(57)【要約】【課題】高速撮影画像から光のカブリによるノイズを適切な形でなくす。【解決手段】この発明の高速撮影装置は、被写体の光学像を検出する各フォトダイオード（ＰＤ）６ａに付設された画像情報記憶用の各ＣＣＤ型メモリ７ａのＣＣＤセルＱ１〜Ｑ２４のうちＰＤ６ａに隣接しないで配置されている非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８に記憶されていた為に光入射用の開口部５から漏れ込む光のカブリに起因するノイズを含まない画像情報（電荷）だけに基づいて高速撮影画像が編集されるので、光のカブリによるノイズを撮影画像からなくすことができる。また、高速撮影画像に用いられる非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８に記憶されていた画像情報は連続する電子シャッタリングで得られたものであるので、編集された高速撮影画像では途中で画面が飛ぶ不都合は起こらない。【選択図】    図２
2004328379.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体の光学像を取り込むための機械シャッタリングを行う機械シャッタリング手段と、１画面の画像情報を得るための電子シャッタリングを行う電子シャッタリング手段と、被写体の光学像の光強度に応じた電気信号を発生する二次元配置された複数個の光電変換手段と、前記複数個の光電変換手段のそれぞれに設けられるかたちで二次元配置されていて、電子シャッタリング毎に各光電変換手段から出力される電気信号を前記画像情報として記憶する複数のＣＣＤセルを各々が有する複数個のＣＣＤ型記憶手段と、電子シャッタリングを停止すると共に機械シャッタリングを停止してから電子シャッタリングの停止以前に複数個のＣＣＤ型記憶手段に蓄積された電気信号を読み出す信号読み出し手段と、信号読み出し手段から読み出された電気信号に基づいて撮影画像を編集する撮影画像編集手段とを備えており、前記複数個のＣＣＤ型記憶手段においては、複数のＣＣＤセルが光電変換手段に隣接しないで配置されている非隣接配置ＣＣＤセルと非隣接配置ＣＣＤセルの両側に光電変換手段に隣接してそれぞれ配置されている一側隣接配置ＣＣＤセルおよび他側隣接配置ＣＣＤセルとからなり、光電変換手段から出力される電気信号が一側隣接配置ＣＣＤセルから非隣接配置ＣＣＤセルを経て他側隣接配置ＣＣＤセルへと転送されながら、非隣接配置ＣＣＤセルでは常に経時的に連続する電子シャッタリングで得られた電気信号が蓄積されると共に、前記撮影画像編集手段においては、非隣接配置ＣＣＤセルに蓄積されていた電気信号だけに基づいて撮影画像が編集されることを特徴とする高速撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高速撮影装置において、被写体側の状況に応じて発信されるトリガ信号を受信するトリガ信号受信手段と、電子シャッタリングのシャッター回数を設定するシャッター回数設定手段と、トリガ信号を受信した時点からシャッター回数設定手段により設定されたシャッター回数だけ電子シャッタリング手段に電子シャッタリングを行わせる電子シャッタリング回数制御手段とを備えている高速撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１画面の撮影時間が１μ秒（１００万枚／１秒）といった高速度で撮影をおこなう高速撮影装置に係り、特に高速撮影画像から光のカブリに起因するノイズをなくすための技術に関する。
【０００１】
【従来の技術】
１画面の撮影時間が１μ秒（１００万枚／１秒）というような高速度で被写体を撮影する高速撮影装置（高速ビデオカメラ）が、ロケットなどの高速移動物体、爆発、破壊、乱流、放電現象、顕微鏡下の微生物の運動、脳・神経系の信号伝達などの科学的計測用に用いられている。
従来の高速撮影装置の場合、図８に示すように、機械シャッタリングにより取り込まれる被写体の光学像の光強度に応じた電気信号を発生する二次元配置された複数個のフォトダイオード（光電変換手段）５１と、各フォトダイオード５１のそれぞれに付設されるかたちで二次元配置されていて、１画面の画像情報を得るための電子シャッタリング毎に各フォトダイオード５１から出力される電気信号を画像情報として記憶するＣＣＤセルＣ１〜Ｃ２４を各々が有する複数個のＣＣＤ型メモリ（ＣＣＤ型記憶手段）５２とが、例えば８万画素分、縦横にマトリックス状に配設されている。
【０００２】
各フォトダイオード５１で発生するアナログ電気信号は電荷収集井戸セル５３に電荷のかたちで画像情報である電気信号として収集され、電子シャッタリング毎にＣＣＤ型メモリ５２へ次々と送り出される。ＣＣＤセルＣ１〜Ｃ２４では表面に設けられた転送用電極ライン（図示省略）に電子シャッタリング動作と同期した電荷転送信号が印加されるのに伴って、ＣＣＤ型メモリ５２へ次々と送り込まれる電荷が、以下のように次々とＣＣＤセル間を転送される。電荷がＣＣＤセルＣ４〜Ｃ１と水平に転送されてＣＣＤセルＣ１〜Ｃ４に全て電荷が蓄積されると、ＣＣＤセルＣ１〜Ｃ４の各電荷が、一斉に一段下のＣＣＤセルＣ２１〜Ｃ２４へ垂直に転送される。そして、再びＣＣＤセルＣ１〜４に全て電荷が蓄積されると、各ＣＣＤセルの電荷が一斉に一段下のＣＣＤセルへそれぞれ垂直に転送される転送動作が繰り返される。そして、電子シャッタリングが２４回連続で繰り返される間に、各フォトダイオード５１からの電荷が、図９に矢印で示す経路でもって転送されながら、全てのＣＣＤセルＣ１〜Ｃ２４に電荷が蓄積された状態となる。よって、フォトダイオード５１に付設されたＣＣＤ型メモリ５２に２４画面分の画像情報が高速で記憶されることになる。
【０００３】
ＣＣＤ型メモリ５２の各ＣＣＤセルＣ１〜Ｃ２４に蓄積された電荷が得られた電子シャッタリングとＣＣＤセルＣ１〜Ｃ２４のナンバーリングとの対応は、ちょうど逆になっている。つまり、ＣＣＤセルＣ１の蓄積電荷が、最古の電子シャッタリングによるものであり、ＣＣＤセルＣ２４の蓄積電荷が最新の電子シャッタリングによるものであり、その間は数字が大きくなるほど電子シャッタリングの時点が新しくなるという関係にある。
さらに、全ＣＣＤセルＣ１〜Ｃ２４に電荷が蓄積された状態において、次の電子シャッタリングで新たな電荷が送り込まれると、ＣＣＤセルＣ１〜Ｃ４の電荷が左側へ転送されてＣＣＤセルＣ１の電荷は吐き出し電極（図示省略）から単に外部へ吐き出されると共に、新たな電荷がＣＣＤセルＣ４に蓄積される。以後、次の電子シャッタリングで新たな電荷が送り込まれる毎に同じことが繰り返される。つまり、ＣＣＤ型メモリ５２は先入れ先出しの順序で電荷を蓄積しており、画像情報が次々と上書きされるかたちで記憶される。
【０００４】
そして、高速撮影の場合は、電子シャッタリングが高速で行われてＣＣＤ型メモリ５２に画像情報が高速で蓄積される。高速撮影の場合は、画像情報を蓄積しながら読み出すことは難しいので、電子シャッタリングを停止すると共に機械シャッタリングを停止してから電子シャッタリングの停止以前にＣＣＤ型メモリ５２に蓄積された電気信号を読み出し電極（図示省略）から読み出す。さらに、読み出した電荷は後段でディジタル電気信号に変換してから同一電子シャッタリングで得られた電気信号を１枚の画面に纏め上げたりして高速撮影画像を編集する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来の高速ビデオカメラの場合には、高速撮影画像に光のカブリに起因するノイズが入るという問題がある。
画像情報の読み出しの為に、機械シャッタリングを停止するのであるが、機械シャッターの閉まる速度が余り早くないので、機械シャッターが完全に閉まる迄の数ミリ秒（ｍＳＥＣ）〜数十ミリ秒の間、フォトダイオード５１の前面にある光入射用の開口部５４から光が漏れ込む。この開口部５４から漏れ込む光によって光のカブリが生じ、フォトダイオード５１に隣接するＣＣＤセルＣ５，Ｃ９，Ｃ１３，Ｃ１７，Ｃ２１およびＣＣＤセルＣ８，Ｃ１２，Ｃ１６，Ｃ２０，Ｃ２４に電荷が生成されて、蓄積済みの電荷にノイズとして混入するのである。その結果、高速撮影画像に光のカブリに起因するノイズが入り、画質が低下してしまう。
【０００６】
ＣＣＤセルＣ５，Ｃ９，Ｃ１３，Ｃ１７，Ｃ２１およびＣＣＤセルＣ８，Ｃ１２，Ｃ１６，Ｃ２０，Ｃ２４に蓄積されていた電荷は省いて高速撮影画像を編集すれば、光のカブリに起因するノイズはなくなるが、高速撮影画像はＣＣＤセルＣ５，Ｃ９，Ｃ１３，Ｃ１７，Ｃ２１およびＣＣＤセルＣ８，Ｃ１２，Ｃ１６，Ｃ２０，Ｃ２４に対応する画面のところは途中で画面が飛んでしまうことになるので、高速撮影画像は不明瞭なものになって用をなさない。
【０００７】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、高速撮影画像から光のカブリに起因するノイズを適切なかたちでなくすことができる高速撮影装置を供給することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、被写体の光学像を取り込むための機械シャッタリングを行う機械シャッタリング手段と、１画面の画像情報を得るための電子シャッタリングを行う電子シャッタリング手段と、被写体の光学像の光強度に応じた電気信号を発生する二次元配置された複数個の光電変換手段と、前記複数個の光電変換手段のそれぞれに設けられるかたちで二次元配置されていて、電子シャッタリング毎に各光電変換手段から出力される電気信号を前記画像情報として記憶する複数のＣＣＤセルを各々が有する複数個のＣＣＤ型記憶手段と、電子シャッタリングを停止すると共に機械シャッタリングを停止してから電子シャッタリングの停止以前に複数個のＣＣＤ型記憶手段に蓄積された電気信号を読み出す信号読み出し手段と、信号読み出し手段から読み出された電気信号に基づいて撮影画像を編集する撮影画像編集手段とを備えており、前記複数個のＣＣＤ型記憶手段においては、複数のＣＣＤセルが光電変換手段に隣接しないで配置されている非隣接配置ＣＣＤセルと非隣接配置ＣＣＤセルの両側に光電変換手段に隣接してそれぞれ配置されている一側隣接配置ＣＣＤセルおよび他側隣接配置ＣＣＤセルとからなり、光電変換手段から出力される電気信号が一側隣接配置ＣＣＤセルから非隣接配置ＣＣＤセルを経て他側隣接配置ＣＣＤセルへと転送されながら、非隣接配置ＣＣＤセルでは常に経時的に連続する電子シャッタリングで得られた電気信号が蓄積されると共に、前記撮影画像編集手段においては、非隣接配置ＣＣＤセルに蓄積されていた電気信号だけに基づいて撮影画像が編集されることを特徴とするものである。
【０００９】
〔作用・効果〕請求項１の発明の装置による高速撮影の場合、機械シャッタリング手段により機械シャッタリングが行われて被写体の光学像が取り込まれるのに伴って、二次元配置された複数個の光電変換手段において被写体の光学像の光強度に応じた電気信号がそれぞれ発生する。そして、電子シャッタリング手段により１画面の画像情報を得るための電子シャッタリングが高速で行われる毎に、複数個の光電変換手段のそれぞれに設けられるかたちで二次元配置された複数個のＣＣＤ型記憶手段のそれぞれが有する複数個のＣＣＤセルに光電変換手段において発生した電気信号が記憶されてゆく。即ち、光電変換手段に隣接しないで配置されている非隣接配置ＣＣＤセルと非隣接配置ＣＣＤセルの両側に光電変換手段に隣接してそれぞれ配置されている一側隣接配置ＣＣＤセルおよび他側隣接配置ＣＣＤセルとからなるＣＣＤセルへの電気信号の蓄積は、光電変換手段から出力される電気信号が一側隣接配置ＣＣＤセルから非隣接配置ＣＣＤセルを経て他側隣接配置ＣＣＤセルへと転送されるのに加え、非隣接配置ＣＣＤセルでは常に経時的に連続する電子シャッタリングで得られた電気信号が蓄積されるかたちで行われる。
【００１０】
高速で行われた電子シャッタリングによりＣＣＤセルに蓄積された電気信号が読み出される際は、電子シャッタリングが停止されると共に機械シャッタリングが停止されてから、信号読み出し手段により、電子シャッタリングの停止以前に複数個のＣＣＤ型記憶手段に蓄積された電気信号が読み出される。そして、信号読み出し手段で読み出された電気信号のうち非隣接配置ＣＣＤセルに蓄積されていた電気信号だけに基づいて撮影画像編集手段によって高速撮影画像が編集される。
【００１１】
したがって、高速撮影画像は光電変換手段に隣接して配置された一側隣接配置ＣＣＤセルや他側隣接配置ＣＣＤセルに蓄積される光のカブリに起因するノイズを含む電気信号は全く用いられずに高速撮影画像が編集されるので、光電変換手段の前面に設けられている光入射用の開口部から漏れ込む光のカブリに起因するノイズを高速撮影画像からなくすことができる。
また、高速撮影画像に用いられるい非隣接配置ＣＣＤセルに蓄積されていた電気信号は連続する電子シャッタリングで得られた電気信号であるので、編集された高速撮影画像では途中で画面が飛んでしまう不都合は全く生じない。
よって、請求項１の発明の高速撮影装置によれば、高速撮影画像から光のカブリに起因するノイズを適切なかたちでなくすことができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高速撮影装置において、被写体側の状況に応じて発信されるトリガ信号を受信するトリガ信号受信手段と、電子シャッタリングのシャッター回数を設定するシャッター回数設定手段と、トリガ信号を受信した時点からシャッター回数設定手段により設定されたシャッター回数だけ電子シャッタリング手段に電子シャッタリングを行わせる電子シャッタリング回数制御手段とを備えているものである。
【００１３】
〔作用・効果〕請求項２の発明の装置による高速撮影の場合、予めシャッター回数設定手段により電子シャッタリングのシャッター回数を設定しておくと、トリガ信号受信手段が被写体側の状況に応じて発信されるトリガ信号を受信した際、電子シャッタリング回数制御手段が、シャッター回数設定手段により設定されているシャッター回数だけ電子シャッタリング手段に電子シャッタリングを行わせる。
したがって、請求項２の発明の高速撮影装置によれば、シャッター回数設定手段により被写体側の状況に応じて高速撮影の際の電子シャッタリング回数を予め調整することができるので、最終的に編集される高速撮影画像に被写体側の状況をよく反映させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の高速撮影装置の実施例を説明する。
〔第１実施例〕
図１は第１実施例に係る高速撮影装置の全体構成を示すブロック図、図２は第１実施例の高速撮影装置における被写体の光学像の検出・記憶機構の構成を示す模式図である。
第１実施例の高速撮影装置は、被写体の光学像を撮像して画像情報を得るカメラ部１と、カメラ部１における撮像条件の設定やカメラ部１で得られた画像情報に基づく撮影画像の編集を行うコントローラ２とからなる。
【００１５】
カメラ部１は、被写体の光学像を結像させる光学レンズ３の後段に被写体の光学像を取り込むための機械シャッタリングを行う機械シャッタリング機構４と、機械シャッタリングにより取り込まれる被写体の光学像の光強度に応じた電気信号を発生する二次元配置されたフォトダイオード群（複数個の光電変換手段）６とを備えている。具体的には、光学レンズ３による被写体の光学像の結像面に、図２に示すように、フォトダイオード群６の各フォトダイオード（以下、適宜「ＰＤ」と略記）６ａが縦横に二次元配置されていて、各ＰＤ６ａの前面にそれぞれ設けられている光入射用の開口部５を通して光学像の光が各ＰＤ６ａに入射すると共に、各ＰＤ６ａからの入射光が光強度に応じた電気信号に変換される。即ち、フォトダイオード群６によって被写体の光学像が光電検出される。
【００１６】
一方、カメラ部１は、図１に示すように、１画面の画像情報を得るための電子シャッタリングを行う電子シャッタリング機構（電子シャッタリング手段）８と、フォトダイオード群６の各ＰＤ６ａのそれぞれに設けられるかたちで二次元配置されていて、電子シャッタリング毎に各ＰＤ６ａから出力される電気信号を画像情報として先入れ先出しの順で記憶する２４個のＣＣＤセルＱ１〜Ｑ２４を各々が有するＣＣＤ型メモリ群（複数個のＣＣＤ型記憶手段）７とを備えている。なお、ＰＤ６ａおよびＣＣＤ型メモリ７ａは例えば８万個の画素分、縦横にマトリックス状に配設されている。
【００１７】
各ＰＤ６ａで発生するアナログ電気信号は、電荷収集井戸セル６Ａに電荷のかたちで画像情報である電気信号が収集され、電子シャッタリング毎にＣＣＤ型メモリ７ａへ次々と送り出される。ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ２４では表面に設けられた転送用電極ライン（図示省略）に電子シャッタリング動作と同期した電荷転送信号が印加されるのに伴って、ＣＣＤ型メモリ７ａへ次々と送り込まれる電荷が、以下のように転送される。図３に示すように、電荷はＣＣＤセルＱ２４からＣＣＤセルＱ１までＣＣＤセルのナンバリングの大きいものから小さいものへ順番に電子シャッタリング毎にひとセルずつ一斉に前送りされて転送されてゆく。電子シャッタリングが２４回繰り返されるとＣＣＤセルＱ１〜２４に全て電荷が蓄積される。この状態では、ＣＣＤ型メモリ７ａの全ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ２４に蓄積された電荷が得られた電子シャッタリングとＣＣＤセルＱ１〜Ｑ２４のナンバーリングとの対応は、ちょうど逆になる。換言すれば、ＣＣＤセルＱ１の蓄積された電荷が、最古の電子シャッタリングによるものであり、ＣＣＤセルＱ２４の電荷が最新の電子シャッタリングによるものであり、その間のＣＣＤセルについては数字が大きくなるほど電子シャッタリングの時点が新しくなる。
【００１８】
したがって、第１実施例の場合、最大でＣＣＤ型メモリ群７に画面２４枚分の画像情報が記憶される。
このようにして全ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ２４に電荷が蓄積された状態において、電子シャッタリングが停止されずに継続されると、次の電子シャッタリングで新たな電荷が送り込まれるので、ＣＣＤセルＱ１の電荷は吐き出し電極（図示省略）から外部へ吐き出されると同時に、ＣＣＤセルＱ２〜Ｑ２４の電荷が一斉にひとセルずつ前に転送される一方、新たに送り込まれた電荷がＣＣＤセルＱ２４に蓄積される。以後、次の電子シャッタリングで新たな電荷が送り込まれる毎に同じことが繰り返される。つまり、ＣＣＤ型メモリ７ａは先入れ先出しの順序で電荷を蓄積しており、画像情報が次々と上書きされるかたちで記憶される。
【００１９】
さらに、カメラ部１は、電子シャッタリングを停止すると共に機械シャッタリングを停止して上書きをストップしてから電子シャッタリングの停止以前にＣＣＤ型メモリ群７に蓄積された電気信号を読み出す信号読み出し部９を備えており、信号読み出し部９は、ＣＣＤ型メモリ群７に蓄積された（通常は画面２４枚分の）画像情報を読み出してディジタル電気信号に変換してから、コントローラ２へ出力する。
なお、カメラ部１のカメラ制御部１０は、カメラ部１がコントローラ２の側で設定された撮像条件等にしたがって機械シャッタリング機構４や電子シャッタリング機構８、ＣＣＤ型メモリ群７、信号読み出し部９が連携を保って適切に動作するように制御をおこなう。
【００２０】
一方、コントローラ２は、図１に示すように、カメラ部１から送られてくる画像情報（ディジタル電気信号）を保管する画像情報保管部１１と、画像情報保管部１１に記憶された画像情報に基づき、同一電子シャッタリングで得られた電気信号を１枚の画面に纏め上げたりして撮影画像を編集する撮影画像編集部１２を備えているのに加え、撮影画像編集部１２で編集された撮影画像や撮像条件設定メニュー等を表示したりする画像表示モニタ１３や撮像条件の設定等に必要なデータの入力や撮影実行に必要な操作をおこなう操作部１４を備えている。
【００２１】
さらに、第１実施例の装置のコントローラ２は、被写体側の状況に応じて発信されるトリガ信号を受信するトリガ信号受信部１５と、電子シャッタリングのシャッター回数を設定するシャッター回数設定部１６とを備えていて、トリガ信号受信部１５で受信したトリガ信号やシャッター回数設定部１６で設定されたシャッター回数はコントローラ２の撮影制御部１７経由でカメラ部１のカメラ制御部１０に送られ、カメラ制御部１０によってトリガ信号を受信した時点からシャッター回数設定部１６により設定されたシャッター回数だけ電子シャッタリング機構８に電子シャッタリングを行わせる。つまりカメラ制御部１０はトリガ信号を受信した時点からシャッター回数設定部１６により設定されたシャッター回数だけ電子シャッタリングを行わせる電子シャッタリング回数制御手段を兼ねている。
なお、コントローラ２の撮影制御部１７は、画像情報保管部１１や撮影画像編集部１２や画像表示モニタ１３等が連携を保って適切に動作するように制御をおこなう。このコントローラ２はパーソナルコンピュータを用いて構築することができるものである。
【００２２】
この第１実施例の装置では、１画面の撮影時間が１μ秒（１００万枚／１秒）という高速撮影ができる。電子シャッタリング機構８により１μ秒間隔の電子シャッタリングを行って得た画像情報に基づき撮影画像編集部１２により高速撮影画像を編集することができるのである。そして、第１実施例の高速撮影装置は、高速撮影画像から光のカブリに起因するノイズを適切なかたちでなくすことができる構成を備えていることが特徴となっているので、この点について以下に詳述する。
【００２３】
カメラ部１の各ＣＣＤ型メモリ７ａにおいては、図２に示すように、ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ２４が、ＰＤ６ａに隣接しないで配置されている非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８と非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８の両側にＰＤ６ａに隣接して配置されている一側隣接配置ＣＣＤセルＱ１９〜Ｑ２４と隣のＰＤ６ａに隣接して配置されている他側隣接配置ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ６とからなる。そして、ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ２４が１列数珠つなぎ配置で高速で行われる電子シャッタリング毎に蓄積電荷がひとセルずつ一斉に番号の少ない側へ前送りされるので、ＰＤ６ａから出力される電荷が一側隣接配置ＣＣＤセルＱ１９〜Ｑ２４から非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８を経て他側隣接配置ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ６へと転送されながら、非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８では常に経時的に連続する電子シャッタリングで得られた電気信号が蓄積される。
一方、コントローラ２の撮影画像編集部１２においては、画像情報保管部１１に保管されている画像情報のうち非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８に蓄積されていた画像情報（電気信号）だけに基づいて高速撮影画像が編集される。
【００２４】
したがって、第１実施例の装置の場合、ＰＤ６ａに隣接して配置された一側隣接配置ＣＣＤセルＱ１９〜Ｑ２４及び他側隣接配置ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ６に蓄積される光のカブリに起因するノイズを含む電気信号は全く用いられずに高速撮影画像が編集されるので、ＰＤ６ａの前面に設けられている光入射用の開口部５から漏れ込む光のカブリに起因するノイズを高速撮影画像からなくすことができる。また、高速撮影画像に用いられる非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８に蓄積されていた電気信号は連続する電子シャッタリングで得られた電気信号であるので、編集された高速撮影画像では途中で画面が飛ぶという不都合は起こらない。
よって、第１実施例の高速撮影装置によれば、高速撮影画像から光のカブリに起因するノイズを適切なかたちでなくすことができる。
【００２５】
さらに、第１実施例の装置の場合、予めシャッター回数設定部１６により電子シャッタリングのシャッター回数を設定しておくと、トリガ信号受信部１５が被写体側の状況に応じて発信されるトリガ信号を受信した際、電子シャッタリング回数制御手段であるカメラ制御部１０が、シャッター回数設定部１６により設定されているシャッター回数だけ電子シャッタリング機構８に電子シャッタリングを行わせる。即ち、第１実施例の装置によれば、、シャッター回数設定部１６により被写体側の状況に応じて高速撮影の電子シャッタリング回数を予め調整することができるので、最終的に編集される高速撮影画像に被写体側の状況をよく反映させられる。
【００２６】
続いて、以上に詳述した構成を有する第１実施例の高速撮影装置による高速撮影の具体例に即して説明する。図４は第１実施例の装置による高速撮影プロセスを示すフローチャートである。以下の場合、不定期に起こる爆発現象を高速撮影することとし、爆発現象が生起する迄は、低速撮影を行っており、爆発生起に伴う閃光が出た瞬間にトリガ信号がコントローラ２に入力されるものとする。また、シャッター回数設定部１６により予め１８回の電子シャッタリングのシャッター回数が設定されているものとする。
【００２７】
〔ステップＳ１〕第１実施例の高速撮影装置のカメラ部１の光学レンズ３を爆発物が置かれた場所（被写体）に向け、低速撮影を実行する。
【００２８】
〔ステップＳ２〕コントローラ２にトリガ信号が入力されたか否かをチェックし、トリガ信号の入力が有れば、次のステップＳ３へ進み、トリガ信号の入力が無ければ、ステップＳ１に戻る。
【００２９】
〔ステップＳ３〕高速撮影に転換し、カメラ制御部１０の制御により電子シャッタリング機構８が１画面の撮影時間が１μ秒（１００万枚／１秒）という高速の電子シャッタリングを１回おこなう。つまり高速撮影を実行する。
【００３０】
〔ステップＳ４〕電子シャッタリングが行われるのに伴って電荷収集井戸セル６ＡからＣＣＤ型メモリ７ａに新たな電荷が取り込まれると共に、ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ２４に蓄積された電荷がひとセルずつ先に一斉に転送される。なお、ＣＣＤセルＱ１に蓄積されていた電荷は吐き出される。
【００３１】
〔ステップＳ５〕トリガ信号の受信以降に行われる高速の電子シャッタリングのシャッター回数が１８回に達したか否かがチェックされる。高速の電子シャッタリングのシャッター回数が１８回に達していなければ、ステップＳ３に戻る。高速の電子シャッタリングのシャッター回数が１８回に達していれば、ステップＳ６へ進む。
【００３２】
〔ステップＳ６〕電子シャッタリングおよび機械シャッタリングを停止する。即ち、高速撮影動作は停止する。電子シャッタリングが停止された時点では、トリガ信号を受信してから最初の高速の電子シャッタリングで得られた電荷がＣＣＤセルＱ７まで転送されて蓄積されており、続く１１回の高速の連続電子シャッタリングで得られた電荷がＣＣＤセルＱ８〜１８に蓄積されている。
【００３３】
〔ステップＳ７〕全ＣＣＤ型メモリ７ａに蓄積された電荷を読み出してディジタル電気信号に変換し、コントローラ２の画像情報保管部１１に納める。
【００３４】
〔ステップＳ８〕撮影画像編集部１２によって、画像情報保管部１１に納められている画像情報としての電気信号のうち非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８に蓄積されていた電気信号だけに基づいて、光のカブリに起因するノイズのない高速撮影画像が編集される。
ＣＣＤセルＱ７に蓄積されていた電荷（電気信号）に基づき得られた撮影画像は、トリガ信号を受信してから最初の高速の電子シャッタリングで撮影された画像であるから、撮影画像編集部１２により編集された高速撮影画像は、爆発が起こった瞬間から１００万枚／１秒の高速で１２枚の画面を途中で画面が飛んでいない状態で連続撮影したものであり、爆発直後の状況が漏れなく十分に反映された画像となる。
【００３５】
また、第１実施例の装置による高速撮影の態様は上の具体例に限らない。シャッター回数設定部１６で予め１２回の電子シャッタリングのシャッター回数を設定しておき、爆発現象が生起する前も高速撮影を行う他は、上の具体例と同様に高速撮影を行ってもよい。この場合、シャッター回数設定部１６で予め設定された１２回の電子シャッタリングが終了した時点でＣＣＤセルＱ１２にトリガ信号受信直前の電子シャッタリングで得られた電荷が蓄積され、ＣＣＤセルＱ１３にトリガ信号受信直後の電子シャッタリングで得られた電荷が蓄積される。したがって、非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８にはトリガ信号を受信した瞬間、即ち爆発生起に伴う閃光が出た瞬間の直前の６枚の画面と直後の６枚の画面が途中で画面が飛んでいない状態で連続撮影された画像情報が記憶されることになる。その結果、非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８に記憶された画像情報のみに基づいて編集された高速撮影画像は、爆発直前と直後の状況が漏れなく十分に反映された画像となる。
【００３６】
〔第２実施例〕
次に、第２実施例に係る高速撮影装置を説明する。図５は第２実施例の高速撮影装置における被写体の光学像の検出・記憶機構の構成を示す模式図である。
第２実施例の装置は、図５に示すように、各ＣＣＤ型メモリ７ａにおけるＣＣＤセルＱ１〜Ｑ２４の配列と蓄積電荷の転送形態が異なる他は、第１実施例の装置と実質的に同じものであるので、第１実施例の装置と相違する点のみを説明し、第１実施例の装置と共通する点の説明は省略する。
【００３７】
即ち、第２実施例の装置の各ＣＣＤ型メモリ７ａの場合、図５に示すように、ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ６の列とＣＣＤセルＱ１３〜Ｑ１８の列で順序が第１実施例の場合と上下逆の配列となっている。そして、電子シャッタリング毎に送り込まれる電荷は、図６に示すように、ＣＣＤセルＱ２４〜Ｑ１９まで垂直方向に転送され、その後は水平方向に転送される。また、信号読み出し部９は、ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ６に蓄積された電荷をパラレルに読み出しディジタル電気信号に変換して、コントローラ２へ出力する。
【００３８】
第２実施例の装置の各ＣＣＤ型メモリ７ａにおいても、図５に示すように、ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ２４は、ＰＤ６ａに隣接しないで配置されている非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８と非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８の両側にＰＤ６ａに隣接して配置されている一側隣接配置ＣＣＤセルＱ１９〜Ｑ２４と隣のＰＤ６ａに隣接して配置されている他側隣接配置ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ６とからなる。そして、高速で行われる電子シャッタリング毎に送り込まれる電荷が、一側隣接配置ＣＣＤセルＱ１９〜Ｑ２４から非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８を経て他側隣接配置ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ６へと転送されながら、非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８では常に経時的に連続する電子シャッタリングで得られた電気信号が蓄積される。また、コントローラ２の撮影画像編集部１２においては、非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８に蓄積されていた電気信号だけに基づいて高速撮影画像が編集される。
【００３９】
したがって、第２実施例の装置の場合、ＰＤ６ａに隣接して配置された一側隣接配置ＣＣＤセルＱ１９〜Ｑ２４及び他側隣接配置ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ６に蓄積される光のカブリに起因するノイズを含む電気信号は全く用いられずに高速撮影画像が編集されるので、ＰＤ６ａの前面に設けられている光入射用の開口部５から漏れ込む光のカブリに起因するノイズを高速撮影画像からなくすことができる。加えて、また、高速撮影画像に用いられる非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８に蓄積されていた電気信号は連続する電子シャッタリングで得られた電気信号であるので、編集された高速撮影画像では途中で画面が飛んでしまう不都合は起こらない。
よって、第２実施例の高速撮影装置によれば、高速撮影画像から光のカブリに起因するノイズを適切なかたちでなくすことができる。
【００４０】
〔第３実施例〕
次に、第３実施例に係る高速撮影装置を説明する。図７は第３実施例の高速撮影装置における被写体の光学像の検出・記憶機構の構成を示す模式図である。なお、図７では、便宜上、各ＣＣＤセルの符号についはアルファベットの「Ｑ」は省略し数字のみを付している。
第３実施例の装置は、図７に示すように、各ＣＣＤ型メモリ７ａにおけるＣＣＤセルＱ１〜Ｑ２４の配列と蓄積電荷の転送形態が異なる他は、第１実施例の装置と実質的に同じものであるので、第１実施例の装置と相違する点のみを説明し、第１実施例の装置と共通する点の説明は省略する。
【００４１】
即ち、第３実施例の装置の各ＣＣＤ型メモリ７ａでは、図７に示すように、ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ２４が斜め直線の配列となっている。そして、電子シャッタリング毎に送り込まれる電荷は、ＣＣＤセルＱ２４から〜ＣＣＤセルＱ１へ向かって、ひとセルずつ直線的に転送されてゆく。つまり第３実施例の装置の各ＣＣＤ型メモリ７ａの場合、電荷を常に直線的に転送することができる。
ＣＣＤ型メモリ７ａでは、ＣＣＤセルＱ１に蓄積された電荷が、次の電子シャッタリングで吐き出し電極（図示省略）から外部へ吐き出される。つまり、ＣＣＤ型メモリ７ａは先入れ先出しの順序で電荷を転送蓄積することで、画像情報を次々と上書きしながら記憶する。
【００４２】
また、信号読み出しの際は、各ＰＤ６ａの右側に配置されている各ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ６が次々と上下に続く直列経路が読み出し経路に転用され、信号読み出し部９は、電荷を６セル分ずつ順送りに転送しながら、空いた６個のＣＣＤセルへ次の６セル分の電荷を次々と後詰めする動作を繰り返しながら読み出し、コントローラ２へ出力する。具体的には、最初は全ＣＣＤ型メモリ７ａの各ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ６の６セル分の電荷がまず読み出され、次に全ＣＣＤ型メモリ７ａの各ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１２の６セル分の電荷が読み出され、さらに全ＣＣＤ型メモリ７ａの各ＣＣＤセルＱ１３〜Ｑ１８の６セル分の電荷が読み出され、最後に全ＣＣＤ型メモリ７ａの各ＣＣＤセルＱ１９〜Ｑ２４の６セル分の電荷が読み出される。
【００４３】
そして、第３実施例の装置の各ＣＣＤ型メモリ７ａにおいても、図７に示すように、ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ２４は、ＰＤ６ａに隣接しないで配置されている非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８と非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８の両側にＰＤ６ａに隣接して配置されている一側隣接配置ＣＣＤセルＱ１９〜Ｑ２４と隣のＰＤ６ａに隣接して配置されている他側隣接配置ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ６とからなる。そして、高速で行われる電子シャッタリング毎に送り込まれる電荷が、一側隣接配置ＣＣＤセルＱ１９〜Ｑ２４から非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８を経て他側隣接配置ＣＣＤセルＱ１〜Ｑ６へと転送されながら、非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８では常に経時的に連続する電子シャッタリングで得られた電気信号が蓄積される。また、コントローラ２の撮影画像編集部１２においては、非隣接配置ＣＣＤセルＱ７〜Ｑ１８に蓄積されていた電気信号だけに基づいて高速撮影画像が編集される。
【００４４】
したがって、第３実施例の装置の場合も、第１，第２実施例の場合と同様にＰＤ６ａの前面に設けられている光入射用の開口部５から漏れ込む光のカブリに起因するノイズを高速撮影画像からなくすことができるのに加えて、編集された高速撮影画像では途中で画面が飛んだりする不都合は全く生じない。
よって、第３実施例の高速撮影装置によれば、高速撮影画像から光のカブリに起因するノイズを適切なかたちでなくすことができる。
【００４５】
この発明は、上記実施の形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００４６】
（１）第１〜第３実施例ではカメラ部１とコントローラ２が別体の構成であったが、カメラ部１とコントローラ２が一体化されている他は、各実施例と同一の構成の装置を、それぞれ変形例として挙げることができる。
【００４７】
（２）第１〜第３実施例では各ＣＣＤ型メモリ７ａにおけるＣＣＤセルの数が２４個であったが、ＣＣＤセルの数は２４個に限られるものではなく、例えば、１００個であってもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１の発明の高速撮影装置によれば、機械シャッタリングで取り込まれる被写体の光学像の光強度に応じた電気信号が画像情報として２次元配置された各光電変換手段において発生すると共に、電子シャッタリング手段により１画面の画像情報を得るための電子シャッタリングが高速で行われる毎に、複数個の光電変換手段のそれぞれに設けられるかたちで二次元配置された複数個のＣＣＤ型記憶手段では、光電変換手段に隣接しないで配置されている非隣接配置ＣＣＤセルと非隣接配置ＣＣＤセルの両側に光電変換手段に隣接してそれぞれ配置されている一側隣接配置ＣＣＤセルおよび他側隣接配置ＣＣＤセルとからなるＣＣＤセルにおいて、光電変換手段から出力される電気信号が一側隣接配置ＣＣＤセルから非隣接配置ＣＣＤセルを経て他側隣接配置ＣＣＤセルへと転送されながら、非隣接配置ＣＣＤセルでは常に経時的に連続する電子シャッタリングで得られた電気信号が蓄積される一方、撮影画像編集手段により非隣接配置ＣＣＤセルに蓄積されていた電気信号（画像情報）だけに基づき高速撮影画像が編集される。
【００４９】
したがって、高速撮影画像は光電変換手段に隣接して配置された一側隣接配置ＣＣＤセル及び他側隣接配置ＣＣＤセルに蓄積される光のカブリに起因するノイズを含む電気信号は全く用いられずに高速撮影画像が編集されるので、光電変換手段の前面に設けられている光入射用の開口部から漏れ込む光のカブリに起因するノイズを高速撮影画像からなくすことができる。
また、高速撮影画像に用いられる非隣接配置ＣＣＤセルに蓄積されていた電気信号は連続する電子シャッタリングで得られた電気信号であるので、編集された高速撮影画像では途中で画面が飛ぶという不都合は起こらない。
よって、請求項１の発明の高速撮影装置によれば、高速撮影画像から光のカブリに起因するノイズを適切なかたちでなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の高速撮影装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施例の装置の被写体の光学像の検出・記憶機構の構成を示す模式図である。
【図３】第１実施例の装置のＣＣＤ型メモリでの電荷転送状況を示す模式図である。
【図４】第１実施例の装置による高速撮影プロセスを示すフローチャートである。
【図５】第２実施例の装置の被写体の光学像の検出・記憶機構の構成を示す模式図である。
【図６】第２実施例の装置のＣＣＤ型メモリでの電荷転送状況を示す模式図である。
【図７】第３実施例の装置の被写体の光学像の検出・記憶機構の構成を示す模式図である。
【図８】従来の高速撮影置の被写体の光学像の検出・記憶機構の構成を示す模式図である。
【図９】従来の高速撮影置のＣＣＤ型メモリでの電荷転送状況を示す模式図である。
【符号の説明】
１              …カメラ部
２              …コントローラ
４              …機械シャッタリング機構
６              …フォトダイオード群
６ａ            …フォトダイオード（ＰＤ）
７              …ＣＣＤ型メモリ群
７ａ            …ＣＣＤ型メモリ
８              …電子シャッタリング機構
９              …信号読み出し部
１０            …カメラ制御部（電子シャッタリング回数制御手段）
１２            …撮影画像編集部
１５            …トリガ信号受信部
１６            …シャッター回数設定部
Ｑ１〜Ｑ２４    …ＣＣＤセル
【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７】
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【図８】
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【図９】
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