(57)【要約】【課題】蓄積型増感機能と巡回型ノイズ低減機能と電子ズーム機能とを有するテレビジョンカメラにおいて、電子ズーム機能が他の２機能と別のメモリを使用することによる回路規模や部品コストの増加を抑え、さらに、映像レベル制御用にデジタル信号処理回路（ＤＳＰ）で映像レベル検出を行う場合に、ＤＳＰの検出エリアとその後の電子ズームにより拡大されたエリアが異なることによる映像レベル制御の動作不具合を解消する。【解決手段】本発明は、蓄積感度増加とノイズ低減および画像拡大を行うテレビジョンカメラにおいて、映像データを格納するメモリと演算器とを具備し、前記蓄積感度増加時の映像データ補間と前記ノイズ低減および前記画像拡大は、前記メモリの読出し制御と前記演算器で行うことを特徴とするテレビジョンカメラである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄積感度増加とノイズ低減および画像拡大を行うテレビジョンカメラにおいて、
映像データを格納するメモリと演算器とを具備し、前記蓄積感度増加時の映像データ補間と前記ノイズ低減および前記画像拡大は、前記メモリの読出し制御と前記演算器で行うことを特徴とするテレビジョンカメラ。
【請求項２】
入射光を１フィールド以上露光して映像信号を出力する撮像素子と該映像信号をデジタルデータに変換するデジタル変換器と該デジタルデータと第１または第２のデータとを乗算する第１の乗算器と、該第１の乗算器の出力データと第３のデータとを加算する加算器と、該加算器の出力データを記録するメモリと、該メモリから記録されてから２フィールド遅延されたデータを第４または第５のデータと乗算して前記第３のデータを出力する第２の乗算器とを少なくとも備え、前記メモリから記録されてから１フィールド遅延されたデータを映像信号とすることを特徴とするテレビジョンカメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はテレビジョンカメラに関し、特にＣＣＤ蓄積補間処理と巡回型ノイズ低減処理の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、テレビジョンカメラで映像拡大するための電子ズーム処理を実現する場合、ＣＣＤ撮像素子の出力映像を、サンプル＆ホールド処理（ＣＤＳ）や自動利得調整（ＡＧＣ）などのアナログ処理と、アナログ信号のデジタル変換（Ａ／Ｄ）処理と、ガンマ補正や輪郭補正などのデジタル処理（ＤＳＰ）を施した上で、一旦フィールドメモリに全撮像エリアの映像信号を記録し、２フィールド（１フレーム）後に所望の映像データの一部を切り出して、画素の引き伸ばし処理と、隣接画素間の補間処理を行うことで、電気的に映像を拡大する。
【０００３】
また、蓄積補間処理については、ＣＣＤ撮像素子の露光時間を長くすることにより増倍された信号電荷を取り出し、その映像信号をフィールドメモリに記録しておき、露光中の映像欠落フィールド期間についてはフィールドメモリに記録しておいた数フィールド前の映像信号データを読み出すことで、連続した高感度の映像信号を得る。
【０００４】
また、巡回型ノイズ低減処理については、Ａ／Ｄ変換後の映像信号と１フィールド前の映像信号とをある一定比率で加算することにより、フィールド間の相関が高い映像信号成分にはあまり影響を与えず、フィールド毎にレベルが絶えず変動するノイズ成分は平均化されて小さくなることを利用して、ノイズ低減を行う。
ここで、これらの３つの機能を同時に実現しようとした場合、蓄積補間処理と巡回型ノイズ低減処理はデジタル信号処理（ＤＳＰ）の前で行い、電子ズーム処理はＤＳＰの後で行うのが一般的である。理由としては、デジタル信号処理でガンマ補正や輪郭補正を行う際にノイズ成分が多く含まれているとノイズ成分を余計に強調してしまうためＤＳＰの前でノイズ低減処理する必要があることと、電子ズーム処理を蓄積補間処理の前で行うとフィールド欠落期間はズーム倍率を変化させることができず、倍率変化の追従が遅くなるからである。
【０００５】
なお、単板テレビジョンカメラで電子ズーム機能と蓄積感度増加機能を併用する例が、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２８７１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の従来技術は、蓄積補間処理と巡回型ノイズ低減処理を行う回路と電子ズーム処理を行う回路とはＤＳＰを挟んで離れた場所にあるため、フィールドメモリとその制御回路が各々必要になり、回路規模や部品コストが増加してしまう。また、ＤＳＰで自動利得調整やレンズアイリス制御のための映像レベル検出を行う場合、ＤＳＰの検出エリアとその後の電子ズームにより拡大されたエリアとで差が生じるため、たとえば撮影エリアの中心が暗く、隅に明るい被写体が入っているような場合、ＤＳＰは隅の明るい被写体でレベルを合わせてしまい、電子ズームでカメラの画角が変化しても自動利得調整やレンズアイリス制御が動作せず、映像の明るさが変化しないといった問題が生じる。
【０００７】
本発明の目的は、上記の問題を解決するため、蓄積感度増加時の映像データ補間とノイズ低減および映像拡大の機能を独立に制御でき、省スペースで低コストのテレビジョンカメラを実現することにある。
【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のテレビジョンカメラは、撮影された映像信号の一部分を電気的に切り出して拡大処理する電子ズーム処理と、ＣＣＤ撮像素子で長時間露光蓄積された間欠映像信号をメモリで補間して連続した映像を得る蓄積補間処理と、ＣＣＤ撮像素子の出力映像と１フィールド前の映像とを加算する巡回型ノイズ低減処理とを行うものである。
【０００９】
また、本発明は、蓄積感度増加とノイズ低減および画像拡大を行うテレビジョンカメラにおいて、映像データを格納するメモリと演算器とを具備し、前記蓄積感度増加時の映像データ補間と前記ノイズ低減および前記画像拡大は、前記メモリの読出し制御と前記演算器で行うものである。
【００１０】
さらに、本発明は、入射光を１フィールド以上露光して映像信号を出力する撮像素子と該映像信号をデジタルデータに変換するデジタル変換器と該デジタルデータと第１または第２のデータとを乗算する第１の乗算器と、該第１の乗算器の出力データと第３のデータとを加算する加算器と、該加算器の出力データを記録するメモリと、該メモリから記録されてから２フィールド遅延されたデータを第４または第５のデータと乗算して前記第３のデータを出力する第２の乗算器とを少なくとも備え、前記メモリから記録されてから１フィールド遅延されたデータを映像信号とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ＤＳＰの前に配置された一組のメモリとメモリ制御回路および乗算器と加算器を用いて、蓄積補間処理と巡回型ノイズ低減処理と電子ズーム処理を実現するのに必要な回路の大部分を共用化することで、省スペースで低コストなテレビジョンカメラが実現でき、さらに上記の３つの処理を独立に制御できるため８通りすべての組み合わせで使用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明によるテレビジョンカメラの一実施例の動作について図１を用いて説明する。図１は本発明の一実施例を示すテレビジョンカメラのブロック図である。
図１において、１は図示していない入射光を赤（Ｒ）と緑（Ｇ）と青（Ｂ）の３原色光に分解する色分解プリズム、２ａ〜２ｃは光電変換して得られた電荷を順次転送して映像信号を出力する撮像素子（ＣＣＤ）、３ａ〜３ｃはＣＣＤ２ａ〜２ｃの映像信号出力をサンプル＆ホールドし、所定のレベルになるよう増幅する自動利得制御回路（ＣＤＳ＆ＡＧＣ）、４ａ〜４ｃはアナログ映像信号をデジタル信号に変換するアナログーデジタル変換器（Ａ／Ｄ）、５ａ〜５ｆは乗算器、６ａ〜６ｃは加算器、７はフィールドメモリ、８はメモリ制御回路で、入力ポート８ａと蓄積補間回路と巡回型ノイズ低減回路とで共用する出力ポート８ｂと電子ズーム専用の出力ポート８ｃから構成される。９は電子ズームにより引き伸ばされた画素と画素との間を、隣接する画素データの混合により補間して滑らかに見せるズーム補間回路、１０はガンマ補正や輪郭補正や色調補正など画質向上のための各種のデジタル信号処理を行うＤＳＰ、１１ａ〜１１ｂはＤＳＰ１０によりＲ，Ｇ，Ｂ信号からエンコードされた輝度信号（Ｙ）と色信号（Ｃ）をアナログ信号に変換するデジタルーアナログ変換器（Ｄ／Ａ）、１２は輝度信号と色信号を多重してカラー映像信号にする加算器、１３はカラー映像信号をモニタ（図示せず）に接続するための接続端子、１４はＣＣＤ２ａ〜２ｃの蓄積および読出し用タイミング信号を生成するＣＣＤ駆動信号発生器、１５はテレビジョンカメラの垂直同期信号をカウントしてＣＣＤ駆動信号発生器１４の基準信号を作り、さらにその基準信号に同期して乗算器５ａ〜５ｆの係数を切り替えるフィールドカウンタ、１６は所定の蓄積時間や電子ズーム倍率になるようにフィールドカウンタ１５やメモリ制御回路８にデータを設定するマイクロコンピュータ（ＣＰＵ）である。
【００１３】
次に、４フィールド期間蓄積した場合の蓄積補間処理について説明する。ＣＣＤ駆動信号発生器１４の駆動パルスにより、４フィールドに１回、通常の４倍に増感された映像信号がＣＣＤ２ａ〜２ｃから読み出され、ＣＤＳ＆ＡＧＣ３ａ〜３ｃおよびＡ／Ｄ４ａ〜４ｃを経て、乗算器５ａ〜５ｃに入力される。ここではＣＣＤ駆動信号に同期して、Ａ／Ｄ４ａ〜４ｃ出力側に繋がる乗算器５ａ〜５ｃとメモリ出力ポート８ｂに繋がる乗算器５ｄ〜５ｆの係数が変化し、次段の加算器６ａ〜６ｃとの組み合わせでセレクタを構成している。セレクタを使用しないのは次に説明する巡回型ノイズ低減回路との共用化を図るためである。図２にＡ／Ｄ４ａ〜４ｃ出力から画素補間を行うズーム補間回路９の入力までのタイミングチャートを示す。横軸は垂直同期信号（フィールド）単位の経過時間を表している。Ａ／Ｄ４ａ〜４ｃに映像が出力されるタイミングに合わせて、乗算器５ａ〜５ｃの係数は１倍に、乗算器５ｄ〜５ｆの係数は０倍に設定され、映像が欠落している蓄積期間はそれぞれ０倍と１倍に設定される。したがって、加算器６ａ〜６ｃの出力には、ＣＣＤの映像出力期間はＡ／Ｄ４ａ〜４ｃの出力データが出力され、ＣＣＤの蓄積期間はメモリ８ｂの出力データが出力される。ここで、メモリ出力ポート８ｂでは、メモリ入力ポート８ａからフィールドメモリ７に書き込まれたデータを１フィールド後に読み出しているため、加算器６ａ〜６ｃの出力には、ＣＣＤ２ａ〜２ｃの映像出力期間のデータで蓄積中の映像欠落期間が補間され、同じフィールドの映像が４フィールド連続することになる。もう一方のメモリ出力ポート８ｃでは、メモリ７のデータを２フィールド後に読み出しているため、補間されたデータが２フィールド遅延されて出力される。２フィールド後に読み出す理由はＣＣＤがインターレース走査のため、ＣＣＤ２ａ〜２ｃの走査フィールドとフィールドメモリ７の読み出しフィールドを合わせる必要があるためである。図中の矢印は、実線がフィールドメモリ７を介したデータ移動を、破線が乗算器５ａ〜５ｆと加算器６ａ〜６ｃを介したデータ移動を表している。
【００１４】
次に、この蓄積補間処理に巡回型ノイズ低減処理を併用した場合について説明する。図３は蓄積フィールド数が４、巡回係数が０．５の場合のタイミングチャートである。Ａ／Ｄ４ａ〜４ｃに映像が出力されるタイミングに合わせて、乗算器５ａ〜５ｃの係数は０．５倍に、乗算器５ｄ〜５ｆの係数は０．５倍に設定され、映像が欠落している蓄積期間はそれぞれ０倍と１倍に設定される。したがって、加算器６ａ〜６ｃの出力ではＡ／Ｄ４ａ〜４ｃの出力とフィールドメモリ７の出力データの加算平均データで補間された映像が４フィールド連続することになる。フィールド間で加算平均されるため、フィールド間の相関が高い映像信号には影響を与えずに、ランダムに変化するノイズのみ低減することができる。巡回係数は乗算器５ｄ〜５ｆ側の比率が高いほど多くのフィールドに渡ってデータを加算していくことになるため、高いノイズ低減効果が得られる。
【００１５】
次に、蓄積補間処理と巡回型ノイズ低減処理に加え、電子ズーム処理を併用した場合について図４のタイミングチャートを用いて説明する。メモリ入力ポート８ａまでの信号経路は前述と同じであるが、メモリ出力ポート８ｃの出力には、メモリに記録された加算器６ａ〜６ｃの出力データを部分的に切り出して読み出したズームデータが出力される。図４のメモリ出力ポート８ｃの信号波形は、加算器６ａ〜６ｃ出力波形の中央部を部分的に切り出して映像拡大したものである。メモリ入力ポート８ａでは撮像エリアの水平走査をフィールドメモリのアドレス空間の行に対応させ、垂直走査をメモリのアドレス空間の列に対応させて、順番にメモリに記録しているため、例えば同じ行アドレスと列アドレスを２回連続して読み出せば２倍ズームしたことになる。また、全撮影エリアをメモリに記録しているため、読み出しアドレス範囲を変えれば、撮影エリアの中心だけでなく、任意のエリアをズームアップすることも可能である。また、ズーム倍率を１倍に設定した場合は、蓄積補間処理と巡回型ノイズ低減処理の組み合わせと同じであることは言うまでもない。
【００１６】
以上本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された３板方式テレビジョンカメラに限定されるものではなく、上記以外の単板方式、複数板方式、撮像管方式等の撮像方式に広く適用することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例を示すテレビジョンカメラのブロック図。
【図２】本発明の一実施例の蓄積補間処理の動作を説明するためのタイミングチャート。
【図３】本発明の一実施例の蓄積補間処理と巡回型ノイズ低減処理を併用した場合の動作を説明するためのタイミングチャート。
【図４】本発明の一実施例の蓄積補間処理と巡回型ノイズ低減処理と電子ズーム処理を併用した場合の動作を説明するためのタイミングチャート。
【符号の説明】
【００１８】
１：色分解プリズム、２ａ〜２ｃ：ＣＣＤ、３ａ〜３ｃ：ＣＤＳ＆ＡＧＣ、４ａ〜４ｃ：Ａ／Ｄ、５ａ〜５ｆ：乗算器、６ａ〜６ｃ：加算器、７：フィールドメモリ、８：メモリ制御回路、８ａ：メモリ入力ポート、８ｂ，８ｃ：メモリ出力ポート、９：ズーム補間回路、１０：ＤＳＰ、１１ａ，１１ｂ：Ｄ／Ａ、１２：加算器、１３：接続端子、１４：ＣＣＤ駆動信号発生器、１５：フィールドカウンタ、１６：ＣＰＵ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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