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発明の名称 カメラ一体型記録再生装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−6669
公開日 平成6年(1994)1月14日
出願番号 特願平4−163073
出願日 平成4年(1992)6月22日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】富田 和子
発明者 安部 弘哉 / 鹿庭 耕治 / 三邊 晃史 / 多田 行伸 / 岡本 周幸 / 梅原 義章 / 西島 英男
要約 目的
再生時に必要に応じて各種の補正機能を容易にかつ高精度に実現できるカメラ一体型VTRを提供することにある。

構成
レンズ1、絞り2、CCDセンサ等の撮像素子3、センサ出力を増幅するアンプ4、センサ出力からRGB原色信号を作るマトリクス回路5、露光制御回路6、センサ10、モードSW11を有する。記録部102は、記録信号処理回路7、符号化回路12、変調回路13を有する。さらに記録信号処理回路14、映像プロセス回路15、復調回路16、複合器17、プロセス制御回路18、モード選択SW19を有する。
特許請求の範囲
【請求項1】被写体からの光を受けるレンズと、光電変換素子と、上記光電変換素子の出力信号から映像信号を生成する手段と、上記映像信号を記録媒体に記録再生する第1の記録再生手段とを有するカメラ一体型記録再生装置において、カメラの状態または被写体の状態を検出して、検出信号を出力する状態検出手段と、上記検出信号を記録再生する第2の記録再生手段と、再生した上記検出信号を用いて再生された映像信号を補正する補正手段とを設けたことを特徴とするカメラ一体型記録再生装置。
【請求項2】請求項1記載のカメラ一体型記録再生装置において、上記状態検出手段は、手ブレ量を検出し、上記補正手段は、上記検出信号を用いて再生時に撮影時のカメラのぶれを補正することを特徴とするカメラ一体型記録再生装置。
【請求項3】請求項1記載のカメラ一体型記録再生装置において、上記状態検出手段は、カメラの角速度とズームレンズのズーム比を検出し、上記補正手段は、上記検出信号を用いて再生時に撮影時のカメラのぶれを補正することを特徴とするカメラ一体型記録再生装置。
【請求項4】請求項1記載のカメラ一体型記録再生装置において、上記状態検出手段は、被写体の色温度を検出し、上記補正手段は、上記検出信号を用いて再生時に色相を補正することを特徴とするカメラ一体型記録再生装置。
【請求項5】請求項1記載のカメラ一体型記録再生装置において、上記状態検出手段は、電子ズームの開始、解除を検出し、上記補正手段は、上記検出信号を用いて再生時に電子ズームの開始、解除を行うことを特徴とするカメラ一体型記録再生装置。
【請求項6】レンズと、光電変換素子と、記録媒体に記録再生する手段とを有するカメラ一体型記録再生装置であって、上記光電変換素子の出力信号を記録及び再生する第3の記録再生手段と、上記再生された出力信号を映像信号に変換する手段とを設けたことを特徴とするカメラ一体型記録再生装置。
【請求項7】請求項6記載のカメラ一体型記録再生装置において、カメラの状態または被写体の状態を検出して、検出信号を出力する状態検出手段と、上記検出信号を記録再生する第4の記録再生手段と、再生した上記検出信号を用いて再生された映像信号を補正する補正手段とを設けたことを特徴とするカメラ一体型記録再生装置。
【請求項8】被写体からの光を受けるレンズと、光電変換素子と、上記光電変換素子の出力信号から映像信号を生成する手段と、上記映像信号を記録媒体に記録する第1の記録手段とを有するカメラ一体型記録装置において、カメラの状態または被写体の状態を検出して、検出信号を出力する状態検出手段と、上記検出信号を記録する第2の記録手段とを設けたことを特徴とするカメラ一体型記録装置。
【請求項9】映像信号を再生する手段を有する再生装置において、カメラの状態または被写体の状態に関して記録されている情報を再生する第1の再生手段と、再生した上記検出信号を用いて再生された映像信号を補正する補正手段とを設けたことを特徴とする再生装置。
【請求項10】請求項1、2、3、4、5、6または7記載のカメラ一体型記録再生装置において、上記補正手段を動作させるかどうかを選択する選択手段を設けたことを特徴とするカメラ一体型記録再生装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カメラ一体型記録再生装置に係わり、特に各種画像補正機能を選択して実行することに関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術に係るカメラ一体型記録再生装置であるカメラ一体型VTRの一構成例を図2に示す。本VTRは、カメラ部201と、VTR部(記録部202と再生部203とを有する)とを有する。カメラ部201はレンズ1、絞り2、CCDセンサ等の撮像素子3、センサ出力を増幅するアンプ4、センサ出力からRGB原色信号を作るマトリクス回路5、原色信号から映像信号を生成する映像信号処理回路(プロセス回路)22からなる。プロセス回路22では例えば原色信号から輝度信号、色信号を生成するマトリクス処理、γ補正、水平及び垂直方向の輪郭を強調するエンハンサ処理、ホワイトバランス処理等を行う。さらに、上記の基本処理の他に電子ズーム処理、手ブレ補正処理、低照度下でのゲインコントロール等の処理が行われる。またオートフォーカス、光学ズーム、絞り制御、シャッタ速度制御等のレンズブロック制御21も有する。
【0003】カメラ部201の処理により得た映像信号をVTR部の記録信号処理回路7に入力し記録に必要な処理を行った後に磁気テープ等の記録媒体8に記録する。カメラ部201ではVTRの記録方式に応じた形態の映像信号、例えばコンポジット記録方式のVTRであれば輝度信号と搬送色信号を、コンポーネント記録方式のVTRであれば輝度信号と色差信号を生成する。再生時には記録媒体8から読み出した信号を再生信号処理回路14で映像信号を再生する。以上の構成例としては例えばテレビジョン学会誌Vol.45,No9、pp1080〜1088に詳しい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の構成ではカメラ部で構成、及び生成した映像を記録再生することを基本としている。即ち、画角、色再現性、画質等はカメラ部での処理で決められる。カメラ部の処理で画質劣化、情報の欠落がなければ問題はないが実際には次のような問題がある。
【0005】1)手ブレ補正に関しては、種々の方式があるが基本的には角速度センサ等のセンサあるいは映像信号そのものから手ブレ量を検出する手段と、画像の一部を切り出す手段と、手ブレ量に応じて上記の切り出し位置を制御する手段とからなる。しかし、この方式では切り出した画像を元の大きさへ拡大、あるいはあらかじめ補正範囲の部分だけ有効エリアを削るという処理を行うために、拡大による画質の劣化、情報の欠落という問題がある。そのために、手ぶれ補正をするかしないかを再生時に選択できることが望ましい。なお手ぶれ補正に付いては、例えば日経エレクトロニクス No.541、pp217〜226に詳しい。
【0006】2)色再現性に関しては、光源の色温度を検出し色再現性を制御するが光源の種類、絵柄によっては完全とはいえない。そのために、色再現性を制御するかしないかを再生時に選択できることが望ましい。
【0007】3)電子ズームに関しては、やはり拡大にともなう画質の劣化が生じる。そのために、電子ズームをするかしないかを再生時に選択できることが望ましい。
【0008】カメラ部からの信号をそのまま記録するカメラ一体型VTRでは、一旦カメラ部で発生した画質の劣化、欠落した情報は再生時には復元できないという問題を持つ。このため、再生時に、ユーザは、補正がされているが画質が劣化している画面と補正はされていないが画質は良い画面とを選択することができない。この様に補正またはその他の処理を記録する前にしてしまうと、補正または処理に伴うデメリットを無くすことが再生時にはできない。本発明の目的は、再生時に各種の補正機能を使うか使わないかを選択できるカメラ一体型記録再生装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために本発明では、被写体からの光を受けるレンズと、光電変換素子と、上記光電変換素子の出力信号から映像信号を生成する手段と、上記映像信号を記録媒体に記録再生する第1の記録再生手段とを有するカメラ一体型記録再生装置において、カメラの状態または被写体の状態を検出して、検出信号を出力する状態検出手段と、上記検出信号を記録再生する第2の記録再生手段と、再生した上記検出信号を用いて再生された映像信号を補正する補正手段とを設けたこととしたものである。
【0010】
【作用】被写体からの光を受けるレンズと、光電変換素子と、上記光電変換素子の出力信号から映像信号を生成する手段と、上記映像信号を記録媒体に記録再生する手段とを有するカメラ一体型記録再生装置において、状態検出手段は、カメラの状態または被写体の状態を検出して、検出信号を出力する。第2の記録再生手段は、上記検出信号を記録再生する。補正手段は、再生した上記検出信号を用いて再生された映像信号を補正する。
【0011】
【実施例】本実施例では、手ブレ補正、色温度補正、電子ズーム等の処理を再生側に持たせた。また手ぶれ情報、色温度情報、レンズのパラメータ等、記録時にのみ得られる情報を記録再生する手段を設けた。
【0012】また、従来はカメラ部とVTR部の切り口は映像信号を生成するカメラ部のプロセス回路であったが、これに限定せずマトリクス等の処理を含め従来カメラ部で行っていた処理を再生側に持たす構成とした。
【0013】カメラ部とVTR部との切り口を従来どおりプロセス回路の出力としているが、プロセス回路では電子ズーム、手ブレ補正、ゲイン補正等の画質劣化要因となる処理は行わず、それぞれズームオン/オフ指令、手ブレの動き情報、色温度の検出のみを行う。従って記録再生される映像は原画像に忠実なものになる。再生時には必要に応じてゲイン補正、手ブレ補正等の付加的な画像処理を行うことが選択的にできる。しかも処理に必要なパラメータは再生信号から得られるので、複雑な処理を用いて画像の再生信号から被写体の動きを基にして、手ぶれ補正のためのパラメータの推定を行う必要がないので精度良くかつ簡単に実現できる。
【0014】また、カメラ部と記録再生部の切り口をより上流側へ移し、従来カメラ部で行っていた処理をVTRの再生側に持たすことにより、センサから出力される情報を最大限に利用して記録再生でき高画質の再生が得られるとともに、カメラ部の回路規模を大幅に削減することができ消費電力の低減、カメラ部の小型化がはかれる。カメラ部が小型化すると、カメラ一体型VTRではない、カメラ部のみのカメラの場合に都合が良い。
【0015】次に、本発明の詳細を図を用いて説明する。図1は本発明の第1の実施例のブロック図である。本VTRは、カメラ部101と、VTR部(記録部102と再生部103とを有する)とを有する。カメラ部101は、レンズ1、絞り2、CCDセンサ等の撮像素子3、センサ出力を増幅するアンプ4、センサ出力からRGB原色信号を作るマトリクス回路5、露光制御回路6、センサ10、モードSW11を有する。記録部102は、記録信号処理回路7、符号化回路12、変調回路13を有する。再生部は、再生信号処理回路14、映像プロセス回路15、復調回路16、複合器17、プロセス制御回路18、モード選択SW19を有する。
【0016】カメラ部101では、レンズブロック1、絞り2、センサ3で得た信号をアンプ4で増幅しマトリクス5で所望の形態の映像信号に変換する。映像信号の形態は従来どおりの輝度信号と搬送色信号、あるいは色差信号、あるいはRGBの原色信号、またはマトリクス処理を行わずにセンサ3からの画素信号のままであってもかまわない。映像信号に所定の記録処理を施し記録媒体8に記録する。記録方式、記録媒体いずれもここで限定されるものではなく従来の記録方式であってもいいし、新たな方式でもかまわない。露光制御回路6はセンサへの入射光量を制御し、絞り2、あるいはセンサ3のシャッタ速度で制御を行う。センサ10はカメラ撮り時の各種条件を検出し、例えばカメラの動きを検出する角速度センサ、明るさを検出する照度センサ、色温度検出センサ等である。モードSW11はズームSW、フェードSW等の撮影者が撮影時に意図して制御するSWである。センサ10、モードSW11、及び露光制御手段6からの露光情報を符号化回路12で符号化する。これを映像信号の記録方式に適した方式で変調し映像信号に加算する。加算の方法は映像信号に重畳する方式、記録媒体8上の別領域へ書き込む方式、変調しないで映像信号そのものに多重する方式等種々あるがここでは方式は問わない。
【0017】再生時には再生信号処理回路14により記録媒体8から映像信号を取り出し再生するとともに記録時に書き込んだ符号データも再生する。これを復調回路16、復号器17により復調、復号し各種パラメータを再生する。モード選択SW19は電子ズーム、手ブレ補正等の各種映像機能のうち所望の機能を選択する手段であり、選択した機能をパラメータ信号をもとにプロセス制御回路18で映像プロセス回路15を制御する。
【0018】本実施例によればカメラ部で得られる情報を画質劣化を伴う補正処理を行わずにそのまま再生することもできるし、必要に応じて各種の映像補正処理を加えて再生することもできる。しかも補正に必要なパラメータは撮影時に得た生のデータを使うので再生画像から複雑な処理を施して推定する必要がないので高精度かつ簡単に実現することができる。また補正を加えても記録されている情報は不変であり再度補正前の映像を再生することができる。
【0019】本発明の第2の実施例を図3を用いて説明する。本実施例は第1の実施例を現行のカメラ一体型VTRに適用したものである。ここでは一例として8ミリVTRを例にとり説明する。本VTRは、カメラ部301と、VTR部(記録部302と再生部303とを有する)とを有する。カメラ部301は、レンズ1、絞り2、CCDセンサ等の撮像素子3、センサ出力を増幅するアンプ4、センサ出力からRGB原色信号を作るマトリクス回路5、輝度信号プロセス回路31、色信号プロセス回路32、色温度検出回路33、角速度センサ44、ズームスイッチ43を有する。記録部302は、輝度信号記録処理回路35、色信号記録処理回路36、符号化回路45、加算器37、切り替えスイッチ38、アンプ39、磁気ヘッド40、変調回路46を有する。再生部303は、磁気ヘッド40、アンプ47、輝度信号再生処理回路48、色信号再生処理回路49、デコード54、色相補正回路55、復調回路50、複合器57、コントローラ53、操作パネル52、メモリ57、電子ズーム手ぶれ補正回路56、エンコード58を有する。
【0020】センサ3の出力信号を増幅しマトリクス回路5でRGB信号に変換する。RGB信号から輝度信号プロセス回路31で輝度信号を生成する。一方色信号プロセス回路32ではマトリクス処理によりR−Y,B−Yの色差信号を生成する。色再現性は色温度検出回路33の検出信号に応じてゲイン制御を行い制御する。色差信号はエンコード回路34で搬送色信号に変換される。
【0021】上記のカメラ部301の処理で得られた輝度信号を輝度信号記録処理回路35でFM変調し、搬送色信号を色信号記録処理回路36で低域変換して両者を加算器37で加算し、アンプ39で所定のレベルに増幅して磁気ヘッド40で磁気テープ41に記録する。入射光量は絞り2、あるいはセンサ3のシャッタ速度の制御により行う。絞り2の制御は、輝度信号プロセス回路31の出力信号を積分した値が所定の値になるように絞り制御回路42で制御をかける。ズームスイッチ43は電子ズームのスタート、ストップを制御するスイッチである。角速度センサ44は例えば圧電振動素子により構成され垂直方向と水平方向の2方向の振動を検出する素子を備える。色温度検出回路33の色温度情報、絞り制御回路42の絞り値情報、ズームスイッチ43のズーム指令、角速度センサ44の手ぶれ情報を符号化回路45で符号化する。符号化した信号は変調回路46で記録に適した信号に変調をかける。
【0022】図4に8ミリVTRのテープフォーマットを示す。8ミリVTRでは映像信号記録エリア141の他に、142,143というPCMオーディオ、インデックスといったディジタル信号の記録エリアを持つ。本実施例の発明では上記の符号化した各種カメラ情報をインデックスエリア142に記録する。
【0023】再生時には磁気ヘッド40で読みだした信号を増幅器47で増幅し輝度信号再生処理回路48、色信号再生処理回路49で映像信号を再生する。また、インデックスエリアに記録した信号は復調回路50で復調し復号器51で各種制御信号に復号する。操作パネル52で各種制御のオン/オフを選択しコントローラ53で制御を切り替える。例えば色温度を変換したい場合は再生色信号を色差信号にデコード54で復調し、指定の色温度に応じて色相補正回路55によりオフセット分を加算あるいは減算する。電子ズーム、または手ぶれ補正を行う場合はメモリ57を使いメモリの読み出しを制御することにより実現できる。以上の処理を加えた後に色差信号をエンコード回路58で搬送色信号に変調すれば良い。
【0024】尚、光学的ズームを併用する場合は手ぶれ補正時の補正量は、ズーム比に依存するので光学的ズームのズーム比も制御信号として記録する。あるいは、角速度とズーム比から補正量をあらかじめ演算しこれを制御信号として記録してもいい。また、VHS方式等のインデックスエリアを持たない記録方式であれば例えば映像信号の垂直ブランキング期間に重畳して記録することができる。
【0025】本実施例で示した色相補正回路63の一実施例を説明する。図5はオートホワイトバランス回路の構成例である。利得可変アンプ61、62を経たR、B信号とG信号からYマトリクス回路でY信号を生成する。このY信号を使いR−Yマトリクス回路64、B−Yマトリクス回路65で両色差信号を生成する。図7に示すようにR−Y軸とB−Y軸の直交座標上で無彩色信号は色温度に応じて図に示すような軌跡をたどる。両軸の交点Bが無彩色の部分である。従ってAの位置にあればこれがB点になるようにR−Y,B−Y両信号のゲインを調整すれば良い。
【0026】66は白領域と思われる部分を抽出する回路であり例えばY信号が所定のレベルを越える領域で判別する。67は両色差信号の差分をとる差分回路でありこれに白領域を抽出するゲートをかけて図7の座標上の位置を検出する。これに応じて利得可変アンプ61、62のゲインを制御しホワイトバランスがとれる。従って利得制御アンプの制御信号に色温度の情報が含まれることになる。これを色温度情報として記録する。一方再生時には色温度情報を用いて逆の変換を行えば良い。図6に簡易的に色温度を変換する構成を示す。71、72は図7のB点からA点へ変換するための両色差軸のオフセット分の電圧を発生する回路でありオフセット電圧は色温度の差分に応じて生成する。色差信号をクランプ回路73、74で所定の電位にクランプした後上記の補正電圧を加算し、ブランキング挿入回路77、78によりブランキング部分をクランプ電位に置き換えれば良い。
【0027】次に手ぶれ補正、電子ズームの構成例を図8を用いて説明する。Y,R−Y,及びB−Y信号をA/D変換しメモリ82へ書き込む。83は動き量算出回路であり角速度センサ、及び光学的ズームを併用している場合はズーム比の情報に基づき水平、及び垂直方向の動き量を算出する。これに応じてメモリコントローラ84はメモリの読み出し開始位置を制御する。またズーム指令があれば拡大率に応じメモリからの読み出しを制御する。手ぶれ補正、及びズームによって画像が拡大され、拡大にともなう画質劣化を補うために、垂直補間回路85、水平補間回路86により垂直、及び水平方向の補間を行う。
【0028】本発明の第3の実施例を図9を用いて説明する。本実施例はセンサから取り出した信号をマトリクス等の映像プロセス処理を施さずに画素毎の情報のまま記録し、再生側に映像プロセス処理を持たせた構成としたものである。記録方式は、アナログ方式、ディジタル方式を問わないが、ここではディジタル方式について説明する。
【0029】本VTRは、カメラ部901と、VTR部(記録部902と再生部903とを有する)とを有する。カメラ部901は、レンズ1、絞り2、CCDセンサ等の撮像素子3、センサ出力を増幅するアンプ4、非線形処理回路91、A/D92、レンズブロック制御21、露光制御回路6、センサ10を有する。記録部102は、記録信号処理回路7、符号化回路12、変調回路13を有する。再生部903は、映像プロセス回路98、復調回路96、複合器97、マトリクス回路5、プロセス制御回路18、モード選択SW19を有する。
【0030】カメラ部101では、センサ3の出力を増幅した後、一般にセンサ出力のダイナミックレンジは広いのでダイナミックレンジを広げるためのニー処理等の非線形処理を非線形処理回路91で施し、これをA/D変換器92で変換する。ディジタルデータを記録方式に合わせた形式で符号化回路93、変調回路95により符号化および変調して媒体8に記録する。記録伝送レートに対し記録情報が多い場合にはデータ圧縮を行う。尚、従来はマトリクス処理により生成した輝度信号を用いて露光制御をかけていたが本実施例の構成ではマトリクス処理を持たないのでセンサ出力を積分し露光量を求めフィードバックする。ここで先の実施例と同様にズーム比、色温度、手ぶれ量等のカメラの動作パラメータも符号化して記録する。
【0031】再生時は媒体から読みだした信号を復調、復合しセンサ出力を再生する。センサ出力に対し従来カメラ部で行っていたマトリクス処理、映像プロセス処理を施すことにより、映像信号を生成することができる。この時、復号した信号からカメラの動作パラメータを取り出し先述の実施例に示した補正処理を行うこともできる。本実施例によればセンサで得られた情報を最大限に記録再生することができ情報の劣化、欠落がなく高画質の再生が得られる。また、従来のカメラ処理を再生側に移すことにより、カメラ部の回路規模を削減でき、小型化、低消費電力化が実現できる。
【0032】次に本発明の第4の実施例を説明する。本実施例は基本構成は第3の実施例と同じとし、図9の点線で示す再生処理部をアダプタ構成としカメラ部と分離する構成としたものである。第3の実施例は撮像、記録、再生が一つの閉じた系をなすのでセンサ出力と再生側の映像プロセス回路、記録処理と再生処理は一意に対応する。しかし再生処理をアダプタとした場合には少なくとも記録と再生の方式は対応させる必要はあるが、映像プロセス回路に自由度を持たせ種々の画素配置や、色フィルタ配置のセンサに対応させることができる。そこでセンサの構成(単板か、多板か)、色フィルタ配置、センサの画素数等の情報も記録する。再生時にはこの情報を使いセンサに応じた再生処理を行う。本実施例によれば、再生処理部を分離することができるのでより小型ができるし、異なるセンサで撮像した信号も再生することができる。
【0033】以上のように、画質の劣化、情報の欠落が無い原画に忠実な画像の記録再生ができ、かつ必要に応じて各種の画像補正機能を高精度にしかも簡単に実現することができる。また、従来カメラ部で行っていた映像プロセス処理を再生側に持たすことによりカメラ部の回路規模、電力を削減できる。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、再生時に各種の補正機能を使うか使わないかを選択できるカメラ一体型記録再生装置を提供することにある。




 

 


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