專利名稱：攝像裝置及使用該攝像裝置的顯微鏡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CCD圖像傳感器等的攝像裝置及使用該攝像裝置的顯微鏡裝置。
背景技術(shù)：
獲得一維或二維圖像的攝像裝置CCD傳感器由以陣列狀排列有多個(gè)像素的光檢測(cè)部、并列輸入來自構(gòu)成光檢測(cè)部的多個(gè)垂直移位寄存器的電荷的水平移位寄存器構(gòu)成。在這種結(jié)構(gòu)中，在光檢測(cè)部的各個(gè)像素中生成的電荷，通過垂直移位寄存器向垂直方向傳送，并輸入到水平移位寄存器所對(duì)應(yīng)單元。水平移位寄存器將由垂直移位寄存器輸入的電荷向作為輸出方向的水平方向傳送，在輸出端讀取電荷。
此外，為了高速讀取在光檢測(cè)部中生成的電荷，利用將水平移位寄存器分割為多個(gè)部分移位寄存器，對(duì)于各個(gè)部分移位寄存器分別設(shè)置電荷的輸出端的多抽頭(multi-tap)結(jié)構(gòu)。這種設(shè)置多個(gè)輸出端的結(jié)構(gòu)，尤其是，當(dāng)在光檢測(cè)部中的像素?cái)?shù)增多，在普通的結(jié)構(gòu)中從全部像素讀取電荷所需時(shí)間變長的情況下有效(參照例如專利文獻(xiàn)1、2)。
專利文獻(xiàn)1特開2001-119010號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2003-198954號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3特開平8-18779號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容在具有上述多抽頭構(gòu)造的攝像裝置中，最初分別從各個(gè)輸出端輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)(各抽頭的開頭數(shù)據(jù))中會(huì)出現(xiàn)輸出衰減等輸出異常的情況發(fā)生。這種輸出異常，是造成從多個(gè)輸出端各自輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)列組合而得到的整體圖像數(shù)據(jù)的畫質(zhì)低下的要因。
作為減小這種數(shù)據(jù)信號(hào)輸出異常的影響的方法，是得到從攝像裝置輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換而成的圖像數(shù)據(jù)后，在讀取了圖像數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)等上利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。但是利用這種方法，存在諸如以下的問題因?yàn)槭窃趶臄z像裝置輸出圖像數(shù)據(jù)之后再進(jìn)行校正處理，需要花費(fèi)時(shí)間才能得到數(shù)據(jù)校正后最終的圖像數(shù)據(jù)。
本發(fā)明正是為解決以上的問題，目的是提供一種能夠有效地減小數(shù)據(jù)信號(hào)中發(fā)生的輸出異常造成的影響的攝像裝置及使用該攝像裝置的顯微鏡裝置。
為了達(dá)到這樣的目的，本發(fā)明所涉及的攝像裝置特征在于具有(1)光檢測(cè)單元，具有陣列狀排列的多個(gè)像素，輸出像素中對(duì)應(yīng)于光入射量而生成的電荷，(2)電荷傳送單元，相對(duì)光檢測(cè)單元沿多個(gè)像素的一個(gè)排列方向設(shè)置，并且具有在排列方向上被分割的N個(gè)的部分電荷傳送部，(3)A/D轉(zhuǎn)換單元，將根據(jù)從光檢測(cè)單元經(jīng)由電荷傳送單元而輸出的電荷所產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字的數(shù)據(jù)信號(hào)和(4)數(shù)字信號(hào)處理單元，對(duì)從A/D轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理。(5)部分電荷傳送部，優(yōu)選將來自位于光檢測(cè)單元中規(guī)定的光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的像素的電荷向輸出方向傳送并從輸出端輸出，同時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理單元，將來自部分電荷傳送部的在信號(hào)列中最先被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)作為校正對(duì)象，將該信號(hào)列中所包括的其它的規(guī)定信號(hào)作為第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，將來自與該部分電荷傳送部的輸出端側(cè)相鄰接的部分電荷傳送部的在其它信號(hào)列中所包含的規(guī)定的數(shù)據(jù)信號(hào)作為第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，利用包含第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)和第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)中至少一者的多個(gè)校正用數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。
在上述攝像裝置中，采用將并列輸入光檢測(cè)單元的多個(gè)像素及來自構(gòu)成光檢測(cè)單元的多個(gè)垂直移位寄存器的電荷的電荷傳送單元分割為各自分別具有輸出端的多個(gè)部分電荷傳送部的多抽頭構(gòu)造。由此，可以快速讀取光檢測(cè)裝置的各畫素生成的電荷。
此外，在這樣的多抽頭構(gòu)造中，對(duì)于來自多個(gè)部分電荷傳送部的各個(gè)輸出端的開頭數(shù)據(jù)信號(hào)中發(fā)生的輸出異常，設(shè)置了利用數(shù)字信號(hào)處理裝置(DSPDigital Signal Processor)的數(shù)字信號(hào)處理單元。利用此數(shù)字信號(hào)處理單元對(duì)數(shù)字信號(hào)的輸出異常進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。由此，可以方便并快速得到經(jīng)過數(shù)據(jù)校正的最終圖像數(shù)據(jù)。此外，通過利用包含上述第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)及第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)至少其一的多個(gè)校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，可以有效減小數(shù)據(jù)信號(hào)中發(fā)生的輸出異常的影響，得到具有良好畫質(zhì)的圖像數(shù)據(jù)。
本發(fā)明涉及的顯微鏡裝置，特征在于，取得由作為觀察對(duì)象的樣品的光圖像形成的上述攝像裝置，導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，包含使來自樣品的光入射的物鏡，并將樣品的光圖像導(dǎo)入攝像裝置，和圖像取得控制單元，對(duì)由攝像裝置形成的樣品的圖像的取得進(jìn)行控制。
在上述顯微鏡裝置中，使用上述攝像裝置，對(duì)于從多個(gè)部分電荷傳送部的各個(gè)輸出端分別輸出的開頭信號(hào)，在數(shù)字信號(hào)處理單元中，對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出異常進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。由此，在觀測(cè)樣品時(shí)，可以得到具有良好畫質(zhì)的圖像數(shù)據(jù)。
利用本發(fā)明的攝像裝置及使用此攝像裝置的顯微鏡裝置，在采用將電荷傳送裝置分割為多個(gè)部分電荷傳送裝置的多抽頭構(gòu)造的同時(shí)，通過在數(shù)字信號(hào)處理裝置中，利用規(guī)定的校正方法，對(duì)分別來自多個(gè)部分電荷傳送部各個(gè)輸出端的信號(hào)列中最初被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行針對(duì)輸出異常的數(shù)據(jù)校正，可以有效降低數(shù)據(jù)信號(hào)中發(fā)生的輸出異常的影響。


圖1為表示攝像裝置的第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2為表示向第1～第4DSP的輸入FIFO輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)的圖。
圖3為表示從第1～第4DSP的輸出FIFO輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)的圖。
圖4為表示從電荷傳送部輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)的示例圖。
圖5為表示用于數(shù)據(jù)信號(hào)的遮光校正的圖像數(shù)據(jù)的示例圖。
圖6為表示光檢測(cè)部及電荷傳送部的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的平面圖。
圖7為表示數(shù)字信號(hào)處理裝置(DSP)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的方框圖。
圖8為表示顯微鏡裝置的第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖9為表示攝像裝置的第2實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖10為表示通過第1～第4DSP的EMIF向存儲(chǔ)器輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)的圖。
圖11為表示攝像裝置的第3實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖12為表示通過DSP的EMIF向存儲(chǔ)器輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)的圖。
符號(hào)的說明1A、1B、1C攝像裝置、10光檢測(cè)部、R01～R16光檢測(cè)區(qū)域、11存儲(chǔ)部、12電荷傳送部、T01～T16部分電荷傳送部、13存儲(chǔ)部、14電荷傳送部、T17～T32部分電荷傳送部、15A/D轉(zhuǎn)換部、C01～C16A/D轉(zhuǎn)換器、16a～16c數(shù)據(jù)選擇電路(DS電路)、17RAM、18緩沖器、19控制部、20數(shù)字信號(hào)處理部、21～29數(shù)字信號(hào)處理裝置(DSP)、3顯微鏡裝置、30樣品載臺(tái)、35XY載臺(tái)驅(qū)動(dòng)部、40導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)、41物鏡、45光學(xué)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部、50控制裝置、51輸入裝置、52顯示裝置具體實(shí)施方式
以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明涉及的攝像裝置及使用該攝像裝置的顯微鏡裝置的優(yōu)選實(shí)施方式。其中，在附圖的說明中，同一要素使用同一符號(hào)，重復(fù)的說明被省略。此外，圖的尺寸比例與說明的內(nèi)容不一定一致。
圖1為表示本發(fā)明的攝像裝置的第1實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。本實(shí)施狀態(tài)的攝像裝置1A具有光檢測(cè)部10、電荷傳送部12、A/D轉(zhuǎn)換部15和數(shù)字信號(hào)處理部20。
光檢測(cè)部10具有以二維陣列狀排列、均具有光電轉(zhuǎn)換功能的多個(gè)像素，是輸出對(duì)應(yīng)于在像素中光入射量而生成的電荷的光檢測(cè)單元。在此，為了說明方便，在光檢測(cè)部的像素的排列方向中，規(guī)定從左向右的方向?yàn)閄軸的方向，從下向上的方向?yàn)閅軸的方向。此外，光檢測(cè)部10中的二維陣列狀的多個(gè)像素構(gòu)成以垂直方向(圖1中Y軸的負(fù)方向)為電荷傳送方向的多個(gè)移位寄存器。
對(duì)于光檢測(cè)部10，在該圖下方，沿著多個(gè)像素的排列方向之一的X軸的方向，設(shè)置有電荷傳送部12。該電荷傳送部12，為將由構(gòu)成光檢測(cè)部10的多個(gè)垂直移位寄存器輸出、再并列輸入的電荷向規(guī)定的輸出方向(水平方向，圖1中為X軸的負(fù)方向)傳送，并從輸出端輸出的水平移位寄存器。
在本實(shí)施方式中，電荷傳送部12具有在X軸方向上被分割為多個(gè)的16個(gè)部分電荷傳送部T01～T16。部分電荷傳送部T01～T16分別是由多個(gè)且相同數(shù)量的單元構(gòu)成，在圖中以從左向右的順序配置的。此外，如上所述，部分電荷傳送部T01～T16的各自的電荷傳送方向?yàn)閄軸的負(fù)方向，其左端為電荷的輸出端。
此外，對(duì)于該電荷傳送部12中的部分電荷傳送部T01～T16，可以將光檢測(cè)部10劃分為相應(yīng)的16個(gè)光檢測(cè)區(qū)域R01～R16。在這種結(jié)構(gòu)中，電荷傳送部12的第1部分電荷傳送部T01，將從位于光檢測(cè)部10的第1光檢測(cè)區(qū)域R01的像素利用垂直寄存器而輸出的電荷，向輸出方向傳送，在其輸出端輸出。此時(shí)，從部分電荷傳送部T01的輸出端輸出的信號(hào)成為信號(hào)列，該信號(hào)列順序輸出，由從光檢測(cè)區(qū)域R01內(nèi)多個(gè)垂直移位寄存器向部分電荷傳送部T01的多個(gè)單元并列輸入的電荷所產(chǎn)生的信號(hào)。對(duì)于電荷傳送部12的第2～第16部分電荷傳送部T02～T16以及光檢測(cè)部10的第2～第16光檢測(cè)區(qū)域R02～R16，其結(jié)構(gòu)也與第1部分電荷傳送部T01及第1光檢測(cè)區(qū)域R01相同。
對(duì)應(yīng)于上述部分電荷傳送部T01～T16，在A/D轉(zhuǎn)換部15中設(shè)置有16個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器C01～C16。由從部分電荷傳送部T01～T16的輸出端輸出的來自光檢測(cè)部10的電荷所產(chǎn)生的模擬信號(hào)，在A/D轉(zhuǎn)換器C01～C16中的相應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器中，轉(zhuǎn)換為數(shù)字的數(shù)據(jù)信號(hào)。
由A/D轉(zhuǎn)換器C01～C16輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)，輸入用于對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行規(guī)定信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理部20。在本實(shí)施方式中，數(shù)字信號(hào)處理部20由4個(gè)數(shù)字信號(hào)處理裝置(DSP)21～24構(gòu)成。
第1DSP21是對(duì)應(yīng)于第1～第4部分電荷傳送部T01～T04設(shè)置的，輸入來自A/D轉(zhuǎn)換器C01～C04的數(shù)據(jù)信號(hào)。第2DSP22是對(duì)應(yīng)于第5～第8部分電荷傳送部T05～T08設(shè)置的，輸入來自A/D轉(zhuǎn)換器C05～C08的數(shù)據(jù)信號(hào)。第3DSP23是對(duì)應(yīng)于第9～第12部分電荷傳送部T09～T12設(shè)置的，輸入來自A/D轉(zhuǎn)換器C09～C12的數(shù)據(jù)信號(hào)。第4DSP24是對(duì)應(yīng)于第13～第16部分電荷傳送部T13～T16設(shè)置的，輸入來自A/D轉(zhuǎn)換器C13～C16的數(shù)據(jù)信號(hào)。此外，這些DSP21～24的信號(hào)處理操作由包含CPU的控制部分19進(jìn)行控制。
此外，在圖1中，在A/D轉(zhuǎn)換部15及數(shù)字信號(hào)處理部20之間，設(shè)置了3個(gè)數(shù)據(jù)選擇(DSData Selector)電路16a～16c。第1DS電路16a設(shè)置在A/D轉(zhuǎn)換器C04、C05與第1、第2DSP21、22之間。第2DS電路16b設(shè)置在A/D轉(zhuǎn)換器C08、C09與第2、第3DSP22、23之間。第3DS電路16c設(shè)置在A/D轉(zhuǎn)換器C12、C13與第3、第4DSP23、24之間。
第1DSP21的輸入FIFO21a的第1～第4端口(port)中，分別輸入來自A/D轉(zhuǎn)換器C01、C02、C03、DS電路16a的數(shù)據(jù)信號(hào)。第2DSP22的輸入FIFO22a的第1～第4端口中，分別輸入來自DS電路16a、A/D轉(zhuǎn)換器C06、C06、DS電路16b的數(shù)據(jù)信號(hào)。
第3DSP23的輸入FIFO23a的第1～第4端口中，分別輸入來自DS電路16b、A/D轉(zhuǎn)換器C10、C11、DS電路16c的數(shù)據(jù)信號(hào)。第4DSP24的輸入FIFO24a的第1～第4端口中，分別輸入來自DS電路16c、A/D轉(zhuǎn)換器C14、C15、C16的數(shù)據(jù)信號(hào)。
在此，DS電路16a～16c分別將來自部分電荷傳送部經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)向?qū)?yīng)的DSP輸出。此外，如下所述，保持規(guī)定的數(shù)據(jù)信號(hào)，并將保持的數(shù)據(jù)信號(hào)作為在DSP中實(shí)施的數(shù)據(jù)校正的校正用數(shù)據(jù)信號(hào)向其它DSP輸出。
DSP21～24對(duì)分別由對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器C01～C16及DS電路16a～16c輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正等必要的信號(hào)處理。這樣，經(jīng)信號(hào)處理后的數(shù)據(jù)信號(hào)作為在本攝像裝置1A中獲得的最終圖像數(shù)據(jù)向DSP21～24的輸出FIFO21b～24b輸出。
下面，針對(duì)具有如圖1所示的結(jié)構(gòu)的攝像裝置中進(jìn)行的對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行的數(shù)據(jù)校正進(jìn)行說明。
圖2顯示了向第1～第4DSP21～24的輸入FIFO21a～24a輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)的一個(gè)例子。以下，部分電荷傳送部T01～T16各自的單元數(shù)取n(n為2以上的整數(shù))。此外，對(duì)于由部分電荷傳送部T01輸出的n個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)的信號(hào)列，最先輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)記為01-1、第2個(gè)輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)記為01-2、…、最后輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)記為01-n。對(duì)于由其它部分電荷傳送部T02～T16輸出的信號(hào)列也用同樣的方法標(biāo)記。
此外，由部分電荷傳送部輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)數(shù)n，與在光檢測(cè)部分中的對(duì)應(yīng)的光檢測(cè)區(qū)域中的垂直移位寄存器的數(shù)目相當(dāng)。例如，由部分電荷傳送部T01最先輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)01-1，對(duì)應(yīng)于由光檢測(cè)區(qū)域R01的左端的垂直移位寄存器輸出的電荷。此外，最后輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)01-n，對(duì)應(yīng)于由右端的垂直移位寄存器輸出的電荷。此外，如上所述，由部分電荷傳送部T01～T16輸出的信號(hào)列，通過對(duì)應(yīng)的A/D轉(zhuǎn)換器C01～C16，作為數(shù)字化的數(shù)據(jù)信號(hào)向DSP21～24輸入。
在本實(shí)施方式中，對(duì)于第2DSP22，除作為處理對(duì)象的來自部分電荷傳送部T05～T08的信號(hào)列之外，還將來自與其輸出端側(cè)相鄰接并作為不同的DSP21的處理對(duì)象的部分電荷傳送部T04的、包含于其它信號(hào)列中的規(guī)定信號(hào)作為校正用數(shù)據(jù)信號(hào)而被輸入。同樣，對(duì)于第3、第4DSP23、24，除作為處理對(duì)象的來自部分電荷傳送部T09～T12、T13～T16的信號(hào)列之外，還將來自部分電荷傳送部T08、T12的包含于其它信號(hào)列的規(guī)定的數(shù)據(jù)信號(hào)作為校正用數(shù)據(jù)信號(hào)而被輸入。
具體來說，第1DSP21的第1端口中，輸入來自部分電荷傳送部T01的信號(hào)列01-1～01-n。此外，第2端口中，輸入來自部分電荷傳送部T02的信號(hào)列02-1～02-n。此外，第3端口中，輸入來自部分電荷傳送部T03的信號(hào)列03-1～03-n。此外，在第4端口中，通過DS電路，輸入來自部分電荷傳送部T04的信號(hào)列04-1～04-n。在此，在第1DSP21中，不存在與其輸出端側(cè)相鄰接的DSP，因此，沒有輸入作為不同DSP的處理對(duì)象的校正用數(shù)據(jù)信號(hào)。
在第2DSP22的第1端口中，通過DS電路16a，輸入來自部分電荷傳送部T05的信號(hào)列05-1～05-n，而且，將來自部分電荷傳送部T04的信號(hào)列中最后被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)04-n作為校正用數(shù)據(jù)信號(hào)而被輸入。此外，在第2端口中，輸入來自部分電荷傳送部T06的信號(hào)列06-1～06-n。此外，在第3端口中，輸入來自部分電荷傳送部T07的信號(hào)列07-1～07-n。在第4端口中，通過DS電路16b，輸入來自部分電荷傳送部T08的信號(hào)列08-1～08-n。
在第3DSP23的第1端口中，通過DS電路16b，輸入來自部分電荷傳送部T09的信號(hào)列09-1～09-n，而且，將來自部分電荷傳送部T08的信號(hào)列中最后被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)08-n作為校正用數(shù)據(jù)信號(hào)而被輸入。此外，在第2端口中，輸入來自部分電荷傳送部T10的信號(hào)列10-1～10-n。此外，在第3端口中，輸入來自部分電荷傳送部T11的信號(hào)列11-1～11-n。在第4端口中，通過DS電路16c，輸入來自部分電荷傳送部T12的信號(hào)列12-1～12-n。
在第4DSP24的第1端口中，通過DS電路16c，輸入來自部分電荷傳送部T13的信號(hào)列13-1～13-n，而且，將來自部分電荷傳送部T12的信號(hào)列中最后被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)12-n作為校正用數(shù)據(jù)信號(hào)而被輸入。此外，在第2端口中，輸入來自部分電荷傳送部T14的信號(hào)列14-1～14-n。此外，在第3端口中，輸入來自部分電荷傳送部T15的信號(hào)列15-1～15-n。在第4端口中，輸入來自部分電荷傳送部T16的信號(hào)列16-1～16-n。
在分別輸入DSP21～24的來自部分電荷傳送部T01～T16的數(shù)據(jù)信號(hào)中，在圖2中標(biāo)記了斜線的最先從各部分電荷傳送部被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)01-1～16-1中，存在發(fā)生輸出衰減等輸出異常的情況。這樣的輸出異常，是由例如，元件自身結(jié)構(gòu)造成的像素衰減(pixel droop)，或增幅器帶寬(frequency band)不足引起的。針對(duì)這些原因，在圖1所示的攝像裝置1A中，在DSP21～24中以這些開頭數(shù)據(jù)信號(hào)01-1～16-1為校正對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。
圖3是表示從第1～第4DSP21～24的輸出FIFO21b～24b輸出的信號(hào)處理后的數(shù)據(jù)信號(hào)的圖。首先，在第1DSP21中，對(duì)于來自部分電荷傳送部T01的數(shù)據(jù)信號(hào)01-1，由于沒有與輸出端側(cè)相鄰接的部分電荷傳送部，將在信號(hào)列中第2個(gè)被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)01-2作為校正用數(shù)據(jù)信號(hào)。然后，進(jìn)行以校正用數(shù)據(jù)信號(hào)01-2置換作為校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)01-1(01-1＝01-2)的數(shù)據(jù)校正。
此外，對(duì)于來自部分電荷傳送部T02的數(shù)據(jù)信號(hào)02-1，將在信號(hào)列中第2個(gè)被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)02-2作為第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，將來自與輸出端側(cè)相鄰接的部分電荷傳送部T01的信號(hào)列的最后被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)01-n作為第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)。然后，進(jìn)行以第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)02-2及第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)01-n的平均置換校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)02-1(02-1＝(01-n+02-2)/2)的數(shù)據(jù)校正。
在第1DSP21中的對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)03-1、04-1的數(shù)據(jù)校正、在第2DSP22中的對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)05-1～08-1的數(shù)據(jù)校正、在第3DSP23中的對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)09-1～12-1的數(shù)據(jù)校正及在第4DSP24中的對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)13-1～16-1的數(shù)據(jù)校正，也以與在第1DSP21中的對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)02-1的數(shù)據(jù)校正相同的方法進(jìn)行。通過以上的數(shù)據(jù)校正，將圖3所示的數(shù)據(jù)信號(hào)作為由本攝像裝置1A得到的最終圖像數(shù)據(jù)而從DSP21～24的輸出FIFO21b～24b輸出。
針對(duì)基于上述實(shí)施方式的攝像裝置的效果進(jìn)行說明。
在圖1所示的攝像裝置1A中，采用多抽頭結(jié)構(gòu)，即，將并列輸入來自構(gòu)成光檢測(cè)部10的多個(gè)垂直移位寄存器的電荷的傳送部12，分割為多個(gè)部分電荷傳送部T01～T16，分別從各自輸出端輸出電荷。由此，可以實(shí)現(xiàn)快速讀取光檢測(cè)部10的光檢測(cè)區(qū)域R01～R16內(nèi)各像素中生成的電荷。
此外，在這種多抽頭構(gòu)造中，對(duì)于由位于多個(gè)部分電荷傳送部T01～T16的各自的左端的輸出端輸出的開頭數(shù)據(jù)信號(hào)01-1～16-1中發(fā)生的輸出異常，設(shè)置了使用了DSP的數(shù)字信號(hào)處理部20，在該數(shù)字信號(hào)處理部20的DSP21～24中對(duì)于數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出異常進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。這樣，對(duì)得到的圖像數(shù)據(jù)不是在從攝像裝置輸出后利用軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)校正，通過在攝像裝置1A內(nèi)設(shè)置的DSP21～24中進(jìn)行數(shù)據(jù)校正，可以簡單且快速地得到經(jīng)過數(shù)據(jù)校正的最終圖像數(shù)據(jù)。
在此，對(duì)于用于入射光圖像的光檢測(cè)部10的結(jié)構(gòu)，一般地，優(yōu)選具有陣列狀配置的多個(gè)像素。也就是說，作為水平移位寄存器的電荷傳送部12如果是使用被分割為多個(gè)部分電荷傳送部(部分移位寄存器)的多抽頭結(jié)構(gòu)，對(duì)于光檢測(cè)部10的結(jié)構(gòu)，不管是像素以二維陣列狀配置的圖像傳感器還是以一維陣列狀配置的線路傳感器，都可以通過DSP而應(yīng)用上述數(shù)據(jù)校正方法。此外，也可以是進(jìn)行TDI線路傳感器操作的圖像傳感器。此外，對(duì)于在光檢測(cè)部10中電荷傳送方式，可以用FT方式、FFT方式、IT方式、FIT方式中的任一個(gè)。
此外，對(duì)于電荷傳送部12中部分電荷傳送部，不限于上述的具有16個(gè)部分電荷傳送部T01～T16的結(jié)構(gòu)。一般地，電荷傳送部優(yōu)選在排列方向上被分割為N個(gè)(N為2以上的整數(shù))部分電荷傳送部。此外，各個(gè)部分電荷傳送部中的單元數(shù)可以適宜設(shè)定。
對(duì)于在數(shù)字信號(hào)處理部20中實(shí)施的針對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)校正方法，優(yōu)選對(duì)在來自部分電荷傳送部的信號(hào)列中最先被輸出的、在DSP中作為校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)，將包含于該信號(hào)列的其它規(guī)定的數(shù)據(jù)信號(hào)作為第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)、包含于來自與該部分電荷傳送部的輸出端側(cè)(圖1中為左側(cè))鄰接的部分電荷傳送部的信號(hào)列(其它信號(hào)列)中的規(guī)定的數(shù)據(jù)信號(hào)作為第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，利用第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)及第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。根據(jù)這種數(shù)據(jù)校正方法，可以有效減少數(shù)據(jù)信號(hào)中發(fā)生的輸出異常的影響，可以得到具有良好畫質(zhì)的圖像數(shù)據(jù)。
在這種情況下，對(duì)于作為校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)和從來自同一部分電荷傳送部的信號(hào)列中選擇的第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，以及從來自相鄰接的其它部分電荷傳送部的信號(hào)列中選擇的第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，根據(jù)具體的數(shù)據(jù)校正方法，可以各自選擇1個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)。此外，更一般的做法，可以利用至少包含第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)和第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)兩者之一的多個(gè)校正用數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。利用這種數(shù)據(jù)校正方法，也可以有效減少數(shù)據(jù)信號(hào)中發(fā)生的輸出異常的影響。
特別地，如圖2及圖3所示，在上述實(shí)施方式中，對(duì)于校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)中除01-1的數(shù)據(jù)信號(hào)以外的02-1～16-1，DSP21～24進(jìn)行如下數(shù)據(jù)校正將該信號(hào)列中的第2個(gè)被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)02-2～16-2作為第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，將其它信號(hào)列中最后被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)01-n～15-n作為第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，用第1、第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)的平均置換作為校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)02-1～16-1(例如02-1＝(01-n+02-2)/2)。根據(jù)這種置換方法，可以通過對(duì)校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行簡單的校正處理而進(jìn)行適宜的校正。
此外，如上所述，對(duì)于由輸出端側(cè)沒有相鄰接的部分電荷傳送部的部分電荷傳送部T01輸出的校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)01-1，優(yōu)選將信號(hào)列中的第2個(gè)被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)01-2作為校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，進(jìn)行以校正用數(shù)據(jù)信號(hào)置換校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)(01-1＝01-2)的數(shù)據(jù)校正?；蛘?，也可以將信號(hào)列中多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)作為校正用數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。
對(duì)于上述的針對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的具體的數(shù)據(jù)校正方法，一般來說可以利用各種各樣的方法。圖4為由電荷傳送部輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)的例子的模式圖。在該圖中，橫軸顯示沿X軸方向的數(shù)據(jù)信號(hào)的編號(hào)(在電荷傳送部12中對(duì)應(yīng)單元的位置)，縱軸表示數(shù)據(jù)信號(hào)強(qiáng)度I(x)。例如校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)的編號(hào)為x＝02-1時(shí)，x-1對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信號(hào)01-n，X+1對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)信號(hào)02-2。
作為針對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)I(x)的校正方法，有如上所述的將圖3中上述前后各一點(diǎn)的數(shù)據(jù)信號(hào)作為第1、第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，取其加和平均的方法。
I(x)＝{I(x-1)+I(x+1)}/2此外，作為其它的校正方法，有將前后各兩點(diǎn)的數(shù)據(jù)信號(hào)作為第1、第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，利用系數(shù)a、b取其加權(quán)平均的方法。
I(x)＝{(aI(x-2)+bI(x-1))+(bI(x+2)+aI(x+2))}/{2*(a+b)}此外，對(duì)于用于數(shù)據(jù)校正的前后各自的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，可以有，例如使用前后各3點(diǎn)的數(shù)據(jù)信號(hào)等各種各樣的設(shè)定方法。
或者，也可以利用如下等校正方法將校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)I(x)和包含于同一信號(hào)列的多個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)I(x+1)、I(x+2)作為校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，由其斜率推定數(shù)據(jù)信號(hào)I(x)I(x)＝I(x+1)-{I(x+2)-I(x+1)}此外，對(duì)于利用多個(gè)校正用數(shù)據(jù)信號(hào)算出校正后的數(shù)據(jù)信號(hào)的方法，除了上述的加和平均法之外，可以利用各種各樣的方法，例如最小二乘法、樣條插值(spline interpolation)法等。
此外，在數(shù)字信號(hào)處理部20中，也可以是除上述數(shù)據(jù)校正之外，進(jìn)行遮光校正(參照例如專利文獻(xiàn)3)的結(jié)構(gòu)。即，在攝像裝置1A中，存在由光檢測(cè)部10自身的敏感度偏差或來自光學(xué)系統(tǒng)的輝度偏差等引起的圖像不均一的情況。在這種情況下，將來自包含部分電荷傳送部T01～T16的電荷傳送部12的數(shù)據(jù)列所包含的全部數(shù)據(jù)信號(hào)作為校正對(duì)象進(jìn)行遮光校正，由此可以進(jìn)一步提高從攝像裝置1A中得到的圖像數(shù)據(jù)的畫質(zhì)。
圖5為在數(shù)據(jù)信號(hào)的遮光校正中使用的圖像數(shù)據(jù)的示例圖。在遮光校正中，對(duì)于光檢測(cè)部10以一般的入射方式使光入射，得到如圖5所示的數(shù)據(jù)信號(hào)強(qiáng)度I(x)的分布。接著，求其強(qiáng)度的平均值IO，利用CC(x)＝IO/I(x)算出校正系數(shù)CC(x)。利用OUT(x)＝IN(x)×CC(x)，由輸入數(shù)據(jù)信號(hào)IN(x)求出遮光校正后的輸出數(shù)據(jù)信號(hào)OUT(x)。
例如，如果部分電荷傳送部的單元數(shù)為256單元，對(duì)一個(gè)部分電荷傳送部，在數(shù)字信號(hào)處理部20的DSP中準(zhǔn)備256個(gè)校正系數(shù)CC(0)～CC(255)。此時(shí)，如果一個(gè)校正系數(shù)為16bit，數(shù)據(jù)量則為16bit×256＝512Bytes。而且，在此顯示的是對(duì)來自光檢測(cè)部10的電荷只在x軸方向上進(jìn)行遮光校正的例子，也可以對(duì)x軸及y軸進(jìn)行二維遮光校正(shading correction)。在這種情況下，校正系數(shù)用二維陣列系數(shù)CC(x，y)表示。
在圖1所示的攝像裝置1A中，對(duì)由電荷傳送部12輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正等信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理部20，其結(jié)構(gòu)是由分別對(duì)應(yīng)于4個(gè)部分電荷傳送部的4個(gè)DSP21～24構(gòu)成的。這樣，通過利用多個(gè)DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)校正，可以縮短在攝像裝置1A中進(jìn)行數(shù)據(jù)校正所需的時(shí)間。在這種情況下，一般來說，數(shù)字信號(hào)處理部可以由輸入分別來自1個(gè)或多個(gè)部分電荷傳送部的信號(hào)列的M個(gè)(M為2以上的整數(shù))DSP構(gòu)成。
此外，對(duì)于圖2中第2～第4DSP22～24如上所述，在這種利用多個(gè)DSP的結(jié)構(gòu)中，對(duì)于DSP，優(yōu)選除作為處理對(duì)象的來自部分電荷傳送部的信號(hào)列之外，將作為與該DSP輸出端鄰接且不同的DSP的處理對(duì)象的來自部分電荷傳送部的包含于其它信號(hào)列的規(guī)定的數(shù)據(jù)信號(hào)，作為第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行輸入。這樣，即使在對(duì)由電荷傳送部12輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行的數(shù)據(jù)校正利用多個(gè)DSP的情況下，也可以分別對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出異常實(shí)施適宜的數(shù)據(jù)校正。
對(duì)圖1所示的攝像裝置1A的具體的構(gòu)成例進(jìn)行說明。
圖6為圖1所示的用于攝像裝置的光檢測(cè)部及電荷傳送部的一種結(jié)構(gòu)的平面圖。在這一構(gòu)成例中，光檢測(cè)部10由水平方向(x軸方向)的4096個(gè)單元、垂直方向(y軸方向)的70線(1ine)形成4096×70像素的二維列陣結(jié)構(gòu)。此外，在垂直方向上，上下分別3個(gè)一組作為模擬(dummy)區(qū)域10b，內(nèi)側(cè)的64線作為用于光檢測(cè)的區(qū)域10a。
對(duì)應(yīng)于該光檢測(cè)部10，電荷傳送部12由各個(gè)256個(gè)單元的16個(gè)部分電荷傳送部T01～T16構(gòu)成。此外，在每個(gè)部分電荷輸出端側(cè)，根據(jù)需要設(shè)置模擬單元(dummy cell)。作為這種結(jié)構(gòu)，有例如，除上述256個(gè)活動(dòng)單元(active cell)之外，在輸出端側(cè)連接4個(gè)模擬單元，總計(jì)260個(gè)單元作為部分電荷傳送部的結(jié)構(gòu)。此外，在本構(gòu)成例中，在光檢測(cè)部10及電荷傳送部12之間，與光檢測(cè)部10同樣設(shè)置4096個(gè)單元、70線的存儲(chǔ)部11。
而且，在圖6的結(jié)構(gòu)中，在光檢測(cè)部10的上方，設(shè)置了與下方的存儲(chǔ)部11及電荷傳送部12同樣結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)部13、及具有部分電荷傳送部T17～T23的電荷傳送部14。由此，在本構(gòu)成例中，在光檢測(cè)部10的垂直移位寄存器中可以在上、下任一方向上設(shè)定電荷傳送方向。
圖7為用于圖1所示的攝像裝置的數(shù)字信號(hào)處理裝置(DSP)的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的方框圖。該DSP80具有進(jìn)行數(shù)據(jù)校正等信號(hào)處理的DSP核芯(core)80a、程序緩沖器80b、數(shù)據(jù)緩沖器80c、存儲(chǔ)器80d以及EDMA(Enhanced Direct Memory Access擴(kuò)充的直接存儲(chǔ)器存取)控制器80e。此外，VP(Video Port視頻端口)1、VP1、VP2、HPI(Host Port InterFace主機(jī)端口接口)以及EMIF(External MemoryInterFace擴(kuò)展存儲(chǔ)器接口)與EDMA控制器80e相連接。
其中，在圖1所示的數(shù)字信號(hào)處理部20的DSP21～24中，VP0～VP2的視頻端口用作輸入FIFO和輸出FIFO。作為這種結(jié)構(gòu)，可以利用例如將VP0及VP1作為輸入FIFO，將VP2作為輸出FIFO的結(jié)構(gòu)。
下面，對(duì)本發(fā)明的利用圖1所示的攝像裝置的顯微鏡裝置進(jìn)行說明。
圖8為表示本發(fā)明的顯微鏡裝置的一個(gè)實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。該顯微鏡裝置3用于獲得樣品S的一維或二維圖像。在此，以顯微鏡3中的主光軸的方向?yàn)閦軸方向，以垂直于主光軸且在攝像裝置1A的光檢測(cè)部中的像素的排列方向?yàn)閤軸方向和y軸方向(參照?qǐng)D1)。此外，作為本顯微鏡裝置3中觀察對(duì)象的樣品S，例如可以為生物試樣，放置于樣品載臺(tái)30上。
樣品載臺(tái)30為x方向及y方向(水平方向)可動(dòng)的XY載臺(tái)，通過在xy面內(nèi)驅(qū)動(dòng)該XY載臺(tái)，可以對(duì)樣品S在顯微鏡3中的觀察位置在與主光軸垂直的方向上進(jìn)行設(shè)定與變更。此外，樣品載臺(tái)30由XY載臺(tái)驅(qū)動(dòng)部35控制。
對(duì)于樣品載臺(tái)30上的樣品S，為了導(dǎo)入樣品S的光圖像，在載臺(tái)30上方設(shè)置了導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40。該導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40由使來自樣品S的光入射的物鏡41，及對(duì)樣品S的光圖像進(jìn)行導(dǎo)光、聚焦所必需的光學(xué)元件構(gòu)成。此外，在樣品S的光圖像通過導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40而被導(dǎo)入的光路的規(guī)定的位置上，設(shè)置了具有圖1的結(jié)構(gòu)的攝像裝置1A。該攝像裝置1A是獲得樣品S的光圖像所產(chǎn)生的圖像的攝像單元。此外，這些導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40及攝像裝置1A以主光軸及光學(xué)系統(tǒng)40與攝像裝置1A問的距離被調(diào)整地狀態(tài)被一體化固定。
此外，針對(duì)這些導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40及攝像裝置1A，設(shè)置了光學(xué)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部45。光學(xué)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部45可以由例如步進(jìn)電機(jī)(stepping motor)或壓電促動(dòng)器(piezo actuator)構(gòu)成，使光學(xué)系統(tǒng)40及相對(duì)于光學(xué)系統(tǒng)40被固定的攝像裝置1A在作為主光軸方向的z軸方向上移動(dòng)。在這種結(jié)構(gòu)中，光學(xué)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部45具有在光軸方向上調(diào)整或變更樣品S在攝像裝置1A及導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)中的焦點(diǎn)的位置的功能。該光學(xué)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)部45用于為得到樣品S的圖像而進(jìn)行的焦點(diǎn)的控制。
針對(duì)樣品載臺(tái)30、導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)40及攝像裝置1A，設(shè)置了控制裝置50?？刂蒲b置50為控制圖像的獲得的控制單元，控制由攝像裝置1A得到樣品S的圖像。此外，優(yōu)選該控制裝置50具有焦點(diǎn)控制功能，為獲取樣品S的圖像而進(jìn)行包括合焦點(diǎn)位置的焦點(diǎn)信息的獲取及在獲取樣品S的圖像時(shí)進(jìn)行焦點(diǎn)的控制。
該控制裝置50，可以由例如包含CPU及必要的存儲(chǔ)器、硬盤等存儲(chǔ)單元的計(jì)算機(jī)構(gòu)成。此外，對(duì)于該控制裝置50，輸入裝置51及顯示裝置52與其相連接。輸入裝置51由例如與計(jì)算機(jī)相連接的鍵盤、鼠標(biāo)器等組成，在本顯微鏡中為獲得樣品S的圖像而進(jìn)行操作時(shí)，用于輸入必要的信息和指令等。此外，顯示裝置52可以由例如與計(jì)算機(jī)相連接的CRT顯示器和液晶顯示器等組成，用于顯示與為在本顯微鏡裝置3中獲得圖像相關(guān)的必要信息。
在圖8所示的顯微鏡3中，使用了圖1所示的攝像裝置1A。該攝像裝置1A針對(duì)來自多個(gè)部分電荷傳送部T01～T16的各自的輸出端的信號(hào)列中最先被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)，在數(shù)字信號(hào)處理部20，對(duì)于數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出異常進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。由此，在觀察樣品S時(shí)，可以得到具有良好畫質(zhì)的圖像數(shù)據(jù)。
針對(duì)本發(fā)明的攝像裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步說明。
圖9為顯示本發(fā)明涉及的攝像裝置的第2實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。本實(shí)施方式的攝像裝置1B具有光檢測(cè)部10、電荷傳送部12、A/D轉(zhuǎn)換部15和數(shù)字信號(hào)處理部20。其中，光檢測(cè)部10、電荷傳送部12及A/D轉(zhuǎn)換部15的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式中的相同。此外，在數(shù)字信號(hào)處理部20進(jìn)行的信號(hào)處理時(shí)數(shù)據(jù)校正方法等，也與上述的第1實(shí)施方式中的相同。
將由A/D轉(zhuǎn)換器C01～C16輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入到用于對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行規(guī)定的數(shù)據(jù)處理的數(shù)字信號(hào)處理部20。在本實(shí)施方式中，數(shù)字信號(hào)處理部20由4個(gè)DSP25～28組成。此外，在圖9中，在A/D轉(zhuǎn)換部15及數(shù)字信號(hào)處理部20之間，設(shè)置了RAM17。該RAM17為暫時(shí)存儲(chǔ)由A/D變換器15輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。來自A/D轉(zhuǎn)換部15的信號(hào)暫時(shí)放進(jìn)該RAM17。這樣，必要的數(shù)據(jù)信號(hào)依次分別輸入對(duì)應(yīng)的DSP25～28。在本實(shí)施方式中， 向DSP25～28中的存儲(chǔ)器80d輸入數(shù)據(jù)及由存儲(chǔ)器80d輸出數(shù)據(jù)是通過各DSP內(nèi)的EMIF進(jìn)行的(參照?qǐng)D7)。
這樣，在種在A/D轉(zhuǎn)換器15及數(shù)字信號(hào)處理部20之間設(shè)置了RAM17等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置的結(jié)構(gòu)中，對(duì)應(yīng)于數(shù)字信號(hào)處理部20的具體結(jié)構(gòu)及對(duì)于數(shù)據(jù)信號(hào)的具體的數(shù)據(jù)校正方法，可以由A/D轉(zhuǎn)換部15分別向組成數(shù)據(jù)信號(hào)處理部20的各個(gè)P25～28適宜地輸入必要的數(shù)據(jù)信號(hào)。特別地，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是向數(shù)字信號(hào)處理部20的DSP輸入的數(shù)字信號(hào)的輸入結(jié)構(gòu)具有很大的自由度。例如，在具有圖9所示結(jié)構(gòu)的攝像裝置1B中，在圖2所示的與圖1相關(guān)的數(shù)據(jù)信號(hào)的輸入結(jié)構(gòu)以外，還可以使用各種各樣的輸入結(jié)構(gòu)。
圖10為通過第1～第4DSP25～28的EMIF輸入存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)信號(hào)的其它例子的示意圖。在這個(gè)例子中，與圖2中的示例相同，對(duì)于DSP26，27，28，除作為處理對(duì)象的來自部分電荷傳送部T05～T08，T09～T12，T13～T16的信號(hào)列之外，將來自各個(gè)部分電荷傳送部T04在T08，T12的信號(hào)列中最后被輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)04-n，08-n，12-n作為校正用數(shù)據(jù)信號(hào)而被輸入。此外，在DSP26～28中，將最后由部分電荷傳送部輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)以附加在來自下一個(gè)部分電荷傳送部的在信號(hào)列的最開始部分的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的輸入。這樣，在圖9所示的結(jié)構(gòu)中，對(duì)于DSP的數(shù)據(jù)輸入結(jié)構(gòu)可以有各種各樣的設(shè)定方式。
圖11為本發(fā)明涉及的攝像裝置的第3實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)的方框圖。本實(shí)施方式的攝像裝置1C具有光檢測(cè)部10、電荷傳送部12、A/D轉(zhuǎn)換部15和數(shù)字信號(hào)處理部20。其中，光檢測(cè)部10、電荷傳送部12及A/D轉(zhuǎn)換部15的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式中相同。此外，在數(shù)字信號(hào)處理部20進(jìn)行的信號(hào)處理中的數(shù)據(jù)校正方法也與上述的第1實(shí)施方式中的相同。
將由A/D轉(zhuǎn)換器C01～C16輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入到用于對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行規(guī)定的信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理部20中。在本實(shí)施方式中，數(shù)字信號(hào)處理部20由一個(gè)DSP29構(gòu)成。此外，在圖1中，在A/D轉(zhuǎn)換部15和數(shù)字信號(hào)處理部20之間設(shè)置了緩沖器18。該緩沖器18是暫時(shí)存儲(chǔ)由A/D轉(zhuǎn)換部15輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。來自A/D轉(zhuǎn)換部15的數(shù)據(jù)信號(hào)暫時(shí)放入該緩沖器18。接著，將必要的信號(hào)依次輸入DSP29。
這樣，在數(shù)字信號(hào)處理部20由一個(gè)DSP29構(gòu)成的情況下，可以使包含數(shù)字信號(hào)處理部20的攝像裝置1C的結(jié)構(gòu)簡單化。此外，在這種結(jié)構(gòu)中，也使由A/D轉(zhuǎn)換部15向內(nèi)數(shù)字信號(hào)處理部20的DSP輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)的輸入結(jié)構(gòu)簡單化。此外，對(duì)于構(gòu)成數(shù)字信號(hào)處理部20的DSP個(gè)數(shù)，優(yōu)選考慮DSP的處理能力、處理速度等因素進(jìn)行設(shè)定。
圖12為通過DSP29的EMIF向存儲(chǔ)器輸入的數(shù)據(jù)信號(hào)的一個(gè)例子的示意圖。在圖11所示的結(jié)構(gòu)中，將來自構(gòu)成電荷傳送部12的所有部分電荷傳送部T01～T16的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入同一個(gè)DSP29。因此，在該例中，也將來自第1～第16部分電荷傳送部T01～T16的信號(hào)列原封不動(dòng)地輸入DSP29。
本發(fā)明涉及的攝像裝置及利用該攝像裝置的顯微鏡裝置并不限于上述實(shí)施方式及結(jié)構(gòu)例，可以有各種變形。例如，在圖8中，作為顯微鏡裝置3中的攝像裝置，使用圖1所示的攝像裝置1A，當(dāng)然，也可以使用其它實(shí)施方式中的攝像裝置。
此外，在上述實(shí)施方式中，表示對(duì)都是從單一的光檢測(cè)部輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正的結(jié)構(gòu)，也可以是例如，對(duì)來自與RGB對(duì)應(yīng)的3個(gè)光檢測(cè)部的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，可以采用先對(duì)來自3個(gè)光檢測(cè)部中的一個(gè)光檢測(cè)部的所有數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正，接著對(duì)其它兩個(gè)光檢測(cè)部也依次進(jìn)行數(shù)據(jù)校正的結(jié)構(gòu)。或者，也可以采用將來自3個(gè)光檢測(cè)部中的相應(yīng)像素的3個(gè)數(shù)據(jù)信號(hào)作為RGB信號(hào)組，對(duì)這些信號(hào)組依次進(jìn)行數(shù)據(jù)校正的結(jié)構(gòu)。
在此，攝像裝置具有(1)光檢測(cè)單元，具有陣列狀排列的多個(gè)像素，輸出像素中對(duì)應(yīng)于光入射量而生成的電荷，(2)電荷傳送單元，相對(duì)光檢測(cè)單元沿多個(gè)像素的一個(gè)排列方向設(shè)置，并且具有在排列方向上被分割的N個(gè)(N是2以上的整數(shù))的部分電荷傳送部，(3)A/D轉(zhuǎn)換單元，將根據(jù)從光檢測(cè)單元經(jīng)由電荷傳送單元而輸出的電荷所產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字的數(shù)據(jù)信號(hào)和(4)數(shù)字信號(hào)處理單元，對(duì)從A/D轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理。(5)部分電荷傳送部，優(yōu)選將來自位于光檢測(cè)單元中規(guī)定的光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的像素的電荷向輸出方向傳送并從輸出端輸出，同時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理單元，將來自部分電荷傳送部的在信號(hào)列中最先被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)作為校正對(duì)象，將該信號(hào)列中所包括的其它的規(guī)定信號(hào)作為第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，將來自與該部分電荷傳送部的輸出端側(cè)相鄰接的部分電荷傳送部的在其它信號(hào)列中所包含的規(guī)定的數(shù)據(jù)信號(hào)作為第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，利用包含第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)和第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)中至少一者的多個(gè)校正用數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。
此外，數(shù)字信號(hào)處理單元可以具有，分別輸入來自一個(gè)或多個(gè)部分電荷傳送部的信號(hào)列的M個(gè)(M為2以上的整數(shù))數(shù)字信號(hào)處理裝置。
在這種情況下，對(duì)于數(shù)字信號(hào)處理裝置，優(yōu)選除來自作為處理對(duì)象的一個(gè)或多個(gè)部分電荷傳送部的信號(hào)列之外，還輸入來自與其輸出端相鄰接并作為不同的數(shù)字信號(hào)處理裝置的處理對(duì)象的部分電荷傳送部的在其它信號(hào)列中所包括的第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)。由此，在對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)校正中利用多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理裝置的情況下，也可以在各個(gè)裝置中分別對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出異常進(jìn)行適宜的數(shù)據(jù)校正。
或者，數(shù)據(jù)信號(hào)處理單元也可以具有，輸入來自N個(gè)部分電荷傳送部的信號(hào)列的一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理裝置。
此外，也可以在A/D轉(zhuǎn)換單元和數(shù)字信號(hào)處理單元之間，設(shè)置數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，以暫時(shí)存儲(chǔ)由A/D轉(zhuǎn)換單元輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)。在這種情況下，相應(yīng)于數(shù)字信號(hào)處理單元的具體結(jié)構(gòu)，可以將必要的信號(hào)由A/D轉(zhuǎn)換單元分別適宜地輸入構(gòu)成數(shù)字信號(hào)處理單元的一個(gè)或多個(gè)數(shù)字信號(hào)處理裝置。
此外，優(yōu)選數(shù)字信號(hào)處理單元，除進(jìn)行上述數(shù)據(jù)校正之外， 還進(jìn)行將包含于來自部分電荷傳送部的信號(hào)列的全部數(shù)據(jù)信號(hào)作為校正對(duì)象的遮光校正。由此，可以提高所得圖像數(shù)據(jù)的畫質(zhì)。
關(guān)于對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正具體校正方法，例如可以利用如下的數(shù)據(jù)校正將在信號(hào)列中第2個(gè)被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)作為第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，將在其它信號(hào)列中最后被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)作為第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，并利用第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)和第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)的平均置換校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)。
此外，數(shù)字信號(hào)處理單元，在沒有與輸出校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)的部分電荷傳送部的輸出端側(cè)相鄰接的部分電荷傳送部的情況下，優(yōu)選進(jìn)行如下的數(shù)據(jù)校正，將在信號(hào)列中第2個(gè)被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)作為校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，并利用校正用數(shù)據(jù)信號(hào)置換校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)?；蛘?，作為對(duì)于數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)校正方法，也可以利用這些方法之外的各種方法。
此外，優(yōu)選顯微鏡具有取得由作為觀察對(duì)象的樣品的光圖像形成的上述攝像裝置，導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，包含使來自樣品的光入射的物鏡，并將樣品的光圖像導(dǎo)入攝像裝置，和圖像取得控制單元，對(duì)由攝像裝置形成的樣品的圖像的取得進(jìn)行控制。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明可以用作可有效減小在數(shù)據(jù)信號(hào)中發(fā)生輸出異常的影響的攝像裝置，及使用該攝像裝置的顯微鏡。
權(quán)利要求
1.一種攝像裝置，其特征在于，具有光檢測(cè)單元，具有陣列狀排列的多個(gè)像素，輸出所述像素中對(duì)應(yīng)于光入射量而生成的電荷；電荷傳送單元，相對(duì)所述光檢測(cè)單元沿所述多個(gè)像素的一個(gè)排列方向設(shè)置，并且具有在所述排列方向上被分割為N個(gè)的部分電荷傳送部，其中，N為2以上的整數(shù)；A/D轉(zhuǎn)換單元，將根據(jù)從所述光檢測(cè)單元經(jīng)由所述電荷傳送單元而輸出的電荷所產(chǎn)生的信號(hào)，轉(zhuǎn)換為數(shù)字的數(shù)據(jù)信號(hào)；數(shù)字信號(hào)處理單元，對(duì)從所述A/D轉(zhuǎn)換單元輸出的所述數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理；所述部分電荷傳送部，將來自位于所述光檢測(cè)單元中的規(guī)定光檢測(cè)區(qū)域內(nèi)的像素的電荷向輸出方向傳送并從輸出端輸出，同時(shí)，所述數(shù)字信號(hào)處理單元，將來自所述部分電荷傳送部的在信號(hào)列中最初被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)作為校正對(duì)象，將該信號(hào)列中所包含的其它的規(guī)定數(shù)據(jù)信號(hào)作為第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，將來自與該部分電荷傳送部的輸出端側(cè)相鄰接的部分電荷傳送部的在其它信號(hào)列中所包含的規(guī)定的數(shù)據(jù)信號(hào)作為第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，利用包含所述第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)及所述第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)中至少一者的多個(gè)校正用數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。
2.如權(quán)利要求1中所述的攝像裝置，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理單元具有，分別輸入來自一個(gè)或多個(gè)部分電荷傳送部的信號(hào)列的M個(gè)數(shù)字信號(hào)處理裝置，其中M為2以上的整數(shù)。
3.如權(quán)利要求2中所述的攝像裝置，其特征在于，對(duì)于所述數(shù)字信號(hào)處理裝置，除來自作為處理對(duì)象的所述1個(gè)或多個(gè)部分電荷傳送部的信號(hào)列之外，還輸入來自與其輸出端側(cè)相鄰接并作為不同的數(shù)字信號(hào)處理裝置的處理對(duì)象的部分電荷傳送部的在所述其它信號(hào)列中所包括的所述第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)。
4.如權(quán)利要求1中所述的攝像裝置，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理單元具有，輸入來自所述N個(gè)部分電荷傳送部的信號(hào)列的一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理裝置。
5.如權(quán)利要求1～4中任何一項(xiàng)所述的攝像裝置，其特征在于，在所述A/D轉(zhuǎn)換單元和所述數(shù)字信號(hào)處理單元之間，設(shè)置有用于暫時(shí)存儲(chǔ)從所述A/D轉(zhuǎn)換單元輸出的所述數(shù)據(jù)信號(hào)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元。
6.如權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)所述的攝像裝置，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理單元，除進(jìn)行所述數(shù)據(jù)校正之外，還進(jìn)行將包含于來自所述部分電荷傳送部的信號(hào)列的全部數(shù)據(jù)信號(hào)作為校正對(duì)象的遮光校正。
7.如權(quán)利要求1～6中任何一項(xiàng)所述的攝像裝置，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理單元，對(duì)于所述校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行如下的所述數(shù)據(jù)校正，將在所述信號(hào)列中第2個(gè)被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)作為所述第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，將在所述其它的信號(hào)列中最后被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)作為所述第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，并利用所述第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)和所述第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)的平均置換所述校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)。
8.如權(quán)利要求1～7中任何一項(xiàng)所述的攝像裝置，其特征在于，所述數(shù)字信號(hào)處理單元，在沒有與輸出所述校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)的所述部分電荷傳送部的輸出端側(cè)相鄰接的部分電荷傳送部的情況下，進(jìn)行如下的所述數(shù)據(jù)校正，將在所述信號(hào)列中第2個(gè)被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)作為校正用數(shù)據(jù)信號(hào)，并利用所述校正用數(shù)據(jù)信號(hào)置換所述校正對(duì)象的數(shù)據(jù)信號(hào)。
9.一種顯微鏡裝置，其特征在于，具有取得由作為觀察對(duì)象的樣品的光圖像形成的圖像的如權(quán)利要求1～8中任何一項(xiàng)所述的攝像裝置，導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，包含使來自所述樣品的光入射的物鏡，并將所述樣品的光圖像導(dǎo)入所述攝像裝置，和圖像取得控制單元，對(duì)由所述攝像裝置形成的所述樣品的圖像的取得進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種攝像裝置(1A)，由具有多個(gè)像素的光檢測(cè)部(10)，具有16個(gè)部分電荷傳送部(T01～T16)的電荷傳送部(12)，將來自電荷傳送部(12)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的數(shù)據(jù)信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換部(15)和數(shù)字信號(hào)處理部(20)構(gòu)成。數(shù)字信號(hào)處理部(20)將來自部分電荷傳送部的信號(hào)列中最先被輸出的數(shù)據(jù)信號(hào)作為校正對(duì)象，利用多個(gè)校正用數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)校正。這些校正用數(shù)據(jù)信號(hào)至少包含屬于該信號(hào)列的第1校正用數(shù)據(jù)信號(hào)和來自與該部分電荷傳送部的輸出端側(cè)相鄰接的部分電荷傳送部的屬于其它信號(hào)列的第2校正用數(shù)據(jù)信號(hào)兩者之一。由此，可以得到攝像裝置及使用該攝像裝置的顯微鏡裝置，利用該攝像裝置可以有效降低數(shù)據(jù)信號(hào)中發(fā)生的輸出異常的影響。
文檔編號(hào)H04N5/372GK1993983SQ20058002591
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月30日
發(fā)明者河島孝之 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社