JP4744900B2 - テレビドアホン装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般住宅や集合住宅において、来訪者の顔や姿をドアホン子機に備えたテレビカメラで撮影し、住宅内に設置したモニタ付親機のモニタで撮影した来訪者を確認することが出来るテレビドアホン装置に関し、特にズーム機能を備えたカメラをドアホン子機に設けたテレビドアホン装置に関する。

従来のテレビドアホン装置のドアホン子機に用いられる据置き型カメラの場合、ＡＧＣ（オートマチックゲインコントロール）やＡＷＢ（オートホワイトバランス）機能を有し、明るさ調整や色補正を自動で行うようになっているものが多い。このような機能を備えたテレビドアホン装置は、撮像範囲に太陽光や照明灯の光が入った場合、或いは集合住宅に見られるような奥行きのあるトンネル背景の場合、人物が暗くなったり、肌色が不自然になったりして画質が極端に悪くなる場合があった。
また、来訪者をより鮮明に出画させるためにズーム機能を備えたテレビドアホン装置は、イメージセンサで撮像した映像の一部を電子的に拡大してモニタに出画させる電子ズーム方式によりズームしていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−４６５８３号公報（第４〜６図）

上述する、ＡＧＣやＡＷＢの動作により出画映像を自動調整するものは、太陽光やヘッドライトにより出画映像が劣化した場合、その太陽光やヘッドライトを撮像範囲から除外させれば良好な映像を出画させることが可能となる。そのためには、ズーム機能を利用することが考えられる。
しかし、上記従来の電子ズーム方式は、イメージセンサへ入る光量はレンズの光学特性によって決定されるし、測光範囲が画面全体に固定されているため、ズームにより画質を調整することはできなかった。また、このような電子ズーム方式により画質調整をしようとすると、外部のＤＳＰやＣＰＵにおいて測光枠の指定や測光枠の重み付け等をテレビドアホンの設置場所に応じて調整し設定する必要が生じ、現実的ではなかった。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、人物が暗くなったり、肌色が不自然になったりするという画質問題をＤＳＰやＣＰＵ制御による測光枠の指定や測光枠の重み付け等によらず解決できるテレビドアホン装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する為に、請求項１に記載の発明は、カメラ付ドアホン子機と、カメラの撮像映像を出画可能なモニタ付親機とを有するテレビドアホン装置において、カメラ付ドアホン子機は、測光範囲が画面全体に固定されたイメージセンサと、イメージセンサに結像させるための複数のレンズと、レンズをズーム制御する制御部とを備え、複数のレンズのうち少なくとも１つが、熱膨張係数の異なる２枚以上の形状記憶合金を重ね合わせて形成した感熱型アクチュエータによって移動する可動レンズであって、制御部にズーム信号を入力することで、制御部が可動レンズを移動制御してズーム操作することを特徴とする。
この構成により、液晶廊下灯は、呼び出しが成された際、呼出操作をした患者情報を表示してもその患者以外の患者情報を表示しないので、プライバシーの保護が図れる。

また、光学ズーム機構及び制御回路を簡易な構成にでき、小型化及び低コスト化が可能となる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、感熱型アクチュエータは、可動レンズの少なくとも上下左右の４箇所に配置され、夫々独立して制御することでイメージセンサに対するレンズの光軸中心を各々所望の位置に変更可能とし、パン／チルトが可能であることを特徴とする。
この構成により、ズームだけでなくパン／チルト操作も実施でき、ズームすることなく光源の写り込みを排除することも可能となる。また、簡易な構成で実施できる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、ドアホン子機に、感熱型アクチュエータの移動量を読み取るためのスケーラを設けたことを特徴とする。
この構成により、アクチュエータの移動量が計測できるので、精度の高い制御を実施できる。

本発明によれば、強い光がカメラに入り込んで撮像した人物映像が暗くなったり肌色が不自然になった場合、光学的なズーム処理により光源を撮像範囲から除外することが可能となり、測光範囲が画面全体に固定されたイメージセンサを用いてもＤＳＰやＣＰＵ処理をすることなく撮像映像の状態を良好に維持できる。
また、光学ズーム機構及び制御回路を簡易な構成にでき、小型化及び低コスト化が可能となる。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るテレビドアホン装置の要部概念図であり、１はカメラ付ドアホン子機（以下、単に「ドアホン子機」とする。）、２はモニタ付親機を示している。そして、３は変倍レンズ、４はフォーカシングレンズ、５はイメージセンサ、６は変倍レンズ３を保持する前鏡枠、７はフォーカシングレンズ４を保持する後鏡枠、８は前鏡枠６と後鏡枠７の相対位置を変更制御する制御部であり、ドアホン子機１のカメラ１０の構成を示している。
図示するように、ドアホン子機１に備えられたカメラ１０は、大きく前後動してズーム動作する前鏡枠６と僅かに前後動してフォーカシング動作する後鏡枠７とを有し、変倍レンズをＡの位置から前方のＢの位置に移動することで、図２の撮像映像説明図に示すように撮像範囲を狭くして撮像映像を拡大可能としている。そして、このズーム動作させるズーム信号はモニタ付親機２から出力される。

こうして光学ズームを実施可能とすることで、強い光がカメラに入り込んで撮像した人物映像が暗くなったり肌色が不自然になった場合、光源を撮像範囲から除外することが可能となり、ＤＳＰやＣＰＵ処理等の複雑な電気処理をすることなく、更に測光範囲が画面全体に固定されたイメージセンサを用いても撮像映像の出画状態を良好に維持することが可能となる。以下、ズーム機構の具体的構成を中心に説明する。

図３、図４は具体例を示し、図３はテレビドアホン装置の要部構成を示し、図４はカメラ１０の構成を示している。図において、１２は居住者を呼び出すための呼出ボタン、１３はモニタ付親機２からドアホン子機１のカメラ１０をズーム操作するためのズームボタン、１４はズーム信号Ｓ１と映像信号Ｓ２、更には他の制御信号を伝送する伝送線路、１５はモニタであり、図１と同様の構成要素には同一の符号を付与してある。前鏡枠６と後鏡枠７は筒状に形成され、ネジ構造で連結され、後鏡枠７を前鏡枠６に螺入した構成となっている。

また、図４において、１６は前鏡枠６の回転を駆動するモータ（ズームモータ）、１７はズームエンコーダ、１８は制御部８内に具備され、モニタ付親機２から送られてきたズーム信号Ｓ１により変倍レンズ３のズーム制御を行うレンズＣＰＵであり、モータ１６で変倍レンズ３を移動して、２枚のレンズ３，４の相互位置を変更可能としている。また、ズームエンコーダ１７により、モータ１６の回転量を計測している。尚、フォーカシングレンズ４は別途制御部８から出力されるフォーカス制御信号により制御される。

このテレビドアホン装置の動作は次のようである。但し、来訪者がドアホン子機１の呼出ボタン１２を押すことで、モニタ付親機を操作した居住者と来訪者の間で通話が可能となるドアホンとしての基本動作の説明は省略し、カメラ動作を中心に説明する。
来訪者により呼出ボタン１２が押されると、カメラ１０が撮像を開始して、その映像信号Ｓ２が居室内に設置されたモニタ付親機２に送られる。送られてきた映像信号Ｓ２はモニタ付親機２のモニタ１５にて出画される。

この映像を見た居住者は、来訪者を確認して応答操作等を行うが、映し出された来訪者が、太陽光等の強い光の入射により暗くなったり、肌色が不自然であったりしたら、モニタ付親機２のモニタ１５で確認しながらズームボタン１３を押す。これによりズーム信号Ｓ１が伝送線路１４を介して、ドアホン子機１のカメラ１０の制御部８のレンズＣＰＵ１８に伝送される。このズーム信号Ｓ１により、変倍レンズ３を保持している前鏡枠６を回転させて、前方に繰り出す。これにより、カメラ１０はズーム動作し、やがて撮像範囲内にあった太陽光等が撮像範囲外に移動する。
その結果、上記図２に示すように、イメージセンサ５には太陽光等の光源が写りこまなくなり、モニタ１５に出画される映像は、ＡＧＣ・ＡＷＢが効いても自然な色合いとなる。尚、ズームボタン１３の操作は、太陽光等の光源が写りこまなくなった時点で止めれば良く、その時点でズーム動作は停止する。

このように、モータにより前鏡枠６を移動させることで、スムーズな動作でズームできる。また、ズームエンコーダでモータの回転量が計測できるので、精度の高いズーム制御を実施できるし、任意の範囲のズームを実施できる。

図５は、他の具体例を示し、（ａ）は前鏡枠駆動部の説明図、（ｂ）はカメラの側面説明図であり、前鏡枠の駆動機構を示している。図において、２１は筒状の固定子、２２は固定子２１の内側に配置される同様に筒状の回転子であり、固定子２１は後鏡枠７に一体に形成され、回転子２２は前鏡枠６に一体に形成され、回転子２２に変倍レンズ３が取り付けられている。

そして、固定子２１には３つの電極ａ，ｂ，ｃを１組とする電極の組Ｍ１が２組円周上に配置され、回転子２２には対向する円周上に一対の電極Ｍ２が配置され、固定子２１と回転子２２とで静電アクチュエータを構成している。３つの電極ａ，ｂ，ｃは、固定子２１に等間隔で配置固定され、電極の組Ｍ１が２組で固定子２１を一周し、個々の電極は固定子２１の軸方向に長く配設されている。また、回転子２２に設けられた一対の電極Ｍ２も軸方向に長く配設されている。このように、レンズを保持する前鏡枠６と後鏡枠７とが同時に駆動手段を構成している。
また、回転子２２には斜め方向にガイド孔２３が設けられる一方、固定子２１の内側面にはガイド孔２３に係合するガイド棒２４が突設され、回転子２２の回転により、回転子２２が前後動するよう構成されている。

制御部８は、電極ａ，ｂ，ｃを通電制御するスイッチング回路２５を備え、電極ａ→ｂ→ｃの順に電圧が印加されると、静電気力により回転子２２に設けられた電極Ｍ２が引き付けられて回転し、回転子２２のガイド孔２３に沿って固定子２１のガイド棒２４が移動し、変倍レンズ３が繰り出されズーム撮影状態となる。逆に電極ｃ→ｂ→ａの順に電圧が印加されると変倍レンズ３が固定子２１に入り、元の標準撮影となる。
このズーム操作は、上記第１の実施形態と同様に、モニタ付親機のズームボタンを押すことで、そのズーム信号を受けて、スイッチング回路２５は静電アクチュエータを回転駆動し、変倍レンズ３が繰り出されてズーム動作する。

このように、レンズを保持する部材自体を駆動手段にでき、別途モータのような駆動手段が必要なくなる。その結果、簡単な回路構成で小型な光学ズーム機構を実現できる。

図６は、カメラ１０の説明図であり、本発明の第１の実施形態を示している。図６において、２７はフォーカシングレンズ４を支える固定枠（後鏡枠）、２８は変倍レンズ３を支える可動枠（前鏡枠）、２９は固定枠２７、可動枠２８の双方を支持する支持部、３０は変倍レンズ３の位置を測定するスケーラである。
可動枠２８は、ヒータ２８ａ、第１の形状記憶合金２８ｂ、第２の形状記憶合金２８ｃの３層で形成された板状部材で、第１の形状記憶合金２８ｂの熱膨張係数を第２の形状記憶合金２８ｃのそれより大きくし、感熱アクチュエータとして形成されている。この感熱アクチュエータ（可動枠２８）は、変倍レンズ３の左右端部に一対設けられている。

そして、ヒータ２８ａをオンして加熱すると、第１及び第２の形状記憶合金２８ｂ、２９ｃが加熱され、熱膨張係数の違いにより、第１の形状記憶合金２８ｂの方が第２の形状記憶合金２８ｃより大きく伸びる。従って、変倍レンズ３は前方に繰り出されて、ズーム機能と同じ作用をもたらす。
その後、ヒータ２８ａをオフすることにより、形状記憶合金から成る可動枠２８は、元の位置までもどり、カメラ１０はズーム前の標準的な画像を得ることができる。

このように、前鏡枠を感熱型アクチュエータで構成しても良く、可動枠及び制御回路の双方の構造を簡素にでき、小型化及び低コスト化が可能となる。
尚、スケーラ３０は変倍レンズ３の前方に位置し、拡大倍率がモニタを見て判るようにスリットが入った透明板で形成されている。また、可動枠２８は、変倍レンズ３に一対設けているが、変倍レンズ３の周囲３箇所或いは４箇所に設けても良い。

図７は、本発明の第２の実施形態を示し、（ａ）はカメラの構造説明図、（ｂ），（ｃ）はカメラの正面説明図、（ｄ）は撮像した映像の説明図である。カメラ１０は上記図６と同様に、固定枠（後鏡枠）２７にフォーカシングレンズ４が取り付けられてるが、変倍レンズ３は図６とは異なる形態の可動枠３２に取り付けられている。

可動枠３２は、板状の第１の形状記憶合金３２ｂと第２の形状記憶合金３２ｃを重ね合わせて形成され、途中折り曲げ部を有し断面略く字状に形成されている。そして、この折り曲げ部の背部を覆うようにヒータ３２ａが第１の形状記憶合金３２ｂの一部に取り付けられている。尚、第１の形状記憶合金３２ｂの熱膨張係数が第２の形状記憶合金３２ｃより大きい特性を有している。
そして、変倍レンズ３を四方から支持するように４箇所に設けられていると共に、変倍レンズ３とは弾性支持材３３を介して連結され、後述するようにズーム動作だけではなく、パン／チルト動作も可能な感熱アクチュエータを構成されている。

このように可動枠３２を四方に独立して設けることで、例えば、図７（ｂ）のＮで示す右側の１つの可動枠３２のヒータ３２ａのみオンして加熱すると、上記実施形態と同様に第１の形状記憶合金３２ｂのほうが第２の形状記憶合金３２ｃより伸びようとする。その結果、折り曲げ部が開く方向に変化して、図７（ｃ）に示すように変倍レンズ３は左へ移動する。
従って、モニター上での画像は、パン機能と同じ作用をもたらし、図７（ｄ）に示すように、撮像範囲の左部位に光源Ｐがある場合は、カメラ１０の撮像方向が右へ移動して光源Ｐを排除させることができる。また、上下に設けた可動枠３２の一方のヒータ３２ａを加熱すればチルト機能と同じ作用をするし、４個全ての可動枠３２のヒータを加熱操作すれば変倍レンズ３は前方へ移動してズーム動作する。
また、標準に戻すときは全てのヒータ３２ａをオフして加熱を停止することにより、形状記憶合金から成る可動枠３２は元の位置まで戻り標準的な画像を得ることができる。

このように、ズームだけでなく、パン／チルトさせて光源の写り込みを排除することが可能となり、活用の範囲を広げる事ができる。而も簡易な構成で実施することができる。

図８は、図１の概念図とは制御機能が異なる他の形態を示している。図１との相違点は、イメージセンサ５が照度を測定可能であって、イメージセンサ５から制御部８に照度信号Ｓ３を出力し、制御部８がその照度信号Ｓ３を受けて照度オーバーであれば自動でズーム制御し、モニタ付親機２に対して照度オーバーを通知するよう構成されている。
尚、自動ズーム制御を実施せず、照度オーバーとなった場合、それをモニタ付親機２に通知して照度調整を居住者に促すだけの構成にしてもよい。また、この図８の場合も、カメラの構成は、上記第１〜４の実施形態の構成を適用できる。

このように、ズーム信号として照度信号を制御部に入力し、明るさに応じて自動でズーム処理して来訪者の写り具合を調整させても良く、居住者が調整する手間が必要なくなる。そして、モニタ付親機に照度オーバーを通知することで、居住者は照度オーバーによりズームされたことを知ることができ、居住者に対して安心感を与える。また、自動ズーム動作せずに居住者に対して照度調整を促すよう構成すれば、居住者は出画映像の劣化を照度によるものと知ることができ、ズーム操作等による照度調整をし易くなる。

尚、上記実施の形態は、何れも、レンズが変倍レンズ３とフォーカシングレンズ４の２枚から成るカメラ１０で説明したが、３枚以上のレンズ群から成るカメラを備えたテレビドアホン装置においても、ズームする際に移動させるレンズの鏡枠に本発明の構成を適用することができる。

本発明に係るテレビドアホン装置の要部概念図である。 図１のモニタ付親機の出画映像説明図であり、ズーム動作による出画映像の変化を示している。 テレビドアホン装置の具体例を示す要部説明図である。 図３のカメラの構造説明図である。 テレビドアホン装置の他の例を示す要部説明図であり、（ａ）は前鏡枠の説明図、（ｂ）はカメラの説明図である。 本発明の第１の実施形態を示す要部説明図であり、カメラの説明図である。 本発明の第２の実施形態を示す要部説明図であり、（ａ）はカメラの説明図、（ｂ），（ｃ）は前鏡枠の動作説明図、（ｄ）はカメラが撮像した映像の説明図である。 本発明の他の実施形態を示し、図１の概念図の他の形態を示している。

符号の説明

１・・ドアホン子機、２・・モニタ付親機、３・・変倍レンズ、４・・フォーカシングレンズ、５・・イメージセンサ、６・・前鏡枠、７・・後鏡枠、８・・制御部、１０・・カメラ、１６・・モータ、１７・・ズームエンコーダ、２１・・固定子、２２・・回転子、２７・・固定枠、２８・・可動枠、２８ａ・・ヒータ、２８ｂ・・第１の形状記憶合金、２８ｃ・・第２の形状記憶合金、３０・・スケーラ、３２・・可動枠、３２ａ・・ヒータ、３２ｂ・・第１の形状記憶合金、３２ｃ・・第２の形状記憶合金。

Claims (3)

1. カメラ付ドアホン子機と、前記カメラの撮像映像を出画可能なモニタ付親機とを有するテレビドアホン装置において、
   前記カメラ付ドアホン子機は、測光範囲が画面全体に固定されたイメージセンサと、前記イメージセンサに結像させるための複数のレンズと、前記レンズをズーム制御する制御部とを備え、
   前記複数のレンズのうち少なくとも１つが、熱膨張係数の異なる２枚以上の形状記憶合金を重ね合わせて形成した感熱型アクチュエータによって移動する可動レンズであって、
   前記制御部にズーム信号を入力することで、前記制御部が前記可動レンズを移動制御してズーム操作することを特徴とするテレビドアホン装置。
2. 前記感熱型アクチュエータは、前記可動レンズの少なくとも上下左右の４箇所に配置され、夫々独立して制御することで前記イメージセンサに対するレンズの光軸中心を各々所望の位置に変更可能とし、パン／チルトが可能であることを特徴とする請求項１記載のテレビドアホン装置。
3. 前記ドアホン子機に、前記感熱型アクチュエータの移動量を読み取るためのスケーラを設けたことを特徴とする請求項１又は２記載のテレビドアホン装置。

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