JP3619537B2

JP3619537B2 - ビデオカメラ、画像入力装置及び画像入力システム

Info

Publication number: JP3619537B2
Application number: JP05694694A
Authority: JP
Inventors: 善道工藤; 敏郎衣笠; 宅哉今出
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-03-28
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 2005-02-09
Anticipated expiration: 2020-02-09
Also published as: KR0160068B1; JPH07274057A; US5550586A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はビデオカメラおよびそこから発生する画像データを入力する画像入力装置、さらにはこれらを用いた画像入力システムに関するものであり、特にテレビ会議装置や画像処理機能を備えたコンピュータ装置等に接続するのに適したビデオカメラ、画像入力装置及び画像入力システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビ会議装置や画像処理機能を備えたコンピュータなどに、ビデオカメラで得た画像を入力することが近年行なわれている。通常、このための装置としては、画像を撮像して電気信号に変換するためのビデオカメラ部分と、ビデオカメラで撮像された画像信号をテレビ会議装置やコンピュータ内部のデータ形式に変換する画像入力装置部分とに別れている。カメラ部は、テレビ会議装置本体やコンピュータ本体とは別の筐体に収容されることが多く、本体内に収容される画像入力装置との間は、ケーブル等によって接続されている。テレビ会議装置やコンピュータ内部では、画像データは、デジタルデータとして扱われている。また、カメラ内部の画像信号処理についてもデジタル化されている。従って、このような装置では、信号をアナログ形式よりもデジタル形式で伝送した方がアナログ／デジタル変換のプロセスを省略でき、回路の規模の削減ならびに画質向上の点で有利である。たとえばＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＣｏｎｓｕｍｅｒＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｐｐ４６７−４７３に示されるように、最近のこの種のカメラならびに画像入力装置では、デジタル信号で相互に接続されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来の装置では、ビデオカメラと画像入力装置間の画像データ伝送を輝度信号と色差信号のデジタル信号で行なっている。このため、ＣＣＤなどで撮像されて読み出された画像信号を輝度信号と色差信号に変換する色変換回路などを、カメラ側に設ける必要があるので、カメラ側の回路規模が増えたり、接続する信号線本数の増加により、接続ケーブルが太くなる等の問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、テレビ会議や画像処理機能を持つコンピュータなどにデジタル画像データを供給するためのビデオカメラにおける回路規模ならびに画像入力部とカメラを接続するための信号線本数を削減することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、絞りと、レンズと、撮像素子と、該撮像素子から出力された信号を相関ダブルサンプリング処理及び自動利得調整するＣＤＳ／ＡＧＣ回路と、該ＣＤＳ／ＡＧＣ回路から出力されたアナログ信号をデジタル画像データに変換するＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／Ｄコンバータから出力されたデジタル画像データを送信する送信手段とを有するビデオカメラと、該ビデオカメラから送信されたデジタル画像データを受信する受信手段と、該受信手段にて受信したデジタル画像データの色成分を分離する色成分分離回路と、該色成分分離回路から出力された信号から輝度信号と色差信号成分を計算するマトリクス演算回路と、該マトリクス演算回路回路から出力された信号を処理して輝度信号を生成する輝度信号処理回路と、該マトリクス演算回路から出力された信号を処理して色差信号を生成する色差信号処理回路と、該輝度信号及び色差信号を出力するインターフェース回路とを有する画像入力装置と、を画像入力システムに設ける。
【０００６】
また、レンズと、撮像素子と、該撮像素子から出力された信号を相関ダブルサンプリング処理及び自動利得調整するＣＤＳ／ＡＧＣ回路と、該ＣＤＳ／ＡＧＣ回路から出力されたアナログ信号をデジタル画像データに変換するＡ／Ｄコンバータと、該Ａ／Ｄコンバータから出力されたデジタル画像データとビデオカメラの動作状態を示す動作データを時分割に多重化して多重化データを出力するマルチプレクサと、該マルチプレクサから出力された多重化データを送信する第１の送信手段と、制御データを受信する第１の受信手段と、該マルチプレクサと該第１の送信手段と該第１の受信手段の切り換えタイミングを制御する第１のタイミング発生回路とを有するビデオカメラと、該ビデオカメラから送信された多重化データを受信する第２の受信手段と、該受信した多重化データを動作データとデジタル画像データに分離するデータ分離回路と、該デジタル画像データを処理する信号処理回路と、該ビデオカメラの動作を制御するための制御データを生成する制御回路と、該制御回路が生成した制御データを該ビデオカメラに送信する第２の送信手段と、該第２の受信手段と該第２の送信手段の切り換えタイミングを制御する第２のタイミング発生回路とを有する画像入力装置と画像入力システムに設け、前記第１のタイミング発生回路及び前記第２のタイミング発生回路により、該ビデオカメラと該画像入力装置間のデータの授受を行う双方向バスを制御する。
【０００７】
【作用】
ビデオカメラが、輝度信号と色差信号の処理を行わずにＡ／Ｄ変換した信号を画像入力装置に送り、画像入力装置が輝度信号と色差信号の処理を行うことにより、ビデオカメラと画像入力装置とを接続する信号線本数は、ビデオカメラ部のＡ／Ｄの出力ビット数と同じで良く、輝度信号と色信号あるいはＲＧＢ３原色信号伝送するよりも信号線本数が少なくてすむ。また、輝度信号と色差信号の処理を行う信号処理部を画像入力装置側に持つので、ビデオカメラ部の部品点数の削減され、小型化される。また、ビデオカメラは、第１のタイミング発生回路の発生するタイミング信号に従って、デジタル画像データのブランキング期間中に動作データを信号線を通じて送り出す。また、画像入力装置は、ビデオカメラから送られてくるデジタル画像信号のブランキング期間のうち前記動作データが送られて来る期間とは、別の期間中に制御データをカメラに対して送り出す。これによって、デジタル画像データと動作データと制御データとを同じ信号線を用いて時分割多重して伝送される。これにより、簡易な構成で、ビデオカメラと画像入力装置間のデジタル画像データと制御データの授受を行うことができる。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を使って説明する。
【０００９】
第１図は本発明の第１の実施例であるビデオカメラ１６と画像入力装置３４の構成を示したブロック図である。
【００１０】
レンズ１から絞り２を経てＣＣＤ３上に結像した画像は、ＣＣＤ３から画像信号として出力される。この画像信号は、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４において相関ダブルサンプリング処理および自動利得調整がされ、ＡＤコンバータ５においてデジタル画像データに変換される。マルチプレクサ６は、カメラの光学系に関して設けられたレンズ位置検出センサ８及び絞り値検出センサ９から出力されるレンズ１のフォーカス距離及び絞り２の開口値の動作データと、デジタル画像データとを時分割多重し、３ステートバッファ７を介して画像入力装置側につながれた信号線上に送り出す。データ分離回路１２は、画像入力装置側から送られる制御データをレシーバ１３を介して受け取り、ＣＤＳ／ＡＧＣ回路４と、フォーカスレンズ駆動回路１０、絞り駆動回路１１等の光学系の駆動回路とへ送り出す。駆動パルス発生回路１４およびタイミング発生回路１５は、画像入力装置から送られてくる同期信号を入力する。駆動パルス発生回路１４は、この同期信号をもとにＣＣＤ３の駆動パルスを生成する。タイミング発生回路１５は、マルチプレクサ６の切換信号、及び３ステートバッファ７とデータ分離回路１２とレシーバ１３の切り換えタイミング信号を生成する。
【００１１】
画像入力装置３４は、ビデオカメラ１６から送られるデータをレシーバ２１で受信し、データ分離回路２２へ送る。データ分離回路２２は、デジタル画像データと動作データとを分離し、デジタル画像データを色成分分離回路２３へ、動作データを例えばマイコンなどの制御回路２９へ送る。色成分分離回路２３は、ＣＣＤ３から出力された信号に含まれる信号成分、例えば緑（Ｇ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンダ（Ｍｇ）、黄（Ｙｌ）を分離する。マトリクス演算回路２４は、Ｇ、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｙｌの各信号から輝度信号Ｙと色差成分信号Ｃを計算により求め、輝度信号処理回路２５と色差信号処理回路に送る。輝度信号処理回路２５および色差信号処理回路２６の出力は、フレームバッファ２７に一旦蓄えられた後、インターフェース回路２８を経て、テレビ会議装置あるいはコンピュータ装置の信号処理部に供給される。制御データ演算回路３１は、輝度信号処理回路２５と色差信号処理回路２６の出力する輝度信号および色差信号から、ビデオカメラ１６のフォーカス制御情報、絞り制御情報、ＡＧＣ制御情報、及び画像入力装置３４のホワイトバランス制御情報などを求め、制御回路２９に送る。制御回路２９は、ビデオカメラ１６および画像入力装置３４の各部の制御データ値を計算し、ビデオカメラ１６の制御データを３ステートバッファ３０を通してビデオカメラ１６に送る一方、画像入力装置３４内の色成分分離回路２３、マトリクス演算回路２４、輝度信号処理回路２５、色差信号処理回路２６にその制御データを与える。同期信号発生回路３２は、画像入力装置３４とビデオカメラ１６の動作の基準となる同期信号を発生し、制御回路２９、タイミング信号発生回路３３、制御データ演算回路３１、フレームバッファ２７、及びビデオカメラ１６へ同期信号を送り出す。タイミング信号発生回路３３は、ビデオカメラ１６から送られてくるデータとビデオカメラに送り出す制御データとのタイミング切換信号、及び、ビデオカメラ１６から送られてくるデジタル画像データと動作データとのタイミング切換信号を発生し、レシーバ２１と３ステートバッファ３０およびデータ分離回路２３にこれらの各切換タイミング信号を供給する。
【００１２】
図２は、図１に示したビデオカメラ１６と画像入力装置３４との間のデータのやり取りの様子を示したタイミングチャートである。図２（ａ）に示すように、ビデオカメラ１６のタイミング発生回路１５が、３ステートバッファ７をオンにし、かつ、レシーバ１３をオフにするようなタイミング信号を発生しているときに、マルチプレクサ６で多重されたレンズ位置検出および絞りの現在値を示す動作データと、画像データとが、画像入力装置に向かって出力される。また、マルチプレクサ６は、タイミング信号発生装置の出力するマルチプレクサ６のタイミング切換信号に従って、ＡＤコンバータ５の出力するデジタル画像データと動作データとを切り換えて、画像信号のブランキング期間中に動作データを出力する。一方、画像入力装置３４のタイミング信号発生回路３３は、ビデオカメラ１６からのデータに同期するように、レシーバ２１のオンにし、かつ、３ステートバッファ３０をオフにさせるタイミング信号を発生させ、その期間中に、データ分離回路２２にビデオカメラ１６からのデータが入力される。また、タイミング信号発生回路３３は、マルチプレクサ６の切換タイミング信号に同期して、データ分離回路２２の切換タイミングを発生するので、デジタル画像データが色成分分離回路２３に、動作データが制御回路２９にそれぞれ正しく導かれる。
【００１３】
一方、図２（ｂ）に示すように、タイミング信号発生回路３３が３ステートバッファ３０をオンにし、かつ、レシーバ２１をオフにするタイミング信号を発生している期間には、制御回路２９から、絞り、レンズ位置、及びＡＧＣゲインの設定値が、３ステートバッファ３０を通してビデオカメラ１６に送られる。ビデオカメラ１６側のタイミング信号発生回路１５は、画像入力装置３４から制御データが送られてくるタイミングに合わせて、３ステートバッファ７をオフにし、かつ、レシーバ１３をオンにする切換信号を発生する。
【００１４】
第１の実施例では、このようにして、ビデオカメラ側では、ＣＣＤの出力する画像信号がその成分のままデジタル画像データに変換され、画像入力装置側では、このデジタル画像データの色信号変換と信号処理が行なわれる。この結果、ビデオカメラ部分の回路規模が削減されると共に、ビデオカメラと画像入力装置間の画像データを伝送する信号線の数を減少させることができる。また、ビデオカメラと画像入力装置とをつなぐ信号線上に、デジタル画像データ、ビデオカメラの動作状態を示す動作データ、及びビデオカメラ各部の動作を制御するための制御データを多重して伝送することができるので、制御動作のために信号線の本数が増加するのを防ぐことができる。
【００１５】
図３は、本発明の第２の実施例で用いるビデオカメラ１６ａの構成を示したブロック図である。レンズ１ａは、固定焦点距離のものが用いられ、また、絞りを使用せずにＣＣＤのシャッタータイミングのみで露光の制御を行うものである。この場合には、ビデオカメラ１６ａから画像入力装置に対して送信する動作データは無いので、タイミング信号発生回路１５ａは、３ステートバッファ７とレシーバ１３に対するタイミング切換信号のみを発生する。その他の部分については図１に示したビデオカメラ１６と同一である。
【００１６】
図３のビデオカメラ１６ａでも、第１の実施例に示したビデオカメラ１６と同様に色信号分離や輝度および色差信号の処理を画像入力装置側で行うので、ビデオカメラ部分の回路規模が縮小される。また、デジタル画像データと制御データが時分割多重されるので、ビデオカメラ１６ａと画像入力装置側をつなぐ信号数も削減される。
【００１７】
図４は、本発明の第２の実施例に用いる画像入力装置３４ａの構成を示したブロック図である。図４の画像入力装置３４ａは、図３に示したような固定焦点式のレンズを備えたビデオカメラ１６ａと接続して使用するためのものであり、タイミング発生回路３３ａは、ビデオカメラからデジタル画像データが送られてくるタイミングと、画像入力装置３４ａの制御部が発生する制御データをビデオカメラへ送り出すタイミングとを切り換える切換信号を、ビデオカメラ側のタイミングと同期するように発生し、レシーバ２１および３ステートバッファ３０をオン／オフさせる。ビデオカメラから到達したデジタル画像データは、レシーバ２１からインターフェース回路２８ａへ送られ、さらにコンピュータ装置などの信号処理部へ出力される。ビデオカメラ３４ａのＣＣＤ３から読み出されたＧ、Ｃｙ、Ｍｇ、Ｙｌの色成分からなるデジタル画像信号は、例えば、コンピュータ装置のＣＰＵによってソフトウエア的に処理されて、そのコンピュータ装置で必要とされる信号フォーマットに変換される。また、同様にして、コンピュータ装置は、デジタル画像信号からビデオカメラの制御に必要となる制御データを計算し、インタフェース回路２８ａを経由して制御回路２９ａに送る。さらに、制御回路２９ａは、この制御データをビデオカメラ１６ａに送る制御データとして３ステートバッファ３０から送出する。
【００１８】
このようにして、図４に示す画像入力装置３４ａによっても、ビデオカメラ１６ａにおいてＣＣＤ３から読み出された画像信号をその成分のまま変換したデジタル画像データを受け取ることができるので、ビデオカメラ部分の回路規模が削減され、画像データを伝送する信号線の数が減少できる。また、デジタル画像データと、ビデオカメラ各部の動作を制御するための制御データとを同一の信号線を用いて伝送するので、制御動作のために信号線の数が増加するのを防ぐことができる。さらに、画像入力装置３４ａが、ビデオカメラ１６ａから入力されたデジタル画像データの処理を、画像入力装置３４ａのつながれているコンピュータ装置側のＣＰＵでソフトウエア処理できるので、システム全体のハードウエアコストが削減される。
【００１９】
図４の画像入力装置３４ａは、図３のビデオカメラ１６ａに接続するためのものであるが、図５に示すように、これにデータ分離回路２２を加え、タイミング信号発生回路３３によってデータ分離回路２２でデジタル画像信号とビデオカメラの動作データを分離すれば、フォーカス調整機能や絞りを有する図１のビデオカメラ１６に接続することができる。この場合にも図４の画像入力装置３４ａの持つ効果と同様な効果が達成される。
【００２０】
なお、図４および図５に示されている制御回路２９ａの動作を、画像入力装置３４ａ、３４ｂに接続されているコンピュータ装置等のＣＰＵ部で行なうこともできる。この場合には、制御回路２９ａを省略して、インターフェース回路２８ａから直接３ステートバッファを経て制御データをビデオカメラに送るようにする。この場合でも、上述の効果を何ら損なうものではない。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、ビデオカメラのＣＣＤで読み出された信号から、その色成分のままディジタル変換したデジタル画像データを、ビデオカメラから画像入力装置に伝送することができるので、ビデオカメラ内に色信号変換処理などの画像処理回路を設ける必用が無く、ビデオカメラの部品点数の削減により、小型化、低価格化が達成される。また、デジタル画像データを伝送するための信号線が、例えば輝度信号と色差信号を用いて伝送する場合に比べて少なくてすむうえ、ビデオカメラの動作を制御するための信号も同一の信号線を用いて伝送されるので、ビデオカメラと画像入力装置を結ぶ信号線の増加を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例であるビデオカメラおよび画像入力装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１のビデオカメラおよび画像入力装置のデータ伝送タイミングを示すタイミングチャート出ある。
【図３】本発明の第２の実施例で用いられるビデオカメラの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施例で用いられる画像入力装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施例で用いられる別の画像入力装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
３…ＣＣＤ
５…ＡＤコンバータ
６…マルチプレクサ、
７、３０…３ステートバッファ
１３、２１…ラインレシーバ
１５、１５ａ、３３、３３ａ…タイミング信号発生回路
２２…データ分離回路
２３…色成分分離回路
２４…マトリクス演算回路
２５…輝度信号処理回路
２６…色差信号処理回路
２９、２９ａ…制御回路
３２…同期信号発生回路

Claims

絞りと、レンズと、撮像素子と、該撮像素子から出力された信号を相関ダブルサンプリング処理及び自動利得調整するCDS/AGC回路と、該CDS/AGC回路から出力されたアナログ信号をデジタル画像データに変換するA/Dコンバータと、該A/Dコンバータから出力されたデジタル画像データと該絞りの絞り値と該レンズの位置を示す動作データを時分割に多重化して多重化データを出力するマルチプレクサと、該マルチプレクサから出力された多重化データを送信する送信手段とを有するビデオカメラから送信されたデジタル画像データを受信して処理する画像入力装置であって、
該ビデオカメラから送信された多重化データを受信する受信手段と、
該受信した多重化データを動作データとデジタル画像データに分離するデータ分離回路と、
該データ分離回路から出力されたデジタル画像データの色成分を分離する色成分分離回路と、
該色成分分離回路から出力された信号から輝度信号と色差信号成分を計算するマトリクス演算回路と、
該マトリクス演算回路から出力された信号を処理して輝度信号を生成する輝度信号処理回路と、
該マトリクス演算回路から出力された信号を処理して色差信号を生成する色差信号処理回路と、
該輝度信号及び該色差信号を出力するインターフェース回路と、
該輝度信号及び該色差信号に基づいて該ビデオカメラのフォーカス制御情報、絞り制御情報、ＡＧＣ制御情報を求める制御データ演算回路と、
該動作データ及び該制御データ演算回路から出力された該ビデオカメラのフォーカス制御情報、絞り制御情報、ＡＧＣ制御情報に基づいて制御データを計算する制御回路と、
該制御回路が計算した制御データを該ビデオカメラに送信する送信手段とを有することを特徴とする画像入力装置。
レンズと、撮像素子と、該撮像素子から出力された信号を相関ダブルサンプリング処理及び自動利得調整するCDS/AGC回路と、該CDS/AGC回路から出力されたアナログ信号をデジタル画像データに変換するA/Dコンバータと、該A/Dコンバータから出力されたデジタル画像データとビデオカメラの動作状態を示す動作データを時分割に多重化して多重化データを出力するマルチプレクサと、
該マルチプレクサから出力された多重化データを送信する第１の送信手段と、制御データを受信する第１の受信手段と、該マルチプレクサと該第１の送信手段と該第１の受信手段の切り換えタイミングを制御する第１のタイミング発生回路と、を有するビデオカメラと、
該ビデオカメラから送信された多重化データを受信する第２の受信手段と、該受信した多重化データを動作データとデジタル画像データに分離するデータ分離回路と、該デジタル画像データを処理する信号処理回路と、該ビデオカメラの動作を制御するための制御データを該動作データに基づいて生成する制御回路と、該制御回路が生成した制御データを該ビデオカメラに送信する第２の送信手段と、
該第２の受信手段と該第２の送信手段の切り換えタイミングを制御する第２のタイミング発生回路とを有する画像入力装置とを有し、
前記第１のタイミング発生回路及び前記第２のタイミング発生回路により、該ビデオカメラと該画像入力装置間のデータの授受を行う双方向バスを制御することを特徴とする画像入力システム。
受信した多重化データを動作データとデジタル画像データに分離するデータ分離回路と、該デジタル画像データを処理する信号処理回路と該ビデオカメラの動作を制御するための制御データを該動作データに基づいて生成する制御回路と、該制御回路が生成した制御データを該ビデオカメラに送信する送信手段とを有する画像入力装置に、双方向バスを介して多重化データを送信するビデオカメラであって、
レンズと、
撮像素子と、
該撮像素子から出力された信号を相関ダブルサンプリング処理及び自動利得調整するCDS/AGC回路と、
該CDS/AGC回路から出力されたアナログ信号をデジタル画像データに変換するA/Dコンバータと、
該A/Dコンバータから出力されたデジタル画像データとビデオカメラの動作状態を示す動作データを時分割に多重化して多重化データを出力するマルチプレクサと、
該マルチプレクサから出力された多重化データを送信する送信手段と、
前記画像入力装置から送信された制御データを受信する受信手段と、
該マルチプレクサと該送信手段と該受信手段の切り換えタイミングを制御するタイミング発生回路とを有し、
該受信手段により受信した制御データに基づいてビデオカメラの動作を制御し、
前記タイミング発生回路は、該ビデオカメラと該画像入力装置間のデータの授受を行う双方向バスを制御することを特徴とするビデオカメラ。
レンズと、撮像素子と、該撮像素子から出力された信号を相関ダブルサンプリング処理及び自動利得調整するCDS/AGC回路と、該CDS/AGC回路から出力されたアナログ信号をデジタル画像データに変換するA/Dコンバータと、該A/Dコンバータから出力されたデジタル画像データとビデオカメラの動作状態を示す動作データを時分割に多重化して多重化データを出力するマルチプレクサと、
該マルチプレクサから出力された多重化データを送信する送信手段と、制御データを受信する受信手段と、該マルチプレクサと該送信手段と該受信手段の切り換えタイミングを制御する第１のタイミング発生回路とを有するビデオカメラから送信された多重化データを処理する画像入力装置であって、
該ビデオカメラから送信された多重化データを受信する受信手段と、
該受信した多重化データを動作データとデジタル画像データに分離するデータ分離回路と、
該デジタル画像データを処理する信号処理回路と、
該ビデオカメラの動作を制御するための制御データを該動作データに基づいて生成する制御回路と、
該制御回路が生成した制御データを該ビデオカメラに送信する送信手段と、
該受信手段と該送信手段の切り換えタイミングを制御する第２のタイミング発生回路とを有し、
前記第２のタイミング発生回路は、該ビデオカメラと該画像入力装置間のデータの授受を行う双方向バスを制御することを特徴とする画像入力装置。