(57)【要約】【課題】アクチュエータ周辺に温度センサを取り付け、当該温度センサの測定結果に基づいて、アクチュエータが共振するようアクチュエータの駆動周波数を制御することにより、外気の温度変化に影響されることなく、最適なフィルタ切替速度を得ることが可能な撮像装置を提供する。【解決手段】撮像素子と、撮像素子から入力された撮像信号を処理する撮像信号処理部と、撮像素子への特定の波長の光をカットする複数のフィルタと、複数のフィルタの切り替えを行うべく複数のフィルタを駆動するアクチュエータと、アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御手段と、アクチュエータの周辺温度を検出する温度センサと、を備え、アクチュエータ制御手段は、温度センサにより測定したアクチュエータの周辺温度に基づいてアクチュエータを駆動制御することを特徴とする撮像装置。【選択図】図１
2015082687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子から入力された撮像信号を処理する撮像信号処理部と、
前記撮像素子への特定の波長の光をカットする複数のフィルタと、
前記複数のフィルタの切り替えを行うべく前記複数のフィルタを駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御手段と、
前記アクチュエータの周辺温度を検出する温度センサと、
を備え、
前記アクチュエータ制御手段は、前記温度センサにより測定した前記アクチュエータの周辺温度に基づいて前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、前記アクチュエータが圧電素子であって、前記アクチュエータ制御手段は、測定した前記アクチュエータの周辺温度に基づいて前記アクチュエータの駆動周波数を変更することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の撮像装置において、前記アクチュエータ制御手段は、前記アクチュエータの周辺温度に対する最適な駆動周波数の関係を登録したテーブルを有し、前記テーブルに基づいて前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
特定の波長の光をカットする複数のフィルタと、
前記複数のフィルタの切り替えを行うべく前記複数のフィルタを駆動するアクチュエータと、
前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御手段と、
前記アクチュエータの周辺温度を検出する温度センサと、
を備え、
前記アクチュエータ制御手段は、前記温度センサにより測定した前記アクチュエータの周辺温度に基づいて前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とするフィルタ切替装置。
【請求項５】
請求項４に記載のフィルタ切替装置において、前記アクチュエータが圧電素子であって、前記アクチュエータ制御手段は、測定した前記アクチュエータの周辺温度に基づいて前記アクチュエータの駆動周波数を変更することを特徴とするフィルタ切替装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載のフィルタ切替装置において、前記アクチュエータ制御手段は、前記アクチュエータの周辺温度に対する最適な駆動周波数の関係を登録したテーブルを有し、前記テーブルに基づいて前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とするフィルタ切替装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境条件に合わせアクチュエータで光学フィルタを切り替えるフィルタ切替機構を備えた撮像装置に係り、特に、周辺温度に応じた最適なフィルタ切替速度が得られる撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、撮像装置１内部の制御部１１は、ナビゲーション装置２２が提供する時刻情報や位置情報、ヘッドライト２５の動作状態、照度センサ２６による測定結果から、周囲が明るいか否か（日中か夜間か、トンネル内や高架下を走行中であるか否か、など）を判断し、そして、判断結果に基づいてアクチュエータ１２を制御して撮像素子１４に対するフィルタの装着状態を変更し、周囲が明るい場合には可視光を、周囲が暗い場合には近赤外光を選択的に撮影させることが開示されている。
【０００３】
また、特許文献１の段落［０００１］には、「この発明は、車載撮影手段による撮影を制御する撮影制御装置に関し、特に画像認識用に画質を向上した撮影制御装置に関する。」との記載がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１５８８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された撮像装置では、撮像素子に対するフィルタの装着状態を変更するのにアクチュエータを使用している。このような従来のアクチュエータを使用したフィルタ切替機構では、例えば、圧電素子を利用したアクチュエータを使用する場合、アクチュエータの駆動周波数を常温で最も早く動作する周波数（共振周波数）に設定するようにしていた。
しかし、このような圧電素子を利用したアクチュエータの特性として、アクチュエータの周辺温度によってアクチュエータの共振周波数が変動するため、撮像装置の周囲の温度が変化すると、撮像装置に内蔵されたアクチュエータの周辺温度も変化することから、アクチュエータの動作速度が変化し、結果としてフィルタの切替速度が遅くなっていた。
例えば、常温であれば１秒で動作可能なアクチュエータによる移動ストロークであっても、低温や高温では１秒以上かかってしまう。そのため温度によってフィルタの切替速度が変化してもフィルタの切替動作が可能なように、動作時間に十分な余裕をもった設定になっていた。よって、フィルタ切替動作が完了しても、アクチュエータ自身の動作（振動）が継続することがあるため、無駄な電力を消費することがあった。また、周辺温度によってフィルタ切替速度が異なるため、撮像装置としての製品品質が安定し難く、また、使用温度範囲が広くなると共振周波数から外れてしまい、時間内に動作しないこともあった。
【０００６】
また、一般的に、監視目的の撮像装置は屋外で使用されることが多いため、製品仕様温度範囲は−２０℃〜５０℃など幅広い温度範囲になっている。そのため、アクチュエータ周辺の温度も外気温度によって変化するため、アクチュエータの駆動周波数に対して共振周波数がずれ、動作にばらつきが発生したり、動作しない場合もでてくる。
【０００７】
本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、アクチュエータ周辺に温度センサを取り付け、当該温度センサの測定結果に基づいて、アクチュエータが共振するようアクチュエータの駆動周波数を制御することにより、外気の温度変化に影響されることなく、最適なフィルタ切替速度を得ることが可能な撮像装置を提供することを目的とする。
また、外気の温度変化による影響が少なくなるため、製品仕様での使用温度範囲を幅広く設定することが可能な撮像装置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】
上記目的を達成するための本発明に係る撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子から入力された撮像信号を処理する撮像信号処理部と、前記撮像素子への特定の波長の光をカットする複数のフィルタと、前記複数のフィルタの切り替えを行うべく前記複数のフィルタを駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御手段と、前記アクチュエータの周辺温度を検出する温度センサと、を備え、前記アクチュエータ制御手段は、前記温度センサにより測定した前記アクチュエータの周辺温度に基づいて前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するための本発明に係る撮像装置は、上記した撮像装置において、前記アクチュエータが圧電素子であって、前記アクチュエータ制御手段は、測定した前記アクチュエータの周辺温度に基づいて前記アクチュエータの駆動周波数を変更することを特徴とする。
【００１０】
また、上記目的を達成するための本発明に係る撮像装置は、上記した撮像装置において、前記アクチュエータ制御手段は、前記アクチュエータの周辺温度に対する最適な駆動周波数の関係を登録したテーブルを有し、前記テーブルに基づいて前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とする。
【００１１】
また、上記目的を達成するための本発明に係るフィルタ切替装置は、特定の波長の光をカットする複数のフィルタと、前記複数のフィルタの切り替えを行うべく前記複数のフィルタを駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動制御するアクチュエータ制御手段と、前記アクチュエータの周辺温度を検出する温度センサと、を備え、前記アクチュエータ制御手段は、前記温度センサにより測定した前記アクチュエータの周辺温度に基づいて前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とする。
【００１２】
また、上記目的を達成するための本発明に係るフィルタ切替装置は、上記したフィルタ切替装置において、前記アクチュエータが圧電素子であって、前記アクチュエータ制御手段は、測定した前記アクチュエータの周辺温度に基づいて前記アクチュエータの駆動周波数を変更することを特徴とする。
【００１３】
また、上記目的を達成するための本発明に係るフィルタ切替装置は、上記したフィルタ切替装置において、前記アクチュエータ制御手段は、前記アクチュエータの周辺温度に対する最適な駆動周波数の関係を登録したテーブルを有し、前記テーブルに基づいて前記アクチュエータを駆動制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、アクチュエータ周辺に温度センサを取り付け、当該温度センサの測定結果に基づいて、アクチュエータが共振するようアクチュエータの駆動周波数を制御することにより、外気の温度変化に影響されることなく、最適なフィルタ切替速度を得ることができる。
また、外気の温度変化による影響が少なくなるため、製品仕様での使用温度範囲を幅広く設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態１に係る撮像装置の一例を示す機能構成ブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る撮像装置の概観の一例を示す前方斜視図であって、（ａ）は前方斜視図、（ｂ）は左右方向中央で前後方向の鉛直面に沿って切断した場合の断面図を示す。
【図３】図２（ｂ）に示す切断面の右側面図である。
【図４】本発明の実施形態１に係る撮像装置のフィルタ切替ユニット１０３の詳細を説明するための図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は前方斜視図、（ｃ）はフィルタ切替前の状態を示す背面図、（ｄ）フィルタ切替後の状態を示す背面図である。
【図５】アクチュエータの駆動周波数及び周辺温度でのフィルタ切替速度を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜実施形態１＞
［撮像装置１の構成］
以下、本発明の実施形態１に係る撮像装置について、図１〜３を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態１に係る撮像装置の一例を示す機能構成ブロック図である。図２は、本発明の実施形態１に係る撮像装置の概観の一例を示す前方斜視図であって、（ａ）は前方斜視図、（ｂ）は左右方向中央で前後方向の鉛直面に沿って切断した場合の断面図を示す。また、図３は、図２（ｂ）に示す切断面の右側面図である。
本発明の実施形態１に係る撮像装置は、昼夜等の条件の違いによって特定の波長の光を遮断して最適な画像を撮像するために、光学フィルタを切り替えるフィルタ切替機構を備えた撮像装置において、フィルタの切り替えにアクチュエータ（圧電素子）を使用する際に、アクチュエータの周辺温度によってアクチュエータの共振周波数が変動し、フィルタの切替速度が変化してしまうという課題を解決するために、アクチュエータの周辺温度に基づいて、アクチュエータが共振するようアクチュエータの駆動周波数を制御することにより、撮像装置の周囲の温度変化に影響されることなく、常に最適な速度でフィルタの切替動作を行うことが可能となる。また、外気の温度変化による影響が少なくなるため、製品仕様での使用温度範囲を幅広く設定することができる。
【００１７】
本発明の実施形態１に係る撮像装置１は、図１に示すように、アクチュエータ制御手段１１ａと駆動周波数設定テーブル１１ｂと図示しない映像信号処理部１１ｃを有する制御部１１と、アクチュエータ１２と、フィルタ１３と、撮像素子１４と、温度センサ１５と、メモリ１６と、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）１７とを含んで構成されている。
撮像素子１４は、入射した光を電気信号に変換して制御部１１に出力する素子である。
フィルタ１３は、例えば、昼夜等の条件の違いによって特定の波長の光を遮断するために、撮像素子１４に入射する光の波長を選択する処理を行う。また、フィルタ１３は、アクチュエータ１２によって駆動され、その制御内容は制御部１１のアクチュエータ制御手段１１ａが設定する。また、フィルタ１３の一つは、例えば、ＩＲカットフィルタである。
制御部１１は、撮像素子１４から入力された映像信号を図示しない映像信号処理部１１ｃで処理し、処理結果をメモリ１６に記憶したり、また、メモリ１６に記憶した映像信号を読み出して、外部インターフェース（Ｉ／Ｆ）１７を介して他の記録装置やサーバに送信したりする。また、制御部１１では、アクチュエータ１２の周辺に取り付けた温度センサ１５から入力された温度情報により、アクチュエータ制御手段１１ａが駆動周波数設定テーブル１１ｂに基づいてアクチュエータ１２の駆動周波数を制御する。
尚、アクチュエータ１２はフィルタ１３の状態を切り替えるためのフィルタ切替機構であり、温度センサ１５は、撮像装置１（アクチュエータ１２）の周辺温度を検出して制御部１１へ出力するためのものである。
なお、図５は、アクチュエータの駆動周波数及び周辺温度でのフィルタ切替速度を示す表であり、灰色で網掛けした箇所が共振時を示している。つまり、図５の灰色網掛け箇所は、各周辺温度においてフィルタ切替速度が最も速い値であり、フィルタ切替を最も迅速に行うことができる最適な駆動周波数での値である。
従って、制御部１１の駆動周波数設定テーブル１１ｂは、図５の表の周辺温度と共振時の駆動周波数の関係を基にして作成される。
【００１８】
次に、本発明の実施形態１に係る撮像装置のハードウェア構成について、図２及び図３を参照して説明する。
本発明の実施形態１に係る撮像装置１は、図２及び図３に示すように、筐体１０１内に、制御基板１０２と、フィルタ切替ユニット１０３とが搭載されている。
制御基板１０２には、前方中央に撮像素子１４が、また、後方下部に温度センサ１５が実装されている。
フィルタ切替ユニット１０３は、撮像素子１４の前方に配置された２種類のフィルタ１３をアクチュエータ１２によって上下方向に移動させて切替動作を行う。
【００１９】
次に、フィルタ切替ユニット１０３の詳細について、図４を参照して説明する。
図４は、本発明の実施形態１に係る撮像装置のフィルタ切替ユニット１０３の詳細を説明するための図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は前方斜視図、（ｃ）はフィルタ切替前の状態を示す背面図、（ｄ）フィルタ切替後の状態を示す背面図である。
図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、フィルタ切替ユニット１０３には、撮像素子１４と対向する位置の前面側に開口部１０３ａが設けてあり、図４の（ｃ）及び（ｄ）に示すアクチュエータ１２によるフィルタ１３の切替動作前後で、上下のフィルタ１３の位置が開口部１０３ａとそれぞれ一致するようになっている。
【００２０】
次に、本発明の実施形態１に係る撮像装置でのフィルタ切替動作について、図１及び図４を参照して説明する。
撮像装置１では、フィルタ１３を移動させる際、フィルタ切替ユニット１０３のアクチュエータ１２に所定の駆動周波数を与えてフィルタ１３を移動させる。
撮像装置１では、制御基板１０２に実装された温度センサ１５によって、フィルタ切替ユニット１０３の周辺温度、特に、アクチュエータ１２の周辺温度を測定している。
撮像装置１本体の周辺温度が変化した場合、撮像装置１内部の温度も変化するため、制御基板１０２に実装された温度センサ１５の測定温度も変化する。アクチュエータ１２周辺の温度に応じてアクチュエータ１２の共振周波数は変動するため、予めアクチュエータ１２の周辺温度とアクチュエータ１２の駆動周波数及び共振周波数とのデータを測定しておき（図５参照）、周辺温度に対する共振時の駆動周波数を駆動周波数設定テーブル１１ｂに登録しておく。
【００２１】
図５に示すように、例えば、アクチュエータ１２の周辺温度が２０℃の時にはアクチュエータ１２の駆動周波数を４７ｋＨｚ、５℃の時には４８ｋＨｚ、また、３０℃の時には４６ｋＨｚと設定することで、撮像装置１は、アクチュエータ１２によって、各温度で最適なフィルタ切替速度でフィルタ１３を動作させることが可能となる。撮像装置１の使用温度範囲を広げたい場合には、アクチュエータ１２周辺の各温度でのアクチュエータ１２の共振周波数を予め測定し、アクチュエータ１２の周辺温度に対する共振時の駆動周波数をアクチュエータ１２に設定すれば良い。
【００２２】
また、温度センサ１５を内蔵しない場合には、個体差によるアクチュエータ１２による共振周波数のばらつきを想定し、駆動周波数を一定ではなく、例えば、２０℃の時には駆動周波数を駆動時間内に４６ｋＨｚ→４７ｋＨｚ→４８ｋＨｚと幅をもたせて変化させることで、アクチュエータ１２部品単体のばらつきによるフィルタ切替速度の低下を抑えることが可能となる。
これにより、４６ｋＨｚ、４７ｋＨｚ、４８ｋＨｚのいずれかの駆動周波数の中に最適な駆動周波数があれば速度が低下せずに駆動することができる。また、本発明では４６ｋＨｚ、４７ｋＨｚ、４８ｋＨｚの３つの駆動周波数を駆動時間内に切り替えているが、駆動周波数の数は２つでもよいし、４つ又は５つでもよく、周辺温度等の条件によって設定する駆動周波数の数を変えることが可能である。
【００２３】
以上説明したように、本発明の実施形態１に係る撮像装置によれば、アクチュエータ周辺に温度センサを取り付け、当該温度センサの測定結果に基づいて、アクチュエータが共振するようアクチュエータの駆動周波数を制御することにより、外気の温度変化に影響されることなく、安定して最適なフィルタ切替速度を得ることができる。
また、外気の温度変化による影響が少なくなるため、製品仕様での使用温度範囲を幅広く設定することができる。
【００２４】
要するに本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【００２５】
また、本発明の好ましい実施形態は、光学フィルタを切り替えるフィルタ切り替え機構を備える監視カメラであって、あらかじめ前記フィルタ切り替え機構の圧電素子周辺温度に対する駆動周波数を設定しておき、リアルタイムで前記圧電素子の周辺温度を測定する温度センサによって測定された温度に対し、予め設定されている前記駆動周波数に基づいて前記フィルタ切り替え機構の操作を行う監視カメラについての発明である。本発明により、温度の変化によってアクチュエータ（圧電素子）の駆動周波数を適切に変更することができ、監視カメラの外気の温度変化に依存せず、常に設定された適切な駆動周波数での動作を可能とする。これにより、フィルタ切り替え速度の安定及び駆動時間の短縮が可能となる。また、温度によって駆動周波数を変更できるため、フィルタ切り替え機構を幅広い温度範囲で使用可能となる。
さらに、上記発明の別の実施形態は、あらかじめ設定された前記フィルタ切り替え機構の圧電素子周辺温度に対する前記駆動周波数は、フィルタ切り替え機構の速度が最も速くなる周波数としてもよい。
【００２６】
また、本発明の好ましい他の実施形態は、光学フィルタを切り替えるフィルタ切り替え機構を備える監視カメラであって、あらかじめ前記フィルタ切り替え機構の圧電素子周辺温度に対する駆動周波数を複数設定しておき、温度に対して予め設定されている複数の前記駆動周波数に基づいてフィルタ切り替え機構の操作を行う監視カメラについての発明である。本発明により、ある温度に対する最適と予想される駆動周波数をあらかじめ複数設定することにより、設定されたいずれかの駆動周波数が最適な駆動周波数であるため、１つの駆動周波数を設定した場合よりも圧電素子の共振周波数のばらつきによるフィルタ切り替え機構の速度の低下を防止することができる。これは、温度センサを搭載しない場合にも効果的である。
【００２７】
また、本発明の好ましい他の実施形態は、光学フィルタを切り替えるフィルタ切り替え方法であって、あらかじめ前記フィルタ切り替え機構の圧電素子周辺温度に対する駆動周波数を設定し、リアルタイムで前記圧電素子の周辺温度を測定する温度センサによって温度を測定し、測定された前記温度に対して予め設定されている駆動周波数に基づいてフィルタ切り替え機構の操作を行うフィルタ切り替え方法の発明である。
【符号の説明】
【００２８】
１：撮像装置、１１：制御部、１１ａ：アクチュエータ制御手段、１１ｂ：駆動周波数設定テーブル、１１ｃ：映像信号処理部、１２：アクチュエータ、１３：フィルタ、１４：撮像素子、１５：温度センサ、１６：メモリ、１７：外部インターフェース、１０１：筐体、１０２：制御基板、１０３：フィルタ切替ユニット、１０３ａ：開口部。
【図１】
2015082687.tif 000003
【図２】
2015082687.tif 000004
【図３】
2015082687.tif 000005
【図４】
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【図５】
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