JP2005012346A

JP2005012346A - ビデオカメラ装置及びそれに用いられる走査変換回路

Info

Publication number: JP2005012346A
Application number: JP2003172090A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Akiyama; 浩志秋山; Kazuo Yomo; 和雄四方
Original assignee: Ikegami Tsushinki Co Ltd
Current assignee: Ikegami Tsushinki Co Ltd
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】映像信号の出力先にあるプログレッシブ走査方式の表示装置の全てに対応し、静止画における垂直解像度の確保及び動画のぶれの改善の両立を簡単に行うことができるビデオカメラ装置及びそれに用いられるインタレース表示変換回路を提供する。
【解決手段】インタレース走査用のデジタル映像信号及びインタレース走査用の同期信号がインタレース表示変換回路３ｂに出力されるように映像信号切替部２が切替動作を行った場合、プログレッシブ走査かつインタレース走査に対する表示を行うデジタル映像信号及びプログレッシブ走査用の同期信号への変換が行われる。この場合、走査方式と表示との間に不整合が生じるが、不足する走査線に黒ラインを挿入することによって走査と表示の整合をとり、プログレッシブ走査としながらもインタレース走査に対する表示を実現している。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビデオカメラ装置及びそれに用いられる走査変換回路に関し、特に液晶表示装置などに動画を表示するのに好適な映像信号を出力する走査変換機能を有するビデオカメラ装置及びそれに用いられる走査変換回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、インタレース走査（飛越し走査）方式の撮像素子を用いたビデオカメラ装置からの映像出力をプログレッシブ走査（順次走査）方式の表示装置（モニタ）に表示する場合、不足する走査線を補間して生成することによって、インタレース走査からプログレッシブ走査への走査変換を行っている。
【０００３】
かかる走査変換に用いられる補間方法として、静止画に対して行われる補間方法と、動画に対して行われる補間方法とがある。静止画に対して行われる補間方法としては、垂直方向の画素数を２倍にするためにラインメモリに書き込まれた１走査線ごとの映像信号を書込み時の２倍の速度で読み出すことによって、同一の走査線の映像信号を２回読み出す補間方法、連続する２枚のフィールド映像信号から１枚のフレーム映像信号を合成して表示する補間方法等がある。動画に対して行われる補間方法としては、上下に隣接する走査線の映像信号を平均化した映像信号（フィールド内内挿処理の映像信号）を生成し、生成された映像信号を、不足する走査線の映像信号に割りあてて表示する補間方法などがある。
【０００４】
これらの補間方法によって行われるインタレース／プログレッシブ走査変換は、画像の動き及び静止情報に基づいて行う制御であるいわゆる動き適応制御によって行われるのが一般的である。
【０００５】
しかしながら、動き適応制御によっても、静止画の垂直解像度の確保と動画のぶれの改善とを両立させるのが困難とされている。特に、表示モニタが液晶表示装置の場合には、動画のぶれが顕著に現れる。その理由は、液晶表示装置に表示される画像の輝度が、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）のように電圧が印加された瞬時のみパルス的に発生するのと異なり、映像信号の１フレーム期間中ほぼ一定に保持される特性を有するからである。
【０００６】
動画のぶれを改善するために、例えば、液晶パネルの走査電極の１ラインごとに黒ラインを表示し、かつ、１フレームごとに黒信号の表示位置を変更することによってインタレース表示を行う液晶表示装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような液晶表示装置は、動き適応処理などの複雑な補間回路を使用することなく静止画における垂直解像度の確保及び動画のぶれの改善の両立を図る手段の一つとして有効である。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１３２２２０号公報（第２頁、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、動き適応処理などの複雑な補間回路を使用することなく静止画における垂直解像度の確保及び動画のぶれの改善の両立を行う表示は、上記特許文献１に記載されたような液晶表示装置を用いた場合にしか実現されない。したがって、通常のプログレッシブ走査方式の液晶表示装置では、静止画における垂直解像度の確保及び画像のぶれの改善の両立を行う表示ができないため、両者の間に映像の画質、特に動画のぶれの現れ方に顕著な差が出るという不都合がある。
【０００９】
本発明の目的は、映像信号の出力先にあるプログレッシブ走査方式の表示装置の全てに対応し、静止画における垂直解像度の確保及び動画のぶれの改善の両立を簡単に行うことができるビデオカメラ装置及びそれに用いられる走査変換回路を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によるビデオカメラ装置は、
インタレース走査用の映像信号及びインタレース走査用の同期信号を発生する信号発生手段と、
前記インタレース走査用の映像信号及びインタレース走査用の同期信号をそれぞれ、プログレッシブ走査かつプログレッシブ走査に対する表示を行う映像信号及びプログレッシブ走査用の同期信号に変換する第１変換手段と、
前記インタレース走査用の映像信号及びインタレース走査用の同期信号をそれぞれ、プログレッシブ走査かつインタレース走査に対する表示を行う映像信号及びプログレッシブ走査用の同期信号に変換する第２変換手段と、
前記信号発生手段から発生したインタレース走査用の映像信号及びインタレース走査用の同期信号が前記第１変換手段と前記第２変換手段のうちのいずれか一方に送信されるように切替動作を行う切替手段とを具えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、第１変換手段が、インタレース走査用の映像信号及びインタレース走査用の同期信号をそれぞれ、プログレッシブ走査かつプログレッシブ走査に対する表示を行う映像信号及びプログレッシブ走査用の同期信号に変換し、第２変換手段が、インタレース走査用の映像信号及びインタレース走査用の同期信号をそれぞれ、プログレッシブ走査かつインタレース走査に対する表示を行う映像信号及びプログレッシブ走査用の同期信号に変換する。信号発生手段から発生したインタレース走査用の映像信号及びインタレース走査用の同期信号は、第１変換手段と第２変換手段のうちのいずれか一方に送信されるように切替手段によって切替られる。
【００１２】
このように動画のぶれの改善に対応した走査変換機能を映像信号の出力元にもうけることによって、映像信号の出力先にあるプログレッシブ走査方式の表示装置の全てに対応し、静止画における垂直解像度の確保及び動画のぶれの改善の両立を簡単に行うことができる。すなわち、液晶表示装置（モニタ）などの表示装置に対して、静止画を表示した場合には垂直解像度を確保することができ、かつ、動画を表示した場合には動画のぶれを改善した映像信号を出力するビデオカメラ装置を簡単に構成することができる。また、映像信号の出力先にあるプログレッシブ走査方式の表示装置の全てに対応しているので、従来から使用されている液晶表示装置にもそのまま接続することができ、経済性の面でも寄与する。
【００１３】
好適には、前記第２変換手段が、インタレース走査では走査されない走査線に対して、黒ラインに対応する映像信号を挿入することによって、前記プログレッシブ走査かつインタレース走査に対する表示を行う映像信号を生成する。
【００１４】
例えば、前記第２変換手段は、
前記インタレース走査用の映像信号の１ライン分を記憶するラインメモリと、
前記ラインメモリからの映像信号と、予め設定された黒ラインに対応する映像信号とを１ラインごとに交互に切り替えて、前記プログレッシブ走査かつインタレース走査に対する表示を行う映像信号を生成する黒ライン挿入回路と、
前記インタレース走査用の映像信号をプログレッシブ走査のタイミングで読み出せるよう前記ラインメモリを制御し、前記ラインメモリからの映像信号と、予め設定された黒ラインに対応する映像信号とを１ラインごとに交互に切り替えるよう前記黒ライン挿入回路を制御し、かつ、前記インタレース走査用の同期信号を前記プログレッシブ走査用の同期信号に変換するタイミング制御回路とを有する。
【００１５】
本発明による走査変換回路は、
インタレース走査用の映像信号の１ライン分を記憶するラインメモリと、
前記ラインメモリからのインタレース走査用の映像信号と、予め設定された黒ラインに対応する映像信号とを１ラインごとに交互に切り替えて、プログレッシブ走査かつインタレース走査に対する表示を行う映像信号を生成する黒ライン挿入回路と、
前記インタレース走査用の映像信号をプログレッシブ走査のタイミングで読み出せるよう前記ラインメモリを制御し、前記ラインメモリからの前記インタレース走査用の映像信号と、予め設定された黒ラインに対応する映像信号とを１ラインごとに交互に切り替えるよう前記黒ライン挿入回路を制御し、かつ、インタレース走査用の同期信号をプログレッシブ走査用の同期信号に変換するタイミング制御回路とを有することを特徴とする。
【００１６】
これによって、映像信号の出力先にあるプログレッシブ走査方式の表示装置の全てに対応し、静止画における垂直解像度の確保及び動画のぶれの改善の両立を簡単に行うことができるビデオカメラ装置を構成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明によるビデオカメラ装置及び走査変換回路の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明によるビデオカメラ装置の実施の形態のブロック図である。このビデオカメラ装置は、カメラ信号処理部１と、映像信号切替部２と、プログレッシブ表示変換回路３ａ及びインタレース表示変換回路３ｂを有するプログレッシブ走査変換部３と、少なくともＤＶＩ（ＤｉｇｉｔａｌＶｉｄｅｏＩｎｔｅｒｆａｃｅ）出力部を有する出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）４とを具える。
【００１８】
プログレッシブ表示変換回路３ａは、静止画像を表示するのに適しており、例えば、連続する２枚のフィールド映像信号からプログレッシブ走査用のフレーム映像信号を生成する特開２００１−２１８１６９号公報に記載された走査変換回路を使用する。インタレース表示変換回路３ｂは、動画の表示に適しており、詳細な構成及び動作を後に詳細に説明する。
【００１９】
本実施の形態の動作を説明する。カメラ信号処理部１は、ＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）などの撮像素子によって変換された電気信号（映像信号）に対してホワイトバランス、ニー、ガンマ等の各種処理を施した後、インタレース走査用のＲ，Ｇ，Ｂ各色のデジタル映像信号及びインタレース走査用の同期信号を出力する。
【００２０】
映像信号切替部２は、ＣＣＵ（ＣａｍｅｒａＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）内の制御部（図示せず）からの切替信号に応じて、インタレース走査用のＲ，Ｇ，Ｂ各色のデジタル映像信号及びインタレース走査用の同期信号の出力をプログレッシブ表示変換回路３ａとインタレース表示変換回路３ｂのうちのいずれか一方に切り替える。なお、切替信号は、制御部（図示せず）に設けられた設定メニューの変更や、走査パネル上に設けられた切替ボタンの操作によって設定される。
【００２１】
インタレース走査用のＲ，Ｇ，Ｂ各色のデジタル映像信号及びインタレース走査用の同期信号がプログレッシブ表示変換回路３ａに出力されるように映像信号切替部２が切替動作を行った場合、上記特開２００１−２１８１６９号公報に記載された走査変換回路と同様に、プログレッシブ走査かつプログレッシブ走査に対する表示を行うＲ，Ｇ，Ｂ各色のデジタル映像信号及びプログレッシブ走査用の同期信号への変換が行われる。
【００２２】
インタレース走査用のＲ，Ｇ，Ｂ各色のデジタル映像信号及びインタレース走査用の同期信号がインタレース表示変換回路３ｂに出力されるように映像信号切替部２が切替動作を行った場合、プログレッシブ走査かつインタレース走査に対する表示を行うＲ，Ｇ，Ｂ各色のデジタル映像信号及びプログレッシブ走査用の同期信号への変換が行われる。この場合、走査と表示との間に不整合が生じるが、不足する走査線に黒ラインを挿入することによって走査と表示の整合をとり、プログレッシブ走査としながらもインタレース走査に対する表示を実現している。これによって、液晶表示装置のような通常プログレッシブ走査のみに対応する表示装置を用いたとしても、インタレース走査に対する表示が可能となり、動画のぶれを改善することができる。
【００２３】
プログレッシブ表示変換回路３ａ又はインタレース表示変換回路３ｂによって走査変換されたＲ，Ｇ，Ｂ各色のデジタル映像信号及び同期信号は、例えばディスプレイの規格化団体ＤＤＷＧ（ＤｉｇｉｔａｌＤｉｓｐｌａｙＷｏｒｋｉｎｇＧｒｏｕｐ）が策定したＤＶＩ規格のシリアルデータに変換される。
【００２４】
本実施の形態によるビデオカメラ装置の用途として、例えば、医療現場における手術顕微鏡用カメラがある。その背景として、近年、医用工業規格としてＤＩＣＯＭ規格（ＤｉｇｉｔａｌＩｍａｇｉｎｇａｎｄＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｉｎＭｅｄｉｃｉｎｅ）が確立されつつあることが挙げられる。
【００２５】
これに伴って、従来のようなフィルム・シャーカステンによる診断に代わって、ネットワークを通じて診断に使用される原画像を取得し、表示装置の画面上に映し出された画像から直接診断を行う手法であるいわゆる画像診断の電子化が可能となってきている。
【００２６】
ここで使用される表示装置は、現在のところＣＲＴのものが主流であるが、省スペース、経済性等のメリットから液晶表示装置に移行しつつある。また、モダリティ（診断に用いられる原画像の取得）は、主にＣＴ，ＭＲＩ等から取得される静止画が中心であるが、今後は手術顕微鏡用カメラからの動画による映像信号もモダリティの一つに加えられることも検討されている。
【００２７】
したがって、医療現場における表示装置として液晶表示装置が使用され、ここで動画を表示する機会も多くなることが十分に予想されるので、本実施の形態のように液晶表示装置に表示を行った場合、静止画における垂直解像度の確保及び動画のぶれの改善の両立を簡単に行うことができるビデオカメラ装置は、今後の市場において有用である。
【００２８】
図２は、図１のインタレース表示変換回路のブロック図である。図示したインタレース表示変換回路３ｂは、本発明による走査変換回路に対応し、ラインメモリ１１と、予め黒ラインデータが格納されたメモリ１２を有する黒ライン挿入回路１３と、タイミング制御回路１４とを具える。
【００２９】
インタレース表示変換回路３ｂの動作を説明する。先ず、インタレース走査かつインタレース走査に対する表示用のＲ，Ｇ，Ｂ各色のデジタル映像信号がラインメモリ１１に送信されるとともに、インタレース走査用の同期信号がタイミング制御回路１４に送信される。
【００３０】
ラインメモリ１１には、タイミング制御回路１４からの書込みクロックＷ＿ＣＬＫに従って１ライン分の映像信号がＲ，Ｇ，Ｂ各色ごとに記憶される。この場合、書込みクロックＷ＿ＣＬＫの周期は、インタレース走査の周期と同一である。記憶された映像信号は、その後のタイミング制御回路１４からの読出しクロックＲ＿ＣＬＫに従って黒ライン挿入回路１３に送信される。この場合、読出しクロックＲ＿ＣＬＫの周期は、インタレース走査の周期の２倍に設定されている。その理由は、読出しクロックＲ＿ＣＬＫの周期を書込みクロックＷ＿ＣＬＫの２倍に設定することによって周波数変換を行い、インタレース走査のタイミングで入力されていた映像信号をプログレッシブ走査のタイミングで出力されるように変換をするためである。
【００３１】
黒ライン挿入回路１３は、タイミング制御回路１４からのライン切替制御信号ＳＥＬに従って、ラインメモリ１１から読み出した映像信号と、メモリ１２に予め記憶されていた黒ラインデータとを１ラインごとに切り替えて映像信号を生成する。
【００３２】
すなわち、プログレッシブ走査のタイミングで出力されている映像信号が２ライン連続して同一の映像信号であるので、そのうちの１ラインを黒ラインデータに差し替えている。また、これらの差替え位置を１フレームごとに変更するようにしている。これによって、プログレッシブ走査を用いたとしてもインタレース走査に対する表示が行われる映像信号が生成される。
【００３３】
ここで、黒ラインデータは、メモリ１２に予め記憶されている映像信号であり、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色共に信号レベルが零レベルに設定されている。このようにして生成されたプログレッシブ走査かつインタレース走査に対する表示用のＲ，Ｇ，Ｂ各色のデジタル映像信号は、タイミング制御回路１４で生成されたプログレッシブ走査方式用の同期信号とともに出力インタフェース４（図１）に出力される。
【００３４】
図３は、インタレース走査かつインタレース走査に対する表示用のＲ，Ｇ，Ｂ各色のデジタル映像信号からプログレッシブ走査かつインタレース走査に対する表示用のＲ，Ｇ，Ｂ各色のデジタル映像信号の生成を説明する図である。なお、図３において、説明の便宜上、１フィールドの走査線を４本とするとともに、１フレームの走査線を８本とする。
【００３５】
図３（ａ），（ｂ）の左側は、第１フィールド（奇数フィールド）の入力インタレース画像及び第２フィールド（偶数フィールド）の入力インタレース画像をそれぞれ示す。これらは、ラインメモリ１１（図２）に入力される映像信号に対応するものであり、実線部分は、映像信号として表示される有効走査線を示し、破線部分は、インタレース走査では走査されない走査線を示す。
【００３６】
図３（ａ），（ｂ）の右側は、第１フレームの出力プログレッシブ画像及び第２フレームの出力プログレッシブ画像をそれぞれ示す。これらは、黒ライン挿入回路１３（図２）から出力される映像信号に対応するものであり、実線部分は、映像信号として表示される有効走査線を示し、太線部分は、図３（ａ），（ｂ）の破線部分に挿入される黒ラインデータを示す。
【００３７】
図３（ａ），（ｂ）は、有効走査線の位置の違いに応じて黒ラインデータの挿入位置を互いにずらしたものになっている。これらの制御は、タイミング制御回路１４（図２）から供給される切替制御信号ＳＥＬによって行われる。これらの動作を繰り返すことによって、プログレッシブ走査かつインタレース走査に対する表示用の映像信号が生成される。
【００３８】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
例えば、本発明を、ＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式等の任意のテレビジョン方式を採用する全てのビデオカメラ装置に適用することができる。また、出力インタフェースとして、ＨＤ−ＳＤＩ（ＳｅｒｉａｌＤｉｇｉｔａｌＩｎｔｅｒｆａｃｅ）などのデジタルインタフェースを設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるビデオカメラ装置の実施の形態のブロック図である。
【図２】図１のインタレース表示変換回路のブロック図である。
【図３】インタレース走査かつインタレース走査に対する表示用のデジタル映像信号からプログレッシブ走査かつインタレース走査に対する表示用のデジタル映像信号の生成を説明する図である。
【符号の説明】
１カメラ信号処理部
２映像信号切替部
３プログレッシブ走査変換部
３ａプログレッシブ表示変換回路
３ｂインタレース表示変換回路
４出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）
１１ラインメモリ
１２メモリ
１３黒ライン挿入回路
１４タイミング制御回路
ＳＥＬライン切替信号
Ｒ＿ＣＬＫ読出しクロック
Ｗ＿ＣＬＫ書込みクロック

Claims

インタレース走査用の映像信号及びインタレース走査用の同期信号を発生する信号発生手段と、
前記インタレース走査用の映像信号及びインタレース走査用の同期信号をそれぞれ、プログレッシブ走査かつプログレッシブ走査に対する表示を行う映像信号及びプログレッシブ走査用の同期信号に変換する第１変換手段と、
前記インタレース走査用の映像信号及びインタレース走査用の同期信号をそれぞれ、プログレッシブ走査かつインタレース走査に対する表示を行う映像信号及びプログレッシブ走査用の同期信号に変換する第２変換手段と、
前記信号発生手段から発生したインタレース走査用の映像信号及びインタレース走査用の同期信号が前記第１変換手段と前記第２変換手段のうちのいずれか一方に送信されるように切替動作を行う切替手段とを具えることを特徴とするビデオカメラ装置。
前記第２変換手段が、インタレース走査では走査されない走査線に対して、黒ラインに対応する映像信号を挿入することによって、前記プログレッシブ走査かつインタレース走査に対する表示を行う映像信号を生成することを特徴とする請求項１記載のビデオカメラ装置。
前記第２変換手段が、
前記インタレース走査用の映像信号の１ライン分を記憶するラインメモリと、
前記ラインメモリからの映像信号と、予め設定された黒ラインに対応する映像信号とを１ラインごとに交互に切り替えて、前記プログレッシブ走査かつインタレース走査に対する表示を行う映像信号を生成する黒ライン挿入回路と、
前記インタレース走査用の映像信号をプログレッシブ走査のタイミングで読み出せるよう前記ラインメモリを制御し、前記ラインメモリからの映像信号と、予め設定された黒ラインに対応する映像信号とを１ラインごとに交互に切り替えるよう前記黒ライン挿入回路を制御し、かつ、前記インタレース走査用の同期信号を前記プログレッシブ走査用の同期信号に変換するタイミング制御回路とを有することを特徴とする請求項１記載のビデオカメラ装置。
インタレース走査用の映像信号の１ライン分を記憶するラインメモリと、
前記ラインメモリからのインタレース走査用の映像信号と、予め設定された黒ラインに対応する映像信号とを１ラインごとに交互に切り替えて、プログレッシブ走査かつインタレース走査に対する表示を行う映像信号を生成する黒ライン挿入回路と、
前記インタレース走査用の映像信号をプログレッシブ走査のタイミングで読み出せるよう前記ラインメモリを制御し、前記ラインメモリからの前記インタレース走査用の映像信号と、予め設定された黒ラインに対応する映像信号とを１ラインごとに交互に切り替えるよう前記黒ライン挿入回路を制御し、かつ、インタレース走査用の同期信号をプログレッシブ走査用の同期信号に変換するタイミング制御回路とを有することを特徴とする走査変換回路。