JP2748860B2 - ディジタル変換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディジタル変換装置
に関し、特に、固体撮像素子の画素（光電変換部）毎の
サンプリングによって得られたアナログ画像信号をデジ
タル信号に変換するディジタル変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子であるＣＣＤイメージセン
サを用いたビデオカメラ（ＣＣＤカメラ）から出力され
るアナログ画像信号（輝度信号）は、形式的には連続信
号であるが、この信号中の画像輝度レベルの変化は離散
的なＣＣＤイメージセンサの画素からの電位取り込みに
よって得られたものである。このため、連続して並んで
いる画素の中間に位置する点の輝度信号レベルは、両側
の画素に対応する点の輝度レベルから得られる平均値な
どの値となっている。

【０００３】その注目する２個の画素の位置に対応する
点の原画像の輝度レベルの差が大きい場合、アナログ画
像信号の中間に位置する点に対応する輝度レベルは実際
には受光していない値となる。極端な例を挙げれば、画
素単位に白と黒となる原画があった場合、アナログ画像
信号ではこの間に存在しない灰色が出現してしまう。実
際には、白と黒の境がはっきりしないなどの現象として
現れる。

【０００４】ここで、得られるアナログ画像信号をコン
ピュータなどにディジタル画像として取り込もうとする
場合、所定のサンプリングタイミングでサンプリングす
ることでアナログ画像信号をディジタル化する。たとえ
ば、６４０×４００ドットのディジタル画像データとし
て取り込む場合、１走査線分のアナログ画像信号を６４
０に分割したサンプリングタイミングでサンプリングす
る。

【０００５】図３は、イメージセンサーとしてＣＣＤを
用いているＣＣＤカメラから出力される、アナログ画像
信号の状態の１例を示す説明図である。同図において、
３１，３２，３３，３４はＣＣＤイメージセンサの受光
面を構成する連続する画素である。レンズを通してこの
受光面に投影された原画像の明暗が、この画素３１，３
２，３３，３４でサンプリングされた後、連続的なアナ
ログ信号に変換され、図３（ｂ）に示すような、アナロ
グ画像信号が得られる。

【０００６】このアナログ画像信号は、所定のタイミン
グｔ０で画素３１，３２，３３，３４から得られた信号
以外に、その間を両側の画素３１と画素３２より得られ
る輝度レベルから得られる値で補完していくことで得ら
れる。したがって、得られたアナログ画像信号は画素３
１，３２，３３，３４から得られた輝度以外の情報も含
むものとなっている。そして、前述した６４０×４００
ドットのディジタル化の場合、このアナログ画像信号を
所定の間隔ｔ１でサンプリングすることで行われる。な
お、間隔ｔ１は上述のタイミングｔ０とは無関係なもの
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来は以上のように構
成されていたので、ディジタル化した画像信号が、実際
にＣＣＤイメージセンサなどの画素単位で光電変換する
ことで得られた画像情報とは異なる場合があるという問
題があった。すなわち、従来ではディジタル変換する画
像データを得るために用いたＣＣＤイメージセンサの画
素数に関係なく、ディジタル変換する画像データのドッ
ト数よりアナログ画像信号のサンプリングタイミングを
決定していた。このため、図３（ｂ）に示すように、デ
ィジタル化のためにサンプリングするサンプリング点Ｐ
１〜Ｐ５が、もとのＣＣＤイメージセンサの画素３１〜
３４に対応しなくなってしまう。

【０００８】たとえば、ＣＣＤイメージセンサの１走査
線分の画素数が４００であるのに、これを１走査分６４
０ドットのディジタルデータにしようとすると、間隔ｔ
１は間隔ｔ０より小さいものとなる。この結果、図３
（ａ）に示すように、ＣＣＤイメージセンサでは、画素
３１，３３では白、画素３２，３４では黒の画像信号で
あったものが、サンプリング点Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５では灰
色としてサンプリングされてしまう。すなわち、ＣＣＤ
イメージセンサを用いたＣＣＤカメラからのアナログ画
像信号をディジタル化すると解像度が低下してしまうこ
とになる。

【０００９】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、本来の原画上の輝度値を
忠実度の高いディジタル値として再現できるようにする
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明のディジタル変
換装置は、アナログ画像データを得るビデオカメラの固
体撮像素子を構成する光電変換部の位置に対応した明る
さの変化を有する画像をビデオカメラで撮像した画像デ
ータを用い、固体撮像素子の光電変換部の位置に対応す
るアナログ画像信号上の部分の間隔と同期したサンプル
タイミング信号を出力するサンプルタイミング発生器
と、サンプルタイミング発生器が出力するサンプリング
タイミング信号により、アナログ画像データのディジタ
ル変換を行う変換器とを有し、アナログ画像データより
光電変換部に対応した部分をサンプリングすることでデ
ィジタル変換を行うことを特徴とする。

【００１１】

【作用】固体撮像素子の光電変換部の位置と数に対応し
たドットのディジタル化された画像データが得られる。

【００１２】

【実施例】以下この発明の１実施例を図を参照して説明
する。図１は、ディジタル変換装置の１例の構成を示す
構成図である。同図（ａ）において、１はアナログ画像
信号を入力する入力端子、２は入力端子より入力したア
ナログ画像信号をディジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ
変換器、３はＡ／Ｄ変換器２がサンプリングした画像信
号を蓄積するビデオフレームメモリである

【００１３】また、４はＣＣＤカメラのＣＣＤイメージ
センサのサンプリング周期や出力信号における同期信号
と最初のサンプリングまでの時間などのデータを与える
ＣＣＤカメラ規格入力器、５は入力したアナログ画像信
号とＣＣＤカメラ規格入力器４からの情報に基づき、Ｃ
ＣＤイメージセンサの画素による原画像サンプリング位
置と同一の位置に対応するタイミングを発生してこれを
Ａ／Ｄ変換器２に出力するサンプリングタイミング発生
器である。

【００１４】そして、図１（ｂ）は、サンプリングタイ
ミング発生器５の構成を示す構成図であり、５１は得ら
れたアナログ画像信号より同期信号を抽出する同期信号
抽出部，５２はサンプリングを行うときの基準となるク
ロックを発生する基準クロック発生部、５３ａ，５３ｂ
はカウンタである。なお、ＣＣＤカメラ規格入力器４
は、各種ＣＣＤカメラの規格をデータベースとして持
ち、操作者が入力したカメラ型番などから、そのＣＣＤ
カメラの規格であるアナログ出力信号仕様をサンプリン
グタイミング発生器５に送出する。

【００１５】ＣＣＤカメラより得られるアナログ画像信
号は、図２（ａ）に示すように、同期信号２１の立ち上
がりのエッジから所定の時間ｔａ後より最初の画素に対
応する部分が出現する。そして、これよりＣＣＤカメラ
のＣＣＤイメージセンサの駆動クロック周期と同一の時
間ｔｂ後に、２番目の画素に対応する部分が出現する。
この時間ｔａとｔｂとは、ＣＣＤカメラに用いられてい
るＣＣＤイメージセンサに固有のもので、そのＣＣＤカ
メラのアナログ出力信号仕様の一つである。

【００１６】したがって、この規格情報をＣＣＤカメラ
規格入力器４にあらかじめ用意しておき、用いたＣＣＤ
カメラの型番を入力することで、このＣＣＤカメラのｔ
ａとｔｂに関する情報をサンプリングタイミング発生回
路５に与えれば、画素に対応したサンプリングタイミン
グでディジタル変換をすることができる。すなわち、こ
の発明においては、ディジタル変換するアナログ画像を
得たＣＣＤイメージセンサの画素の位置に対応し、画像
信号上の点におけるサンプリングによる、画素数に対応
するドット数のディジタル画像が得られるものである。

【００１７】以下、より詳細に説明する。サンプリング
タイミング発生器５では、図２（ｂ）に示すように、デ
ィジタル化のためのサンプリング間隔より充分短い間隔
の周期の基準クロック信号を基準クロック発生部５２よ
り出力している。ＣＣＤカメラ規格入力器４では、用い
たＣＣＤカメラの規格が入力されると、そのＣＣＤイメ
ージセンサに対応した時間ｔａ，ｔｂとなる基準クロッ
クのカウント数Ｃａ，Ｃｂを、それぞれカウンタ５３
ａ，５３ｂに出力する。

【００１８】カウンタ５３ａでは、同期信号抽出部５１
がアナログ画像信号より抽出した同期信号２１によりリ
セットされる。そして、基準クロック発生部５２より得
られる基準クロック信号が、与えられたカウント数Ｃａ
となったとき、カウンタ５３ｂにリセット信号を出力す
る。カウンタ５３ｂでは、カウンタ５３ａからのリセッ
ト信号でリセットされ、基準クロック発生部５２より得
られる基準クロック信号が、与えられたカウント数Ｃｂ
となったとき、図２（ｃ）に示すような、サンプリング
タイミング信号を出力する。

【００１９】以上のことにより、Ａ／Ｄ変換器２がサン
プリングタイミング発生器５より受けるサンプリングタ
イミング信号によれば、Ａ／Ｄ変換するアナログ画像信
号を生成したＣＣＤイメージセンサの画素位置に対応し
て、信号のサンプリングをすることができる。そして、
Ａ／Ｄ変換器２は、サンプリングした画像データを、ビ
デオフレームメモリ３へ蓄積する。そして、この実施例
では、ディジタル変換して得られた画像信号のドット数
の位置およびは、ＣＣＤイメージセンサの画素に対応し
たものとなる。

【００２０】ところで、上記例では、ＣＣＤイメージセ
ンサの情報をＣＣＤカメラの規格値として数値入力する
ようにしたが、これに限るものではない。以下、この発
明の実施例について説明すると、ＣＣＤイメージセンサ
の画素情報が得られる調整用画像データを用いて、ＣＣ
Ｄイメージセンサの情報を得るようにしても良い。すな
わち、図１（ａ），（ｂ）に示したサンプリングタイミ
ング発生器５とは異なり、図１（ｃ）に示すサンプリン
グタイミング発生器５ａを用いて、サンプリングタイミ
ング信号を得るようにする。

【００２１】図１（ｃ）において、５ａは調整用画像デ
ータを用いて原画像サンプリング位置と同一の位置に対
応するタイミングのサンプリングタイミング信号を発生
し、これを図１（ａ）に示したＡ／Ｄ変換器２に出力す
るサンプリングタイミング発生器である。また、５４
は、サンプリングタイミング発生器５ａを構成するもの
であり、入力した調整用画像信号の矩形波のエッジを検
出することで、上述した基準クロックのカウント数Ｃ
ａ，Ｃｂを出力するエッジ検出部である。なお、この実
施例の場合、図１（ａ）に示したＣＣＤカメラ規格入力
器４は必要なく、また、図１（ｃ）において他の符号で
示されるものは図１（ｂ）と同様である。

【００２２】この実施例においては、図２（ｄ）に示す
ような、調整用画像データによる調整用信号を用いてサ
ンプリングタイミング発生器５ａの初期設定を行う。こ
の調整用信号は、ＣＣＤカメラによりあらかじめ定めら
れた調整用画像を撮影して得るものである。調整用画像
は、たとえば、ＣＣＤカメラに用いられているＣＣＤイ
メージセンサの画素１００個毎に白と黒が繰り返される
ストライプ模様を用いればよい。この調整用画像を撮影
することにより、ＣＣＤカメラより、図２（ｄ）に示す
ように、画素１００個分に対応する幅でオンオフが繰り
返される矩形波の調整用信号が得られる。

【００２３】エッジ検出部５４では、この調整用信号の
同期信号２１の立ち上がりのエッジと、ＣＣＤイメージ
センサの１個目から１００個目までの画素により得られ
たオン信号２２の立ち上がりを検出することで、前述し
た時間ｔａを得て、基準クロックのカウント数Ｃａを出
力する。そして、オン信号２２の立ち下がりを検出し、
立ち上がりからの時間を１００で割ることにより時間ｔ
ｂを得て、基準クロックのカウント数Ｃｂを出力する。
上述のことにより、カウンタ５３ａ，５３ｂでは、実施
例１と同様にカウント数Ｃａ，Ｃｂを得られ、図２
（ｃ）に示すような、サンプリングタイミング信号を出
力する。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、アナログ画像信号をディジタル変換する際に、ビデ
オカメラの個体撮像素子を構成する光電変換部の位置に
対応した明るさの変化を有する画像をビデオカメラで撮
像した画像データを用い、アナログ画像信号生成時の固
体撮像素子の個々の画素による原画像サンプリング位置
と、同一の位置に対応するタイミングでサンプリングす
る。このため、本来の原画上の輝度値を忠実度の高いデ
ィジタル値として再現することができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の１実施例であるディジタル変換装
置の構成を示す構成図である。

【図２】 図１のディジタル変換装置で用いられる信号
を示す波形図である。

【図３】 ＣＣＤカメラから出力される、アナログ画像
信号の状態の１例を示す説明図である。

【符号の説明】

１…入力端子、２…Ａ／Ｄ変換器、３…ビデオフレーム
メモリ、４…ＣＣＤカメラ規格入力器、５，５ａ…サン
プリングタイミング発生器、５１…同期信号抽出部、５
２…基準クロック発生部、５３ａ，５３ｂ…カウンタ、
５４…エッジ検出部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光電変換部から構成された固体撮
   像素子を用い、前記光電変換部の光電変換により得られ
   た画像データをアナログ画像データとして出力するビデ
   オカメラのアナログ画像信号を入力し、これをディジタ
   ル画像信号に変換するディジタル変換装置において、前記固体撮像素子を構成する光電変換部の位置に対応し
   た明るさの変化を有する画像を前記ビデオカメラで撮像
   した画像データを用い、 前記固体撮像素子の前記光電変
   換部の位置に対応する前記アナログ画像信号上の部分の
   間隔と同期したサンプルタイミング信号を出力するサン
   プルタイミング発生器と、 前記サンプルタイミング発生器が出力するサンプリング
   タイミング信号により、前記アナログ画像データのディ
   ジタル変換を行う変換器とを有し、 前記アナログ画像信号より前記光電変換部に対応した部
   分をサンプリングすることでディジタル変換を行うこと
   を特徴とするディジタル変換装置。