JP2014179701A - カメラ装置、正常性検出装置および映像表示システムならびに正常性検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１台のカメラ装置について的確に異常を検出すること。
【解決手段】本発明のカメラ装置２は、光学レンズ６と、光学レンズ６から入射する被写体５の光学映像を電気信号に変換する撮像素子７と、撮像素子７が電気信号に変換した映像信号を所定の周期で順次送信する撮像制御部８と、撮像素子７がホワイトアウトする状態になる程度の輝度を有する光を撮像素子７に入射する照光部９と、撮像素子７がブラックアウトする状態になる程度に撮像素子７に入射する光を減光する遮光部１０と、所定の撮像枚数毎に、照光部９による光を撮像素子７に入射する制御、または遮光部１０による撮像素子７に入射する光を減光する制御を交互に実施する正常性検出制御部１１と、を有する構成とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、カメラ装置、正常性検出装置および映像表示システムならびに正常性検出方法に関する。

鉄道に利用する各種センサは、その信頼性が最も重要である。たとえば、踏切内の車や人などの有無を検出するためのセンサが万が一故障した場合には、踏切内の正確な障害物の情報が得られなくなり鉄道の運行に支障を来たす。しかしながらきわめて信頼性が高いとされるセンサを用いたとしても故障等による異常が発生する確率を皆無にすることは不可能である。そこで、鉄道に利用する各種センサは、センサの正常性を検出する機能を有することが重要である。

センサの正常性を検出する技術として、たとえば特許文献１には、車両に搭載された複数の撮像手段（ステレオカメラ用の左右一対のカメラ）により得られた各映像信号の同時刻のフレーム画像を相対的に比較し、その比較結果に応じて複数の撮像手段の正常性を自己診断する自己診断手段を有する画像処理システムが開示されている。

特開２００１−２１１４６６号公報

これまで鉄道関係では、センサとしてのカメラ装置を積極的に導入してこなかった経緯がある。その主な理由としては、カメラ装置の正常性の検出が光電スイッチや近接スイッチなどの他のセンサ類と比較して難しい点が挙げられる。たとえば上述の特許文献１の技術は、比較的簡素な構成でカメラ装置の正常性を検出することを目的としている。しかしながら特許文献１の技術では、１台のカメラ装置において正常性を検出することは出来ず、複数の撮像手段により得られた各映像信号の同時刻のフレーム画像を相対的に比較する必要がある。このように簡素化を目的とした特許文献１のようなカメラ装置の正常性検出技術であっても依然として複雑な構成および処理を要する。

本発明は、このような背景の下に行われたものであって、１台のカメラ装置について的確にその正常性を検出することができるカメラ装置、正常性検出装置および映像表示システムならびに正常性検出方法を提供することを目的とする。

本発明の第一の観点は、カメラ装置である。本発明のカメラ装置は、光学レンズと、光学レンズから入射する被写体の光学映像を電気信号に変換する撮像素子と、撮像素子が電気信号に変換した映像信号を所定の周期で順次送信する制御部と、を有するカメラ装置において、撮像素子がホワイトアウトする状態になる程度の輝度を有する光を撮像素子に入射する高輝度発生手段と、撮像素子がブラックアウトする状態になる程度に撮像素子に入射する光を減光する減光手段と、所定の撮像枚数毎に、高輝度発生手段による光を撮像素子に入射する制御、または減光手段による撮像素子に入射する光を減光する制御を交互に実施する制御手段と、を有するものである。

あるいは、高輝度発生手段に代えて、撮像素子の利得を撮像素子がホワイトアウトする状態になる程度に高く調整する手段を有し、減光手段に代えて、撮像素子の利得を撮像素子がブラックアウトする状態になる程度に低く調整する手段を有し、制御手段は、所定の撮像枚数毎に、撮像素子がホワイトアウトする状態になる程度に高く調整する手段による利得調整、または撮像素子がブラックアウトする状態になる程度に低く調整する手段による利得調整を交互に実施する制御手段を有するようにしてもよい。

本発明の第二の観点は、正常性検出装置である。本発明の正常性検出装置は、本発明のカメラ装置の正常性を検出する正常性検出装置において、カメラ装置から順次送信される映像信号の中からホワイトアウトした状態の映像信号とブラックアウトした状態の映像信号とをそれぞれ抽出する抽出手段と、ホワイトアウトした状態の映像信号とブラックアウトした状態の映像信号とに基づいて電力を生成する電力生成手段と、電力生成手段により生成された電力により動作し接点を閉結状態にするリレー回路と、リレー回路の接点が閉結状態のときにカメラ装置の正常性を表示する正常性表示手段と、リレー回路の接点が開放状態のときに警報を発出する警報手段と、を有するものである。

別の本発明のカメラ装置の正常性を検出する正常性検出装置は、カメラ装置から順次送信される映像信号の中からホワイトアウトした状態の映像信号とブラックアウトした状態の映像信号とをそれぞれ抽出する抽出手段と、ホワイトアウトした状態の映像信号およびブラックアウトした状態の映像信号における撮像素子の画素の動作状態を検査する画素検査手段と、を有するものである。

さらに、上述の本発明の正常性検出装置は、リレー回路の接点が閉結状態のときにカメラ装置の正常性の表示と併せて、画素検査手段により撮像素子の画素の動作状態を検査し、その検査結果を出力し、リレー回路の接点が開放状態のときに、警報手段により警報を発出する手段を有するようにしてもよい。

本発明の第三の観点は、映像表示システムである。本発明の映像表示システムは、本発明のカメラ装置と、本発明の正常性検出装置と、本発明のカメラ装置から順次送信される映像信号の中からホワイトアウトした状態の映像信号とブラックアウトした状態の映像信号とをそれぞれ除去した映像信号を抽出する映像信号抽出手段と、映像信号抽出手段から出力される映像信号を人の目に見える映像として表示する映像表示装置と、を有する映像表示システムである。

本発明の第四の観点は、正常性検出方法である。本発明の正常性検出方法は、本発明のカメラ装置の正常性を検出する正常性検出装置が実行する正常性検出方法において、カメラ装置から順次送信される映像信号の中からホワイトアウトした状態の映像信号とブラックアウトした状態の映像信号とをそれぞれ抽出する抽出ステップと、ホワイトアウトした状態の映像信号とブラックアウトした状態の映像信号とに基づいて電力を生成する電力生成ステップと、電力生成ステップの処理により生成された電力により動作し接点を閉結状態にするリレー回路の接点が閉結状態のときにカメラ装置の正常性を表示する正常性表示ステップと、リレー回路の接点が開放状態のときに警報を発出する警報ステップと、を有するものである。

別の本発明のカメラ装置の正常性を検出する正常性検出装置が実行する正常性検出方法は、カメラ装置から順次送信される映像信号の中からホワイトアウトした状態の映像信号とブラックアウトした状態の映像信号とをそれぞれ抽出する抽出ステップと、ホワイトアウトした状態の映像信号およびブラックアウトした状態の映像信号における撮像素子の画素の動作状態を検査する画素検査ステップと、を有するものである。

さらに、上述の本発明の正常性検出方法は、リレー回路の接点が閉結状態のときにカメラ装置の正常性の表示と併せて、画素検査ステップの処理により撮像素子の画素の動作状態を検査し、その検査結果を出力し、リレー回路の接点が開放状態のときに、警報ステップの処理により警報を発出するステップを有するようにしてもよい。

本発明によれば、１台のカメラ装置について的確にその正常性を検出することができる。

本発明の実施の形態に係る映像表示システムの全体構成図である。 図１のカメラ装置のブロック構成図である。 図２のカメラ装置の正常性検出制御部の動作を示すフローチャートである。 図１の正常性検出装置のブロック構成図である。 図４の正常性検出装置の画素検査部の動作を示すフローチャートである。

本発明の実施の形態に係る映像表示システム１は、図１に示すように、カメラ装置２と、正常性検出装置３と、映像表示装置４と、正常性表示部２０とを有する。カメラ装置２は、被写体５を撮像し、映像表示装置４は、カメラ装置２が撮像した被写体５の映像信号を人の目に見える映像として表示する。このとき、正常性検出装置３は、カメラ装置２の動作状態を監視し、カメラ装置２の正常性を常時監視する。正常性検出装置３によりカメラ装置２の正常性が確認されているときには、正常性表示部２０にその旨が表示される。また、カメラ装置２の異常の発生が検出されたときには、その旨を外部に報知する。正常性検出装置３の異常の発生の報知には、二とおりある。報知の一つ目は、カメラ装置２の画素の異常の発生の報知であり、正常性検出装置３から検査結果表示部１８に対して画素検査結果が報知される。報知の二つ目は、カメラ装置２自体の動作の異常の発生の報知であり、正常性検出装置３から警報部１６に対してカメラ装置動作異常が報知される。以下では、映像表示システム１の構成要素であるカメラ装置２、正常性検出装置３の順に説明し、その後で、映像表示システム１の全体についてさらに詳細に説明する。

なお、映像表示装置４については、映像信号を入力して画像をモニタ画面に表示する装置であれば、どのようなものを適用してもよいので、詳細な説明は省略する。たとえば、映像表示装置４は、パーソナルコンピュータなどのモニタ装置またはテレビジョン装置でよい。また、正常性表示部２０は、カメラ装置２が正常動作中であることを表示するものであれば、どのようなものを適用してもよいので、詳細な説明は省略する。たとえば正常性表示部２０は、カメラ装置２が正常動作中に点灯または点滅するパイロットランプ（ＰＬ）などでよい。

本発明の実施の形態に係るカメラ装置２は、図２に示すように、光学レンズ６と、光学レンズ６から入射する被写体５の光学映像を電気信号に変換する撮像素子７と、撮像素子７が電気信号に変換した映像信号を所定の周期で順次送信する撮像制御部８と、を被写体５を撮像するための構成として有する。

光学レンズ６は、被写体５の映像を光学的に撮像素子７の画素の上に結像させる。図２では、光学レンズ６は、模式的に凸レンズの形状のみを図示してあるが、実際には、レンズの焦点を調整するための焦点調整機構および撮像素子７への入射光量を調整するための絞り調整機構を有する。さらに、光学レンズ６は、焦点距離を可変するズーム機構を有してもよい。

撮像素子７は、たとえば数百万個程度の複数の画素が縦横に並べられたものである。画素は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)またはＣＭＯＳ（相補性金属酸化膜半導体）などが用いられる。

撮像制御部８は、光学レンズ６および撮像素子７を制御する。たとえば撮像制御部８は、光学レンズ６の焦点調整機構、絞り調整機構、またはズーム機構などを制御すると共に、撮像素子７の各画素の出力（すなわち画素値）を取り込んで映像信号を生成する。このとき、撮像制御部８は、周期的に、撮像素子７の各画素の出力を取り込んで映像信号を生成する。撮像制御部８が映像信号を生成する周期は、たとえば数十分の１秒程度の周期である。このようにして周期的に生成された複数の映像信号を静止画像として時系列順に表示したときに、人の目には動画として認識される。

さらに、図２に示すカメラ装置２は、正常性の検出を行うための構成として、撮像素子７がホワイトアウトする状態になる程度の輝度を有する光を撮像素子７に入射する照光部９と、撮像素子７がブラックアウトする状態になる程度に撮像素子７に入射する光を減光する遮光部１０と、所定の撮像枚数毎に、照光部９による光を撮像素子７に入射する制御、または遮光部１０による撮像素子７に入射する光を減光する制御を交互に実施する正常性検出制御部１１と、を有する。

照光部９は、図２の例では、環状の発光体であり、この環状の発光体は、たとえば、光学レンズ６のレンズの周囲に配設される。照光部９の環状の発光体が発光すると、その照射光は、光学レンズ６のレンズを通過して撮像素子７に届く。このとき、照光部９の輝度は、照光部９からの照射光が撮像素子７に届いたときに、撮像素子７が飽和状態となりホワイトアウトする程度の輝度である。照光部９の発光体は、たとえばＬＥＤ（発光ダイオード）などを環状に複数並べることによって構成される。

遮光部１０は、たとえば平板状の液晶シャッタなどであり、通電時には、遮光部１０は遮光状態となり、非通電時には、透明になる。遮光部１０が透明であるときには、光学レンズ６から入射する光は、ほぼ全てが撮像素子７に届くが、遮光部１０が遮光状態になると光学レンズ６から入射する光は、ほぼ全てが撮像素子７には届かない。よって、遮光部１０が遮光状態になると撮像素子７はブラックアウトした状態になる。

正常性検出制御部１１は、撮像制御部８と連係し、撮像制御部８が撮像素子７の各画素の出力を取り込んで映像信号を生成するタイミングの情報を取得する。これにより、正常性検出制御部１１は、照光部９および遮光部１０を動作させるタイミングを計算し、そのタイミングに合わせて、照光部９または遮光部１０を動作させる。

正常性検出制御部１１の動作手順について図３のフローチャートを参照しながら説明する。図３の「ＳＴＡＲＴ」の条件としては、カメラ装置２のスイッチ（不図示）がＯＮ状態に操作されるという条件であり、これによりカメラ装置２が動作を開始する状態である。図３のフローチャートにおいて、「ＳＴＡＲＴ」の条件が満たされると、フローは、ステップＳ１に進む。

ステップＳ１において、正常性検出制御部１１は、撮像制御部８が規定の枚数の映像信号を生成したか否かを判定する。ステップＳ１において、規定の枚数の映像信号を生成したと判定すると、フローは、ステップＳ２に進む。一方、ステップＳ１において、未だ規定の枚数の映像信号を生成していないと判定されると、フローは、ステップＳ１を繰り返す。

ステップＳ２において、正常性検出制御部１１は、照光部９を、撮像制御部８が映像信号を１枚分生成する時間だけ動作させて、フローは、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３において、正常性検出制御部１１は、撮像制御部８が規定の枚数の映像信号を生成したか否かを判定する。ステップＳ３において、規定の枚数の映像信号を生成したと判定すると、フローは、ステップＳ４に進む。一方、ステップＳ３において、未だ規定の枚数の映像信号を生成していないと判定されると、フローは、ステップＳ３を繰り返す。

ステップＳ４において、正常性検出制御部１１は、遮光部１０を、撮像制御部８が映像信号を１枚分生成する時間だけ動作させて、フローは、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、正常性検出制御部１１は、カメラ装置２のスイッチがＯＦＦ状態であるか否かを判定する。ステップＳ５において、スイッチがＯＦＦ状態であると判定されると、処理を終了する（ＥＮＤ）。一方、ステップＳ５において、スイッチがＯＦＦ状態ではない（すなわちＯＮ状態のまま）と判定されると、フローは、ステップＳ１に戻る。

以上説明したように、正常性検出制御部１１は、撮像制御部８と連系し、照光部９および遮光部１０の動作を制御することで、図２に示す映像信号列１２を生成してカメラ装置２から正常性検出装置３に送出する。

図２に示す映像信号列１２は、被写体５を撮像した映像信号Ｆ、ブラックアウトした映像信号Ｂ、およびホワイトアウトした映像信号Ｗを含む。たとえば図２の例では、映像信号Ｂと映像信号Ｗとの間には、２枚分の映像信号Ｆが挿入されている。よって、図３のフローチャートにおけるステップＳ１，Ｓ３の「規定枚数」は、図２の映像信号列１２の例では「２枚」になる。

次に、本発明の実施の形態に係る正常性検出装置３について図４を参照しながら説明する。正常性検出装置３は、カメラ装置２から順次送信される映像信号の中から正常性検出制御部１１により輝度の制御を受けてホワイトアウトした状態の映像信号Ｗとブラックアウトした状態の映像信号Ｂとをそれぞれ抽出する抽出部１３と、ホワイトアウトした状態の映像信号Ｗとブラックアウトした状態の映像信号Ｂとに基づいてリレー回路１５を駆動するための電力を生成するリレー駆動電源部１４と、リレー駆動電源部１４から供給される電力で動作し固定接点ａを閉結状態にするリレー回路１５と、リレー回路１５の固定接点ａが閉結状態のときにカメラ装置２の正常性を表示する正常性表示部２０（たとえばパイロットランプ（ＰＬ））と、リレー回路１５の固定接点ａが開放状態のときに警報を発出する警報部１６と、を有する。なお、リレー回路１５の固定接点ａが開放状態であるとは、すなわち、リレー回路１５の固定接点ｂが閉結状態であることを意味する。さらに、正常性検出装置３は、ホワイトアウトした状態の映像信号Ｗおよびブラックアウトした状態の映像信号Ｂにおける撮像素子７の画素の動作状態を検査する画素検査部１７と、画素検査部１７の検査結果を表示する検査結果表示部１８とを有する。

このような構成を有する正常性検出装置３は、リレー回路１５の固定接点ａが閉結状態のときに正常性表示部２０によるカメラ装置２の正常性の表示と併せて、画素検査部１７により撮像素子７の画素の動作状態を検査し、その検査結果を検査結果表示部１８に出力し、リレー回路１５の固定接点ａが開放状態のときに、警報部１６により警報を発出する。なお、警報部１６の出力は、たとえば音声信号であり、スピーカ１９から外部に報知される。この音声信号は、「異常が発生しました。」などの合成音声でもよいし、ブザーやサイレンなどの警報音でもよい。

抽出部１３は、カメラ装置２から送出された映像信号列１２を入力し、映像信号列１２を、映像信号Ｂと映像信号Ｗと映像信号Ｆとに分類する。たとえば、全画素にわたって真っ暗な映像信号(たとえば、最小画素値)であれば、これを映像信号Ｂとして分類する。また、全画素にわたって真っ白な映像信号（たとえば、最大画素値）であれば、これを映像信号Ｗとして分類する。そして、映像信号Ｂにも映像信号Ｗにも分類されなかった映像信号を映像信号Ｆとして分類する。さらに、抽出部１３は、映像信号Ｆに分類された映像信号を、時系列を保持した状態で、映像表示装置４に送出し、映像信号Ｂおよび映像信号Ｗに分類された映像信号を、時系列を保持した状態で、リレー駆動電源部１４に送出する。あるいは、抽出部１３における別の映像信号の分類方法として、映像信号Ｗまたは映像信号Ｂが１つ検出されたら、その検出位置を基準とすれば他の映像信号の位置が特定できるので、これにより映像信号Ｗ，Ｂ，Ｆを分類してもよい。

リレー駆動電源部１４は、抽出部１３が送出した映像信号Ｂおよび映像信号Ｗに基づいてリレー回路１５を駆動するための電力を生成する。リレー駆動電源部１４は、カメラ装置２の正常性を検出する構成の一部であり、映像信号Ｂおよび映像信号Ｗ以外の入力があっても電力を生成しないように構成されている。すなわち、カメラ装置２に何らかの異常が発生し、映像信号Ｂおよび映像信号Ｗがカメラ装置２から送出されないときには、リレー駆動電源部１４は電力を生成しないようにする。

たとえば、一般的に、カメラ装置２を構成する部品に故障が発生すれば、カメラ装置２からは何も出力が送出されない状態か、あるいは、カメラ装置２から映像信号列１２以外の不特定の信号が送出される状態のいずれかの状態に陥る。カメラ装置２がこのような状態に陥ったときには、リレー駆動電源部１４は、電力を生成しないように構成される。これによれば、カメラ装置２に異常が発生したときには、リレー駆動電源部１４の後段にあるリレー回路１５が動作しない（すなわち固定接点ｂが閉結状態）ようにすることができる。

さらに具体例を挙げて説明すると、たとえば、画素値が大きい映像信号Ｗの電圧によって、発光ダイオード等の光源を発光させ、その光のエネルギを電気のエネルギに変換する光電変換素子であるフォトダイオードまたはフォトトランジスタなどにより受け、映像信号Ｗの周期に同期した周期の交流電力を生成する。このようにして生成した映像信号Ｗの周期に同期した周期の交流電力を、たとえば、当該周期の交流電力以外は減衰させる特性を有するバンドパスフィルタ（帯域濾波器）等に通す。このバンドパスフィルタにより、映像信号Ｗの周期に同期した周期の交流電力以外の電力は減衰させることができる。このバンドパスフィルタを通過した交流電力を、後段のリレー回路１５のコイルＣの仕様に適合するように適宜変換する。

たとえば、コイルＣが交流電力により動作する仕様であれば、バンドパスフィルタを通過した交流電力は、そのままコイルＣに供給される。また、コイルＣが直流電力により動作する仕様であれば、バンドパスフィルタを通過した交流電力は、整流器等によって直流電力に変換した後でコイルＣに供給される。また、交流電力または直流電力のいずれについてもコイルＣを駆動する電圧値に達していない場合には昇圧される。反対に、交流電力または直流電力のいずれについてもコイルＣを駆動する電圧値を超えている場合には降圧される。このような昇圧または降圧には、トランスまたはコンバータあるいは抵抗器等を利用することができる。もしくは、コイルＣが交流電力により動作する仕様であってもバンドパスフィルタを通過した交流電力の周期と異なる周期の交流電力で動作する仕様である場合には、バンドパスフィルタを通過した交流電力をいったん直流電力に変換した後に、インバータ等によって周期（すなわち周波数）の異なる交流電力に変換することができる。なお、リレー駆動電源部１４の構成については、上述した構成以外にも既存の様々な構成を適用することができる。

リレー駆動電源部１４から出力されるリレー回路１５を駆動するための電力は、リレー回路１５のコイルＣに供給されてコイルＣを励磁させる。リレー回路１５では、コイルＣが励磁されるまでは、不図示のバネの力で固定接点ｂ側に接続している可動接点ＭがコイルＣの励磁により発生した電磁力により固定接点ａ側に吸引される。

上述のリレー回路１５は、固定接点ａ，ｂ、可動接点Ｍ、およびコイルＣにより構成される。コイルＣの非通電時には、可動接点Ｍは不図示のバネの力により固定接点ｂ側に接続している。コイルＣにリレー駆動電源部１４からリレー駆動電力が供給されると、コイルＣが励磁され、固定接点ｂ側にバネの力で接続している可動接点Ｍがバネの力よりも強いコイルＣの磁力に吸引されて固定接点ａ側に切り換わる。このとき、正常性表示部２０のパイロットランプ（ＰＬ）には、可動接点Ｍおよび固定接点ａを介してバッテリＢＴ１から電力が供給され、パイロットランプ（ＰＬ）は点灯する。管理者は、正常性表示部２０のパイロットランプ（ＰＬ）が点灯していることを目視確認することで、カメラ装置２が正常に稼動していることを認識することができる。

警報部１６は、リレー回路１５の固定接点ｂと可動接点ＭにバッテリＢＴ２およびスイッチＳＷを介して接続される。スイッチＳＷは、映像表示システム１の稼動中には、ＯＮ状態に操作される。スイッチＳＷがＯＮ状態であれば、リレー回路１５の固定接点ｂと可動接点Ｍとが接続されると、バッテリＢＴ２の電力が警報部１６に供給され、警報部１６が動作する。警報部１６が動作すると、警報部１６に接続されるスピーカ１９から警報音が外部に送出される。

これによれば、カメラ装置２から送出される映像信号列１２に、映像信号Ｂおよび映像信号Ｗが含まれず、リレー駆動電源部１４でリレー駆動電力が生成されなくなると、リレー回路１５の可動接点Ｍがバネの力で固定接点ｂ側に接続され、警報部１６からスピーカ１９を介して警報音が外部に送出される。これにより、管理者は、警報音を聴取することで、カメラ装置２の異常の発生を速やかに認識することができる。また、このときに、正常性検出装置３において、複雑な演算処理等を必要とせず、警報を発出することができる。さらには、カメラ装置２の異常ではなく、正常性検出装置３に異常が発生し、正常性検出装置３の動作が停止したような場合でも警報部１６は、正常性検出装置３とは別電源であるバッテリＢＴ２により警報を発出することができる。このようにして、映像表示システム１では、カメラ装置２またはそれ以外の正常性検出装置３自体の異常の検出において、きわめて高い信頼性を確保することができる。

なお、スイッチＳＷの操作方法としては、たとえば、映像表示システム１が休止中または設置工事中などで、リレー回路１５のコイルＣが非通電状態であるときには、固定接点ｂと可動接点Ｍとがバネの力で接続状態になる。このようなときに、警報部１６の作動を停止させるためにスイッチＳＷをＯＦＦ状態に操作する。または、スイッチＳＷがＯＮ状態であり、映像表示システム１が稼働中であるときに、警報部１６が警報を発出したとき、管理者がスピーカ１９から送出される警報音を停止させる際にもスイッチＳＷをＯＦＦ状態に操作する。

以上のように、カメラ装置２の正常性の監視は、映上表示システム１の稼働中には常時行われるが、これと併せて、カメラ装置２の画素の正常性の監視も行われる。このときに、画素検査部１７は、抽出部１３から送出される映像信号Ｂおよび映像信号Ｗを解析し、カメラ装置２の撮像素子７の画素の動作状態を検査する。検査結果表示部１８は、画素検査部１７が撮像素子７の画素の動作状態を検査した結果を表示する。

画素検査部１７における画素の検査手順について図５のフローチャートを参照しながら説明する。図５のフローチャートにおける「ＳＴＡＲＴ」の条件は、正常性検出装置３が稼働中であり、抽出部１３から映像信号Ｂおよび映像信号Ｗが順次、画素検査部１７に送出されているという条件である。画素検査部１７において、「ＳＴＡＲＴ」の条件が満たされると、フローは、ステップＳ１０に進む。なお、図５のフローチャートにおける「ＳＴＡＲＴ」から「ＥＮＤ」までの処理は１周期分の処理であり、画素検査部１７は、正常性検出装置３の稼働中には、「ＳＴＡＲＴ」から「ＥＮＤ」までの処理を繰り返し実行する。

ステップＳ１０において、画素検査部１７は、入力された映像信号が映像信号Ｗか映像信号Ｂかを判定する。ステップＳ１０において、映像信号Ｗであると判定されると、フローは、ステップＳ１１に進む。一方、ステップＳ１０において、映像信号Ｂであると判定されると、フローは、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１１において、画素検査部１７は、映像信号Ｗを構成する各画素の配置位置に対応する映像の部分に暗い部分があるか否かを調べることで、暗い画素の数を検出し、フローは、ステップＳ１３に進む。すなわち、映像信号Ｗは、全体がホワイトアウトした映像信号なので、正常な画素による映像信号であれば、同じくホワイトアウトしているはずである。にもかかわらず、映像信号Ｗの中で暗い部分があれば、その部分に対応する位置の画素は常時暗い状態（すなわち、常時最小画素値）であり、故障していると判定する。

ステップＳ１２において、画素検査部１７は、映像信号Ｂを構成する各画素の配置位置に対応する映像の部分に明るい部分があるか否かを調べることで、明るい画素の数を検出し、フローは、ステップＳ１３に進む。すなわち、映像信号Ｂは、全体がブラックアウトした映像信号なので、正常な画素による映像信号であれば、同じくブラックアウトしているはずである。にもかかわらず、映像信号Ｂの中で明るい部分があれば、その部分に対応する位置の画素は常時明るい状態（すなわち、常時最大画素値）であり、故障していると判定する。

ステップＳ１３において、画素検査部１７は、ステップＳ１１およびステップＳ１２で検出した故障した画素数の情報を検査結果表示部１８に出力して１周期分の処理を終了する（ＥＮＤ）。

このようにして、画素検査部１７では、常時最小画素値となってしまった画素および常時最大画素値となってしまった画素の画素数をそれぞれ検出し、その検査結果を検査結果表示部１８に表示することができる。なお、ここでは、故障した画素数を検査結果表示部１８に表示する例を説明したが、故障した画素数のみならず故障した画素の撮像素子７上の位置情報を併せて表示してもよい。さらに、単に故障した画素数またはその画素位置を表示するのみならず故障の種類（常時最小画素値または常時最大画素値）の情報も併せて表示してもよい。

これによれば、管理者は、検査結果表示部１８に表示された検査結果によって、カメラ装置２の撮像素子７における画素の状態を認識することができる。

また、抽出部１３は、カメラ装置２から入力した映像信号列１２を分類した結果得られた映像信号Ｆを映像表示装置４に送出する。これにより映像表示装置４には、カメラ装置２によって撮像された被写体５の映像が不図示のモニタ画面に映し出される。管理者は、映像表示装置４のモニタ画面に映し出された被写体５の映像から被写体５の状態を認識することができる。

以上説明したように、映像表示システム１によれば、映像表示装置４によって、被写体５の状態を監視しながら、カメラ装置２の正常性を監視することができる。このとき、カメラ装置２自体の正常性と、カメラ装置２の撮像素子７における画素レベルの正常性とを同時に監視することができる。さらに、カメラ装置２自体の正常性の監視には、複雑な演算処理等を必要としないため、きわめて高い信頼性での正常性の監視を実現することができる。

（その他の実施の形態）
上述した実施の形態では、光学レンズ６に絞り調整機構を有すると説明したが、絞り調整機構は、光学レンズ６とは異なる位置に設ける構成としてもよい。または、絞り調整機構を省略し、その代わりに、撮像素子７の利得を調整するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態では、警報部１６の音声信号をスピーカ１９から出力する例を説明したが、警報部１６の出力が接点のＯＮ／ＯＦＦ信号であれば、スピーカ１９に代えて、ランプの点灯または点滅などでもよい。また、警報部１６の出力が論理回路のＨＩＧＨ／ＬＯＷ信号であれば、スピーカ１９に代えて、パーソナルコンピュータなどを接続し、そのモニタ画面に異常を表示させてもよい。

また、上述の実施の形態では、抽出部１３が送出する映像信号Ｆを映像表示装置４のモニタ画面に表示し、管理者が表示を目視確認する例を説明したが、その他にも、抽出部１３が送出する映像信号Ｆを不図示の画像解析装置に入力することで、管理者がモニタ画面を目視確認することなく、被写体５の状態を自動的に監視したり、異常発生に対応するための各種機器が自動的に起動するようにしてもよい。

また、図１および図４に示す映像表示システム１の全体構成では、説明を分かり易くするために、カメラ装置２、正常性検出装置３、および映像表示装置４とに分けたが、これらの構成要素を互いに組み合わせてもよい。たとえば、カメラ装置２の内部に、正常性検出装置３を内蔵してもよい。これによれば、カメラ装置２は、自己診断機能を有するものとなる。その他にも正常性検出装置３に映像表示装置４を内蔵して１つの装置が２種類の画面を備えてもよいし、検査結果表示部１８が映像表示装置４の機能を兼ね備えて１つの画面に２種類の表示を行ってもよい。反対に、映像表示装置４に検査結果表示部１８を内蔵して１つの装置が２種類の画面を備えてもよいし、映像表示装置４が検査結果表示部１８の機能を兼ね備えて１つの画面に２種類の表示を行ってもよい。

また、カメラ装置２および正常性検出装置３などの正常性検出機能の設置位置と、映像表示装置４、検査結果表示部１８、警報部１６（スピーカ１９）、および正常性表示部２０（パイロットランプ（ＰＬ））などの外部報知機能の設置位置とを別にし、その間を無線通信やネットワーク等によって接続してもよい。

また、画素の異常は、頻繁に発生するものではなく、また、仮に、画素の一部に異常が発生してもカメラ装置２の機能自体が即座に失われるものではない。よって、画素検査部１７による画素の検査は、一時間に一回、一日一回、または一週間に一回など、一定の期間毎に行うようにしてもよい。

また、映像信号列１２の例として、図２では、映像信号Ｂと映像信号Ｗとの間に、２枚分の映像信号Ｆが挿入されている例を示したが、映像信号Ｂと映像信号Ｗとの間に挿入される映像信号Ｆの枚数は、様々に変更が可能である。映像信号Ｂと映像信号Ｗとの間に挿入される映像信号Ｆの枚数は、たとえば検査を行う頻度や動画を構成するフレーム数などに応じて適宜変更が可能である。

また、照光部９は、環状の発光体を有する例を説明したが、照光部９の構成を他の構成としてもよい。たとえば、照光部９は、光学レンズ６のレンズの周囲の上下左右の４箇所や上下または左右の２箇所に発光体を設けたものでもよい。あるいは、照光部９は、光学レンズ６のレンズの周囲のいずれか１箇所に発光体を設けたものでもよい。照光部９を１個の発光体で実現する場合、撮像素子７に対して均等に光を照射することは難しいが、撮像素子７が全体的にホワイトアウトすれば、光が均等に照射されるか否かは問題にならない。

また、図２の例では、光学レンズ６からみて被写体５の側に照光部９を取り付けたが、照光部９の取り付け位置を、照光部９の照射光が光学レンズ６を通さずに、直接的に撮像素子７に照射される位置である光学レンズ６と遮光部１０との間または遮光部１０と撮像素子７との間などで被写体５からの入射光を妨げない位置に設けてもよい。これは遮光部１０の取り付け位置についても同様であり、遮光部１０の位置を、たとえば照光部９の被写体５の側や照光部９と光学レンズ６との間などに設けてもよい。このように、照光部９および遮光部１０の取り付け位置を適宜変更することで、市販品のカメラ装置２を利用することもできるようになり、安価かつ短期間に映像表示システム１を実現することができる。

また、遮光部１０は、図２に示す構成の他にも様々な構成とすることができる。たとえば映像信号Ｂの映像信号列１２への挿入周期が比較的長い場合には、遮光部１０に機械的なシャッタ機構を用いてもよい。または、光学レンズ６のレンズ自体に液晶シャッタの機能を有するようにして遮光部１０を省略してもよい。あるいは、照光部９の環状の発光体の開口部に液晶シャッタを装着することで、照光部９が遮光部１０の機能も兼ね備えた構成としてもよい。

また、照光部９および遮光部１０を用いる代わりに、撮像素子７の利得（ゲイン）を調整することにより、ホワイトアウトした状態の映像信号Ｗとブラックアウトした状態の映像信号Ｂとを生成してもよい。たとえば撮像素子７の利得を高く調整すると、僅かな照度の光でも画素の画素値が飽和状態になるので、照光部９を用いなくてもホワイトアウトした状態の映像信号Ｗを生成できる。反対に、撮像素子７の利得を低く調整すると、通常の照度の光では画素の画素値がゼロに近いままなので、遮光部１０を用いなくてもブラックアウトした状態の映像信号Ｂを生成できる。これによれば、照光部９および遮光部１０を省略することができ、カメラ装置２の構成を簡易化することができる。また、これによれば、カメラ装置２自体は、内部構成をほとんど変更する必要がなく、市販品をそのまま用いることができるので、安価かつ短期間に映像表示システム１を実現することができる。

また、カメラ装置２における撮像制御部８および正常性検出制御部１１、正常性検出装置３における抽出部１３の制御機能およびリレー駆動電源部１４の制御機能、警報部１６の制御機能、画素検査部１７の制御機能、検査結果表示部１８の制御機能などについては、１つまたは複数の情報処理装置が予めインストールされている所定のプログラムを実行することによって実現することができる。このような情報処理装置は、たとえば、メモリ、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、入出力ポートなどを有する。情報処理装置のＣＰＵは、メモリなどから所定のプログラムとして制御プログラムを読み込んで実行する。これにより、情報処理装置には、上述した制御部または制御機能が実現される。なお、ＣＰＵの代わりにＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、マイクロプロセッサ（マイクロコンピュータ）、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)などを用いてもよい。

また、上述の所定のプログラムは、映像表示システム１の出荷前に、情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであっても、映像表示システム１の出荷後に、情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。また、プログラムの一部が、映像表示システム１の出荷後に、情報処理装置のメモリなどに記憶されたものであってもよい。映像表示システム１の出荷後に、情報処理装置のメモリなどに記憶されるプログラムは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読取可能な記録媒体に記憶されているものをインストールしたものであっても、インターネットなどの伝送媒体を介してダウンロードしたものをインストールしたものであってもよい。

また、上述の所定のプログラムは、情報処理装置によって直接実行可能なものだけでなく、ハードディスクなどにインストールすることによって実行可能となるものも含む。また、圧縮されたり、暗号化されたりしたものも含む。

このように、情報処理装置とプログラムによって映像表示システム１の制御機能を実現することにより、大量生産や仕様変更（または設計変更）に対して柔軟に対応可能となる。

なお、情報処理装置が実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであってもよいし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであってもよい。

１…映像表示システム、２…カメラ装置、３…正常性検出装置、４…映像表示装置、６…光学レンズ、７…撮像素子、８…撮像制御部（制御部）、９…照光部（高輝度発生手段）、１０…遮光部（減光手段）、１１…正常性検出制御部（制御手段）、１２…映像信号列、１３…抽出部（抽出手段）、１４…リレー駆動電源部（電力生成手段）、１５…リレー回路、１６…警報部（警報手段）、１７…画素検査部（画素検査手段）、１８…検査結果表示部（画素検査手段の一部）、１９…スピーカ（警報手段の一部）、２０…正常性表示部（正常性表示手段）

Claims (9)

1. 光学レンズと、前記光学レンズから入射する被写体の光学映像を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮像素子が電気信号に変換した映像信号を所定の周期で順次送信する制御部と、を有するカメラ装置において、
   前記撮像素子がホワイトアウトする状態になる程度の輝度を有する光を前記撮像素子に入射する高輝度発生手段と、
   前記撮像素子がブラックアウトする状態になる程度に前記撮像素子に入射する光を減光する減光手段と、
   所定の撮像枚数毎に、前記高輝度発生手段による光を前記撮像素子に入射する制御、または前記減光手段による前記撮像素子に入射する光を減光する制御を交互に実施する制御手段と、
   を有する、
   ことを特徴とするカメラ装置。
2. 請求項１記載のカメラ装置において、
   前記高輝度発生手段に代えて、前記撮像素子の利得を前記撮像素子がホワイトアウトする状態になる程度に高く調整する手段を有し、前記減光手段に代えて、前記撮像素子の利得を前記撮像素子がブラックアウトする状態になる程度に低く調整する手段を有し、
   前記制御手段は、所定の撮像枚数毎に、前記撮像素子がホワイトアウトする状態になる程度に高く調整する手段による利得調整、または前記撮像素子がブラックアウトする状態になる程度に低く調整する手段による利得調整を交互に実施する制御手段を有する、
   ことを特徴とするカメラ装置。
3. 請求項１または２記載のカメラ装置の正常性を検出する正常性検出装置において、
   前記カメラ装置から順次送信される映像信号の中から前記ホワイトアウトした状態の映像信号と前記ブラックアウトした状態の映像信号とをそれぞれ抽出する抽出手段と、
   前記ホワイトアウトした状態の映像信号と前記ブラックアウトした状態の映像信号とに基づいて電力を生成する電力生成手段と、
   前記電力生成手段により生成された電力により動作し接点を閉結状態にするリレー回路と、
   前記リレー回路の接点が閉結状態のときに前記カメラ装置の正常性を表示する正常性表示手段と、
   前記リレー回路の接点が開放状態のときに警報を発出する警報手段と、
   を有する、
   ことを特徴とする正常性検出装置。
4. 請求項１または２記載のカメラ装置の正常性を検出する正常性検出装置において、
   前記カメラ装置から順次送信される映像信号の中から前記ホワイトアウトした状態の映像信号と前記ブラックアウトした状態の映像信号とをそれぞれ抽出する抽出手段と、
   前記ホワイトアウトした状態の映像信号および前記ブラックアウトした状態の映像信号における前記撮像素子の画素の動作状態を検査する画素検査手段と、
   を有する、
   ことを特徴とする正常性検出装置。
5. 請求項３または４記載の正常性検出装置において、
   前記リレー回路の接点が閉結状態のときに前記カメラ装置の正常性の表示と併せて、前記画素検査手段により前記撮像素子の画素の動作状態を検査し、その検査結果を出力し、前記リレー回路の接点が開放状態のときに、前記警報手段により警報を発出する手段を有する、
   ことを特徴とする正常性検出装置。
6. 請求項１または２記載のカメラ装置と、
   請求項３から５のいずれか１項に記載の正常性検出装置と、
   前記カメラ装置から順次送信される映像信号の中から前記ホワイトアウトした状態の映像信号と前記ブラックアウトした状態の映像信号とをそれぞれ除去した映像信号を抽出する映像信号抽出手段と、
   前記映像信号抽出手段から出力される映像信号を人の目に見える映像として表示する映像表示装置と、
   を有する、
   ことを特徴とする映像表示システム。
7. 請求項１または２記載のカメラ装置の正常性を検出する正常性検出装置が実行する正常性検出方法において、
   前記カメラ装置から順次送信される映像信号の中から前記ホワイトアウトした状態の映像信号と前記ブラックアウトした状態の映像信号とをそれぞれ抽出する抽出ステップと、
   前記ホワイトアウトした状態の映像信号と前記ブラックアウトした状態の映像信号とに基づいて電力を生成する電力生成ステップと、
   前記電力生成ステップの処理により生成された電力により動作し接点を閉結状態にするリレー回路の接点が閉結状態のときに前記カメラ装置の正常性を表示する正常性表示ステップと、
   前記リレー回路の接点が開放状態のときに警報を発出する警報ステップと、
   を有する、
   ことを特徴とする正常性検出方法。
8. 請求項１または２記載のカメラ装置の正常性を検出する正常性検出装置が実行する正常性検出方法において、
   前記カメラ装置から順次送信される映像信号の中から前記ホワイトアウトした状態の映像信号と前記ブラックアウトした状態の映像信号とをそれぞれ抽出する抽出ステップと、
   前記ホワイトアウトした状態の映像信号および前記ブラックアウトした状態の映像信号における前記撮像素子の画素の動作状態を検査する画素検査ステップと、
   を有する、
   ことを特徴とする正常性検出方法。
9. 請求項７または８記載の正常性検出方法において、
   前記リレー回路の接点が閉結状態のときに前記カメラ装置の正常性の表示と併せて、前記画素検査ステップの処理により前記撮像素子の画素の動作状態を検査し、その検査結果を出力し、前記リレー回路の接点が開放状態のときに、前記警報ステップの処理により警報を発出するステップを有する、
   ことを特徴とする正常性検出方法。

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