(57)【要約】【課題】仮撮影動作を行なうことなく撮影対象物に適した露出時間で撮影を行なうことが出来る撮影装置を提供する。【解決手段】本発明に係る撮影装置は、蛍光試薬で染色した観察対象物を照明する照明装置20と、該観察対象物の発光像を光電変換によって撮像するＣＣＤカメラ21と、該ＣＣＤカメラ21の露光に伴って繰り返し出力されるフレーム画像信号を画素毎にデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換器52と、該Ａ／Ｄ変換器52から得られるデジタル画像信号をリアルタイムで画素毎に加算して蓄積するフレーム蓄積手段53と、該フレーム蓄積手段53に蓄積された画素毎の画像データの内、最大の画像データが所定の基準値を越えた時点でデジタル画像信号の加算／蓄積動作を停止させる最大輝度判定手段54とを具えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光試薬で染色した観察対象物を照明する照明手段と、該観察対象物の発光像を光電変換によって撮像する撮像手段と、該撮像手段の露光に伴って該撮像手段から繰り返し出力されるフレーム画像信号を画素毎にデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段から得られるデジタル画像信号をリアルタイムで画素毎に加算して蓄積するフレーム蓄積手段と、該フレーム蓄積手段に蓄積された画素毎の画像データの内、最大の画像データが所定の基準値を越えた時点で該フレーム蓄積手段に対してデジタル画像信号の加算／蓄積動作を停止させる制御信号を送出する制御手段とを具えている撮影装置。
【請求項２】
更に、前記最大の画像データが所定の基準値を越えた時点で前記フレーム蓄積手段に蓄積されている１フレーム分の画像データを出力する出力手段を具えている請求項１に記載の撮影装置。
【請求項３】
前記照明手段は一定周期で点灯・消灯を繰り返し、前記フレーム蓄積手段は、照明手段の点灯時に得られるデジタル画像信号から照明手段の消灯時に得られるデジタル画像信号を減算し、その減算結果を画素毎に加算して蓄積する請求項１又は請求項２に記載の撮影装置。
【請求項４】
蛍光試薬で染色した観察対象物を照明する照明手段と、該観察対象物の発光像を光電変換して１フレーム分の電荷を画素毎に蓄積する電荷蓄積素子の配列からなる撮像手段と、該撮像手段の電荷蓄積動作を制御する制御手段とを具え、該制御手段は、前記撮像手段を構成する各電荷蓄積素子の電荷蓄積動作を開始させた後、各電荷蓄積素子の電圧を検知し、全ての画素についての電荷蓄積素子の電圧の内、最大の電圧が所定の基準値を越えた時点で、各電荷蓄積素子の電荷蓄積動作を終了させることを特徴とする撮影装置。
【請求項５】
更に、前記最大の電圧が所定の基準値を越えた時点で前記撮像手段の各電荷蓄積素子の電圧を１フレーム分の画像データとして出力する出力手段を具えている請求項４に記載の撮影装置。
【請求項６】
蛍光試薬で染色された細胞が収容されているウェル(31)を有するマイクロプレート(３)の設置部と、該マイクロプレート設置部に対向して配備された光学系(２)と、該光学系(２)に接続された画像処理装置(５)とから構成され、前記光学系(２)は、マイクロプレート(３)のウェル(31)を照明する照明手段と、該ウェル(31)に収容されている細胞の発光像を光電変換によって撮像する撮像手段とを具え、前記画像処理装置(５)は、前記撮像手段の露光に伴って前記撮像手段から繰り返し出力されるフレーム画像信号を画素毎にデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段から得られるデジタル画像信号をリアルタイムで画素毎に加算して蓄積するフレーム蓄積手段と、該フレーム蓄積手段に蓄積された画素毎の画像データの内、最大の画像データが所定の基準値を越えた時点で該フレーム蓄積手段に対してデジタル画像信号の加算／蓄積動作を停止させる制御信号を送出する制御手段とを具えている細胞観察装置。
【請求項７】
前記画像処理装置(５)は、前記フレーム蓄積手段によるデジタル画像信号の蓄積開始から終了までの時間を計測し、その計測結果に基づいて、観察対象物の発光像の輝度データを導出する演算処理手段を具えている請求項６に記載の細胞観察装置。
【請求項８】
前記画像処理装置(５)は更に、前記演算処理手段から得られる輝度データを前記蛍光試薬の濃度に換算する換算手段を具えている請求項７に記載の細胞観察装置。
【請求項９】
蛍光試薬で染色された細胞が収容されているウェル(31)を有するマイクロプレート(３)の設置部と、該マイクロプレート設置部に対向して配備された光学系(２)と、該光学系(２)に接続された画像処理装置(５)とを具え、前記光学系(２)は、マイクロプレート(３)のウェル(31)を照明する照明手段と、該ウェル(31)に収容されている細胞の発光像を光電変換して１フレーム分の電荷を画素毎に蓄積する電荷蓄積素子の配列からなる撮像手段と、該撮像手段の電荷蓄積動作を制御する制御手段とを具え、該制御手段は、前記撮像手段を構成する各電荷蓄積素子の電荷蓄積動作を開始させた後、各電荷蓄積素子の電圧を検知し、全ての画素についての電荷蓄積素子の電圧の内、最大の電圧が所定の基準値を越えた時点で、各電荷蓄積素子の電荷蓄積動作を終了させることを特徴とする細胞観察装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光試薬で染色した観察対象物を撮影するための撮影装置、並びに及び蛍光試薬で染色した細胞を観察するための細胞観察装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生化学・分子生物学分野においては、蛍光色素を標識物質として使用した撮影装置が知られている。この様な撮影装置によれば、蛍光色素で標識された特定の生体由来物質が分布する試料に係る画像情報を読み取ることにより、遺伝子配列、遺伝子の発現レベル、実験用マウスにおける投与物質の代謝・吸収・排泄の経路・状態、タンパク質の分離・同定、あるいは分子量、特性の評価などを行なうことが出来る。
【０００３】
上述した撮影装置において用いられる光電読取手段は、カメラコントローラによりその露出が制御されており、オペレータが露光開始や露光終了の指示を入力することで、カメラコントローラが光電読取手段による光電読取りの開始及び終了を制御する。
【０００４】
ところで、上述した撮影装置においては、オペレータがカメラコントローラに対して、又は解析処理用コンピュータに対して、露光開始及び露光終了の指示を入力するが、露光開始から露光終了までの露出時間を適切に設定するのは難しいという問題がある。
特に蛍光や化学発光は非常に微弱光であるため、後に定量解析に用いるには長時間の露出を行なって、ある程度の光量を稼ぐ必要がある。またこの適切な露出時間は、蛍光検出の場合と化学発光検出の場合とでは差異があり、標識する蛍光色素の種類や化学物質の種類によっても差異がある。そしてこのような適切な露出時間については、一般的には経験則に基づいて設定することも可能ではあるが、試料の濃度の差異がある場合や、新しい種類の蛍光色素等を用いた場合等においては、試行錯誤的に露出時間を設定するほかないのが実状である。
【０００５】
例えば図１１に示す如く１２箇所にウェル(31)を有するマイクロプレート(３)を撮影対象物として、各ウェル(31)内の細胞を撮影した例を図１２に示す。
露光時間の短い撮影条件Ａ）では、殆どのウェルの蛍光撮影画像は、露出が不足している。これに対し、露光時間の長い撮影条件Ｂ）では、幾つかのウェルの蛍光撮影画像が露出過剰となっている。
【０００６】
そこで、上記の課題を解決するべく種々の撮影装置が提案されている(特許文献１〜３)。
【特許文献１】特許第３６７８３９７号公報
【特許文献２】特許第３２８７３７１号公報
【特許文献３】特開２０００-１１１４７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１や３の撮影装置においては、いずれも本撮影における適正露出時間を決めるための仮撮影操作と、装置への仮撮影時間の設定値入力を必要とするものであり、新規の蛍光試薬を利用する際や、同一試薬を用いていても実験条件を変えて撮影する際には、利用者が事前に仮撮影時間を試行錯誤的に設定せねばならない問題がある。
【０００８】
又、特許文献１の撮影装置では、撮影対象の試料の種類や発光光、装置のフィルタ設定などの撮影条件毎に仮露光時間を登録したルックアップテーブルにて仮撮影の時間を決定し、仮撮影した結果に基づき本撮影を実施するが、試料や予想される撮影方法に合わせて事前にルックアップテーブルを構成しなければならない問題がある。
【０００９】
更に、特許文献３の撮影装置では、あらかじめ露光チェックを行なう時間を設定し、その時間の画像を実験者が判断して撮影を続行するが、これも予備撮影と同様な方法であり、オペレータが試料の種類や撮影方法に応じて想定される露光チェック時間を設定し、その後の撮影続行の判断を要するため、オペレータに熟練を要求するという問題がある。
【００１０】
又、特許文献２の撮影装置は、最初の時間設定で指定された露光時間とその時間での受光量から次の受光時間を算出し、再度受光することでＣＣＤラインセンサの出力値が一定になるまで露光時間（電荷のチャージ時間）を延長するものであるが、細胞を蛍光試薬で染色した際の蛍光発光や化学発光のように光が微弱なときは長い電荷のチャージ時間を要することになる。ＣＣＤは長時間の露光を行なうと、半導体内部で熱的に励起される電子が熱平衡に達しようとするときの暗電流によって、Ｓ／Ｎ比が悪化するので、長いチャージ時間の露光は実際には限界があるという問題がある。
更に、一般に蛍光試薬は励起光の照射を受けているうちに、蛍光発光量が減少していく退色という現象が起こることが知られている。蛍光画像撮影に際して、最適な露光時間を決めるための試行錯誤があると、蛍光試薬の退色を引き起こし、蛍光強度の測定に関して再現性を損なうという問題がある。従って、蛍光試薬の照明は必要最小限の時間に抑える必要がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、オペレータの経験に頼ることなく、撮影対象物に適した露出時間で、仮撮影時間の設定や仮撮影動作を行なうことなく、撮影を行なうことが出来る撮影装置及び細胞観察装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る撮影装置は、蛍光試薬で染色した観察対象物を照明する照明手段と、該観察対象物の発光像を光電変換によって撮像する撮像手段と、該撮像手段の露光に伴って該撮像手段から繰り返し出力されるフレーム画像信号を画素毎にデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段から得られるデジタル画像信号をリアルタイムで画素毎に加算して蓄積するフレーム蓄積手段と、フレーム蓄積手段に蓄積された画素毎の画像データの内、最大の画像データが所定の基準値を越えた時点で前記フレーム蓄積手段に対してデジタル画像信号の加算／蓄積動作を停止させる制御信号を送出する制御手段とを具えている。
【００１３】
具体的構成においては更に、前記最大の画像データが所定の基準値を越えた時点で前記フレーム蓄積手段に蓄積されている１フレーム分の画像データを出力する出力手段を具えている。
【００１４】
又、他の具体的構成において、前記照明手段は一定周期で点灯・消灯を繰り返し、前記フレーム蓄積手段は、照明手段の点灯時に得られるデジタル画像信号から照明手段の消灯時に得られるデジタル画像信号を減算し、その減算結果を画素毎に加算して蓄積する。
【００１５】
本発明に係る他の撮影装置は、蛍光試薬で染色した観察対象物を照明する照明手段と、該観察対象物の発光像を光電変換して１フレーム分の電荷を画素毎に蓄積する電荷蓄積素子の配列からなる撮像手段と、該撮像手段の電荷蓄積動作を制御する制御手段とを具え、該制御手段は、前記撮像手段を構成する各電荷蓄積素子の電荷蓄積動作を開始させた後、各電荷蓄積素子の電圧を検知し、全ての画素についての電荷蓄積素子の電圧の内、最大の電圧が所定の基準値を越えた時点で、各電荷蓄積素子の電荷蓄積動作を終了させるものである。
【００１６】
具体的構成においては更に、前記最大の電圧が所定の基準値を越えた時点で前記撮像手段の各電荷蓄積素子の電圧を１フレーム分の画像データとして出力する出力手段を具えている。
【００１７】
本発明に係る細胞観察装置は、蛍光試薬で染色された細胞が収容されているウェル(31)を有するマイクロプレート(３)の設置部と、該マイクロプレート設置部に対向して配備された光学系(２)と、該光学系(２)に接続された画像処理装置(５)とから構成され、前記光学系(２)は、マイクロプレート(３)のウェル(31)を照明する照明手段と、該ウェル(31)に収容されている細胞の発光像を光電変換によって撮像する撮像手段とを具え、前記画像処理装置(５)は、前記撮像手段の露光に伴って前記撮像手段から繰り返し出力されるフレーム画像信号を画素毎にデジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、該Ａ／Ｄ変換手段から得られるデジタル画像信号をリアルタイムで画素毎に加算して蓄積するフレーム蓄積手段と、フレーム蓄積手段に蓄積された画素毎の画像データの内、最大の画像データが所定の基準値を越えた時点で前記フレーム蓄積手段に対してデジタル画像信号の加算／蓄積動作を停止させる制御信号を送出する制御手段とを具えている。
【００１８】
具体的には、前記画像処理装置(５)は、前記フレーム蓄積手段によるデジタル画像信号の蓄積開始から終了までの時間を計測し、その計測結果に基づいて、観察対象物の発光像の輝度データを導出する演算処理手段を具えている。
更に具体的には、前記画像処理装置(５)は、前記演算処理手段から得られる輝度データを前記蛍光試薬の濃度に換算する換算手段を具えている。
【００１９】
又、本発明に係る他の細胞観察装置は、蛍光試薬で染色された細胞が収容されているウェル(31)を有するマイクロプレート(３)の設置部と、該マイクロプレート設置部に対向して配備された光学系(２)と、該光学系(２)に接続された画像処理装置(５)とから構成され、前記光学系(２)は、マイクロプレート(３)のウェル(31)を照明する照明手段と、該ウェル(31)に収容されている細胞の発光像を光電変換して１フレーム分の電荷を画素毎に蓄積する電荷蓄積素子の配列からなる撮像手段と、該撮像手段の電荷蓄積動作を制御する制御手段とを具え、該制御手段は、前記撮像手段を構成する各電荷蓄積素子の電荷蓄積動作を開始させた後、各電荷蓄積素子の電圧を検知し、全ての画素についての電荷蓄積素子の電圧の内、最大の電圧が所定の基準値を越えた時点で、各電荷蓄積素子の電荷蓄積動作を終了させるものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る撮影装置及び細胞観察装置によれば、画像信号を取得する本撮影に先だって本撮影における露出時間を設定するための仮撮影を行なうことなく、試料から発光する発光光量に適した露光時間を撮影動作中に決定することが出来、従来のように試行錯誤的に撮影を行なう必要がなく、しかもこの仮撮影の露出時間を、撮影対象物の種類及び／又は発光光の種類に対応した撮影手法などの撮影条件に応じて適正露出の撮影を行なうことが出来、撮影手法、特に発光光の種類毎に異なる発光光量に応じた適切な露出画像を得ることが出来る。
又、本発明に係る撮影装置及び細胞観察装置によれば、本撮影に先立って露出時間を決めるための試行錯誤的な仮撮影が必要なくなるので、サンプルが含む蛍光試薬に対する励起光の照射時間も必要最小限で済み、この結果、蛍光試薬の退色現象が少なく、濃度計測に関して再現性の高い蛍光画像を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明を細胞観察装置に実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明する。尚、観察の対象は、図１１に示す如くマイクロプレート(３)の複数のウェル(31)に収容されている細胞であって、該細胞は蛍光試薬で染色されている。
【００２２】
本発明に係る細胞観察装置は、図１に示す如く、蓋(11)を有するケーシング(１)の内部に、ＣＣＤカメラ(21)や照明装置(20)を具えた光学系(２)と、該光学系(２)によって観察すべきマイクロプレート(３)の設置部となるＸＹステージ機構(４)を配備し、光学系(２)及びＸＹステージ機構(４)には、ディスプレイ(８)を具えた画像処理装置(５)を接続して構成される。
【００２３】
画像処理装置(５)としては、図２に示す如くＡ／Ｄ変換器(52)及びフレーム蓄積処理回路(57)からなる第１の構成例と、図３に示す如くＡ／Ｄ変換器(52)、フレーム蓄積処理回路(57)及びオシレータ(58)からなる第２の構成例を採ることが可能である。
【００２４】
図２に示す第１の構成例においては、照明装置(20)による照明を連続的に受けている観察対象物Ｓの発光像がＣＣＤカメラ(21)によって光電変換され、ＣＣＤカメラ(21)から連続的に出力されるフレーム画像信号が画像処理装置(５)のＡ／Ｄ変換器(52)へ供給されて、画素毎にＡ／Ｄ変換される。これによって得られるデジタル画像信号はフレーム蓄積処理回路(57)へ供給されて、リアルタイムで画素毎に加算され、蓄積される。そして、蓄積された画素毎の画像データの内、最大の画像データが所定の基準値、即ちＡ／Ｄ変換器(52)のＡ／Ｄ変換最大値、若しくはＡ／Ｄ変換最大値未満の近似値(例えば９０％値)を越えた時点で、デジタル画像信号の加算／蓄積動作を停止し、その時点で蓄積されている１フレーム分の画像データを出力する。
【００２５】
一方、図３に示す第２の構成例においては、照明装置(20)による照明を画像処理装置(５)のオシレータ(58)によって例えば１／３０秒の周期でオン／オフする。Ａ／Ｄ変換器(52)は、オシレータ(58)からのフレーム取り込み信号によってフレーム毎にＡ／Ｄ変換を実行し、フレーム蓄積処理回路(57)は、オシレータ(58)からのフレーム取り込み信号に基づいて、照明装置(20)の点灯時に得られるデジタル画像信号と、照明装置(20)の消灯時に得られるデジタル画像信号とを取得して、前者のデジタル画像信号から後者のデジタル画像信号を減算し、その減算結果を画素毎に加算して蓄積する。
この様な同期検波によりＳ／Ｎ比が向上し、室内光などの外乱光の影響を除去することが出来る。
【００２６】
図４は、前記第１の構成を有する細胞観察装置の具体的な構成を表わしている。
図示の如く、ケーシング(１)の内部には、例えばＬＥＤからなる照明装置(20)、ＣＣＤカメラ(21)、撮像レンズ(23)、蛍光フィルター(24)、励起光フィルター(25)、ダイクロイックミラー(26)などが配備されて、光学系(２)を構成しており、該光学系(２)によってマイクロプレート(３)の撮影が可能となっている。
【００２７】
画像処理装置(５)においては、ＣＣＤカメラ(21)から出力される画像信号がＡ／Ｄ変換器(52)に供給され、これによって得られる１フレーム分のデジタル画像信号がフレーム蓄積手段(53)へ供給されて、リアルタイムで画素毎に加算され、蓄積される。又、フレーム蓄積手段(53)に蓄積された画素毎の画像データは最大輝度判定手段(54)へ供給され、その中で最大の輝度を有する画像データが判定される。そして、その最大輝度値が所定の基準値を越えた時点で、Ａ／Ｄ変換器(52)へ撮影停止信号が送出される。
【００２８】
これに応じてＡ／Ｄ変換器(52)はＡ／Ｄ変換動作を停止し、これに伴ってフレーム蓄積手段(53)によるデジタル画像信号の加算／蓄積動作も停止される。
この時点でフレーム蓄積手段(53)に蓄積されている１フレーム分の画像データはディスプレイ(８)へ送出される。又、該画像データは濃度算出手段(55)へ供給されて、露光開始から露光終了の時間を用いて、マイクロプレート(３)のウェルに収容されている細胞の発光像の輝度データが導出され、更に該輝度データが蛍光試薬の濃度に換算されて出力される。
【００２９】
図５は、上記画像処理装置(５)の回路構成例を表わしており、前記フレーム蓄積手段(53)として、奇数フィールドメモリ(56)と偶数フィールドメモリ(57)を具え、前記最大輝度判定手段(54)としては、輝度最大値保持回路(61)、Ｄ／Ａ変換最大値レジスタ(62)及び比較回路(63)を具えている。
【００３０】
図６は該画像処理装置(５)の動作を表わしており、先ずステップＳ１では、蓄積撮影信号をオンとして、ステップＳ２では、該蓄積撮影信号により輝度最大値保持回路(61)の輝度値をリセットする。又、ステップＳ３では加算器(51)をイネーブルにする。更にステップＳ４では蓄積フィールドカウンタ(59)をリセットする。
【００３１】
続いてステップＳ５では、ＣＣＤカメラ(21)から送られてくるビデオ信号にあわせてクロック回路(60)が生成したタイミングで、Ａ／Ｄ変換器(52)により該ビデオ信号にピクセル(画素)毎にＡ／Ｄ変換を施し、ピクセル毎の輝度値を得る。
ステップＳ６では、奇数フィールドメモリ(56)と偶数フィールドメモリ(57)から取り出される同一アドレスのピクセル輝度値(初期値０)と上記の輝度値とを加算器(51)で加算する。
そして、ステップＳ７にて、現在のビデオ信号が奇数フィールドか偶数フィールドかがクロック回路(60)からの信号を用いて判断され、その結果に応じて、前記加算された値が対応するフィールドメモリに書き込まれる。
【００３２】
続いてステップＳ８では、ピクセルの輝度最大値(初期値０)と取り出した輝度値とを比較して、大きいほうを最大輝度値として輝度最大値保持回路(61)に保持する。
ステップＳ９では、輝度最大値保持回路(61)に保持されているピクセル最大輝度値と、Ｄ／Ａ変換最大値レジスタ(62)に設定されている露出完了判定基準値(例えばＤ／Ａ変換最大値、８ビットの場合は２５５)とを比較する。
【００３３】
そして、ステップＳ１０では、前記ピクセル最大輝度値が基準値以上かどうかを判断し、ノーの場合はステップＳ５に戻ってステップＳ５〜Ｓ１０を繰り返す。その結果、ステップＳ１０にてイエスと判断されたときは、ステップＳ１１に移行して、露出完了信号をオンとする。
最後にステップＳ１２では、露出完了信号がオンになったときの画像出力信号を装置側本体で取り込み、画像処理を行なって画像濃度を判定する。
【００３４】
図７は、上記画像処理装置(５)による信号処理の流れを説明するものであって、被写体(細胞)からの光が撮影レンズを経てＣＣＤカメラの撮像素子に照射され、これによって得られる画像信号がフレーム内でｎ回加算されて蓄積される。この過程で、０〜基準値(２５５)のピクセル輝度値を横軸としたピクセル数の分布(ヒストグラム)は横軸方向へ延びていくこととなり、ピクセル最大輝度値が基準値を越えるｎ回の加算後のヒストグラムは、０や基準値(２５５)にはピークを有しない、なだらかな分布となる。
この様にして、Ａ／Ｄ変換器(52)よるＡ／Ｄ変換処理が飽和しない限度で、適切な蓄積回数ｎが設定されることになる。
【００３５】
そして、蓄積回数(ｎ回)から露光時間Ｔ(＝(１／３０)・ｎ［秒］)が算出され、その時間Ｔと撮像素子の感度Ｓから撮像素子の照度Ｅが導出され、その結果から画像の輝度値が逆算される。ここで、励起光の強さと蛍光試薬の輝度との関係は試薬に固有であるので、その関係に基づいて画像の輝度値から蛍光試薬の濃度を算出することが出来る。
尚、より正確には、あらかじめ既知濃度に調整した試薬を撮影して画像濃度と試薬濃度の検量線を作成しておき、該検量線を用いて画像輝度を試薬濃度に換算することが望ましい。
【００３６】
本発明に係る細胞観察装置においては、上記画像処理装置(５)にてフレーム加算を行なう方式に代えて、図８に示す如く多数のフォトダイオードの集積からなる撮像装置(７)にてフレーム加算と同様の蓄積・露光完了判定機能を与えることも可能である。
図８の如く、撮像装置(７)は、従来と同様の構成とするＣＭＯＳイメージセンサー(71)に、最大値検出回路(73)と露出完了判定回路(72)とを接続したものであって、撮影開始信号の入力に応じて、最大値検出回路(73)により、ＣＭＯＳイメージセンサー(71)から得られる全ての画素についてのフォトダイオードの電圧を検知し、露出完了判定回路(72)により、全フォトダイオードの電圧の内、最大の電圧が所定の基準値を越えた時点で、露出完了信号を出力し、ＣＭＯＳイメージセンサー(71)による電荷蓄積動作を停止させるものである。
【００３７】
図９は、上記撮像装置(７)の動作を表わしており、先ずステップＳ２１では、撮影開始信号をオンとし、ステップＳ２２では、各画素のフォトダイオードのチャージをクリアし、続いてステップＳ２３にて、最大値検出回路(73)の画素電圧のピークホールド電圧をクリアする。
次にステップＳ２４では、ＣＭＯＳイメージセンサー(71)の受光・電荷チャージを開始する。
【００３８】
その後、ステップＳ２５では、画素の垂直・水平走査により出力アンプに送られてくる画素電圧の最大値をピークホールドし、ステップＳ２６では、露出完了判定回路(72)によって、画素電圧の最大値が基準値以上となったか否かを判断する。ここでノーと判断されたときはステップＳ２４に戻って受光・電荷チャージを継続する。そして、ステップＳ２６にてイエスと判断されたとき、ステップＳ２７に移行して、露出完了信号をオンとする。
【００３９】
上記の手続きにより、図１０の如く撮影開始信号のオンによって露光が開始され、露出完了信号のオンによって露光が終了する。この様にして、ＣＭＯＳイメージセンサー(71)に蓄えられる電荷が飽和しない限度で、適切な露光時間が設定されることになる。
【００４０】
従来装置を用いた撮影では、照度計又は事前の仮露出により適正な露出時間を算出し、撮影装置にその値を設定して露光を行わせて画像を得ていたために、事前の露光時間の設定の困難さが問題となっていたが、本発明に係る細胞観察装置によれば、あらかじめ露光時間を設定せずにＣＣＤカメラ(21)による撮影を開始し、その後、フレーム蓄積された画像データの最大値が所定値となった時点で露光を終了することにより、結果として適切な露光時間の設定を実現したので、経験に頼ることなく、撮影対象に適した露出時間で撮影を行なうことが出来る。
又、ＣＣＤカメラ(21)においては、長時間の電荷蓄積を行わせる必要がないため、暗電流によるＳ／Ｎ比悪化の虞はない。
【００４１】
更に、図１に示す細胞観察装置によれば、マイクロプレートの各ウェルを順次撮影していく方式を採用することにより、各ウェルの蛍光強度の違いによって自動的に最適な露出が行われるので、１つのマイクロプレートから最大の情報を得ることが出来る。例えば、蛍光が弱いウェルでもコントラストのはっきりした画像が得られ、蛍光分布の様子を正確に知ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る細胞観察装置の一部透視斜視図である。
【図２】画像処理装置の第１の構成例を示すブロック図である。
【図３】画像処理装置の第２の構成例を示すブロック図である。
【図４】第１構成例の画像処理装置の具体的な構成を示すブロック図である。
【図５】該画像処理装置の回路構成例を示すブロック図である。
【図６】該画像処理装置の動作を表わすフローチャートである。
【図７】本発明に係る細胞観察装置の信号処理の流れを説明する図である。
【図８】本発明に係る他の細胞観察装置における撮像装置の回路構成例を示すブロック図である。
【図９】該撮像装置の動作を表わすフローチャートである。
【図１０】該撮像装置の動作を表わすタイムチャートである。
【図１１】マイクロプレートの斜視図である。
【図１２】各ウェルの蛍光撮影画像及び各画像の輝度ヒストグラムを示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
(１)  ケーシング
(２)  光学系
(21)  ＣＣＤカメラ
(３)  マイクロプレート
(31)  ウェル
(４)  ＸＹステージ機構
(５)  画像処理装置
(52)  Ａ／Ｄ変換器
(53)  フレーム蓄積手段
(54)  最大輝度判定手段
(55)  濃度算出手段
(61)  輝度最大値保持回路
(62)  Ｄ／Ａ変換最大値レジスタ
(63)  比較回路
(64)  Ｄ／Ａ変換器
(７)  撮像装置
(71)  ＣＭＯＳイメージセンサー
(72)  露出完了判定回路
(73)  最大値検出回路
(８)  ディスプレイ
【図１】
2008082922.tif 000003
【図２】
2008082922.tif 000004
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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