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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bilderfassungssystem und eine Bildaufnahmevorrichtung zum Erfassen eines Bildes eines Betrachtungsobjekts.
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Hintergrund
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In letzter Zeit sind CMOS (Komplementär-Metall-Oxid-Halbleiter) Kameras bei der Beobachtung von Licht von einem Objekt verwendet worden. Die CMOS-Kameras sind allgemein vorteilhafter im Hinblick auf hohe Auslesegeschwindigkeit, Fähigkeit zum einfachen partiellen Auslesen usw. als CCD(Charge Coupled Device, Ladungskupplungsvorrichtung)-Kameras.
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Die Nicht-Patentliteratur 1 unten und Patentliteratur 1 unten offenbaren die Verwendung eines CMOS-Sensors als ein Bildaufnahmeelement in einem Lichtblatt-(„light sheet”)-Fluoreszenz-Mikroskopsystem (Lichtblattmikroskopsystem). In diesem Mikroskopsystem wird ein Beobachtungsobjekt aufgenommen, während das Beobachtungsobjekt mit einem Anregungsstrahl abgetastet wird und diese Abtastung mit dem Anregungsstrahl wird mit dem Rollverschluss-(Rolling Shutter)Betrieb des CMOS-Sensors synchronisiert.
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Zitateliste
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: Internationale Veröffentlichung WO 2011/120629
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Nicht-Patentliteratur
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- Nicht-Patentliteratur 1: Eugen Baumgart und Ulrich Kubitscheck, „Scanned light sheet microscopy with confocal slit detection”, OPTICS EXPRESS, Band 20, Nr. 19, Seiten 21805–21814, 3, 3. September 2012
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JP 2008-16 977 A offenbart eine Bildgebungsvorrichtung mit einem Steuerverfahren, wobei eine MPU einen ersten Modus aufweist, zum Auslesen eines Bildsignals von einer ersten photoelektrischen Wandlungselementgruppe, die in einem ersten Bereich der Bildgebungsseite angeordnet ist, und einen zweiten Modus zum Auslesen eines Bildsignals von einer zweiten photoelektrischen Wandlungselementgruppe, die in einem zweiten Bereich der Bildgebungsseite angeordnet ist, der sich von dem ersten Bereich unterscheidet. Wenn zwischen dem ersten und dem zweiten Modus geschaltet wird, steuert die MPU eine Ausleseperiode einer Linie der Bildgebungsseite in dem ersten Modus derart, so dass diese nahezu gleich einer Ausleseperiode einer Linie der Bildgebungsseite in dem zweiten Modus ist.
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Ferner offenbart
US 8 237 835 B1 eine konfokale Bildgebungsvorrichtung mit einem rollenden Verschluss (engl. rolling shutter) und einem räumlichen Lichtmodulator zum Erzeugen von einem oder mehreren Modulationsmustern während einer Bildbelichtungszeit der Pixelanordnung. Dabei wird ein Steuersignal erzeugt, dass eine räumlich-zeitliche Beziehung zwischen dem rollenden Verschluss der Pixelanordnung und dem einen oder den mehreren Modulationsmustern steuert.
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Ferner offenbart
WO 2008/003 788 A2 ein Ophthalmoskop zur Untersuchung eines Auges mit einer lichtempfindlichen Pixelmatrix, die linienförmig aktiviert und ausgelesen werden kann.
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Ferner offenbart
WO 2012/002 893 A1 ein System zum Synchronisieren einer Linienabtastung in einem Bildgebungsmikroskop.
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Erfindungszusammenfassung
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Technisches Problem
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Bei dem vorstehenden konventionellen Mikroskopsystem ist es jedoch schwierig, der Abtastgeschwindigkeit des Anregungslichtes einen Freiheitsgrad zu geben, weil die Abtastung mit dem Anregungsstrahl mit dem Rollverschlussbetrieb des CMOS-Sensors zu synchronisieren ist. Als Ergebnis tendiert das konventionelle Mikroskopsystem unter einer Vielzahl von Bedingungen für verschiedene Beobachtungsobjekte dazu, keine flexible Beobachtung zu gestatten.
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Daher ist die vorliegende Erfindung im Hinblick auf dieses Problem gemacht worden und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderfassungssystem und eine Bildaufnahmevorrichtung bereitzustellen, die flexible Beobachtung mit einem hohen Freiheitsgrad ermöglichen, der einer Abtastgeschwindigkeit von Beleuchtungslicht an dem Beobachtungsobjekt gegeben wird.
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Problemlösung
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Um das obige Problem zu lösen, ist ein System gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein System zum Abtasten eines Objektes mit Beleuchtungslicht zum Erfassen eines Bildes des Objektes, und umfasst die Merkmale gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 11.
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Als eine andere Lösung ist eine Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Bildaufnahmevorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 12. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Patentansprüchen 13 bis 23.
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Bei der Bildaufnahmevorrichtung wie oben beschrieben wird das Intervall des Signalauslesens zwischen angrenzenden Pixelreihen im Lichtempfangsabschnitt basierend auf dem Antriebstakt verändert. Dies gibt einer Differenz des Signalauslesens jeder Pixelreihe in einem Bildsignal des Beobachtungsobjekts einen Freiheitsgrad, wodurch die Realisierung einer flexiblen Betrachtung des Objektes ermöglicht wird.
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Vorteilhafter Erfindungseffekt
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Die vorliegende Erfindung hat flexible Betrachtung mit einem höheren Freiheitsgrad, welcher der Abtastgeschwindigkeits des Beleuchtungslichts am Betrachtungsobjekt gegeben wird, ermöglicht.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Aufsicht, die eine schematische Konfiguration eines Bilderfassungssystems 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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2 ist eine Seitenansicht, die eine schematische Konfiguration des Bilderfassungssystems 1 in 1 zeigt.
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3 ist eine Zeichnung, die Beziehungen zwischen Abtastzuständen des Beleuchtungslichtes an einer Probe S und einer beleuchteten Region mit einem Fluoreszenz-Bild auf einem Bildaufnahmeelement 19a im Bilderfassungssystems 1 in 1 zeigt.
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4 ist eine Zeichnung, die Abtastzustände einer beleuchteten Region R1 auf einer Lichtempfangsoberfläche 19c der Bildaufnahmevorrichtung 19 in 1 und Timings von Belichtung und Signalauslesen in jeder Pixelreihe 19d der Lichtempfangsoberfläche 19c, gesteuert entsprechend den Abtastzuständen, zeigt.
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5 ist ein Timing-Diagramm, das eine Beziehung zwischen Belichtungsperioden und Signalausleseperioden zeigt, die für entsprechende Pixelreihe 19d in der Bildaufnahmevorrichtung 19 in 1 eingestellt sind.
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6 ist eine Zeichnung, welche die beleuchtete Region R1 auf der Lichtempfangsoberfläche 19c der Bildaufnahmevorrichtung 19 in 1 und eine Belichtungsregion R2 der Lichtempfangsoberfläche 19c, eingestellt entsprechend dazu, durch einen Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b zeigt.
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7 ist ein Timing-Diagramm, das die für die entsprechenden Pixelreihen 19d auf der Lichtempfangsoberfläche 19c eingestellten Belichtungsperioden zeigt, wenn die Anzahl von Reihen der Belichtungsregion R2 durch den Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b in 1 gesteuert wird.
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8 ist ein Timing-Diagramm, das die für die entsprechenden Pixelreihe 19d auf der Lichtempfangsoberfläche 19c eingestellten Belichtungsperioden zeigt, wenn die Anzahl von Reihen der Belichtungsregion R2 durch den Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b in 1 gesteuert wird.
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9 ist ein Timing-Diagramm, das die für die entsprechenden Pixelreihe 19d auf der Lichtempfangsoberfläche 19c eingestellten Belichtungsperioden zeigt, wenn die Anzahl von Reihen der Belichtungsregion R2 durch den Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b in 1 gesteuert wird.
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10 sind Timing-Diagramme, welche die Beziehung zwischen Belichtungsperioden und Signalausleseperioden, die für die jeweiligen Pixelreihe 19d in der Bildaufnahmevorrichtung 19 eingestellt sind, in einem Modifikationsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
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11 sind Timing-Diagramme, die eine Beziehung zwischen Belichtungsperioden und Signalausleseperioden, die für jeweilige Pixelreihe 19d in der Bildaufnahmevorrichtung 19 eingestellt sind, in einem anderen Modifikationsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
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12 sind Timing-Diagramme, die eine Beziehung zwischen Belichtungsperioden und Signalausleseperioden, die für jeweilige Pixelreihe 19d in der Bildaufnahmevorrichtung 19 eingestellt sind, in einem anderen Modifikationsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Ausführungsformen des Bilderfassungssystems und der Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In der Beschreibung der Zeichnungen werden dieselben Elemente durch dieselben Bezugszeichen ohne redundante Beschreibung bezeichnet. Es sei angemerkt, dass jede der Zeichnungen aus illustrativen Zwecken vorgenommen wurde und der Beschreibung unterworfene Teile mit besonderer Hervorhebung dargestellt sind. Aus diesem Grund sind Abmessungsverhältnisse entsprechende Elemente in den Zeichnungen nicht immer mit den tatsächlichen koinzident.
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1 ist eine Aufsicht, welche schematische eine Konfiguration des Bilderfassungssystems 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 ist eine Seitenansicht des in 1 gezeigten Bilderfassungssystems 1. Das Bilderfassungssystems 1 der vorliegenden Ausführungsform ist eine Vorrichtung zum Aufbringen von Beleuchtungslicht auf eine Probe (Objekt) S und Erfassen eines resultierenden Fluoreszenzbildes (Bild). In der Beschreibung wird nachfolgend eine X-Achsenrichtung als eine Richtung längs einer optischen Achse eines Beleuchtungsoptiksystems des auf die Probe S aufgebrachten Beleuchtungslichts definiert, eine Y-Achsenrichtung als eine Richtung längs einer optischen Achse eines Detektionsoptiksystems für Fluoreszenz von der Probe S rechtwinklig zur X-Achsenrichtung, und eine Z-Achsenrichtung als eine Richtung rechtwinklig zur X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung. Es sei angemerkt, dass das Bilderfassungssystem 1 nicht auf die Konfiguration zum Erfassen des Fluoreszenzbildes der Probe S beschränkt sein muss, sondern eine Konfiguration zum Erfassen eines Reflektionsbildes, eines Transmissionsbildes oder eines Streubildes der Probe S aufweisen kann, oder eines von verschiedenen Bilderfassungssystem wie etwa Mikroskopsystemen und Flusszytometern verschiedener Konfigurationen sein kann, wie etwa eine Hellfeld-Mikroskopausrüstung, eine Dunkelfeld-Mikroskopausrüstung und Reflektions-Mikroskopausrüstung.
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Das Bilderfassungssystem 1 ist konfiguriert, zu beinhalten: eine Lichtquelle 3, die das Beleuchtungslicht einer vorbestimmten Wellenlänge zur Anregung einer Fluoreszenzsubstanz in der Probe S ausgibt; einen Optikscanner (Lichtabtasteinheit) 7, der das Beleuchtungslicht aus der Lichtquelle 3 durch ein Lichtführungsmittel 5 erhält; eine Optikscannersteuereinheit (Lichtabtaststeuereinheit) 9, welche den Optikscanner 7 steuert; ein Relais-Optiksystem (Beleuchtungsoptiksystem) 11, welches das Beleuchtungslicht aus dem Optikscanner 7 führt; eine Objektivlinse (Beleuchtungsoptiksystem) 13, welche das durch das Relais-Optiksystem 11 geführte Beleuchtungslicht zur Probe S konvergiert; eine Objektivlinse (Detektionsoptiksystem) 15, die Fluoreszenz aus der Probe S konvergiert; ein Relais-Optiksystem (Detektionsoptiksystem) 17, welche die Fluoreszenz aus der Objektivlinse 15 führt; eine Bildaufnahmevorrichtung 19, die ein Fluoreszenzbild von der Probe S, geführt durch das Relais-Optiksystem 17, erfasst; und eine Berechnungseinheit 21, die elektrisch mit der Bildaufnahmevorrichtung 19 und der Optikscanner-Steuereinheit 9 verbunden ist. Das durch die Bildaufnahmevorrichtung 19 erfasste Fluoreszenzbild wird durch ein (nicht gezeigtes) Ausgabemittel, wie etwa eine mit dem Bilderfassungssystems 1 gekoppelte Anzeigenvorrichtung, ausgegeben.
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Das Lichtführungsmittel 5 kann aus einem Lichtleiter wie etwa einer Einzelmodusfaser aufgebaut sein, oder aus einem anderen Typ von Lichtleiter oder einer Linse aufgebaut sein. Der Optikscanner 7 tastet mit Beleuchtungslicht aus dem Lichtführungsmittel 5 zumindest in einer Richtung ab (z. B. in einer Richtung entlang der XZ-Ebene in 2). Beispielsweise ist der Optikscanner 7 ein Galvanometer-Scanner, der einen Galvanometer-Spiegel enthält. Der Optikscanner 7 tastet mit dem Beleuchtungslicht ab, wodurch einer mit dem in der Probe S über das Relais-Optiksystem 11 und die Objektivlinse 13 konvergiertem Beleuchtungslicht beleuchteten Region ermöglicht wird, zumindest in eine Richtung bewegt zu werden (z. B. in der Z-Achsenrichtung in 2). Es wird hier angemerkt, dass das Beleuchtungslicht, das auf die Probe S aus der Lichtquelle 3 über das Lichtführungsmittel 5, den Optikscanner 7, das Relais-Optiksystem 11 und die Objektivlinse 13 aufgebracht wird, Licht einer Punktform oder Licht einer Blattform, das sich in einer Richtung ausbreitet (beispielsweise in der Y-Achsenrichtung), sein kann.
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Die Bildaufnahmevorrichtung 19 ist eine Vorrichtung, die ein Bildaufnahmeelement 19a, das einen Lichtempfangsabschnitt beinhaltet, in welchem einem Mehrzahl von Pixelreihen angeordnet sind, und einen Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b zum Steuern der Belichtung und des Signalauslesens des Bildaufnahmeelements 19a beinhaltet und die eine Signalauslesung durch rollierendes Auslesen jeder der Mehrzahl von Pixelreihen aus dem Nicht-Empfangsabschnitt durchführen kann. Beispielsweise ist die Bildaufnahmevorrichtung 19 eine Kameravorrichtung, die einen COMOS-Bildsensor enthält, und Belichtung und Signalauslesen durch den sogenannten rollierenden Verschluss des CMOS-Bildsensors ermöglicht. Die mit dieser Bildaufnahmevorrichtung 19 gekoppelte Berechnungseinheit 21 besteht aus einer Informationsverarbeitungseinheit wie etwa einem persönlichen Computer und ist konfiguriert, ein Signal zu einer Abtastgeschwindigkeit des Optikscanner 7 aus der Optikscanner-Steuereinheit 9 zu empfangen, ein Signal zum Steuern der Belichtung und des Signalauslesens jeder der Pixelreihen der Bildaufnahmevorrichtung 19 zu erzeugen, basierend auf dem empfangenen Signal, und das erzeugte Signal an den Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b der Bildaufnahmevorrichtung 19 zu senden (die Details davon werden später beschrieben).
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Untenstehend werden die Beziehungen zwischen den Abtastzuständen des Beleuchtungslichts an der Probe S und der beleuchteten Region mit dem Fluoreszenzbild im Bildaufnahmeelement 19a im Bilderfassungssystem 1 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. 3(a) bis (d) sind Seitenansichten, welche die Abtastzustände des Beleuchtungslichts an der Probe S in Zeitreihe zeigen und 3(e) bis (h) zeigen fokussierte Zustände des Fluoreszenzbildes auf dem Bildaufnahmeelement 19a entsprechend den Abtastzuständen jeweils von 3(a) bis 3(d).
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Wie in 3(a) bis (d) gezeigt, bewegt sich (oder wird abgetastet) das auf die Probe S durch Abtasten des Optikscanners 7 aufgebrachte Beleuchtungslicht längs einer Richtung (der Z-Achsenrichtung). Das Bildaufnahmeelement 19a, wie in 3(e) bis (h) gezeigt, ist hier so konfiguriert, dass seine Lichtempfangsoberfläche (Lichtempfangsabschnitt) 19c so angeordnet ist, dass sie rechtwinklig zur optischen Achse (der Y-Achsenrichtung) des Detektionsoptiksystems ist und so, dass die Mehrzahl von Pixelreihen 19d zum Erfassen des Fluoreszenzbilds, das auf die Lichtempfangsoberfläche 19c fokussiert ist, längs der Z-Achsenrichtung angeordnet sind. Durch die Anordnung und Konfiguration des Bildaufnahmeelements 19a wie oben beschrieben, bewegt sich (oder wird abgetastet) die beleuchtete Region R1 mit dem Fluoreszenzbild der Probe S, fokussiert auf die Lichtempfangsoberfläche 19c längs der Anordnungsrichtung (der Z-Achsenrichtung) der Mehrzahl von Pixelreihen 19d gemäß der Bewegung eines Fluoreszenz erzeugten Bereichs in der Probe S mit der Abtastung durch das Beleuchtungslicht durch den Optikscanner 7. Der Bereich der beleuchteten Region R1 kann auf eine Vielzahl von Bereiche eingestellt werden, und im Beispiel von 3 werden das gesamte Beleuchtungsoptiksystem und Detektionsoptiksystem so eingestellt, dass die beleuchtete Region R1 in einem Bereich eingestellt ist, um vier Linien von Pixelreihen 19d abzudecken.
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Das Nachfolgende beschreibt den Betrieb von Belichtung und Signalauslesen der Bildaufnahmevorrichtung 19 gemäß der Abtastung der beleuchteten Region der Probe S in Bezugnahme auf 4. 4(a) bis (e) sind Seitenansichten, welche chronologisch Abtastzustände der beleuchteten Region R1 auf der Lichtempfangsoberfläche 19c der Bildaufnahmevorrichtung 19 zeigen und 4(f) bis (j) sind Timing-Diagramme, die Timings von Belichtung und Signalauslesen in jeder Pixelreihe 19(d) der Lichtempfangsoberfläche 19c zeigen, gesteuert entsprechend jeweils den Abtastzuständen der 4(a) bis 4(e).
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Wie in 4(a) bis (e) gezeigt, steuert die Optikscanner-Steuereinheit 9 die Abtastgeschwindigkeit SP0 des Optikscanner 7 so, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Lichtempfangsoberfläche 19c zu einer vorbestimmten Geschwindigkeit SP1 wird. Eine solche Relation zwischen der Abtastgeschwindigkeit SP0 und der Bewegungsgeschwindigkeit SP1 wird durch die Konfiguration des Optikscanners 7, durch einen durch die Konfiguration des das Relais-Optiksystem 11 und die Objektivlinse 13 enthaltende Beleuchtungsoptiksystem definierten Parameter und einen durch das die Objektivlinse 15 und das Relais-Optiksystem 17 enthaltende Detektionsoptiksystem definierten Parameter festgelegt.
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Entsprechend den Abtastzuständen der Beleuchtungsregion R1 wie oben beschrieben, werden Timings von Belichtung und Signalauslesen in jeder Pixelreihe 19d durch den Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b gesteuert. Spezifisch führt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b Steuerung so aus, dass eine Signalausleseperiode zum Auslesen eines Ladungssignals unmittelbar nach einer Belichtungsperiode, die eine Periode zur Belichtung mit dem Fluoreszenzbild und Akkumulierung des Ladesignals ist, für jede der Pixelreihe 19d eingestellt wird, und so, dass eine Periode wiederholt wird, welche die Belichtungsperiode und die Signalausleseperiode in einem vorbestimmten Zyklus enthalten. Längen der Belichtungsperiode und Signalausleseperiode und Startzeitpunkte und Endzeitpunkte von ihnen werden basierend auf einem im Inneren erzeugten Antriebstakt eingestellt.
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Spezifischer erzeugt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b ein Rücksetzsignal RST zu einem Zeitpunkt, welcher mit dem Antriebstakt synchronisiert ist, wenn eine gewisse Pixelreihe 19dn (n ist eine beliebige natürliche Zahl) in die beleuchtete Region R1 eindringt, in Übereinstimmung mit der Abtastung des Optikscanners 7, um Ladung in der Pixelreihe 19dn abzuleiten und einen Belichtungsprozess zu initiieren (4(a) und (f)). Danach zählt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b den Antriebstakt, um so ein Zurücksetzsignal RST zu erzeugen, um die Belichtungsperiode für die in Abtastrichtung angrenzende Pixelreihe 19d(n + 1) nach einem Intervall einer vorbestimmten Periode (4(b) und (g)) zu starten. Auf diese Weise werden Belichtungen aller Pixelreihen 19d der Lichtempfangsoberfläche 19c nacheinander gestartet, mit dem Intervall der vorbestimmten Periode zwischen Pixelreihen 19d angrenzend in der Scanrichtung.
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Weiterhin führt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b so eine Steuerung durch, dass der Antriebstakt gezählt wird, um ein Auslesestartsignal S1 nach einem Zeitpunkt nach Fortsetzung der Belichtungsperiode der Pixelreihe 19dn eine vorbestimmte Periode T1n lang zu erzeugen, um dadurch das Auslesen des Ladesignals der Pixelreihe 19dn zu starten (4(c) und (h)). Es wird nämlich das in der Pixelreihe 19dn akkumulierte Ladesignal in eine auszulesende Spannung umgewandelt. Weiterhin führt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b eine solche Steuerung durch, das der Antriebstakt gezählt wird, um ein Ausleseendsignal S2 zu einem Zeitpunkt nach Fortsetzen der Signalausleseperiode der Pixelreihe 19dn eine vorbestimmte Periode T2n lang zu erzeugen, um dadurch das Auslesen des Ladesignals der Pixelreihe 19dn zu beenden (4(d) und (i)).
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Ähnlich stellt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b die Signalausleseperiode T2(n + 1) für die Pixelreihe 19d(n + 1) angrenzend an der Pixelreihe 19dn ein. Beim Signalauslesen durch das rollende Auslesen in der Bildaufnahmevorrichtung 19 müssen die Auslesetimings zwischen den jeweiligen Pixelreihen 19d unterschiedlich gemacht werden und müssen, um die Belichtungsperioden für die jeweiligen Pixelreihen 19d gleich zumachen, Belichtungsstarttimings Reihe für Reihe für die Pixelreihen verschoben werden. Im Beispiel von 4 stellt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b die Erzeugungszeit des Auslesestartsignals S1 mit einer Differenz eines vorbestimmten Intervalls ΔT1 zwischen angrenzenden Pixelreihe 19d ein, wodurch der Startzeitpunkt des Signalauslesens um das vorbestimmte Intervall ΔT1 zwischen angrenzenden Pixelreihen 19d verschoben wird.
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Es wird hierin angemerkt, dass die Differenz (Intervall) ΔT1 des Startzeitpunkts des Signalauslesens, eingestellt durch den Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b, durch ein aus der Berechnungseinheit 21 an den Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b gesendetes Steuersignal variabel eingestellt wird. Spezifisch erfasst die Berechnungseinheit 21 Information zu einer Abtastgeschwindigkeit SP0 des Optikscanner 7 aus der Optikscanner-Steuereinheit 9 und berechnet die Bewegungsgeschwindigkeit SP1 der beleuchteten Region R1 auf der Lichtempfangsoberfläche 19c, basierend auf der Abtastgeschwindigkeit SP0, einem durch eine Vergrößerung des Beleuchtungsoptiksystems oder dergleichen definierten Parameter und einem durch eine Vergrößerung des Detektionsoptiksystems oder dergleichen definierten Parameter. Weiterhin berechnet die Berechnungseinheit 21 das Intervall des Startzeitpunkts der Belichtungsperiode, um so sequentiell die Belichtung der Pixelreihe 19d, welche die beleuchtete Region R1 synchron mit der Bewegung der beleuchteten Region R1 auf der Lichtempfangsoberfläche 19c betritt, zu starten, basierend auf der berechneten Bewegungsgeschwindigkeit SP1 und im Zusammenhang damit bestimmt sie ein Intervall ΔT1' des Startzeitpunkts des Signalauslesens zwischen angrenzenden Pixelreihen 19d aus einem Intervall des Signalauslesens zwischen angrenzenden Pixelreihen 19d. Dann sendet die Berechnungseinheit 21 das Intervall ΔT1' des so berechneten Signalauslesestartzeitpunkts als ein externes Signal an einen externen Signalempfangsabschnitt 19e der Bildaufnahmevorrichtung 19. Das so empfangene Intervall ΔT1' der Startzeit des Signalauslesens wird als Daten an den Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b gesendet. Dies gestattet es dem Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b, das Signalauslesen jeder Pixelreihe zu steuern, zum Beispiel den Startzeitpunkt des Signalauslesens jeder Pixelreihe, basierend auf dem Intervall ΔT1' des Startzeitpunkts des Signalauslesens, eingestellt durch die Berechnungseinheit 21. Die Bildaufnahmevorrichtung 19 kann die Berechnungseinheit 21 aufweisen. In diesem Fall empfängt der externe Signalempfangsabschnitt 19e der Bildaufnahmevorrichtung 19 solche Daten wie die Abtastgeschwindigkeit SP0, den durch die Vergrößerung des Beleuchtungsoptiksystems oder dergleichen definierten Parameter und den durch die Vergrößerung des Detektionsoptiksystems oder dergleichen definierten Parameter als externe Signale. Die externen Signale müssen nicht auf diese beschränkt sein, solange sie Daten oder Parameter zum Einstellen des Intervalls ΔT1' des Startzeitpunkts von dem Signalauslesen sind.
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Das Nachfolgende beschreibt den Betrieb der Einstellung des Intervalls ΔT1 des durch den Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b ausgelesenen Startzeitpunkts des Signalauslesens, detaillierter unter Bezugnahme auf 5. 5 ist Timing-Diagramme, welche die Beziehungen zwischen Belichtungsperioden und Signalausleseperioden zeigen, die für jeweilige Pixelreihen 19d in der Bildaufnahmevorrichtung 19 eingestellt werden.
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5(a) ist ein Timing-Diagramm, welches die Beziehung zwischen Belichtungsperioden und Signalausleseperioden bei üblichem rollierenden Auslesen zeigt. In dem Fall des üblichen rollierenden Auslesens wird die Signalausleseperiode T2 auf eine Zeitdauer eingestellt, welche für das Signalauslesen nötig ist, und wird das Intervall ΔT1 des Startzeitpunkts des Signalauslesens auf die Signalausleseperiode T2 eingestellt. Daher zählt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b den in einem vorbestimmten Zyklus T0 wiederholten Antriebstakt CLK durch eine Zählung äquivalent zum Intervall ΔT1 des Startzeitpunkts des Signalauslesens ab dem Auslesestartsignal S1 für die vorherige Pixelreihe 19d, um dadurch das Auslesestartsignal S1 für die daran angrenzende nachfolgend Pixelreihe zu erzeugen. Im Gegensatz dazu wird in 5(b) eine variable Verzögerungsperiode T3 nach der Signalausleseperiode T2 äquivalent zur Zeitdauer, die für das Signalauslesen notwendig ist, bereitgestellt, um das Intervall ΔT1 des Startzeitpunkts des Signalauslesens auf das eingestellte Intervall ΔT1' des Startzeitpunkts des Signalauslesens zu justieren. Spezifisch berechnet in 5(b) der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b die Verzögerungszeit T3 aus dem Startintervall ΔT1' des Startzeitpunkts des Signalauslesens und der Signalausleseperiode T2, und justiert den Antriebstakt so, dass die Verzögerungsperiode T3 zu einem Zeitpunkt nach dem Antriebstakt CLK ein Puls vor dem Eintreffen bei der Taktzählung äquivalent zur Signalausleseperiode T2 im Antriebstakt CLK (oder ein Zeitpunkt unmittelbar vor Erzeugung des Auslesestartsignals S1) bereitgestellt wird. Zu dieser Zeit erzeugt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b keinen Antriebstakt in der Verzögerungsperiode T3 und daher zählt er die Zählung des Antriebtaktes CLK durch dieselbe Zählung wie die Zählung des Antriebstakts CLK äquivalent zu ΔT1 in 5(a), um dadurch das Auslesestartsignal S1 für die nächste Linie von Pixelreihe 19d zu erzeugen. Als Ergebnis wird das Intervall des Startzeitpunkts des Signalauslesens zwischen angrenzenden Pixelreihen 19d auf die Zeit ΔT1' = T2 + T3 eingestellt. Auf diese Weise arbeitend, kann der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b variabel den Startzeitpunkt des Signalauslesens jeder Pixelreihe anhand dem Intervall ΔT1' des Startzeitpunkts des Signalauslesens berechnet durch die Berechnungseinheit 21 steuern. Es wird angemerkt, dass der Zeitpunkt der Bereitstellung der Verzögerungsperiode T3 nicht auf den Zeitpunkt unmittelbar vor der Erzeugung des Auslesestartsignals S1 beschränkt sein muss, sondern in der Signalausleseperiode T2 vorgesehen sein kann.
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Weiterhin ist der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b konfiguriert, in der Lage zu sein, die Anzahl von Pixelreihen in der Belichtungsregion auf der Lichtempfangsoberfläche 19c, die simultan zu belichten sind, variabel einzustellen, durch Justieren der Belichtungsperioden für die entsprechenden Pixelreihen 19d. 6 zeigt die beleuchtete Region R1 auf der Lichtempfangsoberfläche 19c der Bildaufnahmevorrichtung 19 und die Belichtungsregion R2 auf der Lichtempfangsoberfläche 19c durch den Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b darauf entsprechend eingestellt. Im Allgemeinen ist es von einem optischen Standpunkt aus schwierig, die Fluoreszenz von der Probe S auf die Lichtempfangsoberfläche 19c in einer Schlitzform einfallend zu machen. Dann wird der Bereich der Belichtungsregion R2, welche die simultan belichteten Pixelreihen 19d (die Anzahl von Linien) beinhaltet, durch den Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b eingestellt, wodurch es machbar ist, die Fluoreszenz in einem Pseudo-Schlitzzustand des Einfallens darauf aufzunehmen.
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Spezifisch zeigen 7 bis 9 die Belichtungsperioden, die für die entsprechende Pixelreihe 19d auf der Lichtempfangsoberfläche 19c eingestellt sind, wenn die Anzahl von Reihen in der Belichtungsregion R2 durch den Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b gesteuert wird. In jeder der Zeichnungen zeigt (a) die Belichtungsregion R2, die auf der Lichtempfangsoberfläche 19c eingestellt ist, und (b) die Belichtungsperioden T1 und Signalausleseperioden T2 der entsprechenden Pixelreihe 19d, eingestellt entsprechend der in (a) gezeigten Belichtungsregion R2. Die in den entsprechenden Reihen eingestellten Belichtungsperioden T1 und Signalausleseperioden T2 werden so eingestellt, dass das Intervall des Startzeitpunkts jeder Periode zwischen angrenzenden Pixelreihen 19d mit der Bewegung der beleuchteten Region R2 auf der Lichtempfangsoberfläche 19c synchronisiert ist, basierend auf dem Berechnungsergebnis der Berechnungseinheit 21.
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Wenn die Belichtungsregion R2 über vier Linien eingestellt ist, wie in 7 gezeigt, stellt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b die Länge der Belichtungsperioden T1 so ein, dass die Anzahl von Pixelreihe 19d, deren Belichtungsperioden T1 überlappen, vier beträgt. Es erfasst nämlich die Berechnungseinheit 21 die Information zur Abtastgeschwindigkeit SP0 des Optikscanner 7 aus der Optikscanner-Steuereinheit 9 und berechnet die Länge T1 der Belichtungsperioden, die für die entsprechende Pixelreihen 19d eingestellt ist, basierend auf der Bewegungsgeschwindigkeit SP1 der beleuchteten Region R1 auf der Lichtempfangsoberfläche 19c, berechnet basierend auf der Abtastgeschwindigkeit SP0, der Breite W1 der Pixelreihe 19d (6) in der Abtastrichtung (rollierende Ausleserichtung) der Lichtempfangsoberfläche 19c, der Anzahl von Pixelreihe 19d in der Belichtungsregion R2, die gewünscht wird, einzustellen. Weiterhin sendet die Berechnungseinheit 21 die Länge T1 der so berechneten Belichtungsperioden als ein externes Signal an den externen Signalempfangsabschnitt 19e der Bildaufnahmevorrichtung 19. Das empfangene externe Signal wird an den Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b gesendet. Dies gestattet dem Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b, die Länge T1 der Belichtungsperioden variabel zu justieren. Beispielsweise ändert der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b eine Antriebstaktzählung, welche die Länge der Belichtungsperioden definiert, um dadurch die Länge T1 der Belichtungsperioden zu verändern. Die Berechnungseinheit 21 ist so konfiguriert, in der Lage zu sein, die Anzahl von Pixelreihe 19d in der Belichtungsregion R2 variabel einzustellen, um die Länge T1 der Belichtungsperioden zu bestimmen. Da die Belichtungsregion R2 über eine Mehrzahl von Linien auf diese Weise eingestellt wird, verbessert sich die Sensitivität der Bildaufnahme des Fluoreszenzbilds.
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Ähnlich, wenn die Belichtungsregion R2 über eine Linie gesetzt ist, wie in 8 gezeigt, stellt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b die Länge der Belichtungsperioden T1 so ein, dass keine Überlappung zwischen den Belichtungsperioden T1 angrenzende Pixelreihe 19d platziert ist, basierend auf dem Berechnungsergebnis der Berechnungseinheit 21. Wenn die Belichtungsregion R2 auf eine relativ kleine Anzahl von Linien eingestellt ist, beispielsweise eine Linie, verbessert sich auf diese Weise die räumliche Auflösung der Bildaufnahme des Fluoreszenzbildes.
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Weiterhin, wie in 9 gezeigt, wird die Belichtungsregion R2 über ein Linie eingestellt und stellt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b die Länge der Belichtungsperioden T1 so ein, dass keine Überlappung zwischen den Belichtungsperioden T1 angrenzender Pixelreihen 19d platziert wird, basierend auf dem Berechnungsergebnis der Berechnungseinheit 21. Zu dieser Zeit wird im Vergleich zu 9 die Bewegungsgeschwindigkeit SP1 der beleuchteten Region R1 niedriger eingestellt und aus diesem Grund werden die Längen der Belichtungsperioden T1 und der Signalausleseperioden T2 relativ länger eingestellt. Da die Belichtungsregion R2 auf die relativ kleine Anzahl von Linien auf diese Weise eingestellt wird, verbessert sich die räumliche Auflösung der Bildaufnahme des Fluoreszenzbildes und verbessert sich die Sensitivität, weil die Belichtungsperiode jeder Pixelreihe 19d länger als in den Fällen von 7 und 8 wird. Andererseits ist die zeitliche Auflösung in den Fällen von 7 und 8 überlegen, weil die Abtastgeschwindigkeit höher als in 9 ist.
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Weiterhin ist es auch möglich, die Anzahl von Pixeln, die einem Signalauslesen zu unterwerfen sind, aus der Mehrzahl von Pixeln, welche die Pixelreihe 19d bilden, einzustellen und die eingestellte Anzahl von Pixeln als einen Parameter zur Berechnung der Belichtungsperiode T1 zu definieren. Auf diese Weise, falls es unnötig ist, die gesamte Pixelreihe 19d auszulesen, wird es machbar, nur notwendige Pixel zu lesen. Zusätzlich wird es auch möglich, die Signalausleseperiode T2 kurz einzustellen und ein weiterer Freiheitsgrad kann der Einstellung des Intervalls ΔT1 des Startzeitpunkts des Signalauslesens gegeben werden.
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Im oben beschriebenen Bilderfassungssystems 1 wird mit dem aus der Lichtquelle 3 ausgegebenen Beleuchtungslicht die Probe S durch den Optikscanner 7 abgetastet und wird die in Reaktion darauf aus der Probe S erzeugte Fluoreszenz durch die Bildaufnahmevorrichtung 19 über das Detektionsoptiksystem Bild-erfasst. Bei dieser Gelegenheit wird das Intervall des Startzeitpunkts der Signalauslesung zwischen angrenzenden Pixelreihen 19d der Lichtempfangsoberfläche 19c basierend auf der Bewegungsgeschwindigkeit der beleuchteten Region R1 auf der Lichtempfangsoberfläche 19c der Bildaufnahmevorrichtung 19 mit der Abtastung mit dem Beleuchtungslicht berechnet, und wird der Startzeitpunkt des Signalauslesens jeder Pixelreihe 19d basierend auf dem Berechnungsergebnis gesteuert. Da selbst mit Änderung bei der Abtastgeschwindigkeit des Beleuchtungslichts die vorstehende Steuerung das Signalauslesetiming im Bildaufnahmeelement damit übereinstimmend optimieren kann, wird der Abtastgeschwindigkeit des Beleuchtungslichtes an der Probe S ein Freiheitsgrad gegeben, wodurch flexible Betrachtung der Probe S realisiert wird. Wenn die Belichtung einer notwendigen Pixelreihe nur während der Periode der Anwendung von Fluoreszenz ausgeführt wird, kann die räumliche Auflösung verbessert werden, während der Einfluss von Hintergrundrauschen wie etwa Streulicht im Gesamtbild im Lichtabtastbereich der Probe S reduziert wird.
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Hier ist die Bildaufnahmevorrichtung 19 so konfiguriert, dass der Startzeitpunkt des Signalauslesens basierend auf dem Antriebstakt gesteuert wird, und so, dass das Intervall des Startzeitpunkts des Signalauslesens durch Bereitstellen der Verzögerungsperiode im Antriebstakt justiert wird. Dies gestattet es, den Startzeitpunkt des Signalauslesens jeder Pixelreihe 19d leicht und sicher einzustellen, ohne durch eine Obergrenze eines Zählers zum Zählen des Antriebstakts beschränkt zu sein. Auch gestattet es, das Intervall des Startzeitpunkts des Signalauslesens jeder Pixelreihe 19d fein einzustellen. Weiter, da die Frequenz des Antriebstaktes aufrechterhalten wird, gibt es keine Notwendigkeit für einen Optimierungsprozess des rollierenden Auslesetimings durch Frequenzänderung.
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Da die Anzahl von Linien in der Belichtungsregion R2 auf der Lichtempfangsoberfläche 19c gemäß Notwendigkeiten durch Einstellen der Belichtungsperiode jeder Pixelreihe 19c auf die Lichtempfangsoberfläche 19c eingestellt werden kann, ist es möglich, die räumliche Auflösung, die zeitliche Auflösung und die Sensitivität der Bildaufnahme abhängig von Beobachtung und Messung adäquat zu justieren.
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Zusätzlich ist es auch möglich, die Anzahl von Pixeln, die einem Signalauslesen zu unterwerfen sind, aus der Mehrzahl von Pixeln, die jede Pixelreihe 19d bilden, variabel einzustellen. Dies ermöglicht Justierung der Signalausleseperiode T2 und macht es möglich, der Einstellung des Intervalls ΔT1 des Startzeitpunkts des Signalauslesens einen weiteren Freiheitsgrad zu geben.
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Es wird angemerkt, dass die vorliegende Erfindung keinesfalls auf die vorstehende erwähnte Ausführungsform beschränkt sein soll. Beispielsweise kann ein anderes Justierverfahren als Verfahren zum Justieren des Intervalls ΔT1 des Startpunkts des Signalauslesens durch den Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b verwendet werden.
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10 sind Timing-Diagramme, die die Beziehung zwischen Belichtungsperioden und Signalausleseperioden, welche für die jeweiligen Pixelreihe 19d in der Bildaufnahmevorrichtung 19 eingestellt sind, in einem Modifikationsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen. Im in derselben Zeichnung gezeigten Fall stellt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b das Intervall ΔT1 des Startzeitpunkts des Signalauslesens zwischen angrenzenden Pixelreihen 19d durch Justieren des Antriebstaktzählers, der die Signalausleseperiode T2 jeder Pixelreihe definiert, ein. Es berechnet nämlich der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b eine Taktzählung des Antriebstaktes CLK äquivalent zum Intervall ΔT1' des Startzeitpunkts des Signalauslesens, basierend auf dem Intervall ΔT1' des Startzeitpunkts des Signalauslesens, der durch die Berechnungseinheit 21 berechnet ist, und der Frequenz 1/T0 des Antriebtaktes CLK, und justiert die Antriebstaktzählung als eine Taktzählung entsprechend der Signalausleseperiode T2a. Daher zählt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b den im vorbestimmten Zyklus T0 wiederholten Antriebstakt CLK durch eine Zählung äquivalent zum Intervall ΔT1' des Startzeitpunkts des Signalauslesens aus dem Auslesestartsignal S1 für die vorherige Pixelreihe 19d, um dadurch das Auslesestartsignal S1 für die daran angrenzende nachfolgende Pixelreihe zu erzeugen. Durch diese Operation kann der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b den Startzeitpunkt des Signalauslesens jeder Pixelreihe abhängig vom Intervall ΔT1 des Startzeitpunkts des Signalauslesens, berechnet durch die Berechnungseinheit 21, variabel steuern. In diesem Fall kann der Startzeitpunkt des Signalauslesens jeder Pixelreihe 19d leicht und sicher eingestellt werden. Selbstfalls der Antriebstakt zum Zeitpunkt des Abschlusses des Signalauslesens jeder Pixelreihe zugeführt wird, wird ein Leerlauf-Auslesen ausgeführt, ohne die Signalausleseverarbeitung zu beeinträchtigen. Weiterhin, da die Frequenz des Antriebstaktes aufrechterhalten wird, besteht keine Notwendigkeit für den Optimierungsprozess des rollierenden Auslesetimings durch Frequenzänderung.
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Weiterhin sind in 11 Timing-Diagramme, welche die Beziehung zwischen Belichtungsperioden und Signalausleseperioden zeigen, welche für die jeweiligen Pixelreihen 19d in der Bildaufnahmevorrichtung 19 eingestellt sind, in einem anderen Modifikationsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Im in derselben Zeichnung gezeigten Fall stellt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b den Startzeitpunkt des Signalauslesens jeder Pixelreihe 19d ein, indem die Frequenz des Antriebstaktes justiert wird, der die Signalausleseperiode T2 jeder Pixelreihe definiert. Es berechnet nämlich der Steuerabschnitt die Frequenz 1/T0a des Antriebstaktes, um so die Frequenz entsprechend der Signalausleseperiode T2b zu ändern, basierend auf dem Intervall ΔT1' des Startzeitpunktes des Signalauslesens, der durch die Berechnungseinheit 21 berechnet ist, und der die Signalausleseperiode T2 definierenden Taktzählung und justiert die Frequenz des Antriebtaktes CLK auf die berechnete Frequenz 1/T0a. Daher zählt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b den im vorbestimmten Zyklus T0a wiederholten Antriebstakt CLK durch eine Zählung äquivalent zum Intervall ΔT1' des Startzeitpunkts des Signalauslesens aus dem Auslesestartsignal S1 für die vorhergehende Pixelreihe 19d, um dadurch das Auslesestartsignal S1 für die daran angrenzende nachfolgende Pixelreihe zu erzeugen. Durch diese Operation kann der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b den Startzeitpunkt des Signalauslesens jeder Pixelreihe abhängig vom Intervall ΔT1 des Startpunktes des Signalauslesens, der durch die Berechnungseinheit 21 berechnet ist, variabel steuern. In diesem Fall kann der Startzeitpunkt des Signalauslesens jeder Pixelreihe 19d leicht und sicher eingestellt werden, ohne durch die Obergrenze des Zählers zum Zählen des Antriebtaktes beschränkt zu sein.
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12 sind Timing-Diagramme, welche die Beziehung zwischen Belichtungsperioden und Signalausleseperioden zeigen, welche die jeweiligen Pixelreihe 19d in der Bildaufnahmevorrichtung 19 in einem anderen Modifikationsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingestellt werden. Im in derselben Zeichnung gezeigten Fall stellt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b das Intervall ΔT2 zwischen dem Endzeitpunkt des Signalauslesens der vorherigen Linie von Pixelreihe 19d und dem Startzeitpunkt des Signalauslesens der nachfolgenden Linie der Pixelreihe ein, indem eine Antriebstaktzählung justiert wird, welche das Intervall ΔT2 definiert. Es berechnet nämlich der Steuerabschnitt das Intervall ΔT2, basierend auf dem durch die Berechnungseinheit 21 berechneten Intervall ΔT1' des Startzeitpunkts des Signalauslesens, der Signalausleseperiode T2 und der Frequenz 1/T0 des Antriebstakts CLK. Detaillierter beschrieben zählt der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b zuerst den im vorbestimmten Zyklus T0 wiederholten Antriebstakt CLK durch eine zur Signalausleseperiode T2 äquivalente Zählung ab dem Auslesestartsignal S1 für die vorherige Pixelreihe 19d, um dadurch das Ausleseendsignal S2 zu erzeugen. Dann zählt der Steuerabschnitt die Anzahl des Takts äquivalent zum Intervall ΔT2 aus dem Ausleseendsignal S2, um das Auslesestartsignal S1 für die nachfolgende, dazu angrenzende Pixelreihe 19d zu erzeugen. Da nämlich der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b die Taktzählung äquivalent zur Periode T2c zählt, die sich aus der Addition des Intervalls ΔT2 zu der Signalausleseperiode T2 ergibt, kann der Startzeitpunkt des Signalauslesens jeder Pixelreihe variabel abhängig vom Intervall ΔT1 des Startzeitpunkts des Signalauslesens berechnet durch die Berechnungseinheit 21 variabel gesteuert werden. In diesem Fall, da die Frequenz des Antriebtaktes aufrechterhalten wird, gibt es keine Notwendigkeit für den Optimierungsprozess des rollierenden Auslesetimings durch Frequenzänderung.
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Die Verfahren des Einstellens des Intervalls des Startzeitpunkts des Signalauslesens, die in 5 und 10 bis 12 gezeigt sind, können in optionaler Kombination derselben konfiguriert werden. Weiterhin kann jegliches Verfahren abhängig vom Intervall ΔT1' des Startzeitpunkts des Signalauslesens aus den in 5 und 10 bis 12 gezeigten Einstellverfahren ausgewählt werden.
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Der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b kann einen darin eingebauten Bildsensor aufweisen. In der vorstehenden Ausführungsform wurde das Intervall des Startzeitpunkts des Signalauslesens als ein Intervall des Signalauslesens berechnet (oder eingestellt) und der Bildaufnahmesteuerabschnitt 19b steuerte den Startzeitpunkt des Signalauslesens jeder Pixelreihe; jedoch ist es, ohne darauf beschränkt zu sein, auch möglich, beispielsweise ein Intervall des Endzeitpunkts des Signalauslesens zu berechnen (oder einzustellen) und den Endzeitpunkt des Signalauslesens jeder Pixelreihe zu steuern.
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Es wird hierin angemerkt, dass im vorstehenden Bilderfassungssystem die Bildaufnahmevorrichtung vorzugsweise so konfiguriert ist, dass das Signalauslesen basierend auf dem Antriebstakt gesteuert wird, und so, dass der Bildaufnahmesteuerabschnitt den Antriebstakt justiert, basierend auf dem berechneten Intervall des Signalauslesens.
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Durch Verwenden dieser Konfiguration ist es machbar, leicht und sicher das Intervall des Signalauslesens jeder Pixelreihe in der Bildaufnahmevorrichtung einzustellen.
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Der Bildaufnahmesteuerabschnitt ist auch vorzugsweise konfiguriert, den Antriebstakt durch Bereitstellen der Verzögerungsperiode zu justieren. In diesem Fall kann das Intervall des Signalauslesens jeder Pixelreihe in der Bildaufnahmevorrichtung fein eingestellt werden.
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Weiterhin ist der Bildaufnahmesteuerabschnitt auch vorzugsweise konfiguriert, die Verzögerungsperiode vor dem Signalauslesen einzustellen. Dies macht es möglich, die Differenz des Signalauslesens zwischen Pixelreihen leicht einzustellen.
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Noch weiterhin ist der Bildaufnahmesteuerabschnitt vorzugsweise auch konfiguriert, den Antriebstakt durch Ändern der Frequenz des Antriebstaktes zu justieren. Dies macht es machbar, das Intervall des Signalauslesens jeder Pixelreihe leicht einzustellen.
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Die Bildaufnahmevorrichtung ist vorzugsweise so konfiguriert, dass das Signalauslesen basierend auf dem Antriebstakt gesteuert wird und so, dass der Bildaufnahmesteuerabschnitt die Zählung des Antriebstakts justiert, der das Signalauslesen definiert, basierend auf dem berechneten Intervall des Signalauslesens und der Frequenz des Antriebtaktes. Durch Verwenden dieser Konfiguration kann das Intervall des Signalauslesens jeder Pixelreihe in der Bildaufnahmevorrichtung leicht und sicher eingestellt werden.
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Weiterhin ist der Bildaufnahmesteuerabschnitt auch vorzugsweise konfiguriert, die Zählung des Antriebstaktes, der das Intervall des Signalauslesens definiert, zu justieren. Dies macht es machbar, leicht die Differenz des Signalauslesens zwischen Pixelreihen einzustellen.
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Noch weiterhin ist der Bildaufnahmesteuerabschnitt auch vorzugsweise konfiguriert, die Zählung des Antriebstaktes zu justieren, der die Periode des Signalauslesens definiert. Dies macht es machbar, die Differenz des Signalauslesens zwischen Pixelreihen leicht einzustellen.
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Die Berechnungseinheit ist vorzugsweise konfiguriert, die Belichtungsperiode durch den Lichtempfangsabschnitt einzustellen, basierend auf der Bewegungsgeschwindigkeit der beleuchteten Region, der Breite der Pixelreihe und der Anzahl von Pixelreihen entsprechend der beleuchteten Region. Durch Verwenden dieser Konfiguration kann die Anzahl von Pixelreihen, die simultan belichtet werden können, gemäß Anforderungen eingestellt werden, und es ist somit machbar, adäquat die räumliche Auflösung und die zeitliche Auflösung zu justieren.
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Weiterhin wird es auch bevorzugt, die Anzahl von Pixelreihen entsprechend der beleuchteten Region variabel einzustellen. In diesem Fall kann die räumliche Auflösung frei justiert werden.
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Darüber hinaus ist der Bildaufnahmesteuerabschnitt vorzugsweise auch konfiguriert, die Anzahl von Pixeln variabel einzustellen, die dem Signalauslesen zu unterwerfen sind, aus der Mehrzahl von Pixeln, die jede der Pixelreihen bilden. In diesem Fall ist es einfach, die Signalausleseperiode einzustellen und es wird machbar, einen weiteren Freiheitsgrad der Einstellung des Intervalls des Signalauslesens bereitzustellen.
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Es wird hier angemerkt, dass im vorstehenden Bildaufnahmeapparat das Intervall des Signalauslesens zwischen angrenzenden Pixelreihen vorzugsweise basierend auf der Bewegungsgeschwindigkeit der beleuchteten Region auf dem Lichtempfangsabschnitt eingestellt wird. Dies ermöglicht es, den Einfluss von Hintergrundrauschen wie etwa Streulicht im Gesamtbild im Lichtabtastbereich des Objektes zu reduzieren und die räumliche Auflösung zu verbessern.
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Der Bildaufnahmesteuerabschnitt ist vorzugsweise konfiguriert, den Antriebstakt zu justieren, basierend auf dem Intervall des Signalauslesens, das basierend auf der Bewegungsgeschwindigkeit der beleuchteten Region auf den Lichtempfangsabschnitt berechnet wird. Durch Verwenden dieser Konfiguration ist es machbar, leicht und sicher das Intervall des Signalauslesens jeder Pixelreihe in der Bildaufnahmevorrichtung einzustellen.
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Der Bildaufnahmesteuerabschnitt ist auch vorzugsweise konfiguriert, den Antriebstakt durch Bereitstellen der Verzögerungsperiode zu justieren. In diesem Fall ist es machbar, das Intervall des Signalauslesens jeder Pixelreihe in der Bildaufnahmevorrichtung fein einzustellen.
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Weiterhin ist der Bildaufnahmesteuerabschnitt auch vorzugsweise konfiguriert, die Verzögerungsperiode vor dem Auslesen einzustellen. Dies ermöglicht es, die Differenz des Signalauslesens zwischen Pixelreihen leicht einzustellen.
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Noch weiterhin wird der Bildaufnahmesteuerabschnitt auch vorzugsweise konfiguriert, den Antriebstakt durch Ändern der Frequenz des Antriebstaktes zu justieren. Dies macht es machbar, das Intervall des Signalauslesens jeder Pixelreihe leicht einzustellen.
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Der Bildaufnahmesteuerabschnitt ist vorzugsweise konfiguriert, die Zählung des signalauslesenden definierenden Antriebstaktes zu justieren, basierend auf dem Intervall des Signalauslesens, das basierend auf der Bewegungsgeschwindigkeit der beleuchteten Region auf den Lichtempfangsabschnitt berechnet wird, und der Frequenz des Antriebstakts. Durch Verwenden dieser Konfiguration ist es machbar, leicht und sicher das Intervall des Signalauslesens jeder Pixelreihe in der Bildaufnahmevorrichtung einzustellen.
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Weiterhin ist der Bildaufnahmesteuerabschnitt auch vorzugsweise konfiguriert, die Zählung des Antriebstakts zu justieren, der das Intervall des Signalauslesens definiert. Dies macht es machbar, die Differenz des Signalauslesens zwischen Pixelreihen leicht einzustellen.
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Noch weiterhin ist der Bildaufnahmesteuerabschnitt auch vorzugsweise konfiguriert, die Zählung des Antriebstaktes zu justieren, welche die Periode des Signalauslesens definiert. Dies macht es machbar, leicht die Differenz des Signalauslesens zwischen Pixelreihen einzustellen.
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Es wird auch bevorzugt, die Belichtungsperiode durch den Lichtempfangsabschnitt basierend auf der Bewegungsgeschwindigkeit der beleuchteten Region, der Breite der Pixelreihe und der Anzahl von Pixelreihen entsprechend der beleuchteten Region einzustellen. Durch Verwenden dieser Konfiguration kann die Anzahl von Pixelreihen, die simultan belichtet werden können, anhand der Notwendigkeiten eingestellt werden und somit ist es machbar, die räumliche Auflösung und die zeitliche Auflösung adäquat zu justieren.
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Noch weiterhin ist es bevorzugt, die Anzahl von Pixelreihen entsprechend der beleuchteten Region variabel einzustellen. In diesem Fall ist es machbar, die räumliche Auflösung frei zu justieren.
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Noch weiterhin ist die Bildaufnahmevorrichtung auch vorzugsweise konfiguriert, weiter den externen Signalempfangsabschnitt zu beinhalten, der konfiguriert ist, das externe Signal zu empfangen, und konfiguriert ist derart, dass das Intervall des Signalauslesens zwischen angrenzenden Pixelreihen basierend auf dem externen Signal eingestellt wird. Durch Verwenden dieser Konfiguration ist es machbar, das Intervall des Signalauslesens jeder Pixelreihe im Bildsignal des Betrachtungsobjektes leicht einzustellen und die flexible Betrachtung des Objektes zu realisieren.
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Der Bildaufnahmesteuerabschnitt ist auch vorzugsweise konfiguriert, die Anzahl von Pixel variabel einzustellen, die dem Signalauslesen zu unterwerfen sind, aus einer Mehrzahl von Pixeln, die jede der Pixelreihen bilden. In diesem Fall ist es einfach, die Signalausleseperiode zu justieren und es wird machbar, der Einstellung des Intervalls des Signalauslesens einen weiteren Freiheitsgrad zu geben.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Die vorliegende Erfindung ist auf die Verwendung als Bilderfassungssystem und die Bildaufnahmevorrichtung zum Erfassen des Bildes des Betrachtungsobjektes anwendbar, und hat eine flexible Betrachtung mit einem höheren Freiheitsgrad ermöglicht, welcher der Abtastgeschwindigkeit des Beleuchtungslichtes am Betrachtungsobjekt gegeben wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1 Bilderfassungssystems; 3 Lichtquelle; 7 Optikscanner (Lichtabtasteinheit); 9 optische Scannersteuereinheit (Lichtabtaststeuereinheit); 15 Objektivlinse (Detektionsoptiksystem); 17 Relaisoptiksystem (Detektionsoptiksystem); 19 Bildaufnahmevorrichtung, 19b Bildaufnahmesteuerabschnitt, 19c Lichtempfangsoberfläche (Lichtempfangsabschnitt); 19d Pixelreihe; 19e externer Signalempfangsabschnitt; 21 Berechnungseinheit; S Probe (Objekt).
