JP6157135B2 - 光源撮像装置 - Google Patents
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Description
前記目的を果たすため、本発明の一態様によれば、光源撮像装置は、検出可能な波長帯域である波長感度領域が互いに異なるN種(Nは自然数)の光検出要素を含む撮像部によって撮像される対象物を照明するための光源撮像装置であって、前記撮像部と、互いにピーク波長が異なるM個(MはNより大きい自然数)の狭帯域光であって、前記ピーク波長同士の差が有効波長間隔以上である狭帯域光を含む光を射出する光源部と、前記対象物が存在する物体の内部空間に挿入されるように構成された挿入部と、前記挿入部に設けられており、導光された前記狭帯域光を含む光に基づいて、照明光を射出する照明光射出部と、前記光源部から射出された前記狭帯域光を含む光を前記照明光射出部まで導光する導光部と、を具備し、前記Nは3であり、3種の前記光検出要素は、青色波長感度領域を検出するように構成されたB光検出要素と、緑色波長感度領域を検出するように構成されたG光検出要素と、赤色波長感度領域を検出するように構成されたR光検出要素と、を含んでおり、前記撮像部は、前記青色波長感度領域と前記緑色波長感度領域とが重複する第1の感度重なり領域と、前記緑色波長感度領域と前記赤色波長感度領域とが重複する第2の感度重なり領域と、を含むように構成されており、前記青色波長感度領域のうち前記第1の感度重なり領域を除いた領域を第1の光感度領域とし、前記緑色波長感度領域のうち前記第2の感度重なり領域を除いた領域を第2の光感度領域とし、前記第2の感度重なり領域を第3の光感度領域とし、前記赤色波長感度領域のうち前記第2の感度重なり領域を除いた領域を、第4の光感度領域としたときに、前記Mは4であり、4つの前記狭帯域光の前記ピーク波長を短波長側から長波長側へ順に第1のピーク波長、第2のピーク波長、第3のピーク波長及び第4のピーク波長としたときに、前記第1のピーク波長は、前記第1の光感度領域に含まれ、前記第2のピーク波長は、前記第2の光感度領域に含まれ、前記第3のピーク波長は、前記第3の光感度領域に含まれ、前記第4のピーク波長は、前記第4の光感度領域に含まれる。
前記目的を果たすため、本発明の一態様によれば、光源撮像装置は、検出可能な波長帯域である波長感度領域が互いに異なるN種(Nは自然数)の光検出要素を含む撮像部によって撮像される対象物を照明するための光源撮像装置であって、前記撮像部と、互いに波長範囲が異なるK個(KはNより大きい自然数)の発光領域を有し、各々の前記発光領域には少なくとも1つの狭帯域光のピーク波長が含まれるように、複数の前記狭帯域光を射出する光源部と、前記対象物が存在する物体の内部空間に挿入されるように構成された挿入部と、前記挿入部に設けられており、導光された光に基づく照明光を射出する照明光射出部と、前記光源部から射出された前記狭帯域光を前記照明光射出部まで導光する導光部と、を具備し、前記Nは3であり、3種の前記光検出要素は、青色波長感度領域を検出するように構成されたB光検出要素と、緑色波長感度領域を検出するように構成されたG光検出要素と、赤色波長感度領域を検出するように構成されたR光検出要素と、を含んでおり、前記Kは4であり、4つの前記発光領域を短波長側から長波長側へ順に第1の発光領域、第2の発光領域、第3の発光領域及び第4の発光領域としたときに、前記第1の発光領域は、前記青色波長感度領域に含まれ、前記第2の発光領域は、前記緑色波長感度領域に含まれ、前記第3の発光領域は、前記緑色波長感度領域と前記赤色波長感度領域とが重複する重なり領域に含まれ、前記第4の発光領域は、前記赤色波長感度領域のうち、前記重なり領域を除く領域に含まれる。
本発明の第1の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、本発明の光源装置と、この光源装置により照明された観察対象物を撮像する撮像装置とを含む光源撮像装置100に係る。本実施形態に係る光源撮像装置100の構成例の概略を図1に示す。図1に示されるように、光源撮像装置100は、本体部110と挿入部180とを備える。
(1)レーザ光の波長数は、所定の色再現性を得るために最低限必要と考えられた4とする。
(2)図8に示されるように、撮像部184のR光感度領域、G光感度領域及びB光感度領域の各々は、少なくとも1つ、好ましくは2つ以上のレーザ光源の波長を含む。
(3)レーザ光源の波長差は、有効波長間隔以上であって、波長的に離散していると考えられた40nm以上とする。
(4)試験色1乃至8及び15の各々の分光反射率が急峻に変化している急峻波長λkを挟んで2つのレーザ光が設けられるように、レーザ光の波長を決定する。
(5)一般に流通しているレーザ光源の波長とする。
第1の実施形態の変形例について説明する。ここでは、第1の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第1の実施形態では、可視領域全体の色再現性を向上させるため、撮像部184に含まれる3つの光検出要素であるR光検出要素、G光検出要素及びB光検出要素の何れもが、2つのレーザ光を検出できる構成としている。すなわち、R光感度領域、G光感度領域及びB光感度領域の何れにも、2つのレーザ光源から射出される光の波長が含まれる構成となっている。
第2の実施形態について説明する。ここでは、第1の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第1実施形態では、レーザ光源の波長の選択を、図9A乃至図9Iに示された試験色1乃至8及び15の分光反射率に基づいて決定されている。ここで、試験色1乃至8は、自然界の色を想定した色であり、試験色15は、日本人の肌の色を想定した色である。これに対して、より彩度が高い色やカラフルな色の物体を観察したいとする要望もある。そこで本実施形態では、試験色1乃至8及び15よりも急峻な分光反射率の変化がある色について、少ないレーザ光源の数で効率的に色再現性を向上させる光源撮像装置100について示す。ここでは、R光感度領域である570nmから700nmの領域にやや急峻なスペクトル変化があるような分光反射率を有する物を観察対象とする光源撮像装置100について示す。
本実施形態では、W=130nm、q=3であるので、上記式(1)よりΔλ2は16.3nm以上となる。これを踏まえて本実施形態では、R光感度領域に含まれる第3の半導体レーザ光源123、第6の半導体レーザ光源126、及び第7の半導体レーザ光源127は次のように決定されている。すなわち、第3の半導体レーザ光源123は、波長590nmのオレンジ色レーザ光を射出するマルチモードSHG半導体レーザ光源であり、第6の半導体レーザ光源126は、波長635nmの朱色レーザ光を射出するマルチモード半導体レーザ光源であり、第7の半導体レーザ光源127は、波長660nmの赤色レーザ光を射出するマルチモード半導体レーザ光源である。
第2の実施形態の変形例について説明する。ここでは、第2の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第2実施形態では、1つのR光検出要素の光感度領域における色再現性を高めるため、R光感度領域に複数の狭帯域光の波長が含まれる場合の、波長の決定方法について説明した。これに対して本変形例では、可視光領域全体における色再現性を高めるための波長決定方法を説明する。
ここで、L=300nm、p=4とすると、式(2)より、Δλは30nm以上となる。第1の実施形態及び第2の実施形態では、何れもΔλが30nm以上という条件は満足されている。その他の構成は第1の実施形態や第2の実施形態と同様である。
第3の実施形態について説明する。ここでは、第1の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態に係る光源撮像装置100の構成例を図13に示す。この図に示されるように、光源撮像装置100は、第1の光源制御回路142−1と、第2の光源制御回路142−2との2つの光源制御回路を有している。
第3の実施形態の第1の変形例について説明する。ここでは、第3の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。本変形例に係る光源撮像装置100の構成例の概略を図14に示す。第3の実施形態では、第1乃至第4の半導体レーザ光源から射出された通常の照明光と、第8の半導体レーザ光源128から射出された特殊照明光とが、同一の光射出部190から射出される例を示した。これに対して本変形例では、図14に示されるように、通常の照明光は第1の光射出部190−1から射出され、特殊照明光は第2の光射出部190−2から射出されるように構成されている。
第3の実施形態の第2の変形例について説明する。ここでは、第3の実施形態の第1の変形例との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。本変形例に係る光源撮像装置100の構成例を図15に示す。この図に示されるように、光源撮像装置100の基本的な構成は、図14を参照して説明した第3の実施形態の第1の変形例と同様である。本変形例が第1の変形例と異なる点は、本体部110の挿入部180との接続部の近傍に光カプラ168が設けられている点である。光カプラ168は、2つの入射端と2つの射出端とを有する2in2outの光カプラである。光カプラ168は、2つの入射端の何れか一方から入射した光を、予め設定された分割比で分割し、2つの射出端から射出する機能を有している。本変形例では、この分割比は50:50であり、光カプラは、2つの入射端のいずれかから入射した狭帯域光を、等しい光量比に分割して2つの射出端から射出する機能を有している。光カプラ168の2つある入射端のうち一方は、第1乃至第4の半導体レーザ光源から射出された狭帯域光を合波する4in1outの光コンバイナ部150の射出端と出射側光ファイバ166で光学的に接続されている。また、光カプラ168の入射端の他方は、第8の半導体レーザ光源128の射出端と光ファイバ165で光学的に接続されている。
第4の実施形態について説明する。ここでは、第1の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態の光源撮像装置100の構成は、図1を参照して説明した第1の実施形態に係る光源撮像装置100の構成と同様である。本実施形態は、第1乃至第4の半導体レーザ光源から射出されるレーザ光の波長の組み合わせの決定方法が、第1乃至第3の実施形態と異なる。
第4の実施形態の変形例について説明する。ここでは、第4の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。第4実施形態では、発光領域を撮像部の光検出要素の光感度特性のみから設定した。これに対して本変形例では、光検出要素の光感度特性に加えて、観察対象物の分光反射率も考慮の上、発光領域が設定される。
Claims (24)
- 検出可能な波長帯域である波長感度領域が互いに異なるN種(Nは自然数)の光検出要素を含む撮像部によって撮像される対象物を照明するための光源撮像装置であって、
前記撮像部と、
互いにピーク波長が異なるM個(MはNより大きい自然数)の狭帯域光であって、前記ピーク波長同士の差が有効波長間隔以上である狭帯域光を含む光を射出する光源部と、
前記対象物が存在する物体の内部空間に挿入されるように構成された挿入部と、
前記挿入部に設けられており、導光された前記狭帯域光を含む光に基づいて、照明光を射出する照明光射出部と、
前記光源部から射出された前記狭帯域光を含む光を前記照明光射出部まで導光する導光部と、
を具備し、
前記有効波長間隔は40nmであって、
前記照明光は前記狭帯域光又は前記狭帯域光の光学特性が調整された光を含む
光源撮像装置。 - 全ての前記波長感度領域の各々には、複数の前記狭帯域光の前記ピーク波長のうち少なくとも1つが含まれており、
少なくとも1つの前記波長感度領域には、2つ以上の前記ピーク波長が含まれている、
請求項1に記載の光源撮像装置。 - 前記撮像部は、異なる種類の前記光検出要素の各々の前記波長感度領域が重複する感度重なり領域を有するように構成された前記光検出要素を少なくとも1組含んでおり、
少なくとも1つの前記狭帯域光の前記ピーク波長は、前記感度重なり領域に含まれている、
請求項1又は2に記載の光源撮像装置。 - 前記Nは3であり、
3種の前記光検出要素は、
青色波長感度領域を検出するように構成されたB光検出要素と、
緑色波長感度領域を検出するように構成されたG光検出要素と、
赤色波長感度領域を検出するように構成されたR光検出要素と、
を含んでいる、
請求項1乃至3のうち何れか1項に記載の光源撮像装置。 - 前記R光検出要素の前記赤色波長感度領域には、2つ以上の前記狭帯域光の前記ピーク波長が含まれている、請求項4に記載の光源撮像装置。
- 検出可能な波長帯域である波長感度領域が互いに異なるN種(Nは自然数)の光検出要素を含む撮像部によって撮像される対象物を照明するための光源撮像装置であって、
前記撮像部と、
互いにピーク波長が異なるM個(MはNより大きい自然数)の狭帯域光であって、前記ピーク波長同士の差が有効波長間隔以上である狭帯域光を含む光を射出する光源部と、
前記対象物が存在する物体の内部空間に挿入されるように構成された挿入部と、
前記挿入部に設けられており、導光された前記狭帯域光を含む光に基づいて、照明光を射出する照明光射出部と、
前記光源部から射出された前記狭帯域光を含む光を前記照明光射出部まで導光する導光部と、
を具備し、
前記Nは3であり、
3種の前記光検出要素は、
青色波長感度領域を検出するように構成されたB光検出要素と、
緑色波長感度領域を検出するように構成されたG光検出要素と、
赤色波長感度領域を検出するように構成されたR光検出要素と、
を含んでおり、
前記撮像部は、
前記青色波長感度領域と前記緑色波長感度領域とが重複する第1の感度重なり領域と、
前記緑色波長感度領域と前記赤色波長感度領域とが重複する第2の感度重なり領域と、
を含むように構成されており、
前記青色波長感度領域のうち前記第1の感度重なり領域を除いた領域を第1の光感度領域とし、
前記緑色波長感度領域のうち前記第2の感度重なり領域を除いた領域を第2の光感度領域とし、
前記第2の感度重なり領域を第3の光感度領域とし、
前記赤色波長感度領域のうち前記第2の感度重なり領域を除いた領域を、第4の光感度領域としたときに、
前記Mは4であり、
4つの前記狭帯域光の前記ピーク波長を短波長側から長波長側へ順に第1のピーク波長、第2のピーク波長、第3のピーク波長及び第4のピーク波長としたときに、
前記第1のピーク波長は、前記第1の光感度領域に含まれ、
前記第2のピーク波長は、前記第2の光感度領域に含まれ、
前記第3のピーク波長は、前記第3の光感度領域に含まれ、
前記第4のピーク波長は、前記第4の光感度領域に含まれる、
光源撮像装置。 - 前記有効波長間隔は40nmであり、
前記第1のピーク波長、前記第2のピーク波長、前記第3のピーク波長及び前記第4のピーク波長の差は、互いに前記有効波長間隔以上である、
請求項6に記載の光源撮像装置。 - 前記青色波長感度領域は、400乃至525nmの領域であり、
前記緑色波長感度領域は、470乃至625nmの領域であり、
前記赤色波長感度領域は、570乃至700nmの領域である、
請求項6又は7に記載の光源撮像装置。 - 2つ以上の前記ピーク波長が含まれている前記波長感度領域を多光領域とし、
生体の分光反射率の変化が所定の値よりも大きい波長領域を急峻波長としたときに、
前記多光領域において、前記急峻波長よりも長波長側と短波長側とにそれぞれ、前記ピーク波長が含まれている、
請求項2に記載の光源撮像装置。 - 600nmの波長を含む前記波長感度領域である赤色波長感度領域には、2つ以上の前記ピーク波長が含まれており、
前記2つ以上の前記ピーク波長の少なくとも1つは、前記赤色波長感度領域内かつ600nmより長波長であり、
前記2つ以上の前記ピーク波長の少なくとも1つは、前記赤色波長感度領域内かつ600nmより短波長である、
請求項2に記載の光源撮像装置。 - 2つ以上の前記ピーク波長が含まれている前記波長感度領域は、生体の分光反射率が所定の値よりも高い波長領域及び/又は生体の分光反射率の変化が所定の値よりも大きい波長領域を含んでいる、
請求項2に記載の光源撮像装置。 - 全ての前記光検出要素による前記波長感度領域の幅をVとしたときに、
前記有効波長間隔Δλは、
V/(2(M+1))≦Δλ
を満たす、
請求項1又は2に記載の光源撮像装置。 - q個(qは2以上の自然数)の前記ピーク波長が含まれている前記波長感度領域の幅をWとしたときに、
前記有効波長間隔Δλは、
W/(2(q+1))≦Δλ
を満たす、
請求項1又は2に記載の光源撮像装置。 - 前記M個の狭帯域光の波長は、合波すると白色光となる波長の組み合わせである、請求項1乃至13のうち何れか1項に記載の光源撮像装置。
- 前記光源部は、半導体レーザ光源及び/又は半導体レーザ光源と光学素子とを組み合わせた複合型半導体レーザ光源を含む、請求項1乃至14のうち何れか1項に記載の光源撮像装置。
- 前記光源部は、複数の光源ユニットを含み、
前記光源ユニットの少なくとも一部を互いに独立に制御する光源制御回路をさらに具備する、
請求項1乃至15のうち何れか1項に記載の光源撮像装置。 - 前記光源部が射出する前記狭帯域光の波長に関わらず、所定の波長の独立狭帯域光を射出する独立光源部を更に具備する、
請求項1乃至16のうち何れか1項に記載の光源撮像装置。 - 前記独立狭帯域光は、前記導光部を介して前記照明光射出部から射出される、請求項17に記載の光源撮像装置。
- 前記独立狭帯域光を前記挿入部の先端部まで導光する独立導光部と、
前記先端部に設けられた、前記独立導光部により導光された前記独立狭帯域光を射出する独立照明光射出部と、
をさらに具備する請求項17に記載の光源撮像装置。 - 検出可能な波長帯域である波長感度領域が互いに異なるN種(Nは自然数)の光検出要素を含む撮像部によって撮像される対象物を照明するための光源撮像装置であって、
前記撮像部と、
互いに波長範囲が異なるK個(KはNより大きい自然数)の発光領域を有し、各々の前記発光領域には少なくとも1つの狭帯域光のピーク波長が含まれるように、複数の前記狭帯域光を射出する光源部と、
前記対象物が存在する物体の内部空間に挿入されるように構成された挿入部と、
前記挿入部に設けられており、導光された光に基づく照明光を射出する照明光射出部と、
前記光源部から射出された前記狭帯域光を前記照明光射出部まで導光する導光部と、
を具備し、
前記Nは3であり、
3種の前記光検出要素は、
青色波長感度領域を検出するように構成されたB光検出要素と、
緑色波長感度領域を検出するように構成されたG光検出要素と、
赤色波長感度領域を検出するように構成されたR光検出要素と、
を含んでおり、
前記Kは4であり、
4つの前記発光領域を短波長側から長波長側へ順に第1の発光領域、第2の発光領域、第3の発光領域及び第4の発光領域としたときに、
前記第1の発光領域は、前記青色波長感度領域に含まれ、
前記第2の発光領域は、前記緑色波長感度領域に含まれ、
前記第4の発光領域は、前記赤色波長感度領域に含まれる、
光源撮像装置。 - 全ての前記波長感度領域の各々には、複数の前記発光領域のうち少なくとも1つが含まれており、
少なくとも1つの前記波長感度領域には、2つ以上の前記発光領域が含まれている、
請求項20に記載の光源撮像装置。 - 前記撮像部は、異なる種類の前記光検出要素の各々の前記波長感度領域が重複する感度重なり領域を有するように構成された前記光検出要素を少なくとも1組含んでおり、
少なくとも1つの前記発光領域は、前記感度重なり領域に含まれている、
請求項20又は21に記載の光源撮像装置。 - 検出可能な波長帯域である波長感度領域が互いに異なるN種(Nは自然数)の光検出要素を含む撮像部によって撮像される対象物を照明するための光源撮像装置であって、
前記撮像部と、
互いに波長範囲が異なるK個(KはNより大きい自然数)の発光領域を有し、各々の前記発光領域には少なくとも1つの狭帯域光のピーク波長が含まれるように、複数の前記狭帯域光を射出する光源部と、
前記対象物が存在する物体の内部空間に挿入されるように構成された挿入部と、
前記挿入部に設けられており、導光された光に基づく照明光を射出する照明光射出部と、
前記光源部から射出された前記狭帯域光を前記照明光射出部まで導光する導光部と、
を具備し、
前記Nは3であり、
3種の前記光検出要素は、
青色波長感度領域を検出するように構成されたB光検出要素と、
緑色波長感度領域を検出するように構成されたG光検出要素と、
赤色波長感度領域を検出するように構成されたR光検出要素と、
を含んでおり、
前記Kは4であり、
4つの前記発光領域を短波長側から長波長側へ順に第1の発光領域、第2の発光領域、第3の発光領域及び第4の発光領域としたときに、
前記第1の発光領域は、前記青色波長感度領域に含まれ、
前記第2の発光領域は、前記緑色波長感度領域に含まれ、
前記第3の発光領域は、前記緑色波長感度領域と前記赤色波長感度領域とが重複する重なり領域に含まれ、
前記第4の発光領域は、前記赤色波長感度領域のうち、前記重なり領域を除く領域に含まれる、
光源撮像装置。 - 2つ以上の前記発光領域が含まれている前記波長感度領域を多光領域とし、
生体の分光反射率の変化が所定の値よりも大きい波長領域を急峻波長としたときに、
前記多光領域において、前記急峻波長よりも長波長側と短波長側とにそれぞれ、前記発光領域が含まれている、
請求項21に記載の光源撮像装置。
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