JP2002199414A

JP2002199414A - 撮像装置及び撮像方法

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Publication number: JP2002199414A
Application number: JP2000396168A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Hayashi; 英俊林
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-12-26
Filing date: 2000-12-26
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】回路規模の増大化を招くことなく同期信号の
誤検出を完全に除去し、信頼性の高い撮像装置を実現す
る。【解決手段】ガンマ補正ブロック160,190においてガ
ンマ補正処理を行うとともに、HDTVのシリアルディジタ
ルインターフェース(HD−SDI)における同期信号用のデ
ータビットを、ガンマ補正ブロック160,190において画
像データ中から削除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置及び方法
に関し、特に、高精細度テレビジョン(HDTV)用のシリア
ルデジタル映像信号に対応する撮像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】映像信号のデジタルインターフェイスと
しては、ＳＭＰＴＥ(Society of Motion Picture and T
elevision Engineers)１２５Ｍ、及び、このシリアルイ
ンターフェイスとしてのＳＭＰＴＥ２５９Ｍで規定され
ている方式が一般的である。この方式を用いて、映像信
号は通常１０ビットのパラレルデータとして処理され
る。また、同軸ケーブルなどで伝送される際には、パラ
レル−シリアル変換されてシリアル伝送され、伝送終了
後には再びシリアル−パラレル変換されてパラレルデー
タとして処理される。

【０００３】これらの映像信号インターフェイスにおい
ては、映像タイミング基準コードと呼ばれる特定のコー
ドが規定されており、このコードを検出することにより
順次伝送されるデータよりデジタルフィールド、デジタ
ルフィールドブランキング、有効映像信号領域の開始点
（ＳＡＶ：Start of Active Video ）及び終了点（ＥＡ
Ｖ：End of Active Video ）を定める同期信号を生成す
るようになっている。この映像タイミング基準コードの
具体的内容を表１に示す。

【０００４】

【表１】

【０００５】ただし、Ｆ＝０：第１フィールド
期間、１：第２フィールド期間、Ｖ＝０：デジタルアクティブフィールド期間、１：デジタルフィールドブランキング期間、Ｈ＝０：ＳＡＶ、１：ＥＡＶ、Ｐ３〜Ｐ０：プロテクションビット、である。

【０００６】表１に示すように、映像タイミング基準コ
ードの最初の３ワードは、３ＦＦｈ，０００ｈ，０００
ｈという固定値の前置情報である。そして４番目のワー
ドに、デジタルフィールド、デジタルフィールドブラン
キング、ＥＡＶかＳＡＶかの識別情報がセットされてお
り、これらの値に応じてプロテクションビットが決定さ
れる。したがって、４番目のワードは、表２に示す８通
りのデータのいずれかになることになる。

【０００７】

【表２】

【０００８】この4ワードシーケンスにおいて、8bitデ
ータを扱うときは下位2bitをそのまま削除することで対
応する。

【０００９】ところで、近年では、現行のテレビ放送よ
りも走査線の数を１１２５本と多くし、伝送周波数帯域
を広くして、鮮明な画像と良質の音声を得られるように
した高精細度テレビジョン（HDTV : High Definition
Television）が次第に普及している。このＨＤＴＶ
用のシリアルデジタルインターフェイス（HD−SDI：Hig
h Definition Television−Serial Digital Interfac
e）も、ＳＭＰＴＥ２５９Ｍの規格を基に規定されてお
り、前述した映像タイミング基準コードも同様に定めら
れている。またそれに伴い、映像データ形式では、8bit
データの場合、00h及びFFhはタイミング識別の役割を持
ち、01h〜FEhは信号の値を表すのに使用される。10bit
データでは、000h〜003h及び,3FCh〜3FFhがタイミング
識別、004h〜3FBhが信号の値を表すのに使用される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のようにHD−SDI
に従い、受信側で同期をとるためには、まず始めに3FFh
を検知し、次のタイミングで000hを検知し、さらに次の
タイミングでも000hを検知し、これらが適切に検知され
た場合に、次のワードの基づいて同期信号を生成してい
る。しかしながら、全ビットが“1”（3FFh）のデータ
や、全ビットが“0”（000h）のデータは、比較的作ら
れやすく、出現確率が高い。そのため3FFhから000hへと
変化する場合も生じやすく、そのような場合には、同期
信号のタイミングでは無いにも関わらず、誤った同期信
号を出力してしまう場合があった。

【００１１】特開平10-285560号公報では、このような
課題に対して、HDTVシリアルデータ受信側で輝度信号Y
及び色差信号Cを2つ合わせたデータで、前記の4ワード
シーケンスを検知し、同期信号の誤りを減らす方式をと
っている。

【００１２】しかしながら、このように受信側で回路を
増やして誤検出しないような構成をとる場合、その分だ
け受信側での回路規模の増大化を招き、コストの面でも
不利となるという問題がある。

【００１３】そこで本発明は、回路規模の増大化を招く
ことなく同期信号の誤検出を完全に除去し、信頼性の高
い撮像装置及び撮像方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の撮像装置は、被
写体像を形成する光学系と、前記被写体像を光電変換す
る撮像素子と、前記撮像素子により光電変換された画像
信号をガンマ補正処理するガンマ補正手段とを備え、前
記ガンマ補正手段は、前記画像信号にガンマ補正処理を
行うとともに、前記画像信号からフォーマット準拠のた
めのデータを削除することができるように構成されたこ
とを特徴とする。

【００１５】本発明の撮像装置の一態様は、前記ガンマ
補正手段からの前記画像信号に、同期をとるための同期
信号を付加することができるように構成される。

【００１６】本発明の撮像装置の一態様は、前記ガンマ
補正手段からの前記画像信号を複数のモニターに出力で
きるように構成される。

【００１７】本発明の撮像装置の一態様は、前記ガンマ
補正手段からの前記画像信号を周波数変換できるように
構成される。

【００１８】本発明の撮像方法は、被写体像を光電変換
して画像信号を生成し、この画像信号をガンマ補正処理
する撮像方法であって、前記画像信号にガンマ補正処理
を行うとともに、前記画像信号からフォーマット準拠の
ためのデータを削除することを特徴とする。

【００１９】本発明の撮像方法の一態様では、前記ガン
マ補正手段からの前記画像信号に、同期をとるための同
期信号を付加する。

【００２０】本発明の撮像方法の一態様では、前記ガン
マ補正及び前記データ削除がなされた前記画像信号を複
数のモニターに出力する。

【００２１】本発明の撮像方法の一態様では、前記ガン
マ補正及び前記データ削除がなされた前記画像信号を周
波数変換する。

【００２２】本発明の記憶媒体は、前記撮像方法の処理
を実行させるためのプログラムを格納したコンピュータ
読取り可能なものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した好適な実
施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００２４】図１は、本実施形態におけるガンマ補正回
路を備えた撮像装置の一構成例を示すブロック図であ
る。同図において、先ず、被写体の光学画像はレンズブ
ロック100によりセンサー110に結像される。このセンサ
ー110はG(緑)、R(赤)、Ｂ(青)の色フィルターを有して
いる単板センサーであり、それらの色フィルターが規則
正しく配列された、例えばベイヤ−配列で構成される固
体撮像素子である。これにより光学的な輝度量を電荷に
変換することができる。

【００２５】その後、アナログ的な電荷量をディジタル
値に変換するアナログ−ディジタル変換器120を通過し
ＷＢ(ホワイトバランス)130に入力される。これは画像
の白バランスを取るために、センサー110上の色フィル
ターＲ，Ｇ，Ｂに対応した各色に、それぞれゲインを乗
ずるものである。

【００２６】その後、ＷＢ130の出力から輝度(Ｙ)信号
を作成するために、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）140に
おいて画像信号中の色キャリアを削除し、輝度信号のみ
を通過させる。その輝度信号に対して、輪郭強調150で
輪郭成分にゲインをかけたものを足し合わす。

【００２７】また、輝度信号作成と並列に、ＷＢ130か
らの出力は色分離、色補間180においてＲ，Ｇ，Ｂの原
色信号を作成する。その後これらのＲ，Ｇ，Ｂの各信号
はガンマ補正ブロック190でガンマ補正が行われる。同
時に輝度信号もガンマ補正ブロック160でガンマ補正さ
れる。

【００２８】ガンマ補正190されたＲ，Ｇ，Ｂは色差変
換200において、Ｃｒ，Ｃｂに変換され、PB(プロテクシ
ョンビット)ブロック170に入力される。一方、輝度信号
はガンマ補正ブロック160後の信号をPBブロック170に入
力する。

【００２９】このPBブロック170ではHD-SDIに準拠する
ために、色差変換200において、Cr、Cbに変換された信
号に対し、位相を半クロックずらして、シリアル変換を
行う。そのシリアル信号とガンマ補正ブロック160から
の輝度信号に対し、同期信号を加算し、シリアルディジ
タル信号として外部出力する。

【００３０】図２は、図１中のガンマ補正ブロック16
0，190を示すブロック図である。同図において、161は
ガンマ補正回路であるが、例えばここでは特開平5−191
675号公報にあるように、2次関数で近似したものを想定
している。

【００３１】次に162、163は常にその数値を出力し続け
ているクリップ回路である。そのため4クリップ162は常
に4を出力し、1019クリップ163は常に1019を出力してい
る。また164は入力データを比較するコンパレータであ
り、その比較されたデータに対して、スイッチ165で出
力が選ばれている。

【００３２】入力信号12bitはガンマ補正回路161とコン
パレータ164に同時入力される。ガンマ補正回路161では
入力信号12bitに対し、ガンマ特性が計算され10bitで出
力される。コンパレータ164では入力信号12bitをモニタ
ーし、ある値のときだけ信号を出力する。これにより、
入力信号12bitのデータにより、ガンマ補正回路161、4
クリップ162、1019クリップ163からの出力を選択できる
よう構成するものである。

【００３３】即ち本実施形態では、ガンマ補正ブロック
160,190においてガンマ補正処理を行うとともに、HDTV
のシリアルディジタルインターフェース(HD−SDI)にお
ける同期信号用のデータビットを、ガンマ補正ブロック
160,190において画像データ中から削除する。

【００３４】図３は、図１中のガンマ補正ブロック16
0，190の他の例を示すブロック図である。この構成とし
ては、LUT(ルックアップテーブル)を使用するものであ
る。入力信号12bitをROMのアドレスとして入力し、その
アドレスに書き込まれているデータを出力する。このと
き、図２のように、ある入力のときに出力を固定するわ
けだが、それは以下の図４と共に説明する。

【００３５】図４は、ガンマ補正ブロックにおける入出
力変換の特性図である。この図４の横軸は入力信号12bi
tを表し、縦軸は出力信号10bitを表す。また、横軸にお
ける入力値aと入力値bは、例えば図２におけるコンパレ
ータ164で分岐・比較される基準値である。これによ
り、入力信号0〜aまではスイッチ165で4クリップ162か
らの出力が選択されるようにし、入力信号b〜4095まで
は1019クリップ163により、出力データを1019に固定す
る構成を採る。

【００３６】また、図３におけるROMの中身も図４のよ
うに、0〜aまでの入力を出力4に固定するようにし、b〜
4095までの入力を出力1019に固定するようにテーブルを
構成する。

【００３７】以上、今まで述べた内容は図4のの曲線
に従うものであるが、のように入力信号が0のときの
既に出力を４に固定するようにし、入力信号4095で出力
1019になるように連続的な曲線をとるよう構成しても良
い。

【００３８】次に、ガンマ補正ブロック160,190からの
画像信号に、同期をとるための同期信号を付加する構成
例について説明する。

【００３９】図５は、PBブロックの一構成例を示すブロ
ック図である。同図において、カウンター171は垂直ブ
ランキング期間の同期信号であるVD,水平ブランキング
期間のHDと、CLKをカウントし、1Vの先頭、1Hの先頭を
把握し画素数カウントし、マスク信号を出力する。コー
ド生成ブロック172により生成される3FFh、000h、000
h、とプロテクションビットを含むXYZを、SAV、EAVとし
て出力する。カウンター171で生成されたマスク信号と
コード生成ブロック172で生成されたコードをANDやORを
取ることによって、映像信号の必要な部分に同期信号と
して加算していく。

【００４０】また、Cr,Cbに関しては前段の色差変換200
でCrとCbがパラレルに出力されているので、図７のデー
タタイミング説明図にあるようなHDの信号タイミングに
するために、輝度信号10bitとCr、Cbを多重化した信号
を10bitで送信しなければならず、Crを半CLK、位相をず
らした信号で多重化を行う。半CLK遅延173はCr信号を半
クロック分、位相をずらすためのものであり、その後選
択器174でCrとCbを交互に選択し多重化を行う。多重化
されたデータは加算器175でEAV,SAVを加算されて出力さ
れる。

【００４１】また、この場合はPBブロックにおいて信号
の多重化を行ったが、センサーからの出力チャンネルが
多数ある場合にはこの限りではなく輝度信号もパラレル
からシリアル信号に変換しなければならず、その場合は
Cr,Cb信号のように位相をずらして多重化を行う。

【００４２】また、多重化の方法もこれだけでなく、例
えば逓倍のCLKを用いて多重化することもでき、このよ
うな構成で同期信号を作成していく。

【００４３】次に、ガンマ補正ブロック160,190からの
画像信号を複数のモニターに出力できるようにした構成
例について説明する。図６は、図５のHD出力用のPBブロ
ックに付け加えて、SD(Standard Definition)フォーマ
ットに準拠した映像フォーマットを出力する構成例を示
すブロック図である。

【００４４】図７に示してあるように、SD出力はY,Cr,C
bの全てが多重化された信号で構成されている。そのた
めHD出力用に構成された信号からさらに輝度信号とCr,C
b信号を多重化するために選択器176にスイッチングクロ
ックを入れて多重化を行う。またSD8bit出力に関しては
同期信号を加算された信号に対して下位２bitを削除す
るだけで対応可能であるので、この最後の出力段で下位
2bitを削除して対応する。

【００４５】また、HDからSDへの画像サイズの変換につ
いては、センサー自身がランダムアクセスを行えるよう
なセンサー110に関してはSDサイズに合わせた領域だけ
をセンサー内走査し、画角に関してはレンズで対応す
る。またランダムアクセスが行えないようなセンサー11
0に関しては、画角が変わらないように、全画素を読み
出し、LPF140、及び色分離180に関してLPFと間引きを行
い対応する。

【００４６】次に、ガンマ補正ブロック160,190からの
画像信号を周波数変換できるようにした構成例について
説明する。図８に記述してある外部メモリ210は、図1の
回路構成図では未記載であるが、WB130以降のディジタ
ル値であるならば、どこからでも書き込み／読み込みが
可能である構成を採る。この場合は色差変換200とガン
マ補正ブロック160から書き込みを行い,PBブロックで読
み出しを行っている。このメモリ210を、画像データ１
フレームを保存できるフレームメモリとして用い書きこ
みクロックと読み出しクロックを変化させて用いれば、
センサーからの読み出しとモニターへの若干の周波数の
違いなどを吸収し,映像として乱れることなく信号を送
信することができる。

【００４７】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、以下に記載するような効果をもたらす。 HDTVのシリアル・デジタル・インターフェース（HD−
SDI）における同期信号の誤検出を完全に無くすことが
できる。よりシンプルな方法で同期信号を作成できる。 HDTVだけでなく、SDにも対応可能となる。微妙な周波数の違いを、メモリを用いることで対応で
きる。

【００４８】ここで、上述した実施形態の画像読取装置
の各機能を実現するため、各種のデバイスを動作させる
ように、前記各種デバイスと接続された装置あるいはシ
ステム内のコンピュータに対し、実施形態の機能を実現
するためのソフトウェアのプログラムコードを供給し、
そのシステムあるいは装置のコンピュータ（ＣＰＵある
いはＭＰＵ）に格納されたプログラムに従って前記各種
デバイスを動作させることによって実施したものも、本
発明の範疇に含まれる。

【００４９】また、この場合、上記ソフトウェアのプロ
グラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現する
ことになり、そのプログラムコード自体、およびそのプ
ログラムコードをコンピュータに供給するための手段、
例えばかかるプログラムコードを格納した記憶媒体は本
発明を構成する。かかるプログラムコードを記憶する記
憶媒体としては、例えばフロッピー（登録商標）ディス
ク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、Ｃ
Ｄ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、Ｒ
ＯＭ等を用いることができる。

【００５０】また、コンピュータが供給されたプログラ
ムコードを実行することにより、上述の実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードがコン
ピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティング
システム）あるいは他のアプリケーションソフト等の共
同して上述の実施形態の機能が実現される場合にもかか
るプログラムコードは本発明の実施形態に含まれること
は言うまでもない。

【００５１】更に、供給されたプログラムコードがコン
ピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された
機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、その
プログラムの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能
拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部また
は全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機
能が実現される場合にも本発明に含まれる。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、回路規模の増大化を招
くことなく同期信号の誤検出を完全に除去し、信頼性の
高い撮像装置及び撮像方法を実現することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態におけるガンマ補正回路を備えた撮
像装置の一構成例を示すブロック図である。

【図２】図１中のガンマ補正ブロック及びガンマ補正ブ
ロックを示すブロック図である。

【図３】図１中のガンマ補正ブロック及びガンマ補正ブ
ロックの他の例を示すブロック図である。

【図４】ガンマ補正ブロックにおける入出力変換を示す
特性図である。

【図５】PBブロックの一構成例を示すブロック図であ
る。

【図６】図５のHD出力用のPBブロックに付け加えて、SD
フォーマットに準拠した映像フォーマットを出力する構
成例を示すブロック図である。

【図７】データタイミングを説明するためのタイミング
チャートである。

【図８】外部メモリを用いた周波数変換の様子を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１００レンズブロック１１０センサー１２０アナログ−ディジタル変換器１３０ＷＢ(ホワイトバランス) １４０ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１５０輪郭強調１６０，１９０ガンマ補正ブロック１７０ PB(プロテクションビット)ブロック１８０色補間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体像を形成する光学系と、前記被写体像を光電変換する撮像素子と、前記撮像素子により光電変換された画像信号をガンマ補
正処理するガンマ補正手段とを備え、前記ガンマ補正手段は、前記画像信号にガンマ補正処理
を行うとともに、前記画像信号からフォーマット準拠の
ためのデータを削除することができるように構成された
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】前記ガンマ補正手段からの前記画像信号
に、同期をとるための同期信号を付加することができる
ように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の撮
像装置。
【請求項３】前記ガンマ補正手段からの前記画像信号
を複数のモニターに出力できるように構成されたことを
特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】前記ガンマ補正手段からの前記画像信号
を周波数変換できるように構成されたことを特徴とする
請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】被写体像を光電変換して画像信号を生成
し、この画像信号をガンマ補正処理する撮像方法であっ
て、前記画像信号にガンマ補正処理を行うとともに、前記画
像信号からフォーマット準拠のためのデータを削除する
ことを特徴とする撮像方法。
【請求項６】前記ガンマ補正手段からの前記画像信号
に、同期をとるための同期信号を付加することを特徴と
する請求項５に記載の撮像方法。
【請求項７】前記ガンマ補正及び前記データ削除がな
された前記画像信号を複数のモニターに出力することを
特徴とする請求項５又は６に記載の撮像方法。
【請求項８】前記ガンマ補正及び前記データ削除がな
された前記画像信号を周波数変換することを特徴とする
請求項５〜７のいずれか１項に記載の撮像方法。
【請求項９】請求項５〜８のいずれか１項に記載の撮
像方法の処理を実行させるためのプログラムを格納した
コンピュータ読取り可能な記録媒体。