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Dokumentenidentifikation DE602004000090T2 13.07.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001453318
Titel System für Hochgeschwindigkeitsfotografie und photographisches Steuergerät
Anmelder Shimadzu Corp., Kyoto, JP;
Etoh, Takeharu, Mino, Osaka, JP
Erfinder Tominaga, Hideki, Kyoto-shi, Kyoto-fu, 604-8511, JP;
Soya, Hideki, Kyoto-shi, Kyoto-fu, 604-8511, JP;
Kondo, Yasushi, Kyoto-shi, Kyoto-fu, 604-8511, JP;
Etoh, Takeharu, Minoo-shi, Osaka-fu, 562-0022, JP
Vertreter Wilhelms, Kilian & Partner, 81541 München
DE-Aktenzeichen 602004000090
Vertragsstaaten DE, FR, GB, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 18.02.2004
EP-Aktenzeichen 040036428
EP-Offenlegungsdatum 01.09.2004
EP date of grant 21.09.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.07.2006
IPC-Hauptklasse H04N 7/18(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse G03B 39/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG (1) Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine fotografische Vorrichtung mit einer Vielzahl von Kameras, wie beispielsweise Videokameras und eine Fotografiesynchronzeitsteuerung zur Verwendung bei dieser Vorrichtung. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Technik zum Fotografieren, indem eine Vielzahl von Kameras synchronisiert wird, auf den Gebieten der wissenschaftlichen Messung einschließlich sich schnell bewegender Körper, wie Raketen, Explosionen, Turbulenzen, elektrischen Ladungen, Bewegungen von Mikroben unter einem Mikroskop und der Signalübertragung vom Gehirn auf das Nervensystem.

(2) Beschreibung des betreffenden Standes der Technik

Eine herkömmliche Hochgeschwindigkeitsfotografiervorrichtung mit Hochgeschwindigkeitsvideokameras ist in der Lage, eine Reihe von fotografischen Arbeitsvorgängen mit einer extrem hohen Geschwindigkeit, beispielsweise eine Hochgeschwindigkeitsfotografie auszuführen, bei der 100 fotografische Aufnahme der Reihe nach in sehr kurzen Zeitintervallen aufgenommen werden. Der Begriff „Fotografiergeschwindigkeit", der in der Beschreibung verwandt wird, bezeichnet die Anzahl der Bilder pro Zeiteinheit (die Einheit ist Bilder pro Sekunde). Ein spezielles Beispiel einer Fotografiergeschwindigkeit liegt dabei in der Größenordnung von 1 Million Bildern pro Sekunde. Der Begriff „Fotografierintervall", der im Folgenden verwandt wird, bezeichnet die Zeit, die für das Aufnehmen eines Bildes benötigt wird, d.h., die Zeit pro Einzelbild (die Einheit ist Sekunden pro Bild). Ein spezielles Beispiel eines Fotografierintervalls liegt in der Größenordnung von einer Millionstel Sekunde (1 &mgr;S) pro Bild. Die Fotografiergeschwindigkeit ist somit der Kehrwert des Fotografierintervalls. Bei einer derartigen Hochgeschwindigkeitsfotografie ist es möglich, der Reihe nach einen fotografischen Gegenstand, dessen Zustand sich fortlaufend ändert, innerhalb einer sehr kurzen Zeit (beispielsweise eine Erscheinung, die im Zeitpunkt einer Explosion auftritt) zu fotografieren.

Es ist auch möglich, eine Hochgeschwindigkeitsfotografie dadurch auszuführen, dass mehrere Videokameras synchronisiert werden. Beispielsweise werden optische Bilder eines fotografischen Gegenstandes von einer Vielzahl von Videokameras aufgenommen, die Farbfilter mit verschiedenen Wellenlängencharakteristiken aufweisen, die an den Objektiven angebracht sind. Diese Kameras können synchronisiert werden, um eine Hochgeschwindigkeitsfotografie auszuführen und dabei einen fotografischen Gegenstand gleichzeitig über Licht mit verschiedener Wellenlänge zu fotografieren.

Bei einer Hochgeschwindigkeitsfotografie, die dadurch ausgeführt wird, dass eine Vielzahl von Videokameras synchronisiert wird, wird ein externes Auslösesignal (ein Hochgeschwindigkeitsfotografierstartsignal) von außen auf die Videokameras übertragen, um mit der Hochgeschwindigkeitsfotografie zu beginnen. Das Auslösesignal kann gleichzeitig parallel auf die Videokameras oder nacheinander seriell auf diese übertragen werden.

Es ist jedoch möglich, dass bei einer herkömmlichen Hochgeschwindigkeitsfotografiervorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde, die Kameras nicht genau synchronisiert werden, wenn eine Hochgeschwindigkeitsfotografie ausgeführt wird.

Keine ernsthaften Probleme ergeben sich mit einer ungenauen Synchronisation während einer niedrigen Fotografiergeschwindigkeit. Die Kameras können jedoch nicht genau bei einer Fotografiergeschwindigkeit synchronisiert werden, die nahe am oberen Grenzwert (maximale Fotografiergeschwindigkeit) liegt.

Bei Videokameras, die bei der synchronen Fotografie verwandt werden, weist jede Kamera ein getrenntes internes Taktsignal zum Steuern des Fortschrittes der Fotografierabfolge auf, wenn ein Bild aufgenommen wird. Es besteht keine Beziehung zwischen den internen Taktsignalen der Videokameras. Daher geraten die Videokameras beim Fortschritt der Fotografierabfolge außer Takt.

Bei dem zuerst genannten Verfahren der Übertragung eines externen Auslösesignals auf die Videokameras in paralleler Weise, wenn eine Synchronfotografie ausgeführt wird, wird das externe Auslösesignal separat unkoordiniert zugeführt. Darüber hinaus liefert die parallele Zuführung eines externen Auslösesignals keine Lösung des Problems der mangelnden Entsprechung der internen Taktsignale. Die Videokameras bleiben außer Takt während des Fortschritts der Fotografierabfolge. D.h., dass die Videokameras nicht genau synchronisiert werden können, da die Stufen der fotografischen Abfolge zu einem gegebenen Zeitpunkt für alle Videokameras nicht voll übereinstimmen.

Bei dem zuletzt genannten Verfahren der Übertragung eines externen Auslösesignals auf die Videokameras in serieller Weise bei der Ausführung einer Synchronfotografie ist der Status der fotografischen Abfolge zum Zeitpunkt des Empfangs des Auslösesignals von einer vorausgehenden Videokamera unbestimmt. Das führt zu Abweichungen in der Zeit vom Empfang des externen Auslösesignals zum Beginn der Hochgeschwindigkeitsfotografie in Abhängigkeit vom Status der fotografischen Abfolge, wenn die nachfolgende Videokamera das externe Auslösesignal empfängt. Auch in diesem Fall ist somit einen genaue Synchronisation nicht möglich.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung wurde im Hinblick auf den oben erwähnten Stand der Technik gemacht und hat zum Ziel, eine fotografische Vorrichtung, die eine Fotografie mit einer Vielzahl von genau synchronisierten Kameras ausführen kann, und eine Fotografiesynchronzeitsteuerung zur Verwendung mit dieser Vorrichtung zu schaffen.

Das obige Ziel wird gemäß der Erfindung durch eine fotografische Vorrichtung nach dem Anspruch 8 erreicht.

Wenn bei der fotografischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mehrere Kameras synchronisiert werden, um eine Fotografie durchzuführen, liefert die Fotografiesynchronzeitsteuerung jeder Kamera ein externes Taktsignal, ein externes Rücksetzsignal und ein externes Auslösesignal. Die Synchronfotografie erfolgt dann in der folgenden Weise. Wenn zunächst das externe Taktsignal zugeführt wird, beginnt die Steuereinrichtung für die fotografische Abfolge damit, eine fotografische Abfolge für eine Aufnahme gemäß des externen Taktsignals zu wiederholen. Wenn als Nächstes das externe Rücksetzsignal zugeführt wird, setzt die Steuereinrichtung für die fotografische Abfolge diese auf den Anfangszustand zurück. Wenn das externe Auslösesignal zugeführt wird, bewirkt die Steuereinrichtung für die fotografische Abfolge, dass die Aufnahmeeinrichtung jeder Kamera damit beginnt, ein Bild für die Hochgeschwindigkeitssynchronfotografie aufzunehmen.

Bei der vorliegenden Erfindung versorgt somit eine einzige Fotografiesynchronzeitsteuerung die Kameras für die Synchronfotografie mit dem externen Taktsignal zum Steuern des Fortschritts einer fotografischen Abfolge für eine fotografische Aufnahme, dem externen Rücksetzsignal zum Rücksetzen der fotografischen Abfolge und dem externen Auslösesignal, das jede Kamera dazu bringt, mit einer Hochgeschwindigkeitsfotografie zu beginnen und zwar insgesamt in koordinierte Weise. Eine zeitlich entsprechende Beziehung wird zwischen den externen Taktsignalen und zwischen den externen Rücksetzsignalen beibehalten, die koordiniert zugeführt werden. Die externen Rücksetzsignale setzen die fotografische Abfolge der jeweiligen Kameras so zurück, dass die fotografischen Abfolgen gleichfalls in einer zeitlich entsprechenden Beziehung fortschreiten. Die fotografischen Arbeitsvorgänge der Kameras, die durch die externen Auslösesignale begonnen werden, die in koordinierter Weise zugeführt werden, schreiten in einer streng zeitlich entsprechenden Beziehung fort. Das hat zur Folge, dass eine Vielzahl von Kameras genau synchronisiert wird, um die Fotografie auszuführen.

Die Fotografiesynchronzeitsteuerung kann die Signale beispielsweise wie folgt zuführen. Die Fotografiesynchronzeitsteuerung kann das externe Taktsignal, das externe Rücksetzsignal und das externe Auslösesignal jeweils phasengleich ohne Zeitverzögerung zwischen den Kameras zuführen.

Wenn eine Synchronfotografie mit diesem Aufbau erfolgt, beginnen die Kameras die fotografische Abfolge für eine Aufnahme im Takt miteinander zu wiederholen und setzen die Kameras die fotografische Abfolge im Takt miteinander zurück. Die fotografische Abfolge schreitet mit derselben Geschwindigkeit zwischen den Kameras fort und die Fotografie beginnt zum selben Zeitpunkt. In dieser Weise können die fotografischen Arbeitsvorgänge der jeweiligen Kameras gleichzeitig und parallel zueinander ausgeführt werden.

Ein weiteres Beispiel der Zuführung der Signale besteht darin, dass die Fotografiesynchronzeitsteuerung das externe Taktsignal und das externe Rücksetzsignal jeweils phasengleich ohne Zeitverzögerung zwischen den Kameras und das externe Auslösesignal mit einem Phasenunterschied zwischen den Kameras zuführt, der gleich einer Zeitverzögerung ist, die der Zeit entspricht, die jede Kamera braucht, um eine bestimmte Anzahl von Bildern der Reihe nach aufzunehmen.

Wenn eine Synchronfotografie mit diesem Aufbau erfolgt, beginnen die Kameras eine fotografische Abfolge für eine Aufnahme im Takt miteinander zu wiederholen und die fotografische Abfolge im Takt miteinander zurückzusetzen. Anschließend wird das Auslösesignal jeder Kamera mit einer Zeitverzögerung zugeführt, die der Zeit entspricht, die eine vorhergehenden Kamera braucht, um eine bestimmte Anzahl von Bildern nacheinander aufzunehmen. Wenn das Auslösesignal in dieser Weise den Kameras nacheinander zugeführt wird, führen die Kameras nacheinander eine fortlaufende Fotografie durch, um die bestimmte Anzahl von Bildern aufzunehmen. Bilder können daher fortlaufend in einer Anzahl erhalten werden, die der Summe der bestimmten Anzahl von Bildern entspricht, die von den Kameras erhalten werden.

Ein weiteres Beispiel der Zuführung der Signale besteht darin, dass die Fotografiesynchronzeitsteuerung wenigstens das externe Rücksetzsignal und das externe Auslösesignal so zuführt, dass das externe Rücksetzsignal sowie das externe Auslösesignal einen Phasenunterschied zwischen den Kameras hat, der gleich der Zeitverzögerung ist, die t/N entspricht, wobei t die Zeit ist, die für die Aufnahme eines Bildes benötigt wird, und N die Anzahl der Kameras ist.

Wenn eine Synchronfotografie mit diesem Aufbau erfolgt und mit der Zuführung des externen Taktsignals begonnen wird, beginnen die Kameras damit, eine fotografische Abfolge zu wiederholen, um eine Fotografie in jedem Fotografierintervall aufzunehmen. Dann wird das externe Rücksetzsignal mit einer Zeitverzögerung zugeführt, die [(Fotografierintervall)/(Anzahl der Kameras)] entspricht, wodurch der Reihe nach die fotografische Abfolge aller Kameras zurückgesetzt wird, um den Fortschritt der fotografischen Abfolge gleichmäßig zu machen. Wenn das externe Auslösesignal mit einer Zeitverzögerung zugeführt wird, die [(Fotografierintervall)/(Anzahl von Kameras)] entspricht, beginnen die Kameras der Reihe nach mit dem Fotografieren. Wenn die Vielzahl an Kameras insgesamt betrachtet wird, schreitet die Fotografie mit Fotografierintervallen von [(Fotografierintervall)/Anzahl der Kameras)] fort. Dadurch, dass die Fotografierintervalle auf ein Minimum gesetzt werden (d.h., auf maximale Fotografiergeschwindigkeit), kann die maximale Fotografiergeschwindigkeit um das Vielfache der Anzahl von Kameras erhöht werden.

Bei der oben beschriebenen Erfindung reicht es aus, die Signale so zuzuführen, dass wenigstens jedes externe Rücksetzsignal und externe Auslösesignal einen Phasenunterschied zwischen den Kameras hat, der gleich der Zeitverzögerung ist, die t/N entspricht. Ein anderes Signal als das externe Rücksetzsignal und das externe Auslösesignal (beispielsweise das externe Taktsignal) kann gleichfalls so zugeführt werden, dass es einen Phasenunterschied zwischen den Kameras hat, der gleich der Zeitverzögerung ist, die t/N entspricht.

In Hinblick auf die Vermeidung eines Phasenunterschiedes, der gleich der Zeitverzögerung ist, die aus den verschiedenen Längen der elektrischen Kabel resultiert, ist die Fotografiersynchronzeitsteuerung vorzugsweise mit dem Kameras über elektrische Kabel mit im Wesentlichen gleicher Länge zum Zuführen des externen Taktsignal, des externen Rücksetzsignal und des externen Auslösesignals verbunden.

Bei einem derartigen Aufbau liefert die Fotografiesynchronzeitsteuerung das externe Taktsignal, das externe Rücksetzsignal und das externe Auslösesignal den Kameras über elektrische Kabel mit im Wesentlichen gleicher Länge. Es ist dann möglich, einen Phasenunterschied zu vermeiden, der gleich einer Zeitverzögerung ist, die aus verschiedenen Längen der elektrischen Kabel resultiert, und der in jedem externen Signal zwischen den Kameras auftritt.

Bei einem Ausführungsbeispiel der fotografischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist jede Kamera

eine ein internes Taktsignal erzeugende Einrichtung zum Erzeugen eines internen Taktsignals zur Steuerung des Fortschritts einer fotografischen Abfolge durch die Bildaufnahmeeinrichtung; und

eine Taktschalteinrichtung zum Umschalten der Taktsignale, die der die fotografische Abfolge steuernden Einrichtung geliefert werden, zwischen dem externen Taktsignal und dem internen Taktsignal auf.

Bei einem derartigen Aufbau schaltet die Taktschalteinrichtung zwischen dem externen Taktsignal und dem internen Taktsignal um. Die fotografische Abfolge jeder Kamera kann somit nach Maßgabe des internen oder des externen Takts erfolgen.

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Fotografiesynchronzeitsteuerung nach dem Anspruch 1 geschaffen.

Die Fotografiesynchronzeitsteuerung nach der vorliegenden Erfindung kann somit als Bauteil einer fotografischen Vorrichtung verwandt werden.

Die verschiedenen Beispiele des Aufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung, die im Obigen bezüglich der fotografischen Vorrichtung beschrieben wurden, sind ggf. auch auf diese Fotografiesynchronzeitsteuerung anwendbar.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Zur Erläuterung der Erfindung sind in den Zeichnungen verschiedene Ausbildungsformen dargestellt, die gegenwärtig bevorzugt sind, wobei es sich jedoch versteht, dass die Erfindung nicht auf die genaue dargestellte Anordnung und Ausrüstung beschränkt ist.

1 zeigt in einem Blockschaltbild den Gesamtaufbau einer Hochgeschwindigkeitsfotografiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

2 zeigt in einem Blockschaltbild den Aufbau einer Kamera in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

3 zeigt das Blockschaltbild des Aufbaus einer Fotografiesynchronzeitsteuerung gemäß der vorliegenden Erfindung;

4 zeigt in einem Flussdiagramm den simultanen parallelen synchronen Fotografierprozess der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

5 zeigt in einem Signalwellenformendiagramm die Eingabe verschiedener externer Signale bei einer simultanen parallelen Fotografie;

6 zeigt in einem Flussdiagramm einen gestaffelten synchronen Fotografierprozess der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;

7 zeigt in einem Signalwellenformendiagramm die Eingabe verschiedener externer Signale bei der gestaffelten synchronen Fotografie;

8 zeigt in einem Flussdiagramm einen synchronen Fotografierprozess mit aufeinander folgender Verschiebung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; und

9 zeigt in einem Signalwellenformendiagramm die Eingabe verschiedener externer Signale bei der synchronen Fotografie mit aufeinander folgender Verschiebung.

BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden im Einzelnen anhand der Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt in einem Blockschaltbild den Gesamtaufbau einer Hochgeschwindigkeitsfotografiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt in einem Blockschaltbild den Aufbau einer Kamera in der Vorrichtung. 3 zeigt in einem Blockschaltbild den Aufbau einer Fotografiesynchronzeitsteuerung in der Vorrichtung.

Die Hochgeschwindigkeitsfotografiervorrichtung, die in 1 dargestellt ist, enthält drei Kameras, nämlich eine erste bis dritte Kamera 1A1C, eine Kamerasteuerung 2 und eine Fotografiesynchronzeitsteuerung 3. Die Vorrichtung enthält weiterhin elektrische Kabel 4a4c, 5a5c, 6a und 6b für die Übertragung und den Empfang von elektrischen Signalen. Die erste bis dritte Kamera 1A1C entsprechen den Kameras bei der vorliegenden Erfindung. Die Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 entspricht der Fotografiesynchronzeitsteuerung bei der vorliegenden Erfindung.

Die drei Kameras, nämlich die erste bis dritte Kamera 1A1C sind Hochgeschwindigkeitsvideokameras, die alle den gleichen Aufbau haben (sie werden im Folgenden einfach als Kameras 1A1C ohne Zusatz „erste bis dritte" bezeichnet). Die Kamerasteuerung 2 ist von einer fotografierenden Person betätigbar, um die verschiedenen fotografischen Bedingungen für die Kameras 1A1C, wie beispielsweise die Anzahl der aufzunehmenden Bilder, die Fotografierintervalle (Fotografiergeschwindigkeit), die Belichtungszeit (Verschlusszeit), die fotografische Betriebsweise, wie beispielsweise die Synchronfotografie und die Belichtungsverhältnisse einzugeben und festzulegen. Die fotografischen Bedingungen, die der Kamerasteuerung 2 eingegeben sind, werden auf die Kameras 1A1B über entsprechende elektrische Kabel 4a4c jeweils übertragen und dort eingestellt.

Die Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 wird dann benutzt, wenn eine synchrone Fotografie mit zwei oder mehr Kameras ausgeführt wird. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit der Beschreibung wird dabei angenommen, dass die synchrone Fotografie mit drei Kameras 1A1C durchgeführt wird. Die Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 ist so aufgebaut, dass sie jeder Kamera 1A1C ein externes Taktsignal, das eine fotografische Abfolge zum Aufnehmen einer fotografischen Aufnahme leitet, ein externes Rücksetzsignal zum Rücksetzen und Rückführen der fotografischen Abfolge zum Anfangszustand und ein externes Auslösesignal zum beginnen der Fotografie durch jede Kamera eingibt. Die verschiedenen Signale werden von der Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 auf die Kameras 1A1C über elektrische Kabel 5a5c jeweils übertragen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel haben die elektrischen Kabel 5a5c alle im Wesentlichen die gleiche Länge (sie sind im Wesentlichen in ihrer Länge gleich).

Die Kamerasteuerung 2 ist von der fotografierenden Person betätigbar, um auch die Arten der synchronen Fotografie, die von den drei Kameras 1A1C ausgeführt werden (beispielsweise die parallele Fotografie, die gestaffelte Fotografie und die Fotografie mit aufeinander folgender Verschiebung, wie es später im Einzelnen beschrieben wird), als gewünschte fotografische Bedingungen einzugeben und einzurichten. Die an der Kamerasteuerung 2 eingestellten Bedingungen der synchronen Fotografie werden gleichfalls auf die Kameras 1A1C und die Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 über entsprechende elektrische Kabel 4a4c und ein elektrisches Kabel 6a jeweils übertragen und dort eingestellt. Die Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 liefert das externe Taktsignal, das externe Rücksetzsignal und das externe Auslösesignal nach Maßgabe der eingestellten Bedingungen. Die Kameras 1A1C führen eine synchrone Fotografie nach Maßgabe der eingestellten Bedingungen und auf das externe Taktsignal, das externe Rücksetzsignal und das externe Auslösesignal ansprechend durch, die von der Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 kommen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die durch die synchrone Fotografie erhaltenen Bilder auf die Kamerasteuerung 2 über elektrische Kabel 4a4c zu geeigneter Zeit übertragen und die empfangenen fotografischen Bilder können an einem Monitor (nicht dargestellt) angezeigt werden, der an der Kamerasteuerung 2 angebracht oder separat davon vorgesehen ist. Im Folgenden wird der Aufbau jedes Bauteils der Vorrichtung im Einzelnen beschrieben.

Wie es in 2 dargestellt ist, weist jede Kamera 1A1C ein Objektiv 7, einen Bildverstärker 8, einen Festkörper CCD-Bildsensor 9 (im Folgenden als „CCD" bezeichnet), eine CCD-Treiberschaltung 10, eine Steuerschaltung 11 für die fotografische Abfolge, eine PLL-Schaltung 12, eine interne Taktoszillatorschaltung 13, einen Eingangstaktwählschalter 14 und eine Empfangsschaltung 15 auf. Der CCD 9 und die CCD-Treiberschaltung 10 entsprechen der Bildaufnahmeeinrichtung bei der vorliegenden Erfindung. Die Steuerschaltung 11 für die fotografische Abfolge entspricht bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung für die fotografische Abfolge. Eine Lichtquelle 16 ist mit jeder Kamera 1A1C verbunden. Die Lichtquelle 16 ist nicht absolut notwendig.

Ein optische Bild eines fotografischen Gegenstandes, das über das Objektiv 7 aufgenommen wird, wird optisch durch die optoelektronische Verstärkungsfunktion des Bildverstärkers 8 verstärkt und dann auf den CCD 9 projiziert. Dieser Bildverstärker 8 dient zur Sensibilisierung durch optische Verstärkung und dafür, den CCD durch eine Verschlussfunktion auf der Grundlage des Ein- und Ausschaltens des Gates abzuschirmen. Stattdessen kann dann, wenn eine Sensibilisierung nicht notwendig ist, auch ein üblicher mechanischer Verschluss verwandt werden.

Der CCD 9 weist eine Gruppe von Fotodioden zur fotoelektrischen Umwandlung des optischen Bildes und eine Gruppe von Ladungsübertragungselementen auf. Der CCD 9 hat die Funktion, eine fotoelektrische Umwandlung des optischen Bildes zur Ausgabe in Form von elektrischen Signalen zu bewirken und wirkt als Verschluss, wenn Ladungen, die aus der fotoelektrischen Umwandlung resultieren, gespeichert oder gelesen werden. Der CCD 9 weist weiterhin einen Bildspeicher (nicht dargestellt) auf, der eine begrenzte Anzahl (beispielsweise 100) fotografischer Bilder halten kann. Bei einer Hochgeschwindigkeitsfotografie sammelt und speichert der Bildspeicher nacheinander die fotografischen Bilder an den vorgegebenen Fotografierintervallen unter der Steuerung der CCD-Treiberschaltung 10. Die fotografischen Bilder, die im Bildspeicher gespeichert sind, werden sofort zur Kamerasteuerung 2 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt, wie beispielsweise nach einem fotografischen Arbeitsvorgang übertragen.

Die Fotografierintervalle (Fotografiergeschwindigkeit) bei der Hochgeschwindigkeitsfotografie mittels der Kameras 1A1C liegen beispielsweise bei einer Millionstel Sekunde (1 &mgr;S) pro Bild (oder etwa einer Million Bildern pro Sekunde). Diese Werte sind natürlich nicht als beschränkend anzusehen.

In jeder Kamera 1A1C werden ein internes Taktsignal mit 16 MHz, das von einer Oszillatorschaltung 13 für den internen Takt ausgegeben wird, und ein externes Taktsignal mit 16 MHz, das der Kamera von außen zugeführt wird, der Steuerschaltung 11 für die fotografische Abfolge eingegeben, nachdem diese Signale durch PLL-Schaltung 12 in 32 MHz-Signale geändert worden sind. Durch die Umschaltung des Eingangstaktwählschalters 14 wird der Takt der Steuerschaltung 11 für die fotografische Abfolge zwischen dem externen Taktsignal und dem internen Taktsignal umgeschaltet. Wenn das interne Taktsignal der Steuerschaltung 11 für die fotografische Abfolge eingegeben wird, schreitet die fotografische Abfolge der Kamera 1A1C nach Maßgabe des internen Taktes fort. Wenn das externe Taktsignal der Steuerschaltung für die fotografische Abfolge eingegeben wird, schreitet die fotografische Abfolge der Kamera 1A1C nach Maßgabe des externen Taktes fort. Die Oszillatorschaltung 13 für den internen Takt entspricht somit der den internen Takt erzeugenden Einrichtung der vorliegenden Erfindung. Der Eingangstaktwählschalter 14 entspricht der Eingangstaktschalteinrichtung.

Die Empfangsschaltung 15 empfängt das externe Taktsignal, das externe Rücksetzsignal und das externe Auslösesignal, die von außen der Kamera übertragen werden und gibt diese Signale der Steuerschaltung 11 für die fotografische Abfolge ein. Wenn eine Beleuchtung beim Fotografieren erforderlich ist, gibt die Lichtquelle 16 Licht unter der Steuerung der Steuerschaltung 11 für die fotografische Abfolge aus, um den fotografischen Gegenstand zu beleuchten.

Die Steuerschaltung 11 für die fotografische Abfolge steuert weiterhin den CCD 9 und die CCD-Treiberschaltung 10, derart, dass wiederholt fotografiert wird, um eine fotografische Aufnahme in einer fotografischen Abfolge nach Maßgabe des internen oder externen Taktsignals zu erhalten. Auf das externe Rücksetzsignal, das von außen der Kamera zugeführt wird, kehrt die fotografische Abfolge einmal in den Ausgangszustand zurück. Auf das externe Auslösesignal, dass der Kamera von außen zugeführt wird, wird durch den CCD 9 und die CCD-Treiberschaltung 10 mit dem Fotografieren begonnen.

Wie es in 3 dargestellt ist, enthält die Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 eine Oszillatorschaltung 17 zum Erzeugen des externen Taktsignals mit 16 MHz, eine logische Steuerschaltung 18 zum Steuern des Eingabezeitpunktes des externen Taktsignals, des externen Rücksetzsignals und des externen Auslösesignals, Verzögerungsschaltungen 19a19c zum Verzögern dieser Signale, Übertragungsschaltungen 20a20c zum Übertragen der Signale und eine PLL-Schaltung 21. Die logische Steuerschaltung 18 arbeitet nach Maßgabe des auf 32 MHz durch die PLL-Schaltung geänderten Taktsignals, um das externe Taktsignal mit 16 MHz jeder Kamera 1A1C einzugeben. Eine Reduktion des Strahlungsrauschens wird dadurch erzielt, dass jede Kamera 1A1C mit dem externen Taktsignal mit 16 MHz versorgt wird, welche Frequenz gleich der Hälfte von 32 MHz ist, die für die Steuerschaltung 11 für die fotografische Abfolge benötigt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel der Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 entsprechen die Oszillatorschaltung 17 für den externen Takt und die Verzögerungsschaltungen 19a19c der Taktsignalzuführungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die logische Steuerschaltung 18 und die Verzögerungsschaltungen 19a19c entsprechend sowohl der Rücksetzsignalzuführungseinrichtung als auch der Auslösesignalzuführungseinrichtung bei der vorliegenden Erfindung.

Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden das externe Taktsignal, das externe Rücksetzsignal und das externe Auslösesignal den jeweiligen Kameras 1A1C über elektrische Kabel 5a5c zugeführt, die im Wesentlichen die gleich Länge haben. Es ist dadurch möglich, eine Zeitverzögerung der externen Signale zwischen den Kameras auf Grund von Unterschiedenen in der Länge der elektrischen Kabel zu vermeiden.

Der Aufbau der Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 wird im Folgenden speziell in Verbindung mit der synchronen Fotografie mittels der Kameras 1A1C beschrieben. Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, selektiv synchrone Fotografiearten einschließlich der simultanen parallelen synchronen Fotografie, der gestaffelten synchronen Fotografie und der synchronen Fotografie mit aufeinander folgender Verschiebung durchzuführen, die über die Kamerasteuerung 2 eingestellt werden können. Die synchrone Fotografie erfolgt mittels der drei Kameras, beispielsweise dann, wenn ein fotografischer Gegenstand aus dem selben Blickwinkel gleichzeitig mit Licht verschiedener Wellenlängen fotografiert werden soll, wenn ein fotografischer Gegenstand gleichzeitig von verschiedenen Richtungen fotografiert werden soll, wenn fotografische Aufnahmen aufgenommen werden, deren Anzahl die Anzahl überschreitet, die mit einer fortlaufenden Hochgeschwindigkeitsfotografie mit einer Kamera erhalten werden können, oder wenn die Fotografie mit einer Geschwindigkeit auszuführen ist, die die maximale Fotografiergeschwindigkeit einer Kamera überschreitet.

Es wird zunächst die simultane parallele synchrone Fotografie beschrieben. 4 zeigt in einem Flussdiagramm den Ablauf einer simultanen parallelen synchronen Fotografie. 5 zeigt in einem Signalwellenformendiagramm die Eingabe der verschiedenen externen Signale bei der simultanen parallelen Fotografie.

(Schritt S1) Einstellen der simultanen parallelen synchronen Fotografie und Zuführen des externen Taktsignals:

Wenn die Bedingungen für eine simultane parallele synchrone Fotografie von der Kamerasteuerung 2 eingestellt sind, wie es in 5 dargestellt ist, wird mit dem Zuführen desselben externen Taktsignals fortlaufend auf einmal zu einem Zeitpunkt TA1 von der Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 zu den Kameras 1A1C begonnen. Gleichzeitig arbeitet der Eingangstaktwählschalter 14 in jeder Kamera 1A1C, derart, dass das externe Taktsignal der Steuerschaltung für die fotografische Abfolge eingegeben wird. Auf das externe Taktsignal beginnt die Steuerschaltung 11 für die fotografische Abfolge damit, eine fotografische Abfolge zum Erzielen einer fotografischen Aufnahme zu wiederholen. Bei dieser simultanen parallelen synchronen Fotografie arbeiten die Verzögerungsschaltungen 19a19c nicht, sondern lassen diese die externen Signale einfach durch. Es tritt somit keine Zeitverzögerung zwischen den den Kameras 1A1C zugeführten externen Signalen auf.

(Schritt S2) Festlegen der fotografischen Bedingungen:

Die fotografischen Bedingungen, wie beispielsweise die Anzahl der fotografischen Aufnahmen und die Fotografierintervalle werden an der Kamerasteuerung 2 festgelegt und von dieser auf die Kameras 1A1C übertragen. Dann werden die Kameras 1A1C in den Bereitschaftszustand gebracht. Es wird dabei angenommen, dass die Einstellung auf 100 fotografische Aufnahmen und die maximale Fotografiergeschwindigkeit erfolgt.

(Schritt S3) Zuführen des externen Rücksetzsignal und Rücksetzen der fotografischen Abfolge:

Wenn ein externes Rücksetzsignal von der Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 gleichzeitig den Kameras 1A1C zum Zeitpunkt TA2 zugeführt wird, wie es in 5 dargestellt ist, setzen die Steuerschaltungen 11 für die fotografische Abfolge die fotografische Abfolge zurück und führen diese Schaltungen 11 gleichzeitig alle fotografischen Abfolgen auf den Anfangszustand zurück. Da der Zeitpunkt der Zuführung des externen Taktsignals zu den Steuerschaltungen für die fotografische Abfolge der gleiche ist, laufen die fotografischen Abfolgen genau übereinstimmend nach dem Rücksetzen ab. Die logische Steuerschaltung 18 führt Steuerungen derart aus, dass der Zeitpunkt TA2 zum Zuführen des externen Rücksetzsignals um eine bestimmte Zeit hinter dem Zeitpunkt zum Einstellen der fotografischen Bedingungen liegt.

In dieser Weise wird das externe Rücksetzsignal für jeden fotografischen Arbeitsvorgang so zugeführt, dass die fotografischen Daten, die von den jeweiligen Kameras 1A1C erhalten werden, gleichförmig sind. Der Grund für diese Maßnahme besteht darin, dass die Kommunikation zwischen jeder Kamera 1A1C und der Kamerasteuerung 2 zum Übertragen der Bilddaten von jeder Kamera 1A1C zur Kamerasteuerung 2 nach dem Einstellen der fotografischen Bedingungen im Schritt S2 oder nach einem fotografischen Arbeitsvorgang nicht notwendigerweise zum selben Zeitpunkt auf Grund der Rückübertragung oder Wiederherstellung der Daten nach einem Fehler in der Datenübertragung oder im Datenempfang abgeschlossen wird.

(Schritt S4) Zuführen des externen Auslösesignals und Beginnen der Fotografie:

Wenn ein externes Auslösesignal von der Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 den Kameras 1A1C zum Zeitpunkt TA3 gleichzeitig zugeführt wird, wie es in 5 dargestellt ist, bewirken die Steuerschaltungen 11 für die fotografische Abfolge, dass alle CCD 9 und alle CCD-Treiberschaltungen 10 mit dem Fotografieren auf einmal beginnen. Die logische Steuerschaltung 18 führt Steuerungen aus, derart, dass der Zeitpunkt TA3 zum Zuführen des externen Auslösesignals um eine bestimmte Zeit hinter dem Zeitpunkt zum Einstellen der fotografischen Bedingungen liegt oder mit einem Zeitpunkt zusammenfällt, an dem die Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 ein Fotografierstartbefehlssignal (beispielsweise ein Signal für das Erfassen des Auftretens einer Explosion) von außen über ein elektrisches Kabel 6b empfängt.

(Schritt S5) Vollenden der simultanen parallelen synchronen Fotografie:

Die Hochgeschwindigkeitsfotografie schreitet gleichzeitig und parallel an den jeweiligen Kameras 1A1C fort, um Bilddaten für 100 Bilder im Bildspeicher jedes CCD 9 vom ersten Bild zu Beginn der Fotografie bis zum 100. Bild zu sammeln. Durch die simultane parallele synchrone Fotografie werden daher insgesamt 300 fotografische Aufnahmen, d.h., drei fotografische Aufnahmen pro Bild für das erste bis 100. Bild erhalten.

Im Folgenden wird die gestaffelte synchrone Fotografie beschrieben. 6 zeigt in einem Flussdiagramm einen Arbeitsablauf der gestaffelten synchronen Fotografie. 7 zeigt in einem Signalweilenformendiagramm die Eingabe der verschiedenen externen Signale bei der gestaffelten synchronen Fotografie.

(Schritt Q1) Einstellen der gestaffelten synchronen Fotografie und Zuführen des externen Taktsignals

Wenn die Bedingungen für die gestaffelte synchrone Fotografie von der Kamerasteuerung 2 eingestellt sind, wie es in 7 dargestellt ist, wird damit begonnen, dasselbe externe Taktsignal fortlaufend einmal zum Zeitpunkt TB1 von der Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 auf alle Kameras 1A1C zu übertragen. Zum gleichen Zeitpunkt arbeitet der Eingangstaktwählschalter 14 in jeder Kamera 1A1C, derart, dass das externe Taktsignal der Steuerschaltung für die fotografische Abfolge eingegeben wird. Auf das externe Taktsignal ansprechend beginnt die Steuerschaltung 11 für die fotografische Abfolge damit, eine fotografische Abfolge zum Erzielen einer fotografischen Aufnahme zu wiederholen. Auch bei dieser gestaffelten synchronen Fotografie arbeiten die Verzögerungsschaltungen 19a19c nicht, vielmehr lassen diese die externen Signale einfach durch. Zwischen den externen Signalen, die jeder Kamera 1A1C geliefert werden, tritt keine Zeitverzögerung auf.

(Schritt Q2) Einstellen der fotografischen Bedingungen:

Die fotografischen Bedingungen, wie beispielsweise die Anzahl der Fotografien und die Fotografierintervalle werden an der Kamerasteuerung 2 eingestellt und von dieser auf die Kameras 1A1C übertragen. Dann werden die Kameras 1A1C in den Bereitschaftszustand gebracht. Dabei wird angenommen, dass die Einstellung auf 100 Fotografien und die maximale Fotografiergeschwindigkeit erfolgt.

(Schritt Q3) Zuführung des externen Rücksetzsignals und Rücksetzen der fotografischen Abfolge

Wenn ein externes Rücksetzsignal von der Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 gleichzeitig den Kameras 1A1C zum Zeitpunkt TB2 zugeführt wird, wie es in 7 dargestellt ist, setzen die Steuerschaltungen für die fotografische Abfolge zurück und führen diese Schaltungen alle fotografischen Abfolgen auf einmal auf den Anfangszustand zurück. Da der Zeitpunkt der Zuführung des externen Taktsignals zu den Steuerschaltungen für die fotografische Abfolge der gleiche ist, laufen die fotografischen Abfolgen genau übereinstimmend nach dem Rücksetzen ab. Die logische Steuerschaltung 18 führt eine Steuerung derart aus, dass der Zeitpunkt TB2 zum Zuführen des externen Rücksetzsignals um eine bestimmte Zeitspanne hinter dem Zeitpunkt zum Einstellen der fotografischen Bedingungen liegt.

(Schritt Q4) Zuführen des externen Auslösesignals und Beginn der Fotografie:

Wenn ein externes Auslösesignal von der Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 der Kamera 1A zum Zeitpunkt TB3 zugeführt wird, wie es in 7 dargestellt ist, beginnt die Kamera 1A mit dem Fotografieren. Wenn ein externes Auslösesignal der Kamera 1B zum Zeitpunkt TB4 zugeführt wird, an dem die Kamera 1A das Fotografieren vollendet, beginnt die Kamera 1B mit dem Fotografieren. Wenn ein externes Auslösesignal der Kamera 1C zum Zeitpunkt TB5 zugeführt wird, an dem die Kamera 1B das Fotografieren abschließt, beginnt die Kamera 1C mit dem Fotografieren. Die logische Steuerschaltung 18 führt Steuerungen derart aus, dass der Zeitpunkt TB3 zum Zuführen des externen Auslösesignals um eine bestimmte Zeitspanne hinter dem Zeitpunkt der Einstellung der fotografischen Bedingungen liegt oder mit einem Zeitpunkt zusammenfällt, an dem die Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 ein Fotografierstartbefehlsignal (beispielsweise ein Signal für das Erfassen des Auftretens einer Explosion) von der Außenseite der Kameras über das elektrische Kabel 6b empfängt. Die logische Steuerschaltung 18 führt weiterhin Steuerungen derart aus, dass jeder Zeitpunkt TB4 oder TB5 mit dem Ablauf einer Zeit zusammenfällt, die der Anzahl von Fotografien (= 100) × dem Fotografierintervallen (etwa 1 &mgr;S) = etwa 100 &mgr;S für die Kamera 1A oder 1B entspricht.

(Schritt Q5) Abschließen der gestaffelten synchronen Fotografie:

Das Fotografieren erfolgt im Staffelbetrieb mit den Kameras 1A1C in der oben beschriebenen Weise. Die erste Kamera 1A sammelt insgesamt 100 Fotografien, jeweils eins für das erste Bild am Anfang der Fotografie bis zum 100. Bild. Die zweite Kamera 1B sammelt insgesamt 100 Fotografien, eine für jedes 101. bis 200. Bild. Die dritte Kamera 1C sammelt gleichfalls insgesamt 100 Fotografien, eine für jedes 201. bis 300. Bild. Es werden somit 300 Fotografien dadurch erhalten, dass fortlaufend mit der maximalen Fotografiergeschwindigkeit mit den Kameras 1A1C fotografiert wird.

Abschließend wird die synchrone Fotografie mit aufeinander folgender Verschiebung beschrieben.

Der Zweckmäßigkeit der Beschreibung halber wird dabei angenommen, dass vier Kameras 1A1D bei der synchronen Fotografie mit aufeinander folgender Verschiebung verwandt werden. 8 zeigt in einem Flussdiagramm den Arbeitsablauf der synchronen Fotografie mit aufeinander folgender Verschiebung. 9 zeigt in einem Signalwellenformendiagramm die Eingabe der verschiedenen externen Signale während der synchronen Fotografie mit aufeinander folgender Verschiebung.

(Schritt R1) Einstellen der synchronen Fotografie mit aufeinander folgender Verschiebung und Zuführen des externen Taktsignals:

Wenn die Bedingungen für die synchrone Fotografie mit aufeinander folgender Verschiebung einschließlich der Anzahl der Kameras, die benutzt werden, von der Kamerasteuerung 2 eingestellt sind, wie es in 9 dargestellt ist, dann wird mit der Zuführung des externen Taktsignal zu einem Zeitpunkt TC1 von der Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 zu den Kameras 1A1D begonnen. Gleichzeitig arbeitet der Eingangstaktwählschalter 14 in jeder Kameras 1A1D so, dass das externe Taktsignal der Steuerschaltung 11 für die fotografische Abfolge eingegeben wird. Auf das externe Taktsignal ansprechend, beginnt die Steuerschaltung für die fotografische Abfolge damit, eine fotografische Abfolge zum Erzielen einer fotografischen Aufnahme zu wiederholen.

Bei dieser synchronen Fotografie mit aufeinander folgender Verschiebung bewirkt die Verzögerungsfunktion der Verzögerungsschaltungen 19a19d, dass das externe Rücksetzsignal und das externe Auslösesignal so zugeführt werden, dass sie eine Zeitverzögerung (Phasenunterschied) haben oder eine Verzögerungszeit &Dgr;t zwischen den Kameras 1A1D gleich [(Fotografierintervall)/4 (Anzahl der Kameras) = 1/4 Fotografierintervall = 0,25 &mgr;S] besteht.

(Schritt R2) Einstellung der fotografischen Bedingungen:

Die fotografischen Bedingungen, wie beispielsweise die Anzahl der Fotografien und die Fotografierintervalle werden an der Kamerasteuerung 2 eingestellt und von dieser auf die Kameras 1A1D übertragen. Dann werden die Kameras 1A1D in den Bereitschaftszustand gebracht. Es wird dabei angenommen, dass die Einstellung auf 100 Fotografien und die maximale Fotografiergeschwindigkeit erfolgt.

(Schritt R3) Zuführung des externen Rücksetzsignals und Rücksetzen der fotografischen Abfolge:

Von der Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 wird ein externes Rücksetzsignal der Kamera 1A zum Zeitpunkt TC2 zugeführt, wie es in 9 dargestellt ist. Anschließend wird ein externes Rücksetzsignal mit der Verzögerungszeit &Dgr;t der Kamera 1B zugeführt. Weiterhin wird ein externes Rücksetzsignal mit einer Verzögerungszeit &Dgr;t der Kamera 1C zugeführt. Wenn diese Rücksetzsignale eingegeben werden, wird jede fotografische Abfolge rückgesetzt und läuft die fotografische Abfolge mit einer Zeitverzögerung &Dgr;t von einer zur anderen Kamera 1A bis 1D ab. Die logische Steuerschaltung 18 führt Steuerungen derart durch, dass der Zeitpunkt TC2 zum Zuführen des externen Rücksetzsignals gleichfalls um eine bestimmte Zeit hinter dem Zeitpunkt zum Einstellen der fotografischen Bedingungen liegt. Die logische Steuerschaltung 18 steuert auch die Verzögerungszeit &Dgr;t für die externen Auslösesignale nach Maßgabe der Anzahl von Kameras.

(Schritt R4) Zuführung des externen Auslösesignals und Beginn der Fotografie

Wenn ein externes Auslösesignal der Kamera 1A zum Zeitpunkt TC3 zugeführt wird, wie es in 9 dargestellt ist, beginnt die Kamera 1A mit dem Fotografieren. Wenn dann ein externes Auslösesignal mit einer Verzögerung &Dgr;t der Kamera 1B zugeführt wird, beginnt die Kamera 1B mit dem Fotografieren. Wenn ein externes Auslösesignal mit einer weiteren Zeitverzögerung &Dgr;t der Kamera 1C zugeführt wird, beginnt die Kamera 1C mit dem Fotografieren. Wenn ein externes Auslösesignal mit einer weiteren Zeitverzögerung &Dgr;t der Kamera 1D zugeführt wird, beginnt die Kamera 1D mit dem Fotografieren. Die logische Steuerschaltung 18 führt Steuerungen derart durch, dass der Zeitpunkt TC3 zum Zuführen des ersten externen Auslösesignals um eine bestimmte Zeit hinter dem Zeitpunkt zum Einstellen der fotografischen Bedingungen liegt oder mit dem Zeitpunkt zusammenfällt, an dem die Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 ein Fotografierstartbefehlssignal (beispielsweise ein Signal für die Erfassung des Auftretens einer Explosion) über das elektrische Kabel 6b empfängt. Die logische Steuerschaltung 18 steuert auch die Zeitverzögerung &Dgr;t für das externe Auslösesignal nach Maßgabe der Anzahl von Kameras.

(Schritt R5) Abschluss der synchronen Fotografie mit aufeinander folgender Verschiebung

Die Kameras 1A1D fotografieren weiter, während die Zeitverzögerung &Dgr;t beibehalten wird, um einer nächsten Kamera bei jeder Zeitverzögerung &Dgr;t Platz zu machen. D.h., dass 400 Fotografien erhalten werden, und zwar vier Fotografien für das erste bis 100. Bild jeweils, die in Intervallen der Verzögerungszeit &Dgr;t erhalten werden. Da die maximale Fotografiergeschwindigkeit eingestellt ist, erfolgt diese Hochgeschwindigkeitsfotografie viermal so schnell wie die maximale Geschwindigkeit.

Wie es oben beschrieben wurde, liefert bei diesem Ausführungsbeispiel die Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 ausschließlich das externe Taktsignal, das externe Rücksetzsignal und das externe Auslösesignal in koordinierter Weise jeder der Kameras 1A1C, um die synchrone Fotografie durchzuführen. Eine zeitlich entsprechende Beziehung zwischen den externen Taktsignalen und zwischen den externen Rücksetzsignalen, die den jeweiligen Kameras 1A1C geliefert werden, wird beibehalten. Die fotografischen Abfolgen, die durch das externe Rücksetzsignal rückgesetzt werden, schreiten daher in einer zeitlich entsprechenden Beziehung fort. Da die Kameras 1A1C mit der Hochgeschwindigkeitsfotografie auf das externe Auslösesignal ansprechend beginnen, das in koordinierter Weise zugeführt wird, schreiten auch die Arbeitsvorgänge der Hochgeschwindigkeitsfotografie der Kameras 1A1C in einer genauen zeitlich entsprechenden Beziehung fort. Das hat zur Folge, dass die drei Kameras 1A1C genau synchronisiert werden können, um eine Hochgeschwindigkeitsfotografie durchzuführen.

Wenn weiterhin eine einzige Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 das externe Taktsignal, das externe Rücksetzsignal und das externe Auslösesignal bei dem obigen Ausführungsbeispiel liefert, können das externe Rücksetzsignal und das externe Auslösesignal zu geeigneten Zeiten auf der Grundlage des externen Taktsignals (oder eines Basistaktsignals, das die Basis zum Erzeugen des externen Taktsignals bildet) erzeugt und geliefert werden, das in der Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 gebildet wird. Die fotografische Abfolge und die Hochgeschwindigkeitsfotografie durch jede Kamera können daher auf einem hohen Niveau synchronisiert werden. Es lässt sich sagen, dass eine genaue Synchronisation auch für eine synchrone Fotografie bei einem ultrahohen Geschwindigkeitswert erzielt wird.

Die Vorrichtung des obigen Ausführungsbeispiels ist in der Lage, eine synchrone Fotografie in einer simultanen parallelen Arbeitsweise, in einer gestaffelten parallelen Arbeitsweise oder in einer Arbeitsweise mit aufeinander folgender Verschiebung mit drei Kameras 1A1C durchzuführen (die synchrone Fotografie mit aufeinander folgender Verschiebung kann mit vier Kameras 1A1D ausgeführt werden). Die Vorrichtung kann eine synchrone Hochgeschwindigkeitsfotografie durchführen, die den Anforderungen der Fotografie genügt.

Jede Kamera 1 und Kamerasteuerung 3 können direkt ohne die Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 zur Verwendung als übliche Kamera miteinander verbunden werden. In dieser Weise kann die Vorrichtung als hochvielseitige Kamera verwandt werden. Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt und kann in der folgenden Weise abgewandelt sein:

  • (1) Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung waren die Kamerasteuerung 2 und die Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 getrennte Bauteile. Bei einer modifizierten Vorrichtung können die Kamerasteuerung 2 und die Fotografiesynchronzeitsteuerung 3 miteinander integriert oder auch in die Kameras 1A1C integriert sein.
  • (2) Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel war jede Kamera 1A1C so aufgebaut, dass sie optische Bilder eines fotografischen Gegenstandes auf den CCD 9 über den Bildverstärker 8 projiziert wurden. Stattdessen können optische Bilder eines fotografischen Gegenstandes auch direkt auf den CCD 9 projiziert werden.
  • (3) Das vorhergehende Ausführungsbeispiel enthielt drei oder vier Kameras, die eine synchrone Fotografie durchführen. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf drei oder vier Kameras zum Ausführen einer synchronen Fotografie beschränkt, sondern kann jede beliebige Anzahl von Kameras, d.h., zwei oder mehr Kameras vorsehen.
  • (4) Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel erfolgte die synchrone Fotografie mit aufeinander folgender Verschiebung mit vier Kameras 1A1D, einem externen Taktsignal mit 32 MHz (31,25 nS) und Fotografierintervallen von 1 &mgr;S pro Bild. Wenn drei Kameras 1A1C verwandt werden, wie es bei der simultanen parallelen synchronen Fotografie oder der gestaffelten synchronen Fotografie der Fall ist, wird die Synchronisation mit dem externen Taktsignal zu Zeitverzögerungen mit der Verzögerungszeit &Dgr;t führen.

    D.h., dass dann, wenn vier Kameras 1A1D verwandt werden, eine Zeitverzögerung von [(Fotografierintervall)/4 (Anzahl der Kameras) = 1/4 Fotografierintervall = 0,25 &mgr;S] zwischen den Kameras 1A1D auftritt. Eine Synchronisation mit dem externen Taktsignal ist möglich, da die Verzögerungszeit &Dgr;t gleich dem Taktimpulsintervall × einer ganzen Zahl (0,25 &mgr;S = 31,25 nS × 8 im Fall von vier Kameras 1A1D) ist. Bei Kameras 1A1C tritt jedoch eine Zeitverzögerung von [(Fotografierintervall)/3 (Anzahl der Kameras) = 1/3 Fotografierintervall = annähernd 0,33 &mgr;S] zwischen den Kameras 1A1C auf. Die Verzögerungszeit &Dgr;t kann nicht durch das Taktimpulssignal × einer ganzen Zahl ausgedrückt werden.

    In diesem Fall kann auch das externe Taktsignal durch die Verzögerungszeit &Dgr;t verzögert werden. Die drei Verzögerungsschaltungen 19a19c können somit so arbeiten, dass sie eine Zeitverzögerung (Phasenunterschied) zwischen den externen Taktsignalen bilden, die den Kameras 1A1C zugeführt werden. D.h., dass die Verzögerungsfunktion der Verzögerungsschaltungen 19a19c bewirkt, dass das externe Taktsignal, das zugeführt wird, eine Zeitverzögerung (Phasenunterschied) hat oder eine Verzögerungszeit &Dgr;t zwischen den Kameras 1A1C gleich [(Fotografierintervall)/3 (Anzahl der Kameras) = 1/3 Fotografierintervall = annähernd 0,33 &mgr;S] besteht. Auch für das externe Rücksetzsignal und das externe Auslösesignal arbeiten die Verzögerungsschaltungen 19a19c so, dass die Verzögerungszeit &Dgr;t erzeugt wird.
  • (5) Für eine synchrone Fotografie mit aufeinander folgender Verschiebung bei dem obigen Ausführungsbeispiel wurde dem externen Rücksetzsignal und dem externen Auslösesignal, die zugeführt wurden, eine Zeitverzögerung oder eine Verzögerungszeit &Dgr;t gleich [Fotografierintervall/Anzahl der Kameras] zwischen den Kameras gegeben. Die synchrone Fotografie kann durch aufeinander folgendes Umschalten der Kameras bei jedem Fotografierintervall t ausgeführt werden, wobei jede Kamera mit [Fotografierintervall] × [Anzahl der Kameras], d.h., N × t arbeitet, und jede Kamera ein Fotografierintervall t hat, während die Anzahl der Kameras gleich N ist. Wenn beispielsweise die Fotografierintervalle bei 1 &mgr;S pro Bild liegen und die Anzahl der Kameras gleich vier ist (N = 4), kann die synchrone Fotografie dadurch erfolgen, dass die Fotografierintervalle auf 4 &mgr;S für jede Kamera ausgedehnt werden und nacheinander die Kameras alle Mikrosekunde umgeschaltet werden.
  • (6) Die Vorrichtung bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel kann so programmiert sein, dass sich die fotografischen Bedingungen und die Fotografierintervalle im Verlauf eines Fotografiervorgangs einer Kamera ändern. Beim Fotografieren einer Explosion eines Ballons beispielsweise sind extrem kleine Fotografierintervalle unmittelbar nach der Explosion notwendig, wenn schnelle Änderungen auftreten, während nach einer gewissen Zeit die Änderungen langsamer werden und die Fotografierintervalle nicht mehr so extrem klein sein müssen. Die Vorrichtung kann daher so programmiert sein, dass sich die Fotografierintervalle von 1 &mgr;S pro Bild unmittelbar nach der Explosion auf etwa 1 Millisekunde pro Bild für eine Kamera ändern. Wenn drei Kameras verwandt werden, können die fotografischen Bedingungen für jede Kamera so verändert werden, dass ein Fotografierstartbefehlssignal (beispielsweise ein Signal für die Erfassung des Auftretens einer Explosion) als externes Auslösesignal benutzt wird, damit die Kameras 1A und 1B mit einem Fotografierintervall von 1 &mgr;S pro Bild arbeiten, während die Kamera 1C mit Fotografierintervallen von 1 Millisekunde pro Bild arbeitet.
  • (7) Bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel lagen die Fotografierintervalle bei etwa einer Millionstel Sekunde (1 &mgr;S) pro Bild (oder bei etwa einer Million Bildern pro Sekunde). Die Erfindung ist auch bei einer fotografischen Vorrichtung anwendbar, die eine Fotografie mit Videogeschwindigkeit (etwa 0,033 Sekunden pro Bild), d.h., 30 Bildern pro Sekunde durchführt.


Anspruch[de]
  1. Fotografiesynchronzeitsteuerung zur Verwendung in einer fotografischen Vorrichtung, die eine Vielzahl von Kameras (1A, 1B, 1C) und die Fotografiesynchronzeitsteuerung (3) aufweist, wobei jede Kamera (a) eine Bildaufnahmeinrichtung zum Aufnehmen optischer Bilder eines fotografischen Gegenstandes, zum Durchführen einer fotoelektrischen Umwandlung der optischen Bilder und zum Ausgeben der Bilder in Form von elektrischen Signalen zur Bildung von fotografischen Bildern und (b) eine Steuerschaltung (11) für die fotografische Abfolge zum Steuern der Bildaufnahmeeinrichtung aufweist, um eine fotografische Abfolge zum Erzielen einer Fotografie nach Maßgabe eines externen Taktsignals zu wiederholen, das den Kameras von außen zugeführt wird, die fotografische Abfolge zum Zurückkehren zum Ausgangszustand auf ein externes Rücksetzsignal zurückzusetzen, das von außen den Kameras zugeführt wird, und die Fotografie auf ein externes Auslösesignal zu beginnen, das den Kameras von außen zugeführt wird, welche Fotografiesynchronzeitsteuerung (3)

    eine Taktsignalzuführungseinrichtung zum Zuführen des externen Taktsignals zu jeder der Kameras;

    eine Rücksetzsignalzuführungseinrichtung zum Zuführen des externen Rücksetzsignals zu jeder der Kameras; und

    eine Auslösesignalzuführungseinrichtung zum Zuführen des externen Auslösesignals zu jeder der Kameras umfasst;

    wobei eine Synchronfotografie mit der Vielzahl von Kameras (1A, 1B, 1C) nach Maßgabe des externen Taktsignals, des externen Rücksetzsignals und des externen Auslösesignals erfolgt, die von der Fotografiesynchronzeitsteuerung (3) zugeführt werden.
  2. Fotografiesynchronzeitsteuerung nach Anspruch 1, bei der das externe Taktsignal, das externe Rücksetzsignal und das externe Auslösesignal jeweils phasengleich ohne Zeitverzögerung zwischen den Kameras zugeführt werden.
  3. Fotografiesynchronzeitsteuerung nach Anspruch 1, bei der das externe Taktsignal und das externe Rücksetzsignal jeweils phasengleich ohne Zeitverzögerung zwischen den Kameras zugeführt werden und das externe Auslösesignal mit einem Phasenunterschied zwischen den Kameras zugeführt wird, der gleich einer Zeitverzögerung ist, die der Zeit entspricht, die jede der Kameras benötigt, um eine bestimmte Anzahl von Bildern nacheinander aufzunehmen.
  4. Fotografiesynchronzeitsteuerung nach Anspruch 1, bei der wenigstens das externe Rücksetzsignal und das externe Auslösesignal so zugeführt werden, dass das externe Rücksetzsignal und das externe Auslösesignal jeweils eine Phasenunterschied zwischen den Kameras haben, der gleich einer Zeitverzögerung ist, die t ÷ N entspricht, wobei t die Zeit ist, die zum Aufnehmen eines Bildes benötigt wird, und N die Anzahl der Kameras ist.
  5. Fotografiesynchronzeitsteuerung nach Anspruch 1, bei der das externe Auslösesignal den Kameras nach Ablauf eines bestimmten Zeitintervalls ab der Festlegung der fotografischen Bedingungen zugeführt wird.
  6. Fotografiesynchronzeitsteuerung nach Anspruch 1, bei der das externe Auslösesignal den Kameras zu einem Zeitpunkt zugeführt wird, an dem die Fotografiesynchronzeitsteuerung ein Explosionserfassungssignal beim Auftreten einer Explosion empfängt.
  7. Fotografiesynchronzeitsteuerung nach Anspruch 4, bei der das externe Taktsignal einen Phasenunterschied zwischen den Kameras hat, der gleich der Zeitverzögerung ist, die t ÷ N entspricht.
  8. Fotografische Vorrichtung mit einer Vielzahl von Kameras und einer Fotografiesynchronzeitsteuerung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.
  9. Fotografische Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Fotografiesynchronzeitsteuerung mit den Kameras über elektrische Leitungen mit im Wesentlichen gleicher Länge zum Zuführen des externen Taktsignals, des externen Rücksetzsignals und des externen Auslösesignals verbunden ist.
  10. Fotografische Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der jede der Kameras

    eine interne Takterzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines internen Taktsignals zur Steuerung des Fortschritts einer fotografischen Abfolge durch die Bildaufnahmeeinrichtung; und

    eine Taktschalteinrichtung zum Umschalten der Taktsignale, die der die fotografische Abfolge steuernden Einrichtung zugeführt werden, zwischen dem externen Taktsignal und dem internen Taktsignal aufweist.
  11. Fotografische Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der jede der Kameras einen Bildverstärker mit einer optoelektronischen Verstärkungsfunktion und zur Einstellung einer Ein-/Ausumschaltung aufweist, wobei die Bildaufnahmeinrichtung ein CCD-Festkörperbildsensor ist, und die optischen Bilder des fotografischen Gegenstandes auf den CCD-Festkörperbildsensor nach einer optischen Verstärkung durch die optoelektronische Verstärkungsfunktion des Bildverstärkers projiziert werden.
  12. Fotografische Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Bildaufnahmeinrichtung ein CCD-Festkörperbildsensor ist, wobei die optischen Bilder des fotografischen Gegenstandes direkt auf den CCD-Festkörperbildsensor projiziert werden.
Es folgen 8 Blatt Zeichnungen






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