイヤレスカメラシステムの駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】信号伝送手段および電力伝送手段がともにワイヤレスであるカメラシステムにおいて、太陽光が照射されない環境において使用できないという課題、および、太陽光が照射される環境に設置されていても、撮影対象への照明を行いながらの撮影など多くの電力を必要とする条件での撮影ができない。【解決手段】撮影した画像をワイヤレスで伝送する画像撮影ターミナルの有する発電パネルにレーザ光を照射することにより電力を伝送する際に、発電パネルの周囲に配置した電力伝送に用いるレーザ光の波長とは異なる波長を発光するガイドマーカーの画像を撮影した画像からの情報に基づいて、発電パネルに照射する際に用いるズームレンズの倍率およびレーザ光の位置を調整する。【選択図】図１

Description

本発明は、カメラが撮影した画像をサーバーなどへの伝送方法がワイヤレスであることに加え、カメラに供給する電力配線もワイヤレスであるカメラを有するワイヤレスカメラシステムおよびワイヤレスカメラシステムの駆動方法に関するものである。

近年のセキュリティ（安全）意識の高まりや警備の省力化の要求から、監視用の動画や静止画像のカメラ（監視カメラ）を用いた監視システムの設置要求は高まり、カメラの設置要求は増加傾向にある。そして、人工知能（ＡＩ）などの技術の発展・普及により、画像認識技術さらに人物認識技術の精度およびその処理性能は急速に発展しており、カメラの台数が増えても処理を行うことが可能となっている。
一方、４Ｇおよび５Ｇといったワイヤレス通信技術の発展により、データ転送は従来よりも大きな容量のデータを転送することが可能となり、カメラにより撮影した画像は高精細画像であってもワイヤレス伝送が容易となっている。

しかしながら、カメラを駆動させるためには、電力が必要である。カメラに電力を供給する手法として、監視カメラにソーラーパネルを具備する方法がある（特許文献１）。しかしながら、ソーラーパネルは太陽光の受光が可能な状態でなければ発電を行うことができないので、撮影対象に照明を行いながらのカメラ連続使用は多くの電力を必要とするため実現が困難である。また、ソーラーパネルを具備するカメラは、太陽光の受光が困難な場所での使用はできない。

太陽光の受光が困難な場所でのカメラの使用を可能とする方法として、光ファイバーを介して電力を伝送するカメラも提案されている（特許文献２）。しかしながらこのカメラにおいては、有線の光ファイバーを接続する必要があるので、あらかじめ光ファイバーが施工されている環境へのカメラ設置は容易であるが、光ファイバーが施工されていない環境へのカメラ設置においては、光ファイバーの施工工事を行う必要があるので、電力線の施工工事を行うことと同様の準備が必要となる。そのため、カメラの使用目的がオリンピック開催期間などの一時的な場合においては、高コストとなってしまうことに加え、カメラ台数が多い場合などにおいては施工工事の期間も長くかかってしまうという欠点がある。

特許第６２９１６５７号明細書 特許第５７６４５８３号明細書

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、信号伝送手段および電力伝送手段がともにワイヤレスであるカメラシステムにおいて、太陽光が照射されない環境において使用できないという課題、および、太陽光が照射される環境に設置されていても、夜間に照明を発光しながらのカメラ連続使用など多くの電力を必要とする条件での撮影ができないという課題を解決する。

かかる課題を解決するため本発明は、撮影した画像を伝送する無線信号伝送手段および光発電パネルを有する画像撮影ターミナルと、レーザ光をカメラ装置の光発電パネルに照射することにより画像撮影ターミナルに電力を伝送する光給電ターミナルとを有し、前記画像撮影ターミナルの光発電パネルの周囲にガイドマーカーが具備されており、光給電ターミナルは前記ガイドマーカーの画像を撮影する撮像素子を有しており、電力伝送に用いられるレーザ光の照射位置は、前記光給電ターミナルにより前記ガイドマーカーを撮影した画像情報に基づいて調整することにより、太陽光が照射されない環境において使用できないという課題、および、太陽光が照射される環境に設置されていても、夜間に照明を発光しながらのカメラ連続使用など多くの電力を必要とする条件での撮影ができないという課題を解決する。

以上のように、本発明によれば、太陽光が照射されない環境においても使用することが可能である信号伝送手段および電力伝送手段がワイヤレスであるカメラシステムを提供する。また、本発明は、夜間に照明を発光しながらのカメラ連続使用など多くの電力を必要とするカメラにおいても、信号伝送手段および電力伝送手段がワイヤレスであるカメラシステムを提供する。さらに、本発明は、信号伝送手段および電力伝送手段がワイヤレスであるカメラシステムを提供するので、複数のカメラを設置する際においても、有線ケーブルの施工工程を伴わないので短期間で設置が可能となる。さらに、本発明によるカメラは、設置工程が簡易であることに加え、取り外し工程も簡易である。

本発明によるカメラは、設置工程および取り外し工程が簡易であるため、短期間の用途に適している。したがってレンタル用途などにおいても適したカメラとなる。

本発明の第１の実施の形態によるワイヤレスカメラシステムの概略構成図である。 本発明の第１の実施の形態における光発電パネルとガイドマーカーの搭載例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態におけるカメラ＋ビーム制御ユニットの使用方法を示す図である。 本発明の第１の実施の形態におけるカメラ＋ビーム制御ユニットの使用方法を示す図である。 本発明のレーザ照射位置調整方法を示す図である。 本発明のレーザ照射位置調整方法を示す図である。 本発明のレーザ照射位置調整方法を示す図である。 本発明のレーザ照射位置調整方法を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における電力供給方法のフロー図である。 本発明の第１の実施の形態における光発電パネルとガイドマーカーの第２の搭載例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における光発電パネルとガイドマーカーの第２の搭載例におけるガイドマーカーの観察図である。 本発明の第１の実施の形態における光発電パネルとガイドマーカーの第２の搭載例においてレーザ光束に遮蔽物がある場合のガイドマーカーの観察図である。 本発明の第２の実施の形態によるワイヤレスカメラシステムの概略構成図である。 本発明の第２の実施の形態における電力供給方法のフロー図である。

本発明の第１の実施の形態によるワイヤレスカメラシステム１０１の概略構成図を図１に示す。図１に示すワイヤレスカメラシステム１０１は、監視カメラ（セキュリティカメラ）として静止画あるいは動画を撮影する画像撮影ターミナル２１と、画像撮影ターミナル２１に電力をワイヤレスで伝送する光給電ターミナル１１と、画像撮影ターミナル２１が撮影した静止画あるいは動画を受信して処理、あるいは保存、さらにあるいはデータ転送を行うデータセンター１０よりなる。また、光給電ターミナル１１とデータセンター１０との間も有線あるいは無線による通信がなされる。ここで図１にワイヤレスカメラシステム１０１においては、光給電ターミナル１１とデータセンター１０が独立した形態となっているが、データセンター１０の機能が光給電ターミナル１１に含まれることも可能である。ここで画像撮影ターミナル２１は、電力供給および静止画あるいは動画データの転送、さらには制御命令の送受信がともにワイヤレスで可能なターミナルである。したがって、設置工程および取り外し工程が簡易である。

画像撮影ターミナル２１の概略構成の説明を行う。画像撮影ターミナル２１は、監視カメラ（セキュリティカメラ）の目的に対応する静止画あるいは動画を撮影するカメラ２２およびカメラ２２に接続され撮影対象の画像を取得するレンズ２３を有している。そして、撮影対象をはっきりと撮影することなどの目的として撮影用照明３２を有している。なお、撮影用照明３２は、本発明において必須の要件ではない。また、光給電ターミナル１１より発光されるレーザ光束３０を受光し電力エネルギに変換する光発電パネル２５を有しており、光発電パネル２５が発電した電力は、電力コントローラー２６に伝送され、コントローラー２４に供給される。光発電パネル２５が発電した電力は、また、蓄電池２７に蓄えることも可能であり、電力コントローラー２６は、蓄電池２７に蓄えられている電力量をモニターするとともに、電力の配分などを行う。本発明の第１の実施例においては、光発電パネル２５の材料をシリコン系材料よりなる光発電パネルであるとする。

ここで、画像撮影ターミナル２１は蓄電池２７を有しているので、光給電ターミナル１１より電力が供給されていない時であっても、蓄電池２７に充電された電力によりカメラ２２の稼働が可能となっている。また、画像撮影ターミナル２１のカメラ２２により撮影した画像は、コントローラー２４を介して、通信ユニット２９よりデータセンター１０に伝送される。通信ユニット２９とデータセンター１０との間で送受信される信号としては、カメラ２２の撮影時間、撮影条件などカメラ制御信号、蓄電池２７の電力量および光給電ターミナル１１からの電力供給情報あるいは光給電ターミナル１１への制御信号などの情報がある。

画像撮影ターミナル２１には、人感センサー４０が配置されており、光給電ターミナル１１からの電力伝送に用いるレーザ光束３０の光路内に人が立ち入っているかの情報を検知する機能を有しており、人感センサー４０により人立ち入りの信号の検出が発報された際には、電力伝送に用いるレーザ光を消灯するあるいは発光しないという対応を行うように情報伝送がなされる。

光発電パネル２５は、ガイドマーカー２８とともに、光発電パネル搭載台３１に搭載されている。光発電パネル２５とガイドマーカー２８の光発電パネル搭載台３１への搭載例を図２に示す。ガイドマーカー２８は図２に示すように例えば矩形形状の光発電パネル２５の４つの角の位置を示すように４つのガイドマーカー２８が配置されている。そしてガイドマーカー２８は、例えば可視光波長である波長６５０ｎｍの赤色を発色するＬＥＤよりなり、電力供給を目的として光給電ターミナル１１より発光されるレーザ光の波長とは異なる波長を用いることとする。

図１に示す光給電ターミナル１１は、電力供給を目的として画像撮影ターミナル２１の光発電パネル２５にレーザ光を照射するレーザ光のレーザ光源１５を有し、レーザ光源１５から出射したレーザ光を、光ファイバー１８を用いてカメラ＋ビーム制御ユニット１２に導入する。カメラ＋ビーム制御ユニット１２は、ズームレンズ１３を介して、電力供給を目的として画像撮影ターミナル２１の光発電パネル２５にレーザ光束３０を照射する。

光給電ターミナル１１は、角度調整を行うことができる雲台１４に搭載されている。また光給電ターミナル１１には、通信ユニット１７を有しており、画像撮影ターミナル２１の蓄電池２７の電力容量の情報、人感センサー４０の情報などの情報伝達を、データセンター１０を介して画像撮影ターミナル２１と行う。

光給電ターミナル１１には、人感センサー４１が配置されており、光給電ターミナル１１からの電力伝送に用いるレーザ光束３０の光路内に人が立ち入っているかの情報を検知する機能を有しており、人感センサー４１により人立ち入りの信号の検出が発報された際には、電力伝送に用いるレーザ光源１５を消灯するあるいは発光しないという対応を行う。

本発明の第１の実施例においては、レーザ光源１５より発光されるレーザ光の波長を８０８ｎｍの近赤外光とする。レーザ光の波長を８０８ｎｍとすることにより、シリコン系材料よりなる光発電パネル２５が効率よく発電を行う。８０８ｎｍの波長を選択する理由は、高出力の半導体レーザが安価な波長帯域であるとともに、シリコン製太陽電池材料との相性も良いためである。レーザ光源１５は、ＢＷＴ Ｂｅｉｊｉｎｇ ＬＴＤ社により、ファイバー出力のＫ８０８ＤＮ２ＲＮ−１５０．０Ｗという出力が１５０Ｗでファイバー出力する光源を用いた。光ファイバー１８は具体的には、三菱電線株式会社より市販されている方形コア光ファイバーの使用が可能であり、光ファイバーコアの形状が３５０ミクロンメートル×３５０ミクロンメートルの正方形である型番：ＳＴ３５０ＳＱＧなどのマルチモードの光ファイバーなどを用いることにより、正方形の光発電面を有する光発電素子２５に、正方形でフラットな強度プロファイルのレーザ光を照射することができる。

図３と図４を用いて、ズームレンズ１３を介して画像撮影ターミナル２１の光発電パネル２５にレーザ光束３０を照射するカメラ＋ビーム制御ユニット１２の概略構成についての説明を行う。

カメラ＋ビーム制御ユニット１２は、ズームレンズ１３の結像面に撮像素子５１が配置されており、ズームレンズ１３を介して観察される画像を取得する。ズームレンズ１３と撮像素子５１との間には、レーザ光束３０の波長を反射しガイドマーカー２８の波長を透過する分光ミラー５２と、レーザ光束３０の波長を透過せずガイドマーカー２８の波長を透過するブロックフィルター６０が配置されている。本発明の第１の実施例においては、レーザ光源１５より発光されるレーザ光の波長を８０８ｎｍとし、ガイドマーカー２８の波長を６５０ｎｍとしているので、分光ミラー５２は例えば７５０ｎｍ以上の光を反射する分光ミラーとし、ブロックフィルター６０は７５０ｎｍ以下の波長を透過するブロックフィルターを使用する。この構成とすることにより、ガイドマーカー２８の観察画像の光束３３は、図３に示すように撮像素子５１に入射し、光発電パネル搭載台３１に搭載されているガイドマーカー２８の画像を観察することができる。

カメラ＋ビーム制御ユニット１２は、光ファイバー１８のファイバーコネクタ５８より出射されるレーザ光をコリメートレンズ５７によりほぼ平行光化した後、ミラー５６および可動ミラー５５を介してスキャンレンズ５４に入射する。スキャンレンズ５４に入射した光は、ミラー５３により反射した後、ズームレンズ１３の結像面６１付近に集光スポットを形成する。レーザ光は、ズームレンズ１３の結像面６１付近に集光スポットを形成した後、分光ミラー５２により反射した後、ズームレンズ１３を介して、光発電パネル搭載台３１に搭載されている光発電パネル２５に照射される。

ここで、本発明の第1の実施例においては、光ファイバー１８に方形コア光ファイバーを用いているので、ズームレンズ１３の結像面６１付近の集光スポットは、コリメートレンズ５７およびスキャンレンズ５４の組み合わせにより決定される倍率の矩形形状のスポットとなり、ズームレンズ１３により光発電パネル２５の大きさに調整された矩形形状パターンのレーザ光が光発電パネル２５に照射される。光発電パネル２５に照射されるレーザ光束３０の大きさは、ズームレンズ１３のズーム倍率を調整することにより光発電パネル２５の大きさに調整がなされる。また、光発電パネル２５に照射されるレーザ光束３０の位置は、可動ミラー５５の角度を調整することにより光発電パネル２５の位置に調整がなされる。

本発明においては、ズームレンズ１３のズーム倍率の調整および可動ミラー５５の角度の調整は撮像素子５１により観察されるガイドマーカー２８の画像により調整がなされる。可動ミラー５５の可動方向５９は、レーザ光束３０の照射位置が光発電パネル２５の主面内の２方向の調整が可能な２方向とする。可動ミラー５５に１軸の角度が可変であるガルバノミラー部材などを用いた場合には、２つのガルバノミラー部材を組合わせて用いる。

本発明においては、ガイドマーカー２８の発光する波長と、レーザ光の波長とを異なる波長とすることにより、分光ミラー５２により撮像素子５１にて観察を行う波長と、光発電パネル２５に照射するレーザ光を容易に高効率で分離することができることとなる。

図５を用いて、撮像素子５１により観察される像と、結像面６１におけるレーザ光集光スポットとの関係を説明する。ズームレンズ１３は、ガイドマーカー２８の波長である６５０ｎｍとレーザ光の波長８０８ｎｍの２つの波長の光に関して、軸上色収差が存在しないレンズを用いている。撮像素子５１により観察されるガイドマーカー２８の観察像が合焦状態にあるとすると、撮像素子５１の位置は、ズームレンズ１３による光発電パネル搭載台３１の結像面となっている。そして、結像面６１は８０８ｎｍの波長の光におけるズームレンズ１３による光発電パネル搭載台３１の結像面となっている。したがって、結像面６１に、８０８ｎｍの波長のレーザ光が焦点を結んでいるレーザ光束３０は光発電パネル搭載台３１上に結像する。ここで、上述したように、光ファイバー１８に方形コア光ファイバーを用いているので、ズームレンズ１３の結像面６１付近に集光スポットは、コリメートレンズ５７およびスキャンレンズ５４の組み合わせにより決定される倍率の矩形形状のスポットとなるので、光発電パネル搭載台３１上に結像するレーザ光束３０の結像する像も矩形となる。撮像素子５１の位置と結像面６１はともに同一のズームレンズ１３による結像面であるので、焦点状態のみではなく２次元の位置についても相関関係がある。したがって、光軸の中心付近にレーザ光束３０の矩形の集光スポットが位置している場合においては、撮像素子５１により観察される画像の中心付近に位置する光発電パネル搭載台３１上の位置にレーザ光束３０の集光像が位置する。つまり、撮像素子５１により観察される画像においては、８０８ｎｍの波長は観察することはできないが、結像面６１のどこにレーザ光束３０の矩形の集光スポットが位置しているかの情報がわかれば、すなわち、可動ミラーの位置と観察画像との相関情報が既知であれば、図５に破線で示すように、観察画像１５１のフレームに対するレーザ光束３０の矩形の集光スポットが位置１３０を知ることができる。

次に、図６から図８を用いて、光発電パネル２５に照射されるレーザ光束３０の大きさおよび位置の調整方法を説明する。本発明においては、ズームレンズ１３の初期状態は低倍率の状態としておく。低倍率の状態とする理由は、雲台１４の位置が少々ずれている場合などにおいても、撮影した画像においてガイドマーカー２８が確実に撮影されることを目的としている。

図６にズームレンズ１３の初期状態の低倍率の状態として撮影した画像１５１を示す。図６に示した画像においては、実際に観察される像は、実線で示したガイドマーカー２８の４つの観察像１２８のみであるが、光発電パネル搭載台３１における光発電パネル２５の位置とガイドマーカー２８の位置は既知であるので、光発電パネル２５は観察されないが、破線１２５に示す位置に光発電パネル２５が位置していることは推定することができる。また図５に示したように可動ミラー５５の位置が初期状態である時におけるレーザ光束３０の結像面６１における集光スポットの位置１３０も既知である。なお、図６から図８に示す撮像画像および本発明の撮像素子５１による撮影は、波長６５０ｎｍの可視光帯域の光を発光するガイドマーカー２８の位置のみを撮影することが目的であるので、撮影条件としてシャッター時間を短くするなどの暗い画像が撮影できる条件とし、光を発光するガイドマーカー２８以外の部分は輝度がほとんどゼロとなる条件での撮影を行う。

次に図６に示したガイドマーカー２８の４つの観察像１２８から、ズームレンズ１３の倍率は、観察像１２８から推定される光発電パネル２５の位置１２５の大きさがレーザ光束３０の結像面６１における集光スポットの位置１３０の大きさと同じになる倍率である。図６に示した例において破線１２５の大きさは、破線１３０の大きさに比較して１／４の大きさであるので、ズームレンズ１３の倍率が４倍になるように調整を行う。なお、ズームレンズ１３の倍率を変更した後に、観察像１２８が観察視野内に含まれないことが想定される場合には、雲台１４の位置を観察像１２８が観察視野内に含まれるように調整する。

ズームレンズの大きさを調整後に撮影した画像を図７に示す。図７においては、ズームレンズの倍率を調整した後の撮影画像であるので、ガイドマーカー２８の４つの観察像１２８から推定される光発電パネル２５の位置１２５とレーザ光束３０の結像面６１における集光スポットの位置１３０の大きさは同じになっている。集光スポットの位置１３０は、可動ミラー５５の調整がなされていないので、レーザ光を発光させた場合に結像面６１に集光する集光スポットの位置１３０は画像１５１のほぼ中心に位置している。図７におけるガイドマーカー２８の４つの観察像１２８から推定される光発電パネル２５の位置１２５は、可動ミラー５５の調整目標位置であるので、図７により観察される位置１２５の座標情報に基づいて可動ミラー５５の位置を調整する。

調整後の可動ミラー５５の位置に応じてレーザ光を発光させた場合に結像面６１に集光する集光スポットの位置１３０情報を図８に示すが稼働ミラー５５の調整により、ガイドマーカー２８の４つの観察像１２８から推定される光発電パネル２５の位置１２５とレーザ光束３０の結像面６１における集光スポットの位置１３０を重ねることができることとなる。なお、この状態においては、レーザ光源１５は発光していない。つまり、本発明においては、レーザ光源１５を発光した状態において、可動ミラー５５の位置調整を行わないので、レーザ光束３０が光発電パネル２５ではない領域に照射される危険性は低い。

本発明においては、ガイドマーカー２８の撮影とレーザ光束３０の光発電パネル２５への照射がともにズームレンズ１３を介して行われるので、結像面６１のレーザ光の集光スポットと撮像素子５１により観察される画像との関係が、光給電ターミナル１１と画像撮影ターミナル２１との距離に影響されない。したがって、上記図６から図８に示した説明において、光給電ターミナル１１と画像撮影ターミナル２１との距離情報を用いることなく、ズームレンズ１３の倍率調整およびレーザ光の照射位置調整を行うことができる。

なお、光発電パネル２５は光給電ターミナル１１のレーザ光束３０が光発電パネル２５の法線方向より入射するような角度に調整されていることが望ましい。また光発電パネル２５の面内の回転角度も光発電パネル２５の矩形形状とレーザ光束３０の照射スポットの矩形形状が一致する角度に調整されていることが望ましい。

レーザ光源１５の発光工程を含めた光給電ターミナル１１による画像撮影ターミナル２１への電力のワイヤレス伝送（給電）工程のフローを図９に示す。まず光給電ターミナル１１と画像撮影ターミナル２１との相互通信により光給電ターミナル１１による画像撮影ターミナル２１への電力のワイヤレス伝送を行うこととなったら、ＬＥＤ部材よりなるガイドマーカー２８を発光させる。（ＳＴＥＰ１）次に、前記図６を用いて説明したガイドマーカー２８の画像を取得することとしてズームレンズ１３の倍率が低倍率である状態にてガイドマーカー２８の画像を撮影する。（ＳＴＥＰ２）ガイドマーカーの画像１２８の位置から推定される光発電パネル２５の位置１２５の大きさからズームレンズ１３のズーム倍率の調整量を計算する。またガイドマーカーの画像１２８の位置から推定される光発電パネル２５の位置１２５の位置から雲台１４の調整の有無および調整が必要であれば調整すべき調整量を算出する。（ＳＴＥＰ３）ＳＴＥＰ３において得られた調整量に基づき、ズームレンズ１３のズーム倍率の調整および雲台１４の調整が必要である場合には雲台１４の位置調整を行う。（ＳＴＥＰ４）前記図７を用いて説明した画像を取得することとしてズームレンズ１３の倍率および雲台１４の位置を調整した状態にてガイドマーカー２８の画像を撮影する。（ＳＴＥＰ５）ガイドマーカーの画像１２８の位置から推定される光発電パネル２５の位置１２５の位置から可動ミラー５５の調整量を計算する。（ＳＴＥＰ６）ＳＴＥＰ６において得られた調整量に基づき、可動ミラー５５の位置調整を行う。（ＳＴＥＰ７）画像撮影ターミナル２１における人感センサー４０の情報、光給電ターミナル１１における人感センサー４１の情報を確認する。ここで人感センサー４０あるいは人感センサー４１のいずれか人が近接している状態であるという信号を発報している際には、次ＳＴＥＰには進まないこととする。（ＳＴＥＰ８）人感センサー４０および人感センサー４１がともに信号を発報していない場合にレーザ光源１５を発光させる。この状態においては、レーザ光束３０が光発電パネル２５に所定の大きさで照射されるようにズームレンズの倍率および可動ミラー５５の位置が調整されているので、レーザ光源１５の発光を開始した時点で、ワイヤレス給電が開始される。（ＳＴＥＰ９）画像撮影ターミナル２１に十分な電力が供給され、充電終了の状態であることを、画像撮影ターミナル２１から光給電ターミナル１１に伝えられたら、レーザ光源１５の発光を停止（消灯）する。なお、このレーザ光源１５の発光中に人感センサー４０あるいは人感センサー４１が発報された場合には、その発報を受信した時点で、レーザ光源１５の発光を停止（消灯）する。（ＳＴＥＰ１０）次回の画像撮影に備えて、ズームレンズ１３の倍率を低倍率とする。（ＳＴＥＰ１１）

画像撮影ターミナル２１および光給電ターミナル１１は、レーザ光源１５が人に対して損傷を与えることのないように、画像撮影ターミナル２１および光給電ターミナル１１さらには、レーザ光束３０の伝送路は、一般人が立ち入らない高い場所などに設置されることが望ましい。しかしながら、作業中の作業者がレーザ光束３０に照射されてしまうことを防止するため、本発明は上述したように、人感センサー４０、４１により画像撮影ターミナル２１および光給電ターミナル１１の周囲に人がいない場合にレーザ光源１５の発光を行うこととする。

図１０には、光発電パネル搭載台３１に搭載されている光発電パネル２５の周囲に配置されるガイドマーカー２８の第２の配置構成を示す。図１０に示すガイドマーカー２８の配置構成は、図２に示した配置構成に比較してガイドマーカー２８が光発電パネル２５の周囲に密となっており、隙間なく配置されている。図１０に示したガイドマーカー２８を光給電ターミナル１１の撮像素子５１により撮影した画像の例を図１１に示す。図１１においては、ガイドマーカー２８の観察像１２８が連続して並んでいるパターンから上記に記した説明と同様に光発電パネル２５の位置を推定することができる。さらに、ガイドマーカー２８の観察像１２８が密に並んでいるということを利用し、レーザ光束３０の伝送路に何者かが立ち入っているかどうかの情報を得ることができる。

レーザ光束３０の伝送路に何者かが立ち入っているかどうかの情報取得方法は、ガイドマーカー２８の観察像１２８が連続でない位置がある場合には、レーザ光束３０の伝送路に遮蔽物があるとして情報を得る方法である。人感センサー４０、４１は、画像撮影ターミナル２１および光給電ターミナル１１の周囲に人がいないかどうかを得るセンサーであることに比較して、図１０、図１１を用いて説明をしたガイドマーカー２８の観察像１２８が連続であるか連続でないかにより得られる情報は、画像撮影ターミナル２１および光給電ターミナル１１の周囲ではないレーザ光束３０に遮蔽物があるかどうかの情報を得ることができる。レーザ光束３０の伝送路は、一般人が立ち入らない高い場所などに設置されることが望ましいが、レーザ光束３０の伝送路を一般人が立ち入らない高い場所に設置しても、人が立ち入る可能性をゼロにすることはできないので、ガイドマーカー２８を隙間なく配置し、ガイドマーカー２８の観察画像が連続となっているかをレーザ光束３０に遮蔽物があるかどうかの情報を得ることができることにより、本発明のワイヤレスカメラシステムの安全性を高めることができる。図１２にレーザ光束３０の伝送路の一部が遮蔽されている例を示すが、図１２は、図１１に比較してガイドマーカー２８の観察像１２８が減少しており、連続でなくなっているので、このような像が観察された場合にはレーザ光束３０に遮蔽物があると認識することができる。そのため、上記図９に示したフローにおいてＳＴＥＰ８およびＳＴＥＰ９において、人感センサー４０、４１の確認とともにガイドマーカー２８の観察像１２８が連続であるか不連続であるかの情報によりレーザ光束３０に遮蔽物があるか確認手段として用いることができる。

図１３に本発明の第２の実施例として、複数の画像撮影ターミナル２１よりなるワイヤレスカメラシステム１０２の構成例を図１２に示す。ワイヤレスカメラシステム１０２においては、３つの画像撮影ターミナル２１と１つの光給電ターミナル１１および１つのデータセンター１０よりなるシステムである。このシステムにおいて、画像撮影ターミナル２１および光給電ターミナル１１の構成は、図１に示したワイヤレスカメラシステム１０１の構成と同様であるが、１つの光給電ターミナル１１により３つの画像撮影ターミナル２１に電力を伝送することが異なる。本発明の光給電ターミナル１１は、同時に３つの方向にレーザ光束３０を出射することができないので、３つの画像撮影ターミナル２１に対して順次、電力を伝送する。図１３においては、レーザ光束３０が照射されている部分を実線で示し、レーザ光束３０が照射されていない部分を破線にて示している。

またデータセンター１０と各画像撮影ターミナル２１および光給電ターミナル１１は通信を行うこととしている。なお、上記第１の実施例と同様に、図１３に示すワイヤレスカメラシステム１０２においては、光給電ターミナル１１とデータセンター１０が独立した形態となっているが、データセンター１０の機能が光給電ターミナル１１に含まれることも可能である。ここで画像撮影ターミナル２１は、電力供給および静止画あるいは動画データの転送、さらには制御命令の送受信がともにワイヤレスで可能なターミナルである。したがって、設置工程および取り外し工程が簡易である。

図１４に複数の画像撮影ターミナル２１よりなるワイヤレスカメラシステム１０２のレーザ光源１５の発光工程を含めた光給電ターミナル１１による画像撮影ターミナル２１への電力のワイヤレス伝送（給電）工程のフローを示す。

上記の図９に示した本発明の第１の実施例におけるフローにおいては、画像撮影ターミナル２１は１つであったので、画像撮影ターミナル２１を選択する必要はなかったが、図１４においては、電力伝送が必要な画像撮影ターミナルの選択から行う必要がある。

具体的なフローとしては、画像撮影ターミナル２１の選択として電力伝送が必要な画像撮影ターミナル２１の番号（認識番号）を選択する。認識番号の選択に際しては、それぞれの画像撮影ターミナル２１の蓄電池２７の充電状態および画像撮影ターミナル２１による画像撮影の予定などを鑑みてなされる。（ＳＴＥＰ１）そして、選択された画像撮影ターミナル２１における光発電パネル搭載台３１に搭載されているガイドマーカー２８が、ズームレンズ１３の倍率を低倍率とした状態での撮影において視野に入るように光給電ターミナル１１の雲台１４の位置を調整する。（ＳＴＥＰ２）選択された画像撮影ターミナル２１ガイドマーカー２８を発光させる。（ＳＴＥＰ３）次に、前記図６を用いて説明した画像を取得することとしてズームレンズ１３の倍率が低倍率である状態にてガイドマーカー２８の画像を撮影する。（ＳＴＥＰ４）ガイドマーカーの画像１２８の位置から推定される光発電パネル２５の位置１２５の大きさからズームレンズ１３のズーム倍率の調整量を計算する。またガイドマーカーの画像１２８の位置から推定される光発電パネル２５の位置１２５の位置から雲台１４の調整の有無および調整が必要であれば調整すべき調整量を算出する。（ＳＴＥＰ５）ＳＴＥＰ３において得られた調整量に基づき、ズームレンズ１３のズーム倍率の調整および雲台１４の調整が必要である場合には雲台１４の位置調整を行う。（ＳＴＥＰ６）前記図７を用いて説明した画像を取得することとしてズームレンズ１３の倍率および雲台１４の位置を調整した状態にてガイドマーカー２８の画像を撮影する。（ＳＴＥＰ７）ガイドマーカーの画像１２８の位置から推定される光発電パネル２５の位置１２５の位置から可動ミラー５５の調整量を計算する。（ＳＴＥＰ８）ＳＴＥＰ８において得られた調整量に基づき、可動ミラー５５の位置調整を行う。（ＳＴＥＰ９）画像撮影ターミナル２１における人感センサー４０の情報、光給電ターミナル１１における人感センサー４１の情報を確認する。ここで人感センサー４０あるいは人感センサー４１のいずれか人が近接している状態であるという信号を発報している際には、次ＳＴＥＰには進まないこととする。（ＳＴＥＰ１０）人感センサー４０および人感センサー４１がともに信号を発報していない場合にレーザ光源１５を発光させる。この状態においては、レーザ光束３０が光発電パネル２５に所定の大きさで照射されるようにズームレンズの倍率および可動ミラー５５の位置が調整されているので、レーザ光源１５の発光を開始した時点で、ワイヤレス給電が開始される。（ＳＴＥＰ１１）画像撮影ターミナル２１に十分な電力が供給され、充電終了の状態であることを、画像撮影ターミナル２１から光給電ターミナル１１に伝えられたら、レーザ光源１５の発光を停止（消灯）する。なお、このレーザ光源１５の発光中に人感センサー４０あるいは人感センサー４１が発報された場合には、その発報を受信した時点で、レーザ光源１５の発光を停止（消灯）する。（ＳＴＥＰ１２）次回の画像撮影に備えて、ズームレンズ１３の倍率を低倍率とする。（ＳＴＥＰ１３）

複数の画像撮影ターミナル２１を有するワイヤレスカメラシステムにおいては、画像撮影ターミナル２１と光給電ターミナル１１との距離はそれぞれ異なるが、本発明においては、ガイドマーカー２８の撮影とレーザ光束３０の光発電パネル２５への照射がともにズームレンズ１３を介して行われるので、結像面６１のレーザ光の集光スポットと撮像素子５１により観察される画像との関係が、光給電ターミナル１１と画像撮影ターミナル２１との距離に影響されない。したがって、本発明の第２の実施例に示したワイヤレスカメラシステム１０２においては、複数の画像撮影ターミナル２１を有しているが上述したように、１つの画像撮影ターミナル２１を用いた場合と同様の制御方法により電力供給を行うことができる。すなわち、複数の画像撮影ターミナル２１を有するワイヤレスカメラシステムが容易に構築できるという特徴を持っている。

なお、上記フローにおいて、ガイドマーカー２８が図１０に示す形状であり、ガイドマーカー２８の観察画像１２８の連続性の情報からレーザ光束３０の光路に遮蔽物の有無を認識できる場合においては、人感センサー４０あるいは人感センサー４１の情報にレーザ光束３０の光路への遮蔽物の有無の情報を加えて判断を行う。

本発明においては、上述の実施例にて説明したように、レーザ光束３０を光発電パネル２５に照射する際の面内の位置合わせ方法に可動ミラー５５を用いて行われるので、雲台１４は電気的に制御可能な部材である必要はあるが、さほど高精度な分解能のステージ部材を用いる必要がないという特徴がある。

上述の実施例にて説明したように、本発明のワイヤレスカメラシステムおよびワイヤレスカメラの駆動方法においては、レーザ光源１５を発光した状態において、可動ミラー５５の位置調整を行うのではないので、レーザ光束３０が光発電パネル２５ではない領域に照射される危険性は低いという特徴がある。さらに、人感センサー４０あるいは人感センサー４１の情報にレーザ光束３０の光路への遮蔽物の有無の情報を加えて、レーザ光源１５の発光を行うかどうかの判定を行うので、レーザ光束３０の人体への被ばくリスクは低いという特徴がある。

本発明は、太陽光が照射されない環境においても使用することが可能である信号伝送手段および電力伝送手段がワイヤレスカメラシステム、さらには、設置工程および取り外し工程が簡易なワイヤレスカメラシステムを提供する。したがって、セキュリティカメラ、特にセキュリティを要する期間が短期間であるセキュリティカメラの用途などに利用が可能である。

１０……データセンター、１１……光給電ターミナル、１２……カメラ＋ビーム制御ユニット、１３……ズームレンズ、１４……雲台、１５……レーザ光源、１６……コントローラー、１７、２９……通信ユニット、１８……光ファイバー、２１……画像撮影ターミナル、２２……カメラ、２３……レンズ、２４……コントローラー、２５……光発電パネル、２６……電力コントローラー、２７……蓄電池、２８……ガイドマーカー、３０……レーザ光束、３１……光発電パネル搭載台、３２……撮影用照明、３３……ターゲットマーカー観察画像の光束、４０、４１……人感センサー、５１……撮像素子、５２……分光ミラー、５３、５６……ミラー、５４……スキャンレンズ、５５……可動ミラー、５７……コリメートレンズ、５８……ファイバーコネクタ、５９……可動方向、６０……ブロックフィルター、６１……結像面、１０１、１０２……ワイヤレスカメラシステム、１２５……ガイドマーカー観察像から推定される発電パネルの位置、１２８……ガイドマーカー観察像、１３０……可動ミラー位置から推定されるレーザ光が照射される位置、１５１……カメラ観察画面

Claims (18)

1. 撮影した画像を伝送する無線信号伝送手段および光発電パネルを有する画像撮影ターミナルと、
   光学倍率が可変であるズームレンズ光学系とレーザ光発光部とを有し、ズームレンズ光学系を介してレーザ光をカメラ装置の光発電パネルに照射することにより画像撮影ターミナルに電力を伝送する光給電ターミナルよりなるワイヤレスカメラシステムにおいて、
   前記画像撮影ターミナルの光発電パネルの周囲にガイドマーカーが具備されており、
   光給電ターミナルは、前記ガイドマーカーの画像を撮影する撮像素子を有しており、
   前記ズームレンズ光学系の光学倍率は、前記光給電ターミナルにより前記ガイドマーカーを撮影した画像情報により決定されることを特徴とするワイヤレスカメラシステム。
2. 上記ワイヤレスカメラシステムにおいて、前記電力伝送に用いられるレーザ光の照射位置は、前記光給電ターミナルにより前記ガイドマーカーを撮影した画像情報により調整することを特徴とする請求項１に記載のワイヤレスカメラシステム。
3. 上記ワイヤレスカメラシステムにおいて、前記光給電ターミナルにより前記ガイドマーカーの画像撮影は、前記ズームレンズ光学系を介して行われることを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤレスカメラシステム。
4. 上記ワイヤレスカメラシステムにおいて、前記ガイドマーカーは、電力伝送に用いられるレーザ光とは異なる波長を発光する部材であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のワイヤレスカメラシステム。
5. 上記ワイヤレスカメラシステムにおいて、画像撮影ターミナルは撮影に際して点灯する照明用光源を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のワイヤレスカメラシステム。
6. 上記ワイヤレスカメラシステムにおいて、画像撮影ターミナルは複数であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のワイヤレスカメラシステム。
7. 上記ワイヤレスカメラシステムにおいて、画像撮影ターミナル、光給電ターミナル、および電力伝送に用いられるレーザ光の光路は、人が容易に立ち入らない高さに設置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のワイヤレスカメラシステム。
8. 上記ワイヤレスカメラシステムにおいて、遮蔽物を検知するセンサーデバイスを有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のワイヤレスカメラシステム。
9. 上記ワイヤレスカメラシステムにおいて、画像撮影ターミナルは人感センサーを具備することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のワイヤレスカメラシステム。
10. 撮影した画像を伝送する無線信号伝送手段および光発電パネルを有する画像撮影ターミナルと、
    光学倍率が可変であるズームレンズ光学系とレーザ光発光部とを有し、ズームレンズ光学系を介してレーザ光をカメラ装置の光発電パネルに照射することにより画像撮影ターミナルに電力を伝送する光給電ターミナルよりなるワイヤレスカメラシステムの駆動方法において、
    前記画像撮影ターミナルの光発電パネルの周囲にガイドマーカーが具備されており、
    光給電ターミナルは、前記ガイドマーカーの画像を撮影する撮像素子を有しており、
    前記ズームレンズ光学系の光学倍率および前記電力伝送に用いられるレーザ光の照射位置は、前記光給電ターミナルにより前記ガイドマーカーを撮影した画像情報により調整することを特徴とするワイヤレスカメラシステムの駆動方法。
11. 上記ワイヤレスカメラシステムの駆動方法において、前記光給電ターミナルにより前記ガイドマーカーの画像撮影は、前記ズームレンズ光学系を介して行われることを特徴とする請求項１０に記載のワイヤレスカメラシステムの駆動方法。
12. 上記ワイヤレスカメラシステムの駆動方法において、前記ガイドマーカーは、電力伝送に用いられるレーザ光とは異なる波長を発光する部材であることを特徴とする請求項１０または１１に記載のワイヤレスカメラシステムの駆動方法。
13. 上記ワイヤレスカメラシステムの駆動方法において、画像撮影ターミナルは撮影に際して点灯する照明用光源を有することを特徴とする請求項１０から１２のいずれかに記載のワイヤレスカメラシステムの駆動方法。
14. 上記ワイヤレスカメラシステムの駆動方法において、画像撮影ターミナルは複数であることを特徴とする請求項１０から１３のいずれかに記載のワイヤレスカメラシステムの駆動方法。
15. 上記ワイヤレスカメラシステムの駆動方法において、光給電ターミナルは電力伝送に用いられるレーザ光の光路の遮蔽物を検知するセンサー機能を有し、遮蔽物を検知するセンサー機能が遮蔽物を検出している状態においては、電力伝送に用いられるレーザ光を消灯状態とすることを特徴とする請求項１０から１４のいずれかに記載のワイヤレスカメラシステムの駆動方法。
16. 上記ワイヤレスカメラシステムの駆動方法において、画像撮影ターミナルは人感センサーを具備し、画像撮影ターミナルが具備する人感センサーがしている状態においては、電力伝送に用いられるレーザ光を消灯状態とすることを特徴とする請求項１０から１５のいずれかに記載のワイヤレスカメラシステムの駆動方法。
17. 上記ワイヤレスカメラシステムの駆動方法において、光給電ターミナルは人感センサーを具備し、光給電ターミナルが具備する人感センサーが反応している状態においては、電力伝送に用いられるレーザ光を消灯状態とすることを特徴とする請求項１０から１６のいずれかに記載のワイヤレスカメラシステムの駆動方法。
18. 上記ワイヤレスカメラシステムの駆動方法において、前記ズームレンズ光学系の光学倍率は、電力伝送に用いられるレーザ光の照射工程が終了した後に、低倍率の状態とすることを特徴とする請求項１０から１７のいずれかに記載のワイヤレスカメラシステムの駆動方法。

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