摄像装置的制作方法

专利名称：摄像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括摄像元件的摄像装置，其中该摄像元件通过将入 射光转变为电荷来产生对应此光的强度的信号电荷，从而进行摄像。
背景技术：
作为这种摄像元件，例如有CCD(Charge Coupled Device)型固体摄像 元件。近年来，在相关CCD型固体摄像元件(在下文中简记为"CCD") 中，为了能够进行高速摄像，有下述元件在通过将入射光转换为电荷来 产生对应此光的强度的信号电荷的光电转换部(例如，光电二极管)附近， 具备蓄积和存储从光电转换部中产生的信号电荷的多个电荷蓄积部(例 如，蓄积用CCD)(例如，参照专利文献1)。在此摄像元件中，在芯片 上设置光电转换部和电荷蓄积部。
近年来，采用称为"像素周边记录型摄像元件"的CCD。参照图2说 明此CCD。如图2中所示，CCD1包括多个上述的光电二极管11和蓄积用 CCD12，同时还包括在图2中所示的垂直方向上传送这些蓄积用CCD12内 的信号电荷的垂直传送用CCD13。并且，在各个光电二极管11附近，分别 设置从光电二极管11向与它们邻接的蓄积用CCD12读出信号电荷的读取 门14。除此之外，还包括在如图2中所示的水平方向上传送从垂直传送用 CCD13传送的信号电荷的水平传送用CCD15。
在此"像素周边记录型摄像元件"中，线状的蓄积用CCD12在倾斜方 向上延伸。像这样通过成为倾斜方向，在芯片上就不会产生无用的空地， 就能够填充CCD单元。
但是，在相关摄像元件的前级，为了进行电子的俘获以及放大，在摄 像装置内装入图像转换管(例如，参考专利文献2)。图像转换管也称为 "高速扫描管"，利用光学透镜，将在光电面上成像的输入图像(光学图 像)转换为电子图像；利用电子透镜，在MCP(微通道板)上成像从光电面释放出的电子图像。处于电子透镜和MCP之间的偏转板使电子图像的成像
位置移动，MCP进行电子的俘获以及放大。利用荧光面将电子图像转换为 光学图像，利用CCD进行摄像。
专利文献1: JP特开平11-225288号公报(第1-8页，图2-7、 15-20) 专利文献2: JP特开平3-210812号公报(第l、 3-5页，图2、 6、 7) 但是，在芯片上进行设置的关系上，以蓄积用CCD等为代表的CCD单 元的数量被制约了。因此，对摄像个数有限制。特别地，例如，在如摄像 速度为1.0X106帧/秒a， 000， 000帧/秒)的高速摄像那样、摄影周期縮 短为lys的情况下，与如一般的视频速度那样、摄影周期长(例如，lms 以上)的情形相比，摄像时间就会缩短，而不能进行长时间的摄像。例如， 在蓄积用CCD数量为100个时摄影周期为1 u s的情况下，摄像时间就为 100个Xlus/个400us。这样，由于限制了蓄积元件的数量，所以就如
摄像时间的限制为代表的那样，存在所谓不能对应各种摄像模式的问题。 再有，在本说明书中，将摄像的图像定义为帧，同时，将各帧的每一时间
间隔定义为摄影周期。此外，将摄影周期的倒数定义为摄影速度。

发明内容
鉴于上述问题而实施本发明，本发明的目的在于，提供一种能够对应 各种摄像模式的摄像装置。
本发明者为了解决上述问题而进行锐意研究的结果，获得了以下这样 的观点。
艮P，不改变摄像元件自身的结构，着眼于周边的结构。因此，着眼于 如上述专利文献2那样的图像转换管，在与图像转换管相关联构成摄像元 件中改变设想。
具体地，包括多个摄像元件，构成使各个摄像元件与图像转换管内的 成像位置一一对应的结构。并且，可以进行(A)和(B)中至少之一的控制， (A)以预定个数的帧在同一成像位置处进行成像之后移动至其它成像位置 的控制，(B)以预定时间间隔的摄影周期移动至其它成像位置的控制。 获得了如下观点如果像这样进行控制的话，能够不改变摄像元件自身的 结构，而能够对应可进行如长时间摄像等那样的各种的摄像模式。基于这种观点，本发明采用如下结构。
艮P，本发明的摄像装置是进行摄像的摄像装置，特征在于，包括多 个摄像元件，通过将入射光转换为电荷来产生对应此光的强度的信号电 荷，从而进行摄像；和图像转换管，结构为将光学图像转换为电子图像、 移动此电子图像的成像位置、并将已成像的电子图像再次转换为光学图 像，之后、将此转换的光学图像作为上述入射光入射到上述摄像元件，并 且，构成使得各个摄像元件与各个上述成像位置一一对应，上述摄像装置
包括进行(A)和(B)中至少之一的控制的控制装置，(A)以预定个数的帧 在同一成像位置进行成像之后移动至其它成像位置的控制，(B)以预定
时间间隔的摄影周期移动至其它成像位置的控制。
根据本发明的摄像装置，包括图像转换管和多个摄像元件。图像转换 管被构成为使得将光学图像转换为电子图像、移动此电子图像的成像位 置、并将已成像的电子图像再次转换为光学图像之后，将此转换后的光学 图像作为入射光入射到摄像元件。并且，构成为各个摄像元件与图像转换
管内的成像位置一一对应。而且，包括进行(A)和(B)中至少一个控制的 控制装置，(A)以预定个数的帧在同一成像位置处成像之后移动至其它成 像位置的控制，(B)以预定时间间隔的摄影周期移动至其它成像位置的 控制。由于包括这样的控制装置，所以在依据摄像模式给通过摄像元件的 摄像带来障碍情况下，能够移动至没有带来障碍的其它成像位置，转换为 一一对应其移动目的地的成像位置的其它摄像元件。其结果，不改变摄像 元件自身的结构，就能够对应各种摄像模式。在本说明书中，将摄像速度 为100， 000帧/秒以上设为"高速摄影"。
在上述的发明中，作为执行上述(A)、 (B)中至少之一的控制的实例， 控制装置既可以仅执行(A)的控制，控制装置也可以仅执行(B)的控制， 控制装置还可以执行上述(A)和(B)的控制这两者。
在上述的发明中，优选摄像装置包括切换上述(A)、 (B)中至少之一 的控制、和以根据蓄积及存储信号电荷的电荷蓄积装置的数量所规定的摄 像元件每一个的预定个数的帧在同一成像位置成像的控制中的任何一种 控制进行切换的切换装置。以根据蓄积及存储信号电荷的电荷蓄积装置的 数量规定的摄像元件每一个的预定个数的帧在同一成像位置成像的控制，是在包括单个摄像元件的情况下的、所谓"常规摄像模式"下的控制，由
于包括切换装置，所以自由地切换上述(A)、 (B)中的至少一种控制和常
规摄像模式下的控制，在各种摄像模式中增加常规的摄像模式，提高通用 性。
上述这些发明的一个实例是，作为(A)的控制，对与成像位置一一对 应的各个摄像元件之每一个反复进行以根据蓄积及存储信号电荷的电荷 蓄积装置的数量所规定的摄像元件每一个的规定个数的帧在同一成像位 置成像之后移动至其它成像位置的控制。通过以上述预定个数的帧在同一 成像位置处成像之后移动至其它成像位置，就能够利用与其移动目的地的 成像位置一一对应的摄像元件来进行新的摄像。并且，就能够进行仅摄像 元件数量的倍数长时间的摄影。
上述这些发明的其它实例是，在将与成像位置一一对应的各个摄像元 件的个数设定为n，将同一成像位置处的各摄影个数的每一个的时间间隔 设定为t，将摄影周期设定为t/n时，作为(B)的控制，对各个摄像元件 的每一个反复进行以摄影周期t/n移动至其它成像位置的控制(权利要求 4中记载的发明)。通过对各个摄像元件的每一个反复进行以上述的摄影 周期t/n移动至其它成像位置的控制，就能够縮短摄影周期仅以摄像元件 的数量n为分母的1/n，并能够进行高速摄像。
在上述的这些发明中，摄像元件包括通过将入射光转换为电荷来产生 对应此光的强度的信号电荷的光电转换装置。此外，光电转换装置的一个 实例是光电二极管。在包括这种光电转换装置的情况下，也可以按如下构 筑摄像元件。
艮P，包括多个光电转换装置和用于蓄积及存储信号电荷的电荷蓄积装 置，在以线状连接各电荷蓄积装置的每一个来构成的同时，构成为一面将 从光电转换装置产生的信号电荷依次传送到邻接的电荷蓄积装置中、 一面 蓄积在各电荷蓄积装置中，构成为线状的电荷蓄积装置向相对于各光电转 换装置的排列的倾斜方向延伸。通过这样的结构，作为"像素周边记录型 摄像元件"来构筑摄像元件。利用此像素周边记录型摄像元件，通过使线 状的电荷蓄积装置处于倾斜方向，就能够填充电荷蓄积装置，以便在设置 了光电转换装置和电荷蓄积装置的芯片上不会产生无用的空地。此外，典型的摄像元件是一种CCD型摄像元件。
发明效果
根据本发明相关的摄像装置，包括图像转换管和多个摄像元件，构成 为使得各个摄像元件与图像转换管内的成像位置一一对应。并且，由于包
括进行(A)以预定个数的帧在同一成像位置处成像之后移动至其它成像 位置的控制、和(B)以预定时间间隔的摄影周期来移动至其它成像位置 的控制中的至少一个控制的控制装置，所以不改变摄像元件自身的结构， 就能够对应各种摄像模式。


图1是表示采用根据实施例1、 2的CCD型固体摄像元件(CCD)的摄
像装置的示意性方框图。
图2是表示根据实施例1、 2的CCD的结构的方框图。
图3是示意性地表示包含根据实施例1、 2的图像转换管的光学系统
的内部的斜视图。
图4是表示根据实施例1、 2的微通道板(MCP)的成像位置与垂直/ 水平位置控制电压之间的关系的示意图。
图5是表示根据实施例1、 2的微通道板(MCP)的成像位置与垂直/ 水平位置控制电压之间的关系的时序图。
图6是根据实施例1的电子图像的成像位置以及帧输出的时序图。
图7是根据实施例2的电子图像的成像位置以及帧输出的时序图。
图8是组合实施例1和常规摄像模式的时序图。
图9是组合实施例2和常规摄像模式的时序图。
符号说明
1 CCD型固体摄像元件(CCD)
2c图像转换管
9b图像转换管驱动电路
11光电二极管
12蓄积用CCD
13垂直传送用CCD
8T、 t/n摄影周期 P, Ps成像位置
具体实施方式
实施例1
在下文中，参照附图，说明本发明的实施例l。
图1是表示采用根据实施例1、后述的实施例2的CCD型固体摄像元 件(CCD)的摄像装置的示意性方框图，图2是表示根据实施例1、 2的CCD 结构的方框图，图3是示意性地表示包含根据实施例1、 2的图像转换管 的光学系统的内部的斜视图，图4是表示根据实施例1、2的微通道板(MCP) 的成像位置与垂直/水平位置控制电压的关系的示意图，图5是表示根据 实施例1、 2的微通道板(MCP)的成像位置与垂直/水平位置控制电压的 关系的时序图。再有，在本实施例l中，根据后述的理由可知，本实施例 1是本发明中的(A)的控制的一个实例。
也包含后述的实施例2，实施例l相关的摄像装置结构为摄取被摄 物体的光学图像、将所摄取的光学图像转换为信号电荷的同时，还转换为 电信号，摄像被摄物体。即，如图1中所示，摄像装置包括固体摄像元件 (CCD) 1，同时还包括光学系统2、相关双重取样部3、 AD转换器4、图 像处理运算部5、监视器6、操作部7和控制部8。并且，摄像装置包括摄 像元件驱动电路9a和图像转换管驱动电路9b。此摄像装置用作摄像速度 为1.0Xl()6帧/秒(1， 000， 000帧/秒)的高速摄像。固体摄像元件(CCD)
l相当于本发明中的摄像元件。
光学系统2包括2个透镜2a、 2b和图像转换管2c。被摄物体侧的透 镜2a摄取被摄物体的光学图像。图像转换管2c也称为"高速扫描管"， 将利用透镜2a摄取的光学图像转换为电子图像，进行电子的俘获及放大， 之后，转换为光学图像。处于图像转换管2c的后级的透镜2b，摄取由图 像转换管2c输出的光学图像。图像转换管2c相当于本发明中的图像转换 管。
相关双重取样部3将来自CCD1的信号电荷以低噪声放大转换为电信 号加以提取。AD转换器4将此电信号转换为数字信号。图像处理运算部5根据由AD转换器4数字化的电信号，进行用于作成被摄物体的2维图像 的各种运算处理。监视器6将此2维图像输出到画面中。操作部7进行实 施摄像所必要的各种操作。控制部8根据由操作部7设定的摄影条件等的 操作，来整体控制所有装置。
摄像元件驱动电路9a用于驱动CCD1内部，在后述的读出门14 (参照 图2)、或传送CCD1内的信号电荷的传送电极上施加电压，产生电压施加 的计时、摄像的计时或时钟(图4中的时钟频率)等。图像转换管驱动电 路9b用于驱动图像转换管2c内部，在后述的垂直偏转板23 (参照图3) 上施加垂直位置控制电压(参照图4、图5)，同时在后述的水平偏转板 24 (参照图3)上施加水平位置控制电压(参照图4、图5)，与来自摄像 元件驱动电路9a的时钟同步而产生上述的垂直位置控制电压或水平位置 控制电压的施加的计时等。图像转换管驱动电路9b相当于本发明中的控 制装置。
接着，如图2中所示，CCD1包括光电二极管11、多个蓄积用CCD12 和垂直传送用CCD13,其中，光电二极管11通过将入射光(被摄物体的光 学图像)转换为电荷来产生对应此光的强度的信号电荷，多个蓄积用CCD12 蓄积并存储从此光电二极管11中产生的信号电荷，垂直传送用CCD13在 图2所示的垂直方向上传送这些蓄积用CCD12内的信号电荷。光电二极管 11相当于本发明中的光电转换装置，蓄积用CCD12和垂直传送用CCD13 相当于本发明中的电荷蓄积装置。
在各个光电二极管ll的附近分别设置读出门14，各个读出门14从此 光电二极管11向与其邻接的蓄积用CCD12读出信号电荷。
对于各蓄积用CCD12而言，分别以线状连接来构成，设置多根线状的 蓄积用CCD12。一面向邻接的蓄积用CCD12依次传送从光电二极管11产生 的信号电荷、 一面蓄积在各蓄积用CCD12中。并且，将从蓄积用CCD12依 次传送的信号电荷汇流至垂直传送用CCD13。将从垂直传送用CCD13传送 的该信号电荷传送至水平传送用CCD15。
以2维状配置光电二极管11，在与水平以及垂直方向平行并列配置各 个光电二极管11的关系上，线状的蓄积用CCD12在倾斜方向上延伸。也 包含后述的实施例2，本实施例1相关的CCD1，被称为所谓"像素周边记录型摄像元件"。再有，就CCD1的整体结构而言，与现有技术相同。
也包含后述的实施例2，在本实施例l相关的摄像装置中，包括8个 CCD1。再有，在图3中，为了附图的简便，仅示出了4个CCD1，同时也仅 示出了4个与它们一一对应的成像位置。如图3中所示，光学系统2的图 像转换管2c，从被摄物体M侧按顺序包括光电面21、电子透镜22、垂直 偏转板23、水平偏转板24、微通道板(MCP) 25和荧光面26。
在图像转换管2c中，将由透镜2a摄取的被摄物体M的光学图像M, 转换为电子图像M2。具体地，将由透镜2a在光电面21上成像的光学图像 M,(输入图像)用光电面21转换为电子图像M2。利用电子透镜22，在MCP25 上成像从光电面21释放出的电子图像M2。直到在MCP25上成像为止，利 用垂直偏转板23及水平偏转板24，将此电子图像M2的成像位置P移动至
P2、 P3、 P4、 P5、 P6、 P7、 P8 (图3中仅示出了 P, P4)中的任何一个上。 由荧光面26将在MCP25上成像的电子图像M2再次转换为光学图像。将此 转换的光学图像作为入射光Opt通过透镜2b入射至CCDl。
构成这样的结构，以便各个CCDl与各个成像位置P, P8—一对应(图 3中仅示出了 4个CCD1)。再有，垂直偏转板23由用于将电子图像M2向 垂直方向偏转的2个电极构成，通过在垂直偏转板23上施加垂直位置控 制电压来进行垂直方向的偏转。水平偏转板24由用于将电子图像M2向水 平方向偏转的2个电极构成，通过在水平偏转板24上施加水平位置控制 电压来进行水平方向的偏转。
如图4中所示，示出了各个成像位置P, P8，将垂直位置控制电压设 定为V,、 V2、 V3、 V4，将水平位置控制电压设定为H,、 H2。在垂直偏转板23 上(参照图3)以及水平偏转板24 (参照图3)上都未施加电压的状态中 (即，垂直位置控制电压及水平位置控制电压都为O V)，电子图像M2就 在MCP25的中央部分处成像。因此，优选地，将垂直位置控制电压设定为 V产-V4、 V2=-V3，同时将水平位置控制电压设定为H,二-H2。此外，在控制的 意义方面，优选地，成像位置在垂直方向及水平方向都等间隔排列。因此， 优选设定V,-V^V2-V^V3-V4，如果汇总以上的设定时，优选设定为V,=3X H3XV3。例如，设定为V产1500V、 V2= H,二500V、 V3= H2=-500V、 V4=-1500V。在如图5中所示的计时下，当图像转换管驱动电路9b (参照图1)切 换垂直位置控制电压V, V4及水平位置控制电压H,、H2并在垂直/水平偏转 板23、 24 (参照图3)上施加进行控制时，根据施加的电压的大小来使电 子图像M2的成像位置移动。随着垂直位置控制电压从V2向V,增大，在远 离MCP25的中央部分的位置(这里，从图4的图面看为上侧)成像，随着 垂直位置控制电压从V3向V4以负值增大时，在远离MCP25的中央部分的位 置(这里，从图4的图面看为下侧)成像。此外，在水平位置控制电压为 H,的情况下，从MCP25的中央部分起，从图4的图面看，在左侧成像，在 水平位置控制电压为H2的情况下，从MCP25的中央部分起，从图4的图面 看，在右侧成像。
如图4、 5中所示，垂直控制电压为V,且水平控制电压为H,时，成像 位置为P,;垂直控制电压为V,且水平控制电压为H2时，成像位置为P2;垂 直控制电压为V2且水平控制电压为H2时，成像位置为P3;垂直控制电压为 V2且水平控制电压为H,时，成像位置为P,;垂直控制电压为V3且水平控制 电压为H,时，成像位置为Ps;垂直控制电压为V3且水平控制电压为H2时， 成像位置为P6;垂直控制电压为V4且水平控制电压为H2时，成像位置为
P7;垂直控制电压为V4且水平控制电压为H,时，成像位置为P8。因此，在
图5中所示的时序图的情况下，按照P'—P2—P3—P4—P5—P6—P7—Ps的顺
序，成像位置顺序移动。
接着，参照图6说明本实施例1中的成像位置及帧输出的时序变化。 图6是实施例1相关的电子图像的成像位置以及帧输出的时序图。
在本实施例1中，摄像速度为1.0Xl()6帧/秒(1， 000， 000帧/秒)、 即摄影周期T为lus/帧(图6中为lus/F)下，根据蓄积用CCD 12和 垂直传送用CCD 13的CCD单元的总数量规定的每一个CCD 1的摄影帧数 量为100。因此，用一个CCD1在每一摄影周期T连续地进行100帧部分 的摄像。此外，说明了从摄像元件驱动电路9a (参照图l)输出的时钟频 率数为16MHz (按周期换算时，lus/16=0.0625us=62. 5ns)，按照此时 钟频率数，摄影周期T、电子图像的成像位置及帧输出为同步。再有，在 图6中，帧输出Fx的下标x表示帧数量，例如，F,表示第l帧，同时F,。。 表示第100帧。如图6中所示，对与成像位置一一对应的各个CCD 1的每一个，以根 据蓄积用CCD 12和垂直传送用CCD 13的CCD单元的总数量规定的每一个 CCD 1的摄影帧数量即100帧，反复地进行在同一成像位置处成像之后移 动至其它成像位置的控制。在图6中，如上所述，按照P,—P2—P3—P4—P5 —P6—P7—Ps的顺序，移动成像位置。因此，以100帧在同一成像位置P, 处成像，进行100帧部分的用CCD 1的摄像(参照图6的F, Fux))，之后， 移动至下一个成像位置P2，以100帧在同一成像位置P2处成像，进行IOO 帧部分的用CCD l的摄像(参照图6的F,。, F，)，之后，移动至下一个 成像位置P3。
同样地，以100帧在同一成像位置P3处成像，进行100帧部分的用 CCD1的摄像(参照图6的F， F3。。)，之后，移动至下一个成像位置P4， 以100帧在同一成像位置h处成像，进行100帧部分的用CCD 1的摄像(参 照图6的F训 F鄉)，之后，移动至下一个成像位置P5。同样地，以100 帧在同一成像位置Ps处成像，进行100帧部分的用CCD 1的摄像(参照图 6的F4。' F咖)，之后，移动至下一个成像位置P6，以100帧在同一成像 位置Ps处成像，进行100帧部分的用CCD 1的摄像(参照图6的F则 F,)， 之后，移动至下一个成像位置P7。同样地，以100帧在同一成像位置P7 处成像，进行100帧部分的用CCD 1的摄像(参照图6的F6。, F咖)，之 后，移动至下一个成像位置P8，以100帧在同一成像位置P8处成像，进行 100帧部分的用CCD 1的摄像(参照图6的F彻 F8。。)。
根据上述摄像装置，包括图像转换管2c和多个CCD 1 (在此为8个 CCD1)。图像转换管2c被构成为将光学图像转换为电子图像，移动此 电子图像的成像位置，并将成像的电子图像再次转换为光学图像，之后， 将此转换的光学图像作为入射光入射到CCD1。并且，构成为各个CCD1 与图像转换管2c内的成像位置一一对应(在此为成像位置P, P》。包括 图像转换管驱动电路9b，其进行(A)以规定个数的帧(在此，根据蓄积用 CCD 12及垂直传送用CCD 13的CCD单元的总数量所规定的每一个CCD 1 的摄影帧数量即100帧)在同一成像位置处成像之后移动至其它成像位置 的控制。由于包括这种图像转换管驱动电路9b，所以在根据摄影模式给通 过CCD 1的摄像带来故障的情况下，能够移动至未带来故障的其它的成像位置，切换至与其移动目的地的成像位置一一对应的其它的CCD 1。其结
果，不改变CCD l的自身结构，就能够对应各种摄像模式。
在本实施例1中，作为(A)的控制，对与成像位置一一对应的各个CCD 1的每一个，以根据蓄积用CCD 12及垂直传送用CCD 13的CCD单元的总 数量所规定的每一个CCD 1的摄影帧数量即100帧，反复进行在同一成像 位置处成像之后移动至其它成像位置的控制。通过以上述的100帧在同一 成像位置处成像之后移动至其它成像位置，能够用与其移动目的地的成像 位置一一对应的CCD 1来进行新的摄像。并且，能够进行仅CCD 1数量(在 此为8个)之倍数(在此为8倍)的长时间的摄影。 实施例2
接着，参照

本发明的实施例2。
图7是实施例2相关的电子图像的成像位置以及帧输出的时序图。另 外，含有摄像装置、CCD及图像转换管的光学系统与实施例1的结构相同， 与图1 5相同。参照此图7说明本实施例2的成像位置及帧输出的时序 变化。再有，在本实施例2中，根据后述的理由可知，其是本发明中的(B) 控制的一个实例。
在本实施例2中，当将与成像位置一一对应的各个CCD 1的个数设定 为n、将同一成像位置处的各摄影个数的每个的时间间隔设定为t、并将 摄影周期T设定为t/n时，对各个CCD 1的每一个反复进行按摄影周期T (=t/n)移动至其它成像位置的控制。CCD l的个数n为8个，与实施例 l相同，根据蓄积用CCD 12及垂直传送用CCD 13的CCD单元的总数量规 定的每一个CCD 1的摄影帧数为100，与实施例1相同。因此，在摄影周 期T期间反复进行用一个CCD 1的1帧部分的摄像仅CCD 1的个数n(二8)。 此外，说明了从摄像元件驱动电路9a(参照图l)输出的时钟频率为16腿z， 与实施例l相同，按照此时钟频率，摄影周期T、电子图像的成像位置和 帧输出同步。
再有，当同一CCD 1中的各个摄影个数的每个的时间间隔t与实施例 1的摄影周期T为相同时间间隔1 y s时，由于n=8所以时间间隔t的1/8 就为摄影周期T。因此，成为摄影周期14/11=1:/8=1^3/8=0. 125us。
如图7中所示，对各个CCD 1的每一个，反复进行按摄影周期T
14(=t/n=0. 125us)移动至其它成像位置的控制。在图7中，与实施例1 相同，按照P,—P2—P3—P4—P5—P6—P7—P8的顺序，移动成像位置。因此， 按照以下方式，在摄影周期T (=t/n=0. 125ns)期间，反复进行用一个 CCD 1进行的1帧部分的摄像。
艮P，首先，直到摄影时间变为0.125ns (=t/nXl)为止，用在l帧
中与成像位置P,—一对应的CCD1进行摄像(参照图7的F,)，从此成像 位置P,移动至下一个成像位置P2;直到摄影时间变为0. 250 u s (二t/nX2) 为止，用在1帧中与成像位置P2—一对应的CCD 1进行摄像(参照图7的 F2)，从此成像位置P2移动至下一个成像位置P3。
同样地，直到摄影时间变为0.375us (=t/nX3)为止，用在1帧中 与成像位置P3—一对应的CCD1进行摄像(参照图7的F3)，从此成像位 置P3移动至下一个成像位置P4;直到摄影时间变为0.500us (二t/nX4) 为止，用在1帧中与成像位置P4—一对应的CCD 1进行摄像(参照图7的 F4)，从此成像位置P4移动至下一个成像位置Ps。同样地，直到摄影时间 变为0. 625 y s (二t/nX5)为止，用在1帧中与成像位置P5—一对应的CCD 1进行摄像(参照图7的F5)，从此成像位置Ps移动至下一个成像位置P6; 直到摄影时间变为0.750 us (=t/nX6)为止，用在1帧中与成像位置P6 一一对应的CCD1进行摄像(参照图7的F6)，从此成像位置Pe移动至下 一个成像位置P7。同样地，直到摄影时间变为0.875ixs (=t/nX7)为止， 用在1帧中与成像位置P7—一对应的CCD 1进行摄像(参照图7的F,)， 从此成像位置P7移动至下一个成像位置P8;直到摄影时间变为1.000 us
(二t/nX8)为止，用在1帧中与成像位置P8—一对应的CCD 1进行摄像
(参照图7的F8)。如此这样，在摄影时间T (=t/n=0. 125 y s)期间，进 行用1个CCD 1实现的1帧部分的摄像。
根据上述摄像装置，与实施例1相同，包括图像转换管2c和多个CCD 1 (在此为8个CCD 1)，构成为各个CCD l与图像转换管2c内的成像位 置一一对应(在此为成像位置P, P8)。并且，包括图像转换管驱动电路 9b，其进行(B)按规定时间间隔的摄影周期(在此，T=t/n)移动至其它成 像位置的控制。由于包括这种图像转换管驱动电路9b，所以在根据摄影模 式给通过CCD l进行的摄像带来障碍的情况下，就能够移动至未带来障碍
15的其它的成像位置，切换至与其移动目的地的成像位置一一对应的其它的
CCD 1。其结果，不改变CCD l的自身结构，就能够对应各种摄像模式。
在本实施例2中，作为(B)的控制，对各个CCD 1的每一个，反复进 行以摄影周期t/n (在此，n=8)移动至其它成像位置的控制。通过对各个 CCD 1的每1个反复进行以上述摄影周期t/n移动至其它成像位置的控制， 就缩短摄影周期T仅以CCD l个数n (在此，n二2)为分母的1/n (在此， 为1/8)，从而能够进行高速摄像。
本发明不限于上述实施例，能够按下述变更实施。
(1) 在上述的各实施例中，虽然采用摄影速度为100， 000帧/秒以 上的高速摄像为实例来进行了说明，但也可以适用于摄影速度低于100， 000帧/秒的常规摄像。
(2) 在上述的各实施例中，虽然作为通过将入射光转换为电荷来产 生对应此光的强度的信号的光电转换功能、采用光电二极管为实例来进行 了说明，但也可以替换采用光栅。
(3) 在上述各个实施例中，虽然采用根据倾斜排列的CCD的"像素 周边记录型摄像元件"为实例来进行了说明，但本发明也能够适用于将线 状的蓄积用CCD在垂直方向延伸的方式所构成的摄像元件、或由矩阵状的 蓄积用CCD构成的蓄积元件。
(4) 在上述各个实施例中，虽然CCD的数量为8个，是多数，如果 是与成像位置一一对应的话，就不限于8个。因此，可以包括根据图像转 换管内的成像位置的数量、以CCD为代表的摄像元件。
(5) 在上述各个实施例中，虽然进行了以根据电荷蓄积装置(各实 施例中，蓄积用CCD12及垂直传送用CCD13)的总数量规定的每一个摄像 元件(各实施例中，CCD1)的规定个数的帧(各实施例中，IOO帧)而在 同一成像位置处成像的控制，即包括单个摄像元件(各实施例中，CCD1) 的情况下的、所谓"常规摄影模式"下的控制，但也可以包括用于切换各 实施例中的控制(即(A)、 (B)中的至少一种控制)与常规摄影模式下的 控制的切换装置。在此情况下，图像转换管驱动电路9b发挥切换装置的 功能即可。图8是组合实施例l和常规摄像模式的时序图，图9是组合实 施例2和常规摄像模式的时序图。在图8、图9中，图示出了作为M的常规摄影模式。再有，图8、图9都为在常规的摄影模式下，将摄影周期T
设为lus/帧。由于包括这种切换装置，所以自由地切换各实施例中的控
制和常规摄影模式下的控制，在各种摄影模式中附加常规摄影模式，提高 通用性。
(6) 在上述实施例l中，虽然作为(A)的控制、对与成像位置一一对 应的各个摄像元件(各实施例中，CCD 1)的每一个反复进行以根据电荷 蓄积装置(各实施例中，蓄积用CCD12及垂直传送用CCD13)的总数量规 定的每一个摄像元件(各实施例中，CCD 1)的规定个数的帧在同一成像 位置处成像之后移动至其它成像位置的控制，但也可以对各个摄像元件
(各实施例中，CCD 1)的每一个不反复进行，不需要规定个数是以电荷 蓄积装置的数量规定的每一个摄像元件(各实施例中，CCD1)的帧数量。 例如，CCD的数量为8个，当根据蓄积用CCD12及垂直传送用CCD13的总 数量规定的每一个CCD 1的帧数量设为100时，也可以仅用1个CCD1仅1 次进行以规定个数的帧低于100 (例如50)的帧在同一成像位置成像之后 移动至其它成像位置的控制。此外，也可以在各CCD 1的每一个中自由地 设定规定的个数(例如，在与成像位置P,—一对应的CCD为100帧，在与 成像位置P2—一对应的CCD为80帧，…)，对各个CCD l之每l个反复 进行。总结以上时，如果进行(A)以规定个数的帧在同一成像位置处成像 之后移动至其它成像位置的控制的话，则对于具体的(A)控制，不特别限 定。
(7) 在上述实施例2中，作为(B)的控制，虽然对各个CCD的每一 个反复进行了以摄影周期t/n移动至其它成像位置的控制，但也可以对各 个CCD的每一个不反复，也不必根据CCD的个数n将摄影周期T设定为t/n。 例如，当CCD的数量为8个时，也可以仅用1个CCD仅1次进行按摄影周 期t移动至其它成像位置的控制。总结以上时，如果进行(B)按所规定 时间间隔的摄影周期移动至其它成像位置的控制的话，则对于具体的(B) 控制，不特别限定。
(8) 也可以组合上述变化例(6)及(7) 。 g卩，可相互切换(A)以规 定个数的帧在同一成像位置处成像为电子图像之后移动至其它成像位置 的控制、和(B)以规定时间间隔的摄影周期移动至其它成像位置的控制，
17既可以选择2个(A)、 (B)控制中的任何一个控制，也可以选择(A)、 (B) 控制两者。
(9)在本发明中，能够适用于任何一种摄像方式。作为摄像方式， 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。按照这些方式， 摄像元件的结构也改变。
权利要求
1. 一种进行摄像的摄像装置，其特征在于，包括多个摄像元件，通过将入射光转换为电荷来产生对应此光的强度的信号电荷，从而进行摄像；和图像转换管，其被构成为使得将光学图像转换为电子图像，移动此电子图像的成像位置，将已成像的电子图像再次转换为光学图像，之后，将此转换的光学图像作为上述入射光而入射到上述摄像元件，并且各个摄像元件与各个上述成像位置被构成为使得一一对应，上述摄像装置包括控制装置，其进行下述(A)和(B)中至少之一的控制，(A)以预定个数的帧来在同一成像位置处成像之后移动至其它成像位置的控制，(B)以预定时间间隔的摄影周期来移动至其它成像位置的控制。
2、 根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，上述控制装置仅 进行上述(A)控制。
3、 根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，上述控制装置仅 进行上述(B)控制。
4、 根据权利要求1所述的摄像装置，其特征在于，上述控制装置进 行上述(A)及(B)控制两者。
5、 根据权利要求1 4任何一项所述的摄像装置，其特征在于，上述 摄像装置包括切换装置，其切换上述(A) 、 (B)中的至少一种控制、和以 由蓄积及存储信号电荷的电荷蓄积装置的数量所规定的摄像元件的每一 个的规定个数的帧来在同一成像位置成像的控制中的任何一种。
6、 根据权利要求1 5任何一项所述的摄像装置，其特征在于，作为 上述(A)控制，对与成像位置一一对应的各个摄像元件的每一个，反复进 行以根据蓄积及存储信号电荷的电荷蓄积装置的数量规定的摄像元件之 每一个的规定个数的帧来在同一成像位置成像之后移动至其它成像位置 的控制。
7、 根据权利要求1 5任何一项所述的摄像装置，其特征在于，当与 成像位置一一对应的各个摄像元件的个数设为n、同一成像位置处的各摄影个数之每一个的时间间隔设为t、摄影周期设为t/n时，作为上述(B)控 制，对各个摄像元件之每一个，反复进行以摄影周期t/n移动至其它成像 位置的控制。
8、 根据权利要求1 7任何一项所述的摄像装置，其特征在于，上述 摄像元件包括光电转换装置，其通过将入射光转换为电荷，来产生对应此 光的强度的信号电荷。
9、 根据权利要求8所述的摄像装置，其特征在于，上述光电转换装 置为光电二极管。
10、 根据权利要求8或权利要求9所述的摄像装置，其特征在于，包 括多个上述光电转换装置以及蓄积及存储上述信号电荷的电荷蓄积装置， 以线状连接各电荷蓄积装置的每一个来构成，并且，构成为一面将从光电 转换装置产生的信号电荷依次传送到邻接的电荷蓄积装置中、 一面蓄积在 各电荷蓄积装置中，构成为线状的电荷蓄积装置相对于各光电转换装置的 排列在倾斜方向上延伸，由此将上述摄像元件构成作为像素周边记录型摄 像元件。
11、 根据权利要求1 10任何一项所述的摄像装置，其特征在于，上 述摄像元件是CCD型固体摄像元件。
全文摘要
一种摄像装置，构成为包括图像转换管(2c)和多个摄像元件CCD1(这里为8个CCD1)，并且各个CCD1与图像转换管(2c)内的成像位置一一对应。而且，通过进行以预定个数的帧在同一成像位置处成像之后移动至其它成像位置的控制、以预定时间间隔的摄影周期移动至其它的成像位置的控制中的至少一个的控制，能够不改变CCD1自身的结构而与各种摄像模式对应。
文档编号H04N5/335GK101455072SQ200780019419
公开日2009年6月10日 申请日期2007年5月23日 优先权日2006年6月8日
发明者近藤泰志 申请人:株式会社岛津制作所