(57)【要約】【課題】特別な機構を必要とせず、簡易な方法でハウジング内部に異物があるかどうかを知ることを可能にした監視カメラを提供すること。【解決手段】カメラシステムと、前記カメラシステムを保護するためのハウジング構造を有した撮像装置において、前記ハウジング構造は透光性の撮像窓を有しており、前記カメラシステムはフォーカス調節手段と、被写界深度を浅く設定する被写界深度設定変更手段と、フォーカスした被写体位置までの距離を測定するフォーカス距離測定手段と、前記透光性の撮像窓の外面位置までの距離を記憶する記憶手段と、前記記憶手段によって記憶された外面位置までの距離と前記フォーカス距離測定手段によって測定された距離を比較する比較手段と、外部と通信をおこなう通信手段を備えており、前記比較手段の結果に応じて、前記通信手段を用いてユーザーに通知することを特徴とした撮像装置。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カメラシステムと、前記カメラシステムを保護するためのハウジング構造を有した撮像装置において、前記ハウジング構造は透光性の撮像窓を有しており、また前記カメラシステムはフォーカス調節手段と、被写界深度を浅く設定する被写界深度設定変更手段と、フォーカスした被写体位置までの距離を測定するフォーカス距離測定手段と、前記透光性の撮像窓の外面位置までの距離を記憶する記憶手段と、前記記憶手段によって記憶された外面位置までの距離と前記フォーカス距離測定手段によって測定された距離を比較する比較手段と、外部と通信をおこなう通信手段を備えており、前記比較手段の結果に応じて、前記通信手段を用いてユーザーに通知することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記比較手段の結果が、前記記憶手段に記憶された外面位置までの距離よりも前記フォーカス距離測定手段によって測定された距離のほうが短い、となるときに前記通信手段を用いてユーザーに通知することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記記憶手段に記憶される前記透光性の撮像窓の外面位置までの距離は、前記フォーカス距離測定手段によって測定されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記透光性の撮像窓の外面位置までの距離はあらかじめ前記記憶手段に数種類記憶されており、使用時にユーザーによって適切な種類が選択されるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記記憶手段は、さらに前記比較手段の結果が前記記憶手段に記憶された外面位置までの距離よりも前記フォーカス距離測定手段によって測定された距離のほうが短い、となった回数を記録し、前記回数に応じて前記通信手段を用いてユーザーに通知することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記カメラシステムは、さらに撮像対象の大きさを検出する検出手段を有し、前記検出手段の結果に応じて前記通信手段を用いてユーザーに通知することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記被写界深度設定変更手段は絞りの開放を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は監視カメラに関し、特にハウジング構造を備えた監視カメラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、監視カメラの保護あるいは監視カメラの存在による威圧感などを軽減する目的で、撮像部や撮像レンズと対向する部分に半球状の透光性の撮像窓を備えたハウジング構造を有する監視カメラが知られている。外観との統一感やデザイン等の要求があるため、このハウジング構造は監視カメラ本体とは別構造になっている場合が多く、監視カメラ設置時にユーザーによって取り付けの有無やサードパーティー製のハウジング構造が選択できる場合もある。
【０００３】
このハウジング構造の内部に異物が侵入することがあり、監視カメラの運用上、視野を狭めてしまうため問題となっている。異物除去のためには分解メンテナンスが必要だが、いたずら等の防止のためにハウジング構造は簡単に取り外せないことが多いため、専門のツールおよび技術と知識が必要となり、準備と作業が管理上の負担となっている。
【０００４】
メンテナンスの負担を必要最小限にするために、ハウジング内部に異物が存在しているかを判定できることが望ましい。但し、透光性の撮像窓は内部を外から見えにくくするためにスモーク処理をされていることが多く、目視ではハウジング内部を見ることは難しい。そのため、監視カメラ自体を用いて観察し、判定する方法が広く用いられているが、透光性の撮像窓の外側と内側の区別が付きづらいという課題があったため、実際には不必要な場合でも分解メンテナンスの準備をしなければならないことが発生することがあった。そのため、異物が透光性の撮像窓の外側にあるか内側にあるかを検査する方法が必要とされている。
【０００５】
特許文献１にはＣＣＤなどの撮像素子のカバーガラスの検査方法で、表裏面上でそれぞれピントを合わせた画像を撮影後に合成し、ボケ画像を除去することで欠陥候補画像を作成し、欠陥を抽出する手法が開示されている。また、特許文献2では光透過性を有する被検査物の表裏面いずれかに光ビームを照射し、照射部分から発生した光を観察することで異物がどちらの面にあるかを判定する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０８５６１７号公報
【特許文献２】特開平０６−０２７０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の特許文献１に開示された従来技術では、検査方法に関する従来技術であり、あらかじめカバーガラスまでの距離は把握しているため、距離に応じたフォーカス調節は可能であった。しかし監視カメラにおいては、ハウジング構造はユーザーによって任意に選択可能であり、外面、内面の位置は不定であるため、異物のない状態で透光性の撮像窓の特に内面側にフォーカスを合わせるのは難しい。また、特許文献２に開示された従来技術では、光ビーム照射手段を用いて異物位置を測定しているため、一般的な監視カメラにはない構造を組み込む必要があり、サイズやコストの面で不利である。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、特別な機構を必要とせず、簡易な方法でハウジング内部に異物があるかどうかを知ることを可能にした監視カメラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る撮像装置は、カメラシステムと、前記カメラシステムを保護するためのハウジング構造を有した撮像装置において、前記ハウジング構造は透光性の撮像窓を有しており、また前記カメラシステムはフォーカス調節手段と、被写界深度を浅く設定する被写界深度設定変更手段と、フォーカスした被写体位置までの距離を測定するフォーカス距離測定手段と、前記透光性の撮像窓の外面位置までの距離を記憶する記憶手段と、前記記憶手段によって記憶された外面位置までの距離と前記フォーカス距離測定手段によって測定された距離を比較する比較手段と、外部と通信をおこなう通信手段を備えており、前記比較手段の結果に応じて前記通信手段を用いてユーザーに通知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、特別な機構を必要とせずに、簡易な方法でハウジング内部に異物があるかどうかを知ることができる監視カメラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る撮像装置を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る撮像装置を構成するカメラシステムを示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施例を説明する動作フローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施例を説明する動作フローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施例を説明する動作フローチャートである。
【図６】本発明の第４の実施例を説明する動作フローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態に係る撮像装置の行う動作の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施形態にかかわる撮像装置の模式図である。図中（ａ）は撮像装置の正面から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。図1中、１０１はカメラシステムを示している。また、１０２はカメラシステム１０１を保護するためのハウジング構造を示しており、ハウジング構造１０２の一部には透光性の撮像窓１０３を備えている。
【００１４】
図２は図1におけるカメラシステム１０１の内部システム構造の一例を模式的に示した図である。撮影対象からの入射光はレンズシステム２１０によって集光され、固体撮像素子２２０によって電気信号に変換される。変換された電気信号は画像処理システム２３０によって適切な画像処理を施されて被写体画像信号となり、通信システム２４０によって、外部へと送信される。これら２１０から２４０のそれぞれのシステムは、制御システム２５０によって制御されている。情報記憶システム２６０は、各種の信号あるいは情報を記憶することができ、また制御システム２５０によって制御に必要な情報を読み出すことができる。
【００１５】
レンズシステム２１０は固定レンズ２１１、ズームレンズ２１２、絞り２１３、固定レンズ２１４、フォーカスレンズ２１５などから成る。レンズ制御システム２５１と、不図示の駆動装置（モーター）によって、ズームレンズ２１２とフォーカスレンズ２１５の位置や、絞り２１３の大きさを変化させることができ、各レンズの位置情報は制御システム２５０から与えられる。
【００１６】
固体撮像素子２２０は制御システム２５０によって、シャッタースピードやゲインなどの調整が行われる。
【００１７】
画像処理システム２３０は制御システム２５０によってパラメータが制御され、画像処理が行われている。画像処理としては明るさや色の調節のような基本的なものから、パターン認識のような高度なものも含む。また、画像の明るさをフィードバックして固体撮像素子２２０のシャッタースピードを制御することで、適切な明るさの画像を得ることができる。画像処理システム２３０の処理結果には、被写体画像信号の他にフォーカス評価値が含まれ、画像のフォーカスが合っているときに最大値をとる。
【００１８】
通信システム２４０は不図示のケーブルを用いた有線通信、あるいは電波等を用いた無線通信によって外部と通信を行う。通信される内容は被写体画像信号のほか、カメラシステムの制御情報なども通信される。
【００１９】
制御システム２５０はカメラシステムの動作を制御するために、２１０〜２４０の各システムを制御している。システムの制御には、例えば通信システム２４０を通した外部との通信をもとにすることも、あるいは情報記憶システム２６０に記憶されたパラメータをもとにすることも可能である。また、情報記憶システム２６０に記憶された距離情報と、画像処理システム２３０とレンズシステム２１０の位置情報から測定された距離情報の比較を行うことができる。
【００２０】
ある撮影対象に対して、フォーカス評価値が最大となるようにレンズシステム２１０にフィードバックすることでフォーカスを合わせているが、この時のレンズ位置情報は、撮影対象までの距離と一意に対応させることができる。そのためフォーカスが合った状態のレンズ位置情報を得ることで、撮影対象までの距離を測定することができる。本発明では画像処理システム２３０と制御システム２５０を用いて実現している。この方法を用いて、通常監視位置から図１の透光性の撮像窓１０３に向けてフォーカス位置を変化させたとき、もし異物が存在していれば、フォーカス評価値が最大になる場所のレンズ位置に対応する距離が、異物までの距離として求められる。
【００２１】
図７（ａ）および図７（ｂ）は、撮像窓１０３の上に異物がある状態でフォーカス位置を変化させたときのフォーカス評価値の変化を示した模式図である。図中の７０１および７１１は撮像窓１０３の内面、７０２および７１２は撮像窓の外面、７０３および７１３は撮像窓の外面からやや離れた場所であり、それぞれの場所でのフォーカス評価値および取得される画像を表わしている。図７（ａ）のように、異物が撮像窓の外面に存在する場合、フォーカス評価値は撮像窓の外面７０２で最大値を取り、撮像窓の内面７０１や、撮像窓からやや離れた場所７０３では小さくなる。取得される画像も撮像窓の外面７０２において最も鮮明な画像が得られる。これに対し、図７（ｂ）のように異物が撮像窓の内面に存在する場合、フォーカス評価値は撮像窓の内面７１１で最大値を取り、撮像窓の外面７１２、撮像窓からやや離れた場所７１３となるに従って小さくなっている。
【００２２】
撮像窓の位置は外面側だけ分かっていれば良く、内面側の位置は未知でも構わない。ここで、フォーカスが合う範囲は被写界深度によって変化するので、被写界深度が浅いほうがより正確な距離の測定が可能になる。被写界深度を浅くするには絞りを大きくすれば良いため、距離測定の際には絞りを大きくして被写界深度を浅くしている。但し、絞りを大きくしたことにより画像の明るさが増すため、調整のため同時にシャッタースピードを速くしている。
【００２３】
なお、必ずしも必要ではないものの、画像処理システム２３０を用いて、異物にフォーカスが合っている状態で、異物のサイズを抽出して、ある大きさ以上の異物のみ異物と認識することも可能である。異物サイズは異物までの距離と、得られた画像内で異物が占めるピクセル数を用いて計算できる。
【００２４】
測定された異物までの距離は、情報記憶システム２６０に記憶された撮像窓外面位置までの距離情報に対して、制御システム２５０によって比較される。ここで、情報記憶システム２６０に記憶された距離情報は、設置時にユーザーによって測定された距離情報か、あらかじめ情報記憶システムに記憶された、複数の距離情報から１つユーザーにより選択された距離情報である。ユーザーによる距離の測定方法としては、一例として球面近似による方法が考えられ、異なる複数の測定マーカー（シールなど）を撮像窓外面に付け、各点の距離情報と画面内の位置関係を用いて球の方程式を解くことで得られる。球の方程式は下記（１）で表され、未知係数が４つなので４点以上の測定マーカーを用いれば解くことができる。
【００２５】
【数１】
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制御システム２５０によって比較された結果により、異物が撮像窓のどちら側にあるかが分かるようになり、もし情報記憶システム２６０に記憶された距離よりも測定された異物までの距離のほうが短ければ、異物は撮像窓の内面側にあることになる。結果の通知は、異物が撮像窓の内側にある場合にのみユーザーに通知がされても良く、もしくは判定結果に関わらず結果自体がユーザーに通知されても良い。ここで、虫がたまたまハウジング内に紛れ込んで検出されてしまった場合は、再び自然に出ていくことも十分考えられる。メンテナンスの回数を極力抑えるために、情報記憶システム２６０にカウンタ値を記録し、検出される度にカウンタ値を増加させて、あるカウンタ値に達したときに初めて通知するようにしても良い。
【００２６】
実際に異物の有無判定を行う際には、発生頻度が多くなると本来の監視目的が疎かになるため、ある一定期間（例えば１回／１週間程度）で実行されるか、あるいは通信システム２４０を通してユーザーによって強制的に実行されることが望ましい。そのため、情報記憶システム２６０に前回実行時の時間を記録して、制御システム２５０によってある時間間隔ごとに実行させるとともに、通信システム２４０を通してユーザーから強制実行させることも可能にする。監視カメラの設置場所に応じて、異物の発生頻度は異なることが想定されるため、時間間隔はユーザーによって指定することができる。ここで、一般的な監視カメラの場合、通常の監視動作中に撮像窓にフォーカスが合ってしまうと、実際に監視したいエリアの画像がぼけてしまうため、カメラシステムからある距離以下の範囲ではフォーカスが合わないように制限を設けている。この機能が作動していると撮像窓の表面にある異物にフォーカスを合わせることができないため、異物検出を行う際にはフォーカスの制限を解除する必要がある。
【実施例１】
【００２７】
図３は本発明の実施形態に係る撮像装置の動作形態を表す動作フローチャートである。以下、この動作フローチャートに従って処理動作の説明を行う。
【００２８】
（Ｓ３０１）開始。
【００２９】
（Ｓ３０２）撮像窓の外面位置までの距離を、測定マーカーを4点以上測定して外面を球面近似することで算出し、記憶システムに記憶する。Ｓ３０３に移行する。
【００３０】
（Ｓ３０３）監視カメラとして一般的な監視を行う。
【００３１】
（Ｓ３０４）ユーザーにより強制実行が指定された時、Ｓ３０６へ移行する。指定されなければＳ３０５へ移行する。
【００３２】
（Ｓ３０５）前回の実行時からある時間間隔（例えば１回／１週間程度）よりも長い時間が経過している場合、Ｓ３０６へ移行する。経過していなければＳ３０３へ移行する。
【００３３】
（Ｓ３０６）フォーカス範囲の制限を解除する。Ｓ３０７へ移行する。
【００３４】
（Ｓ３０７）絞りを開放する。Ｓ３０８へ移行する。
【００３５】
（Ｓ３０８）シャッタースピードを画像の明るさが最適になるように調節する。Ｓ３０９へ移行する。
【００３６】
（Ｓ３０９）フォーカス位置を撮像窓の方向に移動させながら、フォーカス評価値が最大値をとる位置を探す。Ｓ３１０へ移行する。
【００３７】
（Ｓ３１０）フォーカス評価値が最大値を取る位置の距離と、記憶システムに記憶してある撮像窓外面位置の距離の比較を行う。Ｓ３１１へ移行する。
【００３８】
（Ｓ３１１）比較の結果、フォーカス評価値が最大値をとる位置の距離が撮像窓外面位置の距離よりも短いとき、異物が撮像窓の内側にあると判断してＳ３１２に移行する。それ以外の場合、Ｓ３０３に移行する。
【００３９】
（Ｓ３１２）通信システムを通してユーザーに通知を行う。Ｓ３１３に移行する。
【００４０】
（Ｓ３１３）Ｓ３０６〜Ｓ３０９で変更した設定やレンズ位置を元の値に戻す。Ｓ３０３に移行する。
【００４１】
以上のように、図１、図２に示した実施形態において、図３に示した動作形態を実現することで、特別な機構を必要とせずに、簡易な方法でハウジング内部に異物があるかどうかを知ることができる監視カメラを提供することができる。
【実施例２】
【００４２】
図４は本発明の実施形態に係る撮像装置において、実施例１とは異なる動作形態を表す動作フローチャートである。以下、この動作フローチャートに従って処理動作の説明を行う。
【００４３】
（Ｓ３０１）〜（Ｓ３１０）実施例１と同様の動作を行い、Ｓ４０１に移行する。
【００４４】
（Ｓ４０１）Ｓ３１０の比較の結果、フォーカス評価値が最大値をとる位置の距離が撮像窓外面位置の距離よりも短いとき、Ｓ４０２に移行する。それ以外の場合、Ｓ３０３に移行する。
【００４５】
（Ｓ４０２）情報記憶システムのカウンタ値に１を加算する。Ｓ４０３に移行する。
【００４６】
（Ｓ４０３）情報記憶システムのカウンタ値が１以下であるとき、Ｓ３０３に移行する。もし２以上なら、Ｓ４０４に移行する。
【００４７】
（Ｓ４０４）通信システムを通してユーザーに通知を行う。Ｓ４０５に移行する。
【００４８】
（Ｓ４０５）Ｓ３０６〜Ｓ３０９で変更した設定やレンズ位置を元の値に戻し、情報記憶システムのカウンタ値を０にする。Ｓ３０３に移行する。
【００４９】
以上のように、図１、図２に示した実施形態において、図４に示した動作形態を実現することで、特別な機構を必要とせずに、簡易な方法でハウジング内部に異物があるかどうかを知ることができる監視カメラを提供することができ、さらに虫の検出によるメンテナンス回数の増加を抑えることができる。
【実施例３】
【００５０】
図５は本発明の実施形態に係る撮像装置において、実施例1、実施例２とは異なる動作形態を表わすフローチャートである。以下、この動作フローチャートに従って処理動作の説明を行う。
【００５１】
（Ｓ３０１）〜（Ｓ３１０）実施例１と同様の動作を行い、Ｓ５０１に移行する。
【００５２】
（Ｓ５０１）Ｓ３１０の比較の結果、フォーカス評価値が最大値をとる位置の距離が撮像窓外面位置の距離よりも短いとき、Ｓ５０２に移行する。それ以外の場合、Ｓ３０３に移行する。
【００５３】
（Ｓ５０２）異物のサイズが直径１ｃｍ以上なら、Ｓ５０３に移行する。１ｃｍ未満ならＳ３０３に移行する。
【００５４】
（Ｓ５０３）通信システムを通してユーザーに通知を行う。Ｓ５０４に移行する。
【００５５】
（Ｓ５０４）Ｓ３０６〜Ｓ３０９で変更した設定やレンズ位置を元の値に戻す。Ｓ３０３に移行する。
【００５６】
以上のように、図１、図２に示した実施形態において、図５に示した動作形態を実現することで、特別な機構を必要とせずに、簡易な方法でハウジング内部に異物があるかどうかを知ることができる監視カメラを提供することができ、さらにある大きさ以上の異物のみを検出することができる。
【実施例４】
【００５７】
図６は本発明の実施形態に係る撮像装置において、実施例１乃至３とは異なる動作形態を表す動作フローチャートである。以下、この動作フローチャートに従って処理動作の説明を行う。
【００５８】
（Ｓ３０１）〜（Ｓ３１０）実施例１と同様の動作を行い、Ｓ６０１に移行する。
【００５９】
（Ｓ６０１）Ｓ３１０の比較の結果、フォーカス評価値が最大値をとる位置の距離が撮像窓外面位置の距離よりも短いとき、Ｓ６０２に移行する。フォーカス評価値が最大値をとる位置の距離と撮像窓外面位置の距離が等しいときＳ６０３に移行する。それ以外の場合はＳ６０４に移行する。
【００６０】
（Ｓ６０２）通信システムを通してユーザーに「内面に異物あり」の通知を行う。Ｓ６０５に移行する。
【００６１】
（Ｓ６０３）通信システムを通してユーザーに「外面に異物あり」の通知を行う。Ｓ６０５に移行する。
【００６２】
（Ｓ６０４）通信システムを通してユーザーに「異物なし」の通知を行う。Ｓ６０５に移行する。
【００６３】
（Ｓ６０５）Ｓ３０６〜Ｓ３０９で変更した設定やレンズ位置を元の値に戻す。Ｓ３０３に移行する。
【００６４】
以上のように、図１、図２に示した実施形態において、図６に示した動作形態を実現することで、特別な機構を必要とせずに、簡易な方法でハウジング内部および外部に異物があるかどうかを知ることができる。そのため異物が外部にあるときは簡易なメンテナンス（拭き取り等）を選択でき、異物が内部にあるときはより大掛かりなメンテナンス（専門業者による分解・洗浄等）を選択できるような監視カメラを提供することができる。
【実施例５】
【００６５】
図３の本発明の実施形態に係る撮像装置の動作形態を示す動作フローチャートにおいて、Ｓ３０２を以下のＳ３２０１へと置き換える。
【００６６】
（Ｓ３０２１）記憶システムに初期設定として工場出荷時に複数記憶された、撮像窓の外面位置までの距離を呼び出し、ハウジング構造や設置時の角度等の状態に応じて、その中の一つを撮像窓の外面位置までの距離として設定する。Ｓ３０３に移行する。
【００６７】
これにより図1、図２に示した撮像装置の実施形態において、図３に示した動作形態を実現することで、特別な機構を必要とせずに、簡易な方法でハウジング内部に異物があるかどうかを知ることができる監視カメラを提供することができる
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０１  カメラシステム
１０２  ハウジング構造
１０３  撮像窓
２１０  レンズシステム
２１１  固定レンズ
２１２  ズームレンズ
２１３  絞り
２１４  固定レンズ
２１５  フォーカスレンズ
２２０  固体撮像素子
２３０  画像処理システム
２４０  通信システム
２５０  制御システム
２６０  情報記憶システム
【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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【図７】
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