JP2004207980A - Light distribution type imaging device and imaging method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自然界に、不規則に発生する事象を高速で検知し、その事象を記録できる撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自然界で不規則に発生する事象、例えば微弱な電磁波の到来や移動あるいは光の発生および消失等をナノ秒程度で認識して記録するため、事象を認識する検出装置と、検出装置による検出結果に基づいて生成されるトリガが与えられることで動作される記録装置を用いる方法が既に実用化されている。
【0003】
例えばナノ秒程度で動作可能な撮像装置を、検出された事象の存在期間内で動作させることで、比較的容易に、記録すべき事象を撮像することができる。
【0004】
検出装置(トリガ出力部)は、例えば事象をナノ秒以下の期間で認識できる高速検出器等と信号処理回路等を含む。
【0005】
信号処理回路は、高速検出器により検出された事象が撮像すべき事象であるか否かを特定するための任意数の論理回路を含む。
【0006】
撮像装置は、論理回路から出力される特定の論理結果をトリガとして、撮像すべき事象を撮像可能に動作される。すなわち、特定の論理結果を生起させた特別な事象が選択的に撮像される。
【0007】
なお、事象が発生する空間または領域の大きさや事象そのものの大きさ等に起因する制約と撮像装置およびまたは検出装置の大きさや配置上の制約とにより、検出装置で検出される事象と撮像装置で撮像される事象は、必ずしも同一とはならない。
【0008】
なお、撮像すべき事象の多くは、存在(現出)時間が非常に短いため、撮像装置を動作させるタイミングすなわち検出装置で事象を認識するために要求される時間を短くすることも重要である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上述した通り、検出装置により検出される事象と撮像装置により撮像される事象は、異なる場合が多い。
【0010】
このため、撮像装置で撮像された事象とトリガが出力された時点(瞬間)に検出装置で検出されている事象とが、必ず一致されるとは限らず、撮像された事象が無駄になる問題がある。このことは、本来撮像すべき事象を撮像し損なうことに他ならない。
【0011】
本発明の目的は、撮像すべき事象を、高い信号対ノイズ比で、しかも確実に撮像可能な撮像装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した問題点に基づきなされたもので、
蛍光像を撮像する撮像機構と、
撮像対象となりうる事象を蛍光像に変換する第1のイメージ増倍管と、
前記撮像機構と前記第1のイメージ増倍管との間に設けられ、前記第1のイメージ管から出力された上記蛍光像を、第1の蛍光像と第2の蛍光像とに分離するとともに、上記第2の蛍光像を前記撮像機構に案内するディストリビュータと、
前記ディストリビュータにより分離された上記第1の蛍光像から前記撮像機構を動作させるための撮像タイミングを規定するタイミング設定装置と、
を有することを特徴とする光分配型撮像装置である。
【0013】
またこの発明は、
入力情報を蛍光およびその分布に変換し、増幅する入力検出装置と、
この入力検出装置により変換された蛍光および分布を撮像する撮像機構と、
この撮像機構と前記入力検出装置との間に設けられ、前記入力検出装置により得られた蛍光およびその分布を所定の光強度の2つの蛍光およびその分布に分離する分離装置と、
この分離装置により分離され、前記撮像機構に案内される蛍光およびその分布とは異なる蛍光および分布から前記撮像機構を動作させるタイミングを設定するタイミング設定装置と、を有し、
前記入力検出装置は、入力情報である電磁波を一旦蛍光およびその分布に変換し、出力された蛍光およびその分布を光−電子変換し、得られた電子を増幅したのちの蛍光およびその分布に変換して出力する第1のイメージインテンシファイアを含み、
前記撮像機構は、近接型電子増倍器を含み、近接型電子増倍器の動作タイミングが外部からのトリガにより任意に設定可能な入力ゲート付きイメージインテンシファイアと、近接型電子増倍器に指示される動作タイミングにあわせて撮像動作が制御されるカメラとを含み、
前記タイミング設定装置は、前記入力検出装置に入力された入力情報の強度または移動方向もしくはその両者を特定可能な信号処理回路付きのマルチアノードフォトマルチプライヤを含み、
上記マルチアノードフォトマルチプライヤから出力される上記入力情報の強度または移動方向もしくはその両者が特定された結果に基づいて、上記撮像装置に撮像タイミングとしてのトリガを供給することで同一の蛍光およびその分布から得られたトリガ信号により任意の入力情報のみを撮像可能な光分配型撮像装置である。
【0014】
さらにこの発明は、
任意に発生する事象を受光し、
受光した蛍光像を第1の蛍光像と第2の蛍光像とに分配し、
第1の蛍光像に基づいて、受光した蛍光像の強度または移動方向もしくはその両方を特定し、
特定した結果に基づいて、撮像タイミングとしてのトリガを生成し、
生成されたトリガにより増幅装置を動作させて第2の蛍光像を増幅し、増幅された蛍光像を撮像することを特徴とする撮像方法である。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。
【0016】
図1は、請求の範囲の理解を助けるために、撮像装置の構成を概略的に示している。
【0017】
図1に示される通り、記録装置すなわち光分配型高速撮像装置(以下、撮像装置と表記する)は、例えば自然界でランダムに現出(発生)する事象、すなわち微弱な電磁波の到来や光の発生および消失あるいは、それらの移動等を、蛍光およびその集合体である蛍光像に変換する事象入力部1、事象入力部1により蛍光像に変換された蛍光像出力(以下、単に蛍光像と表記する)を(互いに強度が異なる)2つの蛍光像に分配するディストリビュータ(光分配部)2、光分配部2により分配された一方の蛍光像に基づいて所定の信号を生成する信号処理部3および分配された他の一方の蛍光像を記録する撮像部4を有する。
【0018】
なお、撮像部4は、光分配部2により2つに分配された蛍光像のうち、強度の大きな(明るい)蛍光像が案内される側に配置される。
【0019】
図2は、図1に示した撮像装置の具体的な構成の一例を説明するための概略図である。
【0020】
事象入力部1は、所定波長の電磁波の到来(入力部1への電磁波の入射)や移動(主要な成分が入力部1とは異なる方向に定義されている電磁波の時間的な変位)を検出し、電磁波の強度に対応する蛍光像を出力可能なイメージインテンシファイア11を含む。
【0021】
光分配部2は、イメージインテンシファイア11から出力される蛍光像の光の波長に対して所定の透過率が与えられた光学部材21を含む。
【0022】
信号処理部3は、光学部材21により2つ分配された蛍光像のうちの一方を受光し、その蛍光像の強度に対応する電気信号を出力する光電変換部31と、光電変換部31から出力された電気信号の特徴を取り出す論理回路部32を有する。
【0023】
撮像部4は、光学部材21により2つに分配された蛍光像の他の一方を受光してその強度を増幅する第2のイメージインテンシファイア41と、イメージインテンシファイア41から出力される出力蛍光像すなわち蛍光の集合体もしくはその集合体を構成する蛍光を撮像する撮像装置42と、第2のイメージインテンシファイア41に蛍光像O3が入力される時点を、ビームスプリットミラー21により蛍光像O1が2つの蛍光像に分配された時点から所定の期間(タイミング)に設定可能な期間最適化機構(遅延機構)43と、を含む。遅延機構43は、ビームスプリットミラー21と第2のイメージインテンシファイア41との間に位置されている。
【0024】
図3は、図1および図2を用いて説明した撮像装置(記録装置)の動作を説明する概略図である。
【0025】
図3に示されるように、事象入力部1のイメージインテンシファイア11は、入力側すなわち所定波長の電磁波が到来する側に位置され、入射した電磁波を受け入れて光電変換する光電子変換面12と、入力側に対向する出力側に位置され、イメージインテンシファイア11により増幅された電磁波を蛍光像すなわち可視像に変換して出力する出力蛍光面13を有する。なお、光電子変換面12と出力蛍光面13との間には、電源装置14により、例えば20kVの高電圧が供給されている。
【0026】
より詳細には、入力部1により受け入れられた事象すなわち前に説明した電磁波や光の発生および消失は、光電子変換面12により電子E1に変換される。
【0027】
電子E1は、加速電極および集束電極15に印加されている例えば20kVの高電圧により加速され、予め設定されている増幅率で増幅されて、蛍光面13に集束される。よって、蛍光面13の出力側には、光電子変換面12に入力された電磁波が所定の増幅率で増幅された蛍光像O1が出力される。なお、この実施例では、イメージインテンシファイア11として、例えば光電子変換面12の直径が10cmで、蛍光面13の直径が2.5cmの倍率0.25のイメージインテンシファイアを用いている。また、光電子変換面12に、更に口径の大きなイメージインテンシファイアを用いることで入力される電磁波を受け入れる感度を高めることができる。
【0028】
イメージインテンシファイア11の蛍光面13から出力された蛍光像O1は、光分配部2の光学部材(ディストリビュータ)21により、所定強度の2つの蛍光像すなわち第1および第2の蛍光像O2,O3に分配される。なお、ディストリビュータ21は、入射蛍光像O1の一部を反射し、残りを透過するビームスプリットミラーである。
【0029】
ビームスプリットミラー21は、一種のハーフミラーであって自身を通過する光の強度(光量、以下透過率と示す)と透過されずに反射される光の強度(光量、以下反射率と示す)が、自身の吸収による透過率の低下を考慮しない場合に、例えば30(透過率)対70(反射率)に設定されている。なお、図3に示した例では、透過率(1−反射率)は、後段に設けられる撮像部4の撮像装置側に多くの光量(の蛍光像)を供給可能に、入射蛍光像O1の光強度の1/2未満、透過率と反射率の比として、例えば45対55あるいは35対65、もしくは25対75等に設定可能である。
【0030】
また、ここでは、撮像部4側に多くの光量を供給可能に、ビームスプリットミラー21の透過率を設定した例を説明したが、撮像部4側に供給される蛍光像の光量は任意に設定できる。例えば、撮像部4側に供給される蛍光像の光量が少ない場合には(その光量を)撮像装置の前段で、適切に増幅すればよい。
【0031】
信号処理部3には、ビームスプリットミラー21により分配され、光路23に沿って進む第1の蛍光像O2が入射される。一方、撮像部4には、光路25に沿って進む第2の蛍光像O3が入射される。
【0032】
信号処理部3は、前に説明した通り、光電変換部31と論理回路部32とゲート/シャッタ制御回路33を含む。
【0033】
光電変換部31には、2次元位置検出器(例えばマルチアノードフォトマルチプライヤ)が用いられる。
【0034】
マルチアノードフォトマルチプライヤ31には、m(=8)行×n(=8)列=A(=64)ch(チャネル)に区分されたメッシュダイノードを有し、蛍光像O2が入力されたダイノードのアノードからのみ、蛍光像O2を光電変換して得られた電子E2が出力される。なお、マルチアノードフォトマルチプライヤ31の各アノードに入射された蛍光像が光電変換され、電子E2として出力されるまでに要求される時間は、10−9秒(1ナノ秒)程度である。
【0035】
マルチアノードフォトマルチプライヤ31の任意のアノードから出力された電子E2は、図4を用いて以下に詳細に説明するが、論理回路部32の例えば弁別回路(例えば波高弁別器)321および322により現出時期を設定可能に検出される。すなわち、各弁別回路321,322の出力は、マルチアノードフォトマルチプライヤ31の各アノードから出力される電子E2のX軸方向(m行)とY軸方向(n列)のそれぞれに関する位置情報を含む。従って、例えば、個々の弁別回路321,322に、マルチアノードフォトマルチプライヤ31から電子E2が出力されている全ての期間について、アノード上の位置(m×n座標)と個々の電子E2が出力された時間とを関係づける(演算する)ことで、第1の蛍光像O2(イメージインテンシファイア12に入射した電磁波)が現出している時間および位置ならびに移動方向等を求めるために利用可能である。
【0036】
それぞれの弁別回路321,322の出力は、後段に位置されるトリガ発生回路(例えば論理判定回路)323による所定の論理判定に利用される。すなわち、2つの弁別回路321,322の出力は、論理判定回路323に、予め設定されている所定の判定論理に基づいて、論理判定される。従って、判定論理に沿った特定の論理判定結果が得られた場合に、論理判定回路323から撮像部4の撮像装置を動作させるトリガが生起される。
【0037】
論理判定回路323の特定の論理判定結果(ゲート/シャッタに対するトリガ)は、図4に示されるようにゲート/シャッタ制御回路33を用いてタイミングが最適化され、撮像部4の第2のイメージインテンシファイア41と撮像装置42に入力される。
【0038】
また、このゲート/シャッタ制御回路33を使用せず、事象の発生時間にあわせて、または撮像装置42のシャッタをオンできるように、後述する第2のイメージインテンシファイアの蛍光面413の材質や厚さを選択することで、タイミングを最適化してもよい。
【0039】
なお、論理判定回路323に要求される処理時間と、事象の発生時間との差がわずかであれば(あるいは、事象がゆっくりと発生する系=事象が現出している時間が長い場合には)、マルチアノードフォトマルチプライヤ31からの出力が、直接、論理判定回路323に入力されてもよい。
【0040】
ビームスプリットミラー21により、撮像部4の遅延機構43に向けて反射された蛍光像O3は、遅延機構43により、ビームスプリットミラー21を透過され、信号処理部3に入力された蛍光像O2が論理判定回路323で論理判定されてトリガが生成されるまでの時間である第1の期間よりも長い第2の期間だけ遅延されて第2のイメージインテンシファイア41に入力される。
【0041】
より詳細には、遅延機構43は、第3のイメージインテンシファイアであり、光分配器2のビームスプリットミラー21で分配された第2の蛍光像O3を受光して電子E3に変換する光−電子変換面431と、光−電子変換面431から出力された電子E3を蛍光像O4に変換する蛍光面432を含む。蛍光面432は、その材質や厚さの特徴により、蛍光像O4を後段の第2のイメージインテンシファイア41に入力させる時間すなわち遅延時間を所定の長さに設定できる。
【0042】
第2のイメージインテンシファイア41は、近接型イメージインテンシファイアであり、周知の電子増倍器(MCP=マイクロチャネルプレート)412を含む。
【0043】
第3のイメージインテンシファイア43の蛍光面432から出力され、近接型イメージインテンシファイア41に入力された蛍光像O4は、光−電子変換面411により電子E4に変換され、MCP412は所定の大きさに増幅された電子E5を出力し、蛍光面413により蛍光像O5に変換される。なお、MCP412と光−電子変換面411との間には、電源414により所定の電圧が印加されている。なお、電源414にはゲートが設けられており、そのゲートには、信号処理部3の論理判定回路323における論理判定の結果、特定の論理判定結果が得られた場合にのみ、ゲートオン信号が入力される。
【0044】
すなわち、近接型(第2の)イメージインテンシファイア41に入力された蛍光像O4は、光−電子変換面411により、逐次電子E4に変換されるが、その電子E4は、MCP412と光−電子変換面411との間の電源414にゲートオン信号が入力される間のみMCP412により増幅されるので、信号対ノイズ比すなわちS/Nが改善される。
【0045】
また、MCP412と光−電子変換面411との間の電源414にゲートオン信号が入力されるタイミングは、信号処理部3のゲート/シャッタ制御回路33により、図5により後段に説明する撮像装置42のシャッタが動作されるタイミングと関連づけられて、最適なタイミングに設定される。
【0046】
第2のイメージインテンシファイア41の出力蛍光面413に出力された蛍光像O5は、シャッタ制御回路33によりシャッタ421−1の開放が指示されている間だけ画像(ここでは、蛍光像O5)を撮像可能なシャッタ付き撮像装置42により撮像される。なお、撮像装置42は、例えばCCDセンサやCMOS型画像センサ等である固体撮像素子421を含む。
【0047】
シャッタ付き撮像装置42は、シャッタ421−1の開放が指示された場合にのみ予め設定されている期間だけシャッタ421−1が開放されることから、例えば図5により以下に説明するように、少なくとも、MCP412が動作されることで増幅された電子E5が蛍光面413に出力される直前から電子E4の存在時間を経過するまでの間だけシャッタ421−1が開放されることで、ノイズ成分が撮像されることを抑止できる。これにより、撮像装置42により撮像される蛍光像O5に関し、信号対ノイズ比すなわちS/Nが改善される。
【0048】
図4は、信号処理部3の構成の一例を説明する概略図である。
【0049】
マルチアノードフォトマルチプライヤ31の任意の行から出力された出力は、弁別回路321でスレショルドされ、論理判定回路323に入力される。同様に、マルチプライヤ31の任意の列から出力された出力は、弁別回路322でスレショルドされ、論理判定回路323に入力される。
【0050】
論理判定回路323からは、図3により前に説明したように、予め設定されている所定の判定論理に基づく論理判定の結果、判定論理に沿った特定の論理判定結果が得られた場合にのみ、ゲート/シャッタ制御回路33にトリガが出力される。
【0051】
このとき、図5に示す通り、第2のイメージインテンシファイア41のMCP412と光−電子変換面411との間の電源414に、ゲートオン信号が入力される直前に、撮像装置42のシャッタ421−1が開放されるように、ゲート/シャッタ制御回路33から所定のタイミングで、シャッタ421−1に、シャッタ開放信号が出力される。従って、シャッタ421−1は、予め決められている開放時間の間、開放され、撮像装置42が蛍光像O5を撮像可能になる。
【0052】
また、図5に示す通り、ゲート/シャッタ制御回路33からシャッタ421−1にシャッタ開放信号が供給されてから所定時間経過後に、光−電子変換面411により変換された電子E4がMCP412に入射可能に、MCP412と光−電子変換面411との間の電源414にゲートオン信号が供給されることで、MCP412が所定時間だけ、オンされることになる。従って、少なくとも撮像装置42のシャッタ421−1が開放されている間にMCP412により増幅された電子E5のみが出力蛍光面413で変換された蛍光像O5が撮像装置42に案内される。
【0053】
詳細には、図5(a)に示されるように、MCP412と光−電子変換面411との間の電源414に、信号処理部3のゲート/シャッタ制御回路33からゲートオン信号が供給される際に、図5(b)に示されるように、MCP412と光−電子変換面411との間の電源414にゲートオン信号が供給されるに先だって撮像装置42のシャッタ421−1に、シャッタ制御信号が供給される。
【0054】
より詳細には、MCP412の電源414にゲートオン信号が供給される前のMCP412の非動作時が図5(a)の電圧A2であり、撮像装置42のシャッタ421−1にシャッタ制御信号が供給されていない状態が図5(b)の電圧B2である。
【0055】
MCPの電源414にゲートオン信号が入力されることで、図5(a)の電圧A2が電圧A1に変化されてゲートオン状態となるので、光−電子変換面411で変換された電子E4は、MCP412に向けて加速される。なお、図5(a)に示されている時間T1〜T2は、信号処理部3のゲート/シャッタ制御回路33からMCPの電源414にゲートオン信号が供給されている時間である。すなわち、近接型イメージインテンシファイア41のMCP412が動作されている間だけ増幅された撮像対象である蛍光像O5が、撮像装置42の固体結合素子421により撮像される。
【0056】
なお、図5(b)から明らかなように、撮像装置42のシャッタ421−1には、近接型イメージインテンシファイア41のMCP412にゲートオン信号が供給される期間T1〜T2よりも僅かに長い期間T3〜T4の間、シャッタ制御信号が供給されるので、MCP412と光−電子変換面411との間の電源414がオンされている間は、固体撮像素子421のシャッタ421−1が閉じられることはない。これにより、MCP412により増幅された撮像対象、すなわち蛍光像O5は、固体撮像素子421により、確実に撮像される。
【0057】
なお、固体撮像素子421のシャッタ421−1が開放される時間T3〜T4は、固体撮像素子421が画像(蛍光像O5)を撮像するために要求される最短動作時間(1コマ)に比較して短い時間に設定されるので、前に説明したMCP412が動作される時間T1〜T2と合わせて、撮像対象(蛍光像O5)が入力されている僅かな時間のみ、蛍光像O5を撮像可能である。これにより、信号対ノイズ比すなわちS/Nが改善される。
【0058】
なお、このゲート/シャッタ制御回路33は、撮像部4のシャッタを十分に開放するためのタイミングを制御するものであって、ゲート/シャッタ制御回路33を使用せず、第2のイメージインテンシファイアの蛍光面413の材質を選択することでタイミングを制御してもよい。
【0059】
上述した通り、本発明の記録装置は、撮像すべき事象すなわち電磁波もしくは光の発生および消失に基づいて生成された蛍光像を、ディストリビュータにより分配して得られた同一の蛍光像から、撮像装置のシャッタを開放させるシャッタ制御信号およびMCPによる増幅を制御させるゲートオン信号を得ている。このことから、撮像装置により撮像される蛍光像は、信号処理部により撮像すべき像(事象)と判定された像(事象)と同一となる。
【0060】
また、本発明の撮像装置においては、撮像装置のシャッタが開放されている間のみ、近接型電子増倍器により増幅された電子が出力蛍光面で変換された蛍光像が撮像装置に案内される。従って、撮像装置により蛍光像が撮像されている前後の僅かな時間を除いて、不所望な情報あるいは外乱すなわちノイズが撮像装置に入力されることが抑止される。これにより、撮像装置により撮像される蛍光像がノイズに埋もれることが抑止され、S/Nの高い撮像が可能となる。
【0061】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、撮像すべき事象を、高い信号対ノイズ比で、しかも確実に撮像可能な撮像装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の記録装置の構成を説明する概略図。
【図2】図1に示した記録装置の一例として、本発明の実施の形態を光分配型撮像装置に適用した例を示す概略図。
【図3】図2に示した光分配型撮像装置の構成の一例を説明する概略図。
【図4】図2および図3を用いて説明した光分配型撮像装置に組み込まれる信号処理部の構成の一例を説明する概略図。
【図5】図2および図3を用いて説明した光分配型撮像装置により信号対ノイズ比すなわちS/Nが改善される原理を説明する概略図。
【符号の説明】
1・・・入力検出装置(事象入力部)、
2・・・ディストリビュータ(光分配部)、
3・・・信号処理部(タイミング設定装置)、
4・・・撮像部、
11・・・第1のイメージインテンシファイア(入力検出装置)、
12・・・光−電子変換面、
13・・・出力蛍光面、
14・・・電源装置、
15・・・加速電極および集束電極、
21・・・ビームスプリットミラー(光学部材)、
23,25・・・光路、
31・・・マルチアノードフォトマルチプライヤ(光電変換部)、
32・・・論理回路部、
321,322・・・弁別回路、
323・・・論理判定回路、
33・・・ゲート/シャッタ制御回路、
4・・・撮像部、
41・・・第2のイメージインテンシファイア
(近接型イメージインテンシファイア)、
411・・・光−電子変換面
412・・・MCP(マイクロチャネルプレート)、
413・・・蛍光面
414・・・電源(光−電子変換面−MCP間)、
42・・・撮像装置(シャッタ付き撮像装置)、
421・・・固体撮像素子、
43・・・第3のイメージインテンシファイア(遅延機構)、
431・・・光−電子変換面、
432・・・出力蛍光面、
O2・・・透過光(蛍光像)、
O3・・・反射光(蛍光像)、
O4、O5・・・蛍光像。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an imaging apparatus capable of detecting an event that occurs irregularly in nature at a high speed and recording the event.
[0002]
[Prior art]
Events that occur irregularly in the natural world, such as the arrival and movement of weak electromagnetic waves or the occurrence and disappearance of light, are recognized and recorded in nanoseconds. A method using a recording device operated by giving a trigger generated based on the same has already been put to practical use.
[0003]
For example, by operating an imaging device that can operate in about nanoseconds within the existence period of the detected event, it is possible to relatively easily image an event to be recorded.
[0004]
The detection device (trigger output unit) includes, for example, a high-speed detector capable of recognizing an event in a period of nanoseconds or less, a signal processing circuit, and the like.
[0005]
The signal processing circuit includes an arbitrary number of logic circuits for specifying whether the event detected by the high-speed detector is an event to be imaged.
[0006]
The imaging device is operated so that an event to be imaged can be imaged by using a specific logic result output from the logic circuit as a trigger. That is, a special event that has caused a specific logical result is selectively imaged.
[0007]
It should be noted that the event detected by the detection device and the imaging device and / or the imaging device and / or the restriction on the size and arrangement of the detection device due to the size of the space or region where the event occurs, the size of the event itself, and the like. The events to be imaged are not always the same.
[0008]
In addition, since many events to be imaged have very short existence (appearance) times, it is also important to shorten the timing for operating the imaging device, that is, the time required for the detection device to recognize the event. .
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the event detected by the detection device and the event captured by the imaging device often differ.
[0010]
For this reason, the event captured by the imaging device and the event detected by the detection device at the time (moment) when the trigger is output do not always match, and the captured event is wasted. There is. This is nothing but failure to capture the event that should be captured.
[0011]
An object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of reliably imaging an event to be imaged with a high signal-to-noise ratio.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made based on the above-mentioned problems,
An imaging mechanism that captures a fluorescent image;
A first image intensifier for converting an event to be imaged into a fluorescent image,
The fluorescent image provided between the imaging mechanism and the first image intensifier and separated from the fluorescent image output from the first image tube into a first fluorescent image and a second fluorescent image. A distributor for guiding the second fluorescent image to the imaging mechanism;
A timing setting device that defines an imaging timing for operating the imaging mechanism from the first fluorescence image separated by the distributor;
A light distribution type imaging device characterized by having:
[0013]
The invention also provides
An input detection device that converts input information into fluorescence and its distribution and amplifies it,
An imaging mechanism for imaging the fluorescence and distribution converted by the input detection device;
A separation device provided between the imaging mechanism and the input detection device, for separating the fluorescence obtained by the input detection device and its distribution into two fluorescences having a predetermined light intensity and its distribution,
Separated by this separation device, a timing setting device that sets the timing of operating the imaging mechanism from fluorescence and distribution different from the fluorescence and its distribution guided to the imaging mechanism,
The input detection device converts the electromagnetic wave, which is input information, into fluorescent light and its distribution once, converts the output fluorescent light and its distribution into light-electron conversion, and amplifies the obtained electrons into fluorescent light and its distribution. Including a first image intensifier to output
The imaging mechanism includes a proximity electron multiplier, and the operation timing of the proximity electron multiplier can be arbitrarily set by an external trigger. Including a camera whose imaging operation is controlled in accordance with the instructed operation timing,
The timing setting device includes a multi-anode photomultiplier with a signal processing circuit capable of specifying the intensity or the moving direction or both of the input information input to the input detection device,
The same fluorescence and its distribution are provided by supplying a trigger as the imaging timing to the imaging device based on the result of specifying the intensity and / or moving direction of the input information output from the multi-anode photomultiplier. This is a light distribution type imaging device capable of imaging only arbitrary input information by a trigger signal obtained from the image forming apparatus.
[0014]
Furthermore, this invention
Receiving events that occur arbitrarily,
Distributing the received fluorescence image into a first fluorescence image and a second fluorescence image,
Based on the first fluorescent image, specify the intensity and / or the moving direction of the received fluorescent image,
Based on the specified result, generate a trigger as an imaging timing,
An imaging method characterized in that the amplification device is operated by the generated trigger to amplify the second fluorescence image and to capture the amplified fluorescence image.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
FIG. 1 schematically shows the configuration of an imaging device to help understand the claims.
[0017]
As shown in FIG. 1, a recording device, that is, an optical distribution type high-speed imaging device (hereinafter, referred to as an imaging device) is, for example, an event that appears (occurs) at random in the natural world, that is, the arrival of a weak electromagnetic wave or the generation of light. And an
[0018]
Note that the
[0019]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a specific configuration of the imaging device illustrated in FIG.
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
The
[0023]
The
[0024]
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the operation of the imaging device (recording device) described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0025]
As shown in FIG. 3, the
[0026]
More specifically, the event received by the
[0027]
The electrons E <b> 1 are accelerated by a high voltage of, for example, 20 kV applied to the acceleration electrode and the focusing
[0028]
The fluorescent image O1 output from the
[0029]
The beam split
[0030]
Also, here, an example is described in which the transmittance of the beam split
[0031]
The first fluorescence image O2 distributed by the beam split
[0032]
The
[0033]
For the
[0034]
The
[0035]
The electrons E2 output from any of the anodes of the
[0036]
The output of each of the
[0037]
The timing of the specific logic determination result (trigger for the gate / shutter) of the
[0038]
Further, without using the gate /
[0039]
Note that if the difference between the processing time required for the
[0040]
The fluorescence image O3 reflected by the beam split
[0041]
More specifically, the
[0042]
The
[0043]
The fluorescent image O4 output from the
[0044]
That is, the fluorescence image O4 input to the proximity type (second)
[0045]
The timing at which the gate-on signal is input to the
[0046]
The fluorescent image O5 output to the
[0047]
Since the shutter 421-1 is opened only for a preset period only when the shutter 421-1 is instructed to open, the imaging device with
[0048]
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the
[0049]
An output output from an arbitrary row of the
[0050]
As described above with reference to FIG. 3, the
[0051]
At this time, as shown in FIG. 5, immediately before the gate-on signal is input to the
[0052]
Also, as shown in FIG. 5, after a predetermined time elapses after the shutter open signal is supplied from the gate /
[0053]
More specifically, as shown in FIG. 5A, when a gate-on signal is supplied from the gate /
[0054]
More specifically, when the
[0055]
When the gate-on signal is input to the
[0056]
Note that, as is clear from FIG. 5B, the shutter 421-1 of the
[0057]
The time T3 to T4 during which the shutter 421-1 of the solid-
[0058]
The gate /
[0059]
As described above, the recording apparatus of the present invention uses a fluorescent image generated based on an event to be imaged, that is, a fluorescent image generated based on the occurrence and disappearance of an electromagnetic wave or light, from the same fluorescent image obtained by distribution by a distributor. A shutter control signal for opening the shutter and a gate-on signal for controlling amplification by the MCP are obtained. From this, the fluorescent image captured by the imaging device is the same as the image (event) determined to be an image (event) to be captured by the signal processing unit.
[0060]
In the imaging device of the present invention, a fluorescent image in which electrons amplified by the proximity electron multiplier are converted on the output phosphor screen is guided to the imaging device only while the shutter of the imaging device is opened. . Therefore, except for a short time before and after the fluorescence image is captured by the imaging device, input of undesired information or disturbance, that is, noise, to the imaging device is suppressed. As a result, the fluorescence image picked up by the image pickup device is suppressed from being buried in noise, and an image with a high S / N can be obtained.
[0061]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an imaging apparatus capable of reliably imaging an event to be imaged with a high signal-to-noise ratio.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of a recording apparatus according to the invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example in which the embodiment of the present invention is applied to a light distribution type imaging apparatus as an example of the recording apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of the light distribution type imaging device illustrated in FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a signal processing unit incorporated in the light distribution type imaging apparatus described with reference to FIGS. 2 and 3;
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the principle of improving the signal-to-noise ratio, that is, S / N, by the light distribution type imaging apparatus described with reference to FIGS. 2 and 3.
[Explanation of symbols]
1 ... input detection device (event input unit)
2 ... Distributor (light distribution unit)
3 ... Signal processing unit (timing setting device)
4 ... Imaging unit
11 ... first image intensifier (input detection device),
12 ... photo-electron conversion surface,
13 ... Output phosphor screen,
14 ... power supply device,
15 ・ ・ ・ Acceleration electrode and focusing electrode,
21: Beam split mirror (optical member),
23, 25 ... optical path,
31 ··· Multi-anode photomultiplier (photoelectric conversion unit)
32 ... logic circuit section
321, 322... Discrimination circuit,
323: logic judgment circuit,
33 gate / shutter control circuit
4 ... Imaging unit
41 ... second image intensifier (proximity type image intensifier)
411: photo-electron conversion surface 412: MCP (micro channel plate),
413: phosphor screen 414: power supply (between light-electron conversion surface-MCP),
42... Imaging device (imaging device with shutter)
421: solid-state imaging device,
43 ... third image intensifier (delay mechanism),
431 ... photo-electron conversion surface,
432 ... output fluorescent screen,
O2: transmitted light (fluorescent image)
O3: reflected light (fluorescent image)
O4, O5 ... fluorescent image.
Claims (11)
撮像対象となりうる事象を蛍光像に変換する第1のイメージ増倍管と、
前記撮像機構と前記第1のイメージ増倍管との間に設けられ、前記第1のイメージ管から出力された上記蛍光像を、第1の蛍光像と第2の蛍光像とに分離するとともに、上記第2の蛍光像を前記撮像機構に案内するディストリビュータと、
前記ディストリビュータにより分離された上記第1の蛍光像から前記撮像機構を動作させるための撮像タイミングを規定するタイミング設定装置と、
を有することを特徴とする光分配型撮像装置。An imaging mechanism that captures a fluorescent image;
A first image intensifier for converting an event to be imaged into a fluorescent image,
The fluorescent image provided between the imaging mechanism and the first image intensifier and separated from the fluorescent image output from the first image tube into a first fluorescent image and a second fluorescent image. A distributor for guiding the second fluorescent image to the imaging mechanism;
A timing setting device that defines an imaging timing for operating the imaging mechanism from the first fluorescence image separated by the distributor;
A light distribution type imaging device comprising:
この入力検出装置により変換された蛍光および分布を撮像する撮像機構と、
この撮像機構と前記入力検出装置との間に設けられ、前記入力検出装置により得られた蛍光およびその分布を所定の光強度の2つの蛍光およびその分布に分離する分離装置と、
この分離装置により分離され、前記撮像機構に案内される蛍光およびその分布とは異なる蛍光および分布から前記撮像機構を動作させるタイミングを設定するタイミング設定装置と、を有し、
前記入力検出装置は、入力情報である電磁波を一旦蛍光およびその分布に変換し、出力された蛍光およびその分布を光−電子変換し、得られた電子を増幅したのちの蛍光およびその分布に変換して出力する第1のイメージインテンシファイアを含み、
前記撮像機構は、近接型電子増倍器を含み、近接型電子増倍器の動作タイミングが外部からのトリガにより任意に設定可能な入力ゲート付きイメージインテンシファイアと、近接型電子増倍器に指示される動作タイミングにあわせて撮像動作が制御されるカメラとを含み、
前記タイミング設定装置は、前記入力検出装置に入力された入力情報の強度または移動方向もしくはその両者を特定可能な信号処理回路付きのマルチアノードフォトマルチプライヤを含み、
上記マルチアノードフォトマルチプライヤから出力される上記入力情報の強度または移動方向もしくはその両者が特定された結果に基づいて、上記撮像装置に撮像タイミングとしてのトリガを供給することで同一の蛍光およびその分布から得られたトリガ信号により任意の入力情報のみを撮像可能な光分配型撮像装置。An input detection device that converts input information into fluorescence and its distribution and amplifies it,
An imaging mechanism for imaging the fluorescence and distribution converted by the input detection device;
A separation device provided between the imaging mechanism and the input detection device, for separating the fluorescence obtained by the input detection device and its distribution into two fluorescences having a predetermined light intensity and its distribution;
Separated by this separation device, a timing setting device that sets the timing of operating the imaging mechanism from fluorescence and distribution different from the fluorescence and its distribution guided to the imaging mechanism,
The input detection device converts the electromagnetic wave, which is input information, into fluorescent light and its distribution once, converts the output fluorescent light and its distribution into light-electron conversion, and converts the obtained electrons into amplified fluorescent light and its distribution. Including a first image intensifier to output
The imaging mechanism includes a proximity electron multiplier, and the operation timing of the proximity electron multiplier can be arbitrarily set by an external trigger. Including a camera whose imaging operation is controlled in accordance with the instructed operation timing,
The timing setting device includes a multi-anode photomultiplier with a signal processing circuit capable of specifying the intensity or the moving direction or both of the input information input to the input detection device,
The same fluorescence and its distribution are provided by supplying a trigger as the imaging timing to the imaging device based on the result of specifying the intensity and / or moving direction of the input information output from the multi-anode photomultiplier. A light distribution type image pickup apparatus capable of picking up only arbitrary input information by using a trigger signal obtained from the apparatus.
受光した蛍光像を第1の蛍光像と第2の蛍光像とに分配し、
第1の蛍光像に基づいて、受光した蛍光像の強度または移動方向もしくはその両方を特定し、
特定した結果に基づいて、撮像タイミングとしてのトリガを生成し、
生成されたトリガにより増幅装置を動作させて第2の蛍光像を増幅し、増幅された蛍光像を撮像する、
ことを特徴とする撮像方法。Receiving events that occur arbitrarily,
Distributing the received fluorescence image into a first fluorescence image and a second fluorescence image,
Based on the first fluorescent image, specify the intensity and / or the moving direction of the received fluorescent image,
Based on the specified result, generate a trigger as an imaging timing,
Operating the amplifying device by the generated trigger to amplify the second fluorescent image and capture the amplified fluorescent image;
An imaging method characterized in that:
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