JPH0969980A

JPH0969980A - カメラ装置

Info

Publication number: JPH0969980A
Application number: JP7223362A
Authority: JP
Inventors: Akira Fujimoto; 顕藤本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【構成】撮像素子１０３とその周辺回路、撮像素子１
０３からの出力信号をデジタル信号に変換するＡＤＣ部
１０５、レンズ部１０１等からなるカメラヘッド部１０
０と、カメラヘッド部１００からのデジタル映像信号を
処理するカメラヘッド部１００と分離した信号処理部
と、カメラヘッド部１００からのデジタル映像信号に補
助情報としてシェーディング補正情報を付加する付加手
段と、その付加手段により付加された補正情報を元に信
号処理部でシェーディング補正を行う補正手段とを備え
てなるものである。【効果】精度の高いシェーディング補正をヘッド分離
型カメラにて、特別な信号線及び同期回路を用いずに実
現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パソコン、ワークステ
ーション等の画像入力装置等として用いられるカメラ装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種のカメラ装置においては、
得られた映像信号に必要な補正をかける場合、カメラヘ
ッド部と信号処理部が一体化している場合が多かったの
で、信号線の長さ、本数、遅延時間といった要素は一つ
の基板内に収まる範囲で考慮すれば良かったが、近年、
メディアのマルチメディア化が進み、カメラヘッド部だ
けを分離してＷＳ（ワークステーション）／パソコン等
に取り付け遠距離間を結んだＴＶ会議、ＴＶゲーム、Ｔ
Ｖ電話といったマルチメディア商品が開発されている。

【０００３】こういったヘッド分離型を前提にしたカメ
ラ装置の場合、カメラヘッド部で得られた映像情報がケ
ーブルを伝って信号処理部を含むコンピュータシステム
に接続されているため、当然伝送経路は一体型のものと
比べて長くなり、伝搬経路における外乱の影響を受けや
すく、信号成分の減衰もあり、映像情報の劣化が考えら
れる。また、補正情報をコンピュータ側から出力しよう
にもデジタル／アナログという信号の特性の違いから、
情報の伝送がかなり困難であった。

【０００４】このような課題を解決するために、信号の
デジタル化をカメラヘッド部で行う、図７に示すような
デジタル出力回路を内蔵したヘッド分離型カメラが考え
られている。図７において、１００はカメラヘッド部
で、２００はコンピューターシステムである。

【０００５】そして、レンズ部１０１で集光された入射
光は、オンチップレンズアレー（マイクロレンズ付き）
ＣＣＤ部１０３によって電気信号に変換され、ＣＣＤ駆
動及び同期信号発生回路１０２により生成されるパルス
を利用してＣＣＤ部１０３を駆動し、得られた出力映像
信号をＣＤＳ（相関２重サンプリング）／ＡＧＣ（自動
利得制御）部１０４で処理されたのち、ＡＤＣ（アナロ
グデジタルコンバータ）部１０５でデジタルデータに変
換される。そして、送信回路部１０６で映像データに駆
動及び同期信号発生回路１０２にて生成した同期信号が
付加され、ビット列が出力される。

【０００６】図８に示す１画面の画像データが送信回路
部１０６を経て伝送される様子を図９に示す。図８にお
いて、水平ブランキング信号、垂直ブランキング信号は
すべての画像データの中で有効な画像データの領域を規
定する信号であって、送信回路部１０６は、この有効領
域の画像データを伝送する。送信回路部１０６は、水平
ライン毎に、有効領域の始まりを示すＳＳＹＮ信号、及
び有効領域の終わりを示すＥＳＹＮ信号の同期信号を付
加して送信する。ここでは、画像データはパラレルの場
合であるが、配線数を減らすために、転送レートを上げ
て、シリアルで伝送することもある。

【０００７】一方、映像信号を受信する信号処理部を含
むコンピュータシステムでは、Ｉ／Ｆ部２０１にてカメ
ラヘッド部１００からのビット列を受けて、ＰＣＩバス
等の拡張バスにのせ、大容量の画像用メモリ２０４ある
いはメインメモリ２０３に格納する。そして、格納され
た映像情報をＣＰＵ２０２あるいは専用の信号処理回路
にて映像処理を行い、輝度信号Ｙと色差信号Ｒ−Ｙ及び
Ｂ−Ｙを得る。

【０００８】このときライン相関を利用したＳ／Ｎ改
善、輪郭強調、ホワイトバランス、シェーディング等の
補正を行うことにより、シャープな映像を得ることがで
きる。さらに、画像入力装置から得られた映像に対し
て、パンチルト、電子ズームといった機能を実施する場
合、大容量の画像用メモリ２０４に蓄えられた信号成分
から必要な部分の抽出をした後、表示のための処理を行
っている。

【０００９】また、信号処理部を含むコンピュータシス
テムにおいて、カメラ装置（画像入力装置）から得られ
た映像、音声にはプライバシーの保護を目的として、図
１０に示すように外観から識別できる位置にプライバシ
ーシャッタ（撮像部３０１への光量を遮断する光量遮断
手段３０２を備えてなるもの）と呼ばれるものが装備さ
れている。プライバシーシャッタの機能はレンズキャッ
プと同等であり、これを閉じることで遮光状態とし、プ
ライバシーの保護の役目をしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成して
なるカメラ装置のＣＣＤ（固体撮像素子）では、撮像光
から光電変換して映像情報を蓄積する際、均一光が入射
した場合であっても個々の素子の光電変換効率等の素子
能力にばらつきがあるため出力信号が均一にならなかっ
たり、１画素ごとにレンズアレー（マイクロレンズ）が
ついているため、レンズの絞りを変化させると、撮像エ
リアの周辺になるほど入射光の角度が浅くなり、集光さ
れる光量が撮像部中央と比べて少なくなり、シェーディ
ングが発生する。

【００１１】現在主流の単板式カラーＣＣＤでは、図１
１に示すような、マイクロレンズの上に補色フィルター
を塗った構造となっているため、光学系の構成だけでな
く、補色フィルターの膜厚によっても入射光量が減少す
るので、シェーディング補正が必要となる。

【００１２】従来、シェーディング補正を行う際、アド
レス発生回路、補正用ＲＯＭを利用してシェーディング
補正信号を発生させ、信号処理回路で補正を行ってい
た。ヘッド分離型カメラの場合、カメラヘッド部を取り
替える可能性を考慮すると、カメラヘッド部にアドレス
発生回路、レンズ及びＣＣＤ固有の特性を考慮した補正
データを持つＲＯＭを用意することになるが、この場
合、カメラヘッドから映像信号とは全く別の配線を用い
てシェーディング補正用データを転送すること、映像デ
ータとの同期をとることが必要であった。

【００１３】また、従来電子ズームやパンチルトといっ
た処理を行う際に、固体撮像素子で得られた映像情報を
一度、大容量の画像用メモリに蓄え切り取るエリアだけ
抽出する手法がとられていたため、大容量の画像用メモ
リが必要不可欠であり、従来のＣＤＳ／ＡＧＣ部では、
ゲインは外部から補正をかけられなかった。そのため、
Ｓ／Ｎ改善の重要なポイントとなるＡＤＣ部より以前の
アナログ伝送経路における利得の改善が困難であった。

【００１４】従来のプライバシーシャッタ付きヘッド分
離型カメラでは、プライバシーシャッタのＯＮ／ＯＦＦ
を検出したあとプライバシーシャッタ使用状態になるだ
けで、以後使用しない場合であれば、電源をユーザー側
でＯＦＦにする必要があった。また、信号処理側とヘッ
ド部とは距離が離れているので通常、別に電源を設ける
ために、信号処理側でヘッド部の電源をコントロールす
る事も可能だが、それにはプライバシーシャッタＯＮ／
ＯＦＦ用の信号線、電源コントロール用の信号線が映像
信号線とは別に必要であった。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明のカメラ装置は上
記のような課題を解決するためになされたもので、請求
項１乃至請求項３記載の発明においては、レンズの絞り
に応じた信号を出力する手段、絞りに追従した信号とＣ
ＣＤ固有の特性とを考慮した補正用データＲＯＭのアド
レスを指定するアドレス発生回路、レンズの絞り具合と
ＣＣＤ固有の特性からシェーディング補正データを出力
するＲＯＭ、ＣＣＤから読み出された画素データに、例
えばその画素に対応したシェーディング補正用情報を、
その画素の補助情報を付加する補助情報付加手段、補助
情報の付加された映像データを伝送（送信）する手段を
設けてなるものである。

【００１６】また、請求項４記載の発明においては、コ
ンピューター部からの切り出しエリア信号を受信するた
めの双方向性のバス及び受信回路、受信した切り出しエ
リア信号と実際に出力されている映像信号のエリアとを
比較する比較手段、不要な映像データを出力させないた
めにマスクパルスを発生させるマスクパルス発生回路と
マスクパルスをもとに、出力されている映像データをマ
スクするためのマスク回路、切り出された映像信号を送
信する送信手段を設けてなるものである。

【００１７】そして、請求項５記載の発明においては、
信号処理を含むコンピューターシステムからのＡＧＣゲ
イン補正データを受信するための双方向性のバス及び受
信回路、コンピュータシステムより伝送された補正情報
をもとに適切な制御をおこなう利得制御回路を設けてな
るものである。

【００１８】そしてまた、請求項６記載の発明において
は、プライバシーシャッタＯＮ／ＯＦＦ検出手段及び、
プライバシーシャッタＯＮ／ＯＦＦ情報を映像信号に付
加する付加手段と補助情報の付加された映像信号を送信
する送信回路を設けてなるものである。

【００１９】さらに、請求項７記載の発明においては、
請求項６記載の発明の構成に加えて、請求項６記載の補
助情報を元に信号処理を含むコンピューターシステムか
ら出力される制御信号を受信するための双方向性バス及
び受信回路、制御信号に応じた制御を実施するための制
御手段を設けてなるものである。

【００２０】さらにまた、請求項８記載の発明において
は、映像信号から画面全体が暗いと判定する判定手段、
画面全体が暗いことを検知したら電子アイリスの露光時
間を長くするように制御する手段、電子アイリスの露光
時間が最大値を示しても画面全体が暗いと判断された
ら、ある一定期間プライバシーシャッタＯＮの信号を出
力する手段を設けてなるものである。

【００２１】本発明カメラ装置は上記構成にて、請求項
１乃至請求項３記載の発明においては、シェーディング
補正に関する情報が付加されて伝送される。また請求項
４、請求項５及び請求項７の記載の発明においては、映
像信号のない垂直ブランキング期間にそのカメラヘッド
に対する制御信号をコンピュータシステムからカメラヘ
ッドへ同一のケーブルを用いて伝送される。

【００２２】そして、請求項６記載の発明においては、
プライバシーシャッタのＯＮ／ＯＦＦに関する情報が付
加され伝送される。さらに、請求項８記載の発明におい
ては、入射光量が極端に低い状態が継続した場合、一定
期間でプライバシーシャッタＯＮの情報が伝送される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下本発明のカメラ装置の実施の
形態を図面と共に説明するが、上記従来例と同一部分で
あるレンズ部１０１、駆動及び同期信号発生回路１０
２、ＣＣＤ部１０３、ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０４、ＡＤＣ
部１０５、送信回路部１０６についての説明は省略す
る。まず、本発明のカメラ装置の第１の実施の形態につ
いて図１及び図２と共に説明する。

【００２４】図１において、レンズ部１０１には、レン
ズの絞りに起因するシェーディングを補正するために、
絞りの大きさに追従した信号が出力される。前述の信号
と駆動及び同期信号発生回路１０２から出力される水平
／垂直基準パルス、水平ＣＣＤ駆動パルスを利用して、
アドレス発生回路１１では、各画素の特性、レンズの絞
りによるシェーディングに対応した補正データの格納さ
れているＲＯＭアドレスを生成する。

【００２５】次に、ＲＯＭ１２から、アドレス発生回路
１１で指定されたアドレスの補正データを読み出す。こ
こで述べたシェーディング補正データの取り出す手法に
ついては、特開平５ー８３６２２号公報に記載されてい
る内容とほぼ同様であるが、本手法にとどまらずどのよ
うな手法を設けてもよい。

【００２６】以上のような手段で得られたシェーディン
グ補正データを画素データに付加させ、図２に示すよう
なデータ列で出力される。図２においては、水平ｎ画
素、垂直ｍラインの出力データ形式の場合である。これ
により、出力映像データに画素単位でシェーディング補
正データが付加されているので、信号処理を施す際に付
加された情報を分離し、参照することでシェーディング
補正がスムーズに処理できる。

【００２７】次に本発明のカメラ装置の第２の実施の形
態を図３及び図４と共に説明する。本発明のカメラ装置
の第２の実施の形態では、伝送経路に双方向性バス１４
と受信回路１３を設ける。そして、図４に示すように、
垂直ブランキング期間に電子ズームで切り出すエリアを
指定する信号をコンピューターシステムから伝送経路を
経てカメラヘッド部へ伝送した際に、ヘッド部で生成し
ているブランキング信号を利用して、カメラヘッド部の
双方向性バス１４を出力から入力に切り替え、受信回路
部１３で切り出しエリア信号を受信し、駆動及び同期信
号発生回路１０２にデータを送る。

【００２８】駆動及び同期信号発生回路１０２では、水
平ライン、垂直ラインの情報があるので、これと切り出
しエリア信号を比較することで切り出しエリアを規定す
るイネーブル信号を生成する。この信号によって、ＡＤ
Ｃ部１０５で不要な信号についてはイネーブル信号を制
御することでマスクをかけ、不要な映像データを出力し
ないようにする。このようにすることで、画像処理部を
含むコンピューターシステムに大容量の画像用メモリが
不要となる。

【００２９】さらに、コンピューター部からゲイン係数
補正信号を与えることで、最適な利得制御が可能なＣＤ
Ｓ／ＡＧＣ部１０４で構成されるカメラヘッド部１００
とするものである。つまり、垂直ブランキング期間にＡ
ＧＣ（自動利得制御）の最適な利得が得られるゲイン係
数補正信号をコンピューターシステムより送信し、それ
を双方向性バスの入出力を切り替えて受信し、ＣＤＳ／
ＡＧＣ部１０４に入力する。ＣＤＳ／ＡＧＣ部１０４で
は、この補正情報を元にＣＤＳ／ＡＧＣ部１０４のゲイ
ンの補正を行うため、最適な利得制御が可能となる。

【００３０】次に本発明のカメラ装置の第３の実施の形
態を図５と共に説明する。

【００３１】図５において、プライバシーシャッタ部１
５、プライバシーシャッタＯＮ／ＯＦＦ検出回路１６を
設けることで、プライバシーシャッタＯＮ／ＯＦＦの信
号を映像信号に付加し、ほぼリアルタイムにシャッタの
状態を転送することができる。尚、プライバシーシャッ
タ部１５、プライバシーシャッタＯＮ／ＯＦＦ検出回路
１６については、その手法を一切問わない。

【００３２】この場合、第２の実施の形態と同様に双方
向性バス１４、受信回路１３を設けると共に、カメラヘ
ッド部１００に電源制御回路１７、メカアイリス部１８
を追加して設けてなるものである。上記の実施の形態の
構成にて伝送されたプライバシーシャッタに関する情報
を元にコンピュータシステムより伝送された制御信号を
駆動及び同期信号発生回路１０２にて生成している垂直
ブランキング信号を利用して、双方向性バス１４により
入出力を切り替え、受信回路１３で受信し、伝送された
制御の種類に応じて、電源制御回路１７やメカアイリス
制御部１８に情報を転送する。

【００３３】電源制御回路部１７では、伝送された情報
に応じて、回路の電源をＯＮ／ＯＦＦ制御する。メカア
イリス制御部では、プライバシーシャッタＯＦＦの状態
で、伝送されてきた情報からカメラヘッドに取り付けら
れたメカアイリスを制御することで、電子アイリス制御
と併用も可能となり、よりスムーズな露光量の調整が可
能となる。このほか、カメラヘッド部に機械的なズーム
機能、カメラヘッド部に台座を設けて台座を回転させる
機能など、本事例以外の利用法も対応可能となる。

【００３４】次に本発明のカメラ装置の第４の実施の形
態を図５と共に説明する。図６において、ＡＤ変換され
た映像信号を水平ＣＣＤ駆動パルス、水平同期信号等を
利用して有効画素エリア信号を加算回路１９によって加
算し、平均化回路２０で加算結果を有効画素数で除算し
て、１画素平均の信号レベルを算出後、比較回路２１で
黒レベルとの比較結果を出力、制御回路２３で、比較結
果が「画面全体が暗い」と出力されれば電子アイリスの
シャッタスピードを下げる信号を駆動及び同期信号発生
回路１０２に出力し、最終的にシャッタスピードがこれ
以上下げられない状態になったら、タイマー回路２２を
利用してある一定期間プライバシーシャッタＯＮの信号
を付加して映像信号を出力する。

【００３５】

【発明の効果】本発明のカメラ装置は上記のような構成
であるから、請求項１乃至請求項３記載の発明において
は、精度の高いシェーディング補正をヘッド分離型カメ
ラにて、特別な信号線及び同期回路を用いずに実現でき
る。また、請求項４記載の発明においては、大容量の画
像用メモリーを用いずに電子ズーム、パンチルトが実現
できるため、従来より安価で高性能な電子ズーム、パン
チルト機能が提供できる。

【００３６】そして、請求項５記載の発明においては、
コンピュータ部からのＡＧＣゲインの補正データを入力
することで、ＡＤＣ部より以前の信号経路でのＳ／Ｎ比
の改善、よりきめ細かなできる利得制御が可能となる
上、調整用の部品点数が削減されるので、従来より広範
囲でのアイリス補正がより安価で実現可能となる。

【００３７】さらに、請求項６及び請求項７記載の発明
においては、プライバシーシャッタに関する情報から、
カメラヘッド部の状態を検知できる。そのため、カメラ
ヘッド部の電源をコンピュータ部よりコントロールする
ことが特別な信号線を用いずに可能となるので、プライ
バシーシャッタをＯＮ／ＯＦＦするだけで自動的にカメ
ラヘッドの電源もＯＮ／ＯＦＦでき、カメラヘッド部の
省電力化が可能となる。さらに、電源を制御するだけで
なく、プライベートシャッターＯＮの時だけ必要な制御
信号を伝送し、プライベートシャッターＯＦＦの時には
カメラ制御用の制御信号を止めてしまうことができるの
で、信号処理部を含むコンピューターシステムとしても
映像情報の管理がしやすく、多数のカメラと１つのコン
ピューターシステムを接続する場合、コンピューターシ
ステムの負担が軽くなる。

【００３８】さらにまた、請求項８記載の発明において
は、カメラの前にいた人が急用で席を立ち電源を切り忘
れた場合であってもカメラの周りが暗い場合であれば、
コンピューターシステムで判断して電源を切ることが可
能となるので、切り忘れを防ぐことができる。他にも、
プライバシーシャッタを閉じると入射光量が減少するの
で、画面全体が暗いと判定されプライバシーシャッタＯ
Ｎの信号が出力されてコンピューターシステムからカメ
ラヘッド部の電源が切れるので、プライバシーシャッタ
を閉じるだけで自動的に電源を切るようなシステムがカ
メラ以外の光センサーを用いずに構築できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカメラ装置の第１の実施の形態を示す
ブロック図である。

【図２】本発明のカメラ装置の第１の実施の形態におい
て出力されるデータ形式の説明図である。

【図３】本発明のカメラ装置の第２の実施の形態を示す
ブロック図である。

【図４】本発明のカメラ装置の第２の実施の形態におけ
る伝送データの様子を示す説明図である。

【図５】本発明のカメラ装置の第３の実施の形態を示す
ブロック図である。

【図６】本発明のカメラ装置の第４の実施の形態を示す
ブロック図である。

【図７】従来のカメラ装置のカメラヘッド部及びコンピ
ュータ部の構成を示すブロック図である。

【図８】画素データと複合ブランキング信号との関係を
示す説明図である。

【図９】従来のカメラ装置の１画面の映像データが転送
される様子を示す説明図である。

【図１０】従来のカメラ装置のプライバシーシャッタの
概略構成図である。

【図１１】従来のカメラ装置の補色フィルター付きＣＣ
Ｄ模式図である。

【符号の説明】

１１アドレス発生回路１２ＲＯＭ１３受信回路１４双方向性バス１５プライバシーシャッタ部１６プライバシーシャッタ部ＯＮ／ＯＦＦ検出回
路１７カメラヘッド部の電源制御回路１８メカアイリス部１９加算回路２０平均化回路２１比較回路２２タイマー回路２３制御回路１００カメラヘッド部１０１レンズ部１０３ＣＣＤ部１０５ＡＤＣ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子とその周辺回路、撮像素子から
の出力信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ、
レンズ等からなるカメラヘッド部と、カメラヘッド部か
らのデジタル映像信号を処理するカメラヘッド部と分離
した信号処理部と、カメラヘッド部からのデジタル映像
信号に補助情報としてシェーディング補正情報を付加す
る付加手段と、その付加手段により付加された補正情報
を元に信号処理部でシェーディング補正を行う補正手段
とを備えてなることを特徴とするカメラ装置。
【請求項２】前記撮像素子にオンチップレンズアレー
ＣＣＤを用いたことを特徴とする請求項１記載のカメラ
装置。
【請求項３】前記付加手段に絞りに追従した信号と撮
像素子固有の特性とを考慮した補正用データＲＯＭのア
ドレスを指定するアドレス発生回路を備えてなることを
特徴とする請求項１記載のカメラ装置。
【請求項４】撮像素子とその周辺回路、撮像素子から
の出力信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ、
レンズ等からなるカメラヘッド部と、そのカメラヘッド
部からのデジタル映像信号を処理するカメラヘッド部と
分離した信号処理部と、そのカメラヘッド部からの映像
信号がない垂直ブランキング期間に入出力を切り替え
て、電子ズーム、パンチルトといった処理にて切り出す
エリアを指定する情報を受信する受信手段とを備えてな
ることを特徴とするカメラ装置。
【請求項５】撮像素子とその周辺回路、撮像素子から
の出力信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ、
レンズ等からなるカメラヘッド部と、カメラヘッド部か
らのデジタル映像信号を処理するカメラヘッド部と分離
した信号処理部と、デジタル映像信号に変換する手前の
ＡＧＣ部で信号処理部を含むコンピュータシステムより
のＡＧＣゲイン補正情報を受信し、その情報をもとに適
性な自動利得制御を行う手段を備えてなることを特徴と
するカメラ装置。
【請求項６】撮像素子とその周辺回路、撮像素子から
の出力信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ、
レンズ等からなるカメラヘッド部と、カメラヘッド部か
らのデジタル映像信号を処理するカメラヘッド部と分離
した信号処理部と、デジタル映像信号に補助情報として
プライバシーシャッタのＯＮ／ＯＦＦの情報を付加する
付加手段と、その付加手段にて付加された情報を元にカ
メラヘッド部の状態を判断してカメラヘッド部を制御す
る制御手段を備えてなることを特徴とするカメラ装置。
【請求項７】前記プライバシーシャッタ制御に関する
補助情報の信号を受信する受信手段をカメラヘッド部に
備えてなることを特徴とする請求項６記載のカメラ装
置。
【請求項８】撮像素子とその周辺回路、撮像素子から
の出力信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ、
レンズ等からなるカメラヘッド部と、カメラヘッド部か
らのデジタル映像信号を処理するカメラヘッド部と分離
した信号処理部と、得られた映像信号にて画面全体が暗
いというデータを検出したら自動的にシャッタスピード
を下げて画面全体が暗いというデータに変化がないこと
を確認した上で、プライバシーシャッタＯＮの信号をあ
る一定期間出力する出力手段を備えてなること特徴とす
るカメラ装置。