JP7138163B2 - 撮影システム、撮影方法及びプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、撮影システム、撮影方法及びプログラムに関する。
例えば生化学分野において、化学反応の結果として発光しているサンプルを被写体として撮影し、蛍光発光物質で標識され且つ励起光が照射されることによって発光しているサンプルを被写体として撮影し、又はＣＢＢ（クマーシーブリリアントブルー）色素等によって染色され且つ透過光が照射されることによって発色するサンプルを被写体として撮影する撮影装置が知られている。
特許文献１に記載された撮影装置は、被写体のプレ撮影画像の画素値のヒストグラムを求め、ヒストグラムに現れるピークのうち最大のピークを背景部分に設定し、最小のピークを検出対象に設定する。画素値と、冷却温度と、露出時間と、ＳＮ比との対応関係を表すテーブルデータを参照し、プレ撮影画像で設定した検出対象の画素値と背景部分の画素値との比であるＳＮ比に基づき、基準ＳＮ比以上となる露光時間を決定する。そして、決定した露光時間で本撮影を行う。
特許文献２に記載された撮影装置は、非破壊読出し可能な素子を用い、被写体の発光が素子のリードノイズ程度に褪色するまで、短時間露光を繰り返す。
日本国特開２０１１－１９９６５９号公報 米国特許出願公開２０１５／０１７２２５２６号明細書
特許文献１に記載された撮影装置では、プレ撮影画像の画素値のヒストグラムに現れる最小のピークが自動的に検出対象に設定される。プレ撮影の撮影条件によっては、プレ撮影画像のヒストグラムに現れないピークが被写体に含まれる場合があり、この場合に、ヒストグラムに現れないピークを、本撮影において所望のＳ／Ｎで撮影することはできない。また、特許文献１に記載された撮影装置では、露光時間が基準ＳＮ比以上となる露光時間に決定されるが、発光が褪色する被写体では、ＳＮ比が基準ＳＮ比に達しない場合がある。
特許文献２に記載された撮影装置では、被写体の発光が素子のリードノイズ程度に褪色するまで露光が繰り返されるため、発光の褪色が比較的遅い被写体、特に蛍光発光する被写体では露光が長時間に及び、時間を浪費する虞がある。
本発明は、発光又は発色の分布が不明な被写体を、高Ｓ／Ｎに且つ適切な露光時間で撮影することを目的とする。
本発明の一態様の撮影システムは、被写体を撮影する撮影手段と、一回以上のプレ撮影と、上記プレ撮影に続く一回以上の本撮影とを上記撮影手段に行わせる制御手段と、を備え、上記制御手段は、上記プレ撮影と上記本撮影とのそれぞれにおいて、撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成する画像生成部と、上記被写体画像を表示し、且つ上記被写体画像の関心領域及び非関心領域のうち少なくとも関心領域を設定するためのユーザ入力を受け付けるインタフェース部と、上記ユーザ入力に基づき上記関心領域を設定し、また上記非関心領域を設定する領域設定部と、設定された上記関心領域と上記非関心領域とに基づいて、画素値の信号成分とノイズ成分との比であるＳＮ比を算出するＳＮ比算出部と、撮影された一つ以上の画像について算出された上記ＳＮ比に基づき、最大ＳＮ比又は予め設定される基準ＳＮ比が得られる総露光時間を算出する総露光時間算出部と、を有し、算出された上記総露光時間に基づき、上記本撮影を上記撮影手段に行わせる。
本発明の一態様の撮影システムは、被写体を撮影する撮影手段と、一回以上のプレ撮影と、上記プレ撮影に続く一回以上の本撮影とを上記撮影手段に行わせる制御手段と、を備え、上記制御手段は、上記プレ撮影と上記本撮影とのそれぞれにおいて、撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成する画像生成部と、上記被写体画像を表示するインタフェース部と、上記被写体画像の関心領域及び非関心領域を設定する領域設定部と、設定された上記関心領域と上記非関心領域とに基づいて、画素値の信号成分とノイズ成分との比であるＳＮ比を算出するＳＮ比算出部と、撮影された一つ以上の画像について算出された上記ＳＮ比に基づき、最大ＳＮ比又は予め設定される基準ＳＮ比が得られる総露光時間を算出する総露光時間算出部と、を有し、上記総露光時間に基づき、上記本撮影を上記撮影手段に行わせる。
本発明の一態様の撮影方法は、被写体を撮影する撮影手段を用い、一回以上のプレ撮影を行うステップと、上記プレ撮影によって撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成するステップと、生成された上記被写体画像を表示し、ユーザ入力に基づいて上記被写体画像の関心領域を設定し、また非関心領域を設定するステップと、設定された上記関心領域と上記非関心領域とに基づいて、画素値の信号成分とノイズ成分との比であるＳＮ比を算出するステップと、撮影された一つ以上の画像について算出された上記ＳＮ比に基づき、最大ＳＮ比又は予め設定される基準ＳＮ比が得られる総露光時間を算出するステップと、上記撮影手段を用い、算出された上記総露光時間に基づいて一回以上の本撮影を行うステップと、上記本撮影によって撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成するステップと、を備える。
本発明の一態様の撮影方法は、被写体を撮影する撮影手段を用い、一回以上のプレ撮影を行うステップと、上記プレ撮影によって撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成するステップと、上記被写体画像の関心領域及び非関心領域を設定するステップと、設定された上記関心領域と上記非関心領域とに基づいて、画素値の信号成分とノイズ成分との比であるＳＮ比を算出するステップと、撮影された一つ以上の画像について算出された上記ＳＮ比に基づき、最大ＳＮ比又は予め設定される基準ＳＮ比が得られる総露光時間を算出するステップと、上記撮影手段を用い、上記総露光時間に基づいて一回以上の本撮影を行うステップと、上記本撮影によって撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成するステップと、を備える。
本発明の一態様のプログラムは、上記撮影方法の各ステップをコンピュータに実行させる。
本発明によれば、発光又は発色の分布が不明な被写体を、高Ｓ／Ｎに且つ適切な露光時間で撮影することができる。
本発明の実施形態を説明するための、撮影システムの一例の斜視図である。 図１の撮影システムの撮影手段の断面図である。 図２の撮影手段の撮影部の機能ブロック図である。 図１の撮影システムの制御手段の機能ブロック図である。 図４の制御手段が実行する撮影プロセスのフロー図である。 プレ撮影によって得られる被写体画像の一例の模式図である。 化学発光の経時特性の一例のグラフである。 蛍光発光の経時特性の一例のグラフである。 ＳＮ比の一例の模式図である。 ＳＮ比の他の例の模式図である。 複数回の本撮影が行われる場合の本撮影の撮影プロセスの一例のフロー図である。 ｋ回目の本撮影が行われた段階の被写体画像Ｉｋの模式図である。 ｋ＋１回目の本撮影が行われた段階の被写体画像Ｉｋ＋１の模式図である。 ｋ＋２回目の本撮影が行われた段階の被写体画像Ｉｋ＋２の模式図である。 複数回の本撮影が行われる場合の本撮影の撮影プロセスの他の例のフロー図である。 露光時間を一定として本撮影の総露光時間を複数に区分した場合の、撮影画像毎の画素値を示すグラフである。 露光時間を後の本撮影ほど長くして本撮影の総露光時間を複数に区分した場合の、撮影画像毎の画素値を示すグラフである。
図１は、本発明の実施形態を説明するための、撮影システムの一例を示す。
撮影システム１は、被写体に応じ、励起光を照射して被写体を撮影し、又は励起光を照射せずに被写体を撮影し、被写体の撮影画像を取得する撮影システムである。被写体は、化学反応の結果として発光しているサンプル（以下、化学発光サンプルと言う）であってもよく、蛍光発光物質で標識され且つ励起光が照射されることによって発光するサンプル（以下、蛍光発光サンプルと言う）であってもよい。また、被写体は、ＣＢＢ（クマーシーブリリアントブルー）色素等によって染色され且つ透過光が照射されることによって発色するサンプル（以下、透過カラリメトリックサンプルという）であってもよい。撮影システム１は、撮影手段である撮影装置１００と、撮影装置１００に撮影を行わせる制御手段である制御装置２００とを備える。
図２は、撮影装置１００の構成を示す。
撮影装置１００は、筐体１２０と、撮影部１３０と、落射光源１４０と、透過光源１５０とを備える。
筐体１２０は被写体ＰＳを収容する。筐体１２０は、略直方体状の箱体であって、開閉可能な蓋１２１（図１参照）を有する。蓋１２１はユーザによって開閉され、被写体ＰＳは、蓋１２１によって閉じられる開口を通して筐体１２０の内部に収容される。蓋１２１が閉じられている状態では外光が遮断され、筐体１２０の内部は暗室となる。筐体１２０の内部には被写体配置部１２２が設けられており、被写体ＰＳは被写体配置部１２２に配置される。
撮影部１３０は被写体ＰＳを撮影する。撮影部１３０は、筐体１２０の上面１２０ａに設置されており、被写体配置部１２２に配置されている被写体ＰＳの上方に配置され、且つ被写体ＰＳに正対して配置されている。撮影部１３０は、上下方向（Ｚ方向）に移動可能なレンズ部１３１を有する。レンズ部１３１の上下動により、撮影の際のフォーカスが被写体ＰＳに合せられる。
落射光源１４０は、被写体配置部１２２に配置されている被写体ＰＳに向けて、被写体ＰＳの斜め上方から励起光を射出する。透過光源１５０は、被写体配置部１２２に配置されている被写体ＰＳに向けて、被写体ＰＳの下方から透過光を照射する。被写体ＰＳが蛍光発光サンプルである場合に、落射光源１４０から励起光が照射される。また、被写体ＰＳが透過カラリメトリックサンプルである場合に、透過光源１５０から透過光が照射される。
図３は、撮影部１３０の構成を示す。
撮影部１３０は、レンズ部１３１と、撮像素子１３２と、信号処理部１３３と、記憶部１３４と、通信部１３５と、レンズ部１３１、撮像素子１３２、信号処理部１３３、記憶部１３４及び通信部１３５の動作を統括する撮影制御部１３６とを備える。
通信部１３５は、有線又は無線のネットワークを介して制御装置２００と接続される。制御装置２００から撮影部１３０に送信される指示は、通信部１３５を介して撮影制御部１３６に入力される。撮影制御部１３６は、入力された指示に基づき、レンズ部１３１等の各部を動作させることによって撮影を行う。
レンズ部１３１は、図示は省略するが、例えば複数の光学レンズからなるレンズ群、絞り調整機構、自動焦点調節機構等を含んで構成される。レンズ群は、図２に示されるＺ方向に移動可能に設けられており、自動焦点調節機構は、被写体ＰＳと撮影部１３０との距離に応じてレンズ群を移動させることにより、撮影の際のフォーカスが被写体ＰＳに合せる。絞り調節機構は、絞りの開口径を変化させることにより、レンズ部１３１を通過する光量を調整する。被写体ＰＳから発せられる光は、レンズ部１３１を通して撮像素子１３２の撮像面に結像される。なお、レンズ部１３１はズーム機構を含んでもよい。
撮像素子１３２は、撮像面に結像された被写体像を信号電荷に光電変換する。撮像素子１３２は、例えば電荷結合素子（Charge Coupled Device：ＣＣＤ）、金属酸化膜型半導体（Metal Oxide Semiconductor：ＭＯＳ）等のイメージセンサである。撮像素子１３２は、図示しない電荷電圧変換アンプを介して信号電荷をアナログ電圧信号に変換して出力する。
信号処理部１３３は、撮像素子１３２から出力されるアナログ電圧信号に対して種々の信号処理を施す。信号処理は、例えば相関二重サンプリング処理である。相関二重サンプリング処理は、撮像素子１３２の画素毎の出力信号に含まれるフィードスルー成分レベルと画像信号成分レベルとの差をとることによって画素毎の出力信号に含まれるノイズ等を軽減するものである。そして、信号処理部１３３は、相関二重サンプリング処理等の信号処理を施したアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。
記憶部１３４は、信号処理部１３３から出力されるデジタル信号を撮影画像データとして記憶する。記憶部１３４に記憶された撮影画像データは、通信部１３５から制御装置２００に送信される。
本例では、撮影部１３０は、撮像素子１３２を冷却する冷却素子１３７をさらに備える。冷却素子１３７は、温度制御可能な素子であり、例えばペルチェ素子等である。冷却素子１３７の温度は、撮影制御部１３６によって制御される。撮像素子１３２の出力信号に含まれるノイズ成分の一つとして暗電流ノイズがあり、暗電流ノイズは、撮像素子１３２に光が入射していない状態であっても電荷が画素に蓄積されることによって生じる。また、撮像素子１３２の出力信号に含まれるノイズ成分の一つとして読み出しノイズがあり、読み出しノイズは、信号電荷をアナログ電圧信号に変換する電荷電圧変換アンプの熱雑音等に起因して生じる。暗電流ノイズ及び読み出しノイズは、いずれも温度依存性を有する。本例では、撮像素子１３２が冷却素子１３７によって適宜冷却されることによって暗電流ノイズ及び読み出しノイズの低減が図られている。
図４は、制御装置２００の構成を示す。
制御装置２００は、操作部２０１と、表示部２０２と、記憶部２０３と、通信部２０４と、操作部２０１、表示部２０２、記憶部２０３及び通信部２０４、並びに撮影装置１００の動作を統括する制御部２０５とを備える。
操作部２０１は、例えば撮影条件を設定するためのユーザ入力を受け付ける。表示部２０２は、例えば撮影条件を設定するためのユーザ入力に用いられるインタフェース画像を表示する。また、表示部２０２は、撮影装置１００によって撮影された画像（以下、撮影画像という）に基づいて生成される被写体画像を表示する。操作部２０１は、例えばキーボード、マウス等によって構成され、表示部２０２は、例えば液晶ディスプレ（liquid crystal display：ＬＣＤ）等によって構成される。操作部２０１と、表示部２０２とによってインタフェース部２０６が構成される。
記憶部２０３は、制御部２０５によって実行される制御プログラム及び制御データを記憶しており、また、撮影画像の画像データ及び被写体画像の画像データを記憶する。記憶部２０３は、例えばフラッシュメモリ、ハードディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶媒体によって構成される。
通信部２０４は、有線又は無線のネットワークを介して、撮影装置１００の撮影部１３０と、落射光源１４０と、透過光源１５０と接続される。設定された撮影条件に応じた指示は、通信部２０４から撮影部１３０と、落射光源１４０と、透過光源１５０とに送信される。また、撮影部１３０から送信される撮影画像データは、通信部２０４によって受信される。
制御部２０５は、記憶部２０３に記憶されている制御プログラムに従って動作することにより、操作部２０１、表示部２０２、記憶部２０３及び通信部２０４、並びに撮影装置１００の動作を統括する。また、制御部２０５は、制御プログラムに従って動作することにより、撮影画像に基づいて被写体画像を生成する画像生成部２１０としても機能し、また、領域設定部２１１、ＳＮ比算出部２１２、総露光時間算出部２１３及び飽和露光時間算出部２１４としても機能する。画像生成部２１０、領域設定部２１１、ＳＮ比算出部２１２、総露光時間算出部２１３及び飽和露光時間算出部２１４の各処理部の機能については後述する。
画像生成部２１０、領域設定部２１１、ＳＮ比算出部２１２、総露光時間算出部２１３及び飽和露光時間算出部２１４として各種の処理を行う制御部２０５のハードウェア的な構造は、汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。
画像生成部２１０、領域設定部２１１、ＳＮ比算出部２１２、総露光時間算出部２１３及び飽和露光時間算出部２１４の各処理部は、上記各種のプロセッサのうちの一つのプロセッサによって構成されてもよいし、同種又は異種の二つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせ、又はＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）によって構成されてもよい。また、複数の処理部が一つのプロセッサによって構成されてもよい。
図５は、制御装置２００が実行する撮影プロセスの概略を示す。
制御装置２００は、一回以上のプレ撮影と、プレ撮影に続く一回以上の本撮影とを撮影装置１００に行わせる。ここで、本撮影とは、解析及び分析用の被写体画像を得るために行う撮影であり、プレ撮影は、露出時間等の本撮影の撮影条件を設定するための情報を得るために行う撮影である。
制御装置２００は、プレ撮影の撮影条件を設定し（ステップＳ１）、設定した撮影条件に基づいて撮影装置１００にプレ撮影を行わせ（ステップＳ２）、プレ撮影によって撮影された撮影画像に基づいて被写体画像を生成し、生成した被写体画像を表示部２０２に表示させる（ステップＳ３）。
次に、制御装置２００は、生成した被写体画像の関心領域と非関心領域とを設定し（ステップＳ４）、設定した関心領域と非関心領域とに基づいて、画素値の信号成分とノイズ成分との比であるＳＮ比（Signal-Noise ratio）を算出し（ステップＳ５）、撮影された一つ以上の画像について算出されたＳＮ比に基づき、予め設定される基準ＳＮ比が得られる本撮影の総露光時間を算出する（ステップＳ６）。
そして、制御装置２００は、算出した総露光時間に基づいて撮影装置１００に本撮影を行わせ（ステップＳ７）、プレ撮影によって撮影された撮影画像に基づいて被写体画像を生成する（ステップＳ８）。
上述した撮影プロセスの各ステップと、各ステップにおける制御部２０５の各処理部（画像生成部２１０、領域設定部２１１、ＳＮ比算出部２１２、総露光時間算出部２１３及び飽和露光時間算出部２１４）が果たす機能について、以下に説明する。
＜プレ撮影の撮影条件の設定（ステップＳ１）＞
プレ撮影の撮影条件はユーザ入力に基づいて設定される。好ましくはユーザ入力に基づいて被写体種別が設定され、設定された被写体種別に応じて詳細な撮影条件が制御部２０５によって自動的に設定される。例えば、被写体種別として、化学発光サンプルと、蛍光発光サンプルと、透過カラリメトリックサンプルとがあるものとし、ユーザ入力に基づいて被写体種別が化学発光サンプル、蛍光発光サンプル又は透過カラリメトリックサンプルに設定される。記憶部２０３には、被写体種別毎の詳細な撮影条件が予め記憶されており、制御部２０５は、設定された被写体種別に対応する撮影条件を記憶部２０３から読み出し、読み出した撮影条件をプレ撮影の撮影条件に設定する。
被写体種別毎の撮影条件は、励起光の照射の要否、透過光の照射の要否、露光時間等である。露光時間は、標準的な強度の発光又は発色を呈する被写体に適合する露光時間が用いられる。なお、プレ撮影に要する時間を短縮する観点から、撮像素子１３２をビニングさせてもよい。ビニングとは、撮像素子１３２における複数の画素の信号電荷を加算して撮影画像における一つの画素の画素値を生成するものであり、ビニングによって撮像素子１３２の感度を高めて露光時間を短縮することができる。また、発光又は発色の強度が不明な被写体に対し、露光時間を異ならせて複数回のプレ撮影を行ってもよい。
＜プレ撮影（ステップＳ２）及び被写体画像の生成と表示（ステップＳ３）＞
図６は、プレ撮影によって生成される被写体画像の一例を示す。
図６に示す例は、ウエスタンブロッティング法によって得られる化学発光サンプル又は蛍光発光サンプルの発光パターンを画像化したものである。ウエスタンブロッティング法は、サンプルを電気泳動によって分子量毎に分離し、検出対象に特異的に結合する標識抗体を資料に反応させ、標識に用いられる蛍光又は化学発光を検出することによって検出対象を検出する手法である。図６において、レーンＬ１～レーンＬ４の発光パターンは、レーン毎に異なるサンプルの発光パターンを示している。各レーンの発光パターンと、発光の強度とに基づいて、各レーンのサンプルに含まれる検出対象の検出と、定量とが可能である。
画像生成部２１０は、プレ撮影によって撮影された撮影画像に基づいて被写体画像を生成する。プレ撮影が一回だけ行われる場合には、一回のプレ撮影によって撮影された撮影画像が被写体画像とされる。プレ撮影が、撮影毎に露光時間を異ならせて複数回行われる場合には、例えば複数回のプレ撮影によって撮影された複数の撮影画像のうち最もダイナミックレンジが広い撮影画像を被写体画像とすることができ、ダイナミックレンジは撮影画像の画素値のヒストグラムから得られる。また、複数の撮影画像を加算し、又は加算平均または加重平均したものを被写体画像とすることもできる。生成されたプレ撮影の被写体画像は、表示部２０２に表示される。
＜関心領域及び非関心領域の設定（ステップＳ４）＞
プレ撮影の被写体画像の関心領域ＲＯＩと非関心領域ＮＲＯＩとは、領域設定部２１１によって設定され、関心領域ＲＯＩは、例えばユーザ入力に基づいて設定される。プレ撮影で得られた被写体画像が表示部２０２に表示され、被写体画像における任意の領域を関心領域ＲＯＩに指定するユーザ入力が操作部２０１に入力される。また、関心領域ＲＯＩは、領域設定部２１１によって自動的に設定されてもよい。例えば被写体画像の画素値のヒストグラムに現れるピークのうち画素値が最も小さいピークを除いた他のピークの画素値に対応する領域が抽出され、関心領域ＲＯＩは抽出された領域に自動的に設定され得る。上記他のピークが複数ある場合には、例えば上記他のピークのなかで画素値が最も小さいピークが選択され得る。
非関心領域ＮＲＯＩは、関心領域ＲＯＩと同様にユーザ入力に基づいて設定されてもよいし、領域設定部２１１によって自動的に設定されてもよい。例えば被写体画像の画素値のヒストグラムに現れるピークのうち画素値が最も小さいピークの画素値に対応する領域が抽出され、非関心領域ＮＲＯＩは抽出された領域に自動的に設定され得る。
図６に示す被写体画像において、レーンＬ１、レーンＬ３及びレーンＬ４の各レーンには、検出対象の存在を示すバンドＢが所定位置に現れているが、レーンＬ２にはバンドが現れていない。この場合、レーンＬ２のサンプルに含まれる検出対象が微量であり、レーンＬ２のサンプルの発光がプレ撮影の露光時間に対して微弱である可能性が考えられる。プレ撮影の露光時間に対してサンプルの発光が微弱であると、バンドが存在しているにもかかわらず、バンドがノイズに埋もれてしまい、バンドが画像に現れない場合がある。
本撮影においてレーンＬ２の上記所定位置を高ＳＮ比に撮影するために、図６に示す被写体画像において、関心領域ＲＯＩはレーンＬ２の上記所定位置に設定されている。また、非関心領域ＮＲＯＩは、レーンＬ１とレーンＬ２との間の領域であってバンドが存在し得ない領域に設定されている。
＜ＳＮ比算出（ステップＳ５）＞
関心領域ＲＯＩのＳＮ比は露光時間に応じて変化し、露光時間に応じて変化するＳＮ比はＳＮ比算出部２１２によって算出される。ここで、ＳＮ比算出部２１２は、被写体の発光又は発色の経時特性を考慮してＳＮ比を算出する。露光時間に応じて変化するＳＮ比をＳＮ（ｔ）とし、被写体の発光又は発色の経時特性を考慮した画素値の信号成分をＳ（ｔ）とし、画素値のノイズ成分をＮ（ｔ）として、ＳＮ（ｔ）は次式によって表される。なお、被写体の発光又は発色の経時特性とは、時間の経過と発光又は発色の強度との関係を表す特性である。
ＳＮ（ｔ）＝Ｓ（ｔ）／Ｎ（ｔ）・・・（１）
図７は、化学発光の発光強度の経時特性を示し、図８は、蛍光発光の発光強度の経時特性を示す。
化学発光の発光強度は、図７に示すように、次式に従って指数関数的に減衰する場合が多い。これは、化学反応の進行に伴い、励起状態にある反応物の濃度が減少するのに従って化学発光の発光強度が減少するためである。
ｙ＝ｙα・ｅｘｐ（－ｋ・ｔ）・・・（２）
ただし、ｙαは化学発光物質の濃度に依存する正の係数であり、ｋは化学発光物質の発光の褪色特性に依存する正の係数である。
蛍光発光の発光強度は、図８に示すように、励起光が供給される限り、理想的には次式に従って一定に保たれる。これは、蛍光発光物質の破壊を伴わずに蛍光発光が発生するためである。
ｙ＝ｙβ・・・（３）
ただし、ｙβは蛍光発光物質の濃度に依存する正の係数である。
なお、蛍光発光物質の種類によっては、蛍光発光の発光強度が減衰する場合もあるが、時間経過に対する蛍光発光の発光強度の減衰率は化学発光の発光強度の減衰率に比べて小さい。したがって、減衰する蛍光発光の発光強度は、次式の一次関数によって近似することができる。
ｙ＝－ａ・ｔ＋ｙγ・・・（４）
ただし、ｙγは蛍光発光物質の濃度に依存する正の係数であり、ａは蛍光発光物質の発光の褪色特性に依存する正の係数である。
図示は省略するが、ＣＢＢ色素等によって染色されたサンプルの発色強度は、蛍光発光の発光強度と同様に、一定であるか、又は一次関数によって近似できる。
式（３）の係数ｋは化学発光物質毎に予め求められ、式（４）の係数ａもまた蛍光発光物質毎及び染色物質毎に予め求められ、記憶部２０３に記憶されている。ステップＳ１において設定される被写体種別が使用試薬（化学発光物質、蛍光発光物質及び染色物質）によって分類されているものとして、ＳＮ比算出部２１２は、設定された被写体種別に基づき、式（２）～式（４）のうち被写体種別に対応する減衰関数を決定し、減衰関数が式（２）の場合には係数ｋを決定し、また減衰関数が式（４）の場合には係数ａを決定する。
そして、ＳＮ比算出部２１２は、プレ撮影の被写体画像における関心領域ＲＯＩ及び／又は非関心領域ＮＲＯＩの画素値に基づき、減衰関数が式（２）の場合の係数ｙα、減衰関数が式（３）の場合の係数ｙβ又は減衰関数が式（４）の場合の係数ｙγを求めることによって減衰関数ｙを導出する。プレ撮影の被写体画像における画素値の信号成分は、例えば関心領域ＲＯＩの画素値の平均値と非関心領域ＮＲＯＩの画素値の平均値との差、又は関心領域ＲＯＩの画素値の中央値と非関心領域ＮＲＯＩの画素値の中央値との差、又は関心領域ＲＯＩの画素値の平均値又は中央値とすることができる。導出した減衰関数ｙの時間積分が画素値の信号成分Ｓ（ｔ）に対応する。
一方、画素値のノイズ成分Ｎ（ｔ）は、例えば次式で表わされる。
Ｎ（ｔ）＝｛Ｎｆ２＋Ｎｄ２＋Ｎｒ２＋Ｎｓ２｝１／２・・・（５）
ここで、Ｎｄは撮像素子１３２の暗電流ノイズであり、Ｎｒは撮像素子１３２の読み出しノイズである。また、Ｎｆは、撮像素子１３２の画素間の感度のバラツキに起因する固定パターンノイズである。これらのノイズＮｄ、Ｎｒ、Ｎｆは予め求められ、記憶部２０３に記憶されている。また、Ｎｓは、撮像素子１３２に入射する光子の統計的な変化により発生するショットノイズであり、光子の入射によって撮像素子１３２に発生する信号電荷量をＳ［ｅ－］として、ポアソン統計に従い次式で表される。
Ｎｓ＝√Ｓ・・・（６）
Ｎｓについては、プレ撮影の被写体画像における関心領域ＲＯＩ及び／又は非関心領域ＮＲＯＩの画素値に基づいて求められ、例えば非関心領域ＮＲＯＩの画素値の標準偏差、又は関心領域ＲＯＩの画素値の標準偏差とすることができる。
＜本撮影の総露光時間算出（ステップＳ６）＞
本撮影の総露光時間は総露光時間算出部２１３によって算出される。総露光時間算出部２１３は、ＳＮ比算出部２１２によって算出されたＳＮ（ｔ）に基づき、予め設定される基準ＳＮ比が得られる総露光時間を算出する。また、発光が褪色すると、Ｓ（ｔ）は減衰し、一方でＮ（ｔ）は増加し、ＳＮ（ｔ）はピークを迎える。このようにＳＮ（ｔ）がピークを有し、ＳＮ（ｔ）のピーク値である最大ＳＮ比が基準ＳＮ比未満である場合には、総露光時間算出部２１３は、最大ＳＮ比が得られる総露光時間を算出する。
基準ＳＮ比は、例えば解析及び分析用の被写体画像に要求される標準的なＳＮ比とすることができ、記憶部２０３に記憶されている。また、基準ＳＮ比は、関心領域ＲＯＩ及び非関心領域ＮＲＯＩの設定に用いられた被写体画像におけるＳＮ比とＳＮ比の改善係数との積によって設定することもできる。例えば、関心領域ＲＯＩ及び非関心領域ＮＲＯＩの設定に用いられた被写体画像におけるＳＮ比が２であり、改善係数が４である場合に、基準ＳＮ比は８（２×４）となる。基準ＳＮ比を与える基準ＳＮ比改善係数は、記憶部２０３に記憶されている。
図９及び図１０は、露光時間に応じて変化する関心領域ＲＯＩのＳＮ比の一例を示す。
図９は、ＳＮ比算出部２１２によって算出されたＳＮ（ｔ）を、横軸を時間とし、縦軸をＳＮ比としてグラフに表したものである。総露光時間は、ＳＮ（ｔ）の特性線に従い、基準ＳＮ比ＳＮ０を与える時間Ｔ０として求められる。
図１０は、ＳＮ（ｔ）がピークを有し、ＳＮ（ｔ）のピーク値である最大ＳＮ比ＳＮ１が基準ＳＮ比ＳＮ０未満である場合を示している。この場合に、総露光時間は、ＳＮ（ｔ）の特性線に従い、最大ＳＮ比ＳＮ１を与える時間Ｔ１として求められる。
一方、最大ＳＮ比ＳＮ１が基準ＳＮ比ＳＮ０以上である場合に、総露光時間は、基準ＳＮ比ＳＮ０を与える時間Ｔ０として求められてもよく、また、最大ＳＮ比を与える時間Ｔ１として求められてもよく、好ましくは、ユーザ入力に基づき、最大ＳＮ比ＳＮ１及び基準ＳＮ比ＳＮ０のいずれを用いるかを設定可能に構成される。
また、好ましくは、総露光時間算出部２１３によって算出された総露光時間は、表示部２０２に表示される。これにより、ユーザは、本撮影に要する総露光時間を知ることができ、撮影システム１の利便性が高まる。
また、好ましくは、基準ＳＮ比がユーザ入力に基づいて設定可能であり、基準ＳＮ比がユーザ入力に基づいて再設定された場合に、総露光時間算出部２１３は、再設定された基準ＳＮ比が得られる総露光時間を再算出する。これにより、ユーザが、ＳＮ比と総露光時間とのバランスをとりながら所望の基準ＳＮ比を設定することができ、撮影システム１の利便性が高まる。ユーザ入力に基づく基準ＳＮ比の再設定において、基準ＳＮ比が直接指定されてもよく、又は基準ＳＮ比改善係数を介して間接的に指定されてもよい。
また、好ましくは、ＳＮ比算出部２１２によって算出されたＳＮ（ｔ）は、表示部２０２に表示される。ＳＮ（ｔ）の表示態様は特に限定されないが、例えば図９に示したグラフとして表示され得る。ＳＮ（ｔ）が表示されることにより、ユーザが、ＳＮ比と総露光時間との関係を容易に把握できる。これにより、ユーザが、ＳＮ比と総露光時間とのバランスをとりながら所望の基準ＳＮ比を容易に設定することができ、撮影システム１の利便性が一層高まる。
＜本撮影（ステップＳ７）及び被写体画像の生成（ステップＳ８）＞
制御部２０５は、総露光時間算出部２１３によって算出された総露光時間に基づき、本撮影を撮影装置１００に行わせる。ここでは、本撮影が一回だけ行われるものとして、撮像素子１３２は総露光時間だけ連続して露光される。そして、一回の本撮影によって撮影された撮影画像が被写体画像とされる。
以上により得られる本撮影の被写体画像では、被写体画像の関心領域ＲＯＩがユーザ入力に基づいて設定されており、この関心領域ＲＯＩのＳＮ比が本撮影の被写体画像において基準ＳＮ比となるように本撮影の総露光時間が設定されるので、例えばプレ撮影の撮影画像には現れない微弱なバンドも、本撮影の被写体画像に基準ＳＮ比で捉えることが可能であり、発光又は発色の分布が不明な被写体を、高Ｓ／Ｎに且つ適切な露光時間で撮影することができる。
なお、基準ＳＮ比がユーザ入力に基づいて再設定される場合に、本撮影の総露光時間は基準ＳＮ比を介して間接的に調整される。一方、本撮影の総露光時間がユーザ入力に基づいて設定可能とされ、総露光時間が直接的に調整されてもよい。総露光時間がユーザ入力に基づいて設定可能とされる場合に、好ましくは、制御部２０５は、総露光時間算出部２１３によって算出された総露光時間とユーザ入力に基づいて設定された総露光時間とのうち、いずれか短いほうの総露光時間に基づいて本撮影を撮影装置１００に行わせる。これにより、算出された総露光時間が相対的に短い場合に、基準ＳＮ比を最短の時間で得ることができ、設定された総露光時間が相対的に短い場合には、ユーザが許容する総露光時間内で最良のＳＮ比を得ることができ、撮影システム１の利便性が一層高まる。
また、本撮影の総露光時間の上限が予め設定されていてもよく、総露光時間算出部２１３によって算出された総露光時間、又はユーザ入力に基づいて設定された総露光時間が、予め設定されている上限総露光時間を超える場合に、好ましくは、本撮影における露光時間が上限総露光時間に達した時点で、撮影が中断される。上限総露光時間は被写体種別によって異なっていてもよく、例えば、蛍光発光の発光強度が化学発光の発光強度に比べて持続することを考慮して、蛍光発光する被写体に対応する上限総露光時間は、化学発光する被写体に対応する上限総露光時間よりも短く設定され得る。
また、撮影システム１の利便性を高める観点から、撮影を中断するためのユーザ入力を操作部２０１が受け付けた場合に、制御部２０５は撮影を中断させてもよい。
ここまで、本撮影が一回だけ行われるものとして説明したが、複数回の本撮影が行われてもよい。
図１１は、複数回の本撮影が行われる場合の本撮影の撮影プロセスのフローを示す。
ｎ回の本撮影が行われるものとして、制御部２０５は、総露光時間をｎ個に区分する（ステップＳ１１）。区分数ｎは、例えばユーザ入力に基づいて設定され、総露光時間は、例えば一定の露光時間に区分される。そして、制御部２０５はｎ回の本撮影を撮影装置１００に行わせ（ステップＳ１２）、撮像素子１３２は、総露光時間の区分に従って、間欠的に複数回露光される。
ここで、画像生成部２１０は、ｎ回の本撮影によって撮影されるｎ個の撮影画像Ｐｉを加算することによって本撮影の被写体画像Ｉを生成し、且つ本撮影が行われる度に被写体画像Ｉを更新する（ステップＳ１３）。ｋ回目の本撮影が行われた段階の被写体画像Ｉｋは、次式に示されるとおり、撮影画像Ｐ１～撮影画像Ｐｋが加算された画像である。
Ｉｋ＝Ｐ１＋Ｐ２＋ ～ ＋Ｐｋ＝Ｉｋ－１＋Ｐｋ・・・（７）
ｎ個の撮影画像Ｐｉが加算されることによって生成された被写体画像Ｉｎの関心領域ＲＯＩの画素値は、Ｐｉの単純和になる。一方、被写体画像Ｉｎにおいて、式（５）で表されるノイズは二乗和平均になるので、被写体画像Ｉｎの関心領域ＲＯＩのＳＮ比が高まる。
また、本撮影が行われる度に、その際に撮影された撮影画像Ｐｉが被写体画像Ｉｉ－１に加算されることにより、関心領域ＲＯＩのＳＮ比が次第に高まる。これにより、ユーザは、ｎ回の本撮影の終了を待たずに関心領域ＲＯＩの設定の適否を確認でき、撮影システム１の利便性が一層高まる。
なお、本撮影の総露光時間の上限が予め設定されている場合に、好ましくは、撮影毎に加算される露光時間の総和が予め設定されている上限総露光時間に達した時点で、撮影が中断される。また、一回の露光時間の上限が予め設定されていてもよく、複数回の本撮影それぞれの露光時間が、予め設定される上限露光時間を超える場合には、撮影が中断されてもよい。上限露光時間は、上限総露光時間と同様に、被写体種別によって異なっていてもよく、例えば、蛍光発光する被写体に対応する上限露光時間は、化学発光する被写体に対応する上限露光時間よりも短く設定され得る。
図１２Ａから図１２Ｃは、図６に示す例と同一サンプルの本撮影の被写体画像であり、図１２Ａはｋ回目の本撮影が行われた段階の被写体画像Ｉｋ、図１２Ｂはｋ＋１回目の本撮影が行われた段階の被写体画像Ｉｋ＋１、図１２Ｃはｋ＋２回目の本撮影が行われた段階の被写体画像Ｉｋ＋２をそれぞれ示す。
関心領域ＲＯＩのＳＮ比が次第に高まることに伴い、図１２Ａに示す被写体画像Ｉｋには現れていなかったレーンＬ２のバンドが、本撮影が行われる度に次第に画像に顕出し、図１２Ｃに示す被写体画像Ｉｋ＋２では視認可能な程に画像に現れている。これにより、ユーザは、ｎ回の本撮影の終了を待たずに関心領域ＲＯＩの設定の適否を確認することができる。
ここで、図１２Ｃに示す例では、設定されている関心領域ＲＯＩがレーンＬ２のバンドＢに対して僅かにずれている。このような場合に、撮影が中断されてもよいが、関心領域ＲＯＩが、被写体画像Ｉｋ＋２に現れたレーンＬ２のバンドＢに一致するように再設定されることが望ましい。
再び図１１を参照して、制御部２０５は、被写体画像が更新される度に、更新された被写体画像を表示部２０２に表示させ（ステップＳ１４）、表示部２０２に表示された被写体画像Ｉにおける任意の領域を関心領域ＲＯＩに指定するユーザ入力が操作部２０１に入力された場合に（ステップＳ１５―Ｙｅｓ）、領域設定部２１１は、上記ステップＳ４（図５参照）に戻り、関心領域ＲＯＩと非関心領域ＮＲＯＩとを再設定する。
そして、ＳＮ比算出部２１２は、再設定された関心領域ＲＯＩと非関心領域ＮＲＯＩとに基づいてＳＮ（ｔ）を再算出し（ステップＳ５）、総露光時間算出部２１３は、再算出されたＳＮ（ｔ）に基づいて、基準ＳＮ比が得られる総露光時間を再算出する（ステップＳ６）。そして、制御部２０５は、再算出された総露光時間に基づき、本撮影を撮影装置１００に行わせる（ステップＳ７）。
このように、本撮影の途中であっても関心領域ＲＯＩの再設定が許容されることにより、プレ撮影からやり直される場合に比べて、撮影プロセスの効率化が図られる。
ここで、被写体の発光強度又は発色強度の減衰に起因し、更新された被写体画像における関心領域ＲＯＩのＳＮ比が低下する場合があり、好ましくは、ＳＮ比の変化に基づき、制御部２０５によってＳＮ比の変化率が所定の値を下回ったか否かが判定され、ＳＮ比の変化率が所定の値を下回った場合に撮影が中断される。そして、ＳＮ比の変化率が所定の値を下回ることに伴って撮影が中断される場合に、好ましくは、撮影中断前に生成された被写体画像のうちＳＮ比が最大の被写体画像が表示部２０２に表示され、保存される。ＳＮ比の変化率は、例えば、ｋ回目の本撮影が行われた段階の被写体画像Ｉｋにおける関心領域ＲＯＩのＳＮ比をＳＮｋとし、ｎを１以上の整数として、ＳＮｋ－ｎ、ＳＮｋ－（ｎ＋１）、・・・、ＳＮｋを線形近似することによって得られる直線の傾きによって表すことができ、ＳＮ比の変化率が、複数の被写体画像のＳＮ比を線形近似することによって得られた直線の傾きによって表される場合に、ＳＮ比の変化率に対して適用される所定の値は、例えば０である。そして、ＳＮｋ－ｎ、ＳＮｋ－（ｎ＋１）、・・・、ＳＮｋのうち最大のＳＮ比を与える被写体画像が表示部２０２に表示され、保存される。
なお、本撮影が行われている間も、好ましくは、総露光時間算出部２１３によって算出された総露光時間が表示部２０２に表示される。また、好ましくは、基準ＳＮ比がユーザ入力に基づいて設定可能であり、基準ＳＮ比がユーザ入力に基づいて再設定された場合に、総露光時間算出部２１３は、再設定された基準ＳＮ比が得られる総露光時間を再算出する。また、好ましくは、ＳＮ比算出部２１２によって算出されたＳＮ（ｔ）は、表示部２０２に表示される。
図１３は、複数回の本撮影が行われる場合の本撮影の撮影プロセスの他のフローを示す。
図１３に示す例では、画像生成部２１０が、ｎ回の本撮影によって撮影されるｎ個の撮影画像Ｐｉを加算平均することによって本撮影の被写体画像Ｉを生成し、且つ本撮影が行われる度に被写体画像Ｉを更新する。ｋ回目の本撮影が行われた段階の被写体画像Ｉｋは、次式に示されるとおり、撮影画像Ｐ１～撮影画像Ｐｋが加算平均された画像である（ステップＳ２３）。
Ｉｋ＝（Ｐ１＋Ｐ２＋ ～ ＋Ｐｋ）／ｋ・・・（８）
ｎ個の撮影画像Ｐｉが加算平均されることにより、ノイズもまたｎ個の撮影画像Ｐｉ間において平均化される。ノイズは撮影画像の各画素にランダムに付加され、平均化に伴ってさらに圧縮されるので、本撮影の被写体画像ＩのＳＮ比の向上に有利である。
ｎ個の撮影画像Ｐｉが加算平均されることによって本撮影の被写体画像Ｉが生成される場合に、好ましくは、最短の飽和露光時間ＴＳが飽和露光時間算出部２１４によって算出され、制御部２０５は、総露光時間を複数に区分する際に、区分された露光時間がいずれも飽和露光時間ＴＳ未満となるように、区分数ｎを設定し、総露光時間をｎ個に区分する。なお、最短の飽和露光時間ＴＳは、画素値が飽和領域に達した画素が本撮影によって撮影される撮影画像に発生する最短の時間であり、プレ撮影及び本撮影によって撮影された一つ以上の撮影画像に基づいて算出され得る。そして、飽和領域は、画素値がとり得る上限を含む上限付近の領域であり、換言すれば、撮像素子１３２の画素に入射する光子と画素に発生する信号電荷との比例関係が崩れる領域である。
例えば図１２Ａ～図１２ｃに示した例において、レーンＬ１、レーンＬ３及びレーンＬ４のバンドＢに対応する画素の画素値は、撮影画像が加算される度に大きくなっており、図１２Ｃに示した被写体画像ＩｋにおいてはレーンＬ１及びレーンＬ３のバンドＢに対応する画素の画素値は飽和領域に達している。この場合、レーンＬ１及びレーンＬ３のサンプルについて、検出対象の検出は可能であるが定量は不能となる。これに対し、ｎ回の本撮影それぞれの露光時間が飽和露光時間ＴＳ未満であることにより、飽和領域に達した画素がｎ個の撮影画像Ｐｉに発生せず、ｎ個の撮影画像Ｐｉが加算平均されることによって生成される被写体画像Ｉにも発生しない。すなわち、レーンＬ１及びレーンＬ３のバンドＢに対応する画素の画素値が飽和領域に達することはなく、レーンＬ２を含むレーンＬ１～レーンＬ４の全てのサンプルについて、検出対象の検出及び定量が可能となる。
また、好ましくは、ｎ回の本撮影それぞれの露光時間は、後の本撮影ほど長く設定される。
図１４及び図１５は、発光強度が経時的に減衰する場合の、発光の経時特性と、発光の経時特性を考慮した関心領域ＲＯＩの画素値Ｓ（ｔ）とを示す。そして、図１４は、露光時間を一定として本撮影の総露光時間を複数に区分した場合の、撮影画像毎の画素値を示し、図１５は、露光時間を後の本撮影ほど長くして本撮影の総露光時間を複数に区分した場合の、撮影画像毎の画素値を示す。
図１４に示すとおり、露光時間を一定として本撮影の総露光時間を区分した場合に、撮影画像毎の画素値ΔＳｉは、後の本撮影で撮影される撮影画像ほど小さくなっている。この場合に、後の本撮影で撮影される撮影画像ではノイズが支配的となり、ノイズが支配的な撮影画像が加算平均される撮影画像に含まれることに起因して、ＳＮ比の低下が懸念される。
一方、図１５に示すとおり、露光時間を後の本撮影ほど長くして本撮影の総露光時間を複数に区分することにより、撮影画像毎の画素値ΔＳｉを、例えば一定とし、ノイズの影響を撮影画像間で均一化することができ、ＳＮ比の向上に有利である。このとき、ｉ回目の撮影の露光時間をｔｉとし、各撮影における重みを１／ｔｉとして加重平均することによって本撮影の被写体画像Ｉを生成しても良い。すなわち、ｋ回目の本撮影が行われた段階の被写体画像Ｉｋは、次式に示されるとおり、撮影画像Ｐ１～撮影画像Ｐｋが加重平均された画像である。
Ｉｋ＝（Ｐ１／ｔ１＋Ｐ２／ｔ２＋ ～ ＋Ｐｋ／ｔｋ）／（１／ｔ１＋１／ｔ２＋ ～ ＋１／ｔｋ）・・・（９）
以上、説明したとおり、本明細書に開示された撮影システムは、被写体を撮影する撮影手段と、一回以上のプレ撮影と、上記プレ撮影に続く一回以上の本撮影とを上記撮影手段に行わせる制御手段と、を備え、上記制御手段は、上記プレ撮影と上記本撮影とのそれぞれにおいて、撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成する画像生成部と、上記被写体画像を表示し、且つ上記被写体画像の関心領域及び非関心領域のうち少なくとも関心領域を設定するためのユーザ入力を受け付けるインタフェース部と、上記ユーザ入力に基づいて関心領域を設定し、また非関心領域を設定する領域設定部と、設定された上記関心領域と上記非関心領域とに基づいて、画素値の信号成分とノイズ成分との比であるＳＮ比を算出するＳＮ比算出部と、撮影された一つ以上の画像について算出された上記ＳＮ比に基づき、最大ＳＮ比又は予め設定される基準ＳＮ比が得られる総露光時間を算出する総露光時間算出部と、を有し、上記総露光時間に基づき、上記本撮影を上記撮影手段に行わせる。
また、本明細書に開示された撮影システムは、被写体を撮影する撮影手段と、一回以上のプレ撮影と、上記プレ撮影に続く一回以上の本撮影とを上記撮影手段に行わせる制御手段と、を備え、上記制御手段は、上記プレ撮影と上記本撮影とのそれぞれにおいて、撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成する画像生成部と、上記被写体画像を表示するインタフェース部と、上記被写体画像の関心領域及び非関心領域を設定する領域設定部と、設定された上記関心領域と上記非関心領域とに基づいて、画素値の信号成分とノイズ成分との比であるＳＮ比を算出するＳＮ比算出部と、撮影された一つ以上の画像について算出された上記ＳＮ比に基づき、最大ＳＮ比又は予め設定される基準ＳＮ比が得られる総露光時間を算出する総露光時間算出部と、を有し、上記総露光時間に基づき、上記本撮影を上記撮影手段に行わせる。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記画素値の信号成分が、設定された上記関心領域の画像値の平均値又は中央値と、設定された上記非関心領域の画素値の平均値又は中央値の差である。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記画素値のノイズ成分が、設定された前記非関心領域の画素値の標準偏差である。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記基準ＳＮ比は、上記領域設定部が上記関心領域及び上記非関心領域の設定に用いた上記被写体画像におけるＳＮ比と、予め設定される基準ＳＮ比改善係数との積によって設定される。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記インタフェース部は、上記基準ＳＮ比又は上記基準ＳＮ比改善係数を設定するためのユーザ入力を受け付ける。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記インタフェース部は、上記最大ＳＮ比及び上記基準ＳＮ比のいずれを用いて上記総露光時間を算出するかを選択するためのユーザ入力を受け付ける。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記制御手段は、上記総露光時間を複数に区分し、区分に従って露光する複数回の上記本撮影を上記撮影手段に行わせ、上記画像生成部は、複数回の上記本撮影によって撮影される複数の画像を加算平均または加重平均することによって上記被写体画像を生成し、且つ上記本撮影が行われる度に上記被写体画像を更新し、上記インタフェース部は、更新された上記被写体画像を表示する。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記制御手段は、上記ＳＮ比の変化に基づき、更新された上記被写体画像における上記ＳＮ比の変化率が所定の値を下回ったか否かを判定し、上記ＳＮ比の変化率が所定の値を下回った場合に撮影を中断させる。
また、本明細書に開示された撮影システムは、撮影が中断された場合に、上記インタフェース部は、撮影中断前に生成された上記被写体画像のうち上記ＳＮ比が最大の上記被写体画像を表示し、保存する。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記インタフェース部が、更新された上記被写体画像の関心領域を設定するためのユーザ入力を受け付けた場合に、上記領域設定部は、上記ユーザ入力に基づいて上記関心領域を再設定し、また上記非関心領域を再設定し、上記ＳＮ比算出部は、再設定された上記関心領域と上記非関心領域とに基づいて上記ＳＮ比を再算出し、上記総露光時間算出部は、再算出された上記ＳＮ比に基づいて上記総露光時間を再算出する。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記制御手段は、撮影された一つ以上の画像に基づき、画素値が飽和領域に達した画素が上記本撮影によって撮影される画像に発生する最短の飽和露光時間を算出する飽和露光時間算出部を有し、複数回の上記本撮影それぞれの露光時間は、算出された上記飽和露光時間未満である。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記制御手段は、上記総露光時間を複数に区分し、区分に従って露光する複数回の上記本撮影を上記撮影手段に行わせ、上記画像生成部は、複数回の上記本撮影によって撮影される複数の画像を加算することによって上記被写体画像を生成し、且つ上記本撮影が行われる度に上記被写体画像を更新し、上記インタフェース部は、更新された上記被写体画像を表示する。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記インタフェース部が、更新された上記被写体画像の関心領域を設定するためのユーザ入力を受け付けた場合に、上記領域設定部は、上記ユーザ入力に基づいて上記関心領域を再設定し、また上記非関心領域を再設定し、上記ＳＮ比算出部は、再設定された上記関心領域と上記非関心領域とに基づいて上記ＳＮ比を再算出し、上記総露光時間算出部は、再算出された上記ＳＮ比に基づいて上記総露光時間を再算出する。
また、本明細書に開示された撮影システムは、複数回の上記本撮影それぞれの露光時間は、後の本撮影ほど長い。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記被写体画像が更新される度に、上記ＳＮ比算出部は上記ＳＮ比を算出し、上記総露光時間算出部は上記総露光時間を算出する。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記インタフェース部は、算出された上記ＳＮ比と、算出された上記総露光時間とを表示する。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記インタフェース部が、上記基準ＳＮ比を再設定するためのユーザ入力を受け付けた場合に、上記総露光時間算出部は、再設定された上記基準ＳＮ比が得られる総露光時間を再算出する。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記インタフェース部が、上記総露光時間を設定するためのユーザ入力を受け付けた場合に、上記制御手段は、算出された上記総露光時間と設定された上記総露光時間とのうちいずれか短いほうの総露光時間に基づき、上記本撮影を上記撮影手段に行わせる。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記インタフェース部が、撮影を中断するためのユーザ入力を受け付けた場合に、上記制御手段は、撮影を中断させる。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記本撮影それぞれの露光時間の総和が、予め設定される上限総露光時間を超える場合に、上記制御手段は、撮影を中断させる。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記上限総露光時間は、被写体種別によって異なり、蛍光発光する被写体に対応する上記上限総露光時間は、化学反応の結果として発光する被写体に対応する上記上限総露光時間よりも短い。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記本撮影それぞれの露光時間が、予め設定される上限露光時間を超える場合に、上記制御手段は、撮影を中断させる。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記上限露光時間は、被写体種別によって異なり、蛍光発光する被写体に対応する上記上限露光時間は、化学反応の結果として発光する被写体に対応する上記上限露光時間よりも短い。
また、本明細書に開示された撮影システムは、上記インタフェース部は、被写体種別を設定するためのユーザ入力を受け付け、上記制御手段は、被写体種別毎の撮影条件を記憶した記憶部を有し、設定された被写体種別に対応する上記撮影条件に基づき、上記プレ撮影を上記撮影手段に行わせる。
また、本明細書に開示された撮影システムは、発光する被写体を撮影する。
また、本明細書に開示された撮影システムは、発光強度が経時的に減衰する被写体を撮影する。
また、本明細書に開示された撮影方法は、被写体を撮影する撮影手段を用い、一回以上のプレ撮影を行うステップと、上記プレ撮影によって撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成するステップと、生成された上記被写体画像を表示し、ユーザ入力に基づいて上記被写体画像の関心領域を設定し、また非関心領域を設定するステップと、設定された上記関心領域と上記非関心領域とに基づいて、画素値の信号成分とノイズ成分との比であるＳＮ比を算出するステップと、撮影された一つ以上の画像について算出された上記ＳＮ比に基づき、最大ＳＮ比又は予め設定される基準ＳＮ比が得られる総露光時間を算出するステップと、上記撮影手段を用い、上記総露光時間に基づいて一回以上の本撮影を行うステップと、上記本撮影によって撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成するステップと、を備える。
また、本明細書に開示された撮影方法は、発光する被写体を撮影する。
また、本明細書に開示された撮影方法は、被写体を撮影する撮影手段を用い、一回以上のプレ撮影を行うステップと、上記プレ撮影によって撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成するステップと、上記被写体画像の関心領域及び非関心領域を設定するステップと、設定された上記関心領域と上記非関心領域とに基づいて、画素値の信号成分とノイズ成分との比であるＳＮ比を算出するステップと、撮影された一つ以上の画像について算出された上記ＳＮ比に基づき、最大ＳＮ比又は予め設定される基準ＳＮ比が得られる総露光時間を算出するステップと、上記撮影手段を用い、上記総露光時間に基づいて一回以上の本撮影を行うステップと、上記本撮影によって撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成するステップと、を備える。
また、本明細書に開示された撮影方法は、発光強度が経時的に減衰する被写体を撮影する。
また、本明細書に開示されたプログラムは、上記撮影方法の各ステップをコンピュータに実行させる。
なお、上記プログラムは、コンピュータが読取可能な一時的でない（Non-transitory）記録媒体に記録して提供可能である。このような「コンピュータが読取可能な記録媒体」は、たとえば、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc-Rom）等の光学媒体や、メモリカード等の磁気記録媒体等を含む。また、このようなプログラムを、ネットワークを介したダウンロードによって提供することもできる。
本発明は、発光又は発色する被写体の分析に用いることができる。
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。本出願は、２０１８年４月１７日出願の日本特許出願（特願２０１８－７９３６１）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１ 撮影システム
１００ 撮影装置
１２０ 筐体
１２０ａ 筐体の上面
１２１ 蓋
１２２ 被写体配置部
１３０ 撮影部
１３１ レンズ部
１３２ 撮像素子
１３３ 信号処理部
１３４ 記憶部
１３５ 通信部
１３６ 撮影制御部
１３７ 冷却素子
１４０ 落射光源
１５０ 透過光源
２００ 制御装置
２０１ 操作部
２０２ 表示部
２０３ 記憶部
２０４ 通信部
２０５ 制御部
２０６ インタフェース部
２１０ 画像生成部
２１１ 領域設定部
２１２ ＳＮ比算出出部
２１３ 総露光時間算出部
２１４ 飽和露光時間算出部
Ｂ バンド
Ｉ 被写体画像
Ｌ１～Ｌ４ レーン
ＮＲＯＩ 非関心領域
Ｐ 撮影画像
ＰＳ 被写体
ＲＯＩ 関心領域

Claims (31)

  1. 被写体を撮影する撮影手段と、
    一回以上のプレ撮影と、前記プレ撮影に続く一回以上の本撮影とを前記撮影手段に行わせる制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、
    前記プレ撮影と前記本撮影とのそれぞれにおいて、撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成する画像生成部と、
    前記被写体画像を表示し、且つ前記被写体画像の関心領域及び非関心領域のうち少なくとも関心領域を設定するためのユーザ入力を受け付けるインタフェース部と、
    前記ユーザ入力に基づいて関心領域を設定し、また非関心領域を設定する領域設定部と、
    設定された前記関心領域と前記非関心領域とに基づいて、画素値の信号成分とノイズ成分との比であるＳＮ比を算出するＳＮ比算出部と、
    撮影された一つ以上の画像について算出された前記ＳＮ比に基づき、最大ＳＮ比又は予め設定される基準ＳＮ比が得られる総露光時間を算出する総露光時間算出部と、
    を有し、
    前記制御手段は、前記総露光時間に基づき、前記本撮影を前記撮影手段に行わせるとともに、前記総露光時間を複数に区分し、区分に従って露光する複数回の前記本撮影を前記撮影手段に行わせ、
    前記画像生成部は、複数回の前記本撮影によって撮影される複数の画像を加算平均または加重平均することによって前記被写体画像を生成し、且つ前記本撮影が行われる度に前記被写体画像を更新し、
    前記インタフェース部は、更新された前記被写体画像を表示する、
    撮影システム。
  2. 被写体を撮影する撮影手段と、
    一回以上のプレ撮影と、前記プレ撮影に続く一回以上の本撮影とを前記撮影手段に行わせる制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、
    前記プレ撮影と前記本撮影とのそれぞれにおいて、撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成する画像生成部と、
    前記被写体画像を表示するインタフェース部と、
    前記被写体画像の関心領域及び非関心領域を設定する領域設定部と、
    設定された前記関心領域と前記非関心領域とに基づいて、画素値の信号成分とノイズ成分との比であるＳＮ比を算出するＳＮ比算出部と、
    撮影された一つ以上の画像について算出された前記ＳＮ比に基づき、最大ＳＮ比又は予め設定される基準ＳＮ比が得られる総露光時間を算出する総露光時間算出部と、
    を有し、
    前記制御手段は、前記総露光時間に基づき、前記本撮影を前記撮影手段に行わせるとともに、前記総露光時間を複数に区分し、区分に従って露光する複数回の前記本撮影を前記撮影手段に行わせ、
    前記画像生成部は、複数回の前記本撮影によって撮影される複数の画像を加算平均または加重平均することによって前記被写体画像を生成し、且つ前記本撮影が行われる度に前記被写体画像を更新し、
    前記インタフェース部は、更新された前記被写体画像を表示する、
    撮影システム。
  3. 請求項１又は２記載の撮影システムであって、
    前記画素値の信号成分は、設定された前記関心領域の画像値の平均値又は中央値と、設定された前記非関心領域の画素値の平均値又は中央値の差である、
    撮影システム。
  4. 請求項１から３のいずれか一項記載の撮影システムであって、
    前記画素値のノイズ成分は、設定された前記非関心領域の画素値の標準偏差を含む、
    撮影システム。
  5. 請求項１から４のいずれか一項記載の撮影システムであって、
    前記基準ＳＮ比は、前記領域設定部が前記関心領域及び前記非関心領域の設定に用いた前記被写体画像におけるＳＮ比と、予め設定される基準ＳＮ比改善係数との積によって設定される、
    撮影システム。
  6. 請求項５記載の撮影システムであって、
    前記インタフェース部は、前記基準ＳＮ比又は前記基準ＳＮ比改善係数を設定するためのユーザ入力を受け付ける、
    撮影システム。
  7. 請求項１から６のいずれか一項記載の撮影システムであって、
    前記インタフェース部は、前記最大ＳＮ比及び前記基準ＳＮ比のいずれを用いて前記総露光時間を算出するかを選択するためのユーザ入力を受け付ける、
    撮影システム。
  8. 請求項１記載の撮影システムであって、
    前記制御手段は、前記ＳＮ比の変化に基づき、更新された前記被写体画像における前記ＳＮ比の変化率が所定の値を下回ったか否かを判定し、前記ＳＮ比の変化率が所定の値を下回った場合に撮影を中断させる、
    撮影システム。
  9. 請求項８記載の撮影システムであって、
    前記制御手段は、前記被写体画像を保存する記憶部を有し、
    撮影が中断された場合に、前記インタフェース部は、撮影中断前に生成された前記被写体画像のうち前記ＳＮ比が最大の前記被写体画像を表示し、前記記憶部に保存する、
    撮影システム。
  10. 請求項１記載の撮影システムであって、
    前記インタフェース部が、更新された前記被写体画像の関心領域を設定するためのユーザ入力を受け付けた場合に、
    前記領域設定部は、前記ユーザ入力に基づいて前記関心領域を再設定し、また前記非関心領域を再設定し、
    前記ＳＮ比算出部は、再設定された前記関心領域と前記非関心領域とに基づいて前記ＳＮ比を再算出し、
    前記総露光時間算出部は、再算出された前記ＳＮ比に基づいて前記総露光時間を再算出する、
    撮影システム。
  11. 請求項１０記載の撮影システムであって、
    前記制御手段は、撮影された一つ以上の画像に基づき、画素値が飽和領域に達した画素が前記本撮影によって撮影される画像に発生する最短の飽和露光時間を算出する飽和露光時間算出部を有し、
    複数回の前記本撮影それぞれの露光時間は、算出された前記飽和露光時間未満である、
    撮影システム。
  12. 請求項１から７のいずれか一項記載の撮影システムであって、
    前記制御手段は、前記総露光時間を複数に区分し、区分に従って露光する複数回の前記本撮影を前記撮影手段に行わせ、
    前記画像生成部は、複数回の前記本撮影によって撮影される複数の画像を加算することによって前記被写体画像を生成し、且つ前記本撮影が行われる度に前記被写体画像を更新し、
    前記インタフェース部は、更新された前記被写体画像を表示する、
    撮影システム。
  13. 請求項１を引用する請求項１２記載の撮影システムであって、
    前記インタフェース部が、更新された前記被写体画像の関心領域を設定するためのユーザ入力を受け付けた場合に、
    前記領域設定部は、前記ユーザ入力に基づいて前記関心領域を再設定し、また前記非関心領域を再設定し、
    前記ＳＮ比算出部は、再設定された前記関心領域と前記非関心領域とに基づいて前記ＳＮ比を再算出し、
    前記総露光時間算出部は、再算出された前記ＳＮ比に基づいて前記総露光時間を再算出する、
    撮影システム。
  14. 請求項１から１２のいずれか一項記載の撮影システムであって、
    複数回の前記本撮影それぞれの露光時間は、後の本撮影ほど長い、
    撮影システム。
  15. 請求項１から１４のいずれか一項記載の撮影システムであって、
    前記被写体画像が更新される度に、前記ＳＮ比算出部は前記ＳＮ比を算出し、前記総露光時間算出部は前記総露光時間を算出する、
    撮影システム。
  16. 請求項１から１５のいずれか一項記載の撮影システムであって、
    前記インタフェース部は、算出された前記ＳＮ比と、算出された前記総露光時間とを表示する、
    撮影システム。
  17. 請求項１を引用する請求項１６記載の撮影システムであって、
    前記インタフェース部は、前記基準ＳＮ比を再設定するためのユーザ入力を受け付け可能であり、
    前記インタフェース部が、前記基準ＳＮ比を再設定するためのユーザ入力を受け付けた場合に、
    前記総露光時間算出部は、再設定された前記基準ＳＮ比が得られる総露光時間を再算出する、
    撮影システム。
  18. 請求項１６又は１７記載の撮影システムであって、
    前記インタフェース部は、前記総露光時間を設定するためのユーザ入力を受け付け可能であり、
    前記インタフェース部が、前記総露光時間を設定するためのユーザ入力を受け付けた場合に、
    前記制御手段は、算出された前記総露光時間と設定された前記総露光時間とのうちいずれか短いほうの総露光時間に基づき、前記本撮影を前記撮影手段に行わせる、
    撮影システム。
  19. 請求項１６から１８のいずれか一項記載の撮影システムであって、
    前記インタフェース部は、撮影を中断するためのユーザ入力を受け付け可能であり、
    前記インタフェース部が、撮影を中断するためのユーザ入力を受け付けた場合に、
    前記制御手段は、撮影を中断させる、
    撮影システム。
  20. 請求項１から１９のいずれか一項記載の撮影システムであって、
    前記本撮影それぞれの露光時間の総和が、予め設定される上限総露光時間を超える場合に、
    前記制御手段は、撮影を中断させる、
    撮影システム。
  21. 請求項２０記載の撮影システムであって、
    前記上限総露光時間は、被写体種別によって異なり、蛍光発光する被写体に対応する前記上限総露光時間は、化学反応の結果として発光する被写体に対応する前記上限総露光時間よりも短い、
    撮影システム。
  22. 請求項２０又は２１記載の撮影システムであって、
    前記本撮影それぞれの露光時間が、予め設定される上限露光時間を超える場合に、
    前記制御手段は、撮影を中断させる、
    撮影システム。
  23. 請求項２２記載の撮影システムであって、
    前記上限露光時間は、被写体種別によって異なり、蛍光発光する被写体に対応する前記上限露光時間は、化学反応の結果として発光する被写体に対応する前記上限露光時間よりも短い、
    撮影システム。
  24. 請求項１から２３のいずれか一項記載の撮影システムであって、
    前記インタフェース部は、被写体種別を設定するためのユーザ入力を受け付け可能であり、
    前記インタフェース部は、被写体種別を設定するためのユーザ入力を受け付けた場合に、
    前記制御手段は、
    被写体種別毎の撮影条件を記憶した記憶部を有し、
    設定された被写体種別に対応する前記撮影条件に基づき、前記プレ撮影を前記撮影手段に行わせる、
    撮影システム。
  25. 請求項１記載の撮影システムであって、
    発光する被写体を撮影する撮影システム。
  26. 請求項２記載の撮影システムであって、
    発光強度が経時的に減衰する被写体を撮影する撮影システム。
  27. 被写体を撮影する撮影手段を用い、一回以上のプレ撮影を行うステップと、
    前記プレ撮影によって撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成するステップと、
    生成された前記被写体画像を表示し、ユーザ入力に基づいて前記被写体画像の関心領域を設定し、また非関心領域を設定するステップと、
    設定された前記関心領域と前記非関心領域とに基づいて、画素値の信号成分とノイズ成分との比であるＳＮ比を算出するステップと、
    撮影された一つ以上の画像について算出された前記ＳＮ比に基づき、最大ＳＮ比又は予め設定される基準ＳＮ比が得られる総露光時間を算出するステップと、
    前記撮影手段を用い、前記総露光時間に基づいて一回以上の本撮影を行うステップと、
    前記本撮影によって撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成するステップと、
    前記総露光時間を複数に区分し、区分に従って露光する複数回の前記本撮影を前記撮影手段に行わせるステップと、
    複数回の前記本撮影によって撮影される複数の画像を加算平均または加重平均することによって前記被写体画像を生成し、且つ前記本撮影が行われる度に前記被写体画像を更新するステップと、
    更新された前記被写体画像を表示するステップと、
    を備える撮影方法。
  28. 請求項２７記載の撮影方法であって、
    発光する被写体を撮影する撮影方法。
  29. 被写体を撮影する撮影手段を用い、一回以上のプレ撮影を行うステップと、
    前記プレ撮影によって撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成するステップと、
    前記被写体画像を表示し、前記被写体画像の関心領域及び非関心領域を設定するステップと、
    設定された前記関心領域と前記非関心領域とに基づいて、画素値の信号成分とノイズ成分との比であるＳＮ比を算出するステップと、
    撮影された一つ以上の画像について算出された前記ＳＮ比に基づき、最大ＳＮ比又は予め設定される基準ＳＮ比が得られる総露光時間を算出するステップと、
    前記撮影手段を用い、前記総露光時間に基づいて一回以上の本撮影を行うステップと、
    前記本撮影によって撮影された一つ以上の画像に基づき、被写体画像を生成するステップと、
    前記総露光時間を複数に区分し、区分に従って露光する複数回の前記本撮影を前記撮影手段に行わせるステップと、
    複数回の前記本撮影によって撮影される複数の画像を加算平均または加重平均することによって前記被写体画像を生成し、且つ前記本撮影が行われる度に前記被写体画像を更新するステップと、
    更新された前記被写体画像を表示するステップと、
    を備える撮影方法。
  30. 請求項２９記載の撮影方法であって、
    発光強度が経時的に減衰する被写体を撮影する撮影方法。
  31. 請求項２７から３０のいずれか一項記載の撮影方法の各ステップをコンピュータに実行させるプログラム。
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