JP4135895B2

JP4135895B2 - 監視カメラの照明制御回路

Info

Publication number: JP4135895B2
Application number: JP2002344115A
Authority: JP
Inventors: 雅之増田
Original assignee: ATSUMI ELECTRIC CO.LTD.
Current assignee: ATSUMI ELECTRIC CO.LTD.
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2022-11-27
Also published as: JP2004179985A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置を備える監視カメラにおける照明制御回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、撮像部と、赤外線照明装置（以下、単に照明装置と称す）と、照明装置の発光の明るさを制御する照明制御回路を備え、夜間等においても良好な画像を得ることができるようにした監視カメラシステムが知られており、その照明装置の発光の明るさの制御方法の一つとして、監視カメラからの映像信号を用いて自動制御する方法が知られている。なお、照明装置としては、通常、赤外線を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられている。
【０００３】
本出願人は、先に、映像信号を用いて照明装置の発光の明るさを自動制御する場合の制御特性を図３に示すようにすることを提案した（特許文献１参照）。
図３に示す制御特性は、被写体照度が第１の閾値、図３ではＬ_TH2 、以下の場合には発光の明るさを所定の一定値Ｌ_MAX とし、被写体照度が当該閾値より高い場合には、被写体照度に応じてリニアに発光の明るさを低減させていき、被写体照度が第２の閾値、図３ではＬ_TH1 、以上の場合は照明装置を消灯させるという特性である。
【０００４】
図３に示す制御特性によれば、夜間等の被写体照度がある値以下であるときには照明装置を明るく発光させることができるので、明瞭でＳ／Ｎ比の高い暗視映像を得ることができる。また、被写体照度がそれより高いときには照明装置の発光の明るさを被写体照度に応じた明るさとすることができるので、照明装置であるＬＥＤに流れる電流を制限でき、以て、ＬＥＤの消費電流が必要以上に大きくなることを防止することができる。
【０００５】
さて、特許文献１では、図３に示す制御特性を得るための構成例として、図４に示す構成を挙げている。図４において、１は積分回路、２は反転増幅回路、３は非直線回路、４は駆動電流生成回路を示す。
【０００６】
監視カメラの撮像部（図示せず）から出力された映像信号は積分回路１で積分され、積分回路１の出力電圧は反転増幅回路２において増幅されると共に、その極性が反転される。従って、積分回路１の出力電圧が高くなると、反転増幅回路２の出力電圧は低くなる。
【０００７】
非直線回路３は、入力電圧が第１の閾値Ｖ_TH1 以上である場合には所定の第１のレベル、例えば 0Ｖを出力し、入力電圧が、第１の閾値Ｖ_TH1 より小さい値に設定された第２の閾値Ｖ_TH2 未満である場合には所定の第２のレベル、例えば電源電圧を出力し、入力電圧がＶ_TH2 以上で、且つＶ_TH1 未満である場合には、入力電圧に応じた電圧をリニアに出力するものである。ここで、第１の閾値Ｖ_TH1 、第２の閾値Ｖ_TH2 をどのような電圧値に定めるかは任意である。
【０００８】
駆動電流生成回路４は、非直線回路３の出力電圧が第１のレベルである場合には、照明装置（図示せず）の駆動電流を発生させず、非直線回路３の出力が第２のレベルである場合には、照明装置が所定の一定の明るさ、即ち図３のＬ_MAX で発光する駆動電流を生成して照明装置に供給する。そして、非直線回路３の出力が第１のレベルと第２のレベルの間にある場合には、駆動電流生成回路４は、非直線回路３の出力電圧に対してリニアに変化する駆動電流を生成して、照明装置に供給する。この構成によれば、図３に示すような制御特性が得られる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１２８１５１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４の非直線回路３は上記の動作を行うものであるので、その構成は構成は複雑、且つ面倒なものとなり、コスト上昇につながるものである。
【００１１】
そこで、本発明は、照明装置を備え、照明装置の発光の明るさを映像信号を用いて自動制御を行う監視カメラにおいて、図３に示すように、被写体照度が第１の閾値以下の場合には発光の明るさを所定の一定値とし、被写体照度が当該閾値より高い場合には、被写体照度に応じてリニアに発光の明るさを低減させるという制御特性を、簡単な回路構成で実現することができる監視カメラの照明制御回路を提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の監視カメラの照明制御回路は、映像信号を積分する積分回路と、前記積分回路の出力電圧をバッファリングするバッファ回路と、前記バッファ回路の出力電圧を反転増幅する反転増幅回路と、前記反転増幅回路の出力電圧を入力して赤外線照明装置に供給する電流を生成する定電流回路と、前記定電流回路の入力端とグランドとの間に設けられ、当該定電流回路に入力する入力電圧を所定の電圧以下に制限するリミッタ回路とを備える監視カメラの照明制御回路であって、前記リミッタ回路は、アノードが電流制限抵抗を介して前記反転増幅回路の出力端子に接続され、カソードがグランドに接地されたダイオードで構成され、前記反転増幅回路の出力電圧は、被写体照度が所定の照度より低い場合には前記リミッタ回路のダイオードの順方向電圧より高くなり、被写体照度が前記所定の照度の時には前記リミッタ回路のダイオードの順方向電圧に等しくなり、被写体照度が前記所定の照度より高い場合には前記リミッタ回路のダイオードの順方向電圧より低くなるように定められていることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る監視カメラの照明制御回路の一実施形態を示す図であり、図中、１０は積分回路、１１はバッファ回路、１２は反転増幅回路、１３はリミッタ回路、１４は定電流回路、１５は照明装置を示す。なお、図１は照明制御回路の構成例のみを示しており、監視カメラの撮像部等は図示を省略している。
【００１４】
撮像部（図示せず）から出力された映像信号は積分回路１０で積分される。図１では積分回路１０は、抵抗とコンデンサを並列接続した構成としているが、入力信号を積分できる構成であればどのようなものであってもよい。
積分回路１０の出力電圧は、バッファ回路１１でバッファリングされる。即ち、積分回路１０の出力電圧は、バッファ回路１１によりインピーダンス変換されて出力される。周知のように、バッファ回路１１の出力電圧は、積分回路１０の出力電圧そのままである。
なお、図１ではバッファ回路１１は演算増幅器を用いて構成されているものとしているが、その他の構成のものであってもよい。
【００１５】
バッファ回路１１の出力電圧は、反転増幅回路１２により反転増幅される。図１では反転増幅回路１２は、演算増幅器を用いた周知の構成としているが、その他の構成であってもよい。
図１に示す反転増幅回路１２では、抵抗Ｒ1 は入力抵抗であり、バッファ回路１１の出力端と、演算増幅器の反転入力端子の間に接続されている。また、抵抗Ｒ2 は帰還抵抗であり、演算増幅器の出力端子と反転入力端子の間に接続されている。更に、抵抗Ｒ3 、Ｒ4 は電源電圧を分圧して、演算増幅器の非反転入力端子に与えるバイアス電圧を定めているものである。
そして、周知のように、抵抗Ｒ1 と抵抗Ｒ2 の抵抗値を調整することによって、当該反転増幅回路１２の利得を調整することができる。
【００１６】
なお、積分回路１０と反転増幅回路１２との間にバッファ回路１１を設けるのは次の理由による。
即ち、バッファ回路１１を設けないとすると、反転増幅回路１２の入力抵抗Ｒ1 と帰還抵抗Ｒ2 が積分回路１０の負荷抵抗として機能して、積分回路１０に蓄積された電荷が当該入力抵抗Ｒ1 と帰還抵抗Ｒ2 を介して漏れてしまうことになる。そこで、それを防止するために、積分回路１０の出力側に、入力インピーダンスが無限大のバッファ回路１１を設けるのである。
【００１７】
反転増幅回路１２の出力電圧は抵抗Ｒ5 を介して定電流回路１４に入力されるが、定電流回路１４の入力端とグランドの間には、ダイオードＤからなるリミッタ回路１３が接続されている。ダイオードＤは、アノードが定電流回路１４の入力端に接続され、カソードがグランドに接地されている。
なお、抵抗Ｒ5 は、電流制限抵抗であり、ダイオードＤに流れる電流を制限するために設けられているものである。
【００１８】
定電流回路１４は、入力電圧に基づいて、赤外ＬＥＤが複数個直列接続されてなる照明装置１５を発光させるための電流を生成するものであり、図１では演算増幅器と、トランジスタＴを用いた周知の構成としているが、その他の構成であってもよいことは当然である。
【００１９】
図１に示す定電流回路１４では、入力電圧は抵抗Ｒ6 と抵抗Ｒ7 とで分圧されて演算増幅器の非反転入力端子に入力される。演算増幅器の出力端はトランジスタＴのベースに接続されている。また、トランジスタＴのコレクタは照明装置１５に接続され、エミッタは抵抗Ｒ8 を介して接地されている。演算増幅器の反転入力端子は、トランジスタＴのエミッタに接続されている。
なお、抵抗Ｒ6 と抵抗Ｒ7 の抵抗値は、抵抗Ｒ5 の影響を受けないようにするために、抵抗Ｒ5 の抵抗値に対して十分大きくすることが望ましい。
【００２０】
次に、図１に示す照明制御回路の動作について説明するが、以下では、反転増幅回路１２の出力電圧をＶ₁ 、リミッタ回路１３のダイオードＤの順方向電圧をＶ_D とする。
今、真っ暗な状態から、被写体照度が徐々に上がってくる場合を考える。
当該監視カメラの撮像部（図示せず）から出力された映像信号は積分回路１０で積分され、バッファ回路１１でバッファリングされ、更に反転増幅回路１２で反転増幅されるが、真っ暗な状態では積分回路１０の出力電圧は非常に低く、従って、反転増幅回路１２の出力電圧Ｖ₁ は高くなる。
そして、図１に示す各回路の定数は、真っ暗な状態では反転増幅回路１２の出力電圧Ｖ₁ は、ダイオードＤの順方向電圧Ｖ_D より高くなるように定められているものとする。
【００２１】
この場合には、リミッタ回路１３により、定電流回路１４の入力電圧は、リミッタ回路１３を構成しているダイオードＤの順方向電圧Ｖ_D に制限される。
従って、照明装置１５には、定電流回路１４に入力される電圧Ｖ_D を、抵抗Ｒ6 、Ｒ7 で分圧した電圧値に応じた電流が供給されることになり、照明装置１５の各赤外ＬＥＤは当該電流に対応する明るさＬ_O で発光することになる。結局、このときには、照明装置１５の各赤外ＬＥＤは、リミッタ回路１３のダイオードＤの順方向電圧Ｖ_D に応じた明るさで発光することになる。
【００２２】
なお、この状態では、ダイオードＤには大きな電流が流れることになるが、ダイオードＤに、その許容電流より大きな電流が流れると破損してしまう可能性があるので、それを防止するために抵抗Ｒ5 を設けているのである。
【００２３】
真っ暗な状態から徐々に被写体照度が上がっていくと、積分回路１０の出力電圧は徐々に上昇していき、反転増幅回路１２の出力電圧Ｖ₁ は徐々に低下していくが、反転増幅回路１２の出力電圧Ｖ₁ が、ダイオードＤの順方向電圧Ｖ_D より高い間は、定電流回路１４の入力電圧はダイオードＤの順方向電圧Ｖ_D に制限される。
【００２４】
従って、被写体照度が上がっても、反転増幅回路１２の出力電圧Ｖ₁ が、ダイオードＤの順方向電圧Ｖ_D より高い間は、照明装置１５の各赤外ＬＥＤは、リミッタ回路１３のダイオードＤの順方向電圧Ｖ_D に応じた明るさで発光することになる。
【００２５】
更に被写体照度が上がると、積分回路１０の出力電圧は更に上昇していき、反転増幅回路１２の出力電圧Ｖ₁ は更に低下していく。そして、反転増幅回路１２の出力電圧Ｖ₁ が、ダイオードＤの順方向電圧Ｖ_D 未満になると、ダイオードＤによる入力電圧制限の機能は働かなくなるので、定電流回路１４には反転増幅回路１２の出力電圧Ｖ₁ がそのまま入力されることになる。
【００２６】
そして、このときには、照明装置１５には、定電流回路１４に入力される電圧Ｖ₁ を、抵抗Ｒ6 、Ｒ7 で分圧した電圧値に応じた電流が供給されることになり、照明装置１５の各赤外ＬＥＤは当該電流に対応する明るさで発光することになる。従って、結局、このときには、照明装置１５の各赤外ＬＥＤは、反転増幅回路１２の出力電圧Ｖ₁ に応じた明るさで発光することになる。
【００２７】
その後、被写体照度が更に上がっていくと反転増幅回路１２の出力電圧Ｖ₁ は更に低下していく。そして、反転増幅回路１２の出力電圧Ｖ₁ を抵抗Ｒ6 、Ｒ7 で分圧した電圧値に応じた電流が、照明装置１５の赤外ＬＥＤが発光可能な下限値未満になると、照明装置１５は消灯する。
【００２８】
図１に示す照明制御回路の動作は以上のようであるので、被写体照度と、照明装置の発光の明るさとの関係は図２に示すようになり、目的とする制御特性が得られることが分かる。図２において、Ｌ_P で示す被写体照度は、反転増幅回路１２の出力電圧Ｖ₁ がダイオードＤの順方向電圧Ｖ_D と等しくなる被写体照度である。従って、この被写体照度Ｌ_P を境として、被写体照度がそれ以下の場合には発光の明るさはＬ_O で一定であるが、被写体照度がＬ_P より高い状態で変化した場合には、照明装置１５の発光の明るさは、被写体照度に応じてリニアに変化することになる。
【００２９】
なお、図１に示す構成によれば、図２に示す制御特性のＬ_O の値、反転増幅回路１２の出力電圧Ｖ₁ がダイオードＤの順方向電圧Ｖ_D と等しくなる被写体照度Ｌ_P の値、及び、図２の被写体照度Ｌ_P の値より右側の傾斜部分の傾きという３つのパラメータを調整することが可能である。
【００３０】
まず、定電流回路１４の分圧抵抗である抵抗Ｒ6 と抵抗Ｒ7 の比を変えると、演算増幅器に入力される電圧が変わるので、照明装置１５の各赤外ＬＥＤに供給する最大電流を変えることができる。従って、定電流回路１４の分圧抵抗である抵抗Ｒ6 と抵抗Ｒ7 の比を調整することによって、図２のＬ_O で示す発光の明るさの最大値を調整することができる。
なお、このときには、反転増幅回路１２の出力電圧Ｖ₁ がダイオードＤの順方向電圧Ｖ_D と等しくなる被写体照度Ｌ_P の値は変わらない。
【００３１】
また、反転増幅回路１２の入力抵抗Ｒ1 と、帰還抵抗Ｒ2 との比を変更すると反転増幅回路１２の利得を変更できることは周知であるが、反転増幅回路１２の利得を変更すると、図２の制御特性の傾斜部分の傾きを変更することができる。
【００３２】
更に、反転増幅回路１２の抵抗Ｒ3 と、抵抗Ｒ4 の比を変更するとバイアス電圧が変わるが、このようにして反転増幅回路１２のバイアス電圧を調整すると、図２の制御特性のＬ_P の値を図の左右方向に調整することができる。つまり、反転増幅回路１２の出力電圧Ｖ₁ がダイオードＤの順方向電圧Ｖ_D と等しくなる被写体照度の値を調整することができる。なお、このときには傾斜部分の傾きは変わらない。
【００３３】
以上のように、図１に示す照明制御回路によれば、反転増幅回路１２の定数、定電流回路１４の定数を調整することによって、図２に示す制御特性のパラメータを調整することができるのである。
【００３４】
以上のようであるので、この監視カメラの照明制御回路によれば、簡単な回路構成で目的とする照明制御特性を得ることができる。
【００３５】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、図１に示す構成は最も簡単な構成の例であるが、上述したように、積分回路１０、バッファ回路１１、反転増幅回路１２、定電流回路１４の各回路構成は図１に示す構成に限るものではない。
【００３６】
また、図１ではリミッタ回路１３はダイオードで構成するものとしたが、トランジスタで構成してもよく、要するに、電圧制限機能を有する回路を用いればよい。その場合には、上記の説明におけるダイオードＤの順方向電圧を、リミッタ電圧と読み替えればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る監視カメラの照明制御回路の一実施形態を示す図である。
【図２】図１に示す監視カメラの照明制御回路によって得られる照明制御特性を示す図である。
【図３】特許文献１に開示されている照明制御特性を示す図である。
【図４】図３に示す照明制御特性を得るための構成例を示す図である。
【符号の説明】
１…積分回路、２…反転増幅回路、３…非直線回路、４…駆動電流生成回路、１０…積分回路、１１…バッファ回路、１２…反転増幅回路、１３…リミッタ回路、１４…定電流回路、１５…照明装置。

Claims

映像信号を積分する積分回路と、
前記積分回路の出力電圧をバッファリングするバッファ回路と、
前記バッファ回路の出力電圧を反転増幅する反転増幅回路と、
前記反転増幅回路の出力電圧を入力して赤外線照明装置に供給する電流を生成する定電流回路と、
前記定電流回路の入力端とグランドとの間に設けられ、当該定電流回路に入力する入力電圧を所定の電圧以下に制限するリミッタ回路と
を備える監視カメラの照明制御回路であって、
前記リミッタ回路は、アノードが電流制限抵抗を介して前記反転増幅回路の出力端子に接続され、カソードがグランドに接地されたダイオードで構成され、
前記反転増幅回路の出力電圧は、被写体照度が所定の照度より低い場合には前記リミッタ回路のダイオードの順方向電圧より高くなり、被写体照度が前記所定の照度の時には前記リミッタ回路のダイオードの順方向電圧に等しくなり、被写体照度が前記所定の照度より高い場合には前記リミッタ回路のダイオードの順方向電圧より低くなるように定められている
ことを特徴とする監視カメラの照明制御回路。