JP3731589B2 - 撮像装置と同期信号発生装置 - Google Patents

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Description

この発明は撮像装置と同期信号発生装置に関する。詳しくは、撮像装置に対して他の撮像装置や同期信号発生装置から撮像設定情報を供給して、この撮像設定情報に基づき可変速フレームレート撮像画像の画像信号を生成する画像信号生成手段を駆動して、可変速フレームレート撮像画像のフレームレートが可変されても画像信号生成手段でフレーム同期がとられた画像信号を生成させるものである。
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、フレームレートを可変できる撮像装置を複数用いて異なる方向から被写体を撮像する場合、各撮像装置で得られる画像信号のフレームを同期させれば、速度が等しく複数方向から撮像された高速再生画像やスロー再生画像を得ることができる。例えば、フレームレートを高くして撮像を行い所定のフレームレートで再生したとき、被写体の動きの速度が等しく異なる方向から撮像したスロー再生画像を得ることができる。このため、各撮像装置で得られる画像信号のフレームを同期させることで、その後の編集処理を容易に行うことが可能となる。しかし、撮像装置のフレームレートが撮像中に可変されたとき、各撮像装置のフレームをユーザ操作によって同期させることはほとんど不可能である。
そこで、この発明では、フレームレートを可変できる撮像装置を複数台用いたとき、各撮像装置で生成される画像信号をフレーム同期させることができる撮像装置および同期信号発生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画像信号を生成する画像信号生成手段と、画像信号生成手段を駆動制御する駆動制御手段と、画像信号生成手段で生成される画像信号に対してフレーム同期が取られた画像信号を生成させるための撮像設定情報を生成する設定情報生成手段と、画像信号生成手段で生成された画像信号と撮像設定情報を出力する出力手段を有するものである。
また、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画像信号を生成する画像信号生成手段と、基準可変速フレームレート撮像画像の画像信号に対してフレーム同期が取られた画像信号を生成させるための撮像設定情報が入力されて、該撮像設定情報に基づき画像信号生成手段の駆動動作を制御して、画像信号生成手段で生成される画像信号を基準可変速フレームレート撮像画像の画像信号にフレーム同期させる駆動制御手段を有するものである。
さらに、この発明に係る同期信号発生装置は、可変速フレームレート撮像画像の画像信号を生成する画像信号生成手段を有した撮像装置に対して同期信号を供給する同期信号発生装置において、撮像装置の画像信号生成手段で生成される画像信号を基準フレームにフレーム同期させる撮像設定情報を生成する設定情報生成手段と、基準フレームに対応した同期信号を生成する同期信号生成手段と、生成された撮像設定情報を生成された同期信号に挿入して出力する同期信号出力手段と、基準フレームを設定する制御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、可変速フレームレート撮像画像の画像信号を生成する画像信号生成部と、画像信号生成部を駆動制御するコントローラと、画像信号生成部で生成される画像信号に対してフレーム同期が取られた画像信号を生成させるための撮像設定情報を生成する設定情報生成部と、画像信号生成部で生成された画像信号と撮像設定情報を出力する出力部を有するものである。
この発明においては、駆動制御手段によって、可変速フレームレート撮像画像の画像信号を生成する画像信号生成手段が駆動制御される。また、設定情報生成手段によって、この生成される画像信号に対してフレーム同期が取られた画像信号を生成させるための撮像設定情報が生成される。この撮像設定情報が生成された画像信号の例えばブランキング期間に挿入されて出力手段から出力される。また、撮像設定情報にフレームレート情報が含まれているとき、この撮像設定情報の出力後に開始する可変速フレームレート撮像画像のフレームから、撮像設定情報のフレームレート情報によって示されるフレームレートが可変速フレームレート撮像画像のフレームレートに設定されて画像信号の生成が行われる。また、読み出したフレームレート変更パターンに応じてフレームレートが指示されて、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させるとき、読み出したフレームレート変更パターンを示す情報が撮像設定情報に含められるとともに、撮像設定情報の出力後に開始する可変速フレームレート撮像画像のフレームから、指示されたフレームレートが可変速フレームレート撮像画像のフレームレートに設定されて画像信号の生成が行われる。さらに、可変速フレームレート撮像画像のフレームレートを指示する複数のフレームレート指示手段が設けられるときは、複数のフレームレート指示手段に優先順位が設定されて、フレームレートの指示が複数行われたときには、最も優先順位の高いフレームレート指示手段で指示されたフレームレートが可変速フレームレート撮像画像のフレームレートに設定される。
撮像設定情報が入力されたときには、撮像設定情報に基づき画像信号生成手段の駆動動作が制御されて、生成される画像信号が基準可変速フレームレート撮像画像の画像信号にフレーム同期される。この撮像設定情報に基準可変速フレームレート撮像画像のフレームレートを示すフレームレート情報が含まれているときは、撮像設定情報の入力後に開始する可変速フレームレート撮像画像のフレームから、入力した撮像設定情報のフレームレート情報によって示されるフレームレートが可変速フレームレート撮像画像のフレームレートに設定されて画像信号の生成が行われる。また、撮像設定情報にフレームレート変更パターンを読み出す情報が設けられていたとき、撮像設定情報の入力後に開始する可変速フレームレート撮像画像のフレームから、フレームレート変更パターンに基づいて指示されたフレームレートが可変速フレームレート撮像画像のフレームレートに設定されて画像信号の生成が行われる。さらに、フレームレート指示手段で指示されたフレームレートと撮像設定情報に基づいたフレームレートに優先順位が設定されて、フレームレートの指示が複数行われたときには、最も優先順位が高いフレームレート指示手段で指示されたフレームレートが可変速フレームレート撮像画像のフレームレートに設定されて画像信号の生成が行われる。
また同期信号発生装置では、撮像装置で生成される画像信号を基準フレームにフレーム同期させる撮像設定情報が生成されるとともに、基準フレームに対応した同期信号が生成されて、撮像設定情報が生成された同期信号の例えばブランキング期間の位置に挿入されて出力される。
この発明によれば、可変速フレームレート撮像画像の画像信号を生成する画像信号生成手段と、画像信号生成手段を駆動制御する駆動制御手段と、画像信号生成手段で生成される画像信号に対してフレーム同期が取られた画像信号を生成させるための撮像設定情報を生成する設定情報生成手段と、画像信号生成手段で生成された画像信号と撮像設定情報を出力する出力手段を有するものとされる。このため、出力された撮像設定情報に基づき画像信号の生成動作を制御することで、撮像設定情報が挿入された画像信号に対してフレーム同期した画像信号を生成できる。
また、撮像設定情報にフレームレート情報を含めるものとし、該撮像設定情報の出力後に開始する可変速フレームレート撮像画像のフレームから、該出力した撮像設定情報のフレームレート情報によって示されるフレームレートが可変速フレームレート撮像画像のフレームレートに設定されて画像信号生成手段が駆動される。このため、撮像設定情報が供給される撮像装置と同期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できる。
また、生成する画像信号の走査線位置と画素位置の情報を撮像設定情報に含めることで、撮像設定情報が供給される撮像装置で生成される画像信号の走査線位置と画素位置を同期させることができる。また、フレームレート変更パターンを保持する保持手段を有し、保持手段に保持されているフレームレート変更パターンを読み出し、該読み出したフレームレート変更パターンに応じてフレームレートが指示されて、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させるとき、読み出したフレームレート変更パターンを示す情報が撮像設定情報に含められるとともに、該撮像設定情報の出力後に開始する可変速フレームレート撮像画像のフレームから、指示されたフレームレートが可変速フレームレート撮像画像のフレームレートに設定されて画像信号の生成が行われる。このため、撮像設定情報が供給される撮像装置において生成される画像信号のフレームレートを同期して変更できる。さらに、可変速フレームレート撮像画像のフレームレートを指示する複数のフレームレート指示手段と、複数のフレームレート指示手段に優先順位を設定して、最も優先順位の高いフレームレート指示手段で指示されたフレームレートを可変速フレームレート撮像画像のフレームレートに設定する動作制御手段が設けられて、設定された可変速フレームレート撮像画像のフレームレートの画像信号に対してフレーム同期が取られた画像信号を生成させるための撮像設定情報が生成されるので、フレームレートの指示が複数行われても、優先順位に応じて可変速フレームレート撮像画像のフレームレートの設定や撮像設定情報の生成を正しく行うことができる。
さらに、可変速フレームレート撮像画像の画像信号を生成する画像信号生成手段と、基準可変速フレームレート撮像画像の画像信号に対してフレーム同期が取られた画像信号を生成させるための撮像設定情報が入力されて、該撮像設定情報に基づき画像信号生成手段の駆動動作を制御して、画像信号生成手段で生成される画像信号を基準可変速フレームレート撮像画像の画像信号にフレーム同期させる駆動制御手段を有するものとされる。このため、基準可変速フレームレート撮像画像の画像信号に対してフレーム同期が取られた画像信号を生成できる。
また、撮像設定情報に基準可変速フレームレート撮像画像のフレームレートを示すフレームレート情報が含まれているとき、該撮像設定情報の入力後に開始する可変速フレームレート撮像画像のフレームから、該入力した撮像設定情報のフレームレート情報によって示されるフレームレートが可変速フレームレート撮像画像のフレームレートに設定されて画像信号の生成が行われる。このため、撮像設定情報の供給を行った撮像装置と同期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できる。
また、撮像設定情報が走査線位置と画素位置の情報を有しているとき、生成される画像信号が該走査線位置と画素位置に同期させる。このため、撮像設定情報を供給した撮像装置で生成される画像信号と走査線位置と画素位置を同期させることができる。さらに、フレームレート変更パターンを保持する保持手段を有し、撮像設定情報にフレームレート変更パターンを読み出す情報が設けられていたとき、この情報で示されたフレームレート変更パターンを読み出して、読み出したフレームレート変更パターンに応じてフレームレートが指示されて、撮像設定情報の入力後に開始する可変速フレームレート撮像画像のフレームから、指示されたフレームレートが可変速フレームレート撮像画像のフレームレートに設定されて画像信号の生成が行われる。このため、撮像設定情報を供給した撮像装置で生成される画像信号に同期させてフレームレートを変更できる。また、可変速フレームレート撮像画像のフレームレートを指示するフレームレート指示手段と、フレームレート指示手段で指示されたフレームレートと撮像設定情報に基づいたフレームレートに優先順位を設定して、優先順位の高いフレームレートを可変速フレームレート撮像画像のフレームレートに設定する動作制御手段とを有し、可変速フレームレート撮像画像のフレームレートが、設定されたフレームレートとされて画像信号の生成が行われる。このため、フレームレートの指示が複数行われても、優先順位に基づいて可変速フレームレート撮像画像のフレームレートを正しく設定できる。
さらに、同期信号発生装置は、撮像装置の画像信号生成手段で生成される画像信号を基準フレームにフレーム同期させる撮像設定情報を生成する設定情報生成手段と、該基準フレームに対応した同期信号を生成する同期信号生成手段と、生成された撮像設定情報を生成された同期信号に挿入して出力する同期信号出力手段と、基準フレームを設定する制御手段とを有するものとされるので、同期信号発生装置に接続された撮像装置で生成される画像信号をフレーム同期させることができる。
以下、図を参照しながら、この発明の実施の一形態について説明する。図１はフレームレートを可変できる撮像装置を複数用いて、各撮像装置で生成される画像信号をフレーム同期させることができる撮像システムの構成を示しており、図１Ａは複数の撮像装置１０のみを用いて構成する場合、図１Ｂは、同期信号発生装置５０と複数の撮像装置１０を用いて構成する場合である。
同期信号発生装置５０を用いていない場合、図１Ａに示すように各撮像装置１０を接続して、何れかの撮像装置をマスタ側撮像装置に設定して、このマスタ側撮像装置で生成される画像信号に対してスレーブ側撮像装置で生成される画像信号をフレーム同期させる。また、同期信号発生装置５０を用いる場合は、図１Ｂに示すように各撮像装置１０を同期信号発生装置５０に接続して、この同期信号発生装置５０によって各撮像装置１０で生成される画像信号をフレーム同期させる。
図２は、撮像装置１０の構成を示している。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、後述する駆動部１１７からの駆動制御信号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としてプリアンプ部１１２に供給する。
プリアンプ部１１２は、撮像信号Ｓpaを増幅したのちノイズ成分を除去する処理、例えば相関二重サンプリング処理を行う。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て、フィードバッククランプ処理を行い、安定した黒レベルで所要の大きさの画像信号を生成する。さらにフレアー補正を行い、フレア量に応じて画像信号の信号レベルを補正する。また、プリアンプ部１１２は、撮像素子の欠陥に対する補正処理等も行う。このプリアンプ部１１２の処理は、駆動部１１７から供給された同期信号ＳＹeを基準として行い、処理後の画像信号ＤＶaを、この画像信号ＤＶaに対する同期信号とともにプリプロセス部１１３に供給する。なお、プリプロセス部１１３や後述するフレーム加算処理部１１４、本線画処理部１１５、モニタ画処理部１１６でも、画像信号とともに供給された同期信号（図示せず）を基準として処理を行い、処理後の画像信号と画像信号に対する同期信号を次の処理部に供給する。
プリプロセス部１１３は、画像信号ＤＶaを用いて信号処理動作、例えばホワイトバランス調整やゲイン補正およびホワイトシェーディング補正等の処理を行う。このプリプロセス部１１３で得られた画像信号ＤＶbは、フレーム加算処理部１１４に供給する。プリプロセス部１１３で行う信号処理動作は、後述する動作制御部３０から供給された制御信号ＣＴaに基づいて設定される。また、動作制御部３０からの制御信号ＣＴaによって信号処理動作が変更されるとき、後述する信号生成制御部２４から供給された判別信号ＤＦを用いて、フレーム加算処理部１１４でのフレーム加算期間終了後に変更を反映させる。
フレーム加算処理部１１４は、画像信号ＤＶbに対してフレーム加算処理を行い、画像信号ＤＶb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ＤＶb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ＤＶb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ＤＶb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ＤＶb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ＤＶb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ＤＶb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ＤＶb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ＤＶb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ＤＶbを加算して所要の信号レベルとした画像信号ＤＶcを順次生成することができる。
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ＤＶb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ＤＶb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ＤＶbを、３フレーム目の画像信号ＤＶbに加算して３フレーム分の画像信号ＤＶbが加算された信号を得て、この信号の信号レベルを上述のように（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倍した画像信号ＤＶc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ＤＶb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」のフレームレートの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」のフレームレートの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、画像信号ＤＶcのフレームレートを連続して可変することが可能となる。
フレーム加算処理部１１４で得られた可変速フレームレート撮像画像の画像信号ＤＶcは、本線画処理部１１５とモニタ画処理部１１６に供給される。
本線画処理部１１５は、フレーム加算処理部１１４から供給された画像信号ＤＶcに対して、例えばγ補正(Gamma Correction)や輪郭補償処理およびニー補正（Knee Correction）等のプロセス処理を行う。この本線画処理部１１５で処理を行うことにより得られた画像信号ＤＶdは、本線画出力部１５に供給される。
モニタ画処理部１１６は、撮像画像の確認を行うために接続された画像表示装置に応じたプロセス処理を行う。例えば、撮像画像の確認のために陰極線管や液晶表示素子を用いて画像表示を行う場合、陰極線管や液晶表示素子のγ特性や階調表示特性等に応じたプロセス処理を行う。このモニタ画処理部１１６で処理を行うことにより得られた画像信号ＤＶeは、モニタ画出力部１６に供給される。なお、本線画処理部１１５やモニタ画処理部１１６のプロセス処理動作は、動作制御部３０からの制御信号ＣＴbに基づいて制御される。
本線画出力部１５は、供給された画像信号ＤＶdを、この撮像装置１０に接続される記録機器等に応じた信号に変換して信号ＣＡＭとして出力する。例えば、コンポーネント信号を用いる機器やコンポジット信号を用いる機器が撮像装置に接続されている場合、画像信号ＤＶdをそれぞれの機器に応じた信号ＣＡＭとして出力する。またＳＭＰＴＥ２５９ＭやＳＭＰＴＥ２９２Ｍとして規格化されているシリアルディジタルインタフェース等を介して画像信号を伝送する場合には、インタフェース規格に応じた伝送信号を画像信号ＤＶdに基づいて生成して信号ＣＡＭとして出力する。また、後述する信号生成制御部２４から撮像設定情報ＩＦが供給されたときは、この撮像設定情報ＩＦを信号ＣＡＭに挿入して出力する。例えば、撮像設定情報ＩＦを信号ＣＡＭのブランキング期間に挿入して出力する。さらに、本線画出力部１５は、画像信号ＤＶdの同期信号ＳＹoutを位相比較部２２と信号生成制御部２４に供給する。
モニタ画出力部１６は、供給された画像信号ＤＶeを、撮像画像確認用の画像表示装置に応じた信号ＭＮＴに変換して出力する。例えば画像表示装置がアナログ信号を用いるものであるときには、画像信号ＤＶeをアナログ信号に変換して信号ＭＮＴとして出力する。
ここで、撮像部１１１で生成される撮像信号Ｓpaのフレームレート（以下「撮像フレームレート」という）ＦＲpとフレーム加算処理部１１４での加算フレーム数ＦＡを切り替えることで、可変速フレームレート撮像画像のフレームレート（以下「可変速フレームレート」という）ＦＲcを連続して可変できる。例えば図３に示すように、可変速フレームレートＦＲcを「６０Ｐ≧ＦＲc＞３０Ｐ」の範囲内に設定するときは、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を「３０Ｐ≧ＦＲc＞２０Ｐ」の範囲内に設定するときは、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を「２０Ｐ≧ＦＲc＞１５Ｐ」の範囲内に設定するときは、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を切り替えることで、可変速フレームレート撮像画像の画像信号を所望のフレームレートとすることができる。
撮像信号Ｓpaのフレームレートを可変する場合、駆動部１１７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。
ＣＤＲ方式では、図４Ａに示すように帰線期間と有効画面期間が設定された画像信号に対して、図４Ｂに示すように水平帰線期間の長さを調整したり、図４Ｃに示すように垂直帰線期間の長さを調整することで、有効画面期間の画像サイズを変化させることなく撮像フレームレートＦＲpを可変した撮像信号Ｓpaを生成できる。
図２の同期分離処理部２１は、同期信号発生装置５０から基準フレームに対応した同期信号ＳＹrefあるいは他の撮像装置１０から同期信号ＳＹrefを有した基準可変速フレームレート撮像画像の画像信号が供給されたとき、同期信号ＳＹrefから水平同期信号ＨＤrefを分離して、位相比較部２２に供給する。さらに、供給された信号に撮像設定情報ＩＦexが含まれているときは、撮像設定情報ＩＦexを抽出して信号生成制御部２４や動作制御部３０に供給する。さらに、撮像設定情報ＩＦexに含まれているカウント値をラッチするための情報ラッチ信号ＬＣifexを生成して信号生成制御部２４に供給する。この撮像設定情報ＩＦexは、撮像設定情報ＩＦexが供給された撮像装置で生成される画像信号を、撮像設定情報ＩＦexの供給元の撮像装置で生成される基準可変速フレームレート撮像画像の画像信号に、あるいは同期信号発生装置５０で設定した基準フレームにフレーム同期させるための情報である。
位相比較部２２は、本線画出力部１５から供給された同期信号ＳＹoutに含まれている水平同期信号ＨＤoutと、同期分離処理部２１から供給された水平同期信号ＨＤrefの位相差を判別して、位相差が無くなるように電圧制御発振器（ＶＣＯ）２３で生成する発振信号ＭＣの周波数を制御する。なお、同期分離処理部２１から水平同期信号ＨＤrefが供給されないときは、ＶＣＯ２３を自走させる。
駆動制御手段および設定情報生成手段である信号生成制御部２４は、ＶＣＯ２３で生成された発振信号ＭＣを用いて、動作制御部３０から供給されたカウンタ設定情報ＳＴcに基づいたカウント動作を行う。さらに、カウント結果を利用して撮像部１１１を駆動するためのタイミング信号ＰＴや同期信号ＳＹdを生成して駆動部１１７に供給する。なお、同期信号ＳＹrefが供給されているときは、同期信号ＳＹoutと同期信号ＳＹdの位相差分だけ、同期信号ＳＹrefよりも位相を進めて同期信号ＳＹdを生成することで、同期信号ＳＹoutを同期信号ＳＹrefに同期させることができる。
さらに、信号生成制御部２４は、フレーム加算処理部１１４で加算フレーム数分の画像信号ＤＶbを加算して画像信号ＤＶcを得ることができるように、例えばＲＡＭへの画像信号の書き込みや読み出しを制御するパルス信号ＣＲＷを生成する。また、フレーム加算処理がフレーム加算処理部１１４で行われるとき、このフレーム加算期間を示す判別信号ＤＦを生成してプリプロセス部１１３に供給する。
このように、タイミング信号ＰＴや同期信号ＳＹdを生成して駆動部１１７に供給するとともに、パルス信号ＣＲＷを生成してフレーム加算処理部１１４に供給することで、画像信号生成部１１で生成される可変速フレームレート撮像画像の画像信号が、動作制御部３０で設定したフレームレートとなるように、撮像信号Ｓpaの撮像フレームレートＦＲpやフレーム加算処理が制御される。
また、信号生成制御部２４は、撮像装置がマスタ側撮像装置に設定されているとき、このマスタ側撮像装置で生成した可変速フレームレート撮像画像の画像信号を基準可変速フレームレート撮像画像の画像信号として、この画像信号にフレーム同期した画像信号をスレーブ側撮像装置で生成させるための撮像設定情報ＩＦを生成して、本線画出力部１５に供給する。この撮像設定情報ＩＦは、カウント動作を行うことにより得られたカウント値と、動作制御部３０から供給されたフレームレート設定情報ＳＦＲを用いて生成されるものである。
さらに、撮像装置がスレーブ側撮像装置に設定されて、マスタ側撮像装置から撮像設定情報ＩＦexが供給されたとき、この撮像設定情報ＩＦexに基づいて、タイミング信号ＰＴやパルス信号ＣＲＷ等を生成して、マスタ側撮像装置で生成した基準可変速フレームレート撮像画像の画像信号とフレーム同期した画像信号を本線画出力部１５から出力させる。
図５は信号生成制御部の構成を示している。動作制御部３０から供給されたカウンタ設定情報ＳＴcは、カウンタ設定ラッチ部２４１に供給される。また、動作制御部３０から供給されたフレームレート設定情報ＳＦＲは撮像設定情報ラッチ部２４８に供給される。
カウンタ設定ラッチ部２４１は、後述するラッチ信号生成部２４７から供給された設定ラッチ信号ＬＣaに基づきカウンタ設定情報ＳＴcをラッチする。このカウンタ設定ラッチ部２４１には、Ｈカウンタ２４２、Ｖカウンタ２４３、加算フレームカウンタ２４４、撮像フレームカウンタ２４５、出力フレームカウンタ２４６が接続されている。カウンタ設定情報ＳＴcは、各カウンタのカウント幅を設定する設定情報を用いて構成されており、ラッチしたカウンタ設定情報ＳＴcに基づいて各カウンタのカウント幅を設定する。
Ｈカウンタ２４２は、ＶＣＯ２３から供給された発振信号ＭＣに基づいて水平画素数をカウントして、カウント値Ｈctを撮像設定情報ラッチ部２４８とパルス信号生成部２４９に供給する。また、Ｈカウンタ２４２のカウント幅は、カウンタ設定情報ＳＴcによって１水平走査期間分の水平画素数に設定されており、１水平走査期間分の水平画素数のカウントが完了したときは、カウント値Ｈctをリセットするとともに１水平走査期間が終了したことを示す信号ＨＰを、Ｖカウンタ２４３に供給する。
Ｖカウンタ２４３は、信号ＨＰを用いて走査線数をカウントして、カウント値Ｖctを撮像設定情報ラッチ部２４８とパルス信号生成部２４９に供給する。また、Ｖカウンタ２４３のカウント幅は、カウンタ設定情報ＳＴcによって１フレーム期間の走査線数に設定されており、１フレーム期間分の走査線数のカウントが完了したときは、カウント値Ｖctをリセットするとともに１フレーム期間が終了したことを示す信号ＶＰを、加算フレームカウンタ２４４と撮像フレームカウンタ２４５とラッチ信号生成部２４７に供給する。
加算フレームカウンタ２４４は、信号ＶＰを用いて撮像フレーム数をカウントして、カウント値Ｆmctを撮像設定情報ラッチ部２４８とパルス信号生成部２４９に供給する。また、加算フレームカウンタ２４４のカウント幅は、カウンタ設定情報ＳＴcによって加算フレーム数に設定されており、加算フレーム数ＦＡ分のフレームのカウントが完了したときは、カウント値Ｆmctをリセットするとともに１つの加算期間が終了したことを示す信号ＦＭＰを、出力フレームカウンタ２４６とラッチ信号生成部２４７に供給する。
撮像フレームカウンタ２４５は、信号ＶＰを用いて撮像フレーム数をカウントする。撮像フレームカウンタ２４５のカウント幅は、カウンタ設定情報ＳＴcによって撮像フレームレートＦＲpの値に設定されており、撮像フレームレートＦＲp分のフレームのカウントが完了したときは、カウント値Ｆpctをリセットするとともに撮像フレームレートＦＲp分の期間が終了したことを示す信号ＦＰＰを、出力フレームカウンタ２４６に供給する。
出力フレームカウンタ２４６は、信号ＦＭＰを用いて加算期間の回数をカウントして、信号ＦＰＰによって撮像フレームレートＦＲp分の期間が終了したときには、カウント値をリセットするとともに、各カウンタのカウント値をリセットするカウントリセット信号ＲＥＳを出力する。
ラッチ信号生成部２４７は、信号ＶＰと信号ＦＭＰに基づき、１加算期間のフレームが終了するタイミングで、カウンタ設定情報ＳＴcをカウンタ設定ラッチ部２４１でラッチさせる設定ラッチ信号ＬＣaを生成する。
撮像設定情報ラッチ部２４８は、情報ラッチ信号ＬＣif（図示せず）を生成して、この情報ラッチ信号ＬＣifで示されたラッチタイミングでカウント値Ｈct，Ｖct，Ｆmctとフレームレート設定情報ＳＦＲをラッチして、所定フォーマットの撮像設定情報ＩＦとして本線画出力部１５に供給する。例えば、同期信号ＳＹoutを基準として情報ラッチ信号ＬＣifを生成して、撮像設定情報ＩＦがブランキング期間の所定位置に挿入されるように、撮像設定情報ＩＦの生成と本線画出力部１５への供給を行う。このように、撮像設定情報ＩＦの挿入位置を決めておくことで、信号ＣＡＭから撮像設定情報ＩＦを容易に抽出することができる。
パルス信号生成部２４９は、カウント値Ｈct，Ｖct，Ｆmctや発振信号ＭＣに基づいてタイミング信号ＰＴや同期信号ＳＹd、パルス信号ＣＲＷ、判別信号ＤＦを生成する。
カウントラッチ部２５０は、同期分離処理部２１から撮像設定情報ＩＦexが供給されたとき、撮像設定情報ＩＦexに含まれているカウント値Ｈctex，Ｖctexをラッチして、Ｈカウンタ２４２のカウント値とＶカウンタ２４３のカウント値をそれぞれカウント値Ｈctex，Ｖctexにリセットさせる。このカウントラッチ部２５０のラッチタイミングは、情報ラッチ信号ＬＣifexに基づき、撮像設定情報ＩＦexの挿入位置のタイミングで行う。
また、マスタ側撮像装置で撮像設定情報ＩＦを生成するためにカウント値Ｈct，Ｖctをラッチしたタイミングと、スレーブ側撮像装置でＨカウンタ２４２をカウント値Ｈctex、Ｖカウンタ２４３をカウント値Ｖctexにそれぞれリセットするタイミングが一致しないとき、すなわち撮像設定情報ＩＦのフォーマット化やデコードに時間を要してタイミングが一致していないときは、タイミングの位相差分だけカウント値Ｈexct，Ｖexctをオフセットさせて、Ｈカウンタ２４２とＶカウンタ２４３に供給する。このように、タイミングの位相差分だけカウント値Ｈexct，Ｖexctをオフセットさせることで、スレーブ側撮像装置のＨカウンタ２４２とＶカウンタ２４３をマスタ側撮像装置のＨカウンタ２４２とＶカウンタ２４３に同期させることができる。
図６は、信号生成制御部における各カウンタのカウント値の一例を示している。可変速フレームレートＦＲcを「１８Ｐ」とする場合、図３に示すように加算フレーム数ＦＡは「３」となり、撮像フレームレートＦＲpは「５４Ｐ」となる。このため、カウント値Ｆpctは「０〜５３」、カウント値Ｆmctは「０〜２」、カウント値Ｒctは「０〜１７」の範囲内で繰り返される。また、１ラインの画素数が２２００画素で走査線数が１１２５ラインであるとき、カウント値Ｖctは「０〜１１２４」の範囲で繰り返される。さらに、ＣＤＲ方式で水平帰線期間の長さを調整するときには、撮像フレームレートＦＲpが「５４Ｐ」となるように、カウント値Ｈctが画素数よりも大きい値である「０〜２４３９」の範囲で繰り返される。
図２に示す駆動部１１７は、供給された同期信号ＳＹdに基づき、撮像素子を駆動するための駆動制御信号ＲＣを生成して撮像部１１１に供給する。また、タイミング信号ＰＴに基づき撮像素子をＣＤＲ方式で駆動することにより、撮像信号Ｓpaのフレームレートを可変させる。さらに、撮像信号Ｓpaの同期信号ＳＹeを生成して、プリアンプ部１１２に供給する。
動作制御部３０には、ユーザインタフェース部３１が接続されている。このユーザインタフェース部３１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、動作制御部３０は、この操作信号ＰＳaに基づいて制御信号ＣＴa，ＣＴbを生成してプリプロセス部１１３や本線画処理部１１５，モニタ画処理部１１６の動作を制御する。また、カウンタ設定情報ＳＴcを信号生成制御部２４に供給してカウント動作を制御し、所望のフレームレートの画像信号ＤＶcを生成させる。さらに、フレームレート設定情報ＳＦＲを信号生成制御部２４に供給する。また、同期分離処理部２１から撮像設定情報ＩＦexが供給されたときには、この撮像設定情報ＩＦexに基づいてカウンタ設定情報ＳＴcの生成を行う。
また、撮像装置１０は、供給された撮像設定情報ＩＦexを信号ＣＡＭのブランキング期間に挿入して後段の撮像装置に供給したり、供給された同期信号ＳＹrefを後段の撮像装置に供給すれば、複数の撮像装置がデイジーチェーンで接続されても、簡単に各撮像装置でフレーム同期した画像信号を生成できる。
次に、撮像装置における可変速フレームレート撮像画像の画像信号生成動作について説明する。図７は、フレーム加算処理部１１４でＲＡＭ-1〜ＲＡＭ-3と加算器等を用いてフレーム加算処理を行う場合を示している。例えば、可変速フレームレートＦＲcを「１８Ｐ」とする場合、図３から撮像フレームレートＦＲpは「５４Ｐ」、加算フレーム数ＦＡは「３」となる。なお、図７Ａは画像信号ＤＶbのフレーム、図７Ｂはフレーム加算処理部１１４を構成するＲＡＭ-1の動作、図７ＣはＲＡＭ-2の動作、図７ＤはＲＡＭ-3の動作、図７Ｅは画像信号ＤＶcのフレームを示している。
画像信号ＤＶb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ＤＶc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ＤＶcはブランクフレームとする。
画像信号ＤＶb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ＤＶb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ＤＶb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ＤＶb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ＤＶb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ＤＶc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ＤＶc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ＤＶc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って生成した画像信号ＤＶcのフレームを、図７Ｆに示す識別信号ＤＪによって可変速フレームレート撮像画像のフレームと示すものとする。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３フレーム加算信号の読み出しが完了しても次の３フレーム加算信号の読み出しを行うことができないとき、新たな撮像画像のフレームを生成できない。この場合、可変速フレームレートの撮像画像のフレームを繰り返すことで、画像信号ＤＶcに撮像画像の画像信号がないフレーム（ブランクフレーム）が設けられてしまうことがない。また、このフレームは可変速フレームレートの撮像画像のフレームを繰り返したものであるから、識別信号ＤＪによって無効フレームとする。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も無効フレームとする。このように識別信号ＤＪを生成することで、可変速フレームレートの撮像画像のフレームを識別信号ＤＪによって判別できる。すなわち、識別信号ＤＪによって有効フレームとされたフレームの画像信号を選択すれば、可変速フレームレートの撮像画像の画像信号を選択できる。
以下同様に、ＲＡＭ-1〜ＲＡＭ-3と加算器等を使用して画像信号ＤＶb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ＤＶc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で含まれたフレームレートの画像信号ＤＶcを得ることができる。すなわち、図７Ｅに示すように、信号ＣＡＭが供給される機器に対応した記録フレームレート（例えば「６０Ｐ」）であり、所望の可変速フレームレート「１８Ｐ」で有効なフレームが含まれた画像信号ＤＶcを生成することができる。なお、３フレーム加算信号の信号レベルを「１／３」倍した信号をメモリに記憶して、この記憶した信号を１８Ｐのフレームレートで読み出すものとすれば、１８Ｐのフレームレートの信号とすることができることは勿論である。
このようにして得られた可変速フレームレートＦＲcの撮像画像を所定の再生フレームレートで再生することで、高速再生画像やスロー再生画像を容易に得ることができる。例えば再生フレームレートが「２４Ｐ」であるとき、可変速フレームレートＦＲcを「２４Ｐ」として撮像すると、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うと、単位時間に生成されるフレーム数が多くなることから再生画像に於ける被写体の動きの速さは低速となる。さらに、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うと、単位時間に生成されるフレーム数がすくなくなることから再生画像に於ける被写体の動きの速さは高速となる。このように可変速フレームレートＦＲcを可変することで、被写体の動きを実際の速さとは異なる速さで表示ことができ、特殊な映像効果を容易に得ることができる。
次に、複数の撮像装置を接続して、各撮像装置で生成される画像信号をフレーム同期させる場合の動作について説明する。図８において、図８Ａ〜図８Ｇはマスタ側撮像装置の動作、図８Ｈ〜図８Ｎはスレーブ側撮像装置の動作を示している。
図８Ａはマスタ側撮像装置における可変速フレームレートＦＲcの設定状態、図８Ｂはカウント値Ｖct、図８Ｃはカウント値Ｆmct、図８Ｄはカウント値Ｆpct、図８Ｅはカウント値Ｒct、図８Ｆは設定ラッチ信号ＬＣa、図８Ｇは撮像設定情報ラッチ部２４８で生成された撮像設定情報ＩＦをラッチするための情報ラッチ信号ＬＣifである。また、図８Ｈはスレーブ側撮像装置における可変速フレームレートＦＲcの設定状態、図８Ｉは情報ラッチ信号ＬＣifex、図８Ｊはカウント値Ｖct、図８Ｋはカウント値Ｆmct、図８Ｌはカウント値Ｆpct、図８Ｍはカウント値Ｒct、図８Ｎは設定ラッチ信号ＬＣaである。
時点ｔ11で、情報ラッチ信号ＬＣifがラッチタイミングであることを示すと、撮像設定情報ラッチ部２４８は、カウンタからのカウント値や動作制御部３０からのフレームレート設定情報ＳＦＲをラッチして、このラッチした情報を撮像設定情報ＩＦとして本線画出力部１５に供給する。本線画出力部１５は、この撮像設定情報ＩＦを信号ＣＡＭに挿入して出力する。
図９は、信号ＣＡＭに挿入された撮像設定情報ＩＦを示している。ここで、撮像設定情報ＩＦの情報量が多いときは、図９Ａに示すように、撮像設定情報ＩＦを垂直ブランキング期間の複数ラインに分割して挿入する。例えば、１ライン目には、図９Ｂに示すように撮像フレームレートＦＲpとカウント値Ｖctを挿入する。２ライン目には、図９Ｃに示すようにカウント値Ｆmctとカウント値Ｈctを挿入する。３ライン目には、図９Ｄに示すように加算フレーム数ＦＡを挿入する。なお、各情報には誤り検出のためのパリティＰＡを付加する。
さらに、各ラインには情報を有効とするか無効とするかを示すフラグＥＮを設定する。また、最初のラインには、インタレース方式あるいはプログレッシブ方式のいずれであるかを示す方式判別フラグＰ/Ｉ、信号ＣＡＭが６０Ｐのフレームレートの信号に可変速フレームレートＦＲcに応じた撮像画像の画像信号を含めた信号であるか、３０Ｐのフレームレートの信号に可変速フレームレートＦＲcに応じた撮像画像の画像信号を含めた信号であるかを示す出力設定フラグＯＲ（出力設定フラグＯＲは例えば４８Ｐと２４Ｐの何れであるかを示すものとしてもよい）、予め１あるいは複数のフレームレート変更パターンを設定しており、設定されているフレームレート変更パターンを読み出してフレームレートを可変させるパターン動作情報ＴＲ等を設けるものとする。このような情報を設ければ、簡単にフレームレートを種々のパターンで自動的に変更できる。また、カウント値Ｆpctを撮像フレームカウンタ２４５から撮像設定情報ラッチ部２４８に供給して、図９Ｂに示すように、カウント値Ｆpctを撮像設定情報ＩＦに含めるものとしても良い。また、水平方向画像サイズを切り替えることができる撮像装置がマスタ側撮像装置とスレーブ側撮像装置として用いられるときには、図９Ｄに示すように水平方向画像サイズ情報ＨＷを撮像設定情報ＩＦに含めるものとする。この場合、スレーブ側撮像装置の水平方向画像サイズをマスタ側撮像装置の水平方向画像サイズに合わせることが可能となる。
スレーブ側撮像装置は、図８の時点ｔ11おいて、マスタ側撮像装置より出力された信号ＣＡＭから挿入されている撮像設定情報ＩＦを同期分離処理部２１で抽出して、撮像設定情報ＩＦexとして信号生成制御部２４と動作制御部３０に供給する。また信号ＣＡＭの同期信号に基づいて、撮像設定情報ＩＦexに含まれているカウント値をラッチするための情報ラッチ信号ＬＣifexを同期分離処理部２１で生成して信号生成制御部２４に供給する。
信号生成制御部２４のカウントラッチ部２５０は、情報ラッチ信号ＬＣifexに基づき、撮像設定情報ＩＦexに含まれているカウント値Ｈctex，Ｖctexをラッチする。このラッチしたカウント値ＨctexをＨカウンタ２４２に供給してＨカウンタ２４２のカウント値をカウント値Ｈctexにリセットする。また、ラッチしたカウント値ＶctexをＶカウンタ２４３に供給してＶカウンタ２４３のカウント値をカウント値Ｖctexにリセットする。なお、上述のように、マスタ側撮像装置で撮像設定情報ＩＦを生成するためカウント値Ｈct，Ｖctをラッチしたタイミングと、スレーブ側撮像装置でＨカウンタ２４２をカウント値Ｈctex、Ｖカウンタ２４３をカウント値Ｖctexにそれぞれリセットするタイミングが位相差を生じるときには、位相差分だけカウント値Ｈctex，Ｖctexをオフセットさせる。このようにカウント値Ｈctex，Ｖctexをオフセットさせることで、マスタ側撮像装置とスレーブ側撮像装置のＨカウンタ２４２とＶカウンタ２４３を同期させることができる。すなわち、マスタ側撮像装置とスレーブ側撮像装置におけるフレームのタイミングを一致させることができる。なお、カウント値Ｆpctが撮像設定情報ＩＦに含まれているときは、撮像フレームカウンタ２４５も同期させることができるので、マスタ側撮像装置における撮像フレーム数とスレーブ側撮像装置における撮像フレーム数も一致させることができる。
次に、時点ｔ12で可変速フレームレートが「１８Ｐ」に設定された場合、上述したように、撮像フレームレートＦＲpは「５４Ｐ」で加算フレーム数ＦＡは「３」となる。このため、動作制御部３０は、加算フレームカウンタ２４４のカウント幅を「３」、撮像フレームカウンタ２４５のカウント幅を「５４」、出力フレームカウンタ２４６のカウント幅を「１８」、ＣＤＲ方式で水平帰線期間の長さを調整して撮像フレームレートＦＲpを「５４Ｐ」とするため、Ｈカウンタ２４２のカウント幅を「２４４０」とするカウンタ設定情報ＳＴcを生成して、カウンタ設定ラッチ部２４１に供給する。なお、１フレーム期間の走査線数が固定されているときは、Ｈカウンタ２４２のカウント幅を走査線数に応じた値に固定する。また、走査線数を替えたり、垂直帰線期間の長さを調整して撮像フレームレートＦＲpを可変するときは、Ｖカウンタ２４３のカウント幅を走査線数や撮像フレームレートに応じて設定するカウンタ設定情報ＳＴcを生成して、カウンタ設定ラッチ部２４１に供給する。また、可変速フレームレートＦＲcが「１８Ｐ」とされたときの撮像フレームレートＦＲpと加算フレーム数ＦＡを有するフレームレート設定情報ＳＦＲを撮像設定情報ラッチ部２４８に供給する。
なお、加算フレームカウンタ２４４や撮像フレームカウンタ２４５および出力フレームカウンタ２４６のカウント幅は、上述したように可変速フレームレートＦＲcと撮像フレームレートＦＲpと加算フレーム数ＦＡに基づくものであることから、可変速フレームレートＦＲcを設定したときに容易に決定できる。また、Ｈカウンタ２４２のカウント幅は、１ラインの画素数とＣＤＲ方式で水平帰線期間の長さを調整して設定される撮像フレームレートＦＲpに応じて決定されるものであるため、図１０に示すように、可変速フレームレートＦＲcあるいは撮像フレームレートＦＲpに対するＨカウンタ２４２のカウント幅のテーブルを予め保持し、必要に応じて読み出すものとすれば、簡単にカウンタ設定情報ＳＴcを生成できる。
時点ｔ13で、情報ラッチ信号ＬＣifがラッチタイミングであることを示すと、時点ｔ11と同様に、撮像設定情報ＩＦを信号ＣＡＭに挿入して出力する。この撮像設定情報ＩＦによって、スレーブ側撮像装置に対して可変速フレームレートＦＲcが「１８Ｐ」に設定されたことが通知される。
また、時点ｔ13おいて、スレーブ側撮像装置は、時点ｔ11と同様に、マスタ側撮像装置より出力された信号ＣＡＭから、同期分離処理部２１で撮像設定情報ＩＦexを抽出して、信号生成制御部２４と動作制御部３０に供給する。また信号ＣＡＭの同期信号に基づいて情報ラッチ信号ＬＣifexを生成して信号生成制御部２４に供給し、信号生成制御部２４のＨカウンタ２４２とＶカウンタ２４３をマスタ側撮像装置のＨカウンタ２４２とＶカウンタ２４３に同期させる。
さらに、スレーブ側撮像装置の動作制御部３０では、供給された撮像設定情報ＩＦexに含まれている撮像フレームレートＦＲpと加算フレーム数ＦＡに基づいて、マスタ側撮像装置と同様に、カウンタ設定情報ＳＴcを生成してカウンタ設定ラッチ部２４１に供給する。
その後、時点ｔ14で、マスタ側撮像装置におけるフレーム加算期間が終了して、信号生成制御部２４のラッチ信号生成部２４７からカウンタ設定ラッチ部２４１に設定ラッチ信号ＬＣaが供給されると、動作制御部３０から供給されていたカウンタ設定情報ＳＴcがラッチされる。このラッチされたカウンタ設定情報ＳＴcが、Ｈカウンタ２４２と加算フレームカウンタ２４４と撮像フレームカウンタ２４５と出力フレームカウンタ２４６に供給されて、各カウンタのカウント幅が可変速フレームレートＦＲcに応じて設定される。このため、Ｈカウンタ２４２のカウント値Ｈvtは「０〜２４３９」、加算フレームカウンタ２４４のカウント値Ｆmctは「０〜２」、撮像フレームカウンタ２４５のカウント値Ｆpctは「０〜５３」、出力フレームカウンタ２４６のカウント値Ｒctは「０〜１７」の範囲内で繰り返されることとなり、可変速フレームレートＦＲcを「１８Ｐ」とした画像信号の生成動作が開始される。なお、Ｖカウンタ２４３のカウント値Ｈvtは１フレーム内の走査線をカウントした値である。
スレーブ側撮像装置でも同様に、時点ｔ14でフレーム加算期間が終了して、信号生成制御部２４のラッチ信号生成部２４７からカウンタ設定ラッチ部２４１に設定ラッチ信号ＬＣaが供給されると、動作制御部３０から供給されていたカウンタ設定情報ＳＴcがラッチされる。このラッチされたカウンタ設定情報ＳＴcが、Ｈカウンタ２４２と加算フレームカウンタ２４４と撮像フレームカウンタ２４５と出力フレームカウンタ２４６に供給されて、各カウンタのカウント幅が可変速フレームレートＦＲcに応じて設定される。このため、マスタ側撮像装置と同様に、Ｈカウンタ２４２のカウント値Ｈvtは「０〜２４３９」、加算フレームカウンタ２４４のカウント値Ｆmctは「０〜２」、撮像フレームカウンタ２４５のカウント値Ｆpctは「０〜５３」、出力フレームカウンタ２４６のカウント値Ｒctは「０〜１７」の範囲内で繰り返されることとなり、可変速フレームレートＦＲcを「１８Ｐ」とした画像信号の生成動作が開始される。なお、Ｖカウンタ２４３のカウント値Ｈvtはマスタ側撮像装置と同様である。
次に、時点ｔ15で可変速フレームレートＦＲcを「１３Ｐ」に変更したときには、時点ｔ16で、変更後の可変速フレームレートＦＲcがマスタ側撮像装置からスレーブ側撮像装置に通知される。また、フレーム加算期間が終了する時点ｔ17で各カウンタのカウント幅が変更されて、変更後の可変速フレームレートＦＲcでの動作が、マスタ側撮像装置とスレーブ側撮像装置で同時に開始される。
このように、撮像設定情報ＩＦがマスタ側撮像装置からスレーブ側撮像装置に供給されて、この撮像設定情報ＩＦに基づいてスレーブ側撮像装置の動作が設定される。このため、スレーブ側撮像装置で生成する可変速フレームレート撮像画像の画像信号がマスタ側撮像装置で生成される基準可変速フレームレート撮像画像の画像信号にフレーム同期される。さらに、可変速フレームレートを変更したときには、この変更がマスタ側撮像装置とスレーブ側撮像装置で同期して実施されるので、可変速フレームレートの変更を行ってもフレーム同期がとられた状態を維持することができる。
また、撮像設定情報ＩＦに、インタレース方式あるいはプログレッシブ方式のいずれであるかを示す方式判別フラグＰ/Ｉが設けられているとき、可変速フレームレートＦＲcに対する撮像フレームレートＦＲpや加算フレーム数ＦＡやＨカウンタのカウント幅等の情報を各方式に対応して保持させておけば、簡単にそれぞれの方式に対応させることができる。
また、パターン動作情報ＴＲが設けられたときには、マスタ側撮像装置とスレーブ側撮像装置で、可変速フレームレートを同期させながら自動的に変更できるので、撮像装置の操作性を向上できる。この場合、マスタ側撮像装置とスレーブ側撮像装置には、同じフレームレート変更パターンを予め保持させておく。例えば、撮像時間の経過に応じて設定する可変速フレームレートＦＲcを示したフレームレート変更パターン情報を１つあるいは複数生成して、マスタ側撮像装置とスレーブ側撮像装置の動作制御部３０あるいはメモリ（図示せず）に保持させる。なお、使用するフレームレート変更パターン情報を保持している撮像装置から、使用するフレームレート変更パターン情報を保持していない撮像装置に対して、使用するフレームレート変更パターン情報を撮像開始前に伝送すれば、接続される複数の撮像装置に、等しいフレームレート変更パターン情報を保持させることができる。
ここで、保持されているフレームレート変更パターンを読み出し、この読み出したフレームレート変更パターンに応じてフレームレートを指示して、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させる場合、マスタ側撮像装置では、読み出したフレームレート変更パターンを示す情報をパターン動作情報ＴＲとして撮像設定情報ＩＦに含めて出力する。さらに、フレームレート変更パターンで示された可変速フレームレートに応じたカウンタ設定情報ＳＴcを順次生成して、カウンタ設定ラッチ部２４１に供給する。スレーブ側撮像装置は、撮像設定情報ＩＦにパターン動作情報ＴＲが含まれているとき、パターン動作情報ＴＲに対応したフレーム変更パターンを読み出して、この読み出したフレームレート変更パターンで示された可変速フレームレートに応じたカウンタ設定情報ＳＴcを順次生成して、カウンタ設定ラッチ部２４１に供給する。このとき、マスタ側撮像装置は、撮像設定情報ＩＦの出力後に開始する可変速フレームレート撮像画像のフレームから、またスレーブ側撮像装置は、撮像設定情報ＩＦの入力後に開始する可変速フレームレート撮像画像のフレームから、フレーム変更パターンで指示されたフレームレートが可変速フレームレート撮像画像のフレームレートと設定されて、画像信号生成部１１が駆動される。このため、マスタ側撮像装置とスレーブ側撮像装置は、可変速フレームレートＦＲcが同期して変更されることとなり、マスタ側撮像装置とスレーブ側撮像装置によって、可変速フレームレート撮像画像のフレームレートが自動的に変更された画像信号をフレーム同期して生成できる。
ところで、マスタ側撮像装置やスレーブ側撮像装置における可変速フレームレートＦＲcの設定指示は、上述の撮像設定情報ＩＦによって行われる場合に限られるものではなく、図１１に示すように、電子ビューファインダー（ＥＶＦ）７０からのメニュー操作信号やリモートコントロール装置８０からのリモコン信号、あるいはカメラ制御装置９０からのコントロール信号等によっても可能とされている。
このため、動作制御部３０では、可変速フレームレートＦＲcの設定指示に対して優先順位を設定して、優先順位に従って可変速フレームレートＦＲcを設定する。例えば、電子ビューファインダー７０からのメニュー操作信号よりもリモートコントロール装置８０からのリモコン信号を優先する。またリモコン信号よりも撮像設定情報ＩＦを優先する。さらに、撮像設定情報ＩＦよりもカメラ制御装置９０からのコントロール信号を優先される。このように優先順位を割り当てることで、可変速フレームレートＦＲcの設定指示が複数同時に行われても、正しく撮像装置を動作させることができる。
また、優先順位の高い設定指示が終了したときには、終了時の可変速フレームレートＦＲcを保持するものとしたり、優先順位の高い設定指示が行われる前の状態に可変速フレームレートＦＲcを戻すものとしても良い。例えば電子ビューファインダー７０からのメニュー操作信号によって可変速フレームレートＦＲcを設定しているときに、撮像設定情報ＩＦが供給された場合、撮像設定情報ＩＦで示された可変速フレームレートＦＲcに設定する。その後、撮像設定情報ＩＦの供給が終了されたときは、供給の終了時の可変速フレームレートＦＲcに保持する。あるいは、メニュー操作信号によって設定されていた可変速フレームレートＦＲcに戻す。このように、可変速フレームレートＦＲcを制御することで、多彩な動作を可能とすることができる。
また、上述の実施の形態では、マスタ側撮像装置で生成される可変速フレームレート撮像画像の画像信号に、スレーブ側撮像装置で生成される可変速フレームレート撮像画像の画像信号をフレーム同期させる場合を示したが、図１Ｂに示すように、同期信号発生装置５０によって各撮像装置１０で生成される画像信号をフレーム同期させることもできる。この場合、同期信号発生装置５０は、基準とする同期信号ＳＹrefに撮像設定情報ＩＦを挿入して各撮像装置１０に供給する。
図１２は、同期信号発生装置の構成を示している。なお、図１２において、図５と対応する部分については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。制御部５１にはユーザインタフェース部５２が接続されており、制御部５１は、ユーザインタフェースからの操作信号ＰＳbによって示された可変速フレームレートＦＲcに応じて、カウンタ設定情報ＳＴcとフレームレート設定情報ＳＦＲを生成する。さらに生成したカウンタ設定情報ＳＴcを設定情報生成手段および同期信号生成手段である信号生成制御部２４ａのカウンタ設定ラッチ部２４１に供給する。また、フレームレート設定情報ＳＦＲを撮像設定情報ラッチ部２４８に供給する。
発振部５３は、発振信号ＭＣを生成してＨカウンタ２４２と同期信号生成部２５１に供給する。同期信号生成部２５１は、各カウンタのカウント値と発振信号ＭＣに基づいて同期信号ＳＹzを生成することにより、各撮像装置１０の基準となる基準フレームを設定する。この生成した同期信号ＳＹzは同期信号出力部５４に供給する。また、同期信号生成部２５１は、同期信号ＳＹzを基準として設定された撮像設定情報ＩＦの挿入位置のタイミングをラッチタイミングとする情報ラッチ信号ＬＣzを生成して撮像設定情報ラッチ部２４８ａに供給する。
撮像設定情報ラッチ部２４８ａは、カウント値Ｈct，Ｖct，Ｆmctとフレームレート設定情報ＳＦＲを、情報ラッチ信号ＬＣzによって示されたラッチタイミングでラッチして、所定フォーマットの撮像設定情報ＩＦとして同期信号出力部５４に供給する。
同期信号出力部５４は、同期信号生成部２５１から供給された同期信号ＳＹzに撮像設定情報ＩＦを挿入して、基準フレームに対応する同期信号ＳＹrefを各撮像装置に供給する。
このように、同期信号発生装置５０から撮像設定情報ＩＦが挿入された同期信号ＳＹrefを各撮像装置に供給すれば、各撮像装置では、上述のスレーブ側の撮像装置と同じ動作が行われて、各撮像装置から基準フレームにフレーム同期した可変速フレームレート撮像画像の画像信号を出力させることができる。
このように、可変速フレームレート撮像画像の画像信号を複数の撮像装置でフレーム同期させて生成できるので、異なる方向から複数の撮像装置で被写体を撮像すれば、被写体の動きが同期しているとともに撮像方向が異なる複数の高速再生画像やスロー再生画像を簡単に得ることができる。また、各画像信号がフレーム同期した信号とされているので、編集処理も容易に行うことができる。
以上のように、この発明は、複数の撮像装置でフレーム同期がとられた可変速フレームレート撮像画像の画像信号を生成できるので フレームレート可変して被写体を複数の方向から撮像して、高速再生やスロー再生等の特殊な映像効果を得る場合に好適である。
撮像システムの構成を示す図である。 撮像装置の構成を示す図である。 可変速フレームレートに対する撮像フレームレートと加算フレーム数の関係を示す図である。 ＣＤＲ方式を説明するための図である。 信号生成制御部の構成を示す図である。 各カウンタのカウント値の一例を示す図である。 可変速フレームレート撮像画像の画像信号生成動作を説明するための図である。 マスタ側とスレーブ側の撮像装置の動作を示す図である。 撮像設定情報を示す図である。 Ｈカウンタのカウント幅を示す図である。 可変速フレームレートの設定指示の優先順位を説明するための図である。 同期信号発生装置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、１５・・・本線画出力部、１６・・・モニタ出力部、２１・・・同期分離処理部、２２・・・位相比較部、２４，２４ａ・・・信号生成制御部、１１７・・・駆動部、３０・・・動作制御部、３１，５２・・・ユーザインタフェース部、５０・・・同期信号発生装置、５１・・・制御部、５３・・・発振部、５４・・・同期信号出力部、７０・・・電子ビューファインダー、８０・・・リモートコントロール装置、９０・・・カメラ制御装置、１１１・・・撮像部、１１２・・・プリアンプ部、１１３・・・プリプロセス部、１１４・・・フレーム加算処理部、１１５・・・本線画処理部、１１６・・・モニタ画処理部、１１７・・・駆動部、２４１・・・カウンタ設定ラッチ部、２４２・・・Ｈカウンタ、２４３・・・Ｖカウンタ、２４４・・・加算フレームカウンタ、２４５・・・撮像フレームカウンタ、２４６・・・出力フレームカウンタ、２４７・・・ラッチ信号生成部、２４８，２４８ａ・・・撮像設定情報ラッチ部、２４９・・・パルス信号生成部、２５０・・・カウントラッチ部、２５１・・・同期信号生成部

Claims (17)

  1. 可変速フレームレート撮像画像の画像信号を生成する画像信号生成手段と、
    前記画像信号生成手段を駆動制御する駆動制御手段と、
    前記画像信号生成手段で生成される画像信号に対してフレーム同期が取られた画像信号を生成させるための撮像設定情報を生成する設定情報生成手段と、
    前記画像信号生成手段で生成された画像信号と前記撮像設定情報を出力する出力手段を有する
    することを特徴とする撮像装置。
  2. 前記出力手段は、前記撮像設定情報を前記画像信号のブランキング期間に挿入して出力する
    ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  3. 前記設定情報生成手段の前記撮像設定情報にはフレームレート情報を含めるものとし、
    前記駆動制御手段は、前記撮像設定情報の出力後に開始する前記可変速フレームレート撮像画像のフレームから、該出力した撮像設定情報のフレームレート情報によって示されるフレームレートを前記可変速フレームレート撮像画像のフレームレートとして前記画像信号生成手段を駆動制御する
    ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  4. 前記設定情報生成手段は、前記画像信号生成手段で生成する画像信号の走査線位置と画素位置の情報を前記撮像設定情報に含める
    ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  5. フレームレート変更パターンを保持する保持手段を有し、
    前記保持手段に保持されているフレームレート変更パターンを読み出し、該読み出したフレームレート変更パターンに応じてフレームレートを指示して、前記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させるとき、
    前記設定情報生成手段は、前記読み出したフレームレート変更パターンを示す情報を前記撮像設定情報に含めるものとし、
    前記駆動制御手段は、前記撮像設定情報の出力後に開始する前記可変速フレームレート撮像画像のフレームから、前記指示されたフレームレートを前記可変速フレームレート撮像画像のフレームレートに設定して前記画像信号生成手段を駆動制御する
    ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  6. 前記可変速フレームレート撮像画像のフレームレートを指示する複数のフレームレート指示手段と、
    前記複数のフレームレート指示手段に優先順位を設定して、最も優先順位の高いフレームレート指示手段で指示されたフレームレートを前記可変速フレームレート撮像画像のフレームレートとして設定する動作制御手段とを有し、
    前記設定情報生成手段は、前記設定された可変速フレームレート撮像画像のフレームレートの画像信号に対してフレーム同期が取られた画像信号を生成させるための撮像設定情報を生成する
    ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
  7. 可変速フレームレート撮像画像の画像信号を生成する画像信号生成手段と、
    基準可変速フレームレート撮像画像の画像信号に対してフレーム同期が取られた画像信号を生成させるための撮像設定情報が入力されて、該撮像設定情報に基づき前記画像信号生成手段の駆動動作を制御して、前記画像信号生成手段で生成される画像信号を前記基準可変速フレームレート撮像画像の画像信号にフレーム同期させる駆動制御手段を有する
    することを特徴とする撮像装置。
  8. 前記駆動制御手段は、前記撮像設定情報に前記基準可変速フレームレート撮像画像のフレームレートを示すフレームレート情報が含まれているとき、該撮像設定情報の入力後に開始する前記可変速フレームレート撮像画像のフレームから、該入力した撮像設定情報のフレームレート情報によって示されるフレームレートを前記可変速フレームレート撮像画像のフレームレートとして前記画像信号生成手段を駆動する
    することを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
  9. 前記駆動制御手段は、前記撮像設定情報が走査線位置と画素位置の情報を有しているとき、前記画像信号生成手段で生成する画像信号を該走査線位置と画素位置に同期させる
    ことを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
  10. フレームレート変更パターンを保持する保持手段を有し、
    前記保持手段は、前記撮像設定情報にフレームレート変更パターンを読み出す情報が設けられていたとき、該情報で示されたフレームレート変更パターンを読み出して、該読み出したフレームレート変更パターンに応じてフレームレートを指示し、
    前記駆動制御手段は、前記撮像設定情報の入力後に開始する前記可変速フレームレート撮像画像のフレームから、前記保持手段で指示されたフレームレートを前記可変速フレームレート撮像画像のフレームレートとして前記画像信号生成手段を駆動する
    ことを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
  11. 前記可変速フレームレート撮像画像のフレームレートを指示するフレームレート指示手段と、
    前記フレームレート指示手段で指示されたフレームレートと前記撮像設定情報に基づいたフレームレートに優先順位を設定して、優先順位の高いフレームレートを前記可変速フレームレート撮像画像のフレームレートとして設定する動作制御手段とを有し、
    前記駆動制御手段は、前記可変速フレームレート撮像画像のフレームレートを、前記動作制御手段で設定されたフレームレートとして前記画像信号生成手段を駆動する
    ことを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
  12. 前記動作制御手段は、前記フレームレート指示手段で指示されたフレームレートよりも前記撮像設定情報に基づいたフレームレートの優先順位を高く設定したとき、前記撮像設定情報の入力が停止された場合は、前記撮像設定情報の入力前に設定されていたフレームレートを、前記可変速フレームレート撮像画像のフレームレートに設定する
    ことを特徴とする請求項１１記載の撮像装置。
  13. 前記動作制御手段は、前記フレームレート指示手段で指示されたフレームレートよりも前記撮像設定情報に基づいたフレームレートの優先順位を高く設定したとき、前記撮像設定情報の入力が停止された場合は、前記撮像設定情報の入力停止時のフレームレートを、前記可変速フレームレート撮像画像のフレームレートに設定する
    ことを特徴とする請求項１１記載の撮像装置。
  14. 前記画像信号生成手段で生成された画像信号と前記入力された撮像設定情報を出力する出力手段を有する
    ことを特徴とする請求項７記載の撮像装置。
  15. 可変速フレームレート撮像画像の画像信号を生成する画像信号生成手段を有した撮像装置に対して同期信号を供給する同期信号発生装置において、
    前記撮像装置の前記画像信号生成手段で生成される画像信号を基準フレームにフレーム同期させる撮像設定情報を生成する設定情報生成手段と、
    前記基準フレームに対応した同期信号を生成する同期信号生成手段と、
    前記生成された撮像設定情報を前記生成された同期信号に挿入して出力する同期信号出力手段と、
    前記基準フレームを設定する制御手段とを有する
    ことを特徴とする同期信号発生装置。
  16. 前記同期信号出力手段は、ブランキング期間の位置で前記生成された撮像設定情報を同期信号に挿入する
    ことを特徴とする請求項１５記載の同期信号発生装置。
  17. 可変速フレームレート撮像画像の画像信号を生成する画像信号生成部と、
    前記画像信号生成部を駆動制御するコントローラと、
    前記画像信号生成部で生成される画像信号に対してフレーム同期が取られた画像信号を生成させるための撮像設定情報を生成する設定情報生成部と、
    前記画像信号生成部で生成された画像信号と前記撮像設定情報を出力する出力部を有する
    ことを特徴とする撮像装置。
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