JP2015106729A - 撮像装置及び画像取得装置 - Google Patents

Abstract

【課題】互いに異なる波長を有する複数の光のそれぞれに基づく画像を取得することを可能にする撮像装置及び画像取得装置を提供する。【解決手段】撮像装置１０Ａは、入射光を電気信号に変換する複数の画素を有する光電変換部１１と、第１の露光期間に蓄積された電気信号を光電変換部１１から読み出し、第１の露光期間とは異なる第２の露光期間に蓄積された電気信号を光電変換部１１から読み出す撮像制御部１２と、トリガ信号出力部１３と、を備え、トリガ信号出力部１３は、第１の波長を有する撮像用の光を出力させるための第１のトリガ信号を第１の露光期間に出力し、第１の波長とは異なる第２の波長を有する撮像用の光を出力させるための第２のトリガ信号を第２の露光期間に出力する。【選択図】図１

Description

本発明は、撮像装置及び画像取得装置に関する。

例えば特許文献１及び２には、光電変換部の１回の露光期間に複数のトリガ信号が出力され、各トリガ信号に基づいて複数の光源に撮像用の光を出力させる撮像装置が記載されている。

特開２００６−２０１７６６号公報 特開２００５−７３２２７号公報

ところで、撮像装置及び光源を備える画像取得装置においては、互いに異なる波長を有する複数の光のそれぞれに基づく画像を取得することができると、ユーザにとって利便性が良い場合がある。

そこで、本発明は、互いに異なる波長を有する複数の光のそれぞれに基づく画像を取得することを可能にする撮像装置及び画像取得装置を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、入射光を電気信号に変換する複数の画素を有する光電変換部と、第１の露光期間に蓄積された電気信号を光電変換部から読み出し、第１の露光期間とは異なる第２の露光期間に蓄積された電気信号を光電変換部から読み出す制御部と、を備え、制御部は、第１の波長を有する撮像用の光を出力させるための第１のトリガ信号を第１の露光期間に出力し、第１の波長とは異なる第２の波長を有する撮像用の光を出力させるための第２のトリガ信号を第２の露光期間に出力する。

この撮像装置では、第１の露光期間においては、第１の波長を有する光を出力させるための第１のトリガ信号を出力する。また、第１の露光期間とは異なる第２の露光期間においては、第１の波長とは異なる第２の波長を有する光を出力させるための第２のトリガ信号を出力する。このことで、各露光期間において互いに異なる波長を有する複数の光を出力させることが可能となる。その結果、互いに異なる波長を有する複数の光のそれぞれに基づく画像を取得することができる。

また、本発明の撮像装置では、制御部は、第１の露光期間及び第２の露光期間のそれぞれについて、複数の画素から画素列ごとに順次に電気信号を読み出すローリング読み出しを行い、第１の露光期間において、最後に電気信号を読み出す画素列の露光開始から、最初に電気信号を読み出す画素列の読み出し開始までの期間に、第１のトリガ信号を出力し、第２の露光期間において、最後に電気信号を読み出す画素列の露光開始から、最初に電気信号を読み出す画素列の読み出し開始までの期間に、第２のトリガ信号を出力する。ローリング読み出しにおいて、最後に電気信号を読み出す画素列の露光開始から、最初に電気信号を読み出す画素列の読み出し開始までの期間にトリガ信号を出力することで、移動物を歪みなく撮像することができる。

また、本発明の撮像装置では、制御部は、第１の露光期間に第１のトリガ信号を出力し、第２の露光期間に第２のトリガ信号を出力する第１のモードと、同じ露光期間に第１のトリガ信号及び第２のトリガ信号を出力する第２のモードとを切り替える。これにより、互いに異なる波長を有する複数の光毎の画像と、互いに異なる波長を有する複数の光が重畳された画像とを、それぞれ切り替えて取得することができる。

また、本発明の撮像装置では、制御部は、第１のトリガ信号及び第２のトリガ信号のうち、少なくともいずれか一方のパルス幅に基づいて設定された露光期間の長さで撮像動作を制御する。トリガ信号のパルス幅に基づいて設定された露光期間の長さで撮像動作を制御することにより、露光期間中にトリガ信号を出力することができる。

また、本発明の撮像装置では、制御部は、第１のトリガ信号及び第２のトリガ信号のうち、パルス幅が長いトリガ信号のパルス幅に基づいて設定された露光期間の長さで撮像動作を制御する。これにより、露光期間中に確実にトリガ信号を出力することができる。

また、本発明の撮像装置では、制御部は、第１のトリガ信号のパルス幅に基づいて設定された第１の露光期間の長さで撮像動作を制御し、第２のトリガ信号のパルス幅に基づいて設定された第２の露光期間の長さで撮像動作を制御する。これにより、露光期間中に確実にトリガ信号を出力するとともに、画像取得時間を短縮することができる。

本発明の画像取得装置は、撮像装置と、対象物を支持する支持部と、第１の波長を有する光を出力する第１の光源と、第２の波長を有する光を出力する第２の光源と、第１の波長を有する光が照射されることにより対象物から発せられた蛍光、及び、第２の波長を有する光が照射されることにより対象物から発せられた蛍光を撮像装置に導光する導光光学系と、を備える。

第１の光源によって第１の波長の励起光を確実に出力することができる。また、第２の光源によって、第１の波長とは異なる波長である第２の波長の励起光を確実に出力することができる。そして、各励起光に応じた蛍光が導光光学系を介して撮像装置に導光されることで、各露光期間において、ユーザが所望する波長を有する励起光に応じた蛍光画像を取得することができる。

本発明の画像取得装置は、撮像装置と、対象物を支持する支持部と、第１の波長を有する光を出力する第１の光源と、第２の波長を有する光を出力する第２の光源と、第１の波長を有する光が照射されることにより対象物から発せられた透過光又は反射光、及び、第２の波長を有する光が照射されることにより対象物から発せられた透過光又は反射光を撮像装置に導光する導光光学系と、を備える。

第１の光源によって第１の波長の光を確実に出力することができる。また、第２の光源によって、第１の波長とは異なる波長である第２の波長の光を確実に出力することができる。そして、各光に応じた透過光又は反射光が導光光学系を介して撮像装置に導光されることで、各露光期間において、ユーザが所望する波長を有する光に応じた透過画像又は反射画像を取得することができる。

本発明によれば、互いに異なる波長を有する複数の光のそれぞれに基づく画像を取得することを可能にする撮像装置及び画像取得装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る画像取得装置の構成図である。 図１の画像取得装置における蛍光画像取得のタイミングチャートである。 図１の画像取得装置における蛍光画像取得のタイミングチャートである。 本発明の第２実施形態に係る画像取得装置の構成図である。 図４の画像取得装置におけるカラー画像取得のタイミングチャートである。 変形例に係る画像取得のタイミングチャートである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
[第１実施形態]
図１に示されるように、第１実施形態に係る画像取得装置１Ａは、試料Ｓ（対象物）に対して励起光を照射してその結果生じた蛍光画像を取得するための装置である。試料Ｓは、例えばスライドガラスに保持された組織細胞であり、試料Ｓを支持する支持部である所定のステージ（図示せず）に載置されている。試料Ｓの組織細胞は、例えば蛍光物質によって染色されている。なお、画像取得装置１Ａは、必ずしも試料Ｓの蛍光画像を取得する構成には限定されず、試料Ｓの反射画像、透過画像、散乱画像を取得する構成であってもよい。また、画像取得装置１Ａは、明視野顕微鏡装置、暗視野顕微鏡装置、反射型顕微鏡装置等の様々な構成の顕微鏡装置やフローサイトメータ等の様々な画像取得装置であってもよい。

画像取得装置１Ａは、撮像装置１０Ａと、撮像装置１０Ａの制御に応じて蛍光を取得する蛍光取得部２０と、撮像装置１０Ａが取得した蛍光画像を解析する画像解析部３０と、を備えている。

撮像装置１０Ａは、例えば、ＣＭＯＳ（ComplementaryMetal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の２次元撮像素子を含むカメラ装置である。また、撮像装置１０Ａは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ等の２次元撮像装置を含むカメラ装置であってもよい。以下では、撮像装置１０ＡはＣＭＯＳイメージセンサを含むカメラ装置として説明する。撮像装置１０Ａは、光電変換部１１と、撮像制御部１２（制御部）と、トリガ信号出力部１３（制御部）と、を備えている。

光電変換部１１は、複数の画素列を有すると共にローリング読み出しが可能な２次元撮像素子である。光電変換部１１は、その受光面に、複数の画素が配列されてなる画素列４０（図２参照）を、複数有している。すなわち、画素列４０は、第１の画素列４０_１（図２参照）〜第ｎの画素列４０_ｎまでｎ個（ｎは任意の正の整数）の画素列を有している。ローリング読み出しでは、図２に示されるように、画素列毎に順次、各画素に蓄積された電気信号を読み出す信号読み出しが行われる。この信号読み出しを行うとそれまで行われていた画素に電気信号を蓄積する露光が終了する。そのため、各画素列における露光期間及び読み出し期間は、互いに異なっている。画素列４０に含まれる各画素は、蛍光取得部２０からの蛍光（入射光）を電気信号に変換するフォトダイオードである。各画素が設けられた光電変換部１１の受光面は、結像レンズ２８（後述）の結像面に配置される。

撮像制御部１２は、各露光期間において光電変換部１１が電気信号を蓄積する露光、及び該電気信号を光電変換部１１から読み出す撮像動作を制御する。撮像制御部１２は、撮像フレーム単位の露光期間毎に電気信号の読み出しを行う。すなわち、撮像制御部１２は、第１の露光期間に蓄積された電気信号を光電変換部１１から読み出し、第１の露光期間とは異なる第２の露光期間に蓄積された電気信号を光電変換部１１から読み出す。撮像制御部１２は、第１の露光期間及び第２の露光期間のそれぞれについて、複数の画素から画素列４０毎に順次に電気信号を読み出すローリング読み出しを行う。

トリガ信号出力部１３は、露光期間において、蛍光取得部２０の光源２１，２２（後述）から出力される励起光を制御するトリガ信号を出力する。トリガ信号出力部１３は、撮像フレーム単位の露光期間毎に異なるトリガ信号を出力する。すなわち、トリガ信号出力部１３は、第１の波長を有する撮像用の光を出力させるための第１のトリガ信号を、第１の露光期間中に、光源２１に出力する。また、第１の波長とは異なる第２の波長を有する撮像用の光を出力させるための第２のトリガ信号を、第２の露光期間中に、光源２２に出力する。

トリガ信号出力部１３は、第１のトリガ信号及び第２のトリガ信号を所定の設定条件とし、当該所定の設定条件の信号が出力された場合に限り、各光源２１，２２に所定の励起光を出力させる。所定の設定条件とは、例えば、パルス幅（発光時間に相当する）や遅延時間（発光タイミングに相当する）等のパラメータである。

トリガ信号出力部１３は、第１の露光期間及び第２の露光期間それぞれにおいて、最後に電気信号を読み出す画素列４０の露光開始から、最初に電気信号を読み出す画素列４０の読み出し開始までの期間に、トリガ信号を出力する。ここで、図２に示される例では、最後に信号読み出しを開始する画素列４０は、画素列４０_ｎである。また、最初に信号読み出しを開始する画素列４０は、画素列４０_１である。よって、各撮像フレームにおいては、画素列４０_ｎの露光開始から画素列４０_１の信号読み出し開始までの期間が、全画素列が露光状態となる期間ＡＥである。すなわち、トリガ信号出力部１３は、全画素列が露光状態となる期間ＡＥにトリガ信号を出力する。

蛍光取得部２０は、第１のトリガ信号に基づいて第１の波長の励起光を出力する光源２１（第１の光源）と、第１の波長とは異なる第２の波長の励起光を出力する光源２２（第２の光源）と、光源２１，光源２２からの励起光を試料Ｓに照射するとともに試料Ｓから発せられた蛍光を撮像装置１０Ａに導光する導光光学系２３とを有している。

導光光学系２３は、ミラー２４と、ダイクロイックミラー２５，２６と、対物レンズ２７と、結像レンズ２８とを含んで構成されている。ミラー２４は、光源２２からの励起光をダイクロイックミラー２５に向けて反射する。ダイクロイックミラー２５は、第２の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過する光学素子である。すなわち、ダイクロイックミラー２５は、光源２２からの励起光を反射し、光源２１からの励起光を透過する。ダイクロイックミラー２６は、第１の波長の光及び第２の波長の光を対物レンズ２７に向けて反射し、その他の波長の光を透過する光学素子である。すなわち、ダイクロイックミラー２６は、光源２１，２２からの励起光を反射し、対物レンズ２７により集光された試料Ｓからの蛍光を透過する。

対物レンズ２７は、光源２１，２２からの励起光を試料Ｓに照射する。また、対物レンズ２７は、試料Ｓで発生した蛍光を集約し、撮像装置１０Ａへ向けて出射する。結像レンズ２８は、対物レンズ２７からの蛍光を撮像装置１０Ａに結像する。

画像解析部３０は、画像処理装置３１と、表示部３２と、入力装置３３と、画像処理制御部３４とを有している。画像処理装置３１は、撮像装置１０Ａが取得した蛍光画像に所定の処理を行う。所定の処理とは、例えば複数の蛍光画像に対しその強度比を取得する処理やそれぞれの蛍光画像に対する超解像処理等である。表示部３２は、画像処理装置３１による処理後の画像を表示するディスプレイ装置である。入力装置３３は、表示部３２の表示内容（例えば画像自体）や撮像条件に関する入力を行うためのキーボードやマウス等である。例えば、ユーザにより、入力装置３３を用いて、所望のトリガ信号のパルス幅や出力タイミングなどの撮像条件や光源２１から出力される光の波長情報などが入力される。画像処理制御部３４は、撮像装置１０Ａ、画像処理装置３１、及び表示部３２を制御する。また、画像処理制御部３４は、ユーザにより入力されたトリガ信号のパルス幅に基づいて撮像装置１０Ａの露光期間の長さを設定し、設定した露光期間の長さを撮像装置１０Ａに出力する。撮像制御部１２は、得られた露光期間の長さに基づいて撮像動作を制御する。

次に、撮像装置１０Ａからのトリガ信号に基づいて光源２１，２２を発光させる手順について、図２も参照しながら説明する。上述したように、各撮像フレームにおいて、画素列４０_ｎの露光開始から画素列４０_１の信号読み出し開始までの期間のみが、全画素列が露光状態となる期間ＡＥである。撮像装置１０Ａは、第Ｎ＋１フレームの露光期間ＥＰ_Ｎ+１のうち、全画素列が露光状態となる期間ＡＥ_Ｎ+１において、光源２１を駆動させるための第１のトリガ信号を出力する。光源２１は、第１のトリガ信号に基づいて第１の波長の励起光を出力する。そして、当該励起光に基づく蛍光が導光光学系２３によって撮像装置１０Ａに出力され、撮像装置１０Ａによって第１の波長の励起光に基づく蛍光画像が取得される。

なお、トリガ信号のパルス幅、及び、全画素列が露光状態となる期間ＡＥに対するトリガ信号のタイミングについては可変設定とできる。また、蛍光画像が取得される場合、励起光照射から遅れて発生する遅延蛍光が考えられるので、トリガ信号の立下りから全画素列露光状態の期間の終わりまでは所定の期間が設けられるように、トリガ信号のパルス幅及びトリガ信号のタイミングが設定されることが好ましい。

つづいて、撮像装置１０Ａは、第Ｎ＋２フレームの露光期間ＥＰ_Ｎ+２のうち、全画素列が露光状態となる期間ＡＥ_Ｎ+２において、光源２２を駆動させるための第２のトリガ信号を出力する。光源２２は、第２のトリガ信号に基づいて第１の波長とは異なる第２の波長の励起光を出力する。そして、当該励起光に基づく蛍光が導光光学系２３によって撮像装置１０Ａに出力され、撮像装置１０Ａによって第２の波長の励起光に基づく蛍光画像が取得される。

その後は、第Ｎ＋３フレームにおいては第Ｎ＋１フレームと同様に第１のトリガ信号が出力され、第Ｎ＋４フレームにおいては第Ｎ＋２フレームと同様に第２のトリガ信号が出力される。以降同様に、各撮像フレームで第１のトリガ信号、第２のトリガ信号が交互に出力され、光源２１及び光源２２は各トリガ信号に基づいて励起光を出力する。

なお、撮像装置１０Ａから出力されるトリガ信号として第３のトリガ信号を設定するとともに、当該第３のトリガ信号によって第３の波長の励起光を出力する第３の光源（図示せず）を設けることで、さらに異なる波長の励起光に基づく蛍光画像を取得することができる。すなわち、例えば図３に示されるように、第Ｎ＋１フレームでは第１のトリガ信号に応じて出力された第１の波長の励起光に基づく蛍光画像を取得し、第Ｎ＋２フレームでは第２のトリガ信号に応じて出力された第２の波長の励起光に基づく蛍光画像を取得し、第Ｎ＋３フレームでは第３のトリガ信号に応じて出力された第３の波長の励起光に基づく蛍光画像を取得することが可能となる。

なお、画像処理制御部３４はトリガ信号のパルス幅に基づいて露光期間の長さを設定する。例えば、図２のように、第２のトリガ信号のパルス幅Ｗ２よりも第１のトリガ信号のパルス幅Ｗ１が長い場合、第１のトリガ信号のパルス幅Ｗ１に基づいて各露光期間の長さＴＥＰ_Ｎ+１，ＴＥＰ_Ｎ+２を設定することにより確実に露光期間中にトリガ信号を出力することができる。また、第１のトリガ信号のパルス幅Ｗ１に基づいて第１の露光期間の長さＴＥＰ_Ｎ+１を設定し、第２のトリガ信号のパルス幅Ｗ２に基づいて第２の露光期間の長さＴＥＰ_Ｎ+２を設定することで、確実に露光期間中にトリガ信号を出力し、かつ画像取得時間を短縮することができる。この露光期間の長さの設定は、例えば、トリガ信号のパルス幅に対して所定の倍率（１倍より大きい倍率）の時間を露光期間とすることで実現できる。画像処理制御部３４で設定された各露光期間の長さは撮像装置１０Ａの撮像制御部１２に送られる。

撮像制御部１２は、画像処理制御部３４に設定された各露光期間の長さにて撮像動作を制御する。すなわち、撮像制御部１２は、第１のトリガ信号及び第２のトリガ信号のうち、少なくともいずれか一方のパルス幅に基づいて設定された露光期間の長さで撮像動作を制御する。また、撮像制御部１２は、第１のトリガ信号及び第２のトリガ信号のうち、パルス幅が長いトリガ信号のパルス幅に基づいて設定された露光期間の長さで撮像動作を制御してもよい。また、撮像制御部１２は、第１のトリガ信号のパルス幅に基づいて設定された第１の露光期間の長さで撮像動作を制御するとともに、第２のトリガ信号のパルス幅に基づいて設定された第２の露光期間の長さで撮像動作を制御してもよい。

次に、第１実施形態に係る撮像装置１０Ａ及び画像取得装置１Ａの作用効果について説明する。

この撮像装置１０Ａでは、第Ｎ＋１フレームにおいては第１の波長を有する光を出力させるための第１のトリガ信号を出力している。また、第Ｎ＋２フレームにおいては第１の波長とは異なる第２の波長を有する光を出力させるための第２のトリガ信号を出力している。このことで、各撮像フレームにおいて互いに異なる波長を有する複数の光を出力させることが可能となる。その結果、互いに異なる波長を有する複数の光のそれぞれに基づく画像を取得することができる。

また、撮像装置１０Ａでは、撮像制御部１２が、第１の露光期間及び第２の露光期間のそれぞれについて、複数の画素から画素列ごとに順次に電気信号を読み出すローリング読み出しを行い、トリガ信号出力部１３が、第１の露光期間及び第２の露光期間において、最後に電気信号を読み出す画素列４０_ｎの露光開始から、最初に電気信号を読み出す画素列４０_１の読み出し開始までの期間にトリガ信号を出力することで、歪みなく撮像することができる。

また、撮像装置１０Ａでは、撮像制御部１２が、第１のトリガ信号及び第２のトリガ信号のうち、少なくともいずれか一方のパルス幅に基づいて設定された露光期間の長さで撮像動作を制御することにより、露光期間中にトリガ信号を出力することができる。また、撮像制御部１２が、図２に示されるように、第１のトリガ信号及び第２のトリガ信号のうちパルス幅が長い第１のトリガ信号のパルス幅Ｗ１に基づいて設定された露光期間の長さで撮像動作を制御することで、露光期間中に確実にトリガ信号を出力することができる。また、撮像制御部１２が、第１のトリガ信号のパルス幅Ｗ１に基づいて設定された第１の露光期間の長さＴＥＰ_Ｎ+１で撮像動作を制御し、第２のトリガ信号のパルス幅Ｗ２に基づいて設定された第２の露光期間の長さＴＥＰ_Ｎ+２で撮像動作を制御することにより、露光期間中に確実にトリガ信号を出力するとともに、画像取得時間を短縮することができる。

また、画像取得装置１Ａが、試料Ｓを支持するステージと、第１の波長を有する励起光を出力する光源２１と、第２の波長を有する励起光を出力する光源２２と、第１の波長を有する光が照射されることにより試料Ｓから発せられた蛍光、及び、第２の波長を有する光が照射されることにより試料Ｓから発せられた蛍光を撮像装置１０Ａに導光する導光光学系と、を備える。光源２１によって第１の波長の励起光を確実に出力することができる。また、光源２２によって、第１の波長とは異なる波長である第２の波長の励起光を確実に出力することができる。そして、各励起光に応じた蛍光が導光光学系２３を介して撮像装置１０Ａに導光されることで、各撮像フレームにおいて、ユーザが所望する波長を有する励起光に応じた蛍光画像を確実に取得することができる。

[第２実施形態]
次に、図４及び図５を参照して、第２実施形態に係る画像取得装置１Ｂについて説明する。なお、本実施形態の説明では、上記第１実施形態と異なる点について主に説明する。

第２実施形態に係る画像取得装置１Ｂは、試料Ｓのカラー画像を取得する画像取得装置である。第２実施形態に係る画像取得装置１Ｂでは、試料Ｓの透過画像を取得している。

図４に示されるように、画像取得装置１Ｂは、撮像装置１０Ｂと、撮像装置１０Ｂの制御に応じて透過光を取得する透過光取得部６０と、撮像装置１０Ｂが取得した透過画像を解析する画像解析部３０と、を備えている。

撮像装置１０Ｂは、光電変換部１１、撮像制御部１２、及びトリガ信号出力部１３に加えて、モード切替部１４（制御部）をさらに備えている。モード切替部１４は、第１実施形態に係る撮像装置１０Ａのように第１〜第３のトリガ信号を撮像フレーム毎に順次出力するモード（順次出力モード）と、１つの撮像フレームに第１から第３のトリガ信号を同時に出力するモード（同時出力モード）とを切り替える機能を有する。

モード切替部１４が順次出力モード（第１のモード）を選択している場合には、トリガ信号出力部１３は、撮像フレーム毎に異なるトリガ信号を出力する。すなわち、第１の露光期間に第１のトリガ信号を出力し、第２の露光期間に第２のトリガ信号を出力する。一方、モード切替部１４が同時出力モード（第２のモード）を選択している場合には、トリガ信号出力部１３は、１つの撮像フレームに第１から第３のトリガ信号を同時に出力する。

なお、画像解析部３０の画像処理制御部３４は、上述した第１実施形態と同様に、トリガ信号のパルス幅に基づいて露光期間の長さを設定することができる。撮像制御部１２は、画像処理制御部３４に設定された各露光期間の長さにて撮像動作を制御する。

透過光取得部６０は、第１のトリガ信号に基づいて第１の波長の光（例えば赤色光）を出力する光源４１（第１の光源）と、第２のトリガ信号に基づいて第１の波長とは異なる第２の波長の光（例えば緑色光）を出力する光源４２（第２の光源）と、第３のトリガ信号に基づいて第１及び第２の波長の光とは異なる第３の波長の光（例えば青色光）を出力する光源４３と、光源４１，４２，４３からの光を試料Ｓに照射するとともに試料Ｓからの透過光を撮像装置１０Ｂに導光する導光光学系４４とを有している。

導光光学系４４は、ミラー４５，４８と、ダイクロイックミラー４６，４７と、照射光学系４９と、対物レンズ５０と、結像レンズ５１とを含んで構成されている。ミラー４５は、光源４１からの光をダイクロイックミラー４６に向けて反射する。ダイクロイックミラー４６は、第２の波長の光を反射し、第１の波長の光を透過する光学素子である。ダイクロイックミラー４７は、第３の波長の光を反射し、第１の波長の光及び第２の波長の光を透過する光学素子である。ミラー４８は、ダイクロイックミラー４７で反射又は透過された光を照射光学系４９に向けて反射する。照射光学系４９は、試料Ｓに反射光を照射するための光学系である。対物レンズ５０は、試料Ｓからの透過光を集約し結像レンズ５１に向けて出射する。結像レンズ５１は、対物レンズ５０からの透過光を撮像装置１０Ｂに結像する。

次に、撮像装置１０Ｂからのトリガ信号に基づいて光源４１，４２，４３を発光させる手順について、図５も参照しながら説明する。上述したように、撮像装置１０Ｂは、同時出力モードと順次出力モードとを有している。モード切替部１４が同時出力モードを選択している場合には、撮像装置１０Ｂは、第Ｎ＋１フレームの露光期間ＥＰ_Ｎ+１のうち、全画素列が露光状態となる期間ＡＥ_Ｎ+１において、光源４１を駆動させるための第１のトリガ信号と、光源４２を駆動させるための第２のトリガ信号と、光源４３を駆動させるための第３のトリガ信号とを同時に出力する。そして、光源４１によって第１のトリガ信号に基づいた赤色光が、光源４２によって第２のトリガ信号に基づいて緑色光が、光源４３によって第３のトリガ信号に基づいた青色光が、それぞれ出力される。そして、これら３色の光が合わさった白色光が試料Ｓに照射される。このため、撮像装置１０Ｂは、１つの撮像フレームにおいて白色光の透過画像を取得することができる。

一方、モード切替部１４が順次出力モードを選択している場合には、撮像装置１０Ｂは、第Ｎ＋１フレームにおいて、光源４１を駆動させるための第１のトリガ信号のみを出力する。同様に、撮像装置１０Ｂは、第Ｎ＋２フレームにおいて、光源４２を駆動させるための第２のトリガ信号のみを出力する。同様に、撮像装置１０Ｂは、第Ｎ＋３フレームにおいて、光源４３を駆動させるための第３のトリガ信号のみを出力する。このように、各撮像フレームにおいて一のトリガ信号のみを出力することで、第Ｎ＋１フレームにおいては赤色光の透過画像を、第Ｎ＋２フレームにおいては緑色光の透過画像を、第Ｎ＋３フレームにおいては青色光の透過画像を、それぞれ取得することができる。そして、画像処理装置３１において、取得された赤色光の透過画像、緑色光の透過画像、青色光の透過画像を合成することでカラーの透過画像を生成する。このとき、画像処理装置３１は各光源４１から出力される光の波長情報を取得しているため、各フレームで取得した画像の色情報を把握している。

このように、同時出力モードと順次出力モードとを切り替えることで、互いに異なる波長を有する複数の光毎の画像と、互いに異なる波長を有する複数の光が重畳された画像とをそれぞれ切り替えて取得することができる。また、同時出力モードでは、白色光を試料Ｓに照射して透過画像を取得することができるため、対物レンズ５０の焦点位置合わせ等、撮像条件を取得する際に有利である。また、順次出力モードでは、赤色光の透過画像、緑色光の透過画像、及び青色光の透過画像をそれぞれ取得することができるため、例えば赤色光の照射時間をトリガ信号のパルス幅を変更することで調整できる。カラー画像を取得する際には、赤色、青色、及び緑色の色合いを調整する必要があるところ、撮像装置１０Ｂ側にてトリガ信号のパルス幅を変更することのみでそれぞれの色合いを調整できるため、より鮮明なカラー画像の取得が可能となる。また、カラーフィルターを備えていない２次元撮像装置を含むカメラ装置を用いてもカラー画像の取得が可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図６に示されるように、撮像装置に対し外部信号を入力し、その外部信号に基づいて各撮像フレームにおける露光期間をスタートさせてもよい。この場合、外部信号が入力されると全ての画素にリセット信号が入力されそれまで蓄積された電荷が排除される。このとき、最後の画素列が露光開始となるため、外部トリガ信号が撮像装置に入力されると同時に全画素列露光状態の期間となり、設定されたタイミングで光源を制御するトリガ信号が撮像装置から光源へ出力される。

また、トリガ信号出力部１３は、全画素列が露光状態となる期間ＡＥに相当する信号をトリガ信号として出力してもよい。例えば図２の場合、全画素列が露光状態となる期間ＡＥ_Ｎ+１に対応するパルス幅の信号を第１のトリガ信号として出力し、全画素列が露光状態となる期間ＡＥ_Ｎ+２に対応するパルス幅の信号を第２のトリガ信号として出力する。また、画像処理制御部３４は、全画素列が露光状態となる期間ＡＥに基づいて露光期間の長さを設定してもよい。

また、ローリング読み出しの例で説明したが、グローバル読み出し等の他の信号読み出しが可能な２次元撮像素子であってもよい。また、光源の数やトリガ信号の種類の数等は特段限定されず、４つ以上であってもよい。

また、第２の実施形態においては導光光学系４４が透過光を撮像装置１０Ｂに導光するとして説明したが、導光光学系は反射光を撮像装置に導光するものであってもよい。この場合には、反射光から反射画像を取得することができる。

また、制御部であるとして説明した、光電変換部１１、撮像制御部１２、トリガ信号出力部１３、及びモード切替部１４は、同一の構成であってもよい。また、トリガ信号のパルス幅に基づかずに露光期間の長さの設定を行ってもよい。また、画像処理制御部３４は、第１の露光期間の長さと第２の露光期間の長さを可変に設定する構成としてもよい。また、撮像制御部１２が、露光期間の長さの設定を行ってもよい。

１Ａ，１Ｂ…画像取得装置、１０Ａ，１０Ｂ…撮像装置、１１…光電変換部、１２…撮像制御部、１３…トリガ信号出力部、１４…モード切替部、２１，２２，４１，４２，４３…光源、２３，４４…導光光学系、４０…画素列。

Claims (8)

1. 入射光を電気信号に変換する複数の画素を有する光電変換部と、
   第１の露光期間に蓄積された前記電気信号を前記光電変換部から読み出し、前記第１の露光期間とは異なる第２の露光期間に蓄積された前記電気信号を前記光電変換部から読み出す制御部と、を備え、
   前記制御部は、第１の波長を有する撮像用の光を出力させるための第１のトリガ信号を前記第１の露光期間に出力し、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する撮像用の光を出力させるための第２のトリガ信号を前記第２の露光期間に出力する、撮像装置。
2. 前記制御部は、
   前記第１の露光期間及び前記第２の露光期間のそれぞれについて、前記複数の画素から画素列ごとに順次に前記電気信号を読み出すローリング読み出しを行い、
   前記第１の露光期間において、最後に前記電気信号を読み出す画素列の露光開始から、最初に前記電気信号を読み出す画素列の読み出し開始までの期間に、前記第１のトリガ信号を出力し、前記第２の露光期間において、最後に前記電気信号を読み出す画素列の露光開始から、最初に前記電気信号を読み出す画素列の読み出し開始までの期間に、前記第２のトリガ信号を出力する、請求項１記載の撮像装置。
3. 前記制御部は、
   前記第１の露光期間に前記第１のトリガ信号を出力し、前記第２の露光期間に前記第２のトリガ信号を出力する第１のモードと、
   同じ露光期間に前記第１のトリガ信号及び前記第２のトリガ信号を出力する第２のモードとを切り替える、請求項１又は２記載の撮像装置。
4. 前記制御部は、
   前記第１のトリガ信号及び前記第２のトリガ信号のうち、少なくともいずれか一方のパルス幅に基づいて設定された露光期間の長さで撮像動作を制御する、請求項１〜３のいずれか一項記載の撮像装置。
5. 前記制御部は、
   前記第１のトリガ信号及び前記第２のトリガ信号のうち、パルス幅が長いトリガ信号のパルス幅に基づいて設定された露光期間の長さで撮像動作を制御する、請求項４記載の撮像装置。
6. 前記制御部は、
   前記第１のトリガ信号のパルス幅に基づいて設定された第１の露光期間の長さで撮像動作を制御し、前記第２のトリガ信号のパルス幅に基づいて設定された第２の露光期間の長さで撮像動作を制御する、請求項４記載の撮像装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項記載の撮像装置と、
   対象物を支持する支持部と、
   前記第１の波長を有する前記光を出力する第１の光源と、
   前記第２の波長を有する前記光を出力する第２の光源と、
   前記第１の波長を有する前記光が照射されることにより前記対象物から発せられた蛍光、及び、前記第２の波長を有する前記光が照射されることにより前記対象物から発せられた蛍光を前記撮像装置に導光する導光光学系と、を備える、画像取得装置。
8. 請求項１〜６のいずれか一項記載の撮像装置と、
   対象物を支持する支持部と、
   前記第１の波長を有する前記光を出力する第１の光源と、
   前記第２の波長を有する前記光を出力する第２の光源と、
   前記第１の波長を有する前記光が照射されることにより前記対象物から発せられた透過光又は反射光、及び、前記第２の波長を有する前記光が照射されることにより前記対象物から発せられた透過光又は反射光を前記撮像装置に導光する導光光学系と、を備える、画像取得装置。
   

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