JP4284671B2 - 光分配型撮像装置 - Google Patents
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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、撮像対象である微弱な電磁波の到来や光の発生および消失あるいは、それらの移動であ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のイメージ増倍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、微弱な電磁波の到来や光の発生および消失あるいは、それらの移動である入力情報を蛍光およびその分布に変換し、増幅する入力側イメージインテンシファイアを含む入力検出装置と、この入力検出装置により変換された蛍光およびその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開に設けられ、前記入力検出装置により得られた前記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、前記撮像機構は、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である近接型電子増倍器と、前記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。
【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。
【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、撮像対象である微弱な電磁波の到来や光の発生および消失あるいは、それらの移動であ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のイメージ増倍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、微弱な電磁波の到来や光の発生および消失あるいは、それらの移動である入力情報を蛍光およびその分布に変換し、増幅する入力側イメージインテンシファイアを含む入力検出装置と、この入力検出装置により変換された蛍光およびその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開に設けられ、前記入力検出装置により得られた前記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、前記撮像機構は、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である近接型電子増倍器と、前記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。
【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。
Claims (10)
- 蛍光像を撮像する撮像機構と、
撮像対象である微弱な電磁波の到来や光の発生および消失あるいは、それらの移動であ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のイメージ増倍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。 - 前記撮像機構は、前記タイミング設定装置により規定された撮像タイミング信号が供給されることで前記ディストリビュータにより分離された上記第２の蛍光像を増幅する第２のイメージ増倍管と、前記第２のイメージ増倍管よりも前記ディストリビュータ側に配置され、前記撮像タイミング信号を前記第２のイメージ増倍管に供給するタイミングを最適化する第３のイメージ増倍管と、前記第２のイメージ増倍管から出力された蛍光像を撮像する撮像装置と、を有することを特徴とする請求項１に記載の光分配型撮像装置。
- 前記第２のイメージ増倍管は、前記タイミング設定装置からの撮像タイミング信号に同期して動作される電子増倍器を含むことを特徴とする請求項２に記載の光分配型撮像装置。
- 前記第２のイメージ増倍管は、所定の電子−光変換特性が与えられた蛍光体を含むことを特徴とする請求項２に記載の光分配型撮像装置。
- 前記第３のイメージ増倍管は、所定の電子−光変換特性が与えられた蛍光体を含むことを特徴とする請求項２に記載の光分配型撮像装置。
- 前記タイミング設定装置は、マルチアノードフォトマルチブライヤを含むことを特徴とする請求項１に記載の光分配型撮像装置。
- 前記撮像装置は、固体撮像素子を含むことを特徴とする請求項１に記載の光分配型撮像装置。
- 上記固体撮像素子は、前記タイミング設定装置からのタイミング信号により、シャッタが動作されるＣＣＤカメラを含むことを特徴とする請求項７に記載の光分配型撮像装置。
- 上記固体撮像素子は、前記タイミング設定装置からのタイミング信号が供給されている間だけ動作されるＣＭＯＳ型撮像素子を含むことを特徴とする請求項７記載の光分配型撮像装置。
- 微弱な電磁波の到来や光の発生および消失あるいは、それらの移動である入力情報を蛍光およびその分布に変換し、増幅する入力側イメージインテンシファイアを含む入力検出装置と、
この入力検出装置により変換された蛍光およびその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前記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、
前記撮像機構は、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である近接型電子増倍器と、前記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。
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