JP2004094050A

JP2004094050A - 光学部を兼用化した監視カメラ装置

Info

Publication number: JP2004094050A
Application number: JP2002257013A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Ikematsu; 池松　宏昌; Yoshihisa Takahashi; 高橋　佳久; Hideo Shimizu; 清水　秀夫; Akira Taguchi; 田口　暁
Original assignee: NISHIKAWA KEISOKU KK; USK KK
Current assignee: NISHIKAWA KEISOKU KK; USK KK
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】一つのレンズ部の兼用によって赤外線センサーやカメラの位置合わせを容易とし、設置時の人手と時間を軽減し、かつ低コスト化を図る。
【解決手段】兼用のレンズ部２１にて赤外線及び可視光を入射し、ハーフミラー２２で反射させた赤外線をセンサー受光部１８の受光器３０へ導き、ハーフミラー２２を透過させた可視光を監視カメラの撮像部１７へ導く。また、兼用のレンズ部２１とハーフミラー２２を設け、反射光を赤外線暗視カメラの撮像部へ、透過光を可視光カメラの撮像部へ導き、それぞれの位置合わせを簡略化することができる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光学部を兼用化した監視カメラ装置、特に空港、電力施設等の管理区域への侵入者、侵入物を昼夜常時監視する装置の光学部の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、空港、電力施設、特殊建築・施設等の管理区域、或いは自然動物の生態調査等では、赤外線センサーを用いた侵入者、侵入物の検知とカメラの撮影による監視（観察）、カメラで撮影された画像の解析による侵入者等の検知とこのカメラの撮影による監視等が行われている。
【０００３】
図７には、遮光式赤外線センサーと監視カメラを用いた装置の構成が示されており、この装置では図示されるように、第１柱状体１Ａに赤外線ビームを投光する投光器２が設けられ、この第１柱状体１Ａから所定の間隔をおいて設置された第２柱状体１Ｂに、赤外線ビームを受光する受光器３と監視カメラ４が配置される。この図７の装置によれば、上記投光器２から出力された赤外線ビームの遮光状態を上記受光器３にて検出することによって侵入者、侵入物を検知し、一方の監視カメラ４では第１柱状体１Ａと第２柱状体１Ｂの間の監視エリアを撮影し、これら侵入物等の検知状態や撮影映像は管理センターや監視室等のモニタで監視（観察）できることになる。また、赤外線センサーの検知（異常）情報に基づいてその侵入者等の映像は記録装置に記録される。
【０００４】
図８には、反射式赤外センサーやパッシブセンサーと監視カメラを用いた装置の構成が示されており、この装置では図示されるように、柱状体６の中に例えばパッシブセンサー７と監視カメラ４が配置される。この図８の装置によれば、パッシブセンサー７から出力された赤外線ビームの反射光を受光することにより侵入者等の検知が行われ、この検知情報等に基づいて侵入者等が監視カメラ４にて撮影、記録される。
【０００５】
図９には、赤外線センサーを用いず映像の画像解析にて侵入物等の検知を行う装置の構成が示されており、この装置では図示されるように、柱状体９に昼用の可視光カメラ（例えばカラーカメラ）１０と、夜用の赤外線暗視カメラ１１を配置する。この装置によれば、昼と夜で上記カメラ１０，１１が切り替えられ、これらのカメラ１０，１１では、撮影された画像の時系列的変化を逐次解析することにより侵入者等の存在が検出され、同時に撮影された映像は監視用モニタに表示されると共に、異常時の映像は記録装置等に記録される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１６０９５７号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開平９−１６８６５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の監視カメラ装置では、図７及び図８で説明したように赤外線センサー（２，３，７）と監視カメラ４が別々に柱状体１Ｂ，６に配置され、また図９の場合も、可視光カメラ１０と赤外線暗視カメラ１１が別々に柱状体９に配置されることから、監視エリアに対する赤外線センサーとカメラの位置合わせが煩雑となり、設置に人手と時間がかかるという問題があった。また、これらの部材は、地震、地盤沈下や経時変化等で位置がずれ、光軸や撮影範囲が変化することになるが、この場合にも、赤外線センサー（２，３，７）とカメラ４、可視光カメラ１０と赤外線暗視カメラ１１のそれぞれの位置合わせの調整をしなければならない。
【０００９】
更に、これら赤外線センサー（２，３，７）、カメラ４，１０及び赤外線暗視カメラ１１ではそれぞれにレンズ等の光学部が配置されており、これらの光学部が兼用化できればコストの削減等が図れることになる。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、一つのレンズ部の兼用によって赤外線センサーやカメラの位置合わせが容易となり、設置時の人手と時間を軽減し、かつ低コスト化を図ることができる光学部を兼用化した監視カメラ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、赤外線を送受光する赤外線センサーと、この赤外線センサーにて監視するエリアを同時に撮影する監視カメラとを有する監視カメラ装置において、上記監視エリアからの赤外線及び可視光を入射するための単一のレンズ部と、このレンズ部を通過する赤外線と可視光が異なる方向へ向かうように分光する分光用ミラーとを設け、この分光用ミラーで分光された赤外線を上記赤外線センサーの受光部へ導き、同様に分光された可視光を上記監視カメラの撮像部へ導くように構成したことを特徴とする。
請求項２に係る発明は、監視エリアを撮影する赤外線カメラと、同一の監視エリアを同時に撮影する可視光カメラとを有する監視カメラ装置において、上記監視エリアからの赤外線及び可視光を入射するための単一のレンズ部と、このレンズ部を通過する赤外線と可視光が異なる方向へ向かうように分光する分光用ミラーとを設け、この分光用ミラーで分光された赤外線を上記赤外線カメラの撮像部へ導き、同様に分光された可視光を上記可視光カメラの撮像部へ導くように構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、上記可視光カメラ又は赤外線カメラの撮像部に固体撮像素子を設け、上記分光用ミラーの反射光を入力する固体撮像素子には、左右反転した像を元へ戻すために逆スキャンする固体撮像素子駆動回路を設けたことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、上記可視光カメラを昼用監視に用い、上記赤外線カメラを夜用監視に用い、これらのカメラを切り替えながら撮影された映像をモニタ装置に表示すると共に、このモニタ装置には上下・左右を変更する極性変更回路を接続し、この極性変更回路を上記カメラの切替えに連動して動作させることにより、上記分光用ミラーで左右反転した像を元へ戻すようにしたことを特徴とする。
【００１３】
上記請求項１の構成によれば、赤外線センサーの投光器から出力された赤外線は兼用のレンズ部を通り、例えば分光用ミラーとしてのハーフミラーで反射されて受光器に入射し、また可視光も兼用のレンズ部を通り、更にハーフミラーを通過して監視カメラの撮像部へ入射することになり、これによって赤外線センサーによる侵入者等の検知と監視カメラによる撮影が行われる。従って、赤外線センサーと監視カメラは単一のレンズ部を介して一体化されることになり、両者間の光軸合わせが不要となり、監視エリアに対する位置合わせのみで赤外線センサーと監視カメラの設置が容易に行われる。
【００１４】
また、請求項２乃至４の構成の場合も同様であり、可視光及び赤外光は兼用のレンズ部を通り、例えば昼用の可視光カメラではハーフミラーを透過した可視光によって昼間の撮影が行われ、夜用の赤外線暗視カメラではハーフミラーで反射した赤外線によって夜間の撮影が行われる。このハーフミラーで反射した赤外線で撮影された映像は、左右が反転することになるが、例えば固体撮像素子を左右逆スキャンしたり、又は極性変更回路によってモニタ装置へ入力される映像の左右を反転したりすることにより、元の正常な映像へ戻される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１には、第１実施例に係る監視カメラ装置の構成が示されており、この第１実施例は、遮光式赤外線センサーと監視カメラを組み合わせたものである。図１において、赤外線センサーを構成する投光器１４は柱状体等に設けられ、この投光器１４から所定距離だけ離れた柱状体等に、一体型監視カメラ装置１５が設置される。この一体型監視カメラ装置１５は、兼用（共用）のレンズ部１６、通常の可視光カメラ（カラー）の構成であるカメラ撮像部１７、センサー受光部１８及びコントロールユニット１９からなり、上記レンズ部１６には、赤外線及び可視光を入射しかつ監視領域の結像を得るためのレンズ群２１と、分光用ミラーであるハーフミラー２２が配置される。
【００１６】
図２には、分光用ミラーとして採用可能なものが示されており、図２（Ａ）のように、ハーフミラー２２は上記レンズ群２１を通過する赤外線及び可視光の５０％を透過させ、残りの５０％を反射させる。また、このハーフミラー２２の代わりに、図２（Ｂ）のダイクロイックミラー２３、図２（Ｃ）のコールドミラー２４を用いてもよい。図２（Ｂ）のダイクロイックミラー２３では、赤色領域の一部を含む波長以上で赤外線領域の光（又は赤外線のみ）を反射させ、上記の赤色領域の一部を含む波長以下で緑、青の領域の光を透過させることになり、図２（Ｃ）のコールドミラー２４では、可視光を反射させ、赤外線を透過させる。なお、このコールドミラー２４を用いる場合は、上記カメラ撮像部１７とセンサー受光部１８の位置を交換することになる。
【００１７】
図１において、上記カメラ撮像部１７には、ハーフミラー２２の透過光から赤外線を除去する可視光透過フィルタ２６、固体撮像素子であるＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）２７、カラー映像形成のための各種処理を施す映像処理回路２８が設けられ、この映像処理回路２８の出力がコントロールユニット１９を介してモニタや記録装置へ供給される。また、センサー受光部１８には、ハーフミラー２２の反射光を受光する受光器３０と受光処理回路３１が設けられており、この受光処理回路３１は受光された赤外線ビームの遮光検知信号をコントロールユニット１９へ供給する。
【００１８】
このコントロールユニット１９は、入力した上記赤外線ビームの遮光検知信号から異常な状態等を判定し、異常状態であるときは、その旨を管理センター（又は監視室等）へ供給し、また上記ＣＣＤ２７で撮像された映像及び異常時の映像を管理センター等へ供給する。
【００１９】
第１実施例は以上の構成からなり、投光器１４から投光される赤外線ビームはレンズ群２１を通り、ハーフミラー２２で反射されたものが受光器３０で受光されることになり、投光された赤外線ビームの遮光検知信号が受光処理回路３１を介してコントロールユニット１９に供給される。一方、上記レンズ部２１は可視光も捉えており、この可視光は上記ハーフミラー２２を透過し、可視光フィルタ２６を介してＣＣＤ２７へ供給される。これによって、ＣＣＤ２７では監視エリアを撮像することになり、この映像はコントロールユニット１９を介して管理センターへ供給され、モニタ装置等に表示される。
【００２０】
そして、上記赤外線の遮光検知信号を入力したコントロールユニット１９が異常状態を判定したときには、その異常状態の信号が管理センターへ供給され、管理センターの警報ブザー等で異常状態を報知すると共に、そのときの映像が記録装置に記録される。
【００２１】
このような第１実施例によれば、赤外線センサーと監視カメラにおいてレンズ部１６が兼用されるので、監視エリアに対する赤外線センサーと監視カメラの位置決め或いは光軸合わせを別々ではなく一度に行うことができ、設置作業、経時変化等による再調整作業等が簡略化されるという利点がある。
【００２２】
図３には、パッシブセンサーと監視カメラを組み合わせた第２実施例の構成が示されており、この第２実施例では、第１実施例と同様に兼用のレンズ部１６、カメラ撮像部１７が設けられると共に、一般に知られるパッシブセンサーを用いたセンサー部３３が配置される。このセンサー部３３は、ハーフミラー２２へ向けて配置される投光素子３４及び受光素子３５、投光回路３６、受光処理回路３７を有する。即ち、投光素子３４で発光した赤外線ビームをハーフミラー２２、レンズ群２１を介して監視エリアへ投光し、反射物から反射するビームを逆経路によって受光素子３５で受光することにより、侵入者、侵入物の検知を行う。そして、受光処理回路３７で検出された反射物検知信号は、コントロールユニット（１９）へ供給される。
【００２３】
このような第２実施例では、上述のように投光素子３４から投光され侵入者等によって反射した赤外線ビームは、レンズ群２１を通りハーフミラー２２で反射されて受光素子３５にて受光される。例えば、受光処理回路３７では、この反射ビームの受光位置或いは受光時間等によって侵入者等の存在が検知され、この検知信号がコントロールユニット１９へ供給される。この検知信号による処理及び可視光によって撮影された映像の処理については、第１実施例と同様となり、この第２実施例においても、赤外線センサーと監視カメラにおいてレンズ部１６が兼用され、これらの位置決め或いは光軸合わせを一度に行うことができるという利点がある。なお、上記カメラ撮像部１７の代わりに赤外線用カメラを配置することもできる。
【００２４】
図４及び図５には、侵入者等の検知を画像解析にて行う第３実施例の構成が示されている。図４において、第３実施例では、レンズ部１６、昼用の可視光カメラの撮像部３８及び夜用の赤外線暗視カメラの撮像部３９が一体に形成されており、上記レンズ部１６にはレンズ群２１及びハーフミラー２２（図２の他の分光用ミラーでもよい）が配置され、上記可視光カメラの撮像部３８には可視光用フィルタ２６、ＣＣＤ２７及び映像処理回路２８が配置される。また、赤外線暗視カメラの撮像部３９には、可視光を除去する赤外用フィルタ４０、赤外用ＣＣＤ４１及び映像処理回路４２が配置されており、この赤外線暗視カメラの撮像部３９と上記可視光カメラの撮像部３８は、制御回路（コントロールユニット等に設けられる）４４によって制御され、これによって昼間は撮像部３８を動作させ、夜間は撮像部３９を動作させるように切り替えられる。
【００２５】
この第３実施例では、上記の撮像部３８，３９の映像信号を入力するコントロールユニット４４が設けられ、このコントロールユニット４４には、各種の制御を行う制御回路４５と、映像処理回路２８側の出力端子ａと映像処理回路４２側の出力端子ｂを切り替える切替え回路４６が設けられる。また、このコントロールユニット４４には、図示していないが、映像信号中の時間差のある画像を比較・解析することにより侵入者等の存在を検知する画像解析回路が設けられている。
【００２６】
更に、管理センター等に配置されるモニタ装置４７の水平出力回路に対し極性変更回路４８が接続されており、この極性変更回路４８は上記切替え回路４６が端子ｂに切り替えられるときに動作するように、制御回路４５によって制御される。なお、上記撮像部３９における赤外線撮影を良好なものとするために、監視エリアを赤外灯で照明することが好ましい。
【００２７】
第３実施例は以上の構成からなり、コントロールユニット４４の制御回路４５の時間管理によって、昼間には可視光カメラの撮像部３８が動作し、切替え回路４６の端子ａが選択され、夜間では赤外線暗視カメラの撮像部３９が動作し、切替え回路４６の端子ｂが選択される。即ち、可視光カメラの撮像部３８では、レンズ部２１及びハーフミラー２２を通過した可視光によって撮像が行われ、映像処理回路２８から出力された監視エリアの昼間の映像はモニタ装置４７に表示される。
【００２８】
一方、上記赤外線暗視カメラの撮像部３９では、同一のレンズ部２１を通りハーフミラー２２で反射した赤外線によって撮像が行われ、映像処理回路４２から出力された監視エリアの夜間の映像が出力端子ｂからモニタ装置４７へ供給される。このとき、極性変更回路４８は制御回路４５によって作動され、これによってモニタ装置４７へ入力する映像の上下・左右が変更されるように処理される。なお、上下反転については映像処理回路４２内で調整される。この結果、ハーフミラー２２で左右が反転した映像は元の正常な映像に戻され、モニタ画面に表示される。
【００２９】
図５には、上記撮像部３８及び３９で得られる映像が示されており、可視光カメラの撮像部３８では、図５（Ａ）の正常な映像が得られるが、ハーフミラー２２の反射光で撮影する赤外線暗視カメラの撮像部３９では、図５（Ｂ）のように左右が反転した映像が出力される。しかし、第３実施例では、上述した極性変更回路４８の動作によって最終的には図５（Ａ）の正常な映像がモニタ画面に表示される。
【００３０】
また、コントロールユニット４４では、上記の各撮像部３８，３９から出力された映像信号の所定時間差のある画像を比較・解析することによって侵入者等の存在が検出され、かつ異常状態が判定される。この異常状態の信号は、管理センターへ供給され、これによって警報や異常時映像の記録等の所定の処理が行われる。
【００３１】
図６には、第４実施例の構成が示されており、この第４実施例は左右反転状態を解消するための他の構成例である。即ち、赤外線暗視カメラの撮像部４９には、赤外用フィルタ４０、ＣＣＤ４１、映像処理回路４２と共に、ＣＣＤ４１の左右の読出し方向を通常とは逆にして駆動するＣＣＤ駆動回路５０が設けられる。このような第４実施例では、ＣＣＤ４１において左右反転像が結像するが、撮像信号を左右逆に読み出すことにより正常な映像を得ることが可能となる。
【００３２】
また、上述した第３及び第４実施例によらず、赤外用フィルタ４０とハーフミラー２２との間に、上下左右逆転用レンズを配置して、ミラー反転像を正常な像に戻すことが可能である。なお、上記第３及び第４実施例では、赤外線暗視カメラの撮像部３９をハーフミラー２２の光反射側へ配置したが、この配置を逆にして可視光カメラの撮像部３８へハーフミラー２２の反射光を入射するように構成してもよい。
【００３３】
上記各実施例では、分光用ミラーとしてハーフミラー２２を用いて説明したが、図２で説明したように、このハーフミラー２２の代わりに、図２（Ｂ）のダイクロイックミラー２３、図２（Ｃ）のコールドミラー２４を用いることができる。そして、このコールドミラー２４の場合は、可視光が反射光となるので、第２実施例の場合は、撮像部１７とセンサー部３３の配置を逆にし、第３及び第４実施例の場合は、撮像部３８と撮像部３９，４９の配置を逆にすればよいことになる。
【００３４】
また、上記実施例の各撮像部１７，３８，３９，４９では、ＣＣＤ２７，４１を用いて映像（動画）を得る場合を説明したが、これらの撮像部として、撮像エリア、侵入者、侵入物等の静止画をフィルム（可視光フィルム、赤外フィルム等）に撮影するものを用いることもできる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、単一のレンズ部にて赤外線及び可視光を入射し、この赤外線と可視光が異なる方向へ向かうように分光用ミラーで分光して、赤外線センサーと監視カメラを一体化することにより、レンズ部を兼用したので、赤外線センサー及び監視カメラの位置合わせが容易となり、設置時の人手と時間を軽減し、かつ低コスト化を図ることができる。
【００３６】
また、請求項２乃至４の発明によれば、上記と同様にしてレンズ部を兼用し、可視光カメラと赤外線カメラを一体化したので、可視光カメラと赤外線カメラの位置合わせが容易となり、設置時の人手と時間を軽減し、かつ低コスト化を図ることが可能となる。しかも、分光用ミラーで左右反転した状態も解消され、正常な映像を表示・観察できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る監視カメラ装置の構成を示す図である。
【図２】実施例の分光用ミラーの具体例を示し、図（Ａ）はハーフミラーの図、図（Ｂ）はダイクロイックミラーの図、図（Ｃ）はコールドミラーの図である。
【図３】第２実施例の監視カメラ装置の構成を示す図である。
【図４】第３実施例の監視カメラ装置の構成を示す図である。
【図５】第３実施例の各撮像部で得られる映像の表示状態を示す図である。
【図６】第４実施例の監視カメラ装置の主要構成を示す図である。
【図７】従来の監視カメラ装置で、遮光式赤外線センサーと監視カメラの組合せの構成例を示す図である。
【図８】従来の監視カメラ装置で、反射式赤外線センサーやパッシブセンサーと監視カメラの組合せの構成例を示す図である。
【図９】従来の監視カメラ装置で、画像解析を行いかつ可視光カメラと赤外線暗視カメラの組合せの構成例を示す図である。
【符号の説明】
２，１４…投光器、　　３，３０…受光器、
７…パッシブセンサー、
４，１０，１１…カメラ、　１６…レンズ部、
１７…カメラ撮像部、　１８…センサー受光部、
１９…コントロールユニット、
２７，４１…ＣＣＤ、　３３…センサー部、
３４…投光素子、　　　３５…受光素子、
３８…可視光カメラの撮像部、
３９，４９…赤外線暗視カメラの撮像部、
４８…極性変更回路、　５０…ＣＣＤ駆動回路。

Claims

赤外線を送受光する赤外線センサーと、この赤外線センサーにて監視するエリアを同時に撮影する監視カメラとを有する監視カメラ装置において、
上記監視エリアからの赤外線及び可視光を入射するための単一のレンズ部と、このレンズ部を通過する赤外線と可視光が異なる方向へ向かうように分光する分光用ミラーとを設け、
この分光用ミラーで分光された赤外線を上記赤外線センサーの受光部へ導き、同様に分光された可視光を上記監視カメラの撮像部へ導くように構成したことを特徴とする光学部を兼用化した監視カメラ装置。
監視エリアを撮影する赤外線カメラと、同一の監視エリアを同時に撮影する可視光カメラとを有する監視カメラ装置において、
上記監視エリアからの赤外線及び可視光を入射するための単一のレンズ部と、このレンズ部を通過する赤外線と可視光が異なる方向へ向かうように分光する分光用ミラーとを設け、
この分光用ミラーで分光された赤外線を上記赤外線カメラの撮像部へ導き、同様に分光された可視光を上記可視光カメラの撮像部へ導くように構成したことを特徴とする光学部を兼用化した監視カメラ装置。
上記可視光カメラ又は赤外線カメラの撮像部に固体撮像素子を設け、上記分光用ミラーの反射光を入力する固体撮像素子には、左右反転した像を元へ戻すために逆スキャンする固体撮像素子駆動回路を設けたことを特徴とする上記第１請求項記載の光学部を兼用化した監視カメラ装置。
上記可視光カメラを昼用監視に用い、上記赤外線カメラを夜用監視に用い、これらのカメラを切り替えながら撮影された映像をモニタ装置に表示すると共に、このモニタ装置には上下・左右を変更する極性変更回路を接続し、この極性変更回路を上記カメラの切替えに連動して動作させることにより、上記分光用ミラーで左右反転した像を元へ戻すようにしたことを特徴とする上記第１請求項記載の光学部を兼用化した監視カメラ装置。