JP4505151B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に侵入監視システムに用いられる、相異なる波長帯の電磁波を各々にとらえて撮像し映像信号に変換する撮像装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
人の居所のセキュリティ確保あるいは各種の事故や事件の予知や予防のために、監視範囲を設定して、侵入者や侵入物など（以下、これらを侵入物体と称する）を検出、認識、確認あるいは通知する侵入監視システムが構築される。侵入監視システムでは、侵入物体をカメラ撮像による画像情報、集音マイクによる音情報、あるいはセンサーからのセンサー情報などから検出、認識、および確認を行う。とりわけ、画像情報は、他の情報より高度な監視情報を提供する。
【０００３】
しかし、被写体としての侵入物体の画像をカメラで撮らえるためには光源が必要である。一方、侵入監視は昼夜問わず行われるが、夜間の監視範囲には光源となるものが少なく、このような状況下で撮られた画像の画質は十分ではなく、容易に的確な侵入物体の検出、認識および確認を行うことができない。
【０００４】
このように夜間の光源がなく十分な画質の画像が得られない場合、物体の発するわずかな、可視光より長い波長帯の電磁波である赤外線あるいは遠赤外線（以下、これらを赤外線と称する）をとらえて撮像し映像信号に変換する赤外線カメラあるいは遠赤外線カメラ（以下、これらを赤外線カメラと称する）が用いられる。
【０００５】
ところが、赤外線カメラからの画像では、温度分布の表示となっているので侵入物体のリアルタイムに侵入の検出あるいは認識は容易にできる。しかし、その侵入物体の形状、大きさや色など（侵入物体が侵入者の場合はとくに人相や服装、体格などが重要な監視情報となる）を確認できるほどの詳細な情報は得られない。
【０００６】
そこで、従来技術では、監視範囲へのリアルタイムな侵入物体の侵入の検出あるいは認識には赤外線カメラを用いる。同時に、侵入物体の詳細な確認情報の取得にはリアルタイムな撮像では劣るが画質が優れる高感度型あるいは長露光型カラーテレビジョンカメラ（以下、これらをテレビジョンカメラと称する）を併用する。これらにより、両カメラの欠点を補完して監視画像をとる撮像装置で、昼夜を問わない侵入監視システムが構築される。
【０００７】
ここで、このような従来技術の侵入監視システムにおける侵入物体の画像をとる撮像装置のブロック図を図６で説明する。
【０００８】
図６は、赤外線カメラとテレビジョンカメラを組み合わせた撮像装置による侵入監視システムのブロック図である。
【０００９】
図６では、侵入物体が侵入者４０１である。４０２は光源のない夜間の監視範囲への侵入者４０１を検出および認識するための画像を撮る赤外線カメラ、４０３は赤外線カメラ４０２の監視範囲を補うための水平、垂直に旋回する赤外線カメラ用電動雲台、４０７は監視者（図示せず）が赤外線カメラ用電動雲台４０３を旋回動作させるための赤外線カメラ用電動雲台制御装置、４０６は赤外線カメラ４０２で撮らえられた映像信号を画像として表示する赤外線カメラ画像監視モニタ、４０４は侵入物体の形状、色などを確認するための画像を撮るテレビジョンカメラ、４０５はテレビジョンカメラ４０４の監視範囲を補うための水平、垂直に旋回するテレビジョンカメラ用電動雲台、４０９は監視者がテレビジョンカメラ用電動雲台４０５を旋回動作させるためのテレビジョンカメラ用電動雲台制御装置、４０８はテレビジョンカメラ４０４で撮らえられた映像信号を画像として表示するテレビジョンカメラ画像監視モニタ、４１４は赤外線カメラ用ズームレンズ、４１５はテレビジョンカメラ用ズームレンズである。
【００１０】
監視者は、赤外線カメラ画像監視モニタ４０６とテレビジョンカメラ画像監視モニタ４０８に表示される各々の画像を監視して侵入者４０１の有無の検出または認識を行う。侵入監視システムの実運用では、監視者は特に赤外線カメラ４０２でリアルタイムにとられた画像の中から侵入者４０１の侵入を温度分布を有した画像の表示から容易に検出または認識することができる。直ちに次に、監視者は、テレビジョンカメラ４０４で得られる高精細な画像が表示されるテレビジョンカメラ画像監視モニタ４０８上で侵入者４０１の人相、体格、あるいは服装を確認する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術の侵入監視システムにおける侵入物体の画像を撮像する撮像装置には次のような問題がある。この問題を図７と図８を用いて説明する。
【００１２】
図７は、図６の従来技術の侵入監視システムにおける赤外線カメラ用電動雲台４０３に搭載された赤外線カメラ４０２とテレビジョンカメラ用電動雲台４０５に搭載されたテレビジョンカメラ４０４のみ記して他の構成要素を省略した上面図である。また、図７は、赤外線カメラ４０２の監視範囲となる撮像範囲４２２とテレビジョンカメラ４０４の監視範囲となる撮像範囲４２４、および撮像範囲４２２、４２４の任意の位置にいる侵入物体の位置を示している侵入者位置４０１１、４０１２、４０１３を付け加えた構成の上面図を記している。さらに、赤外線カメラ４０２のズームレンズ４１４の光軸延長線６０１およびテレビジョンカメラ４０４のレンズの光軸延長線６０２も記している。
【００１３】
図８は、図７における撮像範囲４２２、４２４内の侵入位置４０１１、４０１２、４０１３別の赤外線カメラ４０２およびテレビジョンカメラ４０４で撮らえられた赤外線カメラ画像およびテレビジョンカメラ画像の例である。これらの画像は、赤外線カメラ画像監視モニタ４０６およびテレビジョンカメラ画像監視モニタ４０８の画面上に表示される。
【００１４】
図７に示すように、従来技術の撮像装置は赤外線カメラ４０２とテレビジョンカメラ４０４をそれぞれ別の独立した電動雲台に搭載されており、両カメラ間には視差が生じる。この視差の影響が、撮像範囲４２２、４２４への侵入者位置によって両カメラで撮らえられる画像に現れる。
【００１５】
すなわち、侵入者位置４０１１であれば視差の影響が少なく、赤外線カメラ画像５０５とテレビジョンカメラ画像５０６が得られ、両画像中の侵入者４０１の大きさや表示位置には相違が観られない。したがって、監視者（図示せず）は容易に的確に各々のモニタ画面上で画像の侵入者４０１を同一者と確認できる。
【００１６】
しかし、侵入者位置４０１２の場合では両カメラ間の視差が大きくなるため、赤外線カメラ画像５０７とテレビジョンカメラ画像５０８には表示位置のずれが大きくなる。すると、赤外線カメラ画像５０７中の表示位置の侵入者４０１はテレビジョンカメラ画像５０８中の表示位置の侵入者４０１と同一者であるか否かの認識が即座にしにくくなるという状況となる。また、侵入者位置４０１３のようにテレビジョンカメラ４０４の撮像範囲４２４の境界近傍に移動すると、赤外線カメラ画像５０９には侵入者４０１がとらえられても、テレビジョンカメラ画像５１０ではとらえられないという両画像間に不一致が発生する。
【００１７】
このように、赤外線カメラ４０２とテレビジョンカメラ４０４が個別の電動雲台に搭載されて侵入物体を撮像して映像信号に変換する撮像装置では、両カメラ間に視差が生じて、侵入物体の侵入位置によっては両カメラで撮らえられた画像の内容に相違が現れて、侵入者の確認を即座に的確に行えず、侵入監視システムには適さないという問題があった。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、赤外線を反射しかつその他の可視光を透過する光学系、または赤外線を透過しかつその他の可視光を反射する光学系で、被写体から到達する光を分光させて、各々の光をとらえる赤外線カメラとテレビジョンカメラを配置するようにしたものである。さらに、前記光学系と前記赤外線カメラのレンズおよび前記テレビジョンカメラのレンズの光軸を一致させるために各々に位置を調整するための位置調整部と、各カメラにはズームレンズを有するようにしたものである。そして、ひとつの雲台に前記位置調整部を有する光学系と、前記位置調整部と前記ズームレンズを有する赤外線カメラおよびテレビジョンカメラを搭載するようにもしたものである。
【００１９】
このようにすることで、両カメラ間の視差がなくなり、雲台が制御されても、侵入物体が撮像範囲内であればどの位置に侵入しても両カメラで同時に侵入物体を同じ位置で同じ大きさの画像として撮らえられるので、侵入物体の確認を即座に的確にできるようになり監視漏れがない高信頼性の侵入監視システムが構築できるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施形態を図１の侵入監視システムのブロック図で説明する。ここでは、侵入物体を侵入者４０１としている。
【００２１】
図１の侵入監視システムは以下のブロックから構成されている。
１０２は侵入者４０１の発するわずかな温度の可視光より長い波長帯の電磁波である赤外線をとらえて撮像し映像信号に変換する赤外線カメラ、１０６は侵入者４０１の可視光を撮像して映像信号に変換するテレビジョンカメラ、１０４は赤外線を反射し可視光を透過する熱線反射ガラス、１０３は赤外線カメラ１０２と熱線反射ガラス１０４との光軸を調整するための赤外線カメラ位置調整部、１０７はテレビジョンカメラ１０６と熱線反射ガラス１０４との光軸を調整するためのテレビジョンカメラ位置調整部、１０５は熱線反射ガラス１０４と赤外線カメラ１０２またはテレビジョンカメラ１０６との光軸を合わせるための熱線反射ガラス位置調整部、１０８は赤外線カメラ１０２、赤外線カメラ位置調整部１０３、テレビジョンカメラ１０６、テレビジョンカメラ位置調整部１０７、熱線反射ガラス１０４、および熱線反射ガラス位置調整部１０５を収納するカメラケース、１０９はこのカメラケース１０８を水平、垂直に旋回させ監視範囲を広げる電動雲台、１１３は電動雲台１０９を監視者（ここでは図示せず）が任意に制御するための電動雲台制御装置、１１０は赤外線カメラ１０２が熱線反射ガラス１０４からの反射した赤外線をとらえた上下反転の画像を水平方向に反転させるための画像反転装置で画像の上下反転の操作を行う入力画像メモリと出力画像メモリを有し（図１中には図示してはいないが、後述する）、４０６は赤外線カメラ１０２の映像を監視者が監視するための赤外線カメラ画像監視モニタ、４０８はテレビジョンカメラ１０６の映像を監視者が監視するためのテレビジョンカメラ画像監視モニタ、１１４は赤外線カメラ１０２用の赤外線カメラ用ズームレンズ、１１５はテレビジョンカメラ１０６用のテレビジョンカメラ用ズームレンズである。
【００２２】
侵入者４０１の画像は、熱線反射ガラス１０４により侵入者４０１の発する温度の可視光より長い波長帯の電磁波である赤外線は赤外線カメラ１０２側へ反射して赤外線カメラ画像として撮らえられ、可視光は熱線反射ガラス１０４を透過してテレビジョンカメラ１０６側でテレビジョンカメラ画像として撮らえられる。
【００２３】
熱線反射ガラス１０４は、赤外線を効率よく反射するが、一般に使用するガラスでも反射効率は悪いが同様の効果を得ることができる。赤外線カメラ１０２の画像は、熱線反射ガラス１０４で反射した赤外線を画像とするため、得られる画像は上下逆になる。この上下反転の画像は、画像反転装置１１０により上下位置を入換えて正常な画像表示となるようにする。上下反転の画像の上下位置の入換え操作は、画像反転装置１１０で図２に示すように入力画像メモリ２０１の内容を出力画像メモリ２０２に示すように上下を入換えることで容易に実現できる。これにより、赤外線カメラ画像監視モニタ４０６の画像は、テレビジョンカメラ画像監視モニタ４０８の画像と一致した正常な表示画像となる。
【００２４】
赤外線カメラ画像監視モニタ４０６とテレビジョンカメラ画像監視モニタ４０８で得られる画像の光軸および画角の合わせは、最初に光軸合わせを赤外線カメラ位置調整部１０３、熱線反射ガラス位置調整部１０５、およびテレビジョンカメラ位置調整部１０７により６軸の調整で行う。次に画角の合わせが、赤外線カメラ用ズームレンズ１１４およびカラーカメラ用ズームレンズ１１５のそれぞれの調整で行われる。また、赤外線カメラ用ズームレンズ１１４またはテレビジョンカメラ用ズームレンズ１１５の一方が固定レンズの場合は、固定レンズにズームレンズ側を合わせることで同一の画角合わせが可能である。
【００２５】
これにより、赤外線カメラ１０２で撮られる赤外線カメラ画像とテレビジョンカメラ１０６で撮られる画像を一致させることができる。これを図３と図４を用いて示す。
【００２６】
図３は、本発明の第一の実施形態の侵入監視システムの側面図と上面図である。ただし、カメラケース１０８のみを簡略して抜き出して図示している。また、赤外線カメラ１０２およびテレビジョンカメラ１０６の画角および光軸が調整されて一致しているために同一の撮像範囲４２３となり、さらに同一の光軸延長線６０３となる。
【００２７】
赤外線カメラ１０２およびテレビジョンカメラ１０６と侵入者位置４０１１との距離が近い場合の赤外線カメラ画像３０６とテレビジョンカメラ画像３０７、および赤外線カメラ１０２およびテレビジョンカメラ１０６と侵入者位置４０１２との距離が遠い場合の赤外線カメラ画像３０８とテレビジョンカメラ画像３０９が示すように、赤外線カメラ１０２で得られる画像とテレビジョンカメラ１０６で得られる画像における侵入者４０１の位置や大きさは一致する。また、侵入者位置４０１３のように、撮像範囲４２３の境界近傍に侵入したとしても、赤外線カメラ画像３１０とテレビジョンカメラ画像３１１においても侵入者の画像の位置や大きさは一致する。
【００２８】
このように、監視者は、赤外線カメラ画像で侵入物体の侵入を即座に認識して、テレビジョンカメラ画像で侵入物体の形状や大きさを容易に的確に確認できる。
【００２９】
以上のように、本発明の第一の実施形態として、熱線反射ガラス１０４を用いて侵入物体からの波長帯の異なる電磁波である赤外線と可視光を赤外線は反射させて一方の可視光は透過させる光学系と、各々の光をとらえて撮像して映像信号に変換する赤外線カメラおよびテレビジョンカメラから構成される撮像装置を挙げた。
【００３０】
しかし、上記の第一の実施形態の逆の分光とそれに伴う撮像装置の配置も容易に実現でき同様な効果が得られることは言うまでもない。すなわち、熱線反射ガラス１０４の換わりに、可視光を反射させ赤外線を透過させる赤外線透過材によるガラスを用いるようにしたものである。この撮像装置のブロック図を第二の実施形態として図５に示す。この場合の構成は、可視光が反射する方向にテレビジョンカメラ１０６を、赤外線が透過する方向の前記赤外線透過材によるガラス６１０の後方に赤外線カメラ１０２を配置することになる。６１１は、前記赤外線透過材によるガラス６１０の位置を調整するための赤外線透過材によるガラス位置調整部である。
【００３１】
この第二の実施形態の動作については、第一のそれとは前記赤外線透過材によるガラス６１０で赤外線が透過して可視光が反射するという点のみの相違であるため省略する。
【００３２】
ところで、画像反転装置１１０は、カメラケース１０８の外側に配置されて赤外線カメラ１０２と接続されている。しかし、画像反転装置１１０はカメラケース１０８に収納される構成、あるいは赤外線カメラ１０２に画像反転処理が内蔵された構成であっても全く同様な効果がえられることは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば，赤外線カメラ画像で侵入物体を即座に認識し、テレビジョンカメラ画像で侵入物体の形状や大きさなど（特に侵入者場合では監視情報で重要な人相、服装、色など）の確認を的確に容易に可能とする高信頼性の侵入監視システムの撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一の実施形態を示す撮像装置のブロック図
【図２】 本発明の実施形態における赤外線カメラ画像の上下反転の操作の説明図
【図３】 本発明の第一の実施形態の撮像装置による侵入監視システムを示す図
【図４】 本発明の第一の実施形態により撮像された画像例を示す図
【図５】 本発明の第二の実施形態を示す撮像装置のブロック図
【図６】 従来技術による撮像装置のブロック図
【図７】 従来技術の撮像装置による侵入監視システムを示す図
【図８】 従来技術により撮像された画像例を示す図
【符号の説明】
１０２：赤外線カメラ、１０３：赤外線カメラ位置調整部、１０４：熱線反射ガラス、１０５：熱線反射ガラス位置調整部、１０６：テレビジョンカメラ、１０７：テレビジョンカメラ位置調整部、１０８：カメラケース、１０９：電動雲台、１１０：画像反転装置、１１３：電動雲台制御装置、１１４：赤外線カメラ用ズームレンズ、１１５：テレビジョンカメラ用ズームレンズ、２０１：入力画像メモリ、２０２：出力画像メモリ、３０６：赤外線カメラ画像、３０７：テレビジョンカメラ画像、３０８：赤外線カメラ画像、３０９：テレビジョンカメラ画像、３１０：赤外線カメラ画像、３１１：テレビジョンカメラ画像、４０１：侵入者、４０２：赤外線カメラ、４０３：赤外線カメラ用電動雲台、４０４：テレビジョンカメラ、４０５：テレビジョンカメラ用電動雲台、４０６：赤外線カメラ画像監視モニタ、４０７：赤外線カメラ用電動雲台制御装置、４０８：テレビジョンカメラ画像監視モニタ、４０９：テレビジョンカメラ用電動雲台制御装置、４１４：赤外線カメラ用ズームレンズ、４１５：テレビジョンカメラ用ズームレンズ、４２２：撮像範囲、４２３：撮像範囲、４２４：撮像範囲、５０５：赤外線カメラ画像、５０６：テレビジョンカメラ画像、５０７：赤外線カメラ画像、５０８：テレビジョンカメラ画像、５０９：赤外線カメラ画像、５１０：テレビジョンカメラ画像、６０１：光軸延長線、６０２：光軸延長線、６０３：光軸延長線、６１０：赤外線透過材によるガラス、６１１：赤外線透過材によるガラス位置調整部、４０１１：侵入者位置、４０１２：侵入者位置、４０１３：侵入者位置

Claims (5)

1. 被写体の発する所定の二つの相異なる波長帯の電磁波を各々にとらえて撮像して前記被写体の映像信号に変換する撮像装置において、
   前記いずれか一方の波長帯の電磁波を反射し前記他方の波長帯の電磁波を透過する光学系と、
   前記反射した反射電磁波をとらえて撮像して映像信号に変換する第一のカメラと、
   前記透過した透過電磁波をとらえて撮像して映像信号に変換する第二のカメラと、
   前記光学系の位置調整部と、
   前記第一のカメラの位置調整部と、
   前記第二のカメラの位置調整部と、
   前記第一のカメラの画角を調整する第一のズームレンズと、
   前記第二のカメラの画角を調整する第二のズームレンズとから構成され、
   前記光学系の位置調整部、前記第一のカメラの位置調整部、及び前記第二のカメラの位置調整部によって最初に、前記光学系と前記第一のカメラと前記第二のカメラの光軸を合わせ、次に、前記第一のカメラと前記第二のカメラの画角を合わせることを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１記載の発明において、
   前記第一のカメラからの映像信号の画像を上下反転させる画像反転装置を有することを特徴とする撮像装置。
3. 請求項１または請求項２記載の発明において、
   前記撮像装置を水平および垂直に旋回する雲台に搭載することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項１記載の発明において、
   前記所定の二つの相異なる波長帯の電磁波のいずれか一方は可視光であり、他方は赤外線または遠赤外線であり、
   前記光学系は前記可視光と前記赤外線または前記遠赤外線とに分光する光学系であり、
   前記第一のカメラおよび前記第二のカメラのいずれか一方のカメラは、前記可視光をとらえて撮像して映像信号に変換するテレビジョンカメラであり、
   前記第一のカメラおよび前記第二のカメラのいずれか他方のカメラは、前記赤外線または遠赤外線をとらえて撮像して映像信号に変換する赤外線カメラまたは遠赤外線カメラであることを特徴とする撮像装置。
5. 請求項４記載の発明において、
   前記光学系は前記赤外線または遠赤外線を反射する熱線反射レンズであり、
   前記第一のカメラは前記赤外線または遠赤外線をとらえて撮像して映像信号に変換する赤外線カメラ又は遠赤外線カメラであり、
   第二のカメラは前記可視光をとらえて撮像して映像信号に変換するテレビジョンカメラであることを特徴とする撮像装置。

Images