JP4407577B2 - 撮像装置、この撮像装置のフォーカス調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、光透過性を有するカバーで覆われた撮像装置に関し、特に、カバーを被せたときに変化するフォーカスずれの発生を減少させる撮像装置、この撮像装置のフォーカス調整方法に関する。

近年、スーパー、コンビニエンスストアなどの商業店舗や鉄道の駅構内などの多くでは、壁や天井に監視用のカメラが取り付けられている。このような監視カメラとして現在流通しているものは、パン（水平方向）、チルト（垂直方向）にカメラの向きを回転駆動できる機能を備えたカメラであるが、この機能を備えたカメラは高価であるため、一般的にはコストの安い、パン、チルト駆動機能を備えない固定式のカメラが多く流通している。

一方最近では監視されていることを被写体に意識させない「優しい監視」として、一見したところ監視カメラとは分からない工夫がなされたものが好まれている。即ち、撮像装置のレンズ周辺を透明或いは半透明の略半球形のドーム型のカバーで覆い、外見上、撮影されているという意識を感じさせない監視カメラ（以下、必要に応じて固定式ドーム型カメラと呼ぶ。）である。

このようなカメラを壁や天井などに取り付けた後、実際に撮影した映像をモニタで確認してみると、カメラが適切な方向を向いていないことがある。これは通常カメラの取り付け工事は工事業者が行い、カメラの配線工事は後から電気工事業者が行うという作業分担制が原因で生じるものであり、これにより撮像画面を確認しながら取り付け工事を行うことは実際には行われない場合が多く、大抵が目視で大まかな方向調整をして取付工事を完了している。そのため運用時において希望した画面がうまく撮影されていないという不具合が生じていた。

ここで従来のカメラ取付作業について少し説明する。まずカメラを壁または天井に取り付け、カメラの結線を行う。そしてモニタに撮像画面を出力させ、カメラを覆うドーム型カバーを外して、カメラ内部のパン方向、チルト方向、ねじれ方向の３種類の固定ネジを緩める。

次にモニタ画面を見ながら固定式ドーム型カメラ内部の調整機構をパン方向、チルト方向、ねじれ方向に動かして所望画面を取得できる位置にカメラの向きを調整し、同時にレンズのズームリング、フォーカスリングを回してズーム倍率、フォーカスを調整する。希望の画角が得られたところ（フォーカスがあったところ）で調整を終え、３種類の固定ネジを締めてカメラを固定する。カメラを固定した後、ドーム型カバーを閉めて調整作業を終了する。

このような設置作業において、カメラの撮像範囲を照明する発光素子を設けて画角の設定を容易にする技術が特許文献１に開示されている。また、特許文献２には、カメラ本体にカメラの映像を表示させるモニタを装着し、このモニタで画像を確認しながら画角設定を行う技術が開示されている。ここで図８を参照して特許文献２のカメラ構成を説明する。

この監視カメラ１００は、壁若しくは天井に固定される固定金具を介して垂設される円盤状のベース部材１０４と、このベース部材１０４の円盤面の平面方向に回動可能に装着される支持プレート１０５と、この支持プレート１０５から垂直に設けられる２本の支持アーム１０６と、この支持アーム１０６により挟持されるカメラ本体１０１を備え、カメラ本体１０１の下面にはレンズ１０２が設けられ、側面にはモニタ１０３が設けられている。このカメラ本体１０１で撮像した画像はモニタ１０３に映し出されるため、調節者はこの映像を見ながら画角の調整を行う。尚ここで、装置内部の構成を説明するためにドーム型のカバーは外した状態で説明したが、実際にはベース部材１０４に勘合される透明の略半球状のカバーが設置される。
特開平９−２８４６１５号公報 特開平９−２８２５７０号広報

ところで、上記特許文献１及び特許文献２記載の撮像装置は、画角の調整が容易になるという利点を有しているが、フォーカス調整方法に限って言えば、従来の撮像装置となんら変わりは無く、以下のような課題を含んでいる。

即ち、上述した撮像装置には、透明或いはスモークやハーフミラー処理された半透明の材質からなる略半球状のドーム型カバーを被せるが、このカバー自体がレンズとして作用する場合がある。そのためカバーを取り外して調整を行い、その後にドーム型カバーを取り付けると、カバーのレンズ効果によりフォーカスがずれてピントのぼけた映像が撮影される、という問題がある。

このような問題に対して図９に示す方法は、ドーム型カバー２０２を手で持って撮像装置２０１にかざし、この状態でモニタリングを行いながらフォーカス調整を行う方法であるが、この方法では調整の作業が煩雑な上、更に調整に時間と手間が掛かるという問題がある。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、光透過性を有するカバーで覆われた撮像装置において、カバーを取り付けることにより生じるフォーカスずれを自動的に補正して、カバーの有無に関係なく常に同一のフォーカス状態を再現する撮像装置を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１記載の本発明は、制御部から供給される制御信号に基づくフォーカス調整が可能なフォーカスレンズを備えるレンズ部と、このレンズ部を介して取得した被写体からの光束を電気信号に変換して出力する撮像部とが、被写体からの光束を透過する光透過性を有する着脱可能なカバー部で覆われてなる撮像装置であって、カバー部が取り付けられている取付状態と、カバー部が取り外されている取外状態とにおけるレンズのフォーカス位置をそれぞれ対応付けてなる補正テーブルを予め記憶するレンズ補正テーブル記憶部と、カバー部の取外状態において、制御部から供給される制御信号に基づいて調整されたフォーカス位置と、このフォーカス位置に対応するカバー取付状態のフォーカス位置とを補正テーブルから読込み、これらの差分を算出する補正位置算出部と、補正位置算出部で算出された差分を取得し、この差分に応じたフォーカス移動量をレンズ駆動部に出力してレンズをフォーカス方向に移動させるフォーカス駆動部と、を少なくとも備えることを要旨とする。

請求項２記載の本発明は、請求項１記載の撮像装置であって、カバー部の着脱状態を検出するカバー検出部を更に備え、補正位置算出部は、カバー検出部がカバー部の取り外しを検出すると、カバー部を取り付けた場合におけるフォーカス位置を補正テーブルから読込み、現在のフォーカス位置との差分を算出して、この差分に応じた移動量をレンズのフォーカス駆動部に出力することを要旨とする。

請求項３記載の本発明は、制御部から供給される制御信号に基づくフォーカス調整が可能なフォーカスレンズを備えるレンズ部と、このレンズ部を介して取得した被写体からの光束を電気信号に変換して出力する撮像部が、被写体からの光束を透過する光透過性を有した取り外し可能なカバー部で覆われてなる撮像装置のフォーカス調整方法であって、フォーカスを調整する指示が入力されると、このレンズ部を予め規定した原点位置に設定するステップと、このレンズ部が原点に設定されたか否かを検出し、このレンズ部が原点に設定されたことを検出すると、このレンズ部を駆動させるレンズ駆動部のパルス数をカウントするカウンタ値をリセットするステップと、このレンズ部のズーム調整量及び／又はフォーカス調整量が入力されると、この調整量に基づき算出した倍率レンズ位置とフォーカスレンズ位置に応じてレンズを移動させると共に前記ステップでリセットしたカウンタに該移動に要したパルス数を計数させるステップと、ステップにおいて倍率レンズ位置とフォーカスレンズ位置にレンズを移動させるために要したパルス数をカウンタから読込んで記憶するステップと、予め測定して記録されている、カバー部が取付けられた状態のフォーカスレンズ位置に対応するパルス数と、カバー部が取り外されている状態のフォーカスレンズ位置に対応するパルス数との差分を算出して、この差分パルス数をフォーカス駆動部に出力してレンズを移動させるステップと、を有することを要旨とする。

本発明によれば、ドーム型カバーを取り外してフォーカス調整を行う際に、レンズのフォーカスを予め所定量だけずらして設定を行うことで、フォーカス調整時と監視カメラ使用時とでカバーのレンズ効果により生じるフォーカスずれが発生しない撮像装置を提供することができる。

以下、本発明の撮像装置を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る撮像装置１を組み込んだ固定式ドーム型カメラの外観図である。図２は、撮像装置１を覆うドーム型カバーの開閉状態を検出する開閉スイッチの構成断面図である。図３は、撮像装置１に具備される制御部の構成ブロック図である。

まず図１に示すように、この固定式ドーム型カメラは、撮像装置１と、この撮像装置１の開口部周縁に設けられるブラケット２と、このブラケット２に対して回転自在に取り付けられるブラケット３と、ブラケット２とブラケット３の配置される波板状のスプリングワッシャ４と、ブラケット２とブラケット３とスプリングワッシャ４を一体に固定する固定ネジ５と、この撮像装置１を回動可能に挟持するブラケット６と、このブラケット６に撮像装置１をウェーブフォームワッシャ７を介して固定する固定ネジ８ａ、８ｂと、ブラケット６をスプリングワッシャ９を介してフレーム１１に固定する固定ネジ１０と、倍率レンズとフォーカスレンズとを有するレンズ１２と、このレンズ１２に備えられるアイリスの開閉を制御するアイリスガルバノメータ１３と、これら撮像装置等がスプリングワッシャ９を介して載置される筐体１４と、これら撮像装置１を覆うドーム型カバー（以下、単にカバーと称す。）１７を少なくとも備えている。また筐体１４の側面には、倍率調整ボタン１５と、フォーカス調整ボタン１６と、調整モードボタン１８が設けられている。

図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。図２において図１と同部材には同符号を付し、説明を省略する。図２（ａ）に示すように筐体１４には、円周方向に一定の深さの溝が形成されており、この溝に勘合するようにカバー１７が被せられ、固定ネジ２０で固定される。この溝にはカバー１７が挿入されるとスイッチがＯＮするスイッチ機構が設けられている。このスイッチ機構は、検出スイッチ本体２１と、プッシュノブ２２と、スイッチレバー２３で少なくとも構成されている。筐体１４にカバー１７を被せると、図２（ａ）に示すようにスイッチレバー２３が押圧され、レバー２３がプッシュノブ２２に当接するので、これによりカバー１７が被せられたことを検出することができる。一方、カバー１７が外されている場合は、図２（ｂ）に示すように、スイッチレバー２３が開放されるためプッシュノブ２２が押圧されず、カバー１７の存在が検出されない。本実施の形態では、このスイッチ機構の一例として上記構成を有するマイクロスイッチを想定している。
次に図３を参照して撮像装置１の制御機構を説明する。この制御機構は、レンズ１２を通過して取得された被写体映像を取り込む撮像部（ＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの撮像素子）３３と、この被写体映像の信号レベルを調整したり所定の出力信号形態へフォーマット変換したりする映像処理部３４と、カバー１７の取り付け前後で変化するフォーカスずれを予め測定してテーブル化した補正データを記憶するレンズ補正テーブル記憶部３６と、倍率調整ボタン１５又はフォーカス調整ボタン１６が押されている間中、後述するＣＰＵ４１が一定間隔で所定のパルス信号を出力すると共に、この出力されたパルス信号のパルス数をＣＰＵ４１が計測して、この回数に基づいて算出した倍率レンズ位置とフォーカスレンズ位置に対応する「カバーあり」の場合のフォーカスレンズ位置を前述のテーブルから読込む補正位置算出部３５と、レンズ１２が載置されるレンズ支持板３２と、このレンズ支持板３２を光軸方向に移動させるフォーカス駆動部３７と、レンズ１２の倍率調整を行う倍率駆動部３８と、レンズ１２が原点に位置しているか否かを検出する原点検出部３９と、モータ位置検出用内部カウンタ４０と、これら機能部を制御する制御部（ＣＰＵ：central processing unit）４１を少なくとも備えている。なお、一般的にフォーカス駆動部３７と倍率駆動部３８とによりレンズ位置を移動させるための手段として、パルスによって一定角度を回転させるステッピングモータが多く用いられる。

ここでレンズ補正テーブル記憶部３６に記憶されるテーブルとは、少なくとも「カバーなし」の場合のフォーカスレンズ位置と、「カバーあり」の場合のフォーカスレンズ位置を対応付けてテーブル化したものである。「カバーなし」と「カバーあり」のフォーカスレンズ位置を対応付けることで、最初のフォーカス調整の際に、即ち、カバー１７を外した状態にて目視でフォーカス調整を行って確定した位置情報を基に、「カバーあり」の場合のフォーカスレンズ位置を読み出すことができる。そして、先に確定したフォーカスレンズ位置に、この読み出した所定量との差分を加えることで、カバー１７を取付けた状態のフォーカスレンズ位置の補正・設定を行うことができる。

ここで図６を参照してレンズ補正テーブルの一例を示す。このテーブルは、倍率レンズ位置、フォーカスレンズ位置（カバーなし）、フォーカスレンズ位置（カバーあり）、パルスカウンタ値をパラメータとして構成されたテーブルであり、焦点距離の短い順に登録されるようになっている。このテーブルには実験により予め計測された各パラメータの所定量、即ち原点からのステップ数が格納されている。

ここでテーブルに格納される各パラメータ値は、カバー１７の径、肉厚、材質やカメラに装着しているレンズの種別、被写体までの距離などのパラメータによって異なるが、固定式ドーム型カメラを監視に用いる場合は、天井に設置して数ｍの距離を撮像するなど、経験的にパラメータがわかっているので、予めこの所定量を実験的に定めておくことができる。

次に図３〜図５を参照して、固定式ドーム型カメラの設置及び調整手順について説明する。図４は、撮像装置１のフォーカス調整手順を説明するためのフローチャート（その）１である。図５は、撮像装置１のフォーカス調整手順を説明するためのフローチャート（その２）である。

（カメラ設置手順）
まず固定式ドーム型カメラを壁または天井に取り付ける。そしてカメラの結線を行い、モニタに撮像画面を出力する。そして固定ネジ２０を緩めてカバー１７を取り外し、次いで固定ネジ５、８ａ、８ｂ、１０も緩めて、調整モードスイッチ１８をＯＮする。

（目視によるフォーカス調整手順）
調整モードスイッチ１８がＯＮされると、予め登録されている初期設定条件が読込まれ、制御部４１からフォーカス駆動部３７に対してレンズ１２を原点位置に戻す指令が出力される（ステップＳ１）。

制御部４１は、原点検出部３９に対して、レンズ１２が原点に戻ったか否かを問い合わせる。問い合わせの結果、レンズ１２が未だ原点に戻っていない場合は、レンズ１２が原点に戻るまでステップＳ１に戻り繰返し検出処理を行う。一方、レンズ１２が原点に戻った場合はステップＳ３に進む（ステップＳ２）。

次に制御部４１は、モータ位置検出用内部カウンタ４０の現在のカウンタ値をリセットする（ステップＳ３）。

次いで制御部４１は、倍率調整ボタン１５又はフォーカス調整ボタン１６が押されたことを検出すると、所定のパルス信号を一定間隔で出力すると共に、このパルス信号の発生数を計数する。そしてその回数に基づいてレンズ１２の移動量を算出する。実際にはモータ駆動によりレンズ１２を移動させるため、モータに印加するパルス数を検出することになる（ステップＳ５）。

ステップＳ５で検出された移動量（パルス数）は、そのときの倍率調整ボタン１５又はフォーカス調整ボタン１６毎に履歴テーブル（図示せず）に登録される（ステップＳ６）。そして上記処理により検出された移動量（パルス数）に基づいてレンズ１２を光軸方向に移動させる。

（自動フォーカス調整手順）
以上のフォーカス調整により「カバーなし」状態において目視によるフォーカス調整を完了した後、次に、「カバーあり」状態を考慮した自動フォーカス調整を行う。

まず、制御部４１は、調整モードボタン１８を監視して、調整モードボタン１８がＯＦＦされたことを検出すると、制御部４１は、補正位置算出部３５に対して「カバーあり」のフォーカス調整の開始を指示する。補正位置算出部３５は、レンズ補正テーブル記憶部３６に記憶されているレンズ補正テーブルを参照して、ステップＳ６で登録したフォーカスレンズ位置と倍率レンズ位置に対応する「カバーあり」のフォーカスレンズ位置とそのパルスカウンタ値を読込む（ステップＳ１０）。

次いで、「カバーあり」のフォーカスレンズ位置に対応するパルス数と、「カバーなし」のフォーカスレンズ位置に対応するパルス数の差分を算出して、この差分パルス数をフォーカス駆動部３７に出力してレンズ１２を移動させる。

これによりカバー１７を被せても、このカバー１７のレンズ効果によるフォーカスぼけの影響を受けることなくピントのあった被写体映像を取得することができる。

尚、調整モードボタン１８の代わりに、前述したカバー１７の有り／無しを検出するスイッチ機構を用いるようにしてもよい。具体的には、スイッチ機構がＯＦＦされた状態（カバー１７が脱着された状態）を調整モードボタン１８がＯＮされた状態に、またスイッチ機構がＯＮされた状態（カバー１７が装着された状態）を調整モードボタン１８がＯＦＦされた状態に置き換えればよい。このようにスイッチ機構を用いるようにすれば、作業者が調整モードボタン１８を押す工程を省くことが可能となるため、調整モードボタン１８の押し忘れの防止や作業の煩雑さの軽減といった効果がある。

次に、図７を参照して、本発明の撮像装置の変形例を示す。

この撮像装置５０は、前述した撮像装置１の構成と比較して、検出スイッチ２１に代えて、カバー開閉監視部４２とタイムカウンタ４３を設けた点において構成が異なる。それ以外の部分は第１の実施の形態と同構成を有するため、同符号を付し説明を省略する
ここでカバー開閉監視部４２は、検出スイッチ２１とほぼ同じ機能を有するものであるが、機械的なスイッチ機構を取らずに、カバー１７の開閉状態を非接触で監視することもできる。例えば発光素子と受光素子で構成される光センサーなどである。

一方、タイムカウンタ４３は、一般的なタイマーを指しており、制御部４１からの指令により所定時間の計数を行うものである。

このような構成を有する撮像装置５０は、常にカバー開閉監視部４２がカバー１７の開閉状態を監視しており、カバー１７が取り外されたことを検出すると、図４のステップＳ１からステップＳ７までの処理を可及的速やかに処理を進める。このような構成とすることで、第１の実施の形態では調整モードボタン１８がＯＮされたことを検出してから調整モードに入っていたが、この工程を不要にすることができる。

また、カバー１７が嵌められたことを検出した後にタイムカウンタ４３により一定時間（例えば、１０秒など）の計数を行い、一定時間計数後、自動的にフォーカス調整手順に切り替わるようにする。これにより調整モードボタン１８の押し工程を不要にすることができるので、作業者による煩雑な作業を軽減することができる。また調整モードボタン１８の押し忘れを防ぐことができる。

以上述べたように、本発明に係る撮像装置の実施形態は、カバー１７を取り外してフォーカスを調整する際、レンズのフォーカスを予め所定量だけずらして設定を行うことで、調整時と使用時でフォーカスずれが生じる恐れのない撮像装置を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置１の外観斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置１のドーム型カバーの取り外しにより動作するカバー開閉検出スイッチの構成を説明する断面構成図である。 本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置１の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置１のフォーカス調整手順を説明するためのフローチャート（その１）である。 本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置１のフォーカス調整手順を説明するためのフローチャート（その２）である。 レンズ補正テーブルの一例を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置１の変形例を示すブロック図である。 従来の撮像装置を示す外観斜視図である。 従来の撮像装置においてフォーカス調整方法の一例を示す図である。

符号の説明

１、５０…撮像装置
２、３、６…ブラケット
４…スプリングワッシャ
５、８ａ、８ｂ、１０、２０…固定ネジ
７…ウェーブフォームワッシャ
９…スプリングワッシャ
１１…フレーム
１２…レンズ
１３…アイリスガルバノメータ
１４…筐体
１５…倍率調整ボタン
１６…フォーカス調整ボタン
１７…カバー
１８…調整モードボタン
２１…検出スイッチ本体
２２…プッシュノブ
２３…スイッチレバー
３２…レンズ支持板
３４…映像処理部
３５…補正位置算出部
３６…レンズ補正テーブル記憶部
３７…フォーカス駆動部
３８…倍率駆動部
３９…原点検出部
４０…モータ位置検出用内部カウンタ
４１…制御部
４２…カバー開閉監視部
４３…タイムカウンタ
５０…撮像装置
１００…監視カメラ
１０１…カメラ本体
１０２…レンズ
１０３…モニタ
１０４…ベース部材
１０５…支持プレート
１０６…支持アーム

Claims (3)

1. 制御部から供給される制御信号に基づくフォーカス調整が可能なフォーカスレンズを備えるレンズ部と、該レンズ部を介して取得した被写体からの光束を電気信号に変換して出力する撮像部とが、前記被写体からの光束を透過する光透過性を有する着脱可能なカバー部で覆われてなる撮像装置であって、
   前記カバー部が取り付けられている取付状態と、前記カバー部が取り外されている取外状態とにおけるレンズのフォーカス位置をそれぞれ対応付けてなる補正テーブルを予め記憶するレンズ補正テーブル記憶部と、
   前記カバー部の取外状態において、前記制御部から供給される制御信号に基づいて調整されたフォーカス位置と、該フォーカス位置に対応するカバー取付状態のフォーカス位置とを前記補正テーブルから読込み、これらの差分を算出する補正位置算出部と、
   前記補正位置算出部で算出された差分を取得し、該差分に応じたフォーカス移動量をレンズ駆動部に出力してレンズをフォーカス方向に移動させるフォーカス駆動部と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 前記カバー部の着脱状態を検出するカバー検出部を更に備え、
   前記補正位置算出部は、前記カバー検出部が前記カバー部の取り外しを検出すると、前記カバー部を取り付けた場合におけるフォーカス位置を前記補正テーブルから読込み、現在のフォーカス位置との差分を算出して、該差分に応じた移動量をレンズのフォーカス駆動部に出力することを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 制御部から供給される制御信号に基づくフォーカス調整が可能なフォーカスレンズを備えるレンズ部と、該レンズ部を介して取得した被写体からの光束を電気信号に変換して出力する撮像部とが、前記被写体からの光束を透過する光透過性を有した取り外し可能なカバー部で覆われてなる撮像装置のフォーカス調整方法であって、
   フォーカスを調整する指示が入力されると、前記レンズ部を予め規定した原点位置に設定するステップと、
   該レンズ部が原点に設定されたか否かを検出し、該レンズ部が原点に設定されたことを検出すると、該レンズ部を駆動させるレンズ駆動部のパルス数をカウントするカウンタ値をリセットするステップと、
   該レンズ部のズーム調整量及び／又はフォーカス調整量が入力されると、該調整量に基づき算出した倍率レンズ位置とフォーカスレンズ位置とに応じてレンズを移動させると共に前記ステップでリセットしたカウンタに該移動に要したパルス数を計数させるステップと、
   前記ステップにおいて前記倍率レンズ位置と前記フォーカスレンズ位置とにレンズを移動させるために要したパルス数を前記カウンタから読込んで記憶するステップと、
   予め測定して記録されている、前記カバー部が取り付けられた状態のフォーカスレンズ位置に対応するパルス数と、前記カバー部が取り外されている状態のフォーカスレンズ位置に対応するパルス数との差分を算出して、該差分パルス数を前記フォーカス駆動部に出力してレンズを移動させるステップと、
   を有することを特徴とする撮像装置のフォーカス調整方法。
   
   

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