JP4415858B2 - Imaging apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、撮影速度（フレーム周波数）の変更機能を有する撮像装置及び方法に関するものである。 The present invention relates to an imaging apparatus and method having a function of changing a shooting speed (frame frequency).
映画やコマーシャルフィルム、スポーツ中継等で特殊な映像効果を得るために、撮影速度（フレーム周波数、フレームレート）を変更して撮影する可変速撮影を行うことがある。可変速撮影を行う理由は、高速度で撮影したものを通常の速さで再生すればスローモーション効果を得ることができ、低速度で撮影したものを通常速度で再生すればコマ落とし効果により高速で動いているように見えるからである。このような可変速撮影は、フィルムカメラでは古くから使われてきた撮影方法であるが、近年、電子式のビデオカメラでもこのような撮影方法を取り入れるようになってきた。 In order to obtain special video effects in movies, commercial films, sports broadcasts, etc., variable speed shooting may be performed in which shooting is performed by changing the shooting speed (frame frequency, frame rate). The reason for variable speed shooting is that you can get a slow motion effect if you play back at a normal speed when you shoot at a high speed. Because it seems to be moving. Such variable speed shooting is a shooting method that has been used for a long time in film cameras, but in recent years, such a shooting method has also been adopted in electronic video cameras.
ＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子などの固体撮像素子を使ったカメラや、デジタル信号処理によって映像信号処理を行うカメラでは、その信号処理は、基本クロック（マスタークロック）を基準に行われる。例えば、一般的な高品位画像（ＨＤ）を撮影可能な電子式カメラ（以下、ＨＤカメラという。）では、７４．２５ＭＨｚの周波数の基本クロックを基準にして、固体撮像素子の駆動及びデジタル信号処理を行う。 In a camera using a solid-state imaging device such as a CCD imaging device or a CMOS imaging device, or a camera that performs video signal processing by digital signal processing, the signal processing is performed based on a basic clock (master clock). For example, in a general electronic camera (hereinafter referred to as an HD camera) capable of taking a high-definition image (HD), driving of a solid-state imaging device and digital signal processing are based on a basic clock having a frequency of 74.25 MHz. I do.
７４．２５ＭＨｚの周波数の基本クロック（ｆＣＬＫ）を用いるのは、ビデオ映像信号の水平走査期間のクロック数（水平クロック数）、垂直走査期間のライン数（水平ライン数）及びフレーム周波数との間に、以下の関係が成り立つためである。 The basic clock (f CLK ) having a frequency of 74.25 MHz is used between the number of clocks in the horizontal scanning period (the number of horizontal clocks), the number of lines in the vertical scanning period (the number of horizontal lines), and the frame frequency. This is because the following relationship holds.
水平クロック数 × 水平ライン数 × フレーム周波数 ＝ クロック周波数 Number of horizontal clocks × number of horizontal lines × frame frequency = clock frequency
すなわち、６０フィールドインターレース走査のビデオ映像信号（６０Ｉ）、又は３０フレームプログレッシブ走査のビデオ映像信号（３０Ｐ）は、水平クロック数＝２２００、水平ライン数＝１１２５、フレームレート＝３０Ｈｚであるので、次のような関係が成り立つためである。 That is, the video image signal (60I) of 60-field interlaced scanning or the video image signal (30P) of 30-frame progressive scanning has the number of horizontal clocks = 2200, the number of horizontal lines = 1125, and the frame rate = 30 Hz. This is because such a relationship is established.
2200 * 1125 * 30 (Hz) = 74,250,000 (Hz) 2200 * 1125 * 30 (Hz) = 74,250,000 (Hz)
ところで、可変速再生をするためには、フレーム周波数を変更しなければならない。しかしながら、水平ライン数（走査線数）又はクロック周波数を調整して、フレーム周波数を変更することは、非常に困難である。そのため、通常、水平クロック数を変更することによって、フレーム周波数を変更し、可変速撮影を行うこととなる。例えば、映画と同じコマ数の２４フレームプログレッシブ走査（２４Ｐ）にする場合は、以下に示すように、水平クロック数を２７５０クロックに調整することにより行われる。
2750 * 1125 * 24 (Hz) = 74,250,000 (Hz)
By the way, in order to perform variable speed reproduction, the frame frequency must be changed. However, it is very difficult to change the frame frequency by adjusting the number of horizontal lines (number of scanning lines) or the clock frequency. Therefore, usually, the frame frequency is changed by changing the number of horizontal clocks, and variable-speed shooting is performed. For example, in the case of 24-frame progressive scanning (24P) with the same number of frames as a movie, the horizontal clock number is adjusted to 2750 clocks as shown below.
2750 * 1125 * 24 (Hz) = 74,250,000 (Hz)
ここで、フレーム周波数を１（Ｈｚ）から３０（Ｈｚ）まで１（Ｈｚ）刻みで自在に変更することができるＨＤカメラを実現する場合について考える。 Consider a case where an HD camera is realized in which the frame frequency can be freely changed from 1 (Hz) to 30 (Hz) in increments of 1 (Hz).
以下の表１に、フレーム周波数を１（Ｈｚ）から３０（Ｈｚ）まで１（Ｈｚ）刻みで可変にした場合のＨＤカメラの各パラメータの関係を示す。 Table 1 below shows the relationship of each parameter of the HD camera when the frame frequency is varied from 1 (Hz) to 30 (Hz) in increments of 1 (Hz).
この表１を見るとわかるように、フレーム周波数によっては水平クロック数が整数にならない場合が存在する。 As can be seen from Table 1, the number of horizontal clocks may not be an integer depending on the frame frequency.
水平クロック数が整数でないと、デジタルの処理システムが成り立たない。そのため、水平クロック数の小数点以下を四捨五入して整数に丸める必要がある。 If the number of horizontal clocks is not an integer, a digital processing system cannot be established. Therefore, it is necessary to round to the integer by rounding off the decimal point of the number of horizontal clocks.
水平クロック数の小数点以下を四捨五入して整数に丸めた場合における、フレーム周波数を可変するＨＤカメラの各パラメータの関係を、以下の表２に示す。 Table 2 below shows the relationship between the parameters of the HD camera that varies the frame frequency when the number of horizontal clocks is rounded to the nearest whole number.
この表２に示すように、水平クロック数を変更すれば、可変速撮影を行うことができる。 As shown in Table 2, variable speed shooting can be performed by changing the number of horizontal clocks.
ところが、表２を見ると、実は、フレーム周波数が整数になっていない。 However, looking at Table 2, in fact, the frame frequency is not an integer.
もっとも、フレーム周波数が２９（Ｈｚ）の映像と２８．９９８（Ｈｚ）の映像の違いを人間が感知することはまず不可能であるので、１台のＨＤカメラによる可変速撮影を行う場合には、このことは特に大きな問題とはならない。 However, since it is impossible for humans to detect the difference between an image with a frame frequency of 29 (Hz) and an image with 28.998 (Hz), when performing variable-speed shooting with one HD camera. This is not a big problem.
しかしながら、放送局で複数のカメラを用いてライブ中継を行う場合や、ドラマ撮影など複数のカメラで撮影し、後に編集する場合などは、複数のカメラを同時に用いる。このような場合、それぞれのカメラのフレーム位相が同期していないと都合が悪い。 However, when live broadcasting is performed using a plurality of cameras at a broadcasting station, or when shooting with a plurality of cameras such as drama shooting and editing later, a plurality of cameras are used simultaneously. In such a case, it is inconvenient if the frame phases of the respective cameras are not synchronized.
このように複数のカメラで同時に撮影し、かつフレームレートの異なるカメラが混在しているような場合、例えば、通常の６０フィールドインターレース動作（６０Ｉ）のカメラと２４フレームプログレッシブ動作（２４Ｐ）のカメラと１０フレームプログレッシブ（１０Ｐ）のコマ落とし動作のカメラが混在している場合、それぞれのカメラのフレーム同期をロックさせようとすると、１秒間に１度必ずフレーム位相が揃うような関係にあることが、システムを構成し運用する上で都合が良いといえる。 In this case, when a plurality of cameras are simultaneously photographed and cameras having different frame rates are mixed, for example, a normal 60-field interlace operation (60I) camera and a 24-frame progressive operation (24P) camera are combined. When cameras with 10 frame progressive (10P) frame dropping operation are mixed, when trying to lock the frame synchronization of each camera, there is a relationship that the frame phase is always aligned once per second. This is convenient for configuring and operating the system.
それぞれのカメラが常にこのような関係を保つということは、すなわち、それぞれのカメラのフレーム周波数が、小数点以下の半端の値を持たない整数値であるということを意味する。 The fact that each camera always maintains such a relationship means that the frame frequency of each camera is an integer value that does not have a fractional value after the decimal point.
つまり、複数のカメラで同時に撮影し、かつフレームレートの異なるカメラが混在している場合には、基本クロック周波数を固定にしたまま、水平クロック数、水平ライン数、フレーム周波数が全て常に整数値であることが、簡便に同期システムを構成することができる条件となる。 In other words, when shooting with multiple cameras at the same time and cameras with different frame rates are mixed, the number of horizontal clocks, the number of horizontal lines, and the frame frequency are always integer values with the basic clock frequency fixed. It is a condition that a synchronization system can be easily configured.
本発明は、このような問題を解決するものであり、水平ライン数（走査線数）及びクロック周波数を変更せずに、水平クロック数のみを調整して、フレーム周波数（１秒間のフレーム数）を任意の整数としたフレーム周波数変更を自在に行うことができる撮影装置及び方法を提供することを目的とする。 The present invention solves such a problem. The frame frequency (the number of frames per second) is adjusted by adjusting only the number of horizontal clocks without changing the number of horizontal lines (number of scanning lines) and the clock frequency. An object of the present invention is to provide a photographing apparatus and method that can freely change the frame frequency with an arbitrary integer.
本発明に係る撮像装置は、フレーム周波数ＦＲ（ＦＲは自然数）が変更自在に設定されるレート設定部と、周波数ｆＣＬＫの基本クロックを発生する基本クロック発生部と、上記レート設定部によって設定されたフレーム周波数ＦＲ毎に設定され、上記基本クロック発生部によって発生される基本クロックのカウント値で示された垂直同期信号及び水平同期信号を発生する発生タイミングを示す同期信号発生パターンが記憶されたパターン記憶部と、上記基本クロック発生部によって発生された基本クロックｆＣＬＫをカウントし、当該カウンタした値と上記パターン記憶部に記憶された同期信号発生パターンに示された値とが一致したタイミングで、フレームの開始タイミングを示す垂直同期信号Ｖと、フレームを構成するＮｖ本の水平ラインの開始タイミングを示す水平同期信号Ｈとを発生することによって、上記基本クロックｆＣＬＫに同期させた垂直同期信号Ｖと水平同期信号Ｈとを発生する同期信号生成部と、複数の光電変換素子により被写体を撮像し、上記同期信号発生部から発生された垂直同期信号及び水平同期信号に従って上記各光電変換素子から信号を読み出して、当該垂直同期信号及び水平同期信号に同期した撮像信号を出力する撮像部と、上記撮像部から出力された撮像信号から、有効画面部分の信号を抽出する抽出部と、上記同期信号発生パターンの１周期毎に、同時に撮像動作を行っている他の撮像装置と同期を取るためのフレーム同期リセット信号を当該他の撮像装置に出力するリセット信号出力手段とを備えたことを特徴とする。 The imaging apparatus according to the present invention includes a rate setting unit in which a frame frequency F R (F R is a natural number) is set freely changeable, a basic clock generation unit that generates a basic clock of frequency f CLK , and the rate setting unit. is set for each set frame frequency F R, the synchronization signal generation pattern is stored which indicates the generation timing for generating a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal shown by the count value of the basic clock generated by said basic clock generating unit And the basic clock f CLK generated by the basic clock generation unit is counted, and the counted value matches the value indicated in the synchronization signal generation pattern stored in the pattern storage unit. timing, and the vertical synchronizing signal V indicating the start timing of the frame, the N v present which constitutes the frame of water A synchronization signal generator for generating a vertical synchronization signal V and a horizontal synchronization signal H synchronized with the basic clock fCLK by generating a horizontal synchronization signal H indicating a start timing of a flat line; and a plurality of photoelectric conversions The subject is imaged by the element, the signal is read from each photoelectric conversion element in accordance with the vertical synchronization signal and the horizontal synchronization signal generated from the synchronization signal generator, and an imaging signal synchronized with the vertical synchronization signal and the horizontal synchronization signal is output. An imaging unit that extracts an effective screen portion signal from an imaging signal output from the imaging unit, and another imaging device that simultaneously performs an imaging operation for each cycle of the synchronization signal generation pattern And a reset signal output means for outputting a frame synchronization reset signal for synchronizing with the other imaging apparatus.
本発明に係る撮像方法は、フレーム周波数ＦＲ（ＦＲは自然数）が変更自在に設定するレート設定ステップと、周波数ｆＣＬＫの基本クロックを発生する基本クロック発生ステップと、上記基本クロック発生ステップで発生された基本クロックをカウントし、当該カウンタした値と、上記レート設定ステップで設定されるフレーム周波数ＦＲ毎に設定され、上記基本クロック発生ステップで発生される基本クロックのカウント値で示された垂直同期信号及び水平同期信号を発生する発生タイミングを示す同期信号発生パターンが記憶されたパターン記憶部に記憶された同期信号発生パターンに示された値とが一致したタイミングで、フレームの開始タイミングを示す垂直同期信号Ｖと、フレームを構成するＮｖ本の水平ラインの開始タイミングを示す水平同期信号Ｈとを発生することによって、上記基本クロックに同期させた垂直同期信号Ｖと水平同期信号Ｈとを発生する同期信号生成ステップと、複数の光電変換素子により被写体を撮像し、上記同期信号生成ステップで発生された垂直同期信号及び水平同期信号に従って上記各光電変換素子から信号を読み出して、当該垂直同期信号及び水平同期信号に同期した撮像信号を出力する撮像信号出力ステップと、上記撮像信号出力ステップで出力された撮像信号から、有効画面部分の信号を抽出する信号抽出ステップと、上記同期信号発生パターンの１周期毎に、同時に撮像動作を行っている他の撮像装置と同期を取るためのフレーム同期リセット信号を当該他の撮像装置に出力するリセット信号出力ステップとを含むことを特徴とする。 The imaging method according to the present invention includes a rate setting step in which a frame frequency F R (F R is a natural number) can be changed, a basic clock generating step for generating a basic clock having a frequency f CLK , and the basic clock generating step. counts the generated basic clock, a value obtained by the counter, is set for each frame frequency F R that is set by the rate setting step, indicated by the count value of the basic clock generated by the fundamental clock generator step The start timing of the frame is determined at the timing when the value shown in the sync signal generation pattern stored in the pattern storage unit storing the sync signal generation pattern indicating the generation timing for generating the vertical sync signal and the horizontal sync signal coincides with the value. and vertical synchronizing signal V shown, starting Thailand N v the horizontal lines that make up the frame Generating a horizontal synchronization signal H indicating the synchronization, generating a vertical synchronization signal V synchronized with the basic clock and a horizontal synchronization signal H, and imaging a subject by a plurality of photoelectric conversion elements. An imaging signal output step of reading out signals from each of the photoelectric conversion elements according to the vertical synchronization signal and horizontal synchronization signal generated in the synchronization signal generation step and outputting an imaging signal synchronized with the vertical synchronization signal and horizontal synchronization signal; A signal extraction step of extracting a signal of an effective screen portion from the imaging signal output in the imaging signal output step, and another imaging device performing an imaging operation simultaneously for each cycle of the synchronization signal generation pattern A reset signal output step of outputting a frame synchronization reset signal for synchronization to the other imaging device. To.
本発明に係る撮像装置及び方法では、水平ライン数（走査線数）及びクロック周波数を変更せずに、水平クロック数のみを変更して、フレーム周波数（１秒間のフレーム数）を任意の整数としたフレーム周波数変更を自在に行うことができる。このため、本発明に係る撮像装置及び方法では、例えば複数のカメラを同時に用いた撮影においてフレーム周波数を変更した場合、各カメラのフレームの位相が同期するので、後に編集する時に非常に都合が良い。 In the imaging apparatus and method according to the present invention, without changing the number of horizontal lines (number of scanning lines) and the clock frequency, only the number of horizontal clocks is changed, and the frame frequency (number of frames per second) is set to an arbitrary integer. The frame frequency can be changed freely. For this reason, in the imaging apparatus and method according to the present invention, for example, when the frame frequency is changed in shooting using a plurality of cameras at the same time, the frame phase of each camera is synchronized, which is very convenient when editing later. .
以下、本発明が適用された電子式のビデオカメラ（以下、単にビデオカメラという。）について説明する。以下説明を行うビデオカメラは、１０８０（６０ｉ）の高品位画像の撮影をすることができるとともに、フレーム周波数を１フレーム/秒から３０フレーム/秒まで１フレーム刻みで変更した撮影（可変速撮影）をする機能が設けられている。 An electronic video camera (hereinafter simply referred to as a video camera) to which the present invention is applied will be described below. The video camera described below is capable of shooting 1080 (60i) high-quality images, and shooting with variable frame rate from 1 frame / second to 30 frames / second (variable speed shooting). The function to do is provided.
ビデオカメラの構成
図１に、本発明が適用されたビデオカメラ１のブロック構成図を示す。
Configuration Figure 1 of a video camera, a block diagram of a
ビデオカメラ１は、レンズユニット２と、撮像素子３と、アナログ処理及びＡＤ変換部４と、デジタル処理部５と、メモリコントローラ６と、フレームメモリ７と、デジタル信号処理部８と、出力部９とを備えている。
The
レンズユニット２は、フォーカスレンズ、ズームレンズ及び絞り羽根等並びにこれらレンズ等を駆動する駆動部が設けられている。レンズユニット２は、撮像対象となる被写体像光を受光して撮像素子３の受光面上に結像させる。
The lens unit 2 includes a focus lens, a zoom lens, a diaphragm blade, and the like, and a drive unit that drives these lenses. The lens unit 2 receives subject image light to be imaged and forms an image on the light receiving surface of the
撮像素子３は、Ｃ−ＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサ等の固体撮像素子である。撮像素子３は、受光面にマトリクス状に配置された単位画素を有しており、各単位画素が照射された光を光電変換する。撮像素子３は、マトリクス状に配置された単位画素をスキャンして電気信号を読み出すことにより、撮像信号を出力する。撮像素子３により読み出された撮像信号は、アナログ処理及びＡ/Ｄ変換部４に供給される。
The
アナログ処理及びＡ/Ｄ変換部４は、撮像素子３から出力された信号に対してクランプや増幅処理等のアナログ処理を行い、Ａ/Ｄ変換を行ってデジタル化する。アナログ処理及びＡ/Ｄ変換部４から出力されたデジタルの撮像信号は、デジタル処理部５に供給される。
The analog processing and A /
デジタル処理部５は、入力された撮像信号に対して、ホワイトバランス処理、収差補正処理、シェーディング処理等の処理等を行う。
The
メモリコントローラ６は、デジタル処理部５により各種の処理がされた後の撮像信号をフレームメモリ７に格納する。また、メモリコントローラ６は、フレームメモリ７に格納されている画像信号を読み出してデジタル信号処理部８へ出力する。
The
デジタル信号処理部８は、例えばニー補正及びガンマ補正の非線形処理等を、入力された画像信号に対して行う。ニー補正及びガンマ補正がされた画像信号は、出力部９に供給される。
The digital
出力部９は、入力された画像信号を、所定の映像フォーマットに対応した信号に変換して外部に出力をする。
The
また、ビデオカメラ１は、基本クロック発生部１１と、パターン記憶部１２と、同期信号発生部１３と、駆動パルス発生部１４とを備えている。
The
基本クロック発生部１１は、ビデオカメラ１の基本クロックｆＣＬＫを発生する。基本クロック発生部１１から発生される基本クロックｆＣＬＫの周波数は７４．２５ＭＨｚである。
The
パターン記憶部１２は、同期信号発生パターンを格納している。なお、同期信号発生パターンの具体的な内容については詳細を後述する。
The
同期信号発生部１３は、外部からフレーム周波数ＦＲが設定され、設定されたフレーム周波数ＦＲに対応した同期信号発生パターンをパターン記憶部１２内から呼び出し、当該同期信号発生パターンに従って基本クロックｆＣＬＫに同期させた垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈを発生する。同期信号発生部１３から出力された垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈは、駆動パルス発生部１４等の各回路に供給される。
Synchronizing
駆動パルス発生部１４は、同期信号発生部１３から発生された垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈに基づき、撮像素子３（ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等）の駆動信号を生成し、当該駆動信号を撮像素子３に供給する。
The drive
可変速撮影時の動作
以上のような構成のビデオカメラ１では、可変速撮影が可能となっている。可変速撮影が行われる場合には、例えばユーザ等によって、フレーム周波数ＦＲが変更される。ここでは、１フレーム/秒から３０フレーム/秒まで１フレーム刻みでフレーム周波数ＦＲを変更することが可能となっているものとする。
Operation at Variable Speed Shooting With the
ユーザ等により設定されたフレーム周波数ＦＲは、同期信号発生部１３に与えられる。
Frame frequency F R which is set by the user or the like is supplied to synchronizing
同期信号発生部１３は、設定されたフレーム周波数ＦＲに応じた同期信号発生パターンを、パターン記憶部１２から読み出す。同期信号発生パターンには、フレーム周波数ＦＲ毎に設定されており、そのフレーム周波数ＦＲで撮影動作をする際における垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈの発生パターンが示された情報である。同期信号発生部１３は、読み出した同期信号発生パターンに従って垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈを生成する。すなわち、同期信号発生部１３は、設定されたフレーム周波数ＦＲに対応したタイミングの垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈを発生する。
Synchronizing
なお、同期信号発生部１３は、設定されたフレーム周波数ＦＲに応じた垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈを発生しているとともに、通常のフレーム周波数（３０Ｈｚ）での垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈも同時に発生している。
Incidentally, the synchronization
フレーム周波数ＦＲに応じた垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈは、駆動パルス発生部１４、アナログ処理及びＡ/Ｄ変換部４及びデジタル処理部５に供給される。
Frame frequency F R vertical synchronizing signal V and the horizontal synchronization signal H in response to the
駆動パルス発生部１４、アナログ処理及びＡ/Ｄ変換部４及びデジタル処理部５は、入力された垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈに同期してデータ処理を行う。このため、これらの各回路は、設定されたフレーム周波数ＦＲに応じた速度での処理が行われ、このことにより、設定されたフレーム周波数ＦＲでの撮影処理がなされることとなる。
The drive
メモリコントローラ６は、デジタル処理部５から出力された撮像信号をフレームメモリ７に転送する処理を行う。ここで、デジタル処理部５から出力された撮像信号には、有効画面の部分の信号の他に、垂直及び水平方向の両端部分に無効な信号部分（例えば、ブランキング期間の信号）も含まれている。そのため、メモリコントローラ６は、フレーム周波数ＦＲに応じた垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈを基準として、フレーム内でのライン数及び各ライン内でのクロック数をカウントしてフレームの有効な画像部分を特定し、特定した有効な画像部分のみをフレームメモリ７に格納する。この結果、無効部分については、フレームメモリ７への転送時に削除されることとなる。
The
また、メモリコントローラ６は、フレームメモリ７に格納されている画像信号（有効画像部分）を読み出して、デジタル信号処理部８へ供給する。ここで、ビデオカメラ１は、外部機器との接続互換性を保つため、可変速撮影動作をしている場合であっても、外部機器へ供給するビデオ信号を通常のフレーム周波数（３０Ｈｚ）の信号に変換しなければならない。そのため、メモリコントローラ６は、通常のフレーム周波数（３０Ｈｚ）に応じた垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈに基づき、フレームメモリ７から画像信号を読み出す。この際に、撮像は通常撮影時よりも低速で行われるために、フレームメモリ７への書き込み速度よりフレームメモリ７からの読み出し速度の方が速くなる。従って、もし、読み出しが間に合わなかった場合には、図２の斜線部分に示すように、メモリコントローラ６は、同一のフレームを複数回読み出すような処理を行う。
Further, the
デジタル信号処理部８は、通常のフレーム周波数（３０Ｈｚ）で読み出された画像信号に対して、例えばニー補正及びガンマ補正等の非線形デジタル処理を行う。これらの処理がされた画像信号は、出力部９に供給される。出力部９では、所定の映像フォーマットに対応した信号に変換して外部に出力をする。
The digital
可変速撮影時の同期信号発生パターン
ビデオカメラ１は、３０フレーム/秒、２９フレーム/秒、２８フレーム/秒、…、３フレーム/秒、２フレーム/秒、１フレーム/秒といった１Ｈｚ刻の各速度（フレーム周波数ＦＲ）での可変速撮影をする。
Synchronous signal generation pattern during variable-speed shooting The
パターン記憶部１２内には、フレーム周波数毎に、同期信号発生パターンが格納されている。同期信号発生パターンは、垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈの発生タイミングが示された情報である。従って、同期信号発生部１３は、設定されたフレーム周波数ＦＲに応じた同期信号発生パターンを、パターン記憶部１２から読み出し、読み出した同期信号発生パターンに従って動作をすることによって、垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈを所定のタイミングで発生する。
In the
例えば、同期信号発生パターンには、垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈの各発生タイミングが、基本クロックｆＣＬＫのカウント値で示されている。この場合、同期信号発生部１３は、基本クロックｆＣＬＫをカウンタによりカウントし、当該カウンタの値が同期信号発生パターンに示された値と一致したタイミングで垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈを発生すればよい。
For example, the generation timing of the vertical synchronization signal V and the horizontal synchronization signal H is indicated by the count value of the basic clock fCLK in the synchronization signal generation pattern. In this case, the synchronization
このようにフレーム周波数ＦＲ毎に同期信号発生パターンが設定されていることによって、容易に可変速撮影を実現できる。 By this synchronization signal generation pattern for each frame frequency F R as is set, it can be realized easily variable speed photography.
ここで、ビデオカメラ１では、垂直ライン数ＮＶ（走査線数）及びクロック周波数ｆＣＬＫを固定とし、水平クロック数のみが適宜調整された同期信号発生パターンが設定されている。このため、ビデオカメラ１では、他のビデオカメラとフレームタイミング（フレーム位相）が所定秒毎に必ず一致するようにした状態で、１Ｈｚ〜３０Ｈｚのフレーム周波数（１秒間のフレーム数）ＦＲで可変速撮影ができる。
Here, in the
以下、このような同期信号発生パターンについてさらに具体的に説明をする。 Hereinafter, such a synchronization signal generation pattern will be described more specifically.
（周期性）
同期信号発生パターンは、所定の周期性をもったパターンとなっている。換言すれば、同期信号発生部１３が同期信号発生パターンに従い垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈの発生動作を行うと、垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈの発生パターンが、所定の周期で繰り返される。
(Periodicity)
The synchronization signal generation pattern is a pattern having a predetermined periodicity. In other words, when the
垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈの発生パターンの周期は、全てのフレーム周波数ＦＲで同一である。具体的には、その周期が１秒となっている。つまり、基本クロックの周波数ｆＣＬＫが７４．２５ＭＨｚであるので、パターン周期は、７４２５００００クロックとなる。 Period of generation patterns of the vertical synchronization signal V and the horizontal synchronization signal H is the same in every frame frequency F R. Specifically, the period is 1 second. That is, since the frequency f CLK of the basic clock is 74.25 MHz, the pattern period is 7420000 clocks.
ビデオカメラ１では、このように垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈの発生パターンに周期性をもたせ、且つ、その周期を全てのフレーム周波数ＦＲで同一としているので、可変速撮影をした場合であっても他のビデオカメラとのフレーム位相を必ずこの周期毎に１回は揃えることができることとなる。
In the
なお、本例では、同期信号の発生パターンの１周期を１秒としているが、本発明では、必ず所定秒毎に垂直同期信号の位相が一致すればよい。従って、１周期＝１秒でなく、１周期＝ｎ×１秒であってもよい。なお、ｎは、自然数である。 In this example, one cycle of the generation pattern of the synchronization signal is set to 1 second. However, in the present invention, the phase of the vertical synchronization signal only needs to match every predetermined second. Therefore, instead of one cycle = 1 second, one cycle = n × 1 second may be used. Note that n is a natural number.
（垂直同期信号の発生タイミング）
同期信号発生パターンには、垂直同期信号Ｖの発生タイミングが示されている。例えば、同期信号発生パターンの開始位置からのクロック数により、垂直同期信号Ｖの発生タイミングが示されている。垂直同期信号Ｖは、フレームの開始位置を示しているので、同期信号発生パターンの１周期（１秒間）中に発生される垂直同期信号Ｖは、設定されたフレーム周波数ＦＲの値と同一となる。なお、同期信号発生パターンの１周期がｎ秒の場合には、１周期中に発生される垂直同期信号Ｖの数は、ｎ×ＦＲとなる。
(Vertical synchronization signal generation timing)
The generation timing of the vertical synchronization signal V is shown in the synchronization signal generation pattern. For example, the generation timing of the vertical synchronization signal V is indicated by the number of clocks from the start position of the synchronization signal generation pattern. The vertical synchronizing signal V, it indicates the start position of the frame, the vertical synchronization signal V generated during one cycle (one second) of the sync signal generation pattern is the same as the value of the frame frequency F R which is set Become. Note that when one period of the sync signal generation pattern is n seconds, the number of vertical synchronizing signal V is generated during one cycle becomes n × F R.
ここで、各フレームのフレーム長（＝フレームのクロック数＝垂直同期信号Ｖの時間間隔）は、垂直同期信号Ｖの発生タイミングの間隔により定まるのであるが、同期信号発生パターンにより設定されている各フレームのクロック数は、全てのフレームで一致しているとは限らず、フレーム毎にクロック数が異なる場合もある。 Here, the frame length of each frame (= the number of clocks of the frame = the time interval of the vertical synchronization signal V) is determined by the interval of the generation timing of the vertical synchronization signal V, but is set by the synchronization signal generation pattern. The number of clocks of a frame is not necessarily the same for all frames, and the number of clocks may be different for each frame.
本例の場合では、全てのフレームでクロック数が一致しているフレーム周波数と、１クロック分だけ異なる２種類のフレームが存在するフレーム周波数がある。すなわち、７４２５００００を各フレーム周波数（３０，２９，２８，…）で割ったときに余りがでなければ、全てのフレームで同じクロック数となり、余りがあれば、その余りと同数のフレームだけ１クロック分クロック数が多いフレームが含まれているわけである。 In the case of this example, there is a frame frequency in which the number of clocks is the same in all frames, and a frame frequency in which there are two types of frames that differ by one clock. That is, if there is no remainder when dividing 74250,000 by each frame frequency (30, 29, 28,...), The number of clocks is the same for all frames, and if there is a remainder, one clock is the same number of frames as the remainder. This is because a frame with a large number of minute clocks is included.
このように、ビデオカメラ１では、フレームのクロック数の異なりを許容している。このため、１秒間に含まれるフレームの数（すなわち、フレーム周波数ＦＲ）を整数とすることができ、可変速撮影をした場合であっても他のビデオカメラとのフレーム位相を必ずこの１秒間に１回は揃えることができることとなる。
Thus, the
以下、１クロック分だけクロック数が少ない方のフレームをＡフレーム、１つだけクロック数が多い方のフレームをＢフレームと呼ぶ。また、全てのフレームでクロック数が一致している場合には、全てＢフレームであるものとする。 Hereinafter, a frame having a smaller number of clocks by one clock is referred to as an A frame, and a frame having a larger number of clocks by one is referred to as a B frame. Further, if the number of clocks is the same in all frames, it is assumed that all are B frames.
各フレーム周波数ＦＲ（３０，２９，２８，…，３，２，１）のＡフレームとＢフレームの数は、例えば表３に示すようになる。 Table 3 shows the number of A frames and B frames at each frame frequency F R (30, 29, 28,..., 3, 2, 1), for example.
なお、表３で示した同期信号発生パターンは、ＡフレームとＢフレームとの差のクロック数をｍとしたとき、上述した例ではｍを１以下にしている。しかしながら、ｍの値は１に限らず、充分に小さい自然数であれば、２以上であってもよい。この理由は、次の通りである。 In the synchronization signal generation pattern shown in Table 3, m is set to 1 or less in the above-described example, where m is the number of clocks of the difference between the A frame and the B frame. However, the value of m is not limited to 1, and may be 2 or more as long as it is a sufficiently small natural number. The reason for this is as follows.
すなわち、各フレームのクロック数が一致していないということは、固体撮像素子で光電荷を蓄積する時間（シャッタースピード）がフレーム毎に異なるということである。従って、フリッカが発生する原因となる。しかしながら、各フレームのクロック数の差、言い換えれば、フレーム毎のクロック数のばらつきｍが充分に小さければ、人間の目で感知できずフリッカとは認識できず特に問題はない。ｍを１以下としたのは、このばらつきを人間の目で認識できないようにするためである。従って、ばらつきがフリッカとして人間に感知できない程度小さい値であれば、ｍを２以上としてもよいわけである。 That is, the fact that the number of clocks in each frame does not match means that the time (shutter speed) for accumulating photocharges in the solid-state image sensor varies from frame to frame. Therefore, flicker occurs. However, if the difference in the number of clocks in each frame, in other words, the variation m in the number of clocks in each frame is sufficiently small, it cannot be perceived by human eyes and cannot be recognized as flicker. The reason why m is set to 1 or less is to prevent this variation from being recognized by human eyes. Therefore, m may be set to 2 or more if the variation is small enough to prevent humans from detecting flicker.
また、同期信号発生パターンには、ＡフレームとＢフレームの２種類のクロック数のフレームが存在しているが、フレーム間のクロック数のばらつきがｍ以下であれば、２種類に限らず３種類以上あってもよい。 In addition, in the synchronization signal generation pattern, there are two types of frames with the number of clocks of A frame and B frame. There may be more.
（水平同期信号の発生タイミング）
同期信号発生パターンには、各フレーム中の水平ラインの開始位置を示す水平同期信号Ｈの発生タイミングも示されている。
(Horizontal synchronization signal generation timing)
The generation timing of the horizontal synchronization signal H indicating the start position of the horizontal line in each frame is also shown in the synchronization signal generation pattern.
ビデオカメラ１では、１フレーム中の水平ラインの本数を常時Ｎｖ本（ここでは、ＮＶ＝１１２５）で固定としている。このため、同期信号発生パターンには、１フレーム中（すなわち、垂直同期信号Ｖの間の期間）に、ＮＶ本（１１２５本）の水平同期信号Ｈを発生するような情報が示されている。
In the
ここで、上述したように既に各フレームのクロック数は設定されているため、水平ラインのクロック数がＮＶ本全てで均等となるように、水平同期信号Ｈのタイミングを設定することはできない。 Since the already clock number of the frame as described above is set, as the clock number of the horizontal lines become equal in all the N V, it is impossible to set the timing of the horizontal synchronizing signal H.
そこで、ビデオカメラ１では、特定の１本の水平ライン（ここでは最終ライン）をクロック調整用の水平ラインとし、その他の（ＮＶ−１）本の水平ライン（１１２４本の水平ライン）のクロック数を全てのフレームで一致させるように、水平同期信号Ｈの発生タイミングを設定している。
Therefore, in the
具体的に、各フレーム周波数ＦＲでの水平ラインのクロック数の一例を、以下の表４に示す。 Specifically, an example of a clock number of the horizontal lines in each frame frequency F R, shown in Table 4 below.
なお、各水平ラインのクロック数は、このようなパターンに限られない。具体的には、クロック調整用の水平ライン以外の水平ライン（１１２４本）は、少なくとも、水平方向の有効画像が切り出せるだけの充分な長さのクロック数以上、ＮＶ本（ここでは１１２５本）の水平ラインを１フレーム内中に含むことが可能な充分短いクロック数以下の範囲であれば、どのような値であってもよい。 Note that the number of clocks in each horizontal line is not limited to such a pattern. Specifically, the horizontal lines other than the horizontal lines for clock adjustment (1124 lines) is at least the horizontal direction of the effective image cut out by sufficient length of more than the number of clocks, N V present (1125 in this case As long as it is within a range of a sufficiently short number of clocks that can include a horizontal line of 1) in one frame, it may be any value.
また、クロック調整用の水平ライン（最終ライン）は、フレーム中の全ての水平ラインのクロック数を合計したときに、そのフレームに設定された総クロック数となるように調整がされている。言い換えれば、同期信号発生パターンの１周期の総クロック数が７４２５００００クロックとなるように、調整がなされているためである。この結果、ＡフレームとＢフレームとが存在するフレーム周波数では、当該最終ラインの水平クロック数は、Ａフレームの方がＢフレームよりも１クロック分少なくなっている。 The horizontal line for clock adjustment (final line) is adjusted so that the total number of clocks set for the frame is obtained when the number of clocks of all horizontal lines in the frame is summed. In other words, the adjustment is made so that the total number of clocks in one cycle of the synchronization signal generation pattern is 74250,000. As a result, at the frame frequency where the A frame and the B frame exist, the horizontal clock number of the final line is smaller by one clock in the A frame than in the B frame.
また、クロック調整用の水平ラインは、最終ラインでなくとも、少なくとも垂直ブランキング期間のラインであればよい。もっとも、有効画面の信号が読み出すことが可能な程度にクロック数が充分大きければ、垂直ブランキング期間の水平ラインでなくてもよい。 Further, the horizontal line for clock adjustment is not limited to the final line, and may be a line at least in the vertical blanking period. However, as long as the number of clocks is sufficiently large so that the signal of the effective screen can be read, the horizontal line in the vertical blanking period may not be used.
以上のように、ビデオカメラ１では、水平ライン数ＮＶ及びクロック周波数ｆＣＬＫを変更せずに、水平クロック数のみを調整して、フレーム周波数（１秒間のフレーム数）を任意の自然数に設定することができる。
As described above setting, the
このため、ビデオカメラ１では、例えば複数のカメラを同時に用いた撮影においてフレーム周波数を変更した場合、各カメラのフレームの位相が同期するので、後に編集する時に非常に都合が良い。
For this reason, in the
第２の実施形態のビデオカメラの構成
つぎに、本発明が適用された第２の実施形態のビデオカメラについて説明をする。
Next, a video camera according to the second embodiment to which the present invention is applied will be described.
上述したビデオカメラ２０では、フレーム周波数ＦＲが低いと、それに伴って１フレームの電荷蓄積時間も長くなる。例えば、フレーム周波数ＦＲが１（Ｈｚ）の場合は、撮像素子での電荷の蓄積時間（シャッタースピード）は１秒間になることになる。これでは、別途シャッタによる電荷量の調整をしないかぎり、撮像素子のダイナミックレンジをオーバーし、白クリップしてしまい正常な画像にならない。
The
そこで、以下に説明をする第２の実施形態のビデオカメラ２０では、ユーザにより設定されたフレーム周波数が低い場合は、実際には撮像素子の露光がオーバーしない程度の早いフレーム周波数により撮影をして、撮像信号のフレームを時間方向に加算することによりダウンコンバートするようにしている。
Therefore, in the
ビデオカメラの構成
図３に、本発明が適用された第２の実施形態のビデオカメラ２０のブロック構成図を示す。なお、図１に示したビデオカメラ１と同一の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
Configuration of Video Camera FIG. 3 shows a block configuration diagram of a
ビデオカメラ２０は、レンズユニット２と、撮像素子３と、アナログ処理及びＡＤ変換部４と、デジタル処理部５と、メモリコントローラ６と、フレームメモリ７と、デジタル信号処理部８と、出力部９と、基本クロック発生部１１と、パターン記憶部１２と、同期信号発生部１３と、駆動パルス発生部１４とを備えている。
The
また、ビデオカメラ２０は、レート設定部２１と、フレーム加算部２２とを備えている。
The
レート設定部２１は、例えばユーザ等からフレーム周波数ＦＲＸ（ＦＲＸは自然数）が入力される。例えば、フレーム周波数ＦＲＸは、ここでは、１フレーム/秒から３０フレーム/秒まで１フレーム刻みで入力される。 The rate setting unit 21 receives, for example, a frame frequency F RX (F RX is a natural number) from a user or the like. For example, the frame frequency F RX is input in increments of 1 frame from 1 frame / second to 30 frames / second here.
レート設定部２１は、入力されたフレーム周波数ＦＲＸと、以下の式（１１）の関係を満たすフレーム周波数ＦＲ及びフレーム加算数Ｍを設定する。 Rate setting unit 21 sets a frame frequency F RX input, the frame frequency F R and frame addition number M that satisfies the following relationship of Equation (11).
ＦＲＸ＝ＦＲ／Ｍ …（１１） F RX = F R / M (11)
なお、式（１１）において、Ｍは自然数であり、ＦＲは撮像素子３により撮像可能な最高のフレーム周波数（例えば、３０Ｈｚ）を超えない値である。
In the equation (11), M is a natural number, F R is a value that does not exceed the imaging highest possible frame frequency (e.g., 30 Hz) by the
レート設定部２１により設定されたフレーム周波数ＦＲは、同期信号発生部１３に供給される。
Frame frequency F R that is set by the rate setting unit 21 is supplied to the synchronizing
同期信号発生部１３は、入力されたフレーム周波数ＦＲに対応した垂直同期信号Ｖ及び水平同期信号Ｈを発生する。従って、駆動パルス発生部１４、アナログ処理及びＡ/Ｄ変換部４及びデジタル処理部５では、フレーム周波数ＦＲに応じた可変速撮影を行う。
Synchronizing
フレーム加算部２２は、メモリコントローラ６の出力段と、デジタル信号処理部８との間に設けられている。フレーム加算部２２には、レート設定部２１により設定されたフレーム加算数Ｍが入力される。フレーム加算部２２は、メモリコントローラ６から出力された連続したＭ個のフレームを加算して、１つのフレームを生成する。このようにＭフレーム分の加算処理をすることにより、実質上、フレームレートＦＲで撮影された画像信号を、フレームレートＦＲＸ（ＦＲ／Ｍ）にダウンコンバートすることができる。
The
具体的に、各フレーム周波数ＦＲＸでの水平ラインのクロック数の一例を、以下の表５に示す。 Specifically, an example of the number of horizontal line clocks at each frame frequency FRX is shown in Table 5 below.
以上のように第２の実施形態のビデオカメラ２０では、ユーザにより設定されたフレーム周波数ＦＲＸが低い場合であっても、撮像素子のダイナミックレンジをオーバーさせずに、可変速の撮影をすることが可能となる。
As described above, in the
複数のビデオカメラによるシステム構成
つぎに、このようなフレーム周波数を自在に変更することができるビデオカメラ１やビデオカメラ２０を複数使用して同時撮影する場合のシステムを説明する。
System Configuration Using Plural Video Cameras Next, a system in the case where a plurality of
このような複数カメラシステム３０の構成例を図４に示す。複数カメラシステム３０では、設定されているフレーム周波数ＦＲが異なる３つのビデオカメラ１（カメラＡ，カメラＢ，カメラＣ）が、同時に同一の被写体を撮影している。
An example of the configuration of such a multiple camera system 30 is shown in FIG. Multiple camera system 30, the frame frequency F R is different three
複数カメラシステム３０では、ある一つのビデオカメラ（例えば、カメラＡ）をマスターカメラとして設定する。マスターカメラであるカメラＡは、フレーム同期リセット信号を発生する。マスターカメラであるカメラＡは、あるフレーム周波数ＦＲが設定されており、そのフレーム周波数ＦＲの同期信号発生パターンに従い動作をしている。フレーム同期リセット信号は、その動作中の同期信号発生パターンの１周期毎（又は所定周期毎）に発生される同期信号である。つまり、同期信号発生パターンの周期は１秒（又はｎ秒）であるので、フレーム同期リセット信号は、１秒毎（又はｎ秒毎）に発生される同期信号である。 In the multiple camera system 30, one video camera (for example, camera A) is set as a master camera. Camera A, which is a master camera, generates a frame synchronization reset signal. Camera A is the master camera is set a frame frequency F R have the operation in accordance with the synchronization signal generation pattern of the frame frequency F R. The frame synchronization reset signal is a synchronization signal generated every cycle (or every predetermined cycle) of the synchronization signal generation pattern in operation. That is, since the cycle of the synchronization signal generation pattern is 1 second (or n seconds), the frame synchronization reset signal is a synchronization signal generated every second (or every n seconds).
マスターカメラ以外のカメラ（カメラＢ，カメラＣ）は、マスターカメラ（カメラＡ）から発生されたフレーム同期リセット信号が入力される。マスターカメラ以外のカメラ（カメラＢ，カメラＣ）は、フレーム同期リセット信号に従い内部カウンタ等をリセットし、同期信号発生パターンの位相調整を行う。 Cameras other than the master camera (camera B, camera C) receive a frame synchronization reset signal generated from the master camera (camera A). Cameras other than the master camera (camera B and camera C) reset the internal counter and the like according to the frame synchronization reset signal, and adjust the phase of the synchronization signal generation pattern.
フレーム同期リセット信号、各カメラＡ、Ｂ、Ｃの垂直及び水平同期信号のタイミングチャートを図５に示す。 FIG. 5 shows a timing chart of the frame synchronization reset signal and the vertical and horizontal synchronization signals of the cameras A, B, and C.
ここでは、例えば、カメラＡのフレーム周波数が２４Ｈｚ、カメラＢのフレーム周波数が２０Ｈｚ、カメラＣのフレーム周波数が１０Ｈｚに設定されているとする。それぞれのカメラの出力のフレーム周波数は３０Ｈｚである。 Here, for example, it is assumed that the frame frequency of camera A is set to 24 Hz, the frame frequency of camera B is set to 20 Hz, and the frame frequency of camera C is set to 10 Hz. The frame frequency of each camera output is 30 Hz.
この図５のタイミングチャートに表されているように、フレーム同期リセット信号でリセットを行うことによって、各カメラがどのようなフレーム周波数であっても常にそのフレーム周波数は整数値であるので、必ず１秒間に１度全てカメラのフレーム位相が揃う。 As shown in the timing chart of FIG. 5, by resetting with a frame synchronization reset signal, the frame frequency is always an integer value regardless of the frame frequency of each camera. The frame phase of the camera is aligned once every second.
また、例えば、カメラＡのフレーム周波数を出力映像周波数と同じ３０Ｈｚにした場合（これはすなわち、既存の固定フレームレートのカメラと同じである。）にも、１秒間に１回全てのカメラのフレーム位相が揃う。つまり、既存の固定フレームレートのカメラシステムの中に可変フレームレートのカメラを混在させて、同期させることも可能である。 In addition, for example, when the frame frequency of the camera A is set to 30 Hz which is the same as the output video frequency (that is, the same as that of an existing fixed frame rate camera), the frames of all the cameras are once per second. The phase is aligned. That is, it is possible to mix and synchronize a variable frame rate camera in an existing fixed frame rate camera system.
フレーム周波数が３０Ｈｚ以上の場合
また、以上の説明では、フレーム周波数ＦＲが１（Ｈｚ）から３０（Ｈｚ）までの例を示したが、クロック周波数を適当に選べば、どのようなフレーム周波数でも同様のことが実現可能である。
Also when the frame frequency is greater than 30 Hz, in the above description, the frame frequency F R is an example from 1 (Hz) to 30 (Hz), if properly choose the clock frequency, in any frame frequency The same can be realized.
例えば、１（Ｈｚ）から６０（Ｈｚ）まで、１Ｈｚ刻みで変更可能な場合の設定例を、以下の表６及び表７に示す。 For example, Table 6 and Table 7 below show setting examples in the case where it can be changed in increments of 1 Hz from 1 (Hz) to 60 (Hz).
１，２０ ビデオカメラ、２ レンズユニット、３ 撮像素子、４ アナログ処理及びＡＤ変換部、５ カメラ信号処理部、６ メモリコントローラ、７ フレームメモリ、８ デジタル信号処理部、９ 出力部、１１ 基本クロック発生部、１２ パターン記憶部、１３ 同期信号発生部、１４ 駆動パルス発生部
1,20 video camera, 2 lens unit, 3 image sensor, 4 analog processing and AD conversion unit, 5 camera signal processing unit, 6 memory controller, 7 frame memory, 8 digital signal processing unit, 9 output unit, 11 basic clock generation Unit, 12 pattern storage unit, 13 synchronization signal generation unit, 14 drive pulse generation unit
Claims (8)
周波数ｆＣＬＫの基本クロックを発生する基本クロック発生部と、
上記レート設定部によって設定されたフレーム周波数ＦＲ毎に設定され、上記基本クロック発生部によって発生される基本クロックのカウント値で示された垂直同期信号及び水平同期信号を発生する発生タイミングを示す同期信号発生パターンが記憶されたパターン記憶部と、
上記基本クロック発生部によって発生された基本クロックｆＣＬＫをカウントし、当該カウンタした値と上記パターン記憶部に記憶された同期信号発生パターンに示された値とが一致したタイミングで、フレームの開始タイミングを示す垂直同期信号Ｖと、フレームを構成するＮｖ本の水平ラインの開始タイミングを示す水平同期信号Ｈとを発生することによって、上記基本クロックｆＣＬＫに同期させた垂直同期信号Ｖと水平同期信号Ｈとを発生する同期信号生成部と、
複数の光電変換素子により被写体を撮像し、上記同期信号発生部から発生された垂直同期信号及び水平同期信号に従って上記各光電変換素子から信号を読み出して、当該垂直同期信号及び水平同期信号に同期した撮像信号を出力する撮像部と、
上記撮像部から出力された撮像信号から、有効画面部分の信号を抽出する抽出部と、
上記同期信号発生パターンの１周期毎に、同時に撮像動作を行っている他の撮像装置と同期を取るためのフレーム同期リセット信号を当該他の撮像装置に出力するリセット信号出力手段と
を備えた撮像装置。 A rate setting unit in which the frame frequency F R (F R is a natural number) is set freely changeable,
A basic clock generator for generating a basic clock of frequency f CLK ;
Is set in the frame each frequency F R which is set by the rate setting unit, sync indicating a generation timing for generating a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal shown by the count value of the basic clock generated by said basic clock generating unit A pattern storage unit in which a signal generation pattern is stored;
The basic clock f CLK generated by the basic clock generation unit is counted, and the frame start timing is the timing at which the counted value coincides with the value indicated in the synchronization signal generation pattern stored in the pattern storage unit. a vertical synchronizing signal V shown, by generating the horizontal synchronizing signal H indicating the start timing of the horizontal lines of the N v present constituting the frame, the basic clock f CLK vertically synchronized with the synchronous signal V and horizontal sync A synchronization signal generator for generating the signal H;
A subject is imaged by a plurality of photoelectric conversion elements, signals are read from the photoelectric conversion elements in accordance with the vertical synchronization signal and horizontal synchronization signal generated from the synchronization signal generation unit, and are synchronized with the vertical synchronization signal and horizontal synchronization signal. An imaging unit that outputs an imaging signal;
An extraction unit that extracts a signal of an effective screen portion from the imaging signal output from the imaging unit;
An imaging device comprising: a reset signal output unit that outputs a frame synchronization reset signal for synchronizing with another imaging device that is simultaneously performing an imaging operation for each cycle of the synchronization signal generation pattern to the other imaging device. apparatus.
１秒を１周期とするものであり、
垂直ブランキング期間中の特定の１つの水平ライン以外の（ＮＶ−１）本の全ての水平ラインのクロック数が、全てのフレームで同一となるように設定され、
上記垂直ブランキング期間中の特定の１つの水平ラインのクロック数が、当該同期発生パターンの１周期の総クロック数がｆＣＬＫとなり、且つ、フレーム毎のクロック数のばらつきが１クロック以下となるように、調整されている請求項１記載の撮像装置。 The sync signal generation pattern is
One second is one cycle,
The number of clocks of all (N V −1) horizontal lines other than one specific horizontal line during the vertical blanking period is set to be the same in all frames,
The number of clocks of a specific horizontal line during the vertical blanking period is such that the total number of clocks in one cycle of the synchronization generation pattern is f CLK and the variation in the number of clocks for each frame is 1 clock or less. The imaging apparatus according to claim 1, wherein the imaging apparatus is adjusted.
上記レート設定部は、外部からフレームレートＦＲＸ（ＦＲＸは自然数）が入力され、入力されたフレームレートＦＲＸと、下記式（１）の関係を満たすフレーム周波数ＦＲ及び加算数Ｍを設定し、
上記レート変換部は、上記抽出部から出力される撮像信号のフレーム周波数を、ＦＲからＦＲＸに変換する請求項１記載の撮像装置。
ＦＲＸ＝ＦＲ／Ｍ…（１）
なお、式（１）において、Ｍは自然数であり、ＦＲは撮像可能な最高フレーム周波数を超えない値である。 A rate conversion unit that down-converts the frame frequency of the imaging signal output from the extraction unit;
Said rate setting unit may set the frame rate F RX from the outside (F RX is a natural number) is input, the frame rate F RX input, the frame frequency F R and the addition number M satisfies the following formula (1) And
The rate conversion unit, the frame frequency of the image signal output from the extraction unit, the image pickup apparatus according to claim 1, wherein the conversion from F R to F RX.
F RX = F R / M (1)
In Equation (1), M is a natural number, and FR is a value that does not exceed the highest frame frequency that can be imaged.
上記同期信号発生部は、同期信号発生パターンの周期を、上記位相調整信号の周期に同期させて、垂直同期信号及び水平同期信号を出力する請求項１記載の撮像装置。 The phase adjustment signal having a period that is a natural number multiple of the synchronization signal generation pattern further includes an adjustment signal input unit that is input from the outside,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein the synchronization signal generation unit outputs a vertical synchronization signal and a horizontal synchronization signal by synchronizing the period of the synchronization signal generation pattern with the period of the phase adjustment signal.
周波数ｆＣＬＫの基本クロックを発生する基本クロック発生ステップと、
上記基本クロック発生ステップで発生された基本クロックをカウントし、当該カウンタした値と、上記レート設定ステップで設定されるフレーム周波数ＦＲ毎に設定され、上記基本クロック発生ステップで発生される基本クロックのカウント値で示された垂直同期信号及び水平同期信号を発生する発生タイミングを示す同期信号発生パターンが記憶されたパターン記憶部に記憶された同期信号発生パターンに示された値とが一致したタイミングで、フレームの開始タイミングを示す垂直同期信号Ｖと、フレームを構成するＮｖ本の水平ラインの開始タイミングを示す水平同期信号Ｈとを発生することによって、上記基本クロックに同期させた垂直同期信号Ｖと水平同期信号Ｈとを発生する同期信号生成ステップと、
複数の光電変換素子により被写体を撮像し、上記同期信号生成ステップで発生された垂直同期信号及び水平同期信号に従って上記各光電変換素子から信号を読み出して、当該垂直同期信号及び水平同期信号に同期した撮像信号を出力する撮像信号出力ステップと、
上記撮像信号出力ステップで出力された撮像信号から、有効画面部分の信号を抽出する信号抽出ステップと、
上記同期信号発生パターンの１周期毎に、同時に撮像動作を行っている他の撮像装置と同期を取るためのフレーム同期リセット信号を当該他の撮像装置に出力するリセット信号出力ステップと
を含む撮像方法。 A rate setting step in which the frame frequency F R (F R is a natural number) is set freely,
A basic clock generation step for generating a basic clock of frequency f CLK ;
Counting the basic clock generated by said basic clock generating step, a value obtained by the counter, is set for each frame frequency F R that is set by the rate setting step, the basic clock generated by the fundamental clock generator Step At the timing when the value shown in the sync signal generation pattern stored in the pattern storage unit storing the sync signal generation pattern indicating the generation timing for generating the vertical sync signal and the horizontal sync signal indicated by the count value coincides with each other. , constituting a vertical synchronizing signal V indicating the start timing of the frame, the frame N v by generating a horizontal synchronizing signal H indicating the start timing of the horizontal line of the vertical synchronization signal V in synchronization with the basic clock And a synchronizing signal generating step for generating a horizontal synchronizing signal H;
The subject is imaged by a plurality of photoelectric conversion elements, signals are read from the photoelectric conversion elements in accordance with the vertical synchronization signal and horizontal synchronization signal generated in the synchronization signal generation step, and synchronized with the vertical synchronization signal and horizontal synchronization signal. An imaging signal output step for outputting an imaging signal;
A signal extraction step of extracting a signal of an effective screen portion from the imaging signal output in the imaging signal output step;
An imaging method comprising: a reset signal output step of outputting a frame synchronization reset signal for synchronizing with another imaging apparatus that is simultaneously performing an imaging operation to the other imaging apparatus for each cycle of the synchronization signal generation pattern. .
１秒を１周期とするものであり、
垂直ブランキング期間中の特定の１つの水平ライン以外の（ＮＶ−１）本の全ての水平ラインのクロック数が、全てのフレームで同一となるように設定され、
上記垂直ブランキング期間中の特定の１つの水平ラインのクロック数が、当該同期発生パターンの１周期の総クロック数がｆＣＬＫとなり、且つ、フレーム毎のクロック数のばらつきが１クロック以下となるように、調整されている請求項５記載の撮像方法。 The sync signal generation pattern is
One second is one cycle,
The number of clocks of all (N V −1) horizontal lines other than one specific horizontal line during the vertical blanking period is set to be the same in all frames,
The number of clocks of a specific horizontal line during the vertical blanking period is such that the total number of clocks in one cycle of the synchronization generation pattern is f CLK and the variation in the number of clocks for each frame is 1 clock or less. 6. The imaging method according to claim 5, wherein the imaging method is adjusted.
入力されたフレームレートＦＲＸと、下記式（２）の関係を満たすフレーム周波数ＦＲ及び加算数Ｍを設定し、
上記撮像信号のフレーム周波数を、ＦＲからＦＲＸに変換する請求項５記載の撮像方法。
ＦＲＸ＝ＦＲ／Ｍ…（２）
なお、式（２）において、Ｍは自然数であり、ＦＲは撮像可能な最高フレーム周波数を超えない値である。 The frame rate F RX (F RX is a natural number) is input from the outside,
Set the frame rate F RX input, the frame frequency F R and the addition number M satisfies the following formula (2),
The imaging method according to claim 5, wherein the frame frequency of the imaging signal is converted from F R to F RX .
F RX = F R / M (2)
In Equation (2), M is a natural number, and FR is a value that does not exceed the highest frame frequency that can be imaged.
同期信号発生パターンの周期を、上記位相調整信号の周期に同期させて垂直同期信号及び水平同期信号を出力する請求項５記載の撮像方法。 A phase adjustment signal having a cycle that is a natural number times the synchronization signal generation pattern is input from the outside,
The imaging method according to claim 5, wherein a synchronizing signal generation pattern is synchronized with a period of the phase adjustment signal to output a vertical synchronizing signal and a horizontal synchronizing signal.
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