(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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照射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、
を具備し、
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ことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
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照射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、
を具備し、
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ことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
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照射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、
を具備し、
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ことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
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照射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、前記設定された画像特性に基づいて、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ための照明特性設定信号を生成する画像特性設定ユニットと、
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
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照射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、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、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、
を具備することを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
前記画像特性設定ユニットは、前記光源特性情報に含まれる前記配光パターン特性の情報及び前記スペクトル分布特性の情報を参照して、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請求項１乃至４の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記撮像ユニットの撮影時間内で平均化された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つを切り替えて発光するように前記照明ユニットに対して設定することを特徴とする請求項１乃至４、６の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
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、
前記設定された画像特性を有する画像が得られるように、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ことを特徴とする請求項１乃至４、６、７の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
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を低減するように、前記光源特性情報を参照して、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、
をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４、６乃至８の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記設定した画像特性は、色温度又は照明エリアの大きさであることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
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ことを特徴とする請求項１乃至４、６乃至１０の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
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ことを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項１３】
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ことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
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ことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項１５】
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ことを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５の何れか１項に記載の撮像装置を備えた顕微鏡装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１５の何れか１項に記載の撮像装置を備えた内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、内視鏡装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、特許文献１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としている。さらに、特許文献１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している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１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を取得している。しかしながら、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っている。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こととなる。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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照射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し、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ことを特徴とする。
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照射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し、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ことを特徴とする。
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照射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し、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ことを特徴とする。
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照射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、前記設定された画像特性に基づいて、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ための照明特性設定信号を生成する画像特性設定ユニットとを具備することを特徴とする。
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照射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、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、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ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、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高画質・高品位の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できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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】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３】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図である。
【図４】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】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】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】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８】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図である。
【図９】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１０】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図である。
【図１１】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。
【図１２】光源モジュールの具体的な構成例を示す図である。
【図１３】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。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
照明ユニット１０４は、被写体２００を照明する光源である。この照明ユニット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（どの角度にどの程度の強度で照明光を照射するか）とスペクトル分布（どの波長帯の光を含んでいるか）と偏光状態のうち少なくとも一つを言う。そして、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をプログラミング自在に構成されている。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。また、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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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しても良い。
【００１８】
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又は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。
【００１９】
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。
【００２０】
撮像光学系１０２１は、単一又は複数のレンズを有して構成され、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、光電変換素子を配置した受光面を有し、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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、例えばユーザが行う。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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３（ａ）に示す。図３（ａ）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。なお、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が、詳細については第２の実施形態で説明する。
【００３５】
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３（ｂ）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。
【００３６】
例えば、光源ｓ１〜ｓ３が図３（ａ）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。
【００３７】
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。
【００３８】
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３（ｃ）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。
【００３９】
なお、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。
【００４０】
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、その色温度が低くなっている（赤みが強調されている）。
【００４１】
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。
【００４２】
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において行う必要ない。なお、図３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。
【００４３】
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。
【００４４】
ここで、第１の実施形態において、照明ユニット１０４は交換自在に構成しても良い。照明ユニット１０４を交換自在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。
【００４５】
［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に対する説明は、図２に対して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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。なお、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
（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。
【００６５】
（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。
【００６６】
（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れば良い。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。
【００６７】
［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に対する説明は、図４に対して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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。具体的には、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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
例えば、第１の実施形態と同様に、図８（ａ）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８（ｂ）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８（ｂ）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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
［第４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１０（ａ）に、光源の発光タイミングの例を図１０（ｂ）に示す。
【００８０】
ここで、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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
第４の実施形態では、例えば、図１０（ａ）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１０（ｂ）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。
【００８５】
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。
【００８６】
［第５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。
【００８７】
ここで、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。
【００８８】
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と、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。
【００８９】
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。
【００９０】
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において画像として表示させる。
【００９１】
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に大半の電子回路を配置し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。
【００９２】
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。
【００９３】
図１２（ａ）に示す光源モジュールは、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。
【００９４】
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。
【００９５】
図１２（ｂ）に示す光源モジュールは、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構成されている。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。
【００９６】
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１０（ａ）のスペクトルｓ２、ｓ４で示す赤色光又は青色光となる。
【００９７】
図１２（ｃ）で示す光源モジュールは、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構成されている。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。
【００９８】
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１０（ａ）のスペクトルｓ５、ｓ６、又はｓ７で示すものとなる。
【００９９】
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（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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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なう必要がない。
【０１０２】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【０１０３】
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【０１０４】
１００…撮像装置、１０２…撮像ユニット、１０４…照明ユニット、１０６…画像特性設定ユニット、１０８…画像処理ユニット、１１０…表示ユニット、１１２…制御ユニット、１０２１…撮像光学系、１０２２…撮像素子、１０４１…光源モジュール、１０４２…光源モジュール制御部、１０６１…光源特性情報データベース、１０６２…画像特性設定部、１０６３…プログラマブルユニット特性設定部、１０６４…画像特性抽出部、１０６５…画像特性比較部、１０６６…照明特性補正部、１０８１…フレームメモリ、１０８２…画像合成部、１０８３…表示特性調整部、１０８４…画像特性抽出部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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