JPH11187296A - ビデオカメラ及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィルタ特性やディレイ量等を変えることな
く、また記録系と再生系とのタイミング同期用回路も複
雑化させずに、簡単且つ容易に、時間軸伸張を目的とし
たハイスピード撮影を実現する。 【解決手段】 垂直及び水平方向に配列した複数の撮像
素子と垂直転送レジスタ及び水平転送レジスタを備えた
ＣＣＤイメージャ１と、ＣＣＤイメージャ１の垂直及び
水平方向の駆動信号を生成する記録タイミングジェネレ
ータ５と、少なくともフィールドメモリとフィルタとを
有してライン補間演算を行い得るプロセッサ４とを有
し、ＣＣＤイメージャ１では水平方向で２以上のライン
毎の画像信号を水平転送レジスタで混合し、プロセッサ
４ではその混合による画像信号にライン補間演算を施
す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、映像の時間軸伸張
を目的とするハイスピード撮影が可能なビデオカメラ及
びその制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えばスローモーション等の
映像の時間軸変換処理は、フィルムカメラによって映写
時のフィールドレートと異なるレートで撮影することに
より行われていた。すなわち、撮影時に例えば映写時の
フィールドレートよりも速いレートて撮影（ハイスピー
ド撮影）を行い、映写時には通常のフィールドレートで
の映写を行うようにすると、当該映写時にはスローモー
ション映像が得られることになる。なお、このようなス
ローモーション映像は、現実の映像時間軸よりも時間軸
が伸張した映像と言える。

【０００３】しかし、このフィルムカメラによる時間軸
変換の方式では、撮影したフィルムを現像しない限り、
撮影状況の確認できなく、即時性が無いという欠点があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これに対して、例えば
ビデオカメラにおいて時間軸変換を実現できれば、磁気
的、電気的な即時性のある記録再生が可能な記録媒体を
用いることができるので、撮影状況の確認を撮影後直ち
に行えることになる。

【０００５】上述のスローモーション映像を得ることが
できるビデオカメラとしては、従来より、例えばスポー
ツ中継等に使用されているスローモーションビデオカメ
ラが知られている。

【０００６】しかし、当該スローモーションビデオカメ
ラでは、ＣＣＤ（Charge Coupled Devise）の画素分解
能すなわち映像解像度を落とさないように駆動するが、
水平転送レジスタの駆動速度の制約のため、３倍速より
ハイスピードのものは実現されていない。

【０００７】また、産業用のハイスピードビデオカメラ
として、ＣＣＤの転送スピードは変えずに、転送する画
素を一部分に限定し、フィールドレートを上げるものも
あるが、このビデオカメラの場合、画素の面積を変えず
に積分時間が短くなるので、感度が低下する。

【０００８】さらに、ビデオカメラにおいて、時間軸の
伸張又は圧縮を例えば記録系の基準クロックを変えるこ
とによって実現しようとすると、 （１）映像信号帯域が変わるため、フィルタの特性を変
える必要がある。 （２）ディレイラインを用いて、タイミング調整をして
いる回路のディレイ量を変える必要がある。 （３）再生系とのタイミング同期回路が複雑になる。 といった欠点があった。

【０００９】そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて
なされたものであり、フィルタ特性やディレイ量等を変
えることなく、また記録系と再生系とのタイミング同期
用回路も複雑化させずに、簡単且つ容易に、時間軸伸張
を目的としたハイスピード撮影を可能とするビデオカメ
ラ及びその制御方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、映像の時間軸
伸張を目的としたハイスピード撮影を行い得るビデオカ
メラ及びその制御方法の制御方法であって、垂直及び水
平方向に配列した複数の撮像素子のうち、水平方向の２
以上のライン毎の画像信号を混合し、当該水平方向の２
以上のライン毎に混合された画像信号にライン補間演算
を施すことにより、上述した課題を解決する。

【００１１】すなわち本発明は、撮像手段（ＣＣＤ）の
水平方向で２以上のライン毎のデータを水平転送レジス
タで混合して転送し、フィールドメモリとフィルタを用
いてライン補間することにより、感度及び水平転送周波
数を変えずに２倍以上のフィールドレートを実現するも
のである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について、図面を参照しながら説明する。

【００１３】図１に、本発明のビデオカメラ及びその制
御方法が適用される一実施の形態のビデオカメラの全体
構成を示す。

【００１４】この図１において、ＣＣＤ（Charge Coupl
ed Devise）イメージャ１は、図示しない光学系によっ
て受光面上に結像された被写体等の像を光電変換により
画像信号に変換する。このＣＣＤイメージャ１での光電
変換により生成された画像信号は、プロセッサ回路２に
送られる。このプロセッサ回路２では、ＣＣＤイメージ
ャ１からの画像信号に所定の映像信号処理を施す。な
お、このプロセッサ回路２における所定の映像信号処理
は、通常のビデオカメラにて行われるものであり、周知
であるためここではその説明を省略する。当該プロセッ
サ回路２にて映像信号処理を受けた画像信号は、記録媒
体として例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、ハー
ドディスク、ビデオテープ等の何れか若しくはそれらの
組み合わせを備える記録再生部３に送られて記録され
る。上記ＣＣＤイメージャ１の駆動タイミングと記録再
生部３の書き込みタイミングは、記録タイミングジェネ
レータ５が管理する。

【００１５】一方で、再生タイミングジェネレータ６に
は、図示しない同期信号発生回路から端子９を介して供
給された基準同期信号が入力される。上記記録再生部３
に記録されている画像信号は、当該基準同期信号に同期
して、再生タイミングジェネレータ６で管理された再生
タイミングにより再生され、プロセッサ回路４に送られ
る。このプロセッサ回路４は、記録再生部３から供給さ
れた画像信号に対して、フィールドメモリとフィルタを
用いた垂直ライン補間処理を施し、得られた画像信号が
ビデオ出力端子８から後段に出力される。なお、垂直ラ
イン補間処理としては、従来より各種の補間方法が提案
されており、既に周知なものであるためここではそれら
の説明は省略するが、本実施の形態にはこれら各種補間
方法の何れをも適用可能である。

【００１６】システムコントローラ７は、各部の制御を
行うと共に、上記記録タイミングジェネレータ５と再生
タイミングジェネレータ６の同期制御を行う。

【００１７】ここで、図２には、ＣＣＤイメージャ１に
おける垂直方向の画素とそれら画素の読み出しの関係を
模式的に示している。図２はフィールド読み出し方式の
場合を示しており、図２（ａ）及び（ｂ）中の指示符号
ｅ１，ｅ１，ｅ３，ｅ４，・・・はＣＣＤイメージャ１
の垂直方向１列の画素を示している。フィールド読み出
しの場合、垂直方向に２画素分の電荷が垂直レジスタで
混合され、通常は、図２（ａ）に示すように水平ブラン
キング期間内に１ラインシフトが行われる。すなわち、
図２（ａ）の例では、オッドフィールドとして画素ｅ１
とｅ２、ｅ３とｅ４、ｅ５とｅ６、・・・の各２画素分
の電荷が混合され、イーブンフィールドとして１ライン
シフトされた画素ｅ２とｅ３、ｅ４とｅ５、ｅ６とｅ
７、・・・の各２画素分の電荷が混合される。

【００１８】これに対して、本実施の形態では、図３に
示すように、水平ブランキング期間内に２ラインシフト
させることにより、図２（ｂ）に示すように、垂直方向
の４画素分の電荷を水平レジスタで混合し、垂直ライン
補間を行う。すなわち、図２（ｂ）の例では、オッドフ
ィールドとして画素ｅ３とｅ４とｅ５とｅ６、ｅ７とｅ
８とｅ９とｅ１０、・・・の各４画素分の電荷が水平レ
ジスタで混合され、イーブンフィールドとして画素ｅ４
とｅ５とｅ６とｅ７、ｅ８とｅ９とｅ１０とｅ１１（図
示は省略）、・・・の各４画素分の電荷が水平レジスタ
で混合される。なお、図３は、上記記録タイミングジェ
ネレータ５からＣＣＤイメージャ１に送られる各種ＣＣ
Ｄ駆動信号のタイミングチャートを示しており、図３中
のＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は垂直レジスタ転送クロック
を、Ｈ１は水平レジスタ転送クロックを、ＳＵＢは基板
クロックを、ＨＣＬＰはクランプパルスを示している。

【００１９】これにより、本実施の形態のビデオカメラ
における垂直シフト動作は通常の半分の時間で終了する
ことになるので、ＣＣＤイメージャ１のセンサゲートを
開く周期を通常の半分、すなわちフィールドレートを２
倍にすることができる（２倍のハイスピード撮影ができ
る）。言い換えると、本実施の形態のビデオカメラによ
れが、実際の２倍に映像の時間軸が伸張されたスローモ
ーション映像を得ることが可能となる。

【００２０】なお、本実施の形態によれば、垂直方向の
分解能は半分になるが、水平レジスタで混合される画素
の数が２倍になるので、蓄積時間が半分になっても感度
は変わらない。

【００２１】上述のようなことから、例えば、ＣＣＤ駆
動のスピードを通常の３倍（フィールドレートを３倍）
とすれば、ＣＣＤ駆動のスピードを通常の３倍とした状
態で、上述同様に水平ブランキング期間内に２ラインシ
フトさせ、垂直方向の４画素分の電荷を水平レジスタで
混合し、垂直ライン補間を行うようにすれば、６倍速の
ハイスピード撮影が可能となる。言い換えると、実際の
６倍に映像の時間軸が伸張されたスローモーション映像
を得ることが可能となる。

【００２２】また、本発明実施の形態では、フィールド
レートが変化しても、ＣＣＤイメージャ１の水平駆動周
波数は常に一定で、映像周波数帯域やサンプルホールド
のタイミング等、画質に影響するアナログ信号処理回路
の変化がなく、安定した映像が得られるため、倍速と通
常速度の切り替えが容易である。アナログ信号処理回路
については後述する。

【００２３】さらに、本発明実施の形態として、垂直方
向の分解能と時間方向の分解能のトレードオフ以外に、
垂直方向の分解能と感度のトレードオフという応用も可
能である。すなわち、図４及び図５に示すように、フィ
ールドレート（センサゲートＣＧ）を開く周期を変えず
に、本発明のＣＣＤ駆動タイミング、及び、ライン補間
を用いることにより、センサ面積を２倍にしたのと等価
な信号が得られるため、切り替え容易な感度２倍のビデ
オカメラを実現できる。なお、図４及び図５には、例え
ばＮＴＳＣ方式のような５２５ライン／６０フィールド
毎秒のシステムに、本実施の形態のビデオカメラを適用
した場合の、上記記録タイミングジェネレータ５からＣ
ＣＤイメージャ１に送られる各種ＣＣＤ駆動信号のタイ
ミングチャートを示す。図４及び図５中のＶＤはＣＣＤ
イメージャ１の垂直駆動パルスを、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，
Ｖ４は垂直レジスタ転送クロックを、ＣＧはセンサゲー
トパルスを、ＥＬは有効ラインを示し、図４（ａ）及び
図５（ａ）はオッドフィールド（奇数フィールド）のタ
イミングチャートを、図４（ｂ）及び図５（ｂ）にはイ
ーブンフィールド（偶数フィールド）のタイミングチャ
ートを示している。

【００２４】図６には、アナログ信号処理回路の一構成
例を示す。

【００２５】この図６において、ＣＣＤイメージャ１１
から出力された画像信号は、サンプルホールド回路１２
に送られる。当該サンプルホールド回路１２では、アナ
ログ画像信号を標本化して保持し、その標本化して保持
した画像信号をシェーディング補償回路１３に送る。こ
れらＣＣＤイメージャ１１及びサンプルホールド回路１
２は、ＣＣＤドライブタイミングジェネレータ１７から
のタイミング信号に基づいて動作する。

【００２６】シェーディング補償回路１３は、Ｈ，Ｖ近
似鋸波ジェネレータ１８から供給された水平及び垂直の
走査に同期した近似鋸波を、サンプルホールド回路１２
からの画像信号に重畳するシェーディング補償（補正）
処理を行う。

【００２７】シェーディング補償回路１３から出力され
た画像信号は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）にて高調波
ノイズ成分が除去された後、アナログ／ディジタル（Ａ
／Ｄ）コンバータ１５にてディジタル画像データに変換
される。この画像データは出力端子１６から後段の構成
に送られる。

【００２８】

【発明の効果】本発明においては、垂直及び水平方向に
配列した複数の撮像素子のうち、水平方向の２以上のラ
イン毎に画像信号を混合し、当該水平方向の２以上のラ
イン毎に混合された画像信号にライン補間演算を施すこ
とにより、感度及び水平転送周波数を変えずに２倍以上
のフィールドレートを実現し、したがって、本発明によ
れば、フィルタ特性やディレイ量等を変えることなく、
また記録系と再生系とのタイミング同期用回路も複雑化
させずに、簡単且つ容易に、時間軸伸張を目的としたハ
イスピード撮影が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施の形態のビデオカメラの概略構成を
示すブロック回路図である。

【図２】本実施の形態のビデオカメラのＣＣＤイメージ
ャにおける垂直方向の画素とそれら画素の読み出しの関
係を模式的に示す図である。

【図３】本実施の形態のビデオカメラにおける記録タイ
ミングジェネレータからＣＣＤイメージャに送られる各
種ＣＣＤ駆動信号のタイミングチャートである。

【図４】ＮＴＳＣ方式のような５２５ライン／６０フィ
ールド毎秒のシステムのＣＣＤ駆動信号のタイミングチ
ャートである。

【図５】ＮＴＳＣ方式のような５２５ライン／６０フィ
ールド毎秒のシステムに、本実施の形態のビデオカメラ
を適用した場合であって、センサ面積を２倍にしたのと
等価な信号を得るときのＣＣＤ駆動信号のタイミングチ
ャートである。

【図６】アナログ信号処理回路の一構成例を示すブロッ
ク回路図である。

【符号の説明】

１ ＣＣＤイメージャ、 ２，４ プロセッサ回路、
３ 記録再生部、 ５記録タイミングジェネレータ、
６ 再生タイミングジェネレータ、 ７ システムコン
トローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 映像の時間軸伸張を目的としたハイスピ
   ード撮影を行い得るビデオカメラであって、 垂直及び水平方向に配列した複数の撮像素子と垂直転送
   レジスタ及び水平転送レジスタを少なくとも備えた撮像
   手段と、 上記撮像手段の垂直及び水平方向の駆動信号を生成する
   駆動信号生成手段と、 少なくともフィールドメモリとフィルタとを有してライ
   ン補間演算を行い得る信号処理手段とを有し、 上記撮像手段では水平方向の２以上のライン毎の画像信
   号を水平転送レジスタで混合し、上記信号処理手段では
   上記水平方向２の以上のライン毎に混合された画像信号
   にライン補間演算を施すことを特徴とするビデオカメ
   ラ。
2. 【請求項２】 上記駆動信号生成手段は、上記撮像手段
   の駆動速度を整数倍にして駆動することを特徴とする請
   求項１記載のビデオカメラ。
3. 【請求項３】 映像の時間軸伸張を目的としたハイスピ
   ード撮影を行い得るビデオカメラの制御方法であって、 垂直及び水平方向に配列した複数の撮像素子のうち、水
   平方向の２以上のライン毎の画像信号を混合し、 上記水平方向の２以上のライン毎に混合した画像信号に
   ライン補間演算を施すことを特徴とするビデオカメラの
   制御方法。
4. 【請求項４】 上記撮像手段の駆動速度を整数倍にして
   駆動することを特徴とする請求項３記載のビデオカメラ
   の制御方法。