(57)【要約】【課題】指向性の強いスピーカを用い、撮像装置の、例えば撮像画角の範囲に限定して可聴音による注意喚起を行うことのできる映像監視装置を得ることである。【解決手段】雲台に撮像装置とスピーカを設置した映像監視装置において、超音波帯域に属する搬送波を生成する搬送波生成部と、入力された可聴音信号に搬送波を乗算して変調信号を得る乗算部と、得られた変調信号の搬送波を利用して前記可聴音信号の音響放射特性を制御する音響放射制御器と、超磁歪素子で構成された超音波を生成する超音波振動子を有し、音響放射特性が制御された変調信号を入力して超音波振動子を駆動させることにより可聴音を放射する超指向性スピーカとを備える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視範囲の方角を変えるために回転制御される雲台に撮像装置とスピーカを設置し、当該スピーカから必要に応じて前記方角に注意喚起の可聴音を発するようにした映像監視装置において、
超音波帯域に属する搬送波を生成する搬送波生成部と、
入力された可聴音信号に前記搬送波を乗算して変調信号を得る乗算部と、
得られた変調信号の前記搬送波を利用して前記可聴音信号の音響放射特性を制御する音響放射制御器と、
超磁歪素子で構成された超音波を生成する超音波振動子を有し、前記音響放射特性が制御された変調信号を入力して前記超音波振動子を駆動させることにより可聴音を放射する超指向性スピーカとを備えたことを特徴とする映像監視装置。
【請求項２】
搬送波生成部は、与えられる制御信号に応じて生成する搬送波の周波数を、超指向性スピーカからの前記可聴音の指向角度を変更すべく可変されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の映像監視装置。
【請求項３】
超指向性スピーカは、可聴音を放射する放射中心軸が撮像装置の撮像中心軸とほぼ同一軸となるように設定され、かつ前記可聴音の指向角度が前記撮像装置の撮像画角とほぼ同じ角度になるように搬送波の周波数が設定されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の映像監視装置。
【請求項４】
撮像装置は、与えられる制御信号に応じて撮像画角が可変され、
超指向性スピーカは、可変された撮像画角に同期して可聴音の指向角度が設定されるように制御されることを特徴とする請求項３記載の映像監視装置。
【請求項５】
超指向性スピーカは、平面上に複数個の超音波振動子を配列した構成を有することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の映像監視装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は監視を目的にした撮像装置にスピーカを備えさせた映像監視装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
撮像装置にスピーカを付属させた映像監視装置としては、一般に普及しているインタホンがあるが、監視側と被監視側とを電話回線やケーブルを介して遠隔的に結び撮像装置に付属させたスピーカから音声を出力するようにした防犯用の映像監視装置がある（例えば、特許文献１、特許文献２を参照）。また、このような防犯用の映像監視装置に適用できる構造で、撮像装置の動きをリモート制御する雲台に撮像装置と照明装置またはスピーカを取り付けたＴＶカメラリモート制御雲台装置がある（例えば、特許文献３を参照）。
図５は上記特許文献３の内容に匹敵する従来の映像監視装置の監視側の外観構造を示す３面図であり、図６は同装置の監視側と被監視側を含むシステム構成を示すブロック図である。
図５に示されるように、スピーカ１と撮像装置２が雲台３の上部に設置されている。撮像装置２は、撮像画角を変化できるズームレンズ２ａとカメラ本体２ｂで構成されている。
図６において、監視側には、撮像装置２の映像を見るための映像モニタ４、注意喚起のための音声を入力するマイク５、監視範囲を変えるために雲台３を遠隔で回転制御するため制御信号を出力する操作盤７を備えている。また、操作盤７は、レンズ２ｂの撮像画角を変更する制御信号を出力できるように構成されている。被監視側では、撮像装置２とスピーカ１のほかに、マイク５からの可聴音信号を増幅するための音声信号増幅器６を備えている。
【０００３】
従来の監視を目的にした撮像装置２にスピーカ１を取り付けた構成は、監視側にある映像モニタ４を用いて、被監視側の撮像装置２で取り込んだ映像を遠隔的に監視するものである。場合によっては、被監視側のマイク５に音声を入カし、被監視側のスピーカ１より注意喚起する可聴音を発するようにしている。ここで、スピーカ１としては、ダイナミックスピーカが用いられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−２５１５８２号公報（図１）
【特許文献２】
特開２００１−４５１８５号公報（図１）
【特許文献３】
特開平１１−８７８２号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の映像監視装置は、以上のように構成されているが、用いられているスピーカは指向性が広いダイナミックスピーカである。そのためスピーカから放出される注意喚起の可聴音は広範囲に放射されることになり、特定の範囲にだけ聞こえるように指向性をもたせることは困難であった。例えば、撮像装置の画角範囲以外にも喚起音が放射されることで、それが不必要な範囲にまで聞こえてしまうことで迷惑をかけるという問題を生じていた。また、ズームレンズにより撮像画角を変えた場合、それに沿ってスピーカの音放射の指向角度を変更することなどは不可能であるという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、指向性の強いスピーカを用い、撮像装置の、例えば撮像画角の範囲に限定して可聴音による注意喚起を行うことのできる映像監視装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る映像監視装置は、監視範囲の方角を変えるために回転制御される雲台に撮像装置とスピーカを設置し、当該スピーカから必要に応じて前記方角に注意喚起の可聴音を発するようにした映像監視装置において、超音波帯域に属する搬送波を生成する搬送波生成部と、入力された可聴音信号に搬送波を乗算して変調信号を得る乗算部と、得られた変調信号の搬送波を利用して前記可聴音信号の音響放射特性を制御する音響放射制御器と、超磁歪素子で構成された超音波を生成する超音波振動子を有し、音響放射特性が制御された変調信号を入力して超音波振動子を駆動させることにより可聴音を放射する超指向性スピーカとを備えたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による映像監視装置の被監視側の外観構造を示す３面図である。図において、スピーカ１１と撮像装置１２が遠隔制御により回転制御される雲台１３の上部に設置されている。撮像装置１２は、撮像画角を可変できるズームレンズ１２ａとカメラ本体１２ｂで構成されている。このズームレンズ１２ａの撮像画角の可変制御は、一般のカメラやビデオカメラで行っていると同様な電動式手段を用い、遠隔的に与えられる制御信号によって行われる。ここで、スピーカ１１は、後述するようにパラメトリック作用によって可聴音を生成する超指向性スピーカを構成している。
【０００９】
図２はこの発明の実施の形態１による映像監視装置のシステム構成を示すブロック図である。図において監視側には、撮像装置１２の映像を見るための映像モニタ１４、注意喚起音声を入力するためのマイク１５、マイク１５からの音声信号で搬送波を変調する変調器１７、監視範囲の方角を変えるために雲台１３を遠隔で回転制御するための制御信号を出力する操作盤１８を備えている。また、操作盤１８は、レンズ１２ａの撮像画角を変更する制御信号および変調器１７の搬送波周波数を可変制御する制御信号を出力できるように構成されている。被監視側では、撮像装置１２とスピーカ１１のほかに、マイク１５からの可聴音信号を増幅するための音声信号増幅器１６を備えている。
【００１０】
図３はこの発明の実施の形態１に係る音声系回路構成を示すブロック図である。
スピーカ１１は、後述する構造の超音波振動子１１ａが複数個平面上に配列された構成を持ち、例えば図３に示すように変調器１７を含む回路によって有限振幅超音波の非線形現象を利用した所謂パラメトリックスピーカ（超指向性スピーカ）として動作する。パラメトリックスピーカは、同口径の通常のスピーカに比べて鋭い指向性を持つ。これは、超音波ビーム内に発生する仮想音源が縦型アレーを形成することに起因するもので、超音波振動子１１ａの口径が小さいほど指向性の違いが顕著となる。なお、スピーカ１１は、超指向性スピーカとして、９個の超音波振動子１１ａからなる配置構成について示しているが、その数は限定されるものではない。
【００１１】
スピーカ１１に電気信号を与えるために、マイク１５、変調器１７および増幅器１６を備えている。変調器１７は、搬送波生成部１７ａ、乗算器１７ｂおよび音響放射制御器１７ｃで構成されている。搬送波生成部１７ａは、超音波帯域に属する搬送波を生成する手段である。乗算器１７ｂは、マイク１５からの可聴音声号と搬送波生成部１７ａが生成した搬送波を乗算し変調信号を得る手段である。音響放射制御器１７ｃは、変調信号の搬送波を利用して可聴音号の音響放射特性を制御する手段である。
【００１２】
図４はこの発明の実施の形態１に係る超指向性スピーカを構成する超音波振動子の構造を示す断面図である。
超音波振動子１１ａは、前面（図４では上面）に超音波を放射する平板状の振動板１９を備えている。振動板１９には、そこで生じる共振モードの接線を駆動するように円錐状のカプラ２０の一端が接続されている。カプラ２０の他端は超磁歪素子２１に固定されている。超磁歪素子２１の外周にはコイル２２が配置されており、コイル２２のリード線は電気信号供給用端子２３に接続されている。超磁歪素子２１の両端には磁気ヨーク２４が配置されている。バネ２５が、超磁歪素子２１を圧縮するために、超磁歪素子２１の中央貫通孔を介して非磁性体のケース２６で支持されている。
【００１３】
超磁歪素子２１は、磁気モーメントの大きいランタノイド元素Ｒの１種または２種以上と鉄属元素Ｔ（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）の１種または２種以上で構成されるラーベス型の立方晶（ＲＴ２）素材で成る。超磁歪素子２１には、添加元素としてＢ，Ｎ，Ｃ，Ｆ，Ｐ，Ｓ，Ｃｌ，Ｓｅ，Ａｓ，Ｓｉ，Ｓｂ，Ｔｅ，Ｉ，Ｂｉ，Ｐｏ，Ａｔ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔ１の中から１種または２種以上を加えるようにしても良い。
【００１４】
スピーカ１１を駆動する電気信号は、電気信号用供給端子２３に入カされ、配置展開された超音波振動子１１ａのコイル２２に与えられる。コイル２２はこの電気信号に見合った磁界を発生する。その結果、超磁歪素子２１は軸変位（振動）する。超磁歪素子２１の振動は、カプラ２０を介し平板状の振動板１９を駆動し、この振動板１９の振動が音に変換されて放射される。このとき、カプラ２０は振動板１９に生じる共振モードの接線を駆動するため、振動板１９は不要な共振を生じることなく広い範囲に渡り超音波再生帯域を得る。ここでは、振動板として正方形状のものを使用しているが、円形等の形状を用いてもよい。
【００１５】
次に、超指向性スピーカを駆動する回路動作について説明する。
マイク１５からの可聴音声信号が変調器１７に入力されると、乗算器１７ｂは、搬送波生成部１７ａが生成した超音波帯域に属する搬送波を可聴音声信号で振幅変調し、その変調信号を音響放射制御器１７ｃに与える。音響放射制御器１７ｃでは、搬送波を利用して可聴音号の音響放射特性が制御され、その出力は増幅器１６に入力される。増幅器１６は、変調器１７の出力信号を増幅してスピーカ１１へ与える。結果として、スピーカ１１は、超音波振動子１１ａから高レベルの超音波を放射するパラメトリックスピーカとして動作する。すなわち、スピーカ１１から再生される高レベル超音波の非線形現象により、可聴音帯域の音波が生成される。さらに、振動板１９の共振モードの接線を駆動することで、振動板１９は共振を生じることなく広い範囲の超音波再生帯域が得られる。
【００１６】
操作盤１８からは変調器１７の搬送波生成部１７ａに制御信号が与えられるようになっているが、この制御信号に応じて搬送波生成部１７ａで生成される搬送波周波数が可変される。このことにより、スピーカ１１から放射する可聴音の指向角度を変更することができる。その場合の角度は、概略次式で表せる。
γ１／２＝ｓｉｎ−１（２．２１６／ｋａ）          （１）
ここで、γ１／２は半減角度（−６ｄＢにおける半角）、ｋは波数（２π当たりの波数）、ａは振動板半径である。
【００１７】
ここで、撮像装置１２の撮像中心軸と可聴音を放出するスピーカ１１の放射中心軸をほぼ同一軸になるように設定しておく。また、撮像装置１２の撮像画角と、可聴音の中心軸の音圧レベルが一６ｄＢ低下するときのスピーカ１１の指向角度とをほぼ同じ角度になるようにしておく。この後者の設定制御は、ズームレンズ１２ａの撮像画角を可変する制御信号と搬送波生成部１７ａの搬送波周波数を可変する制御信号とを関連付け、撮像画角およびスピーカ１１の指向角度の制御を同期させることにより行う。
【００１８】
以上の映像監視装置における全体動作について説明すると、監視側にある映像モニタ１４により被監視側に設置した撮像装置１２で撮像した映像を監視する。場合によっては、監視側のマイク１５によって被監視側のスピーカ１１から可聴音による注意喚起を行う。このとき、スピーカ１１から放射される可聴音が聞こえる範囲は、中心軸音圧レベルに比較し−６ｄＢ低下とするときの指向角度が撮像装置１２の撮像画角、つまり映像モニタ１４で監視している範囲とほぼ同じになる。したがって、映像モニタ１４で監視している範囲に限定して可聴音による注意喚起を行うことができる。
【００１９】
スピーカ（超指向性スピーカ）１１として、約５ｃｍの略正方形形状平板振動板を持つ超音波振動子１１ａを９個用いて構成したものは、搬送波周波数４０ｋＨのとき、約２０度の指向角度を得ることができた。さらに、操作盤１８から撮像装置１２の撮像画角およびスピーカ１１の指向角度を同期して制御する構成としていることにより、監視側の操作盤１８により雲台１３を任意方向に回転させて監視地点を変え、かつ、撮像画角も変えながら、映像モニタ１４で監視している範囲に対して指向性を持たせた注意喚起を行うことができた。
【００２０】
以上のように、この実施の形態１によれば、乗算器１７ｂにおいて、マイク１５から入力された可聴音信号に、搬送波生成部１７ａにより生成した超音波帯域に属する搬送波を乗算して変調信号を得、音響放射制御器１７ｃで、その変調信号の搬送波を利用して可聴音信号の音響放射特性を制御し、超磁歪素子で構成された超音波を生成する超音波振動子１１ａを有する超指向性スピーカ１１に対して、音響放射特性が制御された変調信号を入力して超音波振動子１１ａを駆動させることにより可聴音を放射するようにしたので、従来のスピーカ付き撮像装置により放射される可聴音に比べて、監視範囲外への音声漏れを解消できる効果が得られる。
【００２１】
また、搬送波生成部１７ａにおいて、操作盤１８から与えられる制御信号に応じて生成する搬送波の周波数を、超指向性スピーカ１１からの可聴音の指向角度を変更すべく可変されるようにしているので、必要に応じて注意喚起のための可聴音の放射範囲の絞込みを行える効果が得られる。さらに、超指向性スピーカ１１は、可聴音を放射する放射中心軸が撮像装置１２の撮像中心軸とほぼ同一軸となるように設定され、かつ可聴音の指向角度が撮像画角とほぼ同じ角度になるように搬送波の周波数が設定されるようにしたことで、撮像装置１２の撮像範囲と一致させた可聴音の放射範囲を得ることができ、モニタ１４の映像範囲での注意喚起を行える効果が得られる。さらに、また、撮像装置１２は、操作盤１８から与えられる制御信号に応じて撮像画角が可変されるようになっており、超指向性スピーカ１１が、可変された撮像画角に同期して可聴音の指向角度を変更設定できるように制御されることで、撮像画角の変更に応じて可聴音の放射範囲の絞込みを自動的に行える効果が得られる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、監視範囲の方角を変えるために回転制御される雲台に撮像装置とスピーカを設置し、当該スピーカから必要に応じて前記方角に注意喚起の可聴音を発するようにした映像監視装置において、超音波帯域に属する搬送波を生成する搬送波生成部と、入力された可聴音信号に搬送波を乗算して変調信号を得る乗算部と、得られた変調信号の搬送波を利用して前記可聴音信号の音響放射特性を制御する音響放射制御器と、超磁歪素子で構成された超音波を生成する超音波振動子を有し、音響放射特性が制御された変調信号を入力して超音波振動子を駆動させることにより可聴音を放射する超指向性スピーカとを備えるように構成したので、撮像装置の撮像画角で決まる監視範囲に対してのみ重点的に注意喚起の可聴音を発することを可能にし、監視範囲外への不要な音を与えるのを防止する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による映像監視装置の被監視側の外観構造を示す３面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による映像監視装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る音声系回路の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る超指向性スピーカを構成する超音波振動子の構造を示す断面図である。
【図５】従来の映像監視装置の被監視側の外観構造を示す３面図である。
【図６】従来の映像監視装置のシステム構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１  超指向性スピーカ、１１ａ  超音波振動子、１２  撮像装置、１２ａ  ズームレンズ、１２ｂ  カメラ本体、１３  雲台、１４  映像モニタ、１５  マイク、１６  増幅器、１７  変調器、１７ａ  搬送波生成部、１７ｂ  乗算器、１７ｃ  音響放射制御器、１８  雲台操作盤、１９  振動板、２０  カプラ、２１  超磁歪素子、２２  コイル、２３  電気信号供給用端子、２４  磁気ヨーク、２５  バネ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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