JP5474020B2 - 撮影装置、撮影プログラム、及び撮影方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮影装置、撮影プログラム、及び撮影方法に関する。

従来、ＣＣＤ等の撮像素子を用いた撮影装置として、画素加算（ビニング）することにより感度を向上させて撮影することができる撮影装置が種々提案されている。また、撮像信号を多重サンプリングすることにより、ランダムノイズを低減する技術が種々提案されている。

例えば、特許文献１には、電荷転送素子の出力からフィードスルーレベルと信号レベルとをそれぞれ複数回サンプリングし、フィードスルーレベルの複数回サンプリングの結果と信号レベルの複数回サンプリングの結果との差分を取ることによりＳ／Ｎ比を向上させる技術が開示されている。

また、特許文献２には、相関２重サンプリングの期間を充分確保してサンプリングができると共に、水平走査期間を短縮して、自動制御のフィードバックやモニタ出力が速く、かつ画素数を多くして高画質のＣＣＤ撮像素子を実現する技術が開示されている。

また、特許文献３には、水平方向にビニング動作を行う際に、隣接する複数の画素の蓄積電荷を加算する期間における前記電荷転送速度が、前記期間外における電荷転送速度よりも高速とすることにより、ビニング時に高スキャン速度かつ高Ｓ／Ｎ比で画像を読み出すことができる技術が開示されている。

特開平１０−１９１１６９号公報 特開平１０−１９１１６８号公報 特許第４０１５２４２号公報

しかしながら、多重サンプリング数を増加させると、多重サンプリングしない場合よりも高速に撮像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器が必要となる。また、低速のＡ／Ｄ変換器を用いた場合、フレームレートが低減し、低周波ノイズ（例えば１／ｆノイズ）が顕著となる。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、画素加算時にノイズを低減することができる撮影装置、撮影プログラム、及び撮影方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明の撮影装置は、二次元状に画素が配列されると共に水平方向に複数の画素を画素加算する画素加算機能を備え、被写体を撮像する撮像素子と、前記撮像素子で水平方向に画素加算して撮像信号を出力した場合のフィードスルー期間及び信号期間が、前記撮像素子で前記水平方向に画素加算しない場合のフィードスルー期間及び信号期間よりも長くなるように、前記撮像素子に出力する水平同期信号のパルス幅を制御する制御手段と、前記水平方向に複数の画素を画素加算する場合に、前記フィードスルー期間及び前記信号期間において多重サンプリングする多重サンプリング手段と、前記フィードスルー期間において多重サンプリングした第１の信号と、前記信号期間において多重サンプリングした第２の信号と、の差を画素信号として出力する相関二重サンプリング手段、前記フィードスルー期間及び信号期間の各々において多重サンプリングされるように、タイミング信号を前記相関二重サンプリング手段に出力するタイミング信号発生手段、前記相関二重サンプリング手段から出力された画素信号の各々をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段、及び前記Ａ／Ｄ変換手段により前記画素信号の各々をＡ／Ｄ変換した複数の画素データの平均値を画素値として算出する平均値算出手段を含む画素値算出手段と、前記複数の画素データの標準偏差に基づいて、前記多重サンプリングのサンプリング数を設定する設定手段と、を備える。

この発明によれば、撮像素子で水平方向に画素加算して撮像信号を出力した場合のフィードスルー期間及び信号期間が、撮像素子で水平方向に画素加算しない場合のフィードスルー期間及び信号期間よりも長くなるように、撮像素子に出力する水平同期信号のパルス幅を制御する。多重サンプリング手段は、前記水平方向に複数の画素を画素加算する場合に、前記フィードスルー期間及び前記信号期間において多重サンプリングする多重サンプリング処理を実行する。これにより、ノイズ低減処理として多重サンプリングすること等が可能となり、画素加算時にランダムノイズ等を低減することができる。

また、請求項２に記載したように、前記平均値算出手段は、前記複数の画素データの標準偏差に基づいて定めた所定範囲外の画素データを除外して、前記複数の画素データの平均値を算出するようにしてもよい。

また、請求項３に記載したように、前記所定範囲は、前記複数の画素データの平均値をＡ、前記標準偏差をσとして、Ａ±３σの範囲としてもよい。

また、請求項４に記載したように、前記設定手段は、前記標準偏差が小さくなるに従って、前記多重サンプリングのサンプリング数が少なくなるように設定し、前記制御手段は、前記サンプリング数に応じて前記フィードスルー期間及び前記信号期間が短縮されるように、前記撮像素子に出力する水平同期信号のパルス幅を制御するようにしてもよい。

また、請求項５に記載したように、前記撮像信号に対して低域通過処理を施すローパスフィルタを備えた構成としてもよい。

請求項６記載の発明の撮影プログラムは、コンピュータを、請求項１〜５の何れか１項に記載の撮影装置の前記制御手段及び前記画素値算出手段として機能させるための撮影プログラムである。

請求項７記載の発明の撮影方法は、二次元状に画素が配列されると共に水平方向に複数の画素を画素加算する画素加算機能を備え、被写体を撮像する撮像素子で水平方向に画素加算して撮像信号を出力した場合のフィードスルー期間及び信号期間が、前記撮像素子で前記水平方向に画素加算しない場合のフィードスルー期間及び信号期間よりも長くなるように、前記撮像素子に出力する水平同期信号のパルス幅を制御するステップと、前記水平方向に複数の画素を画素加算する場合に、前記フィードスルー期間及び前記信号期間において多重サンプリングするステップと、前記フィードスルー期間において多重サンプリングした第１の信号と、前記信号期間において多重サンプリングした第２の信号と、の差を画素信号として出力する相関二重サンプリングステップ、前記フィードスルー期間及び信号期間の各々において多重サンプリングされるように、タイミング信号を出力するタイミング信号発生ステップ、前記相関二重サンプリングステップにて出力された画素信号の各々をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換ステップ、及び前記Ａ／Ｄ変換ステップにて前記画素信号の各々をＡ／Ｄ変換した複数の画素データの平均値を画素値として算出する平均値算出ステップを含むステップと、前記複数の画素データの標準偏差に基づいて、前記多重サンプリングのサンプリング数を設定するステップと、を含む。

本発明によれば、画素加算時にノイズを低減することができる、という効果を有する。

撮影システムの斜視図である。 撮影装置の正面図である。 画像処理装置１００の概略ブロック図である。 撮影部３０の概略ブロック図である。 撮像素子の概略構成を示す図である。 撮影部のＣＰＵで実行される制御ルーチンのフローチャートである。 撮像素子の駆動に関する信号のタイミングチャートである。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明に係る撮影装置を用いた撮影システムの一例を示す斜視図である。撮影システム１は、被写体に応じて励起光を照射せずに又は励起光を照射して被写体を撮影し、被写体の撮影画像を取得する撮影システムであり、撮影装置１０及び画像処理装置１００を含んで構成されている。

撮影装置１０は、被写体を撮影して取得した被写体の画像データを画像処理装置１００に出力する。画像処理装置１００は、受信した画像データに対して、必要に応じて所定の画像処理を施して表示部２０２に表示させる。

図２には、撮影装置１０の蓋２２（図１参照）を開けた状態の正面図を示した。同図に示すように、撮影装置１０は、被写体ＰＳが配置される被写体配置部４０と、被写体配置部４０を内部に収容した筐体２０と、被写体配置部４０に配置された被写体ＰＳを撮影する撮影部３０と、被写体ＰＳに励起光を照射する、筐体２０内に配置された落射光源５０と、透過光源６０と、を備えている。

筐体２０は、略直方体に形成された中空部２１を有するものであって、内部に被写体ＰＳが配置される被写体配置部４０を有している。また、筐体２０には図１に示す蓋２２が開閉可能に取り付けられており、ユーザーが蓋２２を開けて筐体２０内に被写体ＰＳを収容することができるようになっている。このように、筐体２０は中空部２１内に外光が入らないような暗箱を構成している。

撮影装置１０は、筐体２０の上面２０ａに固定されており、詳細は後述するが、例えばＣＣＤ等の撮像素子を含んで構成されている。撮像素子には、冷却素子が取り付けられており、撮像素子を冷却することにより、撮影された画像情報に暗電流によるノイズ成分が含まれるのを防止している。

撮影装置１０にはレンズ部３１が取り付けられており、このレンズ部３１は、被写体Ｐ Ｓにフォーカスを合わせるために、矢印Ｚ方向に移動可能に設けられている。

落射光源５０は、被写体配置部４０の上に配置された被写体ＰＳに向けて励起光を射出する。透過光源６０は、被写体ＰＳの下から励起光を照射する。蛍光試料を撮影する場合には、被写体に応じて落射光源５０及び透過光源６０の少なくとも一方から励起光を被写体に照射させる。

図３には、画像処理装置１００の概略構成を示した。同図に示すように、画像処理装置１００は、メインコントローラ７０を含んで構成されている。

メインコントローラ７０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７０Ａ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）７０Ｂ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７０Ｃ、不揮発性メモリ７０Ｄ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）７０Ｅがバス７０Ｆを介して各々接続された構成となっている。

Ｉ／Ｏ７０Ｅには、表示部２０２、操作部７２、ハードディスク７４、及び通信Ｉ／Ｆ７６が接続されている。メインコントローラ７０は、これらの各機能部を統括制御する。

表示部２０２は、例えばＣＲＴや液晶表示装置等で構成され、撮影装置１０で撮影された画像を表示したり、撮影装置１０に対して各種の設定や指示を行うための画面等を表示したりする。

操作部７２は、マウスやキーボード等を含んで構成され、ユーザーが操作部７２を操作することによって撮影装置１０に各種の指示を行うためのものである。

ハードディスク７４は、撮影装置１０で撮影された撮影画像の画像データ、制御プログラム、制御に必要な各種データ等が記憶される。

通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）７６は、撮影装置１０の撮影部３０、落射光源５０、及び透過光源６０と接続される。ＣＰＵ７０Ａは、通信Ｉ／Ｆ７６を介して、被写体の種類に応じた撮影条件での撮影を撮影部３０に指示したり、被写体に励起光を照射する場合には、落射光源５０及び透過光源６０の少なくとも一方に励起光の照射を指示したりすると共に、撮影部３０で撮影された撮影画像の画像データを受信して画像処理等を施したりする。

図４には、撮影部３０の概略構成を示した。同図に示すように、撮影部３０は、制御部８０を備えており、制御部８０はバス８２を介して通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）８４と接続されている。通信Ｉ／Ｆ８４は、画像処理装置１００の通信Ｉ／Ｆ７６と接続される。

制御部８０は、通信Ｉ／Ｆ８４を介して画像処理装置１００から撮影が指示されると、指示内容に応じて各部を制御して被写体配置部４０に配置された被写体ＰＳを撮影し、その撮影画像の画像データを通信Ｉ／Ｆ８４を介して画像処理装置１００へ送信する。

制御部８０には、レンズ部３１、タイミング発生器８６、撮像素子８８を冷却する冷却素子９０、及び撮像素子８８の温度を検出する温度センサ９１が接続されている。

制御部８０は、例えば図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＯＭ等を含むコンピュータで構成され、不揮発性ＲＯＭには、後述する制御プログラムが記憶されている。これをＣＰＵが読み込んで実行することにより、制御部８０に接続された各部を制御する。

レンズ部３１は、図示は省略するが、例えば複数の光学レンズから成るレンズ群、絞り調整機構、ズーム機構、及び自動焦点調節機構等を含んで構成されている。レンズ群は、図２において被写体ＰＳにフォーカスを合わせるために、矢印Ｚ方向に移動可能に設けられている。絞り調節機構は、開口部の径を変化させて撮像素子８８への入射光量を調整するものであり、ズーム機構は、レンズの配置する位置を調節してズームを行うものであり、自動焦点調節機構は、被写体ＰＳと撮影装置１０との距離に応じてピント調節するものである。

被写体ＰＳからの光は、レンズ部３１を透過して被写体像として撮像素子８８に結像される。

撮像素子８８は、詳細は後述するが、複数の各画素に対応する受光部、水平転送路、及び垂直転送路等を含んで構成されている。撮像素子８８は、その撮像面に結像される被写体像を電気信号に光電変換する機能を有し、例えば電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）や金属酸化膜型半導体（Ｍｅｔａｌ ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：ＭＯＳ）等のイメージセンサが用いられる。本実施形態においては、撮像素子８８としてＣＣＤを用いる。

撮像素子８８は、タイミング発生器８６からのタイミング信号により制御され、被写体ＰＳからの入射光を各受光部で光電変換する。

撮像素子８８で光電変換された信号電荷は、電荷電圧変換アンプ（フローティングディフュージョンアンプ）９２によって電圧変換されたアナログ信号となり、信号処理部９４に出力される。

タイミング発生器８６は、撮影部３０を動作させる基本クロック（システムクロック）を発生する発振器を有しており、例えば、この基本クロックを各部に供給すると共に、この基本クロックを分周して様々なタイミング信号を生成する。例えば、垂直同期信号、水平同期信号及び電子シャッタパルスなどを示すタイミング信号を生成して撮像素子８８に供給する。また、相関二重サンプリング用のサンプリングパルスやアナログ・デジタル変換用の変換クロックなどのタイミング信号を生成して信号処理部９４に供給する。

信号処理部９４は、タイミング発生器８６からのタイミング信号により制御され、入力されたアナログ信号に対して相関二重サンプリング処理（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｉｎｇ：ＣＤＳ）を施すＣＤＳ回路、及び相関二重サンプリング処理が施されたアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ・デジタル（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ：Ａ／Ｄ）変換器等を含んで構成される。

相関二重サンプリング処理は、撮像素子８８から出力された撮像信号に含まれるノイズ等を軽減することを目的として、撮像信号のフィードスルー期間のレベルと画像部分に相当する信号期間のレベルとの差をとることにより画素信号を得る処理である。

相関二重サンプリング処理された画素信号はＡ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換され、メモリ９６に出力されて一次記憶される。本実施形態では、詳細は後述するが、フィードスルー期間及び信号期間の各々において多重サンプリングするため、１画素につき複数の画素データがメモリ９６に一次記憶される。制御部８０では、複数の画素データの平均値を算出し、これを画素データとする。制御部８０は、このような処理を画素毎に行い、画素データの集合である画像データを、通信Ｉ／Ｆ８４を介して画像処理装置１００に送信する。

冷却素子９０は、例えばペルチエ素子等により構成され、制御部８０によって冷却温度が制御される。被写体ＰＳが化学発光試料の場合、励起光を照射せずに比較的長時間露光して撮影を行うため、撮像素子８８の温度が上昇して暗電流の増加等により画質に悪影響を及ぼす場合がある。このため、制御部８０では、画像処理装置１００から指示された冷却温度に撮像素子８８の温度が維持されるように、温度センサ９１により検出された撮像素子８８の温度をモニタしながら冷却素子９０をＰＷＭ（パルス幅変調）制御し、撮像素子８８を冷却する。

図５には、ＣＣＤを用いた撮像素子８８の概略構成を示した。撮像素子８８は、画素を構成する受光部（フォトダイオード）８８Ａ、垂直転送路８８Ｂ、及び水平転送路８８Ｃを含んで構成されている。

各受光部８８Ａで受光されて光電変換された電荷は、各列の垂直転送路８８Ｂに各々出力される。各列の垂直転送路８８Ｂに出力された電荷は、水平転送路８８Ｃに各々転送される。水平転送路８８Ｃに各々出力された電荷は、電荷電圧変換アンプ９２に順次転送される。

また、撮像素子８８は画素加算機能を備えており、垂直方向の画素加算は水平転送路８８Ｃで行われ、水平方向の画素加算は電荷電圧変換アンプ９２で行われる。なお、水平転送路８８Ｃの出力段にサミングゲートを設けた構成とした場合には、水平方向の画素加算はサミングゲートで行うことができる。本実施形態では、水平方向の画素加算は電荷電圧変換アンプ９２で行われる場合について説明する。

次に、本実施形態の作用として、撮影部３０の制御部８０で実行される処理について、図６に示すフローチャートを参照して説明する。

まず、ユーザーは、被写体配置部４０に被写体ＰＳを配置して、操作部７２を操作して撮影条件の設定を行う。ここでは、例えば表示部２０２に撮影条件の設定画面を表示し、ユーザーに各種撮影条件を設定させる。撮影条件には、例えば画素加算数、露光時間等がある。ユーザーは、撮影条件を設定した後、撮影開始を指示する。撮影開始が指示されると、ユーザーが設定した撮影条件が撮影部３０に送信される。

撮影部３０の制御部８０では、ステップ１００において、撮影条件を受信したか否かを判断し、撮影条件を受信した場合にはステップ１０２へ移行し、撮影条件を受信していない場合には待機する。

ステップ１０２では、撮影条件に応じた撮影が実行されるようにタイミング発生器８６等を制御する。タイミング発生器８６では、設定された画素加算数で撮像信号が画素加算されるように、リセット信号、垂直同期信号、及び水平同期信号を生成して撮像素子８８に出力すると共に、サンプリング信号を信号処理部９４のＣＤＳ回路に出力する。また、タイミング発生器８６は、水平方向の画素加算数が２以上の場合には、多重サンプリングするために、フィードスルー期間及び信号期間が、水平方向に画素加算しない場合と比較して長くなるように、水平同期信号のパルス幅を制御すると共に、水平方向の画素加算数に応じたサンプリング数Ｎのサンプリングパルスを含むサンプリング信号を信号処理部９４のＣＤＳ回路に出力する。

図７には、タイミング発生器８６が撮像素子８８に出力するリセット信号及び水平同期信号Ｈ１、Ｈ２、撮像素子８８から出力される撮像信号、信号処理部９４のＣＤＳ回路に出力するサンプリング信号の波形図を示した。なお、図７では、一例として水平方向に２画素加算する場合について示した。

図７（Ａ）に示すように、リセット信号は、水平方向に画素加算しない場合は、ｔ_１間隔でリセットパルスが出力される（電荷電圧変換アンプ９２に蓄積された電荷がｔ_１間隔でリセットされる）が、水平方向に２画素加算する場合、蓄積電荷のリセットを１回飛ばすことにより画素加算するため、画素加算しない場合の２倍の間隔であるＴ_１間隔でリセットパルスが出力される。

また、図７（Ｂ）に示すように、水平同期信号Ｈ１、Ｈ２は、互いに位相が反転した信号である。そして、水平方向に２画素加算する場合、リセットパルスに同期してハイレベルとなった水平同期信号Ｈ１のパルス幅Ｔ_Ｈ１を、水平方向に画素加算しない場合のパルス幅ｔ_Ｈ１よりも長くする。なお、水平同期信号Ｈ２も同様である。

これにより、図７（Ｃ）に示すように、水平方向に２画素加算する場合の撮像信号のフィードスルー期間Ｔ_Ｆが、水平方向に画素加算しない場合の撮像信号のフィードスルー期間ｔ_Ｆよりも長くなる。そして、図７（Ｄ）に示すように、フィードスルー期間Ｔ_Ｆにおいて、サンプリングパルスをＮ回（図では４回）出力する。

また、図７（Ｂ）に示すように、一旦ローレベルとなってハイレベルとなった水平同期信号Ｈ１のパルス幅Ｔ_Ｈ２を、水平方向に画素加算しない場合のパルス幅ｔ_Ｈ２よりも短くする。このパルス幅ｔ_Ｈ２のパルスが水平転送路８８Ｃに出力されることにより、１画素目の電荷が電荷電圧変換アンプ９２に転送される。このとき、図７（Ａ）に示すように、リセットパルスは出力されない（図中破線で示す）ので、電荷電圧変換アンプ９２に蓄積された電荷はリセットされずに、次に水平転送路８８Ｃから転送された電荷が加算される。

また、図７（Ｂ）に示すように、パルス幅Ｔ_Ｈ２を、水平方向に画素加算しない場合のパルス幅ｔ_Ｈ２よりも短くしたことにより、その後水平同期信号Ｈ１がローレベルとなる期間Ｔ_Ｈ３が、水平方向に画素加算しない場合の期間ｔ_Ｈ３よりも長くなる。

これにより、図７（Ｃ）に示すように、水平方向に２画素加する場合の撮像信号の信号期間Ｔ_Ｓが、水平方向に画素加算しない場合の撮像信号の信号期間ｔ_Ｓよりも長くなる。そして、図７（Ｄ）に示すように、信号期間Ｔ_Ｓにおいて、サンプリングパルスをＮ回（図では４回）出力する。

なお、パルス幅Ｔ_Ｈ２は、撮像素子８８の転送効率を劣化させない程度に最も短い時間に設定することが好ましい。これにより、フィードスルー期間Ｔ_Ｆ及び信号期間Ｔ_Ｓを最大限に長くすることができる。

このように、水平方向に画素加算する場合には、フィードスルー期間Ｔ_Ｆ及び信号期間Ｔ_Ｓが、画素加算しない場合よりも長くなるように、水平同期信号Ｈ１、Ｈ２のパルス幅を制御するので、フィードスルー期間Ｔ_Ｆ及び信号期間Ｔ_Ｓにおいて多重サンプリングすることができる。

なお、サンプリング数Ｎを多くすることにより、ランダムノイズをより低減させることができることから、サンプリング数Ｎは、フィードスルー期間Ｔ_Ｆ及び信号期間Ｔ_Ｓの長さに応じて、なるべく多くなるように設定することが好ましい。また、水平方向の画素加算数が増加するに従って、パルス幅Ｔ_Ｈ２のパルスの数が増加し、その分フィードスルー期間Ｔ_Ｆ及び信号期間Ｔ_Ｓが短くなるので、サンプリング数Ｎは少なくなる。

このように、フィードスルー期間Ｔ_Ｆ及び信号期間Ｔ_Ｓにおいて各々Ｎ回サンプリングされるため、メモリ９６には、画素毎にＮ個の画素データが一次記憶される。

そこで、ステップ１０４では、多重サンプリングしたＮ個の画素データＤ_１〜Ｄ_Ｎの平均値Ａ及び標準偏差σを算出する。

ステップ１０６では、Ｎ個の画素データＤ_１〜Ｄ_Ｎのうち、所定範囲外のデータが存在するか否かを判断する。具体的には、本実施形態では、一例として所定範囲はＡ±３σとする。すなわち、画素データＤ_１〜Ｄ_Ｎの各々について、その値がＡ±３σの範囲外にある画素データが存在するか否かを判断する。

そして、Ｎ個の画素データＤ_１〜Ｄ_Ｎのうち、所定範囲外のデータが存在する場合には、ステップ１０６へ移行し、存在しない場合には、ステップ１１０へ移行する。

ステップ１０８では、所定範囲外となった画素データを除いて、再度画素データの平均値Ａを算出する。

ステップ１１０では、算出した平均値を、その画素の画素データとしてメモリ９６に記憶する。

このように、所定範囲外の画素データを除いた画素データの平均値を画素データとすることにより、ノイズの影響が除去された精度の良い画素データを得ることができる。

ステップ１１２では、全画素について上記の処理、すなわちステップ１０４〜１０８の処理を実行したか否かを判断し、全画素について上記の処理が終了した場合には、ステップ１１４へ移行し、全画素について上記の処理が終了していない場合には、ステップ１０４へ戻って、上記の処理を実行する。

ステップ１１４では、メモリ９６に記憶された各画素データを画像データとして、画像処理装置１００へ出力する。

このように、本実施形態では、水平方向に画素加算する場合には、フィードスルー期間Ｔ_Ｆ及び信号期間Ｔ_Ｓを、画素加算しない場合よりも長くなるように、水平同期信号のパルス幅を制御する。このため、画素転送間隔Ｔ１を長くすることなく多重サンプリングすることができ、ランダムノイズ等を低減することができる。

なお、撮像信号に対して低域通過処理を施すローパスフィルタを信号処理部９４に設けた構成としてもよい。これにより、撮像信号の波形がなまるため、ノイズを低減することができ、精度の良い画素データを得ることができる。従って、この場合、多重サンプリングせずに、フィードスルー期間Ｔ_Ｆ及び信号期間Ｔ_Ｓにおいて１回だけサンプリングするようにしてもよい。

また、本実施形態では、サンプリング数Ｎを、画素データの標準偏差σに基づいて設定するようにしてもよい。標準偏差σが小さければ小さいほど画素データのばらつきは小さいので、それほどサンプリング数Ｎを多くする必要はない。そこで、例えば、標準偏差σが小さくなるに従って、サンプリング数Ｎが小さくなるように、サンプリング数Ｎを設定する。これにより、必要以上にサンプリング数Ｎを多くする必要がないため、サンプリング数Ｎに応じてフィードスルー期間Ｔ_Ｆ及び信号期間Ｔ_Ｓが短縮されるように水平同期信号のパルス幅を制御すれば、画素転送間隔Ｔ_１を短縮することができ、画素データの読み出し時間を短縮することができる。

また、本実施形態では、図６の処理を撮影部３０の制御部８０が実行する場合について説明したが、ステップ１０４〜１１２の処理を実行する信号処理回路を信号処理部９４に設け、当該信号処理回路において実行するようにしてもよい。

また、本実施形態で説明した撮影システム１の構成（図１〜４参照）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要な部分を削除したり、新たな部分を追加したりしてもよいことは言うまでもない。

また、本記実施形態で説明した制御プログラムの処理の流れ（図６参照）も一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において不要なステップを削除したり、新たなステップを追加したり、処理順序を入れ替えたりしてもよいことは言うまでもない。

１ 撮影システム
１０ 撮影装置
３０ 撮影部
３１ レンズ部
４０ 被写体配置部
５０ 落射光源
６０ 透過光源
７０ メインコントローラ
７０Ａ ＣＰＵ
７２ 操作部
７４ ハードディスク
８０ 制御部
８６ タイミング発生器
８８ 撮像素子
９０ 冷却素子
９１ 温度センサ
９２ 電荷電圧変換アンプ
９４ 信号処理部
９６ メモリ
１００ 画像処理装置
２０２ 表示部

Claims (7)

1. 二次元状に画素が配列されると共に水平方向に複数の画素を画素加算する画素加算機能を備え、被写体を撮像する撮像素子と、
   前記撮像素子で水平方向に画素加算して撮像信号を出力した場合のフィードスルー期間及び信号期間が、前記撮像素子で前記水平方向に画素加算しない場合のフィードスルー期間及び信号期間よりも長くなるように、前記撮像素子に出力する水平同期信号のパルス幅を制御する制御手段と、
   前記水平方向に複数の画素を画素加算する場合に、前記フィードスルー期間及び前記信号期間において多重サンプリングする多重サンプリング手段と、
   前記フィードスルー期間において多重サンプリングした第１の信号と、前記信号期間において多重サンプリングした第２の信号と、の差を画素信号として出力する相関二重サンプリング手段、前記フィードスルー期間及び信号期間の各々において多重サンプリングされるように、タイミング信号を前記相関二重サンプリング手段に出力するタイミング信号発生手段、前記相関二重サンプリング手段から出力された画素信号の各々をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段、及び前記Ａ／Ｄ変換手段により前記画素信号の各々をＡ／Ｄ変換した複数の画素データの平均値を画素値として算出する平均値算出手段を含む画素値算出手段と、
   前記複数の画素データの標準偏差に基づいて、前記多重サンプリングのサンプリング数を設定する設定手段と、
   を備えた撮影装置。
2. 前記平均値算出手段は、前記複数の画素データの標準偏差に基づいて定めた所定範囲外の画素データを除外して、前記複数の画素データの平均値を算出する
   請求項１記載の撮影装置。
3. 前記所定範囲は、前記複数の画素データの平均値をＡ、前記標準偏差をσとして、Ａ±３σの範囲である
   請求項２記載の撮影装置。
4. 前記設定手段は、前記標準偏差が小さくなるに従って、前記多重サンプリングのサンプリング数が少なくなるように設定し、
   前記制御手段は、前記サンプリング数に応じて前記フィードスルー期間及び前記信号期間が短縮されるように、前記撮像素子に出力する水平同期信号のパルス幅を制御する
   請求項３記載の撮影装置。
5. 前記撮像信号に対して低域通過処理を施すローパスフィルタ
   を備えた請求項１〜４の何れか１項に記載の撮影装置。
6. コンピュータを、請求項１〜５の何れか１項に記載の撮影装置の前記制御手段及び前記画素値算出手段として機能させるための撮影プログラム。
7. 二次元状に画素が配列されると共に水平方向に複数の画素を画素加算する画素加算機能を備え、被写体を撮像する撮像素子で水平方向に画素加算して撮像信号を出力した場合のフィードスルー期間及び信号期間が、前記撮像素子で前記水平方向に画素加算しない場合のフィードスルー期間及び信号期間よりも長くなるように、前記撮像素子に出力する水平同期信号のパルス幅を制御するステップと、
   前記水平方向に複数の画素を画素加算する場合に、前記フィードスルー期間及び前記信号期間において多重サンプリングするステップと、
   前記フィードスルー期間において多重サンプリングした第１の信号と、前記信号期間において多重サンプリングした第２の信号と、の差を画素信号として出力する相関二重サンプリングステップ、前記フィードスルー期間及び信号期間の各々において多重サンプリングされるように、タイミング信号を出力するタイミング信号発生ステップ、前記相関二重サンプリングステップにて出力された画素信号の各々をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換ステップ、及び前記Ａ／Ｄ変換ステップにて前記画素信号の各々をＡ／Ｄ変換した複数の画素データの平均値を画素値として算出する平均値算出ステップを含むステップと、
   前記複数の画素データの標準偏差に基づいて、前記多重サンプリングのサンプリング数を設定するステップと、
   を含む撮影方法。

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