JPH1169221A - カメラシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カメラに接続された出力装置から固体撮像素
子や出力装置の様々な特性に適したカメラ内部での処理
や補正を行うことにより、最適な画像表示を実現し、か
つ出力装置やカメラの小型化を可能とする。 【解決手段】 カメラ１０に内蔵されている固体撮像素
子１００はタイミング発生回路１０１により駆動されて
撮像した出力信号を出力し、この出力信号はＡ／Ｄ変換
回路１０３でディジタル化された後、ゲインコントロー
ルアンプ１０２で増幅され、ホワイトバランス回路１０
４で色温度補正され、色分離処理回路１０５で色分離処
理され、ガンマ補正回路１０６でガンマ補正され、出力
装置２０に出力される。出力装置２０には制御回路２０
１が備えられ、この制御回路２０１からの制御信号によ
り前記カメラ１０の各部での処理、調整が実行される。
出力装置２０側でカメラ１０内での調整が可能とされる
ため、出力装置２０にカメラ１０と同様な調整回路を設
ける必要がなく、出力装置２０の構成が簡略化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像素子で撮像
信号を得るとともに、この撮像信号をディジタル化した
画像信号として出力するカメラに関し、特にカメラから
の画像信号が入力される出力装置においてカメラの撮像
制御を可能にしたカメラシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の固体撮像素子を用いたカラ
ー方式のカメラ１０Ａと、このカメラ１０Ａから出力さ
れる画像信号を利用して種々の処理を行うコンピュータ
あるいはモニタ等の出力装置２０Ａの一例を示すブロッ
ク図である。すなわち、前記カメラ１０Ａにおいて、Ｃ
ＣＤで構成される固体撮像素子１００は、タイミング発
生手投回路１０１から出力されるタイミング信号により
駆動され、画像転送領域が決定される。前記固体撮像素
子１００において光電変換されて蓄積された信号電荷
は、撮像信号としてゲインコントロールアンプ１０２に
出力される。このゲインコントロールアンプ１０２で
は、前記撮像信号がサンプルホールドされ、かつ波形の
整形および増幅率の調節を行が行われる。そして、その
増幅信号はＡ／Ｄ変換回路１０３においてディジタル変
換され、ホワイトバランス回路１０４へ出力され、ホワ
イトバランス処理が行われる。さらに、その出力信号は
色分離処理回路１０５において、例えばＲＧＢの色要素
ごとに分離され、各分離信号はガンマ補正回路１０６に
おいてガンマ補正され、画像信号として出力される。

【０００３】また、この例では、前記画像信号を記憶す
る記憶回路１０８が設けられるとともに、前記タイミン
グ発生回路１０１のタイミング信号のタイミングと、ゲ
インコントロールアンプ１０２の増幅率と、ホワイトバ
ランス回路１０４、色分離処理回路１０５、ガンマ補正
回路１０６の各係数とを制御するための制御回路１０９
が設けられる。この制御回路１０９は、例えばカメラの
使用者の調整によって前記制御が実行される。また、前
記記憶回路１０８もカメラ使用者の操作によって必要な
画像信号が記憶され、あるいは必要な画像信号のみが読
み出されて出力される。そして、前記カメラ１０Ａには
ケーブル３０Ａによりコンピュータやモニタ等の出力装
置２０Ａが接続され、前記画像信号はこの出力装置２０
Ａにおいて画像として表示される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のカメ
ラでは、例えば、暗い照明のもとで明るい物体と暗い物
体を撮像した場合には、明るい物体は判別できるが、暗
い物体はＡ／Ｄ変換回路１０３のダイナミックレンジが
不足し判別できない場合がある。このような場合には、
固体撮像素了１００の出力信号を増幅することにより暗
い物体が判別できるようになることから、従来のカメラ
ではこの調整をカメラの制御回路１０９にて行っている
が、この場合にこの調整を出力装置２０Ａで行うことが
できず、その都度カメラでの調整を行う必要がある。な
お、Ａ／Ｄ変換後の信号を出力装置２０Ａにおいて増幅
することも可能であるが、この方法では画質が劣化する
という問題が生じる。

【０００５】また、カメラ１０Ａおいてホワイトバラン
ス調整が行われた場合でも、出力装置２０Ａの表示画面
にはそれぞれ固有の色温度特性が存在しているため、こ
れらの色温度特性との関係でホワイトバランス調整が行
われないと、表示される画像は正しい色温度特性とはな
らないため、結局出力装置２０Ａ側で調整を行う必要が
あり、カメラ１０Ａのホワイトバランス調整が無駄にな
るとともに、出力装置２０Ａにもホワイトバランス回路
が必要になり、出力装置２０Ａの構成を簡略化すること
はできない。このことは、カメラ１０Ａの固体撮像素子
１００に設けられているカラーフィルタの色ばらつきに
伴う色分離処理や、画像信号のガンマ補正についても同
様であり、これらの色分離処理やガンマ補正をカメラ１
０Ａで行った場合でも、出力装置２０Ａの表示画面の特
性との関係から正しい処理や補正を行うためには、結果
として出力装置２０Ａでこれらの処理や補正を行う必要
があり、出力装置２０Ａの構成を簡略化することはでき
ない。

【０００６】また、被写体がカメラ１０Ａの固体撮像素
子１００の全有効領域の一部分に写っている場合には、
出力装置２０Ａでは必要とされる領域の画像信号のみを
入力すればよいが、従来のカメラではこの必要とされる
領域の画像信号を判断する機能は有していないため、出
力装置２０Ａにおいて必要な領域の画像信号のみを選択
しており、そのための選択回路が必要となり、出力装置
２０Ａの構成が複雑化される。また、このような選択に
対応するために、カメラ１０Ａには固体撮像素子１００
の全有効領域に対応する画像信号の全てを記憶しておく
ことが可能な大容量の記憶回路１０８を設ける必要があ
り、カメラの構成が複雑化される。

【０００７】さらに、従来のカメラでは、前記した信号
の増幅、ホワイトバランス、色分離処理、ガンマ補正を
行うための制御回路１０９を構成するためには、制御回
路１０９をＣＰＵやＤＳＰを用いた構成としなければな
らないため、カメラ１０Ａの規模が大さくなり、また消
費電力が多く、かつノイズが発生し易いものになるとと
もに、カメラ１０Ａの小型化、軽量化、及び低価格化を
図る上でも不利になる。

【０００８】本発明の目的は、カメラに接続された出力
装置からカメラでの各種制御を実行可能とすることによ
り、出力装置及びカメラのそれぞれの構成の簡略化を可
能とし、小型化、軽量化、低価格化が実現可能なカメラ
システムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、被写体を撮像
する撮像素子と、前記撮像素子からの撮像信号を増幅
し、かつ所要の処理を行って画像信号を得る手段とを備
えるカメラと、前記カメラから出力される画像信号を入
力して画像表示する出力装置とを備えるカメラシステム
において、前記出力装置には、前記カメラの前記増幅及
び所要の処理を行う手段を制御するための制御信号を前
記カメラに送出する制御回路を備えたことを特徴とす
る。前記カメラの増幅及び所要の処理を行う手段は、前
記撮像素子の出力信号を増幅するゲインコントロールア
ンプと、ホワイトバランス回路と、色分離処理回路と、
ガンマ補正回路を含み、前記出力装置の前記制御回路
は、これらゲインコントロールアンプ、ホワイトバラン
ス回路、色分離処理回路、ガンマ補正回路の各係数を調
整するための制御信号を出力する。

【００１０】ここで、前記カメラの前記撮像素子は固体
撮像素子で構成され、かつ前記カメラには前記固体撮像
素子を駆動するためのタイミング信号発生回路が設けら
れ、前記出力装置の前記制御回路は、前記タイミング発
生回路からのタイミング信号を制御するための制御信号
を出力する構成とする。また、前記制御回路は、規模の
大きな第１制御回路部と、規模の小さな第２制御回路部
とで分割形成され、前記第１制御回路部は前記出力装置
に設けられ、前記第２制御回路部は前記カメラに設けら
れた構成とする。

【００１１】カメラにおいては、被写体を撮像した撮像
素子からの撮像信号を増幅し、かつホワイトバランス、
色分離処理、ガンマ補正等の処理を行って画像信号を出
力する。出力装置では、前記カメラから出力される画像
信号を入力して画像表示する。そして、出力装置におい
ては、表示された画像に基づいて、撮像素子を駆動する
ための制御信号や、前記増幅、ホワイトバランス、色分
離処理、ガンマ補正の各処理を制御するための制御信号
を制御回路で作製してカメラに送出する。カメラではこ
の制御信号に基づいて、撮像状況に応じた増幅率調整、
ホワイトバランス調整、色分離処理、ガンマ補正を行な
うため、カメラを調整することなく出力装置側での調整
のみで適切な画像の表示が可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態に係るカ
メラシステムのブロック図である。ここでいうカメラと
は動画用のビデオカメラや静止画用の電子スチルカメラ
を含んでいる。カメラ１０にはＣＣＤで構成される固体
撮像素子１００を備えており、この固体撮像素子１００
は、タイミング発生手投回路１０１から出力されるタイ
ミング信号により駆動され、画像転送領域が決定され
る。前記固体撮像素子１００において光電変換されて蓄
積された信号電荷は、撮像信号としてゲインコントロー
ルアンプ１０２に出力される。このゲインコントロール
アンプ１０２では、前記撮像信号がサンプルホールドさ
れ、かつ波形の整形および増幅率の調節を行が行われ
る。そして、その出力信号はＡ／Ｄ変換回路１０３にお
いてディジタル変換され、ホワイトバランス回路１０４
へ出力され、ホワイトバランス処理が行われる。さら
に、その出力信号は色分離処理回路１０５において、例
えばＲＧＢの色要素ごとに分離され、各分離信号はガン
マ補正回路１０６においてガンマ補正される。

【００１３】前記カメラ１０の信号出力端には、ケーブ
ル３０を介してコンピュータやモニタ等の出力装置２０
が接続されており、前記ガンマ補正された信号、すなわ
ち画像信号はこの出力装置２０へ出力される。ここで、
前記出力装置２０には、ＣＰＵやＤＳＰで構成される制
御回路２０１が設けられており、この制御回路２０１に
おいて前記カメラ１０の前記タイミング発生回路１０１
のタイミング信号、すなわち撮像におけるシャツター時
間と、ゲインコントロールアンプ１０２の増幅率と、ホ
ワイトバランス回路１０４、色分離回路１０５、ガンマ
補正回路１０６に用いる各係数とが制御可能とされてい
る。また、前記画像信号から任意の信号のみを選択し、
これを出力装置２０の表示画面に表示することができる
ように構成されている。

【００１４】この実施形態のカメラシステムによれば、
暗い照明のもとで暗い物体を撮像したような場合に、Ａ
／Ｄ変換回路１０３のダイナミックレンジが不足し判別
できなくなるおそれが生じたときには、出力装置２０に
おいてこれを認識し、出力装置２０からカメラ１０内の
タイミング発生回路１０１に制御信号を送出し、シャッ
ター時間を調節する。これにより、撮像により得られる
出力信号のレベルが高くなる。また同時に、ゲインコン
トロールアンプ１０２に対しても制御信号を送出し、そ
の増幅率を高めることにより好適な撮像信号を得ること
が可能となる。

【００１５】また、出力装置２０で表示される画像のホ
ワイトバランスが適切でないと認識された場合には、出
力装置２０からカメラ内のホワイトバランス回路１０４
に制御信号を送出し、ホワイトバランス調整を行う。こ
の際には、出力装置２０の表示画面の固有の特性を考慮
した制御信号を出力するため、カメラ１０の自身から出
力される画像信号のホワイトバランスに多少のずれが生
じている場合でも、結果として出力装置２０におけるホ
ワイトバランスを適切な状態に調整できる。

【００１６】さらに、カメラ１０が単板式カラーカメラ
の場合には固体撮像素子１００上に原色や補色のカラー
フィルタが形成されている。また、多板式カラーカメラ
の場合には光学的に分光された光を複数の固体撮像素子
で受光する。これらの原色や補色の画像信号を目的の画
像信号に変換するには次のような色信号の変換が必要で
ある。例えば、固体撮像素子上にシアンＣｙ、マゼンタ
Ｍｇ、イエローＹｅ、グリーンＧのカラーフィルタが形
成されている場合には、通常、固体撮像素子内で垂直に
信号が加算されてＭｇ＋Ｃｙ，Ｇ＋Ｙｅ，Ｃｙ＋Ｇ、Ｙ
ｅ＋Ｍｇという信号が出力される。カメラの出力の色信
号が原色の赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂである場合には、次のよう
な式で示される変換が必要である。

【００１７】

【数１】 ただし、Ｍは３行４列の行列式とし、この要素を色分離
処理の係数とする。これらの色分離処理の係数は、カラ
ーフィルタの分光特性によって決定される。

【００１８】さらに、出力装置に接続する画面表示装置
の表示特性がＲ’，Ｇ’，Ｂ’である場合には次のよう
な式で示される変換が必要である。

【数２】 ただし、Ｎは３行３列の行列式である。

【００１９】上の２式をまとめると次のような式で示さ
れる。

【数３】 ただし、Ｍ’（＝ＮＭ）は３行４列の行列式である。
Ｍ’の要素はカラーフィルタの分光特性と出力装置に接
続する画像表示装置の表示特性を含んだ色分離処理係数
となる。

【００２０】したがって、カラーフィルタの分光特性や
固体撮像素子の分光感度特性などの光学的な特性がばら
ついた場合にも、カメラ１０におけるカラーフィルタの
分光特性と、出力装置２０の表示画面における表示特性
を含んだ色分離係数からなる制御信号を出力装置２０か
らカメラの色分離処理回路１０５に送出すれば、これら
の調整が筒単になり、撮像した色と表示する色を近似し
た色分離処理が実現できる。したがって、カメラ１０に
前記各式を演算するための回路を備えていることから、
出力装置２０に同様な回路を配設する必要はなくなる。

【００２１】また、ガンマ補正についても同様であり、
出力装置２０における表示画面でのガンマ値に基づいて
出力装置２０からカメラ１０のガンマ補正回路１０６に
制御信号を送出し、ガンマ補正回路１０６においてガン
マ補正を実行することにより、出力装置２０において適
切なガンマ値での表示が実現できる。したがって、出力
装置２０にガンマ補正回路を備える必要はなくなる。

【００２２】さらに、被写体がカメラ１０の固体撮像素
子１００の全有効領域の一部分に写っている場合には、
出力装置２０は必要とされる画像信号のみを選択すべく
制御信号をタイミング発生回路１０１に送出し、タイミ
ング発生回路１０１では固体撮像素子１００において撮
像されている領域の出力信号のみを選択し、カメラ１０
内での以降の信号処理を実行するような制御を行う。こ
れにより、不要な撮像信号に対するカメラ１０の内部で
の信号処理が不要となり、かつ得られた画像信号をその
まま出力装置２０において表示するだけで必要な被写体
像を表示することが可能となる。したがって、このよう
な画像信号を選択するために用いる記憶回路をカメラや
出力装置に備える必要はなくなる。

【００２３】このように、出力装置２０にＣＰＵやＤＳ
Ｐ等の制御機能を有する制御回路２０１を内蔵してお
き、この制御回路２０１から制御信号をカメラ１０に送
出してゲインコントロールアンプの増幅率、ホワイトバ
ランス、色分離処理、ガンマ補正を実行しているため、
カメラ１０にはこれらを制御するための制御回路が不要
となり、カメラ１０の構成の簡略化を可能とし、カメラ
１０の小型化、軽量化が実現できる。また、消費電力や
ノイズも改善できる。また、一方で、出力装置２０に、
カメラ１０と同様なホワイトバランス回路、色分離処理
回路、ガンマ補正回路等の回路が不要となり、構成の簡
略化が可能となり、小型化、軽量化が実現できる。

【００２４】なお、前記図１の構成では、出力装置２０
に設けられた制御回路２０１から送出される制御信号に
基づいてカメラ内のタイミング発生回路１０１、ゲイン
コントロールアンプ１０２、ホワイトバランス回路１０
４、色分離回路１０５、ガンマ補正回路１０６を制御し
た例であるが、図２に示すように、制御回路をＣＰＵや
ＤＳＰ等を含む第１制御回路部２０２と、その他の回路
要素からなる第２制御回路部２０３とで分割構成し、小
型、軽量に構成される第２制御回路部２０３のみをカメ
ラに内蔵し、出力装置２０の第１制御回路部２０２から
の信号を受けて第２制御回路部２０３が前記各回路を制
御するように構成してもよい。この構成では、出力装置
２０とカメラ１０とを接続するケーブル３０の本数が低
減でき、かつカメラ１０と出力装置２０の両者の小型
化、軽量化が実現できる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、被写体を
撮像した撮像素子からの撮像信号を増幅し、かつホワイ
トバランス、色分離処理、ガンマ補正等の処理を行って
画像信号を得るカメラと、このカメラから出力される画
像信号を入力して画像表示する出力装置とを備えるカメ
ラシステムにおいて、出力装置にはカメラにおける撮像
信号の増幅及び前記各処理を制御するための制御信号を
カメラに送出する制御回路を備えているので、出力装置
から撮像状況に応じた増幅率調整、ホワイトバランス調
整、色分離処理、ガンマ補正を行うことができるため、
カメラを調整することなく出力装置側での調整のみで適
切な画像の表示が可能となる。これにより、出力装置に
前記各調整や処理を行うための個々の回路要素が不要と
なり、出力装置の小型化、軽量化、低価格化が実現てき
る。また、出力装置に前記各調整や処理を制御するため
の制御回路を設けることにより、カメラに制御回路を設
ける必要がなくなり、カメラの小型化、軽量化が実現で
きる。また、出力装置側で撮像領域を選択可能とするこ
とにより、カメラでの信号処理の負担が軽減されるとと
もに、撮像した画像信号を記憶するための記憶回路の規
模を縮小し、あるいは不要にでき、カメラの小型化、軽
量化をさらに進めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のカメラシステムの実施形態のブロック
構成図である。

【図２】本発明のカメラシステムの他の実施形態のブロ
ック構成図である。

【図３】従来のカメラシステムの一例のブロック構成図
である。

【符号の説明】

１０ カメラ ２０ 出力装置 ３０ ケーブル １００ 固体撮像素子（ＣＣＤ） １０１ タイミング発生回路 １０２ ゲインコントロールアンプ １０３ Ａ／Ｄ変換回路 １０４ ホワイトバランス回路 １０５ 色分離処理回路 １０６ ガンマ補正回路 ２０１ 制御回路 ２０２ 第１制御回路 ２０３ 第２制御回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を撮像する撮像素子と、前記撮像
   素子からの撮像信号を増幅し、かつ所要の処理を行って
   画像信号を得る手段とを備えるカメラと、前記カメラか
   ら出力される画像信号を入力して画像表示する出力装置
   とを備えるカメラシステムにおいて、前記出力装置に
   は、前記カメラの前記増幅及び所要の処理を行う手段を
   制御するための制御信号を前記カメラに送出する制御回
   路を備えたことを特徴とするカメラシステム。
2. 【請求項２】 前記カメラの増幅及び所要の処理を行う
   手段は、前記撮像素子の出力信号を増幅するゲインコン
   トロールアンプと、ホワイトバランス回路と、色分離処
   理回路と、ガンマ補正回路を含み、前記出力装置の前記
   制御回路は、これらゲインコントロールアンプ、ホワイ
   トバランス回路、色分離処理回路、ガンマ補正回路の各
   係数を調整するための制御信号を出力する請求項１に記
   載のカメラシステム。
3. 【請求項３】 前記カメラの前記撮像素子は固体撮像素
   子で構成され、かつ前記カメラには前記固体撮像素子を
   駆動するためのタイミング信号発生回路が設けられ、前
   記出力装置の前記制御回路は、前記タイミング発生回路
   からのタイミング信号を制御するための制御信号を出力
   する請求項１または２に記載のカメラシステム。
4. 【請求項４】 前記制御回路は、規模の大きな第１制御
   回路部と、規模の小さな第２制御回路部とで分割形成さ
   れ、前記第１制御回路部は前記出力装置に設けられ、前
   記第２制御回路部は前記カメラに設けられる請求項１な
   いし３のいずれかに記載のカメラシステム。