JP2009302709A - 映像信号処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単板、若しくは３板の撮像素子のいずれの出力信号にも対応できる映像信号処理装置を実現することを目的とする。
【解決手段】レジスタ１８の設定値をマイコンで変更することによって単板と３板の撮像素子からの入力を切換え、ガンマ補正・ＷＢ回路９〜１１に加えて、ガンマ補正・ＷＢ回路１２、及びＹＣ（輝度、色差）変換回路１３の設定を行い、さらにクロック制御回路１６及び同期リセット制御１７回路の設定を変更することによって、単板の撮像素子と３板の撮像素子の信号の何れの信号にも対応する。これにより、映像信号処理装置を２種類作成するより、開発コストを削減でき、開発期間の短縮を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルビデオカメラや、デジタルスチルカメラ等の撮像装置に用いられる映像信号処理装置に関するするものであり、特に撮像素子として、単板式の撮像素子、若しくは３板式の撮像素子の何れの撮像素子にも対応できる映像信号処理装置に関するものである。

デジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ等の撮像装置では、撮像素子としてＣＣＤ、ＣＭＯＳなどの固体電子撮像素子を用いるのが一般的である。

また、撮像装置として、単板の固体電子撮像素子を含むもの、若しくは３板の固体電子撮像素子を含むものがある。

単板の撮像素子を含む撮像装置は、内蔵された単板の固体電子撮像素子の受光面にＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）のフィルタが設けられ、被写体の撮影により被写体像を表わすＲＧＢ信号が出力される。

３板の撮像素子を含む撮像装置は、３つの固体電子撮像素子がそれぞれ赤用、緑用および青用と定められており、被写体の撮影により３つの固体電子撮像素子のそれぞれから被写体像を表わすＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号がそれぞれ別個に出力される。

単板の撮像装置は、構成が比較的簡素であり、一方、３板の撮像装置は、構成は煩雑となるが高画質の映像信号を得ることができるという異なる特徴を有している。

したがって、その目的に応じて、単板の撮像素子と３板の撮像素子のいずれにも対応できる映像信号処理装置を用いることで、撮像装置の開発期間の短縮を図ることができる。

単板の撮像素子を含む撮像装置から出力される映像信号、および３板の撮像素子を含む撮像装置から出力される映像信号のいずれの映像信号にも対応できる装置として、特許文献１に開示の技術がある。

特許文献１では、単板の撮像素子を含むカメラヘッドと、３板の撮像素子を含むカメラヘッドとから、同じＲ信号、Ｇ信号およびＢ信号を出力し、その信号を入力として処理する画像入力装置が開示されている。
特開平７−２８８８２２号公報

しかしながら、単板の撮像素子から出力されるＧの周波数は、Ｒ及びＢの周波数と異なるため、３板の撮像素子を含むカメラヘッドから出力される信号と同一とするためには、単板の撮像素子を含むカメラヘッドにおいて、Ｇ信号を別途加工する処理が必要となる。

本発明は、単板と３板の２種類の撮像素子に対応した映像信号処理装置を提供することを目的とする。

本発明の映像信号処理装置は、単板式撮像素子からの映像信号と３板式撮像素子からのＲＧＢの３原色成分の映像信号のいずれの映像信号にも対応する映像信号処理装置であって、前記単板素子からの映像信号をＲＧＢの３原色成分からなる同一周波数の複数の信号に分離する色分離部と、前記３板式撮像素子からの映像信号の３原色成分毎に設けられ、前記３原色成分の信号、または前記色分離部の出力信号のいずれかの信号を選択する信号選択部と、前記信号選択部毎に設けられ、前記信号選択部の出力信号に対して、色補正を行なう共通色補正部と、前記色分離部からの出力信号に対して、色補正を行う追加色補正部と、を備える。

このような構成により、本発明の映像信号処理装置は、単板と３板の２種類の撮像素子に対して、その出力信号を加工することなく、いずれの撮像素子にも対応することができる。

以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明する。
（実施の形態１）
本発明に係る映像信号処理装置を、ビデオカメラに適用した場合の一実施の形態を説明する。図６は、本発明の実施の形態１にかかるビデオカメラ１０１の構成を示すブロック図である。ビデオカメラ１０１は、光学系１１０により形成された被写体像を撮像素子１２１で撮像する。撮像素子１２１で生成された画像データは、画像処理部１４０で各種処理が施され、メモリーカード１６４に格納される。また、メモリーカード１６４などに格納された画像データは、液晶モニタ１６２で表示可能である。以下、ビデオカメラ１０１の構成を詳細に説明する。

光学系１１０は、対物レンズ１１１、ズームレンズ１１２、絞り１１３、ＯＩＳユニット１１４、フォーカスレンズ１１５を含む。光学系１１０は、被写体からの光を集光し、被写体像を形成する。

対物レンズ１１１は、最も被写体側に配置されたレンズである。ズームレンズ１１２は、光学系１１０の光軸に沿って移動することにより、被写体像を拡大又は縮小可能である。絞り１１３は、使用者の設定に応じて若しくは自動で、開口部の大きさを調整し、光学系１１０を透過する光の量を調整する。ＯＩＳユニット１１４は、内部に、光軸に垂直な面内で移動可能な補正レンズを有する。ＯＩＳユニット１１４は、ビデオカメラ１０１のぶれを相殺する方向に補正レンズを駆動することにより、被写体像のぶれを低減する。フォーカスレンズ１１５は、光学系１１０の光軸に沿って移動することにより、被写体像のピントを調整する。

駆動系１５０は、光学系１１０内の各光学素子を駆動する。

撮像素子１２１は、光学系１１０で形成された被写体像を撮像して、画像データを生成する。撮像素子１２１は、ＣＣＤイメージセンサー、又はＣＭＯＳイメージセンサーである。タイミングジェネレータ１２２は、撮像素子１２１を駆動するためのタイミング信号を生成する。撮像素子１２１は、タイミングジェネレータ１２２で生成されるタイミング信号に従って、露光、転送、電子シャッタなどの各種の動作を行う。ＡＤコンバータ１３１は、撮像素子１２１で生成された画像データをデジタル信号に変換する。

画像処理部１４０は、ＡＤコンバータ１３１で変換された画像データに対して各種の処理を施す。画像処理部１４０は、撮像素子１２１で生成された画像データに対して処理を施し、メモリーカード１６４に記録するための画像データを生成したり、液晶モニタ１６２に表示するための画像データを生成する。また、画像処理部１４０は、メモリーカード１６４に格納された画像データに対して処理を施し、液晶モニタ１６２に表示するための画像データを生成したり、メモリーカード１６４に再格納するための画像データを生成したり、通信部１８０を介して外部装置に送信するための画像データを生成したりする。画像処理部１４０は、ＤＳＰやマイコンなどで実現可能である。

前処理部１４１は、ＡＤコンバータ１３１で変換された画像データに対して、ガンマ補正やホワイトバランス補正、傷補正などの各種画像処理を行う。

圧縮部１４２は、ＤＣＴ（離散コサイン変換）、ハフマン符号化などをおこなうことにより、画像データを圧縮する。圧縮部１４２は、例えば、ＭＰＥＧ−２や、Ｈ．２６４の規格に準拠した圧縮形式により画像データを圧縮する。但し、本発明は、ＭＰＥＧ−２や、Ｈ．２６４の形式の画像データに限定されない。

伸張部１４３は、メモリーカード１６４に格納された圧縮済みの画像データを液晶モニタ１６２で再生する場合などに、この画像データを非圧縮の状態に復号化する。

コントローラ１６０は、ビデオカメラ１０１全体を制御する制御手段である。コントローラ１６０は、半導体素子などで実現可能である。コントローラ１６０は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアを組み合わせることにより実現してもよい。コントローラ１６０は、マイクロコンピュータで実現できる。

バッファメモリ１６１は、画像処理部１４０及びコントローラ１６０のワークメモリとして機能する。バッファメモリ１６１は、例えば、ＤＲＡＭ、強誘電体メモリなどで実現できる。

カードスロット１６３は、メモリーカード１６４を着脱可能である。カードスロット１６３は、機械的及び電気的にメモリーカード１６４と接続可能である。メモリーカード１６４は、フラッシュメモリや強誘電体メモリなどを内部に含み、データを格納可能である。

コントローラ１６０は、生成した画像ファイルをメモリーカード１６４に格納可能である。

液晶モニタ１６２は、撮像素子１２１で生成した画像データが示す画像やメモリーカード１６４などから読み出した画像データが示す画像を表示可能である。また、液晶モニタ１６２は、ビデオカメラ１０１の各種の設定情報や、撮影時間などを表示可能である。

通信部１８０は、外部装置との間で通信を行うための手段である。通信部１８０は、ＵＳＢ通信ユニット、ＨＤＭＩ通信ユニットなどで構成できる。

操作部材１７０は、各種操作手段を総称した構成要素である。操作部材１７０は、使用者の指示を受け付け、その指示をコントローラ１６０に伝える。

動き検出部１９０は、ビデオカメラ１０１の動き状態を検出する。コントローラ１６０は、動き検出部１９０が検出したビデオカメラ１０１の動き状態に関する情報を取得することができる。例えば、動き検出部１９０は、回転センサや、角速度センサで実現できる。

図１は本特許の映像信号処理装置の実施の形態１における構成を示すブロック図である。図６のビデオカメラ１０１における前処理部１４１に対応する。

図１において、入力コネクタ１、２、及び３は、３板の撮像素子から入力される入力信号の入力コネクタを示し、入力コネクタ４は、単板の撮像素子から入力される入力信号の入力コネクタを示す。

色分離回路８は、入力コネクタ４から入力される単板の撮像素子からの入力信号を、色分離する回路である。

セレクタ５、６、及び７は、入力コネクタ１、２、及び３から入力される３板の撮像素子からの入力信号と、色分離回路８から入力される単板の撮像素子からの入力信号を切替えるセレクタを示す。

ガンマ補正・ＷＢ回路９、１０、１１、及び１２は、入力されたデータに対してガンマ補正とＷＢ処理を行う回路を示す。

ＹＣ変換回路１３は、ＲＧＢ信号をＹＣ信号に変換する変換回路を示す。

出力部１４、及び１５は、出力データのコネクタを示す。

クロック制御回路１６は、ガンマ補正・ＷＢ回路９、１０、１１、及び１２、並びにＹＣ変換回路１３の動作クロックを制御する制御回路を示し、同期リセット制御回路１７は、ガンマ補正・ＷＢ回路９、１０、１１、及び１２、並びにＹＣ変換回路１３の同期タイミングを制御する制御回路を示す。

レジスタ１８は、クロック制御回路１６、及び同期リセット制御回路１７が動作する際に使用するパラメータが設定される。

図２は、ビデオカメラ１０１の撮像素子１２１において、３板の撮像素子を用いた場合の構成を示す。３板の撮像素子は、プリズム２２、撮像素子２３から２５、及び出力信号コネクタ２６から２８で構成される。３板タイプの撮像素子は内部のプリズム２２により、光学系１１０からの入力を図４に示すＲＧＢの３原色に分離する。３原色に分離された入力はＲ用撮像素子２３、Ｇ用撮像素子２４、及びＢ用撮像素子２５によりそれぞれ撮像され、電気信号に変換される。出力信号のコネクタ２６、２７、及び２８は、それぞれ図１の入力コネクタ１、２、及び３に接続される。

図３は、ビデオカメラ１０１の撮像素子１２１において、単板の撮像素子を用いた場合の構成を示す。単板の撮像素子は、原色色フィルタ３１及び、撮像素子３２、出力信号コネクタ３３から構成される。単板タイプの撮像素子は内部の原色色フィルタ３１により、光学系１１０からの入力を図５に示すＲＧＢに分離する。ＲＧＢに分離された入力は撮像素子３２により電気信号に変換され、出力コネクタ３３より出力される。出力コネクタ３３は図１の入力コネクタ４に接続される。

レジスタ１８の設定はコントローラ１６０を使用して行う。レジスタ１８の設定値によって、セレクタ５から７、ガンマ補正・ＷＢ回路９から１２、ＹＣ変換回路１３、クロック制御回路１６、及び同期リセット制御回路１７は、単板の撮像素子と３板の撮像素子の設定を行う。

図２に示す３板の撮像素子１２１と、図３に示す単板の撮像素子１２１は、映像信号処理装置１４１に選択的に接続される。撮像素子１２１から入力されたデータはレジスタ１８の値によりセレクタ５、６及び、７によって選択し、入力される。

クロック制御回路１６、及び同期リセット制御回路１７はレジスタ１８の設定により動作を変化させる。レジスタ１８の設定が単板の撮像素子に設定されている場合は、単板用の周期のクロックと同期リセットが出力され、３板の撮像素子に設定されている場合は、３板用の周期のクロックと同期リセットを出力する。この際、３板の撮像素子を使用する場合は、単板の撮像素子の時のみ使用する回路であるガンマ補正・ＷＢ回路１２のクロックを停止することによって、消費電力の削減を行う。

同じ画素数の単板と３板の撮像素子を切替える際のクロックの周波数は、３板の撮像素子に設定した場合のクロックの周波数を１とした場合、単板では４並列に処理を行うため、３板の１／４の周波数で動作させればよい。

色分離回路８は、本発明の色分離部の一例である。セレクタ５から７は、本発明の信号選択部の一例である。ガンマ補正・ＷＢ補正回路９から１１は、本発明の共通色補正部の一例である。ガンマ補正・ＷＢ補正回路１２は、本発明の追加色補正部の一例である。クロック制御回路１６、及び同期リセット制御回路１７からなる構成は、本発明の色補正制御部の一例である。

以下、図２に示す３板の撮像素子を使用した場合の映像信号処理装置の動作について説明する。

３板の撮像素子を使用する場合、コントローラ１６０は、レジスタ１８の設定を３板の設定値に設定する。３板の撮像素子からのＲ信号、Ｇ信号及びＢ信号の入力データは、それぞれ入力コネクタ１、２及び３に入力される。セレクタ５、６及び７は、レジスタ１８の設定値を基に、入力コネクタ１、２及び３からの入力信号を選択し、出力する。

セレクタ５の出力信号であるＲ信号は、ガンマ補正・ＷＢ回路９に入力される。同様に、セレクタ６の出力信号であるＧ信号、及びセレクタ７の出力信号であるＢ信号は、それぞれガンマ補正・ＷＢ回路１０及び１１に入力される。ガンマ補正・ＷＢ回路９から１１は、各ＲＧＢのデータにあわせてパラメータを選択し、処理を行う。

クロック制御回路１６及び同期リセット制御回路１７は、レジスタ１８に設定された３板のパラメータを基に動作し、ガンマ補正・ＷＢ回路９から１１を制御する。

さらに、クロック制御回路１６は、３板時には使用しないガンマ補正・ＷＢ回路１２のクロックを停止する。

ガンマ補正・ＷＢ回路９から出力される補正後のＲ信号、ガンマ補正・ＷＢ回路１０から出力される補正後のＧ信号、及びガンマ補正・ＷＢ回路１１から出力される補正後のＢ信号は、ＹＣ変換回路１３に入力され、ＹＣに変換される。変換後の信号は、コネクタ１４、及び１５から出力される。

次に図３に示す単板の撮像素子を使用した場合の映像信号処理装置の動作について説明する。

単板の撮像素子を使用する場合、コントローラ１６０は、レジスタ１８の設定を単板の設定値に設定する。単板の撮像素子からの入力データは、入力コネクタ４に入力される。

色分離回路８は、入力信号をＲＧＢの３原色成分からなる同一周波数の４つの信号に分離する。単板ではＧの周波数はＲ、Ｂの２倍の周波数になるため、ＲＧＢの３つの成分に分離すると、Ｇの周波数がＲ、Ｂの周波数と異なり、後段のガンマ補正・ＷＢ回路において、Ｇ信号とＲ、Ｂ信号とで、異なる処理を行わなければならないという問題が発生する。

この問題を回避するために、色分離回路８は、図５に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｇの同一周波数の４つの信号を出力する。

色分離回路８が出力したＲ、Ｇ、Ｂ信号は、セレクタ５、６、及び７に入力され、Ｇ信号は、ガンマ補正・ＷＢ回路１２に直接、入力される。

このように、Ｇ信号を処理するためにガンマ補正・ＷＢ回路１２を追加し、Ｇを２つに分け、Ｒ、Ｂと同じ周波数にして処理することによって、Ｒ、Ｇ、Ｂを全て同じガンマ補正・ＷＢ回路を用いて、処理することができる。

セレクタ５、６及び７は、レジスタ１８の設定値を基に、入力コネクタ１、２及び３からの入力信号を選択し、出力する。

セレクタ５の出力信号であるＲ信号は、ガンマ補正・ＷＢ回路９に入力される。同様に、セレクタ６の出力信号であるＧ信号、及びセレクタ７の出力信号であるＢ信号は、それぞれガンマ補正・ＷＢ回路１０及び１１に入力される。ガンマ補正・ＷＢ回路９から１２は、各ＲＧＢのデータにあわせてパラメータを選択し、処理を行う。

クロック制御回路１６及び同期リセット制御回路１７は、レジスタ１８に設定された３板のパラメータを基に動作し、ガンマ補正・ＷＢ回路９から１２を制御する。

同じ画素数の撮像素子を用いた場合、３板の撮像素子に設定した場合のクロックの周波数を１とすると、単板では４並列に処理を行うため、３板の１／４の周波数で動作させる。

ガンマ補正・ＷＢ回路９から出力される補正後のＲ信号、ガンマ補正・ＷＢ回路１０から出力される補正後のＧ信号、ガンマ補正・ＷＢ回路１１から出力される補正後のＢ信号、及びガンマ補正・ＷＢ回路１２から出力される補正後のＧ信号は、ＹＣ変換回路１３に入力され、ＹＣに変換される。変換後の信号は、コネクタ１４、及び１５から出力される。

このように、単板、及び３板の何れの撮像素子に対しても対応可能な映像信号処理装置により、開発期間の短縮及び、開発コストの削減を行うことが可能である。

本発明の映像信号処理装置により単板の撮像素子を用いる場合にも、３板の撮像素子を用いる場合にも共通の画像処理回路を使用することができ、デジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラ等において、有用である。

本発明の一実施の形態における映像信号処理装置の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態における３板の撮像素子の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態における単板の撮像素子の構成を示すブロック図 ３板の撮像素子からの入力データのイメージを示す図 単板の撮像素子からの入力データのイメージを示す図 本発明の一実施の形態における映像信号処理装置を適用したビデオカメラの構成を示すブロック図

符号の説明

１〜３ ３板の撮像素子からの入力コネクタ
４ 単板の撮像素子からの入力コネクタ
５〜７ セレクタ
８ 色分離回路
９〜１２ ガンマ補正・ＷＢ回路
１３ ＹＣ変換回路
１４ Ｙの出力コネクタ
１５ Ｃの出力コネクタ
１６ クロック制御回路
１７ 同期リセット制御回路
１８ レジスタ
２２ プリズム
２３ Ｒ用撮像素子
２４ Ｇ用撮像素子
２５ Ｂ用撮像素子
２６〜２８ 出力コネクタ
３１ 色フィルタ
３２ 単板用撮像素子
３３ 単板用出力コネクタ
１０１ ビデオカメラ
１１０ 光学系
１１１ 対物レンズ
１１２ ズームレンズ
１１３ 絞り
１１４ ＯＩＳユニット
１１５ フォーカスレンズ
１２１ 撮像素子
１２２ タイミングジェネレータ
１３１ ＡＤコンバータ
１４０ 画像処理部
１４１ 前処理部
１４２ 圧縮部
１４３ 伸張部
１５０ 駆動系
１６０ コントローラ
１６１ バッファ
１６２ 液晶モニタ
１６３ カードスロット
１６４ メモリカード
１７０ 操作部材
１８０ 通信部
１９０ 動き検出部

Claims (3)

1. 単板式撮像素子からの映像信号と３板式撮像素子からのＲＧＢの３原色成分の映像信号のいずれの映像信号にも対応する映像信号処理装置であって、
   前記単板素子からの映像信号をＲＧＢの３原色成分からなる同一周波数の複数の信号に分離する色分離部と、
   前記３板式撮像素子からの映像信号の３原色成分毎に設けられ、前記３原色成分の信号、または前記色分離部の出力信号のいずれかの信号を選択する信号選択部と、
   前記信号選択部毎に設けられ、前記信号選択部の出力信号に対して、色補正を行なう共通色補正部と、
   前記色分離部からの出力信号に対して、色補正を行う追加色補正部と、
   を備えた映像信号処理装置。
2. 撮像素子の種別に応じて、前記共通色補正部、及び追加色補正部におけるクロック、及び同期タイミングを制御する色補正制御部を、さらに備えた請求項１に記載の映像信号処理装置。
3. 前記色補正制御部は、撮像素子が３板式の場合に、前記追加色補正部の動作を停止する請求項１または請求項２に記載の映像信号処理装置。

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