CN101385358B - 帧顺序式彩色摄像机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种帧顺序式彩色摄像机系统，该帧顺序式彩色摄像机系统与按照帧顺序使加入了红、绿、蓝的可见光与红外光或者紫外光等不可见光的发光闪光灯或者发光二极管发光的照明装置相组合，通过2个帧完成并得到高清晰度的图像。由彩色摄像机(1)以及照明装置(20)构成，该彩色摄像机(1)具有分光光学系统，其将从镜头(8)射入的拍摄对象物的光学图像向两个方向分光；两个固体摄像元件(CCD)(3a、3b)，其将向两个方向分光后的各光学图像转换成电信号；电子快门控制单元(6)，其在每一帧期间，在相当于1/2帧的时间内，并且以相互不重复的间隔对该两个固体摄像元件(3a、3b)进行顺次曝光控制；以及发光用同步信号输出单元，其与该电子快门控制单元(6)的顺次曝光控制同步地输出发光用同步信号，所述照明装置(20)接收该彩色摄像机(1)的所述发光用同步信号，与所述固体摄像元件(3a、3b)的曝光控制同步地顺次切换波长带不同的多个颜色的光来进行发光。

Description

帧顺序式彩色摄像机系统
技术领域
本发明涉及帧顺序彩色电视摄像机，尤其涉及与不可见光以及可见光的帧顺序发光照明同步地，以2帧生成彩色图像的帧顺序式彩色摄像机系统。
背景技术
现有的帧顺序彩色摄像机对通过电动机旋转分色滤色镜，或者按照帧顺序使发光闪光灯或者发光二极管发光得到的帧顺序色彩信号进行合成，来得到彩色影像信号。
此外，在R、G、B(红、绿、蓝)的发光色中加入红外光或者近红外光将帧顺序彩色摄像机用于胶卷的伤痕修补、肌肤表面以及皮肤内部的观察，或者加入紫外线用于半导体的图形检查等。
参考文献：日本公开专利公报2003-333608号
但是，在为了输出1个图像需要1/60(或者1/30)秒的电视摄像机中，使R、G、B的可见光以及加入红外光或者紫外光的不可见光进行发光，为了按帧顺序拍摄这些需要4个帧，存在摄像机或者拍摄对象物移动导致图像模糊，或者测量需要时间等问题。
发明内容
本发明是鉴于这样的情况而提出的，提供一种将R、G、B可见光以及加入了红外光或者紫外光等不可见光的发光闪光灯或者发光二极管与按帧顺序发光的照明装置组合，能够以2帧完成并得到高清晰度的彩色图像的帧顺序式彩色摄像机系统。
本发明的发明人通过以下的方法解决了上述问题：
(1)一种帧顺序式彩色摄像机系统由彩色摄像机以及照明装置构成，该彩色摄像机具有：分光光学系统，其将从镜头射入的拍摄对象物的光学图像向两个方向分光；两个固体摄像元件，其将向两个方向分光后的各光学图像转换成电信号；电子快门控制单元，其在每一帧期间，在相当于1/2帧的时间内，并且以相互不重复的间隔对该两个固体摄像元件进行顺次曝光控制；以及发光用同步信号输出单元，其与该电子快门控制单元的顺次曝光控制同步地输出发光用同步信号，所述照明装置接收该彩色摄像机的所述发光用同步信号，与所述固体摄像元件的曝光控制同步地顺次切换波长带不同的多个颜色的光来进行发光，所述彩色摄像机，与在每一帧期间，在相当于1//2帧的时间内，并且以相互不重复的间隔、以顺次不同的波长带发光的照明装置的照明同步，作为帧顺序图像来取得分别在1帧期间内对应2种颜色、2个帧对应4种颜色的图像，并能够以2个帧形成彩色图像信号。
(2)根据前项(1)所述的帧顺序式彩色摄像机系统，特征为：所述照明装置顺次切换波长带不同的多个可见光和作为不可见光的红外或者紫外线来发光。
(3)根据前项(2)所述的帧顺序式彩色摄像机系统，特征为：所述照明装置的可见光是与彩色电视机的三原色光红、绿、蓝相对应的可见光。
(4)根据前项(1)～(3)的任意一项所述的帧顺序式彩色摄像机系统，特征为：所述电子快门控制单元在1帧期间内，等间隔地对所述两个固体摄像元件进行顺次曝光，并且以同一曝光时间进行曝光控制。
(5)根据前项(1)～(3)的任意一项所述的帧顺序式彩色摄像机系统，特征为：所述电子快门控制单元在1帧期间内，等间隔地对所述两个固体摄像元件进行顺次曝光，并且以任意的曝光时间进行曝光控制。
(6)根据前项(1)所述的帧顺序式彩色摄像机系统，其特征为：所述分光光学系统构成双色分光棱镜，该双色分光棱镜具有分光成蓝色以及绿色波长区域、和红色以及红外波长区域的分色膜。
(7)根据前项(1)所述的帧顺序式彩色摄像机系统，其特征为：所述分光光学系统构成双色分光棱镜，该双色分光棱镜具有分光成紫外以及蓝色波长区域、和红色以及绿色波长区域的分色膜。
(8)根据前项(1)所述的帧顺序式彩色摄像机系统，其特征为：所述分光光学系统具有向两个方向以任意值进行分光的半透半反镜。
(9)根据前项(1)所述的帧顺序式彩色摄像机系统，其特征为：所述彩色摄像机具有：用于同时记录分别从所述两个固体摄像元件输出的静止图像以及来自所述电子快门控制单元的发光用同步信号的各两个、合计四个的帧存储器；存储器输出切换单元，其反复多次读出记录在该合计四个的帧存储器中的静止图像，作为能够观察的时间长度的静止图像，识别并控制输出所述发光用同步信号；以及图像合成单元，其合成多个颜色的所述能够观察的时间长度的静止图像，作为彩色图像输出到影像输出端子，其中，所述合计四个的帧存储器中的两个帧存储器用于分别记录从所述两个固体摄像元件输出的一帧期间内的各一个静止图像，另两个帧存储器用于分别记录从所述两个固体摄像元件输出的下一个帧的各一个静止图像。
(10)根据前项(9)所述的帧顺序式彩色摄像机系统，其特征为：所述图像合成单元分别修正摄像定时的时间差，使其一致后输出所述多个颜色的能够观察的时间长度的静止图像。
(11)根据前项(9)或(10)所述的帧顺序式彩色摄像机系统，其特征为：所述存储器输出切换单元反复多次读出所述合计四个的帧存储器记录的静止图像中的某一个，或者按照摄像顺序进行切换，作为能够观察的时间长度的静止图像反复多次读出后进行输出。
根据本发明的帧顺序式彩色摄像机系统，可以发挥以下所述的效果：
1.根据第1形态的发明，因为由以下的单元构成：电子快门控制单元，其在每一帧期间，在相当于1/2帧的时间内，并且以相互不重复的间隔对该两个固体摄像元件进行顺次曝光控制；发光用同步信号输出单元，其与该电子快门控制单元的顺次曝光控制同步地输出发光用同步信号；以及照明装置，其接收所述发光用同步信号，与所述固体摄像元件的曝光控制同步地顺次切换波长带不同的多个颜色的光来进行发光，所以与所述照明装置发出的波长带不同的多个颜色的光同步，例如对由4种颜色的光照明的拍摄对象物，在1帧期间内通过2种颜色、2个帧，作为帧顺序彩色图像取得4种颜色的彩色图像，因此可以构成现有的帧顺序彩色摄像机两倍速度的、并且通过单色用固体摄像元件实现高解像度价格便宜的双倍速帧顺序式彩色摄像机系统。
此外，仅通过现有的帧顺序式彩色摄像机系统的两倍速度的2个帧，就能够得到与拍摄对象物的色彩颜色相对应的瞬间静止图像的彩色影像信号，因此能够实现进行与拍摄对象物的色彩颜色对应的测量·选别的测量·选别装置或摄像装置的高速化。
而且，因为与能够顺次切换波长带不同的多个颜色的光来进行发光的照明装置的发光色同步，通过单色用固体摄像元件得到帧顺序的图像，因此能够构成不需要彩色滤色镜及其旋转驱动装置的、可以得到高可靠性、高质量的彩色图像的小型双倍速帧顺序式彩色摄像机系统。
而且，作为照明装置，如果按照帧顺序使发光闪光灯或者发光二极管发光，则不需要其他的照明装置，特别是如果使用发光二极管，则能够构成照明装置的形状以及配置的可选择性高，小型并且能够得到高可靠性、高质量的彩色图像的双倍速帧顺序式彩色摄像机系统。
同时，可以使所述照明装置接收来自本发明的帧顺序式彩色摄像机的所述电子快门控制单元的发光用同步信号，与所述固体摄像元件的数μs～1/2帧内的曝光时间同步地对发光闪光灯或者发光二极管进行闪烁控制来进行照明，因而能够在所述固体摄像元件的整个曝光时间内高效率地摄入光学图像。
特别是在数μs的短时间发光·短时间曝光时，如果在帧快要结束之前进行B、R两个颜色的短时间发光·短时间曝光，在帧开始后立即进行G(但除去IR)的短时间发光·短时间曝光，则虽然包含垂直回归消隐时间，但能够在极短的时间输出B、R、G各个信号，作为测量用信号无需等待1个帧，能够极其高速地测量B、R、G三种颜色。
2.根据第2形态的发明，
在所述第1形态的效果的基础上，如果接收来自所述彩色摄像机的发光用同步信号，所述照明装置与所述固体摄像元件的曝光控制同步地顺次切换波长带不同的多个可见光、以及作为不可见光分红外或者紫外线等来发光，例如，如果用作通过红外光检测并修补胶卷等拍摄对象物的伤痕等的自动打印装置所使用的摄像装置，则能够替代目前并用两台NTSC方式等的彩色摄像机和红外光摄像机，构成仅通过1台帧顺序式彩色摄像机，并且可以进行现有的两倍速度以上的高速处理的价格便宜的帧顺序式彩色摄像机系统。
此外，作为其他的例子，在使用了紫外线显微镜装置的半导体设备的图形检查装置中，在分离为两个的镜筒中分别配备NTSC方式等的彩色摄像机以及紫外线用摄像机等，装置复杂因而存在容易大型化的倾向，但通过本发明的仅1台的帧顺序式彩色摄像机，能够构成小型化并且价格便宜的帧顺序式紫外线显微镜彩色摄像机系统。
3.根据第3形态的发明，
在所述第2形态的效果的基础上，因为所述照明装置的可见光与彩色电视机的三原色光红、绿、蓝相对应，所以能够忠实地将拍摄对象物的色彩颜色拍摄为2个帧期间内的静止图像。
4.根据第4形态的发明，
在所述第1～3形态的效果的基础上，所述电子快门控制单元在1帧期间内等间隔地对所述两个固体摄像元件进行顺次曝光，并且以同一曝光时间进行曝光控制，例如在为静止的拍摄对象物时，能够得到以1/2帧的等间隔，通过相当于1/2帧的时间内的曝光时间的最大灵敏度的曝光控制所拍摄到的影像信号，或者可以进行更短时间的曝光控制，作为一定间隔的静止图像捕捉到高速移动的拍摄对象物，并且能够得到与拍摄对象物的照度相对应的等级(level)的影像信号。
5.根据第5形态的发明，
在所述第1～3形态的效果的基础上，所述电子快门控制单元在1帧期间内等间隔地对所述2个固体摄像元件顺次曝光，并且以任意的曝光时间进行曝光控制，例如在测量中所需要的通道、或者对发光亮度、CCD的灵敏度等要求严格的紫外光成分通道或者蓝色成分通道中延长曝光时间，为了其他颜色成分的通道都能够得到同等级的信号而进行曝光控制，由此能够得到对于各个通道同等的、S/N比优良的影像信号。
6.根据第6形态的发明，
在所述第1～5形态的效果的基础上，所述分光光学系统构成双色分光棱镜，该双色分光棱镜具有分别分光成蓝色以及绿色波长区域、和红色以及红外波长区域的分色膜，所以能够将从镜头射入的拍摄对象物的光学图像，对每个波长区域高效地向固体摄像元件进行分光，而且通过在R、G、B的发光色中加入红外光，能够构成通过1台帧顺序彩色摄像机进行胶卷的伤痕修补、肌肤的表面以及皮肤内部的观察等的帧顺序彩色摄像机系统。
7.根据第7形态的发明，
在所述第1～5形态的效果的基础上，所述分光光学系统构成双色分光棱镜，该双色分光棱镜具有分光成紫外以及蓝色波长区域、和红色以及绿色波长区域的分色膜，所以能够将从镜头射入的拍摄对象物的光学图像，对每个波长区域高效地向固体摄像元件进行分光，而且通过在R、G、B的发光色中加入紫外光，能够构成通过1台帧顺序彩色摄像机进行半导体的图形检查等的帧顺序式紫外线显微镜彩色摄像机系统。
8.根据第8形态的发明，
在所述第1～5形态的效果的基础上，所述分光光学系统使用向两个方向以任意值进行分光的半透半反镜，因而能够提供价廉的光学系统。
9.根据第9形态的发明，
在所述第1～8形态的效果的基础上，所述彩色摄像机具有：用于同时记录分别从所述两个固体摄像元件输出的静止图像来自所述电子快门控制单元的发光用同步信号的各两个、合计四个的帧存储器；存储器输出切换单元，其反复多次读出记录在该合计四个的帧存储器中的静止图像，作为能够观察的时间长度的静止图像，识别并控制输出所述发光用同步信号；以及图像合成单元，其合成多个颜色的所述能够观察的时间长度的静止图像，作为彩色图像输出到影像输出端子，其中，所述合计四个的帧存储器中的两个帧存储器用于分别记录从所述两个固体摄像元件输出的一帧期间内的各一个静止图像，另两个帧存储器用于分别记录从所述两个固体摄像元件输出的下一个帧的各一个静止图像，因而能够容易并且正确地进行基于存储器输出切换单元的记录在帧存储器中的静止图像的反复多次读出控制以及基于图像合成单元的彩色图像的可观察的时间长度的静止图像的合成控制。
此外，由图像合成单元合成多个颜色的可观察的时间长度的静止图像，作为彩色图像输出给合成影像输出端子，并且能够在标准方式的彩色监视器上忠实地再现·观察拍摄对象物的图像。
10.根据第10形态的发明，
在所述第9形态的效果的基础上，因为具有以下的图像合成单元，在对以移动或者旋转等方式进行动作的拍摄对象物进行拍摄时，对于通过所述电子快门控制单元在1帧期间内以1/2帧以内的曝光间隔对所述两个固体摄像元件进行顺次曝光控制而产生的摄像定时的偏差，根据需要，通过从所述帧存储器读出记录在所述帧存储器中的所述多个颜色的能够观察的时间长度的静止图像来分别修正各个摄像定时的时间差使其一致来输出所述多个颜色的静止图像，因此可以作为进行与拍摄对象物的色彩颜色相对应的测量·选别等的测量·选别装置或者观测装置的信号输入用帧顺序式彩色摄像机来使用，因此可以构成容易并且价廉的帧顺序式彩色摄像机系统。
11.根据第11形态的发明，
在所述第9或第10形态的效果的基础上，根据与所述发光色有关的数据，反复多次读出所述合计四个的帧存储器记录的静止图像中的某一个，向影像输出端子输出各个相同颜色信号连续的影像信号，作为通过外部视频监视器可以观察的时间长度的静止图像，或者按摄像顺序进行切换，向外部测量装置提供用于测量的全彩信号。
附图说明
图1是本发明的帧顺序式彩色摄像机系统的实施例的结构图。
图2是从本发明实施例的固体摄像元件，在1帧期间内输出2个静止图像的帧顺序式彩色摄像机系统中的长时间发光·长时间曝光时的动作说明图。
图3是从本发明实施例的固体摄像元件，在1帧期间内输出2个静止图像的帧顺序式彩色摄像机系统中的短时间发光·短时间曝光时的动作说明图。
符号说明
1：帧顺序式彩色摄像机
2：分光棱镜
3a、3b：CCD
4a、4a′、4b、4b′：1帧存储器
5：图像合成单元
6：电子快门控制单元
7：存储器输出切换单元
8：镜头
9a、9a′、9b、9b′：影像输出端子
10：外部触发输入端子
10：外部触发输入端子
11：发光用同步信号输出端子
15：记录·再生装置
18：触发生成单元
19：合成影像输出端子
20：照明装置
具体实施方式
根据实施例的附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是本发明的帧顺序式彩色摄像机系统的实施例的结构图，图2是从本发明实施例的固体摄像元件，在1帧期间内输出2个静止图像的帧顺序式彩色摄像机系统中的长时间发光·长时间曝光时的动作说明图、图3是从本发明实施例的固体摄像元件，在1帧期间内输出2个静止图像的帧顺序式彩色摄像机系统中的短时间发光·短时间曝光时的动作说明图。
图中，1是帧顺序式彩色摄像机、2是分光棱镜、3a、3b是CCD、4a、4a′、4b、4b′是1帧存储器、5是图像合成单元、6是电子快门控制单元、7是存储器输出切换单元、8是镜头、9a、9a′、9b、9b′是影像输出端子、10是外部触发输入端子、11是发光用同步信号输出端子、15是记录再生装置、18是触发生成单元、19是合成影像输出端子、20是照明装置。
(实施例)
在图1中表示本发明的帧顺序式彩色摄像机系统的实施例的结构图。
在图1中，帧顺序式彩色摄像机1由以下单元构成：取入来自拍摄对象物的光学图像的镜头8；将从镜头8射入的拍摄对象物的光学图像向两个方向分光的分光棱镜2；将向两个方向分光后的各个光学图像进行光电转换的两个CCD(固体摄像元件)3a、3b；对所述CCD3a、3b施加图2所示的扫除脉冲SUB1、SUB2以及传输脉冲SG1、SG2，选择控制在所述CCD3a、3b的光电面(photoelectric plane)上积蓄的电荷的扫除，或者向垂直传输寄存器的传输中的某一个，在同一个帧期间内在相当于1/2帧的时间以内，并且以相互不重复的间隔进行顺次曝光控制的电子快门控制单元6；与该电子快门控制单元6的顺次曝光控制同步地输出发光用同步信号的来图示的发光用同步信号输出单元；分别记录从所述CCD3a、3b输出的1帧期间内的各一个静止图像，以及各下一个帧的各1个静止图像的4个1帧存储器4a、4a′、4b、4b′；分别反复多次取出所述4个1帧存储器4a、4a′、4b、4b′中记录的静止图像来作为可观察的时间长度的瞬间静止图像，或者按照摄像顺序切换所述静止图像作为可观察的动态图像来输出的存储器输出切换单元7；从该存储器输出切换单元7控制的各个存储器4a、4a′、4b、4b′输出的影像信号的各影像输出端子9a、9a′、9b、9b′；对从存储器4a、4a′、4b、4b′输出的影像信号进行合成，作为彩色图像进行输出的图像合成单元5以及合成影像输出端子19；向所述电子快门控制单元6给予启动定时的触发生成单元18；以及外部触发输入端子10。
而且，还由具备接收从所述帧顺序式彩色摄像机1输出的发光用同步信号，与所述帧顺序式彩色摄像机1的电子快门控制同步地顺次切换波长不同的多个颜色的光来进行发光的照明器的照明装置20；以及作为帧顺序式彩色摄像机1的影像输出信号的记录介质的记录·再生装置15构成。
在本实施例1的帧顺序式彩色摄像机1中，从所述镜头8射入的拍摄对象物的光学图像由双色分光棱镜2向两个方向分光，分别在2个CCD3a、3b的光电面上成像，该双色分光棱镜具有分别分光成蓝色以及绿色波长区域、和红色以及红外波长区域的分色膜。
如现有技术所述，CCD的光电面始终处于受光状态，在变化快的拍摄对象物的摄影中，在其输出图像上产生残留图像引起的模糊。因此，在使用CCD的彩色摄像机中，具有用于得到鲜明的图像的电子快门功能，所以，在本实施例的帧顺序式彩色摄像机1中具有以下的单元：利用该电子快门功能，对于通常以1/60秒(或者1/30)1个图像的比例进行摄像的瞬间静止图像，1/60秒(或者1/30)可以拍摄2个图像。
关于该1/60秒拍摄2个静止图像的单元，根据图2对相当于1/2帧的时间以内的长时间发光·长时间曝光时进行说明。如图2所示，始终对所述CCD3a、3b施加电荷扫除脉冲SUB1、SUB2，扫除在光电面的光电二极管积蓄的电荷，在进行连续拍摄(駒撮り)的时刻经由所述帧顺序式彩色摄像机1的外部触发输入端子10向所述触发生成单元18输入外部触发，顺次停止向所述CCD3a、3b施加所述电荷扫除脉冲SUB1、SUB2，首先，在图的帧0的期间内，与作为第1次发光1的B(蓝)的发光同步，对所述CCD3a进行1/2帧以内的任意时间的第1次电荷积蓄a-1，之后对CCD3a施加传输脉冲SG1，从光电面的光电二极管向垂直传输寄存器传输所述电荷积蓄a-1，在影像信号1中成为a-1B。
在CCD3a的电荷积蓄·传输结束之后，与作为第2次发光2的R(红)的发光同步，对所述CCD3b进行1/2帧以内的任意时间的第1次电荷积蓄b-1，之后，对CCD3b施加传输脉冲SG2，从光电面的光电二极管向垂直传输寄存器传输所述电荷积蓄b-1，在影像信号2中作为b-1R。
结果，在上述帧1的1帧期间内在影像信号1中生成a-1B，在影像信号2中生成b-1R，各个静止图像通过未图示的模拟/数字转换单元被进行数字信号化，与从所述电子快门控制单元6内部的发光用同步信号输出单元输出的发光用同步信号一起分别记录在1帧存储器4a、4b中(参照图1)。
接着，在图的帧2的期间内，与作为第3次发光3的G(绿)的发光同步，对所述CCD3a进行1/2帧以内的任意时间的第2次电荷积蓄a-2，之后，对CCD3a施加传输脉冲SG1，从光电面的光电二极管向垂直传输寄存器传输所述电荷积蓄a-2，在影像信号1中成为a-2G。
在CCD3a的电荷积蓄·传输结束后，与作为第4次发光4的IR(红外光或者近红外光)的发光同步，对所述CCD3b进行1/2帧以内的任意时间的第2次电荷积蓄b-2，之后，对CCD3b施加传输脉冲SG2从光电面的光电二极管向垂直传输寄存器传输所述电荷积蓄b-2，在影像信号2中作为b-2IR。
结果，与上述帧1相同，在帧2的1帧期间内在影像信号1中生成a-2G，在影像信号2中生成b-2IR，各个静止图像通过未图示的模拟/数字转换单元被进行数字信号化，与从所述电子快门控制单元6内部的发光用同步信号输出单元输出的发光用同步信号一起分别记录在1帧存储器4a′、4b′中。
以后同样地反复进行发光1～4，同时与各个发光色同步地进行电荷积蓄、传输、记录，根据来自所述电子快门控制单元6的发光用同步信号颜色控制存储器输出切换单元7，从所述帧存储器4a、4a′、4b、4b′反复多次读出，作为各个同一颜色信号连续的影像信号输出给影像输出端子9a、9a′、9b、9b′，来作为通过外部监视器可观察的时间长度的静止图像，或者可以按照摄像顺序进行切换成为B、G/R、IR的顺序，向外部测量装置提供用于测量的全彩信号。
同时，由图像合成单元5合成与彩色电视机的三原色R+G+B相对应的NTSC方式等3个色彩信号，向合成影像输出端子19输出连续的彩色合成影像信号。
在此，如果所述电子快门控制单元6在1帧期间内等间隔地对所述两个CCD3a、3b进行顺次曝光，并且以同一曝光时间连续地进行曝光控制，例如在为静止的拍摄对象物时，能够得到以1/2帧的等间隔，通过相当于1/2帧的时间内的曝光时间的最大灵敏度的曝光控制所拍摄到的影像信号，或者可以进行极短时间的曝光控制，作为一定间隔的静止图像捕捉到高速移动的物体的静止图像或高速变化的自然现象的瞬间的时刻，并且能够得到与拍摄对象物的照度相对应的等级的影像信号。
作为其他的方法，所述电子快门控制单元6可以在1帧期间内等间隔地对所述2个固体摄像元件顺次曝光，并且以任意的曝光时间连续进行曝光控制，所以例如在进行测量所需要的通道、或者对发光亮度、CCD的灵敏度等要求严格的蓝色成分通道中延长曝光时间，为了其他颜色成分的通道也能够得到同等级的信号而进行曝光控制，由此能够得到对于各个通道同等的、S/N比优良的影像信号。
此外，虽然分光的光利用效率较差，但对于所述分光棱镜2可以使用向两个方向等分或者以任意值进行分光的半透半反镜。
具备图像合成单元，其在对以移动或者旋转等方式进行动作的拍摄对象物进行拍摄时，对于通过所述电子快门控制单元6在1帧期间内以1/2帧以内的曝光间隔对两个CCD3a、CCD3b进行顺次曝光控制而产生的摄像定时的偏差，通过从所述帧存储器4a、4a′、4b、4b′读出记录在所述帧存储器中的所述多个颜色的静止图像来分别修正各个摄像定时的时间差使其一致来输出所述多个颜色的静止图像。
在图3中，同样地对在1帧内拍摄2个静止图像的短时间发光·短时间曝光时进行说明。
如图3所示，始终对所述CCD3a、3b施加电荷扫除脉冲SUB1、SUB2，扫除在光电面的光电二极管积蓄的电荷，在进行连续拍摄(駒撮り)的时刻经由所述帧顺序式彩色摄像机1的外部触发输入端子10向所述触发生成单元18输入外部触发，顺次停止向所述CCD3a、3b施加所述电荷扫除脉冲SUB1、SUB2，首先，在图的帧0′的期间内，与作为第1次发光1的B(蓝)的短时间发光同步地，对所述CCD3a进行第1次短时间电荷积蓄a-1′，之后，对CCD3a施加传输脉冲SG1，从光电面的光电二极管向垂直传输寄存器传输上述短时间电荷积蓄a-1′，在影像信号1中成为a-1′B。
在CCD3a的电荷积蓄·传输结束后，与作为第2次发光2的R(红)的短时间发光同步地，对所述CCD3b进行第1次短时间电荷积蓄b-1′，之后，对CCD3b施加传输脉冲SG2，从光电面的光电二极管向垂直传输寄存器传输上述短时间电荷积蓄b-1′，在影像信号2中作为b-1′R。
结果，在上述帧1′的1帧期间内，在影像信号1中生成a-1′B，在影像信号2中生成b-1′R，各个静止图像通过未图示的模拟/数字转换单元被进行数字信号化，与从所述电子快门控制单元6内部的发光用同步信号输出单元输出的发光用同步信号一起分别记录在1帧存储器4a、4b中。
接着，在图的帧2′的期间内，与作为第3次发光3的G(绿)的短时间发光同步，对所述CCD3a进行第2次短时间电荷积蓄a-2′，之后，对CCD3a施加传输脉冲SG1从光电面的光电二极管向垂直传输寄存器传输上述短时间电荷积蓄a-2′，在影像信号1中成为a-2′G。
在CCD3a的电荷积蓄·传输结束后，与作为第4次发光4的IR(红外光或者近红外光)的短时间发光同步地，对所述CCD3b进行第2次短时间电荷积蓄b-2′，之后，对CCD3b施加传输脉冲SG2从光电面的光电二极管向垂直传输寄存器传输上述短时间电荷积蓄b-2′，在影像信号2中作为b-2′IR。
结果，与所述帧1′相同，在帧2′的1帧期间内，在影像信号1中生成a-2′G，在影像信号2中生成b-2′IR，各个静止图像通过未图示的模拟/数字转换单元被进行数字信号化，与从所述电子快门控制单元6内部的发光用同步信号输出单元输出的发光用同步信号一起分别记录在1帧存储器4a′、4b′中。
以后同样地反复进行发光1～4，同时与各个发光色同步地进行电荷积蓄、传输、记录，根据来自所述电子快门控制单元6的发光用同步信号颜色控制存储器输出切换单元7，从所述帧存储器4a、4a′、4b、4b′反复多次读出，作为各个同一颜色信号连续的影像信号输出给影像输出端子9a、9a′、9b、9b′，来作为通过外部监视器可观察的时间长度的静止图像，或者可以按照摄像顺序进行切换成为B、G/R、IR的顺序，向外部测量装置提供用于测量的全彩信号。
特别是在数μs的短时间发光·短时间曝光时，如果在帧快要结束之前进行B、R两个颜色的短时间发光·短时间曝光，在帧开始后立即进行G(但除去IR)的短时间发光·短时间曝光，则虽然包含垂直回归消隐时间，但能够在极短的时间输出B、R、G各个信号，作为测量用信号无需等待1个帧，能够极其高速地测量B、R、G三种颜色。
在上述的实施例中，记述了上述分光棱镜2使用双色分光棱镜，该双色分光棱镜具有分光成蓝色以及绿色波长区域、和红色以及红外波长区域的分色膜的实施例，但也可以为具有分光成紫外以及蓝色波长区域、和红色以及绿色波长区域的分色膜的双色分光棱镜。此时，在图1、图2以及图3的说明中，替换G→UV(紫外)、IR→G即可。
在以上的记述中，在说明以及附图中省略了与CCD组合使用时在分光棱镜2前后配置的用于防止摩尔纹(Moiré)的石英低通滤波器、除去多余颜色提高色再现性的微调滤波器、CCD的信号放大电路中所需要的相关双重取样电路、伽马修正电路等，通常CCD彩色摄像机中所需要的，但与本发明不相关的公知技术。
产业上的利用可能性
在本发明中，相对于现有的帧顺序彩色摄像机通过4个帧得到1个画面，在2个帧期间内，以2倍速度得到与拍摄对象物的色彩相对应的瞬间静止图像的彩色影像信号，尤其在R、G、B(红、绿、蓝)发光色中加入红外光或者近红外光来构成用于胶卷的伤痕修补、肌肤的表面以及皮肤内部观察的高速帧顺序彩色摄像机系统，或者加入紫外光构成用于半导体的图形检查等的高速帧顺序彩色摄像机系统。

Claims (10)

1.一种帧顺序式彩色摄像机系统，其特征在于，
由彩色摄像机以及照明装置构成，
该彩色摄像机具有：分光光学系统，其将从镜头射入的拍摄对象物的光学图像向两个方向分光；
两个固体摄像元件，其将向两个方向分光后的各光学图像转换成电信号；
电子快门控制单元，其在每一帧期间，在相当于1/2帧的时间内，并且以相互不重复的间隔对该两个固体摄像元件进行顺次曝光控制；以及
发光用同步信号输出单元，其与该电子快门控制单元的顺次曝光控制同步地输出发光用同步信号，
所述照明装置接收该彩色摄像机的所述发光用同步信号，与所述固体摄像元件的曝光控制同步地顺次切换波长带不同的多个颜色的光来进行发光，
所述彩色摄像机，与在每一帧期间，在相当于1//2帧的时间内，并且以相互不重复的间隔、以顺次不同的波长带发光的照明装置的照明同步，作为帧顺序图像来取得分别在1帧期间内对应2种颜色、2个帧对应4种颜色的图像，并能够以2个帧形成彩色图像信号，
所述彩色摄像机具有：用于同时记录分别从所述两个固体摄像元件输出的静止图像以及来自所述发光用同步信号输出单元的发光用同步信号的各两个、合计四个的帧存储器；
存储器输出切换单元，其反复多次读出记录在该合计四个的帧存储器中的静止图像，作为能够观察的时间长度的静止图像，识别并控制输出所述发光用同步信号；以及
图像合成单元，其合成多个颜色的所述能够观察的时间长度的静止图像，作为彩色图像输出到影像输出端子，
其中，所述合计四个的帧存储器中的两个帧存储器用于分别记录从所述两个固体摄像元件输出的一帧期间内的各一个静止图像，另两个帧存储器用于分别记录从所述两个固体摄像元件输出的下一个帧的各一个静止图像。
2.根据权利要求1所述的帧顺序式彩色摄像机系统，其特征在于，
所述照明装置顺次切换波长带不同的多个可见光和作为不可见光的红外或者紫外线光来发光。
3.根据权利要求2所述的帧顺序式彩色摄像机系统，其特征在于，所述照明装置的可见光是与彩色电视机的三原色光红、绿、蓝相对应的可见光。
4.根据权利要求1～3的任意一项所述的帧顺序式彩色摄像机系统，其特征在于，
所述电子快门控制单元在1帧期间内，等间隔地对所述两个固体摄像元件进行顺次曝光，并且以同一曝光时间进行曝光控制。
5.根据权利要求1～3的任意一项所述的帧顺序式彩色摄像机系统，其特征在于，
所述电子快门控制单元在1帧期间内，等间隔地对所述两个固体摄像元件进行顺次曝光，并且以任意的曝光时间进行曝光控制。
6.根据权利要求1所述的帧顺序式彩色摄像机系统，其特征在于，
所述分光光学系统构成双色分光棱镜，该双色分光棱镜具有分光成蓝色以及绿色波长区域、和红色以及红外波长区域的分色膜。
7.根据权利要求1所述的帧顺序式彩色摄像机系统，其特征在于，
所述分光光学系统构成双色分光棱镜，该双色分光棱镜具有分光成紫外以及蓝色波长区域、和红色以及绿色波长区域的分色膜。
8.根据权利要求1所述的帧顺序式彩色摄像机系统，其特征在于，
所述分光光学系统具有向两个方向以任意值进行分光的半透半反镜。
9.根据权利要求1所述的帧顺序式彩色摄像机系统，其特征在于，
所述图像合成单元分别修正摄像定时的时间差，使其一致后输出所述多个颜色的能够观察的时间长度的静止图像。
10.根据权利要求1或9所述的帧顺序式彩色摄像机系统，其特征在于，
所述存储器输出切换单元反复多次读出所述合计四个的帧存储器记录的静止图像中的某一个，或者按照摄像顺序进行切换，作为能够观察的时间长度的静止图像反复多次读出后进行输出。
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