(57)【要約】【課題】急激な輝度変化が生じた場合であっても、即時に露光時間を設定して、目標の輝度値に収束した画像信号を取得する。【解決手段】設定された露出時間で標本Ｓを撮像して画像データを取得する撮像手段と、前記画像データにおける任意の領域の信号レベルに基づいて評価値を算出する評価値算出手段と、前記撮像手段への入射光量が増加したと判定するための基準値である第１の閾値を記憶する記憶手段と、前記評価値が前記第１の閾値以上か否かを判定するとともに、前記露出時間が前記撮像手段の垂直同期信号の周期よりも長いか否かを判定する判定手段と、該判定手段による判定の結果、前記評価値が前記第１の閾値以上であり、且つ、前記露出時間が前記垂直同期信号の周期よりも長い場合には、該垂直同期信号の周期以下の新たな露出時間を算出する露出時間算出手段と、を備えた撮像システムを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された露出時間で標本を撮像して画像データを取得する撮像手段と、
前記画像データにおける任意の領域の信号レベルに基づいて評価値を算出する評価値算出手段と、
前記撮像手段への入射光量が増加したと判定するための基準値である第１の閾値を記憶する記憶手段と、
前記評価値が前記第１の閾値以上か否かを判定するとともに、前記露出時間が前記撮像手段の垂直同期信号の周期よりも長いか否かを判定する判定手段と、
該判定手段による判定の結果、前記評価値が前記第１の閾値以上であり、且つ、前記露出時間が前記垂直同期信号の周期よりも長い場合には、該垂直同期信号の周期以下の新たな露出時間を算出する露出時間算出手段と
を備えた撮像システム。
【請求項２】
前記記憶手段が、前記撮像手段への入射光量が減少したと判定するための基準値である第２の閾値を記憶し、
前記判定手段が、前記評価値が前記第２の閾値以下か否かを判定するとともに、前記露出時間が前記撮像手段の垂直同期信号の周期よりも長いか否かを判定し、
前記露出時間算出手段が、前記判定手段による判定の結果、前記評価値が前記第２の閾値以下であり、且つ、前記露出時間が前記垂直同期信号の周期よりも短い場合には、該垂直同期信号の周期を新たな露出時間として算出する請求項１記載の撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像システム、特に顕微鏡に適用され、顕微鏡による観察画像を撮像する撮像システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡装置に撮像装置が取り付けられ、観察対象の画像を取得する顕微鏡システムにおいて、輝度変化に対して目標の輝度値に収束するように自動的に露出時間を設定する機能（以下、「ＡＥ」という）を有するものがある。
このような顕微鏡システムにおいて、観察倍率を変更するための対物レンズの切替え、観察対象を撮影するための光路の切替え、光路上へのＮＤフィルタ又は偏光フィルタ等の挿入等の各種操作を行うと、一時的に撮像装置への入射光量が急変する。ＡＥが駆動している最中に、このような入射光量の急激な変化が生じると、目標の輝度値に収束するまでに長時間を要してしまうことがある。
【０００３】
すなわち、例えば、対物レンズを切り替える際に、レボルバを回転すると一時的に撮像素子に対する入射が限りなくゼロに近い遮光状態となった後、再び撮像素子へ光が入射することとなる。このとき、撮像素子が遮光状態となったときを基準として、目標の輝度値に収束するようにＡＥ動作すると露出時間が長くなるように処理される。そして、長時間露光に設定された状態から、再び撮像素子への入射がある状態となった場合には、取得される画像信号の信号データが飽和してしまう、いわゆる白飛び画像となる。
このため、特許文献１には、撮像素子に光が入射している状態から入射していない状態に切り替わり始めたことを検出したときに、切替わり始める直前の光が入射している状態の露出時間を保持し、撮像素子に光が入射していない状態から入射している状態に切り替わったことを検出した後に、保持された露出時間を基にＡＥ制御を行う旨が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３６７２０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記した特許文献１では、保持した露光時間が適正露光でない場合には、保持した露光時間を元にＡＥ制御を行うと、露出時間の収束に時間がかかることがある。また、保持された露出時間が長露出時間である場合、入射光量が大きくなったときに、露出時間の収束に時間がかかる場合がある。さらには、切り替えの検出やその直前状態を記憶しておく構成が必要となるので装置の大型化を招くこととなる。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、急激な輝度変化が生じた場合であっても、即時に適正な露光時間を設定して、目標の輝度値に収束した画像信号を取得することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、設定された露出時間で標本を撮像して画像データを取得する撮像手段と、前記画像データにおける任意の領域の信号レベルに基づいて評価値を算出する評価値算出手段と、前記撮像手段への入射光量が増加したと判定するための基準値である第１の閾値を記憶する記憶手段と、前記評価値が前記第１の閾値以上か否かを判定するとともに、前記露出時間が前記撮像手段の垂直同期信号の周期よりも長いか否かを判定する判定手段と、該判定手段による判定の結果、前記評価値が前記第１の閾値以上であり、且つ、前記露出時間が前記垂直同期信号の周期よりも長い場合には、該垂直同期信号の周期以下の新たな露出時間を算出する露出時間算出手段と、を備えた撮像システムを提供する。
【０００８】
本態様によれば、設定された露出時間で撮像した標本の画像データに基づいて評価値を算出し、この評価値と第１の閾値とを比較する。評価値と第１の閾値とを比較することによって、画像データの信号レベルが目標となる信号レベルよりも高いか否か、すなわち、設定された露光時間が過度に長いか否かを判定することができる。したがって、判定の結果、評価値が第１の閾値以上である場合には、露光時間が長く、目標の輝度値の画像データを取得することができないと考えられる。そこで、判定手段が、設定されている露出時間が垂直同期信号の周期よりも長いか否かをも判定し、設定されている露出時間が垂直同期信号の周期よりも長い場合には、垂直同期信号の周期以下の新たな露出時間を算出する。このようにすることで、撮像手段に対する入射光量が急激に増加した場合であっても、適正な露光時間を新たに算出して設定することで、次に画像データを取得する際に、目標の輝度値に収束した好ましい画像データを取得することができる。
【０００９】
上記した態様において、前記記憶手段が、前記撮像手段への入射光量が減少したと判定するための基準値である第２の閾値を記憶し、前記判定手段が、前記評価値が前記第２の閾値以下か否かを判定するとともに、前記露出時間が前記撮像手段の垂直同期信号の周期よりも長いか否かを判定し、前記露出時間算出手段が、前記判定手段による判定の結果、前記評価値が前記第２の閾値以下であり、且つ、前記露出時間が前記垂直同期信号の周期よりも短い場合には、該垂直同期信号の周期を新たな露出時間として算出することが好ましい。
【００１０】
評価値と第２の閾値とを比較することによって、画像データの信号レベルが目標となる信号レベルよりも低いか否か、すなわち、設定された露光時間が過度に短いか否かを判定することができる。したがって、判定の結果、評価値が第２の閾値以下である場合には、露光時間が短く、目標の輝度値の画像データを取得することができないと考えられる。そこで、判定手段が、設定されている露出時間が垂直同期信号の周期よりも長いか否かをも判定し、設定されている露出時間が垂直同期信号の周期よりも短い場合には、垂直同期信号の周期を新たな露出時間として算出する。このようにすることで、撮像手段に対する入射光量が急激に減少した場合であっても、適正な露光時間を新たに算出して設定することで、次に画像データを取得する際に、目標の輝度値に収束した好ましい画像データを取得することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、急激な輝度変化が生じた場合であっても、即時に露光時間を設定して、目標の輝度値に収束した画像信号を取得することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る撮像システムに適用された撮像素子の線形性を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る撮像システムにおいて、露出時間を算出する場合の作用を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る撮像システムにおいて、短時間露光時の撮像素子の動作を示したタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る撮像システムにおいて、長時間露光時の撮像素子の動作を示したタイミングチャートである。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る撮像システムにおいて、露出時間を算出する際に要する時間を模式的に表した図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る撮像システムにおいて、露出時間を算出する場合の作用を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る撮像システムについて図面を参照して説明する。
図１に示すように、撮像システムは、顕微鏡本体１、カメラ２、コントローラ３及び表示部４を備えている。
【００１４】
顕微鏡本体１は、被写体である標本Ｓを観察するために、少なくとも対物レンズ１１、レボルバ１２、及び三眼鏡筒１３を備えている。
レボルバ１２は、互いに倍率の異なる対物レンズ１１を複数個保持しており、レボルバ１２を回転させることにより所望の倍率の対物レンズ１１を観察光路内に挿入することができる。ここで、複数個の対物レンズ１１は、同一の倍率であっても良い。観察光路ａ１上に配置された対物レンズには、標本Ｓからの光が入射され、当該対物レンズの倍率によって観察することができる。
【００１５】
観察倍率を変更するために対物レンズ１１を変更する際には、標本Ｓの透過光はレボルバ１２の対物レンズが取り付けられていない部位が観察光路ａ１上に位置し、対物レンズ１１に光が入射しない状態が生じるため、後述する観察光路ａ１への光が遮断される状態が発生する。
【００１６】
三眼鏡筒１３は、観察画像を観察光路ａ１に沿って顕微鏡本体１の外部に導出可能にするために、光路を切り替えるプリズムを有しており、観察光路にプリズムを挿入することで、ユーザは標本Ｓの観察像を、接眼レンズ１４を通して目視観察可能となる。このプリズムの挿入の際に、一時的に観察光路ａ１への光が遮断される状態が発生する。
【００１７】
カメラ２は、顕微鏡本体１外部の観察光路ａ１上に、顕微鏡本体１からの観察像が投影される位置に配置されている。カメラ２は、撮像素子２１、前置処理部２２、増幅部２３及びＡ／Ｄ変換部２４を備えている。
撮像素子２１は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等を適用することができ、コントローラ３の信号に従った露出時間で制御され、観察像を光電変換し、出力信号を前置処理部２２に入力する。
【００１８】
前置処理部２２は、撮像素子２１から出力された信号を、相関２重サンプリング（ＣＤＳ）処理等を行って標本化し、増幅部２３に出力する。
増幅部２３は前置処理部２２を介して入力された画像信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換部２４に出力する。
Ａ／Ｄ変換部２４は増幅部２３で増幅された画像信号を量子化して量子化データを生成し、後述する画像処理部４０に出力する。
【００１９】
コントローラ３は、カメラ２を制御するための各種信号を生成して出力するものであり、図示しないＣＰＵの制御によって駆動する評価値算出部３１、記憶部３２、判定部３３、露出時間算出部３４及び画像処理部４０を備えている。また、コントローラ３は、カメラ２において、１フレームを取得するのに要する最短時間である垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤを設定したり、記憶部３２に記憶された露出時間（撮像条件）又は露出時間算出部３４によって算出された露出時間に基づいて撮像素子２１を制御したりする。
【００２０】
評価値算出部３１は、カメラ２において撮像された画像データにおける任意の領域の信号レベルに基づいて評価値を算出する。すなわち、評価値算出部３１は、Ａ／Ｄ変換部２４から出力される画像データの任意の領域における信号レベルの平均値を算出し、これを評価値Ｓ１として判定部３２に出力する。
【００２１】
なお、評価値Ｓ１として、任意の領域内の信号レベルの平均値としたが、任意の領域内の信号レベルの最大値、または最頻値、または中央値を評価値Ｓ１としてもよい。
また、画像データをＲ、Ｇｒ、Ｇｂ、ＢからＹＣ変換し、Ｙデータを評価値Ｓ１としてもよいほか、ＹＣ変換せずにＧ信号を評価値Ｓ１としてもよい。モノクロイメージセンサの場合には、Ａ／Ｄ変換部２４から出力される画像信号データの任意の領域内の信号を評価値Ｓ１としてもよい。
【００２２】
記憶部３２は、顕微鏡本体１からカメラ２に対する入射光量が増加したと判定するための基準値である第１の閾値である信号レベルＳＨ１と、入射光量が減少したと判定するための基準値である第２の閾値である信号レベルＳＬ１とを記憶している。また、記憶部３２は、信号レベルＳＨ１よりも信号レベルの低い信号レベルＳＨ０、信号レベルＳＨ０よりも信号レベルの低い信号レベルＳＬ０をも記憶している。なお、ＳＬ０，ＳＬ１，ＳＨ０，ＳＨ１の関係は以下の式（１）のようになっている。
ＳＬ１＜ＳＬ０＜ＳＨ０＜ＳＨ１      ・・・（１）
また、ＳＬ０，ＳＬ１，ＳＨ０，ＳＨ１と露出時間との関係を図２に示した。
【００２３】
なお、信号レベルＳＬ０，ＳＬ１，ＳＨ０，ＳＨ１の値は任意に定めることができる。
また、記憶部３２は、撮像素子２１に設定する撮像条件や画像処理部４０で画像処理を行う時のパラメータのほか、取得する画像データに対する目標の信号レベルＳ０やループ回数Ｎも記憶している。
【００２４】
判定部３３は、評価値Ｓ１が信号レベルＳＨ１の値以上か否かを判定するとともに、評価値Ｓ１に係る画像データを取得したときの露出時間がカメラ２の垂直同期信号の周期ＴＶＤよりも長いか否かを判定する。また、評価値Ｓ１が信号レベルＳＬ１の値以下か否かを判定するとともに、評価値Ｓ１に係る画像データを取得したときの露出時間がカメラ２の垂直同期信号の周期ＴＶＤよりも長いか否かを判定する。
つまり、判定部３３は、評価値算出部３１から出力される評価値Ｓ１と、記憶部３２に記憶されている信号レベルＳＬ０、ＳＬ１、ＳＨ０、ＳＨ１とを比較し、比較結果を露出時間算出部３４に出力する。
【００２５】
露出時間算出３４は、判定部３３による判定の結果、評価値Ｓ１が信号レベルＳＨ１の値以上であり、且つ、評価値Ｓ１に係る画像データを取得したときの露出時間がカメラ２の垂直同期信号の周期ＴＶＤよりも長い場合には、周期ＴＶＤ以下の新たな露出時間を算出する。また、判定部３３による判定の結果、評価値Ｓ１が信号レベルＳＬ１の値以下であり、且つ、評価値Ｓ１に係る画像データを取得したときの露出時間がカメラ２の垂直同期信号の周期ＴＶＤよりも短い場合には、周期ＴＶＤを新たな露出時間として算出する。
なお、コントローラ３は、露出時間算出部３４から出力される露出時間に基づいて撮像素子２１に入力する電子シャッタパルスφＳＵＢを出力する。
【００２６】
画像処理部４０は、画像データに対して、デモザイキング処理や色マトリックス変換処理、コントラスト処理、鮮鋭化処理等の画像処理を行い、これらの各種画像処理後の画像データを表示部４に出力し、表示部４において各種画像処理後の画像データを観察画像として表示する。
【００２７】
以下、このように構成された撮像システムにおいて、露光時間を算出する場合の作用について図３のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ１０１では、撮像システムの露出制御が自動露出制御（ＡＥ制御）であるか否かを判断する。撮像システムの露出制御が自動露出である場合、コントローラ３により記憶部３２に記憶されたループ回数Ｎを０にリセットし、記憶部３２に記憶させ、次のステップＳ１０２に進む。なお、露出制御がＡＥ制御でない場合には、露出時間算出処理を終了する。
【００２８】
ステップＳ１０２では、記憶部３２に記憶された露出時間Ｔ１で取得された画像データから評価値Ｓ１を取得する。すなわち、評価値算出部３１では、Ａ／Ｄ変換部２４から出力された露出時間Ｔ１で取得された画像データの任意の領域内の信号レベルの平均値を算出し、算出された平均値を評価値Ｓ１として判定部３３に出力する。
【００２９】
次のステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で算出された評価値Ｓ１を基に、適正な露出時間となっているかを判断する。すなわち、判定部３３において、評価値Ｓ１と、信号レベルＳＬ０、ＳＨ０とを比較する。任意の信号レベルＳＬ０とＳＨ０は、目標の信号レベルＳ０の許容差の上下限値を規定しており、評価値Ｓ１がこの許容差に収まった場合、つまり、ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０を満たすか否かを判定し、満たす場合に目標の信号レベルの画像データが取得されたと判断され、記憶部３２に記憶されているループ回数Ｎを０にセットし、露出時間算出処理を終了する。
ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０ではない場合、目標の信号レベルの画像データを取得出来ていないと判断し、次のステップＳ１０４に進む。
【００３０】
ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で目標の信号レベルＳ０の画像データを取得出来ていないという判断を基に、目標の信号レベルからのズレ量を判断し、適正な露出時間を算出する。すなわち、判定部３３において、評価値Ｓ１と、信号レベルＳＬ１、ＳＨ１とを比較する。
【００３１】
信号レベルＳＬ１は、Ａ／Ｄ変換部２４から出力される画像データの信号レベルが不足していることを規定しており、評価値Ｓ１がこの値以下となった場合、つまり、Ｓ１≦ＳＬ１の場合に光路ａ１から撮像素子２１への入射光量が急激に減少したと判断される。
【００３２】
一方、信号レベル閾値ＳＨ１は、Ａ／Ｄ変換部２４から出力される画像データの信号レベルが飽和していることを規定しており、評価値Ｓ１がこの値以上となった場合、つまり、Ｓ１≧ＳＨ１の場合に光路ａ１から撮像素子２１への入射光量が急激に増加したと判断される。
【００３３】
このため、ＳＬ１＜Ｓ１＜ＳＨ１となる場合、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、信号レベルと露出時間が比例関係であることから、露出時間算出部３４にて、目標の信号レベルＳ０となるような新たな露出時間Ｔを以下の式（２）から算出する。
Ｔ０＝Ｓ０／Ｓ１×Ｔ１  ・・・（２）
コントローラ３は、露出時間算出部３４にて算出した露出時間Ｔ０に基づいて電子シャッタパルスφＳＵＢを生成し、撮像素子２１に設定する。
【００３４】
図４に、短時間露光時の撮像素子の動作を示したタイミングチャートを、図５に、長時間露光時の撮像素子の動作を示したタイミングチャートを示す。図４及び図５に示すように、電子シャッタパルスφＳＵＢの立下りから読み出しパルスＳＧの立ち上がりまでが、撮像素子２１に設定される露出時間Ｔ０であり、露出時間Ｔ０で露光される。撮像素子２１で光電変換された画像データを、前置処理部２２、増幅部２３を介してＡ／Ｄ変換部２４から出力する。処理時間内に、評価値算出部３１から露出時間算出部３４での処理を行い、露出時間Ｔ０を上記した式（２）から算出する。露光時間を設定している間に、コントローラ３から撮像素子２１に入力する電子シャッタパルスφＳＵＢの数を設定する。
【００３５】
また、ＳＬ１＜Ｓ１＜ＳＨ１ではない場合は、対物レンズ１１の切り替えや、三眼鏡筒１３の観察光路切り替え等により撮像素子２１への入射光量が大きく変化していると判断する。そして、コントローラ３でループ回数Ｎをインクリメントし、記憶部３２に保持し、ステップＳ１０７に進む。
【００３６】
ステップＳ１０７では、撮像素子２１への入射光量が大きく変化し、画像データの信号レベルが飽和しているか不足しているかどうかの判断をする。このため、まず判定部３３では、評価値Ｓ１と信号レベルＳＨ１とを比較する。Ｓ１≧ＳＨ１ではない場合、つまり、Ｓ１≦ＳＬ１である場合、撮像素子２１への入射光量が急激に減少したことで信号レベルが不足していると判断され、ステップＳ１０８に進む。Ｓ１≧ＳＨ１となる場合、撮像素子２１への入射光量が急激に増加したことで信号レベルが飽和していると判断され、ステップＳ１０９に進む。
【００３７】
ステップＳ１０８では、ステップＳ１０７での撮像素子２１への入射光量が急激に減少したことで信号レベルが不足しているという判断に基づいて、露出時間算出部３４により露出時間を算出する。
このために、まず、判定部３３において、現在設定されている露出時間Ｔ１と垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤを比較し、露出時間Ｔ１が垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤよりも長いか否かを判定することで、新たに算出する露出時間Ｔ０を垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤとすることが適切か否かを判定している。つまり、判定部３３では、露出時間Ｔ１とコントローラ３で設定される垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤとを比較し、以下の式（３）を満たすか否かを判断する。
【００３８】
ＴＶＤ＞Ｓ０／Ｓ１×Ｔ１  ・・・（３）
式（３）を満たす場合、ステップＳ１１０に進み、以下の式（４）から露出時間Ｔ０を算出し、垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤを新たな露出時間とする。
Ｔ０＝２（Ｎ−１）×ＴＶＤ  ・・・（４）
【００３９】
式（３）を満たさない場合、ステップＳ１１１に進み、周期ＴＶＤを新たな露出時間とすることに代えて、以下の式（５）から露出時間Ｔ０を算出する。
Ｔ０＝２（Ｎ−１）×Ｔ１  ・・・（５）
なお、上記式（４）及び式（５）において、Ｔ０は新たな露光時間、Ｎはループ回数、ＴＶＤは撮像手段の垂直同期信号の周期である。
【００４０】
ステップＳ１０９では、ステップＳ１０７における撮像素子２１への入射光量が急激に増加したことで信号レベルが飽和しているという判断に基づいて、露出時間算出部３４により新たな露出時間を算出する。
このために、まず、判定部３３において、現在設定されている露出時間Ｔ１と垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤを比較し、露出時間Ｔ１が垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤよりも長いか否かを判定することで、新たな露出時間Ｔを垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤ以下とすることが適正か否かを判定している。
つまり、判定部３３では、露出時間Ｔ１とコントローラ３で設定される垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤとを比較し、以下の式（６）を満たすか否か判定する。
ＴＶＤ＜Ｓ０／Ｓ１×Ｔ１  ・・・（６）
【００４１】
判定の結果、式（６）を満たす場合には、ステップＳ１１２に進み、以下の式（７）に基づいて新たな露出時間Ｔ０を算出する。
Ｔ０＝１／（２（Ｎ−１））×ＴＶＤ  ・・・（７）
上記式（６）を満たさない場合、ステップＳ１１３に進み、以下の式（８）から新たな露出時間Ｔ０を算出する。
Ｔ０＝１／（２（Ｎ−１））×Ｔ１  ・・・（８）
そして、ステップＳ１０５、ステップＳ１１０、ステップＳ１１１、ステップＳ１１２およびステップＳ１１３で算出した新たな露出時間Ｔ０を露出時間Ｔ１に置き換え、ステップＳ１０２で、この露出時間Ｔ１で取得された画像データから評価値Ｓ１を取得する。
【００４２】
以下、より具体的に、例えば対物レンズＡから対物レンズＢに切替える場合について、適正な露出時間の算出までの流れを説明する（図６参照）。
対物レンズＡが光路上に挿入されている時の適正な露出時間をＴ１（Ｔ１≦ＴＶＤ）、であり、画像データが８ｂｉｔ階調、目標の信号レベルＳ０、信号レベルＳＬ１、ＳＬ０、ＳＨ０、ＳＨ１がそれぞれ、Ｓ０＝１２８、ＳＬ１＝２５、ＳＬ０＝１２１、ＳＨ０＝１３５、ＳＨ１＝２３０であると仮定する。
【００４３】
ＡＥ露光制御開始時において、対物レンズＡが光路上に挿入されおり、目標の信号レベルの画像データを取得することができる露出時間をＴ１（Ｔ１＝１／６０×ＴＶＤ）とする。対物レンズを切り替える際に一時的に遮光状態となるので、この時の評価値Ｓ１は限りなく小さく、新たな露出時間Ｔ０＝（Ｓ０／Ｓ１）×Ｔ１より、新たな露出時間Ｔは長時間露光となる。ここでは、Ｔ０＝３０×ＴＶＤとする。
【００４４】
そして、新たな露出時間Ｔ０を露出時間Ｔ１に置き換え、露出時間Ｔ１＝３０×ＴＶＤで露光が開始され、対物レンズが切り替わり対物レンズＢが光路上に挿入される。撮像素子への入射光量が増えた為、このとき撮像された画像データの信号レベルは飽和する。画像データから評価値Ｓ１を算出した結果、Ｓ１＝２５５となる。
Ｓ１≧ＳＨ１であるので、撮像素子２１への入射光量が急激に増加して信号レベルが飽和しているという判断される。さらに、画像データが取得された露出時間Ｔ１とＴＶＤとを比較すると、ＴＶＤ＜（Ｓ０／Ｓ１）×Ｔ１であることから、新たな露出時間Ｔ０をＴＶＤ以下となる、Ｔ０＝（１／２＾（Ｎ−１））×ＴＶＤから算出する。算出した結果、Ｔ０＝ＴＶＤとなる。
【００４５】
露出時間Ｔ＝ＴＶＤで露光が開始され、画像データが撮像される。画像データから評価値Ｓ１を算出した結果、Ｓ１＝１２８となる。ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０と判断され、露出時間算出処理が完了する。
このように、本実施形態の場合、対物レンズＡから対物レンズＢに切り替え時、対物レンズＢが光路上に挿入されてから適正な露出時間の算出までに４フレーム要するだけで適正露光とすることができる。
【００４６】
なお、参考までに、本実施形態とは異なり、露光時間と垂直同期信号の周期との関係を考慮せずに新たな露光時間を算出する場合には、以下のようになる。
対物レンズＡが光路上に挿入されている時の適正な露出時間をＴ１（Ｔ１≦ＴＶＤ）、であり、画像データが８ｂｉｔ階調、目標の信号レベルＳ０、信号レベルＳＬ１、ＳＬ０、ＳＨ０、ＳＨ１がそれぞれ、Ｓ０＝１２８、ＳＬ１＝２５、ＳＬ０＝１２１、ＳＨ０＝１３５、ＳＨ１＝２３０であると仮定する。
【００４７】
ＡＥ露光制御開始時において、対物レンズＡが光路上に挿入されおり、目標の信号レベルの画像データを取得することができる露出時間をＴ１（Ｔ１＝１／６０×ＴＶＤ）とする。対物レンズを切り替える際に一時的に遮光状態となるので、この時の評価値Ｓ１は限りなく小さく、新たな露光時間Ｔ０＝（Ｓ０／Ｓ１）×Ｔ１より、新たな露光時間Ｔは長時間露光となる。ここでは、Ｔ０＝３０×ＴＶＤとする。
【００４８】
そして、新たな露出時間Ｔ０を露出時間Ｔ１に置き換え、露出時間Ｔ１＝３０×ＴＶＤで露光が開始され、対物レンズが切り替わり対物レンズＢが光路上に挿入される。撮像素子への入射光量が増えた為、このとき撮像された画像データの信号レベルは飽和する。このため画像データから評価値Ｓ１を算出した結果、Ｓ１＝２５５となる。この場合、ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０ではないと判断され、新たな露出時間Ｔ０としてＴ０＝１５×ＴＶＤを算出し、新たな露出時間Ｔ０を露出時間Ｔ１に置き換え、この露光時間Ｔ１で露光が開始される。
【００４９】
露出時間Ｔ１＝１５×ＴＶＤで撮像された画像データから評価値Ｓ１を算出した結果、Ｓ１＝２５５である。ＳＨ０＜Ｓ１と判断され、新たな露出時間Ｔ０を算出した結果、Ｔ０＝７．５×ＴＶＤを算出し、新たな露出時間Ｔ０を露出時間Ｔ１に置き換え、露出時間Ｔ１＝７．５×ＴＶＤで露光が開始される。
撮像された画像データから評価値Ｓ１を算出した結果、Ｓ１＝２５５となり、ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０ではないと判断され、新たな露光時間Ｔ０＝３．７５×ＴＶＤを算出する。新たな露出時間Ｔ０を露出時間Ｔ１に置き換え、露出時間Ｔ１＝３．７５×ＴＶＤで露光が開始され画像データが取得される。
【００５０】
評価値Ｓ１を算出した結果、Ｓ１＝２５５となり、ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０ではないと判断され、新たな露出時間Ｔ０＝１．８７５×ＴＶＤを算出し、この露出時間で露光が開始され画像データを取得する。評価値Ｓ１がＳ１＝２４０と算出され、ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０ではないと判断され、Ｔ０＝ＴＶＤを算出し、露光を開始する。
画像データから評価値Ｓ１を算出した結果、Ｓ１＝１２８となり、ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０と判断され、露出時間算出処理が完了する。
このように、対物レンズＡから対物レンズＢに切り替え時、対物レンズＢが光路上に挿入されてから適正な露出時間の算出するまでに３５フレームかかることになる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、設定されている露出時間が垂直同期信号の周期よりも長いか否かをも判定し、この判定結果を考慮したうえで、新たな露出時間を算出する。このようにすることで、カメラ（撮像素子）に対する入射光量が急激に減少した場合であっても、適正な露光時間を新たに算出して設定することができ、次に画像データを取得する際に、目標の輝度値に収束した好ましい画像データを取得することができる。
【００５２】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態は、上述した第１の実施形態における構成に加え、コントローラ３が、累積露出時間評価値算出部を備えている。露出時間評価値算出部は、露出時間算出部３４にて算出されコントローラ３により１フレーム毎に設定される露出時間を過去の所定回数、例えば５０回分の露出時間の情報を記憶部３２に記憶させる。また、過去の複数回分の露出時間の平均値を算出し、算出された平均値を過去露出時間ＴＰとする。
なお、過去露出時間ＴＰとして、過去の複数回分の露出時間の平均値のほか、過去所定回数分の最頻値や、中央値を算出してもよい。
【００５３】
以下、このように構成された撮像システムにおいて、露光時間を算出する場合の作用について図７のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の説明では累積する露出時間を過去５０回分と定められていることとして説明する。
ステップＳ２０１において、累積露出時間評価値算出部により、１フレーム毎に検出し、過去５０回分の露出時間を記憶部に記憶させ、これらの平均値を算出して過去露出時間ＴＰとし、記憶部に記憶させ、次のステップＳ２０２に進む。
【００５４】
ステップＳ２０２では現在設定されている露出時間Ｔ１で画像データを取得し、取得した画像データから評価値Ｓ１を取得する。なお、評価値Ｓ１の算出方法は上述した第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
次のステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で算出された評価値Ｓ１に基づいて、露光時間Ｔ１が適正な露出時間であるかを判断する。すなわち、評価値Ｓ１と、記憶部に記憶された信号レベルＳＬ０、ＳＨ０とを比較する。
【００５５】
ステップＳ２０３における判断の結果、ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０となる場合、露出時間算出処理を終了し、ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０ではない場合、目標の信号レベルの画像データを取得出来ていないと判断し、ステップＳ２０４に進む。
【００５６】
ステップＳ２０４では、適正露出時間からのズレ量を判断し、適正な露出時間を算出する。つまり、評価値Ｓ１と、信号レベルＳＬ１、ＳＨ１とを比較する。ＳＬ１＜Ｓ１＜ＳＨ１となる場合、信号レベルと露出時間が比例関係であることから、ステップＳ２０５に進み、露出時間算出部３４にて、目標の信号レベルＳ０となるような新たな露出時間Ｔ０を上記した式（２）から算出する。
一方、ＳＬ１＜Ｓ１＜ＳＨ１ではない場合、対物レンズ１１の切り替えや、三眼鏡筒１０６の観察光路切り替え等で撮像素子２１への入射光量が大きく変化していると判断され、ステップＳ２０６に進む。
【００５７】
ステップＳ２０６では、撮像素子２１への入射光量が大きく変化し、画像データの信号レベルが飽和しているか不足しているかどうかの判断をする。信号レベル比較部３０２では、評価値Ｓ１と任意の信号レベルＳＨ１とを比較する。
Ｓ１≧ＳＨ１ではない場合、つまり、Ｓ１≦ＳＬ１である場合、ステップＳ２０７に進み、撮像素子２１への入射光量が急激に少なく変化したことで信号レベルが不足していると判断され、露出時間算出部３４で、以下の式（９）から新たな露出時間Ｔが算出される。
Ｔ０＝Ｓ０／Ｓ１×ＴＰ  ・・・（９）
【００５８】
一方、Ｓ１≧ＳＨ１となる場合、撮像素子２１への入射光量が急激に多く変化したことで信号レベルが飽和していると判断され、ステップＳ２０８に進み、露出時間算出部３４で、新たな露出時間Ｔ０＝過去露出時間ＴＰとなるように露出時間Ｔ０が算出される。
このようにすることで、撮像手段に対する入射光量が急激に変化した場合であっても、適正な露光時間を新たに算出して設定することができ、次に画像データを取得する際に、目標の輝度値に収束した好ましい画像データを取得することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  顕微鏡本体
２  カメラ
３  コントローラ
４  表示部
１１  対物レンズ
１２  レボルバ
１３  三眼鏡筒
１４  接眼レンズ
２１  撮像素子
２２  前置処理部
２３  増幅部
２４  Ａ／Ｄ変換部
３１  評価値算出部
３３  判定部
３４  露出時間算出部
４０  画像処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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