WO2013187215A1 - 撮像装置、顕微鏡装置及び内視鏡装置 - Google Patents

撮像装置、顕微鏡装置及び内視鏡装置 Download PDF

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初男 清水
伊藤　毅
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Definitions

  • the present invention relates to an imaging apparatus, a microscope apparatus, and an endoscope apparatus that can capture images having different characteristics by irradiating a subject with light having different spectral distributions.
  • JP 2005-13611 A provides holding means for holding circuit data used by a programmable logic element circuit so that image processing corresponding to each characteristic image can be performed by a small-scale circuit. It is disclosed that the circuit data held in the holding means can be selected according to the characteristics of the image.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2005-13611 images having different characteristics are acquired by switching the spectrum of illumination light that illuminates a subject.
  • processing such as color conversion for obtaining an image having an image characteristic to be actually acquired is performed by a logic circuit at the subsequent stage of the image sensor.
  • the image processing at the later stage Can be made unnecessary or simplified.
  • the image processing circuit in the image pickup apparatus can be reduced in size, and further, the image pickup apparatus itself can be reduced in size, cost, and power consumption.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and by illuminating a subject with optimal illumination characteristics according to image characteristics to be acquired, an image having image characteristics to be acquired without requiring complex image processing is obtained. It is an object to provide an imaging device that can be obtained, and a microscope device and an endoscope device including the imaging device.
  • an imaging device of one embodiment of the present invention includes an imaging unit that captures an image of a subject and acquires an image related to the subject, and a plurality of types of illumination light having different optical characteristics to the subject.
  • An illumination unit having a single or a plurality of light sources that emit light and image characteristics of the image acquired in the imaging unit are set, and the image having the set image characteristics is effectively acquired by the imaging unit
  • the light source characteristic information including at least one of the information on the light amount control characteristic, the information on the light distribution pattern characteristic, the information on the spectral distribution characteristic, and the information on the polarization characteristic is referred to.
  • an image characteristic setting unit that sets at least one type of illumination light quantity, light distribution pattern, spectral distribution, or polarization characteristic for the illumination unit. .
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging apparatus according to each embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3A is a first diagram for explaining the operation of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is a second diagram for explaining the operation of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3C is a third diagram for explaining the operation of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a detailed configuration of the imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a light distribution pattern and a spectrum distribution of light sources that constitute a light source module.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the imaging apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a detailed configuration of an imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is a first diagram for explaining the operation of the imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8B is a second diagram for explaining the operation of the imaging apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of an imaging apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is a first diagram for explaining the operation of the imaging apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10A is a first diagram for explaining the operation of the imaging apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • 10B is a second diagram for explaining the operation of the imaging apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. It is a figure shown about the structure of the imaging device which concerns on the 5th Embodiment of this invention. It is a figure which shows the specific structural example of a light source module. It is a figure which shows the specific structural example of the light source module using a variable focus optical system.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an imaging apparatus according to each embodiment of the present invention.
  • the imaging apparatus 100 generally includes an imaging unit 102, an illumination unit 104, an image characteristic setting unit 106, an image processing unit 108, a display unit 110, and a control unit 112. Have.
  • the imaging unit 102 captures the subject 200 and generates digital image data related to the subject 200.
  • the illumination unit 104 is a light source that illuminates the subject 200.
  • the illumination unit 104 has a light source capable of emitting a plurality of types of illumination light having different light source characteristics.
  • the light source characteristic here means at least one of a light distribution pattern, a spectral distribution, and a polarization state.
  • the light distribution pattern is a characteristic indicating at what angle and with which intensity the illumination light is irradiated.
  • the spectral distribution is a characteristic indicating which wavelength band the illumination light includes.
  • the illumination unit 104 is programmed according to the illumination characteristic setting signal from the image characteristic setting unit 106 so that the setting of the spectrum, light distribution pattern, polarization characteristic, light quantity, number of times of light emission, and light emission timing of the illumination light emitted from the light source is programmed. It is configured.
  • the image characteristic setting unit 106 programs the settings of the illumination unit 104 and the image processing unit 108 so that image data having desired image characteristics is effectively acquired by the imaging unit 102.
  • the image characteristics are information indicating the characteristics of the image data. For example, information indicating the wavelength band (color tone or spectral band) to be emphasized or extracted in the image data, information indicating the illumination range of the illumination light in the image data, image Includes information indicating the dynamic range of data.
  • the term “effective” means that a desired image characteristic can be obtained by a simple process in the subsequent stage of the imaging unit 102.
  • the image processing unit 108 performs image processing on the image data obtained via the imaging unit 102, for example, in a reproducible format. This image processing is, for example, gamma correction processing. Further, the image processing unit 108 also performs a process of combining the image data acquired by the imaging unit 102 as necessary.
  • the display unit 110 displays an image based on the image data processed by the image processing unit 108.
  • the display unit 110 also displays various types of information such as image characteristic information set by the image characteristic setting unit 106.
  • the control unit 112 inputs a synchronization signal for synchronously controlling each block of the imaging apparatus 100 to the imaging unit 102, the illumination unit 104, the image processing unit 108, and the display unit 110.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the imaging of the subject 200 by the imaging unit 102 and the illumination of the subject 200 by the illumination unit 104 are as follows: “External light applied to the subject 200 is illuminated on the subject 200. It is desirable to be performed in an “environment that can be effectively ignored” with respect to the illumination light emitted from 104. Therefore, it is desirable that the imaging of the subject 200 by the imaging unit 102 and the illumination of the subject 200 by the illumination unit 104 be performed in the outside light suppressing member 300, for example.
  • the external light suppressing member 300 is a member for realizing an environment in which the external light applied to the subject 200 can be effectively ignored with respect to the illumination light from the illumination unit that irradiates the subject. As illustrated in FIG. 2, the box-shaped member is configured to cover the imaging unit 102, the lighting unit 104, and the subject 200. Moreover, the external light suppression member 300 may be comprised with the material which reflects or absorbs external light as needed.
  • external light cancellation processing may be performed.
  • the external light canceling process is, for example, image data acquired by the imaging unit 102 in a situation where external light or light from the illumination unit 104 is irradiated on the subject 200 with a predetermined spectrum, a predetermined period, or a predetermined timing. Processing to subtract external light spectral component, external light irradiation cycle or irradiation timing component so as to cancel external light component, or illumination light spectral component, illumination light irradiation cycle to extract illumination light component Alternatively, a process of extracting the irradiation timing component electrically or software can be applied.
  • the image pickup unit 102 has an image pickup optical system 1021 and an image pickup element 1022.
  • the imaging optical system 1021 has a single lens or a plurality of lenses, and focuses the light reflected, scattered, or diffracted from the subject 200 on the imaging element 1022.
  • the imaging element 1022 has a light receiving surface on which a photoelectric conversion element is disposed, and converts light from the subject 200 imaged via the imaging optical system 1021 into an analog electrical signal (image signal) by photoelectric conversion.
  • the image sensor 1022 converts an image signal that is an analog electrical signal into image data that is a digital signal by an A / D conversion circuit (not shown).
  • the illumination unit 104 includes a light source module 1041 and a light source module control unit 1042.
  • the light source module 1041 includes a single light source or a plurality of light sources that emit a plurality of types of light having different light distribution patterns or spectral distributions.
  • FIG. 2 shows an example in which the light source module 1041 has four light sources s1 to s4.
  • the light sources s1 to s4 are light sources having different spectral distributions.
  • the light sources s1 to s3 are connected to a light guide path f1 made of an optical fiber or the like.
  • the light source s4 is connected to the light guide path f2.
  • the light guide path f1 is connected to the illumination optical system l1.
  • the light guide path f2 is connected to the illumination optical system l2.
  • FIG. 1 shows an example in which the light source module 1041 has four light sources s1 to s4.
  • the light sources s1 to s4 are light sources having different spectral distributions.
  • the light sources s1 to s3 are connected to a light guide path f1 made
  • the illumination optical system 11 has a characteristic of distributing illumination light over a wide angle range
  • the illumination optical system 12 has a characteristic of distributing illumination light over a narrow angle range.
  • FIG. 2 shows an example in which four types of light sources are provided in the light source module 1041, but the number of light sources is not particularly limited.
  • the light source connected to the light guide path f1 may be switchable.
  • any one of the light sources s1 to s3 may be connected, or any two may be connected.
  • an optical fiber is used as the light guide.
  • the optical fiber may not be used as long as the medium can transmit light.
  • an optical waveguide may be used instead of the optical fiber.
  • the number of illumination optical systems is not limited. For example, if it is an optical system capable of zooming, the number of illumination optical systems may be one.
  • the light source module control unit 1042 multiplexes the light of the light sources s1 to s4 in the light guide path or modulates the light by a light modulation element (not shown), whereby the amount of illumination light emitted from the illumination unit 104, the light distribution pattern In addition, at least one of the spectral distribution and the polarization characteristic is controlled to a desired characteristic.
  • the image characteristic setting unit 106 includes a light source characteristic information database 1061, an image characteristic setting unit 1062, and a programmable unit characteristic setting unit 1063.
  • the light source characteristic information database 1061 includes spectral distribution characteristic information of a plurality of light sources s1 to s4 constituting the light source module 1041, characteristic information of illumination light distribution patterns based on characteristics of the illumination optical systems l1 and l2, and light amount control characteristics. Information on the light source characteristics of the light source module 1041, such as information, is held as a database.
  • the image characteristic setting unit 1062 sets an image characteristic to be acquired in the imaging unit 102 by irradiating the subject 200 with light from the illumination unit 104.
  • the setting for the image characteristic setting unit 1062 is performed by a user, for example.
  • the programmable unit characteristic setting unit 1063 refers to the light source characteristic information database 1061 in accordance with the image characteristic set by the image characteristic setting unit 1062, and an illumination characteristic setting signal for obtaining image data having desired image characteristics in the imaging unit 102. And the generated illumination characteristic setting signal is input to the illumination unit 104. Details of the operation of the programmable unit characteristic setting unit 1063 will be described later.
  • the image processing unit 108 includes a frame memory 1081 and a display characteristic adjustment unit 1083.
  • the frame memory 1081 temporarily stores image data acquired by the imaging unit.
  • the display characteristic adjustment unit 1083 performs image processing corresponding to the characteristics of the display unit 110 such as gamma correction processing on the image data read from the frame memory 1081.
  • the display unit 110 includes a display device such as a liquid crystal display, and displays an image corresponding to the image data processed by the display characteristic adjustment unit 1083.
  • a separate information window is provided to display various information such as information indicating the image characteristics set by the image characteristic setting unit 106, information indicating the settings of the light source module 1041, and information stored in the light source characteristic information database 1061. You may let them.
  • FIG. 3A shows an example of the spectral distribution of light emitted from the light sources s1 to s3.
  • the light source s1 is a light source that emits light having a continuous white spectrum in the visible broadband
  • the light source s2 is a light source that emits light having a spectrum peak in the red wavelength band
  • the light source s4 is a light source that emits light having a spectrum peak in a specific narrow wavelength band (hereinafter, such light is referred to as special light). Details of the light source s4 will be described in the second embodiment.
  • the image characteristic setting unit 1062 information on a spectral band to be emphasized is set. For example, as shown in FIG. 3B, it is assumed that a band (red wavelength band) near the wavelength ⁇ 1 is set as a spectral band to be emphasized.
  • the programmable unit characteristic setting unit 1063 refers to the light source characteristic information database 1061 and sets the ratio of the light source to emit light in the illumination unit 104 and the intensity of the light emitted from the light source. A corresponding image characteristic setting signal is generated.
  • a programmable unit characteristic setting unit is used to emphasize the redness of the image data.
  • Reference numeral 1063 inputs to the light source module control unit 1042 an illumination characteristic setting signal that instructs to increase the intensity of the light source s2 that is a light source in the red wavelength band as compared with the light sources s1 and s3.
  • the light source module control unit 1042 Upon receiving the illumination characteristic setting signal, the light source module control unit 1042 generates a light source control signal so that the light sources s1 and s2 emit light at the set intensities respectively set, and the generated light source control signal is transmitted to the light sources s1 and s2. Output. On the other hand, the light sources s3 and s4 do not emit light.
  • the light source module 1041 causes the light sources s1 and s2 to emit light with the intensity indicated by the light source control signal in synchronization with the synchronization signal from the control unit 112.
  • the light emitted from the light sources s1 and s2 is combined in the light guide path f1, and is irradiated on the subject 200 as illumination light L1 through the illumination optical system l1. Since the intensity of the light source s2 is increased, the illumination light L1 is applied to the subject 200 as light having a spectral distribution in which the red wavelength band is emphasized as shown in FIG. 3C.
  • the light sources s1 and s2 may be sequentially emitted at a time interval shorter than the imaging time of the imaging unit 102.
  • the light sources s1 and s2 may be sequentially emitted at a time interval shorter than the imaging time of the imaging unit 102.
  • the imaging unit 102 acquires the image data by performing imaging at a timing synchronized with the illumination light emission of the illumination unit 104 according to the synchronization signal from the control unit 112. Since the subject 200 is illuminated with the illumination light L1 at the imaging timing, the image data acquired by the imaging unit has a low color temperature (redness is emphasized).
  • the image data obtained by the imaging unit 102 is temporarily stored in the frame memory 1081 and then read out by the display characteristic adjustment unit 1083.
  • the display characteristic adjustment unit 1083 performs image processing such as gamma correction on the image data read from the frame memory 1081, and inputs the processed image data to the display unit 110.
  • the display unit 110 displays the input image data on the display screen. At this time, the display unit 110 displays image characteristic information and the like as necessary. In this way, a series of processing from imaging of the subject 200 to image display is completed.
  • 3A to 3C show an example in which an image in which the red component is emphasized is displayed on the display unit 110.
  • the intensity of the light source s3 is increased, the blue component is enhanced (the color temperature is high).
  • the subject 200 is illuminated under the condition that the imaging unit 102 obtains image characteristics having a desired color tone by referring to the light source characteristic information stored in the light source characteristic information database.
  • the settings of the illumination unit 104 (combination of light sources, intensity (light quantity), etc.).
  • the number of image processing steps required for the image processing unit 108 can be reduced. Therefore, the configuration of the image processing unit 108 can be simplified.
  • the illumination unit 104 may be configured to be replaceable. By configuring so that the illumination unit 104 can be replaced, image data having more various image characteristics can be acquired in the imaging unit 102. However, in this case, it is necessary that the programmable unit characteristic setting unit 1063 can acquire the light source characteristic information of the illumination unit 104 after replacement.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a detailed configuration of the imaging apparatus 100 according to the second embodiment of the present invention.
  • the description will focus on the configuration of parts different from FIG.
  • the programmable unit characteristic setting unit 1063 generates an illumination characteristic setting signal and an image characteristic setting signal according to the image characteristic set in the image characteristic setting unit 1062, and uses the illumination characteristic setting signal of the lighting unit 104.
  • the light source module control unit 1042 is configured to input an image characteristic setting signal to the image composition unit 1082 of the image processing unit 108.
  • the image processing unit 108 in the second embodiment has an image composition unit 1082 in addition to the frame memory 1081 and the display characteristic adjustment unit 1083.
  • the image synthesis unit 1082 synthesizes the image data stored in the frame memory 1081 in accordance with the image illumination characteristic setting signal input from the programmable unit characteristic setting unit 1063.
  • image data having various image characteristics as compared with the first embodiment is obtained by using a process of combining image data of a plurality of frames having different illumination states. Therefore, the frame memory 1081 in the second embodiment has a capacity that can store a plurality of frames of image data simultaneously.
  • FIG. 5 shows an example of the light distribution pattern and the spectral distribution of the light emitted from the light sources s1 to s4.
  • the light distribution pattern shown in FIG. 5 is illustrated by setting the directions orthogonal to each other in the plane perpendicular to the main axis of the illumination light emitted from the illumination optical system 11 or 12 as X and Y, respectively.
  • the light source s1 is a light source that emits light having a continuous white spectrum in the visible broadband
  • the light source s2 is a light source that emits light having a spectrum peak in the red wavelength band
  • the light source s3 is blue. It is a light source that emits light having a spectral peak in the wavelength band.
  • the light source s4 is a light source that emits special light.
  • the special light is used, for example, in fluorescence analysis in fields such as biochemical analysis and medical diagnosis, or is acquired as medical diagnostic information by acquiring an image of a specific narrow spectrum band.
  • the illumination optical system 11 has a characteristic of distributing illumination light in a wide angle range
  • the illumination optical system 12 has a characteristic of distributing illumination light in a narrow angle range.
  • the programmable unit characteristic setting unit 1063 With reference to the light source characteristic information database, the ratio of the intensity of the light source emitted from the light source and the intensity of the light emitted from the light source is set in the illumination unit 104 as described above, and an illumination characteristic setting signal corresponding to this setting is generated.
  • the programmable unit characteristic setting unit 1063 reduces the intensity at the timing t1, as shown in FIG.
  • An illumination characteristic setting signal instructing the light source s1 to emit light (for example, halved) is input to the light source module control unit 1042.
  • the programmable unit characteristic setting unit 1063 generates an illumination characteristic setting signal that instructs the light source s ⁇ b> 1 to emit light by increasing the intensity (for example, doubling) at the timing t ⁇ b> 2. Input to the control unit 1042. Further, as shown in FIG.
  • the programmable unit characteristic setting unit 1063 controls an illumination characteristic setting signal that instructs the light source s1 and the light source s2 to emit light at the time of t3 with an intensity of 1 ⁇ . Input to the unit 1042. Further, as shown in FIG. 6, the programmable unit characteristic setting unit 1063 controls the light source module control with the illumination characteristic setting signal that instructs the light source s1 and the light source s3 to emit light at the time of t4 with the intensity increased by one. Input to the unit 1042. Further, as shown in FIG. 6, the programmable unit characteristic setting unit 1063 sends an illumination characteristic setting signal for instructing the light source s4 to emit light with the intensity increased by 1 at the timing of t5, to the light source module control unit 1042. input.
  • the programmable unit characteristic setting unit 1063 outputs an image characteristic setting signal that instructs to synthesize the image data_1 acquired at the timing t1 and the image data_2 acquired at the timing t2. Input to 1082.
  • the imaging unit 102 performs imaging for five frames in synchronization with the illumination pattern switching timings t1, t2, t3, t4, and t5 of the illumination unit 104 in accordance with the synchronization signal from the control unit 112, and five types of image data. _1, image data_2, image data_3, image data_4, and image data_5 are acquired.
  • the image data for 5 frames obtained by the imaging unit 102 is temporarily stored in the frame memory 1081 and then input to the image composition unit 1082.
  • an instruction is given to the image composition unit 1082 by an image characteristic setting signal so as to synthesize the image data_1 and the image data_2. Therefore, the image composition unit 1082 synthesizes the image data_1 and the image data_2 among the image data input from the frame memory 1081, and then outputs them to the display characteristic adjustment unit 1083.
  • the image composition unit 1082 outputs the image data_3, image data_4, and image data_5 input from the frame memory 1081 to the display characteristic adjustment unit 1083 as they are.
  • the brightness of the portion of the image data_1 having a predetermined value and the brightness of the image data_2 are predetermined. Are combined with the value of. By such composition, the dynamic range for brightness can be widened.
  • the display characteristic adjustment unit 1083 performs image processing such as gamma correction on the image data input from the image composition unit 1082, and inputs the processed image data to the display unit 110.
  • the display unit 110 displays the input image data on the display screen. At this time, the display unit 110 displays image characteristic information and the like as necessary. In this way, a series of processing from imaging of the subject 200 to image display is completed. In the display, four images may be displayed simultaneously or individually.
  • An image with enhanced blueness (high color temperature) corresponding to image data_4 reflection, scattering, diffraction, and fluorescence when special light is irradiated to a narrow irradiation area corresponding to image data_5
  • Each image can be displayed on the display unit 110.
  • image composition unit 1082 the case where the obtained image data is added and synthesized has been described as an example, but various synthesis operations can be applied. For example, if image data obtained by subtracting image data_5 (special light image) from image data_2 (white image) by a certain ratio is synthesized, image data excluding only a special spectral band can be extracted. .
  • the image composition unit 1082 by providing the image composition unit 1082, it is possible to acquire image data having various image characteristics as compared with the first embodiment. Further, in the present embodiment, by generating an illumination characteristic setting signal and an image characteristic setting signal according to a temporal change in image characteristics to be acquired, image data having a plurality of image characteristics is acquired by a series of imaging operations. Can do.
  • the method of acquiring image data having a desired image characteristic by switching the illumination pattern in the present embodiment can take various methods including those other than those described above depending on the type of the image characteristic to be set.
  • the following shows an example of a specific method for the typical case.
  • the dynamic range of brightness is set in the image characteristic setting unit 1062 of the image characteristic setting unit 106.
  • the subject 200 is illuminated multiple times by changing the intensity (light quantity) of illumination light from a light source, and the subject 200 irradiated with each illumination light is imaged by the imaging unit 102. To do.
  • a composite image having a desired dynamic range can be acquired.
  • a wavelength band that is emphasized or suppressed is set in the image characteristic setting unit 1062 of the image characteristic setting unit 106.
  • the first method is the above-described method, and when the light from a plurality of light sources having different spectra is combined to irradiate the subject 200 with illumination light, the subject 200 is irradiated with light having a specific wavelength band enhanced. It is a technique.
  • illumination light from a light source having a broad spectrum distribution for example, the light source s1
  • illumination light from a light source having a spectrum peak in a specific wavelength band for example, the light source s2 or s3
  • the subject 200 is switched and irradiated to the subject 200, and the subject 200 irradiated with each illumination light is imaged by the imaging unit 102.
  • an image in which a specific wavelength band is emphasized can be obtained.
  • an image with a specific wavelength band suppressed can be obtained.
  • the range of the subject area in which the brightness is emphasized is set in the image characteristic setting unit 1062 of the image characteristic setting unit 106. Further, a plurality of light sources having different light distribution patterns are prepared or the illumination range of the illumination optical system is made variable, and the light source or the illumination optical system is selected so that illumination light is irradiated to a desired area. Further, image data in which a specific area is brightened can also be acquired by combining light from a plurality of light sources having different light distribution patterns.
  • Such a setting for emphasizing the brightness of a specific subject area is, for example, when it is necessary to concentrate light of a specific wavelength on the specific area as in fluorescence analysis, or the brightness of a subject far from the illumination unit 104 is insufficient. Is effective for suppressing excessive brightness (white highlights) of a subject that is too close.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a detailed configuration of the imaging apparatus 100 according to the third embodiment of the present invention. In the following, FIG. 7 will be described with a focus on the configuration of parts different from FIG. 4, and description of the configuration of common parts will be omitted.
  • the image characteristic setting unit 106 shown in FIG. 7 includes an image characteristic extraction unit 1064, an image characteristic comparison unit 1065, a light source characteristic information database 1061, an image characteristic setting unit 1062, and a programmable unit characteristic setting unit 1063. And an illumination characteristic correction unit 1066.
  • the image characteristic extraction unit 1064 extracts the image characteristic set by the image characteristic setting unit 1062 from the image data processed by the image synthesis unit 1082. For example, when the image characteristic is set to emphasize a specific spectral band, the image characteristic extraction unit 1064 extracts a spectrum distribution or a color temperature as the image characteristic. Note that in the third embodiment, the image composition unit 1082 is not necessarily provided. When the image composition unit 1082 is not provided, the image characteristic extraction unit 1064 extracts image characteristics from the image data stored in the frame memory 1081.
  • the image characteristic comparison unit 1065 compares the image characteristic extracted by the image characteristic extraction unit 1064 with the image characteristic set by the image characteristic setting unit 1062. More specifically, the difference between the image characteristic extracted by the image characteristic extraction unit 1064 and the image characteristic set by the image characteristic setting unit 1062 is calculated.
  • the illumination characteristic correction unit 1066 eliminates the difference between the image characteristic extracted by the image characteristic extraction unit 1064 and the image characteristic set by the image characteristic setting unit 1062.
  • the correction signal is input to the light source module control unit 1042.
  • the programmable unit characteristic setting unit 1063 sets the light source module control unit 1042 and the image composition unit 1082 with respect to the setting of the image characteristic setting unit 1062.
  • the light source module control unit 1042 receives the setting from the programmable unit characteristic setting unit 1063 and controls the light source module 1041 to illuminate the subject 200 with illumination light.
  • the imaging unit 102 images the subject 200 in synchronization with the illumination of the subject 200.
  • the image data acquired by the imaging unit 102 is temporarily stored in the frame memory 1081 and then read out by the image composition unit 1082.
  • the image synthesizing unit 1082 synthesizes image data in response to the setting from the programmable unit characteristic setting unit 1063.
  • the image characteristic extraction unit 1064 extracts the image characteristic set by the image characteristic setting unit 1062 from the image data output from the image synthesis unit 1082.
  • the image characteristic comparison unit 1065 compares the image characteristic extracted by the image characteristic extraction unit 1064 with the image characteristic set by the image characteristic setting unit 1062.
  • the illumination characteristic correction unit 1066 reduces the difference between the image characteristic extracted by the image characteristic extraction unit 1064 and the image characteristic set by the image characteristic setting unit 1062.
  • the characteristic correction signal is input to the light source module control unit 1042. In response to this, the light source module control unit 1042 changes the intensity of illumination light and the like.
  • the illumination characteristic correction unit 1066 to the light source module control unit 1042 eliminate the difference between the image characteristic set by the image characteristic setting unit 1062 and the image characteristic extracted by the image characteristic extraction unit 1064.
  • a light source correction signal is input to the.
  • the light source module control unit 1042 changes the characteristics of the illumination light according to the light source correction signal. For example, when the intensity of the light source s3 is increased with respect to the light source s1 having a broad spectrum distribution, the color temperature can be increased (blue is emphasized) as shown by the spectrum distribution s1 ′ in FIG.
  • the color temperature can be lowered (red is emphasized) as shown in the spectral distribution s2 ′′ in FIG. 8B.
  • the illumination unit 104 can be feedback-controlled so that image data having desired image characteristics can be obtained.
  • the case of feedback control of the color temperature has been described in the present embodiment.
  • the size of the illumination area using a plurality of illumination optical systems having different light distribution patterns. Can be feedback-controlled.
  • FIG. 10A An example of the spectral distribution of the light source is shown in FIG. 10A, and an example of the light emission timing of the light source is shown in FIG. 10B. Since the microscope apparatus illuminates a minute subject area with high density, even if the external light suppressing member 300 is not used, “the external light emitted to the subject is irradiated from the illumination unit that irradiates the subject. This is one of the representative examples in which an “environment that can be effectively ignored with respect to illumination light” is realized.
  • the illumination light emitted from the illumination unit 104 enters the collimating optical system 116 through the light guide 114, and this collimating optical
  • the light is converted into parallel light by the system 116, and is irradiated to the subject 200, which is the observation target, as transmitted illumination light through the rising mirror 120 and the illumination optical system 122.
  • the illumination light emitted from the illumination unit 104 is reflected by the insertion / removal mirror 118 and passes through the folding mirror 126 and the illumination optical system 128 and is reflected as illumination light.
  • a certain subject 200 is irradiated.
  • the illumination light applied to the subject 200 has its reflected light, transmitted light, scattered light, diffracted light, fluorescence, etc. entered into the objective optical system 130 and emitted from the eyepiece optical system or imaging optical system 134 via the lens barrel 132.
  • the image is observed by the eye E or picked up by the image pickup unit 102.
  • the fourth embodiment for example, seven types of light sources having different spectral distributions as shown in FIG. 10A are prepared, and these are emitted at the timing and intensity as shown in FIG. According to the technique, it is possible to acquire a white image or a microscope device image of a specific wavelength band, or to acquire various desired microscope device images by synthesizing the acquired microscope device images.
  • the image pickup apparatus illustrated in FIG. 9 is an example in which the configuration described in the second embodiment is applied, but the configuration illustrated in the first embodiment or the third embodiment may be applied. Needless to say.
  • FIG. 11 shows a basic overall configuration of the endoscope apparatus.
  • the endoscope apparatus observes the subject by applying dedicated illumination in an environment where external light such as in vivo or piping can be almost ignored.
  • This is another typical example in which an “environment in which external light to be irradiated is effectively negligible with respect to illumination light from an illumination unit that irradiates a subject” is realized.
  • the endoscope apparatus shown in FIG. 11 is configured by connecting a display device 406 having a display unit 110 and an insertion unit 402 to a main body control device 404 equipped with an image processing function and a light source function.
  • the insertion unit 402 is divided into a distal end side flexible part 4021, a scope operation part 4022, and a scope rear stage side flexible part 4023.
  • the main body control apparatus 400 includes the image processing unit 108 described in the above embodiment, the image characteristic setting unit 106, the control unit 112, and the light source s that is a part of the illumination unit.
  • the light emitting end of the light source s is connected to a light guide path f composed of an optical fiber or the like, and the light emitted from the light source s is guided toward the distal end side flexible portion 4021 of the insertion unit 402 and necessary. Accordingly, the subject is irradiated through the illumination optical system l.
  • the configuration of the light source s, the light guide path f, and the illumination optical system l can be applied, for example, as shown in FIG. 2.
  • light from the plurality of light sources s1, s2, and s3 is combined in a common light guide path by a combiner.
  • the subject is irradiated through a common illumination optical system.
  • the light source s4 is guided by another light guide and is irradiated to the subject via another illumination optical system.
  • Reflected light, scattered light, diffracted light, fluorescence or the like from the illuminated subject is imaged by the imaging unit 102 provided in the distal end side flexible portion 4021.
  • the image data obtained by the imaging unit 102 is transmitted to the image processing unit 108 by a signal transmission unit (not shown) disposed in the insertion unit 402 and configured in the image processing unit 108 in the main body control apparatus 400. It is stored in the frame memory 1081. Then, similarly to the above-described embodiment, processing is performed in the image composition unit 1082 and the display characteristic adjustment unit 1083, and an image is displayed on the display unit 110.
  • the endoscope has a unique configuration in which the insertion unit 402 has a flexible tube shape, and most of the electronic circuits are arranged in the main body control device 404.
  • a specific configuration example of a variable light source module that can be mounted on such a configuration will be described below.
  • the variable light source module shown in FIG. 12 includes (a) a combination of a light source and a convex lens, (b) a combination of a light source, an optical fiber, a fluorescent member, and a concave lens, (c) a light source, and light.
  • a fiber, a light diffusing member, and a concave lens are combined.
  • a light source 501 In the light source module shown in FIG. 12A, a light source 501, a phosphor 502, and a convex lens 503 are arranged in the distal end side flexible portion 4021.
  • the light source 501 for example, an LED chip or a laser chip can be used.
  • Driving electrodes 504 a and 504 b formed on the light source 501 are connected to an electric wiring 505, and the electric wiring 505 is connected to the light source module control unit 1042.
  • the drive current generated by the light source module control unit 1042 is supplied to the light source 501 via the drive electrodes 504a and 504b by the electric wiring 505.
  • the light emitted from the light source 501 is converted to a desired wavelength by the phosphor 502 and is irradiated to the subject through the convex lens 503.
  • the fluorescent unit 511 and the concave lens 512 are arranged in the distal end side flexible portion 4021.
  • the fluorescent unit 511 includes a laser beam spreading control member made of a transparent columnar member and a fluorescent member. Further, the light emitting portion of the optical fiber 513 is connected to the diffusing member of the fluorescent unit 511, and the coupling lens 514 and the light source 515 are disposed in the light incident portion of the optical fiber 513.
  • the light source 515 is a light source module. It is connected to the control unit 1042. For example, a laser chip is used as the light source 515.
  • Excitation light emitted from the light source 515 under the control of the light source module control unit 1042 enters the optical fiber 513 through the coupling lens 504. Then, this light is guided by the optical fiber 513 and applied to the fluorescent unit 511.
  • the fluorescent unit 511 after the irradiation range of the excitation light is expanded by the laser beam expansion control member, the fluorescent member is irradiated, converted to a desired wavelength by the fluorescent member, and emitted. The light emitted from the fluorescent unit 511 is irradiated to the subject through the concave lens 512.
  • the wavelength of the excitation light from the laser chip is a wavelength corresponding to purple, and the emission color of the fluorescent member is red or blue
  • the light irradiated to the subject is red light or blue light indicated by the spectra s2 and s4 in FIG. 10A. It becomes.
  • the diffusion unit 521 and the concave lens 522 are disposed in the distal end side flexible portion 4021.
  • the diffusion unit 521 has a laser beam spread control member made of a transparent columnar member and a diffusion member. Further, the light emitting part of the optical fiber 523 is connected to the diffusion unit 521, the coupling lens 524 and the light source 525 are arranged in the light incident part of the optical fiber 523, and the light source 525 is the light source module control part 1024. It is connected to the.
  • a laser chip is used as the light source 525.
  • Excitation light emitted from the light source 525 under the control of the light source module control unit 1042 enters the optical fiber 523 through the coupling lens 524. Then, this light is guided by the optical fiber 523 and irradiated to the diffusion unit 521.
  • the diffusion unit 521 after the irradiation range of the excitation light is expanded by the laser beam expansion control member, it is irradiated to the diffusion member, converted into diffused light by the diffusion member, and irradiated to the subject through the concave lens 522. Since the laser beam has a very narrow spectrum width, the light emitted to the subject is, for example, the spectrum s5, s6, or s7 in FIG. 10A.
  • the light source module shown in FIG. 13 is configured such that the irradiation area can be changed by combining a variable focus lens. Specifically, in the configuration shown in FIG. 12B, the concave lens 522 is replaced with a variable focus lens 522a.
  • the lighting unit 104 and the image processing unit 108 are set by the image characteristic setting unit 106 so that image data having desired image characteristics can be obtained in the imaging unit 102. Thereby, it is not necessary to perform complicated image processing on the image data acquired by the imaging unit 102.

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Abstract

　撮像装置(100)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)とを含む。撮像ユニット(102)は、被写体を撮像して該被写体に係る画像を取得する。照明ユニット(104)は、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ように構成された単一又は複数の光源を有する。画像特性設定ユニット(106)は、撮像ユニット（102）において取得される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画像が実効的に撮像ユニット(102)で取得されるように、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、又は偏光特性を照明ユニット(104)に対して設定する。

Description

撮像装置、顕微鏡装置及び内視鏡装置
　本発明は、スペクトル分布の異なる光を被写体に照射することで、異なる特性の画像を撮像することが可能な撮像装置、顕微鏡装置及び内視鏡装置に関する。
　スペクトル分布の異なる光を被写体に照射することで、異なる特性の画像を取得する撮像装置が知られている。例えば、特開２００５－１３６１１号公報には、通常観察、蛍光観察、狭帯域光観察、赤外観察といった各種の観察に応じた画像特性の画像を撮像できるよう、被写体を照明する照明光を切り替え可能にすることが開示されている。さらに、特開２００５－１３６１１号公報には、各々の特性の画像に対応した画像処理を小規模の回路で行えるよう、プログラム可能な論理素子回路によって使用される回路データを保持する保持手段を設けておき、保持手段に保持されている回路データを画像の特性に応じて選択できるようにすることが開示されている。
　特開２００５－１３６１１号公報では、被写体に照明する照明光のスペクトルを切り替えることによって異なる特性の画像が取得される。ここで、特開２００５－１３６１１号公報では、実際に取得したい画像特性の画像を得るための色変換等の処理は、撮像素子の後段の論理回路で行われる。一方、最適な照明特性（強度、配光パターン、スペクトル分布等）の設定で被写体を照明することにより、実際に取得したい特性の画像が撮像素子を介して得られていれば、後段の画像処理を不要とする又は簡略化することが可能である。この場合、撮像装置内の画像処理回路を小規模化でき、さらには撮像装置自体の小型化、低コスト化、低消費電力化をも実現することができる。
　本発明は、前記の事情に鑑みてなされたもので、取得したい画像特性に応じた最適な照明特性で被写体を照明することにより、複雑な画像処理を必要とせずに取得したい画像特性の画像を得ることが可能な撮像装置、並びにそれを備える顕微鏡装置及び内視鏡装置を提供することを課題とする。
　前記の課題を解決するために、本発明の一態様の撮像装置は、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発光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うち少なくとも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。
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。 図３Ａは、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の動作について説明するための第１の図である。 図３Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の動作について説明するための第２の図である。 図３Ｃは、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の動作について説明するための第３の図である。 図４は、本発明の第２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。 図５は、光源モジュールを構成する光源の配光パターンとスペクトル分布の一例を示す図である。 図６は、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置の動作について説明するための図である。 図７は、本発明の第３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。 図８Ａは、本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の動作について説明するための第１の図である。 図８Ｂは、本発明の第３の実施形態に係る撮像装置の動作について説明するための第２の図である。 図９は、本発明の第４の実施形態に係る撮像装置の構成について示す図である。 図１０Ａは、本発明の第４の実施形態に係る撮像装置の動作について説明するための第１の図である。 図１０Ｂは、本発明の第４の実施形態に係る撮像装置の動作について説明するための第２の図である。 本発明の第５の実施形態に係る撮像装置の構成について示す図である。 光源モジュールの具体的な構成例を示す図である。 可変焦点光学系を用いた光源モジュールの具体的な構成例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。　
　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。
　撮像ユニット１０２は、被写体２００を撮像して被写体２００に係るデジタル画像データを生成する。
　照明ユニット１０４は、被写体２００を照明する光源である。照明ユニット１０４は、光源特性の異なる複数種類の照明光を発光可能な光源を有している。ここでの光源特性とは、配光パターンと、スペクトル分布と、偏光状態のうち少なくとも一つを言う。ここで、配光パターンは、どの角度にどの程度の強度で照明光を照射するかを示す特性である。また、スペクトル分布は、照明光がどの波長帯の光を含んでいるかを示す特性である。照明ユニット１０４は、画像特性設定ユニット１０６からの照明特性設定信号に従って、光源から照射される照明光のスペクトル、配光パターン、偏光特性、光量、発光回数、発光タイミングの設定がプログラミングされるように構成されている。
　画像特性設定ユニット１０６は、所望の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照明ユニット１０４と画像処理ユニット１０８の設定をプログラミングする。画像特性とは、画像データの特性を示す情報であり、例えば画像データにおいて強調又は抽出されるべき波長帯（色調又はスペクトル帯域）を示す情報、画像データにおける照明光の照明範囲を示す情報、画像データのダイナミックレンジを示す情報等を含む。また、実効的とは、撮像ユニット１０２の後段における簡易な処理で所望の画像特性が得られる場合も含むことを意味している。
　画像処理ユニット１０８は、撮像ユニット１０２を介して得られた画像データを、例えば再生可能な形式に画像処理する。この画像処理は、例えばガンマ補正処理である。また、画像処理ユニット１０８は、必要に応じて撮像ユニット１０２で取得された画像データを合成する処理も行う。
　表示ユニット１１０は、画像処理ユニット１０８で処理された画像データに基づく画像を表示する。表示ユニット１１０は、画像特性設定ユニット１０６で設定された画像特性の情報等の各種の情報も表示する。
　制御ユニット１１２は、撮像装置１００の各ブロックを同期制御するための同期信号を、撮像ユニット１０２、照明ユニット１０４、画像処理ユニット１０８、表示ユニット１１０に入力する。
　以下、本発明の実施形態についてさらに説明する。　
　［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。
　外光抑制部材３００は、被写体２００に対して照射される外光が、被写体に対して照射する照明手段からの照明光に対して実効的に無視できる環境を実現するための部材であり、例えば図２のように、撮像ユニット１０２、照明ユニット１０４、及び被写体２００を覆うように構成された箱型部材である。また、外光抑制部材３００は、必要に応じて、外光を反射又は吸収する材料によって構成されても良い。
　また、外光抑制部材３００の代わりに外光キャンセル処理を行うようにしても良い。外光キャンセル処理は、例えば、外光又は照明ユニット１０４からの光が、所定スペクトル、所定周期又は所定タイミングで被写体２００に照射される状況下において、撮像ユニット１０２で取得される画像データのうちの外光の成分をキャンセルするように、外光のスペクトル成分、外光の照射周期又は照射タイミング成分を差し引く処理、或いは照明光の成分を抽出するように照明光のスペクトル成分、照明光の照射周期又は照射タイミング成分を電気的又はソフト的に抽出する処理が適用できる。
　撮像ユニット１０２は、撮像光学系１０２１と、撮像素子１０２２とを有している。
　撮像光学系１０２１は、単一又は複数のレンズを有し、被写体２００から反射、散乱、又は回折された光を撮像素子１０２２に結像させる。撮像素子１０２２は、光電変換素子が配置された受光面を有し、撮像光学系１０２１を介して結像された被写体２００からの光を、光電変換によってアナログ電気信号（画像信号）に変換する。また、撮像素子１０２２は、アナログ電気信号である画像信号を図示しないＡ/Ｄ変換回路によってデジタル信号である画像データに変換する。
　照明ユニット１０４は、光源モジュール１０４１と、光源モジュール制御部１０４２とを有している。
　光源モジュール１０４１は、配光パターン又はスペクトル分布の異なる複数種類の光を出射する単一又は複数の光源を備えている。図２は、光源モジュール１０４１が４つの光源ｓ１～ｓ４を有している例を示している。光源ｓ１～ｓ４は、スペクトル分布が異なる光源である。また、光源ｓ１～ｓ３は、光ファイバ等で構成される導光路ｆ１に接続されている。光源ｓ４は、導光路ｆ２に接続されている。さらに、導光路ｆ１は、照明光学系ｌ１に接続されている。また、導光路ｆ２は、照明光学系ｌ２に接続されている。図２の例では、照明光学系ｌ１は、広い角度範囲に照明光を配光する特性を有し、照明光学系ｌ２は狭い角度範囲に照明光を配光する特性を有している。このような特性の異なる複数の照明光学系を設けることにより、光源ｓ１～ｓ３と、光源ｓ４とで配光パターンを異ならせることが可能である。
　ここで、図２は、光源モジュール１０４１内に４種類の光源を設けた例を示しているが、光源の数は特に限定されるものではない。また、導光路ｆ１に接続される光源を切り替え可能としても良い。例えば、光源ｓ１～ｓ３の何れか１つを接続したり、何れか２つを接続したりできるようにしても良い。また、本例では、導光路として光ファイバを用いているが、光を伝送できる媒体であれば光ファイバでなくとも良い。例えば、光ファイバの代わりに光導波路を用いても良い。さらに、図２では、２種の照明光学系を設けているが、照明光学系の数も限定されるものではない。例えば、変倍可能な光学系であれば、照明光学系が１つであっても良い。
　光源モジュール制御部１０４２は、光源ｓ１～ｓ４の光を導光路において合波したり、図示しない光変調素子によって変調したりすることにより、照明ユニット１０４から出射される照明光の光量、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ひとつ以上を所望の特性に制御する。
　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。
　光源特性情報データベース１０６１は、光源モジュール１０４１を構成する複数の光源ｓ１～ｓ４のスペクトル分布の特性情報、照明光学系ｌ１、ｌ２の特性に基づく照明光の配光パターンの特性情報、光量制御の特性情報といった、光源モジュール１０４１の光源特性情報をデータベースとして保有している。
　画像特性設定部１０６２は、被写体２００への照明ユニット１０４からの光照射によって撮像ユニット１０２において取得されるべき画像特性を設定する。この画像特性設定部１０６２に対する設定は、例えばユーザによって行われる。
　プログラマブルユニット特性設定部１０６３は、画像特性設定部１０６２で設定された画像特性に従って光源特性情報データベース１０６１を参照し、撮像ユニット１０２において所望の画像特性を有する画像データが得られるような照明特性設定信号を生成し、生成した照明特性設定信号を、照明ユニット１０４に入力する。このプログラマブルユニット特性設定部１０６３の動作の詳細については後で詳しく説明する。
　画像処理ユニット１０８は、フレームメモリ１０８１と、表示特性調整部１０８３とを有している。
　フレームメモリ１０８１は、撮像ユニットで取得された画像データを一時的に記憶する。表示特性調整部１０８３は、フレームメモリ１０８１から読み出した画像データに対し、ガンマ補正処理等の表示ユニット１１０の特性に応じた画像処理を施す。
　表示ユニット１１０は、液晶ディスプレイ等の表示装置を備え、表示特性調整部１０８３で処理された画像データに対応した画像を表示する。なお、別途、情報ウインドウを設け、画像特性設定ユニット１０６で設定された画像特性を示す情報、光源モジュール１０４１の設定を示す情報、光源特性情報データベース１０６１に保有されている情報等の各種情報を表示させても良い。
　以下、図２で示した撮像装置１００の動作について説明する。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３Ａに示す。図３Ａ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。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。光源ｓ４の詳細については第２の実施形態で説明する。
　画像特性設定部１０６２には、強調したいスペクトル帯域の情報が設定される。例えば、図３Ｂに示すように、強調したいスペクトル帯域として、波長λ１の近傍の帯域（赤色波長帯）が設定されたとする。この設定を受けて、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１０６１を参照して、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、この設定に応じた画像特性設定信号を生成する。
　例えば、光源ｓ１～ｓ３が図３Ａで示したようなスペクトル分布を有していることが光源特性情報データベース１０６１から取得された場合には、画像データの赤みを強調すべく、プログラマブルユニット特性設定部１０６３は、赤色波長帯の光源である光源ｓ２の強度を光源ｓ１、ｓ３に比べて高くするように指示する照明特性設定信号を、光源モジュール制御部１０４２に対して入力する。
　照明特性設定信号を受けて光源モジュール制御部１０４２は、光源ｓ１、ｓ２がそれぞれ設定された設定された強度で発光するように光源制御信号を生成し、生成した光源制御信号を光源ｓ１、ｓ２に出力する。一方、光源ｓ３、ｓ４は、発光させない。
　光源モジュール１０４１は、制御ユニット１１２からの同期信号に同期して、光源制御信号によって指示された強度で光源ｓ１、ｓ２を発光させる。光源ｓ１、ｓ２から出射された光は、導光路ｆ１で合波され、照明光学系ｌ１を経て照明光Ｌ１として被写体２００に照射される。光源ｓ２の強度を強くしているので、照明光Ｌ１は、図３Ｃに示すような赤色波長帯が強調されたスペクトル分布を有する光として被写体２００に照射される。
　ここでは、光源ｓ１、ｓ２を同時に発光させる例を示しているが、撮像ユニット１０２の撮像時間よりも短い時間間隔で光源ｓ１、ｓ２を順次発光させるようにしても良い。この場合も時間平均で見ると、強調されたスペクトル分布を有する光が被写体２００に対して照射されたと考えることができる。
　撮像ユニット１０２は、制御ユニット１１２からの同期信号に従って、照明ユニット１０４の照明光の発光と同期するタイミングで撮像を行って画像データを取得する。撮像のタイミングにおいて照明光Ｌ１で被写体２００が照明されているので、撮像ユニットで取得される画像データは、色温度が低くなっている（赤みが強調されている）。
　撮像ユニット１０２で得られた画像データは、フレームメモリ１０８１に一時記憶された後、表示特性調整部１０８３によって読み出される。表示特性調整部１０８３は、フレームメモリ１０８１から読み出した画像データに対してガンマ補正等の画像処理を行い、処理後の画像データを表示ユニット１１０に入力する。表示ユニット１１０は、入力された画像データを表示画面に表示させる。このとき、表示ユニット１１０は、必要に応じて画像特性の情報等も表示させる。このようにして被写体２００の撮像から画像表示までの一連の処理が終了する。
　このような一連の処理では、画像の特定波長帯域を強調するための画像処理を画像処理ユニット１０８において行う必要がない。なお、図３Ａ～図３Ｃの例では、赤色成分を強調した画像を表示ユニット１１０に表示させる例を示しているが、光源ｓ３の強度を強くすれば、青色成分を強調した（色温度の高い）画像を表示ユニット１１０に表示させることが可能である。また、光源ｓ１と光源ｓ３の強度の比を変化させることにより、画像データの色バランスを調節することも可能である。
　以上説明したように、本実施形態においては、光源特性情報データベースに記憶されている光源特性情報を参照することにより、撮像ユニット１０２において所望の色調を有する画像特性が得られる条件で被写体２００が照明されるように照明ユニット１０４の設定（光源の組み合わせ、強度（光量）等）をプログラミングすることが可能である。これにより、画像処理ユニット１０８に必要な画像処理の工数を削減することが可能である。したがって、画像処理ユニット１０８の構成を簡略化することが可能である。
　ここで、第１の実施形態において、照明ユニット１０４は交換できるように構成しても良い。照明ユニット１０４を交換できるように構成しておくことにより、より多様な画像特性を有する画像データを撮像ユニット１０２において取得することが可能である。ただし、この場合には、交換後の照明ユニット１０４の光源特性情報をプログラマブルユニット特性設定部１０６３が取得できるようにしておく必要がある。
　［第２の実施形態］
　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に対しては、図２と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。
　第２の実施形態におけるプログラマブルユニット特性設定部１０６３は、画像特性設定部１０６２に設定された画像特性に応じて照明特性設定信号と画像特性設定信号を生成し、照明特性設定信号を照明ユニット１０４の光源モジュール制御部１０４２に、画像特性設定信号を画像処理ユニット１０８の画像合成部１０８２に入力するように構成されている。
　また、第２の実施形態における画像処理ユニット１０８は、フレームメモリ１０８１と、表示特性調整部１０８３とに加えて画像合成部１０８２を有している。画像合成部１０８２は、プログラマブルユニット特性設定部１０６３から入力された画像照明特性設定信号に応じて、フレームメモリ１０８１に記憶された画像データを合成する。詳細は後述するが、本実施形態は、照明状態の異なる複数フレームの画像データを合成する処理を併用することにより、第１の実施形態よりも多様な画像特性の画像データを得るものである。したがって、第２の実施形態におけるフレームメモリ１０８１は、複数フレームの画像データを同時に記憶できるだけの容量を有している。
　以下、図４で示した撮像装置１００の動作について説明する。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。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。
　前述と同様、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。さらに、光源ｓ４は、特殊光を発する光源である。ここで、特殊光は、例えば、生化学分析や医療診断等の分野で蛍光分析に用いられたり、特定の狭いスペクトル帯域の画像を取得して医学的な診断情報として利用されたりする。
　また、前述したように、照明光学系ｌ１は、広い角度範囲に照明光を配光する特性を有し、照明光学系ｌ２は、狭い角度範囲に照明光を配光する特性を有している。
　本例では、複数フレームの撮像を行って以下の４種類の画像特性を有する画像データを取得する場合を説明する。　
　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。
　例えば、光源ｓ１～ｓ４が図５で示したような配光パターン及びスペクトル分布を有している場合、プログラマブルユニット特性設定部１０６３は、図６に示すように、ｔ１のタイミングでは、強度を小さく（例えば１/２倍に）して光源ｓ１を発光させるように指示する照明特性設定信号を、光源モジュール制御部１０４２に対して入力する。また、プログラマブルユニット特性設定部１０６３は、図６に示すように、ｔ２のタイミングでは、強度を大きく（例えば２倍に）して光源ｓ１を発光させるように指示する照明特性設定信号を、光源モジュール制御部１０４２に対して入力する。また、プログラマブルユニット特性設定部１０６３は、図６に示すように、ｔ３のタイミングでは、強度を１倍として光源ｓ１と光源ｓ２とを同時に発光させるように指示する照明特性設定信号を、光源モジュール制御部１０４２に対して入力する。また、プログラマブルユニット特性設定部１０６３は、図６に示すように、ｔ４のタイミングでは、強度を１倍として光源ｓ１と光源ｓ３とを同時に発光させるように指示する照明特性設定信号を、光源モジュール制御部１０４２に対して入力する。さらに、プログラマブルユニット特性設定部１０６３は、図６に示すように、ｔ５のタイミングでは、強度を１倍として光源ｓ４を発光させるように指示する照明特性設定信号を、光源モジュール制御部１０４２に対して入力する。
　また、プログラマブルユニット特性設定部１０６３は、ｔ１のタイミングで取得された画像データ_１とｔ２のタイミングで取得された画像データ_２とを合成する旨を指示する画像特性設定信号を、画像合成部１０８２に対して入力する。
　撮像ユニット１０２は、制御ユニット１１２からの同期信号に従って、照明ユニット１０４の照明パターンの切り替えタイミングｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５に同期するように５フレーム分の撮像を行い、５種類の画像データ_１、画像データ_２、画像データ_３、画像データ_４、画像データ_５を取得する。
　撮像ユニット１０２で得られた５フレーム分の画像データは、フレームメモリ１０８１に一時記憶された後、画像合成部１０８２に入力される。ここで、画像合成部１０８２には、画像データ_１と画像データ_２とを合成するように画像特性設定信号によって指示が与えられている。したがって、画像合成部１０８２は、フレームメモリ１０８１から入力された画像データのうちの画像データ_１と画像データ_２とを合成してから表示特性調整部１０８３に出力する。一方、画像合成部１０８２は、フレームメモリ１０８１から入力された画像データ_３、画像データ_４、画像データ_５についてはそのまま表示特性調整部１０８３に出力する。
　ここで、ダイナミックレンジを拡大する際の画像合成部１０８２における合成処理においては、画像データ_１の中で明るさが所定の値となっている部分と画像データ_２の中で明るさが所定の値となっている部分とを合成する。このような合成により、明るさについてのダイナミックレンジを広くすることができる。
　表示特性調整部１０８３は、画像合成部１０８２から入力された画像データに対してガンマ補正等の画像処理を行い、処理後の画像データを表示ユニット１１０に入力する。表示ユニット１１０は、入力された画像データを表示画面に表示させる。このとき、表示ユニット１１０は、必要に応じて画像特性の情報等も表示させる。このようにして被写体２００の撮像から画像表示までの一連の処理が終了する。なお、表示の際には、４枚の画像を同時に表示させるようにしても良いし、個別に表示させるようにしても良い。
　このような一連の処理では、画像データ_１と画像データ_２とを合成することにより得られるダイナミックレンジを拡大した画像、画像データ_３に対応した赤みを強調した（色温度の低い）画像、画像データ_４に対応した青みを強調した（色温度の高い）画像、画像データ_５に対応した、狭い照射エリアに特殊光を照射したときの反射、散乱、回折、さらには蛍光を含む画像をそれぞれ表示ユニット１１０に表示させることが可能である。
　なお、画像合成部１０８２に関する上述の説明では、取得した画像データを加算合成する場合を例として説明したが、多様な合成演算が適用できる。例えば、画像データ_２（白色画像）から画像データ＿５（特殊光画像）を一定比率掛けて減算処理した画像データを合成すれば、特殊なスペクトル帯域だけを除いた画像データを抽出することができる。
　以上説明したように、本実施形態においては、画像合成部１０８２を設けることにより、第１の実施形態よりも多様な画像特性を有する画像データを取得することが可能である。また、本実施形態では、取得したい画像特性の時間的な変化に応じて照明特性設定信号及び画像特性設定信号を生成することにより、一連の撮像動作で複数の画像特性の画像データを取得することができる。
　ここで、本実施形態における照明パターンを切り替えて所望の画像特性を有する画像データを取得する方法は、設定される画像特性の種類により、前述した手法以外を含む多様な手法をとることができる。以下は、その典型的な場合について、具体的な手法の例を示す。
　（１）所望の画像特性としてダイナミックレンジを拡大した画像データを得る場合　
　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。
　（２）所望の画像特性として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場合　
　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。
　（３）所望の画像特性として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場合　
　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る。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。
　［第３の実施形態］
　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に対しては、図４と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。
　図７に示す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とに加えて、画像特性抽出部１０６４と、画像特性比較部１０６５と、照明特性補正部１０６６とを有している。
　画像特性抽出部１０６４は、画像合成部１０８２で処理された画像データから、画像特性設定部１０６２において設定された画像特性を抽出する。例えば、画像特性として特定のスペクトル帯域を強調するように設定された場合、画像特性抽出部１０６４は、画像特性としてスペクトル分布又は色温度を抽出する。なお、第３の実施形態においては、画像合成部１０８２は、必ずしも設けられていなくとも良い。画像合成部１０８２が設けられていない場合、画像特性抽出部１０６４は、フレームメモリ１０８１に記憶されている画像データから画像特性を抽出する。
　画像特性比較部１０６５は、画像特性抽出部１０６４で抽出された画像特性と画像特性設定部１０６２で設定された画像特性とを比較する。より詳しくは、画像特性抽出部１０６４で抽出された画像特性と画像特性設定部１０６２で設定された画像特性との差を演算する。
　照明特性補正部１０６６は、画像特性比較部１０６５の比較結果に従って、画像特性抽出部１０６４で抽出された画像特性と画像特性設定部１０６２で設定された画像特性との差がなくなるように、照明特性補正信号を光源モジュール制御部１０４２に入力する。
　以下、図７で示した撮像装置１００の動作について説明する。画像特性設定部１０６２の設定に対し、プログラマブルユニット特性設定部１０６３は、光源モジュール制御部１０４２と画像合成部１０８２とを設定する。
　光源モジュール制御部１０４２は、プログラマブルユニット特性設定部１０６３からの設定を受けて光源モジュール１０４１を制御して、被写体２００を照明光によって照明する。
　被写体２００の照明と同期して撮像ユニット１０２は、被写体２００を撮像する。撮像ユニット１０２で取得された画像データは、フレームメモリ１０８１に一時記憶された後、画像合成部１０８２によって読み出される。画像合成部１０８２は、プログラマブルユニット特性設定部１０６３からの設定を受けて画像データを合成する。
　画像特性抽出部１０６４は、画像合成部１０８２から出力された画像データから、画像特性設定部１０６２で設定された画像特性を抽出する。画像特性比較部１０６５は、画像特性抽出部１０６４で抽出された画像特性と画像特性設定部１０６２で設定された画像特性とを比較する。照明特性補正部１０６６は、画像特性比較部１０６５の比較結果に従って、画像特性抽出部１０６４で抽出された画像特性と画像特性設定部１０６２で設定された画像特性との差が小さくなるように、照明特性補正信号を光源モジュール制御部１０４２に入力する。これを受けて、光源モジュール制御部１０４２は、照明光の強度等を変更する。
　例えば、第１の実施形態と同様に、図８Ａに示すようなスペクトル分布を有する光源ｓ１、ｓ２、ｓ３を用いて特定の波長帯域を強調する場合を想定する。第３の実施形態においては、画像特性設定部１０６２で設定された画像特性と画像特性抽出部１０６４で抽出される画像特性との差異がなくなるように、照明特性補正部１０６６から光源モジュール制御部１０４２に光源補正信号が入力される。この光源補正信号に従って光源モジュール制御部１０４２は、照明光の特性を変更する。例えば、ブロードなスペクトル分布を有する光源ｓ１に対し、光源ｓ３の強度を強くすると、図８Ｂのスペクトル分布ｓ１’に示すようにして色温度を高くする（青色を強調する）ことができ、光源ｓ２の強度を強くすると、図８Ｂのスペクトル分布ｓ２’’に示すようにして色温度を低く（赤色を強調）することができる。このような照明特性の補正を繰り返すことによって所望の画像特性の画像データを取得することが可能である。
　以上説明したように、本実施形態では、照明特性補正部１０６６を設けることにより、所望の画像特性の画像データが得られるように照明ユニット１０４をフィードバック制御することが可能である。
　ここで、本実施形態では色温度をフィードバック制御するケースを説明したが、例えば、照明エリアの大きさを制御する場合は、配光パターンの異なる複数の照明光学系を用いて照明エリアの大きさをフィードバック制御すれば良い。
　［第４の実施形態］
　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１０Ａに、光源の発光タイミングの例を図１０Ｂに示す。顕微鏡装置は、微小な被写体エリアに高い密度で照明を当てるため、外光抑制部材３００を用いなくても、「被写体に対して照射される外光が、被写体に対して照射する照明手段からの照明光に対して実効的に無視できる環境」が実現される代表例のひとつである。
　図９に示す撮像装置において、挿抜ミラー１１８を照明光の光路から抜いた状態では、照明ユニット１０４から出射された照明光は、ライトガイド１１４を介してコリメート光学系１１６に入射し、このコリメート光学系１１６にて平行光に変換され、立上ミラー１２０、照明光学系１２２を経て透過照明光として観察対象である被写体２００に照射される。
　一方、挿抜ミラー１１８を照明光の光路に入れた状態では、照明ユニット１０４から出射された照明光は挿抜ミラー１１８で反射され、折返ミラー１２６、照明光学系１２８を経て反射照明光として観察対象である被写体２００に照射される。
　被写体２００に照射された照明光は、その反射光、透過光、散乱光、回折光、蛍光等が対物光学系１３０に入り、鏡筒１３２を介して接眼光学系又は撮像光学系１３４から出射されて目Ｅで観察されるか、撮像ユニット１０２によって撮像される。
　第４の実施形態では、例えば、図１０Ａのようにスペクトル分布の異なる光源を７種類用意し、これらを図１０Ｂのようなタイミングと強度で発光させることにより、これまでの実施形態で説明してきた手法により、白色画像や特定波長帯域の顕微鏡装置画像を取得したり、又は取得した顕微鏡装置画像を合成して多様な所望の顕微鏡装置画像を取得したりすることが可能となる。
　ここで、図９に示す撮像装置は、第２の実施形態で説明した構成を適用した例であるが、第１の実施形態又は第３の実施形態で示した構成を適用しても良いことは言うまでもない。
　［第５の実施形態］
　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。内視鏡装置は、生体内や配管などの外光が殆ど無視できる環境下で、専用の照明を当てて被写体を観察するため、外光抑制部材３００を用いなくても、「被写体に対して照射される外光が、被写体に対して照射する照明手段からの照明光に対して実効的に無視できる環境」が実現されるもうひとつの典型的な例である。
　図１１に示す内視鏡装置は、画像処理機能や光源機能を搭載した本体制御装置４０４に、表示ユニット１１０を備えた表示装置４０６と、挿入ユニット４０２とが接続されて構成されている。挿入ユニット４０２は、先端側可撓部４０２１と、スコープ操作部４０２２と、スコープ後段側可撓部４０２３とに分けられている。本体制御装置４００内には、前述した実施形態で説明した画像処理ユニット１０８と、画像特性設定ユニット１０６よ、制御ユニット１１２と、照明ユニットの一部である光源ｓとを備えている。光源ｓの光出射端は、光ファイバ等で構成される導光路ｆに接続され、光源ｓから出射された光が、挿入ユニット４０２の先端側可撓部４０２１に向かって導光され、必要に応じて照明光学系ｌを経て被写体に照射される。
　光源ｓ、導光路ｆ、及び照明光学系ｌの構成は、例えば図２の構成を適用でき、この場合、複数の光源ｓ１、ｓ２、ｓ３からの光は、コンバイナにより共通の導光路において合波され、さらに、共通の照明光学系を介して被写体に照射される。一方、光源ｓ４は、別の導光路で導光され、別の照明光学系を介して被写体に照射される。
　照明された被写体からの反射光、散乱光、回折光、又は蛍光等は、先端側可撓部４０２１に設けられた撮像ユニット１０２において撮像される。撮像ユニット１０２で得られた画像データは、挿入ユニット４０２内に配設された信号伝送手段（図示しない）によって画像処理ユニット１０８に伝送され、本体制御装置４００内の画像処理ユニット１０８に構成されたフレームメモリ１０８１に格納される。そして、前述した実施形態と同様に、画像合成部１０８２、表示特性調整部１０８３において処理がなされ、表示ユニット１１０において画像が表示される。
　内視鏡は挿入ユニット４０２が可撓性を有する管状をしており、本体制御装置４０４に大半の電子回路が配置された特異な構成である。このような構成に対して搭載可能な可変光源モジュールの具体的な構成例を以下に説明する。
　図１２に示す可変光源モジュールは、（ａ）光源と凸レンズを組み合わせたものと、（ｂ）光源と、光ファイバと、蛍光部材と、凹レンズとを組み合わせたものと、（ｃ）光源と、光ファイバと、光拡散部材と、凹レンズとを組み合わせたものとを有している。
　図１２の（ａ）に示す光源モジュールでは、光源５０１と、蛍光体５０２と、凸レンズ５０３とが先端側可撓部４０２１に配置されている。光源５０１としては、例えばＬＥＤチップ又はレーザチップを用いることができる。光源５０１に形成された駆動用の電極５０４ａ、５０４ｂは、電気配線５０５に接続され、この電気配線５０５は光源モジュール制御部１０４２に接続されている。
　光源モジュール制御部１０４２で発生した駆動電流は、電気配線５０５により駆動電極５０４ａ、５０４ｂを介して、光源５０１に供給される。光源５０１から発せられた光は蛍光体５０２により所望の波長に変換され、凸レンズ５０３通して被写体に照射される。
　図１２の（ｂ）に示す光源モジュールでは、蛍光ユニット５１１と、凹レンズ５１２とが先端側可撓部４０２１に配置されている。蛍光ユニット５１１は、透明な柱状部材からなるレーザ光拡がり制御部材と、蛍光部材とを有している。また、蛍光ユニット５１１の拡散部材には、光ファイバ５１３の光出射部が接続され、光ファイバ５１３の光入射部には、結合レンズ５１４と、光源５１５とが配置され、光源５１５は、光源モジュール制御部１０４２に接続されている。光源５１５としては例えばレーザチップが用いられる。
　光源モジュール制御部１０４２の制御によって光源５１５より出射された励起光は、結合レンズ５０４を介して光ファイバ５１３に入射する。そして、この光は、光ファイバ５１３で導光されて蛍光ユニット５１１に照射される。蛍光ユニット５１１においては、励起光の照射範囲がレーザ光拡がり制御部材で拡げられた後、蛍光部材に照射され、蛍光部材で所望の波長に変換されて出射される。蛍光ユニット５１１から出射された光は、凹レンズ５１２を通して被写体に照射される。例えば、レーザチップからの励起光の波長を紫色相当の波長、蛍光部材の発光色を赤色又は青色とすると、被写体に照射される光は、図１０Ａのスペクトルｓ２、ｓ４で示す赤色光又は青色光となる。
　図１２の（ｃ）で示す光源モジュールでは、拡散ユニット５２１と、凹レンズ５２２とが先端側可撓部４０２１に配置されている。拡散ユニット５２１は、透明な柱状部材からなるレーザ光拡がり制御部材と、拡散部材とを有している。また、拡散ユニット５２１には、光ファイバ５２３の光出射部が接続され、光ファイバ５２３の光入射部には、結合レンズ５２４と、光源５２５とが配置され、光源５２５は、光源モジュール制御部１０２４に接続されている。光源５２５としては例えばレーザチップが用いられる。
　光源モジュール制御部１０４２の制御によって光源５２５より出射された励起光は、結合レンズ５２４を介して光ファイバ５２３に入射する。そして、この光は、光ファイバ５２３で導光されて拡散ユニット５２１に照射される。拡散ユニット５２１においては、励起光の照射範囲がレーザ光拡がり制御部材で拡げられた後、拡散部材に照射され、拡散部材で拡散光に変換され、凹レンズ５２２を通して被写体に照射される。レーザ光はスペクトル幅が非常に狭いので、被写体に照射される光は、例えば図１０Ａのスペクトルｓ５、ｓ６、又はｓ７で示すものとなる。
　また、図１３に示す光源モジュールは、可変焦点レンズを組み合わせて照射エリアを可変可能としたものである。具体的には、図１２の（ｂ）で示した構成において、凹レンズ５２２を可変焦点レンズ５２２ａに置き換えた構成である。
　図１３に示す光源モジュールでは、可変焦点レンズ５２２ａの焦点距離を変更することにより、１つの光源で照射エリアを可変とすることが可能である。
　第５の実施形態に示す構成においても、画像特性設定ユニット１０６により、所望の画像特性を有する画像データが撮像ユニット１０２において得られるよう、照明ユニット１０４及び画像処理ユニット１０８の設定が行われる。これにより、撮像ユニット１０２で取得される画像データに対して、複雑な画像処理を行う必要がない。

Claims (14)

  1. 　被写体を撮像して該被写体に係る画像を取得するように構成された撮像ユニットと、
    　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ように構成された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ように構成された画像特性設定ユニットと、
    　を具備する撮像装置。
  2. 　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請求項１に記載の撮像装置。
  3. 　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請求項１又は２に記載の撮像装置。
  4. 　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、
    　をさらに有する請求項１に記載の撮像装置。
  5. 　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請求項１に記載の撮像装置。
  6. 　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請求項１に記載の撮像装置。
  7. 　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請求項１に記載の撮像装置。
  8. 　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請求項１に記載の撮像装置。
  9. 　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請求項１に記載の撮像装置。
  10. 　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請求項１に記載の撮像装置。
  11. 　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請求項１に記載の撮像装置。
  12. 　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請求項１に記載の撮像装置。
  13. 　請求項１に記載の撮像装置を備えた顕微鏡装置。
  14. 　請求項１に記載の撮像装置を備えた内視鏡装置。
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