(57)【要約】      （修正有）【課題】ＳＤビデオ信号のリファレンス信号に短時間でＨＤビデオ信号を位相同期させる。【解決手段】同期分離装置２２はリファレンス信号から水平同期信号と垂直同期信号を分離する。ビデオベースバンド処理装置３０はＶＣＸＯ３２からのクロックに従って動作し、撮像ユニット２８からの画像信号からＨＤビデオ信号を生成する。同期分離装置３６はＨＤビデオ信号から水平同期信号と垂直同期信号を分離する。レート変換装置３８は水平同期信号からＳＤビデオ信号の水平走査周波数の同期信号を生成する。位相比較器２４は装置２２，３８からの水平同期信号の位相を比較し、ＰＷＭ装置４２は回路２４の出力に従いＶＣＸＯ３２の周波数を制御する。位相比較器２６は装置２２，３６からの垂直同期信号の位相を比較し、ライン検出回路４４は回路２６の位相差をライン数に換算する。ＣＰＵ４０は、当該ライン数に従い撮像ユニット２８の画像読み出しを制御する。【選択図】  図１
2008042586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リファレンス水平同期信号及びリファレンス垂直同期信号に従い、当該リファレンス水平同期信号の周波数より高い水平走査周波数の水平同期信号、及び、当該リファレンス垂直同期信号の周波数と同じ垂直走査周波数の垂直同期信号を有するビデオ信号を同期出力するビデオ信号処理装置であって、
クロックを発生するクロック発生手段（３２）と、
当該クロックに従い、当該ビデオ信号を出力するビデオ信号出力手段（２８，３０）と、
当該ビデオ信号から当該垂直同期信号及び当該水平同期信号を分離する同期分離手段（３６）と、
当該水平同期信号から当該リファレンス水平同期信号の周波数に相当する同期信号を生成するレート変換手段（３８）と、
当該レート変換手段の出力する当該同期信号の位相と、当該リファレンス水平同期信号の位相の位相差を算出する第１の位相比較手段（２４）と、
当該第１の位相比較手段の当該位相差が低減するように、当該クロックの周波数を制御する周波数制御手段（４２）と、
当該同期分離手段からの当該垂直同期信号の位相と、当該リファレンス垂直同期信号の位相との位相差を算出する第２の位相比較手段（２６）と、
当該第２の位相比較手段の当該位相差が低減するように、当該ビデオ出力手段の画面出力タイミングを制御する制御手段（４０，４４）
とを具備することを特徴とするビデオ信号処理装置。
【請求項２】
当該ビデオ信号出力手段が、
撮像手段（２８）と、
当該撮像手段から順次出力される画像信号から当該ビデオ信号を生成するビデオ処理手段（３０）
とを具備し、
当該制御手段が、
当該第２の位相比較手段の当該位相差を当該ビデオ信号のライン数に換算するライン検出手段（４４）と、
当該ライン検出手段の検出結果に従い、当該ライン数を解消するように、当該撮像手段からの読み出しラインを制御する手段（４０）
とを具備することを特徴とする請求項１に記載のビデオ信号処理装置。
【請求項３】
更に、当該リファレンス信号から当該リファレンス水平同期信号及び当該リファレンス垂直同期信号を分離する分離手段（２２）を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載のビデオ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビデオ信号処理装置に関し、より具体的には、外部からのレファレンス信号に同期して、ビデオ信号を出力するビデオ信号処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラは、撮像素子による一連の画像信号を動画像のビデオ信号として記録媒体に記録する。複数台のビデオカメラから出力されるビデオ信号を切り替えるビデオセレクタも存在する。
【０００３】
この種の、ビデオセレクタを用いて複数台のビデオカメラから出力されるビデオ信号を切り替えるシステムでは、各ビデオカメラは独立に動作するクロックに従ってビデオ信号を出力するので、動画像信号の切り替え時に、画像が乱れてしまうことがある。これを防ぐために、複数のビデオカメラを外部同期信号により同期して動作させることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、近年では、ＶＧＡサイズの標準解像度（ＳＤ）のビデオ信号（以下、ＳＤビデオ信号という）に加え、高精細（ＨＤ）のビデオ信号（以下、ＨＤビデオ信号という）を撮影することが可能なビデオカメラや映像再生装置も登場している。
【特許文献１】特開平０７−１５４６３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＳＤビデオ信号とＨＤビデオ信号を切り替えるビデオセレクタでも、ＳＤ対応のビデオカメラが依然として多くを占めている現状では、外部同期信号としてＳＤビデオ信号に対応するリファレンス信号を使用せざるを得ない。
【０００６】
そこで、ＨＤ対応のビデオカメラにおいて、ＳＤビデオ信号に対応するリファレンス信号に同期して、ＨＤビデオ信号を出力する機能が望まされる。なお、垂直同期信号に応じたリファレンス信号を外部同期に使用すると、垂直同期信号が水平同期信号に比べて周期が長いので、このリファレンス信号に同期してビデオカメラ内で生成するクロックの位相誤差が大きくなってしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、標準解像度のビデオ信号に応じた基準クロックに高解像度ビデオ信号を位相同期させるビデオ信号処理装置を提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明に係るビデオ信号処理装置は、リファレンス水平同期信号及びリファレンス垂直同期信号に従い、当該リファレンス水平同期信号の周波数より高い水平走査周波数の水平同期信号、及び、当該リファレンス垂直同期信号の周波数と同じ垂直走査周波数の垂直同期信号を有するビデオ信号を同期出力するビデオ信号処理装置であって、クロックを発生するクロック発生手段と、当該クロックに従い、当該ビデオ信号を出力するビデオ信号出力手段と、当該ビデオ信号から当該垂直同期信号及び当該水平同期信号を分離する同期分離手段と、当該水平同期信号から当該リファレンス水平同期信号の周波数に相当する同期信号を生成するレート変換手段と、当該レート変換手段の出力する当該同期信号の位相と、当該リファレンス水平同期信号の位相の位相差を算出する第１の位相比較手段と、当該第１の位相比較手段の当該位相差が低減するように、当該クロックの周波数を制御する周波数制御手段と、当該同期分離手段からの当該垂直同期信号の位相と、当該リファレンス垂直同期信号の位相との位相差を算出する第２の位相比較手段と、当該第２の位相比較手段の当該位相差が低減するように、当該ビデオ出力手段の画面出力タイミングを制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、低解像度のビデオ信号に対するリファレンス水平同期信号及びリファレンス垂直同期信号に対して、位相同期した高解像度のビデオ信号を出力することができ、また、短時間で位相同期に引き込むことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図1は、本発明の一実施例である撮像装置の概略構成ブロック図を示し、図２は、二台のビデオカメラの出力を切り替えるシステムの概略構成ブロック図を示す。
【００１２】
図２において、ＨＤビデオ信号を出力するビデオカメラ１０，１２がビデオセレクタ１４に接続する。ビデオカメラ１０，１２は図１に示す構成からなる。ビデオセレクタ１４は、ＳＤビデオ信号に対応するリファレンス信号をビデオカメラ１０，１２に供給し、ビデオカメラ１０，１２は、ビデオセレクタ１４からのリファレンス信号に同期して、ＨＤビデオ信号をビデオセレクタ１４に出力する。ビデオセレクタ１４は、ビデオカメラ１０又は同１２からのＨＤビデオ信号を選択し、選択したビデオ信号をＳＤＩ（Serial Digital Interface）信号としてモニタ１６に出力する。
【００１３】
ＳＤＩは、米国のＳＭＰＴＥ（Society of Motion Picture and Television Engineers）及び日本のＡＲＩＢ（Association of Radio Industries and Businesses）により規格化されており、一本の同軸ケーブルで輝度信号、色差信号、同期信号及びクロック情報を伝送する規格である。
【００１４】
ＳＤビデオ信号とＨＤビデオ信号のフォーマットを説明する。ＳＤビデオ信号として、例えばＮＴＳＣ（National Television Standards Committee）カラービデオ信号の場合、１フレームは５２５本の走査線から成り立っており、１秒間に２９．９７枚のフレーム画面で構成されている。
【００１５】
ＮＴＳＣカラービデオ信号の場合、１フレームを２つのフィールド（偶フィールドと奇フィールド）に分けて伝送している。インターレーステレビモニタ等の表示画面の水平方向の位置を決める水平同期信号の周波数（水平走査周波数）は１５．７３４ｋＨｚであり、フィールド信号の垂直方向の位置を決める垂直同期信号の周波数（垂直走査周波数）は５９.９７Ｈｚである。水平同期信号の周期は、６３．５６μｓとなる。１ライン（６３．５６μｓ）のビデオ信号を２７ＭＨｚのサンプリング周波数でサンプリングした場合、１ラインのサンプル数（画素数）は、１７１６サンプルとなる。
【００１６】
１０８０／６０ＩシステムのＨＤビデオ信号は、１フレームが１１２５本の走査線から成り立っており、１秒間に２９．９７枚のフレーム画面で構成されている。水平同期信号の周波数（水平走査周波数）は３３．７２ｋＨｚであり、フィールド信号の垂直同期信号の周波数（垂直走査周波数）は、ＮＴＳＣビデオ信号と同じ５９.９７Ｈｚである。水平同期信号の周期は、２９．６６μｓとなる。１ライン（２９．６６μｓ）のＨＤビデオ信号を７４ＭＨｚのサンプリング周波数でサンプリングすると、１ラインのサンプル数（画素数）は、２２００サンプルとなる。
【００１７】
次に、図１を参照して、ビデオカメラ１０の構成を説明する。リファレンス信号入力端子２０には、ビデオセレクタ１４からＳＤフォーマットのリファレンス信号が入力する。このリファレンス信号は、ＳＤビデオ信号の水平同期信号と垂直同期信号を含む。
【００１８】
同期分離装置２２は、リファレンス信号入力端子２０からのリファレンス信号から水平同期信号（リファレンス水平同期信号）Ｈ＿Ｓｙｎｃ（ｒｅｆ）と垂直同期信号（リファレンス垂直同期信号）Ｖ＿Ｓｙｎｃ（ｒｅｆ）を分離し、水平同期信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（ｒｅｆ）を位相比較器２４に供給し、垂直同期信号Ｖ＿Ｓｙｎｃ（ｒｅｆ）を位相比較器２６に供給する。なお、リファレンス信号の水平同期信号と垂直同期信号を分離した形でビデオカメラ１０，１２に入力しても良い。
【００１９】
撮像ユニット２８は光学レンズ、絞り、シャッタ及び撮像素子を具備し、被写体の光学像を示す画像信号を出力する。なお、ＣＣＤ撮像素子は、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）型でも、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型でもよい。
【００２０】
ビデオベースバンド処理装置３０は、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）３２からのクロックＣＬＫ１に従って動作し、撮像ユニット２８からの画像信号にカメラで周知の信号処理（例えば、ガンマ補正、色バランス調整、輝度／色分離）等を施し、これらの処理後のビデオ信号をビデオ出力端子３４と同期分離装置３６に供給し、画素クロックを示すクロック信号ＣＬＫ２（この実施例では、７４ＭＨｚ）をレート変換装置３８に供給する。
【００２１】
同期分離装置３６は、ビデオベースバンド処理装置３０からのビデオ信号から、水平同期信号と垂直同期信号を分離し、水平同期信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（ＨＤ）をレート変換装置３８に供給し、垂直同期信号Ｖ＿Ｓｙｎｃ（ＨＤ）を位相比較器２６に供給する。レート変換装置３８はカウンタ３８ａを具備する分周器であり、同期分離装置３６からの水平同期信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（ＨＤ）を分周又はダウンコンバートして、ＳＤビデオ信号の水平走査周波数の水平同期信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（ＳＤ）を生成する。この分周又はダウンコンバートのために、カウンタ３８ａは、ＣＰＵ４０からの制御信号に従い、４７１３カウント又は４７１４カウントを計数する。レート変換装置３８及びカウンタ３８ａの機能の詳細は後述する。
【００２２】
レート変換装置３８の生成する信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（ＳＤ）は、実際には、ディスプレイ表示の同期には使用されない。しかし、信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（ＳＤ）の周波数が、ＳＤビデオ信号の水平走査周波数に相当する周波数であることと、その位相が位相比較装置２４でリファレンス信号の水平同期信号の位相と比較されることから、水平同期信号と表現する。
【００２３】
位相比較器２４は、同期信号分離装置２２からのレファレンス信号の水平同期信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（Ｒｅｆ）の位相と、レート変換装置３８からの水平同期信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（ＳＤ）の位相を比較し、その位相差を示す信号をパルス幅変調装置（ＰＷＭ）４２に供給する。
【００２４】
パルス幅変調装置４２は、位相比較器２４の出力に従い、水平同期信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（Ｒｅｆ）と水平同期信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（ＳＤ）の位相差に応じた変調度のパルス幅変調信号を出力する。電圧制御水晶発振器３２は、パルス幅変調装置４２の出力信号の直流レベルに応じた周波数で発振する。即ち、電圧制御水晶発振器３２の発振周波数は、位相比較器２４による水平同期信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（Ｒｅｆ）と水平同期信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（ＳＤ）の位相差が小さくなるように、制御される。これにより、ビデオベースバンド処理装置３０は、リファレンス信号に同期したＨＤビデオ信号と画素クロックＣＬＫ２を出力する。
【００２５】
パルス幅変調装置４２に代えて、位相比較器２４の出力に従い、水平同期信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（Ｒｅｆ）と水平同期信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（ＳＤ）の位相差を示す直流電圧を生成する回路を使っても良い。
【００２６】
他方、位相比較器２６は、同期分離装置２２からの垂直同期信号Ｖ＿Ｓｙｎｃ（Ｒｅｆ）の位相と、同期分離装置３６からの垂直同期信号Ｖ＿Ｓｙｎｃ（ＨＤ）の位相を比較し、その位相差を示す信号をライン検出装置４４に供給する。
【００２７】
ライン検出装置４４は、位相比較装置２６からの、垂直同期信号Ｖ＿Ｓｙｎｃ（Ｒｅｆ）と垂直同期信号Ｖ＿Ｓｙｎｃ（ＨＤ）の位相差を、ライン数として検出し、検出したライン数をＣＰＵ４０に通知する。ＣＰＵ４０は、ライン検出装置４４からのライン数に基づき、ライン検出装置４４で検出されるライン数が０になるように、撮像ユニット２８の画像信号出力タイミングをライン単位で制御する。
【００２８】
図３はレート変換装置３８のタイミングチャートを示す。ここでは、撮像ユニット２８及びビデオベースバンド処理装置３０がＨＤフォーマットで動作していおり、画素クロックＣＬＫ２の周波数が７４ＭＨｚであるとする。
【００２９】
ＨＤビデオ信号とＳＤビデオ信号の垂直走査周波数は等しいので、ＨＤビデオ信号の（１ラインの画素数）×ライン数は、ＳＤビデオ信号の（１ラインの画素数）×ライン数に等しい。画素クロックＣＬＫ２の周波数が７４ＭＨｚの場合の、ＨＤビデオ信号の１ラインの画素数は、２２００であり、ライン数は１１２５である。これに対し、ＳＤビデオ信号のライン数は５２５である。従って、ＨＤビデオ信号の（２２００×１１２５／５２５）の画素数が、ＳＤビデオ信号の１ライン内に収容される。即ち、ＨＤビデオ信号の（２２００×１１２５／５２５）の画素を計数する都度、パルスを立てれば、それがＳＤビデオ信号の水平走査周波数の水平同期信号になる。
【００３０】
しかし、（２２００×１１２５／５２５）は割り切れないので、本実施例では、
（２２００×１１２５／５２５）
＝３３０００／７
＝（４７１４×５＋４７１５×２）／７
であることを利用し、ＣＰＵ４０は、カウンタ３８ａで４７１４カウントを５回、４７１５カウントを２回で、これらを１単位として繰り返し、カウンタ３８ａのリセット毎にパルスを出力するようにレート変換装置３８を制御する。これにより、レート変換装置３８は、ＨＤビデオ信号の水平同期信号と画素クロックから、ＳＤビデオ信号の水平走査周波数の信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（ＳＤ）を生成できる。
【００３１】
４７１４画素をカウントするとき、カウンタ３８aは、画素クロックＣＬＫ２をカウントし、カウント値が４７１３になったら、次の画素クロックＣＬＫ２で９にクリアされる。また、４７１５画素をカウントするとき、カウンタ３８aは、画素クロックＣＬＫ２をカウントし、カウント値が４７１４になったら、次の画素クロックＣＬＫ２で９にクリアされる。前者を５回、後者を２回の割合で、適宜に分散して実行されるように、ＣＰＵ４０はレート変換装置３８を制御する。図３では、作図の都合上、４７１５のカウントを２回、続けているが、離して実行するのが望ましい。
【００３２】
レート変換装置３８から位相比較装置２４に供給される水平同期信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（ＳＤ）は、ビデオ出力端子３４に出力されるＨＤビデオ信号に同期しているので、この水平同期信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（ＳＤ）とリファレンス信号の水平同期信号Ｈ＿Ｓｙｎｃ（Ｒｅｆ）とを位相差が少なくなるように、電圧制御水晶発振器３２を制御することで、ビデオ出力端子３４から出力されるＨＤビデオ信号を、リファレンス信号に同期させることができる。具体的には、パルス幅変調装置３２が、位相比較装置２４からの位相差を示す信号を、位相差に応じた直流電圧を示すパルス幅変調信号に変換する。パルス幅変調装置３２から出力されるパルス幅変調信号の直流電圧により、電圧制御水晶発振器３２の発振周波数が制御される。
【００３３】
ただし、この状態では、画面の同期が不完全である。そこで、本実施例では、位相比較装置２６とライン検出装置４４を設け、ビデオ出力端子３４に出力されるＨＤビデオ信号の垂直同期信号Ｖ＿Ｓｙｎｃ（ＨＤ）と、同じ周波数であるリファレンス信号の垂直同期信号Ｖ＿Ｓｙｎｃ（Ｒｅｆ）との位相差を調べ、ＨＤビデオ信号の画面をリファレンス信号に同期させるようにした。
【００３４】
このような処理により、本実施例では、ビデオセレクタ１４から供給されるＳＤフォーマットのリファレンス信号における垂直同期信号の位相と、撮像装置１０，１２が出力するＨＤビデオ信号の垂直同期信号の位相とを、水平同期信号の精度で合わせることができる
【００３５】
図４は、レート変換装置３８の別のタイミングチャートを示す。図３に示すタイミングチャートでは、４７１５画素をカウントする期間を、時間的に連続して配置したが、図４に示すタイミングチャートでは、時間的に離れて配置する。これにより、カウント数の相違によるジッタを目立たなくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例の概略構成ブロック図である。
【図２】二台のビデオカメラのビデオ出力を切り替えるシステムの概略構成ブロック図である。
【図３】本実施例のタイミングチャートである。
【図４】本実施例の別のタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１０，１２  ビデオカメラ
１４  ビデオセレクタ
１６  モニタ
２０  リファレンス信号入力端子
２２  同期分離装置
２４，２６  位相比較装置
２８  撮像ユニット
３０  ビデオベースバンド処理装置
３２  電圧制御水晶発振器
３４  ビデオ出力端子
３６  同期分離装置
３８  レート変換装置
３８ａ  カウンタ
４０  ＣＰＵ
４２  パルス幅変調装置
４４  ライン検出装置
【図１】
2008042586.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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