(57)【要約】【課題】高速撮影装置によって撮影を行おうとする高速現象の発生を遅延なく確実に検知して、トリガ信号を出力するトリガ信号出力装置を提供する。【解決手段】ＣＭＯＳイメージセンサなどのＸＹアドレス型の固体撮像素子を用い、その固体撮像素子において行列状に配置されている複数の受光素子のうち、所定の一の受光素子のみが受光信号を出力するようにしておく。これにより、その受光素子のみから受光信号が連続的に出力される。この受光信号の値が予め定められている所定の基準を満たした場合に、有意な輝度変化が生じたすなわち被写体が撮影箇所内に存在しているとみなし、トリガ信号を出力する。単一の受光素子から連続して受光信号が出力されるから、読み出し時間に遅延が発生せず、遅延なくトリガ信号が出力される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影装置に対してトリガ信号を出力するためのトリガ信号出力装置であって、
行列状に配置された複数の受光素子のうち、所定の一の受光素子のみが受光信号を出力するように構成された固体撮像素子と、
前記受光信号の値が予め定められた所定の基準を満たした場合にトリガ信号を出力するトリガ出力部と、
を備えることを特徴とするトリガ信号出力装置。
【請求項２】
更に、
前記固体撮像素子において受光信号を出力する一の受光素子を設定する受光素子設定部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の前記トリガ信号出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、破壊、爆発、燃焼などの高速の現象を撮影する際に、現象の開始を検出し、撮影装置に対して撮影開始を指示するトリガ信号を出力するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
爆発、破壊、燃焼、衝突、放電といった高速の現象を連続的に撮影するための高速撮影装置が従来より開発されている（例えば非特許文献１、２参照）。現在では、高速撮影装置によって100万枚／秒といった極めて高速度での撮影が可能である。
【０００３】
高速撮影装置では撮影を高速で行うことと引き替えに撮影可能枚数に制限が生じる（例えば最大100枚程度）ので、短時間だけしか撮影を行うことができない。そのため、撮影を目的とする現象の発生に同期したトリガ信号を得て、撮影を開始する適切なタイミングを決定する必要がある。トリガ信号は普通、接触センサ、位置センサ、振動センサ、圧力センサなどのトリガセンサによって出力される。
【０００４】
【非特許文献１】“撮影速度１００万コマ／秒の超高速度ビデオカメラを開発（2001年9月27日付プレスリリース”、［online］、株式会社島津製作所、［平成１８年５月２０日検索］、インターネット、〈URL : http://www.shimadzu.co.jp/news/press/010927.html〉
【非特許文献２】丸野  浩昌、近藤  泰志、江藤  剛治，「画素周辺記録型撮像素子を用いた高速度ビデオカメラ」，応用光学 2002 Vol.2 No.12 p.5-8，2002年12月10日発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トリガセンサによって有効なトリガ信号が得られる現象であれば従来の構成でも問題はないが、現象によってはトリガセンサによって有効なトリガ信号を得ることが困難な場合がある。そこで、ある箇所を撮影した動画（画像）から現象の動きを検出し、それによってトリガ信号を発生させることが考えられる。実際、監視カメラなどの低速撮影装置などでは、撮影画像の輝度変化から被写体の動きを検出してトリガ信号を出力するもの（トリガ信号出力用画像撮影装置）が開発されて実用に供されている。
【０００６】
しかし、トリガ信号出力用画像撮影装置を高速撮影装置に適用しようとする場合には、時間分解能の不足が問題となる。（例えばフレームレートが30fpsである場合、一つの画素は33msに一度しか撮影を行わない。）時間分解能が低いならば、現象発生の検出に遅れが生じるし、検出を行えないこともありえる。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みて成されたものであり、撮影画像における画像の輝度変化から現象の動きを検出するトリガ信号出力装置において、極めて高速のフレームレートで撮影を行う高速撮影装置に対しても適用可能な程度に、その時間分解能を向上させることを主な目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために成された本発明に係るトリガ信号出力装置は、
行列状に配置された複数の受光素子のうち、所定の一の受光素子のみが受光信号を出力するように構成された固体撮像素子と、
前記受光信号の値が予め定められた所定の基準を満たした場合にトリガ信号を出力するトリガ出力部と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のトリガ信号出力装置は、更に、前記固体撮像素子において受光信号を出力する一の受光素子を設定する受光素子設定部を備えた構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るトリガ信号出力装置によれば、一の受光素子から信号電圧などの受光信号が常時出力されており、トリガ出力部ではこの受光信号の値が所定の基準を満たしたときにトリガ信号を出力する。これにより、被写体が撮影箇所に出現した時点で遅延なくトリガ信号が出力される。従って、撮影対象の現象を検出する際に従来存在していた問題である、撮影画像を利用したトリガ信号出力装置の時間分解能が不足しているために現象の発生をうまく検知できないという問題が解決される。
【００１１】
また、更に、受光素子設定部を備えた構成とすることにより、トリガ信号出力の対象とする受光素子の指定及び設定を、より容易に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係るトリガ信号出力装置は、高速撮影装置を用いて撮影を行おうとする現象（被写体）を、本発明のトリガ信号出力装置が備える固体撮像素子によって撮影し、その現象の発生によって生じる輝度変化に基づいてトリガ信号を出力するものである。本発明のトリガ信号出力装置はとりわけ高速撮影装置に適用するのが好適であるものの、高速撮影装置に限定されることはもちろんなく、他のいかなる撮影装置に対してもトリガ信号出力装置として使用することが可能である。
【００１３】
本発明に係るトリガ信号出力装置の使用形態例を図１に示す。トリガ信号出力装置と高速撮影装置は、ほぼ同一の箇所を撮影するようにしておくのが良いが、トリガ信号出力装置と高速撮影装置とで、撮影箇所に対する撮影角度が若干異なっていても構わない。両者の撮影箇所を合わせておくことによって、高速撮影装置がトリガ信号を受け取ると同時に撮影を開始するだけで被写体を確実に撮影することができる。
また、被写体の移動速度がわかる場合には、トリガ信号出力装置と高速撮影装置の撮影箇所が異なっていても良い。この場合には、トリガ信号出力装置が被写体を検出した後、被写体が高速撮影装置の撮影箇所に入ると予測される時間経過後にトリガ信号を出力すればよい。
【００１４】
本発明に係るトリガ信号出力装置は、レンズ系を介して撮影箇所の撮影を行う固体撮像素子１、及び該固体撮像素子１から出力される信号を受け取り、トリガ信号を出力するトリガ出力部３から成る。また、受光素子の指定を含む各種の設定を行うための、表示部及び入力部を有するコンソールを備えている。
【００１５】
本発明の固体撮像素子１は、受光信号を取り出す受光素子を任意に指定することが可能な固体撮像素子とする。これにはいわゆるＸＹアドレス型（例えばＣＭＯＳ型素子やＭＯＳ型素子）の固体撮像素子を用いるのが好適である。そして、固体撮像素子１の全受光素子から信号を読み出すのではなく、常に予め指定された一の受光素子（本発明ではこれを指定受光素子２と呼ぶ）のみから受光信号が出力されるようにする。
図３に、例として固体撮像素子１にＣＭＯＳ型素子を用いた場合の、指定受光素子２の読み出し回路の構成を示す。図３では４つの受光素子に関して読み出し回路が描かれているが、このうち、左下の受光素子が指定受光素子２として設定されており、指定受光素子２のみが固体撮像素子の出力回路に接続されている。これによって、本発明では固体撮像素子１から、指定受光素子２の受光信号のみが常時出力される。
なお、この受光信号は、電圧、電流、電荷など、輝度を表すことが可能であればどのようなものでも構わない。
【００１６】
本発明の固体撮像素子１は、画素数が多いと一画素あたりの検出領域は狭くなるが、微細な変化を検出することが可能であり、感度が高い。一方、画素数が少ないと、検出領域は広くなるが感度が低い。従って、撮影を行おうとしている現象の特性に合わせて固体撮像素子を適切に選択するのがよい。
【００１７】
トリガ出力部３には、予め所定の基準を設定しておき、指定受光素子２から出力されてくる受光信号がその基準を満たした場合にはトリガ信号を出力する。トリガ出力部３は例えば、ウィンドウコンパレータとトリガ出力回路とを組み合わせた構成とすることができる。ウィンドウコンパレータは、入力される電圧値が設定された範囲内に収まっているか否かを調べる回路である。撮影対象とする被写体が撮影箇所内に現れることで輝度の変化が生じ、指定受光素子２から出力される信号電圧値が予め設定された範囲から外れると、ウィンドウコンパレータはトリガ出力回路にトリガ出力を指示し、トリガ出力回路はトリガ信号を生成して出力する。
【００１８】
本発明の使用形態によっては、指定受光素子２の指定を行ったり、トリガ信号を出力するための基準値の指定を行ったりすることが比較的多くなる。そこで、これらの指定をコンソール（通常はパーソナルコンピュータや専用コンピュータである）によって操作可能とするのが好適である。
【００１９】
コンソールを用いて指定受光素子２を特定する場合は、図４の回路図に示すように、固体撮像素子から出力されてくる受光信号の進む方向を、ビデオ出力回路側又はトリガ出力部側のいずれかに選択することが可能な信号スイッチを備えた構成とするのが好適である。
【００２０】
コンソールのディスプレイに固体撮像素子１全体による撮影画像を表示させるためには、固体撮像素子から出力されてくる受光信号がビデオ出力回路の方に流れるように信号スイッチを切り換える。同時に、固体撮像素子１の全素子から受光信号が出力されるように固体撮像素子１の回路を設定しておく。こうすることによって受光信号はビデオ出力回路を経てビデオ出力され、コンソールのディスプレイにおいて、固体撮像素子１全体の撮影画像が表示される。ユーザがディスプレイ上で検出箇所として設定したい受光素子をマウスやキーボードなどの入力部を用いることによって指定すると、その箇所に対応する受光素子が指定受光素子２となるように、固体撮像素子１の回路が設定されるようにする。つまり、指定受光素子２のみから受光信号が常時出力されるように設定する。このとき、図４のように受光信号がトリガ出力部の側に流れるように信号スイッチを切り換える。
本発明では、上述したような、指定受光素子２の設定を行うための構成を受光素子設定部と称する。受光素子設定部は、コンソールにおいてソフトウェア的に実現される機能と、固体撮像素子１における回路設定との連携によって実現される。
【００２１】
また、コンソールを用いて基準値の設定に変更が行われた際には、トリガ出力部３における基準値（例えばウィンドウコンパレータにおける基準値）を設定する。
このように、コンソールから各種設定を行える構成とすることによって、作業能率が向上する。
【００２２】
以上、本発明に係るトリガ信号出力装置の実施形態について説明を行ったが、上記は一例に過ぎないことは明らかであって、本発明の趣旨内で適宜に変更や改良を行っても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るトリガ信号出力装置の使用形態例を示す図。
【図２】本発明に係るトリガ信号出力装置の構成模式図。
【図３】本発明に係るトリガ信号出力装置における固体撮像素子の回路例を示す図。
【図４】信号スイッチの回路構成図。
【符号の説明】
【００２４】
１…固体撮像素子
２…指定受光素子
３…トリガ出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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