JPH04192782A - スローモーションカラーカメラ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

産業−１−の利用分野 本発明はテレヒショ１ンノノメラに関するちび）であり
、更に詳述°４ろならばテレピン・１ンノノメつの動的
解像度を向１さ氾て被写体の動きを明確に撮像し、良好
な７１ＴＩ−モーン丑（ン画像をｉ−リろｔ３θ）てΔ
「。 る。 １ｊｆｆ東の技術 スローモーンヨ（ンノノメラ装置のｉ％来の技術を簡ｉ
ｔに説明する、 極めて高速で動く被写像体をスローモーション撮影しそ
の動きを明確に観察する方法としては、高速度フィルム
カメラて撮影し、それを低速で映写する方法が周知であ
るが、前記の方法ではフィルムを用いているため撮影−
現像−再生（映写）Ｊ：てに時間かかかり過ぎるという
大きな欠点かある。 これに対して、テレヒションノｌメラによるスローモー
ションノノメラ装置としては通常のテレヒジョンカメラ
の走査速度（ＮＴＳＣ方式では水平走査周波数約１５．
７３４ＫＩ（ｚフィールド周波数６０　Ｈｚ　）を速く
して、高速に記録するヒデオテープレコータに記録し、
前記、高速に記録されたヒデオテープを標準の速度で再
生する事によりスＩＴＩ−モーション画像を得る装置が
実用化されている事は周知である。 以下、周知のスローモーシミ】ンノノメラ装置を図面を
用いて簡単に説明する。 第７図において１は被写体、２は撮像レンズ、］０：３
は３色分解プリズｊ３．１０４〜１０６は撮像管、１０
７〜１０９は偏向二フィル、１１０〜］１２はプリアン
プ、１１３はプロレスおよび」−ンコーダ及び周波数変
換回路、１」４は偏向回路である。番号２〜ｎ４により
−７゛レヒシヨンノノメラが構成されている。↓１５は
ヒデオテープレコーダ（以下〜ｌＴＲと略す）である。 次に動作を説明する。説明を簡単にするため、前記デレ
ヒションノノメラは標準のテレヒションノノメラの３倍
速て動作する、即ち１′３倍速の×１−］−モーション
の記録、再生が可能なスローモーションノｌメラ装置と
して説明する。 標準のテレヒションノノメラ（ＮＴＳＣ方式では水平走
査周波数は約１５．７３４ＫＨｚ、フィールド周波数は
６０　Ｈｚ　）に比へて、前＋ｉａ　、Ｘローモーショ
ンノｌメラでは、水平走査周波数は約４．７　、２０２
Ｋ　Ｈｚ、フィールド周波数は１８０１（ｚで動作する
こ七になる。 通常の３倍の速度で操作を行うため、偏向回路１１４か
らは３倍の周波数の偏向信号が偏向コイル１０７〜］、
　０９に供給される１、実際の偏向コイルは水平・垂直
の２方向が必要であるが、第７図では一方の偏向コイル
の図示は省略している。、被写体］からの被写体像は撮
像レンズ２により集光された後、３色分解プリズ１．１
．０３により赤（Ｒ）・緑（Ｇ）・青（Ｂ）３原色に分
解され、撮像管１０４〜］０６に結像される。撮像管１
０４〜１、０６に結像された被写体像は撮像管の光電変
換膜により光電変換される。光電変換された？ル写鉢像
は、偏向ヨークにより偏向された電子ビー１３により、
信ぢ一電流として読み出され、プリアンプ１１０〜１１
２により増幅され、プリアンプから赤・緑・青の信号主
用として取り出され、プロセス・エンコーダ回路１１３
へ供給される。プロセス・エンコーダ回路１１３て前記
、赤・緑・青の信号は標準の３倍速の複合カシーテレヒ
ジョン信号に変換し、その後周波数変換回路により通常
の周波数のノｌラーテレヒション信号に変換１７た後Ｖ
　Ｔ　Ｒ・＼供給する。前記＼７−ＦＲは′、３個の記
録ヘットを有しており、記録Ｉ・ラムは通常の１倍速の
Ｎ　Ｔ　Ｓ　Ｃ信号を記録するｌ）の回転を行っている
が、−５、− 記録されるテープは通常の３倍速の速度で走っている。 したがって、Ｖ　Ｔ　Ｒのυ“−−ブ１−には通常の３
倍速の映像信号が記録される。このようにして記録され
たテープを、通常のトラム回転速度および通常のテープ
走行速度で再生すれば］、／３３倍速スローモーション
画像を得ることができる。 ここでＶＴＲは１個の記録ヘットを用い、トラムおよび
テープを通常の３倍速回転及び送行させて記録を行い、
スローモーション再生時には通常の回転お、よびテープ
送行を行うことにより１．／３３倍速スローモーション
画像を得る方法ｔ）ある。 ところが、前記の構成によるス］コーモーションノ１メ
ラ装置では、動的解像度か向上ぜず輪郭がボケたスロー
モーション画像となる。また、画像歪のある画像となる
、例えば高速で動くコルフのクラブの柄が第９図の如く
曲がって児える欠点を自している。 前記欠点のうち、画像の輪郭かボッｒる原因は、撮像管
の残像現象によるものであり、高速で動くゴルフクラブ
の柄が曲がって見える原因は、画面の」二部と下部とて
は信号電荷の蓄積タイミングがＸしるためである。 前記欠点を解決するだめの最も簡単な手段としては、第
７図に示した４〜６の撮像管を前記ＣＣＩ）固体撮像素
子に置き換えて、前記ＣＣＤ固体撮像素子を通常の３倍
速て駆動する方法がある。 発明が解決しようとする課題 ところが、前記ＣＣＤ固体撮像素子はフォトダイオード
て光電変換して得た信号電荷を垂直方向および水平方向
に転送して信号電圧として読み出しているのは周知の如
（である。−射的にＮ　Ｔ　Ｓ　Ｃ方式の場合、前記Ｃ
ＣＤの固体撮像素子の垂直方向の画素数は略５００画素
、水平方向の画素数は５００〜８００画素程度であり、
通常の動作速度、即ち転送周波数としては、正直方向は
］、５．７３４Ｋ　１−１ｚであり、水平方向の転送周
波数としては５００画素では９．５ＭＨｚ、８００画素
では１４　３２ＭＨｚ程度である。１．／３倍速のスロ
ーモーション画像を得ろためには、ＣＣＩ）固体撮像素
子を通常の３倍の周波数で駆動しな：Ｊればならない。 即ち、）１直方向は４７　、２０２　Ｋ　Ｈ７，、水平
方向は２８．５〜４２．９５ＭＨｚもの高い周波数で転
送を行わねばならない。現状のＣＣＤ固体撮像素子ては
、水平方向に前記の如く高い転送周波数て信壮電荷を転
送することには３つの大きな問題が発生ずる。 その第一は、水平方向の転送周波数が高くなるために、
十分な転送効率か得られず、画面が水平方向に極端にボ
ケる事である。５この画面の水平方向のボケは、画面の
左右だ向で大きく異なり、即ち画面の左側では転送段数
が少ない為にボケ量が少なく、画面の右側では転送段数
が多い為に、極端にボケでしまう。第二の問題は、水平
方向に高い周波数の転送を行うと、ＣＣＩ）固体撮像素
子自体が発熱し、その結果、暗電流が増加し、信号のＳ
Ｎ比を劣化さ氾てしまうことである。第３の問題として
、ＣＣＤ固体撮像素子を前記の如（、高い周波数で駆動
するための駆動回路の実現が困９ｆｆである。つまり、
水平転送段は容量性であり、かつ１．００　Ｐ　Ｆ以上
の容量をＨしているため数−Ｌ　Ｍ　ｔｌｚて、かつ数
Ｖ程度の振幅の駆動パルスをＣＣＤに印加するだめの駆
動回路の実現は困難を極めるこ古は言うまでもない。 Δ〈発明ては、ＣＣＤ固体撮像素子を高速（通常の駆動
速度の３倍程度）で駆動することにより発生ずるＦ記の
弊害を招くことなく、かつ撮像管を用いたスローモーシ
ョンカメラの欠点を克服ずろものである。 周知の如＜、ＣＣＤ固体撮像素子は撮像管に比・＼て残
像は極端に少な（、また、フォトタイオーＩ・とＣＣＩ
）からなる垂直、水平転送段を介して信号電荷を読み出
す形式のＣＣＤ固体撮像素子、即ぢインターライン固体
撮像素子（以降Ｉ　Ｔ　−ＣＣＤど略ず）では受光部の
全てのフォトタイオートに蓄積された信号電荷を同時に
垂直転送段に転送するため、画面の−Ｆ部と下部とて信
号電荷の蓄積タイミングかスレるという事はなくなるた
め、スト１−モーション再生をした場合、第１０図の如
く自然な画像となる。つまり、スローモーションノノメ
ラにおいては撮像管の替わりにｉｆｆ記、ＩＴ−ＣＣＤ
あるいはＦＩ　Ｔ−ＣＣＤを用いれば、動的解像度が高
く、即ち画像の輪郭部が尖鋭で画像の歪のないスローモ
ーション画像を得ることができる。 本発明ては、ＣＣＤ固体撮像素子を高速（通常の駆動速
度の３倍稈度）で駆動することにより発生Ａ−る上記の
弊害を招くことなく、かつ撮像管を用いたスローモーシ
ョンノノメラの欠点を克服し、動的解像度が高く、即ち
画像の輪郭部が尖鋭で、画像の歪のないスロ−モーショ
ン画像を得るものである。 課題を解決するだめの１段 本発明では、前記欠点を解決するため第１として、光電
変換素子どして固体撮像素子を用いる。 光電変換部にフ、イトダイＡ−１・等に代表される各画
素ごとに独立した光電変換部をｆＨＬ、垂的及び水平方
向の信号電荷の転送に電荷結合素子を用いた、所謂ＣＣ
ＤＣＤ固体撮像−が最も適しでいる、本発明では、前記
欠点を解決するため第２乏して被写体像を固体撮像素子
−の受光面に結像するための１個の撮像レンズを有し、
前記、撮像レンＸと前記固体撮像素子の結像面の間に、
赤、緑、青色光に色分割する手段の後に、■〕数に振幅
分割する手段を設けて、３（青、赤、緑色成分）×１１
数の被写体像に分離し、前記分離された被写体像を３Ｘ
ｎ個の固体撮像素子により撮像しｎ個のノノラーノノメ
ラ系を構成し１／ｎ倍速のスロ−モーション画を得る。 前記、ｎ個の撮像素子はフ４−トダイオードへの信号電
荷の蓄積時間を１／Ｉ〕ずつ移動して動作さぜる。つま
り、１１を３とずれば、被写体像を振幅分割プリズム群
で３個に分割し、３台のノｌメラ（１台のノノメラはＲ
，Ｇ、Ｂｃｈの３つの撮像素子）に結像させる。前記３
台のカメラは通常の周波数で動作させており、かつ、動
作タイミングはフィールド走査を行う際１　、／’　３
周期す一つ移相させている。また、３台のカメラは通常
動作の略１．／３の期間のみフォＩ・ダイオードに信号
電荷を蓄積させるように成している。このようにして得
られた３台のカメラの出力信号を、ディジタル信号に変
換し、通常の周波数の信けをご３倍の周波数に変換し、
通常の３倍速て］・う１、回転、テープ走行するＶＴＲ
へ記録し、１１１ｆ記、記録されたテープをｉｌｌ常の
１倍速て再生すれば、動的解像度が高く、画像歪のない
高画質なスｌ］−モーションを得ることができる。 作用 本発明ては、ＣＣＩ）固体撮像素−ｒ−を高速（通常の
駆動速度の３倍程度）で駆動することによ？、］発生ず
る上記の弊害を招くことなく、か−）撮像管を用いたス
ローモーションノノメラの欠点を克服１ろものである。 周知の如く、ＣＣＩ）固体撮像素ｒは撮像管に比へて残
像は極端に少な（、また、ツー＋トダイオードとＣＣＤ
からなる垂直、水平転送段を介して信号電荷を読み出す
形式のＣＣＤ固体撮像素子、即ちインターライン固体撮
像素子〈以降ＩＴ−ＣＣ■）と略咀）では受光部の全て
のフィトグイオート蓄積された信号電荷を同時に垂直転
送段に転送４るため、画面のＬ部と下部とて信号電荷の
蓄積４フイミングがズレるという事はなくなるため、、
７．　Ｄーモーション再生をした場合、第９図の如く自
然な画像おなる。一つまり、スローモーションノｌメ：
７においては撮像管の替わりに前記、Ｉ　Ｔ　−　Ｃ　
Ｃ　ＤあるいはＦ　Ｉ　Ｔ　−　Ｃ　Ｃ　Ｄを用いれば
、動的解像用か高く、即ち画像の輪郭部が尖鋭で画像の
歪のないス

【」−モーション画像を得ることができる、
。 実施例 以下、本発明の−・実施例を図面を用いて説明゛４る。 第１図，第２図（よ第１の実施例である、に３倍速のス
ローモーション画像を得る光学系を示す概要図である。 第１図，第２図において、■は被写体、２は撮像レンズ
、３は赤外カットフィルター、４はＮ　Ｄ・色温度変換
フィルター、５は偏光板、６は光学ローパスフィルター
、７は色分解プリズム群、８は編光板、９は振幅分割プ
リズム群、１０はＣＣＤ固体撮像素子、１１はカラＸピ
ース、１２は振幅分割ブリズ１３群固定板、１３は光学
ユニ−ツト固定基盤である。 被写体ｌからの被写体像は撮像レンズ２に．より集光さ
れ、集光された光束は、前記、赤外カットフィノ１ター
３，ＮＤ・色温度変換フィルター４。 −１；８ 偏光板５．光学ローパλフィノ［ター６を透過し、色分
解プリズｌ−ｎ’ｅ　７に入射し第１のプリズム１／ｌ
と第２のプリズム１５間に形成されたクイク■１イック
膜１６により、ｒｔ色成分のめが反射され、前記第］の
プリズム１４の入射面で仝反射し編）Ｌ板８を透過し，
振１幅分割プリズム群９に入射−する。 前記、振幅分割プリズム群９に入射した光束は第１のブ
リズｊ、１７と第２のブ１１ズム１８間に３ｆ′成され
た振幅分割膜１０により光束の約１　／’　３　！；を
反射し第１のプリズム１７の入射面にて全反射し第１の
カメラの青色成分のＣ　Ｃ　Ｄ固体撮像素子］０−　１
　−Ｂに結像される．、前記、振幅分割ブ５１　Ｘノ、
群９の振幅分割膜１９を透過ｌ，た光束は、第′．２の
ブリズ１、】８と第３のブリズ１３２０間に形成された
振幅分割膜２１により、光束の約１　２（１反射し、第
２のノノメラの青色成分のＣ　Ｃ　Ｄ固体撮像，・）；
子１　０−２　−　Ｂに結像されろ．、＋ｉｉｆ記、振
幅分割ｎＱ２１を透過し７た光束は第７３のノノメ′ノ
の青色成分０）ＣＣＤ固体撮像素子１　０　−　３　−
　Ｂに桔（象される，、１１１ｆ記、色分解−プリズム
１（１７のり１′クロイ・・ツク１１φ−　１／ｌ　− １（５を透過した光束は、第２のプリズム１５と第１３
のプリズム２２間に形成されたタイクロイック膜２３に
より、赤色成分のみが反射され、前記、第２のプリズム
１５の入射面で全反射し、編光板８を透過し振幅分割プ
リズムＰ１９に入射する。前記、振幅分割プリズム群９
に入射した赤色成分の光束は前記の青色成分の光束と同
様に振幅分割され、第１．第２．第３のノノメラの赤色
成分のＣＣＤ固体撮像素子１０−１．−Ｒ，１Ｏ−２−
Ｒ，１Ｏ−３−Ｒに結像されろ。 前記、色分解プリズム群７のダイクロイック膜２３を透
過した光束は、編光板８を透過し振幅分割プリズム群９
に入射する。前記、振幅分割ブリズｊ１群９に入射した
緑色成分の光束は、前記のＹＩ１成分の光束と同様に振
幅分割され、第１．第２、第３の）Ｊメラの緑色成分の
ＣＣＤ固体撮像素子１．０−１−Ｇ、１Ｏ−２−Ｇ、１
０−３−Ｇに結像される。 振幅分割プリズム群固定仮１２は振幅分割プリズムに接
着固定され、光学ユニット固定基盤１３に設けられた位
置決めピン１３２に勘合する穴１２１〕を設（）である
。この、ような構成にすることにより色分解プリズム群
の出射面と振幅分割プリズム群の入射面に空気層を設け
であるため、前記、色分解プリズム７１Ｙの出射面また
は振幅分割ブリスム群の入射面にゴミ等か付着した際、
振幅分割プリズム群を取り外しゴミ等を除去ずろ事が可
能となる。もちろん、振幅分割プリズム群固定板を無く
して振幅分割プリズム群を光字ユニット固定基盤に接着
固定しても前記空気層にゴミ等が入らない構成にずれば
問題はないものである。 もちろん前記の色分解プリズム群７の第１のプリズム１
４と第２のプリズム１５間には微小な空気層を有してい
るが振幅分割プリズノ１、群は空気層はない構成である
。 前記の９個のＣＣＤＣＤ固体撮像素置１Ｎ′被写体像か
所定位置に精密調整〈レジストレーション調整）され、
カラスピース）１を介して前記、振幅分割ブリスム群９
の出射面近傍に接着固定されている。 前記の構成にする事により、色分解プリズム群７により
撮像レンズからの被写体像を青、赤、緑色成分から成る
被写体像に色分解した後、振幅分割プリズム群９にてそ
れぞれの被写体像を略１．／３づつに振幅分割して、９
個のＣＣＤ固体撮像素子に結像させ、１０−１−Ｒ，、
Ｇ、　Ｂにて第４のノノメラ系を、］、］０−２−Ｒ，
ＧＢにて第２のノノメラ系を、］、］０−３−Ｒ，Ｇ、
にて第３のカメラ系を構成する。 前記の構成において、振幅分割プリズム群９の振幅分割
膜２１により反射した、１０−２−　Ｒ，。 Ｇ、Ｂからなる第２のカメラ系は他の第１．第２のノノ
メラ系に対し反転像になるがデジタル回路において像を
反転さぜることは容易である。 第３図において、２２０Ｒ，Ｇ、Ｂ〜２２２　Ｒ，＋Ｇ
、Ｂはプリアンプ、２２３〜２２５はプ［１セス回路、
２２６は周波数変換回路、２２７は同期信号発生器、２
８はＣＣＤ駆動パルス発生器およびＣＣＤ駆動回路、２
２９はＶ　′ＦＲである。被写体１からの被写体像は撮
像レンズ２により集光され、色分解プリズノ１、群７に
より撮像レンズからの被写体像を青、赤、緑色成分から
成る被写体像に色分解した後、振幅分割プリズム群９に
てそれぞれの被写体像を略１．／３づつに振幅分割して
、９個のＣＣＤ固体撮像素子、１．０−１．−Ｒ，、Ｇ
、Ｂ、１Ｏ−２−Ｒ，Ｇ、Ｂ、１Ｏ−３−Ｒ，Ｇ、Ｂに
結像させる。９個のＣＣＤ固体撮像素子は各／、の受光
部に配置された）Ａトダイオートにまり光電変換を行う
。フｄトダイオートにより光電変換されて得られた信号
電荷は、垂直および水平転送段を転送し電圧信号として
ＣＣＩ）から取り出され、プリアンプ２２ＯＲ，ｃ、Ｂ
〜２２２Ｒ，Ｇ、Ｂに供給され、不要雑音成分を除去し
た後、任意の振幅に増幅される。プリアンプ出力信号は
ブ１」セス回路２２３．２２４　、２２５にそれぞれ供
給され、各種信号処理を施す。各ブ■コセス回路２２３
゜２２４．２２５の出力漬けは標準の映像信号くうパレ
ヒションカメラ出力信号）となっている。このようにし
て標準の映像信号（テレヒションカメラ出力信号）に変
換された信号は周波数変換器２２（うに供給される。周
波数変換器はメモリーおよびメモリ−制御回路から構成
されている。本実施例では説明を簡単にするため入力信
号（標準の周波数、水平走査周波数１５　、７３４ＫＨ
ｚ、垂直走査周波数６０　Ｈｚ　）を３倍の周波数（水
平走査周波数４７．２０ＫＴ（ｚ、垂直走査周波数１８
０Ｈｚ）に変換するとして説明する。前記周波数変換器
出力信号はトラム回転数が通常の３倍で回転し、テープ
走行速度が通常の３倍のＶ　Ｔ　Ｒ，２２９へ供給され
記録される。同期信号発生器２２７は、スローモーショ
ンノノメラ装置の全てを同期関係を保って動作さセるた
めのものであり、前記、同期信号発生器の出力信号は周
波数変換器２２６、プロセス回路２２３．２２４．２２
５およびＣＣＤ駆動パルス発生器２２８、Ｖ　Ｔ　Ｒ，
２２９へ供給される１、ＣＣＤ駆動パルス発生器２２８
の出力信号はプリアンプ２２０．２２Ｌ　２２２．にも
供給される。ＣＣＤ駆動パルス発生器、ＣＣＤ駆動回路
２２８からはＣＣＤの駆動に必要な各種パルスが出力さ
れている。ＣＣＤ駆動回路２２８の出力信号はＣＣＤ固
体撮像素子１０−１．−Ｒ，Ｇ、Ｂ、１０−２−Ｒ。 Ｇ、Ｂ、１Ｏ−３−Ｒ，、Ｇ、Ｂに供給され、ＣＣＩ）
は標準の周波数で駆動される。とこるが、１　、／　３
倍速のスローモーション画像を得るには前記１Ｏ−ｉＲ
，Ｇ、Ｂ　（ＣＣＤＡ群とする）・１Ｏ−２−Ｒ，Ｇ、
Ｂ　（ＣＣＤＢ群とする）・１Ｏ−３−Ｒ，Ｇ、Ｂ　（
ＣＣＤＣ群とする）を各ノ＞１／３フィールドずつタイ
ミングをズラして駆動すると共に、ＣＣＤＡ群〜ＣＣＤ
Ｃ群の各フｔ　１−ダイオードに蓄積さぜる蓄積時間を
通常周波数で駆動する場合の蓄積時間の１、′３としな
（）ればならない、。 以下、第８図を用いてＣＣＤＡ群〜ＣＣＤＣ群の駆動タ
イミングおよび信号のタイミングを説明する。 第８図において（ａ）は通常のテレヒション方］（（本
実施例ではＮＴＳＣ方式）のフィールド期間を示すもの
であり、ＩＦは第１フィールド、２Ｆは第２フィールド
の期間を示す。第８図（ｂ）〜（ｄ）はＣＣＤＡ群〜Ｃ
ＣＤＣ群の動作タイミングを示すものである。本実施例
では周知のＣＣＤ固体撮像素子を用いている。ＣＣＤ固
体撮像素子は周知であるのでその説明は省略する。図中
、蓄積と記した期間は固体撮像素子のフォトダイオード
への信号電荷蓄積期間を示し、読み出しと記したタイミ
ングて、フォトダイオードに蓄積された信号電荷を垂直
転送段に読み出している。転送と記した期間に信号電荷
を垂直転送、水平転送を行いＣＣＩ）から電圧信号とし
て取り出している。第８図（ｅ）〜（ｇ）はＣＣＤＡ群
〜ＣＣＤＣ群に印加するシャッターパルスのタイミング
を示している。ＣＣＤ固体撮像素子は周知の如＜　ＣＣ
Ｄの基板に高い電圧のパルスを印加する事により、フォ
トダイオードに蓄積されていた信号電荷を基板に抜き出
す、っにり捨てることが可能である。したがって、ＣＣ
Ｄ固体撮像素子のフォトダイオードに信号電荷を蓄積す
る蓄積時間は、前記シャッターパルスを印加するタイミ
ングを操作することにより制御可能である。信号電荷の
蓄積時間はシャッターパルス印加後からＣＣＩ）信号電
荷の読み出しパルスがＣＣＤに印加されるまでの期間と
なる。 第８図（ｈ）〜（ｊ）はＣＣＤＡ群〜ＣＣＤＣ群の出力
、、、−２１− 信号、即ちプロセス回路２３〜２５の出力信号である。 ＣＣＤＡ群〜ＣＣＤＣ群は各々］２０°の位相を持たせ
て（１、、／’　３フイー几Ｉ・ずつタイミングをズラ
ぜて）駆動している。したがって、ＣＣＤ　Ａ〜ＣＣＤ
Ｃの出力信号は１　′３フィールドずつタイミングがず
れて得られる。但し、信号電荷の蓄積はＣＣＤＡ群→Ｃ
ＣＤＢ群−→ＣＣＤＣ群→ＣＣＩ）　Ａ群と順次変化す
るように、シャッター及びＣＣＤの駆動タイミングを変
化させている。プロセス回路の出力信号は周波数変換器
２２（うに供給している。周波数変換器２２０は３個の
フィールドメモリ及びメモリー制御回路から構成されて
おり、入力の周波数と出力の周波数を変換している。つ
まり、メモリーへの記憶の際は通常の周波数で記憶しく
第８図（ｈ）（ｉ）　（ｊ’）の周波数の状態で記１簑
し）、メモリーから読み出す際は記１章するくメモリー
に１１−き込む）周波数の３倍の周波数で読み出し、３
つのフィールドメモリの信号を切り換えることにより、
ＣＣＤＡ群→ＣＣＤ　Ｂ群→ＣＣＤＣ群→ＣＣＤＡ群の
順に通常の周波数の３倍の画像を得ることが、、−、２
２− できる。ＶＴＲ２２９では通常の３倍のトラム回転数お
よび３倍速のテープ走行を行い、前記、周波数変換器２
２６の出力信号をヒデオテーブに記録する。前記、記録
されたヒデオテープを通常速度で再生ずれば１／３倍速
のスローモーション画像を得ることができる。ここでＶ
ＴＲは標準カラーテレヒション信号（輝度信号と変調色
信号を加算した信号）を記録するとして説明したが、輝
度信号と色信号を分離した状態で記録するＶＴＲを用い
ても良い。その際はプロセス回路出力信号には輝度信号
と色信号が必要なことは言うまでもない。 次ｌこ、本発明の第２の実施例である１／３倍速のスロ
ーモーション画像を得る光学系について説明する。第４
図において、１は被写体、２は撮像レンズ、３は赤外ノ
ノットフィルター、４はＮＤ・色温度変換フィルター、
５は偏光板、６は光学１１−パスフィルター、５７０は
色分解プリズム群、８は偏光板、５９０は振幅分割プリ
ズム群、１０はＣＣＤ固体撮像素子、１１（才力ラスピ
ースである。 被写体１からの被写体像は撮像レンズ２により集光され
、集光された光束は、前記、赤外ノノットフィルター３
、ＮＤ・色温度変換フィルター４、偏光板５、光学ロー
パスフィルター６を透過し、色分解プリズム群５７０に
入射し第１のブリズｌ、５１４と第２のプリズム５１５
間に形成されたタイクロイック膜５１６により、青色成
分のみが反射され、前記第１のプリズム５１４の入射面
で全反則し偏光板８を透過し振幅分割プリズム群５９０
に入射する。前記、振幅分割プリズム群５９０に入射し
た光束は第１のプリズム５１７七第２のプリズム５１８
間に形成された振幅分割１１！５１９により光束の約１
／′３は反射し第１のプリズム５１７の入射面にて全反
射し第１のカメラの青色成分のＣＣＤ固体撮像素子１０
−］、　−Ｈに結像される。前記、振幅分割プリズム群
５９０の振幅分割膜５１９を透過した光束は、第２のプ
リズム５１８と第３のプリズム５２０間に形成された振
幅分割膜５２１により、光束の約１゜・′２は反射し、
Ａｆ記第２のプリズム５１８の入射面で全反射し、第２
のカメラの青色成分のＣＣＤ固体撮像素子１０−２−Ｂ
に結像される。前記、振幅分割膜５２１を透過した光束
は第３のカメラの青色成分のＣＣＤＣＣ固体撮像素子　
Ｏ−３−Ｂに結像される。 前記、色分解プリズム群５７０のダイクロイック膜５１
６を透過した光束は、第２のプリズム５１５と第３のプ
リズム５２２間に形成されたダイクロイック膜５２３に
より、赤色成分のみが反射され、前記、第２のプリズム
５１５の入射面で全反射し、偏光板８を透過し振幅分割
ブリズｊ８群５９０に入射する。前記、振幅分割プリズ
ム群５９０に入射した赤色成分の光束は前記の青色成分
の光束と同様に振幅分割され、第１．第２．第３のカメ
ラの赤色成分のＣＣＤ固体撮像素子１０−１−Ｒ，１０
−２−Ｒ，１，０−３−Ｒに結像される。 前記、色分解プリズム群５７０のダイクロイック膜５２
３を透過した光束は、偏光板８を透過し振幅分割プリズ
ム群５９０に入射する。前記、振幅分割プリズム群５９
０に入射した緑色成分の光束は、前記の青色成分の光束
と同様に振幅分割され、第１．第２．第３のカメラの緑
色成分のＣＣＤ固体撮像素−Ｔ−１０−１−Ｇ、　　１
０−２−Ｇ、　１．０−３−Ｇに結像される。 もちろん前記の色分解プリズム群５７０の第１のブリズ
ノ、５１４と第２のプリズム５１５問および振幅分割プ
リズム群５９０の第１のプリズム５１７お第２のプリズ
ム５１８間には微小な空気層を有している。 前記の９個のＣＣｌ）固体撮像素子は被写体像が所定に
位置に精密調整（レジストレーション調整）され、カラ
スピース１１を介して前記、振幅分割プリズム群５９０
の出射面近傍に接着固定されている。 前記の構成にする事により、色分解プリズム群５７０に
より撮像レンズからの被写体像を青。 赤、緑色成分から成る被写体像に色分解した後、振幅分
割プリズム群５９０にてそれぞれの被写体像を略１／３
ずつに振幅分割して、９個のＣＣＩ）固体撮像素子に結
像させ、１０−］、−Ｒ，Ｇ、１３にて第１のノｌメラ
系を、］−０−、、−２−Ｒ、Ｇ　、　Ｂにて第２のカ
メラ系を、１Ｏ−３−Ｒ，Ｇ、Ｂにて第３のカメラ系を
構成する。 前記の構成にする事により、第１の実施例とは異なり９
個のＣＣＤ固体撮像素子に結像する全での像は同しにな
るため、像の反転回路が不要となる、 次に、本発明の第３の実施例である１／３倍速のスロー
モーション画像を（すろ光学系について説明する。第５
図において、］は被写体、２は撮像レンズ、３は赤外ノ
Ｊツトフィルター、４はＮＤ・色温度変換フィルター、
５は偏光板、６は光学ローパスフィルター、６７０は色
分解プリズム群、８は偏光板、６９０は振幅分割ブリズ
１８群、１０はＣＣＤ固体撮像素子、１１はカラスピー
スである。 被写体］からの被写体像は撮像レンズ２により集光され
、集光された光束は、前記、赤外カットフィルター３、
ＮＤ・色温度変換フィルター４、偏光板５、光学ローパ
スフィルター６を透過し、色分解プリズム群６７０に入
射し第１のブリズノ−１６１／ｌと第２のプリズ１−Ｘ
６１５間に形成されたグイクロイック膜６１６により、
青色成分のみが反射され、前記第１のプリズム６１４の
入射面で全反射し偏光板８を透過し振幅分割プリズム群
６９０に入射する。前記、振幅分割ブリズ１、群６９０
に入射した光束は第１のプリズム６１７と第２のプリズ
ム６１８間に形成された振幅分割膜６１９により光束の
約１／３は反射し第１のプリズム６１７の４５°面にて
全反射し第１のカメラの青色成分のＣＣＤ固体撮像素子
１Ｏ−１−Ｂに結像される。前記、振幅分割プリズム群
６９０の振幅分割膜６１９を透過した光束は、第２のプ
リズム６１８と第３のプリズム６２０間に形成された振
幅分割膜６２１により、光束の約１／２は反射し、第２
のカメラの青色成分のＣＣＤ固体撮像素子１Ｏ−２−Ｂ
に結像される。前記、振幅分割膜６２１を透過した光束
は第３のカメラの青色成分のＣＣｒ）固体撮像素子１０
−３−Ｂに結像される。 前記、色分解プリズム群６７０のダイク「Ｉイック膜６
１６を透過した光束は、第２のプリズム６１５七第３の
プリズム６２２間に形成されたダイク］」イック膜６２
３により、赤色成分のみが反射され、前′記、第２のプ
リズム６１５の入射面で全反射し、偏光板８を透過し振
幅分割プリズムＺ！Ｙ６９０に入射する。］１；ｒ記、
振幅分割プリズムＺ（Ｙ６９０に入射した赤色成分の光
束は前記の青色成分の光束と同様に振幅分割され、第１
．第２．第３のノノメラの赤色成分のＣＣＤ固体撮像素
子１Ｏ−１−Ｒ，］、、］０−２−Ｒ，１Ｏ−３−に結
像される。 前記、色分解プリズム群６７０のダイク］］イック膜６
２３を透過した光束は、偏光板８を透過し振幅分割ブリ
ズｊ１群６９０に入射する。前記、振幅分割プリズム群
６９０に入射した緑色成分の光束は、前記の青色成分の
光束と同様に振幅分割され、第１．第２．第３のカメラ
の緑色成分のＣＣｒ）固体撮像素子１０−１．、−Ｇ、
１Ｏ−２−Ｇ、１Ｏ−３−Ｇに結像される。 １ｉ″ｌｊ記の９個のＣＣＤ固体撮像素子は被写体像が
２ｇ− 所定に位置に精密調整（レジストレーション調整）され
、ガラＸピース１１を介して前記、振幅分割プリズム群
９の出射面近傍に接着固定されている。 前記の構成にする事により、色分解プリズム群６７０に
より撮像レンズからの被写体像を青。 赤、緑色成分から成る被写体像に色分解した後、振幅分
割ブリスム群６９０にて、それぞれの被写体像を略１／
３ずつに振幅分割して、９個のＣＣＤ固体撮像素子に結
像させ、１Ｏ−１−Ｒ，Ｇ、＋３にて第１のカメラ系を
、１Ｏ−２−Ｒ２Ｏ，Ｂにて第２のカメラ系を、１Ｏ−
３−Ｒ，Ｇ、Ｂにて第３のノノメラ系をイず６成する。 もぢろん前記の色分解プリズム群６７０の第１のプリズ
ム６１４と第２のプリズム６１５間には微小な空気層を
有しているか振幅分割プリズム群６９０は空気層はない
構成である。 ｎＩ記の構成において、振幅分割プリズム群６９０の振
幅分割膜２１により反射した１　０−１−Ｒ。 Ｇ、Ｂからなる第２のカメラ系は他の第１．第２のカメ
ラ系に対し反転像になるがデジタル回路において像を反
転さぜることは容易である。 前記の構成にする事により、第１．第２の実施例とは異
なり、振幅分割プリズム群６９０の第１のプリズムの入
用面で全反射させる事がない構成であるため、前記、色
分解プリズム群の各出射面にｎ１接、または偏光板を介
して各振幅分割ブリスノ＼群の入射面を接着する事がで
きる。また、前記の構成にする事により振幅分割プリズ
ム６　’：’）　０７！Ｔの各プリズムはすべて直角２
等辺三角ブリＸノ、て構成できる。この場合、第１のプ
リズムは２点波線部分て分離して加−［し接着するもの
である１、本構成によれば、第１．第２の実施例とｌ／
、ｊなり、１ｈ（幅分割プリズム群の第１のブリズノ１
、の入射面で全反射させる事かないＪｌｌ／＋成てあろ
ため、前記、色分解プリズム群の各出射面に直接、また
は偏光板を介して各振幅分割プリズム群の入射面を接着
ずろ事かできろ。 次に、本発明の第４の実施例であろ１／２倍速の７．１
１−モーシー１ン画像を得る光学系について説明する。 第６図において、１は被写体、２は撮像レンズ、３は赤
外ノノッＩ・フィルター、４はＮ　ｌ）・色温度変換フ
イ）［ター、５は偏光板、Ｃ）は光学［Ｉ−パスフィル
ター、７７０は色分解プリズム群、８は偏光板、７９０
は振幅分割プリズム群、１０はＣＣＤ固体撮像素子、１
１はカラスピースである２、 被写体１からの被写体像は撮像レンズ２により集光され
、集光された光束は、ｔｉｆ記、赤外ノノットフィルタ
ー３．ＮＩ’）・色温度変換フィルター４゜偏光板５．
光学ローパスフィルター６を透過し、色分解ブリズｌえ
群７７０に入射し第１のプリズノ１．７１４と第２のプ
リズｌ−７１，５間に形成されたタイツ１」イックＩＩ
負７１６により、青色成分のみが反射され、前記第１の
プリズム７１４の入射面で仝反則し偏光板８を透過し振
幅分割プリズム群７９０に入射する。前記、振幅分割ブ
リ７１７！’ｌ’７９０に入射した光束は第１のブ１１
×１．７１７と第２のプリズム７１８間に形成された振
幅分割膜７１９）により光束の約１・２は反射し、第１
のノｌメラの青色成分のＣＣＩ）固体撮像素子１．０−
１．−　Ｂに結像されろ。！ｔ’ｌ　記、振幅分割プリ
ズム群７９０の振幅分割膜７１９を透過した）し束は、
第２のノＪメラの占゛色成分のＣＣＤ固体撮像素子１Ｏ
−２−Ｂに結像される。 前記、色分解プリズム群７７０のタイツ［−１イツク膜
７］６を透過した光束は、第２のプリズム７１５と第３
のプリズム７２２間に形成されたクイクＬ１イック膜７
２３により、赤色成分のみが反射４＼れ、前記、第２の
ブリズｊえ７１５の入射面で全反射し、偏光板８を透過
し２振幅分割プリズム群７９０に入射する。前記、振幅
分割プリズム群７９０に入射した赤色成分の光束は前記
の青色成分の光束と同様に振幅分割され、第１．第２の
カメラの赤色成分のＣＣＤ固体撮像湘了１Ｏ−１−Ｒ，
１Ｏ−２−Ｒに結像される。 前記、色分解プリズム群７７０のダイクロイック膜７２
：３を透過した光束は、偏光板８を透過し振幅分割プリ
ズム群７９０に入射する。前記、振幅分割ブリてムｉｆ
ｆ　７９０に入射した緑色成分の光束は、■１′ｌＩ記
の青色成分の光束古同様に振幅分割さ一：１３ れ、第１．第２のカメラの緑色成分のＣＣＤ固体撮像素
子１Ｏ−１−Ｇ、１Ｏ−２−Ｇに結像される。 前記の６１のＣＣＤ固体撮像素子は被写体像か所定位置
に精密調整（レジストレーション調整）され、カラＸピ
ース１１を介して前記、振幅分割プリズム群９の出射面
近傍に接着固定されている。 前記の４’Ｍ成にずろ事により、色分解プリズム群７７
０により撮像レンＸ２からの１皮写体像を青。 赤、緑色成分から成ろ被写体像に色分解した後、振幅分
割プリズム群７９０にて、それぞれの被写体像を略１　
ｙ”　２ずつ（こ振幅分割して、６個のＣＣＩ）固体撮
像素子に結像させ、１０−１．−Ｒ，、Ｇ、　Ｆ３にて
第１のノノメラ系を、ｌ　０−２−Ｒ，Ｇ、ＩＩにて第
２のカメラ系を構成−４−ろ５、 前記の構成において、振１ｊｉ分割ブリスノー、ｌ！Ｉ
Ｉ　７９０の振幅分割膜７２１によ７）反射ｌ−た１Ｏ
−２Ｒ，Ｇ、丁３からなろ第２の／）メ１ノ系は他の第
１゜第２０ノＪメラ系にＺｊシ反転（やになるか゛７゛
−ンタ几回路において像を反転させろことは容易である
、−：’ｉ４ 前記の（ｌｌ／ｌ成にする事により、第１．第２の実施
例とは異なり、振幅分割プリズムｌ？￥７９０の第１の
プリズムの入射面で全反射させる事がない構成であるた
め、前記、色分解プリズム群の各出射面に直接、または
偏光板を介して各振幅分割プリズム群の入射面を接着す
る事ができる。また、前記の構成にする事により振幅分
割プリズム７９０群の各プリズムはずへて直角２等辺三
角プリズムで構成できる。 以上、１　／　ｎ倍速のス１コーモーション画像を得る
本発明の３つの光学系について説明してきたが、これら
の光学系によれば （ａ）　　撮像レンズからの被写体像を色分解プリズム
群により赤、緑、青色光に色分割し、その後ｎ数に振幅
分割した構成であるため下記の長所をもつ。 ■・色分解プリズム群の前に振幅分割ブリズ１１かある
場合の振幅分割プリズムの分割波長帯域は可視光の範囲
（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）全域が必要であるが、この
ような長範囲を精度良く振幅分割する振幅分割膜の製作
は非常に困難である。これに比へ本発明によれば青色成
分、赤色成分、緑色成分に色分解した後に振幅分割する
ため、青色成分の後にくる振幅分割膜は青色成分の帯域
のみを、赤色成分の後にくる振幅分割膜は赤色成分の帯
域のみを、また緑色成分の後にくる振幅分割膜は緑色成
分の帯域のみをぞれそれ振幅分割できれば良いため、振
幅分割膜の製作は非常に容易であるばかりか分割精度も
向上する。 ■　振幅分割プリズム群に比べ、色分解プリズム群は青
反射膜、赤反射膜、青Ｉ・リミング膜、赤トリミング膜
、緑Ｉ・リミング膜等、膜層数が多く、製造条件により
微妙に特性が変化する膜を多数有しており、製作が困難
であり高価なものである。しかし本発明によれば、色分
解プリズム群は１つて済むため、光学系全体としてコス
Ｉ・の低減になる。 ■　第３．第４の実施例によれば、振幅分割プリズム群
の第１のブリス１、の入射面で全反射さぜる事がない構
成であるため、前記、色分解プリズム群の各出射面に直
接、または偏光板を介して各振幅分割ブリＸム群の人９
Ｊ面を接着する事ができる。これによりレジλＩ・レー
ションの経時変化が少なく安定１１が確保てきる。 （ｂ）　　振幅分割手段および色分解手段がプリズム間
に光学薄膜を形成したプリズムブ１１ツクにより構成し
ているため、ハーフミラ−やダイクロイックミラーを用
いた分解系に比へ光学系を小型、軽量化できる。 （Ｃ）振幅分割面および色分解面が光字ユニット固定基
盤に対し垂ｎデに形成しているため、振幅分割プリズム
群１色分解プリズム群を光学：Ｌニット固定基盤上に固
定する事が容易であると同時にレジストレーションの経
時変化か少な（安定性が確保てきる。 （ｄ）　　撮像レンズのイメーシザイズに対し固体撮像
素−ｊ′−のイメーシーリイズが小さいものを用いるた
め、通常のカラーカメラに使用する撮像レンズを共用で
き安価な光学系を提供できる。通常のノノラーカメラに
使用する撮像レンズは固体撮像素子のイメージザイズと
同しものを用いており、撮像レンズのハックフォーカス
は光学系の小型、軽量化を図るため、必要最小限の各種
フィルター（赤外ノノットフィルター、ＮＤフィルター
、色温度変換フィルター、光学［コーパＸフィルター等
）と色分解プリズムを透過して固体撮像素子に結像する
ように成っている。 このようにハックフォーカスが限定されているため、振
幅分割プリズムを前記、撮像レンズ七固体撮像素子間に
追加して設けることは回能である。 撮像レンズと固体撮像素子古のイメージーリーイズを同
して、しかも振幅分割プＩｌズｊ１を追加する方法とし
て、振幅分割ブリズノ、と色分解プリズム間にリレーレ
ンズを設（）ることが考えられるが、（１）大型化する
、（２）リレーレンズによる軸１−色収差が増加すると
ともに像面湾曲収差が増加し画像の劣化がおこる。（３
）複数のりレーレン−，，３８− スの製造バラツキによる倍率の不一致。（４）振幅分割
プリズ１８から色分解ブリズ１１までの距離が長いため
温度変化で光軸やレジストレーションのズレが大きい。 等の多くの欠点を有ずろ。 前記のように撮像レンＸのイメーシザイズに対し固体撮
像素子のイメーシザイズが小さいｔ）のを用いろことに
より多（の欠点を補うことかできる。 次に、本発明によるＣＣＤ固体撮像素子を用いたカメラ
を用いて動く物体を撮像した時の画像を第１０図に示す
が、動的解像度が高く、画像の輪郭部が尖鋭で、画像歪
のない×ｎ−モーション画像を１１１る。 本実施例では、色分解プリズム群により青。 赤、緑色成分に色分解しＣＣＤ固体撮像素子をそれぞれ
に設けた構成について説明してきたが、色分解プリズム
群の代わりに単板カラーフィルタを配置したものでも効
果は同一・である。 また、本実施例では記録媒体としてＶ　Ｔ　Ｒを例にと
って説明したか、他の記録媒体、例えば光ディスクや半
導体メモリーを使用したものでちよい事は言を待たない
。 発明の効果 以」二、説明したように本発明によれば動的解像度が高
く、画像の輪郭部が尖鋭で、画像歪のないスローモーシ
ョン画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の構成を示す光学系の概
要構成図、第２図は第１図の同実施例の△矢視図、第３
図は本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図、第
４図は本発明の第２の実施例の構成を示す光学系の概要
構成図、第５図は本発明の第３の実施例の構成を示す光
学系の概要４１４成図、第６図は本発明の第４の実施例
の構成を示す光学系の概要構成図、第７図は従来の＋Ｊ
ｉ成を示す概要構成図、第８図は固体撮像素子及び映像
信号のタイミングチャート、第９図は撮像管／７メシで
動く物体を撮像した時の画像を示す図、第１０図はＣＣ
Ｄ固体撮像素子を用いて動く物体を撮像した時の画像を
示す図である。 ■・・・・・・被写体、２・・・・撮像レンズ、；３・
・・赤′ｙ［カッＩ・フィルター、４・・・・・ＮＤ・
色温度変換フィフシター、５・・・・・・偏光板、６・
・・・・光学ローパスフィ）Ｉター、７・・・・・・色
分解プリズム群、８・・・・編光仮、９・・・・・・振
幅分割ブリスム群、］０・・・・ＣＣＩ）固体撮像素子
、１１・・・・・・カラスピース、１２・・・・振幅分
割プリズム群固定板、１３・・・・・光学ユ」、ット固
定基盤。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）被写体像を固体撮像素子の受光面に結像するため
   の１個の撮像レンズを有し、前記撮像レンズと前記固体
   撮像素子の結像面の間に、赤、緑、青色光に色分解する
   手段の後に、ｎ数に振幅分割する手段を設けて、３（青
   、赤、緑成分）×ｎ数の被写体像に分割し、前記分離さ
   れた被写体像を３×ｎ個の固体撮像素子により撮像しｎ
   個のカラーカメラ系を構成し１／ｎ倍速のスローモーシ
   ョン像を得る事を特徴とするスローモーションカラーカ
   メラ装置。
2. （２）振幅分割手段および色分解手段がプリズム間に光
   学薄膜を形成したプリズムブロックにより構成した事を
   特徴とする請求項１記載のスローモーションカメラ装置
   。
3. （３）振幅分割面および色分解面が光学ユニット固定基
   盤面に対し垂直に形成した事を特徴とする請求項２記載
   のスローモーションカメラ装置。
4. （４）撮像レンズのイメージサイズに比べ、固体撮像素
   子のイメージサイズが小さい事を特徴とする請求項２記
   載のスローモーションカメラ装置。
5. （５）１つの色分解プリズム群の出射面に振幅分割プリ
   ズムが接着固定されている事を特徴とする請求項２記載
   のスローモーションカメラ装置。
6. （６）振幅分割プリズム群が複数の２等辺直角３角形プ
   リズムから成る事を特徴とする請求項５記載のスローモ
   ーションカメラ装置。