JP4202545B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、白黒、あるいはカラーの受光部を備えた撮像装置、特に、被写体の変化を判別する機能を有する撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１８は例えば特開平１１−１２７３８０号公報に示された従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。図１８において、１は撮像レンズ、２は撮像レンズによって形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子、３は撮像素子２を駆動する撮像素子駆動回路、４は撮像レンズ１から撮像素子２に入射する光の量を調整する光量制御部、５は撮像素子２の出力信号を映像信号に変換する信号処理部、６は信号処理部５の出力信号を適正なレベルの映像信号に制御する利得制御部、７は信号処理部５から出力される映像信号から輝度信号を抽出し、フォーカス信号を生成するフォーカス信号検出部、８はフォーカス信号検出部７の出力信号から映像信号の変化量を検出する動き検出部、９は動き検出部８の出力信号から被写体の動きを検出する動き識別部である。
【０００３】
次に、この従来装置の動作について説明する。撮像レンズ１を通して入射した光学像は、撮像素子２により電気信号に変換される。この時、光量制御部４は、撮像素子２の出力信号を検出し、撮像する被写体に対して入射光量を適正なレベルになるように調整するオートライトコントロール回路（以下ＡＬＣ回路と称す）として動作する。次に、撮像素子２から出力される信号は、信号処理部５により、信号レベルが増幅され、適正なレベルの映像信号として出力される。利得制御部６は、信号処理部５の出力信号が、常に適正なレベルとなるように、信号処理部５の増幅度を制御するオートゲインコントロール回路（以下ＡＧＣ回路と言う）として動作する。
また、フォーカス信号検出部７は、信号処理部５から出力された信号から、輝度信号成分として被写体への合焦の程度を算出する為のフォーカス信号を抽出する。動き検出部８は、フォーカス信号検出部７から出力されたフォーカス信号から被写体の動きに対する評価値を算出する。動き識別部９は動き検出部８により算出されたフォーカス評価値から、目的の被写体が動いたかどうかの判定を行う。
【０００４】
このように、撮像している画像エリアにおけるフォーカス評価値の判定基準を変化させることにより、目的とする被写体に対して動き検出を行うことが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の撮像装置は以上のように構成されているので、セキュリティ用途等で特定事象の映像信号を確保する際に、撮像範囲もしくは検出範囲内の動きが全て検出され、必要以外の事象の映像信号まで確保してしまう。例えば、室内を動く事象のみを確保したい場合に、撮像範囲内に窓が在るときにはその窓の外にある木の動きも検出するため、実際に必要な事象以外の多くの映像も確保してしまい、本当に必要な事象に対する検出精度が低下してしまうという問題点があった。
【０００６】
この発明は上述のような問題点を解消するためになされたもので、撮像装置本体において被写体までの距離を検出し、目的とする被写体の動きを精度よく検出しうる安価な撮像装置を得ることを目的とする。
この発明の他の目的は、検出範囲を３次元で設定することにより、目的とする被写体の動きのみを抽出して、外部にトリガ信号を出力することが可能であり、外部に、距離センサや被写体の変化を３次元で検出するメモリユニット等の追加回路を必要としない安価な撮像装置を得ることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る撮像装置は、撮像レンズと、前記撮像レンズによって形成される光学像を電気信号に変換する受光部を備えた撮像素子と、前記撮像素子を駆動する撮像素子駆動部と、前記撮像素子の出力信号を映像信号に変換する信号処理部と、前記信号処理部の出力信号を適正なレベルに減衰または増幅する利得制御部と、測距用の発光素子及び受光素子と、前記発光素子の光を拡散し被写体で反射した光を集光する測距用レンズと、前記受光素子から得られた信号から被写体の距離を計算する測距信号処理部と、被写体として常時撮像されている物体の光軸方向の距離を基準パターンとして記憶する距離パラメータ設定部を有し、前記基準パターンの距離値に対する前記測距信号処理部から出力された距離信号の値の距離変動の程度が、前もって設定した距離基準値より大きい場合には、光軸方向に直交する方向の映像の動きが有ると判断する動き識別部とを備えるものである。
【００１６】
さらに、前記撮像装置は、撮像素子に取り込まれる画像から、視野に対する動き検出部の検出範囲を前もって変更することが可能な視野検出範囲設定部と、前もって目的物の動き検出動作の距離範囲を設定することが可能な距離検出範囲設定部とを更に備え、前記動き検出部が前記視野検出範囲設定部と前記距離検出範囲設定部とで設定された所定の範囲だけから出力信号を発生し、前記動き識別部がこの信号から目的の被写体の前記所定の範囲内での映像の動きの有無を判断するものである。
【００１７】
さらにまた、前記動き識別部は、目的の被写体の動きの有無を判断するための基準値を変更することが可能な動きパラメータ設定部及び距離パラメータ設定部を有するものである。
【００１９】
さらに、この発明に係る撮像装置は、測距用の発光素子及び受光素子の発光素子の光を拡散して被写体で反射した光を集光する前記測距用レンズの代わりに、映像信号撮像用の撮像レンズを共用するものである。
【００２０】
さらにまた、この発明に係る撮像装置は、目的とする被写体の動きの有無の判定信号であるトリガ信号を出力する動き識別部と、映像信号と前記トリガ信号とを合成するトリガ信号合成部とを更に備え、前記トリガ信号合成部が、映像信号にトリガ信号を重ね合わせて出力するものである。
【００２１】
また、前記トリガ信号合成部は、映像信号にトリガ信号を重ね合わせて出力するとともに、目的とする被写体の動きが、距離方向であるのか、映像の水平、垂直方向であるのか、もしくはその両方であるのかの情報をも同時に出力するものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である撮像装置を示すブロック図である。この図において、１は撮像レンズ、２は撮像レンズによって形成される光学像を電気信号に変換する撮像素子、３は撮像素子２を駆動する撮像素子駆動回路、４は撮像レンズ１から撮像素子２に入射する光の量を調整する光量制御部、５は撮像素子２の出力信号を映像信号に変換する信号処理部、６は信号処理部５の出力信号を適正なレベルの映像信号に制御する利得制御部、７は信号処理部５から出力される映像信号から輝度信号を抽出し、フォーカス信号を生成するフォーカス信号検出部、８はフォーカス信号検出部７の出力信号から映像信号の変化量を検出する動き検出部、１１は測距用の発光および受光素子、１０は発光素子１１ａの光を拡散し被写体で反射した光を集光する測距用レンズ、１２は受光素子１１ｂから出力される信号から被写体の距離を計算する測距信号処理部、１３は測距信号処理部１２の出力信号から映像の光軸方向の変化量を検出する距離検出部、９は動き検出部８と距離検出部１３とから出力される信号の値を前もって設定した基準値と比較して映像の動きの有無を判断する動き識別部である。
【００２３】
次に本実施の形態１の動作について説明する。撮像レンズ１を通して入射した光学像は、撮像素子２により電気信号に変換される。この時、光量制御部４は、撮像素子２の出力信号を検出し、撮像する被写体に対して入射光量を適正なレベルになるように調整するＡＬＣ回路として動作する。次に、撮像素子２から出力される信号は、信号処理部５により、信号レベルが増幅され、適正なレベルの映像信号として出力される。そして信号処理部５の出力信号は、利得制御部６により、常に適正なレベルとなるように制御される。この際、利得制御部６は信号処理部５の増幅度を制御するＡＧＣ回路として動作する。
また、信号処理部５から出力された信号はフォーカス信号検出部７により処理されて、輝度信号成分として被写体への合焦の程度を算出する為のフォーカス信号が抽出される。そして、フォーカス信号検出部７から出力されたフォーカス信号から、動き検出部８により被写体の動きに対する評価値が算出される。この詳細は後述する。
【００２４】
発光素子１１ａから出力された光は測距用レンズ１０ａを通して被写体に入射し、反射した光が測距用レンズ１０ｂを通り受光素子１１ｂに結像して電気信号に変換される。次に、受光素子１１ｂから出力される信号から測距信号処理部１２において被写体の距離を検出し、距離検出部１３において、予め設定された値（基準値）と比較して距離の変化量を算出する。
動き検出部８及び距離検出部１３により算出されたフォーカス評価値と距離の変化量は動き識別部９に入力され、そこで、目的の被写体が動いたかどうかの判定が行われる。
【００２５】
ここで、フォーカス信号検出部７および動き検出部８の動作について図２および図３を用いて詳細に説明する。
図２はフォーカス信号検出部７の詳細を示す図である。この図において、１４は信号処理部５の出力信号に対して色信号成分を除去するローパスフィルタ、１５はローパスフィルタ１４の出力信号から特定の帯域の周波数成分を抽出する水平アパーチャ信号生成部、１６はローパスフィルタ１４の出力信号から垂直の周波数成分を抽出する垂直アパーチャ信号生成部、１７、１８はそれぞれ水平アパーチャ信号生成部１５及び垂直アパーチャ信号生成部１６の出力信号を適正なレベルに調整する水平アパーチャ信号制御部及び垂直アパーチャ信号制御部、１９は水平アパーチャ信号制御部１７及び垂直アパーチャ信号制御部１８の出力信号より、目的の被写体への合焦の程度を示すフォーカス信号を出力するフォーカス信号生成部である。
【００２６】
図３は動き検出部８の詳細を示す図である。この図において、２０はフォーカス信号生成部１９のアナログ出力信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２１はＡ／Ｄ変換器２０の出力信号を積分する積分回路、２２は積分回路２１の時間定数を設定する時間計数部、２３は積分回路２１の出力信号より、フォーカス信号の時間的変化を示すフォーカス評価値（具体的には、積分回路２１の前回の出力信号と今回の出力信号との差分値）を算出するフォーカス評価値演算部である。
【００２７】
次に、発光および受光素子１１、測距信号処理部１２および距離検出部１３の動作について図４、図５および図６を用いて詳細に説明する。
図４は発光および受光素子１１の周辺を示す図である。この図において、発光素子１１ａから照射された光が測距用レンズ１０ａを通り被写体Ｉに当たる。そこで、被写体Ｉに照射された光が測距用レンズ１０ｂにより受光素子１１に集光され結像する。
次に、図５において、受光素子１１ｂ上に測距の基準となる位置Ｒを設定し、前記受光素子１１に集光され結像した位置ｒと前記基準位置Ｒの距離ｄを測距信号処理部１２で検出することにより、被写体Ｉまでの距離Ｄを検出できる。すなわち、実験等により、発光素子１１ａより所定距離だけ離れた被写体に対する受光素子１１ｂ上の受光点（基準位置Ｒ）を求め、この基準位置Ｒからの距離ｄにより発光素子１１ａから被写体までの距離を予め算出しておく。
【００２８】
次に、距離検出部１３の動作について図６を用いて説明する。測距信号処理部１２から出力される被写体までの距離値を、時間計数部２５にて予め設定された時間メモリ回路２４により遅延させて出力する。次に、測距信号処理部１２から出力される距離値とメモリ回路２４から出力される距離値とを距離変化量演算部２６で比較し、その変化量を距離評価値として出力する。
【００２９】
図７は動き識別部９の詳細を示す図である。この図において、２７は被写体の動きに対する検出感度を設定する動きパラメータ設定部、２８は動きパラメータ設定部２７の出力信号と、動き検出部８の出力を比較する動き比較器、２９は被写体の距離変化に対する検出感度を設定する距離パラメータ設定部、３０は距離パラメータ設定部２９の出力信号と距離検出部１３の出力とを比較する距離比較器、３２は動き比較器２８の出力信号と距離比較器３０より、目的の被写体の動きを識別する判定部である。また、３１は動きパラメータ設定部２７、距離パラメータ設定部２９及び判定部３２を制御するマイコン（マイクロコンピュータ）である。
【００３０】
動きパラメータ設定部２７は、動き検出部８の出力信号の変動に対して、動き検出をする為の基準パターンを記憶している。この基準パターンは、撮像している画像エリアに対する動き検出時の比重であり、例えば撮像している範囲の周辺部分は、検出する際の比重を軽く、中央部分は、比重を重くする等の処理が記憶されている。
動き比較器２８は、動き検出部８の出力信号と、動きパラメータ設定部２７に記憶しているパターンを比較して、その差分値を動きの程度を示す信号として出力する。
【００３１】
距離パラメータ設定部２９は、距離検出部１３の出力信号の変動に対して、距離検出をする為の基準パターンを記憶している。この基準パターンは、撮像している画像エリアに対する距離検出時の比重であり、例えば撮像している範囲の遠距離部分は、検出する際の比重を軽く、近距離部分は、比重を重くする等の処理が記憶されている。
距離比較器３０は、距離検出部１３の出力信号と、距離パラメータ設定部２９に記憶しているパターンとを比較して、その差分値を距離変動の程度を示す信号として出力する。
【００３２】
判定部３２は、動き比較器２８の出力信号と、距離比較器３０の出力信号と、マイコン３１の条件設定などの出力信号から目的とする被写体が実際に動いたかどうかの判定を行う。すなわち、判定部３２は、マイコン３１により設定された動き信号の閾値（本実施の形態ではフォーカス基準値）および所定の距離変化量閾値（本実施の形態では距離変化量基準値）と動き比較器２８の出力信号および距離比較器３０の出力信号とを比較して、動き比較器２８の出力信号と距離比較器３０の出力信号とが動き信号の閾値および距離変化量閾値をそれぞれ超えていれば、被写体の動きが有ったものと判断する。
なお、判定部３２は、必要に応じて、動き比較器２８の出力信号が動き信号の閾値を超えているか、或いは距離比較器３０の出力信号が距離変化量閾値を超えていれば、被写体の動きが有ったものと判断するように構成してもよい。
【００３３】
次に、図２によりフォーカス信号検出部７の動作について説明する。信号処理部５から出力される信号には、輝度信号成分の他に色信号成分が多重されている。ローパスフィルタ１４は、変調して多重されている色信号成分を除去し、低域成分である輝度信号成分のみを抽出する。ローパスフィルタ１４の出力信号に対して、水平アパーチャ信号生成部１５及び垂直アパーチャ信号生成部１６は、目的の被写体の映像信号の水平方向の周波数成分及び垂直方向の周波数成分を検出し、目的の被写体の輪郭成分を抽出する。水平アパーチャ信号制御部１７及び垂直アパーチャ信号制御部１８は、水平アパーチャ信号生成部１５及び垂直アパーチャ信号生成部１６の出力信号を適正なレベルに調整する。また、フォーカス信号生成部１９は、水平アパーチャ信号制御部１７及び垂直アパーチャ信号制御部１８の出力信号を合成し、目的の被写体のパターン信号としてフォーカス信号を出力する。
【００３４】
次に図３により動き検出部８の動作ついて説明する。Ａ／Ｄ変換器２０は、フォーカス信号検出部７のフォーカス信号生成部１９から出力されるフォーカス信号をディジタル（二値）信号に変換する。積分回路２１は、Ａ／Ｄ変換器２０より出力される時間的に変化するフォーカス信号を、時間計数部２２の制御により一定期間積分し、単位時間当たりの積算量を算出する。また、フォーカス評価値演算部２３は、積分回路２１の出力信号から、フォーカス信号の合焦状態を示すフォーカス評価値信号（積分回路２１の前回の出力信号と今回の出力信号との差分値）を算出する。
被写体を撮像する場合には、まず目的の被写体にフォーカスを合わせている為、フォーカス評価値の変化が目的の被写体の動きを表すことになり、撮像している映像信号に対して、フォーカス信号の評価値を上述したように算出することにより被写体の動きの有無を検出することが可能となる。
【００３５】
次に、図４及び図５により発光および受光素子１１の動作について説明する。図４において、発光素子１１ａから赤外線光などの光を発光させ、その拡散光を測距用レンズ１０ａで平行光線にして被写体Ｉに対してスポット状の光を照射する。次に、被写体Ｉに照射された光を測距レンズ１０ｂを通して、受光素子１１ｂ上に集光する。図４に示すように、被写体Ｉまでの距離が変わると、それに伴い、受光素子１１ｂ上に集光する位置も変化する。次いで図５に示すように、前記動作により受光素子１１ｂ上に集光した光の位置ｒを、光電変換により電気信号に変換し、受光素子１１ｂ上に設定した測距の基準となる位置Ｒからの距離すなわち変化量ｄを検出する。この変化量ｄから、発光素子１１ａから被写体Ｉまでの距離を検出できる。
【００３６】
次に、図６により距離検出部１３の動作について説明する。測距信号処理部１２から出力される被写体までの距離値を時間計数部２５にて設定された所定時間だけメモリ回路２４にて遅延させ、その遅延させた距離値（すなわち所定時間前の距離値）と遅延なしの距離値との偏差を距離変化量演算部２６により演算し、被写体の距離方向の変化量を検出する。
【００３７】
次に、図７により動き識別部９の動作について説明する。動き検出部８の出力信号は動き比較器２８に入力され、そこで、動きパラメータ設定部２７に記憶されている基準パターンと比較されて、その差分値が動きの程度を示す信号として出力される。
また、距離検出部１３の出力信号は距離比較器３０に入力されて、そこで、距離パラメータ設定部２９に記憶されているパターンと比較されて、その差分値が距離変動の程度を示す信号として出力される。
動き比較器２８の出力信号と距離比較器３０の出力信号とは判定部３２に入力されて、そこで、マイコン３１により設定された動き信号の所定の閾値（フォーカス基準値）および所定の距離閾値（距離変化量基準値）と比較されて、動き比較器２８の出力信号（フォーカス信号）が所定の閾値（フォーカス基準値）を超えており、且つ距離比較器３０の出力信号（距離信号）が所定の距離閾値（距離変化量基準値）を超えていれば、被写体の動きが有ったものと判断される。
【００３８】
このように、撮像している画像エリアにおけるフォーカス評価値の判定基準と距離変動の判定基準を変化させることにより、目的とする被写体に対して重点的に動き検出を行うことが可能である。
【００３９】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２による撮像装置を示すブロック図である。本実施の形態２では、前記実施の形態１における撮像素子２の代わりに赤外線撮像素子５７を用い、撮像素子駆動回路３により駆動する赤外線照射装置５６を新たに備えたものであり、これ以外の構成は前記実施の形態１と同様である。
【００４０】
次に、本実施の形態２の動作について説明する。撮像素子駆動回路３によって駆動された赤外線照射装置５６は撮像範囲に向け赤外線を照射する。この赤外線が被写体により反射されて撮像レンズ１を通して入射し、赤外線撮像素子５７により光電変換されて電気信号に変換される。電気信号に変換された信号は、前記実施の形態１と同様の処理が行なわれ、動き検出部８からフォーカス評価値を出力する。
【００４１】
また、発光素子１１から出力された光が測距用レンズ１０を通して被写体に入射し、被写体により反射された光が測距用レンズ１０を通って受光素子１１に結像し、そこで光電変換されて電気信号に変換される。電気信号に変換された信号は、前記実施の形態１と同様の処理が行なわれ、距離検出部１３から距離の変化量を出力する。
【００４２】
動き識別部９は動き検出部８及び距離検出部１３により算出されたフォーカス評価値と距離の変化量から、前記実施の形態１と同様の処理を行ない、目的の被写体が動いたかどうかの判定を行う。
【００４３】
このように、赤外線の照射装置、赤外線に感度のある撮像素子を備えることにより、撮像している環境が暗い場合でも最良の画像が得られ、目的とする被写体に対して明るさ等の撮像環境に依存しない動き検出を行うことが可能である。
【００４４】
実施の形態３．
図９は本発明の実施の形態３による撮像装置を示すブロック図である。本実施の形態３は、前記実施の形態１のフォーカス信号検出部７の代わりに色信号検出部３３を設けものであり、図１０は、色信号検出部３３の詳細を示す構成図、図１１は本実施の形態３における動き検出部８の詳細を示す構成図である。本実施の形態３のその他の構成は前記実施の形態１と同様である。
図１０において、３４は信号処理部５の出力信号から色信号成分を検出する色信号検波回路、３５は色信号検波回路３４の出力信号からＲ、Ｇ、Ｂの色信号を検出する色分離回路、３６は色分離回路３５の出力信号からホワイトバランス調整を行うホワイトバランス調整回路、３７はホワイトバランス調整回路３６で調整後の、被写体の画像信号からＲ、Ｇ、Ｂ各色信号の割合を検出する色信号演算部、３８は色信号演算部３７で演算した各色信号の比率信号を出力する比率信号出力部である。
【００４５】
図１１において、３９は、色信号検出部３３の比率信号出力部３８からの出力信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、４０はＡ／Ｄ変換器３９の出力信号を積分する積分回路、４１は積分回路４０の時間定数を設定する時間計数部、４２は積分回路４０の出力信号より、色信号の比率信号の時間的変化（積分回路４０の今回の出力信号と前回の出力信号との差分値）を演算する色信号評価値演算部である。
【００４６】
次に、本実施の形態３の色信号検出部３３の動作について図１０を参照して説明する。図１０において、色信号検波回路３４は、信号処理部５の出力信号に多重されている変調色信号を検波し、色信号を検出する。次に、色分離回路３５により、色信号検波回路３４の出力信号をＲ、Ｇ、Ｂの各色信号成分に分離する。そして、色分離回路３５により色分離されたＲ、Ｇ、Ｂの各色信号成分から、ホワイトバランス調整回路３６により、被写体の照明条件に応じたホワイトバランス調整を実行する。ホワイトバランス調整後の色分離回路３５の出力信号のＲ、Ｇ、Ｂの比率を、色信号演算部３７により演算する。演算した結果は、比率信号出力部３８から出力されて、被写体の色情報になる為、目的とする被写体に動きがあった場合に変化し、動き検出部８により、変動した比率の割合から被写体の動きを算出する。
【００４７】
次に、図１１により動き検出部８の動作について説明する。Ａ／Ｄ変換器３９は、色信号検出部３３の比率信号出力部３８から出力される色信号の比率信号を、ディジタル信号に変換する。積分回路４０は、時間的に変化する色信号の比率信号を、時間計測部４１の制御により積分し、単位時間当たりの積算量を算出する。また、色信号評価値演算部４２は、積分回路４０の出力信号から、色信号の比率の変化を表す色信号評価値（積分回路４０の今回の出力信号と前回の出力信号との差分値）を算出する。
被写体の撮像をする場合には、ホワイトバランスが調整されており、被写体の色情報はＲ、Ｇ、Ｂの色信号の比率で表される。単位時間内の色情報の評価値の変化が被写体の動きを表すことになる。
【００４８】
また、色信号評価値演算部４２で検出された色情報評価値は、図７で示した動き識別部に入力される。本実施の形態３での動きパラメータ設定部２７は、色信号評価値演算部４２の出力信号の変動に対しての判定を行う為の基準パターンを記憶している。
この基準パターンは、例えば撮像している画像エリアに対する検出時の比重であり、撮像している範囲の周辺部分は、検出する際の比重を軽く、中央部分は、比重を重くする処理が記憶されている。
色信号評価値演算部４２の出力信号は、動き比較器２８により、動きパラメータ設定部２７に記憶しているパターンと比較されて、その差分値を動きの程度を示す信号として出力する。マイコン３１は、動き比較器２８から出力される信号のレベルが、実際に被写体の動きであるかの判定をする為の撮像条件などの設定信号（色基準値や距離変化量基準値）を出力する。動き比較器２８の出力信号と前述した距離変動の検出による距離比較器３０の出力信号とは判定部３２に入力され、そこで、マイコン３１の設定出力信号（色基準値や距離変化量基準値）と比較されて被写体の動きかどうかの判定が行われ、被写体の動きの判定が行われる。すなわち、動き比較器２８の出力信号（色信号）が所定の色基準値を超えており、且つ、距離比較器３０の出力信号（距離変化量信号）が所定の距離変化量基準値を超えていれば、被写体の動きがあったものと判定する。
【００４９】
このように、画像エリアにおける色信号評価値の基準と距離変動の判定基準を変化させることにより、目的とする被写体に対して重点的に動き検出を行うことが可能である。
【００５０】
実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４による撮像装置の動き識別部９の動作について説明する。
前記実施の形態１における動き識別部９を説明した図７において、距離パラメータ設定部２９は、距離検出部１３の出力信号の変動に対して、距離検出をする為の基準パターンを記憶している。この基準パターンは、例えば撮像している画像エリアに対する距離検出時の比重であり、例えば、被写体の光軸方向の距離の変化量が、予め値として設定されていて、その値に応じた制御信号が出力される。
距離比較器３０は、距離検出部１３の出力信号と、距離パラメータ設定部２９に記憶しているパターンとを比較して距離変動の程度を示す信号（変化量）を出力する。マイコン３１は、距離比較器３０から出力される信号が、目的とする被写体の距離変動であるかの判定をする為の撮像条件（距離変化量基準値）などの設定信号を出力する。
【００５１】
次に、判定部３２は、動き比較器２８の出力信号は無視し、距離比較器３０の出力信号と、マイコン３１の出力信号とから目的とする被写体が実際に動いたかどうかの判定を行う。すなわち、距離比較器３０の出力信号が所定の距離変化量基準値を超えていれば、被写体が実際に動いたものと判定する。
【００５２】
この際、マイコン３１から出力される、撮像している画像エリアにおける距離変動の判定基準を変化させることにより、目的とする被写体の光軸方向の動きに対して重点的に動き検出を行うことが可能である。
【００５３】
実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５による撮像装置の動き識別部９の動作について説明する。
実施の形態１における動き識別部９を説明した図７において、距離パラメータ設定部２９は、距離検出部１３の出力信号の変動に対して、距離検出をする為の基準パターンを記憶している。この基準パターンは、撮像している画像エリアに対する距離検出時の比重であり、例えば、被写体として常時撮像されている物体の光軸方向の距離を基準パターンとして記憶し、そのパターンに応じた制御信号が出力される。
距離比較器３０は、距離検出部１３の出力信号と、距離パラメータ設定部２９に記憶しているパターンとを比較して、基準パターンの距離値から変化した場合のみ抽出し、距離変動の程度を示す信号を出力する。マイコン３１は、距離比較器３０から出力される信号が、目的とする被写体の距離変動であるかの判定をする為の撮像条件などの設定信号（距離基準値）を出力する。
【００５４】
次に、判定部３２は、動き比較器２８の出力信号は無視し、距離比較器３０の出力信号と、マイコン３１の出力信号（距離基準値）とから新たな物体が画像エリアに入ってきたかどうかの判定を行う。すなわち、距離比較器３０の出力信号が所定の距離基準値を超えていれば、画像エリア内に元々ある被写体はほぼ静止或いは僅かにしか移動しないものと仮定して、新たな物体が画像エリアに入ってきたものと判定する。
【００５５】
このように、撮像している画像エリアにおける距離変動の変化から、動きのある物体が予め設置され撮像されている画像エリアに入った場合のみを抽出し、目的とする被写体に対して重点的に動き検出を行うことが可能である。
【００５６】
実施の形態６
図１２は本発明の実施の形態６による撮像装置を示すブロック図である。本実施の形態６は、前記実施の形態１において、動き検出部８で処理する画像範囲を設定する視野検出範囲設定部４３と、距離検出部１３で処理する画像範囲を設定する距離検出範囲設定部４４とを更に追加したものであり、これ以外の構成は前記実施の形態１と同様である。
図１２において、視野検出範囲設定部４３は、撮像している画像範囲の距離方向以外の視野の範囲を指定し、距離検出範囲設定部４４は、撮像している画像範囲の距離方向の範囲を指定し、目的とする被写体以外の画像情報を無効にする。撮像する場所が定まっている場合は、動き検出部８及び距離検出部１３で検出するエリアを限定し、窓、空等の外部要因による誤動作を防止することが可能となる。風による木立の振動等、目的の距離範囲以外の環境変化は無視され、目的とする被写体の動きとして検出されない。
【００５７】
実施の形態７
図１３は本発明の実施の形態７による撮像装置を示すブロック図である。本実施の形態７は、前記実施の形態１において、動き検出部８で処理する画像レベルを設定する視野検出レベル設定部４５と、距離検出部１３で処理する画像レベルを設定する距離検出レベル設定部４６とを更に追加したもので、その他の構成は前記実施の形態１と同様である。
図１３において、視野検出レベル設定部４５は、撮像している画像範囲の距離方向以外（距離方向に垂直な方向）の動きの方向もしくは動きの大きさのレベルを指定し、距離検出レベル設定部４６は、撮像している画像範囲の距離方向の動きの大きさなどのレベルを指定し、目的とする被写体の動きの検出レベルを限定する。撮像する場所が定まっている場合には、動き検出部８及び距離検出部１３で検出する動きを限定し、窓、空等の外部要因による誤動作を防止することが可能となる。風による木立の振動や室内のモニタなどのフリッカ等、目的の距離範囲内の微少な動きなどは無視され、目的とする被写体の動きとして検出されない。
【００５８】
実施の形態８
図１４は本発明の実施の形態８による撮像装置を示すブロック図である。本実施の形態８は、前記実施の形態１において、信号処理部５から出力される映像信号から輝度信号を抽出する輝度信号検出部４７と、輝度信号検出部４７から出力される映像信号の輝度成分から撮像条件を抽出する撮像条件検出部４８とを更に追加したものであり、動き識別部９は動き検出部８の出力信号と、距離検出部１３の出力信号と、撮像条件検出部４８の出力信号とから被写体の動きを検出する。この実施の形態８のその他の構成は前記実施の形態１と同様である。
【００５９】
図１５は輝度信号検出部出部４７の構成を示す図である。この図において、４９は信号処理部５の出力信号に対して色信号成分を除去するローパスフィルタ、５０はローパスフィルタ４９から出力される画像信号の高輝度部分の面積を検出する高輝度検出部、５２はローパスフィルタ４９から出力される画像信号の低輝度部分の面積を検出する低輝度検出部、４８は高輝度検出部５０及び低輝度検出部５１の出力から、撮像している被写体の撮像条件を検出する撮像条件検出部である。
【００６０】
次に、本実施の形態８の動作について説明する。信号処理部５から出力される信号には、輝度信号成分の他に色信号成分が多重されている。図１５に示すように、ローパスフィルタ４９は、変調して多重されている色信号成分を除去し、低域成分である輝度信号成分のみを抽出する。ローパスフィルタ４９の出力信号に対して、高輝度検出部５０及び低輝度検出部５１は、ローパスフィルタ４９からの輝度信号から、高輝度成分と低輝度成分とをそれぞれ検出し、これにより、撮像条件が全体的に明るいのか、暗いのか、あるいは、夜間撮像しているのか、昼間撮像しているのかなどを検出する。これらの情報から、照明条件評価部４８で、被写体の撮像環境を詳細に判別し、撮像条件に合った評価信号を出力する。
【００６１】
次に撮像条件検出部４８から出力される信号が、図１４に示す動き識別部９の判定部３２（図７参照）に入力される。そこで、例えば、上記撮像検出部４８において、高輝度成分が少なく、低輝度成分がほとんどの場合、撮像条件が非常に暗いと判断されると、フォーカス評価値や色信号評価値による動き検出では、精度が低くなるため、自動的に距離検出部１３（図７参照）からの検出のみを行なうように作用する。特に、測距用の発光素子に赤外線などの可視光線領域外に感度がある素子を使用すると、暗闇での動き検出に有効である。このようにして、撮像条件を検出し、その条件に合った検出を選択し、目的とする被写体の動きに対して重点的に動き検出を行うことが可能である。
【００６２】
実施の形態９．
以下、この発明の実施の形態９を図１及び図１６を用いて説明する。
前記実施の形態１の撮像装置を示す図１において、撮像素子２に画像を結像させる撮像レンズ１と、発光素子及び受光素子１１用の測距レンズ１０とを、図１６に示すように、レンズ５６にて共用する構造とする。この構成により、撮像の焦点距離と同じ焦点距離にて、測距用の光線が照射され、目的とする被写体の動きに対して重点的に動き検出を行うことが可能である。
【００６３】
実施の形態１０
図１７は本発明の実施の形態１０による撮像装置を示すブロック図である。
図１７において、５２は動き識別部９の出力信号により、被写体が動いたと判定する信号を出力するトリガ信号発生部、５３は信号処理部５の出力信号からテレビジョン信号を生成する映像信号発生部、５４は、トリガ信号発生部５２の出力信号と映像信号発生部５３の出力信号とを加算するトリガ信号合成部、５５は映像信号出力端子である。
【００６４】
次に、図１７により本実施の形態１０の動作について詳細に説明する。動き識別部９で被写体が動いたと判定した場合、トリガ信号発生部５２は、動き識別部９の制御により、判別信号を外部に出力する。また、被写体を撮像した信号は、映像信号発生部５３により、テレビジョン信号に変換処理される。
この信号を、ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ）等で記録する場合、被写体の変化した場合のみ記録したい場合が発生する。この場合、被写体が動いたと判定したトリガ信号を、トリガ信号合成部５４で映像信号に合成し、ＶＴＲ等の記録側で、このトリガ信号を検出することにより、被写体の動きに合わせた記録ができる。
また、この場合に、トリガ信号を出力した要因が距離方向にあるのか、映像の水平・垂直方向にあるのか、もしくはその両方にあるのかの情報も同時に出力するようにしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、発光素子の光を拡散し被写体で反射した光を集光する測距用レンズと、受光素子から得られた信号から被写体の距離を計算する測距信号処理部と、被写体として常時撮像されている物体の光軸方向の距離を基準パターンとして記憶する距離パラメータ設定部を有する動き識別部と、を備えている。
そして、動き識別部は、基準パターンの距離値に対する測距信号処理部から出力された距離信号の値の距離変動の程度が、前もって設定した距離基準値より大きい場合には、光軸方向に直交する方向の映像の動きが有ると判断している。
室内などを常時撮像される物体として撮っている場合、壁は常に同じ距離で存在する。つまり、常時撮像されている壁までの距離を基準パターンとしてパラメータ設定部に記憶させておけば、常時撮像している範囲を人などが横切った場合の光軸方向に直交する動きを精度高く検出することができるという効果がある。
【００７０】
さらに、撮像素子の輝度信号から抽出したフォーカス評価値、及び色信号より抽出した色信号評価値より動き検出する範囲を設定する視野検出範囲設定部を設け、また、測距素子から抽出した距離評価値より動き検出する範囲を設定する距離検出範囲設定部を設けたので、撮像するエリアのなかの、目的とする被写体のエリアを設定することが可能であり、目的の被写体の動き以外の背景の変化の影響による動き検出の誤動作を防ぐことが可能になるという効果がある。
【００７１】
さらにまた、撮像素子の輝度信号から抽出したフォーカス評価値、及び色信号より抽出した色信号評価値より動きを検出する検出感度を設定する視野検出レベル設定部を設け、また、測距素子から抽出した距離評価値より動き検出するレベルを設定する距離検出レベル設定部を設けたので、撮像するエリアの中の、被写体の動き量に対する最適の検出感度を設定できるという効果がある。
【００７３】
さらに、撮像用のレンズと測距用のレンズを共用で使用することにより、構造が簡単になり、また、レンズのズーム機能などが有効に使えるという効果がある。
【００７４】
さらにまた、被写体の動きを検出した動き識別信号を、撮像した映像信号に多重して出力するトリガ信号合成部を設けたので、映像信号の出力のみで被写体の動き信号を他の記録機器等に伝えることが可能であり、他の映像センサとの接続が不要になるという効果がある。
【００７５】
また、被写体の動きを検出した動き識別信号とともに、目的とする被写体の動きが距離方向であるのか、映像の水平、垂直方向であるのか、もしくはその両方であるのかの情報も信号として出力するトリガ信号合成部を設けたので、映像信号の出力のみで目的とする被写体の動きの要因を他の記録機器等に伝えることが可能であり、外部センサを用いずに本当に必要な画像の記録を行うことができ、且つ余分な配線が不要となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 図１におけるフォーカス信号検出部の詳細を示すブロック図である。
【図３】 図１における動き検出部の詳細を示すブロック図である。
【図４】 図１における発光素子及び受光素子部の詳細を示すブロック図である。
【図５】 図１における受光素子部の詳細を示すブロック図である。
【図６】 図１における測距信号処理部の詳細を示すブロック図である。
【図７】 図１における動き識別部の詳細を示すブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態２に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図９】 この発明の実施の形態３に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】 図９における色信号検出部の詳細を示すブロック図である。
【図１１】 図９における動き検出部の詳細を示すブロック図である。
【図１２】 この発明の実施の形態６に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】 この発明の実施の形態７に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】 この発明の実施の形態８に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】 図１４における輝度信号検出部の詳細を示すブロック図である。
【図１６】 この発明の実施の形態９に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】 この発明の実施の形態１０に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】 従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 撮像レンズ、２ 撮像素子、３ 撮像素子駆動回路、４ 光量制御部、５信号処理部、６ 利得制御部、７ フォーカス信号検出部、８ 動き検出部、９ 動き識別部、１０、１０ａ、１０ｂ 測距用レンズ、１１ 発光および受光素子、１１ａ 発光素子、１１ｂ 受光素子、１２ 測距信号処理部、１３ 距離検出部、１４ ローパスフィルタ、１５ 水平アパーチャ信号生成部、１６ 垂直アパーチャ信号生成部、１７ 水平アパーチャ信号制御部、１８ 垂直アパーチャ信号制御部、１９ フォーカス信号生成部、２０ Ａ／Ｄ変換器、２１ 積分回路、２２ 時間計数部、２３ フォーカス評価値演算部、２４ メモリ回路、２５ 時間計数部、２６ 距離変化量演算部、２７ 動きパラメータ設定部、２８ 動き比較器、２９ 距離パラメータ設定部、３０ 距離比較器、３１ マイコン、３２ 判定部、３３ 色信号検出部、３４ 色信号検波回路、３５ 色分離回路、３６ ホワイトバランス調整回路、３７ 色信号演算部、３８ 比率信号出力部、３９ Ａ／Ｄ変換器、４０ 積分回路、４１ 時間計数部、４２色信号評価値演算部、４３ 視野検出範囲設定部、４４ 距離検出範囲設定部、４５ 視野検出レベル設定部、４６ 距離検出レベル設定部、４７ 輝度信号検出部、４８ 撮像条件検出部、４９ ローパスフィルタ、５０ 高輝度検出部、５１ 低輝度検出部、５２ トリガ信号発生部、５３ 映像信号発生部、５４トリガ信号合成部、５５ 映像出力端子、５６ 赤外線照射装置、５７ 赤外線撮像装置。

Claims (6)

1. 撮像レンズと、
   前記撮像レンズによって形成される光学像を電気信号に変換する受光部を備えた撮像素子と、
   前記撮像素子を駆動する撮像素子駆動部と、
   前記撮像素子の出力信号を映像信号に変換する信号処理部と、
   前記信号処理部の出力信号を適正なレベルに減衰または増幅する利得制御部と、
   測距用の発光素子及び受光素子と、
   前記発光素子の光を拡散し被写体で反射した光を集光する測距用レンズと、
   前記受光素子から得られた信号から被写体の距離を計算する測距信号処理部と、
   被写体として常時撮像されている物体の光軸方向の距離を基準パターンとして記憶する距離パラメータ設定部を有し、前記基準パターンの距離値に対する前記測距信号処理部から出力される距離信号の値の距離変動の程度が、前もって設定した距離基準値より大きい場合には、光軸方向に直交する方向の映像の動きが有ると判断する動き識別部と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 撮像素子に取り込まれる画像から、視野に対する動き検出部の検出範囲を前もって変更することが可能な視野検出範囲設定部と、
   前もって目的物の動き検出動作の距離範囲を設定することが可能な距離検出範囲設定部と、
   を更に備え、
   前記動き検出部が前記視野検出範囲設定部と前記距離検出範囲設定部とで設定された所定の範囲だけから出力信号を発生し、前記動き識別部がこの信号から目的の被写体の前記所定の範囲内での映像の動きの有無を判断することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記動き識別部が目的の被写体の動きの有無を判断するための基準値を変更することが可能な動きパラメータ設定部及び距離パラメータ設定部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 測距用の発光素子及び受光素子の発光素子の光を拡散して被写体で反射した光を集光する前記測距用レンズの代わりに、映像信号撮像用の撮像レンズを共用することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の撮像装置。
5. 目的とする被写体の動きの有無の判定信号であるトリガ信号を出力する動き識別部と、
   映像信号と前記トリガ信号とを合成するトリガ信号合成部と、
   を更に備え、
   前記トリガ信号合成部が、映像信号にトリガ信号を重ね合わせて出力することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の撮像装置。
6. 前記トリガ信号合成部は、映像信号にトリガ信号を重ね合わせて出力するとともに、目的とする被写体の動きが、距離方向であるのか、映像の水平、垂直方向であるのか、もしくはその両方であるのかの情報をも同時に出力することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。

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