(57)【要約】【課題】  撮影時間に実質的な制限がない撮像システムを提供すること。【解決手段】  この撮像システム４は、固体撮像素子２０１と、固体撮像素子から出力された電荷を複数のモードに切り替えて画像信号として読み出すことができる読み出し回路２０２と、モードの切り替えを制御するための切替制御信号と水平同期信号及び垂直同期信号とを出力するタイミングパルス発生器２０５と、を備え、タイミングパルス発生器２０５は、読み出し回路に対して第１のモードで画像信号を読み出すように指示する切り替え制御信号を出力し、当該第１のモードで読み出した画像信号に対して、各フレームごとに読み出した画像信号を特定できるように水平同期信号を関連付けると共に、複数のフレームに渡って読み出した画像信号を特定できるように垂直同期信号を関連付けて出力する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定光を受光して光電変換した電荷を出力する画素が２次元配列されている固体撮像素子と、
前記出力された電荷を複数のモードに切り替えて画像信号として読み出すことができる読み出し手段と、
当該モードの切り替えを制御するための切替制御信号と水平同期信号及び垂直同期信号とを出力する信号出力手段と、を備え、
前記信号出力手段は、
前記読み出し手段に対して第１のモードで画像信号を読み出すように指示する切り替え制御信号を出力し、
当該第１のモードで読み出した画像信号に対して、各フレームごとに読み出した画像信号を特定できるように前記水平同期信号を関連付けると共に、複数のフレームに渡って読み出した画像信号を特定できるように前記垂直同期信号を関連付けて出力する、撮像装置。
【請求項２】
被測定光を受光して光電変換した電荷を出力する画素が２次元配列されている固体撮像素子から出力される電荷に基づく画像信号と、当該出力された画像信号を各フレームごとに特定するための水平同期信号及び複数のフレームごとに特定するための垂直同期信号と、を受け取る信号受容手段と、
前記垂直同期信号に基づいて特定される複数のフレームに渡る画像信号を束ねて、当該束ねられた画像信号に対応する水平同期信号と共に格納する領域を複数備える一次格納手段と、
当該複数の領域それぞれに格納されている画像信号及び水平同期信号を順次読み出して出力する信号出力手段と、を備える画像取得装置。
【請求項３】
前記信号出力手段が出力する、複数のフレームに渡って束ねられた画像信号を、当該複数のフレームの各フレームをそれぞれ特定するための水平同期信号と関連付けて格納する二次格納手段を備える、請求項２に記載の画像取得装置。
【請求項４】
請求項１に記載の撮像装置と、
請求項２又は３に記載の画像取得装置と、
測定対象物が発する微弱光を取得する顕微鏡光学系と、
当該取得した微弱光を増強して被測定光とする画像増強装置と、を備える撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、画像取得装置、及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
先端技術の分野では従来よりも高速の撮像システムが要求されている。ある種の撮像システムでは、低解像度でも構わないので取りこぼし無く高フレームレートで撮像したいということが要求されている。この要求に応えるために、撮像システムの撮像部及び画像取得部の少なくともいずれか一方に大容量メモリを備えたものがある（例えば、下記非特許文献１参照）。
【非特許文献１】「データスピゴット（Ｄａｔａ  Ｓｐｉｇｏｔ）シリーズカタログ」、株式会社グラフイン、２００２年７月発行。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記非特許文献１に記載のように大容量メモリを備えて、その大容量メモリに撮像した画像データを取り込む技術では、高フレームレート化の要請に対してメモリ容量を更に増やす必要があると共に、いかにメモリ容量を増やしてもそのメモリ容量によって撮像時間が制限されるといった解決すべき技術的課題がある。
【０００４】
そこで本発明では、撮影時間に実質的な制限がない撮像装置、画像取得装置、及び撮像システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは撮影時間に制限のない撮像システムを提供するために、撮像部として高フレームレートモードを有する固体撮像素子、画像取得部として汎用のフレームグラバ、及びパーソナルコンピュータを用いたカメラシステムを構築した。具体的には図１に示すように、固体撮像素子を含むカメラ１ａと、パーソナルコンピュータ１ｂと、フレームグラバ１ｃとからなるカメラシステム１を構築した。このカメラシステム１では、フレームグラバ１ｃはパーソナルコンピュータ１ｂの内部に組み込まれている。カメラ１ａが撮影した画像データはデジタル変換されてデジタルインタフェイスケーブルを通ってパーソナルコンピュータ１ｂに出力される。この出力された画像データはパーソナルコンピュータ１ｂ内部に組み込まれているフレームグラバ１ｃの画像取得部１１ｃに受け渡される。画像取得部１１ｃは受け渡された画像データをそのフレームごとに、フレームグラバ１ｃ内に設けられているバッファ（１）１２ｃ〜バッファ（３）１４ｃに蓄積する。バッファ（１）１２ｃ〜バッファ（３）１４ｃに蓄積された画像データは、順次メモリ（１）１１ｂ、メモリ（２）１２ｂ、メモリ（３）１３ｂ、・・・、メモリ（ｎ）１ｎｂに格納される。
【０００６】
各メモリに画像データが格納されるタイミングを図２（適宜図１参照）を参照しながら説明する。図２では時間軸を図中右から左に取っている。カメラ１ａ（図１参照）で撮像された画像データはデジタル変換されて、図２のフレーム１〜５のタイミングでフレームグラバ１ｃ（図１参照）に出力される。フレームグラバ１ｃのバッファ（１）１２ｃ〜バッファ（３）１４ｃ（図１参照）は、図２のバッファ１〜３のタイミングで受け渡された画像データをバッファリングする。その後、バッファ（１）１２ｃ〜バッファ（３）１４ｃから各メモリに画像データがコピーされる。例えば、図２のコピー１のタイミングではバッファ（１）１２ｃからメモリ（１）１１ｂへ、コピー２のタイミングではバッファ（２）１３ｃからメモリ（２）１２ｂへ、コピー３のタイミングではバッファ（３）１４ｃからメモリ（３）１３ｂへそれぞれ画像データがコピーされ、コピー４のタイミングではバッファ（１）１２ｃからメモリ（４）１４ｂへというように順次画像データがコピーされる。ところで、このカメラシステム１では上記課題を解決できるものの、画像のとりこぼしが発生した。本発明者らはこの取りこぼしの原因を次のように考察した。
【０００７】
画像を取り込む繰り返しレートが高くなり、図２における各フレームの時間及び各バッファの時間が短くなるとコピールーチンの呼び出し回数が増えて、その呼び出しにおけるコピーの時間に対してオーバヘッドの占める割合が多くなる。この様子を図３に示す。図３も図２同様に各メモリに画像データ格納されるタイミングを示しており、時間軸を図中右から左に取っている。
【０００８】
カメラ１ａ（図１参照）で撮像された画像データはデジタル変換されて、図３のフレーム１〜５のタイミングでフレームグラバ１ｃ（図１参照）に出力される。フレームグラバ１ｃのバッファ（１）１２ｃ〜バッファ（３）１４ｃ（図１参照）は、図２のバッファ１〜３のタイミングで受け渡された画像データをバッファリングする。その後、バッファ（１）１２ｃ〜バッファ（３）１４ｃから各メモリに画像データがコピーされる。ここで、図２の例に比較して図３の場合には、各フレーム及び各バッファの時間が短くなっている。従って、データ転送速度が変わらないとしても各コピー動作におけるオーバヘッドの時間は一定であるから、結果的に各コピーの時間は各フレーム及び各バッファの時間に対して相対的に長くなる。図３においては、コピー１のタイミングではバッファ（１）１２ｃからメモリ（１）１１ｂへ、コピー２のタイミングではバッファ（２）１３ｃからメモリ（２）１２ｂへそれぞれ画像データがコピーされる。ここで、コピー３のタイミングではバッファ（３）１４ｃからメモリ（３）１３ｂへ画像データがコピーされるはずであるが、既に二巡目のバッファ１のタイミングが到来しており、コピー３のタイミングではバッファ（１）１２ｃからメモリ（３）１３ｂへ画像データがコピーされている。よって、バッファ（３）１４ｃがバッファリングした画像データが欠落することになる。本発明はこれらの知見に基づいてなされたものである。
【０００９】
本発明の撮像装置は、（１）被測定光を受光して光電変換した電荷を出力する画素が２次元配列されている固体撮像素子と、（２）出力された電荷を複数のモードに切り替えて画像信号として読み出すことができる読み出し手段と、（３）当該モードの切り替えを制御するための切替制御信号と水平同期信号及び垂直同期信号とを出力する信号出力手段と、を備え、信号出力手段は、（ａ）読み出し手段に対して第１のモードで画像信号を読み出すように指示する切り替え制御信号を出力し、（ｂ）当該第１のモードで読み出した画像信号に対して、各フレームごとに読み出した画像信号を特定できるように水平同期信号を関連付けると共に、複数のフレームに渡って読み出した画像信号を特定できるように垂直同期信号を関連付けて出力する。
【００１０】
本発明の撮像装置によれば、固体撮像素子から出力される電荷を複数のモード、例えば、通常の読み出しモード及び高フレームレートモードのいずれかに切り替えて画像信号として読み出すことができるので、撮像対象に応じた撮影が可能となる。また、第１のモード（例えば高フレームレートモード）で読み出した画像信号に対して、各フレームごとに読み出した画像信号を特定できるように水平同期信号を関連付け、更に複数のフレームに渡って読み出した画像信号を特定できるように垂直同期信号を関連付けるので、複数のフレームに渡る画像信号を束ねることができる。従って、その束ねた画像信号を処理できるので、一つのフレームごとの画像信号をそれぞれ処理するのに比較して処理時間を短縮できる。
【００１１】
本発明の画像取得装置は、（４）被測定光を受光して光電変換した電荷を出力する画素が２次元配列されている固体撮像素子から出力される電荷に基づく画像信号と、当該出力された画像信号を各フレームごとに特定するための水平同期信号及び複数のフレームごとに特定するための垂直同期信号と、を受け取る信号受容手段と、（５）垂直同期信号に基づいて特定される複数のフレームに渡る画像信号を束ねて、当該束ねられた画像信号に対応する水平同期信号と共に格納する領域を複数備える一次格納手段と、（６）当該複数の領域それぞれに格納されている画像信号及び水平同期信号を順次読み出して出力する信号出力手段と、を備える。
【００１２】
本発明の画像取得装置によれば、複数のフレームに渡る画像信号を、それぞれのフレームにおける画像信号として認識するための水平同期信号と共に複数の領域に分けて格納し、その格納した画像信号及び水平同期信号を順次読み出して出力するので、一つのフレームごとの画像信号を読み出して主力するのに比較して読み出す時間を全体として短縮できる。例えば、高フレームレートで撮影された画像信号が出力されても、複数のフレームごとの画像信号を束ねることができるので、欠落することなく読み出すことができる。
【００１３】
また本発明の画像取得装置では、信号出力手段が出力する、複数のフレームに渡って束ねられた画像信号を、当該複数のフレームの各フレームをそれぞれ特定するための水平同期信号と関連付けて格納する二次格納手段を備えることも好ましい。複数のフレームに渡る画像信号を格納するので、例えば高フレームレートで撮影された画像信号が出力されても欠落することなく格納することができる。また、各フレームをそれぞれ特定するための水平同期信号もあわせて格納されているので、束ねられた画像信号がどのフレームの画像信号であるかを認識できる。
【００１４】
本発明の撮像システムは、上述の撮像装置と、上述の画像取得装置と、測定対象物が発する微弱光を取得する顕微鏡光学系と、当該取得した微弱光を増強して被測定光とする画像増強装置と、を備える。
【００１５】
本発明の撮像システムによれば、顕微鏡光学系が取得した微弱光を画像増強装置が増強して被測定光とするので、撮像装置はその増強した被測定光を受光できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、撮影時間に実質的な制限がなく、さらに画像データの取りこぼしの可能性も低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１８】
本発明の実施形態である撮影システムについて図４を参照しながら説明する。撮影システム４は、カメラ２０（撮像装置）と、フレームグラバ３０（画像取得装置）と、パーソナルコンピュータ４０（画像取得装置）と、を備える。
【００１９】
まず、カメラ２０について説明する。カメラ２０は、固体撮像素子２０１と、読み出し回路２０２（読み出し手段）と、Ａ／Ｄ変換器２０３と、デジタルインタフェイス２０４と、タイミングパルス発生器２０５（信号出力手段）と、ＣＰＵ２０６（信号出力手段）と、シリアルインタフェイス２０７と、を備える。
【００２０】
固体撮像素子２０１は、被測定光を受光して光電変換した電荷を出力する画素が２次元配列されている２次元イメージセンサである。より具体的には、固体撮像素子２０１は、被測定光を受光して光電変換する光電変換素子と光電変換素子で光電変換された電荷を蓄積して転送する電荷蓄積素子とを含む。固体撮像素子２０１は、タイミングパルス発生器２０５から出力される電子シャッタ信号、読み出し信号、及び転送信号に応じて電荷を読み出し回路２０２に出力する。固体撮像素子２０１は電子シャッタ信号に応じて光電変換素子で光電変換された電荷を掃き捨て、読み出し信号に応じて光電変換された電荷を電荷蓄積素子に読み出し、転送信号に応じて読み出した電荷を順次転送させて読み出し回路２０２に出力する。
【００２１】
読み出し回路２０２は、固体撮像素子２０１から出力される電荷を画像信号として増幅してＡ／Ｄ変換器２０３に出力する部分である。
【００２２】
Ａ／Ｄ変換器２０３は、読み出し回路２０２から出力されるアナログ信号の画像信号をデジタル信号の画像信号に変換し、デジタルインタフェイス２０４に出力する部分である。
【００２３】
デジタルインタフェイス２０４は、Ａ／Ｄ変換器２０３から出力される画像信号を、タイミングパルス発生器２０５から出力される水平同期信号及び垂直同期信号と共にフレームグラバ３０に出力する部分である。
【００２４】
タイミングパルス発生器２０５は、ＣＰＵ２０６から出力される制御信号に応じて同期信号を出力する部分である。より具体的には、タイミングパルス発生器２０５は、通常の読み出しモードか高フレームレートモード（第一のモード）かのいずれかの読み出しモードに応じて水平同期信号及び垂直同期信号を出力する。通常の読み出しモードの場合には、タイミングパルス発生器２０５は水平同期信号を水平走査の折り返しを指定する信号として一水平走査に対して出力し、垂直同期信号を画面走査の切り替えを指定する信号として一画面走査に対して出力する。一方、高フレームレートモードの場合には、タイミングパルス発生器２０５は、一画像の期間を一水平期間とするように水平同期信号を出力し、複数画面の期間を一垂直期間とするように垂直同期信号を出力する。タイミングパルス発生器２０５は、固体撮像素子２０１、読み出し回路２０２、Ａ／Ｄ変換器２０３にも所定の信号を出力する。すなわち、通常の読み出しモードの場合には、タイミングパルス発生器２０５は、固体撮像素子２０１及び読み出し回路２０２に対して通常の読み出しモードで画像データを出力するように指示する切り替え信号を出力する。また、高フレームレートモードの場合には、タイミングパルス発生器２０５は、固体撮像素子２０１及び読み出し回路２０２に対して高フレームレートモードで画像データを出力するように指示する切り替え信号を出力する。この読み出しモードの具体例については後述する。
【００２５】
ＣＰＵ２０６は、シリアルインタフェイス２０７を介して出力される制御信号に応じて、所定のタイミングで信号を出力するようにタイミングパルス発生器２０５に制御信号を出力する。シリアルインタフェイス２０７は、パーソナルコンピュータ４０のシリアルインタフェイス４０４と接続されていて、パーソナルコンピュータ４０から出力される制御信号が、シリアルインタフェイス４０４及びシリアルインタフェイス２０７を介してＣＰＵ２０６に出力される。
【００２６】
引き続いてフレームグラバ３０について説明する。フレームグラバ３０は、デジタルインタフェイス３０１（信号受容手段）と、フレームバッファ３０２（一次格納手段）と、バスインタフェイス３０３と、を備える。
【００２７】
デジタルインタフェイス３０１は、カメラ２０のデジタルインタフェイス２０４から出力される画像信号と水平同期信号及び垂直同期信号とを受け取る部分である。デジタルインタフェイス３０１は、受け取った画像信号と水平同期信号及び垂直同期信号とをフレームバッファ３０２に出力する。
【００２８】
フレームバッファ３０２は、受け取った垂直同期信号に基づいて画像信号及び水平同期信号を格納する部分である。より具体的には、フレームバッファ３０２は、画像信号及び水平同期信号を格納する領域としてバッファ（１）３０２ａ、バッファ（２）３０２ｂ、バッファ（３）３０２ｃを備える。フレームバッファ３０２は、垂直同期信号で特定される一垂直期間ごとに画像信号及び水平同期信号を、バッファ（１）３０２ａ、バッファ（２）３０２ｂ、及びバッファ（３）３０２ｃに順次格納する。従って、上述したように高フレームレートモードで読み出されていれば、複数の画面が一垂直期間となるように垂直同期信号が付与されているので、フレームバッファ３０２は、バッファ（１）３０２ａ、バッファ（２）３０２ｂ、及びバッファ（３）３０２ｃにそれぞれ複数の画面における画像信号及び水平同期信号を束ねて格納する。フレームバッファ３０２は、バッファ（１）３０２ａ、バッファ（２）３０２ｂ、及びバッファ（３）３０２ｃに順次格納した画像信号及び水平同期信号を、順次読み出してバスインタフェイス３０３に出力する。
【００２９】
バスインタフェイス３０３は、フレームバッファ３０２から順次出力される画像信号及び水平同期信号をパーソナルコンピュータ４０に出力する。
【００３０】
引き続いてパーソナルコンピュータ４０について説明する。パーソナルコンピュータ４０は、ＣＰＵ４０１と、メモリ４０２と、ハードディスク４０３（二次格納手段）と、シリアルインタフェイス４０４と、バスインタフェイス４０５と、を備える。
【００３１】
バスインタフェイス４０５は、フレームグラバ３０が出力する画像信号及び水平同期信号を受け取ってＣＰＵ４０１に出力する部分である。
【００３２】
ＣＰＵ４０１は、メモリ４０２に格納されているプログラムに基づいて所定の情報処理を行う部分である。より具体的には、ＣＰＵ４０１はバスインタフェイス４０５から出力される画像信号及び水平同期信号に基づいてハードディスク４０３に画像信号を格納する。ＣＰＵ４０１は水平同期信号に基づいて画像信号の一水平期間を認識し、その一水平期間に対応する画像信号をそれぞれ順次ハードディスク４０３に格納する。従って、一画面走査の期間を一水平期間とするように水平同期信号が出力されれば、ＣＰＵ４０１は一画面走査ごとの画像信号を順次ハードディスク４０３に格納する。また、複数の画面が一垂直期間となるように垂直同期信号が出力されれば、この束ねられている複数の画面ごとに画像信号をハードディスク４０３に格納する。
【００３３】
ＣＰＵ４０１はまた、パーソナルコンピュータ４０に入力される情報やメモリ４０２に格納されているプログラムに応じて、カメラ２０に対する制御信号を送信するようにシリアルインタフェイス４０４に出力する。シリアルインタフェイス４０４はこの制御信号をカメラ２０に出力する。
【００３４】
ここで、上述したカメラ２０、フレームグラバ３０、及びパーソナルコンピュータ４０からなる撮像システム４の動作を図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すタイミングチャートを参照しながら説明する。
【００３５】
図５（Ａ）は、通常の読み出しモードの場合の動作を示している。図５（Ａ）に示すように水平同期信号は一水平走査に対して一水平期間となるように出力されている。また、垂直同期信号は一画面走査に対して一垂直期間となるように出力されている。フレームグラバ３０のフレームバッファ３０２は、一垂直期間ごとに画像信号をバッファリングし、パーソナルコンピュータ４０に一垂直期間ごとの画像信号及び水平同期信号を出力する。この水平同期信号と垂直同期信号との論理積で画像信号の有効データ部（図５（Ａ）中の斜線部分）を認識できる。
【００３６】
図５（Ｂ）は、高フレームレートモードの場合の動作を示している。図５（Ｂ）に示すように水平同期信号は一画面走査に対して一水平期間となるように出力されている。また、垂直同期信号は３つの画面走査に対して一垂直期間となるように出力されている。フレームグラバ３０のフレームバッファ３０２は、垂直同期信号でバッファリングする画像信号の束を認識するので、３つのフレームの画像信号をフレームバンドルしてバッファリングする。フレームバッファ３０２は、パーソナルコンピュータ４０に一垂直期間ごとの画像信号及び水平同期信号を出力するので、３つのフレームの画像信号を束ねてコピーすることになる。
【００３７】
図５（Ｃ）は、高フレームレートモードの場合の動作を示している。図５（Ｂ）と異なるのは、垂直同期信号が常に非アクティブとなっている点である。この場合、フレームグラバ３０２は一次元センサモードでの読み取りに準拠してバッファリングを行う。
【００３８】
図５（Ｄ）は、図５（Ｃ）の場合に更にデータ同期信号という第三の制御信号が付加された場合の例である。このデータ同期信号は有効データを示す信号であり、これを利用して不必要なデータをハードウェア的に取り除くことができる。
【００３９】
よって、本実施形態の高フレームレート時におけるデータ処理は図６に示すようなタイミングで行われる。カメラ２０で撮像された画像データはデジタル変換されて、図６のフレーム１〜６のタイミングでフレームグラバ３０に出力される。フレームグラバ３０のフレームバッファ３０２は、図６のバッファ１〜２のタイミングで受け渡された画像データをバッファリングする。すなわち、フレーム１〜３のタイミングで出力された画像データは一つの画像データとしてフレームバッファ３０２のバッファ（１）３０２ａに取り込まれる。その後、フレームバッファ３０２からパーソナルコンピュータのハードディスクに画像データがコピーされる。
【００４０】
更に、具体的な読み出し方法について説明する。図７は、具体的な読み出し方法を説明する前提となる状態を示す図である。図７に示す例では、３２×２４の画素を持つ固体撮像素子７０を用いて、被測定光８０及び８１を撮像する例を示している。以下の説明はこの図７の状態を前提とする。
【００４１】
図８（Ａ）〜（Ｂ）はビニングモードでの読み出し方法について説明するための図である。図８（Ａ）は、８×８ビニングをした場合の例を説明する図である。８×８ビニングとは、縦８画素及び横８画素の電荷を積算して一の出力値として処理する方法である。従って図８（Ａ）の例では、３２×２４の画素における画像データが４×３の画素によける画像データとして処理できる。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）において１２画素の画像データとして出力されてくる画像データを８フレームごとにまとめてフレームバンドルして取り込んだ状態を示す図である。図８（Ｂ）の横方向には各フレームごとのビニングした画素から出力される１２個のデータを示し、縦方向には各フレームごとのデータを示している。すなわち、１フレーム目の画像データは図８（Ｂ）の一番下の行に並べられている。各行の画像データは、図８（Ａ）におけるビニングされた画素の上の段から左から右に向かって順に並べられている。
【００４２】
このように垂直方向にｎ個のビニングを行うことで、水平方向の駆動期間を１／ｎにすることができる。一般にＣＣＤのフレームレートは水平方向の駆動期間が支配的だからである。例えば、通常モードで３０Ｈｚのフレームレートの場合、８×８ビニングを行うことでフレームレートが２４０Ｈｚ程度になる。更に、これを８フレームごとにフレームバンドルすることでフレームグラバにおけるフレームレートを３０Ｈｚにすることができる。従って、撮像時には高フレームレートにしたものをフレームグラバ３０ではフレームレートを通常と同様にして処理できる。
【００４３】
図９（Ａ）〜（Ｂ）はサブアレイモードでの読み出し方法について説明するための図である。図９（Ａ）は、被測定光８１に着目し、その部分の４×３領域（図中着色部分）を指定して読み出す状態を示している。この場合には、着目した４×３領域以外は読み出す必要がない。従って各フレームごとには１２画素分の画像データが読み出されることになる。この読み出した画像データを８フレームごとにまとめてフレームバンドルして取り込んだ状態を図９（Ｂ）に示す。図９（Ｂ）の横方向には各フレームごとの着目した画素から出力される１２個のデータを示し、縦方向には各フレームごとのデータを示している。すなわち、１フレーム目の画像データは図９（Ｂ）の一番下の行に並べられている。各行の画像データは、図９（Ａ）における着目された画素が順に並べられている。
【００４４】
このように垂直方向に３ラインに着目したサブアレイを行うことで、水平方向の駆動期間を３／２４にすることができる。一般にＣＣＤのフレームレートは垂直方向の駆動期間が支配的だからである。例えば、通常モードで３０Ｈｚのフレームレートの場合、３ラインに着目したサブアレイを行うことでフレームレートが２４０Ｈｚ程度になる。更に、これを８フレームごとにフレームバンドルすることでフレームグラバにおけるフレームレートを３０Ｈｚにすることができる。従って、撮像時には高フレームレートにしたものをフレームグラバ３０ではフレームレートを通常と同様にして処理できる。
【００４５】
図１０（Ａ）〜（Ｂ）は間引きモードでの読み出し方法について説明するための図である。図１０（Ａ）では、４×４の画素を単位としてその中の一画素を代表として読み出す状態を示している。この場合には、１６個に１個の割合で画像データを読み出せばよい。従って各フレームごとには４８画素分の画像データが読み出されることになる。この読み出した画像データを１６フレームごとにまとめてフレームバンドルして取り込んだ状態を図１０（Ｂ）に示す。図１０（Ｂ）の横方向には代表となる画素から出力される４８個のデータを示し、縦方向には各フレームごとのデータを示している。すなわち、１フレーム目の画像データは図１０（Ｂ）の一番下の行に並べられている。各行の画像データは、図１０（Ａ）における代表となる画素が順に並べられている。
【００４６】
このように間引いた場合、代表となる画素以外は読み出す必要がない。従って、水平方向の駆動期間を１／４にすることができる。一般にＣＣＤのフレームレートは水平方向の駆動期間が支配的だからである。例えば、通常モードで３０Ｈｚのフレームレートの場合、４×４画素に１個ごとの画素を取り出す間引きを行った場合にはフレームレートが１２０Ｈｚ程度になる。更に、これを１６フレームごとにフレームバンドルすることでフレームグラバにおけるフレームレートを７．５Ｈｚにすることができる。従って、撮像時には高フレームレートにしたものをフレームグラバ３０ではフレームレートを通常と同様にして処理できる。
【００４７】
本実施形態の撮像システムの別の構成例について図１１を参照しながら説明する。図１１に示す撮像システムは、顕微鏡５１（顕微鏡光学系）と、イメージインテンシファイア５２（画像増強装置）と、ＥＭ−ＣＣＤカメラ５３と、デジタルカメラインタフェイス５４と、パーソナルコンピュータ５５と、を備える。顕微鏡５１は測定対象の微弱光を計測してイメージインテンシファイア５２側にその微弱光を出力する。イメージインテンシファイア５２はその微弱光を増強してＥＭ−ＣＣＤカメラ５３に出力する。ＥＭ−ＣＣＤカメラ５３はこの増強された微弱光を被測定光として計測する。ＥＭ−ＣＣＤカメラ５３と、デジタルカメラインタフェイス５４と、パーソナルコンピュータ５５と、からなる部分は、上述したカメラ２０と、フレームグラバ３０と、パーソナルコンピュータ４０と、からなる部分と機能的に同等であるので詳細な説明を省略する。
【００４８】
本実施形態によれば、カメラ２０の固体撮像素子２０１から出力される電荷を通常の読み出しモード及び高フレームレートモードのいずれかに切り替えて画像信号として読み出すことができるので、撮像対象に応じた撮影が可能となる。また、高フレームレートモードで読み出した画像信号に対して、各フレームごとに読み出した画像信号を特定できるように水平同期信号を関連付け、更に複数のフレームに渡って読み出した画像信号を特定できるように垂直同期信号を関連付けるので、複数のフレームに渡る画像信号を束ねることができる。従って、その束ねた画像信号を処理できるので、一つのフレームごとの画像信号をそれぞれ処理するのに比較して処理時間を短縮できる。また、ビニングモード、サブアレイモード、及び間引きモードといったように、各フレームごとに読み出す画素数を実質的に減らして撮像のフレームレートを上げた場合でも、フレームグラバ３０におけるデータ処理時にはフレームレートを戻して処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に至る検討の過程を説明するための図である。
【図２】本発明に至る検討の過程を説明するための図である。
【図３】本発明に至る検討の過程を説明するための図である。
【図４】本発明の実施形態である撮像システムの構成を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態である撮像システムの動作を説明するための図である。
【図６】本発明の実施形態である撮像システムの動作を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態である撮像システムのデータ処理方法を説明するための図である。
【図８】本発明の実施形態である撮像システムのデータ処理方法を説明するための図である。
【図９】本発明の実施形態である撮像システムのデータ処理方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の実施形態である撮像システムのデータ処理方法を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施形態である撮像システムの構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５０】
４…撮像システム、２０…カメラ、３０…フレームグラバ、４０…パーソナルコンピュータ、２０１…固体撮像素子、２０２…読み出し回路、２０３…Ａ／Ｄ変換器、２０４…デジタルインタフェイス、２０５…タイミングパルス発生器、２０６…ＣＰＵ、２０７…シリアルインタフェイス、３０１…デジタルインタフェイス、３０２…フレームバッファ、３０３…バスインタフェイス、４０１…ＣＰＵ、４０２…メモリ、４０３…ハードディスク、４０４…シリアルインタフェイス、４０５…バスインタフェイス。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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