專利名稱：攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括攝像元件的攝像裝置，其中該攝像元件通過將入 射光轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾蓙懋a(chǎn)生對應(yīng)此光的強度的信號電荷，從而進行攝像。
背景技術(shù)：
作為這種攝像元件，例如有CCD(Charge Coupled Device)型固體攝像 元件。近年來，在相關(guān)CCD型固體攝像元件(在下文中簡記為"CCD") 中，為了能夠進行高速攝像，有下述元件在通過將入射光轉(zhuǎn)換為電荷來 產(chǎn)生對應(yīng)此光的強度的信號電荷的光電轉(zhuǎn)換部(例如，光電二極管)附近， 具備蓄積和存儲從光電轉(zhuǎn)換部中產(chǎn)生的信號電荷的多個電荷蓄積部(例 如，蓄積用CCD)(例如，參照專利文獻1)。在此攝像元件中，在芯片 上設(shè)置光電轉(zhuǎn)換部和電荷蓄積部。
近年來，采用稱為"像素周邊記錄型攝像元件"的CCD。參照圖2說 明此CCD。如圖2中所示，CCD1包括多個上述的光電二極管11和蓄積用 CCD12，同時還包括在圖2中所示的垂直方向上傳送這些蓄積用CCD12內(nèi) 的信號電荷的垂直傳送用CCD13。并且，在各個光電二極管11附近，分別 設(shè)置從光電二極管11向與它們鄰接的蓄積用CCD12讀出信號電荷的讀取 門14。除此之外，還包括在如圖2中所示的水平方向上傳送從垂直傳送用 CCD13傳送的信號電荷的水平傳送用CCD15。
在此"像素周邊記錄型攝像元件"中，線狀的蓄積用CCD12在傾斜方 向上延伸。像這樣通過成為傾斜方向，在芯片上就不會產(chǎn)生無用的空地， 就能夠填充CCD單元。
但是，在相關(guān)攝像元件的前級，為了進行電子的俘獲以及放大，在攝 像裝置內(nèi)裝入圖像轉(zhuǎn)換管(例如，參考專利文獻2)。圖像轉(zhuǎn)換管也稱為 "高速掃描管"，利用光學(xué)透鏡，將在光電面上成像的輸入圖像(光學(xué)圖 像)轉(zhuǎn)換為電子圖像；利用電子透鏡，在MCP(微通道板)上成像從光電面釋放出的電子圖像。處于電子透鏡和MCP之間的偏轉(zhuǎn)板使電子圖像的成像
位置移動，MCP進行電子的俘獲以及放大。利用熒光面將電子圖像轉(zhuǎn)換為 光學(xué)圖像，利用CCD進行攝像。
專利文獻1: JP特開平11-225288號公報(第1-8頁，圖2-7、 15-20) 專利文獻2: JP特開平3-210812號公報(第l、 3-5頁，圖2、 6、 7) 但是，在芯片上進行設(shè)置的關(guān)系上，以蓄積用CCD等為代表的CCD單 元的數(shù)量被制約了。因此，對攝像個數(shù)有限制。特別地，例如，在如攝像 速度為1.0X106幀/秒a， 000， 000幀/秒)的高速攝像那樣、攝影周期縮 短為lys的情況下，與如一般的視頻速度那樣、攝影周期長(例如，lms 以上)的情形相比，攝像時間就會縮短，而不能進行長時間的攝像。例如， 在蓄積用CCD數(shù)量為100個時攝影周期為1 u s的情況下，攝像時間就為 100個Xlus/個400us。這樣，由于限制了蓄積元件的數(shù)量，所以就如
攝像時間的限制為代表的那樣，存在所謂不能對應(yīng)各種攝像模式的問題。 再有，在本說明書中，將攝像的圖像定義為幀，同時，將各幀的每一時間
間隔定義為攝影周期。此外，將攝影周期的倒數(shù)定義為攝影速度。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題而實施本發(fā)明，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠?qū)?yīng) 各種攝像模式的攝像裝置。
本發(fā)明者為了解決上述問題而進行銳意研究的結(jié)果，獲得了以下這樣 的觀點。
艮P，不改變攝像元件自身的結(jié)構(gòu)，著眼于周邊的結(jié)構(gòu)。因此，著眼于 如上述專利文獻2那樣的圖像轉(zhuǎn)換管，在與圖像轉(zhuǎn)換管相關(guān)聯(lián)構(gòu)成攝像元 件中改變設(shè)想。
具體地，包括多個攝像元件，構(gòu)成使各個攝像元件與圖像轉(zhuǎn)換管內(nèi)的 成像位置一一對應(yīng)的結(jié)構(gòu)。并且，可以進行(A)和(B)中至少之一的控制， (A)以預(yù)定個數(shù)的幀在同一成像位置處進行成像之后移動至其它成像位置 的控制，(B)以預(yù)定時間間隔的攝影周期移動至其它成像位置的控制。 獲得了如下觀點如果像這樣進行控制的話，能夠不改變攝像元件自身的 結(jié)構(gòu)，而能夠?qū)?yīng)可進行如長時間攝像等那樣的各種的攝像模式?；谶@種觀點，本發(fā)明采用如下結(jié)構(gòu)。
艮P，本發(fā)明的攝像裝置是進行攝像的攝像裝置，特征在于，包括多 個攝像元件，通過將入射光轉(zhuǎn)換為電荷來產(chǎn)生對應(yīng)此光的強度的信號電 荷，從而進行攝像；和圖像轉(zhuǎn)換管，結(jié)構(gòu)為將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電子圖像、 移動此電子圖像的成像位置、并將已成像的電子圖像再次轉(zhuǎn)換為光學(xué)圖 像，之后、將此轉(zhuǎn)換的光學(xué)圖像作為上述入射光入射到上述攝像元件，并 且，構(gòu)成使得各個攝像元件與各個上述成像位置一一對應(yīng)，上述攝像裝置
包括進行(A)和(B)中至少之一的控制的控制裝置，(A)以預(yù)定個數(shù)的幀 在同一成像位置進行成像之后移動至其它成像位置的控制，(B)以預(yù)定
時間間隔的攝影周期移動至其它成像位置的控制。
根據(jù)本發(fā)明的攝像裝置，包括圖像轉(zhuǎn)換管和多個攝像元件。圖像轉(zhuǎn)換 管被構(gòu)成為使得將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電子圖像、移動此電子圖像的成像位 置、并將已成像的電子圖像再次轉(zhuǎn)換為光學(xué)圖像之后，將此轉(zhuǎn)換后的光學(xué) 圖像作為入射光入射到攝像元件。并且，構(gòu)成為各個攝像元件與圖像轉(zhuǎn)換
管內(nèi)的成像位置一一對應(yīng)。而且，包括進行(A)和(B)中至少一個控制的 控制裝置，(A)以預(yù)定個數(shù)的幀在同一成像位置處成像之后移動至其它成 像位置的控制，(B)以預(yù)定時間間隔的攝影周期移動至其它成像位置的 控制。由于包括這樣的控制裝置，所以在依據(jù)攝像模式給通過攝像元件的 攝像帶來障礙情況下，能夠移動至沒有帶來障礙的其它成像位置，轉(zhuǎn)換為 一一對應(yīng)其移動目的地的成像位置的其它攝像元件。其結(jié)果，不改變攝像 元件自身的結(jié)構(gòu)，就能夠?qū)?yīng)各種攝像模式。在本說明書中，將攝像速度 為100， 000幀/秒以上設(shè)為"高速攝影"。
在上述的發(fā)明中，作為執(zhí)行上述(A)、 (B)中至少之一的控制的實例， 控制裝置既可以僅執(zhí)行(A)的控制，控制裝置也可以僅執(zhí)行(B)的控制， 控制裝置還可以執(zhí)行上述(A)和(B)的控制這兩者。
在上述的發(fā)明中，優(yōu)選攝像裝置包括切換上述(A)、 (B)中至少之一 的控制、和以根據(jù)蓄積及存儲信號電荷的電荷蓄積裝置的數(shù)量所規(guī)定的攝 像元件每一個的預(yù)定個數(shù)的幀在同一成像位置成像的控制中的任何一種 控制進行切換的切換裝置。以根據(jù)蓄積及存儲信號電荷的電荷蓄積裝置的 數(shù)量規(guī)定的攝像元件每一個的預(yù)定個數(shù)的幀在同一成像位置成像的控制，是在包括單個攝像元件的情況下的、所謂"常規(guī)攝像模式"下的控制，由
于包括切換裝置，所以自由地切換上述(A)、 (B)中的至少一種控制和常
規(guī)攝像模式下的控制，在各種攝像模式中增加常規(guī)的攝像模式，提高通用 性。
上述這些發(fā)明的一個實例是，作為(A)的控制，對與成像位置一一對 應(yīng)的各個攝像元件之每一個反復(fù)進行以根據(jù)蓄積及存儲信號電荷的電荷 蓄積裝置的數(shù)量所規(guī)定的攝像元件每一個的規(guī)定個數(shù)的幀在同一成像位 置成像之后移動至其它成像位置的控制。通過以上述預(yù)定個數(shù)的幀在同一 成像位置處成像之后移動至其它成像位置，就能夠利用與其移動目的地的 成像位置一一對應(yīng)的攝像元件來進行新的攝像。并且，就能夠進行僅攝像 元件數(shù)量的倍數(shù)長時間的攝影。
上述這些發(fā)明的其它實例是，在將與成像位置一一對應(yīng)的各個攝像元 件的個數(shù)設(shè)定為n，將同一成像位置處的各攝影個數(shù)的每一個的時間間隔 設(shè)定為t，將攝影周期設(shè)定為t/n時，作為(B)的控制，對各個攝像元件 的每一個反復(fù)進行以攝影周期t/n移動至其它成像位置的控制(權(quán)利要求 4中記載的發(fā)明)。通過對各個攝像元件的每一個反復(fù)進行以上述的攝影 周期t/n移動至其它成像位置的控制，就能夠縮短攝影周期僅以攝像元件 的數(shù)量n為分母的1/n，并能夠進行高速攝像。
在上述的這些發(fā)明中，攝像元件包括通過將入射光轉(zhuǎn)換為電荷來產(chǎn)生 對應(yīng)此光的強度的信號電荷的光電轉(zhuǎn)換裝置。此外，光電轉(zhuǎn)換裝置的一個 實例是光電二極管。在包括這種光電轉(zhuǎn)換裝置的情況下，也可以按如下構(gòu) 筑攝像元件。
艮P，包括多個光電轉(zhuǎn)換裝置和用于蓄積及存儲信號電荷的電荷蓄積裝 置，在以線狀連接各電荷蓄積裝置的每一個來構(gòu)成的同時，構(gòu)成為一面將 從光電轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的信號電荷依次傳送到鄰接的電荷蓄積裝置中、 一面 蓄積在各電荷蓄積裝置中，構(gòu)成為線狀的電荷蓄積裝置向相對于各光電轉(zhuǎn) 換裝置的排列的傾斜方向延伸。通過這樣的結(jié)構(gòu)，作為"像素周邊記錄型 攝像元件"來構(gòu)筑攝像元件。利用此像素周邊記錄型攝像元件，通過使線 狀的電荷蓄積裝置處于傾斜方向，就能夠填充電荷蓄積裝置，以便在設(shè)置 了光電轉(zhuǎn)換裝置和電荷蓄積裝置的芯片上不會產(chǎn)生無用的空地。此外，典型的攝像元件是一種CCD型攝像元件。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明相關(guān)的攝像裝置，包括圖像轉(zhuǎn)換管和多個攝像元件，構(gòu)成 為使得各個攝像元件與圖像轉(zhuǎn)換管內(nèi)的成像位置一一對應(yīng)。并且，由于包
括進行(A)以預(yù)定個數(shù)的幀在同一成像位置處成像之后移動至其它成像 位置的控制、和(B)以預(yù)定時間間隔的攝影周期來移動至其它成像位置 的控制中的至少一個控制的控制裝置，所以不改變攝像元件自身的結(jié)構(gòu)， 就能夠?qū)?yīng)各種攝像模式。


圖1是表示采用根據(jù)實施例1、 2的CCD型固體攝像元件(CCD)的攝
像裝置的示意性方框圖。
圖2是表示根據(jù)實施例1、 2的CCD的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖3是示意性地表示包含根據(jù)實施例1、 2的圖像轉(zhuǎn)換管的光學(xué)系統(tǒng)
的內(nèi)部的斜視圖。
圖4是表示根據(jù)實施例1、 2的微通道板(MCP)的成像位置與垂直/ 水平位置控制電壓之間的關(guān)系的示意圖。
圖5是表示根據(jù)實施例1、 2的微通道板(MCP)的成像位置與垂直/ 水平位置控制電壓之間的關(guān)系的時序圖。
圖6是根據(jù)實施例1的電子圖像的成像位置以及幀輸出的時序圖。
圖7是根據(jù)實施例2的電子圖像的成像位置以及幀輸出的時序圖。
圖8是組合實施例1和常規(guī)攝像模式的時序圖。
圖9是組合實施例2和常規(guī)攝像模式的時序圖。
符號說明
1 CCD型固體攝像元件(CCD)
2c圖像轉(zhuǎn)換管
9b圖像轉(zhuǎn)換管驅(qū)動電路
11光電二極管
12蓄積用CCD
13垂直傳送用CCD
8T、 t/n攝影周期 P, Ps成像位置
具體實施方式
實施例1
在下文中，參照附圖，說明本發(fā)明的實施例l。
圖1是表示采用根據(jù)實施例1、后述的實施例2的CCD型固體攝像元 件(CCD)的攝像裝置的示意性方框圖，圖2是表示根據(jù)實施例1、 2的CCD 結(jié)構(gòu)的方框圖，圖3是示意性地表示包含根據(jù)實施例1、 2的圖像轉(zhuǎn)換管 的光學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)部的斜視圖，圖4是表示根據(jù)實施例1、2的微通道板(MCP) 的成像位置與垂直/水平位置控制電壓的關(guān)系的示意圖，圖5是表示根據(jù) 實施例1、 2的微通道板(MCP)的成像位置與垂直/水平位置控制電壓的 關(guān)系的時序圖。再有，在本實施例l中，根據(jù)后述的理由可知，本實施例 1是本發(fā)明中的(A)的控制的一個實例。
也包含后述的實施例2，實施例l相關(guān)的攝像裝置結(jié)構(gòu)為攝取被攝 物體的光學(xué)圖像、將所攝取的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為信號電荷的同時，還轉(zhuǎn)換為 電信號，攝像被攝物體。即，如圖1中所示，攝像裝置包括固體攝像元件 (CCD) 1，同時還包括光學(xué)系統(tǒng)2、相關(guān)雙重取樣部3、 AD轉(zhuǎn)換器4、圖 像處理運算部5、監(jiān)視器6、操作部7和控制部8。并且，攝像裝置包括攝 像元件驅(qū)動電路9a和圖像轉(zhuǎn)換管驅(qū)動電路9b。此攝像裝置用作攝像速度 為1.0Xl()6幀/秒(1， 000， 000幀/秒)的高速攝像。固體攝像元件(CCD)
l相當于本發(fā)明中的攝像元件。
光學(xué)系統(tǒng)2包括2個透鏡2a、 2b和圖像轉(zhuǎn)換管2c。被攝物體側(cè)的透 鏡2a攝取被攝物體的光學(xué)圖像。圖像轉(zhuǎn)換管2c也稱為"高速掃描管"， 將利用透鏡2a攝取的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電子圖像，進行電子的俘獲及放大， 之后，轉(zhuǎn)換為光學(xué)圖像。處于圖像轉(zhuǎn)換管2c的后級的透鏡2b，攝取由圖 像轉(zhuǎn)換管2c輸出的光學(xué)圖像。圖像轉(zhuǎn)換管2c相當于本發(fā)明中的圖像轉(zhuǎn)換 管。
相關(guān)雙重取樣部3將來自CCD1的信號電荷以低噪聲放大轉(zhuǎn)換為電信 號加以提取。AD轉(zhuǎn)換器4將此電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。圖像處理運算部5根據(jù)由AD轉(zhuǎn)換器4數(shù)字化的電信號，進行用于作成被攝物體的2維圖像 的各種運算處理。監(jiān)視器6將此2維圖像輸出到畫面中。操作部7進行實 施攝像所必要的各種操作?？刂撇?根據(jù)由操作部7設(shè)定的攝影條件等的 操作，來整體控制所有裝置。
攝像元件驅(qū)動電路9a用于驅(qū)動CCD1內(nèi)部，在后述的讀出門14 (參照 圖2)、或傳送CCD1內(nèi)的信號電荷的傳送電極上施加電壓，產(chǎn)生電壓施加 的計時、攝像的計時或時鐘(圖4中的時鐘頻率)等。圖像轉(zhuǎn)換管驅(qū)動電 路9b用于驅(qū)動圖像轉(zhuǎn)換管2c內(nèi)部，在后述的垂直偏轉(zhuǎn)板23 (參照圖3) 上施加垂直位置控制電壓(參照圖4、圖5)，同時在后述的水平偏轉(zhuǎn)板 24 (參照圖3)上施加水平位置控制電壓(參照圖4、圖5)，與來自攝像 元件驅(qū)動電路9a的時鐘同步而產(chǎn)生上述的垂直位置控制電壓或水平位置 控制電壓的施加的計時等。圖像轉(zhuǎn)換管驅(qū)動電路9b相當于本發(fā)明中的控 制裝置。
接著，如圖2中所示，CCD1包括光電二極管11、多個蓄積用CCD12 和垂直傳送用CCD13,其中，光電二極管11通過將入射光(被攝物體的光 學(xué)圖像)轉(zhuǎn)換為電荷來產(chǎn)生對應(yīng)此光的強度的信號電荷，多個蓄積用CCD12 蓄積并存儲從此光電二極管11中產(chǎn)生的信號電荷，垂直傳送用CCD13在 圖2所示的垂直方向上傳送這些蓄積用CCD12內(nèi)的信號電荷。光電二極管 11相當于本發(fā)明中的光電轉(zhuǎn)換裝置，蓄積用CCD12和垂直傳送用CCD13 相當于本發(fā)明中的電荷蓄積裝置。
在各個光電二極管ll的附近分別設(shè)置讀出門14，各個讀出門14從此 光電二極管11向與其鄰接的蓄積用CCD12讀出信號電荷。
對于各蓄積用CCD12而言，分別以線狀連接來構(gòu)成，設(shè)置多根線狀的 蓄積用CCD12。一面向鄰接的蓄積用CCD12依次傳送從光電二極管11產(chǎn)生 的信號電荷、 一面蓄積在各蓄積用CCD12中。并且，將從蓄積用CCD12依 次傳送的信號電荷匯流至垂直傳送用CCD13。將從垂直傳送用CCD13傳送 的該信號電荷傳送至水平傳送用CCD15。
以2維狀配置光電二極管11，在與水平以及垂直方向平行并列配置各 個光電二極管11的關(guān)系上，線狀的蓄積用CCD12在傾斜方向上延伸。也 包含后述的實施例2，本實施例1相關(guān)的CCD1，被稱為所謂"像素周邊記錄型攝像元件"。再有，就CCD1的整體結(jié)構(gòu)而言，與現(xiàn)有技術(shù)相同。
也包含后述的實施例2，在本實施例l相關(guān)的攝像裝置中，包括8個 CCD1。再有，在圖3中，為了附圖的簡便，僅示出了4個CCD1，同時也僅 示出了4個與它們一一對應(yīng)的成像位置。如圖3中所示，光學(xué)系統(tǒng)2的圖 像轉(zhuǎn)換管2c，從被攝物體M側(cè)按順序包括光電面21、電子透鏡22、垂直 偏轉(zhuǎn)板23、水平偏轉(zhuǎn)板24、微通道板(MCP) 25和熒光面26。
在圖像轉(zhuǎn)換管2c中，將由透鏡2a攝取的被攝物體M的光學(xué)圖像M, 轉(zhuǎn)換為電子圖像M2。具體地，將由透鏡2a在光電面21上成像的光學(xué)圖像 M,(輸入圖像)用光電面21轉(zhuǎn)換為電子圖像M2。利用電子透鏡22，在MCP25 上成像從光電面21釋放出的電子圖像M2。直到在MCP25上成像為止，利 用垂直偏轉(zhuǎn)板23及水平偏轉(zhuǎn)板24，將此電子圖像M2的成像位置P移動至
P2、 P3、 P4、 P5、 P6、 P7、 P8 (圖3中僅示出了 P, P4)中的任何一個上。 由熒光面26將在MCP25上成像的電子圖像M2再次轉(zhuǎn)換為光學(xué)圖像。將此 轉(zhuǎn)換的光學(xué)圖像作為入射光Opt通過透鏡2b入射至CCDl。
構(gòu)成這樣的結(jié)構(gòu)，以便各個CCDl與各個成像位置P, P8—一對應(yīng)(圖 3中僅示出了 4個CCD1)。再有，垂直偏轉(zhuǎn)板23由用于將電子圖像M2向 垂直方向偏轉(zhuǎn)的2個電極構(gòu)成，通過在垂直偏轉(zhuǎn)板23上施加垂直位置控 制電壓來進行垂直方向的偏轉(zhuǎn)。水平偏轉(zhuǎn)板24由用于將電子圖像M2向水 平方向偏轉(zhuǎn)的2個電極構(gòu)成，通過在水平偏轉(zhuǎn)板24上施加水平位置控制 電壓來進行水平方向的偏轉(zhuǎn)。
如圖4中所示，示出了各個成像位置P, P8，將垂直位置控制電壓設(shè) 定為V,、 V2、 V3、 V4，將水平位置控制電壓設(shè)定為H,、 H2。在垂直偏轉(zhuǎn)板23 上(參照圖3)以及水平偏轉(zhuǎn)板24 (參照圖3)上都未施加電壓的狀態(tài)中 (即，垂直位置控制電壓及水平位置控制電壓都為O V)，電子圖像M2就 在MCP25的中央部分處成像。因此，優(yōu)選地，將垂直位置控制電壓設(shè)定為 V產(chǎn)-V4、 V2=-V3，同時將水平位置控制電壓設(shè)定為H,二-H2。此外，在控制的 意義方面，優(yōu)選地，成像位置在垂直方向及水平方向都等間隔排列。因此， 優(yōu)選設(shè)定V,-V^V2-V^V3-V4，如果匯總以上的設(shè)定時，優(yōu)選設(shè)定為V,=3X H3XV3。例如，設(shè)定為V產(chǎn)1500V、 V2= H,二500V、 V3= H2=-500V、 V4=-1500V。在如圖5中所示的計時下，當圖像轉(zhuǎn)換管驅(qū)動電路9b (參照圖1)切 換垂直位置控制電壓V, V4及水平位置控制電壓H,、H2并在垂直/水平偏轉(zhuǎn) 板23、 24 (參照圖3)上施加進行控制時，根據(jù)施加的電壓的大小來使電 子圖像M2的成像位置移動。隨著垂直位置控制電壓從V2向V,增大，在遠 離MCP25的中央部分的位置(這里，從圖4的圖面看為上側(cè))成像，隨著 垂直位置控制電壓從V3向V4以負值增大時，在遠離MCP25的中央部分的位 置(這里，從圖4的圖面看為下側(cè))成像。此外，在水平位置控制電壓為 H,的情況下，從MCP25的中央部分起，從圖4的圖面看，在左側(cè)成像，在 水平位置控制電壓為H2的情況下，從MCP25的中央部分起，從圖4的圖面 看，在右側(cè)成像。
如圖4、 5中所示，垂直控制電壓為V,且水平控制電壓為H,時，成像 位置為P,;垂直控制電壓為V,且水平控制電壓為H2時，成像位置為P2;垂 直控制電壓為V2且水平控制電壓為H2時，成像位置為P3;垂直控制電壓為 V2且水平控制電壓為H,時，成像位置為P,;垂直控制電壓為V3且水平控制 電壓為H,時，成像位置為Ps;垂直控制電壓為V3且水平控制電壓為H2時， 成像位置為P6;垂直控制電壓為V4且水平控制電壓為H2時，成像位置為
P7;垂直控制電壓為V4且水平控制電壓為H,時，成像位置為P8。因此，在
圖5中所示的時序圖的情況下，按照P'—P2—P3—P4—P5—P6—P7—Ps的順
序，成像位置順序移動。
接著，參照圖6說明本實施例1中的成像位置及幀輸出的時序變化。 圖6是實施例1相關(guān)的電子圖像的成像位置以及幀輸出的時序圖。
在本實施例1中，攝像速度為1.0Xl()6幀/秒(1， 000， 000幀/秒)、 即攝影周期T為lus/幀(圖6中為lus/F)下，根據(jù)蓄積用CCD 12和 垂直傳送用CCD 13的CCD單元的總數(shù)量規(guī)定的每一個CCD 1的攝影幀數(shù) 量為100。因此，用一個CCD1在每一攝影周期T連續(xù)地進行100幀部分 的攝像。此外，說明了從攝像元件驅(qū)動電路9a (參照圖l)輸出的時鐘頻 率數(shù)為16MHz (按周期換算時，lus/16=0.0625us=62. 5ns)，按照此時 鐘頻率數(shù)，攝影周期T、電子圖像的成像位置及幀輸出為同步。再有，在 圖6中，幀輸出Fx的下標x表示幀數(shù)量，例如，F(xiàn),表示第l幀，同時F,。。 表示第100幀。如圖6中所示，對與成像位置一一對應(yīng)的各個CCD 1的每一個，以根 據(jù)蓄積用CCD 12和垂直傳送用CCD 13的CCD單元的總數(shù)量規(guī)定的每一個 CCD 1的攝影幀數(shù)量即100幀，反復(fù)地進行在同一成像位置處成像之后移 動至其它成像位置的控制。在圖6中，如上所述，按照P,—P2—P3—P4—P5 —P6—P7—Ps的順序，移動成像位置。因此，以100幀在同一成像位置P, 處成像，進行100幀部分的用CCD 1的攝像(參照圖6的F, Fux))，之后， 移動至下一個成像位置P2，以100幀在同一成像位置P2處成像，進行IOO 幀部分的用CCD l的攝像(參照圖6的F,。, F，)，之后，移動至下一個 成像位置P3。
同樣地，以100幀在同一成像位置P3處成像，進行100幀部分的用 CCD1的攝像(參照圖6的F， F3。。)，之后，移動至下一個成像位置P4， 以100幀在同一成像位置h處成像，進行100幀部分的用CCD 1的攝像(參 照圖6的F訓(xùn) F鄉(xiāng))，之后，移動至下一個成像位置P5。同樣地，以100 幀在同一成像位置Ps處成像，進行100幀部分的用CCD 1的攝像(參照圖 6的F4。' F咖)，之后，移動至下一個成像位置P6，以100幀在同一成像 位置Ps處成像，進行100幀部分的用CCD 1的攝像(參照圖6的F則 F,)， 之后，移動至下一個成像位置P7。同樣地，以100幀在同一成像位置P7 處成像，進行100幀部分的用CCD 1的攝像(參照圖6的F6。, F咖)，之 后，移動至下一個成像位置P8，以100幀在同一成像位置P8處成像，進行 100幀部分的用CCD 1的攝像(參照圖6的F徹 F8。。)。
根據(jù)上述攝像裝置，包括圖像轉(zhuǎn)換管2c和多個CCD 1 (在此為8個 CCD1)。圖像轉(zhuǎn)換管2c被構(gòu)成為將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電子圖像，移動此 電子圖像的成像位置，并將成像的電子圖像再次轉(zhuǎn)換為光學(xué)圖像，之后， 將此轉(zhuǎn)換的光學(xué)圖像作為入射光入射到CCD1。并且，構(gòu)成為各個CCD1 與圖像轉(zhuǎn)換管2c內(nèi)的成像位置一一對應(yīng)(在此為成像位置P, P》。包括 圖像轉(zhuǎn)換管驅(qū)動電路9b，其進行(A)以規(guī)定個數(shù)的幀(在此，根據(jù)蓄積用 CCD 12及垂直傳送用CCD 13的CCD單元的總數(shù)量所規(guī)定的每一個CCD 1 的攝影幀數(shù)量即100幀)在同一成像位置處成像之后移動至其它成像位置 的控制。由于包括這種圖像轉(zhuǎn)換管驅(qū)動電路9b，所以在根據(jù)攝影模式給通 過CCD 1的攝像帶來故障的情況下，能夠移動至未帶來故障的其它的成像位置，切換至與其移動目的地的成像位置一一對應(yīng)的其它的CCD 1。其結(jié)
果，不改變CCD l的自身結(jié)構(gòu)，就能夠?qū)?yīng)各種攝像模式。
在本實施例1中，作為(A)的控制，對與成像位置一一對應(yīng)的各個CCD 1的每一個，以根據(jù)蓄積用CCD 12及垂直傳送用CCD 13的CCD單元的總 數(shù)量所規(guī)定的每一個CCD 1的攝影幀數(shù)量即100幀，反復(fù)進行在同一成像 位置處成像之后移動至其它成像位置的控制。通過以上述的100幀在同一 成像位置處成像之后移動至其它成像位置，能夠用與其移動目的地的成像 位置一一對應(yīng)的CCD 1來進行新的攝像。并且，能夠進行僅CCD 1數(shù)量(在 此為8個)之倍數(shù)(在此為8倍)的長時間的攝影。 實施例2
接著，參照

本發(fā)明的實施例2。
圖7是實施例2相關(guān)的電子圖像的成像位置以及幀輸出的時序圖。另 外，含有攝像裝置、CCD及圖像轉(zhuǎn)換管的光學(xué)系統(tǒng)與實施例1的結(jié)構(gòu)相同， 與圖1 5相同。參照此圖7說明本實施例2的成像位置及幀輸出的時序 變化。再有，在本實施例2中，根據(jù)后述的理由可知，其是本發(fā)明中的(B) 控制的一個實例。
在本實施例2中，當將與成像位置一一對應(yīng)的各個CCD 1的個數(shù)設(shè)定 為n、將同一成像位置處的各攝影個數(shù)的每個的時間間隔設(shè)定為t、并將 攝影周期T設(shè)定為t/n時，對各個CCD 1的每一個反復(fù)進行按攝影周期T (=t/n)移動至其它成像位置的控制。CCD l的個數(shù)n為8個，與實施例 l相同，根據(jù)蓄積用CCD 12及垂直傳送用CCD 13的CCD單元的總數(shù)量規(guī) 定的每一個CCD 1的攝影幀數(shù)為100，與實施例1相同。因此，在攝影周 期T期間反復(fù)進行用一個CCD 1的1幀部分的攝像僅CCD 1的個數(shù)n(二8)。 此外，說明了從攝像元件驅(qū)動電路9a(參照圖l)輸出的時鐘頻率為16腿z， 與實施例l相同，按照此時鐘頻率，攝影周期T、電子圖像的成像位置和 幀輸出同步。
再有，當同一CCD 1中的各個攝影個數(shù)的每個的時間間隔t與實施例 1的攝影周期T為相同時間間隔1 y s時，由于n=8所以時間間隔t的1/8 就為攝影周期T。因此，成為攝影周期14/11=1:/8=1^3/8=0. 125us。
如圖7中所示，對各個CCD 1的每一個，反復(fù)進行按攝影周期T
14(=t/n=0. 125us)移動至其它成像位置的控制。在圖7中，與實施例1 相同，按照P,—P2—P3—P4—P5—P6—P7—P8的順序，移動成像位置。因此， 按照以下方式，在攝影周期T (=t/n=0. 125ns)期間，反復(fù)進行用一個 CCD 1進行的1幀部分的攝像。
艮P，首先，直到攝影時間變?yōu)?.125ns (=t/nXl)為止，用在l幀
中與成像位置P,—一對應(yīng)的CCD1進行攝像(參照圖7的F,)，從此成像 位置P,移動至下一個成像位置P2;直到攝影時間變?yōu)?. 250 u s (二t/nX2) 為止，用在1幀中與成像位置P2—一對應(yīng)的CCD 1進行攝像(參照圖7的 F2)，從此成像位置P2移動至下一個成像位置P3。
同樣地，直到攝影時間變?yōu)?.375us (=t/nX3)為止，用在1幀中 與成像位置P3—一對應(yīng)的CCD1進行攝像(參照圖7的F3)，從此成像位 置P3移動至下一個成像位置P4;直到攝影時間變?yōu)?.500us (二t/nX4) 為止，用在1幀中與成像位置P4—一對應(yīng)的CCD 1進行攝像(參照圖7的 F4)，從此成像位置P4移動至下一個成像位置Ps。同樣地，直到攝影時間 變?yōu)?. 625 y s (二t/nX5)為止，用在1幀中與成像位置P5—一對應(yīng)的CCD 1進行攝像(參照圖7的F5)，從此成像位置Ps移動至下一個成像位置P6; 直到攝影時間變?yōu)?.750 us (=t/nX6)為止，用在1幀中與成像位置P6 一一對應(yīng)的CCD1進行攝像(參照圖7的F6)，從此成像位置Pe移動至下 一個成像位置P7。同樣地，直到攝影時間變?yōu)?.875ixs (=t/nX7)為止， 用在1幀中與成像位置P7—一對應(yīng)的CCD 1進行攝像(參照圖7的F,)， 從此成像位置P7移動至下一個成像位置P8;直到攝影時間變?yōu)?.000 us
(二t/nX8)為止，用在1幀中與成像位置P8—一對應(yīng)的CCD 1進行攝像
(參照圖7的F8)。如此這樣，在攝影時間T (=t/n=0. 125 y s)期間，進 行用1個CCD 1實現(xiàn)的1幀部分的攝像。
根據(jù)上述攝像裝置，與實施例1相同，包括圖像轉(zhuǎn)換管2c和多個CCD 1 (在此為8個CCD 1)，構(gòu)成為各個CCD l與圖像轉(zhuǎn)換管2c內(nèi)的成像位 置一一對應(yīng)(在此為成像位置P, P8)。并且，包括圖像轉(zhuǎn)換管驅(qū)動電路 9b，其進行(B)按規(guī)定時間間隔的攝影周期(在此，T=t/n)移動至其它成 像位置的控制。由于包括這種圖像轉(zhuǎn)換管驅(qū)動電路9b，所以在根據(jù)攝影模 式給通過CCD l進行的攝像帶來障礙的情況下，就能夠移動至未帶來障礙
15的其它的成像位置，切換至與其移動目的地的成像位置一一對應(yīng)的其它的
CCD 1。其結(jié)果，不改變CCD l的自身結(jié)構(gòu)，就能夠?qū)?yīng)各種攝像模式。
在本實施例2中，作為(B)的控制，對各個CCD 1的每一個，反復(fù)進 行以攝影周期t/n (在此，n=8)移動至其它成像位置的控制。通過對各個 CCD 1的每1個反復(fù)進行以上述攝影周期t/n移動至其它成像位置的控制， 就縮短攝影周期T僅以CCD l個數(shù)n (在此，n二2)為分母的1/n (在此， 為1/8)，從而能夠進行高速攝像。
本發(fā)明不限于上述實施例，能夠按下述變更實施。
(1) 在上述的各實施例中，雖然采用攝影速度為100， 000幀/秒以 上的高速攝像為實例來進行了說明，但也可以適用于攝影速度低于100， 000幀/秒的常規(guī)攝像。
(2) 在上述的各實施例中，雖然作為通過將入射光轉(zhuǎn)換為電荷來產(chǎn) 生對應(yīng)此光的強度的信號的光電轉(zhuǎn)換功能、采用光電二極管為實例來進行 了說明，但也可以替換采用光柵。
(3) 在上述各個實施例中，雖然采用根據(jù)傾斜排列的CCD的"像素 周邊記錄型攝像元件"為實例來進行了說明，但本發(fā)明也能夠適用于將線 狀的蓄積用CCD在垂直方向延伸的方式所構(gòu)成的攝像元件、或由矩陣狀的 蓄積用CCD構(gòu)成的蓄積元件。
(4) 在上述各個實施例中，雖然CCD的數(shù)量為8個，是多數(shù)，如果 是與成像位置一一對應(yīng)的話，就不限于8個。因此，可以包括根據(jù)圖像轉(zhuǎn) 換管內(nèi)的成像位置的數(shù)量、以CCD為代表的攝像元件。
(5) 在上述各個實施例中，雖然進行了以根據(jù)電荷蓄積裝置(各實 施例中，蓄積用CCD12及垂直傳送用CCD13)的總數(shù)量規(guī)定的每一個攝像 元件(各實施例中，CCD1)的規(guī)定個數(shù)的幀(各實施例中，IOO幀)而在 同一成像位置處成像的控制，即包括單個攝像元件(各實施例中，CCD1) 的情況下的、所謂"常規(guī)攝影模式"下的控制，但也可以包括用于切換各 實施例中的控制(即(A)、 (B)中的至少一種控制)與常規(guī)攝影模式下的 控制的切換裝置。在此情況下，圖像轉(zhuǎn)換管驅(qū)動電路9b發(fā)揮切換裝置的 功能即可。圖8是組合實施例l和常規(guī)攝像模式的時序圖，圖9是組合實 施例2和常規(guī)攝像模式的時序圖。在圖8、圖9中，圖示出了作為M的常規(guī)攝影模式。再有，圖8、圖9都為在常規(guī)的攝影模式下，將攝影周期T
設(shè)為lus/幀。由于包括這種切換裝置，所以自由地切換各實施例中的控
制和常規(guī)攝影模式下的控制，在各種攝影模式中附加常規(guī)攝影模式，提高 通用性。
(6) 在上述實施例l中，雖然作為(A)的控制、對與成像位置一一對 應(yīng)的各個攝像元件(各實施例中，CCD 1)的每一個反復(fù)進行以根據(jù)電荷 蓄積裝置(各實施例中，蓄積用CCD12及垂直傳送用CCD13)的總數(shù)量規(guī) 定的每一個攝像元件(各實施例中，CCD 1)的規(guī)定個數(shù)的幀在同一成像 位置處成像之后移動至其它成像位置的控制，但也可以對各個攝像元件
(各實施例中，CCD 1)的每一個不反復(fù)進行，不需要規(guī)定個數(shù)是以電荷 蓄積裝置的數(shù)量規(guī)定的每一個攝像元件(各實施例中，CCD1)的幀數(shù)量。 例如，CCD的數(shù)量為8個，當根據(jù)蓄積用CCD12及垂直傳送用CCD13的總 數(shù)量規(guī)定的每一個CCD 1的幀數(shù)量設(shè)為100時，也可以僅用1個CCD1僅1 次進行以規(guī)定個數(shù)的幀低于100 (例如50)的幀在同一成像位置成像之后 移動至其它成像位置的控制。此外，也可以在各CCD 1的每一個中自由地 設(shè)定規(guī)定的個數(shù)(例如，在與成像位置P,—一對應(yīng)的CCD為100幀，在與 成像位置P2—一對應(yīng)的CCD為80幀，…)，對各個CCD l之每l個反復(fù) 進行。總結(jié)以上時，如果進行(A)以規(guī)定個數(shù)的幀在同一成像位置處成像 之后移動至其它成像位置的控制的話，則對于具體的(A)控制，不特別限 定。
(7) 在上述實施例2中，作為(B)的控制，雖然對各個CCD的每一 個反復(fù)進行了以攝影周期t/n移動至其它成像位置的控制，但也可以對各 個CCD的每一個不反復(fù)，也不必根據(jù)CCD的個數(shù)n將攝影周期T設(shè)定為t/n。 例如，當CCD的數(shù)量為8個時，也可以僅用1個CCD僅1次進行按攝影周 期t移動至其它成像位置的控制?？偨Y(jié)以上時，如果進行(B)按所規(guī)定 時間間隔的攝影周期移動至其它成像位置的控制的話，則對于具體的(B) 控制，不特別限定。
(8) 也可以組合上述變化例(6)及(7) 。 g卩，可相互切換(A)以規(guī) 定個數(shù)的幀在同一成像位置處成像為電子圖像之后移動至其它成像位置 的控制、和(B)以規(guī)定時間間隔的攝影周期移動至其它成像位置的控制，
17既可以選擇2個(A)、 (B)控制中的任何一個控制，也可以選擇(A)、 (B) 控制兩者。
(9)在本發(fā)明中，能夠適用于任何一種攝像方式。作為攝像方式， 主要有IL (Interline)方式、FT (Frame Transfer)方式、FFT(Full Frame Transfer)方式、FIT (Frame Interline Transfer)方式等。按照這些方式， 攝像元件的結(jié)構(gòu)也改變。
權(quán)利要求
1. 一種進行攝像的攝像裝置，其特征在于，包括多個攝像元件，通過將入射光轉(zhuǎn)換為電荷來產(chǎn)生對應(yīng)此光的強度的信號電荷，從而進行攝像；和圖像轉(zhuǎn)換管，其被構(gòu)成為使得將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電子圖像，移動此電子圖像的成像位置，將已成像的電子圖像再次轉(zhuǎn)換為光學(xué)圖像，之后，將此轉(zhuǎn)換的光學(xué)圖像作為上述入射光而入射到上述攝像元件，并且各個攝像元件與各個上述成像位置被構(gòu)成為使得一一對應(yīng)，上述攝像裝置包括控制裝置，其進行下述(A)和(B)中至少之一的控制，(A)以預(yù)定個數(shù)的幀來在同一成像位置處成像之后移動至其它成像位置的控制，(B)以預(yù)定時間間隔的攝影周期來移動至其它成像位置的控制。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，上述控制裝置僅 進行上述(A)控制。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，上述控制裝置僅 進行上述(B)控制。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，上述控制裝置進 行上述(A)及(B)控制兩者。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1 4任何一項所述的攝像裝置，其特征在于，上述 攝像裝置包括切換裝置，其切換上述(A) 、 (B)中的至少一種控制、和以 由蓄積及存儲信號電荷的電荷蓄積裝置的數(shù)量所規(guī)定的攝像元件的每一 個的規(guī)定個數(shù)的幀來在同一成像位置成像的控制中的任何一種。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1 5任何一項所述的攝像裝置，其特征在于，作為 上述(A)控制，對與成像位置一一對應(yīng)的各個攝像元件的每一個，反復(fù)進 行以根據(jù)蓄積及存儲信號電荷的電荷蓄積裝置的數(shù)量規(guī)定的攝像元件之 每一個的規(guī)定個數(shù)的幀來在同一成像位置成像之后移動至其它成像位置 的控制。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1 5任何一項所述的攝像裝置，其特征在于，當與 成像位置一一對應(yīng)的各個攝像元件的個數(shù)設(shè)為n、同一成像位置處的各攝影個數(shù)之每一個的時間間隔設(shè)為t、攝影周期設(shè)為t/n時，作為上述(B)控 制，對各個攝像元件之每一個，反復(fù)進行以攝影周期t/n移動至其它成像 位置的控制。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1 7任何一項所述的攝像裝置，其特征在于，上述 攝像元件包括光電轉(zhuǎn)換裝置，其通過將入射光轉(zhuǎn)換為電荷，來產(chǎn)生對應(yīng)此 光的強度的信號電荷。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的攝像裝置，其特征在于，上述光電轉(zhuǎn)換裝 置為光電二極管。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的攝像裝置，其特征在于，包 括多個上述光電轉(zhuǎn)換裝置以及蓄積及存儲上述信號電荷的電荷蓄積裝置， 以線狀連接各電荷蓄積裝置的每一個來構(gòu)成，并且，構(gòu)成為一面將從光電 轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生的信號電荷依次傳送到鄰接的電荷蓄積裝置中、 一面蓄積在 各電荷蓄積裝置中，構(gòu)成為線狀的電荷蓄積裝置相對于各光電轉(zhuǎn)換裝置的 排列在傾斜方向上延伸，由此將上述攝像元件構(gòu)成作為像素周邊記錄型攝 像元件。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1 10任何一項所述的攝像裝置，其特征在于，上 述攝像元件是CCD型固體攝像元件。
全文摘要
一種攝像裝置，構(gòu)成為包括圖像轉(zhuǎn)換管(2c)和多個攝像元件CCD1(這里為8個CCD1)，并且各個CCD1與圖像轉(zhuǎn)換管(2c)內(nèi)的成像位置一一對應(yīng)。而且，通過進行以預(yù)定個數(shù)的幀在同一成像位置處成像之后移動至其它成像位置的控制、以預(yù)定時間間隔的攝影周期移動至其它的成像位置的控制中的至少一個的控制，能夠不改變CCD1自身的結(jié)構(gòu)而與各種攝像模式對應(yīng)。
文檔編號H04N5/335GK101455072SQ200780019419
公開日2009年6月10日 申請日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月8日
發(fā)明者近藤泰志 申請人:株式會社島津制作所