JP5682898B2 - 監視カメラ位置較正デバイス - Google Patents

Description

１．発明の分野
本発明は、セキュリティーカメラ、特に、パンとチルトの動きをするセキュリティーカメラに関する。

２．関連技術の詳細
監視カメラシステムは、所定の領域内の活動をモニタするために、小売店、銀行、カジノ、および、他の組織によって一般に使用されている。監視カメラには、広い領域にわたって画像を得るために、パンおよびチルトする性能がしばしば設けられている。カメラのチルトは、カメラのレンズが上方に向く位置と下方に向く位置との間でチルトするように、床に平行な水平軸の周りでカメラを枢動することをいう。カメラのパンは、レンズが左右に走査するように、床に垂直な垂直軸の周りのカメラの回転のことを言う。該カメラは視野を縮小または拡大するために、ズームすることができてもよい。しばしば、各カメラは、複数のビデオディスプレイ装置をモニタする監視要員のいる安全監視室のビデオディスプレイ装置につなげられる。

ドームカメラシステムでは、パン軸とチルト軸を含む、２つの動作軸があるのが一般的である。ステッピングモーターを用いるドームカメラは、一般的に、正しい位置を保つために該モーターのトルクに依存した開ループ系である。しかしながら、起動時、該カメラの中央処理装置（ＣＰＵ）は、該カメラのＰＴ（パンおよびチルト）位置を知らないため、ＣＰＵは始点または定位置を探す方法を有していなければならない。典型的には、定位置はドームの半球体の１つの点であり、この点は、２つのセンサーを用いて見つけられ、１つのセンサーはパン用であり、もう一つのセンサーはチルト用である。

開ループモーター制御系（ＯＰＥＮ−ｌｏｏｐ ｍｏｔｏｒ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ）は、特定の数の回転工程だけステッピングモーターを動かすために、電子パルスを用い、命じられた位置に到達したかどうかを確かめるためのフィードバックデバイスを有していない。フィードバックがないにもかかわらず、この開ループ系は、適切に設計されたステッピングモーターとそれに関連する制御電子装置のロバストな位置決め特性によって、うまく機能する。

パン−チルト−ズーム監視カメラは、該装置に対する電源の喪失とその後の回復の後に、あらかじめ設定された視野角を正確に得る必要がある。ほとんどのモーターは電源を切ったときの位置を保てないか、あるいは、電源を取り除いた後に該系の位置を正確に止めるための手段を含んでいないので、一貫した再起動を提供するための手段が必要である。制御電子装置が複製可能な位置を提供することができるような一貫した開始点を確立する「ホーミング」または「キャリブレーション」手順を、該系が経るための手段を提供することのほうが簡単なこともある。

Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ（Ｂｏｓｃｈ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｓｙｓｔｅｍｓの前身）に譲渡された特許文献１は、パン−チルト−ズーム（ＰＴＺ）カメラのパンおよびチルトのモーターの開ループ制御を開示している。該特許は、パンモータスイッチと呼ばれ、フラグによって作動する光学ホーミングセンサーを用いる、パンの定位置のキャリブレーションを教示している。このフラグ／センサー手法は、カメラシステムに設計上の制約を課す。第一に、パンおよびチルトの軸の両方に１対のフラグ／センサーが設けられなければならない。第二に、センサー位置に配線が施されなければならない。第三に、フラグを３６０度回転させるために、隙間が設けられなければならない。

対照的に、ＰＴＺカメラのなかには、閉ループ制御のための回転位置を測定するためにエンコーダを利用するものもある。Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃに譲渡された特許文献２は、ベアリングレースにプリントされた疑似ランダムまたはチェーンコード符号化パターンを読むために、光センサーを使用することを教示している。そのようなスキームは高い精度を要求するが、それを達成するにはコストがかかる。

先行技術で開示も示唆もされていないことは、従来技術の上記問題を克服する監視カメラのパンの定位置とチルトの定位置を確立する方法である。

米国特許５，６２７，６１６ 米国特許６，７１５，９４０

本発明は、ＩＲエミッタ（ＬＥＤ）とＩＲ検出器の１つが固定された台に置かれ、もう一方が、固定された台に対してパンおよびチルトの両方の動作を経験するカメラレンズモジュールに取り付けられた可動式の台に置かれる、ＰＴＺカメラシステムを提供する。ＬＥＤ光出力による照明に由来する検出器信号出力は、パンおよびチルトの両方向における、固定された台に対する可動式の台の相対的なアライメントを測定するために使用される。２つのデバイスは、カメラレンズ光学軸が、水平線が見える水平なチルト位置と特定のパン回転位置にある際に、一列に並ぶように構成される。検出器センサーの表面に届き、かつ、十分な信号レベルを生成するように、十分なエミッタ放射照度力が提供される。監視カメラの位置較正シーケンスは、ａ）機械的な止め具に対して最初のチルト位置を設定するためのチルト動作、ｂ）エミッタと検出器の最初の「大まかな」アライメントを達成するパン動作、および、ｃ）エミッタと検出器の最終的な正確なアライメントを達成するパンおよびチルトの動作を含む。

本発明は、その１つの形状において、パンとチルトの動作の結果として、既知の基準方向に監視カメラを置く方法を含む。監視カメラは、第１の軸の回りでパン動作を行い、複数の第２の軸の回りでチルト動作を行えるように、固定された構造物に連結される。第２の軸の各々は、第１の軸にほぼ垂直である。光学エミッタは、固定された構造物またはカメラのいずれか一方に固定して取り付けられる。受光器は、固定された構造物とカメラのもう一方に固定して取り付けられる。エミッタと受光器が、エミッタからの光学エネルギーの受け取りに応じて受光器によって出力される信号から測定されるように、互いに対してあらかじめ決められた位置にくるまで、チルトおよびパンの動作はカメラによって行われる。

本発明は、その別の形状において、固定された構造物に連結されたカメラを含む監視カメラ構造（ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を含む。アクチュエーター手段によって、該カメラは、垂直軸の回りのパン動作と、複数の水平軸のいずれかの回りのチルト動作を行う。光学エミッタは、固定された構造物またはカメラのいずれか一方に固定して取り付けられる。受光器は、固定された構造物とカメラのもう一方に固定して取り付けられ、光学エミッタからの光学エネルギーの受け取りに応じて出力信号を生成する。プロセッサーは受光器から出力信号を受け取る。プロセッサーは、受光器からの出力信号に依存してアクチュエーター手段を駆動し、受光器からの出力信号の振幅が最大になるまで、チルトとパンの動作を該カメラに行わせる。

本発明は、そのさらに別の形状において、パンとチルトの動作の結果として、既知の基準方向に監視カメラを置く方法を含む。該カメラは、第１の軸の回りでパン動作を行い、複数の第２の軸の回りでチルト動作を行えるように、固定された構造物に連結される。第２の軸の各々は、第１の軸にほぼ垂直である。光学エミッタは、固定された構造物またはカメラのいずれか一方に固定して取り付けられる。受光器は、固定された構造物とカメラのもう一方に固定して取り付けられる。信号は、エミッタからの光学エネルギーを受け取る受光器に応じて受光器から出力される。受光器からの出力信号の第１の極大値が特定されるまで、パン動作はカメラで行われる。カメラは極大値に関連するパン位置に移動する。受光器からの出力信号の第２の極大値が特定されるまで、チルト動作はカメラで行われる。カメラは第２の極大値に関連したチルト位置に移動する。パン動作を行う工程、パン位置にカメラを移動させる工程、チルト動作を行う工程、および、チルト位置にカメラを移動させる工程は、受光器からの出力信号の極大値が、起こりうる最大値とほぼ等しくなるまで、反復して交互に繰り返される。

本発明は、そのさらに別の形状において、パンとチルトの動作の結果として、既知の基準方向に監視カメラを置く方法を含む。該カメラは、第１の軸の回りでパン動作を行い、複数の第２の軸の回りでチルト動作を行えるように、第１の固定された構造物に連結される。第２の軸の各々は、第１の軸にほぼ垂直である。光学画像源は、第２の固定された構造物に固定して取り付けられる。該カメラは光学画像源によって生成された画像を撮るために利用される。カメラによって撮られた光学画像源の画像の特徴が十分に最適化されるまで、チルトおよびパンの動作はカメラで行われる。

本発明の利点は、パンの定位置とチルトの定位置の両方を探すために１つのセンサーしか必要としないということである。

本発明の別の利点は、チルトの定信号（ｈｏｍｅ ｓｉｇｎａｌ）がスリップリングを通して送信されることを必要としないということである。したがって、２つのセンサーの代わりに１つのセンサーを使用することによって、部品の数を減らし、スリップリング内のリングの数を減らすことで、システムのコストを下げる。

さらに別の利点は、本発明がパンとチルトの両方の軸の２つのホーミング／較正センサーを必要としなくなり、１つのセンサーを配置するための設計上の柔軟性を可能にすることである。

本発明の上記および他の特徴および目的と、これらを成し遂げる方法がさらに明らかなものとなり、本発明そのものは、添付の図面と併せて、本発明の実施形態の以下の記載を参照することによって一層よく理解されるであろう。

本発明の監視カメラ構造の１つの実施形態の概略図である。 本発明の監視カメラ位置較正方法の１つの実施形態のフローチャートである。 機械的な止め具に対する初期の位置を達成するために、チルト動作を経験した本発明の監視カメラ構造の別の実施形態の概略図である。 エミッタと検出器の当初の大まかなアライメントを達成するためにパン動作を行った後の、図３の監視カメラ構造の概略図である。 図３で達成された定位置からのパンの動作の角度対検出器の出力信号の実例となるグラフである。 エミッタと検出器の最終的な正確なアライメントを達成するために、さらなるパンとチルトの動作を経験した後の、図４の監視カメラ構造の概略図である。 図３の監視カメラ構造の電子装置の簡略化したブロック図である。 本発明の監視カメラ構造の別の実施形態の電子装置の簡略化したブロック図である。 パンとチルトの動作の結果として、既知の基準方向に監視カメラを置くための、本発明の方法の１つの実施形態のフローチャートである。 カメラが受け取った光の量を最大限にするためにパンおよびチルトの動作を経験した後の、本発明の監視カメラ構造の別の実施形態の概略図である。 近接する壁で認識可能な光学的なパターンを捕らえるために、パンおよびチルトの動作を経験した後の、本発明の監視カメラ構造のさらなる実施形態の概略図である。 パンとチルトの動作の結果として、既知の基準方向に監視カメラを置くための、本発明の方法の別の実施形態のフローチャートである。

対応する参照文字は、複数の図にわたって対応する部分を示している。本明細書で書かれる事例は本発明の実施形態を示しており、幾つかの形状では、以下に開示される実施形態は、包括的となるように意図されたものではなく、かつ、本発明の範囲を開示された正確な形状に限定するものとして解釈されるように意図されたものでもない。

ここで図面、特に図１を参照すると、ＩＲ（赤外線）エミッタ（ＬＥＤ）（１２）とＩＲ検出器センサー（フォトダイオードまたはフォトトランジスタのいずれか）（１４）を含む本発明の監視カメラ構造（１０）の１つの実施形態が示されている。図１の実施形態では、エミッタ（１２）は、固定された台（１６）に配置され、検出器（１４）は、固定された台（１６）に対してパンおよびチルトの動作の両方を経験するカメラレンズモジュール（２０）に取り付けられた可動式の台（１８）に配置される。しかしながら、検出器が固定された台に配され、エミッタが可動式の台に配されることも、本発明の範囲内である。

可動式の台（１８）は、検出器（１４）の下に配された可動式の回路基板（２２）を含む。検出器（１４）は軸（２６）を有する視野（２４）を含む。

カメラレンズモジュール（２０）は、その前方端部に対物レンズ（２８）を含んでいる。該レンズ（２８）は光学軸（３０）を有する。

カメラレンズモジュール（２０）は、図１のページへ／から伸びるチルト軸（３２）を含んでいる。可動式の台（１８）は、アーチ形の矢印（３４）によって示された方向に、固定された台（１６）に対して軸（３２）の回りをチルトすることができる。カメラレンズモジュール（２０）は、可動式の台（１８）が固定された台（１６）に対して、回りを回転またはパンすることが可能なパン軸（３６）も含む。

固定された台（１６）は、ＩＲ ＬＥＤエミッタ（１２）が配置される固定された回路基板（３８）を含む。固定された台（１６）は、エミッタビーム（４６）の中央部分（４４）が通り抜けることを可能にする大きさの開口部（４２）を有する固定された不透明な平面の障壁（４０）も含んでいる。図１に示されるように、エミッタビーム（４６）の中央の部分（４４）は、検出器（１４）の視野より狭くてもよく、したがって、検出器（１４）は中央部分（４４）全体を受け取ることができてもよい。

エミッタ（１２）のビーム出力による検出器（１４）のこの照明は、検出器（１４）が、パン方向とチルト方向の両方に固定された台（１６）に対する可動式の台（１８）の相対的なアライメントを測定するために使用され得る検出器信号を出力するという結果をもたらす。エミッタ（１２）は、エミッタからの光が検出器センサーの表面に届き、かつ、それに反応して十分かつ測定可能な信号レベルを検出器（１４）に生成させるための、十分な放射照度力を有している。

可動式の台（１８）と固定された台（１６）は、カメラレンズの光学軸（３０）が（例えば、水平線を見る、および／または、垂直軸に対して９０度に向けられる）水平なチルト位置にあるとき、および、特定のまたはあらかじめ決められたパン回転位置にあるとき、一列に並べられてもよい。可動式の台（１８）と固定された台（１６）が互いに対して一列に並べられる場合、その後、エミッタ（１２）と検出器（１４）も互いに対して一列に並べられ、検出器（１４）の視野（２４）の軸（２６）もエミッタビーム（４６）の軸である。エミッタ（１２）と検出器（１４）のそのようなアライメントが達成される場合、可動式の台（１８）は基準定位置にあり、キャリブレーションは完成する。

カメラが水平に向けられるとき、エミッタ（１２）と検出器（１４）は互いに対して大まかに向かい合ってもよいため、エミッタビーム（４６）中央部分（４４）の中心軸と、検出器（１４）の視野（２４）は、互いに対して大まかに一列に並べられてもよい。開口部（４２）によって提供されるビーム（４６）の幅の減少は、例えば、チルトの定位置を確立する際に放射ビームの上縁と下縁を位置付けることによってビームの対向する縁の間の中間点を見つける技術を介して、放射ビームの中心を位置付けるプロセスを促進させてもよい。エミッタビームの幅が広すぎて機械的な止め具に重なる場合、カメラは、ビームの上部の境界を見つける前に機械的な止め具に当たる。

本発明の監視カメラの位置較正（２００）の１つの実施形態は、図２に関連して示される。第１の工程（２０２）において、可動式の台（１８）は、図１で概略的にしか示されていない機械的な止め具（４８）などの機械的な止め具に対する可動式の台（１８）の当初のチルト位置を設定するために、チルト動作を経験する。すなわち、機械的な止め具（４８）は、可動式の台（１８）のさらなるチルト動作を妨害してもよい。機械的な止め具（４８）は、チルト方向に動かすことができない障壁であってもよいが、カメラレンズモジュール（２０）と一緒にパン動作を受けても受けなくてもよい。図３に示される監視カメラ構造（３００）の実施形態では、機械的な止め具（３４８）は、カメラレンズモジュール（３２０）上に配置され、カメラレンズモジュール（３２０）と一緒にパン動作で回転する、断片的に描かれた環状リングの形状をしている。

監視カメラ構造（３００）は、固定された台（３１６）の固定された回路基板（３３８）に配置されたＩＲ ＬＥＤエミッタ（３１２）をさらに含んでいる。エミッタ（３１２）はエミッタビーム（３４６）を出力する。固定された台（３１６）は、カメラレンズモジュール（３２０）が回りを回転するパン軸（３３６）を定義してもよい。可動式の台（３１８）は、カメラレンズモジュール（３２０）に加えて、光学軸（３３０）を有する対物レンズ（３２８）を含んでいる。可動式の台（３１８）は、チルト軸（３３２）の回りのチルト動作を経験する。可動式の台（３１８）は、ＩＲ検出器（３１４）が配される可動式の回路基板（３２２）を含んでいる。検出器（３１４）は視野（３２４）を含んでいる。

上記のように、可動式の台は、機械的な止め具に対する当初のチルト位置を設定するために、チルト動作を受けてもよい。当初、電源を入れた際、カメラレンズモジュール（３２０）のＣＰＵ（３５０）（図７）は、カメラレンズモジュールの既存のパンまたはチルト位置を知らない。しかしながら、ＣＰＵは、水平線（例えば、カメラレンズモジュールの水平配向）に対するチルト範囲の機械的な限界（例えば、度で）を知っており、したがって、この知識を用いて、チルトモーター（３５２）を駆動させて水平配向に近づくようにカメラレンズモジュール（３２０）をチルトしてもよい。すなわち、ＣＰＵは、チルトモーターの作動を制御し、ＣＰＵ内のソフトウェアによって定義されるようなカメラレンズモジュールの動作可能なチルト範囲を数度上回る、カメラレンズモジュールが上部の機械的な止め具（３４８）に確実に達して係合するような操作可能な最大のチルト範囲を超えて、カメラレンズモジュールをチルトする。

ＣＰＵ （３５０）は、カメラレンズモジュール（３２０）が上部の機械的な止め具（３４８）に係合する際のカメラレンズモジュール（３２０）の配向と、光学軸（３３０）が水平配向を有する際のカメラレンズモジュール（３２０）の配向との間の固定角を知っていてもよい。１つの実施形態では、この角は、およそ１０度と１５度の間であってもよい。別の実施形態では、この角はおよそ５度と３０度の間であってもよい。ひとたび、ＣＰＵが、機械的な止め具をカメラレンズモジュールに係合させるのに十分なほどチルトモーターを作動させたと確信すると、ＣＰＵは、機械的な止め具と水平線の間の既知の角度（例えば、１０度と１５度の間）だけ、カメラレンズモジュールを機械的な止め具から後方にチルトするために、正反対方向にチルトモーターを作動させてもよい。したがって、カメラレンズモジュールは、機械的な止め具との係合から、図１に示される配向に類似する水平配向へと後方にチルトする。

エミッタ（３１２）や検出器（３１４）のようなＩＲ ＬＥＤと検出器は、一般的に、幅の広い放射ビーム角および幅の広い検出角をそれぞれ有しているため、チルト位置の精度は重大ではないこともある。例えば、１つの実施形態では、放射ビーム角（３５４）（図３）は、約３０度であり、検出角（３５６）は約１２０度である。したがって、放射ビーム（３４６）は、不正確なチルト角でも、検出用コーン（ｃｏｎｅ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）（３２４）と容易に重なることもあり、したがって、検出器（３１４）は、依然としてエミッタ（３１２）から光学エネルギーを容易に受け取ってもよい。ＣＰＵ （３５０）は、スリップリング（図示せず）を介するなどして、エミッタ（３１２）の操作を制御してもしなくてもよい。

別の工程（２０４）では、カメラレンズモジュールは、エミッタと検出器の当初の「大まかな」アライメントを達成するために、パン動作を受ける。例えば、図４に示されるように、カメラレンズモジュール（３２０）は、エミッタビーム（３４６）が検出器（３１４）の視野（３２４）と大まかに一列に並ぶまで、軸（３３６）の回りのパン動作を経験した。１つの実施形態では、カメラレンズモジュール（３２０）は、軸（３３６）の回りのパン動作の完全な３６０度回転を終え、回転の間中、検出器の出力信号の変化を追跡する。その後、カメラレンズモジュール（３２０）は、検出器の出力信号が最大になった回転位置へと戻る。この位置はエミッタ（３１２）と検出器（３１４）が大まかに一列に並ぶ場所であると考えられる。

別の実施形態では、カメラレンズモジュール（３２０）は、軸（３３６）の回りのパン動作の完全な３６０度回転を必ずしも終える必要はなく、むしろ、カメラレンズモジュール（３２０）が検出器の出力信号の極大値を見つけた後でパン動作を終える。例えば、図５は、検出器の出力信号対図３で達成された定位置からのパン動作角の例となるグラフである。定位置から約２４０度のパン動作を終えた後に、カメラレンズモジュール（３２０）は、検出器の出力信号データの分析から、カメラレンズモジュール（３２０）が定位置から約１７３度のパン動作を終えた時に検出器の出力信号の極大値が発生したことを測定する。したがって、カメラレンズモジュール（３２０）は、定位置から約１７３度移動させた位置へと戻り、この位置は、エミッタ（３１２）と検出器（３１４）が大まかに一列に並ぶ場所であると考えられる。

上記のように、ＣＰＵは、パンモータ（３５８）（図７）を作動させることで、カメラレンズモジュール（３２０）にパン動作を受けさせ、エミッタ（３１２）と検出器（３１４）の当初の「大まかな」アライメントを達成してもよい。すなわち、カメラの光学軸（３３０）が水平線にあるか、または、水平線の近傍にあるように（図１に示される配向に類似するが、エミッタと検出器は必ずしも互いに対するアライメントにいっそう近づかない）、ＣＰＵ （３５０）とチルトモーター（３５２）がカメラレンズモジュール（３２０）をチルトした後、ＣＰＵは、検出器センサー（３１４）が図４のように放射ビームを検出するまで、１つの方向にパンモータ（３５８）を作動させることによって、カメラレンズモジュールのパンのおよそのまたは大まかな定位置を探し出してもよい。

１つの実施形態では、検出器センサー（３１４）が、エミッタビームの強度の極大値が図５で示されたように位置付けられてパンされたことを検知するまで、ＣＰＵは、１つの方向にパンモータ（３５８）を作動させることによって、カメラレンズモジュールのおよそのまたは大まかなパンの定位置を探し出す。その後、ＣＰＵは、エミッタビーム強度の極大値が特定されたパン位置に対して、正反対方向にパンモータ（３５８）を作動させる。

図４に示されるこの特定のパン位置は、カメラレンズモジュールの特定の現在のチルト位置に対して極大値のエミッタ信号強度をもたらすこともあるが、このパン位置は、カメラレンズモジュールがエミッタビームを受け取るための最適なチルト位置にある場合に、必ずしも、受け取った信号強度を最大限にする同じ「正確な」パン位置ではなくてもよい。この大まかなパン位置が光学エネルギーの受け取りを最適化するための正確なパン位置と同じでなくてもよいのには、さまざまな理由があり、例えば、カメラレンズモジュールが最適なチルト位置にない場合に光学エネルギーは検出器上の周囲の部品に反射すること、放射ビーム（３４６）、および／または、検出用コーン（３２４）の非線形性が含まれる。したがって、カメラレンズモジュールのチルト位置とパン位置の両方のさらなる調節は、光学エネルギーの受け取りが最大になるチルト位置とパン位置、および、放射ビーム（３４６）の中心軸が検出用コーン（３２４）の中心軸と一列に並びそうなチルト位置とパン位置の組み合わせに到達するためにおよび該組み合わせを特定するために、行われることが必要とされてもよい。

最終的な工程（２０６）において、カメラレンズモジュールは、エミッタと検出器の最終的な「正確な」アライメントを達成するために、チルトとパンの動作のさらなる反復を経験する。例えば、カメラレンズモジュール（３２０）は、チルト軸（３３２）回りの９０度の範囲のチルト動作を有してもよい。１つの実施形態において、カメラレンズモジュール（３２０）は、軸（３３２）回りの完全な９０度の範囲のチルト動作を迅速に行い（ｓｗｅｅｐ ｔｈｒｏｕｇｈ）、チルト動作の間中、検出器の出力信号の変化を追跡する。カメラレンズモジュール（３２０）は、検出器の出力信号が最大だったチルト位置へと戻り、この位置は、エミッタ（３１２）と検出器（３１４）が依然として大まかに一列に並ぶものであるが、パン動作の後にのみ図４の記載よりも正確に一列に並ぶ場所であると考えられる。

別の実施形態において、カメラレンズモジュール（３２０）は、軸（３３２）の回りの完全な９０度の範囲のチルト動作を必ずしも迅速に行う必要はなく、むしろ、カメラレンズモジュール（３２０）が検出器の出力信号の極大値を探し出した後に、チルト動作を終える。例えば、図５に関して上に記載されたパン技術と同様に、カメラレンズモジュール（３２０）は、チルト動作を介して、検出器の出力信号が検出器の出力信号の極大値を既に超えたことを測定してもよい。したがって、カメラレンズモジュール（３２０）は、極大値が生じたチルト位置に戻り、この位置は、図４の大まかなアライメント位置を超えるアライメントの改良であると考えられる。

上記のように、カメラレンズモジュールは、構造の物理的な制約を考慮すると、光学エネルギーの可能な最大の受け取りによって示されるように、エミッタと検出器の最終的な正確なアライメントを達成するために、パン動作とチルト動作を交互に繰り返し経験することが必要であってもよい。一旦、検出器センサー（３１４）がエミッタビームの経路に入れば、ＣＰＵは、カメラレンズモジュールをゆっくりとパンして、パンの方向のエミッタビームの中心を探す。これは、検出器（３１４）およびＣＰＵ （３５０）を相互に連結させるＡ／Ｄ（アナログ・デジタル）変換器で行うことができる。デジタル化された検出器の出力信号は、追跡され、パン位置の関数として記録されてもよく、そのような追跡されたデータの一例が図５で示される。デジタル化された検出器の出力信号が所定のチルト位置に対するパン位置について最大になる、当初のパンの大まかな定位置が見つけられると（図４に示されたように）、ＣＰＵは、パン方向を逆転させて、大まかなパン定位置にカメラレンズモジュールを戻す。

カメラレンズモジュールが今、大まかなパン定位置にあるので、放射ビームの中心がチルト方向でおおまかに見つかるまで、ＣＰＵは、カメラレンズモジュールをゆっくりと上下にチルトする。大まかなチルトの定位置を見つけるこのプロセスは、大まかなパンの定位置を見つけるプロセスと類似してもよい。より具体的には、検出器の出力信号は、チルト位置の範囲全体にわたってデジタル化されてもよく、検出器の出力信号の強度の第２の極大値は、チルト動作中に対応するチルト位置を通った後に、特定されてもよい。検出器の出力信号におけるこの極大値は、所定の大まかなパン定位置について、対応する大まかなチルト定位置に関連付けられてもよい。

１つの実施形態では、カメラレンズモジュールの定位置を見つけるプロセスは、大まかなチルト定位置と組み合わせて、大まかなパン定位置によって、ここで終わる。すなわち、この位置は、厳密には、受け取った光学エネルギーの可能な最大のレベルを達成する結果にはならないこともあり、エミッタと検出器の厳密なアライメントには一致しないこともあるが、それは、完全には正確ではないにしても正確であると考えられ得る位置であり、それは、今後、一貫して繰り返し達成され得る位置である。したがって、この位置は、カメラレンズモジュールの定位置の機能を果たす。

しかしながら、光学エネルギーを実際に最大限受け取って、エミッタビームと受け取り用コーンの実際のより正確なアライメントを達成するために、カメラレンズモジュールは、パンとチルトの方向に動作と較正を交互にさらに繰り返し経験することが可能である。１つの実施形態において、カメラレンズモジュールが大まかなパン定位置と大まかなチルト定位置の両方に置かれた後、ＣＰＵは、カメラレンズモジュールに、当初のパン動作の際よりも、大まかなパンの定位置の周辺でもっと小さな範囲内になるものの、さまざまなパン位置を通って再度スキャンさせる。検出器の出力信号の第３の極大値は、当初の大まかなパン定位置よりもわずかに正確な第２のパン定位置に一致して特定される。ＣＰＵは、この第２のパン定位置にカメラレンズモジュールを移動させ、その後、ＣＰＵは、カメラレンズモジュールに、チルト位置に沿うものの、再度、当初のチルト動作の際よりも、大まかなチルト定位置のまわりのもっと小さな範囲内で、第２のスキャンを経験させる。検出器の出力信号の第４の極大値は、当初の大まかなチルト定位置よりもわずかにより正確な第２のチルト定位置に一致して特定される。ＣＰＵはこの第２のチルト定位置にカメラレンズモジュールを移動させる。

検出器の出力信号の第３または第４の極大値が、第２の極大値を閾値未満だけ超える場合、エミッタと検出器の間のアライメントの精度は、第２のパン定位置と第２のチルト定位置の組み合わせを、将来の参考のために可動式の台のパンチルト定位置とみなすのに十分であると結論付けてもよい。可動式の台のパンチルト定位置を確立するプロセスは、このようにして終えられる。

しかしながら、検出器の出力信号の第３または第４の極大値が、第２の極大値を閾値以上超える場合、エミッタと検出器の間のアライメントの精度は、第２のパン定位置と第２のチルト定位置の組み合わせを、将来の参考のために可動式の台のパンチルト定位置とみなすにはまだ不十分であると結論付けられることもある。すなわち、エミッタと検出器の間のアライメントで、さらなる改善を行うことができるということが起こり得る。これに応じて、ＣＰＵは、カメラレンズモジュールに様々なパン位置を通って再びスキャンさせ、検出器の出力信号の第５の極大値は、第２のパン定位置よりもわずかに正確な第３のパン定位置に一致して特定される（対応する第２のチルト定位置が当初のチルト定位置よりももっと正確であると思われるため）。ＣＰＵは、この第３のパン定位置にカメラレンズモジュールを移動させ、ＣＰＵは、カメラレンズモジュールに、チルト位置に沿って第３のスキャンを受けさせる。検出器の出力信号の第６の極大値は、第３のチルト定位置に一致して特定され、ＣＰＵは、この第３のチルト定位置にカメラレンズモジュールを移動させる。

検出器の出力信号の第５または第６の極大値が、第３と第４の極大値の両方を、閾値未満だけ超える場合、エミッタと検出器の間のアライメントの精度は、第３のパン定位置と第３のチルト定位置の組み合わせを、将来の参考のために可動式の台のパンチルト定位置とみなすのに十分であると結論付けてもよい。可動式の台のパンチルト定位置を確立するプロセスは、このようにして終えられる。

しかしながら、検出器の出力信号の第５または第６の極大値が、第３と第４の極大値の両方を、閾値以上超える場合、検出器の出力信号のさらなる大幅な増加がもはや達成されなくなるまで、上記の反復工程は続けられる。この時点で、可動式の台のパンチルト定位置を確立するプロセスは終えられる。

カメラレンズモジュールの位置が、図６に記載されているのと同様に、上記のようなビームの経路の中心に変えられた後、ＣＰＵは、そのパンとチルトの計数器を、カメラレンズモジュールのパンチルト定位置を表わす数に、リセットしてもよい。上記のように、パン定位置およびチルト定位置の組み合わせは、１対のＩＲエミッタ／検出器のみで確認されてもよい。

幾つかの実施形態では、検出器の出力信号は、検出器がビームの中心にある場合に必ずしも最大である必要はなく、むしろ、検出器がビーム内に配される時はいつでもほぼ等しい値を有し、ビームの境界で急激に減少する。これらの実施形態において、ＣＰＵは、ビームの幾何学的形状と検出された境界を用いて、ビームの幾何学的中心を見つける。すなわち、チルト方向にスキャンする際、ＣＰＵは、検出器がビームに入るとき第１のビーム境界位置を、検出器がビームから出るとき第２のビーム境界位置を、特定してもよい。その後、ＣＰＵは、第１のビーム境界位置と第２のビーム境界位置との間のチルト位置の中間を、ビームの中心に対応するものとして特定してもよく、これを、カメラレンズモジュールのチルト定位置と考えてもよい。しかしながら、エミッタビームの直径、あるいは、エミッタビームの「広がり」に依存するため、ＣＰＵがビームの中心を見つけるのに十分なチルト範囲ではないこともある。すなわち、カメラレンズモジュールのチルト範囲が、検出器にビーム全体を移動させることが可能なほどには十分大きくない場合、ＣＰＵは、ビームの中心を位置付けることができないこともある。この場合、開口部を備えた障壁がエミッタビームと検出器センサーの間に置かれることで、図１に示されるようにビームの幅を適切に制限することができ、こうして、操作を最適化することができる。より具体的には、監視カメラ構造は、例えば、開口部（４２）を含む固定された不透明な障壁（４０）（図１）のような、開口部を備えた光障壁を含んでもよい。

本発明の監視カメラ構造（８００）（図８）の別の実施形態では、検出器（８１４）は、固定された台（８１６）に配置され、エミッタ（８１２）は可動式の台（８１８）に配置される。検出器の出力信号は、（８６０）で示されるように、スリップリングを介してＣＰＵ（８５０）に送信されてもよい。ＣＰＵ（８５０）は、チルトモーター（８５２）およびパンモーター（８５８）の操作によって、カメラレンズモジュールの配向を制御する。ＣＰＵ（８５０）は、（８６２）で示されるように、エミッタ（８１２）の操作も制御してもよい。しかしながら、その代わりに、エミッタ（８５０）は、なんの外部制御なく、光学エネルギー（８６４）を連続的に放射することができる。構造（８００）の他の態様は、構造（３００）の態様とほぼ同じであってもよく、したがって、不必要な繰り返しを避けるために、本明細書には詳細に記載されない。

図９には、パンとチルトの動作の結果、既知の基準方向に監視カメラを置く本発明の方法（９００）の１つの実施形態が示されている。第１の工程（９０２）では、カメラが、第１の軸の回りでパン動作を行い、各々が第１の軸にほぼ垂直な複数の第２の軸の回りでチルト動作を行うように、カメラは固定された構造物に連結される。例えば、図３の実施形態では、カメラレンズモジュール（３２０）内のカメラは、軸（３３６）の回りでパン動作を行い、軸（３３６）と光学軸（３３０）に垂直な軸（３３２）の回りでチルト動作を行ってもよい。軸（３３６）回りでのカメラレンズモジュール（３２０）の個々の分散したパン位置について、カメラレンズモジュール（３２０）は、光学軸（３３０）とパン軸（３３６）の両方に垂直なそれぞれのチルト軸の回りでチルトする。カメラレンズモジュール（３２０）は、該モジュール（３２０）が固定された台（３１６）に間接的に連結される際に介した任意の固定された構造物に支持されてもよい。さらに、カメラレンズモジュール（３２０）は、固定された台（３１６）に直接つながれてもよい。

次の工程（９０４）において、光学エミッタは、固定された構造物またはカメラのいずれかに固定して取り付けられる。図３に示されるように、光学エミッタ（３１２）は、固定された台（３１６）の回路基板（３３８）に固定して取り付けられてもよい。しかしながら、図８に示されるように、光学エミッタ（８１２）は、可動式の台（８１８）に含まれてもよく、カメラレンズモジュール（８２０）に固定して取り付けられてもよい。したがって、光学エミッタ（８１２）は、カメラレンズモジュール（８２０）内のカメラに、少なくとも間接的に固定して取り付けられてもよい。

次に、工程（９０６）において、受光器は、固定された構造物とカメラのもう一方に固定して取り付けられる。図３に示されるように、受光器（３１４）は、可動式の台（３１８）に含まれてもよく、カメラレンズモジュール（３２０）に固定して取り付けられてもよい。したがって、受光器（３１４）は、カメラレンズモジュール（３２０）内のカメラに少なくとも間接的に固定して取り付けられてもよい。しかしながら、図８に示されるように、受光器（８１４）も固定された台（８１６）に固定して取り付けられてもよい。

工程（９０８）において、信号は、エミッタから光学エネルギーを受け取る受光器に応じて、受光器から出力される。放射ビーム（３４６）が受け取り用コーン（３２４）とは交差しない図３に示される位置においても、検出器（３１４）は、エミッタ（３１２）から十分な散在した光学エネルギーを受け取るため、検出器（３１４）は測定可能な出力信号を出力する。そのような検出器の出力信号は図５に描かれる。

次の工程（９１０）において、受光器からの出力信号の第１の極大値が特定されるまで、パン動作は、カメラで行われる。すなわち、可動式の台（３１８）がパン軸（３３６）の回りで完全な３６０度の回転を行うように、ＣＰＵ （３５０）はパンモータ（３５８）を操作してもよい。その後、ＣＰＵ （３５０）は、３６０度以内のどのパン位置が、検出器の出力信号のための極大値をもたらすのか特定してもよい。あるいは、ＣＰＵ （３５０）は、可動式の台（３１８）がパン軸（３３６）の回りでの回転を行うように、パンモータ（３５８）を操作してもよいが、検出器の出力信号の極大値が特定され得るまで、パンは止められる。例えば、図５のグラフで示されるように、可動式の台（３１８）が約２００度から２４０度の間のパン位置に到達した後、検出器の出力信号の最大値は、約１７３度のパン位置で明らかに特定され得る。図５の特定の例において、可動式の台（３１８）は、１７３度で極大値を特定する前に、２４０度のパン位置に到達する。ＣＰＵ （３５０）は、１７３度でのこのパン位置が、所定のチルト位置で達成され得るのと同じくらい、エミッタ（３１２）と検出器（３１４）の間のアライメントに近いという結論を下してもよい。

次に、工程（９１２）では、カメラは極大値に関連するパン位置に移動する。すなわち、図５の例では、ＣＰＵ （３５０）は、パンモータ（３５８）を作動させて、可動式の台（３１８）のパン位置を、そのパン動作が停止した２４０度の位置から、検出器の出力信号の極大値に対応する１７３度の位置まで移動させてもよい。

工程（９１４）において、受光器からの出力信号の第２の極大値が特定されるまで、チルト動作は、カメラで行われる。例えば、１７３度のほぼ最適なパン位置で可動式の台が工程（９１２）で特定されると、ＣＰＵ （３５０）は、チルト位置のその全領域を通って可動式の台（３１８）を移動させるために、チルトモーター（３５２）を作動させてもよい。その後、ＣＰＵ （３５０）は、工程（９１２）で確立されたパン位置を考慮して、これらのチルト位置のどれが最も高い検出器の出力信号に相当するか決めてもよい。あるいは、ＣＰＵ （３５０）は、検出器の出力信号の極大値に対応するチルト位置を測定するために、チルトモーター（３５２）を作動させ、必要に応じて、チルト位置の全領域を通る程度までしか可動式の台（３１８）を移動させない。

次に、工程（９１６）では、カメラは第２の極大値に関連したチルト位置に移動する。すなわち、図５の例と同様に、ＣＰＵ （３５０）は、チルトモータ（３５２）を作動させて、可動式の台（３１８）のチルト位置を、そのチルト動作が停止した位置から、検出器の出力信号の極大値に対応する特定された位置まで、移動させてもよい。

最終的な工程（９１８）において、パン動作を行う工程、パン位置にカメラを移動させる工程、チルト動作を行う工程、および、チルト位置へカメラを移動させる工程は、受光器からの出力信号の極大値が、起こり得る最大値とほぼ等しくなるまで、反復して交互に繰り返される。すなわち、ＣＰＵ （３５０）は、検出器の出力信号をこれ以上増加させることができない、パン位置とチルト位置の組み合わせに到達するために、必要に応じて何度でも、工程（９１０）、（９１２）、（９１４）、および、（９１６）を、その順序で、可動式の台（３１８）に繰り返させてもよい。例えば、工程（９１０）、（９１２）、（９１４）、および、（９１６）は、これらの工程の１つのサイクルからその後に続くサイクルまで検出器の出力信号が増加しなくなるまで、あるいは、増加が閾値未満になるまで、繰り返されてもよい。

上記の実施形態では、大まかなチルト位置は、大まかなパンの定位置が見つかる前に、位置付けられてもよい。例えば、パン動作は、検出器の出力信号の最大値を見つけるために、一定のチルト位置を維持する間に行われる。その後、チルト動作は、検出器の出力信号の別の最大値を見つけるために、検出器の出力信号の最大値に関連したパン位置を一定に保つ間に行われる。しかしながら、様々なチルト動作がパン動作を行う前に行われてもいいように、パン動作と、その後のチルト動作を行うこの順序は、本発明の範囲内で逆にされてもよいことに着目する。

エミッタビームと受け取り用コーンは、垂直の配向を有するものとして本明細書に記載されているが、エミッタビームと受け取り用コーンが、水平の配向、または、垂直と水平の配向の間のどこかで角度をなす配向を有することは、本発明の範囲内である。

図１０で示されたさらに別の実施形態では、監視カメラ構造（１０００）は、光学エネルギーのエミッタとして既存の室内照明を使用し、光学エネルギーの検出器としてカメラを使用する。より具体的には、構造（１０００）は、カメラレンズモジュール（１０２０）上に配置されてカメラレンズモジュール（１０２０）と共にパン動作で回転し得る、断片的に描かれた環状リングの形をした、機械的な止め具（１０４８）を含んでいる。

監視カメラ構造（１０００）は従来の蛍光性または白熱シーリングライト（１０１２）をさらに含み、該シーリングライトは、固定された台（１０１６）が取り付けられる同じ天井に固定して設置される。天井灯では従来からよくあるように、シーリングライト（１０１２）は、天井より下のすべての半球方向に光を出力してもよい。

固定された台（１０１６）は、カメラレンズモジュール（１０２０）が回りを回転することもあるパン軸（１０３６）を定義してもよい。可動式の台（１０１８）は、カメラレンズモジュール（１０２０）に加えて、光学軸（１０３０）を有する対物レンズ（１０２８）を含んでいる。可動式の台（１０１８）は、チルト軸（１０３２）の回りのチルト動作を受ける。

上に記載されたように、可動式の台は、機械的な止め具に対する当初のチルト位置を設定するために、チルト動作を受けてもよい。当初は、電源を入れた際、カメラレンズモジュール（１０２０）のＣＰＵ（図示せず）は、カメラレンズモジュールの既存のパンまたはチルト位置を知らない。しかしながら、ＣＰＵは、水平線（例えば、カメラレンズモジュールの水平配向）に対するチルト範囲（例えば、度で）の機械的な限界を知っており、したがって、この知識を用いて、水平配向に近づくようにカメラレンズモジュール（１０２０）をチルトするためにチルトモーター（図示せず）を作動させてもよい。すなわち、ＣＰＵは、チルトモーターの作動を制御し、ＣＰＵ内のソフトウェアによって定義されるようなカメラレンズモジュールの動作可能なチルト範囲を数度上回る、カメラレンズモジュールが上部の機械的な止め具（１０４８）に確実に達して係合するような操作可能な最大のチルト範囲を超えて、カメラレンズモジュールをチルトする。機械的な止め具（１０４８）は、同様に、図１０に示されるように、光（１０１２）に直接向けられた時、カメラレンズモジュール（１０２０）のチルト位置を数度超えてもよい。

ＣＰＵは、カメラレンズモジュール（１０２０）が上部の機械的な止め具（１０４８）に係合する際のカメラレンズモジュール（１０２０）の配向と、光学軸（１０３０）が水平配向を有する際のカメラレンズモジュール（１０２０）の配向との間の固定角を知っていてもよい。１つの実施形態では、この角は約３０度から６０度の間であってもよい。ひとたび、ＣＰＵが、機械的な止め具をカメラレンズモジュールに係合させるのに十分なほどチルトモーターを作動させたと確信すると、ＣＰＵは、機械的な止め具と水平線の間の既知の角度（例えば、３０度から６０度の間）だけ、カメラレンズモジュールを機械的な止め具から後方にチルトするために、正反対方向にチルトモーターを作動させてもよい。したがって、カメラレンズモジュールは、図１に示される配向と同様に、機械的な止め具との係合から水平配向へと後方にチルトされる。

その後、ＣＰＵは、カメラが受け取った光の値が最大になるまで、他の実施形態に関して上に記載されたように、カメラレンズモジュール（１０２０）にパンとチルトの動作を受けさせてもよい。光（１０１２）が十分なレベルの輝度を有しているため、カメラは、図１０に示されるように、光（１０１２）で配向されることによって、あるいは、カメラの視野が光（１０１２）の中心に来るときに、光の最大レベルを受け取る。例えば、光（１０１２）は、室内および視野で最も明るい光であってもよく、および／または、光（１０１２）はカメラにもっとも接近した光であってもよい。構造（１０００）およびその操作の他の特徴は、上記の他の実施形態と類似してもよく、不必要な繰り返しを避けるために本明細書では記載しない。

図１１で示されたさらに別の実施形態では、監視カメラ構造（１１００）は、カメラに近い壁の固定位置に掲示されたあらかじめ決められたパターンを認識するために、カメラを使用する。より具体的には、構造（１１００）は、カメラレンズモジュール（１１２０）上に配置されてカメラレンズモジュール（１１２０）と共にパン動作で回転し得る、断片的に描かれた環状リングの形をした、機械的な止め具（１１４８）を含んでいる。

監視カメラ構造（１１００）は、近接する壁（１１１３）に永久的に設置され、カメラレンズモジュール（１１２０）内のＣＰＵによってアクセス可能なパターン認識ソフトウェアによって容易に認識可能なパターン（１１１２）をさらに含んでいる。パターン（１１１２）およびカメラの視野（１１１５）は、ＣＰＵが、パターン（１１１２）が視野（１１１５）内の中心にいつ置かれるかを容易に測定することができるようなものであってもよい。図１１に示される実施形態では、パターン（１１１２）は、テストパターンと同様に、環状のチェス盤の模様である。

固定された台（１１１６）は、カメラレンズモジュール（１１２０）が回りを回転することもあるパン軸（１１３６）を定義してもよい。可動式の台（１１１８）は、カメラレンズモジュール（１１２０）に加えて、光学軸（１１３０）を有する対物レンズ（１１２８）を含んでいる。可動式の台（１１１８）は、チルト軸（１１３２）の回りのチルト動作を受ける。

上に記載されたように、可動式の台は、機械的な止め具に対する当初のチルト位置を設定するために、チルト動作を受けてもよい。当初は、電源を入れた際、カメラレンズモジュール（１１２０）のＣＰＵ（図示せず）は、カメラレンズモジュールの既存のパンまたはチルト位置を知らない。しかしながら、ＣＰＵは、水平線（例えば、カメラレンズモジュールの水平配向）に対するチルト範囲（例えば、度で）の機械的な限界を知っており、したがって、この知識を用いて、パターン（１１１２）が中心にくる水平配向に近いカメラレンズモジュール（１１２０）をチルトするために、チルトモーター（図示せず）を作動させてもよい。すなわち、ＣＰＵは、チルトモーターの作動を制御し、ＣＰＵ内のソフトウェアによって定義されるようなカメラレンズモジュールの動作可能なチルト範囲を数度上回る、カメラレンズモジュールが上部の機械的な止め具（１１４８）に確実に達して係合するような操作可能な最大のチルト範囲を超えて、カメラレンズモジュールをチルトする。

ＣＰＵは、カメラレンズモジュール（１１２０）が上部の機械的な止め具（１１４８）に係合する際のカメラレンズモジュール（１１２０）の配向と、光学軸（１１３０）が水平配向を有する際のカメラレンズモジュール（１１２０）の配向との間の固定角を知っていてもよい。１つの実施形態では、この角が約３０度から６０度の間であってもよい。ひとたび、ＣＰＵが、機械的な止め具をカメラレンズモジュールに係合させるのに十分なほどチルトモーターを作動させたと確信すると、ＣＰＵは、機械的な止め具と水平線の間の既知の角度（例えば、１０度から１５度の間）だけ、カメラレンズモジュールを機械的な止め具から後方にチルトするために、正反対方向にチルトモーターを作動させてもよい。したがって、カメラレンズモジュールは、図１に示される配向と同様に、機械的な止め具との係合から水平配向へと後方にチルトされる。パターン（１１１２）が垂直の配向に掲示されるため、カメラは、パターン（１１１２）の中心が、示されるように水平軸（１１３０）に沿って配置される際に、パターン（１１１２）の最良の視界を有してもよい。

その後、ＣＰＵは、パターン（１１１２）がカメラの視野の中央にきたことを測定するまで、他の実施形態に関して上に記載されているような（しかしながら、チルト位置の微調整だけは必要とされるだろうが）パンとチルトの動作をカメラレンズモジュール（１１２０）に受けさせてもよい。パターン（１１１２）は、所定の距離で、および、カメラの所定の焦点距離で、カメラの視野の大きさとほぼ一致するような大きさであってもよい。構造（１１００）およびその操作の他の特徴は、上記の他の実施形態とほぼ同じであってもよく、不必要な繰り返しを避けるために本明細書には記載されない。

パンとチルトの動作の結果、既知の基準方向に監視カメラを置く方法（１２００）のさらに別の実施形態が、図１２に示される。第１の工程（１２０２）では、カメラは、第１の軸の回りでパン動作を行い、複数の第２の軸の回りでチルト動作を行うように、第１の固定された構造物に連結される。第２の軸の各々は、第１の軸にほぼ垂直である。例えば、図１０の実施形態では、カメラレンズモジュール（１０２０）内のカメラは、軸（１０３６）の回りでパン動作を行ってもよく、軸（１０３６）と光学軸（１０３０）に垂直な軸（１０３２）の回りでチルト動作を行ってもよい。軸（１０３６）回りでのカメラレンズモジュール（１０２０）の個々の分散したパン位置について、カメラレンズモジュール（１０２０）は、光学軸（１０３０）とパン軸（１０３６）の両方に垂直なそれぞれのチルト軸の回りでチルトする。カメラレンズモジュール（１０２０）は、該モジュール（１０２０）が固定された台（１０１６）に間接的につながれる際に介した任意の固定された構造物に支持されてもよい。さらに、カメラレンズモジュール（１０２０）は、固定された台（１０１６）に直接つながれてもよい。

次の工程（１２０４）において、光学画像源は、第２の固定された構造物に固定して取り付けられる。例えば、図１０の実施形態では、光（１０１２）の形をした光学画像源は、天井の形をした第２の固定された構造物に固定して取り付けられる。別の実施例として、図１１の実施形態では、パターン（１１１２）の形をした光学画像源は、壁の形をした第２の固定された構造物に固定して取り付けられる。

次に、工程（１２０６）において、カメラは、光学画像源によって生成された画像を撮るために使用される。すなわち、カメラレンズモジュール（１０２０）のカメラは、光（１０１２）の画像を撮るために使用されてもよい。さらに、カメラレンズモジュール（１１２０）のカメラは、パターン（１１１２）の画像を撮るために使用されてもよい。

最終的な工程（１２０８）において、カメラによって撮られた光学画像源の画像の特徴が十分に最適化されるまで、チルトおよびパン動作はカメラで行われる。図１０の例では、光（１０１２）からカメラによって捕えられた光のレベルが最大になるまで、チルトおよびパンの動作は、カメラを用いて行われる。図１１の例では、パターン（１１１２）がカメラの視野の中心にくるまで、チルトおよびパンの動作は、カメラを用いて行われる。

本発明は例示的な設計を有するものとして記載されてきたが、本発明はこの開示の精神と範囲において、さらに修正されてもよい。したがって、この出願は一般的な原則を用いて本発明の任意の変化、用途、または、適応を対象にするように意図されている。

Claims (20)

1. パンとチルトの動作の結果として、既知の基準方向に監視カメラを置く方法であって、
   前記方法は、
   監視カメラが第１の軸の回りでパン動作を行い、各々が第１の軸とほぼ垂直な複数の第２の軸の回りでチルト動作を行うように、固定された構造物に監視カメラを連結する工程、
   固定された構造物または監視カメラのいずれか一方に、光学エミッタを固定して取り付ける工程、
   固定された構造物と監視カメラのもう一方に、受光器を固定して取り付ける工程、および、
   エミッタと受光器が、エミッタからの光学エネルギーの受け取りに応じて受光器によって出力される信号から測定されるような互いに対してあらかじめ決められた位置にくるまで、カメラを用いてチルトおよびパンの動作を行う工程、を含む方法。
2. チルトおよびパンの動作を行う工程は、
   受光器からの出力信号の第１の極大値が特定されるまで、監視カメラを用いてチルト動作を行う工程、
   第１の極大値に関連するチルト位置に監視カメラを移動させる工程、
   受光器からの出力信号の第２の極大値が特定されるまで、監視カメラを用いてパン動作を行う工程、
   第２の極大値に関連するパン位置に監視カメラを移動させる工程、および、
   受光器からの出力信号の極大値が起こりうる最大値とほぼ等しくなるまで、チルト動作を行う工程、チルト位置に監視カメラを移動させる工程、パン動作を行う工程、および、パン位置に監視カメラを移動させる工程を、反復して交互に繰り返す工程を含む、請求項１に記載の方法。
3. チルトおよびパンの動作を行う工程は、監視カメラが機械的な止め具に係合するまで、
   チルト動作を行う工程を含む、請求項１に記載の方法。
4. チルトおよびパンの動作を行う工程は、監視カメラが機械的な止め具に係合した後に、監視カメラの光学軸が水平方向にくるまでチルト動作を行う工程を含む、請求項３に記載の方法。
5. エミッタからの放射ビームと受光器の受け取り用コーンは、エミッタと受光器があらかじめ決められた位置にあるとき、互いに対してほぼ一直線に並ぶ、請求項１に記載の方法。
6. 光学エネルギーは、平面の固定された障壁の開口部を介して受光器によって受け取られる、請求項１に記載の方法。
7. 固定された構造に連結されたカメラ、
   垂直軸の周りでパン動作を行い、複数の水平軸のいずれかの回りでチルト動作を行うために、カメラを作動させるための手段、
   固定された構造またはカメラのいずれかに固定して取り付けられる光学エミッタ、
   固定された構造またはカメラのもう一方に固定して取り付けられ、光学エミッタからの光学エネルギーの受け取りに応じて出力信号を生成するように構成された受光器、および、
   プロセッサーを備える監視カメラ構造であって、
   プロセッサーは、
   受光器から出力信号を受け取り、および、
   受光器からの出力信号の振幅がほぼ最大になるまで、チルトとパンの動作をカメラに行わせるように、受光器からの出力信号に依存して作動手段を駆動するように構成される、監視カメラ構造。
8. エミッタと受光器は、受光器からの出力信号が最大になると、互いに対してあらかじめ決められた位置にくる、請求項７に記載の構造。
9. プロセッサーは、カメラに、
   受光器からの出力信号の第１の極大値が特定されるまで、チルト動作を行わせるように、
   第１の極大値に関連したチルト位置に移動させるように、
   受光器からの出力信号の第２の極大値が特定されるまで、パン動作を行わせるように、
   第２の極大値に関連したパン位置に移動させるように、および、
   受光器からの出力信号の極大値が起こりうる最大値とほぼ等しくなるまで、チルト動作を行う工程、チルト位置に移動させる工程、パン動作を行う工程、および、パン位置に移動させる工程を、反復して交互に繰り返させるように、
   前記作動手段を駆動するように構成される、請求項７に記載の構造。
10. 前記作動手段は、カメラが機械的な止め具に係合するまで、チルトの動作を行うようにカメラを作動させるように構成される、請求項７に記載の構造。
11. 前記作動手段は、カメラが機械的な止め具に係合した後に、カメラの光学軸が水平方向にくるまでチルト動作を行うようにカメラを作動させるように構成される、請求項１０に記載の構造。
12. エミッタからの放射ビームと受光器の受け取り用コーンは、受光器からの出力信号の極大値が起こりうる最大値とほぼ等しくなると、互いに対してほぼ一直線に並ぶ、請求項７に記載の構造。
13. 光学エネルギーは、平面の固定された障壁の開口部を介して受光器によって受け取られる、請求項７に記載の構造。
14. 光学エミッタは赤外線発光ダイオードを含む、請求項７に記載の構造。
15. パンとチルトの動作の結果として、既知の基準方向に監視カメラを置く方法であって、
    前記方法は、
    監視カメラが第１の軸の回りでパン動作を行い、各々が第１の軸とほぼ垂直な複数の第２の軸の回りでチルト動作を行うように、固定された構造物に監視カメラを連結する工程、
    固定された構造物または監視カメラのいずれか一方に、光学エミッタを固定して取り付ける工程、
    固定された構造物と監視カメラのもう一方に、受光器を固定して取り付ける工程、
    エミッタからの光学エネルギーを受け取る受光器に応じて受光器から信号を出力する工程、
    受光器からの出力信号の第１の極大値が特定されるまで、監視カメラを用いてパン動作を行う工程、
    第１の極大値に関連するパン位置に監視カメラを移動させる工程、
    受光器からの出力信号の第２の極大値が特定されるまで、監視カメラを用いてチルト動作を行う工程、
    第２の極大値に関連するチルト位置に監視カメラを移動させる工程、および、
    受光器からの出力信号の極大値が起こりうる最大値とほぼ等しくなるまで、パン動作を行う工程、パン位置に監視カメラを移動させる工程、チルト動作を行う工程、および、チルト位置に監視カメラを移動させる工程を、反復して交互に繰り返す工程を含む、方法。
16. 起こり得る最大値とほぼ等しい受光器からの出力信号の極大値は、エミッタと受光器が、受光器によって受け取られた光学信号から測定されるような互いに対してあらかじめ決められた位置にあることを示す、請求項１５に記載の方法。
17. 起こり得る最大値とほぼ等しい受光器からの出力信号の極大値は、それぞれ繰り返してももはや増加しない受光器からの出力信号の結果として、導き出される、請求項１５に記載の方法。
18. 受光器からの出力信号の極大値は起こり得る最大値とほぼ等しいとき、エミッタと受光器は互いにほぼ一列に並べられる、請求項１５に記載の方法。
19. パンとチルトの動作の結果として、既知の基準方向に監視カメラを置く方法であって、
    前記方法は、
    監視カメラが第１の軸の回りでパン動作を行い、各々が第１の軸とほぼ垂直な複数の第２の軸の回りのチルト動作を行うように、第１の固定された構造物に監視カメラを連結する工程、
    第２の固定された構造物に、光学画像源を固定して取り付ける工程、
    光学画像源によって生成される画像を撮るために監視カメラを用いる工程、および、
    監視カメラによって撮られた光学画像源の画像の特徴が十分に最適化されるまで、監視カメラを用いてチルトとパンの動作を行うことで、前記監視カメラを前記既知の基準方向に置く工程を含み、
    前記方法は、
    前記監視カメラを、前記既知の基準方向と異なる第２の方向に置くために第２のチルトとパンの動作を行う工程、及び
    前記監視カメラによって撮られた前記光学画像源の画像の特徴が十分に最適化されるまでチルトとパンの動作を行うことで、前記監視カメラの位置を前記既知の基準方向に戻す工程を含んでなる
    ことを特徴とする方法。
20. 監視カメラの視野は、監視カメラによって撮られた光学画像源の画像の特徴が十分に最適化されると、光学画像源のほぼ中心にくる、請求項１９に記載の方法。