JP2001238116A - マルチスキャンテレビカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】テレビカメラにおいて１５０分の１秒での５枚
の画像のミックス映像で１フレームを構成し、ノーマル
スピードの撮影または再生でも視覚的により細かな動き
が認識され、またスロービデオ再生では、より細かな動
きが認知されるようにしたもの。 【解決手段】マルチスキャンテレビによる多出力ＣＣＤ
撮像素子をＦＳ記憶素子群の書き込み、読み出し作用で
１フレームの時間に５枚の映像を得て、それらをミック
スし映像出力とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＴＳＣテレビジ
ョン方式及び高品位テレビジョン等走査型によるＣＣＤ
撮像素子を用いたＣＣＤ撮像装置において、製造段階で
ＣＣＤ撮像素子感光面を垂直方向に奇数分割（関連発明
においては５分割）した同一発明者による既出願のＭＳ
Ｔ撮像素子のＣｈ．１からＣｈ．５までの５映像信号
を、書き込み側に半導体記憶ＦＳ５個、読み出し側に半
導体記憶ＦＳ５個の計１０個のＦＳを使用し、その他切
り替え器、ミキサー、アナログ−デジタル変換器（以後
ＡＤ変換器と表す）、デジタル−アナログ変換器（以後
ＤＡ変換器と表す）等で構成し、１５０分の１秒のシャ
ッタースピードで得られた画像を順次５枚分の同時再生
した画像をミックスし１フレーム（ＮＴＳＣテレビジョ
ン方式では約３０分の１秒）の画像としてカメラ出力と
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＮＴＳＣテレビジョン方式仕様の固体撮
像デバイス（以後ＣＣＤ撮像素子またはＣＣＤ撮像装置
と表わす）を、製造段階で感光面を垂直方向に奇数分割
し、分割したそれぞれの部分を同時に走査するマルチス
キャンテレビ（出願番号特願平９−１２９１３０の請求
項１にて特許出願及び特開平１０−２９０４０１の公開
特許公報参照。出願人は同一人）のＣＣＤ撮像素子を活
用した発明であるが、従来のＮＴＳＣテレビジョン方式
においては、毎秒の駒数（フレーム数）は３０と限定さ
れていて、しかも走査が走査線番号１から５２５番目ま
でを順次に走査する方式のため画面の動きに対して、タ
イムベースで３０分の１秒のシャッタースピードを越え
るできず、スローモーション再生においても３０分の１
秒の限界を越えることができなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のＮＴＳＣテレビ
ジョン方式では、毎秒の駒数が３０と限定されているた
め、早い動きの被写体を正確に表示されにくく、かつス
ローモーション再生した場合でも、タイムベースで３０
分の１秒のスローモーション再生が限界であった。

【０００４】本発明はタイムベースで毎秒１５０駒で順
次得られた画像５枚を、ＦＳの働きで毎秒３０駒の通常
の１フレームに５枚の画像を同時再生したものをミック
ス加算し表示するものである。効果としては１フレーム
の画像に５枚の画像がミックスされているため速い動き
の被写体の動きをタイムベースで１５０分の１秒のシャ
ッタースピードの速さで見ることができ、またスローモ
ーション再生をおこなった場合でも同様のフレーム画面
をスローモーション再生またはスチル再生で見ることが
できる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明のマルチスキャンテレビカメラ（以後ＭＳＴＣと
表す場合あり）においては、図３のブロック図のごとき
構成の装置を設けた。

【０００６】図２はＮＴＳＣテレビジョン方式における
既出願（特開平１０−２９０４０１の公開特許公報参
照）のＭＳＴの１フレームにおける１から５チャンネル
が分担する走査線番号を表にしたものである。

【０００７】図２の横列アからコまでは時間で３０分の
１秒を表す。

【０００８】図３はＣＣＤ撮像素子からＦＳ群及びＡＤ
／ＤＡ変換器及びミキサーを含めカメラ出力までを表す
ブロック図であるが、本発明では５分割ＣＣＤ撮像素子
を除く。

【０００９】図３のＣＣＤ撮像素子のＣｈ．１からＣ
ｈ．５の５出力はＡＤ変換される。

【００１０】図２のＣｈ．１からＣｈ．５のア及びイの
部分が図３のＦＳ１に書き込まれ、同様にウエがＦＳ２
に、オカがＦＳ３に、キクがＦＳ４に、ケコがＦＳ５に
書き込まれる（ＦＳ１からＦＳ５が書き込み側のときと
して）。

【００１１】各ＦＳは図４に示すようにＡからＪまでの
１０セクションに分かれ、各セクションが書き込みを担
当するチャンネル及び走査線番号は図５に示している。

【００１２】図５において、１ＡとはＦＳ１のＡセクシ
ョンを表している。書き込みが終わった次のフレーム時
間になると書き込みＦＳは読み出しＦＳに切り換わる。

【００１３】読み出しはＦＳ１からＦＳ５まで同時に行
われる。

【００１４】ＦＳ１からＦＳ５の読み出し順は図６に表
している。

【００１５】図６のＶ１からＶ５は１フレームからなる
画像である。

【００１６】図５、図６の表中に記述されている１フィ
ールド、２フィールドの言葉は５分割ＭＳＴＣを説明す
るうえでは特に意味はない。

【００１７】読み出しは図６に示すように、例えばＦＳ
１は１Ａからアルファベット順に１Ｊまでのセクション
を読み出して１フレームを完成する。

【００１８】同時にＦＳ２、ＦＳ３、ＦＳ４、ＦＳ５も
読み出しを行い各フレームを完成する。

【００１９】ＦＳ１からＦＳ５までの映像内容は（読み
出しにおいてはＶ１からＶ５までとなる）静止画におい
ては全く同一で、またスポーツのような動きの早い映像
においてはＶ１から動きに応じ、その時間経過に対応し
少しずつ異なった映像となる。

【００２０】図９に示すようにＦＳ１からＦＳ５までの
５画面（Ｖ１からＶ５）はＤＡ変換されたあと、加算ミ
キサーで合成されカメラ出力画像となる。

【００２１】ただしＦＳ１からＦＳ５までの５画面はデ
ジタル信号のまま加算され、出力もデジタル信号のまま
である場合も機能的には可能である。

【００２２】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例にもと
ずき、図面を参照して説明する。図１は既出願（特開平
１０−２９０４０１の公開特許公報参照）のＭＳＴによ
るＣＣＤ撮像素子の５分割例である。１個のＣＣＤ撮像
素子はＣｈ．１からＣｈ．５までの５出力をもち、走査
は各チャンネル同時に行われる。

【００２３】図２は５分割ＭＳＴ撮像素子の、１フレー
ムにおける、各チャンネルが受け持つ走査線番号を表し
ている。Ｃｈ．１の例では、図２のア及びイの期間で１
回目の走査を終了し、ウ及びエの期間で２回目の走査を
終了し、オ及びカの期間で３回目の走査を終了し、キ及
びクの期間で４回目の走査を終了し、ケ及びコの期間で
５回目の走査を終了する。Ｃｈ．２からＣｈ．５もＣ
ｈ．１と同様である。図２において５分割ＭＳＴの場
合、表中の１フィールド、２フィールドの言葉は意味を
持たない。

【００２４】図３はマルチスキャンテレビカメラ（ＭＳ
ＴＣ）のブロック図である。ＣＣＤ撮像面をＣｈ．１か
らＣｈ．５まで５分割した撮像素子（ＭＳＴ撮像素子）
を除いた部分が本発明の範囲である。前記ＭＳＴ撮像素
子については、出願番号特願平９−１２９１３０ 請求
項１で出願済）

【００２５】図４は図３のＦＳ１からＦＳ１０までの同
一機能をもった１０個のＦＳの内の１個を説明するもの
である。１個のＦＳはＡからＪまで１０セクションに分
割されている。ＡセクションはＦＳの書き込み時に５
２．５本分の走査線分のデジタル映像信号を記憶する。
図３でＦＳ１からＦＳ５が書き込み側になっているとき
にＦＳ１のセクションＡは図５の１Ａと記された部分、
すなわちＣｈ．１のアに相当するから図２のＣｈ．１の
アに相当する走査線番号１から５２．５番までを記憶し
（Ｃｈ．１）、１Ｂは図５のＣｈ．２のイに相当するか
ら図２のＣｈ．２のイに相当する５２．５番から１０５
番までを記憶し（Ｃｈ．２）、１Ｃは１０６番から１５
７．５番までを記憶し（Ｃｈ．３）、１Ｄは１５７．５
番から２１０番までを記憶し（Ｃｈ．４）、１Ｅは２１
１番から２６２．５番までを記憶し（Ｃｈ．５）、１Ｆ
は２６２．５番から３１５番を記憶し（Ｃｈ．１）、１
Ｇは３１６番から３６７．５番を記憶し（Ｃｈ．２）、
１Ｈは３６７．５番から４２０番を記憶し（Ｃｈ．
３）、１１は４２１番から４７２．５番を記憶し（Ｃ
ｈ．４）、１Ｊは４７２．５番から５２５番を記憶する
（Ｃｈ．５）。ＦＳ２からＦＳ５もセクションに対する
記憶走査線番号は同じである。但し時間経過はＦＳ１か
らＦＳ５まで、順に約１５０分の１秒（５分の１フレー
ム）ずつ遅くなっている。また読み出し側になったＦＳ
は単体内のセクションＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪの順で読み
出され約３０分の１秒で１フレームを形成する。例えば
図３のＦＳ１においては図６の１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１
Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇ、１Ｈ、１Ｉ、１Ｊと読み出され
る。読み出しタイミングはＦＳ１からＦＳ５（あるいは
ＦＳ６からＦＳ１０）まで同時に行われる。ＦＳ１から
ＦＳ５まで同時に５フレーム分の画像が読み出される。
読み出された５枚の画像は図３のＤＡ変換器を介しミキ
サーで合成されカメラ映像出力となる。

【００２６】図５はＦＳの書き込み時ＡからＪの１０セ
クションが記憶を分担する個所を示した図である。図５
の１Ａは図３のＦＳ１の図４のセクションＡを表し、５
ＪはＦＳ５のセクションＪを表す。

【００２７】図６はＦＳの読み出し時における読み出し
順を示したものである。図３のＦＳ１からＦＳ５までの
ＦＳは図４のセクションＡからアルファベット順にＪま
で順に読み出される。また読み出すタイミングはＦＳ１
からＦＳ５まで同時に行われる。図３のＦＳ１の読み出
された出力信号は図６のＶ１（ビデオ出力１）となりＤ
Ａ変換器を通りミキサーに接続される。同様にＦＳ２の
読み出された出力信号はＶ２となり、ＦＳ３はＶ３とな
り、ＦＳ４はＶ４となり、ＦＳ５はＶ５となりそれぞれ
ミキサーに接続される。ミキサーではＶ１からＶ５まで
の５個の映像が加算ミックスされカメラ出力となる。以
上の説明ではカラー映像を構成する赤、青、緑等のカラ
ー信号やマトリックス回路等のテレビジョンカメラの基
本的回路を省いて説明している。

【００２８】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので以下に記載されるような効果を奏する。

【００２９】図９に示すＶ１からＶ５までの５枚の画像
が順次表示されなくても、５枚がミックスされ、１枚の
カメラ出力として表示されることによって、画面を観る
ものは、あたかも連続したＶ１からＶ５の画像として認
識し、３０分の１秒のシャッタースピードでありなが
ら、擬似的に１５０分の１秒のシャッタースピードの画
像を観ているような効果を示す。

【００３０】

【図面の簡単な説明】

【図１】既出願のＭＳＴのＣＣＤ撮像素子を垂直方向に
５分割した図である。５分割された画面は上からＣｈ．
１、Ｃｈ．２、Ｃｈ．３、Ｃｈ．４、Ｃｈ．５と分け、
走査は５チャンネルとも同時に行われる。

【図２】図１のＣＣＤ撮像素子の各チャンネルが分担す
るＮＴＳＣテレビジョン方式における走査線番号を示し
ている。１フレーム（約３０分の１秒）の時間におい
て、例えばＣｈ．１はアイと走査したあと、同様にウ
エ、オカ、キク、ケコと５回走査を繰り返していること
を表している。同様にＣｈ．２もＣｈ．３もＣｈ．４も
Ｃｈ．５も５回走査を繰り返す。アウオキケは画面左端
からの走査で、イエカクコは画面中央からの飛び越し走
査を示している。図２の１フィールド、２フィールドの
記述は、ＮＴＳＣテレビジョン方式で走査した時の表示
で、５分割ＭＳＴの場合は相関関係はない。

【図３】ＭＳＴ撮像素子（Ｃｈ．１からＣｈ．５で構
成）を除いた部分が出願特許の内容を示す部分である。
ＭＳＴ撮像素子からの５対の出力信号はＡＤ変換器に接
続されデジタル化される。Ｓ１（書き込み切り替えスイ
ッチ）を介しＦＳへ導かれる。Ｓ１はフレームごとのタ
イミングで切り換わる。図３に表示されている例では、
デジタル化された５対の信号はＦＳ１からＦＳ５までの
５台のＦＳに接続される。チャンネルとＦＳ番号との対
応は図４で説明する。ＦＳ１からＦＳ５が書き込みをし
ているフレーム期間では、ＦＳ６からＦＳ１０は読み出
しを行っている。読み出しの場合はＦＳ６はＶ１、ＦＳ
７はＶ２、ＦＳ８はＶ３、ＦＳ９はＶ４、ＦＳ１０はＶ
５と対応し、同時に５枚のフレーム画像を読み出す。５
枚のフレーム画像はＳ２（読み出し切り替えスイッチ）
を介しＤＡ変換器でアナログ信号となりミキサーで加算
ミックスされ、１枚のフレーム画像となりカメラ出力と
なる。この場合カラー信号を構成するＲＧＢ信号、ＩＱ
信号、マトリックス回路等テレビジョンカメラの基本的
回路は省いて説明している。

【図４】１台のＦＳは図に示すようにＡからＪの１０セ
クションに分かれている。書き込み時、及び読み出し時
に各セクションが担当するチャンネル番号及び走査線番
号は後述する。

【図５】書き込み時における、ＭＳＴ撮像素子のチャン
ネル出力信号が接続されるＦＳ番号及びセクションを示
している。図５に記述の１フィールド、２フィールドは
便宜的に記載しただけで、相関関係はない。アとイの期
間（１５０分の１秒）Ｃｈ．１はＦＳ１のセクションＡ
とＦに書き込まれ、Ｃｈ．２はＦＳ１のセクションＧと
Ｂに書き込まれ、Ｃｈ．３はＦＳ１のセクションＣとＨ
に書き込まれ、Ｃｈ．４はＦＳ１のセクションＩとＤに
書き込まれ、Ｃｈ．５はＦＳ１のセクションＥとＪに書
き込まれる。同様にウエ、オカ、キク、ケコの期間に書
き込まれるチャンネル番号とＦＳ番号、セクション記号
を表している。

【図６】ＦＳの読み出し時の順を表している。読み出し
時は１Ａから１Ｊとアルファベット順に読み出され、１
フレームを構成し、Ｖ１出力となる。同様にＶ２からＶ
５も表のごとく読み出され、それぞれフレームを構成し
Ｖ２からＶ５出力となる。

【図７】従来のＮＴＳＣテレビジョン方式のカメラで撮
影した２フレーム分の画面を表している。時間経過は上
から下である。ボールのスピードが速いとすると図７に
示すようにグラブに向かって飛んできたボール（ＦＲ−
１の図）は、次のフレーム（ＦＲ−２）ではボールはグ
ラブに収まってしまっている。この場合、画面を見るか
ぎりボールが直接グラブに収まったか、１度グラウンド
に跳ね返ってグラブに収まったかは判断しにくい。

【図８】今回出願のＭＳＴＣで撮影したフレームを表し
ている。撮影条件は図７と同じである。グラブに向かっ
て飛んできたボール（ＦＲ−１）は次のフレームでは、
ＦＲ−２に示すように、シャッタースピードが１５０分
の１秒の画像５枚が順次加算ミックスされ表示されてい
る。この例では図８のＦＲ−２のフレーム画像で、ボー
ルがグラウンドに１度跳ね返りグラブに収まっている様
子が見てとれる。

【図９】図３におけるＶ１からＶ５の５出力のフレーム
映像と、加算ミックスされたカメラ出力映像を示してい
る。撮影条件は図７と同じである。

【符号の説明】

図１においてＣｈ．１、Ｃｈ．２、Ｃｈ．３、Ｃｈ．
４、Ｃｈ．５はＣＣＤ撮像素子の撮像面を垂直方向に５
分割したものを上から順次表している。Ｃｈ．はチャン
ネルの意味である。図２において、左列のＣｈ．欄の
１、２、３、４、５は図１のＣｈ．１からＣｈ．５と対
応している。１フレームはテレビジョンにおける１駒を
表している。１フィールドは飛び越し走査における偶数
走査を表している。２フィールドとは飛び越し走査にお
ける奇数走査を表している。アからコのかたかなは１フ
レームを時間で１０分割したものを表している。図２の
表の数字は走査線番号を表している。図３のＭＳＴＣは
マルチスキャンテレビカメラを表している。Ｃｈ．１か
らＣｈ．５は図１の表記と同じ。Ａ／Ｄ変換器とはアナ
ログ−デジタル変換器を表している。Ｓ１はスイッチ１
を表している。Ｓ１のＷは書き込みを意味している。Ｆ
Ｓ１からＦＳ１０はフレームシンクロナイザー１から１
０を表している。Ｓ２はスイッチ２を表している。Ｓ２
のＲは読み出しを表している。Ｄ／Ａ変換器はデジタル
−アナログ変換器を表している。ミキサーは映像におけ
る画像ミックス装置を表している。カメラ出力とはカメ
ラの映像出力端子を表している。ＳＹＮＣとは同期発生
器を表している。Ｓ・Ｃは副搬送波を表している。Ｈ・
Ｄは水平同期信号を表している。Ｖ・Ｄは垂直同期信号
を表している。Ｗ／Ｒ Ｓは書き込み・読み出しスイッ
チを表している。ＴＩＭＩＮＧ・Ｓはタイミングシグナ
ルを表している。ＢＬＫは帰線消去信号を表している。
Ｐ・Ｓは各種電源を表している。図４のＦＳはフレーム
シンクロナイザーを表している。ＡからＪの記号はＦＳ
を１０セクションに分割したものを表している。図５の
Ｃｈ．欄は図２のそれと同じである。１フレーム、１フ
ィールド、２フィールド、アからコも図２のそれと同じ
である。１Ａから５Ｊの記号は数字部分がＦＳ番号をア
ルファベット部分は図４のアルファベット記号と同じで
ある。図６のＶ１はビデオ出力１を表している。Ｖ２か
らＶ５も同様である。１フレーム、１フィールド、２フ
ィールドは図２の表記と同じ。１Ａから５Ｊの表記は図
５のそれと同じ。図７のＦＲ−１はフレーム１を表し、
ＦＲ−２はフレーム２を表している。ＮＴＳＣ方式とは
ＮＴＳＣテレビジョン方式を意味している。図８のＦＲ
−１、ＦＲ−２は図７のそれと同じ。ＮＴＳＣ−ＭＳＴ
方式とはＮＴＳＣテレビジョン方式のマルチスキャンテ
レビカメラを表している。図９のＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ
４、Ｖ５はビデオ１からビデオ５を表している。カメラ
出力はカメラ映像出力を表している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マルチスキャンテレビ（ＭＳＴ）のＣＣＤ
   撮像素子の５チャンネルの映像出力をフレームシンクロ
   ナイザー（テレビジョンの１フレームを書き込み及び読
   み出しする記憶装置）５個を１ブロックとし合計２ブロ
   ック（１０個）からなるＦＳ群に書き込み及び読み出し
   をブロックごとに交互にすることによって得られた５フ
   レーム分の映像をＮＴＳＣテレビジョン方式における１
   フレーム分のタイミングに加算ミックスし映像出力とす
   るマルチスキャンテレビカメラ（ＭＳＴＣ）であるが、
   発明においてはＮＴＳＣテレビジョン方式における５分
   割マルチ スキャン テレビ（５分割ＮＴＳＣ−ＭＳＴ
   またはＮＴＳＣ−ＭＳＴ）に接続しマルチスキャンテレ
   ビカメラ（ＭＳＴＣ）を構成する装置であるが、ＭＳＴ
   の分割が、３、５、７、１５、２１、２５、３５、７
   ５、１０５、１７５各分割となっても対応しうるものと
   し、かつＮＴＳＣテレビジョン方式以外の高品位ハイビ
   ジョン方式等の走査型テレビジョンのＭＳＴについても
   適応するものである。