JPH0241082A

JPH0241082A - 電子式シャッタカメラ装置

Info

Publication number: JPH0241082A
Application number: JP63192291A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Ogawa; 小川　一三; Chikayoshi Takeyama; 竹山　周良
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1988-08-01
Filing date: 1988-08-01
Publication date: 1990-02-09

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】「産業上の利用分野」本発明は電荷結合素子（ＣＯＤ）などの撮像素子を用い
た計測用カメラ装置に関し、特に動きを伴う現象を再現
性よく計測し得るコンパクトな電子式シャッタカメラ装
置に関するものである。

「従来の技術」固定撮像素子や撮像管を用いた計測用カメラシステムが
広く用いられている。計測の対象は静止したものだけで
なく、動きを伴なうものも多い。

従来、動きを伴なう現象の計測には、ストロボ光、発光
マーカ、外部メカニカルシャッタ等を用いたカメラシス
テムが広く用いられている。

「発明が解決しようとする課題」これらのうち、ストロボ光を用いるシステムは観測対象
自体が発光するとか周囲が明るい等の理由で、対象から
の反射光と背景光が区別できない場合には用いることは
できないという問題があった。

発光マーカを用いるシステムは観測点にマーカを取り付
ける作業が必要な上、カメラと同期をとるにはマーカと
カメラを有線で交信させねばならず、その取扱いが面倒
であるという問題があった。

外部メカニカルシャッタを用いるシステムは、カメラと
完全に同期をとることが困難なため、再現性に問題があ
り、また構造上シャッタが円板のため小型化が困難であ
るという問題があった。

本発明は撮像素子の転送部を画像メモリと考え、観測現
象に同期し、任意時間の光電変換部の画像イメージのみ
をこの転送部に読み出し、その他の時間の画像イメージ
は掃出部に掃き棄てシングルおよびマルチシャッタ動作
を実現することにより、観ｆｉ１ｇ現象を選ばず、煩雑
な取扱いなしに動きを伴なう現象を再現性良く計測し得
るコンパクトな電子式シャッタカメラ装置を提供するこ
とを目的とするものである。

「課題を解決するための手段」本発明は光を電気信号に変換する光電変換部と、転送停
止後も電気信号を保持することができ、順次転送により
電気信号を出力端まで送ることができる転送部と、電気
信号を外部に掃き棄てる掃出部と、前記光電変換部、転
送部、掃出部に隣接され、任意タイミングで前記光電変
換部の電気信号を前記転送部と描出部へ選択的に転送す
るための転送ゲートとよりなる撮像素子を具備してなる
ものにおいて、露光回数、露光間隔、１回当りの露光時
間を可変設定する露光制御部と、この露光制御部で設定
された露光回数、露光間隔、露光時間に基づき、前記撮
像素子を走査駆動する走査回路部とを備えてなることを
特徴とする電子式シャッタカメラ装置である。

「作用」露光制御部の計数回路で、露光回数、露光間隔、露光時
間を設定する。ｔ０時に外部トリガ信号が入力すると、
撮像素子の垂直転送を停止する。この垂直転送停止期間
中に、電荷掃出信号の一時的な停止、電荷読出信号の出
力、電荷掃出信号の複数回の出力の組合せを設定された
露光回数だけ繰返えして光電変換された電荷イメージが
転送部で重畳される。この設定された露光回数の終了と
同時に垂直転送を開始して所定時間内に映像信号として
撮像素子から出力する。

「実施例」以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明に係る電子式シャッタカメラ装置の第１
実施例の構成図である。この第１図において、電子式シ
ャッタカメラ装置は観測対象を撮像する撮像部（１）と
、露光回数、露光時間、露光間隔の設定に基づき、シス
テムのシーケンスを制御する露光制御部（２）とを備え
ている。前記撮像部（１）は電荷結合素子（ＣＣＤ）な
どの固体撮像素子（３）と、この固体撮像素子（３）を
走査駆動する走査回路部（４）から構成されている。

前記固体撮像素子（３）は入射光量に見合った電荷を発
生蓄積する光電変換部（５）と、電荷を保持し、垂直方
向に順次転送できる垂直転送レジスタ（６）と、この垂
直転送レジスタ（６）から電荷を水平方向に順次転送し
、映像信号（ＶＤＯ）として出力する水平転送レジスタ
（７）と、電荷を基板方向に掃き棄てることができる掃
出部（８）と、前記光電変換部（５）の電荷を前記走査
回路部（４）から出力される電荷読出信号（ＲＲＫ）と
電荷掃出信号（ＲＣＣ）により、選択的に垂直転送レジ
スタ（６）と掃出部（８）とに転送できる転送ゲート（
９）とを備えている。

前記走査回路部（４）は基本クロック（Ｏ５Ｇ）を発生
する発振回路（１０）と、基本クロック（Ｏ３Ｇ）から
垂直転送りロック（ＶＣＫ）、水平転送レジスタ（７）
を駆動する水平転送りロック（ＨＣＫ）　、露光制御部
（２）と同期をとる同期カウント用クロック（ＳＳＧ）
を出力する電荷転送りロック発生回路（１１）と、電荷
読出クロック（ＲＣＫ）を発生する電荷読出クロック発
生回路（１２）と、電荷掃出クロック（ＣＣＫ）を発生
する電荷掃出クロック発生回路（１３）と、前記露光制
御部（２）から出力される垂直転送有効信号（ＡＶＫ）
、電荷読出有効信号（ＡＲに）、電荷描出有効信号（Ａ
ＣＫ）と前記垂直転送りロック（ＶＣＫ）、電荷読出ク
ロック（ＲＣＫ）、電荷掃出クロック（ＣＣＫ）から前
記固体撮像素子（３）の垂直転送レジスタ（６）を駆動
する垂直転送信号（ＲＶＫ）、前記光電変換部（５）の
電荷を前記垂直転送部（６）に読み出す電荷読出信号（
ＲＲＫ）、前記光電変換部（５）の電荷を前記掃出部（
８）に掃き棄てる電荷掃出信号（ＲＣＣ）を出力するゲ
ート回路（１４）、ゲート回路（１５）、ゲート回路（
１６）、ゲート回路（１７）からなっている。

前記露光制御部（２）は露光時間を可変設定、計数する
露光時間計数回路（１９）と、露光間隔を可変設定、計
数する露光間隔計数回路（２０）と、露光回数を可変設
定、計数する露光回数計数回路（２１）と。

同期方式をテレビ同期方式あるいは非同期方式に切換え
、外部トリガが可能かどうかを示すトリガステータスフ
ラグ（ＴＦＧ）を出力するテレビ同期／非同期切換回路
（２２）と、外部トリガ信号（ＥＸＴ）が入力すると、
前記撮像部（１）の電荷転送りロック発生回路（１１）
から出力される同期カウント用クロック（ＳＳＧ）を露
光時間計数回路（１９）、露光間隔計数回路（２０）、
露光回数計数回路（２１）に出力し、その計数結果に基
づき垂直転送有効信号（ＡＶＫ）、電荷読出有効信号（
ＡＲＫ）、電荷掃出有効信号（ＡＣＫ）を出力するシー
ケンス制御部（１８）とを備えている。

以上のように構成された本発明の電子式シャッタカメラ
装置の動作を第３図（ａ）　（ｂ）のタイムチャートを
用いて説明する。ただし説明を簡略化するため、固体撮
像素子（３）の画素数は垂直方向、水平方向ともに４画
素とした。

第３図（ａ）はテレビ同期／非同期切換回路（２２）に
てテレビ非同期側に切換えてテレビ非同期モードで動作
させたものである。露光制御部（２）の各計数回路（２
１）　（１９）　（２０）にて露光回数は６回、露光時
間は１カウント、露光間隔は４カウントと設定したもの
とする。ただし、ここでのカウント数は同期カウント用
クロック（ＳＳＧ）のカウント数である。

ここで、時間ｔ。に外部トリガ信号（ＥＸＴ）が入力す
ると、ＡＶＫ信号により撮像素子（３）の垂直転送を停
止する。この垂直転送停止期間中に、電荷掃出信号（Ｒ
ＣＣ）の−時的な停止期間（τａ）中における電荷読出
し信号（ＲＲＫ）の出力と、その後の期間（τｂ）中に
おける４回の電荷掃出信号（ＲＣＣ）の出力とを複数回
繰返えす。すなわち、時刻ｔ、＋ｉ（τａ＋τｂ）から
時刻ｔ１＋ｉ（τａ＋　τｌ））＋　？　ａ（ただしｉ
＝０，１，２，３，４，５）の間（Ｔ１）に光電変換さ
れた電荷イメージが垂直転送レジスタ（６）で重畳され
る。設定された６回の露光回数の終了と同時に垂直転送
を開始して時間ｔｒ１からｔｒ、の間（Ｔ２）に映像信
号ｖＤＯとして出力され表示装置（２３）に映像が表示
される。以上の動作は、外部トリガ信号（ＥＸＴ）の入
力毎に繰返えす。

第３図（ｂ）はテレビ同期／非同期切換回路（２２）に
てテレビ同期側に切換えてテレビ同期モードで動作させ
たものである。この例では、各計数回路（２１）　（１
９）　（２０）にて露光回数は４回、露光時間は１カウ
ント、露光間隔は４カウントと設定したものとする。第
３図（ａ）と同様時刻ｔ１＋ｉ（τａ＋τｂ）から時刻
ｔ１÷ｉ（τａ＋ｔｂ）＋τａ（ただしｉ＝ｏ、１，２
．３）の間（Ｔ３）に光電変換された電荷イメージが時
刻ｔｆ工からｔｆ２の間（Ｔ４）に出力される。ただし
このテレビ同期モードでは蓄積動作と読出動作がフィー
ルド毎に切換ねるため、フィールド周期を越えて、シャ
ツ夕動作を継続できない上、読出動作中のフィールド期
間は外部トリガ信号をうけつけることができないという
若干の問題がある。

そこでテレビ同期モードで動作させても上記制限をうけ
ない実施例を第２図により説明する。

第２図に示す装置の撮像部（１）は光学系を共有し、常
に同一の画像がその光電変換部に結像している２個の固
体撮像素子（３）　（３ａ）と、これらの固体撮像素子
（３）　（３ａ）を走査駆動する走査回路部（４）から
構成されている。前記固体撮像素子（３）　（３ａ）の
構造は第１実施例と全く同じである。前記走査回路部（
４）には第１実施例に比べ、一方の固体撮像素子（３）
が読出動作中は他方の固体撮像素子（３ａ）を蓄積動作
に、また一方（３）が蓄積動作中には他方（３ａ）を読
出動作させる様、他方の固体撮像素子（３ａ）に垂直転
送信号（ＲＶＫ２）、電荷読出信号（ＲＲＫ２）、電荷
掃出信号（ＲｅＯ２）を出力するゲート回路（１４ａ）
、ゲート回路（１５ａ）、ゲート回路（１６ａ）、ゲー
ト回路（１７ａ）が追加されている。前記露光制御部（
２）の構成も第１実施例と全く同じである。

以上の第２実施例の動作を第３図（ｃ）のタイムチャー
トを用いて説明する。図より明らかな様に時刻ｔ□”ｌ
ｔ　（τａ＋　τｂ）から時刻ｔ１＋ｉ□（τａ＋　τ
ｂ）十τａ（ただしｉ、＝０．１，２，３）の間（Ｔ、
）に光電変換された電荷イメージが時刻ｔｆ工からｔｆ
、の間（Ｔ、）に映像信号（ＶＤＯＬ）として撮像部（
１）から出力し、また、時刻ｔ、＋１．　（τａ＋　（
ｂ）から時刻ｔ１＋ｉ２（τａ＋τｂ）＋　ｖ　ａ（た
だしｉ、＝４．５，６．７）の間（Ｔ７）に光電変換さ
れた電荷イメージが時刻ｔｆ３からｔｆ、の間（Ｔ６）
に映像信号（ｖｏ０２）として撮像素子（ｌａ）から出
力する。また時刻ｔ、＋Ｌ　（ｔ　ａ＋　τｂ）から時
刻ｊｔ＋１３（ｔ　ａ＋　ｆ　ｂ）＋τａ（ただしｉ、
＝８．９，１０．１１）の間（Ｔ９）に光電変換された
電荷イメージが時刻ｔｆ、からｔｆ、の間（Ｔ□。）に
映像信号（ＶＤＯＬ）として撮像部（１）から出力され
る。

このようにして、２個の撮像部（１）と（１ａ）が交互
に切換って読出しと蓄積を行うのでフィールド毎に途切
れるようなことなく連続的に出力され、オア回路（２４
）を経て表示装置（２３）に表示される。

「発明の効果」以上説明した様に、本発明によれば、ストロボ光、発光
マーカ、外部メカニカルシャッタ等を用いずに任意の露
光時間、任意の露光間隔のイメージを外部信号に同期し
、センサ上で得ることができる。したがって、測定対象
を選ばず、煩雑な取扱いなしに動きの伴なう現象を再現
良く計測でき、かつコンパクトな電子式シャッタカメラ
装置を実現できる。特に外部信号に同期し、フィールド
周期を越え連続的にシャッタが切れる電子式シャッタカ
メラ装置は本発明を用いてはじめて実現できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電子式シャッタカメラ装置の第１
実施例のブロック図、第２図は本発明の第２実施例のブ
ロック図、第３図は各部の動作を説明するフローチャー
トである。（１）・・・撮像部、（２）・・・露光制御部、（３）
　（３ａ）・・・固体撮像素子、（４）・・・走査回路
部、（５）・・・光電変換部、（６）・・・垂直転送レ
ジスタ、（７）　（７ａ）・・・水平転送レジスタ、（
８）　（８ａ）・・・掃出部、（９）　（９ａ）・・・
転送ゲート。（１０）・・・発振回路、（１１）・・・電荷転送りロ
ック発生回路、（１２）・・・電荷読出クロック発生回
路、（１３）・・・電荷掃出クロック発生回路、（１４
）　（１４ａ）・・・ゲート回路、（１５）　（１５ａ
）−ゲート回路、（１６）　（１６ａ）−ゲート回路、
（１７）　（１７ａ）・・・ゲート回路、（１８）・・
・シーケンス制御部、（１９）・・・露光時間計数回路
（１９）、（２０）・・・露光間隔計数回路、（２１）
・・・露光回数計数回路、（２２）・・・テレビ同期／
非同期切換回路、（２３）・・・表示装置。出願人　　浜松ホトニクス株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）光を電気信号に変換する光電変換部と、転送停止
後も電気信号を保持することができ、順次転送により電
気信号を出力端まで送ることができる転送部と、電気信
号を外部に掃き棄てる掃出部と、前記光電変換部、転送
部、掃出部に隣接され、任意タイミングで前記光電変換
部の電気信号を前記転送部と掃出部へ選択的に転送する
ための転送ゲートとよりなる撮像素子を具備してなるも
のにおいて、露光回数、露光間隔、１回当りの露光時間
を可変設定する露光制御部と、この露光制御部で設定さ
れた露光回数、露光間隔、露光時間に基づき、前記撮像
素子を走査駆動する走査回路部とを備えてなることを特
徴とする電子式シャッタカメラ装置。
（２）走査回路部は、蓄積期間中は撮像素子の転送部の
転送を停止させ、露光制御部で設定された露光間隔の間
は撮像素子の光電変換部の電気信号を転送ゲートを介し
て掃出部に掃き棄て、ついで、露光制御部で設定された
露光時間は撮像素子の光電変換部の電気信号を転送ゲー
トを介して転送部に読み出すという一連の操作を、露光
制御部で設定された露光回数繰り返し、これらの操作で
得られた画像を撮像素子の転送部で得た後、転送部の転
送を再開、読出期間となり映像信号を取り出すようにし
た請求項（１）記載の電子式シャッタカメラ装置。
（３）シーケンス制御部は撮像素子の光電変換部の電気
信号を掃出部に掃き棄てるタイミングと転送部へ読み出
すタイミングを外部信号で制御できるものからなる請求
項（１）記載の電子式シャッタカメラ装置。
（４）撮像素子は同一構造のもの２個を光学系を共有し
て用い、走査回路部は２個の撮像素子をフィールド毎に
、いずれか一方が蓄積期間動作中に、いずれか他方が読
出期間動作となるように交互に切換え走査駆動すること
により、テレビレート等において全ての期間、観測現象
に同期したシャッタが切れるようにした請求項（１）記
載の電子式シャッタカメラ装置。