JP3022130B2 - 高速撮影装置 - Google Patents

高速撮影装置

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JP3022130B2
JP3022130B2 JP6007722A JP772294A JP3022130B2 JP 3022130 B2 JP3022130 B2 JP 3022130B2 JP 6007722 A JP6007722 A JP 6007722A JP 772294 A JP772294 A JP 772294A JP 3022130 B2 JP3022130 B2 JP 3022130B2
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は、通常のN倍の高速撮影
を可能にした高速撮影装置に関する。
【従来の技術】従来、記録手段に変更を加えることなく
高速撮影を可能にした撮像装置は本願出願人が先に特開
平1−51876号公報に提案している。しかしなが
ら、上記従来回路では固体撮像素子の水平転送クロック
を通常のN倍にする必要があるため回路構成が複雑とな
るとともに水平駆動回路の消費電力が大きくなるという
欠点があった。
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の点に
鑑み為されたもので、水平転送クロックをN倍にするこ
となしにN倍の高速撮影を可能とする高速撮影装置を提
供するものである。
【課題を解決するための手段】本発明は、M個の光電変
換素子と、該光電変換素子に蓄積された電荷を垂直方向
に転送する垂直転送CCDと、該垂直転送CCDにより
転送された電荷のうち1ライン分の電荷を1水平走査期
間に水平方向に転送するL本(Lは1以上の整数)の水
平転送CCDと、該水平転送CCDに平行に配置され、
前記水平転送CCDから制御ゲートを介して不要電荷を
掃き出すドレインとを設けてなる固体撮像素子と、前記
垂直転送CCDに読み出しパルスを供給して前記光電変
換素子に蓄積された電荷を前記垂直転送CCDに読み出
し、また水平ブランキング期間に垂直転送パルスを供給
し、1ライン分の電荷を前記水平転送CCDに転送する
垂直駆動回路と、前記水平転送CCDに転送された電荷
を水平転送クロックで転送する水平駆動回路と、前記水
平転送CCDから転送された電荷をカメラ処理し、同期
信号が付加される信号処理回路と、を備え、前記垂直駆
動回路が前記垂直転送CCDに前記読み出しパルスを1
フィールドに1回供給し、前記光電変換素子の電荷を読
み出す通常モードと、前記垂直駆動回路が前記垂直転送
CCDに前記読み出しパルスを1フィールドにN回供給
し、前記光電変換素子の電荷を読み出す高速撮影モード
と、を実行できるものにおいて、前記高速撮影モードで
は、前記垂直駆動回路は、1水平ブランキング期間
前記垂直転送CCDへN個の垂直転送パルスを供給して
Nライン分の電荷を前記水平転送CCDへ転送し、また
前記水平駆動回路は、前記転送された電荷のうち1ライ
ン分の電荷を前記カメラ処理回路へ転送するとともに
(N−1)ライン分の電荷を前記制御ゲートに不要電荷
掃き出しパルスを供給して、前記ドレインへ掃き出すこ
とを特徴とする高速撮影装置である。
【作用】本発明では、N倍の高速撮影を行う場合、光電
変換素子に蓄積されたM個の電荷は1フィールド期間に
N回読み出され垂直転送CCDにより垂直方向に転送さ
れる。水平転送CCDは1フィールドの1/Nの期間
に、M個の電荷のうち1/N×M個の電荷を転送し、
(1−1/N)×M個の電荷は前記ドレインに掃き出す
ように駆動される。その結果、1フィールド期間にN画
面分の映像信号が連続して出力される。
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従って説明
する。図1は本実施例に使用する240ラインの固体撮
像素子ユニットを示す図である。1、1…は光電変換を
行うM個のフォトダイオード、2、2…は垂直転送CC
Dである。この垂直転送CCDは垂直駆動回路3により
駆動される。水平転送CCD4は水平駆動回路5により
駆動される。また、6は本発明の特徴である電荷掃きだ
し用のドレインであり、前記水平転送CCD4に並行に
配置されている。また、7は水平転送CCD4からの掃
き出しを制御する掃きだし制御ゲートである。尚、上記
固体撮像素子ユニットは垂直画素数が480であるが、
フォトダイオードから垂直転送CCDに電荷を読み出す
際に垂直2画素の電荷を混合して読み出すためライン数
は240となっている。次に、上記固体撮像素子ユニッ
トの動作について説明する。まず、通常撮影モードで
は、図2に示すごとく、フィールド蓄積モードで動作す
る。即ち、1フィールドに1回、垂直駆動回路3から垂
直転送CCD2へ電荷読み出しパルスが供給され、フォ
トダイオード1に蓄積された電荷が垂直転送CCD2に
読み出される。そして、垂直転送CCD2は垂直転送パ
ルスに従って1H(Hは水平走査期間)に1回、1ライ
ン分の電荷を水平転送CCD4に転送する。水平転送C
CD4は水平駆動回路5の所定周波数の水平転送クロッ
クに従って1H期間に1ライン分の電荷を出力する。こ
れに対して、2倍の高速撮影モードでは、図3に示すご
とく、電荷読みだしパルスは1/2フィールドに1回、
垂直転送CCD2に供給される。そして、垂直転送CC
D2は1水平ブランキング期間に連続して2回発生する
垂直転送パルスにより1Hにつき2ライン分の電荷を水
平転送CCD4に転送することになるが、この時、水平
駆動回路5から供給される不要電荷掃きだしパルスによ
り掃きだし制御ゲート7が解放され連続する2ライン分
のうち最初の1ライン分の電荷はドレイン6に掃き出さ
れ、後の1ライン分の電荷が水平転送CCD4で通常モ
ードと同一の周波数の水平転送クロックで転送される。
即ち、水平転送CCD4からは1ラインおきの出力が得
られる。従って、1フィールド期間に異なるタイミング
で蓄積された2つの画像が得られることになる。但し、
1フィールド期間に垂直方向に連続する2画面の映像信
号となるため再生画像は図4に示すごとく、垂直方向に
圧縮された画面となる。図5は本実施例装置の概略ブロ
ック図であり、8は水平及び垂直駆動回路のタイミング
を制御するタイミングジェネレータ、9は通常のカメラ
の信号処理を為すと共に通常の周期の同期信号が付加さ
れる信号処理回路であり、この出力が記録回路へ供給さ
れる。一方、前述したようにこのままの再生画像は垂直
方向に圧縮されているため撮影時、ビューファインダー
で観察する場合は見ずらいものとなる。このため、前記
信号処理回路9出力の一部は垂直拡大回路10で垂直方
向に拡大し、高速撮影モード時はスイッチ11でこの出
力をこの信号をビューファインダーに供給している。次
に、4倍高速撮影時における実施例について説明する。
本実施例に使用される固体撮像素子ユニットは図1と同
一である。この4倍の高速撮影モードでは、図6に示す
ごとく、通常撮像時のCCD出力のうち斜線で示す左上
1/4の領域のみが取り出され使用される。そして、前
記CCDの駆動は図7の如く行われる。即ち、電荷読み
出しパルスは1/4フィールドに1回、垂直転送CCD
2に供給される。そして、垂直転送CCD2は、1/2
Hに1個づつ且つ、1/4フィールド毎の水平ブランキ
ング期間に120個づつ出力される垂直転送パルスによ
り駆動される。従って、水平転送CCD4には1/2H
に1ライン分の電荷が転送されることになる。この水平
転送CCD4は通常モードと同一の水平転送クロックで
駆動されるため、1ラインの前半の電荷を転送し終わっ
て、後半の電荷がまだ残っているとき、次のラインの電
荷が垂直転送CCDより転送されてしまうが、この時は
不要電荷掃き出しパルスにより1ラインの後半の電荷は
ドレイン6に掃き出される。よって、水平転送CCD4
からは1ラインの前半の信号のみが出力される。そし
て、次のラインの前半の信号が引き続いて出力される。
更に、垂直転送CCDが1/4フィールド分の120ラ
インを転送し終わると、120個の垂直転送パルス及び
不要電荷掃き出しパルスにより、残りの120ライン分
の電荷はドレイン6に掃き出される。従って、CCD出
力は図6に示すごとく、被写体左上1/4の部分の画像
が垂直方向に1/2に圧縮された画像8個で1画面が構
成される。ここで左右の画像は同一時間軸上のそれぞれ
奇数ラインと偶数ラインで構成される画像である。図8
は本実施例装置の概略ブロック図であり、12は4倍高
速撮影モード時に図6aのCCD出力を図6bの様に並
び替える並び替え回路、13は通常モード時と4倍高速
撮影モード時で切り換わるスイッチであり、この出力が
記録回路へ供給される。一方、14は4倍高速撮影モー
ド時に、水平及び垂直方向にそれぞれ2倍に拡大してビ
ューファインダーに供給する拡大回路である。次に、前
記並び替え回路12について説明する。この並び替え回
路12は8個のメモリa1、a2、b1、b2、c1、
c2、d1、d2及びメモリ制御回路120で構成され
る。各メモリは1/8画面分のメモリであり、図6aの
CCD出力の8個の領域A1、A2、B1、B2、C
1、C2、D1、D2の信号がそれぞれ対応して記憶さ
れる。即ち、書き込み時は図10の如くライトイネーブ
ル信号により、最初の1/4フィールドはメモリa1、
a2に1/2H毎に交互に書き込まれ、次の1/4フィ
ールドはメモリb1、b2に交互に書き込まれる。以後
同様にして全メモリに書き込まれる。そして、読み出し
時は図11に示すごとくリードイネーブル信号により、
最初の1/2フィールド期間はメモリa1、b1、a
2、b2の順で繰り返し読み出され、後半の1/2フィ
ールドはメモリc1、d1、c2、d2の順で読み出さ
れる。よって、図6bの様な出力が得られる。次に、4
倍高速撮影の他の実施例について説明する。本実施例に
用いる固体撮像素子ユニットは図12に示すごとく、水
平転送CCD4は並行に2本備えており、垂直画素数4
80と同数のライン数の信号を読み出す。即ち、垂直2
画素の電荷を混合することなく全画素のデータを読み出
すことにより解像度を向上させることができる。このよ
うなCCDについては、本願出願人が先に特願平5−1
2578号(特開平6−225195号公報)で提案し
ている。そして、CCDの駆動は図13の如く行われ
る。図7との違いは垂直転送パルスは1/2Hに2個づ
つ且つ、1/4フィールドごとの水平ブランキング期間
に240個づつ出力される点及び不要電荷掃き出しパル
スも同様に1/2Hに2個づつ且つ、1/4フィールド
毎に240個づつ出力される点である。これによって、
CCD出力1には1〜239の奇数ラインの信号が、C
CD出力2には2〜240の偶数ラインの信号が同時に
得られる。尚、上記実施例では2倍、4倍の高速撮影の
例を示したが、それ以外の倍率の高速撮影も可能である
ことは言うまでもない。次に、上記撮像装置で撮像され
た高速画像信号からスローモーション画像を得るための
記録再生装置を図14に示す。即ち、撮像出力は記録回
路15及び録再スイッチ16を経て磁気テープTに記録
される。再生時は磁気テープTは記録時の1/N倍の速
度で間欠駆動される。これにより図6bと同様の信号が
得られる。この信号は、メモリ制御回路17により制御
されるフレームメモリ18に書き込まれる。そして、読
み出しが制御されることによりN倍に拡大され且つ時間
軸処理されたN倍のスムーズなスロー再生画像が得られ
る。
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、水平転送ク
ロックは通常撮影モードじと同一周波数で通常のN倍の
高速撮影が可能となるため、水平駆動回路の消費電力を
増やすことなくまた、簡単な回路構成で高速撮影を実現
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における固体撮像素子ユニッ
トを示す図である。
【図2】通常撮影時のタイムチャートである。
【図3】2倍高速撮影時のタイムチャートである。
【図4】2倍高速撮影画像の模式図である。
【図5】本実施例におけるブロック図である。
【図6】4倍高速撮影時の模式図である。
【図7】4倍高速撮影時のタイムチャートである。
【図8】他の実施例におけるブロック図である。
【図9】並び替え回路を示す図である。
【図10】メモリ書き込み制御のタイムチャートであ
る。
【図11】メモリ読み出し制御のタイムチャートであ
る。
【図12】本発明の他の実施例における固体撮像素子ユ
ニットを示す図である。
【図13】他の実施例における4倍高速撮影のタイムチ
ャートである。
【図14】記録再生装置のブロック図である。
【符号の説明】
1 フォトダイオード 2 垂直転送CCD 3 垂直駆動回路 4 水平転送CCD 5 水平駆動回路 6 ドレイン 7 掃きだし制御ゲート 10 垂直拡大回路 12 並び替え回路 14 拡大回路 17 メモリ制御回路 18 フレームメモリ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 5/30 - 5/335

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 M個の光電変換素子と、該光電変換素子
    に蓄積された電荷を垂直方向に転送する垂直転送CCD
    と、該垂直転送CCDにより転送された電荷のうち1ラ
    イン分の電荷を1水平走査期間に水平方向に転送するL
    本(Lは1以上の整数)の水平転送CCDと、該水平転
    送CCDに平行に配置され、前記水平転送CCDから制
    御ゲートを介して不要電荷を掃き出すドレインとを設け
    てなる固体撮像素子と、 前記垂直転送CCDに読み出しパルスを供給して前記光
    電変換素子に蓄積された電荷を前記垂直転送CCDに読
    み出し、また水平ブランキング期間に垂直転送パルスを
    供給し、1ライン分の電荷を前記水平転送CCDに転送
    する垂直駆動回路と、 前記水平転送CCDに転送された電荷を水平転送クロッ
    クで転送する水平駆動回路と、 前記水平転送CCDから転送された電荷をカメラ処理
    し、同期信号が付加される信号処理回路と、 を備え、前記垂直駆動回路が前記垂直転送CCDに前記
    読み出しパルスを1フィールドに1回供給し、前記光電
    変換素子の電荷を読み出す通常モードと、前記垂直駆動
    回路が前記垂直転送CCDに前記読み出しパルスを1フ
    ィールドにN回供給し、前記光電変換素子の電荷を読み
    出す高速撮影モードと、を実行できるものにおいて、 前記高速撮影モードでは、前記垂直駆動回路は、1水平
    ブランキング期間に前記垂直転送CCDへN個の垂直
    転送パルスを供給してNライン分の電荷を前記水平転送
    CCDへ転送し、また前記水平駆動回路は、前記転送さ
    れた電荷のうち1ライン分の電荷を前記カメラ処理回路
    へ転送するとともに(N−1)ライン分の電荷を前記制
    御ゲートに不要電荷掃き出しパルスを供給して、前記ド
    レインへ掃き出すことを特徴とする高速撮影装置。
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