CN106101501A - 监控摄像机 - Google Patents

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Abstract

在此公开了一种监控摄像机，包括：图像捕捉单元，其被配置用于捕捉其中的物体的图像，所述图像捕捉单元具有可通过变焦光学***调整的图像捕捉视场角；以及光源，其具有被配置用于发射照明辐射的发光二极管。该摄像机还包括；透镜单元，其被配置用于在与所述图像捕捉单元捕捉图像的方向基本相同的方向上施加照明辐射；以及照射移动单元，其被配置用于可变地设置所述照明辐射的照射范围，以便照射与所述图像捕捉单元的图像捕捉视场角基本相同的区域。

Description

监控摄像机
本申请是申请号为200710005878.4、申请日为2007年2月28日、发明名称为“监控摄像机”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种监控摄像机，用于向例如物体施加红外线辐射以捕捉物体的图像。
背景技术
迄今，已经提供了监控摄像机，用于在商店中、在大街上、在停车场中或者在各种其他地方捕捉可疑物体或可疑人员的图像，以防止犯罪。一些监控摄像机被与用于向物体投射红外线辐射的红外线投影仪组合。该红外线投影仪被安装在监控摄像机附近，以向监控摄像机的图像捕捉范围施加红外线辐射。监控摄像机捕捉使用红外线辐射照射的物体的图像。因此，与红外线投影仪组合的监控摄像机甚至能够在夜晚或在黑暗的环境中监控物体并且记录其图像。
还使用具有摄像机头的监控摄像机，所述摄像机头可为了扩大的图像捕捉范围而前后和上下摆动。也可以将这样的监控摄像机与多个红外线投影仪组合，以覆盖摄像机头的摆动角，以便在宽图像捕捉范围中捕捉图像。还提供了包含小尺寸红外线投影仪的监控摄像机。
日本专利公开第2004-220147号公开了一种配备有照明红外线光源的监控摄像机。
具有投影仪的传统监控摄像机不能被远程控制以调整其照射角度。因此，投影仪本身需要具有足够大的照射范围。如果投影仪要保持监控摄像机捕捉期望图像所需要的辐射通量密度，则要求投影仪具有大的输出电平。但是，为了使投影仪具有大的输出电平，则投影仪必须在尺寸上较大。但是，难以将大尺寸投影仪安装在具有受到尺寸限制的、电动机驱动的可摆动摄像机头的监控摄像机上。
如果将监控摄像机与安装在其摄像机头上的小尺寸投影仪组合，则所述投影仪只能在短距离内提供足够的照明，这是因为投影仪本身尺寸较小。当监控摄像机使其变焦透镜向摄远(telephoto)端移动以捕捉远处位置上的物体的图像时，如果投影仪具有固定的投射角度，则施加到物体上的辐射量往往不够。因此，投影仪的红外线辐射施加能力限制了监控摄像机的图像捕捉范围。
发明内容
期望提供一种监控摄像机，它能够适当地向物体施加辐射，以捕捉物体的图像。
根据本发明的一个实施例，提供了一种监控摄像机，包括：图像捕捉单元，用于捕捉其中的物体的图像，所述图像捕捉单元具有可通过变焦光学***调整的图像捕捉视场角；光源，它具有用于发射照明辐射的发光二极管；透镜单元，用于在与图像捕捉单元捕捉图像的方向基本相同的方向上施加照明辐射；以及照射移动单元，用于可变地设置照明辐射的照射范围，以便照射与图像捕捉单元的图像捕捉视场角基本相同的区域。
根据本发明的另一实施例，还提供了一种监控摄像机，包括：图像捕捉单元，用于通过光学***来捕捉其中的物体的图像；光源，它具有用于发射照明辐射的多个发光二极管；以及控制器，用于与图像捕捉单元的图像捕捉定时间隔同步地控制所述发光二极管的激励模式。
根据本发明的另一实施例，提供了一种光控制***，包括：光源，其被配置用于发射照明辐射；图像捕捉单元，其被配置用于捕捉图像；光控制单元，其被配置用于控制光源并改变所述光源发射照明辐射的发光样式，其中，所述光控制单元被配置用于控制所述光源以通过改变发光样式来改变照明辐射的范围；其中，所述光控制单元被配置用于：如果在由所述图像捕捉单元捕捉的图像中没有检测到物体，则控制所述光源在第一发光样式模式中发射照明辐射，其中，所述光控制单元被配置用于：如果在由所述图像捕捉单元捕捉的图像中检测到物体，则控制所述光源在第二发光样式模式中发射照明辐射，其中，所述第一发光样式模式中的照明辐射的范围不同于所述第二发光样式模式中的照明辐射的范围，其中，所述第二发光样式模式中的照明辐射被控制为使得所述物体在第二发光样式中的照明辐射的范围内。
根据本发明的另一实施例，提供了一种光控制方法，所述方法包括以下步骤：由图像捕捉单元捕捉图像；改变光源发射照明辐射的发光样式，其中，如果在由所述图像捕捉单元捕捉的图像中没有检测到物体，则发射第一发光样式模式的照明辐射，其中，如果在由所述图像捕捉单元捕捉的图像中检测到物体，则发射第二发光样式模式的照明辐射，其中，所述第一发光样式模式的照明辐射的范围不同于所述第二发光样式模式的照明辐射的范围，其中，所述第二发光样式模式的照明辐射被控制为使得所述物体在所述第二发光样式模式的照明辐射的范围内。
根据本发明的另一实施例，提供了一种光控制装置，包括：光控制单元，其被配置用于控制发射照明辐射的光源并改变所述光源发射照明辐射的发光样式，其中，所述光控制单元被配置用于控制所述光源以通过改变发光样式来改变照明辐射的范围；其中，所述光控制单元被配置用于：如果在捕捉的图像中没有检测到物体，则控制所述光源在第一发光样式模式中发射照明辐射，其中，所述光控制单元被配置用于：如果在由所述图像捕捉单元捕捉的图像中检测到物体，则控制所述光源在第二发光样式模式中发射照明辐射，其中，所述第一发光样式模式中的照明辐射的范围不同于所述第二发光样式模式中的照明辐射的范围，其中，所述第二发光样式模式中的照明辐射被控制为使得所述物体在第二发光样式中的照明辐射的范围内。
使用上述的布置，可以改变所述照明辐射的照射范围，以照射与图像捕捉单元的图像捕捉视场角基本相同的区域，并且可以在改变的照射范围中捕捉物体的图像。
使用上述的布置，可以与图像捕捉单元的图像捕捉定时间隔同步地控制发光二极管的激励模式，并且当正在使用根据所控制的激励模式而发射的辐射照射物体时，可以捕捉该物体的图像。
因为可以改变照明辐射的照射范围以照射与图像捕捉单元的图像捕捉视场角基本相同的区域，并且可以在改变的照射范围中捕捉物体的图像，因此有可能施加适当的辐射量以照亮物体以便捕捉其图像。
此外，因为可以与图像捕捉单元的图像捕捉定时间隔同步地控制发光二极管的激励模式，并且当正在使用根据所控制的激励模式而发射的辐射来照射物体时可以捕捉该物体的图像，因此发光二极管不需要始终被激励，从而可以消耗数量减少的电力。
附图说明
图1是示出其中安装了根据本发明第一实施例的监控摄像机的示例的视图；
图2是根据第一实施例的监控摄像机和中央控制器的内部结构的框图；
图3是示出根据第一实施例的监控摄像机的示例的横截面图；
图4A和4B是示出根据第一实施例的监控摄像机的红外线辐射施加范围和图像捕捉视场角如何联动(gange)的视图；
图5是根据第一实施例的监控摄像机的另一示例的横截面图；
图6A和6B是示出用于使用根据本发明第二实施例的监控摄像机来获得不同照射状态的不同光源激励模式的示例的视图；
图7是示出根据第二实施例的仅在有效帧中的间歇照射的示例的曲线图；
图8是示出根据第二实施例的捕捉图像所需的照射区域的示例的图；
图9是示出根据本发明第三实施例的监控摄像机的示例的横截面图，所述监控摄像机采用光纤来提高定位光源的自由度；
图10是示出根据第三实施例的监控摄像机的另一示例的横截面图，所述监控摄像机采用反射镜来收集用于光纤的光；
图11是示出根据第三实施例的监控摄像机的另一示例的横截面图，所述监控摄像机采用多层反射器和透镜阵列来收集用于光纤的光；
图12是示出根据第三实施例的监控摄像机的另一示例的横截面图，所述监控摄像机采用会聚光源；以及
图13A、13B和13C是根据本发明其他实施例的监控摄像机的透视图。
具体实施方式
下面将参照图1-5来描述根据本发明第一实施例的监控摄像机。根据第一实施例，本发明的原理被应用到具有变焦功能的监控摄像机，所述监控摄像机在其中合并了光源，用于向物体施加红外线辐射以便甚至在夜晚也捕捉物体的图像。
下面将首先参照图1来描述根据第一实施例的监控摄像机的外部结构细节。图1示出了其中安装根据本发明第一实施例的监控摄像机的示例。在所图解的示例中，以100表示的监控摄像机主要采用长方体的形式，并且向物体施加红外线辐射以便甚至在夜晚也捕捉所述物体的图像。监控摄像机100被安装在建筑物的外墙上。监控摄像机100在其中合并了光源，所述光源包括用于发射红外线辐射的多个发光二极管(LED)。监控摄像机100还具有菲涅耳(Fresnel)透镜14，它是平面透镜，用于发射来自监控摄像机100中的光源的红外线辐射。菲涅耳透镜14在与监控摄像机100的图像捕捉视场角51基本相同的范围内施加来自监控摄像机100的照明光(红外线辐射)。从光源发射的红外线辐射穿过菲涅耳透镜14，并且被施加在照射范围50中以照射物体55。菲涅耳透镜14具有中央通孔14a，在其中布置了用于捕捉物体图像的摄像机镜头1。摄像机镜头1包括具有可变图像捕捉视场角的变焦透镜。因此，监控摄像机100具有变焦功能。照明光的照射范围50照射与监控摄像机100的摄像机镜头1在其中捕捉图像的图像捕捉视场角51基本相同的区域。
由监控摄像机100捕捉的图像被发送到控制监控摄像机100的操作的中央控制器30，并且被记录在中央控制器30中。中央控制器30具有视频输出端，它连接到用于显示图像的显示监控器40。中央控制器30实时地在显示监控器40上显示从监控摄像机100直接发送的所捕捉的图像，或者在显示监控器40上显示从中央控制器30中的硬盘驱动器读取的所记录的图像数据。中央控制器30还可以在显示监控器40上作为分割的图像屏幕来显示从安装在不同位置上的多个监控摄像机100提供的所捕捉的图像。中央控制器30根据用户在具有各种开关的控制板33上的动作或自动定时器设置来产生控制信号，并且向监控摄像机100发送所产生的控制信号。使用该控制信号，中央控制器30可以基于监控摄像机100的变焦功能而改变图像捕捉视场角和照明光的照射范围50。
下面将参照图2来描述监控摄像机100和中央控制器30的内部结构细节。监控摄像机100通过摄像机镜头1来捕捉图像捕捉范围中的图像，所述摄像机镜头1包括诸如多个变焦透镜的光学组件。被施加到摄像机镜头1的入射光通过光圈2以进行孔径控制，并且被聚焦在CCD(电荷耦合器件)图像捕捉设备4的图像捕捉表面上。光圈2基于由控制器10产生的控制信号来控制用于使入射光穿过其中的孔径的大小，所述控制器10控制监控摄像机100的各个部分。CCD图像捕捉设备4根据聚焦在其捕捉表面上的物体图像来输出图像信号。
从CCD图像捕捉设备4输出的图像信号被施加到模拟信号处理器5，模拟信号处理器5对所述图像信号执行模拟信号处理。具体地说，模拟信号处理器5对所述图像信号执行采样/保持处理和自动增益控制(AGC)处理，并且输出处理后的模拟图像信号。该模拟图像信号被施加到模数(A/D)转换器6，所述模数转换器6通过以预定的采样率采样该模拟图像信号来将该模拟图像信号转换为数字图像信号。然后，将该数字图像信号从A/D转换器6输出到数字信号处理器7，所述数字信号处理器7对该数字图像信号执行数字信号处理。具体地说，数字信号处理器7通过这样的数字信号处理而从所述数字图像信号产生成帧、静止图像捕捉等所需的各种信号。摄像机镜头1、光圈2、CCD图像捕捉设备4、模拟信号处理器5、A/D转换器6和数字信号处理器7也将被统称为摄像机块17。监控摄像机100具有未示出的红外线截止滤光器(cutoff filter)，它可以被选择性地定位在通向CCD图像捕捉设备4的光路的内外。对于白天的监控，将红外线截止滤光器放置在CCD图像捕捉设备4的光路中，以根据可见光来捕捉图像。对于夜晚的监控，将红外线截止滤光器放置在CCD图像捕捉设备4的光路外，以根据红外线辐射来捕捉图像。
通过控制器10来控制监控摄像机100的各种处理和操作序列。控制器10根据需要从可写存储器11读取用于控制各个部分的处理程序、参数和数据，执行各种处理过程，并且将所需要的参数和数据存储到存储器11中。控制器10还控制发射驱动器16激励光源15以发射红外线辐射。
监控摄像机100在其中合并了用于发射红外线辐射的光源15。光源15包括被安装在板20(参见图3)上的多个发光二极管的发光二极管阵列，所述板20与齿条(rack)18整体地相组合。从齿条18上的光源15发射的红外线辐射被作为照明辐射而通过菲涅耳透镜14发送，所述菲涅耳透镜14具有基本上处于摄像机块17捕捉图像所遵循的方向上的光轴。齿条18与在操作上连接到电动机13的齿轮保持啮合。当激励电动机13时，齿轮被旋转以使得齿条18沿着摄像机镜头1的光轴移动板20，以便改变照明辐射的照射范围。通过如此改变照明辐射的照射范围，移动光源15以便照射与摄像机块17的图像捕捉视场角基本相同的区域。
中央控制器30具有用于控制中央控制器30的各个部分的控制器32。基于用户在控制板33(也参见图1)上的动作，控制器32从可写存储器36读取用于控制各个部分的处理程序、参数和数据，并且执行各种处理过程。中央控制器30具有通信接口31，它可以连接到监控摄像机100的通信接口9，用于向监控摄像机100发送数据和从监控摄像机100接收数据。当连接通信接口9、31时，中央控制器30通过通信接口31向监控摄像机100发送由此产生的控制信号，以便远程控制监控摄像机100执行摄像机块17的变焦操作，并且调整照明辐射的照射范围。中央控制器30还通过通信接口31从监控摄像机100接收所捕捉的图像。
控制器32基于从具有定时功能的时钟单元37读取的时间信息来向接收到的所捕捉的图像添加图像捕捉时刻，并且将具有所添加的图像捕捉时刻的所捕捉的图像记录在作为大容量存储记录介质的硬盘驱动器35中。控制器32也可以从时钟单元37读取时刻，并且在预设的图像捕捉开始和结束时刻开始和结束使用监控摄像机100捕捉图像。控制器32在连续的图像捕捉时刻在硬盘驱动器35中记录所捕捉的图像。中央控制器30具有图像输出单元34，用于向显示监控器40提供从硬盘驱动器35读取的所捕捉的图像。控制器32控制图像输出单元34将所捕捉的图像输出到显示监控器40，以便在其上显示所捕捉的图像。
下面将参照图3来进一步描述监控摄像机100的内部结构细节。图3以横截面示出了监控摄像机100。如图3所示，沿着摄像机镜头1的光轴将直线导轨19安装在监控摄像机100的外壳的内壁表面上。齿条18可以通过能够在激励电动机13时启动的齿轮等的功率传送机构来在直线导轨19上和沿着直线导轨19而直线移动。根据本实施例，光源15具有被安装在板20上的多个红外线发射二极管21，所述板20与菲涅耳透镜14基本平行地延伸。其上安装了红外线发射二极管21的板20可响应于电动机13的激励而朝着和远离菲涅耳透镜14地移动。当这样移动板20时，监控摄像机100的图像捕捉视场角在监控摄像机100的正向在从3°到60°的范围中变化。红外线发射二极管21的每一个具有范围例如从20°到30°的照射角度。照明辐射的照射范围是可变的，使得从红外线发射二极管21发射的红外线辐射通过穿过菲涅耳透镜14而照射与摄像机块17的图像捕捉视场角基本相同的区域。齿条18可根据摄像机块17的变焦比而通过电动机13沿着直线导轨19移动。照明辐射的照射范围可基于菲涅耳透镜14和光源15之间的位置关系而变化。
下面将参照图4A和4B来描述监控摄像机100的红外线辐射施加范围和图像捕捉视场角之间的联动操作关系。具有变焦功能的监控摄像机100可被选择性地设置为广角模式和摄远模式。图4A示出了在广角模式中红外线辐射施加范围和图像捕捉视场角的示例，图4B示出了在摄远模式中红外线辐射施加范围和图像捕捉视场角的示例。选择监控摄像机100的照射范围50以便照射略大于图像捕捉视场角51的区域。但是，由于红外线辐射的照射角度受所施加的照明辐射的分布特性控制，因此即使照射范围50落入图像捕捉视场角51内，当要捕捉物体55的图像时，照射范围50也可以足够大以识别物体55。
如果如图4A所示的那样扩展图像捕捉视场角51，则将光源15向菲涅耳透镜14移动，以加宽照明辐射的照射范围50。另一方面，如果如图4B所示的那样压窄图像捕捉视场角51，则将光源15远离菲涅耳透镜14而移动，以压窄照明辐射的照射范围50。因此，照明辐射的照射范围50可以与摄像机镜头1的变焦动作成联动关系地变化，以改变图像捕捉视场角51。
因此，有可能改变照明辐射的照射范围50，以便照射与监控摄像机100的图像捕捉视场角51基本相同的区域，以捕捉物体55的图像。
根据本实施例，监控摄像机100能够以与图像捕捉视场角51基本相同的方式来改变照明辐射的照射范围50，其中当摄像机块17在摄远模式和广角模式之间进行变焦动作时，所述图像捕捉视场角51改变。结果，监控摄像机100可以根据要成像的物体55的位置和大小来施加适当的红外线辐射量。即使在物体55远离监控摄像机100时，监控摄像机100也可以可靠地捕捉物体55的图像，而不缺乏照明辐射。
在上述第一实施例中，从在平面板20上安装的红外线发射二极管21发射红外线辐射。但是，如图5所示，可以从安装在向外(即向菲涅耳透镜14)凸起的曲面板20’上的多个红外线发射二极管21发射红外线辐射。除了曲面板20’以外，在图5中示出的监控摄像机的细节与在图3中示出的监控摄像机100的细节相同。因为光源通过改变红外线发射二极管的布局来改变其辐射分布特性，因此可以为了更宽的照射范围而改变所施加的照明辐射的分布特性。
下面将参照图6A、6B、7和8来描述根据本发明第二实施例的监控摄像机200。监控摄像机200能够通过改变光源激励模式来改变照明辐射的照射范围。
首先，将在下面描述监控摄像机200的内部结构细节。监控摄像机200具有用于发射红外线辐射的光源24，所述光源24包括总共9个红外线发射二极管21a到21i，它们被排列在三个垂直列和三个水平行中，并且被安装在板20上。监控摄像机200还具有：微透镜阵列22，其被布置在板20的前面，用于将从相应的红外线发射二极管21a到21i发射的红外线辐射转换为平行光束；以及投影仪光学***透镜23，它被布置微透镜阵列22的前面，用于放大来自微透镜阵列22的照明辐射的照射范围。监控摄像机200具有与在图2中示出的根据第一实施例的监控摄像机100的信号处理***相同的信号处理***。监控摄像机200与监控摄像机100不同之处在于：控制器10控制第二实施例特有的光源激励模式。
下面将描述监控摄像机200的光源激励模式的示例。当监控摄像机200检测到移动物体55时，监控摄像机200改变光源24的激励模式以跟踪该物体，以便向该物体施加照明辐射，或者以给定的发射间隔间歇地激励光源24，以便向该物体施加照明辐射。监控摄像机200的这些功能是在控制器10的控制下实现的，所述控制器10根据来自中央控制器30的控制命令而操作。当监控摄像机200检测到移动物体55时，控制器10也可以根据从存储器11读取的全部或部分激励模式而独立地激励红外线发射二极管21a到21i。
图6A作为示例示出了第一光源激励模式。根据第一光源激励模式，激励板20上的红外线发射二极管的对角线阵列。具体地说，当监控摄像机200检测到如图6A所示沿对角线移动的移动物体55时，控制器10激励红外线发射二极管21a、21e、21i，并且关断(de-energize)其他红外线发射二极管。从红外线发射二极管21a、21e、21i发射的红外线辐射通过微透镜阵列22和光学***透镜23，并且照亮在所捕捉的图像52的对角线上的照射区域53a、53e、53i。
图6B作为示例示出了第二光源激励模式。根据第二光源激励模式，激励板20上的红外线发射二极管的下方阵列。具体地说，当监控摄像机200检测到如图6B所示的水平移动的移动物体55时，控制器10激励红外线发射二极管21g、21h、21i，并且关断其他红外线发射二极管以跟踪物体55。从红外线发射二极管21g、21h、21i发射的红外线辐射通过微透镜阵列22和光学***透镜23，并且照亮在所捕捉的图像52的下水平线上的照射区域53g、53h、53i。
在图6A和6B中，同时激励三个红外线发射二极管。但是，可以同时激励仅仅一个或两个红外线发射二极管。
在图6A和6B中示出的第二实施例中，控制光源激励模式。可以将这些光源激励模式与将在下面描述的间歇光源激励模式相组合，以更有效地产生照明辐射。下面将参照图7来描述根据第二实施例的、仅在有效帧中的间歇红外线照射的示例。图7示出了具有表示时间的水平轴和表示所发射的红外线辐射的水平(level)的垂直轴的曲线图。在这个示例中，监控摄像机200使其红外线发射二极管不被连续激励，而是与摄像机块17的图像捕捉定时间隔同步地被间歇激励。
传统的监控摄像机使其红外线发射二极管被连续地激励以进行监控。在图7中，传统的监控摄像机在时刻t1到t4从红外线发射二极管连续地发射水平L2的红外线辐射。在图7中示出的根据本实施例的监控摄像机200使其红外线发射二极管与图像捕捉定时间隔同步地在选通脉冲发射周期T＝t4-t1内被激励以进行选通脉冲发射。从时刻t2到时刻t3的图像捕捉定时间隔表示有效帧，并且从时刻t3到时刻t5的定时间隔表示无效帧。时间t5-t4等于时间t2-t1。监控摄像机200在时刻t2到t3间歇地从红外线发射二极管发射水平L1的红外线辐射。如果在时刻t2到t3由水平L1的红外线辐射产生的发射能量的量等于从时刻t1到t4由水平L2的红外线辐射的产生的发射能量的量，则红外线发射二极管可以与图像捕捉定时间隔同步地发射更强水平的红外线辐射，以便向远处的物体提供捕捉该物体的图像所需的红外线辐射量。
下面将参照图8来描述仅仅与图像捕捉定时间隔同步地照射捕捉图像所需的区域的示例。图8示出了具有表示时间的水平轴的图，并且所捕捉的图像52的阵列被排列在各个时刻上。图8所示的根据本实施例的监控摄像机200使其红外线发射二极管与摄像机块17的图像捕捉定时间隔同步地被激励以用于选通脉冲发射，并且还改变红外线发射二极管的激励模式以便跟踪移动物体。具体地说，监控摄像机200控制光源24根据一模式以间隔T1(秒)发射红外线辐射，或者根据另一模式以间隔T2(秒)发射红外线辐射，其中间隔T1比间隔T2长(T1>T2)。类似地，监控摄像机200控制摄像机块17以图像捕捉定时间隔T1(秒)来捕捉图像，或者以图像捕捉定时间隔T2(秒)来捕捉图像，其中间隔T1比间隔T2长(T1>T2)。如果在从摄像机块17输出的所捕捉的图像52中未检测到移动物体55，则监控摄像机200控制光源24以间隔T1发射红外线辐射。控制器10选择较低的帧速率以便增大红外线辐射发射间隔，并且向整个图像捕捉范围施加照明辐射。如果在从摄像机块17输出的所捕捉的图像52中检测到移动物体55，则监控摄像机200控制光源24以间隔T2来发射红外线辐射，并且还控制摄像机块17以图像捕捉定时间隔T2来捕捉图像。控制器10选择较高的帧速率以减小红外线辐射发射间隔，并且向整个图像捕捉范围的包括物体55的部分施加照明辐射以改变光源激励模式，以便跟踪移动物体55。所述间隔T1的每一个可以是1秒，并且所述间隔T2的每一个可以是1/30秒。
以这种方式，监控摄像机200能够通过改变图像捕捉定时间隔和光源激励模式来捕捉图像。
根据第二实施例，当间歇地激励光源时，减小了电功耗，并且还减小了由监控摄像机产生的热量。但是，光源可以与摄像机块的图像捕捉定时间隔同步地施加强照明辐射。结果，监控摄像机在远离监控摄像机的位置上获得足够水平的照明以使得所捕捉的图像非常亮，并且可以在夜晚捕捉位于距监控摄像机更远的距离处的图像。当检测到物体时，缩短图像捕捉定时间隔以便以较高的帧速率来捕捉物体的图像。因此，即使物体快速移动，也能可靠地捕捉物体的图像。因为光源包括红外线发射二极管，因此它可以在激励状态和关断状态之间瞬间转换，从而允许根据物体的运动来捕捉物体的图像。
当通常地监控图像捕捉范围而没有检测到物体时，以较低的帧速率来捕捉其图像。因此，即使在较长的时间段内监控图像捕捉范围，要记录的所捕捉的图像的数据量也可能较小。因此，可以在延长的时间段中在诸如硬盘驱动器、磁带驱动器等的记录设备中记录所需要的数据量。如果在磁带驱动器中记录图像，则可以较不频繁地更换磁带驱动器中的磁带。
在图6A和6B中，分别同时激励红外线发射二极管的对角线阵列和红外线发射二极管的下方阵列。但是，要激励的红外线发射二极管不限于图6A和6B所示的模式。如果在图像捕捉范围52的相对端处检测到多个物体55，则可以仅仅向所述物体55施加所发射的红外线辐射。以这种方式，进一步减小了光源的电功耗，并且增大了在照射范围之间切换的自由度。
在图6A和6B中，光源包括被排列在三个垂直列和三个水平行中的总共9个红外线发射二极管21a到21i。但是，可以使用的红外线发射二极管的数量不限于九个，而是光源可以根据使用监控摄像机的情况而包括更多或更少的红外线发射二极管。
在图7中，在时刻t2到t3由水平L1的红外线辐射产生的发射能量的量等于从时刻t1到t4由水平L2的红外线辐射产生的发射能量的量。但是，存在这样的情况：在该情况中，当通常地监控图像捕捉范围而未检测到物体时，可以不需要高水平的红外线辐射。在这样的情况下，可以增大红外线辐射发射间隔，以减小在时刻t2到t3由水平L1的红外线辐射产生的发射能量的量，以便由此降低电功耗。如果通过诸如电池等的有限电源来给监控摄像机供电，则增大的红外线辐射发射间隔有效地延长了电池的使用寿命。
下面将参照图9到12来描述根据本发明第三实施例的监控摄像机300。监控摄像机300采用光纤形式的光导(light guide)来增大定位光源的自由度。监控摄像机300具有与图2所示的根据第一实施例的监控摄像机100的信号处理***相同的信号处理***。监控摄像机300与监控摄像机100不同之处在于它具有第三实施例特有的光源。
首先，将在下面描述监控摄像机300的内部结构细节。图9以横截面示出了监控摄像机300，它采用光纤63将来自光源25的红外线发射二极管的红外线辐射引导到菲涅耳透镜14’。具体地说，通过具有朝着光纤63的第一终端63a成圆形地弯曲的内反射表面的反射器64来收集来自光源25的红外线发射二极管的红外线辐射。光纤63能够通过其向与第一终端63a相对的第二终端63b发送被施加到第一终端63a的红外线辐射，并且从第二终端63b发射所发送的红外线辐射而无任何实质损耗。被施加到第一终端63a的红外线辐射通过光纤63，并且被从第二终端63b发射。所发射的红外线辐射被扩散板62从会聚光束转换为发散光束。从扩散板62发射的红外线辐射通过变焦透镜61和菲涅耳透镜14’，并且被施加到监控摄像机300的图像捕捉范围。虽然根据第一实施例的光源15是可移动的，但是第三实施例的光源25不可移动，但是变焦透镜61是可移动的，以便在红外线辐射通过菲涅耳透镜14并且作为照明辐射而被施加到图像捕捉范围之前放大或缩小从光纤63的第二终端63b发射的红外线辐射光束。
根据第三实施例，可以将照明辐射的光源25定位在与监控摄像机300隔开的位置上。
例如，光纤63使得光源25可以与监控摄像机300的菲涅耳透镜14’隔开。因此，如图9所示，光源25可以被布置在监控摄像机300的外壳中的摄像机块17的后面。因此，可以减小监控摄像机300自己的大小。可替换地，可以不将光源25置于监控摄像机300的外壳中，而是可以将其置于监控摄像机300的外壳外部，以便通过光纤63将红外线辐射发送到监控摄像机300中。该替换布置使得有可能进一步减小监控摄像机300的大小。
在第三实施例中，通过反射器64来收集来自光源25的红外线辐射。但是，可以通过各种其他结构中的任一种来将来自光源25的红外线辐射引导到光纤63。图10到12示出了用于将来自光源的红外线辐射引导或收集到光纤63的这种其他结构。
图10示出了通过两个彼此面对的反射镜来收集从光源发射的红外线辐射的结构。光源包括红外线发射二极管芯片26。从红外线发射二极管芯片26发射的红外线辐射被凹面反射镜66反射，并且被聚焦到处于反射镜66的焦点处的位置。光纤63的第一终端63a被布置在反射镜66的焦点附近。另一更小直径的凹面反射镜65与反射镜66相面对地位于红外线发射二极管芯片26附近，用于将从红外线发射二极管芯片26发射的红外线辐射引导到反射镜66。使用图10所示的布置，从红外线发射二极管芯片26发射的红外线辐射被反射镜65、66收集到光纤63的第一终端63a。通过光纤63发送所收集的红外线辐射，然后从第二终端63b发射该红外线辐射。
图11示出了通过多反射器来收集从光源27发射的红外线辐射的结构。具体地说，用于产生平行光束的微透镜阵列67被布置在光源27的多个红外线发射二极管的前面。从光源27发射的红外线辐射被微透镜阵列67转换为平行光束，其被凹面多反射器68反射，并被聚焦到光纤63的第一终端63a上。被施加到第一终端63a的红外线辐射光束穿过光纤63，然后被从第二终端63b发射。
图12示出了从多个光源发射红外线辐射的结构。具体地说，凹面反射器69被分别布置在光源28周围，并且具有位于光纤63的第一终端63a处的各自的焦点。从光源28发射的红外线辐射被相应的反射器69反射，并被聚焦到光纤63的第一终端63a上。被施加到第一终端63a的红外线辐射光束穿过光纤63，然后被从第二终端63b发射。
在上述第三实施例中，将光纤63用作光导。但是，可以采用能够从其另一端发射施加到其一端上的辐射的各种其他元件的任一种作为光导。
根据上述第一到第三实施例，因为监控摄像机可以采用各种不同的光源和发射模式，所以可以向位于图像捕捉范围内的物体施加有效的照明辐射，以捕捉该物体的图像。可以通过与小尺寸光源组合的单个监控摄像机来捕捉以前除非使用大尺寸投影仪和大尺寸的电动机驱动的摄像机平台的组合否则难以在夜晚捕捉的物体的图像。根据本发明，可以以减小的安装成本将监控摄像机安装在减小的安装空间中。可以以联动的方式来自由控制监控摄像机的图像捕捉视场角和照射范围。由于可以有效地将从光源发射的红外线辐射引导到照相机块附近的位置，因此可以减小光源的大小。即使采用发光二极管形式的光源消耗了少量电力，它也能够发射所需要的量的辐射，因此可以具有低电力要求。
在上述第一到第三实施例中，光源包括红外线发射二极管。但是，光源可以包括用于发射可见光的发光二极管。可替换地，红外线发射二极管和发光二极管可被互相组合，并且可替换地可被激励以选择性地发射红外线辐射和可见光。白光发射二极管容易并且便于使用，因为即使在长时间段内使用时它们也不易于变差，并且在被瞬时激励时高度耐用。用于发射可见光的光源可以包括卤素灯、荧光灯管等。
可以以各种可能组合的任一种来组合如上面根据第一到第三实施例描述的用于根据图像捕捉视场角改变照射角度的布置、用于改变光源激励模式以间歇地激励光源的布置、以及用于通过光导来引导红外线辐射的布置。
在所说明的实施例中，被合并在中央控制器30中的记录设备包括硬盘驱动器35。但是，可以在包括光盘、磁盘、磁光盘、快闪存储器等的各种记录介质中的任一种中记录所捕捉的图像。
在上述第一到第三实施例中，光源和摄像机块被容纳在长方体形式的监控摄像机外壳中。但是，监控摄像机可以有具有另一形状的外壳。图13A到13C示出了电动机驱动的可摆动PTZ(摇摄－倾斜－变焦)监控摄像机，它具有红外线发射器，用于从合并在其中的光源发射红外线辐射。在图13A到13C中示出的电动机驱动的可摆动PTZ监控摄像机的每一个包括具有摄像机块和投影仪的圆顶形状的摄像机，并且能够围绕垂直和水平轴(未示出)旋转。
具体地说，图13A示出了监控摄像机400，它具有摄像机镜头和红外线发射器，其各自的轴彼此成一条直线。具体地说，监控摄像机400被固定安装在基座71上。监控摄像机400包括：可水平移动的单元72，它被布置在基座71上，用于通过水平角度旋转；以及可垂直移动单元73，它被布置在可水平移动的单元72中，用于通过垂直角度旋转。可垂直移动的单元73在其中安置了红外线发射器75，所述红外线发射器75具有与红外线发射器75同轴的菲涅耳透镜和摄像机镜头1。
图13B示出了监控摄像机410，它具有摄像机镜头和红外线发射器，其各自的轴彼此隔开，并且彼此平行地延伸。具体地说，监控摄像机410被固定安装在基座71上。监控摄像机410包括被布置在基座71上的可水平移动的单元72、以及被布置在可水平移动的单元72中的可垂直移动的单元73。可垂直移动的单元73在其中安置了红外线发射器75和摄像机镜头1，其各自的轴彼此隔开，并且彼此平行地延伸。
图13C示出了具有摄像机镜头和四个红外线发射器的监控摄像机420，所述红外线发射器具有被布置在摄像机镜头周围的各自的轴。具体地说，监控摄像机420被固定安装在基座71上。监控摄像机420包括被布置在基座71上的可水平移动的单元72、以及被布置在可水平移动的单元72中的可垂直移动的单元73。可垂直移动的单元73在其中安置了摄像机镜头1和被布置在摄像机镜头1周围的四个红外线发射器76a到76d。红外线发射器76a到76d具有与摄像机镜头1的光轴平行的各自的轴。
监控摄像机400、410、420可以电连接到用于设置摆动角度和摆动模式的中央控制器，以便根据摄像机变焦动作来改变图像捕捉范围和调整照射角度。因此，在其头部合并了投影仪的电动机驱动的可摆动监控摄像机能够提供要投射所述辐射的足够距离、以及在该距离上的足够照明水平，以由此获得提高的监控能力。
虽然已经详细示出和描述了本发明的某些优选实施例，但是应当理解，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以在其中进行各种改变和修改。
相关申请交叉引用
本发明包含与2006年2月28日在日本专利局提交的日本专利申请JP2006-053285有关的主题，其全部内容通过引用而被合并于此。

Claims (9)

1.一种光控制***，包括：
光源，其被配置用于发射照明辐射；
图像捕捉单元，其被配置用于捕捉图像；以及
光控制单元，其被配置用于控制光源并改变所述光源发射照明辐射的发光样式，
其中，所述光控制单元被配置用于控制所述光源以通过改变发光样式来改变照明辐射的范围；
其中，所述光控制单元被配置用于：如果在由所述图像捕捉单元捕捉的图像中没有检测到物体，则控制所述光源在第一发光样式模式中发射照明辐射；
其中，所述光控制单元被配置用于：如果在由所述图像捕捉单元捕捉的图像中检测到物体，则控制所述光源在第二发光样式模式中发射照明辐射；
其中，所述第一发光样式模式中的照明辐射的范围不同于所述第二发光样式模式中的照明辐射的范围；以及
其中，所述第二发光样式模式中的照明辐射被控制为使得所述物体在第二发光样式中的照明辐射的范围内。
2.根据权利要求1的光控制***，
其中，所述物体是移动物体。
3.根据权利要求2的光控制***，
其中，第二发光样式模式中的照明辐射的范围基于所述移动物体的移动而改变。
4.根据权利要求1的光控制***，
其中，所述光控制单元被配置用于：如果在由所述图像捕捉单元捕捉的图像中检测到物体，则控制所述光源间歇地发射辐射照明。
5.根据权利要求1的光控制***，
其中，所述光源被配置用于发射红外辐射。
6.根据权利要求1的光控制***，还包括
显示控制单元，用于控制显示器显示捕捉的图像。
7.根据权利要求1的光控制***，还包括
显示器，其被配置为显示捕捉的图像。
8.一种光控制方法，所述方法包括以下步骤：
由图像捕捉单元捕捉图像；以及
改变光源发射照明辐射的发光样式，
其中，如果在由所述图像捕捉单元捕捉的图像中没有检测到物体，则发射第一发光样式模式的照明辐射，
其中，如果在由所述图像捕捉单元捕捉的图像中检测到物体，则发射第二发光样式模式的照明辐射，
其中，所述第一发光样式模式的照明辐射的范围不同于所述第二发光样式模式的照明辐射的范围，
其中，所述第二发光样式模式的照明辐射被控制为使得所述物体在所述第二发光样式模式的照明辐射的范围内。
9.一种光控制装置，包括：
光控制单元，其被配置用于控制发射照明辐射的光源并改变所述光源发射照明辐射的发光样式，
其中，所述光控制单元被配置用于控制所述光源以通过改变发光样式来改变照明辐射的范围，
其中，所述光控制单元被配置用于：如果在捕捉的图像中没有检测到物体，则控制所述光源在第一发光样式模式中发射照明辐射，
其中，所述光控制单元被配置用于：如果在由所述图像捕捉单元捕捉的图像中检测到物体，则控制所述光源在第二发光样式模式中发射照明辐射，
其中，所述第一发光样式模式中的照明辐射的范围不同于所述第二发光样式模式中的照明辐射的范围，
其中，所述第二发光样式模式中的照明辐射被控制为使得所述物体在第二发光样式中的照明辐射的范围内。
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