(57)【要約】【課題】ハードウェアの追加や特別なハードウェア処理を必要とせず、任意の撮影間隔で精度よくタイムラプス撮影できる顕微鏡撮像装置と顕微鏡撮像方法およびそのプログラムを提供する。【解決手段】水平同期信号が撮影間隔内に何周期あるかを算出してＶＤ時間設定値を求めるとともに、撮影間隔内に露光時間を設定するために撮影開始から露光開始タイミングまでの時間に水平同期信号が何周期あるかを算出して電荷抜き取りパルス数を求めるシステム制御部と、システム制御部から出力されたＶＤ時間設定値と水平同期信号に基づいて垂直同期信号を生成する同期信号生成部と、電荷抜き取りパルスとして水平同期信号を電荷抜き取りパルス数分撮像素子に供給して撮像素子の電荷を抜きとり、露光開始後に撮像素子の電荷蓄積を停止するために、垂直同期信号に同期する読み出しパルスを生成するタイミング生成部と、を具備する顕微鏡用撮像装置とその方法である。【選択図】      図１
2008309926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の撮影間隔によりデジタル画像を繰り返し取得するタイムラプス撮影可能な顕微鏡用撮像装置であって、
前記水平同期信号が前記撮影間隔内に何周期あるかを算出してＶＤ時間設定値を求めるとともに、前記撮影間隔内に露光時間を設定するために撮影開始から露光開始タイミングまでの時間に前記水平同期信号が何周期あるかを算出して電荷抜き取りパルス数を求めるシステム制御部と、
前記システム制御部から出力された前記ＶＤ時間設定値と前記水平同期信号に基づいて垂直同期信号を生成する同期信号生成部と、
電荷抜き取りパルスとして前記水平同期信号を前記電荷抜き取りパルス数分撮像素子に供給して前記撮像素子の電荷を抜きとり、露光開始後に前記撮像素子の電荷蓄積を停止するために、前記垂直同期信号に同期する読み出しパルスを生成するタイミング生成部と、
を具備することを特徴とする顕微鏡用撮像装置。
【請求項２】
前記システム制御部は、
前記撮像間隔における撮像開始から露光時間までに前記垂直同期信号の周期が何周期あるかを算出して撮像間隔分割値を求め、撮像開始をしたのち前記垂直同期信号の周期数を検出して前記撮影間隔分割値と同じ値になるまで、前記同期信号生成部と前記タイミング生成部が前記撮像素子に前記電荷抜き取りパルスを供給するように前記ＶＤ時間設定値と前記電荷抜き取りパルス数を設定し、
撮像開始したのち前記垂直同期信号の周期数を検出して前記撮影間隔分割値と同じ値になってからは露光開始タイミングまで、前記同期信号生成部と前記タイミング生成部が前記撮像素子に前記電荷抜き取りパルスを供給するように前記ＶＤ時間設定値と前記電荷抜き取りパルス数を設定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項３】
前記システム制御部は、
前記垂直同期信号の周期を前記撮像素子からの読み出し画素数により決まる周期に設定し、前記撮影間隔に同期して静止画撮影指示部から静止画撮影指示信号を検出すると撮影をする静止画撮影モードと、
前記垂直同期信号の周期を前記撮影間隔に設定し、前記垂直同期信号の周期にしたがって撮影を繰り返す自走モードを備え、
前記撮影間隔に応じて静止画撮影モードと自走モードを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項４】
前記静止画撮影モードでは、
前記静止画撮影指示信号を検出すると、露光開始タイミングまで、前記同期信号生成部と前記タイミング生成部が前記撮像素子に前記電荷抜き取りパルスを供給するように前記ＶＤ時間設定値と前記電荷抜き取りパルス数を設定し、
前記撮像間隔における露光完了から撮影完了タイミングまで、前記同期信号生成部と前記タイミング生成部が前記撮像素子に前記電荷抜き取りパルスを供給するように前記ＶＤ時間設定値と前記電荷抜き取りパルス数を設定することを特徴とする請求項３に記載の顕微鏡用撮像装置。
【請求項５】
所望の撮影間隔によりデジタル画像を繰り返し取得するタイムラプス撮影可能な顕微鏡用撮像方法であって、
前記水平同期信号が前記撮影間隔内に何周期あるかを算出してＶＤ時間設定値を求めるＶＤ時間算出ステップと、
前記撮影間隔内に露光時間を設定するために撮影開始から露光開始タイミングまでの時間に前記水平同期信号が何周期あるかを算出して電荷抜き取りパルス数を求める露光時間算出ステップと、
前記ＶＤ時間設定値と前記水平同期信号に基づいて垂直同期信号を生成し、電荷抜き取りパルスとして前記水平同期信号を前記電荷抜き取りパルス数分撮像素子に供給して前記撮像素子の電荷を抜きとり、露光開始後に前記撮像素子の電荷蓄積を停止するために、前記垂直同期信号に同期する読み出しパルスを生成するタイミング制御ステップと、
を有することを特徴とする顕微鏡用撮像方法。
【請求項６】
前記タイミング制御ステップは、
前記撮像間隔における撮像開始から露光時間までに前記垂直同期信号の周期が何周期あるかを算出して撮像間隔分割値を求め、撮像開始をしたのち前記垂直同期信号の周期数を検出して前記撮影間隔分割値と同じ値になるまで、前記撮像素子に前記電荷抜き取りパルスを供給するように前記ＶＤ時間設定値と前記電荷抜き取りパルス数を設定し、
撮像開始したのち前記垂直同期信号の周期数を検出して前記撮影間隔分割値と同じ値になってからは露光開始タイミングまで、前記撮像素子に前記電荷抜き取りパルスを供給するように前記ＶＤ時間設定値と前記電荷抜き取りパルス数を設定する、
ことを特徴とする請求項５に記載の顕微鏡用撮像方法。
【請求項７】
前記タイミング制御ステップは、
前記垂直同期信号の周期を前記撮像素子からの読み出し画素数により決まる周期に設定し、前記撮影間隔に同期して静止画撮影指示部から静止画撮影指示信号を検出すると撮影をする静止画撮影モードと、
前記垂直同期信号の周期を前記撮影間隔に設定し、前記垂直同期信号の周期にしたがって撮影を繰り返す自走モードを有し、
前記撮影間隔に応じて静止画撮影モードと自走モードを切り替えることを特徴とする請求項５または６に記載の顕微鏡用撮像方法。
【請求項８】
前記静止画撮影モードでは、
前記静止画撮影指示信号を検出すると、露光開始タイミングまで、前記撮像素子に前記電荷抜き取りパルスを供給するように前記ＶＤ時間設定値と前記電荷抜き取りパルス数を設定し、
前記撮像間隔における露光完了から撮影完了タイミングまで、前記撮像素子に前記電荷抜き取りパルスを供給するように前記ＶＤ時間設定値と前記電荷抜き取りパルス数を設定することを特徴とする請求項７に記載の顕微鏡用撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察対象である被検物のタイムラプス撮影を任意の撮影間隔により撮影することができる顕微鏡撮像装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡撮像装置において生細胞等の標本の経時変化を観察するタイムラプス撮影と呼ばれる撮影方法がある。タイムラプス撮影により標本の経時変化を観察するためには、操作者が指示した任意の撮影間隔で繰り返し標本の画像を取得する必要がある。
【０００３】
例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）等の撮像素子を露光して画像を取得するデジタル撮像装置は、撮像素子から読み出す画素数に依存した撮影間隔で画像を取得することができる。また、撮影間隔が静止画撮影に要する時間に対して十分に長い場合に、外部のソフトウェアまたはハードウェアが生成するタイミング信号によって静止画撮影を繰り返すことで任意の撮影間隔を設定することができる。
【０００４】
特許文献１では、重要な区間のみ短い撮影間隔で撮影する技術が提案されている。これは、外部トリガをきっかけに撮影間隔を短く設定し、取り込んだフレームを内部のメモリに蓄積する。さらに外部へのフレーム出力を遅延させて通常の撮影間隔で出力し、重要な区間における観察対象の経時変化を細かく確認しようとするものである。
【０００５】
また、特許文献２では、任意の撮影間隔を実現する技術が提案されている。撮像素子および周辺の撮像素子駆動回路に供給するクロックの周波数を変化させることで任意の撮影間隔を実現する。
【０００６】
しかしながら、撮像素子から読み出す画素数に依存した撮影間隔で画像を取得する場合、各撮影間隔の中間に位置する撮影間隔で画像を取得することはできない。また、外部のソフトウェアまたはハードウェアが生成するタイミング信号によって静止画撮影を繰り返す場合、静止画撮影に要する時間より短い撮影間隔や、画素数に依存した撮影間隔の中間に位置する撮像間隔を設定することは困難である。さらに、タイミング信号の伝達時間や、撮像素子の読み出し周期に起因する遅延が発生し、撮影間隔にばらつきが発生してしまう。
【０００７】
また、特許文献１のように通常より短い撮影間隔で撮影し、外部へのフレーム出力を遅延させて通常の撮影間隔で出力する場合、撮像装置にフレームを蓄積するためのメモリが必要となる。
【０００８】
特許文献２のように撮像素子および周辺の撮像素子駆動回路に供給するクロックの周波数を任意に変化させるには、任意の周波数を出力できるクロック生成回路と、特別なクロック切り替え処理が必要となる。
【特許文献１】特開２００３−０８７６３０号公報
【特許文献２】特開２００５−１７５７７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたものであり、ハードウェアの追加や特別なハードウェア処理を必要とせず、任意の撮影間隔で精度よくタイムラプス撮影できる顕微鏡撮像装置と顕微鏡撮像方法およびそのプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の態様のひとつである所望の撮影間隔によりデジタル画像を繰り返し取得するタイムラプス撮影可能な顕微鏡用撮像装置であって、前記水平同期信号が前記撮影間隔内に何周期あるかを算出してＶＤ時間設定値を求めるとともに、前記撮影間隔内に露光時間を設定するために撮影開始から露光開始タイミングまでの時間に前記水平同期信号が何周期あるかを算出して電荷抜き取りパルス数を求めるシステム制御部と、前記システム制御部から出力された前記ＶＤ時間設定値と前記水平同期信号に基づいて垂直同期信号を生成する同期信号生成部と、電荷抜き取りパルスとして前記水平同期信号を前記電荷抜き取りパルス数分撮像素子に供給して前記撮像素子の電荷を抜きとり、露光開始後に前記撮像素子の電荷蓄積を停止するために、前記垂直同期信号に同期する読み出しパルスを生成するタイミング生成部と、を具備する構成である。
【００１１】
好ましくは、前記システム制御部は、前記撮像間隔における撮像開始から露光時間までに前記垂直同期信号の周期が何周期あるかを算出して撮像間隔分割値を求め、撮像開始をしたのち前記垂直同期信号の周期数を検出して前記撮影間隔分割値と同じ値になるまで、前記同期信号生成部と前記タイミング生成部が前記撮像素子に前記電荷抜き取りパルスを供給するように前記ＶＤ時間設定値と前記電荷抜き取りパルス数を設定し、撮像開始したのち前記垂直同期信号の周期数を検出して前記撮影間隔分割値と同じ値になってからは露光開始タイミングまで、前記同期信号生成部と前記タイミング生成部が前記撮像素子に前記電荷抜き取りパルスを供給するように前記ＶＤ時間設定値と前記電荷抜き取りパルス数を設定する構成としてもよい。
【００１２】
好ましくは、前記システム制御部は、前記垂直同期信号の周期を前記撮像素子からの読み出し画素数により決まる周期に設定し、前記撮影間隔に同期して静止画撮影指示部から静止画撮影指示信号を検出すると撮影をする静止画撮影モードと、前記垂直同期信号の周期を前記撮影間隔に設定し、前記垂直同期信号の周期にしたがって撮影を繰り返す自走モードを備え、前記撮影間隔に応じて静止画撮影モードと自走モードを切り替える構成としてもよい。
【００１３】
好ましくは、前記静止画撮影モードでは、前記静止画撮影指示信号を検出すると、露光開始タイミングまで、前記同期信号生成部と前記タイミング生成部が前記撮像素子に前記電荷抜き取りパルスを供給するように前記ＶＤ時間設定値と前記電荷抜き取りパルス数を設定し、前記撮像間隔における露光完了から撮影完了タイミングまで、前記同期信号生成部と前記タイミング生成部が前記撮像素子に前記電荷抜き取りパルスを供給するように前記ＶＤ時間設定値と前記電荷抜き取りパルス数を設定する構成としてもよい。
【００１４】
本発明は所望の撮影間隔によりデジタル画像を繰り返し取得するタイムラプス撮影可能な顕微鏡用撮像方法であって、前記水平同期信号が前記撮影間隔内に何周期あるかを算出してＶＤ時間設定値を求めるＶＤ時間算出ステップと、前記撮影間隔内に露光時間を設定するために撮影開始から露光開始タイミングまでの時間に前記水平同期信号が何周期あるかを算出して電荷抜き取りパルス数を求める露光時間算出ステップと、前記ＶＤ時間設定値と前記水平同期信号に基づいて垂直同期信号を生成し、電荷抜き取りパルスとして前記水平同期信号を前記電荷抜き取りパルス数分撮像素子に供給して前記撮像素子の電荷を抜きとり、露光開始後に前記撮像素子の電荷蓄積を停止するために、前記垂直同期信号に同期する読み出しパルスを生成するタイミング制御ステップと、を有することを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、前記タイミング制御ステップは、前記撮像間隔における撮像開始から露光時間までに前記垂直同期信号の周期が何周期あるかを算出して撮像間隔分割値を求め、撮像開始をしたのち前記垂直同期信号の周期数を検出して前記撮影間隔分割値と同じ値になるまで、前記撮像素子に前記電荷抜き取りパルスを供給するように前記ＶＤ時間設定値と前記電荷抜き取りパルス数を設定し、撮像開始したのち前記垂直同期信号の周期数を検出して前記撮影間隔分割値と同じ値になってからは露光開始タイミングまで、前記撮像素子に前記電荷抜き取りパルスを供給するように前記ＶＤ時間設定値と前記電荷抜き取りパルス数を設定してもよい。
【００１６】
好ましくは、前記タイミング制御ステップは、前記垂直同期信号の周期を前記撮像素子からの読み出し画素数により決まる周期に設定し、前記撮影間隔に同期して静止画撮影指示部から静止画撮影指示信号を検出すると撮影をする静止画撮影モードと、前記垂直同期信号の周期を前記撮影間隔に設定し、前記垂直同期信号の周期にしたがって撮影を繰り返す自走モードを有し、前記撮影間隔に応じて静止画撮影モードと自走モードを切り替え手もよい。
【００１７】
好ましくは、前記静止画撮影モードでは、前記静止画撮影指示信号を検出すると、露光開始タイミングまで、前記撮像素子に前記電荷抜き取りパルスを供給するように前記ＶＤ時間設定値と前記電荷抜き取りパルス数を設定し、前記撮像間隔における露光完了から撮影完了タイミングまで、前記撮像素子に前記電荷抜き取りパルスを供給するように前記ＶＤ時間設定値と前記電荷抜き取りパルス数を設定してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ハードウェアの追加や特別なハードウェア処理を必要とせず、任意の撮影間隔で精度よくタイムラプス撮影することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細を説明する。
（実施例１）
所望の撮影間隔によりデジタル画像を繰り返し取得するタイムラプス撮影可能な顕微鏡用撮像装置について説明する。
【００２０】
図１は、実施例１の形態を示すブロック図である。
図１に示す顕微鏡１と本発明である顕微鏡用撮像装置２は、例えば、顕微鏡１は、視野範囲選択手段およびピント調節手段として３次元方向に移動可能な電動ステージと対物レンズとが対峙して配置されている。電動ステージ上には、被検物が保持され、この被検物の観察像を、対物レンズを介して接眼レンズで肉眼観察可能にするとともに、撮像素子（ＣＣＤ）を備えた顕微鏡用撮像装置２により撮像可能になる。
【００２１】
顕微鏡用撮像装置２は、撮像素子３、前置処理部４、Ａ／Ｄ変換器５、タイミング生成部６（ＴＧ以下ＴＧ）、メモリ７、同期信号生成部８、メモリコントロール部９、画像処理部１０、システム制御部１１などから構成され、データ転送部１２、計算機１３（プログラム１４に従い動作）を備えるＰＣなどとバスを介して接続される。
【００２２】
撮像素子３は、顕微鏡１の不図示の標本（被検物）の観察像は、光路（図１の破線矢印）を経由して撮像素子３に投影され、撮像素子３から電気信号として出力される。例えば、撮像素子３は縦型オーバフロードレイン構造の固体撮像素子などである。
【００２３】
前置処理部４は、撮像素子３からの出力信号をアナログ画像信号に変換する。
Ａ／Ｄ変換器５は、前置処理部４から出力されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。
【００２４】
タイミング生成部６は、撮像素子３、前置処理部４、Ａ／Ｄ変換器５を駆動するパルス生成器である。また、ＴＧ６は同期信号生成部８が生成する水平同期信号ＨＤに同期して撮像素子３を露光する。
【００２５】
また、ＴＧ６は、電荷抜き取りパルスとして水平同期信号を電荷抜き取りパルス数分撮像素子に供給して撮像素子の電荷を抜きとり、露光開始後に撮像素子の電荷蓄積を停止するために、垂直同期信号に同期する読み出しパルスを生成する。
【００２６】
具体的には、ＴＧ６は垂直同期信号ＶＤの周期における露光開始タイミングまで、撮像素子に供給する電荷抜き取りパルス（以下ＳＵＢパルス）を出力して露光時間を制御する。
【００２７】
また、ＴＧ６は撮像素子３から読み出す画素数（全画素モード、２画素加算モード、４画素加算モード、特定の領域のみを読み出す部分読み出し）に応じて撮像素子３に出力する駆動パルスを切り替える。さらに、ＴＧ６はＡ／Ｄ変換器５に変換クロックを供給する。
【００２８】
同期信号生成部８は、水平同期信号ＨＤと垂直同期信号ＶＤをＴＧ６、メモリコントロール部９、システム制御部１１に出力する。同期信号生成部８は、システム制御部１１から出力されたＶＤ時間設定値と水平同期信号に基づいて垂直同期信号を生成する。
【００２９】
垂直同期信号ＶＤの周期は、撮像素子３から読み出す画素数に応じて異なる。例えば、全画素モードが６７（ｍｓｅｃ）、２画素加算モードが３４（ｍｓｅｃ）、４画素加算モードが１９（ｍｓｅｃ）、部分読み出しでは読み出し領域により決まる。
【００３０】
メモリコントロール部９は、同期信号生成部８からの水平同期信号ＨＤ、垂直同期信号ＶＤに同期してＡ／Ｄ変換器５からのデジタル画像信号をメモリ７に書込む。
画像信号の読み出しが完了すると、計算機１３上で動作するプログラム１４に従い、データ転送部１２を経由して画像信号を読み出す。
【００３１】
このとき、画像処理部１０は、ノイズリダクション、階調補正といった画像処理を施した画像信号を生成し、データ転送部１２を経由して計算機１３に転送する。
システム制御部１１はＣＰＵやメモリを備えた構成であり、Ａ／Ｄ変換器５、ＴＧ６、メモリコントロール部９を垂直同期信号ＶＤに同期して制御する。
【００３２】
また、システム制御部１１は、水平同期信号が撮影間隔内に何周期あるかを算出してＶＤ時間設定値を求める。また、撮影間隔内に露光時間を設定するために撮影開始から露光開始タイミングまでの時間に水平同期信号が何周期あるかを算出して電荷抜き取りパルス数を求める。つまり、垂直同期信号ＶＤの周期から露光時間を引いた時間に相当する水平同期信号ＨＤの周期数（ＳＵＢパルス本数）をＴＧ６に設定して撮像素子３の露光時間を設定する。また、システム制御部１１は、垂直同期信号ＶＤの周期に相当する水平同期信号ＨＤの周期数を同期信号生成部８に設定することにより垂直同期信号ＶＤの周期を設定する。システム制御部１１が設定したモードは次の垂直同期信号ＶＤ周期に反映される。
【００３３】
実施例１の動作を、図２と図３を用いて説明する。
図２は、本発明の実施例１におけるシステム制御部１１で実行されるＶＤ延長処理のフローチャートである。また、図２に示すＶＤ延長処理は図３に示すタイムチャートの期間（ａ）で実行される処理である。
【００３４】
図３に示すタイムチャートは、縦軸に（１）〜（６）の信号波形を示し、横軸に時間軸を示している。（１）垂直同期信号ＶＤの波形を示している。（２）ＳＵＢパルスを示している（撮像素子の電荷抜き取り用のパルス）。（３）撮像素子３から画像信号を読み出すための読み出しパルスを示している。（４）撮像素子３の画素蓄積量を示している。（５）メモリ７に保存される画像信号（データ）を示している。（６）画像信号（データ）を画像処理して生成した画像データを計算機１３へ転送することを示している。横軸は時間軸である。
【００３５】
以下に、図２に示す各ステップの処理を説明する。
ステップＳ１０では垂直同期信号ＶＤの立ち上りまたは立ち下がりをトリガとして検出する。図２と図３では垂直同期信号ＶＤの立ち上りをトリガとしている。
【００３６】
ステップＳ１１（露光時間算出ステップ）では、システム制御部１１は以下の式１に従ってＳＵＢパルスの数（電荷抜き取り用パルスの数）を計算して、ＴＧ６に算出したＳＵＢパルス数を設定する（撮影間隔内に露光時間を設定するために撮影開始から露光開始タイミングまでの時間に水平同期信号が何周期あるかを算出して電荷抜き取りパルス数を求める）。
【００３７】
ＳＵＢ＝（ｉ−ｔｅｘｐ）／ｔｈｄ                 （式１）
ここで、ｉ（ｓｅｃ）は撮影間隔、ｔｅｘｆ（ｓｅｃ）は露光時間、ｔｈｄは水平同期信号ＨＤの周期である。撮影間隔ｉの設定は、操作者が繰り返し撮影を開始するために必要な計算機１３に設けられている入力部（不図示）から設定する。
【００３８】
ステップＳ１２（ＶＤ時間算出ステップ）では、システム制御部１１は以下の式２にしたがって垂直同期信号ＶＤの周期にある水平同期信号ＨＤのパルス数ＶＤ（ＶＤ時間設定値）を計算し、同期信号生成部８に設定する（水平同期信号が撮影間隔内に何周期あるかを算出してＶＤ時間設定値を求める）。
【００３９】
ＶＤ＝ｉ／ｔｈｄ                                 （式２）
ここで、図３に示した期間（ａ）ｔｒｅｆと撮影間隔ｉとの間には、ｉ＞ｔｒｅｆの関係がある。
【００４０】
また、標準ＶＤ時間ｔｒｅｆ（ｓｅｃ）は、撮像素子３から読み出す画素数により決まる周期で、全画素モード、２画素加算モード、４画素加算モード、部分読み出しの読み出し領域により決まる周期のいずれかを選択する。上記説明した周期として全画素モードをｔｒｅｆ１＝６７（ｍｓｅｃ）、２画素加算モードをｔｒｅｆ２＝３４（ｍｓｅｃ）、４画素加算モードをｔｒｅｆ４＝１９（ｍｓｅｃ）などを選択する。
【００４１】
期間（ａ）において設定した内容は、期間（ｂ）以降の処理に反映される。
次に、ＶＤ時間設定値と水平同期信号に基づいて垂直同期信号を生成し、電荷抜き取りパルスとして水平同期信号を電荷抜き取りパルス数分撮像素子に供給して前記撮像素子の電荷を抜きとる。そして、露光開始後に撮像素子の電荷蓄積を停止するために、垂直同期信号に同期する読み出しパルスを生成する（タイミング制御ステップ）。
【００４２】
以下に各ＶＤの動作を図３のタイミングチャートを用いて説明する。
図３の期間（ｂ）では、同期信号生成部８は撮影間隔ｉ（ｓｅｃ）に変更する。ＴＧ６は、撮影間隔ｉ（ＶＤ周期）から露出時間を引いた時間だけＳＵＢパルスを出力する。したがって、撮像素子３はｔｅｘｐ（ｓｅｃ）の期間露光される。図３においては縦軸（４）に示されている画像データ「Ａ」が期間（ｂ）で撮影されている。期間（ｃ）では画像データ「Ｂ」が撮影され、その後も期間（ｃ）以降も連続して画像データ「Ｃ」などが撮影される。
【００４３】
期間（ｃ）では、撮像素子３は、ＴＧ６から読み出しパルスをうけて画像信号の出力を開始する。メモリコントロール部９は、前置処理部４、Ａ／Ｄ変換器５を経由してデジタル画像信号に変換された画像信号を読み出し、メモリ７に保存する。このとき、撮影間隔i＞標準ＶＤ時間ｔｒｅｆの関係があるので、垂直同期信号ＶＤ周期内に所望の画素数の読み出しが完了することが保証されている。図３において縦軸（５）に示される期間（ｃ）の画像データ「Ａ」が読み出される。続いて期間（ｃ）以降に示される画像データ「Ｂ」が読み出され、以降も連続して画像データ「Ｃ」などが読み出される。
【００４４】
画像信号の読み出しが完了すると、計算機１３上で動作するプログラム１４は、データ転送部１２を経由して画像信号を読み出す。このとき、画像処理部１０は、メモリ７に保存されたデジタル画像信号にノイズリダクション、階調補正といった画像処理を施し、データ転送部１２を経由して計算機１３に転送する。また、期間（ｃ）では期間（ｂ）で実行した処理も並行して実行される。図３において縦軸（６）に示される期間（ｃ）の画像データ「Ａ」である。期間（ｃ）以降では画像データ「Ｂ」が読み出され、その後も期間（ｃ）以降連続して画像データ「Ｃ」以降の画像データが読み出される。
【００４５】
このように期間（ｂ）（ｃ）に示した動作を期間（ｃ）以降も続けることにより、顕微鏡撮影装置において、ハードウェアの追加や特別なハードウェア処理を必要とせず、任意の撮影間隔で精度よく標本画像を取得することができる。
【００４６】
（実施例２）
実施例１では、垂直同期信号ＶＤ周期を撮影間隔ｉに設定する構成を示したが、実施例２では撮影間隔ｉの期間に、異なる時間の垂直同期信号ＶＤ周期を１つ以上挿入する場合について説明する。
【００４７】
撮像間隔における撮像開始から露光時間までに垂直同期信号の周期が何周期あるかを算出して撮像間隔分割値を求める。撮像開始をしたのち垂直同期信号の周期数を検出して撮影間隔分割値と同じ値になるまで、同期信号生成部８とＴＧ６が撮像素子に電荷抜き取りパルスを供給するようにＶＤ時間設定値と電荷抜き取りパルス数を設定する。
【００４８】
撮像開始をしたのち垂直同期信号の周期数を検出して撮影間隔分割値と同じ値になってからは露光開始タイミングまで、同期信号生成部８とＴＧ６が撮像素子に電荷抜き取りパルスを供給するようにＶＤ時間設定値と電荷抜き取りパルス数を設定する。
【００４９】
以下に実施例２の動作を、図４を用いて説明する。
図４は、実施例２におけるシステム制御部１１のフローチャートである。以下に各ステップの処理を説明する。
【００５０】
ステップＳ２０１では操作者は、プログラム１４に従って計算機１３により撮影間隔ｉを設定し、繰り返し撮影を開始する。
システム制御部１１は、撮影間隔ｉ（ｓｅｃ）をｎ個の標準ＶＤ時間ｔｒｅｆと長さｅの１個の延長ＶＤ時間に分割する。以下に示す式３のｎ（撮像間隔分割値）は、０以上の整数であり、ｅはｔｒｅｆ≦ｅ≦ｔｒｅｆ×２であり、式４に示すｆｌｏｏｒ（Ｘ）はＸ以下の最も大きい整数を求める関数である。
【００５１】
ｎ＝ｆｌｏｏｒ（ｉ／ｔｒｅｆ）−１               （式３）
ｅ＝ｉ−ｔｒｅｆ×ｎ（ｓｅｃ）                   （式４）
ステップＳ２０２ではシステム制御部１１は、垂直同期信号ＶＤの立ち上りまたは立ち下りをトリガとしてカウントするＶＤカウンタのカウント値ｋを０に初期化する。
【００５２】
ステップＳ２０３では予め設定した判定値ｎとＶＤカウンタのカウント値ｋを比較してｋ＜ｎであればステップＳ２０４に移行する。それ以外の場合ステップＳ２０６に移行する。
【００５３】
ステップＳ２０４では後述するＶＤ挿入処理の設定のために必要なパラメータを演算処理により算出する。
ステップＳ２０５ではシステム制御部１１が、ｋ＜ｎのときＶＤ挿入処理を実行して、カウンタ値ｋをインクリメント（ｋ←ｋ＋１）してステップＳ２０３に移行する。
【００５４】
ステップＳ２０６ではシステム制御部１１が、ｋ≧ｎのとき後述するＶＤ露光処理を実行する。
ステップＳ２０７では撮影が終了したかを判定する。システム制御部１１は、繰り返し撮影を所定回数終了したか監視し、所定の回数撮影が完了するまでＳ２０１からＳ２０６の処理を繰り返し行う。
【００５５】
以下にＶＤ挿入処理とＶＤ露光処理（Ｓ２０４）について図４と図５を用いて説明する。
図４に示すステップＳ２０８〜Ｓ２１０は、ステップＳ２０４に示したＶＤ挿入処理について示している。図５に示すタイミングチャートはｎ＝２のときの例である。
【００５６】
図５に示すタイムチャートは、縦軸に（１）〜（６）の信号波形を示し、横軸に時間軸を示している。（１）垂直同期信号ＶＤ波形を示している。（２）ＳＵＢパルスの波形を示している（撮像素子の電荷抜き取り用のパルス）。（３）撮像素子３から画像信号を読み出すための読み出しパルスを示している。（４）撮像素子３の画素蓄積量を示している。（５）メモリ７に保存される画像信号（データ）を示している。（６）画像信号を画像処理して生成した画像信号（データ）を計算機１３へ転送することを示している。
【００５７】
図４のステップＳ２０８では垂直同期信号ＶＤの立ち上りをトリガとして検出する。垂直同期信号ＶＤのトリガは立ち上がりでも立ち下がりでもよい。
本例ではシステム制御部１１において、図５に示す期間（ｄ）（ｅ）の縦軸（１）に示す垂直同期信号ＶＤの立ち上がりに同期してＶＤ挿入処理を実行する。
【００５８】
ステップＳ２０９では、システム制御部１１が以下の式５に従って標準ＶＤ時間ｔｒｅｆに水平同期信号ＨＤ時間がいくつはいるかを算出してＳＵＢパルスの数（電荷抜き取り用パルスの数）を計算し、ＴＧ６に算出したＳＵＢパルスの数を設定する。
【００５９】
ＳＵＢ＝ｔｒｅｆ／ｔｈｄ                         （式５）
ステップＳ２１０では、システム制御部１１は以下の式６にしたがって、縦軸（１）標準ＶＤ時間ｔｒｅｆに水平同期信号ＨＤ周期がいくつはいるかを示すＶＤ（ＶＤ時間設定値）を計算し、同期信号生成部８に設定する。
【００６０】
ＶＤ＝ｔｒｅｆ／ｔｈｄ                                  （式６）
ここで、ｔｈｄ（ｓｅｃ）は水平同期信号ＨＤ時間、標準ＶＤ時間ｔｒｅｆ（ｓｅｃ）は、撮像素子から読み出す画素数により決まる周期である。例えば、全画素モードはｔｒｅｆl＝６７（ｍｓｅｃ）、２画素加算モードはｔｒｅｆ２＝３４（ｍｓｅｃ）、４画素加算モードはｔｒｅｆ４＝１９（ｍｓｅｃ）、部分読み出しの読み出し領域により決まる周期のいずれかである。
【００６１】
次に、ＶＤ露光処理（Ｓ２０６）について動作説明をする。
ステップＳ２１１ではシステム制御部１１がＶＤ周期（ｆ）で垂直同期信号ＶＤの立ち上がりまたは立ち下がりに同期してＶＤ露光処理を実行する。
【００６２】
以下にＶＤ露光処理における計算方法を示す。
ステップＳ２１２ではシステム制御部１１が、以下の式７に従って水平同期信号ＨＤに同期して出力されるＳＵＢパルスの数（ＳＵＢ：電荷抜き取り用パルスの数）を計算して、ＴＧ６に算出したＳＵＢパルスの数を設定する。
【００６３】
ＳＵＢ＝（ｅ−ｔｅｘｐ）／ｔｈｄ                 （式７）
ステップＳ２１３では、システム制御部１１が以下の式８にしたがってＶＤ延長時間に水平同期信号ＨＤ周期がいくつはいるかを示すＶＤを計算し、同期信号生成部８に設定する。
【００６４】
ＶＤ＝ｅ／ｔｈｄ                                 （式８）
ここで、ｅ（ｓｅｃ）はＳ２０１で計算したＶＤ延長時間、ｔｅｘｐ（ｓｅｃ）は露光時間、ｔｈｄ（ｓｅｃ）は水平同期信号ＨＤ時間である。
【００６５】
図５の（１）の垂直同期信号ＶＤの期間（ｄ）、（ｅ）では、同期信号生成部８は、ＶＤ周期をｔｒｅｆ（ｓｅｃ）（標準ＶＤ周期）に変更する。ＴＧ６は、図５の（２）の垂直同期信号ＶＤの期間、水平同期信号ＨＤの時間ごとに式７において算出したＳＵＢの数だけＳＵＢパルスを撮像素子３に供給するため露光されない。
【００６６】
図５の（１）垂直同期信号ＶＤの周期（ｆ）では、同期信号生成部８は、垂直同期信号ＶＤ周期をｅ（ｓｅｃ）に変更する。ＴＧ６は、式８により算出した垂直同期信号ＶＤ周期から露出時間を引いた時間ｅ−ｔｅｘｐ（ｓｅｃ）だけＳＵＢパルスを出力する。したがって、図５の（４）に示すように撮像素子３は、ｔｅｘｐ（ｓｅｃ）の期間露光され、画像データ「Ａ」「Ｂ」を撮影する。
【００６７】
（１）垂直同期信号ＶＤ周期の（ｇ）では、撮像素子３は、図５の（３）に示す読み出しパルスをうけて画像信号の出力を開始する。図５の（５）に示すようにメモリコントロール部９は、前置処理部４、Ａ／Ｄ変換器５を経由してデジタル画像信号に変換された画像信号（画像データ「Ａ」「Ｂ」）を読み出し、メモリ７に保存する。画像信号の読み出しが完了する。そして、図５の（６）に示すように計算機１３上で動作するプログラム１４は、データ転送部１２を経由して画像信号を読み出す（画像データ「Ａ」「Ｂ」）。このとき、画像処理部１０は、メモリ７に保存されたデジタル画像信号にノイズリダクション、階調補正といった画像処理を施し、データ転送部１２を経由して計算機１３に転送する。
【００６８】
実施例１に記載の撮像装置では、同期信号生成部に長時間のハードウェアカウンタが必要であり、撮像素子３、ＴＧ６は長時間の垂直同期信号ＶＤ周期に対応していなければならない。しかし上記のようにすることにより、長時間の垂直同期信号ＶＤの周期に対応するために長時間のハードウェアカウンタを設けたり、撮像素子３、ＴＧ６を長時間のＶＤ周期に対応させたりすることなく所望の撮影間隔で精度よく標本画像を得ることができる。
【００６９】
（実施例３）
以下に本発明の実施例３の構成を、図１を用いて説明する。
垂直同期信号の周期を前記撮像素子からの読み出し画素数により決まる周期に設定する。
【００７０】
撮影間隔に同期して静止画撮影指示部から、静止画撮影指示信号を検出して撮影をする静止画撮影モードと、垂直同期信号の周期を撮影間隔に設定し、垂直同期信号の周期にしたがって撮影を繰り返す自走モードを切り替える。
【００７１】
静止画撮影モードでは、静止画撮影指示信号を検出すると、露光開始タイミングまで、同期信号生成部とタイミング生成部が撮像素子に電荷抜き取りパルスを供給するようにＶＤ時間設定値と電荷抜き取りパルス数を設定する。
【００７２】
撮像間隔における露光完了から撮影完了タイミングまで、同期信号生成部とタイミング生成部が撮像素子に電荷抜き取りパルスを供給するようにＶＤ時間設定値と電荷抜き取りパルス数を設定する。
【００７３】
静止画撮影指示部（計算機１３などを有するＰＣなどで、インストールされたプログラム１４に従い静止画撮影指示信号を生成する）は、周期的にイベントを発生するソフトウェア周期タイマを備え、システム制御部１１に周期的に静止画撮影を指示する。
【００７４】
システム制御部１１は、同期信号生成部８が生成する垂直同期信号ＶＤ周期を撮像素子３から読み出す画素数により決まる周期に設定し、静止画撮影指示をきっかけとして撮影する静止画撮影モードと、同期信号生成部８が生成する垂直同期信号ＶＤ周期を撮影間隔ｉに設定し、垂直同期信号ＶＤ周期にしたがって撮影を繰り返す自走モードを有する。
【００７５】
以下に本発明である実施例３の動作を、図６を用いて説明する。図６は、静止画撮影モードにおけるプログラム１４の動作フローチャートである。以下に各ステップの動作を説明する。
【００７６】
操作者は、プログラム１４において撮影間隔ｉ（ｓｅｃ）を設定することにより、繰り返し撮影をする。
ステップＳ３１では、操作者が任意の撮影間隔ｉ（ｓｅｃ）を設定し、静止画撮影最小間隔はＴ（ｓｅｃ）とし、ｉ＞Ｔの条件であるとき、静止画撮影モードを選択する。
【００７７】
ステップＳ３２では、計算機１３上で動作するプログラム１４の有する、周期的にイベントを発生するソフトウェア周期タイマの周期をｉ（ｓｅｃ）に設定する。
ステップＳ３３では、計算機１３（プログラム１４）が上記ソフトウェア周期タイマのイベントを待つ。
【００７８】
ステップＳ３４では、上記イベントが発生すると計算機１３（プログラム１４）からシステム制御部１１に静止画撮影を指示する。このように、システム制御部１１は、静止画撮影指示を受けて静止画撮影を繰り返す。
【００７９】
ステップＳ３５ではｉ≦Ｔのとき、プログラム１４は、自走モードを選択する。計算機１３（プログラム１４）は、予め設定された撮影回数ステップＳ３２〜Ｓ３４の処理を繰り返し行い、上記撮影回数になると撮影を完了する。
【００８０】
次に、ステップＳ３６では繰り返し撮影が終了するまで自走モードを継続する。自走モードでは、システム制御部１１は、実施例１に示すようにＶＤ周期を撮影周期ｉ（ｓｅｃ）に設定することにより、繰り返し撮影を行う。
【００８１】
計算機１３（プログラム１４）からシステム制御部１１に自走モードの設定をする。例えば、周期として全画素モードをｔｒｅｆ１＝６７（ｍｓｅｃ）、２画素加算モードをｔｒｅｆ２＝３４（ｍｓｅｃ）、４画素加算モードをｔｒｅｆ４＝１９（ｍｓｅｃ）などを設定する。その後、自走モードにより撮影を行う。
【００８２】
ステップＳ３７ではＳ３５同様、計算機１３（プログラム１４）が予め設定された撮影回数ステップＳ３２〜Ｓ３４の処理を繰り返し行い、上記撮影回数になると撮影を完了する。
【００８３】
図７は、静止画撮影モードにおけるシステム制御部１１のフローチャートである（静止画像処理）。以下に各ステップの動作を説明する。
ステップＳ４０では、計算機１３からバスを介して静止画撮影指示があるかを判定する。静止画撮影指示がない場合はＳ４０をループして静止画撮影指示信号が検出されるまで待ち、指示を検出した場合にはステップＳ４１に移行する。
【００８４】
ステップＳ４１では、後述するＶＤ露光処理を行う。
ステップＳ４２では、後述するＶＤ露光停止処理を行う。
上記のようにシステム制御部１１は、計算機１３（プログラム１４）から静止画開始指示を受けると、ＶＤ露光処理、ＶＤ露光停止処理を実行する。
【００８５】
以下にＶＤ露光処理（Ｓ４１）における計算方法を示す。
ステップＳ４３では図８に示す（１）垂直同期信号ＶＤ周期に示す期間（ｈ）では、システム制御部１１はＶＤの立ち上がりに同期してＶＤ露光処理を実行する。
【００８６】
ステップＳ４４ではシステム制御部１１が、以下の式９に従ってＳＵＢパルスの数（電荷抜き取り用パルスの数）を計算して、ＴＧ６に算出したＳＵＢパルスの数を設定する。
ＳＵＢ＝（ｔｒｅｆ−ｔｅｘｐ）／ｔｈｄ           （式９）
ステップＳ４５ではシステム制御部１１が、以下の式１０に従って標準ＶＤ時間に水平同期信号ＨＤ周期がいくつはいるかを示すＶＤ（ＶＤ時間設定値）を計算し、同期信号生成部８に設定する。
【００８７】
ＶＤ＝ｔｒｅｆ／ｔｈｄ                                  （式１０）
ここで、ｔｒｅｆ（ｓｅｃ）はＶＤ時間であり、ｔｅｘｐ（ｓｅｃ）は露光時間を示し、ｔｈｄ（ｓｅｃ）は水平同期信号ＨＤ時間である。
【００８８】
以下にＶＤ露光停止処理（Ｓ４２）における計算方法を示す。
ステップＳ４６では図８に示す（１）垂直同期信号ＶＤ周期（ｉ）では、システム制御部１１はＶＤの立ち上がりに同期してＶＤ露光停止処理を実行する。
【００８９】
ステップＳ４７ではシステム制御部１１が、以下露光時間ＳＵＢを以下の式にしたがって計算し、ＴＧ６に設定する。
ＳＵＢ＝ｔｒｅｆ／ｔｈｄ                         （式１１）
ステップＳ４８ではシステム制御部１１が、以下の式１２に従って標準ＶＤ時間ＶＤを以下の式にしたがって計算、同期信号生成部８に設定する。
【００９０】
ＶＤ＝ｔｒｅｆ／ｔｈｄ（本）                            （式１２）
ここで、ｔｒｅｆ（ｓｅｃ）はＶＤ時間を示し、ｔｅｘｐ（ｓｅｃ）は露光時間を示し、ＨＤ時間ｔｈｄ（ｓｅｃ）を示している。また、標準ＶＤ時間ｔｒｅｆ（ｓｅｃ）は、撮像素子から読み出す画素数により決まる周期で、例えば、全画素モードはｔｒｅｆ１＝６７（ｍｓｅｃ）、２画素加算モードはｔｒｅｆ２＝３４（ｍｓｅｃ）、４画素加算モードはｔｒｅｆ４＝１９（ｍｓｅｃ）、部分読み出しの読み出し領域により決まる周期のいずれかをとる。
【００９１】
以下に実施例３の動作を図８のタイミングチャートを使って説明する。
図８に示すタイムチャートは、縦軸に（１）〜（６）の信号波形を示し、横軸に時間軸を示している。（１）垂直同期信号ＶＤ波形を示している。（２）ＳＵＢパルスの波形を示している（撮像素子の電荷抜き取り用のパルス）。（３）撮像素子３から画像信号を読み出すための読み出しパルスを示している。（４）撮像素子３の画素蓄積量を示している。（５）メモリ７に保存される画像信号（データ）を示している。（６）画像信号を画像処理して生成した画像信号（データ）を計算機１３へ転送することを示している。
【００９２】
図８に示す（１）垂直同期信号ＶＤ周期に示す期間（ｈ）では、上記説明したようにシステム制御部１１はＶＤの立ち上がりに同期してＶＤ露光処理を実行する。
図８の垂直同期信号ＶＤ周期の期間（ｉ）では、同期信号生成部８が生成する垂直同期信号ＶＤ周期は標準ＶＤ時間である。ＴＧ６は、垂直同期信号ＶＤ周期から露出時間を引いた時間だけＳＵＢパルスを出力する。したがって、撮像素子３は、ｔｅｘｐ（ｓｅｃ）露光される。
【００９３】
図８の垂直同期信号ＶＤ周期の期間（ｊ）では、撮像素子３は、（３）読み出しパルスをうけて画像信号の出力を開始する。（４）メモリコントロール部９は、前置処理部４、Ａ／Ｄ変換器５を経由してデジタル画像信号に変換された画像信号を読み出し、メモリ７に保存する。画像信号の読み出しが完了すると、（５）計算機１３上で動作するプログラム１４は、データ転送部１２を経由して画像信号を読み出す。このとき、画像処理部１０は、メモリ７に保存されたデジタル画像信号にノイズリダクション、階調補正といった画像処理を施し、（６）データ転送部１２を経由して計算機１３に転送する。
【００９４】
また、同期信号生成部８が生成する垂直同期信号ＶＤ周期は標準ＶＤ時間である。ＴＧ６は、ＶＤ周期の間ＳＵＢパルスを生成し続けるため、撮像素子３は露光されない。
以上により、撮影間隔ｉ＞静止画撮影最小間隔Ｔのとき静止画撮影モードを選択することで、長時間のＶＤ周期に対応するために長時間のハードウェアカウンタを設けたり、撮像素子３、ＴＧ６を長時間のＶＤ周期に対応させたりすることなく所望の撮影間隔で標本画像を得ることができる。静止画撮影最小間隔Ｔを、静止画撮影指示の伝達や、ＶＤ周期に対して十分長く設定することで、撮影間隔ｉに対してある程度の精度で標本画像を得ることができる。また、撮影間隔ｉ≦静止画撮影最小間隔Ｔのときは自走モードを選択することで、所望の撮影間隔で精度よく標本画像を得ることができる。
【００９５】
また、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明である顕微鏡用撮像装置の構成を示すブロック図を示す図である。
【図２】実施例１の動作を示すフローチャートである。
【図３】実施例１の動作を示すタイムチャートである。
【図４】実施例２の動作を示すフローチャートである。
【図５】実施例２の動作を示すタイムチャートである。
【図６】静止画撮影モードにおけるプログラムの動作を示すフローチャートである。
【図７】静止画撮影モードにおけるシステム制御部の動作を示すフローチャートである。
【図８】実施例３の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００９７】
１  顕微鏡、
２  顕微鏡用撮像装置、
３  撮像素子、
４  前置処理部、
５  Ａ／Ｄ変換器、
６  タイミング生成部、
７  メモリ、
８  同期信号生成部、
９  メモリコントロール部、
１０  画像処理部、
１１  システム制御部、
１２  データ転送部、
１３  計算機、
１４  プログラム、
【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】
2008309926.tif 000008
【図７】
2008309926.tif 000009
【図８】
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