JPH04504642A - 固体高速フレーム・レコーダにおけるコマンド記録による記録 - 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】 固体高速フレーム・レコーダにおけるコマンド記録による記録技術分野 本発明は、全般的に高速フレーム速度で事象を記録し、かつ事象を解析できるよ うに低速で事象を再生する固体高速フレーム・レコーダに関する。特に１本発明 は、固体イメージ装置と、予め選択されたプログラムに従ってイメージ装置から 非連続的なイメージ・フレームを一時的に記録する固体メモリとを備えた固体高 速フレーム・レコーダに関する。

背景技術 高速フレーム・レコーダは事象の動作解析に有用である。高速フレーム・レコー ダは高い即ち高速のイメージ・フレーム速度である事象中に非常に多数のイメー ジを記録し、かつ低速のフレーム速度でイメージを再生する。従って、事象中に 発生する動作をステップ毎の進行により解析することができる。高速フレーム・ レコーダの応用には高速機械における誤動作、運動選手の動き、安全装置の試験 、物体の破壊等が含まれる。高速フレーム・レコーダの１型式は、１９８５年１ 月２９日発行の共通に譲渡された米国特許第４，４９６，９９５号に開示されて いる。この特許に開示されているように５高速フレーム・レコーダ動作解析器は ビデオ・カメラ、可変速度磁気テープ・プロセッサ及び映像モニターを備えてい る。このカメラはブロック形式で読み出しをするので、カメラにおける複数列の フォトサイトに対応する複数ラインの映像情報が磁気テープ上で長さ方向のトラ ックに並列で同時に記録される。再生では、テープ速度を低下させて磁気テープ を再生する。テープ上の複数の並列トラックから再生された複数の並列映像信号 は、標準的な映像モニターで用いられる直列の映像信号へ処理される。磁気テー プであっても、高速フレーム・レコーダは、非常に多数のイメージ・フレームを 記録する能力があるために、またイメージ・メモリが不揮発性のために、磁気テ ープの記録には限界が存在する。このような高速フレーム・レコーダは、並列映 像信号を記録再生する際に、個別的な記録及び再生信号処理回路を各映像信号チ ャネルに設ける必要があるので、コストが掛かる傾向がある。映像信号はアナロ グ形式で磁気テープに直接記録されるので１画像品質は、フラッタ及び他の雑゛ 　音の導入により、帯域の低下限及び位相歪みの増加のために、不適正な記録画 素信号値のために大きく劣化する。

高速フレーム・レコーダが適している多くの応用では、記録される事象が実際の ところランダムであり、長い期間ではランダムな時点で発生し得る。磁気テープ 高速フレーム・レコーダの記録長における本質的な制約のために、ランダムに発 生する事象を捕捉する能力は、その事象を解析するのに不必要な多数のイメージ ・フレームの記録が要求されることになる。再生中は、事象に関連するイメージ が解析可能となるまで、不必要なイメージを走査しなければならず１時間、資金 及び記録テープが無駄となる。更に、記録可能な事象間の経過時間が長いために 一定の事象が記録不能となることがある。

発明の開示 本発明よれば、磁気テープの高速フレーム・レコーダの制約を最小化する高速フ レーム・レコーダが提供される０本発明の特徴によれば、高速フレーム　レコー ダは、固体イメージ・センサが発生する複数のイメージ・フレームを記憶する固 体メモリを備え、磁気テープ高速フレーム・レコーダのフラッタにより発生した 画像劣化を除去し、かつ一つの画素事象に対するドロップアウトを最小化する。

本発明の他の特徴によれば、イメージ・フレームを表わす映像情報を前記固体メ モリにディジタル形式により記録し、これによってテープ記録に関連した媒体雑 音及び電子雑音が本質的に除去される。更に、磁気テープ記録装置において発生 する帯域制限及び位相歪みがイメージ・フレームをディジタル的に記憶すること により最小化される０本発明の固体高速フレーム・レコーダは、衝撃、振動、及 び温度や、湿度のような環境条件に実質的に影響されない。

本発明の他の特徴によれば、固体高速フレーム・レコーダは異なるフレーム速度 で選択的に動作可能な固体イメージ装置と、前記イメージ装置からのイメージ・ フレームを記録する固体メモリとを備えている。メモリを制御して予め選択され たプログラムに従ってイメージ装置から一時的に非連続的なイメージ・フレーム を記憶させる制御手段が備えられる。好ましくは、前記制御手段は前記固体メモ リを制御して一時的に非連続的な単独のイメージ・フレームと、一時的に連続す るイメージ・フレームのバーストとを共に記憶させる。

図面の簡単な説明 以下に示す本発明の好ましい実施例の詳細な説明では、添付図面を参照し１図面 において同一番号は同一の要素を指している。

第１図は本発明の固体高速フレーム・レコーダの好ましい一実施例のブロック図 である。

第２図はブロック読み出しが可能なイメージ・センサの機能的な概要ブロック図 である。

第３図は第１図の実施例の固体メモリの機能的な概要ブロック図である。

第４図は第１図の実施例の通常の動作モードを説明する際に有用なタイミング図 である。

第５Ａ図及び第５Ｂ図はそれぞれ本発明の記録オン命令記録モードを説明する際 に有用なタイミング図及び信号図である。

第６Ａ図及び第６Ｂ図はそれぞれ本発明による記録オン命令記録モードの他の特 徴を説明する際に有用なタイミング図及び信号図である。

第７Ａ図及び第７Ｂ図はそれぞれ本発明の記録オン命令記録モードの他の特徴を 説明する際に有用なタイミング図及び信号図である。

本発明を実施するための最良の態様 ここで、第１図を参照して１本発明の固体高速フレーム・レコーダの好ましい実 施例を説明しよう、第１図に示すように、高速フレーム・レコーダ１０は固体イ メージ装置１２を有し、このイメージ装置１２は情景１４のような事象を固体の 領域イメージ装ｆｆ１１６により結像する。固体イメージ装置１２は中央コント ローラ回路３６により制御され、中央コントローラ回路３６はオペレータが選択 可能なフレーム速度及び露光時間パラメータの関数としてイメージ装置１２に適 当な制御信号を供給する。イメージ装置１２は例えば、毎秒１から１，０００フ レームのフレーム速度で動作することができる。

イメージ装置１６は、好ましくは、ブロック「読み出し可能」領域イメージ・セ ンサである。固体領域イメージ・センサのブロック読み出しに関する基本的な概 念は、米国特許第４．３２２．７５２４＋にビクシイビ４−　（Ｊａｍｅｓ　Ａ 、　Ｂｉｘ１ｂｙｌの名により開示されている。引用した特許から詳細な情報が 得られるが、ブロック読み出しの簡単な説明を第２図を参照して説明することが できる。第２図はブロック読み出し可能センサ１６を示しており、これには行列 に配列されたフォトサイト・アレー（個別的には示してないない）が備えられて いる。センサ１６は、読み出しのために、各ブロックにおいて１２ブロツクの１ ６フオトサイト列に形成されているものとして、概要的に示されている。センサ １６のブロック１〜１２は、クロンク選択回路１８及び行選択回路２０を含む適 当な制御回路により、並行な列のフォトサイトとしてブロック・マルチプレクサ 回路２２に逐次読み出される。マルチプレクサ２２は逐次的な複数ブロックの映 像情報を含むイメージ・フレーム信号を発生し、ブロックの各映像情報には（１ ６）並列線の映像信号が含まれている。

マルチプレクサ２２からの並列線の映像信号は、ディジタル化する準備のために アナログ・プロセッサ２４において増幅され、かつ条件付けられる。これらアナ ログ・プロセッサ２４からの並列アナログ信号は、各並列信号線上のアナログデ ィジタル変換器によりＡＤＣ２６のディジタル信号に変換される。各ＡＤＣはｎ 本の並列信号線に出力することになる。ただし、ｎはそのビット変換の大きさに 等しい、従って、ＡＤＣ２６の出力線数はｎ×映像信号の並列線数となる。

例えば、並列映像信号の数Ｎが“’１６”であるならば、ピント変換数ｎは°゛ ８′。

であり、ＡＤＣ２６からの信号線数は’１２８”である。

ＡＤＣ２６からの多数の信号線はシリアライザ２５によりもっと管理し易い数に 変換される。このシリアライザは各ＡＤＣに関連したｎ並列線を入力し、これら 並列線上の情報を１本線上のビット直列形式に変換する。従って、この実施例で は、直列化の後、並列のアナログ信号線と同一数の並列ディジタル信号が存在す る。

信号源４２からの外部データ信号は、マルチプレクサ２８においてＡＤＣ２６か らのイメージ・フレーム信号と共にヘッダ又はトレーラとして挿入することによ り一時的にイメージ・フレームに関連される０次いで、これらの組合ゎ信号はシ リアライザ２５において直列化され、固体イメージ・メモリ３ｏ内のイメージ・ フレーム位ｌに記憶される。

イメージ・メモリ３０はＤＲＡＭ又はＳＲＡＭのような多数の固体ランダム・ア クセス・メモリ　デバイスからなる９本質的に、ＲＡＭに情報を記憶するために 、位置はアドレス指定されて１次いで情報がＲＡＭの入力ボートに書き込まれる 必要がある５次いで、情報を読み出すために、その位置は再びアドレス指定され て、情報が８カボートから読み出される。ＲＡＭのランダム・アクセス能力に指 令を与えるためにメモリ　コントローラ４４が用いられている。記録のときは、 メモリ・コントローラ４４は既知の固定されたシーケンス・フォーマットにより ＲＡＭにアドレス信号を発生する。最も重要なことは、このフォーマントが循環 的であり、イメージ　メモリ３０が一杯のときは（固有な１位置に他のイメージ フレームを記憶することができない）、ＲＡ　Ｍ発生器はアドレス信号のシーケ ンスを反復することにより、最も古いイメージ・フレームに最新のものを記録す る。再生中には、アドレス信号が同一のシーケンス・フォーマットにより反復さ れるが、メモリ３０を読み出している間は、低速で可視的な解析が達成される。

メモリ３０のメモリ容量は任意のものでよいが、後の解析のために事象を全体で 捕捉するように、十分に大きくして十分な数のイメージ・フレームを記憶するも のでなけねばならない、第３図に示すように、メモリ３０は番号Ｍ−Ｍｍを付け たＭイメージ　フレーム位置を有する０例えば、イメージ　フレーム＋外部デー タ　情報は２５６Ｘ２５６画素の表示マトリックスを形成し、かつ各画素は８ビ ツトの情報により表わされ、メモリ３０に記憶された各イメージ　フレームは約 ６５キロバイトのメモリを占める。１０００イメージ　フレームを記憶するとき は、メモリ３０は約６５メガバイトの固体メモリを有しなけわばならない。

アナログ変換プロセッサ（ＤＡＣ）３４によりディジタル　イメージ・フレーム 偏置をアナログ・イメージ　フレーム信号に変換して、メモリ３０に記憶された イメージ　フレームがモニター３２上に表示される。プロセッサ３４は外部デー タを読み込み、これらを表示モニター３２上のイメージ・フレームの縁に表示す る。中央コントローラ回路３６はイメージ・メモリ３０及びプロセッサ３４を制 御して表示モニター３２上のフレーム再生速度を変更させる。キー・バンド３８ は適当なスイッチを備えており、中央コントローラ回路３６に対してデータを入 力するために制御をして高速フレーム・レコーダ１０の動作を制御する。

第４図はレコーダ１０の通常動作モードを示しており、イメージ装置１２が発生 した一時的に連続するイメージ　フレームをメモリ３０に記憶する９図示のよう に、一時的に連続するイメージ・フレームＦ、、Ｆ２．Ｆ３等はメモリ３０に記 憶され、メモリ３０はメモリ・コントローラ４４により制御されている。

高速フレーム・レコーダ１０は、イメージ装置１２が発生した事象のイメージフ レームを（循環又はＦＩＦＯ（ファースト・イン、ファースト・アウト）形式に より）連続的に記録する選択的な動作が可能である。メモリ３０が一杯なときは 、イメージ装置１２が発生した新しいイメージ・フルームはメモリ３０において 最も古いイメージ　フレーム上に記録される。記録を停止するために、オペ１ノ ータが停止スイッチを作動させるか、又は外部トリガ回路４０が外部事象に応答 してトリガ信号を発生してレコーダ１０がメモリ３０にイメージ　フレームを記 憶するのを停止させる。トリガ４０は記録する事象に固有な物理現象を検出する 。トリガをセントする現象はフラッシュ、スイッチ閉成、音響、温度又は電圧変 化と同様に単純なものである。高速フし・−ム・レコーダ１０がトリガされて停 止する時点で　メモリ３０はトリガ前の事象を表わすシーケンスのイメージ・フ レームを保持することになる。外部トリガ回路４０がトリガ信号を発生した後に 記録を停止させるために、遅延回路４６により可変遅延が得られる。従って、メ モリ３０はトリガする事象の前後で可変数のイメージ・フレームを記録すること ができる。

本発明により、高速フレーム・レコーダ１０は記録オン命令記録モードにより動 作可能であり、イメージ装置１２が発生した一時的に連続的な又は非連続的なイ メージ・フレームは、記録オン命令回路４７に印加された外部二進信号に従って メモリに選択的に記憶される。従って、メモリに１以上連続するフレームの１以 上の事象を選択的に記憶することができる。更に、記憶した事象は互いに如何な るタイミング関係も有する必要はない。

第５Ａ図及び第５Ｂ図に示すように、メモリ３０に記憶した１以上のイメージ・ フレームは一時的に非連続的である。第５Ａ図に示すように、一時的に非連続的 な単独のイメージ・フレーム（例えば、Ｆｌ、Ｆ４）を共に記憶することができ 、また事象の一時的な２以上の連続的なイメージ・フレーム（例えば、Ｆ　ｅ、 　Ｆ　＋。。

Ｆ、１）を記憶することもできる。更に、本発明の特徴によれば、事象当りの連 続的なフレーム数と、事象間の時間との両方を外部手段が記録オン命令信号によ り制御する。記録オン命令信号が真のときはく第５Ｂ図）、連続的なイメージ・ フレームが記憶され、偽のときは、連続的なフレームを飛び越す。

第６Ａ図及び第６Ｂ図は本発明の他の構成を示す、この構成によれば、事象当り の連続的なフレーム数は固定され２キーバンド３８からプログラム可能であり、 また外部手段が信号源４７からの記録オン命令信号によって事象間の時間を制御 している。記録オン命令信号が真となると、キーバッド３８によりプログラムさ れたｎフレームのバーストは、メモリ３０に記憶される０図示のように　記録オ ン命令信号はフレームＦ１及びフレームＦ、で真となり（第６Ｂ図）、バースト ”ｎ”は°“４゛でプログラムされている。従って、フレームＦ１．Ｆｔ、　Ｆ ３．　Ｆ４及びＦＮ、ＦＮゆ１、Ｆ’ｓゆ２．　ＦＭや。はメモリ３０に記憶さ れる。記憶されたフレーム間の時間は可変であり、磁気テープを記憶媒体として 用いた場合のように、メモリ３０の記憶容量により制限されることはない。

第７Ａ図及び第７Ｂ図は本発明の他の変形を示す、この変形によると、記録オン 命令入力遷移信号前の事象当りの連続的なフレーム数が固定され、キー）＜フド ３８からプログラム可能である。更に、記録オン命令入力遷移信号後の事象当り の連続的なフレーム数は、固定され、かつキーバンド３８によりプログラム可能 である。これら２つのプログラム可能なパラメータと共に、連続的なイメージ・ フレームのバーストを記録オン命令入力遷移信号の゛′周辺″′に記録可能にす る。

従って、第７Ａ図及び第７Ｂ図には、記録オン命令信号前の３フレーム（ＦＭ、 Ｆｌ、Ｆ、）４及びこの信号後の３フレーム（Ｆ、、　Ｆ、Ｏ，Ｆｉｌ）が記憶 される。

記憶されたフレーム間の経過時間はランダムであり、記録オン命令入力信号によ ってのみ決定される。フレーム間のタイミング関係を記録するために、メモリ３ ０に記憶した各フレームは、中央コントローラ回路３６のクロックにより刻まれ た時間である（時間はビデオに付加される）、再生のときは、各時間の刻みの差 を計算することにより、任意の２フレ一ム間の相対時間を決定することができる 。

以上５本発明の好ましい実施例を説明したが、その変形及び変更は当該技術分野 に習熟する者に明らかである。従って、例えば、高速フレーム・レコーダ１０を １フレ一ム速度で記録することができ、同一、高速又は低速で再生することがで きる。更に、メモリ３０に記録したイメージ・フレームを表示モニター３２上に これらを記録したと同一のシーケンスで再生することができる。

工業的な応用 本発明は事象の動作解析に必要とする応用に工業的な適用性がある。事象は高速 フレーム速度で記録され、かつ低速で再生されてステップ毎の進行による解析を 可能にさせる。

Ｓ　Ｓ　Ｓ　Ｓ　Ｓ　Ｓ　Ｓ　Ｓ　Ｓ　Ｓ　Ｓ　Ｓ記録オン命小イ占号 Ｆｌ・Ｇ、５Ｂ ＦＩＧ、６４ ＦＩＧ、７Ａ ＦＩＧ、７Ｂ 高速フレーム・レコーダ（１０）が高速フレーム速度で事象（１４）のイメージ を記録上２かつ低速フレーム速度で前記イメージを再生して前記事象の解析を容 易にさせる。異なるフレーム速度で選択的に動作可能な固体イメージ装置（１２ ）を有し、かつ複数のイメージ・フレームを記憶する固体メモリ（３０）を有す る固体高速フレーム・レコーダ（１０）を開示する。プログラマブル制御装置ｔ （３６）が前記メモリ（３０，４７）を制御して予め選択したプログラムに従っ てイメージ装置（１２）から一時的に非連続的なイメージを記憶させる。一時的 に非連続的な単独のイメージ・フレーム及び複数バーストの一時的に連続的なイ メージ・フレームを記憶することができる。記憶したバーストにおけるイメージ ・フレームの数及び記憶したバーストのフレーム速度を選択的に変更することが できる。

１．１１．ａ＋　Ａｓ２ａユ嬌　ｐｃ丁／υ５　９１１００５２４

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．固体高速フレーム・レコーダにおいて，事象のイメージを捕捉し、イメージ ・フレーム信号を発生すると共に、異なるイメージ・フレーム速度で選択的に動 作可能な固体イメージ手段と、前記固体イメージ手段により発生した複数のイメ ージ・フレーム信号を記憶する固体メモリ手段と、 外部記録オン命令信号に応答して、前記固体メモリ手段を制御することにより前 記固体イメージ手段からの非連続的なイメージ・フレーム信号を一時的に記憶さ せるプログラマブル制御手段と を備えていることを特徴とする固体高速フレーム・レコーダ。
2. ２．前記制御手段は、前記記録オン命令信号に応答して、前記メモリ手段を制御 し、一時的に非連続的な単一のイメージ・フレーム信号、及び一時的に連続的な イメージ・フレーム信号のバーストの両者を記憶させる請求項１記載の固体高速 フレーム・レコーダ。
3. ３．前記制御手段は前記メモリ手段により記憶されるバースト内の連続的なイメ ージ・フレーム信号の数を選択的に変更させる手段を含む請求項２記載の固体高 速フレーム・レコーダ。
4. ４．前記制御手段は前記メモリ手段を制御して前記外部記録オン命令信号前後の １以上のイメージ・フレーム信号を選択的に記憶させる請求項１記載の固体高速 フレーム・レコーダ。
5. ５．行列に配列された複数のフォトサイトを有し、事象のイメージを捕捉し、か つ並列な複数列のフォトサイトの複数ブロックを読み出すことによりイメージフ レーム信号を発生する固体イメージ手段と、前記イメージ手段により発生された 複数のイメージ・フレーム信号を記憶する固体メモリ手段と、 前記メモリ手段を制御して、外部記録オン命令信号に応答して、前記イメージ手 段からの一時的に非連続的なイメージ・フレーム信号を記憶させるプログラム制 御手段と を備えると共に、 前記イメージ・フレーム信号は逐次的な複数ブロックの映像情報を含み、各プロ ックの映像情報は並列縁の映像信号を含み、前記イメージ手段は異なるフレーム 速度で選択的な動作を可能とする 固体高速フレーム・レコーダ。
6. ６．前記制御手段は前記メモリ手段を制御し、前記記録オン命令信号に応答して 、一時的に非連続的な単一のイメージ・フレーム信号、及び一時的に連続的なイ メージ・フレーム信号の複数バーストの両者を記憶させる請求項５記載の固体高 速フレーム・レコーダ。
7. ７．前記制御手段は前記メモリ手段により記憶したバースト内の連続するイメー ジ・フレーム信号の数を選択的に変更させる手段を含む請求項６記載の固体高速 フレーム・レコーダ。
8. ８．前記制御手段は記憶したイメージ・フレーム信号の前記バーストのフレーム 速度を選択的に変更させる手段を含む請求項７記載の固体高速フレーム・レコー ダ。
9. ９．前記制御手段は前記メモリ手段を制御して前記外部記録オン命令信号の前後 の１以上のイメージ・フレーム信号を選択的に記憶させる請求項５記載の固体高 速フレーム・レコーダ。