JP4547640B2

JP4547640B2 - カラーテレビドアホン装置

Info

Publication number: JP4547640B2
Application number: JP2008224360A
Authority: JP
Inventors: 光弘松田; 克佳桑原
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: JP2009038808A

Description

本発明は、白色光を照射する白色ＬＥＤを有するカラーテレビドアホン子機およびカラーテレビドアホン装置に関する。

従来、テレビドアホン装置は、特開昭６１−４３８８９号公報（特許文献１）等に開示されている。このテレビドアホン装置は、その画像が白黒であり、特に、夜間または夕方等のように自然光が低照度の場合には、被写体に対する照明として、赤外線を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）を採用してきた。これは撮像素子であるＣＣＤが近赤外線領域にも感度を有しているため、近赤外線で照明された被写体を撮像できることを利用したものである。そして、近赤外線で照明された被写体である訪問者は、照明されることに気付かないため、訪問者に不快感を与えず撮像することができ、しかも、ＬＥＤは安価で長寿であるという長所もある。そして、この種のテレビドアホン装置では、ＬＥＤからの赤外光の照度を常に一定にしているため、周囲環境の状況によって被写体の照度が変わった場合には、ビデオカメラのシャッターコントロール機能で調整することにより、適正な露出の映像を得ていた。

また、映像がカラー化されたテレビドアホン装置については、特開平１-２４３７９４号等公報（特許文献２）に開示されている。このカラーテレビドアホン装置では、被写体照明が得にくい夜間等の環境下において、赤外線照明で被写体を照射して撮像しようとする場合には、カラーカメラは不自然な色彩のカラー映像信号を出力すること、夜間のカラー映像信号は白色映像信号に比べて被写体照度が低いときにはＳ/Ｎ比が低下して色の再現性が悪くなること等の問題を解決するために、被写体照度が低くなった環境下では自動的に被写体の見苦しい色をカットして白黒映像に切り替える、というものである。

また、上述した従来例２のように被写体照度が低下した環境下においてカラーを白黒映像に切り替えずに、夜間でも常にカラー映像が得られるようにしたカラーテレビドアホン装置は、特開平４-２６９０９０号公報（特許文献３）に開示されている。このカラーテレビドアホン装置は、室内に配設される親機と、信号線を介して親機と電気的に接続されるとともに玄関等に配設された子機と、この子機の近くに配設された照明装置とを有して構成されている。

なお、上述したように親機と子機を接続する信号線は、例えば特開昭６２-２５７２８７号公報（特許文献４）に開示されているような一対並列線（ペア線）が使用されている。そして、この一対並列線上を色信号および輝度信号からなるカラー映像信号および音声信号が伝送されるよう構成されている。

さらにまた、特開昭６１-１６７２９２号公報（特許文献５）には、カラーまたは白黒映像の区別は明確ではないが、夜間に被写体照度が低い場合に子機に配設されている照明部の照明を点灯するように構成されているテレビドアホン装置が開示されている。
特開昭６１−４３８８９号公報特開平１-２４３７９４号等公報特開平４-２６９０９０号公報特開昭６２-２５７２８７号公報特開昭６１-１６７２９２号公報

しかしながら、特許文献２のように、テレビドアホン装置を例えばカラーのＣＣＤを用いて、その映像をカラー化しようとする場合、夜間等のように被写体照度が低いときに発光ダイオードから照射される近赤外光により被写体を照明すると、その映像は、例えば青一色の不自然な色となる。しかも、近赤外光の他に自然光のような外光が混って被写体を照明すると、上述したカラーモニタで写し出される映像は、さらに不自然で見にくい映像となるという課題がある。

また、特許文献３のように、照明装置を子機の近傍に配設して夜間でもカラー映像が得られるようにしたカラーテレビドアホン装置では、照明装置が子機と別体であり、玄関等への施工時この両者を施工しなければならないこと、照明装置の電源配線をさらに行わなければならないこと等施工性が課題となる。

さらにまた、特許文献５に開示されているように、照明部が子機と一体に配設されていても電源が別に供給される構成となっているので、特許文献３と同様に照明部の電源配線をさらに行わなければならなくなり施工性が課題となる。

本発明は、被写体を照明するように子機本体内に配設することのできる白色光を放射する小形光源を使用して子機の大形化を抑制するとともに、夜間でも鮮明なカラー映像を得ることのできるカラーテレビドアホン子機およびカラーテレビドアホン装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、子機本体と、子機本体内に配設され、発光源のチップ表面には蛍光体がコーティングされていることで白色光を発して被写体を照明する白色ＬＥＤと、白色ＬＥＤの照射方向前方に配設され被写体を均一に照明することができるとともに被写体に眩しさを感じさせにくくすることができる光拡散手段と、子機本体内に配設され、前記白色ＬＥＤから照射される可視光で照明されている訪問者を撮像し光電変換してカラー映像信号を出力する固体撮像素子と、自動露出制御回路を有するとともに固体撮像素子から出力されたカラー映像信号に対して信号処理を行ないビデオ信号を出力する映像信号処理手段と、固体撮像素子の立ち上げ時には自動露出で始め、その後の手動露出操作で手動露出による露出設定に切り替え可能で、自動利得調整の動作を規制する手動露出制御手段と、子機本体内に配設され、音声を音声信号として出力する音声信号処理手段と、を備えているカラーテレビドアホン子機と；映像信号処理手段から出力されたビデオ信号を表示するカラーモニタおよび音声信号処理手段から出力された音声信号を出力するスピーカを有するカラーテレビドアホン親機と；カラーテレビドアホン子機およびカラーテレビドアホン親機を電気的に接続する一対並列線と；を具備していることを特徴とする。

請求項１記載の発明では、被写体を照明するように子機本体内に配設することのできる白色光を放射する白色ＬＥＤを使用しているので、カラーテレビドアホン子機の大形化を抑制し子機内部に容易に配設することができるとともに、夜間でも鮮明なカラー映像を得ることができる。加えて、光源から放射される光が拡散されるので被写体を均一に照明することができるとともに、被写体である例えば訪問者に眩しさを感じさせにくくすることができる。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施の形態を示すカラーテレビドアホン装置の斜視図である。テレビドアホン装置は、室外側に設置される子機１および室内側に設置される親機２で構成され、両者はケーブル（一対並列線）３で電気的に接続されている。

子機１は、子機本体１ａ内に固体撮像素子であるカラーＣＣＤ１ｂ、呼び鈴のボタンスイッチ１ｃ、訪問者の声を収音するマイクロホン１ｄ、応対者の声を出力するスピーカ１ｅおよび周囲環境が暗い場合に訪問者を照明する可視光（白色）に発光する小形光源である白色ＬＥＤ１ｆを有している。このＬＥＤ１ｆの照射方向前方には、光拡散手段１ｇが配設されており、光源から放射される光が拡散されるので、特に指向性のあるＬＥＤ等の場合、被写体を均一に照明することができるとともに、被写体である例えば訪問者に眩しさを感じさせにくくすることができる。

ここで、本実施の形態において使用した日亜化学工業株式会社製白色ＬＥＤの概要について以下に説明する。この白色ＬＥＤは、基本的構造において通常のＩｎＧａＮ系の青色ＬＥＤと同じであるが、発光源のチップ表面には蛍光体が薄くコーティングされている。そして、このチップから放射された青色光は、蛍光体の中に入射した後、蛍光体内で吸収と散乱を繰り返した後、外へ放射される。このとき、蛍光体に吸収された青色光は、励起源として作用し、黄色の蛍光を発する。そして、この黄色光と青色光が混ざり合って白色に見えるものである。なお、この白色ＬＥＤの特性は、電流２０ｍＡ、周囲温度２５゜Ｃ時に、光度３ｃｄ、効率５．０ｌｍ/Ｗで、色温度８０００Ｋを有する。

図５は、白色ＬＥＤの分光分布図である。これによると、約３８０ｎｍないし８００ｎｍの可視光波長域で発光しており、特に青色光を示す４５０ｎｍ付近および黄色光を示す５５０ｎｍ付近になだらかな発光ピークがある分光特性を有している。

図６は、白熱電球（東芝ライテック（株）製ホワイトランプ）の分光分布図である。これによると、約４００ｎｍないし２０００ｎｍの可視光波長域および赤外波長域で発光しており、大部分のエネルギーは、赤外波長域で放射されているものである。

図７は、蛍光ランプ（東芝ライテック（株）製メロウ５Ｎ）の分光分布図である。これによると、約４００ｎｍないし７２０ｎｍの可視光波長域で発光しており、特に、赤色光、緑色光および青色光等に発光ピークがある分光特性を有している。

上述したように、ほとんどが赤外波長域のものであって可視光波長域のエネルギーが低い白熱電球では、被写体を十分に照明できにくく、また、色合いも十分なものを得られるものではない。また、複数の発光ピークがある分光特性を有する蛍光ランプでは、カラー映像の色合いがいずれかの発光ピークに左右されやすくなる。この場合、蛍光ランプまたは映像信号処理回路等で調整する必要がある。さらに、蛍光ランプは、特別に点灯回路が必要で大形、高価になる場合がある。

したがって、鮮明なカラー映像を得るためには、自然光のような連続スペクトルが最も好ましいものであり、約３８０ｎｍないし８００ｎｍの可視光波長域で発光しており、また、なだらかな発光ピークがある分光特性を有している白色ＬＥＤは、このような場合に容易に採用されやすいものである。

また、可視光の照度を検出するＣｄＳセンサーも配設されており、後述するように、このセンサーの出力に応じて上記ＬＥＤ１ｆを点灯または消灯されるようになっている。

また、親機２は、訪問者の映像を写し出すカラーモニタ２ａと、訪問者の声を出力するスピーカと訪問者の声を収音するマイクロホンとが一体に取り付けてあるハンドセット２ｂおよび呼び出し音を出力するスピーカを有している。

夜間等の自然光が低照度の期間、ＬＥＤ１ｆは点灯して訪問者を照明する。カラーＣＣＤ１ｂは、ＬＥＤ１ｆから照射される可視光で照明されている訪問者を撮像する。なお、訪問者との通話は、子機１のスピーカ１ｅとマイクロホン１ｄと、親機２のハンドセット２ｂにより、支障なく行うことができる。また、訪問者がボタンスイッチ１ｃを押せば、親機２のスピーカから呼び出し音が発生する。

本実施の形態によれば、夜間のように低照度の場合には、ＬＥＤ１ｆからの可視光で訪問者を照明して撮像するので、非常に見やすい画面となり容易に訪問者の姿形をチェックすることができる。さらに、ＬＥＤ１ｆのように安価で長寿命の光源を使用できるため、装置の保守を容易にでき、ランニングコストを低く抑えることができる。

図２は、本発明の一実施の形態を示すテレビドアホン装置のブロック図である。図において、符号Ｂは、被写体である訪問者Ａを撮像してカラー映像信号Ｂ１を得る撮像部で、訪問者Ａの反射光を集光するレンズＢ２と、レンズＢ２により集光されて入射される光を光電変換してカラー映像信号Ｂ１にするＣＣＤ１ｂを有している。

また、符号Ｃは、ＣＣＤ１ｂを駆動するとともに、ＣＣＤ１ｂから得られるカラー映像信号Ｂ１に各種処理を施して輝度信号と色信号からなるビデオ信号Ｃ１を作成して出力する映像信号処理手段。符号Ｄは、可視光の照度を検出するＣｄＳセンサー。符号Ｅは、ＣｄＳセンサーＤにより検出された周囲環境の照度レベルが設定値を下回ったかどうかを判定する判定部。符号１ｆは、訪問者Ａを照明するための可視光を発光するＬＥＤであり、ＬＥＤ点灯制御手段Ｆが判定部Ｅからの点灯信号に基づいて、このＬＥＤ１ｆの点灯を制御している。また、音声信号処理手段Ｇでは、子機本体１ａ内に配設されたマイクロホン１ｄで収音された音声を音声信号Ｇ１として出力する。

図３は、ＣｄＳセンサーの分光特性を示すグラフである。本グラフによると、ＣｄＳセンサー波長が４００ｎｍから７００ｎｍの範囲の可視光領域には感度があるが、波長が７００ｎｍ以上の赤外線に対しては感度がないものを使用している。

図４は、ＣｄＳセンサーの抵抗値と照度の関係を示す特性図である。ＣｄＳセンサーＤは照度が高くなると、その抵抗値が低くなる特性を有している。図中の番号は、ＣｄＳセンサーＤの種類を示している。

さらに、本実施の形態においては、次のような問題も解決できるように、露出制御手段の改善がなされている。すなわち、周囲環境が低照度下から高照度下の全てにわたって必要とされるカラーモニタの階調再現性を確保する場合、従来は、自動露出、手動露出の制御しか行っていなかったため、感度向上操作をしてもカラーモニタ画面の中にハイライト部が存在すると自動利得調整回路が利得を低下させ、全体として暗い画面設定になる。

また、逆に感度低下操作をしても画面全体が暗い場合には、自動利得調整回路が感度を向上させ、ハイライト部が白潰れになるという問題があった。

そこで、図２で示すように手動露出制御手段Ｈにおいて、手動露出操作を感度向上側に操作した場合に利得増大に設定、手動露出操作を感度低下側に操作した場合に利得低下に設定する構成とした。

すなわち、自動露出制御回路、手動露出制御回路、これら制御回路で電子シャッタースピードのスピードを可変制御することで露出設定をするとともに、ＣＣＤ立ち上げ時には自動露出で始まり、その後の手動露出操作で手動露出による露出設定に切り替わり、これら露出制御によって得られた映像信号の自動利得調整回路を備え、自動利得調整回路の意にそぐわない動作を規制することができ、操作者が所望する明るさの映像信号を発生することができる。

さらにまた、低照度下での階調再現性を得るために、従来は、ガンマ値を低く設定していたため高照度下では、白の階調が詰まり気味になり、ハイライト部が飛んでしまうという不都合があった。

そこで、自動露出機能、ガンマ値可変機能を設けたＣＣＤカメラを備え、低照度下で、十分な映像信号レベルが得られない場合には、ガンマ値を最低値にして従来と同様に黒側の階調再現性を確保できるようにした。一方、最大露出状態よりも光量が十分に得られる場合には、ガンマ値を低照度下よりも相対的に大きな値としたことにより、映像信号の高レベル部分のリニアリティが改善されるので、白潰れの発生を防止して、低照度下から高照度下まで黒潰れ、白潰れのない良好な映像信号を得ることができる。

本発明の一実施の形態を示すカラーテレビドアホン装置の斜視図。本発明の一実施の形態を示すカラーテレビドアホン装置のブロック図。ＣｄＳセンサーの分光特性を示すグラフ。ＣｄＳセンサーの抵抗値と照度の関係を示す特性図。白色ＬＥＤの分光分布図。白熱電球（東芝ライテック（株）製ホワイトランプ）の分光分布図。蛍光ランプ（東芝ライテック（株）製メロウ５Ｎ）の分光分布図。

符号の説明

１…カラーテレビドアホン子機
１ａ…子機本体
１ｂ…固体撮像素子
１ｇ…光拡散手段
１ｆ…白色ＬＥＤ
２…カラーテレビドアホン親機
３…ケーブル（一対並列線）
Ｃ…映像信号処理手段
Ｇ…音声信号処理手段

Claims

子機本体と、子機本体内に配設され、発光源のチップ表面には蛍光体がコーティングされていることで白色光を発して被写体を照明する白色ＬＥＤと、白色ＬＥＤの照射方向前方に配設され被写体を均一に照明することができるとともに被写体に眩しさを感じさせにくくすることができる光拡散手段と、子機本体内に配設され、前記白色ＬＥＤから照射される可視光で照明されている訪問者を撮像し光電変換してカラー映像信号を出力する固体撮像素子と、自動露出制御回路を有するとともに固体撮像素子から出力されたカラー映像信号に対して信号処理を行ないビデオ信号を出力する映像信号処理手段と、固体撮像素子の立ち上げ時には自動露出で始め、その後の手動露出操作で手動露出による露出設定に切り替え可能で、自動利得調整の動作を規制する手動露出制御手段と、子機本体内に配設され、音声を音声信号として出力する音声信号処理手段と、を備えているカラーテレビドアホン子機と；映像信号処理手段から出力されたビデオ信号を表示するカラーモニタおよび音声信号処理手段から出力された音声信号を出力するスピーカを有するカラーテレビドアホン親機と；カラーテレビドアホン子機およびカラーテレビドアホン親機を電気的に接続する一対並列線と；
を具備していることを特徴とするカラーテレビドアホン装置。