JPH09266580A

JPH09266580A - リニアセンサカメラ

Info

Publication number: JPH09266580A
Application number: JP8073444A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Shinpo; 直之新保; Haruki Watanabe; 晴樹渡辺
Original assignee: Hitachi Denshi KK
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1996-03-28
Publication date: 1997-10-07

Abstract

(57)【要約】【課題】モノクロ及びカラーリニアセンサを組み合わ
せてなるカラーリニアセンサカメラにおいて、カラーリ
ニアセンサの受光時間を長時間化して感度を向上させる
とともにメモリの効率的な利用のためにカラー信号の情
報量を制限することを同時に実現する。【解決手段】カラーリニアセンサ３及びモノクロリニ
アセンサ４と、それらを駆動する複数の同期発生回路
７、８と、複数のメモリ書き込み回路３２、３３と、メ
モリ部２６、２７と、メモリ読み出し回路３２、３３と
を有し、カラーリニアセンサとモノクロリニアセンサと
を異なる走査周期で駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、競艇、競馬、競
輪、陸上競技等における高速移動物体のカラー撮像に使
用するリニアセンサカメラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イメージセンサを組合せて、カラー映像
を得るための方法としては、（１）分光光学系と色分離
フィルタ等により映像をＧＢＲの３原色に分離し、それ
ぞれに対応した３本のモノクロセンサでＧＢＲ信号を得
る方法、（２）イメージセンサにＧＢＲのフィルタをオ
ンチップし、１体にしたカラーセンサでＧＢＲ信号を得
る方法、（３）ＧＢＲのフィルタをイメージセンサ上に
オンチップしたカラーセンサとモノクロセンサを各１個
組合せ、カラーセンサからは色情報、モノクロセンサか
らは輝度情報を得る方法等がある。複数のセンサを用い
る方法としては上記（１）、（３）の方法がある。
（１）の方法はそれぞれのセンサから得られるＧＢＲ信
号を演算し輝度信号を得る方式のため、各々のセンサを
同一の走査周期で駆動する必要がある。同様に（３）の
それぞれのセンサも同一の走査周期で駆動することが必
要であり、従来より一般に行われているセンサの駆動方
法であった。

【０００３】上記（３）の方式に対する従来のセンサ駆
動回路の一例を図３に示す。図において１はレンズ、４
０はカメラ部、１７はメモリ装置である。カメラ部４０
内において使用するカラーリニアセンサ３、モノクロリ
ニアセンサ４は、それぞれ同一の同期信号発生回路４１
からの同一周期のセンサ駆動クロック信号４４、センサ
駆動走査信号４５で駆動され、それぞれのセンサ３およ
び４から色信号がＧＢＲ出力回路、輝度信号がＹ出力回
路１６を介して出力される。メモリ部１７ではそれぞれ
の色信号および輝度信号が、ＧＢＲ信号書き込み回路２
１、Ｙ信号書き込み回路２２でディジタル化され、画像
メモリであるＧＢＲメモリ２６及びＹメモリ２７に記録
される。なお、カメラ部４０とメモリ装置１７は、同期
結合回路６により同期して動作している。また、画像メ
モリへ映像情報を書き込む際、メモリを効率的に使用す
る目的および人間の眼は、色信号に対して分解能が低い
ということを利用して、色情報をある程度制限しても実
用上問題ないという理由から、カラーセンサから得られ
た色信号を間引いてメモリへ書き込むことが一般的に行
われている。

【０００４】カラーセンサ３から得られるカラー映像信
号の間引き処理の方法としては、リニアセンサの走査周
期を決めるクロック周波数に対して、Ａ／Ｄ後のサンプ
リング周波数を１／２、１／３、１／４等に設定し、メ
モリに記録する画像情報を１画素おきまたは２画素おき
または３画素おき等に減ずる、所謂主走査方向の間引き
方法（リニアセンサの画素方向）と、走査方向に対して
直角方向、即ち、１走査線おき、２走査線おき、または
３走査線おき等の様に画像を書き込む間引き方法があ
る。あるいは、これらを併用する方法が一般に利用され
る。

【０００５】図３の従来方式の例の場合、モノクロ映像
信号１４をＹメモリ２７へ書き込むための書き込み信号
を発生するＹアドレスコントローラ２５へは同期回路４
２から得られるメモリ書き込み用のクロック信号をその
まま供給し、カラー映像信号をメモリへ書き込むＧＢＲ
アドレスコントローラ２４へは、メモリ書き込み用のク
ロックと同期回路４２から得られる走査信号を、それぞ
れ書き込みクロック分周回路２３、書き込み周期分周回
路４３で１／２に分周して用いている。この結果、モノ
クロ信号はリニアセンサカメラから得られた映像情報が
全画素分画像メモリ２７へ書き込まれるが、カラー信号
は主走査を二分の一に、副走査を二分の一に、すなわち
モノクロに対して四分の一に画像情報が間引かれて画像
メモリ２６へ書き込まれる結果となる。

【０００６】次に出力段であるが、ＧＢＲメモリ２６と
Ｙメモリ２７の映像情報は、読み出し用同期発生回路３
１からの読み出し同期信号により、ＧＢＲ読み出しアド
レスコントローラ３２とＹ読み出しアドレスコントロー
ラ３３の制御でＴＶ信号に合致した同期周期で読み出さ
れ、色差エンコーダ２８で色差信号となり、Ｙメモリ２
７からの輝度信号と共にエンコーダ回路２９で複合カラ
ー映像信号となり、映像出力端子３０から出力される。
勿論、輝度信号に対し、カラー信号は四分の一の情報の
為、読み出しの同期関係も輝度信号に対しカラー信号は
水平垂直とも二分の一の周波数で読み出す必要がある。

【０００７】図４のタイミングチャートで、以上の動作
を説明する。図４（ａ）はモノクロ映像信号波形の概念
図であり、Ｈｍは説明上便宜的に付けた走査番号であ
る。（ｂ）は（ａ）の映像信号を画像メモリ２７へ書き
込むむタイミングを示しており、映像に同期しているこ
とからＨｍの番号に欠落なく全ての画像情報をＹメモリ
２７へ書き込むことを示している。（ｇ）はカラー映像
信号波形の概念図でであり、Ｈｃは説明上便宜的に付け
た走査番号である。（ｈ）は（ｇ）の映像信号を画像メ
モリ２６へ書き込むタイミングを示しており、映像を一
走査おきに書き込むタイミングであることから、画像情
報を二分の一に間引いてＧＢＲメモリ２６へ書き込むこ
とを示している。

【０００８】次に一走査期間内のサンプリングに注目す
る。（ａ’）、（ｇ’）はそれぞれ（ａ）、（ｇ）の拡
大図、（ｅ）、（ｉ）はそれぞれのサンプリングクロッ
クを示している。Ｖｍはモノクロセンサの画素数を示し
ており、（ｅ）のクロックは一走査期間当たり１０２４
画素に対応したメモリ書き込み用クロックであり、モノ
クロ信号の全画素データをＹメモリへ書き込むことを示
している。Ｖｃはカラーセンサの画素数を示しており、
（ｉ）のクロックは一走査期間当たりＶｃ＝１０２４画
素の二分の一である５１２画素に対応したメモリ書き込
み用クロックであり、カラー信号の全画素データを二分
の一に間引いてＧＢＲメモリへ書き込むことを示してい
る。

【０００９】間引かれたＨｃ＝１、Ｈｃ＝３、Ｈｃ＝５
・・・Ｈｃ＝１０２３等の走査番号の映像は、利用され
ず捨てられる。このように、従来の方法では間引かれた
映像信号は、冗長信号としてだけの取扱であり、全く無
駄な信号としての扱いであった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のセンサ駆動方式、ディジタル化方法において有効利用
されていなかった映像信号を、映像信号のレベル信号と
して有効利用することにある。

【００１１】

【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、組み合わせる複数のリニアセンサのそれ
ぞれまたは一部のセンサを異なる走査周期または動作ク
ロックで駆動するようにしたものである。本発明のリニ
アセンサカメラに使用するモノクロセンサは、例えば１
ｍｓ周期、カラーセンサは２ｍｓ周期のように、異なっ
た走査周期で駆動するとカラーセンサの受光時間はモノ
クロセンサの２倍になるため、得られる信号レベルはモ
ノクロセンサと同じ走査周期で使用した場合の２倍のレ
ベルとなる。また、このようにすればモノクロセンサ信
号の２走査分に対し、カラーセンサ信号は１走査分得ら
れることになり、後段の間引き処理が不要となるので回
路が簡略化され、かつ、カラーセンサから得られる映像
信号を全て映像情報として有効利用できる。このよう
に、カラーリニアセンサから得られる映像信号レベルを
アップする、すなわちリニアセンサカメラのカラー信号
の感度を向上させるという目的と、メモリの効率的使用
の面から色情報を輝度情報よりサンプリング周期を下げ
て情報量を制限するという目的の両方を、それぞれのリ
ニアセンサを異なる走査周期で駆動することにより同時
に実現できることになる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図１、図２に
より説明する。図１は、本発明の一実施例を示すブロッ
ク図である。１はレンズ、２はカメラ部、１７はメモリ
装置である。レンズ１からの被写体の光学像はハーフミ
ラー５により分割され、一方はモノクロリニアセンサ４
へ、他方はカラーリニアセンサ３へそれぞれ入射され
る。メモリ装置１７内の同期発生部１８からの基本クロ
ック３８は、カメラ部２の同期結合回路６に供給され、
センサ３および４を駆動する同期信号を再生する。同期
信号はカラー用同期発生回路７とモノクロ用同期発生回
路８に供給されるが、ここでモノクロ用とカラー用の走
査周期を変える処理を行う。例えば、カラー用走査信号
１０を２ｍｓ周期とし、モノクロ用走査信号１３を１ｍ
ｓ周期とする。走査信号周期の期間はセンサが受光する
時間となるため、カラーリニアセンサ３はモノクロリニ
アセンサ４の２倍の時間受光することになり、得られる
映像信号レベルは１ｍｓ周期の２倍となる。

【００１３】なお、カラー用クロック信号９はほぼカラ
ー用走査信号１０をカラーリニアセンサの画素数（有効
映像期間とブランキング期間を含む）で割った値の周波
数のクロックであり、また、モノクロ用クロック信号１
２も同様にモノクロ用走査信号１３をモノクロリニアセ
ンサの画素数で割った値の周波数のクロックであること
から、カラー、モノクロセンサの画素数が同じであれば
カラー用よりモノクロ用のクロック周波数は２倍高いこ
とになる。もし、カラーとモノクロで画素数が異なる場
合には、走査周期を基準に画素数で割ったそれぞれの周
波数のクロック信号でセンサを駆動すれば良い。

【００１４】カラーリニアセンサ３及びモノクロリニア
センサ４から得られたＧＢＲカラー信号１１とＹ信号１
４は、それぞれＧＢＲ出力回路１５及びＹ出力回路１６
を経由し、メモリ装置１７のＧＢＲ書き込み回路２１及
びＹ書き込み回路２２からＧＢＲメモリ２６及びＹメモ
リ２７に書き込まれる。メモリへ書き込むタイミングと
アドレスは、カメラの同期結合回路６からの走査信号３
９と基本クロック３８から、ＧＢＲ同期回路１９とＹ同
期回路２０とクロック分周回路２３とでタイミングクロ
ックを発生し、ＧＢＲアドレスコントローラ２４とＹア
ドレスコントローラ２５でメモリを制御して書き込み動
作を行う。

【００１５】クロック分周回路２３はＧＢＲ同期回路１
９から得られたＧＢＲ書き込みクロック３４を２分周
し、主走査方向の書き込み画素数を二分の一に間引く動
作を行わせるためのものである。カラーリニアセンサ３
のＧＢＲそれぞれの画素数が１０２４画素であったとす
ると、画像の有効期間を１０２４でサンプリングすれば
全ての画像情報を取り込めるが、カラー信号は間引いて
取り込むことが一般的であるためここでは１０２４の二
分の一の５１２画素取り込むようにサンプリングクロッ
クをクロック分周回路２３で２分周して書き込みクロッ
クとする。

【００１６】また、副走査方向に関しては、カメラヘッ
ド２内で既にカラー信号はモノクロ信号の走査周期に対
し二分の一になっているため、ＧＢＲメモリ２６へカラ
ー信号を書き込むタイミングは２ｍｓ毎であり、Ｙメモ
リ２７へモノクロ信号を書き込む周期は１ｍｓ毎とな
り、メモリへ書き込む副走査方向の情報量としては、カ
ラー信号はモノクロ信号の二分の一となる。

【００１７】例えば、Ｙメモリ２７のメモリサイズを１
０２４×１０２４ドットとするなら、ＧＢＲメモリ２６
は、主走査方向のＧＢＲ書き込みクロック３４を２分周
して書き込み、またカメラ２内で副走査方向を二分の一
の周期で走査しているため、メモリサイズは５１２×５
１２ドットにすればよい。Ｙメモリに１０２４×１０２
４ドット分の情報を書き込む期間にＧＢＲメモリへ５１
２×５１２ドット分の情報が書き込まれることになる。
すなわち、カラーの情報は、モノクロの情報に対し、主
副走査方向に各二分の一、情報量としては四分の一にな
っていることを意味する。なお、出力段は従来例と同様
であるので説明は省略する。

【００１８】次に、上記の動作を図２のタイミングチャ
ートで説明する。図２（ａ）はモノクロ映像信号波形の
概念図であり、Ｈｍは説明上便宜的に付けた走査番号で
ある。（ｂ）は（ａ）の映像信号を画像メモリへ書き込
むむタイミングを示しており、映像信号に同期している
ことからＨｍの番号に欠落なく全ての画像情報をＹメモ
リ２７へ書き込むことを示している。（ｃ）は走査周期
をモノクロの２倍としたときのカラー映像信号波形の概
念図であり、Ｈｃは説明上便宜的に付けた走査番号であ
る。（ｄ）は（ｃ）の映像信号を画像メモリへ書き込む
むタイミングを示しており、映像に同期していることか
らＨｃの番号に欠落なく全ての画像情報をＧＢＲメモリ
２６へ書き込むことを示している。ここでモノクロ信号
は走査周期ｔｍ＝１ｍｓ、カラー信号はｔｃ＝２ｍｓで
あることから、単位時間当たりの画像情報量は、例えば
Ｈｍ＝１０２２の走査番号のときＨｃ＝５１１の走査番
号を書き込むことから判るように二分の一になってい
る。

【００１９】次に一走査期間内のサンプリングに注目す
る。（ａ’）、（ｃ’）はそれぞれ（ａ）、（ｃ）の拡
大図、（ｅ）、（ｆ）はそれぞれのサンプリングクロッ
クを示している。Ｖｍはモノクロセンサの画素数を示し
ており、（ｅ）のクロックは一走査期間当たり１０２４
画素に対応したメモリ書き込み用クロックであり、モノ
クロ信号の全画素データをＹメモリへ書き込むことを示
している。Ｖｃはカラーセンサの画素数を示しており、
（ｆ）のクロックは一走査期間当たりＶｃ＝１０２４画
素の二分の一である５１２画素に対応したメモリ書き込
み用クロックであり、カラー信号の全画素データを二分
の一に間引いてＧＢＲメモリへ書き込むことを示してい
る。

【００２０】なお、本実施例では、カラーセンサ、モノ
クロセンサに同一画素数のものを使用したが、カラーセ
ンサにモノクロセンサの画素数の二分の一のセンサを選
定して使用すれば、ＧＢＲ書き込み用クロック３４を二
分の一に間引く操作は必要ない。また、本実施例では、
モノクロとカラーのリニアセンサをそれぞれ１本組み合
わせたカラーリニアセンサに関して述べたが、可視光セ
ンサと赤外線センサを組合せ、その赤外線センサに対し
て前述のカラーセンサに施したセンサ駆動方法を実施し
ても良いし、ＧＢＲの３個のリニアセンサで構成される
カラーリニアセンサカメラの、例えばレンズやプリズム
等の光学系の分解能、変調度特性が高いＧチャネルに着
目し、その他のＢ、Ｒチャネルのリニアセンサに対して
前述のカラーセンサに施したセンサ駆動方法を実施して
もよい。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、カラーリニアセンサか
ら得られる映像信号レベルをアップする、すなわちリニ
アセンサカメラのカラー信号の感度を向上させるという
目的と、輝度信号に対し、カラー信号のサンプリング率
を下げて、カラーの情報量を制限するという目的を同時
に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】本発明を説明するための画像とサンプリングの
タイミングチャートである。

【図３】従来例を示すブロック図である。

【図４】従来例を説明するための画像とサンプリングの
タイミングチャートである。

【符号の説明】

１・・・レンズ、２・・・カメラ部、３・・・カラーリニアセン
サ、４・・・モノクロリニアセンサ、５・・・ハーフミラー、
６・・・同期結合回路、７・・・カラー用同期発生回路、８・・
・モノクロ用同期発生回路、９・・・カラー用クロック、１
０・・・カラー用走査信号、１１・・・ＧＢＲカラー信号、１
２・・・モノクロ用クロック、１３・・・モノクロ用走査信
号、１４・・・Ｙ信号、１５・・・ＧＢＲ出力回路、６・・・Ｙ
出力回路、１７・・・メモリ装置、１８・・・同期発生部、１
９・・・ＧＢＲ同期回路、２０・・・Ｙ同期回路、２１・・・Ｇ
ＢＲ書き込み回路、２２・・・Ｙ書き込み回路、２３・・・ク
ロック分周回路、２４・・・ＧＢＲアドレスコントロー
ラ、２５・・・Ｙアドレスコントローラ、２６・・・ＧＢＲメ
モリ、２７・・・Ｙメモリ、２８・・・色差エンコーダ、２９
・・・エンコーダ、３０・・・ＴＶカラー映像信号出力端子、
３１・・・読み出し用同期発生回路、３２・・・ＧＢＲ読み出
しアドレスコントローラ、３３・・・Ｙ読み出しアドレス
コントローラ、３４・・・ＧＢＲ書き込みクロック、３５・
・・Ｙ書き込みクロック、３６・・・ＧＢＲ書き込み走査、
３７・・・Ｙ書き込み走査、３８・・・基本クロック、３９・・
・走査信号、４０・・・従来のカメラ部、４１・・・同期発生
回路、４２・・・同期再生回路、４３・・・走査分周回路、４
４・・・センサ駆動クロック信号、４５・・・センサ駆動走査
信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像素子として複数のリニアセンサを組
み合わせたものを備えるリニアセンサカメラにおいて、
それぞれのセンサまたは一部のセンサを相異なる走査周
期、または相異なる動作クロックで駆動させることを特
徴とするリニアセンサカメラ。
【請求項２】請求項１記載のリニアセンサカメラにお
いて、リニアセンサカメラが有感度波長領域、分光感
度、感度、動作可能クロック周波数、受光素子サイズ、
受光素子ピッチ、素子数の全てまたは一部が異なるリニ
アセンサを組み合わせて構成されたものであることを特
徴とするリニアセンサカメラ。
【請求項３】少なくとも１個のモノクロリニアセンサ
からなる撮像素子と、少なくとも１個のカラーリニアセ
ンサからなる撮像素子と、上記撮像素子に光学像を結像
させるための光学系と、上記撮像素子を駆動するための
駆動手段と、上記撮像素子の出力を記録するための輝度
情報記録手段及び色情報記録手段とからなり、上記撮像
素子駆動手段は、上記モノクロリニアセンサからなる撮
像素子と上記カラーリニアセンサからなる撮像素子それ
ぞれを異なる走査周期又は異なる動作クロックで動作す
るよう構成されていることを特徴とするリニアセンサカ
メラ。
【請求項４】請求項３記載のリニアセンサカメラにお
いて、上記カラーリニアセンサからなる撮像素子の走査
周期又は動作クロックが、上記モノクロリニアセンサか
らなる撮像素子の走査周期又は動作クロックの１／２以
下であることを特徴とするリニアセンサカメラ。
【請求項５】請求項４記載のリニアセンサカメラにお
いて、上記色情報記録手段の記録容量が、上記輝度情報
記録手段の記録容量の１／２以下であることを特徴とす
るリニアセンサカメラ。