JP2011151468A

JP2011151468A - テレビジョンカメラ

Info

Publication number: JP2011151468A
Application number: JP2010009097A
Authority: JP
Inventors: Katsumasa Ueno; 克将上野
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2011-08-04

Abstract

【課題】移動する被写体の複数の画像データを高速に出力し、少ないデータ量で必要な画像部分を転送する。
【解決手段】撮像視野内を撮像する撮像素子と、前記撮像素子を駆動する水平転送パルス駆動回路及び垂直転送パルス駆動回路と、前記水平転送パルス駆動回路及び垂直転送パルス駆動回路に水平転送パルスと垂直転送パルスを出力するタイミング発生回路とを有するテレビジョンカメラであって、前記タイミング発生回路は、パーシャルスキャン取込位置決定外部制御信号に基づいて、前記水平転送パルスと垂直転送パルスを出力し、パーシャルスキャン画像の取込位置を可変して撮像する。
【選択図】図１

Description

本発明は、テレビジョンカメラに関し、特に、トリガー機能及びパーシャルスキャン（株式会社日立国際電気の登録商標）機能を行うテレビジョンカメラに関する。

従来のテレビジョンカメラには、トリガー機能と呼ばれる機能を有するものがある。トリガー機能とは、移動物体を撮像するために、１つのトリガーパルスを基準に１フレーム分の画像を撮像する機能である。通常は、１つのトリガーパルスに１フレーム分の画像しか撮像できない。しかし１つのトリガーパルスに対して複数フレームの画像を撮像する機能も、従来から存在する。
また、パーシャルスキャン機能をテレビジョンカメラがある。パーシャルスキャン機能とは、インターラインＣＣＤ（ Charge Coupled Device ）を用いたテレビジョンカメラの場合に、受光画素領域の内の全領域を使用せず、特定の領域、即ち水平または垂直の所定画素分のみを部分的に読み出す機能である。
従来のテレビジョンカメラでも、通常のトリガー機能とパーシャルスキャンを組み合わせて使用することも可能であった。

図５と図６によって、インターラインＣＣＤを用いた時のパーシャルスキャンの動作説明を行う。図５は、インターラインＣＣＤの概略構成を説明するための図である。また、図６は、パーシャルスキャン機能を説明するための図である。

図５において、５０１はフォトダイオード、５０２は垂直転送用ＣＣＤ、５０３は水平転送用ＣＣＤ、５０４は電荷検出部である。まず、図５（Ａ）は、フォトダイオード５０１からの読出しを説明するための図であり、フォトダイオード５０１に入射した光が光電変換され、フォトダイオード５０１に蓄積された信号電荷は、映像期間の垂直帰線期間に垂直転送用ＣＣＤ５０２に読み出される状態を示している。なお、黒丸は、信号電荷を表している。図５（Ｂ）は、映像期間の水平帰線期間に一段ずつ垂直転送用ＣＣＤ５０２から水平転送用ＣＣＤ５０３に転送される状態を示している。図５（Ｃ）は、水平転送用ＣＣＤ５０３で、電荷検出部５０４に転送される状態を示し、ＣＣＤからの出力信号として出力される。そして、垂直転送用ＣＣＤ５０２から水平転送用ＣＣＤ５０３、そして電荷検出部５０４への信号電荷の転送は、繰り返し行なわれ、すべての信号電荷が出力され、１フレーム毎の画像の映像信号が得られる。なお、垂直転送用ＣＣＤ５０２及び水平転送用ＣＣＤ５０３は、通常パルス駆動され、垂直転送用ＣＣＤ５０２は、例えば、Ｔｖの周期のパルス間隔、例えば、ＮＴＳＣ方式の場合、１／３０秒間隔（１フレーム間隔）の転送パルスが使用される。また、水平転送用ＣＣＤ５０３は、Ｔｈの周期のパルス間隔、例えば、ＮＴＳＣ方式の場合、６４μｓｅｃ間隔（１水平走査期間）の転送パルスが使用される。

以上の動作で、１フレーム毎の映像信号が得られるが、ここでパーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラについて、図６を用いて説明する。図６（Ａ）は、パーシャルスキャンによる撮像画像６００を示し、撮像領域６０１及び６０３は画像信号として不要な領域、撮像領域６０２は画像信号を必要とする領域を示している。このように、撮像画像６００の内、画像信号として不要な領域６０１及び６０３を除外し、必要とする領域６０２だけを画像信号として出力するためにパーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラが用いられる。そのための垂直転送パルス及び水平転送パルスを図６（Ｂ）に示す。

図６（Ｂ）において、まず、撮像画像６００の内、画像信号として不要な領域６０１、即ち、期間ｔ１については、垂直転送用ＣＣＤ５０２の垂直転送パルスの転送周期を、通常の垂直転送パルスの周期Ｔｖの（１／Ｎ）倍、例えば、１／１０倍の垂直転送パルス周期（Ｔｖ×１／１０）で電荷を転送すると、画像信号として不要な領域６０１の転送時間ｔ１は、１／１０の速度で水平転送用ＣＣＤ５０３に転送される。一方、水平転送用ＣＣＤ５０３は、通常の水平転送用パルスの周期は、Ｔｈであるが、垂直転送用ＣＣＤ５０２から通常の１０倍の転送速度で電荷が転送されてくるので、画像信号として不要な領域６０１の転送時間ｔ１は、例えば、１／１０倍の水平転送パルス周期（Ｔｈ×１／１０）で電荷を転送し、電荷検出部５０４に不要電荷を掃き出す。

次に、画像信号として必要とする領域６０２、即ち期間ｔ２については、通常の読出し速度、即ち、垂直転送用ＣＣＤ５０２の垂直転送パルスの転送周期Ｔｖ及び水平転送用ＣＣＤ５０３の水平転送パルスの転送周期Ｔｈでそれぞれ１水平走査線毎に読み出すと、領域６０２の画像信号が出力される。

続いて、画像信号として不要な領域６０３、即ち、期間ｔ３については、垂直転送用ＣＣＤ５０２の垂直転送パルスの転送速度を通常の垂直転送パルスの周期Ｔｖの（１／Ｎ）倍、例えば、１／１０倍の垂直転送パルス周期（Ｔｖ×１／１０）で電荷を転送すると、画像信号として不要な領域６０３の転送時間ｔ３は、１／１０の速度で水平転送用ＣＣＤ５０３に転送される。同様に、水平転送用ＣＣＤ５０３には、通常の水平転送用パルスの周期の１／１０倍の転送速度で電荷が転送されてくるので、画像信号として不要な領域６０３の転送時間ｔ３は、１／１０倍の水平転送パルス周期（Ｔｈ×１／１０）で電荷を転送し、電荷検出部５０４に不要電荷を掃き出すので、画像信号として不要な領域６０３の転送時間ｔ３は、１／１０の速度で電荷検出部５０４に不要電荷を掃き出す。このようにパーシャルスキャン方式のテレビジョンカメラでは、画像信号として不要な領域の電荷は、高速転送で、電荷を掃き出し、画像信号として必要な領域は、通常の速度で読み出すことにより効率的な映像信号を取得することができる。

図２と図４によって、従来のテレビジョンカメラにおける撮像素子のトリガーパルスに対する動作を説明する。図２は、従来のテレビジョンカメラのトリガーパルスに対する動作の一例を示すブロック構成図である。図４は従来のトリガーパルスと画像出力との関係を示すタイミング図である。図４（Ａ）はトリガーパルス波形、図４（Ｂ）は画像出力波形を示す。図４における横軸は、図４（Ａ）（Ｂ）に共通の時間である。
２０１は固体撮像素子、２０２は垂直転送パルス駆動回路、２０３は水平転送パルス駆動回路、２０４は水平転送パルス発生回路、２０５は垂直転送パルス発生回路、２０６は水平転送パルス発生回路２０４及び垂直転送パルス発生回路２０５を含むタイミング発生回路、２０９は外部からタイミング発生回路２０６に入力されるトリガーパルスである。
トリガーパルス２０９は、タイミング発生回路２０６に接続される。タイミング発生回路２０６内の水平転送パルス発生回路２０４は、水平転送パルス駆動回路２０３に接続される。また、タイミング発生回路２０６内の垂直転送パルス発生回路２０５は、垂直転送パルス駆動回路２０２に接続される。水平転送パルス駆動回路２０３及び垂直転送パルス駆動回路２０２は、それぞれ、撮像素子２０１に接続される。

図２及び図４において、テレビジョンカメラの外部からトリガーパルス２０９がタイミング発生回路２０６に入力されることによって、水平転送パルス発生回路２０３と垂直転送パルス発生回路２０２は、それぞれ同期している。そして、水平転送パルス発生回路２０４は、水平転送パルスを水平転送パルス駆動回路２０３に出力し、垂直転送パルス発生回路２０５は、垂直転送パルスを垂直転送パルス駆動回路２０２に出力する。
水平転送パルス駆動回路２０３及び垂直転送パルス駆動回路２０２は、入力されたそれぞれの転送パルスに従って撮像素子２０１を駆動し、撮像素子２０１は、通常画像Ａ４１６、通常画像Ｂ４１７、通常画像Ｃ４１８と順に出力する。
図２と図４において、図６の様に画面中央部に画像を出力するために、画面上部から画像出力部までの期間を高速掃き出し部６０１として電荷を高速に掃き捨てる。その後画像出力する期間だけ通常転送を行い画像６０２を出力し、残りの期間を高速掃き出し部６０２として電荷を高速に掃き捨てる。画像６０２の取込位置は、自由に選択できる。

特開２００８−１０４２３６号公報特開２００８−０４２８３８号公報

上述の従来技術のテレビジョンカメラでは、撮像したい被写体が小さく、移動する際に１つのトリガーパルスの対して複数フレームの画像を撮像する場合、被写体が写っていない不要部分を含む画像を撮像するため、データ量が大きくなってしまう。
しかし、図４に示した様に、通常のパーシャルスキャン機能を使用すると被写体が移動するため、同じ部分画像を複数フレーム数撮像するため、被写体の存在しない画像を取得してしまう惧れがある。その結果、必要な情報を取得できる画像を撮像できない。

上述の課題を解決するため、本発明のテレビジョンカメラは、１つのトリガーモードを複数フレームの画像を撮像する際にパーシャルスキャン機能を使用し、撮像する毎に取込位置を可変させるものである。

本発明によれば、データ量を少なく必要な画像部分を転送できる。また、必要な複数フレームの画像情報を高速に出力することが可能となる。

本発明のテレビジョンカメラの動作の一実施例を示すブロック構成図である。従来のテレビジョンカメラのトリガーパルスに対する動作の一例を示すブロック構成図である。本発明のトリガーパルスと画像出力との関係の一実施例を示すタイミング図である。従来のトリガーパルスと画像出力との関係を示すタイミング図である。インターラインＣＣＤの概略構成を説明するための図である。パーシャルスキャン機能を説明するための図である。

以下、本発明によるテレビジョンカメラの実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、各図の説明において、従来の技術を説明した図１と図２を含め、同一の機能を有する構成要素には同一の参照番号を付し、重複を避けるため、できるだけ説明を省略する。
また、以下の説明は、本発明の一実施形態を説明するためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素若しくは全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本願発明の範囲に含まれる。

図１と図３によって、本発明のテレビジョンカメラの一実施例を説明する。図１は、本発明のテレビジョンカメラの動作の一実施例を示すブロック構成図である。図３は、本発明のトリガーパルスと画像出力との関係の一実施例を示すタイミング図である。図３（Ａ）はトリガーパルス波形、図３（Ｂ）は画像出力波形を示す。図３における横軸は、図３（Ａ）、（Ｂ）に共通の時間である。１０６はタイミング発生回路、１０７はパーシャルスキャン決定回路、１０８はパーシャルスキャン取込位置決定外部制御信号である。
図１は、図２の構成に対して、タイミング発生回路２０６をパーシャルスキャン決定回路１０７を新たに設けたに替えたものである。そして、パーシャルスキャン決定回路１０７に、外部からパーシャルスキャン取込位置決定外部制御信号１０８を入力するようにし、パーシャルスキャン決定回路１０７の出力信号を垂直転送パルス発生回路２０５に入力するようにしたものである。

図１のテレビジョンカメラは、インターラインＣＣＤ（ Charge Coupled Device ）を用いたテレビジョンカメラであり、通常のトリガー機能とパーシャルスキャンを組み合わせて使用することが可能である。また、一般的に、インターラインＣＣＤを用いたテレビジョンカメラは、フレーム転送方式のＣＣＤを用いたテレビジョンカメラに比べ、高解像度モードと通常解像度の標準テレビジョンモードが可能である。

図１において、撮像視野内を移動する被写体をトリガーパルス２０９を１つ発生し、タイミング発生回路１０６に出力する。即ち、図２と同様に、テレビジョンカメラの外部からトリガーパルス２０９がタイミング発生回路１０６に入力されることによって、タイミング発生回路１０６内の水平転送パルス発生回路２０３と垂直転送パルス発生回路２０２は、それぞれ同期している。そして、水平転送パルス発生回路２０４は、水平転送パルスを水平転送パルス駆動回路２０３に出力し、垂直転送パルス発生回路２０５は、垂直転送パルスを垂直転送パルス駆動回路２０２に出力する。
水平転送パルス駆動回路２０３及び垂直転送パルス駆動回路２０２は、入力されたそれぞれの転送パルスに従って撮像素子２０１を駆動し、通常画像Ａ３１６、通常画像Ｂ３１７、通常画像Ｃ３１８と順に、複数フィールドの画像を出力する。

タイミング発生回路１０６のパーシャルスキャン決定回路１０７は、パーシャルスキャン取込位置決定外部制御信号１０８が入力されると、当該パーシャルスキャン取込位置決定外部制御信号１０８に基づいて、画像の取込位置を決定して、パルスの発生を決定し、タイミング制御信号を、水平転送パルス発生回路２０４及び垂直転送パルス発生回路２０５に出力する。
垂直転送パルス発生回路２０５は、入力されたタイミング制御信号に基づいて垂直転送パルスを発生し、垂直転送パルス駆動回路２０２に出力する。また、同様に、水平転送パルス発生回路２０４は、入力されたタイミング制御信号に基づいて水平転送パルスを発生し、垂直転送パルス駆動回路２０３に出力する。
垂直転送パルス駆動回路２０２及び水平転送パルス駆動回路２０３は、入力されたそれぞれの転送パルスに従って撮像素子２０１を駆動し、撮像素子２０１は、２つの駆動回路２０２及び２０３に従って通常画像Ａ３１６、通常画像Ｂ３１７、通常画像Ｃ３１８と順に、映像出力する。
その際、被写体が撮像視野内を移動するため、パーシャルスキャンの取込位置を可変させる。

なお、パーシャルスキャンの取込位置の可変は、例えば、監視する視野範囲が入門口であれば、人の進入方向をテレビジョンカメラの垂直方向とほぼ平行にして、パーシャルスキャンの設定を行う。あるいは、進入方向を視野範囲の上辺若しくは下辺とし、斜めに進行しても視野範囲内から外れないようにして、パーシャルスキャンの設定を行う。
そして、タイミング発生回路のパーシャルスキャン決定回路は、パーシャルスキャン取込位置決定外部制御信号が入力された時に、人が進入し始める所定の撮像開始位置を撮像し、次のフレームの画像は中間位置、最後のフレームの画像は、入門後の撮像終了位置としてパーシャルスキャン画像を取得するように、あらかじめ設定する。

上記本発明のテレビジョンカメラは、撮像視野内を撮像する撮像素子と、前記撮像素子を駆動する水平転送パルス駆動回路及び垂直転送パルス駆動回路と、前記水平転送パルス駆動回路及び垂直転送パルス駆動回路に水平転送パルスと垂直転送パルスを出力するタイミング発生回路とを有するテレビジョンカメラであって、前記タイミング発生回路は、パーシャルスキャン取込位置決定外部制御信号に基づいて、前記水平転送パルスと垂直転送パルスを出力し、パーシャルスキャン画像の取込位置を可変して撮像することを特徴とする。
なお、１つのパーシャルスキャン取込位置決定外部制御信号の入力によって、撮像する画像は３フレームではなく、いくつでも良い。

上記実施例によれば、常に被写体が撮像でき、且つ、必要な情報のみを得ることができるため、データ量を少なく必要な画像部分を転送できる。また、高速にデータ転送が可能となる。

１０６：タイミング発生回路、１０７：パーシャルスキャン決定回路、１０８：パーシャルスキャン取込位置決定外部制御信号、２０１：固体撮像素子、２０２：垂直転送パルス駆動回路、２０３：水平転送パルス駆動回路、２０４：水平転送パルス発生回路、２０５：垂直転送パルス発生回路、２０６：タイミング発生回路、２０９：トリガーパルス、３１６〜３１８：通常画像、４１６〜４１８：通常画像、５０１：フォトダイオード、５０２：垂直転送用ＣＣＤ、５０３：水平転送用ＣＣＤ、５０４：電荷検出部、６００：撮像画像、６０１：〜６０３：撮像領域。

Claims

撮像視野内を撮像する撮像素子と、前記撮像素子を駆動する水平転送パルス駆動回路及び垂直転送パルス駆動回路と、前記水平転送パルス駆動回路及び垂直転送パルス駆動回路に水平転送パルスと垂直転送パルスを出力するタイミング発生回路とを有するテレビジョンカメラであって、前記タイミング発生回路は、パーシャルスキャン取込位置決定外部制御信号に基づいて、前記水平転送パルスと垂直転送パルスを出力し、パーシャルスキャン画像の取込位置を可変して撮像することを特徴とするテレビジョンカメラ。