JP2005159976A

JP2005159976A - 撮像装置

Info

Publication number: JP2005159976A
Application number: JP2003399057A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hamazaki; 岳史浜崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】動画と静止画を時分割で処理することにより、インターレースＣＣＤを用いた撮像装置で、動画撮影中にＣＣＤ出力画素を全て使った静止画撮影を可能にする。
【解決手段】第１の選択手段３は動画撮影時にはＣＣＤ１の出力を、静止画撮影時にはＩＰ変換手段７の出力を選択し、第２の選択手段８は動画撮影時には第１の係数発生手段９の出力を、静止画撮影時には第２の係数発生手段１０の出力を選択してカメラ信号処理手段４に入力する。１フィールド期間を動画信号処理期間と静止画信号処理期間に分割し、期間を判別する判別信号を用いて第１の選択手段３および第２の選択手段８を切り替えることにより、動画と静止画の処理をそれぞれに最適な画質パラメータで並行して実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、静止画撮影が可能なビデオカメラに関するものである。

近年、静止画撮影機能を搭載したビデオカメラが各社から発売されてきている。静止画画素数は100万画素を超えるものが大半であり、中には300万画素を超えるものも出てきている。これらのビデオカメラに使われている撮像装置について説明する。

図８は従来の撮像装置のシステム構成を示すブロック図である。

まず、動画撮影時について動作を説明する。

レンズ（図示せず）、絞り（図示せず）を通って入射した光はＣＣＤ１で光電変換され、映像信号として出力される。説明の便宜上、ここではＣＣＤ１はインターレースＣＣＤとして説明する。選択手段３は、動画撮影時はＣＣＤ１の出力を選択し、カメラ信号処理手段４に入力する。カメラ信号処理手段４は、入力信号（補色または原色データ）に対してホワイトバランス処理、γ補正、輝度信号および色差信号の作成、輪郭強調など一連のカメラ信号処理を施す。画素数変換手段５は、カメラ信号処理手段４の出力をＮＴＳＣやＰＡＬなどのテレビジョン方式で表示可能な画素数に変換して出力する。選択手段８は、動画撮影時は画素数変換手段５の出力を選択してカメラ出力として出力する。

次に静止画撮影時の動作を説明する。

静止画撮影ボタン（図示せず）が押されると、絞り（図示せず）が閉じられ、ＣＣＤ１での光電変換の結果得られた２フィールド分のインターレース映像信号は、メモリ手段２に入力される。メモリ手段２は２フィールド分の映像信号を記憶できる容量を持つ。メモリ手段２は、入力された２フィールドのインターレース映像信号を１フレームのプログレッシブ映像信号に変換して出力する。選択手段３は、静止画撮影時はメモリ手段２の出力を選択し、カメラ信号処理手段４に入力する。カメラ信号処理手段４は、入力信号（補色または原色データ）に対してホワイトバランス処理、γ補正、輝度信号および色差信号の作成、輪郭強調など一連のカメラ信号処理を施す。選択手段８は、静止画撮影時はカメラ信号処理手段４の出力を選択してカメラ出力として出力する。

ＣＣＤ１にプログレッシブＣＣＤを用いた場合は、図９のようにメモリ手段２と選択手段３を省略可能である。ただし、画素数変換手段５の出力がプログレッシブ映像信号になるため、インターレース映像信号を出力する場合には、プログレッシブ映像信号をインターレース映像信号に変換するためのメモリ手段９が別途必要になる。
特開平５−３３６４９８号公報

解決しようとする問題点は、第１にインターレースＣＣＤを用いた従来の撮像装置では、動画撮影中にＣＣＤ出力画素を全て使った静止画撮影ができない点である。図８でＣＣＤ１はインターレースＣＣＤであるから、カメラ信号処理手段４と画素数変換手段５の出力を同時に出力しても、カメラ信号処理手段４の出力はインターレース信号であるため、静止画垂直画素数はＣＣＤ出力画素数の１／２になってしまい、静止画垂直解像度は１／２に劣化する。

第２に、インターレースＣＣＤを用いた従来の撮像装置では、動画撮影中にＣＣＤ出力画素を全て使った静止画撮影を行うと、回路規模、コスト、消費電力が増大する点である。例えば図１０のように、２系統のカメラ信号処理手段４および１０を設け、一方はＣＣＤ１から出力されるインターレース映像信号、他方はメモリ手段２から出力されるプログレッシブ映像信号を処理し、カメラ信号処理手段４のインターレース映像信号出力は画素数変換手段５を経て動画として出力し、カメラ信号処理手段１０のプログレッシブ映像信号出力は静止画として出力するといった構成が必要である。

第３に、プログレッシブＣＣＤを用いた従来の撮像装置では、動画撮影中にＣＣＤ出力画素を全て使った静止画撮影を行うと、コスト、電力が増大する点である。この場合は図９と同様の回路構成で済むが、一般にプログレッシブＣＣＤはコストが高く、画素数が同じであれば駆動周波数はインターレースＣＣＤの２倍となるので、消費電力が増大する。

本発明は、映像信号の垂直ブランキング期間に静止画を処理する構成とするため、動画撮影中に静止画撮影が可能になる撮像装置を実現することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために、撮像素子と、前記撮像素子の出力信号を記憶する記憶手段と、前記記憶手段出力であるインターレース映像信号をプログレッシブ映像信号に変換するＩＰ変換手段と、前記撮像素子の出力信号または前記ＩＰ変換手段の出力信号のいずれかを選択して出力する第１の選択手段と、係数を発生する第１および第２の係数発生手段と、前記第１および第２の係数発生手段の出力を選択して出力する第２の選択手段と、前記第２の選択手段出力に基づいて前記第１の選択手段の出力信号から輝度信号および色差信号を作成するカメラ信号処理手段と、前記カメラ信号処理手段の出力信号の画素数を所定の画素数に変換する画素数変換手段と、前記撮像素子の出力信号に同期して前記第１の選択手段および前記第２の選択手段を制御するための制御信号を出力する同期信号発生手段とを備え、垂直走査期間を第１および第２の垂直走査期間に分割し、前記第１の選択手段において、前記第１の垂直走査期間は前記撮像素子の出力信号を、前記第２の垂直走査期間は前記記憶手段の出力信号を選択するよう制御し、前記第２の選択手段において、前記第１の垂直走査期間は前記第１の係数発生手段の出力信号を、前記第２の垂直走査期間は前記第２の係数発生手段の出力信号を選択するよう制御し、前記第１の垂直走査期間における前記画素数変換手段の出力信号を動画出力信号とし、前記第２の垂直走査期間における前記カメラ信号処理手段の出力信号を静止画出力信号とするものである。

これにより、動画と静止画を時分割で処理するため、動画撮影中にＣＣＤ出力画素を全て使った静止画撮影が可能になり、画質調整用パラメータを動画・静止画で独立に設定することにより、それぞれに最適な画質調整が可能になるという利点がある。

以上のように本発明は、動画と静止画を時分割で処理するため、動画撮影中にＣＣＤ出力画素を全て使った静止画撮影が可能になり、画質調整用パラメータを動画・静止画で独立に設定することにより、それぞれに最適な画質調整が可能になるという利点がある。

本発明の請求項１及び２に記載の発明は、撮像素子と、前記撮像素子の出力信号を記憶する記憶手段と、前記記憶手段出力であるインターレース映像信号をプログレッシブ映像信号に変換するＩＰ変換手段と、前記撮像素子の出力信号または前記ＩＰ変換手段の出力信号のいずれかを選択して出力する第１の選択手段と、係数を発生する第１および第２の係数発生手段と、前記第１および第２の係数発生手段の出力を選択して出力する第２の選択手段と、前記第２の選択手段出力に基づいて前記第１の選択手段の出力信号から輝度信号および色差信号を作成するカメラ信号処理手段と、前記カメラ信号処理手段の出力信号の画素数を所定の画素数に変換する画素数変換手段と、前記撮像素子の出力信号に同期して前記第１の選択手段および前記第２の選択手段を制御するための制御信号を出力する同期信号発生手段とを備え、垂直走査期間を第１および第２の垂直走査期間に分割し、前記第１の選択手段において、前記第１の垂直走査期間は前記撮像素子の出力信号を、前記第２の垂直走査期間は前記記憶手段の出力信号を選択するよう制御し、前記第２の選択手段において、前記第１の垂直走査期間は前記第１の係数発生手段の出力信号を、前記第２の垂直走査期間は前記第２の係数発生手段の出力信号を選択するよう制御し、前記第１の垂直走査期間における前記画素数変換手段の出力信号を動画出力信号とし、前記第２の垂直走査期間における前記カメラ信号処理手段の出力信号を静止画出力信号とするものであり、これにより、動画撮影中に静止画撮影を可能にするという目的を、回路規模をほとんど増加させることなく実現した。

以下、本発明の実施の形態である撮像装置について説明する。

（実施の形態１）
図１は本発明の撮像装置の全体構成を示すブロック図である。

図において、１は撮像素子であるＣＣＤで、本実施の形態ではインターレース方式のＣＣＤを使用した。２は後述する同期信号発生手段６からの同期信号により動作制御されＣＣＤ１からの映像信号を記憶するメモリ手段、７はメモリ手段２からの映像信号をインターレース方式からプログレッシブ方式へ変換して出力するＩＰ変換手段、３はメモリ手段２の出力とＩＰ変換手段７の出力とを切り換える第１の選択手段で、動画撮影時はＣＣＤ１からの出力を選択し、静止画撮影時はＩＰ変換手段７からの出力を選択する。４は第１の選択手段３で選択した映像信号に対してガンマ補正などの各種信号処理を施すカメラ信号処理手段、５はカメラ信号処理手段４からの映像信号を表示手段（図示せず）に表示可能な画素数に変換する画素数変換手段、６はメモリ手段２と第１の選択手段３及び８に同期信号を出力する同期信号発生手段、９はカメラ信号処理手段４で用いる動画用の信号処理パラメータを第１の係数として発生する第１係数発生手段、１０はカメラ信号処理手段４で用いる静止画用の信号処理パラメータを第２の係数として発生する第２の係数発生手段で、第１の係数と第２の係数は異なる係数となっている。８は同期信号発生手段６からの制御により第１係数発生手段９か第２係数発生手段１０のうちいずれかを選択しカメラ信号処理手段４に出力する第２の選択手段である。

以上のように構成された本実施の形態の撮像装置について、以下その動作について説明する。

まず、動画撮影時の動作について説明する。

レンズ（図示せず）、絞り（図示せず）を通って入射した光はＣＣＤ１で光電変換され、映像信号として出力される。ここでＣＣＤ１はインターレースＣＣＤである。第１の選択手段３は、動画撮影時はＣＣＤ１の出力を選択し、カメラ信号処理手段４に入力する。カメラ信号処理手段４は、入力信号（補色または原色データ）に対してホワイトバランス処理、γ補正、輝度信号および色差信号の作成、輪郭強調など一連のカメラ信号処理を施す。画素数変換手段５は、カメラ信号処理手段４の出力をＮＴＳＣやＰＡＬなどのテレビジョン方式で表示可能な画素数に変換して出力する。

次に静止画撮影時の動作を、図２を参照しながら説明する。

図２は静止画撮影時のタイミングを示す図である。（１）〜（４）はフィールドを示す番号である。同図のように、あるタイミングで静止画撮影ボタン（図示せず）が押されると、続くフィールド（１）〜（４）の期間に、ＣＣＤ１からは動画として撮影された連続する４フィールドのインターレース映像信号Ａ１、Ｂ１、Ａ２、Ｂ２が出力される。この時、従来の静止画撮影のように絞りを閉じるとＣＣＤ１が露光されず、出力信号が途切れ、動画撮影に悪影響を与えるため、絞り（図示せず）を閉じる制御は行わない。

インターレース映像信号Ａ１、Ｂ１、Ａ２は、メモリ手段２に入力される。メモリ手段２は３フィールド分の映像信号を記憶できる容量を持つ。フィールド（４）の期間にメモリ手段２からは、連続する３フィールドのインターレース映像信号Ａ１、Ｂ１、Ａ２が同時に出力され、ＩＰ変換手段７に入力される。ＩＰ変換手段７にはフィールド（４）の期間のＣＣＤ１の出力であるインターレース映像信号Ｂ２も供給される。ＩＰ変換手段７では、空間位置が同一の信号Ａ１とＡ２、およびＢ１とＢ２より画面内の動きを検出し、動きが無いと判断した場合はＡ１とＢ１からプログレッシブ信号を作成し、動きがあると判断した場合は、Ｂ１と、Ｂ１を走査線補間した信号Ｂ１^*から擬似的にプログレッシブ信号を作成し、出力する。

ＩＰ変換手段７の動作イメージを図３に示す。図３（ａ）は連続する４フィールドを示す。画像は円形の物体が画面を横切るものである。Ａ１とＡ２、Ｂ１とＢ２の差をそれぞれ求め、差の絶対値が所定の値を超える領域を抽出することにより、画像の動き領域が検出される。動き領域は図３（ｂ）のハッチング部のようになる。図３（ｂ）の静止部分（ハッチング無し）は図３（ｃ）左側のようにＡ１、Ｂ１からフレームを構成し、動き部分（ハッチング有り）は図３（ｃ）右側のようにＢ１と、Ｂ１を垂直補間したＢ１^*からフレームを構成する。この結果、ＩＰ変換手段７の出力は図３（ｄ）のようにＢ１と同時刻のフレームが擬似的に得られることになる。

第１の選択手段３は、静止画撮影時はＩＰ変換手段７の出力を選択し、カメラ信号処理手段４に入力する。カメラ信号処理手段４は、入力信号に対してホワイトバランス処理、γ補正、輝度信号および色差信号の作成、輪郭強調など一連のカメラ信号処理を施し、カメラ出力として出力する。

同期信号発生手段６は、メモリ手段２の書き込みおよび読み出し制御信号を発生するとともに、第１の選択手段３の制御信号を発生する。ここで、１フィールド期間を動画信号処理期間と静止画信号処理期間に分け、同期信号発生手段６で動画・静止画処理期間判別信号を作成し、この判別信号を用いて第１の選択手段３を切り替えることにより、動画と静止画の処理を並行して実行することが可能になる。以下、この制御を行う場合について説明する。

図４は動画撮影時における同期信号発生手段６の内部信号である垂直同期信号と映像信号のタイミングを示すものである。図４ではＮＴＳＣ方式を例にあげて説明している。垂直同期信号の周期は２６２．５H（H：水平走査期間）であり、これに対して映像信号は２４０H存在するため、差し引き２２．５Hの垂直ブランキング期間が存在する。ここで動画処理期間を２４０Ｈ、静止画処理期間を２２．５Ｈとし、垂直ブランキング期間に静止画処理を行う。この様子を図５に示す。

図５は、動画・静止画同時撮影時のタイミングを示すものである。同図のように、同期信号発生手段６から出力される動画・静止画処理期間判別信号を用いて、２６２．５Ｈのうち２４０Hを動画処理、２０Ｈを静止画処理に割り当てる。静止画データは２０ラインずつ分割処理される。この例を図６に示す。図６のように９６０ラインから成る静止画の場合は、２０ラインずつ４８分割処理されることになり、４８フィールドの期間で１枚の静止画が処理可能となる。

カメラ信号処理手段４から分割出力された静止画信号は、後段の記録手段（図示せず）で結合処理され、記録媒体に記録される。記録される記録媒体は、磁気テープやディスクや半導体メモリなどがある。

ここで、カメラ信号処理手段４は時分割に動画および静止画の処理を行うが、一般に動画はテレビジョン受像機に表示して鑑賞するものであるのに対し、静止画はプリンタなどを用いて記録紙に印刷して鑑賞するものであるという違いから、必然的に動画と静止画とでは求められる画質が異なったものとなる。

具体的には、静止画の信号処理では動画に比べて、γ補正処理では白黒のコントラストがより高くなるように、輪郭強調処理では強調する周波数をより高くなるように、ノイズ低減処理ではよりノイズを抑えるように、それぞれ画質パラメータを設定する必要がある。

なお、静止画用のパラメータを用いて動画を信号処理すると、階調や輪郭強調の効果があまり得られず、また、動画用のパラメータを用いて静止画を信号処理すると、逆に画質が低下してしまう問題がある。例えば輪郭強調は、映像信号における高周波成分（エッジ部分）を強調する処理であり、静止画においては動画に比べて、より高い高周波成分を検出するよう設定しているのに対し、動画においては静止画に比べて低めに設定してあるのが一般的である。動画における輪郭強調のパラメータを用いて静止画の輪郭強調を行うと、静止画におけるエッジ部分において線が太くなるなど、画質が低下してしまう。

よって、動画と静止画とで画質パラメータを切り替える必要がある。これを以下に説明する。

図１で、第１および第２の係数発生手段９および１０は、それぞれ動画用、静止画用画質パラメータを保持する。第２の選択手段８は、第１および第２の係数発生手段９および１０の出力の一方を選択し、カメラ信号処理手段４に出力する。ここで図７のように、第２の選択手段の制御に、同期信号発生手段６から出力される第１の選択手段の制御信号である、動画撮影・静止画撮影期間判別信号を用いれば、動画処理期間は第１の係数発生手段の出力、静止画処理期間は第２の係数発生手段の出力が、それぞれカメラ信号処理手段４に入力され、動画および静止画に最適な画質パラメータを用いて処理することが可能になる。

以上のように本実施の形態によれば、動画処理を行わない垂直ブランキング期間を用いて静止画を処理することができ、動画・静止画に最適な画質パラメータを適用することが可能になる。

なお、上記実施の形態では、ＣＣＤ１を単一のＣＣＤとして説明したが、複数のＣＣＤを用いても良い。近年のビデオカメラにおいては３個のＣＣＤを用いたものがある。

また、上記実施の形態では、ＩＰ変換手段７での処理を連続する４フィールドから動き領域を求めるものとしたが、動き検出に用いるフィールド数は４フィールドに限るものではない。

また、上記実施の形態では、動画処理期間、静止画処理期間をそれぞれ２４０Ｈ、２０Ｈとして説明したが、それぞれの処理期間はこの値に限定するものではない。

以上のように、本発明によれば、動画撮影と静止画撮影を同時に行うことができる。また、垂直ブランキング期間に静止画処理が可能であることを活かすことによって、絞りを閉じる従来方式の静止画撮影直後に動画撮影モードに切り替える場合などに、静止画処理の完了を待つ必要無く動画撮影を開始してモードの移行期間を短縮するといった用途にも適用できる。

本発明の実施の形態の撮像装置の構成を示すブロック図同実施の形態における静止画撮影時のＣＣＤ出力タイミングを示すタイミング図同実施の形態におけるＩＰ変換手段の動作イメージを示すイメージ図同実施の形態における動画撮影時のタイミングを示すタイミング図同実施の形態における動画静止画同時撮影時のタイミングを示すタイミング図同実施の形態における静止画分割処理のイメージを示すイメージ図同実施の形態における動画静止画同時撮影時の画質パラメータ切り替えタイミングを示したタイミング図従来の構成を示すブロック図従来の構成を示すブロック図従来の構成を示すブロック図

符号の説明

１ CCD（撮像素子）
２メモリ手段（記憶手段）
３第１の選択手段
４カメラ信号処理手段
５画素数変換手段
６同期信号発生手段
７ＩＰ変換手段
８第２の選択手段
９第１の係数発生手段
１０第２の係数発生手段

Claims

撮像素子と、前記撮像素子の出力信号を記憶する記憶手段と、前記記憶手段出力であるインターレース映像信号をプログレッシブ映像信号に変換するＩＰ変換手段と、前記撮像素子の出力信号または前記ＩＰ変換手段の出力信号のいずれかを選択して出力する第１の選択手段と、係数を発生する第１および第２の係数発生手段と、前記第１および第２の係数発生手段の出力を選択して出力する第２の選択手段と、前記第２の選択手段出力に基づいて前記第１の選択手段の出力信号から輝度信号および色差信号を作成するカメラ信号処理手段と、前記カメラ信号処理手段の出力信号の画素数を所定の画素数に変換する画素数変換手段と、前記撮像素子の出力信号に同期して前記第１の選択手段および前記第２の選択手段を制御するための制御信号を出力する同期信号発生手段とを備え、
垂直走査期間を第１および第２の垂直走査期間に分割し、前記第１の選択手段において、前記第１の垂直走査期間は前記撮像素子の出力信号を、前記第２の垂直走査期間は前記記憶手段の出力信号を選択するよう制御し、前記第２の選択手段において、前記第１の垂直走査期間は前記第１の係数発生手段の出力信号を、前記第２の垂直走査期間は前記第２の係数発生手段の出力信号を選択するよう制御し、前記第１の垂直走査期間における前記画素数変換手段の出力信号を動画出力信号とし、前記第２の垂直走査期間における前記カメラ信号処理手段の出力信号を静止画出力信号とすることを特徴とする撮像装置。
前記第１の垂直走査期間は垂直有効期間、前記第２の垂直走査期間は垂直ブランキング期間であるとした、請求項１に記載の撮像装置。
第１及び第２の係数発生手段で発生する係数は、カメラ信号処理手段における信号処理のパラメータであることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
第１及び第２の係数発生手段で発生する係数は、それぞれ異なることを特徴とする請求項１及び３記載の撮像装置。