JP5533452B2 - ビデオカメラ装置 - Google Patents

Description

本発明はビデオカメラ装置に関し、詳しくは、ＬＥＤ照明により撮影範囲を照らしながら撮影を行う照明機能付きのビデオカメラ装置に関する。

近年、ビデオカメラは、小型化が進み、さまざまな場所に設置され利用されている。例えば、商店などの防犯用のカメラ、工場のラインを監視するカメラと云った商業や産業用途から、インターホンなどに設置して来訪者を撮影するカメラ、車両に設置して運転者の視覚を映すカメラと云った家庭用途まで、枚挙にいとまがない。

このようなビデオカメラの中に、夜間に利用する場合や暗所に設置して利用する場合であって良好な映像が得られるように、撮影範囲を照らすための照明機能を備えたものがある。そして、照明機能としては、安価、小型、軽量、長寿命などの利点から、一般にＬＥＤ（Ｌight Ｅmitting Ｄiode：発光ダイオード）が使用されている。例えば、特許文献１には、車両の側面などの監視を行う用途に、ビデオカメラと赤外ＬＥＤとを一体化したビデオカメラ装置を車両のドアミラーなどに取り付けて使用することが記載されている。

従来の照明機能を備えたビデオカメラ装置では、特許文献１にも示されているように、ＬＥＤ照明部とビデオカメラ部とには、装置外部の電源からそれぞれ別々に電流が供給される構成となっていた。すなわち、照明部に流れる電流は、照明用ＬＥＤをただ点灯させるためだけに利用されており、電流の有効利用の点で問題があった。

本発明は、照明用ＬＥＤに流れる電流をビデオカメラ部でも有効に利用することができ、さらに、電源電圧が低下した場合にも装置の動作を維持でき、なおかつ、発光量の低下を抑えることができる照明機能付きのビデオカメラ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のＬＥＤ照明機能付きのビデオカメラ装置は、装置外部の電源と接続される電源入力部と、照明用ＬＥＤを有する照明部と、照明部の照明用ＬＥＤで照らされた範囲を撮影して映像信号を出力するビデオカメラ部と、ビデオカメラ部の内部回路が必要とする電圧を生成する電圧生成部とを具備し、照明部の照明用ＬＥＤが、電源入力部と電圧生成部との間に直列に挿入されていることを基本構成とする。これにより、照明用ＬＥＤに流れる電流をビデオカメラ部でも有効に利用することが可能になる。

本発明のＬＥＤ照明機能付きのビデオカメラ装置は、さらに、装置外部の電源の電圧値を監視する電源電圧監視部を備え、照明部は、複数のＬＥＤと、該複数のＬＥＤの接続状態を変更するための切替え手段とを備える。電源電圧が正常の場合、複数のＬＥＤは互いに直列に接続されて電源入力部と電圧生成部との間に接続されるようにし、電源電圧監視部が電源電圧の低下を検出した場合には、切替え手段の操作により、複数のＬＥＤの一部又は全部が互いに並列に接続されるように変更される。これにより、電源電圧が低下した場合にも装置の動作を維持することが可能になる。また、複数のＬＥＤはいずれも点灯状態を維持するため、発光量の低下を抑えることが可能になる。

本発明の照明機能付きのビデオカメラ装置によれば、照明用ＬＥＤが電源入力部と電圧生成部との間に直列に挿入されることで、照明用ＬＥＤを点灯させるための電流を、ビデオカメラ部を動作させて撮影を行わせるために必要な電流としても利用することができるようになる。また、ビデオカメラ部の内部回路が必要とする電圧を生成する電圧生成部として小型で安価なリニアレギュレータを使用できるようになる。また、装置外部の電源電圧が低下してしまった場合には、複数のＬＥＤの一部又は全部が互いに並列に接続されるように変更されることで、電圧生成部への入力電圧を最低限必要な電圧以上に確保し、装置の動作を維持することが可能となり、なおかつ、発光量の低下を抑えることもできる。

このような本発明の照明用機能付きのビデオカメラ装置を車両に設置して使用する場合、より一層有効となる。

従来の照明機能付きのビデオカメラ装置の構成例を示す図である。 本発明の照明機能付きのビデオカメラ装置の基本構成を示す図である。 電圧生成部に使用されるリニアレギュレータとＤＣ／ＤＣコンバータの特徴を比較する図である。 照明用ＬＥＤの順方向降下電圧を説明するための図である。 本発明の照明機能付きのビデオカメラ装置の具体的構成例を示す図である。 電源電圧が正常時の照明用ＬＥＤの接続状態を示す図である。 電源電圧が低下した場合の照明用ＬＥＤの接続状態を示す図である。 電源電圧がさらに低下した場合の照明用ＬＥＤの接続状態を示す図である。

以下、本発明の照明機能付きのビデオカメラ装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。

初めに、照明機能付きのビデオカメラ装置の従来の構成例について、図１により説明する。図１において、照明機能付きのビデオカメラ装置１０は、照明部２０とビデオカメラ部３０と電源入力部４０とに大別される。なお、図１では電源に関する接続のみを示し、映像信号などの信号線については省略してある。

該ビデオカメラ装置１０には、電源入力部４０を介して、装置外部の電源１００から電流が供給される。装置外部の電源１００としては一般に直流電源が用いられる。例えば、電池や、車両に搭載されたバッテリーなどである。交流電源を用いる場合には、ＡＣアダプタが使用される。電源入力部４０は、例えばＤＣジャックのようなコネクトである。該電源入力部４０には、コネクタの逆挿しや静電気などから装置を保護する電子回路を含んでもよい。

照明部２０は、電源入力部４０の出力側に接続され、照明用ＬＥＤ（Ｄ１）と電流制限用の抵抗（Ｒ１）とを直列に接続した上に、接地する構成となっている。便宜上、図１ではＬＥＤは一つだけとしたが、発光量を大きくするために、複数のＬＥＤを直列に接続したり、ＬＥＤと抵抗を直列にしたものを複数並列に接続するなどしたものもある。

ビデオカメラ部３０は、電圧生成部５０、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどのイメージセンサ６０、画像処理ＬＳＩ６１などで構成される。

電圧生成部５０は、電源入力部４０を介して与えられる電源電圧を、ビデオカメラ部３０の内部回路（イメージセンサ、画像処理ＬＳＩ等）が必要とする電圧に変換するものである。該電圧生成部５０には、リニアレギュレータやＤＣ／ＤＣコンバータなどが使用される。なお、図１では、電圧生成部５０はビデオカメラ部３０に含めるようにしたが、これに限られることはない。電圧生成部５０はビデオカメラ部３０の外部にあってもよい。

イメージセンサ６０は、照明部２０のＬＥＤで照らされた範囲を撮影して映像信号を出力する。画像処理ＬＳＩ６１は、イメージセンサ６０から出力された映像信号を入力して必要な処理（色空間変換、ＭＴＦ補正、γ補正、歪み、回転、見下ろし補正、その他）を実施する。図１では省略したが、必要な処理を施された映像信号は、ビデオアンプで増幅されて装置外部に出力される。

このような従来の照明機能付きのビデオカメラ装置の場合、図１に矢印で示したように、電源入力部４０を介して、装置外部の電源１００から供給される電流は、照明部２０とビデオカメラ部３０にそれぞれ分流して流れる。換言すれば、装置外部の電源１００から見て、照明部２０とビデオカメラ部３０は並列して接続されているので、それぞれが必要とする電流の和が、装置外部の電源１００から供給されことになる。この時、照明部２０に流れ電流は、照明用ＬＥＤ（Ｄ１）をただ点灯させるためだけに流れていることになり、有効に利用されているとは言い難い。

そこで、本発明では、照明部を流れる電流をビデオカメラ部でも有効に利用できるようした照明機能付きのビデオカメラ装置を提供するものである。図２に、本発明の照明機能付きのビデオカメラ装置の基本構成を示す。ここでも、電源に関する接続のみを示し、映像信号などの信号線については省略してある。

図２において、図１と同じ部分には同一の符号が付されている。図１の従来の構成との違いは、発光素子である照明用ＬＥＤ（Ｄ１）からなる照明部２０を、電源入力部４０と電圧生成部５０との間に直列に挿入するようにしたことである。具体的には、ＬＥＤ（Ｄ１）のアノード電極を電源入力部４０の出力側と接続し、カソード電極を電圧生成部５０の入力側に接続したことである。便宜上、図２でもＬＥＤは一つだけとしたが、実際には、発光量を大きくするために、複数のＬＥＤを直接に接続した構成のものを、電源入力部４０と電圧生成部５０との間に挿入するようにする。

図２の場合、装置外部の電源１００から当該ビデオカメラ装置１０に供給される電流は、電源入力部４０を介して、照明部２０とビデオカメラ部３０とに矢印のように流れる。すなわち、装置外部の電源１００から見て、照明部２０とビデオカメラ部５０は直列に接続されているので、当然であるが、照明部２０に流れる電流はビデオカメラ部３０に流れる電流と同じになる。

図２の構成とすることで、照明部２０のＬＥＤ（Ｄ１）を点灯させるための電流を、ビデオカメラ部３０を動作させて撮影を行わせるために必要な電流としても利用することができるようになる。

また、図２の構成にした場合には、電圧生成部５０として小型で安価なリニアレギュレータを使用できるようになるという効果も得られる。以下に、これについて詳しく説明する。

電圧生成部５０は、電源入力部４０を介して、装置外部の電源１００から与えられる電圧をビデオカメラ部３０の内部回路（イメージセンサ、画像処理ＬＳＩ等）が必要とする所定の電圧に変換するものである。電圧値の変換を行う電子部品としては、リニアレギュレータとＤＣ／ＤＣコンバータが広く利用されている。図３に、リニアレギュレータとＤＣ／ＤＣコンバータのそれぞれの特徴を示す。リニアレギュレータの損失は、入出力間の電圧差と出力電流との積で求められる。図２の構成の場合における電圧生成部の出力電流とは、すなわちビデオカメラ部３０で消費される電流であり、ビデオカメラ部３０が一定の撮影動作をしている最中は、その消費電流もほぼ一定である。よって、図２の電圧生成部５０としてリニアレギュレータを用いた場合の損失は、入出力間の電圧差で決まることになる。入出力間の電圧降下が小さく、リニアレギュレータでも十分な効率を得られる場合には、小型で安価なリニアレギュレータを使用した方が有利である。これについて詳述する。

電圧生成部５０の出力電圧は、図１、図２の構成ともに、ビデオカメラ部３０の内部回路が必要とする電圧である。一方、電圧生成部５０の入力電圧は、ＬＥＤの順方向降下電圧（以下、Ｖｆと表記）と呼ばれる特性の影響で、図１と図２の場合とで異なる電圧となる。ＬＥＤも含めて、ダイオード素子は、導通状態となると、アノードからみたカソードの電位がＶｆ分だけ降下する。例えば、図４のように、電源（Ｖｃｃ）と回路２００との間に３個のＬＥＤを直列に挿入した場合には、回路２００に印加される電圧はＶｃｃ−３Ｖｆとなる（ただし、Ｖｃｃ＞３Ｖｆ）。Ｖｆの値は、整流用のシリコンダイオードで０．７Ｖ程度、ＬＥＤは発光色によって異なるが、２〜４Ｖ程度となる。図４で、仮にＶｃｃ＝１２Ｖ、Ｖｆ＝２Ｖとすると、回路２００に供給される電圧は６Ｖまで落ちることになる。

図４中の回路２００は、図２中の電圧生成部５０に該当する。つまり、図１の構成の場合には、電圧生成部５０への入力電圧は、装置外部の電源１００の電圧となるのに対して、図２の構成では、電圧生成部５０への入力電圧は、装置外部の電源１００の電圧から、照明用ＬＥＤのＶｆ分だけ降下していることになる。前述の通り、電圧生成部５０の出力電圧は図１、図２で同じなので、電圧生成部５０への入力電圧が低くなっている分、図２の構成とした方が、電圧生成部５０の入出力間の電圧差が小さくなり、電圧生成部５０として小型で安価なリニアレギュレータを使用できる可能性が高くなる。

これは、本ビデオカメラ装置を車両に設置して利用する場合、さらに有効である。ビデオカメラ装置を車両に設置する場合、装置外部の電源１００としては、車両に搭載されているバッテリーを使用することになる。通常、このバッテリーの電圧は１２Ｖである。これに対して、ビデオカメラ内部のイメージセンサや画像処理ＬＳＩと云った素子が必要とする電圧は、近年では高々３．３Ｖ程度である。この電圧差（１２Ｖ−３．３Ｖ＝８．７Ｖ）は、図１の構成では、リニアレギュレータで降圧するには大きすぎる。一方、図２の構成の場合、リニアレギュレータを使える程度の電圧に降下するまで、照明用ＬＥＤを複数個直列に挿入してやることで対処することができる。また、照明用ＬＥＤを複数個とすることで、ひとつだけの構成よりも発光量が大きくなる。

ところで、図２において、発光量を大きくするために照明用ＬＥＤを複数個直列に接続した構成とした場合、装置外部１００の電源電圧がある程度以上低下すると、電圧生成部５０への入力電圧が最低必要な電圧を下回って、電圧生成部５０が正常に動作がなくなり、ビデオカメラ部３０の動作を維持することができなくなってしまう。

本発明は、図２の構成を拡張して、照明用ＬＥＤに流れる電流をビデオカメラ部３０でも有効に利用すると共に、装置外部１００の電源電圧がある程度低下してしまった場合においても、電圧生成部５０への入力電圧を最低限必要な電圧に確保して、ビデオカメラ部３０の動作を維持できるようにし、なおかつ、発光量の低下を抑えるようにした、照明機能付きのビデオカメラ装置を提供することにある。

図５に、本発明の照明機能付きのビデオカメラ装置の具体的構成例を示す。図５において、図２と同じ部分には同一の符号が付されている。図２との違いは、照明部２０の構成と、電源電圧監視部７０が追加されていることである。

照明部２０は、３個の照明用ＬＥＤ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）と、これらＬＥＤの接続状態を変更するための切替え手段としての６個のスイッチＳ１〜Ｓ６、及び、３個の抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３で構成される。スイッチＳ１〜Ｓ６の具体例としては、トランジスタのような半導体スイッチや、リレーのようなメカスイッチが挙げられる。抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は、ＬＥＤを互いに並列に接続した場合におけるＶｆのばらつきの影響を吸収するために設けたものである。

電源電圧監視部７０は、電源入力部４０を介して、装置外部の電源１００から供給される電圧値を監視しており、電圧値の低下を検出した場合、その値に応じて切替指示１あるいは切替指示２を照明部２０に発する。照明部２０では、電源電圧監視部７０からの切替指示１あるいは切替指示２に応じてスイッチＳ１〜Ｓ６を操作してＤ１〜Ｄ３の接続状態を変更する。

以下、図５の動作を詳細する。ここで、正常時の電源電圧は１２Ｖであり、電圧生成部５０の最低限必要な入力電圧は５Ｖであり、１個の照明用ＬＥＤの順方向降下電圧Ｖｆは２Ｖであるとする。

電源電圧が正常の場合（１２Ｖ）、スイッチＳ２，Ｓ５がＯＮ（短絡）状態をとり、スイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ６がＯＦＦ（開放）状態をとる。この時、３個の照明用ＬＥＤ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）全てが互いに直列になるように接続される。図６は、この時の照明用ＬＥＤ（Ｄ，Ｄ２，Ｄ３）の接続状態を示したものである。図６では、ＬＥＤ同士のつながりを分かり易くするために、スイッチと余分な経路については省略してある。図６の場合、電圧生成部５０への入力電圧は１２Ｖ−３＊２Ｖ＝６Ｖとなり、電圧生成部５０の最低限必要な電圧（５Ｖ）を上回るため、電圧生成部５０は正常に動作し、ビデオカメラ部３０の動作が維持される。

ここで、何らかの原因で電源電圧が低下して１１Ｖ未満（例えば、１０.５Ｖ）になったとすると、電圧生成部５０への入力電圧は１０.５Ｖ−３＊２Ｖ＝４.５Ｖとなり、電圧生成部５０の最低限必要な電圧（５Ｖ）を下回ってしまう。

電源電圧監視部７０は、電源電圧が１１Ｖ近辺まで低下したことを検出した場合、照明部２０に対して切替指示１を発する。照明部２０は、電源電圧監視部７０から切替指示１を受け取ると、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ５をＯＮ状態とし、スイッチＳ２，Ｓ４，Ｓ６をＯＦＦ状態にする。この結果、３個の照明用ＬＥＤ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）は、Ｄ１とＤ２が互い並列に接続され、これとＤ３が直列に接続されるように変更される。図７は、この時の照明用ＬＥＤ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）の接続状態を示したものである。図７でも、ＬＥＤ同士のつながりを分かり易くするために、スイッチと余分な経路については省略してある。

図７の場合、照明用ＬＥＤのＶｆによる電圧降下は等価的にＬＥＤ２個分だけになり、電源電圧が例えば１０.５Ｖとすると、電圧生成部５０への入力電圧は１０.５Ｖ−２＊２Ｖ＝６.５Ｖとなり、電圧生成部５０の最低限必要な電圧（５Ｖ）以上を確保でき、ビデオカメラ部３０の動作が維持される。なおかつ、正常時と同じく３個の照明用ＬＥＤ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）が点灯しているので、発光量の低下を抑えることもできる。ただし、Ｄ１とＤ２は並列に接続されている分、正常時に比べて発光量が若干減少する。

この状態から電源電圧が更に低下して９Ｖ未満（例えば、８.５Ｖ）になったとすると、電圧生成部５０への入力電圧は、８.５Ｖ−２＊２Ｖ＝４.５Ｖとなり、電圧生成部５０の最低限必要な電圧（５Ｖ）を、また下回ってしまう。

電源電圧監視部７０は、電源電圧が９Ｖ近辺まで低下したことを検出した場合、照明部２０に対して切替指示２を発する。照明部２０は、電源電圧監視部７０から切替指示２を受け取ると、スイッチＳ１，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ６をＯＮ状態とし、スイッチＳ２，Ｓ５をＯＦＦ状態にする。この結果、３個の照明用ＬＥＤ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）全てが互いに並列に接続されるように変更される。図８は、この時の照明用ＬＥＤ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）の接続状態を示したものである。図８でも、ＬＥＤ同士のつながりを分かり易くするために、スイッチと余分な経路については省略してある。

図８の場合、照明用ＬＥＤのＶｆによる電圧降下は等価的にＬＥＤ１個分だけになり、電源電圧が例えば８.５Ｖとすると、電圧生成部５０への入力電圧は８.５Ｖ−１＊２Ｖ＝６.５Ｖとなり、電圧生成部５０の最低限必要な電圧（５Ｖ）以上を確保でき、ビデオカメラ部３０の動作が維持される。なおかつ、正常時と同じく３個の照明用ＬＥＤ（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３）が点灯しているので、発光量の低下を抑えることもできる。ただし、Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３がすべて並列に接続されている分、図７の場合に比べて発光量がさらに若干減少する。

このように、図５の構成とすることで、装置外部の電源１００の電圧がある程度低下してしまった場合においても、電圧生成部５０への入力電圧を最低限必要な電圧に確保でき、ビデオカメラ部３０の動作を維持することが可能となり、なおかつ、発光量の低下を抑えることができる。また、照明用ＬＥＤが複数個ある分、１個だけの構成よりも発光量が大きくなる。さらに、電圧生成部５０としてリニアレギュレータを使用するのにも適している。
図５では、照明用ＬＥＤを３個使用するとしたが、その数は、電圧生成部５０への入力電圧を最低限必要な電圧に確保できさえすれば、２個以上いくつでもよい。

ここでも、当該ビデオカメラ装置を車両に設置して利用する場合、さらに有効である。先にも述べたように、ビデオカメラ装置を車両に設置する場合の装置外部の電源１００としては、車両に搭載されているバッテリーを使用することになる。しかし、このバッテリーの電圧は、車両内で多くの電装機器に同時に電力を供給している場合や、長期間車両を運転しないでいた場合など、さまざまな原因により低下する。図５の構成とすることで、バッテリーの電圧がある程度低下しても、装置の動作を維持することが可能となる。

なお、当該ビデオカメラ装置を車両に搭載して使用する場合、照明用のＬＥＤは、赤外領域の光を照射するものとし、さらにビデオカメラ部内部のイメージセンサは、赤外領域の光に対して感度を有するものであることが好ましい。これは、車両の外部に向けて可視光を照射することは禁止されているためである。また、赤外領域の光であれば、ＬＥＤが点灯していても目障りになることはない。さらに、車室内については可視光の照射は禁止されていないが、赤外領域の光であれば、照射光が運転の妨げとなってしまうことを防ぐことができる。

１０ ビデオカメラ装置
２０ 照明部
３０ ビデオカメラ部
４０ 電源入力部
５０ 電圧生成部
６０ イメージセンサ
６１ 画像処理ＬＳＩ
７０ 電源電圧監視部
１００ 装置外部の電源
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３ 照明用ＬＥＤ
Ｓ１〜Ｓ６ スイッチ（切替え手段）
Ｒ１〜Ｒ３ 抵抗

特開２００２−２４０６２９号公報

Claims (4)

1. ＬＥＤ照明により撮影範囲を照らしながら撮影を行う照明機能付きのビデオカメラ装置であって、
   装置外部の電源と接続される電源入力部と、
   照明用ＬＥＤを有する照明部と、
   前記照明部の照明用ＬＥＤで照らされた範囲を撮影して映像信号を出力するビデオカメラ部と、
   前記ビデオカメラ部の内部回路が必要とする電圧を生成する電圧生成部と、
   前記装置外部の電源の電圧値を監視する電源電圧監視部と、
   を具備し、
   前記照明部は、複数のＬＥＤと、該複数のＬＥＤの接続状態を変更するための切替え手段とを備え、
   電源電圧が正常の場合、前記複数のＬＥＤは互いに直列に接続されて前記電源入力部と前記電圧生成部との間に接続され、
   前記電源電圧監視部が電源電圧の低下を検出した場合には、前記切替え手段の操作により、前記複数のＬＥＤの一部又は全部が互いに並列に接続されるように変更される、
   ことを特徴とする照明機能付きのビデオカメラ装置。
2. 前記照明部は、前記ＬＥＤが互いに並列に接続された場合におけるＬＥＤ順方向降下電圧のばらつきの影響を吸収するための抵抗を備えることを特徴とする請求項１に記載の照明機能付きのビデオカメラ装置。
3. 電源電圧の低下が小さい場合には、前記複数のＬＥＤの一部が互いに並列に接続され、電源電圧の低下が大きい場合には、前記複数のＬＥＤすべてが互いに並列に接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明機能付きのビデオカメラ装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の照明機能付きのビデオカメラ装置であって、
   前記照明部の照明用ＬＥＤは赤外領域の光を照射するものであり、
   前記ビデオカメラ部は、赤外領域の光に対して感度を有するものであり、
   当該ビデオカメラ装置は車両に設置されて、該車両の周辺又は車室内を照らしながら撮影を行い、車両に搭載されているバッテリーを電源として動作するものである、
   ことを特徴とする照明機能付きのビデオカメラ装置。

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