JP3645467B2 - 光学装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光学装置に係り、特に、広視野の監視画像を得られる監視カメラなどの光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、監視カメラによって得られる監視画像の画面は、比較的視野が小さく、狭い範囲の情報しか得られない。従来の監視画像は、例えば、子午線方向及び方位角方向がそれぞれ４°×４°の範囲である。
【０００３】
視野が比較的広い広域を監視するために、画像情報を圧縮して１画面をワイド化した場合、解像度が低下する。また、カメラ全体を走査する走査機構を付加した場合、走査時間は有限であり、広域をリアルタイムに監視することができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の監視カメラでは、監視画像の画面は、視野が狭く、狭い範囲の情報しか得られないという問題がある。
【０００５】
これに対して、広域を監視するために、画像情報を圧縮して１画面をワイド化した場合、解像度が低下する問題が発生する。また、カメラ全体を走査する走査機構を付加した場合、リアルタイムに広域の監視画像を得ることが困難である。
【０００６】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、解像度を低下することなく、リアルタイムに広域を監視することが可能な光学装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、
請求項１に記載の光学装置は、
監視対象の光エネルギを反射する回転走査自在に設けられた走査回転鏡と、
前記走査回転鏡によって反射された光エネルギを結像する結像光学系と、
前記結像光学系によって結像された２次元に分布する光エネルギを光電変換して２次元画像を出力する光電変換手段と、
前記光電変換手段によって連続的に出力された２次元画像を走査方向に合成する画像合成手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の光学装置、例えば監視カメラの一実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
図１に示すように、この光学装置１は、カメラ本体１０を備えている。
【００１０】
このカメラ本体１０は、監視対象の光エネルギ、すなわち可視領域（例えば０．４μｍ乃至０．８μｍ帯）及び赤外領域（例えば３μｍ乃至１２μｍ帯）の光エネルギを反射する回転走査自在に設けられた走査回転鏡１１と、この走査回転鏡１１によって反射された光エネルギをさらにカメラ内部に向けて反射する固定式の反射鏡１２Ａ及び１２Ｂと、この反射鏡１２Ａ及び１２Ｂによって反射された光エネルギを所定の結像位置に結像する結像光学系１３とを備えている。
【００１１】
走査回転鏡１１は、回転方向すなわち走査方向に沿って複数の反射面を有する回転多面体である。この走査回転鏡１１は、回転多面体の中心軸を回転機構１８によって支持されている。この回転機構１８は、走査回転鏡１１を所定の回転速度で回転するように制御する回転制御手段として機能する回転制御部１９により回転速度を制御されている。
【００１２】
また、このカメラ本体１０は、結像光学系１３によって結像された２次元に分布する光エネルギを光電変換して２次元画像を出力する光電変換手段として機能する多画素光電変換素子１４及び検知制御部１５を備えている。
【００１３】
この多画素光電変換素子１４は、結像光学系１３の結像位置に配置されているとともに、２次元的に配置されたＣＣＤセンサからなるエリアセンサであって、結像光学系によって結像された２次元に分布する光エネルギを光電変換して電気信号を出力する。この多画素光電変換素子１４は、例えば３００フレーム／ｓｅｃで結像された光エネルギ（監視対象）を撮像する。
【００１４】
検知制御部１５は、多画素光電変換素子１４から出力された電気信号を検知して、検知した電気信号に基づいて２次元画像に対応した画像データ信号を出力する。この検知制御部１５から出力される画像データ信号は、例えば監視対象の画面にして、図２に示すように、子午線方向α及び方位角方向βに４°×４°の２次元画像に対応している。
【００１５】
さらに、このカメラ本体１０は、走査回転鏡１１の回転によって生じる像流れを抑圧する像流れ抑圧機構１６を備えている。この像流れは、監視対象を多画素光電変換素子１４によって撮像している時間以上の速度で、監視対象を一方向に移動した場合に発生する。この像流れ抑圧機構１６は、回転自在に設けられた反射鏡１７の回転速度を制御する。すなわち、像流れ抑圧機構１６は、特願平７−１０８６９２号公報に記載されているように、検知制御部１５から出力された画像データ信号に基づいて監視対象の移動速度を検知し、検知した移動速度に対応するように反射鏡１７の回転速度を制御して、多画素光電変換素子１４に結像する光エネルギを所定速度で走査している。
【００１６】
また、図１に示すように、光学装置１は、カメラ本体１０の検知制御部１５から順次出力された画像データ信号に対応する２次元画像を走査方向に合成して合成画像を形成する画像合成部３０と、画像合成部３０によって合成された合成画像の中から指定した任意の範囲の画像を表示する表示部４０と、カメラ本体１０の視軸を子午線方向及び方位角方向に指向する視軸指向機構５０と、を備えている。
【００１７】
次に、この光学装置１の動作について説明する。
【００１８】
すなわち、視軸指向機構５０により、カメラ本体１０が所定の監視対象の方向に指向される。そして、回転制御部１９により、所定の回転速度で回転機構１８が駆動されることにより、走査回転鏡１１が所定の回転速度で回転される。これにより、所定の監視対象の光エネルギが走査回転鏡１１の回転方向に走査され、順次、走査回転鏡１１によって反射される。
【００１９】
走査回転鏡１１によって反射された光エネルギは、固定式の反射鏡１２Ａ及び１２Ｂによって反射され、結像光学系１３によって結像面に配置された多画素光電変換素子１４上に結像される。このとき、像流れ抑圧機構１６及び反射鏡１７によって像流れが抑圧される。
【００２０】
多画素光電変換素子１４により、順次、走査方向に従った監視対象の光エネルギが光電変換され、電気信号として出力される。この電気信号は、検知制御部１５により、２次元画像に対応した画像データ信号に変換され、出力される。このとき、３００フレーム／ｓｅｃで監視対象が撮像される。
【００２１】
検知制御部１５により出力された画像データ信号は、画像合成部３０により、監視対象の走査方向に沿って合成される。すなわち、この画像合成部３０は、検知制御部１５から連続的に出力された画像データ信号、すなわち１フレームの画面が４°×４°の２次元画像を走査方向に合成する。
【００２２】
一般に、３０フレーム／ｓｅｃで連続的に画像を表示したとき、人間の目ではリアルタイムの画像として視認できる。したがって、この光学装置のように、３００フレーム／ｓｅｃで監視対象を走査し、撮像した場合、１０フレーム分の画像を走査方向に沿って合成し、３０フレーム／ｓｅｃで表示することにより、リアルタイムの画像として視認することができる。
【００２３】
すなわち、図３に示すように、走査方向Ｓに沿って順次出力される１０フレームの４°×４°の２次元画像を合成することにより、子午線方向α及び方位角方向βに４°×４０°の１つのワイド画面を形成することができる。
【００２４】
そして、画像合成部３０によって合成されたこのワイド画面を、表示部４０に３０フレーム／ｓｅｃで連続して表示することにより、解像度を低下させることなく、リアルタイムにワイド画面を表示することができる。
【００２５】
また、図４に示すように、１０フレームの４°×４°の２次元画像を合成することにより、子午線方向α及び方位角方向βに８°×２０°の１つのワイド画面を形成することも可能である。
【００２６】
さらに、１５フレーム／ｓｅｃで画像を連続的に表示したとき、人間の目では準リアルタイムの画像として視認される。したがって、２０フレーム分の４°×４°の２次元画像を合成することにより、子午線方向α及び方位角方向βにそれぞれ４°×８０°、あるいは、８°×４０°の１つのワイド画面を形成することができ、このワイド画面を１５フレーム／ｓｅｃで連続して表示することにより、準リアルタイムに表示することも可能である。
【００２７】
なお、１つの２次元画像の子午線方向及び方位角方向の角度は、１フレームの２次元画像の解像度を変更することにより、種々設定することが可能である。また、走査回転鏡１１の回転速度を変更することにより、画面の子午線方向及び方位角方向の角度を変更することが可能である。
【００２８】
また、カメラ本体１０を視軸指向機構５０により、所定の監視対象に対して往復運動あるいは回転運動させることにより、解像度を低下することなく、より広域を監視することが可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、解像度を低下することなく、リアルタイムに広域を監視することが可能な光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の光学装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した光学装置によって撮像される１フレームの画面の一例を示す図である。
【図３】図３は、図１に示した光学装置によって合成されるワイド画面の一例を示す図である。
【図４】図４は、図１に示した光学装置によって合成されるワイド画面の他の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…光学装置
１０…カメラ本体
１１…走査回転鏡
１２（Ａ及びＢ）…反射鏡
１３…結像光学系
１４…多画素光電変換素子
１５…検知制御部
１６…像流れ抑圧機構
３０…画像合成部
４０…表示部
５０…視軸指向機構
【発明の属する技術分野】
この発明は、光学装置に係り、特に、広視野の監視画像を得られる監視カメラなどの光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、監視カメラによって得られる監視画像の画面は、比較的視野が小さく、狭い範囲の情報しか得られない。従来の監視画像は、例えば、子午線方向及び方位角方向がそれぞれ４°×４°の範囲である。
【０００３】
視野が比較的広い広域を監視するために、画像情報を圧縮して１画面をワイド化した場合、解像度が低下する。また、カメラ全体を走査する走査機構を付加した場合、走査時間は有限であり、広域をリアルタイムに監視することができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の監視カメラでは、監視画像の画面は、視野が狭く、狭い範囲の情報しか得られないという問題がある。
【０００５】
これに対して、広域を監視するために、画像情報を圧縮して１画面をワイド化した場合、解像度が低下する問題が発生する。また、カメラ全体を走査する走査機構を付加した場合、リアルタイムに広域の監視画像を得ることが困難である。
【０００６】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、解像度を低下することなく、リアルタイムに広域を監視することが可能な光学装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、
請求項１に記載の光学装置は、
監視対象の光エネルギを反射する回転走査自在に設けられた走査回転鏡と、
前記走査回転鏡によって反射された光エネルギを結像する結像光学系と、
前記結像光学系によって結像された２次元に分布する光エネルギを光電変換して２次元画像を出力する光電変換手段と、
前記光電変換手段によって連続的に出力された２次元画像を走査方向に合成する画像合成手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の光学装置、例えば監視カメラの一実施の形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
図１に示すように、この光学装置１は、カメラ本体１０を備えている。
【００１０】
このカメラ本体１０は、監視対象の光エネルギ、すなわち可視領域（例えば０．４μｍ乃至０．８μｍ帯）及び赤外領域（例えば３μｍ乃至１２μｍ帯）の光エネルギを反射する回転走査自在に設けられた走査回転鏡１１と、この走査回転鏡１１によって反射された光エネルギをさらにカメラ内部に向けて反射する固定式の反射鏡１２Ａ及び１２Ｂと、この反射鏡１２Ａ及び１２Ｂによって反射された光エネルギを所定の結像位置に結像する結像光学系１３とを備えている。
【００１１】
走査回転鏡１１は、回転方向すなわち走査方向に沿って複数の反射面を有する回転多面体である。この走査回転鏡１１は、回転多面体の中心軸を回転機構１８によって支持されている。この回転機構１８は、走査回転鏡１１を所定の回転速度で回転するように制御する回転制御手段として機能する回転制御部１９により回転速度を制御されている。
【００１２】
また、このカメラ本体１０は、結像光学系１３によって結像された２次元に分布する光エネルギを光電変換して２次元画像を出力する光電変換手段として機能する多画素光電変換素子１４及び検知制御部１５を備えている。
【００１３】
この多画素光電変換素子１４は、結像光学系１３の結像位置に配置されているとともに、２次元的に配置されたＣＣＤセンサからなるエリアセンサであって、結像光学系によって結像された２次元に分布する光エネルギを光電変換して電気信号を出力する。この多画素光電変換素子１４は、例えば３００フレーム／ｓｅｃで結像された光エネルギ（監視対象）を撮像する。
【００１４】
検知制御部１５は、多画素光電変換素子１４から出力された電気信号を検知して、検知した電気信号に基づいて２次元画像に対応した画像データ信号を出力する。この検知制御部１５から出力される画像データ信号は、例えば監視対象の画面にして、図２に示すように、子午線方向α及び方位角方向βに４°×４°の２次元画像に対応している。
【００１５】
さらに、このカメラ本体１０は、走査回転鏡１１の回転によって生じる像流れを抑圧する像流れ抑圧機構１６を備えている。この像流れは、監視対象を多画素光電変換素子１４によって撮像している時間以上の速度で、監視対象を一方向に移動した場合に発生する。この像流れ抑圧機構１６は、回転自在に設けられた反射鏡１７の回転速度を制御する。すなわち、像流れ抑圧機構１６は、特願平７−１０８６９２号公報に記載されているように、検知制御部１５から出力された画像データ信号に基づいて監視対象の移動速度を検知し、検知した移動速度に対応するように反射鏡１７の回転速度を制御して、多画素光電変換素子１４に結像する光エネルギを所定速度で走査している。
【００１６】
また、図１に示すように、光学装置１は、カメラ本体１０の検知制御部１５から順次出力された画像データ信号に対応する２次元画像を走査方向に合成して合成画像を形成する画像合成部３０と、画像合成部３０によって合成された合成画像の中から指定した任意の範囲の画像を表示する表示部４０と、カメラ本体１０の視軸を子午線方向及び方位角方向に指向する視軸指向機構５０と、を備えている。
【００１７】
次に、この光学装置１の動作について説明する。
【００１８】
すなわち、視軸指向機構５０により、カメラ本体１０が所定の監視対象の方向に指向される。そして、回転制御部１９により、所定の回転速度で回転機構１８が駆動されることにより、走査回転鏡１１が所定の回転速度で回転される。これにより、所定の監視対象の光エネルギが走査回転鏡１１の回転方向に走査され、順次、走査回転鏡１１によって反射される。
【００１９】
走査回転鏡１１によって反射された光エネルギは、固定式の反射鏡１２Ａ及び１２Ｂによって反射され、結像光学系１３によって結像面に配置された多画素光電変換素子１４上に結像される。このとき、像流れ抑圧機構１６及び反射鏡１７によって像流れが抑圧される。
【００２０】
多画素光電変換素子１４により、順次、走査方向に従った監視対象の光エネルギが光電変換され、電気信号として出力される。この電気信号は、検知制御部１５により、２次元画像に対応した画像データ信号に変換され、出力される。このとき、３００フレーム／ｓｅｃで監視対象が撮像される。
【００２１】
検知制御部１５により出力された画像データ信号は、画像合成部３０により、監視対象の走査方向に沿って合成される。すなわち、この画像合成部３０は、検知制御部１５から連続的に出力された画像データ信号、すなわち１フレームの画面が４°×４°の２次元画像を走査方向に合成する。
【００２２】
一般に、３０フレーム／ｓｅｃで連続的に画像を表示したとき、人間の目ではリアルタイムの画像として視認できる。したがって、この光学装置のように、３００フレーム／ｓｅｃで監視対象を走査し、撮像した場合、１０フレーム分の画像を走査方向に沿って合成し、３０フレーム／ｓｅｃで表示することにより、リアルタイムの画像として視認することができる。
【００２３】
すなわち、図３に示すように、走査方向Ｓに沿って順次出力される１０フレームの４°×４°の２次元画像を合成することにより、子午線方向α及び方位角方向βに４°×４０°の１つのワイド画面を形成することができる。
【００２４】
そして、画像合成部３０によって合成されたこのワイド画面を、表示部４０に３０フレーム／ｓｅｃで連続して表示することにより、解像度を低下させることなく、リアルタイムにワイド画面を表示することができる。
【００２５】
また、図４に示すように、１０フレームの４°×４°の２次元画像を合成することにより、子午線方向α及び方位角方向βに８°×２０°の１つのワイド画面を形成することも可能である。
【００２６】
さらに、１５フレーム／ｓｅｃで画像を連続的に表示したとき、人間の目では準リアルタイムの画像として視認される。したがって、２０フレーム分の４°×４°の２次元画像を合成することにより、子午線方向α及び方位角方向βにそれぞれ４°×８０°、あるいは、８°×４０°の１つのワイド画面を形成することができ、このワイド画面を１５フレーム／ｓｅｃで連続して表示することにより、準リアルタイムに表示することも可能である。
【００２７】
なお、１つの２次元画像の子午線方向及び方位角方向の角度は、１フレームの２次元画像の解像度を変更することにより、種々設定することが可能である。また、走査回転鏡１１の回転速度を変更することにより、画面の子午線方向及び方位角方向の角度を変更することが可能である。
【００２８】
また、カメラ本体１０を視軸指向機構５０により、所定の監視対象に対して往復運動あるいは回転運動させることにより、解像度を低下することなく、より広域を監視することが可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、解像度を低下することなく、リアルタイムに広域を監視することが可能な光学装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の光学装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】図２は、図１に示した光学装置によって撮像される１フレームの画面の一例を示す図である。
【図３】図３は、図１に示した光学装置によって合成されるワイド画面の一例を示す図である。
【図４】図４は、図１に示した光学装置によって合成されるワイド画面の他の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…光学装置
１０…カメラ本体
１１…走査回転鏡
１２（Ａ及びＢ）…反射鏡
１３…結像光学系
１４…多画素光電変換素子
１５…検知制御部
１６…像流れ抑圧機構
３０…画像合成部
４０…表示部
５０…視軸指向機構
Claims (5)
- 軸対称に複数の反射面を有し監視対象の光エネルギを反射する走査回転鏡と、
前記走査回転鏡を前記軸周りに回転させる回転機構と、
前記複数の反射面のうち２つの反射面により反射された光エネルギを１の結像位置に結像する結像光学系と、
前記結像光学系によって結像された２次元に分布する光エネルギを光電変換して２次元画像を出力する光電変換手段と、
前記光電変換手段によって連続的に出力された２次元画像を走査方向に合成する画像合成手段と、
を具備し、
前記結像光学系は、
前記２つの反射面により反射された光エネルギをそれぞれ前記結像位置に向け反射する、固定された２つの反射鏡と、
これらの反射鏡により反射された光エネルギを前記結像位置に結像する結像レンズとを備えることを特徴とする光学装置。 - 前記回転機構による前記走査回転鏡の回転速度を制御する回転制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。 - 前記走査回転鏡の回転によって生じる像流れを抑圧する像流れ抑圧機構を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の光学装置。
- 前記光学装置の視軸を、子午線方向及び方位角方向に指向する視軸指向機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光学装置。
- 前記画像合成手段によって合成された合成画像の中から指定した任意の範囲の画像を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光学装置。
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| JP2000080406A JP3645467B2 (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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|---|---|
| JP2001264857A JP2001264857A (ja) | 2001-09-26 |
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| JP2001264857A (ja) | 2001-09-26 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040510 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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| A521 | Written amendment |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
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| A521 | Written amendment |
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