JPH0799864B2 - Video camera - Google Patents

Video camera

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JPH0799864B2
JPH0799864B2 JP2179251A JP17925190A JPH0799864B2 JP H0799864 B2 JPH0799864 B2 JP H0799864B2 JP 2179251 A JP2179251 A JP 2179251A JP 17925190 A JP17925190 A JP 17925190A JP H0799864 B2 JPH0799864 B2 JP H0799864B2
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JP
Japan
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image pickup
image
unit
light
pixels
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剛治 江藤
幸生 竹原
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Kinki University
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Kinki University
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ビデオ撮影装置に関し、詳しくは、1台のビ
デオ撮影装置で多種類の撮影目的に使用され得るもの
で、特に、動的な現象の画像解析が有効な手段となる科
学計測、例えば、自動車の走行、衝突、エンジンの燃
焼、破壊現象、爆発現象、流動現象、微生物の運動、工
業用ロボットの運動、心臓や体の運動、IC製造における
高速加工工程、などの観察、解析に好適に用いられるビ
デオ撮影装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a video shooting apparatus, and more particularly, to a single video shooting apparatus that can be used for various kinds of shooting purposes. Scientific measurement for which image analysis is an effective means, for example, car running, collision, engine combustion, destruction phenomenon, explosion phenomenon, flow phenomenon, microbial movement, industrial robot movement, heart and body movement, IC manufacturing The present invention relates to a video shooting device which is preferably used for observation and analysis of high-speed processing steps in.

特に、本発明は、1組のビデオ撮影装置でユーザーが撮
影ごとの目的に対応して、例えば、下記に列挙するよう
な撮影条件の一つを選択して撮影することができるよう
にするものである。
In particular, the present invention enables a user to select one of the shooting conditions listed below for shooting with a set of video shooting devices in accordance with the purpose of each shooting. Is.

1)画素数が少なく解像度が落ちても高いフレムレート
が必要とされる高速ビデオ撮影、あるいは画素数が多く
解像度が高いがフレームレートは上記高速ビデオ撮影よ
り低い高解像度ビデオ撮影。
1) High-speed video shooting that requires a high frame rate even if the resolution is reduced due to the small number of pixels, or high-resolution video shooting that has a large number of pixels and a high resolution but a frame rate lower than the above high-speed video shooting.

2)同じ画素数とフレームレートである場合に高い解像
力のモノクロ撮影、あるいは該モノクロ撮影より解像度
は落ちるがカラーによる撮影。
2) Monochrome photography with high resolution when the number of pixels and frame rate are the same, or color photography although the resolution is lower than the monochrome photography.

3)撮像素子の前面に、ファイバー結合または直接接合
によりイメージインテンシファイヤを接合した撮像ユニ
ットによるモノクロで解像度は少し低いが微弱光下での
撮影、あるいはイメージインテンシファイヤの前面にカ
ラーフイルターアレーを取付けた低解像度の微弱光下の
カラー撮影。
3) Monochrome with an imaging unit in which an image intensifier is bonded to the front surface of the image sensor by fiber bonding or direct bonding, but the resolution is a little low, but shooting in weak light, or a color filter array in front of the image intensifier Color shooting under low-resolution low light installed.

従来の技術 従来より、家庭用、科学計測用のために種々のビデオ装
置が提供されており、通常のビデオ装置では、撮像素子
からの出力を信号処理回路によって、NTSCやPALなどの
標準ビデオ信号に変換した後、画面表示及びメモリーに
記憶している。
2. Description of the Related Art Conventionally, various video devices have been provided for home use and scientific measurement.In a normal video device, the output from the image sensor is processed by a signal processing circuit to a standard video signal such as NTSC or PAL. After being converted to, it is stored in the screen display and memory.

上記従来のビデオ装置では、ビデオカメラ本体に内蔵さ
れた撮像素子は、メーカーサイドで交換できるだけで、
使用者が使用目的に応じて任意に交換することは出来な
い構成であった。これは、撮像素子の外部結線用電極
(ピン)、信号のフォーマット等の定格が適合しないこ
との他に、信号処理回路そのものを変える必要が生じる
ことがあるからである。
In the above conventional video device, the image sensor built in the video camera body can only be replaced by the manufacturer,
The structure was such that the user could not arbitrarily replace it according to the purpose of use. This is because the external connection electrodes (pins) of the image sensor, the signal format, and other ratings are not compatible, and it may be necessary to change the signal processing circuit itself.

例えば、モノクロで全画素を独立に読みだす場合と、カ
ラーで隣接する一組の3〜4画素からの出力信号を一纏
めに処理して、それら一組の画素の中央点での赤,緑,
青色の強度を計算して出力する場合では、信号処理回路
が全く異なる。また、例えば、NTSCではフレームレート
が30枚/秒と決まっているので、画素数の多い素子を使
う場合と少ない素子を使う場合では、信号の読み出しク
ロックも変わる。
For example, when all pixels are independently read in monochrome, output signals from a set of 3 to 4 pixels adjacent to each other in color are collectively processed, and red, green at the center point of the set of pixels,
When calculating and outputting the intensity of blue, the signal processing circuit is completely different. Further, for example, in NTSC, the frame rate is determined to be 30 sheets / second, so the signal read clock also changes when an element with a large number of pixels is used and when an element with a small number of pixels is used.

そのため、撮像素子を取り替えると、信号処理回路やコ
ード等も取り変える必要があり、ビデオカメラのレンズ
系と外枠を残して全ての中身を入れ替える必要が生じ
る。
Therefore, when the image pickup device is replaced, it is necessary to replace the signal processing circuit, the code and the like, and it is necessary to replace all the contents except the lens system of the video camera and the outer frame.

実際には、家庭用のビデオ装置では、要求される撮影条
件の種類が少なく、それら複数の条件に対応できるよう
な信号処理回路を前もって組み込んでおくことは可能で
ある。例えば、モノクロ撮影とカラー撮影の両方を可能
にする程度は容易であるから、現在のNTSC信号でも1系
列の輝度情報と2色の色情報を持っており、モノクロな
ら前者のみを使い、カラーでは前者と後者から残りの1
色の強度を計算して出せるようにしている。
Actually, in a home video device, there are few kinds of photographing conditions required, and it is possible to previously incorporate a signal processing circuit capable of dealing with these plural conditions. For example, since it is easy to enable both monochrome and color photography, even the current NTSC signal has 1 series of luminance information and 2 color information. In monochrome, only the former is used and color is used. The remaining one from the former and the latter
I am able to calculate the intensity of the color.

発明が解決しようとする課題 しかしながら、科学計測用のビデオ装置においては、多
様な撮影条件に全て対応可能な信号処理回路を準備する
ことは困難である。
SUMMARY OF THE INVENTION However, in a video device for scientific measurement, it is difficult to prepare a signal processing circuit that can handle various shooting conditions.

通常のビデオ装置では1秒間に処理出来る信号数に限界
があるため、大きい高速撮影が必要な場合、撮影素子の
画素数が少ない程、高速度撮影が可能となる。この場
合、個々の画素面積を大きくすることが出来るので、高
速度撮影で常に問題となる光量不足の問題を解消できる
が、解像力が落ちる。一方、画素数の多い撮像素子を用
いると、逆にフレームレートは落ちて高速度撮影には限
界があるが解像力は高い。このように、解像力とフレー
ムレートとの競合関係より、即ち、解像力が多少落ちて
も高速度撮影が必要な場合と、フレームレートが落ちて
も解像力が必要な場合とに応じて、撮影素子の画素数を
任意に変えられることが好ましい。
Since an ordinary video device has a limit on the number of signals that can be processed per second, when large high-speed shooting is required, the higher the speed of shooting, the smaller the number of pixels of the shooting element. In this case, since the area of each pixel can be increased, the problem of insufficient light quantity, which is always a problem in high-speed photography, can be solved, but the resolution is lowered. On the other hand, when an image pickup device having a large number of pixels is used, the frame rate decreases, and high-speed shooting has a limit, but the resolution is high. As described above, due to the competitive relationship between the resolution and the frame rate, that is, depending on whether the high-speed shooting is required even if the resolution is slightly decreased or the resolution is required even when the frame rate is decreased, It is preferable that the number of pixels can be arbitrarily changed.

例えば、クロックを何段階かに切り替え可能として、ク
ロックを高速側にセットする場合を考える。30MHZ程度
が最高速であると仮定すると共に、256行×256列で40μ
mの画素ピッチのものを標準品(受光面積は一定)と
し、16本並列出力の場合を仮定する。また、1枚の画像
を読みだすのに必要な時間の20%が読みだし以外の素子
の信号操作に必要であると仮定する。この場合のフレー
ムレートは、 30,000,000/(256×256)×16/1.2=6,103枚/秒 である。
For example, consider a case where the clock can be switched in several stages and the clock is set to the high speed side. It is assumed that the maximum speed is about 30MHZ, and it is 40μ in 256 rows × 256 columns.
It is assumed that a pixel with m pixel pitch is a standard product (light receiving area is constant) and 16 lines are output in parallel. It is also assumed that 20% of the time required to read one image is required for signal manipulation of elements other than reading. In this case, the frame rate is 30,000,000 / (256 x 256) x 16 / 1.2 = 6,103 frames / sec.

一方、高い解像度の影響が必要な研究テーマの場合、例
えば、1,024行×1,024列の素子では画素ピッチは10μm
となり、クロックが同じなのでフレームレートは画素数
に逆比例して1/16の381枚/秒となる。逆に、画素が64
行×64列では160μmの画素ピッチで、フレームレート
は97,648枚/秒となる。
On the other hand, in the case of research themes that require the effect of high resolution, for example, the pixel pitch is 10 μm for a device of 1,024 rows × 1,024 columns.
Since the clocks are the same, the frame rate is inversely proportional to the number of pixels, which is 1/16, which is 381 images / sec. Conversely, the number of pixels is 64
With a pixel pitch of 160 μm in rows and 64 columns, the frame rate is 97,648 frames / second.

従来の技術では、多くの画素を持つ1個の撮像素子を固
定して使い、高解像度撮影には全画素を使い、超高速撮
影にはその一部分だけを読みだすことで高速のフレーム
レートを達成する提案もなされている。この場合の問題
は、画素ピッチが小さくなるために数千枚/秒のフレー
ムレートでは光量不足となり撮影に著るしい困難をきた
すことと、画面のごく一部を用いるために、その部分を
全画面に拡大したとき、ピントのずれなどの解像度低下
は避けられないという点である。特に、1万枚/秒以上
のフレームレートの超高速撮影は、部分読みだし方式で
は不可能に近い。また、部分読みだし方式の場合では、
部分読みだしのための余分の回路や配線が撮像素子のチ
ップの中に組込まれており、その分ノイズレベルが上が
ってSN比が下がり、より多くの光量が必要となる。
In the conventional technology, one image sensor with many pixels is fixedly used, all pixels are used for high-resolution shooting, and only part of it is read out for ultra-high-speed shooting to achieve a high frame rate. Some suggestions have been made. The problem in this case is that the pixel pitch becomes small and the light amount becomes insufficient at a frame rate of several thousand images / second, which causes serious difficulty in shooting. When enlarged to the screen, it is unavoidable that the resolution is reduced, such as the focus shift. In particular, ultra-high-speed shooting with a frame rate of 10,000 images / second or more is almost impossible with the partial scanning method. In the case of the partial reading method,
Extra circuits and wiring for partial reading are built in the chip of the image sensor, and the noise level rises accordingly and the SN ratio decreases, and a larger amount of light is required.

上記した問題に対しては、画素数が相違する(画素ピッ
チが相違する)撮像素子を取り替えて使用出来ることが
望ましいが、上記したように、ユーザーサイドで任意に
交換することは出来ない。
For the above-mentioned problems, it is desirable to be able to use by exchanging image pickup devices having different numbers of pixels (different pixel pitches), but as described above, it is not possible to arbitrarily replace them on the user side.

また、科学計測のためにビデオ装置を利用する場合、高
速度撮影で光量不足が問題となる際には光量増強装置を
付加することが望ましく、かつ、カラー撮影が望ましい
場合もある。
Further, when a video device is used for scientific measurement, it is desirable to add a light amount enhancement device when there is a problem of insufficient light amount in high-speed photography, and color photography may be desirable in some cases.

上記した微弱光下の撮影では、10,000倍以上の光増強機
能を持つマイクロチャンネルプレート型のイメージイン
テンシファイヤを前面に取り付けた撮像素子による撮影
が極めて有効である。しかしながら、マイクロチャンネ
ルプレート前面の光電面は、可視光はもとより、赤外
線、紫外線、x線などに対しても電子を放出するので、
輝度情報のみのモノクロ画像となる。該光電面の前面を
レンズによる結像位置として、その部分にカラーフィル
タアレイを焼き付け、隣接する3〜4のメッシュを一組
とする要素からの色分解された光の強度から、その要素
での赤、緑、青それぞれの光の強度を求め、もって、イ
メージインテンシファイヤを用いると同時にカラー画像
を得る方式が考え得るが、実際上は問題が多い。即ち、
第13図に示すように、色分解フィルタ(カラーフィル
タ)100で色分解された光が光電面101に衝突して光強度
に対応する電子となり、該電子がマイクロチャンネルプ
レート102に入る前に拡散し、またマイクロチャンネル
プレート102から出た電子が蛍光面103に当たる前にも拡
散し、さらに蛍光面103からファイバーガラス104に入射
するとき、ファイバーガラス104のオイル結合部104aを
通過するとき、およびファイバーガラス104と撮像素子1
05の結合過程でも拡散する。それらの総合拡散幅を概算
すると40μm程度と推定される。一方、当然のことなが
ら、最初の光電面101上のカラーフィルターアレイ100の
メッシュサイズと最後の撮像素子105の画素ピッチが同
程度であることが望ましい。総合拡散幅が40μm程度で
あるから、これらのメッシュサイズは、少なくとも40μ
m以上でなければならない。ところが現在市販の撮像素
子のほとんどは画素ピッチが10μmのオーダーであるか
ら、イメージインテンシファイヤを用いると同時にカラ
ー画像を得ようとすれば、その画素サイズの素子と付け
変える必要がある。
In the above-described shooting under weak light, it is extremely effective to shoot with an image sensor having a microchannel plate type image intensifier having a light enhancement function of 10,000 times or more attached on the front surface. However, the photocathode on the front surface of the microchannel plate emits electrons not only for visible light but also for infrared rays, ultraviolet rays, x-rays, etc.
It becomes a monochrome image with only luminance information. With the front surface of the photocathode as the imaging position by the lens, a color filter array is printed on that portion, and from the intensity of the color-separated light from the element having a set of adjacent 3 to 4 meshes, A method of obtaining the color images at the same time by using the image intensifier by obtaining the respective intensities of red, green, and blue lights can be considered, but there are many problems in practice. That is,
As shown in FIG. 13, the light separated by the color separation filter (color filter) 100 collides with the photocathode 101 to become electrons corresponding to the light intensity, and the electrons are diffused before entering the microchannel plate 102. Further, the electrons emitted from the microchannel plate 102 are also diffused before hitting the phosphor screen 103, and further enter the fiber glass 104 from the phosphor screen 103, when passing through the oil coupling part 104a of the fiber glass 104, and the fiber. Glass 104 and image sensor 1
It also diffuses in the binding process of 05. The total diffusion width is estimated to be about 40 μm. On the other hand, as a matter of course, it is desirable that the mesh size of the color filter array 100 on the first photocathode 101 and the pixel pitch of the last image pickup element 105 are approximately the same. Since the total diffusion width is about 40 μm, these mesh sizes should be at least 40 μm.
must be at least m. However, most of the commercially available image pickup devices have a pixel pitch of the order of 10 μm, so if an image intensifier is used and a color image is to be obtained at the same time, it is necessary to replace it with a device of that pixel size.

これに対して、撮像素子の画素サイズは通常の小さいも
のを使い、数〜数十画素を一組の画素とみなして、その
幅をカラーフィルタアレイのメッシュサイズに合せてお
くという方法も考えられる。しかしながら、上記方法の
場合、実質の画素数が減ることになるので、もともと解
像度の比較的低いマイクロチャンネルプレートからなる
イメージインテンシファイヤを用いた撮像の解像度がさ
らに低くなって実用性はほとんどなくなる。さらに、光
電面のカラーフィルタアレイと撮像素子の画素配列の位
相を一致させることは困難である。メッシュサイズを極
端に大きくすれば可能であるが、画素数が減って解像度
が下がり実用的でない。また、数十μm程度のメッシュ
サイズにすると光電面のカラーフィルタアレイと撮像素
子の画素配列の位相は完全にずれる。その上、光の拡散
のために、一旦分解した隣同士の色が撮像素子上ではあ
る程度滲んだ、あるいは混じった状態になることは避け
られない。
On the other hand, a method of using an ordinary small pixel size of the image sensor, considering several to several tens of pixels as one set of pixels, and matching the width thereof with the mesh size of the color filter array is also considered. . However, in the case of the above method, since the number of pixels is substantially reduced, the resolution of the image pickup using the image intensifier which is originally composed of a microchannel plate having a relatively low resolution is further lowered, and it is hardly practical. Further, it is difficult to match the phases of the color filter array of the photocathode and the pixel array of the image sensor. It is possible to make the mesh size extremely large, but it is not practical because the number of pixels decreases and the resolution decreases. Further, when the mesh size is about several tens of μm, the phases of the color filter array on the photocathode and the pixel array of the image sensor are completely deviated. In addition, due to the diffusion of light, it is unavoidable that the adjacent colors that have once been decomposed become blurred or mixed to some extent on the image sensor.

上記のように、イメージインテンシファイヤとカラーフ
ィルタアレイとを用いようとすると、画素数を変えるこ
とが必要となる共に、種々の不具合がある。
As described above, if the image intensifier and the color filter array are used, it is necessary to change the number of pixels and there are various problems.

本発明は上記のような従来のビデオ撮影装置、特に、科
学計測用に用いる場合の問題を解決するためになされた
ものであって、撮影目的に応じた撮像素子を備えた撮像
ユニットを前以て設けておき、ユーザーがこれら撮像ユ
ニットをビデオカメラ本体に簡単に交換して装填出来る
ようにし、1台のビデオ撮影装置で種々の用途に応じた
使用が出来るようにするものである。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned conventional video photographing apparatus, and particularly to solve the problem when it is used for scientific measurement. It is provided so that the user can easily replace and load these image pickup units in the main body of the video camera so that one video photographing device can be used according to various purposes.

課題を解決するための手段 従って、本発明は、レンズにより結像した光を光量に対
応した電気信号に変換する複数の画素を備える撮像素子
を備え、該撮像素子の種類、光増強手段の有無、あるい
は該撮像素子に取付けるフィルターの有無及び種類が異
なり、それぞれ撮像ユニット装填部に着脱可能に装填さ
れる、交換自在な複数種類の撮像ユニットと、 上記撮像ユニットのクロック周波数及びシャッター速度
を含む撮影条件を制御する信号制御部と、 上記撮像素子から読み出された電気信号の増幅、AD変換
を行う信号処理部と、 上記信号処理部で変換されたデジタル信号を未処理のま
まシリアルに記憶するメモリー部と、 上記メモリー部に直接アクセスして上記記憶された信号
を、画素配列及びフィルタの有無を含む撮像ユニットの
仕様に対応した順序で読み出して画像として構成する画
像構成用コンピュータと を備えるビデオ撮影装置を提供するものである。
Therefore, the present invention is provided with an image sensor including a plurality of pixels for converting light imaged by a lens into an electric signal corresponding to the amount of light, the type of the image sensor, the presence / absence of light enhancing means. Alternatively, a plurality of types of interchangeable image pickup units, each of which has a different type of filter attached to the image pickup element and which is detachably loaded in the image pickup unit loading section, and an image pickup including a clock frequency and a shutter speed of the image pickup unit A signal control unit that controls the conditions, a signal processing unit that performs amplification and AD conversion of the electric signal read from the image sensor, and a digital signal converted by the signal processing unit that is serially stored without being processed. The memory unit and the memory unit are directly accessed and the stored signals are set to the specifications of the imaging unit including the pixel array and the presence or absence of a filter. The present invention provides a video recording device including an image composing computer that reads out in a corresponding order and composes an image.

上記本発明のビデオ装置は、上記撮像ユニットの撮像素
子の受光面積を略一定とすると共に出力用のピン数及び
ピンピッチ数を一定とし、かつ、入出力信号のフォーマ
ット等を同一とするか、あるいは、撮像素子と上記撮像
ユニット装填部との間に介在して両者を接続するアダプ
ターを備えている。
In the video device of the present invention, the light receiving area of the image pickup element of the image pickup unit is made substantially constant, the number of output pins and the number of pin pitches are made constant, and the formats of input / output signals are made the same, or An adapter is provided between the image pickup device and the image pickup unit loading section to connect them.

また、上記撮像素子はそのパッケージが同一であると共
に、該パッケージ内に取り付けるチップサイズ及びチッ
プの上の外部との結線用電極配置が同一で、該チップの
内部の配線及び回路のみが異なる。
Further, the image pickup device has the same package, the chip size to be mounted in the package and the arrangement of connecting electrodes on the chip to the outside are the same, and only the wiring and circuit inside the chip are different.

上記複数種類の異なるカートリッジ式撮像ユニットは、
撮像素子の画素数の異なるもの、撮像素子の受光面前面
にイメージインテンシファイヤを取り付けたもの、撮像
素子の受光面前面にカラーフィルタアレイを取り付けた
もの、上記イメージインテンシファイヤとカラーフィル
タアレイの両方を取り付けたもの、あるいは上記イメー
ジインテンシファイヤおよびカラーフィルタアレイの両
方を取り付けていないもの等からなる。また、上記撮像
素子からの信号出力線を複数として、高いフレームレー
トの高速撮影をすることができる構成とすることも好ま
しい。
The different types of cartridge type image pickup units are
An image sensor with a different number of pixels, an image intensifier mounted on the front surface of the light receiving surface of the image sensor, a color filter array mounted on the front surface of the light receiving surface of the image sensor, the image intensifier and the color filter array It is composed of both of them, or the image intensifier and the color filter array are not both mounted. In addition, it is also preferable that a plurality of signal output lines from the image pickup device be provided so that high-speed shooting at a high frame rate can be performed.

作用 上記したように、本発明では、異なる撮像素子あるいは
撮像素子にフィルターを取付けたカートリッジ式の撮像
ユニットをビデオカメラ本体に設けた撮像ユニット装填
部に着脱自在に装填する構成としているため、撮影目的
に応じた撮像素子を使用することができる。
Operation As described above, according to the present invention, different image pickup devices or a cartridge type image pickup unit in which a filter is attached to the image pickup device is detachably mounted in the image pickup unit mounting portion provided in the video camera main body. It is possible to use an image pickup device according to the above.

更に、上記撮像素子の出力信号は所謂、垂れ流し方式で
一旦メモリー部に記録する構成としているため、撮像ユ
ニットを交換しても、それに対応してそれ以外の交換は
ほとんど必要なく、単に、撮像素子あるいは撮像ユニッ
トの画素配列等に対応して画像構成コンピュータのソフ
トを少し変えるだけで良い。このように、ハードとして
は撮像素子あるいは撮像ユニットのみの交換で、種々の
目的の科学計測のためのビデオ撮影が可能となる。
Further, since the output signal of the image pickup device is recorded once in the memory unit by a so-called drifting method, even if the image pickup unit is replaced, other exchanges are hardly necessary in response to that, and the image pickup device is simply replaced. Alternatively, it is only necessary to slightly change the software of the image forming computer according to the pixel arrangement of the image pickup unit. In this way, as hardware, only the image pickup element or the image pickup unit can be replaced to enable video shooting for scientific measurement for various purposes.

また、撮像素子の受光面の前面にイメージインテンシフ
ァイヤを取り付け、該イメージインテンシファイヤの光
電面にカラーフィルタアレイを取り付ける場合、該カラ
ーフィルタアレイのメッシュサイズを撮像素子の画素サ
イズと同程度として、イメージインテンシファイヤの取
り付けによる光の分散幅より大きくし、初めに赤、緑、
青などの単色光を入射したときの各素子の応答の強さを
計っておき、その応答係数を画像構成用コンピュータに
入力しておき、画像を撮影したとき、隣接する3〜4個
の画素の出力信号と該応答係数とから、その中心点にお
ける3色の強度が計算できる。
Further, when an image intensifier is attached to the front surface of the light receiving surface of the image pickup device and a color filter array is attached to the photocathode of the image intensifier, the mesh size of the color filter array is set to be approximately the same as the pixel size of the image pickup device. First, red, green, and larger than the dispersion width of light due to the installation of the image intensifier.
When the intensity of the response of each element when monochromatic light such as blue is incident is measured, the response coefficient is input to the image composition computer, and when an image is captured, three to four adjacent pixels The intensity of the three colors at the center point can be calculated from the output signal of 1 and the response coefficient.

異なる撮像素子のパッケージ、チップのサイズおよび外
部接続用電極の配列などを全く同じにし、ピッチ内の配
線および回路のみを変えることにより、異なる撮像素子
のセットとしての製造コストを低下することが出来る。
The manufacturing cost of a set of different image pickup devices can be reduced by making the packages of different image pickup devices, the size of the chip, the arrangement of the electrodes for external connection, and the like completely the same, and changing only the wirings and circuits within the pitch.

また、部分読み出しを行って高速化を図る場合に比べ
て、該部分読み出しと同じ画素数の場合の撮像素子と取
り替えた場合、画素サイズが十分大きくなるので、高速
度撮影につきものの光量不足の問題が解消される。
In addition, compared with the case of performing partial reading to increase the speed, when the image sensor having the same number of pixels as the partial reading is replaced, the pixel size becomes sufficiently large. Is eliminated.

実施例 以下、本発明を図面に示す実施例により詳細に説明す
る。
Examples Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples shown in the drawings.

第1図に示すように、本発明の実施例に係るビデオ撮影
装置11は、レンズ12により結像した光を電気信号に変換
する撮像ユニット13を撮像ユニット取付基盤14上に設置
している。上記撮像ユニット13内に取り付けている撮像
素子の画像信号は、ビデオカメラ本200と別体とした外
部信号処理機構300に設けた信号処理部15に出力し、該
信号処理部15よりメモリー部16に送る構成としており、
該メモリー部16には画像構成用コンピュータ17、画像構
成装置18、ディスプレイ19、外部記録装置20を接続して
いる。また、ビデオカメラ本体200には撮像ユニット1
3、信号処理部15、メモリー部16と接続する信号制御部2
1を内蔵している。
As shown in FIG. 1, a video recording apparatus 11 according to an embodiment of the present invention has an image pickup unit 13 for converting light formed by a lens 12 into an electric signal on an image pickup unit mounting base 14. The image signal of the image pickup device mounted in the image pickup unit 13 is output to the signal processing unit 15 provided in the external signal processing mechanism 300 which is separate from the video camera book 200, and the signal processing unit 15 causes the memory unit 16 to output the image signal. It is configured to send to
An image forming computer 17, an image forming device 18, a display 19, and an external recording device 20 are connected to the memory section 16. In addition, the video camera body 200 has an imaging unit 1
3, signal processing unit 15, signal control unit 2 connected to the memory unit 16
Built in 1.

上記撮像ユニット13は、後述するようにカートリッジ式
で撮影目的により交換自在であり、撮像ユニット取付基
盤14の撮像ユニット取付部14aに着脱可能に取付けられ
る。
The image pickup unit 13 is a cartridge type and can be exchanged depending on the purpose of image pickup as will be described later, and is detachably attached to the image pickup unit attachment portion 14a of the image pickup unit attachment base 14.

第2図は撮像ユニット13の一例を示し、この撮像ユニッ
ト13Aは、撮像素子26の前面にマイクロチャンネルプレ
ート型(MCP型)のイメージインテンシファイヤ27を一
体に設けたタイプである。
FIG. 2 shows an example of the image pickup unit 13. This image pickup unit 13A is a type in which a microchannel plate type (MCP type) image intensifier 27 is integrally provided on the front surface of the image pickup element 26.

上記撮像素子26は、第3図に示すように、上面開口のパ
ッケージ28内に、表面が受光面29aを構成するチップ29
を内嵌しており、該チップ29の画素内のホトダイオード
又はホトトランジスタ(図示せず)が受光強度に応じた
電荷を生成する構成となっている。上記チップ29とパッ
ケージ28の間には薄い弾性プラスチック(図示せず)を
介在させて、緩衝作用を持たせている。
As shown in FIG. 3, the image pickup device 26 includes a chip 29 whose surface constitutes a light receiving surface 29a in a package 28 having an upper surface opening.
And a photodiode or a phototransistor (not shown) in the pixel of the chip 29 generates electric charge according to the intensity of received light. A thin elastic plastic (not shown) is interposed between the chip 29 and the package 28 to provide a cushioning action.

本実施例の各撮像ユニット13が備える夫々の撮像素子
は、パッケージ28の大きさ、チップサイズ、受光面29a
の面積、チップ29の上の外部との結線用電極配置、ピン
30の数、ピンピッチ、入出力信号等のフォーマット等の
規格を統一するか、あるいは、後述するアダプターを取
付けて上記規格に適合するようにしており、チップ29の
内部の配線及び回路を構成するマスク、各種フィルタの
有無を相違させている。
Each image pickup device included in each image pickup unit 13 of the present embodiment has a size of the package 28, a chip size, a light receiving surface 29a.
Area, connection electrode arrangement for external connection on the chip 29, pin
The masks that standardize the number of 30, the pin pitch, the format of input / output signals, etc., or adapt the above-mentioned standard by attaching an adapter described later, and configure the wiring and circuit inside the chip 29. The presence or absence of various filters is different.

このように撮像素子26の外部との接続部の規格を統一し
ているため、後述するように撮影条件の変化に対応して
撮像素子を簡単に取り替えることができ、特に、アダプ
ターを用いず撮像素子26のみで上記規格に適合するよう
にした場合には、製造コストも低くなる。即ち、撮像素
子のパッケージ28に変更を加える場合には、型起こし等
に相当の費用を要するのに対して、チップ29のマスクの
設計変更は、通常、CADにより行うため、設計者の人件
費等のみで比較的低コストで行うことができる。特に、
回路等は同じで画素サイズのみが変わる撮像素子のセッ
トのような場合、即ち、上記第2図に示す実施例の撮像
素子26では、第6図に示すように画素数64行×64列、画
素ピッチ160μmとしているが、例えば、画素数が512行
×512列で20μmの画素ピッチの素子、256行×256列で4
0μmの画素ピッチの素子、128行×128列で80μmの画
素ピッチの素子、64行×64列で160μmの画素ピッチの
素子のセットを作る場合、始め標準品として例えば256
行×256列で40μmの素子のみを作り、それを作る過程
で明確になった問題点とその解決策を考慮して、同時に
他の種類の素子についてはマスクの設計のみを完了させ
ておけば良い。あと必要に多じてそれらのマスクを用い
て他の種類の素子を作ることが出来る。同様に、カラー
の場合もカラーフィルターアレイを作っておき、それを
付けたものと付けないものを作れば、ほとんど追加費用
なしに、画素サイズが同じカラー用及びモノクロ用の撮
像素子を作ることができる。
In this way, since the standard of the connection part with the outside of the image sensor 26 is unified, it is possible to easily replace the image sensor in response to changes in shooting conditions, as will be described later. If only the element 26 is made to comply with the above standards, the manufacturing cost will be low. That is, when changing the package 28 of the image pickup device, a considerable cost is required for raising the mold, whereas the design change of the mask of the chip 29 is usually performed by CAD, so that the labor cost of the designer is increased. It can be performed at a relatively low cost only by using the above. In particular,
In the case of a set of image pickup devices having the same circuit or the like but only the pixel size changed, that is, in the image pickup device 26 of the embodiment shown in FIG. 2, the number of pixels is 64 rows × 64 columns, as shown in FIG. Although the pixel pitch is 160 μm, for example, the number of pixels is 512 rows × 512 columns and the pixel pitch is 20 μm, and 256 rows × 256 columns is 4 pixels.
When making a set of an element with a pixel pitch of 0 μm, an element with a pixel pitch of 80 μm in 128 rows × 128 columns, and an element with a pixel pitch of 160 μm in 64 rows × 64 columns, start with a standard product such as 256
If you make only 40μm elements in rows and 256 columns, and consider the problems clarified in the process of making them and their solutions, at the same time, complete the mask design only for other types of elements. good. Later, if necessary, those masks can be used to make other types of devices. Similarly, in the case of color, if a color filter array is made in advance and those with and without it are made, color and monochrome image pickup elements having the same pixel size can be made at almost no additional cost. it can.

上記したように、第2図に示す実施例では撮像素子26の
受光面の前面にイメージインテンシファイヤ27を一体に
組み付けており、該イメージインテンシファイヤ27は、
第4図に示すように、真空管32中に、光を電子に変換す
る光電面33、該変換された電子を増倍するマイクロチャ
ンネルプレート(MCP)34及び上記増倍した電子を再び
光に変換する蛍光面35を備え、入射窓36から入った光を
増幅してファイバーガラスからなる出力窓37から放射す
るようになっている。尚、上記イメージインテンシファ
イヤ27としては、上記マイクロチャンネルプレート型と
インバータ型イメージインテンシファイヤを直列に配置
したもの、あるいはインバータ型イメージインテンシフ
ァイヤのみを取り付けても良い。
As described above, in the embodiment shown in FIG. 2, the image intensifier 27 is integrally assembled on the front surface of the light receiving surface of the image sensor 26, and the image intensifier 27 is
As shown in FIG. 4, in a vacuum tube 32, a photocathode 33 for converting light into electrons, a microchannel plate (MCP) 34 for multiplying the converted electrons, and the multiplied electrons are converted into light again. It has a fluorescent screen 35 for controlling the light and amplifies the light entering through the incident window 36 and radiates it through the output window 37 made of fiber glass. As the image intensifier 27, the one in which the micro channel plate type and the inverter type image intensifier are arranged in series, or only the inverter type image intensifier may be attached.

上記撮像素子26とイメージインテンシファイヤ27は夫々
撮像素子固定枠41、イメージインテンシファイヤ固定枠
42内に固定して、角柱状のファイバーガラス43を介在し
た状態で、端部に夫々ボルト穴44A〜44Dを設けた4つの
L字状の取付プレート45A〜45Dにより強固に結合され、
イメージインテンシファイヤ27が放射する光が、該ファ
イバーガラス43を経て撮像素子26の受光面29aに導かれ
るようになっている。
The image sensor 26 and the image intensifier 27 are respectively an image sensor fixed frame 41 and an image intensifier fixed frame.
It is fixed inside 42 and is firmly coupled by four L-shaped mounting plates 45A to 45D having bolt holes 44A to 44D at the ends, respectively, with a prismatic fiber glass 43 interposed therebetween.
The light emitted by the image intensifier 27 is guided to the light receiving surface 29a of the image pickup device 26 through the fiber glass 43.

上記ファイバーガラス43は一旦を撮像素子26の受光面29
aにガラスとほぼ等しい屈折率を持つ接着剤で接着する
一方、他端をイメージインテンシファイヤ27の出力窓37
とオイル接合している。上記したように撮像素子26のチ
ップ29とパッケージ28の間に薄い弾性プラスティックを
はさみ、かつ、イメージインテンシファイヤ27と撮像素
子26とを強固に結合しているため、受光面29aに過度の
荷重がかからず、また、上記ファイバーガラス43とイメ
ージインテンシファイヤ27のオイル接合面へのゴミ、気
泡等の侵入を防止することができる。
The fiber glass 43 is once received on the light receiving surface 29 of the image pickup device 26.
While it is bonded to a with an adhesive that has a refractive index almost equal to that of glass, the other end is output window 37 of image intensifier 27.
And oil bonded. As described above, since a thin elastic plastic is sandwiched between the chip 29 of the image pickup device 26 and the package 28, and the image intensifier 27 and the image pickup device 26 are firmly coupled, an excessive load is applied to the light receiving surface 29a. Moreover, dust and air bubbles can be prevented from entering the oil joint surfaces of the fiber glass 43 and the image intensifier 27.

上記撮像ユニット13を着脱自在に装填するビデオカメラ
本体200には、第1図に示すように、撮像ユニット取付
基盤14を設け、該撮像ユニット取付基板14の前面で、か
つ、レンズ12からの入射光を受光する位置に撮像ユニッ
ト装填部201を設けている。該撮像ユニット装填部201は
通常はカバー(図示せず)により閉鎖されている外部開
口部を備え、撮像ユニットを交換する際にはカバーを外
して外部より挿入し、撮像ユニット13を撮像ユニット取
付基盤14に固定出来るようにしている。
As shown in FIG. 1, an image pickup unit mounting base 14 is provided on a video camera main body 200 to which the image pickup unit 13 is detachably mounted, and is incident on the front surface of the image pickup unit mounting substrate 14 and from the lens 12. An image pickup unit loading section 201 is provided at a position for receiving light. The image pickup unit loading section 201 is usually provided with an external opening which is closed by a cover (not shown). When the image pickup unit is replaced, the cover is removed and inserted from the outside to attach the image pickup unit 13 to the image pickup unit. It can be fixed to the base 14.

上記撮像ユニット取付基盤14には、第5図に示すよう
に、撮像ユニット取付部14aに撮像ユニット取付用のボ
ルト孔47A〜47D(第5図には47A、47Bのみ図示)を設け
ると共に、撮像素子26のピン30と接続する接続コネクタ
48を設けている。取付時には、上記撮像ユニット13Aの
ボルト孔44A〜44D及び上記ボルト孔47A〜47Dにボルト49
A〜49D(第5図には49A、49Bのみ図示)を挿通して撮像
ユニット13Aを着脱可能に取付けている。
As shown in FIG. 5, the imaging unit mounting base 14 is provided with bolt holes 47A to 47D (only 47A and 47B are shown in FIG. 5) for mounting the imaging unit in the imaging unit mounting portion 14a, and the imaging is performed. Connector to connect with pin 30 of element 26
There are 48. At the time of mounting, bolts 49A to 44D of the image pickup unit 13A and bolts 49 to the bolt holes 47A to 47D are attached.
The imaging unit 13A is detachably attached by inserting A to 49D (only 49A and 49B are shown in FIG. 5).

本発明では、上記のように撮像ユニットの撮像素子の外
部接続用電極の位置、数、パッケージの大きさ等を統一
するか、あるいは、後述するように撮像素子と撮像ユニ
ット装填部との間に両者を接続するアダプターを設ける
ことにより、撮像ユニット13A以外の撮像ユニット13で
あっても上記撮像ユニット取付基盤14の撮像ユニット取
付部14aに取付けることができる。
In the present invention, the position, the number, the size of the package, etc. of the external connection electrodes of the image pickup device of the image pickup unit are unified as described above, or, as will be described later, between the image pickup device and the image pickup unit loading section. By providing an adapter for connecting the both, even the image pickup unit 13 other than the image pickup unit 13A can be attached to the image pickup unit attachment portion 14a of the image pickup unit attachment base 14.

ビデオカメラ本体200に内蔵する信号制御部21は、撮影
時にクロック周波数と撮像ユニット13内のシャッター速
度や絞り等を設定するとともに、撮像ユニット13、信号
処理回路部15及びメモリー部16の同期関係を制御してい
る。
The signal control unit 21 built in the video camera main body 200 sets the clock frequency, the shutter speed and the aperture in the image pickup unit 13 at the time of shooting, and sets the synchronization relationship between the image pickup unit 13, the signal processing circuit unit 15, and the memory unit 16. Have control.

ビデオカメラ本体200と別体の外部信号処理機構300に設
ける信号処理回路部15は、上記撮像ユニット13から読み
出した電気信号を増幅するプリアンプ50及びアナログ−
デジタル変換を行うAD変換器51を備え、デジタル信号に
変換した電気信号をそのままシリアルに高速ICメモリー
からなるメモリー部16に送るようにしている。
The signal processing circuit unit 15 provided in the external signal processing mechanism 300, which is separate from the video camera main body 200, includes a preamplifier 50 for amplifying an electric signal read from the imaging unit 13 and an analog-
An AD converter 51 for performing digital conversion is provided, and an electric signal converted into a digital signal is serially sent as it is to a memory unit 16 including a high-speed IC memory.

メモリー部16に直接アクセスする画像構成用コンピュー
タ17は、画像構成時に、撮像ユニット13上の画素配列や
撮像時に信号制御部21で設定したデータに基づいてメモ
リー部16に記録された出力信号を本来画像を構成する順
序で読みだし、信号の補正計算などを行って、1画面分
の画像情報になおした後、再びメモリー部16に、いわゆ
るフレームメモリーとして書き入れる操作を全ての画面
について繰り返すようにしている。
The image composing computer 17 that directly accesses the memory unit 16 originally outputs the output signal recorded in the memory unit 16 based on the pixel arrangement on the imaging unit 13 and the data set by the signal control unit 21 at the time of imaging at the time of image composition. Are read out in the order in which they are constructed, the signals are calculated for correction, the image information for one screen is restored, and then the operation of writing the so-called frame memory into the memory section 16 again is repeated for all the screens. .

メモリー部16に記憶したフレームメモリー上の画像情報
を、外部記録装置7で必要に応じて記録している。
The image information on the frame memory stored in the memory unit 16 is recorded by the external recording device 7 as necessary.

画像構成装置18は、上記フレームメモリーをディスプレ
イ19の規格に合った画像情報に変換してディスプレイ19
で表示する。本実施例では、ディスプレイ19は画像処理
専用の機種を使用しており、フレームメモリーに記録さ
れているとおりに表示できるが、例えば、ディスプレー
19として家庭用テレビを使用する場合には、画像構成装
置18は、上記フレームメモリーをNTSC信号に変換する。
The image composing device 18 converts the frame memory into image information conforming to the standard of the display 19 and displays it.
Display with. In this embodiment, the display 19 uses a model dedicated to image processing and can be displayed as it is recorded in the frame memory.
When a home-use television is used as 19, the image forming device 18 converts the frame memory into an NTSC signal.

尚、上記メモリー部16には、画像処理用コンピュータを
接続してフレームメモリーを読み出して必要な画像処理
を行い、解析用コンピュータで必要な定量情報を計算す
るようにしても良く、更に、上記信号制御部、画像構成
用コンピュータ、画像構成装置、画像処理用コンピュー
タ、解析用コンピュータの一部または全てを、共通のコ
ンピュータにより構成しても良い。
An image processing computer may be connected to the memory section 16 to read out a frame memory to perform necessary image processing, and the analysis computer may calculate necessary quantitative information. A part or all of the control unit, the image composing computer, the image composing device, the image processing computer, and the analyzing computer may be composed of a common computer.

次に、ビデオ撮影装置11に第2図に示す撮像ユニット13
Aを取付けて低解像度高速撮影を行う場合の作動につい
て説明する。
Next, the video shooting device 11 is provided with an image pickup unit 13 shown in FIG.
The operation when A is attached and low-resolution high-speed shooting is described.

撮影時には、レンズ12を通過した光は、イメージインテ
ンシファイヤ27の光電面33で像を結び、該光電面33が結
像面となる。該結像した光は上記したようにイメージイ
ンテンシファイヤ27で増幅され、ファイバーガラス43に
より撮像ユニット13A内の撮像素子26の受光面29aに導か
れる。上記したように、撮像素子26の受光面29a上の画
素内のホトダイオード(或いはホトトランジスタ)は受
光強度に応じた電荷を生成する。この量をスキャンして
電気信号として読み出し、信号処理部15のプリアンプ50
で増幅後、AD変換器51によりディジタル信号化し、画像
構成等を行うことなく出てきた信号の順序にシリアルに
そのままメモリー部16に書き入れる。
At the time of shooting, the light passing through the lens 12 forms an image on the photocathode 33 of the image intensifier 27, and the photocathode 33 serves as an image plane. The imaged light is amplified by the image intensifier 27 as described above, and guided by the fiber glass 43 to the light receiving surface 29a of the image pickup device 26 in the image pickup unit 13A. As described above, the photodiode (or phototransistor) in the pixel on the light receiving surface 29a of the image pickup device 26 generates electric charge according to the light receiving intensity. This amount is scanned and read as an electric signal, and the preamplifier 50 of the signal processing unit 15 is read.
After being amplified by, the signal is converted into a digital signal by the AD converter 51 and serially written in the memory unit 16 in the order of the output signal without performing image configuration or the like.

本実施例での信号の読みだし方法は、実際には16本並列
読み出しとしているが、第6図では、理解を容易にする
ため2本並列読み出しとしている。ただし、ディジタル
メモリーの各要素は8ビットで構成され、これらが一組
となって1画素分の輝度情報を表す。
In the present embodiment, the signal reading method is actually 16 parallel reading, but in FIG. 6, two parallel reading is used for easy understanding. However, each element of the digital memory is composed of 8 bits, and a set of these elements represents the luminance information for one pixel.

画像構成時には、画像構成用コンピュータ17は、メモリ
ー部16中の記憶のうち第1ブロックの1〜64番目までの
メモリーを読みだして画面の1行目とする。次に第2ブ
ロックの1〜64番目までのメモリーを読みだして画面の
2行目とする。次に第1ブロックの65〜128番目までの
メモリーを読みだして画面の3行目とする。以下同様の
操作を続け、一画面分の画像情報に直しフレームメモリ
ーとしてメモリー部16に送る。
At the time of image composition, the image composition computer 17 reads the 1st to 64th memories of the first block of the memory in the memory section 16 and sets them as the first line of the screen. Next, the 1st to 64th memories in the second block are read out and used as the second line on the screen. Next, the 65th to 128th memories in the first block are read out to be the third line on the screen. The same operation is continued thereafter, and the image information for one screen is corrected and sent to the memory section 16 as a frame memory.

以上の操作を繰り返して、画像構成用コンピュータ17は
メモリー部16にシリアルに入力された信号をフレームメ
モリーに変換していく。
By repeating the above-mentioned operation, the image composing computer 17 converts the signal serially input to the memory section 16 into a frame memory.

上記した実施例の撮像ユニット13Aは低解像度白黒撮影
で、かつ、超高速(フレームレートはクロック周波数を
最高速の30MHZとすると、97,648枚/秒)で撮影する場
合に好適に用いられるものであるが、他の撮影目的に対
応して、種々の撮像ユニットが設けられる。
The image pickup unit 13A of the above-described embodiment is suitable for low-resolution black-and-white shooting and ultra-high-speed (97,648 frames / sec when the frame rate is 30 MHz, which is the highest clock frequency). However, various imaging units are provided corresponding to other imaging purposes.

第7図及び第8図に示す撮像ユニット13Bは、イメージ
インテンシファイヤを備えず、撮像素子52で構成してい
る。該撮像素子52は、画素数512行×512列であり、上記
したしように本発明ではチップサイズは一定であるか
ら、画素ピッチは20μmである。クロック周波数を前記
実施例の画素数が64行×64列と全く同じ条件のものを使
うと、30MHZであるためフレームレートは画素数に逆比
例して、この場合のフレームレートは上記撮像素子26の
場合の1/4で1,526枚/秒である。
The image pickup unit 13B shown in FIGS. 7 and 8 does not include an image intensifier, but is configured by the image pickup element 52. The image sensor 52 has 512 pixels × 512 columns, and as described above, in the present invention, since the chip size is constant, the pixel pitch is 20 μm. If the clock frequency is exactly the same as the number of pixels of 64 rows × 64 columns in the above embodiment, the frame rate is 30 MHZ and the frame rate is inversely proportional to the number of pixels. In the case of 1/4, it is 1,526 sheets / sec.

上記撮像ユニット13Bを使用する場合、撮像素子52の受
光面53aがレンズ12を通過した光の結像面となるよう
に、即ち、レンズ12からの距離が上記撮像ユニット13B
を撮像ユニット取付基盤14に取り付けたときのイメージ
インテンシフアイヤ27の光電面33と同じ位置となるよう
に、上記撮像素子52をアダプター54を介して撮像ユニッ
ト取付部14に取付けてレンズ12側へ移動させている。
When the image pickup unit 13B is used, the light receiving surface 53a of the image pickup element 52 serves as an image forming surface of the light passing through the lens 12, that is, the distance from the lens 12 is the image pickup unit 13B.
To the lens 12 side so that the image pickup element 52 is attached to the image pickup unit attachment portion 14 via the adapter 54 so that it is located at the same position as the photocathode 33 of the image intensifier 27 when it is attached to the image pickup unit attachment base 14. It is moving.

上記アダプター54は、直方体状で撮像素子52の外部との
結線用電極55と接続するコネクター部56を備え、該コネ
クター部56を設けた面の他方側の面に上記撮像素子52の
ピン55と同じ配置の結像用電極57を配置して、撮像ユニ
ット取付基盤14に取付ける構成とし、撮像素子52と撮像
ユニット装填部201の間に介在して両者を接続してい
る。
The adapter 54 has a rectangular parallelepiped shape and includes a connector portion 56 that is connected to an electrode 55 for connecting to the outside of the image sensor 52, and the pin 55 of the image sensor 52 is provided on the other surface of the surface on which the connector portion 56 is provided. The image-forming electrodes 57 having the same arrangement are arranged and attached to the image pickup unit attachment base 14, and the image pickup electrodes 52 and the image pickup unit loading section 201 are interposed and connected to each other.

上記撮像ユニット13Bのように撮像素子と撮像ユニット
装填部との間にアダプター54を介在させる場合には、撮
像素子のピン55の数、ピンピッチ、外部との結線用電極
等の規格は、上記した撮像ユニット13Aのように撮像ユ
ニット装填部201に対応して統一する必要はない。例え
ば、上記撮像ユニット13Bでは、上記コネクター部56が
撮像素子52のピン55の数等に適合し、かつ、結線用電極
57が撮像ユニット取付部14aの接続コネクタ48と適合し
ていれば、ピン55の数等が接続コネクタ48に不適合であ
ってもアダプター54内部の配線等により調整することが
できる。
When the adapter 54 is interposed between the image pickup device and the image pickup unit loading section like the image pickup unit 13B, the standards of the number of pins 55 of the image pickup device, the pin pitch, the external connection electrode, etc. are as described above. Unlike the image pickup unit 13A, it is not necessary to unify them corresponding to the image pickup unit loading section 201. For example, in the image pickup unit 13B, the connector portion 56 is suitable for the number of pins 55 of the image pickup element 52 and the like, and the connection electrode
If 57 is compatible with the connection connector 48 of the image pickup unit mounting portion 14a, even if the number of pins 55 or the like is not suitable for the connection connector 48, it can be adjusted by wiring inside the adapter 54 or the like.

更に、上記のようにアダプター54により、撮像ユニット
13を取り替えた場合のレンズ12との距離を調整する代わ
りに、撮像素子26を直接撮像ユニット取付基盤14に取付
けたときに、上記撮像素子26の受光面29aが結像面とな
るようにレンズ12との距離を設定し、上記イメージイン
テンシファイヤ付きの撮像ユニット13Aを使うときには
第9図に示すようなレンズ12の筒部12aの長さを延長す
る調節用リング58を入れる方法もある。しかしながら、
この場合、レンズ系は重いた調節用リング58は強固にす
る必要があると共に、イメージインテンシファイヤの直
径は数十mmとかなり大きいため、調節用リングのサイズ
も大きくする必要がある。また、調節リング58を使用す
る場合には、撮像素子のピン数等の規格は撮像ユニット
取付部14aと適応している必要がある。一方、撮像素子
のサイズは遥かに小さいので第7図に示すアダプター54
の方が調節用リング58よりも小型軽量化できて有利であ
る。更に、撮像ユニット取付基板14からレンズマウント
202までを交換可能な構成としてもよい。
Furthermore, as described above, by the adapter 54, the imaging unit
Instead of adjusting the distance from the lens 12 when 13 is replaced, when the image pickup device 26 is directly attached to the image pickup unit mounting base 14, the light receiving surface 29a of the image pickup device 26 serves as an image forming surface. There is also a method of setting a distance to 12 and inserting an adjusting ring 58 for extending the length of the cylindrical portion 12a of the lens 12 as shown in FIG. 9 when using the image pickup unit 13A with the image intensifier. However,
In this case, in the lens system, the heavy adjustment ring 58 needs to be strong, and the size of the adjustment ring also needs to be large because the diameter of the image intensifier is as large as several tens of mm. Further, when the adjustment ring 58 is used, the standard such as the number of pins of the image pickup device needs to be adapted to the image pickup unit mounting portion 14a. On the other hand, the size of the image sensor is much smaller, so the adapter 54 shown in FIG.
This is advantageous because it can be made smaller and lighter than the adjustment ring 58. Furthermore, the lens mount from the imaging unit mounting board 14
Up to 202 may be replaceable.

上記撮像素子13Bは画素数を前記したように512×512と
多数設けているため、高解像度の白黒撮影を行うことが
できる。即ち、画像構成時に、前記撮像素子13Aを使用
する場合と同様に、画像構成用コンピュータ17により画
像構成をする。即ち、第10図に示すように、メモリー部
16中の記憶のうち、第1ブロックの1〜512番目までの
メモリーを読み出し画面の1行目とし、次に、第2ブロ
ックの1〜512番目までのメモリーを読み出し、画面の
2行目とする。次に、第1ブロックの513〜1024番目ま
でのメモリーを読み出して画面の3行目とし、以下同様
に繰り返す。
Since the image pickup device 13B has a large number of pixels of 512 × 512 as described above, it is possible to perform high resolution monochrome photography. That is, at the time of image formation, the image forming computer 17 forms an image as in the case of using the image pickup device 13A. That is, as shown in FIG.
Of the memory in 16, the 1st to 512th memory of the 1st block is read as the 1st line of the screen, then the 1st to 512th memory of the 2nd block is read, and the 2nd line of the screen is read. To do. Next, the 513th to 1024th memories in the first block are read out to form the third line on the screen, and the same process is repeated.

第11図は他の実施例に係わる撮像ユニット13Cを示し、
該撮像ユニット13Cは撮像素子60にイメージインテンシ
ファイヤ61とカラーフィルタアレイ(色分解フィルタ)
62を一体に組み付けている。即ち、撮像素子60の受光面
前面にファイバーガラス63を固着し、該ファイバーガラ
ス63の前面にイメージインテンシファイヤ61を備えてい
る。該イメージインテンシファイヤ61は、真空管65内
に、蛍光面66、マイクロチャンネルプレート67、光電面
68、カラーフィルタ62を備え、上記したようにファイバ
ーガラス63に固定している。
FIG. 11 shows an image pickup unit 13C according to another embodiment,
The imaging unit 13C includes an image sensor 60, an image intensifier 61, and a color filter array (color separation filter).
62 are assembled together. That is, the fiber glass 63 is fixed to the front surface of the light receiving surface of the image pickup element 60, and the image intensifier 61 is provided on the front surface of the fiber glass 63. The image intensifier 61 includes a fluorescent screen 66, a microchannel plate 67, and a photocathode in a vacuum tube 65.
The color filter 62 and the color filter 62 are provided and fixed to the fiber glass 63 as described above.

上記撮像素子60は、第12図に示すように、画素数を256
行×256列、画素ピッチを40μmとしている。この撮像
素子60の画素と対応して、上記カラーフィルタ62は、前
記第13図に示す従来例と同様に、光電面66に赤(R)、
青(B)、緑(G)のカラーフィルタアレー62を焼き付
け、フィルタを焼き付けていない部分の輝度情報計測部
とで4個のメッシュを1組とする構成からなり、入射光
を色分解して、対応する撮像素子60の画素の受光面に色
分解された光を入射している。
The image pickup device 60 has a pixel count of 256 as shown in FIG.
The rows are 256 columns and the pixel pitch is 40 μm. Corresponding to the pixels of the image pickup device 60, the color filter 62 has a red (R) color on the photocathode 66 as in the conventional example shown in FIG.
The color filter array 62 for blue (B) and green (G) is printed, and the configuration is such that four meshes are set as one set with the brightness information measuring section in the part where the filters are not printed. The color-separated light is incident on the light-receiving surface of the pixel of the corresponding image sensor 60.

上記撮像ユニット13Cのようにイメージインテンシファ
イヤとカラーフィルタアレイとを取り付けた場合、前記
従来の技術において記載したように、撮像素子の受光面
に入射するまでに色分解された光が拡散し、撮像素子の
面上では光が部分的に混合している。各画素は赤が比較
的感度が良い、或いは、青が比較的感度が良いといった
程度の色分解機能しかもたないが、本実施例では、カラ
ーフィルタ62とイメージインテンシファイヤ61と撮像素
子60とを一体化して撮像ユニットとした後に、各画素の
組みについての感度を逐一実験的に求め、該情報を画像
構成用コンピュータ17に入力しておくことで、イメージ
インテンシファイヤの光増強機構を用いると共にカラー
化を図ることが出来る。
When the image intensifier and the color filter array are attached like the image pickup unit 13C, the color-separated light is diffused until the light enters the light receiving surface of the image pickup element, as described in the related art. The light is partially mixed on the surface of the image sensor. Although each pixel has only a color separation function such that red has relatively high sensitivity or blue has relatively high sensitivity, in this embodiment, the color filter 62, the image intensifier 61, and the image sensor 60 are After the above is integrated into an imaging unit, the sensitivity for each pixel set is experimentally obtained one by one, and the information is input to the image composing computer 17, thereby using the light intensifying mechanism of the image intensifier. Along with this, colorization can be achieved.

尚、イメージインテンシファイヤを付加せず、単に、撮
像素子の受光面の前面にカラーフィルタアレイを貼り付
け、該撮像素子を組み込んだ撮像ユニットを設けて、カ
ラー撮影用としても良いことは言うまでもない。また、
カラーフィルタアレイを光電面の前方に間隔を隔てて配
置すると共に、レンズ系の構成により(例えば、2枚の
レンズを設ける。)上記カラーフィルターを平行光線が
通過する構成としても良い。
Needless to say, a color filter array may be simply attached to the front surface of the light receiving surface of the image pickup device without adding an image intensifier, and an image pickup unit incorporating the image pickup device may be provided for color image pickup. . Also,
The color filter array may be arranged in front of the photocathode with a space therebetween, and a parallel light beam may pass through the color filter by a lens system configuration (for example, two lenses are provided).

第12図は上記撮像素子13Cによるカラー撮影時の画像構
成を示すもので、まず、第1ブロックの第1メモリーと
第2メモーリーと、第2ブロックの第1メモリーと第2
メモリーを呼び出し、これら4個のメモリー内の信号か
ら第1画面第1行第1列の赤、緑、青の輝度を計算す
る。次に、第1ブロックの第2メモリーと第3メモリー
と、第2ブロックの第2メモリーと第3メモリーの4個
のメモリー内の信号から第1画面第1行第2列の赤、
緑、青の輝度を計算する。即ち、移動平均操作を伴って
おり、計算される画素数も元の画素数とほとんど変わら
ない。以下、同様な操作を繰り返す。よって、モノクロ
ーとカラーの撮影素子が画素数が同じ場合、解像度は面
積で1/4まで低下するわけでもないし、全く同じでもな
く、その中間的な値となる。線解像度で比較すると面積
値の平方根でもとの解像度の70%程度になる。
FIG. 12 shows an image structure at the time of color photographing by the image pickup device 13C. First, the first memory and the second memory of the first block, the first memory and the second memory of the second block.
The memory is called and the red, green and blue intensities of the first screen, first row and first column are calculated from the signals in these four memories. Next, from the signals in the second memory and the third memory of the first block, and the four memories of the second memory and the third memory of the second block, the red on the first screen, the first row and the second column,
Calculate the brightness of green and blue. In other words, the moving average operation is involved, and the number of pixels calculated is almost the same as the original number of pixels. Hereinafter, the same operation is repeated. Therefore, when the number of pixels of the monochrome and color image pickup elements is the same, the resolution does not decrease to 1/4 in area, and the resolution is not exactly the same, and is an intermediate value. Compared with the line resolution, the square root of the area value is about 70% of the original resolution.

本発明は上記した実施例に限定されず、撮像ユニットと
しては、例えば、科学計測用の種々のフィルタを撮像素
子の前面に蒸着、接着などの方法で取付けたもの等、種
々のタイプのものがある。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various types of image pickup units, such as those in which various filters for scientific measurement are attached to the front surface of the image pickup element by a method such as vapor deposition or adhesion, are available. is there.

効果 以上の説明より明らかなように、本発明に係るカートリ
ッジ式撮像ユニットを装填するビデオ撮影装置では、ビ
デオカメラ本体と外部信号処理機構と種々の撮像ユニッ
トからなる一組のビデオ撮影装置を用いることにより、
超高速撮影、高密度撮影、モノクロ撮影、カラー撮影等
様々のビデオ撮影が可能になる。また、高価な撮像ユニ
ットは必要に応じて買い揃えることができるので、ユー
ザーにとっての経済的メリットが大きい。また、本発明
では、撮像素子から読み出して未処理のままシリアルに
メモリー部に記憶した信号を、画像構成用コンピュータ
が撮像ユニットの仕様に対応した順序で読み出して画像
として構成するため、撮像ユニットの取り替えにより、
撮像素子の画素数、光増強手段の有無、フィルタの有無
等の撮像ユニットの仕様が変更された場合にも、信号を
処理するための回路を変更、追加することなく、あるい
は最小限の回路の変更等を行うだけで、撮影を行うこと
ができる。
Effect As is clear from the above description, in the video photographing apparatus in which the cartridge type image pickup unit according to the present invention is loaded, a set of video photographing apparatus including the video camera body, the external signal processing mechanism and various image pickup units is used. Due to
Various video shootings such as ultra-high-speed shooting, high-density shooting, monochrome shooting, color shooting are possible. In addition, expensive imaging units can be purchased as needed, which is a great economic advantage for the user. Further, according to the present invention, the signals read out from the image pickup device and serially stored in the memory unit unprocessed are read by the image forming computer in the order corresponding to the specifications of the image pickup unit to form an image. By replacement,
Even when the specifications of the image pickup unit such as the number of pixels of the image pickup element, the presence or absence of light enhancement means, the presence or absence of a filter are changed, the circuit for processing the signal is not changed or added, or the minimum circuit is used. It is possible to take a picture only by making changes.

さらに、撮像素子からの信号出力線を複数にした場合に
は、超高速読み出しが可能になると共に、イメージイン
テンシファイヤを撮像素子前面に直接取り付けた撮像ユ
ニットを用いた場合、特に微弱光下の高速撮影が可能に
なり、科学計測上で撮影する際にメリットが大きい。
Furthermore, when a plurality of signal output lines from the image sensor are used, ultra-high-speed reading becomes possible, and when an image pickup unit in which the image intensifier is directly attached to the front surface of the image sensor is used, especially under a weak light. High-speed shooting is possible, which is a great advantage when shooting on scientific measurement.

また、少ない画素数の読みだしで超高速読み出しを行う
場合、画素サイズの十分大きくな撮像素子を備えたもの
と交換すると、超高速撮影で常に問題となる光量不足の
問題が大きく軽減される。
Further, when performing ultra-high-speed reading with a small number of pixels to be read, replacing with an image pickup device having a sufficiently large pixel size greatly reduces the problem of insufficient light quantity, which is always a problem in ultra-high-speed photography.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明に係わるビデオ撮影装置の全体構成図、
第2図は上記ビデオ撮影装置に装填する撮像ユニットの
一実施例を示す分解斜視図、第3図は第2図に示す撮像
素子を詳細に示す斜視図、第4図はイメージインテンシ
ファイヤの構成図、第5図は上記撮像ユニットをビデオ
カメラ本体の撮像ユニット取付基盤に取り付けた状態を
示す正面図、第6図は第1実施例の撮像ユニットを用い
た場合における低解像度モノクロ撮影の画像構成の原理
を示す図面、第7図は他の撮像ユニットを示す分解斜視
図、第8図は第7図の撮像ユニットを撮影ユニット取付
基盤に取り付けた状態を示す正面図、第9図は撮像ユニ
ットの取付時の変形例を示す分解斜視図、第10図は高解
像度モノクロ撮影の画像構成の原理を示す図面、第11図
はカラーフィルタとイメージインテンシファイヤを取り
付けた撮像ユニットを示す側面図、第12図はカラー撮影
の画像構成の原理を示す図面、第13図はカラーフィルタ
とイメージインテンシファイヤを撮像素子の前面に取り
付けた場合の問題点を示す図面である。 11……ビデオ撮影装置、12……レンズ、 13(13A、13B、13C)……撮像ユニット、 14……撮像ユニット取付基盤、 15……信号処理部、16……メモリー部、 17……画像構成用コンピュータ、 18……画像構成装置、 26、52、60……撮像素子、 27,61……イメージインテンシファイヤ、 28……パッケージ、30……ピン、 54……アダプタ、 200……ビデオカメラ本体、 201……撮像ユニット装填部、 300……外部信号処理機構。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a video recording apparatus according to the present invention,
FIG. 2 is an exploded perspective view showing an embodiment of an image pickup unit to be loaded in the video photographing apparatus, FIG. 3 is a perspective view showing the image pickup element shown in FIG. 2 in detail, and FIG. 4 is an image intensifier. FIG. 5 is a front view showing the state in which the image pickup unit is attached to the image pickup unit attachment base of the video camera body, and FIG. 6 is a low-resolution monochrome image when the image pickup unit of the first embodiment is used. Drawing which shows the principle of a structure, FIG. 7 is an exploded perspective view which shows another imaging unit, FIG. 8 is a front view which shows the state which attached the imaging unit of FIG. 7 to the imaging unit mounting base, and FIG. 9 is imaging. FIG. 10 is an exploded perspective view showing a modified example when the unit is mounted, FIG. 10 is a drawing showing the principle of the image structure of high-resolution monochrome photography, and FIG. 11 is an imaging unit with a color filter and an image intensifier attached. FIG. 12 is a side view showing the principle of the image construction of color photography, and FIG. 13 is a view showing problems when a color filter and an image intensifier are attached to the front surface of the image sensor. 11 …… Video shooting device, 12 …… Lens, 13 (13A, 13B, 13C) …… Imaging unit, 14 …… Imaging unit mounting base, 15 …… Signal processing unit, 16 …… Memory unit, 17 …… Image Configuration computer, 18 ... Image configuration device, 26, 52, 60 ... Image sensor, 27, 61 ... Image intensifier, 28 ... Package, 30 ... Pin, 54 ... Adapter, 200 ... Video Camera body, 201 …… Imaging unit loading section, 300 …… External signal processing mechanism.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−175372(JP,A) 特開 昭61−124927(JP,A) 特開 平2−53037(JP,A) 特開 昭49−17928(JP,A) 特開 平2−57074(JP,A) 実開 昭56−104704(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-1-175372 (JP, A) JP-A 61-124927 (JP, A) JP-A 2-53037 (JP, A) JP-A 49- 17928 (JP, A) JP-A-2-57074 (JP, A) Actually developed 56-104704 (JP, U)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レンズにより結像した光を光量に対応した
電気信号に変換する複数の画素を備える撮像素子を備
え、該撮像素子の種類、光増強手段の有無、あるいは該
撮像素子に取付けるフィルターの有無及び種類が異な
り、それぞれ撮像ユニット装填部に着脱可能に装填され
る、交換自在な複数種類の撮像ユニットと、 上記撮像ユニットのクロック周波数及びシャッター速度
を含む撮影条件を制御する信号制御部と、 上記撮像素子から読み出された電気信号の増幅、AD変換
を行う信号処理部と、 上記信号処理部で変換されたデジタル信号を未処理のま
まシリアルに記憶するメモリー部と、 上記メモリー部に直接アクセスして上記記憶された信号
を、画素配列及びフィルタの有無を含む撮像ユニットの
仕様に対応した順序で読み出して画像として構成する画
像構成用コンピュータと を備えるビデオ撮影装置。
1. An image pickup device comprising a plurality of pixels for converting the light imaged by a lens into an electric signal corresponding to the light quantity, the type of the image pickup device, the presence or absence of a light enhancement means, or a filter attached to the image pickup device. A plurality of types of interchangeable image pickup units, each of which is different in presence and type and which is detachably loaded in the image pickup unit loading unit, and a signal control unit which controls image pickup conditions including a clock frequency and a shutter speed of the image pickup unit. , A signal processing unit for amplifying and AD converting an electric signal read from the image pickup device, a memory unit for serially storing the digital signal converted by the signal processing unit without processing, and the memory unit. Directly access and read the stored signals in the order corresponding to the specifications of the image pickup unit including the pixel array and the presence / absence of a filter to obtain an image. Video imaging apparatus and an image configuration computer constituting Te.
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