| 1. 基本概念介紹

1.1. Rolling Shutter（卷簾曝光）

當(dāng)今市面上主流的中高端sCMOS相機(jī)均采用卷簾曝光（Rolling Shutter）讀出模式。此讀出模式與外觸發(fā)和同步功能聯(lián)系緊密，所以我們首先介紹Rolling Shutter讀出模式的基本情況。

簡(jiǎn)單的說，sCMOS面陣相機(jī)有許多行像素：相機(jī)拍照時(shí)，每行像素的曝光時(shí)間是一致的，但相鄰兩行之間的曝光開始時(shí)間會(huì)有相對(duì)的延遲。以濱松FusionBT sCMOS相機(jī)的高速模式為例，如果設(shè)置曝光時(shí)間為10 ms，那么第k行和第k+1行像素的曝光時(shí)間都是10 ms；但第k+1行像素會(huì)比第k行像素晚4.87 us開始曝光；所以，第k行像素的曝光時(shí)間范圍是從0.00000 ms-10.00000 ms；而第k+1行像素的曝光時(shí)間范圍是從0.00487 ms-10.00487 ms。

這種模式就稱為Rolling Shutter讀出模式。

1.2. 相機(jī)外觸發(fā)功能相關(guān)的電平信號(hào)

實(shí)際使用中，為了讓相機(jī)的拍照行為和其他硬件（如電動(dòng)平臺(tái)）進(jìn)行同步，除了通過軟件命令，還可以通過電平信號(hào)（如TTL電平信號(hào)，LVCMOS電平信號(hào)等）在不同硬件之間進(jìn)行溝通。相機(jī)既可以接收電平信號(hào)，也可以輸出電平信號(hào)。

粗略的說，電平信號(hào)有兩個(gè)狀態(tài)——高電平和低電平（如下圖）；通過高低電平變換所傳遞的信息，相機(jī)就可以與其他硬件進(jìn)行溝通。其中有些參數(shù)簡(jiǎn)介如下：

電平信號(hào)高低電平的電壓差。不同相機(jī)的要求不完全相同，需要參考Instruction Manual；對(duì)于濱松sCMOS相機(jī)，一般為3.3 V。

相機(jī)等硬件一般會(huì)用到以下幾類信號(hào)：（1）上升沿和下降沿，指的是高低電平變換時(shí)的電壓突變；（2）電平的持續(xù)時(shí)間。在External Level Trigger等模式中會(huì)用得到（參考1.4節(jié)的介紹）。

1.3. External trigger mode & Trigger Output

在相機(jī)和其他硬件的同步中：相機(jī)既可以對(duì)接收到的電平信號(hào)進(jìn)行各種響應(yīng)；也可以輸出各種電平信號(hào)給其他硬件。

濱松sCMOS相機(jī)均有一個(gè)端口用于接收電平信號(hào)（如下圖的EXT.TRIG.端口）。相機(jī)可以設(shè)置多種模式（External Trigger Mode），不同模式對(duì)同樣一個(gè)電平信號(hào)的響應(yīng)并不一樣。詳細(xì)請(qǐng)參考”External Trigger Mode的幾個(gè)基本模式“。

濱松sCMOS相機(jī)一般有1-3個(gè)端口（如下圖的TIMING端口）用于輸出電平信號(hào)，我們可以為每一個(gè)輸出端口設(shè)置獨(dú)立的輸出信號(hào)。具體可以設(shè)置的類型和參數(shù)請(qǐng)參考”Trigger Output的幾個(gè)基本類型和參數(shù)“。

1.4. External trigger mode的幾個(gè)基本模式

與External Trigger Mode相對(duì)的概念是Internal Mode。在Internal Mode中，相機(jī)只聽軟件的命令，軟件說拍照，相機(jī)就開始拍照；而在External Trigger Mode中，相機(jī)先需要軟件下達(dá)命令，進(jìn)入”預(yù)備狀態(tài)“；然后等到電平信號(hào)通過EXT.TRIG.端口輸入時(shí)，相機(jī)再根據(jù)設(shè)置的External Trigger Mode進(jìn)行對(duì)應(yīng)的拍照。打個(gè)比方，External Trigger Mode模式下的相機(jī)拍照，就像時(shí)田徑比賽的起跑——軟件下命令可以比作裁判的”預(yù)備“口號(hào)；電平信號(hào)的輸入則是”跑！“或者發(fā)令槍響。

濱松sCMOS相機(jī)的External Trigger Mode主要有如下幾個(gè)基本類型（并非全部，具體型號(hào)的情況請(qǐng)參考對(duì)應(yīng)的Instruction Manual）。

1.4.1. Start Trigger Mode.相機(jī)接收到電平信號(hào)的上升沿（或下降沿，取決于設(shè)置）之后，按照預(yù)設(shè)的曝光時(shí)間和拍照幀數(shù)進(jìn)行連續(xù)拍攝。

1.4.2. External Edge Trigger Mode.相機(jī)每接收到1個(gè)電平信號(hào)的上升沿（或下降沿，取決于設(shè)置），就按照預(yù)設(shè)的曝光時(shí)間拍攝1張圖片。

1.4.3. External Level Trigger Mode.相機(jī)每接收到1個(gè)電平信號(hào)，就拍攝1張圖片；曝光時(shí)間取決于電平信號(hào)的寬度。相機(jī)接收到電平信號(hào)的上升沿（或下降沿，取決于設(shè)置）時(shí)開始曝光；接收到同一個(gè)信號(hào)的下降沿（或上升沿，取決于設(shè)置）時(shí)，結(jié)束本張圖片的曝光。

1.4.4. Synchronous Readout Trigger Mode.相機(jī)接收到第1個(gè)信號(hào)的上升沿（或下降沿，取決于設(shè)置）時(shí)，第1張圖像開始曝光；接收到第2個(gè)信號(hào)的上升沿（或下降沿，取決于設(shè)置）時(shí)，第1張圖像停止曝光，同時(shí)第2張圖像開始曝光。以此類推。

1.5. Trigger Output的幾個(gè)基本類型和參數(shù)

1.5.1. Global Exposure Timing Output.對(duì)于同一幀圖片，當(dāng)所有像素都在曝光時(shí)，端口輸出高電平（或低電平，取決于設(shè)置）。

1.5.2. Trigger Ready output.當(dāng)相機(jī)可以對(duì)EXT.TRIG.端口能夠接收到的信號(hào)做響應(yīng)時(shí)，端口輸出高電平（或低電平，取決于設(shè)置）。舉個(gè)案例，對(duì)于External Edge Trigger Mode，第1個(gè)信號(hào)來的時(shí)候，相機(jī)會(huì)按照設(shè)置的曝光時(shí)間——比如10 ms——進(jìn)行曝光；但如果第2個(gè)信號(hào)在第1個(gè)信號(hào)之后5 ms到來，相機(jī)由于第1張圖像沒有曝光結(jié)束，所以實(shí)際上不會(huì)對(duì)第2個(gè)信號(hào)做任何響應(yīng)；對(duì)應(yīng)狀況下，我們可以考慮讓相機(jī)輸出Trigger Ready Output信號(hào)給其他硬件做參考，當(dāng)且僅當(dāng)相機(jī)輸出Trigger Ready Output信號(hào)的時(shí)候，相機(jī)才能夠響應(yīng)下一個(gè)電平信號(hào)。

1.5.3. Programmable Timing Output.以每張圖像曝光過程中的一些特定時(shí)間點(diǎn)作為參考點(diǎn)，從端口輸出電平信號(hào)，可以設(shè)置電平寬度（width）和相對(duì)參考點(diǎn)的滯后時(shí)間（delay）。不同相機(jī)、不同拍照模式可用的參考點(diǎn)可能會(huì)有所區(qū)別，具體參考對(duì)應(yīng)型號(hào)的Instruction Manual。下圖為一款特定型號(hào)的說明示意圖，供理解。

1.5.4. High output 和 Low output.電平信號(hào)有高電平和低電平兩個(gè)狀態(tài)，當(dāng)端口設(shè)置為High Output或者Low Output時(shí)，端口會(huì)持續(xù)輸出高電平或者低電平。

| 2. HCimage Live中的設(shè)置和使用

Hcimage Live是濱松相機(jī)的免費(fèi)軟件，擁有齊全的相機(jī)控制功能。下圖所示為HCimage Live中External Trigger Mode和Trigger Output相關(guān)設(shè)置的位置。更多解釋請(qǐng)參考文件《濱松Flash 4.0系列相機(jī)的Trigger和同步功能在HCimage Live中的設(shè)置》；
此文件為針對(duì)Flash 4.0系列sCMOS相機(jī)制作，但其他濱松sCMOS相機(jī)的相關(guān)模式基本一致，詳細(xì)細(xì)節(jié)信息可參考Instruction Manual。

以濱松Flash 4.0 sCMOS相機(jī)為例，著重介紹在HCimage Live軟件中與外觸發(fā)和同步相關(guān)的各項(xiàng)設(shè)置，重點(diǎn)在于展示軟件中的參數(shù)設(shè)置都在哪里；部分設(shè)置的含義在本文檔中會(huì)直接說明，但對(duì)于技術(shù)細(xì)節(jié)或者比較復(fù)雜的概念，文檔將會(huì)提示相關(guān)內(nèi)容在Instruction Manual中的哪些條目下面有。

| 3. 外觸發(fā)和同步功能的軟件二次開發(fā)簡(jiǎn)介

關(guān)于濱松sCMOS相機(jī)的軟件二次開發(fā)介紹和資源下載，請(qǐng)參考：《基于DCAMAPI的濱松探測(cè)器軟件二次開發(fā)》。

對(duì)于External Trigger Mode以及Trigger Output的設(shè)置方法，請(qǐng)參考下面的Demo Code。

濱松sCMOS相機(jī)外觸發(fā)模式設(shè)置及外觸發(fā)輸出端口設(shè)置的演示代碼

C/C++代碼。

審核編輯：湯梓紅