(57)【要約】  本発明は、少なくとも１つの画像形成レンズ（１）と、それぞれがシャッタ手段（２）及び画像形成手段（２ａ）と画像デジタル化手段（３）及びデジタル化画像の保存手段（３ａ）を有する複数の取得モジュールと、を有する高速カメラに関するものである。又、この高速カメラは、シャッタ手段のそれぞれを制御する制御手段（４）をも有しており、これは、予め定められた露光時間シャッタ手段を開放可能である。本発明は、シャッタ手段から画像を受け取るべく、画像形成手段が構成されていることを特徴としている。又、本発明は、高速カメラが、デジタル化手段（３）を管理する管理手段（５）を有しており、この管理手段は、取得モジュール内のデジタル化手段と関連付けられたシャッタ手段が開放状態にある際にデジタル化を起動するべく制御手段と同期することを特徴としている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を形成可能な少なくとも１つの対物レンズ（１）と、
複数の取得モジュールであって、該モジュールのそれぞれが、閉塞手段（２）及び画像形成手段（２ａ）並びに画像デジタル化手段（３）及びデジタル化画像の保存手段（３ａ）を有する、複数の取得モジュールと、を有する高速カメラであって、
前記高速カメラは、予め定められた露光時間前記閉塞手段を開放可能である前記閉塞手段のそれぞれを制御する手段（４）をも有し、
前記画像形成手段は、前記閉塞手段から前記画像を受け取るべく構成されており、
前記高速カメラは、前記デジタル化手段（３）を微細制御するべく構成された微細制御手段（５）を有しており、前記微細制御手段は、取得モジュール内の前記デジタル化手段と関連付けられた前記閉塞手段が開放状態にある際に、前記デジタル化手段を起動するべく、前記制御手段と同期することを特徴とする高速カメラ。
【請求項２】
前記閉塞手段は、インテンシファイアであることを特徴とする請求項１記載の高速カメラ。
【請求項３】
前記画像形成手段は、前記インテンシファイアの背面にあることを特徴とする請求項２記載の高速カメラ。
【請求項４】
前記デジタル化手段は、カメラセンサであることを特徴とする請求項１記載の高速カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像取得装置の分野に関するものである。
【０００２】
更に詳しくは、本発明は、超高速カメラに関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来技術においては、例えば、約２０００画像／秒の取得頻度を実現する高速カメラが既に知られている。
【０００４】
欧州特許出願第１，１７６，８１２号（ＥＰ１，１７６，８１２）明細書では、入射光線を４つの取得手段に分割する手段を有する高速カメラを開示することにより、取得頻度の更なる向上について記述している。次いで、得られた光線を増幅し、その取得時間が互いにオフセットされている４つのＣＣＤカメラによって画像生成している。
【０００５】
このような方法は、入射光線の分割によって制限され、光学装置を複雑化し、ピラミッド形のプリズムが必要となる。
【０００６】
更には、カメラの同期の制御には、使用するセンサ用に特別に開発された非常に複雑な電子回路が必要である。ここで挙げられたカメラの例（Ｃ７３００）は、利用するカメラと同数の取得カードを必要としており、可能な画像数の制限を招いている。
【０００７】
又、従来技術においては、ＬａＶｉｓｉｏｎ社からＵｌｔｒａＳｐｅｅｄＳｔａｒという商標名の下に市販されているタイプの超高速カメラも知られている。このカメラは、１つの画像フレームにおいて約１Ｍｈｚという取得頻度性能を実現可能である。このカメラは、それぞれが連続して起動される異なるＣＭＯＳゾーンにセグメント化されたセンサを有している。
【０００８】
非常に特殊なセグメント化されたセンサが必要であることに起因し、このようなカメラは、非常に高価であるという欠点を具備している。
【０００９】
このような装置の他の欠点は、使用するセンサの分解能が固定されており、記録する画像数の増大が、これらの画像の分解能を犠牲にして実現されているという点にある。
【００１０】
従って、このようなカメラのコストを低減しつつ、超高速カメラを提供する必要がある。特に、相対的に長い取得時間を具備した標準カメラを使用した場合に、短時間において画像をキャプチャ可能である必要がある。
【００１１】
又、２００５年のＷｉｌｂｕｒｎ他による「High Performance Imaging using Large Camera Array」という文献が知られており、この文献では、画像を形成可能な少なくとも１つの対物レンズと、それぞれが閉塞手段及び画像形成手段並びに画像デジタル化手段及びデジタル化された画像を保存する手段を有する複数の取得モジュールと、を有するカメラを開示している。この高速カメラは、予め定められた露光時間閉塞手段を開放可能である閉塞手段のそれぞれを制御する手段をも有している。
【００１２】
但し、この文献においては、相対的に長い取得時間を有するモジュールを有する超高速カメラを提供することができてはいない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従って、本発明の目的の１つは、相対的に長い取得時間を有する標準カメラを使用しつつ、相対的に短い時間において、且つ、従って、高い頻度において、画像フレームをキャプチャできるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このために、本発明は、画像を形成可能な少なくとも１つの対物レンズ（１）と、それぞれが閉塞手段（２）及び画像形成手段（２ａ）並びに画像デジタル化手段（３）及びデジタル化画像の保存手段（３ａ）を有する複数の取得モジュールと、を有する高速カメラに関するものであり、この高速カメラは、予め定められた露光時間閉塞手段を開放可能である閉塞手段のそれぞれを制御する手段（４）をも有しており、画像形成手段は、閉塞手段から画像を受け取るべく構成されており、この高速カメラは、デジタル化手段（３）を微細制御するべく構成された微細制御手段（５）を有しており、この微細制御手段は、取得モジュール内のデジタル化手段と関連付けられた閉塞手段が開放状態にある際にデジタル化手段を起動するべく、制御手段と同期することを特徴としている。
【００１５】
本出願において、「高速カメラ」とは、本発明による取得モジュールの組によって形成されたカメラを意味している。
【００１６】
取得モジュール内に含まれているカメラを「標準カメラ」と呼ぶこととする。
【００１７】
本発明によれば、閉塞手段が開放状態にある際にデジタル化を起動するべく微細制御手段が制御手段と同期するという事実により、超高速カメラを形成する取得モジュールとして相対的に長い取得時間を有する標準カメラを使用可能である。
【００１８】
本発明については、添付の図面との関連において、純粋に説明を目的として以下に付与されている本発明の一実施例に関する説明を参照することにより、更に理解することができよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明による高速カメラは、図１に示されている複数の取得ジュール１０から構成されている。このモジュールは、対物レンズ１と、画像インテンシファイア２と、メモリ３ａを有するタイプのインテリジェント標準カメラ３と、を有している。
【００２０】
動作の際には、対物レンズは、画像インテンシファイア２の前面２ｂ上に画像を形成し、この画像インテンシファイアは、閉塞装置の役割を果たしている。供給電圧が存在しない場合には、インテンシファイアは、その前面上の画像を遮断する。例えば、４００ボルトなどの高電圧パルスが印加された際に、インテンシファイアは、増幅された画像をその背面２ａに伝送する。この結果、画像が背面上に形成され、この画像は、供給期間中にカメラ３から可視状態となる。
【００２１】
従って、この期間中のカメラによる取得を保証する必要がある。
【００２２】
このために、一実施例によれば、標準カメラ３は、常時キャプチャモードにあり、これは、画像が利用可能になると、即座に、画像が記録され、メモリ３ａ内に保存されることを意味している。従って、このキャプチャされた画像は、閉塞装置によって時間的に固定された表示画像に対応している。
【００２３】
この実施例によれば、取得モジュール１０のカメラによる画像キャプチャ用のゾーンは、インテンシファイアの背面部分及びその分解能に対して適合されていることを理解されたい。
【００２４】
一連の画像を取得するべく、図３に示されているように様々な閉塞装置の開放時間をオフセットさせつつ、取得モジュールの標準カメラ３がこの時間中画像キャプチャモードになるように保証して、複数の取得モジュール１０を図２に示されているように配設している。
【００２５】
取得を所望する画像の数と同数の取得モジュールを配置している。
【００２６】
閉塞装置としてのインテンシファイアの使用は、本発明との関係においては、高速閉塞頻度の面において特に有利であることに留意されたい。
【００２７】
Ｐｈｏｔｏｎｉｓ社によって開発されたＳｕｐｅｒＧｅｎ（登録商標）という商標名によって知られているインテンシファイアは、実際に、１００ｎｓを下回る、通常は、約５０ｎｓの閉塞期間を具備している。
【００２８】
従って、本発明に従って使用されるインテンシファイアの機能は、高速の閉塞、その背面上において取得される画像の形成、並びに、光線の増幅である。
【００２９】
取得モジュールは、例えば、ＶＣＭタイプの標準カメラを有している。このタイプのカメラは、本質的に既知の方式により、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳセンサなどから受け取った光信号の画像をデジタル化する手段を有している。
【００３０】
使用している標準カメラは、受け取った画像を保存するための少なくとも１つのメモリ３ａを有している。このメモリは、例えば、後でコンピュータタイプの表示ステーションにおいて復元するべく、キャプチャされた画像を保存している。
【００３１】
これは、本発明によれば、関連する閉塞装置が開放状態にない間、それぞれの標準カメラが、長期間にわたって統合（インテグレーション）位置に留まっているためである。従って、閉塞装置の開放時間を除いては、光がキャプチャされてはいない（光が存在してはいない）。統合の後、それぞれの標準カメラは、メモリへの画像の転送を独立的に実行している。当業者であれば、このようなメモリ３ａが存在しなければ、閉塞装置の開放時間中にキャプチャされた画像が失われてしまい、後から表示することができなくなることを理解するであろう。
【００３２】
次いで、本発明によれば、閉塞装置の開放時間に対応した標準カメラのメモリの内容をコンピュータプログラムによって復元している。
【００３３】
次いで、様々な取得モジュールから復元されたすべての画像により、一連の画像を高頻度において再構築可能である。
【００３４】
標準カメラ及びインテンシファイアの制御及び同期モジュール４及び５について次に説明する。これらの２つの手段を同期させることにより、関連する閉塞装置が開放状態にある際に取得モジュールの標準カメラが画像をデジタル化可能であることを保証している。
【００３５】
従って、図３に図示されているように、閉塞装置が開閉する際に、すべての標準カメラは、デジタル化位置にある。
【００３６】
モジュール４は、例えば、クロックと、４００Ｖ電源と、モジュール５との同期手段と、を有している。後者により、例えば、ＰＣタイプなどの標準的なコンピュータからのカメラの電源供給及び制御が実現されている。
【００３７】
一般に、使用されているクロック信号は、その周波数が画像取得頻度に対応しており、且つ、そのｈｉｇｈレベルの持続時間がインテンシファイアの閉塞時間に対応するように、定義されている。
【００３８】
２４個の取得モジュール１０を有するカメラの場合には、例えば、１２個のパルスタイプの供給カードが使用されており、１つのカードによって２つのインテンシファイアを制御している。
【００３９】
図４に示されているこのパルスタイプの供給カードは、例えば、２つの画像インテンシファイアに対して独立的に供給している。このカードは、０から５Ｖに変化する電圧を有する固定された持続時間のパルスを、同一の持続時間であるが＋２０Ｖ（Ｌｏｗレベル）から−４００Ｖ（Ｈｉｇｈレベル）に変化する電圧を有するパルスに変換可能である。更には、このインテンシファイアの電気特性は、これらの供給が変動することを意味している。
【００４０】
低電圧同期カードの一例が、例えば、図５に示されている。これは、１つの入力と３２個の出力を有するデマルチプレクシングカードである。入力は、クロックに接続されており、出力は、ペアを構成して図４に示されているパルスタイプの供給カードに接続されている。クロックのそれぞれの立ち上がりエッジにおいて、デマルチプレクサは、異なる出力を起動し、これにパルスを送信しており、そのＨｉｇｈレベルの持続時間は、クロックの形態によって定義されている。
【００４１】
又、インテリジェント標準カメラ内に統合されており、且つ、デジタル化を制御しているＤＳＰタイプのプロセッサにより、制御を実現することも可能である。このＤＳＰは、閉塞装置が開放状態にある際にデジタル化が行われることを保証するべく、閉塞装置制御手段と同期している。
【００４２】
最後に、本発明によるシステムは、例えば、ＰＣタイプのコンピュータ上にインストールされたコンピュータアプリケーションを含んでいる。このアプリケーションは、様々なカメラから入ってくる画像の取得及び転送の機能を実行する。
【００４３】
それぞれのカメラは、会話すると共にプログラム及びデータを交換できるようにするためにコンピュータへ接続されるＲＳ２３２接続を具備している。図６に示されているスプリッタにより、単一のコンピュータは、１２個のカメラと会話可能である。このために、通信を所望するカメラの番号に対応したコンピュータのパラレルポート上に制御ワードを送信しており、図６のカードによってＲＳ２３２のフローを対応したカメラに向けている。この場合も、これは、１対１２のマルチプレクシングカードのケースにおけるものである。
【００４４】
本発明による２４個のカメラの位置決めのため、例えば、カメラ支持プレート、インテンシファイア支持プレート、及び対物レンズ支持プレートから構成される本発明によるカメラの連続要素を保持する一連のプレートを使用している。これらのプレートが、図７Ａ、７Ｂ、及び７Ｃに示されている。
【００４５】
具体的には、レンズ支持プレートは、それぞれの対物レンズを独立的に並進運動させることができるようになっている。これにより、それぞれのカメラは、その異なる位置に応じたその異なる視点において、同一の画像を表示可能である。この方法は、例えば、「ｌｅｎｓ  ｓｈｉｆｔ」（「レンズシフト」に相当する英語の単語）という用語で呼ばれている。
【００４６】
従って、以上の詳細な説明は、少なくとも１つの対物レンズ（１）と、それぞれが少なくとも１つの閉塞手段（２）を通じて画像を形成する手段（２ａ）並びに画像デジタル化手段（３）及びデジタル化画像の保存手段（３ａ）を有する複数の取得モジュールと、を有する高速カメラの例示用の実施例を示しており、このカメラは、予め定められた露光時間閉塞手段を開放可能である閉塞手段のそれぞれを制御する手段（４）と、取得モジュール内のデジタル化手段と関連付けられた閉塞手段が開放状態にある際にデジタル化手段を起動するため、前述の制御手段と同期するデジタル化手段（３）の微細制御の手段（５）と、をも有している。
【００４７】
図２に示されているように、図７Ｃのレンズ支持部上には、例えば、取得モジュール当たりに１つずつなどの複数の対物レンズが示されている。但し、対物レンズの視野が、本発明によるすべての取得モジュールに対応している場合には、高速カメラの対物レンズは、単一でもよいことを理解されたい。具体的には、使用する対物レンズの視野は、本発明による高速カメラの取得モジュールの数に適合する。
【００４８】
又、以上においては、閉塞及び画像形成機能を実行するべく取得モジュール内においてインテンシファイアを使用する実施例において説明している。標準カメラが、艶消しシートや半透明スクリーンのような画像を表示できるように、電気光学セル、ＬＣＤパネル、又は音響光学変調器などの既知のタイプの任意の高速閉塞手段、並びに、閉塞の後に画像を形成する任意の手段を使用することも可能であることを理解されたい。
【００４９】
本発明による高速カメラは、その画像取得頻度により、亀裂の伝播などの高速現象の画像生成に対して特に適合される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による高速カメラに含まれている取得モジュールの１つを示す概略図である。
【図２】複数の取得モジュールを有する本発明による高速カメラを示す概略図である。
【図３】本発明による高速カメラ内のインテンシファイア及び標準カメラのパルス時間を示す図である。
【図４】インテンシファイア用の４００Ｖパルスタイプの供給カードの一例を示す図である。
【図５】本発明に使用されている低電圧同期カードの一例を示す図である。
【図６】本発明による標準カメラ用の微細制御カードの一例を示す図である。
【図７Ａ】本発明による標準カメラを固定する支持プレートを示す図である。
【図７Ｂ】本発明による標準インテンシファイアを固定する支持プレートを示す図である。
【図７Ｃ】本発明による対物レンズを固定する支持プレートを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【国際調査報告】
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