JP4007276B2

JP4007276B2 - 撮像装置とその制御装置

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Publication number: JP4007276B2
Application number: JP2003276802A
Authority: JP
Inventors: 克美金子; 雅治外村
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Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-07-18
Filing date: 2003-07-18
Publication date: 2007-11-14
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Description

この発明は撮像装置とその制御装置に関する。詳しくは、可変速フレームレート撮像画像の第１画像信号を生成する画像信号生成手段と、第１画像信号の生成に用いる同期信号を生成する同期信号生成手段と、画像信号生成手段と同期信号生成手段の動作を制御する制御手段を有した撮像装置に第２画像信号が供給されることに応じて、同期信号生成手段を自走させて同期信号を生成させることで、フレームレートが異なる第１画像信号と第２画像信号を撮像装置から出力可能とするものである。

従来の映画製作等では、特殊な映像効果を得ることができるように、フィルムカメラの撮影速度、すなわち１秒間のコマ数を可変させた撮影が行われている。例えば、撮影は通常の速度よりも高速で行い、再生は通常速度で行うものとすると、再生画像はスロー再生画像となる。このため、水面に水滴が落下したときのような高速度動作を容易かつ詳細に観察できる。また、撮影は通常の速度よりも低速で行い、再生は通常速度で行うものとすると、高速再生画像となる。このため、格闘シーンやカーチェイスシーン等でのスピード感を高めて臨場感の高い画像提示を行うことができる。

また、テレビジョン番組制作等では、番組の撮像や編集および送出等のディジタル化が図られていたが、ディジタル技術の進展に伴う高画質化や機器の低価格化によって、映画製作等においてもディジタル化が図られてきている。

ここで、テレビジョン番組制作や映画製作等のディジタル化により撮像装置（ビデオカメラ）を用いて撮像を行うものとした場合、高速再生やスロー再生等の特殊な映像効果を容易に得ることができるように、フレームレートを可変することが可能とされている特許文献１の撮像装置が用いられている。この撮像装置を用いて、所定フレームレートよりもフレームレートを低下させて撮像を行い、この撮像画像を所定のフレームレートで再生すれば、簡単に高速再生画像を得ることができる。また、フレームレートを高くして撮像を行い、この撮像画像を所定のフレームレートで再生すれば、簡単にスロー再生画像を得ることができる。

特開２０００−１２５２１０号公報

ところで、可変速フレームレートで撮像を行って得られた画像信号をビデオテープや光ディスク等の記録媒体に記録するとき、撮像者の所望する撮像画像が記録されたか否かを撮像装置側で確認することが行われている。この場合、記録媒体を再生して得られた画像信号ＤＶrを撮像装置に供給して、この画像信号ＤＶrに同期して撮像装置を動作させることにより、撮像装置に接続された電子ビューファインダーやモニタ装置等で画像信号ＤＶrに基づいた画像表示が行われる。

ここで、フレームレートを可変して撮像を行ったときに得られる可変速フレームレート撮像画像の画像信号と記録媒体を再生して得られた画像信号ＤＶrとフレームレートが異なる場合、記録された撮像画像の確認中は、画像信号ＤＶrに同期して撮像装置が動作されるので、可変速フレームレート撮像画像の画像信号を生成して可変速フレームレート撮像画像を表示することができなくなってしまう。このため、記録された撮像画像の確認中に例えば可変速フレームレート撮像画像を表示させて画枠合わせやフォーカス調整等を予め行っておくことができない。

そこで、この発明では、可変速フレームレート撮像画像とは異なるフレームレートの画像を表示中に、この可変速フレームレート撮像画像を生成するとともに、可変速フレームレート撮像画像を表示可能とする撮像装置とその制御装置を提供するものである。

この発明に係る撮像装置は、可変速フレームレート撮像画像の第１画像信号を生成する画像信号生成手段と、第１画像信号の生成に用いる同期信号を生成する同期信号生成手段と、第１画像信号とフレームレートが異なる第２画像信号が外部から供給されることに応じて、同期信号生成手段を自走させて同期信号を生成させる制御手段と、第２画像信号を第１モニタ用画像信号として出力する第１のモニタ出力手段とを有するものである。

また、この発明に係る撮像装置は、撮像装置と該撮像装置によって制御される被制御装置とで構成される撮像システムに用いられる撮像装置において、撮像装置は、可変速フレームレート撮像画像の第１画像信号を生成する画像信号生成手段と、第１画像信号を生成するための同期信号を生成して画像信号生成手段に供給する同期信号生成手段と、第１画像信号とフレームレートが異なる第２画像信号が外部から供給されることに応じて、同期信号生成手段を自走させて同期信号を生成させる制御手段と、第２画像信号を第１モニタ用画像信号として出力する第１のモニタ出力手段とを有するものである。

さらに、この発明に係る制御装置は、可変速フレームレート撮像画像の第１画像信号を生成する画像信号生成手段と、該画像信号生成手段を動作させるための同期信号を生成する同期信号生成手段と、第２画像信号を第１モニタ用画像信号として出力する第１のモニタ出力手段を備えた撮像装置と、該撮像装置を制御する制御装置とで構成される撮像システムに用いられる制御装置において、制御装置は、撮像装置の画像信号生成手段と同期信号生成手段の動作を制御する制御手段を有し、制御手段は、撮像装置に第１画像信号とフレームレートが異なる第２画像信号を供給することに応じて、撮像装置の同期信号生成手段を自走させて同期信号を生成させるものである。

この発明においては、撮像装置の画像信号生成手段によって、可変速フレームレート撮像画像の第１画像信号が生成されると共に、この第１画像信号の生成に用いる同期信号が同期信号生成手段で生成される。ここで、外部機器あるいは制御機器や被制御装置から第１画像信号とフレームレートが異なる第２画像信号が撮像装置に供給されることに応じて、例えば第２画像信号が撮像装置に供給されたとき、撮像装置の同期信号生成手段が自走状態とされて、第２画像信号のフレームレートが第１画像信号のフレームレートと異なる場合であっても、撮像装置からフレームレートの異なる第１画像信号と第２画像信号が第１および第２のモニタ用画像信号として出力可能とされる。また、第２画像信号に代えて基準同期信号が供給されたときには、撮像装置の同期信号生成手段が基準同期信号に同期して動作されるので、基準同期信号に同期した第１画像信号を出力することが可能となる。

さらに、撮像装置との通信で生じる遅延を補償する遅延補償手段と、この遅延補償手段を駆動するための駆動信号を生成する遅延補償駆動手段が設けられているとき、第２画像信号が撮像装置に供給させるときは、遅延補償駆動手段が自走されて、第２画像信号のフレームレートに対応した駆動信号を生成される。また第２画像信号に代えて基準同期信号が撮像装置に供給させるとき、遅延補償駆動手段で基準同期信号に同期した駆動信号が生成される。

この発明によれば、撮像装置の画像信号生成手段によって、可変速フレームレート撮像画像の第１画像信号が生成されると共に、この第１画像信号の生成に用いる同期信号が早期同期信号生成手段で生成される。ここで、外部機器あるいは制御機器や被制御装置から第１画像信号とフレームレートが異なる第２画像信号が撮像装置に供給されることに応じて、撮像装置の同期信号生成手段が自走状態とされる。このため、第２画像信号のフレームレートが第１画像信号のフレームレートと異なる場合であっても、撮像装置からフレームレートの異なる第１画像信号と第２画像信号が第１および第２のモニタ用画像信号として出力することができる。また、第２画像信号に代えて基準同期信号が供給されたときには、撮像装置の同期信号生成手段が基準同期信号に同期して動作されるので、基準同期信号に同期した第１画像信号を出力することができる。

さらに、撮像装置との通信で生じる遅延を補償する遅延補償手段と、この遅延補償手段を駆動するための駆動信号を生成する遅延補償駆動手段が設けられているとき、第２画像信号が撮像装置に供給させるときは、遅延補償駆動手段が自走されて、第２画像信号のフレームレートに対応した駆動信号を生成される。このため、第２画像信号の遅延を正しく補償して撮像装置に供給できる。また第２画像信号に代えて基準同期信号が撮像装置に供給させるとき、遅延補償駆動手段で基準同期信号に同期した駆動信号が生成される。このため、基準同期信号の遅延を正しく補償して撮像装置に供給できる。また、撮像装置からの基準同期信号に同期した第１画像信号を、正しく遅延を補償して受信することができる。

以下、図を参照しながら、この発明を実施するための一形態について説明する。図１は撮像システムの構成を示している。撮像システムは、撮像装置１０とカメラコントロール装置４０と記録再生装置５０とで構成されており、この撮像システムでは、カメラコントロール装置４０と記録再生装置５０が撮像装置１０を制御する制御装置として用いられる。

撮像装置１０において、画像信号生成部１１の撮像部１１１を構成する撮像素子（図示せず）の撮像面上には、撮像レンズ（図示せず）を通して入射された光に基づいた被写体画像が結像される。撮像素子は、光電変換によって被写体画像の撮像電荷を生成し、駆動部１１２から供給された駆動制御信号ＲＣに基づいて撮像電荷を読み出して電圧信号に変換する。さらに、この電圧信号を撮像信号Ｓpaとして撮像信号処理部１１３に供給する。

駆動部１１２は、後述する制御部２０から供給された制御信号ＣＴや同期信号生成部１８から供給された同期信号ＳＹに基づいて駆動制御信号ＲＣを生成して撮像部１１１に供給する。

撮像信号処理部１１３は、撮像信号Ｓpaを増幅したのちノイズ成分を除去する。またノイズ除去された画像信号をディジタル信号に変換したのち、フィードバッククランプ処理やフレアー補正、撮像素子の欠陥に対する補正処理、プロセス処理等を行い、画像信号ＤＶaを生成する。この画像信号ＤＶaは、フレーム加算処理部１１４に供給される。なお、撮像信号処理部１１３で行う信号処理動作は、制御部２０から供給された制御信号ＣＴに基づいて設定される。

フレーム加算処理部１１４は、画像信号ＤＶaに対してフレーム加算処理を行い、画像信号ＤＶaのフレームレートを可変する。このフレーム加算処理は、ＲＡＭ(Random Access Memory)を用いて行うことができる。例えば、３フレーム加算を行う場合、１フレーム目の画像信号ＤＶaをＲＡＭ-1に記憶させ、このＲＡＭ-1に記憶された信号を読み出して２フレーム目の画像信号ＤＶaと加算してＲＡＭ-2に記憶させる。このＲＡＭ-2に記憶されている加算信号を読み出して３フレーム目の画像信号ＤＶaと加算してＲＡＭ-3に記憶させる。このＲＡＭ-3に記憶された信号は、３フレーム分の画像信号ＤＶaを加算した信号となり、この信号を読み出して信号レベルを（１／３）倍すれば、所要の信号レベルであるとともに、フレームレートを１／３倍した信号となる。また、４フレーム目の画像信号ＤＶaをＲＡＭ-1に記憶させ、このＲＡＭ-1に記憶された信号を読み出して５フレーム目の画像信号ＤＶaと加算してＲＡＭ-2に記憶させる。このＲＡＭ-2に記憶されている加算信号を読み出して６フレーム目の画像信号ＤＶaと加算してＲＡＭ-3に記憶させる。このＲＡＭ-3に記憶された信号は、３フレーム分の画像信号ＤＶaを加算した信号となり、この信号を読み出して信号レベルを（１／３）倍すれば、所要の信号レベルであるとともに、フレームレートを１／３倍した信号となる。以下同様にして、３フレーム分の画像信号ＤＶaを加算した所要の信号レベルである画像信号を順次生成することができる。

また、このようにして順次生成された信号を、予め定められた出力フレームレートで読み出すものとすれば、出力フレームレートの画像信号内に、画像信号ＤＶaのフレームレートを１／３倍したフレームレートで撮像画像が含まれた画像信号ＤＶbとなる。

なお、フレーム加算処理は、フレーム遅延回路を用いても行うことができる。例えば、１フレーム目の画像信号ＤＶaをフレーム遅延回路で２フレーム期間遅延させると共に、２フレーム目の画像信号ＤＶaをフレーム遅延回路で１フレーム期間遅延させる。この遅延させた１フレーム目の画像信号と２フレーム目の画像信号ＤＶaを、３フレーム目の画像信号ＤＶaに加算して３フレーム分の画像信号ＤＶaが加算された信号を得る。この信号を上述のように、予め定められたフレームレート例えば制御部２０から供給された同期信号ＳＹbに同期して読み出したのち信号レベルを（１／３）倍すれば、所要の信号レベルであるとともに、出力フレームレートの画像信号内に、画像信号ＤＶaのフレームレートを１／３倍したフレームレート分の撮像画像が含まれた画像信号ＤＶbを得ることができる。

このようにフレーム加算処理を行うことで、例えば画像信号ＤＶaのフレームレートが「６０Ｐ（数字は１秒当たりのフレーム数、Ｐはプログレッシブ方式の信号であることを示すものであり、他の場合も同様である)」であるとき、加算フレーム数を２フレームとして例えば６０Ｐの出力フレームレートで読み出すものとすれば、「３０Ｐ」のフレームレートでの撮像画像が含まれた画像信号を得ることができる。また加算フレーム数を４フレームとすれば、「１５Ｐ」のフレームレートでの撮影画像が含まれた画像信号を得ることができる。

さらに、加算フレーム数の切り換えだけでなく、撮像素子からの信号読み出しを制御して撮像信号Ｓpaのフレームレートを可変すれば、撮像画像のフレームレートを連続して可変することが可能となり、所望のフレームレートで撮像した画像である可変速フレームレート撮像画像が含まれた、出力フレームレートの画像信号ＤＶbを生成できる。

ここで、撮像信号Ｓpaのフレームレートを可変する場合、駆動部１１２から撮像部１１１に供給する駆動制御信号ＲＣによって、撮像素子での電荷蓄積期間や撮像電荷の読み出しタイミング等を制御することでフレームレートが可変された撮像信号Ｓpaを得ることができる。さらに、ＣＤＲ方式(Common Data Rate:共通サンプリング周波数方式)を用いるものとして、水平帰線期間あるいは垂直帰線期間の長さを調整して、撮像フレームレートＦＲpの可変処理を行うものとすれば、撮像フレームレートＦＲpを可変しても有効画面期間の画像サイズが変化しない撮像信号Ｓpaを生成できる。また、ＣＤＲ方式を用いることで、撮像フレームレートＦＲpを用いる各部の動作周波数を撮像フレームレートＦＲpに応じて可変する必要がなく、構成が簡単となる。

このようにして、フレーム加算処理部１１４で生成された画像信号ＤＶbは、インタフェース１２とモニタ出力部１５の信号セレクタ１５１，１５２に供給される。

インタフェース１２は、伝送路３０を介してカメラコントロール装置４０のインタフェース４１と接続されており、画像信号ＤＶbと制御部２０から供給された通信情報ＲＭwをカメラコントロール装置４０に供給する。

また、インタフェース１３は、伝送路３０を介してカメラコントロール装置４０のインタフェース４５と接続されており、カメラコントロール装置４０から供給された画像信号ＤＶrを、モニタ出力部１５の信号セレクタ１５１，１５２と同期信号生成部１８の同期分離部１８１に供給する。

信号セレクタ１５１は、制御部２０からの選択信号ＣＳaに基づき画像信号ＤＶbあるいは画像信号ＤＶrのいずれかの信号を選択して、電子ビューファインダーに供給するモニタ用画像信号ＶＦoutとして出力する。信号セレクタ１５１は、制御部２０からの選択信号ＣＳbに基づき画像信号ＤＶbあるいは画像信号ＤＶrのいずれかの信号を選択して、信号出力部１５３に供給する。信号出力部１５３は、供給された画像信号を撮像装置１０に接続されるモニタ装置に対応したフォーマットの信号に変換して、モニタ用画像信号ＭＴoutとして出力する。

同期分離部１８１は、インタフェース１３を介して供給された信号から同期信号を分離し、スイッチ１８２を介して位相比較部１８３に供給する。位相比較部１８３は、信号発生部１８５で生成された同期信号ＳＹと、スイッチ１８２を介して供給された同期信号ＳＹcとの位相比較を行い、位相誤差が無くなるように電圧制御発振器（ＶＣＯ）１８４で生成される基準発振信号ＭＣＫの周波数を制御する。ＶＣＯ１８４で生成された基準発振信号ＭＣＫは信号発生部１８５に供給される。信号発生部１８５では、ＶＣＯ１８４から供給された基準発振信号ＭＣＫを基準として同期信号ＳＹを生成し、駆動部１１２や位相比較部１８３に供給する。このとき、同期信号ＳＹと同期信号ＳＹcは、同期した信号となる。また、スイッチ１８２が制御部２０からのスイッチ制御信号ＣＷに基づいてオフ状態とされて同期信号ＳＹcが位相比較部１８３に供給されないとき、あるいはスイッチ１８２がオン状態とされていても同期分離部１８１から同期信号が供給されないときはＶＣＯ１８４を自走させて、自走発振周波数の基準発振信号ＭＣＫを信号発生部１８５に供給する。ここで、ＶＣＯ１８４の自走発振周波数は、自走発振周波数の基準発振信号ＭＣＫから生成した同期信号ＳＹを駆動部１１２に供給したとき、画像信号ＤＶbが電子ビューファインダーやモニタ装置やカメラコントロール装置４０および記録再生装置５０等に対応した所定のフレームレートとなるように設定する。

制御部２０には、ユーザインタフェース部２１が接続されている。このユーザインタフェース部２１を介して、ユーザ操作に応じた操作信号ＰＳaが供給されると、制御部２０は、この操作信号ＰＳaに基づいて制御信号ＣＴ等を生成して各部の動作を制御することにより、撮像装置をユーザの操作に応じて動作させる。また、フレーム加算処理部１１４から出力される画像信号ＤＶbのフレームレートを設定するフレームレート設定信号ＲＳＦが、ユーザインタフェース部２１を介して制御部２０に供給されたとき、例えば操作部で撮像速度の切り換えを行い、操作信号ＰＳaとしてフレームレート設定信号ＲＳＦが制御部２０に供給されたとき、あるいはリモートコントロール装置や外部の機器からフレームレート設定信号ＲＳＦが制御部２０に供給されたとき、制御部２０は、撮像フレームレートを設定する制御信号ＣＴfpを駆動部１１２に供給すると共に、加算フレーム数を設定する制御信号ＣＴacをフレーム加算処理部１１４に供給する。さらに操作信号ＰＳaあるいは後述する記録再生装置５０からの通信情報ＲＭcに基づき選択信号ＣＳa，ＣＳbやスイッチ制御信号ＣＷを生成して、信号セレクタ１５１，１５２での信号選択動作やスイッチ１８２のオンオフ動作を制御する。また、制御部２０は、カメラコントロール装置４０や記録再生装置５０を制御するための通信情報ＲＭwの生成も必要に応じて行う。

カメラコントロール装置４０は、インタフェース４１で受信した画像信号ＤＶbを遅延補償部４２のラインメモリ４２１に供給する。ラインメモリ４２１は、後述する遅延補償駆動部４４からの書込読出制御信号ＲＷＣに基づいて、画像信号ＤＶbの書き込みと読み出しを行い、画像信号ＤＶbを後述する基準同期信号ＳＹrefに同期させて、信号セレクタ４３と記録再生装置５０の記録処理部５１に供給する。また、インタフェース４１で受信した通信情報ＲＭwを記録再生装置５０の制御部５５に供給する。

記録再生装置５０から画像信号ＤＶrが供給されたときは、この画像信号ＤＶrをラインメモリ４２２に供給する。ラインメモリ４２２は、遅延補償駆動部４４からの書込読出制御信号ＲＷＣに基づいて、画像信号ＤＶrの書き込みと読み出しを行い、伝送路３０で生じる遅延を予め見込んでインタフェース４５から撮像装置１０に画像信号ＤＶrを送信する。また、記録再生装置５０の制御部５５から通信情報ＲＭcが供給されたときには、この通信情報ＲＭcを撮像装置１０にインタフェース４５を介して送信する。

また、カメラコントロール装置４０には信号セレクタ４３が設けられており、撮像装置１０からの通信情報ＲＭwや記録再生装置５０からの通信情報ＲＭcに基づき、画像信号ＤＶbあるいは画像信号ＤＶrの何れかを選択して画像確認用の画像信号ＤＶmとして出力する。

遅延補償駆動部４４のスイッチ４４２は、撮像装置１０に対して画像信号ＤＶrの供給が行われていないときオン状態となり、基準同期信号ＳＹrefを位相比較部４４３に供給する。また、画像信号ＤＶrの供給が行われているときはオフ状態となり、位相比較部４４３への基準同期信号ＳＹrefの供給を停止する。このスイッチ４４２は、撮像装置１０からの通信情報ＲＭwや記録再生装置５０からの通信情報ＲＭcによって制御される。

位相比較部４４３は、信号発生部４４５で生成された同期信号ＳＹdとスイッチ４４２を介して供給された基準同期信号ＳＹrefとの位相比較を行い、位相誤差が無くなるようにＶＣＯ４４４で生成される基準発振信号ＭＣＬの周波数を制御する。ＶＣＯ４４４で生成された基準発振信号ＭＣＬは信号発生部４４５に供給される。信号発生部４４５では、ＶＣＯ４４４から供給された基準発振信号ＭＣＬに基づき書込読出制御信号ＲＷＣを生成する。ここで、撮像装置１０に対して画像信号ＤＶrの供給が行われていないときや、撮像装置１０に対して基準同期信号ＳＹrefを供給するとき、基準同期信号ＳＹrefに同期した基準発振信号ＭＣＬに基づき書込読出制御信号ＲＷＣを生成してラインメモリ４２１，４２２に供給する。また、撮像装置１０に対して画像信号ＤＶrの供給が行われているときは、ＶＣＯ４４４を自走させる。このＶＣＯ４４４の自走周波数は、画像信号ＤＶrのフレームレートに対する周波数の基準発振信号ＭＣＲを生成できるように設定しておき、この基準発振信号ＭＣＲに基づき書込読出制御信号ＲＷＣを生成してラインメモリ４２２に供給する。

記録再生装置５０の記録処理部５１は、供給された画像信号ＤＶbから後述する有効なフレームの画像信号を選択する。さらに、選択した画像信号に対して変調処理や誤り訂正符号の付加処理等を行い、記録信号ＷＳを生成して記録ヘッド５２Ｗに供給する。この記録ヘッド５２Ｗを記録信号ＷＳによって駆動することで、記録媒体６０に撮像画像を記録する。また、記録媒体６０に記録されている撮像画像を再生ヘッド５２Ｒによって読み出し、得られた読出信号ＲＳを再生処理部５３に供給する。再生処理部５３は、誤り訂正処理や復調処理を行い、得られた画像信号ＤＶrをラインメモリ４２２に供給する。

制御部５５には、ユーザインタフェース部５６が接続されている。このユーザインタフェース部５６を介して、ユーザ操作に応じた操作信号ＰＳbが供給されると、制御部５５は、この操作信号ＰＳbに基づいて制御信号等を生成して記録処理部５１や再生処理部５３および記録媒体６０駆動する駆動部５７の動作を制御し、記録再生装置をユーザの操作に応じて動作させる。また、撮像装置１０から通信情報ＲＭwが供給されたときには、この通信情報ＲＭwに基づいて各部の動作を制御する。また、操作信号ＰＳbに応じて通信情報ＲＭcを生成して撮像装置１０やカメラコントロール装置４０の制御を可能とする。

なお、撮像装置１０は、画像信号ＤＶaに対してフレーム加算処理を行い、画像信号ＤＶaのフレームレートを可変するものとしたが、フレームレートの可変操作はフレーム加算処理に限られるものではない。例えば、画像信号ＤＶaをＲＡＭに書き込み、この書き込まれた画像信号ＤＶaの読み出しを異なるフレームレートで行うことでもフレームレートを可変できる。

次に動作について説明する。最初に、撮像装置側のユーザインタフェース部２１を操作して可変速フレームレートでの撮像を行う場合の動作について説明する。ここで、基準同期信号ＳＹrefや画像信号ＤＶrが撮像装置１０に供給されていないときは、ＶＣＯ１８４が自走状態とされて、自走発振周波数の基準発振信号ＭＣＫから生成した同期信号ＳＹに基づくフレームレートの画像信号ＤＶbが生成される。また、カメラコントロール装置４０に基準同期信号ＳＹrefが供給されており、この基準同期信号ＳＹrefに同期した画像信号を撮像装置１０で生成する場合、基準同期信号ＳＹrefをラインメモリ４２２で遅れ補償したのち撮像装置１０に供給する。撮像装置１０は、供給された基準同期信号ＳＹrefを同期分離部１８１で取り出して、スイッチ１８２を介し位相比較部１８３に供給する。この基準同期信号ＳＹrefと信号発生部１８５で生成された同期信号ＳＹの位相差がなくなるように基準発振信号ＭＣＫの周波数を制御することで、撮像装置１０の動作を基準同期信号ＳＹrefに同期させて行うことができる。

制御部２０は、ユーザインタフェース部２１からのフレームレート設定信号ＲＳＦに基づいて、上述したように撮像部１１１で生成される撮像信号Ｓpaのフレームレート（撮像フレームレート）とフレーム加算処理部１１４での加算フレーム数を切り替える。例えば図２に示すように、フレームレート設定信号ＲＳＦによって可変速フレームレート撮像画像のフレームレート（可変速フレームレート）ＦＲcが「６０Ｐ≧ＦＲc＞３０Ｐ」の範囲内に設定されたときは、加算フレーム数ＦＡを「１」として、撮像フレームレートＦＲpを可変速フレームレートＦＲcと等しくする。可変速フレームレートＦＲcが「３０Ｐ≧ＦＲc＞２０Ｐ」の範囲内に設定されたときは、加算フレーム数ＦＡを「２」として、撮像フレームレートＦＲpを可変速フレームレートＦＲcの２倍とする。可変速フレームレートＦＲcが「２０Ｐ≧ＦＲc＞１５Ｐ」の範囲内に設定されたときは、加算フレーム数ＦＡを「３」として、撮像フレームレートＦＲpを可変速フレームレートＦＲcの３倍とする。以下同様にして、撮像フレームレートＦＲpと加算フレーム数ＦＡを切り替える。

図３は画像信号ＤＶbの生成動作を説明するための図である。例えば可変速フレームレートＦＲcを「１８Ｐ」とする場合、撮像フレームレートは「５４Ｐ」、加算フレーム数は「３」となる。なお、図３Ａは画像信号ＤＶaのフレーム、図３Ｂはフレーム加算処理部１１４を構成するＲＡＭ-1の動作、図３ＣはＲＡＭ-2の動作、図３ＤはＲＡＭ-3の動作、図３Ｅは画像信号ＤＶbのフレームを示している。また、画像信号ＤＶbのフレームレートである出力フレームレートは、画像信号ＤＶbが供給される機器に合わせて例えば「６０Ｐ」とする。

画像信号ＤＶaのフレーム「０f」が開始する時点ｔ1において、フレーム加算処理部１１４は、例えばＲＡＭ-1を書き込みＲＡＭに設定して、書き込みＲＡＭにフレーム「０f」の画像信号ＤＶaを記憶させる。

時点ｔ2で画像信号ＤＶbのフレーム開始タイミングとなったとき、３フレームの画像信号の加算が完了していないことから、画像信号ＤＶbはブランクフレームとする。

画像信号ＤＶaのフレーム「０f」が終了してフレーム「１f」が開始するタイミングである時点ｔ3では、フレーム「０f」の画像信号が記憶されたＲＡＭ-1を内部読み出しＲＡＭとして指定するとともに、書き込みＲＡＭをＲＡＭ-1から例えばＲＡＭ-2に変更する。さらに、内部読み出しＲＡＭに記録されている信号、すなわちＲＡＭ-1に記憶されているフレーム「０f」の信号を読み出して、この信号にフレーム「１f」の画像信号ＤＶaを加算器で加算して書き込みＲＡＭであるＲＡＭ-2に記憶させる。

画像信号ＤＶaのフレーム「１f」が終了してフレーム「２f」が開始するタイミングである時点ｔ4となると、３フレームの加算信号を生成するために、フレーム「０ｆ」とフレーム「１ｆ」を加算した信号が書き込まれているＲＡＭ-2を内部読み出しＲＡＭに指定する。また、書き込みＲＡＭをＲＡＭ-2から例えばＲＡＭ-3に変更する。さらに、内部読み出しＲＡＭに記録されている信号、すなわちＲＡＭ-2に記憶されている信号を読み出して、この信号にフレーム「２f」の画像信号ＤＶaを加算器で加算して書き込みＲＡＭであるＲＡＭ-3に記憶させる。

画像信号ＤＶaのフレーム「２f」が終了してフレーム「３f」が開始するタイミングである時点ｔ5となると、３フレーム分の画像信号ＤＶaを加算した３フレーム加算信号の生成が完了したことから、この３フレーム加算信号が記憶されているＲＡＭ-3を外部読み出しＲＡＭに指定する。また、ＲＡＭ-1を書き込みＲＡＭに設定して、書き込みＲＡＭにフレーム「３f」の画像信号ＤＶaを記憶させる。

３フレーム加算信号の生成後、画像信号ＤＶbのフレーム開始タイミングとなった場合、例えば時点ｔ6で画像信号ＤＶbのフレーム開始タイミングとなった場合、３フレーム加算信号を外部読み出しＲＡＭから読み出して、この読み出した信号の信号レベルを「１／３」倍して画像信号ＤＶbとして出力させる。また、外部読み出しＲＡＭから３フレーム加算信号の読み出しを行い画像信号ＤＶbを生成したフレームを有効なフレームとする。なお、ＲＡＭに対して３フレーム加算信号の書き込みが完了していないとき、あるいは書き込みが完了している３フレーム加算信号の読み出しが完了しているときに、画像信号ＤＶbのフレーム開始タイミングとなった場合、前のフレームの画像信号ＤＶbを繰り返し用いるものとして、このフレームを無効なフレームとする。この場合、画像信号ＤＶbにおいて、各フレームの撮影画像の画像信号間にブランクフレームが設けられてしまうことがない。なお、ブランクフレームが設けられるときには、このブランクフレームが無効なフレームとされる。

以下同様に、ＲＡＭ-1〜ＲＡＭ-3と加算器等を使用して画像信号ＤＶaを３フレーム加算して３フレーム加算信号を生成し、この３フレーム加算信号を画像信号ＤＶbのフレーム開始タイミングで読み出すことにより、有効なフレームが可変速フレームレートＦＲcで含まれた出力フレームレートの画像信号ＤＶbを得ることができる。すなわち、図３Ｅに示すように、外部機器に対応した出力フレームレート「６０Ｐ」であり、所望の可変速フレームレート「１８Ｐ」で有効な撮像画像が含まれた画像信号ＤＶbを生成することができる。なお、図３Ｆは、画像信号ＤＶbのフレームが有効なフレームであるか無効なフレームであるかを示したフラグＥＦである。

次に、可変速フレームレートで撮像を行い、得られた可変速フレームレート撮像画像の画像信号ＤＶbを記録再生装置５０によって記録媒体６０に記録する場合について説明する。この場合、制御部２０から被制御装置を構成する記録再生装置５０に対して、撮像画像の記録を開始するコマンドを通信情報ＲＭwとして供給する。記録再生装置５０の制御部５５は、通信情報ＲＭwに基づき記録処理部５１や駆動部５７を制御して、画像信号ＤＶbからフラグＥＦで示された有効なフレームの画像信号を選択して、この選択した画像信号に基づき記録信号ＷＳを生成して記録ヘッド５２Ｗに供給し、可変速フレームレート撮影画像を記録媒体６０に記録する。また、被制御装置を構成するカメラコントロール装置４０の信号セレクタ４３で画像信号ＤＶbを選択して画像確認用の画像信号ＤＶmとして出力させる。

記録媒体６０に記録されている撮像画像を例えばモニタ装置に表示させる操作が行われた場合、制御部２０は選択信号ＣＳbによって信号セレクタ１５２で画像信号ＤＶrを選択させる。また電子ビューファインダーで撮像画像を表示させるときは、選択信号ＣＳaによって信号セレクタ１５１で画像信号ＤＶbを選択させる。また、制御部２０から記録再生装置５０の制御部５５に対して、撮像画像の再生を開始するコマンドを通信情報ＲＭwとして供給する。また、通信情報ＲＭwによってカメラコントロール装置４０の信号セレクタ４３で画像信号ＤＶrを選択して画像確認用の画像信号ＤＶmとして出力させる。さらに、制御部２０は、記録再生装置５０から画像信号ＤＶrが供給されることに応じて、ＶＣＯ１８４を自走させる。例えば、撮像画像の再生を開始するコマンドを通信情報ＲＭwとして記録再生装置に供給したとき、あるいはモニタ装置で画像表示を行うために用いる画像信号ＤＶrが供給されるとともに、この画像信号ＤＶrと電子ビューファインダーで画像表示を行うために用いる画像信号ＤＶbのフレームレートが異なるとき、スイッチ１８２をオフ状態として、ＶＣＯ１８４を自走させる。なお、画像信号ＤＶrが供給されることや、画像信号ＤＶrと画像信号ＤＶbのフレームレートの違いの検出は、制御部２０と記録再生装置５０の制御部５５との通信、あるいは同期分離部１８１で同期信号を分離できたか否かおよび分離された同期信号のフレームレートを判別することで行うことができる。

制御部５５は、通信情報ＲＭwに基づき再生処理部５３や駆動部５７を制御して、記録媒体６０に記録されている信号を再生ヘッド５２Ｒで読み出して再生処理部５３に供給し、再生処理部５３で得られた画像信号ＤＶrを撮像装置１０にカメラコントロール装置４０を介して供給する。このとき、カメラコントロール装置４０のスイッチ４４２は、画像信号ＤＶrを撮像装置１０に供給することからオフ状態とされて、ＶＣＯ４４４が自走状態となる。このため、伝送路３０で生じる画像信号ＤＶrの遅延がラインメモリ４２２で補償される。

撮像装置１０は、供給された画像信号ＤＶrを信号セレクタ１５２で選択して、信号出力部１５３に供給する。信号出力部１５３は、供給された画像信号ＤＶrをモニタ装置に対応したフォーマットの信号としてモニタ装置に供給する。このようにして、モニタ装置の画面上に、記録媒体６０に記録されている撮像画像を表示することができる。

また、画像信号ＤＶrが供給されても、スイッチ１８２がオフ状態とされてＶＣＯ１８４が自走状態とされているので、撮像装置１０は画像信号ＤＶrに同期した動作とならず、画像信号ＤＶrとは異なるフレームレートである可変速フレームレート撮像画像の画像信号ＤＶbを生成することができる。さらに、この画像信号ＤＶbを信号セレクタ１５１で選択して電子ビューファインダーに供給すれば、記録媒体６０に記録されている撮像画像とともに、可変速フレームレート撮像画像を表示できる。

ここで、例えば出力フレームレートが「６０Ｐ」とされた画像信号ＤＶbから有効なフレームの画像信号を選択して記録して、この記録された画像信号を「２４Ｐ」で再生すると、可変速フレームレートＦＲcを「２４Ｐ」として撮像したときに、再生画像に於ける被写体の動きの速さが実際の被写体と等しくなる。また、可変速フレームレートＦＲcを「２４Ｐ」よりも高く設定して撮像を行い「２４Ｐ」で再生すると、再生画像に於ける被写体の動きの速さは低速となり、可変速フレームレートＦＲcを「２４Ｐ」よりも低く設定して撮像を行い「２４Ｐ」で再生すると、再生画像に於ける被写体の動きの速さは高速となり、モニタ装置の画面上には、フレームレート設定信号ＲＳＦに応じて被写体の動きの速さを可変した画像が表示される。また、電子ビューファインダーには、撮像装置１０で撮像中の画像が表示される。

このように、画像信号ＤＶbと画像信号ＤＶrのフレームレートが異なる場合であっても、画像信号ＤＶrに基づいた再生画像をモニタ装置に表示しながら、可変速フレームレート撮像画像の画像信号ＤＶbを生成して、電子ビューファインダーには、画像信号ＤＶbに基づいた可変速フレームレート撮像画像を表示できる。このため、記録された撮像画像をモニタ装置で確認しているときに、電子ビューファインダーに表示された可変速フレームレート撮像画像を利用して、例えば画枠合わせやフォーカス調整等を実施しておくことができる。

また、信号セレクタ１５１で画像信号ＤＶr、信号セレクタ１５２で画像信号ＤＶbを選択すれば、記録媒体に記録された撮像画像を電子ビューファインダーに表示させることができるとともに、可変速フレームレートの撮像画像をモニタ装置で表示することもできる。

次に、カメラコントロール装置４０や記録再生装置５０を制御装置として用い、この記録再生装置５０に設けられているユーザインタフェース部５６を操作して、可変速フレームレート撮像画像のフレームレートを可変したり、記録媒体６０に記録されている撮像画像の確認を行う場合について説明する。

制御部５５は、ユーザインタフェース部５６からの操作信号ＰＳbに基づいて記録処理部５１や再生処理部５３、駆動部５７の動作を制御して、供給された画像信号ＤＶbから有効なフレームの画像信号を選択して記録媒体６０に記録する。また、記録媒体６０に記録されている信号を読み出して、画像信号ＤＶrを撮像装置１０に供給する。さらに、撮像画像のフレームレートを可変する操作が行われたときは、この操作によって設定されたフレームレートを示す通信情報ＲＭcを、撮像装置１０の制御部２０に供給する。また、電子ビューファインダーやモニタ装置に表示する画像の設定情報ＣＰを通信情報ＲＭcとして制御部２０に供給することもできる。

制御部２０では、撮像画像のフレームレートが通信情報ＲＭcによって示された設定フレームレートとなるように、撮像信号Ｓpaのフレームレートとフレーム加算処理部１１４での加算フレーム数ＦＡを制御する。また、表示する画像の設定情報ＣＰが供給されたときには、この設定情報ＣＰに基づき選択信号ＣＳa，ＣＳbを生成して信号セレクタ１５１，１５２の信号選択動作を制御する。さらに、記録再生装置５０で再生動作が行われたとき、撮像装置１０に画像信号ＤＶrを供給することに応じて、同期信号生成部１８のＶＣＯ１８４を自走させて同期信号を生成させる。例えば、画像信号ＤＶrを撮像装置１０に供給するとともに、この画像信号ＤＶrのフレームレートが撮像装置１０から供給される画像信号ＤＶbと異なるとき、通信情報ＲＭcによって制御部２０からスイッチ１８２をオフ状態として、ＶＣＯ１８４を自走させる。

このように、記録再生装置５０側の操作に応じて撮像装置１０の動作を制御して、記録媒体６０に記録されている撮像画像と表示しているときに、可変速フレームレート撮像画像を表示させることができる。

ところで、上述の撮像システムでは、撮像装置１０を制御する制御装置としてカメラコントロール装置４０と記録再生装置５０を用いるものとしたが、撮像装置１０と記録再生装置５０を一体化して撮像システムを構成するものとしても良い。この場合の構成を図４に示す。なお、図４において、図１と対応する部分は同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

フレーム加算処理部１１４から出力される画像信号ＤＶbは、モニタ出力部１５の信号セレクタ１５１，１５２と記録処理部５１に供給される。また再生処理部５３から出力された画像信号ＤＶrは信号セレクタ１５１，１５２に供給される。

外部機器からの基準同期信号ＳＹrefは、スイッチ１８２を介して位相比較部１８３に供給される。

ここで、記録媒体６０に記録されている撮像画像を電子ビューファインダーあるいはモニタ装置の一方に表示させて、撮像装置１０で撮像されている画像を他方で表示させる操作信号ＰＳaあるいは操作信号ＰＳbがユーザインタフェース部２１あるいはユーザインタフェース部５６から供給されたとき、上述したように、操作信号ＰＳaあるいは操作信号ＰＳbに応じた選択信号ＣＳa，ＣＳbを制御部２０で生成して信号セレクタ１５１，１５２に供給し、電子ビューファインダーあるいはモニタ装置に供給する画像信号を選択する。また、基準同期信号ＳＹrefに同期した画像信号ＤＶbを生成する際には、制御部２０からのスイッチ制御信号ＣＷでスイッチ１８２をオン状態としてＶＣＯ１８４を基準同期信号ＳＹrefに同期させる。さらに、記録媒体６０に記録されている撮像画像を表示する際には、制御部２０からのスイッチ制御信号ＣＷでスイッチ１８２をオフ状態としてＶＣＯ１８４を自走状態とすることで、ＶＣＯ１８４の自走周波数に応じたフレームレートの画像信号ＤＶbを生成できる。なお、記録再生装置５０に制御部５５やユーザインタフェース部５６が設けられていない場合には、制御部２０からの通信情報ＲＭwによって記録再生装置５０の動作を制御する。

このように、撮像装置１０と記録再生装置５０で撮像システムを構成する場合であっても、可変速フレームレート撮像画像とフレームレートが異なる記録媒体６０の再生画像を表示しているときであっても、可変速フレームレート撮像画像を表示させることができる。

以上のように、この発明は、可変速フレームレート撮像画像とはフレームレートの異なる例えば再生画像を表示するときに、可変速フレームレート撮像画像を表示することが可能となり、映画や放送番組の制作等に適用している。

撮像システムの構成を示す図である。可変速フレームレートに対する加算フレーム数と撮像フレームレートの関係を示す図である。画像信号ＤＶbの生成動作を説明するための図である。撮像システムの他の構成を示す図である。

符号の説明

１０・・・撮像装置、１１・・・画像信号生成部、１２，１３，４１，４５・・・インタフェース、１５・・・モニタ出力部、１８・・・同期信号生成部、２０，５５・・・制御部、２１，５６・・・ユーザインタフェース部、４０・・・カメラコントロール装置、４２・・・遅延補償部、４３・・・信号セレクタ、４４・・・遅延補償駆動部、５０・・・記録再生装置、５１・・・記録処理部、５２Ｒ・・・再生ヘッド、５２Ｗ・・・記録ヘッド、５３・・・再生処理部、５７・・・駆動部、６０・・・記録媒体、１１１・・・撮像部、１１２・・・駆動部、１１３・・・撮像信号処理部、１１４・・・フレーム加算処理部、１５１，１５２・・・信号セレクタ、１５３・・・信号出力部、１８１・・・同期分離部、１８２，４４２・・・スイッチ、１８３，４４３・・・位相比較部、１８４、４４４・・・電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１８５，４４５・・・信号発生部、４２１，４２２・・・ラインメモリ

Claims

可変速フレームレート撮像画像の第１画像信号を生成する画像信号生成手段と、
前記第１画像信号の生成に用いる同期信号を生成する同期信号生成手段と、
前記第１画像信号とフレームレートが異なる第２画像信号が外部から供給されることに応じて、前記同期信号生成手段を自走させて同期信号を生成させる制御手段と、
前記第２画像信号を第１モニタ用画像信号として出力する第１のモニタ出力手段とを有する
ことを特徴とする撮像装置。
前記制御手段は、基準同期信号が供給されたとき、前記同期信号生成手段を前記基準同期信号に同期させて動作させる
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記第１画像信号を第２のモニタ用画像信号として出力する第２のモニタ出力手段を更に備える
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記制御手段は、外部からの通信情報により前記第２画像信号が供給されたことを検出する
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
更に、前記第２画像信号より同期信号を分離する同期分離部を有し、
前記同期分離部が同期信号のフレームレートを判別することで、前記制御手段は前記第１画像信号のフレームレートと第２画像信号のフレームレートの違いを検出する
ことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
撮像装置と該撮像装置によって制御される被制御装置とで構成される撮像システムに用いられる撮像装置において、
前記撮像装置は、
可変速フレームレート撮像画像の第１画像信号を生成する画像信号生成手段と、
前記第１画像信号を生成するための同期信号を生成して前記画像信号生成手段に供給する同期信号生成手段と、
前記第１画像信号とフレームレートが異なる第２画像信号が外部から供給されることに応じて、前記同期信号生成手段を自走させて同期信号を生成させる制御手段と、
前記第２画像信号を第１モニタ用画像信号として出力する第１のモニタ出力手段とを有する
ことを特徴とする撮像装置。
前記制御手段は、基準同期信号を前記被制御装置から前記撮像装置に供給させるとき、前記同期信号生成手段を前記基準同期信号に同期させて動作させる
ことを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
前記被制御装置が、前記撮像装置との通信で生じる遅延を補償する遅延補償手段と、前記遅延補償手段を駆動するための駆動信号を生成する遅延補償駆動手段を有するとき、
前記制御手段は、前記第２画像信号を前記被制御装置から前記撮像装置に供給させるとき、前記被制御装置の遅延補償駆動手段を自走させて前記第２画像信号のフレームレートに対応した駆動信号を生成させる
ことを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
前記制御手段は、基準同期信号を前記被制御装置から前記撮像装置に供給させるとき、前記被制御装置の遅延補償駆動手段で前記基準同期信号に同期した駆動信号を生成させる
ことを特徴とする請求項８記載の撮像装置。
前記画像信号生成手段で生成された第１画像信号を第２のモニタ用画像信号として出力する第２のモニタ出力手段を備える
ことを特徴とする請求項６載の撮像装置。
前記制御手段は、前記被制御装置から供給される第２画像信号のフレームレートを制御する
ことを特徴とする請求項６載の撮像装置。
前記制御手段は、外部からの通信情報により前記第２画像信号が供給されたことを検出する
ことを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
更に、前記第２画像信号より同期信号を分離する同期分離部を有し、
前記同期分離部が同期信号のフレームレートを判別することで、前記制御手段は前記第１画像信号のフレームレートと第２画像信号のフレームレートの違いを検出する
ことを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
可変速フレームレート撮像画像の第１画像信号を生成する画像信号生成手段と、該画像信号生成手段を動作させるための同期信号を生成する同期信号生成手段と、第２画像信号を第１モニタ用画像信号として出力する第１のモニタ出力手段を備えた撮像装置と、該撮像装置を制御する制御装置とで構成される撮像システムに用いられる制御装置において、
前記制御装置は、前記撮像装置の画像信号生成手段と同期信号生成手段の動作を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記撮像装置に前記第１画像信号とフレームレートが異なる前記第２画像信号を供給することに応じて、前記撮像装置の同期信号生成手段を自走させて同期信号を生成させる
ことを特徴とする制御装置。
前記制御手段は、基準同期信号を前記撮像装置に供給するとき、前記撮像装置の同期信号生成手段を前記基準同期信号に同期させて動作させる
ことを特徴とする請求項１４記載の制御装置。
前記撮像装置との通信の遅延を補償する遅延補償手段と、
前記遅延補償手段を駆動するための駆動信号を生成する遅延補償駆動手段を備え、
前記制御手段は、前記第２画像信号を前記撮像装置に供給するとき、前記遅延補償駆動手段を自走させて前記第２画像信号のフレームレートに対応した駆動信号を生成させる
ことを特徴とする請求項１４記載の制御装置。
前記制御手段は、基準同期信号を前記撮像装置に供給するとき、前記遅延補償駆動手段で前記基準同期信号に同期した駆動信号を生成させる
ことを特徴とする請求項１６記載の制御装置。