JPH07240866A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 劣化の少ない、解像度の高い映像信号を得ら
れるコンピュータ制御の可能な撮像装置を提供する。 【構成】 撮像ユニットの信号を処理する為の処理部を
コンピュータの拡張ボード又はＰＣＭＣＩＡカード上に
形成することにより、コンピュータ側から撮像ユニット
の制御、信号処理等を容易にできるようにすると共に、
直ちに撮像信号を信号処理部に取り込むことで信号劣化
を減らす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンピュータに撮像画像
を取り込むための撮像装置に係り、特にコンピュータか
ら撮像の各機能を直接制御するための撮像装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ上で撮像画像を取り
込み、ＤＴＰ（Ｄｅｓｋ Ｔｏｐ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎ
ｇ）やＴＶ電話をコンピュータ上で実現するものが増え
ている。このため従来撮像画像をコンピュータ内に取り
込む方法として図４に示す構成がとられてきた。図４に
おいて４００は撮像装置であり、通常のビデオカメラの
構成を示すブロック図であり、４２０はコンピュータに
内蔵されるビデオ入力ボードである。撮像装置４００と
ビデオ入力ボード４２０はビデオケーブル４１０で接続
され、撮像装置２００から出力されるコンポジットビデ
オ信号をビデオ入力ボード４００が受け取って処理する
構成になっていた。まず撮像装置４００はレンズ１０１
から入力される光学像を絞り（シャッタ）１０２を通し
てＣＣＤ１０３の受光面で結像することで映像電気信号
に変換している。レンズ１０１及び絞り（シャッタ）１
０２はカメラ制御回路４０１の制御によってモータドラ
イバ１０６及びドライバ回路１０を駆動することでフォ
ーカスや、ズーム比やアイリス（シャッタースピード）
等を変更することができるようになっている。またＣＣ
Ｄ１０３を駆動するためのタイミング信号はタイミング
ジェネレータ１０８で生成される。ＣＣＤ１０３から得
られた映像電気信号は図示しないＣＣＤ１０３の前面に
配置された色分離アクセスに対応した色信号であり、信
号処理回路４０２でこの映像電気信号は各種信号処理を
行なうことで輝度信号と色信号に変換される。色分離フ
ィルタに例えばＣｙ，Ｍｇ，Ｇ，Ｙｅ等の微小な色フィ
ルタを所定周期で配置したものであり、各画素に１つの
色フィルタが対応するように配置されている。この輝度
信号と色差信号は更に公知のエンコーダ回路１６０によ
ってコンポジットビデオ信号に変換されビデオ入力ボー
ド４２０に入力される。ビデオ入力ボード４２０では入
力されてきたコンポジットビデオ信号に対して公知のデ
コーダ回路４２１によってデコード処理を行なうことで
輝度信号と色差信号を再生する。デコーダ回路２２１か
ら出力される輝度信号と色差信号はメモリコントローラ
１５７の制御によってメモリ１５６に取り込まれる。ビ
デオ入力ボード４２０はコンピュータに内蔵される拡張
ボードとして構成されておりコンピュータバス１５５に
接続されている。コンピュータバス１５５は一般に知ら
れているＩＳＡＢｕｓ、ＶＬＢｕｓ、ＮｕＢｕｓ等を示
すものでアドレスバス、データバス、割り込みライン、
クロック、リード信号、ライト信号、電源、グランド等
から構成されている。４２２はバス制御部であり、コン
ピュータバス１５５のアドレスバス上のアドレス信号を
デコードしてビデオ入力ボード４００が選択されている
ときにデータバスからのデータを読み込み解釈すること
でメモリコントローラ１５７の制御を行なうように構成
されている。メモリ１５６はコンピュータバス１５５に
接続されておりメモリコントローラ１５７の制御によっ
てメモリ１５６に記憶されている映像データはコンピュ
ータバス１５５のデータバスに送出されるためコンピュ
ータのメインＣＰＵでこの映像データを受けとりハード
ディスク等の別の記憶媒体に移して記憶することができ
るよう構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、撮像装置としてビデオカメラを用いるため、
ＣＣＤから得られた映像信号は一旦コンポジットビデオ
信号に変換され、このコンポジットビデオ信号のビデオ
入力ボードに入力されてデコードされＹ（輝度信号）、
Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ（各色差信号）の各信号に変換されてメ
モリに取り込まれるように構成されているため、ＣＣＤ
から読み出された信号から直接Ｙ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの信
号に変換するのに較べて画質が劣化するという問題があ
った。またこれにともない、ＣＣＤから読み出された信
号から直接Ｙ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの各信号を作り出すのに
較べて回路規模も大きくなりコストが高くなるという問
題もあった。

【０００４】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明によれば
撮像ユニットと信号処理部を分離し、撮像ユニットで得
られるＣＣＤからの映像信号を直接コンピュータの内蔵
拡張ボードに入力し、コンピュータ内蔵拡張ボード上で
各種信号処理を行ないＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの各信号を作
成するように構成するとともに、撮像ユニットとコンピ
ュータ内蔵拡張ボード間で通信を行なうことで、従来ズ
ーム、フォーカス等ビデオカメラで行なっていた制御を
コンピュータ内蔵ボード上から行なえるようにしたこと
により、従来よりはるかに安価な構成を実現し、しかも
得られる映像信号は劣化の少ない解像度の高いものであ
り、かつコンピュータから容易に各種撮像機能を制御で
きるようにしたものである。また合わせてコンピュータ
内蔵拡張ボードで行なう信号処理をプログラムダウンロ
ード可能なＤＳＰで行なうようにしたために、撮像ユニ
ットにおける色フィルタの配置やＣＣＤの画素数等が変
更されたときでも、信号処理ボードのハードウェアを変
更することなく、ダウンロードするプログラムを変更す
ることで対応できるようにしたものである。

【０００５】

【実施例】以下、図面を用いて、本発明の一実施例の構
成ならびに動作について説明する。図１は本発明の実施
例を示すブロック図である。図において、１００は撮像
ユニットを示すブロックであり、１０１は被写体像を光
学的に形成するためのレンズであり、モータドライバ１
０６によってＡＦ、ズーム等の制御が可能なように構成
されている。１０２は絞り（シャッタ）であり、１０７
は絞り（シャッタ）１０２を駆動するためのドライバ回
路である。モータドライバ１０６及びドライバ回路１０
７は撮像制御部１１０の制御によって動作するようにな
っている。また１０３は撮像手段としてのセンサである
ＣＣＤであり、レンズ１０１を通して被写体像はＣＣＤ
１０３の受光面で結像するようになっている。１０４は
ＣＣＤ１０３から読み出された映像信号に対してサンプ
ルホールド及びＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔ
ｒｏｌ）を行なうプリプロセス部であり、この回路の出
力はコネクタ１１１を通してケーブルＳＬによって接続
された信号処理ボード１４０に送られる。また１０８は
ＣＣＤ１０３及び信号処理ボード１４０を駆動するため
のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータで
あり、コネクタ１１１を通して信号処理ボード１４０か
ら供給されるＨＤ（水平同期信号）及びＶＤ（垂直同期
信号）をもとに各種のタイミング信号を生成し、その一
部はコネクタ１１１を通して信号処理ボード１４０に送
られる。１０９はコネクタ１１１を通して信号処理ボー
ド１４０から供給される電源からＣＣＤ１０４を駆動す
るための安定した電源電圧を作るためのＤＣ−ＤＣコン
バータである。また１１０はコネクタ１１１を通して信
号処理ボード１４０とシリアルデータの送受信を行な
い、信号処理ボード１４０からの制御データに応じてズ
ーム、アイリス（シャッタースピード）等の撮像ユニッ
ト１００全体の制御を行なう撮像制御部である。またコ
ネクタ１１１はケーブルＳＬによって信号処理ボード１
４０側のコネクタ１５０に接続されるものであり、映像
信号、各種タイミング信号、シリアル通信用信号及び電
源とグランド等の各信号が含まれている。又、ケーブル
ＳＬの代わりにワイヤレスで通信しても良い。信号処理
ボード１４０はコンピュータに内蔵される拡張ボードの
形態となっている。コネクタ１５０から信号処理ボード
１４０に供給される映像信号はＡ／Ｄ変換器１５１によ
ってデジタル信号に変換され信号処理回路１５２へ入力
される。信号処理回路１５２ではＣＣＤ１０３に取り付
けられている色フィルタに応じて得られる映像信号から
輝度信号Ｙと色信号を生成する。色信号を生成するに
は、映像信号を色分離部により同期検波しマトリックス
演算を行ない原色信号のＲ、Ｇ、Ｂに分離しホワイトバ
ランス、ガンマ補正を行なった後に色差マトリックスに
よりＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙの色差信号を生成し、この色差信号
の時分割多重を行なう。生成された輝度信号Ｙ及び多重
化された色差信号はそれぞれＤ／Ａ変換器１５４によっ
てアナログ信号に変換され、輝度信号に対しては図示し
ない同期信号付加回路によって同期信号が付加され、そ
れぞれ端子１６２、１６３から外部に出力されるととも
に、メモリコントローラ１５７の制御によってメモリ１
５６にも取り込むことができるように構成されている。
一旦メモリ１５６に取り込まれた映像データ（輝度信号
Ｙ及び色差信号）は信号処理回路１５２から出力される
映像データとスイッチ１５８及び１５９で切り換えてエ
ンコーダ１６０に送られるようになっており、このため
公知のエンコーダ回路によって輝度信号及び色差信号か
らコンポジットビデオ信号に生成し、アナログ信号に変
換して端子１６１から出力することで図示しない外部モ
ニタに接続すれば、撮像ユニット１００から送られてき
た映像とメモリ１５６に格納された映像とを切り換えて
見ることができる。また１５５はコンピュータのバスを
示したものであり、通常、アドレスライン、データライ
ン、割り込みライン、クロック、リード信号、ライト信
号電源、グランド等から構成されており、本発明の信号
処理ボードはこのバス１５５によってコンピュータと接
続される。１５３はバス制御部であり、バス１５５から
のアドレス信号をデコードして本発明の撮像装置が選択
されている時にはバス１５５からのデータラインのデー
タを解釈し、そのデータの値に応じて信号処理回路１５
２、メモリコントローラ１５７の制御及びコネクタ１５
０を介してシリアルデータを撮像ユニット１００と送受
することで撮像ユニット１００の制御も行なえるように
構成されている。

【０００６】次に本発明の機器の動作について詳細に説
明する。まず本発明の実施例においてはコンピュータ上
のアプリケーションソフトウエアがコンピュータのもつ
アドレス空間の特定アドレスをアクセスすることによっ
てコンピュータのメインＣＰＵと本発明の機器間でコマ
ンド及びデータの受け渡しができるように構成されてい
る。尚このアクセスするための特定アドレスは図示しな
いディップスイッチで変更できるように構成されてい
る。今このアドレスを２０００Ｈに割り当てているとす
ればコンピュータ上で動作しているアプリケーションソ
フトによって２０００Ｈへコマンドを書き込むことで、
バス制御部１５３はアドレス信号をデコードして本発明
の機器が選択されていることを識別して、データライン
よりコマンドを受け取り解釈を行なう。バス制御部１５
３はコマンドに応じて信号処理回路１５２やメモリコン
トローラ１５７の制御及びシリアルの通信によって撮像
ユニット１００の各機能の制御や本発明の機器の各種ス
テータス情報の読み出しを行なう。例えばコマンドがメ
モリ１５６への映像信号の取り込みであれば、バス制御
部１５３はメモリコントローラ１５７を制御して１フレ
ーム分の映像信号をメモリ１５６に取り込み、またメモ
リ１５６の映像信号の読み出しコマンドであれば、バス
制御部１５３はメモリコントローラ１５７のメモリアド
レスを映像の格納されている先頭に初期化し、それ以降
の２０００Ｈからの読み出し動作に応じてメモリアドレ
スをインクリメントしてメモリ１５６に格納されている
映像データをバス１５５のデータラインに出力するよう
に動作する。図示していないがアドレスラインのアドレ
スが２０００Ｈ以外のときはバスへの映像データの出力
は行なわれないように構成しているためにメインＣＰＵ
の動作に対して影響を与えることはない。この逆にメモ
リ１５６にメインＣＰＵからデータを書き込むこともで
きるように構成している。またコマンドがズーム、フォ
ーカス等の撮像ユニット１００の制御に関するものであ
る場合はバス制御部１５３はそのコマンドをシリアル通
信ラインにのせてコネクタ１５０から撮像ユニット１０
０に送り、このコマンドを撮像制御部１１０で実行する
ことで撮像ユニット１００の制御を行なう。以上説明し
たようにコンピュータ上で動作しているアプリケーショ
ンソフトによって特定アドレスにコマンドの書き込み及
びデータの読み出しを行なうことでコンピュータのメイ
ンＣＰＵは本発明の機器を制御することができる。この
場合コンピュータ上で動作しているアプリケーションソ
フトから書き込まれるのはコマンドのみではなく各種制
御を行なうのに必要なパラメータも含まれる。また本発
明の機器においては１つのコマンドをバス制御部１５３
で実行するとバス制御部１５３内のステータス用レジス
タにコマンドに対する応答ステータスがセットされ、次
の特定アドレスへの読み出し動作時にバス１５５のデー
タラインに送出され、これによってメインＣＰＵへステ
ータスを帰すことで、本発明の機器の動作状態を伝えら
れるようになっている。またコマンドが本発明の機器の
ステータスや機能の読み出しを要求するものである場合
はコマンドに対するステータス以降にそれらの情報をバ
ス制御部１５３内のステータスレジスタにセットし、必
要ないデータ量だけ読み出せるようになっている。

【０００７】（第２の実施例）次に図２を用いて第２の
実施例の構成及び動作について説明する。図２は本発明
の第２の実施例を示すブロック図である。図において付
与した符号は図１のものと対応している。第２の実施例
は、第１の実施例においてハード的に構成されていた信
号処理回路１５２をプログラムダウンロード可能なＤＳ
Ｐ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏ
ｒ）２０１によって構成したものである。ＤＳＰ２０１
はコンピュータバス１５５を通してメインＣＰＵからダ
ウンロードされるプログラムをバス制御部１５３を介し
て受け取ることによって固定された信号処理ではなくプ
ログラマブルな信号処理を行なうことができる。撮像ユ
ニット１００と信号処理ボード１４０は電気的に接続さ
れているため、もし撮像ユニット１００が交換されたと
きには、信号処理ボード１４０のバス制御部でこれを検
知することができる。以下に図３のフローチャートを用
いて撮像ユニット１００が交換されたときに、ＤＳＰ２
０１での信号処理を切り換えるための処理について説明
する。

【０００８】まずバス制御部１５３において撮像ユニッ
ト１００の新たな接続が検知されるとＳ３０１の処理が
開始される。Ｓ３０２においてバス制御部１５３はシリ
アルの通信ラインによって撮像ユニット１００の撮像制
御部１１０に対してＣＣＤ情報の読み出し要求コマンド
を送出する。ＣＣＤ情報には撮像ユニット１００に内蔵
されているＣＣＤの画素数、色フィルタ情報、ＮＴＳＣ
／ＰＡＬどちらの方式か等の情報が含まれている。コマ
ンドを受け取った撮像制御部１１０はこれらのデータを
予めストアするメモリを内蔵しており、ただちにＣＣＤ
情報をシリアル通信によってバス制御部１５３に帰す。
バス制御部１５３ではＣＣＤ情報の受け取りを待ち（Ｓ
３０３）、ＣＣＤ情報を受け取った後にＳ３０４でＣＣ
Ｄ情報の解析を行ない、接続されている撮像ユニット１
００のＣＣＤ１０３に適した信号処理プログラムをダウ
ンロードするようにメインＣＰＵに要求を出す（Ｓ３０
５）。この処理はバス制御部１５３からバス１５５の割
り込みラインを通してメインＣＰＵに割り込みをかける
ことによって行なわれる。実際のダウンロードはメイン
ＣＰＵから本発明の機器に割り当てられたアドレスにプ
ログラムデータを随時書き込んで行くことでバス制御部
１５３がバス１５５のデータバスよりプログラムデータ
を受け取り、ＤＳＰ２０１のプログラムメモリエリアに
転送して格納して行くように構成されている。プログラ
ムのダウンロードが終了するとＳ３０７に移りＤＳＰ２
０１に対してダウンロードしたプログラムを実行するよ
うバス制御部１５３を制御されることによって初めて撮
像ユニット１００から送られてくる映像信号の信号処理
が開始され、メモリ１５６への取り込みや外部出力端子
からのビデオ信号の出力が可能となる。また、信号処理
ボード１４０と撮像ユニット１００の電気的接続が断た
れた時（撮像ユニット１００が取りはずされた時）には
ＤＳＰ２０１の動作は停止状態となり再度動作状態にな
るには前述の処理に従うことは言うまでもない。

【０００９】本実施例では信号処理ボード１４０と撮像
ユニット１００の接続の検出及びプログラムのダウンロ
ードをバス制御部１５３で行なうように構成している
が、これらの動作をメインＣＰＵ自体が行なうように構
成することも可能である。この場合には撮像ユニット１
００が接続され時にメインＣＰＵに割り込みをかけるよ
うに構成し、この割り込み処理においてＣＣＤ情報の読
み出し及びプログラムのダウンロードをメインＣＰＵが
行なうようにすればよい。

【００１０】（第３の実施例）図５は更に撮像ユニツト
１００側にもっていた撮像制御部１５３を信号処理ボー
ド１４０側にもたせたものであり、信号処理ボード側か
ら撮像ユニット１００のモータドライバ１０６及びドラ
イバ回路１０７を直接制御できるように構成したもので
ある。この場合コネクタ１１１、１５０間にも図示しな
い複数の識別用端子ピンをもたせ、前記ＣＣＤ情報に応
じて識別用端子ピンのＯＮ／ＯＦＦ情報を撮像ユニット
１００側で変えるように構成することで、信号処理ボー
ド１４０が識別用端子ピンのＯＮ／ＯＦＦ情報からＣＣ
Ｄ情報を識別するように構成することでＤＳＰ２０１に
ダウンロードするプログラムを選択できる。

【００１１】或いは撮像ユニット１００内にこれらＣＣ
Ｄ情報を記憶するＲＯＭを内蔵させ、これから読み出す
ようにしても良い。

【００１２】尚第１〜第３実施例において信号処理ユニ
ットをＰＣＭＣＩＡカード上に実装することでノートパ
ソコン等の画像入力手段とすることが可能となる。

【００１３】このようにすればＰＣＭＣＩＡカード上に
信号処理ユニットを実装することでノートパソコン等で
ビデオキャプチャーボード等を実装できないものでも、
このＰＣＭＣＩＡカードを実装することで簡単にしかも
安価に画像入力手段を得ることができる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように、撮像ユニットと信
号処理部を分離し、撮像ユニットで得られるＣＣＤから
の映像信号を直接コンピュータの内蔵拡張ボードに入力
し、コンピュータ内蔵拡張ボード上で各種信号処理を行
ないＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙの各信号を作成するように構成
するとともに、撮像ユニットとコンピュータ内蔵ボード
間で通信を行なうことで、従来ビデオカメラで行なって
いたズーム、フォーカス等の制御をコンピュータから容
易に行なえるようにしたことにより、従来よりはるかに
安価な構成によって劣化の少ない解像度の高い映像信号
を得られるとともに、各種の撮像機能をコンピュータか
ら容易に制御できるという効果がある。

【００１５】またコンピュータ内蔵拡張ボードで行なう
信号処理部をプログラムダウンロード可能なＤＳＰで行
なうようにした場合には、撮像ユニットにおける色フィ
ルタやＣＣＤの画素数が変更されたときでも、信号処理
ボードのハードを変更することなくダウンロードするプ
ログラムを変更することで対応できるという効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示すブロック図。

【図２】本発明の第２の実施例を示すブロック図。

【図３】第２の実施例の動作を説明するためのフローチ
ャート。

【図４】従来例を示すブロック図。

【図５】本発明の第３の実施例を示すブロック図。

【符号の説明】

１００ 撮像ユニット １０１ レンズ １０２ 絞り １０３ ＣＣＤ １０４ プリプロセス部 １０６ モータドライバ １０７ ドライバ回路 １０８ タイミングジェネレータ １０９ ＤＣ−ＤＣコンバータ １１０ カメラ制御部 １１１ コネクタ １４０ 信号処理ボード １５０ コネクタ １５１ Ａ／Ｄ変換器 １５２ 信号処理回路 １５３ バス制御部 １５４ Ｄ／Ａ変換器 １５５ コンピュータバス １５６ メモリ １５７ メモリコントローラ １５８，１５９ スイッチ １６０ エンコーダ １６１，１６２，１６３ 外部出力端子

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体の光学像を形成するための光学系
   と、前記光学系によって形成された前記光学像を電気映
   像信号に変換する撮像手段と、前記光学系を制御する制
   御手段とからなるカメラヘッドユニットと、 前記カメラヘッドユニットと通信路を介して接続され前
   記カメラヘッドユニットから供給される前記電気映像信
   号に対して信号処理を行なう信号処理手段と、前記信号
   処理手段によって得られる映像信号を蓄積する蓄積手段
   と、前記カメラヘッドユニットとデータの送受信を行な
   うための通信手段とからなる撮像信号処理ユニットの２
   つのユニットから構成されることを特徴とする撮像装
   置。
2. 【請求項２】 前記電気映像信号は前記撮像手段の前面
   に取り付けられ色フィルタに対応した色信号であること
   を特徴とする請求項１の撮像装置。
3. 【請求項３】 前記電気映像信号は輝度信号及び色信号
   からなることを特徴とする請求項１の撮像装置。
4. 【請求項４】 前記カメラヘッドユニットにおける制御
   手段は、前記撮像信号処理ユニットより前記通信手段を
   介して送られてくる制御情報に応じて動作することを特
   徴とする請求項１の撮像装置。
5. 【請求項５】 前記撮像信号処理ユニットをコンピュー
   タに内蔵される拡張ボード上に構成したことを特徴とす
   る請求項１の撮像装置。
6. 【請求項６】 前記制御情報は前記コンピュータから発
   せられることを特徴とする請求項５の撮像装置。
7. 【請求項７】 前記蓄積手段に対して前記コンピュータ
   から読み書き可能なように構成したことを特徴とする請
   求項５の撮像装置。
8. 【請求項８】 前記信号処理手段は処理動作を変更する
   ことが可能なように構成したことを特徴とする請求項１
   の撮像装置。
9. 【請求項９】 前記信号処理手段がプログラムにより処
   理動作を変更可能であることを特徴とする請求項８の撮
   像装置。
10. 【請求項１０】 前記信号処理手段は前記コンピュータ
    からのプログラムのダウンロードによって処理動作を変
    更可能であることを特徴とする請求項５の撮像装置。