JP3854455B2 - Viewfinder device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビカメラのビューファインダ装置に関するものである。
【0002】
さらに詳述すると、本発明は、領域分割型並列読み出し撮像素子から読み出した映像信号を表示する新規なビューファインダ装置に関するものである。
【0003】
【従来の技術】
一般にテレビカメラのビューファインダ装置には、そのテレビカメラから出力される信号の規格(水平,垂直駆動周波数など)と同じ規格を有する映像信号を表示している。
【0004】
一方、超高精細撮像を行うための撮像素子として、領域分割型並列読み出し撮像素子が知られている。たとえば、スミス他による論文(C.Smith el al.:“An 8M-CCD for an Ultra High Definition TV Camera”,1999 IEEE Workshop on Charge-Coupled Devices and Advanced Image Sensors,pp.175-178(1999))には、800万画素の超高精細撮像素子が発表されている。
【0005】
図1の101は、領域分割型並列読み出し撮像素子を模式的に描いた図である。この領域分割型並列読み出し撮像素子101は、撮像面を16に分割し、それぞれ別の出力チャネルを通じて信号を読み出すものである。このようにすることにより、撮像素子の1出力チャネルあたりの読み出し速度に起因して画素数が制限されることを回避し、複数の出力を合成することにより超高精細撮像が可能となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この種の領域分割型並列読み出し撮像素子に対して従来から知られているビューファインダ技術を適用する場合には、全体の撮像出力を合成した後に、ビューファインダ用表示器に表示させることになる。
【0007】
しかしながら、この種の領域分割型並列読み出し撮像素子を用いたテレビカメラのビューファインダ装置は、未だ実現されていない。
【0008】
その理由は、▲1▼領域分割型並列読み出し素子からの信号を合成した超高精細映像信号は、データレートが非常に高いので、従来から知られている通常のビューファンダ装置にそのまま適用することは困難であり、▲2▼単に表示画素数を減少させて表示したとしても、ビューファインダ上で被写体の細部を表示させることができなくなるので焦点合わせが不可能になる、といった問題が生じるからである。
【0009】
特に、多画素カメラにおいてフォーカス合わせが困難となることは、NTSC方式とハイビジョン方式での比較により明らかである。従来方式のビューファインダにおいて、この問題を解決する手法として、空間オフセットサブナイキスト標本化による空間周波数の高域成分を時間周波数へ振り替え、フォーカス合わせの補助とする手法(岡野ほか:「フォーカスインジケーター」、TV学技報、Vol.11,No.10,pp.1-5,(1987))が提案されている。しかし、この手法は、簡単な装置構成化ないし手軽な回路構成化という観点からみると、さらに改良の余地があるといえる。
【0010】
よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、表示画素数を減らした簡易な回路構成にも拘わらず、確実かつ容易な焦点合わせ操作を可能としたビューファインダ装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、領域分割型並列読み出し素子を使ったテレビカメラの表示データ量を、フィールド間オフセット空間サブナイキスト標本化することにより減少させると同時に、フィールド間オフセット空間サブナイキスト標本化することでビューファインダ画面の輪郭・縞模様部等に発生するフリッカ(ちらつき)現象を、超高精細テレビカメラのフォーカス合わせに利用することができるようにしている。
【0012】
すなわち、本発明は、領域分割型並列読み出し撮像素子から読み出した映像信号を表示するビューファインダ装置であって、前記領域分割型並列読み出し撮像素子の各撮像領域から並列的に映像信号を読み出す読み出し手段と、前記並列的に読み出された信号を各撮像領域ごとにフィールド間オフセット空間サブナイキスト標本化する標本化手段と、前記標本化手段から出力された各撮像領域ごとの標本化データを合成して一枚の映像を形成する合成手段と、前記合成手段から出力された信号を可視表示する表示手段とを具備したものである。
【0013】
ここで、前記標本化手段は、前記領域分割型並列読み出し撮像素子の各撮像領域から読み出されたアナログ映像信号をデジタル信号に変換するAD変換器を有する構成とすることができる。
【0014】
各撮像領域ごとの前記フィールド間オフセット空間サブナイキスト標本化は、前記AD変換器の駆動クロックパルスとして、画素クロックパルスを一つおきに間引いて形成した第1フィールド用クロックパルスおよび第2フィールド用クロックパルスを用いることにより行うことが可能である。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0016】
図1は、本発明を適用したビューファインダ装置を示す回路図である。本図において、101は領域a〜領域pを有する領域分割型並列読み出し撮像素子、102aは領域aからの出力信号、103はAD変換器、104はFIFO(First-In First-Out)メモリ、105はAD変換処理およびメモリ書き込みのためのタイミングパルス発生器(TGW)、106はメモリ読み出しのためのタイミングパルス発生器(TGR)、108aは領域aの変換された信号、108b〜108pは領域b〜領域pの変換された信号、109はマルチプレクサ、110はマルチプレクサ切り換えのためのタイミングパルス発生器(TGM)、111はDA変換器、112は表示器(ディスプレイ)である。
【0017】
領域分割型並列読み出し撮像素子101は、ここでは垂直方向に2つ、水平方向に8つに分割された、出力数が16のものとする。それぞれの領域にはaからpまでの符号を付けてある。各領域a〜pからの映像出力は並列的に処理されるので、以下の説明では、領域aからの出力信号102aについて、その処理を述べる。すなわち、マルチプレクサ109に入力される残りの信号108b〜108pも、すべて同じ処理を受けるので説明は省略する。
【0018】
出力信号102aはAD変換器103により標本化および量子化され、FIFOメモリ104に記憶される。その際、図2に示す標本化パターンとなるように、タイミングパルス発生器(TGW)105は図3に示すタイミングのパルスをAD変換器103およびFIFOメモリ104に与える。
【0019】
ここで、図2の201は領域分割型並列読み出し撮像素子8×8画素の標本化構造、202は第1フィールドの標本点、203は第2フィールドの標本点、204は標本化しない点を示す。また、図3において、301は垂直同期信号、302はTGW(タイミングパルス発生器105)の垂直出力波形、303は水平同期信号、304はTGWの水平出力波形、305は画素クロック(=システムクロック)、306は第1フィールド奇数ライン波形、307は第2フィールド奇数ライン波形、308は偶数ライン波形である。
【0020】
これにより、領域aの信号はフレームメモリであるFIFOメモリ104に蓄えられる。なお、領域分割型並列読み出し撮像素子101の領域aが表示する画像の走査とは逆順に信号を出力する場合は、FIFOメモリ104をLIFO(Last-In First-Out)メモリに替えればよい。
【0021】
FIFOメモリ104に蓄えられた信号は次のフレームにおいて、タイミングパルス発生器(TGR)106により与えられる図4に示すパルスに従い読み出され、信号108aとなる。
【0022】
ここで、図4の401は垂直同期信号、402はTGR(タイミングパルス発生器106)の垂直出力波形、403は水平同期信号、404はTGRの水平出力波形、405は画素クロック、406はTGRの出力波形である。
【0023】
他の領域b〜pについても、それぞれの領域の画面内での位置に応じたパルスにより読み出され(図4(B)において破線で示してある)、信号108b〜108pとなる。
【0024】
これらの信号108a〜108pは、マルチプレクサ109に並列的に入力される。マルチプレクサ109の切り換えタイミングは、図5に示すタイミングを発生するタイミングパルス発生器(TGM)110により決定される。
【0025】
ここで、図5の501は垂直同期信号、502はTGM(タイミングパルス発生器110)の垂直出力波形、502aは領域a〜h選択部、502bは領域i〜p選択部、503は水平同期信号、504はTGMの水平出力波形、504aは領域aまたはi選択部、504bは領域bまたはj選択部、504cは領域cまたはk選択部、504dは領域dまたはl選択部、504eは領域eまたはm選択部、504fは領域fまたはn選択部、504gは領域gまたはo選択部、504hは領域hまたはp選択部である。
【0026】
マルチプレクサ109の出力はDA変換器111によりアナログ信号に変換され、表示器(ディスプレイ)112に表示される。
【0027】
本実施形態による効果
以上の動作により、表示器(ディスプレイ)112上には、領域分割型並列読み出し撮像素子101の出力がフィールド間オフセットサブサンプルされて表示される。これにより、ビューファインダ用表示器の画素数は、テレビカメラの画素数の1/4、信号帯域はテレビカメラから出力される信号の1/8、水平駆動周波数は1/4にすることができる。
【0028】
また、テレビカメラ信号における空間周波数の高域成分が時間周波数に変換されてフリッカ(ちらつき)となるので、表示されている輪郭・縞模様部分等のちらつきが最大となるようレンズを調節することにより、カメラマンは容易にフォーカス合わせを行うことができる。すなわち、図2に示されている標本点202(白丸)と標本点203(黒丸)は時間を変えて表示されることになるので、空間的に高い周波数で変化している被写体像は、時間軸でみると違うタイミングで表示されることになる。したがって、高い垂直方向の周波数成分があるときには、それがフリッカとなり、時間軸方向に変化する映像として表示される。フォーカス合わせのためには、高い周波数成分が最大となるように調節すればよいので、カメラマンはビューファインダ(表示器)をのぞきながら、フリッカが最大になるよう調整をすればよい。
【0029】
また、ビューファインダ(表示器)に表示される映像に時間遅れがあるとカメラマンは操作しにくくなるが、図1に示した本装置の信号遅れは1フィールド分であり、カメラマンの操作性に影響を与えるものではない。すなわち、本装置では、FIFOメモリ104の書き込み/読み出しに起因して、1フィールド分の遅れが生じるだけである。
【0030】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明に係るビューファインダ装置よれば、表示画素数を減らした簡易な回路構成にも拘わらず、確実かつ容易な焦点合わせ操作が可能になる。
【0031】
より具体的に述べるならば、領域分割型並列読み出し撮像素子を用いた超高精細カメラにおいて、撮像素子からの各出力をフィールド間オフセット空間サブナイキスト標本化し、それらを合成することにより、画素数の少ないビューファインダ装置の実現を可能にすると同時に、同標本化によって生じるフリッカを目視することによりフォーカス合わせの補助とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用したビューファインダ装置を示す回路図である。
【図2】本ビューファインダ装置に表示する画像の標本点を示す図である。
【図3】撮像素子出力から本ビューファインダ装置に表示する画像を得るためのタイミング(AD変換およびメモリライト部)を示す図である。
【図4】撮像素子出力から本ビューファインダ装置に表示する画像を得るためのタイミング(メモリリード部)を示す図である。
【図5】撮像素子出力から本ビューファインダ装置に表示する画像を得るためのタイミング(マルチプレクサ部)を示す図である。
【符号の説明】
101 領域分割型並列読み出し撮像素子
102a 領域aの出力信号
103 AD変換器
104 FIFOメモリ
105 AD変換処理およびメモリ書き込みのためのタイミングパルス発生器(TGW)
106 メモリ読み出しのためのタイミングパルス発生器(TGR)
108a〜108p 領域a〜領域pの変換された信号
109 マルチプレクサ
110 マルチプレクサ切り換えのためのタイミングパルス発生器(TGM)
111 DA変換器
112 表示器(ディスプレイ)
201 撮像素子8×8の標本化構造
202 第1フィールドの標本点
203 第2フィールドの標本点
204 標本化しない点
301 垂直同期信号
302 TGWの垂直出力波形
303 水平同期信号
304 TGWの水平出力波形
305 画素クロック(システムクロック)
306 第1フィールド奇数ライン波形
307 第2フィールド奇数ライン波形
308 偶数ライン波形
401 垂直同期信号
402 TGRの垂直出力波形
403 水平同期信号
404 TGRの水平出力波形
405 画素クロック
406 TGRの出力波形
501 垂直同期信号
502 TGMの垂直出力波形
502a 領域a〜h選択部
502b 領域i〜p選択部
503 水平同期信号
504 TGMの水平出力波形
504a 領域aまたはi選択部
504b 領域bまたはj選択部
504c 領域cまたはk選択部
504d 領域dまたはl選択部
504e 領域eまたはm選択部
504f 領域fまたはn選択部
504g 領域gまたはo選択部
504h 領域hまたはp選択部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a viewfinder device for a television camera.
[0002]
More specifically, the present invention relates to a novel viewfinder device that displays a video signal read from an area-divided parallel readout image sensor.
[0003]
[Prior art]
In general, a viewfinder device of a television camera displays a video signal having the same standard as the standard (horizontal, vertical drive frequency, etc.) of a signal output from the television camera.
[0004]
On the other hand, an area-divided parallel readout image sensor is known as an image sensor for performing ultrahigh-definition imaging. For example, a paper by Smith et al. (C. Smith el al .: “An 8M-CCD for an Ultra High Definition TV Camera”, 1999 IEEE Workshop on Charge-Coupled Devices and Advanced Image Sensors, pp. 175-178 (1999)) Announced an ultra-high-definition image sensor with 8 million pixels.
[0005]
101 of FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an area-divided parallel readout image sensor. This area-divided parallel
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
When a conventionally known viewfinder technique is applied to this type of region-divided parallel readout image sensor, the entire image output is synthesized and then displayed on the viewfinder display.
[0007]
However, a viewfinder device for a television camera using this type of area-divided parallel readout image sensor has not been realized yet.
[0008]
The reason is as follows: (1) Ultra high-definition video signals obtained by synthesizing signals from area-divided parallel readout elements have a very high data rate, so that they can be applied as they are to conventional view funders that have been known so far. (2) Even if the display pixel number is simply reduced, the details of the subject cannot be displayed on the viewfinder, and focusing becomes impossible. is there.
[0009]
In particular, it is clear from the comparison between the NTSC system and the high vision system that focusing becomes difficult in a multi-pixel camera. In conventional viewfinders, as a method to solve this problem, a method of substituting spatial high frequency components by spatial offset sub-Nyquist sampling to temporal frequency to assist focusing (Okano et al .: “Focus Indicator”, TV Science and Technology Bulletin, Vol.11, No.10, pp.1-5, (1987)) has been proposed. However, it can be said that this method has room for further improvement from the viewpoint of a simple device configuration or a simple circuit configuration.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a viewfinder device that enables a reliable and easy focusing operation despite a simple circuit configuration in which the number of display pixels is reduced in view of the above points.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in the present invention, the display data amount of a television camera using a region-divided parallel readout element is reduced by performing sub-Nyquist sampling between field offset spaces, and at the same time By making a sub-Nyquist sample, the flicker phenomenon that occurs in the outline / stripe pattern portion of the viewfinder screen can be used for focusing of an ultra-high-definition television camera.
[0012]
That is, the present invention is a viewfinder device that displays a video signal read from a region-divided parallel readout image sensor, and reads out the video signal in parallel from each imaging region of the region-divided parallel readout image sensor. And sampling means for sampling the inter-field offset space sub-Nyquist sampling for each imaging region, and sampling data for each imaging region output from the sampling means. And combining means for forming a single image and display means for visually displaying the signal output from the combining means.
[0013]
Here, the sampling means may include an AD converter that converts an analog video signal read from each imaging region of the region-divided parallel readout imaging device into a digital signal.
[0014]
The inter-field offset space sub-Nyquist sampling for each imaging region is performed by using a first field clock pulse and a second field clock formed by thinning out every other pixel clock pulse as a drive clock pulse of the AD converter. This can be done by using pulses.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a viewfinder device to which the present invention is applied. In this figure, 101 is a region-divided parallel readout imaging device having regions a to p, 102a is an output signal from the region a, 103 is an AD converter, 104 is a first-in first-out (FIFO) memory, 105 Is a timing pulse generator (TGW) for AD conversion processing and memory writing, 106 is a timing pulse generator (TGR) for memory reading, 108a is a converted signal of region a, 108b to 108p are regions b to The converted signal in the region p, 109 is a multiplexer, 110 is a timing pulse generator (TGM) for switching the multiplexer, 111 is a DA converter, and 112 is a display.
[0017]
Here, it is assumed that the area-divided parallel
[0018]
The
[0019]
Here, 201 in FIG. 2 indicates a sampling structure of an area-divided parallel readout imaging device 8 × 8 pixels, 202 indicates a sampling point in the first field, 203 indicates a sampling point in the second field, and 204 indicates a point that is not sampled. . In FIG. 3, 301 is a vertical synchronizing signal, 302 is a vertical output waveform of TGW (timing pulse generator 105), 303 is a horizontal synchronizing signal, 304 is a horizontal output waveform of TGW, and 305 is a pixel clock (= system clock). 306 is a first field odd line waveform, 307 is a second field odd line waveform, and 308 is an even line waveform.
[0020]
Thereby, the signal of area | region a is stored in the
[0021]
In the next frame, the signal stored in the
[0022]
4, 401 is a vertical synchronization signal, 402 is a vertical output waveform of TGR (timing pulse generator 106), 403 is a horizontal synchronization signal, 404 is a horizontal output waveform of TGR, 405 is a pixel clock, and 406 is a TGR signal. It is an output waveform.
[0023]
The other areas b to p are also read out by pulses corresponding to the positions of the respective areas in the screen (indicated by broken lines in FIG. 4B), and become signals 108b to 108p.
[0024]
These
[0025]
5, 501 is a vertical synchronization signal, 502 is a vertical output waveform of TGM (timing pulse generator 110), 502a is a region a to h selection unit, 502b is a region i to p selection unit, and 503 is a horizontal synchronization signal. 504 is a TGM horizontal output waveform, 504a is a region a or i selection unit, 504b is a region b or j selection unit, 504c is a region c or k selection unit, 504d is a region d or l selection unit, and 504e is a region e or m selection unit, 504f is a region f or n selection unit, 504g is a region g or o selection unit, and 504h is a region h or p selection unit.
[0026]
The output of the
[0027]
Effect of the present embodiment Through the above operation, the output of the area-divided parallel
[0028]
In addition, since the high frequency component of the spatial frequency in the TV camera signal is converted to the time frequency and flickers (flickering), the lens is adjusted so that the flickering of the displayed contour / striped pattern is maximized. Photographers can easily focus. That is, since the sample point 202 (white circle) and the sample point 203 (black circle) shown in FIG. 2 are displayed at different times, the subject image that is changing at a spatially high frequency is represented by time. If you look at the axis, it will be displayed at a different timing. Accordingly, when there is a high frequency component in the vertical direction, it becomes flicker and is displayed as an image that changes in the time axis direction. For focusing, it is only necessary to adjust so that the high frequency component is maximized. Therefore, the cameraman may adjust the flicker to the maximum while looking through the viewfinder (display device).
[0029]
Also, if there is a time delay in the video displayed on the viewfinder (display), the cameraman becomes difficult to operate, but the signal delay of this apparatus shown in FIG. 1 is one field, which affects the operability of the cameraman. Does not give. That is, in this apparatus, only a delay of one field occurs due to writing / reading of the
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the viewfinder device according to the present invention, it is possible to perform the focusing operation reliably and easily despite the simple circuit configuration in which the number of display pixels is reduced.
[0031]
More specifically, in an ultra-high-definition camera using an area-divided parallel readout image sensor, each output from the image sensor is converted into an inter-field offset space sub-Nyquist sample and combined to obtain the number of pixels. It is possible to realize a small number of viewfinder devices, and at the same time, it is possible to assist focusing by visually checking flicker generated by the sampling.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a viewfinder device to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram showing sample points of an image displayed on the viewfinder device.
FIG. 3 is a diagram illustrating timing (AD conversion and memory write unit) for obtaining an image to be displayed on the viewfinder device from an image sensor output.
FIG. 4 is a diagram illustrating timing (memory read unit) for obtaining an image to be displayed on the viewfinder device from an image sensor output.
FIG. 5 is a diagram illustrating timing (multiplexer unit) for obtaining an image to be displayed on the viewfinder device from an image sensor output.
[Explanation of symbols]
101 Region-Division Parallel
106 Timing Pulse Generator (TGR) for Memory Reading
108a to 108p Converted
201 Sampling Structure of Image Sensor 8 × 8 202 First Field Sampling Point 203 Second Field Sampling Point 204 Non-sampling Point 301 Vertical Synchronization Signal 302 TGW Vertical Output Waveform 303 Horizontal Synchronization Signal 304 TGW Horizontal Output Waveform 305 Pixel clock (system clock)
306 First field odd line waveform 307 Second field odd line waveform 308 Even line waveform 401 Vertical synchronization signal 402 TGR vertical output waveform 403 Horizontal synchronization signal 404 TGR horizontal output waveform 405 Pixel clock 406 TGR output waveform 501
Claims (3)
前記領域分割型並列読み出し撮像素子の各撮像領域から並列的に映像信号を読み出す読み出し手段と、
前記並列的に読み出された信号を各撮像領域ごとにフィールド間オフセット空間サブナイキスト標本化する標本化手段と、
前記標本化手段から出力された各撮像領域ごとの標本化データを合成して一枚の映像を形成する合成手段と、
前記合成手段から出力された信号を可視表示する表示手段と
を具備したことを特徴とするビューファインダ装置。A viewfinder device for displaying a video signal read from an area-divided parallel readout imaging device,
Reading means for reading video signals in parallel from each imaging region of the region-divided parallel readout imaging device;
Sampling means for sampling the inter-field offset space sub-Nyquist for each imaging region, the signals read in parallel;
Synthesizing means for synthesizing sampling data for each imaging region output from the sampling means to form a single image;
A viewfinder device comprising display means for visually displaying a signal output from the synthesizing means.
前記標本化手段は、前記領域分割型並列読み出し撮像素子の各撮像領域から読み出されたアナログ映像信号をデジタル信号に変換するAD変換器を有することを特徴とするビューファインダ装置。The viewfinder device according to claim 1,
The viewfinder device, wherein the sampling means includes an AD converter that converts an analog video signal read from each imaging region of the region-divided parallel readout imaging device into a digital signal.
前記AD変換器の駆動クロックパルスとして、画素クロックパルスを一つおきに間引いて形成した第1フィールド用クロックパルスおよび第2フィールド用クロックパルスを用いることにより、各撮像領域ごとの前記フィールド間オフセット空間サブナイキスト標本化を行うことを特徴とするビューファインダ装置。The viewfinder device according to claim 2,
By using the first field clock pulse and the second field clock pulse formed by thinning out every other pixel clock pulse as the drive clock pulse of the AD converter, the inter-field offset space for each imaging region is used. A viewfinder device that performs sub-Nyquist sampling.
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