JP2018094400A - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本開示の一態様に係る撮像装置は、対象物の内部の測定に用いられる装置であって、前記対象物に照射するためのパルス光を発光する光源と、前記パルス光の照射に対応して、前記対象物から戻った光を検出する光検出器と、演算部と、を備え、前記演算部は、前記光検出器により検出された前記対象物から戻った光の光量の時間的な安定性を判定する。
【選択図】図1A
Description
対象物の内部の測定に用いられる装置であって、
前記対象物に照射するためのパルス光を発光する光源と、
前記パルス光の照射に対応して、前記対象物から戻った光を検出する光検出器と、
演算部と、を備える。
前記光検出器により検出された前記対象物から戻った光の光量の時間的な安定性を判定する。
本開示の項目1に係る撮像装置は、
対象物の内部の測定に用いられる装置であって、
前記対象物に照射するためのパルス光を発光する光源と、
前記パルス光の照射に対応して、前記対象物から戻った光を検出する光検出器と、
演算部と、を備える。
前記光検出器により検出された前記対象物から戻った光の光量の時間的な安定性を判定する。
項目1に記載の撮像装置において、
光検出器は、前記対象物から戻った光を信号電荷に変換して蓄積するイメージセンサであり、
前記演算部は、前記イメージセンサにおける、前記信号電荷の蓄積量の時間的な安定性を判定することにより、前記光検出器により検出された前記対象物から戻った光の光量の時間的な安定性を判定してもよい。
項目1または2に記載の撮像装置において、
前記演算部は、さらに、
前記対象物の環境が前記対象物の内部の測定に適しているか否かを判定し、
前記パルス光の光量を調整してもよい。
項目3に記載の撮像装置において、
前記演算部は、前記パルス光の単位時間あたりの発光回数を調整することにより、前記パルス光の光量を調整してもよい。
項目2に記載の撮像装置において、
前記イメージセンサは、前記信号電荷に基づき、前記対象物の第1画像を取得し、
前記演算部は、さらに、前記第1画像内における、前記対象物の内部の測定に用いる領域の位置を決定してもよい。
項目5に記載の撮像装置において、
前記対象物は生体であり、
前記領域は、前記生体の特定部位内であって、
前記演算部は、さらに、前記特定部位内において前記領域が最大となるように前記領域の大きさを調整してもよい。
項目5または6に記載の撮像装置は、
ディスプレイをさらに備え、
前記ディスプレイは、前記第1画像と、前記領域を示す第2画像とを重畳して表示してもよい。
項目7に記載の撮像装置において、
前記ディスプレイは、さらに、前記領域の位置を決定するための補助線を、前記第1画像および前記第2画像に重畳して表示してもよい。
項目1から8のいずれかに記載の撮像装置において、
前記演算部は、さらに、前記対象物の内部の測定中の異常を判定してもよい。
項目2に記載の撮像装置において、
前記イメージセンサは、前記対象物から戻った光のうち、前記対象物の内部で散乱された成分に対応する前記信号電荷を蓄積してもよい。
項目1から10のいずれかに記載の撮像装置において、
前記対象物は生体であってもよく、
前記演算部は、前記光検出器からの信号を基に前記生体の血流変化を示す情報を生成してもよい。
本開示の項目12に係る撮像方法は、
対象物の内部の測定に用いられる方法であって、
パルス光を前記対象物に照射し、前記パルス光の照射に対応して、前記対象物から戻った光を光検出器により検出するステップと、
前記光検出器により検出された前記対象物から戻った光の光量の時間的な安定性を判定するステップと、を含む。
項目12に記載の撮像方法において、
光検出器は、前記対象物から戻った光を信号電荷に変換して蓄積するイメージセンサであり、
前記判定するステップにおいて、
前記イメージセンサにおける、前記信号電荷の蓄積量の時間的な安定性を判定することにより、前記光検出器により検出された前記対象物から戻った光の光量の時間的な安定性を判定してもよい。
項目12または13に記載の撮像方法において、
前記対象物の環境が前記対象物の内部の測定に適しているか否かを判定するステップと、
前記パルス光の光量を調整するステップと、をさらに含んでいてもよい。
項目12から14のいずれかに記載の撮像方法において、
前記対象物は生体であってもよく、
前記光検出器からの信号を基に前記生体の血流変化を示す情報を生成するステップをさらに含んでいてもよい。
[1.撮像装置]
まず、第1の実施形態に係る撮像装置100の構成について、図1Aから図3を用いて説明する。
光源102は、対象物101に光を照射する。光源102から照射されて対象物101に到達した光は、対象物101の表面で反射する成分である表面反射成分I1と、対象物101の内部で1回反射もしくは散乱、または多重散乱する成分である内部散乱成分I2になる。表面反射成分I1は、直接反射成分、拡散反射成分、及び散乱反射成分の3つを含む。直接反射成分は、入射角と反射角が等しい反射成分である。拡散反射成分は、表面の凹凸形状により拡散して反射する成分である。散乱反射成分は、表面近傍の内部組織によって散乱して反射する成分である。対象物101を人の額とした場合、散乱反射成分は、表皮内部で散乱して反射する成分である。以降、本開示では、対象物101の表面反射成分I1はこれら3つの成分を含むものとして説明する。また、内部散乱成分I2は、表面近傍の内部組織によって散乱して反射する成分を含まないものとして説明する。
イメージセンサ110は、光源102から出射され対象物101から反射した光を受光する。イメージセンサ110は、2次元に配置された複数の画素を有し、対象物101の2次元情報を一度に取得する。イメージセンサ110は、例えば、CCDイメージセンサまたはCMOSイメージセンサである。
制御回路120は、光源102のパルス光の発光タイミングと、イメージセンサ110のシャッタタイミングとの時間差を調整する。これ以降、当該時間差を「位相」または「位相遅れ」と称することがある。光源102の「発光タイミング」とは、光源102が発光するパルス光が立ち上りを開始する時間である。制御回路120は、発光タイミングを変化させて位相を調整しても良いし、シャッタタイミングを変化させて位相を調整しても良い。
撮像装置100は、対象物101の2次元像をイメージセンサ110の受光面上に形成する結像光学系を備えてもよい。結像光学系の光軸は、イメージセンサ110の受光面に対して略直交する。結像光学系は、ズームレンズを含んでいてもよい。ズームレンズの位置が変化すると対象物101の2次元像の拡大率が変更し、イメージセンサ110上の2次元像の解像度が変化する。したがって、対象物101までの距離が遠くても測定したい領域を拡大して詳細に観察することが可能となる。
本開示の撮像装置100は、表面反射成分I1から内部散乱成分I2を区別して検出する。対象物101を人の額とした場合、検出したい内部散乱成分I2による信号強度は非常に小さくなる。前述のように、レーザ安全基準を満たす非常に小さな光量の光が照射されることに加えて、頭皮、脳髄液、頭蓋骨、灰白質、白質及び血流による光の散乱並びに吸収が大きいためである。さらに、脳活動時の血流量または血流内成分の変化による信号強度の変化は、さらに数十分の1の大きさに相当し非常に小さくなる。したがって、検出したい信号成分の数千から数万倍である表面反射成分I1をできるだけ混入させずに撮影する。
本実施の形態2は、撮像装置800に測定中に異常値の発生を検出する異常値判定部810を含む。ここでは、本実施形態において実施の形態1と同様の内容についての詳細な説明は省略する。異常値判定部810は、演算部に相当する。
101 対象物
102 光源
104 光電変換部
106 電荷蓄積部
110 イメージセンサ
120 制御回路
130 発光光量調整部
140 測定環境判定部
150 信号安定性判定部
400 検出領域
500 ディスプレイ
510 撮影画像
520 位置調整用アイコン
530 補助線
540 調整ステージ
550 固定冶具
710 てかり
810 異常値判定部
Claims (15)
- 対象物の内部の測定に用いられる撮像装置であって、
前記対象物に照射するためのパルス光を発光する光源と、
前記パルス光の照射に対応して、前記対象物から戻った光を検出する光検出器と、
演算部と、を備え、
前記演算部は、
前記対象物から戻った光の光量の時間的な安定性を判定する、撮像装置。 - 前記光検出器は、前記対象物から戻った光を信号電荷に変換して蓄積するイメージセンサであり、
前記演算部は、前記イメージセンサにおける、前記信号電荷の蓄積量の時間的な安定性を判定することにより、前記対象物から戻った光の光量の時間的な安定性を判定する、
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記演算部は、さらに、
前記対象物の環境が前記対象物の内部の測定に適しているか否かを判定し、
前記パルス光の光量を調整する、
請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記演算部は、前記パルス光の単位時間あたりの発光回数を調整することにより、前記パルス光の光量を調整する、
請求項3に記載の撮像装置。 - 前記イメージセンサは、前記信号電荷に基づき、前記対象物の第1画像を取得し、
前記演算部は、さらに、前記第1画像内における、前記対象物の内部の測定に用いる領域の位置を決定する、
請求項2に記載の撮像装置。 - 前記対象物は生体であり、
前記領域は、前記生体の特定部位内であって、
前記演算部は、さらに、前記特定部位内において前記領域が最大となるように前記領域の大きさを調整する、
請求項5に記載の撮像装置。 - ディスプレイをさらに備え、
前記ディスプレイは、前記第1画像と、前記領域を示す第2画像とを重畳して表示する、
請求項5または6に記載の撮像装置。 - 前記ディスプレイは、さらに、前記領域の位置を決定するための補助線を、前記第1画像および前記第2画像に重畳して表示する、
請求項7に記載の撮像装置。 - 前記演算部は、さらに、前記対象物の内部の測定中の異常を判定する、
請求項1から8のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記イメージセンサは、前記対象物から戻った光のうち、前記対象物の内部で散乱された成分に対応する前記信号電荷を蓄積する、
請求項2に記載の撮像装置。 - 前記対象物は生体であり、
前記演算部は、前記光検出器からの信号を基に前記生体の血流変化を示す情報を生成する、
請求項1から10のいずれかに記載の撮像装置。 - 対象物の内部の測定に用いられる撮像方法であって、
パルス光を前記対象物に照射し、前記パルス光の照射に対応して、前記対象物から戻った光を光検出器により検出するステップと、
前記対象物から戻った光の光量の時間的な安定性を判定するステップと、を含む、
撮像方法。 - 光検出器は、前記対象物から戻った光を信号電荷に変換して蓄積するイメージセンサであり、
前記判定するステップにおいて、
前記イメージセンサにおける、前記信号電荷の蓄積量の時間的な安定性を判定することにより、前記対象物から戻った光の光量の時間的な安定性を判定する、
請求項12に記載の撮像方法。 - 前記対象物の環境が前記対象物の内部の測定に適しているか否かを判定するステップと、
前記パルス光の光量を調整するステップと、をさらに含む、
請求項12または13に記載の撮像方法。 - 前記対象物は生体であり、
前記光検出器からの信号を基に前記生体の血流変化を示す情報を生成するステップをさらに含む、
請求項12から14のいずれかに記載の撮像方法。
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