图像取得装置以及摄像装置的制造方法_2

文档序号:8270301阅读:来源:国知局
的相对于试样S的照明光的扫描状态与摄像元件19a所涉及的荧光图像的被照射区域的关系进行说明。图3(a)?(d)是按时间序列表示相对于试样S的照明光的扫描状态的侧面图,图3(e)?(h)分别表示对应于图3(a)?⑷扫描状态的摄像元件19a所涉及的荧光图像的摄像状态。
[0037]如图3(a)?(d)所示,由光扫描部7的扫描而被照射于试样S中的照明光沿着一个方向(Z轴方向)进行移动(被扫描)。在此,如图3(e)?(h)所示,摄像元件19a是以其受光面(受光部)19c成为垂直于检测光学系统的光轴(Y轴方向)的形式被配置,对被成像于受光面19c上的荧光图像进行摄像的多个像素列19d沿着Z轴方向被排列于其受光面19c。由像这样的摄像元件19a的配置以及构成,对应于由光扫描部7的照明光的扫描产生的试样S中的荧光发生地方的移动,被成像于受光面19c的试样S的荧光图像的被照射区域Rl沿着多个像素列19d的排列方向(Z轴方向)进行移动(被扫描)。被照射区域Rl的范围被设定成各种各样的范围,在图3的例子中以成为涵盖4列像素列19d的范围的形式设定整体照射光学系统以及检测光学系统。
[0038]接着,参照图4并就试样S的被照射区域的扫描所对应的摄像装置19的曝光以及信号读出的动作作如下说明。图4(a)?(e)是按时间序列表示摄像装置19的在受光面19c上的被照射区域Rl的扫描状态的侧面图,图4(f)?(j)分别是表示对应于图4(a)?(e)的扫描状态被控制的受光面19c的在各个像素列19d上的曝光时机以及信号读出时机的时间图表。
[0039]如图4(a)?(e)所示,以受光面19c上的移动速度成为规定速度SPl的形式由光扫描控制部9来控制光扫描部7的扫描速度SP0。像这样的扫描速度SPO与移动速度SPl的关系是取决于光扫描部7的结构、由包含中继光学系统17以及物镜13的照射光学系统的结构来决定的参数、由包含物镜15以及中继光学系统17的检测光学系统来决定的参数。
[0040]对应于像这样的被照射区域Rl的扫描状态,由摄像控制部19b来控制在各个像素列19d上的曝光以及信号读出的时机。具体地来说摄像控制部19b是以以下所述形式进行控制的,即,各个像素列19d中的每个,在对荧光图像进行曝光并蓄积电荷信号的时间段即曝光时间段之后设定读出该电荷信号的信号读出时间段,并在规定周期重复包含该曝光时间段和信号读出时间段的时间段。像这样的曝光时间段以及信号读出时间段的长度、那些时间段的开始时机以及结束时机是根据在内部发生的驱动时钟来设定的。
[0041]更加详细地来说,摄像控制部19b,在某个图像素列19dn(n为任意自然数)对应于光扫描部7的扫描进入到被照射区域Rl的与驱动时钟同步的时机,使复位信号RST产生并使该像素列19dn的电荷排出而使曝光处理开始[参照图4(a)、(f)]。之后,摄像控制部19b是以通过对驱动时钟进行计数从而将在扫描方向上进行邻接的像素列19d(n+l)的曝光时间段仅空开规定时间段而开始的形式使复位信号RST产生[参照图4(b)、(g)]。就这样在以扫描方向进行邻接的各个像素列19d之间仅以规定时间段进行错位并按顺序开始受光面19c的全像素列19d的曝光。
[0042]另外,摄像控制部19b是以通过对驱动时钟进行计数从而使像素列19dn的曝光时间段继续规定时间段Tln的时刻,通过使读出开始信号SI产生从而以使像素列19dn的电荷信号读出开始的形式进行控制[参照图4(c) ,(h)] ο即,在像素列19dn上被蓄积的电荷信号被转换成电压并被读出。再有,摄像控制部1%是以通过对驱动时钟进行计数从而使像素列19dn的信号读出时间段继续规定时间段T2n的时刻,通过使读出结束信号S2产生从而以使像素列19dn的电荷信号读出结束的形式进行控制[参照图4(d)、(i)]。
[0043]同样,摄像控制部19b设定邻接于像素列19dn的像素列19d(n+l)的信号读出时间段T2(n+1)。关于由摄像装置19中的滚动读出进行的信号读出,有必要使每个像素列19d的读出时机有所不同,为了将每个像素列19d的曝光时间段凑合成同一个时间段而有必要使每个像素列错开曝光开始的时机。在图4的例子中,由摄像控制部1%,通过以仅用规定间隔ΛΤ1空开所邻接的像素列19d之间的读出开始信号SI的产生时机的形式进行设定,从而所邻接的像素列19d之间的信号读出的开始时机仅以规定间隔ΛΤ1被错开。
[0044]在此,由摄像控制部1%进行设定的信号读出开始时机的错开(间隔)ATl根据从计算部21被发送至摄像控控制部19b的控制信号为可变。详细地来说计算部21从光扫描部控制部9取得相关于光扫描部7的扫描速度SPO的信息,根据由扫描速度SPO和照射光学系统的倍率等来决定的参数、以及由检测光学系统的倍率等来决定的参数计算出受光面19c上的被照射区域Rl的移动速度SP1。再有,计算部21根据所计算出的移动速度SP1,以进入到被照射区域Rl的像素列19d同步于受光面19c上的被照射区域Rl的移动按顺序开始曝光的形式计算曝光时间段的开始时机的间隔,与此相配合作为所邻接的像素列19d之间的信号读出的间隔,从而决定所邻接的像素列19d之间的信号读出的开始时机的间隔ΔΤ1’。于是,计算部21将所计算出的信号读出的开始时机的间隔△!!’作为外部信号发送至摄像装置19的外部信号接收部19e。被接收的信号读出的开始时机的间隔ATlMtS数据被送往摄像控制部1%。由此,摄像控制部19b根据由计算部21进行设定的信号读出的开始时机的间隔ΔΤ1’控制各个像素列的信号读出例如各个像素列的信号读出的开始时机。还有,摄像装置19也可以具备计算部21。在此情况下,摄像装置19的外部信号接收部19e接收作为外部信号的扫描速度SP0、由照射光学系统的倍率等来决定的参数以及由检测光学系统的倍率等来决定的参数等数据。另外,作为外部信号只要是为了设定信号读出的开始时机的间隔ΔΤ1’的数据或参数,则不限于这些数据或参数。
[0045]接着,参照图5并就由摄像控制部19b进行的信号读出的开始时机的间隔ΛΤ1’的调整动作做如下更为详细的说明。图5是表示摄像装置19所涉及的被设定于各个像素列19d的曝光时间段与信号读出时间段的关系的时间图表。
[0046]图5(a)是表示通常滚动读出的时候的曝光时间段与信号读出时间段的关系的时间图表。在通常滚动读出的情况下,信号读出时间段T2被设定成信号读出所花费的时间,信号读出的开始时机的间隔ΔΤ1’是以成为信号读出时间段T2的形式被设定的。因此,摄像控制部1%通过从前面的相对于像素列19d的读出开始信号SI对以规定周期TO进行重复的驱动时钟CLK,以相当于信号读出的开始时机的间隔ATl的数字进行计数,从而使所邻接的下一个相对于像素列19d的读出开始信号SI产生。相对于此,在图5(b)中,为了将信号读出的开始时机的间隔ΔΤ1调整到被设定的信号读出的开始时机的间隔△!!’,而在相当于信号读出所花费的时间的信号读出时间段T2之后设定可变的延迟时间段Τ3。详细地来说在图5(b)中,摄像控制部19b根据信号读出的开始时机的间隔△!!’以及信号读出时间段T2计算出延迟时间段T3,并以以下所述形式调整驱动时钟,S卩,以在驱动时钟CLK上达到相当于信号读出时间段T2的时钟数的前一个的驱动时钟CLK之后(读出开始信号SI即将发生之前)的时机设定延迟时间段T3。此时,摄像控制部19b因为在延迟时间段T3不会使驱动时钟发生,所以通过仅以与相当于图5(a) ΔΤ1的驱动时钟CLK的数字相同的数对驱动时钟CLK的数字进行计数从而相对于下一列像素列19d使读出开始信号SI产生。其结果所邻接的像素列19d之间的信号读出的开始时机的间隔被设定为时间ΛΤ1’ = T2+T3。通过就这样进行实施,从而摄像控制部19b对应于由计算部21计算出的信号读出的开始时机的间隔△!!’来进行可变控制是可能的。还有,设置延迟时间段T3的时机并不限定于读出开始信号SI刚发生之前的时机,被设置于信号读出时间段T2中也是可以的。
[0047]另外,摄像控制部19b通过调整每个像素列19d的曝光时间段,从而就有可能构成以下所述的设定,即,可变性地设定同时进行曝光的受光面19c上的曝光区域的像素列的段数。在图6中是表示摄像装置19的受光面19c上的被照射区域R1、相对于此由摄像控制部1%进行设定的受光面19c上的曝光区域R2。一般来说将入射到受光面19c的来自试样S的荧光调整到细长裂缝状在光学是困难的。因此,通过由摄像控制部19b来设定包含同时进行曝光的像素列19d的曝光区域R2的范围(段数),从而以疑似性地入射了细长裂缝状的荧光的状态实行摄像是可能的。
[0048]具体地来说在图7?图9中是表示由摄像控制部19b来控制曝光区域R2的段数的时候的相对于受光面19c上的各个像素列19d被设定的曝光时间段。在各个图中,(a)是表示被设定于受光面19c上的曝光区域R2,(b)是表示对应于(a)所表示的曝光区域R2被设定的各个像素列19d的曝光时间段Tl以及信号读出时间段T2。在各个图中被设定的曝光时间段Tl以及信号读出时间段T2是以所邻接的像素列19d之间的各个开始时机的间隔根据计算部21的计算结果同步于受光面19c上的被照射区域Rl的移动的形式被设定的。
[0049]如图7所示,在曝光区域R2被设定成4段的情况下,由摄像控制部19b以曝光时间段Tl进行重复的像素列19d的段数成为4段的形式设定曝光时间段Tl的长度。S卩,计算部21从光扫描控制部9取得相关于光扫描部7的扫描速度SPO的信息,基于根据扫描速度SPO计算出的受光面19c上的被照射区域Rl的移动速度SPl、受光面19c的扫描方向(滚动读出方向)上的像素列19d的宽度Wl (参照图6)、以及想设定的曝光区域R2的像素列19d的段数,计算出设定于各个像素列19d的曝光时间段的长度Tl。再有,计算部21将计算出的曝光时间段的长度Tl作为外部信号发送至摄像装置19的外部信号接收部19e。被接收的外部信号被发送至摄像控制
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