(57)【要約】【課題】撮像時において映像歪みの発生を抑制する回転台付きビデオカメラを提供することを目的とする。【解決手段】制御部２１が、ＣＭＯＳイメージセンサ２３のシャッタ時間２０２を受信し、受信したシャッタ時間２０２に基づいて映像歪みを発生させない最大回転速度を算出して、回転台３０の回転速度を最大回転速度以内に制御する。【選択図】図１
2010252027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオカメラを回転可能に支持する回転台を備えた回転台付きビデオカメラにおいて、
上記ビデオカメラは、
映像対象の照度に応じて、映像取り込み時のシャッタ時間を変化させることで輝度を制御し、映像取り込み時のシャッタ時間を出力する撮像部と、
回転方向と回転速度を外部より入力して上記回転台に指示するとともに、上記撮像部から取得したシャッタ時間に応じて上記回転台の回転速度を制御する制御部とを備えたことを特徴とする回転台付きビデオカメラ。
【請求項２】
上記制御部は所定の間隔で繰り返し変化する回転方向を外部より入力して上記回転台に指示することを特徴とする請求項１記載の回転台付きビデオカメラ。
【請求項３】
上記制御部は外部より入力した回転速度に応じて上記撮像部のシャッタ時間を制御することを特徴とする請求項１記載の回転台付きビデオカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば撮像素子にＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを使用したビデオカメラとビデオカメラを回転させる回転台とを制御して歪みのない映像信号を出力する回転台付きビデオカメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳイメージセンサを用いたビデオカメラは、一般的に、高照度の明るい被写体に対してシャッタ速度を高速にして受光量を減らすことで輝度を下げ、低照度の被写体に対してシャッタ速度を低速にして受光量を増やすことで輝度を上げ、常時、視認性の高い映像を出力するように動作している。
【０００３】
しかし、ＣＭＯＳイメージセンサのシャッタ速度により、移動する撮像対象の歪み量が変化する。ＣＭＯＳイメージセンサは、一般的にライン露光（ローリングシャッタ）を採用しているため、シャッタ速度が低速であるほど時間軸方向のずれが大きくなり、出力画像の歪みが大きくなる。
【０００４】
特許文献１には、撮像素子としてＣＭＯＳイメージセンサを用いたビデオカメラにおいて、パン、チルトなど撮像方向を上下左右に移動させて撮影する際、画像の移動方向における倍率（例えば、水平方向に移動する被写体に対しては、画像の撮像素子水平方向における倍率）を変更することで画像の歪みを補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２００４５号公報（第１−９頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１をはじめとする従来の技術は、撮像時に発生してしまった水平方向の映像歪みに対して、画像の切り出し倍率を変更することで映像を補正するものであるため、被写体の移動速度と露光時間に比例して画像の歪み量や残像が大きくなるという課題があった。例えば、水平方向に被写体が移動する場合には被写体が斜めに歪み、移動方向の後方に露光時間に比例した残像が多くなる現象が発生していた。
【０００７】
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、映像歪みや残像の発生を抑制する回転台付きビデオカメラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る回転台付きビデオカメラは、ビデオカメラを回転可能に支持する回転台を備えた回転台付きビデオカメラにおいて、ビデオカメラは、映像対象の照度に応じて、映像取り込み時のシャッタ時間を変化させることで輝度を制御し、映像取り込み時のシャッタ時間を出力する撮像部と、回転方向と回転速度を外部より入力して回転台に指示するとともに、撮像部から取得したシャッタ時間に応じて回転台の回転速度を制御する制御部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る回転台付きビデオカメラによれば、制御部が、撮像部のシャッタ時間を取得し、取得したシャッタ時間と回転台の回転速度との相関に基づいて回転台の回転速度を制御するように構成したので、映像歪みや残像の発生しない回転速度で回転台を回転させることができる。その結果、視認性の高い映像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転台付きビデオカメラの構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１の回転台付きビデオカメラの制御を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２に係る回転台付きビデオカメラの構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態２の回転台付きビデオカメラの制御を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態３に係る回転台付きビデオカメラの構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態３の回転台付きビデオカメラの制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の回転台付きビデオカメラの機能的な構成を示すブロック図である。
回転台付きビデオカメラは、図１に示すように、ビデオカメラ２０、回転台３０から構成されており、ビデオカメラ２０を回転台３０が回転可能に支持しているものである。ビデオカメラ２０は、制御部２１、ＣＭＯＳイメージセンサ（撮像部）２３、信号処理部２５及び図示しないレンズ等から構成されている。
【００１２】
制御部２１は、例えばＣＰＵであり、操作者から、図示しない操作部を介して入力された撮影開始指示、回転台３０の回転方向及び回転速度を含む指示信号２００に基づき、ＣＭＯＳイメージセンサ２３と回転台３０とを制御するものである。例えば、制御部２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３へ撮像指示信号２００ａを出力してＣＭＯＳイメージセンサ２３に撮像開始させ、回転台３０へ回転指示信号２００ｂを出力して回転方向と回転速度を指示している。また、制御部２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３からシャッタ時間（シャッタ速度）２０２を取得し、取得したシャッタ時間２０２に応じて回転速度制御信号２０３を回転台３０に出力して、回転台３０の回転速度を制御している。
【００１３】
ＣＭＯＳイメージセンサ２３は、撮像素子であり、制御部２１からの撮像指示信号２００ａに基づき、図示しないレンズから入った光を所定の時間蓄積して電気信号に変換し、撮像信号１０１として出力する。また、ＣＭＯＳイメージセンサ２３は、撮像対象の照度に応じて、内部の映像アンプのゲイン及び映像取り込み時のシャッタ時間（シャッタ速度）を変化させることで輝度を制御し、視認性を確保した適切な撮像信号１０１を出力するように構成されており、映像取り込み時のシャッタ時間２０２を制御部２１へ出力する。
なお、輝度の制御については、ＣＭＯＳイメージセンサ２３の外部回路で実現するような構成のビデオカメラ２０であってもよい。
【００１４】
信号処理部２５は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３から受信した撮像信号１０１を演算処理して、映像出力用のフォーマットにして映像信号１０２を出力する。
【００１５】
回転台３０は、例えばビデオカメラ２０を載置するなどして回転可能に支持しており、ビデオカメラ２０の撮影方向を変更するように回転させるモータ等から構成されている。
【００１６】
次に、ＣＭＯＳイメージセンサ２３のシャッタ時間と回転台３０の回転速度との相関について説明する。
一般的にはシャッタ時間が長いほど明るい映像を撮像することができ、低照度被写体に対してはシャッタ時間を低速にして視認性の高い映像を確保するように構成されている。ただし、シャッタ時間が長いほど（シャッタ速度が低速なほど）、移動被写体を撮像した際の映像歪みや残像が大きくなるという問題がある。
【００１７】
そこで、回転台３０の回転速度を制御部２１で制御する際に、ＣＭＯＳイメージセンサ２３から取得したシャッタ時間の情報を使用している。具体的には、ＣＭＯＳイメージセンサ２３のシャッタ時間が短ければ（シャッタ速度が高速である場合には）、回転台３０の回転速度が高速になっても映像歪みや残像の少ない映像が確保できるため、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサ２３のシャッタ時間をＴｓと示し、回転台３０の回転最大速度をＶｒ＿ｍａｘと示して下式のような相関を規定する。
Ｖｒ＿ｍａｘ  ＝  （Ｋ／Ｔｓ）      ・・・（１）
ただし、Ｋは定数。
【００１８】
式（１）のように、回転最大速度Ｖｒ＿ｍａｘをＣＭＯＳイメージセンサ２３のシャッタ時間Ｔｓに反比例させることで、シャッタ時間Ｔｓが長い（シャッタ速度Ｖｓが低速である）場合には回転台３０の回転速度Ｖｒを抑えることで映像信号１０２の歪み量と残像を低減させることができる。
【００１９】
以下に、実施の形態１の回転台付きビデオカメラの制御動作について説明する。
図２は、実施の形態１の回転台付きビデオカメラの制御を説明するためのフローチャートである。
【００２０】
制御部２１は、前述したように操作部からの指示信号２００に従って、ＣＭＯＳイメージセンサ２３へ撮像指示信号２００ａを送信し、回転台３０へ回転方向と回転速度を指示する回転指示信号２００ｂを送信する（ステップＳＴ１１）。
【００２１】
ＣＭＯＳイメージセンサ２３は、撮像指示信号２００ａに従って撮像を開始すると、撮像信号１０１を信号処理部２５へ送信するとともに、撮像対象の照度に応じて制御されたシャッタ時間２０２を制御部２１へ送信する。制御部２１は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３からシャッタ時間２０２を受信する（ステップＳＴ１２）。
【００２２】
制御部２１は、受信したシャッタ時間２０２とあらかじめ記憶された式（１）に基づいて回転最大速度Ｖｒ＿ｍａｘを算出する（ステップＳＴ１３）と、回転速度が最大回転速度Ｖｒ＿ｍａｘ以下となるように制限する回転速度制御信号２０３を回転台３０へ送信する（ステップＳＴ１４）。回転台３０は回転速度制御信号２０３に基づいて回転速度を最大回転速度Ｖｒ＿ｍａｘ以下にして回転する。
【００２３】
すなわち、操作者からの指示が最大回転速度Ｖｒ＿ｍａｘ以上となっていても、回転速度ＶｒがＶｒ＿ｍａｘ以下に抑制される。また、撮像対象の照度が変化して最大回転速度Ｖｒ＿ｍａｘが変化した際に、回転台３０が新たな最大回転速度Ｖｒ＿ｍａｘ以上で回転している場合、回転速度制御信号２０３により回転速度が新たな最大回転速度Ｖｒ＿ｍａｘ以下に抑制される。
【００２４】
制御部２１は、図示しない操作部から停止指示を受信すると、ＣＯＭＳイメージセンサ２３及び回転台３０の動作を停止させる（ステップＳＴ１５）。
【００２５】
上述のように、実施の形態１によれば、制御部２１が、ＣＭＯＳイメージセンサ２３からシャッタ時間２０２を取得し、取得したシャッタ時間２０２に応じて回転速度制御信号２０３を回転台３０に出力して、回転台３０の回転速度を制御することにより、映像歪みや残像の発生を抑制することができる。
【００２６】
実施の形態２．
実施の形態１では、操作部を介して、操作者から回転台３０の回転方向及び回転速度を指示される構成について説明したが、実施の形態２は、自動運転される回転台付きビデオカメラの形態について説明する。
【００２７】
図３は、実施の形態２に係る回転台付きビデオカメラの機能的な構成を示すブロック図である。図３は、図１の回転台付きビデオカメラからの映像出力を記憶する録画装置２８を設けたものであり、図１と同じ構成については同一の符号を付し、同様の説明については省略する。
【００２８】
本発明の回転台付きビデオカメラが防犯を目的とする監視カメラとして運用される場合には、例えば、決められた２点間を往復する制御プログラム等が予め記憶されており、自動で運用される場合が多い。これは一般的にオートパンないしはオートチルト機能と呼ばれる。
【００２９】
オートパンないしオートチルト機能を用いる際は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３により撮像され、信号処理部２５により演算処理された映像信号を図３に示すような録画装置２８に記憶するようにしている。しかし、自動運用で操作者が不在であり、運用中には映像歪みや残像に起因する映像ぶれの状況確認ができない。
【００３０】
そこで、実施の形態１と同様の構成を採用することで、録画装置２８へ映像歪みや残像のない映像信号１０２を送信するようにしている。
【００３１】
回転台付きビデオカメラは、実施の形態１と同様にビデオカメラ２０、回転台３０から構成されており、ビデオカメラ２０を回転台３０が回転可能に支持している。ビデオカメラ２０は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３、信号処理部２５、制御部２７、録画装置２８及び図示しないレンズ等から構成されており、ＣＭＯＳイメージセンサ２３、信号処理部２５については実施の形態１と同一の構成である。
【００３２】
制御部２７は、操作者から、図示しない操作部を介して入力された自動撮影開始指示、回転台３０の自動回転方向及び自動回転速度、録画装置２８の録画開始指示を含む指示信号２０１と予め記憶されたプログラム等に基づき、ＣＭＯＳイメージセンサ２３と回転台３０と録画装置２８とを自動で動作させるように制御する。
【００３３】
例えば、制御部２７は、操作部から指示信号２０１を受信すると、ＣＭＯＳイメージセンサ２３へ自動撮像指示信号２０１ａを出力してＣＭＯＳイメージセンサ２３に撮像を開始させ、回転台３０へ自動回転指示信号２０１ｂを出力し、所定の間隔で繰り返し変化する回転方向と回転速度とを指示している。制御部２７は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３からシャッタ時間２０２を取得し、取得したシャッタ時間２０２に応じて回転速度制御信号２０３を回転台３０に出力して、回転台３０の回転速度を制御している。また、制御部２７は、録画装置２８へ録画指示信号２０４を出力して録画装置２８に録画を開始させる。
【００３４】
録画装置２８は、制御部２７から録画指示信号２０４を受信すると、ＣＭＯＳイメージセンサ２３で撮像され信号処理部２５で演算処理された映像信号１０２を記憶する。
【００３５】
動作について説明する。
図４は、実施の形態２の回転台付きビデオカメラの動作制御を説明するフローチャートである。
制御部２７は、操作部からの指示信号２０１に従って、ＣＭＯＳイメージセンサ２３へ自動撮像指示信号２０１ａを送信し、回転台３０へ回転方向と回転速度を指示する自動回転指示信号２０１ｂを送信し、録画装置２８に録画指示信号２０４を送信する（ステップＳＴ２１）。
【００３６】
ＣＭＯＳイメージセンサ２３は、自動撮像指示信号２０１ａに従って撮像を開始すると、撮像信号１０１を信号処理部２５へ送信するとともに、撮像対象の照度に応じて制御されたシャッタ時間２０２を制御部２７へ送信する。制御部２７は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３からシャッタ時間２０２を受信する（ステップＳＴ１２）。
【００３７】
制御部２７は、実施の形態１と同様に、受信したシャッタ時間２０２と予め記憶された式（１）に基づいて回転最大速度Ｖｒ＿ｍａｘを算出する（ステップＳＴ１３）と、回転速度が最大回転速度Ｖｒ＿ｍａｘ以下となるように制限する回転速度制御信号２０３を回転台３０へ送信する（ステップＳＴ１４）。回転台３０は回転速度制御信号２０３に基づいて回転速度を最大回転速度Ｖｒ＿ｍａｘ以下にして回転する。
【００３８】
すなわち、自動撮像及び自動回転により、撮像対象の照度が変化して最大回転速度Ｖｒ＿ｍａｘが変化した際に、回転台３０が新たな最大回転速度Ｖｒ＿ｍａｘ以上で回転している場合、回転速度制御信号２０３により回転速度が新たな最大回転速度Ｖｒ＿ｍａｘ以下に抑制される。
【００３９】
ＣＭＯＳイメージセンサ２３から出力された撮像信号１０１を信号処理部２５が受信し、撮像信号１０１に対して演算処理を行い映像信号１０２として出力する。
録画装置２８は、制御部２７からの録画指示信号２０４に従って録画を開始し、信号処理部２５からの映像信号１０２を受信して記憶する。
【００４０】
制御部２９は、操作部から停止指示があった場合（ステップＳＴ２５“ＹＥＳ”）は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３の撮像動作を停止するとともに回転台３０の回転動作を停止する。また、録画装置２８の録画も停止する（ステップＳＴ２６）。
操作部から撮像停止指示がない場合（ステップＳＴ２５“ＮＯ”）は、ステップＳＴ１２からステップＳＴ１４までの動作を繰り返す。
【００４１】
上述のように、実施の形態２によれば、制御部２７が、ＣＭＯＳイメージセンサ２３からシャッタ時間２０２を取得し、取得したシャッタ時間２０２に応じて回転速度制御信号２０３を回転台３０に出力して、回転台３０の回転速度を制御することにより、映像歪みや残像の発生を抑制することができる。その結果、録画装置２８が映像歪みや残像の発生していない映像信号１０２を記憶することができる。
【００４２】
実施の形態３．
実施の形態１では、ＣＭＯＳイメージセンサ２３のシャッタ時間に応じて回転台３０の回転速度を制御する構成について説明したが、実施の形態３は、回転台３０の回転速度を優先して確保した上で、映像歪みや残像を抑制する構成について説明する。
【００４３】
図５は、実施の形態３に係る回転台付きビデオカメラの機能的な構成を示すブロック図である。図５は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３と制御部２９との間の通信を双方向で行うようにしたもので、図１の回転台付きビデオカメラと同じ構成については同一の符号を付し同じ機能については説明を省略する。
【００４４】
制御部２９は、実施の形態１と同様に、図示しない操作部からの指示信号２００を受信すると、ＣＭＯＳイメージセンサ２３へ撮像指示信号２００ａを出力し、回転台３０へ回転方向と回転速度を含む回転指示信号２００ｂを出力する。制御部２９は、ＣＭＯＳイメージセンサ２３からシャッタ時間（シャッタ速度）２０２を取得し、取得したシャッタ時間２０２に応じて回転速度制御信号２０３を回転台３０に出力して、回転台３０の回転速度を制御している。
【００４５】
また、図示しない操作部から回転台３０の回転速度を固定して優先する優先指示信号２０５を受信すると、回転台３０の回転速度を固定し最長シャッタ時間を決める。例えば、優先指示信号２０５で指示された回転台３０の回転速度をＶｒ´、最長シャッタ時間をＴｓ＿ｍａｘと示し、以下の式（２）により算出する。
Ｔｓ＿ｍａｘ  ＝  （Ｋ／Ｖｒ´）      ・・・（２）
ただし、Ｋは定数。
制御部２９は、算出した最長シャッタ時間Ｔｓ＿ｍａｘに基づいて、ＣＭＯＳイメージセンサ２３のシャッタ時間を最長シャッタ時間Ｔｓ＿ｍａｘ以内に制限するようにシャッタ時間制限信号２０６を送信する。
【００４６】
次に動作について説明する。
図６は、実施の形態３の回転台付きビデオカメラの動作を説明するためのフローチャートである。図６において、ステップＳＴ１１からＳＴ１４までは、図１と同様のため説明を省略している。
【００４７】
制御部２９は、ステップＳＴ１４において、回転台３０の回転速度を最大回転速度Ｖｒ＿ｍａｘ以下となるように制御する。次に操作部から優先指示信号２０５を受信するまでステップＳＴ１２からステップＳＴ１４を繰り返し（ステップＳＴ３１“ＮＯ”）、回転速度Ｖｒ´で優先する優先指示信号２０５を受信すると（ステップＳＴ３１“ＹＥＳ”）、回転速度をＶｒ´で固定し、上記の式（２）により回転速度Ｖｒ´に応じた最長シャッタ時間Ｔｓ＿ｍａｘを算出（ステップＳＴ３２）し、算出した最長シャッタ時間Ｔｓ＿ｍａｘ以内になるようにＣＭＯＳイメージセンサ２３のシャッタ時間を制御するシャッタ時間制限信号２０６を送信する（ステップＳＴ３３）。ＣＭＯＳイメージセンサ２３は、シャッタ時間制限信号２０６を受信すると、時間Ｔｓ＿ｍａｘ以内のシャッタ時間で撮像する。
【００４８】
例えば、回転台３０の回転速度が速い場合には、ＣＭＯＳイメージセンサ２３のシャッタ時間をある一定の短時間以内に制限する（すなわち、シャッタ速度をある一定の高速度以上に制限する）ことで映像ぶれを最小限にすることができる。逆に回転速度が遅い場合には、ＣＭＯＳイメージセンサ２３のシャッタ時間を長い時間まで許可する（すなわち、シャッタ速度をある一定の低速度まで許可する）ことにより、映像歪みや残像を許容量にした上で映像の明るさを確保することができる。
【００４９】
上述のように、実施の形態３によれば、制御部２９が、固定した回転速度に応じたシャッタ時間制限信号２０６をＣＭＯＳイメージセンサ２３に出力して、ＣＭＯＳイメージセンサ２３のシャッタ速度を制御することにより、回転台３０の回転速度を優先することができるとともに、映像歪みや残像の発生を抑制することができる。
【００５０】
本発明は、制御部２１が、ＣＭＯＳイメージセンサ２３からシャッタ時間２０２を受信し、シャッタ時間２０２に応じた回転速度で回転台３０を回転させるように構成したことにより、例えばシャッタ時間が長い場合では出力される映像の歪みが大きくなることから回転台３０の回転速度を遅くし（一定以下とし）、視認性の高い映像を提供する。また、シャッタ時間が短い場合は歪みが小さくなる方向であることから、回転台３０の回転速度を優先することで動作の快適性を確保することができる。その結果、特に防犯を目的とする監視カメラシステムに採用されることで、照度を問わず視認性を高めることができ、防犯目的をさらに効果的なものとすることができる。
【符号の説明】
【００５１】
２０  ビデオカメラ、２１，２７，２９  制御部、２３  ＣＭＯＳイメージセンサ（撮像部）、２５  信号処理部、２８  録画装置、３０  回転台、１０１  撮像信号、１０２  映像信号、２００，２０１  指示信号、２００ａ  撮像指示信号、２００ｂ  回転指示信号、２０１ａ  自動撮像指示信号、２０１ｂ  自動回転指示信号、２０２  シャッタ時間、２０３  回転速度制御信号、２０４  録画指示信号、２０５  優先指示信号、２０６  シャッタ時間制限信号。
【図１】
2010252027.tif 000003
【図２】
2010252027.tif 000004
【図３】
2010252027.tif 000005
【図４】
2010252027.tif 000006
【図５】
2010252027.tif 000007
【図６】
2010252027.tif 000008