JPWO2017086218A1 - カメラ制御装置およびテレビジョンカメラ - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、毎秒６０コマで動作するデュアルグリーン方式テレビジョンカメラの映像信号から、毎秒２４コマの４Ｋ映像信号と毎秒２４コマのＨＤ映像信号を同時に生成することである。本発明のカメラ制御装置は、シリアルパラレル変換部とバッファメモリ部と２４Ｐコンバータ部と画素補間部とパラレルシリアル変換部を有し、２４Ｐコンバータ部は毎秒２４コマのＨＤ映像信号を出力し、画素補間部は２４Ｐコンバータ部の出力から毎秒２４コマの４Ｋ映像信号を生成して出力することを特徴とする。

Description

本発明は、カメラ制御装置およびテレビジョンカメラに関するものである。

近年、従来のＨＤ（High Definition、水平１９２０ｘ垂直１０８０）の４倍の画素数（水平３８４０ｘ垂直２１６０）の４Ｋテレビジョンカメラが注目を浴びている。その用途はフレーム周波数６０ｐ（progressive）で撮影するスポーツ中継等だけでなく、２４ｐで撮影する映画やドラマ等多岐に渡るが、４Ｋカメラはまだまだ高価なこともあり、６０ｐと２４ｐのカメラを別々に購入するのではなく、一台のカメラで切り替えて使用できることが望ましい。
従来、６０ｐと２４ｐを同じシステムで切り替えて運用させる場合、テレビジョンカメラの撮像素子を６０ｐと２４ｐを切り替えることから、テレビジョンカメラおよびカメラ制御装置にそれらの走査モードに対応する回路を全て持たせる必要があった。

先行技術文献としては、例えば、特許文献１に、毎秒６０フレームのフレームレートで動作するカメラを用いつつ、毎秒２４フレームの映像信号を得ることが可能なカメラシステムの発明が開示されている。

特開２０１３−１６５３１３号公報

カメラシステムに毎秒２４コマおよび毎秒６０コマの回路を持たせた場合は、回路規模が膨大になってしまい、コストアップや消費電力の増加につながる。また、撮像素子が一部のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の場合、画素の読出し時間のズレにより高速移動被写体が歪むローリングシャッター効果が、毎秒コマ数が低くなると目立ちやすくなる。
本発明の目的は、毎秒６０コマで動作するデュアルグリーン方式テレビジョンカメラの映像信号から、毎秒２４コマの４Ｋ映像信号と毎秒２４コマのＨＤ映像信号を同時に生成することである。

本発明のカメラ制御装置は、シリアルパラレル変換部とバッファメモリ部と２４Ｐコンバータ部と画素補間部とパラレルシリアル変換部を有し、２４Ｐコンバータ部は毎秒２４コマのＨＤ映像信号を出力し、画素補間部は２４Ｐコンバータ部の出力から毎秒２４コマの４Ｋ映像信号を生成して出力することを特徴とする。

また、本発明のカメラ制御装置は、上述のカメラ制御装置であって、さらにクロスコンバータ部を有し、クロスコンバータ部はバッファメモリ部の出力から毎秒６０コマの７２０画素の映像信号を生成して出力することを特徴とする。

さらに、本発明のカメラ制御装置は、上述のカメラ制御装置であって、さらにＰＩコンバータ部とダウンコンバータ部を有し、ＰＩコンバータ部はバッファメモリ部の出力から毎秒６０コマの飛越し走査の垂直１０８０画素の映像信号を生成して出力し、ダウンコンバータ部はＰＩコンバータ部の出力から毎秒６０コマの飛越し走査の４８０画素の映像信号を生成して出力することを特徴とする。

本発明のテレビジョンカメラは、シリアルパラレル変換部とバッファメモリ部と２４Ｐコンバータ部と画素補間部とパラレルシリアル変換部を有し、前記２４Ｐコンバータ部は、毎秒２４コマのＨＤ映像信号を出力し、前記画素補間部は、前記２４Ｐコンバータ部の出力から毎秒２４コマの４Ｋ映像信号を生成して出力するカメラ制御手段を備え、該カメラ制御手段は、６０ｐ映像の最初の所定数のフレーム分の後のフレームより所定のフレーム数毎にフレームを順次繰り返して抽出することで２４ｐ映像とするフレーム抽出手段を備えたことを特徴とする。

本発明のテレビジョンカメラは、シリアルパラレル変換部とバッファメモリ部と２４Ｐコンバータ部と画素補間部とパラレルシリアル変換部を有し、前記２４Ｐコンバータ部は、毎秒２４コマのＨＤ映像信号を出力し、前記画素補間部は、前記２４Ｐコンバータ部の出力から毎秒２４コマの４Ｋ映像信号を生成して出力するカメラ制御手段を備え、６０ｐフレームから２つの最初のフレーム、次の３つの最初のフレーム、次の２つの最初のフレーム、次の３つの最初のフレーム、・・・というように繰り返しの順次プルダウンしていくことで２４ｐ映像を出力するものである。

本発明によれば、毎秒６０コマで動作するデュアルグリーン方式テレビジョンカメラの映像信号から、毎秒２４コマの４Ｋ映像信号と毎秒２４コマのＨＤ映像信号を同時に生成することができ、毎秒６０コマの４Ｋ映像信号との切り替え使用も可能である。

本発明の一実施例に係るカメラ制御装置を含むカメラシステムのブロック図である。 本発明の一実施例に係るカメラ制御装置のブロック図である。 本発明の一実施例に係るカメラ制御装置のフレーム単位のタイミングチャートである。 本発明の一実施例に係るカメラ制御装置のライン単位のタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例に係るカメラ制御装置を含むカメラシステムのブロック図である。
図１のカメラシステムは、撮像装置１００とカメラ制御装置（Camera Control Unit）２００が光ファイバーケーブル３００で接続されている。
なお、撮像装置１００とカメラ制御装置２００の接続は、光ファイバーケーブルに限定するものではない。

撮像装置１００は、色分解光学系１１２、第１緑色（Ｇ１、Green1）撮像素子１１１Ｇ１、第２緑色（Ｇ２、Green2）撮像素子１１１Ｇ２、赤色（Ｒ、Red）撮像素子１１１Ｒ、青色（Ｂ、Blue）撮像素子１１１Ｂ、映像信号処理部１１３、撮像素子駆動部１１４、ＣＰＵ（Central Processing Unit）部１１５で構成されている。

撮像装置１００は、入射光１０２がレンズ１０１で結像され、色分解光学系１１２で４板用に色分解され、第１緑色（Ｇ１）撮像素子１１１Ｇ１と第２緑色（Ｇ２）撮像素子１１１Ｇ２と赤色（Ｒ）撮像素子１１１Ｒおよび青色（Ｂ）撮像素子１１１Ｂで光電変換され、映像信号処理部１１３で各種信号処理が施され、ＨＤ／６０Ｐｘ２（水平１９２０×垂直１０８０画素、６０ Progressive、２出力）信号を出力する。

撮像装置１００は、毎秒６０コマで有効画素数：水平１９２０×垂直１０８０の撮像素子を赤・緑１・緑２・青の４個を用いて動作させ、得られた映像信号をパラレル−シリアル変換して、光ファイバーケーブル３００を経てカメラ制御装置（ＣＣＵ）２００へ伝送する。

カメラ制御装置２００は、ＨＤ／６０Ｐｘ２を入力して、４Ｋ／２４ｐ，ＨＤ／２４ｐ，ＨＤ／６０ｐ，７２０／６０ｐ，ＨＤ／６０ｉ（interlaceまたはinterlaced scan），４８０／６０ｉ信号を同時に出力する。

図２は本発明の一実施例に係るカメラ制御装置のブロック図である。
図２において、カメラ制御装置２００は、Ｓ／Ｐ（シリアルパラレル変換部）部２０１、バッファメモリ部２０２、２４Ｐコンバータ部２０３、フレームメモリ部２０４、画素補間部２０５、クロスコンバータ部２０６、ＰＩコンバータ（Progressive-Interlace変換部）部２０７、ダウンコンバータ部２０８、Ｐ／Ｓ（パラレルシリアル変換部）部２０９−１〜２０９−６で構成されている。
なお、フレームメモリ２０４部は、例えば、ＤＤＲ２（Double-Data-Rate2）のＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）である。

カメラ制御装置２００は、ＨＤ／６０Ｐｘ２を入力して、Ｓ／Ｐ部２０１で２０ビットのパラレル映像信号に変換し、バッファメモリ部２０２に書き込む。
２４Ｐコンバータ２０３部は、フレームメモリ部２０４を用いてフレーム単位で映像をバッファリングしながら、６０ｐから２４ｐに変換する。

図３は本発明の一実施例に係るカメラ制御装置のフレーム単位のタイミングチャートである。
フレームメモリ２０４部は、６０ｐ映像の全フレームを書き込み、読出し時は２フレーム遅れで、（５ｎ）フレームと（５ｎ＋２）フレームを読み出す（ｎは正の整数）。
これは、６０ｐ映像より２４ｐ映像とするためのフレームの抽出を行うものであり、６０ｐフレームから２つの最初のフレーム、次の３つの最初のフレーム、次の２つの最初のフレーム、次の３つの最初のフレーム、・・・というように順次プルダウンしていくことで２４ｐ映像となる。
ここで、図３の６０ｐ映像の最初の２フレーム分（すなわち０、１の２フレーム）は前述したプルダウンの際に安定させて余裕を持たせるためのバッファ的役割を担うものである。

図４は本発明の一実施例に係るカメラ制御装置のライン単位のタイミングチャートである。
フレームメモリ部２０４は、書き込み時は全ラインを１ライン毎に書き込む。６０ｐ読出し時は、１ライン毎に画面の上半分と下半分を交互に読み出す。また２４ｐ読出し時は、（５ｎ）ラインで上半分の４Ｋ／２４ｐ信号、（５ｎ＋１）ラインで奇数ラインの２Ｋ／２４ｐ信号、（５ｎ＋２）ラインで下半分の４Ｋ／２４ｐ信号、（５ｎ＋３）ラインで偶数ラインの２Ｋ／２４ｐを、各々読み出す。このように４Ｋ／６０ｐ読出しに必要な帯域と、４Ｋ／２４ｐと２Ｋ／２４ｐを同時に読み出すのに必要な帯域は同じであるため、６０ｐ読出しの５ｍ（ｍは１以上の整数）番目では２４ｐ読出しを行わず、撮影目的に合わせて６０ｐ読出しと２４ｐ読出しを切り替えて使用することができる。
上述した図３の説明と併せて、６０ｐ映像から２４ｐ映像を抽出するフレーム読み出しをフレームメモリ部２０４で行うことで、２４ｐ用の専用のメモリを増加することなく、６０ｐ用メモリで２４ｐ映像出力に対応することができる。

次に、図２を用いて、２４Ｐコンバータ部２０３以降の動作について説明する。
２４Ｐコンバータ部２０３の出力４Ｋ／２４ｐ（または６０ｐ）の信号は、画素補間部２０５で、２Ｋの赤・緑１・緑２・青の信号から、水平・垂直２倍の４Ｋの赤・緑・青の信号を、周囲の画素から補間して生成する。その後、Ｐ／Ｓ部２０９−１でＳＤＩ（シリアル・デジタル・インターフェース）信号に変換し、４Ｋ／２４ｐ（毎秒２４コマの４Ｋ映像信号）信号として出力する。

また、ＨＤ／２４ｐ（毎秒２４コマのＨＤ映像信号）は、２４Ｐコンバータ部６２０３からＰ／Ｓ部２０９−２で直接パラレル信号からシリアル信号に変換して出力する。
さらに、２４Ｐコンバータ部２０３の入力信号は、ＨＤ／６０ｐ（毎秒６０コマのＨＤ映像信号）の信号としても使用でき、クロスコンバータ部２０６やＰＩコンバータ部２０７やダウンコンバータ部２０８を用いることで、各々７２０／６０ｐ（毎秒６０コマの垂直７２０画素の映像信号）、ＨＤ／６０ｉ（毎秒６０コマの飛越し走査の垂直１０８０画素の映像信号）、４８０／６０ｉ（毎秒６０コマの飛越し走査の垂直４８０画素の映像信号）の信号として出力する。

本発明の実施形態であるカメラ制御装置は、毎秒６０コマで動作するデュアルグリーン方式テレビジョンカメラの映像信号から、毎秒２４コマの４Ｋ映像信号と毎秒２４コマのＨＤ映像信号を同時に生成することができ、毎秒６０コマの４Ｋ映像信号との切り替え使用も可能である。

以上、本発明の一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することができる。

毎秒６０コマで動作するデュアルグリーン方式テレビジョンカメラの映像信号から、毎秒２４コマの４Ｋ映像信号と毎秒２４コマのＨＤ映像信号を同時に生成することによって、複数の映像フォーマットの映像信号を同時に使用する用途に適用できる。この出願は、２０１５年１１月１７日に出願された日本出願特願２０１５−２２４８７５を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。

１００：撮像装置、１０１：レンズ、１０２：入射光、１１１Ｇ１：Ｇ１撮像素子、１１１Ｇ２：Ｇ２撮像素子、１１１Ｒ：Ｒ撮像素子、１１１Ｂ：Ｂ撮像素子、１１２：色分解光学系、１１３：映像信号処理部、１１４：撮像素子駆動部、１１５：ＣＰＵ部、２００：カメラ制御装置、２０１：Ｓ／Ｐ部、２０２：バッファメモリ部、２０３：２４Ｐコンバータ部、２０４：フレームメモリ部、２０５：画素補間部、２０６：クロスコンバータ部、２０７：ＰＩコンバータ部、２０８：ダウンコンバータ部、２０９−１〜２０９−６：Ｐ／Ｓ部、３００：光ファイバーケーブル。

Claims (4)

1. シリアルパラレル変換部とバッファメモリ部と２４Ｐコンバータ部と画素補間部とパラレルシリアル変換部を有し、
   前記２４Ｐコンバータ部は、毎秒２４コマのＨＤ映像信号を出力し、
   前記画素補間部は、前記２４Ｐコンバータ部の出力から毎秒２４コマの４Ｋ映像信号を生成して出力することを特徴とするカメラ制御装置。
2. 請求項１に記載のカメラ制御装置であって、
   さらにクロスコンバータ部を有し、
   前記クロスコンバータ部は、前記バッファメモリ部の出力から毎秒６０コマの７２０画素の映像信号を生成して出力することを特徴とするカメラ制御装置。
3. 請求項１に記載のカメラ制御装置であって、
   さらにＰＩコンバータ部とダウンコンバータ部を有し、
   前記ＰＩコンバータ部は、前記バッファメモリ部の出力から毎秒６０コマの飛越し走査の垂直１０８０画素の映像信号を生成して出力し、
   前記ダウンコンバータ部は、前記ＰＩコンバータ部の出力から毎秒６０コマの飛越し走査の４８０画素の映像信号を生成して出力することを特徴とするカメラ制御装置。
4. テレビジョンカメラにおいて、シリアルパラレル変換部とバッファメモリ部と２４Ｐコンバータ部と画素補間部とパラレルシリアル変換部を有し、
   前記２４Ｐコンバータ部は、毎秒２４コマのＨＤ映像信号を出力し、
   前記画素補間部は、前記２４Ｐコンバータ部の出力から毎秒２４コマの４Ｋ映像信号を生成して出力するカメラ制御手段を備え、
   該カメラ制御手段は、６０ｐ映像の最初の所定数のフレーム分の後のフレームより所定のフレーム数毎にフレームを順次繰り返して抽出することで２４ｐ映像とするフレーム抽出手段を備えたことを特徴とするテレビジョンカメラ。

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