JP2017188792A - 撮影装置、撮影方法及び撮影プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】カメラヘッドが高温になった場合でも映像出力を途切れさせない撮影技術を提供する。【解決手段】分離型撮像装置１００は、カメラヘッド１０とカメラコントロールユニット９０を含み、カメラヘッド１０で撮影された映像は複数本の伝送路２００を介してカメラコントロールユニット９０に伝送される。温度センサ４０は、カメラヘッド１０の温度を測定する。高温制御部５０は、測定された温度が所定の閾値を超えるかどうかを判断する。信号処理部３０は、測定された温度が所定の閾値を超えた場合に、複数本の伝送路２００の使用本数を減らして映像データを伝送する。【選択図】図１

Description

本発明は、映像を撮影して複数本の伝送路で伝送する撮影技術に関する。

車載カメラや医療用カメラでは、カメラヘッドとカメラコントロールユニットを複数本の伝送路で接続した分離型撮像装置が用いられる。高解像度や高フレームレートの映像を撮影して信号処理する場合、カメラヘッドが高温になることがあり、一般的には電源を強制的にシャットダウンして装置を保護する対策が講じられる。しかしながら、車載カメラや医療用カメラなどを用いた撮影環境では、使用中に映像出力が停止すると安全や生命に関わる不測の事態につながる虞がある。

特許文献１には、カメラ本体の温度に応じてカメラの動作を制限することにより、高温時においても最小限の動作を可能にした電子カメラが記載されている。特許文献２には、カメラ内の測定温度が上昇しても、可能な限り動画記録を継続できるようにした撮像装置が記載されている。

特開２００７−２８４２５号公報 特開２０１２−１６５３７３号公報

一般的にカメラが高温になった場合、電源をシャットダウンしてしまうため、撮影を継続することができないという問題があった。また、分離型撮像装置では、カメラコントロールユニットから複数の伝送路を介して接続されたカメラヘッド内部が高温になった場合にカメラヘッドの信号処理に適用することができる対策が求められている。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、カメラヘッドが高温になった場合でも映像出力を途切れさせない撮影技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の撮影装置は、映像を撮影して複数本の伝送路（２００）で伝送する撮影装置（１０）であって、撮影装置の温度を測定する温度センサ（４０）と、測定された温度が所定の閾値を超えるかどうかを判断する判断部（５０）と、測定された温度が所定の閾値を超えた場合に、前記複数本の伝送路の使用本数を減らして映像データを伝送する信号処理部（３０）とを含む。

本発明の別の態様は、撮影方法である。この方法は、映像を撮影して複数本の伝送路で伝送する撮影方法であって、撮影装置の温度を測定するステップと、測定された温度が所定の閾値を超えるかどうかを判断するステップと、測定された温度が所定の閾値を超えた場合に、前記複数本の伝送路の使用本数を減らして映像データを伝送するステップとを含む。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム、記録媒体、コンピュータプログラムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、カメラヘッドが高温になった場合でも映像出力が途切れることがない。

実施の形態に係る分離型撮像装置の構成図である。 通常時のプログレッシブ処理を説明する図である。 高温時のインターレース処理を説明する図である。 高温時のインターレース処理を説明する図である。 フレームレートを下げることにより複数の伝送路の使用本数を制限する方法を説明する図である。 画像の領域を区別する方法を説明する図である。 画像の周辺部の解像度を中央部の解像度よりも低くする方法を説明する図である。 画像を中央部と周辺部に分けて異なる解像度で伝送する処理を説明する図である。 画像を中央部と周辺部に分けて異なる階調で伝送する処理を説明する図である。

図１は、実施の形態に係る分離型撮像装置１００の構成図である。この図に従って分離型撮像装置１００の構成要素と構成要素間の信号の流れを説明する。

分離型撮像装置１００は、カメラヘッド１０とカメラコントロールユニット９０を備える。カメラヘッド１０とカメラコントロールユニット９０は、映像信号を伝送する複数本の伝送路２００で接続される。

カメラヘッド１０がカメラコントロールユニット９０から分離しているため、カメラヘッド１０をカメラコントロールユニット９０から離れた位置に設置したり、カメラヘッド１０を動かして被写体に近づけることができる。分離型撮像装置１００の一例は、内視鏡カメラや車載カメラであるが、用途はこれらに限定されるものではない。

カメラヘッド１０は、イメージセンサ２０、信号処理部３０、温度センサ４０、および判断部に相当する高温制御部５０を含む。イメージセンサ２０は、被写体からの光をレンズなどの光学系によって撮像素子に結像させ、光電変換により電気信号に変換して出力する。信号処理部３０は、イメージセンサ２０から順次読み出される電気信号を信号処理し、映像データを生成し、複数の伝送路２００を用いて伝送する。

カメラヘッド１０により撮像された映像データは複数本の伝送路２００を介してカメラコントロールユニット９０に伝送される。特に４Ｋ、８Ｋなどの高解像度の映像の場合、単一の伝送路では伝送が困難であり、複数本の伝送路２００が必要である。伝送路２００の本数はたとえば８本であり、カメラヘッド１０のイメージセンサ２０から順次８ラインの映像データが読み出され、ライン毎に８本の伝送路に分配されて伝送される。伝送路２００の本数は８本に限られない。

温度センサ４０は、カメラヘッド１０の温度を測定し、測定結果を高温制御部５０に供給する。高温制御部５０は、測定された温度が所定の閾値を超えた場合、複数の伝送路２００の使用本数を減らす「伝送路制御」を信号処理部３０に指示する。信号処理部３０は、高温制御部５０から「伝送路制御」の指示を受け取った場合、後述の方法によって信号処理量を通常よりも削減することにより、複数の伝送路２００の一部を不使用にして消費電力を抑える。消費電力を抑えることでカメラヘッド１０の温度を下げて撮影を続行することができる。

カメラコントロールユニット９０は、複数本の伝送路２００から映像データを受信し、ノイズ除去、ホワイトバランス、ガンマ補正、ＹＣ分離、ゲイン調整などのカメラ信号処理を行い、映像信号を出力する。

以下、カメラヘッド１０の信号処理部３０で実行される「伝送路制御」のいくつかの例を説明する。

図２〜図４を参照して、プログレッシブ処理をインターレース処理に切り替えることにより複数の伝送路２００の使用本数を制限する方法を説明する。

図２（ａ）および図２（ｂ）は、通常時のプログレッシブ処理を説明する図である。図２（ａ）は、イメージセンサ２０で撮像された画像のＲＧＢ画素の配列を模式的に示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）の画像からライン単位で読み出されたデータがカメラヘッド１０の複数（ここでは４本）の伝送路２００を用いて伝送される様子を示す。カメラヘッド１０の温度が所定の閾値以下である場合、プログレッシブ処理を行い、信号処理部３０は、イメージセンサ２０から４本分のラインの画像データを読み出し、４本の伝送路２００を用いて伝送する。

最初の伝送タイミングでは、４本のライン０、１、２、３がそれぞれ第１、第２、第３、第４伝送路２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄで伝送される。次の伝送タイミングでは、４本のライン４〜７が第１〜第４伝送路２００ａ〜２００ｄで伝送される。カメラヘッド１０の温度が所定の閾値以下である限り、プログレッシブ処理によって画像のラインを４本ずつ順次読み出して４本すべての伝送路２００ａ〜２００ｄを用いて伝送する。

図３および図４は、高温時のインターレース処理を説明する図である。図３はインターレース方式における奇数フィールドの処理、図４はインターレース方式の偶数フィールドの処理を説明する図である。カメラヘッド１０の温度が所定の閾値を超えた場合、高温制御部５０は信号処理部３０にプログレッシブ処理からインターレース処理に切り替えるように指示する。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、インターレース方式における奇数フィールドでは、ライン０、１を読み出した後、ライン２、３を飛ばしてライン４、５を読み出す。最初の伝送タイミングでは、ライン０、１がそれぞれ第１、第２伝送路２００ａ、２００ｂで伝送される。次の伝送タイミングでは、２本飛ばして、ライン４、５がそれぞれ第１、第２伝送路２００ａ、２００ｂで伝送される。

図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、インターレース方式における偶数フィールドでは、図３の奇数フィールドで読み出したラインを飛ばし、奇数フィールドでは読み出さなかったラインを読み出す。すなわち、ライン０、１を飛ばしてライン２、３を読み出し、ライン４、５を飛ばしてライン６、７を読み出す。最初の伝送タイミングでは、ライン２、３がそれぞれ第１、第２伝送路２００ａ、２００ｂで伝送される。次の伝送タイミングでは、２本飛ばして、ライン６、７がそれぞれ第１、第２伝送路２００ａ、２００ｂで伝送される。

インターレース処理では、このような飛び越し走査をしながら、２本分のラインを読み出して、２本の伝送路２００ａ、２００ｂのみを用いて伝送する。他の２本の伝送路２００ｃ、２００ｄは使用されないので、伝送路２００の駆動電力を低減させることができる。また、インターレース処理では信号処理量がプログレッシブ処理に比べて半減するため、信号処理に必要な電力も低減させることができる。

図５を参照して、フレームレートを下げることにより複数の伝送路２００の使用本数を制限する方法を説明する。

図５（ａ）は、通常時に高いフレームレートで映像を伝送する処理を説明する図である。カメラヘッド１０の温度が第１閾値以下の場合、６０ｆｐｓ（ｆｒａｍｅｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ）の映像を４本の伝送路２００ａ〜２００ｄをすべて使用して伝送する。

図５（ｂ）は、高温時に低いフレームレートで映像を伝送する処理を説明する図である。カメラヘッド１０の温度が第１閾値を超えるが、第２閾値以下である場合（ここで第２閾値は第１閾値より大きい）、映像のフレームレートを３０ｆｐｓにまで下げ、２本の伝送路２００ａ、２００ｂのみを用いて伝送する。他の２本の伝送路２００ｃ、２００ｄは使用されない。

図５（ｃ）は、さらなる高温時にさらに低いフレームレートで映像を伝送する処理を説明する図である。カメラヘッド１０の温度が第２閾値を超える場合、映像のフレームレートを１５ｆｐｓにまで下げ、１本の伝送路２００ａのみを用いて伝送する。他の３本の伝送路２００ｂ、２００ｃ、２００ｄは使用されない。

このように、カメラヘッド１０の温度が高くなるにつれて、映像のフレームレートを段階的に下げ、伝送路２００の使用本数を段階的に減らすことにより、カメラヘッド１０の温度に応じて消費電力を低減させることができる。伝送路の使用本数を減らすことで駆動電力が低減し、また、フレームレートを下げることで信号処理に必要な電力も低減するからである。

図６〜図９を参照して、画像の領域を区別して画質を制御することにより複数の伝送路２００の使用本数を制限する方法を説明する。

図６（ａ）〜図６（ｃ）は、画像の領域を区別する方法を説明する図である。図６（ａ）では、画像３００に対して、中央部３１０が設定され、中央部３１０以外の周辺部と区別される。図６（ｂ）では、画像３００に対して、焦点が合わされた被写体の領域であるフォーカス部３２０が設定され、フォーカス部３２０以外の領域と区別される。図７（ｃ）では、画像３００に対して、２つの注目部３３０、３４０が設定され、２つの注目部３３０、３４０以外の領域と区別される。注目部の個数は任意である。より一般的に言えば、画像は「特定領域」とそれ以外の「非特定領域」に分けられる。

図７（ａ）〜図７（ｄ）は、図６（ａ）の中央部と周辺部を区別する場合において、周辺部の解像度を中央部の解像度よりも低くする方法を説明する図である。図７（ａ）は、中央部の画像であり、解像度は元の画像の解像度と同じである。図７（ｂ）は、周辺部において第１列、第４列、第７列のように３列毎にデータを選ぶことにより、間引きされた画像（周辺部Ａの画像と呼ぶ）である。同様に、図７（ｃ）は、周辺部において第２列、第５列、第８列のように３列毎にデータを選ぶことにより、間引きされた画像（周辺部Ｂの画像と呼ぶ）である。図７（ｄ）は、周辺部において第３列、第６列、第９列のように３列毎にデータを選ぶことにより、間引きされた画像（周辺部Ｃの画像と呼ぶ）である。周辺部Ａ、Ｂ、Ｃの画像の解像度は元の画像の解像度の１／３である。３つの周辺部Ａ、Ｂ、Ｃの画像を組み合わせると元の画像の解像度で周辺部の画像が得られる。

図８（ａ）は、通常時に画像を中央部と周辺部に分けて伝送する処理を説明する図である。カメラヘッド１０の温度が所定の閾値以下である場合、図７（ａ）の中央部の画像は第１伝送路２００ａで伝送され、図７（ｂ）、図７（ｃ）、図７（ｄ）の周辺部Ａ、Ｂ、Ｃの画像はそれぞれ第２、第３、第４伝送路２００ｂ、２００ｃ、２００ｄで伝送される。結果的に、カメラコントロールユニット９０には画像全体が元の解像度で伝送される。

図８（ｂ）は、高温時に画像を中央部と周辺部に分けて伝送する処理を説明する図である。カメラヘッド１０の温度が所定の閾値を超える場合、図７（ａ）の中央部の画像は第１伝送路２００ａで伝送され、図７（ｂ）の周辺部Ａの画像は第２伝送路２００ｂで伝送される。図７（ｃ）、図７（ｄ）の周辺部Ｂ、Ｃの画像は伝送されず、第３、第４伝送路２００ｃ、２００ｄは使用されない。この場合、中央部の画像の解像度は元の画像の解像度と同じであるが、周辺部の画像の解像度は元の画像の解像度の１／３になる。

図７（ａ）〜図７（ｄ）では、画像の周辺部の解像度を中央部の解像度よりも低くしたが、周辺部は圧縮し、中央部は非圧縮にすることで周辺部の情報量を減らしてもよい。通常時には中央部と周辺部の両方を非圧縮にして、すべての伝送路２００を用いて伝送し、高温時には中央部を非圧縮のまま周辺部のみを圧縮し、伝送路２００の使用本数を減らすことができる。

さらに別の方法として、画像の周辺部の階調を中央部の階調よりも低くすることで周辺部の情報量を減らしてもよい。中央部は全ビットの画像を伝送するが、周辺部は上位ビット、中位ビット、下位ビットに分けて画像を伝送する。

図９（ａ）に示すように、通常時には中央部の画像を第１伝送路２００ａで伝送し、周辺部の画像の上位ビット、中位ビット、下位ビットをそれぞれ第２、第３、第４伝送路２００ｂ、２００ｃ、２００ｄで伝送する。通常時は、周辺部の画像の階調は元の画像の階調と同じである。

図９（ｂ）に示すように、高温時には中央部の画像を第１伝送路２００ａで伝送し、周辺部の上位ビット、中位ビットをそれぞれ第２、第３伝送路２００ｂ、２００ｃで伝送する。周辺部の下位ビットは伝送されず、第４伝送路２００ｄは使用されない。高温時は、周辺部の画像の階調は元の画像の階調の２／３である。

図９（ｃ）に示すように、さらなる高温時には中央部の画像を第１伝送路２００ａで伝送し、周辺部の上位ビットのみを第２伝送路２００ｂで伝送する。周辺部の中位ビット、下位ビットは伝送されず、第３、第４伝送路２００ｃ、２００ｄは使用されない。さらなる高温時は、周辺部の画像の階調は元の画像の階調の１／３である。

このように、カメラヘッド１０が高温になるにつれて、周辺部の階調を段階的に下げ、伝送路２００の使用本数を段階的に減らすことにより、カメラヘッド１０の温度に応じて消費電力を低減させることができる。

上記の説明では、画像を中央部と周辺部に分ける場合を説明したが、図６（ｂ）に示した画像をフォーカス部とそれ以外の領域に分ける場合や、画像を注目部とそれ以外の領域に分ける場合でも上述の処理を適用することができる。フォーカス部または注目部を高解像度にして、それ以外の領域を低解像度にすれば、高温時に低解像度の周辺部の画像を伝送する場合は伝送路２００の使用本数を減らすことができる。また、フォーカス部または注目部を非圧縮にして、それ以外の領域を圧縮すれば、高温時に圧縮された周辺部の画像を伝送する場合は伝送路２００の使用本数を減らすことができる。また、フォーカス部または注目部を高階調にして、それ以外の領域を低階調にすれば、高温時に低階調の周辺部の画像を伝送する場合は伝送路２００の使用本数を減らすことができる。

以上述べたように、高温時には、何らかの形で処理量を減らす工夫をすることにより、カメラコントロールユニット９０へのデータ伝送量が減るため、伝送路２００の使用本数を減らして、駆動電力を削減することができる。

以上説明したように、実施の形態に係る分離型撮像装置１００によれば、高温時に伝送路２００の使用本数を減らす伝送路制御を行うことにより、高温時は通常時に対して画質の劣化はあっても、映像の出力を止めることなく撮影を継続することができる。映像の出力停止が安全上問題となる状況でも安心して使用することができる。特に内視鏡カメラの場合、排気が難しいため、カメラヘッド内部が高温になりやすいが、本実施の形態の伝送路制御により、温度上昇を抑えて撮影を継続することができる。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

なお、実施の形態で説明した各装置の機能構成はハードウェア資源またはソフトウェア資源により、あるいはハードウェア資源とソフトウェア資源の協働により実現できる。ハードウェア資源としてプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、その他のＬＳＩを利用できる。ソフトウェア資源としてオペレーティングシステム、アプリケーション等のプログラムを利用できる。

１０ カメラヘッド、 ２０ イメージセンサ、 ３０ 信号処理部、 ４０ 温度センサ、 ５０ 高温制御部、 ９０ カメラコントロールユニット、 １００ 分離型撮像装置、 ２００ 伝送路。

Claims (7)

1. 映像を撮影して複数本の伝送路で伝送する撮影装置であって、
   撮影装置の温度を測定する温度センサと、
   測定された温度が所定の閾値を超えるかどうかを判断する判断部と、
   測定された温度が所定の閾値を超えた場合に、前記複数本の伝送路の使用本数を減らして映像データを伝送する信号処理部とを含むことを特徴とする撮影装置。
2. 前記信号処理部は、映像をプログレッシブ方式からインターレース方式に切り替えることにより前記複数本の伝送路の使用本数を減らすことを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
3. 前記信号処理部は、映像のフレームレートを落とすことにより前記複数本の伝送路の使用本数を減らすことを特徴とする請求項１または２に記載の撮影装置。
4. 前記信号処理部は、映像を特定領域と非特定領域に分け、非特定領域の解像度または階調を特定領域の解像度または階調よりも落とすことにより前記複数本の伝送路の使用本数を減らすことを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
5. 前記信号処理部は、映像を特定領域と非特定領域に分け、特定領域を非圧縮にし、非特定領域を圧縮することにより前記複数本の伝送路の使用本数を減らすことを特徴とする請求項１に記載の撮影装置。
6. 映像を撮影して複数本の伝送路で伝送する撮影方法であって、
   撮影装置の温度を測定するステップと、
   測定された温度が所定の閾値を超えるかどうかを判断するステップと、
   測定された温度が所定の閾値を超えた場合に、前記複数本の伝送路の使用本数を減らして映像データを伝送するステップとを含むことを特徴とする撮影方法。
7. 映像を撮影して複数本の伝送路で伝送する撮影プログラムであって、
   撮影装置の温度を測定するステップと、
   測定された温度が所定の閾値を超えるかどうかを判断するステップと、
   測定された温度が所定の閾値を超えた場合に、前記複数本の伝送路の使用本数を減らして映像データを伝送するステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする撮影プログラム。