專利名稱：攝影設(shè)備及同步攝影定時(shí)控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有如攝像機(jī)等多臺(tái)攝影機(jī)的攝影設(shè)備，以及一種與此設(shè)備一起使用的同步攝影定時(shí)控制器。更具體地，本發(fā)明涉及一種通過(guò)同步多臺(tái)攝影機(jī)對(duì)科學(xué)測(cè)量領(lǐng)域中的對(duì)象進(jìn)行攝影的技術(shù)，這些對(duì)象包括如火箭、爆炸、湍流、放電等快速運(yùn)動(dòng)的物體、顯微鏡下微生物的運(yùn)動(dòng)、以及大腦和神經(jīng)系統(tǒng)的信號(hào)傳遞。
背景技術(shù)：
具有高速攝像機(jī)的傳統(tǒng)高速攝影設(shè)備能夠以極高的速度進(jìn)行一系列的攝影操作，例如，能夠以非常短的時(shí)間間隔連續(xù)獲得100張照片的高速攝影。在本說(shuō)明書中所使用的術(shù)語(yǔ)“攝影速度”表示每單位時(shí)間的幀數(shù)(單位是幀每秒)。這里，攝影速度的特定示例為100萬(wàn)幀每秒的數(shù)量級(jí)。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“攝影間隔”表示攝影一幀所需的時(shí)間，即，每單位幀的時(shí)間(單位是秒每幀)。攝影間隔的特定示例為百萬(wàn)分之一秒(1μS)每幀。因此，攝影速度是攝影間隔的倒數(shù)。利用這種高速攝影，能夠連續(xù)攝影其狀態(tài)在非常短的時(shí)間內(nèi)連續(xù)變化的攝影對(duì)象(例如，在爆炸時(shí)所發(fā)生的現(xiàn)象)。
也可以通過(guò)對(duì)多臺(tái)攝像機(jī)進(jìn)行同步來(lái)實(shí)現(xiàn)高速攝影。例如，多臺(tái)攝像機(jī)具有附著在接收攝影對(duì)象的光學(xué)圖像的透鏡上的不同波長(zhǎng)特性的濾色鏡?？梢詫?duì)這些攝像機(jī)進(jìn)行同步來(lái)實(shí)現(xiàn)高速攝影，通過(guò)不同波長(zhǎng)的光同時(shí)對(duì)攝影對(duì)象進(jìn)行攝影。
對(duì)于通過(guò)同步多個(gè)攝像機(jī)進(jìn)行的高速攝影，從外部向攝像機(jī)傳輸外部觸發(fā)信號(hào)(高速攝影啟動(dòng)信號(hào))，以啟動(dòng)高速攝影?？梢园凑詹⑿蟹绞酵瑫r(shí)向攝像機(jī)傳輸觸發(fā)信號(hào)，或者按照串行方式連續(xù)地向攝像機(jī)傳輸觸發(fā)信號(hào)。
但是，在進(jìn)行高速攝影時(shí)，上述提及的傳統(tǒng)高速攝影設(shè)備可能不能精確地同步多臺(tái)攝影機(jī)。
在低攝影速度時(shí)，不精確的同步不會(huì)引起嚴(yán)重的問(wèn)題。具體地，在攝影速度接近上限(最大攝影速度)時(shí)，不能精確地同步攝像機(jī)。
在用在同步攝影中的攝像機(jī)的情況下，每臺(tái)攝像機(jī)具有獨(dú)立的內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)，用于在拾取一幀的圖像時(shí)控制攝影序列的進(jìn)程。在攝像機(jī)的內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)之間沒有任何關(guān)系。因此，在攝影序列的進(jìn)程上，攝像機(jī)彼此不同步。
在進(jìn)行同步攝影時(shí)并行向攝像機(jī)傳輸外部觸發(fā)信號(hào)的模式下，分別地提供外部觸發(fā)信號(hào)，而不進(jìn)行協(xié)調(diào)。此外，外部觸發(fā)信號(hào)的并行提供并未給出對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)之間缺乏一致性的解決方案。在攝影序列的進(jìn)程上，攝像機(jī)保持彼此不同步。即，對(duì)于并不滿足所有攝像機(jī)的給定時(shí)間的攝影序列級(jí)，不能精確地同步攝像機(jī)。
在進(jìn)行同步攝影時(shí)串行向攝像機(jī)傳輸外部觸發(fā)信號(hào)的模式下，在接收來(lái)自上游攝像機(jī)的觸發(fā)信號(hào)時(shí)，攝影序列的狀態(tài)是不確定的。這導(dǎo)致了從接收到外部觸發(fā)信號(hào)到啟動(dòng)高速攝影之間的時(shí)間上的變化，依賴于在下游攝像機(jī)接收外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)的攝影序列的狀態(tài)。因此，在這種情況下，精確的同步也是不可能的。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問(wèn)題，提出本發(fā)明，其目的在于提供一種能夠利用多臺(tái)精確同步的攝影機(jī)進(jìn)行攝影的攝影設(shè)備以及一種用于此設(shè)備的同步攝影定時(shí)控制器。
按照本發(fā)明，由一種具有多臺(tái)攝影機(jī)和一個(gè)同步攝影定時(shí)控制器的攝影設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的，每臺(tái)攝像機(jī)具有(a)圖像拾取裝置，用于接收攝影對(duì)象的光學(xué)圖像，對(duì)其進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并作為電信號(hào)輸出所述圖像，以形成攝影圖像；以及(b)同步攝影定時(shí)控制裝置，根據(jù)從攝影機(jī)外部提供的外部時(shí)鐘信號(hào)，控制所述圖像拾取裝置重復(fù)的獲得攝影序列中的一張照片操作，響應(yīng)從攝影機(jī)外部提供的外部復(fù)位信號(hào)，對(duì)攝影序列進(jìn)行一次復(fù)位以返回到開始狀態(tài)，以及響應(yīng)從攝像機(jī)外部提供的外部觸發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)攝影，其中所述同步攝影定時(shí)控制器包括時(shí)鐘信號(hào)提供裝置，用于向每臺(tái)攝影機(jī)提供所述外部時(shí)鐘信號(hào)；復(fù)位信號(hào)提供裝置，用于向每臺(tái)攝影機(jī)提供所述外部復(fù)位信號(hào)；以及觸發(fā)信號(hào)提供裝置，用于向每臺(tái)攝影機(jī)提供所述外部觸發(fā)信號(hào)；由此，根據(jù)由所述同步攝影定時(shí)控制器提供的所述外部時(shí)鐘信號(hào)、所述外部復(fù)位信號(hào)和所述外部觸發(fā)信號(hào)，利用多臺(tái)攝影機(jī)進(jìn)行同步攝影。
利用按照本發(fā)明的攝影設(shè)備，當(dāng)對(duì)多臺(tái)攝影機(jī)進(jìn)行同步以進(jìn)行攝影時(shí)，同步攝影定時(shí)控制器向每臺(tái)攝影機(jī)提供外部時(shí)鐘信號(hào)、外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)。然后，如下進(jìn)行同步攝影。當(dāng)首先提供了外部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，攝影序列控制裝置根據(jù)外部時(shí)鐘信號(hào)，開始重復(fù)用于獲得一張照片的攝影序列，當(dāng)接下來(lái)提供了外部復(fù)位信號(hào)時(shí)，每臺(tái)攝影機(jī)的攝影序列控制裝置對(duì)攝影序列進(jìn)行一次復(fù)位，以返回到開始狀態(tài)。然后，當(dāng)提供了外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，攝影序列控制裝置使每臺(tái)攝影機(jī)的圖像拾取裝置開始針對(duì)高速同步攝影的圖像拾取操作。
從而，在本發(fā)明中，單一的同步攝影定時(shí)控制器以協(xié)同的方式向用于同步攝影的攝影機(jī)提供外部時(shí)鐘信號(hào)，用于控制用于獲得照片的攝影序列的進(jìn)程；外部復(fù)位信號(hào)，用于復(fù)位攝影序列；以及外部觸發(fā)信號(hào)，用于使每臺(tái)攝影機(jī)啟動(dòng)高速攝影。在以協(xié)同方式提供的外部時(shí)鐘信號(hào)之間以及外部復(fù)位信號(hào)之間保持時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系。外部復(fù)位信號(hào)復(fù)位各臺(tái)攝影機(jī)的攝影序列，從而使攝影序列也按照時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行。由以協(xié)同方式提供的外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)的攝影機(jī)的攝影操作按照嚴(yán)格的時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行。結(jié)果，精確地同步多臺(tái)攝影機(jī)，以進(jìn)行攝影。
例如，同步攝影定時(shí)控制器可以提供如下信號(hào)。同步攝影定時(shí)控制器可以提供外部時(shí)鐘信號(hào)、外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)，這些信號(hào)中的每一個(gè)在攝影機(jī)之間彼此同相，沒有時(shí)間延遲。
當(dāng)利用這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行同步攝影時(shí)，攝影機(jī)彼此同步地開始重復(fù)用于獲得一張照片的攝影序列，并彼此同步地復(fù)位攝影序列。在攝像機(jī)之間，攝影序列以相同的步調(diào)前進(jìn)，而且攝影同時(shí)啟動(dòng)。按照這種方式，可以同時(shí)而并行地進(jìn)行各臺(tái)攝影機(jī)的攝影操作。
在提供信號(hào)的另一示例中，同步攝影定時(shí)控制器可以提供外部時(shí)鐘信號(hào)和外部復(fù)位信號(hào)，這些信號(hào)中的每一個(gè)在攝影機(jī)之間彼此同相，沒有時(shí)間延遲，而提供在攝影機(jī)之間具有相位差的外部觸發(fā)信號(hào)，所述相位差是與每臺(tái)攝影機(jī)連續(xù)獲得預(yù)定數(shù)目的圖像所花費(fèi)的時(shí)間相對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲。
當(dāng)利用這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行同步攝影時(shí)，攝影機(jī)彼此同步地開始重復(fù)用于獲得一張照片的攝影序列，并彼此同步地復(fù)位攝影序列。隨后，按照與前一攝影機(jī)連續(xù)獲得預(yù)定數(shù)目的圖像所花費(fèi)的時(shí)間相對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲，向每臺(tái)攝影機(jī)提供觸發(fā)信號(hào)。利用以這種方式接連地提供給攝影機(jī)的觸發(fā)信號(hào)，攝影機(jī)接連地進(jìn)行連續(xù)的攝影以獲得預(yù)定數(shù)目的圖像。從而，可以連續(xù)地獲得與攝影機(jī)所獲得的預(yù)定數(shù)目的圖像的總和相對(duì)應(yīng)的數(shù)目的圖像。
在提供信號(hào)的另一示例中，同步攝影定時(shí)控制器可以至少提供外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)，從而使外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)中的每一個(gè)在攝影機(jī)之間具有相位差，所述相位差是與t÷N相對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲，其中t是拾取一張圖像所需的時(shí)間，而N是攝影機(jī)的數(shù)目。
當(dāng)利用這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行同步攝影時(shí)，隨著開始提供外部時(shí)鐘信號(hào)，攝影機(jī)開始按照攝影間隔重復(fù)用于獲得一張照片的攝影序列。然后，以與[(攝影間隔)÷(攝影機(jī)數(shù)目)]相對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲提供外部復(fù)位信號(hào)，連續(xù)地復(fù)位每臺(tái)攝影機(jī)的攝影序列，以統(tǒng)一攝影序列的進(jìn)程。當(dāng)以與[(攝影間隔)÷(攝影機(jī)數(shù)目)]相對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲提供外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，攝影機(jī)連續(xù)啟動(dòng)攝影。利用被看作整體的多臺(tái)攝影機(jī)，攝影以[(攝影間隔)÷(攝影機(jī)數(shù)目)]的攝影間隔進(jìn)行。從而，通過(guò)將攝影間隔設(shè)為最小值(即，最大攝影速度)，可以通過(guò)倍增攝影機(jī)的數(shù)目，來(lái)提高最大攝影速度。
在上述發(fā)明中，足以提供以下信號(hào)至少外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)中的每一個(gè)在攝影機(jī)之間具有相位差，所述相位差是與t÷N相對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲。也可以提供除了外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)以外的其他信號(hào)(例如，外部時(shí)鐘信號(hào))，以使其在攝影機(jī)之間具有相位差，所述相位差是與t÷N相對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲。
為了避免作為由于電纜長(zhǎng)度的變化而導(dǎo)致的時(shí)間延遲的相位差，優(yōu)選地，通過(guò)實(shí)質(zhì)上相同長(zhǎng)度的電纜將同步攝影定時(shí)控制器與攝影機(jī)相連，以提供外部時(shí)鐘信號(hào)、外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)。
利用這種結(jié)構(gòu)，同步攝影定時(shí)控制器通過(guò)實(shí)質(zhì)上相同長(zhǎng)度的電纜向攝影機(jī)提供外部時(shí)鐘信號(hào)、外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)。于是，能夠避免在攝影機(jī)之間的每個(gè)外部信號(hào)中產(chǎn)生作為由于電纜長(zhǎng)度的變化而導(dǎo)致的時(shí)間延遲的相位差。
在按照本發(fā)明的攝影設(shè)備的一個(gè)示例中，每臺(tái)攝影機(jī)包括內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)，控制圖像拾取裝置的攝影序列的進(jìn)程；以及時(shí)鐘切換裝置，用于在外部時(shí)鐘信號(hào)和內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)之間切換提供給攝影序列控制裝置的時(shí)鐘信號(hào)。
利用這種結(jié)構(gòu)，時(shí)鐘切換裝置在外部時(shí)鐘信號(hào)和內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)之間進(jìn)行切換。從而，可以根據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘或外部時(shí)鐘，來(lái)進(jìn)行每臺(tái)攝影機(jī)的攝影序列。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種用在具有多臺(tái)攝影機(jī)和一個(gè)同步攝影定時(shí)控制器的攝影設(shè)備中的同步攝影定時(shí)控制器，每臺(tái)攝影機(jī)具有(a)圖像拾取裝置，用于接收攝影對(duì)象的光學(xué)圖像，對(duì)其進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并作為電信號(hào)輸出所述圖像，以形成攝影圖像；以及(b)同步攝影定時(shí)控制裝置，根據(jù)從攝影機(jī)外部提供的外部時(shí)鐘信號(hào)，控制所述圖像拾取裝置重復(fù)用于獲得攝影序列中的一張照片的操作，響應(yīng)從攝影機(jī)外部提供的外部復(fù)位信號(hào)，對(duì)攝影序列進(jìn)行一次復(fù)位以返回到開始狀態(tài)，以及響應(yīng)從攝像機(jī)外部提供的外部觸發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)攝影，所述同步攝影定時(shí)控制器包括時(shí)鐘信號(hào)提供裝置，用于向每臺(tái)攝影機(jī)提供所述外部時(shí)鐘信號(hào)；復(fù)位信號(hào)提供裝置，用于向每臺(tái)攝影機(jī)提供所述外部復(fù)位信號(hào)；以及觸發(fā)信號(hào)提供裝置，用于向每臺(tái)攝影機(jī)提供所述外部觸發(fā)信號(hào)；由此，根據(jù)由所述同步攝影定時(shí)控制器提供的所述外部時(shí)鐘信號(hào)、所述外部復(fù)位信號(hào)和所述外部觸發(fā)信號(hào)，利用多臺(tái)攝影機(jī)進(jìn)行同步攝影。
從而，按照本發(fā)明的同步攝影定時(shí)控制器可以被用作攝影設(shè)備的組件。
此前針對(duì)攝影設(shè)備討論的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的多種示例也適當(dāng)?shù)乜蓱?yīng)用于此同步攝影定時(shí)控制器。


為了描述本發(fā)明，在附圖中示出了當(dāng)前優(yōu)選的幾種形式，但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于所示出的精確結(jié)構(gòu)和手段。
圖1是示出了按照本發(fā)明的高速攝影設(shè)備的概況的方框圖；圖2是示出了包括在按照本發(fā)明的設(shè)備中的攝影機(jī)的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖3是示出了按照本發(fā)明的同步攝影定時(shí)控制器的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖4是示出了按照本發(fā)明的設(shè)備的同時(shí)并行同步攝影處理的流程圖；圖5是示出了在同時(shí)并行攝影時(shí)所輸入的多種外部信號(hào)的信號(hào)波形圖；圖6是示出了按照本發(fā)明的設(shè)備的接續(xù)(relayed)同步攝影處理的流程圖；圖7是示出了在接續(xù)同步攝影時(shí)所輸入的多種外部信號(hào)的信號(hào)波形圖；圖8是示出了按照本發(fā)明的設(shè)備的連續(xù)移位同步攝影處理的流程圖；以及圖9是示出了在連續(xù)移位同步攝影時(shí)所輸入的多種外部信號(hào)的信號(hào)波形圖。
具體實(shí)施例方式
此后，將參照附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
圖1是示出了按照本發(fā)明的高速攝影設(shè)備的概況的方框圖。圖2是示出了包括在該設(shè)備中的攝影機(jī)的結(jié)構(gòu)的方框圖。圖3是示出了包括在該設(shè)備中的同步攝影定時(shí)控制器的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖1所示的高速攝影設(shè)備包括從第一到第三的三臺(tái)攝影機(jī)1A～1C、攝影機(jī)控制器2和同步攝影定時(shí)控制器3。該設(shè)備還包括用于傳輸和接收電信號(hào)的電纜4a～4c、5a～5c、6a和6b。第一到第三攝影機(jī)1A～1C對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的攝影機(jī)。同步攝影定時(shí)控制器3對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的同步攝影定時(shí)控制器。
從第一到第三的三臺(tái)攝影機(jī)1A～1C是具有相同結(jié)構(gòu)的高速攝像機(jī)(此后，適當(dāng)?shù)厥÷浴皬牡谝坏降谌倍鴮⑵浜?jiǎn)稱為攝影機(jī)1A～1C)。攝影機(jī)控制器2可以由攝影師進(jìn)行操作，以輸入和設(shè)置針對(duì)攝影機(jī)1A～1C的多種攝影條件，例如，要拍攝的照片數(shù)、攝影間隔(攝影速度)、曝光時(shí)間(快門速度)、如同步攝影等攝影模式，以及照明條件。分別通過(guò)相應(yīng)的電纜4a～4c，將被輸入到攝影機(jī)控制器2的攝影條件傳輸并設(shè)置于攝影機(jī)1A～1C。
在利用兩臺(tái)或更多攝影機(jī)進(jìn)行同步攝影時(shí)，使用同步攝影定時(shí)控制器3。為了描述方便，這里假設(shè)，利用三臺(tái)攝影機(jī)1A～1C進(jìn)行同步攝影。構(gòu)造同步攝影定時(shí)控制器3，以便向攝影機(jī)1A～1C中的每一個(gè)輸入外部時(shí)鐘信號(hào)，該外部時(shí)鐘信號(hào)控制用于獲得一張照片的攝影序列；外部復(fù)位信號(hào)，用于復(fù)位攝影序列并將其返回到開始狀態(tài)；以及外部觸發(fā)信號(hào)，用于啟動(dòng)每臺(tái)攝影機(jī)的攝影。分別通過(guò)電纜5a～5c，從同步攝影定時(shí)控制器3向攝影機(jī)1A～1C傳輸各種信號(hào)。在本實(shí)施例中，電纜5a～5c都具有實(shí)質(zhì)上相同的長(zhǎng)度(在長(zhǎng)度上實(shí)質(zhì)上相等)。
攝影機(jī)控制器2可以由攝影師進(jìn)行操作，以輸入并且還設(shè)置由三臺(tái)攝影機(jī)1A～1C所進(jìn)行的同步攝影的類型(例如，此后詳細(xì)描述的同時(shí)并行攝影、接續(xù)攝影和連續(xù)移位攝影)，作為可選攝影條件。還分別通過(guò)相應(yīng)的電纜4a～4c和電纜6a，向攝影機(jī)1A～1C和同步攝影定時(shí)控制器3傳輸設(shè)置在攝影機(jī)控制器2的同步攝影條件，并設(shè)置在攝影機(jī)1A～1C和同步攝影定時(shí)控制3中。同步攝影定時(shí)控制器3根據(jù)設(shè)置條件提供外部時(shí)鐘信號(hào)、外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)。攝影機(jī)1A～1C根據(jù)設(shè)置條件并響應(yīng)由同步攝影定時(shí)控制器3提供的外部時(shí)鐘信號(hào)、外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)，進(jìn)行同步攝影。在本實(shí)施例中，在合適的時(shí)間，通過(guò)電纜4a～4c，向攝影機(jī)控制器2傳送由同步攝影獲得的圖像，并且可以在安裝在攝影機(jī)控制器2上或與攝影機(jī)控制器2分離設(shè)置的圖像監(jiān)視器(未示出)上顯示所接收到的攝影圖像。此后，將對(duì)所述設(shè)備的每個(gè)組件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的描述。
如圖2所示，每臺(tái)攝影機(jī)1A～1C包括光學(xué)鏡頭7、圖像增強(qiáng)器8、固態(tài)CCD圖像傳感器9(此后稱為“CCD”)、CCD驅(qū)動(dòng)電路10、攝影序列控制電路11、PLL電路12、內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器電路13、輸入時(shí)鐘選擇器開關(guān)14和接收電路15。CCD 9和CCD驅(qū)動(dòng)電路10對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的圖像拾取裝置。攝影序列控制電路11對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的攝影序列控制裝置。光源16與每臺(tái)攝影機(jī)1A～1C相連。此光源16并不是絕對(duì)必需的。
通過(guò)圖像增強(qiáng)器8的光電放大功能，對(duì)通過(guò)光學(xué)鏡頭7所接收的攝影對(duì)象的光學(xué)圖像進(jìn)行光放大，然后投射到CCD 9上。此圖像增強(qiáng)器8用于通過(guò)光放大使感光度增強(qiáng)，以及用于通過(guò)基于門的開關(guān)切換的快門功能來(lái)遮蔽CCD。在不需要感光的情況下，作為代替，可以使用普通的機(jī)械快門。
CCD 9具有用于光學(xué)圖像的光電轉(zhuǎn)換的一組光電二極管和一組電荷轉(zhuǎn)移元件。CCD 9具有以下功能對(duì)光學(xué)圖像進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，以作為電信號(hào)輸出；以及在存儲(chǔ)或讀取由光電轉(zhuǎn)換引起的電荷時(shí)充當(dāng)快門。此外，CCD 9具有圖像存儲(chǔ)器(未示出)，可以保存有限數(shù)目(例如，100張)的攝影圖像。在高速攝影時(shí)，圖像存儲(chǔ)器在CCD驅(qū)動(dòng)電路10的控制下，以設(shè)置的攝影間隔連續(xù)收集和存儲(chǔ)攝影圖像。在預(yù)定的時(shí)間，例如，在攝影操作之后，將存儲(chǔ)在圖像存儲(chǔ)器中的攝影圖像迅速傳給攝影機(jī)控制器2。
例如，攝影機(jī)1A～1C在高速攝影中的攝影間隔(攝影速度)是諸如百萬(wàn)分之一秒(1μS)每幀(或者大約100萬(wàn)幀每秒)。但是，這當(dāng)然不是限制性的。
在每臺(tái)攝影機(jī)1A～1C中，由內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器電路13輸出的16MHz內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)和由攝影機(jī)外部提供的16MHz外部時(shí)鐘信號(hào)在由PLL電路12將其轉(zhuǎn)變?yōu)?2MHz之后，被輸入到攝影序列控制電路11。通過(guò)輸入時(shí)鐘選擇器開關(guān)14的切換動(dòng)作，去往攝影序列控制電路11的時(shí)鐘在外部時(shí)鐘信號(hào)和內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)之間進(jìn)行切換。當(dāng)將內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)輸入攝影序列控制電路11時(shí)，攝影機(jī)1A～1C的攝影序列按照內(nèi)部時(shí)鐘進(jìn)行。當(dāng)將外部時(shí)鐘信號(hào)輸入攝影序列控制電路11時(shí)，攝影機(jī)1A～1C的攝影序列按照外部時(shí)鐘進(jìn)行。因此，內(nèi)部時(shí)鐘振蕩器電路13對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生裝置。輸入時(shí)鐘選擇器開關(guān)14對(duì)應(yīng)于輸入時(shí)鐘切換裝置。
接收電路15接收從攝影機(jī)外部傳輸?shù)牡耐獠繒r(shí)鐘信號(hào)、外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)，并將這些信號(hào)輸入攝影序列控制電路11。當(dāng)在攝影時(shí)需要照明時(shí)，光源16在攝影序列控制電路11的控制下發(fā)光，以照亮攝影對(duì)象。
此外，攝影序列控制電路11控制CCD 9和CCD驅(qū)動(dòng)電路10，從而按照內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)或外部時(shí)鐘信號(hào)，重復(fù)進(jìn)行攝影，以獲得攝影序列中的一張照片。響應(yīng)從攝影機(jī)的外部提供的外部復(fù)位信號(hào)，攝影序列一次返回到開始狀態(tài)。響應(yīng)從攝影機(jī)外部提供的外部觸發(fā)信號(hào)，由CCD 9和CCD驅(qū)動(dòng)電路10啟動(dòng)攝影。
如圖3所示，同步攝影定時(shí)控制器3包括振蕩器電路17，用于產(chǎn)生16MHz外部時(shí)鐘信號(hào)；控制邏輯電路18，用于控制外部時(shí)鐘信號(hào)、外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)的輸入定時(shí)；延遲電路19a～19c，用于延遲這些信號(hào)；傳輸電路20a～20c，用于傳輸這些信號(hào)；以及PLL電路21。控制邏輯電路18根據(jù)由PLL電路轉(zhuǎn)變?yōu)?2MHz的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行操作，以將16MHz的外部時(shí)鐘信號(hào)輸入到每臺(tái)攝影機(jī)1A～1C。通過(guò)向每臺(tái)攝影機(jī)1A～1C提供攝影序列控制電路11所需的、等于32MHz一半的16MHz的外部時(shí)鐘信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)輻射噪聲的減小。
在本實(shí)施例中的同步攝影定時(shí)控制器3中，外部時(shí)鐘振蕩器電路17和延遲電路19a～19c對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的時(shí)鐘信號(hào)提供裝置?？刂七壿嬰娐?8和延遲電路19a～19c對(duì)應(yīng)于本發(fā)明中的復(fù)位信號(hào)提供裝置和觸發(fā)信號(hào)提供裝置。
在本實(shí)施例中，通過(guò)實(shí)質(zhì)上具有相同長(zhǎng)度的電纜5a～5c，向各臺(tái)攝影機(jī)1A～1C提供外部時(shí)鐘信號(hào)、外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)。從而，可以避免由于電纜長(zhǎng)度的變化而引起的攝影機(jī)之間的每個(gè)外部信號(hào)中的時(shí)間延遲。
將結(jié)合攝影機(jī)1A～1C的同步攝影，對(duì)同步攝影定時(shí)控制器3的結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體的描述。本實(shí)施例中的設(shè)備能夠有選擇地執(zhí)行可以通過(guò)攝影機(jī)控制器2進(jìn)行設(shè)置的、包括同時(shí)并行同步攝影、接續(xù)同步攝影和連續(xù)移位同步攝影在內(nèi)的同步攝影模式。例如，當(dāng)要利用不同波長(zhǎng)的光同時(shí)攝影攝影對(duì)象的相同視圖時(shí)，當(dāng)要同時(shí)從不同的方向拍攝攝影對(duì)象時(shí)，當(dāng)獲得數(shù)目上超過(guò)了利用一臺(tái)攝影機(jī)連續(xù)高速攝影所能獲得的數(shù)目的照片時(shí)，或者當(dāng)要以超過(guò)了一臺(tái)攝影機(jī)的最大攝影速度的速度來(lái)進(jìn)行攝影時(shí)，由三臺(tái)攝影機(jī)進(jìn)行同步攝影。
首先，將描述同時(shí)并行同步攝影。圖4是示出了同時(shí)并行同步攝影處理的流程圖。圖5是示出了在同時(shí)并行攝影時(shí)所輸入的多種外部信號(hào)的信號(hào)波形圖。
(步驟S1)設(shè)置同時(shí)并行同步攝影，并提供外部時(shí)鐘信號(hào)作為由攝影機(jī)控制器2設(shè)置的針對(duì)同時(shí)并行同步攝影的條件，如圖5所示，在時(shí)間點(diǎn)TA1，從同步攝影定時(shí)控制器3向攝影機(jī)1A～1C，立即開始連續(xù)地提供相同的外部時(shí)鐘信號(hào)。與此同時(shí)，每臺(tái)攝影機(jī)1A～1C中的輸入時(shí)鐘選擇器開關(guān)14進(jìn)行操作，以便將外部時(shí)鐘信號(hào)輸入攝影序列控制電路11。響應(yīng)外部時(shí)鐘信號(hào)，攝影序列控制電路11開始重復(fù)用于獲得一張照片的攝影序列。在這種同時(shí)并行同步攝影中，延遲電路19a～19c并不進(jìn)行操作，而簡(jiǎn)單地傳送外部信號(hào)。從而，在提供給攝影機(jī)1A～1C的外部信號(hào)之間不存在時(shí)間延遲。
(步驟S2)設(shè)置攝影條件設(shè)置如照片數(shù)和攝影間隔等攝影條件，并將其從攝影機(jī)控制器2傳送到攝影機(jī)1A～1C。然后，攝影機(jī)1A～1C處于待機(jī)狀態(tài)。這里，假設(shè)設(shè)置為100張照片和最大攝影速度。
(步驟S3)提供外部復(fù)位信號(hào)，并且對(duì)攝影序列進(jìn)行復(fù)位當(dāng)如圖5所示，在時(shí)間點(diǎn)TA2，從同步攝影定時(shí)控制器3同時(shí)向攝影機(jī)1A～1C提供外部復(fù)位信號(hào)時(shí)，攝影序列控制電路11立即對(duì)攝影序列進(jìn)行復(fù)位，并使其立即返回到開始狀態(tài)。由于將外部時(shí)鐘信號(hào)提供給攝影序列控制電路11的定時(shí)相同，在復(fù)位之后，攝影序列精確一致地進(jìn)行?？刂七壿嬰娐?8進(jìn)行控制，從而使用于提供外部復(fù)位信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)TA2是從用于設(shè)置攝影條件的時(shí)間點(diǎn)開始的預(yù)定時(shí)間。
按照這種方式，為每個(gè)攝影操作提供外部復(fù)位信號(hào)，以統(tǒng)一從各臺(tái)攝影機(jī)1A～1C獲得的攝影數(shù)據(jù)。采取此措施的原因在于，因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸或接收失敗之后的數(shù)據(jù)的重新傳輸或恢復(fù)，不需要相同的時(shí)間點(diǎn)完成在步驟2中設(shè)置攝影條件之后或者在攝影操作之后的、用于從每臺(tái)攝影機(jī)1A～1C向攝影機(jī)控制器2傳送圖像數(shù)據(jù)的每臺(tái)攝影機(jī)1A～1C與攝影機(jī)控制器2之間的通信。
(步驟S4)提供外部觸發(fā)信號(hào)并且啟動(dòng)攝影當(dāng)如圖5所示，在時(shí)間點(diǎn)TA3，從同步攝影定時(shí)控制器3同時(shí)向攝影機(jī)1A～1C提供外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，攝影序列控制電路11使CCD9和CCD驅(qū)動(dòng)電路10立即開始攝影。控制邏輯電路18進(jìn)行控制，從而使用于提供外部觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)TA3是從用于設(shè)置攝影條件的時(shí)間點(diǎn)開始的預(yù)定時(shí)間，或者與同步攝影定時(shí)控制器3通過(guò)電纜6b從攝影機(jī)外部接收到攝影開始命令信號(hào)(例如，爆炸發(fā)生檢測(cè)信號(hào))的時(shí)間點(diǎn)相一致。
(步驟S5)完成同時(shí)并行同步攝影由各臺(tái)攝影機(jī)1A～1C同時(shí)并行地進(jìn)行高速攝影，以針對(duì)從攝影開始的第1幀到第100幀，在每個(gè)CCD 9的圖像存儲(chǔ)器中收集100幀圖像。從而，通過(guò)同時(shí)并行同步攝影，總共獲得了300張照片，對(duì)于第1到第100幀，3張照片每幀。
接下來(lái)，將對(duì)接續(xù)同步攝影進(jìn)行描述。圖6是示出了接續(xù)同步攝影處理的流程圖。圖7是示出了在接續(xù)同步攝影時(shí)所輸入的多種外部信號(hào)的信號(hào)波形圖。
(步驟Q1)設(shè)置接續(xù)同步攝影，并提供外部時(shí)鐘信號(hào)作為由攝影機(jī)控制器2設(shè)置的針對(duì)接續(xù)同步攝影的條件，如圖7所示，在時(shí)間點(diǎn)TB1，從同步攝影定時(shí)控制器3向攝影機(jī)1A～1C，立即開始連續(xù)地提供相同的外部時(shí)鐘信號(hào)。與此同時(shí)，每臺(tái)攝影機(jī)1A～1C中的輸入時(shí)鐘選擇器開關(guān)14進(jìn)行操作，將外部時(shí)鐘信號(hào)輸入攝影序列控制電路11。響應(yīng)外部時(shí)鐘信號(hào)，攝影序列控制電路11開始重復(fù)用于獲得一張照片的攝影序列。在這種接續(xù)同步攝影中，延遲電路19a～19c并不進(jìn)行操作，而簡(jiǎn)單地傳送外部信號(hào)。在提供給攝影機(jī)1A～1C的外部信號(hào)之間不存在時(shí)間延遲。
(步驟Q2)設(shè)置攝影條件設(shè)置如照片數(shù)和攝影間隔等攝影條件，并將其從攝影控制器2傳送到攝影機(jī)1A～1C。然后，攝影機(jī)1A～1C處于待機(jī)狀態(tài)。這里，假設(shè)設(shè)置為100張照片和最大攝影速度。
(步驟S3)提供外部復(fù)位信號(hào)并對(duì)攝影序列進(jìn)行復(fù)位當(dāng)如圖7所示，在時(shí)間點(diǎn)TB2，從同步攝影定時(shí)控制器3同時(shí)向攝影機(jī)1A～1C提供外部復(fù)位信號(hào)時(shí)，攝影序列控制電路11立即對(duì)攝影序列進(jìn)行復(fù)位，并使其立即返回到開始狀態(tài)。由于將外部時(shí)鐘信號(hào)提供給攝影序列控制電路11的定時(shí)相同，在復(fù)位之后，攝影序列精確一致地進(jìn)行。控制邏輯電路18進(jìn)行控制，從而使用于提供外部復(fù)位信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)TB2是從用于設(shè)置攝影條件的時(shí)間點(diǎn)開始的預(yù)定時(shí)間。
(步驟Q4)提供外部觸發(fā)信號(hào)并啟動(dòng)攝影當(dāng)如圖7所示，在時(shí)間點(diǎn)TB3，從同步攝影定時(shí)控制器3向攝影機(jī)1A提供外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，攝影機(jī)1A開始攝影。當(dāng)在攝影機(jī)1A完成攝影的時(shí)間點(diǎn)TB4，向攝影機(jī)1B提供外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，攝影機(jī)1B開始攝影。當(dāng)在攝影機(jī)1B完成攝影的時(shí)間點(diǎn)TB5，向攝影機(jī)1C提供外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，攝影機(jī)1C開始攝影。控制邏輯電路18進(jìn)行控制，從而使用于提供外部觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)TB3是從用于設(shè)置攝影條件的時(shí)間點(diǎn)開始的預(yù)定時(shí)間，或者與同步攝影定時(shí)控制器3通過(guò)電纜6b從攝影機(jī)外部接收到攝影開始命令信號(hào)(例如，爆炸發(fā)生檢測(cè)信號(hào))的時(shí)間點(diǎn)相一致。此外，控制邏輯電路18進(jìn)行控制，從而時(shí)間點(diǎn)TB4或TB5中的每一個(gè)與對(duì)應(yīng)于攝影機(jī)1A或1B的照片數(shù)(＝100)×攝影間隔(大約1μS)＝大約100μS的時(shí)間的經(jīng)過(guò)相一致。
(步驟Q5)完成接續(xù)同步攝影如上所述，由各臺(tái)攝影機(jī)1A～1C以接續(xù)模式進(jìn)行攝影。第一攝影機(jī)1A收集總共100張照片，對(duì)于攝影開始的第1幀到第100幀中的每一幀一張。第二攝影機(jī)1B收集總共100張照片，對(duì)于第101幀到第200幀中的每一幀一張。第三攝影機(jī)1C也收集總共100張照片，針對(duì)第201幀到第300幀中的每一幀一張。從而，通過(guò)利用三臺(tái)攝影機(jī)1A～1C的最大攝影速度的連續(xù)攝影，總共獲得了300張照片。
最后，將對(duì)連續(xù)移位同步攝影進(jìn)行描述。為了描述方便，這里假設(shè)將四臺(tái)攝影機(jī)1A～1D用在連續(xù)移位同步攝影中。圖8是示出了連續(xù)移位同步攝影處理的流程圖。圖9是示出了在連續(xù)移位同步攝影時(shí)所輸入的多種外部信號(hào)的信號(hào)波形圖。
(步驟R1)設(shè)置連續(xù)移位同步攝影，并提供外部時(shí)鐘信號(hào)作為由攝影機(jī)控制器2設(shè)置的針對(duì)連續(xù)移位同步攝影的條件，如圖9所示，在時(shí)間點(diǎn)TC1，從同步攝影定時(shí)控制器3向攝影機(jī)1A～1D，開始提供外部時(shí)鐘信號(hào)。與此同時(shí)，每臺(tái)攝影機(jī)1A～1D中的輸入時(shí)鐘選擇器開關(guān)14進(jìn)行操作，以便將外部時(shí)鐘信號(hào)輸入到攝影序列控制電路11。響應(yīng)外部時(shí)鐘信號(hào)，攝影序列控制電路11開始重復(fù)用于獲得一張照片的攝影序列。
在這種連續(xù)移位同步攝影中，延遲電路19a～19c的延遲功能使所提供的外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)具有設(shè)置在攝影機(jī)1A～1D之間的時(shí)間延遲(相位差)或延遲時(shí)間Δt，其大小為[(攝影間隔)÷4(攝影機(jī)數(shù))＝1/4攝影間隔＝0.25μS]。
(步驟R2)設(shè)置攝影條件
設(shè)置如照片數(shù)和攝影間隔等攝影條件，并且將其從攝影機(jī)1A～1D傳送到攝影機(jī)控制器2。然后，攝影機(jī)1A～1D處于待機(jī)狀態(tài)。這里，假設(shè)設(shè)置為100張照片和最大攝影速度。
(步驟R3)提供外部復(fù)位信號(hào)并對(duì)攝影序列進(jìn)行復(fù)位如圖9所示，在時(shí)間點(diǎn)TC2，從同步攝影定時(shí)控制器3向攝影機(jī)1A提供外部復(fù)位信號(hào)。隨后，以延遲時(shí)間Δt，向攝影機(jī)1B提供外部復(fù)位信號(hào)。此外，以延遲時(shí)間Δt，向攝影機(jī)1C提供外部復(fù)位信號(hào)。利用這些輸入的復(fù)位信號(hào)，以從攝影機(jī)1A～1D中的一個(gè)到另一個(gè)的延遲時(shí)間Δt，復(fù)位每個(gè)攝影序列，并使攝影序列進(jìn)行。控制邏輯電路18進(jìn)行控制，從而使用于提供外部復(fù)位信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)TC2也是從用于設(shè)置攝影條件的時(shí)間點(diǎn)開始的預(yù)定時(shí)間?？刂七壿嬰娐?8還根據(jù)攝影機(jī)數(shù)，控制外部觸發(fā)信號(hào)的延遲時(shí)間Δt。
(步驟R4)提供外部觸發(fā)信號(hào)并啟動(dòng)攝影當(dāng)如圖9所示，在時(shí)間點(diǎn)TC3，從同步攝影定時(shí)控制器3向攝影機(jī)1A提供外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，攝影機(jī)1A開始攝影。然后，當(dāng)以延遲時(shí)間Δt向攝影機(jī)1B提供外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，攝影機(jī)1B開始攝影。當(dāng)以延遲時(shí)間Δt向攝影機(jī)1C提供外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，攝影機(jī)1C開始攝影。當(dāng)以延遲時(shí)間Δt向攝影機(jī)1D提供外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，攝影機(jī)1D開始攝影?？刂七壿嬰娐?8進(jìn)行控制，從而使用于提供第一外部觸發(fā)信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)TC3是從用于設(shè)置攝影條件的時(shí)間點(diǎn)開始的預(yù)定時(shí)間，或者與同步攝影定時(shí)控制器3通過(guò)電纜6b接收到攝影開始命令信號(hào)(例如，爆炸發(fā)生檢測(cè)信號(hào))的時(shí)間點(diǎn)相一致?？刂七壿嬰娐?8還根據(jù)攝影機(jī)數(shù)對(duì)外部觸發(fā)信號(hào)的延遲時(shí)間Δt進(jìn)行控制。
(步驟R5)完成連續(xù)移位同步攝影攝影機(jī)1A～1D在保持延遲時(shí)間Δt的同時(shí)連續(xù)攝影，每隔延遲時(shí)間Δt給下一攝影機(jī)讓位。即，獲得了400張照片，對(duì)第1到第100幀中的每一幀具有四張照片，以延遲時(shí)間Δt獲得。由于設(shè)定了最大攝影速度，以比最大速度快四倍的速度進(jìn)行此高速攝影。
在本實(shí)施例中，如上所述，單一的同步攝影定時(shí)控制器3按照協(xié)調(diào)的方式，向攝影機(jī)1A～1C中的每一臺(tái)惟一地提供全部外部時(shí)鐘信號(hào)、外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)，以進(jìn)行同步攝影。在提供給各臺(tái)攝影機(jī)1A～1C的外部時(shí)鐘信號(hào)之間以及外部復(fù)位信號(hào)之間保持了時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系。從而，按照時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行由外部復(fù)位信號(hào)復(fù)位的攝影序列。由于攝影機(jī)1A～1C響應(yīng)以協(xié)調(diào)方式提供的外部觸發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)高速攝影，攝影機(jī)1A～1C的高速攝影操作也按照嚴(yán)格的時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行。結(jié)果，可以精確地同步三臺(tái)攝影機(jī)1A～1C以執(zhí)行高速攝影。
此外，當(dāng)單一的同步攝影定時(shí)控制器3提供上述實(shí)施例中的外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)時(shí)，可以按照基于同步攝影定時(shí)控制器3中所產(chǎn)生的外部時(shí)鐘信號(hào)(或形成了產(chǎn)生外部時(shí)鐘信號(hào)的基準(zhǔn)的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào))，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間，產(chǎn)生和提供外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)。從而，能夠以較高的水平同步每臺(tái)攝影機(jī)的攝影序列和高速攝影?？梢哉f(shuō)，針對(duì)超高速水平的同步攝影，也實(shí)現(xiàn)了精確的同步。
上述實(shí)施例中的設(shè)備能夠利用三臺(tái)攝影機(jī)1A～1C以同時(shí)并行、接續(xù)并行或連續(xù)移位模式中的任何一種模式進(jìn)行同步攝影(其中，利用四臺(tái)攝影機(jī)1A～1D進(jìn)行連續(xù)移位同步攝影)。從而，該設(shè)備能夠執(zhí)行滿足攝影目的的高速同步攝影。
每臺(tái)攝影機(jī)1和攝影機(jī)控制器3可以直接互連，而去除同步攝影定時(shí)控制器3，以用作普通的攝影機(jī)。按照這種方式，該設(shè)備可以用作高度通用的攝影機(jī)。
本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，而可以如下進(jìn)行修改(1)在所述實(shí)施例中的設(shè)備中，攝影機(jī)控制器2和同步攝影定時(shí)控制器3是分立的組件。修改后的設(shè)備可以使攝影機(jī)控制器2和同步攝影定時(shí)控制器3集成為一個(gè)組件，或者也與攝影機(jī)1A～1C進(jìn)行集成。
(2)在前述實(shí)施例中，構(gòu)造攝影機(jī)1A～1C中的每一臺(tái)，通過(guò)圖像增強(qiáng)器8將攝影對(duì)象的光學(xué)圖像投射到CCD 9上。代替地，可以將攝影對(duì)象的光學(xué)圖像直接投射到CCD 9上。
(3)前述實(shí)施例包括用于進(jìn)行同步攝影的三臺(tái)或四臺(tái)攝影機(jī)。本發(fā)明并不局限于三臺(tái)或四臺(tái)用于進(jìn)行同步攝影的攝影機(jī)，而可以設(shè)置任意數(shù)目的攝影機(jī)，即，兩臺(tái)或更多臺(tái)攝影機(jī)。
(4)在前述實(shí)施例中，利用四臺(tái)攝影機(jī)1A～1D、32MHz(31.25nS)的外部時(shí)鐘信號(hào)和1μS每幀的攝影間隔進(jìn)行連續(xù)移位同步攝影。在同時(shí)并行同步攝影或接續(xù)同步攝影中使用三臺(tái)攝影機(jī)1A～1C的情況下，利用外部時(shí)鐘信號(hào)的同步將導(dǎo)致延遲時(shí)間為Δt的延遲。
也就是說(shuō)，使用四臺(tái)攝影機(jī)1A～1D的情況下，在攝影機(jī)1A～1D之間產(chǎn)生[(攝影間隔)÷4(攝影機(jī)數(shù))＝1/4攝影間隔＝0.25μS]的時(shí)間延遲。由于延遲時(shí)間Δt為時(shí)鐘脈沖間隔×整數(shù)(在四臺(tái)攝影機(jī)1A～1D的情況下，0.25μS＝31.25nS×8)，利用外部時(shí)鐘信號(hào)的同步是可能的。但是，在攝影機(jī)1A～1C的情況下，在攝影機(jī)1A～1C之間產(chǎn)生[(攝影間隔)÷3(攝影機(jī)數(shù))＝1/3攝影間隔＝大約0.33μS]的時(shí)間延遲。時(shí)間延遲Δt不能以時(shí)鐘脈沖間隔×整數(shù)來(lái)表示。
在這種情況下，也可以使外部時(shí)鐘信號(hào)推遲延遲時(shí)間Δt。從而，可以操作三個(gè)延遲電路19a～19c，以產(chǎn)生提供給攝影機(jī)1A～1C的外部時(shí)鐘信號(hào)之間的時(shí)間延遲(相位差)。即，延遲電路19a～19c的延遲功能使所提供的外部時(shí)鐘信號(hào)具有設(shè)置在攝影機(jī)1A～1C之間的時(shí)間延遲(相位差)或延遲時(shí)間Δt，其大小為[(攝影間隔)÷3(攝影機(jī)數(shù))＝1/3攝影間隔＝大約0.33μS]。同樣，對(duì)于外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)，操作延遲電路19a～19c，以產(chǎn)生延遲時(shí)間Δt。
(5)對(duì)于上述實(shí)施例中的連續(xù)移位同步攝影，將攝影機(jī)之間的[攝影間隔÷攝影機(jī)數(shù)]的時(shí)間延遲或延遲時(shí)間Δt賦予外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)。可以通過(guò)每隔攝影間隔t連續(xù)切換攝影機(jī)來(lái)進(jìn)行同步攝影，每臺(tái)攝影機(jī)以[攝影間隔]×[攝影機(jī)數(shù)]即N×t進(jìn)行操作，其中每臺(tái)攝影機(jī)具有攝影間隔t，而且攝影機(jī)數(shù)為N。例如，在攝影間隔是1μS每幀而且攝影機(jī)數(shù)是4(N＝4)的情況下，可以通過(guò)將每臺(tái)攝影機(jī)的攝影間隔延長(zhǎng)到4μS，并每隔1微秒連續(xù)切換攝影機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)同步攝影。
(6)可以對(duì)前述實(shí)施例中的設(shè)備進(jìn)行編程，以改變一臺(tái)攝影機(jī)的攝影操作期間的攝影條件和攝影間隔。例如，在攝影氣球爆炸的情況下，緊接在發(fā)生快速變化的爆炸之后，需要微小的攝影間隔，但是，過(guò)一會(huì)兒之后，變化稍微變緩，而攝影間隔不必很微小。從而，可以對(duì)該設(shè)備進(jìn)行編程，針對(duì)每臺(tái)攝影機(jī)，使攝影間隔從緊接在爆炸之后的1μS每幀變化到大約1毫秒每幀。在使用三臺(tái)攝影機(jī)的情況下，每臺(tái)攝影機(jī)的攝影條件可以不同，從而，將攝影開始命令信號(hào)(例如，爆炸發(fā)生檢測(cè)信號(hào))用作使攝影機(jī)1A和1B以1μS每幀的攝影間隔進(jìn)行操作、而攝影機(jī)1C以1毫秒每幀的攝影間隔進(jìn)行操作的外部觸發(fā)信號(hào)。
(7)在前述實(shí)施例中，攝影間隔為大約百萬(wàn)分之一秒(1μS)每幀(或大約100萬(wàn)幀每秒)。本發(fā)明也可以應(yīng)用于以視頻速率(大約0.033秒每幀)，即30幀每秒進(jìn)行攝影的攝影設(shè)備。
在不偏離本發(fā)明的精神或本質(zhì)屬性的前提下，可以按照其他特定的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，因此，在表示本發(fā)明的范圍時(shí)，應(yīng)當(dāng)參照所附的權(quán)利要求，而不是前述描述。
權(quán)利要求
1.一種具有多臺(tái)攝影機(jī)和一個(gè)同步攝影定時(shí)控制器的攝影設(shè)備，每臺(tái)攝像機(jī)具有(a)圖像拾取裝置，用于接收攝影對(duì)象的光學(xué)圖像，對(duì)其進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并作為電信號(hào)輸出所述圖像，以形成攝影圖像；以及(b)同步攝影定時(shí)控制裝置，根據(jù)從攝影機(jī)外部提供的外部時(shí)鐘信號(hào)，控制所述圖像拾取裝置重復(fù)用于獲得攝影序列中的一張照片的操作，響應(yīng)從攝影機(jī)外部提供的外部復(fù)位信號(hào)，對(duì)攝影序列進(jìn)行一次復(fù)位以返回到開始狀態(tài)，以及響應(yīng)從攝像機(jī)外部提供的外部觸發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)攝影，其中所述同步攝影定時(shí)控制器包括時(shí)鐘信號(hào)提供裝置，用于向每臺(tái)攝影機(jī)提供所述外部時(shí)鐘信號(hào)；復(fù)位信號(hào)提供裝置，用于向每臺(tái)攝影機(jī)提供所述外部復(fù)位信號(hào)；以及觸發(fā)信號(hào)提供裝置，用于向每臺(tái)攝影機(jī)提供所述外部觸發(fā)信號(hào)；由此，根據(jù)由所述同步攝影定時(shí)控制器提供的所述外部時(shí)鐘信號(hào)、所述外部復(fù)位信號(hào)和所述外部觸發(fā)信號(hào)，利用多臺(tái)攝影機(jī)進(jìn)行同步攝影。
2.按照權(quán)利要求1所述的攝影設(shè)備，其特征在于設(shè)置所述同步攝影定時(shí)控制器，用于提供外部時(shí)鐘信號(hào)、外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)，所述信號(hào)中的每一個(gè)在攝影機(jī)之間彼此同相，不存在時(shí)間延遲。
3.按照權(quán)利要求1所述的攝影設(shè)備，其特征在于設(shè)置所述同步攝影定時(shí)控制器，用于提供外部時(shí)鐘信號(hào)和外部復(fù)位信號(hào)，所述信號(hào)中的每一個(gè)在攝影機(jī)之間彼此同相，不存在時(shí)間延遲；以及提供在攝影機(jī)之間具有相位差的外部觸發(fā)信號(hào)，所述相位差是與每臺(tái)攝影機(jī)連續(xù)獲得預(yù)定數(shù)目的圖像所花費(fèi)的時(shí)間相對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲。
4.按照權(quán)利要求1所述的攝影設(shè)備，其特征在于設(shè)置同步攝影定時(shí)控制器，用于至少提供外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)，從而使外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)中的每一個(gè)在攝影機(jī)之間具有相位差，所述相位差是與t÷N相對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲，其中t是拾取一張圖像所需的時(shí)間，而N是攝影機(jī)的數(shù)目。
5.按照權(quán)利要求1所述的攝影設(shè)備，其特征在于通過(guò)實(shí)質(zhì)上相同長(zhǎng)度的電纜將同步攝影定時(shí)控制器與攝影機(jī)相連，以提供外部時(shí)鐘信號(hào)、外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)。
6.按照權(quán)利要求1所述的攝影設(shè)備，其特征在于每臺(tái)攝影機(jī)包括內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生裝置，用于產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)，控制所述圖像拾取裝置的攝影序列的進(jìn)程；以及時(shí)鐘切換裝置，用于在外部時(shí)鐘信號(hào)和內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)之間切換提供給所述攝影序列控制裝置的時(shí)鐘信號(hào)。
7.按照權(quán)利要求1所述的攝影設(shè)備，其特征在于每臺(tái)攝影機(jī)包括圖像增強(qiáng)器，具有光電放大功能并用于調(diào)整開關(guān)切換，所述圖像拾取裝置是固態(tài)CCD圖像傳感器，在由所述圖像增強(qiáng)器的光電放大功能進(jìn)行光放大之后，將攝影對(duì)象的所述光學(xué)圖像投射到所述固態(tài)CCD圖像傳感器上。
8.按照權(quán)利要求1所述的攝影設(shè)備，其特征在于所述圖像拾取裝置是固態(tài)CCD圖像傳感器，用于將攝影對(duì)象的所述光學(xué)圖像直接透射到所述固態(tài)CCD圖像傳感器上。
9.按照權(quán)利要求1所述的攝影設(shè)備，其特征在于在從設(shè)置攝影條件開始經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間之后，將外部觸發(fā)信號(hào)提供給攝影機(jī)。
10.按照權(quán)利要求1所述的攝影設(shè)備，其特征在于在所述同步攝影定時(shí)控制器接收到與爆炸發(fā)生有關(guān)的爆炸發(fā)生檢測(cè)信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)，將外部觸發(fā)信號(hào)提供給攝影機(jī)。
11.按照權(quán)利要求4所述的攝影設(shè)備，其特征在于設(shè)置所述同步攝影定時(shí)控制器，用于提供在攝影機(jī)之間具有相位差的外部時(shí)鐘信號(hào)，所述相位差為對(duì)應(yīng)于t÷N的時(shí)間延遲。
12.一種用在具有多臺(tái)攝影機(jī)和一個(gè)同步攝影定時(shí)控制器的攝影設(shè)備中的同步攝影定時(shí)控制器，每臺(tái)攝影機(jī)具有(a)圖像拾取裝置，用于接收攝影對(duì)象的光學(xué)圖像，對(duì)其進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，并作為電信號(hào)輸出所述圖像，以形成攝影圖像；以及(b)同步攝影定時(shí)控制裝置，根據(jù)從攝影機(jī)外部提供的外部時(shí)鐘信號(hào)，控制所述圖像拾取裝置重復(fù)用于獲得攝影序列中的一張照片的操作，響應(yīng)從攝影機(jī)外部提供的外部復(fù)位信號(hào)，對(duì)攝影序列進(jìn)行一次復(fù)位以返回到開始狀態(tài)，以及響應(yīng)從攝像機(jī)外部提供的外部觸發(fā)信號(hào)，啟動(dòng)攝影，所述同步攝影定時(shí)控制器包括時(shí)鐘信號(hào)提供裝置，用于向每臺(tái)攝影機(jī)提供所述外部時(shí)鐘信號(hào)；復(fù)位信號(hào)提供裝置，用于向每臺(tái)攝影機(jī)提供所述外部復(fù)位信號(hào)；以及觸發(fā)信號(hào)提供裝置，用于向每臺(tái)攝影機(jī)提供所述外部觸發(fā)信號(hào)；由此，根據(jù)由所述同步攝影定時(shí)控制器提供的所述外部時(shí)鐘信號(hào)、所述外部復(fù)位信號(hào)和所述外部觸發(fā)信號(hào)，利用多臺(tái)攝影機(jī)進(jìn)行同步攝影。
13.按照權(quán)利要求12所述的同步攝影定時(shí)控制器，其特征在于提供外部時(shí)鐘信號(hào)、外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)，所述信號(hào)中的每一個(gè)在攝影機(jī)之間彼此同相，不存在時(shí)間延遲。
14.按照權(quán)利要求12所述的同步攝影定時(shí)控制器，其特征在于提供外部時(shí)鐘信號(hào)和外部復(fù)位信號(hào)，所述信號(hào)中的每一個(gè)在攝影機(jī)之間彼此同相，不存在時(shí)間延遲，以及提供在攝影機(jī)之間具有相位差的外部觸發(fā)信號(hào)，所述相位差是與每臺(tái)攝影機(jī)連續(xù)獲得預(yù)定數(shù)目的圖像所花費(fèi)的時(shí)間相對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲。
15.按照權(quán)利要求12所述的同步攝影定時(shí)控制器，其特征在于至少提供外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)，從而使外部復(fù)位信號(hào)和外部觸發(fā)信號(hào)中的每一個(gè)在攝影機(jī)之間具有相位差，所述相位差是與t÷N相對(duì)應(yīng)的時(shí)間延遲，其中t是拾取一張圖像所需的時(shí)間，而N是攝影機(jī)的數(shù)目。
16.按照權(quán)利要求12所述的同步攝影定時(shí)控制器，其特征在于在從設(shè)置攝影條件開始經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間之后，將外部觸發(fā)信號(hào)提供給攝影機(jī)。
17.按照權(quán)利要求12所述的同步攝影定時(shí)控制器，其特征在于在所述同步攝影定時(shí)控制器接收到與爆炸發(fā)生有關(guān)的爆炸發(fā)生檢測(cè)信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)，將外部觸發(fā)信號(hào)提供給攝影機(jī)。
18.按照權(quán)利要求15所述的同步攝影定時(shí)控制器，其特征在于設(shè)置所述同步攝影定時(shí)控制器，用于提供在攝影機(jī)之間具有相位差的外部時(shí)鐘信號(hào)，所述相位差為對(duì)應(yīng)于t÷N的時(shí)間延遲。
全文摘要
在按照本發(fā)明的設(shè)備中，單一的同步攝影定時(shí)控制器以協(xié)調(diào)的方式向用于同步攝影的攝影機(jī)提供外部時(shí)鐘信號(hào)，用于控制攝影序列的進(jìn)程；外部復(fù)位信號(hào)，用于復(fù)位攝影序列；以及外部觸發(fā)信號(hào)，用于啟動(dòng)高速攝影。因此，在所提供的外部時(shí)鐘信號(hào)之間以及外部復(fù)位信號(hào)之間保持了時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系。外部復(fù)位信號(hào)復(fù)位各臺(tái)攝影機(jī)的攝影序列，從而攝影序列也按照時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行。由按照協(xié)調(diào)方式提供的外部觸發(fā)信號(hào)啟動(dòng)的攝影機(jī)的高速攝影按照嚴(yán)格的時(shí)間對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行。從而，對(duì)攝影機(jī)進(jìn)行精確的同步，以進(jìn)行高速攝影。
文檔編號(hào)G03B15/08GK1525748SQ200410007048
公開日2004年9月1日 申請(qǐng)日期2004年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者富永秀樹, 征矢秀樹, 近藤泰志, 江藤剛治, 志, 樹, 治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社島津制作所, 江藤則治