KR102523772B1 - 촬상장치 및 감시 시스템 - Google Patents

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Abstract

촬상장치는, 촬상소자와, 촬상광학계의 광축에 직교하는 면과 상기 촬상소자의 촬상면 사이의 각도를 변경하도록 구성된 각도 제어부와, 조명부와, 상기 각도에 근거하여 상기 조명부의 광축방향을 변경하도록 구성된 조명 제어부를 구비한다.

Description

촬상장치 및 감시 시스템{IMAGING APPARATUS AND MONITORING SYSTEM}
본 발명은, 조명부를 구비한 촬상장치에 관한 것이다.
예를 들면, 일본국 특개평 11-281879호 공보에는, 피사체 면이 렌즈의 주면에 대하여 경사져 있을 경우, 카메라 렌즈가 밝은 F값을 갖는 망원 렌즈를 사용하는 경우에도, 피사계 심도를 깊게 유지하기 위해서, 카메라 렌즈의 광축을 촬상소자로 대하여 기울이는, 소위 틸트 촬영을 제공할 수 있는 촬상장치가 개시되어 있다. 예를 들면, 일본국 특개 2013-41282호 공보에는, 야간 등의 저조도시에도 선명한 피사체 상을 취득하기 위해서, 적외 LED 등의 조명부를 구비한 네트워크 카메라가 개시되어 있다.
그렇지만, 일본국 특개평 11-281879호에 개시되어 있는 것과 같은 틸트 촬영을 제공하는 촬상장치에 대하여, 저조도시의 시인성을 향상시키기 위해서, 일본국 특개 2013-41282호 공보에 개시되어 있는 것과 같은 조명부를 적용했을 경우, 이하와 같은 과제가 발생한다. 일반적으로, 틸트 촬영시에, 피사체 면이 카메라 렌즈의 주면에 대하여 경사져 있다. 환언하면, 촬상장치로부터 피사체까지의 거리는, 촬상소자의 화각 내에서 다르다. 따라서, 일본국 특개 2013-41282호 공보에 개시되어 있는 네트워크 카메라와 같이, 렌즈의 광축과 조명부의 광축이 서로 일치하고 있을 경우, 피사체가 화각 내에 불균일한 휘도 분포를 가져, 촬영 화상의 품질이 저하한다. 특히, 큰 불균일한 휘도 분포의 경우, 촬영 화상에 노출과잉이나 노출부족이 생기기 쉬워진다.
본 발명은, 조명부를 사용해서 틸트 촬영시에 피사체의 불균일한 휘도 분포를 저감해서 촬영 화상의 품질을 향상시키는 것이 가능한 촬상장치 및 감시 시스템을 제공한다.
본 발명의 일면에 따른 촬상장치는, 촬상소자와, 촬상 광학계의 광축에 직교하는 면과 상기 촬상소자의 촬상면 간의 각도를 변경하도록 구성된 각도 제어부와, 조명부와, 상기 각도에 근거하여, 상기 각도가 소정의 값보다 클 경우 상기 조명부의 광축 방향을 변경하고, 상기 각도가 소정의 값보다 작을 경우 상기 조명부의 광축 방향을 변경하지 않도록 구성된 조명 제어부와, 상기 조명부의 조명 범위를 변경하도록 구성된 조명 범위 제어부를 구비하고, 상기 조명 범위 제어부는, 상기 각도가 제 1 값이면 상기 조명 범위를 제 1 조명 범위로 설정하고, 상기 각도가 제 1 값보다 큰 제 2 값이면 상기 조명 범위를 상기 제 1 조명 범위보다 좁은 제 2 조명 범위로 설정한다. 상기한 촬상장치를 구비한 감시 시스템도 본 발명의 또 다른 일면을 구성한다.
본 발명의 또 다른 특징은 첨부도면을 참조하여 주어지는 이하의 실시형태의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은, 제1 실시형태에 따른 촬상장치의 블록도다.
도 2는, 제1 실시형태에 따른 틸트 촬영에서의 초점면의 설명도다.
도3a 및 도 3b는, 피사체 면의 조도 분포도다.
도 4는, 제1 실시형태에 따른 틸트 촬영에서의 촬상소자와 조명 소자의 관계 도다.
도 5는, 제1 실시형태에 따른 피사체 면의 조도 분포도다.
도6은, 제1 실시형태에 있어서 제2 각도를 변화시켰을 때의 피사체 면의 조도 분포도다.
도7a 및 도 7b는, 제1 실시형태에 따른 피사체 면의 설명도다.
도8은, 제2 실시형태에 따른 촬상장치의 블록도다.
도9a 및 도 9b는, 제2 실시형태에 따른 피사체 면의 조도 분포도다.
도10a 및 도 10b는, 제3실시형태에 따른 촬상장치의 블록도와, 틸트 촬영에서의 촬상소자와 조명 소자의 관계 도다.
도11a 및 도11b는, 제3실시형태에 따른 복수의 조명 소자에 흘리는 전류의 비마다의 광강도 분포 및 조도 분포도다.
도 12는, 제3실시형태에 따른 촬상장치의 변형예다.
도13은, 제4실시형태에 따른 감시 시스템의 블록도다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 중복하는 설명은 생략한다.
제1 실시형태
우선, 도 1을 참조하여, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 촬상장치에 대해 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 따른 촬상장치(100)의 블럭도다. 촬상장치(100)는, 결상광학계(촬상광학계)(101), 조명 소자(조명부)(102), 조명 방향 제어기구(조명 제어부)(103), 촬상소자(고체 촬상소자)(104), 틸트 기구(각도 제어부)(105), 및, 제어부(106)를 가진다. 제어부(106)는, 촬상장치(100)의 각 구성요소를 제어한다. 결상광학계(101)는, 분리가능한 교환 렌즈식이어도 된다.
촬상소자(104)는, CMOS 센서나 CCD 센서이며, 결상광학계(101)를 거쳐 형성된 피사체 상(광학 상)을 광전변환한다. 조명 소자(102)는, 촬상소자(104)가 감도를 갖는 파장의 빛을 방출한다. 예를 들면, 촬상소자(104)가 실리콘(Si)으로 구성되어 있을 경우, 조명 소자(102)는 AlGaAs나 InGaN 등의 화합물 반도체로 구성되는 LED를 사용하면 된다. 제어부(106)는, 조명 소자(102)의 온 및 오프와 조명 소자(102)로부터의 출사광의 강도를 제어한다. 조명 방향 제어기구(103)는, 조명 소자(102)를 회전함으로써, 조명 소자(102)의 방향을 제어한다. 조명 방향 제어기구(103)는, 모터와 기어를 구비한다. 제어부(106)는, 조명 방향 제어기구(103)의 모터에 흐르는 전류를 제어함으로써, 조명 소자(102)를 XZ 평면에서 회전시킬 수 있다. 틸트 기구(105)는, 촬상소자(104)의 방향을 XZ 평면에서 회전시킬 수 있다.
다음에, 도 2를 참조하여, 틸트 촬영시의 초점면(107)에 대해 설명한다. 도 2는, 틸트 촬영시의 초점면(107)의 설명도다. 샤인 프루프(shine proofing)의 원리를 따라, 촬상소자(104)의 광 입사면(촬상면), 결상광학계(101)의 주면(108)(광축(109)에 직교하는 면), 및, 초점면(107)은, Y축 방향으로 연장되는 한개의 직선 L과 교차하고 있다. 따라서, 초점면(107)은, XZ 평면내에 있어서 결상광학계(101)의 주면(108)에 대하여 경사져 있다. 도 2에 있어서, 참조번호 109는 결상광학계(101)의 광축을 나타낸다.
다음에, 초점면(107)이 결상광학계(101)의 주면(108)으로 대하여 경사져 있는 촬상장치(100)에 있어서, 일본국 특개 2013-41282호 등의 종래기술에 개시되어 있는 것 같이, 조명 소자(102)의 광축(110)을 촬상장치(100)의 결상광학계(101)의 광축(109)과 일치시키는 것으로 가정한다. 도3a는, 틸트 촬영시에, 조명 소자(102)의 광축(110)을 결상광학계(101)의 광축(109)과 일치시켰을 경우에 있어서의 초점면(107)(피사체 면)의 조도 분포도다. 도3a에 있어서, 가로축은 상고를 나타내고, 세로축은 조도(조도 상대값)를 나타내고 있다. 도3a에 나타낸 것과 같이, 상고에 따라 조도는 크게 다르고, 화각 내에서 큰 조도 불균일이 발생하고 있다. 이것은, 틸트 촬영시에, 조명 소자(102)와 초점면(107) 사이의 거리가, 촬상장치(100)의 화각내에서 크게 다르기 때문이다. 조명 소자(102)와 초점면(107) 사이의 거리가 가까운 위치(도 2 중의 영역 107A)에서는 조도가 높고, 조명 소자(102)와 초점면(107) 사이의 거리가 긴 위치(도 2 중의 영역 107B)에서는 조도가 낮기 때문에, 불균일한 조도가 발생한다. 그 결과, 화상의 불균일한 휘도가 발생하여, 시인성이 저하한다.
도 3b는, 비교예로서, 틸트 촬영을 행하지 않을 경우의 조도 분포도다. 도 3b에 나타낸 것과 같이, 틸트 촬영을 행하지 않을 경우에도 같은 불균일한 조도가 발생한다. 그렇지만, 틸트 촬영을 행하지 않을 경우, 피사체가 초점이 맞는 초점맞춤 범위 R이 좁다. 이 때문에, 초점이 맞는 범위 내에 있어서 불균일한 조도가 작다. 환언하면, 틸트 촬영을 행하지 않을 경우에는, 피사체가 초점이 맞지 않기 때문에, 피사체 상이 흐릿해지는(blur) 영역에 있어서만, 불균일한 조도에 의한 시인성의 저하가 발생한다.
일반적으로, 관찰용의 촬상장치의 경우, 피사체 상이 흐릿해지는 영역에 대해서도, 그 흐릿함 정도가 예쁜지 아닌가라고 하는 점은 큰 과제이다. 이 때문에, 불균일한 조도에 의한 시인성의 저하는 과제가 된다. 그렇지만, 감시 용도 등의 인식용의 촬상장치에서는, 피사체 상이 흐릿해지는 영역에 대해서는, 불균일한 조도에 무관하게, 피사체가 너무 흐릿해서 인식할 수 없다고 하는 결과는 변하지 않는다. 따라서, 피사체 상이 흐릿해지는 영역에 있어서는, 불균일한 조도에 의한 시인성의 저하의 문제는 자주 발생하지 않는다. 따라서, 불균일한 조도에 의한 피사체 상의 시인성 저하 문제는, 인식용의 촬상장치가 틸트 촬영을 행하지 않을 경우, 자주 발생하지 않는다. 본 발명은, 인식용의 촬상장치에 있어서, 틸트 촬영시에 불균일한 조도에 의한 피사체 상의 시인성의 저하 문제를 억제한다. 이하, 본 실시형태에 대해서 구체적으로 설명한다.
다음에, 도 4를 참조하여, 촬상장치(100)를 사용한 틸트 촬영시에 촬상소자(104)와 조명 소자(102)의 관계에 대해 설명한다. 도 4는, 틸트 촬영시에 촬상소자(104)와 조명 소자(102)의 관계, 또는 촬상소자(104)의 광 입사면(촬상면), 결상광학계(101)의 주면(108), 초점면(107), 및, 조명 소자(102)의 광축(110)의 관계를 나타내고 있다. 조명 소자(102)의 광축(110)의 방향은, 조명 소자(102)로부터 방출되는 빛의 강도 분포의 무게중심 방향이다.
도 4에 나타낸 것과 같이, 촬상소자(104)의 광 입사면은, Y축을 회전 중심으로 하고, 또한 결상광학계(101)의 주면(108)을 기준으로 하여, 반시계 방향으로 회전하고 있다. 본 실시형태에 따른 촬상장치(100)는, 촬상소자(104)의 광 입사면이 회전할 때, 조명 소자(102)의 광축(110)을, Y축인 회전 중심으로 설정하고, 또한 결상광학계(101)의 광축(109)을 기준으로 하여, 반시계 방향으로 회전시킨다. 여기에서, 결상광학계(101)의 주면(108)과 촬상소자(104)의 광 입사면 사이에 이루는 각도(틸트 각도) θ1을 제1 각도(111)로 가정한다. 또한, 결상광학계(101)의 광축(109)과 조명 소자(102)의 광축(110)이 이루는 각도 θ2를 제2 각도(112)로 가정한다. 이때, 제1 각도(111)의 부호(결상광학계(101)의 주면(108)을 기준으로 한 촬상소자(104)의 광 입사면의 회전 방향)와 제2 각도(112)의 부호(결상광학계(101)의 광축(109)을 기준으로 한 조명 소자(102)의 광축(110)의 회전 방향)는 서로 일치하고 있다. 즉, 제1 각도(111)의 회전 방향(도4에서는 반시계 방향)과 제2 각도(112)의 회전 방향(반시계 방향)은 서로 일치하고 있다. 이렇게, 촬상소자(104)의 틸트 방향에 따라, 조명 소자(102)의 광축(110)의 방향을 변경함으로써(회전시킴으로써), 불균일한 조도를 저감할 수 있다.
다음에, 도 5를 참조하여, 결상광학계(101)의 광축(109)에 대하여 조명 소자(102)의 광축(110)을 회전했을 경우와 조명 소자(102)의 광축(110)을 회전하지 않을 경우의 각각의 초점면(107)(피사체 면)의 조도 분포에 대해 설명한다. 도 5는, 결상광학계(101)의 광축(109)에 대하여 조명 소자(102)의 광축(110)을 회전했을 경우와 광축(110)을 회전하지 않을 경우의 초점면(107)(피사체 면)의 조도 분포도다. 도 5에 있어서, 가로축은 상고를 나타내고, 세로축은 조도(대수)를 나타내고 있다. 도 5에 있어서, 실선은 본 실시형태와 같이 조명 소자(102)의 광축(110)을 회전했을 경우의 조도 분포를 나타내고, 파선은 비교예에서와 같이 조명 소자(102)의 광축(110)을 회전하지 않을 경우의 조도 분포를 나타내고 있다. 도 5에 나타낸 것과 같이, 실선은 파선보다도 완만하게 변화되고 있다. 이렇게, 결상광학계(101)의 광축(109)에 대하여 조명 소자(102)의 광축(110)을 회전시킴으로써 불균일한 조도를 저감할 수 있다. 이하, 이 이유에 대해 설명한다.
상기한 것과 같이, 틸트 촬영시의 불균일한 조도는, 조명 소자(102)와 초점면(107) 사이의 거리가, 촬상장치(100)의 화각내에서 크게 다른 것에 기인한다. 따라서, 조명 소자(102)와 초점면(107) 사이의 거리가 짧은 위치(도 4 중의 영역 107A)에 강한 빛을 조사하는 경우보다도, 조명 소자(102)와 초점면(107) 사이의 거리가 긴 위치(도 4 중의 영역 107B)에 강한 빛을 조사하는 경우에 불균일한 조도가 더 낮다. 일반적으로, 조명 소자(102)는, LED의 구조를 반영하여, LED의 표면에 수직한 방향(광축 방향)으로 강한 지향성을 갖는 배향분포를 가진다. 이 때문에, 조명 소자(102)의 광축(110)을, 조명 소자(102)와 초점면(107) 사이의 거리가 긴 방향으로 기울임으로써, 불균일한 조도를 저감할 수 있다. 그 결과, 촬영 화상의 품질을 향상시킬 수 있고, 피사체의 인식 정밀도를 향상시킬 수 있다.
결상광학계(101)의 광축(109)과 조명 소자(102)의 광축(110)이 이루는 제2 각도(112)는, 결상광학계(101)의 주면(108)과 촬상소자(104)의 광 입사면(촬상면)이 이루는 제1 각도(111)에 따라, 불균일한 조도를 충분히 저감하도록 결정하면 된다. 제2 각도(112)는, 제1 각도(111)에 따라, 불균일한 조도를 가장 저감하도록 결정된다.
다음에, 도 6을 참조하여, 제2 각도(112)를 변화시켰을 때의 초점면(107)의 조도 분포에 대해 설명한다. 도6은, 제2 각도(112)를 변화시켰을 때의 초점면(107)의 조도 분포도다. 도 6에 있어서, 가로축은 상고를 나타내고, 세로축은 조도(대수)를 각각 나타낸다. 도 6에 있어서, 파선은 제2 각도(112)의 절대값이 작을 경우를 나타내고, 점선은 제2 각도(112)의 절대값이 클 경우를 나타내고, 실선은 제2 각도(112)의 절대값이 이들의 중간인 경우를 나타낸다. 도 6에 나타낸 것과 같이, 제2 각도(112)의 절대값을 크게 할수록, 불균일한 조도가 더 작아진다. 특히, 제2 각도(112)의 절대값을 촬상장치(100)의 화각의 절반 이상으로 하면, 불균일한 조도를 충분히 저감할 수 있다.
한편, 도 6에 점선으로 나타낸 것과 같이, 제2 각도(112)의 절대값을 지나치게 크게 하면, 불균일한 조도는 저감하지만, 촬상장치(100)의 화각 내의 평균 조도가 저하한다. 이것은, 제2 각도(112)의 절대값을 지나치게 크게 하면, 조명 소자(102)로부터 촬상장치(100)의 화각 밖으로 방출되는 광속의 양이 증가하기 때문이다. 특히, 제2 각도(112)의 절대값을 촬상장치(100)의 화각 이하로 하면, 촬상장치(100)의 화각 밖으로 방출되는 광속의 양이 감소한다.
틸트 촬영은, 피사체 면(초점면(107))과 결상광학계(101)의 주면(108) 사이의 각도에 따라, 제1 각도(111)를 제어할 필요가 있다. 도7a 및 도 7b는, 피사체 면(초점면(107))의 설명도다. 도7a 및 도 7은, 각각 제1 각도(111)의 작은 절대값과 제1 각도(111)의 큰 절대값에 대해, 초점면(107), 주면(108), 및, 촬상소자(104)의 광 입사면(결상면)의 관계를 나타내고 있다.
도7a 및 도 7b에 나타낸 것과 같이, 제1 각도(111)의 절대값이 클수록, 조명 소자(102)와 초점면(107) 사이의 거리가 촬상장치(100)의 화각 내에서 크게 다르다. 제1 각도(111)의 절대값이 작을 경우에는, 화각 내의 불균일한 조도는 큰 문제가 안된다. 제1 각도(111)의 절대값이 작을 경우(제1 각도(111)가 소정의 각도보다도 작을 경우), 도7a에 나타낸 것과 같이 조명 소자(102)의 광축(110)을 기울이지 않아도 된다. 예를 들면, 제1 각도(111)의 절대값이 1도 미만일 경우, 제2 각도(112)의 절대값을 제로로 설정해도 된다. 환언하면, 제1 각도(111)가 1도 이상인 경우, 본 실시형태와 같이 조명 소자(102)의 광축(110)이 결상광학계(101)의 광축(109)과 다르도록, 조명 소자(102)의 방향을 변경해도 된다.
본 실시형태는 제1 각도(111)에 따라 제2 각도(12)를 연속적으로 변화시켜도 된다. 구체적으로는, 제1 각도(111)의 절대값이 클수록, 제2 각도(112)의 절대값을 크게 한다. 이것은 불균일한 조도를 효과적으로 저감할 수 있다.
제2 실시형태
다음에, 도 8을 참조하여, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 촬상장치에 대해 설명한다. 도8은, 본 실시형태에 따른 촬상장치(200)의 블럭도다. 본 실시형태의 촬상장치(200)는, 조명 소자(102)의 조명 범위(조사 각도 범위)를 변경하는 조명 범위 제어기구(213)를 갖는 점에서, 도 1을 참조해서 설명한 제1 실시형태의 촬상장치(100)와는 다르다. 조명 범위 제어기구(213)는, 제1 각도(111)에 따라, 조명 소자(102)의 조명 범위를 변경한다. 이러한 구성에 의해, 초점면(107)(피사체 면)의 불균일한 조도를 더욱 효과적으로 저감할 수 있다.
다음에, 도9a 및 도9b를 참조하여, 조명 소자(102)의 조명 범위를 변경했을 경우와 조명 범위를 변경하지 않을 경우에 있어서의 초점면(107)(피사체 면)의 조도 분포에 대해 설명한다. 도9a 및 도9b는, 조명 소자(102)의 조명 범위를 변경했을 경우와 조명 범위를 변경하지 않고 있을 경우에 있어서의 초점면(107)의 조도 분포도다. 도9a 및 도9b에 있어서, 가로축은 상고를 나타내고, 세로축은 조도(대수)를 각각 나타낸다. 도9a는, 피사체 면과 결상광학계(101)의 주면(108) 사이의 각도가 작기 때문에, 제1 각도(111)의 절대값이 작은 경우를 나타내고 있다. 한편, 도 9b는, 피사체 면과 결상광학계(101)의 주면(108) 사이의 각도가 크기 때문에, 제1 각도(111)의 절대값이 큰 경우를 나타내고 있다.
도9a 및 도9b에 있어서, 실선은, 제1 각도(111)에 따라 조명 소자(102)의 조명 범위를 변경할 경우를 나타낸다. 도9a 및 도9b에 있어서, 파선 및 점선은, 제1 실시형태의 촬상장치(100)와 같이, 제1 각도(111)에 상관없이 일정한 조명 범위에서 조명을 행하기 위해 사용되는 조명 소자(102)의 사용을 나타낸다. 파선은 조명 소자(102)의 조명 범위를 제1 조명 범위로 했을 경우를 나타내고, 점선은 조명 소자(102)의 조명 범위를 제2 조명 범위로 했을 경우를 나타내고 있다. 도9a에서는, 실선과 파선이 서로 겹치고 있고, 도 9b에서는 실선과 점선이 서로 겹치고 있다.
도9a 및 도9b에 나타낸 것과 같이, 제1 각도(111)에 따라 조명 범위를 변경하지 않는(일정하게 하는) 경우, 제1 각도(111)의 절대값이 작을 경우의 불균일한 조도를 저감하려고 시도하면, 제1 각도(111)의 절대값이 클 경우의 불균일한 조도가 증대한다(파선). 한편, 제1 각도(111)의 절대값이 클 경우의 불균일한 조도를 저감하려고 시도하면, 제1 각도(111)의 절대값이 작을 경우의 불균일한 조도가 증대한다(점선).
한편, 제1 각도(111)에 따라 조명 범위를 변경할 경우, 제1 각도(111)의 절대값에 상관없이, 불균일한 조도를 저감할 수 있다(실선). 구체적으로는, 제1 각도(111)의 절대값이 클수록, 조명 소자(102)의 조명 범위를 좁게 하면 된다. 본 실시형태에 있어서, 조명 범위는, 조명 소자(102)로부터 방출되는 빛의 강도 분포의 반치 전폭을 의미한다.
조명 소자(102)의 조명 범위를 제어하기 위해서는, 조명 소자(102)의 광 출사측에 조명 광학계를 설치하고, 조명 광학계의 일부의 렌즈를 조명 광학계의 광축 방향으로 구동하면 된다. 이에 따라, 조명 광학계의 초점거리가 변화되고, 조명 범위를 제어할 수 있다. 렌즈를 구동하기 위해서는, 모터 및 기어를 사용하여, 모터에 흐르는 전류를 제어하면 된다.
제3실시형태
다음에, 도 10a 및 도10b를 참조하여, 본 발명의 제3실시형태에 따른 촬상장치에 대해 설명한다. 도 10a는 본 실시형태에 따른 촬상장치(300)의 블럭도이고, 도 10b는 틸트 촬영시의 촬상소자(104)와 조명 소자(102)의 관계를 나타낸 도면이다.
전술한 각 실시형태에 따른 촬상장치 100, 200 각각은, 1개의 조명 소자(102)를 갖고, 조명 소자(102) 그 자체를 회전해서 조명 방향을 제어하거나, 또는, 조명 광학계의 일부의 렌즈를 구동해서 조명 범위를 제어한다. 한편, 본 실시형태에 따른 촬상장치(300)는, 조명 방향 및 조명 범위가 다른 복수의 조명 소자 321 및 322(제1 및 제2 조명 소자)를 가진다. 이러한 구성에 따르면, 촬상장치(300)는, 복수의 조명 소자 321 및 322의 각각에 공급되는 전류를 제어함으로써, 복수의 조명 소자의 전체로서의 실효적인 조명 방향 및 조명 범위를 제어할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 조명 소자(102)의 회전 기구와 조명 광학계의 렌즈 구동기구가 불필요하게 된다.
도10a 및 도10b에 나타낸 것과 같이, 촬상장치(300)는, 조명 방향이 다른 복수의 조명 소자 321 및 322를 가진다. 제어부(106)는, 복수의 조명 소자 321 및 322의 각각에 공급되는 전류를 제어할 수 있다. 조명 소자 321의 광축(331)의 방향은, 결상광학계(101)의 광축(109)의 방향과 일치하고 있다. 한편, 조명 소자 322의 광축(332)은, 결상광학계(101)의 광축(109)에 대하여 반시계 방향으로 경사져 있다.
다음에, 도 11a 및 도11b를 참조하여, 촬상장치(300)의 조명 소자 321을 통해 흐르는 전류와 조명 소자 322를 통해 흐르는 전류의 비와, 조명 소자 321 및 322로부터 조사되는 빛의 강도의 합계의 분포의 관계에 대해 설명한다. 도 11a는, 촬상장치(300)의 복수의 조명 소자 321 및 322를 통해 흘리는 전류의 비마다, 조명 소자 321 및 322로부터 방출되는 빛의 강도의 합계의 분포도(광강도 분포도)이다. 도 11a에 있어서, 가로축은 상고를 나타내고, 세로축은 광강도 분포(대수)를 나타낸다. 도 11b는, 도 11a에 도시되는 전류의 비마다 초점면(107)(피사체 면)의 조도 분포도다. 도 11b에 있어서, 가로축은 상고를 나타내고, 세로축은 조도 분포(대수)를 나타낸다.
도 11a 및 도11b 중의 점선, 파선, 일점쇄선 및 실선은 조명 소자 321 및 322에 공급되는 전류의 비가 0:1(322/321=0), 5:1(322/321=0.2), 2:1(322/321=0.5) 및 1:1(322/321=1)인 것을 나타낸다. 즉, 점선, 파선, 일점쇄선 및 실선의 순서로, 조명 소자 321을 통해 흐르는 전류에 대한 조명 소자 322를 통해 흐르는 전류의 비가 증가한다.
도 11b에 나타낸 것과 같이, 조명 소자 321에 공급되는 전류에 대한 조명 소자 322에 공급되는 전류의 비를 크게 하면, 초점면(107)에서의 불균일한 조도가 저감한다. 이렇게, 방향이 다른 복수의 조명 소자 321 및 322를 통해 흐르는 전류를 제어함으로써 초점면(107)에서의 불균일한 조도를 저감할 수 있다. 그 결과, 촬영 화상의 품질을 향상시킬 수 있다.
도 11a에 나타낸 것과 같이, 조명 소자 321을 통해 흐르는 전류에 대한 조명 소자 322를 통해 흐르는 전류의 비가 크게 하면, 조명 소자 321 및 322의 광강도 분포의 무게중심(조명부의 방향)이 반시계 방향으로 기운다. 따라서, 도9a 및 도9b에 도시되는 촬상장치(300)의 구성에 있어서도, 제1 각도(111)의 부호(촬상소자(104)의 광 입사면의 회전 방향)와 제2 각도(112)의 부호(조명 소자(102)의 광축(110)의 회전 방향)가 서로 일치한다.
다음에, 도 12를 참조하여, 본 실시형태의 변형예에 대해 설명한다. 도 12는, 방향이 다른 복수의 조명 소자 321 및 322 이외에, 조명 범위가 다른 복수의 조명 소자 323 및 324를 갖는 촬상장치의 설명도다. 조명 소자 323 및 321의 방향은 서로 일치하고, 조명 소자 324와 322의 방향은 서로 일치하고 있다. 또한, 조명 소자 323 및 소자 324의 조명 범위는, 조명 소자 321 및 322의 조명 범위보다도 좁다.
도 12에 도시되는 구성에 의해, 조명 소자의 실효적인 방향 이외에 조명 소자의 실효적인 조사 범위를 제어할 수 있다. 구체적으로는, 틸트 촬영을 행하지 않고 있을 경우에는 조명 소자 321을 통해 흐르는 전류가 증가함으로써, 제2 각도(112)의 절대값을 작게 하면서 조명 범위를 넓게 한다. 한편, 제1 각도(111)의 절대값이 클 경우에는, 조명 소자 324를 통해 흐르는 전류가 증가함으로써, 제2 각도(112)의 절대값을 크게 유지하면서 조명 범위를 좁게 한다. 이러한 구성에 의해, 제1 각도(111)에 상관없이, 초점면(107)의 불균일한 조도를 저감할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태는, 제2 각도(112)의 절대값이 클수록, 조명 소자의 조명 범위를 좁게 해도 된다. 따라서, 조명 소자의 광축과 결상광학계(101)의 광축(109) 사이의 각도가 클수록, 조명 범위가 좁은 복수의 조명 소자를 배치함으로써, 필요한 조명 소자의 수가 감소한다. 구체적으로는, 도 12에 있어서, 조명 소자 322 및 323을 제거하고, 조명 소자 321 및 324 만을 남기면 된다.
제4실시형태
다음에, 도 13을 참조하여, 본 발명의 제4실시형태에 따른 감시 시스템에 대해 설명한다. 도13은, 본 실시형태에 따른 감시 시스템(400)의 블럭도다. 감시 시스템(400)은, 클라이언트 장치(401)와 촬상장치(403)를 구비한다. 촬상장치(403)는, 전술한 제1 내지 제3실시형태에 따른 촬상장치 100 내지 300 중 어느 한개에 해당한다.
클라이언트 장치(401)와 촬상장치(403)는, 네트워크(402)를 거쳐 서로 통신가능한 상태로 접속되어 있다. 클라이언트 장치(401)는, 촬상장치(403)를 제어하기 위한 각종 코맨드를 촬상장치(403)에 송신한다. 촬상장치(403)는, 클라이언트 장치(401)로부터 코맨드를 수신하고, 그 코맨드에 따른 리스폰스와 촬상한 화상 데이터를 클라이언트 장치(401)에 송신한다. 유저는, 클라이언트 장치(401)를 거쳐, 촬상장치(403)를 피사계 심도 우선 모드 등의 원하는 모드에서 구동할 것인지 아닌지를 선택할 수 있다. 클라이언트 장치(401)는 PC 등의 외부기기다. 네트워크(402)는, 유선 LAN 또는 무선 LAN을 포함한다. 본 실시형태는, 네트워크(402)를 거쳐 촬상장치(403)에 전원을 공급해도 된다.
이렇게, 각 실시형태에 있어서, 촬상장치는, 각도 제어부(틸트 기구(105)) 및 조명 제어부(조명 방향 제어기구(103))를 가진다. 각도 제어부는, 촬상광학계(결상광학계(101))의 주면(108)과 촬상소자(104)의 촬상면(광 입사면) 사이의 각도(틸트 각도)를 변경한다. 조명 제어부는, 각도 제어부에 의해 변경된 각도에 근거하여 조명부의 광축 방향(광축(110)의 방향)을 변경한다.
조명 제어부는, 조명부의 광축 방향(광축(110)의 방향)을 촬상광학계의 광축 방향(광축(109)의 방향)과 다르도록 변경한다. 조명 제어부는, 조명부의 광축 방향을 촬상소자의 촬상면의 법선방향에 근접하도록 변경한다. 조명 제어부는, 각도 제어부에 의해 변경된 각도에 근거하여 결정되는 초점면(107) 위의 제1 영역(영역 107A)에 대한 조명 강도보다도, 제2 영역(영역 107B)에 대한 조명 강도를 높이도록, 조명부의 광축 방향을 변경한다. 여기에서, 제1 영역은 조명부로부터의 거리가 제1 거리인 영역이며, 제2 영역은 조명부로부터의 거리가 제1 거리보다도 긴 제2 거리인 영역이다. 각도 제어부는, 촬상소자의 촬상면을 촬상광학계의 주면에 대하여 회전시킴으로써, 각도를 변경한다.
조명 제어부는, 촬상광학계의 주면과 촬상소자의 촬상면이 이루는 제1 각도(111)의 부호와, 촬상광학계의 광축과 조명부의 광축이 이루는 제2 각도(112)의 부호가 서로 일치하도록, 조명부의 광축 방향을 변경한다. 제2 각도의 절대값은, 촬상장치의 화각의 절반 이상이어도 된다. 제2 각도의 절대값은 촬상장치의 화각 이하이어도 된다. 제1 각도의 절대값은, 1도 이상이어도 된다.
조명 제어부는, 제1 각도의 절대값이 제1 값일 경우, 제2 각도의 절대값을 제3 값으로 설정하고, 조명 제어부는, 제1 각도의 절대값이 제1 값보다도 큰 제2 값일 경우, 제2 각도의 절대값을 제3 값보다도 큰 제4 값으로 설정한다. 즉 조명 제어부는, 제1 각도의 절대값이 클수록 상기 제2 각도의 절대값을 크게 한다.
촬상장치는, 조명부의 조명 범위를 변경하는 조명 범위 제어부(조명 범위 제어기구(213))를 가진다. 조명 범위 제어부는, 제1 각도의 절대값이 제1 값일 경우, 조명 범위를 제1 조명 범위로 설정하고, 조명 범위 제어부는, 제1 각도의 절대값이 제1 값보다도 큰 제2 값일 경우, 조명 범위를 제1 조명 범위보다도 좁은 제2 조명 범위로 설정한다. 즉 조명 범위 제어부는, 제1 각도의 절대값이 클수록 조명 범위를 좁게 한다. 조명부는, 조사 범위가 다른 제1 조명 소자(조명 소자 321) 및 제2 조명 소자(조명 소자 322)를 포함한다. 조명 제어부는, 제1 조명 소자를 통해 흐르는 전류와 제2 조명 소자를 통해 흐르는 전류의 비에 근거하여, 조명부의 조명 범위(실효적인 조명 범위)를 제어한다. 제1 조명 소자의 광축과 촬상광학계의 광축 사이의 각도는, 제2 조명 소자의 광축과 촬상광학계의 광축 사이의 각도보다도 크다. 제1 조명 소자의 조명 범위는, 제2 조명 소자의 조명 범위보다도 좁다. 즉, 조명 소자의 광축과 촬상광학계의 광축 사이의 각도가 클수록 조명 소자의 조명 범위를 좁게 한다.
조명 제어부는, 조명부의 방향을 제어함으로써, 조명부의 광축 방향을 변경한다. 제1 조명 소자의 광축과 촬상광학계의 광축 사이의 각도는, 제2 조명 소자의 광축과 촬상광학계의 광축 사이의 각도와 다르다. 조명 제어부는, 제1 조명 소자를 통해 흐르는 전류와 제2 조명 소자를 통해 흐르는 전류의 비를 제어함으로써, 조명부의 광축 방향(실효적인 광축 방향)을 변경한다.
각 실시형태는, 조명부를 사용해서 틸트 촬영시에 피사체의 불균일한 휘도 분포를 저감해서 촬영 화상의 품질을 향상시킬 수 있는 촬상장치 및 감시 시스템을 제공할 수 있다.
예시적인 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 이러한 실시형태에 한정되지 않는다는 것은 자명하다. 이하의 청구범위의 보호범위는 가장 넓게 해석되어 모든 변형, 동등물 구조 및 기능을 포괄하여야 한다.

Claims (22)

  1. 촬상소자와,
    촬상 광학계의 광축에 직교하는 면과 상기 촬상소자의 촬상면 간의 각도를 변경하도록 구성된 각도 제어부와,
    조명부와,
    상기 각도에 근거하여, 상기 각도가 소정의 값보다 클 경우 상기 조명부의 광축 방향을 변경하고, 상기 각도가 소정의 값보다 작을 경우 상기 조명부의 광축 방향을 변경하지 않도록 구성된 조명 제어부와,
    상기 조명부의 조명 범위를 변경하도록 구성된 조명 범위 제어부를 구비하고,
    상기 조명 범위 제어부는, 상기 각도가 제 1 값이면 상기 조명 범위를 제 1 조명 범위로 설정하고, 상기 각도가 제 1 값보다 큰 제 2 값이면 상기 조명 범위를 상기 제 1 조명 범위보다 좁은 제 2 조명 범위로 설정하는 촬상장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 촬상장치의 제어방법으로서,
    촬상 광학계의 광축에 직교하는 면과 촬상소자의 촬상면 간의 각도를 변경하는 단계와,
    상기 각도에 근거하여, 상기 각도가 소정의 값보다 클 경우 조명부의 광축 방향을 변경하고, 상기 각도가 소정의 값보다 작을 경우 상기 조명부의 광축 방향을 변경하지 않는 단계와,
    상기 각도가 제 1 값이면 상기 조명부의 조명 범위를 제 1 조명 범위로 설정하고, 상기 각도가 제 1 값보다 큰 제 2 값이면 상기 조명 범위를 상기 제 1 조명 범위보다 좁은 제 2 조명 범위로 설정하는 단계를 포함하는 촬상장치의 제어방법.
  8. 컴퓨터에,
    촬상 광학계의 광축에 직교하는 면과 촬상소자의 촬상면 간의 각도를 변경하는 단계와,
    상기 각도에 근거하여, 상기 각도가 소정의 값보다 클 경우 조명부의 광축 방향을 변경하고, 상기 각도가 소정의 값보다 작을 경우 상기 조명부의 광축 방향을 변경하지 않는 단계와,
    상기 각도가 제 1 값이면 상기 조명부의 조명 범위를 제 1 조명 범위로 설정하고, 상기 각도가 제 1 값보다 큰 제 2 값이면 상기 조명 범위를 상기 제 1 조명 범위보다 좁은 제 2 조명 범위로 설정하는 단계를 포함하는, 촬상장치의 제어방법을 실행하게 하는 프로그램을 기억한 비일시적인 컴퓨터 판독가능한 기억매체.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 조명 제어부는, 상기 조명부의 광축 방향이 상기 촬상 광학계의 광축 방향과 다르도록 상기 조명부의 광축 방향을 변경하는 촬상장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 조명 제어부는, 상기 조명부의 광축 방향이 상기 촬상소자의 촬상면의 법선 방향에 근접하도록 상기 조명부의 광축 방향을 변경하는 촬상장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 조명 제어부는, 상기 각도에 근거하여 결정되는 초점면 상에서, 상기 조명부로부터 제 1 거리 만큼 떨어져 있는 제 1 영역에 대한 조명 강도가, 상기 조명부로부터 상기 제 1 거리보다 긴 제 2 거리 만큼 떨어져 있는 제 2 영역에 대한 조명 강도보다 낮도록, 상기 조명부의 광축 방향을 변경하는 촬상장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 각도 제어부는, 상기 촬상소자의 촬상면을 상기 면에 대하여 회전시켜 상기 각도를 변경하는 촬상장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 조명 제어부는, 상기 면과 상기 촬상소자의 촬상면 사이에 형성되는 제 1 각도의 부호가 상기 촬상 광학계의 광축과 상기 조명부의 광축 사이에 형성되는 제 2 각도의 부호와 같도록 상기 조명부의 광축 방향을 변경하는 촬상장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2 각도의 절대값은, 상기 촬상 장치의 화각의 절반이상인 촬상장치.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제 2 각도의 절대값은, 상기 촬상장치의 화각 이하인 촬상장치.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 제 1 각도의 절대값은, 1도 이상인 촬상장치.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 조명 제어부는, 상기 제 1 각도의 절대값이 제 1 값인 경우 상기 제 2 각도의 절대값을 제 3 값으로 설정하고, 상기 제 1 각도의 절대값이 제 1 값보다 큰 제 2 값인 경우 상기 제 2 각도의 절대값을 상기 제 3 값보다 큰 제 4 값으로 설정하는 촬상장치.
  18. 삭제
  19. 제 1항에 있어서,
    상기 조명부는, 다른 조명 범위를 가지는 제 1 조명 소자와 제 2 조명 소자를 포함하고,
    상기 조명 제어부는, 상기 제 1 조명 소자를 통해 흐르는 전류와 상기 제 2 조명 소자를 통해 흐르는 전류의 비에 근거하여 상기 조명부의 조명 범위를 제어하는 촬상장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제 1 조명 소자의 광축과 상기 촬상 광학계의 광축 간의 각도는, 상기 제 2 조명 소자의 광축과 상기 촬상 광학계의 광축 간의 각도보다 크고,
    상기 제 1 조명 소자의 조명 범위는 상기 제 2 조명 소자의 조명 범위보다 좁은 촬상장치.
  21. 제1항, 제9항 내지 제17항, 제19항, 및 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 제어부는, 상기 조명부의 방향을 제어해서 상기 조명부의 광축 방향을 변경하는 촬상장치.
  22. 제 1항, 제9항 내지 제17항, 제19항, 및 제 20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명부는, 제 1 조명 소자와 제 2 조명 소자를 포함하고,
    상기 제 1 조명 소자의 광축과 상기 촬상 광학계의 광축 간의 각도는 상기 제 2 조명 소자의 광축과 상기 촬상 광학계의 광축 간의 각도와 다르고,
    상기 조명 제어부는, 상기 제 1 조명 소자를 통해 흐르는 전류와 상기 제 2 조명 소자를 통해 흐른 전류의 비를 제어하여 상기 조명부의 광축 방향을 변경하는 촬상장치.
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