JP2005286677A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ２−３プルダウンやキネコを必要とせず、画像信号間のフレームレート変換を行うことができる撮像装置を提供する。
【解決手段】 撮像素子２は、被写体の像を光電変換し、フレームごとに第1のフレームレートで画像信号を出力する。フィールドレート変換処理部７は、この第1のフレームレートの画像信号を、第1のフレームレートの値よりも小さい値の第２のフレームレートのテレビジョン信号に変換する。フレームレート変換処理部１０は、第１のフレームレートの画像信号を、第１のフレームレートの値よりも小さく、第２のフレームレートの値と異なる値の第３のフレームレートの映画フィルム信号に変換する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、フレームレートが異なる映画フィルム用画像およびテレビジョン画像等の画像信号を生成する撮像装置に関する。

従来、映画フィルムの画像は２４フレーム／秒で撮影されており、映画フィルムの画像をテレビジョンに映すためには、映画フィルムの２フレームを５フィールドに変換する、いわゆる２−３プルダウンが行われている。ここで、フレームとは１秒間に表示される画面数である。ＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ ＴＶ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）方式においては、１フレームで５２５本の走査線が２回に分けて描かれるが、偶数番目または奇数番目の走査線を描く１回の走査によってフィールドが構成される。すなわち、ＮＴＳＣ方式においては、１フレームは２フィールドによって構成される。

以下、図１０を用いて２−３プルダウンの方法について説明する。２−３プルダウンによって、２４フレーム／秒で撮影された映画フィルムが６０フィールド／秒のテレビジョン信号に変換される。２−３プルダウンにおいては、映画フィルムの１フレーム目がテレビジョンの１フレーム目（２フィールド）に変換される。また、映画フィルムの２フレーム目がテレビジョンの２フレーム目（２フィールド）と３フレーム目の１フィールドとの合計３フィールドに変換される。以降、同様に映画フィルムの１フレームがテレビジョンの２フレームと３フレームとに交互に変換されていく。

一方、テレビジョン用に６０フィールド／秒（＝３０フレーム／秒）で撮影された画像を映画フィルム用に変換するために、いわゆるキネコ（あるいはキネレコ）と呼ばれる方式が採用されている。キネコにおいては、テレビジョンの５フレームのうち１フレームが抜かれて、映画フィルムの４フレームに変換される。図１１はキネコの方法を示している。６０フィールド／秒で撮影されたテレビジョン画像の５フレームが映画フィルムの４フレームに時間的に合致し、テレビジョンの５フレームごとに１フレームがカットされ、映画フィルムに変換される。以上の手法は非特許文献１に記載されている。

また、撮像素子の駆動方法を制御することにより、撮影時のフレームレートを任意の値に設定することができるマルチフレームレート対応撮像装置が考案されているが、出力は１系統なので、フレームレートは撮影記録時にある１つのフレームレートに固定される。このため、記録時に映画フィルム用の２４フレーム／秒で撮影した画像を、後でテレビジョン信号に変換する場合には２−３プルダウンが必要となり、逆にテレビジョン用の画像を映画フィルム用に変換する場合にはキネコが必要となる。
八木信忠、外８名，「映画制作のすべて 映画制作技術の基本と手引き」，写真工業出版社，２０００年７月３１日

しかし、２−３プルダウンを行った場合には、５フレームに１フレームの割合で、異なる２枚のフィールド（元は連続したフレームのフィールド）によって１フレームが構成される。このフレームにおいては、輪郭がぼやけてしまうなど不自然さが残ってしまうという問題があった。また、キネコを行った場合には、５フレームのうち１フレームがカットされてしまうので、時間的に欠落してしまうという問題があった。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであって、２−３プルダウンやキネコを必要とせず、画像信号間のフレームレート変換を行うことができる撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、被写体の像を光電変換し、フレームごとに第1のフレームレートで画像信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段によって出力された前記第1のフレームレートの画像信号を、該第1のフレームレートの値よりも小さい値の第２のフレームレートの画像信号に変換する第１のフレームレート変換手段と、前記第１のフレームレートの画像信号を、該第１のフレームレートの値よりも小さく、前記第２のフレームレートの値と異なる値の第３のフレームレートの画像信号に変換する第２のフレームレート変換手段とを具備することを特徴とする撮像装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記第２のフレームレートの値は、前記第１のフレームレートの値のｍ分の１（ｍは２以上の整数）であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の撮像装置において、前記第３のフレームレートの値は、前記第２のフレームレートの値のｍ分の１（ｍは２以上の整数）であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかの項に記載の撮像装置において、前記第１のフレームレートの値は、前記第２のフレームレートの値および前記第３のフレームレートの値の最小公倍数であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかの項に記載の撮像装置において、前記第１のフレームレートの値は１２０Ｈｚのｐ倍（ｐは１以上の整数）であり、前記第２のフレームレートの値は１２０Ｈｚのｑ分の１（ｑは２以上の整数）であり、前記第３のフレームレートの値は１２０Ｈｚのｒ分の１（ｒは２以上の整数）であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の撮像装置において、前記第２のフレームレートの値は３０Ｈｚであり、前記第３のフレームレートの値は２４Ｈｚであることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の撮像装置において、前記第１のフレームレートの値は１２０Ｈｚのｐ倍（ｐは１以上の整数）であり、前記第２のフレームレートの値は、前記第１のフレームレートの値の整数分の１である２４Ｈｚまたは４８Ｈｚまたは７２Ｈｚであり、前記第３のフレームレートの値は３０Ｈｚであることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、被写体の像を光電変換し、フィールドごとに第１のフィールドレートで画像信号を出力する撮像手段と、前記撮像手段によって出力された前記第1のフィールドレートの画像信号を、該第1のフィールドレートの値よりも小さい値の第２のフレームレートの画像信号に変換する第１のフレームレート変換手段と、前記第１のフィールドレートの画像信号を、該第１のフィールドレートの値よりも小さく、前記第２のフレームレートの値と異なる値の第３のフレームレートの画像信号に変換する第２のフレームレート変換手段とを具備することを特徴とする撮像装置である。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の撮像装置において、前記第２のフレームレートの値は、前記第１のフィールドレートの値のｍ分の１（ｍは２以上の整数）であることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項８または請求項９に記載の撮像装置において、前記第３のフレームレートの値は、前記第２のフィールドレートの値のｍ分の１（ｍは２以上の整数）であることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項８〜請求項１０のいずれかの項に記載の撮像装置において、前記第１のフィールドレートの値は、前記第２のフレームレートの値および前記第３のフレームレートの値の最小公倍数であることを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項８〜請求項１１のいずれかの項に記載の撮像装置において、前記第１のフィールドレートの値は１２０Ｈｚのｐ倍（ｐは１以上の整数）であり、前記第２のフレームレートの値は１２０Ｈｚのｑ分の１（ｑは２以上の整数）であり、前記第３のフレームレートの値は１２０Ｈｚのｒ分の１（ｒは２以上の整数）であることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の撮像装置において、前記第２のフレームレートの値は３０Ｈｚであり、前記第３のフレームレートの値は２４Ｈｚであることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１２に記載の撮像装置において、前記第１のフィールドレートの値は１２０Ｈｚのｐ倍（ｐは１以上の整数）であり、前記第２のフレームレートの値は、前記第１のフレームレートの値の整数分の１である２４Ｈｚまたは４８Ｈｚまたは７２Ｈｚであり、前記第３のフレームレートの値は３０Ｈｚであることを特徴とする。

本発明によれば、第１のフレームレート（または第１のフィールドレート）で撮影した画像を、第１のフレームレート（または第１のフィールドレート）の値よりも小さい値の複数のフレームレートに変換するようにしたので、第１のフレームレート（または第１のフィールドレート）で撮影した画像からテレビジョン信号と映画フィルム信号とを両方生成することができ、２−３プルダウンやキネコ等の時間軸変換を必要とせずに、画像信号間のフレームレート変換を行うことができるという効果が得られる。

以下、図面を参照し、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態による撮像装置１００の構成を示すブロック図である。以下、図中の各構成について説明する。カメラ用光学レンズ１は被写体からの光線を撮像素子２の撮像平面上に集光する。撮像素子２はＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等を備え、被写体の像を光電変換することにより、画像信号を生成する。本実施形態においては、撮像素子２がフレームごとに１２０フレーム／秒のフレームレート（第１のフレームレート）で画像信号を出力するものとする。撮像素子駆動回路３はＣＣＤの駆動制御等を行う。

アナログ信号処理回路４は、アナログ撮像信号を処理するアンプ、Ｓ／Ｈ（サンプルホールド）回路、信号レベルを調整するＡＧＣ回路等を備えている。Ａ／Ｄ変換部５はアナログの画像信号をデジタル信号に変換し、この信号をテレビジョン用の信号としてカメラ信号処理部６へ出力すると共に、映画フィルム用の信号としてカメラ信号処理部９へ出力する。

カメラ信号処理部６は、色調整やその他の処理により、ガンマカーブ等がテレビジョン信号として適切になるような処理を行う。フィールドレート変換処理部７は、１２０Ｈｚ（１２０フレーム／秒）のテレビジョン信号のフレームレートを６０フィールド／秒（＝３０フレーム／秒）のフレームレート（第２のフレームレート）に変換する。Ｄ／Ａ変換部８はこの信号をアナログ信号に変換し、外部の表示用モニタ２００へ出力する。表示用モニタ２００は、テレビジョン信号に基づいて画像を表示する。

カメラ信号処理部９は、色調整やその他の処理により、ガンマカーブ等が映画フィルムとして適切になるような処理を行う。フレームレート変換処理部１０は、１２０Ｈｚの映画フィルム信号のフレームレートを２４フレーム／秒のフレームレート（第３のフレームレート）に変換する。Ｄ／Ａ変換部１１はこの信号をアナログ信号に変換し、外部の映画用表示装置３００へ出力する。映画用表示装置３００は、映画フィルム信号に基づいて画像を表示する。

次に、１２０フレーム／秒で撮像素子２から読み出される画像信号のフレームレートを、テレビジョン信号用の６０フィールド／秒に変換する手法を、図２を用いて説明する。フィールドレート変換処理部７は、撮像素子２から読み出された１２０フレーム／秒の画像信号の２フレーム分の画像を加算平均して１枚の画像とし、この画像の偶数あるいは奇数フィールドを６０フィールド／秒で出力する。

図２に示されるように、２つのフレームＦ０１およびＦ０２の画像が加算平均され、加算平均後の画像の偶数または奇数フィールドがフレームＦ０１のフィールドｆｉ０１となる。同様に、次の２つのフレームＦ０３およびＦ０４の画像が加算平均され、加算平均後の画像の偶数または奇数フィールドがフレームＦ０１のフィールドｆｉ０２となる。以後、同様にして、２フレーム分の画像が１フィールド分の画像に変換される。この手法においては、撮像された画像を読み飛ばすことがないので、画像に時間的な欠落は発生しない。

次に、１２０フレーム／秒で撮像素子２から読み出される画像信号のフレームレートを、映画フィルム用の２４フレーム／秒に変換する手法を、図３を用いて説明する。フレームレート変換処理部１０は、撮像素子２から読み出された１２０フレーム／秒の画像信号の５フレーム分の画像を加算平均して１枚の画像とし、この画像を２４フレーム／秒で出力する。

図３に示されるように、５つのフレームＦ０１〜Ｆ０５の画像が加算平均され、フレームＦ０１となる。以後、同様にして、５フレーム分の画像が映画フィルムの１フレーム分の画像に変換される。この手法においては、撮像された画像を読み飛ばすことがないので、画像に時間的な欠落は発生しない。

次に、本実施形態におけるフィールドレート変換処理部７の構成を図４を用いて説明する。乗算器７１は入力された信号のレベルを１／２倍にして出力する。加算器７２は乗算器７１の出力とフレームメモリ７４の出力とを加算して出力する。スイッチ７３は信号を出力する端子ＳＷ１０１と端子ＳＷ１０２とを切り替える。このスイッチ７３は、フィールドレート変換処理部７に入力される画像信号のフレームレート（１２０Ｈｚ）に同期して切り替えの動作を行う。フレームメモリ７４は、１フレーム分の画像信号に対して遅延を与える。

スイッチ７５は信号を出力する端子ＳＷ２０１と端子ＳＷ２０２とを切り替える。このスイッチ７５はテレビジョン信号のフィールドレート（６０Ｈｚ）に同期して切り替えの動作を行う。フレームメモリ７６および７７にはスイッチ７５から出力された信号が書き込まれる。スイッチ７８は信号を出力する端子ＳＷ３０１と端子ＳＷ３０２とを切り替える。

このフィールド変換処理部７の動作は以下のようになる。カメラ信号処理部６から出力されたフレームＦ０１の画像信号は乗算器７１によってレベルが１／２倍とされ、加算器７２を介してスイッチ７３に入力される。スイッチ７３の出力端子は、この時点では端子ＳＷ１０２に切り替えられており、この画像信号はフレームメモリ７４に書き込まれる。

続いて、フレームＦ０２の画像信号が入力され、乗算器７２によってレベルが１／２倍とされ、加算器７２に入力される。加算器７２は、この画像信号とフレームメモリ７４から出力された画像信号とを加算し、スイッチ７３へ出力する。スイッチ７３の出力端子は、この時点では端子ＳＷ１０１に切り替えられており、加算された画像信号はスイッチ７５へ入力される。

スイッチ７５の出力端子は、この時点では端子ＳＷ２０１に切り替えられており、フレームＦ０１の画像とフレームＦ０２の画像とが加算平均された画像の画像信号がフレームメモリ７６に書き込まれる。スイッチ７８の出力端子はこの時点では端子ＳＷ３０２に切り替えられており、フレームメモリ７７に書き込まれていた画像信号が出力される。ただし、フレームメモリ７６および７７からの画像信号の出力は、フレーム全画素について行われるのではなく、偶数あるいは奇数フィールドの画素に関する信号が出力される。

以後の動作は同様である。図５は入力されるフレームの番号と、各スイッチ７３、７５、および７８によって切り替えられる出力端子とを示している。図中の矢印は前と同じ接続状態が継続されることを示している。この動作により、フレームＦ０１の画像とフレームＦ０２の画像との加算平均後の画像がフレームメモリ７６に書き込まれ、スイッチ７８の出力端子が端子ＳＷ３０１に切り替えられたときに１フィールド分の画像が出力される。また、フレームＦ０３の画像とフレームＦ０４の画像との加算平均後の画像がフレームメモリ７７に書き込まれ、スイッチ７８の出力端子が端子ＳＷ３０２に切り替えられたときに１フィールド分の画像が出力される。スイッチ７８が出力端子を６０Ｈｚで切り替えることにより、６０フィールド／秒で偶数または奇数フィールドの画像がフィールドレート変換処理部７から出力される。

なお、フレームメモリ７４は画像信号が出力されるごとにリセットされる。以上のように、スイッチ７３が入力フレームレートごとに切替を行うことにより、入力された画像信号の２フレームが合成され、スイッチ７５および７８が所望の出力フレームレートごとに切替を行うことにより、画像信号のフレームレートが変換され、画像信号が出力される。なお、フレームメモリ７４、７６、および７７の書込みおよび読出しの制御を適宜行うようにすれば、スイッチ７３、７５、および７８は不要である。

本実施形態においては、撮像素子２から読み出される画像信号の第1のフレームレートが１２０Ｈｚ（１２０フレーム／秒）であるとして説明を行ったが、第1のフレームレートが２４０Ｈｚ、３６０Ｈｚ・・・の場合には、それぞれ４、６・・・フレーム分の画像を加算平均して１枚の画像とし、この画像の偶数あるいは奇数フィールドを６０フィールド／秒で出力する。あるいは６０フィールド／秒以外の１２０または１８０フィールド／秒等で出力してもよい。テレビジョン信号の第２のフレームレートの値を第1のフレームレートの値の整数分の１とすることにより、第２のフレームレートの画像信号の１フィールドの生成に必要な第１のフレームレートの画像信号のフレーム数を整数にすることができ、フィールドレート変換処理部７を比較的簡単に構成することができる。

次に、本実施形態におけるフレームレート変換処理部１０の構成を図６を用いて説明する。乗算器１００１は入力された信号のレベルを（１−ｋ）倍にして出力する。ｋは加算係数であり、後述するように１入力フレームごとに変化する。加算器１００２は乗算器１００１の出力と乗算器１００５の出力とを加算して出力する。スイッチ１００３は信号を出力する端子ＳＷ１０１と端子ＳＷ１０２とを切り替える。このスイッチ１００３は、フィールドレート変換処理部７に入力される画像信号の５フレームごとに切り替えの動作を行う。フレームメモリ１００４は、１フレーム分の画像信号に対して遅延を与える。乗算器１００５はフレームメモリ１００４から出力された画像信号のレベルをｋ倍にして加算器１００２へ出力する。ｋは前述した可変の加算係数である。

スイッチ１００６は信号を出力する端子ＳＷ２０１と端子ＳＷ２０２とを切り替える。このスイッチ１００６は映画フィルム信号のフレームレート（２４Ｈｚ）に同期して切り替えの動作を行う。フレームメモリ１００７および１００８にはスイッチ１００６から出力された信号が書き込まれる。スイッチ１００９は信号を出力する端子ＳＷ３０１と端子ＳＷ３０２とを切り替える。

このフレームレート変換部１０の動作は以下のようになる。画像信号を巡回させて加算平均を行い、出力フレームレートで読み出す動作はフィールドレート変換処理部７の動作と同様である。ただし、加算回数が異なるので、遅延した信号と入力される信号とのレベルの比を決定する加算係数ｋが異なる。

図７は入力フレームと加算係数ｋの値と各スイッチ１００３、１００６、および１００９によって切り替えられる出力端子とを示している。図中の矢印は前と同じ接続状態が継続されることを示している。カメラ信号処理部９から出力されたフレームＦ０１の画像信号は乗算器１００１に入力される。この時点ではｋ＝０であり、フレームＦ０１の画像信号は、レベルが保たれたまま、加算器１００２を介してスイッチ１００３に入力される。スイッチ１００３の出力端子は、この時点では端子ＳＷ１０２に切り替えられており、この画像信号はフレームメモリ１００４に書き込まれる。

続いて、フレームＦ０２の画像信号が乗算器１００１に入力される。この時点ではｋ＝１／２であり、フレームＦ０２の画像信号は、乗算器１００１によってレベルが１／２倍とされ、加算器１００２に入力される。同時に、フレームメモリ１００４から出力されたフレームＦ０１の画像信号が乗算器１００５によってレベルが１／２倍とされ、加算器１００２に入力される。加算器１００２は、レベルが１／２倍のフレームＦ０１およびＦ０２の画像信号を加算し、スイッチ１００３へ出力する。スイッチ１００３の出力端子は端子ＳＷ１０２に接続されているので、この画像信号（フレームＦ０１およびＦ０２の画像信号の加算平均）はフレームメモリ１００４に書き込まれる。

続いて、フレームＦ０３の画像信号が乗算器１００１に入力される。この時点ではｋ＝２／３であり、フレームＦ０３の画像信号は乗算器１００１によってレベルが１／３倍とされ、加算器１００２に入力される。同時に、フレームメモリ１００４から出力されたフレームＦ０１およびＦ０２の合成画像信号（（Ｆ０１＋Ｆ０２）×（１／２））が乗算器１００５によってレベルが２／３倍され、加算器１００２に入力される。

加算器１００２は、フレームＦ０１とＦ０２との合成画像信号およびＦ０３の画像信号を加算し、スイッチ１００３へ出力する。スイッチ１００３の出力端子は端子ＳＷ１０２に接続されているので、この画像信号（フレームＦ０１、Ｆ０２、およびＦ０３の画像信号の加算平均（Ｆ０１＋Ｆ０２＋Ｆ０３）×（１／３））はフレームメモリ１００４に書き込まれる。

以後、同様の動作が行われる。フレームＦ０５の画像信号がフレームレート変換処理部１０に入力された場合、フレームＦ０１〜Ｆ０５の画像信号を加算平均した画像信号がスイッチ１００３へ出力される。スイッチ１００３の出力端子は、この時点では端子ＳＷ１０１に切り替えられており、この画像信号はフレームメモリ１００７に書き込まれる。スイッチ１００９の出力端子が端子ＳＷ３０１に切り替えられたときに画像信号が出力される。

同様に、フレームＦ０６〜Ｆ１０の画像信号を加算平均した画像信号がフレームメモリ１００８に書き込まれ、スイッチ１００９の出力端子が端子ＳＷ３０２に切り替えられたときに出力される。スイッチ１００９が映画フィルムのフレームレート（２４フレーム／秒）に同期して出力端子を切り替えることにより、加算平均後の画像が２４フレーム／秒でフレームレート変換処理部１０から出力される。

なお、フレームメモリ１００４は画像信号が出力されるごとにリセットされる。また、フレームメモリ１００４、１００７、および１００８の書込みおよび読出しの制御を適宜行うようにすれば、スイッチ１００３、１００６、および１００９は不要である。

本実施形態においては、撮像素子２から読み出される画像信号の第1のフレームレートが１２０Ｈｚ（１２０フレーム／秒）であるとして説明を行ったが、第1のフレームレートが２４０Ｈｚ、３６０Ｈｚ・・・の場合には、出力される画像のフレームレートは４８フレーム／秒、７２フレーム／秒となるが、加算平均する画像のフレーム数を１０、１５・・・とすれば２４フレーム／秒での読み出しも可能である。映画フィルム信号の第３のフレームレートの値を第1のフレームレートの値の整数分の１とすることにより、第３のフレームレートの画像信号の１フレームの生成に必要な第１のフレームレートの画像信号のフレーム数を整数にすることができ、フレームレート変換処理部１０を比較的簡単に構成することができる。

なお、図示していないが、上述したフィールド変換処理部７およびフレーム変換処理部１０は巡回型加算回路でなくても、例えば加算に必要なフレーム数と同数以上のフレームメモリを用いて、加算すべき全フレームがそろった時点で全フレームを加算するようにしてもよい。

なお、本実施形態においては、撮像素子２から画像がフレームごとに読み出される方式を例として説明を行ったが、撮像素子２から画像がフィールドごとに読み出される方式の場合も同様である。図８および図９は、この場合のフィールドレートの変換手法を示している。撮像素子２からの画像の読出しが１２０フィールド／秒（＝６０フレーム／秒）（第１のフィールドレート）で行われ、この画像信号が６０フィールド／秒（＝３０フレーム／秒）（第２のフレームレート）のテレビジョン信号に変換されると共に、２４フレーム／秒（第３のフレームレート）の映画フィルム信号に変換されるとして、以下、フィールドレートの変換手法を説明する。

図８は、１２０フィールド／秒の画像信号を６０フィールド／秒（＝３０フレーム／秒）のテレビジョン信号に変換する手法を示している。１２０Ｈｚで入力される４フィールド分の画像の加算平均により１フレーム分の画像が生成され、その画像から偶数フィールドおよび奇数フィールドが６０フィールド／秒で２回読み出される。以後、同様に４フィールド分の画像の加算平均によりテレビジョン信号の１フレーム分の画像が生成される。この場合のフィールドレート変換処理部７の構成は前述した構成と同様である。

第1のフィールドレートが２４０Ｈｚ、３６０Ｈｚ・・・の場合には、出力される画像のフレームレートは１２０フィールド／秒、１８０フィールド／秒・・・となるが、加算平均する画像のフィールド数を８、１２・・・とすれば６０フィールド／秒での読み出しも可能である。テレビジョン信号の第２のフレームレートの値を第1のフィールドレートの値の整数分の１とすることにより、第２のフレームレートの画像信号の１フレームの生成に必要な第１のフィールドレートの画像信号のフレーム数を整数にすることができ、フィールドレート変換処理部７を比較的簡単に構成することができる。

図９は、１２０フィールド／秒の画像信号を２４フィールド／秒の映画フィルム信号に変換する手法を示している。１２０Ｈｚで入力される４フィールド分の画像の加算平均により１フレーム（Ｆ０１）分の画像が生成され、次の６フィールド分の画像の加算平均により１フレーム（Ｆ０２）分の画像が生成される。以後、同様に４フィールド分の画像と６フィールド分の画像とが交互に加算平均され、２４フレーム／秒の画像信号が生成される。この場合のフレームレート変換処理部１０の構成は前述した構成と同様である。先に４フィールド分の画像を加算平均するのか、それとも先に６フィールド分の画像を加算平均するのかは設計事項であり、一方に限定されるものではない。

第1のフィールドレートが２４０Ｈｚ、３６０Ｈｚ・・・の場合には、出力される画像のフレームレートは４８フィールド／秒、７２フィールド／秒・・・となるが、加算平均する画像のフィールド数を（１０，１０）、（１４，１６）・・・とすれば２４フレーム／秒での読み出しも可能である。（１０，１０）は、１０フィールド分の画像の加算平均により１フレーム分の画像を生成し、次の１０フィールド分の画像の加算平均により次の１フレーム分の画像を生成することを意味する。映画フィルム信号の第３のフレームレートの値を第1のフィールドレートの値の整数分の１とすることにより、第３のフレームレートの画像信号の１フレームの生成に必要な第１のフィールドレートの画像信号のフレーム数を整数にすることができ、フレームレート変換処理部１０を比較的簡単に構成することができる。

なお、本実施形態においては、出力が２系統であるとして説明を行ったが、これに限定されるわけではなく、３以上の複数の異なるフレームレートの画像信号が出力されるようにしてもよい。また、複数のフレームレートに対応したフレームレート（フィールドレート）変換回路を設け、それらの中から所望のフレームレートの画像信号が得られるように変換回路を切り替えて使用するようにしてもよい。

なお、本実施形態においては、撮像素子２によって生成された画像信号からテレビジョン信号と映画フィルム信号とが生成されるようにしているが、撮像素子２によって生成された画像信号から、フレームレートの異なる複数の映画フィルム信号が生成されるようにしてもよい。映画の場合、通常２４フレーム／秒で撮影を行うが、スローモーションやハイスピードモーションと称し、１２フレーム／秒あるいは４８フレーム／秒で撮影を行うことがある。

例えば、拳闘シーンをより激しく見せるために、１２フレーム／秒で撮影を行い、その画像を２４フレーム／秒で再生したり、船の重厚感を出すために、４８フレーム／秒で撮影を行い、その画像を２４フレーム／秒で再生したりする場合がある。このように、第１のフレームレートを複数のフレームレートに変換することができる構成とすることにより、１回の撮影を行なえば、画像の再生時には演出効果として最適なフレームレートを選択して画像を再生することができる。

以上で説明したように、本実施形態によれば、第１のフレームレート（または第１のフィールドレート）で撮影した画像を、第１のフレームレート（または第１のフィールドレート）の値よりも小さい値の複数のフレームレートに変換するようにしたので、第１のフレームレート（または第１のフィールドレート）で撮影した画像からテレビジョン信号と映画フィルム信号とを両方生成することができ、２−３プルダウンやキネコ等の時間軸変換を必要とせずに、画像信号間のフレームレート変換を行うことができる。このようにして得られたテレビジョン信号および映画フィルム信号の画像はそれぞれ最適な画像となる。

また、第１のフレームレート（または第１のフィールドレート）の値と、それを変換した第２のフレームレートおよび第３のフレームレートの値との比は整数となることが望ましい。これにより、フレームレート変換に必要となる各種の回路を比較的簡単に構成することができる。さらに、第１のフレームレート（または第１のフィールドレート）の値は第２のフレームレートの値および第３のフレームレートの値の最小公倍数であることが望ましい。これにより、フレームレート変換に必要となる各種の回路を比較的簡単に構成することができる。

また、第１のフレームレート（または第１のフィールドレート）を複数の異なるフレームレートに変換することにより、１回の撮影で複数の異なるフレームレートの画像信号を生成することができ、画像を再生する場合に、演出効果として最適なフレームレートを選択して画像を再生することができる。

また、撮影時の第1のフレームレート（または第１のフィールドレート）の値は１２０Ｈｚまたは１２０Ｈｚの整数倍（２４０Ｈｚ，３６０Ｈｚ・・・）であることが望ましい。これにより、映画フィルム用の２４フレーム／秒とテレビジョン用の３０フレーム／秒（＝６０フィールド／秒）とを含む複数のフレームレートの画像信号を生成することができる。

また、撮影時の第１のフレームレート（または第１のフィールドレート）の値が１２０Ｈｚまたは１２０Ｈｚの整数倍（２４０Ｈｚ，３６０Ｈｚ・・・）である場合に、第２のフレームレートの値を３０Ｈｚとし、第３のフレームレートの値を２４Ｈｚとすることにより、テレビジョン信号と映画フィルム信号とを同時に生成することができ、２−３プルダウンやキネコ等の時間軸変換を必要とせずに、画像信号間のフレームレート変換を行うことができる。このようにして得られたテレビジョン信号および映画フィルム信号の画像はそれぞれ最適な画像となる。

また、撮影時の第1のフレームレート（または第１のフィールドレート）の値を１２０Ｈｚまたは１２０Ｈｚの整数倍（２４０Ｈｚ，３６０Ｈｚ・・・）とし、第２のフレームレートの値を第１のフレームレート（または第１のフィールドレート）の値の整数分の１（２４Ｈｚまたは４８Ｈｚまたは７２Ｈｚ）とし、第３のフレームレートの値を第１のフレームレート（または第１のフィールドレート）の値の整数分の１（３０Ｈｚ）とすることにより、映画撮影時にフレームレートが２４フレーム／秒だと残像があるような高速被写体を撮影する場合に、２４の倍数のフレームレートで映画フィルム用の画像を撮影することができる。

この場合、第１のフレームレート（または第１のフィールドレート）の値が１２０Ｈｚの場合は、第２のフレームレートは２４Ｈｚであり、第１のフレームレート（または第１のフィールドレート）の値が２４０Ｈｚの場合は、第２のフレームレートは２４Ｈｚまたは４８Ｈｚであり、第１のフレームレート（または第１のフィールドレート）の値が３６０Ｈｚの場合は、第２のフレームレートは２４Ｈｚまたは４８Ｈｚまたは７２Ｈｚである。

また、撮像素子からの読出しのレートを１２０フレーム／秒から１２０フィールド／秒にすると、１画素（１フレーム）を読み出すのに必要なクロックが半分で済むため、発熱や消費電力を低減することができる。また、各画素の露光時間が倍となるため、信号レベルが上がり、Ｓ／Ｎを改善することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明の一実施形態による撮像装置の構成を示すブロック図である。 同実施形態において１２０フレーム／秒の画像信号のフレームレートをテレビジョン用の６０フィールド／秒に変換する手法を説明するための参考図である。 同実施形態において１２０フレーム／秒の画像信号のフレームレートを映画フィルム用の２４フレーム／秒に変換する手法を説明するための参考図である。 同実施形態におけるフィールドレート変換処理部７の構成を示すブロック図である。 同実施形態におけるスイッチ７３、７５および７８の切替状態を示す参考図である。 同実施形態におけるフレームレート変換処理部１０の構成を示すブロック図である。 同実施形態における加算係数ｋの値とスイッチ１００３、１００６および１００９の切替状態とを示す参考図である。 同実施形態において１２０フィールド／秒の画像信号のフレームレートをテレビジョン用の６０フィールド／秒に変換する手法を説明するための参考図である。 同実施形態において１２０フィールド／秒の画像信号のフレームレートを映画フィルム用の２４フレーム／秒に変換する手法を説明するための参考図である。 従来の２−３プルダウンの手法を説明するための参考図である。 従来のキネコの手法を説明するための参考図である。

符号の説明

１・・・カメラ用光学レンズ、２・・・撮像素子、３・・・撮像素子駆動回路、４・・・アナログ信号処理回路、５・・・Ａ／Ｄ変換部、６，９・・・カメラ信号処理部、７・・・フィールドレート変換処理部、８，１１・・・Ｄ／Ａ変換部、１０・・・フレームレート変換処理部、７１，１００１，１００５・・・乗算器、７２，１００２・・・加算器、７３，７５，７８，１００３，１００６，１００９・・・スイッチ、７４，７６，７７，１００４，１００７，１００８・・・フレームメモリ、１００・・・撮像装置、２００・・・表示用モニタ、３００・・・映画用表示装置。

Claims (14)

1. 被写体の像を光電変換し、フレームごとに第1のフレームレートで画像信号を出力する撮像手段と、
   前記撮像手段によって出力された前記第1のフレームレートの画像信号を、該第1のフレームレートの値よりも小さい値の第２のフレームレートの画像信号に変換する第１のフレームレート変換手段と、
   前記第１のフレームレートの画像信号を、該第１のフレームレートの値よりも小さく、前記第２のフレームレートの値と異なる値の第３のフレームレートの画像信号に変換する第２のフレームレート変換手段と、
   を具備することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第２のフレームレートの値は、前記第１のフレームレートの値のｍ分の１（ｍは２以上の整数）であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記第３のフレームレートの値は、前記第２のフレームレートの値のｍ分の１（ｍは２以上の整数）であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記第１のフレームレートの値は、前記第２のフレームレートの値および前記第３のフレームレートの値の最小公倍数であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかの項に記載の撮像装置。
5. 前記第１のフレームレートの値は１２０Ｈｚのｐ倍（ｐは１以上の整数）であり、前記第２のフレームレートの値は１２０Ｈｚのｑ分の１（ｑは２以上の整数）であり、前記第３のフレームレートの値は１２０Ｈｚのｒ分の１（ｒは２以上の整数）であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの項に記載の撮像装置。
6. 前記第２のフレームレートの値は３０Ｈｚであり、前記第３のフレームレートの値は２４Ｈｚであることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記第１のフレームレートの値は１２０Ｈｚのｐ倍（ｐは１以上の整数）であり、
   前記第２のフレームレートの値は、前記第１のフレームレートの値の整数分の１である２４Ｈｚまたは４８Ｈｚまたは７２Ｈｚであり、
   前記第３のフレームレートの値は３０Ｈｚである
   ことを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
8. 被写体の像を光電変換し、フィールドごとに第１のフィールドレートで画像信号を出力する撮像手段と、
   前記撮像手段によって出力された前記第1のフィールドレートの画像信号を、該第1のフィールドレートの値よりも小さい値の第２のフレームレートの画像信号に変換する第１のフレームレート変換手段と、
   前記第１のフィールドレートの画像信号を、該第１のフィールドレートの値よりも小さく、前記第２のフレームレートの値と異なる値の第３のフレームレートの画像信号に変換する第２のフレームレート変換手段と、
   を具備することを特徴とする撮像装置。
9. 前記第２のフレームレートの値は、前記第１のフィールドレートの値のｍ分の１（ｍは２以上の整数）であることを特徴とする請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記第３のフレームレートの値は、前記第２のフィールドレートの値のｍ分の１（ｍは２以上の整数）であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の撮像装置。
11. 前記第１のフィールドレートの値は、前記第２のフレームレートの値および前記第３のフレームレートの値の最小公倍数であることを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれかの項に記載の撮像装置。
12. 前記第１のフィールドレートの値は１２０Ｈｚのｐ倍（ｐは１以上の整数）であり、前記第２のフレームレートの値は１２０Ｈｚのｑ分の１（ｑは２以上の整数）であり、前記第３のフレームレートの値は１２０Ｈｚのｒ分の１（ｒは２以上の整数）であることを特徴とする請求項８〜請求項１１のいずれかの項に記載の撮像装置。
13. 前記第２のフレームレートの値は３０Ｈｚであり、前記第３のフレームレートの値は２４Ｈｚであることを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
14. 前記第１のフィールドレートの値は１２０Ｈｚのｐ倍（ｐは１以上の整数）であり、
    前記第２のフレームレートの値は、前記第１のフレームレートの値の整数分の１である２４Ｈｚまたは４８Ｈｚまたは７２Ｈｚであり、
    前記第３のフレームレートの値は３０Ｈｚである
    ことを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
    
    

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