JPH02280576A - 高速こま撮りカメラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野１ 本発明は、高速で形状や明るさが変化する物体や像等の
連続撮影に適した、短い時間間隔と高速シャッタ速度を
持つ、高速こま撮りカメラに関する。 【従来の技術】 二次元的な観測対象物の時間的な動きを観測するために
、短い時間間隔で高速シャッタを動作させ、複数枚のこ
ま撮り像を得る高速こま撮りカメラが利用されている。 このような高速こま撮りカメラとして、ミラーやプリズ
ム等の光学素子を機械的に高速で回転させ、複数個のこ
ま撮り像を得る、光学式のこま撮りカメラがある。又、
イメージ管に電気的なパルスを印加して、その印加時間
だけ映像信号を得る、電子式のこま撮りカメラがある。 従来の電子式のこま撮りカメラには、第９図に示すよう
な、マイクロチャンネルプレート（ＭＣＰという）２６
を有するイメージ管２８と、電荷結合素子（以下、ＣＣ
Ｄという）等からなる面木撮像デバイス３２とが、光フ
ァイバ２９で光学結合されたものがある。第９図に示す
こま撮りカメラにおいては、観測対象物１０の光像を、
レンズ２１で前記イメージ管２８の光電面３０上に結像
させ、光電子像に変換する。この際シャッタ電圧Ｖ□を
例えば−１５０ｖ光電面３０に印加することにより、光
電面３０をＯＮとして、光電子を加速してＭＣＰ　２６
に入射させＭＰＣ２６，で光電子像を増倍して蛍光面３
１で光像に変換する。変換された光像を光ファイバ２９
を介して前記固体撮像デバイス３２上に結像させ、該固
体撮像デバイスから、該光像に応じて信号電荷を得る。 この電子式のこま撮りカメラは、−数的な光学式のこま
撮りカメラのようなフィルムを用いることによる撮像可
能なこま撮り像の数の制限がなく、連続して所望数のこ
ま撮り像を得られるものである。 しかしながら、この電子式のこま撮りカメラにも、以下
の如き問題点がある。 ここで、前記光電面３０ヘシヤツタ電圧Ｖｏを印加して
シャッタ動作を行わせるシャッタ期間Ｔ３と、前記撮像
デバイス３２のフレーム周期とのタイミング例を第１０
図に示す、第１０図に示すように、この固体撮像デバイ
ス３２においては、信号電荷を蓄積し読み出すのに、こ
ま撮り像の信号ｔ７ｔｆを蓄積する動作のための蓄積期
間Ｔ１と、蓄積された信号電荷を転送部へ転送するため
の転送時開Ｔｚとを要することから、前記撮像デバイス
３２はこれら期間Ｔτ、Ｔ２の和のフレーム周期をおい
てシャッタ動作させる必要がある。 従って、前記撮像デバイスにはこま撮り速度に限界があ
り、例えば毎秒３０枚程度しかこま撮り像を得ることが
できなかった。又、特別に設計した撮像デバイスをこま
撮りカメラに用いてフレーム周期を短縮化する方法も考
えられるが、フレーム周期を短縮した場合にも、ＭＣＰ
の飽和や、蛍光面の残光は避けられず、こま撮り速度を
ある程度以上高速化することができなかった。 一方、ミリ秒〜サブミリ秒単位のシャッタ速度で高速シ
ャッタが可能な、電子シャッタ機能付きの固体撮像デバ
イスが種々開発されている（例えば文献、１９８７年に
発行された「日経エレクトロニクスＪの第４１４号中に
掲載されている）。 この固体撮像デバイスにおいては、１つの映像を得るの
に、電子シャッタ動作と、そのシャッタ動作の期間内に
蓄積された信号電荷を転送する動作と、該シャッタ動作
期間以外の期間に感光部に入射した光によって蓄積され
た不要な信号電荷を掃き捨てる動作という一連の動作を
１サイクルとして行うことから、その１つのサイクルの
ためにフレーム周期を必要とする。 従って、この固体撮像デバイスを用いた場合にも、前記
従来の電子式こま撮りカメラと同様に、フレーム周期に
よりこま撮り速度に限界があるため、単位時間当たりに
得られる映像の数には、制限があった０例えば通常のフ
レーム周期は１／３０秒又は１／６０秒であるため、毎
秒３０枚又は６０枚しかこま撮り像を得ることができな
かった。

【発明が達成しようとする課題】

以上のように、従来の高速こま撮りカメラには、ｍ像デ
バイスのフレーム周期に制限されてこま撮り速度に限界
があるため、高速に、多数のこま撮り像を得ることがで
きないという問題点があった。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたも
ので、撮像デバイスのフレーム周期に制限されずに高速
に、多数のこま撮り像を得ることができる高速こま撮り
カメラを提供することを課題とする。

【課題を達成するための手段】

本発明は、観測対象物の光像を、後記各撮像手段の受光
部に並列に入射するための手段と、電子シャッタ機能を
有し、受光部に入射した光像を信号電荷に変換し、該電
荷を蓄積してこま撮り像の映像信号として読み出すため
の複数の撮像手段と、各撮像手段の電子シャッタを、順
次、時系列に、且つ、撮像手段の信号電荷の蓄積、読み
出し期間に応じて周期的に動作させるための手段とを備
え、且つ複数の撮像手段で順次行われるシャッタ動作の
周期と各々の撮像手段の動作の周期を等しくしたことに
より、前記課題を達成したものである。 又、本発明においては、前記撮像手段の受光部を、電子
シャッタ機能を有するイメージ管とすることができる。 又、本発明においては、前記撮像手段を、高速シャッタ
が可能な固体撮像素子を有するものにできる。 又、本発明においては、前記撮像手段で得られたこま撮
り像の映像信号に、時間的順序奢表示するための番号あ
るいはマーカを含ませることができる。 又、本発明においては、前記複数の撮像手段の各々に並
列に、前記読み出された映像信号を記録するための信号
記録手段を結合することができる。

【作用】

本発明においては、高速こま撮りカメラにおいて、観測
対象物の光像を、後記各機像手段の受光部に並列に入射
させ、電子シャッタを動作させて受光部に入射した光像
を信号電荷に変換し、該電宵を蓄積して映像信号として
読み出す、この際、各撮像手段の電子シャッタを、順次
、時系列に、且つ撮像手段の信号電荷の蓄積、読み出し
期間に応じて周期的に動作させ、且つ複数の撮像手段で
順次行われるシャッタ動作の周期と各々の撮像手段の動
作の周期を等しくしている。 従って、撮像手段のフレーム周期に制限されずに高速に
、多数のこま撮り像を得ることができる。 なお、前記ｍ像手段の受光部には、電子シャッタ機能を
有するイメージ管、あるいは高速シャッタが可能な固体
撮像素子を有するものを用いることもできる。 又、前記撮像手段で得られたこま撮り像の映像信号に、
時間的順序を表示するための番号あるいはマーカを含ま
せることができる。このようにすれば、映像信号の時間
的な順序を容易に把握することができる。

【実施例】

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。 まず第１実施例について説明する。 この第１実施例は、第１図に示すように、観測対象物１
０の光像（光学像）を、シャッタ機能を有する複数のイ
メージ管２８の光電面３０に並列に入射して結像させ、
このイメージ管２８のシャッタ機能を順次、時系４列に
動作させてこま撮り像の映像信号を得るようにした、高
速こま撮りカメラである。 前記イメージ管２８には、前出第９図に示したマイクロ
チャンネルプレート（ＭＣＰ）２６を内蔵するイメージ
管が用いられている。実施例では、第１図のように、後
記光学系で前記光像が並列に入射するように、前記イメ
ージ管２８を４つ（２８Ａ〜２８Ｄ）並列に配設し、そ
れらイメージ管２８Ａへ２８Ｄの光電面３０Ａ〜３０Ｄ
を順次、シャッタ動作させてこま撮り像を得るようにし
ている。なお、イメージ管２８Ａ〜２８Ｄについてのそ
の他の構成、作用は、前出第９図に示したイメージ管２
８と同様であるため、同一の部分に同一の番号を付して
その詳細な説明は略する。 前記各イメージ管２８Ａ〜２８Ｄの入射側には、光電面
３０Ａ〜３０Ｄに並列に光像を結像させるための光学系
として、各々ハーフミラ−４０Ａ〜４０Ｄが設けられて
いる。即ち、この光学系においては、レンズ２１から１
つ目のイメージ管２８Ａに至る光路上にハーフミラ−４
０Ａが設けられていると共に、当該ハーフミラ−４０Ａ
からの反射光の光路上に当該反射光を他のイメージ管２
８Ｂ、２８Ｃ１２８Ｄに入射するようにハーフミラ−４
０Ｂ、４０Ｃ５４０Ｄが設けられている。 又、前記イメージ管２８Ａ〜２８Ｄの光電面３０Ａ〜３
０Ｄには、シャッタ動作を行わせるようにパルス電圧を
印加するためのシャッタ用パルス電圧発生回路４２Ａ〜
４２Ｄが接続され、各イメージ２８Ａ〜２８ＤのＭＣＰ
２６Ａ〜２６Ｄ及び蛍光面３１Ａ〜３１Ｄには直流高電
圧を印加するための直流電圧源４４が接続されている。 なお、第１因では、直流電圧源４４からＭＣＰ２６Ｂ〜
２６Ｄ及び螢光面３１Ｂ〜３１Ｄに至る配線の図示は省
略している。 前記螢光面３１Ａ〜３１Ｄの光像の出力側には、それぞ
れ撮像デバイスとして電荷結合素子（ＣＣＤ１〜ＣＣＤ
４）が光ファイバ（２９Ａ〜２９Ｄ）で光学結合される
。このＣＣＤ　１〜ＣＣＤ　４はＣＣＤ駆動回路４６Ａ
〜４６Ｄ″２′駆動されて信号電荷を映像信号として出
力するものであり、出力された映像信号は映像信号合成
回路４８Ａ〜４８Ｄを介してビデオテープレコーダ（Ｖ
ＴＲ）５０Ａ〜５０Ｄに記録される。 前記シャッタ用パルス電圧発生源４２Ａ〜４２Ｄ、ＣＣ
Ｄ駆動回路４６Ａ〜４６Ｄには、後に詳述する第２図の
タイミングチャートに従って、イメージ管２８Ａ〜２８
Ｄ、Ｃ０ＤＩ〜ＣＣＤ４がそれぞれ動作するように同期
信号発生回路５２から同期信号が入力されるようになっ
ている。又、各映像信号合成回路４８Ａ〜４８Ｄには、
得られた映像信号中にその時間的順序を示すための番号
やマーカを含ませるための信号がマーカ信号発生回路５
４から入力されるようになっており、このマーカ信号発
生回路５４は前記同期信号発生回路５２から出力される
同期信号により制御される。 以下、第１実施例の作用を説明する。 この第１実施例に係る高速こま撮りカメラにおいては、
第１図のように、観測対象物１０の光像がレンズ２１に
より集光されハーフミラ−４０Ａに入射する。該ハーフ
ミラ−４０Ａは入射した光像の一部を透過させて１つの
イメージ管２８Ａの光電面３０Ａ上に結像させると共に
、光像の他の部分を反射させて他のハーフミラ−４０Ｂ
〜４０Ｄに入射させ各光電面３０Ｂ〜３０Ｄに光像を結
像させる。このようにしてそれぞれの光電面３０Ａ−Ｓ
３０Ｄには、各ハーフミラ−４０Ａ〜４０Ｄを介して並
列に光像が結像される。この状態において、それぞれの
光電面３０Ａ〜３０Ｄに矩いパルス電圧を順次印加して
、シャッタ動作を行わせることにより、時系列のこま撮
り像の映像信号を得る。 ここで、当該映＠信号を得る際の、各部の動作のタイミ
ングチャートを第２図に示す、第２図のように、同期信
号発生回路５２で発生しな同期信号により、シャッタ用
パルス電圧発生回路４２Ａ〜４２Ｄから光電面３０Ａ〜
３０Ｄにシャッタ電圧を印加するのと、ＣＯＤ駆動回路
４６Ａへ４６ＤでＣＣＤ１〜ＣＣＤ４を駆動するのとを
同期させる。 即ち、各イメージ管２８Ａ〜２８Ｄの各光電面３０Ａ〜
３０Ｄに、順次シャッタ電圧ｖＯとして第２図のパルス
電圧Ｐ＋　＋、Ｐ＋　２、Ｐ＋　ｓ、Ｐ＋４、Ｐ２＋、
Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ２４、°。 を印加すれば、順次、各イメージ管２８Ａ〜２８Ｄの出
力面上に、そのシャッタ期間Ｔｓ（シャッタ電圧のパル
ス幅に相応）に対応する瞬間のこま撮り像が次々と繰り
返して得られる。このこま撮り像を各々の光ファイバ２
９Ａ〜２９Ｄを介して、ＣＣＤ１〜ＣＣＤ４で撮像する
が、この際、各イメージ管２８Ａ〜２８Ｄのシャッタ動
作と、各ＣＯＤの動作は、第２図に示すように同期させ
る。 一般に、ＣＣＤの感光部は、信号電荷を蓄積する動作と
、その蓄積電荷を外部へ取り出す機能を有する転送部に
転送する動作とを繰り遅し行なっている。この蓄積と転
送動作の周期が、前出第１０図に示したフレーム周期で
あり、通常１／３０秒である。フレーム周期において、
転送動作の転送期間Ｔ２は蓄積動作の蓄積期間Ｔｔに比
べて非常に小さい、又、転送部に転送された信号は、Ｃ
ＯＤの感光部が蓄積動作を行っている間に外部に映＠信
号として取り出される。従って、各ＣＣＤ１〜ＣＣＤ４
の動作は、それを任意のタイミングで行わせたのでは、
こま撮り像の映＠戊号を得ることが困難になるため、イ
メージ管２８Ａ〜２８Ｄの動作と同期させ必要がある。 そこで、ＣＣＤ１においては、該ＣＣＤ１からの信号電
荷の転送が終わって蓄積状態が開始したときに、例えば
開始後１１ｓ（ミリ秒）後に３ｎｓのパルス幅のパルス
電圧ＰＩＴをイメージ管２８Ａの光電面３０Ａに印加す
ることにより発生したこま撮り像を、光ファイバ２９Ａ
を介して該ＣＣＤ１で受光し、信号電荷をその感光部に
蓄積する。 この蓄積される信号電荷は、次回に、当該光電面３０Ａ
にパルス電圧Ｐ２１が印加されて再びこま撮り像が発生
される約１１１３前に転送部へ転送される。 又、他のイメージ管２８ＢとＣ０Ｄ２の動作については
、第２図に示すように、前記イメージ管２８Ａ及びＣＣ
Ｄ１の動作より、フレーム周期の１／４だけ遅らせて動
作させる。又同様に、イメージ管２８Ｃ及びＣＣＤ３、
イメージ管２８Ｄ及びＣＣＤ４の動作については、それ
ぞれ前記イメージ管２８Ａ及びＣＣＤ１の動作より、そ
れぞれフレーム周期の２／４．３／４だけ遅らせて動作
させる。 従って、各イメージ管２８Ａ〜２８Ｄ、各ＣＣＤ（ＣＣ
ＤＩ〜ＣＣＤ４）がフレーム周期の１／４の間隔で順次
動作し、この動作が繰り返し行われる。この際、イメー
ジ管２８Ａの出力面に注目すれば、それの光電面３０Ａ
に印加されるパルス電圧Ｐ＋１、Ｐａｔ、Ｐｓｌ・・・
に対応して発生するこま撮り像は、ＣＣＤＩにより、フ
レーム周期に対応してｉａｓされることが理解される。 又、同様に、Ｃ０Ｄ２によりイメージ管２８Ｂの出力面
上に現われる、パルス電圧Ｐ＋　２、Ｐ２２、Ｐ３２・
・・に対応するこま撮り像が撮像される。 又、ＣＣＤ３により、イメージ管２８Ｃの出力面上に現
われる、パルス電圧Ｐ＋　ｓ、Ｐ２ｓ、Ｐｓ３・・・に
対応するこま撮り像が撮像される。又、ＣＣＤ４により
、イメージ管２８Ｄの出力面上に現われるパルス電圧Ｐ
＊　４、Ｐ２４、Ｐ３４・・・に対応するこま撮り像が
撮像される０以上のように、ＣＣＤのフレーム周期の１
／４の時間間隔で、４個のイメージ管２８Ａ〜２８Ｄの
出力面に時系列に連続的に発生されるこま撮り像を、４
個のＣＯＤ　（ＣＯＤＩ〜ＣＣＤ４）を使用して撮像す
ることにより、各ＣＯＤのフレーム周期は標準のままで
、３！！絖してこま撮り像の映像信号を得ることができ
る。この映像信号は各ＣＣＤ毎に並列にＶＴＲ５０に記
録される。 前記第１実施例においては、４個のイメージ管と４個の
ＣＯＤをそれぞれ光学結合して用いることにより、標準
のフレーム周期で得られるこま撮り数の４＠の数のこま
撮り像を得ているが、本発明を実施する際に用いるイメ
ージ管の個数等と毎秒得られる負数はこれに限定される
ものではない。 即ち、ｎ個のイメージ管とｎ個のＣＣＤをそれぞれ光学
結合して用い、観測対象物１０の光像を、ｎ個のハーフ
ミラ−を使用して各イメージ管の光電面上に並列に結像
させ、各イメージ管及び各ＣＣＤの動作の位相を、フレ
ーム周期の１／ｎずつずらしてこま撮り像を撮像するよ
うにしてもよい。 このようにすれば、撮像可能なこま撮り数の毎秒検数は
、単独のＣＯＤで撮像可能な毎秒検数の０倍に増加させ
ることができる。 又、前記のようにｎ個のイメージ管とｎ個のＣＯＤを動
作させる場合には、第２１！Ｉのタイミングチャートと
同様で且つ各イメージ管等の動作の位相をフレーム周期
の１／ｎずつずらしたタイミングチャートに従って、同
期させる必要がある。この場合にも、第１図に示した同
期信号発生回路５２からの同期信号で各ＣＯＤ駆動回路
、各イメージ管のシャッタ用パルス電圧発生回路を、前
記位相をクレーム周期の１／ｎずつずらしたタイミング
チャートに従って制御すればよい、又、このようにして
各ＣＣＤから出力される映は信号を各ＣＯＤに接続され
たＶＴＲで記録することもできる。 又、前記第１実施例においては、各ＣＯＤから出力され
る映像信号を、各ＶＴＲ５０Ａ〜５０Ｄに各ＣＣＤ毎に
並列に記録している。この場合、個々のＶＴＲには、時
系列のこま撮り像の映像信号が記録されておらず、分割
して記録されている。 このため、各こま撮り像の隅に、時間的順序を示す通し
番号あるいは、マーカを表示することが好週である。こ
のようにすれば、各こま撮り像の時間的順序を把握する
上で便利である。 そこで、第１実施例においては、同期信号発生回路５２
からの同期信号に応じて、マーカ信号発生回路５４で時
系列を示すマーカ信号発生させ、このマーカ信号映像信
号を、映像信合成回路４８Ａ〜４８Ｄでこま撮り像の映
像信号と合成する。 又、この池に前記同期信号発生回路５２の同時信号によ
り適宜のパルス光源を制御してマーカとなる光信号を作
成し、該光信号を観測対象物１０の光像と共にイメージ
管２８Ａ〜２８Ｄの光電面３０Ａ〜３０Ｄに入射する（
但し隅のほうに入れる）ことによって、映像信号中にマ
ーカを表示することも可能である。 更に前記第１実施例においては、電子シャッタ機能を持
つイメージ管に、第１図に示したようなＭＣＰを有し、
光電面にシャッタ電圧を印加するものを用いていたが、
本発明を実施する際に使用可能なイメージ管はこの種の
ものに限定されず、他の種々の種類のものを用いること
ができる０例えば、光電面−ＭＣＰ間に直流電圧を印加
しておいて、ＭＣＰにゲート電圧を印加してシャッタ作
用を行わせるイメージ管や、ＭＣＰは内蔵されておらず
、光電面一蛍光面間にパルス電圧を印加してシャッタ作
用を行わせるイメージ管を使用することもできる。 又、撮像デバイスについては、前記ＣＯＤ以外に、ビジ
コン等の撮像管やＭＯ３Ｏ３型面体操式デバイス用する
こともできる。 又、撮像デバイスとイメージ管を光学結合する光学結合
素子には、前記光フアイバ以外にレンズを使用すること
もできる。 次に、第２実施例について説明する。 この第２実施例は、複数のイメージ管の光電面に観測対
象物１０の光像を並列に入射する光学系として、前記第
１実施例ではハーフミラ−４０Ａ〜４０Ｄを用いていた
のに換えて、第３図に示すように、回転ミラー５８等か
らなる光学系を用いた高速こま撮りカメラである。 第２実施例に係るこま撮りカメラには、レンズ５６で、
集束され結像した観測対象物１０の光像を反射して、各
イメージ管２８Ａ〜２８Ｄに入射するための回転ミラー
５８と、該反射光像を各イメージ管２８Ａ〜２８Ｄの光
電面３０Ａ〜３０Ｄに結像するための結像レンズ６０Ａ
〜６０Ｄと、前記回転ミラー５８を駆動するための駆動
モータ６２と、該駆動モータ６２を同期信号発生回路５
２からの同期信号に応じて駆動させて、回転ミラー５８
の回転を制御するモータ駆動回路６４とが備えられる。 前記各イメージ管２８Ａ〜２８Ｄと結像レンズ６０Ａ〜
６０Ｄは、第３図に示すように、前記回転ミラー５８を
中心とする同心円周に沿って配列されている。又、該結
像レンズ６０Ａ〜６０Ｄの内側には、透過孔から光像の
みを透過させるための遮光板６６が設けられている。 なお、その他の構成については、イメージ管２８Ａ〜２
８Ｄ及び同期信号発生回路５２に光学的、電気的につな
がる素子や回路等は前記第１実施例と略同様であるため
、同様の素子等に同一の番号を付してその詳細な説明は
省略する。 この第２実施例においては、光学系からの光像が各イメ
ージ管２８Ａ〜２８Ｄに並列に入射するが、それは常時
入射しているわけではなく、回転ミラー５８の回転と共
に遮蔽板６６の透過孔を介して各イメージ管２８Ａ〜２
８Ｄに間欠的に入射する。従って、イメージ管２８Ａ〜
２８Ｄでこま撮り像を得るためには、各イメージ管２８
Ａ〜２８Ｄのシャッタ期間即ち、パルス電圧Ｐ＋＋、Ｐ
ｌ　２、Ｐｌｓ、Ｐｌ４、Ｐ２１・Ｐ２２・　°・。 をそれぞれの光電面３０Ａ〜３０Ｄに印加する時間を含
んで、各イメージ管２８Ａ〜２８Ｄの光電面３０Ａ〜３
０Ｄに光像が入射するように駆動回路６４を制御する必
要がある。 そこで、この第２実施例においては、第４図に示すタイ
ミングチャートで各部の動作を制御し、各イメージ管２
８Ａ〜２８Ｄの光電面３０Ａ〜３０Ｄに１測対象物１０
の光像が結像されている時間内に各イメージ管２８Ａ〜
２８Ｄをシャッタ動作させ、各ＣＣＤ　（ＣＣＤ１〜Ｃ
ＣＤ４）に信号電荷を蓄積させ、次にシャッタ動作され
る前に蓄積電荷を転送させる。これら各イメージ管２８
Ａ〜２８Ｄ、各ＣＯＤの動作はそれぞれＣＯＤのフレー
ム周期内で行われるが、こま撮り像の得られる時間間隔
は、前記第１実施例と同様にＣＯＤのフレーム周期の１
／４の間隔であり、標準のフレーム周期の４倍のこま撮
り像が得られる。又、イメージ管２８Ａ〜２８Ｄにシャ
ッタ電圧が印加されて光電面３０Ａ〜３０Ｄが活性状態
となる時間を、光像が光電面３０Ａ〜３０Ｄに入射して
いる時間内で変えることにより、シャッタ時間を調整し
て解像度を向上させることができる。 なお、この第２実施例のその他の作用例えば前記のよう
にして得られたこま撮り像の映＠信号にマーカを含ませ
ることは前記第１実施例と同様であるため、その詳細な
説明は略す。 次に第３実施例について説明する。 この第３実施例は、撮像手段として、前記第１実施例で
は、シャッタ機能を有するイメージ管及びＣＯＤを用い
ていたのに換えて、第５図に示すように、ミリ秒〜サブ
ミリ秒の単位で高速シャッタが可能な、電子シャッタ機
能を有する固体撮像デバイス６８Ａ〜６８Ｄを用いた高
速こま撮りカメラである。 前記固体撮像デバイス６８Ａ〜６８Ｄは、撮像デバイス
駆動回路７０Ａ〜７０Ｄでシャッタ動作及び映像信号の
変換等を制御される。 前記固体撮像デバイス６８Ａ〜６８Ｄには、ＣＯＤから
なる固体Ｉｌ像デバイスを用いることができる。又、Ｍ
Ｏ３型固体操像アバイスを用いることもできる。 なお、その他の構成は前記第１図に示した第１実施例に
係る高速こま撮りカメラと略同様であるため、同一部分
に同一の番号を付し、その説明は略す。 この第３実施例に係るこま撮りカメラは、同期信号発生
回路５２から出力される同期信号に従って、第６図に示
すタイミングチャートのように各固体撮像デバイスが動
作する。 即ち、第６図において、１つの固体撮像デバイス６８Ａ
の感光部の動作に注目すれば、例えばシャッタ期間７１
１が該デバイス６８Ａがシャッタ動作する時間域である
。この期間Ｔｌｌ内にが観察対象物１０の光像を信号電
荷に変換し、その電荷を、後に転送部へ転送するまで蓄
積する。従って、このシャッタ期１’ｆｆ１Ｔｔｔにな
る前に蓄積された信号電荷は撮像対象外の光像によるも
ののため不要である。このため、前記デバイス６８Ａに
おいては、第６図に示すように、シャッタ期間Ｔｚ１以
外の信号電荷の蓄積期間Ｓｔｔにおいて光像を１１像し
て蓄積した信号電荷は、所定の転送期間（はき捨て期間
）ＣＴｔｔ内に転送部に転送され掃き捨てられる。前記
撮像デバイス６８Ａの感光部は、信号＃４７Ｒの転送動
作後、再び蓄積動作に入る。この蓄積動作の期間が、光
像から目的とするこま撮り像を得ようとする前記シャッ
タ期間Ｔ１１であり、例えば２ｍ５（ミリ秒）である０
次いで、このシャッタ期間ＴＩ首が経過し信号電荷が蓄
積すると、蓄積された信号電荷は、所定の転送期間ＤＴ
、、内に転送部へ転送され、この転送部から、次の撮像
対象外の信号電荷を蓄積する期間Ｓ２１の間に外部にこ
の撮り像の映像信号として出力される。 他の撮像デバイス６８Ｂ、６８Ｃ１６８Ｄは、前記撮像
デバイス６８Ａに対してそれぞれフレーム周期の１／４
．２／４．３／４だけ遅らせて動作する。このため、各
撮像デバイスθ８Ａ〜６８Ｄから、各シャッタ時間Ｔｚ
　１、Ｔｔ　２、Ｔｔ　ｓ、Ｔ　Ｉ　４　、Ｔ　２　ｔ
　、Ｔ　２２　、Ｔ　２　ｓ’、Ｔ２、．７゜１・・・
に相当する瞬間のこま撮り像の映像信号が得られる。即
ち、４個の撮像デバイス６８Ａ〜６８Ｄを使用すること
により、各撮像デバイスのフレーム周期は標準のままと
して、該フレーム周期の１／４の時間間隔で、時系列に
こま撮り像の映像信号を得ることができる。 この第３実施例では、シャッタ機能を有する４個の撮像
デバイス６８Ａ〜６８Ｄの感光面にハーフミラ４０Ａ〜
４０Ｄを使用して並列に光像を結像させていたが、撮像
デバイスの数は４個に限られない、即ち、ｎ個のシャッ
タ機能を有する撮像デバイスを設け、観測対象物１０の
光像をハーフミラを利用して並列に結像させ、各撮像デ
バイスの動作の位相を、前記第１実施例で説明したのと
同様に、フレーム周期の１／ｎずつずらしてこま撮り像
を得るようにして、撮像可能な毎秒検数を単独の撮像デ
バイスを用いた場合の毎秒検数のｎ倍に増加させること
ができる。又、このようにｎ個の撮像デバイスを用いる
場合には、同期信号発生口Ｗ＠５２から、撮像デバイス
に応じて第６図に示すタイミングチャートと同様のタイ
ミングチャートで同期信号を各デバイス・駆動回路に入
力する。 又、光信号が微弱なときにおいては、各撮像デバイスの
前にそれぞれイメージインテンシファイヤを挿入して光
増倍後後に撮像することも可能である。このようにすれ
ば、こｔｉｅり像の解像度を向上させ得る。 なお、この第３実施例のその他の作用は前記第１実施例
と同様であるため、その説明は略す。 次に、第４実施例を説明する。 この第４実施例は、前記第３実施例の撮像デバイス６８
Ａ〜６８Ｄに光像を並列に入射する光学系を、第７図に
示すように回転ミラーを用いた光学系としな、高速こま
撮りカメラである。 第７図に示すように、このこま撮りカメラにおいては、
観察対象物１０から各撮像デバイスに至までの結像レン
ズ６０Ａ　へ６０Ｄ及び回転ミラ５８の駆動モータ等の
構成は前記第２実施例と同様であり、各撮像デバイス６
８Ａ〜６８Ｄの構成は前記第３実施例と同様であるため
、同様の部分に同一の番号を付し、その詳細な説明は略
す。 ここで、第８（！ｌに撮像デバイス６８Ａ〜６８Ｄへの
光１の結像と各撮像デバイスの動作のタイミングチャー
トを第８図に示す、第８図において、１つのｍｅデバイ
ス６８Ａに着目すれば、光像が入射している期間内にシ
ャッタ期間ＴＲＩ、Ｔ２１、Ｔａ２・・・が入り、且つ
、それら期間が同期するように、同期信号発生回路５２
から同期信号を伝達して撮像デバイス６８Ａの動作と回
転ミラ５８の回転とを制御する。又池の撮像デバイス６
８Ｂ〜６８Ｄはそれぞれ前記撮像デバイス６８Ａからフ
レーム周期の１／４．２／４．３／４の間隔をおいて順
次、光像を入射させると共にシャッタを動作させする。 これにより、前記第３実施例と同様に、標準のフレーム
周期の４倍のこま撮り像を得ることができる。 又、撮像デバイスをｎ個にすれば、前記第３実施例と同
様に、１つの撮像デバイスを用いたこま撮り像のｎ倍の
こま撮り像の映像信号を得ることができる。又、シャッ
タ期間Ｔ１ｔ、Ｔ２１、Ｔａ２・・・は、前記第２実施
例と同様に、感光面に光が入射している期間内で調整す
ることができる。ス、前記得られた映像信号中には、前
記第１実施例と同様にその時間的順序を示す番号やマー
カを含ませることができる。なお、この第４実施例の他
の作用は、第３実施例と同様であるため、その詳細な説
明は略す。 【発明の効果１ 以上説明した通り、本発明によれば、時系列のこま撮り
像の映像信号を高速度で、且つ、連続して得ることがで
きるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例に係る高速こま撮りカメ
ラの全体的な構成を示す、一部断面図を含むブロック図
、 第２図は、前記第１実施例のこま撮りカメラの各部動作
のタイミングチャートの例を示す線図、第３ｔ！ｌは、
本発明の第２実施例に係る高速こま撮りカメラの構成を
示す、一部光路図を含む配置断面図、 第４図は、前記第２実施例のこま撮りカメラの各部動作
のタイミングチャートの例を示す線図、第５［！Ｉは、
本発明の第３実施例に係る高速こま撮りカメラの構成を
示す、一部断面図を含むブロック図、 第６（！Ｉは、前記第３実施例のこま撮りカメラの各部
動作のタイミングチャートの例を示す線図、第７図は、
本発明の第４実施例に係る高速こま撮りカメラの構成を
示す、一部光路図を含む配置断面図、 第８図は、前記第４実施例のこま撮りカメラの各部動作
のタイミングチャートの例を示す線図、第９図は、従来
の高速シャッタ機能を有するイメージ管の構成例を示す
断面図、 第１０図は、前記イメージ管の動作のタイミングチャー
トの例を示す線区である。 １０・・・観測対象物、 ２１．５６・・・レンズ、 ２６Ａ〜２６Ｄ・・・マイクロチャンネルプレート（Ｍ
ＣＰ）、 ８Ａ〜２８Ｄ・・・イメージ管、 ＯＡ〜３０Ｄ・・・光電面、 １・・・蛍光面、 ＯＡ〜４０Ｄ・・・ハーフミラ− ２Ａ〜４２Ｄ・・・シャッタ用パルス電圧発生回路、４
Ａ〜４４Ｄ・・・直流電圧源、 ６Ａ〜４６Ｄ・・・ＣＣＤ駆動回路、 ８Ａ〜４８Ｄ・・・映像信号合成回路、ＯＡ　〜５０Ｄ
−ＶＴＲ。 ２・・・同期信号発生回路、 ５４・・・マーカ信号発生回路、 ５８・・・回転ミラー ６０Ａ〜６０Ｄ・・・結像レンズ、 ６２・・・モータ、 ６４・・・モータ駆動回路、 ６８Ａ〜６８Ｄ・・・撮像デバイス、 ７０Ａ〜７０Ｄ・・・撮像デバイス駆動回路。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）観測対象物の光像を、後記各撮像手段の受光部に
   並列に入射するための手段と、 電子シャッタ機能を有し、受光部に入射した光像を信号
   電荷に変換し、該電荷を蓄積してこま撮り像の映像信号
   として読み出すための複数の撮像手段と、 各撮像手段の電子シャッタを、順次、時系列に、且つ、
   撮像手段の信号電荷の蓄積、読み出し期間に応じて周期
   的に動作させるための手段とを備え、且つ、複数の撮像
   手段で順次行われるシャッタ動作の周期と各々の撮像手
   段の動作の周期を等しくしたことを特徴とする高速こま
   撮りカメラ。
2. （２）請求項１において、前記撮像手段の受光部を電子
   シャッタ機能を有するイメージ管としたことを特徴とす
   る高速こま撮りカメラ。
3. （３）請求項１において、前記撮像手段を、高速シャッ
   タが可能な固体撮像素子を有するものとしたことを特徴
   とする高速こま撮りカメラ。
4. （４）請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記撮像手
   段で得られたこま撮り像の映像信号に、時間的順序を表
   示するための番号あるいはマーカを含ませるようにした
   ことを特徴とする高速こま撮りカメラ。
5. （５）請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記複数の
   撮像手段の各々に並列に、前記読み出された映像信号を
   記録するための信号記録手段を結合したことを特徴とす
   る高速こま撮りカメラ。