JPS59205877A - 高速度テレビカメラ装置 - 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 本発明は高速度テレビカメラ装置、特に、移動体の挙動
を解析する高速度テレビカメラ装置に関するものである
。

技術背景 各種移動体の動きを高速テレビカメラにて撮影し、この
被写体像を分析して移動体の運動状態を科学的に解析す
る高速テレビカメラ装置が周知であり、移動体の速度、
加速度等の物理学的解析或いはスポーツ運動の体育学的
研究に幅広＜　＄ＯＪｆｌされている。

従来技術 第１図には従来の高速テレビカメラ装置の概略構成が示
され、被写体からの入射光は入射レンズ１０により集束
され被写体像が結像され、この被写体像が撮像器１２に
搬像記録される。

この光像器１２の前部位置には、該撮像器１２と光学的
に接続されたファイバカップリング１４を介しくイメー
ジインテンシッフイア１６が設けられ−Ｃいる。このイ
メージインテンシファイア１６はシャッタ駆動回路１８
からシャッタ駆動電圧が印加されたときにシャッタ作用
を行う。

４なわも、所望のトリガ信号がシャッタ駆動回路１８に
供給されたときに、このシャッタ駆動回路１８からシャ
ッタ駆動電圧がイメージインテンシファイア１６に印加
され、このときにのみシャッタ作用、すなわち、被写体
像の明度がほぼ２万倍に高められ、これにより撮像器１
２に被写体像が撮像記録される。

前記光像器１２に撮像記録された被写体像は画像読取回
路２０により読み出され、この読み出された映像信号に
基づきモニタプレど２２に被写体像が画像表示される。

従って、極めて短い時間間隔で移動体を撮影することに
より、移動体の動きをゆっくりと映し出し、移動体の挙
動を解析することが可能となる。

しかしながらこの種の装置においては、入射レンズ１０
によって光学的に結像された被写体像を光像器１２に搬
像記録リ−る場合には、被写体像をスキャニングする結
像時間を要し、このためスキャニング結像時間を経過し
た後でな【プれば次の被写体像を撮影することができず
、瞬時の移動体の挙動を正確に求めることができないと
いう欠点があった。

すなわち、通常のテレビシステムにおいては、スキャニ
ング時間は１画面でほぼ１／６０秒であり、特殊超高速
テレビカメラにおいても１／　２００秒必要となり、従
ってこの時間後、すなわち１／６０或いは１／　２００
秒経過後でなければ次の被写体像のスキャニングができ
ず、超高速運動を行う移動体の挙動を正確に分析するこ
とができないという欠点があった。

発明の目的 本発明は前述した従来の課題に鑑み為されたものであり
、撮像スキャニング時間内に異なる複数の被写体像を１
″Ｉることができる高速度テレビカメラ装置を提供りる
ことにある。

発明の構成 ト記１ミ１的を達成づるために、本発明は、被写体から
の入射光を分岐する分岐手段と、分岐された各入射光に
より被写体像を撮像する複数の撮像器と、各光像器の入
射位置に設りられ駆動電圧が印加されたどぎのみ被写体
像の明度を高めて撮像シャッタ作用を行う各イメージイ
ンテンシファイアと、各撮像器の撮像信号を記憶する画
像メモリと、各映像信号の画像メモリを取出して画像解
析を行う画像解析装置と、画像メモリ信号又は画像解析
信５に基づぎ被写体像或いは解析像を画像表示するモニ
タプレじと、前記各イメージインテンシフｊ・イアに順
次所定時間ずらして駆動電肚を印加する遅延回路とを含
み、遅延回路による各イメージインデンジファイアへの
遅延電圧印加駆動により被写体のス１（・ニング結像時
間内に複数の搬像シｔ・ツタ作用を行い、みかけ上のシ
ャッタくり返し速度を上げることを特徴とする。

実施例 第２図には本発明に係る高速度テレビカメラ装置の第１
実施例における概略構成が示され、従来装置と同一部材
には同一符号を付しその説明を省略する。

本第１実施例において、入射レンズ１０によって光学的
に結像された被写体像はプリズム等の分岐手段２４によ
って３方向に分岐される。そして、この入射光分岐手段
２４の各出力面にはイメージインテンシファイア１６ａ
、１６ｂ、１６ｃが対向配置されており、このイメージ
インテンシファイア１６ａ　、’１６ｂ、１６ｃはファ
イバカップリング１４ａ　、１４ｂ　、１４ｃを介して
撮像管或いはＣＯＤ素子などの撮像素子から成る撮像器
、本実施例においては撮像管により構成された搬像器１
２ａ、１２ｂ、１２ｃに光学的に接続されている。

前記各イメージインテンシフアイ１７１６ａ。

１６ｂ、１６ｃは対応するシャッタ駆動回路１８ａ　、
１８ｂ　、１８ｃからのシャッタ駆動電圧が印加Δれる
ことによりシャッタ作用を行い各撮像器に被写体像を撮
像記録する。そして各搬像器１２ａ、１２ｂ、１２ｃ４
．：撮像記録された被写体像は画像読取回路２０ａ　、
２０ｂ　、２０ｃによって読み出される。

本発明にＪ３いて特徴的なことは、各撮像器に印加する
シャッタ駆動電圧の印加時間を所定の遅延司ずらしてイ
メージインテンシファイア１６のくり返しシャッター速
度をみかけ土工げることにより、被写体像のスキャニン
グ結像時間内に複数の搬像シャッタ作用を行い、前記ス
キャニング結像時間内に複数の異なる被写体記録像を得
る構成としたことである。

本実施例においては、各イメージインテンシッフ・イア
１６ａ　、１６ｂ　、　１６ｃ　ニジｔ　ツタ−駆動電
圧を印加４るシャッター駆動回路１８ａ、１８１）、１
８Ｇを所定時間ずらして駆動する遅延回路２６ａ　、２
６ｂが設けられる。すなわち、トリガ信号の入力により
シャッタ駆動回路１８ａ、かうイメージインテンシファ
イア１６ａに、シャッタ駆動電圧が印加されることとな
るが、遅延回路２６ｂ１７）Ｍ延作用によりシャッタ駆
動回路１８ｂからは所定ＦＲ間ずれたシャッタ駆動電圧
がイメージインテンシファイア１６ｂに印加され、また
遅延回路２６ｃの遅延作用によりシャッタ駆動回路１８
０からは更に遅延されたシャッタ駆動電圧が印加される
。

この場合において、シャッタ駆動回路１８ａのシャッタ
駆動電圧出力時からシャッタ駆動回路１８ｃのシャッタ
駆動電圧出力時までの時間は、撮像器１２ａにおいて光
学的に結像された被写体像を撮像記録するスキャニング
結像時間よりも短く設定されており、これにより、本実
施例においては、撮像器１２ａのスキャニング結像時間
内にイメージインテンシノァイア１６ｂ及びイメージイ
ンテンシファイア１６ｃの撮像シャッタ作用が行われ、
それぞれの撮像器１．２ｂ　、１２ｃに所定時間ずれた
被写体像が撮像記録されるこ、ととなる。

コレらの各１７ｉｆｌ器１２ａ　、　１２ｂ　、　１２
０　ニＩｆｉ像記録された被写体像は各搬像器１２ａ　
、１．２ｂ　。

’＋２０に対応する画像読取回路２０ａ　、２０ｂ、２
０ｃにより読み出され、この読み出された各映像信号が
対応する画像メモリ２８ａ、２８ｂ、２８ｃにそれぞれ
記録される。

こ（０画像）’モ１）２８ａ　、２８ｂ　、２８ｃに記
録された各映像信号は選択スイッチ３ｏの選択スイッチ
操作によりコンピュータ等の画像解析装置３２に選択的
に読み出されることとなり、この画像解析装置３２の所
望の演算作用により移動体の速度、加速度、等の各種挙
動が解析され、この解析結果が解析モニタテレビ３４に
表示されることとなる。

従って、本実施例に占いては、１個の撮像機の搬像記録
時間中に他の被写体像を撮像するためのシャッタ作用を
行うことが可能であり、たとえば、搬像器１２ａにおい
て、移動体の第３図（ａ）の状態が撮像されている途中
に、この撮像記録開始時り口ら△ｔ１経過した時の被写
体像が第３図＜ｂ）として撮像器１２しにより記録され
、更に撮像器１２Ｇにおいては、この第３図＜ｌ））か
ら更に△［２経過したとき、すなわち第３図（ａ）の状
態からΔｔ１＋Δｔ２の時間経過した時の移動体の被写
体像が搬像記録される。

従って、これらの各被写体像の映像信号を画像メモリ２
８ａ　、２８ｂ　、２８Ｃから選択的に取り出し画像解
析装置３２にて演算解析することにより、移動体の挙動
を解析でき、たとえば移動体の各状態の重心位置を求め
、この重心位置の変位に基づき移動体の速度を求めるこ
とが可能であり、また、移動体の移動速度の差から加速
度を求めることも可能となる。更に被写体像の任意の点
に着目してその点の移動速度、加速度を求めたり、或い
は移動体のある基準パラメータに対する相関を求める等
、各種の解析を行うことが可能となる。

なお、本実施例装置において、入射光分岐手段２４の各
出力端とイメージインテンシファイア１６ａ　、１６ｂ
　、１６ｃ間にそれぞれ赤色フィルタ３６ａ、緑色フィ
ルタ３６ｂ、青色フィルタ３６Ｃを介在させ、更に各撮
像器１２ａ、１２ｂ、１２ｃに撮像記録された映像信号
を混合するテレビ画面合成回路３８を設けることにより
、本装置をカラーモニタテレビとして用いることも可能
である。

この場合においては、シャッタ駆動回路１８ｂ１１８ｃ
への入力信号を遅延回路２６ｂ、２６Ｃの出力信号から
トリガ信号に切換える切換スイッチ３９を設け、この切
換えスイッチ３９をトリガ信号側に切換えることにより
、各撮像器１２ａ１１２ｂ１１２Ｃには時間ずれのない
同一の被写体像が撮像記録され、この映像信号をテレビ
画面合成回路３８にて所望の合成処理を行うことにより
モニタテレビ２２は通常のカラー表示を行うこととなる
。

第４図には本発明に係る高速度テレビカメラ装置の第２
実施例が示され、第１実施例と同一部材には同一符号を
付しその説明を省略する。

本第２実施例が前記第１実施例と異なる点は、入射光分
岐手段２４をハーフミラ−により構成したことである。

すなわち、第２実施例においては、複数の撮像器１２ａ
、１２ｂ、１２ｃ、に被写体像を正確に撮像するため、
入射レンズ１０によって集束された被写体からの入射光
を補助レンズ４０にて平行光線に変換し、この平行光線
をハーフミラ−４２ａ〜４２ｅにより分岐して各撮像器
１２ａ１１２ｂ　、　１２ｃ　、　１２ｄに対向配置さ
れた結像レンズ４４ａ　１４４ｂ　、４４Ｃ，４４ｄ　
に供給？ｊ−６゜そして、この像が各撮像器１２ａ〜１
２ｄにそれぞれ撮像記録される。

従って、本第２実施例においては、ハーフミラ−を介し
て各結像レンズ４４ａ〜４４ｄに平行光線が入射される
結果、これらの結像レンズ４４ａ〜４４ｄを調節して対
応する撮像器、１２ａ〜１２ｄに正確に被写体像を結像
することができる。

また、被写体からの入射光線をハーフミラ−により分岐
する構成とする結果、この被写体からの入射光を必要に
応じ複数に分岐することが容易であり、このように複数
分岐することにより被写体像のスキャニング結像時間を
みかけ上複数に分割づることができ、分岐数を多くすれ
ばそれだけみか（プ上のシ１７ツタくり返し速度を更に
一層上げることが可能となり、移動体の挙動を正確に解
析することが可能であり、従来装置においては不可能で
あったマイクロ秒オーダの超音速現象の時間変化を追跡
することができる。

発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、撮像器のスキャ
ニング結像時間内において複数のシャッタ作用を行うこ
とが可能であり、これにより見かけ上シヤツタくり返し
速度を上げることができ、移動体の挙動を正確に解析す
ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高速度テレビカメラ装置を示す概略構成
図、 第２図は本発明に係る高速度テレビカメラ装置を示す第
１実施例の概略構成図、 第３図（ａ　）〜＜Ｃ＞は本発明装置において、撮像ス
キャニング時間中に各撮像器に撮像記録された被写体像
を示す説明図、 第４図は本発明に係る高速度テレビカメラ装置の第２実
施例の概略構成図である。 １２．１２ａ　〜１．２６　　・・・　　撮像器、１６
．１６ａ〜１６ｄ　　・・・　イメージインテンシファ
イア、 ２４　・・・　分岐手段、 ２６ｂ〜２６ｄ　　・・・　遅延回路、２８ａ〜２８ｄ
　　・・・　画像メモリ、３２　・・・　画像解析装置
、 ３４　・・・　解析モニタテレビ。 代理人　弁理士　吉川ω］二 （外１名） 第１図 ２２ 第２図 ２６ｂ　　　　　２６ｃ 第３ （０ン　　　　　　　　　　　　（ｂ）ｔ＝ｏ　　　　
　　　　　ｆニー１＋ （Ｃ） ｔ＝Δｔ１＋Δｔ２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被写体からの入射光を分岐する分岐手段と、分岐
   された各入射光により被写体像を画像する複数の搬像器
   と、各撮像器の入射位置に設けられ駆動電圧が印加され
   たときのみ被写体像の明度を高めて撮像シャッタ作用を
   行う各イメージインテンシファイアと、各撮像器の撮像
   信号を記憶する画像メモリと、各映像信号の画像メモリ
   を取出して画像解析を行う画像解析装置と、画像メモリ
   信号又は画像解析信号に基づき被写体像或いは解析像を
   画像表示づるモニタテレビと、前記各イメージインデン
   ジファイアに順次所定時間ずらして駆動電圧を印加する
   遅延回路とを含み、遅延回路による各イメージインテン
   シファイアへの遅延電圧印加駆動により被写体のスキャ
   ニング結像時間内に複数の撮像シレツタ作用を行い、み
   かけ上のシャッタくり返し速度を上げることを特徴とす
   る高速度テレビカメラ装置。