JPH0563990B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、撮像装置に関し、特にたとえば低
輝度から高輝度の広範囲の輝度が混在した被写体
を撮像するような撮像装置の改良に関する。

先行技術の説明 一般に、撮像管や固体撮像素子等を用いた撮像
装置は、強い光による焼付きなどの破壊を防ぐた
め、あるいは適正な輝度の画像を得るために、
AGC（自動感度調節）回路を備えている。ところ
で、撮像対象によつては、輝度の高い部分と低い
部分とが混在し、その差が非常に大きい場合があ
る。たとえば、生体臓器を光源からの反射光で観
察するとき、表面が濡れているので、光源の像が
表面で反射され、撮像管や撮像素子上で結像され
てしまうことがある。この場合、反射光によつて
光源の像ができた部分は非常に輝度が高く、その
他の注目したい部分は暗いという状態が生じる。
このような状態において、AGC回路が作動する
と、輝度の高い部分が代表されてAGCがかかる
ため、注目したい部分は益々暗くなり、詳細に観
察することが困難になることがあつた。

一方、AGC回路を解除して撮像装置の感度
（印加電圧）を上げると、入射光量の多い部分の
撮像素子がいわゆる焼付き現象を起こして、破壊
されてしまうという問題を生じる。

上述のような欠点ないし問題点を解消するため
に、被写体と撮像管との間に液晶素子などの光透
過率変化手段を配置し、撮像手段で撮像された被
写体の像の中で輝度の高い領域を指定し、その指
定された部分の光透過率変化手段の光透過率を低
下させることが考えられる。このような撮像装置
によれば、輝度の高い部分の入射光量を減少させ
ることができ、それによつて撮像手段の焼付きを
防ぐことができる。しかしながら、このような撮
像装置によつて得られる画像情報は、部分的に輝
度の適正がなされているため、現実の被写体に忠
実な画像情報とは言えない。ところが、コンピユ
ータ等で画像計測や画像測定を行なう場合は、現
実の被写体に忠実な画像情報が必要となる。した
がつて、このような撮像装置では、画像計測や画
像測定の対象範囲が大幅に制限されることがある
という新たな問題点を有する。

発明の目的 この発明は、輝度の高い部分と低い部分とが混
在した被写体を撮像する場合においても、上述の
ような焼付きを起こすことなく、観察したい部分
の輝度を十分に上げて詳細に観察できるような撮
像装置を提供することを目的としている。

また、この発明の他の目的は、現実の被写体に
忠実な画像情報を得ることのできる撮像装置を提
供することを目的としている。

発明の構成および効果 この発明は、要約すれば、被写体における反射
光を入射し、応じてその撮像面に結像された被写
体像を画像情報にして出力する撮像手段と、被写
体と撮像手段との間に設けられた光学系の光透過
面上の任意の領域の光透過率を変化し得る光透過
率変化手段と、撮像手段で撮像された被写体の像
の輝度を予め定められた基準レベルと比較して、
その比較結果に基づいて被写体像の中で輝度の高
い領域を指定する手段と、この指定手段により指
定された領域に対応する前述の透過面上の領域の
光透過率を、予め定められた光透過率に低下させ
るよう透過率変化手段を制御する制御手段と、さ
らに撮像手段から出力された画像情報を記憶する
手段とを設け、この記憶手段に記憶された前述の
指定領域に対応する画像情報を予め定められた前
述の光透過率に基づいて演算処理し、記憶された
画像情報を前述の制御手段が作動していない状態
と等価の画像情報に復帰させる手段とを備えて構
成されたものである。

この発明によれば、撮像手段で撮像された被写
体の像の中で前述の比較結果に基づき高輝度部分
のみを限定的に指定すれば、制御手段がその部分
の輝度を予め定められたレベルにまで下げるの
で、撮像装置の焼付けを起こさずに撮像装置の感
度を上げることができる。したがつて、利用者は
焼付けを気にすることなく観察したい被写体像の
部分の輝度を十分に上げることができ、鮮明な像
を得ることができる。

また、この発明によれば、復帰手段を用いて記
憶手段に記憶された画像情報を、前述の指定領域
に対応する画像情報について予め定められた前述
の光透過率に基づいて演算処理することにより、
制御手段が作動していない状態と等価の画像情報
に復帰させて、被写体像についての画像情報を原
画像に忠実な画像情報に復帰させることができ
る。したがつて、画像計測や画像測定が可能な観
察範囲を大幅に拡大することができる。たとえ
ば、生体組織中のヘム蛋白質等の色素蛋白質の代
謝動態の変化の測定、あるいは細胞、組織内の
NADH等の天然の蛍光性物質の螢光測定やクエ
ンチング螢光測定等の微弱光から閃光までの広範
囲な光量の測定においてこの発明は格別に有用な
効果を生じ、特に高輝度部分の正確な光量測定を
撮像手段を傷めることなく、しかも簡単な操作で
行なうことができる。

以下、図面に示す実施例とともに、この発明を
より具体的に説明する。

実施例の説明 第１図はこの発明の一実施例を示す概略ブロツ
ク図である。図において、被写体の一例の生体臓
器（以下生体と称する）１には、電源装置２を有
する照明装置３によつて上方から照明光が当てら
れる。この生体１からの反射光は、対物レンズ５
によつて集光され、顕微鏡４よつて拡大される。
この顕微鏡４によつて拡大された像は、光フアイ
バ８を通つて撮像手段の一例の撮像管６に伝達さ
れる。なお、顕微鏡４の結像面には、液晶素子７
が配置される。したがつて、光フアイバ８は液晶
素子７を通つた像を撮像管６に伝える。なお、撮
像管６に代えて固体撮像素子を用いてもよい。ま
た、光フアイバ８に代えてレンズ系を用いてもよ
い。ここで、液晶素子７は後述の第３図に示すご
とく、複数の領域に区切られており、各領域ごと
に光の透過率を変化させることが可能である。

撮像管６の出力は増幅回路９に与えられる。こ
の増幅回路９は、外部からマニユアル操作でその
増幅率が変化できるように構成されている。増幅
回路９の出力は、Ａ／Ｄ変換回路１０に与えら
れ、アナログの画素信号がデイジタル信号に変換
される。Ａ／Ｄ変換回路１０の出力は、書込回路
１１によつて画像記憶回路１２に書込まれる。画
像記憶回路１２に記憶された被写体の像は読出回
路１３によつて読出され、Ｄ／Ａ変換回路１４に
与えられる。このＤ／Ａ変換回路１４で、デイジ
タル信号はアナログの映像信号に戻され、モニタ
テレビ１５に与えられる。したがつて、モニタテ
レビ１５に被写体の像が表示される。

制御回路１７は、いわゆるマイクロコンピユー
タなどによつて構成され、前述の撮像管６、書込
回路１１および読出回路１３の動作を制御する。
また、この制御回路１７には、入力装置１６が接
続される。この入力装置１６は、手動的操作によ
り、モニタテレビ１５に表示された被写体の像の
中で輝度の高い部分を指定できる手段を含む。こ
のような指定手段としては、キーボードやライト
ペンやデイジタイザなどが用いられる。さらに、
入力装置１６は制御回路１７に種々の情報を入力
するための手段を含む。また、制御回路１７に
は、出力装置２１が接続される。この出力装置２
１は、たとえばプリンタなどを含み、入力装置１
６から入力された病名や年月日や患者名などを出
力する。さらに、制御回路１７には、液晶制御回
路１８が接続される。この液晶制御回路１８は、
図示しないが、液晶素子７のいずれの領域の光透
過率を低下させるかの情報を記憶するメモリを含
む。前述ように、液晶素子７は、第３図に示すご
とく、複数の領域に区分され、各領域ごとに光透
過率を変化させることが可能である。液晶制御回
路１８に含まれるメモリは、第３図に示すような
液晶素子７の複数の領域と対応する記憶領域を有
し、制御回路１７から与えられる光透過率を低下
すべき旨の情報を対応のアドレスに記憶する。さ
らに液晶制御回路１８は、図示しないが、上述の
メモリから情報を順次読出すための読出回路を含
み、この読出回路の出力はドライバ１９に与えら
れる。ドライバ１９は液晶制御回路１８から与え
られる情報に応じて液晶素子７を駆動する。ま
た、液晶制御回路１８に含まれるメモリから読出
された情報は演算回路２０に与えられる。この演
算回路２０は、高輝度部分の補正された被写体の
画像を元の画像に復帰させるように画像記憶回路
１２に記憶された画像情報を演算処理するための
ものである。

第２図は液晶素子７の印加電圧−光透過率特性
を示すグラフである。第３図は高輝度部分の補正
後における液晶素子７の光透過率を状態を図解的
に示す図である。以下、これら第２図および第３
図を参照して第１図の実施例の動作について説明
する。

生体１の像は、顕微鏡４で拡大された後、液晶
素子７および光フアイバ８を介して撮像素子６上
に結像されて撮像される。この撮像管６の出力
は、増幅回路９に与えられ適当な増幅度で増幅さ
れた後、Ａ／Ｄ変換回路１０に与えられデイジタ
ル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換回路１０の出力
は書込回路１１に与えられ、画像記憶回路１２に
書込まれる。画像記憶回路１２に書込まれた被写
体の画像情報は、読出回路１３によつて読出さ
れ、Ｄ／Ａ変換回路１４に与えられる。Ｄ／Ａ変
換回路１４はデイジタル画像情報をアナログ映像
信号に変換し、モニタテレビ１５に与える。した
がつて、モニタテレビ１５には、生体１の像が表
示される。

ここで、モニタテレビ１５には、液晶素子７の
各区分された領域が視覚的に認識できるように、
たとえば第３図に点線で示すごとくの枡目が被写
体の像とともに表示される。なお、第３図に点線
で示した枡目は、液晶素子７がその光透過率を個
別的に変化し得る複数の領域に区分されているこ
とを明らかにするために便宜上付したもので、実
際の液晶素子７にはこのような点線は付されてい
ない。オペレータもしくは観察者は、このモニタ
テレビ１５を見て撮像管６が焼付くような輝度の
高い部分がないかを捜す。もし、焼付きを生じる
ような輝度の高い部分があれば、その部分を特定
する情報を入力装置１６から制御回路１７に入力
する。この輝度の高い部分を特定する情報の入力
は、たとえばライトペンやキーボードやデイジタ
イザなどを用いて手動的に行なわれる。たとえば
ライトペンの場合は、モニタテレビ１５の表示画
面における輝度の高い部分の枡目をライトペンで
当接することによつて行なわれる。また、モニタ
テレビ１５の表示画面の各枡目に予めアドレスを
付しておき、このアドレスをキーボードのキー操
作によつて入力する。また、モニタテレビ１５に
カーソルを表示し、このカーソルの位置をキーボ
ードのキー操作で輝度の高い枡目に移動させるこ
とによつて行なわれる。制御回路１７は、入力装
置１６から入力された輝度の高い部分を特定する
情報を液晶制御回路１８に含まれるメモリに書込
む。このメモリに書込まれた情報は液晶制御回路
１８に含まれる読出回路によつて読出された後ド
ライバ１９に与えられる。ドライバ１９は液晶制
御回路１８から与えられる情報に応じて、液晶素
子７の対応の領域の印加電圧を上昇させる。第２
図に示すように、液晶素子７は印加電圧が上昇す
ると、その光透過率が低下する。したがつて、液
晶素子７は、入力装置１６の操作によつて特定さ
れた部分に対応する領域の光透過率がたとえば第
３図の斜線で示すごとく低下される。このときの
光透過率を低下させる度合は、各領域ごとに一率
であり、たとえば元の光透過率の1/2に低下され
る。これにより、輝度が高かつた部分の光量が少
なくなり、撮像管６の焼付きが防止できる。

一方、コンピユータによる画像計測等で高輝度
部分の補正前の元の画像情報が必要な場合は、画
像情報復帰指令が入力装置１６から入力される。
応じて、制御回路１７は演算回路２０を能動化す
る。演算回路２０は、液晶制御回路１８に含まれ
るメモリに記憶された輝度の高い部分を特定する
情報を読出し、それに対応する画像情報を画像記
憶回路１２から読出す。前述したように、液晶素
子７の光透過率を低下させる度合はたとえば1/2
と一定の値に定められているため、演算回路２０
は画像記憶回路１２から読出した画像情報の輝度
をたとえば２倍し元の輝度を演算する。この演算
結果は前記記憶回路１２の元の領域に書込まれ
る。これによつて、画像記憶回路１２には、高輝
度部分の補正が行なわれる前の画像情報と等価の
画像情報が記憶されることになる。すなわち、輝
度が下がるように補正された部分を元の輝度の高
さに復帰させることができる。そのため、高輝度
部分の画像計測も可能となり、画像計測の行なえ
る対象範囲を拡大をすることができる。

なお、上述の実施例で用いた液晶素子７には、
色々なタイプのものが市販されているが、電界制
御複屈折効果を有するものあるいは水平配向型の
ゲストホスト効果を有するものが用いやすい。

また、上述の実施例では、顕微鏡に撮像管を具
備した場合を説明したが、内視鏡に撮像管を備え
る場合、あるいは眼底カメラ等においても同様な
効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略ブロツ
ク図である。第２図は液晶素子７の印加電圧−光
透過率特性を示すグラフである。第３図は高輝度
部分の補正を行なつた場合の液晶素子７の光透過
率状態を図解的に示す図である。 図において、１は生体臓器、２は電源、３は光
源、４は顕微鏡、５は対物レンズ、６は撮像管、
７は液晶素子、８は光フアイバ、９は増幅回路、
１０はＡ／Ｄ変換回路、１１は書込回路、１２は
画像記憶回路、１３は読出回路、１４はＤ／Ａ変
換回路、１５はモニタテレビ、１６は入力装置、
１７は制御回路、１８は液晶制御回路、１９はド
ライバ、２０は演算回路、２１は出力装置を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被写体における反射光を入射し、応じてその
   撮像面に結像された被写体像を画像情報にして出
   力する撮像手段と、 前記撮像手段から出力される画像情報を記憶す
   る手段と、 前記被写体と前記撮像手段との間に設けられ
   て、前記反射光を入射して前記撮像面に前記被写
   体像を結像させるための光学系と、 前記光学系に関連して設けられ、前記光学系の
   前記反射光の透過面上の任意の領域の光透過率を
   変化させるための光透過率変化手段と、 前記被写体像の輝度を予め定められた基準レベ
   ルと比較し、比較結果に基づいて前記被写体像の
   中で輝度の高い領域を指定する手段と、 前記指定手段により指定された領域に対応する
   前記透過面上の領域の光透過率を、予め定められ
   た光透過率に低下させるよう前記光透過率変化手
   段を制御する制御手段と、 前記予め定められた光透過率に基づいて、前記
   指定領域に対応する前記記憶手段に記憶された画
   像情報を演算処理し、前記制御手段が作動してい
   ない状態と等価の画像情報に復帰させる手段とを
   備えた、撮像装置。 ２ 前記指定手段は、手動操作によつて前記指定
   を行なう手段を含む、特許請求の範囲第１項記載
   の撮像装置。