| 1. 基本概念介紹

1.1. Rolling Shutter（卷簾曝光）

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

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

這種模式就稱為Rolling Shutter讀出模式。

1.2. 相機外觸發功能相關的電平信號

實際使用中，為了讓相機的拍照行為和其他硬件（如電動平臺）進行同步，除了通過軟件命令，還可以通過電平信號（如TTL電平信號，LVCMOS電平信號等）在不同硬件之間進行溝通。相機既可以接收電平信號，也可以輸出電平信號。

粗略的說，電平信號有兩個狀態——高電平和低電平（如下圖）；通過高低電平變換所傳遞的信息，相機就可以與其他硬件進行溝通。其中有些參數簡介如下：

電平信號高低電平的電壓差。不同相機的要求不完全相同，需要參考Instruction Manual；對于濱松sCMOS相機，一般為3.3 V。

相機等硬件一般會用到以下幾類信號：（1）上升沿和下降沿，指的是高低電平變換時的電壓突變；（2）電平的持續時間。在External Level Trigger等模式中會用得到（參考1.4節的介紹）。

1.3. External trigger mode & Trigger Output

在相機和其他硬件的同步中：相機既可以對接收到的電平信號進行各種響應；也可以輸出各種電平信號給其他硬件。

濱松sCMOS相機均有一個端口用于接收電平信號（如下圖的EXT.TRIG.端口）。相機可以設置多種模式（External Trigger Mode），不同模式對同樣一個電平信號的響應并不一樣。詳細請參考”External Trigger Mode的幾個基本模式“。

濱松sCMOS相機一般有1-3個端口（如下圖的TIMING端口）用于輸出電平信號，我們可以為每一個輸出端口設置獨立的輸出信號。具體可以設置的類型和參數請參考”Trigger Output的幾個基本類型和參數“。

1.4. External trigger mode的幾個基本模式

與External Trigger Mode相對的概念是Internal Mode。在Internal Mode中，相機只聽軟件的命令，軟件說拍照，相機就開始拍照；而在External Trigger Mode中，相機先需要軟件下達命令，進入”預備狀態“；然后等到電平信號通過EXT.TRIG.端口輸入時，相機再根據設置的External Trigger Mode進行對應的拍照。打個比方，External Trigger Mode模式下的相機拍照，就像時田徑比賽的起跑——軟件下命令可以比作裁判的”預備“口號；電平信號的輸入則是”跑！“或者發令槍響。

濱松sCMOS相機的External Trigger Mode主要有如下幾個基本類型（并非全部，具體型號的情況請參考對應的Instruction Manual）。

1.4.1. Start Trigger Mode.相機接收到電平信號的上升沿（或下降沿，取決于設置）之后，按照預設的曝光時間和拍照幀數進行連續拍攝。

1.4.2. External Edge Trigger Mode.相機每接收到1個電平信號的上升沿（或下降沿，取決于設置），就按照預設的曝光時間拍攝1張圖片。

1.4.3. External Level Trigger Mode.相機每接收到1個電平信號，就拍攝1張圖片；曝光時間取決于電平信號的寬度。相機接收到電平信號的上升沿（或下降沿，取決于設置）時開始曝光；接收到同一個信號的下降沿（或上升沿，取決于設置）時，結束本張圖片的曝光。

1.4.4. Synchronous Readout Trigger Mode.相機接收到第1個信號的上升沿（或下降沿，取決于設置）時，第1張圖像開始曝光；接收到第2個信號的上升沿（或下降沿，取決于設置）時，第1張圖像停止曝光，同時第2張圖像開始曝光。以此類推。

1.5. Trigger Output的幾個基本類型和參數

1.5.1. Global Exposure Timing Output.對于同一幀圖片，當所有像素都在曝光時，端口輸出高電平（或低電平，取決于設置）。

1.5.2. Trigger Ready output.當相機可以對EXT.TRIG.端口能夠接收到的信號做響應時，端口輸出高電平（或低電平，取決于設置）。舉個案例，對于External Edge Trigger Mode，第1個信號來的時候，相機會按照設置的曝光時間——比如10 ms——進行曝光；但如果第2個信號在第1個信號之后5 ms到來，相機由于第1張圖像沒有曝光結束，所以實際上不會對第2個信號做任何響應；對應狀況下，我們可以考慮讓相機輸出Trigger Ready Output信號給其他硬件做參考，當且僅當相機輸出Trigger Ready Output信號的時候，相機才能夠響應下一個電平信號。

1.5.3. Programmable Timing Output.以每張圖像曝光過程中的一些特定時間點作為參考點，從端口輸出電平信號，可以設置電平寬度（width）和相對參考點的滯后時間（delay）。不同相機、不同拍照模式可用的參考點可能會有所區別，具體參考對應型號的Instruction Manual。下圖為一款特定型號的說明示意圖，供理解。

1.5.4. High output 和 Low output.電平信號有高電平和低電平兩個狀態，當端口設置為High Output或者Low Output時，端口會持續輸出高電平或者低電平。

| 2. HCimage Live中的設置和使用

Hcimage Live是濱松相機的免費軟件，擁有齊全的相機控制功能。下圖所示為HCimage Live中External Trigger Mode和Trigger Output相關設置的位置。更多解釋請參考文件《濱松Flash 4.0系列相機的Trigger和同步功能在HCimage Live中的設置》；
此文件為針對Flash 4.0系列sCMOS相機制作，但其他濱松sCMOS相機的相關模式基本一致，詳細細節信息可參考Instruction Manual。

以濱松Flash 4.0 sCMOS相機為例，著重介紹在HCimage Live軟件中與外觸發和同步相關的各項設置，重點在于展示軟件中的參數設置都在哪里；部分設置的含義在本文檔中會直接說明，但對于技術細節或者比較復雜的概念，文檔將會提示相關內容在Instruction Manual中的哪些條目下面有。

| 3. 外觸發和同步功能的軟件二次開發簡介

關于濱松sCMOS相機的軟件二次開發介紹和資源下載，請參考：《基于DCAMAPI的濱松探測器軟件二次開發》。

對于External Trigger Mode以及Trigger Output的設置方法，請參考下面的Demo Code。

濱松sCMOS相機外觸發模式設置及外觸發輸出端口設置的演示代碼

C/C++代碼。

審核編輯：湯梓紅