撮像装置およびドアホンシステム
【課題】撮像素子における露光時間やゲインアンプにおける増幅率の調整を通じて輝度レベルを調整するものであって、フレームレートの変更を抑えて、輝度レベルの調整を迅速に行うことができる撮像素子、およびドアホンシステムを提供する。
【解決手段】撮像素子と、映像信号を増幅させるゲインアンプと、露光時間とゲインアンプの増幅率を調整することで、映像信号を調整する輝度レベル調整処理を行なう輝度レベル調整部と、を備え、輝度レベル調整処理は、露光時間および増幅率を、予め定められた複数ポイントにわたって仮設定する第１処理と、仮設定のなされたポイントごとに、増幅された映像信号の大きさを検出する第２処理と、該検出結果に基づいて、フレームレートを設定する第３処理と、該設定されたフレームレートの下で、露光時間と増幅率を調整する第４処理と、を含む撮像装置および該撮像装置を備えたドアホンシステムとする。
【解決手段】撮像素子と、映像信号を増幅させるゲインアンプと、露光時間とゲインアンプの増幅率を調整することで、映像信号を調整する輝度レベル調整処理を行なう輝度レベル調整部と、を備え、輝度レベル調整処理は、露光時間および増幅率を、予め定められた複数ポイントにわたって仮設定する第１処理と、仮設定のなされたポイントごとに、増幅された映像信号の大きさを検出する第２処理と、該検出結果に基づいて、フレームレートを設定する第３処理と、該設定されたフレームレートの下で、露光時間と増幅率を調整する第４処理と、を含む撮像装置および該撮像装置を備えたドアホンシステムとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を撮像して映像信号を生成する撮像装置、およびこれを用いたドアホンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セキュリティー意識の向上に伴い、ドアホン子機として撮像装置を採用し、室内に来客があったことを知らせると共に、ドアホン子機からの映像を室内のドアホン親機にモニター表示し、ドアを開ける前に来客が誰であるかを確認したり、来客がなくても室内のドアホン親機より、ドアホン子機を操作して、屋外に異常がないか映像で確認したりすることができるテレビドアホンシステムの普及が進んでいる。
【０００３】
また従来、ドアホン子機のカメラ、及びドアホン親機のモニターは白黒表示であったが、最近ではカラー表示対応の製品も増加しており、視認性がさらに向上している。このようなテレビドアホンシステムでは、屋外が暗くなる夜間などにおいても来客者の判別や、屋外の異常を確認する必要があるため、種々の手段が講じられている。
【０００４】
例えば、ドアホン子機に赤外光ＬＥＤや白色ＬＥＤを内蔵し、来客者等をそれで照らすことによってドアホン子機内の撮像素子に十分な光量を得る手段が一般的に用いられている。しかし赤外光ＬＥＤの光を来客者に照らす方法は、来客者に照明されていることを気付かれない利点はあるものの、赤外光の特性上、得られる映像が白黒表示となり視認性が低下する問題がある。また被写体の色によっては赤外光では判別できない場合もあり、異常を見逃すおそれもある。
【０００５】
一方、白色ＬＥＤの光を来客者に照らす方法は、ドアホン子機から得られる映像はカラーのままであり視認性は低下しないが、来客者に直接照明を当てることになり、来客者に不愉快な思いをさせることがある。また、室内のドアホン親機より、屋外を観察したい場合、白色ＬＥＤが点灯するため、室内から屋外を観察していることが屋外にいる人にわかってしまう問題もある。なお赤外光ＬＥＤおよび白色ＬＥＤのいずれの場合も、ドアホン子機の近傍のみを照明するようになっているため、ドアホン子機の撮像範囲であっても、暗くて確認できない領域ができてしまう問題もある。
【０００６】
また被写体の明るさが変動しても、モニター側で安定した（平均的な輝度レベルがほぼ一定である）映像を得ることができるようになっている子機（撮像装置）もある。このようにした撮像装置では、被写体の明るさに応じて、映像信号の大きさ（増幅率）を適切に調整することで輝度レベルを調整するようにしている。ここで、このような撮像装置の一例について、図１２を参照しながら以下に説明する。
【０００７】
当該撮像装置１００は、撮像素子１０１、ゲインアンプ１０２、映像信号処理部１０３、および制御部１０４などを備えている。撮像素子１０１は、例えばＣＣＤにより構成されており、各フレームにおいて露光されることで、被写体に応じた量の電荷が各画素について蓄積される。この蓄積された電荷は映像信号として、フレーム毎に後段側に出力される。そのためこの映像信号の大きさ（振幅）は、映像の輝度を表すことになる。
【０００８】
また各フレームにおける露光時間は、フレームレート（単位時間あたりにフレームが切替わる回数）により定まる最大時間を上限として、制御部１０４の指示を通じて制御可能となっている。なお露光時間が長いほど、蓄積される電荷量は増加するから、映像信号は大きくなる。
【０００９】
ゲインアンプ１０２は、撮像素子１０１の後段に設けられており、制御部１０４の指示に応じた増幅率にて映像信号を増幅させる。映像信号処理部１０３は、ゲインアンプ１０２から出力された映像信号に所定の処理を施して後段側（例えばドアホンシステムにおける親機）に出力する。またマイコン１０４は、演算制御機能を有しており、撮像装置１００においてなされる各種処理を制御する。
【００１０】
以上の構成により、撮像装置１００は、フレーム毎の被写体の映像を表す映像データを生成し、出力することが可能となっている。また被写体の明るさに応じて、撮像素子１０１におけるフレーム毎の露光時間、およびゲインアンプ１０２における増幅率を調整し、出力される映像の全体、もしくは所定範囲内の平均的輝度が、ほぼ一定となるようにする調整（輝度レベル調整）がなされるものとなっている。
【００１１】
この輝度レベル調整は、より具体的には、まず撮像素子１０１の露光時間とゲインアンプ１０２の増幅率をある値（ポイント）に設定する。そしてこのポイントにて、撮像素子１０１に映像信号を生成させ、これをゲインアンプ１０２にて増幅させる。その後マイコン１０４は、この増幅された映像信号から輝度レベルを算出し、これが適切な輝度レベルとして予め設定されている許容範囲内に収まっているか否かを判定する。
【００１２】
その結果、算出された輝度レベルが許容範囲を上回っていれば、撮像素子１０１における露光時間が短く、または、ゲインアンプ１０２の増幅率が小さくなるように設定して、再度上記判定を実行する。また逆に、算出された輝度レベルが許容範囲を下回っていれば、撮像素子１０１における露光時間が長く、または、ゲインアンプ１０２の増幅率が大きくなるように設定して、再度上記判定を実行する。
【００１３】
このようにして、算出された輝度レベルが許容範囲内に収まるポイントが検出されたら、このポイントが通常の映像データ生成処理に適用されることとなる。
【００１４】
なお、ゲインアンプ５を使用して映像信号を増幅させる場合は、撮像素子３における露光時間を長くする場合と異なり、ノイズ成分も増幅してしまうことになる。ゲインアンプ５の増幅率を上げすぎるとノイズが増え、映像の視認性が低下するおそれがある。
【００１５】
そのため、映像信号の増幅率の調整においては、先に撮像素子３における露光時間を制御し、それでも更に増幅率を上げる必要がある場合に限り、ゲインアンプでの増幅率を上げるようにすることが好ましい。つまり、同じ映像信号の輝度レベルが得られる設定が複数あったとしても、できるだけゲインアンプ５の増幅率が低く、撮像素子３における露光時間の長い方が、ノイズの少ない、視認性の高い映像を得ることが可能となる。
【００１６】
このような事情から通常は、算出された輝度レベルが許容範囲よりも高い場合は、まずゲインアンプ１０２の増幅率を下げることで、目標値に近づけることとする。しかしそれでも、依然として輝度信号レベルが許容範囲より高い場合は、撮像素子１０１における露光時間を短くすることで、目標値に近づけることとする。
【００１７】
また、逆に輝度レベルが許容範囲よりも低い場合は、まず撮像素子１０１の露光時間を長くすることで、目標値に近づけることとする。しかしそれでも、依然として輝度レベルが許容範囲よりも低い場合は、ゲインアンプ１０２の増幅率を上げるような制御が行なわれる。これは先述の通り、ゲインアンプ１０２の増幅率を小さく抑える方が、ノイズの少ない映像を得られる可能性が高いからである。
【００１８】
ここで、撮像素子１０１における露光時間の最大値はフレームレートに依存しているから、例えば１フレームの時間を越えて露光時間を長くするためには、フレームレートを下げる必要がある。例えば、特許文献１に記載のものでは、固体撮像素子のフレームレートを通常動作時より低下させ、露光時間を通常動作時の最大時間より長く取ることによって、固体撮像素子に入力される光量を増加させる方法が用いられている。このようなものでは、例えば通常３０フレーム／秒で動作しているグローバルシャッターを用いた固体撮像素子の場合、最大露光時間は約３３ｍ秒になるが、低照度時、１５フレーム／秒に低下させると、最大露光時間は約６６ｍ秒に延び、得られる光量も２倍になる。
【００１９】
ただしフレームレートを下げることは、その分モニターに表示される映像の単位時間当たりのフレーム数が減少することになるため、必要最小限に留められることが好ましい。特に、動きの激しい被写体を撮像する場合には、ブレが目立つようになるおそれがあるため、注意が必要である。
【００２０】
また特許文献２には、フレームレートが低くなった場合のＡＥ（自動露出）、ＡＦ（オートフォーカス）、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）の制御を違和感のない滑らかな動画像で出力できる方法が提案されている。この場合、例えば通常３フレームに１回制御を行なっていたものを、低速フレームレート時は、毎フレーム毎に制御量の１／３ずつ滑らかに変化させ、違和感のない動画を得ることができる。
【００２１】
【特許文献１】特開２００６−５０３５０号公報
【特許文献２】特開平１１−１１３００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかし上述した方法によれば、夜間などの低照度時にフレームレートが低速になることで、輝度レベルの制御に時間がかかるため、使用者がドアホン親機で最適な映像を得るまでに待たされるという問題がある。例えば、フレームレートが３０フレーム／秒から１フレーム／秒に変化する場合において、フレームレートがフレーム毎に１フレームずつ変化すると、時間は約３秒かかることになる。
【００２３】
またフレームレートが１フレーム／秒になった時点で、露光時間、及び、ゲインアンプの自動制御を行なうと、毎フレーム制御を行なったとしても１回の制御で１秒かかるため、ドアホン親機へ最適な映像が表示されるまで、最低でも３秒、場合によっては、１０秒以上かかる場合も考えられる。
【００２４】
このように輝度レベルの調整処理において、フレームレートを落としては、露光時間およびゲインアンプの調整を行なうといった処理を繰り返すことは、輝度レベル調整処理の迅速性を妨げるおそれがある。そこで本発明は上述した問題点に鑑み、撮像素子における露光時間やゲインアンプにおける増幅率の調整を通じて輝度レベルを調整するものであって、フレームレートの変更を抑えて、輝度レベルの調整を迅速に行うことができる撮像素子、およびドアホンシステムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するために本発明に係る撮像装置は、フレーム毎に露光時間に応じた電荷を蓄え、該電荷に基づいて被写体の映像信号を生成する撮像素子と、該映像信号を増幅させて出力するゲインアンプと、前記露光時間と前記ゲインアンプにおける増幅率を調整することで、前記映像信号に係る輝度レベルを所定の目標値に近づけるように調整する処理（「輝度レベル調整処理」とする）を行なう輝度レベル調整部と、を備え、前記輝度レベル調整処理は、前記露光時間および前記増幅率を、予め定められた複数ポイントにわたって仮設定する第１処理と、該仮設定のなされたポイントごとに、前記増幅された映像信号の大きさを検出する第２処理と、該検出結果に基づいて、フレームレートを設定する第３処理と、該設定されたフレームレートの下で、前記映像信号に係る輝度レベルが所定の目標値に近づくように、前記露光時間と前記増幅率を調整する第４処理と、を含む構成（第１の構成）としている。
【００２６】
本構成によれば、第１処理から第３処理がなされることにより、フレームレートが設定され、その後に、この設定されたフレームレートの下で露光時間とゲインアンプにおける増幅率が調整されるようになっている。そのため輝度レベル調整処理において、フレームレートを落としては、露光時間およびゲインアンプの調整を行なうといった処理を繰り返すことを回避することが可能となり、輝度レベル調整処理の迅速化を図ることが可能となる。
【００２７】
また上記第１の構成において、前記検出の結果は、前記第４処理における、前記露光時間と前記増幅率を調整する処理にも用いられる構成（第２の構成）としてもよい。本構成によれば、第１処理および第２処理の結果を、第４処理にも役立てることができるため、輝度レベル調整処理の迅速性をより向上させることが可能となる。
【００２８】
また本発明に係る撮像装置は、フレーム毎に露光時間に応じた電荷を蓄え、該電荷に基づいて被写体の映像信号を生成する撮像素子と、該映像信号を増幅させて出力するゲインアンプと、前記露光時間と前記ゲインアンプにおける増幅率を調整することで、前記映像信号に係る輝度レベルを所定の目標値に近づけるように調整する処理（「輝度レベル調整処理」とする）を行なう輝度レベル調整部と、前記輝度レベル調整処理におけるフレームレートを設定する処理（「フレームレート設定処理」とする）を行なうフレームレート設定部と、を備え、該フレームレート設定処理は、前記露光時間および前記増幅率を、予め定められた複数ポイントにわたって仮設定する第１処理と、該仮設定のなされたポイントごとに、前記増幅された映像信号の大きさを検出する第２処理と、該検出結果に基づいて、フレームレートを設定する第３処理と、を含む処理である構成（第３の構成）とする。
【００２９】
本構成によれば、フレームレート設定部により設定されたフレームレートが輝度レベル調整処理で採用されるため、フレームレートを落としては、露光時間およびゲインアンプの調整を行なうといった処理を繰り返すことを回避することが可能となり、輝度レベル調整処理の迅速化を図ることが可能となる。なおフレームレート設定処理は、輝度レベル調整処理とは独立して実行させることが可能である。
【００３０】
また上記第１から第３の何れかの構成において、時刻を計時する計時手段を有しており、該計時手段を通じて所定時刻の到来が検出されたときに、前記輝度レベル調整処理または前記フレームレート設定処理が実行される構成（第４の構成）としてもよい。本構成によれば、時刻に応じて輝度レベル調整処理を行なうことが可能となるため、装置の利便性を向上させることができる。
【００３１】
また本発明に係る撮像装置は、フレーム毎に露光時間に応じた電荷を蓄え、該電荷に基づいて被写体の映像信号を生成する撮像素子と、該映像信号を増幅させて出力するゲインアンプと、前記露光時間と前記ゲインアンプにおける増幅率を調整することで、前記映像信号に係る輝度レベルを調整する処理（「輝度レベル調整処理」とする）を行なう輝度レベル調整部と、を備え、前記輝度レベル調整処理は、前記露光時間および前記増幅率を、予め定められた複数ポイントのうちの何れかに仮設定する第５処理と、該仮設定のなされたポイントについて、前記増幅された映像信号の大きさを検出し、該検出結果が所定の許容範囲内に収まっているか否かを判定する第６処理と、該検出結果が該許容範囲内に収まるまで、前記仮設定の内容を変更しながら前記第５処理と第６処理を繰り返す第７処理と、該検出結果が該許容範囲内に収まったときの前記仮設定の内容に基づいて、前記フレームレートを設定する第８処理と、該設定されたフレームレートの下で、前記映像信号に係る輝度レベルが所定の目標値に近づくように、前記露光時間と前記増幅率を調整する第９処理と、を含む処理である構成（第５の構成）とする。
【００３２】
本構成によれば、フレームレートが設定され、その後に、この設定されたフレームレートの下で露光時間とゲインアンプにおける増幅率が調整されるようになっている。そのため輝度レベル調整処理において、フレームレートを落としては、露光時間およびゲインアンプの調整を行なうといった処理を繰り返すことを回避することが可能となり、輝度レベル調整処理の迅速化を図ることが可能となる。
【００３３】
さらに、検出結果が許容範囲内に収まった段階以降は、第５処理や第６処理を実行する必要がないため、処理の迅速化をより向上させることが可能となる。
【００３４】
また上記第５の構成において、輝度レベル調整処理において前記検出結果が前記許容範囲内に収まったときの仮設定の内容を記憶する記憶手段を備え、次回の輝度レベル調整処理における前記第５処理での仮設定の内容としては、該記憶手段に記憶されているものが、最初に適用される構成（第６の構成）としてもよい。
【００３５】
本構成によれば、前回の輝度レベル調整処理における被写体の明るさが今回と大きく変化していないような場合に、検出結果が早い段階で許容範囲内に収まる可能性が高まる。そのため、輝度レベル調整処理の迅速化を図ることが可能となる。
【００３６】
また本発明に係る撮像装置は、フレーム毎に露光時間に応じた電荷を蓄え、該電荷に基づいて被写体の映像信号を生成する撮像素子と、少なくとも前記露光時間を調整することで、前記映像信号に係る輝度レベルを所定の目標値に近づけるように調整する処理（「輝度レベル調整処理」とする）を行なう輝度レベル調整部と、該輝度レベル調整処理に適用されるフレームレートを、複数種類（大きい方から、Ｆ１、Ｆ２、・・・Ｆｎとする）のうちの何れかに設定する処理（「フレームレート設定処理」とする）を行なうフレームレート設定部と、を備え、該フレームレート設定処理は、前記映像信号を、フレームレートがＦｘ（１≦ｘ≦ｎとし、初めはｘ＝１とする）のときに実現可能な最も高い前記輝度レベルに調整する第９処理と、該調整のなされた映像信号の輝度レベルが前記目標値以上となるまで、前記ｘを１つずつ大きくしながら、前記第９処理を繰り返す第１０処理と、
該輝度レベルが該目標値以上となったときの前記Ｆｘを、輝度レベル調整処理に適用されるフレームレートとして設定する第１１処理と、を含む構成（第７の構成）とする。
【００３７】
本構成によれば、フレームレートが設定され、この設定されたフレームレートの下で露光時間とゲインアンプにおける増幅率が調整されるようになっている。そのため輝度レベル調整処理において、フレームレートを落としては、露光時間およびゲインアンプの調整を行なうといった処理を繰り返すことを回避することが可能となり、輝度レベル調整処理の迅速化を図ることが可能となる。
【００３８】
また、輝度レベル調整処理に適用されるフレームレートを、映像信号の輝度レベルを適切に調整できるようにしながらも、できるだけ大きい値とすることが可能となる。
【００３９】
また上記第１から第７の何れかの構成に係る撮像装置を備えた構成（第８の構成）のドアホンシステムであれば、上記構成の利点を享受し得るドアホンシステムを実現することが可能である。
【００４０】
また上記第８の構成において、前記撮像装置を備えた子機と、ユーザによる撮像開始の指示がなされたときに、該撮像装置から伝送される映像信号に基づいた映像表示を開始する親機と、を有し、前記輝度レベル調整処理は、前記撮像開始の指示がなされたときに、該映像表示の開始に先立って実行される構成（第９の構成）としてもよい。
【００４１】
また上記第５または第６の構成に係る撮像装置を備えた子機と、該撮像装置から伝送される映像信号に基づいて映像を表示させる、映像表示装置を備えた親機と、を有する一方、前記第５から第８処理の何れかにより生じる映像信号に基づいた映像については、表示させないようにする表示防止手段を備えた構成（第１０の構成）としてもよい。
【００４２】
また第１０の構成としてより具体的には、前記表示防止手段は、前記第５から第８処理の何れかにより生じる映像信号が、前記子機から前記親機に伝送されないようにすることで、該映像信号に基づいた映像を表示させないようにする構成（第１１の構成）としてもよい。
【００４３】
本構成によれば、表示を意図しない映像信号が表示されてしまうことにより、ユーザに不快感を与えることを回避することが可能となる。
【発明の効果】
【００４４】
上述したように本発明に係る撮像装置およびドアホンシステムによれば、フレームレートが設定され、その後に、この設定されたフレームレートの下で露光時間とゲインアンプにおける増幅率が調整されるようになっている。そのため輝度レベル調整処理において、フレームレートを落としては、露光時間およびゲインアンプの調整を行なうといった処理を繰り返すことを回避することが可能となり、輝度レベル調整処理の迅速化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明の実施例について、カメラ付子機（以下、単に「子機」と称する）１台、表示機能付親機（以下、単に「親機」と称する）１台などから構成され、子機内の固体撮像素子のフレームレートを変化させ、暗視性能を向上させながら、輝度レベルの調整を短時間で行なうことのできるテレビドアホンシステム（以下、単に「ドアホンシステム」と称する）を例に挙げて説明する。本実施例に係るドアホンシステムの構成図を、図１に示す。本図に示すように、当該ドアホンシステムは、子機１と親機２が、双方間の信号の伝送経路となる信号線１６により接続されて構成されている。
【００４６】
先ず子機について説明する。子機１は、一般に屋外に設置されることが想定されており、来客者が操作スイッチを押すことにより、室内の使用者へ来客があったことを伝えると共に、来客者等の映像、音声を室内に設置された親機２へ送信したり、親機２からの音声を再生したりする機能を有している。また子機１は図１に示すように、撮像素子３、ＴＧ４、ゲインアンプ５、Ａ／Ｄ変換回路６、映像信号処理回路７、フレーム制御回路８、フレームメモリ９、ビデオエンコーダ１０、多重化分離化回路１１、音声制御回路１２、スピーカ・マイク１３、操作スイッチ１４、および子機制御マイコン１５などを備えている。
【００４７】
撮像素子３は、来客者や屋外の風景等の被写体を撮像し、その情報を映像信号として後段の回路に伝送する。より具体的には例えばＣＣＤ等により構成されており、フレーム毎に、各画素が露光されることによって被写体に応じた電荷を蓄え、映像信号として後段に出力する。そのため同じ明るさの被写体であっても、露光時間の長い方が、より映像信号が大きく（輝度レベルが高く）なる。
【００４８】
ＴＧ［Timing Generator］４は、撮像素子３を駆動するために必要な各種タイミングに関する信号を生成し、撮像素子３に出力する。
【００４９】
ゲインアンプ５は、撮像素子３から伝送される映像信号を、任意の倍率で増幅する役割を果たす。
【００５０】
Ａ／Ｄ変換回路６は、ゲインアンプ５で増幅された映像信号をディジタル信号に変換する。
【００５１】
映像信号処理回路７は、Ａ／Ｄ変換回路６でディジタル信号に変換された映像信号に対して、その映像における視認性を高めるための各種処理を行う。
【００５２】
フレーム制御回路８は、映像信号処理回路７の後段に設けられており、フレームレートが低速になった場合においても、後段のビデオエンコーダ１０に一定のフレームレートの映像信号を送る役割を果たす。
【００５３】
フレームメモリ９は、フレーム制御回路８によって、後段のビデオエンコーダに一定のフレームレートの映像信号を送るために使用されるメモリとして機能する。
【００５４】
ビデオエンコーダ１０は、フレーム制御回路８から出力されたディジタルの映像信号をアナログのビデオ信号に変換する。
【００５５】
多重化分離化回路１１は、ビデオエンコーダ１０から伝送されるアナログの映像信号、子機１のマイクから伝送される音声信号、および操作スイッチ１４から伝送される操作信号を、多重化して親機２側へ送信する機能を有している。また親機２側から伝送される、子機１を動作させるための電力や音声信号を分離する機能をも有している。
【００５６】
音声制御回路１２は、親機２から送信され、多重化分離化回路１１で分離された音声信号を増幅してスピーカへ送る機能を備えている。また子機１のマイクから入力された音声信号を、多重化分離化回路１１へ送る機能をも有している。
【００５７】
スピーカ・マイク１３は、音声制御回路１２から送られた音声信号を再生したり、来客者の音声を電気信号に変換して音声制御回路１２へ送ったりする機能を有している。
【００５８】
操作スイッチ１４は、主に来客者によって所定の操作がなされることが想定されている。この操作がなされると、子機制御マイコン１５によって、来客のあった旨が室内に設置された親機２に報知されるようになっている。
【００５９】
子機制御マイコン１５は、予め記録されている各種設定値等を使用して、ＴＧ４、ゲインアンプ５、映像信号処理回路７、フレーム制御回路８、およびビデオエンコーダ１０などを制御し、被写体の映像が最適な状態となるようにコントロールしたり、その他子機１全般の制御を行なったりする。なお子機制御マイコン１５は、撮像素子３の露光制御に使用される各種テーブル値も予め記録されている。
【００６０】
次に親機２について説明する。親機２は、一般に室内に設置されることが想定されており、来客者があった場合に、子機１から送信された映像を表示したり、子機１を介して来客者と通話したりする機能を有している。また親機２は、多重化分離化回路１７、音声制御回路１８、スピーカ・マイク１９、ビデオデコーダ２０、ＬＣＤコントローラ２１、ＬＣＤパネル２２、操作スイッチ２３、および親機制御マイコン２４などを備えている。
【００６１】
多重化分離化回路１７は、子機１から送信される多重化された映像信号、音声信号、および操作スイッチ１４による操作信号を受信および分離して、親機２の音声制御回路１８、ビデオデコーダ回路２０、および親機制御マイコン２４に送ったり、親機２のマイクから入力された音声信号や子機１を動作させるための電力を多重化して子機１へ送信したりする機能を有している。
【００６２】
音声制御回路１８は、多重化分離化回路１７から送られる音声信号を増幅して、親機２のスピーカへ送ったり、親機２のマイクから入力された音声信号を多重化分離化回路１７へ送ったりする機能を有している。
【００６３】
スピーカ・マイク１９は、音声制御回路１８から送られた音声信号を再生したり、使用者の音声を電気信号に変換して音声制御回路１８へ送ったりする。
【００６４】
ビデオデコーダ２０は、多重化分離化回路１７で分離された子機１から送信されたアナログの映像信号を、ディジタルの映像信号に変換する。
【００６５】
ＬＣＤ［Liquid Crystal Display］コントローラ２１は、ビデオデコーダ２０から入力されるディジタルの映像信号をＬＣＤパネル２２に表示可能な信号形式に変換したり、ＬＣＤパネル２２を動作させるために必要なタイミング信号の作成を行なったりする。
【００６６】
ＬＣＤパネル２２は、ＬＣＤコントローラ２１の制御に基づいて、子機１で撮像された映像を表示する。
【００６７】
操作スイッチ２３は、例えばボタンスイッチやリモコンなどが採用されており、主に使用者によって操作されることが想定されている。これにより親機２に、使用者の意図を反映させた処理を行なわせることが可能となっている。
【００６８】
親機制御マイコン２４は、ＬＣＤコントローラ２１、ビデオデコーダ２０、および多重化分離化回路１７の制御など、親機２においてなされる各処理を全般的に制御する。
【００６９】
次に、本実施例に係るドアホンシステムの動作内容について説明を行なう。
【００７０】
通常の待機時（来客者がいない場合）、子機１および親機２は、いわゆるスタンバイモードとなっている。このとき親機２は、子機１に対して、子機１がスタンバイモードで動作できる最低限の給電しか行なっていない。
【００７１】
そして来客者があり、来客者が子機１の操作スイッチ１４を操作すると、子機制御マイコン１５はスタンバイモードから復帰し、多重化分離化回路１１および信号線１６を介して、操作スイッチ１４の操作信号を親機２へ送信する。この送信された操作信号は、親機２の多重化分離化回路１７で分離され、親機制御マイコン２４へ送られる。
【００７２】
これにより、来客者があったことを認識した親機制御マイコン２４は、多重化分離化回路１７より、子機１へ撮像が十分可能な程度に給電量を上げると共に、スピーカ・マイク１９を通じて呼出音を出し、室内の使用者に来客者があったことを伝える。そして撮像を行なうのに十分な給電を受けた子機１では、子機制御マイコン１５がＴＧ４を制御することにより撮像素子３を駆動し、被写体である来客者を撮像する。
【００７３】
撮像素子３で撮像された被写体の情報は、映像信号に変換された後、ゲインアンプ５に入力され、被写体の明るさに応じて映像信号が増幅される。ゲインアンプ５で増幅された映像信号は、Ａ／Ｄ変換回路６へ送られ、ディジタルの映像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換回路６で変換されたディジタルの映像信号は、映像信号処理回路７へ入力される。
【００７４】
映像信号処理回路７では、映像の視認性を高めるため、ガンマ補正やエッジ補正などの処理の他、子機制御マイコン１５と共にオートホワイトバランス制御、自動黒レベル制御、および自動露光制御等の各種自動制御を行なう。そして映像信号処理回路７で視認性が高められた映像信号は、フレーム制御回路７へ入力される。
【００７５】
フレーム制御回路７では、映像信号回路７から入力されるフレーム数と、ビデオエンコーダ１０で必要とされるフレーム数の調整を行う。例えば、ビデオエンコーダ１０では、常時３０フレーム／秒のフレーム数の映像信号入力が必要とする場合において、映像信号処理回路７からの入力フレーム数が１５フレーム／秒しかない場合、映像信号処理回路７からの映像信号を一旦フレームメモリ９に記録する。
【００７６】
一方、ビデオエンコーダ１０へ出力される映像信号は、映像信号処理回路７からの映像信号入力とは非同期で、常時フレームメモリ９より３０フレーム／秒のフレーム数の映像信号を読み出し、ビデオエンコーダ１０へ出力される。このような構成では、映像信号処理回路７から入力される映像信号のフレーム数によって、ビデオエンコーダ１０に出力される映像信号は、同じ映像信号のフレームが複数枚連続する場合もあるが、撮像素子３からの撮像フレーム数が変化しても、ビデオエンコーダ１０へは常時規定されたフレーム数の映像信号を出力することが可能となる。
【００７７】
ビデオエンコーダ１０に入力された映像信号は、アナログの映像信号に変換され、多重化分離化回路１１へ入力される。また、子機１のマイク・スピーカ１３から入力された来客者の音声信号は、音声制御回路１２を介して、多重化分離化回路１１へ入力される。そして多重化分離化回路１１へ入力された映像信号と音声信号は多重化され、信号線１６を通じて親機２へ送信される。
【００７８】
この多重化された信号は、親機２の多重化分離化回路１７で、映像信号と音声信号に分離される。そして映像信号はビデオデコーダ２０に入力され、ディジタルの映像信号に変換される一方、音声信号は音声制御回路１８に入力される。
【００７９】
ビデオデコーダ２０で変換されたディジタルの映像信号は、ＬＣＤコントローラ２１に入力され、ＬＣＤパネル２２に表示可能な信号形式に変換される。そしてこの変換された信号はＬＣＤパネル２２に入力され、子機１側で撮像された映像がＬＣＤパネル２２に表示されることになる。また音声制御回路１８に入力された音声信号は、増幅された後にスピーカ・マイク１９に入力され、音声として再生される。
【００８０】
また使用者の音声は、親機２側のスピーカ・マイク１９で音声信号に変換され、音声制御回路１８を介して多重化分離化回路１７に入力され多重化される。この多重化された信号は、信号線１６を通じて子機１へ送信される。そして子機１の多重化分離化回路１１で分離され、音声制御回路１２へ入力される。音声制御回路１２へ入力された音声信号は、増幅後、スピーカ・マイク１３へ入力されることにより、室内に居る使用者の音声が再生される。以上の動作が繰り返されることにより、室内の使用者は、屋外の来客者の映像を確認しながら、通話を行なうことが可能となる。
【００８１】
ところで子機１においては、被写体が明る過ぎたり或いは暗過ぎたりしても、親機２側のＬＣＤパネル２２では適切な輝度レベルの映像が表示されるように、輝度レベル調整処理がなされるようになっている。この輝度レベル調整処理は、撮像素子３における露光時間およびゲインアンプ５における増幅率の調節を通じて実現される。なお露光時間の上限を延ばすために、適宜フレームレートも調整できるようになっている。
【００８２】
以下、本実施例に係るドアホンシステムにおける輝度レベル調整処理の内容について、より詳細に説明する。
【００８３】
まず本ドアホンシステムでは、通常のフレームレートをｆとすると、ｆ、ｆ／２、ｆ／３、ｆ／４の４段階に可変となっている。フレームレートが小さい程、各フレームにおける露光時間をより長く設定することが可能である。また、ゲインアンプ５により得られる増幅率の最大値（ＡＧＣＭＡＸ）は、フレームレートｆ時の露光時間の制御で得られる増幅率（ＳＨＴＭＡＸ＿Ｆ１）の２倍となっている。
【００８４】
ただし、フレームレートがｆ、ｆ／２、およびｆ／３の場合におけるゲインアンプ５の制御上の最大増幅率はＡＧＣＭＡＸの１／２としている。これ以上ゲインアンプ５による増幅率を上げると、ノイズの影響が問題となる可能性があるためである。ただし、フレームレートがｆ／４の場合は、ゲインアンプ５の制御上の最大増幅率もＡＧＣＭＡＸとする。この場合は、これ以上フレームレートを下げて露光時間を延ばすことが出来ず、ひいては、多少ノイズの影響があっても増幅率を優先させることが考えられるからである。
【００８５】
本実施例に係るドアホンシステムにおける輝度レベル調整処理において、フレームレートがシステムの最大設定であるｆの場合の、被写体照度に対する撮像素子３の露光時間による増幅率、およびゲインアンプ５による増幅率の変化状況を図２の左側に示す。ここで、実線は撮像素子３（露光時間）による増幅を、破線はゲインアンプ５による増幅を示している。また、これらの増幅率を合成させた合成増幅率の変化状況を図２の右側に実線で示す。なお何れの図も、ｄＢ表記（対数グラフ表記）であり、また点線は、仮にゲインアンプ５による増幅をＡＧＣＭＡＸまで可能とした場合のものを、参考までに示している。
【００８６】
ここで「ＳＨＴＭＡＸ＿Ｆ１」は、フレームレートがｆの場合に撮像素子３の露光時間の制御により得られる最大増幅率であり、「ＡＧＣＭＡＸ」は、ゲインアンプ５により得られる最大増幅率である。なお露光時間を延ばすことにより映像信号を大きくすることも、見掛け上、延ばす前の露光時間により得られる映像信号を増幅することと同様に考えることができるから、ここでは「増幅」に含めることとする。
【００８７】
また「ＩＬＭ１＿Ｆ１」は、撮像素子３の露光時間制御により輝度レベルを適切に調整可能な照度の下限値であるとともに、ゲインアンプ５による増幅を開始する照度の上限値である。「ＩＬＭ２＿Ｆ１」は、ゲインアンプ５の増幅率の制御範囲の最大をＡＧＣＭＡＸの１／２までとした場合、ゲインアンプ５の増幅率の制御により輝度レベルを適切に調整可能な照度の下限値である。「ＩＬＭ３＿Ｆ１」は、ゲインアンプ５の増幅率をＡＧＣＭＡＸとした場合、ゲインアンプの増幅率の制御により輝度レベルを適切に調整可能な照度の下限値である。
【００８８】
被写体照度が∞〜ＩＬＭ１＿Ｆ１間では、撮像素子３の露光時間を制御することによって輝度信号レベルの調整を行い、被写体照度がＩＬＭ１＿Ｆ１〜ＩＬＭ２＿Ｆ１の間はゲインアンプ５の増幅率を調整して輝度レベルの調整を行う。
【００８９】
撮像素子３の露光時間による制御と、ゲインアンプ５の増幅率の制御は連動して動作するため、フレームレートｆ時、システムとして加えることのできる増幅率の最大値は、撮像素子３の露光時間制御によるＳＨＴＭＡＸ＿Ｆ１とゲインアンプ５の増幅率制御によるＡＧＣＭＡＸの１／２を加算した増幅率（以下、適宜「Ｍ１」と称する）となり、被写体照度としては、∞〜ＩＬＭ２＿Ｆ１間において、輝度レベルを適切に調整することが可能である。なお被写体照度がＩＬＭ２＿Ｆ１より低くなると、フレームレートｆではそれ以上の増幅率をかけることができなくなり、輝度レベルを適切に調整することができなくなる。
【００９０】
また図２と同様に、フレームレートがｆ／２の場合における被写体照度に対する撮像素子３の露光時間による増幅率、ゲインアンプ５による増幅率、および合成増幅率の変化状況を図３に、またフレームレートがｆ／３の場合のものを図４に、フレームレートがｆ／４の場合のものを図５に示す。また、フレームレートがｆの場合とｆ／４の場合における合成増幅率の変化状況を、図６に示す。
【００９１】
このように、フレームレートがｆ／２の場合は、被写体照度が∞〜ＩＬＭ２＿Ｆ２間において、ＳＨＴＭＡＸ＿Ｆ２＋ＡＧＣＭＡＸ／２（＝Ｍ２）を上限として合成増幅率を変化させ、輝度レベルを調整することが可能である。また同じくフレームレートがｆ／３の場合は、被写体照度が∞〜ＩＬＭ２＿Ｆ３間において、ＳＨＴＭＡＸ＿Ｆ３＋ＡＧＣＭＡＸ／２（＝Ｍ３）を上限として合成増幅率を変化させ、輝度レベルを調整することが可能である。また同じくフレームレートがｆ／４の場合は、被写体照度が∞〜ＩＬＭ３＿Ｆ４間において、ＳＨＴＭＡＸ＿Ｆ４＋ＡＧＣＭＡＸを上限として合成増幅率を変化させ、輝度レベルを調整することが可能である。
【００９２】
各図に示す通り、フレームレートを下げることにより、ゲインアンプ５の増幅率の最大値であるＡＧＣＭＡＸは変化しないが、撮像素子３の露光時間の制御により得られる増幅率であるＳＨＴＭＡＸ値は増加する。具体的には図６で確認できるように、フレームレートがｆ／４の場合は、フレームレートがｆの場合に比べて、ＳＨＴＭＡＸ値はほぼ４倍となり、合成増幅率の調整範囲は大幅に広がっている。これに伴い、適切な輝度レベルの調整が可能となる照度範囲は、∞〜ＩＬＭ２＿Ｆ１から、∞〜ＩＬＭ３＿Ｆ４にまで拡張されることになる。そのため、被写体がより低照度であっても適切な輝度レベルの映像を得ることが可能になる。
【００９３】
ただし先述したように、フレームレートを下げることは、その分単位時間あたりのフレーム数が減少することになる。そのため動画の滑らかさ等を維持するためには、フレームレートの低減は必要最小限に留めることが望まれる。このような事情から、一般的な輝度レベルの調整処理としては、概ね以下に示す流れに沿って実行されるのが通常である。
【００９４】
まず初めに、フレームレートを最大値であるｆとした後、撮像素子の露光時間を、映像信号の輝度レベルが所定の目標値に近づくように（例えば、目標値を中心とした許容誤差の範囲内に収まるように）制御する。しかし露光時間の制御だけでは適切な映像信号の輝度レベルが得られない場合、ゲインアンプの増幅率をも制御対象とする。
【００９５】
これらの制御にて、適切な映像信号の輝度レベルが得られた場合は処理を完了するが、被写体が暗過ぎるために未だ適切な映像信号の輝度レベルが得られなかった場合、フレームレートをｆから、ｆ／２に変更し（つまり、露光時間の調整可能範囲を広めて）、再度、撮像素子の露光時間、およびゲインアンプの増幅率を制御して、適切な映像信号の輝度レベルが得られるように制御を試みる。
【００９６】
この制御でも適切な映像信号の輝度レベルが得られない場合は、さらにフレームレートをｆ／３、ｆ／４と順に変更しながら、撮像素子の露光時間、および、ゲインアンプの増幅率を制御し、適切な映像信号レベルが得られるように試みる。
【００９７】
しかし、このような流れの処理（自動露光処理）では、極端に低照度の被写体を撮像した場合、フレームレートを落としては、露光時間およびゲインアンプの調整を行なうといった処理を繰り返すことになるため、最適な映像の輝度レベルを得るまでに時間がかかる。特に極端な低速フレームレートを使用するシステムでは、１フレームの映像を得るまでの時間が長くなるため、深刻な問題となる。
【００９８】
そこで本実施例のドアホンシステムにおける輝度レベル調整処理では、自動露光処理に先立ち、予めフレームレートを決定しておくこととする。より具体的には、図７のフローチャートで示される流れに沿って実行される。
【００９９】
輝度レベル調整処理が実行されるべきタイミングが到来すると、まず子機１における撮像素子３のフレームレート、露光時間、およびゲインアンプ５の増幅率が、図８に示す測定ポイント（測定条件）１に仮設定される。そしてこの仮設定された状態で、映像信号（撮像素子３に試験的に生成させたもの）の輝度レベルを測定する（ステップＳ１１）。
【０１００】
なお図８に示す測定ポイント１による映像信号の増幅率は、図９に示すように、フレームレートがｆの場合において、露光時間およびゲインアンプの増幅率により調整可能な増幅率の上限（Ｍ１）とほぼ同等となっている。そのため、測定ポイント１で測定された輝度レベルが目標値以上であれば、フレームレートをｆとしたまま、露光時間やゲインアンプ５の増幅率を調整することで、輝度レベルを目標値に近づけることが可能である。また同じく、測定ポイント２による映像信号の増幅率は、フレームレートがｆ／２の場合において、露光時間およびゲインアンプの増幅率により調整可能な増幅率の上限（Ｍ２）とほぼ同等となっており、測定ポイント３による映像信号の増幅率は、フレームレートがｆ／３の場合において、露光時間およびゲインアンプの増幅率により調整可能な増幅率の上限（Ｍ３）とほぼ同等となっている。
【０１０１】
ステップＳ１１による測定の結果、測定された輝度レベルが所定の目標値以上（所定の許容範囲内）であれば（ステップＳ１２のＹ）、フレームレートがｆのままでも、輝度レベルを適切に調整できると見込まれる。そこでフレームレートをｆに設定する（ステップＳ１３）。
【０１０２】
しかし測定された輝度レベルが所定の目標値を下回っていれば（ステップＳ１２のＮ）、フレームレートがｆのままでは、輝度レベルを適切に調整できるだけの露光時間を確保することができず、フレームレートを下げる必要があると見込まれる。そこで次に、仮設定の内容を測定ポイント２に変更し、再度映像信号の輝度レベルを測定する（ステップＳ１４）。
【０１０３】
その結果、測定された輝度レベルが所定の目標値以上（所定の許容範囲内）であれば（ステップＳ１５のＹ）、フレームレートをｆ／２とすることによって、輝度レベルを適切に調整できると見込まれる。そこでフレームレートをｆ／２に設定する（ステップＳ１６）。
【０１０４】
しかし測定された輝度レベルが所定の目標値を下回っていれば（ステップＳ１５のＮ）、フレームレートをｆ／２としても、輝度レベルを適切に調整できるだけの露光時間を確保することができず、さらにフレームレートを下げる必要があると見込まれる。そこで次に、仮設定の内容を測定ポイント３に変更し、再度映像信号の輝度レベルを測定する（ステップＳ１７）。
【０１０５】
その結果、測定された輝度レベルが所定の目標値以上（所定の許容範囲内）であれば（ステップＳ１８のＹ）、フレームレートをｆ／３とすることによって、輝度レベルを適切に調整できると見込まれる。そこでフレームレートをｆ／３に設定する（ステップＳ１９）。
【０１０６】
しかし測定された輝度レベルが所定の目標値を下回っていれば（ステップＳ１８のＮ）、フレームレートをｆ／３としても、輝度レベルを適切に調整できるだけの露光時間を確保することができず、さらにフレームレートを下げる必要があると見込まれる。そこでフレームレートを、設定可能なフレームレートの下限であるｆ／４に設定する（ステップＳ２０）
【０１０７】
以上のようにフレームレートが設定されたら、その設定されたフレームレートの下で、輝度レベルが適切となるように露光時間およびゲインアンプ５における増幅率の調整、つまり先述した自動露光処理を開始する。このように本実施例での輝度レベル調整処理では、事前にフレームレートが適切に設定されている（設定されたフレームレートで、映像信号の輝度レベルが最も高くなるように調整された場合は、少なくとも目標値以上となることが確認されている）から、フレームレートを落としては、露光時間およびゲインアンプの調整を行なうといった処理を繰り返す必要がない。
【０１０８】
そのため、輝度レベル調整処理を迅速に行なうことが可能となっている。なお上述のように、輝度レベル調整処理に先立ってフレームレートを設定する処理（ステップＳ１１〜Ｓ２０）を、「フレームレート設定処理」と称する。またフレームレート設定処理では、測定ポイント１から順に適正が判断されるため、フレームレートが不必要に小さく設定されてしまうことはない。
【０１０９】
また、上述したフレームレート設定処理では、各測定ポイントによる輝度レベルの測定結果をフレームレートの決定にのみに用いたが、測定ポイント数を増やすことにより、撮像素子３における露光時間、及びゲインアンプ５における増幅率の適正値或いは適正値に近い値を予測し、自動露光処理に要する時間を更に短縮させることも可能である。
【０１１０】
このようにするためには、フレームレート設定処理において、例えば図１０に示す内容の各測定ポイントについて、先述の方法と同様に順に輝度レベルを測定するようにすれば良い。なお図１０の測定ポイント４、６、および８は、それぞれ、図８における測定ポイント１、２、および３に相当している。
【０１１１】
その結果、測定ポイント１〜４の何れかにおいて、測定された輝度レベルが目標値以上となっていれば、図１１に示すように、フレームレートはｆに設定される。また測定ポイント５または６において、測定された輝度レベルが目標値以上となっていれば、フレームレートはｆ／２に設定される。また測定ポイント７または８において、測定された輝度レベルが目標値以上となっていれば、フレームレートはｆ／３に設定される。そして測定ポイント８においても測定された輝度レベルが目標値を下回る場合は、フレームレートはｆ／４に設定される。
【０１１２】
またその一方で、測定された輝度レベルが目標値以上となった測定ポイントに応じて、適正或いは適正に近いと予測される、露光時間による増幅率やゲインアンプによる増幅率の値（適正予測値）が図１１に示す通りに判断される。例えば、測定ポイント３において測定された輝度レベルが目標値以上となっていれば、フレームレートはｆに設定されるとともに、露光時間による増幅率の適正予測値はＳＨＴＭＡＸ＿Ｆ１、ゲインアンプによる増幅率の適正予測値は０と判断される。そのため後続する自動露光処理では、先ずは、露光時間による増幅率がＳＨＴＭＡＸ＿Ｆ１となるように、かつ、ゲインアンプによる増幅率が０となるようにそれぞれ設定される。
【０１１３】
このように、事前にフレームレートの設定だけでなく、適正予測値をも判定しておくことで、後続する自動露光処理における処理負担を軽減させることができ、処理の迅速化を図ることが可能となる。なおここでは測定ポイント数を８としたが、さらに測定ポイント数を増やすことにより、適正予測値の精度を向上させることも可能である。
【０１１４】
また、フレーム設定処理において各測定ポイントにおける輝度レベルを測定するにあたり、前回の輝度レベル調整処理時の結果（どの測定ポイントで測定された輝度レベルが、目標値以上となったか）を記憶しておき、この記憶されている情報を利用して、測定回数の削減を図ることも可能である。例えば、前回の輝度レベル調整処理において、図１０に示す測定ポイント５にて測定された輝度レベルが目標値以上となった場合、この「測定ポイント５」を記憶しておき、今回は測定ポイント５から測定をスタートさせることとすれば、特に被写体の明暗が前回の測定時と大きく変動していない場合には、測定回数を削減できる可能性が高い。
【０１１５】
また、輝度レベル調整処理（フレーム設定処理および自動露光処理）を開始するタイミングとしては、種々のパターンを採用することが可能である。例えば子機１が起動し、撮像素子３で撮像した映像を表示機能付親機２に送信する直前、つまり、来客者が子機１の操作スイッチ１４を操作した場合や、ドアホンシステムの使用者が、親機２の操作スイッチ２３を操作してカメラ付子機１を起動させた時（ユーザによる撮像開始の指示がなされたとき）などとすることができる。また更に子機制御マイコン１５内のタイマー機能（計時手段）を使用して一定時間毎（例えば、所定時刻の到来ごと）に子機１を起動させ、輝度レベル調整処理を開始させるようにしてもよい。
【０１１６】
また更に、例えば上述のようにタイマー機能を用いて、一定時間毎にフレーム設定処理だけを行なっておく（自動露光処理までは実行しない）ようにしてもよい。このようにすれば、実際に来客があるなどして子機１が起動された時、予め適切と判定されているフレームレートにおいて自動露光処理を行なうことによって、適切な輝度レベルが得られるまでの時間を短縮することが可能である。また、一定時間毎に行なわれるのはフレーム設定処理だけであるから、処理負担を極力削減することが可能となる。
【０１１７】
また被写体が暗く、フレームレートを低下させて撮像素子３の露光時間を増加させる必要があるのは、主に、周囲が暗くなる夕方から夜にかけての時間帯であることが分かっている。そのため、適切なフレームレートを判定するのは、夕方以降朝方まで（例えば、１７時から７時まで）の時間帯とし、それ以外の時間帯においては被写体の明るさの仮測定は行わず、フレームレートをｆ（最速状態）に設定することによって、被写体が明るい昼間においては、適切なフレームレートを判定する処理を省略して消費電力を削減する一方、被写体が暗くフレームレートを低下させる必要がある夜間においては、適切なフレームレートを判定することにより、適切な輝度レベルが得られるまでの時間を短縮することができる。
【０１１８】
また本実施例でのドアホンシステムでは、各測定ポイントにおける輝度レベルの測定が行なわれている間は、映像信号が親機２へ送信されないようになっており、自動露光制御が開始された時点で初めて親機２へ映像信号を送信するようにしている。そのため親機２において、各測定ポイントにて生じた映像信号に基づく映像が表示されることがないため、ドアホンシステムの使用者に不快感を与えることを防止することが可能である。
【０１１９】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えて実施され得るものである。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、ドアホンシステム等の分野において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の実施例に係るテレビドアホンシステムの構成図である。
【図２】フレームレートがｆの場合における輝度レベル調整処理での、各種増幅率ならびに合成増幅率の変化状況を示すグラフである。
【図３】フレームレートがｆ／２の場合における輝度レベル調整処理での、各種増幅率ならびに合成増幅率の変化状況を示すグラフである。
【図４】フレームレートがｆ／３の場合における輝度レベル調整処理での、各種増幅率ならびに合成増幅率の変化状況を示すグラフである。
【図５】フレームレートがｆ／４の場合における輝度レベル調整処理での、各種増幅率ならびに合成増幅率の変化状況を示すグラフである。
【図６】フレームレートがｆ、およびｆ／４の場合における輝度レベル調整処理での、合成増幅率の変化状況を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例に係る輝度レベル調整処理の流れ図である。
【図８】輝度調整処理における測定ポイントの内容を示す表である。
【図９】測定ポイントの内容を説明するための説明図である。
【図１０】輝度調整処理における、別の測定ポイントの内容を示す表である。
【図１１】図１１における測定ポイントによる測定結果に関する表である。
【図１２】従来の撮像装置の一例に係る構成図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１ カメラ付子機
２ 表示機能付親機
３ 撮像素子
４ ＴＧ
５ ゲインアンプ
６ Ａ／Ｄ変換回路
７ 映像信号処理回路
８ 子機制御マイコン
９ フレームメモリ
１０ ビデオエンコーダ
１１ 多重化分離化回路
１２ 音声制御回路
１３ スピーカ、マイク
１４ 操作スイッチ
１５ 子機制御マイコン
１６ 信号線
１７ 多重化分離化回路
１８ 音声制御回路
１９ スピーカ、マイク
２０ ビデオデコーダ
２１ ＬＣＤコントローラ
２２ ＬＣＤパネル
２３ 操作スイッチ
２４ 親機制御マイコン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体を撮像して映像信号を生成する撮像装置、およびこれを用いたドアホンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セキュリティー意識の向上に伴い、ドアホン子機として撮像装置を採用し、室内に来客があったことを知らせると共に、ドアホン子機からの映像を室内のドアホン親機にモニター表示し、ドアを開ける前に来客が誰であるかを確認したり、来客がなくても室内のドアホン親機より、ドアホン子機を操作して、屋外に異常がないか映像で確認したりすることができるテレビドアホンシステムの普及が進んでいる。
【０００３】
また従来、ドアホン子機のカメラ、及びドアホン親機のモニターは白黒表示であったが、最近ではカラー表示対応の製品も増加しており、視認性がさらに向上している。このようなテレビドアホンシステムでは、屋外が暗くなる夜間などにおいても来客者の判別や、屋外の異常を確認する必要があるため、種々の手段が講じられている。
【０００４】
例えば、ドアホン子機に赤外光ＬＥＤや白色ＬＥＤを内蔵し、来客者等をそれで照らすことによってドアホン子機内の撮像素子に十分な光量を得る手段が一般的に用いられている。しかし赤外光ＬＥＤの光を来客者に照らす方法は、来客者に照明されていることを気付かれない利点はあるものの、赤外光の特性上、得られる映像が白黒表示となり視認性が低下する問題がある。また被写体の色によっては赤外光では判別できない場合もあり、異常を見逃すおそれもある。
【０００５】
一方、白色ＬＥＤの光を来客者に照らす方法は、ドアホン子機から得られる映像はカラーのままであり視認性は低下しないが、来客者に直接照明を当てることになり、来客者に不愉快な思いをさせることがある。また、室内のドアホン親機より、屋外を観察したい場合、白色ＬＥＤが点灯するため、室内から屋外を観察していることが屋外にいる人にわかってしまう問題もある。なお赤外光ＬＥＤおよび白色ＬＥＤのいずれの場合も、ドアホン子機の近傍のみを照明するようになっているため、ドアホン子機の撮像範囲であっても、暗くて確認できない領域ができてしまう問題もある。
【０００６】
また被写体の明るさが変動しても、モニター側で安定した（平均的な輝度レベルがほぼ一定である）映像を得ることができるようになっている子機（撮像装置）もある。このようにした撮像装置では、被写体の明るさに応じて、映像信号の大きさ（増幅率）を適切に調整することで輝度レベルを調整するようにしている。ここで、このような撮像装置の一例について、図１２を参照しながら以下に説明する。
【０００７】
当該撮像装置１００は、撮像素子１０１、ゲインアンプ１０２、映像信号処理部１０３、および制御部１０４などを備えている。撮像素子１０１は、例えばＣＣＤにより構成されており、各フレームにおいて露光されることで、被写体に応じた量の電荷が各画素について蓄積される。この蓄積された電荷は映像信号として、フレーム毎に後段側に出力される。そのためこの映像信号の大きさ（振幅）は、映像の輝度を表すことになる。
【０００８】
また各フレームにおける露光時間は、フレームレート（単位時間あたりにフレームが切替わる回数）により定まる最大時間を上限として、制御部１０４の指示を通じて制御可能となっている。なお露光時間が長いほど、蓄積される電荷量は増加するから、映像信号は大きくなる。
【０００９】
ゲインアンプ１０２は、撮像素子１０１の後段に設けられており、制御部１０４の指示に応じた増幅率にて映像信号を増幅させる。映像信号処理部１０３は、ゲインアンプ１０２から出力された映像信号に所定の処理を施して後段側（例えばドアホンシステムにおける親機）に出力する。またマイコン１０４は、演算制御機能を有しており、撮像装置１００においてなされる各種処理を制御する。
【００１０】
以上の構成により、撮像装置１００は、フレーム毎の被写体の映像を表す映像データを生成し、出力することが可能となっている。また被写体の明るさに応じて、撮像素子１０１におけるフレーム毎の露光時間、およびゲインアンプ１０２における増幅率を調整し、出力される映像の全体、もしくは所定範囲内の平均的輝度が、ほぼ一定となるようにする調整（輝度レベル調整）がなされるものとなっている。
【００１１】
この輝度レベル調整は、より具体的には、まず撮像素子１０１の露光時間とゲインアンプ１０２の増幅率をある値（ポイント）に設定する。そしてこのポイントにて、撮像素子１０１に映像信号を生成させ、これをゲインアンプ１０２にて増幅させる。その後マイコン１０４は、この増幅された映像信号から輝度レベルを算出し、これが適切な輝度レベルとして予め設定されている許容範囲内に収まっているか否かを判定する。
【００１２】
その結果、算出された輝度レベルが許容範囲を上回っていれば、撮像素子１０１における露光時間が短く、または、ゲインアンプ１０２の増幅率が小さくなるように設定して、再度上記判定を実行する。また逆に、算出された輝度レベルが許容範囲を下回っていれば、撮像素子１０１における露光時間が長く、または、ゲインアンプ１０２の増幅率が大きくなるように設定して、再度上記判定を実行する。
【００１３】
このようにして、算出された輝度レベルが許容範囲内に収まるポイントが検出されたら、このポイントが通常の映像データ生成処理に適用されることとなる。
【００１４】
なお、ゲインアンプ５を使用して映像信号を増幅させる場合は、撮像素子３における露光時間を長くする場合と異なり、ノイズ成分も増幅してしまうことになる。ゲインアンプ５の増幅率を上げすぎるとノイズが増え、映像の視認性が低下するおそれがある。
【００１５】
そのため、映像信号の増幅率の調整においては、先に撮像素子３における露光時間を制御し、それでも更に増幅率を上げる必要がある場合に限り、ゲインアンプでの増幅率を上げるようにすることが好ましい。つまり、同じ映像信号の輝度レベルが得られる設定が複数あったとしても、できるだけゲインアンプ５の増幅率が低く、撮像素子３における露光時間の長い方が、ノイズの少ない、視認性の高い映像を得ることが可能となる。
【００１６】
このような事情から通常は、算出された輝度レベルが許容範囲よりも高い場合は、まずゲインアンプ１０２の増幅率を下げることで、目標値に近づけることとする。しかしそれでも、依然として輝度信号レベルが許容範囲より高い場合は、撮像素子１０１における露光時間を短くすることで、目標値に近づけることとする。
【００１７】
また、逆に輝度レベルが許容範囲よりも低い場合は、まず撮像素子１０１の露光時間を長くすることで、目標値に近づけることとする。しかしそれでも、依然として輝度レベルが許容範囲よりも低い場合は、ゲインアンプ１０２の増幅率を上げるような制御が行なわれる。これは先述の通り、ゲインアンプ１０２の増幅率を小さく抑える方が、ノイズの少ない映像を得られる可能性が高いからである。
【００１８】
ここで、撮像素子１０１における露光時間の最大値はフレームレートに依存しているから、例えば１フレームの時間を越えて露光時間を長くするためには、フレームレートを下げる必要がある。例えば、特許文献１に記載のものでは、固体撮像素子のフレームレートを通常動作時より低下させ、露光時間を通常動作時の最大時間より長く取ることによって、固体撮像素子に入力される光量を増加させる方法が用いられている。このようなものでは、例えば通常３０フレーム／秒で動作しているグローバルシャッターを用いた固体撮像素子の場合、最大露光時間は約３３ｍ秒になるが、低照度時、１５フレーム／秒に低下させると、最大露光時間は約６６ｍ秒に延び、得られる光量も２倍になる。
【００１９】
ただしフレームレートを下げることは、その分モニターに表示される映像の単位時間当たりのフレーム数が減少することになるため、必要最小限に留められることが好ましい。特に、動きの激しい被写体を撮像する場合には、ブレが目立つようになるおそれがあるため、注意が必要である。
【００２０】
また特許文献２には、フレームレートが低くなった場合のＡＥ（自動露出）、ＡＦ（オートフォーカス）、ＡＷＢ（オートホワイトバランス）の制御を違和感のない滑らかな動画像で出力できる方法が提案されている。この場合、例えば通常３フレームに１回制御を行なっていたものを、低速フレームレート時は、毎フレーム毎に制御量の１／３ずつ滑らかに変化させ、違和感のない動画を得ることができる。
【００２１】
【特許文献１】特開２００６−５０３５０号公報
【特許文献２】特開平１１−１１３００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
しかし上述した方法によれば、夜間などの低照度時にフレームレートが低速になることで、輝度レベルの制御に時間がかかるため、使用者がドアホン親機で最適な映像を得るまでに待たされるという問題がある。例えば、フレームレートが３０フレーム／秒から１フレーム／秒に変化する場合において、フレームレートがフレーム毎に１フレームずつ変化すると、時間は約３秒かかることになる。
【００２３】
またフレームレートが１フレーム／秒になった時点で、露光時間、及び、ゲインアンプの自動制御を行なうと、毎フレーム制御を行なったとしても１回の制御で１秒かかるため、ドアホン親機へ最適な映像が表示されるまで、最低でも３秒、場合によっては、１０秒以上かかる場合も考えられる。
【００２４】
このように輝度レベルの調整処理において、フレームレートを落としては、露光時間およびゲインアンプの調整を行なうといった処理を繰り返すことは、輝度レベル調整処理の迅速性を妨げるおそれがある。そこで本発明は上述した問題点に鑑み、撮像素子における露光時間やゲインアンプにおける増幅率の調整を通じて輝度レベルを調整するものであって、フレームレートの変更を抑えて、輝度レベルの調整を迅速に行うことができる撮像素子、およびドアホンシステムの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
上記目的を達成するために本発明に係る撮像装置は、フレーム毎に露光時間に応じた電荷を蓄え、該電荷に基づいて被写体の映像信号を生成する撮像素子と、該映像信号を増幅させて出力するゲインアンプと、前記露光時間と前記ゲインアンプにおける増幅率を調整することで、前記映像信号に係る輝度レベルを所定の目標値に近づけるように調整する処理（「輝度レベル調整処理」とする）を行なう輝度レベル調整部と、を備え、前記輝度レベル調整処理は、前記露光時間および前記増幅率を、予め定められた複数ポイントにわたって仮設定する第１処理と、該仮設定のなされたポイントごとに、前記増幅された映像信号の大きさを検出する第２処理と、該検出結果に基づいて、フレームレートを設定する第３処理と、該設定されたフレームレートの下で、前記映像信号に係る輝度レベルが所定の目標値に近づくように、前記露光時間と前記増幅率を調整する第４処理と、を含む構成（第１の構成）としている。
【００２６】
本構成によれば、第１処理から第３処理がなされることにより、フレームレートが設定され、その後に、この設定されたフレームレートの下で露光時間とゲインアンプにおける増幅率が調整されるようになっている。そのため輝度レベル調整処理において、フレームレートを落としては、露光時間およびゲインアンプの調整を行なうといった処理を繰り返すことを回避することが可能となり、輝度レベル調整処理の迅速化を図ることが可能となる。
【００２７】
また上記第１の構成において、前記検出の結果は、前記第４処理における、前記露光時間と前記増幅率を調整する処理にも用いられる構成（第２の構成）としてもよい。本構成によれば、第１処理および第２処理の結果を、第４処理にも役立てることができるため、輝度レベル調整処理の迅速性をより向上させることが可能となる。
【００２８】
また本発明に係る撮像装置は、フレーム毎に露光時間に応じた電荷を蓄え、該電荷に基づいて被写体の映像信号を生成する撮像素子と、該映像信号を増幅させて出力するゲインアンプと、前記露光時間と前記ゲインアンプにおける増幅率を調整することで、前記映像信号に係る輝度レベルを所定の目標値に近づけるように調整する処理（「輝度レベル調整処理」とする）を行なう輝度レベル調整部と、前記輝度レベル調整処理におけるフレームレートを設定する処理（「フレームレート設定処理」とする）を行なうフレームレート設定部と、を備え、該フレームレート設定処理は、前記露光時間および前記増幅率を、予め定められた複数ポイントにわたって仮設定する第１処理と、該仮設定のなされたポイントごとに、前記増幅された映像信号の大きさを検出する第２処理と、該検出結果に基づいて、フレームレートを設定する第３処理と、を含む処理である構成（第３の構成）とする。
【００２９】
本構成によれば、フレームレート設定部により設定されたフレームレートが輝度レベル調整処理で採用されるため、フレームレートを落としては、露光時間およびゲインアンプの調整を行なうといった処理を繰り返すことを回避することが可能となり、輝度レベル調整処理の迅速化を図ることが可能となる。なおフレームレート設定処理は、輝度レベル調整処理とは独立して実行させることが可能である。
【００３０】
また上記第１から第３の何れかの構成において、時刻を計時する計時手段を有しており、該計時手段を通じて所定時刻の到来が検出されたときに、前記輝度レベル調整処理または前記フレームレート設定処理が実行される構成（第４の構成）としてもよい。本構成によれば、時刻に応じて輝度レベル調整処理を行なうことが可能となるため、装置の利便性を向上させることができる。
【００３１】
また本発明に係る撮像装置は、フレーム毎に露光時間に応じた電荷を蓄え、該電荷に基づいて被写体の映像信号を生成する撮像素子と、該映像信号を増幅させて出力するゲインアンプと、前記露光時間と前記ゲインアンプにおける増幅率を調整することで、前記映像信号に係る輝度レベルを調整する処理（「輝度レベル調整処理」とする）を行なう輝度レベル調整部と、を備え、前記輝度レベル調整処理は、前記露光時間および前記増幅率を、予め定められた複数ポイントのうちの何れかに仮設定する第５処理と、該仮設定のなされたポイントについて、前記増幅された映像信号の大きさを検出し、該検出結果が所定の許容範囲内に収まっているか否かを判定する第６処理と、該検出結果が該許容範囲内に収まるまで、前記仮設定の内容を変更しながら前記第５処理と第６処理を繰り返す第７処理と、該検出結果が該許容範囲内に収まったときの前記仮設定の内容に基づいて、前記フレームレートを設定する第８処理と、該設定されたフレームレートの下で、前記映像信号に係る輝度レベルが所定の目標値に近づくように、前記露光時間と前記増幅率を調整する第９処理と、を含む処理である構成（第５の構成）とする。
【００３２】
本構成によれば、フレームレートが設定され、その後に、この設定されたフレームレートの下で露光時間とゲインアンプにおける増幅率が調整されるようになっている。そのため輝度レベル調整処理において、フレームレートを落としては、露光時間およびゲインアンプの調整を行なうといった処理を繰り返すことを回避することが可能となり、輝度レベル調整処理の迅速化を図ることが可能となる。
【００３３】
さらに、検出結果が許容範囲内に収まった段階以降は、第５処理や第６処理を実行する必要がないため、処理の迅速化をより向上させることが可能となる。
【００３４】
また上記第５の構成において、輝度レベル調整処理において前記検出結果が前記許容範囲内に収まったときの仮設定の内容を記憶する記憶手段を備え、次回の輝度レベル調整処理における前記第５処理での仮設定の内容としては、該記憶手段に記憶されているものが、最初に適用される構成（第６の構成）としてもよい。
【００３５】
本構成によれば、前回の輝度レベル調整処理における被写体の明るさが今回と大きく変化していないような場合に、検出結果が早い段階で許容範囲内に収まる可能性が高まる。そのため、輝度レベル調整処理の迅速化を図ることが可能となる。
【００３６】
また本発明に係る撮像装置は、フレーム毎に露光時間に応じた電荷を蓄え、該電荷に基づいて被写体の映像信号を生成する撮像素子と、少なくとも前記露光時間を調整することで、前記映像信号に係る輝度レベルを所定の目標値に近づけるように調整する処理（「輝度レベル調整処理」とする）を行なう輝度レベル調整部と、該輝度レベル調整処理に適用されるフレームレートを、複数種類（大きい方から、Ｆ１、Ｆ２、・・・Ｆｎとする）のうちの何れかに設定する処理（「フレームレート設定処理」とする）を行なうフレームレート設定部と、を備え、該フレームレート設定処理は、前記映像信号を、フレームレートがＦｘ（１≦ｘ≦ｎとし、初めはｘ＝１とする）のときに実現可能な最も高い前記輝度レベルに調整する第９処理と、該調整のなされた映像信号の輝度レベルが前記目標値以上となるまで、前記ｘを１つずつ大きくしながら、前記第９処理を繰り返す第１０処理と、
該輝度レベルが該目標値以上となったときの前記Ｆｘを、輝度レベル調整処理に適用されるフレームレートとして設定する第１１処理と、を含む構成（第７の構成）とする。
【００３７】
本構成によれば、フレームレートが設定され、この設定されたフレームレートの下で露光時間とゲインアンプにおける増幅率が調整されるようになっている。そのため輝度レベル調整処理において、フレームレートを落としては、露光時間およびゲインアンプの調整を行なうといった処理を繰り返すことを回避することが可能となり、輝度レベル調整処理の迅速化を図ることが可能となる。
【００３８】
また、輝度レベル調整処理に適用されるフレームレートを、映像信号の輝度レベルを適切に調整できるようにしながらも、できるだけ大きい値とすることが可能となる。
【００３９】
また上記第１から第７の何れかの構成に係る撮像装置を備えた構成（第８の構成）のドアホンシステムであれば、上記構成の利点を享受し得るドアホンシステムを実現することが可能である。
【００４０】
また上記第８の構成において、前記撮像装置を備えた子機と、ユーザによる撮像開始の指示がなされたときに、該撮像装置から伝送される映像信号に基づいた映像表示を開始する親機と、を有し、前記輝度レベル調整処理は、前記撮像開始の指示がなされたときに、該映像表示の開始に先立って実行される構成（第９の構成）としてもよい。
【００４１】
また上記第５または第６の構成に係る撮像装置を備えた子機と、該撮像装置から伝送される映像信号に基づいて映像を表示させる、映像表示装置を備えた親機と、を有する一方、前記第５から第８処理の何れかにより生じる映像信号に基づいた映像については、表示させないようにする表示防止手段を備えた構成（第１０の構成）としてもよい。
【００４２】
また第１０の構成としてより具体的には、前記表示防止手段は、前記第５から第８処理の何れかにより生じる映像信号が、前記子機から前記親機に伝送されないようにすることで、該映像信号に基づいた映像を表示させないようにする構成（第１１の構成）としてもよい。
【００４３】
本構成によれば、表示を意図しない映像信号が表示されてしまうことにより、ユーザに不快感を与えることを回避することが可能となる。
【発明の効果】
【００４４】
上述したように本発明に係る撮像装置およびドアホンシステムによれば、フレームレートが設定され、その後に、この設定されたフレームレートの下で露光時間とゲインアンプにおける増幅率が調整されるようになっている。そのため輝度レベル調整処理において、フレームレートを落としては、露光時間およびゲインアンプの調整を行なうといった処理を繰り返すことを回避することが可能となり、輝度レベル調整処理の迅速化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明の実施例について、カメラ付子機（以下、単に「子機」と称する）１台、表示機能付親機（以下、単に「親機」と称する）１台などから構成され、子機内の固体撮像素子のフレームレートを変化させ、暗視性能を向上させながら、輝度レベルの調整を短時間で行なうことのできるテレビドアホンシステム（以下、単に「ドアホンシステム」と称する）を例に挙げて説明する。本実施例に係るドアホンシステムの構成図を、図１に示す。本図に示すように、当該ドアホンシステムは、子機１と親機２が、双方間の信号の伝送経路となる信号線１６により接続されて構成されている。
【００４６】
先ず子機について説明する。子機１は、一般に屋外に設置されることが想定されており、来客者が操作スイッチを押すことにより、室内の使用者へ来客があったことを伝えると共に、来客者等の映像、音声を室内に設置された親機２へ送信したり、親機２からの音声を再生したりする機能を有している。また子機１は図１に示すように、撮像素子３、ＴＧ４、ゲインアンプ５、Ａ／Ｄ変換回路６、映像信号処理回路７、フレーム制御回路８、フレームメモリ９、ビデオエンコーダ１０、多重化分離化回路１１、音声制御回路１２、スピーカ・マイク１３、操作スイッチ１４、および子機制御マイコン１５などを備えている。
【００４７】
撮像素子３は、来客者や屋外の風景等の被写体を撮像し、その情報を映像信号として後段の回路に伝送する。より具体的には例えばＣＣＤ等により構成されており、フレーム毎に、各画素が露光されることによって被写体に応じた電荷を蓄え、映像信号として後段に出力する。そのため同じ明るさの被写体であっても、露光時間の長い方が、より映像信号が大きく（輝度レベルが高く）なる。
【００４８】
ＴＧ［Timing Generator］４は、撮像素子３を駆動するために必要な各種タイミングに関する信号を生成し、撮像素子３に出力する。
【００４９】
ゲインアンプ５は、撮像素子３から伝送される映像信号を、任意の倍率で増幅する役割を果たす。
【００５０】
Ａ／Ｄ変換回路６は、ゲインアンプ５で増幅された映像信号をディジタル信号に変換する。
【００５１】
映像信号処理回路７は、Ａ／Ｄ変換回路６でディジタル信号に変換された映像信号に対して、その映像における視認性を高めるための各種処理を行う。
【００５２】
フレーム制御回路８は、映像信号処理回路７の後段に設けられており、フレームレートが低速になった場合においても、後段のビデオエンコーダ１０に一定のフレームレートの映像信号を送る役割を果たす。
【００５３】
フレームメモリ９は、フレーム制御回路８によって、後段のビデオエンコーダに一定のフレームレートの映像信号を送るために使用されるメモリとして機能する。
【００５４】
ビデオエンコーダ１０は、フレーム制御回路８から出力されたディジタルの映像信号をアナログのビデオ信号に変換する。
【００５５】
多重化分離化回路１１は、ビデオエンコーダ１０から伝送されるアナログの映像信号、子機１のマイクから伝送される音声信号、および操作スイッチ１４から伝送される操作信号を、多重化して親機２側へ送信する機能を有している。また親機２側から伝送される、子機１を動作させるための電力や音声信号を分離する機能をも有している。
【００５６】
音声制御回路１２は、親機２から送信され、多重化分離化回路１１で分離された音声信号を増幅してスピーカへ送る機能を備えている。また子機１のマイクから入力された音声信号を、多重化分離化回路１１へ送る機能をも有している。
【００５７】
スピーカ・マイク１３は、音声制御回路１２から送られた音声信号を再生したり、来客者の音声を電気信号に変換して音声制御回路１２へ送ったりする機能を有している。
【００５８】
操作スイッチ１４は、主に来客者によって所定の操作がなされることが想定されている。この操作がなされると、子機制御マイコン１５によって、来客のあった旨が室内に設置された親機２に報知されるようになっている。
【００５９】
子機制御マイコン１５は、予め記録されている各種設定値等を使用して、ＴＧ４、ゲインアンプ５、映像信号処理回路７、フレーム制御回路８、およびビデオエンコーダ１０などを制御し、被写体の映像が最適な状態となるようにコントロールしたり、その他子機１全般の制御を行なったりする。なお子機制御マイコン１５は、撮像素子３の露光制御に使用される各種テーブル値も予め記録されている。
【００６０】
次に親機２について説明する。親機２は、一般に室内に設置されることが想定されており、来客者があった場合に、子機１から送信された映像を表示したり、子機１を介して来客者と通話したりする機能を有している。また親機２は、多重化分離化回路１７、音声制御回路１８、スピーカ・マイク１９、ビデオデコーダ２０、ＬＣＤコントローラ２１、ＬＣＤパネル２２、操作スイッチ２３、および親機制御マイコン２４などを備えている。
【００６１】
多重化分離化回路１７は、子機１から送信される多重化された映像信号、音声信号、および操作スイッチ１４による操作信号を受信および分離して、親機２の音声制御回路１８、ビデオデコーダ回路２０、および親機制御マイコン２４に送ったり、親機２のマイクから入力された音声信号や子機１を動作させるための電力を多重化して子機１へ送信したりする機能を有している。
【００６２】
音声制御回路１８は、多重化分離化回路１７から送られる音声信号を増幅して、親機２のスピーカへ送ったり、親機２のマイクから入力された音声信号を多重化分離化回路１７へ送ったりする機能を有している。
【００６３】
スピーカ・マイク１９は、音声制御回路１８から送られた音声信号を再生したり、使用者の音声を電気信号に変換して音声制御回路１８へ送ったりする。
【００６４】
ビデオデコーダ２０は、多重化分離化回路１７で分離された子機１から送信されたアナログの映像信号を、ディジタルの映像信号に変換する。
【００６５】
ＬＣＤ［Liquid Crystal Display］コントローラ２１は、ビデオデコーダ２０から入力されるディジタルの映像信号をＬＣＤパネル２２に表示可能な信号形式に変換したり、ＬＣＤパネル２２を動作させるために必要なタイミング信号の作成を行なったりする。
【００６６】
ＬＣＤパネル２２は、ＬＣＤコントローラ２１の制御に基づいて、子機１で撮像された映像を表示する。
【００６７】
操作スイッチ２３は、例えばボタンスイッチやリモコンなどが採用されており、主に使用者によって操作されることが想定されている。これにより親機２に、使用者の意図を反映させた処理を行なわせることが可能となっている。
【００６８】
親機制御マイコン２４は、ＬＣＤコントローラ２１、ビデオデコーダ２０、および多重化分離化回路１７の制御など、親機２においてなされる各処理を全般的に制御する。
【００６９】
次に、本実施例に係るドアホンシステムの動作内容について説明を行なう。
【００７０】
通常の待機時（来客者がいない場合）、子機１および親機２は、いわゆるスタンバイモードとなっている。このとき親機２は、子機１に対して、子機１がスタンバイモードで動作できる最低限の給電しか行なっていない。
【００７１】
そして来客者があり、来客者が子機１の操作スイッチ１４を操作すると、子機制御マイコン１５はスタンバイモードから復帰し、多重化分離化回路１１および信号線１６を介して、操作スイッチ１４の操作信号を親機２へ送信する。この送信された操作信号は、親機２の多重化分離化回路１７で分離され、親機制御マイコン２４へ送られる。
【００７２】
これにより、来客者があったことを認識した親機制御マイコン２４は、多重化分離化回路１７より、子機１へ撮像が十分可能な程度に給電量を上げると共に、スピーカ・マイク１９を通じて呼出音を出し、室内の使用者に来客者があったことを伝える。そして撮像を行なうのに十分な給電を受けた子機１では、子機制御マイコン１５がＴＧ４を制御することにより撮像素子３を駆動し、被写体である来客者を撮像する。
【００７３】
撮像素子３で撮像された被写体の情報は、映像信号に変換された後、ゲインアンプ５に入力され、被写体の明るさに応じて映像信号が増幅される。ゲインアンプ５で増幅された映像信号は、Ａ／Ｄ変換回路６へ送られ、ディジタルの映像信号に変換される。Ａ／Ｄ変換回路６で変換されたディジタルの映像信号は、映像信号処理回路７へ入力される。
【００７４】
映像信号処理回路７では、映像の視認性を高めるため、ガンマ補正やエッジ補正などの処理の他、子機制御マイコン１５と共にオートホワイトバランス制御、自動黒レベル制御、および自動露光制御等の各種自動制御を行なう。そして映像信号処理回路７で視認性が高められた映像信号は、フレーム制御回路７へ入力される。
【００７５】
フレーム制御回路７では、映像信号回路７から入力されるフレーム数と、ビデオエンコーダ１０で必要とされるフレーム数の調整を行う。例えば、ビデオエンコーダ１０では、常時３０フレーム／秒のフレーム数の映像信号入力が必要とする場合において、映像信号処理回路７からの入力フレーム数が１５フレーム／秒しかない場合、映像信号処理回路７からの映像信号を一旦フレームメモリ９に記録する。
【００７６】
一方、ビデオエンコーダ１０へ出力される映像信号は、映像信号処理回路７からの映像信号入力とは非同期で、常時フレームメモリ９より３０フレーム／秒のフレーム数の映像信号を読み出し、ビデオエンコーダ１０へ出力される。このような構成では、映像信号処理回路７から入力される映像信号のフレーム数によって、ビデオエンコーダ１０に出力される映像信号は、同じ映像信号のフレームが複数枚連続する場合もあるが、撮像素子３からの撮像フレーム数が変化しても、ビデオエンコーダ１０へは常時規定されたフレーム数の映像信号を出力することが可能となる。
【００７７】
ビデオエンコーダ１０に入力された映像信号は、アナログの映像信号に変換され、多重化分離化回路１１へ入力される。また、子機１のマイク・スピーカ１３から入力された来客者の音声信号は、音声制御回路１２を介して、多重化分離化回路１１へ入力される。そして多重化分離化回路１１へ入力された映像信号と音声信号は多重化され、信号線１６を通じて親機２へ送信される。
【００７８】
この多重化された信号は、親機２の多重化分離化回路１７で、映像信号と音声信号に分離される。そして映像信号はビデオデコーダ２０に入力され、ディジタルの映像信号に変換される一方、音声信号は音声制御回路１８に入力される。
【００７９】
ビデオデコーダ２０で変換されたディジタルの映像信号は、ＬＣＤコントローラ２１に入力され、ＬＣＤパネル２２に表示可能な信号形式に変換される。そしてこの変換された信号はＬＣＤパネル２２に入力され、子機１側で撮像された映像がＬＣＤパネル２２に表示されることになる。また音声制御回路１８に入力された音声信号は、増幅された後にスピーカ・マイク１９に入力され、音声として再生される。
【００８０】
また使用者の音声は、親機２側のスピーカ・マイク１９で音声信号に変換され、音声制御回路１８を介して多重化分離化回路１７に入力され多重化される。この多重化された信号は、信号線１６を通じて子機１へ送信される。そして子機１の多重化分離化回路１１で分離され、音声制御回路１２へ入力される。音声制御回路１２へ入力された音声信号は、増幅後、スピーカ・マイク１３へ入力されることにより、室内に居る使用者の音声が再生される。以上の動作が繰り返されることにより、室内の使用者は、屋外の来客者の映像を確認しながら、通話を行なうことが可能となる。
【００８１】
ところで子機１においては、被写体が明る過ぎたり或いは暗過ぎたりしても、親機２側のＬＣＤパネル２２では適切な輝度レベルの映像が表示されるように、輝度レベル調整処理がなされるようになっている。この輝度レベル調整処理は、撮像素子３における露光時間およびゲインアンプ５における増幅率の調節を通じて実現される。なお露光時間の上限を延ばすために、適宜フレームレートも調整できるようになっている。
【００８２】
以下、本実施例に係るドアホンシステムにおける輝度レベル調整処理の内容について、より詳細に説明する。
【００８３】
まず本ドアホンシステムでは、通常のフレームレートをｆとすると、ｆ、ｆ／２、ｆ／３、ｆ／４の４段階に可変となっている。フレームレートが小さい程、各フレームにおける露光時間をより長く設定することが可能である。また、ゲインアンプ５により得られる増幅率の最大値（ＡＧＣＭＡＸ）は、フレームレートｆ時の露光時間の制御で得られる増幅率（ＳＨＴＭＡＸ＿Ｆ１）の２倍となっている。
【００８４】
ただし、フレームレートがｆ、ｆ／２、およびｆ／３の場合におけるゲインアンプ５の制御上の最大増幅率はＡＧＣＭＡＸの１／２としている。これ以上ゲインアンプ５による増幅率を上げると、ノイズの影響が問題となる可能性があるためである。ただし、フレームレートがｆ／４の場合は、ゲインアンプ５の制御上の最大増幅率もＡＧＣＭＡＸとする。この場合は、これ以上フレームレートを下げて露光時間を延ばすことが出来ず、ひいては、多少ノイズの影響があっても増幅率を優先させることが考えられるからである。
【００８５】
本実施例に係るドアホンシステムにおける輝度レベル調整処理において、フレームレートがシステムの最大設定であるｆの場合の、被写体照度に対する撮像素子３の露光時間による増幅率、およびゲインアンプ５による増幅率の変化状況を図２の左側に示す。ここで、実線は撮像素子３（露光時間）による増幅を、破線はゲインアンプ５による増幅を示している。また、これらの増幅率を合成させた合成増幅率の変化状況を図２の右側に実線で示す。なお何れの図も、ｄＢ表記（対数グラフ表記）であり、また点線は、仮にゲインアンプ５による増幅をＡＧＣＭＡＸまで可能とした場合のものを、参考までに示している。
【００８６】
ここで「ＳＨＴＭＡＸ＿Ｆ１」は、フレームレートがｆの場合に撮像素子３の露光時間の制御により得られる最大増幅率であり、「ＡＧＣＭＡＸ」は、ゲインアンプ５により得られる最大増幅率である。なお露光時間を延ばすことにより映像信号を大きくすることも、見掛け上、延ばす前の露光時間により得られる映像信号を増幅することと同様に考えることができるから、ここでは「増幅」に含めることとする。
【００８７】
また「ＩＬＭ１＿Ｆ１」は、撮像素子３の露光時間制御により輝度レベルを適切に調整可能な照度の下限値であるとともに、ゲインアンプ５による増幅を開始する照度の上限値である。「ＩＬＭ２＿Ｆ１」は、ゲインアンプ５の増幅率の制御範囲の最大をＡＧＣＭＡＸの１／２までとした場合、ゲインアンプ５の増幅率の制御により輝度レベルを適切に調整可能な照度の下限値である。「ＩＬＭ３＿Ｆ１」は、ゲインアンプ５の増幅率をＡＧＣＭＡＸとした場合、ゲインアンプの増幅率の制御により輝度レベルを適切に調整可能な照度の下限値である。
【００８８】
被写体照度が∞〜ＩＬＭ１＿Ｆ１間では、撮像素子３の露光時間を制御することによって輝度信号レベルの調整を行い、被写体照度がＩＬＭ１＿Ｆ１〜ＩＬＭ２＿Ｆ１の間はゲインアンプ５の増幅率を調整して輝度レベルの調整を行う。
【００８９】
撮像素子３の露光時間による制御と、ゲインアンプ５の増幅率の制御は連動して動作するため、フレームレートｆ時、システムとして加えることのできる増幅率の最大値は、撮像素子３の露光時間制御によるＳＨＴＭＡＸ＿Ｆ１とゲインアンプ５の増幅率制御によるＡＧＣＭＡＸの１／２を加算した増幅率（以下、適宜「Ｍ１」と称する）となり、被写体照度としては、∞〜ＩＬＭ２＿Ｆ１間において、輝度レベルを適切に調整することが可能である。なお被写体照度がＩＬＭ２＿Ｆ１より低くなると、フレームレートｆではそれ以上の増幅率をかけることができなくなり、輝度レベルを適切に調整することができなくなる。
【００９０】
また図２と同様に、フレームレートがｆ／２の場合における被写体照度に対する撮像素子３の露光時間による増幅率、ゲインアンプ５による増幅率、および合成増幅率の変化状況を図３に、またフレームレートがｆ／３の場合のものを図４に、フレームレートがｆ／４の場合のものを図５に示す。また、フレームレートがｆの場合とｆ／４の場合における合成増幅率の変化状況を、図６に示す。
【００９１】
このように、フレームレートがｆ／２の場合は、被写体照度が∞〜ＩＬＭ２＿Ｆ２間において、ＳＨＴＭＡＸ＿Ｆ２＋ＡＧＣＭＡＸ／２（＝Ｍ２）を上限として合成増幅率を変化させ、輝度レベルを調整することが可能である。また同じくフレームレートがｆ／３の場合は、被写体照度が∞〜ＩＬＭ２＿Ｆ３間において、ＳＨＴＭＡＸ＿Ｆ３＋ＡＧＣＭＡＸ／２（＝Ｍ３）を上限として合成増幅率を変化させ、輝度レベルを調整することが可能である。また同じくフレームレートがｆ／４の場合は、被写体照度が∞〜ＩＬＭ３＿Ｆ４間において、ＳＨＴＭＡＸ＿Ｆ４＋ＡＧＣＭＡＸを上限として合成増幅率を変化させ、輝度レベルを調整することが可能である。
【００９２】
各図に示す通り、フレームレートを下げることにより、ゲインアンプ５の増幅率の最大値であるＡＧＣＭＡＸは変化しないが、撮像素子３の露光時間の制御により得られる増幅率であるＳＨＴＭＡＸ値は増加する。具体的には図６で確認できるように、フレームレートがｆ／４の場合は、フレームレートがｆの場合に比べて、ＳＨＴＭＡＸ値はほぼ４倍となり、合成増幅率の調整範囲は大幅に広がっている。これに伴い、適切な輝度レベルの調整が可能となる照度範囲は、∞〜ＩＬＭ２＿Ｆ１から、∞〜ＩＬＭ３＿Ｆ４にまで拡張されることになる。そのため、被写体がより低照度であっても適切な輝度レベルの映像を得ることが可能になる。
【００９３】
ただし先述したように、フレームレートを下げることは、その分単位時間あたりのフレーム数が減少することになる。そのため動画の滑らかさ等を維持するためには、フレームレートの低減は必要最小限に留めることが望まれる。このような事情から、一般的な輝度レベルの調整処理としては、概ね以下に示す流れに沿って実行されるのが通常である。
【００９４】
まず初めに、フレームレートを最大値であるｆとした後、撮像素子の露光時間を、映像信号の輝度レベルが所定の目標値に近づくように（例えば、目標値を中心とした許容誤差の範囲内に収まるように）制御する。しかし露光時間の制御だけでは適切な映像信号の輝度レベルが得られない場合、ゲインアンプの増幅率をも制御対象とする。
【００９５】
これらの制御にて、適切な映像信号の輝度レベルが得られた場合は処理を完了するが、被写体が暗過ぎるために未だ適切な映像信号の輝度レベルが得られなかった場合、フレームレートをｆから、ｆ／２に変更し（つまり、露光時間の調整可能範囲を広めて）、再度、撮像素子の露光時間、およびゲインアンプの増幅率を制御して、適切な映像信号の輝度レベルが得られるように制御を試みる。
【００９６】
この制御でも適切な映像信号の輝度レベルが得られない場合は、さらにフレームレートをｆ／３、ｆ／４と順に変更しながら、撮像素子の露光時間、および、ゲインアンプの増幅率を制御し、適切な映像信号レベルが得られるように試みる。
【００９７】
しかし、このような流れの処理（自動露光処理）では、極端に低照度の被写体を撮像した場合、フレームレートを落としては、露光時間およびゲインアンプの調整を行なうといった処理を繰り返すことになるため、最適な映像の輝度レベルを得るまでに時間がかかる。特に極端な低速フレームレートを使用するシステムでは、１フレームの映像を得るまでの時間が長くなるため、深刻な問題となる。
【００９８】
そこで本実施例のドアホンシステムにおける輝度レベル調整処理では、自動露光処理に先立ち、予めフレームレートを決定しておくこととする。より具体的には、図７のフローチャートで示される流れに沿って実行される。
【００９９】
輝度レベル調整処理が実行されるべきタイミングが到来すると、まず子機１における撮像素子３のフレームレート、露光時間、およびゲインアンプ５の増幅率が、図８に示す測定ポイント（測定条件）１に仮設定される。そしてこの仮設定された状態で、映像信号（撮像素子３に試験的に生成させたもの）の輝度レベルを測定する（ステップＳ１１）。
【０１００】
なお図８に示す測定ポイント１による映像信号の増幅率は、図９に示すように、フレームレートがｆの場合において、露光時間およびゲインアンプの増幅率により調整可能な増幅率の上限（Ｍ１）とほぼ同等となっている。そのため、測定ポイント１で測定された輝度レベルが目標値以上であれば、フレームレートをｆとしたまま、露光時間やゲインアンプ５の増幅率を調整することで、輝度レベルを目標値に近づけることが可能である。また同じく、測定ポイント２による映像信号の増幅率は、フレームレートがｆ／２の場合において、露光時間およびゲインアンプの増幅率により調整可能な増幅率の上限（Ｍ２）とほぼ同等となっており、測定ポイント３による映像信号の増幅率は、フレームレートがｆ／３の場合において、露光時間およびゲインアンプの増幅率により調整可能な増幅率の上限（Ｍ３）とほぼ同等となっている。
【０１０１】
ステップＳ１１による測定の結果、測定された輝度レベルが所定の目標値以上（所定の許容範囲内）であれば（ステップＳ１２のＹ）、フレームレートがｆのままでも、輝度レベルを適切に調整できると見込まれる。そこでフレームレートをｆに設定する（ステップＳ１３）。
【０１０２】
しかし測定された輝度レベルが所定の目標値を下回っていれば（ステップＳ１２のＮ）、フレームレートがｆのままでは、輝度レベルを適切に調整できるだけの露光時間を確保することができず、フレームレートを下げる必要があると見込まれる。そこで次に、仮設定の内容を測定ポイント２に変更し、再度映像信号の輝度レベルを測定する（ステップＳ１４）。
【０１０３】
その結果、測定された輝度レベルが所定の目標値以上（所定の許容範囲内）であれば（ステップＳ１５のＹ）、フレームレートをｆ／２とすることによって、輝度レベルを適切に調整できると見込まれる。そこでフレームレートをｆ／２に設定する（ステップＳ１６）。
【０１０４】
しかし測定された輝度レベルが所定の目標値を下回っていれば（ステップＳ１５のＮ）、フレームレートをｆ／２としても、輝度レベルを適切に調整できるだけの露光時間を確保することができず、さらにフレームレートを下げる必要があると見込まれる。そこで次に、仮設定の内容を測定ポイント３に変更し、再度映像信号の輝度レベルを測定する（ステップＳ１７）。
【０１０５】
その結果、測定された輝度レベルが所定の目標値以上（所定の許容範囲内）であれば（ステップＳ１８のＹ）、フレームレートをｆ／３とすることによって、輝度レベルを適切に調整できると見込まれる。そこでフレームレートをｆ／３に設定する（ステップＳ１９）。
【０１０６】
しかし測定された輝度レベルが所定の目標値を下回っていれば（ステップＳ１８のＮ）、フレームレートをｆ／３としても、輝度レベルを適切に調整できるだけの露光時間を確保することができず、さらにフレームレートを下げる必要があると見込まれる。そこでフレームレートを、設定可能なフレームレートの下限であるｆ／４に設定する（ステップＳ２０）
【０１０７】
以上のようにフレームレートが設定されたら、その設定されたフレームレートの下で、輝度レベルが適切となるように露光時間およびゲインアンプ５における増幅率の調整、つまり先述した自動露光処理を開始する。このように本実施例での輝度レベル調整処理では、事前にフレームレートが適切に設定されている（設定されたフレームレートで、映像信号の輝度レベルが最も高くなるように調整された場合は、少なくとも目標値以上となることが確認されている）から、フレームレートを落としては、露光時間およびゲインアンプの調整を行なうといった処理を繰り返す必要がない。
【０１０８】
そのため、輝度レベル調整処理を迅速に行なうことが可能となっている。なお上述のように、輝度レベル調整処理に先立ってフレームレートを設定する処理（ステップＳ１１〜Ｓ２０）を、「フレームレート設定処理」と称する。またフレームレート設定処理では、測定ポイント１から順に適正が判断されるため、フレームレートが不必要に小さく設定されてしまうことはない。
【０１０９】
また、上述したフレームレート設定処理では、各測定ポイントによる輝度レベルの測定結果をフレームレートの決定にのみに用いたが、測定ポイント数を増やすことにより、撮像素子３における露光時間、及びゲインアンプ５における増幅率の適正値或いは適正値に近い値を予測し、自動露光処理に要する時間を更に短縮させることも可能である。
【０１１０】
このようにするためには、フレームレート設定処理において、例えば図１０に示す内容の各測定ポイントについて、先述の方法と同様に順に輝度レベルを測定するようにすれば良い。なお図１０の測定ポイント４、６、および８は、それぞれ、図８における測定ポイント１、２、および３に相当している。
【０１１１】
その結果、測定ポイント１〜４の何れかにおいて、測定された輝度レベルが目標値以上となっていれば、図１１に示すように、フレームレートはｆに設定される。また測定ポイント５または６において、測定された輝度レベルが目標値以上となっていれば、フレームレートはｆ／２に設定される。また測定ポイント７または８において、測定された輝度レベルが目標値以上となっていれば、フレームレートはｆ／３に設定される。そして測定ポイント８においても測定された輝度レベルが目標値を下回る場合は、フレームレートはｆ／４に設定される。
【０１１２】
またその一方で、測定された輝度レベルが目標値以上となった測定ポイントに応じて、適正或いは適正に近いと予測される、露光時間による増幅率やゲインアンプによる増幅率の値（適正予測値）が図１１に示す通りに判断される。例えば、測定ポイント３において測定された輝度レベルが目標値以上となっていれば、フレームレートはｆに設定されるとともに、露光時間による増幅率の適正予測値はＳＨＴＭＡＸ＿Ｆ１、ゲインアンプによる増幅率の適正予測値は０と判断される。そのため後続する自動露光処理では、先ずは、露光時間による増幅率がＳＨＴＭＡＸ＿Ｆ１となるように、かつ、ゲインアンプによる増幅率が０となるようにそれぞれ設定される。
【０１１３】
このように、事前にフレームレートの設定だけでなく、適正予測値をも判定しておくことで、後続する自動露光処理における処理負担を軽減させることができ、処理の迅速化を図ることが可能となる。なおここでは測定ポイント数を８としたが、さらに測定ポイント数を増やすことにより、適正予測値の精度を向上させることも可能である。
【０１１４】
また、フレーム設定処理において各測定ポイントにおける輝度レベルを測定するにあたり、前回の輝度レベル調整処理時の結果（どの測定ポイントで測定された輝度レベルが、目標値以上となったか）を記憶しておき、この記憶されている情報を利用して、測定回数の削減を図ることも可能である。例えば、前回の輝度レベル調整処理において、図１０に示す測定ポイント５にて測定された輝度レベルが目標値以上となった場合、この「測定ポイント５」を記憶しておき、今回は測定ポイント５から測定をスタートさせることとすれば、特に被写体の明暗が前回の測定時と大きく変動していない場合には、測定回数を削減できる可能性が高い。
【０１１５】
また、輝度レベル調整処理（フレーム設定処理および自動露光処理）を開始するタイミングとしては、種々のパターンを採用することが可能である。例えば子機１が起動し、撮像素子３で撮像した映像を表示機能付親機２に送信する直前、つまり、来客者が子機１の操作スイッチ１４を操作した場合や、ドアホンシステムの使用者が、親機２の操作スイッチ２３を操作してカメラ付子機１を起動させた時（ユーザによる撮像開始の指示がなされたとき）などとすることができる。また更に子機制御マイコン１５内のタイマー機能（計時手段）を使用して一定時間毎（例えば、所定時刻の到来ごと）に子機１を起動させ、輝度レベル調整処理を開始させるようにしてもよい。
【０１１６】
また更に、例えば上述のようにタイマー機能を用いて、一定時間毎にフレーム設定処理だけを行なっておく（自動露光処理までは実行しない）ようにしてもよい。このようにすれば、実際に来客があるなどして子機１が起動された時、予め適切と判定されているフレームレートにおいて自動露光処理を行なうことによって、適切な輝度レベルが得られるまでの時間を短縮することが可能である。また、一定時間毎に行なわれるのはフレーム設定処理だけであるから、処理負担を極力削減することが可能となる。
【０１１７】
また被写体が暗く、フレームレートを低下させて撮像素子３の露光時間を増加させる必要があるのは、主に、周囲が暗くなる夕方から夜にかけての時間帯であることが分かっている。そのため、適切なフレームレートを判定するのは、夕方以降朝方まで（例えば、１７時から７時まで）の時間帯とし、それ以外の時間帯においては被写体の明るさの仮測定は行わず、フレームレートをｆ（最速状態）に設定することによって、被写体が明るい昼間においては、適切なフレームレートを判定する処理を省略して消費電力を削減する一方、被写体が暗くフレームレートを低下させる必要がある夜間においては、適切なフレームレートを判定することにより、適切な輝度レベルが得られるまでの時間を短縮することができる。
【０１１８】
また本実施例でのドアホンシステムでは、各測定ポイントにおける輝度レベルの測定が行なわれている間は、映像信号が親機２へ送信されないようになっており、自動露光制御が開始された時点で初めて親機２へ映像信号を送信するようにしている。そのため親機２において、各測定ポイントにて生じた映像信号に基づく映像が表示されることがないため、ドアホンシステムの使用者に不快感を与えることを防止することが可能である。
【０１１９】
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこの内容に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えて実施され得るものである。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、ドアホンシステム等の分野において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２１】
【図１】本発明の実施例に係るテレビドアホンシステムの構成図である。
【図２】フレームレートがｆの場合における輝度レベル調整処理での、各種増幅率ならびに合成増幅率の変化状況を示すグラフである。
【図３】フレームレートがｆ／２の場合における輝度レベル調整処理での、各種増幅率ならびに合成増幅率の変化状況を示すグラフである。
【図４】フレームレートがｆ／３の場合における輝度レベル調整処理での、各種増幅率ならびに合成増幅率の変化状況を示すグラフである。
【図５】フレームレートがｆ／４の場合における輝度レベル調整処理での、各種増幅率ならびに合成増幅率の変化状況を示すグラフである。
【図６】フレームレートがｆ、およびｆ／４の場合における輝度レベル調整処理での、合成増幅率の変化状況を示すグラフである。
【図７】本発明の実施例に係る輝度レベル調整処理の流れ図である。
【図８】輝度調整処理における測定ポイントの内容を示す表である。
【図９】測定ポイントの内容を説明するための説明図である。
【図１０】輝度調整処理における、別の測定ポイントの内容を示す表である。
【図１１】図１１における測定ポイントによる測定結果に関する表である。
【図１２】従来の撮像装置の一例に係る構成図である。
【符号の説明】
【０１２２】
１ カメラ付子機
２ 表示機能付親機
３ 撮像素子
４ ＴＧ
５ ゲインアンプ
６ Ａ／Ｄ変換回路
７ 映像信号処理回路
８ 子機制御マイコン
９ フレームメモリ
１０ ビデオエンコーダ
１１ 多重化分離化回路
１２ 音声制御回路
１３ スピーカ、マイク
１４ 操作スイッチ
１５ 子機制御マイコン
１６ 信号線
１７ 多重化分離化回路
１８ 音声制御回路
１９ スピーカ、マイク
２０ ビデオデコーダ
２１ ＬＣＤコントローラ
２２ ＬＣＤパネル
２３ 操作スイッチ
２４ 親機制御マイコン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム毎に露光時間に応じた電荷を蓄え、該電荷に基づいて被写体の映像信号を生成する撮像素子と、
該映像信号を増幅させて出力するゲインアンプと、
前記露光時間と前記ゲインアンプにおける増幅率を調整することで、前記映像信号に係る輝度レベルを所定の目標値に近づけるように調整する処理（「輝度レベル調整処理」とする）を行なう輝度レベル調整部と、を備え、
前記輝度レベル調整処理は、
前記露光時間および前記増幅率を、予め定められた複数ポイントにわたって仮設定する第１処理と、
該仮設定のなされたポイントごとに、前記増幅された映像信号の大きさを検出する第２処理と、
該検出結果に基づいて、フレームレートを設定する第３処理と、
該設定されたフレームレートの下で、前記映像信号に係る輝度レベルが所定の目標値に近づくように、前記露光時間と前記増幅率を調整する第４処理と、
を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記検出の結果は、
前記第４処理における、前記露光時間と前記増幅率を調整する処理にも用いられることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
フレーム毎に露光時間に応じた電荷を蓄え、該電荷に基づいて被写体の映像信号を生成する撮像素子と、
該映像信号を増幅させて出力するゲインアンプと、
前記露光時間と前記ゲインアンプにおける増幅率を調整することで、前記映像信号に係る輝度レベルを所定の目標値に近づけるように調整する処理（「輝度レベル調整処理」とする）を行なう輝度レベル調整部と、
前記輝度レベル調整処理におけるフレームレートを設定する処理（「フレームレート設定処理」とする）を行なうフレームレート設定部と、を備え、
該フレームレート設定処理は、
前記露光時間および前記増幅率を、予め定められた複数ポイントにわたって仮設定する第１処理と、
該仮設定のなされたポイントごとに、前記増幅された映像信号の大きさを検出する第２処理と、
該検出結果に基づいて、フレームレートを設定する第３処理と、
を含む処理であることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
時刻を計時する計時手段を有しており、
該計時手段を通じて所定時刻の到来が検出されたときに、前記輝度レベル調整処理または前記フレームレート設定処理が実行されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の撮像装置。
【請求項５】
フレーム毎に露光時間に応じた電荷を蓄え、該電荷に基づいて被写体の映像信号を生成する撮像素子と、
該映像信号を増幅させて出力するゲインアンプと、
前記露光時間と前記ゲインアンプにおける増幅率を調整することで、前記映像信号に係る輝度レベルを調整する処理（「輝度レベル調整処理」とする）を行なう輝度レベル調整部と、を備え、
前記輝度レベル調整処理は、
前記露光時間および前記増幅率を、予め定められた複数ポイントのうちの何れかに仮設定する第５処理と、
該仮設定のなされたポイントについて、前記増幅された映像信号の大きさを検出し、該検出結果が所定の許容範囲内に収まっているか否かを判定する第６処理と、
該検出結果が該許容範囲内に収まるまで、前記仮設定の内容を変更しながら前記第５処理と第６処理を繰り返す第７処理と、
該検出結果が該許容範囲内に収まったときの前記仮設定の内容に基づいて、前記フレームレートを設定する第８処理と、
該設定されたフレームレートの下で、前記映像信号に係る輝度レベルが所定の目標値に近づくように、前記露光時間と前記増幅率を調整する第９処理と、
を含む処理であることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
輝度レベル調整処理において、前記検出結果が前記許容範囲内に収まったときの仮設定の内容を記憶する記憶手段を備え、
次回の輝度レベル調整処理における前記第５処理での仮設定の内容としては、該記憶手段に記憶されているものが、最初に適用されることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
フレーム毎に露光時間に応じた電荷を蓄え、該電荷に基づいて被写体の映像信号を生成する撮像素子と、
少なくとも前記露光時間を調整することで、前記映像信号に係る輝度レベルを所定の目標値に近づけるように調整する処理（「輝度レベル調整処理」とする）を行なう輝度レベル調整部と、
該輝度レベル調整処理に適用されるフレームレートを、複数種類（大きい方から、Ｆ１、Ｆ２、・・・Ｆｎとする）のうちの何れかに設定する処理（「フレームレート設定処理」とする）を行なうフレームレート設定部と、を備え、
該フレームレート設定処理は、
前記映像信号を、フレームレートがＦｘ（１≦ｘ≦ｎとし、初めはｘ＝１とする）のときに実現可能な最も高い輝度レベルに調整する第９処理と、
該輝度レベルが前記目標値以上となるまで、前記ｘを１つずつ大きくしながら、前記第９処理を繰り返す第１０処理と、
該輝度レベルが該目標値以上となったときの前記Ｆｘを、輝度レベル調整処理に適用されるフレームレートとして設定する第１１処理と、
を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れかに記載の撮像装置を備えたことを特徴とするドアホンシステム。
【請求項９】
前記撮像装置を備えた子機と、
ユーザによる撮像開始の指示がなされたときに、該撮像装置から伝送される映像信号に基づいた映像表示を開始する親機と、を有し、
前記輝度レベル調整処理は、
前記撮像開始の指示がなされたときに、該映像表示の開始に先立って実行されることを特徴とする請求項８に記載のドアホンシステム。
【請求項１０】
請求項３または請求項７に記載の撮像装置を備えた子機と、
該撮像装置から伝送される映像信号に基づいて映像を表示させる、映像表示装置を備えた親機と、を有する一方、
前記フレームレート設定処理より生じる映像信号に基づいた映像については、表示させないようにする表示防止手段を備えたことを特徴とするドアホンシステム。
【請求項１１】
前記表示防止手段は、
前記フレームレート設定処理により生じる映像信号が、前記子機から前記親機に伝送されないようにすることで、該映像信号に基づいた映像を表示させないようにすることを特徴とする請求項１０に記載のドアホンシステム。
【請求項１】
フレーム毎に露光時間に応じた電荷を蓄え、該電荷に基づいて被写体の映像信号を生成する撮像素子と、
該映像信号を増幅させて出力するゲインアンプと、
前記露光時間と前記ゲインアンプにおける増幅率を調整することで、前記映像信号に係る輝度レベルを所定の目標値に近づけるように調整する処理（「輝度レベル調整処理」とする）を行なう輝度レベル調整部と、を備え、
前記輝度レベル調整処理は、
前記露光時間および前記増幅率を、予め定められた複数ポイントにわたって仮設定する第１処理と、
該仮設定のなされたポイントごとに、前記増幅された映像信号の大きさを検出する第２処理と、
該検出結果に基づいて、フレームレートを設定する第３処理と、
該設定されたフレームレートの下で、前記映像信号に係る輝度レベルが所定の目標値に近づくように、前記露光時間と前記増幅率を調整する第４処理と、
を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記検出の結果は、
前記第４処理における、前記露光時間と前記増幅率を調整する処理にも用いられることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
フレーム毎に露光時間に応じた電荷を蓄え、該電荷に基づいて被写体の映像信号を生成する撮像素子と、
該映像信号を増幅させて出力するゲインアンプと、
前記露光時間と前記ゲインアンプにおける増幅率を調整することで、前記映像信号に係る輝度レベルを所定の目標値に近づけるように調整する処理（「輝度レベル調整処理」とする）を行なう輝度レベル調整部と、
前記輝度レベル調整処理におけるフレームレートを設定する処理（「フレームレート設定処理」とする）を行なうフレームレート設定部と、を備え、
該フレームレート設定処理は、
前記露光時間および前記増幅率を、予め定められた複数ポイントにわたって仮設定する第１処理と、
該仮設定のなされたポイントごとに、前記増幅された映像信号の大きさを検出する第２処理と、
該検出結果に基づいて、フレームレートを設定する第３処理と、
を含む処理であることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
時刻を計時する計時手段を有しており、
該計時手段を通じて所定時刻の到来が検出されたときに、前記輝度レベル調整処理または前記フレームレート設定処理が実行されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の撮像装置。
【請求項５】
フレーム毎に露光時間に応じた電荷を蓄え、該電荷に基づいて被写体の映像信号を生成する撮像素子と、
該映像信号を増幅させて出力するゲインアンプと、
前記露光時間と前記ゲインアンプにおける増幅率を調整することで、前記映像信号に係る輝度レベルを調整する処理（「輝度レベル調整処理」とする）を行なう輝度レベル調整部と、を備え、
前記輝度レベル調整処理は、
前記露光時間および前記増幅率を、予め定められた複数ポイントのうちの何れかに仮設定する第５処理と、
該仮設定のなされたポイントについて、前記増幅された映像信号の大きさを検出し、該検出結果が所定の許容範囲内に収まっているか否かを判定する第６処理と、
該検出結果が該許容範囲内に収まるまで、前記仮設定の内容を変更しながら前記第５処理と第６処理を繰り返す第７処理と、
該検出結果が該許容範囲内に収まったときの前記仮設定の内容に基づいて、前記フレームレートを設定する第８処理と、
該設定されたフレームレートの下で、前記映像信号に係る輝度レベルが所定の目標値に近づくように、前記露光時間と前記増幅率を調整する第９処理と、
を含む処理であることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
輝度レベル調整処理において、前記検出結果が前記許容範囲内に収まったときの仮設定の内容を記憶する記憶手段を備え、
次回の輝度レベル調整処理における前記第５処理での仮設定の内容としては、該記憶手段に記憶されているものが、最初に適用されることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
フレーム毎に露光時間に応じた電荷を蓄え、該電荷に基づいて被写体の映像信号を生成する撮像素子と、
少なくとも前記露光時間を調整することで、前記映像信号に係る輝度レベルを所定の目標値に近づけるように調整する処理（「輝度レベル調整処理」とする）を行なう輝度レベル調整部と、
該輝度レベル調整処理に適用されるフレームレートを、複数種類（大きい方から、Ｆ１、Ｆ２、・・・Ｆｎとする）のうちの何れかに設定する処理（「フレームレート設定処理」とする）を行なうフレームレート設定部と、を備え、
該フレームレート設定処理は、
前記映像信号を、フレームレートがＦｘ（１≦ｘ≦ｎとし、初めはｘ＝１とする）のときに実現可能な最も高い輝度レベルに調整する第９処理と、
該輝度レベルが前記目標値以上となるまで、前記ｘを１つずつ大きくしながら、前記第９処理を繰り返す第１０処理と、
該輝度レベルが該目標値以上となったときの前記Ｆｘを、輝度レベル調整処理に適用されるフレームレートとして設定する第１１処理と、
を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れかに記載の撮像装置を備えたことを特徴とするドアホンシステム。
【請求項９】
前記撮像装置を備えた子機と、
ユーザによる撮像開始の指示がなされたときに、該撮像装置から伝送される映像信号に基づいた映像表示を開始する親機と、を有し、
前記輝度レベル調整処理は、
前記撮像開始の指示がなされたときに、該映像表示の開始に先立って実行されることを特徴とする請求項８に記載のドアホンシステム。
【請求項１０】
請求項３または請求項７に記載の撮像装置を備えた子機と、
該撮像装置から伝送される映像信号に基づいて映像を表示させる、映像表示装置を備えた親機と、を有する一方、
前記フレームレート設定処理より生じる映像信号に基づいた映像については、表示させないようにする表示防止手段を備えたことを特徴とするドアホンシステム。
【請求項１１】
前記表示防止手段は、
前記フレームレート設定処理により生じる映像信号が、前記子機から前記親機に伝送されないようにすることで、該映像信号に基づいた映像を表示させないようにすることを特徴とする請求項１０に記載のドアホンシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−４９９４６（Ｐ２００９−４９９４６Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１６６１１（Ｐ２００７−２１６６１１）
【出願日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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