JP4776975B2 - 撮像装置 - Google Patents

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Description

本発明は、P O E( P o w e r O v e r E t h e r n e t(登録商標 )の信号ケーブル等の信号伝達手段を介して電源を供給する、いわゆる電源重畳により電源供給される撮像装置関するものである。
従来、監視カメラはCCTV(Closed−Circuit TV)と呼ばれるカメラを使用し、ビデオケーブルによりNTSC等の映像信号を出力し、それをタイムラプスレコーダで記録するとともにモニタで監視している。またこのビデオケーブルにて電源を供給するもの、いわゆる電源重畳方式カメラも実用化されている。
近年、ネットワークによる監視カメラが普及してきた。ネットワークで監視することにより、単にモニタによる監視だけでなく、入退室システム等のセキュリティとも連携でき、よりこまやかでかつ、安心できる監視システムが実現できるようになってきた。
ネットワークにおいてもLANケーブルを使ったPOE(Power Over Ethernet(登録商標))でカメラに電源供給できる方式が開発され、外部電源なしにカメラを駆動できるものが実用化されている。特に監視カメラの場合、外部電源が設置されていない屋外にも設置せねばならないために、電源重畳は単に配線等の煩わしさを解消するだけでなく、外部電源の設置費用も不要となり、市場での要望が高い。
一方で、監視カメラは多機能になり、AF(Auto Focus)や電動ズーム可能なレンズを搭載したものやパンおよびチルト駆動もできるものが実用化されている。
POEにおける外部機器の規格上の上限は12.95Wであるが、余裕を考慮した場合、10W程度が上限となる。カメラの消費電力は、機能の仕様によって異なるが、代表的なものでは、映像出力に2.5W、映像および信号通信に2W、フォーカスに0.7W、ズームに0.8W、パンに3W、チルトに3W、IRカット切替に0.7Wで全て一緒に駆動した場合は合計約13W必要である。なお、これまでは、POEでパンあるいはチルト機能ができるものは無かったので、このような問題は認識されていなかった。
また、特許文献1(特開2002−131806号公報)に開示されているものはUSBで電源供給が行なわれ、パン駆動およびチルト駆動は行なわれているものの、AFやズームといった機能は無く、消費電力を極力押えるために像の歪みや画像を犠牲にしている。特許文献2(特開平8−279952号公報)で開示されているものはパンおよびチルトについて記述しているものの、雲台装置単体に関するもので、映像出力等については記述されていない。また、電池等による電源電圧が低下した場合について、記述したものである。
更に、特許文献3(特開2002−244190号公報)には、カメラ本体に外部電源装置が接続された場合に電源の供給先を内蔵電池から外部電源装置に切り換えて、外部電源装置が接続されている場合にのみ動画表示を許可するようにしたカメラが開示されている。
そして、特許文献4(特開2001−100868号公報)には、被写体の光学像を電気信号からなる画像に変換して取り込む撮像部を有し、AC電源アダプタから電力供給を受けることができ、USBケーブルを介して電力供給を受けることができるデジタルカメラが開示されている。
続いて、特許文献5(特開2004−312510号公報)には、映像信号を出力する撮像部を有し、第1の伝送路を介して定電流電源の供給を受けることができ、第2の伝送路を介して定電圧電源の供給を受けることができる監視カメラ装置が開示されている。
特開2002−131806号公報 特開平8−279952号公報 特開2002−244190号公報 特開2001−100868号公報 特開2004−312510号公報
多機能なカメラはモータを使用して各機能を駆動しているために多くの電力供給が必要であるが、POE等の電源重畳では多くの電力供給をすることは出来ないという問題がある。また、監視カメラでは設置環境により電源種別が異なり、前記のようなPOEによる簡易電源設定の場合もあれば、専用ACアダプタを使用した設置環境のように電源容量に余裕がありカメラが備える動作性能を最大限に使用できる場合もあるなど、電源環境は多種多様であり、そのさまざまな設置電源環境に同一のカメラで対応できるものが無かった。
本発明の第1の課題は、POE等の電源重畳方式で供給電力が少ない設置環境であっても、監視カメラ等の撮像装置として必須である映像出力を損なうことなく、むしろ電力供給の十分な従来の外部電源用の撮像装置と比べても機能的に遜色のない(像歪や画像を犠牲にすることがない)多機能撮像装置を提供することにある。
また本発明の第2の課題は、専用ACアダプタ等を使用した供給電力が十分な設置環境であっても、POE等の電源重畳方式で供給電力が少ない状況であっても、その電源環境に応じた最大限のカメラ性能を同一のカメラで実現することにある。
上記の課題を解決するために、本発明に係る像装置は、パン機能及びチルト機能を少なくとも含む複数の機能を有する撮像装置であって、撮像光学系により結像した被写体像を映像信号に変換する撮像手段と、前記複数の機能を最大限に動作させるために十分な電力を供給するACアダプタおよび前記撮像装置の最大消費電力よりも小さな電力を供給するLANケーブルのいずれか一方から選択的に電力供給が可能な電源手段と、前記電源手段が電力供給を受けているのが前記ACアダプタまたは前記LANケーブルのいずれであるかを検出する検出手段と、を備え、前記検出手段により前記ACアダプタが検出された場合には、前記パン機能および前記チルト機能を同時に動作させることができる制御モードで動作し、前記検出手段により前記LANケーブルが検出された場合には、前記パン機能および前記チルト機能のいずれか一方を動作させることができる制御モードで動作することを特徴とする。
本発明の撮像装置よれば、撮像装置に供給されている電源供給系統に合わせて撮像装置の制御方法を切替え、適切な制御を行なうことで、同一の撮像装置であってもその電源供給能力の範囲内で性能を最大限に実現可能にすることができる。
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
[第1の実施例]
図1は本発明の第1実施例に係るカメラ(撮像装置)の概略構成を示すブロック図である。図1において、基本的な映像信号の流れ(撮像手段)は、撮像レンズ(撮像光学系)1にて撮像した被写体像が、CCD2、CCD制御回路3、映像信号処理回路4および映像信号出力回路5を経てカメラ100から外部機器(不図示)に映像信号として出力される。撮像レンズ1は被写体(不図示)からの反射光を集光し、CCD2の面上に被写体像を結像させる働きをする。カメラ100は、また図中には示していないが、複数枚の羽により構成され被写体の明るさを適宜調整するための絞り機構、被写体像を所望の大きさに調整するためのズームレンズ機構、被写体像をCCD面上に結像させるためのフォーカスレンズ機構等を備える。
撮像レンズ1によりCCD面上に結像した被写体像は、CCD2の光電変換機能により電気信号へと変換され、映像信号処理回路4でカメラ画像情報分析、色処理、ガンマ処理、エフェクト処理等、一連の映像信号処理が行なわれ、続く映像信号出力回路5にて映像信号フォーマットに変換され出力される。
カメラ制御回路6は撮像レンズ1に装備されていて図中には示していない絞り機構制御、ズームレンズ機構制御、フォーカス機構制御、さらにはCCDから後段に装備されているCCD制御回路3への制御指示、映像信号処理回路4への映像処理指示、映像信号出力回路5への映像フォーマットに変換するための指示など、カメラ全体の制御を集中的に行なっている。また7はカメラ制御モード記憶手段であり、少なくとも2系統以上の電源供給系統の供給電力量に適応させた最適なカメラ制御モードを記憶しており、カメラ制御回路6からの要求により格納されている各カメラ制御モード情報を取り出すことができる構成となっている。
またカメラ電源部20を構成する要素として、電源供給系統検出手段11は、カメラに備えられている少なくとも2系統以上の電源供給系統において、各電源供給系統からの電源供給状況を検出する手段であり、検出結果はカメラ制御回路6に通知する。カメラ制御回路6は、電源供給系統検出手段11から得られた電源供給系統情報に基づいて最適な電源供給系統の選択判断を行ない、電源選択手段12に選択命令を出す。さらに電源選択手段12は、カメラ制御回路6からの選択命令を受け、少なくとも2系統以上の電源供給系統から、1系統の電源供給系統を選択する。その後に続く各種電源生成回路13は電源選択手段12により選択供給された電源供給系統からの電力をカメラ100に必要な各電圧値に変換し、カメラ100の各部位に供給するためのものである。
また、図中に示した代表的なカメラ電源部20に供給される少なくとも2系統以上の電源供給系統として、ACアダプタ200からの第1の電源供給系統である電源供給系統1とネットワークあるいは情報通信ケーブル300からの第2の電源供給系統である電源重畳供給系統2を挙げている。ここでのACアダプタからの供給系統1は、カメラ機能を最大限に動作可能とするために十分な電力を供給できる電源供給系統を意味しており、対してネットワークあるいは情報通信ケーブル300からの電源重畳供給系統2は前記電源供給系統1よりも供給電力量が少なく、カメラ機能を最大限に動作させるのに必要な電力を供給できない電源供給系統を意味している。上述した従来例ではPOEの供給電力の規格上の上限が12.95Wであるのに対し、カメラの最大消費電力は13Wであった。
以上の構成により、電源供給源検出手段11からの情報に基づき、少なくとも2つのカメラ制御モードの中から電源供給系統に対応した制御モードを適用させ、各カメラ機能を実現させる。
次に図2のフローチャートを用いて、図1のカメラ100における、電源系統の検出結果に基づいてカメラ制御回路6により最適なカメラ制御モードを適用させる(設定する)動作について説明する。
まずステップS100で電源供給系統の検出を行なう。以降この電源供給系統の検出結果に基づき、カメラ機能をより高性能に動作させることができる電源供給系統の順に判定を行なっていく。まずステップS101では、電源供給系統が最優先制御モードの第1制御モードを適用することができる第1の電源供給系統かどうかの判定を行なう。ここで第1の電源供給系統であった場合には、続くステップS102にて第1制御モードをカメラ制御モードに適用させる(設定する)。カメラ制御モード適応手順は、カメラ制御回路6にて適用カメラ制御モードが決定されると、カメラ制御モード記憶手段7に記憶されている各カメラ制御モード種別とその種別に対応した制御方法情報を参照し、この情報中の第1制御モードに対応した制御方法を適用させ、カメラ制御回路6はこの情報に基づきカメラ各機能の制御を行なう。
一方、ステップS101で第1の電源供給系統でなかった場合には続くステップS103にて、第1の電源供給系統についで優先的に動作可能な電源供給系統である第2の電源供給系統かを判断する。以降第1の電源供給系統の適用ケースと同様に順次判断を行なっていき、電源供給系統の検出結果に対応したカメラ制御モードを適用させる。図3は、カメラ制御モード記憶手段7に記憶されている各カメラ制御モード種別とその種別に対応した制御方法情報を示すテーブルである。
ここで、図3のテーブルにおけるカメラ制御モードの一例について説明する。テーブル中、第1制御モードは第2制御モードよりもカメラ機能をより高性能に動作させることができる制御モードである。制御方法項の各機能別に見ていくと、パン速度、チルト速度、ズーム速度、赤外照明、および各機能の同時動作の面で第1制御モードが高性能である。つまり、パン速度、チルト速度、ズーム速度は、第2制御モードよりも第1制御モードの方が速く、赤外照明は、第1制御モードの方が明るい。また、第1制御モードでは、パン、チルト、ズームおよび赤外照明の同時動作が可能であるが、第2制御モードでは、パン、チルト、ズームおよび赤外照明はそれぞれ単独でしか動作できない。
このように、第2制御モードは第1制御モードに比べて各性能を下げてはいるが、カメラ機能を最大限に動作させるのに必要な電力供給でない状況であっても各機能の性能を抑えることで限られた電力範囲内で各カメラ機能を実現できる制御モードである。なお、図3のテーブルでは、AF(焦点)機能とAE(しぼり)機能は、第1制御モードと第2制御モードとで性能に差をつけていないが、図3のような性能制限をしても第2の電源供給系統の最大供給電力が不足するなど、必要ならば、他の機能と同様に差を設けてもよい。
なお、ここでの第1電源供給系統はフローチャート順で以下に続く第2〜第N電源供給系統よりも優先的に使用される構成になっており、その優劣順位はカメラの設置環境における電源配線の容易さと供給可能電力の大小、およびカメラ機能の実現能力により適宜最適化を行なっていくことが望ましい。
以上のように、電源供給源検出手段からの情報に基づき、少なくとも2つのカメラ制御モードの中から電源供給系統に対応した制御モードを適用させることで、同一カメラであっても、その電源供給状況の範囲内でカメラ性能を最大限に実現することができる効果がある。
[第2の実施例]
図4は本発明の第2実施例に係る撮像装置(カメラ)の概略構成を示すブロック図である。図4のカメラ100は、第1の実施例を示す図1のカメラ100に対し、カメラ制御モード記憶手段7を除去し、代わりに機能別消費電力記憶手段8と最大電力検出手段9を付加したものである。なお、図4において、図1と共通または対応する部分は図1と同じ符号を付してある。
図4において、機能別消費電力記憶手段8は、カメラ100の消費電力を各機能に分割したカメラ機能別消費電力情報を記憶しており、カメラ制御回路6からの要求により格納されているカメラ機能別消費電力情報を取り出すことができる構成となっている。また最大電力検出手段9は、カメラ機能を最大限に動作させるのに必要な電力を供給できない電源供給系統2の最大供給電力を検出するためのものであり、検出結果はカメラ制御回路6に通知する。
つまり、最大電力検出手段9は、ACアダプタ200を想定した供給系統1、つまりカメラ機能を最大限に動作可能な十分な電力を供給できる電源供給系統とは異なり、ネットワークあるいは情報通信ケーブル300からの電源重畳を想定した、前記電源供給系統1よりも供給電力量が少なく、カメラ機能を最大限に動作させるのに必要な電力を供給できない電源供給系統2の供給可能電力を検出するための手段である。これは、ネットワークあるいは情報通信ケーブル300からの情報通信によりカメラ外部から伝送される形態、あるいは電源電流または電源電圧のシーケンス情報により電源供給源から通知される形態などにより実施可能である。
以上の構成により、機能別消費電力記憶手段に記憶されたカメラ機能別消費電力情報と、最大電力検出手段から通知された電源供給系統の最大供給電力情報に基づいて、適切なカメラ制御を実行する。
次に図5のフローチャートを用いて、機能別消費電力記憶手段に記憶されたカメラ機能別消費電力情報と、最大電力検出手段から通知された電源供給系統の最大供給電力情報に基づいたカメラ制御について説明する。
まずステップS200にてカメラ操作要求が発生したかを判定する。カメラ操作要求があった場合は、続くステップS201にて最大電力検出手段から得られる最大電力Pmaxを検出し、続くステップS202では機能別消費電力記憶手段に記憶されている機能別消費電力情報の積算を行なうことで現在の消費電力P1を算出する。続いてステップS203ではカメラ操作要求のあった機能を実行するために必要な電力P2を機能別消費電力情報に基づいて同様に積算によって算出する。
続くステップS204では、カメラ操作要求のあった機能を実行するために必要な電力P2が、カメラ総消費電力が最大電力Pmaxを超えない範囲で使用できる現在の余剰電力(Pmax−P1)に対して少ないか否かを判定し、少ない場合は続くステップS205にてカメラ操作要求のあった動作(以下、要求動作という)を実行する。一方、余剰電力を超えてしまう場合は、ステップS206にて要求動作を拒否し、続くステップS207にて要求動作に対するリカバリ処理を行なう。
即ち、前記記憶手段(機能別消費電力記憶手段)の情報に基づいて、同時に実行させる機能(カメラ操作要求のあった機能であり、これを実行するために必要な電力はP2である。「同時に」であるから必要電力は機能毎に積算して求めなければならない。)を、前記最大電力検出手段から得られた最大電力(Pmax)を超えない範囲で選択または設定して(Pmax>P1+P2であればカメラ操作要求のあった機能を実行し、Pmax<P1+P2であればリカバリ処理を行って)当該撮像装置の動作を制御する。
このリカバリ処理については図6のリカバリ処理詳細フローチャートで説明する。まずS500にて拒否された要求動作の優先度を確認する。優先性がある場合にはステップS501で現在動作している他の機能の内、一時的に動作停止できる機能が含まれるかを判断する。ここで一時停止可能な機能F1がある場合にはステップS502にて機能F1を一時停止し、ステップS503にて要求動作を実行する。その後要求動作が動作完了した後に、ステップS504にてステップS502で一時停止した機能F1を再開させる。
また、ステップS501にて一時停止可能機能が無かった場合には、ステップS505に進み要求動作が性能制限で実施可能か否かを判定する。性能制限で実施可能な場合にはステップS506にて機能別消費電力記憶手段内に記憶されている(制限率)対(消費電力)情報に基づいて制限率の算出を行ない、続くステップS507にて制限率を適応させた要求動作を実行する。
以上のように、機能別消費電力記憶手段に記憶されたカメラ機能別消費電力情報と、最大電力検出手段から通知された電源供給系統の最大供給電力情報に基づいて、適切なカメラ制御を行なうことで、同一カメラであってもその電源供給状況の範囲内でカメラ性能を最大限に実現することができる効果がある。
[第3の実施例]
図7は本発明の第3実施例に係る撮像装置(カメラ)の概略構成を示すブロック図である。図7のカメラ100は、第2の実施例を示す図4のカメラ100に対し、最大電力検出手段9を除去し、代わりに外部カメラ制御手段400との通信手段10を付加したものである。なお、図7において、図1および図4と共通または対応する部分は図1および図4と同じ符号を付してある。
図7において、情報通信手段10は、カメラ装置100と外部カメラ制御手段400との間で情報通信を行なう機能を有している。また、外部カメラ制御手段400はネットワークあるいは情報通信ケーブル300により、カメラ制御情報伝送、カメラ映像情報伝送、カメラ駆動電源供給などの撮像装置の動作の制御を実施できる構成となっている。機能別消費電力記憶手段8は、カメラの消費電力を各機能ごとに分割したカメラ機能別消費電力情報を記憶しており、カメラ制御回路6からの要求により格納されているカメラ機能別消費電力情報を取り出し、必要に応じて通信手段10を用いて外部カメラ制御手段へその情報を伝送することも可能な構成となっている。
また、図7のカメラは第2実施例(図4)で有していた最大電力検出手段9を装備しなくとも、電源供給系統2の供給可能電力情報は、外部カメラ制御手段で持つことができ、外部カメラ制御手段ではこの供給可能電力情報に基づいてカメラ操作制御を行なう。ここで、電源供給系統2は、ACアダプタ200を想定した供給系統1、つまりカメラ機能を最大限に動作可能な十分な電力を供給できる電源供給系統とは異なり、ネットワークあるいは情報通信ケーブル300からの電源重畳を想定した、前記電源供給系統1よりも供給電力量が少なく、カメラ機能を最大限に動作させるのに必要な電力を供給できないものである。
以上の構成により、外部カメラ制御手段400は、通信手段10を用いてカメラ100側から取得したカメラ内の機能別消費電力記憶手段8に記憶されたカメラ機能別消費電力情報と、電源供給系統の最大供給電力情報に基づいて、適切なカメラ制御を実行する。
次に図8のフローチャートを用いて、通信手段10を用いてカメラ100側から取得したカメラ機能別消費電力情報と、電源供給系統の最大供給電力情報に基づいた外部カメラ制御手段400の処理ついて説明する。
まずステップS400にてカメラ操作要求が発生したかを外部カメラ制御手段で判定する。カメラ操作要求があった場合は、続くステップS401にて最大電力情報から得られる最大電力Pmaxを確認し、続くステップS402では通信手段を用いてカメラ側から取得したカメラ機能別消費電力情報の積算を行なうことで現在の消費電力P1を算出する。続いてステップS403ではカメラ操作要求のあった機能を実行するために必要な電力P2を機能別消費電力情報に基づいて同様に算出する。
続くステップS404では、カメラ操作要求のあった機能を実行するために必要な電力P2が、カメラ総消費電力が最大電力Pmaxを超えない範囲で使用できる現在の余剰電力(Pmax−P1)に対して少ないか否かを判定し、少ない場合は続くステップS405にてカメラ操作要求のあった動作(要求動作)を実行する。一方、余剰電力を超えてしまう場合は、ステップS406にて要求動作の実行を拒否し、続くステップS407にて要求動作に対するリカバリ処理を行なう。このリカバリ処理については第2実施例で説明したのと同様に図6のリカバリ処理詳細フローチャートの手順で実施される。
即ち、前記制御装置(外部カメラ制御手段400)は、前記撮像装置(カメラ)に電源供給する電源供給源が供給可能な最大電力情報(Pmax)と前記機能別消費電力情報とに基づいて、前記撮像装置に同時に実行させる機能(カメラ操作要求のあった機能であり、これを実行するために必要な電力はP2である。)を、前記最大電力検出手段から得られた最大電力(Pmax)を超えない範囲で選択または設定して(Pmax>P1+P2であればカメラ操作要求のあった動作を実行し、Pmax<P1+P2であればリカバリ処理を行って)前記撮像装置の動作を制御する。
また、外部カメラ制御手段が通信手段を用いてカメラ側から取得するカメラ機能別消費電力情報の伝送(通知)手順を図9を用いて説明する。ステップS300にて伝送開始条件の確認を行なう。これは電源起動して所定時間後(電源起動のときを含む。)のカメラ側からのイベント発生により伝送実行(通知)を行なうか、もしくは外部カメラ制御手段側からの転送要求を受信した場合にこの要求に応じる形で情報伝送を行なう。情報伝送条件が整った場合には続くステップS301にてカメラ制御回路は機能別消費電力記憶手段から機能別消費電力情報を取得し、続くステップS302にて通信手段を用いて外部カメラ制御手段へと情報伝送を実行する。
以上のように、外部カメラ制御手段が、通信手段を用いてカメラ側から取得したカメラ内の機能別消費電力記憶手段に記憶されたカメラ機能別消費電力情報と、電源供給系統の最大供給電力情報に基づいて、適切なカメラ制御を行なうことで、同一カメラであってもその電源供給状況の範囲内でカメラ性能を最大限に実現することができる効果がある。
本発明の第1の実施例に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 図1に示される撮像装置の動作を制御するフローチャートである。 図1に示される撮像装置におけるカメラ制御モードの一例を示すテーブルである。 本発明の第2の実施例に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 図4に示される撮像装置の動作を制御する全体フローチャートである。 図5の全体フローチャート中のリカバリ処理詳細フローチャートである。 本発明の第3の実施例に係る撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 図7に示される撮像装置の動作を制御する全体フローチャートである。 カメラから外部カメラ制御手段への通信フローチャートである。
符号の説明
1:撮像レンズ
2:CCD
3:CCD制御回路
4:映像信号処理回路
5:映像信号出力回路
6:カメラ制御回路
7:カメラ制御モード記憶手段
8:機能別消費電力記憶手段
9:最大電力検出手段
10:情報通信手段
11:電源供給系統検出手段
12:電源選択手段
13:各種電源生成回路
20:カメラ電源部
100:カメラ
200:ACアダプタ(第1の電源供給系)
300:ネットワークあるいは情報通信ケーブル
400:外部カメラ制御手段

Claims (1)

  1. パン機能及びチルト機能を少なくとも含む複数の機能を有する撮像装置であって、
    撮像光学系により結像した被写体像を映像信号に変換する撮像手段と、
    前記複数の機能を最大限に動作させるために十分な電力を供給するACアダプタおよび前記撮像装置の最大消費電力よりも小さな電力を供給するLANケーブルのいずれか一方から選択的に電力供給が可能な電源手段と、
    前記電源手段が電力供給を受けているのが前記ACアダプタまたは前記LANケーブルのいずれであるかを検出する検出手段と、
    を備え、
    前記検出手段により前記ACアダプタが検出された場合には、前記パン機能および前記チルト機能を同時に動作させることができる制御モードで動作し前記検出手段により前記LANケーブルが検出された場合は、前記パン機能および前記チルト機能のいずれか一方を動作させることができる制御モードで動作することを特徴とする撮像装置。
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