(57)【要約】  スペックル画像の撮像装置であっても、焦点を検出することができる撮像技術を提供する。  コヒーレント光を撮像対象に照射するコヒーレント光源と、インコヒーレント光を撮像対象に照射するインコヒーレント光源と、前記コヒーレント光が照明された前記撮像対象の散乱光から得られるスペックル画像を撮像するスペックル画像撮像部と、前記インコヒーレント光が照明された前記撮像対象の反射光から得られる非スペックル画像を撮像する非スペックル画像撮像部と、前記非スペックル画像撮像部の焦点位置に基づいて、前記スペックル画像撮像部の焦点を検出する焦点検出部と、を備える、撮像装置。
2017141524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コヒーレント光を撮像対象に照射するコヒーレント光源と、
インコヒーレント光を撮像対象に照射するインコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光が照明された前記撮像対象の散乱光から得られるスペックル画像を撮像するスペックル画像撮像部と、
前記インコヒーレント光が照明された前記撮像対象の反射光から得られる非スペックル画像を撮像する非スペックル画像撮像部と、
前記非スペックル画像撮像部の焦点位置に基づいて、前記スペックル画像撮像部の焦点を検出する焦点検出部と、
を備える、撮像装置。
【請求項２】
更に、前記非スペックル画像撮像部の焦点に対する前記スペックル画像撮像部の焦点距離を調整する焦点調整部と、
前記焦点調整部により調整された焦点に基づいて撮像されたスペックル画像を表示する表示部と、
を備える、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
更に、前記非スペックル画像撮像部と前記スペックル画像撮像部との間に生じる収差を補正する収差補正部を備える、請求項１記載の撮像装置。
【請求項４】
前記収差補正部は、色収差を補正する、請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】
更に、前記非スペックル画像撮像部により撮像された非スペックル画像中の任意の関心領域を特定する関心領域特定部と、
当該関心領域特定部による関心領域の特定情報に基づき、前記コヒーレント光源の照射位置を調整する光照射調整部と、
を備える請求項１記載の撮像装置。
【請求項６】
コヒーレント光を撮像対象に照射するコヒーレント光源と、
インコヒーレント光を撮像対象に照射するインコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光が照明された前記撮像対象の散乱光から得られるスペックル画像を撮像するスペックル画像撮像装置と、
前記インコヒーレント光が照明された前記撮像対象の反射光から得られる非スペックル画像を撮像する非スペックル画像撮像装置と、
前記非スペックル画像撮像装置の焦点位置に基づいて、前記スペックル画像撮像装置の焦点を検出する焦点検出装置と、
を備える、撮像システム。
【請求項７】
更に、前記非スペックル画像撮像装置の焦点に対する前記スペックル画像撮像装置の焦点距離を調整する焦点調整装置と、
前記焦点調整装置により調整された焦点に基づいて撮像されたスペックル画像を表示する表示装置と、
を備える、請求項６に記載の撮像システム。
【請求項８】
更に、前記非スペックル画像撮像装置と前記スペックル画像撮像装置との間に生じる収差を補正する収差補正装置と、を備える、請求項６記載の撮像システム。
【請求項９】
前記収差補正装置は、色収差を補正する、請求項８記載の撮像システム。
【請求項１０】
更に、前記非スペックル画像撮像装置により撮像された非スペックル画像中の任意の関心領域を特定する関心領域特定装置と、
当該関心領域特定装置による関心領域の特定情報に基づき、前記コヒーレント光源の照射位置を調整する光照射調整装置と、
を備える、請求項６記載の撮像システム。
【請求項１１】
コヒーレント光を撮像対象に照射するコヒーレント光照射工程と、
インコヒーレント光を撮像対象に照射するインコヒーレント光照射工程と、
前記コヒーレント光が照明された前記撮像対象の散乱光から得られるスペックル画像を撮像するスペックル画像撮像工程と、
前記インコヒーレント光が照明された前記撮像対象の反射光から得られる非スペックル画像を撮像する非スペックル画像撮像工程と、
前記非スペックル画像撮像工程における焦点位置に基づいて、前記スペックル画像を撮像するための焦点を検出する焦点検出工程と、
を含む、撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、撮像装置に関する。より詳しくは、スペックル画像を撮像するための焦点を検出可能な撮像装置、撮像方法及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、血管や細胞などといった生体試料の形状や構造等を把握するため、光学的手法を用いた撮像装置や撮像方法が開発されている（特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の撮像システムでは、第一のタイミングで発光部からの光がオブジェクトに反射して干渉した光により干渉光画像を撮像し、第二のタイミングでオブジェクトから発せられた光の発光画像を撮像している。【０００３】
一方、血管等の流路を撮像対象とした、光学的手法を用いたイメージング技術においては、様々なノイズの発生が検出精度の低下をもたらすことが懸念されており、そのノイズの一つとして、スペックルが知られている。スペックルは、照射面の凹凸形状に応じて、照射面上に斑点状の揺れ動くパターンが出現する現象である。近年では、ノイズの一つであるスペックルを利用した血管等の流路を撮像する方法に関しても技術が開発されつつある。【０００４】
スペックルは、光路中の散乱等によるランダムな干渉・回折パターンである。また、スペックルの大小は、強度分布の標準偏差を強度分布の平均で割った値であるスペックルコントラストという指標で表される。コヒーレント光を用いて照明された撮像対象を、結像光学系を用いて観察すると、像面で撮像対象の散乱によるスペックルが観測される。そして、撮像対象が動いたり形状変化したりすると、それに応じたランダムなスペックルパターンが観測される。【０００５】
血液のような光散乱流体を観察すると、流れによる微細形状の変化によってスペックルパターンは刻一刻と変化する。その際、像面に撮像素子を設置し、スペックルパターンの変化よりも十分長い露光時間で流体を撮影すると、血液の流れている部分、即ち血管の部分のスペックルコントラストは、時間平均化することにより減少する。このようなスペックルコントラストの変化を利用することで、血管造影を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１３６３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようなスペックルを用いた撮像装置では単眼のカメラによりスペックルパターンを測定しているため、通常の明視野撮像に比べ、撮像の焦点を確認することができず、その結果解像度が低いスペックル画像が撮像されてしまう。また、スペックルに起因する粒子性ノイズが大きい、撮像される画像の奥行情報が取得できないなどの課題もあった。【０００８】
そこで、本技術では、スペックル画像の撮像装置であっても、焦点を検出することができる撮像技術を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本技術は、コヒーレント光を撮像対象に照射するコヒーレント光源と、インコヒーレント光を撮像対象に照射するインコヒーレント光源と、前記コヒーレント光が照明された前記撮像対象の散乱光から得られるスペックル画像を撮像するスペックル画像撮像部と、前記インコヒーレント光が照明された前記撮像対象の反射光から得られる非スペックル画像を撮像する非スペックル画像撮像部と、前記非スペックル画像撮像部の焦点位置に基づいて、前記スペックル画像撮像部の焦点を検出する焦点検出部と、を備える、撮像装置を提供する。
また、本技術に係る撮像装置は、更に、前記非スペックル画像撮像部の焦点に対する前記スペックル画像撮像部の焦点距離を調整する焦点調整部と、前記焦点調整部により調整された焦点に基づいて撮像されたスペックル画像を表示する表示部と、を備えていてもよい。
本技術に係る撮像装置は、更に、前記非スペックル画像撮像部と前記スペックル画像撮像部との間に生じる収差を補正する収差補正部を備えていてもよい。この撮像装置において、前記収差補正部は、色収差を補正する構成であってもよい。
本技術に係る撮像装置は、更に、前記非スペックル画像撮像部により撮像された非スペックル画像中の任意の関心領域を特定する関心領域特定部と、当該関心領域特定部による関心領域の特定情報に基づき、前記コヒーレント光源の照射位置を調整する光照射調整部と、を備えていてもよい。【００１０】
更に、本技術は、コヒーレント光を撮像対象に照射するコヒーレント光源と、
インコヒーレント光を撮像対象に照射するインコヒーレント光源と、前記コヒーレント光が照明された前記撮像対象の散乱光から得られるスペックル画像を撮像するスペックル画像撮像装置と、前記インコヒーレント光が照明された前記撮像対象の反射光から得られる非スペックル画像を撮像する非スペックル画像撮像装置と、前記非スペックル画像撮像装置の焦点位置に基づいて、前記スペックル画像撮像装置の焦点を検出する焦点検出装置と、を備える、撮像システムをも提供する。
この撮像システムは、更に、前記非スペックル画像撮像装置の焦点に対する前記スペックル画像撮像装置の焦点距離を調整する焦点調整装置と、前記焦点調整装置により調整された焦点に基づいて撮像されたスペックル画像を表示する表示装置と、を備えていてもよい。
本技術に係る撮像システムは、更に、前記非スペックル画像撮像装置と前記スペックル画像撮像装置との間に生じる収差を補正する収差補正装置と、を備えていてもよい。この撮像システムにおいて、前記収差補正装置は、色収差を補正する構成であってもよい。
本技術に係る撮像システムは、更に、前記非スペックル画像撮像装置により撮像された非スペックル画像中の任意の関心領域を特定する関心領域特定装置と、当該関心領域特定装置による関心領域の特定情報に基づき、前記コヒーレント光源の照射位置を調整する光照射調整装置と、を備えていてもよい。【００１１】
本技術は、コヒーレント光を撮像対象に照射するコヒーレント光照射工程と、インコヒーレント光を撮像対象に照射するインコヒーレント光照射工程と、前記コヒーレント光が照明された前記撮像対象の散乱光から得られるスペックル画像を撮像するスペックル画像撮像工程と、前記インコヒーレント光が照明された前記撮像対象の反射光から得られる非スペックル画像を撮像する非スペックル画像撮像工程と、前記非スペックル画像撮像工程における焦点位置に基づいて、前記スペックル画像を撮像するための焦点を検出する焦点検出工程と、を含む、撮像方法をも提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本技術によれば、スペックル画像の撮像技術において、焦点を検出することができ、その結果解像度の高いスペックル画像を得ることができる。
なお、ここに記載された効果は、必ずしも限定されるものではなく、本技術中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本技術に係る撮像装置の第一実施形態の概念を模式的に示す模式概念図である。
【図２】図１に示す撮像装置の技術原理を示す模式概念図である。
【図３】本技術に係る撮像装置の第二実施形態の概念を模式的に示す模式概念図である。
【図４】本技術に係る撮像装置の第三実施形態の概念を模式的に示す模式概念図である。
【図５】本技術に係る撮像システムの概念を模式的に示す模式概念図である。
【図６】本技術に係る撮像方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本技術を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は、本技術の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本技術の範囲が狭く解釈されることはない。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第一実施形態に係る撮像装置
（１）コヒーレント光源
（２）インコヒーレント光源
（３）スペックル画像撮像部
（４）非スペックル画像撮像部
（５）焦点検出部
（６）合成部
（７）解析部
（８）記憶部
（９）表示部
（１０）撮像対象
２．第二実施形態に係る撮像装置
（１）焦点調整部
３．第三実施形態に係る撮像装置
（１）収差補正部
４．第四実施形態に係る撮像装置
（１）関心領域特定部
（２）光照射調整部
５．本技術に係る撮像システム
（１）コヒーレント光源
（２）インコヒーレント光源
（３）スペックル画像撮像装置
（４）非スペックル画像撮像装置
（５）焦点検出装置
（６）合成装置
（７）解析装置
（８）記憶装置
（９）表示装置
（１０）焦点調整装置
（１１）収差補正装置
（１２）関心領域特定装置
（１３）光照射調整装置
６．第一実施形態に撮像方法
（１）コヒーレント光照射工程
（２）インコヒーレント光照射工程
（３）スペックル画像撮像工程
（４）非スペックル画像撮像工程
（５）焦点検出工程
（６）合成工程
（７）解析工程
（８）記憶工程
（９）表示工程
（１０）焦点調整工程
（１１）収差補正工程
（１２）関心領域特定工程
（１３）光照射調整工程
【００１５】
１．  第一実施形態に係る撮像装置
図１は、本技術に係る撮像装置の第一実施形態を模式的に示す模式概念図である。第一実施形態に係る撮像装置１は、コヒーレント光源１１、インコヒーレント光源１２、スペックル画像撮像部１３、非スペックル画像撮像部１４、焦点検出部１５、を少なくとも備える。また、必要に応じて、合成部１６、解析部１７、記憶部１８、表示部１９、などを更に備えることも可能である。以下、各部について詳細に説明する。
【００１６】
（１）  コヒーレント光源
コヒーレント光源１１からは、撮像対象Ｏに対するコヒーレント光の照射が行われる。コヒーレント光源１１が発するコヒーレント光とは、光束内の任意の二点における光波の位相関係が時間的に不変で一定であり、任意の方法で光束を分割した後、大きな光路差を与えて再び重ねあわせても完全な干渉性を示す光をいう。
【００１７】
コヒーレント光源１１の種類は、本技術の効果を損なわない限り特に限定されない。一例としては、レーザー光等を挙げることができる。レーザー光を発するコヒーレント光源１１としては、例えば、アルゴンイオン（Ar）レーザー、ヘリウム−ネオン（He-Ne）レーザー、ダイ（dye）レーザー、クリプトン（Cr）レーザー、半導体レーザー、または、半導体レーザーと波長変換光学素子を組み合わせた固体レーザー等を、１種又は２種以上、自由に組み合わせて用いることができる。
【００１８】
（２）  インコヒーレント光源
インコヒーレント光源１２からは、撮像対象Ｏに対するインコヒーレント光の照射が行われる。前記インコヒーレント光とは、物体光（物体波）のように干渉性を殆ど示さない光をいう。ここで、インコヒーレント光の波長は、前記コヒーレント光源１１が発するコヒーレント光の波長と同程度であることが好ましいため、インコヒーレント光を照射する際には、バンドパスフィルターを用いてインコヒーレント光の波長の調整を行うことが可能な構成を採用することが好ましい。
【００１９】
インコヒーレント光源１２の種類は、本技術の効果を損なわない限り特に限定されない。一例としては、発光ダイオード等を挙げることができる。また、他の光源としては、キセノンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等も挙げられる。
【００２０】
（３）  スペックル画像撮像部
本技術に係る撮像装置１は、スペックル画像撮像部１３を備える。このスペックル画像撮像部１３では、前記コヒーレント光が照射された前記撮像対象Ｏから得られる散乱光に基づいて、スペックルの撮像が行われる。より具体的には、前記焦点検出部１５により検出された焦点に基づいて、スペックルの撮像が行われる。
【００２１】
前記スペックル画像撮像部１３が行う撮像方法は、本技術の効果が損なわれない限り特に限定されず、公知の撮像方法を１種又は２種以上選択して、自由に組み合わせて用いることができる。例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサー等の撮像素子を用いた撮像方法を挙げることができる。
【００２２】
また、スペックル画像撮像部１３では、撮像された撮像画像におけるスペックルの輝度分布の測定が行われるようにしてもよい。ここで、コヒーレント光を用いて照明された物体を結像光学系により観察すると、像面で物体の散乱によるスペックルが観測される。このスペックル画像撮像部１３では、例えば輝度計を用いて、撮像画像におけるスペックルの輝度分布が測定される。その他には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子より撮影した画像からスペックル輝度分布を算出することが可能である。
この輝度分布の測定方法は、本技術の効果が損なわれない限り特に限定されず、公知の算出方法を１種又は２種以上選択して、自由に組み合わせて用いることができる。
【００２３】
このスペックル画像撮像部１３では、例えば、疑似血液が流れている疑似血管を、前記スペックル輝度分布に基づいてマッピングした画像等が生成される。ここで、前述の如く、スペックルはランダムな干渉・回析パターンであるため、血液などの散乱流体が移動したり、時間的に変化すると、前記スペックルも時間的に変動する。このため、流体とそれ以外の部分の境界を観察することができる。
尚、前記スペックル画像撮像部１３では、スペックルが生じている部分をより明確にするため、例えば複数のスペックル画像を用いて平準化を行い、スペックル画像のムラを低減させる構成を備えていてもよい。
【００２４】
（４）  非スペックル画像撮像部
本技術に係る撮像装置１は、非スペックル画像撮像部１４を備える。この非スペックル画像撮像部１４では、インコヒーレント光が照射された前記撮像対象Ｏから得られる反射光に基づいて、明視野画像の撮像が行われる。ここで、インコヒーレント光は干渉性を殆ど示さない光であるため、インコヒーレント光に基づく撮像画像は、ランダムな干渉・回折パターンであるスペックルが発生しないものとなる。以下、説明の便宜上、スペックルが発生しない撮像画像を「非スペックル画像」という。この非スペックル画像撮像部１４において行われる撮像方法は、スペックル画像撮像部１３にて行われる撮像方法と同一であるため、ここではその説明を割愛する。
【００２５】
（５）  焦点検出部
本技術に係る撮像装置１は、前記スペックル画像を撮像するための焦点を検出する焦点検出部１５を備える。
スペックルはランダムな干渉・回折パターンであるため、当該スペックルを撮像する場合、焦点を確認することが困難となる。一方、結像系が手前あるいは奥側にオフオーカスしており、且つ撮影対象Ｏが光軸から垂直方向に外れて行く場合、撮影対象Ｏの一点から発して一つのスペックル形状を形成する干渉光路は、手前側オフフォーカスでは結像系の主光線に対してイメージャ上で光軸よりを、奥側オフフォーカスでは光軸より離れた点を通る。その結果、非スペックル画像、すなわち明視野画像を撮像する際の焦点に対して、スペックル画像を撮像するための焦点位置をユーザ側或いは奥側に変位させた場合、明視野画像に映し出される動体に対して、スペックルが当該動体と同一方向又は異なる方向へと移動する。以下の説明において、この現象を「スペックルの相関現象」と称す。
【００２６】
このスペックルの相関現象に基づいて、前記焦点検出部１５では、前記スペックル画像撮像部１３の焦点を検出する。より具体的には、先ず、第一工程として、前記スペックル画像撮像部１３の焦点位置を前記非スペックル画像の焦点位置よりもユーザの手前側に配置し、スペックルの移動方向を確認する。次に、第二工程として、前記スペックル画像撮像部１３の焦点位置を前記非スペックル画像の焦点位置よりもユーザの奥側に配置し、スペックルの移動方向を確認する。その後、手前側又は奥側に配置した前記スペックル画像撮像部１３の焦点位置を非スペックル画像撮像部１４の焦点位置に対して徐々に近づけていき、スペックルが前記明視野画像上の動体に対して動かない焦点位置を検出する。
【００２７】
このように、前記焦点検出部１５では、前記スペックルの相関現象を利用することにより、画像上でスペックルが移動しない、スペックル画像の焦点を検出することができる。
ここで、前記検出方法は一例に過ぎず、前記方法では第一工程後に第二工程を行っているが、第二工程後に第一工程を行うようにしても差し支えない。
【００２８】
（６）  合成部
本技術に係る撮像装置１は、合成部１６を備える。この合成部１６では、前記スペックル画像撮像部１３により撮像されたスペックル画像と、前記非スペックル画像撮像部１４により撮像された非スペックル画像と、を合成する。具体的には、前記非スペックル画像の画像情報とスペックル画像の画像情報とを重ねあわせて、スペックル合成画像を作成する。
尚、前記スペックル合成画像を作成する方法については特に限定されず、公知の方法を採用することができる。
【００２９】
（７）  解析部
本技術に係る撮像装置１は、必要に応じて、解析部１７を備えていてもよい。この解析部１７では、前記合成部１６により作成されたスペックル合成画像を利用し、前記撮像対象Ｏの状態が解析される。
【００３０】
ここで、当該解析部１７では、前記焦点検出部１５が焦点を検出する際に観察されたスペックルの相関現象を利用してスペックルの移動速度を解析することも可能である。
すなわち、前述の如く、スペックルの相関現象では、前記明視野画像上の動体に対してスペックルが相対的に移動する。このため、前記解析部１７では、前記スペックル画像撮像部１３の焦点位置が明視野画像の焦点位置と変位している状態における移動画像を観察し、スペックルの移動速度を測定することができるように構成されていてもよい。
かかる場合、例えば、撮像対象Ｏを血管とした場合、血液などの散乱流体が移動したり、時間的に変化すると、これに応じてスペックルも時間的に変動することとなる。このため、前記解析部１７により、血流の速度を測定することができる。
尚、この解析部１７は、本技術に係る撮像装置１に必須ではなく、外部の解析装置等を用いて撮像対象Ｏの状態を解析することも可能である。
【００３１】
（８）  記憶部
本技術に係る撮像装置１には、スペックル画像撮像部１３によって撮像されたスペックル画像、非スペックル画像撮像部１４によって撮像された非スペックル画像、前記合成部１６によって作成されたスペックル合成画像、前記焦点検出部１５によって検出されたスペックル画像の焦点、前記解析部１７によって解析された解析結果などを記憶する記憶部１８を更に備えることができる。
この記憶部１８は、本技術に係る撮像装置１においては必須ではなく、例えば、外部の記憶装置を接続して、前記スペックル画像等を記憶することも可能である。
【００３２】
（９）  表示部
本技術に係る撮像装置１には、スペックル画像撮像部１３によって撮像されたスペックル画像、非スペックル画像撮像部１４によって撮像された非スペックル画像、前記合成部１６により作成された合成画像、前記解析部１７によって解析された解析結果などを表示する表示部１９を更に備えることができる。また、この表示部１９においては、前記スペックル画像撮像部１３及び非スペックル画像撮像部１４により測定された輝度分布を、前記スペックル画像に重畳させて表示することもできる。この表示部１９は、本技術に係る撮像装置１においては必須ではなく、例えば、外部のモニター等を用いて撮像対象Ｏに光照射を行うことも可能である。
【００３３】
（１０）  撮像対象
本技術に係る撮像装置１は、様々なものを撮像対象とすることができるが、例えば、流体を含むものを撮像対象Ｏとするイメージングに、好適に用いることができる。スペックルの性質上、流体からはスペックルが発生しにくいという性質がある。そのため、本技術に係る撮像装置１を用いて流体を含むものをイメージングとすると、流体とそれ以外の部分の境界や流体の流速等を、求めることができる。
【００３４】
より具体的には、撮像対象Ｏを生体組織とし、流体としては血液を挙げることができる。例えば、本技術に係る撮像装置１を、手術用顕微鏡や手術用内視鏡などに搭載すれば、血管の位置を確認しながら手術を行うことが可能である。そのため、より安全で高精度な手術を行うことができ、医療技術の更なる発展にも貢献することができる。
【００３５】
以上のような第一実施形態に係る撮像装置１では、前記焦点検出部１５により、スペックル画像を撮像するための焦点を検出することができるため、解像度の高いスペックル画像を取得することができる。
また、例えば、血液が流れる血管を撮像した際、血液の時間的変動に従ったスペックルが変動を観測することができるため、血球の流路を正確に認識可能な画像を取得することができる。その結果、生体組織（例えば、心臓など）に対する血管の相対的位置を正確に観測することができる。
【００３６】
２．  第二実施形態に係る撮像装置
図２は、本技術を適用可能な第二実施形態に係る撮像装置を示す模式概念図である。
この第二実施形態に係る撮像装置２０１は、スペックル画像撮像部の焦点距離を調整する焦点調整部２１を備える点と、前記表示部１９が前記焦点調整部２１により焦点が調整され、その結果撮像されたスペックル画像を表示する点のみが第一実施形態に係る撮像装置１と異なる。
その一方で、前記コヒーレント光源１１、インコヒーレント光源１２、スペックル画像撮像部１３、非スペックル画像撮像部１４、焦点検出部１５、を少なくとも備える点は同一であり、更に必要に応じて、合成部１６、解析部１７、記憶部１８を備えていてもよい点は同一である。
このため、以下の第二実施形態に係る撮像装置２０１の説明において、第一実施形態に係る撮像装置１と共通する構成についてはその説明を省略する。以下、前記焦点調整部２１について説明する。
【００３７】
（１）  焦点調整部
第二実施形態に係る撮像装置２０１は、前記焦点調整部２１を備える。この焦点調整部２１は、前記焦点検出部１５がスペックル画像を撮像する際の焦点を検出する段階において、前記スペックル画像撮像部１３の焦点距離を変更する処理を行う。
具体的には、前記焦点検出部１５が行っていた処理、すなわち、前記スペックル画像撮像部１３の焦点位置を前記非スペックル画像撮像部１４の焦点位置に対して相対的に移動させる処理を行う。例えば、前記スペックル画像撮像部１３の焦点位置を前記非スペックル画像の焦点位置よりもユーザの手前側に配置させる作業や、前記スペックル画像撮像部１３の焦点位置を前記非スペックル画像の焦点位置よりもユーザの奥側に配置させる作業を行う。
【００３８】
また、第二実施形態に係る撮像装置２０１では、前記焦点調整部２１により調整された焦点が前記焦点検出部１５を介して前記スペックル画像撮像部１３に入力され、当該スペックル画像撮像部１３は当該入力情報に基づいてスペックル画像の撮像を行うこととなる。
そして最終的には、検出された焦点に基づいて撮像されたスペックル画像が前記表示部１９に表示されるようになっている。また、当該表示部１９では、前記焦点調整部２１の処理段階で観察された、撮像対象Ｏ上の動体に対してスペックルが相対的に移動している状態の画像を表示するように構成されている。
【００３９】
以上のような第二実施形態に係る撮像装置２０１では、前記焦点調整部２１を備え、且つ、前記表示部１９が当該焦点調整部２１により検出された焦点に基づいて撮像されたスペックル画像を表示するように構成されているため、スペックルの相関現象を利用し、明視野画像上の動体に対するスペックルの移動方向を目視にて正確に把握することができる。
その結果、例えば、血管を撮像した場合、血球の流れる方向を正確に把握することができ、撮像された血管が動脈であるか静脈であるかといった血管の種類を把握することもできる。
【００４０】
３．  第三実施形態に係る撮像装置
次に、図３を用いて、本技術を適用した第三実施形態に係る撮像装置３０１について説明する。図３は、第三実施形態に係る撮像装置３０１の模式概念図である。
この第三実施形態に係る撮像装置３０１は、収差補正部３１を備える点が第一実施形態に係る撮像装置１と異なる。その一方で、前記コヒーレント光源１１、インコヒーレント光源１２、スペックル画像撮像部１３、非スペックル画像撮像部１４、焦点検出部１５、を少なくとも備える点は同一であり、更に必要に応じて、合成部１６、解析部１７、記憶部１８、表示部１９、焦点調整部２１、を備えていてもよい点は同一である。
このため、以下の第三実施形態に係る撮像装置３０１の説明において、第一実施形態に係る撮像装置１と共通する構成についてはその説明を省略する。以下、前記収差補正部３１について説明する。
【００４１】
（１）  収差補正部
第三実施形態に係る撮像装置３０１は、前記スペックル画像撮像部１３によりスペックル画像が撮像され、前記非スペックル画像撮像部１４により非スペックル画像が撮像される。すなわち、当該撮像装置３０１は、複眼撮像装置を構成している。このため、当該撮像装置３０１では、スペックル画像と非スペックル画像との間には収差が生じる。
かかる場合、前記非スペックル画像とスペックル画像と重畳された合成画像を作成する場合、前記収差を可及的に排除する必要がある。前記収差補正部３１は、当該収差を補正する処理を行う。
この収差補正部３１が補正することができる収差の種類は特に限定されず、球面収差、コマ収差、非点収差、色収差（軸上色収差、倍率色収差）、波面収差、像面湾曲、歪像など公知の収差を補正することができるものの、これらの中でも、本技術に係る撮像装置では波長の異なる二種の光源を用いていることから、特に色収差を補正するように構成されていることが好ましい。
ここで、収差を補正する方法としては特に限定されず、公知の方法を採用することができ、例えば、デフォーマブルミラーを用いた方法や取得画像自体を補正する方法などを用いることができる。
【００４２】
第三実施形態に係る撮像装置３０１は、前記収差を測定する収差測定部３２を備えていても差し支えない。この収差測定部３２では、公知の方法を用いて収差を測定することができ、例えば光干渉測定により干渉縞を解析するといった方法を採用することが考えられる。
そして、当該収差測定部３２によって測定された収差は、前記収差補正部３１に入力され、当該収差補正部３１はこの入力情報に基づいて前記収差を補正するように構成されている。
【００４３】
前記収差補正部３１を備える第三実施形態に係る撮像装置３０１によれば、前記収差補正部３１により、前記スペックル画像と非スペックル画像との間に発生する収差、特に色収差を補正することができるため、前記スペックル画像、非スペックル画像の解像度を向上させることができ、もって前記スペックル画像及び非スペックル画像からなる合成画像の解像度をも向上させることができる。
その結果、例えば血液の流れる血管を撮像した場合、生体組織に対する血管の相対的位置を正確に観測することができる。
【００４４】
４．  第四実施形態に係る撮像装置
次に、図４を用いて、本技術を適用した第四実施形態に係る撮像装置４０１について説明する。図３は、第四実施形態に係る撮像装置４０１の模式概念図である。
この第四実施形態に係る撮像装置４０１は、関心領域特定部４１と、光照射調整部４２とを備える点が第一実施形態に係る撮像装置１と異なる。その一方で、前記コヒーレント光源１１、インコヒーレント光源１２、スペックル画像撮像部１３、非スペックル画像撮像部１４、焦点検出部１５、を少なくとも備える点は同一であり、更に必要に応じて、合成部１６、解析部１７、記憶部１８、表示部１９、焦点調整部２１、収差補正部３１などを備えていてもよい点は同一である。
このため、以下の第四実施形態に係る撮像装置４０１の説明において、第一実施形態に係る撮像装置１と共通する構成についてはその説明を省略する。以下、関心領域特定部４１及び光照射調整部４２について説明する。
【００４５】
（１）  関心領域特定部
第四実施形態に係る撮像装置４０１は、非スペックル画像からユーザが観察するための領域を特定するための関心領域特定部４１を備える。
より具体的には、前記表示部１９により表示された非スペックル画像を確認し、ユーザが観察する上で関心を示した任意の領域を選定する。その後、前記関心領域特定部４１では、ユーザにより選定された関心領域の位置情報を検出する。更に、検出した関心領域に関する情報に基づいて、前記非スペックル画像上に示された撮像対象Ｏ内の関心領域を特定する。
尚、当該関心領域特定部４１に行われる特定方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、前記関心領域特定部４１は、ユーザにより選定された関心領域が含まれる、前記合成画像の水平方向及び垂直方向に関する各画素の位置情報を検出し、これに基づいて関心領域を特定する方法などが考えられる。
【００４６】
（２）  光照射調整部
第四実施形態に係る撮像装置４０１では、前記関心領域特定部４１により特定された関心領域に対して光を照射するための光照射調整部４２を備える。
具体的には、前記光照射調整部４２の構成は特に限定されず、例えば、前記インコヒーレント光源１２を左右上下方向に移動させ、且つ、静止させる二軸アクチュエータの構成をなしている。
そして、この光照射調整部４２は、前記関心領域特定部４１により検出された関心領域の位置情報に基づいて、前記関心領域にインコヒーレント光が照射されるように、前記インコヒーレント光源１２を移動させて照射方向を調整する。
【００４７】
これら関心領域特定部４１及び光照射調整部４２を備えている第四実施形態に係る撮像装置４０１によれば、ユーザが関心のある領域に対してのみインコヒーレント光を照射することができるため、撮像されるスペックル画像において、スペックルの強度分布を前記関心領域で最大とすることができる。その結果、解像度の高いスペックル画像、ひいては合成画像を作成することができる。インコヒーレント光の照射範囲を関心領域の範囲に限定することができる、すなわち、必要最低限の照明強度とすることができるため、インコヒーレント光のコヒーレンシを一定に保つことができる。また、出力密度の高く、人体に有害であるインコヒーレント光の照射によるユーザへの悪影響を低減することができる。
【００４８】
５．撮像システム
本技術は、撮像システムをも提供する。
図６は、本技術の第一実施形態に係る撮像システム５０１を模式的に示す模式概念図である。当該撮像システム５０１は、少なくとも、コヒーレント光源１１０、インコヒーレント光源１２０、スペックル画像撮像装置１３０、非スペックル画像撮像装置１４０、焦点検出装置１５０、を備える。また、必要に応じて、合成装置１６０、解析装置１７０、記憶装置１８０、表示装置１９０、焦点調整装置２１０、収差補正装置２２０、関心領域特定装置２３０、光照射調整装置２４０、を備えていてもよい。以下、各装置について説明する。
【００４９】
（１）  コヒーレント光源
コヒーレント光源１１０からは、撮像対象Ｏに対するコヒーレント光の照射が行われる。コヒーレント光源１１０が発するコヒーレント光とは、光束内の任意の二点における光波の位相関係が時間的に不変で一定であり、任意の方法で光束を分割した後、大きな光路差を与えて再び重ねあわせても完全な干渉性を示す光をいう。
【００５０】
コヒーレント光源１１０の種類は、本技術の効果を損なわない限り特に限定されない。一例としては、レーザー光等を挙げることができる。レーザー光を発するコヒーレント光源１１０としては、例えば、アルゴンイオン（Ar）レーザー、ヘリウム−ネオン（He-Ne）レーザー、ダイ（dye）レーザー、クリプトン（Cr）レーザー、半導体レーザー、または、半導体レーザーと波長変換光学素子を組み合わせた固体レーザー等を、１種又は２種以上、自由に組み合わせて用いることができる。
【００５１】
（２）  インコヒーレント光源
インコヒーレント光源１２０からは、撮像対象Ｏに対するインコヒーレント光の照射が行われる。前記インコヒーレント光とは、物体光（物体波）のように干渉性を殆ど示さない光をいう。ここで、インコヒーレント光の波長は、前記コヒーレント光源１１０が発するコヒーレント光の波長と同程度であることが好ましいため、インコヒーレント光を照射する際には、バンドパスフィルターを用いてインコヒーレント光の波長の調整を行うことが可能な構成を採用することが好ましい。
【００５２】
インコヒーレント光源１２０の種類は、本技術の効果を損なわない限り特に限定されない。一例としては、発光ダイオード等を挙げることができる。また、他の光源としては、キセノンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等も挙げられる。
【００５３】
（３）  スペックル画像撮像装置
本技術に係る撮像システム５０１は、スペックル画像撮像装置１３０を備える。このスペックル画像撮像装置１３０では、前記コヒーレント光が照射された前記撮像対象Ｏから得られる散乱光に基づいて、スペックルの撮像が行われる。
【００５４】
前記スペックル画像撮像装置１３０が行う撮像方法は、本技術の効果が損なわれない限り特に限定されず、公知の撮像方法を１種又は２種以上選択して、自由に組み合わせて用いることができる。例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサー等の撮像素子を用いた撮像方法を挙げることができる。
【００５５】
また、スペックル画像撮像装置１３０では、撮像された撮像画像におけるスペックルの輝度分布の測定が行われるように構成されていてもよい。ここで、コヒーレント光を用いて照明された物体を結像光学系により観察すると、像面で物体の散乱によるスペックルが観測される。このスペックル画像撮像装置１３０では、例えば輝度計を用いて、撮像画像におけるスペックルの輝度分布が測定される。その他には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子より撮影した画像からスペックル輝度分布を算出することが可能である。
この輝度分布の測定方法は、本技術の効果が損なわれない限り特に限定されず、公知の算出方法を１種又は２種以上選択して、自由に組み合わせて用いることができる。
【００５６】
このスペックル画像撮像装置１３０では、例えば、疑似血液が流れている疑似血管を、前記スペックル輝度分布に基づいてマッピングした画像等が生成される。ここで、前述の如く、スペックルはランダムな干渉・回析パターンであるため、血液などの散乱流体が移動したり、時間的に変化すると、前記スペックルも時間的に変動する。このため、流体とそれ以外の部分の境界を観察することができる。
尚、前記スペックル画像撮像装置１３０では、スペックルが生じている部分をより明確にするため、例えば複数のスペックル画像を用いて平準化を行い、スペックル画像のムラを低減させる構成を備えていてもよい。
【００５７】
（４）  非スペックル画像撮像装置
本技術に係る撮像システム５０１は、非スペックル画像撮像装置１４０を備える。この非スペックル画像撮像装置１４０では、インコヒーレント光が照射された前記撮像対象Ｏから得られる反射光に基づいて、明視野画像の撮像が行われる。ここで、インコヒーレント光は干渉性を殆ど示さない光であるため、インコヒーレント光に基づく撮像画像は、ランダムな干渉・回折パターンであるスペックルが発生しないものとなる。以下、説明の便宜上、スペックルが発生しない撮像画像を「非スペックル画像」という。この非スペックル画像撮像装置１４０において行われる撮像方法は、スペックル画像撮像装置１３０にて行われる撮像方法と同一であるため、ここではその説明を割愛する。
【００５８】
（５）  焦点検出装置
本技術に係る撮像システム５０１は、前記スペックル画像を撮像するための焦点を検出する焦点検出装置１５０を備える。
スペックルはランダムな干渉・回折パターンであるため、当該スペックルを撮像する場合、焦点を確認することが困難となる。一方、結像系が手前あるいは奥側にオフオーカスしており、且つ撮影対象Ｏが光軸から垂直方向に外れて行く場合、撮影対象Ｏの一点から発して一つのスペックル形状を形成する干渉光路は、手前側オフフォーカスでは結像系の主光線に対してイメージャ上で光軸よりを、奥側オフフォーカスでは光軸より離れた点を通る。その結果、非スペックル画像、すなわち明視野画像を撮像する際の焦点に対して、スペックル画像を撮像するための焦点位置をユーザ側或いは奥側に変位させた場合、明視野画像に映し出される動体に対して、スペックルが当該動体と同一方向又は異なる方向へと移動する。以下の説明において、この現象を「スペックルの相関現象」と称す。
【００５９】
このスペックルの相関現象に基づいて、前記焦点検出装置１５０では、前記スペックル画像撮像装置１３０の焦点を検出する。より具体的には、先ず、第一工程として、前記スペックル画像撮像装置１３０の焦点位置を前記非スペックル画像の焦点位置よりもユーザの手前側に配置し、スペックルの移動方向を確認する。次に、第二工程として、前記スペックル画像撮像装置１３０の焦点位置を前記非スペックル画像の焦点位置よりもユーザの奥側に配置し、スペックルの移動方向を確認する。その後、手前側又は奥側に配置した前記スペックル画像撮像装置１３０の焦点位置を非スペックル画像撮像装置１４０の焦点位置に対して徐々に近づけていき、スペックルが前記明視野画像上の動体に対して動かない焦点位置を検出する。
このように、前記焦点検出装置１５０では、前記スペックルの相関現象を利用することにより、画像上でスペックルが移動しない、スペックル画像の焦点を検出することができる。
ここで、前記検出方法は一例に過ぎず、前記方法では第一工程後に第二工程を行っているが、第二工程後に第一工程を行うようにしても差し支えない。
【００６０】
（６）  合成装置
本技術に係る撮像システム５０１は、必要に応じて、合成装置１６０を備える。この合成装置１６０では、前記スペックル画像撮像装置１３０により撮像されたスペックル画像と、前記非スペックル画像撮像装置１４０により撮像された非スペックル画像と、を合成する。具体的には、例えば、スペックル画像の画像情報と非スペックル画像の画像情報とを重ねあわせて、合成画像を作成する。
尚、前記合成画像を作成する方法については特に限定されず、公知の方法を採用することができる。
【００６１】
（７）  解析装置
本技術に係る撮像システム５０１は、必要に応じて、解析装置１７０を備えていてもよい。この解析装置１７０では、前記合成装置１６０により作成されたスペックル合成画像を利用し、前記撮像対象Ｏの状態が解析される。
【００６２】
ここで、当該解析装置１７０では、前記焦点検出装置１５０が焦点を検出する際に観察されたスペックルの相関現象を利用してスペックルの移動速度を解析することも可能である。
すなわち、前述の如く、スペックルの相関現象では、前記明視野画像上の動体に対してスペックルが相対的に移動する。このため、前記解析装置１７０では、前記スペックル画像撮像装置１３０の焦点位置が明視野画像の焦点位置と変位している状態における移動画像を観察し、スペックルの移動速度を測定することができるようになっていてもよい。
かかる場合、例えば、撮像対象Ｏを血管とした場合、血液などの散乱流体が移動したり、時間的に変化すると、これに応じてスペックルも時間的に変動することとなる。このため、前記解析装置１７０により、血流の速度を測定することができる。
尚、この解析装置１７０は、本技術に係る撮像システム５０１に必須ではなく、外部の解析装置等を用いて撮像対象Ｏの状態を解析することも可能である。
【００６３】
（８）  記憶装置
本技術に係る撮像システム５０１には、スペックル画像撮像装置１３０によって撮像されたスペックル画像、非スペックル画像撮像装置１４０によって撮像された非スペックル画像、前記合成装置１６０により作成されたスペックル合成画像、前記焦点検出装置１５０によって検出されたスペックル画像の焦点、前記解析装置１７０によって解析された解析結果などを記憶する記憶装置１８０を更に備えることができる。
この記憶装置１８０は、本技術に係る撮像システム５０１においては必須ではなく、例えば、外部の記憶装置を接続して、前記スペックル画像等を記憶することも可能である。
【００６４】
（９）  焦点調整装置
本技術に係る撮像システム５０１は、前記焦点調整装置２１０を備える。この焦点調整装置２１０は、前記焦点検出装置１５０がスペックル画像を撮像する際の焦点を検出する段階において、前記スペックル画像撮像装置１３０の焦点距離を変更する処理を行う。
具体的には、第一実施形態に係る撮像装置１の焦点検出装置１５０が行っていた処理、すなわち、前記スペックル画像撮像装置１３０の焦点位置を前記非スペックル画像撮像装置１４０の焦点位置に対して相対的に移動させる処理を行う。
そして、この焦点調整装置２１０により調整された焦点が前記スペックル画像撮像装置１３０に入力され、当該スペックル画像撮像装置１３０は当該入力情報に基づいてスペックル画像の撮像を行うこととなる。
【００６５】
（１０）  表示部装置
本技術に係る撮像システム５０１には、スペックル画像撮像装置１３０によって撮像されたスペックル画像、非スペックル画像撮像装置１４０によって撮像された非スペックル画像、前記合成装置１６０により作成されたスペックル合成画像、前記解析装置１７０によって解析された解析結果などを表示する表示装置１９０を更に備えることができる。また、この表示装置１９０においては、前記スペックル画像撮像装置１３０により測定された輝度分布を、前記スペックル画像に重畳させて表示することもできる。尚、この表示装置１９０は、本技術に係る撮像システム５０１においては必須ではなく、例えば、外部のモニター等を用いて撮像対象Ｏに光照射を行うことも可能である。
【００６６】
（１１）  収差補正装置
本技術に係る撮像システム５０１は、前記スペックル画像撮像装置１３０によりスペックル画像が撮像され、前記非スペックル画像撮像装置１４０により非スペックル画像が撮像される。すなわち、当該撮像システム５０１は、複眼による撮像システムを構成している。このため、当該撮像システム５０１では、スペックル画像と非スペックル画像との間には収差が生じる。
かかる場合、前記非スペックル画像とスペックル画像と重畳された合成画像を作成する場合、前記収差を可及的に排除する必要がある。このため、本技術に係る撮像システムでは、前記収差の補正を行う収差補正装置２２０を備えている方がよい。
この収差補正装置２２０が補正することができる収差の種類は特に限定されず、球面収差、コマ収差、非点収差、色収差（軸上色収差、倍率色収差）、波面収差、像面湾曲、歪像など公知の収差を補正することができるものの、これらの中でも、本技術に係る撮像装置では波長の異なる二種の光源を用いていることから、特に色収差を補正するように構成されていることが好ましい。
ここで、収差を補正する方法としては特に限定されず、公知の方法を採用することができ、例えば、デフォーマブルミラーを用いた方法や取得画像自体を補正する方法などを用いることができる。
【００６７】
本技術に係る撮像システム５０１は、前記収差を測定する収差測定部２２１を備えていても差し支えない。この収差測定部２２１では、公知の方法を用いて収差を測定することができ、例えば光干渉測定により干渉縞を解析するといった方法を採用することが考えられる。
そして、当該収差測定部２２１によって測定された収差は、前記収差補正装置２２０に入力され、当該収差補正装置２２０はこの入力情報に基づいて前記収差を補正するように構成されている。
【００６８】
（１２）  関心領域特定装置
本技術に係る撮像システム５０１は、前記非スペックル画像から、観察するための領域を特定するための関心領域特定装置２３０を備える。
より具体的には、前記表示装置１９０により表示された非スペックル画像を確認し、ユーザが観察する上で関心を示した任意の領域を選定する。その後、前記関心領域特定装置２３０では、ユーザにより選定された関心領域の位置情報を検出する。更に、検出した関心領域に関する情報に基づいて、前記非スペックル画像上に示された撮像対象Ｏ内の関心領域を特定する。
尚、当該関心領域特定装置２３０に行われる特定方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、前記関心領域特定装置２３０は、ユーザにより選定された関心領域が含まれる、前記合成画像の水平方向及び垂直方向に関する各画素の位置情報を検出し、これに基づいて関心領域を特定する方法などが考えられる。
【００６９】
（１３）  光照射調整装置
本技術に係る撮像システム５０１では、前記関心領域特定装置２３０を備える場合、当該関心領域特定装置２３０により特定された関心領域に対して光を照射するための光照射調整装置２４０を備えることが好ましい。
具体的には、前記光照射調整装置２４０の構成は特に限定されず、例えば、前記インコヒーレント光源１２０を左右上下方向に移動させ、且つ、静止させる二軸アクチュエータの構成をなしている。
そして、この光照射調整装置２４０は、前記関心領域特定装置２３０により検出された関心領域の位置情報に基づいて、前記関心領域にインコヒーレント光が照射されるように、前記インコヒーレント光源１２０を移動させて照射方向を調整するように構成されている。
【００７０】
本技術に係る撮像システム５０１によれば、前記焦点検出装置１５０によりスペックル画像を撮像する際の焦点を検出することができるため、解像度の高いスペックル画像を取得することができる。
また、例えば、血液が流れる血管を撮像した際、血液の時間的変動に従ったスペックルが変動を観測することができるため、血球の流路を正確に認識可能な画像を取得することができる。その結果、生体組織に対する血管の相対的位置を正確に観測することができる。
更に、本技術に係る撮像システム５０１において、前記焦点調整装置２１０を備えている場合には、当該焦点調整装置２１０により検出された焦点に基づいて撮像されたスペックル画像を表示するように構成されているため、スペックルの相関現象を利用し、明視野画像上の動体に対するスペックルの移動方向を目視にて正確に把握することができる。
その結果、例えば、血管を撮像した場合、血球の流れる方向を正確に把握することができるため、撮像された血管が動脈であるか静脈であるかといった血管の種類を把握することができる。
【００７１】
また、本技術に係る撮像システム５０１において、前記収差補正装置２２０を備えている場合には、前記スペックル画像と非スペックル画像との間に発生する収差、特に色収差を補正することができるため、前記スペックル画像、非スペックル画像の解像度を向上させることができ、もって前記スペックル画像及び非スペックル画像からなる合成画像の解像度をも向上させることができる。
その結果、例えば血液の流れる血管を撮像した場合、生体組織に対する血管の相対的位置を正確に観測することができる。
更に、本技術に係る撮像システム５０１において、前記関心領域特定装置２３０及び光照射調整装置２４０を備えている場合、ユーザが関心のある領域に対してのみインコヒーレント光を照射することができるため、撮像されるスペックル画像において、スペックルの強度分布を前記関心領域で最大とすることができる。その結果、解像度の高いスペックル画像、ひいては合成画像を作成することができる。インコヒーレント光の照射範囲を関心領域の範囲に限定することができる、すなわち、必要最低限の照明強度とすることができるため、インコヒーレント光のコヒーレンシを一定に保つことができる。また、出力密度の高く、人体に有害であるインコヒーレント光の照射によるユーザへの悪影響を低減することができる。
【００７２】
６．  第一実施形態に係る撮像方法
本技術は、撮像方法をも提供する。
図７は、本技術に係る撮像方法のフローチャートである。第一実施形態に係る撮像方法は、コヒーレント光照射工程、インコヒーレント光照射工程、スペックル画像撮像工程、非スペックル画像撮像工程、焦点検出工程、を少なくとも含み、必要に応じて、合成工程、解析工程、記憶工程、表示工程、焦点調整工程、収差補正工程、関心領域特定工程、光照射調整工程、を含んでいてもよい。尚、図７では、前記合成工程、解析工程、記憶工程、表示工程、焦点調整工程、収差補正工程、関心領域特定工程、光照射調整工程に関しても示されているが、前述の如くこれらの工程は必須ではないため、本技術に係る撮像方法にて行わなくとも差支えない。但し、各工程の内、焦点調整工程、収差補正工程、関心領域特定工程、光照射調整工程を含むことにより、所定の効果を発揮するため、これらの工程に関しては含まれていることが好ましい。各工程について、以下に、本技術に係る撮像方法を実行する順序に説明する。
【００７３】
（１）  インコヒーレント光照射工程
本技術に係る撮像方法では先ず、前記撮像対象Ｏに対して、インコヒーレント光を照射する。ここで、前記インコヒーレント光源の種類としては、本技術の効果を損なわない限り特に限定されない。一例としては、発光ダイオード等を挙げることができる。また、他の光源としては、キセノンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等も挙げられる。
【００７４】
（２）  収差補正工程
本技術に係る撮像方法は、必要に応じて、収差補正工程Ｓ２を含んでいてもよい。
本技術に係る撮像方法では、波長の異なる二つの光を照射するため、スペックル画像と非スペックル画像との間に収差が発生し得る。このため、当該収差補正工程Ｓ２では、当該収差の補正が行われる。
より具体的には、当該収差補正工程Ｓ２では先ず、収差情報の測定が行われる。当該測定方法としては特に限定されず、公知の方法を用いることができ、例えば、光干渉測定により干渉縞を解析するといった方法を採用することが考えられる。
このようにして収差情報が測定された後、当該収差情報に基づいて、収差の補正を行う。収差を補正する方法としては特に限定されず、公知の方法を採用することができ、例えば、デフォーマブルミラーを用いた方法や取得画像自体を補正する方法などを用いることができる。
【００７５】
（３）  非スペックル画像撮像工程
次に、本技術に係る撮像方法では、前記インコヒーレント光照射工程Ｓ１によりインコヒーレント光が照射された前記撮像対象Ｏから得られる反射光に基づいて、スペックルが映し出されない非スペックル画像、すなわち明視野画像の撮像が行われる。
より具体的には、前記収差補正工程Ｓ２により収差が補正された状態で、この非スペックル画像撮像工程Ｓ３を行い、収差が生じない非スペックル画像の撮像を行う。
当該非スペックル画像撮像工程Ｓ３における撮像方法は特に限定されず、公知の撮像方法を１種又は２種以上選択して、自由に組み合わせて用いることができる。例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサー等の撮像素子を用いた撮像方法を挙げることができる。
【００７６】
（４）  表示工程
本技術に係る撮像方法は、必要に応じて、前記表示工程Ｓ４を含んでいてもよい。
この表示工程Ｓ４では、前記非スペックル画像撮像工程Ｓ３により撮像された非スペックル画像をユーザが認識できるように表示する。
【００７７】
（５）  焦点調整工程
本技術に係る撮像方法では、必要に応じて、焦点調整工程Ｓ５を含んでいてもよい。この焦点調整工程Ｓ５では、撮像対象Ｏのスペックル画像を撮像する際の焦点距離を変更する処理を行う。
具体的には、前記スペックル画像撮像工程Ｓ３による撮像の際に検出された焦点位置に対して、スペックル画像撮像装置における焦点位置を相対的に移動させる。例えば、前記スペックル画像撮像の焦点位置を前記非スペックル画像撮像の焦点位置よりもユーザの手前側に配置させる処理や、前記スペックル画像撮像の焦点位置を前記非スペックル画像撮像の焦点位置よりもユーザの奥側に配置させる処理を行う。
【００７８】
（６）  焦点検出工程
本技術に係る撮像方法では、前記焦点調整工程Ｓ５の後、焦点検出工程Ｓ６を行う。
具体的には、前記焦点調整工程Ｓ５を行うことにより、スペックルの性質上、前記スペックルの相関現象が起こる。すなわち、スペックル画像撮像の焦点位置を非スペックル画像撮像の焦点位置に対して相対移動させた場合、明視野画像に映し出される動体に対して、スペックルが当該動体と同一方向又は異なる方向へと移動する。
これを利用し、焦点検出工程Ｓ６では、明視野画像に映し出される動体に対して、スペックルが移動しない撮像位置をスペックル画像の焦点位置として検出する。
【００７９】
（７）  関心領域特定工程
本技術に係る撮像方法では、必要に応じて、関心領域特定工程Ｓ７を含んでいてもよい。
この関心領域特定工程Ｓ７では先ず、ユーザが前記表示工程Ｓ４により表示された非スペックル画像を確認し、観察する上で関心のある任意の領域を選定する。
具体的には、前記非スペックル画像上における関心領域の位置情報を検出し、当該位置情報に基づいて、前記合成画像上に示された撮像対象Ｏ内の関心領域を特定する。
尚、この関心領域特定工程Ｓ７における特定方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば、非スペックル画像において、前記関心領域が含まれる前記非スペックル画像の水平方向及び垂直方向に関する各画素の位置情報を検出し、これに基づいて関心領域を特定する方法などが考えられる。
【００８０】
（８）  光照射調整工程
本技術に係る撮像方法は、必要に応じて、光照射調整工程Ｓ８を含んでいてもよい。当該光照射調整工程Ｓ８では、前記関心領域特定工程Ｓ７により特定された関心領域に対してコヒーレント光を照射するために、コヒーレント光源の照射位置や照射量などを調整する。
好ましくは、前記関心領域特定工程Ｓ７により検出された関心領域の位置情報に基づいて、前記関心領域にコヒーレント光を照射し、撮像されるスペックル画像において、スペックルの強度分布が前記関心領域にて最大となるように、コヒーレント光源の照射位置や照射量などを調整する。
【００８１】
（９）  コヒーレント光照射工程
本技術に係る撮像方法では、光照射調整工程Ｓ８の後、当該光照射調整工程Ｓ８によりコヒーレント光源の照射位置や照射量などが調整された状態で、前記特定領域に対してコヒーレント光を照射するコヒーレント光照射工程Ｓ９を行う。このコヒーレント光の光源としては、本技術の効果を損なわない限り特に限定されず、一例としては、レーザー光等を挙げることができる。レーザー光を発するコヒーレント光源としては、例えば、アルゴンイオン（Ar）レーザー、ヘリウム−ネオン（He-Ne）レーザー、ダイ（dye）レーザー、クリプトン（Cr）レーザー、半導体レーザー、または、半導体レーザーと波長変換光学素子を組み合わせた固体レーザー等を、１種又は２種以上、自由に組み合わせて用いることができる。
【００８２】
（１０）  スペックル画像撮像工程
本技術に係る撮像方法では、前記コヒーレント光照射工程Ｓ９の後、コヒーレント光が照射された前記撮像対象Ｏから得られる散乱光に基づいて、スペックルの撮像が行われる。
このスペックル画像撮像工程Ｓ１０における撮像方法は特に限定されず、公知の撮像方法を１種又は２種以上選択して、自由に組み合わせて用いることができる。例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサー等の撮像素子を用いた撮像方法を挙げることができる。
尚、図６では、前記非スペックル画像撮像工程Ｓ３の前に、収差補正工程Ｓ２が行われるようになっているが、解像度の高いスペックル画像を得るためには、スペックル画像撮像工程Ｓ１０の前でも、収差補正工程Ｓ２を行うことが好ましい。
【００８３】
（１１）  合成工程
本技術に係る撮像方法は、必要に応じて、前記非スペックル画像撮像工程Ｓ３により撮像された非スペックル画像と、前記スペックル画像撮像工程Ｓ１０により撮像されたスペックル画像と、を合成する合成工程Ｓ１１を含んでいてもよい。
具体的には、前記非スペックル画像に対してスペックル画像を重ねあわせて、合成画像を作成する。尚、前記合成画像を作成する方法については特に限定されず、公知の方法を採用することができる。
【００８４】
（１２）  解析工程
本技術に係る撮像方法は、必要に応じて、前記合成工程Ｓ１１により作成された合成画像に基づいて、撮像対象Ｏの状態を解析する解析工程Ｓ１２を備えていてもよい。
この解析工程Ｓ１２では、前記焦点調整工程Ｓ５の際に検出されたスペックルの相対現象に基づいて、スペックルとして映し出される散乱流体の移動速度などを解析することができる。
【００８５】
（１３）  記憶工程
本技術に係る撮像方法は、解析工程Ｓ１２が行われた後、必要に応じて、前記非スペックル画像撮像工程Ｓ３により撮像された非スペックル画像、前記スペックル画像撮像工程Ｓ１０により撮像されたスペックル画像、前記焦点検出工程Ｓ６により検出されたスペックル画像の撮像のための焦点、前記合成工程Ｓ１１により作成された合成画像、前記解析工程Ｓ１２による解析結果などを記憶する記憶工程Ｓ１３を備えていてもよい。
【００８６】
（１４）  表示工程
本技術に係る撮像方法は、記憶工程Ｓ１３が行われた後、必要に応じて、前記表示工程Ｓ１４を含んでいてもよい。
この表示工程Ｓ１４では、前記スペックル画像撮像工程Ｓ１０により撮像されたスペックル画像、前記焦点検出工程Ｓ６により検出されたスペックル画像の撮像のための焦点、前記合成工程Ｓ１１により作成されたスペックル合成画像、前記解析工程Ｓ１２による解析結果などをユーザが認識できるように表示する。
【００８７】
このような本技術に係る撮像方法によれば、前記焦点検出工程Ｓ６を含むため、スペックル画像を撮像する際の焦点を検出することができ、もって解像度の高いスペックル画像を取得することができる。
また、例えば、血液が流れる血管を撮像した際、血液の時間的変動に従ったスペックルが変動を観測することができるため、血球の流路を正確に認識可能な画像を取得することができる。その結果、生体組織に対する血管の相対的位置を正確に観測することができる。
更に、本技術に係る撮像方法において、前記焦点調整工程Ｓ５を含む場合には、スペックルの相関現象を利用し、明視野画像上の動体に対するスペックルの移動方向を目視にて正確に把握することができる。
その結果、例えば、血管を撮像した場合、血球の流れる方向を正確に把握することができるため、撮像された血管が動脈であるか静脈であるかといった血管の種類を把握することができる。
【００８８】
また、本技術に係る撮像方法において、前記収差補正工程Ｓ２を含む場合には、前記スペックル画像と非スペックル画像との間に発生する収差を補正することができるため、前記スペックル画像、非スペックル画像の解像度を向上させることができる。また、前記スペックル画像及び非スペックル画像からなる合成画像の解像度をも向上させることができる。
その結果、例えば血液の流れる血管を撮像した場合、生体組織に対する血管の相対的位置を正確に観測することができる。
更に、本技術に係る撮像方法において、前記関心領域特定工程Ｓ７及び光照射調整工程Ｓ８を含む場合、ユーザが関心のある領域に対してのみインコヒーレント光を照射することができるため、撮像されるスペックル画像において、スペックルの強度分布を前記関心領域で最大とすることができる。その結果、解像度の高いスペックル画像、ひいては合成画像を作成することができる。インコヒーレント光の照射範囲を関心領域の範囲に限定することができる、すなわち、必要最低限の照明強度とすることができるため、インコヒーレント光のコヒーレンシを一定に保つことができる。また、出力密度の高く、人体に有害であるインコヒーレント光の照射によるユーザへの悪影響を低減することができる。
【００８９】
なお、本技術に係る撮像装置は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
コヒーレント光を撮像対象に照射するコヒーレント光源と、
インコヒーレント光を撮像対象に照射するインコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光が照明された前記撮像対象の散乱光から得られるスペックル画像を撮像するスペックル画像撮像部と、
前記インコヒーレント光が照明された前記撮像対象の反射光から得られる非スペックル画像を撮像する非スペックル画像撮像部と、
前記非スペックル画像撮像部の焦点位置に基づいて、前記スペックル画像撮像部の焦点を検出する焦点検出部と、
を備える、撮像装置。
（２）
更に、前記非スペックル画像撮像部の焦点に対する前記スペックル画像撮像部の焦点距離を調整する焦点調整部と、
前記焦点調整部により調整された焦点に基づいて撮像されたスペックル画像を表示する表示部と、
を備える、（１）に記載の撮像装置。
（３）
更に、前記非スペックル画像撮像部と前記スペックル画像撮像部との間に生じる収差を補正する収差補正部を備える、（１）記載の撮像装置。
（４）
前記収差補正部は、色収差を補正する、（３）記載の撮像装置。
（５）
更に、前記非スペックル画像撮像部により撮像された非スペックル画像中の任意の関心領域を特定する関心領域特定部と、
当該関心領域特定部による関心領域の特定情報に基づき、前記コヒーレント光源の照射位置を調整する光照射調整部と、
を備える、（１）記載の撮像装置。
【００９０】
更に、本技術に係る撮像システムは、以下のような構成も取ることができる。
（６）
コヒーレント光を撮像対象に照射するコヒーレント光源と、
インコヒーレント光を撮像対象に照射するインコヒーレント光源と、
前記コヒーレント光が照明された前記撮像対象の散乱光から得られるスペックル画像を撮像するスペックル画像撮像装置と、
前記インコヒーレント光が照明された前記撮像対象の反射光から得られる非スペックル画像を撮像する非スペックル画像撮像装置と、
前記非スペックル画像撮像装置の焦点位置に基づいて、前記スペックル画像撮像装置の焦点を検出する焦点検出装置と、
を備える、撮像システム。
（７）
更に、前記非スペックル画像撮像装置の焦点に対する前記スペックル画像撮像装置の焦点距離を調整する焦点調整装置と、
前記焦点調整装置により調整された焦点に基づいて撮像されたスペックル画像を表示する表示装置と、
を備える、（６）に記載の撮像システム。
（８）
更に、前記非スペックル画像撮像装置と前記スペックル画像撮像装置との間に生じる収差を補正する収差補正装置と、を備える、（６）記載の撮像システム。
（９）
前記収差補正装置は、色収差を補正する、（８）記載の撮像システム。
（１０）
更に、前記非スペックル画像撮像装置により撮像された非スペックル画像中の任意の関心領域を特定する関心領域特定装置と、
当該関心領域特定装置による関心領域の特定情報に基づき、前記コヒーレント光源の照射位置を調整する光照射調整装置と、
を備える、（６）記載の撮像システム。
【符号の説明】
【００９１】
１、１０１、２０１、３０１、４０１  撮像装置
１１  コヒーレント光源
１２  インコヒーレント光源
１３  スペックル画像撮像部
１４  非スペックル画像撮像部
１５  焦点検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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