(57)【要約】      （修正有）【課題】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。【解決手段】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、複数分岐された各光学像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回ずつ露光可能と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静止画像とし、かつ該静止画像を撮像順に切り替えて駒撮り動画像として出力する。【選択図】  図１
2004312565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項３】
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請求項１に記載の高速度駒撮りテレビカメラシステム。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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請求項２〜５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。
【請求項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２〜５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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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。
【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請求項１に記載の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（２）〜（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（２）〜（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
【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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