JPH06339075A - テレビジョンカメラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一つの固体撮像素子を有する一つのテレビジ
ョンカメラ装置から垂直解像度の劣化を伴うことなく、
水平解像度の差異が認められない異なるアスペクト比の
画像信号出力を得る。 【構成】 固体撮像素子の出力をディジタルデータに変
換し、これを変換メモリに書込み、書込みクロックの周
波数にアスペクト比変換比を乗じた周波数のクロックで
読出す。その際、画像中心位置がずれないために、取り
出すべきデータの始まりを書込みアドレスの０番地に書
込む。これによって所望のアスペクト比を持つ画像が水
平／垂直解像度の劣化なく得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アスペクト比（画面の
縦横比）を切換えて出力することが可能なテレビジョン
カメラ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種用途のテレビジョンカメラの
開発が行われており、アスペクト比を１６：９と４：３
等に切換えて出力できるテレビジョンカメラの開発も進
められている。一例としては、特開平３−１６４８２号
公報記載の「撮像装置」が知られており、以下、図４のア
スペクト比変換の様子を説明するためのメモリの構成模
式図、図５のシステム構成図を用いて簡単に説明する。
この動作は、アスペクト比が１６：９で順次走査の固体
撮像素子１２からの画像信号を、Ａ／Ｄ変換手段１４で
１３.5MHzの発振器１９または１８MHzの発振器２０のい
ずれか一方のサンプリング周波数でサンプリングしてＡ
／Ｄ変換し、該Ａ／Ｄ変換手段１４より得られる１水平
走査線の画像信号を、第１及び第２のフィールドメモリ
２５，２６に転送手段２７で交互または連続に転送し、
発振器１９、発振器２０のいずれか一方のサンプリング
周波数に基づき、読出し手段２８で第１のフィールドメ
モリ２５に記憶された画像信号を読出し、次に第２のフ
ィールドメモリ２６に記憶された画像信号を読出し、Ｄ
／Ａ変換手段１６でＤ／Ａ変換することによって、アス
ペクト比１６：９と４：３の画像出力を切換え出力する
ものである。

【０００３】更に説明すると、飛越走査でアスペクト比
４：３の画像出力を得る場合は、切り替えスイッチ２４
を飛越走査とアスペクト比４：３に設定し、Ａ／Ｄ変換
手段１４より得られる１水平走査線の画像信号を第１及
び第２のフィールドメモリ２５，２６に交互に転送し、
発振器１９の１３.５MHzのサンプリング周波数に基づ
き、第１のフィールドメモリ２５に記憶された画像信号
の中央部分をｂ点(図４)から読出し、次に第２のフィー
ルドメモリ２６に記憶された画像信号の中央部分を同じ
くｂ点から読出すことにより、飛越走査でアスペクト比
４：３の画像出力を得る。また、順次走査でアスペクト
比１６：９の画像出力を得る場合は、切り替えスイッチ
２４を順次走査とアスペクト比１６：９に設定し、Ａ／
Ｄ変換手段１４より得られる１水平走査線の画像信号を
第１および第２のフィールドメモリ２５，２６に連続に
転送し、発振器２０の１８MHzのサンプリング周波数に
基づき、第１のフィールドメモリ２５に記憶された画像
信号をａ点から読出し、次に第２のフィールドメモリ２
６に記憶された画像信号を同じくａ点から読出すことに
より、順次走査でアスペクト比１６：９の画像出力を得
ることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したごとく、
この撮像装置は、１台でアスペクト比が１６：９と４：
３の画像信号を得ることができるが、アスペクト比１
６：９と４：３の画像信号を切り替え出力するために、
第１及び第２のフィールドメモリ２５，２６および対応
した転送手段２７、読出し手段２８等を必要とし、構成
が複雑で大型化し、コストアップにつながる等、解決し
なければならない問題がある。本発明はこれらの欠点を
除去し、簡単な構成で、安定な動作が可能で、しかもア
スペクト比を、例えば、１６：９と４：３に切換えても
水平／垂直解像度の差異が認められない高品位な画像信
号を得ることのできるテレビジョンカメラ装置の実現を
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、所定のアスペクト比（例えば、Ａ：Ｂ）の
固体撮像素子によって撮像された画像信号を所定のサン
プリング周波数（例えば、Ｆ１）でディジタルデータに
変換し、該変換されたデータを上記所定のサンプリング
周波数(Ｆ１)と同一周波数の書込みクロックで、書込み
と読出しを独立して制御できるメモリに書込み、この書
込まれたデータを読出す手段として、以下、（１）〜
（３）の構成を備えるものである。 （１）上記所定のアスペクト比(Ａ：Ｂ)の画像信号を得
る場合：上記メモリ書込みクロックと同一周波数(Ｆ１)
の読出しクロックで、メモリに書込まれた画像データを
読出す構成。 （２）上記所定のアスペクト比(Ａ：Ｂ)と異なるアスペ
クト比(例えば、Ｃ：Ｂ)の画像信号を得る場合：上記メ
モリの書込みクロック周波数をＦ１、書込まれた画像デ
ータの画面縦横比（画面の横の長さ÷画面の縦の長さで
定義。アスペクト比がＡ：Ｂの場合、画面縦横比はＡ／
Ｂとなる）をＫ１とすると、メモリに書込まれた画像デ
ータを、Ｆ２＝Ｆ１×Ｋ２／Ｋ１＝Ｆ１×Ｃ／Ａ（Ｋ２
は、画面縦横比Ｃ／Ｂに対する画面縦横比）で表される
周波数Ｆ２の読出しクロックで読出す構成。 （３）上記（２）の構成において、メモリに書込まれた
アスペクト比(Ａ：Ｂ)の画像データから、これと異なる
アスペクト比(Ｃ：Ｂ)における有効画像データ部分を読
出すためのメモリアドレス制御を行なう構成。 以上（１）〜（３）の構成を備えることで複数種のアス
ペクト比の画像信号を得ることができる。さらに、上記
（１）及び（２）と（３）の構成をそれぞれメモリも含
めて独立に複数系統用意することによって、異なるアス
ペクト比の複数の画像信号を同時に得ることも可能であ
る。

【０００６】

【作用】その結果、メモリから読出される画像データの
アスペクト比は、Ａ：Ｂ及び、(Ａ×Ｆ２／Ｆ１)：Ｂ＝
Ｃ：Ｂになり、画像データを画面の水平方向の周期単位
で考えた場合のデータ数(水平方向の画素数）をＮとし
た場合、所定の水平位置Ｎiのデータから Ｎi＋Ｎ×Ｆ
２／Ｆ１までの有効画像データが読出され、一つの固体
撮像素子を有する一つのテレビジョンカメラ装置から、
垂直解像度の劣化を伴なうことなく、水平解像度の差異
が認められない異なるアスペクト比、例えば、１６：９
と４：３の画像信号出力を得ることができる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明の一実施例の構成を示すブロッ
ク図、図２、図３は図１の構成例の動作を説明するタイ
ミングチャートである。図４はアスペクト比Ａ：Ｂの画
面をアスペクト比Ｃ：Ｂの画面に変換した場合の相互の
関係を示す模式図である。以下、図１、図２、図３、図
４を用いて本実施例の内容を説明する。まず、図４を用
いてアスペクト比Ａ：Ｂ（例えば、１６：９）の画面を
アスペクト比Ｃ：Ｂ（例えば、１２：９）の画面に変換
する場合について説明する。前提条件として、アスペク
ト比の変換は、画面の縦方向の長さは一定で、横方向の
長さについてのみ行うものとする。後述の変換メモリ４
に書込まれた画像データには、モニタ等に映し出される
有効画像部分と、帰線の時間を含んだブランキング部分
とがある。図４の斜線部が水平方向のブランキング部分
に相当する。アスペクト比の変換は有効画像部分で考え
なければならない。つまり、アスペクト比Ａ：Ｂ（１
６：９）の画像データをアスペクト比Ｃ：Ｂ（１２：
９）に変換するというのは、図４に示されるように有効
画像部分のＣ／Ａ倍（３／４倍）のデータを取出して、
これを有効画像として出力することである。単純に不要
な部分を取除くだけだと水平方向の周期が異なることに
なり、これは規格を満足しないため許されない。よっ
て、水平方向のサンプリング周波数を変えて処理を行い
変換を実現する。

【０００８】ここで、アスペクト比Ａ：Ｂ(１６：９)の
画像データの水平方向の有効画像部分のサンプリング数
をＮＡ、サンプリング周波数をＦ１（例えば、１８MH
z)、アスペクト比Ｃ：Ｂ(１２：９)の画像データのサン
プリング周波数をＦ２（＝Ｆ１×Ｃ／Ａ＝１８×３／４
＝１３.５MHz）とすると、アスペクト比Ｃ：Ｂ（１２：
９）における画像データの水平方向の有効画像部分のサ
ンプリング数ＮＢは、ＮＡ／Ｆ１＝ＮＢ／Ｆ２（＝有効
画像出力時間）の関係から、ＮＢ＝ＮＡ×Ｆ２／Ｆ１＝
ＮＡ×Ｃ／Ａ（＝ＮＡ×３／４）となり、有効画像部分
のＣ／Ａ倍（３／４倍）のデータを取出すことになる。
このように、所望のアスペクト比の変換比に合わせてサ
ンプリング周波数を変換した場合、有効画像部分のアス
ペクト比は正しく変換される。但し、厳密には画像中心
位置の位相関係を考慮しなければならないが、これにつ
いては後で述べる。

【０００９】次に図１、図２、図３を用いて本実施例の
動作説明を行う。図１において、固体撮像素子１で撮像
した画像信号を、増幅器２で増幅した後、Ａ／Ｄ変換器
３でディジタルデータに変換する。ここで、固体撮像素
子１のアスペクト比をＡ：Ｂ（１６：９）、データサン
プリング周波数をＦ１(１８MHz）とし、変換する所望の
アスペクト比をＣ：Ｂ（１２：９）とする。また、Ｋ１
＝Ａ／Ｂ（＝１６／９），Ｋ２＝Ｃ／Ｂ（＝１２／９）
と置く。このディジタルデータを、変換メモリ４を用い
てアスペクト比の変換を行う。タイミング発生回路６
は、各種のサンプリングクロックとＨＤ信号を発生する
ものであり、Ａ／Ｄ変換器３へのサンプリングクロック
ＣＬＫＢ（周波数Ｆ１＝１８MHz)と、変換メモリ４への
書込みクロックＣＬＫ１は同一周波数、変換メモリ４へ
の読出しクロックＣＬＫ２の周波数Ｆ２（＝Ｆ１×Ｃ／
Ａ＝１８×３／４＝１３.５MHz）はアスペクト比変換比
に対応させたもので、初期設定機能部９でそれぞれの値
を設定する。ライトリセット制御回路７は、アスペクト
比変換比に合わせてＨＤ信号に対するメモリ書込みリセ
ットパルスＷＲＳＴの位相を切替えるものである。リー
ドリセット制御回路８はメモリ読出しリセットパルスＲ
ＲＳＴを発生させるもので、読出しクロックＣＬＫ２に
同期している。初期設定機能部９は、アスペクト比変換
比に合わせて各種設定をリアルタイムで切替えるもので
ある。変換メモリ４で変換された画像データは、画像処
理回路５で処理された後出力されるが、この時のサンプ
リングクロック周波数は、読出しクロックＣＬＫ２の周
波数と同一である。

【００１０】ここで、変換メモリ４としては、例えば、
ＦＩＦＯ(First-In First-Out)タイプのような書込みと
読出しが独立して制御できるラインメモリを使用する。
このＦＩＦＯメモリは、書込みクロックと読出しクロッ
クが全く非同期でも動作可能であり、書込み側メモリア
ドレスは書込みクロックＣＬＫ１の回数でカウントアッ
プし、書込みリセットパルスＷＲＳＴでアドレス０番地
にクリアされ、また読出し側メモリアドレスは読出しク
ロックＣＬＫ２の回数でカウントアップし、読出しリセ
ットパルスＲＲＳＴでアドレス０番地にクリアされるも
のとする。前述のごとく、周波数Ｆ１(１８MHz）の書込
みクロックＣＬＫ１で変換メモリ４に書込んだ画像デー
タを、周波数Ｆ２（＝Ｆ１×Ｋ２／Ｋ１＝１８×３／４
＝１３.５MHz）の読出しクロックＣＬＫ２で読出すこと
により、アスペクト比を、Ａ：Ｂ(１６：９)から、Ａ×
(Ｆ２／Ｆ１)：Ｂ＝Ａ×(Ｋ２／Ｋ１)：Ｂ＝Ｃ：Ｂ(１
２：９)に変換できる。しかし、アスペクト比Ａ：Ｂ(１
６：９)の画像データから、アスペクト比Ｃ：Ｂ（１
２：９）の有効画像部分を正しく取出し、アスペクト変
換し、これをアスペクト比Ｃ：Ｂ（１２：９）の有効画
像部分として出力するためには、変換メモリ４に書込ま
れた画像データの画像中心位置の位相関係を考慮しなけ
ればならない。これは、画像データの水平方向の位相を
示すＨＤ信号と変換メモリ４の書込みリセットパルスＷ
ＲＳＴと読出しリセットパルスＲＲＳＴの位相関係を制
御することで解決する。

【００１１】以下、この制御内容を図２、図３の動作タ
イムチャートによって説明する。図３に示すようにＨＤ
信号と画像中心位置の位相関係は所定位相関係となって
おり、図３では、Ｋ＋Ｈ／２の位相差がある。なお、Ｋ
はシステム全体の構成によって決まる特定値である。依
って、ＨＤ信号の立ち上がりエッジ部分のタイミングを
とらえれば、画像中心位置の位相を知ることができる。
ここで、図４を参考に新ためて、水平方向のサンプリン
グ数についてブランキング部分も含めた全サンプリング
数と有効画像部分のサンプリング数との関係をアスペク
ト比変換前後で比較する。変換前のアスペクト比Ａ：Ｂ
（１６：９）の画像データの水平方向の全サンプリング
数をＮ、有効画像部分のサンプリング数をＮＡとした場
合、変換後のアスペクト比Ｃ：Ｂ（１２：９）の画像デ
ータの水平方向の全サンプリング数は、Ｎ×Ｃ／Ａ(＝
Ｎ×１２／１６)、有効画像部分のサンプリング数はＮ
Ａ×Ｃ／Ａ（＝ＮＡ×１２／１６）となる。以上の関係
より、変換前の画像データから取出すべきデータの水平
方向サンプリング数は、Ｎ×Ｃ／Ａ（＝Ｎ×３／４）で
あり、変換後その内の、ＮＡ×Ｃ／Ａ（＝ＮＡ×３／
４）のデータが有効画像部分となることが分かる。

【００１２】図２に於いて、Ｎ１＝Ｎ×（Ｃ／Ａ）／
２、 Ｎ０＋Ｎ１＝Ｎ／２とすると、ＨＤ信号の立ち上
がりエッジから、取り出すべきデータの始まり位置まで
の間のサンプリング数ＮＸは以下の式で表される。 ＮＸ＝Ｋ＋Ｎ０＝Ｋ＋Ｎ／２−Ｎ１＝Ｋ＋(１−Ｃ／Ａ)
×Ｎ／２……（１） このようにして、取出すべきデータの始まり位置を知る
ことができれば、次に変換メモリ４のアドレス０番地
に、この始まりのデータが書込まれるように、ライトリ
セット制御回路７によって変換メモリ４の書込みリセッ
トパルスＷＲＳＴを制御する。そして、周波数Ｆ２(＝
Ｆ１×Ｃ／Ａ＝１８×３／４＝１３.５MHz)の読出しク
ロックＣＬＫ２で、変換メモリ４のアドレス０番地から
読出せば、サンプリング数Ｎ×Ｃ／Ａ（＝Ｎ×３／４）
のデータを、画像中心位置をずらすことなく取出すこと
ができる。ここで、変換メモリ４の書込みリセットパル
ス（図２ではＷＲＳＴ１）と、読出しリセットパルス
（図２ではＲＲＳＴ１）の位相関係に依って出力画像の
内容が変わることはない。但し、ブランキング期間にも
画像データが入り込むことになり、アスペクト比変換後
のデータを処理する際、悪影響を及ぼすことがある。こ
の時は、ブランキング期間のデータを各種処理に使用し
ない構成にするか、もしくはブランキング期間内のデー
タを特定レベル（例えば、ブラックレベル）に切り替え
ておけばよい。

【００１３】また、図２ではアスペクト比変換比が１、
つまりＣ＝Ａの場合を合わせて表現している。この場
合、メモリ書込みクロックＣＬＫ１と読出しクロックＣ
ＬＫ２は同一周波数であり、ＨＤ信号とデータの始まり
位置との位相ＮＸは、上記(１)式において、Ｎ０＝０の
ため、ＮＸ＝Ｋになる。出力画像の内容は読出しリセッ
トパルスＲＲＳＴの位相に無関係であることを前述した
が、カメラシステムの中での基準信号に対する画像デー
タの位相を考えた場合、これは一定でなければならな
い。つまり、アスペクト比の違いによって画像データの
位相がずれてはならない。依って、ＨＤ信号に対する変
換メモリ４の読出しリセットパルスＲＲＳＴの位相は、
アスペクト比の違いに係らず一致させるものとする。ア
スペクト比変換比１の場合のＨＤ信号に対する読出しリ
セットパルスＲＲＳＴの位相をサンプリング数で表しＮ
ＤＬとし、これを基準とすると、アスペクト比変換比が
Ｃ／Ａの場合、読出しリセットパルスＲＲＳＴの位相
は、ＮＤＬ×Ｃ／Ａとなる。これは場合によっては整数
にならないが、この場合、少数部の位相差分は遅延素子
等で調整する。

【００１４】以上の内容を整理すると、アスペクト比
Ａ：Ｂの画面をアスペクト比Ｃ：Ｂの画面に変換するに
は、変換メモリと、ＨＤ信号の立ち上がりエッジからサ
ンプリング数ＮＸ＝Ｋ＋（１−Ｃ／Ａ）×Ｎ／２の位相
の画像データを変換メモリのアドレス０番地に書込ませ
るためのメモリ書込みリセットパルスを発生させる手段
と、書込みクロック周波数Ｆ１に対し、周波数Ｆ２（＝
Ｆ１×Ｃ／Ａ）の読出しクロックで、変換メモリのアド
レス０番地から対応する画像データを読出す手段があれ
ばよいことが分かる。依って複数のアスペクト比変換比
に対しそれぞれ独立に上記手段を設ければ、複数のアス
ペクト比の画像が得られる。但し独立に多種のアスペク
ト比の画像を同時に得る必要がなく、一つのカメラシス
テムで多種のアスペクト比の画像を切替えて出力できる
だけでよい場合は、上記変換メモリは共通に使用でき、
メモリリセットパルスと読出しクロックのみ独立に上記
手段を設け、アスペクト比変換比に合わせてこれを選択
するだけでよい。以上の構成によりアスペクト比の変換
を実現する。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、アスペクト比に関係無
く同一の解像度が得られることから、システム価格の低
減が可能になり、高品位なシステムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図。

【図２】本発明の動作を説明するタイミングチャート。

【図３】本発明の動作を説明するタイミングチャート。

【図４】アスペクト比変換を説明するための模式図。

【図５】従来例の構成を示すブロック図。

【符号の説明】

１：固体撮像素子 ３：Ａ／Ｄ変換器 ４：変換メモリ ６：タイミング発生回路 ７：ライトリセット制御回路 ８：リードリセット制御回路 ９：初期設定機能部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のアスペクト比(画面の縦横比、例
   えば、Ａ：Ｂ)の撮像素子と、該撮像素子からの画像信
   号を所定のサンプリング周波数(例えば、Ｆ１)でディジ
   タル画像データに変換する手段と、該画像データを記憶
   する書込みと読出しを独立して制御できるメモリと、上
   記サンプリング周波数(Ｆ１)と同一周波数の書込みクロ
   ックで上記画像データを上記メモリに書込む手段と、こ
   の書込まれた画像データを読出す手段として以下の構成
   を備えることを特徴とするテレビジョンカメラ装置。 （１）上記メモリに書込まれたアスペクト比(Ａ：Ｂ)の
   画像信号を得る場合：上記メモリ書込みクロックと同一
   周波数(Ｆ１)の読出しクロックで、上記メモリに書込ま
   れた画像データを読出す構成。 （２）上記メモリに書込まれたアスペクト比(Ａ：Ｂ)の
   画像データから、異なるアスペクト比(Ｃ：Ｂ)の画像信
   号を得る場合：上記メモリ書込みクロック周波数(Ｆ１)
   に対し、アスペクト比変換比（アスペクト比Ｃ：Ｂに対
   するアスペクト比Ａ：Ｂの変換比、Ｃ／Ｂ：Ａ／Ｂ＝Ｃ
   ／Ａ）倍した周波数（Ｆ２＝Ｆ１×Ｃ／Ａ）で表される
   読出しクロックで、上記メモリに書込まれたアスペクト
   比(Ａ：Ｂ)の画像データを読出す構成。 （３）上記（２）の構成において、メモリに書込まれた
   アスペクト比(Ａ：Ｂ)の画像データから、これと異なる
   アスペクト比(Ｃ：Ｂ)における有効画像データ部分を読
   出すためのメモリアドレス制御を行なう構成。