JP2013255655A - 撮像装置、顕微鏡装置、内視鏡装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像ユニット102は、被写体200を撮像して被写体200に係る画像データを取得する。照明ユニット104は、配光パターンとスペクトル分布の少なくとも何れかが異なる複数種類の照明光を被写体200に対して照射する。画像特性設定ユニット106には、撮像ユニット102において取得されるべき画像データの画像特性が設定される。画像特性設定ユニット106は、設定された画像特性を有する画像データが実効的に撮像ユニット102で取得されるように、光源特性情報を参照して、少なくとも1種類の照明光の光量、配光パターン、又はスペクトル分布を照明ユニット104に対して設定する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の各実施形態に係る撮像装置の概略の構成を示すブロック図である。図1に示すように、撮像装置100は、概略的には、撮像ユニット102と、照明ユニット104と、画像特性設定ユニット106と、画像処理ユニット108と、表示ユニット110と、制御ユニット112とを有している。
[第1の実施形態]
図2は、本発明の第1の実施形態に係る撮像装置の詳細な構成について示す図である。ここで、本実施形態においては、撮像ユニット102による被写体200の撮像と、照明ユニット104による被写体200の照明とは、「被写体200に対して照射される外光が、被写体200に対して照明ユニット104から照射される照明光に対して実効的に無視できる環境」で行われることが望ましい。したがって、撮像ユニット102による被写体200の撮像と、照明ユニット104による被写体200の照明とは、例えば外光抑制部材300の中で行われることが望ましい。
画像特性設定ユニット106は、光源特性情報データベース1061と、画像特性設定部1062と、プログラマブルユニット特性設定部1063とを有している。
本実施形態では、例として、特定のスペクトル帯域が強調された画像特性を有する画像データを撮像ユニット102において取得する例を説明する。この例においては、光源s1〜s3を使用し、光源s4を使用しない。ここで、光源s1〜s3が射出する光のスペクトル分布の例を、図3(a)に示す。図3(a)に示すように、光源s1は、可視広帯域で連続的な白色スペクトルを有する光を発する光源であり、光源s2は、赤色波長帯にスペクトルのピークを有する光を発する光源であり、光源s3は、青色波長帯にスペクトルのピークを有する光を発する光源である。なお、光源s4は、例えば特定の狭い波長帯にスペクトルのピークを有する光(以後、このような光を特殊光と呼ぶ)を発する光源であるが、詳細については第2の実施形態で説明する。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図4は、本発明の第2の実施形態に係る撮像装置100の詳細な構成について示す図である。以下、図4に対する説明は、図2に対して異なる部分の構成を中心に説明し、共通する部分の構成は説明を省略する。
本実施形態では、例として、照明パターンを切り替えて複数の画像データを得て、この複数の画像データを合成することによって所望の画像特性の画像データを得る例を説明する。ここで、光源s1〜s4が射出する光の配光パターンとスペクトル分布との例を図5に示す。なお、図5に示す配光パターンは、照明光学系l1又はl2から照射される照明光の主軸に対して垂直な面内において互いに直交する方向をそれぞれX、Yと設定して図示している。
明るさに対するダイナミックレンジの大きな画像データ
色温度の低い(赤みを強調した)画像データ
色温度の高い(青みを強調した)画像データ
特殊な狭帯域波長を狭いエリアに照射したときの画像データ
これらの4種類の画像特性を有する画像データを取得するように画像特性設定部1062が設定されたとき、プログラマブルユニット特性設定部1063は、光源特性情報データベースを参照して、前述と同様、照明ユニット104の中で発光させる光源及び光源から出射させる光の強度の比率を設定し、この設定に応じた照明特性設定信号を生成する。
ダイナミックレンジを拡大した画像データを得る場合は、画像特性設定ユニット106の画像特性設定部1062に、明るさのダイナミックレンジを設定する。ダイナミックレンジを拡大するための具体的な手法としては、光源から照明光の強度(光量)を変えて被写体200を複数回照明し、それぞれの照明光が照射された被写体200を撮像ユニット102によって撮像する。撮像ユニット102で得られた明るさの異なる複数の画像データを画像処理ユニット108の画像合成部1082において合成することにより、所望のダイナミックレンジを有する合成画像を取得できる。
特定の波長帯域を強調した又は抑制した画像データを得るには、画像特性設定ユニット106の画像特性設定部1062に、強調又は抑制する波長帯域を設定する。特定の波長帯域を強調した又は抽出した画像データを得る(或いは、色温度や色調を調整した画像データを得る)ための具体的な手法は、いくつかの手法が考えられる。
第1の手法は、前述した手法であり、スペクトルの異なる複数の光源からの光を合成して照明光を被写体200に照射する際に、特定の波長帯域を強めた光を被写体200に照射する手法である。
第2の手法は、ブロードなスペクトル分布を有する光源(例えば光源s1)からの照明光と、特定波長帯域にスペクトルのピークを有する光源(例えば光源s2又はs3)からの照明光とを時間的に切り替えて被写体200に照射し、それぞれの照明光が照射された被写体200を撮像ユニット102によって撮像する。そして、撮像ユニット102で得られた複数の画像データを加算合成することにより、特定の波長帯域を強調した画像が得られる。逆に、複数の画像データを減算合成すれば、特定の波長帯域を抑制した画像が得られる。
なお、第1の手法と第2の手法ともに複数の光源を用いるものとして説明しているが、例えば光変調素子によって光源からの照明光を変調するようにしても良い。
特定の被写体エリアの明るさを強調した画像データを得るには、画像特性設定ユニット106の画像特性設定部1062に、明るさを強調する被写体エリアの範囲を設定する。さらに、配光パターンの異なる複数の光源を用意するか又は照明光学系の照明範囲を可変にしておき、所望のエリアに照明光が照射されるように光源又は照明光学系を選択すれば良い。また、配光パターンの異なる複数の光源からの光を合成することによっても特定エリアを明るくした画像データを取得できる。
このような特定の被写体エリアの明るさを強調する設定は、例えば蛍光分析のように特定エリアに特定波長の光を集中して当てる必要がある時、又は照明ユニット104から遠い被写体の明るさ不足を補う場合、近すぎる被写体の明るさ過剰(白トビ)を抑制する場合等に有効である。
図7は、本発明の第3の実施形態に係る撮像装置100の詳細な構成について示す図である。以下、図7に対する説明は、図4に対して異なる部分の構成を中心に説明し、共通する部分の構成は説明を省略する。
本発明の第4の実施形態を説明する。第4の実施形態は、前述した実施形態の撮像装置100を顕微鏡装置に応用した場合の例である。撮像装置の全体構成を図9に示す。また、光源のスペクトル分布の例を図10(a)に、光源の発光タイミングの例を図10(b)に示す。
本発明の第5の実施形態を説明する。第5の実施形態は、前述した実施形態の撮像装置100を内視鏡装置に応用した場合の例である。内視鏡装置の基本的な全体構成を図11に示す。
Claims (14)
- 被写体を撮像して該被写体に係る画像を取得する撮像ユニットと、
光学特性の異なる複数種類の照明光を前記被写体に対して照射する単一又は複数の光源を有する照明ユニットと、
前記撮像ユニットにおいて取得される前記画像の画像特性が設定され、該設定された画像特性を有する前記画像が実効的に前記撮像ユニットで取得されるように、前記光源毎の、光量制御特性の情報と、配光パターン特性の情報と、スペクトル分布特性の情報と、偏光特性の情報との少なくとも1つを含む光源特性情報を参照して、少なくとも1種類の前記照明光の光量、配光パターン、スペクトル分布、又は偏光特性を前記照明ユニットに対して設定する画像特性設定ユニットと、
を具備することを特徴とする撮像装置。 - 前記画像特性設定ユニットは、前記撮像ユニットの1フレームの撮像時間よりも短い時間で前記複数種類の光量、配光パターン、スペクトル分布、偏光特性のうち少なくとも1つを切り替えるように前記照明ユニットに対して設定することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記画像特性設定ユニットは、前記撮像ユニットの1フレームの撮像時間毎に前記照明光の光量、配光パターン、スペクトル分布、偏光特性のうち少なくとも1つを前記照明ユニットに対して設定し、
前記撮像ユニットの1フレーム毎に得られた複数の前記画像を合成する画像処理ユニットをさらに具備することを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。 - 前記画像特性設定ユニットは、
前記撮像ユニットから得られた画像から画像特性を抽出する画像特性抽出部と、
前記画像から抽出した画像特性と前記設定した画像特性とを比較する画像特性比較部と、
前記画像特性比較部で比較された画像特性の差異がなくなるように、前記照明ユニットの照明光の光量、配光パターン、スペクトル分布、偏光特性のうち少なくとも1つを補正する照明特性補正部と、
をさらに有することを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記設定される画像特性は、時間的に変化するものであり、
前記画像特性設定ユニットは、前記設定された画像特性を有する前記画像が実効的に前記撮像ユニットで取得されるように、前記光源特性情報を参照して、少なくとも1種類の前記照明光の光量、配光パターン、スペクトル分布、又は偏光特性を時間的に変化させることを特徴と請求項1乃至4の何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記設定された画像特性は、前記撮像ユニットで取得される画像の明るさに対するダイナミックレンジを含み、
前記画像特性設定ユニットは、前記ダイナミックレンジの設定がされた場合に、第1の時間タイミングに第1の光量で、第2の時間タイミングに第2の光量で前記照明光を発光させるように前記照明ユニットを設定し、
前記撮像ユニットは、前記第1の時間タイミングに同期して第1の画像を取得するとともに、前記第2の時間タイミングに同期して第2の画像を取得し、
前記第1の画像と前記第2の画像とを合成して前記設定されたダイナミックレンジを有する合成画像を取得する画像処理ユニットをさらに具備することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記設定された画像特性は、前記撮像ユニットで取得される画像において強調する又は抑制する波長帯域を含み、
前記画像特性設定ユニットは、前記光源特性情報を参照して、スペクトル分布の異なる複数種類の前記照明光を合成して前記強調する又は抑制する波長帯域の照明光とするように前記照明ユニットを設定することを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記設定された画像特性は、前記撮像ユニットで取得される画像において強調する又は抑制する波長帯域を含み、
前記画像特性設定ユニットは、前記光源特性情報を参照して、前記照明ユニットから照射される前記照明光のスペクトルが時間的に切り替わるように前記照明ユニットを設定し、
前記撮像ユニットは、前記照明光のスペクトルの切り替えのタイミングに同期して複数の画像を取得し、
前記取得された複数の画像を合成して前記設定された波長帯域を強調又は抑制した画像を生成する画像処理ユニットをさらに具備することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記設定される画像特性は、前記撮像ユニットで取得される画像において明るさを強調すべき被写体エリアの範囲を含み、
前記画像特性設定ユニットは、前記光源特性情報を参照して、前記設定された被写体エリアに前記照明光が照射されるように前記照明ユニットを設定することを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の撮像装置。 - 前記画像特性設定ユニットに設定された画像特性を示す情報、前記光源特性を示す情報、前記画像特性設定ユニットによる前記照明ユニットの設定を示す情報の少なくとも1つを前記撮像ユニットで取得された画像とともに表示する表示ユニットをさらに具備することを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の撮像装置。
- 前記照明ユニットが有する前記光源は、光源と照明光学系との組み合わせ、光源と導光路と蛍光部材と照明光学系との組み合わせ、光源と導光路と拡散部材と照明光学系との組み合わせ、光源と可変焦点距離の照明光学系と、光源と偏光制御光学系との組み合わせの少なくとも何れかを含むことを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の撮像装置。
- 前記撮像ユニットによる画像の取得と前記照明ユニットによる前記被写体の照明とは、前記被写体に対して照射される外光が、被写体に対して前記照明ユニットから照射される照明光に対して実効的に無視できる環境で行われ、
前記被写体に対して照射される外光が、前記被写体に対して前記照明ユニットから照射される前記照明光に対して実効的に無視できる環境とは、前記撮像ユニットへの外光の入射を抑制される環境、或いは撮像ユニットで取得される画像から外光の成分をキャンセル可能な又は照明光の成分を抽出可能な環境であることを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の撮像装置。 - 請求項1乃至12の何れか1項に記載の撮像装置を備えた顕微鏡装置。
- 請求項1乃至12の何れか1項に記載の撮像装置を備えた内視鏡装置。
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