JP4017926B2 - 監視カメラ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラをパン方向（水平面での左右方向）およびチルト方向（鉛直面での上下方向）に旋回可能な監視カメラ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の監視カメラ装置としては、いわゆるドームカメラが知られており、図９および図１１に示すように、対象物を撮像するためのカメラ１１０と、カメラ１１０を内蔵する透光性の半球形をしたドームカバー１３０（監視カメラ装置の内部の理解のため２点鎖線で仮想的に示す）と、カメラ１１０をパン方向に旋回（矢印Ａ）させるパン回転軸１４０と、カメラ１１０をチルト方向に旋回（矢印Ｂ）させるチルト回転軸１５０と、パン回転軸１４０およびチルト回転軸１５０をそれぞれ旋回駆動するパンモータ１６０およびチルトモータ１７０と、ドームカバー１３０が円形の開口部に取り付けられ、パン回転軸１４０、チルト回転軸１５０、パンモータ１６０、およびチルトモータ１７０などを内蔵する監視カメラケース１８０とを備えて、カメラを旋回させて開口部外側の上下左右の状況を撮像し、監視できるようにしていた。
【０００３】
この従来の監視カメラ装置１００は、図１０に示すようなパンモータ１６０の駆動部および制御部とチルトモータ１７０の駆動部および制御部を有している。すなわち、パンモータ１６０は、パンモータ１６０の制御部の比較器１６３の出力信号に応じて作動するパンモータ駆動部１６２により駆動される。比較器１６３には、たとえばパン限界値を±９０度としたパン限界値設定部１６４からのパン限界値信号と、現在パン位置検出部１６５からの現在パン位置信号と、パン旋回動作指令端子１６６から入力されるパン旋回指令動作信号とが入力される。比較器１６３は、これらの信号を比較しながら、パン旋回動作指令が与えられたとき、パン限界値内に収まるように比較器１６３の出力信号を出力する。なお、現在パン位置を検出するため、パンモータ１６０にエンコーダ１６１が設けられ、このエンコーダ１６１からの検出信号および比較器１６３からの出力信号が現在パン位置検出部１６５に入力されて、現在パン位置が演算され、この現在パン位置信号が比較器１６３へ入力されるように構成されている。
【０００４】
チルトモータ１７０の駆動回路および制御回路もパンモータ１６０の構成と同様に構成され、チルトモータ１７０が、チルトモータ１７０の制御部の比較器１７３の出力信号に応じて作動するチルトモータ駆動部１７２により駆動される。比較器１７３には、たとえばチルト限界値を±９０度としたチルト限界値設定部１７４からのチルト限界値信号と、現在チルト位置検出部１７５からの現在チルト位置信号と、チルト旋回動作指令端子１７６から入力されるチルト旋回動作指令信号とが入力される。比較器１７３は、これらの信号を比較しながら、チルト旋回動作指令が与えられたとき、チルト限界値内に収まるように比較器１７３の出力信号を出力する。なお、現在チルト位置を検出するため、チルトモータ１７０にエンコーダ１７１が設けられ、このエンコーダ１７１からの検出信号および比較器１７３からの出力信号が現在チルト位置検出部１７５に入力されて、現在チルト位置が演算され、この現在チルト位置信号が比較器１７３へ入力されるように構成されている。
【０００５】
上記のように構成された監視カメラ１００は、例えば天井に取り付けられてドームカバー１３０が真下を向くようにしたり、あるいは壁に取り付けられてドームカバー１３０が真横を向くようにしたりされることが多い。前者は、監視カメラ装置１００を通る水平面より下方を監視するのに適し、後者は監視カメラ装置のドームカバー側の上下を監視するのに適している。
一方、監視場所によっては、監視カメラ装置の斜め上方から真下を越えた下方までの範囲を監視したい場合も多々ある。この場合、前者では監視カメラ装置の上方はまったく監視できず、後者では監視カメラ装置の下方半分、すなわち監視カメラ装置の真下までしか監視できない。
【０００６】
そこで、図１１の監視カメラ装置１００の斜視図である（ａ）、監視カメラ装置の側面図である（ｂ）に示すように、監視カメラケース１８０の開口部１８５および開口部１８５に取り付けたドームカバー１３０を鉛直方向に対し下方を向けて傾斜するようにしている。このように監視カメラケース１８０を変更することで、製作時の型抜きの制約から半球状となるドームカバー１３０や監視カメラ装置の内部の機構をそのまま使用でき、コストアップを抑えながら種々の監視場所に使用することが可能になる。
【０００７】
なお、同図のドームカバー１３０上に描いた実線およびドームカバー１３０の裏側の点線は、それぞれ異ならせた一定のチルト角度でパン方向に３６０度回転したと仮定したときのカメラの軌跡を示す。実線の部分は、カメラ１１０が外部を撮像可能な範囲、点線はカメラが外部を撮像不可能な範囲を示す。これと同様に、図には表していないが、それぞれ異なるパン位置でチルト方向にカメラを旋回させることも可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の監視カメラ装置では、開口部１８５および開口部１８５に取り付けたドームカバー１３０が鉛直軸（パン回転軸１４０と平行）となす傾斜角度Θｏに応じてドームカバー１３０の前面の中心点とチルト回転軸１５０を通るドーム中心横面１３５がカメラ１１０の旋回中心を通る水平面１９０に対し同じ角度だけ傾斜するため、パン回転軸１４０もドーム中心横面１３５に対しその分さらに傾斜してしまい、この結果、上記従来のように固定したパン限界値およびチルト限界値を用いた制御では、チルト旋回角度によってはドームカバー１３０内の範囲を外れた監視カメラケースの裏側（図１１の（ｂ）の点線部分）まで回転してしまい、別の箇所では撮像可能なドームカバー内の範囲（図１１の（ａ）、（ｂ）の実線部分）をすべて回転できず、効率的な旋回制御とならないという問題があった。
【０００９】
より詳細に説明すると、開口部１８５が鉛直線に対し傾斜角度Θｏだけ傾いた場合におけるカメラ１１０のパン旋回角度とチルト旋回角度との関係を示す図１２において、従来のカメラ１１０の旋回制御では、ドームカバー１３０が真下または真横に設置されることからパン限界値をドームの縦中心面から左右に９０度、チルト限界値がドームの横中心面から上下に９０度で囲まれる同図中正方形の範囲（点Ｒ１、点Ｒ３、点Ｒ４、および点Ｒ２で囲まれた範囲）内でカメラを旋回させるようにしていたため、この旋回制御をドームカバー１３０が傾斜した場合にそのまま適用すると、同図中、点線で示し後述する旋回有効限界ライン２００より上方のチルト旋回角度の部分（点Ｒ１、点Ｒ８、点Ｒ５、点Ｒ９、および点Ｒ２で囲まれた範囲）では、撮像不可能であるにかかわらずカメラ１１０が旋回動作してしまうほか、旋回有効限界ライン２００より下方のチルト旋回角度の範囲で、かつパン旋回角度が上記パン限界値外、すなわちパン旋回角度が９０度を超えて１８０度までの範囲（点Ｒ９、点Ｒ４、点Ｒ１１、および点Ｒ７で囲まれた範囲）、およびパン旋回角度が−９０度を超えて−１８０度までの範囲（点Ｒ８、点Ｒ３、点Ｒ１０、および点Ｒ６で囲まれた範囲）では撮像可能であるにもかかわらず、カメラ１１０の旋回動作が禁止されてしまうことになる。このような問題は、上記とは逆に斜め下方から真上を超えた上方までの範囲を監視したい場合でも生じる。
【００１０】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、斜め上方から真下を越えた下方までの範囲、またはこの逆に斜め下方から真上を越えた上方までの範囲を監視できるようにすべく監視カメラケースの開口部を鉛直線に対し上下いずれかの方向に向けて傾斜させた場合でも、カメラを開口部やドームカバーに合わせた監視範囲で旋回動作させるようにして効率的な旋回動作となるように制御可能な監視カメラ装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の監視カメラ装置は、鉛直方向に対して上下いずれかの傾斜方向に向けて傾斜された円形状の開口部を有する監視カメラケースと、監視カメラケースに取り付けられ、鉛直方向に伸びる回転中心軸に旋回可能なパン回転軸と、パン回転軸に取り付けられ、旋回する水平旋回台と、水平旋回台に支持されてパン回転軸に対し垂直方向に伸びる回転中心軸を中心に旋回可能なチルト回転軸と、パン回転軸を旋回させるパン方向駆動部と、チルト回転軸に取り付けられ開口部の外側を撮影可能なカメラと、開口部の鉛直方向に対する傾斜角度とチルト回転軸の角度とに応じてパン回転軸の旋回できる角度を変更し制御する制御部とを備えた構成を有する。この構成により、斜め上方から真下を越えた下方までの範囲、またはこの逆に斜め下方から真上を越えた上方までの範囲を監視できるようにすべく監視カメラケースの開口部を鉛直線に対し上下いずれかの方向に向けて傾斜させた場合でも、カメラを開口部やドームカバーに合わせた監視範囲で旋回動作させるようにして効率的な旋回動作となるように制御することができる。
【００１２】
また、本発明の監視カメラ装置は、鉛直方向に対して上下いずれかの傾斜方向に向けて傾斜された円形状の開口部を有する監視カメラケースと、監視カメラケースに取り付けられ、鉛直方向に伸びる回転中心軸に旋回可能なパン回転軸と、パン回転軸に取り付けられ、旋回する水平旋回台と、水平旋回台に支持されてパン回転軸に対し垂直方向に伸びる回転中心軸を中心に旋回可能なチルト回転軸と、パン回転軸を旋回させるパン方向駆動部と、チルト回転軸に取り付けられ開口部の外側を撮影可能なカメラと、開口部の鉛直方向に対する傾斜角度とパン回転軸の角度とに応じてチルト回転軸の旋回できる角度を変更し制御する制御部とを備えた構成を有する。この構成により、斜め上方から真下を越えた下方までの範囲、またはこの逆に斜め下方から真上を越えた上方までの範囲を監視できるようにすべく監視カメラケースの開口部を鉛直線に対し上下いずれかの方向に向けて傾斜させた場合でも、カメラを開口部やドームカバーに合わせた監視範囲で旋回動作させるようにして効率的な旋回動作となるように制御することができる。
【００１３】
また、本発明の監視カメラ装置は、カメラのパン回転軸の回転限界値を決定するパン限界値とカメラのチルト回転軸の回転限界値を決定するチルト限界値とが互いに可変となる関係に設定され、カメラが水平方向を向いた位置でのカメラ水平面またはカメラ水平面の近傍から開口部の傾斜方向とは反対の方向へ向かってチルト回転軸の旋回角度が増えていくにしたがってパン限界値が減少していき、カメラがカメラ水平方向面またはカメラ方向水平部分の近傍から開口部が向けられた傾斜方向へ向かっていくにしたがってパン限界値が増加していくように決定したパン限界値とチルト限界値との範囲内をカメラが旋回するように制御する構成を有している。この構成により、斜め上方から真下を越えた下方までの範囲、またはこの逆に斜め下方から真上を越えた上方までの範囲を監視できるようにすべく監視カメラケースの開口部を鉛直線に対し上下いずれかの方向に傾斜させた場合でも、カメラを開口部やドームカバーに合わせた監視範囲で旋回動作させるようにして効率的な旋回動作となる制御が可能となる。
【００１４】
また、本発明の監視カメラ装置は、監視カメラケースの開口部が、監視カメラケースに取り付けた半球状のドームカバーで覆われた構成を有している。この構成により、監視カメラ装置内に塵や雨などの異物が入るのを防いだり、カメラレンズが破壊されたりするのを防ぐことが可能となる。
【００１５】
また、本発明の監視カメラ装置は、パン回転軸の旋回中心軸とチルト回転軸の旋回中心軸との交点が、開口部の中心またはドームカバーの中心に略一致した構成を有している。この構成により、カメラの旋回軌跡をドームカバー内面に沿わせることができるので監視カメラ装置をコンパクトにでき、またカメラの旋回位置にかかわらずドームカバーを通ってカメラレンズ中心部へと入ってくる像がゆがむのを少なく抑えることが可能となる。
【００１６】
また、本発明の監視カメラ装置は、制御部が、開口部の鉛直方向に対する傾斜角度に関係してパン限界値とチルト限界値とを制御する関数またはテーブルを有した構成を有している。この構成により、開口部の傾斜角度に関係した関数またはテーブルを用いてカメラを容易に開口部やドームカバーに合わせて効率よく旋回制御することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の監視カメラ装置は、制御部が、関数またはテーブルで設定したパン限界値とチルト限界値とのうちの少なくとも一方の限界値内でカメラを自動的に往復旋回するように制御するようにした構成を有している。この構成により、パン方向とチルト方向との少なくとも一方の方向における限界値内で、カメラを自動的に効率よく往復させることができることとなる。
【００１８】
また、本発明の監視カメラ装置は、制御部が、開口部の鉛直方向に対する傾斜角度に関係してパン限界値を制御する関数を有し、この関数が、開口部の傾斜角度をΘＯとし、カメラ水平方向面の上方をプラス、下方をマイナスにしカメラ水平方向面からの現在カメラのチルト角度をΘＴとし、カメラが開口部の中心を向いたときのパン回転軸の位置から左右方向へ旋回するパン方向をそれぞれプラスとマイナスとしパン回転軸の旋回動作を規制するパン限界値をΘＰとした場合、ΘＰ＝±ａｒｃｃｏｓ（ｔａｎΘＴ÷ｔａｎΘＯ）であるようにした構成を有している。この構成により、開口部の傾斜角度に合わせてパン方向のパン限界値を決めた関数に基づきカメラを旋回でき、簡単で効率のよいパン旋回制御が可能となる。
【００１９】
また、本発明の監視カメラ装置は、制御部が、開口部の鉛直方向に対する傾斜角度に関係してパン限界値を制御する関数またはテーブルを有し、関数またはテーブルが、開口部の傾斜角度をΘＯとし、カメラ水平方向面の上方をプラス、下方をマイナスにしカメラ水平方向面からの現在カメラのチルト角度をΘＴとし、カメラが開口部の中心を向いたときのパン回転軸の位置から左右方向へ旋回するパン方向をそれぞれプラスとマイナスとしパン回転軸の旋回動作を規制するパン限界値をΘＰとした場合、ΘＰ＝±ａｒｃｃｏｓ（ｔａｎΘＴ÷ｔａｎΘＯ）となる関数を直線近似して得た関数またはテーブルであるようにした構成を有している。この構成により、開口部の傾斜角度に合わせてパン方向のパン限界値を決定した関数またはテーブルに基づきカメラを旋回でき、簡単で効率のよいパン旋回制御が可能となる。
【００２０】
また、本発明の監視カメラ装置は、制御部が、開口部の鉛直方向に対する傾斜角度に関係してチルト限界値を制御する関数を有し、この関数が、開口部の傾斜角度をΘＯとし、カメラが開口部の中心を向いたパン回転軸から水平方向へ旋回するパン方向をそれぞれプラスとマイナスとし現在カメラのパン回転角度をΘＰとし、カメラ水平方向面の上方をプラス、下方をマイナスにしチルト回転軸のカメラ水平方向面からの旋回動作を規制するチルト限界値をΘＴとした場合、ΘＴ＝ａｒｃｔａｎ（ｃｏｓΘＰ×ｔａｎΘＯ）であるようにした構成を有している。この構成により、開口部の傾斜角度に合わせてチルト方向のチルト限界値を決定した関数に基づきカメラを旋回でき、簡単で効率のよいチルト旋回制御が可能となる。
【００２１】
また、本発明の監視カメラ装置は、制御部が、開口部の鉛直方向に対する傾斜角度に関係してチルト限界値を制御する関数またはテーブルを有し、この関数またはテーブルが、開口部の傾斜角度をΘＯとし、カメラが開口部の中心を向いたパン回転軸から水平方向へ旋回するパン方向をそれぞれプラスとマイナスとし現在カメラのパン回転角度をΘＰとし、カメラ水平方向面の上方をプラス、下方をマイナスにしチルト回転軸のカメラ水平方向面からの旋回動作を規制するチルト限界値をΘＴとした場合、ΘＴ＝ａｒｃｔａｎ（ｃｏｓΘＰ×ｔａｎΘＯ）となる関数を直線近似して得た関数またはテーブルであるようにした構成を有している。この構成により、開口部の傾斜角度に合わせてチルト方向のチルト限界値を決定した関数またはテーブルに基づきカメラを旋回でき、簡単で効率のよいチルト旋回制御が可能となる。
【００２２】
また、本発明の監視カメラ装置は、制御装置が、パン限界値とチルト限界値とのうちの少なくとも一方の限界値にカメラが到達したとき、カメラの旋回動作を強制的に一時停止させ、この強制一時停止後に回転指令を受けたら限界値を超えてカメラの機械的限界値まで旋回可能とした構成を有している。この構成により、通常の監視範囲の限界値を超えてカメラを旋回させることで通常の監視動作とは異なる作業を実行できることとなる。
【００２３】
また、本発明の監視カメラ装置は、パン限界値とチルト限界値とのうちの少なくとも一方の限界値の位置にカメラが到達したとき、制御装置に旋回指令信号を送る指令器に限界値への到達に関する情報を表示するようにした構成を有している。この構成により、カメラが限界値に到達したことを旋回指示者に知らせることが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２５】
図２は、本発明の実施の形態の監視カメラ装置を側面からみた断面図であり、図３は、図２の監視カメラ装置の内部の斜視図である。同図に示すように、監視カメラ装置１は、側面が三角形状の監視カメラケース２を有している。監視カメラケース２は、監視カメラ装置１を監視場所に設置したとき、鉛直線２２に対し下方に向けて傾斜角度Θｏほど傾けた正面パネル２ａを有し、この正面パネル２ａには円形の開口部３を形成してある。開口部３には、これを覆うようにして透光性のポリカーボネート樹脂等で半球形に形成したドームカバー４を取り付ける。
【００２６】
監視カメラケース２内には、鉛直方向のパン旋回中心軸１０を中心に旋回可能なパン回転軸５を設ける。また、このパン回転軸５の下方部分にはドリブン・ギヤ６を一体に設け、これをドリブン・ギヤ６より小径としたパンモータ７のドライブ・ギヤ８に噛み合わせ、パンモータ７によりパン回転軸５を減速旋回可能とする。なお、パンモータ７は、監視カメラケース１側に支持する。
パン回転軸５の下端部には、パン回転軸５の旋回に伴って水平面で一体旋回する水平旋回台９を一体に設ける。水平旋回台９には、この一方の側端から折り曲げて下方に伸ばした垂下部９ａを形成する。
【００２７】
この垂下部９ａには、チルト旋回中心軸１５を中心に旋回可能なチルト回転軸１１を支持する。チルト回転軸１１は、垂下部９ａ垂直で、かつ水平面上に位置するように配置する。また、チルト回転軸１１の一端側にはドリブン・ギヤ１２を一体に設け、これをドリブン・ギヤ１２より小径としたチルトモータ１３のドライブ・モータ１４に噛み合わせ、チルトモータ１３によりチルト回転軸１１を減速旋回可能とする。なお、チルトモータ１３は、水平旋回台９の垂下部９ａに支持する。
【００２８】
垂下部９ａのドリブン・ギヤ１２と反対側となるチルト回転軸１１の他端側には、コ字状のホルダ１６を一体に固定する。ホルダ１６には、カメラレンズ１７を先端に有するカメラ１８を固定する。カメラ１８は、カメラレンズ１７を通じて入ってきた光を検出する受光素子としての電荷結合素子（ＣＣＤ）を有している。
【００２９】
ここで、カメラレンズの光軸１９は、チルト回転軸１５に対し垂直で、かつチルト回転軸１５とパン回転軸１０との交点を通るように配置する。また、このチルト回転軸１５とパン回転軸１０との交点を、ドームカバー４の半球の中心点および開口部３の中心点と実質的に一致するように位置づけるとともに、カメラ１８の先端が開口部３より外部に突出させるもののドームカバー４の内面には干渉しない長さとしてある。
【００３０】
パンモータ７とチルトモータ１３とは、駆動部と制御部とを設けた基板２０に接続する。基盤２０の制御部には、旋回動作指令信号端子２１から旋回動作指令信号を入力可能である。なお、旋回動作指令信号端子２１は、図４に示すようにパン旋回動作指令端子２１ａとチルト旋回動作指令端子２１ｂとを有する。
【００３１】
次に、上記構成の監視カメラ装置１を制御する制御回路につき、図４に基づき説明する。
パンモータ７は、パンモータ７の制御部３０の比較器３３の出力信号に応じて作動するパンモータ駆動部３２により駆動する。比較器３３には、パン限界値設定部３４からのパン限界値信号と、現在パン位置検出部３５からの現在パン位置信号と、パン旋回動作指令端子２１ａから入力されるパン旋回指令信号と、パン有効動作範囲演算部３６からのパン有効範囲信号とが入力される。比較器３３は、これらの信号を比較しながら、パン旋回動作指令が与えられたとき、パン有効動作範囲のパン限定値内に収まるような駆動制御信号を出力する。
【００３２】
なお、現在パン位置を検出するため、パンモータ７にエンコーダ３１を設け、このエンコーダ３１からの検出信号および比較器３３からの出力信号を現在パン位置検出部３５に入力して、現在パン位置を演算し、この現在パン位置信号を比較器３３へ入力するように構成している。また、パン有効動作範囲演算部３６は、現在チルト位置検出部４５から入力された現在チルト位置信号を利用しながら、後述の旋回有効限界ラインを表す関数に基づきそのチルト位置における有効動作範囲のパン限界値を演算して求める。
【００３３】
一方、チルトモータ１３は、チルトモータ１３の制御部４０の比較器４３の出力信号に応じて作動するチルトモータ駆動部４２により駆動する。比較器４３には、チルト限界値設定部４４からのチルト限界値信号と、現在チルト位置検出部４５からの現在チルト位置信号と、チルト旋回動作指令端子２１ｂから入力されるチルト旋回動作指令信号と、チルト有効動作範囲演算部４６からのチルト有効範囲信号とが入力される。比較器４３は、これらの信号を比較しながら、チルト旋回動作指令が与えられたとき、チルト有効動作範囲のチルト限定値内に収まるように比較器４３の出力信号を出力する。
【００３４】
なお、現在チルト位置を検出するため、チルトモータ１３にエンコーダ４１を設け、このエンコーダ４１からの検出信号および比較器４３からの出力信号を現在チルト位置検出部４５に入力して、現在チルト位置を演算し、この現在チルト位置信号を比較器４３へ入力するように構成している。また、チルト有効動作範囲演算部４６は、現在パン位置検出部３５で得た現在パン位置信号が入力され、後述の旋回有効限界ラインを表す関数に基づきそのパン位置における有効動作範囲のチルト限界値を演算して求める。
【００３５】
次に、パン有効動作範囲演算部３６とチルト有効動作範囲演算部４６で利用する旋回有効限界ラインにつき図１に基づき説明する。
図１に示す旋回有効限界ライン２００は、パン限界値とチルト限界値とを決める以下の関数で表される。
すなわち、このパン制限値を決定する関数は、開口部の傾斜角度をΘＯとし、カメラ水平方向面の上方をプラス、下方をマイナスにしカメラ水平方向面からの現在カメラのチルト角度をΘＴとし、カメラが開口部の中心を向いたパン回転軸から左右方向へ旋回するパン方向をそれぞれプラスとマイナスとしパン回転軸の旋回動作を規制するパン限界値をΘＰとした場合、ΘＰ＝ｇ（ΘＴ）＝±ａｒｃｃｏｓ（ｔａｎΘＴ÷ｔａｎΘＯ）であるようにする。
【００３６】
一方、チルト限界値を決定する関数が、開口部の傾斜角度をΘＯとし、カメラが開口部の中心を向いたパン回転軸から水平方向へ旋回するパン方向をそれぞれプラスとマイナスとし現在カメラのパン回転角度をΘＰとし、カメラ水平方向面の上方をプラス、下方をマイナスにしチルト回転軸のカメラ水平方向面からの旋回動作を規制するチルト限界値をΘＴとした場合、ΘＴ＝ｆ（ΘＰ）＝ａｒｃｔａｎ（ｃｏｓΘＰ×ｔａｎΘＯ）であるようにする。
【００３７】
次に、本実施の形態にかかる監視カメラ装置の動作を説明する。
監視カメラ装置１をパン方向に動作させる場合には、監視者が監視したいチルト角度を指定して旋回動作指令信号を旋回動作指令信号端子２１に入力する。今、図５に示すように、カメラ１８の水平面より上方にチルト角度ΘＴ１でパン方向に設定したとすれば、比較器４３は、現在チルト位置検出部４５で検出した現在チルト位置がチルト角度ΘＴ１になるようにチルトモータ駆動部４２を制御し、チルトモータ１３を駆動してカメラ１８を上方に向ける。
一方、このチルト角度ΘＴ１の信号は、パン有効動作範囲演算部３６へ入力され、ここで上記パン限界値を決定する関数ｇ（ΘＴ）のΘＴに角度ΘＴ１を代入してパン限界値±ΘＰ１が得られ、この値が比較器３３に入力されて、図５の点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ範囲でパンモータ７を駆動してカメラ１８をパン旋回させる。この範囲は、±９０度の範囲より狭くドームカバー４の両端部を超えて監視カメラケース２の裏側まで大きく旋回することはない。
【００３８】
これに対し、チルト角度をカメラの水平面より下方となるチルト角度ΘＴ２に設定すると、上記同様にチルトモータ１３を駆動してカメラ１８を水平面より下方に向ける。また、このときのパン限界値は、上記チルト限界値を決定する関数ｇ（ΘＴ）のΘＴに角度ΘＴ２を代入得たチルト限界値±ΘＰ２が比較器３３に入力されて、図５の点Ｐ３と点Ｐ４とを結ぶ範囲でパンモータ７を駆動してカメラ１８をパン旋回させる。この範囲は、±９０度の範囲より広くドームカバー４の両端部近傍まで監視カメラケース２を大きく旋回して外部を撮像する。
【００３９】
一方、パン角度を固定してチルト方向にカメラ１８を旋回制御する場合を図６に基づき説明する。監視者は監視したいパン角度ΘＰの値を旋回指令信号とともに旋回動作指令信号端子２１へ入力する。指令したパン角度がΘＰ３であるとすると、比較器３３は、現在パン位置検出部３５から入力された現在パン位置が指令されたパン角度ΘＰ３になるまでカメラ１８をパン方向に旋回させる。一方、このパン角度ΘＰ３は、チルト有効動作範囲演算部４６に入力されて、上記関数ｆ（ΘＰ）によりチルト限界値ΘＴ３が得られる。したがって、カメラ１８は、チルト限界値ΘＴ３から−９０度の範囲、すなわち図６のＴ１と点Ｔ２とを結ぶチルト範囲で旋回する。このときカメラ１８は、水平面より下方の監視領域で動作し、ドームカバー４を超えて監視カメラケース２内を撮像するのが阻止される。
【００４０】
同様に、カメラ１８の中央面により近いパン角度ΘＰ４に固定すると、上記と同様にチルト限界値ΘＴ４と−９０度の範囲、すなわち上記パン角度ΘＰ３の場合のＴ１からＴ２までのチルト範囲より広い点Ｔ３と点Ｔ４を結ぶチルト範囲をカメラ１８がチルト旋回する。この場合は、カメラ１８の水平面より上方の範囲までカメラ１８がチルト旋回することとなり、そのパン位置でのドームカバー４の上端部近傍まで撮像することが可能となる。
【００４１】
以上のように、本発明の実施の形態の監視カメラ装置は、パン限界値とチルト限界値とを互いに可変となる関係とし、開口部やドームカバーに合わせて旋回限界を決めるようにしたので、斜め上方から真下を越えた下方までの範囲、またはこの逆に斜め下方から真上を越えた上方までの範囲を監視できるようにすべく監視カメラケースの開口部を鉛直線に対し上下いずれかの方向に向けて傾斜させた場合でも、カメラを開口部やドームカバーに合わせた監視範囲で旋回動作させるようにして効率的な旋回動作とすることができる。
【００４２】
この場合、パン限界値とチルト限界値とを開口部やドームカバーの傾斜角度に関係した関数やテーブルに基づき決定するようにしているので、カメラの旋回制御が簡単になる。そして、関数を用いた場合、取付時における開口部やドームカバーが鉛直方向となす傾斜角の値を制御装置の関数に入れれば、後は自動的に最適な旋回範囲の関数が決定されるので、その都度、旋回範囲の設定を最初からやる必要がなく、旋回動作させるときも、現在のパン角度あるいは現在のチルト角度を関数に入れることで、簡単にそのときのチルト限界値やパン限界値を得ることができる。
【００４３】
なお、上記カメラ１８は、監視者が旋回指令を出すことで上記のような通常の監視範囲内で旋回動作させるようにしているが、この旋回動作は、一定のチルト角度でたとえば図７に示すようにＰ５からＰ６までのパン旋回範囲を自動的に往復させるように設定することができるし、一定のパン角度でチルト限界値により決まるチルト範囲を自動往復させるようにすることもできる。
これらに対し、監視者が図外の指示器で旋回指令を出し、たとえばカメラ１８がＰ５の位置から出発しパン限界値Ｐ６の位置に到着したら、その旨を指示器に表示し、カメラ１８の旋回を強制的に停止させ、この後に監視者が旋回支持を出したらカメラ１８を図７中に矢印Ｍで示すように強制的にパン限界値を超えた位置まで旋回させるようにすることもできる。そして、この限界値を超えた位置までカメラ１８を旋回させることで、通常の監視動作と異なる作業、たとえばカメラレンズ１７のクリーニングなどを実行させることが可能である。
【００４４】
また、上記実施の形態では有効動作範囲を設定する関数として上記各関数式を用いた場合について説明したが、本発明は、この関数式を図８に示すように図１の旋回有効限界ライン２００を直線近似して得た関数２１０を用いたり、または同じく直線状に近似して得たテーブル（階段状の直線近似が望ましい）等を用いたりしても上記実施の形態と同様の効果が得られるものである。
また、ドームカバーは半球状としたが、半球部に円筒部を組み合わせたものでもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明はパン回転軸とチルト回転軸とにより旋回されるカメラと、チルト回転軸の角度に応じてパン回転軸の旋回できる角度を変更するか、パン回転軸の角度に応じてチルト回転軸の旋回できる角度を変更するかする制御する制御部と備えることにより、斜め上方から真下を越えた範囲や斜め下方から真上を超えた範囲を監視できるように開口部を鉛直線に対し傾斜した場合でも、開口部やドームカバーに合わせて外部が撮像不可能な範囲をできるだけ避け、外部が撮像可能な範囲はできるだけ撮像できるような旋回範囲内でカメラを旋回させることができ、無駄の少ない有効なカメラの旋回動作をさせることが可能であるというすぐれた効果を有する監視カメラ装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の監視カメラ装置の有効動作範囲を決める旋回有効限界ラインを示す図
【図２】本発明の実施の形態の監視カメラ装置の断面側面図
【図３】本発明の実施の形態の監視カメラ装置の内部の斜視図
【図４】本発明の実施の形態のカメラ装置の駆動部および制御部の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態の旋回有効限界ラインでのパン旋回動作範囲を説明する図
【図６】本発明の実施の形態の旋回有効限界ラインでのパン旋回動作範囲を説明する図
【図７】本発明の実施の形態の旋回有効限界ラインを超えた強制旋回動作を説明する図
【図８】図１の旋回有効限界ラインを直線近似して得た旋回有効限界ラインを示す図
【図９】従来の監視カメラ装置の内部の斜視図
【図１０】従来の監視カメラ装置の駆動部および制御部の構成を示すブロック図
【図１１】従来の制御部で制御するカメラのパン旋回およびチルト旋回の範囲の説明図。
【図１２】従来の監視カメラ装置の有効動作範囲を示す図
【符号の説明】
１ 監視カメラ装置
２ 監視カメラケース
３ 開口部
４ ドームカバー
５ パン回転軸
７ パンモータ
９ 水平旋回台
１０ パン旋回中心軸
１１ チルト回転軸
１３ チルトモータ
１５ チルト旋回中心軸
１７ カメラレンズ
１８ カメラ
２０ 基板
３０ パン制御部
３２ パンモータ駆動部
４０ チルト制御部
４２ チルトモータ駆動部
２００ 旋回有効限界ライン
【発明の属する技術分野】
本発明は、カメラをパン方向（水平面での左右方向）およびチルト方向（鉛直面での上下方向）に旋回可能な監視カメラ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の監視カメラ装置としては、いわゆるドームカメラが知られており、図９および図１１に示すように、対象物を撮像するためのカメラ１１０と、カメラ１１０を内蔵する透光性の半球形をしたドームカバー１３０（監視カメラ装置の内部の理解のため２点鎖線で仮想的に示す）と、カメラ１１０をパン方向に旋回（矢印Ａ）させるパン回転軸１４０と、カメラ１１０をチルト方向に旋回（矢印Ｂ）させるチルト回転軸１５０と、パン回転軸１４０およびチルト回転軸１５０をそれぞれ旋回駆動するパンモータ１６０およびチルトモータ１７０と、ドームカバー１３０が円形の開口部に取り付けられ、パン回転軸１４０、チルト回転軸１５０、パンモータ１６０、およびチルトモータ１７０などを内蔵する監視カメラケース１８０とを備えて、カメラを旋回させて開口部外側の上下左右の状況を撮像し、監視できるようにしていた。
【０００３】
この従来の監視カメラ装置１００は、図１０に示すようなパンモータ１６０の駆動部および制御部とチルトモータ１７０の駆動部および制御部を有している。すなわち、パンモータ１６０は、パンモータ１６０の制御部の比較器１６３の出力信号に応じて作動するパンモータ駆動部１６２により駆動される。比較器１６３には、たとえばパン限界値を±９０度としたパン限界値設定部１６４からのパン限界値信号と、現在パン位置検出部１６５からの現在パン位置信号と、パン旋回動作指令端子１６６から入力されるパン旋回指令動作信号とが入力される。比較器１６３は、これらの信号を比較しながら、パン旋回動作指令が与えられたとき、パン限界値内に収まるように比較器１６３の出力信号を出力する。なお、現在パン位置を検出するため、パンモータ１６０にエンコーダ１６１が設けられ、このエンコーダ１６１からの検出信号および比較器１６３からの出力信号が現在パン位置検出部１６５に入力されて、現在パン位置が演算され、この現在パン位置信号が比較器１６３へ入力されるように構成されている。
【０００４】
チルトモータ１７０の駆動回路および制御回路もパンモータ１６０の構成と同様に構成され、チルトモータ１７０が、チルトモータ１７０の制御部の比較器１７３の出力信号に応じて作動するチルトモータ駆動部１７２により駆動される。比較器１７３には、たとえばチルト限界値を±９０度としたチルト限界値設定部１７４からのチルト限界値信号と、現在チルト位置検出部１７５からの現在チルト位置信号と、チルト旋回動作指令端子１７６から入力されるチルト旋回動作指令信号とが入力される。比較器１７３は、これらの信号を比較しながら、チルト旋回動作指令が与えられたとき、チルト限界値内に収まるように比較器１７３の出力信号を出力する。なお、現在チルト位置を検出するため、チルトモータ１７０にエンコーダ１７１が設けられ、このエンコーダ１７１からの検出信号および比較器１７３からの出力信号が現在チルト位置検出部１７５に入力されて、現在チルト位置が演算され、この現在チルト位置信号が比較器１７３へ入力されるように構成されている。
【０００５】
上記のように構成された監視カメラ１００は、例えば天井に取り付けられてドームカバー１３０が真下を向くようにしたり、あるいは壁に取り付けられてドームカバー１３０が真横を向くようにしたりされることが多い。前者は、監視カメラ装置１００を通る水平面より下方を監視するのに適し、後者は監視カメラ装置のドームカバー側の上下を監視するのに適している。
一方、監視場所によっては、監視カメラ装置の斜め上方から真下を越えた下方までの範囲を監視したい場合も多々ある。この場合、前者では監視カメラ装置の上方はまったく監視できず、後者では監視カメラ装置の下方半分、すなわち監視カメラ装置の真下までしか監視できない。
【０００６】
そこで、図１１の監視カメラ装置１００の斜視図である（ａ）、監視カメラ装置の側面図である（ｂ）に示すように、監視カメラケース１８０の開口部１８５および開口部１８５に取り付けたドームカバー１３０を鉛直方向に対し下方を向けて傾斜するようにしている。このように監視カメラケース１８０を変更することで、製作時の型抜きの制約から半球状となるドームカバー１３０や監視カメラ装置の内部の機構をそのまま使用でき、コストアップを抑えながら種々の監視場所に使用することが可能になる。
【０００７】
なお、同図のドームカバー１３０上に描いた実線およびドームカバー１３０の裏側の点線は、それぞれ異ならせた一定のチルト角度でパン方向に３６０度回転したと仮定したときのカメラの軌跡を示す。実線の部分は、カメラ１１０が外部を撮像可能な範囲、点線はカメラが外部を撮像不可能な範囲を示す。これと同様に、図には表していないが、それぞれ異なるパン位置でチルト方向にカメラを旋回させることも可能である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の監視カメラ装置では、開口部１８５および開口部１８５に取り付けたドームカバー１３０が鉛直軸（パン回転軸１４０と平行）となす傾斜角度Θｏに応じてドームカバー１３０の前面の中心点とチルト回転軸１５０を通るドーム中心横面１３５がカメラ１１０の旋回中心を通る水平面１９０に対し同じ角度だけ傾斜するため、パン回転軸１４０もドーム中心横面１３５に対しその分さらに傾斜してしまい、この結果、上記従来のように固定したパン限界値およびチルト限界値を用いた制御では、チルト旋回角度によってはドームカバー１３０内の範囲を外れた監視カメラケースの裏側（図１１の（ｂ）の点線部分）まで回転してしまい、別の箇所では撮像可能なドームカバー内の範囲（図１１の（ａ）、（ｂ）の実線部分）をすべて回転できず、効率的な旋回制御とならないという問題があった。
【０００９】
より詳細に説明すると、開口部１８５が鉛直線に対し傾斜角度Θｏだけ傾いた場合におけるカメラ１１０のパン旋回角度とチルト旋回角度との関係を示す図１２において、従来のカメラ１１０の旋回制御では、ドームカバー１３０が真下または真横に設置されることからパン限界値をドームの縦中心面から左右に９０度、チルト限界値がドームの横中心面から上下に９０度で囲まれる同図中正方形の範囲（点Ｒ１、点Ｒ３、点Ｒ４、および点Ｒ２で囲まれた範囲）内でカメラを旋回させるようにしていたため、この旋回制御をドームカバー１３０が傾斜した場合にそのまま適用すると、同図中、点線で示し後述する旋回有効限界ライン２００より上方のチルト旋回角度の部分（点Ｒ１、点Ｒ８、点Ｒ５、点Ｒ９、および点Ｒ２で囲まれた範囲）では、撮像不可能であるにかかわらずカメラ１１０が旋回動作してしまうほか、旋回有効限界ライン２００より下方のチルト旋回角度の範囲で、かつパン旋回角度が上記パン限界値外、すなわちパン旋回角度が９０度を超えて１８０度までの範囲（点Ｒ９、点Ｒ４、点Ｒ１１、および点Ｒ７で囲まれた範囲）、およびパン旋回角度が−９０度を超えて−１８０度までの範囲（点Ｒ８、点Ｒ３、点Ｒ１０、および点Ｒ６で囲まれた範囲）では撮像可能であるにもかかわらず、カメラ１１０の旋回動作が禁止されてしまうことになる。このような問題は、上記とは逆に斜め下方から真上を超えた上方までの範囲を監視したい場合でも生じる。
【００１０】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、斜め上方から真下を越えた下方までの範囲、またはこの逆に斜め下方から真上を越えた上方までの範囲を監視できるようにすべく監視カメラケースの開口部を鉛直線に対し上下いずれかの方向に向けて傾斜させた場合でも、カメラを開口部やドームカバーに合わせた監視範囲で旋回動作させるようにして効率的な旋回動作となるように制御可能な監視カメラ装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の監視カメラ装置は、鉛直方向に対して上下いずれかの傾斜方向に向けて傾斜された円形状の開口部を有する監視カメラケースと、監視カメラケースに取り付けられ、鉛直方向に伸びる回転中心軸に旋回可能なパン回転軸と、パン回転軸に取り付けられ、旋回する水平旋回台と、水平旋回台に支持されてパン回転軸に対し垂直方向に伸びる回転中心軸を中心に旋回可能なチルト回転軸と、パン回転軸を旋回させるパン方向駆動部と、チルト回転軸に取り付けられ開口部の外側を撮影可能なカメラと、開口部の鉛直方向に対する傾斜角度とチルト回転軸の角度とに応じてパン回転軸の旋回できる角度を変更し制御する制御部とを備えた構成を有する。この構成により、斜め上方から真下を越えた下方までの範囲、またはこの逆に斜め下方から真上を越えた上方までの範囲を監視できるようにすべく監視カメラケースの開口部を鉛直線に対し上下いずれかの方向に向けて傾斜させた場合でも、カメラを開口部やドームカバーに合わせた監視範囲で旋回動作させるようにして効率的な旋回動作となるように制御することができる。
【００１２】
また、本発明の監視カメラ装置は、鉛直方向に対して上下いずれかの傾斜方向に向けて傾斜された円形状の開口部を有する監視カメラケースと、監視カメラケースに取り付けられ、鉛直方向に伸びる回転中心軸に旋回可能なパン回転軸と、パン回転軸に取り付けられ、旋回する水平旋回台と、水平旋回台に支持されてパン回転軸に対し垂直方向に伸びる回転中心軸を中心に旋回可能なチルト回転軸と、パン回転軸を旋回させるパン方向駆動部と、チルト回転軸に取り付けられ開口部の外側を撮影可能なカメラと、開口部の鉛直方向に対する傾斜角度とパン回転軸の角度とに応じてチルト回転軸の旋回できる角度を変更し制御する制御部とを備えた構成を有する。この構成により、斜め上方から真下を越えた下方までの範囲、またはこの逆に斜め下方から真上を越えた上方までの範囲を監視できるようにすべく監視カメラケースの開口部を鉛直線に対し上下いずれかの方向に向けて傾斜させた場合でも、カメラを開口部やドームカバーに合わせた監視範囲で旋回動作させるようにして効率的な旋回動作となるように制御することができる。
【００１３】
また、本発明の監視カメラ装置は、カメラのパン回転軸の回転限界値を決定するパン限界値とカメラのチルト回転軸の回転限界値を決定するチルト限界値とが互いに可変となる関係に設定され、カメラが水平方向を向いた位置でのカメラ水平面またはカメラ水平面の近傍から開口部の傾斜方向とは反対の方向へ向かってチルト回転軸の旋回角度が増えていくにしたがってパン限界値が減少していき、カメラがカメラ水平方向面またはカメラ方向水平部分の近傍から開口部が向けられた傾斜方向へ向かっていくにしたがってパン限界値が増加していくように決定したパン限界値とチルト限界値との範囲内をカメラが旋回するように制御する構成を有している。この構成により、斜め上方から真下を越えた下方までの範囲、またはこの逆に斜め下方から真上を越えた上方までの範囲を監視できるようにすべく監視カメラケースの開口部を鉛直線に対し上下いずれかの方向に傾斜させた場合でも、カメラを開口部やドームカバーに合わせた監視範囲で旋回動作させるようにして効率的な旋回動作となる制御が可能となる。
【００１４】
また、本発明の監視カメラ装置は、監視カメラケースの開口部が、監視カメラケースに取り付けた半球状のドームカバーで覆われた構成を有している。この構成により、監視カメラ装置内に塵や雨などの異物が入るのを防いだり、カメラレンズが破壊されたりするのを防ぐことが可能となる。
【００１５】
また、本発明の監視カメラ装置は、パン回転軸の旋回中心軸とチルト回転軸の旋回中心軸との交点が、開口部の中心またはドームカバーの中心に略一致した構成を有している。この構成により、カメラの旋回軌跡をドームカバー内面に沿わせることができるので監視カメラ装置をコンパクトにでき、またカメラの旋回位置にかかわらずドームカバーを通ってカメラレンズ中心部へと入ってくる像がゆがむのを少なく抑えることが可能となる。
【００１６】
また、本発明の監視カメラ装置は、制御部が、開口部の鉛直方向に対する傾斜角度に関係してパン限界値とチルト限界値とを制御する関数またはテーブルを有した構成を有している。この構成により、開口部の傾斜角度に関係した関数またはテーブルを用いてカメラを容易に開口部やドームカバーに合わせて効率よく旋回制御することが可能となる。
【００１７】
また、本発明の監視カメラ装置は、制御部が、関数またはテーブルで設定したパン限界値とチルト限界値とのうちの少なくとも一方の限界値内でカメラを自動的に往復旋回するように制御するようにした構成を有している。この構成により、パン方向とチルト方向との少なくとも一方の方向における限界値内で、カメラを自動的に効率よく往復させることができることとなる。
【００１８】
また、本発明の監視カメラ装置は、制御部が、開口部の鉛直方向に対する傾斜角度に関係してパン限界値を制御する関数を有し、この関数が、開口部の傾斜角度をΘＯとし、カメラ水平方向面の上方をプラス、下方をマイナスにしカメラ水平方向面からの現在カメラのチルト角度をΘＴとし、カメラが開口部の中心を向いたときのパン回転軸の位置から左右方向へ旋回するパン方向をそれぞれプラスとマイナスとしパン回転軸の旋回動作を規制するパン限界値をΘＰとした場合、ΘＰ＝±ａｒｃｃｏｓ（ｔａｎΘＴ÷ｔａｎΘＯ）であるようにした構成を有している。この構成により、開口部の傾斜角度に合わせてパン方向のパン限界値を決めた関数に基づきカメラを旋回でき、簡単で効率のよいパン旋回制御が可能となる。
【００１９】
また、本発明の監視カメラ装置は、制御部が、開口部の鉛直方向に対する傾斜角度に関係してパン限界値を制御する関数またはテーブルを有し、関数またはテーブルが、開口部の傾斜角度をΘＯとし、カメラ水平方向面の上方をプラス、下方をマイナスにしカメラ水平方向面からの現在カメラのチルト角度をΘＴとし、カメラが開口部の中心を向いたときのパン回転軸の位置から左右方向へ旋回するパン方向をそれぞれプラスとマイナスとしパン回転軸の旋回動作を規制するパン限界値をΘＰとした場合、ΘＰ＝±ａｒｃｃｏｓ（ｔａｎΘＴ÷ｔａｎΘＯ）となる関数を直線近似して得た関数またはテーブルであるようにした構成を有している。この構成により、開口部の傾斜角度に合わせてパン方向のパン限界値を決定した関数またはテーブルに基づきカメラを旋回でき、簡単で効率のよいパン旋回制御が可能となる。
【００２０】
また、本発明の監視カメラ装置は、制御部が、開口部の鉛直方向に対する傾斜角度に関係してチルト限界値を制御する関数を有し、この関数が、開口部の傾斜角度をΘＯとし、カメラが開口部の中心を向いたパン回転軸から水平方向へ旋回するパン方向をそれぞれプラスとマイナスとし現在カメラのパン回転角度をΘＰとし、カメラ水平方向面の上方をプラス、下方をマイナスにしチルト回転軸のカメラ水平方向面からの旋回動作を規制するチルト限界値をΘＴとした場合、ΘＴ＝ａｒｃｔａｎ（ｃｏｓΘＰ×ｔａｎΘＯ）であるようにした構成を有している。この構成により、開口部の傾斜角度に合わせてチルト方向のチルト限界値を決定した関数に基づきカメラを旋回でき、簡単で効率のよいチルト旋回制御が可能となる。
【００２１】
また、本発明の監視カメラ装置は、制御部が、開口部の鉛直方向に対する傾斜角度に関係してチルト限界値を制御する関数またはテーブルを有し、この関数またはテーブルが、開口部の傾斜角度をΘＯとし、カメラが開口部の中心を向いたパン回転軸から水平方向へ旋回するパン方向をそれぞれプラスとマイナスとし現在カメラのパン回転角度をΘＰとし、カメラ水平方向面の上方をプラス、下方をマイナスにしチルト回転軸のカメラ水平方向面からの旋回動作を規制するチルト限界値をΘＴとした場合、ΘＴ＝ａｒｃｔａｎ（ｃｏｓΘＰ×ｔａｎΘＯ）となる関数を直線近似して得た関数またはテーブルであるようにした構成を有している。この構成により、開口部の傾斜角度に合わせてチルト方向のチルト限界値を決定した関数またはテーブルに基づきカメラを旋回でき、簡単で効率のよいチルト旋回制御が可能となる。
【００２２】
また、本発明の監視カメラ装置は、制御装置が、パン限界値とチルト限界値とのうちの少なくとも一方の限界値にカメラが到達したとき、カメラの旋回動作を強制的に一時停止させ、この強制一時停止後に回転指令を受けたら限界値を超えてカメラの機械的限界値まで旋回可能とした構成を有している。この構成により、通常の監視範囲の限界値を超えてカメラを旋回させることで通常の監視動作とは異なる作業を実行できることとなる。
【００２３】
また、本発明の監視カメラ装置は、パン限界値とチルト限界値とのうちの少なくとも一方の限界値の位置にカメラが到達したとき、制御装置に旋回指令信号を送る指令器に限界値への到達に関する情報を表示するようにした構成を有している。この構成により、カメラが限界値に到達したことを旋回指示者に知らせることが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２５】
図２は、本発明の実施の形態の監視カメラ装置を側面からみた断面図であり、図３は、図２の監視カメラ装置の内部の斜視図である。同図に示すように、監視カメラ装置１は、側面が三角形状の監視カメラケース２を有している。監視カメラケース２は、監視カメラ装置１を監視場所に設置したとき、鉛直線２２に対し下方に向けて傾斜角度Θｏほど傾けた正面パネル２ａを有し、この正面パネル２ａには円形の開口部３を形成してある。開口部３には、これを覆うようにして透光性のポリカーボネート樹脂等で半球形に形成したドームカバー４を取り付ける。
【００２６】
監視カメラケース２内には、鉛直方向のパン旋回中心軸１０を中心に旋回可能なパン回転軸５を設ける。また、このパン回転軸５の下方部分にはドリブン・ギヤ６を一体に設け、これをドリブン・ギヤ６より小径としたパンモータ７のドライブ・ギヤ８に噛み合わせ、パンモータ７によりパン回転軸５を減速旋回可能とする。なお、パンモータ７は、監視カメラケース１側に支持する。
パン回転軸５の下端部には、パン回転軸５の旋回に伴って水平面で一体旋回する水平旋回台９を一体に設ける。水平旋回台９には、この一方の側端から折り曲げて下方に伸ばした垂下部９ａを形成する。
【００２７】
この垂下部９ａには、チルト旋回中心軸１５を中心に旋回可能なチルト回転軸１１を支持する。チルト回転軸１１は、垂下部９ａ垂直で、かつ水平面上に位置するように配置する。また、チルト回転軸１１の一端側にはドリブン・ギヤ１２を一体に設け、これをドリブン・ギヤ１２より小径としたチルトモータ１３のドライブ・モータ１４に噛み合わせ、チルトモータ１３によりチルト回転軸１１を減速旋回可能とする。なお、チルトモータ１３は、水平旋回台９の垂下部９ａに支持する。
【００２８】
垂下部９ａのドリブン・ギヤ１２と反対側となるチルト回転軸１１の他端側には、コ字状のホルダ１６を一体に固定する。ホルダ１６には、カメラレンズ１７を先端に有するカメラ１８を固定する。カメラ１８は、カメラレンズ１７を通じて入ってきた光を検出する受光素子としての電荷結合素子（ＣＣＤ）を有している。
【００２９】
ここで、カメラレンズの光軸１９は、チルト回転軸１５に対し垂直で、かつチルト回転軸１５とパン回転軸１０との交点を通るように配置する。また、このチルト回転軸１５とパン回転軸１０との交点を、ドームカバー４の半球の中心点および開口部３の中心点と実質的に一致するように位置づけるとともに、カメラ１８の先端が開口部３より外部に突出させるもののドームカバー４の内面には干渉しない長さとしてある。
【００３０】
パンモータ７とチルトモータ１３とは、駆動部と制御部とを設けた基板２０に接続する。基盤２０の制御部には、旋回動作指令信号端子２１から旋回動作指令信号を入力可能である。なお、旋回動作指令信号端子２１は、図４に示すようにパン旋回動作指令端子２１ａとチルト旋回動作指令端子２１ｂとを有する。
【００３１】
次に、上記構成の監視カメラ装置１を制御する制御回路につき、図４に基づき説明する。
パンモータ７は、パンモータ７の制御部３０の比較器３３の出力信号に応じて作動するパンモータ駆動部３２により駆動する。比較器３３には、パン限界値設定部３４からのパン限界値信号と、現在パン位置検出部３５からの現在パン位置信号と、パン旋回動作指令端子２１ａから入力されるパン旋回指令信号と、パン有効動作範囲演算部３６からのパン有効範囲信号とが入力される。比較器３３は、これらの信号を比較しながら、パン旋回動作指令が与えられたとき、パン有効動作範囲のパン限定値内に収まるような駆動制御信号を出力する。
【００３２】
なお、現在パン位置を検出するため、パンモータ７にエンコーダ３１を設け、このエンコーダ３１からの検出信号および比較器３３からの出力信号を現在パン位置検出部３５に入力して、現在パン位置を演算し、この現在パン位置信号を比較器３３へ入力するように構成している。また、パン有効動作範囲演算部３６は、現在チルト位置検出部４５から入力された現在チルト位置信号を利用しながら、後述の旋回有効限界ラインを表す関数に基づきそのチルト位置における有効動作範囲のパン限界値を演算して求める。
【００３３】
一方、チルトモータ１３は、チルトモータ１３の制御部４０の比較器４３の出力信号に応じて作動するチルトモータ駆動部４２により駆動する。比較器４３には、チルト限界値設定部４４からのチルト限界値信号と、現在チルト位置検出部４５からの現在チルト位置信号と、チルト旋回動作指令端子２１ｂから入力されるチルト旋回動作指令信号と、チルト有効動作範囲演算部４６からのチルト有効範囲信号とが入力される。比較器４３は、これらの信号を比較しながら、チルト旋回動作指令が与えられたとき、チルト有効動作範囲のチルト限定値内に収まるように比較器４３の出力信号を出力する。
【００３４】
なお、現在チルト位置を検出するため、チルトモータ１３にエンコーダ４１を設け、このエンコーダ４１からの検出信号および比較器４３からの出力信号を現在チルト位置検出部４５に入力して、現在チルト位置を演算し、この現在チルト位置信号を比較器４３へ入力するように構成している。また、チルト有効動作範囲演算部４６は、現在パン位置検出部３５で得た現在パン位置信号が入力され、後述の旋回有効限界ラインを表す関数に基づきそのパン位置における有効動作範囲のチルト限界値を演算して求める。
【００３５】
次に、パン有効動作範囲演算部３６とチルト有効動作範囲演算部４６で利用する旋回有効限界ラインにつき図１に基づき説明する。
図１に示す旋回有効限界ライン２００は、パン限界値とチルト限界値とを決める以下の関数で表される。
すなわち、このパン制限値を決定する関数は、開口部の傾斜角度をΘＯとし、カメラ水平方向面の上方をプラス、下方をマイナスにしカメラ水平方向面からの現在カメラのチルト角度をΘＴとし、カメラが開口部の中心を向いたパン回転軸から左右方向へ旋回するパン方向をそれぞれプラスとマイナスとしパン回転軸の旋回動作を規制するパン限界値をΘＰとした場合、ΘＰ＝ｇ（ΘＴ）＝±ａｒｃｃｏｓ（ｔａｎΘＴ÷ｔａｎΘＯ）であるようにする。
【００３６】
一方、チルト限界値を決定する関数が、開口部の傾斜角度をΘＯとし、カメラが開口部の中心を向いたパン回転軸から水平方向へ旋回するパン方向をそれぞれプラスとマイナスとし現在カメラのパン回転角度をΘＰとし、カメラ水平方向面の上方をプラス、下方をマイナスにしチルト回転軸のカメラ水平方向面からの旋回動作を規制するチルト限界値をΘＴとした場合、ΘＴ＝ｆ（ΘＰ）＝ａｒｃｔａｎ（ｃｏｓΘＰ×ｔａｎΘＯ）であるようにする。
【００３７】
次に、本実施の形態にかかる監視カメラ装置の動作を説明する。
監視カメラ装置１をパン方向に動作させる場合には、監視者が監視したいチルト角度を指定して旋回動作指令信号を旋回動作指令信号端子２１に入力する。今、図５に示すように、カメラ１８の水平面より上方にチルト角度ΘＴ１でパン方向に設定したとすれば、比較器４３は、現在チルト位置検出部４５で検出した現在チルト位置がチルト角度ΘＴ１になるようにチルトモータ駆動部４２を制御し、チルトモータ１３を駆動してカメラ１８を上方に向ける。
一方、このチルト角度ΘＴ１の信号は、パン有効動作範囲演算部３６へ入力され、ここで上記パン限界値を決定する関数ｇ（ΘＴ）のΘＴに角度ΘＴ１を代入してパン限界値±ΘＰ１が得られ、この値が比較器３３に入力されて、図５の点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ範囲でパンモータ７を駆動してカメラ１８をパン旋回させる。この範囲は、±９０度の範囲より狭くドームカバー４の両端部を超えて監視カメラケース２の裏側まで大きく旋回することはない。
【００３８】
これに対し、チルト角度をカメラの水平面より下方となるチルト角度ΘＴ２に設定すると、上記同様にチルトモータ１３を駆動してカメラ１８を水平面より下方に向ける。また、このときのパン限界値は、上記チルト限界値を決定する関数ｇ（ΘＴ）のΘＴに角度ΘＴ２を代入得たチルト限界値±ΘＰ２が比較器３３に入力されて、図５の点Ｐ３と点Ｐ４とを結ぶ範囲でパンモータ７を駆動してカメラ１８をパン旋回させる。この範囲は、±９０度の範囲より広くドームカバー４の両端部近傍まで監視カメラケース２を大きく旋回して外部を撮像する。
【００３９】
一方、パン角度を固定してチルト方向にカメラ１８を旋回制御する場合を図６に基づき説明する。監視者は監視したいパン角度ΘＰの値を旋回指令信号とともに旋回動作指令信号端子２１へ入力する。指令したパン角度がΘＰ３であるとすると、比較器３３は、現在パン位置検出部３５から入力された現在パン位置が指令されたパン角度ΘＰ３になるまでカメラ１８をパン方向に旋回させる。一方、このパン角度ΘＰ３は、チルト有効動作範囲演算部４６に入力されて、上記関数ｆ（ΘＰ）によりチルト限界値ΘＴ３が得られる。したがって、カメラ１８は、チルト限界値ΘＴ３から−９０度の範囲、すなわち図６のＴ１と点Ｔ２とを結ぶチルト範囲で旋回する。このときカメラ１８は、水平面より下方の監視領域で動作し、ドームカバー４を超えて監視カメラケース２内を撮像するのが阻止される。
【００４０】
同様に、カメラ１８の中央面により近いパン角度ΘＰ４に固定すると、上記と同様にチルト限界値ΘＴ４と−９０度の範囲、すなわち上記パン角度ΘＰ３の場合のＴ１からＴ２までのチルト範囲より広い点Ｔ３と点Ｔ４を結ぶチルト範囲をカメラ１８がチルト旋回する。この場合は、カメラ１８の水平面より上方の範囲までカメラ１８がチルト旋回することとなり、そのパン位置でのドームカバー４の上端部近傍まで撮像することが可能となる。
【００４１】
以上のように、本発明の実施の形態の監視カメラ装置は、パン限界値とチルト限界値とを互いに可変となる関係とし、開口部やドームカバーに合わせて旋回限界を決めるようにしたので、斜め上方から真下を越えた下方までの範囲、またはこの逆に斜め下方から真上を越えた上方までの範囲を監視できるようにすべく監視カメラケースの開口部を鉛直線に対し上下いずれかの方向に向けて傾斜させた場合でも、カメラを開口部やドームカバーに合わせた監視範囲で旋回動作させるようにして効率的な旋回動作とすることができる。
【００４２】
この場合、パン限界値とチルト限界値とを開口部やドームカバーの傾斜角度に関係した関数やテーブルに基づき決定するようにしているので、カメラの旋回制御が簡単になる。そして、関数を用いた場合、取付時における開口部やドームカバーが鉛直方向となす傾斜角の値を制御装置の関数に入れれば、後は自動的に最適な旋回範囲の関数が決定されるので、その都度、旋回範囲の設定を最初からやる必要がなく、旋回動作させるときも、現在のパン角度あるいは現在のチルト角度を関数に入れることで、簡単にそのときのチルト限界値やパン限界値を得ることができる。
【００４３】
なお、上記カメラ１８は、監視者が旋回指令を出すことで上記のような通常の監視範囲内で旋回動作させるようにしているが、この旋回動作は、一定のチルト角度でたとえば図７に示すようにＰ５からＰ６までのパン旋回範囲を自動的に往復させるように設定することができるし、一定のパン角度でチルト限界値により決まるチルト範囲を自動往復させるようにすることもできる。
これらに対し、監視者が図外の指示器で旋回指令を出し、たとえばカメラ１８がＰ５の位置から出発しパン限界値Ｐ６の位置に到着したら、その旨を指示器に表示し、カメラ１８の旋回を強制的に停止させ、この後に監視者が旋回支持を出したらカメラ１８を図７中に矢印Ｍで示すように強制的にパン限界値を超えた位置まで旋回させるようにすることもできる。そして、この限界値を超えた位置までカメラ１８を旋回させることで、通常の監視動作と異なる作業、たとえばカメラレンズ１７のクリーニングなどを実行させることが可能である。
【００４４】
また、上記実施の形態では有効動作範囲を設定する関数として上記各関数式を用いた場合について説明したが、本発明は、この関数式を図８に示すように図１の旋回有効限界ライン２００を直線近似して得た関数２１０を用いたり、または同じく直線状に近似して得たテーブル（階段状の直線近似が望ましい）等を用いたりしても上記実施の形態と同様の効果が得られるものである。
また、ドームカバーは半球状としたが、半球部に円筒部を組み合わせたものでもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明はパン回転軸とチルト回転軸とにより旋回されるカメラと、チルト回転軸の角度に応じてパン回転軸の旋回できる角度を変更するか、パン回転軸の角度に応じてチルト回転軸の旋回できる角度を変更するかする制御する制御部と備えることにより、斜め上方から真下を越えた範囲や斜め下方から真上を超えた範囲を監視できるように開口部を鉛直線に対し傾斜した場合でも、開口部やドームカバーに合わせて外部が撮像不可能な範囲をできるだけ避け、外部が撮像可能な範囲はできるだけ撮像できるような旋回範囲内でカメラを旋回させることができ、無駄の少ない有効なカメラの旋回動作をさせることが可能であるというすぐれた効果を有する監視カメラ装置を提供することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の監視カメラ装置の有効動作範囲を決める旋回有効限界ラインを示す図
【図２】本発明の実施の形態の監視カメラ装置の断面側面図
【図３】本発明の実施の形態の監視カメラ装置の内部の斜視図
【図４】本発明の実施の形態のカメラ装置の駆動部および制御部の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態の旋回有効限界ラインでのパン旋回動作範囲を説明する図
【図６】本発明の実施の形態の旋回有効限界ラインでのパン旋回動作範囲を説明する図
【図７】本発明の実施の形態の旋回有効限界ラインを超えた強制旋回動作を説明する図
【図８】図１の旋回有効限界ラインを直線近似して得た旋回有効限界ラインを示す図
【図９】従来の監視カメラ装置の内部の斜視図
【図１０】従来の監視カメラ装置の駆動部および制御部の構成を示すブロック図
【図１１】従来の制御部で制御するカメラのパン旋回およびチルト旋回の範囲の説明図。
【図１２】従来の監視カメラ装置の有効動作範囲を示す図
【符号の説明】
１ 監視カメラ装置
２ 監視カメラケース
３ 開口部
４ ドームカバー
５ パン回転軸
７ パンモータ
９ 水平旋回台
１０ パン旋回中心軸
１１ チルト回転軸
１３ チルトモータ
１５ チルト旋回中心軸
１７ カメラレンズ
１８ カメラ
２０ 基板
３０ パン制御部
３２ パンモータ駆動部
４０ チルト制御部
４２ チルトモータ駆動部
２００ 旋回有効限界ライン
Claims (13)
- 鉛直方向に対して上下いずれかの傾斜方向に向けて傾斜された円形状の開口部を有する監視カメラケースと、前記監視カメラケースに取り付けられ、鉛直方向に伸びる回転中心軸に旋回可能なパン回転軸と、前記パン回転軸に取り付けられ、旋回する水平旋回台と、前記水平旋回台に支持されて前記パン回転軸に対し垂直方向に伸びる回転中心軸を中心に旋回可能なチルト回転軸と、前記パン回転軸を旋回させるパン方向駆動部と、前記チルト回転軸に取り付けられ前記開口部の外側を撮影可能なカメラと、
前記開口部の前記鉛直方向に対する傾斜角度と前記チルト回転軸の角度とに応じて前記パン回転軸の旋回できる角度を変更し制御する制御部とを備えたことを特徴とする監視カメラ装置。 - 鉛直方向に対して上下いずれかの傾斜方向に向けて傾斜された円形状の開口部を有する監視カメラケースと、前記監視カメラケースに取り付けられ、鉛直方向に伸びる回転中心軸に旋回可能なパン回転軸と、前記パン回転軸に取り付けられ、旋回する水平旋回台と、前記水平旋回台に支持されて前記パン回転軸に対し垂直方向に伸びる回転中心軸を中心に旋回可能なチルト回転軸と、前記パン回転軸を旋回させるパン方向駆動部と、前記チルト回転軸に取り付けられ前記開口部の外側を撮影可能なカメラと、
前記開口部の前記鉛直方向に対する傾斜角度と前記パン回転軸の角度とに応じて前記チルト回転軸の旋回できる角度を変更し制御する制御部とを備えたことを特徴とする監視カメラ装置。 - 前記カメラの前記パン回転軸の回転限界値を決定するパン限界値と前記カメラの前記チルト回転軸の回転限界値を決定するチルト限界値とが互いに可変となる関係に設定され、前記カメラが水平方向を向いた位置でのカメラ水平面または前記カメラ水平面の近傍から前記開口部の前記傾斜方向とは反対の方向へ向かって前記チルト回転軸の旋回角度が増えていくにしたがって前記パン限界値が減少していき、前記カメラが前記カメラ水平方向面または前記カメラ方向水平部分の近傍から前記開口部が向けられた前記傾斜方向へ向かっていくにしたがって前記パン限界値が増加していくように決定した前記パン限界値と前記チルト限界値との範囲内を前記カメラが旋回するように制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の監視カメラ装置。
- 前記監視カメラケースの開口部は、監視カメラケースに取り付けた半球状のドームカバーで覆われていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の監視カメラ装置。
- 前記パン回転軸の旋回中心軸と前記チルト回転軸の旋回中心軸との交点が、前記開口部の中心または前記ドームカバーの中心に略一致していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の監視カメラ装置。
- 前記制御部は、前記開口部の前記鉛直方向に対する傾斜角度に関係して前記パン限界値と前記チルト限界値とを制御する関数またはテーブルを有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の監視カメラ装置。
- 前記制御部は、前記関数または前記テーブルで設定した前記パン限界値と前記チルト限界値とのうちの少なくとも一方の限界値内で前記カメラを自動的に往復旋回するように制御することを特徴とする請求項６に記載の監視カメラ装置。
- 前記関数は、前記開口部の傾斜角度をΘＯとし、前記カメラ水平方向面の上方をプラス、下方をマイナスにし前記カメラ水平方向面からの現在カメラのチルト角度をΘＴとし、前記カメラが前記開口部の中心を向いたときの前記パン回転軸の位置から左右方向へ旋回するパン方向をそれぞれプラスとマイナスとし前記パン回転軸の旋回動作を規制するパン限界値をΘＰとした場合、ΘＰ＝±ａｒｃｃｏｓ（ｔａｎΘＴ÷ｔａｎΘＯ）であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の監視カメラ装置。
- 前記関数またはテーブルは、前記開口部の傾斜角度をΘＯとし、前記カメラ水平方向面の上方をプラス、下方をマイナスにし前記カメラ水平方向面からの現在カメラのチルト角度をΘＴとし、前記カメラが前記開口部の中心を向いたときの前記パン回転軸の位置から左右方向へ旋回するパン方向をそれぞれプラスとマイナスとし前記パン回転軸の旋回動作を規制するパン限界値をΘＰとした場合、ΘＰ＝±ａｒｃｃｏｓ（ｔａｎΘＴ÷ｔａｎΘＯ）となる関数を直線近似して得た関数またはテーブルであることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の監視カメラ装置。
- 前記関数は、前記開口部の傾斜角度をΘＯとし、前記カメラが前記開口部の中心を向いた前記パン回転軸から水平方向へ旋回するパン方向をそれぞれプラスとマイナスとし現在カメラの前記パン回転角度をΘＰとし、前記カメラ水平方向面の上方をプラス、下方をマイナスにし前記チルト回転軸の前記カメラ水平方向面からの旋回動作を規制するチルト限界値をΘＴとした場合、ΘＴ＝ａｒｃｔａｎ（ｃｏｓΘＰ×ｔａｎΘＯ）であることを特徴とする請求項６乃至請求項７のいずれかに記載の監視カメラ装置。
- 前記関数は、前記開口部の傾斜角度をΘＯとし、前記カメラが前記開口部の中心を向いた前記パン回転軸から水平方向へ旋回するパン方向をそれぞれプラスとマイナスとし現在カメラの前記パン回転角度をΘＰとし、前記カメラ水平方向面の上方をプラス、下方をマイナスにし前記チルト回転軸の前記カメラ水平方向面からの旋回動作を規制するチルト限界値をΘＴとした場合、ΘＴ＝ａｒｃｔａｎ（ｃｏｓΘＰ×ｔａｎΘＯ）となる関数を直線近似して得た関数またはテーブルであることを特徴とする請求項６乃至請求項７のいずれかに記載の監視カメラ装置。
- 前記制御装置は、前記パン限界値と前記チルト限界値とのうちの少なくとも一方の限界値に前記カメラが到達したとき、前記カメラの旋回動作を強制的に一時停止させ、前記強制一時停止後に回転指令を受けたら前記限界値を超えて前記カメラの機械的限界値まで旋回可能としたことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の監視カメラ装置。
- 前記カメラが前記パン限界値と前記チルト限界値とのうちの少なくとも一方の限界値の位置に到達したとき、前記制御装置に旋回指令信号を送る指令器に前記限界値への到達に関する情報を表示するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれかに記載の監視カメラ装置。
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