JP6407811B2 - 撮像装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、観察対象保持部によって保持された観察対象から発せられた光を、検出素子が２次元状に配列された検出部によって検出する撮像装置および方法に関するものである。

従来、観察対象から発せられた化学発光または蛍光を検出素子によって光電的に検出し、その検出信号に基づいて画像を表示させることが行われている。化学発光や蛍光を検出する方法としては、たとえば検出素子を１次元状に配列した１次元検出部を、検出素子の配列方向に直交する方向に移動させることによって観察対象を走査する方法があり、密着イメージセンサなどが使用可能である。

しかしながら、上記のように１次元検出部を走査することによって化学発光を検出した場合、１次元検出部による走査開始から終了までの間に化学発光が褪色してしまう場合があり、画像にムラができてしまい好ましくない。

そこで、上述したような１次元検出部ではなく、検出素子を２次元状に配列した２次元検出部によって化学発光または蛍光を検出することが考えられる。

特開平０１−０９４７７５号公報 特開２０１０−１８７２１４号公報

しかしながら、上述したような２次元検出部を用いた場合、２次元検出部の保護と画像のボケが問題となる。具体的には、たとえば２次元検出部の検出面に対して観察対象を直接設置して観察対象から発せられた光を検出した場合、２次元検出部の検出面と観察対象との接触によって検出面に傷がついてしまうおそれがある。

そこで、２次元検出部と観察対象との間に、観察対象を保持し、かつ２次元検出部の検出面を保護する保護部材を設けることが考えられる。しかしながら、このような保護部材を設けた場合、観察対象から発せられた光が保護部材を介して２次元検出部に到達するため、２次元検出部によって検出される画像がボケてしまう問題がある。

観察対象と２次元検出部との距離を離し、かつ２次元検出部によって検出される画像のボケを防止する方法としては、たとえば観察対象と２次元検出部との間に、ファイバーオプティクスまたは屈折率分布型レンズを配列したレンズアレイなどの結像光学系を設けることが考えられる。

しかしながら、ファイバーオプティクスは非常に高価であるのでコストアップとなる問題がある。これに対し、屈折率分布型レンズを配列したレンズアレイはファイバーオプティクスほど高価ではないので、コストアップの影響は小さい。

しかしながら、上述したように２次元検出部によって観察対象から発せられた光を検出する場合、屈折率分布型レンズを２次元状に配列したものが必要となるが、一般的に市販されているレンズアレイとしてはライン状のものしかない。

したがって、ライン状のレンズアレイを長さ方向に直交する方向に複数配列する必要があるが、一般的に市販されているレンズアレイにおいては、屈折率分布型レンズの列を挟んで保持するレンズ保持部が設けられており、このレンズ保持部は黒色の樹脂などから形成されるため光を透過することができない。すなわち、このようなレンズ保持部を有するレンズアレイを複数配列した場合、レンズ保持部に対応する観察対象の範囲から発せられた光はレンズ保持部によって遮光されてしまい、２次元検出部によって検出することができない問題がある。

なお、特許文献１および特許文献２では、屈折率分布型レンズを２次元状に配列したものを用いて観察対象の画像を検出する装置が提案されているが、上述したようなレンズ保持部による光の遮光を解決する方法については何も提案されていない。

本発明は、上記の問題に鑑み、レンズ保持部に対応する観察対象の範囲から発せられた光も検出することができ、画像ボケのない適切な画像を撮像することができる撮像装置および方法を提供することを目的とする。

本発明の撮像装置は、観察対象を保持する観察対象保持部と、観察対象から発せられた光を検出する検出素子が２次元状に配列された検出部と、複数の屈折率分布型レンズがライン状に配列されたレンズアレイが、屈折率分布型レンズの配列方向に直交する方向に複数配列され、かつレンズアレイ間に光を遮光するレンズ保持部を有するレンズ部であって、観察対象保持部と検出部との間に配置されたレンズ部と、レンズ部または観察対象保持部および検出部を上記直交する方向に移動させる移動機構と、その移動機構を制御する移動機構制御部とを備え、移動機構制御部が、移動機構を制御することによって、レンズ部または観察対象保持部および検出部を第１の位置から第２の位置に移動させ、第２の位置が、レンズ部が第１の位置に配置されているときにレンズ保持部によって遮光される検出部の検出面に対向する位置に、移動後のレンズ部のレンズアレイが配置される位置であることを特徴とする。

また、上記本発明の撮像装置において、第１の位置から第２の位置までの移動距離は、上記直交する方向に隣接して配列されたレンズアレイの中心軸間の距離よりも短い距離とすることが好ましい。

また、上記本発明の撮像装置において、第２の位置は、上記直交する方向について複数設定することができる。

また、上記本発明の撮像装置において、第１の位置で検出部によって検出された第１の画像と第２の位置で検出部によって検出された第２の画像とを重ね合わせて１枚の画像を形成する画像形成部を備えることができる。

また、上記本発明の撮像装置において、移動機構制御部は、予め設定された１回の露光時間の間に、レンズ部または観察対象保持部および検出部を第１の位置から第２の位置に移動させることができる。

また、上記本発明の撮像装置において、移動機構制御部は、１回の露光時間の間に、レンズ部または観察対象保持部および検出部を、第１の位置と第２の位置との間で往復して移動させることができる。

また、上記本発明の撮像装置において、観察対象に対して励起光を照射する励起光照射部を備えることができ、検出部は、励起光の照射によって観察対象から発せられた蛍光を検出することができる。

また、上記本発明の撮像装置において、励起光照射部と観察対象保持部との間に設けられ、励起光の中心波長を含む予め設定された波長帯域を透過し、その波長帯域以外の波長を抑制する励起光フィルタを備えることができる。

また、上記本発明の撮像装置において、観察対象保持部と検出部との間に設けられ、励起光の検出部への入射を抑制する励起光カットフィルタを備えることができる。

また、上記本発明の撮像装置において、励起光照射部と観察対象との間に設けられ、励起光を遮光する遮光部材に対してレンズアレイの中心軸間隔に対応する間隔で開口が設けられたシャッター部を備えることができる。

また、上記本発明の撮像装置において、シャッター部を上記直交する方向に移動させるシャッター移動機構を備えることができ、移動機構制御部は、シャッター移動機構を制御することによって、シャッター部をレンズ部の移動に同期させて移動させることができる。

また、上記本発明の撮像装置において、レンズ部の移動に同期させてシャッター部の開口の位置を切り替えるシャッター制御部を備えることができる。

また、上記本発明の撮像装置において、励起光照射部は、レンズ部または観察対象保持部および検出部の移動の間、励起光の照射を停止することができる。

本発明の撮像方法は、観察対象保持部によって保持された観察対象から発せられた光を、検出素子が２次元状に配列された検出部によって検出する撮像方法であって、複数の屈折率分布型レンズがライン状に配列されたレンズアレイが、屈折率分布型レンズの配列方向に直交する方向に複数配列され、かつレンズアレイ間に光を遮光するレンズ保持部を有するレンズ部であって、観察対象保持部と検出部との間に配置されたレンズ部または観察対象保持部および検出部を上記直交する方向に移動させることによって第１の位置から第２の位置に移動させ、第２の位置が、レンズ部が第１の位置に配置されているときにレンズ保持部に遮光される検出部の検出面に対向する位置に、移動後のレンズ部のレンズアレイが配置される位置であることを特徴とする。

本発明の撮像装置および方法によれば、複数の屈折率分布型レンズがライン状に配列されたレンズアレイが、その配列方向に直交する方向に複数配列され、かつレンズアレイ間に光を遮光するレンズ保持部を有するレンズ部を、観察対象保持部と検出部との間に配置する。そして、レンズ部または観察対象保持部および検出部を上記直交する方向に移動させ、第１の位置から第２の位置に移動させる。

そして、レンズ部が第１の位置に配置されているときにレンズ保持部に遮光される検出部の検出面に対向する位置に、移動後のレンズ部のレンズアレイが配置される位置に第２の位置を設定するようにしたので、レンズ保持部に対応する観察対象の範囲から発せられた光も検出することができ、画像ボケのない適切な画像を撮像することができる。

本発明の撮像装置の一実施形態を用いた撮像システムにおける撮像装置本体の概略構成を示す図 検出部を模式的に示した斜視図 セルフォック（登録商標）レンズアレイの概略構成を示す斜視図 レンズ部の上面図および移動機構の概略構成を示す図 レンズ部の第１の位置から第２の位置までの移動を説明するための図 第２の位置を複数設定した場合を説明するための図 本発明の撮像装置の一実施形態を用いた撮像システムにおける撮像制御装置の概略構成を示すブロック図 本発明の撮像装置の一実施形態を用いた撮像システムの作用を説明するためのフローチャート １回の露光時間の間に、レンズ部を第１の位置から第２の位置まで移動させる実施形態を説明するためのフローチャート 観察対象の蛍光を検出する実施形態の概略構成を示す図 観察対象の蛍光を検出するその他の実施形態の概略構成を示す図 輝尽性蛍光体層を含む蛍光体シートから発せられた蛍光を検出する実施形態の概略構成を示す図 図１２に示す実施形態におけるシャッター部の概略構成を示す平面図 液晶シャッターなどの空間光変調素子でシャッター部を構成した場合の撮像制御装置の概略構成を示すブロック図

以下、本発明の撮像装置および方法の一実施形態を用いた撮像システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態の撮像システムは、撮像装置本体とその撮像装置本体を制御する撮像制御装置と備えたものである。図１は、本実施形態の撮像システムにおける撮像装置本体の概略構成を示す図である。

本実施形態の撮像装置本体は、図１に示すように、検出部１０と、レンズ部２０と、観察対象保持部３０とを備えている。なお、本実施形態においては、図１に示す検出部１０、レンズ部２０および観察対象保持部３０と、図４に示す移動機構４０と、図７に示す移動機構制御部５２とから本発明の撮像装置が構成されている。

観察対象保持部３０は、観察対象Ｓを保持するものである。具体的には、観察対象保持部３０は、観察対象Ｓから発せられた光に対して透過性を有するガラスまたは樹脂などの材料から形成されたものであり、観察対象Ｓが設置される設置面を有する平板状に形成されたものである。観察対象Ｓから発せれる光としては、化学発光および蛍光などがある。

検出部１０は、観察対象Ｓから発せられ、観察対象保持部３０およびレンズ部２０を透過した光を検出する検出素子が２次元状に配列されたものである。図２は、検出部１０を模式的に示した斜視図である。検出部１０は、図２に示すように、矩形状の検出面を有するものである。具体的には、たとえば、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）、ＣＣＤ（charge-coupled device）型検出器およびＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）型検出器などを用いることができる。検出部１０を構成する各検出素子（画素）のサイズとしては、たとえば５０μｍ〜１００μｍ四方程度のものを用いることができる。検出部１０のサイズとしては、たとえば１０ｃｍ×１０ｃｍ以上のものを用いることができるが、観察対象Ｓの大きさなどに応じて適宜変更可能である。

レンズ部２０は、観察対象保持部３０と検出部１０との間に配置されたものであり、複数のセルフォック（登録商標、以下、同様）レンズアレイ２１（本発明のレンズアレイに相当する）を備えたものである。図３は、セルフォックレンズアレイ２１の概略構成を示す斜視図である。セルフォックレンズアレイ２１は、図３に示すように、複数のセルフォックレンズ２２（本発明の屈折率分布型レンズに相当する）をライン状に配列したものである。セルフォックレンズアレイ２１としては、たとえばセルフォックレンズ２２のレンズ径が０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度のものを用いることができる。

ライン状に配列されたセルフォックレンズ２２の両側面には、図３に示すように、セルフォックレンズ２２を保持するレンズ保持部２３が設けられている。レンズ保持部２３は、平板状に形成されたものであり、観察対象Ｓから発せられる光を遮光する部材から形成されたものである。たとえば、レンズ保持部２３は黒色樹脂から形成されるものである。なお、本実施形態においては、セルフォックレンズアレイ２１として、セルフォックレンズ２２を一列配列したものを用いるようにしたが、これに限らず、セルフォックレンズを２列以上配列したものを上述したレンズ保持部２３によって挟んだものを用いるようにしてもよい。

レンズ部２０は、図３に示すようなセルフォックレンズアレイ２１を、そのセルフォックレンズ２２の配列方向（図３に示すＸ方向）に直交する方向（図３に示すＹ方向）に複数配列したものである。

撮像装置本体は、図１に示すように、上述したような検出部１０、レンズ部２０および観察対象保持部３０を、Ｘ方向およびＹ方向に直交するＺ方向（セルフォックレンズ２２の延伸方向）に所定の間隔を空けて配置したものである。なお、検出部１０、レンズ部２０および観察対象保持部３０の間隔は、セルフォックレンズアレイ２１の焦点距離によって設定される。

また、撮像装置本体は、図４に示すように、レンズ部２０を、セルフォックレンズ２２の配列方向に直交する方向（図４に示すＹ方向）に移動させる移動機構４０を備えている。移動機構４０は、図４に示すように、支持部材４１と、バネ部材４２と、カム４３とを備えている。バネ部材４２の一端が支持部材４１に接続され、他端がレンズ部２０に接続されている。そして、カム４３とレンズ部２０のＸ方向に平行な側面とが接するように配置されており、カム４３が回転することによってレンズ部２０がＹ方向に移動するように構成されている。

ここで、レンズ部２０の移動距離について、図５を参照しながら説明する。

移動機構４０は、レンズ部２０を第１の位置から第２の位置まで移動させるものであり、図５の上図が第１の位置を示しており、図５の下図が第２の位置を示している。第２の位置は、レンズ部２０が第１の位置に配置されているときにレンズ保持部２３によって遮光される検出部１０の検出面に対向する位置に、移動後のレンズ部２０のセルフォックレンズアレイ２１が配置される位置である。

具体的には、本実施形態においては、第１の位置から第２の位置までの移動距離は、Ｙ方向に隣接して配列されたセルフォックレンズアレイ２１のＹ方向についての中心軸間の距離Ｌの半分の距離Ｌ/２に設定されている。なお、本実施形態においては、レンズ保持部２３のＹ方向の長さがセルフォックレンズ２２の直径以下であることが好ましいが、セルフォックレンズ２２のＹ方向の視野がレンズ保持部２３のＹ方向の長さよりも広い場合には、レンズ保持部２３のＹ方向の長さがセルフォックレンズ２２の直径よりも長くてもよい。

また、レンズ保持部２３のＹ方向の長さがセルフォックレンズ２２の直径またはＹ方向の視野よりも長い場合には、第２の位置を複数設定するようにしてもよい。図６は、第２の位置を複数設定した場合の一例を示すものである。なお、図６は、第２の位置として２つの位置を設定した場合を示しており、ここでは、この２つの位置を第３の位置および第４の位置と呼ぶこととする。図６の上図が第１の位置を示しており、図６の中央の図が第３の位置を示しており、図６の下図が第４の位置を示している。第３および第４の位置も、レンズ部２０が第１の位置に配置されているときにレンズ保持部２３によって遮光される検出部１０の検出面に対向する位置に、移動後のレンズ部２０のセルフォックレンズアレイ２１が配置される位置である。

具体的には、本実施形態においては、第１の位置から第３の位置までの移動距離および第３の位置から第４の位置までの移動距離は、Ｙ方向に隣接して配列されたセルフォックレンズアレイ２１のＹ方向についての中心軸間の距離Ｌの３分の１の距離Ｌ/３に設定されている。

なお、図６に示す例は、第２の位置として２つの位置を設定した例であるが、レンズ保持部２３のＹ方向の長さとセルフォックレンズ２２またはＹ方向の視野に応じて、第２の位置として３つ以上の位置を設定するようにしてもよい。

また、本実施形態では、セルフォックレンズアレイ２１として、セルフォックレンズ２２が一列に並んだものを用いるようにしたが、たとえばセルフォックレンズアレイ２１として、セルフォックレンズ２２がＹ方向に複数列に並んだものを用いる場合にも、レンズ部２０の移動距離は、Ｙ方向に隣接して配列されたセルフォックレンズアレイ２１のＹ方向についての中心軸間の距離Ｌの２分の１や３分に設定するようにすればよい。なお、上述したようにセルフォックレンズアレイ２１として、セルフォックレンズ２２をＹ方向に複数列に並んだものを用いる場合、セルフォックレンズアレイ２１の中心軸とは、Ｙ方向について両端に配置されたセルフォックレンズ２２の列の中心軸間の中央位置のことをいう。

また、本実施形態においては、移動機構４０を、支持部材４１、バネ部材４２およびカム４３を備えたものとしたが、移動機構４０の構成としてはこれに限らず、レンズ部２０をＹ方向に移動させる構成であれば如何なる構成でもよい。たとえばカム４３の代わりに、圧電材料などを用いるようにしてもよい。具体的には、カム４３の代わりに、圧電材料からなる圧電アクチュエーターをレンズ部２０のＸ方向に平行な側面に対して設け、移動機構制御部５２から圧電アクチュエーターに対して駆動電圧を供給することによって圧電アクチュエーターを駆動し、これによりレンズ部２０をＹ方向に移動させるようにしてもよい。

図７は、撮像制御装置５０の概略構成を示すブロック図である。撮像制御装置５０は、撮像装置本体を制御するものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やストレージデバイスを備えたコンピュータなどから構成されるものである。撮像制御装置５０は、制御部５１と、画像形成部５３と、表示制御部５４とを備えている。制御部５１は、検出部１０など撮像装置全体を制御するものであり、特に、移動機構４０を制御する移動機構制御部５２を備えている。

画像形成部５３は、第１の位置で検出部１０によって検出された第１の画像と第２の位置で検出部１０によって検出された第２の画像とを重ね合わせて１枚の画像を形成するものである。

表示制御部５４は、画像形成部５３によって形成された画像を表示装置６０に表示させるものである。

撮像装置本体には、入力装置７０と上述した表示装置６０とが接続されている。入力装置７０は、キーボードやマウスなどの入力デバイスを備えたものであり、ユーザによる設定入力を受け付けるものである。

表示装置６０は、液晶ディスプレイなどの表示デバイスから構成されるものであり、画像形成部５３によって形成された画像などを表示するものである。なお、表示装置６０をタッチパネルで構成し、その画面の押圧による設定入力を可能にすることによって、表示装置６０が入力装置を兼ねてもよい。

次に、本実施形態の撮像システムの作用について、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、観察対象保持部３０上の観察対象Ｓが設置される（Ｓ１０）。そして、ユーザが、入力装置７０を用いて撮影開始指示を入力することによって撮影が開始される。

具体的には、レンズ部２０が、第１の位置に設置された状態で検出部１０の露光が開始され、レンズ部２０のセルフォックレンズアレイ２１を透過した光が検出部１０によって検出され、予め設定された露光時間経過後に露光を終了して第１の位置での撮影が行われる（Ｓ１２）。このとき観察対象Ｓから発せられた光のうちレンズ部２０のレンズ保持部２３に照射された光はレンズ保持部２３によって吸収される。したがって、レンズ保持部２３に範囲に対応する検出部１０の検出面の範囲では光は検出されない。

レンズ部２０が第１の位置に設置された状態での撮影によって検出された第１の画像は制御部５１からの制御信号に応じて検出部１０から読み出され、画像形成部５３に記憶される。

次に、移動機構制御部５２から出力された制御信号に応じて、移動機構４０のカム４３が回転し、これによりレンズ部２０がＹ方向に移動し、第２の位置まで移動する（Ｓ１４）。

そして、レンズ部２０が、第２の位置に設置された状態で検出部１０の露光が開始され、レンズ部２０のセルフォックレンズアレイ２１を透過した光が検出部１０によって検出され、予め設定された露光時間経過後に露光を終了し、第２の位置での撮影が行われる（Ｓ１６）。第２の位置での撮影においても、観察対象Ｓから発せられた光のうちレンズ部２０のレンズ保持部２３に照射された光はレンズ保持部２３によって吸収され、レンズ保持部２３の範囲に対応する検出部１０の検出面の範囲では光は検出されない。レンズ部２０が第２の位置に設置された状態での撮影によって検出された第２の画像は制御部５１からの制御信号に応じて検出部１０から読み出され、画像形成部５３に記憶される。

画像形成部５３は、第１の画像における観察対象Ｓの撮影範囲と第２の画像における観察対象Ｓの撮影範囲とが交互に並ぶように第１の画像と第２の画像とを重ね合わせることによって、一枚の観察対象Ｓの全体画像を形成する（Ｓ１８）。

画像形成部５３によって形成された全体画像は表示制御部５４に出力され、表示制御部５４は、観察対象Ｓの全体画像を表示装置６０に表示させる。

上記実施形態の撮像システムによれば、複数のセルフォックレンズ２２がライン状に配列されたセルフォックレンズアレイ２１が複数配列され、かつセルフォックレンズアレイ２１間に光を遮光するレンズ保持部２３を有するレンズ部２０を、観察対象保持部３０と検出部１０との間に配置し、レンズ部２０を第１の位置から第２の位置に移動させるようにしたので、レンズ保持部２３に対応する観察対象Ｓの範囲から発せられた光も検出することができ、画像ボケのない適切な画像を撮像することができる。

なお、上記実施形態の撮像システムにおいては、レンズ部２０が第１の位置に設置された状態で撮影される第１の画像の露光時間と、第２の位置に設置された状態で撮影される第２の画像の露光時間とを異なる長さとしてもよい。たとえば、化学発光の褪色を考慮して、後に撮影される第２の画像の露光時間を第１の画像の露光時間よりも長くするようにしてもよい。

また、上記実施形態の撮像システムにおいては、レンズ部２０が第１の位置に設置された状態で撮影された第１の画像と第２の位置に設置された状態で撮影された第２の画像とを重ね合わせて１枚の全体画像を形成して取得するようにしたが、以下、全体画像の別の取得方法を、図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、上記実施形態と同様に、観察対象保持部３０上の観察対象Ｓが設置される（Ｓ３０）。そして、ユーザが、入力装置７０を用いて撮影開始指示を入力することによって撮影が開始される。

具体的には、レンズ部２０が、第１の位置に設置された状態で検出部１０の露光が開始され、レンズ部２０のセルフォックレンズアレイ２１を透過した光が検出部１０によって検出される（Ｓ３２）。

次に、上記実施形態のように第１の画像が検出部１０から読み出されることなく、移動機構制御部５２から出力された制御信号に応じて移動機構４０のカム４３が回転し、これによりレンズ部２０がＹ方向に移動し、第２の位置まで移動する（Ｓ３４）。

そして、レンズ部２０が、第２の位置に設置された状態でセルフォックレンズアレイ２１を透過した光が検出部１０によって検出され、予め設定された露光時間経過後に露光を終了する（Ｓ３６）。すなわち、レンズ部２０が第１の位置に設置された状態での露光とレンズ部２０が第２の位置に設置された状態での露光とを、画像の読出しを行うことなく連続して行う。これにより検出部１０によって観察対象Ｓの全体画像が撮影される。

次いで、制御部５１から出力された制御信号に応じて検出部１０から観察対象Ｓの全体画像が読み出され、その読み出された全体画像が表示制御部５４に出力される（Ｓ３８）。表示制御部５４は、観察対象Ｓの全体画像を表示装置６０に表示させる（Ｓ４０）。

上述したように、予め設定された１回の露光時間の間に、レンズ部２０を第１の位置から第２の位置に移動させることによって、全体画像を取得するようにしてもよい。

また、さらに１回の露光時間の間に、レンズ部２０を第１の位置と第２の位置との間で往復して移動させるようにしてもよい。往復移動のさせ方としては、たとえば１０分間の露光時間の間に１Ｈｚの周期で往復移動させるようにすればよい。

なお、上記実施形態においては、レンズ部２０を第１の位置から第２の位置まで移動させるようにしたが、レンズ部２０を移動させるのではなく、観察対象保持部３０および検出部１０をＹ方向に移動させるようにしてもよい。また、レンズ部２０と観察対象保持部３０および検出部１０とをＹ方向についてそれぞれ反対方向に移動させるようにしてもよい。

次に、観察対象Ｓに励起光を照射し、その励起光の照射によって観察対象Ｓから発せられた蛍光を検出部１０によって検出する実施形態について説明する。図１０は、観察対象Ｓの蛍光を検出する実施形態の概略構成を示す図である。本実施形態は、上記実施形態の構成に加えて、励起光照射部８０と、励起光カットフィルタ１５とを備えたものである。

励起光照射部８０は、観察対象Ｓに対して励起光を照射するものである。励起光照射部８０は、励起光源８１と、励起光フィルタ８２とを備えたものである。

励起光源８１は、たとえば励起光を出射するＬＥＤ（light emitting diode）を２次元状に配列したものを用いることができる。なお、励起光源８１としては、このような構成に限らず、励起光を面発光するものであれば如何なる構成でもよい。また、励起光源８１として、白色光を出射する白色光源を用いるようにしてもよい。

励起光フィルタ８２は、励起光源８１と観察対象保持部３０との間に設けられ、励起光の中心波長を含む予め設定された波長帯域を透過し、その波長帯域以外の波長を抑制するものである。

励起光カットフィルタ１５は、観察対象保持部３０と検出部１０との間に設けられ、励起光の検出部１０への入射を抑制するものである。励起光カットフィルタ１５を設けることによって検出部１０への励起光の入射によるノイズの発生を抑制することができ、観察対象Ｓの画像のＳ/Ｎを向上させることができる。

本実施形態においては、励起光照射部８０から出射された励起光が観察対象Ｓに照射され、その励起光の照射によって観察対象Ｓから発せられた蛍光はレンズ部２０のセルフォックレンズアレイ２１を透過して検出部１０によって検出される。

そして、上記実施形態と同様に、レンズ部２０が第１の位置に設置された状態で第１の蛍光画像が撮影され、レンズ部２０が第２の位置に設置された状態で第２の蛍光画像が撮影され、第１の蛍光画像と第２の蛍光画像とが画像形成部５３に入力される。

画像形成部５３に入力された第１および第２の蛍光画像が重ね合わされて全体蛍光画像が形成され、全体蛍光画像は、表示制御部５４によって表示装置６０に表示される。

なお、蛍光画像を撮影する実施形態においても、レンズ部２０が第１の位置に設置された状態での露光とレンズ部２０が第２の位置に設置された状態での露光とを、蛍光画像の読出しを行うことなく連続して行うようにしてもよい。

また、励起光照射部８０の構成としては、図１０に示すように観察対象Ｓの上方から照射する構成に限らず、図１１に示すように、観察対象Ｓの斜め下から照射する構成としてもよい。図１１に示す構成では、励起光源８１と励起光フィルタ８２とが一体的に構成され、その一体的に構成された励起光照射部８０が、観察対象保持部３０の両側の斜め下に配置される。観察対象保持部３０に照射された励起光は、観察対象保持部３０内を透過または反射して観察対象Ｓまで到達し、観察対象に対して照射される。

また、上述した蛍光を検出する実施形態においても、レンズ部２０を移動させるのではなく、観察対象保持部３０および検出部１０をＹ方向に移動させるようにしてもよい。また、レンズ部２０と観察対象保持部３０および検出部１０とをＹ方向についてそれぞれ反対方向に移動させるようにしてもよい。

また、図１０または図１１に示すような励起光の照射によって観察対象Ｓから発せられた蛍光を検出部１０によって検出する実施形態において、観察対象Ｓとして輝尽性蛍光体層を含む蛍光体シートを用い、蛍光体シートから発せられた輝尽性発光光を検出部１０によって検出するようにしてもよい。蛍光体シートは、たとえば被写体を透過した放射線の照射を受けて被写体の放射線画像を記録し、励起光の照射によって輝尽性蛍光体が励起されて放射線画像に応じた輝尽性発光光を発するものである。

ここで、上述したような蛍光体シートから発せられた輝尽性発光光を検出する場合、図１０または図１１に示す実施形態では、蛍光体シートに対して一様に励起光が照射されるため、たとえばレンズ部２０が第１の位置に設置されているとき、各セルフォックレンズアレイ２１に対応する蛍光体シート上の位置だけでなく、レンズ保持部２３に対応する蛍光体シート上の位置にも励起光が照射されるため、すなわちレンズ部２０が第２の位置に設置されているときに検出されるべき蛍光体シートの範囲まで励起されてしまい、その範囲の蛍光を検出することができなくなってしまう。

そこで、図１２に示すように、励起光照射部８０と観察対象Ｓとの間に、シャッター部９０を設けるようにしてもよい。本実施形態におけるシャッター部９０は、図１３に示すように、励起光を遮光する材料から形成される平板形状の遮光部材９２に対して、Ｘ方向に延びる開口９１が、Ｙ方向に複数配列されて設けられたものである。複数の開口９１は、セルフォックレンズアレイ２１の中心軸間隔に対応する間隔で設けられており、開口９１のＹ方向の幅は、セルフォックレンズアレイ２１のＹ方向の幅の同等以下の幅に設定されている。

上述したシャッター部９０は、シャッター移動機構９５によって、Ｙ方向に移動する。シャッター移動機構９５としては、たとえば、上記実施形態におけるレンズ部２０を移動させる移動機構４０と同様に、支持部材、バネ部材およびカムから構成されたものを用いることができる。ただし、この構成に限らず、シャッター部９０をＹ方向に移動させる機構であれば、その他の公知な機構を用いることができる。

そして、シャッター移動機構９５は、移動機構制御部５２から出力された制御信号に応じて制御される。移動機構制御部５２は、シャッター移動機構９５を制御することによって、シャッター部９０をレンズ部２０の移動に同期させて移動させる。シャッター部９０とレンズ部２０のＹ方向への移動距離は同じである。

そして、上記のようにシャッター部９０をレンズ部２０の移動に同期させて移動させることによって、レンズ部２０が第１の位置に設置されているとき、各セルフォックレンズアレイ２１に対応する蛍光体シート上の位置だけでなく、レンズ保持部２３に対応する蛍光体シート上の位置にも励起光が照射されてしまうのを防止することができる。

また、シャッター部９０は、上述したような機械的な構成に限らず、液晶シャッターなどの空間光変調素子をシャッター部９０として用いるようにしてもよい。この場合、図１４に示すように、撮像制御装置５０の制御部５１は、空間光変調素子を有するシャッター部９０を制御するシャッター制御部５５を備える。シャッター制御部５５は、シャッター部９０に制御信号を出力し、開口の位置を切り替えるものである。シャッター部９０を空間光変調素子から構成する場合における開口位置の切り替えは、上述した機械的な構成からなるシャッター部９０の移動と同様に、レンズ部２０の移動に同期させて切り替えるようにすればよい。上述したように、シャッター部９０として空間光変調素子などを用いることによって、シャッター部９０を移動させる機械的な構成を省略することができるので、装置を小型化することができる。

また、上記のようにシャッター部９０の開口位置およびレンズ部２０をＹ方向に移動させる場合、その移動の間、励起光照射部８０からの励起光の照射を停止するようにしてもよい。これにより、さらにレンズ保持部２３に対応する蛍光体シート上の位置への励起光の照射を防止することができる。

また、図１０および図１１に示したようなシャッター部９０を設けていない実施形態においても、また、レンズ部２０または観察対象保持部３０および検出部１０をＹ方向に移動する間、励起光照射部８０からの励起光の照射を停止することが望ましい。

１０ 検出部
１５ 励起光カットフィルタ
２０ レンズ部
２１ セルフォックレンズアレイ
２２ セルフォックレンズ
２３ レンズ保持部
３０ 観察対象保持部
４０ 移動機構
４１ 支持部材
４２ バネ部材
４３ カム
５０ 撮像制御装置
５１ 制御部
５２ 移動機構制御部
５３ 画像形成部
５４ 表示制御部
５５ シャッター制御部
６０ 表示装置
７０ 入力装置
８０ 励起光照射部
８１ 励起光源
８２ 励起光フィルタ
９０ シャッター部
９１ 開口
９２ 遮光部材
９５ シャッター移動機構

Claims (14)

1. 観察対象を保持する観察対象保持部と、
   前記観察対象から発せられた光を検出する検出素子が２次元状に配列された検出部と、
   複数の屈折率分布型レンズがライン状に配列されたレンズアレイが、前記屈折率分布型レンズの配列方向に直交する方向に複数配列され、かつ前記レンズアレイ間に前記光を遮光するレンズ保持部を有するレンズ部であって、前記観察対象保持部と前記検出部との間に配置されたレンズ部と、
   前記レンズ部または前記観察対象保持部および前記検出部を前記直交する方向に移動させる移動機構と、
   該移動機構を制御する移動機構制御部とを備え、
   該移動機構制御部が、前記移動機構を制御することによって、前記レンズ部または前記観察対象保持部および前記検出部を第１の位置から第２の位置に移動させ、
   前記第２の位置が、前記レンズ部が前記第１の位置に配置されているときに前記レンズ保持部によって遮光される前記検出部の検出面に対向する位置に、前記移動後の前記レンズ部の前記レンズアレイが配置される位置であることを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１の位置から前記第２の位置までの移動距離が、前記直交する方向に隣接して配列された前記レンズアレイの中心軸間の距離よりも短い距離である請求項１記載の撮像装置。
3. 前記第２の位置が、前記直交する方向について複数設定されている請求項１または２記載の撮像装置。
4. 前記第１の位置で前記検出部によって検出された第１の画像と前記第２の位置で前記検出部によって検出された第２の画像とを重ね合わせて１枚の画像を形成する画像形成部を備えた請求項１から３いずれか１項記載の撮像装置。
5. 前記移動機構制御部が、予め設定された１回の露光時間の間に、前記レンズ部または前記観察対象保持部および前記検出部を前記第１の位置から前記第２の位置に移動させる請求項１から３いずれか１項記載の撮像装置。
6. 前記移動機構制御部が、前記１回の露光時間の間に、前記レンズ部または前記観察対象保持部および前記検出部を、前記第１の位置と前記第２の位置との間で往復して移動させる請求項５記載の撮像装置。
7. 前記観察対象に対して励起光を照射する励起光照射部を備え、
   前記検出部が、前記励起光の照射によって前記観察対象から発せられた蛍光を検出する請求項１から６いずれか１項記載の撮像装置。
8. 前記励起光照射部と前記観察対象保持部との間に設けられ、前記励起光の中心波長を含む予め設定された波長帯域を透過し、該波長帯域以外の波長を抑制する励起光フィルタを備えた請求項７記載の撮像装置。
9. 前記観察対象保持部と前記検出部との間に設けられ、前記励起光の前記検出部への入射を抑制する励起光カットフィルタを備えた請求項７または８記載の撮像装置。
10. 前記励起光照射部と前記観察対象との間に設けられ、前記励起光を遮光する遮光部材に対して前記レンズアレイの中心軸間隔に対応する間隔で開口が設けられたシャッター部を備えた請求項７から９いずれか１項記載の撮像装置。
11. 前記シャッター部を前記直交する方向に移動させるシャッター移動機構を備え、
    前記移動機構制御部が、前記シャッター移動機構を制御することによって、前記シャッター部を前記レンズ部の移動に同期させて移動させる請求項１０記載の撮像装置。
12. 前記レンズ部の移動に同期させて前記シャッター部の開口の位置を切り替えるシャッター制御部を備えた請求項１０記載の撮像装置。
13. 前記励起光照射部が、前記レンズ部または前記観察対象保持部および前記検出部の移動の間、前記励起光の照射を停止する請求項７から１２いずれか１項記載の撮像装置。
14. 観察対象保持部によって保持された観察対象から発せられた光を、検出素子が２次元状に配列された検出部によって検出する撮像方法であって、
    複数の屈折率分布型レンズがライン状に配列されたレンズアレイが、前記屈折率分布型レンズの配列方向に直交する方向に複数配列され、かつ前記レンズアレイ間に前記光を遮光するレンズ保持部を有するレンズ部であって、前記観察対象保持部と前記検出部との間に配置されたレンズ部または前記観察対象保持部および前記検出部を前記直交する方向に移動させることによって第１の位置から第２の位置に移動させ、
    前記第２の位置が、前記レンズ部が前記第１の位置に配置されているときに前記レンズ保持部に遮光される前記検出部の検出面に対向する位置に、前記移動後の前記レンズ部の前記レンズアレイが配置される位置であることを特徴とする撮像方法。