JP4257502B2 - 高速度駒撮りテレビカメラシステム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
高速で移動する物体や、高速で変化する自然現象の瞬間静止画像を数μs〜十数μsという極めて短い時間間隔で複数枚撮像・記録し、観察可能な時間長の駒撮り動画像として出力する高速度駒撮りテレビカメラシステムに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとしている課題】
固体撮像素子を用いたテレビカメラでは、固体撮像素子の光電面が常に受光状態にあるため、移動する物体を撮像すると、被写体の位置が変化することによる残像によって画像にぼけが生じ鮮明な画像が得られない難点がある。そこで固体撮像素子では、垂直走査期間内のある任意な一定時間内に光電面のフォトダイオードに蓄積された電荷のみを垂直レジスタに転送して1枚の瞬間静止画像として出力し、他の時間に蓄積された電荷は掃き捨てるという電子シャッタ機能が付加され、今や10万分の1秒といったシャッタスピードでの鮮明な瞬間静止画像が得られるまでになっている。
しかし、1枚の瞬間静止画像を出力するのに1/60秒を要するテレビカメラでは、いかに鮮明な瞬間静止画像が得られたとしても、超高速度で移動する物体の動きや、超高速で変化する自然現象の瞬時瞬時の状態を連続して観察する用途には、出力される2枚の瞬間静止画像間の時間間隔が1/60秒というのではいかにも長すぎて使用できない。ただ前記固体撮像素子のフォトダイオードから前記垂直レジスタへの電荷転送時間が数μsで済むことから、垂直レジスタに電荷を転送した後にフォトダイオードに蓄積される電荷を掃き出さずにおけばこれを第1の瞬間静止画像の数μs後の第2の瞬間静止画像として出力することは可能で既に実用に供されているが、3枚目の画像は1/60秒後を待たねばならず、数μs〜十数μs間隔で3枚以上の瞬間静止画像を連続して撮像できるテレビカメラは実現されていない。
上記従来技術に鑑み、超高速度で移動する物体の動きや、超高速で変化する自然現象の瞬時瞬時の状態を示す瞬間静止画像を数μs〜十数μsという極めて短い時間間隔で連続して3枚以上取り出せる高速度駒撮りカメラシステムを提供する。
【非特許文献1】
株式会社ジェイエイアイコーポレーション「CV−M2製品仕様書」、発行年月日:2002年12月3日、p26
【0003】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を下記の手段によって解決した。
(1)固体撮像素子を使用するテレビカメラにおいて、レンズから入射する被写体の光学像を複数方向に分岐する分岐光学系と、複数に分岐された光学像のそれぞれを電気信号に変換する複数個の固体撮像素子と、前記複数個の固体撮像素子それぞれに数μs〜十数μsの露光間隔で2回ずつの露光を可能にする電子シャッタ制御手段と、前記複数個の固体撮像素子それぞれから出力される2枚の瞬間静止画像をそれぞれ個別に記録する複数個の1フレームメモリと、前記1フレームメモリが記録した瞬間静止画像をそれぞれ複数回繰り返し読み出して観察可能な時間長の瞬間静止画像とし、かつ該観察可能な時間長の瞬間静止画像を撮像順に切り替え、観察可能な駒撮り動画像として出力するメモリ出力切替装置と、前記電子シャッタ制御手段からの露光可能期間信号を出力する端子とを備えてなる高速度駒撮りテレビカメラと、
前記高速度駒撮りテレビカメラからの前記露光可能期間信号を受け、前記高速度駒撮りテレビカメラの電子シャッタと同期して発光するストロボなどの間欠照明装置と、
前記高速度駒撮りテレビカメラに始動のタイミングを与えるトリガ発生器とから構成されてなることを特徴とする高速度駒撮りテレビカメラシステム。
【0004】
(2)固体撮像素子を使用するテレビカメラにおいて、レンズから入射する被写体の光学像を2〜4方向に分岐する分光プリズムと、2〜4分岐された光学像のそれぞれを電気信号に変換する2〜4個の固体撮像素子と、前記2〜4個の固体撮像素子それぞれに数μs〜十数μsの露光間隔で2回ずつの露光を可能にする電子シャッタ制御手段と、前記2〜4個の固体撮像素子それぞれから出力される2枚の瞬間静止画像をそれぞれ個別に記録する4〜8個の1フレームメモリと、前記1フレームメモリが記録した瞬間静止画像をそれぞれ複数回繰り返し読み出して観察可能な時間長の瞬間静止画像とし、かつ該観察可能な時間長の瞬間静止画像を撮像順に切り替え、観察可能な駒撮り動画像として出力するメモリ出力切替装置と、前記電子シャッタ制御手段からの露光可能期間信号を出力する端子とを備えてなる高速度駒撮りテレビカメラと、
前記高速度駒撮りテレビカメラからの前記露光可能期間信号を受け、前記高速度駒撮りテレビカメラの電子シャッタと同期して発光するストロボなどの間欠照明装置と、
前記高速度駒撮りテレビカメラに始動のタイミングを与えるトリガ発生器とから構成されてなることを特徴とする高速度駒撮りテレビカメラシステム。
【0005】
(3)被写体に向けて配設された前記(1)又は(2)に記載の高速度駒撮りテレビカメラの複数台と、
前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラからの露光可能期間信号を受け、前記高速度駒撮りテレビカメラの電子シャッタと同期して発光するストロボなどの間欠照明装置と、
前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラのうちの最初に駆動する高速度駒撮りテレビカメラに始動のタイミングを与えるトリガ発生器と、
トリガ発生器からのトリガを受け、2番目以降に駆動する前記高速度駒撮りテレビカメラに順次一定間隔の時間差を持って始動のタイミングを与えるトリガ制御器と、
各高速度駒撮りテレビカメラのメモリ出力切替装置を順次一定間隔の時間差を持って作動させ、前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラからの駒撮り動画像を順次切り替えて出力させる映像信号出力制御器と
から構成されてなることを特徴とする高速度駒撮りテレビカメラシステム。
【0006】
(4)被写体の光学像を複数の方向に分岐できる光学系と、
前記光学系で分岐された光学像のそれぞれを撮像する前記(1)又は(2)に記載の高速度駒撮りテレビカメラの複数台と、
前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラからの露光可能期間信号を受け、前記高速度駒撮りテレビカメラの電子シャッタと同期して発光するストロボなどの間欠照明装置と、
前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラのうちの最初に駆動する高速度駒撮りテレビカメラに始動のタイミングを与えるトリガ発生器と、
トリガ発生器からのトリガを受け、2番目以降に駆動する前記高速度駒撮りテレビカメラに順次一定間隔の時間差を持って始動のタイミングを与えるトリガ制御器と、
各高速度駒撮りテレビカメラのメモリ出力切替装置を順次一定間隔の時間差を持って作動させ、前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラからの駒撮り動画像を撮像順に切り替えて連続した駒撮り動画像として出力させる映像信号出力制御器とから構成されてなることを特徴とする高速度駒撮りテレビカメラシステム。
【0007】
(5)前記電子シャッタ制御手段が、前記複数個の固体撮像素子が一定の時間差を持って順次始動し、かつそれぞれの2回ずつの露光が、同一間隔、同一継続時間で連続して行われるように機能してなることを特徴とする前記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の高速度駒撮りテレビカメラシステム。
(6)前記メモリ出力切替装置が、前記複数個の1フレームメモリが記録した瞬間静止画像のうちのいずれか1枚を、繰り返して読み出し、観察可能な時間長の瞬間静止画像として出力することをも可能にしてなることを特徴とする前記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の高速度駒撮りテレビカメラシステム。
【0008】
(7)前記映像信号出力制御器が、前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラそれぞれの複数個の1フレームメモリが記録した瞬間静止画像のいずれか1枚をそれぞれ複数回繰り返して読み出し、観察可能な時間の瞬間静止画像として出力することをも可能にしてなることを特徴とする前記(3)〜(5)のいずれか1項に記載の高速度駒撮りテレビカメラシステム。
(8)前記映像信号出力制御器が、前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラのいずれか1台から出力される駒撮り動画像、又は任意に選択できる複数台から連続して出力される駒撮り動画像をも出力することを可能にしてなること特徴とする前記(3)〜(5)のいずれか1項に記載の高速度駒撮りテレビカメラシステム。
【0009】
(9)前記高速度駒撮りテレビカメラシステムから出力された駒撮り動画像を記録する記録媒体を備えたことを特徴とする前記(1)〜(8)のいずれか1項に記載の高速度駒撮りテレビカメラシステム。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例の図に基づいて説明する。
図1は本発明の高速度駒撮りテレビカメラシステムの実施例の構成図、図2は固体撮像素子から数μs〜十数μsの時間間隔で2枚の瞬間静止画像を出力する動作の説明図、図3は高速度駒撮りテレビカメラの動作説明図、図4は高速度駒撮りテレビカメラを複数台使用した高速度駒撮りテレビカメラシステムの一実施例の構成図、図5は複数台の高速度駒撮りテレビカメラの前方に光学像を分岐する光学系を備えた高速度駒撮りテレビカメラシステムの実施例の構成図である。図において1、1a、1b、1c、1nは高速度駒撮りテレビカメラ、2は分光プリズム、3a、3b、3cは固体撮像素子、4a、4a’、4b、4b’、4c、4c’は1フレームメモリ、5は混合器、6は超高速電子シャッタ制御手段、7はメモリ出力切替装置、8はレンズ、9は映像出力端子、10は外部トリガ入力端子、11は発光用同期信号出力端子、12はトリガ制御器、13は映像信号出力制御器、14は分岐光学系、15は記録再生装置、20は間欠照明装置、30はトリガ発生器である。
【0011】
(実施例1)
図1に本発明になる高速度駒撮りテレビカメラシステムの一実施例の構成図を示す。本実施例は、後述する高速度駒撮りテレビカメラ1と、前記高速度駒撮りテレビカメラ1から出力される発光用同期信号を受け、前記高速度駒撮りテレビカメラ1の電子シャッタに同期して数μs〜十数μsの短い時間間隔で数μs〜十数μsの短い継続時間の閃光を複数回発する間欠照明装置20と、前記高速度駒撮りテレビカメラ1に始動のタイミングを与えるトリガ発生器30とで構成されている。
【0012】
本実施例の高速度駒撮りテレビカメラ1は、図1に示すように被写体からの光学像を取り入れるレンズ8と、レンズ8から入射した被写体の光学像を3方向に分岐する分光プリズム2と、3分岐された光学像それぞれを電気信号に変換する3個の固体撮像素子3a、3b、3cと、前記固体撮像素子3a、3b、3cに図2に示す掃き出しパルス及びセンサゲートパルスを印加して前記固体撮像素子3a、3b、3cの光電面に蓄積される電荷の掃き出し又は垂直転送レジスタへの転送のいずれかを選択制御して数μs〜十数μsの間隔でそれぞれ2枚ずつの瞬間静止画像を撮像可能にし、かつ前記間欠照明装置20に図2に示す発光用同期信号を出力する超高速電子シャッタ制御手段6と、前記固体撮像素子3a、3b、3cから出力される各2枚の瞬間静止画像をそれぞれ記録する6個の1フレームメモリ4a、4a’、4b、4b’、4c,4c’と、前記6個の1フレームメモリ4a、4a’4b、4b’、4c、4c’に記録された瞬間静止画像をそれぞれ複数回繰り返し読み出して観察可能な時間長の瞬間静止画像とし、かつ該観察可能な時間長の瞬間静止画像を撮像順に切り替えて観察可能な駒撮り動画像として出力するメモリ出力切替装置7とで構成されている。
【0013】
本実施例の高速度駒撮りテレビカメラ1では、前記レンズ8から入射した被写体の光学像は、分光プリズム2で3方向に均等な光量で分岐され、3個の固体撮像素子3a、3b、3cの光電面にそれぞれ結像される。
従来技術の項で述べたように、固体撮像素子の光電面は常時受光状態にあり、変化が速い被写体の撮像ではその出力画像に残像によるぼけが生じる。そのため固体撮像素子を用いたテレビカメラには、鮮明な画像を得るための電子シャッタ機能が具備されているので、本実施例の高速度駒撮りテレビカメラでは、この電子シャッタ機能を利用して、通常1/60秒間に1枚の割合で撮像されている瞬間静止画像を、1/60秒間に2枚撮像可能とする手段を用いている。
この1/60秒間に2枚の瞬間静止画像を撮像する手段について、図2に基づいて説明する。図2に見られるように、常時は前記固体撮像素子3a、3b、3cに電荷掃き出しパルスを加えて光電面のフォトダイオードに蓄積される電荷を掃き出しておき、高速度駒撮り撮影を行う時点で前記トリガ発生器30から外部トリガを前記高速度駒撮りテレビカメラ1に入力して前記電荷掃き出しパルスの前記固体撮像素子3a、3b、3cへの印加を停止し、1回目の露光▲1▼(電荷蓄積)を数μs〜十数μ間の任意の時間行い、その後固体撮像素子3a、3b、3cにセンサーゲートパルス信号を加えて前記蓄積電荷を光電面のフォトダイオードから垂直転送レジスタへ転送し、転送後に2回目の露光▲2▼を開始するというものである。ただし、この場合露光時間が数μs〜十数μsという極めて短いことから、数μs〜十数μs持続する間欠照明装置20の閃光によって被写体を照明することが不可欠である。
前記露光▲1▼によってフォトダイオードに蓄積された電荷の垂直転送レジスタへの転送は数μsで済むので、2回目の露光▲2▼は、最初の露光▲1▼の終了後数μsで開始できる。しかし、垂直転送レジスタに転送された電荷は、撮像素子から映像信号として出力されるのに1/60秒かかり、その間はフォトダイオードの蓄積電荷の垂直転送レジスタへの転送はできず、2回目の露光▲2▼は1/60秒間継続せざるを得ない。したがって2回目の露光▲2▼で、1回目の露光▲1▼と同じ数μs〜十数μsの閃光によって照明された被写体の鮮明な瞬間静止画像を得るためには、図2の露光期間の点線で囲んで示した部分、ほぼ1/60秒間の露光量が、閃光照明時の露光量に比べて極めて少なくなるよう工夫する必要がある。
前記間欠照明装置20の閃光は、図2に示すように、前記高速度駒撮りテレビカメラ1の1回目、2回目の露光期間▲1▼、▲2▼と同期して発せられねばならず、そのため前記高速度駒撮りテレビカメラ1から発光用同期信号が前記間欠照明装置20に伝送される。
前述のように1回目の露光▲1▼によって撮像された瞬間静止画像は、撮像後1/60秒かけて出力され、その後2回目の露光▲2▼によって撮像された瞬間静止画像も1/60秒かけて出力されるので、固体撮像素子からの映像信号出力は図2に示すようになる。
なお、図2は本実施例の高速度駒撮りテレビカメラの動作を説明する概念図であり、露光時間及び露光時間間隔の時間軸(横軸)は他の部分の時間軸より拡大表示されている。
【0014】
本実施例は、図1に示したように、上記の1/60秒間に2枚の瞬間静止画像を出力するように制御された3個の固体撮像素子3a、3b、3cを3分岐分光プリズム2を介して配設し、図3に示すように固体撮像素子3a、3b、3cの露光期間を、図2に示した超高速電子シャッタ制御手段6の作用によって順次ずらし、瞬間静止画像を6枚連続して取り出せるように考えられたものである。
図3に見られるとおり、固体撮像素子3a、3b、3cの露光開始時刻の間隔は前記露光期間▲1▼と前記蓄積電荷の垂直転送レジスタへの転送時間の和の2倍であり、1個の固体撮像素子から2枚の瞬間静止画像を取り出すに必要な1/30秒より極めて短く、固体撮像素子3a、3b、3cから出力される瞬間静止画像をそのまま混合することはできない。また固体撮像素子から出力される1枚の瞬間静止画像の継続時間は1/60秒であり、そのままでは人間の目では観察できない。
そのため図1に示すように、固体撮像素子3a、3b、3cから出力される瞬間静止画像は、1画像ごとにそれぞれ1フレーム記録できる1フレームメモリ4a、4a’、4b、4b’、4c、4c’に一旦記録され、該1フレームメモリをメモリ出力切替装置7によってそれぞれ複数回繰り返し読み出されて観察可能な時間長の瞬間静止画像とされ、かつ観察可能な時間長として読み出された各メモリの瞬間静止画像を順次切り替え、6枚連続した駒撮り動画像として映像出力端子9から出力される。また、前記メモリ切替出力装置7の操作により前記1フレームメモリ4a、4a’、4b、4b’、4c、4c’のいずれか1個の1フレームメモリの瞬間静止画像のみを、連続して繰り返し読み出して観察可能にすることも好ましい。
なお、上記は、被写体の光学像を3分岐する高速度駒撮りテレビカメラを実施例として説明したが、被写体の光学像を2分岐以上できる分岐光学系を使用すれば、観察可能な瞬間静止画像3枚以上が連続して得られる高速度駒撮りテレビカメラも実現できる。
【0015】
前記高速度駒撮りテレビカメラ1は、上述したように被写体の光学像を複数に分岐すること、及び露光期間▲1▼が極めて短いことから被写体からの入射光量がかなり大きくなければ鮮明な瞬間静止画像は得られない。したがって、前記高速度駒撮りテレビカメラ1のシャッタに同期して閃光を発する間欠照明装置20との併用が不可欠となる。このため、前記高速度駒撮りテレビカメラ1には、前記間欠照明装置20に発光のタイミングを制御する発光用同期信号を出力する発光用同期信号出力端子11が設けられている。
【0016】
また、本高速度駒撮りカメラシステムは、1フレームメモリへの記録が瞬時の画像1フレームに限られるため、記録画像の観察には1フレームメモリの記録を繰り返して読み出すことが必須の条件となる。したがって、前記高速度駒撮りテレビカメラ1の使用効率を高めるためにメモリを着脱可能とし、別途メモリ読み出し装置を設けて映像出力を得ることも好ましい。
さらに高速度駒撮りテレビカメラシステムから連続して出力された駒撮り動画像を繰り返し再生するための記録・再生装置を備えておくことも好ましい。
【0017】
(実施例2)
本実施例は、図4に示すように、被写体に向けて近接して配設された前記実施例1に記載の高速度駒撮りテレビカメラの複数台1a〜1nと、前記トリガ発生器30及びトリガ発生器30からのトリガを個々の高速度駒撮りテレビカメラ1a〜1nの超高速電子シャッタ制御手段6に順次一定間隔の時間差を持って印加するトリガ制御器12と、複数の前記高速度駒撮りテレビカメラ1a〜1nのそれぞれの映像信号の出力タイミングを一定間隔の時間差を持って順次切り替える映像信号出力制御器13と、前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラ1a〜1nの各超高速電子シャッタ制御手段6からの発光用同期信号を受けて、前記高速度駒撮りテレビカメラ1a〜1nのシャッタに同期して数μs〜十数μsの間隔で数μs〜十数μs間の閃光を発する間欠照明装置20とで構成されている。
【0018】
本実施例は、図1に示した高速度駒撮りテレビカメラ1の複数台1a〜1nを、被写体に向けて近接して配置し、前記間欠照明装置20が発する数μs〜十数μs間隔で数μs〜十数μs持続する閃光6回ごとに前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラ1a〜1nのいずれか1台が順次作動するように、トリガ発生器30からの外部トリガをトリガ制御器12によって順次切り替えて前記高速度駒撮りテレビカメラ1a〜1nのいずれか1台に加え、各高速度駒撮りテレビカメラ1a〜1nの固体撮像素子3a、3b、3cが撮像した瞬間静止画像をそれぞれの1フレームメモリ4a、4a’、4b、4b’、4c、4c’に記録する。
前記各高速度駒撮りテレビカメラ1a〜1nそれぞれの1フレームメモリ4a、4a’、4b、4b’、4c、4c’に記録された瞬間静止画像は、実施例1で説明したとおり、メモリ出力切替装置7によって複数回繰り返し読み出しされて6枚の観察可能な時間長の瞬間静止画像とされ、かつその6枚の瞬間静止画像が撮像順に順次切り替えられ連続した駒撮り動画像として映像出力端子9から出力される。したがって、本実施例では、これら各高速度駒撮りテレビカメラ1a〜1nの各映像出力端子9からの前記駒撮り動画像を、映像信号出力制御器13によって撮像時のトリガ印加順に切り替え、6の複数倍(6×n)枚の観察可能な時間長の瞬間静止画像の連続した駒撮り動画像として出力することが可能になる。
【0019】
また、本実施例の高速度駒撮りカメラシステムは、1フレームメモリ4a、4a’、4b、4b’、4c、4c’への記録がそれぞれ瞬間静止画像1フレームに限られるため、そのまま読み出したのでは1/60秒の瞬間静止画像しか得られない。したがって1フレームメモリ4a、4a’、4b、4b’、4c、4c’へ記録された画像を観察するためには、1フレームメモリ4a、4a’、4b、4b’、4c、4c’に記録された瞬間静止画像をそれぞれ繰り返し読み出して観察可能な時間長の瞬間静止画像として出力する必要があり、高速度駒撮りテレビカメラ1a〜1nが撮像したすべての瞬間静止画像が連続した駒撮り動画像を得るには、ある程度の時間を要する。したがって、前記本実施例の高速度駒撮りテレビカメラシステムの使用効率を高めるために1フレームメモリ4a、4a’、4b、4b’、4c、4c’を着脱可能とし、別途設けたメモリ再生装置及び出力映像信号制御装置とによって前記駒撮り動画像を得るとか、高速度駒撮りテレビカメラ1a〜1nから連続して出力された駒撮り動画像を記録再生する記録・再生装置15を備えるとかすることが好ましい。
【0020】
(実施例3)
図5に被写体の光学像を3方向に分岐できる分岐光学系14を、図1に示した高速度駒撮りテレビカメラ3台1a、1b、1cの前方に配設し、個々の高速度駒撮りテレビカメラ1a、1b、1cのシャッタ制御手段6を順次一定間隔の時間差を持って駆動するとともに、各高速度駒撮りテレビカメラ1a、1b、1cのメモリ出力切替装置7(図1参照)の出力タイミングにも順次一定間隔の時間差を持たせ、前記電子シャッタに同期した間欠照明装置20の発する閃光によって照射された高速度で移動する物体の動きや高速度で変化する自然現象などの瞬時瞬時の状態の瞬間静止画像を、数μs〜十数μsという極めて短い時間間隔で複数枚連続して出力する高速度駒撮りテレビカメラシステムの実施例を示した。本実施例は、被写体の光学像を3方向に分岐できる分岐光学系14を、3台の高速度駒撮りテレビカメラ1a、1b、1cの前方に配設した以外は、実施例2の動作と同じであるが、同一平面枠内の瞬間瞬間の光学像を分岐光学系14で分岐して3台の高速度駒撮りテレビカメラ1a、1b、1cに取り込めるので計測用に適している。但し、実施例2に比べて前記3台の高速度駒撮りテレビカメラ1に入射する被写体光学像の光量が分岐により減少するため、前記高速度駒撮りテレビカメラ1の使用台数が2又は3台程度に制限されるきらいがある。
【0021】
【発明の効果】
本願発明の高速度駒撮りテレビカメラシステムによれば、下記のような効果が発揮できる。
1.請求項1又は2の発明によれば、
従来1台のテレビカメラでは2枚しか撮像できなかった数μs〜十数μsという極めて短い間隔での瞬間静止画像が、1台のテレビカメラで4枚以上撮像でき、かつ撮像した4枚以上の瞬間静止画像を観察可能な時間長の瞬間静止画像の連続駒撮り動画像として出力でき、高速度で移動する物体の動きや高速度で変化する自然現象などの瞬時瞬時の状態や極めて短い時間内の変化が観察可能になる。
【0022】
2.請求項3の発明によれば、
高速度で移動する物体の動きや高速度で変化する自然現象などの瞬時瞬時の状態や極めて短い時間内の変化を、請求項1又は2の発明より多い瞬間静止画像で撮像できるほか、高速移動するために極めて短時間にカメラの撮像枠から外れてしまう被写体の瞬間静止画像複数枚を、前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラの配置を工夫することによって撮影可能になる。
【0023】
3.請求項4の発明によれば、
被写体の光学像を複数の方向に分岐できる分岐光学系により、同一平面枠内の瞬間瞬間の光学像を同一光軸上で撮像できるので、計測用に適した高速度駒撮りテレビカメラシステムが構築できる。
【0024】
4.請求項5の発明によれば、
前記電子シャッタ制御手段が、前記複数個の固体撮像素子が一定の時間差を持って順次始動し、かつそれぞれの2回ずつの露光が、同一間隔、同一継続時間で連続して行われるように機能することから、前記複数枚の瞬間静止画像が、任意の同一間隔、同一継続時間で撮像できるので、高速度で移動する物体の動きや高速度で変化する自然現象などの短い時間内の変化をより正確に観察できる。
【0025】
5.請求項6の発明によれば、
前記メモリ出力切替装置が、前記複数個の1フレームメモリが記録した瞬間静止画像のうちのいずれか1枚を、繰り返して読み出し、観察可能な時間長の瞬間静止画像として出力できるので、目的とする瞬間静止画像1枚のみを観察することも可能になる。
【0026】
6.請求項7の発明によれば、
前記請求項2又は3の発明になる高速度駒撮りテレビカメラシステムにおいて、複数台の高速度駒撮りテレビカメラが撮像した複数枚の瞬間静止画像の任意のいずれか1枚をそれぞれ複数回繰り返して読み出し、観察可能な時間の瞬間静止画像として出力できるので、目的とする瞬間静止画像1枚のみを観察することも可能になる。
【0027】
7.請求項8の発明によれば、
前記請求項2又は3の発明になる高速度駒撮りテレビカメラシステムにおいて、複数台の高速度駒撮りテレビカメラのいずれか1台から出力される駒撮り動画像、又は任意に選択できる複数台から連続して出力される駒撮り動画像をも出力できるので、目的とする任意の時間内の変化を連続して観察することも可能になる。
【0028】
8.請求項9の発明によれば、
前記高速度駒撮りテレビカメラが撮像し、出力した駒撮り動画像を、前記高速度駒撮りテレビカメラを再度利用することなく繰り返して観察可能になるので、前記高速度駒撮りテレビカメラの利用効率を高めることができる。
【0029】
9.本発明の高速度駒撮りテレビカメラシステムでは、超高速度フイルムカメラによる瞬間静止画像撮影で必要となる現像処理等の後処理がなく、撮像から観察までの時間が大幅に短縮でき、かつフイルム代や現像処理に必要な消耗品も不要なことから、長時間の連続撮像はできないものの、高速度で移動する物体の動きや高速度で変化する自然現象などの極めて短時間内の変化を、効率的、かつ経済的に観察、解析できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の高速度駒撮りテレビカメラシステムの実施例の構成図。
【図2】 固体撮像素子から数μs〜十数μsの時間間隔で2枚の瞬間静止画像を出力する動作の説明図。
【図3】 高速度駒撮りテレビカメラの動作説明図。
【図4】 高速度駒撮りテレビカメラを複数台使用した高速度駒撮りテレビカメラシステムの一実施例の構成図。
【図5】 複数台の高速度駒撮りテレビカメラの前方に光学像を分岐する光学系を備えた高速度駒撮りテレビカメラシステムの実施例の構成図。
【符号の説明】
1、1a、1b、1c、1n:高速度駒撮りテレビカメラ
2:分光プリズム 3a、3b、3c:固体撮像素子
4a、4a’、4b、4b’、4c、4c’:1フレームメモリ
5:混合器 6:超高速電子シャッタ制御手段
7:メモリ出力切替装置 8:レンズ
9:映像出力端子 10:外部トリガ入力端子
11:発光用同期信号出力端子 12:トリガ制御器
13:映像信号出力制御器 14:分岐光学系
15:記録・再生装置 20:間欠照明装置
30:トリガ発生器
Claims (9)
- 固体撮像素子を使用するテレビカメラにおいて、レンズから入射する被写体の光学像を複数方向に分岐する分岐光学系と、複数に分岐された光学像のそれぞれを電気信号に変換する複数個の固体撮像素子と、前記複数個の固体撮像素子それぞれに数μs〜十数μsの露光間隔で2回ずつの露光を可能にする電子シャッタ制御手段と、前記複数個の固体撮像素子それぞれから出力される2枚の瞬間静止画像をそれぞれ個別に記録する複数個の1フレームメモリと、前記1フレームメモリが記録した瞬間静止画像をそれぞれ複数回繰り返し読み出して観察可能な時間長の瞬間静止画像とし、かつ該観察可能な時間長の瞬間静止画像を撮像順に切り替え、観察可能な駒撮り動画像として出力するメモリ出力切替装置と、前記電子シャッタ制御手段からの発光用同期信号を出力する端子とを備えてなる高速度駒撮りテレビカメラと、
前記高速度駒撮りテレビカメラからの前記発光用同期信号を受け、前記高速度駒撮りテレビカメラの電子シャッタと同期して発光するストロボなどの間欠照明装置と、
前記高速度駒撮りテレビカメラに始動のタイミングを与えるトリガ発生器とから構成されてなることを特徴とする高速度駒撮りテレビカメラシステム。 - 固体撮像素子を使用するテレビカメラにおいて、レンズから入射する被写体の光学像を2〜4方向に分岐する分光プリズムと、2〜4分岐された光学像のそれぞれを電気信号に変換する2〜4個の固体撮像素子と、前記2〜4個の固体撮像素子それぞれに数μs〜十数μsの露光間隔で2回ずつの露光を可能にする電子シャッタ制御手段と、前記2〜4個の固体撮像素子それぞれから出力される2枚の瞬間静止画像をそれぞれ個別に記録する4〜8個の1フレームメモリと、前記1フレームメモリが記録した瞬間静止画像をそれぞれ複数回繰り返し読み出して観察可能な時間長の瞬間静止画像とし、かつ該観察可能な時間長の瞬間静止画像を撮像順に切り替え、観察可能な駒撮り動画像として出力するメモリ出力切替装置と、前記電子シャッタ制御手段からの発光用同期信号を出力する端子とを備えてなる高速度駒撮りテレビカメラと、
前記高速度駒撮りテレビカメラからの前記発光用同期信号を受け、前記高速度駒撮りテレビカメラの電子シャッタと同期して発光するストロボなどの間欠照明装置と、
前記高速度駒撮りテレビカメラに始動のタイミングを与えるトリガ発生器とから構成されてなることを特徴とする高速度駒撮りテレビカメラシステム。 - 被写体に向けて配設された前記請求項1又は2に記載の高速度駒撮りテレビカメラの複数台と、
前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラからの発光用同期信号を受け、前記高速度駒撮りテレビカメラの電子シャッタと同期して発光するストロボなどの間欠照明装置と、
前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラのうちの最初に駆動する高速度駒撮りテレビカメラに始動のタイミングを与えるトリガ発生器と、
前記トリガ発生器からのトリガを受け、2番目以降に駆動する前記高速度駒撮りテレビカメラに順次一定間隔の時間差を持って始動のタイミングを与えるトリガ制御器と、
各高速度駒撮りテレビカメラのメモリ出力切替装置を順次一定間隔の時間差を持って作動させ、前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラからの駒撮り動画像を順次切り替えて出力させる映像信号出力制御器とから構成されてなることを特徴とする高速度駒撮りテレビカメラシステム。 - 被写体の光学像を複数の方向に分岐できる光学系と、
前記光学系で分岐された光学像のそれぞれを撮像する前記請求項1又は2に記載の高速度駒撮りテレビカメラの複数台と、
前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラからの発光用同期信号を受け、前記高速度駒撮りテレビカメラの電子シャッタと同期して発光するストロボなどの間欠照明装置と、
前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラのうちの最初に駆動する高速度駒撮りテレビカメラに始動のタイミングを与えるトリガ発生器と、
前記トリガ発生器からのトリガを受け、2番目以降に駆動する前記高速度駒撮りテレビカメラに順次一定間隔の時間差を持って始動のタイミングを与えるトリガ制御器と、
各高速度駒撮りテレビカメラのメモリ出力切替装置を順次一定間隔の時間差を持って作動させ、前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラからの駒撮り動画像を撮像順に切り替えて連続した駒撮り動画像として出力させる映像信号出力制御器とから構成されてなることを特徴とする高速度駒撮りテレビカメラシステム。 - 前記電子シャッタ制御手段が、前記複数個の固体撮像素子が一定の時間差を持って順次始動し、かつそれぞれの2回ずつの露光が、同一間隔、同一継続時間で連続して行われるように機能してなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の高速度駒撮りテレビカメラシステム。
- 前記メモリ出力切替装置が、前記複数個の1フレームメモリが記録した瞬間静止画像のうちのいずれか1枚を、繰り返して読み出し、観察可能な時間長の瞬間静止画像として出力することをも可能にしてなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の高速度駒撮りテレビカメラシステム。
- 前記映像信号出力制御器が、前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラそれぞれの複数個の1フレームメモリが記録した瞬間静止画像のいずれか1枚をそれぞれ複数回繰り返して読み出し、観察可能な時間の瞬間静止画像として出力することをも可能にしてなることを特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の高速度駒撮りテレビカメラシステム。
- 前記映像信号出力制御器が、前記複数台の高速度駒撮りテレビカメラのいずれか1台から出力される駒撮り動画像、又は任意に選択できる複数台から連続して出力される駒撮り動画像を出力することをも可能にしてなること特徴とする請求項3〜5のいずれか1項に記載の高速度駒撮りテレビカメラシステム。
- 前記高速度駒撮りテレビカメラシステムから出力された駒撮り動画像を記録する記録媒体を備えたことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の高速度駒撮りテレビカメラシステム。
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