监视摄像机的制作方法

1.本发明涉及一种监视摄像机。


背景技术：

2.当太阳光等较强的光入射到监视摄像机等具有图像传感器的观测设备时，图像传感器的输出信号可能超过动态范围而溢出。产生了这种溢出的像素的数据实质变得不起作用。
3.作为用于使图像传感器的动态范围扩大的方法，已知有使用了hdr(high dynamic range)处理的方法。该方法为，对曝光不同的多个图像进行摄影，并将拍摄到的图像合成，由此得到动态范围扩大了的图像。
4.在监视摄像机等观测设备中，对于拍摄到的图像的证据性的担保较重要。从担保证据性的观点出发，在监视摄像机等观测设备中，希望对拍摄到的图像尽可能不实施加工。


技术实现要素：

5.本发明提供一种监视摄像机，能够在抑制图像传感器的动态范围的溢出的同时拍摄担保了一定程度的证据性的图像。
6.一个方式的监视摄像机具备：图像传感器，对图像进行摄像；减光滤波器，配置在图像传感器的摄像面的前方，通过以分割区域为单位的液晶层的控制而使向图像传感器的摄像面入射的光衰减；以及处理部，对减光滤波器的动作进行控制。
附图说明
7.图1是表示实施方式的监视摄像机的一个例子的构成的框图。
8.图2是减光滤波器的平面图。
9.图3是沿着图2的iii-iii线的减光滤波器的截面图。
10.图4a是减光滤波器的分割区域的概念图。
11.图4b是表示减光滤波器的动作的概念的图。
12.图5是表示监视摄像机的动作的流程图。
13.图6a是表示监视摄像机的动作的概念图。
14.图6b是表示监视摄像机的动作的概念图。
具体实施方式
15.以下，参照附图说明实施方式。图1是表示实施方式的监视摄像机的一个例子的构成的框图。监视摄像机1具有摄像机单元2、处理器3、存储器4、贮存器5、以及通信装置6。监视摄像机1例如被配置为，将监视对象包含于观测区域。监视摄像机1例如可以是对同一观测区域内定期地进行监控的定点摄像机。监视摄像机1也可以具有图1所示以外的要素。
16.摄像机单元2是用于取得监视对象的图像的单元。摄像机单元2包括光学系统21、
图像传感器22以及减光滤波器23。
17.光学系统21是用于使观测区域的光在图像传感器22中成像的光学系统。光学系统21包括透镜等。透镜可以由单个透镜构成，也可以由多个透镜构成。
18.图像传感器22例如是配置于光学系统21的焦点的位置的、cmos(complementary metal oxide semiconductor)图像传感器等图像传感器。图像传感器22基于经由光学系统21成像的观测区域内的光来生成观测区域内的图像。该图像传感器22具有包括二维地配置的像素的摄像面。各个像素输出与受光量相对应的电信号。
19.减光滤波器23与图像传感器22的摄像面平行地配置在光学系统21与图像传感器22之间，且在处理器3的控制下使经由光学系统21向图像传感器22入射的光衰减。实施方式的减光滤波器23构成为，能够按照每个分割区域来控制光的衰减量。1个分割区域是与图像传感器22的1个以上的像素对应的区域。关于减光滤波器23的构成将在之后进行说明。
20.处理器3是cpu等处理部。处理器3对监视摄像机1的动作进行控制。例如，处理器3对图像传感器22的曝光进行控制。此外，处理器3对由图像传感器22生成的图像中的高亮度部进行检测。此外，处理器3根据图像的高亮度部的位置来控制减光滤波器。处理器3并不局限于cpu，也可以是mpu等。此外，处理器3也可以是asic、fpga等。并且，处理器3也可以不是单个cpu等而包含多个cpu等。
21.存储器4包括rom以及ram。rom存储由处理器3执行的监视摄像机1的各种处理程序。ram作为用于暂时存储由图像传感器22生成的图像、或者存储由处理器3处理后的数据的作业存储器而进行动作。
22.贮存器5包括闪存器等记录介质。在贮存器5中记录由摄像机单元2生成的图像的数据。
23.通信装置6是供监视摄像机1与外部设备进行通信的通信装置。外部设备例如可以是进行监视摄像机1的管理的服务器。通信装置6可以是任意方式的无线通信装置，也可以是任意方式的有线通信装置。
24.接下来，对减光滤波器23进一步进行说明。图2是减光滤波器23的平面图。此外，图3是沿着图2的iii-iii线的减光滤波器23的截面图。在此，图2中示出的x轴例如是与图像传感器22的摄像面的水平方向平行的方向。此外，图2中示出的y轴例如是与图像传感器22的摄像面的垂直方向平行的方向。
25.减光滤波器23例如是透射式、且是无源矩阵方式的液晶闸门。减光滤波器23具有以相互对置的方式配置的基板101以及102。基板101与基板102夹持着液晶层103。
26.基板101以及102分别是透明的玻璃基板、透明的塑料基板这样的透明的基板。基板101以及基板102与图像传感器22的摄像面平行地配置。穿过光学系统21的光经由基板101、液晶层103以及基板102向图像传感器22入射。
27.液晶层103是填充在基板101与基板102之间的液晶的层。具体地说，液晶层103的液晶材料封入在由基板101、基板102、密封材料104包围的区域内。密封材料104例如可以是紫外线固化树脂、热固化树脂、或者紫外线
·
热同时采用型固化树脂。
28.构成液晶层103的液晶材料根据对基板101与基板102之间施加的电压来使液晶分子的取向变化。液晶层103的光学特性根据该液晶分子的取向而变化。实施方式的液晶层103的模式例如是tn(twisted nematic)模式。具体地说，液晶层103使用具有正的介电常数
各向异性的正型(p型)的向列型液晶。在tn模式中，液晶层103内的液晶分子的指向矢在未被施加电压时，沿着液晶层103的厚度方向例如扭转90
°
。然后，液晶层103内的液晶分子的指向矢在被施加电压时，朝向液晶层103的厚度方向。液晶层103中的液晶分子的初始取向由以夹着液晶层103的方式设置于基板101以及基板102各自的2个未图示的取向膜控制。
29.在基板101的液晶层103侧的面上设置有分别沿着y方向延伸的电极105。电极105由ito(铟锡氧化物)等的透明电极构成。电极105的一端被向比密封材料104靠外侧的位置引出而例如与处理器3电连接。在此，电极105的数量能够根据之后说明的分割区域的数量而适当地设定。此外，为了抑制串音，电极105的间隔优选隔开彼此电分离的程度。
30.在基板102的液晶层103侧的面上设置有分别沿着x方向延伸的电极106。电极106与电极105同样由ito(铟锡氧化物)等的透明电极构成。电极106的一端被向比密封材料104靠外侧的位置引出而例如与处理器3电连接。在此，电极106的数量能够根据之后说明的分割区域的数量而适当地设定。此外，为了抑制串音，电极106的间隔优选隔开彼此电分离的程度。
31.在减光滤波器23中，能够按照1个电极105与1个电极106交叉的每个交叉区域来控制液晶分子的取向。电极105与电极106的1个交叉区域例如为正方形。电极105与电极106的1个交叉区域也不一定是正方形，也可以是长方形。
32.偏光板107与偏光板108以夹着基板101和基板102的方式配置。偏光板107以及偏光板108在与光的行进方向正交的平面内具有相互正交的透射轴以及吸收轴。偏光板107以及偏光板108使具有随机方向的振动面的光之中、具有与透射轴平行的振动面的直线偏振光透射，将具有与吸收轴平行的振动面的直线偏振光吸收。在此，在实施方式中，偏光板107以及偏光板108以彼此的吸收轴正交的方式、即交叉尼科尔状态配置。此时，减光滤波器23以常白模式进行动作。因此，在液晶层103未被施加电压时，入射至减光滤波器23的光穿过减光滤波器23。另一方面，在液晶层103被施加电压时，入射至减光滤波器23的光由减光滤波器23衰减。
33.如此，减光滤波器23例如构成为，按照电极105与电极106的交叉区域的单位使入射光衰减。图4a是减光滤波器23的分割区域的概念图。例如，图4a的各个分割区域201与1个交叉区域对应。在图4a中，分割区域201为10行
×
12列的120个区域。这样的分割区域能够由12个电极105以及10个电极106形成。在此，在实施方式中，分割区域的位置与图像传感器22的像素的位置之间的对应关系以处理器3能够识别的方式被预先存储于例如存储器4的rom。
34.图4b是表示减光滤波器23的动作的概念的图。减光滤波器23能够使向任意的分割区域201入射的光衰减。例如，如图4b所示那样，当在由图像传感器22生成的图像中的与c3、c4、d2、d3、d4、d5、e2、e3、e4、e5、f3以及f4的分割区域201对应的位置处检测到太阳等高亮度光源202时，仅对这些分割区域中的液晶层102施加电压，由此使得向图像传感器22入射的仅来自高亮度光源202的光被有选择地衰减。
35.在此，作为入射光的减光的控制对象的分割区域也不一定与交叉区域一致。例如，1个分割区域也可以包括多个交叉区域。
36.此外，减光滤波器23优选配置在光学系统21的焦点深度外，例如与图像传感器22隔开5mm程度的间隔配置。在减光滤波器23中实施减光的分割区域与未实施的分割区域之
间的分界线的对比度容易变高。因此，该分界线在由图像传感器22生成的图像中有可能被视觉辨认。与此相对，通过减光滤波器23配置在光学系统21的焦点深度外，由此分割区域的分界线在由图像传感器22生成的图像中模糊。因此，分割区域的分界线在由图像传感器22生成的图像中被视觉辨认的可能性降低。
37.接下来，对监视摄像机1的动作进行说明。图5是表示监视摄像机1的动作的流程图。图5的动作例如由处理器3控制。如上所述，减光滤波器23的液晶层103以常白模式进行动作。因此，在液晶层103未被施加电压时，减光滤波器23使所入射的光透射。
38.在步骤s1中，处理器3进行图像传感器22的曝光设定。例如，处理器3基于由图像传感器22取得的图像的例如每个分割区域的亮度的平均值，对图像传感器的例如曝光时间进行设定。曝光设定也不一定基于每个分割区域的亮度的平均值来进行。
39.在步骤s2中，处理器3实施基于图像传感器22的摄像。由图像传感器22生成的图像的数据被存储于存储器4的例如ram。
40.在步骤s3中，处理器3取得由图像传感器22生成的图像。然后，处理器3判定图像中的低亮度部的亮度是否为规定内、即是否是比规定值高的亮度。在此，当监视摄像机1的监视对象被确定时，低亮度部的亮度也可以是该监视对象的亮度。在步骤s3中，在判定为低亮度部的亮度为规定内时，处理转移到步骤s6。在步骤s3中，在判定为低亮度部的亮度为规定外时，处理转移到步骤s4。
41.在步骤s4中，处理器3判定在图像内是否存在高亮度部。高亮度部是图像内的具有一定值以上的亮度、例如图像传感器22的动态范围的最大亮度的部分。在步骤s4中，在判定为在图像内存在高亮度部时，处理转移到步骤s5。在步骤s4中，在判定为在图像内不存在高亮度部时，处理转移到步骤s6。
42.在步骤s5中，处理器3对减光滤波器23中与图像内的高亮度部对应的分割区域的液晶层103施加电压而驱动液晶层103。然后，处理转移到步骤s6。即，由于在图像内产生低亮度部的原因在于来自图像内的高亮度部的光，因此使来自该高亮度部的光衰减。在此，在步骤s5中施加的电压的大小，可以为恒定量，也可以可变。在所施加的电压的大小为恒定量时，减光滤波器23成为使光透射的状态以及使光衰减的状态这两个状态。另一方面，在所施加的电压的大小可变时，减光滤波器23根据所施加的电压的大小使光的衰减量变化。在所施加的电压的大小可变时，处理器3可以根据高亮度部的亮度来决定对液晶层103施加的电压的大小，例如也可以以每次摄像时稍微变大的方式决定。
43.在步骤s6中，处理器3将存储器4的例如ram所存储的图像作为动态图像例如记录于贮存器5。然后，处理返回步骤s1。在步骤s6中记录的动态图像也可以使用通信装置6向监视摄像机1的外部设备发送。在此，在处理经由步骤s5而返回步骤s1的情况下，在来自高亮度部的光被衰减的状态下进行图像传感器22的曝光设定。
44.图6a以及图6b是表示监视摄像机1的动作的概念图。首先，监视摄像机1使减光滤波器23成为关闭的状态而实施摄像。此时，在图像传感器22中生成摄像机单元2的观测区域内的保持原样的图像。在此，如图6a所示那样，当在观测区域内存在太阳302等高亮度光源的情况下，当基于观测区域内的平均值等而设置了图像传感器22的曝光时，由于高亮度光源的影响而图像传感器22成为曝光过度的状态。因此，监视摄像机1的监视对象即例如房子301等有可能成为逆光状态而在图像上一片漆黑。
45.处理器3为，当判定为作为监视对象的房子301为规定外的低亮度部、且判定为在图像内存在太阳302等高亮度部时，对减光滤波器23中的与高亮度部302对应的分割区域的液晶层103进行驱动。由此，如图6b所示那样，从太阳302等高亮度光源向图像传感器22入射的光被衰减。由此，图像传感器22中的曝光设定时的来自高亮度光源的入射光的影响也被抑制。因此，作为监视对象的房子301等的亮度也变得适当。此外，由于高亮度光源的影响而变得过曝的云303等在图像上也能够被视觉辨认到。
46.如以上说明的那样，根据实施方式，由无源矩阵方式的液晶闸门构成的减光滤波器23配置在图像传感器22的摄像面的前面。由此，向图像传感器22入射的光能够以分割区域为单位被衰减。在此，图像传感器22的像素的位置与分割区域的位置被建立对应。因此，在实施方式中，与以全部区域为单位实施衰减的情况相比，能够不使向图像传感器22入射的来自监视对象的光衰减而仅使来自高亮度光源的光选择性地衰减，因此即便使来自高亮度光源的光衰减，监视对象也不会一片漆黑，记录图像的品质的降低得到抑制。此外，由于未伴随hdr处理那样的图像处理，因此也能够保证一定程度的证据性。并且，通过使减光滤波器23对入射光的衰减与图像传感器的曝光控制组合，由此不伴随图像处理也能够使监视对象的亮度变得适当。
47.此外，减光滤波器23采用无源矩阵方式的液晶闸门。光的衰减被电地控制，因此不需要插入有色玻璃时那样的机械式的机构。此外，在无源矩阵方式中，能够使透射率比有源矩阵方式提高。并且，液晶层以常白模式被驱动。减光滤波器23在通常时以透光状态被使用，因此在非驱动时为透光状态，由此与液晶层以常黑模式被驱动时相比电力消耗降低。此外，液晶使用tn液晶。因此，能够低价地制造减光滤波器。并且，在tn液晶中与宾主效应液晶等那样的温度依存性较大的液晶不同，不需要用于温度补偿的反馈电路等。
48.[变形例1]
[0049]
以下，对实施方式的变形例进行说明。在实施方式中，液晶层103使用无源矩阵方式、且常白模式的tn液晶。然而，不限定于此。液晶层103也可以以有源矩阵方式驱动，还可以以常黑模式驱动。并且，液晶材料也可以使用tn液晶以外的模式的液晶材料。
[0050]
[变形例2]
[0051]
通过将液晶板所使用的偏光板材料变更为具有近红外区域的偏振光效果的材料，由此在夜间的监视摄像机图像中，在基于近红外光的监视图像中也能够得到同样的效果。具体地说，在夜间，近红外图像中的成为强亮度点的是路灯等的照明光。
[0052]
此外，在实施方式中，处理器3对于与所检测到的高亮度部对应的分割区域由减光滤波器23实施减光。被减光滤波器23实施减光的分割区域例如也可以由监视摄像机1的管理者指定。
[0053]
此外，实施方式的技术也可以与各种图像处理组合。例如，通过将减光滤波器在关闭状态下摄像到的图像与减光滤波器在开启状态下摄像到的图像合成，能够生成动态范围扩大的hdr图像。
[0054]
本发明不限定于上述实施方式，在实施阶段在不脱离其主旨的范围内能够进行各种变形。此外，各实施方式也可以适当地组合而实施，在该下情况能够得到组合的效果。并且，在上述实施方式包含各种发明，从公开的多个构成要件中选择的组合能够提取各种发明。例如，在从实施方式所示的全部构成要件中删除几个构成要件也能够解决课题并得到
效果的情况下，该构成要件被削除的构成也能够提取为发明。