JP2010206436A - 撮像装置およびテレビドアホン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像装置およびテレビドアホン装置に関し、夜間など暗いところで撮影する場合であっても、撮像画像中の被写体を識別しやすくし視認性をよくすることを目的とする。
【解決手段】子機２に設けられた撮像装置９は、来訪者４を照射する撮影用赤外光源部９ａと、入射光を可視波長域の複数の色成分と赤外波長域の赤外成分とに色分解する色分解フィルタおよびこの色分解フィルタを介して入力される光を映像信号として出力する受光素子を有する撮像部９ｃとを備え、撮像部９ｃは来訪者４を撮影するときに、受光素子からの可視波長域の複数の色成分の映像信号を時間方向に累積加算した信号と、赤外波長域の赤外成分の映像信号から検出した来訪者４の輪郭成分の信号とを合成したカラー映像信号を親機３に出力する。
【選択図】図２

Description

本発明は、被写体を撮影してカラーの撮像画像を得ることが可能な撮像装置およびテレビドアホン装置に関する。

暗いところで被写体を撮影する撮像装置が提案されている。例えば、被写体に赤外光を照射し、照射された被写体をカメラで撮影していた。この撮像装置では、被写体からの可視光成分に基づいてＲＧＢ色信号を色変換してカラー画像信号を生成し、さらに被写体からの赤外線成分に基づいて赤外線輝度信号を生成してモノクロ画像信号を生成していた。

すなわち、従来の撮像装置は、ブロックごとに色信号の存在する可視領域と、色信号のほとんど存在しない近赤外輝度信号Ｉｒからなる赤外領域とを区別し、近赤外輝度信号Ｉｒが輝度信号Ｙ（ＲＧＢ色信号から生成）より小さいことにより可視領域と判断されたブロックでは、そのブロック内のＲＧＢ色信号を色変換してカラー画像信号を生成していた。また近赤外輝度信号Ｉｒが輝度信号Ｙより大きいことにより赤外領域と判断されたブロックでは、そのブロック内の近赤外輝度信号Ｉｒからモノクロ画像を生成していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１４８６９０号公報

従来の撮像装置では、夜間など赤外光以外の光がほとんど得られないところで撮影された場合、撮像して得た撮影画像内の大部分のブロックで近赤外輝度信号Ｉｒが輝度信号Ｙより大きくなり、撮影画像がモノクロ画像となっていた。このため、撮像画像中の被写体を識別しにくく視認性がよくないという課題があった。

そこで本発明は、夜間など暗いところで撮影する場合であっても、撮像画像中の被写体を識別しやすくし視認性をよくすることを目的とする。

この目的を達成するために本発明の撮像装置は、被写体を照明する撮影用赤外光源部と、入射光を可視波長域の複数の色成分と赤外波長域の赤外成分とに色分解する色分解フィルタおよびこの色分解フィルタを介して入力される光を映像信号として出力する受光素子を有する撮像部とを備え、撮像部は被写体を撮影するときに、受光素子からの可視波長域の複数の色成分の映像信号を時間方向に累積加算した信号と赤外波長域の赤外成分の映像信号から検出した被写体の輪郭成分の信号とを合成したカラー映像信号を出力する構成としたことを特徴とする。このような構成により、所期の目的を達成するものである。

また、本発明のテレビドアホン装置は、上記した撮像装置と、この撮像装置により来訪者を撮影して得たカラー映像信号を表示する表示装置とを備えたことを特徴とする。このような構成により、所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明の撮像装置は、被写体を照射する撮影用赤外光源部と、入射光を可視波長域の複数の色成分と赤外波長域の赤外成分とに色分解する色分解フィルタおよびこの色分解フィルタを介して入力される光を映像信号として出力する受光素子を有する撮像部とを備え、撮像部は被写体を撮影するときに、受光素子からの可視波長域の複数の色成分の映像信号を時間方向に累積加算した信号と、赤外波長域の赤外成分の映像信号から検出した被写体の輪郭成分の信号とを合成したカラー映像信号を出力する構成としたので、暗いところでの撮影により受光素子の受光量が減少し、撮像して得られる信号に対して相対的に増加する受光素子のノイズでＳ／Ｎが悪くなっても、複数のフレームの映像信号を時間方向に累積加算するので信号成分に含まれるランダムノイズを抑えることができ、ノイズにより不明瞭になっている色の判別をしやすくできる。そして、赤外成分の信号から検出された被写体の輪郭成分を可視波長域成分の映像信号に合成するので、撮影画像内の被写体の輪郭をくっきりさせて判別しやすくすることができる。これにより、夜間など暗いところで撮影する場合であっても、十分な色情報と輪郭情報が得られることにより撮像画像中の被写体を識別しやすくし視認性をよくすることができる。

また、本発明のテレビドアホン装置は、上記した撮像装置と、この撮像装置により来訪者を撮影して得たカラー映像信号を表示する表示装置とを備えているので、夜間など暗いところにある撮像装置で来訪者を撮影する場合であっても、十分な色情報と輪郭情報が得られることにより表示装置に表示される来訪者を識別しやすくし視認性をよくすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
図１〜図１０を参照しながら、本発明の実施の形態におけるテレビドアホン装置について説明する。ここでは、来訪者をカラーの撮像画像により確認できるテレビドアホン装置を例に説明する。

図１は本発明の実施の形態におけるテレビドアホン装置１の概略構成図、図２は同テレビドアホン装置１の回路ブロック図、図３は同テレビドアホン装置１の親機３の正面図、図４は同テレビドアホン装置１の子機２の正面図、図５は同テレビドアホン装置１内の撮像部９ｃのブロック図、図６は図５に示す撮像部９ｃに用いられる色分解フィルタ２１の構成図、図７は図６に示す色分解フィルタ２１の光透過特性を示す特性図、図８は図５に示す撮像部９ｃの第１の累積加算部２３ｂのブロック図、図９は図８に示す撮像部９ｃの第１の累積加算部２３ｂの動作を説明する図、図１０は本発明の実施の形態における撮像装置９の明るさ検出部２７を説明する図である。

図１に示すように、テレビドアホン装置１は子機２と親機３とから構成され、子機２と親機３は通信回線を介して電気的に接続されている。そして、子機２は玄関先に親機３は居室内にそれぞれ設置されている。これにより、来訪者４は玄関先にある子機２、居室内にある親機３を介して居住者５と通話することができる。

まず子機２の構成について説明する。図２に示すように、子機２は呼出ボタン６と子機制御部７と子機通話部８と撮像装置９とを備えている。

呼出ボタン６は来訪者４の指により押下するボタンであり、指により押下されると子機制御部７へ押下信号を通知する。呼出ボタン６は子機本体２ａの前面下側に設けられている。

子機制御部７は子機２全体を制御する。子機制御部７は、来訪者４により呼出ボタン６が押下されると、呼出通知を親機３へ送信すると共に子機通話部８および撮像装置９を作動させる。また、親機３からの応答終了の信号により子機通話部８および撮像装置９の動作を終了させる。

子機通話部８は、マイクロフォン（以下、「マイク」と記す）８ａとスピーカ８ｂと通話インタフェース（以下、「通話Ｉ／Ｆ」と記す）８ｃとを備え、子機本体２ａの前面に設けられている。マイク８ａは来訪者４の音声を音声信号として出力する。スピーカ８ｂは親機３からの音声信号を音声として出力する。通話Ｉ／Ｆ８ｃは親機３との音声の入出力を行う。

撮像装置９は子機制御部７により作動して来訪者４を撮影し、カラーの映像信号である色差信号と輝度信号とを映像インタフェース（以下、「映像Ｉ／Ｆ」と記す）９ｅを介して親機３に出力する。この撮像装置９の詳細な構成については後述する。

次に親機３の構成について説明する。図２に示すように、親機３は操作ボタン１０と親機制御部１１と親機通話部１２と表示装置１３とを備えている。

操作ボタン１０は、居室内にいる居住者５が来訪者４と通話する際に使用される応答ボタンであり、親機制御部１１に接続されている。

親機制御部１１は、親機３全体を統括制御する機能を備えており、子機２からの呼出通知により親機通話部１２と表示装置１３とを作動させる。これにより呼出ボタン６の押下により子機通話部８と親機通話部１２との間で通話Ｉ／Ｆ８ｃ、後述する通話Ｉ／Ｆ１２ｃを介して音声信号の入出力が可能となり通話可能状態となる。また親機制御部１１は、居住者５が来訪者４との通話が終了したことで押下される操作ボタン１０からの信号により親機通話部１２と表示装置１３とを停止状態にする機能を備えている。

親機通話部１２は、マイク１２ａとスピーカ１２ｂと通話Ｉ／Ｆ１２ｃとを備えている。マイク１２ａは居住者５の音声を音声信号として出力する。スピーカ１２ｂは子機２からの音声信号を音声として出力する。通話Ｉ／Ｆ１２ｃは子機２との音声信号の入出力を行うものである。

表示装置１３は、映像Ｉ／Ｆ１３ａと液晶表示パネル１３ｂとを備えている。表示装置１３は、映像Ｉ／Ｆ１３ａにより子機２からのカラー映像信号を入力し、入力したカラー映像信号の色差信号と輝度信号とに基づいて液晶表示パネル１３ｂによりカラーの撮像画像を表示する。

なお、図３に示すように、親機３の操作ボタン１０は親機本体３ａの前面下側に設けられている。また、親機通話部１２のマイク１２ａとスピーカ１２ｂは親機本体３ａの前面中央、すなわち操作ボタン１０の上側に設けられている。そして、表示装置１３は親機本体３ａの前面上側に設けられている。

次に、テレビドアホン装置１の構成が理解されたところで本実施の形態の特徴となる撮像装置９の詳細について説明する。

図２のテレビドアホン装置１では、子機２の撮像装置９により来訪者４を撮影し、親機３の液晶表示パネル１３ｂにより来訪者４の撮像画像を確認する場合、夜間など周囲が暗くなるほど必要な輝度が不足して撮像画像が暗くなり視認性が悪くなる。特に、撮像装置９の受光素子で受光量が減少し、これに伴い受光素子でランダムに発生するノイズが相対的に増加してＳ／Ｎが悪くなる。Ｓ／Ｎが悪くなると色がノイズにより判別しにくくなると共に撮影して得た撮影画像内の来訪者４の輪郭がノイズにより判別しにくくなる。

そこで撮像装置９は、図２に示すように、被写体である来訪者４を照射する撮影用赤外光源部９ａと、入射光を可視波長域の複数の色成分と赤外波長域の赤外成分とに色分解する色分解フィルタおよびこの色分解フィルタを介して入力される光を映像信号として出力する受光素子を有する撮像部９ｃとを備え、被写体に撮影用赤外光源部９ａから赤外光を照射すると共に、撮像部９ｃは被写体を撮影するときに、受光素子からの可視波長域の複数の色成分の映像信号を時間方向に累積加算した信号と、赤外波長域の赤外成分の映像信号から検出した被写体の輪郭成分の信号とを合成したカラー映像信号を出力する構成とした。

この構成により、撮像装置９は、暗いところでの撮影により受光素子の受光量が減少し、撮像して得られる信号に対して相対的に増加する受光素子のノイズでＳ／Ｎが悪くなっても、複数のフレームの映像信号を時間方向に累積加算するので信号成分に含まれるランダムノイズを抑えることができ、ノイズにより不明瞭になっている色の判別をしやすくできる。そして撮像装置９は、赤外成分の信号から検出された被写体の輪郭成分を可視波長域成分の映像信号に合成するので、撮影画像内の被写体の輪郭をくっきりさせて判別しやすくすることができる。これにより、撮像装置９は夜間など暗いところで撮影する場合であっても、十分な色情報と輪郭情報が得られることにより撮像画像中の被写体を識別しやすくし視認性をよくすることができる。

また、テレビドアホン装置１は子機２に撮像装置９を備えているので、夜間など暗いところにある子機２の撮像装置９で来訪者４を撮影する場合であっても、十分な色情報と輪郭情報が得られることにより表示装置１３に表示される来訪者４を識別しやすく視認性をよくすることができる。

また撮像装置９は、撮影用赤外光源部９ａの点灯を制御する点灯制御部９ｂと、撮像部９ｃの周囲の明るさを検出する明るさ検出部９ｄと、映像Ｉ／Ｆ９ｅとを備えている。

撮像部９ｃは、撮影用赤外光源部９ａからの赤外光が照射された来訪者４を撮影すると共に、来訪者４を撮影して得たカラー映像信号を映像Ｉ／Ｆ９ｅを介して親機３に出力する。撮像部９ｃのカラー信号処理の詳細については後述する。

点灯制御部９ｂは撮影用赤外光源部９ａの点灯のＯＮ／ＯＦＦを子機制御部７からの通知に従い制御する。子機制御部７は呼出ボタン６が押下されると、呼出ボタン６が押下されたことを点灯制御部９ｂに通知する。この通知により、点灯制御部９ｂは撮影用赤外光源部９ａをＯＮにする。また子機制御部７が親機制御部１１から居住者５と来訪者４との通話が終了したことの通知を受けた場合、子機制御部７は点灯制御部９ｂに停止状態にするように通知する。この通知により、点灯制御部９ｂは撮影用赤外光源部９ａをＯＦＦにする。

明るさ検出部９ｄは照度センサから構成され、図４に示すように、子機本体２ａの前面下側にある呼出ボタン６の位置よりも上側に設けている。これにより、来訪者４の指や手で明るさ検出部９ｄにより検出される光が遮られることがないので撮像部９ｃの周囲の明るさを検出するときの検出誤差が小さくなり、検出精度を高めることができる。

また撮影用赤外光源部９ａは、例えば赤外発光ダイオード（例えば、ピーク波長が８１０〜９５０ｎｍ）から構成され、図４に示すように、呼出ボタン６の位置よりも上側に設けている。これにより、来訪者４の指や手で光が遮られないので、後述するように、来訪者４の輪郭検出に利用する際の検出精度をよくすることができる。

次に、撮像部９ｃのカラー信号処理について説明する。図５に示すように、撮像部９ｃは、レンズ部２０と色分解フィルタ２１と受光素子２２とカラー信号処理部２３とを備えている。

レンズ部２０は、単一のレンズまたは複数のレンズが組み合わされたレンズ群であり、色分解フィルタ２１を介して受光素子２２の受光面に被写体の像を結像させる。

色分解フィルタ２１は受光素子２２の受光面の前に設けられ、可視光における赤成分（Ｒ）、緑成分（Ｇ）、青成分（Ｂ）の光のみを透過させるフィルタおよび赤外成分（Ｉｒ）の光のみを透過させるフィルタを同一平面上に複数並べて構成されている。例えば色分解フィルタ２１は、図６に示すように、赤成分（Ｒ）の光のみを透過させる赤フィルタ２１ａと、緑成分（Ｇ）の光のみを透過させる緑フィルタ２１ｂと、青成分（Ｂ）の光のみを透過させる青フィルタ２１ｃと、赤外成分（Ｉｒ）の光のみを透過させる赤外フィルタ２１ｄとを備え、最小単位が２×２で構成されている。各フィルタは、赤フィルタ２１ａと青フィルタ２１ｃとが斜めの位置関係となるように配置され、緑フィルタ２１ｂと赤外フィルタ２１ｄとが斜めの位置関係となるように配置されている。

この色分解フィルタ２１は図７の光透過特性を示す。すなわち、可視光を透過させるフィルタの波長に多少の重なりはあるものの、光の透過が最大となるピーク波長は可視光の範囲内にある１つのみである。また、赤外フィルタ２１ｄは赤外領域のみを透過させる。

図５に戻り、受光素子２２はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどの撮像デバイスを用い、色分解フィルタ２１の各フィルタに対応した画素から、赤成分を赤色信号（Ｒ信号）とし、緑成分を緑色信号（Ｇ信号）とし、青成分を青色信号（Ｂ信号）とした原色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を出力する。

次にカラー信号処理部２３は、輝度色差変換部２３ａ、第１の累積加算部２３ｂ、第２の累積加算部２３ｃ、輪郭生成部２３ｄ、輪郭合成部２３ｅを備えている。

輝度色差変換部２３ａは、受光素子２２から出力された原色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）であるＲＧＢ色信号から輝度信号（Ｙ）と色差信号（例えば、Ｃｒ信号、Ｃｂ信号）を生成する。輝度色差変換部２３ａは公知の変換式を用いて算出することができる。例えば、輝度信号をＹ、赤色信号をＲ、緑色信号をＧ、青色信号をＢとした場合、輝度信号Ｙは、Ｙ＝０．３０×Ｒ＋０．５９×Ｇ＋０．１１×Ｂとなり、色差信号（Ｃｂ，Ｃｒ）は、Ｃｂ＝０．５６４×（Ｂ−Ｙ）、Ｃｒ＝０．７１３×（Ｒ−Ｙ）として算出することができる。なお、上記のカラーマトリクスとしてＳＤＴＶのものを用いた例について説明したがこれに限定されるものでない。他のカラーマトリクス、例えばＨＤＴＶ用のＹ，Ｐｂ，Ｐｒを用いてもよい。

第１の累積加算部２３ｂは、輝度色差変換部２３ａから出力された輝度信号Ｙ（以下、「Ｙ信号」とも記す）を時間方向に累積加算する。例えば図８に示すように、第１の累積加算部２３ｂは、まずＹ信号を増幅部４０で増幅する。増幅部４０が、例えば１０倍の増幅度を有するものであれば、暗い中にいる来訪者４の映像信号から生成されたＹ信号はノイズを含んだ状態で１０倍される。ここでは理解を容易にするために、入力されたＹ信号のレベルを１とすると増幅部４０の出力はレベル１０となる。

次に、増幅部４０からの出力は、加算部４１により、遅延部４２により遅延した信号、すなわち前フレームまで累積加算されたＹ信号と合算される。合算されたＹ信号は、再帰ゲイン設定部４３にて設定された値に基づいて乗算部４４にて乗算される。ここでは、再帰ゲイン設定部４３が明るさ値Ｌに基づいて再帰ゲインＧが、例えば増幅されたＹ信号の１／２（Ｇ＝０．５）に設定されたとする。すると、乗算部４４からは増幅されたＹ信号の１／２、すなわち、レベル５のＹ信号が出力されると共に減算部４５に入力される。減算部４５では、乗算部４４に入力される前のＹ信号（レベル１０）から、乗算部４４を介したＹ信号（レベル５）を減算して得られた信号が生成される。生成された信号は、遅延部４２に出力される。

減算部４５からの遅延部４２により１フレーム分遅延するので、次のフレームのＹ信号と加算部４１により加算される。次に取得される撮像画像のフレームのＹ信号のレベルを１とすると、増幅部４０で増幅されたレベル１０のＹ信号が遅延部４２により１フレーム分遅延したレベル５のＹ信号と加算部４１により合算され、レベル１５の輝度信号となって乗算部４４に出力される。

そして乗算部４４により、レベル７．５のＹ信号が出力されると共に、減算部４５によりレベル７．５のＹ信号が遅延部４２に入力される。

このような処理を繰り返すことにより、図９に示すように、Ｙ信号が時間方向に１フレームごとに累積加算されて、第１の累積加算部２３ｂから出力される信号Ｙｓのレベルは徐々にレベル１０に収束する。これにより、映像信号にランダムに含まれるノイズが含まれていても、図８の加算部４１、乗算部４４、減算部４５および遅延部４２とで構成されたＩＩＲフィルタにより、単発的、またはランダムに発生したノイズは累積加算されることなく、抑えられる。これにより、累積加算されたＹ信号のＳ／Ｎを改善することができる。

図５の第２の累積加算部２３ｃは、輝度色差変換部２３ａから出力された色差信号Ｃｂ、色差信号Ｃｒを時間方向に累積加算する。第２の累積加算部２３ｃは第１の累積加算部２３ｂと同様に構成される。すなわち、第２の累積加算部２３ｃは、図８の増幅部４０と、加算部４１、乗算部４４、減算部４５および遅延部４２で構成されたＩＩＲフィルタとにより構成され、色差信号Ｃｒ、色差信号Ｃｂを増幅部４０で増幅後、ＩＩＲフィルタとにより累積加算する。

図９に示すように、第２の累積加算部２３ｃは色差信号（Ｃｂ，Ｃｒ）を時間方向に１フレームごとに累積加算する。この累積加算の処理により、色差信号（Ｃｂ，Ｃｒ）のＳ／Ｎを改善することができる。

図５に戻り、輪郭生成部２３ｄは、受光素子２２から出力された赤外信号Ｉｒの高周波成分を抽出して来訪者４の輪郭信号を生成する。

輪郭合成部２３ｅは、第１の累積加算部２３ｂで累積された輝度信号と輪郭信号とを合成した輪郭合成信号を出力する。

そして、カラー信号処理部２３は、第２の累積加算部２３ｃにより累積された色差信号と輪郭合成部２３ｅから出力された輪郭合成信号とをカラー映像信号として出力する構成とした。すなわち撮像部９ｃは、被写体を撮影すると共に、受光素子２２からの可視波長域成分の映像信号を時間方向に累積加算した信号と赤外波長域成分の映像信号から検出した被写体の輪郭成分の信号とを合成したカラー映像信号を出力する。

次に、図８の再帰ゲイン設定部４３における再帰ゲインＧの制御について説明する。

図５の明るさ検出部９ｄは撮像部９ｃの周囲の明るさ値（例えば、照度）Ｌを検出すると、明るさ検出部９ｄは再帰ゲイン設定部４３に検出した明るさ値Ｌを通知する。これにより、図８の再帰ゲイン設定部４３は、通知された明るさ値Ｌに基づいて再帰ゲインＧを制御する。すなわち再帰ゲイン設定部４３は、明るさ値Ｌに基づいて再帰ゲインＧを乗算部４４に設定する。再帰ゲイン設定部４３は、例えば図１０に示すように、明るさ設定基準値Ｌａよりも撮像部９ｃの周囲の明るさが小さくなるのに応じて予め設定したテーブル値（例えば、図１０中の曲線Ａ）に基づいて再帰ゲインＧを大きくする。これにより、撮像部９ｃの周囲が明るさ設定基準値Ｌａよりも暗くなり受光量の減少に伴って受光素子のＳ／Ｎが悪くなっても、再帰ゲインＧを大きくして受光素子２２のランダムノイズを抑え、撮像画像の明るさと色の明瞭さを改善して色が判別しにくくなるのを抑える。

次に、図１１を参照しながら、テレビドアホン装置１の動作について説明する。図１１は本発明の実施の形態におけるテレビドアホン装置１の動作を示すフローチャートである。

図１１に示すように、来訪者４は玄関先に到着すると呼出ボタン６を押下する。テレビドアホン装置１は子機２の呼出ボタン６が押下されると（Ｓ１００）、点灯制御部９ｂにより、撮影用赤外光源部９ａの赤外光をＯＮにし（Ｓ１０２）、明るさ検出部９ｄの照度センサを起動して子機２の撮像部９ｃの周囲の明るさを検出する（Ｓ１０４）。

次にテレビドアホン装置１は、明るさ検出部９ｄの明るさ値Ｌが明るさ設定基準値Ｌａより小さいか否かを判定する（Ｓ１０６）。

テレビドアホン装置１は、明るさ値Ｌが明るさ設定基準値Ｌａより小さい場合、再帰ゲイン設定部４３により、明るさ値Ｌが暗くなるのに応じて再帰ゲインＧを大きくし、この再帰ゲインＧを乗算部４４（図８）に設定する（Ｓ１０８）。再帰ゲインＧは、予め設定したテーブル値（図１０中の曲線Ａ）に基づいて設定される。

一方、明るさ値Ｌが明るさ設定基準値Ｌａ以上である場合、初期値（例えば、Ｇ＝０．１）となる再帰ゲインＧを乗算部４４（図８）に設定する。

次にテレビドアホン装置１は、撮像部９ｃにより撮影して得た撮像画像の輝度信号Ｙを第１の累積加算部２３ｂで時間方向にフレーム単位で累積加算し、色差信号Ｃｂおよび色差信号Ｃｒを第２の累積加算部２３ｃで時間方向にフレーム単位で累積加算する（Ｓ１１０）。

次にテレビドアホン装置１は、輪郭生成部２３ｄで赤外信号Ｉｒから来訪者４の高周波成分をＢＰＦにより抽出し、赤外信号Ｉｒから抽出された来訪者４の高周波成分（輪郭信号）を第１の累積加算部２３ｂから出力される累積された信号Ｙｓと輪郭合成部２３ｅで合成する（Ｓ１１２）。

このようにして、テレビドアホン装置１は点灯制御部９ｂにより撮影用赤外光源部９ａを撮影時に点灯し、子機２の撮像部９ｃは色情報と輪郭情報の鮮明なカラー映像信号を親機３に出力する。

次にテレビドアホン装置１は、子機２から出力されたカラー映像信号を親機３で受信し、カラー映像信号の色差信号と輝度信号とに基づいて親機３の液晶表示パネル１３ｂにカラーの撮像画像を表示する。さらにテレビドアホン装置１は、子機２からの呼出通知により親機通話部１２と表示装置１３とを作動させ、これにより呼出ボタン６の押下により子機通話部８と親機通話部１２との間で音声信号の入出力が可能となり通話可能状態となる（Ｓ１１４）。

これにより、居住者５は液晶表示パネル１３ｂにより来訪者４の撮像画像を確認しながら来訪者４と通話ができる。なお、テレビドアホン装置１は親機制御部１１により居住者５が来訪者４との通話が終了したことで押下される操作ボタン１０からの信号により親機通話部１２と表示装置１３とを再び停止させる。また、親機制御部１１は子機制御部７に通話終了を通知し、この通知により子機制御部７は点灯制御部９ｂにより撮影用赤外光源部９ａをＯＦＦにし、赤外光の照射を停止する。また、子機制御部７は、撮像部９ｃによる撮像、音声通話を停止する（Ｓ１１６、Ｓ１１８）。

以上のように本実施の形態によれば、図２、図５に示すように、撮像装置９は、来訪者４を照射する撮影用赤外光源部９ａと、入射光を可視波長域の複数の色成分と赤外波長域の赤外成分とに色分解する色分解フィルタ２１およびこの色分解フィルタ２１を介して入力される光を映像信号として出力する受光素子２２を有する撮像部９ｃとを備え、撮像部９ｃは来訪者４を撮影するときに、受光素子２２からの可視波長域の複数の色成分の映像信号を時間方向に累積加算した信号と、赤外波長域の赤外成分の映像信号から検出した来訪者４の輪郭成分の信号とを合成したカラー映像信号を出力する構成としたので、暗いところでの撮影により受光素子２２の受光量が減少し、撮像して得られる信号に対して相対的に増加する受光素子２２のノイズでＳ／Ｎが悪くなっても、複数のフレームの映像信号を時間方向に累積加算するので信号成分に含まれるランダムノイズを抑えることができ、ノイズにより不明瞭になっている色の判別をしやすくでき、赤外成分の信号から検出された来訪者４の輪郭成分を可視波長域成分の映像信号に合成するので、撮影画像内の来訪者４の輪郭をくっきりさせて判別しやすくすることができる。これにより、夜間など暗いところで撮影する場合であっても、十分な色情報と輪郭情報が得られることにより撮像画像中の来訪者４を識別しやすくし視認性をよくすることができる。

また、テレビドアホン装置１は、撮像装置９と、撮像装置９により来訪者４を撮影して得たカラー映像信号を表示する表示装置１３とを備えているので、夜間など暗いところにある撮像装置９で来訪者４を撮影する場合であっても、十分な色情報と輪郭情報が得られることにより表示装置１３に表示される来訪者４を識別しやすくし視認性をよくすることができる。

なお、本実施の形態では、図２の明るさ検出部９ｄとして照度センサを用いる例を説明したが、照度センサに代えて信号処理により撮像部９ｃの周囲の明るさに相当する明るさ信号を検出するようにしてもよい。すなわち図１２に示すように、明るさ検出部２７は、原色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）であるＲＧＢ色信号から輝度信号（Ｙ）を明るさ信号Ｌとして検出し、例えば赤色信号をＲ、緑色信号をＧ、青色信号をＢとした場合、明るさ信号Ｌを、Ｌ＝０．３０×Ｒ＋０．５９×Ｇ＋０．１１×Ｂとして検出してもよい。なお、視覚感度の近い緑色信号をＧを用いて、Ｌ＝Ｇとしもよい。この明るさ信号Ｌが、実験により求めた明るさ設定基準値Ｌａより小さくなるのに応じて再帰ゲインＧを大きくし、この再帰ゲインＧを乗算部４４（図８）に予め設定したテーブル値に基づいて設定する。

また、本実施の形態では色分解フィルタ２１を用いたが、この構成に限定されない。例えば、図１３に示すように、各フィルタには各色成分領域それぞれと赤外領域とを透過させる２バンド透過特性を有する色分解フィルタ３０を用いてもよい。色分解フィルタ３０は、赤成分（Ｒ）だけでなく赤外成分（Ｉｒ）の光を透過させる赤・赤外フィルタ３０ａと、緑成分（Ｇ）だけでなく赤外成分（Ｉｒ）の光を透過させる緑・赤外フィルタ３０ｂと、青成分（Ｂ）だけでなく赤外成分（Ｉｒ）の光を透過させる青・赤外フィルタ３０ｃと、赤外成分（Ｉｒ）の光のみを透過させる赤外フィルタ３０ｄとを備え、最小単位が２×２で構成されている。この構成により、色分解フィルタ２１に比べて、色分解フィルタ３０では赤外光を透過させる領域の大きさを４倍にし、受光素子２２における赤外光の受光量を多くすることができ、赤外信号をさらに検出しやすくし、輪郭成分を抽出しやすくして視認性のよい撮像画像を得ることができる。色分解フィルタ３０を用いる場合、図１４に示すように、カラー信号処理部２３に代えてカラー信号処理部２４を用いる。すなわちカラー信号処理部２４は、受光素子２２から出力されたＲＧＢ混合信号（Ｒ＋Ｉｒ，Ｇ＋Ｉｒ，Ｂ＋Ｉｒ）から赤外信号（Ｉｒ）をそれぞれ減算する減算部２３ｆを有し、輝度色差変換部２３ａは減算部２３ｆによりＲＧＢ混合信号から赤外信号をそれぞれ除去したＲＧＢ色信号から輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｃｂ，Ｃｒ）を生成する。これにより、輪郭生成部２３ｄは受光素子２２から出力された赤外信号（Ｉｒ）の高周波成分を抽出して来訪者４の輪郭信号を生成し、第１の累積加算部２３ｂは輝度色差変換部２３ａから出力された輝度信号（Ｙ）を時間方向に累積加算し、第１の累積加算部２３ｂにより累積された輝度信号（Ｙｓ）と輪郭生成部２３ｄから出力された輪郭信号とを輪郭合成部２３ｅで合成する。また、輝度色差変換部２３ａから出力された色差信号（Ｃｂ，Ｃｒ）を第２の累積加算部２３ｃで時間方向に累積加算する。

このように色分解フィルタ３０を用いても、カラー信号処理部２４は第２の累積加算部２３ｃにより累積された色差信号Ｃｓと輪郭合成部２３ｅから出力された輪郭合成信号とをカラー映像信号として出力することができ、撮像画像中の来訪者４を識別しやすくし視認性をよくすることができる。

また、撮像部９ｃのカラー信号処理部２３に代えて、図１５に示すように、カラー信号処理部２５を用いてもよい。すなわち、ＲＧＢ色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を時間方向に累積加算し、この累積加算された信号に輪郭信号を合成してもよい。なお、上記した実施の形態と同一の構成に関しては、同一符号を付して説明する。具体的には、カラー信号処理部２５はＲＧＢ色信号を時間方向に累積加算する第３の累積加算部２５ａと、受光素子２２から出力された赤外信号の高周波成分を抽出して来訪者４の輪郭信号を生成する輪郭生成部２３ｄと、第３の累積加算部２５ａにより累積加算されたＲＧＢ色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と輪郭生成部２３ｄから出力された輪郭信号とを合成する輪郭合成部２５ｂとを備え、輪郭合成部２５ｂにより合成された信号をカラー映像信号として親機３に出力する。第３の累積加算部２５ａは、第１の累積加算部２３ｂと同様に構成したＩＩＲフィルタをＲＧＢ色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の各信号に対応して３つ設けた構成にしている。このように、カラー信号処理部２５の構成によっても、撮像画像中の来訪者４を識別しやすくし視認性をよくすることができる。

また、撮像部９ｃのカラー信号処理部２４に代えて、図１６に示すように、カラー信号処理部２６を用いてもよい。すなわち、ＲＧＢ混合信号（Ｒ＋Ｉｒ，Ｇ＋Ｉｒ，Ｂ＋Ｉｒ）から赤外信号（Ｉｒ）をそれぞれ除去したＲＧＢ色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を時間方向に累積加算し、この累積加算された信号に輪郭信号を合成してもよい。なお、上記した実施の形態と同一の構成に関しては、同一符号を付して説明する。具体的には、カラー信号処理部２６は受光素子２２から出力されたＲＧＢ混合信号（Ｒ＋Ｉｒ，Ｇ＋Ｉｒ，Ｂ＋Ｉｒ）から赤外信号（Ｉｒ）をそれぞれ減算する減算部２３ｆと、減算部２３ｆによりＲＧＢ混合信号（Ｒ＋Ｉｒ，Ｇ＋Ｉｒ，Ｂ＋Ｉｒ）から赤外信号（Ｉｒ）をそれぞれ除去したＲＧＢ色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を時間方向に累積加算する第３の累積加算部２５ａと、受光素子２２から出力された赤外信号（Ｉｒ）の高周波成分を抽出して来訪者４の輪郭信号を生成する輪郭生成部２３ｄと、第３の累積加算部２５ａにより累積加算されたＲＧＢ色信号（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と輪郭生成部２３ｄから出力された輪郭信号とを合成する輪郭合成部２５ｂとを備え、輪郭合成部２５ｂにより合成された信号をカラー映像信号として親機３に出力する。このように、カラー信号処理部２６の構成によっても、撮像画像中の来訪者４を識別しやすくし視認性をよくすることができる。

また本実施の形態では、撮影用赤外光源部９ａを撮像装置９に設け、子機本体２ａに予め取り付けているが、撮影用赤外光源部９ａを着脱自在にし、後でオプション光源として取り付け可能としてもよい。この場合、オプション光源が取り付けられたときに、オプション光源と撮像部９ｃとの連動動作を行う。また、外設されている撮影用赤外光源部９ａを点灯制御部９ｂに電気的に接続するようにして、点灯制御部９ｂにより赤外光の点灯を制御するようにしてもよい。

なお、本実施の形態では、カラー信号処理部２３、２４、２５、２６を撮像装置９内に設けたが、これに限定されない。親機３の、例えば表示装置１３内に設けてもよい。この場合、親機３は子機２の明るさ検出部９ｄの明るさ値Ｌを、映像Ｉ／Ｆ９ｅ、１３ａを介して受信する。

また本実施の形態では、子機２の内部に撮像装置９を設けるようにしたが、子機２の外部にあってもよい。すなわち、外設されているネットワーク対応の撮像装置９とテレビドアホン装置１とを通信回線（例えば、ネットワークなど）を介して接続してもよい。この場合、撮像装置９は通信回線を介してテレビドアホン装置１にカラー映像信号を送信する。

また、本実施の形態ではテレビドアホン装置を用いて説明したが、暗い場所でも鮮明なカラー画像を得ることができるため、夜間に撮影する撮影機器（例えば、監視カメラ、デジタルカメラ、デジタルムービ、携帯電話など）にも適用することができる。

以上のように本発明は、被写体を照射する撮影用赤外光源部と、入射光を可視波長域の複数の色成分と赤外波長域の赤外成分とに色分解する色分解フィルタおよびこの色分解フィルタを介して入力される光を映像信号として出力する受光素子を有する撮像部とを備え、撮像部は被写体を撮影するときに、受光素子からの可視波長域の複数の色成分の映像信号を時間方向に累積加算した信号と、赤外波長域の赤外成分の映像信号から検出した被写体の輪郭成分の信号とを合成したカラー映像信号を出力する構成としたので、暗いところでの撮影により受光素子の受光量が減少し、撮像して得られる信号に対して相対的に増加する受光素子のノイズでＳ／Ｎが悪くなっても、複数のフレームの映像信号を時間方向に累積加算するので信号成分に含まれるランダムノイズを抑えることができ、ノイズにより不明瞭になっている色の判別をしやすくでき、赤外成分の信号から検出された被写体の輪郭成分を可視波長域成分の映像信号に合成するので、撮影画像内の被写体の輪郭をくっきりさせて判別しやすくすることができる。

これにより、夜間など暗いところで撮影する場合であっても、十分な色情報と輪郭情報が得られることにより撮像画像中の被写体を識別しやすくし視認性をよくすることを可能とする撮像装置、テレビドアホン装置、監視カメラ、デジタルカメラ、デジタルムービ、携帯電話などに有用なものである。

本発明の実施の形態におけるテレビドアホン装置の概略構成図 同テレビドアホン装置の回路ブロック図 同テレビドアホン装置の親機の正面図 同テレビドアホン装置の子機の正面図 同テレビドアホン装置内の撮像部のブロック図 図５に示す撮像部に用いられる色分解フィルタの構成図 図６に示す色分解フィルタの光透過特性を示す特性図 図５に示す撮像部の第１の累積加算部のブロック図 図８に示す撮像部の第１の累積加算部の動作を説明する図 本発明の実施の形態における撮像装置の明るさ検出部を説明する図 本発明の実施の形態におけるテレビドアホン装置の動作を示すフローチャート 図４に示す明るさ検出部の他の例を示すブロック図 図６に示す色分解フィルタの他の例を示す構成図 図１３の色分解フィルタを用いる場合の撮像部の他の例を示すブロック図 図５に示すカラー信号処理部の他の例を示すブロック図 図１４に示すカラー信号処理部の他の例を示すブロック図

１ テレビドアホン装置
２ 子機
２ａ 子機本体
３ 親機
３ａ 親機本体
４ 来訪者
５ 居住者
６ 呼出ボタン
７ 子機制御部
８ 子機通話部
８ａ，１２ａ マイク
８ｂ，１２ｂ スピーカ
８ｃ，１２ｃ 通話Ｉ／Ｆ
９ 撮像装置
９ａ 撮影用赤外光源部
９ｂ 点灯制御部
９ｃ 撮像部
９ｄ，２７ 明るさ検出部
９ｅ，１３ａ 映像Ｉ／Ｆ
１０ 操作ボタン
１１ 親機制御部
１２ 親機通話部
１３ 表示装置
１３ｂ 液晶表示パネル
２０ レンズ部
２１，３０ 色分解フィルタ
２２ 受光素子
２３，２４，２５，２６ カラー信号処理部
２３ａ 輝度色差変換部
２３ｂ 第１の累積加算部
２３ｃ 第２の累積加算部
２３ｄ 輪郭生成部
２３ｅ，２５ｂ 輪郭合成部
２３ｆ，４５ 減算部
２５ａ 第３の累積加算部
４０ 増幅部
４１ 加算部
４２ 遅延部
４３ 再帰ゲイン設定部
４４ 乗算部

Claims (9)

1. 被写体を照射する撮影用赤外光源部と、
   入射光を可視波長域の複数の色成分と赤外波長域の赤外成分とに色分解する色分解フィルタおよびこの色分解フィルタを介して入力される光を映像信号として出力する受光素子を有する撮像部とを備え、
   前記撮像部は前記被写体を撮影するときに、前記受光素子からの前記可視波長域の複数の色成分の映像信号を時間方向に累積加算した信号と、前記赤外波長域の赤外成分の映像信号から検出した前記被写体の輪郭成分の信号とを合成したカラー映像信号を出力する構成としたことを特徴とする撮像装置。
2. 前記色分解フィルタは、可視光における赤成分の光を透過させる赤フィルタと、可視光における緑成分の光を透過させる緑フィルタと、可視光における青成分の光を透過させる青フィルタと、赤外成分のみを透過させる赤外フィルタとを有するものであり、
   前記受光素子は、前記赤フィルタ、前記緑フィルタおよび前記青フィルタをそれぞれ介して入力される光に対応したＲＧＢ色信号を前記映像信号として出力すると共に前記赤外フィルタを介して入力される光に対応した赤外信号を出力するものであり、
   前記撮像部は、
   前記受光素子から出力された前記ＲＧＢ色信号から輝度信号と色差信号を生成する輝度色差変換部と、
   前記受光素子から出力された前記赤外信号の高周波成分を抽出して前記被写体の輪郭信号を生成する輪郭生成部と、
   前記輝度色差変換部から出力された前記輝度信号を時間方向に累積加算する第１の累積加算部と、
   前記第１の累積加算部で累積された輝度信号と前記輪郭信号とを合成した輪郭合成信号を出力する輪郭合成部と、
   前記輝度色差変換部から出力された前記色差信号を時間方向に累積加算する第２の累積加算部とを備え、
   前記第２の累積加算部により累積された色差信号と前記輪郭合成部から出力された前記輪郭合成信号とを前記カラー映像信号として出力する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記色分解フィルタは、可視光における赤成分および赤外成分の光を透過させる赤・赤外フィルタと、可視光における緑成分および赤外成分の光を透過させる緑・赤外フィルタと、可視光における青成分および赤外成分の光を透過させる青・赤外フィルタと、赤外成分のみを透過させる赤外フィルタとを有するものであり、
   前記受光素子は、前記赤・赤外フィルタ、前記緑・赤外フィルタおよび前記青・赤外フィルタをそれぞれ介して入力される光に対応したＲＧＢ混合信号を前記映像信号として出力すると共に前記赤外フィルタを介して入力される光に対応した赤外信号を出力するものであり、
   前記撮像部は、
   前記受光素子から出力された前記ＲＧＢ混合信号から前記赤外信号をそれぞれ減算する減算部と、
   この減算部により前記ＲＧＢ混合信号から前記赤外信号をそれぞれ除去したＲＧＢ色信号から輝度信号と色差信号を生成する輝度色差変換部と、
   前記受光素子から出力された前記赤外信号の高周波成分を抽出して前記被写体の輪郭信号を生成する輪郭生成部と、
   前記輝度色差変換部から出力された前記輝度信号を時間方向に累積加算する第１の累積加算部と、
   前記第１の累積加算部により累積された輝度信号と前記輪郭生成部から出力された前記輪郭信号とを合成した輪郭合成信号を出力する輪郭合成部と、
   前記輝度色差変換部から出力された前記色差信号を時間方向に累積加算する第２の累積加算部とを備え、
   前記第２の累積加算部により累積された色差信号と前記輪郭合成部から出力された前記輪郭合成信号とを前記カラー映像信号として出力する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記第１の累積加算部および前記第２の累積加算部は、ＩＩＲフィルタにより累積加算する回路であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記色分解フィルタは、可視光における赤成分の光を透過させる赤フィルタと可視光における緑成分の光を透過させる緑フィルタと可視光における青成分の光を透過させる青フィルタと赤外成分のみを透過させる赤外フィルタとを有するものであり、
   前記受光素子は、前記赤フィルタ、前記緑フィルタおよび前記青フィルタをそれぞれ介して入力される光に対応したＲＧＢ色信号を前記映像信号として出力すると共に前記赤外フィルタを介して入力される光に対応した赤外信号を出力するものであり、
   前記撮像部は、
   前記ＲＧＢ色信号を時間方向に累積加算する第３の累積加算部と、
   前記受光素子から出力された前記赤外信号の高周波成分を抽出して前記被写体の前記輪郭信号を生成する輪郭生成部と、
   前記第３の累積加算部により累積加算された前記ＲＧＢ色信号と前記輪郭生成部から出力された前記輪郭信号とを合成する輪郭合成部とを備え、
   前記輪郭合成部により合成された信号を前記カラー映像信号として出力する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 前記色分解フィルタは、可視光における赤成分および赤外成分の光を透過させる赤・赤外フィルタと、可視光における緑成分および赤外成分の光を透過させる緑・赤外フィルタと、可視光における青成分および赤外成分の光を透過させる青・赤外フィルタと、赤外成分のみを透過させる赤外フィルタとを有するものであり、
   前記受光素子は、前記赤・赤外フィルタ、前記緑・赤外フィルタおよび前記青・赤外フィルタをそれぞれ介して入力される光に対応したＲＧＢ混合信号を前記映像信号として出力すると共に前記赤外フィルタを介して入力される光に対応した赤外信号を出力するものであり、
   前記撮像部は、
   前記受光素子から出力された前記ＲＧＢ混合信号から前記赤外信号をそれぞれ減算する減算部と、
   この減算部により前記ＲＧＢ混合信号から前記赤外信号をそれぞれ除去したＲＧＢ色信号を時間方向に累積加算する第３の累積加算部と、
   前記受光素子から出力された前記赤外信号の高周波成分を抽出して前記被写体の前記輪郭信号を生成する輪郭生成部と、
   前記第３の累積加算部により累積加算された前記ＲＧＢ色信号と前記輪郭生成部から出力された前記輪郭信号とを合成する輪郭合成部とを備え、
   前記輪郭合成部により合成された信号を前記カラー映像信号として出力する構成としたことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
7. 前記第３の累積加算部は、ＩＩＲフィルタにより累積加算する回路であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記ＩＩＲフィルタの再帰ゲインを設定する再帰ゲイン設定部と、前記撮像部の周囲の明るさを検出する明るさ検出部とを有し、
   前記再帰ゲイン設定部は、前記明るさ検出部で検出された明るさ値が明るさ設定基準値より小さくなるのに応じて前記再帰ゲインを大きくする構成としたことを特徴とする請求項４または請求項７に記載の撮像装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の撮像装置と、
   前記撮像装置により来訪者を撮影して得たカラー映像信号を表示する表示装置とを備えたことを特徴とするテレビドアホン装置。

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