(57)【要約】可視光域において異なる分光分布特性の発光を行う６種類のＬＥＤ（６ａ〜６ｆ）と、これらＬＥＤ（６ａ〜６ｆ）により照明され撮像光学系（７）により結像された被写体像を撮像して画像信号を出力するモノクロタイプのＣＣＤ（８）と、操作スイッチ（１４）から被写体分光画像の撮影指示が入力されると上記ＬＥＤ（６ａ〜６ｆ）を順次点灯させて上記ＣＣＤ（８）により各々撮像を行わせることにより６原色の被写体分光画像を取得するように制御するＣＰＵ（１８）と、を含む撮影装置（１）と、上記撮影装置（１）により撮影された６原色の被写体分光画像を取得し高度な色再現を行うための表示信号を生成する演算装置（２１）と、この演算装置（２１）により生成された表示信号を表示するディスプレイ（２２）と、を含む処理装置（２）と、を備えた画像処理システム。
2004012461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を照明するためのものであって少なくとも可視光域において複数のそれぞれ互いに独立して異なる分光分布特性の発光を行う複数の発光素子と、上記発光素子により照明された被写体像を結像する撮像光学系と、上記撮像光学系により結像された被写体像を撮像して画像信号を出力する撮像素子部と、上記複数の発光素子を分光分布特性に応じて選択的に点灯させて該点灯と上記撮像素子部による撮像を行わせる動作とを同期させて該複数の発光素子の選択を異ならせて複数回行わせることにより複数の被写体分光画像を取得するように制御する制御部と、を含む撮影装置と、
上記画像信号から所望の画像演算を行う演算部を含む処理装置と、
を具備したことを特徴とする画像処理システム。
【請求項２】
上記制御部は、分光分布特性に従って、上記複数の発光素子から、１つ以上の発光素子を含む素子群を複数有してなるグループを設定し、設定したグループ内における複数の素子群の点灯順序を定めて、この点灯順序に従って各素子群の発光素子を点灯させることにより、上記選択的な点灯を行わせて、複数の被写体分光画像を取得するように制御するものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の画像処理システム。
【請求項３】
上記制御部は、上記グループを複数種類設定して、用途に応じて必要なグループを用いるように制御するものであることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の画像処理システム。
【請求項４】
上記制御部は、上記複数の発光素子から、可視光域内の青に属する発光素子の素子群と、可視光域内の緑に属する発光素子の素子群と、可視光域内の赤に属する発光素子の素子群と、で構成されるグループを設定し、撮像フレーム毎に各素子群の発光素子を順次点灯させて、上記撮像素子部により３原色カラー動画像を撮像させる制御をさらに行うものであることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の画像処理システム。
【請求項５】
上記撮影装置は、少なくとも分光画像撮影動作の開始を指示入力するための撮影操作部をさらに含み、
上記制御部は、上記撮影操作部から分光画像撮影動作の開始が指示入力されるのに応じて、上記複数の被写体分光画像を取得するための制御を行うものであることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の画像処理システム。
【請求項６】
上記撮影操作部は、押下式のボタンスイッチを有して構成され、
上記制御部は、このボタンスイッチが押下された時に、上記グループを変更させるように制御するものであることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の画像処理システム。
【請求項７】
上記制御部は、上記ボタンスイッチが押下された時に、さらに、変更したグループの素子群の点灯タイミングを制御するものであることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の画像処理システム。
【請求項８】
上記制御部は、上記撮像素子部による撮像を、発光素子の点灯開始後に開始させるとともに、該発光素子が消灯される前に終了させるように制御するものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の画像処理システム。
【請求項９】
上記撮像素子部は、入射光を複数の波長帯域の光に分離する分光部と、この分光部により分光された複数の波長帯域の光を撮像する複数の撮像素子と、を有して構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の画像処理システム。
【請求項１０】
上記撮像素子部は、カラーフィルタアレイを備えたカラー撮像素子を有して構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の画像処理システム。
【請求項１１】
上記撮影装置は、上記発光素子の分光分布特性を検出するためのスペクトル検出センサをさらに有して構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の画像処理システム。
【請求項１２】
上記撮影装置は、環境光の分光分布特性を検出するためのスペクトル検出センサをさらに有して構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の画像処理システム。
【請求項１３】
上記撮影装置は、該被写体に一端部側が接するようになされた当て付け部をさらに有して構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の画像処理システム。
【請求項１４】
上記当て付け部は、柔軟性を有する素材により略筒状に形成されたものであることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の画像処理システム。
【請求項１５】
上記当て付け部は、外光の影響を排除または軽減する素材により構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の画像処理システム。
【請求項１６】
上記当て付け部は、撮影装置の筐体に対して着脱可能となるように構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の画像処理システム。
【請求項１７】
上記処理装置は、上記撮影装置により撮影された被写体分光画像を記憶するための画像メモリ部をさらに含み、
上記演算部は、上記画像メモリ部に記憶された画像信号から所望の画像演算を行うものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の画像処理システム。
【請求項１８】
上記演算部は、上記画像メモリ部に記憶された被写体分光画像に基づき、高度に色再現された被写体の画像を表示するための信号を演算するものであることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の画像処理システム。
【請求項１９】
上記処理装置は、上記撮影装置により取得されるデータに基づき、高度に色再現された被写体の画像を表示するための信号を演算するのに必要なプロファイル情報を算出するものであることを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の画像処理システム。
【請求項２０】
上記演算部は、上記画像メモリ部に記憶された被写体分光画像に基づき、被写体に係る判別または解析を行いその結果を出力するものであることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の画像処理システム。
【請求項２１】
上記撮像素子部は、撮像時のフレームレートを変更することができるように構成されたものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の画像処理システム。
【請求項２２】
上記撮影装置は、少なくとも分光画像撮影動作の開始を指示入力するための撮影操作部をさらに含み、
上記制御部は、上記撮影操作部から分光画像撮影動作の開始が指示入力されるのに応じて、上記複数の被写体分光画像を取得するための制御を行うものであることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の画像処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、画像処理システム、より詳しくは、被写体分光画像を取得して被写体を高精度に色再現するための処理を行う画像処理システムに関する。
【背景技術】  近年、美容や健康に対する関心が高まっており、例えば美容においては、皮膚のメラニン色素を抑制するホワイトニングが、審美への追求の一分野として、流行の兆しを見せている。
従来における肌の診断には、肌の表面を拡大してモニタ等で観察することができるように構成された肌診断用カメラシステムが用いられており、例えば、皮膚科、エステティックサロン、美容カウンセリングなどで使用されている。これらの内の例えば皮膚科の場合には、皮溝や皮丘の画像を観察することにより、皮膚表面の特徴を捉えて診断し、カウンセリング等が行われている。
このような肌診断用カメラとしては、例えば特開平８−１４９３５２号公報に記載されたものが一例として挙げられる。該公報に記載の肌観察装置は、前方が開口したケースと、このケース内部に設けられた上記開口の中心を光軸とする光学系と、この光学系からの光学像が撮像面に結像する固体撮像素子と、上記開口の外側の被写体を上記ケース内部から上記開口を通して照明するために設けられ、光照射方向が上記開口側を向いて、かつ上記光軸を中心としてリング状に複数配置された発光色が青色の発光素子群と、を備えたものとなっている。
また、肌診断用カメラの他の例として、特開平７−３２２１０３号公報には、ケース本体の前方に開設された撮影窓に対向してケース内部に配置されたレンズ、およびこのレンズを介して入射した光学像を撮像する撮像素子と、上記ケース内部に設けられており、上記撮影窓側を照明するサークライン蛍光灯と、このサークライン蛍光灯の照明光を上記撮影窓から導出する場合、反射により進行角度を調整する反射部と、上記撮影窓の周囲とほぼ同じ径で、撮影窓と同軸的にケース内部に配置され、軸方向へ移動自在な透明スライドパイプと、この透明スライドパイプの一部に取り付けられ、上記透明スライドパイプが上記軸方向へ移動するのに応答して、上記サークライン蛍光灯からの照明光が上記透明スライドパイプの透明部を介して上記撮影窓を通り抜けることを許容するが上記反射部を介して上記撮影窓を通り抜けることを遮光する第１の状態と、上記反射部を介して上記撮影窓を通り抜けることを許容するが上記透明スライドパイプを介して上記撮影窓を通り抜けることを遮光する第２の状態と、を実現する遮光リング部と、を備えた肌診断用テレビカメラ装置が記載されている。
また、歯科においては、人工歯を作成する場合などに患者の歯の色と違和感のない色に仕上げる必要がある。そこで、シェードガイドを用いて患者の歯と直接色の比較を行い判断することにより、いわば主観によって、歯の色に関するデータを取得するのが一般的である。
上述したような皮膚科や歯科などに限らず、例えば、自動車の塗装色、建物の塗装色、食料品の分光特性、衣料品の染色などの分野では、診断、検査、確認、判別などに利用するために、物体の色を正確に色再現する技術が求められている。
高精度な色再現を行うための従来の技術としては、例えば特開２０００−１５２２６９号公報に記載されたような、外部照明下の被写体を、回転式のフィルタターレット上に配列した多数の分光フィルタを用いて撮像することにより多バンドの画像データを取得し、被写体の分光スペクトルを高精度に推定して正確な色再現を行い得るようにした色再現システムが挙げられる。
しかしながら、上記特開２０００−１５２２６９号公報に記載されたような色再現システムは、例えば実験室等で被写体のスペクトルデータを取得するために用いるものであって、固定型で重量が大きく、さらに外部照明による色再現処理を行っているために別途の照明センサが必要であり、上述したような各種の利用分野において運用上求められる小型軽量性やハンディ性を、そのままでは満たすことができない。
一方、皮膚科などには、従来よりハンディタイプの画像処理システムが存在しているが、これはいわゆるマルチバンドデータを取得するタイプのものではないために、高精度の色再現性に対する要求を満足するものとはなっていない。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、小型軽量で携帯可能な高色再現の画像処理システムを提供することを目的としている。
【発明の開示】
第１の発明は、被写体を照明するためのものであって少なくとも可視光域において複数のそれぞれ互いに独立して異なる分光分布特性の発光を行う複数の発光素子と、上記発光素子により照明された被写体像を結像する撮像光学系と、上記撮像光学系により結像された被写体像を撮像して画像信号を出力する撮像素子部と、上記複数の発光素子を分光分布特性に応じて選択的に点灯させて該点灯と上記撮像素子部による撮像を行わせる動作とを同期させて該複数の発光素子の選択を異ならせて複数回行わせることにより複数の被写体分光画像を取得するように制御する制御部と、を含む撮影装置と、上記画像信号から所望の画像演算を行う演算部を含む処理装置と、を具備した画像処理システムである。
また、第２の発明は、上記第１の発明において、上記制御部が、分光分布特性に従って、上記複数の発光素子から、１つ以上の発光素子を含む素子群を複数有してなるグループを設定し、設定したグループ内における複数の素子群の点灯順序を定めて、この点灯順序に従って各素子群の発光素子を点灯させることにより、上記選択的な点灯を行わせて、複数の被写体分光画像を取得するように制御するものである。
さらに、第３の発明は、上記第２の発明において、上記制御部が、上記グループを複数種類設定して、用途に応じて必要なグループを用いるように制御するものである。
第４の発明は、上記第３の発明において、上記制御部が、上記複数の発光素子から、可視光域内の青に属する発光素子の素子群と、可視光域内の緑に属する発光素子の素子群と、可視光域内の赤に属する発光素子の素子群と、で構成されるグループを設定し、撮像フレーム毎に各素子群の発光素子を順次点灯させて、上記撮像素子部により３原色カラー動画像を撮像させる制御をさらに行うものである。
第５の発明は、上記第３の発明において、上記撮影装置が、少なくとも分光画像撮影動作の開始を指示入力するための撮影操作部をさらに含み、上記制御部は、上記撮影操作部から分光画像撮影動作の開始が指示入力されるのに応じて、上記複数の被写体分光画像を取得するための制御を行うものである。
第６の発明は、上記第５の発明において、上記撮影操作部が、押下式のボタンスイッチを有して構成され、上記制御部は、このボタンスイッチが押下された時に、上記グループを変更させるように制御するものである。
第７の発明は、上記第６の発明において、上記制御部が、上記ボタンスイッチが押下された時に、さらに、変更したグループの素子群の点灯タイミングを制御するものである。
第８の発明は、上記第１の発明において、上記制御部が、上記撮像素子部による撮像を、発光素子の点灯開始後に開始させるとともに、該発光素子が消灯される前に終了させるように制御するものである。
第９の発明は、上記第１の発明において、上記撮像素子部が、入射光を複数の波長帯域の光に分離する分光部と、この分光部により分光された複数の波長帯域の光を撮像する複数の撮像素子と、を有して構成されたものである。
第１０の発明は、上記第１の発明において、上記撮像素子部が、カラーフィルタアレイを備えたカラー撮像素子を有して構成されたものである。
第１１の発明は、上記第１の発明において、上記撮影装置が、上記発光素子の分光分布特性を検出するためのスペクトル検出センサをさらに有して構成されたものである。
第１２の発明は、上記第１の発明において、上記撮影装置が、環境光の分光分布特性を検出するためのスペクトル検出センサをさらに有して構成されたものである。
第１３の発明は、上記第１の発明において、上記撮影装置が、該被写体に一端部側が接するようになされた当て付け部をさらに有して構成されたものである。
第１４の発明は、上記第１３の発明において、上記当て付け部が、柔軟性を有する素材により略筒状に形成されたものである。
第１５の発明は、上記第１３の発明において、上記当て付け部が、外光の影響を排除または軽減する素材により構成されたものである。
第１６の発明は、上記第１３の発明において、上記当て付け部が、撮影装置の筐体に対して着脱可能となるように構成されたものである。
第１７の発明は、上記第１の発明において、上記処理装置が、上記撮影装置により撮影された被写体分光画像を記憶するための画像メモリ部をさらに含み、上記演算部は、上記画像メモリ部に記憶された画像信号から所望の画像演算を行うものである。
第１８の発明は、上記第１７の発明において、上記演算部が、上記画像メモリ部に記憶された被写体分光画像に基づき、高度に色再現された被写体の画像を表示するための信号を演算するものである。
第１９の発明は、上記第１８の発明において、上記処理装置が、上記撮影装置により取得されるデータに基づき、高度に色再現された被写体の画像を表示するための信号を演算するのに必要なプロファイル情報を算出するものである。
第２０の発明は、上記第１７の発明において、上記演算部が、上記画像メモリ部に記憶された被写体分光画像に基づき、被写体に係る判別または解析を行いその結果を出力するものである。
第２１の発明は、上記第１の発明において、上記撮像素子部が、撮像時のフレームレートを変更することができるように構成されたものである。
第２２の発明は、上記第１の発明において、上記撮影装置が、少なくとも分光画像撮影動作の開始を指示入力するための撮影操作部をさらに含み、上記制御部は、上記撮影操作部から分光画像撮影動作の開始が指示入力されるのに応じて、上記複数の被写体分光画像を取得するための制御を行うものである。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の第１の実施形態における画像処理システムの構成を示すブロック図。
図２は、上記第１の実施形態におけるＬＥＤの配置例や構成例を示す図。
図３は、上記第１の実施形態における、ＣＣＤの分光感度特性およびＬＥＤの発光スペクトルと、これら両方による分光特性と、を示す線図。
図４は、上記第１の実施形態の６バンド分光画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作を示すフローチャート。
図５は、上記第１の実施形態の６バンド分光画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作の様子を示すタイミングチャート。
図６は、上記第１の実施形態の６バンド分光画像取得における各フレームのバンド特性を示す線図。
図７は、上記第１の実施形態のモニタ用画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作を示すフローチャート。
図８は、上記第１の実施形態のモニタ用画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作の様子を示すタイミングチャート。
図９は、上記第１の実施形態のモニタ用画像取得における各フレームのバンド特性を示す線図。
図１０は、上記第１の実施形態における、６原色のＬＥＤが各３つずつ設けられているときの点灯のさせ方の例を示す図。
図１１は、上記第１の実施形態において、筐体の投射口に対して着脱可能に構成された当て付け部を示す斜視図。
図１２は、上記第１の実施形態の処理装置におけるディスプレイに表示するための色再現を行う構成を示すブロック図。
図１３は、上記第１の実施形態において、取得された被写体分光画像に基づき被写体に関する画像判別を行うための構成例を示すブロック図。
図１４は、上記第１の実施形態の処理装置において入力プロファイルを生成する構成例を示すブロック図。
図１５は、上記第１の実施形態の撮影装置のＬＣＤモニタにおける表示例を示す図。
図１６は、上記第１の実施形態の画像処理システムを使用するときの様子の一例を示す図。
図１７は、本発明の第２の実施形態における画像処理システムの構成を示すブロック図。
図１８は、上記第２の実施形態において、フルモードと読み出し２倍速モードとにおける読み出しの様子を示すタイミングチャート。
図１９は、上記第２の実施形態において、２／４ライン２倍速モードと２／８ライン４倍速モードとにおける読み出されるラインの様子を示す図。
図２０は、上記第２の実施形態において、撮影モードを設定する際の動作を示すフローチャート。
図２１は、本発明の第３の実施形態における画像処理システムの構成を示すブロック図。
図２２は、上記第３の実施形態の画像処理システムを使用するときの様子の一例を示す図。
図２３は、上記第３の実施形態における、ＬＥＤの発光スペクトルとカラーフィルタアレイを通したＣＣＤの分光感度特性とを示す線図。
図２４は、上記第３の実施形態において、６バンドの分光画像を生成するときのフレーム毎の分光画像の分光特性を示す線図。
図２５は、上記第３の実施形態において、モニタ用画像を生成するときのフレーム毎の分光画像の分光特性を示す線図。
図２６は、上記第３の実施形態の６バンド分光画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作を示すフローチャート。
図２７は、上記第３の実施形態の６バンド分光画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作の様子を示すタイミングチャート。
図２８は、上記第３の実施形態のモニタ用画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作を示すフローチャート。
図２９は、上記第３の実施形態のモニタ用画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作の様子を示すタイミングチャート。
図３０は、上記第３の実施形態における、８バンドの分光画像を生成するときのＬＥＤの発光スペクトルとカラーフィルタアレイを通したＣＣＤの分光感度特性とを示す線図。
図３１は、上記第３の実施形態において、８バンドの分光画像を生成するときのフレーム毎の分光画像の分光特性を示す線図。
図３２は、上記第３の実施形態の８バンド分光画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作を示すフローチャート。
図３３は、上記第３の実施形態の８バンド分光画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作の様子を示すタイミングチャート。
図３４は、上記第３の実施形態において、モニタ用画像を生成するときのフレーム毎の分光画像の分光特性を示す線図。
図３５は、上記第３の実施形態のモニタ用画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作を示すフローチャート。
図３６は、上記第３の実施形態のモニタ用画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作の様子を示すタイミングチャート。
図３７は、本発明の第４の実施形態における画像処理システムの構成を示すブロック図。
図３８は、上記第４の実施形態において、スペクトル検出センサを複数配設した画像処理システムを使用するときの様子の一例を示す図。
図３９は、上記第４の実施形態におけるスペクトル検出センサの構成例を示す断面図。
図４０は、上記第４の実施形態のスペクトル検出センサに接続される光ファイバの入射端の様子を示す断面図。
図４１は、上記第４の実施形態のスペクトル検出センサに接続される光ファイバの入射端の近傍にセンサ用光学系を配設した構成例を示す断面図。
図４２は、上記第４の実施形態において、環境光取得用に設けられたスペクトル検出センサに接続される光ファイバの入射端の様子を示す断面図。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１から図１６は本発明の第１の実施形態を示したものであり、図１は画像処理システムの構成を示すブロック図である。
この画像処理システムは、可視光域において互いに独立して異なる複数の波長帯域の照明光により被写体を照明して被写体分光画像を撮影可能な撮影装置１と、この撮影装置１と接続されていて該撮影装置１から出力される被写体分光画像を処理する処理装置２と、を有して構成されていて、該処理装置２は、必要に応じてネットワーク３に接続することができるように構成されている。
上記撮影装置１は、本実施形態においては、６種類の波長帯域の照明光（６原色の照明光）を被写体に順次照射して、６枚の被写体分光画像を静止画として取り込む撮像と、６原色の照明光から１以上の照明光を各選択してＲＧＢの３色の照明光としこれらを順次に照射することにより面順次式の動画として取り込む撮像と、を行うことができるようになっている。
上記撮影装置１は、後述する照明光を被写体に投写するとともに被写体からの反射光を入射するための投射口５ａを備えた筐体５と、この筐体５の投射口５ａ側に着脱可能に取り付けられており該投射口５ａを介して被写体に投射する照明光に外光が混入することのないように遮光するための柔軟性を有する素材により略筒状に形成された当て付け部４と、上記筐体５内に組み込まれていて点灯されることにより被写体を照明するための照明光を発光する発光素子である第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆと、上記筐体５内に組み込まれていてこれら第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆにより照明された被写体像を結像するための撮像光学系７と、この撮像光学系７により結像された被写体像を撮像して画像信号を出力する撮像素子部に含まれる撮像素子たるＣＣＤ８と、このＣＣＤ８から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器９と、このＡ／Ｄ変換器９から出力され後述するバス１０を介して伝送される被写体分光画像を一旦記憶するとともに後述するＣＰＵ１８による作業領域としても用いられるメモリ１１と、使用者が分光画像撮影動作の開始を指示入力したり動画像撮影動作の開始や終了を指示入力したりするための各種の操作スイッチや操作ボタンを含んでなる撮影操作部たる操作スイッチ１４と、この操作スイッチ１４からの指示入力を後述するＣＰＵ１８に伝達するとともに該ＣＰＵ１８からの指令により上記第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆの発光制御に関する命令等を行ったりこの撮影装置１の撮像動作に関する制御を行ったりするカメラ制御Ｉ／Ｆ１２と、このカメラ制御Ｉ／Ｆ１２からの指令に基づき上記第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆの発光開始タイミングや発光終了タイミングなどの発光動作に係る制御を行うＬＥＤドライバ１３と、上記ＣＣＤ８により撮像される動画像や上記メモリ１１に記憶された被写体分光画像（静止画像）を後述するＬＣＤモニタ１６に表示するための制御を行うモニタＩ／Ｆ１５と、このモニタＩ／Ｆ１５から出力される画像を表示するためのＬＣＤモニタ１６と、上記メモリ１１に記憶された被写体分光画像や後述するＣＰＵ１８からの制御データ等を上記処理装置２に出力しあるいは該処理装置２からの通信データを入力するための外部Ｉ／Ｆ１７と、上記Ａ／Ｄ変換器９、メモリ１１、カメラ制御Ｉ／Ｆ１２、モニタＩ／Ｆ１５、外部Ｉ／Ｆ１７、後述するＣＰＵ１８等を互いに接続するバス１０と、上述した各回路を含むこの撮影装置１を統括的に制御する制御部たるＣＰＵ１８と、を有して構成されている。
上記処理装置２は、例えばパーソナルコンピュータ等でなり、上記外部Ｉ／Ｆ１７から出力される被写体分光画像を受信して、後述するように入力プロファイルを用いてＸＹＺ三刺激値を算出し、さらにこのＸＹＺ三刺激値からディスプレイプロファイルを用いて被写体が与えると推定されるＸＹＺ三刺激値とほぼ同一のＸＹＺ三刺激値を後述するディスプレイ２２により得られるような表示用信号を生成する演算装置２１と、この演算装置２１から出力される表示用信号により高度な色再現がなされた画像を表示するディスプレイ２２と、を有し、さらに、特に図示はしないが上記ネットワーク３に接続するためのネットワークインタフェース等も備えて構成されている。
なお、上記撮影装置１と処理装置２とは、有線により接続されていても良いし、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈや無線ＬＡＮなどの無線により接続されていても構わないし、あるいは一体に構成されていても良い。
図３は、ＣＣＤ８の分光感度特性およびＬＥＤ６ａ〜６ｆの発光スペクトルと、これら両方による分光特性と、を示す線図である。
発光素子である上記第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆは、図３（Ａ）に示すように、それぞれ異なる独立した発光スペクトルを有したものとなっていて、曲線ｆＬ１により示される第１ＬＥＤ６ａの光は例えばやや紫がかった青、曲線ｆＬ２により示される第１ＬＥＤ６ｂの光は例えばやや緑がかった青、曲線ｆＬ３により示される第１ＬＥＤ６ｃの光は例えばやや青がかった緑、曲線ｆＬ４により示される第１ＬＥＤ６ｄの光は例えばやや黄がかった緑、曲線ｆＬ５により示される第１ＬＥＤ６ｅの光は例えばオレンジ、曲線ｆＬ６により示される第１ＬＥＤ６ｆの光は例えば赤、などとなっている。
なお、図示の例では、第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆの各発光スペクトルは、互いに重なり合うことなく完全に分離されているが、一部が重なり合うような発光スペクトルであっても構わない。もちろん、ＬＥＤの種類も６種類に限るものではなく、適宜の種類数のＬＥＤの組み合わせを採用することができる。
ここに、各ＬＥＤによる照明光のスペクトル配列は、均等波長間隔（波長方向に均等な間隔で例えばピークが並ぶもの）、均等波長比間隔（波長方向に一定の比率間隔でピーク等が並ぶもの）、特定目的用の特定配列（特定の目的に沿って波長方向に特定の配列でピーク等が並ぶもの）、特定波長色逓倍設定（特定波長を基本波長として逓倍波長位置にピーク等が並ぶもの）、特定偏光色配置（波長方向に沿って並ぶピークで表される各光が特定方向に偏光しているもの）、可視域外光配置（波長方向に沿って並ぶピークで表される光が可視域外の領域にも達しているもの）等の何れであっても採用することが可能であり、使用目的に最も合致するものを選ぶようにすると良い。
また、ここでは、発光素子として、軽量、小型、かつ比較的安価で入手容易でありながら高輝度の半導体発光素子であるＬＥＤを用いているが、これに限らず、例えばＬＤ（レーザダイオード）等の半導体レーザーやその他の発光素子を用いることも可能である。
一方、上記ＣＣＤ８は、本実施形態においては、モノクロタイプのＣＣＤを使用しており、そのセンサ感度は、図３（Ａ）の曲線ｆＳに示すように可視光域をほぼカバーするようなものとなっている。なお、ここでは撮像素子としてモノクロタイプのＣＣＤを用いているが、これに限るものではなく、後述する実施形態において述べるようにカラータイプのＣＣＤを用いても良いし、ＣＣＤに限らずＣＭＯＳタイプやその他の各種の撮像素子を広く使用することが可能である。
そして、上記第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆによって照明された被写体の像をこのＣＣＤ８により受光するときの分光感度特性は、例えば図３（Ｂ）に示す曲線ｆＳＬ１〜ｆＳＬ６のようになっている。このようなトータルの分光感度特性の波長による相異は、後段で電気的に処理されたり、あるいは撮影装置１に係る入力プロファイルなどとして補正されたりすることになる。
また、図２はＬＥＤの配置例や構成例を示す図である。
図２（Ａ）は、６種類の原色で構成される上記第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆを、リング状に順次３セット（各色３個ずつ）配置した例を示している。なお、図示の配置順は一例を示したのみであり、これに限らず、逆順やランダム配置などの任意の配列を広く適用することが可能である。
次に、図２（Ｂ）は、リング状に発光部６Ａを複数配置していて、かつ、各発光部６Ａ内に６種類の原色を包含するように上記第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆを配置した例を示している。なお、図示の例では、１つの発光部６Ａ内に６原色の全てを配置しているが、これに限らず、３原色ずつを配置するなどの６原色が複数の発光部６Ａに分かれるようにしても構わない。
さらに、図２（Ｃ）は、上記第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆのそれぞれにファイババンドル６Ｂの一端側６Ｂａ〜６Ｂｆを接続し、他端側６Ｂｇをリング状に形成したものである。これにより、ＬＥＤ６ａ〜６ｆから発光された照明光は、バンドルファイバ端６Ｂａ〜６Ｂｆに入射する。バンドルファイバ端は複数のさらに細いファイバから構成されており、バンドルファイバの射出部６Ｂｇでは各ＬＥＤからのこれら細いファイバは互いに混ぜ合わされてリング状の均一な光源として被写体に照射され、被写体による全反射の影響を低減することができる。
なお、ＬＥＤの配置は、図２に示したような例に限らず、ＣＣＤ８による撮像に支障を来すことのない限りは、リング状配置、十字状配置、矩形状配置、ランダム配置などの適宜の配置を採用することが可能である。
次に、この撮影装置１では、２種類の画像取得モードがあることについて説明する。
上述したように、この撮影装置１は、通常のＲＧＢ画像としての動画と、高度な色再現を可能とする６原色の被写体分光画像としての静止画と、を撮像することができるようになっており、動画はモニタ用画像取得モードにおいて、静止画は分光画像取得モードにおいて、それぞれ撮像されるようになっている。
これら２つのモードは、上記操作スイッチ１４に含まれている押下式のボタンスイッチでなる撮影ボタン１４ａ（図１６参照）を押すことにより切り替えられるように構成されている。
すなわち、まず、電源スイッチをオンにするなどによりモニタ用画像取得モードが自動的に設定され、被写体像が動画としてＬＥＤモニタ１６上に表示される。この状態で、分光画像を撮影したい被写体部分を探して、撮影装置１の位置決めを行う。こうして、撮影したい被写体部分が撮像範囲内に入って位置決めがなされたところで、上記撮影ボタン１４ａ（図１６参照）を押すことにより、分光画像取得モードに切り替って被写体分光画像が静止画として取得される。
被写体分光画像が取得された後は、再びモニタ用画像取得モードに復帰して、次に分光画像を取得したい被写体部分を探すことができるような構成となっている。
なお、図示はしないが、別途の設定を行うことにより、取得した分光画像を用いた色再現表示や分光画像を解析した結果の表示などを、分光画像の取得直後に該ＬＣＤモニタ１６、あるいは上記ディスプレイ２２に行うことも可能となっている。
次に、図４から図６を参照して、画像処理システムにおける分光画像取得モードの動作について説明する。図４は６バンド分光画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作を示すフローチャート、図５は６バンド分光画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作の様子を示すタイミングチャート、図６は６バンド分光画像取得における各フレームのバンド特性を示す線図である。
撮影ボタン１４ａ（図１６参照）が押されることによりモニタ用画像取得モードから分光画像取得モードに切り替わると、分光画像の撮像を開始するか否かを判断する（ステップＳ１）。撮影ボタン１４ａの押圧により直ちに分光画像の撮像が開始される場合にはこの判断動作を行わなくても構わないが、撮影ボタン１４ａが例えば２段式の押圧ボタンで構成されていて、１段目の半押し状態で焦点調節や露光量調節等を行い、２段目の全押し状態で露光を開始する場合には、このステップＳ１において２段目が押圧されたか否かを判断する。
次に、変数ｎに１を設定して（ステップＳ２）、第ｎＬＥＤを点灯させる（ステップＳ３）。ここではｎ＝１に設定されているために、第１ＬＥＤ６ａを点灯させることになる。第１ＬＥＤ６ａによる照明光は、筐体５の投射口５ａを介して被写体に照射される。このときに、当て付け部４が被写体の表面に柔軟に当て付いて外光の侵入を防いでいるために、被写体には第１ＬＥＤ６ａからの照明光のみが投射されることになる。被写体からの反射光は、撮像光学系７によりＣＣＤ８の表面に結像される。
この第１ＬＥＤ６ａの点灯が開始された後に、ＣＣＤ８による撮像、より詳しくは電荷の蓄積、を開始する（図５参照）（ステップＳ４）。
ＣＣＤ８による撮像が終了したら、その後に第１ＬＥＤ６ａを消灯し（ステップＳ５）、ＣＣＤ８から画像データを読み出して、上記Ａ／Ｄ変換器９によりデジタルデータに変換させ、バス１０を介してメモリ１１内の所定の記憶領域（第ｎメモリ：ここでは第１メモリ）に記憶させる（ステップＳ６）。６バンド分光画像を撮像する場合には、メモリ１１内に第１メモリから第６メモリまでの記憶領域が設けられており、これらの記憶領域に各分光画像が順次格納されるようになっている。
その後、ｎをインクリメントする（ステップＳ７）。ここではｎが１から２にインクリメントされることになる。
ｎが７以上になったか否かを判断して（ステップＳ８）、ここではまだ２であるために上記ステップＳ３に戻り、第２ＬＥＤ６ｂを点灯して上述したようなステップＳ３からステップＳ７までの動作を行う。
このようにして、ｎ＝６のときに第６ＬＥＤ６ｆを点灯してステップＳ６までの動作を終了すると、図６に示すようなバンド特性の６バンド分光画像が取得され、メモリ１１に保存されたことになる。そして、ステップＳ７でｎ＝７にインクリメントされるために、ステップＳ８の判断においてｎが７に達したとして、この６バンド分光画像取得の動作を終了する。
なお、図示しないが、発光素子（ＬＥＤ）と撮像素子（ＣＣＤ）による画像取得タイミングは、前述に限らず、撮像素子の画像取得開始後に発光素子を点灯し、発光素子の消灯後に撮像素子による画像取得を終了する、などでも同等である。
次に、図７から図９を参照して、画像処理システムにおけるモニタ用画像取得モードの動作について説明する。図７はモニタ用画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作を示すフローチャート、図８はモニタ用画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作の様子を示すタイミングチャート、図９はモニタ用画像取得における各フレームのバンド特性を示す線図である。
このモニタ用画像取得モードは、第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆによる６原色の照明光から、青（Ｂ）の範疇に相当する第１ＬＥＤ６ａおよび第２ＬＥＤ６ｂを発光させる状態と、緑（Ｇ）の範疇に相当する第３ＬＥＤ６ｃおよび第４ＬＥＤ６ｄを発光させる状態と、赤（Ｒ）の範疇に相当する第５ＬＥＤ６ｅおよび第６ＬＥＤ６ｆを発光させる状態と、を順次取らせることにより、ＲＧＢ画像を面順次式で動画像として取得するモードとなっている。
なお、ここでは、一般のＲＧＢ画像用を想定して発光原色を選定しているが、これに限らず、特殊な用途等に応じた他の発光原色の選定も行うことが可能である。
電源スイッチがオンされることによりモニタ用画像取得モードが設定されるか、あるいは分光画像取得モードが終了することによりモニタ用画像取得モードに復帰すると、モニタ用画像の撮像を開始するのを待機する（ステップＳ１１）。
ここでは直ちに撮像が開始され、変数ｎに１を設定して（ステップＳ１２）、第ｎＬＥＤおよび第ｎ＋１ＬＥＤを点灯させる（ステップＳ１３）。ここではｎ＝１に設定されているために、第１ＬＥＤ６ａおよび第２ＬＥＤ６ｂを点灯させることになる。
これら第１ＬＥＤ６ａおよび第２ＬＥＤ６ｂの点灯が開始された後に、ＣＣＤ８による撮像を開始する（図８参照）（ステップＳ１４）。
ＣＣＤ８による撮像が終了したら、その後に第１ＬＥＤ６ａおよび第２ＬＥＤ６ｂを消灯し（ステップＳ１５）、ＣＣＤ８から画像データを読み出して、上記Ａ／Ｄ変換器９によりデジタルデータに変換させ、バス１０を介してメモリ１１内の所定の記憶領域（第ｎメモリ：ここでは第１メモリ）に記憶させる（ステップＳ１６）。
その後、ｎを２だけ増加させる（ステップＳ１７）。ここではｎが１から３に増加されることになる。
ｎが７以上になったか否かを判断して（ステップＳ１８）、ここではまだ３であるために上記ステップＳ１３に戻り、第３ＬＥＤ６ｃおよび第４ＬＥＤ６ｄを点灯して、上述したようなステップＳ１３からステップＳ１７までの動作を行う。
これによりｎ＝５となって、さらに上記ステップＳ１３に戻って第５ＬＥＤ６ｅおよび第６ＬＥＤ６ｆを点灯してステップＳ１６までの動作を終了すると、図９に示すようなバンド特性のＲＧＢ画像がＢ，Ｇ，Ｒの順に取得され、メモリ１１の第１メモリ、第３メモリ、第５メモリに各保存されたことになる。そして、ステップＳ１７でｎ＝７にインクリメントされるために、ステップＳ１８の判断においてｎが７に達したと判断される。
こうして、ＲＧＢ画像を取得した後に、上記ステップＳ１１に戻って、次のＲＧＢ画像を取得するかを判断する。モニタ用画像取得モードが引き続いて設定されている場合には、次のＲＧＢ画像の取得を行い、これを連続的に繰り返すことで、ＲＧＢ動画像を得ることができる。
なお、図示しないが、発光素子（ＬＥＤ）と撮像素子（ＣＣＤ）による画像取得タイミングは、前述に限らず、撮像素子の画像取得開始後に発光素子を点灯し、発光素子の消灯後に撮像素子による画像取得を終了する、などでも同等である。
このようにしてメモリ１１に記憶された画像データは、その後に読み出されてモニタ表示用の画像信号に変換され、モニタＩ／Ｆ１５を介してＬＣＤモニタ１６に出力されて表示される。また、この画像処理システムの設定を変更することにより、処理装置２のディスプレイ２２に表示することも可能となっている。
なお、ここでは照度を確保するために、６原色のＬＥＤを２つずつに分けて３つの素子群、つまりＲ素子群、Ｇ素子群、Ｂ素子群でなるグループを構成したが、これに限らず、例えば、Ｂ（青）については第１ＬＥＤ６ａを、Ｇ（緑）については第３ＬＥＤ６ｃを、Ｒ（赤）については第５ＬＥＤ６ｅをそれぞれ発光させる、各１色の発光を行うようしても良い。このときには、これらのＬＥＤの分光特性が、ＲＧＢ発光に適するようなものを選定するようにすると良い。
さらに、単一あるいは複数の特定の原色のＬＥＤのみを点灯して、モノクロモニタ画像を取得することにより、モニタ表示を高速に行うことも可能である。
図１０は、６原色のＬＥＤが各３つずつ設けられているときの点灯のさせ方の例を示す図である。
発光モードとしては、全てのＬＥＤを点灯する場合、１つの原色の１つのＬＥＤのみを単一点灯する場合、１つの原色について３つのＬＥＤを点灯させる単一原色点灯の場合、６原色のＬＥＤを各１個ずつ点灯させる場合、１８個でなる６原色のＬＥＤの内の例えば青（Ｂ）に属する６個のＬＥＤを点灯させる場合、１８個でなる６原色のＬＥＤの内の例えば緑（Ｇ）に属する６個のＬＥＤを点灯させる場合、１８個でなる６原色のＬＥＤの内の例えば赤（Ｒ）に属する６個のＬＥＤを点灯させる場合、１８個でなる６原色のＬＥＤの内の例えば青（Ｂ）に属する３個のＬＥＤを点灯させる場合、１８個でなる６原色のＬＥＤの内の例えば緑（Ｇ）に属する３個のＬＥＤを点灯させる場合、１８個でなる６原色のＬＥＤの内の例えば赤（Ｒ）に属する３個のＬＥＤを点灯させる場合、などが例として挙げられる。こうして、色毎にまとめた素子群を同時に発光させたり、位置毎にまとめた素子群を同時に発光させたりすることができるようになっている。
なお、本実施形態の撮影装置１は、被写体を撮像するときに、接触で行うことも非接触で行うことも何れも可能であるが、画像を正確に色再現するためには、この撮影装置１以外から発生する光の影響を受けることのないようにする必要がある。
従って、非接触で被写体を撮像する場合には、外光照明を消灯する必要がある。
また、塗装面、皮膚面、近接画像などの接触で撮影を行うことができる被写体の場合には、上述したように、略円筒状に形成された当て付け部４を被写体に柔軟に当て付けることができるために（図１参照）、遮光性を確保することが可能となる。
当て付け部４は、接触式である場合に用いるものであるために、被写体が人体である場合などには細菌汚染や汚れなどを防ぐ衛生の観点から、また、被写体が塗装板などである場合には汚れが転写するのを防止する観点などから、図１１に示すように、着脱可能でディスポーザブルな部材となっている。図１１は、筐体５の投射口５ａに対して着脱可能に構成された当て付け部４を示す斜視図である。
この当て付け部４は、被写体が高温または低温のものである場合に向けて断熱素材により形成したり、被写体が静電気を帯びる性質のものであったり導電性を有する電気関連のものであったりする場合に向けて絶縁性素材により形成したり、被写体が溶液が浸漬しているものである場合に向けて防溶液性の素材により形成しかつ照明光を投影し反射光を受光するためのガラス窓などを形成したりすることが可能である。当て付け部４は着脱可能な単体の部品であるために、このような各種の素材で種々の形状に形成するのを容易に行うことができる。さらに、被写体の表面を肉眼で観察するために、当て付け部４に開閉可能な観察用窓等を設けることも容易に可能である。
なお、本実施形態において、ＬＥＤにより発光される複数の原色の内の、特定の一または複数の原色を用いることによって、特定用途の検査や判別に利用することも可能である。
続いて、処理装置２における色再現について説明する。
上述したような撮影装置１における撮像動作によりメモリ１１内に記録された被写体分光画像は、外部Ｉ／Ｆ１７を介して処理装置２に送信され、該処理装置２に内蔵される画像メモリ部３２（図１２参照）に記録されて、所定のソフトウェアによって動作する演算装置２１により、色再現や画像処理が行われるようになっている。その処理結果は、該処理装置２のディスプレイ２２に表示されるか、あるいは上記ＬＣＤモニタ１６に転送されて表示される。
図１２は、処理装置２におけるディスプレイ２２に表示するための色再現を行う構成を示すブロック図である。
この処理装置２は、撮影装置１から入力される被写体分光画像が上記第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆの何れにより照明されたものであるかに応じて画像メモリ部３２内の記憶領域を振り分ける画像振り分け部３１と、この画像振り分け部３１により振り分けられた被写体分光画像をそれぞれ記憶する記憶領域である第１メモリ３２ａ〜第６メモリ３２ｆを備えた画像メモリ部３２と、この画像メモリ部３２に記憶された被写体分光画像を読み出してディスプレイ２２において高度に色再現された画像を表示するためのディスプレイ画像データを算出し出力する色再現演算部３３と、を有し、これらは例えば図１に示した演算装置２１に含まれていて、さらに、上記色再現演算部３３から出力されるディスプレイ画像データに基づき高度に色再現された画像を表示する上記ディスプレイ２２を有して構成されている。
上記色再現演算部３３は、撮影装置１に関するプロファイルを記憶する入力プロファイル記憶部３３ｂと、上記画像メモリ部３２の第１メモリ３２ａ〜第６メモリ３２ｆに記憶された被写体分光画像を読み出して上記入力プロファイル記憶部３３ｂに記憶されている入力プロファイルと内部に設定された所定の等色関数とを用いて推定演算を行うことによりＸＹＺ三刺激値の画像データを生成するＸＹＺ推定演算部３３ａと、上記ディスプレイ２２に関するプロファイルを記憶するディスプレイプロファイル記憶部３３ｄと、上記ＸＹＺ推定演算部３３ａにより推定されたＸＹＺ三刺激値の画像データと上記ディスプレイプロファイル記憶部３３ｄに記憶されているディスプレイプロファイルとを用いて演算を行うことにより上記ディスプレイ２２に出力するためのディスプレイ画像データを生成するディスプレイ値変換部３３ｃと、を有して構成されている。
上記入力プロファイル記憶部３３ｂに記憶されている入力プロファイルは、例えば特開２０００−３４１４９９号公報に記載されているようなものであって、撮像に用いたＣＣＤ８の分光感度を含む撮影装置１の特性や設定（画像入力装置）、被写体を撮影するときの照明光のスペクトルデータ（撮影照明光情報）、生成した被写体画像を観察するディスプレイ２２が設置されている場所の照明光のスペクトルデータ（観察照明光情報）、撮影した被写体の分光反射率の統計的性質等の情報（被写体特性情報）、等の情報に基づき算出されたものである。
図１４は、処理装置２において入力プロファイルを生成する構成例を示すブロック図である。
上記入力プロファイルは、図１４に示すように、撮影装置１から取得した各データ等に基づき処理装置２において生成するようにしても良い。
撮影装置１において取得されるデータとしては、照明光スペクトルデータ、カメラ特性データ、被写体特性データなどが例として挙げられる。
上記照明スペクトルデータは、例えば被写体を撮像するときの照明に関するスペクトルデータであり、接触式である場合には撮影装置１に内蔵した各ＬＥＤ６ａ〜６ｆのスペクトルデータとなる。非接触式の場合には、さらに、被写体を撮影する場合の外部照明のスペクトルデータなども含むことになる。
上記カメラ特性データは、フォーカス値などを含む撮影光学系７の特性、ＣＣＤ８の撮像特性、シャッタ速度、絞り値、などの諸特性を含んで構成されている。
上記被写体特性は、被写体が例えば歯、皮膚、塗料などである場合の分光統計データ等で構成されていて、高精度な入力プロファイルを作成するために、操作スイッチ１４などに被写体指定操作部を設けて、被写体を指定するための被写体指定信号を入力するようにしても良い。
これらのデータに基づいて入力プロファイルを生成する処理装置２の構成は、図１４に示すように、上記照明スペクトルデータ、カメラ特性データ、被写体特性データを読み込んで演算を行うことにより入力プロファイルを生成する入力プロファイル演算部３３ｅと、この入力プロファイル演算部３３ｅにより生成された入力プロファイルを記憶する上記入力プロファイル記憶部３３ｂと、を有して構成されている。
このような構成により、処理装置に接続される撮影装置１を異なる個体、機種などのものに変更（撮影光学系７の変更等）したり、撮影を行う環境照明が変化したり、撮影対象となる被写体を様々に変化させたりしても、適応的に、高度な色再現を行うことが可能となる。
また、上記ディスプレイプロファイル記憶部３３ｄに記憶されているディスプレイプロファイルは、ディスプレイ２２の表示原色値（例えばディスプレイ２２がＲＧＢモニタである場合にはＲＧＢ原色値）の色度値、ディスプレイ２２のトーンカーブ、等の情報に基づき算出されたものである。なお、ディスプレイは、特開２０００−３３８９５０号公報に記載されているような多原色の色再現システムを用いても構わない。
また、図１３は、取得された被写体分光画像に基づき被写体に関する画像判別を行うための構成例を示すブロック図である。
上記画像メモリ部３２の第１〜第６メモリ３２ａ〜３２ｆに記憶された被写体分光画像は、画像判別演算部３４により読み出されて被写体に関する画像判別が行われ、その判別結果が出力されて上記ディスプレイ２２に表示されるようになっている。また、画像の判別演算がネットワークを介して行われ、結果がＬＣＤモニタ１６に表示されるように構成されていても構わない。
上記画像判別演算部３４は、被写体に関する各種の分類／判定／診断／解析などを行うための判別関数を記憶する判別関数記憶部３４ｂと、上記画像メモリ部３２の第１〜第６メモリ３２ａ〜３２ｆに記憶された６枚の被写体分光画像の全部またはその内から選択される１枚以上の被写体分光画像を、この判別関数を用いて演算することにより判別結果を算出し上記ディスプレイ２２に表示するための判別結果表示用画像データを生成する判別演算部３４ａと、を有して構成されている。
なお、上記判別関数は、この画像処理システムをどのような用途に用いるかによって、種々の置き換えを行うことが可能である。例えば、歯科に限定して、歯の白さの等級判定や、色あい判別、皮膚科に限定して、皮膚表面の皮溝や皮丘の相関、エントロピー解析などに置き換えることができる。従って、上記判別関数記憶部３４ｂを、書き換え可能または追記可能な記憶媒体により構成して、用途に応じて使用する判別関数を書き加え、あるいは書き換えるようにすると良い。このような判別関数の具体的な例としては、特開平７−１２０３２４号公報に記載されたような処理を行う関数を例に挙げることができる。
この図１３に示す画像判別演算部３４は、上記図１２に示した色再現演算部３３に代えて処理装置２に備えさせるようにしても良い。あるいは、図１２に示した色再現演算部３３とともに該処理装置２内に設けて、これらにより処理を並列して同時に行わせたり、または、必要なものだけを選択的に切り替えて処理を行わせるようにしても構わない。
次に、図１５は、撮影装置１のＬＣＤモニタ１６における表示例を示す図である。
ＬＣＤモニタ１６は、例えば図１５（Ａ）に示すように、撮影装置１の筐体５の背面側の、把持部５ｂの上部に配設されていて、図１５（Ｂ）や図１５（Ｃ）に示すような画像を表示するようになっている。なお、ここでは、手を被写体として撮像している例を示している。
まず、図１５（Ｂ）は、上記モニタ用画像取得モードにより撮像された動画像を表示しているときの様子を示しており、これにより、ＬＥＤモニタ１６がファインダとしての機能を果たすようになっている。
次に、図１５（Ｃ）は、例えば上記画像判別演算部３４による被写体画像の判別結果を表示している様子を示している。ここでは、被写体のＩＤ番号（例えば医療分野の診断支援システムにおける患者番号など）と、画像判別により得られた数値解析結果のグラフ（例えば治療経過など）と、が表示されている。ＬＣＤモニタ１６には、これらに限らず、色再現画像、患者カルテ、各種データ、図表などの、種々の情報を表示することが可能となっている。
こうして、上記ＬＣＤモニタ１６は、撮影部位を選択するときのファインダとして機能したり、色再現結果や分類／判定／診断／解析などの結果を表示するときのモニタとして機能したりするようになっている。
一方、処理装置２のディスプレイ２２は、ハンディタイプの撮影装置１に設けられたＬＣＤモニタ１６よりも大面積で高精細なタイプのものである場合が多いために、該処理装置２において目的に応じて実行される処理ソフトウェアの、起動表示、条件設定表示、被写体ＩＤなどの情報を入力するためのＧＵＩ表示や、患者の経歴表示、前回情報等の被写体情報表示、処理結果表示などを行うようにしても良い。
上記ネットワーク３には、例えば外部データベースが接続されており、この外部データベースから被写体情報を処理装置２に取得したり、あるいは、処理装置２において行った処理結果を外部データベースへ格納するなどを行うようにしても良い。このときには、セキュリティーを確保するために、処理装置２と外部システムとをネットワーク３を介して接続する際に相互認証を行ったり、被写体データにセキュリティーレベルを設けてレベルに応じた認証を行ったりするように構成することも可能である。
次に、図１６は、画像処理システムを使用するときの様子の一例を示す図である。
上記撮影装置１は、軽量小型となるように構成されており、例えば片手で把持部５ｂを把持して、撮像系が設けられた筐体５の先端側を、当て付け部４を介して被写体の撮影対象部位に当てることにより、撮像を行うことができるようになっている。
上記当て付け部４は、上述したように、着脱可能でディスポーザブルな部材となっていて、外部からの光が被写体の撮影対象部位に当たるのを遮蔽している。
上記把持部５ｂの上部、例えば人差指で操作可能な位置に、上記操作スイッチ１４に含まれる撮影ボタン１４ａが設けられており、上記ＬＣＤモニタ１６で撮影しようとする部位を特定した後に、この撮影ボタン１４ａを押下することにより、上述したようにモニタ用画像取得モードから分光画像取得モードに移行して、分光画像の撮像が行われるようになっている。
取得された分光画像は、処理装置２においてデータ処理が行われディスプレイ２２に表示されるが、必要に応じて設定等を行うことにより、撮影装置１のＬＣＤモニタ１６に処理装置２における処理結果を表示するようにしても良いのは上述した通りである。
なお、この図１６に示す例においては、処理装置２を、ディスプレイ付きのノート型のパーソナルコンピュータとして図示している。このような場合には、ノート型のパーソナルコンピュータに備えられているＲＳ−２３２Ｃ、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４などのインターフェース（Ｉ／Ｆ）を介して、上記ネットワーク３に接続するようにすると良い。
このような第１の実施形態によれば、画像処理システムの撮影装置内に可視光域において各異なる分光分布を有する６種類のＬＥＤを設けて、外光を遮断しながらこれらを発光させることにより、被写体分光画像を撮像することができる。このとき、光源としてＬＥＤ等の小型軽量な半導体発光素子を用いているために、撮影装置を小型化することができ、ハンディタイプのものを作成することも可能となる。
また、処理装置によって処理を行うことにより、高度に色再現された画像をディスプレイに表示することが可能となる。
さらに、ＬＥＤの発光順序や発光させるＬＥＤを指定することにより、通常のＲＧＢ動画像を始めとして、種々の目的に用いる画像を撮像することが可能となる。
加えて、モノクロＣＣＤを用いているために、コストをやや低減することができるとともに、各色の画像データが欠落画素を生じさせることなく１画面ずつ取得されるために、補間処理を省略することが可能となる。
図１７から図２０は本発明の第２の実施形態を示したものであり、図１７は画像処理システムの構成を示すブロック図、図１８はフルモードと読み出し２倍速モードとにおける読み出しの様子を示すタイミングチャート、図１９は２／４ライン２倍速モードと２／８ライン４倍速モードとにおける読み出されるラインの様子を示す図、図２０は撮影モードを設定する際の動作を示すフローチャートである。
この第２の実施形態において、上述の第１の実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
この第２の実施形態は、上述した第１の実施形態を基本構成として、さらに、前面にカラーフィルタアレイ（ＣＦＡ）１９を備えたカラーＣＣＤからの画像読み出し速度を調整することができるように構成したものである。
画像読み出し速度は表示速度に関連しており、表示速度を読み出し速度以上に速くすることはできない。
一般的に、画像をモニタする場合には、３０画像／秒程度以上の表示間隔が望ましいが、原色数Ｎが増加するとそれに伴って比例的に表示間隔が長くなり、ちらつき状態が生じたり、あるいは各原色画像所得時間差による大きな画像位置ずれが生じたりすることがある。
従って、本実施形態は、表示間隔が長くなるのを回避して、読み出し原色数Ｎによることなく表示間隔を一定にするために、図１７に示すように、カメラ制御Ｉ／Ｆ１２ＡによりＣＣＤ８Ａからの画像読み出し速度を調整するようにしたものである。
図２０を参照して、撮影モードを設定する際の動作について説明する。
操作スイッチ１４から撮影モードを選択する操作入力があると（ステップＳ２１）、ＣＰＵ１８がそれを検出して、メモリ１１内の記録エリアの一部に、設定する撮影モードやそれに関連する情報等を記録するとともに（ステップＳ２２）、カメラ制御Ｉ／Ｆ１２Ａに撮影モードを変更するように制御を行わせる命令を発行する（ステップＳ２３）。
カメラ制御Ｉ／Ｆ１２Ａは、この指令を受けて、ＣＣＤ８Ａの駆動を制御し、撮影モードを変更するようになっている。このときには、カメラ制御Ｉ／Ｆ１２は、ＣＣＤ８Ａの動作に連動させてＬＥＤドライバ１３を制御することにより、各ＬＥＤ６ａ〜６ｆの発光量も合わせて調整するようになっている。
この撮影装置１において設定可能な撮影モードは、例えば、次のようになっている。
（１）フルモード
（２）読み出し２倍速モード
（３）２／４ライン２倍速モード
（４）２／８ライン４倍速モード
（５）２／１６ライン８倍速モード
（６）第１の中央部走査モード
（７）第２の中央部走査モード
（８）第３の中央部走査モード
（９）第４の中央部走査モード
（１０）第１の中央部高速走査モード
（１１）第２の中央部高速走査モード
「フルモード」は、図１８（Ａ）に示すように、ＣＣＤ８Ａの全走査ラインの全画素について通常の速度で順次読み出しを行っていく通常のモードである。なお、ここでは第１ＬＥＤ６ａ、第３ＬＥＤ６ｃ、第５ＬＥＤ６ｅを同時に発光させるフレームと、第２ＬＥＤ６ｂ、第４ＬＥＤ６ｄ、第６ＬＥＤ６ｆを同時に発光させるフレームと、により各フレームが構成されているが、このような発光により６原色画像を取り込む手段については、後の第３の実施形態で説明する。
「読み出し速度２倍速モード」は、図１８（Ａ）に示す通常のモードに対して、図１８（Ｂ）に示すように、ＣＣＤ８Ａの全走査ラインの全画素について通常の２倍の速度で順次読み出しを行っていくモードとなっている。なお、ここでは２倍速の読み出しを例に挙げたが、これに限らず適宜の倍数でも良いし、さらには可変倍としても構わない。
「２／４ライン２倍速モード」は、４ライン毎に２ラインのみを走査することにより、１フレームを読み出すのに要する時間を半分にするものであり、垂直方向の分解能は半分になるものの、全有効エリアの画像を取得することが可能となっている。
「２／８ライン４倍速モード」は、さらに、８ライン毎に２ラインのみを走査することにより、１フレームを読み出すのに要する時間を通常モードの１／４にするものである。
「２／１６ライン８倍速モード」は、同様に、１６ライン毎に２ラインのみを走査することにより、１フレームを読み出すのに要する時間を通常モードの１／８にするものである。
「第１の中央部走査モード」は、図１９（Ａ）に示すように、全走査ラインのライン数をＳとしたときに、有効エリアの内の、中央部のＳ／２ラインの部分のみを走査することにより、１フレームを読み出すのに要する時間を半分にするものである。
「第２の中央部走査モード」は、図１９（Ｂ）に示すように、全走査ラインのライン数をＳとしたときに、有効エリアの内の、中央部のＳ／４ラインの部分のみを走査することにより、１フレームを読み出すのに要する時間を１／４にするものである。
「第３の中央部走査モード」は、同様に、有効エリアの内の、中央部のＳ／８ラインの部分のみを走査することにより、１フレームを読み出すのに要する時間を１／８にするものである。
「第４の中央部走査モード」は、同様に、有効エリアの内の、中央部のＳ／１６ラインの部分のみを走査することにより、１フレームを読み出すのに要する時間を１／１６にするものである。
「第１の中央部高速走査モード」は、上記図１９（Ａ）に示したような、有効エリアの内の中央部のＳ／２ラインの部分のみを、通常の２倍の速度で走査することにより、１フレームを読み出すのに要する時間を１／４にするものである。
「第２の中央部高速走査モード」は、上記図１９（Ｂ）に示したような、有効エリアの内の中央部のＳ／４ラインの部分のみを、通常の２倍の速度で走査することにより、１フレームを読み出すのに要する時間を１／８にするものである。
これらに限らず、さらに他の手段による高速スキャンを行うことも可能であり、上記を含めて以下のようにまとめることができる。
まず第１は、単純なスキャン速度の高速化である。これは、例えば、読み出し開始を指示するトリガー信号のタイミングを調整することにより行うことができる。例えば、１フレームの表示時間を１／３０秒とする例では、各原色（Ｎ原色とする）の読み出し時間が１／３０／Ｎとなるようにトリガー信号のタイミングを設定することにより達成される。
第２に、間引きスキャンによる高速化である。上記第１の高速化手段では、撮像素子によって高速化に限界が生じる。これに対して、この間引きを行う場合には、画質は低下するものの、安定した走査を行って高速化を図ることができるために、フレームレートが下がることはなく、表示にちらつきを生じさせることがない。この間引きの例としては、上述したような、ライン単位で一定周期、または一定範囲で間引く手段以外に、画素単位で間引くことも可能であり、撮像素子がＸＹアドレス型のものである場合には、きめ細かく所望の画素のみを読み出すことも可能となる。
第３に、原色に応じてフレームレートを異ならせることによる高速化である。通常のＲＧＢカラーフィルタ等を備えたＣＣＤにおいても、輝度信号に近い緑（Ｇ）の画素は、赤（Ｒ）や青（Ｂ）の画素の２倍の数だけ配設されていることが多い。このような点を考慮して、６原色の内の緑（Ｇ）に近いフレームは、それ以外の色のフレームの２倍の数だけ読み出すようにすることが考えられる。もちろん、これに限らず、使用目的に応じて、特定の原色のフレームを多く読み出すようにしたり、必要度に応じて読み出すレートを段階的に異ならせたりすると良い。
このような第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態とほぼ同様の効果を奏するとともに、読み出し速度を変更することにより、一定の表示速度を確保することが可能となり、高度な色再現時にも動きが自然な動画像を表示することが可能となる。
図２１から図３６は本発明の第３の実施形態を示したものであり、図２１は画像処理システムの構成を示すブロック図、図２２は画像処理システムを使用するときの様子の一例を示す図である。この第３の実施形態において、上述の第１，第２の実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
この第３の実施形態は、上述した第１の実施形態を基本構成として、さらに、ＣＣＤの撮像面上に３バンドのカラーフィルタアレイを配設した構成としたものである。
すなわち、図２１や図２２に示すように、撮影装置１は、撮像光学系７により被写体像が結像される光路上のＣＣＤ８の近傍に、例えばＲＧＢ３バンドのカラーフィルタアレイ（図中、ＣＦＡと省略する。）１９が配設されていて、撮像素子部としていわゆる単板式のカラー撮像素子が構成されている。
図２３は、ＬＥＤ６ａ〜６ｆの発光スペクトルとカラーフィルタアレイ１９を通したＣＣＤ８の分光感度特性とを示す線図である。
第１の実施形態においても示したような、曲線ｆＬ１〜ｆＬ６により示される６原色ＬＥＤの発光スペクトルに対して、カラーフィルタアレイ１９の透過率分布とＣＣＤ８の受光感度分布とにより得られるトータルの分光感度特性は、図示の曲線ｆＳＢ，ｆＳＧ，ｆＳＲとなっている。
これらの内の青色カラーフィルタに該当する分光バンド域を示す曲線ｆＳＢは曲線ｆＬ１，ｆＬ２の２つを包含して第１ＬＥＤ６ａと第２ＬＥＤ６ｂの発光による光を感受することができ、緑色カラーフィルタに該当する分光バンド域を示す曲線ｆＳＧは曲線ｆＬ３，ｆＬ４の２つを包含して第３ＬＥＤ６ｃと第４ＬＥＤ６ｄの発光による光を感受することができ、赤色カラーフィルタに該当する分光バンド域を示す曲線ｆＳＲは曲線ｆＬ５，ｆＬ６の２つを包含して第５ＬＥＤ６ｅと第６ＬＥＤ６ｆの発光による光を感受することができるように構成されている。
ただし、トータルの分光感度特性が互いに独立して分離している必要はなく、周辺部分において互いに一部が重なり合うようになっていても構わない。さらに、第１の実施形態と同様に、第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆの各発光スペクトルも、一部が重なり合うような発光スペクトルであっても構わない。もちろん、ＬＥＤの種類も６種類に限るものではなく、適宜の種類数のＬＥＤの組み合わせを採用することができるのも同様である。
次に、画像を取得するときの動作について説明する。
この画像処理システムにおいては、上述した第１の実施形態と同様に、画像を取得する際に、モニタ用画像取得モードと分光画像取得モードとを切り替えて行うようになっている。
図２４、図２６、図２７を参照して、分光画像取得モードの動作について説明する。図２４は６バンドの分光画像を生成するときのフレーム毎の分光画像の分光特性を示す線図、図２６は６バンド分光画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作を示すフローチャート、図２７は６バンド分光画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作の様子を示すタイミングチャートである。
第１の実施形態において説明したように、撮影ボタン１４ａが押下されて分光画像取得モードに切り替わると、分光画像の撮像を開始する判断を行う（ステップＳ３１）。
ここで分光画像の撮像が開始されると、フレームＮの画像の取り込みを行って、その後にフレームＮ＋１の画像の取り込みを行う。
まず、フレームＮの画像の取り込みが開始されると、第１ＬＥＤ６ａ，第３ＬＥＤ６ｃ，第５ＬＥＤ６ｅを同時に点灯させ（図２４（Ａ）参照）（ステップＳ３２）、点灯が開始された後にＣＣＤ８による撮像を開始する（図２７参照）（ステップＳ３３）。
ＣＣＤ８による撮像が終了したら、ＣＣＤ８から画像データを読み出して、上記Ａ／Ｄ変換器９によりデジタルデータに変換させ、バス１０を介してメモリ１１内の所定の記憶領域（フレームメモリ）に記憶させる（ステップＳ３４）。
そして、該フレームメモリに記憶された各画像データを、原色毎に分類して、該メモリ１１内の所定の記憶領域（第１，第３，第５メモリ）に記憶させる（ステップＳ３５）。
その後に各ＬＥＤ６ａ，６ｃ，６ｅを消灯することで（ステップＳ３６）、フレームＮの画像取り込みが終了する。
次のフレームＮ＋１の画像の取り込みは、点灯させるＬＥＤや撮像した画像データを転送するメモリ領域が異なるだけで、基本的にはフレームＮの画像の取り込みと同様である。
すなわち、第２ＬＥＤ６ｂ，第４ＬＥＤ６ｄ，第６ＬＥＤ６ｆを同時に点灯させ（図２４（Ｂ）参照）（ステップＳ３７）、点灯が開始された後に、ＣＣＤ８による撮像を開始する（図２７参照）（ステップＳ３８）。
ＣＣＤ８による撮像が終了したら、ＣＣＤ８から画像データを読み出して、上記Ａ／Ｄ変換器９によりデジタルデータに変換させ、バス１０を介してメモリ１１内の所定の記憶領域（フレームメモリ）に記憶させる（ステップＳ３９）。
そして、該フレームメモリに記憶された各画像データを、原色毎に分類して、該メモリ１１内の所定の記憶領域（第２，第４，第６メモリ）に記憶させる（ステップＳ４０）。
その後に各ＬＥＤ６ｂ，６ｄ，６ｆを消灯することで（ステップＳ４１）、フレームＮ＋１の画像取り込みが終了する。
なお、図示しないが、発光素子（ＬＥＤ）と撮像素子（ＣＣＤ）による画像取得タイミングは、前述に限らず、撮像素子の画像取得開始後に発光素子を点灯し、発光素子の消灯後に撮像素子による画像取得を終了する、などでも同等である。
また、上記ステップＳ３５やステップＳ４０において第１〜第６メモリに記憶された各原色の画像は、カラーフィルタアレイ１９の原色配列に応じた画素の欠落が生じているために、必要に応じて、撮影装置１または処理装置２において補間処理が行われることになる。
こうしてメモリ１１に記憶された６バンドの被写体分光画像は、処理装置２に送られて、処理プログラムにより色再現や画像処理が行われる。この処理結果は、他の処理プログラムによってディスプレイ２２に表示されるか、または撮影装置１に転送されてＬＣＤモニタ１６に表示される。
次に、図２５、図２８、図２９を参照して、モニタ用画像取得モードの動作について説明する。図２５はモニタ用画像を生成するときのフレーム毎の分光画像の分光特性を示す線図、図２８はモニタ用画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作を示すフローチャート、図２９はモニタ用画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作の様子を示すタイミングチャートである。
なお、本実施形態においても上述した各実施形態と同様に、一般のＲＧＢ画像用を想定して、第１ＬＥＤ６ａおよび第２ＬＥＤ６ｂが青（Ｂ）の範疇に相当し、第３ＬＥＤ６ｃおよび第４ＬＥＤ６ｄが緑（Ｇ）の範疇に相当し、第５ＬＥＤ６ｅおよび第６ＬＥＤ６ｆが赤（Ｒ）の範疇に相当するように、各発光原色の選定を行っている。
電源スイッチがオンされることによりモニタ用画像取得モードが設定されるか、あるいは分光画像取得モードが終了することによりモニタ用画像取得モードに復帰すると、モニタ用画像の撮像を開始するのを待機する（ステップＳ５１）。
ここでは直ちに撮像が開始され、全てのＬＥＤ６ａ〜６ｆを点灯させる（図２５参照）（ステップＳ５２）。全ＬＥＤ６ａ〜６ｆの点灯が開始された後に、ＣＣＤ８による撮像を開始する（図２９参照）（ステップＳ５３）。
ＣＣＤ８による撮像が終了したら、その後に全ＬＥＤ６ａ〜６ｆを消灯し（ステップＳ５４）、ＣＣＤ８から画像データを読み出して、上記Ａ／Ｄ変換器９によりデジタルデータに変換させ、バス１０を介してメモリ１１内の所定の記憶領域（第１，第３，第５メモリ）に記憶させる（ステップＳ５５）。
モニタ用画像取得モードが設定されている間は、上記ステップＳ５１に戻ってこのような動作を繰り返すことにより、動画像を取得するようになっている。
このようにして得られた画像は、モニタ用の画像データに変換されて、モニタＩ／Ｆ１５を介してＬＣＤモニタ１６に表示される。このときには、設定によって、処理装置２のディスプレイ２２にモニタ用画像を表示することもできるようになっている。
なお、図２９に示したタイミングチャートでは、ＣＣＤ８による撮像毎にＬＥＤ６ａ〜６ｆの全点灯と全消灯とを行って消費電力の低減を図っているが、モニタ用画像取得モードが設定されている間は、ＬＥＤ６ａ〜６ｆを連続的に点灯させるようにしても構わない。
また、図示しないが、発光素子（ＬＥＤ）と撮像素子（ＣＣＤ）による画像取得タイミングは、前述に限らず、撮像素子の画像取得開始後に発光素子を点灯し、発光素子の消灯後に撮像素子による画像取得を終了する、などでも同等である。
なお、モニタ画像取得方法として、本実施形態における６バンドの分光画像取得モードを連続させることにより、６バンドの分光画像の第１と第２バンドのメモリ加算、第３と第４バンドのメモリ加算、第５と第６バンドのメモリ加算を同時に行うことによってモニタ画像を生成することも可能である。この場合は、撮影部アルゴリズムを変えることなくメモリ加算を行うだけでモニタ画像を生成することができる。これは、連続した分光画像測定時のモニタ方法として有効である。
次に、図３０から図３６は、この第３の実施形態の変形例を示しており、図３０は８バンドの分光画像を生成するときのＬＥＤの発光スペクトルとカラーフィルタアレイを通したＣＣＤの分光感度特性とを示す線図である。
この変形例は、カラーフィルタアレイ１９を介したＣＣＤ８によるＲＧＢの検出バンド同士の間にまたがるような発光分光特性のＬＥＤを設けることにより、ＬＥＤは６原色（６バンド）の発光を行うだけであるのに、検出としては８バンドの出力を得られるようにしたものである。
すなわち、図３０（Ａ）に示すように、カラーフィルタアレイ１９の透過率分布とＣＣＤ８の受光感度分布とにより得られるトータルの分光感度特性を示す曲線ｆＳＢ，ｆＳＧ，ｆＳＲに対して、各ＬＥＤ６ａ〜６ｆによる発光の分光特性（各々曲線ｆＬ１’〜ｆＬ６’で示す）は、次のようになっている。
まず、青色カラーフィルタに該当する分光バンド域を示す曲線ｆＳＢ内には、曲線ｆＬ１’，ｆＬ２’の２つが包含されていて、曲線ｆＬ３’も一部が包含されている。
緑色カラーフィルタに該当する分光バンド域を示す曲線ｆＳＧ内には、曲線ｆＬ４’が包含されていて、さらに、上記曲線ｆＬ３’の一部と、曲線ｆＬ５’の一部と、が包含されている。
赤色カラーフィルタに該当する分光バンド域を示す曲線ｆＳＲ内には、曲線ｆＬ６’が包含されていて、さらに、上記曲線ｆＬ５’の一部が包含されている。
こうして、第３ＬＥＤ６ｃによる発光の分光特性（曲線ｆＬ３’）は青色カラーフィルタのバンドと緑色カラーフィルタのバンドとにまたがり、第５ＬＥＤ６ｅによる発光の分光特性（曲線ｆＬ５’）は緑色カラーフィルタのバンドと赤色カラーフィルタのバンドとにまたがるように構成されている。
このような構成により、各ＬＥＤ６ａ〜６ｆにより発光された光をカラーフィルタアレイ１９を介してＣＣＤ８により受光したときのトータルの分光感度特性は、図３０（Ｂ）に示すように、曲線ｆＳＬ１’（曲線ｆＬ１’および曲線ｆＳＢによる）、曲線ｆＳＬ２’（曲線ｆＬ２’および曲線ｆＳＢによる）、曲線ｆＳＬ３’（曲線ｆＬ３’および曲線ｆＳＢによる）、曲線ｆＳＬ４’（曲線ｆＬ３’および曲線ｆＳＧによる）、曲線ｆＳＬ５’（曲線ｆＬ４’および曲線ｆＳＧによる）、曲線ｆＳＬ６’（曲線ｆＬ５’および曲線ｆＳＧによる）、曲線ｆＳＬ７’（曲線ｆＬ５’および曲線ｆＳＲによる）、曲線ｆＳＬ８’（曲線ｆＬ６’および曲線ｆＳＲによる）の合計８バンドとなる。
次に、図３１から図３３を参照して、８バンドの分光画像を取得する動作について説明する。図３１は８バンドの分光画像を生成するときのフレーム毎の分光画像の分光特性を示す線図、図３２は８バンド分光画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作を示すフローチャート、図３３は８バンド分光画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作の様子を示すタイミングチャートである。
なお、この変形例においては、８バンドの分光画像を撮像するために、メモリ１１にはこれらに各対応して第１〜第８メモリの記憶領域が設けられている。
撮影ボタン１４ａが押下されて分光画像取得モードに切り替わると、分光画像の撮像を開始する判断を行う（ステップＳ６１）。
分光画像の撮像が開始されると、まず、図３１（Ａ）に示すようなフレームＮの画像の取り込み動作が開始され、第１ＬＥＤ６ａと第４ＬＥＤ６ｄとを同時に点灯させ（ステップＳ６２）、点灯が開始された後に、ＣＣＤ８による撮像を開始する（図３３参照）（ステップＳ６３）。
ＣＣＤ８による撮像が終了したら、その後にＬＥＤ６ａ，６ｄを消灯し（ステップＳ６４）、ＣＣＤ８から画像データを読み出して、上記Ａ／Ｄ変換器９によりデジタルデータに変換させ、バス１０を介してメモリ１１内の所定の記憶領域（第１，第２メモリ）に記憶させる（ステップＳ６５）。これにより、フレームＮの画像取り込み動作（２バンドの被写体分光画像の取得）が終了する。
次に、図３１（Ｂ）に示すようなフレームＮ＋１の画像の取り込み動作が開始され、第２ＬＥＤ６ｂと第５ＬＥＤ６ｅとを同時に点灯させ（ステップＳ６６）、点灯が開始された後に、ＣＣＤ８による撮像を開始する（図３３参照）（ステップＳ６７）。
ＣＣＤ８による撮像が終了したら、その後にＬＥＤ６ｂ，６ｅを消灯し（ステップＳ６８）、ＣＣＤ８から画像データを読み出して、上記メモリ１１内の所定の記憶領域（第３，第４，第５メモリ）に記憶させる（ステップＳ６９）。これにより、フレームＮ＋１の画像取り込み動作（３バンドの被写体分光画像の取得）が終了する。
さらに、図３１（Ｃ）に示すようなフレームＮ＋２の画像の取り込み動作が開始され、第３ＬＥＤ６ｃと第６ＬＥＤ６ｆとを同時に点灯させ（ステップＳ７０）、点灯が開始された後に、ＣＣＤ８による撮像を開始する（図３３参照）（ステップＳ７１）。
ＣＣＤ８による撮像が終了したら、その後にＬＥＤ６ｃ，６ｆを消灯し（ステップＳ７２）、ＣＣＤ８から画像データを読み出して、上記メモリ１１内の所定の記憶領域（第６，第７，第８メモリ）に記憶させる（ステップＳ７３）。これにより、フレームＮ＋２の画像取り込み動作（３バンドの被写体分光画像の取得）が終了する。
分光画像を動画的に連続して取り込む場合には、このようなフレームＮからフレームＮ＋２までの動作を繰り返して行うことになる。
なお、図示しないが、発光素子（ＬＥＤ）と撮像素子（ＣＣＤ）による画像取得タイミングは、前述に限らず、撮像素子の画像取得開始後に発光素子を点灯し、発光素子の消灯後に撮像素子による画像取得を終了する、などでも同等である。
こうしてメモリ１１に記憶された６バンドの被写体分光画像は、処理装置２に送られて、処理プログラムにより色再現や画像処理が行われる。この処理結果は、他の処理プログラムによってディスプレイ２２に表示されるか、または撮影装置１に転送されてＬＣＤモニタ１６に表示される。
続いて、図３４から図３６を参照して、モニタ用画像を取得する動作について説明する。図３４はモニタ用画像を生成するときのフレーム毎の分光画像の分光特性を示す線図、図３５はモニタ用画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作を示すフローチャート、図３６はモニタ用画像取得における各ＬＥＤの発光と撮像素子の画像取得との動作の様子を示すタイミングチャートである。
電源スイッチがオンされることによりモニタ用画像取得モードが設定されるか、あるいは分光画像取得モードが終了することによりモニタ用画像取得モードに復帰すると、モニタ用画像の撮像を開始するのを待機する（ステップＳ８１）。
ここでは直ちに撮像が開始され、全てのＬＥＤ６ａ〜６ｆを点灯させる（図３４参照）（ステップＳ８２）。全ＬＥＤ６ａ〜６ｆの点灯が開始された後に、ＣＣＤ８による撮像を開始する（図３６参照）（ステップＳ８３）。
ＣＣＤ８による撮像が終了したら、その後に全ＬＥＤ６ａ〜６ｆを消灯し（ステップＳ８４）、ＣＣＤ８から画像データを読み出して、上記Ａ／Ｄ変換器９によりデジタルデータに変換させ、バス１０を介してメモリ１１内の所定の記憶領域に記憶させる（ステップＳ８５）。
ここでは、ＣＣＤ８による撮像毎にＬＥＤ６ａ〜６ｆの全点灯と全消灯とを行って消費電力の低減を図っているが、上記図２９において説明したのと同様に、モニタ用画像取得モードが設定されている間は、ＬＥＤ６ａ〜６ｆを連続的に点灯させるようにしても構わない。
なお、図示しないが、発光素子（ＬＥＤ）と撮像素子（ＣＣＤ）による画像取得タイミングは、前述に限らず、撮像素子の画像取得開始後に発光素子を点灯し、発光素子の消灯後に撮像素子による画像取得を終了する、などでも同等である。
その後、モニタ用画像取得モードが解除されるまで、上記ステップＳ８１に戻って、上述したような動作を繰り返して行うことにより、動画像用の画像データを連続的に取得するようになっている。
このようにして得られた画像は、モニタ用の画像データに変換されて、モニタＩ／Ｆ１５を介してＬＣＤモニタ１６に表示される。このときには、設定によって、処理装置２のディスプレイ２２にモニタ用画像を表示することもできるようになっている。
なお、上述では、撮像素子として、３バンドのカラーフィルタアレイとの組み合わせによる単板撮像素子を例に挙げたが、これに限らず、入射光を複数の波長帯域の光に分離する分光ミラーや分光プリズム等の分光部と、この分光部により分光された複数の波長帯域の光を撮像する複数の撮像素子と、を有して構成される３板式の３バンド撮像素子であっても良いし、あるいは２板式の撮像素子であっても構わない。さらに、カラーフィルタとしては、ＲＧＢ３バンドによる原色系フィルタに限るものではなく、補色系フィルタのものであってももちろん構わない。
また、上述では６バンドの発光スペクトルのＬＥＤから８バンドの被写体分光画像データを取得しているが、これに限らず、組み合わせにより任意の被写体分光画像データを取得するようにしても良い。例えば、光源として第３ＬＥＤと第５ＬＥＤのみ、すなわち２バンドの光源のみであっても、図３１にｆＳＬ３’，ｆＳＬ４’，ｆＳＬ６’，ｆＳＬ７’で示すように、４バンドの被写体分光画像を得ることができる。この他、様々な組み合わせが可能である。
このような第３の実施形態によれば、上述した第１，第２の実施形態とほぼ同様の効果を奏するとともに、カラー撮像素子を用いることにより、被写体分光画像を取得するのに必要な撮像回数を減少させることができ、高度な色再現の動画像などもより容易に実現可能となる。
さらに、ＬＥＤの発光スペクトルが、カラー撮像素子による受光の分光感度分布にまたがるように構成することにより、６バンドの発光スペクトルのＬＥＤを用いながら、８バンドの被写体分光画像データを取得することが可能となる。
図３７から図４２は本発明の第４の実施形態を示したものであり、図３７は画像処理システムの構成を示すブロック図である。この第４の実施形態において、上述の第１から第３の実施形態と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
この第４の実施形態は、上述した第３の実施形態を基本構成として、さらに、スペクトル検出センサを付加した構成としたものである。
すなわち、図３７に示すように、画像処理システムの撮影装置１は、光のスペクトル分布を検出するスペクトル検出センサ４１と、このスペクトル検出センサ４１へ検出光を導入するプローブ４２と、上記スペクトル検出センサ４１からの出力をデジタル信号に変換するとともに処理して出力するセンサＩ／Ｆ４３と、被写体特性を記憶する被写体特性メモリ４４と、カメラ特性を記憶するカメラ特性メモリ４５と、を図２１に示した第３の実施形態の構成に加えてさらに有して構成されている。
上記スペクトル検出センサ４１は、第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆを用いてＣＣＤ８により６バンド分光画像を取得する構成とは異なり、光を画像として取り込むのではなくスペクトルのみを検出するものである。
このスペクトル検出センサ４１は、光検出範囲が可視光域全域（３８０ｎｍ〜８００ｎｍ）をカバーするものとなっていて、グレーティング方式により検出を行い、分解能は５ｎｍである。従って、詳細なスペクトルデータを取得することが可能となっている。なお、ここではグレーティング方式のスペクトル検出センサを例に挙げているが、それ以外の方式のものであっても構わない。
上記プローブ４２は、例えばフレキシブルな光ファイバ（または光ファイババンドル）を使用しているが、これに限らず、検出光を導光することができるようなものであれば、広く使用することが可能である。
このような構成を用いて、被写体からの光を検出すると該被写体の光スペクトルを検出することができる一方で、被写体の代わりに標準白色板を置くことにより、照明光のスペクトル特性を測定することも可能となる。
より詳しくは、上記当て付け部４等を用いて外部の照明光を遮断し、第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆを順次発光させて検出することにより、各ＬＥＤ６ａ〜６ｆのスペクトル特性を測定することができる。これにより、これらの発光素子自体の劣化や、温度等の環境変化によるスペクトル特性の変化を検出することができる。ひいては、特性の変化を反映した照明スペクトルのプロファイルを得ることができるために、より正確な高色再現を実現することが可能となる。
さらに、外部の照明光を検出して、環境照明光のスペクトル特性を測定することも可能である。
次に、図３８は、スペクトル検出センサを複数配設した画像処理システムを使用するときの様子の一例を示す図である。
この図３８には、スペクトル検出センサのより具体的な配設例を示していて、ここでは２つのスペクトル検出センサ、すなわち、第１のスペクトル検出センサ４７と第２のスペクトル検出センサ４６とが用いられている。
第１のスペクトル検出センサ４７は、被写体部分の分光スペクトルを検出するために配設されたものであり、プローブとなる光ファイバ４９の先端が、第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆの近傍の、筐体５の投射口５ａを介して被写体光を入射することができる位置に配設されている。
この第１のスペクトル検出センサ４７は、上述したように、被写体の代わりに標準白色板を配することにより、第１ＬＥＤ６ａ〜第６ＬＥＤ６ｆの照明スペクトルを検出するのに用いることができるとともに、後述するように先端にレンズ等を配設することにより、被写体のスポット（特定部分）の分光反射スペクトルを直接的に取得することも可能となっている。
これにより、第１のスペクトル検出センサ４７を用いて、自動車の塗装色、建物の塗装色、食料品の分光特性、衣料品の染色などのスペクトルデータを直接取得すれば、それぞれの検査や確認のためのデータとして利用することが可能となる。
また、第２のスペクトル検出センサ４６は、被写体がおかれた環境の照明光スペクトルを検出することができるように設けられたものであり、プローブとなる光ファイバ４８の先端が、筐体５の外面に露呈するとともに、その先端を覆うように白色で半透過性を有する積分球４８ｃが取り付けられている。この第２のスペクトル検出センサ４６を用いることにより、撮影装置１から離間した位置にある被写体を、太陽光や室内光のみで撮影するときの照明スペクトルを取得することが可能となる。これにより、被写体像の撮影と同時に、そのときの環境照明光に係る照明スペクトルのプロファイルを作成することが可能であるために、環境照明光が変化したとしてもそれに対応して、リアルタイムな高色再現を自動的に行うことができる。
さらに、撮影装置１の周辺環境光のスペクトルを検出して、撮影装置１自体に内蔵するＬＥＤのスペクトルと比較することにより、周辺環境光とＬＥＤ光との何れを用いて撮像を行うかを適応的に切り替えることも可能となる。例えば、ＲＧＢの動画像を撮像するときには周辺環境光を用いることが可能であるために、この場合には内蔵するＬＥＤを発光させないことにより、消費電力の低減を図ることなども可能となる。
図３９は、スペクトル検出センサ４１の構成例を示す断面図である。
上記プローブ４２は、入射端４２ａから光を入射して、出射端４２ｂから出射するものである。
スペクトル検出センサ４１は、箱体４１ａと、この箱体４１ａの一端部に開口して設けられていて上記プローブ４２の出射端４２ｂから出射される光をスリット光として入射するための入射光スリット４１ｂと、上記箱体４１ａの内部に配設されていて上記入射光スリット４１ｂから入射したスリット光を波長に応じて分光し異なる方向に反射して集光させるグレーティング４１ｃと、上記箱体４１ａに取り付けられていて上記グレーティング４１ｃにより波長に応じて異なる位置に集光される光を受光してその強度に応じた信号を出力するフォトダイオードアレイ４１ｄと、を有して構成されている。
これにより、フォトダイオードアレイ４１ｄは、受光位置に応じて異なる波長の光を光電変換し、強度に応じた信号を出力することになる。
上記センサＩ／Ｆ４３は、このフォトダイオードアレイ４１ｄから出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器４３ａを有して構成されていて、変換後のデジタル信号を上記バス１０を介してＣＰＵ１８等へ出力するようになっている。ＣＰＵ１８は、このデジタル信号を各波長の強度を示すスペクトル情報として受けて、解析等を行うようになっている。
図４０は、スペクトル検出センサ４７に接続される光ファイバ４９の入射端４９ａの様子を示す断面図である。なお、この図４０においては、撮像光学系７等の図示を省略している。
光ファイバ４９の入射端４９ａには、ある角度範囲からの光が入射するようになっている。図示の例では、筐体５の投射口５ａを介して入射する、撮影対象である被写体表面からの反射光が、上記入射端４９ａに到達するように設置されている。
この図４０に示す構成は、上述したような、被写体として標準白色板を用い、ＬＥＤ照明のスペクトルを検出して経年変化による色の変化情報を取得するなどに用いることができるものである。
また、図４１は、スペクトル検出センサ４７に接続される光ファイバ４９の入射端４９ａの近傍にセンサ用光学系４９ｃを配設した構成例を示す断面図である。なお、この図４１においても、撮像光学系７等の図示を省略している。
この図４１に示すように、スペクトル検出センサ４７に接続される光ファイバ４９の入射端４９ａにレンズ等でなるセンサ用光学系４９ｃを設けることにより、入射端４９ａへ入射する光束を被写体のある範囲からの光に制限することができる。これにより、上述したように、被写体の特定位置のスペクトルを高い波長分解能で測定することが可能となる。
図４２は、環境光取得用に設けられたスペクトル検出センサ４６に接続される光ファイバ４８の入射端４８ａの様子を示す断面図である。なお、この図４２においても、撮像光学系７等の図示を省略している。
上述したように、入力用の光ファイバ４８の入射端４８ａは、筐体５の外面に露呈しており、この入射端４８ａを取り囲むように、白色で半透過性を有する積分球４８ｃが取り付けられている。
このような構成において、環境照明光がこの積分球４８ｃに照射されると、拡散して透過され、光ファイバ４８の入射端４８ａから入射する。この入射光は、該光ファイバ４８により伝達されて、スペクトル検出センサ４６によりスペクトルの測定が行われる。
このような第４の実施形態によれば、上述した第１から第３の実施形態とほぼ同様の効果を奏するとともに、スペクトル検出センサを設けることにより、被写体光のスペクトル分布を得ることができるとともに、ＬＥＤのスペクトル分布を取得して、よりリアルタイムで正確な色再現を行うことも可能となる。
また、センサ用光学系を用いることにより、被写体の特定部分のスペクトル分布を取得することも可能となる。このセンサ用光学系は、上述したように、例えば５ｎｍの分解能をもつものとなっているために、被写体の特定部位について、より詳細なスペクトルデータを取得することが可能となり、より精密な診断や判定を行うことができる。
さらに、環境照明光のスペクトルを検出することもできるために、環境照明光に係る照明スペクトルのプロファイルをリアルタイムに取得することも可能となる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【産業上の利用可能性】  以上説明したように本発明の画像処理システムによれば、小型軽量で携帯可能な高色再現の画像処理システムとなる。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【国際調査報告】
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