JP2013055387A

JP2013055387A - イメージセンサ、光量計測方法及び顕微鏡システム

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Publication number: JP2013055387A
Application number: JP2011190381A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kai; 慎一甲斐
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2011-09-01
Filing date: 2011-09-01
Publication date: 2013-03-21
Also published as: US9111825B2; US20130056616A1

Abstract

【課題】受光面における配置位置によらず画素に照射される光量を精度よく計測できるようにする。
【解決手段】イメージセンサは、光が照射される画素群からなる有効画素領域と、遮光された画素群からなるオプティカルブラック領域とを有し、イメージセンサが光量計測に用いられる場合、有効画素領域は、光量計測に用いられる計測用領域と、オフセットまたはノイズ成分の値の演算に用いられる、遮光された遮光領域とを有するように区分される。本技術は、光量計測に用いられるイメージセンサに適用することができる。
【選択図】図４

Description

本技術は、イメージセンサ、光量計測方法及び顕微鏡システムに関し、特に、受光面における配置位置によらず画素に照射される光量を精度よく計測できる、イメージセンサ、光量計測方法及び顕微鏡システムに関する。

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)やCCD(Charge Coupled Device）等のイメージセンサは、複数の画素群からなる受光面を有しており、画像を撮像する一般的な用途の他、光量を測定する用途で用いられる場合がある。

このようなイメージセンサの受光面には、光が照射される画素群からなる有効画素領域と、遮光された画素群からなるオプティカルブラック領域とが存在する。光量測定の用途で用いられるイメージセンサでは、有効画素領域内の画素の出力値からオプティカルブラック領域内の画素の出力値が減算されることにより、熱や回路構造に起因する画素の出力値のオフセットやノイズが除去される（特許文献１参照）。

特開２００７−３００１７９号公報

しかしながら、画素の出力値のオフセットやノイズの量は温度によって変化するため、イメージセンサの受光面に温度分布が存在する場合には、温度分布に応じて各画素の出力値のオフセットやノイズにばらつきが生じる。したがって、計測に使用される画素の位置がオプティカルブラック領域に近い場合には、オフセットやノイズの量は、当該計測に使用される画素とオプティカルブラック領域内の画素とでほぼ同一になるため、当該計測に使用される画素に照射される光量を一定の精度で計測することができる。これに対して、計測に使用される画素の位置がオプティカルブラック領域から離れている場合には、オフセットやノイズの量は、当該計測に使用される画素とオプティカルブラック領域内の画素とで差が大きくなるため、当該計測に使用される画素に照射される光量を精度よく計測することができない。

本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、受光面における配置位置によらず画素に照射される光量を精度よく計測できるようにしたものである。

本技術の第１の側面のイメージセンサは、光が照射される画素群からなる有効画素領域と、遮光された画素群からなるオプティカルブラック領域とを有するイメージセンサであって、前記イメージセンサが光量計測に用いられる場合、前記有効画素領域は、光量計測に用いられる計測用領域と、オフセットまたはノイズ成分の値の演算に用いられる、遮光された遮光領域とを有するように区分される。

前記遮光領域は、前記イメージセンサ内で温度勾配が現れる方向に基づいて配置することができる。

前記イメージセンサの列方向に温度勾配が現れる場合、前記列方向において前記計測用領域を挟み込むように、２つの遮光領域がそれぞれ配置することができる。

前記イメージセンサの行方向に温度勾配が現れる場合、前記行方向において前記計測用領域を挟み込むように、２つの遮光領域がそれぞれ配置することができる。

前記イメージセンサの２次元方向に温度勾配が現れる場合、前記列方向において前記計測用領域を挟み込むように、２つの遮光領域がそれぞれ配置されるとともに、前記行方向において前記計測用領域を挟み込むように、２つの遮光領域がそれぞれ配置することができる。

前記有効画素領域は、複数の前記計測用領域に区分することができる。

本技術の第２の側面の光量計測方法は、光が照射される画素群からなる有効画素領域と、遮光された画素群からなるオプティカルブラック領域とを有し、前記イメージセンサが光量計測に用いられる場合、前記有効画素領域は、光量計測に用いられる計測用領域と、オフセットまたはノイズ成分の値の演算に用いられる、遮光された遮光領域とを有するように区分されるイメージセンサを用いて光量を計測する装置の光量計測方法であって、前記装置は、前記計測用領域の各画素の出力値を取得し、前記遮光領域の各画素の出力値に基づいて、前記オフセットやノイズ成分の値を演算し、取得された前記計測領域の各画素の出力値から演算された前記オフセットやノイズ成分の値を減算し、減算された値を光量として出力する。

本技術の第１の側面のイメージセンサにおいては、光が照射される画素群からなる有効画素領域と、遮光された画素群からなるオプティカルブラック領域とを有するイメージセンサであって、前記イメージセンサが光量計測に用いられる場合、前記有効画素領域は、光量計測に用いられる計測用領域と、オフセットまたはノイズ成分の値の演算に用いられる、遮光された遮光領域とを有するように区分される。

本技術の第２の側面の光量計測方法においては、光が照射される画素群からなる有効画素領域と、遮光された画素群からなるオプティカルブラック領域とを有し、前記イメージセンサが光量計測に用いられる場合、前記有効画素領域は、光量計測に用いられる計測用領域と、オフセットやノイズ成分の値の演算に用いられる、遮光された遮光領域とを有するように区分されるイメージセンサを用いて光量を計測する装置の光量計測方法であって、前記装置により、前記計測用領域の各画素の出力値が取得され、前記遮光領域の各画素の出力値に基づいて、前記オフセットやノイズ成分の値が演算され、取得された前記計測領域の各画素の出力値から演算された前記オフセットまたはノイズ成分の値が減算され、減算された値が光量として出力される。

本技術の第３の側面の顕微鏡システムは、光が照射される画素群からなる有効画素領域と遮光された画素群からなるオプティカルブラック領域とを有するイメージセンサであって、前記イメージセンサが光量計測に用いられる場合、前記有効画素領域は光量計測に用いられる計測用領域とオフセットまたはノイズ成分の値の演算に用いられる遮光された遮光領域とを有するように区分されるイメージセンサを有する撮像装置と、前記撮像装置に接続され、標本が載置されるステージと前記標本の拡大像を前記イメージセンサに結像させる光学系とを有する顕微鏡と、前記撮像装置の出力から光量を算出する情報処理装置とを具備する。

以上のごとく、本技術によれば、受光面における配置位置によらず画素に照射される光量を精度よく計測することができる。

顕微鏡システムの構成例を示す図である。イメージセンサの構成を示す上面図である。 ROIを有する、イメージセンサの受光面の構成を示す上面図である。本技術の手法が適用されたイメージセンサの受光面の構成例を示す上面図である。 CPUの機能的構成例を示すブロック図である。光量計測処理の流れについて説明するフローチャートである。 ROIが異なる位置に配置されたイメージセンサの受光面の構成例を示す上面図である。 ROIが複数配置されたイメージセンサの受光面の構成例を示す上面図である。補正領域について説明する図である。イメージセンサの近傍に発熱部品が配置されて構成される回路基板の上面図の例である。イメージセンサの近傍に発熱部品が配置されて構成される他の回路基板の上面図の例である。

[顕微鏡システムの構成例]
図１は、本技術を適用した顕微鏡システム１の構成例を示す図である。

顕微鏡システム１は、顕微鏡１１、撮像装置１２、ＰＣ（Personal Computer）１３、補助装置１４、及びPSU（Power Supply Unit）１５から構成される。

顕微鏡１１は、例えば観察者の網膜上又は撮像装置１２のイメージセンサ上に観察対象の標本の拡大像を結像させるための光学系２１と、当該標本が載置されるステージ２２とを有する。ステージ２２は、ＸＹステージ２２−１と、Ｚステージ２２−２とから構成される。ＸＹステージ２２−１は、ＰＣ１３のCPU(Central Processing Unit）４１の制御により、または観察者による図示せぬハンドルの操作に応じて、光学系２１に対して相対的にＸＹ平面（例えば水平面）に平行に移動する。これにより、ステージ２２に載置された標本もＸＹ平面に平行に移動する。また、Ｚステージ２２−２は、ＰＣ１３のCPU４１の制御により、または観察者による図示せぬハンドルの操作に応じて、光学系２１に対して相対的にＺ軸方向（例えば垂直方向）に平行に移動する。これにより、ステージ２２に載置された標本もＺ軸方向に平行に移動する。

すなわち、観察者は、ステージ２２に載置された標本の拡大像を、光学系２１を介して視認することができる。この場合、観察者は、標本の拡大像を自身の網膜上で合焦させるために、ＰＣ１３や図示せぬハンドルを操作して、ＸＹステージ２２−１やＺステージ２２−２を移動させることで、光学系２１に対する標本の相対的な配置位置を、３次元空間上の任意の位置に移動させる。

また例えば、撮像装置１２が顕微鏡１１に対して装着されると、撮像装置１２は、ステージ２２に載置された標本の拡大像を、光学系２１を介して撮像することができる。

撮像装置１２は、後述するイメージセンサ（図２のイメージセンサ６１）が実装される回路基板が、その一部として形成されるかまたは装着されたカメラボード３１を有する。カメラボード３１は、ＰＣ１３による遠隔制御により、ステージ２２に載置された標本の拡大像を光学系２１を介して撮像する動作を行う。この場合、カメラボード３１の各種動作のトリガとなる信号は補助装置１４から供給される。

ＰＣ１３は、CPU４１とチップセット４２を含むように構成される。CPU４１は、ＰＣ１３の全体の動作を制御する。チップセット４２は、CPU４１の制御の下、各種処理を実行するチップ群から構成され、このようなチップの１つとしてホストコントローラ５１を有している。ホストコントローラ５１は、USB（Universal Serial Bus）接続された機器の遠隔制御を行う。ここでは、ホストコントローラ５１は、USB接続されたカメラボード３１を遠隔制御することによって、上述の如く標本の拡大像を撮像させる。

PSU（Power Supply Unit）１５は、顕微鏡システム１を構成する各部、例えばＰＣ１３やカメラボード３１に電力を供給する。

[基礎となるイメージセンサの構成例]
このように、カメラボード３１には、イメージセンサが実装される回路基板がその一部として形成されるかまたは装着される。このような回路基板に実装されるイメージセンサが、光量測定の用途で用いられる場合、有効画素領域内の配置位置によらず画素に照射される光量が精度よく計測されることが要求される。

したがって、本発明者等は、まず、一般的なイメージセンサを用いて、有効画素領域内の画素に照射される光量の計測について検討を行った。

図２は、イメージセンサの構成を示す上面図である。

イメージセンサ６１の受光面７１には、有効画素領域８１及びオプティカルブラック領域８２が形成されている。

有効画素領域８１は、光が照射される画素群からなる矩形の領域であり、図２の例では、受光面７１の略中央部に配置される。

オプティカルブラック領域８２は、アルミニウム等の遮光膜で覆われた画素群からなるＬ字型の領域であり、有効画素領域８１から一定の距離だけ離間した位置に配置されている。

このように遮光されたオプティカルブラック領域８２の出力値は、イメージセンサ６１が画像を撮像する用途（例えば、デジタルカメラ等）で用いられる場合には、画像の黒レベルの基準値として利用される。すなわち、画像データを構成する各画素値は、有効画素領域８１を構成する各画素の出力値から、オプティカルブラック領域８２の出力値の平均値（黒レベルの基準値）が一律に減算されることにより、算出されることが多い。

これに対して、オプティカルブラック領域８２の出力値は、イメージセンサ６１が光量計測の用途で用いられる場合には、オフセットやノイズ成分の値として用いられる。すなわち、有効画素領域８１の一部の画素が光量の計測に用いられ、これらの一部の画素の出力値から、オプティカルブラック領域８２の画素の出力値（オフセットやノイズ成分の値）が減算されることにより、画素の出力値のオフセットやノイズが除去された光量が計測される。

このような有効画素領域８１の一部の領域を光量計測に用いる場合としては、イメージセンサ６１上にレンズ等の結像光学系を用いて被写体の像を形成する場合や、レンズ等の結像光学系を用いずにイメージセンサ６１の直近に光源等の被測定物が設置される場合がある。以下、このように光量計測に用いられる有効画素領域８１の一部の領域のことを、ROI（Region Of Interest）と称する。

図３は、ROIを有する、イメージセンサの受光面の構成を示す上面図である。

図３に示されるように、ROI９１は、有効画素領域８１内の一部の領域であり、図３の場合、有効画素領域８１の略中央部に配置されている。

ここで、有効画素領域８１のうちROI９１以外の領域９２について注目すると、当該領域９２は、オプティカルブラック領域８２よりもROI９１に近いことから、イメージセンサ６１の受光面７１に温度分布が存在する場合、当該領域９２内の各画素の温度は、オプティカルブラック領域８２内の各画素の温度よりも、ROI９１内の各画素の温度に近い。したがって、当該領域９２内の各画素の出力値のオフセットやノイズは、オプティカルブラック領域８２内の各画素の出力値のオフセットやノイズよりも、ROI９１内の各画素の出力値のオフセットやノイズに近い。

そこで、本発明者等は、有効画素領域８１のうちROI９１以外の領域９２は、光量計測に用いられないことに着目して、当該領域９２を遮光し、当該領域９２内の各画素の出力値をROI９１のオフセットやノイズ成分の値として用いる、という手法を開発した。このような手法を、以下、本技術の手法と称すると、本技術の手法を適用することで、ROI９１の配置位置によらず、ROI９１内の各画素に照射される光量を精度よく計測できるようになる。

[本技術のイメージセンサの受光面の構成例]
図４は、本技術の手法が適用されたイメージセンサの受光面の構成例を示す上面図である。

イメージセンサ１０１の受光面１１１には、有効画素領域１２１及びオプティカルブラック領域１２２が形成されている。有効画素領域１２１には、ROI１３１及び遮光領域１３２が形成されている。

有効画素領域１２１は、光が照射される画素群からなる矩形の領域であって、図４の例では、受光面１１１の略中央部に配置される。

オプティカルブラック領域１２２は、アルミニウム等の遮光膜で覆われた画素群からなるＬ字型の領域であり、有効画素領域１２１から一定の距離だけ離間した位置に配置されている。

ROI１３１は、光量計測に用いられる矩形の領域であって、図４の例では、有効画素領域１２１の略中央部に配置される。

遮光領域１３２は、有効画素領域１２１のうちROI１３１以外の領域であって、遮光された領域である。遮光領域１３２に対する遮光の手法は特に限定されず、例えば、イメージセンサ１０１に図示せぬカバーガラスが装着されている場合には、当該カバーガラスにアルミニウム等の遮光膜が付加されることにより、遮光領域１３２が遮光されてもよい。また、例えば、当該カバーガラスに金属等の不透明な部材（例えばチップ等）を接触させることにより、遮光領域１３２が遮光されてもよい。また、例えば、当該カバーガラスに液晶シャッタを配置し、液晶シャッタによって光の透過率を変化させることにより、遮光領域１３２が遮光されてもよい。一方、イメージセンサ１０１にカバーガラスが装着されていない場合には、遮光領域１３２にアルミニウム等の遮光膜を付加させたり、遮光領域１３２に不透明な部材を接触させることにより、遮光領域１３２が遮光されるようにしてもよい。

イメージセンサ１０１のカバーガラスまたは遮光領域１３２に遮光膜が付加されることにより、恒久的に遮光領域１３２を遮光させることができる。これに対して、不透明な部材が押し当てられる位置を変化させたり、液晶シャッタにより遮光される位置を変化させることにより、一時的（すなわち、光量計測時）に遮光領域１３２を遮光させることができる。

図４に示されるように、遮光領域１３２は、オプティカルブラック領域１２２よりもROI１３１に近いことから、イメージセンサ１０１の受光面１１１に温度分布が存在する場合、遮光領域１３２内の各画素の温度は、オプティカルブラック領域１２２内の各画素の温度よりも、ROI１３１内の各画素の温度に近い。したがって、遮光領域１３２内の各画素の出力値のオフセットやノイズは、オプティカルブラック領域１２２内の各画素の出力値のオフセットやノイズよりも、ROI１３１内の各画素の出力値のオフセットやノイズに近い。

そこで、ROI１３１に照射された光量は、当該ROI１３１内の各画素の出力値から、遮光領域１３２の各画素の出力値に基づいて演算されたオフセットやノイズ成分の値が減算されて求められる。このようにして、ROI１３１に照射された光量は、オフセットやノイズが適切に除去されることによって、精度よく計測される。ここで、オフセットやノイズ成分の値の演算手法は、遮光領域１３２の各画素の少なくとも一部の出力値を用いる手法であれば任意の手法を採用することが可能である。例えば本例では、遮光領域１３２の各画素の平均値が、オフセットやノイズ成分の値として演算されるという手法が採用されている。

[CPUの機能的構成例]
図５は、図１のCPU４１が有する機能のうち、ROI１３１に照射される光量を計測するための各種機能を実現させるための機能的構成例を示すブロック図である。

CPU４１は、ROI画素出力値取得部１５１、遮光領域画素出力値取得部１５２、減算部１５３、及び光量出力部１５４を有している。

ROI画素出力値取得部１５１は、ROI１３１の各画素の出力値を取得する。

遮光領域画素出力値取得部１５２は、遮光領域１３２の各画素の出力値を取得し、取得した出力値に基づいて、オフセットやノイズ成分の値を演算する。この場合、遮光領域画素出力値取得部１５２は、遮光領域１３２の各画素の出力値の平均値を、オフセットやノイズ成分の値として演算する。

減算部１５３は、ROI画素出力値取得部１５１により取得されたROI１３１の各画素の出力値から、遮光領域画素出力値取得部１５２により演算されたオフセットやノイズ成分の値を減算する。これにより、ROI１３１に照射された光量が算出される。

光量出力部１５４は、減算部１５３により算出されたROI１３１の画素に照射された光量を出力する。

次に、CPU４１が実行する処理（以下、光量計測処理と称する）について説明する。

[光量計測処理]
図６は、光量計測処理の流れについて説明するフローチャートである。

ステップＳ１において、ROI画素出力値取得部１５１は、ROI１３１の各画素の出力値を取得する。

ステップＳ２において、遮光領域画素出力値取得部１５２は、遮光領域１３２の画素の出力値に基づいて、オフセットやノイズ成分の値を演算する。

ステップＳ３において、減算部１５３は、ステップＳ１において取得されたROI１３１の画素の出力値から、ステップＳ２において演算されたオフセットやノイズ成分の値を減算する。これにより、ROI１３１に照射された光量が算出される。

ステップＳ４において、光量出力部１５４は、ステップＳ３において算出されたROI１３１に照射された光量を出力する。

これにより、光量計測処理は終了する。

以上のように、有効画素領域１２１のうち光量計測に使用されない領域を遮光して遮光領域１３２として、遮光領域１３２内の各画素の出力値をROI１３１のオフセットやノイズ成分の値とする。これにより、イメージセンサ１０１の受光面１１１に温度分布が存在する場合であっても、ROI１３１の画素に照射される光量を精度よく計測することができる。

[ROIの配置の他の例]
上述の例では、ROI１３１は、有効画素領域１２１の略中央部に配置された。しかしながら、ROI１３１の配置位置はこれに限定されない。例えば、図７に示されるように、ROI１３１は、有効画素領域１２１の端に配置されてもよく、その配置位置は、有効画素領域１２１内であればよい。

また、上述の例では、ROI１３１は、有効画素領域１２１内に１つのみ配置された。しかしながら、有効画素領域１２１内に配置されるROI１３１の数はこれに限定されない。

図８は、ROI１３１が複数配置されたイメージセンサ１０１の受光面１１１の構成例を示す上面図である。

図８の例では、有効画素領域１２１内には、ROI１３１−１乃至ROI１３１−６が配置されている。この場合、有効画素領域１２１のうちROI１３１−１乃至ROI１３１−６以外の領域が遮光され、遮光領域１３２とされる。

ROI１３１の数を増やし、複数のROI１３１の間に遮光領域１３２が存在するようにすることで、ROI１３１と遮光領域１３２との距離がより近くなる。したがって、イメージセンサ１０１の受光面１１１に温度分布が存在する場合であっても、より精度よくROI１３１に照射される光量を計測することができる。

上述の例では、ROI１３１に照射される光量は、ROI１３１の各画素の出力値から遮光領域１３２の各画素の出力値の平均値が減算されることにより計測された。しかしながら、ROI１３１に照射される光量は、遮光領域１３２の一部の領域（以下、補正領域と称する）の画素の出力値を用いて計測されてもよい。

[補正領域]
図９は、補正領域について説明する図である。

補正領域１７１−１乃至１７１−４は、遮光領域１３２のうち、ROI１３１の上下左右に位置する、所定形状の閉領域、図９の例では矩形の領域をいう。補正領域１７１−１，１７１−２の各々は、ROI１３１の上下にそれぞれ位置しており、各画素の行方向の位置座標のそれぞれは、ROI１３１の各画素の行方向の位置座標のそれぞれに対応している。すなわち、補正領域１７１−１，１７１−２の各々は、列方向において、ROI１３１を挟み込むように、それぞれ配置される。補正領域１７１−３，１７１−４の各々は、ROI１３１の左右にそれぞれ位置しており、各画素の列方向の位置座標のそれぞれは、ROI１３１の各画素の列方向の位置座標のそれぞれに対応している。すなわち、補正領域１７１−３，１７１−４の各々は、行方向において、ROI１３１を挟み込むように、それぞれ配置される。なお、以下、補正領域１７１−１乃至１７１−４を個々に区別する必要がない場合、これらをまとめて補正領域１７１と称する。

イメージセンサ１０１の受光面１１１のうち、行方向または列方向の一次元的な温度分布が一様ではない場合、ROI１３１に照射された光量は、イメージセンサ１０１の同一行または同一列に配置される各画素の出力値に基づいて求められる。すなわち、ROI１３１内の所定の行または所定の列に配置される各画素の出力値から、補正領域１７１内の、同一行または同一列に配置される各画素の出力値に基づいて演算されたオフセットやノイズ成分の値が減算されて、ROI１３１に照射された光量が求められる。

例えば、イメージセンサ１０１の行方向に水平な軸をＸ軸として、イメージセンサ１０１の列方向に水平な軸をＹ軸として、ROI１３１内の、照射された光量の測定対象として注目すべき画素を注目画素と称するものとする。ここで、図９中のＸ軸方向の線ＬｈとＹ軸方向の線Ｌｖとの交点の座標が（ｘｐ,ｙｐ）であり、当該交点に配置されているROI１３１の画素が注目画素であるものとする。

この場合、Ｙ軸方向（すなわち、列方向）に温度分布が一様でないときには、ROI１３１の注目画素の光量の測定の際には、補正領域１７１−１，１７１−２内の、当該注目画素と同一のＸ座標ｘｐに配置されている各画素、すなわち図９の線Ｌｖ上に配置されている各画素の出力値に基づいて補正される。例えば、ROI１３１内の注目画素の出力値から、補正領域１７１−１，１７１−２内の、線Ｌｖ上に配置されている各画素の出力値の平均値が減算されるという補正が行われる。このように、ROI１３１内の注目画素の出力値から、補正領域１７１−１，１７１−２内の図９の線Ｌｖ上（Ｘ座標ｘｐ）に配置される各画素の出力値に基づいて演算されたオフセットやノイズ成分の値が減算されるという補正が行われて、ROI１３１の注目画素に照射された光量が求められる。

また例えば、Ｘ軸方向（すなわち、行方向）に温度分布が一様でないときには、ROI１３１の注目画素の光量の測定の際には、補正領域１７１−３，１７１−４内の、当該注目画素と同一のＹ座標ｙｐに配置されている各画素、すなわち図９の線Ｌｈ上に配置されている各画素の出力値に基づいて補正される。例えば、ROI１３１内の注目画素の出力値から、補正領域１７１−３，１７１−４内の、線Ｌｈ上に配置されている各画素の出力値の平均値が減算されるという補正が行われる。このように、ROI１３１内の注目画素の出力値から、補正領域１７１−３，１７１−４内の図９の線Ｌｈ上（Ｙ座標ｙｐ）に配置される各画素の出力値に基づいて演算されたオフセットやノイズ成分の値が減算されるという補正が行われて、ROI１３１の注目画素に照射された光量が求められる。

このような行方向または列方向の画素の出力値を用いた光量の補正をROI１３１内の各画素毎に行うことによって、イメージセンサ１０１の受光面１１１において、行方向または列方向に一次元的に温度分布が一様でない場合であっても、ROI１３１に照射される光量を精度よく計測できるようになる。

さらに、イメージセンサ１０１の受光面１１１の温度分布が２次元方向に一様ではない場合には、ROI１３１の注目画素の光量の補正には、補正領域１７１−１，１７１−２内のＸ座標ｘｐに配置されている各画素（すなわち、図９の線Ｌｖ上に配置されている各画素）の出力値と、補正領域１７１−３，１７１−４内のＹ座標ｙｐに配置されている各画素（すなわち、図９の線Ｌｈ上に配置されている各画素）の出力値とのそれぞれが組み合わされて用いられる。

このような行方向及び列方向の両方向の各画素の出力値を組み合わせて用いた光量の補正をROI１３１内の各画素毎に行うことによって、イメージセンサ１０１の受光面１１１において、２次元方向に温度分布が一様でない場合であっても、ROI１３１に照射される光量を精度よく計測できるようになる。

すなわち、補正領域１７１が、イメージセンサ１０１の受光面１１１内で温度勾配が現れる方向に基づいて配置されていることにより、イメージセンサ１０１の受光面１１１において、温度分布が一様でない場合であっても、ROI１３１に照射される光量を精度よく計測できるようになる。

[イメージセンサの回路基板への実装]
次に、イメージセンサ１０１が、回路基板１８１に実装される場合について説明する。

イメージセンサ１０１が、回路基板１８１に実装される場合、イメージセンサ１０１の周辺には、抵抗やIC（Integrated Circuit）等の様々な電気部品が配置される。このような電気部品の中には、DC-DCコンバータ等の熱を発生する電気部品（以下、発熱部品と称する）もある。また、回路基板１８１のサイズや回路形状の制約等により、イメージセンサ１０１の近傍に発熱部品が配置される場合もある。したがって、このような場合には、ROI１３１の温度分布が可能な限り一様になるような位置に、発熱部品が配置されるようにすると好適である。

図１０は、イメージセンサ１０１の近傍に発熱部品が配置されて構成される回路基板１８１の上面図である。

図１０の例では、イメージセンサ１０１の受光面１１１の温度分布が可能な限り一様になるように、発熱部品１９１−１，１９１−２は、線Ｌｃで示されるイメージセンサ１０１の受光面１１１の中心線から左右対称の位置にそれぞれ配置されている。しかしながら、このように発熱部品１９１−１，１９１−２が配置された場合であっても、イメージセンサ１０１の受光面１１１の温度分布が一様にならなかった場合には、次のようにしてROI１３１に照射される光の量が計測されるとよい。

図１０に示される位置に発熱部品１９１−１，１９１−２が配置された場合、イメージセンサ１０１の受光面１１１の温度分布としては、Ｙ軸方向に温度勾配が弱く表れる一方、Ｘ軸方向に温度勾配が強く表れる傾向がある。したがって、この場合、ROI１３１に照射される光量の計測において、ROI１３１内の注目画素の補正に用いられる遮光領域１３２内の画素は、注目画素と同一のＸ座標に配置されている画素の出力値が用いられるようにするとよい。

例えば、ROI１３１内の、図１０に示される線Ｌｃの画素が注目画素になっている場合には、遮光領域１３２内の、同一の線Ｌｃ上に配置されている画素の出力値が、注目画素の光量の補正に用いられる。

このようなＹ軸方向（すなわち、列方向）の画素の出力値を用いた光量の補正をROI１３１内の各画素毎に行うことによって、図１０の様な状態であっても、ROI１３１に照射される光量を精度よく計測できるようになる。

なお、当然のことながら、発熱部品１９１−１，１９１−２は、イメージセンサ１０１の上下対称となる位置にそれぞれ配置されてもよい。この場合であっても、イメージセンサ１０１の受光面１１１の温度分布が一様にならなかった場合には、ROI１３１に照射される光量の計測において、RO１３１内の注目画素の補正に用いられる遮光領域１３２内の画素は、注目画素と同一のＹ座標に配置されている画素の出力値が用いられるようにするとよい。

図１０の例のように、イメージセンサ１０１の受光面１１１の温度分布が一様になるような位置に発熱部品１９１を配置することができない場合には、図１１に示されるような位置に発熱部品１９１が配置されるようにする。

図１１は、イメージセンサ１０１の近傍に発熱部品が配置されて構成される他の回路基板１８１の上面図の例である。

図１１の例では、イメージセンサ１０１の所定の一辺に沿った向き（この場合、Ｘ軸方向）に温度分布が発生するように、発熱部品２１１が左辺の略中央に配置されている。この場合、イメージセンサ１０１の受光面１１１の温度分布としては、Ｘ軸方向に温度勾配が強く表れる一方、Ｙ軸方向の温度勾配は一様となる。したがって、この場合、ROI１３１内の注目画素の補正に用いられる遮光領域１３２内の画素は、注目画素と同一のＸ座標に配置されている画素の出力値が用いられるようにするとよい。

例えば、ROI１３１内の、図１１に示される線Ｌｖ上の画素が注目画素になっている場合には、遮光領域１３２内の、同一の線Ｌｖ上に配置されている画素の出力値が、注目画素の光量の補正に用いられる。

なお、当然のことながら、イメージセンサ１０１のＹ軸方向に温度分布が発生するように、発熱部品２１１が配置されてもよい。この場合、ROI１３１に照射される光量の計測において、RO１３１内の注目画素の補正に用いられる遮光領域１３２内の画素は、注目画素と同一のＹ座標に配置されている画素の出力値が用いられるようにするとよい。

以上のように、イメージセンサ１０１が回路基板１８１に実装される場合には、イメージセンサ１０１の受光面１１１に発生する温度分布を鑑みた位置に、発熱部品が配置されるようにする。これにより、遮光領域１３２の画素の出力値を用いてROI１３１の画素に照射される光量をより精度よく計測できるようになる。

本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

上述の例では、イメージセンサ１０１は、顕微鏡システム１の構成要素である撮像装置１２のカメラボード３１の一部として形成されるかまたは装着された回路基板に実装されるものとして説明した。しかしながら、これに限定されず、本技術のイメージセンサ１０１は、イメージセンサを光量計測の用途で用いる場合に広く適用することができる。

なお、本技術は、以下のような構成もとることができる。
（１）
光が照射される画素群からなる有効画素領域と、
遮光された画素群からなるオプティカルブラック領域と
を有するイメージセンサであって、
前記イメージセンサが光量計測に用いられる場合、
前記有効画素領域は、光量計測に用いられる計測用領域と、オフセットやノイズ成分の値の演算に用いられる、遮光された遮光領域とを有するように区分される
イメージセンサ。
（２）
前記遮光領域は、前記イメージセンサ内で温度勾配が現れる方向に基づいて配置される
前記（１）に記載の情報処理装置。
（３）
前記イメージセンサの列方向に温度勾配が現れる場合、前記列方向において前記計測用領域を挟み込むように、２つの遮光領域がそれぞれ配置される
前記（１）または（２）に記載のイメージセンサ。
（４）
前記イメージセンサの行方向に温度勾配が現れる場合、前記行方向において前記計測用領域を挟み込むように、２つの遮光領域がそれぞれ配置される
前記（１）乃至（３）のいずれかに記載のイメージセンサ。
（５）
前記イメージセンサの２次元方向に温度勾配が現れる場合、前記列方向において前記計測用領域を挟み込むように、２つの遮光領域がそれぞれ配置されるとともに、前記行方向において前記計測用領域を挟み込むように、２つの遮光領域がそれぞれ配置される
前記（１）乃至（４）のいずれかに記載のイメージセンサ。
（６）
前記有効画素領域は、複数の前記計測用領域に区分される
前記（１）乃至（５）のいずれかに記載のイメージセンサ。
（７）
光が照射される画素群からなる有効画素領域と、
遮光された画素群からなるオプティカルブラック領域と
を有し、
前記イメージセンサが光量計測に用いられる場合、
前記有効画素領域は、光量計測に用いられる計測用領域と、オフセットやノイズ成分の値の演算に用いられる、遮光された遮光領域とを有するように区分されるイメージセンサを用いて光量を計測する装置の光量計測方法であって、
前記装置は、
前記計測用領域の各画素の出力値を取得し、
前記遮光領域の各画素の出力値に基づいて、前記オフセットやノイズ成分の値を演算し、
取得された前記計測領域の各画素の出力値から演算された前記オフセットやノイズ成分の値を減算し、
減算された値を光量として出力する
光量計測方法。
（８）
光が照射される画素群からなる有効画素領域と遮光された画素群からなるオプティカルブラック領域とを有するイメージセンサであって、前記イメージセンサが光量計測に用いられる場合、前記有効画素領域は光量計測に用いられる計測用領域とオフセットまたはノイズ成分の値の演算に用いられる遮光された遮光領域とを有するように区分されるイメージセンサを有する撮像装置と、
前記撮像装置に接続され、標本が載置されるステージと前記標本の拡大像を前記イメージセンサに結像させる光学系とを有する顕微鏡と、
前記撮像装置の出力から光量を算出する情報処理装置と
を具備する顕微鏡システム。

１０１イメージセンサ，１１１受光面，１２１有効画素領域，１２２オプティカルブラック領域，１３１ ROI，１３２遮光領域，１７１補正領域，１９１発熱部品

Claims

光が照射される画素群からなる有効画素領域と、
遮光された画素群からなるオプティカルブラック領域と
を有するイメージセンサであって、
前記イメージセンサが光量計測に用いられる場合、
前記有効画素領域は、光量計測に用いられる計測用領域と、オフセットまたはノイズ成分の値の演算に用いられる、遮光された遮光領域とを有するように区分される
イメージセンサ。
前記遮光領域は、前記イメージセンサ内で温度勾配が現れる方向に基づいて配置される
請求項１に記載のイメージセンサ。
前記イメージセンサの列方向に温度勾配が現れる場合、前記列方向において前記計測用領域を挟み込むように、２つの遮光領域がそれぞれ配置される
請求項２に記載のイメージセンサ。
前記イメージセンサの行方向に温度勾配が現れる場合、前記行方向において前記計測用領域を挟み込むように、２つの遮光領域がそれぞれ配置される
請求項２に記載のイメージセンサ。
前記イメージセンサの２次元方向に温度勾配が現れる場合、前記列方向において前記計測用領域を挟み込むように、２つの遮光領域がそれぞれ配置されるとともに、前記行方向において前記計測用領域を挟み込むように、２つの遮光領域がそれぞれ配置される
請求項２に記載のイメージセンサ。
前記有効画素領域は、複数の前記計測用領域に区分される
請求項１に記載のイメージセンサ。
光が照射される画素群からなる有効画素領域と、
遮光された画素群からなるオプティカルブラック領域と
を有し、
前記イメージセンサが光量計測に用いられる場合、
前記有効画素領域は、光量計測に用いられる計測用領域と、オフセットまたはノイズ成分の値の演算に用いられる、遮光された遮光領域とを有するように区分されるイメージセンサを用いて光量を計測する装置の光量計測方法であって、
前記装置は、
前記計測用領域の各画素の出力値を取得し、
前記遮光領域の各画素の出力値に基づいて、前記オフセットやノイズ成分の値を演算し、
取得された前記計測領域の各画素の出力値から演算された前記オフセットやノイズ成分の値を減算し、
減算された値を光量として出力する
光量計測方法。
光が照射される画素群からなる有効画素領域と遮光された画素群からなるオプティカルブラック領域とを有するイメージセンサであって、前記イメージセンサが光量計測に用いられる場合、前記有効画素領域は光量計測に用いられる計測用領域とオフセットまたはノイズ成分の値の演算に用いられる遮光された遮光領域とを有するように区分されるイメージセンサを有する撮像装置と、
前記撮像装置に接続され、標本が載置されるステージと前記標本の拡大像を前記イメージセンサに結像させる光学系とを有する顕微鏡と、
前記撮像装置の出力から光量を算出する情報処理装置と
を具備する顕微鏡システム。