JP2016171415A - 撮影装置および方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数のサンプルを一括して撮影する場合において、各々のサンプルに適した露出の画像を得ることができる撮影装置および方法を提供する。【解決手段】被写体を撮像する撮像領域を複数の部分撮像領域に分割し、各部分撮像領域ごとに撮影を行い、撮影された画像を出力可能に構成された撮影部を有する撮影装置にて撮影を行う際に、各部分撮像領域ごとに、部分撮像領域において取得された画像信号に基づいて適正露出時間を算出し、算出された複数の適正露出時間のうちの最も大きい値を正の整数倍して総撮影時間とし、各部分撮像領域ごとに、総撮影時間を算出された部分撮像領域の適正露出時間で割って得た値を用いて撮影回数を設定し、各部分撮像領域において、算出された部分撮像領域の適正露出時間での撮影を、設定された部分撮像領域の撮影回数だけ逐次的に繰り返し行い、各部分撮像領域において逐次的に撮影された各画像を単純加算または加算平均する。【選択図】図６

Description

本発明は、被写体から発せられた光を撮像素子によって撮影する撮影装置及び方法に関する。
従来、筐体内に被写体を配置し、筐体内に備えられた光源を用いて被写体からの化学発光光、蛍光、反射光または被写体を透過した透過光を撮影する撮影システムが利用されている。たとえば特許文献１には、スライドガラス板やメンブレンフィルタなどの担体表面上に複数のサンプルを間隔をあけて配置し、一度の撮影で複数のサンプルから発せられる化学発光光や蛍光を一括して撮影する撮影システムが開示されている。
また、特許文献１においては、各サンプルから発せられる化学発光光や蛍光は微弱なものであり、その撮影に最適な露出時間を事前に正確に計算することは容易なことではないことから、比較的短い所定の露出時間毎にシャッターを切って光電変換し、光電変換された所定の露出時間毎の画像信号を順次加算することにより露出時間の異なる複数の画像を生成し、表示画面上に並べて表示させ、その中から解析に適切な露出時間の画像を選択可能にすることが提案されている。
特開２００４−１２８５４６号公報
ところで、撮影に用いられる複数のサンプルには発光強度にばらつきがある場合が有り、その場合、単一の露出時間での撮影では、一部のサンプルで露出が強すぎたり弱すぎたりして各々のサンプルに適した露出の画像を得ることができないという問題がある。なお、特許文献１には、複数のサンプルに均一に適用される露出時間を選択可能にすることが提案されているが、各々のサンプルに適した露出の画像を得るための方法については記載がない。
本発明は、上記事情に鑑み、複数のサンプルを一括して撮影する場合において、各々のサンプルに適した露出の画像を得ることができる撮影装置および方法を提供することを目的とするものである。
本発明の撮影装置は、被写体を撮像する撮像領域を複数の部分撮像領域に分割し、各部分撮像領域ごとに撮影を行い、撮影された画像を出力可能に構成された撮影部と、各部分撮像領域ごとに、部分撮像領域において取得された画像信号に基づいて適正露出時間を算出する適正露出時間算出部と、算出された複数の適正露出時間のうちの最も大きい値を正の整数倍して総撮影時間とし、各部分撮像領域ごとに、総撮影時間を算出された部分撮像領域の適正露出時間で割って得た値を用いて撮影回数を設定する撮影回数設定部と、各部分撮像領域において、算出された部分撮像領域の適正露出時間での撮影が、設定された部分撮像領域の撮影回数だけ逐次的に繰り返し行われるように撮影部を制御する撮影制御部と、各部分撮像領域において逐次的に撮影された各画像を単純加算または加算平均する画像処理部とを備えたことを特徴とする。
また、上記本発明の撮影装置において、撮像領域は、非破壊的に画像信号を読み出し可能な撮像素子により構成されているものであってもよい。
また、上記本発明の撮影装置において、ユーザによる入力を受け付ける入力部を備え、撮影部は、入力部により撮像領域をどのように分割するかを指定する入力を受け付けた場合に、指定に従って撮像領域を複数の部分撮像領域に分割するものであってもよい。
また、上記本発明の撮影装置において、撮影部は、撮像領域においてプレ撮影を行い、適正露出時間算出部は、撮像領域において行われたプレ撮影によって取得された各部分撮像領域ごとの画像信号に基づいて適正露出時間を算出するものであってもよい。
また、上記本発明の撮影装置において、総撮影時間をTtotal、部分撮像領域の数以下の各自然数をi、複数の部分撮像領域のうちの第i番目の部分撮像領域の適正露出時間をT(i)、総撮影時間を第i番目の部分撮像領域の適正露出時間で割って得た値の整数部分をN(i)、予め定められた閾値をTth1としたとき、撮影回数設定部は、Ttotal - (T(i) × N(i)) ≧ Tth1である部分撮像領域については、N(i)に１を加えた値を部分撮像領域の撮影回数として設定するものであってもよい。
また、上記本発明の撮影装置において、撮影制御部は、Ttotal - (T(i) × N(i)) ≧ Tth1である部分撮像領域については、例外的に、N(i)回目までの撮影が部分撮像領域の適正露出時間で逐次的に繰り返し行われた後に、N(i) +1回目の撮影がTtotal - (T(i) × N(i))の露出時間で行われるように撮像部を制御するものであってもよい。
また、上記本発明の撮影装置において、撮影回数設定部は、0 ＜ Ttotal - (T(i) × N(i)) ＜ Tth1 である部分撮像領域については、N(i)を部分撮像領域の撮影回数として設定するものであり、画像処理部は、0 ＜ Ttotal - (T(i) × N(i)) ＜ Tth1 である部分撮像領域についは、部分撮像領域において逐次的に撮影された各画像を単純加算または加算平均して得られる画像の各画素値にTtotal / (T(i) × (N(i))の値を乗じるものであってもよい。
また、上記本発明の撮影装置において、総撮影時間をTtotal、部分撮像領域の数以下の各自然数をi、複数の部分撮像領域のうちの第i番目の部分撮像領域の適正露出時間をT(i)、総撮影時間を第i番目の部分撮像領域の適正露出時間で割って得た値の整数部分をN(i)、予め定められた閾値をTth2としたとき、撮影回数設定部は、(T(i) × (N(i)+1)) - Ttotal ≦ Tth2 である部分撮像領域については、N(i)に１を加えた値を部分撮像領域の撮影回数として設定するものであってもよい。
また、上記本発明の撮影装置において、画像処理部は、(T(i) × (N(i)+1)) - Ttotal ≦ Tth2 である部分撮像領域についは、部分撮像領域において逐次的に撮影された各画像を単純加算または加算平均して得られる画像の各画素値にTtotal / (T(i) × (N(i)+1))の値を乗じるものであってもよい。
本発明の撮影方法は、被写体を撮像する撮像領域を複数の部分撮像領域に分割し、各部分撮像領域ごとに撮影を行い、撮影された画像を出力可能に構成された撮影部を有する撮影装置にて撮影を行う撮影方法であって、各部分撮像領域ごとに、部分撮像領域において取得された画像信号に基づいて適正露出時間を算出し、算出された複数の適正露出時間のうちの最も大きい値を正の整数倍して総撮影時間とし、各部分撮像領域ごとに、総撮影時間を算出された部分撮像領域の適正露出時間で割って得た値を用いて撮影回数を設定し、各部分撮像領域において、算出された部分撮像領域の適正露出時間での撮影を、設定された部分撮像領域の撮影回数だけ逐次的に繰り返し行い、各部分撮像領域において逐次的に撮影された各画像を単純加算または加算平均することを特徴とする。
本発明の撮影装置および方法によれば、被写体を撮像する撮像領域を複数の部分撮像領域に分割し、各部分撮像領域ごとに撮影を行い、撮影された画像を出力可能に構成された撮影部を有する撮影装置にて撮影を行う際に、各部分撮像領域ごとに、部分撮像領域において取得された画像信号に基づいて適正露出時間を算出し、算出された複数の適正露出時間のうちの最も大きい値を正の整数倍して総撮影時間とし、各部分撮像領域ごとに、総撮影時間を算出された部分撮像領域の適正露出時間で割って得た値を用いて撮影回数を設定し、各部分撮像領域において、算出された部分撮像領域の適正露出時間での撮影を、設定された部分撮像領域の撮影回数だけ逐次的に繰り返し行い、各部分撮像領域において逐次的に撮影された各画像を単純加算または加算平均する。これにより、たとえば複数のサンプルを一括して撮影する場合に、複数のサンプルを複数の部分撮像領域により分担して撮影を行うようにし、個々の部分撮像領域において、それぞれの部分撮像領域に撮像されるサンプルに適した露出時間で撮影を行うことができ、各々のサンプルに適した露出の画像を得ることができる。
さらに、上述のように、本発明の撮影装置および方法においては、各部分撮像領域において、適正露出時間での撮影を、設定された撮影回数だけ逐次的に繰り返し行い、逐次的に撮影された各画像を単純加算または加算平均するようにしているので、各部分撮像領域で撮影される画像のＳ／Ｎ（Signal-Noise ratio）を向上させることもできる。単純加算の場合には、信号成分はｎ倍となり、ノイズ成分は√ｎ倍となるため、Ｓ／Ｎは、√ｎ倍に向上する。また、加算平均の場合には、信号成分は１倍となり、ノイズ成分は１／√ｎ倍となるため、Ｓ／Ｎは、√ｎ倍に向上する。
本発明の一実施形態を備えた撮影システムの概略斜視図 暗箱の内部構成を示す概略断面図 図１の撮影システムの概略ブロック図 撮像領域を複数の部分撮像領域に分割した例を示す図 図１の撮影システムにより行われる処理の流れを示すフローチャート 各部分撮像領域における撮影制御の一例を示すタイムチャート（その１） 各部分撮像領域における撮影制御の一例を示すタイムチャート（その２） 各部分撮像領域における撮影制御の一例を示すタイムチャート（その３）
以下、図面を参照して、本発明の撮影装置および方法の一実施形態を備えた撮影システム１について説明する。図１は、撮影システム１を示す概略斜視図であり、図２は、撮影システム１の一部を構成する暗箱の内部構成を示す概略断面図であり、図３は、撮影システムを示す概略ブロック図である。
本実施形態の撮影システム１は、図１および図２に示されるように、暗箱１０および撮影制御装置１００を備えている。暗箱１０は、扉１４を有する筐体１２、被写体Ｓが配置されるステージ１６、撮影部２０、レンズ部２２、落射光源部２４、透過光源部２６および被写体観察用モニタ５０を備えている。
筐体１２は、略直方体に形成された中空部１８を有するものであって、内部に被写体Ｓが配置されるステージ１６が設けられている。また、筐体１２には、図１に示す扉１４が開閉可能に取り付けられており、ユーザは、扉１４を開けステージ１６上に被写体Ｓを配置した後、扉１４を閉めることで、筐体１２内に被写体Ｓを収容することができる。筐体１２は中空部１８内に外光が入らない暗箱を構成している。ステージ１６は、透過光源部２６からの光を透過する材料から形成されている。
撮影部２０は、被写体を撮像して画像信号を生成する撮像領域と、撮像領域から画像信号を読み出す読出部を備え、撮像領域を複数の部分撮像領域R(i)（iは部分撮像領域の数以下の各自然数）に分割し、部分撮像領域単位で画像信号の読み出しや蓄積電荷のリセットを行うことが可能に構成されている。たとえば、画素単位で画像信号の読み出しや蓄積電荷のリセットを行うことができるＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサ、またはＴＦＴ（Thin Film Transistor）イメージセンサにより撮像領域を構成し、部分撮像領域ごとの画像信号の読み出しや蓄積電荷のリセットを行うようにすることができる。また、たとえば、部分撮像領域に対応するサイズの複数のＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサモジュールを２次元的に並べ合せて全体の撮像領域を構成し、ＣＣＤイメージセンサモジュールごと（すなわち、部分撮像領域ごと）の画像信号の読み出しや蓄積電荷のリセットを行うようにすることもできる。
このとき、撮像領域をどのように分割するかは、自動または手動で設定することができる。撮像領域は、たとえば上下及び／又は左右方向に任意の数の領域に分割することができる。たとえば左右の２分割にしてもよいし、例えば図４に示すように、上下及び左右にそれぞれ２分割し、合計４分割にしてもよい。なお、図４には、撮像領域２１を上下及び左右にそれぞれ２分割されてなる４つの部分撮像領域R(1)，R(2)，R(3)，R(4)に分割した例が示されている。
撮影部２０にはレンズ部２２が取り付けられている。レンズ部２２は、たとえば複数のレンズを含み、被写体Ｓにフォーカスを合わせるために、レンズは矢印Ｚ方向に移動可能に設けられている。また、レンズ部２２は、たとえば絞りおよび励起光カットフィルタなどの光学素子も含み、検出する光の光量や波長を調整する。
落射光源部２４および透過光源部２６はそれぞれ、たとえば蛍光撮影用の励起光源および白色光源を有し、撮影制御装置１００の制御により必要に応じて光源を切り替えられるように構成されている。たとえば蛍光標識された被写体Ｓから発せられた蛍光を検出する撮影を行う場合には、落射光源部２４または透過光源部２６から励起光が被写体Ｓへ照射され、被写体Ｓからの反射光を検出する撮影を行う場合には、落射光源部２４から白色光が被写体Ｓへ照射され、被写体Ｓを透過した透過光を検出する撮影を行う場合には、透過光源部２６から白色光が被写体Ｓへ照射される。
被写体観察用モニタ５０は、筺体１２の上部に設けられた小型カメラ（図示省略）で撮影したステージ１６上の様子を表示するものである。これにより、ステージ１６上に配置された被写体Ｓの位置やステージ１６の高さを確認し、被写体Ｓが撮影に適した配置になるように被写体の位置やステージの高さを調整することが可能である。
撮影制御装置１００は、たとえばパーソナルコンピュータからなるものであり、制御装置本体１０２、入力部１０４および表示部１０６を備えている。撮影制御装置１００は、暗箱１０の撮影部２０、落射光源部２４および透過光源部２６の動作を制御するものであり、暗箱１０は、撮影制御装置１００によって制御されて被写体Ｓを撮影するものである。なお、本実施形態においては、暗箱１０内の撮影部２０と、撮影制御装置１００とから本発明の撮影装置が構成されている。
制御装置本体１０２は、図３に示すように、画像処理部１０８、適正露出時間算出部１１０、撮影回数設定部１１２および制御部１１４を備えている。制御部１１４は、たとえばＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＲＯＭ（Read Only Memory）などを備えている。制御部１１４は、暗箱１０内の各部および撮影制御装置１００の動作を統括的に制御するものであり、撮影部２０の動作を制御する撮影制御部１１５と、表示制御部１１６を備えている。
適正露出時間算出部１１０は、撮像領域を分割してなる各部分撮像領域R(i)ごとに、その部分撮像領域において取得された画像信号に基づいて適正露出時間T(i)を算出するものである。ここで、適正露出時間T(i)は、部分撮像領域R(i)における画像信号の信号値が予め設定された目標信号値に到達するまでの撮影の露出時間を意味する。たとえば、適正露出時間算出部１１０は、本撮影の撮影開始の前に撮影部２０によるプレ撮影を行い、そのプレ撮影によって取得された各部分撮像領域R(i)ごとの画像信号に基づいて適正露出時間T(i)を算出することができる。なお、上記本撮影とは、被写体の解析及び分析用の画像を得るために行う撮影を意味し、プレ撮影とは、本撮影の露出時間を決めるための情報を得るために事前に行う撮影を意味する。また、プレ撮影では、複数の画素を一つのまとまりとし、一つのまとまりの画像データを画素平均として出力するビニング出力等により、プレ撮影の感度を向上させるようにしてもよい。この適正露出時間算出部１１０により、たとえばステージ１６上に被写体Ｓである複数のサンプルを間隔をあけて配置し、複数のサンプルを複数の部分撮像領域により分担して撮影を行う場合に、それぞれの部分撮像領域R(i)に撮像されるサンプルに適した露出時間が適正露出時間T(i)として算出されることとなる。
撮影回数設定部１１２は、適正露出時間算出部１１０によって算出された複数の適正露出時間T(i)のうちの最も大きい値Tmaxを正の整数倍して総撮影時間Ttotalを算出し、各部分撮像領域R(i)ごとに、総撮影時間Ttotalをその部分撮像領域R(i)の適正露出時間T(i)で割って得た値を用いて撮影回数を設定するものである。ここで、総撮影時間Ttotalの算出に用いる正の整数としては、自動または手動で予め設定された最低画像加算回数Kを用いることができる。
たとえば、撮影回数設定部１１２は、総撮影時間Ttotalを各部分撮像領域R(i)の適正露出時間T(i)で順次割って、割り切れる場合には（以下「ケース1」という）、割って得た値をその部分撮像領域の撮影回数として設定する。一方、割り切れない場合であって、割って得た値の整数部分をN(i)としたとき、予め定められた閾値Tth1との関係で、0 ＜ Ttotal - (T(i) × N(i)) ＜ Tth1である場合には（以下「ケース2」という）、N(i)をその部分撮像領域の撮影回数として設定し、Ttotal - (T(i) × N(i)) ≧ Tth1 である場合には（以下「ケース3」という）、N(i)に１を加えた値をその部分撮像領域の撮影回数として設定することができる。
撮影制御部１１５は、各部分撮像領域R(i)において、適正露出時間算出部１１０によって算出された適正露出時間T(i)での撮影が、撮影回数設定部１１２によって設定された撮影回数だけ逐次的に繰り返し行われるように撮影部２０を制御するものである。具体的には、撮影制御部１１５は、各部分撮像領域R(i)における本撮影の撮影開始後、上記「ケース1」の部分撮像領域R(i)においては、適正露出時間T(i)での撮影が、上記撮影回数として設定された値（総撮影時間Ttotalを部分撮像領域R(i)の適正露出時間T(i)で割って得た値）の回数だけ逐次的に繰り返し行われるように撮影部２０を制御し、上記「ケース2」の部分撮像領域R(i)においては、適正露出時間T(i)での撮影がN(i)回だけ逐次的に繰り返し行われるように撮影部２０を制御する。ただし、撮影制御部１１５は、上記「ケース3」の部分撮像領域R(i)においては、例外的に、N(i)回目までの撮影が、適正露出時間T(i)で逐次的に繰り返し行われた後に、N(i) +1回目の撮影が、Ttotal - (T(i) × N(i))の露出時間で行われるように撮像部20を制御する。
画像処理部１０８は、上記本撮影により、各部分撮像領域R(i)において逐次的に撮影された各画像の画像信号を単純加算または加算平均して加算画像を生成するものである。なお、逐次的に撮影された各画像の画像信号を単純加算するとは、たとえばある部分撮像領域において撮影が逐次的に合計3回行われ、1回目の撮影の画像信号をG1、2回目の撮影の画像信号をG2、3回目の撮影の画像信号をG3とした場合、G1＋G2＋G3を加算画像として算出することをいう。また、逐次的に撮影された各画像の画像信号を加算平均するとは、（G1＋G2＋G3）/ 3を加算画像として算出することをいう。このとき、画像処理部１０８は、上記「ケース2」の部分撮像領域R(i)については、逐次的に撮影された各画像の画像信号を単純加算または加算平均して得られる画像の各画素値にさらにTtotal / (T(i) × (N(i))の値（係数）を乗じて得られる画像を加算画像として生成する。
表示制御部１１６は、画像処理部１０８によって生成された各部分撮像領域R(i)ごとの加算画像を表示部１０６に表示させるものである。表示部１０６は、例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイなどの表示デバイスで構成され、上述したように画像処理部１０８で生成された各部分撮像領域R(i)ごとの加算画像を表示するものである。また、表示部１０６は、各種の設定を行ったり指示を与えたりするための設定画面も表示するものである。
入力部１０４は、マウスやキーボードなどを備えたものである。ユーザは、入力部１０４を用いて、各種の設定を行ったり指示を与えたりする。ユーザは、入力部１０４を用いて、たとえば撮像領域の分割手法の情報、最低画像加算回数Kの情報等を設定入力する。設定入力された情報は、たとえば制御部１１４内にある記憶部（図示省略）に記憶される。
なお、撮影システム１は、上記の構成を有することで、被写体の種類や撮影の目的に応じて４つの撮影手法による撮影が可能である。この４つの撮影手法は、被写体から発せられる化学発光光を検出する撮影手法（以下、第１の撮影手法という）、被写体から発せられる蛍光を検出する撮影手法（以下、第２の撮影手法という）、被写体を反射した反射光を検出する撮影手法（以下、第３の撮影手法という）、および被写体を透過した透過光を検出する撮影手法（以下、第４の撮影手法という）である。
第１の撮影手法では、化学反応によって励起した被写体分子が基底状態に戻る際、エネルギーを光として放出される化学発光光が検出される。なお、第１の撮影手法では、落射光源部２４及び透過光源部２６からの光照射は行わない。第２の撮影手法では、落射光源部２４または透過光源部２６から励起光が照射され、被写体中の撮影対象物質を標識している蛍光物質からの蛍光が検出される。第３の撮影手法では、落射光源部２４から照明光としてたとえば白色光が照射され、その照明光の被写体での反射光が検出される。また、第４の撮影手法では、透過光源部２６から照明光としてたとえば白色光が照射され、その照明光の被写体を透過した透過光が検出される。
次に、撮影システム１により行われる処理の流れを、図５に示すフローチャートを参照して説明する。なお、ここでは、撮像領域の分割手法や最低画像加算回数Kは予め設定され、撮像領域は、その設定された分割手法により、複数の部分撮像領域R(i)に分割されているものとして説明を行う。まず、暗箱１０のステージ１６上に被写体Ｓである複数のサンプルを間隔をあけて配置し、複数の部分撮像領域R(i)により分担して撮影可能にする。そして、撮影部２０によりプレ撮影を行う（ST1）。次いで、適正露出時間算出部１１０が、各部分撮像領域R(i)ごとに、プレ撮影によって取得された各部分撮像領域R(i)ごとの画像信号に基づいて適正露出時間T(i)を算出する（ST2）。
次いで、撮影回数設定部１１２が、ステップST2で算出された複数の適正露出時間T(i)のうちの最も大きい値Tmaxを最低画像加算回数K倍して総撮影時間Ttotalを算出し、各部分撮像領域R(i)ごとに、総撮影時間Ttotalをその部分撮像領域R(i)の適正露出時間T(i)で割って得た値を用いて撮影回数を設定する（ST3）。具体的には、総撮影時間Ttotalを各部分撮像領域R(i)の適正露出時間T(i)で割って、割り切れる場合には（ケース1）、割って得た値をその部分撮像領域の撮影回数として設定する。一方、割り切れない場合であって、0 ＜ Ttotal - (T(i) × N(i)) ＜ Tth1である場合には（ケース2）、N(i)をその部分撮像領域の撮影回数として設定し、Ttotal - (T(i) × N(i)) ≧ Tth1 である場合には（ケース3）、N(i)に１を加えた値をその部分撮像領域の撮影回数として設定する。ここで、N(i)は、総撮影時間Ttotalを各部分撮像領域R(i)の適正露出時間T(i)で割って得た値の整数部分であり、Tth1は、予め定められた閾値Tth1である。
次いで、撮影部２０により本撮影を行う（ST4）。本撮影では、撮影制御部１１５が、各部分撮像領域R(i)において、ステップST2で算出された適正露出時間T(i)での撮影が、ステップST3で設定された撮影回数だけ逐次的に繰り返し行われるように撮影部２０を制御する。具体的には、撮影制御部１１５が、全ての部分撮像領域R(i)において本撮影の撮影を開始し、上記「ケース1」の部分撮像領域R(i)においては、適正露出時間T(i)での撮影が、上記撮影回数として設定された値（総撮影時間Ttotalを部分撮像領域R(i)の適正露出時間T(i)で割って得た値）の回数だけ逐次的に繰り返し行われるように撮影部２０を制御し、上記「ケース2」の部分撮像領域R(i)においては、適正露出時間T(i)での撮影がN(i)回だけ逐次的に繰り返し行われるように撮影部２０を制御する。また、上記「ケース3」の部分撮像領域R(i)においては、例外的に、N(i)回目までの撮影が、適正露出時間T(i)で逐次的に繰り返し行われた後に、N(i) +1回目の撮影が、Ttotal - (T(i) × N(i))の露出時間で行われるように撮像部20を制御する。
次いで、画像処理部１０８が、本撮影により各部分撮像領域R(i)において逐次的に撮影された各画像の画像信号を単純加算または加算平均して加算画像を生成する（ST5）。このとき、画像処理部１０８は、上記「ケース2」の部分撮像領域R(i)については、逐次的に撮影された各画像の画像信号を単純加算または加算平均して得られる画像の各画素値にさらにTtotal / (T(i) × (N(i))の値（係数）を乗じて得られる画像を加算画像として生成する。そして、表示制御部１１６が、ステップST5で生成された各部分撮像領域R(i)ごとの加算画像を表示部１０６に表示させ（ST6）、処理を終了する。
以下、撮影システム１により行われる処理について具体例を用いて説明する．たとえば、撮像領域の分割手法としては、図４に示すように撮像領域２１を上下及び左右にそれぞれ２分割されてなる４つの部分撮像領域R(1)，R(2)，R(3)，R(4)に分割する分割手法が設定され、最低画像加算回数Kの値としては2が、閾値Tth1の値として2.5が設定されている場合を考える。そして、適正露出時間算出部１１０によって算出された各部分撮像領域R(1)，R(2)，R(3)，R(4)の適正露出時間が、それぞれ3秒，9秒，4秒，6秒であるとする。
この場合、上記算出された複数の適正露出時間のうちの最も大きい値Tmaxは9秒であることから、撮影回数設定部１１２は、まず、9秒を2倍（最低画像加算回数倍）して得た18秒を総撮影時間Ttotalとして算出する。そして、部分撮像領域R(1)，R(2)，R(4)においては、総撮影時間18秒がそれぞれの部分撮像領域の適正露出時間3秒，9秒，6秒で割り切れることから、下記表１に示すように、その各割って得た値6，4，3（回）を撮影回数として設定する。また、部分撮像領域R(3)においては、総撮影時間18秒がその部分撮像領域の適正露出時間4秒で割りきれず、かつ、0 ＜ Ttotal - (T(i) × N(i)) ＜ Tth1の場合（ケース2）に該当することから、下記表１に示すように、総撮影時間18秒を適正露出時間4秒で割って得た値の整数部分4（回）を撮影回数として設定する。
そして、撮影制御部１１５が、図６のタイムチャートを示すように、各部分撮像領域R(i)において、適正露出時間T(i)での撮影が、上記設定された撮影回数だけ逐次的に繰り返し行われるように撮影部２０を制御する。図６では、各部分撮像領域R(i)における撮影のタイムチャートに加えて、撮影制御部１１５による撮影制御のタイムチャートWを示している。図６のタイムチャートWに示すように、撮影制御部１１５は、まず、全ての部分撮像領域R(1)，R(2)，R(3)，R(4)において本撮影の撮影（露光）を開始させ（S1）、撮影開始後3秒の時点で、部分撮像領域R(1)において、1回目の画像信号の読み出し及び蓄積電荷のリセットが行われるようにした後、2回目の撮影（電荷の蓄積）を開始させる（S2）。次いで、撮影開始後4秒の時点で、部分撮像領域R(3)において、1回目の画像信号の読み出し及び蓄積電荷のリセットが行われるようにした後、2回目の撮影（電荷の蓄積）を開始させる（S3）。
次いで、撮影開始後6秒の時点で、部分撮像領域R(1)において、2回目の画像信号の読み出し及び蓄積電荷のリセットが行われるようにした後、3回目の撮影（電荷の蓄積）を開始させ（S4）、かつ、部分撮像領域R(4)において、1回目の画像信号の読み出し及び蓄積電荷のリセットが行われるようにした後、2回目の撮影（電荷の蓄積）を開始させる（S5）。引き続き同様な処理を行い、撮影開始後16秒の時点で、部分撮像領域R(3)において、4回目の画像信号の読み出し及び蓄積電荷のリセットが行われるようにした後、部分撮像領域R(3)における撮影を終了させる（Sm-1）。そして、撮影開始後18秒の時点で、部分撮像領域R(1)，R(2)，R(4)において、各部分撮像領域における最後の画像信号の読み出し及び蓄積電荷のリセットが行われるようにした後、撮影を終了させる（Sm）。
これにより、上記表１に示すように、部分撮像領域R(1)，R(2)，R(4)においては総露出時間（露出時間×撮影回数）が18秒となるに対し、部分撮像領域R(3)においては総露出時間が16秒となる。そこで、画像処理部１０８が、部分撮像領域R(1)，R(2)，R(4)については、各部分撮像領域において逐次的に撮影された各画像の画像信号を単純加算または加算平均して加算画像（係数1を乗じて得られる画像と同じ）を生成し、部分撮像領域R(3)については、逐次的に撮影された各画像の画像信号を単純加算または加算平均して得られる画像の各画素値にさらに係数18/16を乗じて得られる画像を加算画像として生成する。
なお、上記具体例（以下「具体例１」という）の説明では、閾値Tth1の値が2.5である場合について説明したが、以下、閾値Tth1以外の条件は全て同じで、閾値Tth1の値のみが1.5で上記具体例１とは異なる場合（以下「具体例２」という）について説明する。具体例２では、具体例１の場合と同様、適正露出時間算出部１１０によって算出された各部分撮像領域R(1)，R(2)，R(3)，R(4)の適正露出時間が、それぞれ3秒，9秒，4秒，6秒である場合に、撮影回数設定部１１２によって最も大きい値の適正露出時間9秒を2倍（最低画像加算回数倍）して得た18秒が総撮影時間Ttotalとして算出され、さらに、部分撮像領域R(1)，R(2)，R(4)においては、総撮影時間18秒がそれぞれの部分撮像領域の適正露出時間3秒，9秒，6秒で割り切れることから、下記表２に示すように、その各割って得た6，4，3（回）が撮影回数として設定される。一方、部分撮像領域R(3)においては、具体例１とは異なり、総撮影時間18秒がその部分撮像領域の適正露出時間4秒で割りきれず、かつ、Ttotal - (T(i) × N(i)) ≧ Tth1の場合（ケース3）に該当することから、下記表２に示すように、総撮影時間18秒を適正露出時間4秒で割って得た値の整数部分4に1を足した値5（回）を撮影回数として設定する。
また、この具体例２では、では、撮影制御部１１５が、図７のタイムチャートを示すように、部分撮像領域R(1)，R(2)，R(4)においては、適正露出時間3秒，9秒，6秒での撮影が、上記設定された撮影回数だけ逐次的に繰り返し行われるように撮影部２０を制御する一方、部分撮像領域R(3)においては、4回までの撮影が、適正露出時間4秒（T(3)）で逐次的に繰り返し行われた後に、5回目の撮影（最後の1回の撮影）が、2秒（=Ttotal - (T(3) × N(3))の露出時間で行われるように撮像部20を制御する。すなわち、撮影制御部１１５は、図７のタイムチャートWに示すように、本撮影の撮影開始後、撮影開始後16秒の前までは具体例１の場合と同様な制御を行い、撮影開始後16秒の時点で、部分撮像領域R(3)において、4回目の画像信号の読み出し及び蓄積電荷のリセットが行われるようにした後、5回目の撮影（電荷の蓄積）を開始させる（Sm-1）。そして、撮影開始後18秒の時点で、全ての部分撮像領域R(1)，R(2)，R(3)，R(4)において、各部分撮像領域における最後の画像信号の読み出し及び蓄積電荷のリセットが行われるようにした後、撮影を終了させる（Sm）。
そして、画像処理部１０８が、各部分撮像領域R(1)，R(2)，R(3)，R(4)について、その部分撮像領域において逐次的に撮影された各画像の画像信号を単純加算または加算平均して加算画像（係数1を乗じて得られる画像と同じ）を生成する。この具体例２においては、上記表２に示すように、全ての部分撮像領域R(1)，R(2)，R(3)，R(4)おける総露出時間（露出時間×撮影回数）が18秒で同じであることから、具体例１で行ったような係数による調整は行わない。
以上の構成により、本実施形態の撮影システム１によれば、被写体を撮像する撮像領域を複数の部分撮像領域に分割し、各部分撮像領域ごとに撮影を行い、撮影された画像を出力可能に構成された撮影部２０にて撮影を行う際に、適正露出時間算出部１１０が、各部分撮像領域ごとに、部分撮像領域において取得された画像信号に基づいて適正露出時間を算出し、撮影回数設定部１１２が、算出された複数の適正露出時間のうちの最も大きい値を正の整数倍して総撮影時間とし、各部分撮像領域ごとに、総撮影時間を算出された部分撮像領域の適正露出時間で割って得た値を用いて撮影回数を設定し、撮影制御部１１５が、各部分撮像領域において、算出された部分撮像領域の適正露出時間での撮影を、設定された部分撮像領域の撮影回数だけ逐次的に繰り返し行われるように前記撮影部２０を制御し、画像処理部１０８が、各部分撮像領域において逐次的に撮影された各画像を単純加算または加算平均する。これにより、たとえば複数のサンプルを一括して撮影する場合に、複数のサンプルを複数の部分撮像領域により分担して撮影を行うようにし、個々の部分撮像領域において、それぞれの部分撮像領域に撮像されるサンプルに適した露出時間で撮影を行うことができ、各々のサンプルに適した露出の画像を得ることができる。
さらに、上述のように、本実施形態の撮影システム１では、撮影制御部１１５が、各部分撮像領域において、算出された部分撮像領域の適正露出時間での撮影を、設定された部分撮像領域の撮影回数だけ逐次的に繰り返し行われるように前記撮影部２０を制御し、画像処理部１０８が、各部分撮像領域において逐次的に撮影された各画像を単純加算または加算平均するようにしているので、各部分撮像領域で撮影される画像のＳ／Ｎ（Signal-Noise ratio）を向上させることもできる。具体的には、単純加算の場合、信号成分はｎ倍となり、ノイズ成分は√ｎ倍となるため、Ｓ／Ｎは、√ｎ倍に向上する。また、加算平均の場合、信号成分は１倍となり、ノイズ成分は１／√ｎ倍となるため、Ｓ／Ｎは、√ｎ倍に向上する。
なお、上記実施の形態では、各部分撮像領域R(i)の適正露出時間T(i)を、プレ撮影によって取得された各部分撮像領域R(i)ごとの画像信号に基づいて算出する場合について説明したが、撮像素子としてＣＭＯＳイメージセンサを用い、撮影開始後に撮像素子から非破壊的に読みだされた各部分撮像領域R(i)ごとの画像信号に基づいて、各部分撮像領域R(i)の適正露出時間T(i)を算出するようにしてもよい。非破壊的な読み出し（以下、非破壊読み出しという）とは、撮像素子から画像信号を読み出す際に、撮像素子を構成する各光電変換素子に蓄積された電荷を空にせず蓄積状態を維持したまま読み出す方法を言う。つまり、画像信号の読み出しの際にリセット処理を行わないため、電荷の蓄積途中において、何度でも画像信号の読み出しを行うことができる。
また、上記実施の形態では、撮影回数設定部１１２が、総撮影時間Ttotalが部分撮像領域R(i)の適正露出時間T(i)で割り切れない場合を、予め定められた閾値Tth1との関係で、「ケース２」と「ケース３」に場合分けして撮影回数の設定を行うものである場合について説明したが、撮影回数設定部１１２は、これに代えて、予め定められた別の閾値Tth2との関係で、場合分けをして撮影回数の設定を行うものであってもよい。具体的には、上記割り切れない場合であって、(T(i) × (N(i)+1)) - Ttotal ≦ Tth2である場合には（以下「ケース4」という）、N(i)に１を加えた値を部分撮像領域の撮影回数として設定し、(T(i) × (N(i)+1)) - Ttotal ＞ Tth2である場合には（以下「ケース5」という）、N(i) を部分撮像領域の撮影回数として設定することができる。
このとき、画像処理部１０８は、上記「ケース4」の部分撮像領域R(i)については、逐次的に撮影された各画像の画像信号を単純加算または加算平均して得られる画像の各画素値にTtotal / (T(i) × (N(i)+1))の値（係数）を乗じて得られる画像を加算画像として生成することができる。また、上記「ケース5」の部分撮像領域R(i)については、逐次的に撮影された各画像の画像信号を単純加算または加算平均して得られる画像の各画素値にTtotal / (T(i) × (N(i))の値（係数）を乗じて得られる画像を加算画像として生成することができる。
以下、閾値Tth2との関係で、撮影回数を設定し加算画像を生成する処理について具体例を用いて説明する。たとえば、閾値Tth2以外の条件は全て同じで、閾値Tth2の値に2.5が設定されている点のみが上記具体例１とは異なる場合（以下「具体例３」という）を考える。この具体例３では、具体例１の場合と同様、適正露出時間算出部１１０によって算出された各部分撮像領域R(1)，R(2)，R(3)，R(4)の適正露出時間が、それぞれ3秒，9秒，4秒，6秒である場合に、撮影回数設定部１１２によって最も大きい値の適正露出時間9秒を2倍（最低画像加算回数倍）して得た18秒が総撮影時間Ttotalとして算出され、さらに、部分撮像領域R(1)，R(2)，R(4)においては、総撮影時間18秒がそれぞれの部分撮像領域の適正露出時間3秒，9秒，6秒で割り切れることから、下記表２に示すように、その各割って得た値6，4，3（回）が撮影回数として設定される。一方、部分撮像領域R(3)においては、具体例１とは異なり、総撮影時間18秒がその部分撮像領域の適正露出時間4秒で割りきれず、かつ、(T(i) × (N(i)+1)) - Ttotal ≦ Tth2の場合（ケース4）に該当することから、下記表３に示すように、総撮影時間18秒を適正露出時間4秒で割って得た値の整数部分4に1を足した値5（回）を撮影回数として設定する。
また、撮影制御部１１５が、図８のタイムチャートを示すように、各部分撮像領域R(i)において、適正露出時間T(i)での撮影が、上記設定された撮影回数だけ逐次的に繰り返し行われるように撮影部２０を制御する。すなわち、撮影制御部１１５は、図８のタイムチャートWに示すように、本撮影の撮影開始後、撮影開始後16秒の前までは具体例１の場合と同様な制御を行い、撮影開始後16秒の時点で、部分撮像領域R(3)において、4回目の画像信号の読み出し及び蓄積電荷のリセットが行われるようにした後、5回目の撮影（電荷の蓄積）を開始させる（Sm-2）。そして、撮影開始後18秒の時点で、部分撮像領域R(1)，R(2)，R(4)において、各部分撮像領域における最後の画像信号の読み出し及び蓄積電荷のリセットが行われるようにした後、撮影を終了させる（Sm-1）。そして、撮影開始後20秒の時点で、部分撮像領域R(3)において、最後の画像信号の読み出し及び蓄積電荷のリセットが行われるようにした後、撮影を終了させる（Sm）。
これにより、上記表３に示すように、部分撮像領域R(1)，R(2)，R(4)においては総露出時間（露出時間×撮影回数）が18秒となるに対し、部分撮像領域R(3)においては総露出時間が20秒となる。そこで、画像処理部１０８が、部分撮像領域R(1)，R(2)，R(4)については、各部分撮像領域において逐次的に撮影された各画像の画像信号を単純加算または加算平均して加算画像（係数1を乗じて得られる画像と同じ）を生成し、部分撮像領域R(3)については、逐次的に撮影された各画像の画像信号を単純加算または加算平均して得られる画像の各画素値にさらに係数18/20を乗じて得られる画像を加算画像として生成する。
１ 撮影システム
１０ 暗箱
１２ 筐体
１４ 扉
１６ ステージ
１８ 中空部
２０ 撮影部
２１ 撮像領域
２２ レンズ部
２４ 落射光源部
２６ 透過光源部
５０ 被写体観察用モニタ
１００ 撮影制御装置
１０２ 制御装置本体
１０４ 入力部
１０６ 表示部
１０８ 画像処理部
１１０ 適正露出時間算出部
１１２ 撮影回数設定部
１１４ 制御部
１１５ 撮影制御部
１１６ 表示制御部

Claims (10)

  1. 被写体を撮像する撮像領域を複数の部分撮像領域に分割し、該各部分撮像領域ごとに撮影を行い、撮影された画像を出力可能に構成された撮影部と、
    前記各部分撮像領域ごとに、該部分撮像領域において取得された画像信号に基づいて適正露出時間を算出する適正露出時間算出部と、
    前記算出された複数の適正露出時間のうちの最も大きい値を正の整数倍して総撮影時間とし、前記各部分撮像領域ごとに、前記総撮影時間を前記算出された当該部分撮像領域の適正露出時間で割って得た値を用いて撮影回数を設定する撮影回数設定部と、
    前記各部分撮像領域において、前記算出された当該部分撮像領域の適正露出時間での撮影が、前記設定された当該部分撮像領域の撮影回数だけ逐次的に繰り返し行われるように前記撮影部を制御する撮影制御部と、
    前記各部分撮像領域において前記逐次的に撮影された各画像を単純加算または加算平均する画像処理部と
    を備えたことを特徴とする撮像装置。
  2. 前記撮像領域が、非破壊的に画像信号を読み出し可能な撮像素子により構成されているものである請求項１記載の撮像装置。
  3. ユーザによる入力を受け付ける入力部を備え、
    前記撮影部が、前記入力部により前記撮像領域をどのように分割するかを指定する入力を受け付けた場合に、前記指定に従って前記撮像領域を複数の部分撮像領域に分割するものである請求項１または２記載の撮像装置。
  4. 前記撮影部が、前記撮像領域においてプレ撮影を行い、
    前記適正露出時間算出部が、前記撮像領域において行われた前記プレ撮影によって取得された前記各部分撮像領域ごとの画像信号に基づいて前記適正露出時間を算出するものである請求項１から３のいずれか１項記載の撮影装置。
  5. 前記総撮影時間をTtotal、前記部分撮像領域の数以下の各自然数をi、前記複数の部分撮像領域のうちの第i番目の部分撮像領域の適正露出時間をT(i)、前記総撮影時間を前記第i番目の部分撮像領域の適正露出時間で割って得た値の整数部分をN(i)、予め定められた閾値をTth1としたとき、
    前記撮影回数設定部が、Ttotal - (T(i) × N(i)) ≧ Tth1 である部分撮像領域については、前記N(i)に１を加えた値を当該部分撮像領域の前記撮影回数として設定するものである請求項１から４のいずれか１項記載の撮像装置。
  6. 前記撮影制御部が、Ttotal - (T(i) × N(i)) ≧ Tth1 である前記部分撮像領域においては、例外的に、前記N(i)回目までの撮影が当該部分撮像領域の適正露出時間で逐次的に繰り返し行われた後に、前記N(i) +1回目の撮影がTtotal - (T(i) × N(i))の露出時間で行われるように前記撮像部を制御するものである請求項５記載の撮像装置。
  7. 前記撮影回数設定部が、0 ＜ Ttotal - (T(i) × N(i)) ＜ Tth1 である部分撮像領域については、前記N(i)を当該部分撮像領域の前記撮影回数として設定するものであり、
    前記画像処理部が、0 ＜ Ttotal - (T(i) × N(i)) ＜ Tth1 である前記部分撮像領域についは、当該部分撮像領域において前記逐次的に撮影された各画像を単純加算または加算平均して得られる画像の各画素値にTtotal / (T(i) × (N(i))の値を乗じるものである請求項５または６記載の撮像装置。
  8. 前記総撮影時間をTtotal、前記部分撮像領域の数以下の各自然数をi、前記複数の部分撮像領域のうちの第i番目の部分撮像領域の適正露出時間をT(i)、前記総撮影時間を前記第i番目の部分撮像領域の適正露出時間で割って得た値の整数部分をN(i)、予め定められた閾値をTth2としたとき、
    前記撮影回数設定部が、(T(i) × (N(i)+1)) - Ttotal ≦ Tth2 である部分撮像領域については、前記N(i)に１を加えた値を当該部分撮像領域の前記撮影回数として設定するものである請求項１から４のいずれか１項記載の撮像装置。
  9. 前記画像処理部が、(T(i) × (N(i)+1)) - Ttotal ≦ Tth2 である前記部分撮像領域については、当該部分撮像領域において前記逐次的に撮影された各画像を単純加算または加算平均して得られる画像の各画素値にTtotal / (T(i) × (N(i)+1))の値を乗じるものである請求項８記載の撮像装置。
  10. 被写体を撮像する撮像領域を複数の部分撮像領域に分割し、該各部分撮像領域ごとに撮影を行い、撮影された画像を出力可能に構成された撮影部を有する撮影装置にて撮影を行う撮影方法であって、
    前記各部分撮像領域ごとに、該部分撮像領域において取得された画像信号に基づいて適正露出時間を算出し、
    前記算出された複数の適正露出時間のうちの最も大きい値を正の整数倍して総撮影時間とし、前記各部分撮像領域ごとに、前記総撮影時間を前記算出された当該部分撮像領域の適正露出時間で割って得た値を用いて撮影回数を設定し、
    前記各部分撮像領域において、前記算出された当該部分撮像領域の適正露出時間での撮影を、前記設定された当該部分撮像領域の撮影回数だけ逐次的に繰り返し行い、
    前記各部分撮像領域において前記逐次的に撮影された各画像を単純加算または加算平均することを特徴とする撮影方法。
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