JP2014236429A - Imaging system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To acquire an image signal converged into a target luminance value by instantaneously setting an exposure time even when a rapid luminance change occurs.SOLUTION: The imaging system includes: imaging means for acquiring image data by imaging a sample S in a set exposure time; evaluation value calculation means for calculating an evaluation value on the basis of the signal level of an arbitrary region in the image data; storage means for storing a first threshold as a reference value for determining that an amount of light incident to the imaging means is increased; determination means for determining whether or not the evaluation value is equal to or more than a first threshold, and for determining whether or not the exposure time is longer than the period of the vertical synchronous signal of the imaging means; and exposure time calculation means for, when the evaluation value is equal to or more than the first threshold, and the exposure time is longer than the period of the vertical synchronous signal as the result of determination by the determination means, calculating a new exposure time which is equal to or less than the period of the vertical synchronous signal.

Description

本発明は、撮像システム、特に顕微鏡に適用され、顕微鏡による観察画像を撮像する撮像システムに関するものである。   The present invention relates to an imaging system, and more particularly to an imaging system that is applied to a microscope and captures an observation image by the microscope.

従来、顕微鏡装置に撮像装置が取り付けられ、観察対象の画像を取得する顕微鏡システムにおいて、輝度変化に対して目標の輝度値に収束するように自動的に露出時間を設定する機能（以下、「ＡＥ」という）を有するものがある。
このような顕微鏡システムにおいて、観察倍率を変更するための対物レンズの切替え、観察対象を撮影するための光路の切替え、光路上へのＮＤフィルタ又は偏光フィルタ等の挿入等の各種操作を行うと、一時的に撮像装置への入射光量が急変する。ＡＥが駆動している最中に、このような入射光量の急激な変化が生じると、目標の輝度値に収束するまでに長時間を要してしまうことがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a microscope system in which an imaging device is attached to a microscope apparatus and acquires an image to be observed, a function for automatically setting an exposure time so as to converge to a target luminance value with respect to a luminance change (hereinafter referred to as “AE”). ”).
In such a microscope system, when performing various operations such as switching of an objective lens for changing the observation magnification, switching of an optical path for photographing an observation target, insertion of an ND filter or a polarizing filter on the optical path, The amount of light incident on the imaging device changes suddenly. If such a sudden change in the amount of incident light occurs while the AE is being driven, it may take a long time to converge to the target luminance value.

すなわち、例えば、対物レンズを切り替える際に、レボルバを回転すると一時的に撮像素子に対する入射が限りなくゼロに近い遮光状態となった後、再び撮像素子へ光が入射することとなる。このとき、撮像素子が遮光状態となったときを基準として、目標の輝度値に収束するようにＡＥ動作すると露出時間が長くなるように処理される。そして、長時間露光に設定された状態から、再び撮像素子への入射がある状態となった場合には、取得される画像信号の信号データが飽和してしまう、いわゆる白飛び画像となる。
このため、特許文献１には、撮像素子に光が入射している状態から入射していない状態に切り替わり始めたことを検出したときに、切替わり始める直前の光が入射している状態の露出時間を保持し、撮像素子に光が入射していない状態から入射している状態に切り替わったことを検出した後に、保持された露出時間を基にＡＥ制御を行う旨が開示されている。 That is, for example, when the objective lens is switched, when the revolver is rotated, the light incidents on the image sensor again after the incident on the image sensor temporarily enters a light-shielding state close to zero. At this time, on the basis of the time when the image sensor is in a light-shielded state, processing is performed so that the exposure time becomes longer when the AE operation is performed so as to converge to the target luminance value. When the image sensor is again incident from the state set to the long exposure, the signal data of the acquired image signal is saturated, so-called whiteout image.
For this reason, Patent Document 1 discloses an exposure in a state in which light immediately before switching starts when it is detected that switching has started from a state in which light is incident on an image sensor. It is disclosed that the AE control is performed based on the held exposure time after the time is detected and it is detected that the light is not incident on the image sensor and switched to the incident state.

特許第４３６７２０３号公報Japanese Patent No. 4367203

しかしながら、上記した特許文献１では、保持した露光時間が適正露光でない場合には、保持した露光時間を元にＡＥ制御を行うと、露出時間の収束に時間がかかることがある。また、保持された露出時間が長露出時間である場合、入射光量が大きくなったときに、露出時間の収束に時間がかかる場合がある。さらには、切り替えの検出やその直前状態を記憶しておく構成が必要となるので装置の大型化を招くこととなる。   However, in Patent Document 1 described above, when the held exposure time is not appropriate exposure, it may take time for the convergence of the exposure time if AE control is performed based on the held exposure time. Further, when the held exposure time is a long exposure time, it may take time for the exposure time to converge when the amount of incident light increases. Furthermore, since a configuration for storing the detection of the switching and the state immediately before the switching is required, the apparatus is increased in size.

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、急激な輝度変化が生じた場合であっても、即時に適正な露光時間を設定して、目標の輝度値に収束した画像信号を取得することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and even when a sudden change in luminance occurs, an image signal that is immediately set to an appropriate exposure time and converges to a target luminance value. The purpose is to acquire.

上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、設定された露出時間で標本を撮像して画像データを取得する撮像手段と、前記画像データにおける任意の領域の信号レベルに基づいて評価値を算出する評価値算出手段と、前記撮像手段への入射光量が増加したと判定するための基準値である第１の閾値を記憶する記憶手段と、前記評価値が前記第１の閾値以上か否かを判定するとともに、前記露出時間が前記撮像手段の垂直同期信号の周期よりも長いか否かを判定する判定手段と、該判定手段による判定の結果、前記評価値が前記第１の閾値以上であり、且つ、前記露出時間が前記垂直同期信号の周期よりも長い場合には、該垂直同期信号の周期以下の新たな露出時間を算出する露出時間算出手段と、を備えた撮像システムを提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
One aspect of the present invention is an imaging unit that captures a sample with a set exposure time to acquire image data, and an evaluation value calculation unit that calculates an evaluation value based on a signal level of an arbitrary region in the image data. A storage unit that stores a first threshold value that is a reference value for determining that the amount of incident light on the imaging unit has increased; and whether or not the evaluation value is greater than or equal to the first threshold value, and A determination unit that determines whether an exposure time is longer than a cycle of a vertical synchronization signal of the imaging unit; as a result of determination by the determination unit, the evaluation value is equal to or greater than the first threshold value; and the exposure When the time is longer than the period of the vertical synchronization signal, an imaging system is provided that includes an exposure time calculation unit that calculates a new exposure time equal to or less than the period of the vertical synchronization signal.

本態様によれば、設定された露出時間で撮像した標本の画像データに基づいて評価値を算出し、この評価値と第１の閾値とを比較する。評価値と第１の閾値とを比較することによって、画像データの信号レベルが目標となる信号レベルよりも高いか否か、すなわち、設定された露光時間が過度に長いか否かを判定することができる。したがって、判定の結果、評価値が第１の閾値以上である場合には、露光時間が長く、目標の輝度値の画像データを取得することができないと考えられる。そこで、判定手段が、設定されている露出時間が垂直同期信号の周期よりも長いか否かをも判定し、設定されている露出時間が垂直同期信号の周期よりも長い場合には、垂直同期信号の周期以下の新たな露出時間を算出する。このようにすることで、撮像手段に対する入射光量が急激に増加した場合であっても、適正な露光時間を新たに算出して設定することで、次に画像データを取得する際に、目標の輝度値に収束した好ましい画像データを取得することができる。   According to this aspect, the evaluation value is calculated based on the image data of the specimen imaged at the set exposure time, and the evaluation value is compared with the first threshold value. By comparing the evaluation value with the first threshold value, it is determined whether the signal level of the image data is higher than the target signal level, that is, whether the set exposure time is excessively long. Can do. Therefore, if the evaluation value is equal to or greater than the first threshold as a result of the determination, it is considered that the exposure time is long and image data with the target luminance value cannot be acquired. Therefore, the determination means also determines whether or not the set exposure time is longer than the period of the vertical synchronization signal. If the set exposure time is longer than the period of the vertical synchronization signal, the vertical synchronization is performed. A new exposure time equal to or shorter than the signal period is calculated. In this way, even when the amount of incident light on the imaging means has increased rapidly, a new exposure time can be calculated and set so that the next time the image data is acquired, It is possible to obtain preferable image data converged to the luminance value.

上記した態様において、前記記憶手段が、前記撮像手段への入射光量が減少したと判定するための基準値である第２の閾値を記憶し、前記判定手段が、前記評価値が前記第２の閾値以下か否かを判定するとともに、前記露出時間が前記撮像手段の垂直同期信号の周期よりも長いか否かを判定し、前記露出時間算出手段が、前記判定手段による判定の結果、前記評価値が前記第２の閾値以下であり、且つ、前記露出時間が前記垂直同期信号の周期よりも短い場合には、該垂直同期信号の周期を新たな露出時間として算出することが好ましい。   In the aspect described above, the storage unit stores a second threshold value that is a reference value for determining that the amount of incident light on the imaging unit has decreased, and the determination unit determines that the evaluation value is the second value. It is determined whether or not the exposure time is longer than a period of a vertical synchronization signal of the imaging means, and the exposure time calculation means is determined by the determination means as a result of the evaluation. When the value is equal to or less than the second threshold value and the exposure time is shorter than the period of the vertical synchronization signal, it is preferable to calculate the period of the vertical synchronization signal as a new exposure time.

評価値と第２の閾値とを比較することによって、画像データの信号レベルが目標となる信号レベルよりも低いか否か、すなわち、設定された露光時間が過度に短いか否かを判定することができる。したがって、判定の結果、評価値が第２の閾値以下である場合には、露光時間が短く、目標の輝度値の画像データを取得することができないと考えられる。そこで、判定手段が、設定されている露出時間が垂直同期信号の周期よりも長いか否かをも判定し、設定されている露出時間が垂直同期信号の周期よりも短い場合には、垂直同期信号の周期を新たな露出時間として算出する。このようにすることで、撮像手段に対する入射光量が急激に減少した場合であっても、適正な露光時間を新たに算出して設定することで、次に画像データを取得する際に、目標の輝度値に収束した好ましい画像データを取得することができる。   By comparing the evaluation value with the second threshold value, it is determined whether the signal level of the image data is lower than the target signal level, that is, whether the set exposure time is excessively short. Can do. Therefore, when the evaluation value is equal to or smaller than the second threshold as a result of the determination, it is considered that the exposure time is short and the image data of the target luminance value cannot be acquired. Therefore, the determination means also determines whether or not the set exposure time is longer than the period of the vertical synchronization signal. If the set exposure time is shorter than the period of the vertical synchronization signal, the vertical synchronization is performed. The period of the signal is calculated as a new exposure time. In this way, even when the amount of incident light on the image pickup unit is drastically reduced, a new exposure time can be calculated and set so that the next time the image data is acquired, It is possible to obtain preferable image data converged to the luminance value.

本発明によれば、急激な輝度変化が生じた場合であっても、即時に露光時間を設定して、目標の輝度値に収束した画像信号を取得することができるという効果を奏する。   According to the present invention, it is possible to obtain an image signal converged to a target luminance value by setting an exposure time immediately even when a sudden luminance change occurs.

本発明の第１の実施形態に係る撮像システムの概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an imaging system according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施例に係る撮像システムに適用された撮像素子の線形性を示す図である。It is a figure which shows the linearity of the image pick-up element applied to the imaging system which concerns on 1st Example of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る撮像システムにおいて、露出時間を算出する場合の作用を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the effect | action in the case of calculating exposure time in the imaging system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態に係る撮像システムにおいて、短時間露光時の撮像素子の動作を示したタイミングチャートである。5 is a timing chart illustrating the operation of the image sensor during short-time exposure in the imaging system according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態に係る撮像システムにおいて、長時間露光時の撮像素子の動作を示したタイミングチャートである。4 is a timing chart illustrating the operation of the image sensor during long exposure in the imaging system according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施形態に係る撮像システムにおいて、露出時間を算出する際に要する時間を模式的に表した図である。It is the figure which represented typically the time required when calculating the exposure time in the imaging system concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施形態に係る撮像システムにおいて、露出時間を算出する場合の作用を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the effect | action in the case of calculating exposure time in the imaging system which concerns on the 2nd Embodiment of this invention.

（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る撮像システムについて図面を参照して説明する。
図１に示すように、撮像システムは、顕微鏡本体１、カメラ２、コントローラ３及び表示部４を備えている。 (First embodiment)
The imaging system according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the imaging system includes a microscope main body 1, a camera 2, a controller 3, and a display unit 4.

顕微鏡本体１は、被写体である標本Ｓを観察するために、少なくとも対物レンズ１１、レボルバ１２、及び三眼鏡筒１３を備えている。
レボルバ１２は、互いに倍率の異なる対物レンズ１１を複数個保持しており、レボルバ１２を回転させることにより所望の倍率の対物レンズ１１を観察光路内に挿入することができる。ここで、複数個の対物レンズ１１は、同一の倍率であっても良い。観察光路ａ１上に配置された対物レンズには、標本Ｓからの光が入射され、当該対物レンズの倍率によって観察することができる。 The microscope main body 1 includes at least an objective lens 11, a revolver 12, and a trinocular tube 13 in order to observe a specimen S that is a subject.
The revolver 12 holds a plurality of objective lenses 11 having different magnifications. By rotating the revolver 12, the objective lens 11 having a desired magnification can be inserted into the observation optical path. Here, the plurality of objective lenses 11 may have the same magnification. Light from the specimen S is incident on the objective lens arranged on the observation optical path a1 and can be observed by the magnification of the objective lens.

観察倍率を変更するために対物レンズ１１を変更する際には、標本Ｓの透過光はレボルバ１２の対物レンズが取り付けられていない部位が観察光路ａ１上に位置し、対物レンズ１１に光が入射しない状態が生じるため、後述する観察光路ａ１への光が遮断される状態が発生する。   When the objective lens 11 is changed in order to change the observation magnification, the portion of the revolver 12 where the objective lens is not attached is positioned on the observation optical path a1 and the light enters the objective lens 11 when the objective lens 11 is changed. Since the state which does not occur arises, the state by which the light to the observation optical path a1 mentioned later is interrupted | blocked will generate | occur | produce.

三眼鏡筒１３は、観察画像を観察光路ａ１に沿って顕微鏡本体１の外部に導出可能にするために、光路を切り替えるプリズムを有しており、観察光路にプリズムを挿入することで、ユーザは標本Ｓの観察像を、接眼レンズ１４を通して目視観察可能となる。このプリズムの挿入の際に、一時的に観察光路ａ１への光が遮断される状態が発生する。   The trinocular tube 13 has a prism for switching the optical path so that the observation image can be led out of the microscope main body 1 along the observation optical path a1, and the user can insert the prism into the observation optical path. The observation image of the specimen S can be visually observed through the eyepiece 14. When this prism is inserted, a state occurs in which light to the observation optical path a1 is temporarily blocked.

カメラ２は、顕微鏡本体１外部の観察光路ａ１上に、顕微鏡本体１からの観察像が投影される位置に配置されている。カメラ２は、撮像素子２１、前置処理部２２、増幅部２３及びＡ／Ｄ変換部２４を備えている。
撮像素子２１は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等を適用することができ、コントローラ３の信号に従った露出時間で制御され、観察像を光電変換し、出力信号を前置処理部２２に入力する。 The camera 2 is arranged at a position where an observation image from the microscope main body 1 is projected on the observation optical path a1 outside the microscope main body 1. The camera 2 includes an image sensor 21, a preprocessing unit 22, an amplification unit 23, and an A / D conversion unit 24.
A CCD, CMOS, or the like can be applied to the image pickup device 21. The image pickup device 21 is controlled by an exposure time according to a signal from the controller 3, photoelectrically converts the observation image, and inputs an output signal to the preprocessing unit 22.

前置処理部２２は、撮像素子２１から出力された信号を、相関２重サンプリング（ＣＤＳ）処理等を行って標本化し、増幅部２３に出力する。
増幅部２３は前置処理部２２を介して入力された画像信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換部２４に出力する。
Ａ／Ｄ変換部２４は増幅部２３で増幅された画像信号を量子化して量子化データを生成し、後述する画像処理部４０に出力する。 The pre-processing unit 22 samples the signal output from the image sensor 21 by performing a correlated double sampling (CDS) process and outputs the sample to the amplification unit 23.
The amplification unit 23 amplifies the image signal input via the pre-processing unit 22 and outputs the amplified image signal to the A / D conversion unit 24.
The A / D conversion unit 24 quantizes the image signal amplified by the amplification unit 23 to generate quantized data, and outputs the quantized data to an image processing unit 40 described later.

コントローラ３は、カメラ２を制御するための各種信号を生成して出力するものであり、図示しないＣＰＵの制御によって駆動する評価値算出部３１、記憶部３２、判定部３３、露出時間算出部３４及び画像処理部４０を備えている。また、コントローラ３は、カメラ２において、１フレームを取得するのに要する最短時間である垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤを設定したり、記憶部３２に記憶された露出時間（撮像条件）又は露出時間算出部３４によって算出された露出時間に基づいて撮像素子２１を制御したりする。 The controller 3 generates and outputs various signals for controlling the camera 2, and an evaluation value calculation unit 31, a storage unit 32, a determination unit 33, and an exposure time calculation unit 34 that are driven by control of a CPU (not shown). And an image processing unit 40. Further, the controller 3 sets the cycle T VD of the vertical synchronization signal VD, which is the shortest time required to acquire one frame, in the camera 2, or sets the exposure time (imaging condition) or exposure stored in the storage unit 32. The image sensor 21 is controlled based on the exposure time calculated by the time calculation unit 34.

評価値算出部３１は、カメラ２において撮像された画像データにおける任意の領域の信号レベルに基づいて評価値を算出する。すなわち、評価値算出部３１は、Ａ／Ｄ変換部２４から出力される画像データの任意の領域における信号レベルの平均値を算出し、これを評価値Ｓ１として判定部３２に出力する。   The evaluation value calculation unit 31 calculates an evaluation value based on the signal level of an arbitrary area in the image data captured by the camera 2. That is, the evaluation value calculation unit 31 calculates an average value of signal levels in an arbitrary region of the image data output from the A / D conversion unit 24, and outputs this to the determination unit 32 as an evaluation value S1.

なお、評価値Ｓ１として、任意の領域内の信号レベルの平均値としたが、任意の領域内の信号レベルの最大値、または最頻値、または中央値を評価値Ｓ１としてもよい。
また、画像データをＲ、Ｇｒ、Ｇｂ、ＢからＹＣ変換し、Ｙデータを評価値Ｓ１としてもよいほか、ＹＣ変換せずにＧ信号を評価値Ｓ１としてもよい。モノクロイメージセンサの場合には、Ａ／Ｄ変換部２４から出力される画像信号データの任意の領域内の信号を評価値Ｓ１としてもよい。 The evaluation value S1 is an average value of signal levels in an arbitrary region, but the maximum value, mode value, or median value of signal levels in an arbitrary region may be used as the evaluation value S1.
Further, the image data may be YC converted from R, Gr, Gb, and B, and the Y data may be used as the evaluation value S1, or the G signal may be used as the evaluation value S1 without YC conversion. In the case of a monochrome image sensor, a signal in an arbitrary region of the image signal data output from the A / D converter 24 may be used as the evaluation value S1.

記憶部３２は、顕微鏡本体１からカメラ２に対する入射光量が増加したと判定するための基準値である第１の閾値である信号レベルＳＨ１と、入射光量が減少したと判定するための基準値である第２の閾値である信号レベルＳＬ１とを記憶している。また、記憶部３２は、信号レベルＳＨ１よりも信号レベルの低い信号レベルＳＨ０、信号レベルＳＨ０よりも信号レベルの低い信号レベルＳＬ０をも記憶している。なお、ＳＬ０，ＳＬ１，ＳＨ０，ＳＨ１の関係は以下の式（１）のようになっている。
ＳＬ１＜ＳＬ０＜ＳＨ０＜ＳＨ１ ・・・（１）
また、ＳＬ０，ＳＬ１，ＳＨ０，ＳＨ１と露出時間との関係を図２に示した。 The storage unit 32 includes a signal level SH1, which is a first threshold value for determining that the amount of incident light from the microscope body 1 to the camera 2 has increased, and a reference value for determining that the amount of incident light has decreased. A signal level SL1 which is a certain second threshold value is stored. The storage unit 32 also stores a signal level SH0 having a signal level lower than the signal level SH1 and a signal level SL0 having a signal level lower than the signal level SH0. The relationship among SL0, SL1, SH0, and SH1 is as shown in the following formula (1).
SL1 <SL0 <SH0 <SH1 (1)
The relationship between SL0, SL1, SH0, SH1 and exposure time is shown in FIG.

なお、信号レベルＳＬ０，ＳＬ１，ＳＨ０，ＳＨ１の値は任意に定めることができる。
また、記憶部３２は、撮像素子２１に設定する撮像条件や画像処理部４０で画像処理を行う時のパラメータのほか、取得する画像データに対する目標の信号レベルＳ０やループ回数Ｎも記憶している。 Note that the values of the signal levels SL0, SL1, SH0, and SH1 can be arbitrarily determined.
The storage unit 32 also stores the target signal level S0 and the loop count N for the acquired image data, in addition to the imaging conditions set in the imaging element 21 and the parameters when the image processing unit 40 performs image processing. .

判定部３３は、評価値Ｓ１が信号レベルＳＨ１の値以上か否かを判定するとともに、評価値Ｓ１に係る画像データを取得したときの露出時間がカメラ２の垂直同期信号の周期ＴＶＤよりも長いか否かを判定する。また、評価値Ｓ１が信号レベルＳＬ１の値以下か否かを判定するとともに、評価値Ｓ１に係る画像データを取得したときの露出時間がカメラ２の垂直同期信号の周期ＴＶＤよりも長いか否かを判定する。
つまり、判定部３３は、評価値算出部３１から出力される評価値Ｓ１と、記憶部３２に記憶されている信号レベルＳＬ０、ＳＬ１、ＳＨ０、ＳＨ１とを比較し、比較結果を露出時間算出部３４に出力する。 The determination unit 33 determines whether or not the evaluation value S1 is equal to or higher than the signal level SH1, and the exposure time when the image data related to the evaluation value S1 is acquired is shorter than the cycle T VD of the vertical synchronization signal of the camera 2. Determine whether it is long or not. Further, it is determined whether or not the evaluation value S1 is equal to or less than the signal level SL1, and whether or not the exposure time when the image data related to the evaluation value S1 is acquired is longer than the cycle T VD of the vertical synchronization signal of the camera 2. Determine whether.
That is, the determination unit 33 compares the evaluation value S1 output from the evaluation value calculation unit 31 with the signal levels SL0, SL1, SH0, and SH1 stored in the storage unit 32, and compares the comparison results with the exposure time calculation unit. 34.

露出時間算出３４は、判定部３３による判定の結果、評価値Ｓ１が信号レベルＳＨ１の値以上であり、且つ、評価値Ｓ１に係る画像データを取得したときの露出時間がカメラ２の垂直同期信号の周期ＴＶＤよりも長い場合には、周期ＴＶＤ以下の新たな露出時間を算出する。また、判定部３３による判定の結果、評価値Ｓ１が信号レベルＳＬ１の値以下であり、且つ、評価値Ｓ１に係る画像データを取得したときの露出時間がカメラ２の垂直同期信号の周期ＴＶＤよりも短い場合には、周期ＴＶＤを新たな露出時間として算出する。
なお、コントローラ３は、露出時間算出部３４から出力される露出時間に基づいて撮像素子２１に入力する電子シャッタパルスφＳＵＢを出力する。 In the exposure time calculation 34, the evaluation value S1 is equal to or higher than the signal level SH1 as a result of determination by the determination unit 33, and the exposure time when the image data related to the evaluation value S1 is acquired is the vertical synchronization signal of the camera 2. If longer than the period T VD of calculates a new exposure time of less than period T VD. As a result of the determination by the determination unit 33, the evaluation value S1 is equal to or less than the signal level SL1, and the exposure time when the image data related to the evaluation value S1 is acquired is the period T VD of the vertical synchronization signal of the camera 2. If it is shorter, the period TVD is calculated as a new exposure time.
The controller 3 outputs an electronic shutter pulse φSUB that is input to the image sensor 21 based on the exposure time output from the exposure time calculation unit 34.

画像処理部４０は、画像データに対して、デモザイキング処理や色マトリックス変換処理、コントラスト処理、鮮鋭化処理等の画像処理を行い、これらの各種画像処理後の画像データを表示部４に出力し、表示部４において各種画像処理後の画像データを観察画像として表示する。   The image processing unit 40 performs image processing such as demosaicing processing, color matrix conversion processing, contrast processing, and sharpening processing on the image data, and outputs the image data after these various types of image processing to the display unit 4. The display unit 4 displays the image data after various image processing as an observation image.

以下、このように構成された撮像システムにおいて、露光時間を算出する場合の作用について図３のフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ１０１では、撮像システムの露出制御が自動露出制御（ＡＥ制御）であるか否かを判断する。撮像システムの露出制御が自動露出である場合、コントローラ３により記憶部３２に記憶されたループ回数Ｎを０にリセットし、記憶部３２に記憶させ、次のステップＳ１０２に進む。なお、露出制御がＡＥ制御でない場合には、露出時間算出処理を終了する。 Hereinafter, the operation when the exposure time is calculated in the imaging system configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG.
In step S101, it is determined whether exposure control of the imaging system is automatic exposure control (AE control). If the exposure control of the imaging system is automatic exposure, the number of loops N stored in the storage unit 32 by the controller 3 is reset to 0, stored in the storage unit 32, and the process proceeds to the next step S102. If the exposure control is not AE control, the exposure time calculation process ends.

ステップＳ１０２では、記憶部３２に記憶された露出時間Ｔ１で取得された画像データから評価値Ｓ１を取得する。すなわち、評価値算出部３１では、Ａ／Ｄ変換部２４から出力された露出時間Ｔ１で取得された画像データの任意の領域内の信号レベルの平均値を算出し、算出された平均値を評価値Ｓ１として判定部３３に出力する。   In step S102, the evaluation value S1 is acquired from the image data acquired at the exposure time T1 stored in the storage unit 32. That is, the evaluation value calculation unit 31 calculates an average value of signal levels in an arbitrary area of the image data acquired at the exposure time T1 output from the A / D conversion unit 24, and evaluates the calculated average value. It outputs to the determination part 33 as value S1.

次のステップＳ１０３では、ステップＳ１０２で算出された評価値Ｓ１を基に、適正な露出時間となっているかを判断する。すなわち、判定部３３において、評価値Ｓ１と、信号レベルＳＬ０、ＳＨ０とを比較する。任意の信号レベルＳＬ０とＳＨ０は、目標の信号レベルＳ０の許容差の上下限値を規定しており、評価値Ｓ１がこの許容差に収まった場合、つまり、ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０を満たすか否かを判定し、満たす場合に目標の信号レベルの画像データが取得されたと判断され、記憶部３２に記憶されているループ回数Ｎを０にセットし、露出時間算出処理を終了する。
ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０ではない場合、目標の信号レベルの画像データを取得出来ていないと判断し、次のステップＳ１０４に進む。 In the next step S103, it is determined whether the exposure time is appropriate based on the evaluation value S1 calculated in step S102. That is, the determination unit 33 compares the evaluation value S1 with the signal levels SL0 and SH0. Arbitrary signal levels SL0 and SH0 define the upper and lower limits of the tolerance of the target signal level S0. If the evaluation value S1 falls within this tolerance, that is, whether SL0 ≦ S1 ≦ SH0 is satisfied. When it is satisfied, it is determined that the image data of the target signal level has been acquired, the loop count N stored in the storage unit 32 is set to 0, and the exposure time calculation process is terminated.
If SL0 ≦ S1 ≦ SH0 is not satisfied, it is determined that the image data of the target signal level has not been acquired, and the process proceeds to the next step S104.

ステップＳ１０４では、ステップＳ１０３で目標の信号レベルＳ０の画像データを取得出来ていないという判断を基に、目標の信号レベルからのズレ量を判断し、適正な露出時間を算出する。すなわち、判定部３３において、評価値Ｓ１と、信号レベルＳＬ１、ＳＨ１とを比較する。   In step S104, the amount of deviation from the target signal level is determined based on the determination that image data of the target signal level S0 has not been acquired in step S103, and an appropriate exposure time is calculated. That is, the determination unit 33 compares the evaluation value S1 with the signal levels SL1 and SH1.

信号レベルＳＬ１は、Ａ／Ｄ変換部２４から出力される画像データの信号レベルが不足していることを規定しており、評価値Ｓ１がこの値以下となった場合、つまり、Ｓ１≦ＳＬ１の場合に光路ａ１から撮像素子２１への入射光量が急激に減少したと判断される。   The signal level SL1 stipulates that the signal level of the image data output from the A / D converter 24 is insufficient, and when the evaluation value S1 is less than or equal to this value, that is, S1 ≦ SL1. In this case, it is determined that the amount of incident light from the optical path a1 to the image pickup device 21 has rapidly decreased.

一方、信号レベル閾値ＳＨ１は、Ａ／Ｄ変換部２４から出力される画像データの信号レベルが飽和していることを規定しており、評価値Ｓ１がこの値以上となった場合、つまり、Ｓ１≧ＳＨ１の場合に光路ａ１から撮像素子２１への入射光量が急激に増加したと判断される。   On the other hand, the signal level threshold value SH1 defines that the signal level of the image data output from the A / D converter 24 is saturated, and when the evaluation value S1 is equal to or higher than this value, that is, S1. When ≧ SH1, it is determined that the amount of light incident on the image sensor 21 from the optical path a1 has increased rapidly.

このため、ＳＬ１＜Ｓ１＜ＳＨ１となる場合、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、信号レベルと露出時間が比例関係であることから、露出時間算出部３４にて、目標の信号レベルＳ０となるような新たな露出時間Ｔを以下の式（２）から算出する。
Ｔ０＝Ｓ０／Ｓ１×Ｔ１ ・・・（２）
コントローラ３は、露出時間算出部３４にて算出した露出時間Ｔ０に基づいて電子シャッタパルスφＳＵＢを生成し、撮像素子２１に設定する。 For this reason, when SL1 <S1 <SH1, the process proceeds to step S105. In step S105, since the signal level and the exposure time are in a proportional relationship, the exposure time calculation unit 34 calculates a new exposure time T that achieves the target signal level S0 from the following equation (2).
T0 = S0 / S1 × T1 (2)
The controller 3 generates an electronic shutter pulse φSUB based on the exposure time T 0 calculated by the exposure time calculation unit 34 and sets it in the image sensor 21.

図４に、短時間露光時の撮像素子の動作を示したタイミングチャートを、図５に、長時間露光時の撮像素子の動作を示したタイミングチャートを示す。図４及び図５に示すように、電子シャッタパルスφＳＵＢの立下りから読み出しパルスＳＧの立ち上がりまでが、撮像素子２１に設定される露出時間Ｔ０であり、露出時間Ｔ０で露光される。撮像素子２１で光電変換された画像データを、前置処理部２２、増幅部２３を介してＡ／Ｄ変換部２４から出力する。処理時間内に、評価値算出部３１から露出時間算出部３４での処理を行い、露出時間Ｔ０を上記した式（２）から算出する。露光時間を設定している間に、コントローラ３から撮像素子２１に入力する電子シャッタパルスφＳＵＢの数を設定する。   FIG. 4 shows a timing chart showing the operation of the image sensor during short exposure, and FIG. 5 shows a timing chart showing the operation of the image sensor during long exposure. As shown in FIGS. 4 and 5, the exposure time T0 set for the image sensor 21 is from the falling edge of the electronic shutter pulse φSUB to the rising edge of the readout pulse SG, and exposure is performed with the exposure time T0. The image data photoelectrically converted by the image sensor 21 is output from the A / D conversion unit 24 via the preprocessing unit 22 and the amplification unit 23. Within the processing time, the processing from the evaluation value calculation unit 31 to the exposure time calculation unit 34 is performed, and the exposure time T0 is calculated from the above equation (2). While the exposure time is set, the number of electronic shutter pulses φSUB input from the controller 3 to the image sensor 21 is set.

また、ＳＬ１＜Ｓ１＜ＳＨ１ではない場合は、対物レンズ１１の切り替えや、三眼鏡筒１３の観察光路切り替え等により撮像素子２１への入射光量が大きく変化していると判断する。そして、コントローラ３でループ回数Ｎをインクリメントし、記憶部３２に保持し、ステップＳ１０７に進む。   If SL1 <S1 <SH1, it is determined that the amount of light incident on the image sensor 21 has changed significantly due to switching of the objective lens 11, switching of the observation optical path of the trinocular tube 13, or the like. Then, the controller 3 increments the loop count N, holds it in the storage unit 32, and proceeds to step S107.

ステップＳ１０７では、撮像素子２１への入射光量が大きく変化し、画像データの信号レベルが飽和しているか不足しているかどうかの判断をする。このため、まず判定部３３では、評価値Ｓ１と信号レベルＳＨ１とを比較する。Ｓ１≧ＳＨ１ではない場合、つまり、Ｓ１≦ＳＬ１である場合、撮像素子２１への入射光量が急激に減少したことで信号レベルが不足していると判断され、ステップＳ１０８に進む。Ｓ１≧ＳＨ１となる場合、撮像素子２１への入射光量が急激に増加したことで信号レベルが飽和していると判断され、ステップＳ１０９に進む。   In step S107, it is determined whether the amount of light incident on the image sensor 21 has changed greatly and the signal level of the image data is saturated or insufficient. Therefore, first, the determination unit 33 compares the evaluation value S1 with the signal level SH1. When S1 ≧ SH1, that is, when S1 ≦ SL1, it is determined that the signal level is insufficient due to a sudden decrease in the amount of light incident on the image sensor 21, and the process proceeds to step S108. When S1 ≧ SH1, it is determined that the signal level is saturated due to a sudden increase in the amount of light incident on the image sensor 21, and the process proceeds to step S109.

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０７での撮像素子２１への入射光量が急激に減少したことで信号レベルが不足しているという判断に基づいて、露出時間算出部３４により露出時間を算出する。
このために、まず、判定部３３において、現在設定されている露出時間Ｔ１と垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤを比較し、露出時間Ｔ１が垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤよりも長いか否かを判定することで、新たに算出する露出時間Ｔ０を垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤとすることが適切か否かを判定している。つまり、判定部３３では、露出時間Ｔ１とコントローラ３で設定される垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤとを比較し、以下の式（３）を満たすか否かを判断する。 In step S108, the exposure time is calculated by the exposure time calculator 34 based on the determination that the signal level is insufficient due to the sudden decrease in the amount of light incident on the image sensor 21 in step S107.
For this purpose, the determination unit 33 first compares the currently set exposure time T1 with the cycle T VD of the vertical synchronization signal VD, and determines whether the exposure time T1 is longer than the cycle T VD of the vertical synchronization signal VD. Thus, it is determined whether or not it is appropriate to set the newly calculated exposure time T0 as the cycle T VD of the vertical synchronization signal VD. That is, the determination unit 33 compares the exposure time T1 with the cycle T VD of the vertical synchronization signal VD set by the controller 3, and determines whether or not the following equation (3) is satisfied.

ＴＶＤ＞Ｓ０／Ｓ１×Ｔ１ ・・・（３）
式（３）を満たす場合、ステップＳ１１０に進み、以下の式（４）から露出時間Ｔ０を算出し、垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤを新たな露出時間とする。
Ｔ０＝２（Ｎ−１）×ＴＶＤ ・・・（４） T VD > S0 / S1 × T1 (3)
When the expression (3) is satisfied, the process proceeds to step S110, the exposure time T0 is calculated from the following expression (4), and the cycle T VD of the vertical synchronization signal VD is set as a new exposure time.
T0 = 2 (N−1) × T VD (4)

式（３）を満たさない場合、ステップＳ１１１に進み、周期ＴＶＤを新たな露出時間とすることに代えて、以下の式（５）から露出時間Ｔ０を算出する。
Ｔ０＝２（Ｎ−１）×Ｔ１ ・・・（５）
なお、上記式（４）及び式（５）において、Ｔ０は新たな露光時間、Ｎはループ回数、ＴＶＤは撮像手段の垂直同期信号の周期である。 If the expression (3) is not satisfied, the process proceeds to step S111, and the exposure time T0 is calculated from the following expression (5) instead of setting the cycle TVD as a new exposure time.
T0 = 2 (N−1) × T1 (5)
In the above equations (4) and (5), T0 is the new exposure time, N is the number of loops, and TVD is the period of the vertical synchronizing signal of the imaging means.

ステップＳ１０９では、ステップＳ１０７における撮像素子２１への入射光量が急激に増加したことで信号レベルが飽和しているという判断に基づいて、露出時間算出部３４により新たな露出時間を算出する。
このために、まず、判定部３３において、現在設定されている露出時間Ｔ１と垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤを比較し、露出時間Ｔ１が垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤよりも長いか否かを判定することで、新たな露出時間Ｔを垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤ以下とすることが適正か否かを判定している。
つまり、判定部３３では、露出時間Ｔ１とコントローラ３で設定される垂直同期信号ＶＤの周期ＴＶＤとを比較し、以下の式（６）を満たすか否か判定する。
ＴＶＤ＜Ｓ０／Ｓ１×Ｔ１ ・・・（６） In step S109, the exposure time calculation unit 34 calculates a new exposure time based on the determination that the signal level is saturated due to the sudden increase in the amount of light incident on the image sensor 21 in step S107.
For this purpose, the determination unit 33 first compares the currently set exposure time T1 with the cycle T VD of the vertical synchronization signal VD, and determines whether the exposure time T1 is longer than the cycle T VD of the vertical synchronization signal VD. Thus, it is determined whether or not it is appropriate to set the new exposure time T to be equal to or shorter than the cycle T VD of the vertical synchronization signal VD.
That is, the determination unit 33 compares the exposure time T1 with the cycle T VD of the vertical synchronization signal VD set by the controller 3, and determines whether or not the following equation (6) is satisfied.
T VD <S0 / S1 × T1 (6)

判定の結果、式（６）を満たす場合には、ステップＳ１１２に進み、以下の式（７）に基づいて新たな露出時間Ｔ０を算出する。
Ｔ０＝１／（２（Ｎ−１））×ＴＶＤ ・・・（７）
上記式（６）を満たさない場合、ステップＳ１１３に進み、以下の式（８）から新たな露出時間Ｔ０を算出する。
Ｔ０＝１／（２（Ｎ−１））×Ｔ１ ・・・（８）
そして、ステップＳ１０５、ステップＳ１１０、ステップＳ１１１、ステップＳ１１２およびステップＳ１１３で算出した新たな露出時間Ｔ０を露出時間Ｔ１に置き換え、ステップＳ１０２で、この露出時間Ｔ１で取得された画像データから評価値Ｓ１を取得する。 As a result of the determination, if the expression (6) is satisfied, the process proceeds to step S112, and a new exposure time T0 is calculated based on the following expression (7).
T0 = 1 / (2 (N−1) ) × T VD (7)
If the above equation (6) is not satisfied, the process proceeds to step S113, and a new exposure time T0 is calculated from the following equation (8).
T0 = 1 / (2 (N−1) ) × T1 (8)
Then, the new exposure time T0 calculated in step S105, step S110, step S111, step S112, and step S113 is replaced with the exposure time T1, and in step S102, the evaluation value S1 is obtained from the image data acquired at the exposure time T1. get.

以下、より具体的に、例えば対物レンズＡから対物レンズＢに切替える場合について、適正な露出時間の算出までの流れを説明する（図６参照）。
対物レンズＡが光路上に挿入されている時の適正な露出時間をＴ１（Ｔ１≦ＴＶＤ）、であり、画像データが８ｂｉｔ階調、目標の信号レベルＳ０、信号レベルＳＬ１、ＳＬ０、ＳＨ０、ＳＨ１がそれぞれ、Ｓ０＝１２８、ＳＬ１＝２５、ＳＬ０＝１２１、ＳＨ０＝１３５、ＳＨ１＝２３０であると仮定する。 More specifically, for example, in the case of switching from the objective lens A to the objective lens B, a flow until calculation of an appropriate exposure time will be described (see FIG. 6).
The appropriate exposure time when the objective lens A is inserted in the optical path is T1 (T1 ≦ T VD ), and the image data is 8-bit gradation, the target signal level S0, the signal levels SL1, SL0, SH0, Assume that SH1 is S0 = 128, SL1 = 25, SL0 = 121, SH0 = 135, and SH1 = 230, respectively.

ＡＥ露光制御開始時において、対物レンズＡが光路上に挿入されおり、目標の信号レベルの画像データを取得することができる露出時間をＴ１（Ｔ１＝１／６０×ＴＶＤ）とする。対物レンズを切り替える際に一時的に遮光状態となるので、この時の評価値Ｓ１は限りなく小さく、新たな露出時間Ｔ０＝（Ｓ０／Ｓ１）×Ｔ１より、新たな露出時間Ｔは長時間露光となる。ここでは、Ｔ０＝３０×ＴＶＤとする。 At the start of AE exposure control, the objective lens A is inserted in the optical path, and the exposure time during which image data of the target signal level can be acquired is T1 (T1 = 1/60 × T VD ). Since the light is temporarily blocked when the objective lens is switched, the evaluation value S1 at this time is extremely small, and the new exposure time T is a long exposure time from the new exposure time T0 = (S0 / S1) × T1. It becomes. Here, T0 = 30 × T VD .

そして、新たな露出時間Ｔ０を露出時間Ｔ１に置き換え、露出時間Ｔ１＝３０×ＴＶＤで露光が開始され、対物レンズが切り替わり対物レンズＢが光路上に挿入される。撮像素子への入射光量が増えた為、このとき撮像された画像データの信号レベルは飽和する。画像データから評価値Ｓ１を算出した結果、Ｓ１＝２５５となる。
Ｓ１≧ＳＨ１であるので、撮像素子２１への入射光量が急激に増加して信号レベルが飽和しているという判断される。さらに、画像データが取得された露出時間Ｔ１とＴＶＤとを比較すると、ＴＶＤ＜（Ｓ０／Ｓ１）×Ｔ１であることから、新たな露出時間Ｔ０をＴＶＤ以下となる、Ｔ０＝（１／２＾（Ｎ−１））×ＴＶＤから算出する。算出した結果、Ｔ０＝ＴＶＤとなる。 Then, the new exposure time T0 is replaced with the exposure time T1, and exposure is started at the exposure time T1 = 30 × T VD . The objective lens is switched and the objective lens B is inserted into the optical path. Since the amount of light incident on the image sensor has increased, the signal level of the image data captured at this time is saturated. As a result of calculating the evaluation value S1 from the image data, S1 = 255.
Since S1 ≧ SH1, it is determined that the amount of light incident on the image pickup device 21 increases rapidly and the signal level is saturated. Furthermore, when comparing the exposure time T1 and T VD which image data is acquired, since a T VD <(S0 / S1) × T1, equal to or less than T VD new exposure time T0, T0 = (1 / 2 ^ (N−1)) × T VD As a result of the calculation, T0 = TVD .

露出時間Ｔ＝ＴＶＤで露光が開始され、画像データが撮像される。画像データから評価値Ｓ１を算出した結果、Ｓ１＝１２８となる。ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０と判断され、露出時間算出処理が完了する。
このように、本実施形態の場合、対物レンズＡから対物レンズＢに切り替え時、対物レンズＢが光路上に挿入されてから適正な露出時間の算出までに４フレーム要するだけで適正露光とすることができる。 Exposure is started at an exposure time T = T VD , and image data is captured. As a result of calculating the evaluation value S1 from the image data, S1 = 128. It is determined that SL0 ≦ S1 ≦ SH0, and the exposure time calculation process is completed.
As described above, in the case of the present embodiment, when switching from the objective lens A to the objective lens B, it is necessary to obtain an appropriate exposure only by requiring 4 frames from the insertion of the objective lens B into the optical path until the calculation of an appropriate exposure time. Can do.

なお、参考までに、本実施形態とは異なり、露光時間と垂直同期信号の周期との関係を考慮せずに新たな露光時間を算出する場合には、以下のようになる。
対物レンズＡが光路上に挿入されている時の適正な露出時間をＴ１（Ｔ１≦ＴＶＤ）、であり、画像データが８ｂｉｔ階調、目標の信号レベルＳ０、信号レベルＳＬ１、ＳＬ０、ＳＨ０、ＳＨ１がそれぞれ、Ｓ０＝１２８、ＳＬ１＝２５、ＳＬ０＝１２１、ＳＨ０＝１３５、ＳＨ１＝２３０であると仮定する。 For reference, unlike the present embodiment, when a new exposure time is calculated without considering the relationship between the exposure time and the period of the vertical synchronization signal, the following is performed.
The appropriate exposure time when the objective lens A is inserted in the optical path is T1 (T1 ≦ T VD ), and the image data is 8-bit gradation, the target signal level S0, the signal levels SL1, SL0, SH0, Assume that SH1 is S0 = 128, SL1 = 25, SL0 = 121, SH0 = 135, and SH1 = 230, respectively.

ＡＥ露光制御開始時において、対物レンズＡが光路上に挿入されおり、目標の信号レベルの画像データを取得することができる露出時間をＴ１（Ｔ１＝１／６０×ＴＶＤ）とする。対物レンズを切り替える際に一時的に遮光状態となるので、この時の評価値Ｓ１は限りなく小さく、新たな露光時間Ｔ０＝（Ｓ０／Ｓ１）×Ｔ１より、新たな露光時間Ｔは長時間露光となる。ここでは、Ｔ０＝３０×ＴＶＤとする。 At the start of AE exposure control, the objective lens A is inserted in the optical path, and the exposure time during which image data of the target signal level can be acquired is T1 (T1 = 1/60 × T VD ). Since the light is temporarily blocked when the objective lens is switched, the evaluation value S1 at this time is extremely small, and the new exposure time T is longer than the new exposure time T0 = (S0 / S1) × T1. It becomes. Here, T0 = 30 × T VD .

そして、新たな露出時間Ｔ０を露出時間Ｔ１に置き換え、露出時間Ｔ１＝３０×ＴＶＤで露光が開始され、対物レンズが切り替わり対物レンズＢが光路上に挿入される。撮像素子への入射光量が増えた為、このとき撮像された画像データの信号レベルは飽和する。このため画像データから評価値Ｓ１を算出した結果、Ｓ１＝２５５となる。この場合、ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０ではないと判断され、新たな露出時間Ｔ０としてＴ０＝１５×ＴＶＤを算出し、新たな露出時間Ｔ０を露出時間Ｔ１に置き換え、この露光時間Ｔ１で露光が開始される。 Then, the new exposure time T0 is replaced with the exposure time T1, and exposure is started at the exposure time T1 = 30 × T VD . The objective lens is switched and the objective lens B is inserted into the optical path. Since the amount of light incident on the image sensor has increased, the signal level of the image data captured at this time is saturated. For this reason, as a result of calculating the evaluation value S1 from the image data, S1 = 255. In this case, it is determined that SL0 ≦ S1 ≦ SH0 is not satisfied, T0 = 15 × T VD is calculated as a new exposure time T0, the new exposure time T0 is replaced with the exposure time T1, and exposure starts at this exposure time T1. Is done.

露出時間Ｔ１＝１５×ＴＶＤで撮像された画像データから評価値Ｓ１を算出した結果、Ｓ１＝２５５である。ＳＨ０＜Ｓ１と判断され、新たな露出時間Ｔ０を算出した結果、Ｔ０＝７．５×ＴＶＤを算出し、新たな露出時間Ｔ０を露出時間Ｔ１に置き換え、露出時間Ｔ１＝７．５×ＴＶＤで露光が開始される。
撮像された画像データから評価値Ｓ１を算出した結果、Ｓ１＝２５５となり、ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０ではないと判断され、新たな露光時間Ｔ０＝３．７５×ＴＶＤを算出する。新たな露出時間Ｔ０を露出時間Ｔ１に置き換え、露出時間Ｔ１＝３．７５×ＴＶＤで露光が開始され画像データが取得される。 As a result of calculating the evaluation value S1 from the image data captured with the exposure time T1 = 15 × T VD , S1 = 255. As a result of calculating SH0 <S1 and calculating a new exposure time T0, T0 = 7.5 × T VD is calculated, the new exposure time T0 is replaced with the exposure time T1, and the exposure time T1 = 7.5 × T Exposure starts with VD .
As a result of calculating the evaluation value S1 from the captured image data, S1 = 255, and it is determined that SL0 ≦ S1 ≦ SH0 is not satisfied, and a new exposure time T0 = 3.75 × T VD is calculated. The new exposure time T0 is replaced with the exposure time T1, exposure is started at the exposure time T1 = 3.75 × T VD , and image data is acquired.

評価値Ｓ１を算出した結果、Ｓ１＝２５５となり、ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０ではないと判断され、新たな露出時間Ｔ０＝１．８７５×ＴＶＤを算出し、この露出時間で露光が開始され画像データを取得する。評価値Ｓ１がＳ１＝２４０と算出され、ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０ではないと判断され、Ｔ０＝ＴＶＤを算出し、露光を開始する。
画像データから評価値Ｓ１を算出した結果、Ｓ１＝１２８となり、ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０と判断され、露出時間算出処理が完了する。
このように、対物レンズＡから対物レンズＢに切り替え時、対物レンズＢが光路上に挿入されてから適正な露出時間の算出するまでに３５フレームかかることになる。 As a result of calculating the evaluation value S1, S1 = 255, and it is determined that SL0 ≦ S1 ≦ SH0 is not satisfied, a new exposure time T0 = 1.875 × T VD is calculated, and exposure is started at this exposure time, and image data To get. The evaluation value S1 is calculated as S1 = 240, it is determined that SL0 ≦ S1 ≦ SH0 is not satisfied, T0 = T VD is calculated, and exposure is started.
As a result of calculating the evaluation value S1 from the image data, S1 = 128, and it is determined that SL0 ≦ S1 ≦ SH0, and the exposure time calculation process is completed.
Thus, when switching from the objective lens A to the objective lens B, it takes 35 frames from the insertion of the objective lens B into the optical path to the calculation of an appropriate exposure time.

以上説明したように、本実施形態によれば、設定されている露出時間が垂直同期信号の周期よりも長いか否かをも判定し、この判定結果を考慮したうえで、新たな露出時間を算出する。このようにすることで、カメラ（撮像素子）に対する入射光量が急激に減少した場合であっても、適正な露光時間を新たに算出して設定することができ、次に画像データを取得する際に、目標の輝度値に収束した好ましい画像データを取得することができる。   As described above, according to the present embodiment, it is also determined whether or not the set exposure time is longer than the period of the vertical synchronization signal, and the new exposure time is set in consideration of the determination result. calculate. In this way, even when the amount of incident light on the camera (imaging device) suddenly decreases, an appropriate exposure time can be newly calculated and set, and the next time image data is acquired In addition, it is possible to obtain preferable image data converged to the target luminance value.

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態は、上述した第１の実施形態における構成に加え、コントローラ３が、累積露出時間評価値算出部を備えている。露出時間評価値算出部は、露出時間算出部３４にて算出されコントローラ３により１フレーム毎に設定される露出時間を過去の所定回数、例えば５０回分の露出時間の情報を記憶部３２に記憶させる。また、過去の複数回分の露出時間の平均値を算出し、算出された平均値を過去露出時間ＴＰとする。
なお、過去露出時間ＴＰとして、過去の複数回分の露出時間の平均値のほか、過去所定回数分の最頻値や、中央値を算出してもよい。 (Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
In the present embodiment, in addition to the configuration in the first embodiment described above, the controller 3 includes a cumulative exposure time evaluation value calculation unit. The exposure time evaluation value calculation unit causes the storage unit 32 to store the exposure time calculated by the exposure time calculation unit 34 and set for each frame by the controller 3 in the past a predetermined number of times, for example, 50 exposure time information. . Further, the average value of the exposure time of a plurality of past times, the calculated average value and past exposure time T P.
As past exposure time T P, addition of the average value of the exposure time of a plurality of past times, the mode and the predetermined number of times in the past, may calculate the median value.

以下、このように構成された撮像システムにおいて、露光時間を算出する場合の作用について図７のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の説明では累積する露出時間を過去５０回分と定められていることとして説明する。
ステップＳ２０１において、累積露出時間評価値算出部により、１フレーム毎に検出し、過去５０回分の露出時間を記憶部に記憶させ、これらの平均値を算出して過去露出時間ＴＰとし、記憶部に記憶させ、次のステップＳ２０２に進む。 Hereinafter, the operation when the exposure time is calculated in the imaging system configured as described above will be described with reference to the flowchart of FIG. In the following description, it is assumed that the accumulated exposure time is set to the past 50 times.
In step S201, the accumulated exposure time evaluation value calculating unit detects for each frame, to store the exposure time of the last 50 times the storage unit, the past exposure time T P by calculating the average value thereof, the storage unit And proceed to the next step S202.

ステップＳ２０２では現在設定されている露出時間Ｔ１で画像データを取得し、取得した画像データから評価値Ｓ１を取得する。なお、評価値Ｓ１の算出方法は上述した第１の実施形態と同様であるので説明を省略する。
次のステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で算出された評価値Ｓ１に基づいて、露光時間Ｔ１が適正な露出時間であるかを判断する。すなわち、評価値Ｓ１と、記憶部に記憶された信号レベルＳＬ０、ＳＨ０とを比較する。 In step S202, image data is acquired at the currently set exposure time T1, and an evaluation value S1 is acquired from the acquired image data. Note that the method for calculating the evaluation value S1 is the same as that in the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.
In the next step S203, it is determined whether the exposure time T1 is an appropriate exposure time based on the evaluation value S1 calculated in step S202. That is, the evaluation value S1 is compared with the signal levels SL0 and SH0 stored in the storage unit.

ステップＳ２０３における判断の結果、ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０となる場合、露出時間算出処理を終了し、ＳＬ０≦Ｓ１≦ＳＨ０ではない場合、目標の信号レベルの画像データを取得出来ていないと判断し、ステップＳ２０４に進む。   If the result of determination in step S203 is SL0 ≦ S1 ≦ SH0, the exposure time calculation process is terminated. If SL0 ≦ S1 ≦ SH0 is not satisfied, it is determined that image data of the target signal level has not been acquired, and step The process proceeds to S204.

ステップＳ２０４では、適正露出時間からのズレ量を判断し、適正な露出時間を算出する。つまり、評価値Ｓ１と、信号レベルＳＬ１、ＳＨ１とを比較する。ＳＬ１＜Ｓ１＜ＳＨ１となる場合、信号レベルと露出時間が比例関係であることから、ステップＳ２０５に進み、露出時間算出部３４にて、目標の信号レベルＳ０となるような新たな露出時間Ｔ０を上記した式（２）から算出する。
一方、ＳＬ１＜Ｓ１＜ＳＨ１ではない場合、対物レンズ１１の切り替えや、三眼鏡筒１０６の観察光路切り替え等で撮像素子２１への入射光量が大きく変化していると判断され、ステップＳ２０６に進む。 In step S204, the amount of deviation from the appropriate exposure time is determined, and the appropriate exposure time is calculated. That is, the evaluation value S1 is compared with the signal levels SL1 and SH1. When SL1 <S1 <SH1, since the signal level and the exposure time are in a proportional relationship, the process proceeds to step S205, and the exposure time calculation unit 34 sets a new exposure time T0 so as to achieve the target signal level S0. Calculated from the above equation (2).
On the other hand, if SL1 <S1 <SH1, it is determined that the amount of incident light on the image sensor 21 has changed significantly due to switching of the objective lens 11 or switching of the observation optical path of the trinocular tube 106, and the process proceeds to step S206.

ステップＳ２０６では、撮像素子２１への入射光量が大きく変化し、画像データの信号レベルが飽和しているか不足しているかどうかの判断をする。信号レベル比較部３０２では、評価値Ｓ１と任意の信号レベルＳＨ１とを比較する。
Ｓ１≧ＳＨ１ではない場合、つまり、Ｓ１≦ＳＬ１である場合、ステップＳ２０７に進み、撮像素子２１への入射光量が急激に少なく変化したことで信号レベルが不足していると判断され、露出時間算出部３４で、以下の式（９）から新たな露出時間Ｔが算出される。
Ｔ０＝Ｓ０／Ｓ１×ＴＰ ・・・（９） In step S206, it is determined whether the amount of light incident on the image sensor 21 has changed greatly and the signal level of the image data is saturated or insufficient. The signal level comparison unit 302 compares the evaluation value S1 with an arbitrary signal level SH1.
When S1 ≧ SH1, that is, when S1 ≦ SL1, the process proceeds to step S207, where it is determined that the signal level is insufficient because the amount of incident light on the image sensor 21 has changed abruptly, and the exposure time is calculated. The unit 34 calculates a new exposure time T from the following equation (9).
T0 = S0 / S1 × T P ··· (9)

一方、Ｓ１≧ＳＨ１となる場合、撮像素子２１への入射光量が急激に多く変化したことで信号レベルが飽和していると判断され、ステップＳ２０８に進み、露出時間算出部３４で、新たな露出時間Ｔ０＝過去露出時間ＴＰとなるように露出時間Ｔ０が算出される。
このようにすることで、撮像手段に対する入射光量が急激に変化した場合であっても、適正な露光時間を新たに算出して設定することができ、次に画像データを取得する際に、目標の輝度値に収束した好ましい画像データを取得することができる。 On the other hand, when S1 ≧ SH1, it is determined that the signal level is saturated because the amount of light incident on the image sensor 21 has changed abruptly, and the process proceeds to step S208, where the exposure time calculation unit 34 performs a new exposure. exposure time T0 is calculated such that the time T0 = the last exposure time T P.
In this way, even when the amount of incident light on the imaging means changes suddenly, an appropriate exposure time can be newly calculated and set, and the next time the image data is acquired, It is possible to obtain preferable image data converged to the luminance value.

１ 顕微鏡本体
２ カメラ
３ コントローラ
４ 表示部
１１ 対物レンズ
１２ レボルバ
１３ 三眼鏡筒
１４ 接眼レンズ
２１ 撮像素子
２２ 前置処理部
２３ 増幅部
２４ Ａ／Ｄ変換部
３１ 評価値算出部
３３ 判定部
３４ 露出時間算出部
４０ 画像処理部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Microscope main body 2 Camera 3 Controller 4 Display part 11 Objective lens 12 Revolver 13 Trinoculars 14 Eyepiece 21 Image pick-up element 22 Preprocessing part 23 Amplification part 24 A / D conversion part 31 Evaluation value calculation part 33 Determination part 34 Exposure time Calculation unit 40 Image processing unit

Claims (2)

設定された露出時間で標本を撮像して画像データを取得する撮像手段と、
前記画像データにおける任意の領域の信号レベルに基づいて評価値を算出する評価値算出手段と、
前記撮像手段への入射光量が増加したと判定するための基準値である第１の閾値を記憶する記憶手段と、
前記評価値が前記第１の閾値以上か否かを判定するとともに、前記露出時間が前記撮像手段の垂直同期信号の周期よりも長いか否かを判定する判定手段と、
該判定手段による判定の結果、前記評価値が前記第１の閾値以上であり、且つ、前記露出時間が前記垂直同期信号の周期よりも長い場合には、該垂直同期信号の周期以下の新たな露出時間を算出する露出時間算出手段と
を備えた撮像システム。 An imaging means for capturing the image data by capturing the sample with a set exposure time;
Evaluation value calculation means for calculating an evaluation value based on a signal level of an arbitrary region in the image data;
Storage means for storing a first threshold value that is a reference value for determining that the amount of light incident on the imaging means has increased;
Determining means for determining whether the evaluation value is equal to or greater than the first threshold, and determining whether the exposure time is longer than a period of a vertical synchronization signal of the imaging means;
If the evaluation value is equal to or greater than the first threshold and the exposure time is longer than the period of the vertical synchronization signal as a result of the determination by the determination means, a new value equal to or less than the period of the vertical synchronization signal is obtained. An imaging system comprising exposure time calculating means for calculating an exposure time. 前記記憶手段が、前記撮像手段への入射光量が減少したと判定するための基準値である第２の閾値を記憶し、
前記判定手段が、前記評価値が前記第２の閾値以下か否かを判定するとともに、前記露出時間が前記撮像手段の垂直同期信号の周期よりも長いか否かを判定し、
前記露出時間算出手段が、前記判定手段による判定の結果、前記評価値が前記第２の閾値以下であり、且つ、前記露出時間が前記垂直同期信号の周期よりも短い場合には、該垂直同期信号の周期を新たな露出時間として算出する請求項１記載の撮像システム。 The storage means stores a second threshold value which is a reference value for determining that the amount of incident light on the imaging means has decreased;
The determination unit determines whether the evaluation value is equal to or less than the second threshold, and determines whether the exposure time is longer than a period of a vertical synchronization signal of the imaging unit,
If the evaluation value is equal to or less than the second threshold value and the exposure time is shorter than the period of the vertical synchronization signal, the exposure time calculation means determines the vertical synchronization. The imaging system according to claim 1, wherein the period of the signal is calculated as a new exposure time.
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