(57)【要約】【課題】被写体を逐次的に複数回撮影する撮影装置および方法であって、撮影対象の光の経時変化を考慮した露出時間を算出する撮影装置および方法を提供する。【解決手段】被写体を逐次的に複数回撮影する撮影部２０と、各撮影の各露出時間を算出する露出時間算出部１１２と、逐次的に撮影された各画像を加算する画像処理部１０８とを備え、露出時間算出部１１２が、ｎを２以上の整数としたとき、ｎ−１回目以前の撮影による画像に基づいてｎ回目の撮影の露出時間を算出し、撮影部２０が、露出時間算出部１１２によって算出された各撮影の各露出時間に基づいて各撮影を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を逐次的に複数回撮影する撮影部と、
前記各撮影の各露出時間を算出する露出時間算出部と、
前記逐次的に撮影された各画像を加算する画像処理部とを備え、
前記露出時間算出部が、ｎを２以上の整数としたとき、ｎ−１回目以前の撮影による画像に基づいてｎ回目の撮影の露出時間を算出し、
前記撮影部が、前記露出時間算出部によって算出された各撮影の各露出時間に基づいて、前記各撮影を行うことを特徴とする撮影装置。
【請求項２】
前記露出時間算出部が、複数回の前記ｎ−１回目以前の撮影による画像に基づいて前記ｎ回目の撮影の露出時間を算出する請求項１記載の撮影装置。
【請求項３】
前記撮影部が、１回目の撮影の前にプレ撮影を行うものであり、
前記露出時間算出部が、１回または複数回の前記プレ撮影の画像および前記ｎ−１回目以前の１回または複数回の撮影の画像に基づいて前記ｎ回目の撮影の露出時間を算出する請求項１または２記載の撮影装置。
【請求項４】
前記露出時間算出部が、複数回の前記プレ撮影の画像に基づいて１回目の撮影の露出時間を算出する請求項３記載の撮影装置。
【請求項５】
撮影対象の光の情報を取得する撮影対象光情報取得部を備え、
前記露出時間算出部が、前記撮影対象光情報取得部によって取得された撮影対象の光の情報に基づいて、該光の経時特性に応じた前記各撮影の露出時間の算出方法を選択し、該選択した露出時間の算出方法を用いて前記各撮影の各露出時間を算出する請求項１から４いずれか１項記載の撮影装置。
【請求項６】
前記被写体の撮影の際に用いられる試薬の情報を取得する試薬情報取得部を備え、
前記露出時間算出部が、前記撮影対象の光の情報および前記試薬の情報に基づいて、前記各撮影の露出時間の算出方法を選択し、該選択した露出時間の算出方法を用いて前記各撮影の各露出時間を算出する請求項５記載の撮影装置。
【請求項７】
前記露出時間算出部が、前記画像の一部の注目領域または注目画素を設定し、前記注目領域または注目画素の信号値に基づいて前記露出時間を算出する請求項１から６いずれか１項記載の撮影装置。
【請求項８】
前記注目領域または前記注目画素の指定を受け付ける注目領域指定受付部を備えた請求項７記載の撮影装置。
【請求項９】
前記画像処理部が、前記注目領域または前記注目画素の信号値が飽和する場合、飽和前の画像に時間比例係数を掛け合わせた画像を加算する請求項８記載の撮影装置。
【請求項１０】
前記露出時間算出部が、前記注目領域または前記注目画素の信号値が飽和する場合、前記注目領域または前記注目画素とは別の位置の補助注目領域または補助注目画素を設定し、前記補助注目領域または補助注目画素の信号値に基づいて前記露出時間を算出する請求項８記載の撮影装置。
【請求項１１】
前記画像処理部が、前記補助注目領域または前記補助注目画素が飽和する場合、飽和前の画像に時間比例係数を掛け合わせた画像を加算する請求項１０記載の撮影装置。
【請求項１２】
前記画像処理部において加算された加算画像を表示させる表示制御部を備えた請求項１から１１いずれか１項記載の撮影装置。
【請求項１３】
前記表示制御部が、全ての前記撮影の露出時間を加算した全露出時間を表示させる請求項１２記載の撮影装置。
【請求項１４】
被写体を逐次的に複数回撮影する撮影方法において、
ｎを２以上の整数としたとき、ｎ−１回目以前の撮影による画像に基づいてｎ回目の撮影の露出時間を算出し、
該算出した各撮影の各露出時間に基づいて前記各撮影を行い、
該各撮影による各画像を加算することを特徴とする撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体内に配置された被写体を逐次的に複数回撮影する撮影装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、筐体内に被写体を配置し、筐体内に備えられた光源を用いて被写体に光を照射して、被写体を撮影する撮影システムが色々な分野で利用されている。このような撮影システムでは、主に被写体の種類に応じて撮影手法が使い分けられており、たとえば特許文献１〜特許文献３には、被写体からの化学発光光、蛍光または反射光もしくは被写体を透過した透過光を撮像素子により撮影して画像を生成する撮影システムが開示されている。
【０００３】
また、特許文献１においては、被写体から発せられる化学発光光や蛍光は微弱なものであるため、これらの光を撮影する際には逐次的に複数回の撮影を行い、その複数回の撮影によって得られた画像を累積的に加算した加算画像を生成することが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、プレ撮影を複数回行い、その結果に基づいて試料の発光特性を算出し、その発光特性に基づいて各撮影の適切な露出時間を算出することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１２８５４６号公報
【特許文献２】特開２０１３−６８７２５号公報
【特許文献３】特開２００８−０４２７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上述したように逐次的に複数回の撮影を行う際、撮影毎の各露出時間をユーザの経験によって設定するようにしたのでは、適切な露出時間でない場合があり、露出時間が短すぎて十分な大きさの画像信号を得ることができなかったり、露出時間が長すぎて撮影効率の低下を招いたりする場合がある。
【０００７】
また、化学発光光を撮影する場合、試薬の褪色の影響によってその発光強度は時間の経過とともに減少する経時特性を有する。一方、蛍光を撮影する場合、試薬の褪色の影響はほとんどなく、発光強度はほぼ一定の大きさを保つ経時特性を有する。
【０００８】
このように化学発光光を撮影する場合と蛍光を撮影する場合とでは、撮影対象の光の経時変化が異なるので、逐次的に複数回の撮影を行う際、これらの光のそれぞれの撮影について、各撮影の露出時間を同じように設定したのでは、適切な画像を取得することができない場合がある。
【０００９】
また、特許文献２においては、試料の発光特性を考慮した露出時間の算出方法が提案されているが、上述したような逐次的な複数回の撮影における撮影毎の露出時間の算出方法については何も提案されていない。
【００１０】
また、特許文献３においては、複数回の撮影によって取得された画像を合成することが提案されており、露出時間を変えて撮影を行うことが提案されているが、上述したような化学発光光の経時特性も考慮した撮影毎の露出時間の算出方法については何も提案されていない。
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑み、試薬の褪色などによる光の経時変化を考慮した適切な露出時間とすることができる撮影装置および方法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】
【００１２】
本発明の撮影装置は、被写体を逐次的に複数回撮影する撮影部と、各撮影の各露出時間を算出する露出時間算出部と、逐次的に撮影された各画像を加算する画像処理部とを備え、露出時間算出部が、ｎを２以上の整数としたとき、ｎ−１回目以前の撮影による画像に基づいてｎ回目の撮影の露出時間を算出し、撮影部が、露出時間算出部によって算出された各撮影の各露出時間に基づいて、各撮影を行うことを特徴とする。
【００１３】
また、上記本発明の撮影装置においては、露出時間算出部は、複数回のｎ−１回目以前の撮影による画像に基づいてｎ回目の撮影の露出時間を算出することができる。
【００１４】
また、撮影部は、１回目の撮影の前にプレ撮影を行い、露出時間算出部は、１回または複数回のプレ撮影の画像およびｎ−１回目以前の１回または複数回の撮影の画像に基づいてｎ回目の撮影の露出時間を算出することができる。
【００１５】
また、露出時間算出部は、複数回のプレ撮影の画像に基づいて１回目の撮影の露出時間を算出することができる。
【００１６】
また、撮影対象の光の情報を取得する撮影対象光情報取得部をさらに設け、露出時間算出部は、撮影対象光情報取得部によって取得された撮影対象の光の情報に基づいて、その光の経時特性に応じた各撮影の露出時間の算出方法を選択し、その選択した露出時間の算出方法を用いて各撮影の各露出時間を算出することができる。
【００１７】
また、被写体の撮影の際に用いられる試薬の情報を取得する試薬情報取得部をさらに設け、露出時間算出部は、撮影対象の光の情報および試薬の情報に基づいて、各撮影の露出時間の算出方法を選択し、その選択した露出時間の算出方法を用いて各撮影の各露出時間を算出することができる。
【００１８】
また、露出時間算出部は、画像の一部の注目領域または注目画素を設定し、注目領域または注目画素の信号値に基づいて露出時間を算出することができる。
【００１９】
また、注目領域または注目画素の指定を受け付ける注目領域指定受付部を設けることができる。
【００２０】
また、画像処理部は、注目領域または注目画素の信号値が飽和する場合、飽和前の画像に時間比例係数を掛け合わせた画像を加算することができる。
【００２１】
また、露出時間算出部は、注目領域または注目画素の信号値が飽和する場合、注目領域または注目画素とは別の位置の補助注目領域または補助注目画素を設定し、補助注目領域または補助注目画素の信号値に基づいて露出時間を算出することができる。
【００２２】
また、画像処理部は、補助注目領域または補助注目画素が飽和する場合、飽和前の画像に時間比例係数を掛け合わせた画像を加算することができる。
【００２３】
また、画像処理部において加算された加算画像を表示させる表示制御部を設けることができる。
【００２４】
また、表示制御部は、全ての撮影の露出時間を加算した全露出時間を表示させることができる。
【００２５】
本発明の撮影方法は、被写体を逐次的に複数回撮影する撮影方法において、ｎを２以上の整数としたとき、ｎ−１回目以前の撮影による画像に基づいてｎ回目の撮影の露出時間を算出し、その算出した各撮影の各露出時間に基づいて各撮影を行い、その各撮影による各画像を加算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の撮影装置および方法によれば、被写体を逐次的に複数回撮影する際、ｎ−１回目以前の撮影による画像に基づいてｎ回目の撮影の露出時間を算出するようにしたので、すなわち、前回までの撮影によって取得された画像に基づいて露出時間を算出するようにしたので、ユーザの経験によらず、前回の撮影時点における光の経時変化を考慮した適切な露出時間を自動的に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の撮影装置の一実施形態を用いた撮影システムの概略斜視図
【図２】本発明の撮影装置の一実施形態の内部構成を示す概略断面図
【図３】本発明の撮影装置の一実施形態の概略ブロック図
【図４】化学発光光及び蛍光の経時特性を示すグラフ
【図５】本発明の撮影装置の一実施形態を用いた撮影システムの作用を説明するためのフローチャート
【図６】各撮影におけるユーザによって設定入力された信号増加量と実際の信号増加量と露出時間の一例を示す表
【図７】プレ撮影の画像に基づいて１回目の撮影の露出時間を算出する方法を説明するための図
【図８】１回目の撮影の画像に基づいて２回目の撮影の露出時間を算出する方法を説明するための図
【図９】ｎ−１回目の画像に基づいてｎ回目の撮影の露出時間を算出する方法を説明するための図
【図１０】本発明の撮影装置の一実施形態を用いた撮影システムの変形例を示す概略ブロック図
【図１１】注目領域の一例を示す図
【図１２】注目領域および補助注目領域の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の撮影装置および方法の一実施形態を用いた撮影システム１について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の撮影システムを示す概略斜視図であり、図２は、本実施形態の撮影装置の内部構成を示す概略断面図であり、図３は、本実施形態の撮影システムを示す概略ブロック図である。
【００２９】
本実施形態の撮影システム１は、図１および図２に示されるように、暗箱１０および撮影制御装置１００を備えている。
【００３０】
暗箱１０は、扉１４を有する筐体１２、被写体Ｓが設置されるステージ１６、撮影部２０、レンズ部２２、落射光源部２４、透過光源部２６および被写体観察用モニタ５０を備えている。
【００３１】
筐体１２は、略直方体に形成された中空部１８を有するものであって、内部に被写体Ｓが配置されるステージ１６が設けられている。また、筐体１２には、図１に示す扉１４が開閉可能に取り付けられており、ユーザは、扉１４を開けステージ１６上に被写体Ｓを配置した後、扉１４を閉めることで、筐体１２内に被写体Ｓを収容することができる。筐体１２は中空部１８内に外光が入らない暗箱を構成している。ステージ１６は、透過光源部２６からの光を透過する材料から形成されている。
【００３２】
撮影部２０は、筐体１２の上面に固定されており、例えば冷却ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子を含み、被写体Ｓを反射した光、被写体Ｓから発せられた光または被写体Ｓを透過した光を検出して画像信号を生成する。撮影部２０において生成された画像信号は、たとえば増幅処理が施された後、撮影制御装置１００に出力される。
【００３３】
撮影部２０にはレンズ部２２が取り付けられている。レンズ部２２は、たとえば複数のレンズを含み、被写体Ｓにフォーカスを合わせるために、レンズは矢印Ｚ方向に移動可能に設けられている。また、レンズ部２２は、たとえば絞りおよび励起光カットフィルタなどの光学素子も含み、検出する光の光量や波長を調整する。
【００３４】
落射光源部２４および透過光源部２６はそれぞれ、たとえば蛍光撮影用の励起光源および白色光源を有し、撮影制御装置１００の制御により必要に応じて光源を切り替えられるように構成されている。たとえば蛍光標識された被写体Ｓから発せられた蛍光を検出する撮影を行う場合には、落射光源部２４または透過光源部２６から励起光が被写体Ｓへ照射され、被写体Ｓからの反射光を検出する撮影を行う場合には、落射光源部２４から白色光が被写体Ｓへ照射され、被写体Ｓを透過した透過光を検出する撮影を行う場合には、透過光源部２６から白色光が被写体Ｓへ照射される。
【００３５】
被写体観察用モニタ５０は、筺体１２の上部に設けられた小型カメラ（図示省略）で撮影したステージ１６上の様子を表示するものである。これにより、ステージ１６上に配置された被写体Ｓの位置やステージ１６の高さを確認し、被写体Ｓが撮影に適した配置になるように被写体の位置やステージの高さを調整することが可能である。
【００３６】
撮影制御装置１００は、たとえばパーソナルコンピュータからなるものであり、制御装置本体１０２、入力部１０４および表示部１０６を備えている。撮影制御装置１００は、暗箱１０の撮影部２０、落射光源部２４および透過光源部２６の動作を制御するものであり、暗箱１０は、撮影制御装置１００によって制御されて被写体Ｓを撮影するものである。なお、本実施形態においては、暗箱１０内の撮影部２０と、撮影制御装置１００における露出時間算出部１１２および画像処理部１０８とから本発明の撮影装置が構成されている。
【００３７】
ここで、本実施形態の撮影システム１は、被写体Ｓから発せられた化学発光光や蛍光を撮影するものであるが、これらの光は微弱なものである。そこで、本実施形態の撮影システム１は、化学発光光や蛍光を撮影する際には、逐次的に複数回の撮影を行い、その複数回の撮影によって得られた画像を累積的に加算した加算画像を生成する。したがって、本実施形態の撮影制御装置１００は、化学発光光や蛍光を撮影する際には、上述したように逐次的に複数回の撮影が行われるように暗箱１０の撮影部２０を制御するものである。
【００３８】
制御装置本体１０２は、図３に示すように、画像処理部１０８、撮影対象光情報取得部１１０、露出時間算出部１１２および制御部１１４を備えている。
【００３９】
画像処理部１０８は、撮影部２０から出力された画像信号が入力され、その画像信号に必要な信号処理（例えばノイズ除去処理やシャープネス処理等）を施すものである。また、本実施形態の画像処理部１０８は、被写体から発せられた化学発光光や蛍光を撮影する際には、撮影部２０において逐次的に撮影された各画像の画像信号を累積的に加算して加算画像データを生成するものである。なお、各画像の画像信号を累積的に加算するとは、たとえば１回目の撮影の画像信号をＧ１、２回目の撮影の画像信号をＧ２、３回目の撮影の画像信号をＧ３とした場合、Ｇ１＋Ｇ２を加算画像として算出したり、Ｇ１＋Ｇ２＋Ｇ３を加算画像として算出したりすることをいう。
【００４０】
撮影対象光情報取得部１１０は、撮影対象の光の情報を取得するものである。本実施形態の撮影対象光情報取得部１１０は、撮影対象が化学発光光であるのか蛍光であるのかを示す情報を取得するものであるが、具体的には、この情報を被写体Ｓの撮影手法の情報として取得するものである。被写体Ｓの撮影手法の情報は、ユーザによって入力部１０４を用いて入力されるものである。なお、撮影手法については、後で詳述する。
【００４１】
露出時間算出部１１２は、上述した逐次的な複数回の撮影を行う場合における撮影毎の各露出時間を算出するものである。具体的には、本実施形態の露出時間算出部１１２は、ｎ−１回目（ｎは２以上の整数）以前の撮影による画像に基づいてｎ回目の撮影の露出時間を算出するものである。また、本実施形態の露出時間算出部１１２は、さらに撮影対象光情報取得部１０によって取得された撮影手法の情報に基づいて、撮影毎の各露出時間の算出方法を選択し、その選択した露出時間の算出方法を用いて撮影毎の各露出時間を算出するものである。露出時間算出部１１２における具体的な露出時間の算出方法については、後で詳述する。
【００４２】
制御部１１４は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などを備えている。制御部１１４は、暗箱１０内の各部および撮影制御装置１００の動作を統括的に制御するものである。また、制御部１１４は、表示制御部１１５を備えており、この表示制御部１１５によって上述した加算画像などが表示部１０６に表示される。
【００４３】
表示部１０６は、例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示装置で構成され、上述したように画像処理部１０８で生成された加算画像を表示するものである。また、表示部１０６は、暗箱１０の各部に各種の設定を行ったり指示を与えたりするための設定画面も表示するものである。
【００４４】
入力部１０４は、マウスやキーボードなどを備えたものである。入力部１０４は、ユーザは、入力部１０４を用いて、暗箱１０内の各部に各種の設定を行ったり指示を与えたりする。ユーザは、この入力部１０４を用いて、たとえば撮影手法の情報および使用する試薬名などの情報を設定入力する。設定入力された情報は、たとえば制御部１１４内にある記憶部（図示省略）に記憶される。
【００４５】
本実施形態の撮影システム１は、上記の構成を有することで、被写体の種類や撮影の目的に応じて４つの撮影手法による撮影が可能である。４つの撮影手法としては、被写体から発せられる化学発光光を検出する撮影手法（以下、第１の撮影手法という）、被写体から発せられる蛍光を検出する撮影手法（以下、第２の撮影手法という）、被写体を反射した反射光を検出する撮影手法（以下、第３の撮影手法という）、および被写体を透過した透過光を検出する撮影手法（以下、第４の撮影手法という）がある。
【００４６】
第１の撮影手法では、化学反応によって励起した被写体分子が基底状態に戻る際、エネルギーを光として放出する現象（化学発光或いはケミルミネッセンス）が利用される。これにより、例えば遺伝子解析、疾患および老化に関する生体組織の検査および研究、並びに有機化合物および高分子化合物の劣化評価などを行うことが可能である。たとえば化学発光基質と接触すると化学発光を起こす標識物質で被写体中の撮影対象物質を標識し、その後、化学発光基質をその標識物質と接触させることで、化学発光光を生じさせることができる。なお、第１の撮影手法では、落射光源部２４及び透過光源部２６からの光照射は行わない。
【００４７】
第２の撮影手法では、落射光源部２４または透過光源部２６から励起光が照射され、被写体中の撮影対象物質を標識している蛍光物質からの蛍光が検出される。第２の撮影手法の被写体としては、例えば蛍光標識されかつ電気泳動によって分離されたＤＮＡ（deoxyribonucleic acid）断片を含むゲル支持体が挙げられる。本撮影システム１を用いれば、そのゲル支持体中のＤＮＡ断片の分布を画像化して評価することが可能となる。
【００４８】
第３の撮影手法では、落射光源部２４から照明光としてたとえば白色光が照射され、その照明光の被写体での反射光が検出される。これにより、写真などの反射原稿を光電的に読み取ってデジタル画像を得ることができる。また、第４の撮影手法では、透過光源部２６から照明光としてたとえば白色光が照射され、その照明光の被写体を透過した透過光が検出される。これにより、フィルムなどの透過原稿を光電的に読み取ってデジタル画像を得ることができる。
【００４９】
ここで、本実施形態の撮影システム１においては、第１の撮影手法のように化学発光光を撮影したり、第２の撮影手法のように蛍光を撮影する場合、上述したように被写体Ｓを逐次的に複数回撮影するが、この際、撮影毎の各露出時間をユーザの経験によって設定するようにしたのでは、適切な露出時間でない場合があり、露出時間が短すぎて十分な大きさの画像信号を得ることができなかったり、露出時間が長すぎて撮影効率の低下を招いたりする場合がある。
【００５０】
また、上述した第１の撮影手法のように化学発光光を撮影する場合、試薬の褪色の影響によってその発光強度は時間の経過とともに減少する経時特性を有する。一方、上述した第２の撮影手法のように蛍光を撮影する場合、試薬の褪色の影響はほとんどない。
【００５１】
図４Ｉは、化学発光光の発光強度の経時特性を示すグラフであり、図４ＩＩは蛍光の発光強度の経時特性を示すグラフである。図４Ｉに示されるように、化学発光光の発光強度は、指数関数的にすなわちｙ＝ｙα・ｅｘｐ（−ｋ・ｔ）（ｙαおよびｋは正の定数）に従って減衰する場合が多い。これは、化学発光光の強度が、化学反応の進行に伴い励起状態にある反応物の濃度が減少するのに従って減少するためである。なお、ｙαおよびｋは、化学発光を生じる物質によって決まる。
【００５２】
一方、図４ＩＩに示されるように、蛍光の発光強度は、ほとんど減衰せず、励起光が供給される限り、理想的にはｙ＝ｙβ（ｙβは正の定数）の一定値に保たれる。これは、蛍光が、蛍光物質の破壊を伴わず発生するためである。なお、ｙβは蛍光物質によって決まる。蛍光も、物質の種類によっては減衰する場合もあるが、この場合でも時間経過に対する発光強度の減衰率は化学発光光の場合に比べ小さい。したがって、この場合には、蛍光の経時特性は、一次関数ｙ＝−ａ・ｔ＋ｙγ（ａおよびｙγは正の定数）で近似することができる。
【００５３】
このように第１の撮影手法と第２の撮影手法とでは、撮影対象の光の経時変化が異なるので、逐次的に複数回の撮影を行う際、これらの撮影手法のそれぞれについて、各撮影の露出時間を同じように設定したのでは、適切な画像を取得することができない場合がある。
【００５４】
また、上述したような化学発光光や蛍光の経時特性が予め分かっている場合には、その経時特性を予め設定しておき、その設定された経時特性に基づいて露出時間の算出を行うようにできるが、その設定された経時特性と実際に撮影を行う被写体Ｓの光の経時特性とが異なる場合があり、その場合、適切な露出時間を算出することができない。
【００５５】
さらに、本実施形態の撮影システム１のように、複数回の撮影によって取得された画像を累積的に加算して加算画像を生成する場合、加算対象の画像の枚数が多くなるほど各画像に含まれるノイズも増加するので画質が劣化してしまう。したがって、加算対象の画像の枚数は、できるだけ少ない枚数であって、かつ加算画像の画像信号が充分な大きさとなる枚数であることが望ましい。
【００５６】
そこで、本実施形態の露出時間算出部１１２は、ユーザの経験によらず、実際の撮影の際の光の経時特性に応じた適切な露出時間を算出するため、上述したようにｎ−１回目（ｎは２以上の整数）以前の撮影による画像に基づいてｎ回目の撮影の露出時間を算出する。また、このように撮影毎の各露出時間を算出する際、撮影手法に応じてその算出方法を切り替えることによって、光の経時変化を考慮した露出時間であって、かつ所望の撮影回数で終了するような露出時間を算出する。
【００５７】
なお、第３及び第４の撮影手法の場合には、適切な露出時間の値は、照明光の強度およびステージの反射率または透過率に依存し、被写体によってはほとんど変わらない。したがって、露出時間は予め設定された値が用いられ、撮影回数についても、第１および第２の撮影手法のような複数回の撮影は行わず、１回の撮影が行われる。
【００５８】
以下、本実施形態の撮影システム１の作用について、上述した露出時間算出部１１２における撮影毎の各露出時間の算出方法を中心に説明する。図５は、本実施形態の撮影システム１の作用を説明するためのフローチャートである。
【００５９】
まず、ユーザによって入力部１０４を用いて撮影手法の情報が設定入力され、その設定入力された撮影手法の情報は撮影対象光情報取得部１１０によって取得される（Ｓ１０）。
【００６０】
次に、ユーザによって入力部１０４を用いて所望の撮影回数と各撮影において取得したい信号増加量が設定入力され、その設定入力された撮影回数と各撮影における信号増加量が露出時間算出部１１２によって取得される（Ｓ１２）。所望の撮影回数としては、加算画像のノイズの量が所望の範囲内に抑えられると思われる撮影回数が設定入力され、信号増加量としては、ユーザが各撮影において画像に対して加算したいと思われる信号増加量が設定入力される。
【００６１】
次に、上述したような設定入力の後、本撮影の前にプレ撮影が行われる（Ｓ１４）。なお、上記本撮影とは、被写体の解析及び分析用の画像を得るために行う撮影を意味し、プレ撮影とは、本撮影の露出時間を決めるための情報を得るために事前に行う撮影を意味する。プレ撮影は、たとえば撮影手法とプレ撮影の露出時間とが対応付けられたテーブルを参照して、指定された撮影手法に応じたプレ撮影の露出時間を取得し、この露出時間で撮影を行うことにより実施される。
【００６２】
具体的には、撮影制御装置１００の制御部１１４から出力された制御信号に基づいて撮影部２０が制御され、プレ撮影が行われる（Ｓ１４）。プレ撮影によって取得された画像信号は、露出時間算出部１１２に出力される。
【００６３】
露出時間算出部１１２は、プレ撮影によって取得された画像信号と撮影対象光情報取得部１１０によって取得された撮影手法の情報に基づいて、１回目の本撮影の露出時間を算出する（Ｓ１６）。
【００６４】
具体的には、露出時間算出部１１２は、撮影手法に応じた関数を読み出し、プレ撮影によって取得された画像信号に基づいて上記関数の初期値を決定し、その決定した関数と、ユーザによって設定入力された各撮影の信号増加量とに基づいて、撮影毎の各露出時間を算出する。
【００６５】
たとえば撮影手法が第１の撮影手法である場合には、すなわち撮影対象の光が化学発光光である場合には、露出時間算出部１１２は、上述したような予め設定された化学発光光の経時特性を近似した減衰関数ｙ＝ｙα・ｅｘｐ（−ｋ・ｔ）を読み出す。そして、プレ撮影によって取得された画像信号をプレ撮影の露出時間で除算することによって単位時間当たりの信号値を取得し、この信号値をｙαとして減衰関数を決定する。なお、ここでは減衰関数における係数ｋは予め設定されているものとする。また、減衰関数としては、減少指数関数に限らず、傾きが負の一次関数でもよい。
【００６６】
具体的には、たとえば、図６に示すようにプレ撮影によって算出された単位時間当たりの信号値がＳｐの場合、図７に示すように、このＳｐをｙαとして減衰関数を決定する。
【００６７】
そして、露出時間算出部１１２は、上述したようにして決定した減衰関数を用いて、１回目の撮影の信号増加量が、ユーザによって設定入力された信号増加量となる露出時間を算出する。具体的には、図７に示すように減衰関数の積分値が、ユーザに設定入力された１回目の撮影の信号増加量Ｑ１となる時間Ｔ１を算出し、この時間Ｔ１を１回目の撮影の露出時間とする。なお、ここでいう積分値とは、図４Ｉに示す関数における所定の撮影区間の長さを露出時間とし、その露出時間の長さだけ上記減衰関数を積分した値である。また、以下、必要に応じて図６〜図９を参照しながら説明する。
【００６８】
そして、露出時間算出部１１２によって算出された露出時間Ｔ１は、制御部１１４に出力され、制御部１１４は、入力された露出時間Ｔ１に基づく制御信号を撮影部２０に出力し、撮影部２０は、入力された制御信号に基づいて露出時間Ｔ１で１回目の撮影を行う（Ｓ１８）。
【００６９】
次に、１回目の撮影によって取得された画像信号が露出時間算出部１１２に出力され、露出時間算出部１１２は、１回目の撮影によって取得された画像信号を１回目の露出時間Ｔ１で除算することによって単位時間当たりの信号値Ｓ１を取得する（図６参照）。
【００７０】
次いで、露出時間算出部１１２は、図８に示すように、１回目の撮影によって取得された信号値Ｓ１を減衰関数のｙの値とし、このときの撮影時間ｔからの積分値が、ユーザに設定入力された２回目の撮影の信号増加量Ｑ２となる時間Ｔ２を算出し、この時間Ｔ２を２回目の撮影の露出時間とする。
【００７１】
このように２回目の撮影以降については、上記と同様にして、（ｎ−１）回目（ｎ≧２）の撮影の画像信号に基づいて、ｎ回目の撮影の露出時間が算出される。すなわち、（ｎ−１）回目の撮影によって取得された画像信号が露出時間算出部１１２に出力され、露出時間算出部１１２は、（ｎ−１）回目の撮影によって取得された画像信号を（ｎ−１）回目の露出時間Ｔｎ−１で除算することによって単位時間当たりの信号値Ｓｎ−１を取得する（図６参照）。
【００７２】
次いで、露出時間算出部１１２は、図９に示すように、（ｎ−１）回目の撮影によって取得された信号値Ｓｎ−１を減衰関数のｙの値とし、このときの撮影時間ｔからの積分値が、ユーザに設定入力されたｎ回目の撮影の信号増加量Ｑｎとなる時間Ｔｎを算出し、この時間Ｔｎをｎ回目の撮影の露出時間とする。
【００７３】
そして、上述したような２回目以降の撮影の露出時間の算出とその算出された撮影毎の露出時間に基づく撮影とが、ユーザによって設定入力された撮影回数だけ行われる（Ｓ２０，Ｓ２２）。
【００７４】
そして、撮影部２０によって撮影された画像信号は画像処理部１０８に順次出力され、画像処理部１０８は、順次入力された画像信号を累積的に加算して加算画像信号を生成し、その加算画像信号を表示制御部１１５に出力する（Ｓ２４）。
【００７５】
表示制御部１１５は、入力された加算画像信号に基づいて表示制御信号を生成し、その表示制御信号を表示部１０６に出力することによって表示部１０６に加算画像を表示させる（Ｓ２６）。なお、表示部１０６に表示させる加算画像としては、撮影した全ての画像を加算した加算画像のみを表示させるようにしてもよいし、１回目の撮影の画像や撮影毎に生成される加算画像も表示させるようにしてもよい。すなわち、たとえば３回の撮影を行う場合には、１回目の撮影画像と、１回目の撮影画像と２回目の撮影画像を加算した加算画像と、１回目の撮影画像と２回目の撮影画像と３回目の撮影画像を加算した加算画像とを並べて表示させるようにしてもよい。
【００７６】
以上が、撮影手法が第１の撮影手法である場合の撮影毎の露出時間の算出方法である。
【００７７】
一方、露出時間算出部１１２は、撮影手法が第２の撮影手法である場合には、すなわち撮影対象の光が蛍光である場合には、１回目の撮影の露出時間については、プレ撮影によって取得された画像信号をプレ撮影の露出時間で除算することによって単位時間当たりの信号値Ｓｐを取得し、ユーザによって設定入力された１回目の撮影の信号増加値Ｑを信号値Ｓｐによって除算することによって１回目の撮影の露出時間Ｔ１を算出する。
【００７８】
そして、２回目以降の撮影の露出時間については、（ｎ−１）回目（ｎ≧２）の撮影の画像信号を（ｎ−１）回目の露出時間Ｔｎ―１で除算して単位時間当たりの信号値Ｓｎ−１を取得し、ユーザによって設定入力されたｎ回目の撮影の信号増加値Ｑｎを信号値Ｓｎ−１によって除算することによってｎ回目の撮影の露出時間Ｔｎを算出する。
【００７９】
そして、上述した第１の撮影手法の場合と同様に、画像処理部１０８によって加算画像が生成され、表示制御部１１５によって表示部１０６に加算画像が表示される。
【００８０】
上記実施形態の撮影システム１によれば、被写体を逐次的に複数回撮影する際、ｎ−１回目以前の撮影による画像に基づいてｎ回目の撮影の露出時間を算出するようにしたので、すなわち、前回までの撮影によって取得された画像に基づいて露出時間を算出するようにしたので、ユーザの経験によらず、前回の撮影時点における光の経時変化を考慮した適切な露出時間を自動的に算出することができる。
【００８１】
また、画像の重ね合わせの効果（信号増加量）を予想できるため、画像の重ね合わせ回数を適正化することによって、画質悪化を防止することができる。
【００８２】
また、２回目以降の撮影においてプレ撮影が不要であり、トータルでの時間短縮を図ることができる。
【００８３】
また、本撮影の画像を用いて露出時間を算出しているので、たとえばビニングなどの露出条件が統一され、より精度の高い露出時間の算出が可能となる。
【００８４】
なお、上記第２の実施形態の撮影システムにおいては、各撮影における各画像の信号増加量が、ユーザによって設定入力された値となるように各撮影の各露出時間を算出するようにしたが、これに限らず、各撮影における各画像の信号増加量の加算値が、ユーザによって設定入力された値となるように各撮影の各露出時間を算出するようにしてもよい。
【００８５】
また、上記実施形態の撮影システム１において、図１０に示すように、試薬情報取得部１１６をさらに設け、露出時間算出部１１２が、試薬情報取得部１１６によって取得された試薬の情報に基づいて、撮影毎の露出時間の算出方法を選択し、その選択した露出時間の算出方法を用いて撮影毎の各露出時間を算出するようにしてもよい。試薬の情報は、ユーザによって入力部１０４を用いて設定入力されるものであり、たとえば化学発光光を撮影する場合には化学発光に関与する物質（たとえば化学発光基質）の情報であり、蛍光を撮影する場合には蛍光物質の情報である。
【００８６】
具体的には、たとえば下記の表１のような、撮影手法および試薬の情報と撮影毎の露出時間を算出する際に用いる関数とを対応付けたテーブルを露出時間算出部１１２に予め設定しておき、露出時間算出部１１２が、撮影対象光情報取得部１１０によって取得された撮影手法の情報と試薬情報取得部１１６によって取得された試薬の情報とに基づいて、テーブルを参照して対応する関数を取得し、その関数を用いて上記と同様にして撮影毎の各露出時間を算出するようにしてもよい。なお、テーブルに設定される関数としては、その関数を表す数式を設定するようにしてもよいし、指数関数や定数関数や一次関数などといった関数の種類とその関数の係数をテーブルに設定しておくようにしてもよい。
【００８７】
たとえば項目Ｎｏ．１は、第１の撮影手法で試薬名の設定がない場合であり、この場合、露出時間算出部１１２は、減衰関数Ｆ０を取得し、この減衰関数Ｆ０を用いて撮影毎の各露出時間を算出する。また、たとえば項目Ｎｏ．５は、第２の撮影手法と試薬名として蛍光物質名Ｂ１が設定入力された場合であり、この場合、露出時間算出部１１２は、減衰関数Ｇ１を取得し、この減衰関数Ｇ１を用いて撮影毎の各露出時間を算出する。なお、上記実施形態では、蛍光の経時特性を定数関数で近似する場合における露出時間の算出方法について説明したが、減衰関数Ｇ１のような一次関数で近似する場合には、第１の撮影手法の場合と同様に、積分値が設定入力された信号増加量となるように露出時間を算出するようにしてもよい。
【００８８】
【表１】
2016045289.tif 000003
なお、表１のテーブルについては、ユーザによる項目の追加及び変更が可能であることが好ましい。例えば、指数近似を線形近似に変更したり、線形近似の傾きを変更したり、新たな項目を追加したりすることが考えられる。入力部１０４を用いて表１のテーブルの内容を変更できれば、たとえば広範な試薬に対応可能となり、また光源の劣化により照明光の光量が変化したような場合に、光源の劣化も考慮した減衰関数または定数関数で照明光の経時特性を近似することが可能となる。
【００８９】
また、上記実施形態の撮影システム１において、単位時間当たりの信号値を算出する際のプレ撮影および本撮影の画像信号としては、画像中の最大値、代表値、平均値または最頻値を用いることができる。または、プレ撮影および本撮影によって取得された画像内の所定の注目領域内の最大値、代表値、平均値または最頻値を用いるようにしてもよい。注目領域は、たとえば図１１に示すように撮影領域内（画像内）の中央部分に設定するようにすればよいが、これに限らず、他の部分でもよい。また、注目領域は、たとえば表示部１０６に表示されたプレ撮影の画像を見ながらユーザが入力部１０４（注目領域指定受付部に相当する）を用いて指定するようにしてもよいし、被写体のうち重要な領域を自動で検出し、その検出した領域を注目領域としてもよい。また、領域として設定するのではなく、所定の注目画素を設定し、その注目画素の単位時間当たりの信号値を用いて露出時間を算出するようにしてもよい。
【００９０】
また、上記実施形態の撮影システム１においては、上述したように前回の撮影によって取得された画像信号と光の経時特性を近似した関数とユーザに設定入力された信号増加量とに基づいて撮影毎の露出時間を算出しているが、たとえば光の発光強度が近似した関数の値よりも大きかったり、ユーザに設定入力された信号増加量の値が大きすぎたりして、前回の撮影の画像信号が飽和してしまう可能性があり、その場合には、適切な露出時間を算出することができない場合がある。なお、ここでいう飽和とは、撮影部２０における撮像素子の飽和である。
【００９１】
そこで、上述したような注目領域または注目画素（以下、注目領域等という）の画像信号に基づいて露出時間を算出する場合において、注目領域等の画像信号が飽和している場合には、図１２に示すように、注目領域等とは異なる位置に補助注目領域または補助注目画素（以下、補助注目領域等という）を設定し、この補助注目領域等の画像信号に基づいて露出時間を算出するようにしてもよい。補助注目領域等は、たとえば図１１に示すように撮影領域（画像）内の周辺部分に設定するようにすれば良いが、これに限らず、その他の位置に設定するようにしてもよい。また、注目領域等と同様に、ユーザが指定するようにしてもよいし、予め設定された閾値よりも画像信号が小さい領域等を自動的に抽出したり、撮影領域内において相対的に画像信号が小さい領域等を自動的に抽出したりして補助注目領域等としてもよい。
【００９２】
ただし、上述したように補助注目領域等の画像信号に基づいて露出時間を算出する場合には、画像信号が飽和する前の注目領域等と補助注目領域等の画像信号の比を算出し、その比と補助注目領域等の画像信号とユーザによって設定入力された信号増加量とに基づいて露出時間を算出するようにすればよい。具体的には、たとえば飽和前の注目領域等の実際の信号増加量が２００００であり、補助注目領域等の実際の信号増加量が２０００であった場合、その比は１０：１となる。したがって、たとえばユーザによって設定入力された信号増加量が６００００であり、その撮影によって注目領域等の画像信号が飽和してしまった場合には、補助注目領域等の信号増加量が６０００となるような露出時間を算出するようにすればよい。
【００９３】
また、上述した注目領域等の画像信号が飽和した場合、画像処理部１０８が、飽和前の画像信号に時間比例係数をかけ合わせた画像を加算して所望の露出時間の画像信号を取得するようにしてもよい。具体的には、たとえば露出時間１０秒として撮影した画像信号が飽和した場合には、たとえば露出時間１秒で撮影した飽和前の画像信号を１０倍することによってその露出時間１０秒の撮影の画像信号を取得するようにしてもよい。これにより高ダイナミックレンジな画像を取得することができる。
【００９４】
また、上記実施形態の撮影システムにおいては、1回のプレ撮影の画像信号に基づいて１回目の撮影の露出時間を算出するようにしたが、これに限らず、複数回のプレ撮影の画像信号に基づいて、１回目の撮影の露出時間を算出するようにしてもよい。具体的には、たとえば複数回のプレ撮影の画像信号を加算し、その加算した画像信号を複数回のプレ撮影の露出時間を加算した時間で除算することによって単位時間当たりの信号値を取得し、その信号値を光の経時特性を近似した関数の初期値としてもよい。
【００９５】
また、上記実施形態の撮影システムにおいては、減衰関数の係数ｋとして予め設定された値を用いるようにしたが、プレ撮影を２回行い、この２回のプレ撮影によって取得された画像信号を用いて、下式２に基づいて係数ｋを算出するようにしてもよい。なお、下式２におけるＳｐ１は１回目のプレ撮影の単位時間当たりの信号値であり、Ｓｐ２は２回目のプレ撮影の単位時間当たりの信号値であり、Ｔｇは１回目のプレ撮影の時点から２回目のプレ撮影の時点までの時間である。このようにプレ撮影を２回行うことによって、たとえば新しい試薬を用いた場合など経時特性が不明なものを撮影する場合にも、係数ｋを適切に設定することができる。
【００９６】
【数１】
2016045289.tif 000004
また、本撮影の露出時間を算出する場合についても、上記実施形態においては、前回の１回の撮影の画像信号に基づいて露出時間を算出するようにしたが、これに限らず、ｎ−１回目以前の複数回の撮影の画像信号に基づいて、ｎ回目の撮影の露出時間を算出するようにしてもよい。具体的には、たとえばｎ−１回目以前の複数回の本撮影の画像信号を加算し、その加算した画像信号をその複数回の本撮影の露出時間を加算した時間で除算することによって単位時間当たりの信号値を取得し、その信号値を用いて上述したようにｎ回目の撮影の露出時間を算出するようにしてもよい。また、ｎ回目の撮影の露出時間を算出する際、ｎ−１回目以前の本撮影の画像信号だけでなく、１回または複数のプレ撮影の画像信号も用いて、上記と同様にしてｎ回目の撮影の露出時間を算出するようにしてもよい。
【００９７】
また、上記実施形態の撮影システムにおいて、全て撮影の露出時間を加算した総撮影時間を算出し、表示制御部１１５が、その総撮影時間を表示部１０６に表示させるようにしてもよい。
【００９８】
また、上記実施形態の撮影システムにおいては、プレ撮影を行う際、ビニングを行うことによって感度を高めることが望ましい。このようにビニングを行う際、プレ撮影の単位時間当たりの信号値Ｓｐは、下式１に基づいて信号値Ｓｍに換算される。なお、下式２におけるＢｐはプレ撮影におけるビニング数であり、Ｂｍは本撮影におけるビニング数である。
【００９９】
【数２】
2016045289.tif 000005
【符号の説明】
【０１００】
１     撮影システム
１０   暗箱
１２   筐体
１４   扉
１６   ステージ
１８   中空部
２０   撮影部
２２   レンズ部
２４   落射光源部
２６   透過光源部
５０   被写体観察用モニタ
１００ 撮影制御装置
１０２ 制御装置本体
１０４ 入力部
１０６ 表示部
１０８ 画像処理部
１１０ 撮影対象光情報取得部
１１０ 撮影手法取得部
１１２ 露出時間算出部
１１４ 制御部
１１５ 表示制御部
１１６ 試薬情報取得部
【図１】
2016045289.tif 000006
【図２】
2016045289.tif 000007
【図３】
2016045289.tif 000008
【図４】
2016045289.tif 000009
【図５】
2016045289.tif 000010
【図６】
2016045289.tif 000011
【図７】
2016045289.tif 000012
【図８】
2016045289.tif 000013
【図９】
2016045289.tif 000014
【図１０】
2016045289.tif 000015
【図１１】
2016045289.tif 000016
【図１２】
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