監視装置

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【発明の名称】	監視装置
【発明者】	【氏名】加藤洋一【氏名】野村仁
【要約】	【課題】本発明は、動体の有無を検出することによって異常が発生したか否かを判定する監視装置に関し、小型化および低廉化を実現しつつ、画像信号と動体信号とを同時に生成することを目的とする。【解決手段】予め決められた被写界を繰り返し撮像して入射光に応じた電気信号を生成すると共に、該電気信号を比較して該被写界内の動体の有無を示す動体信号を生成して、該電気信号に応じた画像信号と該動体信号とを同時に出力する撮像素子と、撮像素子から出力される動体信号に基づき、前記被写界内に異常が発生したか否かを判定する異常判定部とを備えて構成される。

【特許請求の範囲】
【請求項１】予め決められた被写界を繰り返し撮像して入射光に応じた電気信号を生成すると共に、該電気信号を比較して該被写界内の動体の有無を示す動体信号を生成して、該電気信号に応じた画像信号と該動体信号とを同時に出力する撮像素子と、前記撮像素子から出力される動体信号に基づき、前記被写界内に異常が発生したか否かを判定する異常判定部とを備えたことを特徴とする監視装置。
【請求項２】請求項１に記載の監視装置において、前記撮像素子は、予め決められたタイミングで光電変換を行って、入射光に応じた画素単位の電気信号を繰り返し生成する複数の光検出部と、前記複数の光検出部の個々に対応して配置され、かつ該複数の光検出部の内、対応する光検出部で生成された直前のフレームに対する電気信号を記憶する複数の記憶部と、前記記憶部の個々に記憶された直前のフレームに対する電気信号と、前記複数の光検出部の個々で新たに生成された現在のフレームに対する電気信号とを比較し、比較した結果に基づき動体信号を生成する動体信号生成部と、前記光検出部によって生成された電気信号に応じた画像信号を生成する画像信号生成部とを備えたことを特徴とする監視装置。
【請求項３】請求項１または請求項２に記載の監視装置において、前記撮像素子から出力される画像信号と動体信号との内、少なくとも一方の信号を外部装置に供給する外部インタフェース部と、前記異常判定部の判定の結果に基づき、前記外部インタフェース部を介して前記外部装置に供給すべき信号の選択および該信号を供給する期間を決定する出力信号制御部とを備えたことを特徴とする監視装置。
【請求項４】請求項３に記載の監視装置において、前記異常判定部は、前記外部インタフェース部による前記外部装置への前記信号の供給に並行し、前記被写界内に異常が発生したか否かの判定を行うことを特徴とする監視装置。
【請求項５】請求項３または請求項４に記載の監視装置において、前記出力信号制御部は、前記異常判定部によって異常が発生していることが判定されている場合、前記外部インタフェース部を介して前記外部装置に前記画像信号を供給することを特徴とする監視装置。
【請求項６】請求項３または請求項４に記載の監視装置において、前記出力信号制御部は、前記異常判定部によって異常が発生したことが判定された時点から、前記外部インタフェース部を介して前記外部装置への前記画像信号の供給を開始し、該異常判定部によって異常が発生していないことが判定された時点で、該外部装置への該画像信号の供給を停止することを特徴とする監視装置。
【請求項７】請求項１または請求項２に記載の監視装置において、前記撮像素子から出力される画像信号を記録する記録媒体と、前記記録媒体に対する前記画像信号の記録割付けを制御する記録制御部とを備え、前記記録制御部は、前記画像信号が記録された前記記録媒体の領域の内、前記異常判定部によって異常が発生してることが判定されている期間に該画像信号が記録された領域への上書きを禁止することを特徴とする監視装置。
【請求項８】請求項７に記載の監視装置において、前記記録制御部は、前記画像信号が記録された前記記録媒体の領域の内、前記異常判定部によって異常が発生してることが判定されている期間に該画像信号が記録された領域と共に、該異常判定部によって異常が発生したことが検出された時点から一定時間前までの期間に該画像信号が記録された領域への上書きを禁止することを特徴とする監視装置。
【請求項９】請求項１または請求項２に記載の監視装置において、前記異常判定部によって異常が発生したことが検出される時点より前の時点から、一定時間経過するまでの期間に、前記撮像素子によって生成された画像信号を記録する記録手段を備えたことを特徴する監視装置。
【請求項１０】請求項９に記載の監視装置において、前記記録手段は、予め決められた周期で上書きを繰り返しつつ、前記撮像素子から出力される画像信号を一時的に保存する一時記録部を有し、前記一時記録部に保存された画像信号の内、前記異常判定部によって異常が発生したことが検出される時点より前の時点から、該異常が検出されなくなるまでの期間に、保存された画像信号を読み出して記録することを特徴とする監視装置。
【請求項１１】請求項１ないし請求項１０の何れか１項に記載の監視装置において、前記異常判定部は、前記動体信号を前記撮像素子の各画素に対応付けて、動体が存在することを示す信号レベルとなる画素の数を計数し、計数した画素の数がヒステリシスに変化する閾値を上回る場合、前記被写界内に異常が発生していると判定することを特徴とする監視装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動体の有無を検出することによって異常が発生したか否かを判定する監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、防犯などを目的として、カメラで撮影した映像を遠隔地でモニタ表示する監視装置が実用化されている。このような監視装置には、動体検出器を備え、監視エリア内の動体の有無を自動的に検出することによって、監視者の負荷を軽減できるものがある。
【０００３】一般的な動体検出器は、動体検出用の画像処理装置を備え、撮像素子によって生成された画像信号に対して画像処理を施して動体の有無を検出している。図１０は、従来の動体検出器３００の構成例を示すブロック図である。図において、動体検出器３００は、Ａ／Ｄ変換器３０１と、第一の画像メモリ３０２および第二の画像メモリ３０３と、画像処理回路３０４とで構成される。
【０００４】このような構成の動体検出器３００において、撮像素子３０５で生成された連続する２つのフレームに対する画像信号は、Ａ／Ｄ変換器３０１を介してディジタル信号に変換され、第一の画像メモリ３０２および第二の画像メモリ３０３に個別に保存される。画像処理回路３０４は、第一の画像メモリ３０２および第二の画像メモリ３０３に保存されたディジタル信号を比較することによって、連続する２つのフレーム間の各画素の輝度の変化を検出し、動体の有無を示す動体信号を生成する。
【０００５】ところで、監視装置には、異常が検出された後に、異常が発生した際の状況などを分析するため、画像信号を記録する記録装置を備えたものがある。図１０に示した動体検出器３００を備えた監視装置では、撮像素子３０５によって生成された画像信号を記録する記録装置を付加することによって、モニタ表示と同時に画像信号を記録することが可能である。
【０００６】また、特開平８－２３７６３８号公報には、本発明の動体信号に相当する「差動信号」を生成する差動モードと、本発明の画像信号に相当する「ビデオ信号」を生成するビデオモードとを切り替ることによって、「差動信号」と「ビデオ信号」との何れか一方を生成する撮像素子を備えたカメラシステムが開示されている。
【０００７】このようなカメラシステムを適用した監視装置では、差動モード時に動体が検出されると、ビデオモードに切り替えられ、動体が検出された時点から画像信号を記録することが可能である。また、Ａ／Ｄ変換回路や画像メモリを備える必要がないため、小型化および低コスト化が実現できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平８－２３７６３８号公報に記載されたカメラシステムが適用された監視装置では、差動モードの状態でなければ、動体の有無が確認できないため、ビデオモードの状態が所定時間続くと差動モードに戻り動体の有無が確認されている。すなわち、異常が発生している状態が継続しているにもかかわらず、画像信号（ビデオ信号）の記録が瞬断される可能性があった。
【０００９】また、ビデオモードの状態が所定時間続かなければ、差動モードに戻れないため、動体が存在しない状態の画像信号（ビデオ信号）を記録し続ける可能性があった。すなわち、監視エリア内に動体が存在しなくなった時点で、画像信号の記録を停止することができなかった。さらに、特開平８－２３７６３８号公報に記載されたカメラシステムが適用された監視装置では、動体が検出された時点で、画像信号の記録が開始されるため、異常が発生する直前の状況を示す画像信号を記録することができなかった。したがって、異常が発生した際の状況を分析する場合、正常時の状況と異常時の状況とを比較したいなどの要求に応じることができなかった。
【００１０】ところで、動体信号は、動体の有無だけでなく、例えば、動体が存在する位置を検出するなど、様々な用途に利用することができる。そのため、例えば、動体検出器の後段に画像処理装置を設けて、動体検出以外の用途に動体信号を用いることによって監視装置の多機能化が実現できる。
【００１１】また、このような画像処理装置の処理対象として動体信号と共に画像信号を供給することによって、さらに機能を拡大することが可能である。しかし、特開平８－２３７６３８号公報に記載されたカメラシステムは、動体信号（差動信号）と画像信号（ビデオ信号）とを同時に生成することができないため、特定の用途の監視装置にしか適用することができなかった。
【００１２】また、図１０に示した動体検出器３００によって動体信号と画像信号とを得る場合、第二の画像メモリ３０３に現在のフレームの全ての画像信号が保存されるまで、画像処理回路３０４による動体信号の生成が開始されないため、速やかに動体信号を生成することができなかった。そこで、請求項１および請求項２に記載の発明は、小型化および低廉化を実現しつつ、画像信号と動体信号とを同時に生成することができる監視装置を提供することを目的とする。
【００１３】また、請求項３ないし請求項６に記載の発明は、外部装置との組み合わせが容易であり、多様な用途に適用できる監視装置を提供することを目的とする。さらに、請求項７に記載の発明は、異常が発生した期間の状況を示す画像信号を確実に記録することができる監視装置を提供することを目的とする。また、請求項８ないし請求項１０に記載の発明は、異常が発生した前後の状況を示す画像信号を確実に記録することができる監視装置を提供することを目的とする。
【００１４】さらに、請求項１１に記載の発明は、異常が発生しているか否かの判定を精度良く行うことができる監視装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の監視装置は、予め決められた被写界を繰り返し撮像して入射光に応じた電気信号を生成すると共に、該電気信号を比較して該被写界内の動体の有無を示す動体信号を生成して、該電気信号に応じた画像信号と該動体信号とを同時に出力する撮像素子と、撮像素子から出力される動体信号に基づき、前記被写界内に異常が発生したか否かを判定する異常判定部とを備えたことを特徴とする。
【００１６】すなわち、異常判定部は、撮像素子で生成された動体信号をそのまま処理対象とすることができ、画像信号から動体信号を生成する機能を備える必要がない。請求項２に記載の監視装置は、請求項１に記載の監視装置において、撮像素子は、予め決められたタイミングで光電変換を行って、入射光に応じた画素単位の電気信号を繰り返し生成する複数の光検出部と、複数の光検出部の個々に対応して配置され、かつ該複数の光検出部の内、対応する光検出部で生成された直前のフレームに対する電気信号を記憶する複数の記憶部と、記憶部の個々に記憶された直前のフレームに対する電気信号と、複数の光検出部の個々で新たに生成された現在のフレームに対する電気信号とを比較し、比較した結果に基づき動体信号を生成する動体信号生成部と、光検出部によって生成された電気信号に応じた画像信号を生成する画像信号生成部とを備えたことを特徴とする。
【００１７】すなわち、光検出部の個々で生成された電気信号（直前のフレームに対する電気信号）は、各々の光検出部に対応して設けられた記憶部に記憶され、新たに電気信号（現在のフレームに対する電気信号）が生成されると、その電気信号（現在のフレームに対する電気信号）と比較される。そのため、１フレーム分の電気信号を走査してフレームメモリに記憶する必要がなく、現在のフレームに対する電気信号が走査される過程（画像信号生成部によって画像信号が生成される過程）で、動体信号を生成することができる。
【００１８】請求項３に記載の監視装置は、請求項１または請求項２に記載の監視装置において、撮像素子から出力される画像信号と動体信号との内、少なくとも一方の信号を外部装置に供給する外部インタフェース部と、異常判定部の判定の結果に基づき、外部インタフェース部を介して前記外部装置に供給すべき信号の選択および該信号を供給する期間を決定する出力信号制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】ここで、出力制御部によって決定された信号は、外部インタフェースを介して接続された表示装置や記録装置などの外部装置に供給される。なお、遠隔地に設けられた外部装置に対して、出力信号制御部によって選択された信号を供給する場合、外部インタフェース部は、伝送路を介して外部装置との通信制御を行ってもよい。
【００２０】請求項４に記載の監視装置は、請求項３に記載の監視装置において、異常判定部は、外部インタフェース部による前記外部装置への前記信号の供給に並行し、前記被写界内に異常が発生したか否かの判定を行うことを特徴とする。すなわち、外部装置に画像信号や動体信号が供給されている状態であっても、被写界内に異常が発生したか否かの判定を継続して行うことができる。
【００２１】請求項５に記載の監視装置は、請求項３または請求項４に記載の監視装置において、出力信号制御部は、異常判定部によって異常が発生していることが判定されている場合、外部インタフェース部を介して前記外部装置に前記画像信号を供給することを特徴とする。請求項６に記載の監視装置は、請求項３または請求項４に記載の監視装置において、出力信号制御部は、異常判定部によって異常が発生したことが判定された時点から、外部インタフェース部を介して前記外部装置への前記画像信号の供給を開始し、該異常判定部によって異常が発生していないことが判定された時点で、該外部装置への該画像信号の供給を停止することを特徴とする。
【００２２】すなわち、異常判定部で異常が発生した時点で、外部インタフェースを介して画像信号の出力が開始できるばかりでなく、正常状態が確認された時点で、画像信号の出力を中断することができる。請求項７に記載の監視装置は、請求項１または請求項２に記載の監視装置において、撮像素子から出力される画像信号を記録する記録媒体と、記録媒体に対する前記画像信号の記録割付けを制御する記録制御部とを備え、記録制御部は、前記画像信号が記録された記録媒体の領域の内、異常判定部によって異常が発生してることが判定されている期間に該画像信号が記録された領域への上書きを禁止することを特徴とする。
【００２３】請求項８に記載の監視装置は、請求項７に記載の監視装置において、記録制御部は、前記画像信号が記録された記録媒体の領域の内、異常判定部によって異常が発生してることが判定されている期間に該画像信号が記録された領域と共に、該異常判定部によって異常が発生したことが検出された時点から一定時間前までの期間に該画像信号が記録された領域への上書きを禁止することを特徴とする。
【００２４】請求項９に記載の監視装置は、請求項１または請求項２に記載の監視装置において、異常判定部によって異常が発生したことが検出される時点より前の時点から、一定時間経過するまでの期間に、撮像素子によって生成された画像信号を記録する記録手段を備えたことを特徴する。請求項１０に記載の監視装置は、請求項９に記載の監視装置において、記録手段は、予め決められた周期で上書きを繰り返しつつ、前記撮像素子から出力される画像信号を一時的に保存する一時記録部を有し、一時記録部に保存された画像信号の内、前記異常判定部によって異常が発生したことが検出される時点より前の時点から、該異常が検出されなくなるまでの期間に、保存された画像信号を読み出して記録することを特徴とする。
【００２５】請求項１１に記載の監視装置は、請求項１ないし請求項１０の何れか１項に記載の監視装置において、異常判定部は、前記動体信号を撮像素子の各画素に対応付けて、動体が存在することを示す信号レベルとなる画素の数を計数し、計数した画素の数がヒステリシスに変化する閾値を上回る場合、前記被写界内に異常が発生していると判定することを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実施形態について詳細を説明する。
（第一の実施形態）図１は第一の実施形態の構成を示す図である。なお、本実施形態は、請求項１ないし請求項６に記載の発明に対応した実施形態に相当し、図１には、各請求項に記載の監視装置を備えた監視システムの構成を示した。
【００２７】図において、カメラ１１は、監視エリア全体を撮影可能な場所に設置され、表示装置１２は、カメラ１１の設置場所から離れた場所（例えば、監視者が居る監視ルームなど）に設置される。すなわち、本実施形態は、表示装置１２に表示された映像に基づいて、例えば、監視エリア内の侵入者の有無を監視者が監視する監視システムを想定している。
【００２８】カメラ１１の内部において、レンズ１３を介して得られる光学像が結像する位置には、後述する動体検出センサ１４が配され、動体検出センサ１４の出力は制御部１５に接続される。制御部１５の出力は、伝送路１６を介して表示装置１２に接続される。図２は、動体検出センサ１４の概略構成を示す模式回路図である。
【００２９】なお、図２に示す動体検出センサ１４は、固体撮像素子である。図において、複数の画素１０１（ここでは、簡単のため２×２の４個とする）は、マトリクス状に配置される。垂直読み出し線１０２ａ、１０２ｂは、垂直方向に並ぶ画素１０１の列毎に設けられ、後述するトランジスタＱＸを介して画素１０１に接続されると共に、異値検出回路１０３および画像信号生成回路１０６に接続される。
【００３０】異値検出回路１０３の出力は、シフトレジスタ１０４に接続され、画像信号生成回路１０６の出力は、水平読み出しスイッチ用のトランジスタＱＨ１、ＱＨ２を介して、水平読み出し線１０７に接続される。
【００３１】それぞれの画素１０１は、入射光に応じた電荷を生成するフォトダイオードＰＤ、フォトダイオードＰＤによって生成された電荷に相当する電気信号を出力する接合型電解効果トランジスタＱＡ、フォトダイオードＰＤで生成された電荷をトランジスタＱＡのゲート領域に直接転送する転送用のＭＯＳトランジスタＱＴ、トランジスタＱＡのゲート領域に蓄積される電荷の排出を行うリセット用のトランジスタＱＰおよび垂直読み出し線１０２ａ、１０２ｂとトランジスタＱＡとの接続もしくは分離を行うスイッチ用のＭＯＳトランジスタＱＸとで構成される。
【００３２】図３は、異値検出回路１０３の構成を示す模式回路図である。図において、異値検出回路１０３は、スイッチ用のＭＯＳトランジスタＱＲ、ＱＳ、画素１０１から異なるタイミングで出力される電気信号に相当する電荷を蓄積するコンデンサＣＲ、ＣＳおよびコンデンサＣＲ、ＣＳに蓄積された電荷を対比する比較回路ＸＡで構成される。
【００３３】図４は、画像信号生成回路１０６の構成を示す模式回路図である。図において、画像信号生成回路１０６は、画素１０１から出力される電気信号に相当する電荷を蓄積するコンデンサＣＶおよびコンデンサＣＶのサンプルホールド切り替え用のトランジスタＱＶで構成される。なお、請求項１ないし請求項６に記載の発明と本実施形態との対応関係については、撮像素子は動体検出センサ１４に対応し、異常判定部は制御部１５の「異常を判定する機能」に対応する。また、光検出部は画素１０１内のフォトダイオードＰＤに対応し、記憶部は画素１０１内のトランジスタＱＡのゲート領域に対応し、動体信号生成部は異値検出回路１０３に対応し、画像信号生成部は画像信号生成回路１０６に対応し、外部インタフェース部および出力信号制御部は、制御部１５の「表示装置１２への画像信号の供給を制御する機能」に対応する。さらに、本実施形態において、外部装置は、表示装置１２に対応する。
【００３４】図５は、第一の実施形態の動作フローチャートである。以下、図１ないし図５を参照して第一の実施形態の動作を説明する。制御部１５は、主電源が投入されると、電源回路（図示されない）を介して各部に電源を供給する。動体検出センサ１４では、レンズ１３から得られる光学像が結像され、予め決められたタイミングで各画素１０１内のフォトダイオードＰＤによって光電変換が行われる。
【００３５】このような光電変換によってフォトダイオードＰＤで生成された信号電荷は、画素１０１内のトランジスタＱＴが導通されると、トランジスタＱＡのゲートに転送される。その後トランジスタＱＴが非導通となると、トランジスタＱＡのゲート領域は、フローティング状態となるが、寄生容量の効果によって上述した信号電荷を保持する。すなわち、トランジスタＱＡのゲート領域は、フォトダイオードＰＤで生成された信号電荷を蓄積し、一時的に保持する記憶部として動作する。
【００３６】ここで、直前のフレームに対する信号電荷が既にトランジスタＱＡのゲート領域に蓄積され、現在のフレームに対する信号電荷がフォトダイオードＰＤによって新たに生成されている状態を考える。このような状態で画素１０１内のトランジスタＱＸおよび異値検出回路１０３内のトランジスタＱＲが導通されると、トランジスタＱＡによってソースフォロワ動作が行われて、そのトランジスタＱＡのゲート領域に蓄積された直前のフレームに対する信号電荷に応じた電荷は、垂直読み出し線１０２を介して異値検出回路１０３内のコンデンサＣＲに充電される。また、画素１０１内のトランジスタＱＰが導通されると、トランジスタＱＡのゲート領域に蓄積された信号電荷は排出されて初期化される。
【００３７】その後、画素１０１内のトランジスタＱＴが導通されると、フォトダイオードＰＤによって新たに生成された現在のフレームに対する信号電荷は、トランジスタＱＡのゲートに転送される。また、画素１０１内のトランジスタＱＸおよび異値検出回路１０３内のトランジスタＱＳが導通されると、トランジスタＱＡによってソースフォロワ動作が行われて、そのトランジスタＱＡのゲートに転送された現在のフレームに対する信号電荷は、垂直読み出し線１０２を介して異値検出回路１０３内のコンデンサＣＳに充電される。
【００３８】すなわち、異値検出回路１０３内のコンデンサＣＲには、直前のフレームに対する信号電荷に応じた電荷が蓄積され、コンデンサＣＳには、現在のフレームに対する信号電荷に応じた電荷が蓄積される。また、画素１０１内のトランジスタＱＡのゲートに転送された現在のフレームに対する信号電荷は、そのトランジスタＱＡのゲート領域に保持され、次のフレームにおいて、直前のフレームに対する信号電荷として用いられる。
【００３９】比較回路ＸＡは、コンデンサＣＲとコンデンサＣＳとに充電された電荷に応じた信号電圧の差の絶対値を取得する。また、比較回路ＸＡは、取得した絶対値が所定の値以上である場合には「１」（もしくは「０」：動体が存在することをあらわす信号レベル）を示す信号を出力し、絶対値が所定の値未満である場合には「０」（もしくは「１」：動体が存在しないことをあらわす信号レベル）を示す信号を出力する。このように比較回路ＸＡから出力される信号は、シフトレジスタ１０４を介して順次外部に出力される。
【００４０】すなわち、連続した２つのフレームに対応する信号電荷に応じた信号電圧の値を画素毎に比較することによって、動体信号を容易に得ることができる。また、画素１０１内のトランジスタＱＰが導通されてトランジスタＱＡのゲート領域に蓄積された信号電荷が排出され初期化された後、画素１０１内のトランジスタＱＸおよび画像信号生成回路１０６内のトランジスタＱＶが導通されると、トランジスタＱＡによってソースフォロワ動作が行われて、そのトランジスタＱＡのゲート領域が初期化された状態に応じた信号は、垂直読み出し線１０２を介して画像信号生成回路１０６内のコンデンサＣＶに充電される。また、このようにしてコンデンサＣＶに充電された信号は、トランジスタＱＶが非導通とされてコンデンサＣＶがフローティングとされた後も、コンデンサＣＶに保持される。
【００４１】その後、画素１０１内のトランジスタＱＴが導通されると、フォトダイオードＰＤによって生成された現在のフレームに対する信号電荷は、トランジスタＱＡのゲート領域に転送される。この状態で、画素１０１内のトランジスタＱＸが導通されると、トランジスタＱＡは再びソースフォロワ動作を行い、そのトランジスタＱＡのゲート領域に蓄積された信号電荷に応じた信号が、垂直読み出し線１０２を介して画像信号生成回路１０６内のコンデンサＣＶに入力される。
【００４２】ここで、コンデンサＣＶには、すでに画素１０１内のトランジスタＱＡのゲート領域を初期化した後の状態に応じた信号が保持されているため、コンデンサＣＶの出力（画像信号生成回路１０６の出力）からは、画素１０１内のトランジスタＱＡのゲートに現在のフレームに対する信号電荷が蓄積された状態に応じた信号と、初期化された後の状態に応じた信号の差に応じた信号が出力される。
【００４３】ところで、画素１０１内のトランジスタＱＡのゲート領域を初期化した後の状態に応じた信号には、固定パターン雑音の原因となるトランジスタＱＡのゲート・ソース間電圧のばらつきや、ランダム雑音の原因となるトランジスタＱＡのゲート領域を初期化した直後のリセット雑音（いわゆるＫＴＣ雑音）などが含まれていることが知られている。しかし、本実施形態では、画像信号生成回路１０６によって、固定パターン雑音やランダム雑音を除去した画像信号を得ることができる。
【００４４】したがって、動体検出センサ１４は、動体信号と画像信号とを同時に出力することができる。なお、このように動体検出センサ１４から出力される動体信号および画像信号は、制御部１５に供給される。制御部１５は、動体信号の供給が開始されると、供給された動体信号を解析し（図５Ｓ１）、動体が存在するか否かを判定する（図５Ｓ２）。制御部１５は、このような判定によって動体が存在しないことを認識した場合（図５Ｓ２のＮＯ側）、図５Ｓ１および図５Ｓ２の処理を繰り返す（動体の存在が認識されるまで、動体の検出を繰り返す）。
【００４５】一方、制御部１５は、動体が存在することを認識した場合（図５Ｓ２のＹＥＳ側）、表示装置１２に対し、画像信号の供給を開始する（図５Ｓ３）。制御部１５は、このようにして画像信号を表示装置１２に供給している状態において、動体検出センサ１４から供給される動体信号を解析し（図５Ｓ４）、動体が存在するか否かを判定する（図５Ｓ５）。制御部１５は、このような判定によって動体が存在していることを認識した場合（図５Ｓ５のＹＥＳ側）、図５Ｓ４および図５Ｓ５の処理を繰り返す（動体が存在しなくなるまで、動体の検出を繰り返す）。
【００４６】一方、制御部１５は、このような判定によって動体が存在しないことを認識した場合（図５Ｓ５のＮＯ側）、表示装置１２に対する画像信号の供給を停止する（図５Ｓ６）。なお、制御部１５は、図５Ｓ６までの処理が終了すると、図５Ｓ１以降の処理を繰り返す。
【００４７】このように、本実施形態によれば、カメラ１１は、表示装置１２に対し、動体が検出された期間に生成された画像信号を確実に供給することができる。すなわち、監視ルームなどに設けられた表示装置１２には、動体が検出された期間の監視エリアの状況のみが映像として表示される。そのため、監視者は、表示装置１２に映像が表示された期間だけ、映像内の動体が侵入者か否かを判定すればよい。したがって、監視者の負担を低減すると共に、判断ミスを低減することができる。
【００４８】特に、複数の監視エリアを一人の監視者が監視する監視システムに本発明を適用した場合、一層効果的である。なお、図１に示した監視システムに動体が検出された時点でブザー音などを発報する機能を付加することによって、監視者の負荷をさらに低減することが可能である。
【００４９】また、本実施形態によれば、動体の有無を判定するにあたり、パーソナルコンピュータ等を用いた画像処理の必要が無くなり、小型で安価な監視システムを提供することができる。さらに、図１０に示した動体検出器３００では、現在のフレームの全ての画像信号が保存されるまで、動体信号の生成が開始されなかったのに対し、本実施形態では、現在のフレームの画像信号の生成と動体信号の生成とが同時に行えるため、動体の検出を速やかに行うことができると共に、動体が検出された映像を速やかに表示することができる。
【００５０】なお、本実施形態では、動体が検出された期間に生成された画像信号が表示装置１２に供給されているが、例えば、監視ルーム内に画像信号用と動体信号用との二つの表示装置を設置し、制御部１５から画像信号と共に動体信号を供給してもよい。このような構成にすることによって、画像信号と動体信号とに相当する映像を同時に表示することができる。そのため、監視者は、これらの映像を比較することによって、画像信号用の表示装置に表示された映像内の動体の位置を速やかに把握することが可能である。
【００５１】また、本実施形態では、監視システム内に表示装置１２が設けられているが、表示装置１２に代えて記録装置を設け、動体が検出された期間に生成された画像信号を記録してもよい。さらに、本発明は動体検出センサ１４によって動体信号と画像信号とを同時に生成することができるため、これらの信号を画像処理の対象とする画像処理装置を監視システム内に設けることができる。例えば、このような画像処理装置としては、画像信号と動体信号とを用いて、「動体の奇跡をモニタ画面に重ね合わせる」という画像処理を行うものが考えられる。このような構成にすることによって、監視システムの多機能化が容易に実現できる。
【００５２】（第二の実施形態）図６は第二の実施形態の構成を示す図である。なお、本実施形態は、請求項１、請求項２および請求項７に記載の発明に対応した実施形態に相当し、図６には、各請求項に記載の監視装置を備えた監視システムの構成を示した。
【００５３】図において、機能が図１に示す第一の実施形態と同じものについては、同じ符号を付与して示す。ここで、本実施形態にかかわる監視システムと第一の実施形態にかかわる監視システムとの構成の相違点は、図１の制御部１５に代えて制御部２０が設けられ、ディスクドライブ２１および磁気ディスク２２が新たに設けられた点である。なお、ディスクドライブ２１は、制御部２０に接続され、ディスクドライブ２１には、磁気ディスク２２が装填される。
【００５４】また、請求項１、請求項２および請求項７に記載の発明と本実施形態との対応関係については、撮像素子は動体検出センサ１４に対応し、異常判定部は制御部２０の「異常を判定する機能」に対応する。また、光検出部は画素１０１内のフォトダイオードＰＤに対応し、記憶部は画素１０１内のトランジスタＱＡのゲート領域に対応し、動体信号生成部は異値検出回路１０３に対応し、画像信号生成部は画像信号生成回路１０６に対応する。さらに、記録媒体は磁気ディスク２２に対応し、記録制御部はディスクドライブ２１に対応する。
【００５５】図７は、第二の実施形態の動作フローチャートである。以下、図６および図７を参照して第二の実施形態の動作を説明する。なお、動体検出センサ１４の構成および動作は、第一の実施形態と同一であるため、ここでは、説明を省略する。制御部２０は、主電源が投入されると、電源回路（図示されない）を介して各部に電源を供給する。
【００５６】制御部２０は、第一の実施形態と同様にして動体検出センサ１４から画像信号と動体信号とが供給されると、表示装置１２およびディスクドライブ２１への画像信号の供給を開始する（図７Ｓ１）と共に、画像信号の記録の開始をディスクドライブ２１に指示する（図７Ｓ２）。ところで、本実施形態において、磁気ディスク２２の各セクタの制御領域には、上書きを禁止するか否かを示すフラグ（以下、「上書き禁止フラグ」という。）が設けられ、磁気ディスク２２への画像信号の記録は、上書きが許可されたセクタに対してエンドレスに行われる。
【００５７】すなわち、ディスクドライブ２１は、制御部２０によって画像信号の記録が指示されると、「上書き禁止フラグ」がたっているか否かを判定して上書きが許可されているセクタを順次選択し、選択したセクタに対して上書きを繰り返しつつ画像信号を記録する。また、このようにして磁気ディスク２２に記録される画像信号は、不図示のＡ／Ｄ変換器を介してＡ／Ｄ変換されることとする。
【００５８】なお、「上書き禁止フラグ」の設定は、後述するように制御部２０の指示に基づき、ディスクドライブ２１によって行われる。また、制御部２０は、動体信号の供給が開始されると、第一の実施形態と同様に動体信号を解析し（図７Ｓ３）、動体が存在するか否かを判定する（図７Ｓ４）。制御部２０は、このような判定によって動体が存在しないことを認識した場合（図７Ｓ４のＮＯ側）、図７Ｓ３および図６Ｓ４の処理を繰り返す（動体の存在が認識されるまで、動体の検出を繰り返す）。
【００５９】一方、制御部２０は、動体が存在することを認識した場合（図７Ｓ４のＹＥＳ側）、動体が検出されたフレームに相当する画像信号が記録されたセクタ内の「上書き禁止フラグ」をたてることをディスクドライブ２１に指示する（図７Ｓ５）。ディスクドライブ２１は、このように指示されると、１フレームに相当する画像信号の記録が終了する度に、画像信号が記録されたセクタ内の「上書き禁止フラグ」をたてる。
【００６０】なお、制御部２０は、図７Ｓ５までの処理が終了すると、図７Ｓ３以降の処理を繰り返す。このように、本実施形態によれば、磁気ディスク２２に対する画像信号の記録がエンドレスに行われる場合であっても、動体が検出されたフレームに相当する画像信号が記録されたセクタについては、上書きが禁止できる。そのため、動体が検出された期間の画像信号を確実に保存することができる。
【００６１】なお、本実施形態では、動体が検出された期間に画像信号が記録されたセクタの上書きが禁止されているが、磁気ディスク２２内の各セクタが時系列に関連付けられているため、請求項８に記載の発明を容易に適応することが可能であり、動体が検出された時点よりも前に画像信号が記録されたセクタの上書きを禁止することができる。
【００６２】例えば、請求項８に記載の発明を適応する場合、動体が最初に検出された時点に画像信号が記録されたセクタの識別番号を保持し、その識別番号のセクタに記録が行われるよりも前に記録が完了しているセクタを順次アクセスすることによって、「書き込み禁止フラグ」をたてるべきセクタを選択することができる。ところで、画像信号はフレーム単位で供給されるため、各フレームに相当する画像信号が供給される合間に「書き込み禁止フラグ」をたてる処理を行うことができる。したがって、請求項８に記載の発明を適応する場合、画像信号の記録を中断することなく「書き込み禁止フラグ」をたてることが可能である。
【００６３】（第三の実施形態）図８は第三の実施形態の構成を示す図である。なお、本実施形態は、請求項１、請求項２、請求項９および請求項１０に記載の発明に対応した実施形態に相当し、図８には、各請求項に記載の監視装置を備えた監視システムの構成を示した。
【００６４】図において、機能が図１に示す第一の実施形態と同じものについては、同じ符号を付与して示す。ここで、本実施形態にかかわる監視システムと第一の実施形態にかかわる監視システムとの構成の相違点は、図１の制御部１５に代えて制御部３０が設けられ、制御部３０に接続された固体メモリ３１およびＶＴＲ３２が新たに設けられた点である。なお、ＶＴＲ３２には、磁気テープが装填され、固体メモリ３１から画像信号が供給される。
【００６５】また、請求項１、請求項２、請求項９および請求項１０に記載の発明と本実施形態との対応関係については、撮像素子は動体検出センサ１４に対応し、異常判定部は制御部３０の「異常を判定する機能」に対応する。また、光検出部は画素１０１内のフォトダイオードＰＤに対応し、記憶部は画素１０１内のトランジスタＱＡのゲート領域に対応し、動体信号生成部は異値検出回路１０３に対応し、画像信号生成部は画像信号生成回路１０６に対応する。さらに、記録手段は固体メモリ３１およびＶＴＲ３２に対応し、特に一時記録部は固体メモリ３１に対応する。
【００６６】図９は、第三の実施形態の動作フローチャートである。以下、図８および図９を参照して第三の実施形態の動作を説明する。なお、動体検出センサ１４の構成および動作は、第一の実施形態と同一であるため、ここでは、説明を省略する。制御部３０は、主電源が投入されると、電源回路（図示されない）を介して各部に電源を供給する。
【００６７】制御部３０は、第一の実施形態と同様に動体検出センサ１４から画像信号と動体信号とが供給されると、表示装置１２への画像信号の供給を開始する（図９Ｓ１）と共に、固体メモリ３１内の各フレームメモリへの画像信号の一時記録を開始する（図９Ｓ２）。
【００６８】ところで、本実施形態において、固体メモリ３１は、フレームメモリとして用いられる複数の半導体メモリから成り、各々のフレームメモリに対する画像信号の記録・再生は、制御部３０によって制御されてＦＩＦＯ（First In First Out）動作でエンドレスに行われる。例えば、固体メモリ３１が５分間分の画像信号の一時記録が可能である場合、固体メモリ３１に入力された画像信号は、５分間遅延されて出力されることになる。
【００６９】なお、固体メモリ３１の各々のフレームメモリに一時記録される画像信号は、不図示のＡ／Ｄ変換器を介してＡ／Ｄ変換されることとする。制御部３０は、動体信号の供給が開始されると、第一の実施形態と同様に動体信号を解析し（図９Ｓ３）、動体が存在するか否かを判定する（図９Ｓ４）。制御部３０は、このような判定によって動体が存在しないことを認識した場合（図９Ｓ４のＮＯ側）、図９Ｓ３および図９Ｓ４の処理を繰り返す（動体の存在が認識されるまで、動体の検出を繰り返す）。
【００７０】一方、制御部３０は、動体が存在することを認識した場合（図９Ｓ４のＹＥＳ側）、上述したように固体メモリ３１から出力される画像信号をフレームメモリ単位でＶＴＲ３２を介して記録する（図９Ｓ５）。このようにして画像信号が記録されている状態において、制御部３０は、動体検出センサ１４から供給される動体信号を解析し（図９Ｓ６）、動体が存在するか否かを判定する（図９Ｓ７）。制御部３０は、このような判定によって動体が存在していることを認識した場合（図９Ｓ７のＹＥＳ側）、図９Ｓ５ないし図９Ｓ７の処理を繰り返す（動体が存在しなくなるまで、固体メモリ３１から出力される画像信号の記録を繰り返す）。
【００７１】一方、制御部３０は、このような判定によって動体が存在しないことを認識した場合（図９Ｓ７のＮＯ側）、固体メモリ３１内のフレームメモリの内、画像信号の記録が終了した直後のフレームメモリの識別番号を不図示の主記憶に保存する（図９Ｓ８）。また、制御部３０は、固体メモリ３１から出力される画像信号をフレームメモリ単位でＶＴＲ３２を介して記録し（図９Ｓ９）、「主記憶に保存した識別番号に対応するフレームメモリ」から出力された画像信号の記録が終了したか否かを判定する（図９Ｓ１０）。
【００７２】制御部３０は、このような判定によって、「主記憶に保存した識別番号に対応するフレームメモリ」から出力された画像信号の記録が終了していないことを認識した場合（図９Ｓ１０のＹＥＳ側）、図９Ｓ６および図９Ｓ７の処理を繰り返す。また、制御部３０は、このような画像信号の記録が終了したことを認識した場合（図９Ｓ１０のＹＥＳ側）、図９Ｓ３以降の処理を繰り返す。
【００７３】このように、本実施形態によれば、動体検出センサ１４によって生成された画像信号は、固体メモリ３１によって遅延されてＶＴＲ３２に供給されるため、動体が検出された時点でＶＴＲ３２の記録動作を開始することによって、動体が検出される直前に生成された画像信号を確実に記録することができる。例えば、固体メモリ３１が５分間の画像信号の一時記録が可能である場合、動体が検出される直前５分間の画像信号を記録することができる。
【００７４】また、本実施形態によれば、ＶＴＲ３２の記録動作は、動体が最後に検出された時点に生成された画像信号を記録した直後に停止することができる。したがって、本実施形態では、動体が検出される時点より前の時点から動体が検出されなくなるまでの期間に生成された画像信号を確実に記録することができる。
【００７５】なお、本実施形態では、固体メモリ３１に対する画像信号の記録・再生は、ＦＩＦＯ（First In First Out）動作によって行われるが、本発明は、このような動作に限定されず、例えば、再生の対象となるフレームメモリの識別番号を制御部３０に保存し、保存された識別番号に対応するフレームメモリの画像信号を順次再生してもよい。
【００７６】すなわち、このようにして再生される固体メモリとして、「動体が検出される時点より前の時点から動体が検出されなくなるまでの期間」に生成され得る全ての画像信号の記録が可能な大容量の固体メモリを用いる場合、ＶＴＲ３２の記録動作を開始するタイミングは、動体が検出された時点に限定されず、記録動作の対象となる画像信号が他の画像信号の上書きによって消去される前であれば、如何なるタイミングであってもよい。
【００７７】また、本実施形態では、固体メモリ３１および磁気テープの二つの記録媒体を用いているが、例えば、これらの記録媒体に代えて磁気ディスクと、その磁気ディスクを制御するディスクドライブとを備え、以下に示す処理によって、動体が検出される時点より前の時点から動体が検出されなくなるまでの期間に生成された画像信号を記録してもよい。
【００７８】まず、動体が検出されるまでは、磁気ディスク内の予め決められた複数のトラックに、上書きを繰り返しつつ、画像信号を記録する。すなわち、これらのトラックには、動体が検出される前に生成された画像信号が記録されることになる。次ぎに、動体が検出されると、上述したトラックへの記録を停止し、別のトラックの空き領域に対して、動体が検出されなくなるまで画像情報を記録する。
【００７９】このような処理において、動体が検出される前の画像信号を記録するトラックを再生する場合、どのセクタが先頭であるか分からなくなるので、このようなトラックへの記録が停止された際には、その時点でアクセスされていたセクタの番号を、トラックの制御領域に書き込むこととする。ところで、本実施形態では、固体メモリ３１から出力される画像信号がＶＴＲ３２を介して磁気テープに記録されているが、例えば、ＭＯやＤＶＤなど画像信号の記録が可能であるならば、如何なる記録媒体に記録してもよい。
【００８０】また、上述した第二の実施形態および第三の実施形態では、ディスクドライブ２１、磁気ディスク２２、固体メモリ３１およびＶＴＲ３２などの記録装置がカメラ１１内に設けられているが、本発明は、このような構成に限定されず、例えば、これらの記録装置をカメラ１１から独立させ、表示装置１２と同様にカメラ１１の設置場所から離れた場所に設置してもよい。
【００８１】さらに、上述した各実施形態では、動体の有無の判定時に動体信号を解析する方法が具体的に示されていないが、例えば、制御部１５、２０、３０において、動体信号を画素単位で取り込み、「動体が存在することをあらわす信号レベル」となる画素の数を計数し、計数した画素の数と予め決められた閾値とを比較するなど、動体の有無が判定できれば如何なる方法であってもよい。
【００８２】特に、第一の実施形態および第三の実施形態では、このような閾値の決定に際し、請求項１１に記載の発明を適応することによって、図５Ｓ２および図９Ｓ４の処理時に用いる閾値と図５Ｓ５および図９Ｓ７の処理時に用いる閾値とをヒステリシスに変化させてもよい。また、「動体が存在することをあらわす信号レベル」となる画素の数を計数する処理において、動体検出センサ１４内の予め決められた範囲内の画素を処理対象としてもよい。このような処理によって、監視エリアの特定の範囲内に動体が存在するか否かを判定することができる。
【００８３】さらに、上述した各実施形態では、動体検出センサ１４内の増幅用トランジスタＱＡのゲートにフォトダイオードＰＤで生成された電荷を直接転送する場合を示したが、本発明はこのような場合に限定されず、入射光に応じた電荷を光電変換素子から拡散領域に転送して保持した後、その電位を信号線を介してＭＯＳトランジスタなどの増幅素子のゲートで検出する場合にも同様に適用できる。
【００８４】例えば、本発明が適用可能な画素としては、文献『Active Pixel Sensors:AreCCD's Dinosaurs?』,Fossum E.R.,Proceeding of SPIE: Charge-Coupled Device and Solid State Optical Sensors III、VOL.1900,pp2-14(1993)に記載されたものがある。また、第二の実施形態および第三の実施形態では、画像信号を連続して記録する場合について説明したが、例えば、予め決められた一定周期毎に、間欠に記録するようにしてもよい。これにより、記録媒体の容量を節約することができる。
【００８５】
【発明の効果】上述したように、請求項１に記載の発明では、撮像素子によって画像信号と動体信号とが同時に生成されるため、異常判定部は、簡単な処理によって異常を判定することができる。したがって、異常判定部として高性能のＣＰＵなどを用いる必要がなく、監視装置全体として低廉化が実現できる。
【００８６】また、異常判定部は、画像信号から動体信号を生成する機能を備える必要がないため、高解像度化に伴って画像信号の情報量が増加した場合であっても、速やかに異常を判定することができる。請求項２に記載の発明では、既存の撮像素子に簡単な構成の回路を付加することによって、画像信号と動体信号とを同時に生成することができるため、Ａ／Ｄ変換器やフレームメモリを別途設ける必要がなく、監視装置全体として小型化および低廉化が実現できる。
【００８７】請求項３に記載の発明では、表示装置や記録装置などの外部装置が必要とする信号を的確に出力することができる。そのため、本発明が適用された監視装置は、多様なセキュリティシステムに用いることが可能である。請求項４に記載の発明では、外部インタフェース部を介して画像信号が外部装置に供給されている期間であっても、撮像素子によって生成される動体信号によって、異常が発生している状態と正常な状態とを確実に識別することができる。
【００８８】請求項５および請求項６に記載の発明では、外部装置に対して、異常が発生した期間の画像信号を確実に供給することができる。請求項７に記載の発明では、異常が発生した期間に生成された画像信号を確実に保存することができる。請求項８ないし請求項１０に記載の発明は、異常が発生したことが検出される時点より前の時点から異常が検出されなくなるまでの期間に生成された画像信号を確実に保存することができる。
【００８９】請求項１１に記載の発明では、異常が発生しているか否かを判定する際、雑音などによる誤判定を確実に低減することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００４１１２【氏名又は名称】株式会社ニコン
【出願日】	平成９年（１９９７）１１月２８日
【代理人】	【弁理士】【氏名又は名称】古谷史旺（外１名）
【公開番号】	特開平１１－１６０３４０
【公開日】	平成１１年（１９９９）６月１８日
【出願番号】	特願平９－３２７６８２