KR100685358B1 - 화상 처리 시스템 - Google Patents

Abstract

가시광역에 있어서 상이한 분광 분포 특성의 발광을 행하는 6종류의 LED(6a∼6f)와, 이들 LED(6a∼6f)에 의해 조명되고 촬상 광학계(7)에 의해 결상된 피사체상을 촬상하여 화상 신호를 출력하는 모노크롬 타입의 CCD(8)와, 조작 스위치(14)로부터 피사체 분광 화상의 촬영 지시가 입력되면 상기 LED(6a∼6f)를 순차 점등시켜서 상기 CCD(8)에 의해 각각 촬상을 실행시킴으로써 6원색의 피사체 분광 화상을 취득하도록 제어하는 CPU(18)를 포함하는 촬영 장치(1)와, 상기 촬영 장치(1)에 의해 촬영된 6원색의 피사체 분광 화상을 취득하여 고도의 색재현을 행하기 위한 표시 신호를 생성하는 연산 장치(21)와, 이 연산 장치(21)에 의해 생성된 표시 신호를 표시하는 디스플레이(22)를 포함하는 처리 장치(2)를 구비한 화상 처리 시스템을 제공한다.

화상 처리, 피사체 분광 화상, 색재현, 발광 소자, 고체 촬상 소자

Description

화상 처리 시스템{IMAGE PROCESSING SYSTEM}

본 발명은 화상 처리 시스템, 더욱 상세하게는 피사체 분광 화상을 취득하여 피사체를 고정밀도로 색재현하기 위한 처리를 행하는 화상 처리 시스템에 관한 것이다.

최근, 미용이나 건강에 대한 관심이 높아지고 있으며, 예를 들면 미용에 있어서는 피부의 멜라닌 색소를 제어하는 화이트닝이, 심미에의 추구의 한 분야로서, 유행의 조짐을 보이고 있다.

종래에 있어서의 피부 진단에는, 피부 표면을 확대하여 모니터 등으로 관찰할 수 있도록 구성된 피부 진단용 카메라 시스템이 이용되고 있으며, 예를 들면 피부과, 에스테틱 살롱, 미용 카운셀링 등에서 사용되고 있다. 이들 중에서 예를 들면 피부과의 경우에는, 피부 구멍이나 피부 돌출부분의 화상을 관찰함으로써, 피부 표면의 특징을 포착하여 진단하고, 카운셀링 등이 행해지고 있다.

이와 같은 피부 진단용 카메라로서는, 예를 들면 특허공개평8-149352호 공보에 기재된 것을 일례로서 들 수 있다. 이 공보에 기재된 피부 관찰 장치는 전방이 개구된 케이스와, 이 케이스 내부에 형성된 상기 개구의 중심을 광축으로 하는 광학계와, 이 광학계로부터의 광학상이 촬상면에 결상되는 고체 촬상 소자와, 상기 개구 외측의 피사체를 상기 케이스 내부로부터 상기 개구를 통해 조명하기 위하여 형성되고, 광 조사 방향이 상기 개구측을 향하고, 또한 상기 광축을 중심으로 하여 링 형상으로 복수개 배치된 발광색이 청색인 발광 소자군을 구비한 것으로 되어 있다.

또한, 피부 진단용 카메라의 다른 예로서, 일본 특허공개평7-322103호 공보에는 케이스 본체의 전방에 개설된 촬영창에 대향하여 케이스 내부에 배치된 렌즈, 및 이 렌즈를 통해 입사된 광학상을 촬상하는 촬상 소자와, 상기 케이스 내부에 형성되어 있으며, 상기 촬영창측을 조명하는 서클라인 형광등과, 이 서클라인 형광등의 조명광을 상기 촬영창으로부터 도출하는 경우, 반사에 의해 진행 각도를 조정하는 반사부와, 상기 촬영창 주위와 거의 동일한 직경으로, 촬영창과 동축적으로 케이스 내부에 배치되고, 축방향으로 이동이 자유로운 투명 슬라이드 파이프와, 이 투명 슬라이드 파이프의 일부에 설치되고, 상기 투명 슬라이드 파이프가 상기 축방향으로 이동하는 것에 응답하여, 상기 서클라인 형광등으로부터의 조명광이 상기 투명 슬라이드 파이프의 투명부를 통해 상기 촬영창을 빠져나가는 것을 허용하지만 상기 반사부를 통해 상기 촬영창을 빠져나가는 것을 차광하는 제1 상태와, 상기 반사부를 통해 상기 촬영창을 빠져나가는 것을 허용하지만 상기 투명 슬라이드 파이프를 통해 상기 촬영창을 빠져나가는 것을 차광하는 제2 상태를 실현하는 차광 링부를 구비한 피부 진단용 텔레비젼 카메라 장치가 기재되어 있다.

또한, 치과에 있어서는, 인공 치아를 작성하는 경우 등에 환자의 치아색과 위화감이 없는 색으로 마무리할 필요가 있다. 그래서, 쉐이드 가이드를 이용하여 환자의 치아와 직접 색을 비교하여 판단함으로써, 이른바 주관에 의해, 치아의 색에 관한 데이터를 취득하는 것이 일반적이다.

상술한 바와 같은 피부과나 치과 등에 한정되지 않고, 예를 들면 자동차의 도장색, 건물의 도장색, 식료품의 분광 특성, 의료품의 염색 등의 분야에서는, 진단, 검사, 확인, 판별 등에 이용하기 위하여, 물체의 색을 정확히 색재현하는 기술이 요구되고 있다.

고정밀도의 색재현을 행하기 위한 종래의 기술로서는, 예를 들면 일본 특허공개 2000-152269호 공보에 기재된 바와 같은, 외부 조명하의 피사체를, 회전식의 필터 터릿상에 배열한 다수의 분광 필터를 이용하여 촬상함으로써 많은 밴드의 화상 데이터를 취득하여, 피사체의 분광 스펙트럼을 고정밀도로 추정하여 정확한 색재현을 행할 수 있도록 한 색재현 시스템이 예시된다.

그러나, 상기 일본 특허공개 2000-152269호 공보에 기재된 바와 같은 색재현 시스템은 예를 들면 실험실 등에서 피사체의 스펙트럼 데이터를 취득하기 위하여 이용하는 것으로서, 고정형이고 중량이 크고, 또한 외부 조명에 의한 색재현 처리를 행하고 있기 때문에 별도의 조명 센서가 필요하고, 상술한 바와 같은 각종의 이용 분야에 있어서 운용상 요구되는 소형 경량성이나 핸디(handy)성을, 그 상태로는 만족시킬 수가 없다.

한편, 피부과 등에는, 종래부터 핸디 타입의 화상 처리 시스템이 존재하고 있지만, 이것은 이른바 멀티 밴드 데이터를 취득하는 타입의 것이 아니기 때문에, 고정밀도의 색재현성에 대한 요구를 만족하는 것으로는 되어 있지 않다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 소형 경량이고 휴대 가능하며 높은 색재현의 화상 처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

제1 발명은 피사체를 조명하기 위한 것으로 적어도 가시광역에 있어서 복수의 각각 서로 독립적이며 상이한 분광 분포 특성의 발광을 행하는 복수의 발광 소자와, 상기 발광 소자에 의해 조명된 피사체상을 결상하는 촬상 광학계와, 상기 촬상 광학계에 의해 결상된 피사체상을 촬상하여 화상 신호를 출력하는 촬상 소자부와, 상기 복수의 발광 소자를 분광 분포 특성에 따라서 선택적으로 점등시키고 이 점등과 상기 촬상 소자부에 의한 촬상을 실행시키는 동작을 동기시키고 이 복수의 발광 소자의 선택을 서로 다르게 하여 복수회 실행시킴으로써 복수의 피사체 분광 화상을 취득하도록 제어하는 제어부를 포함하는 촬영 장치와, 상기 화상 신호로부터 원하는 화상 연산을 행하는 연산부를 포함하는 처리 장치를 구비한 화상 처리 시스템이다.

또한, 제2 발명은 상기 제1 발명에 있어서, 상기 제어부가, 분광 분포 특성에 따라서, 상기 복수의 발광 소자로부터, 1개 이상의 발광 소자를 포함하는 소자군을 복수개 갖고 이루어지는 그룹을 설정하고, 설정한 그룹내에 있어서의 복수의 소자군의 점등 순서를 정하고, 이 점등 순서에 따라서 각 소자군의 발광 소자를 점등시킴으로써, 상기 선택적인 점등을 실행시켜서, 복수의 피사체 분광 화상을 취득하도록 제어하는 것이다.

또한, 제3 발명은 상기 제2 발명에 있어서, 상기 제어부가, 상기 그룹을 복 수 종류 설정하여, 용도에 따라서 필요한 그룹을 이용하도록 제어하는 것이다.

제4 발명은 상기 제3 발명에 있어서, 상기 제어부가, 상기 복수의 발광 소자로부터, 가시광역내의 청색에 속하는 발광 소자의 소자군과, 가시광역내의 녹색에 속하는 발광 소자의 소자군과, 가시광역내의 적색에 속하는 발광 소자의 소자군으로 구성되는 그룹을 설정하고, 촬상 프레임별로 각 소자군의 발광 소자를 순차적으로 점등시켜서, 상기 촬상 소자부에 의해 3원색 컬러 동화상을 촬상시키는 제어를 더 행하는 것이다.

제5 발명은 상기 제3 발명에 있어서, 상기 촬영 장치가, 적어도 분광 화상 촬영 동작의 개시를 지시 입력하기 위한 촬영 조작부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 촬영 조작부로부터 분광 화상 촬영 동작의 개시가 지시 입력되는 것에 따라서, 상기 복수의 피사체 분광 화상을 취득하기 위한 제어를 행하는 것이다.

제6 발명은 상기 제5 발명에 있어서, 상기 촬영 조작부가, 누름식의 버튼 스위치를 갖고 구성되며, 상기 제어부는 이 버튼 스위치가 눌려졌을 때에, 상기 그룹을 변경시키도록 제어하는 것이다.

제7 발명은 상기 제6 발명에 있어서, 상기 제어부가, 상기 버튼 스위치가 눌려졌을 때에, 또한, 변경한 그룹의 소자군의 점등 타이밍을 제어하는 것이다.

제8 발명은 상기 제1 발명에 있어서, 상기 제어부가, 상기 촬상 소자부에 의한 촬상을, 발광 소자의 점등 개시후에 개시시킴과 아울러, 이 발광 소자가 소등되기 전에 종료시키도록 제어하는 것이다.

제9 발명은 제1 발명에 있어서, 상기 촬상 소자부가, 입사광을 복수의 파장 대역의 광으로 분리하는 분광부와, 이 분광부에 의해 분광된 복수의 파장 대역의 광을 촬상하는 촬상 소자를 갖고 구성된 것이다.

제10 발명은 제1 발명에 있어서, 상기 촬상 소자부가, 컬러 필터 어레이를 구비한 컬러 촬상 소자를 갖고 구성된 것이다.

제11 발명은 제1 발명에 있어서, 상기 촬영 장치가, 상기 발광 소자의 분광 분포 특성을 검출하기 위한 스펙트럼 검출 센서를 더 갖고 구성된 것이다.

제12 발명은 제1 발명에 있어서, 상기 촬영 장치가, 환경광의 분광 분포 특성을 검출하기 위한 스펙트럼 검출 센서를 더 갖고 구성된 것이다.

제13 발명은 제1 발명에 있어서, 상기 촬영 장치가, 이 피사체에 일단부측이 접하도록 이루어진 패드부를 더 갖고 구성된 것이다.

제14 발명은 제13 발명에 있어서, 상기 패드부가, 유연성을 갖는 소재에 의해 대략 통형상으로 형성된 것이다.

제15 발명은 제13 발명에 있어서, 상기 패드부가, 외광의 영향을 배제 또는 경감하는 소재에 의해 구성된 것이다.

제16 발명은 제13 발명에 있어서, 상기 패드부가, 촬영 장치의 하우징에 대해 착탈 가능하게 되도록 구성된 것이다.

제17 발명은 상기 제1 발명에 있어서, 상기 처리 장치가, 상기 촬영 장치에 의해 촬영된 피사체 분광 화상을 기억하기 위한 화상 메모리부를 더 포함하고, 상기 연산부는 상기 화상 메모리부에 기억된 화상 신호로부터 원하는 화상 연산을 행하는 것이다.

제18 발명은 제17 발명에 있어서, 상기 연산부가, 상기 화상 메모리부에 기억된 피사체 분광 화상에 기초하여, 고도로 색재현된 피사체의 화상을 표시하기 위한 신호를 연산하는 것이다.

제19 발명은 제18 발명에 있어서, 상기 처리 장치가, 상기 촬영 장치에 의해 취득되는 데이터에 기초하여, 고도로 색재현된 피사체의 화상을 표시하기 위한 신호를 연산하는데 필요한 프로파일 정보를 산출하는 것이다.

제20 발명은 제17 발명에 있어서, 상기 연산부가, 상기 화상 메모리부에 기억된 피사체 분광 화상에 기초하여, 피사체에 관한 판별 또는 해석을 행하고, 그 결과를 출력하는 것이다.

제21 발명은 제1 발명에 있어서, 상기 촬상 소자부가, 촬상시의 프레임 레이트를 변경할 수 있도록 구성된 것이다.

제22 발명은 제1 발명에 있어서, 상기 촬영 장치가, 적어도 분광 화상 촬영 동작의 개시를 지시 입력하기 위한 촬영 조작부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 촬영 조작부로부터 분광 화상 촬영 동작의 개시가 지시 입력되는 것에 따라서, 상기 복수의 피사체 분광 화상을 취득하기 위한 제어를 행하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 화상 처리 시스템의 구성을 도시한 블록도.

도 2는 상기 제1 실시 형태에 있어서의 LED의 배치예 및 구성예를 도시한 도면.

도 3은 상기 제1 실시 형태에 있어서의, CCD의 분광 감도 특성 및 LED의 발광 스펙트럼과, 이들 양자에 의한 분광 특성을 도시한 선도.

도 4는 상기 제1 실시 형태의 6밴드 분광 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작을 도시한 플로우차트.

도 5는 상기 제1 실시 형태의 6밴드 분광 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작 모습을 도시한 타이밍차트.

도 6은 상기 제1 실시 형태의 6밴드 분광 화상 취득에 있어서의 각 프레임의 밴드 특성을 도시한 선도.

도 7은 상기 제1 실시 형태의 모니터용 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작을 도시한 플로우차트.

도 8은 상기 제1 실시 형태의 모니터용 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광및 촬상 소자의 화상 취득의 동작 모습을 도시한 타이밍차트.

도 9는 상기 제1 실시 형태의 모니터용 화상 취득에 있어서의 각 프레임의 밴드 특성을 도시한 선도.

도 10은 상기 제1 실시 형태에 있어서의, 6원색의 LED가 각각 3개씩 형성되어 있을 때의 점등 실행법의 예를 도시한 도면.

도 11은 상기 제1 실시 형태에 있어서, 하우징의 투사구에 대하여 착탈 가능하게 구성된 패드부를 도시한 사시도.

도 12는 상기 제1 실시 형태의 처리 장치에 있어서의 디스플레이에 표시하기 위한 색재현을 행하는 구성을 도시한 블록도.

도 13은 상기 제1 실시 형태에 있어서, 취득된 피사체 분광 화상에 기초하여 피사체에 관한 화상 판별을 행하기 위한 구성예를 도시한 블록도.

도 14는 상기 제1 실시 형태의 처리 장치에 있어서 입력 프로파일을 생성하는 구성예를 도시한 블록도.

도 15는 상기 제1 실시 형태의 촬영 장치의 LCD 모니터에 있어서의 표시예를 도시한 도면.

도 16은 상기 제1 실시 형태의 화상 처리 시스템을 사용할 때의 모습의 일례를 도시한 도면.

도 17은 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 화상 처리 시스템의 구성을 도시한 블록도.

도 18은 상기 제2 실시 형태에 있어서, 풀 모드 및 판독 2배속 모드에 있어서의 판독 모습을 도시한 타이밍차트.

도 19는 상기 제2 실시 형태에 있어서, 2/4라인 2배속 모드 및 2/8라인 4배속 모드에 있어서의 판독되는 라인의 모습을 도시한 도면.

도 20은 상기 제2 실시 형태에 있어서, 촬영 모드를 설정할 때의 동작을 도시한 플로우차트.

도 21은 본 발명의 제3 실시 형태에 있어서의 화상 처리 시스템의 구성을 도시한 블록도.

도 22는 상기 제3 실시 형태의 화상 처리 시스템을 사용할 때의 모습의 일례를 도시한 도면.

도 23은 상기 제3 실시 형태에 있어서의, LED의 발광 스펙트럼 및 컬러 필터 어레이를 통한 CCD의 분광 감도 특성을 도시한 선도.

도 24는 상기 제3 실시 형태에 있어서, 6밴드의 분광 화상을 생성할 때의 프레임별 분광 화상의 분광 특성을 도시한 선도.

도 25는 상기 제3 실시 형태에 있어서, 모니터용 화상을 생성할 때의 프레임별 분광 화상의 분광 특성을 도시한 선도.

도 26은 상기 제3 실시 형태의 6밴드 분광 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작을 도시한 플로우차트.

도 27은 상기 제3 실시 형태의 6밴드 분광 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작 모습을 도시한 타이밍차트.

도 28은 상기 제3 실시 형태의 모니터용 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작을 도시한 플로우차트.

도 29는 상기 제3 실시 형태의 모니터용 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작 모습을 도시한 타이밍차트.

도 30은 상기 제3 실시 형태에 있어서의, 8밴드의 분광 화상을 생성할 때의 LED의 발광 스펙트럼 및 컬러 필터 어레이를 통한 CCD의 분광 감도 특성을 도시한 선도.

도 31은 상기 제3 실시 형태에 있어서, 8밴드의 분광 화상을 생성할 때의 프레임별 분광 화상의 분광 특성을 도시한 선도.

도 32는 상기 제3 실시 형태의 8밴드 분광 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작을 도시한 플로우차트.

도 33은 상기 제3 실시 형태의 8밴드 분광 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작 모습을 도시한 타이밍차트.

도 34는 상기 제3 실시 형태에 있어서, 모니터용 화상을 생성할 때의 프레임별 분광 화상의 분광 특성을 도시한 선도.

도 35는 상기 제3 실시 형태의 모니터용 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작을 도시한 플로우차트.

도 36은 상기 제3 실시 형태의 모니터용 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작 모습을 도시한 타이밍차트.

도 37은 본 발명의 제4 실시 형태에 있어서의 화상 처리 시스템의 구성을 도시한 블록도.

도 38은 상기 제4 실시 형태에 있어서, 스펙트럼 검출 센서를 복수개 배열한 화상 처리 시스템을 사용할 때의 모습의 일례를 도시한 도면.

도 39는 상기 제4 실시 형태에 있어서의 스펙트럼 검출 센서의 구성예를 도시한 단면도.

도 40은 상기 제4 실시 형태의 스펙트럼 검출 센서에 접속되는 광 화이버의 입사단의 모습을 도시한 단면도.

도 41은 상기 제4 실시 형태의 스펙트럼 검출 센서에 접속되는 광 화이버의 입사단 근방에 센서용 광학계를 배치한 구성예를 도시한 단면도.

도 42는 상기 제4 실시 형태에 있어서, 환경광 취득용으로 설치된 스펙트럼 검출 센서에 접속되는 광 화이버의 입사단 모습을 도시한 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

도 1 내지 도 16은 본 발명의 제1 실시 형태를 도시한 것으로, 도 1은 화상 처리 시스템의 구성을 도시한 블록도이다.

이 화상 처리 시스템은 가시광역에 있어서 서로 독립적이며 서로 다른 복수의 파장 대역의 조명광에 의해 피사체를 조명하여 피사체 분광 화상을 촬영할 수 있는 촬영 장치(1)와, 이 촬영 장치(1)와 접속되어 있으며 이 촬영 장치(1)로부터 출력되는 피사체 분광 화상을 처리하는 처리 장치(2)를 갖고 구성되어 있으며, 이 처리 장치(2)는 필요에 따라서 네트워크(3)에 접속할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 촬영 장치(1)는 본 실시 형태에 있어서는, 6종류의 파장 대역의 조명광(6원색의 조명광)을 피사체에 순차 조사하여, 6장의 피사체 분광 화상을 정지화상으로서 취득하는 촬상과, 6원색의 조명광으로부터 1이상의 조명광을 각각 선택하여 RGB 3색의 조명광으로 하여 이들을 순차 조사함으로써 면 순차식(面順次式)의 동화상으로서 취득하는 촬상을 행할 수 있도록 되어 있다.

상기 촬영 장치(1)는 후술하는 조명광을 피사체에 투사함과 아울러 피사체로부터의 반사광을 입사하기 위한 투사구(5a)를 구비한 하우징(5)과, 이 하우징(5)의 투사구(5a)측에 착탈 가능하게 장착되어 있으며 이 투사구(5a)를 통해 피사체에 투사하는 조명광에 외광이 혼입되지 않도록 차광하기 위한 유연성을 갖는 소재에 의해 대략 통형상으로 형성된 패드부(4)와, 상기 하우징(5)내에 내장되어 있으며 점 등됨으로써 피사체를 조명하기 위한 조명광을 발광하는 발광 소자인 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f)와, 상기 하우징(5)내에 내장되어 있으며 이들 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f)에 의해 조명된 피사체상을 결상하기 위한 촬상 광학계(7)와, 이 촬상 광학계(7)에 의해 결상된 피사체상을 촬상하여 화상 신호를 출력하는 촬상 소자부에 포함되는 촬상 소자인 CCD(8)와, 이 CCD(8)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기(9)와, 이 A/D 변환기(9)로부터 출력되고 후술하는 버스(10)를 통해 전송되는 피사체 분광 화상을 일단 기억함과 아울러 후술하는 CPU(18)에 의한 작업 영역으로서도 이용되는 메모리(11)와, 사용자가 분광 화상 촬영 동작의 개시를 지시 입력하거나 동화상 촬영 동작의 개시나 종료를 지시 입력하기 위한 각종 조작 스위치나 조작 버튼을 포함하여 이루어지는 촬영 조작부인 조작 스위치(14)와, 이 조작 스위치(14)로부터의 지시 입력을 후술하는 CPU(18)에 전달함과 아울러 이 CPU(18)로부터의 지령에 의해 상기 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f)의 발광 제어에 관한 명령 등을 행하거나 이 촬영 장치(1)의 촬상 동작에 관한 제어를 행하는 카메라 제어 I/F(12)와, 이 카메라 제어 I/F(12)로부터의 지령에 기초하여 상기 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f)의 발광 개시 타이밍이나 발광 종료 타이밍 등의 발광 동작에 따른 제어를 행하는 LED 드라이버(13)와, 상기 CCD(8)에 의해 촬상되는 동화상이나 상기 메모리(11)에 기억된 피사체 분광 화상(정지 화상)을 후술하는 LCD 모니터(16)에 표시하기 위한 제어를 행하는 모니터 I/F(15)와, 이 모니터 I/F(15)로부터 출력되는 화상을 표시하기 위한 LCD 모니터(16)와, 상기 메모리(11)에 기억된 피사체 분광 화상이나 후술하는 CPU(18)로부터의 제어 데이터 등을 상기 처리 장치(2)에 출력하거나 또는 이 처리 장치(2)로부터의 통신 데이터를 입력하기 위한 외부 I/F(17)와, 상기 A/D 변환기(9), 메모리(11), 카메라 제어 I/F(12), 모니터 I/F(15), 외부 I/F(17), 후술하는 CPU(18) 등을 서로 접속하는 버스(10)와, 상술한 각 회로를 포함하는 이 촬영 장치(1)를 총괄적으로 제어하는 제어부인 CPU(18)를 갖고 구성되어 있다.

상기 처리 장치(2)는 예를 들면 퍼스널 컴퓨터 등으로 이루어지고, 상기 외부 I/F(17)로부터 출력되는 피사체 분광 화상을 수신하여, 후술하는 바와 같이 입력 프로파일을 이용하여 X, Y, Z 삼자극값을 산출하고, 또한 이 XYZ 삼자극값으로부터 디스플레이 프로파일을 이용하여 피사체가 부여한다고 추정되는 XYZ 삼자극값과 거의 동일한 XYZ 삼자극값을 후술하는 디스플레이(22)에 의해 얻어지는 표시용 신호를 생성하는 연산 장치(21)와, 이 연산 장치(21)로부터 출력되는 표시용 신호에 의해 고도의 색재현이 이루어진 화상을 표시하는 디스플레이(22)를 가지며, 또한, 특히 도시는 하지 않지만 상기 네트워크(3)에 접속하기 위한 네트워크 인터페이스 등도 구비하여 구성되어 있다.

또, 상기 촬영 장치(1)와 처리 장치(2)는 유선에 의해 접속되어 있어도 되고, 예를 들면 Bluetooth나 무선 LAN 등의 무선에 의해 접속되어 있어도 무방하고, 또는 일체로 구성되어 있어도 된다.

도 3은 CCD(8)의 분광 감도 특성 및 LED(6a∼6f)의 발광 스펙트럼과, 이들 양자에 의한 분광 특성을 도시한 선도이다.

발광 소자인 상기 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f)는 도 3의 (A)에 도시한 바와 같 이, 각각 서로 다른 독립된 발광 스펙트럼을 갖는 것으로 되어 있으며, 곡선 fL1에 의해 표시되는 제1 LED(6a)의 광은 예를 들면 약간 자색을 띤 청색, 곡선 fL2에 의해 표시되는 제2 LED(6b)의 광은 예를 들면 약간 녹색을 띤 청색, 곡선 fL3에 의해 표시되는 제3 LED(6c)의 광은 예를 들면 약간 청색을 띤 녹색, 곡선 fL4에 의해 표시되는 제4 LED(6d)의 광은 예를 들면 약간 황색을 띤 녹색, 곡선 fL5에 의해 표시되는 제5 LED(6e)의 광은 예를 들면 오렌지, 곡선 fL6에 의해 표시되는 제6 LED(6f)의 광은 예를 들면 적색 등으로 되어 있다.

또, 도시한 예에서는, 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f)의 각 발광 스펙트럼은 서로 겹쳐지지 않게 완전히 분리되어 있지만, 일부가 겹쳐지는 발광 스펙트럼이어도 무방하다. 물론 LED의 종류도 6종류에 한정되는 것은 아니고, 적절한 종류수의 LED의 조합을 채용할 수 있다.

여기에, 각 LED에 의한 조명광의 스펙트럼 배열은 균등 파장 간격(파장 방향으로 균등한 간격으로 예를 들면 피크가 늘어서는 것), 균등 파장비 간격(파장 방향으로 일정한 비율 간격으로 피크 등이 늘어서는 것), 특정 목적용의 특정 배열(특정 목적에 따라 파장 방향으로 특정 배열로 피크 등이 늘어서는 것), 특정 파장색 체배 설정(특정 파장을 기본 파장으로 하여 체배 파장 위치에 피크 등이 늘어서는 것), 특정 편광색 배치(파장 방향을 따라 늘어서는 피크로 표시되는 각 광이 특정 방향으로 편광되어 있는 것), 가시역외 광 배치(파장 방향을 따라 늘어서는 피크로 표시되는 광이 가시역외의 영역에도 도달해 있는 것) 등의 어느것이더라도 채용하는 것이 가능하고, 사용 목적에 가장 합치하는 것을 선택하도록 하면 된다.

또한, 여기서는, 발광 소자로서, 경량, 소형, 아울러 비교적 저가로 입수 용이하면서 고휘도의 반도체 발광 소자인 LED를 이용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 LD(레이저 다이오드) 등의 반도체 레이저나 그 밖의 발광 소자를 이용하는 것도 가능하다.

한편, 상기 CCD(8)는 본 실시 형태에 있어서는, 모노크롬 타입의 CCD를 사용하고 있으며, 그 센서 감도는 도 3의 (A)의 곡선 fs로 나타낸 같이 가시광역을 거의 커버하는 것으로 되어 있다. 또, 여기서는 촬상 소자로서 모노크롬 타입의 CCD를 이용하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니고, 후술하는 실시 형태에 있어서 언급하는 바와 같이 컬러 타입의 CCD를 이용해도 되고, CCD에 한정되지 않고 CMOS 타입이나 그 밖의 각종 촬상 소자를 널리 사용하는 것이 가능하다.

그리고, 상기 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f)에 의해 조명된 피사체의 상을 이 CCD(8)에 의해 수광할 때의 분광 감도 특성은 예를 들면 도 3의 (B)에 나타낸 곡선 fSL1∼fSL6과 같이 되어 있다. 이와 같은 전체적인 분광 감도 특성의 파장에 의한 상이는 후단에서 전기적으로 처리되거나, 또는 촬영 장치(1)에 따른 입력 프로파일 등으로서 보정되게 된다.

또한, 도 2는 LED의 배치예 및 구성예를 도시한 도면이다.

도 2의 (A)는 6종류의 원색으로 구성되는 상기 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f)를, 링 형상으로 순차로 3세트(각 색 3개씩) 배치한 예를 도시하고 있다. 또, 도시한 배치순은 일례를 나타낸 것뿐이고, 이것에 한정되지 않으며, 역순이나 랜덤 배치 등의 임의의 배열을 널리 적용하는 것이 가능하다.

다음으로, 도 2의 (B)는 링 형상으로 발광부(6A)를 복수개 배치하고 있으며, 아울러 각 발광부(6A)내에 6종류의 원색을 포함하도록 상기 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f)를 배치한 예를 도시하고 있다. 또, 도시한 예에서는, 1개의 발광부(6A)내에 6원색 전부를 배치하고 있지만, 이것에 한정되지 않으며, 3원색씩을 배치하는 등의 6원색이 복수의 발광부(6A)에 나뉘어지도록 해도 무방하다.

또한, 도 2의 (C)는 상기 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f) 각각에 화이버 번들(6B)의 일단측(6Ba∼6Bf)을 접속하고, 타단측(6Bg)을 링 형상으로 형성한 것이다. 이에 따라, LED(6a∼6f)로부터 발광된 조명광은 번들 화이버단(6Ba∼6Bf)에 입사된다. 번들 화이버단은 복수의 더욱 가느다란 화이버로 구성되어 있으며, 번들 화이버의 사출부(6Bg)에서는 각 LED로부터의 이들 가느다란 화이버는 서로 혼합되어 링 형상의 균일한 광원으로서 피사체에 조사되어, 피사체에 의한 전반사의 영향을 저감할 수 있다.

또, LED의 배치는 도 2에 도시한 예에 한정되지 않고, CCD(8)에 의한 촬상에 지장을 초래하지 않는 한, 링 형상 배치, 십자형상 배치, 직사각형 배치, 랜덤 배치 등의 적절한 배치를 채용하는 것이 가능하다.

다음으로, 이 촬영 장치(1)에서는 2종류의 화상 취득 모드가 있는 것에 관하여 설명한다.

상술한 바와 같이, 이 촬영 장치(1)는 통상의 RGB 화상으로서의 동화상과, 고도의 색재현을 가능하게 하는 6원색의 피사체 분광 화상으로서의 정지화상을 촬상할 수 있도록 되어 있으며, 동화상은 모니터용 화상 취득 모드에서, 정지화상은 분광 화상 취득 모드에서, 각각 촬상되도록 되어 있다.

이들 2개의 모드는 상기 조작 스위치(14)에 포함되어 있는 누름식의 버튼 스위치로 이루어지는 촬영 버튼(14a)(도 16 참조)을 누름으로써 전환되도록 구성되어 있다.

즉, 먼저 전원 스위치를 온(ON)으로 하는 등에 의해 모니터용 화상 취득 모드가 자동적으로 설정되고, 피사체상이 동화상으로서 LED 모니터(16)상에 표시된다. 이 상태에서, 분광 화상을 촬영하고자 하는 피사체 부분을 찾아서, 촬영 장치(1)의 위치 결정을 행한다. 이렇게 하여, 촬영하고자 하는 피사체 부분이 촬상 범위내에 들어가서 위치 결정이 이루어졌을 때, 상기 촬영 버튼(14a)(도 16 참조)을 누름으로써, 분광 화상 취득 모드로 전환하여 피사체 분광 화상이 정지화상으로서 취득된다.

피사체 분광 화상이 취득된 후에는 재차 모니터용 화상 취득 모드로 복귀하여, 다음으로 분광 화상을 취득하고자 하는 피사체 부분을 찾을 수 있는 구성으로 되어 있다.

또, 도시하지는 않지만, 별도의 설정을 행함으로써, 취득한 분광 화상을 이용한 색재현 표시나 분광 화상을 해석한 결과의 표시 등을, 분광 화상의 취득 직후에 이 LCD 모니터(16), 또는 상기 디스플레이(22)에 행하는 것도 가능하게 되어 있다.

다음으로, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 화상 처리 시스템에 있어서의 분광 화상 취득 모드의 동작에 관하여 설명한다. 도 4는 6밴드 분광 화상 취득에 있어 서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작을 도시한 플로우차트, 도 5는 6밴드 분광 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작 모습을 도시한 타이밍차트, 도 6은 6밴드 분광 화상 취득에 있어서의 각 프레임의 밴드 특성을 도시한 선도이다.

촬영 버튼(14a)(도 16 참조)이 눌려짐으로써 모니터용 화상 취득 모드로부터 분광 화상 취득 모드로 전환되면, 분광 화상의 촬상을 개시할 것인지의 여부를 판단한다(단계 S1). 촬영 버튼(14a)의 누름에 의해 바로 분광 화상의 촬상이 개시되는 경우에는 이 판단 동작을 행하지 않아도 무방하지만, 촬영 버튼(14a)이 예를 들면 2단식의 누름 버튼으로 구성되어 있으며, 1단째의 절반 누름 상태에서 촛점 조절이나 노광량 조절 등을 행하고, 2단째의 전체 누름 상태에서 노광을 개시하는 경우에는 이 단계 S1에 있어서 2단째가 눌러졌는지의 여부를 판단한다.

다음으로, 변수 n에 1을 설정하여(단계 S2), 제n LED를 점등시킨다(단계 S3). 여기에서는 n=1로 설정되어 있기 때문에, 제1 LED(6a)를 점등시키게 된다. 제1 LED(6a)에 의한 조명광은 하우징(5)의 투사구(5a)를 통해 피사체에 조사된다. 이 때, 패드부(4)가 피사체의 표면에 유연하게 닿게 되어 외광의 침입을 막고 있기 때문에, 피사체에는 제1 LED(6a)로부터의 조명광만이 투사되게 된다. 피사체로부터의 반사광은 촬상 광학계(7)에 의해 CCD(8)의 표면에 결상된다.

이 제1 LED(6a)의 점등이 개시된 후에, CCD(8)에 의한 촬상, 더욱 상세하게는 전하의 축적을 개시한다(도 5 참조)(단계 S4).

CCD(8)에 의한 촬상이 종료되면, 그 후에 제1 LED(6a)를 소등하고(단계 S5), CCD(8)로부터 화상 데이터를 판독하여, 상기 A/D 변환기(9)에 의해 디지털 데이터로 변환시키고, 버스(10)를 통해 메모리(11)내의 소정의 기억 영역(제n 메모리: 여기서는 제1 메모리)에 기억시킨다(단계 S6). 6밴드 분광 화상을 촬상하는 경우에는 메모리(11)내에 제1 메모리부터 제6 메모리까지의 기억 영역에 형성되어 있으며, 이들 기억 영역에 각 분광 화상이 순차로 저장되도록 되어 있다.

그 후, n을 인크리먼트한다(단계 S7). 여기서는 n이 1에서 2로 인크리먼트되게 된다.

n이 7이상이 되었는지의 여부를 판단하여(단계 S8), 여기서는 아직 2이기 때문에 상기 단계 S3으로 복귀하고, 제2 LED(6b)를 점등하여 상술한 바와 같은 단계 S3에서 단계 S7까지의 동작을 행한다.

이와 같이 하여, n=6일 때에 제6 LED(6f)를 점등하여 단계 S6까지의 동작을 종료하면, 도 6에 도시한 바와 같은 밴드 특성의 6밴드 분광 화상이 취득되어, 메모리(11)에 보존되게 된다. 그리고, 단계 S7에서 n=7로 인크리먼트되기 때문에, 단계 S8의 판단에 있어서 n이 7에 도달했다고 하여, 이 6밴드 분광 화상 취득의 동작을 종료한다.

또, 도시하지 않지만, 발광 소자(LED)와 촬상 소자(CCD)에 의한 화상 취득 타이밍은 상술한 것에 한정되지 않고, 촬상 소자의 화상 취득 개시 직후에 발광 소자를 점등하고, 발광 소자의 소등후에 촬상 소자에 의한 화상 취득을 종료하는 등에서도 동등하다.

다음으로, 도 7 내지 도 9를 참조하여, 화상 처리 시스템에 있어서의 모니터 용 화상 취득 모드의 동작에 관하여 설명한다. 도 7은 모니터용 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작을 도시한 플로우차트, 도 8은 모니터용 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작 모습을 도시한 타이밍차트, 도 9는 모니터용 화상 취득에 있어서의 각 프레임의 밴드 특성을 도시한 선도이다.

이 모니터용 화상 취득 모드는 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f)에 의한 6원색의 조명광으로부터, 청색(B)의 범주에 상당하는 제1 LED(6a) 및 제2 LED(6b)를 발광시키는 상태와, 녹색(G)의 범주에 상당하는 제3 LED(6c) 및 제4 LED(6d)를 발광시키는 상태와, 적색(R)의 범주에 상당하는 제5 LED(6e) 및 제6 LED(6f)를 발광시키는 상태를 순차로 취하게 함으로써, RGB 화상을 면 순차식으로 동화상으로서 취득하는 모드로 되어 있다.

또, 여기에서는, 일반적인 RGB 화상용을 상정하여 발광 원색을 선정하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 특수한 용도 등에 따른 다른 발광 원색의 선정도 행하는 것이 가능하다.

전원 스위치가 온됨으로써 모니터용 화상 취득 모드가 설정되거나, 또는 분광 화상 취득 모드가 종료됨으로써 모니터용 화상 취득 모드로 복귀하면, 모니터용 화상의 촬상을 개시하는 것을 대기한다(단계 S11).

여기에서는, 바로 촬상이 개시되고, 변수 n에 1을 설정하여(단계 S12), 제n LED 및 제n+1 LED를 점등시킨다(단계 S13). 여기서는 n=1로 설정되어 있기 때문에, 제1 LED(6a) 및 제2 LED(6b)를 점등시키게 된다.

이들 제1 LED(6a) 및 제2 LED(6b)의 점등이 개시된 후에, CCD(8)에 의한 촬상을 개시한다(도 8 참조)(단계 S14).

CCD(8)에 의한 촬상이 종료되면, 그 후에 제1 LED(6a) 및 제2 LED(6b)를 소등하고(단계 S15), CCD(8)로부터 화상 데이터를 판독하여, 상기 A/D 변환기(9)에 의해 디지털 데이터로 변환시켜, 버스(10)를 통해 메모리(11)내의 소정의 기억 영역(제n 메모리:여기서는 제1 메모리)에 기억시킨다(단계 S16).

그 후, n을 2만큼 증가시킨다(단계 S17). 여기서는 n이 1에서 3으로 증가되게 된다.

n이 7이상이 되었는지의 여부를 판단하여(단계 S18), 여기서는 아직 3이기 때문에 상기 단계 S13으로 복귀하고, 제3 LED(6c) 및 제4 LED(6d)를 점등하여, 상술한 바와 같은 단계 S13에서 단계 S17까지의 동작을 행한다.

이에 따라 n=5가 되어, 다시 상기 단계 S13으로 복귀하여 제5 LED(6e) 및 제6 LED(6f)를 점등하여 단계 S16까지의 동작을 종료하면, 도 9에 도시한 바와 같은 밴드 특성의 RGB 화상이 B, G, R의 순으로 취득되어, 메모리(11)의 제1 메모리, 제3 메모리, 제5 메모리에 각각 보존되게 된다. 그리고, 단계 S17에서 n=7로 인크리먼트되기 때문에, 단계 S18의 판단에 있어서 n이 7에 도달했다고 판단된다.

이렇게 하여, RGB 화상을 취득한 후에, 상기 단계 S11로 복귀하여, 다음의 RGB 화상을 취득할 것인지를 판단한다. 모니터용 화상 취득 모드가 계속하여 설정되어 있는 경우에는, 다음의 RGB 화상의 취득을 행하고, 이것을 연속적으로 반복함으로써, RGB 동화상을 얻을 수 있다.

또, 도시하지 않았지만, 발광 소자(LED)와 촬상 소자(CCD)에 의한 화상 취득 타이밍은 상술한 것에 한정되지 않고, 촬상 소자의 화상 취득 개시후에 발광 소자를 점등하고, 발광 소자의 소등후에 촬상 소자에 의한 화상 취득을 종료하는 등에서도 동일하다.

이와 같이 하여 메모리(11)에 기억된 화상 데이터는 그 후에 판독되어 모니터 표시용의 화상 신호로 변환되고, 모니터 I/F(15)를 통해 LCD 모니터(16)에 출력되어 표시된다. 또한, 이 화상 처리 시스템의 설정을 변경함으로써, 처리 장치(2)의 디스플레이(22)에 표시하는 것도 가능하게 되어 있다.

또, 여기에서는 조도를 확보하기 위하여, 6원색의 LED를 2개씩 나누어 3개의 소자군, 즉 R소자군, G소자군, B소자군으로 이루어지는 그룹을 구성했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 B(청색)에 대해서는 제1 LED(6a)를, G(녹색)에 대해서는 제3 LED(6c)를, R(적색)에 대해서는 제5 LED(6e)를 각각 발광시키는, 각 1색의 발광을 행하도록 해도 된다. 이 때에는 이들 LED의 분광 특성이 RGB 발광에 적합한 것을 선정하도록 하면 된다.

또한, 단일 또는 복수의 특정 원색의 LED만을 점등하여, 모노크롬 모니터 화상을 취득함으로써, 모니터 표시를 고속으로 행하는 것도 가능하다.

도 10은 6원색의 LED가 각 3개씩 형성되어 있을 때의 점등 실행법의 예를 도시한 도면이다.

발광 모드로서는, 모든 LED를 점등하는 경우, 1개의 원색의 1개의 LED만을 단일 점등하는 경우, 1개의 원색에 대하여 3개의 LED를 점등시키는 단일 원색 점등 의 경우, 6원색의 LED를 각 1개씩 점등시키는 경우, 18개로 이루어지는 6원색의 LED 중에서 예를 들면 청색(B)에 속하는 6개의 LED를 점등시키는 경우, 18개로 이루어지는 6원색의 LED 중에서 예를 들면 녹색(G)에 속하는 6개의 LED를 점등시키는 경우, 18개로 이루어지는 6원색의 LED 중에서 예를 들면 적색(R)에 속하는 6개의 LED를 점등시키는 경우, 18개로 이루어지는 6원색의 LED 중에서 예를 들면 청색(B)에 속하는 3개의 LED를 점등시키는 경우, 18개로 이루어지는 6원색의 LED 중에서 예를 들면 녹색(G)에 속하는 3개의 LED를 점등시키는 경우, 18개로 이루어지는 6원색의 LED 중에서 예를 들면 적색(R)에 속하는 3개의 LED를 점등시키는 경우 등이 예시된다. 이렇게 하여, 색별로 정리한 소자군을 동시에 발광시키거나, 위치별로 정리한 소자군을 동시에 발광시킬 수 있도록 되어 있다.

또, 본 실시 형태의 촬영 장치(1)는 피사체를 촬상할 때에, 접촉으로 행하는 것도 비접촉으로 행하는 것도 모두 가능하지만, 화상을 정확히 색재현하기 위해서는, 이 촬영 장치(1) 이외로부터 발생하는 광의 영향을 받지 않도록 할 필요가 있다.

따라서, 비접촉으로 피사체를 촬상하는 경우에는 외광 조명을 소등할 필요가 있다.

또한, 도장면, 피부면, 근접 화상 등의 접촉으로 촬영을 행할 수 있는 피사체의 경우에는 상술한 바와 같이, 대략 원통형상으로 형성된 패드부(4)를 피사체에 유연하게 닿게 할 수 있기 때문에(도 1 참조), 차광성을 확보하는 것이 가능하게 된다.

패드부(4)는 접촉식인 경우에 이용하는 것이기 때문에, 피사체가 인체인 경우 등에는 세균 오염이나 오물 등을 막는 위생 관점에서, 또한 피사체가 도장판 등인 경우에는 오물이 전사되는 것을 방지하는 관점 등에서, 도 11에 도시한 바와 같이, 착탈 가능하고 디스포즈가능한 부재로 되어 있다. 도 11은 하우징(5)의 투사구(5a)에 대하여 착탈 가능하게 구성된 패드부(4)를 도시한 사시도이다.

이 패드부(4)는 피사체가 고온 또는 저온의 것인 경우를 위하여 단열 소재에 의해 형성하거나, 피사체가 정전기를 띄는 성질의 것이거나 도전성을 갖는 전기 관련의 것인 경우를 위하여 절연성 소재에 의해 형성하거나, 피사체가 용액이 침지되어 있는 것인 경우를 위하여 방용액성의 소재에 의해 형성하고 아울러 조명광을 투영하고 반사광을 수광하기 위한 유리창 등을 형성하는 것이 가능하다. 패드부(4)는 착탈 가능한 단일체의 부품이기 때문에, 이와 같은 각종 소재로 여러가지 형상으로 형성하는 것을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 피사체의 표면을 육안으로 관찰하기 위하여, 패드부(4)에 개폐 가능한 관찰용 창 등을 형성하는 것도 용이하게 가능하다.

또, 본 실시 형태에 있어서, LED에 의해 발광되는 복수의 원색 중의, 특정한 1개 또는 복수개의 원색을 이용함으로써, 특정 용도의 검사나 판별에 이용하는 것도 가능하다.

계속하여, 처리 장치(2)에 있어서의 색재현에 관하여 설명한다.

상술한 바와 같은 촬영 장치(1)에 있어서의 촬상 동작에 의해 메모리(11)내에 기록된 피사체 분광 화상은 외부 I/F(17)를 통해 처리 장치(2)에 송신되고, 이 처리 장치(2)에 내장되는 화상 메모리부(32)(도 12 참조)에 기록되어, 소정의 소프트웨어에 의해 동작하는 연산 장치(21)에 의해, 색재현이나 화상 처리가 행해지도록 되어 있다. 그 처리 결과는 이 처리 장치(2)의 디스플레이(22)에 표시되거나, 또는 상기 LCD 모니터(16)에 전송되어 표시된다.

도 12는 처리 장치(2)에 있어서의 디스플레이(22)에 표시하기 위한 색재현을 행하는 구성을 도시한 블록도이다.

이 처리 장치(2)는 촬영 장치(1)로부터 입력되는 피사체 분광 화상이 상기 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f)의 어느 것에 의해 조명된 것인가에 따라서 화상 메모리부(32)내의 기억 영역을 분류하는 화상 분류부(31)와, 이 화상 분류부(31)에 의해 분류된 피사체 분광 화상을 각각 기억하는 기억 영역인 제1 메모리(32a)∼제6 메모리(32f)를 구비한 화상 메모리부(32)와, 이 화상 메모리부(32)에 기억된 피사체 분광 화상을 판독하여 디스플레이(22)에 있어서 고도로 색재현된 화상을 표시하기 위한 디스플레이 화상 데이터를 산출하여 출력하는 색재현 연산부(33)를 가지며, 이들은 예를 들면 도 1에 도시한 연산 장치(21)에 포함되어 있으며, 또한, 상기 색재현 연산부(33)로부터 출력되는 디스플레이 화상 데이터에 기초하여 고도로 색재현된 화상을 표시하는 상기 디스플레이(22)를 갖고 구성되어 있다.

상기 색재현 연산부(33)는 촬영 장치(1)에 관한 프로파일을 기억하는 입력 프로파일 기억부(33b)와, 상기 화상 메모리부(32)의 제1 메모리(32a)∼제6 메모리(32f)에 기억된 피사체 분광 화상을 판독하여 상기 입력 프로파일 기억부(33b)에 기억되어 있는 입력 프로파일과 내부에 설정된 소정의 등색 함수를 이용하여 추정 연산을 행함으로써 XYZ 삼자극값의 화상 데이터를 생성하는 XYZ 추정 연산부(33a)와, 상기 디스플레이(22)에 관한 프로파일을 기억하는 디스플레이 프로파일 기억부(33d)와, 상기 XYZ 추정 연산부(33a)에 의해 추정된 XYZ 삼자극값의 화상 데이터와 상기 디스플레이 프로파일 기억부(33d)에 기억되어 있는 디스플레이 프로파일을 이용하여 연산을 행함으로써 상기 디스플레이(22)에 출력하기 위한 디스플레이 화상 데이터를 생성하는 디스플레이값 변환부(33c)를 갖고 구성되어 있다.

상기 입력 프로파일 기억부(33b)에 기억되어 있는 입력 프로파일은, 예를 들면 일본 특허공개 2000-341499호 공보에 기재되어 있는 것으로, 촬상에 이용한 CCD(8)의 분광 감도를 포함하는 촬영 장치(1)의 특성이나 설정(화상 입력 장치), 피사체를 촬영할 때의 조명광의 스펙트럼 데이터(촬영 조명광 정보), 생성한 피사체 화상을 관찰하는 디스플레이(22)가 설치되어 있는 장소의 조명광의 스펙트럼 데이터(관찰 조명광 정보), 촬영한 피사체의 분광 반사율의 통계적 성질 등의 정보(피사체 특성 정보) 등의 정보에 기초하여 산출된 것이다.

도 14는 처리 장치(2)에 있어서 입력 프로파일을 생성하는 구성예를 도시한 블록도이다.

상기 입력 프로파일은 도 14에 도시한 바와 같이, 촬영 장치(1)로부터 취득한 각 데이터 등에 기초하여 처리 장치(2)에 있어서 생성하도록 해도 된다.

촬영 장치(1)에 있어서 취득되는 데이터로서는, 조명광 스펙트럼 데이터, 카메라 특성 데이터, 피사체 특성 데이터 등이 예시된다.

상기 조명 스펙트럼 데이터는 예를 들면 피사체를 촬영할 때의 조명에 관한 스펙트럼 데이터이며, 접촉식인 경우에는 촬영 장치(1)에 내장한 각 LED(6a∼6f)의 스펙트럼 데이터가 된다. 비접촉식의 경우에는 피사체를 촬영하는 경우의 외부 조명의 스펙트럼 데이터 등도 더 포함하게 된다.

상기 카메라 특성 데이터는 포커스값 등을 포함하는 촬상 광학계(7)의 특성, CCD(8)의 촬상 특성, 셔터 속도, 조리개값 등의 제반 특성을 포함하여 구성되어 있다.

상기 피사체 특성은 피사체가 예를 들면, 치아, 피부, 도료 등인 경우의 분광 통계 데이터 등으로 구성되어 있으며, 고정밀도의 입력 프로파일을 작성하기 위하여, 조작 스위치(14) 등에 피사체 지시 조작부를 형성하여, 피사체를 지정하기 위한 피사체 지정 신호를 입력하도록 해도 된다.

이들 데이터에 기초하여 입력 프로파일을 생성하는 처리 장치(2)의 구성은 도 14에 도시한 바와 같이, 상기 조명 스펙트럼 데이터, 카메라 특성 데이터, 피사체 특성 데이터를 읽어들여서 연산을 행함으로써 입력 프로파일을 생성하는 입력 프로파일 연산부(33e)와, 이 입력 프로파일 연산부(33e)에 의해 생성된 입력 프로파일을 기억하는 상기 입력 프로파일 기억부(33b)를 갖고 구성되어 있다.

이와 같은 구성에 의해, 처리 장치에 접속되는 촬영 장치(1)를 서로 다른 개체, 기종 등의 것으로 변경(촬상 광학계(7)의 변경 등)하거나, 촬영을 행하는 환경 조명이 변화되거나, 촬영 대상이 되는 피사체를 여러가지로 변경시키거나 해도, 적응적으로 고도의 색재현을 행하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 디스플레이 프로파일 기억부(33d)에 기억되어 있는 디스플레이 프로파일은 디스플레이(22)의 표시 원색값(예를 들면 디스플레이(22)가 RGB 모니터인 경우에는 RGB 원색값)의 색도값, 디스플레이(22)의 톤 커브 등의 정보에 기초하여 산출된 것이다. 또, 디스플레이는 일본 특허공개 2000-338950호 공보에 기재되어 있는 다원색의 색재현 시스템을 이용해도 무방하다.

또한, 도 13은 취득된 피사체 분광 화상에 기초하여 피사체에 관한 화상 판별을 행하기 위한 구성예를 도시한 블록도이다.

상기 화상 메모리부(32)의 제1∼제6 메모리(32a∼32f)에 기억된 피사체 분광 화상은 화상 판별 연산부(34)에 의해 판독되어 피사체에 관한 화상 판별이 행해지고, 그 판별 결과가 출력되어 상기 디스플레이(22)에 표시되도록 되어 있다. 또한, 화상의 판별 연산이 네트워크를 통해 행해지고, 결과가 LCD 모니터(16)에 표시되도록 구성되어 있어도 무방하다.

상기 화상 판별 연산부(34)는 피사체에 관한 각종 분류/판정/진단/해석 등을 행하기 위한 판별 함수를 기억하는 판별 함수 기억부(34b)와, 상기 화상 메모리부(32)의 제1∼제6 메모리(32a∼32f)에 기억된 6장의 피사체 분광 화상의 전부 또는 그 중에서 선택되는 1장 이상의 피사체 분광 화상을, 이 판별 함수를 이용하여 연산함으로써 판별 결과를 산출하여 상기 디스플레이(22)에 표시하기 위한 판별 결과 표시용 화상 데이터를 생성하는 판별 연산부(34a)를 갖고 구성되어 있다.

또, 상기 판별 함수는 이 화상 처리 시스템을 어떠한 용도로 이용할 것인가에 따라서, 여러가지 치환을 행하는 것이 가능하다. 예를 들면, 치과에 한정하여, 치아의 백색도의 등급 판정이나, 색조 판별, 피부과에 한정하여, 피부 표면의 피부 구멍이나 피부 돌출부분의 상관 관계, 엔트로피 해석 등으로 치환할 수 있다. 따라서, 상기 판별 함수 기억부(34b)를, 재기록 가능 또는 추기 가능한 기억 매체에 의해 구성하여, 용도에 따라서 사용하는 판별 함수를 추가 기입하거나, 또는 재기록하도록 하면 된다. 이와 같은 판별 함수의 구체적인 예로서는, 일본 특허공개 평7-120324호 공보에 기재된 바와 같은 처리를 행하는 함수를 예시할 수 있다.

이 도 13에 도시한 화상 판별 연산부(34)는 상기 도 12에 도시한 색재현 연산부(33) 대신에 처리 장치(2)에 구비시키도록 해도 된다. 또는, 도 12에 도시한 색재현 연산부(33)와 함께 이 처리 장치(2)내에 형성하여, 이들에 의해 처리를 병렬하여 동시에 행하게 하거나, 또는 필요한 것만을 선택적으로 전환하여 처리를 행하게 해도 무방하다.

다음으로, 도 15는 촬영 장치(1)의 LCD 모니터(16)에 있어서의 표시예를 도시한 도면이다.

LCD 모니터(16)는 예를 들면 도 15의 (A)에 도시한 바와 같이, 촬영 장치(1)의 하우징(5)의 배면측의, 파지부(把持部)(5b)의 상부에 배치되어 있으며, 도 15의 (B)나 도 15의 (C)에 도시한 바와 같은 화상을 표시하도록 되어 있다. 또, 여기서는, 손을 피사체로 하여 촬영하고 있는 예를 도시하고 있다.

먼저, 도 15의 (B)는 상기 모니터용 화상 취득 모드에 의해 촬상된 동화상을 표시하고 있을 때의 모습을 도시하고 있으며, 이에 따라, LED 모니터(16)가 파인더로서의 기능을 하도록 되어 있다.

다음으로, 도 15의 (C)는 예를 들면 상기 화상 판별 연산부(34)에 의한 피사 체 화상의 판별 결과를 표시하고 있는 모습을 도시하고 있다. 여기서는, 피사체의 ID 번호(예를 들면 의료 분야의 진단 지원 시스템에 있어서의 환자 번호 등)과, 화상 판별에 의해 얻어진 수치 해석 결과의 그래프(예를 들면 치료 경과 등)가 표시되어 있다. LCD 모니터(16)에는 이들에 한정되지 않고, 색재현 화상, 환자 챠트, 각종 데이터, 도표 등의 여러가지 정보를 표시하는 것이 가능하게 되어 있다.

이렇게 하여, 상기 LCD 모니터(16)는 촬영 부위를 선택할 때의 파인더로서 기능하거나, 색재현 결과나 분류/판정/진단/해석 등의 결과를 표시할 때의 모니터로서 기능하도록 되어 있다.

한편, 처리 장치(2)의 디스플레이(22)는 핸디 타입의 촬영 장치(1)에 설치된 LCD 모니터(16)보다도 대면적이고 고정밀한 타입의 것인 경우가 많기 때문에, 이 처리 장치(2)에 있어서 목적에 따라서 실행되는 처리 소프트웨어의, 기동 표시, 조건 설정 표시, 피사체 ID 등의 정보를 입력하기 위한 GUI 표시나, 환자의 경력 표시, 전회 정보 등의 피사체 정보 표시, 처리 결과 표시 등을 행하도록 해도 된다.

상기 네트워크(3)에는 예를 들면 외부 데이터베이스가 접속되어 있으며, 이 외부 데이터베이스로부터 피사체 정보를 처리 장치(2)에 취득하거나, 또는 처리 장치(2)에 있어서 행한 처리 결과를 외부 데이터베이스에 저장하는 등을 행하도록 해도 된다. 이 때에는 시큐러티를 확보하기 위하여, 처리 장치(2)와 외부 시스템을 네트워크(3)를 통해 접속할 때에 상호 인증을 행하거나, 피사체 데이터에 시큐러티 레벨을 형성하여 레벨에 따른 인증을 행하도록 구성하는 것도 가능하다.

다음으로, 도 16은 화상 처리 시스템을 사용할 때의 모습의 일례를 도시한 도면이다.

상기 촬영 장치(1)는 경량 소형이 되도록 구성되어 있으며, 예를 들면 한손으로 파지부(5b)를 파지하여, 촬상계가 설치된 하우징(5)의 선단측을, 패드부(4)를 통해 피사체의 촬영 대상 부위에 닿게 함으로써, 촬상을 행할 수 있도록 되어 있다.

상기 패드부(4)는 상술한 바와 같이, 착탈 가능하고 디스포즈가능한 부재로 되어 있으며, 외부로터의 광이 피사체의 촬영 대상 부위에 닿는 것을 차폐하고 있다.

상기 파지부(5b)의 상부, 예를 들면 검지로 조작 가능한 위치에, 상기 조작 스위치(14)에 포함되는 촬영 버튼(14a)이 형성되어 있으며, 상기 LCD 모니터(16)에서 촬영하고자 하는 부위를 특정한 후에, 이 촬영 버튼(14a)을 누름으로써, 상술한 바와 같이 모니터용 화상 취득 모드에서 분광 화상 취득 모드로 이행하여, 분광 화상의 촬상이 행해지도록 되어 있다.

취득된 분광 화상은 처리 장치(2)에 있어서 데이터 처리가 행해져서 디스플레이(22)에 표시되지만, 필요에 따라서 설정 등을 행함으로써, 촬영 장치(1)의 LCD 모니터(16)에 처리 장치(2)에 있어서의 처리 결과를 표시하도록 해도 되는 것은 상술한 바와 같다.

또, 도 16에 도시한 예에 있어서는, 처리 장치(2)를, 디스플레이가 부착된 노트형의 퍼스널 컴퓨터로서 도시하고 있다. 이와 같은 경우에는, 노트형의 퍼스널 컴퓨터에 구비되어 있는 RS-232C, USB, IEEE1394 등의 인터페이스(I/F)를 통해, 상기 네트워크(3)에 접속하도록 하면 된다.

이와 같은 제1 실시 형태에 따르면, 화상 처리 시스템의 촬영 장치내에 가시광역에 있어서 각각 상이한 분광 분포를 갖는 6종류의 LED를 형성하여, 외광을 차단하면서 이들을 발광시킴으로써, 피사체 분광 화상을 촬상할 수 있다. 이 때, 광원으로서 LED 등의 소형 경량의 반도체 발광 소자를 이용하고 있기 때문에, 촬영 장치를 소형화할 수 있으며, 핸디 타입의 것을 작성하는 것도 가능해진다.

또한, 처리 장치에 의해 처리를 행함으로써, 고도로 색재현된 화상을 디스플레이에 표시하는 것이 가능해진다.

또한, LED의 발광 순서나 발광시키는 LED를 지정함으로써, 통상의 RGB 동화상을 비롯하여, 여러가지 목적에 이용하는 화상을 촬상하는 것이 가능해진다.

부가하여, 모노크롬 CCD를 이용하고 있기 때문에, 코스트를 약간 저감할 수 있음과 아울러, 각 색의 화상 데이터가 누락 화소를 발생시키지 않고 1화면씩 취득되기 때문에, 보간 처리를 생략하는 것이 가능해진다.

도 17 내지 도 20은 본 발명의 제2 실시 형태를 도시한 것으로, 도 17은 화상 처리 시스템의 구성을 도시한 블록도, 도 18은 풀 모드 및 판독 2배속 모드에 있어서의 판독 모습을 도시한 타이밍차트, 도 19는 2/4라인 2배속 모드 및 2/8라인 4배속 모드에 있어서의 판독되는 라인의 모습을 도시한 도면, 도 20은 촬영 모드를 설정할 때의 동작을 도시한 플로우차트이다.

이 제2 실시 형태에 있어서, 상술한 제1 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략하고, 주로 다른 점에 대해서만 설명한다.

이 제2 실시 형태는 상술한 제1 실시 형태를 기본 구성으로 하고, 또한, 전면(前面)에 컬러 필터 어레이(CFA)(19)를 구비한 컬러 CCD로부터의 화상 판독 속도를 조정할 수 있도록 구성한 것이다.

화상 판독 속도는 표시 속도와 관련되어 있으며, 표시 속도를 판독 속도 이상으로 빠르게 할 수는 없다.

일반적으로, 화상을 모니터하는 경우에는, 30화상/초 정도 이상의 표시 간격이 바람직하지만, 원색수 N이 증가하면 그에 따라서 비례적으로 표시 간격이 길어지고, 플리커 상태가 발생하거나, 또는 각 원색 화상 취득 시간차에 따른 큰 화상 위치 어긋남이 생기는 경우가 있다.

따라서, 본 실시 형태는 표시 간격이 길어지는 것을 회피하여, 판독 원색수 N에 의하지 않고 표시 간격을 일정하게 하기 위하여, 도 17에 도시한 바와 같이, 카메라 제어 I/F(12A)에 의해 CCD(8A)로부터의 화상 판독 속도를 조정하도록 한 것이다.

도 20을 참조하여, 촬영 모드를 설정할 때의 동작에 관하여 설명한다.

조작 스위치(14)로부터 촬영 모드를 선택하는 조작 입력이 있으면(단계 S21), CPU(18)가 그것을 검출하여, 메모리(11)내의 기록 에리어의 일부에, 설정할 촬영 모드나 그것과 관련된 정보 등을 기록함과 아울러(단계 S22), 카메라 제어 I/F(12A)에 촬영 모드를 변경하도록 제어를 행하게 하는 명령을 발행한다(단계 S23).

카메라 제어 I/F(12A)는 이 지령을 받아서, CCD(8A)의 구동을 제어하여, 촬 영 모드를 변경하도록 되어 있다. 이 때에는 카메라 제어 I/F(12)는 CCD(8A)의 동작과 연동시켜서 LED 드라이버(13)를 제어함으로써, 각 LED(6a∼6f)의 발광량도 함께 조정하도록 되어 있다.

이 촬영 장치(1)에 있어서 설정 가능한 촬영 모드는 예를 들면 다음과 같이 되어 있다.

(1) 풀 모드

(2) 판독 2배속 모드

(3) 2/4라인 2배속 모드

(4) 2/8라인 4배속 모드

(5) 2/16라인 8배속 모드

(6) 제1 중앙부 주사 모드

(7) 제2 중앙부 주사 모드

(8) 제3 중앙부 주사 모드

(9) 제4 중앙부 주사 모드

(10) 제1 중앙부 고속 주사 모드

(11) 제2 중앙부 고속 주사 모드

"풀 모드"는 도 18의 (A)에 도시한 바와 같이, CCD(8A)의 전체 주사 라인의 전체 화소에 대하여 통상의 속도로 순차로 판독을 행해가는 통상의 모드이다. 또, 여기서는, 제1 LED(6a), 제3 LED(6c), 제5 LED(6e)를 동시에 발광시키는 프레임과, 제2 LED(6b), 제4 LED(6d), 제6 LED(6f)를 동시에 발광시키는 프레임에 의해 각 프 레임이 구성되어 있지만, 이와 같은 발광에 의해 6원색 화상을 취입하는 수단에 대해서는, 나중의 제3 실시 형태에서 설명한다.

"판독 속도 2배속 모드"는 도 18의 (A)에 도시한 통상의 모드에 대하여, 도 18의 (B)에 도시한 바와 같이, CCD(8A)의 전체 주사 라인의 전체 화소에 대하여 통상의 2배의 속도로 순차로 판독을 행해가는 모드로 되어 있다. 또, 여기서는, 2배속의 판독을 예로 들었지만, 이것에 한정되지 않고 적절한 배수이어도 되고, 또한 가변 배수로 해도 무방하다.

"2/4라인 2배속 모드"는 4라인마다 2라인만을 주사함으로써, 1프레임을 판독하는데 소요되는 시간을 절반으로 하는 것이고, 수직 방향의 분해능은 절반이 되지만, 전체 유효 에리어의 화상을 취득하는 것이 가능하게 되어 있다.

"2/8라인 4배속 모드"는 또한, 8라인마다 2라인만을 주사함으로써, 1프레임을 판독하는데 소요되는 시간을 통상 모드의 1/4로 하는 것이다.

"2/16 라인 8배속 모드"는 마찬가지로, 16라인마다 2라인만을 주사함으로써, 1프레임을 판독하는데 소요되는 시간을 통상 모드의 1/8로 하는 것이다.

"제1 중앙부 주사 모드"는 도 19의 (A)에 도시한 바와 같이 전체 주사 라인의 라인수를 S로 했을 때에, 유효 에리어 중의, 중앙부의 S/2라인의 부분만을 주사함으로써, 1프레임을 판독하는데 소요되는 시간을 절반으로 하는 것이다.

"제2 중앙부 주사 모드"는 도 19의 (B)에 도시한 바와 같이 전체 주사 라인의 라인수를 S로 했을 때에, 유효 에리어 중의, 중앙부의 S/4라인의 부분만을 주사함으로써, 1프레임을 판독하는데 소요되는 시간을 1/4로 하는 것이다.

"제3 중앙부 주사 모드"는 마찬가지로, 유효 에리어 중의, 중앙부의 S/8라인의 부분만을 주사함으로써, 1프레임을 판독하는데 소요되는 시간을 1/8로 하는 것이다.

"제4 중앙부 주사 모드"는 마찬가지로, 유효 에리어 중의, 중앙부의 S/16라인의 부분만을 주사함으로써, 1프레임을 판독하는데 소요되는 시간을 1/16으로 하는 것이다.

"제1 중앙부 고속 주사 모드"는 상기 도 19의 (A)에 도시한 바와 같은, 유효 에리어 중의 중앙부의 S/2라인의 부분만을, 통상의 2배의 속도로 주사함으로써, 1프레임을 판독하는데 소요되는 시간을 1/4로 하는 것이다.

"제2 중앙부 고속 주사 모드"는 상기 도 19의 (B)에 도시한 바와 같은, 유효 에리어 중의 중앙부의 S/4라인의 부분만을, 통상의 2배의 속도로 주사함으로써, 1프레임을 판독하는데 소요되는 시간을 1/8로 하는 것이다.

이들에 한정되지 않고, 또 다른 수단에 의한 고속 스캔을 행하는 것도 가능하고, 상기를 포함하여 이하와 같이 정리할 수 있다.

먼저 첫째, 단순한 스캔 속도의 고속화이다. 이것은 예를 들면 판독 개시를 지시하는 트리거 신호의 타이밍을 조정함으로써 행할 수 있다. 예를 들면, 1프레임의 표시 시간을 1/30초로 하는 예에서는, 각 원색(N원색으로 함)의 판독 시간이 1/30/N이 되도록 트리거 신호의 타이밍을 설정함으로써 달성된다.

둘째, 씨닝(thinning) 스캔에 의한 고속화이다. 상기 제1 고속화 수단에서는, 촬상 소자에 의해 고속화에 한계가 생긴다. 이에 비하여, 이 씨닝을 행하는 경우에는, 화질은 저하되지만, 안정된 주사를 행하여 고속화를 도모할 수 있기 때문에, 프레임 레이트가 떨어지지 않고, 표시에 플리커가 생길 수 없다. 이 씨닝의 예로서는, 상술한 바와 같은, 라인 단위로 일정 주기, 또는 일정 범위에서 씨닝하는 수단 이외에, 화소 단위로 씨닝하는 것도 가능하고, 촬상 소자가 XY 어드레스형의 것인 경우에는, 정밀하게 원하는 화소만을 판독하는 것도 가능하다.

셋째, 원색에 따라서 프레임 레이트를 다르게 함에 의한 고속화이다. 통상의 RGB 컬러 필터 등을 구비한 CCD에 있어서도, 휘도 신호에 가까운 녹색(G)의 화소는 적색(R)이나 청색(B)의 화소의 2배의 수만큼 배열되어 있는 것이 많다. 이와 같은 점을 고려하여, 6원색 중의 녹색(G)에 가까운 프레임은 이것 이외의 색의 프레임의 2배의 수만큼 판독하도록 하는 것이 고려된다. 물론 이것에 한정되지 않고, 사용 목적에 따라서, 특정한 원색의 프레임을 많이 판독하도록 하거나, 필요도에 따라서 판독하는 레이트를 단계적으로 다르게 하면 된다.

이와 같은 제2 실시 형태에 따르면, 상술한 제1 실시 형태와 거의 동일한 효과를 발휘함과 아울러, 판독 속도를 변경함으로써, 일정한 표시 속도를 확보하는 것이 가능해지고, 고도의 색재현시에도 움직임이 자연스러운 동화상을 표시하는 것이 가능해진다.

도 21 내지 도 36은 본 발명의 제3 실시 형태를 도시한 것으로, 도 21은 화상 처리 시스템의 구성을 도시한 블록도, 도 22는 화상 처리 시스템을 사용할 때의 모습의 일례를 도시한 도면이다. 이 제3 실시 형태에 있어서, 상술한 제1, 제2 실시 형태와 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략하고, 주로 다른 점에 대해서만 설명한다.

이 제3 실시 형태는 상술한 제1 실시 형태를 기본 구성으로 하며, CCD의 촬상면상에 3밴드의 컬러 필터 어레이를 더 배열한 구성으로 한 것이다.

즉 도 21과 도 22에 도시한 바와 같이, 촬영 장치(1)는 촬상 광학계(7)에 의해 피사체상이 결상되는 광로상의 CCD(8) 근방에, 예를 들면 RGB 3밴드의 컬러 필터 어레이(도면에서 CFA로 약칭함)(19)가 배열되어 있으며, 촬상 소자부로서 이른바 단판식의 컬러 촬상 소자가 구성되어 있다.

도 23은 LED(6a∼6f)의 발광 스펙트럼 및 컬러 필터 어레이(19)를 통한 CCD(8)의 분광 감도 특성을 도시한 선도이다.

제1 실시 형태에 있어서도 도시한 바와 같은, 곡선 fL1∼fL6에 의해 표시되는 6원색 LED의 발광 스펙트럼에 대하여, 컬러 필터 어레이(19)의 투과율 분포 및 CCD(8)의 수광 감도 분포에 의해 얻어지는 전체적인 분광 감도 특성은 도시한 곡선 fSB, fSG, fSR으로 되어 있다.

이들 중의 청색 컬러 어레이에 해당하는 분광 밴드역을 나타낸 곡선 fSB은 곡선 fL1, FL2의 2개를 포함하여 제1 LED(6a)와 제2 LED(6b)의 발광에 의한 광을 감수할 수 있으며, 녹색 컬러 필터에 해당하는 분광 밴드역을 나타낸 곡선 fSB은 곡선 fL3, fL4의 2개를 포함하여 제3 LED(6c)와 제4 LED(6d)의 발광에 의한 광을 감수할 수 있으며, 적색 컬러 필터에 해당하는 분광 밴드역을 나타낸 곡선 fSR은 곡선 fL5, fL6의 2개를 포함하여 제5 LED(6e)와 제6 LED(6f)의 발광에 의한 광을 감수할 수 있도록 구성되어 있다.

다만, 전체적인 분광 감도 특성이 서로 독립적이며 분리되어 있을 필요는 없고, 주변 부분에 있어서 서로 일부가 겹쳐지도록 되어 있어도 무방하다. 또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f)의 각 발광 스펙트럼도, 일부가 겹쳐지는 발광 스펙트럼이어도 무방하다. 물론, LED의 종류도 6종류에 한정되는 것은 아니고, 적절한 종류수의 LED의 조합을 채용할 수 있는 것도 동일하다.

다음으로, 화상을 취득할 때의 동작에 관하여 설명한다.

이 화상 처리 시스템에 있어서는, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로, 화상을 취득할 때에, 모니터용 화상 취득 모드와 분광 화상 취득 모드를 전환하여 행하도록 되어 있다.

도 24, 도 26, 도 27을 참조하여, 분광 화상 취득 모드의 동작에 관하여 설명한다. 도 24는 6밴드의 분광 화상을 생성할 때의 프레임별 분광 화상의 분광 특성을 도시한 선도, 도 26은 6밴드 분광 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작을 도시한 플로우차트, 도 27은 6밴드 분광 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작 모습을 도시한 타이밍차트이다.

제1 실시 형태에 있어서 설명한 바와 같이, 촬영 버튼(14a)이 눌려져서 분광 화상 취득 모드로 전환되면, 분광 화상의 촬상을 개시하는 판단을 행한다(단계 S31).

여기서, 분광 화상의 촬상이 개시되면, 프레임 N의 화상을 취입하고, 그 후에 프레임 N+1의 화상을 취입한다.

먼저, 프레임 N의 화상의 취입이 개시되면, 제1 LED(6a), 제3 LED(6c), 제5 LED(6e)를 동시에 점등시키고(도 24의 (A) 참조)(단계 S32), 점등이 개시된 후에 CCD(8)에 의한 촬상을 개시한다(도 27 참조)(단계 S33)

CCD(8)에 의한 촬상이 종료되면, CCD(8)로부터 화상 데이터를 판독하여, 상기 A/D 변환기(9)에 의해 디지털 데이터로 변환시켜, 버스(10)를 통해 메모리(11)내의 소정의 기억 영역(프레임 메모리)에 기억시킨다(단계 S34).

그리고, 이 프레임 메모리에 기억된 각 화상 데이터를, 원색별로 분류하여, 이 메모리(11)내의 소정의 기억 영역(제1, 제3, 제5)에 기억시킨다(단계 S35).

그 후에 각 LED(6a, 6c, 6e)를 소등함으로써(단계 S36), 프레임 N의 화상 취입이 종료된다.

다음의 프레임 N+1의 화상의 취입은 점등시키는 LED나 촬상한 화상 데이터를 전송하는 메모리 영역이 다를 뿐이고, 기본적으로는 프레임 N의 화상의 취입과 동일하다.

즉 제2 LED(6b), 제4 LED(6d), 제6 LED(6f)를 동시에 점등시키고(도 24의 (B) 참조)(단계 S37), 점등이 개시된 후에, CCD(8)에 의한 촬상을 개시한다(도 27 참조)(단계 S38).

CCD(8)에 의한 촬상이 종료되면, CCD(8)로부터 화상 데이터를 판독하여, 상기 A/D 변환기(9)에 의해 디지털 데이터로 변환시켜, 버스(10)를 통해 메모리(11)내의 소정의 기억 영역(프레임 메모리)에 기억시킨다(단계 S39).

그리고, 이 프레임 메모리에 기억된 각 화상 데이터를, 원색별로 분류하여, 이 메모리(11)내의 소정의 기억 영역(제2, 제4, 제6 메모리)에 기억시킨다(단계 S40).

그 후에 각 LED(6b, 6d, 6f)를 소등함으로써(단계 S41), 프레임 N+1의 화상 취입이 종료된다.

또, 도시하지 않지만, 발광 소자(LED)와 촬상 소자(CCD)에 의한 화상 취득 타이밍은 상술한 것에 한정되지 않고, 촬상 소자의 화상 취득 개시후에 발광 소자를 점등하고, 발광 소자의 소등후에 촬상 소자에 의한 화상 취득을 종료하는 등에서도 동등하다.

또한, 상기 단계 S35나 단계 S40에 있어서 제1∼제6 메모리에 기억된 각 원색의 화상은 컬러 필터 어레이(19)의 원색 배열에 따른 화소의 누락이 생기고 있기 때문에, 필요에 따라서, 촬영 장치(1) 또는 처리 장치(2)에 있어서 보간 처리가 행해지게 된다.

이렇게 하여 메모리(11)에 기억된 6밴드의 피사체 분광 화상은 처리 장치(2)에 보내져서, 처리 프로그램에 의한 색재현이나 화상 처리가 행해진다. 이 처리 결과는 다른 처리 프로그램에 의해 디스플레이(22)에 표시되거나, 또는 촬영 장치(1)에 전송되어 LCD 모니터(16)에 표시된다.

다음으로, 도 25, 도 28, 도 29를 참조하여, 모니터용 화상 취득 모드의 동작에 관하여 설명한다. 도 25는 모니터용 화상을 생성할 때의 프레임별 분광 화상의 분광 특성을 도시한 선도, 도 28은 모니터용 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작을 도시한 플로우차트, 도 29는 모니터용 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작 모습을 도시한 타이밍차트이다.

또, 본 실시 형태에 있어서도 상술한 각 실시 형태와 마찬가지로, 일반적인 RGB 화상용을 상정하여, 제1 LED(6a) 및 제2 LED(6b)가 청색(B)의 범주에 상당하고, 제3 LED(6c) 및 제4 LED(6d)가 녹색(G)의 범주에 상당하고, 제5 LED(6e) 및 제6 LED(6f)가 적색(R)의 범주에 상당하도록, 각 발광 원색의 선정을 행하고 있다.

전원 스위치가 온됨으로써 모니터용 화상 취득 모드가 설정되거나, 또는 분광 화상 취득 모드가 종료됨으로써 모니터용 화상 취득 모드로 복귀하면, 모니터용 화상의 촬상을 개시하는 것을 대기한다(단계 S51).

여기서는, 바로 촬상이 개시되고, 모든 LED(6a∼6f)를 점등시킨다(도 25 참조)(단계 S52). 모든 LED(6a∼6f)의 점등이 개시된 후에, CCD(8)에 의한 촬상을 개시한다(도 29 참조)(단계 S53).

CCD(8)에 의한 촬상이 종료되면, 그 후에 모든 LED(6a∼6f)를 소등하고(단계 S54), CCD(8)로부터 화상 데이터를 판독하여, 상기 A/D 변환기(9)에 의해 디지털 데이터로 변환시켜, 버스(10)를 통해 메모리(11)내의 소정의 기억 영역(제1, 제3, 제5 메모리)에 기억시킨다(단계 S55).

모니터용 화상 취득 모드가 설정되어 있는 동안에는 상기 단계 S51로 복귀하여 이와 같은 동작을 반복함으로써, 동화상을 취득하도록 되어 있다.

이와 같이 하여 얻어진 화상은 모니터용의 화상 데이터로 변환되어, 모니터 I/F(15)를 통해 LCD 모니터(16)로 표시된다. 이 때에는 설정에 의해, 처리 장치 (2)의 디스플레이(22)에 모니터용 화상을 표시할 수도 있도록 되어 있다.

또, 도 29에 도시한 타이밍차트에서는, CCD(8)에 의한 촬상마다 LED(6a∼6f)의 전체 점등과 전체 소등을 행하여 소비 전력의 저감을 도모하고 있지만, 모니터용 화상 취득 모드가 설정되어 있는 동안은 LED(6a∼6f)을 연속적으로 점등시키도록 해도 된다.

또한, 도시하지 않지만, 발광 소자(LED)와 촬상 소자(CCD)에 의한 화상 취득 타이밍은 상술한 것에 한정되지 않고, 촬상 소자의 화상 취득 개시후에 발광 소자를 점등하고, 발광 소자의 소등후에 촬상 소자에 의한 화상 취득을 종료하는 등에서도 동등하다.

또, 모니터 화상 취득 방법으로서, 본 실시 형태에 있어서의 6밴드의 분광 화상 취득 모드를 연속시킴으로써, 6밴드의 분광 화상의 제1과 제2 밴드의 메모리 가산, 제3과 제4 밴드의 메모리 가산, 제5와 제6 밴드의 메모리 가산을 동시에 행함으로써 모니터 화상을 생성하는 것도 가능하다. 이 경우는 촬영부 알고리즘을 바꾸지 않고 메모리 가산을 행하는 것만으로 모니터 화상을 생성할 수 있다. 이것은 연속된 분광 화상 측정시의 모니터 방법으로서 유효하다.

다음으로, 도 30 내지 도 36은 이 제3 실시 형태의 변형예를 도시하고 있으며, 도 30은 8밴드의 분광 화상을 생성할 때의 LED의 발광 스펙트럼 및 컬러 필터 어레이를 통한 CCD의 분광 감도 특성을 도시한 선도이다.

이 변형예는 컬러 필터 어레이(19)를 통해 CCD(8)에 의한 RGB의 검출 밴드끼리의 사이에 걸치는 발광 분광 특성의 LED를 형성함으로써, LED는 6원색(6밴드)의 발광을 행하는 것뿐인데, 검출로서는 8밴드의 출력을 얻을 수 있도록 한 것이다.

즉 도 30의 (A)에 도시한 바와 같이, 컬러 필터 어레이(19)의 투과율 분포 및 CCD(8)의 수광 감도 분포에 의해 얻어지는 전체적인 분광 감도 특성을 나타낸 곡선 fSB, fSG, fSR에 대하여, 각 LED(6a∼6f)에 의한 발광의 분광 특성(각각 곡선 fL1'∼fL6'로 나타냄)은 다음과 같이 되어 있다.

먼저, 청색 컬러 필터에 해당하는 분광 밴드역을 나타낸 곡선 fSB에는 곡선 fL1', fL2' 2개가 포함되어 있으며, 곡선 fL3'도 일부가 포함되어 있다. 녹색 컬러 필터에 해당하는 분광 밴드역을 나타낸 곡선 fSG내에는 곡선 fL4'이 포함되어 있으며, 또한, 상기 곡선 fL3'의 일부와, 곡선 fL5'의 일부가 포함되어 있다.

적색 컬러 필터에 해당하는 분광 밴드역을 나타낸 곡선 fSR내에는 곡선 fL6'이 포함되어 있으며, 또한 상기 곡선 fL5'의 일부가 포함되어 있다.

이렇게 하여, 제3 LED(6c)에 의한 발광의 분광 특성(곡선 fL3')은 청색 컬러 필터의 밴드와 녹색 컬러 필터의 밴드에 걸쳐서, 제5 LED(6e)에 의한 발광의 분광 특성(곡선 fL5')은 녹색 컬러 필터의 밴드와 적색 컬러 필터의 밴드에 걸치도록 구성되어 있다.

이와 같은 구성에 의해, 각 LED(6a∼6f)에 의해 발광된 광을 컬러 필터 어레이(19)를 통해 CCD(8)에 의해 수광했을 때의 전체적인 분광 감도 특성은 도 30의 (B)에 도시한 바와 같이, 곡선 fSL1'(곡선 fL1' 및 곡선 fSB에 의함), 곡선 fSL2'(곡선 fL2' 및 곡선 fSB에 의함), 곡선 fSL3'(곡선 fL3' 및 곡선 fSB에 의함), 곡선 fSL4'(곡선 fL3' 및 곡선 fSG에 의함), 곡선 fSL5'(곡선 fL4' 및 곡선 fSG에 의함 ), 곡선 fSL6'(곡선 fL5' 및 곡선 fSG에 의함), 곡선 fSL7'(곡선 fL5' 및 곡선 fSR에 의함), 곡선 fSL8'(곡선 fL6' 및 곡선 fSR에 의함)의 합계 8밴드가 된다.

다음으로, 도 31 내지 도 33을 참조하여, 8밴드의 분광 화상을 취득하는 동작에 관하여 설명한다. 도 31은 8밴드의 분광 화상을 생성할 때의 프레임별 분광 화상의 분광 특성을 도시한 선도, 도 32는 8밴드 분광 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작을 도시한 플로우차트, 도 33은 8밴드 분광 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작 모습을 도시한 타이밍차트이다.

또, 이 변형예에 있어서는, 8밴드의 분광 화상을 촬상하기 위하여, 메모리(11)에는 이들에 각각 대응하여 제1∼제8 메모리의 기억 영역이 형성되어 있다.

촬영 버튼(14a)이 눌려져서 분광 화상 취득 메모리로 전환되면, 분광 화상의 촬상을 개시하는 판단을 행한다(단계 S61).

분광 화상의 촬상이 개시되면, 먼저, 도 31의 (A)에 도시한 바와 같은 프레임 N의 화상의 취입 동작이 개시되고, 제1 LED(6a)와 제4 LED(6d)를 동시에 점등시키고(단계 S62), 점등이 개시된 후에, CCD(8)에 의한 촬상을 개시한다(도 33 참조)(단계 S63).

CCD(8)에 의한 촬상이 종료되면, 그 후에 LED(6a, 6d)를 소등하고(단계 S64), CCD(8)로부터 화상 데이터를 판독하여, 상기 A/D 변환기(9)에 의해 디지털 데이터로 변환시켜, 버스(10)를 통해 메모리(11)내의 소정의 기억 영역(제1, 제2 메모리)에 기억시킨다(단계 S65). 이에 따라, 프레임 N의 화상 취입 동작(2밴드의 피사체 분광 화상의 취득)이 종료된다.

다음으로, 도 31의 (B)에 도시한 바와 같은 프레임 N+1의 화상의 취입 동작이 개시되고, 제2 LED(6b)와 제5 LED(6e)를 동시에 점등시키고(단계 S66), 점등이 개시된 후에, CCD(8)에 의한 촬상을 개시한다(도 33 참조)(단계 S67).

CCD(8)에 의한 촬상이 종료되면, 그 후에 LED(6b, 6e)를 소등하고(단계 S68), CCD(8)로부터 화상 데이터를 판독하여, 상기 메모리(11)내의 소정의 기억 영역(제3, 제4, 제5 메모리)에 기억시킨다(단계 S69). 이에 따라, 프레임 N+1의 화상 취입 동작(3밴드의 피사체 분광 화상의 취득)이 종료된다.

또한, 도 31의 (C)에 도시한 바와 같은 프레임 N+2의 화상의 취입 동작이 개시되고, 제3 LED(6c)와 제6 LED(6f)를 동시에 점등시키고(단계 S70), 점등이 개시된 후에, CCD(8)에 의한 촬상을 개시한다(도 33 참조)(단계 S71).

CCD(8)에 의한 촬상이 종료되면, 그 후에 LED(6c, 6f)를 소등하고(단계 S72), CCD(8)로부터 화상 데이터를 판독하여, 상기 메모리(11)내의 소정의 기억 영역(제6, 제7, 제8 메모리)에 기억시킨다(단계 S73). 이에 따라, 프레임 N+2의 화상 취입 동작(3밴드의 피사체 분광 화상의 취득)이 종료된다.

분광 화상을 동화상적으로 연속하여 취입하는 경우에는 이와 같은 프레임 N부터 프레임 N+2까지의 동작을 반복하여 행하게 된다.

또, 도시하지 않지만, 발광 소자(LED)와 촬상 소자(CCD)에 의한 화상 취득 타이밍은 상술한 것에 한정되지 않고, 촬상 소자의 화상 취득 개시후에 발광 소자를 점등하고, 발광 소자의 소등후에 촬상 소자에 의한 화상 취득을 종료하는 등에 서도 동등하다.

이렇게 하여 메모리(11)에 기억된 6밴드의 피사체 분광 화상은 처리 장치(2)에 보내져서, 처리 프로그램에 의해 색재현이나 화상 처리가 행해진다. 이 처리 결과는 다른 처리 프로그램에 의해 디스플레이(22)에 표시되거나, 또는 촬영 장치(1)에 전송되어 LCD 모니터(16)에 표시된다.

계속하여, 도 34 내지 도 36을 참조하여, 모니터용 화상을 취득하는 동작에 관하여 설명한다. 도 34는 모니터용 화상을 생성할 때의 프레임별 분광 화상의 분광 특성을 도시한 선도, 도 35는 모니터용 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작을 도시한 플로우차트, 도 36은 모니터용 화상 취득에 있어서의 각 LED의 발광 및 촬상 소자의 화상 취득의 동작 모습을 도시한 타이밍차트이다.

전원 스위치가 온됨으로써 모니터용 화상 취득 모드가 설정되거나, 또는 분광 화상 취득 모드가 종료됨으로써 모니터용 화상 취득 모드로 복귀하면, 모니터용 화상의 촬상을 개시하는 것을 대기한다(단계 S81).

여기서는, 바로 촬상이 개시되고, 모든 LED(6a∼6f)를 점등시킨다(도 34 참조)(단계 S82). 모든 LED(6a∼6f)의 점등이 개시된 후에, CCD(8)에 의한 촬상을 개시한다(도 36 참조)(단계 S83).

CCD(8)에 의한 촬상이 종료되면, 그 후에 모든 LED(6a∼6f)를 소등하고(단계 S84), CCD(8)로부터 화상 데이터를 판독하여, 상기 A/D 변환기(9)에 의해 디지털 데이터로 변환시켜, 버스(10)를 통해 메모리(11)내의 소정의 기억 영역에 기억시킨 다(단계 S85).

여기서는, CCD(8)에 의한 촬상마다 LED(6a∼6f)의 전체 점등과 전체 소등을 행하여 소비 전력의 저감을 도모하고 있지만, 상기 도 29에 있어서 설명한 것과 마찬가지로, 모니터용 화상 취득 모드가 설정되어 있는 동안에는 LED(6a∼6f)를 연속적으로 점등시키도록 해도 무방하다.

또, 도시하지 않지만, 발광 소자(LED)와 촬상 소자(CCD)에 의한 화상 취득 타이밍은 상술한 것에 한정되지 않고, 촬상 소자의 화상 취득 개시후에 발광 소자를 점등하고, 발광 소자의 소등후에 촬상 소자에 의한 화상 취득을 종료하는 등에서도 동등하다.

그 후, 모니터용 화상 취득 모드가 해제될 때까지, 상기 단계 S81로 복귀하여, 상술한 바와 같은 동작을 반복하여 행함으로써, 동화상용의 화상 데이터를 연속적으로 취득하도록 되어 있다.

이와 같이 하여 얻어진 화상은 모니터용의 화상 데이터로 변환되어, 모니터 I/F(15)를 통해 LCD 모니터(16)에 표시된다. 이 때에는 설정에 의해, 처리 장치(2)의 디스플레이(22)에 모니터용 화상을 표시할 수도 있도록 되어 있다.

또, 상기에서는, 촬상 소자로서, 3밴드의 컬러 필터 어레이와의 조합에 의한 단판 촬상 소자를 예로 들었지만, 이것에 한정되지 않고, 입사광을 복수의 파장 대역의 광으로 분리하는 분광 미러나 분광 프리즘 등의 분광부와, 이 분광부에 의해 분광된 복수의 파장 대역의 광을 촬상하는 복수의 촬상 소자를 갖고 구성되는 3판식의 3밴드 촬상 소자이어도 되고, 또는 2판식의 촬상 소자이어도 무방하다. 또 한, 컬러 필터로서는, RGB 3밴드에 의한 원색계 필터에 한정되는 것이 아니라, 보색계 필터의 것이어도 물론 무방하다.

또한, 상기에서는 6밴드의 발광 스펙트럼의 LED로부터 8밴드의 피사체 분광 화상 데이터를 취득하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 조합에 의해 임의의 피사체 분광 화상 데이터를 취득하도록 해도 된다. 예를 들면, 광원으로서 제3 LED와 제5 LED만, 즉 2밴드의 광원만이더라도, 도 31에 fSL3', fSL4', fSL6', fSL7'로 나타낸 바와 같이, 4밴드의 피사체 분광 화상을 얻을 수 있다. 그 밖에, 여러가지 조합이 가능하다.

이와 같은 제3 실시 형태에 따르면, 상술한 제1, 제2 실시 형태와 거의 동일한 효과를 발휘함과 아울러, 컬러 촬상 소자를 이용함으로써, 피사체 분광 화상을 취득하는데 필요한 촬상 횟수를 감소시킬 수 있으며, 고도의 색재현의 동화상 등도 더욱 용이하게 실현 가능해진다.

또한, LED의 발광 스펙트럼이, 컬러 촬상 소자에 의한 수광의 분광 감도 분포에 걸치도록 구성함으로써, 6밴드의 발광 스펙트럼의 LED를 이용하면서, 8밴드의 피사체 분광 화상 데이터를 취득하는 것이 가능해진다.

도 37 내지 도 42는 본 발명의 제4 실시 형태를 도시한 것으로, 도 37은 화상 처리 시스템의 구성을 도시한 블록도이다. 이 제4 실시 형태에 있어서, 상술한 제1 내지 제3 실시 형태와 마찬가지인 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략하고, 주로 다른 점에 대해서만 설명한다.

이 제4 실시 형태는 상술한 제3 실시 형태를 기본 구성으로 하여, 스펙트럼 검출 센서를 더 부가한 구성으로 한 것이다.

즉 도 37에 도시한 바와 같이, 화상 처리 시스템의 촬영 장치(1)는 광의 스펙트럼 분포를 검출하는 스펙트럼 검출 센서(41)와, 이 스펙트럼 검출 센서(41)로 검출광을 도입하는 프로브(42)와, 상기 스펙트럼 검출 센서(41)로부터의 출력을 디지털 신호로 변화함과 아울러 처리하여 출력하는 센서 I/F(43)와, 피사체 특성을 기억하는 피사체 특성 메모리(44)와, 카메라 특성을 기억하는 카메라 특성 메모리(45)를 도 21에 도시한 제3 실시 형태의 구성에 부가하여 더 갖고 구성되어 있다.

상기 스펙트럼 검출 센서(41)는 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f)를 이용하여 CCD(8)에 의해 6밴드 분광 화상을 취득하는 구성과는 달리, 광을 화상으로서 취입하는 것이 아니라 스펙트럼만을 검출하는 것이다.

이 스펙트럼 검출 센서(41)는 광 검출 범위가 가시광역 전역(380㎚∼800㎚)을 커버하는 것으로 되어 있으며, 그레이팅 방식에 의해 검출을 행하고, 분해능은 5㎚이다. 따라서, 상세한 스펙트럼 데이터를 취득하는 것이 가능하게 되어 있다. 또, 여기서는 그레이팅 방식의 스펙트럼 검출 센서를 예로 들었지만, 이것 이외의 방식의 것이어도 무방하다.

상기 프로브(42)는 예를 들면 플렉시블한 광 화이버(또는 광 화이버 번들)를 사용하고 있지만, 이것에 한정되지 않고, 검출광을 도광할 수 있는 것이라면, 널리 사용하는 것이 가능하다.

이와 같은 구성을 이용하여, 피사체로부터의 광을 검출하면 이 피사체의 광 스펙트럼을 검출할 수 있는 한편, 피사체 대신에 표준 백색판을 설치함으로써, 조 명광의 스펙트럼 특성을 측정하는 것도 가능해진다.

더욱 상세하게는, 상기 패드부(4) 등을 이용하여 외부의 조명광을 차단하고, 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f)를 순차로 발광시켜서 검출함으로써, 각 LED(6a)∼LED(6f)의 스펙트럼 특성을 측정할 수 있다. 이에 따라, 이들 발광 소자 자체의 열화나, 온도 등의 환경 변화에 따른 스펙트럼 특성의 변화를 검출할 수 있다. 나아가서는, 특성의 변화를 반영한 조명 스펙트럼의 프로파일을 얻을 수 있기 때문에, 더욱 정확한 높은 색재현을 실현하는 것이 가능해진다.

또한, 외부의 조명광을 검출하여, 환경 조명광의 스펙트럼 특성을 측정하는 것도 가능하다.

다음으로, 도 38은 스펙트럼 검출 센서를 복수개 배열한 화상 처리 시스템을 사용할 때의 모습의 일례를 도시한 도면이다.

이 도 38에는 스펙트럼 검출 센서의 더욱 구체적인 배열예를 도시하고 있으며, 여기서는 2개의 스펙트럼 검출 센서, 즉 제1 스펙트럼 검출 센서(47)와 제2 스펙트럼 검출 센서(46)가 이용되고 있다.

제1 스펙트럼 검출 센서(47)는 피사체 부분의 분광 스펙트럼을 검출하기 위하여 배열된 것이고, 프로브가 되는 광 화이버(49)의 선단이 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f) 근방의, 하우징(5)의 투사구(5a)를 통해 피사체 광을 입사할 수 있는 위치에 배열되어 있다.

이 제1 스펙트럼 검출 센서(47)는 상술한 바와 같이, 피사체 대신에 표준 백색판을 배치함으로써, 제1 LED(6a)∼제6 LED(6f)의 조명 스펙트럼을 검출하는데 이 용할 수 있음과 아울러, 후술하는 바와 같이 선단에 렌즈 등을 배열함으로써, 피사체의 스폿(특정 부분)의 분광 반사 스펙트럼을 직접적으로 취득하는 것도 가능하게 되어 있다.

이에 따라, 제1 스펙트럼 검출 센서(47)를 이용하여, 자동차의 도장색, 건물의 도장색, 식료품의 분광 특성, 의료품의 염색 등의 스펙트럼 데이터를 직접 취득하면, 각각의 검사나 확인을 위한 데이터로서 이용하는 것이 가능해진다.

또한, 제2 스펙트럼 검출 센서(46)는 피사체가 놓여진 환경의 조명광 스펙트럼을 검출할 수 있도록 설치된 것이고, 프로브가 되는 광 화이버(48)의 선단이, 하우징(5) 외면에 노출됨과 아울러, 그 선단을 덮도록 백색이고 반투과성을 갖는 적분구(積分球)(48c)가 장착되어 있다. 이 제2 스펙트럼 검출 센서(46)를 이용함으로써, 촬영 장치(1)로부터 이간된 위치에 있는 피사체를, 태양광이나 실내광만으로 촬영할 때의 조명 스펙트럼을 취득하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 피사체상의 촬영과 동시에, 그 때의 환경 조명광에 따른 조명 스펙트럼의 프로파일을 작성하는 것이 가능하기 때문에, 환경 조명광이 변화되었다고 하더라도 그것에 대응하여, 리얼 타임의 높은 색재현을 자동적으로 행할 수 있다.

또한, 촬영 장치(1)의 주변 환경광의 스펙트럼을 검출하여, 촬영 장치(1) 자체에 내장하는 LED의 스펙트럼과 비교함으로써, 주변 환경광과 LED 광의 어느것을 이용하여 촬상을 행할 것인지를 적응적으로 전환하는 것도 가능해진다. 예를 들면, RGB의 동화상을 촬상할 때에는 주변 환경광을 이용하는 것이 가능하기 때문에, 이 경우에는 내장하는 LED를 발광시키지 않음으로써, 소비 전력의 저감을 도모하는 것 등도 가능해진다.

도 39는 스펙트럼 검출 센서(41)의 구성예를 도시한 단면도이다.

상기 프로브(42)는 입사단(42a)으로부터 광을 입사하여, 출사단(42b)으로부터 출사하는 것이다.

스펙트럼 검출 센서(41)는 하우징(41a)과, 이 하우징(41a)의 일단부에 개구되어 형성되어 있으며 상기 프로브(42)의 출사단(42b)으로부터 출사되는 광을 슬릿광으로서 입사하기 위한 입사광 슬릿(41b)과, 상기 하우징(41a)의 내부에 배열되어 있으며 상기 입사광 슬릿(41b)으로부터 입사된 슬릿광을 파장에 따라서 분광하여 다른 방향으로 반사하여 집광시키는 그레이팅(41c)과, 상기 하우징(41a)에 장착되어 있으며 상기 그레이팅(41c)에 의해 파장에 따라서 서로 다른 위치에 집광되는 광을 수광하여 그 강도에 따른 신호를 출력하는 포토다이오드 어레이(41d)를 갖고 구성되어 있다.

이에 따라, 포토다이오드 어레이(41d)는 수광 위치에 따라서 서로 다른 파장의 광을 광전 변환하고, 강도에 따른 신호를 출력하게 된다.

상기 센서 I/F(43)는 이 포토다이오드 어레이(41d)로부터 출력되는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하기 위한 A/D 변환기(43a)를 갖고 구성되어 있으며, 변환후의 디지털 신호를 상기 버스(10)를 통해 CPU(18) 등에 출력하도록 되어 있다. CPU(18)는 이 디지털 신호를 각 파장의 강도를 나타낸 스펙트럼 정보로서 받아서, 해석 등을 행하도록 되어 있다.

도 40은 스펙트럼 검출 센서(47)에 접속되는 광 화이버(49)의 입사단(49a)의 모습을 도시한 단면도이다. 또, 이 도 40에 있어서는, 촬상 광학계(7) 등의 도시를 생략하고 있다.

광 화이버(49)의 입사단(49a)에는 소정 각도 범위로부터의 광이 입사되도록 되어 있다. 도시한 예에서는, 하우징(5)의 투사구(5a)를 통해 입사되는, 촬영 대상인 피사체 표면으로부터의 반사광이, 상기 입사단(49a)에 도달하도록 설치되어 있다.

이 도 40에 도시한 구성은 상술한 바와 같은, 피사체로서 표준 백색판을 이용하고, LED 조명의 스펙트럼을 검출하여 경년(經年) 변화에 따른 색의 변화 정보를 취득하는 등에 이용할 수 있는 것이다.

또한, 도 41은 스펙트럼 검출 센서(47)에 접속되는 광 화이버(49)의 입사단(49a) 근방에 센서용 광학계(49c)를 배치한 구성예를 도시한 단면도이다. 또, 이 도 41에 있어서도, 촬상 광학계(7) 등의 도시를 생략하고 있다.

이 도 41에 도시한 바와 같이, 스펙트럼 검출 센서(47)에 접속되는 광 화이버(49)의 입사단(49a)에 렌즈 등으로 이루어지는 센서용 광학계(49c)를 형성함으로써, 입사단(49a)에 입사되는 광속을 피사체의 소정 범위로부터의 광으로 제한할 수 있다. 이에 따라, 상술한 바와 같이, 피사체의 특정 위치의 스펙트럼을 높은 파장 분해능으로 측정하는 것이 가능해진다.

도 42는 환경광 취득용으로 형성된 스펙트럼 검출 센서(46)에 접속되는 광 화이버(48)의 입사단(48a)의 모습을 도시한 단면도이다. 또, 이 도 42에 있어서도, 촬상 광학계(7) 등의 도시를 생략하고 있다.

상술한 바와 같이, 입력용의 광 화이버(48)의 입사단(48a)은 하우징(5)의 외면에 노출되어 있으며, 이 입사단(48a)을 둘러싸도록, 백색이고 반투과성을 갖는 적분구(48c)가 장착되어 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 환경 조명광이 이 적분구(48c)에 조사되면, 확산되어 투과되고, 광 화이버(48)의 입사단(48a)으로부터 입사된다. 이 입사광은 이 광 화이버(48)에 의해 전달되어, 스펙트럼 검출 센서(46)에 의해 스펙트럼의 측정이 행해진다.

이와 같은 제4 실시 형태에 따르면, 상술한 제1 내지 제3 실시 형태와 거의 동일한 효과를 발휘함과 아울러, 스펙트럼 검출 센서를 형성함으로써, 피사체광의 스펙트럼 분포를 얻을 수 있음과 아울러, LED의 스펙트럼 분포를 취득하여, 더욱 리얼 타임으로 정확한 색재현을 행하는 것도 가능해진다.

또한, 센서용 광학계를 이용함으로써, 피사체의 특정 부분의 스펙트럼 분포를 취득하는 것도 가능해진다. 이 센서용 광학계는 상술한 바와 같이, 예를 들면 5㎚의 분해능을 갖는 것으로 되어 있기 때문에, 피사체의 특정 부위에 대하여, 더욱 상세한 스펙트럼 데이터를 취득하는 것이 가능해지고, 더욱 정밀한 진단이나 판정을 행할 수 있다.

또한, 환경 조명광의 스펙트럼을 검출할 수도 있기 때문에, 환경 조명광에 따른 조명 스펙트럼의 프로파일을 리얼 타임으로 취득하는 것도 가능해진다.

또, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 발명의 주된 요지를 벗어나지 않는 범위내에 있어서 여러가지 변형이나 응용이 가능하다는 것은 물 론이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 화상 처리 시스템에 따르면, 소형 경량이고 휴대 가능하며 높은 색재현성을 갖는 화상 처리 시스템으로 된다.

Claims (24)

1. 피사체를 조명하기 위한 것으로 적어도 가시광역에서 서로 다른 분광 분포 특성을 갖는 조명광의 발광을 행하는 복수의 발광 소자와, 상기 발광 소자에 의해 조명된 피사체상을 결상하는 촬상 광학계와, 상기 촬상 광학계에 의해 결상된 피사체상을 촬상하여 화상 신호를 출력하는 촬상 소자부와, 상기 복수의 발광 소자를 분광 분포 특성에 따라서 선택적으로 점등시키고 이 점등과 상기 촬상 소자부에 의한 촬상을 실행시키는 동작을 동기시켜서 복수회 실행시킴으로써 복수의 피사체상을 취득하도록 제어하는 제어부를 포함하는 촬영 장치와,

   상기 화상 신호로부터 원하는 화상 연산을 행하는 연산부를 포함하는 처리 장치를 구비하고,

   상기 제어부는 상기 복수의 발광 소자를 분광 분포 특성에 따라 순차 점등시켜서 찰상 소자부에 의해 복수의 피사체 분광 화상의 정지 화상을 취득하는 분광 화상 취득 모드와, 상기 복수의 발광 소자로부터 선정된 특정의 원색 발광 소자를 점등시키거나, 또는 상기 복수의 발광 소자로부터 선정된 상이한 분광 분포 특성의 복수의 발광 소자를 포함하는 소자군을 복수개 가지고 이루어지는 그룹에서 상기 복수의 소자군을 순차 점등시켜서 상기 촬상 소자부에 의해 동화상을 취득하는 동화상 취득 모드를 절환하는 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 그룹을 복수 종류 설정하여, 용도에 따라서 필요한 그룹을 이용하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.
4. 제3항에 있어서,

   상기 동화상 취득 모드는, 상기 복수의 발광 소자로부터, 가시광역내의 청색에 속하는 발광 소자의 소자군과, 가시광역내의 녹색에 속하는 발광 소자의 소자군과, 가시광역내의 적색에 속하는 발광 소자의 소자군으로 구성되는 그룹에서, 촬상 프레임별로 각 소자군의 발광 소자를 순차적으로 점등시켜서, 상기 촬상 소자부에 의해 3원색 컬러 동화상을 취득하는 모드인 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.
5. 제3항에 있어서,

   상기 촬영 장치는 적어도 분광 화상 촬영 동작의 개시를 지시 입력하기 위한 촬영 조작부를 더 포함하고,

   상기 제어부는 상기 촬영 조작부로부터 분광 화상 촬영 동작의 개시가 지시 입력되는 것에 따라서, 상기 복수의 피사체 분광 화상을 취득하기 위한 제어를 행하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.
6. 제5항에 있어서,

   상기 촬영 조작부는 누름식의 버튼 스위치를 갖고 구성되며,

   상기 제어부는 이 버튼 스위치가 눌려졌을 때에, 상기 그룹을 변경시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.
7. 제6항에 있어서,

   상기 제어부는 상기 버튼 스위치가 눌려졌을 때에, 또한 변경한 그룹의 소자군의 점등 타이밍을 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,

    상기 촬상 소자부는 컬러 필터 어레이를 구비한 컬러 촬상 소자를 갖고 구성된 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.
11. 제1항에 있어서,

    상기 촬영 장치는 상기 발광 소자의 분광 분포 특성을 검출하기 위한 스펙트럼 검출 센서를 더 갖고 구성된 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.
12. 삭제
13. 제1항에 있어서,

    상기 촬영 장치는 이 피사체에 일단부측이 접하도록 이루어진 패드부를 더 갖고 구성된 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.
14. 제13항에 있어서,

    상기 패드부는 유연성을 갖는 소재에 의해 대략 통형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.
15. 제13항에 있어서,

    상기 패드부는 외광의 영향을 배제 또는 경감하는 소재에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.
16. 제13항에 있어서,

    상기 패드부는 촬영 장치의 하우징에 대해 착탈 가능하게 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.
17. 삭제
18. 제1항에 있어서,

    상기 처리 장치는 상기 촬영 장치에 의해 촬영된 상기 피사체 분광 화상을 기억하기 위한 화상 메모리부를 더 포함하고,

    상기 연산부는 상기 화상 메모리부에 기억된 상기 피사체 분광 화상에 기초하여, 고도로 색재현된 피사체의 화상을 표시하기 위한 화상 데이터를 산출하는 색재현 연산부를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.
19. 삭제
20. 제18항에 있어서,

    상기 연산부는 상기 화상 메모리부에 기억된 피사체 분광 화상에 기초하여, 피사체에 관한 판별 또는 해석을 행하여 그 결과를 출력하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.
21. 삭제
22. 삭제
23. 제5항에 있어서,

    상기 촬영 조작부는 누름식 버튼 스위치를 가지고 구성되고,

    상기 제어부는 상기 버튼 스위치가 눌려졌을 때에, 상기 분광 화상 취득 모드와 상기 동화상 취득 모드를 절환하도록 제어하는 것인 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.
24. 제18항에 있어서,

    상기 색재현 연산부는 XYZ 삼자극값의 화상 데이터를 생성하는 기능을 가지고,

    상기 연산부는 조명광 스펙트럼 데이터 및 상기 촬상 소자부의 특성 데이터 중 적어도 한쪽을 이용하여, 상기 XYZ 삼자극값의 화상 데이터를 생성하기 위한 입력 프로파일을 생성하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 시스템.

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