JP2004266458A - 撮影装置、および、同期撮影タイミング制御器 - Google Patents
撮影装置、および、同期撮影タイミング制御器 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】複数台のカメラ機を正確に同期させて撮影を行う。
【解決手段】この発明の装置は、同期撮影を行う各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ、撮影シーケンスの進行を司る外部クロック信号も、撮影シーケンスリセット用の外部リセット信号も、各カメラ機に高速撮影開始用の外部トリガ信号も全て１台の同期撮影タイミング制御器３が統括供給する結果、供給中の外部クロック信号同士の間および外部リセット信号同士の間で経時的対応関係がしっかり維持されるので、外部リセット信号による撮影シーケンスのリセット動作で各撮影シーケンスも経時的対応関係をきっちり保って進行するうえ、カメラ機１Ａ〜１Ｃの高速撮影が統括供給された外部トリガ信号により始まるので、カメラ機１Ａ〜１Ｃの高速撮影も厳密な経時的対応関係のある状態で進み、３台のカメラ機１Ａ〜１Ｃを正確に同期させて高速撮影ができる。
【選択図】 図１
【解決手段】この発明の装置は、同期撮影を行う各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ、撮影シーケンスの進行を司る外部クロック信号も、撮影シーケンスリセット用の外部リセット信号も、各カメラ機に高速撮影開始用の外部トリガ信号も全て１台の同期撮影タイミング制御器３が統括供給する結果、供給中の外部クロック信号同士の間および外部リセット信号同士の間で経時的対応関係がしっかり維持されるので、外部リセット信号による撮影シーケンスのリセット動作で各撮影シーケンスも経時的対応関係をきっちり保って進行するうえ、カメラ機１Ａ〜１Ｃの高速撮影が統括供給された外部トリガ信号により始まるので、カメラ機１Ａ〜１Ｃの高速撮影も厳密な経時的対応関係のある状態で進み、３台のカメラ機１Ａ〜１Ｃを正確に同期させて高速撮影ができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ビデオカメラ等のカメラ機を複数台備えた撮影装置、および、これに用いられる同期撮影タイミング制御器に係り、特に、ロケットなどの高速移動物体，爆発，乱流，放電現象，顕微鏡下での微生物の運動，脳・神経系の信号伝達等の科学計測分野の被写体を、複数台のカメラ機を同期させて撮影する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高速ビデオカメラ機を装備している高速撮影装置の場合、一連の撮影を極めて速い速度で連続して撮る、即ち例えば１００枚の撮影画像を極めて短い撮影間隔で続けざまに得る高速撮影が可能である。本明細書中での『撮影速度』とは単位時間当たりのフレーム数を示していて、例えば １秒当たり１００万枚程度が具体的な撮影速度として例示される。又、本明細書中での『撮影間隔』とは画像１枚分の撮像が行われる時間、言い換えれば単位フレーム当たりの時間（単位は、秒／フレーム）を示していて、例えば百万分の１秒（１μＳ）／フレーム程度が具体的な撮影間隔として例示される。したがって、撮影速度は撮影間隔と逆数の関係にある。このような高速撮影によれば、極めて短い時間に状態が連続して変化する被写体（例えば爆発の瞬間の様子）を連続して撮影することが可能となる。
【０００３】
さらに、複数台のビデオカメラ機を同期させて高速撮影することも可能である。例えば、被写体の光学像を取り込むレンズに波長特性の違う色フィルタを付けた複数台のビデオカメラ機を同期させて高速撮影を行うことにより、被写体を異なる波長の光によって同時に高速撮影することができる。
複数台のビデオカメラ機を同期させて高速撮影を行う場合、高速撮影を開始させる外部トリガ信号（高速撮影スタート信号）を各ビデオカメラ機にカメラ外からパラレル（並列）に供給する方式と、外部トリガ信号を、各ビデオカメラ機を順に経由させるかたちでシリアル（数珠つなぎ）に供給する方式とがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の高速撮影装置は、複数台のカメラ機を同期させて高速撮影を行う場合、正確に同期がとれないという問題がある。
撮影速度が低い場合は同期が正確でなくても特に問題はないが、特に撮影速度が上限（最高の撮影速度）に近いような時には、カメラ機の同期が正確にとれなくなるのである。
同期撮影に使われるビデオカメラ機の場合、画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの進行を司る個別の内部クロック信号がそれぞれのカメラに内蔵されていて、ビデオカメラ同士の間では内部クロック信号の間に何ら対応関係があるわけではないので、各ビデオカメラの間では撮影シーケンスの進行状況が互いにずれている状態にあって揃ってはいない。
【０００５】
同期撮影の際に外部トリガ信号を各ビデオカメラ機にパラレル供給する前者の方式の場合、外部トリガ信号がきっちり統括的に供給されずあちこちからバラバラで供給されるうえ、外部トリガ信号のパラレル供給で内部クロック信号の間に対応関係がない状況が解消されるわけでもないので、結局、ビデオカメラ機同士の間で撮影シーケンスの進行状況をキッチリ揃えられず（任意時点の撮影シーケンスのステージを全てのビデオカメラ機で完全に同じにできず）、正確に同期をとることはできない。
同期撮影の際に外部トリガ信号を各ビデオカメラ機にシリアル供給する後者の方式の場合も、前段のビデオカメラ機から受け取る時点の撮影シーケンスのステートが決まってはおらず、後段のビデオカメラ機が外部トリガ信号を受信した時の撮影シーケンスのステートに応じて外部トリガ信号の受信から高速撮影開始迄の時間がその時々で違うので、やはり正確に同期をとることはできない。
【０００６】
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、複数台のカメラ機を正確に同期させて撮影を行うことができる撮影装置、および、これに用いられる同期撮影タイミング制御器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、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に記載の撮影装置は、被写体の光学像を取り込んで光電変換し撮影画像用の電気信号として出力する撮像手段と、カメラ外から供給される外部クロック信号に従って撮像手段が一連の撮影シーケンスで画像１枚分の撮像を行う動作を連続して繰り返すように撮像手段を制御すると共にカメラ外から供給される外部リセット信号により撮影シーケンスが一旦スタートステートに戻るリセットがかかるのに加えてカメラ外から供給される外部トリガ信号により撮像手段による撮影を開始させる撮影シーケンス制御手段とを備えたカメラ機が複数台配設されていると共に、各カメラ機に外部クロック信号を供給するクロック信号供給手段と、各カメラ機に外部リセット信号を供給するリセット信号供給手段と、各カメラ機に外部トリガ信号を供給するトリガ信号供給手段とを備えている同期撮影タイミング制御器が１台配設されていて、前記同期撮影タイミング制御器から供給される外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号に従って複数台のカメラ機による同期撮影が行われるように構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
（作用・効果）請求項１に記載の発明によれば、複数台のカメラ機を同期させて撮影を行う場合、同期撮影タイミング制御器から各カメラ機に外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号が供給されるのに伴って次のように同期撮影が行われる。先ず外部クロック信号が供給されると撮影シーケンス制御手段では外部クロック信号に従って画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの反復進行が始まる。次に外部リセット信号が供給されるとカメラ機の撮影シーケンス制御手段では撮影シーケンスを一旦スタートステートに戻すリセットがかかる。その後、外部トリガ信号が供給されると撮影シーケンス制御手段がカメラ機の撮像手段の撮像動作が始まり、高速同期撮影が行われる。
【０００９】
即ち、請求項１の発明の場合、同期撮影を実行する各カメラ機へは、画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの進行を司る外部クロック信号も、撮影シーケンスをリセットさせる外部リセット信号も、各カメラ機に撮影を開始させる外部トリガ信号も全て１台の同期撮影タイミング制御器が統括供給するように構成されていて、各カメラ機に統括供給されている外部クロック信号同士の間、および、外部リセット信号同士の間で経時的対応関係がしっかり維持されるので、外部リセット信号による撮影シーケンスのリセット動作により各撮影シーケンスも経時的対応関係をきっちり保って進行するのに加え、各カメラ機の撮影が統括供給された外部トリガ信号により始まるので、各カメラ機の撮影も厳密な経時的対応関係のある状態で進む結果、複数台のカメラ機を正確に同期させて撮影を行うことができる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の撮影装置において、同期撮影タイミング制御器は、外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号を各信号それぞれがカメラ機同士の間で時間のずれのない同一位相状態で供給できるように構成されているものである。
【００１１】
（作用・効果）請求項２に記載の発明によって同期撮影が行われる場合、各カメラ機では、同じタイミングで画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの反復進行が始まり、同じタイミングで撮影シーケンスがリセットされて撮影シーケンスの進行状況が同一に揃えられ、そして同じタイミングで撮影が始まるので、各カメラ機による撮影を同時平行で行うことができる。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の撮影装置において、同期撮影タイミング制御器は、外部クロック信号と外部リセット信号を各信号それぞれがカメラ機同士の間でみて時間のずれのない同一位相状態で供給し、外部トリガ信号がカメラ機同士の間でみて各カメラ機が設定枚数の画像を続けて撮影する時間だけ時間のずれである位相差をもつように外部トリガ信号を供給できるように構成されているものである。
【００１３】
（作用・効果）請求項３に記載の発明によって同期撮影が行われる場合、各カメラ機では、同じタイミングで画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの反復進行が始まり、同じタイミングで撮影シーケンスがリセットされて撮影シーケンスの進行状況が同一に揃えられてから、各カメラ機にトリガ信号が前段のカメラ機が設定枚数の画像を続けて撮影する時間だけ時間のずれをもって順番に供給されるのに伴って各カメラ機で設定枚数の画像の連続撮影が次々に実行されるので、各カメラ機の設定枚数の合計枚数分の画像を連続して撮影することができる。
【００１４】
また、請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の撮影装置において、少なくとも外部リセット信号と外部トリガ信号のそれぞれがカメラ機同士の間でみて、画像１枚分の撮像が行われる時間である撮影間隔をｔ、カメラ機の台数をＮとしたときにｔ÷Ｎに相応する時間だけ時間のずれである位相差をもつように外部リセット信号と外部トリガ信号を供給できるように構成されているものである。
【００１５】
（作用・効果）請求項４に記載の発明によって同期撮影が行われる場合、外部クロック信号の供給開始に伴って各カメラ機では、撮影間隔毎に画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの反復進行が始まってから、〔（撮影間隔）÷（カメラ機の台数）〕に相応する時間だけ時間のずれをもつて外部リセット信号が供給されるのに伴って各カメラ機で逐次に撮影シーケンスがリセットされて撮影シーケンスの進行状況が揃えられると共に、〔（撮影間隔）÷（カメラ機の台数）〕に相応する時間だけ時間のずれをもつて外部トリガ信号が供給されるのに伴って各カメラ機で逐次に撮影が始まり、複数台のカメラ機全体でみれば〔（撮影間隔）÷（カメラ機の台数）〕の撮影間隔で撮影が進むことになるので、撮影間隔を最小（即ち最高の撮影速度）に設定すれば、最高の撮影速度を、さらにカメラ機の台数倍にアップすることができる。
【００１６】
また、請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の撮影装置において、同期撮影タイミング制御器から各カメラ機に外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号を供給する各電気ケーブルが全て略等長であるものである。
【００１７】
（作用・効果）請求項５に記載の発明によれば、同期撮影タイミング制御器から各カメラ機にそれぞれ略等長の電気ケーブルで外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号が供給されるので、各外部信号それぞれにカメラ機の間でみて電気ケーブルの長さの不揃いに伴う時間のずれである位相差が生じるのを回避することができる。
【００１８】
また、請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の撮影装置において、各カメラ機のそれぞれが、撮像手段による一連の撮影シーケンスの進行を制御する内部クロック信号を発生する内部クロック発生手段と、撮影シーケンス制御手段へ供給するクロック信号を外部クロック信号と内部クロック信号との間で切り換える供給クロック切り換え手段とを備えているものである。
【００１９】
（作用・効果）請求項６に記載の発明によれば、供給クロック切り換え手段により、内部クロック信号と外部クロックの切り換えを行うことにより、カメラ機での撮影シーケンスを内部クロックに従って進行させることもできるし、外部クロックに従って進行させることもできる。
【００２０】
さらに、請求項７の発明に係る同期撮影タイミング制御器は、請求項１に記載の撮影装置に用いられる同期撮影タイミング制御器であって、各カメラ機に外部クロック信号を供給するクロック信号供給手段と、各カメラ機に外部リセット信号を供給するリセット信号供給手段と、各カメラ機に外部トリガ信号を供給するトリガ信号供給手段とを備えていることを特徴とするものである。
（作用・効果）請求項７に記載の発明によれば、そのまま請求項１の撮影装置に装備される同期撮影タイミング制御器として用いることができる。
【００２１】
また、請求項８の発明は、請求項７に記載の同期撮影タイミング制御器において、外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号を各信号それぞれがカメラ機同士の間で時間のずれのない同一位相状態で供給できるように構成されているものである。
（作用・効果）請求項８に記載の発明によれば、そのまま請求項２の撮影装置に装備される同期撮影タイミング制御器として用いることができる。
【００２２】
また、請求項９の発明は、請求項７または８に記載の同期撮影タイミング制御器において、外部クロック信号と外部リセット信号を各信号それぞれがカメラ機同士の間でみて時間のずれのない同一位相状態で供給し、外部トリガ信号がカメラ機同士の間でみて各カメラ機が設定枚数の画像を続けて撮影する時間だけ時間のずれである位相差をもつように外部トリガ信号を供給できるように構成されているものである。
（作用・効果）請求項９に記載の発明によれば、そのまま請求項３の撮影装置に装備される同期撮影タイミング制御器として用いることができる。
【００２３】
また、請求項１０の発明は、請求項７から９のいずれかに記載の同期撮影タイミング制御器において、少なくとも外部リセット信号と外部トリガ信号のそれぞれがカメラ機同士の間でみて、画像１枚分の撮像が行われる時間である撮影間隔をｔ、カメラ機の台数をＮとしたときにｔ÷Ｎに相応する時間だけ時間のずれである位相差をもつように外部リセット信号と外部トリガ信号を供給できるように構成されているものである。
（作用・効果）請求項１０に記載の発明によれば、そのまま請求項４の撮影装置に装備される同期撮影タイミング制御器として用いることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の高速撮影装置、および、これに用いられる同期撮影タイミング制御器の各一実施例を説明する。図１は実施例に係る高速撮影装置の概略構成を示すブロック図、図２は実施例装置が装備するカメラ機の構成を示すブロック図、図３は実施例装置が装備する同期撮影タイミング制御器の構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１の実施例の高速撮影装置は、３台の第１〜第３カメラ機１Ａ〜１Ｃと、カメラ制御器２と、１台の同期撮影タイミング制御器３とを備えている他、電気信号の送・受信用の電気ケーブル４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃ，６ａ，６ｂ等を備えている。
３台の第１〜第３カメラ機１Ａ〜１Ｃは、３台とも同一構成を有する高速ビデオカメラタイプである（以下、適宜「第１〜第３」は省略し単にカメラ機１Ａ〜１Ｃと略記する）。カメラ制御器２は各カメラ機１Ａ〜１Ｃの撮影枚数や撮影間隔（撮影速度）あるいは露光時間（シャッター速度）や同期撮影等の撮影態様さらには照明条件等の各種の撮影条件が撮影者等による入力操作等によって設定できるように構成されていて、カメラ制御器２の側で設定された撮影条件は電気ケーブル４ａ〜４ｃ経由でそれぞれ対応する各カメラ機１Ａ〜１Ｃの側へ送られてセットされる。
【００２６】
同期撮影タイミング制御器３は２台以上のカメラ機で同期撮影を行う際に使われるものであり、以下では、説明の便宜上、３台のカメラ機１Ａ〜１Ｃで同期撮影する場合に即して説明する。同期撮影タイミング制御器３は、画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスを司る外部クロック信号、および、撮影シーケンスに一旦スタートステートに戻るリセットをかける外部リセット信号と、各カメラ機による撮影を開始させる外部トリガ信号を各カメラ機１Ａ〜１Ｃに供給するように構成されており、同期撮影タイミング制御器３から電気ケーブル５ａ〜５ｃ経由で各カメラ機１Ａ〜１Ｃへそれぞれ各種信号が送られる。なお、実施例装置の場合、電気ケーブル５ａ〜５ｃは長さが３本共すべて略同一の長さ（略等長）とされている。
【００２７】
カメラ制御器２は３台の各カメラ機１Ａ〜１Ｃによる同期撮影の態様の種類（詳しくは後述する同時平行撮影，リレー交替撮影，逐次交替撮影）の指定も撮影条件の設定項目として撮影者等による入力操作などによって設定されるように構成されており、カメラ制御器２の側で設定された同期撮影条件も電気ケーブル４ａ〜４ｃ経由ないし電気ケーブル６ａ経由でそれぞれ対応する各カメラ機１Ａ〜１Ｃや同期撮影タイミング制御器３へ送られてセットされる。同期撮影タイミング制御器３はセットされた条件に従って外部クロック信号、および、外部リセット信号と外部トリガ信号の供給等を実行する。そして、各カメラ機１Ａ〜１Ｃは、セットされた条件と同期撮影タイミング制御器３から供給される外部クロック信号，外部リセット信号，外部トリガ信号とに従って同期撮影を行う。なお、実施例装置の場合、同期撮影した撮影画像は適当なタイミングで撮影画像が電気ケーブル４ａ〜４ｃ経由でカメラ制御器２へ転送されると共に、カメラ制御器２に搭載なしい別置きの画像モニタ（図示省略）で受信された撮影画像を表示するように構成されている。以下、実施例装置の各部構成を具体的に説明する。
【００２８】
カメラ機１Ａ〜１Ｃは、図２に示すように、光学レンズ７，メカニカルシャッタ８，固体ＣＣＤ撮像素子（以下，『ＣＣＤ』という）９，ＣＣＤ駆動回路１０，撮影シーケンス制御回路１１，ＰＬＬ回路１２，内部クロック用の発振回路１３，供給クロック切り換えスイッチ１４，受信回路１５から構成されており、ＣＣＤ９とＣＣＤ駆動回路１０が撮像手段に相当する。カメラ機１Ａ〜１Ｃの外部には、照明灯１６がそれぞれ接続されている。なお、照明灯１６は必ずしも必要はない。
【００２９】
光学レンズ７で取り込まれた被写体の光学像はメカニカルシャッタ８による光電子像倍機能によって光増幅されてからＣＣＤ９に投影される。このメカニカルシャッタ８はオン・オフ切り換えを調節する。
ＣＣＤ９は光学像を光電変換するフォトダイオード群、および、電荷転送素子群を備えていて、光学像を光電変換して電気信号として出力するのに加え、光電変換された電荷蓄積や電荷読み出しの際に、シャッターとして作動する機能を備えている。さらにＣＣＤ９は有限枚数（例えば１００枚）の撮影画像を保持できる画像蓄積部（図示省略）を有していて、高速撮影の際はセットされた撮影間隔でＣＣＤ駆動回路１０のコントロールに従って撮影画像が連続して次々に画像蓄積部に収集記憶されると共に、画像蓄積部に記憶された撮影画像は撮影終了後などの適当な時点で速やかにカメラ制御器２へ転送されるように構成されている。カメラ機１Ａ〜１Ｃによる高速撮影での撮影間隔（撮影速度）は、例えば百万分の１秒（１μＳ）／フレーム程度（１秒当たり１００万枚程度）が例示されるが、これに限らないことは言うまでもない。
【００３０】
各カメラ機１Ａ〜１Ｃでは、内部クロック用の発振回路１３から出力される１６ＭＨｚの内部クロック信号およびカメラ外から供給される１６ＭＨｚの外部クロック信号は、ＰＬＬ回路１２で３２ＭＨｚに変換されてから撮影シーケンス制御回路１１に送り込まれるのに加え、供給クロック切り換えスイッチ１４による切り換えで、撮影シーケンス制御回路１１への供給クロックが外部クロック信号と内部クロック信号との間で切り換えられるように構成されている。撮影シーケンス制御回路１１へ内部クロック信号が供給される場合、カメラ機１Ａ〜１Ｃでの撮影シーケンスが内部クロックに従って進行し、撮影シーケンス制御回路１１へ外部クロック信号が供給される場合、カメラ機１Ａ〜１Ｃでの撮影シーケンスが外部クロックに従って進行することになる。
また、受信回路１５は、カメラ外から送信されてくる外部クロック信号、および、外部リセット信号や外部トリガ信号を受信して撮影シーケンス制御回路１１へ送り込む。なお、照明灯１６は撮影時に照明が必要な場合に撮影シーケンス制御回路１１による制御に従って発光し被写体を照明する。
【００３１】
さらに、撮影シーケンス制御回路１１は、内部クロック信号または外部クロック信号に従ってＣＣＤ９およびＣＣＤ駆動回路１０が一連の撮影シーケンスで画像１枚分の撮像を行う撮影が連続して繰り返して行われるようにＣＣＤ９およびＣＣＤ駆動回路１０を制御すると共に、カメラ外から供給される外部リセット信号により撮影シーケンスが一旦スタートステートに戻るリセットがかかるのに加え、カメラ外から供給される外部トリガ信号によりＣＣＤ９およびＣＣＤ駆動回路１０による撮影を開始させるように構成されている。
【００３２】
一方、同期撮影タイミング制御器３は、図３に示すように、１６ＭＨｚの外部クロック信号を発振する発振回路１７と、外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号の供給タイミングをコントロールする制御ロジック回路１８と、各信号を遅延させる遅延回路１９ａ〜１９ｃと各信号を送信する送信回路２０ａ〜２０ｃと、ＰＬＬ回路２１からなり、制御ロジック回路１８はＰＬＬ回路２１で３２ＭＨｚに変換されたクロック信号に従って動作すると共に、外部クロック信号は１６ＭＨｚのまま各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ供給されるように構成されている。外部クロック信号を撮影シーケンス制御回路１１に必要な３２ＭＨｚの半分の１６ＭＨｚで各カメラ機１Ａ〜１Ｃに供給することで、放射ノイズの低減を図っている。
【００３３】
実施例の同期撮影タイミング制御器３の場合、外部クロック用の発振回路１７と遅延回路１９ａ〜１９ｃが外部クロック供給手段に相当し、制御ロジック回路１８および遅延回路１９ａ〜１９ｃが外部リセット供給手段と外部トリガ供給手段の双方に相当する。
なお、実施例装置の場合、略等長の電気ケーブル５ａ〜５ｃで外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号が各カメラ機１Ａ〜１Ｃに供給されるので、各外部信号それぞれにカメラ機の間でみて電気ケーブルの長さの不揃いに伴う時間のずれが生じることを回避できる。
【００３４】
続いて、同期撮影タイミング制御器３の構成をカメラ機１Ａ〜１Ｃによる同期撮影を行う場合に即してより具体的に説明する。実施例装置の場合、同期撮影態様として同時平行同期撮影，リレー引継同期撮影，逐次交替同期撮影をカメラ制御器２で選択指定して設定・実行できる。３台のカメラ機の同期撮影は、被写体の同一視野を波長の異なる光で同時撮影したい時、或いは、被写体を異なる方向から同時撮影したい時、１台のカメラ機により高速連続撮影可能な枚数を超えた枚数の撮影をしたい時、１台のカメラ機の最高撮影速度を超えた速度で撮影をしたい時などに行われる。
【００３５】
まず同時平行同期撮影から説明する。図４は同時平行同期撮影プロセスを示すフローチャート、図５は同時平行撮影時の各外部信号の供給状況を示す信号波形図である。
（ステップＳ１）同時平行同期撮影の設定と外部クロック信号の供給
カメラ制御器２で同時平行同期撮影の条件が設定されるのに伴って、図５（ａ）に示すように、同期撮影タイミング制御器３から時刻ＴＡ１で各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ同一の外部クロック信号が一斉に継続供給され始めると同時に、各カメラ機１Ａ〜１Ｃで供給クロック切り換えスイッチ１４が作動して撮影シーケンス制御回路１１に外部クロック信号が送り込まれ、撮影シーケンス制御回路１１で外部クロック信号に従って画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの反復進行が始まる。この同時平行同期撮影の場合は遅延回路１９ａ〜１９ｃは作動せず単にパスさせるだけなので、各カメラ機１Ａ〜１Ｃに供給される外部信号の間で時間のずれは生じない。
【００３６】
（ステップＳ２）撮影条件の設定
カメラ制御器２で各カメラ１Ａ〜１Ｃの撮影枚数や撮影間隔などの撮影条件を設定してから、各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ送信してセットすると、各カメラ機１Ａ〜１Ｃは待機状態に入る。今は撮影枚数１００枚がセットされると共に最高の撮影速度にセットされたものとする。
【００３７】
（ステップＳ３）外部リセット信号の供給と撮影シーケンスのリセット
同期撮影タイミング制御器３から、図５（ｂ）に示すように、時刻ＴＡ２で各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ外部リセット信号が同時供給されるのに伴い、各撮影シーケンス制御回路１１では、撮影シーケンスを一旦スタートステートに戻すリセットが一斉にかかる。各撮影シーケンス制御回路１１は外部クロック信号の供給タイミングが同じなのでリセット後は撮影シーケンスの進行状況が完全に揃った状態となる。外部リセット信号の供給タイミングである時刻ＴＡ２は、撮影条件セット時点から適当な時間が経過した時点となるように制御ロジック回路１８がコントロールする。
【００３８】
（ステップＳ４）外部トリガ信号の供給と撮影の開始
同期撮影タイミング制御器３から、図５（ｃ）に示すように、時刻ＴＡ３で各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ外部トリガ信号が同時供給されるのに伴い、各撮影シーケンス制御回路１１がＣＣＤ９およびＣＣＤ駆動回路１０に撮影を一斉に開始させる。外部トリガ信号の供給タイミングである時刻ＴＡ３は、撮影条件セット時点から適当な時間が経過した時点、或いは、同期撮影タイミング制御器３が電気ケーブル６ｂ経由でカメラ外から撮影開始指令信号（例えば爆発生起検知信号）を受信した時点となるように制御ロジック回路１８がコントロールする。
【００３９】
（ステップＳ５）同時平行同期撮影の完了
各カメラ機１Ａ〜１Ｃでは同時平行で高速撮影が進められ、撮影開始時点の１フレーム〜１００フレームまで、各ＣＣＤ９の画像蓄積部に１００枚ずつの撮影画像が収集されるので、同時平行同期撮影によって１フレーム〜１００フレームにわたって１フレーム当たり３枚ずつ合計３００枚の撮影画像が写せたことになる。
【００４０】
次にリレー引継同期撮影を説明する。図６はリレー引継同期撮影プロセスを示すフローチャート、図７はリレー引継同期撮影時の各外部信号の供給状況を示す信号波形図である。
（ステップＱ１）リレー引継同期撮影の設定と外部クロック信号の供給
カメラ制御器２でリレー引継同期撮影の条件が設定されるのに伴って、図７（ａ）に示すように、同期撮影タイミング制御器３から時刻ＴＢ１で各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ同一の外部クロック信号が一斉に継続供給され始めると同時に、各カメラ機１Ａ〜１Ｃで供給クロック切り換えスイッチ１４が作動して撮影シーケンス制御回路１１に外部クロック信号が送り込まれ、撮影シーケンス制御回路１１で外部クロック信号に従って画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの反復進行が始まる。このリレー引継同期撮影の場合も、遅延回路１９ａ〜１９ｃは作動せず単にパスさせるだけなので、各カメラ機１Ａ〜１Ｃに供給される外部信号の間で時間のずれは生じない。
【００４１】
（ステップＱ２）撮影条件の設定
カメラ制御器２で各カメラ１Ａ〜１Ｃの撮影枚数や撮影間隔などの撮影条件を設定してから、各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ送信してセットすると、各カメラ機１Ａ〜１Ｃは待機状態に入る。今は撮影枚数１００枚がセットされると共に最高の撮影速度にセットされたものとする。
【００４２】
（ステップＱ３）外部リセット信号の供給と撮影シーケンスのリセット
同期撮影タイミング制御器３から、図７（ｂ）に示すように、時刻ＴＢ２で各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ外部リセット信号が同時供給されるのに伴い、各撮影シーケンス制御回路１１では、撮影シーケンスを一旦スタートステートに戻すリセットが一斉にかかる。各撮影シーケンス制御回路１１は外部クロック信号の供給タイミングが同じなのでリセット後は撮影シーケンスの進行状況が完全に揃った状態となる。外部リセット信号の供給タイミングである時刻ＴＢ２も、撮影条件セット時点から適当な時間が経過した時点となるように制御ロジック回路１８がコントロールする。
【００４３】
（ステップＱ４）外部トリガ信号の供給と撮影の開始
同期撮影タイミング制御器３から、図７（ｃ）に示すように、時刻ＴＢ３でカメラ機１Ａへ外部トリガ信号が供給されるのに伴ってカメラ機１Ａが撮影を開始し、カメラ機１Ａの撮影が完了する時刻ＴＢ４でカメラ機１Ｂへ外部トリガ信号が供給されるのに伴ってカメラ機１Ｂが撮影を開始し、カメラ機１Ｂの撮影が完了する時刻ＴＢ５でカメラ機１Ｃへ外部トリガ信号が供給されるのに伴ってカメラ機１Ｃが撮影を開始する。外部トリガ信号の供給タイミングである時刻ＴＢ３は、撮影条件セット時点から適当な時間が経過した時点、或いは、同期撮影タイミング制御器３が電気ケーブル６ｂ経由でカメラ外から撮影開始指令信号（例えば爆発生起検知信号）を受信した時点となるように制御ロジック回路１８がコントロールする。時刻ＴＢ４，ＴＢ５は、それぞれカメラ機１Ａ，１Ｂの撮影枚数（＝１００）×撮影間隔（約１μＳ）＝約１００μＳ程度の時間が経過した時点となるように制御ロジック回路１８がコントロールする。
【００４４】
（ステップＱ５）リレー引継同期撮影の完了
各カメラ機１Ａ〜１Ｃでリレー引継式に撮影が行われるので、撮影開始時点の１フレーム〜１００フレームは１フレーム当たり１枚ずつ合計１００枚の撮影画像が１台目のカメラ機１Ａで収集され、次の１０１フレーム〜２００フレームも１フレーム当たり１枚ずつ合計１００枚の撮影画像が２台目のカメラ機１Ｂで収集され、その次の２０１フレーム〜３００フレームも、やはり１フレーム当たり１枚ずつ合計１００枚の撮影画像が３台目のカメラ機１Ｃで収集されるので、３台のカメラ機１Ａ〜１Ｃで３００枚のカメラ機の最高撮影速度による連続撮影が行われたことになる。
【００４５】
最後に逐次交替同期撮影を説明する。なお、この逐次交替同期撮影では、説明の便宜上、４台のカメラ機１Ａ〜１Ｄで撮影を行うものとする。図８は逐次交替同期撮影プロセスを示すフローチャート、図９は逐次交替同期撮影時の各外部信号の供給状況を示す信号波形図である。
（ステップＲ１）逐次交替同期撮影の設定と外部クロック信号の供給
カメラ制御器２でカメラ機の台数指定を含む逐次交替同期撮影での条件が設定されるのに伴って、図９（ａ）に示すように、同期撮影タイミング制御器３から時刻ＴＣ１で各カメラ機１Ａ〜１Ｄへ外部クロック信号が供給され始めると同時に、各カメラ機１Ａ〜１Ｄで供給クロック切り換えスイッチ１４が作動して撮影シーケンス制御回路１１に外部クロック信号が送り込まれ、撮影シーケンス制御回路１１で外部クロック信号に従って画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの反復進行が始まる。
【００４６】
この逐次交替同期撮影の場合、遅延回路１９ａ〜１９ｄによる遅延機能によりカメラ機１Ａ〜１Ｄ同士の間でみて〔（撮影間隔）÷４（＝カメラ機の台数）＝１／４撮影間隔＝０．２５μＳ〕の時間だけ時間のずれ（位相差），即ち遅延時間Δｔをもって外部リセット信号および外部トリガ信号が供給される。
【００４７】
（ステップＲ２）撮影条件の設定
カメラ制御器２で各カメラ１Ａ〜１Ｄの撮影枚数や撮影間隔などの撮影条件を設定してから、各カメラ機１Ａ〜１Ｄへ送信してセットすると、各カメラ機１Ａ〜１Ｄは待機状態に入る。今は撮影枚数１００枚がセットされると共に最高の撮影速度にセットされたものとする。
【００４８】
（ステップＲ３）外部リセット信号の供給と撮影シーケンスのリセット
同期撮影タイミング制御器３から、図９（ｂ）に示すように、時刻ＴＣ２でカメラ機１Ａへ外部リセット信号が供給されるのに続いて、遅延時間Δｔだけ遅れてカメラ機１Ｂへ外部リセット信号が供給され、さらに遅延時間Δｔだけ遅れてカメラ機１Ｂへ外部リセット信号が供給されるのに伴い、各撮影シーケンスに外部リセット信号が供給された時点でそれぞれリセットがかかり、撮影シーケンスの進行状況がカメラ機１Ａ〜１Ｄ同士の間でみて遅延時間Δｔだけきっちりとズレのある状態になる。外部リセット信号の供給タイミングである時刻ＴＣ２も、撮影条件セット時点から適当な時間が経過した時点となるように制御ロジック回路１８がコントロールする。外部トリガ信号についての時間遅れΔｔも、カメラ機の台数に従って制御ロジック回路１８がコントロールする。
【００４９】
（ステップＲ４）外部トリガ信号の供給と撮影の開始
同期撮影タイミング制御器３から、図９（ｃ）に示すように、時刻ＴＣ３でカメラ機１Ａへ外部トリガ信号が供給されるのに伴ってカメラ機１Ａが撮影を開始するのに続いて、遅延時間Δｔだけ遅れてカメラ機１Ｂへ外部トリガ信号が供給されるのに伴ってカメラ機１Ｂも撮影を開始する。そして、カメラ機１Ｂの撮影の開始からさらに遅延時間Δｔだけ遅れてカメラ機１Ｃへ外部トリガ信号が供給されるのに伴ってカメラ機１Ｃが撮影を開始する。カメラ機１Ｃの撮影の開始からさらに遅延時間Δｔだけ遅れてカメラ機１Ｄへ外部トリガ信号が供給されるのに伴ってカメラ機１Ｄが撮影を開始する。最初の外部トリガ信号の供給タイミングである時刻ＴＣ３は、撮影条件セット時点から適当な時間が経過した時点、或いは、同期撮影タイミング制御器３が電気ケーブル６ｂ経由で撮影開始指令信号（例えば爆発生起検知信号）を受信した時点となるように制御ロジック回路１８がコントロールする。外部トリガ信号についての時間遅れΔｔも、カメラ機の台数に従って制御ロジック回路１８がコントロールする。
【００５０】
（ステップＲ５）逐次交替同期撮影の完了
カメラ１Ａ〜１Ｄは遅延時間Δｔの差を保ったままで遅延時間Δｔ毎に次のカメラ機と交替するかたちで撮影を続けることになる。つまり、１フレーム〜１００フレームの各フレーム中に４枚の撮影画像が遅延時間Δｔ分の撮影間隔で合計４００枚得られる。撮影速度が最高速の設定であるので、最高速度の４倍の速さの高速撮影がおこなわれたことになる。
【００５１】
以上のように、実施例装置の場合、同期撮影を実行する各カメラ機１Ａ〜１Ｃへは、外部クロック信号も、外部リセット信号も、外部トリガ信号も全て１台の同期撮影タイミング制御器３が統括供給するように構成されていて、各カメラ機１Ａ〜１Ｃに統括供給されている外部クロック信号同士の間、および、外部リセット信号同士の間で経時的対応関係がしっかり維持されるので、外部リセット信号による撮影シーケンスのリセット動作により各撮影シーケンスも経時的対応関係をきっちり保って進行するのに加え、各カメラ機１Ａ〜１Ｃの高速撮影が統括供給された外部トリガ信号により始まるので、各カメラ機１Ａ〜１Ｃの高速撮影も厳密な経時的対応関係のある状態で進む結果、３台のカメラ機１Ａ〜１Ｃを正確に同期させて高速撮影を行うことができる。
【００５２】
加えて、実施例装置では１台の同期撮影タイミング制御器３で外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号を統括供給する際、同期撮影タイミング制御器３内で発生させる外部クロック信号（ないし外部クロック信号の元信号となるような基本クロック信号）に基づいて外部リセット信号および外部トリガ信号を適切なタイミングで発生させて供給できるので、各カメラ機の撮影シーケンスおよび高速撮影を高いレベルで同期化し、超高速レベルでの同期撮影においても正確に同期をとらせられると言える。
【００５３】
また、実施例装置の場合、３台のカメラ機１Ａ〜１Ｃ（逐次交替同期撮影の場合には４台のカメラ機１Ａ〜１Ｄ）による同期撮影を、同時平行，リレー引継，逐次交替のいずれの態様でも行うことができるので、撮影目的にマッチした高速同期撮影を行うことができる。
【００５４】
また、同期撮影タイミング制御器３を外して、個々のカメラ機１とカメラ制御器３とを直接的に接続させて、通常のカメラ機として使用することもできるなど汎用性の高いカメラ機として実現させることができる。
【００５５】
この発明は、上記の実施例に限られるものではなく、以下のように変形実施することも可能である。
（１）実施例の装置では、カメラ制御器２と同期撮影タイミング制御器３が別体の構成であったが、カメラ制御器２と同期撮影タイミング制御器３が一体化された装置、さらにカメラ機１Ａ〜１Ｃを含めた３者が一体化された装置を、変形例として挙げることができる。
【００５６】
（２）実施例の場合、カメラ機１Ａ〜１Ｃでは、被写体の光学像がメカニカルシャッタ８を介してＣＣＤ９に投影される構成であったが、被写体の光学像はＣＣＤ９に直接投影される構成であってもよい。
【００５７】
（３）実施例の場合、同期撮影を行うカメラ機の台数が３台または４台であったが、この発明においては、同期撮影を行うカメラ機の台数は３台や４台に限られるものではなく、２台以上であればよい。
【００５８】
（４）実施例の逐次交替同期撮影の場合、４台のカメラ機１Ａ〜１Ｄで外部クロック信号は３２ＭＨｚ（３１．２５ｎＳ）で撮影間隔は１μＳ／フレームであったが、同時平行同期撮影やリレー引継同期撮影のように３台のカメラ機１Ａ〜１Ｃの場合には、外部クロック信号と同期をとろうとすると各々の遅延時間Δｔとの間にずれが生じる。
【００５９】
即ち、４台のカメラ機１Ａ〜１Ｄの場合には、カメラ機１Ａ〜１Ｄ同士の間でみて〔（撮影間隔）÷４（＝カメラ機の台数）＝１／４撮影間隔＝０．２５μＳ〕の時間だけ時間のずれが生じるが、遅延時間Δｔがクロックパルス間隔×整数となる（４台のカメラ機１Ａ〜１Ｄの場合には、０．２５μＳ＝３１．２５ｎＳ×８倍）ので、外部クロック信号と同期をとることができる。しかし、カメラ機１Ａ〜１Ｃの場合には、カメラ機１Ａ〜１Ｃ同士の間でみて外部クロック信号のそれぞれが〔（撮影間隔）÷３（＝カメラ機の台数）＝１／３撮影間隔＝０．３３μＳ程度〕の時間だけ時間のずれが生じ、遅延時間Δｔがクロックパルス間隔×整数で表せない。
【００６０】
かかる場合には、外部クロック信号も遅延時間Δｔだけずらせばよい。つまり、３台の遅延回路１９ａ〜１９ｃが作動して、各カメラ機１Ａ〜１Ｃに供給される外部クロック信号の間で時間のずれ（位相差）が生じる。即ち、遅延回路１９ａ〜１９ｃによる遅延機能によりカメラ機１Ａ〜１Ｃ同士の間でみて外部クロック信号のそれぞれが〔（撮影間隔）÷３（＝カメラ機の台数）＝１／３撮影間隔＝０．３３μＳ程度〕の時間だけ時間のずれ（位相差），即ち遅延時間Δｔをもって外部クロック信号が供給される。そして、外部リセット信号および外部トリガ信号についても、遅延回路１９ａ〜１９ｃが作動して、遅延時間Δｔで供給される。
【００６１】
（５）実施例の場合、逐次交替同期撮影で、各カメラ機同士の間でみて〔撮影間隔〕÷〔カメラの台数〕の時間、即ち遅延時間Δｔをもって外部リセット信号および外部トリガ信号を供給したが、１台のカメラ機の撮影間隔をｔ、カメラ機の台数をＮとしたときに、１台のカメラ機で撮影間隔を〔撮影間隔〕×〔カメラの台数〕、つまりＮ×ｔの間隔で撮影を行って、撮影間隔ｔごとに各カメラ機で逐次に交替で同期撮影を行ってもよい。例えば撮影間隔が１μＳ／フレーム（ｔ＝１μＳ）で、カメラの台数が４台（Ｎ＝４）のとき、１台のカメラ機で撮影間隔を４μＳにのばして、撮影間隔１μＳごとに各カメラ機で逐次に交替で同期撮影を行ってもよい。
【００６２】
（６）実施例の場合、１台のカメラ機で撮影条件を設定変更することもできる。例えば、風船の爆発の場合には、爆発の直後は変化が急峻であるので、撮影間隔を細かくとる必要があるが、爆発からしばらく経ってからは変化が穏やかになるので、撮影間隔は細かくなくてもよい。そこで、爆発の直後から撮影間隔を１台のカメラ機で１μＳ／フレームから１ｍｓ／フレーム程度に変更してもよい。また、カメラ機が３台の場合には、撮影開始指令信号（例えば爆発生起検知信号）を外部トリガ信号として、カメラ１Ａ，１Ｂで撮影間隔を１μＳ／フレームで撮影、カメラ１Ｃで撮影間隔を１ｍｓ／フレームというように、各カメラ機で撮影条件を設定変更してもよい。
【００６３】
（７）実施例の場合、百万分の１秒（１μＳ）／フレーム程度（１秒当たり１００万枚程度）の撮影であったが、１秒で３０フレームのようにビデオレート（０．０３３Ｓ／フレーム程度）で撮影を行う撮影装置にも、この発明を適用することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１の発明の撮影装置によれば、同期撮影を実行する各カメラ機へは、画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの進行を司る外部クロック信号も、撮影シーケンスをリセットさせる外部リセット信号も、各カメラ機に撮影を開始させる外部トリガ信号も全て１台の同期撮影タイミング制御器が統括供給するように構成されていて、各カメラ機に統括供給されている外部クロック信号同士の間、および、外部リセット信号同士の間で経時的対応関係がしっかり維持されるので、外部リセット信号による撮影シーケンスのリセット動作により各撮影シーケンスも経時的対応関係をきっちり保って進行するのに加え、各カメラ機の撮影が統括供給された外部トリガ信号により始まるので、各カメラ機の撮影も厳密な経時的対応関係のある状態で進む結果、複数台のカメラ機を正確に同期させて撮影を行うことができる。
また、請求項７の発明の同期撮影タイミング制御器によれば、そのまま請求項１の撮影装置に装備される同期撮影タイミング制御器として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の高速撮影装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施例装置が装備するカメラ機の構成を示すブロック図である。
【図３】実施例の同期撮影タイミング制御器の構成を示すブロック図である。
【図４】実施例装置の同時平行同期撮影プロセスを示すフローチャートである。
【図５】同時平行撮影時の各外部信号の供給状況を示す信号波形図である。
【図６】実施例装置のリレー引継同期撮影プロセスを示すフローチャートである。
【図７】リレー引継同期撮影時の各外部信号の供給状況を示す信号波形図である。
【図８】実施例装置の逐次交替同期撮影プロセスを示すフローチャートである。
【図９】逐次交替同期撮影時の各外部信号の供給状況を示す信号波形図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｃ …カメラ機
２ …カメラ制御器
３ …同期撮影タイミング制御器
５ａ〜５ｃ …電気ケーブル
９ …ＣＣＤ
１０ …ＣＣＤ駆動回路
１１ …撮影シーケンス制御回路
１２，２１ …ＰＬＬ回路
１３，１７ …発振回路
１４ …供給クロック切り換えスイッチ
１８ …制御ロジック回路
１９ａ〜１９ｃ …遅延回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、ビデオカメラ等のカメラ機を複数台備えた撮影装置、および、これに用いられる同期撮影タイミング制御器に係り、特に、ロケットなどの高速移動物体，爆発，乱流，放電現象，顕微鏡下での微生物の運動，脳・神経系の信号伝達等の科学計測分野の被写体を、複数台のカメラ機を同期させて撮影する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高速ビデオカメラ機を装備している高速撮影装置の場合、一連の撮影を極めて速い速度で連続して撮る、即ち例えば１００枚の撮影画像を極めて短い撮影間隔で続けざまに得る高速撮影が可能である。本明細書中での『撮影速度』とは単位時間当たりのフレーム数を示していて、例えば １秒当たり１００万枚程度が具体的な撮影速度として例示される。又、本明細書中での『撮影間隔』とは画像１枚分の撮像が行われる時間、言い換えれば単位フレーム当たりの時間（単位は、秒／フレーム）を示していて、例えば百万分の１秒（１μＳ）／フレーム程度が具体的な撮影間隔として例示される。したがって、撮影速度は撮影間隔と逆数の関係にある。このような高速撮影によれば、極めて短い時間に状態が連続して変化する被写体（例えば爆発の瞬間の様子）を連続して撮影することが可能となる。
【０００３】
さらに、複数台のビデオカメラ機を同期させて高速撮影することも可能である。例えば、被写体の光学像を取り込むレンズに波長特性の違う色フィルタを付けた複数台のビデオカメラ機を同期させて高速撮影を行うことにより、被写体を異なる波長の光によって同時に高速撮影することができる。
複数台のビデオカメラ機を同期させて高速撮影を行う場合、高速撮影を開始させる外部トリガ信号（高速撮影スタート信号）を各ビデオカメラ機にカメラ外からパラレル（並列）に供給する方式と、外部トリガ信号を、各ビデオカメラ機を順に経由させるかたちでシリアル（数珠つなぎ）に供給する方式とがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の高速撮影装置は、複数台のカメラ機を同期させて高速撮影を行う場合、正確に同期がとれないという問題がある。
撮影速度が低い場合は同期が正確でなくても特に問題はないが、特に撮影速度が上限（最高の撮影速度）に近いような時には、カメラ機の同期が正確にとれなくなるのである。
同期撮影に使われるビデオカメラ機の場合、画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの進行を司る個別の内部クロック信号がそれぞれのカメラに内蔵されていて、ビデオカメラ同士の間では内部クロック信号の間に何ら対応関係があるわけではないので、各ビデオカメラの間では撮影シーケンスの進行状況が互いにずれている状態にあって揃ってはいない。
【０００５】
同期撮影の際に外部トリガ信号を各ビデオカメラ機にパラレル供給する前者の方式の場合、外部トリガ信号がきっちり統括的に供給されずあちこちからバラバラで供給されるうえ、外部トリガ信号のパラレル供給で内部クロック信号の間に対応関係がない状況が解消されるわけでもないので、結局、ビデオカメラ機同士の間で撮影シーケンスの進行状況をキッチリ揃えられず（任意時点の撮影シーケンスのステージを全てのビデオカメラ機で完全に同じにできず）、正確に同期をとることはできない。
同期撮影の際に外部トリガ信号を各ビデオカメラ機にシリアル供給する後者の方式の場合も、前段のビデオカメラ機から受け取る時点の撮影シーケンスのステートが決まってはおらず、後段のビデオカメラ機が外部トリガ信号を受信した時の撮影シーケンスのステートに応じて外部トリガ信号の受信から高速撮影開始迄の時間がその時々で違うので、やはり正確に同期をとることはできない。
【０００６】
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、複数台のカメラ機を正確に同期させて撮影を行うことができる撮影装置、および、これに用いられる同期撮影タイミング制御器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、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に記載の撮影装置は、被写体の光学像を取り込んで光電変換し撮影画像用の電気信号として出力する撮像手段と、カメラ外から供給される外部クロック信号に従って撮像手段が一連の撮影シーケンスで画像１枚分の撮像を行う動作を連続して繰り返すように撮像手段を制御すると共にカメラ外から供給される外部リセット信号により撮影シーケンスが一旦スタートステートに戻るリセットがかかるのに加えてカメラ外から供給される外部トリガ信号により撮像手段による撮影を開始させる撮影シーケンス制御手段とを備えたカメラ機が複数台配設されていると共に、各カメラ機に外部クロック信号を供給するクロック信号供給手段と、各カメラ機に外部リセット信号を供給するリセット信号供給手段と、各カメラ機に外部トリガ信号を供給するトリガ信号供給手段とを備えている同期撮影タイミング制御器が１台配設されていて、前記同期撮影タイミング制御器から供給される外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号に従って複数台のカメラ機による同期撮影が行われるように構成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
（作用・効果）請求項１に記載の発明によれば、複数台のカメラ機を同期させて撮影を行う場合、同期撮影タイミング制御器から各カメラ機に外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号が供給されるのに伴って次のように同期撮影が行われる。先ず外部クロック信号が供給されると撮影シーケンス制御手段では外部クロック信号に従って画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの反復進行が始まる。次に外部リセット信号が供給されるとカメラ機の撮影シーケンス制御手段では撮影シーケンスを一旦スタートステートに戻すリセットがかかる。その後、外部トリガ信号が供給されると撮影シーケンス制御手段がカメラ機の撮像手段の撮像動作が始まり、高速同期撮影が行われる。
【０００９】
即ち、請求項１の発明の場合、同期撮影を実行する各カメラ機へは、画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの進行を司る外部クロック信号も、撮影シーケンスをリセットさせる外部リセット信号も、各カメラ機に撮影を開始させる外部トリガ信号も全て１台の同期撮影タイミング制御器が統括供給するように構成されていて、各カメラ機に統括供給されている外部クロック信号同士の間、および、外部リセット信号同士の間で経時的対応関係がしっかり維持されるので、外部リセット信号による撮影シーケンスのリセット動作により各撮影シーケンスも経時的対応関係をきっちり保って進行するのに加え、各カメラ機の撮影が統括供給された外部トリガ信号により始まるので、各カメラ機の撮影も厳密な経時的対応関係のある状態で進む結果、複数台のカメラ機を正確に同期させて撮影を行うことができる。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の撮影装置において、同期撮影タイミング制御器は、外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号を各信号それぞれがカメラ機同士の間で時間のずれのない同一位相状態で供給できるように構成されているものである。
【００１１】
（作用・効果）請求項２に記載の発明によって同期撮影が行われる場合、各カメラ機では、同じタイミングで画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの反復進行が始まり、同じタイミングで撮影シーケンスがリセットされて撮影シーケンスの進行状況が同一に揃えられ、そして同じタイミングで撮影が始まるので、各カメラ機による撮影を同時平行で行うことができる。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項１または２に記載の撮影装置において、同期撮影タイミング制御器は、外部クロック信号と外部リセット信号を各信号それぞれがカメラ機同士の間でみて時間のずれのない同一位相状態で供給し、外部トリガ信号がカメラ機同士の間でみて各カメラ機が設定枚数の画像を続けて撮影する時間だけ時間のずれである位相差をもつように外部トリガ信号を供給できるように構成されているものである。
【００１３】
（作用・効果）請求項３に記載の発明によって同期撮影が行われる場合、各カメラ機では、同じタイミングで画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの反復進行が始まり、同じタイミングで撮影シーケンスがリセットされて撮影シーケンスの進行状況が同一に揃えられてから、各カメラ機にトリガ信号が前段のカメラ機が設定枚数の画像を続けて撮影する時間だけ時間のずれをもって順番に供給されるのに伴って各カメラ機で設定枚数の画像の連続撮影が次々に実行されるので、各カメラ機の設定枚数の合計枚数分の画像を連続して撮影することができる。
【００１４】
また、請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の撮影装置において、少なくとも外部リセット信号と外部トリガ信号のそれぞれがカメラ機同士の間でみて、画像１枚分の撮像が行われる時間である撮影間隔をｔ、カメラ機の台数をＮとしたときにｔ÷Ｎに相応する時間だけ時間のずれである位相差をもつように外部リセット信号と外部トリガ信号を供給できるように構成されているものである。
【００１５】
（作用・効果）請求項４に記載の発明によって同期撮影が行われる場合、外部クロック信号の供給開始に伴って各カメラ機では、撮影間隔毎に画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの反復進行が始まってから、〔（撮影間隔）÷（カメラ機の台数）〕に相応する時間だけ時間のずれをもつて外部リセット信号が供給されるのに伴って各カメラ機で逐次に撮影シーケンスがリセットされて撮影シーケンスの進行状況が揃えられると共に、〔（撮影間隔）÷（カメラ機の台数）〕に相応する時間だけ時間のずれをもつて外部トリガ信号が供給されるのに伴って各カメラ機で逐次に撮影が始まり、複数台のカメラ機全体でみれば〔（撮影間隔）÷（カメラ機の台数）〕の撮影間隔で撮影が進むことになるので、撮影間隔を最小（即ち最高の撮影速度）に設定すれば、最高の撮影速度を、さらにカメラ機の台数倍にアップすることができる。
【００１６】
また、請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の撮影装置において、同期撮影タイミング制御器から各カメラ機に外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号を供給する各電気ケーブルが全て略等長であるものである。
【００１７】
（作用・効果）請求項５に記載の発明によれば、同期撮影タイミング制御器から各カメラ機にそれぞれ略等長の電気ケーブルで外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号が供給されるので、各外部信号それぞれにカメラ機の間でみて電気ケーブルの長さの不揃いに伴う時間のずれである位相差が生じるのを回避することができる。
【００１８】
また、請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の撮影装置において、各カメラ機のそれぞれが、撮像手段による一連の撮影シーケンスの進行を制御する内部クロック信号を発生する内部クロック発生手段と、撮影シーケンス制御手段へ供給するクロック信号を外部クロック信号と内部クロック信号との間で切り換える供給クロック切り換え手段とを備えているものである。
【００１９】
（作用・効果）請求項６に記載の発明によれば、供給クロック切り換え手段により、内部クロック信号と外部クロックの切り換えを行うことにより、カメラ機での撮影シーケンスを内部クロックに従って進行させることもできるし、外部クロックに従って進行させることもできる。
【００２０】
さらに、請求項７の発明に係る同期撮影タイミング制御器は、請求項１に記載の撮影装置に用いられる同期撮影タイミング制御器であって、各カメラ機に外部クロック信号を供給するクロック信号供給手段と、各カメラ機に外部リセット信号を供給するリセット信号供給手段と、各カメラ機に外部トリガ信号を供給するトリガ信号供給手段とを備えていることを特徴とするものである。
（作用・効果）請求項７に記載の発明によれば、そのまま請求項１の撮影装置に装備される同期撮影タイミング制御器として用いることができる。
【００２１】
また、請求項８の発明は、請求項７に記載の同期撮影タイミング制御器において、外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号を各信号それぞれがカメラ機同士の間で時間のずれのない同一位相状態で供給できるように構成されているものである。
（作用・効果）請求項８に記載の発明によれば、そのまま請求項２の撮影装置に装備される同期撮影タイミング制御器として用いることができる。
【００２２】
また、請求項９の発明は、請求項７または８に記載の同期撮影タイミング制御器において、外部クロック信号と外部リセット信号を各信号それぞれがカメラ機同士の間でみて時間のずれのない同一位相状態で供給し、外部トリガ信号がカメラ機同士の間でみて各カメラ機が設定枚数の画像を続けて撮影する時間だけ時間のずれである位相差をもつように外部トリガ信号を供給できるように構成されているものである。
（作用・効果）請求項９に記載の発明によれば、そのまま請求項３の撮影装置に装備される同期撮影タイミング制御器として用いることができる。
【００２３】
また、請求項１０の発明は、請求項７から９のいずれかに記載の同期撮影タイミング制御器において、少なくとも外部リセット信号と外部トリガ信号のそれぞれがカメラ機同士の間でみて、画像１枚分の撮像が行われる時間である撮影間隔をｔ、カメラ機の台数をＮとしたときにｔ÷Ｎに相応する時間だけ時間のずれである位相差をもつように外部リセット信号と外部トリガ信号を供給できるように構成されているものである。
（作用・効果）請求項１０に記載の発明によれば、そのまま請求項４の撮影装置に装備される同期撮影タイミング制御器として用いることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の高速撮影装置、および、これに用いられる同期撮影タイミング制御器の各一実施例を説明する。図１は実施例に係る高速撮影装置の概略構成を示すブロック図、図２は実施例装置が装備するカメラ機の構成を示すブロック図、図３は実施例装置が装備する同期撮影タイミング制御器の構成を示すブロック図である。
【００２５】
図１の実施例の高速撮影装置は、３台の第１〜第３カメラ機１Ａ〜１Ｃと、カメラ制御器２と、１台の同期撮影タイミング制御器３とを備えている他、電気信号の送・受信用の電気ケーブル４ａ〜４ｃ，５ａ〜５ｃ，６ａ，６ｂ等を備えている。
３台の第１〜第３カメラ機１Ａ〜１Ｃは、３台とも同一構成を有する高速ビデオカメラタイプである（以下、適宜「第１〜第３」は省略し単にカメラ機１Ａ〜１Ｃと略記する）。カメラ制御器２は各カメラ機１Ａ〜１Ｃの撮影枚数や撮影間隔（撮影速度）あるいは露光時間（シャッター速度）や同期撮影等の撮影態様さらには照明条件等の各種の撮影条件が撮影者等による入力操作等によって設定できるように構成されていて、カメラ制御器２の側で設定された撮影条件は電気ケーブル４ａ〜４ｃ経由でそれぞれ対応する各カメラ機１Ａ〜１Ｃの側へ送られてセットされる。
【００２６】
同期撮影タイミング制御器３は２台以上のカメラ機で同期撮影を行う際に使われるものであり、以下では、説明の便宜上、３台のカメラ機１Ａ〜１Ｃで同期撮影する場合に即して説明する。同期撮影タイミング制御器３は、画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスを司る外部クロック信号、および、撮影シーケンスに一旦スタートステートに戻るリセットをかける外部リセット信号と、各カメラ機による撮影を開始させる外部トリガ信号を各カメラ機１Ａ〜１Ｃに供給するように構成されており、同期撮影タイミング制御器３から電気ケーブル５ａ〜５ｃ経由で各カメラ機１Ａ〜１Ｃへそれぞれ各種信号が送られる。なお、実施例装置の場合、電気ケーブル５ａ〜５ｃは長さが３本共すべて略同一の長さ（略等長）とされている。
【００２７】
カメラ制御器２は３台の各カメラ機１Ａ〜１Ｃによる同期撮影の態様の種類（詳しくは後述する同時平行撮影，リレー交替撮影，逐次交替撮影）の指定も撮影条件の設定項目として撮影者等による入力操作などによって設定されるように構成されており、カメラ制御器２の側で設定された同期撮影条件も電気ケーブル４ａ〜４ｃ経由ないし電気ケーブル６ａ経由でそれぞれ対応する各カメラ機１Ａ〜１Ｃや同期撮影タイミング制御器３へ送られてセットされる。同期撮影タイミング制御器３はセットされた条件に従って外部クロック信号、および、外部リセット信号と外部トリガ信号の供給等を実行する。そして、各カメラ機１Ａ〜１Ｃは、セットされた条件と同期撮影タイミング制御器３から供給される外部クロック信号，外部リセット信号，外部トリガ信号とに従って同期撮影を行う。なお、実施例装置の場合、同期撮影した撮影画像は適当なタイミングで撮影画像が電気ケーブル４ａ〜４ｃ経由でカメラ制御器２へ転送されると共に、カメラ制御器２に搭載なしい別置きの画像モニタ（図示省略）で受信された撮影画像を表示するように構成されている。以下、実施例装置の各部構成を具体的に説明する。
【００２８】
カメラ機１Ａ〜１Ｃは、図２に示すように、光学レンズ７，メカニカルシャッタ８，固体ＣＣＤ撮像素子（以下，『ＣＣＤ』という）９，ＣＣＤ駆動回路１０，撮影シーケンス制御回路１１，ＰＬＬ回路１２，内部クロック用の発振回路１３，供給クロック切り換えスイッチ１４，受信回路１５から構成されており、ＣＣＤ９とＣＣＤ駆動回路１０が撮像手段に相当する。カメラ機１Ａ〜１Ｃの外部には、照明灯１６がそれぞれ接続されている。なお、照明灯１６は必ずしも必要はない。
【００２９】
光学レンズ７で取り込まれた被写体の光学像はメカニカルシャッタ８による光電子像倍機能によって光増幅されてからＣＣＤ９に投影される。このメカニカルシャッタ８はオン・オフ切り換えを調節する。
ＣＣＤ９は光学像を光電変換するフォトダイオード群、および、電荷転送素子群を備えていて、光学像を光電変換して電気信号として出力するのに加え、光電変換された電荷蓄積や電荷読み出しの際に、シャッターとして作動する機能を備えている。さらにＣＣＤ９は有限枚数（例えば１００枚）の撮影画像を保持できる画像蓄積部（図示省略）を有していて、高速撮影の際はセットされた撮影間隔でＣＣＤ駆動回路１０のコントロールに従って撮影画像が連続して次々に画像蓄積部に収集記憶されると共に、画像蓄積部に記憶された撮影画像は撮影終了後などの適当な時点で速やかにカメラ制御器２へ転送されるように構成されている。カメラ機１Ａ〜１Ｃによる高速撮影での撮影間隔（撮影速度）は、例えば百万分の１秒（１μＳ）／フレーム程度（１秒当たり１００万枚程度）が例示されるが、これに限らないことは言うまでもない。
【００３０】
各カメラ機１Ａ〜１Ｃでは、内部クロック用の発振回路１３から出力される１６ＭＨｚの内部クロック信号およびカメラ外から供給される１６ＭＨｚの外部クロック信号は、ＰＬＬ回路１２で３２ＭＨｚに変換されてから撮影シーケンス制御回路１１に送り込まれるのに加え、供給クロック切り換えスイッチ１４による切り換えで、撮影シーケンス制御回路１１への供給クロックが外部クロック信号と内部クロック信号との間で切り換えられるように構成されている。撮影シーケンス制御回路１１へ内部クロック信号が供給される場合、カメラ機１Ａ〜１Ｃでの撮影シーケンスが内部クロックに従って進行し、撮影シーケンス制御回路１１へ外部クロック信号が供給される場合、カメラ機１Ａ〜１Ｃでの撮影シーケンスが外部クロックに従って進行することになる。
また、受信回路１５は、カメラ外から送信されてくる外部クロック信号、および、外部リセット信号や外部トリガ信号を受信して撮影シーケンス制御回路１１へ送り込む。なお、照明灯１６は撮影時に照明が必要な場合に撮影シーケンス制御回路１１による制御に従って発光し被写体を照明する。
【００３１】
さらに、撮影シーケンス制御回路１１は、内部クロック信号または外部クロック信号に従ってＣＣＤ９およびＣＣＤ駆動回路１０が一連の撮影シーケンスで画像１枚分の撮像を行う撮影が連続して繰り返して行われるようにＣＣＤ９およびＣＣＤ駆動回路１０を制御すると共に、カメラ外から供給される外部リセット信号により撮影シーケンスが一旦スタートステートに戻るリセットがかかるのに加え、カメラ外から供給される外部トリガ信号によりＣＣＤ９およびＣＣＤ駆動回路１０による撮影を開始させるように構成されている。
【００３２】
一方、同期撮影タイミング制御器３は、図３に示すように、１６ＭＨｚの外部クロック信号を発振する発振回路１７と、外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号の供給タイミングをコントロールする制御ロジック回路１８と、各信号を遅延させる遅延回路１９ａ〜１９ｃと各信号を送信する送信回路２０ａ〜２０ｃと、ＰＬＬ回路２１からなり、制御ロジック回路１８はＰＬＬ回路２１で３２ＭＨｚに変換されたクロック信号に従って動作すると共に、外部クロック信号は１６ＭＨｚのまま各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ供給されるように構成されている。外部クロック信号を撮影シーケンス制御回路１１に必要な３２ＭＨｚの半分の１６ＭＨｚで各カメラ機１Ａ〜１Ｃに供給することで、放射ノイズの低減を図っている。
【００３３】
実施例の同期撮影タイミング制御器３の場合、外部クロック用の発振回路１７と遅延回路１９ａ〜１９ｃが外部クロック供給手段に相当し、制御ロジック回路１８および遅延回路１９ａ〜１９ｃが外部リセット供給手段と外部トリガ供給手段の双方に相当する。
なお、実施例装置の場合、略等長の電気ケーブル５ａ〜５ｃで外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号が各カメラ機１Ａ〜１Ｃに供給されるので、各外部信号それぞれにカメラ機の間でみて電気ケーブルの長さの不揃いに伴う時間のずれが生じることを回避できる。
【００３４】
続いて、同期撮影タイミング制御器３の構成をカメラ機１Ａ〜１Ｃによる同期撮影を行う場合に即してより具体的に説明する。実施例装置の場合、同期撮影態様として同時平行同期撮影，リレー引継同期撮影，逐次交替同期撮影をカメラ制御器２で選択指定して設定・実行できる。３台のカメラ機の同期撮影は、被写体の同一視野を波長の異なる光で同時撮影したい時、或いは、被写体を異なる方向から同時撮影したい時、１台のカメラ機により高速連続撮影可能な枚数を超えた枚数の撮影をしたい時、１台のカメラ機の最高撮影速度を超えた速度で撮影をしたい時などに行われる。
【００３５】
まず同時平行同期撮影から説明する。図４は同時平行同期撮影プロセスを示すフローチャート、図５は同時平行撮影時の各外部信号の供給状況を示す信号波形図である。
（ステップＳ１）同時平行同期撮影の設定と外部クロック信号の供給
カメラ制御器２で同時平行同期撮影の条件が設定されるのに伴って、図５（ａ）に示すように、同期撮影タイミング制御器３から時刻ＴＡ１で各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ同一の外部クロック信号が一斉に継続供給され始めると同時に、各カメラ機１Ａ〜１Ｃで供給クロック切り換えスイッチ１４が作動して撮影シーケンス制御回路１１に外部クロック信号が送り込まれ、撮影シーケンス制御回路１１で外部クロック信号に従って画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの反復進行が始まる。この同時平行同期撮影の場合は遅延回路１９ａ〜１９ｃは作動せず単にパスさせるだけなので、各カメラ機１Ａ〜１Ｃに供給される外部信号の間で時間のずれは生じない。
【００３６】
（ステップＳ２）撮影条件の設定
カメラ制御器２で各カメラ１Ａ〜１Ｃの撮影枚数や撮影間隔などの撮影条件を設定してから、各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ送信してセットすると、各カメラ機１Ａ〜１Ｃは待機状態に入る。今は撮影枚数１００枚がセットされると共に最高の撮影速度にセットされたものとする。
【００３７】
（ステップＳ３）外部リセット信号の供給と撮影シーケンスのリセット
同期撮影タイミング制御器３から、図５（ｂ）に示すように、時刻ＴＡ２で各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ外部リセット信号が同時供給されるのに伴い、各撮影シーケンス制御回路１１では、撮影シーケンスを一旦スタートステートに戻すリセットが一斉にかかる。各撮影シーケンス制御回路１１は外部クロック信号の供給タイミングが同じなのでリセット後は撮影シーケンスの進行状況が完全に揃った状態となる。外部リセット信号の供給タイミングである時刻ＴＡ２は、撮影条件セット時点から適当な時間が経過した時点となるように制御ロジック回路１８がコントロールする。
【００３８】
（ステップＳ４）外部トリガ信号の供給と撮影の開始
同期撮影タイミング制御器３から、図５（ｃ）に示すように、時刻ＴＡ３で各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ外部トリガ信号が同時供給されるのに伴い、各撮影シーケンス制御回路１１がＣＣＤ９およびＣＣＤ駆動回路１０に撮影を一斉に開始させる。外部トリガ信号の供給タイミングである時刻ＴＡ３は、撮影条件セット時点から適当な時間が経過した時点、或いは、同期撮影タイミング制御器３が電気ケーブル６ｂ経由でカメラ外から撮影開始指令信号（例えば爆発生起検知信号）を受信した時点となるように制御ロジック回路１８がコントロールする。
【００３９】
（ステップＳ５）同時平行同期撮影の完了
各カメラ機１Ａ〜１Ｃでは同時平行で高速撮影が進められ、撮影開始時点の１フレーム〜１００フレームまで、各ＣＣＤ９の画像蓄積部に１００枚ずつの撮影画像が収集されるので、同時平行同期撮影によって１フレーム〜１００フレームにわたって１フレーム当たり３枚ずつ合計３００枚の撮影画像が写せたことになる。
【００４０】
次にリレー引継同期撮影を説明する。図６はリレー引継同期撮影プロセスを示すフローチャート、図７はリレー引継同期撮影時の各外部信号の供給状況を示す信号波形図である。
（ステップＱ１）リレー引継同期撮影の設定と外部クロック信号の供給
カメラ制御器２でリレー引継同期撮影の条件が設定されるのに伴って、図７（ａ）に示すように、同期撮影タイミング制御器３から時刻ＴＢ１で各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ同一の外部クロック信号が一斉に継続供給され始めると同時に、各カメラ機１Ａ〜１Ｃで供給クロック切り換えスイッチ１４が作動して撮影シーケンス制御回路１１に外部クロック信号が送り込まれ、撮影シーケンス制御回路１１で外部クロック信号に従って画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの反復進行が始まる。このリレー引継同期撮影の場合も、遅延回路１９ａ〜１９ｃは作動せず単にパスさせるだけなので、各カメラ機１Ａ〜１Ｃに供給される外部信号の間で時間のずれは生じない。
【００４１】
（ステップＱ２）撮影条件の設定
カメラ制御器２で各カメラ１Ａ〜１Ｃの撮影枚数や撮影間隔などの撮影条件を設定してから、各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ送信してセットすると、各カメラ機１Ａ〜１Ｃは待機状態に入る。今は撮影枚数１００枚がセットされると共に最高の撮影速度にセットされたものとする。
【００４２】
（ステップＱ３）外部リセット信号の供給と撮影シーケンスのリセット
同期撮影タイミング制御器３から、図７（ｂ）に示すように、時刻ＴＢ２で各カメラ機１Ａ〜１Ｃへ外部リセット信号が同時供給されるのに伴い、各撮影シーケンス制御回路１１では、撮影シーケンスを一旦スタートステートに戻すリセットが一斉にかかる。各撮影シーケンス制御回路１１は外部クロック信号の供給タイミングが同じなのでリセット後は撮影シーケンスの進行状況が完全に揃った状態となる。外部リセット信号の供給タイミングである時刻ＴＢ２も、撮影条件セット時点から適当な時間が経過した時点となるように制御ロジック回路１８がコントロールする。
【００４３】
（ステップＱ４）外部トリガ信号の供給と撮影の開始
同期撮影タイミング制御器３から、図７（ｃ）に示すように、時刻ＴＢ３でカメラ機１Ａへ外部トリガ信号が供給されるのに伴ってカメラ機１Ａが撮影を開始し、カメラ機１Ａの撮影が完了する時刻ＴＢ４でカメラ機１Ｂへ外部トリガ信号が供給されるのに伴ってカメラ機１Ｂが撮影を開始し、カメラ機１Ｂの撮影が完了する時刻ＴＢ５でカメラ機１Ｃへ外部トリガ信号が供給されるのに伴ってカメラ機１Ｃが撮影を開始する。外部トリガ信号の供給タイミングである時刻ＴＢ３は、撮影条件セット時点から適当な時間が経過した時点、或いは、同期撮影タイミング制御器３が電気ケーブル６ｂ経由でカメラ外から撮影開始指令信号（例えば爆発生起検知信号）を受信した時点となるように制御ロジック回路１８がコントロールする。時刻ＴＢ４，ＴＢ５は、それぞれカメラ機１Ａ，１Ｂの撮影枚数（＝１００）×撮影間隔（約１μＳ）＝約１００μＳ程度の時間が経過した時点となるように制御ロジック回路１８がコントロールする。
【００４４】
（ステップＱ５）リレー引継同期撮影の完了
各カメラ機１Ａ〜１Ｃでリレー引継式に撮影が行われるので、撮影開始時点の１フレーム〜１００フレームは１フレーム当たり１枚ずつ合計１００枚の撮影画像が１台目のカメラ機１Ａで収集され、次の１０１フレーム〜２００フレームも１フレーム当たり１枚ずつ合計１００枚の撮影画像が２台目のカメラ機１Ｂで収集され、その次の２０１フレーム〜３００フレームも、やはり１フレーム当たり１枚ずつ合計１００枚の撮影画像が３台目のカメラ機１Ｃで収集されるので、３台のカメラ機１Ａ〜１Ｃで３００枚のカメラ機の最高撮影速度による連続撮影が行われたことになる。
【００４５】
最後に逐次交替同期撮影を説明する。なお、この逐次交替同期撮影では、説明の便宜上、４台のカメラ機１Ａ〜１Ｄで撮影を行うものとする。図８は逐次交替同期撮影プロセスを示すフローチャート、図９は逐次交替同期撮影時の各外部信号の供給状況を示す信号波形図である。
（ステップＲ１）逐次交替同期撮影の設定と外部クロック信号の供給
カメラ制御器２でカメラ機の台数指定を含む逐次交替同期撮影での条件が設定されるのに伴って、図９（ａ）に示すように、同期撮影タイミング制御器３から時刻ＴＣ１で各カメラ機１Ａ〜１Ｄへ外部クロック信号が供給され始めると同時に、各カメラ機１Ａ〜１Ｄで供給クロック切り換えスイッチ１４が作動して撮影シーケンス制御回路１１に外部クロック信号が送り込まれ、撮影シーケンス制御回路１１で外部クロック信号に従って画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの反復進行が始まる。
【００４６】
この逐次交替同期撮影の場合、遅延回路１９ａ〜１９ｄによる遅延機能によりカメラ機１Ａ〜１Ｄ同士の間でみて〔（撮影間隔）÷４（＝カメラ機の台数）＝１／４撮影間隔＝０．２５μＳ〕の時間だけ時間のずれ（位相差），即ち遅延時間Δｔをもって外部リセット信号および外部トリガ信号が供給される。
【００４７】
（ステップＲ２）撮影条件の設定
カメラ制御器２で各カメラ１Ａ〜１Ｄの撮影枚数や撮影間隔などの撮影条件を設定してから、各カメラ機１Ａ〜１Ｄへ送信してセットすると、各カメラ機１Ａ〜１Ｄは待機状態に入る。今は撮影枚数１００枚がセットされると共に最高の撮影速度にセットされたものとする。
【００４８】
（ステップＲ３）外部リセット信号の供給と撮影シーケンスのリセット
同期撮影タイミング制御器３から、図９（ｂ）に示すように、時刻ＴＣ２でカメラ機１Ａへ外部リセット信号が供給されるのに続いて、遅延時間Δｔだけ遅れてカメラ機１Ｂへ外部リセット信号が供給され、さらに遅延時間Δｔだけ遅れてカメラ機１Ｂへ外部リセット信号が供給されるのに伴い、各撮影シーケンスに外部リセット信号が供給された時点でそれぞれリセットがかかり、撮影シーケンスの進行状況がカメラ機１Ａ〜１Ｄ同士の間でみて遅延時間Δｔだけきっちりとズレのある状態になる。外部リセット信号の供給タイミングである時刻ＴＣ２も、撮影条件セット時点から適当な時間が経過した時点となるように制御ロジック回路１８がコントロールする。外部トリガ信号についての時間遅れΔｔも、カメラ機の台数に従って制御ロジック回路１８がコントロールする。
【００４９】
（ステップＲ４）外部トリガ信号の供給と撮影の開始
同期撮影タイミング制御器３から、図９（ｃ）に示すように、時刻ＴＣ３でカメラ機１Ａへ外部トリガ信号が供給されるのに伴ってカメラ機１Ａが撮影を開始するのに続いて、遅延時間Δｔだけ遅れてカメラ機１Ｂへ外部トリガ信号が供給されるのに伴ってカメラ機１Ｂも撮影を開始する。そして、カメラ機１Ｂの撮影の開始からさらに遅延時間Δｔだけ遅れてカメラ機１Ｃへ外部トリガ信号が供給されるのに伴ってカメラ機１Ｃが撮影を開始する。カメラ機１Ｃの撮影の開始からさらに遅延時間Δｔだけ遅れてカメラ機１Ｄへ外部トリガ信号が供給されるのに伴ってカメラ機１Ｄが撮影を開始する。最初の外部トリガ信号の供給タイミングである時刻ＴＣ３は、撮影条件セット時点から適当な時間が経過した時点、或いは、同期撮影タイミング制御器３が電気ケーブル６ｂ経由で撮影開始指令信号（例えば爆発生起検知信号）を受信した時点となるように制御ロジック回路１８がコントロールする。外部トリガ信号についての時間遅れΔｔも、カメラ機の台数に従って制御ロジック回路１８がコントロールする。
【００５０】
（ステップＲ５）逐次交替同期撮影の完了
カメラ１Ａ〜１Ｄは遅延時間Δｔの差を保ったままで遅延時間Δｔ毎に次のカメラ機と交替するかたちで撮影を続けることになる。つまり、１フレーム〜１００フレームの各フレーム中に４枚の撮影画像が遅延時間Δｔ分の撮影間隔で合計４００枚得られる。撮影速度が最高速の設定であるので、最高速度の４倍の速さの高速撮影がおこなわれたことになる。
【００５１】
以上のように、実施例装置の場合、同期撮影を実行する各カメラ機１Ａ〜１Ｃへは、外部クロック信号も、外部リセット信号も、外部トリガ信号も全て１台の同期撮影タイミング制御器３が統括供給するように構成されていて、各カメラ機１Ａ〜１Ｃに統括供給されている外部クロック信号同士の間、および、外部リセット信号同士の間で経時的対応関係がしっかり維持されるので、外部リセット信号による撮影シーケンスのリセット動作により各撮影シーケンスも経時的対応関係をきっちり保って進行するのに加え、各カメラ機１Ａ〜１Ｃの高速撮影が統括供給された外部トリガ信号により始まるので、各カメラ機１Ａ〜１Ｃの高速撮影も厳密な経時的対応関係のある状態で進む結果、３台のカメラ機１Ａ〜１Ｃを正確に同期させて高速撮影を行うことができる。
【００５２】
加えて、実施例装置では１台の同期撮影タイミング制御器３で外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号を統括供給する際、同期撮影タイミング制御器３内で発生させる外部クロック信号（ないし外部クロック信号の元信号となるような基本クロック信号）に基づいて外部リセット信号および外部トリガ信号を適切なタイミングで発生させて供給できるので、各カメラ機の撮影シーケンスおよび高速撮影を高いレベルで同期化し、超高速レベルでの同期撮影においても正確に同期をとらせられると言える。
【００５３】
また、実施例装置の場合、３台のカメラ機１Ａ〜１Ｃ（逐次交替同期撮影の場合には４台のカメラ機１Ａ〜１Ｄ）による同期撮影を、同時平行，リレー引継，逐次交替のいずれの態様でも行うことができるので、撮影目的にマッチした高速同期撮影を行うことができる。
【００５４】
また、同期撮影タイミング制御器３を外して、個々のカメラ機１とカメラ制御器３とを直接的に接続させて、通常のカメラ機として使用することもできるなど汎用性の高いカメラ機として実現させることができる。
【００５５】
この発明は、上記の実施例に限られるものではなく、以下のように変形実施することも可能である。
（１）実施例の装置では、カメラ制御器２と同期撮影タイミング制御器３が別体の構成であったが、カメラ制御器２と同期撮影タイミング制御器３が一体化された装置、さらにカメラ機１Ａ〜１Ｃを含めた３者が一体化された装置を、変形例として挙げることができる。
【００５６】
（２）実施例の場合、カメラ機１Ａ〜１Ｃでは、被写体の光学像がメカニカルシャッタ８を介してＣＣＤ９に投影される構成であったが、被写体の光学像はＣＣＤ９に直接投影される構成であってもよい。
【００５７】
（３）実施例の場合、同期撮影を行うカメラ機の台数が３台または４台であったが、この発明においては、同期撮影を行うカメラ機の台数は３台や４台に限られるものではなく、２台以上であればよい。
【００５８】
（４）実施例の逐次交替同期撮影の場合、４台のカメラ機１Ａ〜１Ｄで外部クロック信号は３２ＭＨｚ（３１．２５ｎＳ）で撮影間隔は１μＳ／フレームであったが、同時平行同期撮影やリレー引継同期撮影のように３台のカメラ機１Ａ〜１Ｃの場合には、外部クロック信号と同期をとろうとすると各々の遅延時間Δｔとの間にずれが生じる。
【００５９】
即ち、４台のカメラ機１Ａ〜１Ｄの場合には、カメラ機１Ａ〜１Ｄ同士の間でみて〔（撮影間隔）÷４（＝カメラ機の台数）＝１／４撮影間隔＝０．２５μＳ〕の時間だけ時間のずれが生じるが、遅延時間Δｔがクロックパルス間隔×整数となる（４台のカメラ機１Ａ〜１Ｄの場合には、０．２５μＳ＝３１．２５ｎＳ×８倍）ので、外部クロック信号と同期をとることができる。しかし、カメラ機１Ａ〜１Ｃの場合には、カメラ機１Ａ〜１Ｃ同士の間でみて外部クロック信号のそれぞれが〔（撮影間隔）÷３（＝カメラ機の台数）＝１／３撮影間隔＝０．３３μＳ程度〕の時間だけ時間のずれが生じ、遅延時間Δｔがクロックパルス間隔×整数で表せない。
【００６０】
かかる場合には、外部クロック信号も遅延時間Δｔだけずらせばよい。つまり、３台の遅延回路１９ａ〜１９ｃが作動して、各カメラ機１Ａ〜１Ｃに供給される外部クロック信号の間で時間のずれ（位相差）が生じる。即ち、遅延回路１９ａ〜１９ｃによる遅延機能によりカメラ機１Ａ〜１Ｃ同士の間でみて外部クロック信号のそれぞれが〔（撮影間隔）÷３（＝カメラ機の台数）＝１／３撮影間隔＝０．３３μＳ程度〕の時間だけ時間のずれ（位相差），即ち遅延時間Δｔをもって外部クロック信号が供給される。そして、外部リセット信号および外部トリガ信号についても、遅延回路１９ａ〜１９ｃが作動して、遅延時間Δｔで供給される。
【００６１】
（５）実施例の場合、逐次交替同期撮影で、各カメラ機同士の間でみて〔撮影間隔〕÷〔カメラの台数〕の時間、即ち遅延時間Δｔをもって外部リセット信号および外部トリガ信号を供給したが、１台のカメラ機の撮影間隔をｔ、カメラ機の台数をＮとしたときに、１台のカメラ機で撮影間隔を〔撮影間隔〕×〔カメラの台数〕、つまりＮ×ｔの間隔で撮影を行って、撮影間隔ｔごとに各カメラ機で逐次に交替で同期撮影を行ってもよい。例えば撮影間隔が１μＳ／フレーム（ｔ＝１μＳ）で、カメラの台数が４台（Ｎ＝４）のとき、１台のカメラ機で撮影間隔を４μＳにのばして、撮影間隔１μＳごとに各カメラ機で逐次に交替で同期撮影を行ってもよい。
【００６２】
（６）実施例の場合、１台のカメラ機で撮影条件を設定変更することもできる。例えば、風船の爆発の場合には、爆発の直後は変化が急峻であるので、撮影間隔を細かくとる必要があるが、爆発からしばらく経ってからは変化が穏やかになるので、撮影間隔は細かくなくてもよい。そこで、爆発の直後から撮影間隔を１台のカメラ機で１μＳ／フレームから１ｍｓ／フレーム程度に変更してもよい。また、カメラ機が３台の場合には、撮影開始指令信号（例えば爆発生起検知信号）を外部トリガ信号として、カメラ１Ａ，１Ｂで撮影間隔を１μＳ／フレームで撮影、カメラ１Ｃで撮影間隔を１ｍｓ／フレームというように、各カメラ機で撮影条件を設定変更してもよい。
【００６３】
（７）実施例の場合、百万分の１秒（１μＳ）／フレーム程度（１秒当たり１００万枚程度）の撮影であったが、１秒で３０フレームのようにビデオレート（０．０３３Ｓ／フレーム程度）で撮影を行う撮影装置にも、この発明を適用することができる。
【００６４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１の発明の撮影装置によれば、同期撮影を実行する各カメラ機へは、画像１枚分の撮像を行う時の一連の撮影シーケンスの進行を司る外部クロック信号も、撮影シーケンスをリセットさせる外部リセット信号も、各カメラ機に撮影を開始させる外部トリガ信号も全て１台の同期撮影タイミング制御器が統括供給するように構成されていて、各カメラ機に統括供給されている外部クロック信号同士の間、および、外部リセット信号同士の間で経時的対応関係がしっかり維持されるので、外部リセット信号による撮影シーケンスのリセット動作により各撮影シーケンスも経時的対応関係をきっちり保って進行するのに加え、各カメラ機の撮影が統括供給された外部トリガ信号により始まるので、各カメラ機の撮影も厳密な経時的対応関係のある状態で進む結果、複数台のカメラ機を正確に同期させて撮影を行うことができる。
また、請求項７の発明の同期撮影タイミング制御器によれば、そのまま請求項１の撮影装置に装備される同期撮影タイミング制御器として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の高速撮影装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施例装置が装備するカメラ機の構成を示すブロック図である。
【図３】実施例の同期撮影タイミング制御器の構成を示すブロック図である。
【図４】実施例装置の同時平行同期撮影プロセスを示すフローチャートである。
【図５】同時平行撮影時の各外部信号の供給状況を示す信号波形図である。
【図６】実施例装置のリレー引継同期撮影プロセスを示すフローチャートである。
【図７】リレー引継同期撮影時の各外部信号の供給状況を示す信号波形図である。
【図８】実施例装置の逐次交替同期撮影プロセスを示すフローチャートである。
【図９】逐次交替同期撮影時の各外部信号の供給状況を示す信号波形図である。
【符号の説明】
１Ａ〜１Ｃ …カメラ機
２ …カメラ制御器
３ …同期撮影タイミング制御器
５ａ〜５ｃ …電気ケーブル
９ …ＣＣＤ
１０ …ＣＣＤ駆動回路
１１ …撮影シーケンス制御回路
１２，２１ …ＰＬＬ回路
１３，１７ …発振回路
１４ …供給クロック切り換えスイッチ
１８ …制御ロジック回路
１９ａ〜１９ｃ …遅延回路
Claims (10)
- 被写体の光学像を取り込んで光電変換し撮影画像用の電気信号として出力する撮像手段と、カメラ外から供給される外部クロック信号に従って撮像手段が一連の撮影シーケンスで画像１枚分の撮像を行う動作を連続して繰り返すように撮像手段を制御すると共にカメラ外から供給される外部リセット信号により撮影シーケンスが一旦スタートステートに戻るリセットがかかるのに加えてカメラ外から供給される外部トリガ信号により撮像手段による撮影を開始させる撮影シーケンス制御手段とを備えたカメラ機が複数台配設されていると共に、各カメラ機に外部クロック信号を供給するクロック信号供給手段と、各カメラ機に外部リセット信号を供給するリセット信号供給手段と、各カメラ機に外部トリガ信号を供給するトリガ信号供給手段とを備えている同期撮影タイミング制御器が１台配設されていて、前記同期撮影タイミング制御器から供給される外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号に従って複数台のカメラ機による同期撮影が行われるように構成されていることを特徴とする撮影装置。
- 請求項１に記載の撮影装置において、同期撮影タイミング制御器は、外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号を各信号それぞれがカメラ機同士の間で時間のずれのない同一位相状態で供給できるように構成されている撮影装置。
- 請求項１または２に記載の撮影装置において、同期撮影タイミング制御器は、外部クロック信号と外部リセット信号を各信号それぞれがカメラ機同士の間でみて時間のずれのない同一位相状態で供給し、外部トリガ信号がカメラ機同士の間でみて各カメラ機が設定枚数の画像を続けて撮影する時間だけ時間のずれである位相差をもつように外部トリガ信号を供給できるように構成されている撮影装置。
- 請求項１から３のいずれかに記載の撮影装置において、同期撮影タイミング制御器は、少なくとも外部リセット信号と外部トリガ信号のそれぞれがカメラ機同士の間でみて、画像１枚分の撮像が行われる時間である撮影間隔をｔ、カメラ機の台数をＮとしたときにｔ÷Ｎに相応する時間だけ時間のずれである位相差をもつように外部リセット信号と外部トリガ信号を供給できるように構成されている撮影装置。
- 請求項１から４のいずれかに記載の撮影装置において、同期撮影タイミング制御器から各カメラ機に外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号を供給する各電気ケーブルが全て略等長である撮影装置。
- 請求項１から５のいずれかに記載の撮影装置において、各カメラ機のそれぞれが、撮像手段による一連の撮影シーケンスの進行を制御する内部クロック信号を発生する内部クロック発生手段と、撮影シーケンス制御手段へ供給するクロック信号を外部クロック信号と内部クロック信号との間で切り換える供給クロック切り換え手段とを備えている撮影装置。
- 請求項１に記載の撮影装置に用いられる同期撮影タイミング制御器であって、各カメラ機に外部クロック信号を供給するクロック信号供給手段と、各カメラ機に外部リセット信号を供給するリセット信号供給手段と、各カメラ機に外部トリガ信号を供給するトリガ信号供給手段とを備えていることを特徴とする同期撮影タイミング制御器。
- 請求項７に記載の同期撮影タイミング制御器において、外部クロック信号および外部リセット信号と外部トリガ信号を各信号それぞれがカメラ機同士の間で時間のずれのない同一位相状態で供給できるように構成されている同期撮影タイミング制御器。
- 請求項７または８に記載の同期撮影タイミング制御器において、外部クロック信号と外部リセット信号を各信号それぞれがカメラ機同士の間でみて時間のずれのない同一位相状態で供給し、外部トリガ信号がカメラ機同士の間でみて各カメラ機が設定枚数の画像を続けて撮影する時間だけ時間のずれである位相差をもつように外部トリガ信号を供給できるように構成されている同期撮影タイミング制御器。
- 請求項７から９のいずれかに記載の同期撮影タイミング制御器において、少なくとも外部リセット信号と外部トリガ信号のそれぞれがカメラ機同士の間でみて、画像１枚分の撮像が行われる時間である撮影間隔をｔ、カメラ機の台数をＮとしたときにｔ÷Ｎに相応する時間だけ時間のずれである位相差をもつように外部リセット信号と外部トリガ信号を供給できるように構成されている同期撮影タイミング制御器。
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