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発明の名称 撮像装置
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7−30807
公開日 平成7年(1995)1月31日
出願番号 特願平5−168914
出願日 平成5年(1993)7月8日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 浅田 良次 / 西川 彰治
要約 目的
アスペクト比変換可能な撮像装置において、回路の安定性及び規模の削減を図るとともにアスペクト比変換に伴う諸問題を解決する。

構成
ワイド画面対応撮像素子2とアナログ処理された撮像信号をAD変換するAD変換器4と、AD変換器4の出力信号に撮像装置の基本処理を施すガンマ処理回路5,エンハンス処理回路6,マトリックス処理回路7の各デジタルプロセス回路と、その後にアスペクト比変換を施すアスペクト比変換回路9を配置する構成にすることにより、回路の安定性と規模の削減が図れる。また、マイクロコンピュータ8でアスペクト比切り換えに応じて各設定値を切り換える構成にすることにより、アスペクト比変換に伴いエンハンス処理,オートニー処理,ブランキング処理等で発生する諸問題、並びにノーマル画面対応の撮像装置との混在時の問題を解決できる。
特許請求の範囲
【請求項1】 所定の周波数によって撮像信号を読み出すワイド画面対応撮像素子と、前記撮像素子の出力信号を前記撮像素子の読み出し周波数と同一周波数のクロックでデジタル信号に変換するAD変換器と、撮像装置の基本処理としてガンマ,オートニー処理、エンハンス処理、ブランキング処理、マトリックス処理等を施すデジタルプロセス回路と、前記デジタルプロセス回路の出力信号が入力され、アスペクト比切り換え信号によりアスペクト比16:9のワイド画面の出力信号と、前記ワイド画面の出力信号の内アスペクト比が4:3となる部分を抜取り伸長したノーマル画面の出力信号を切り換えて出力するアスペクト比変換回路とを備え、撮像装置の基本処理の最後にアスペクト比変換を行うようにしたことを特徴とする撮像装置。
【請求項2】 所定の周波数によって撮像信号を読み出すワイド画面対応撮像素子と、前記撮像素子の出力信号を前記撮像素子の読み出し周波数と同一周波数のクロックでデジタル信号に変換するAD変換器と、前記AD変換器の出力信号が入力され、画像の平均値やピーク値等を検出する画像データ検出部によりオートニー処理を施すガンマ処理回路と、前記ガンマ処理回路の出力信号が入力され、水平,垂直のアパーチャ信号作成部により得られるアパーチャ信号によりエンハンス処理を施すエンハンス処理回路と、前記エンハンス処理回路の出力信号が入力され、ブランキング処理部によりブランキング処理や輝度信号及び色差信号を作成するマトリックス処理を施すマトリックス処理回路と、前記各処理回路の特性を設定するマイクロコンピュータと、前記マトリックス処理回路の出力信号が入力されアスペクト比切り換え信号によりアスペクト比16:9のワイド画面の出力信号と、前記ワイド画面の出力信号の内アスペクト比が4:3となる部分を抜取り伸長したノーマル画面の出力信号を切り換えて出力するアスペクト比変換回路とを備え、前記アスペクト比変換回路のアスペクト比切り換え信号により、前記マイクロコンピュータの各設定値を切り換えるようにしたことを特徴とする撮像装置。
【請求項3】 アスペクト比切り換え信号により、エンハンス処理回路のアパーチャ信号作成部で得られる水平アパーチャ信号を、アスペクト比16:9と4:3で切り換えるようにして、アスペクト比16:9の場合に比べ、アスペクト比4:3の場合に高周波寄りの周波数特性を選択するようにした請求項2に記載の撮像装置。
【請求項4】 アスペクト比切り換え信号により、ガンマ処理回路の画像データ検出部で得られる画像の平均値、ピーク値データの検出領域を、アスペクト比16:9と4:3で切り換えるようにして、アスペクト比16:9の場合に比べ、アスペクト比4:3の場合に撮像画面の両端部を排除し狭めるようにした請求項2に記載の撮像装置。
【請求項5】 アスペクト比切り換え信号により、マトリックス処理回路のブランキング処理部でブランキング処理のためのブランキングパルスを、アスペクト比16:9と4:3で切り換えるようにして、アスペクト比16:9の場合に比べ、アスペクト比4:3の場合にブランキング期間が広くなるようにした請求項2に記載の撮像装置。
【請求項6】 光学系のレンズのズーム値をコントロールするズーム値コントロール回路と、所定の周波数によって撮像信号を読み出すワイド画面対応撮像素子と、前記撮像素子の出力信号を前記撮像素子の読み出し周波数と同一周波数のクロックでデジタル信号に変換するAD変換器と、撮像装置の基本処理としてガンマ,オートニー処理、エンハンス処理、ブランキング処理、マトリックス処理等を施すデジタルプロセス回路と、前記デジタルプロセス回路の出力信号が入力され、アスペクト比切り換え信号によりアスペクト比16:9のワイド画面の出力信号と、前記ワイド画面の出力信号の内アスペクト比が4:3となる部分を抜取り伸長したノーマル画面の出力信号を切り換えて出力するアスペクト比変換回路とを備え、アスペクト比切り換え信号により、前記ズーム値コントロール回路のズーム値をアスペクト比16:9と4:3で切り換えるようにして、アスペクト比16:9の場合に比べアスペクト比4:3の場合にズーム値が小さくなるようにしたことを特徴とする撮像装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、EDTV等対応の次世代テレビ方式に対応する撮像装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、HDTV(走査線1125本)や第2世代EDTV(走査線525本(625本))等のテレビ方式のように画面のワイド化が推進されてきている。また、垂直方向の高画質化を追求するため順次走査系の撮像装置が望まれている。このようにアスペクト比が従来の4:3から16:9になり、かつ順次走査の撮像装置になると従来より広帯域の信号を扱う。
【0003】一方、ワイド化推進とともに、移行期間中には標準テレビ方式から第1世代EDTV方式及び第2世代EDTV方式が混在すると考えられる。故に、現状のアスペクト比4:3のテレビモニター対応も考慮が必要であり、アスペクト比16:9出力,4:3出力を同時に出力、あるいは切り換えて出力するワイド画面対応撮像装置が望まれている。
【0004】上記の要望に応じ、高速処理を低速化してワイド画面出力(16:9出力),ノーマル画面出力(4:3出力)を同時あるいは切り換えて出力する手法が開示された特開平4−002289号公報や、高速処理のままワイド画面出力(16:9出力),ノーマル画面出力(4:3出力)を切り換えて出力する手法が開示された特開平4−316284号公報がある。
【0005】図8は従来のワイド画面,ノーマル画面切り換え対応の撮像装置の構成を示す構成図である。
【0006】図8で、30はレンズ系、2はワイド画面対応の撮像素子、3は黒レベル処理、白レベル処理、プリニー等の処理が施されるアナログプロセス回路、4はアナログプロセス回路3の出力信号をデジタル信号に変換するAD変換器、9はワイド画面(16:9)からノーマル画面(4:3)の信号出力を得るアスペクト比変換回路、32はワイド画面(16:9)出力とノーマル画面(4:3)出力を切り換える切り換えスイッチ、33はガンマ,オートニー処理、エンハンス処理、マトリックス処理等の撮像装置の基本処理を施すデジタルプロセス回路、34は撮像素子2を駆動するためのパルスを出力するタイミングパルス発生回路、35は標準テレビジョン信号用の同期信号発生回路である。
【0007】以下、図8,図9をもって従来例を説明する。レンズ系30を介して入射した光により、ワイド画面対応撮像素子2に被写体像が結像される。この時アスペクト比は16:9で、いわゆるワイドアスペクト比の撮像信号となっている。このワイド画面対応撮像素子2は、同期信号発生回路35の同期信号に応じタイミングパルスを発生するタイミングパルス発生回路34により駆動され、撮像信号を出力する。
【0008】このワイド画面対応撮像素子2の出力信号はアナログプロセス回路3に入力され、増幅、黒レベル,白レベル等の調整及びプリニー等の処理が施される。この後このアナログの撮像信号は、精度,コントロール,特性上優れるデジタル処理を行うために後段のAD変換器4によりデジタル信号に変換される。このAD変換器4の出力信号はスイッチ32のa端子と、アスペクト比変換回路9に入力される。
【0009】アスペクト比変換回路9はワイドアスペクト比(16:9)の撮像信号を現行のテレビジョン方式のアスペクト比(4:3)の撮像信号変換する処理を行い、その出力をスイッチ32のb端子に出力する。
【0010】スイッチ32はワイドアスペクト比(16:9)の撮像信号と現行のテレビジョン方式のアスペクト比(ノーマルアスペクト比)(4:3)の撮像信号を選択的に切り換えて後段のデジタルプロセス回路33に出力する。
【0011】このデジタルプロセス回路33は、例えば撮像装置の基本処理となるガンマ補正,エンハンス処理,マトリックス処理等の機能を有する回路である。ここで、上記ワイドアスペクト比(16:9)の撮像信号と、ノーマルアスペクト比(4:3)の撮像信号が切り換えられて入力されるので、このデジタルプロセス回路33では2種類のクロックによる撮像信号データを扱う。故に、全ての回路系のクロックを切り換えることはもちろん、例えばエンハンス処理の垂直輪郭補正に必要な1H(1水平走査期間)遅延処理のシフト段数等も、アスペクト比切り換え信号に応じて、切り換えている。
【0012】ここで、上記アスペクト比変換の原理を図9を用いて簡単に説明する。図9で、(a)はワイドアスペクト比(16:9)のテレビモニター画面で点線内がノーマルアスペクト比(4:3)に相当する画面領域、(b)はノーマルアスペクト比(4:3)のテレビモニターにワイドアスペクト比の撮像信号を映した時の画面である。
【0013】ワイドアスペク比(16:9)の撮像信号も現行の標準テレビジョン方式の撮像信号と垂直同期信号や水平同期信号の各周波数は同じである。故に、ノーマルアスペクト比(4:3)のテレビモニターにワイドアスペクト比の撮像信号を映した場合は、図9の(b)に示すように水平方向が3/4(12/16)に圧縮されたいわゆるスクイーズモードの映像画面となる。そこで、ワイドアスペクト比(16:9)の撮像信号からノーマルアスペクト比(4:3)の撮像信号を得る場合は、図9の(a)に示すようにワイドアスペクト比(16:9)の撮像領域から点線内のノーマルアスペクト比(4:3)に相当する撮像領域を抜取り、時間を4/3倍に引き延ばす処理を行えばよい。故に、デジタル処理でのクロックはワイドアスペクト比(16:9)用をfwとすると、ノーマルアスペクト比(4:3)のクロックは3fw/4となる。
【0014】このような処理は前述した2つの特許公開公報に示されているように、メモリやシフトレジスタ等を用いて、抜き出し及び時間軸(周波数)変換を行うことにより簡単に実現される。
【0015】なお、以上説明したアナログプロセス回路3、A/D変換器4、アスペクト比変換回路9、デジタルプロセス回路33及びタイミングパルス発生回路34には同期信号発生回路35から標準テレビジョン信号用同期信号が供給されている。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のような従来の構成の撮像装置では、アスペクト比を切り換えることによりデジタルプロセス回路で2種類のクロックを必要とし、全てのデジタル処理回路で2種類のクロックに対してデータのタイミングを調整,確保しなくてはならず、特に高画質化、高解像度化の要望が強い場合は撮像素子の高画素化にともない比例して周波数が上昇するクロックのタイミング調整がむずかしくなり、安定性を確保するのが困難である。
【0017】また、撮像装置出力をデジタル伝送する場合を考えると、アスペクト比が切り換わった信号が撮像装置の基本処理のデジタルプロセス回路で処理されるため、伝送系等も各々のクロックレートに合ったものを必要とし、回路規模が増大するとともに全体システムの安定性確保が困難になるという問題点を有していた。
【0018】また、ワイドアスペクト比(16:9)からノーマルアスペト比(4:3)に切り換えることにより撮像装置の周波数特性は所定比率(3/4)で低い方へ推移するが、この場合見かけ上の解像度感を上げるアパーチャ信号の周波数特性も3/4低い方へ推移するので解像感が低下する問題点がある。
【0019】また、ワイドアスペクト比(16:9)からノーマルアスペト比(4:3)に切り換えてノーマルアスペクト比(4:3)画面を出力した場合、画面を切り出して伸長する分撮像領域の同じサイズのノーマル画面撮像装置と比較して拡大された画面となり、例えばスタジオ等でワイド画面撮像装置、ノーマル画面撮像装置の2種類の撮像装置が混在して同じ被写体を撮像して番組制作等を行うような場合、上記2種類の撮像装置間でズーム比が異なり番組制作上支障をきたす問題点がある。
【0020】本発明は以上の点に鑑み、撮像装置の基本処理のデジタルプロセス部は1系統のクロックで処理できるようにするとともに伝送系も1系統で対処可能な、アスペクト比切り換え回路を有するワイド画面対応撮像装置を提供することを目的としている。
【0021】また、ワイドアスペクト比(16:9)からノーマルアスペト比(4:3)に切り換えた場合でも見かけ上の解像感の劣化を防ぐ等、切り換えることにより生じる諸問題を解決できるワイド画面対応撮像装置を提供することを目的としている。
【0022】また、スタジオ等の番組制作上、従来のノーマル画面撮像装置の出力と、ワイド画面撮像装置のノーマル画面出力を混在させても支障をきたすことのなくマッチングのとれるワイド画面対応撮像装置を提供することを目的としている。
【0023】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するために本発明の撮像装置は、所定の周波数によって撮像信号を読み出すワイド画面対応撮像素子と、前記撮像素子の出力信号を前記撮像素子の読み出し周波数と同一周波数のクロックでデジタル信号に変換するAD変換器と、撮像装置の基本処理としてガンマ,オートニー処理、エンハンス処理、ブランキング処理、マトリックス処理等を施すデジタルプロセス回路と、前記デジタルプロセス回路の出力信号が入力され、アスペクト比切り換え信号によりアスペクト比16:9のワイド画面の出力信号と、前記ワイド画面の出力信号の内アスペクト比が4:3となる部分を抜取り伸長したノーマル画面の出力信号を切り換えて出力するアスペクト比変換回路とを備え撮像装置の基本処理の最後にアスペクト比変換を行うようにした撮像装置である。
【0024】また、所定の周波数によって撮像信号を読み出すワイド画面対応撮像素子と、前記撮像素子の出力信号を前記撮像素子の読み出し周波数と同一周波数のクロックでデジタル信号に変換するAD変換器と、前記AD変換器の出力信号が入力され、画像の平均値やピーク値等を検出する画像データ検出部によりオートニー処理を施すガンマ処理回路と、前記ガンマ処理回路の出力信号が入力され、水平,垂直のアパーチャ信号作成部により得られるアパーチャ信号によりエンハンス処理を施すエンハンス処理回路と、前記エンハンス処理回路の出力信号が入力され、ブランキング処理部によりブランキング処理や輝度信号及び色差信号を作成するマトリックス処理を施すマトリックス処理回路と、前記各処理回路の特性を設定するマイクロコンピュータと、前記マトリックス処理回路の出力信号が入力され、アスペクト比切り換え信号によりアスペクト比16:9のワイド画面の出力信号と、前記ワイド画面の出力信号の内アスペクト比が4:3となる部分を抜取り伸長したノーマル画面の出力信号を切り換えて出力するアスペクト比変換回路より構成され、前記アスペクト比変換回路のアスペクト比切り換え信号により、前記マイクロコンピュータの各設定値を切り換えるようにした撮像装置である。
【0025】また、光学系のレンズのズーム値をコントロールするズーム値コントロール回路と、所定の周波数によって撮像信号を読み出すワイド画面対応撮像素子と、前記撮像素子の出力信号を前記撮像素子の読み出し周波数と同一周波数のクロックでデジタル信号に変換するAD変換器と、撮像装置の基本処理としてガンマ,オートニー処理、エンハンス処理、ブランキング処理、マトリックス処理等を施すデジタルプロセス回路と、前記デジタルプロセス回路の出力信号が入力され、アスペクト比切り換え信号によりアスペクト比16:9のワイド画面の出力信号と、前記ワイド画面の出力信号の内アスペクト比が4:3となる部分を抜取り伸長したノーマル画面の出力信号を切り換えて出力するアスペクト比変換回路とを備えアスペクト比切り換え信号により、前記ズーム値コントロール回路のズーム値をアスペクト比16:9と4:3で切り換えるようにして、アスペクト比16:9の場合に比べアスペクト比4:3の場合にズーム値が小さくなるようにした撮像装置である。
【0026】
【作用】本発明は上記構成により、ワイド画面対応撮像素子の出力信号を所定のクロックでAD変換し、撮像装置の基本処理を施すデジタルプロセス回路でガンマ,オートニー処理、アパーチャ補正をするエンハンス処理、ブランキング補正,Y,色差マトリックスを行うマトリックス処理を施す。この撮像装置の基本処理が施された信号を次段のアスペクト比切り換え回路でアスペクト比4:3の出力を得るとともにアスペクト比切り換え信号によりアスペクト比16:9と4:3出力を切り換えて出力する。これにより、デジタルプロセスは出力がアスペクト比16:9、4:3のどちらの場合でも16:9のクロック処理となる。
【0027】また、マイクロコンピュータにより、デジタルプロセス回路の各処理をコントロールするようにして、アスペクト比切り換え信号によりアスッペクト比16:9と4:3出力時で各処理の設定値を切り換える。これにより、アスペクト比16:9、4:3の各々場合に対応した最適な特性の出力信号が得られる。
【0028】また、アスペクト比切り換え信号によりズーム値コントロール回路をアスペクト比16:9と4:3出力時で切り換え、ズーム値が切り換えられる。これにより、アスペクト比16:9,4:3の各々場合に対応した最適なズーム値が得られる。
【0029】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【0030】図1は本発明の第1の実施例における撮像装置の構成を示すブロック図である。図1で、1はレンズ等の光学系、2はワイド画面対応の撮像素子、3は黒レベル補正,白レベル補正,プリニー等の処理を施すアナログプロセス回路、4はアナログプロセス回路3の出力信号をデジタル信号に変換するAD変換器、5はガンマ処理,オートニー処理等を施すガンマ処理回路、6は水平,垂直のアパーチャ信号を生成するエンハンス処理回路、7はブランキング処理,マトリックス処理等を施すマトリックス処理回路、8は各処理回路の特性等をコントロールするマイクロコンピュータ、9はワイド画面出力とノーマル画面出力を切り換えて出力するアスペクト比変換回路である。
【0031】以下、本発明の第1の実施例の動作について説明する。光学系1のレンズ等を通過した被写体像はワイド画面対応撮像素子2にアスペクト比16:9の映像として結像される。さらに、ワイド画面対応撮像素子2の出力信号はアナログプロセス回路3で黒レベル補正,白レベル補正,プリニー等の処理が施される。アナログプロセス回路3の出力信号は精度,コントロール,特性上優れるデジタル処理を行うために後段のAD変換器4によりデジタル信号に変換される。AD変換器4の出力信号は、デジタルプロセス部の各回路で撮像装置の基本処理のガンマ処理、エンハンス処理、マトリックス処理等が施される。
【0032】ガンマ処理回路5は、例えばRAM(ランダムアクセスメモリ)テーブルによるデータ変換によりガンマ補正を施す。また、画像データを任意のブロックに分割し画面の平均値,ピーク値を検出する画像データ検出部を有し、このデータによりマイクロコンピュータ8が適切なテーブルデータを選択し置き換えることによりハイライト時の諧調再現を行ういわゆるオートニー処理を実現している。このガンマ処理回路5の出力信号はエンハンス処理回路6に入力される。
【0033】エンハンス処理回路6は水平,垂直のアパーチャ信号作成回路を主な構成要素とし、水平,垂直のアパーチャ信号をもとの映像信号に加算することによりアパーチャ補正を行っている。また、水平アパーチャ信号のブースト周波数はマイクロコンピュータ8により選択可変できるようになっている。このエンハンス処理回路6の出力信号はマトリックス処理回路7に入力される。
【0034】マトリックス処理回路7は映像信号期間とブランキング期間を急峻に切り換えないように斜めのブランキングを施すブランキング処理回路と、輝度信号Yと色差信号を作成するY,色差マトリックス回路等より構成され、Y,色差のコンポーネント信号を出力する。また、斜めブランキングの斜め期間の幅等はマイクロコンピュータ8により可変される。
【0035】以上のデジタルプロセス部の処理により、撮像装置の基本処理が施されて出力信号が得られる。また、マトリックス処理回路7の出力信号は次段のアスペクト比変換回路9に入力され、アスペクト比切り換え信号によりワイド画面出力信号とノーマル画面出力が切り換えられて出力される。
【0036】このアスペクト比変換回路9の動作を以下図2の(a),(b),(c),(d)を用いて説明する。
【0037】図2の(a)はアスペクト比変換回路9の内部構成の1例を示すブロック図、(b)はそのタイミングチャート、(c)はメモリ動作のアドレスの説明図、(d)はアスペクト比変換回路9の内部構成の他の例を示すブロック図である。図2の(a),(d)で、10,11はメモリ、12,13はスイッチ、14はセレクタである。
【0038】アスペクト比変換回路9の動作は図2の(a)に示すように、2つのメモリを用いて1H(1水平走査期間)毎にSW1(12),SW2(13)を切り換え、メモリA10に書き込んでいる時はメモリB11の信号を読み出し、メモリB11に書き込んでいる時はメモリA10の信号を読み出すような動作をする。そのタイミングチャートは同図(b)に示すようになり、HD信号(水平同期信号)を分周したパルスの正転と反転のパルスで、各々のメモリA10,メモリB11は書き込みと読み出しが互いに逆になるようにコントロールされる。また、その時同図(c)に示すように、ワイドアスペクト比(16:9)の撮像信号を1H期間書き込んで次の1H期間に読み出す場合、書き込みのスタートアドレスASからエンドアドレスAEまで書き込みと同じクロック周波数で読み出せばワイドアスペクト比(16:9)の撮像信号がそのまま(但し、1Hディレイして)出力され、ノーマルアスペクト比(4:3)のアドレスに対応するAXからAYまでを読み出しクロック周波数をワイドアスペクト比(16:9)のクロック周波数の3/4にして読み出せばノーマルアスペクト比(4:3)の撮像信号が出力される(但し、1Hディレイしている。)。このように、読み出すクロックの周波数と読み出すアドレスの位置を切り換えることによりワイド,ノーマルの両出力を切り換えて出力できる。
【0039】また、メモリA10,メモリB11の動作を書き込みはワイド用のクロック周波数、読み出しはノーマル用のクロック周波数に限定した場合は同図(d)のような構成にすれば実現できる。但し、この場合はワイド撮像出力とノーマル撮像出力で1Hのディレイ差が生じる。このようにアスペクト比変換回路9の動作は、従来例と同様に簡単に行える。
【0040】以上説明したように本発明の撮像装置は、従来例と同様ワイドアスペクト比(16:9)とノーマルアスペクト比(4:3)の撮像信号を切り換えて出力できる。ここで、従来例と大きく違う点は、撮像装置の基本処理の最後にアスペクト比変換回路9を備えている点である。この構成により、撮像装置の基本処理のクロック周波数は常にワイド用のクロック周波数でよく、従来例のようにワイド用,ノーマル用の2種類のクロック周波数に対してその動作を保証しなくてよく、デジタルプロセス部の安定動作が確保できる。また、撮像信号の出力信号をデジタル伝送する場合等を考えると、従来例の場合はアスペクト比変換を撮像装置の基本処理の前に行っているので伝送系が必ず2系統必要となり、回路規模の増大とシステム全体の安定性を確保するのが困難になる。これに対し、本発明の撮像装置はワイドアスペクト比(16:9)対応のままでデジタル伝送し、受信側でアスペクト比の変換を行えば伝送系の回路1系統のみでよく、回路規模の削減とシステム全体の安定性が保てる。
【0041】次に、本発明におけるアスペクト比変換に伴う諸問題を解決するための回路動作について、図1及び図3,図4,図5を用いて説明する。
【0042】図3の(a)はガンマ処理回路5の内部構成の1例を示すブロック図で、15はメモリ等を用いたガンマ,ニーテーブル、16は撮像画面の平均値,ピーク値等を検出する画像データ検出回路である。また、同図(b)は画像データ検出回路16の画像分割及び検出領域の説明図である。
【0043】図4の(a)はエンハンス処理回路6の内部構成の1例を示すブロック図で、17,18は垂直アパーチャ信号,水平アパーチャ信号を生成する垂直アパーチャ回路,水平アパーチャ回路、19は加算器である。また、同図(b)は水平アパーチャ信号の周波数特性図、同図(c)はアパーチャ補正の例を示す信号波形図である。
【0044】図5はマトリックス処理回路7の内部構成の1例を示すブロック図で、20はブランキング処理回路、21はブランキング処理回路20に必要なパルスを発生するブランキングパルス発生回路、22は輝度信号(Y)及び色差信号を生成するY,色差マトリックス回路である。また、同図(b)〜(i)はワイドアスペクト比(16:9)対応及びノーマルアスペクト比(4:3)対応の場合のブランキング処理回路20の動作説明図である。
【0045】図3のガンマ処理回路5では画像データ検出回路16の情報によりオートニー処理を行う。オートニー処理は画面(被写体)がハイライト(高輝度)状態になった時に高輝度部を圧縮し、所定ダイナミックレンジ内での諧調性を持たせる動作である。画像データ検出回路16は画面を細かいブロックに分割した各ブロックの平均値等を算出する。そのデータはマイクロコンピュータ8に送られ、マイクロコンピュータ8で画面のハイライト状態等の判断をする。この判断に基づいて、ガンマ,ニーテブル15のデータが書き換えられてオートニー動作が成される。ここで、図3の(b)に示すように、撮像画面のデータとしては領域(A),(B),(C)を含めたワイドアスペクト比(16:9)のデータが画像データ検出回路16に入力され、アスペクト比変換回路9でノーマルアスペクト比(4:3)出力を選択した場合、撮像領域としては(B)の領域が切り取られ出力される。故に、例えば領域(A)または(C)に高輝度の被写体が存在した場合、その高輝度データの影響により画面全体が圧縮される動作が作用したり、逆に領域(A)または(C)が極端に暗い場合はそのデータの影響により領域(B)に高輝度のデータが存在しても圧縮動作が作用しない等の問題が生じる。
【0046】以上のような問題はオートニーだけでなく、オートアイリス(画面の明暗状態によりレンズの絞りをコントロールする動作)等についても生じる。故に、本発明では、画像データ検出回路16で検出する領域を、アスペクト比切り換え信号に応じて同図(b)に示すようにワイドアスペクト比(16:9)用と、ノーマルアスペクト比(4:3)用でゲートパルスを切り換え、ノーマルアスペクト比(4:3)の場合は余分なデータ領域(A),(C)をカットするようにして上記問題を解決している。前記ゲートパルスは必ずしもアスペクト比が丁度4:3になる領域をゲートするのではなく、各動作が適切に行えるような位置に設定される。
【0047】なお、従来例のような構成においては画像データ検出回路16に入力されるデータ自体がアスペクト比切り換え操作により切り換わって入力されるので、上記のような問題点は生じにくいが、例えばシェーディング補正等はアスペクト比変換する前のアナログ系に補正データをフィードバックするので、どうしてもワイドアスペクト比(16:9)の画像データをとる必要があり、それ故本発明と同様な作用の切り換え動作(ノーマルアスペクト比(4:3)の状態でシェーディング補正を行う場合はワイドアスペクト比(16:9)の画像データに切り換えなくてはならない)を必要とする。
【0048】その他の問題点としてエンハンス処理回路6のアパーチャ周波数の問題点がある。
【0049】エンハンス処理回路6は図4の(a)のような概略構成であるが、例えば水平アパーチャ信号を作成する水平アパーチャ回路18のアパーチャ信号のブースト周波数をワイドアスペクト比(16:9)の場合fwとすると、アスペクト比変換回路9の動作によりノーマルアスペクト比(4:3)のブースト周波数fnは、同図(b)に示すようにfn=3fw/4となる。故に、信号波形的には同図(c)のように、ノーマルアスペクト比(4:3)の場合はアパーチャ信号がワイドアスペクト比(16:9)に比べ太くなり、見かけ上の解像感がなくなる。つまり、ブーストしたい周波数が低周波へ移る。
【0050】そこで本発明では、アスペクト比切り換え信号に応じノーマルアスペクト比(4:3)を選択する場合は、マイクロコンピュータ8により水平アパーチャ回路18のアパーチャ信号のもともとのブーストしたい周波数fwを、幾分高い周波数f’wに設定する(同図(b)のf’w)。これにより、ノーマルアスペクト比(4:3)を選択してもワイドアスペクト比(16:9)と同等のブースト周波数のアパーチャ信号が得られる(同図(c)のf’n)。
【0051】なお、ブースト周波数の切り換え動作はデジタル回路であれば切り換え回路等により簡単に行える。
【0052】また、その他の問題としては、マトリックス処理回路7の中のブランキング処理回路20の斜めブランキング処理動作の問題点がある。
【0053】マトリックス処理回路7は図5の(a)に示すように概略構成されるが、ブランキング処理回路20は、ブランキングパルス発生回路21より発生される斜めブランキングパルスでブランキング処理される。また、ブランキングパルス発生回路21には図示していない同期信号発生回路からブランキングパルスが入力されている。
【0054】本発明においての斜めブランキング動作について、同図(b)〜(i)を用いて説明する。
【0055】同図(b)はブランキングパルスを示し、ワイドアスペクト比(16:9)において1H期間のブランキング期間、有効期間を示している。さらに、ワイドアスペクト比(16:9)よりノーマルアスペクト比(4:3)を抜き取る場合の4:3領域も示している。ここで、同図(c)に示す信号が入力されたとする。ブランキングパルスによりブランキングパルス発生回路21で同図(d)のような斜めブランキングパルスが生成される。このパルスがブランキング処理回路20で入力信号(同図(c))に作用し、同図(e)に示すようにブランキング期間がクリアされ斜めのブランキングがかかる(斜めブランキングの動作はブランキングパルスと信号の小さい方を取るような動作で行える)。この斜めブランキングのかかったワイドアスペクト比(16:9)信号をそのままアスペクト比変換回路9でノーマルアスペクト比(4:3)に切り換えると、同図(f)のように斜めブランキング期間がなくなったストレートのブランキング処理をした波形となる。これはアスペクト比変換回路9の動作がメモリ等を使用し、メモリの読み出し動作がブランキングパルス等のロー(Low)またはハイ(High)の2値の値により読み出し動作を行うためである。故に、本発明ではノーマルアスペクト比(4:3)を出力する場合は、ブランキングパルス発生回路21で用いられるブランキングパルスを同図(g)のようにノーマルアスペクト比(4:3)の領域に合うように幅を広げる。これにより斜めブランキング動作は同図(h)のようになり、さらにこの信号がアスペクト比変換回路9でノーマルアスペクト比(4:3)に変換され同図(i)のようになり斜めブランキングのかかった信号が得られる。アスペクト比変換より斜めブランキングが伸長するが階段の幅(斜め部分)を小さく設定することによりワイドアスペクト比(16:9)と同等の斜め状態が保てる。
【0056】また、以上説明した問題点の他に、カラーバーの幅等デジタルプロセスのマイコン設定で行っている場合、アスペクト比切り換えに応じて選択したアスペクト画面に対応するようにその設定値を切り換えることは言うまでもない。
【0057】なお、各設定値の切り換え動作をマイクロコンピュータ8で行うようにしたが、全て回路のハード動作で行うようにしてもいいことは言うまでもない。
【0058】次に、ワイド画面対応撮像素子を用いて、その撮像領域のノーマルアスペクト比(4:3)に相当する領域を抜き出してノーマルアスペクト比(4:3)出力を得る場合に、そのノーマルアスペクト比(4:3)出力自体に生じる他の問題点として上記手法によって得られる出力と、ノーマル画面対応撮像素子出力より得られる出力でズーム比(画角)が異なるという点がある。
【0059】以下その問題点と本発明の解決手法を図6,図7を用いて説明する。図6の(a)は同一撮像領域寸法(2/3インチ)におけるワイド画面(16:9)とノーマル画面(4:3)の撮像領域を示している。すなわち、ワイド画面(16:9)は9.6mm(H)×5.4mm(V)
ノーマル画面は8.8mm(H)×6.6mm(V)
である。いずれも対角線は11mmとなっている。ここで、同図(b)のようにワイド画面領域の垂直方向一杯に円形の被写体23を撮像した場合を考える。同図(b)中の各寸法の比率は、a:b=9:16c:d=3:4a:c=5.4:6.6となる。
【0060】この撮像信号をモニター出力した場合、ワイドアスペクト比(16:9)出力は同図(c)のようになり、このワイドアスペクト比(16:9)出力よりノーマルアスペクト比(4:3)領域を切り出し伸長して得た出力は同図(d)のようにノーマルアスペクト比(4:3)モニターに映し出される。ここで、同図(c)及び(d)中の各寸法比率は、e:f=9:16g:h=3:4となっている。一方、ノーマル画面対応撮像素子で同図(b)の被写体23を撮像した場合、同図(e)のように出力される。故に、ワイド画面出力よりノーマルアスペクト比(4:3)領域を抜き出して得たノーマル画面出力は、同図(d)及び(e)より分かるように、ノーマル画面対応撮像素子より得た出力に比べ、g/i≒1.2だけズームされた被写体像が出力されることになる(モニターサイズは同一とする)。
【0061】これは今後EDTV2が普及していくなか、ワイド画面撮像装置とノーマル画面撮像装置が混在し、例えばスタジオ等で複数台のワイド撮像装置とノーマル撮像装置の混在で番組制作する場合にワイド撮像装置のノーマル出力とノーマル撮像装置の出力でズーム比が合わず、番組制作上支障をきたす問題点を生じる。
【0062】そこで、本発明では図7に示す本発明の第2の実施例によりその問題点を解決している。図7で、1はレンズ等の光学系、2はワイド画面対応の撮像素子、3は黒レベル補正,白レベル補正,プリニー等の処理を施すアナログプロセス回路、4はアナログプロセス回路3の出力信号をデジタル信号に変換するAD変換器、5はガンマ処理,オートニー処理等を施すガンマ処理回路、6は水平,垂直のアパーチャ信号を生成するエンハンス処理回路、7はブランキング処理,マトリックス処理等を施すマトリックス処理回路、8は各処理回路の特性等をコントロールするマイクロコンピュータ、9はワイド画面出力とノーマル画面出力を切り換えて出力するアスペクト比変換回路、24は光学系1のレンズのズーム比をコントロールするズーム比コントロール回路である。
【0063】第1の実施例と異なるところはズーム比コントロール回路24を備えた点である。その他の回路は図1の本発明の第1の実施例とまったく同様なものであり、その動作、作用の説明は省略する。
【0064】図7において、アスペクト比切り換え信号によりズーム比コントロール回路24のコントロール信号は、ワイドアスペクト比(16:9)出力の場合のズーム値FZwと、ノーマルアスペクト比(4:3)出力の場合のズーム値FZnがFZw:FZn≒1/1.2:1となるようにして、ノーマルアスペクト比(4:3)出力の場合にワイドアスペクト比(16:9)出力に比較してズーム値が小さくなるようにコントロールする。これにより前述した問題点が解決でき、ワイド画面対応撮像装置とノーマル画面対応撮像装置が混在した場合でも番組制作等に支障をきたさない。
【0065】なお、本発明の第1,第2の実施例において、アスペクト比切り換え信号は図示していない外部のスイッチ等より入力される。また、このアスペクト比切り換え信号は、アスペクト比変換回路9を経由して、他のデジタルプロセス回路等に供給するようにしてもいいことは言うまでもない。
【0066】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ワイド対応の撮像装置において、ワイドアスペクト比(16:9)出力とノーマルアスペクト比(4:3)出力を切り換えるアスペクト比変換回路を撮像装置の基本処理のデジタルプロセスの最後に配置し処理することにより、ワイドアスペクト比(16:9)出力、ノーマルアスペクト比(4:3)出力にかかわらず、デジタルプロセス処理は常にワイドアスペクト比(16:9)のクロックレート処理を行えばよく安定性が確保できる。
【0067】また、デジタル伝送等を行う場合も伝送系を1系統で構成することが可能である。
【0068】また本発明によれば、マイクロコンピュータにより回路設定を適切に切り換えてワイドアスペクト比(16:9)からノーマルアスペクト比(4:3)へ変換した時にアパーチャ周波数,オートニー処理,ブランキング処理等で生じる問題点を解決できる。
【0069】また本発明によれば、ワイドアスペクト比(16:9)からノーマルアスペクト比(4:3)へ変換した時にズーム値コントロール回路で適切にズーム値を切り換えることにより、他のノーマル画面撮像装置とのズーム比をほぼ合わせることができ、ワイド画面対応撮像装置,ノーマル画面対応撮像装置が混在する複数台の撮像装置運用による番組制作等においても支障なく運用でき、その実用的効果は大きい。




 

 


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