(57)【要約】【課題】所望の遅延等を高精度で容易に設定できる事象抽出用の画像変換装置を提供すること。【解決手段】画像変換装置３３は、画像を検出する画像検出部３３ａと、画像検出部３３ａで検出した画像を表示可能な画像出力部３３ｂと、画像検出部３３ａで検出した画像に基づいて、画像出力部３３ｂに出力画像を生成する際に時間的要素で調整する画像処理及び位置的要素で調整する画像処理の少なくとも一方を行う事象抽出用の表示制御部３３ｃとを備える。【選択図】図１
2017121061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を検出する画像検出部と、
前記画像検出部で検出した画像を表示可能な画像出力部と、
前記画像検出部で検出した画像に基づいて前記画像出力部に出力画像を生成する際に、時間的要素で調整する画像処理及び位置的要素で調整する画像処理の少なくとも一方を行う事象抽出用の表示制御部と
を備えることを特徴とする画像変換装置。
【請求項２】
前記表示制御部は、前記画像検出部において検出した所定画像を前記時間的要素で調整する画像処理によって所定時間遅延させて表示するように前記画像出力部を動作させることを特徴とする請求項１に記載の画像変換装置。
【請求項３】
前記表示制御部は、前記画像検出部において検出した所定画像を前記位置的要素で調整する画像処理によって前記所定画像のうち一部の所定の領域を表示するように前記画像出力部を動作させることを特徴とする請求項１及び２いずれか一項に記載の画像変換装置。
【請求項４】
前記画像検出部は、所定の画素単位で前記所定画像を検出し、
前記表示制御部は、前記位置的要素で調整する画像処理によって前記所定画像のうち１つ以上の画素を含む所定の領域を表示するように前記画像出力部を動作させることを特徴とする請求項３に記載の画像変換装置。
【請求項５】
前記表示制御部は、前記時間的要素及び前記位置的要素の少なくとも一方の調整量を指示する調整信号に基づいて出力画像を処理することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の画像変換装置。
【請求項６】
前記表示制御部は、前記画像検出部で検出した画像から前記調整信号を生成することを特徴とする請求項５に記載の画像変換装置。
【請求項７】
前記表示制御部は、別途並行して得られた前記時間的要素及び前記位置的要素の少なくとも一方の調整量を指示する調整信号に基づいて出力画像を処理することを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の画像変換装置。
【請求項８】
微弱な事象を蛍光像に変換するイメージ増倍装置と、
前記イメージ増倍装置から出力された蛍光像を電気的な画像信号に変換する信号変換装置と
を備え、
前記信号変換装置は、請求項１から６までのいずれか一項に記載の画像変換装置を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
微弱な事象を蛍光像に変換するイメージ増倍装置と、
前記イメージ増倍装置から出力された蛍光像を電気的な画像信号に変換する信号変換装置と、
前記画像変換装置の前記画像検出部で検出する画像に対応する蛍光像を並行して取得する検出装置と
を備え、
前記信号変換装置は、請求項７に記載の画像変換装置を有し、
前記検出装置は、検出した画像から前記時間的要素及び前記位置的要素の少なくとも一方の調整量を指示する調整信号を前記画像変換装置の前記表示制御部に出力し、
前記表示制御部は、前記調整信号に基づいて得られた前記出力画像を表示するように前記画像変換装置の前記画像出力部を動作させることを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
前記信号変換装置は、ＣＭＯＳ型撮像素子と、表示素子とを有することを特徴とする請求項８及び９のいずれか一項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の遅延等の処理を行って画像を伝達する事象抽出用の画像変換装置等に関し、特に不規則に発生する事象を高速で検知し、記録できる撮像装置に用いられる画像変換装置及び当該画像変換装置を組み込んだ撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像対象となる事象を蛍光像に変換し、その蛍光像を光分配部により２つの蛍光像に分配した一方を用いて、残りの一方の蛍光像を撮像する撮像部のためのシャッター信号等を得ることで、撮像対象の事象を選択的に撮像する光分配型撮像装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１の撮像装置には、分配された一方の蛍光像について撮像部の電子倍増器（ＭＣＰ）に入力するタイミングを適宜遅延させる遅延機構が設けられている。具体的には、特許文献１の撮像装置では、遅延機構を構成するイメージ増倍管において蛍光体を用いてディレイタイムを設定している。この際、蛍光の残光特性に応じてシャッター信号によるトリガーのタイミングを調整しているが、露光時間の設定や調整が容易でなく、タイミングズレが生じるとともに撮像される光量に変動や感度不足が生じ得る。すなわち、特にバックグラウンドに埋もれるような微弱で高速の事象を抽出する場合、トリガー出力のための充分な判断時間が必要となり、本格的な観測のための充分なディレイタイムを確保する必要がある。このため、上記のように蛍光体の残光特性を利用することが行われているが、蛍光体の選択範囲が狭くディレイタイムの調整の自由度がなく、残光に波形の乱れが生じ、精密なトリガー信号を得ることは容易でない。
【０００３】
なお、天体望遠鏡の技術として、２分岐した画像の一方を２種の撮像素子で撮像して取得した画像から輝度情報と色情報とをそれぞれ取得し、これらの画像情報から画像処理を施し、画像処理後の画像をディスプレイ等に表示するものがある（特許文献２参照）。特許文献２の技術の場合、画像表示側において所望の遅延時間を設定可能にするディレイ表示について考慮していない。また、特許文献２の装置は、高速トリガー撮像を可能とする機能を有していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０７９８０号公報
【特許文献２】特開２００２−３４１２５６号公報
【発明の概要】
【０００５】
本発明は、所望の遅延等を高精度で容易に設定できる事象抽出用の画像変換装置及び当該画像装置を組み込んだ撮像装置を提供することを目的とする。
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る画像変換装置は、画像を検出する画像検出部と、画像検出部で検出した画像を表示可能な画像出力部と、画像検出部で検出した画像に基づいて画像出力部に出力画像を生成する際に、時間的要素で調整する画像処理及び位置的要素で調整する画像処理の少なくとも一方を行う事象抽出用の表示制御部とを備える。
【０００７】
上記画像変換装置によれば、表示制御部によって画像出力部に表示させる出力画像を時間的要素及び位置的要素の少なくとも一方で調整して表示することにより、例えば検出対象である微弱光が高速で変化する事象を画像として検出する際に、所定以上の高輝度となるように露光時間及び位置の少なくとも一方を適切なものとすることができる。この際、デジタル的な画像処理によって画像出力部での表示をコントロールできるため、ＭＣＰの場合のように入出力部間に高電圧をかける必要がなく画像変換装置の信号ノイズ比（Ｓ／Ｎ）を大きくすることができる。これにより、撮像装置に組み込んだ際に、高速かつ鮮明かつ高感度化を達成しつつ低消費電力化を図ることができるとともに信頼性を高めることができる。
【０００８】
本発明の具体的な側面又は態様では、上記画像変換装置において、表示制御部は、画像検出部において検出した所定画像を時間的要素で調整する画像処理によって所定時間遅延させて表示するように画像出力部を動作させる。このような時間遅延内で必要な画像の認識と処理とを完了させる。この場合、安定した遅延時間で出力画像を表示させることができる。
【０００９】
本発明の別の側面では、表示制御部は、画像検出部において検出した所定画像を位置的要素で調整する画像処理によって所定画像のうち一部の所定の領域を表示するように画像出力部を動作させる。この場合、検出対象に対応する特定の画像領域を選択的に表示させることができる。
【００１０】
本発明のさらに別の側面では、画像検出部は、所定の画素単位で所定画像を検出し、表示制御部は、位置的要素で調整する画像処理によって所定画像のうち１つ以上の画素を含む所定の領域を表示するように画像出力部を動作させる。この場合、画素単位で検出することにより、画像変換装置のＳ／Ｎをより大きくすることができる。
【００１１】
本発明のさらに別の側面では、表示制御部は、時間的要素及び位置的要素の少なくとも一方の調整量を指示する調整信号に基づいて出力画像を処理する。
【００１２】
本発明のさらに別の側面では、表示制御部は、画像検出部で検出した画像から調整信号を生成する。
【００１３】
本発明のさらに別の側面では、表示制御部は、別途並行して得られた時間的要素及び位置的要素の少なくとも一方の調整量を指示する調整信号に基づいて出力画像を処理する。
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明に係る第１の撮像装置は、微弱な事象を蛍光像に変換するイメージ増倍装置と、イメージ増倍装置から出力された蛍光像を電気的な画像信号に変換する信号変換装置とを備え、信号変換装置は、上述の画像変換装置を有する。
【００１５】
上記第１の撮像装置によれば、検出対象である微弱光が高速で変化する事象を画像として検出する際に、所定以上の高輝度となる露光時間及び位置の少なくとも一方を適切なものとし、高速かつ鮮明かつ高感度化を達成しつつ低消費電力化を実現できる。
【００１６】
上記課題を解決するため、本発明に係る第２の撮像装置は、微弱な事象を蛍光像に変換するイメージ増倍装置と、イメージ増倍装置から出力された蛍光像を電気的な画像信号に変換する信号変換装置と、画像変換装置の画像検出部で検出する画像に対応する蛍光像を並行して取得する検出装置とを備え、信号変換装置は、上述の画像変換装置を有し、検出装置は、検出した画像から時間的要素及び位置的要素の少なくとも一方の調整量を指示する調整信号を画像変換装置の表示制御部に出力し、表示制御部は、調整信号に基づいて得られた出力画像を表示するように画像変換装置の画像出力部を動作させる。
【００１７】
上記第２の撮像装置によれば、検出対象である微弱光が高速で変化する事象を画像として検出する際に、所定以上の高輝度となるように露光時間及び位置の少なくとも一方をより適切なものとし、高速かつ鮮明かつ高感度化を達成しつつ低消費電力化を実現できる。
【００１８】
本発明の別の側面では、上記第１及び第２の撮像装置において、信号変換装置は、ＣＭＯＳ型撮像素子と、有機ＥＬパネル等の表示素子とを有する。この場合、撮像装置の動作を高精度で信頼性の高いものとできる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る撮像装置を説明する概略図である。
【図２】図１の撮像装置における事象検出から出力画像表示までの遅延時間を説明する図である。
【図３】図１の撮像装置に組み込まれる画像変換装置の概略図である。
【図４】（Ａ）は、図３の画像変換装置のうち表示制御部を説明する図であり、（Ｂ）は、表示制御部のうち記憶部を説明する図である。
【図５】図３の画像変換装置の動作を説明するフローチャートである。
【図６】（Ａ）〜（Ｅ）は、撮像装置の具体的な動作例を説明するタイミングチャートである。
【図７】図３等に示す画像変換装置の変形例を説明する図である。
【図８】図７の動作を説明する概念図である。
【図９】図１の撮像装置を組み込んだ計測装置の構成を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
〔１．撮像装置の全体構造等〕
以下、本発明の一実施形態に係る撮像装置の構造等について説明する。図１に示す撮像装置１０は、微弱な事象を蛍光像に変換するイメージ増倍装置１１と、イメージ増倍装置１１によって得た蛍光像出力（以下、単に蛍光像と表記する）から時間的要素及び空間的要素に基づいて出力画像を選択して電気的な画像信号に変換する信号変換装置１２と、イメージ増倍装置１１によって得た蛍光像を第１蛍光像として信号変換装置１２に投射するリレー光学系１３と、リレー光学系１３に設けたディストリビューター１５により分離された第２蛍光像に基づいて信号変換装置１２を動作させるための撮像タイミング等を設定する検出装置１７とを備える。
【００２１】
イメージ増倍装置１１は、例えば自然界でランダムに発生する事象、すなわち微弱な電磁波の到来又は光の発生及び消失、或いはそれらの移動等を蛍光像に変換する。つまり、イメージ増倍装置１１は、所定波長の電磁波の到来（光電変換部２１への電磁波の入射）を検出し、検出した電磁波の強度分布に対応する蛍光像を出力面１１ｂから出力する。このため、イメージ増倍装置１１は、入力段に配置される光電変換部２１と、その後段に配置される近接型増倍素子２３とを有する。
【００２２】
イメージ増倍装置１１において、光電変換部２１は、光電子変換面２１ａと、電極部２１ｂと、蛍光面２１ｃとを有する。光電子変換面２１ａは、電磁波が到来する入力側に配置され、入射した電磁波を光電変換する。電極部２１ｂは、光電子変換面２１ａから射出される電子を加速しつつ収束させて蛍光面２１ｃに入射させる。蛍光面２１ｃは、例えばファイバーオプティックプレートの入射面に設けられており、加速等された電子を蛍光像に変換する。近接型増倍素子２３は、蛍光面２１ｃからの蛍光像を増倍するマイクロチャネルプレート（ＭＣＰ）２３ａを２段以上に重ねたものである。出力面１１ｂは、蛍光面２１ｃから射出され、多段のＭＣＰ２３ａで増幅された蛍光像を射出する。
【００２３】
リレー光学系１３は、光軸ＯＡに沿った光路上流側に配置されるディストリビューター１５と、ディストリビューター１５よりも光路下流側に配置される本体光学系１４とを備える。リレー光学系１３は、イメージ増倍装置１１の出力面１１ｂにおける蛍光像を、信号変換装置１２の受光面３３ｓ上に略等倍で投射する。リレー光学系１３は、イメージ増倍装置１１の出力面１１ｂすなわち物体側でテレセントリックであり、信号変換装置１２の受光面３３ｓすなわち像側で非テレセントリックである。
【００２４】
ディストリビューター１５は、一種のハーフミラーであるビームスプリットミラー１５ｃを内蔵するプリズムである。ディストリビューター１５は、イメージ増倍装置１１の出力面１１ｂにおける蛍光像を所定強度の２つの蛍光像すなわち第１及び第２蛍光像に分配する。ディストリビューター１５のビームスプリットミラー１５ｃを透過して直進する第１蛍光像の光束は、第１光路ＯＰ１に導かれ、本体光学系１４を通過して信号変換装置１２の受光面３３ｓに入射する。ディストリビューター１５のビームスプリットミラー１５ｃで反射されて折り曲げられた第２蛍光像の光束は、第２光路ＯＰ２に導かれ、検出装置１７のトリガー用センサー４１の撮像面４１ａに入射する。ディストリビューター１５は、ビームスプリットミラー１５ｃを透過する光の強度と、透過されずに反射される光の強度とが、適宜の比率となるように設定されている。具体的には、ディストリビューター１５自身の吸収による透過率の低下を考慮しない場合、例えば透過率α＝７０％、反射率β＝３０％に設定されている。なお、α／βの比は、信号変換装置１２の受光面３３ｓに入射する第１蛍光像の光束の光量を多くする観点で、１よりも大きくすることが一般に望ましい。
【００２５】
〔検出装置〕
検出装置１７は、ディストリビューター１５で反射されることにより第２光路ＯＰ２に導かれた第２蛍光像を検出する検出部４０と、検出部４０から得られた検出画像に基づいて信号変換装置１２の動作を制御する管理部５０とを備える。検出装置１７は、ディストリビューター１５で分配された第２蛍光像の光束を監視して、信号変換装置１２の動作、特に後述する画像変換装置３３を介しての固体撮像素子３１による第１蛍光像の撮影（正確には第１蛍光像に対して時間的及び位置的な調整を行った後の画像取り込み）を適切なものとする。
【００２６】
検出部４０は、第２蛍光像の光束が入射するトリガー用センサー４１と、第２蛍光像をトリガー用センサー４１の撮像面４１ａ上に投射するトリガー用光学系４２とを有する。
【００２７】
トリガー用センサー４１は、例えば多極光電子増倍管であり、その撮像面４１ａは、Ｙ方向にｍ（例えば１２）行で、Ｘ方向にｎ（例えば１２）列で、全体としてｍ行×ｎ列＝Ａ（例えば１４４）チャンネルの区分領域ＡＲ１を有する。つまり、トリガー用センサー４１は、Ａチャンネルの区分領域ＡＲ１に対応してメッシュダイノードを有する。トリガー用センサー４１において、第２蛍光像が所定以上の強度で入力されたダイノードのアノードからのみ、撮像面４１ａ上の第２蛍光像を光電変換して得られた電流信号が出力される。なお、撮像面４１ａ上に第２蛍光像の光束が入射して電流信号が出力されるまでに要する時間は、１ナノ秒程度である。トリガー用センサー４１は、各アノードから出力された電流信号を出力し、いずれの区分領域ＡＲ１に第２蛍光像の光束が入射したかを、その現出タイミングとともに特定できるようにしている。つまり、イメージ増倍装置１１の出力面１１ｂは、トリガー用センサー４１の撮像面４１ａを構成する区分領域ＡＲ１によって、仮想的にｍ行×ｎ列＝Ａチャンネルに区分されて個別に監視可能になっている。なお、このような区分領域ＡＲ１に対応するイメージ増倍装置１１の出力面１１ｂ上の仮想的な区分領域ＡＲ１は、後述する信号変換装置１２の区分領域ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４にも対応するものとなっている。ここで、出力面１１ｂのうち微弱な事象が現出した区分領域を現出領域と呼ぶものとする。
【００２８】
トリガー用センサー４１において、第２蛍光画像は、第１蛍光画像よりも粗い画像として認識されるが、画像が粗い分、認識速度及び処理速度が速くなる。
【００２９】
トリガー用光学系４２は、イメージ増倍装置１１の出力面１１ｂの像を、トリガー用センサー４１の撮像面４１ａ上に略等倍で投射する。トリガー用光学系４２は、明るさを最も重視しており、物体側にも像側にも非テレセントリックである。なお、ディストリビューター１５は、トリガー用光学系４２の一部にもなっている。
【００３０】
管理部５０は、トリガー用センサー４１の検出信号に基づいて動作する判定部５１と、判定部５１の出力に基づいて信号変換装置１２を動作させる駆動部５２と、信号変換装置１２の動作を制御するためのパラメータや信号変換装置１２の固体撮像素子３１で撮像された画像を記憶する記憶部５３と、判定部５１、駆動部５２、及び記憶部５３の動作を制御する制御部５４とを有する。
【００３１】
判定部５１は、例えば波高弁別器を備えており、トリガー用センサー４１の各アノードから出力される電流信号が所定の閾値を超えたか否か、すなわち微弱な事象の現出タイミングを例えば２値的な情報として検出する。具体的には、判定部５１は、トリガー用センサー４１を構成する任意の行のアノードから出力される電流信号と、任意の列のアノードから出力される電流信号とをスレショルドしており、トリガー用センサー４１によって検出した第２蛍光像を、Ｙ方向（ｍ行）とＸ方向（ｎ列）とのそれぞれに関する位置情報及びタイミング情報に変換する。つまり、トリガー用センサー４１の特定の区分領域ＡＲ１に第２蛍光像の光束が入射した場合、判定部５１は、その時間、位置等に関する情報を出力することにより、イメージ増倍装置１１によって検出した微弱な事象について、この事象が現出している時間、位置、移動方向等を求めることを可能にする。この出力は、検出対象の事象に応じた所定の論理に基づいて論理判定される。特定の論理判定結果が得られた場合、判定部５１から信号変換装置１２を動作させるトリガー信号が出力される。
【００３２】
駆動部５２は、通信回路等を含んでおり、判定部５１から出力された情報、すなわち微弱な事象の現出に関する位置情報及びタイミング情報に基づいて信号変換装置１２を動作させる。より詳細には、駆動部５２は、画像変換装置３３の区分領域ＡＲ２において第１蛍光像の撮像を継続しつつ、区分領域ＡＲ１のうち第２蛍光像が検出された現出領域に対応する画像変換装置３３の区分領域ＡＲ３において出力画像を選択的に表示すべく、表示制御部３３ｃに対して表示動作を規定する制御信号を出力する。また、駆動部５２は、現出領域に対応する固体撮像素子３１の区分領域ＡＲ４において画像変換装置３３による出力画像の撮像を行わせるべく、後述する撮像駆動部３２に対して撮像動作を規定する制御信号を出力する。これにより、トリガー用センサー４１によって検出された微弱な事象が現出している時間、位置、移動方向等に応じて、信号変換装置１２による動作を必要最小限に調整することができる。そのため、イメージ増倍装置１１の出力から高速で変化する微弱な事象のみを抽出して高いＳ／Ｎで撮像することを可能にする。この際、駆動部５２は、トリガー用センサー４１の出力（特に強度情報）に基づいて、固体撮像素子３１による撮像の露光時間を調整することもできる。
【００３３】
記憶部５３は、判定部５１で得られたタイミング情報、位置情報等を記憶する。また、記憶部５３は、制御部５４で指定された時間的要素（後述する遅延時間ΔＴやその構成要素）及び位置的要素を記憶する。また、記憶部５３は、信号変換装置１２の固体撮像素子３１で撮像された画像を計測結果として記憶する。なお、記憶部５３は、画像変換装置３３の動作に関する時間的要素（後述する遅延時間ΔＴｂの構成要素）を記憶していてもよい。
【００３４】
制御部５４は、判定部５１、駆動部５２、記憶部５３の動作をそれぞれ制御する。また、制御部５４は、判定部５１からのトリガー信号（具体的には、単なる信号の立ち上がりであってもよいタイミング情報のほかに、位置情報を含む信号）に基づいて、信号変換装置１２を動作させるための時間的要素及び位置的要素を設定する。これにより、画像変換装置３３の動作に用いられる調整信号、及び固体撮像素子３１の動作に用いられる駆動信号を最適化する。ここで、調整信号とは、検出部４０で得た検出画像から時間的要素及び位置的要素の調整量を画像変換装置３３に指示する信号であり、タイミングを合わせるための信号を含めることができる。
【００３５】
制御部５４によって設定される時間的要素は、検出部４０での検出信号の検出タイミングから管理部５０での調整信号の出力タイミングまでの検出装置１７での動作時間を加味したものとなっている。具体的には、図２に示すように、時間的要素が出力されるまでの最速の時間は、トリガー用センサー４１で検出画像として第２蛍光像が検出されてから判定部５１でトリガー信号を生成するまでの時間Ｔ０と、判定部５１からのトリガー信号に基づいて制御部５４で調整信号（つまり、アドレス付きゲート信号）を生成するまでの時間Ｔ１とを合わせたものであり、検出側の遅延時間ΔＴａとしている。なお、信号変換装置１２の画像変換装置３３においても出力画像の表示のために所定の応答時間を必要とする。そのため、この応答時間についても遅延時間として時間的要素に含めることができる。具体的には、図２に示すように、画像変換装置３３の表示制御部３３ｃにおいて画像検出部３３ａで検出された画像から出力画像を選択及び補正する時間Ｔ２と、制御部５４によって指定可能な可変調整時間ＡＴと、画像出力部３３ｂに出力画像の表示動作を開始させて完了するまでに要する時間Ｔ３とを合わせたものを表示側の遅延時間ΔＴｂとしている。よって、制御部５４からの調整信号に含まれる時間的要素は、遅延時間ΔＴａ＋ΔＴｂ（すなわち遅延時間ΔＴ）に対応する値又はこれを算出できる値となる。ここで、遅延時間ΔＴのうち任意の可変調整時間ＡＴを除いたもの（時間Ｔ０〜Ｔ３）は、各装置１２，１７や検出画像により変化するが、例えば１００ナノ秒程度である。これらの時間Ｔ０〜Ｔ３に関する情報は、画像変換装置３３に固有のものとして記憶部５３に予め記憶されていてもよいし、画像変換装置３３の表示制御部３３ｃ側で保持していてもよい。
なお、信号変換装置１２、管理部５０等が共通の時計又はタイマーを持つ場合、その時計及び時刻情報に基づいて時間的要素が処理され、適切な遅延表示が可能になる。信号変換装置１２、管理部５０等が共通の時計又はタイマーを持たない場合、例えば信号の立ち上がりを示す単なるゲート信号（表示制御部３３ｃによる表示動作開始の指示する表示コマンド）と、このゲート信号の立ち上がり時からの差分遅延時間（ΔＴ−Ｔ３）とを含むものとできる。つまり、表示制御部３３ｃがゲート信号を受けたタイミングで直ちに画像出力部３３ｂを動作させる場合、事象発生から表示までに遅延時間ΔＴを確保するためには、目的とする遅延時間ΔＴから画像出力部３３ｂでの表示に要する時間Ｔ３を除いた差分遅延時間（ΔＴ−Ｔ３）だけ、ゲート信号の入力時に取得中の検出画像から遡らせた既に取得済みの検出画像を表示させるといった時間遡及指示を含む表示コマンドを出力する必要がある。
また、遅延時間ΔＴについては、これに付随して表示の維持時間を設定することができる。つまり、画像出力部３３ｂに規定の１フレーム分の表示を行わせることもできるが、制御部５４から指定された複数フレーム分だけ表示状態の維持を行わせることもできる。
【００３６】
制御部５４によって設定される位置的要素は、トリガー用センサー４１の区分領域ＡＲ１における現出領域のアドレスに対応する。
【００３７】
〔信号変換装置〕
信号変換装置１２は、ディストリビューター１５で透過されることにより第１光路ＯＰ１に導かれた第１蛍光像の光束が入射する画像変換装置３３と、画像変換装置３３で表示される出力画像（検出した第１蛍光像に対して時間的及び位置的な調整を行ったもの）を撮像する固体撮像素子３１と、固体撮像素子３１に撮像動作を行わせる撮像駆動部３２と、画像変換装置３３で表示される出力画像を固体撮像素子３１に投射する撮像光学系３４とを有する。信号変換装置１２は、検出装置１７から出力される調整信号及び駆動信号（具体的にはアドレス付きゲート信号等）に基づいて、画像変換装置３３及び固体撮像素子３１に動作を行わせる。
【００３８】
固体撮像素子３１は、撮像面１２ａを有しており、撮像面１２ａを格子状に分割するように、Ｙ方向にｍ（例えば１２）行で、Ｘ方向にｎ（例えば１２）列で、全体としてｍ行×ｎ列＝Ａ（例えば１４４）チャンネルの区分領域ＡＲ４を有する。各区分領域ＡＲ４は、単独でＣＭＯＳ型撮像素子として機能し、２次元的な画像検出がそれぞれ可能になっている。各区分領域ＡＲ４は、個別の異なるタイミングで撮像動作を行うことができ、上記の検出装置１７から出力される個別の駆動信号に基づいて独立して撮像動作を行うことができる。つまり、イメージ増倍装置１１の出力面１１ｂは、固体撮像素子３１を構成する区分領域ＡＲ４によって、仮想的にｍ行×ｎ列＝Ａチャンネルに区分して個別に観察可能になっている。
【００３９】
撮像光学系３４は、画像変換装置３３の画像出力部３３ｂと固体撮像素子３１との間に設けられており、画像出力部３３ｂの発光面３３ｔの出力画像を、固体撮像素子３１の撮像面１２ａ上に投射する。撮像光学系３４は、画像出力部３３ｂと固体撮像素子３１とを密着させる場合不要となる。
【００４０】
画像変換装置３３は、画像を検出する画像検出部３３ａと、画像検出部３３ａで検出した画像を表示可能な画像出力部３３ｂと、画像検出部３３ａで検出した画像に基づいて、画像出力部３３ｂに表示させる出力画像を時間的要素で調整する画像処理及び位置的要素で調整する画像処理を行う表示制御部３３ｃとを備える。
画像変換装置３３は、検出装置１７のトリガー用センサー４１で検出画像として第２蛍光像が検出された所定の位置に対応する部分の画像を選択的に出力させるとともに、かかる選択的な画像の出力を第２蛍光像が検出された時点から画像出力部３３ｂに出力画像が表示される時点までに関して、最小限の時間ΔＴａ＋Ｔ２＋Ｔ３に制御部５４によって指定された積極的な可変調整時間ＡＴを加算した時間（つまり、遅延時間ΔＴ）だけ遅延させる。ここで、トリガー用センサー４１で検出画像として第２蛍光像が検出された時点は、画像検出部３３ａで第１蛍光像が検出された時点に相当し、遅延時間ΔＴは、画像変換装置３３による画像の伝送の遅延時間と見ることができる。
表示制御部３３ｃは、時間ΔＴａ＋Ｔ２＋ＡＴ（＝ΔＴ−Ｔ３）に対応する期間だけ検出画像を出力画像にしないで保持する必要があり、時間ΔＴ−Ｔ３の最大値として想定されるフレーム数分に相当する画像メモリーを有する。このように、画像出力部３３ｂに表示させる出力画像において、制御部５４からの指定等に基づく時間的要素と、トリガー用センサー４１によって検出された微弱な事象が現出している現出領域に対応する位置的要素とを調整することにより、現出領域における微弱な事象の画像を的確に撮像することができる。
【００４１】
〔画像変換装置の詳細〕
図３は、画像変換装置３３の具体的な構成例を例示する。この場合、画像検出部３３ａは、受光用ＦＯＰ（Fiber Optic Plates）７１と、受光素子アレイＬＳＩ７２（Large-Scale Integration）と、受光用回路基板７３とを有する。受光素子アレイＬＳＩ７２は、受光用回路基板７３上に設けられており、その入力側には、受光用ＦＯＰ７１が設けられている。画像検出部３３ａのうち受光素子アレイＬＳＩ７２は、ディストリビューター１５で分配され受光用ＦＯＰ７１に導かれた画像（具体的には、第１蛍光像）を受光する。受光用ＦＯＰ７１は、入力側に設けられて蛍光像をそのまま入射させる入射面７１ａと、入射した蛍光像をそのまま受光素子アレイＬＳＩ７２に射出する出力面７１ｂとを有する。受光用ＦＯＰ７１の入射面７１ａは、受光素子アレイＬＳＩ７２の受光面３３ｓに対応しているが、これらの間で伝送される像は必ずしも等倍でなくてもよい。受光面３３ｓは、格子状に分割するように、Ｙ方向にｍ（例えば１２）行で、Ｘ方向にｎ（例えば１２）列で、全体としてｍ行×ｎ列＝Ａ（例えば１４４）チャンネルの区分領域ＡＲ２を有する。各区分領域ＡＲ２は、例えば単独でＣＭＯＳ型撮像素子として機能し、２次元的な画像検出がそれぞれ可能になっている。各区分領域ＡＲ２は、上記の検出装置１７から出力される共通の駆動信号に基づいて独立して撮像動作を行う。これにより、画像検出部３３ａは、区分領域ＡＲ２単位で略同時期に画像を検出することができる。
なお、以上は例示であり、区分領域ＡＲ２は、トリガー用センサー４１の撮像面４１ａにおける区分領域ＡＲ１より面積を大きくし、区分領域ＡＲ１より少ない行列数（すなわちｍ行×ｎ列以下）で構成してもよい。
【００４２】
画像出力部３３ｂは、発光用ＦＯＰ７４と、発光素子アレイＬＳＩ７５と、発光用回路基板７６とを備える。発光素子アレイＬＳＩ７５は、発光用回路基板７６上に設けられており、その出力側には、発光用ＦＯＰ７４が設けられている。画像出力部３３ｂのうち発光素子アレイＬＳＩ７５は、画像検出部３３ａで検出された所定画像のうち所定領域の出力画像を所定のタイミングで表示させる。発光用ＦＯＰ７４は、入力側に設けられて出力画像をそのまま入射させる入射面７４ａと、入射した出力画像を固体撮像素子３１側にそのまま射出する出力面７４ｂとを有する。発光素子アレイＬＳＩ７５の発光面３３ｔは、発光用ＦＯＰ７４の出力面７４ｂに対応しているが、これらの間で伝送される像は必ずしも等倍でなくてもよい。発光面３３ｔは、格子状に分割するように、Ｙ方向にｍ（例えば１２）行で、Ｘ方向にｎ（例えば１２）列で、全体としてｍ行×ｎ列＝Ａ（例えば１４４）チャンネルの区分領域ＡＲ３を有する。各区分領域ＡＲ３は、受光面３３ｓにおける各区分領域ＡＲ２にそれぞれ対応する。各区分領域ＡＲ３は、単独で２次元発光素子又は画像表示素子として機能し、２次元的な画像表示がそれぞれ可能になっている。各区分領域ＡＲ３は、個別の異なるタイミングで表示動作を行うことができ、上記の検出装置１７から出力される個別の調整信号（具体的には、アドレス付きゲート信号）に基づいて独立して表示動作を行う。
【００４３】
なお、画像検出部３３ａと画像出力部３３ｂとは、それぞれを構成する画素について空間的な対応関係があれば、同一サイズである必要はなく、発光素子アレイＬＳＩ７５の発光面３３ｔは、受光素子アレイＬＳＩ７２の受光面３３ｓを、小数を含むＭ倍に拡大又は縮小したものとすることができる。また、画像検出部３３ａについては、区分領域ＡＲ２単位で動作させる必要はなく、一括動作させることができる。この際、ＣＭＯＳの各画素に電荷が蓄積されるタイミングを簡易に一致させることができる。
【００４４】
受光用ＦＯＰ７１及び発光用ＦＯＰ７４は、用途に応じて要求される受光面積又は発光面積に応じて交換可能となっており、ハウジング筐体７７の一部において窓及びホルダーが形成されている。受光用回路基板７３と発光用回路基板７６とは、回路結合コネクタ７８を介して結合されている。ハウジング筐体７７は、例えば気密な容器とすることができ、受光用ＦＯＰ７１、受光用回路基板７３、発光用ＦＯＰ７４、発光用回路基板７６等を支持する。ハウジング筐体７７は、防塵、防水の役割を有するだけでなく、受光用回路基板７３及び発光用回路基板７６を窒素ガス雰囲気又は真空中に保持する。
【００４５】
表示制御部３３ｃは、受光用回路基板７３と発光用回路基板７６とに分配して設けられている。
【００４６】
表示制御部３３ｃは、以下のコネクタ９１〜９４を介して図２に示す管理部５０に接続されている。これらのうち、電荷蓄積タイミング用ゲート信号コネクタ９１は、管理部５０からのタイミングに関する定期的な駆動信号を表示制御部３３ｃに供給する。発光タイミング用ゲート信号コネクタ９３は、管理部５０からの調整信号のうちタイミングに関するゲート又はトリガー部分を表示制御部３３ｃに供給する。発光領域指定用アドレス信号コネクタ９４は、管理部５０からの調整信号のうち位置に関するアドレス部分を表示制御部３３ｃに供給する。電源供給コネクタ９２は、受光用回路基板７３及び発光用回路基板７６にそれぞれ電源を供給する。
【００４７】
図４（Ａ）に示すように、表示制御部３３ｃは、画像検出部３３ａを動作させる検出駆動部１０１と、画像出力部３３ｂを動作させる表示駆動部１０２と、検出画像又は出力画像、検出画像を処理するためのパラメータ等を記憶する記憶部１０３と、検出装置１７と通信する通信部１０４と、検出駆動部１０１、表示駆動部１０２、記憶部１０３、及び通信部１０４の動作を制御する主制御部１０５とを有する。画像検出部３３ａによる検出画像や、画像出力部３３ｂのための出力画像は、記憶部１０３を構成するフレームメモリーに一時的に蓄えられる。
【００４８】
表示制御部３３ｃのうち検出駆動部１０１は、受光素子アレイＬＳＩ７２に撮像動作を行わせる駆動回路である。画像検出部３３ａに入射した第１蛍光像は、逐次画像変換され記憶部１０３に一時保存される。
【００４９】
表示駆動部１０２は、発光素子アレイＬＳＩ７５に表示動作を行わせる駆動回路である。表示駆動部１０２は、主制御部１０５からの指令に基づいて、発光素子アレイＬＳＩ７５の発光面３３ｔにおいて、指定時間又は指定タイミング、かつ、指定されたアドレスの区分領域ＡＲ３で表示動作を行わせる。画像出力部３３ｂで表示された出力画像は、発光用ＦＯＰ７４を経て固体撮像素子３１に入力される。
【００５０】
主制御部１０５は、検出駆動部１０１、表示駆動部１０２、記憶部１０３、通信部１０４の動作をそれぞれ制御する。
【００５１】
主制御部１０５は、時間的要素及び位置的要素の調整量を指示する検出装置１７からの調整信号に基づいて画像出力の処理を行う。具体的には、主制御部１０５は、時間的要素に関する信号として、例えば信号の立ち上がりを示す単なるゲート信号と、このゲート信号の立ち上がり時からの差分遅延時間（ΔＴ−Ｔ３）とを入力として受け取って、現在取得中の検出画像から差分遅延時間（ΔＴ−Ｔ３）遡らせた既に取得済みの検出画像を特定するとともに、指定された位置的要素（アドレスの区分領域ＡＲ３）に対応する検出画像のみを記憶部１０３から読み出す。さらに、主制御部１０５は、表示駆動部１０２を介して画像出力部３３ｂ又は発光素子アレイＬＳＩ７５を動作させ、指定された位置的要素（アドレスの区分領域ＡＲ３）にのみ表示を行わせる。結果的に、事象の検出から所望の遅延時間ΔＴだけ遅延させるとともに所定の領域を選択的に表示するように画像出力部３３ｂを動作させることができる。
【００５２】
図４（Ｂ）に示すように、記憶部１０３は、取得画像記憶部１０３ａと、パラメータ記憶部１０３ｂと、補正画像記憶部１０３ｃとを有する。
【００５３】
取得画像記憶部１０３ａは、画像検出部３３ａで検出した画像を記憶する。この画像は、例えば１０ナノ秒毎に取得され、各画像は、トリガー用センサー４１で取得される画像と同期させつつ、１フレーム毎に通し番号が付与される。取得画像記憶部１０３ａは、例えば保存可能な画像数が予め設定されており、計測の対象である事象に対応しない古い画像は一定期間毎に削除される。
【００５４】
パラメータ記憶部１０３ｂには、主制御部１０５が検出装置１７から調整信号を受け取った際に、主制御部１０５によって、調整信号に含まれる位置情報に対応する区分領域ＡＲ２，ＡＲ３のアドレス（すなわち位置的要素）が一時的に保管され、発光素子アレイＬＳＩ７５又は画像出力部３３ｂで表示される画像の表示位置に反映される。また、パラメータ記憶部１０３ｂは、アドレス情報の他に、検出装置１７から受け取った差分遅延時間（ΔＴ−Ｔ３）（すなわち時間的要素）や表示時間の設定に関するタイミング情報も保管される。
【００５５】
補正画像記憶部１０３ｃは、発光素子アレイＬＳＩ７５又は画像出力部３３ｂに表示動作を行わせるため、主制御部１０５においてアドレス及びタイミングが指定された補正画像を一時記憶する。この際、補正画像に対しては、増幅等の画像処理が行われてもよい。
【００５６】
図２に戻って、検出装置１７の駆動部５２から固体撮像素子３１側にも出力されるゲート信号により、固体撮像素子３１の撮像動作のタイミングは、画像出力部３３ｂの表示動作のタイミングと関連づけられ、最適なタイミングに設定される。駆動部５２から固体撮像素子３１側にも出力されるゲート信号は、アドレス付きのものとすることができる。
【００５７】
以下、図５を参照しつつ、画像変換装置３３の具体的な動作例について説明する。
まず、主制御部１０５により検出駆動部１０１が動作され、受光素子アレイＬＳＩ７２で検出された画像を取り込む（ステップＳ１１）。画像の取り込みは、一定期間毎に繰り返し行われ、取得した画像は、記憶部１０３に逐次保存される（ステップＳ１２のＮｏ）。この際、主制御部１０５において、取得画像に通し番号（例えば、ｍ＝０、ｍ＝１、…ｍ＝ｎ）が付与される。
【００５８】
この状態で、検出装置１７から通信部１０４を介して主制御部１０５にアドレス付きゲート信号（調整信号）が入力された場合、主制御部１０５は、画像出力の表示コマンドを受け付けたと判断し（ステップＳ１２のＹｅｓ）、記憶部１０３からこれまで取得した多数の画像から調整信号に対応する画像が読み出される（ステップＳ１３）。例えば、ｍ＝ｎ番の画像をアドレス付きゲート信号で指定した場合、主制御部１０５は、現在取得中の検出画像から差分遅延時間（ΔＴ−Ｔ３）だけ遡った画像、或いは画像出力部３３ｂで出力画像が表示されるタイミングを基準として指定された遅延時間ΔＴだけ遡った画像を読み出す。この際、差分遅延時間（ΔＴ−Ｔ３）又は遅延時間ΔＴはフレームの差分に変換され、例えば差分遅延時間（ΔＴ−Ｔ３）がｉフレーム分であれば、現在取得中のｍ＝ｎ＋ｉ番の画像からｉフレーム前の画像（すなわちｍ＝ｎ番の画像）が読み出される。読み出された画像は、調整信号の位置情報に対応するアドレスが指定されており、アドレスに対応する区分領域ＡＲ３について読み出された画像は、抽出画像として記憶部１０３に一時保存される。
【００５９】
次に、主制御部１０５により表示駆動部１０２が動作され、ステップＳ１３で記憶部１０３から読み出された抽出画像を発光素子アレイＬＳＩ７５に表示する（ステップＳ１４）。以上の表示動作には、アドレス付きゲートの入力から時間Ｔ３を要する。これにより、事象の検出から時間ΔＴの分だけ遅延して所望の画像が画像出力部３３ｂに表示される。結果的に、画像出力部３３ｂでは、事象に対応する調整信号に基づく時間的要素及び位置的要素で調整された画像が表示される。
【００６０】
なお、処理を終了しない場合（ステップＳ１５のＮｏ）、主制御部１０５は、ステップＳ１１に戻って画像を取り込みが繰り返されるとともに、画像出力のコマンドを受け付けた場合、調整信号に対応する画像が読み出される（ステップＳ１３）。
【００６１】
図６（Ａ）〜６（Ｅ）は、具体的な動作例を説明するタイミングチャートである。図６（Ａ）は、事象の現出を示しており、図６（Ｂ）は、判定部５１による事象に対応するトリガー信号の出力を示す。図６（Ｃ）は、時間Ｔ１の経過後に制御部５４から表示制御部３３ｃにゲート信号が出力される状態を示し、図６（Ｄ）は、時間ＡＴ'＋Ｔ３の経過後に画像出力部３３ｂにおいて出力画像が表示される。ここで、時間ＡＴ'は、表示制御部３３ｃによる時間調整を意味し、制御部５４によって予め設定されている。結果的に、出力画像の表示は、事象の現出（つまり、画像検出部３３ａによる画像検出時）からΔＴ後となっている。図６（Ｅ）は、固体撮像素子３１による撮像動作を示しており、画像出力部３３ｂによる画像出力期間よりも広い時間幅で撮像動作が行われている。なお、δは、画像出力部３３ｂの動作開始よりも固体撮像素子３１の動作開始を若干早めるための前倒し時間となっている。
【００６２】
以上説明した画像変換装置によれば、表示制御部３３ｃによって画像出力部３３ｂに表示させる出力画像を時間的要素及び位置的要素で調整して表示することにより、検出対象である微弱光が高速で変化する事象を画像として検出する際に、所定以上の高輝度となる露光時間及び位置の少なくとも一方を適切なものとすることができる。この際、デジタル的な画像処理によって画像出力部３３ｂでの表示をコントロールできるため、ＭＣＰの場合のように入出力部間に高電圧をかける必要がなく画像変換装置３３のＳ／Ｎを大きくすることができる。これにより、撮像装置１０に組み込んだ際に、高速かつ鮮明かつ高感度化、及び低消費電力化を図ることができるとともに信頼性を高めることができる。
【００６３】
（実施例）
以下、本発明の画像変換装置の実施例を示す。
〔受光素子アレイＬＳＩ〕
チップサイズ：２．５ｍｍ角
設計規則：ＣＭＯＳ  ０．１８μｍ（ローム株式会社）
画素数：８×８
画素サイズ：２５０μｍ×２５０μｍ
実効画素サイズ：２３０μｍ×２３０μｍ
信号読み出し方式：パラレル
画素内の回路：ＰＭＯＳリセット、トリガー用スイッチ、出力アンプ
入出力信号：全６８ｃｈ（出力：６４ｃｈ、グローバルリセット：１ｃｈ、グローバルトリガー：１ｃｈ、ＶＤＤ（３．３Ｖ）：１ｃｈ、ＶＣＣ（０Ｖ）：１ｃｈ）
〔発光素子アレイＬＳＩ〕
チップサイズ：２．５ｍｍ角
設計規則：ＣＭＯＳ  ０．１８μｍ（ローム株式会社）
画素数：８×８
画素サイズ：２５０μｍ×２５０μｍ
画素内の回路：電圧電流変換回路、電圧保護回路、ＥＬ駆動電極、選択用スイッチ
入出力信号：全６９ｃｈ（電極６４ｃｈ、グローバルリセット；１ｃｈ、グローバルトリガー；１ｃｈ、バイアス電圧（６Ｖ）；１ｃｈ、ＶＤＤ（３．３Ｖ）；１ｃｈ、ＶＣＣ（０Ｖ）：１ｃｈ）
【００６４】
〔変形例〕
図７に示す例では、画像変換装置３３を構成する画像検出部３３ａ、画像出力部３３ｂ、及び表示制御部３３ｃの一体化を進展させている。画像変換装置３３は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）タイプの積層型集積回路であり、Ｓｉ基板６１の第１面６１ａ上にＳＯＩ層として画像検出部３３ａと表示制御部３３ｃの一部とが形成され、Ｓｉ基板６１の第２面６１ｂ上にＳＯＩ層として画像出力部３３ｂと表示制御部３３ｃの一部とが形成されている。第１面６１ａ側の画像検出部３３ａは、ＣＭＯＳ型撮像素子である。より詳細には、画像検出部３３ａは、Ｓｉ能動層、電極、配線その他で形成された集積回路を有しており、マトリックス状に配列されたフォトダイオード（不図示）が形成されるとともに、各フォトダイオードに付随してトランジスター等も形成され、これらの周囲にドライバー回路を付随させたものとなっている。第２面６１ｂ側の画像出力部３３ｂは、有機ＥＬ型表示素子である。より詳細には、画像検出部３３ｂは、有機ＥＬ層、電極、配線その他で形成された集積回路を有しており、マトリックス状に配列された有機ＥＬ発光素子（不図示）が形成されるとともに、各有機ＥＬ発光素子に付随してトランジスター等も形成され、これらの周囲にドライバー回路を付随させたものとなっている。
なお、画像検出部３３ａにおいて、フォトダイオードは、公知の半導体製造技術を活用して、絶縁膜上にシリコン薄膜や電極パターン等を形成し、これらを封止層で覆ったものであり、同様の技法でトランジスター回路も形成されている。また、画像出力部３３ｂにおいて、有機ＥＬ発光素子は、例えば、絶縁層上に、画素陽電極と、有機ＥＬ層と、透明陰電極と、透明封止層と、保護及び反射防止用の被覆膜とを形成したものとなっている。
【００６５】
図中に部分的に拡大して示すように、Ｓｉ基板６１には、第１面６１ａ側の画像検出部３３ａと、第２面６１ｂ側の画像出力部３３ｂとを繋ぐスルーホール６１ｈが形成されている。スルーホール６１ｈは、画素単位ではなく、図３に示す区分領域ＡＲ２，ＡＲ３単位で設けられており、画像検出部３３ａと画像出力部３３ｂとの間で直接的に画像データの授受を行うことができるようにしている。
【００６６】
表示制御部３３ｃは、例えば図４（Ａ）に示すような構造を有し、充分なフレームメモリーを持つとともに、高速の信号処理回路を備える。信号処理回路は、制御回路、事象判定制御回路、発光素子駆動回路等を有する。この場合、画像検出部３３ａの受光面３３ｓで受けた画像を、所望の時間だけ遅延させた状態で画像出力部３３ｂの発光面３３ｔに表示させることができ、区分領域ＡＲ２，ＡＲ３のアドレスを例えば外部から指定すれば、指定された区分領域ＡＲ３のみに画像表示を行うことができる。これにより、観測系の目的に応じたタイミングでのイメージ出力が可能になる。
【００６７】
さらに、表示制御部３３ｃが閾値判定の弁別機能を有するならば、受光面３３ｓで受けた画像をその場で弁別して、不定期の事象に起因する微弱光を検出した画素又は区分領域（つまり現出領域）のみの信号を発光面３３ｔに選択的に表示させることもできる。つまり、表示制御部３３ｃは、図１に示す判定部５１の機能を組み込んだものとなっている。さらに、表示制御部３３ｃに高度の信号処理機能（具体的には、信号検出アルゴリズム、画像処理機能等）を持たせるならば、受光面３３ｓで受けた画像から得た画像信号のノイズやバックグラウンドを大元から除去することができ、ノイズに埋もれやすい微弱信号を選択的な抽出が容易になる。信号処理の負担軽減の観点からは、区分領域単位で、閾値による弁別を行ったり、ノイズフィルタリングを行ったりすることが望ましいと言える。
【００６８】
図８は、画像変換装置３３の具体的動作例を説明する概念図である。入力信号としての入力画像が背景ノイズを含む場合であっても、閾値レベルの設定によって背景ノイズが除去されて目的とする事象の微弱光のみを出力信号すなわち出力画像とすることができる。ここで、画像検出部３３ａ側の表示制御部３３ｃには露光用のゲート信号が入力され、画像出力部３３ｂ側の表示制御部３３ｃには発光用のゲート信号が入力されている。これらゲート信号により、入力画像に対して遅延時間ΔＴだけ遅延させて出力画像を出力することができる。なお、上記のように画像変換装置３３自体に閾値判定の弁別機能を持たせるだけでなく、ゲート信号の生成機能、信号検出アルゴリズム、画像処理機能等を含む各種フィルター制御機能を持たせることができる。
【００６９】
表示制御部３３ｃが閾値判定の弁別機能を有する場合、その弁別結果のトリガー信号を画像変換装置３３外に出力できるようにするならば、画像変換装置３３と連携する観測系その他の外部機器の同期動作が可能になり、不定期の事象の発生を先行して並列的に検出する検出系（具体的には、例えば図１のトリガー用センサー４１のようなもの）を設ける必要がなくなる。
【００７０】
画像変換装置３３は、例えば、８×８画素又は１２６×１２６画素からなる複数の区分領域を備える画像検出部３３ａと、これらに対応する複数の区分領域を備える画像出力部３３ｂとを備えるものとして実現される。
【００７１】
以下、図７に示す画像変換装置３３の具体的な仕様について説明する。画像変換装置３３は、受光側及び発光側で８×８画素の構成である。試験の実績では、受光側において、画像検出部３３ａの受光部は、一辺２０μｍ正方形の受光画素からなり、クロストークが１０％以下であり、飽和電子数が５０００であり、暗電流が１０００ｅ／ｓとなっている。また、発光側において、画像出力部３３ｂの発光部は、一辺２０μｍ正方形の発光画素からなり、クロストークが４％以下であり、遅延時間の制御については１００ｎｓ以上で任意に指定することができる。全体として、光子−光子ゲインは、１倍以上１００倍以下で指定でき、パルス光応答立ち上り時間は、１０ｎｓ以下とできる。
【００７２】
図７に示す画像変換装置によれば、図８に例示するノイズ除去にとどまらず、様々な画像信号処理を即時に実施でき、今後、画像を扱う多くの分野での応用が期待される。
【００７３】
〔２．計測システムの構造等〕
以下、図９を参照して、本発明の一実施形態に係る計測システムの構造等について説明する。
【００７４】
この計測システム１００は、レーザー光を出力する照明部８１と、照明部８１を動作させる照明駆動部８２と、計測対象からの電磁波を集光して結像させる結像光学系８３と、照明部８１の動作を制御する照明制御部８５と、結像光学系８３によって集光された電磁波を撮影する撮像装置１０と、撮像装置１０に付随する可視化・記憶装置８４とを備える。
【００７５】
照明部８１は、照明用のレーザー光を発生するパルスレーザーを有するレーザー光源８１ａと、レーザー光を２次元的に走査する２つのポリゴンミラーを有する照射光学系８１ｂとを備える。なお、照射光学系８１ｂには、ポリゴンミラーを回転させるためのモーター８１ｄが付随して設けられており、モーター８１ｄには、モーター８１ｄの回転角を検出するエンコーダー８１ｅが付随して設けられている。
【００７６】
照明駆動部８２は、レーザー光源８１ａをパルス発光させるトリガー回路等を有しており、照明制御部８５からの参照信号に基づいてレーザー光源８１ａから射出させる照明用のレーザー光の射出タイミングを調整する。
【００７７】
照明部８１等に付随する照明制御部８５は、照明駆動部８２の動作を制御しており、照明駆動部８２のトリガー回路に参照信号を出力するパルスジェネレーター等を有する。また、照明制御部８５は、パルスジェネレーターからの参照信号に基づいて、照明部８１に設けたエンコーダー８１ｅを監視しつつモーター８１ｄの動作を制御しており、照明駆動部８２を介して照明部８１にレーザー光の走査を行わせている。
【００７８】
撮像装置１０は、計測対象からの電磁波を結像光学系８３を介して撮影するものであるが、図１等に示した構造を有しており、詳細な説明は省略する。
【００７９】
可視化・記憶装置８４は、撮像装置１０の信号変換装置１２から不定期に出力される画像信号をその強度等に応じて可視化したデータに変換するとともに、このように可視化したデータを随時記憶装置に保管する。また、可視化・記憶装置８４は、撮像装置１０の動作状態を制御しており、結像光学系８３を介して撮像装置１０によって撮影すべき対象の撮影方向等を調整する。なお、撮像装置１０による撮像領域は、照明部８１によるレーザー光の照射範囲をカバーするものとなっている。
【００８０】
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００８１】
上記実施形態において、例えば、イメージ増倍装置１１の構成は、図１に例示するものに限らず、様々なものとすることができる。
【００８２】
また、上記実施形態において、信号変換装置１２を構成する固体撮像素子３１としては、ＣＭＯＳ型撮像素子に限らず、ＣＣＤ型撮像素子を用いることができる。ＣＣＤ型撮像素子を用いる場合、そのシャッター機能を活用することができる。
【００８３】
また、上記実施形態において、検出装置１７を構成するトリガー用センサー４１、トリガー用光学系４２、判定部５１、駆動部５２等も単なる例示であり、様々な変形が可能である。例えば、トリガー用センサー４１は、ハイブリッド光検出器とすることができる。ハイブリッド光検出器とは、真空管中にＣＣＤ、ＣＭＯＳといったシリコン多画素センサーを封入したものであり、トリガー用センサーのように真空管表面で光電子への変換を行い、その光電子を真空中の静電レンズで伝播させ、直接シリコン多画素センサーに入射させることで光検出信号を得るものである。
【００８４】
また、上記実施形態において、調整信号を時間的要素及び位置的要素の調整量を指示するものとしたが、時間的要素及び位置的要素の少なくとも一方の調整量を指示するものとしてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態において、画像変換装置３３の画像検出部３３ａは、所定の画素単位で画像を検出するものとしたが、画像の全面で検出してもよい。この場合、調整信号は、時間的要素のみを含んでいればよい。
【００８６】
また、上記実施形態において、区分領域ＡＲ１〜ＡＲ４の数は、位置関係がそれぞれ対応していれば同じでなくてよい。
【００８７】
また、上記実施形態において、画像変換装置３３の表示制御部３３ｃは、検出装置１７で別途並行して得られた調整信号に基づいて出力画像を処理したが、画像変換装置３３で調整信号を設定可能な構成としておけば、画像変換装置３３単独で出力画像を処理することができる。なお、表示制御部３３ｃにおいて、検出装置１７に起因する遅延時間ΔＴａと画像変換装置３３に起因する遅延時間ΔＴｂとから撮像装置１０全体の遅延時間ΔＴを決定してもよい。
【００８８】
上記計測システム１００において、照明部８１の動作と撮像装置１０の動作とを統括的に制御する制御部を設けることができる。このような制御部により、撮像装置１０による観察方向と、照明部８１によるレーザー光の照射方向とを一致させて正確な関連付けを行うことができ、また、撮像装置１０による観察タイミングと、照明部８１によるレーザー光のタイミングとの差すなわち遅延を検出することもできる。
【００８９】
上記実施形態の撮像装置１０は、その仕様を適宜修正することにより、各種用途、例えば検査、監視、医療等の各種分野に適用可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１０…撮像装置、  １１…イメージ増倍装置、  １２…信号変換装置、  １３…リレー光学系、  １４…本体光学系、  １５…ディストリビューター、  １７…検出装置、  ３１…固体撮像素子、  ３２…撮像駆動部、  ３３…画像変換装置、  ３３ａ…画像検出部、  ３３ｂ…画像出力部、  ３３ｃ…表示制御部、  ３４…撮像光学系、  ４０…検出部、  ４１…トリガー用センサー、  ４２…トリガー用光学系、  ５０…管理部、  ５１…判定部、  ５２…駆動部、  ５３…制御部、  ７３…受光用回路基板、  ７６…発光用回路基板、  ７７…ハウジング筐体、  ７８…回路結合コネクタ、  ８１…照明部、  ８２…照明駆動部、  ８３…結像光学系、  ８４…可視化・記憶装置、  ８５…照明制御部、  １００…計測システム、  １０１…検出駆動部、  １０２…表示駆動部、  １０３…記憶部、  １０３ａ…取得画像記憶部、  １０３ｂ…パラメータ記憶部、  １０３ｃ…補正画像記憶部、  １０４…通信部、  １０５…主制御部、  ＡＲ１，ＡＲ２，ＡＲ３，ＡＲ４…区分領域、  ７１…受光用ＦＯＰ、  ７４…発光用ＦＯＰ、  ７２…受光素子アレイＬＳＩ、  ７５…発光素子アレイＬＳＩ、  ＯＡ…光軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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