攝像系統的製作方法
2023-05-25 19:34:51
攝像系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種攝像系統。該攝像系統具有：偏振照明，其射出照明光，該照明光包含在與第一偏振軸平行的方向上振動的光的分量；攝像單元IP，其構成為：根據由所述照明光引起的相同時刻的來自被攝體的光，獲取具有第一波段的光的信息的第一圖像信息(S101)、具有第二波段的光的信息的第二圖像信息(S102)、具有第三波段的光的信息的第三圖像信息、以及從所述偏振照明射出且在所述被攝體反射並在與方向不同於所述第一偏振軸的第二偏振軸平行的方向上振動的、具有第四波段的光的信息的第四圖像信息S(104)，其中該第四波段是與所述照明光的所述光的分量相同的波段；第一運算處理部(S201)，其構成為使用所述第一圖像信息、第二圖像信息以及第三圖像信息來生成第一彩色圖像信息(S301)；和第二運算處理部(S202)，其構成為將所述第一圖像信息至所述第三圖像信息各自與所述第四圖像信息分別進行合成處理來生成第二彩色圖像信息(S302)。
【專利說明】攝像系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於拍攝皮膚等生物體的攝像系統。
【背景技術】
[0002]開發有用於進行觀察生物體的皮膚的拍攝系統。例如，專利文獻I公開有使用具有偏振濾光器的紫外線照明和具有偏振濾光器的紫外線照相機來觀察皮膚的斑點的攝像系統。
[0003]這樣的攝像系統，具有將在規定的偏振軸的方向上振動的光照射到生物體組織的偏振照明。規定的偏振光，在生物體表面上，成為維持有偏振分量的鏡面反射光，在生物體表面下，成為偏振分量散亂的漫射反射光。因此，能夠通過在攝像裝置側配置透過在與偏振照明的偏振軸垂直的方向上振動的光的偏振濾光器，獲取生物體表面下的圖像。
[0004]此外，專利文獻2公開有一種攝像系統，其分時地依次拍攝紫外線照明圖像和可視照明圖像，且將它們合成，從而生成用於區別皮膚狀態的合成圖像。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻I JP特開2008-237243號公報
[0008]專利文獻2 JP特開2004-81735號公報
[0009]發明概要
``[0010]發明所要解決的技術問題
[0011]本申請發明人在詳細研究了現有的觀察皮膚的攝像系統之時，發現特別存在不適合獲取動態圖像的情況。不限於本申請，例示性的實施方式，提供一種能夠獲取動態圖像的觀察皮膚的攝像系統。
【發明內容】
[0012]本發明的一個方式的攝像系統，具有:偏振照明，其射出照明光，該照明光包含在與第一偏振軸平行的方向上振動的光的分量；攝像單元，其構成為:根據由所述照明光引起的相同時刻的來自被攝體的光，獲取具有第一波段的光的信息的第一圖像信息、具有第二波段的光的信息的第二圖像信息、具有第三波段的光的信息的第三圖像信息、以及從所述偏振照明射出且在所述被攝體反射並在與反向不同於所述第一偏振軸的第二偏振軸平行的方向上振動的、具有第四波段的光的信息的第四圖像信息，其中該第四波段是與所述照明光的所述光的分量相同的波段；第一運算處理部，其構成為使用所述第一圖像信息、所述第二圖像信息以及所述第三圖像信息來生成第一彩色圖像信息；和第二運算處理部，其構成為將所述第一圖像信息至所述第三圖像信息各自與所述第四圖像信息分別進行合成處理來生成第二彩色圖像信息。
[0013]發明效果
[0014]根據本發明的一個實施方式，能夠提供一種能夠實時觀察生物體的皮膚等的攝像系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是表示本發明的攝像系統的實施方式I的結構的示意圖。
[0016]圖2是表示實施方式I的攝像系統中的攝像裝置的結構例的方框圖。
[0017]圖3是表示實施方式I的攝像系統中的攝像部的結構例的示意圖。
[0018]圖4是表示實施方式I中的攝像裝置的圖像處理的內容的示意圖。
[0019]圖5是表示實施方式2以及3的攝像系統中的攝像裝置的結構的方框圖。
[0020]圖6是說明實施方式2中的對比度強調處理的圖表。
[0021]圖7(a)~(C)是說明實施方式3中的對比度強調處理的圖表。
[0022]圖8是表示實施方式4的攝像系統中的攝像部的結構的示意圖。
[0023]圖9是表示實施方式5的攝像系統中的攝像部的結構的示意圖。
[0024]圖10(a)是表示實施方式6的攝像系統中的攝像裝置的結構的方框圖，圖10(b)是表示攝像元件上的像素的排列的圖。
[0025]圖11是表示實施方式7的攝像系統中的攝像裝置的結構的示意圖。
[0026]圖12(a)是從被攝體側觀察實施方式7中的光學元件Lls的光學區域Dl、D2、D3以及D4的正視圖，圖12(b)是從被攝體側觀察光學元件Llp的光學區域D1、D2、D3以及D4的正視圖。
[0027]圖13是實施方式7中的陣列狀光學元件K的立體圖。
[0028]圖14(a)是放大表示實施方式7中的陣列狀光學元件K以及攝像元件N的圖，圖14(b)是表示陣列狀光學元件K與攝像元件N上的像素N上的像素的位置關係的圖。
[0029]圖15是表示實施方式8的攝像系統中的攝像裝置的結構的方框圖。
[0030]圖16是表示實施方式8的攝像系統中的攝像部的結構的示意圖。
【具體實施方式】
[0031]本申請發明人在研究現有的攝像系統時，發現存在問題。具體而言，在專利文獻I中，通過配置有透過波段不同的多個偏振照明和與偏振照明正交的偏振分量的光的偏振濾光器的相機，獲取多個波段的偏振圖像。波段不同的圖像，由於分時地獲取，因此專利文獻I的攝像系統不適合拍攝動態圖像。此外，由於僅使用紫外線照明，因此無法與基於可視光的圖像進行比較。
[0032]即使是專利文獻2，也分時地依次獲取基於紫外線照明的圖像和基於可視照明的圖像。因此，不適合拍攝動態圖像。此外，基於紫外線照明的圖像和基於可視照明的圖像的合成圖像，是根據基於紫外線照明的圖像與將基於可視照明的圖像的色調調整為紫色的圖像的差分信號而生成的。因此，成為與通常的彩色圖像的色調或灰度不同的圖像。因此，為了判定是否是皮膚的斑點 ，而需要將合成圖像和合成前的圖像並排觀察對比。因此，例如，若在顯示屏上並排進行顯示，則產生一個一個圖像的信息量變少的問題。
[0033]本申請發明人鑑於這樣的現有技術問題，想到用於拍攝生物體的皮膚等的新型攝像系統。本發明的一個方式的攝像系統如下所述。
[0034]本發明的一個方式的攝像系統，具有:偏振照明，其射出照明光，該照明光包含在與第一偏振軸平行的方向上振動的光的分量；攝像單元，其構成為:根據由所述照明光引起的相同時刻的來自被攝體的光，獲取具有第一波段的光的信息的第一圖像信息、具有第二波段的光的信息的第二圖像信息、具有第三波段的光的信息的第三圖像信息、以及從所述偏振照明射出且在所述被攝體反射並在與方向不同於所述第一偏振軸的第二偏振軸平行的方向上振動的、具有第四波段的光的信息的第四圖像信息，其中該第四波段是與所述照明光的所述光的分量相同的波段；第一運算處理部，其構成為使用所述第一圖像信息、所述第二圖像信息以及所述第三圖像信息來生成第一彩色圖像信息；和第二運算處理部，其構成為將所述第一圖像信息至所述第三圖像信息各自與所述第四圖像信息分別進行合成處理來生成第二彩色圖像信息。
[0035]所述第四波段的中心波長，比所述第一波段、所述第二波段以及所述第三波段的中心波長更短。
[0036]所述第四波段是與所述第三波段相同的波段，所述第三波段以及所述第四波段的中心波長，比所述第一波段以及所述第二波段的中心波長更短。
[0037]所述第一波段、所述第二波段、所述第三波段以及所述第四波段都是可視光的波段。
[0038]所述第一波段、所述第二波段以及所述第三波段都是可視光的波段，所述第四波段是近紫外線的波段。
[0039]還具有:第三運算處理部，其構成為在所述第二運算處理部中的所述合成處理之前，進行強調所述第四圖像信息的對比度的處理。
[0040]所述第三運算處理部，在進行所述對比度的強調之前，在所述第四圖像信息中，按照規定大小的每個圖像塊來計算灰度值的平均值，並根據規定的歸一化的灰度值與所述平均值之比來進行所述圖像塊 的各像素的灰度值的增益調整。
[0041]所述合成處理包括乘法處理。
[0042]所述攝像單元具有第一攝像元件以及第二攝像元件，由所述第一攝像元件獲取所述第一圖像信息、所述第二圖像信息以及所述第三圖像信息，由所述第二攝像元件獲取所述第四圖像信息。
[0043]所述攝像單元還具有:光路分割構造，其將來自所述被攝體的光線分割為導向所述第一攝像元件的光路、和導向所述第二攝像元件的光路。
[0044]所述攝像單元具有攝像元件，由所述攝像元件獲取所述第一圖像信息、所述第二圖像信息、所述第三圖像信息以及所述第四圖像信息。
[0045]所述攝像單元還具有:以陣列狀排列有4個透鏡的透鏡陣列；和
[0046]分光濾光器，其在與所述4個透鏡各自的光路上一對一對應地配置，且透過所述第一波段至所述第四波段的光的信息，所述攝像元件包含與所述4個透鏡一對一對應的4個攝像區域。
[0047]所述攝像元件，包括:以平面狀排列的多個光電變換部；多個第一至第四分光濾光器，被配置在所述多個光電變換部上，分別透過所述第一波段至所述第四波段的光；和多個偏振濾光器，被配置在配置有所述第四分光濾光器的光電變換元件上，且具有所述第二偏振軸。
[0048]所述攝像單元，具有:透鏡光學系統；和被配置在所述透鏡光學系統與所述攝像元件之間的陣列狀光學元件，
[0049]所述攝像元件具有使通過所述透鏡光學系統的光入射的多個第一光電變換部、多個第二光電變換部、多個第三光電變換部以及多個第四光電變換部，所述透鏡光學系統具有4個光學區域，所述4個光學區域包括:透過第一波段的光的第一光學區域、透過第二波段的光的第二光學區域、透過第三波段的光的第三光學區域、和主要透過在與所述第二偏振軸平行的方向上振動的光並且透過第四波段的光的第四光學區域，所述陣列狀光學元件，使通過所述第一光學區域、所述第二光學區域、所述第三光學區域以及所述第四光學區域的光分別入射到所述多個第一光電變換部、所述多個第二光電變換部、所述多個第三光電變換部以及所述多個第四光電變換部。
[0050]所述的攝像系統還具有:顯示裝置，其顯示由所述攝像部獲取到的圖像。
[0051]所述偏振照明包括:光源，其射出可視光波段的光；和偏振濾光器，其被配置為透過從所述光源射出的光，且具有所述第一偏振軸。
[0052]所述偏振照明包括:分別射出所述第一波段、第二波段、第三波段以及第四波段的光的光源；以及具有所述第一偏振軸的偏振濾光器，所述偏振濾光器被配置為僅使從射出所述第四波段的光的光源射出的光透過所述偏振濾光器。
[0053]本發明的另一方式的攝像系統，具有:偏振照明，其射出照明光，該照明光包含在與第一偏振軸平行的方向上振動的光的分量；攝像單元，其構成為:根據由所述照明光引起的相同時刻的來自被攝體的光，獲取具有第一波段的光的信息的第一圖像信息、具有第二波段的光的信息的第二圖像信息、具有從所述偏振照明射出且在所述被攝體反射並在與所述第一偏振軸的方向平行的方向上振動的、第三波段的光的信息的第五圖像信息、以及從所述偏振照明射出且在所述被攝體反射並在與方向不同於所述第一偏振軸的第二偏振軸平行的方向上振動的、具有所述第三波段的光的信息的第六圖像信息；第四運算處理部，其構成為:使用所述第五圖像信息以及所述第六圖像信息來生成具有所述第三波段的光的信息的第七圖像信息；第五運算處理部，其構成為:使用所述第一圖像信息、所述第二圖像信息以及所述第七圖像信息來生成第`一彩色圖像信息；第六運算處理部，其構成為:合成所述第一彩色圖像信息和所述第五圖像信息來生成第三彩色圖像信息；和第七運算處理部，其構成為:合成所述第一彩色圖像信息和所述第六圖像信息來生成第四彩色圖像信息。
[0054]以下，參照附圖來說明本發明的攝像裝置的實施方式。
[0055](實施方式I)
[0056]圖1是表示實施方式I的攝像系統AP的結構的示意圖。圖1所示的攝像系統AP具有:攝像裝置A ;偏振照明Qa ;和控制部CS。在本實施方式中，偏振照明Qa包括射出可視光的光的光源LSl和配置為透過從光源LSl照射的光的偏振濾光器PLl。偏振濾光器PLl具有在第一方向上平行的第一偏振軸，從偏振照明Qa射出的光,在本實施方式中，是在第一方向上振動的可視光波段的偏振光。偏振照明Qa包含第一、第二、第三以及第四波段的光，其中，只要至少第四波段的光是在第一方向上振動的光即可。即，從偏振照明Qa射出的照明光，只要主要包含僅在第一方向振動的第四波段的分量即可，從偏振照明Qa射出的光可以不全是偏振光，也可以包含非偏振光。例如，第一、第二、第三以及第四波段，是紅色(620-750nm)、綠色(495_570nm)、藍色(450_495nm)以及紫色(380_450nm)波段。
[0057]例如，光源LSl射出白色光時，白色光包含上述第一、第二、第三以及第四波段的光。此時，以透過所射出的白色光的方式相對於光源LSI配置偏振濾光器PL1。或者,光源LSl也可以包含分別射出第一、第二、第三以及第四波段的光的獨立的4個發光元件或者光源。此時，只要在至少射出第四波段的光的發光元件或者光源中設置有偏振濾光器PLl即可。
[0058]控制部CS，進行攝像裝置A以及偏振照明Qa的控制，或者進行與外部裝置E的輸入輸出控制等。外部裝置E，例如，是保存從攝像系統AP輸出的圖像的存儲器等的存儲裝置、顯示圖像的顯示裝置、處理圖像的個人計算機，或是它們的組合。若作為外部裝置E而追加顯示裝置，則能夠實時觀察皮膚等的圖像。
[0059]圖2是表示攝像裝置A的結構例的方框圖。攝像裝置A包括:攝像單元IP ;第一運算處理部S201 ;和第二運算處理部S202。
[0060]圖3是表示圖2所示的攝像單元IP的結構例的示意圖。在本實施方式中，攝像單元IP包含第一攝像部OSl以及第二攝像部0S2，被攝體(未圖示)分別由第一攝像部OSl以及第二攝像部0S2來拍攝。
[0061]第一攝像部0S1,具有第一透鏡光學系統La和第一攝像兀件Na。第一攝像兀件Na,在本實施方式中，是彩色攝像元件，獲取具有第一波段的光的信息的第一圖像信息S101、具有第二波段的光的信息的第二圖像信息S102、以及具有第三波段的光的信息的第三圖像信息S103。如上所述，第一波段、第二波段以及第三波段，分別主要包含紅色、綠色以及藍色波段。例如，第一攝像元件Na，如一般的彩色攝像元件那樣，具有:二維配置的多個像素的光電變換部；和相對於構成彩色圖像的一個像素的三個或四個像素、或者光電變換部而分別設置的透過第一波段、第二波段元件第三波段的光的彩色濾光器。
[0062]第二攝像部0S2，具有:主要透過第四波段的光的帶通濾光器F ;具有與第二方向平行的第二偏振軸，並且主要透過在第二方向上振動的光的第二偏振濾光器PL2 ;第二透鏡光學系統Lb ;和第二攝像元件Nb。`第二偏振軸與圖2的偏振照明Qa所具有的第一偏振濾光器的第一偏振軸正交。第二攝像元件Nb，例如是單色攝像元件，獲取具有第四波段的光的信息、並且具有在第二偏振軸的方向上振動的光的信息的圖像信息S104。此外，第四波段，如上所述，主要包含可視光波段的紫色波長的波段。即，第四波段的中心波長，比第一波段的中心波長、第二波段的中心波長以及第三波段的中心波長更短。
[0063]在此，透鏡光學系統La以及Lb，可以分別由一個透鏡構成，也可以由多個透鏡構成。圖2表不透鏡光學系統La以及Lb分別由一個透鏡構成的不例。
[0064]接著，通過攝像系統AP的動作以及攝像系統AP來說明拍攝生物體的皮膚等的步驟。從圖1的偏振照明Qa射出的光，到達被攝體Ob。偏振照明Qa的偏振濾光器PLl，主要透過在與第一偏振軸平行的方向上振動的光，並且吸收在與第二偏振軸正交的方向上振動的光的大部分。因此，對被攝體Ob,僅照射在與第一偏振軸平行的方向上振動的光。
[0065]被攝體0b，例如是人的臉部皮膚等。在本實施方式中，被攝體Ob作為人的臉部皮膚來進行說明。到達臉部皮膚(被攝體Ob)的光，是被反射的分量和被吸收的分量，攝像裝置A獲取基於被反射的分量的光的被攝體Ob的像。在臉部皮膚反射的光，包含在臉部皮膚的表面反射的分量、和進入臉部皮膚的內部而反覆漫射之後從與入射的位置不同的位置射出的分量。在此，所謂臉部皮膚的內部，是指表皮區域。在表皮區域中，在斑點產生的區域，生成有黑色素。進入表皮的光，特別是從藍色至近紫外線(UVA、UVB)的波段的光，因黑色素而衰減。
[0066]在臉部皮膚的表面反射的光，還包含進行鏡面反射的分量和進行擴散反射的分量。在臉部皮膚的表面進行鏡面反射的分量，維持偏振狀態。此外，在臉部皮膚的表面擴散反射的分量、和進入臉部皮膚的內部而從不同的位置射出的分量，成為偏振狀態散亂的無偏振的狀態，即非偏振光。
[0067]因此，由第一攝像部OSl獲取的具有第一波段的光的信息的第一圖像信息S101、具有第二波段的光的信息的第二圖像信息S102以及具有第三波段的光的信息的第三圖像信息S103，由於拍攝基於在所有方向上振動的光的被攝體0b，因此具有在臉部皮膚進行鏡面反射的光的分量、在臉部皮膚的表面擴散反射的光的分量、以及進入臉部皮膚的內部而從不同位置射出的光的分量。由這些圖像信息生成的彩色圖像，與由通常的彩色相機拍攝的圖像相同。因此，在根據由第一攝像部OSl獲取到的圖像信息而生成的彩色圖像中，由於包含臉部皮膚的鏡面反射分量(臉部皮膚的光亮)，因此，難以看出由斑點引起的亮度的降低。
[0068]另一方面，由第二攝像部0S2拍攝被攝體Ob的第四圖像信息，通過第二偏振濾光器PL2，臉部皮膚的鏡面反射分量(臉部皮膚的光亮)的大部分被截止，並且具有紫色的第四波段的光的信息。因此，在根據第四圖像信息生成的圖像中，易於看出以肉眼難以觀察到的臉部皮膚的斑點。
[0069]如此，攝像單元IP，為了生成通常的彩色圖像，而構成為:同時獲取具有第一波段的光的信息的第一圖像信息S101、具有第二波段的光的信息的第二圖像信息S102、以及具有第三波段的光的信息的第三圖像信息S103和易於觀察到臉部皮膚的斑點的狀態的第四圖像信息S104。在此， 所謂同時，是指第一圖像信息S101、第二圖像信息S102、第三圖像信息S103以及第四圖像信息S104，基於相同時刻從偏振照明Qa射出的光的來自被攝體的光而獲取。生成這些圖像信息也可以不完全同時，例如，在不阻礙生成動態圖像的程度下，也可以有時間上的偏差。
[0070]接著，針對圖像處理的流程進行說明。如圖2所示，第一運算處理部S201，構成為:使用具有第一波段的光的信息的第一圖像信息S101、具有第二波段的光的信息的第二圖像信息S102以及具有第三波段的光的信息的第三圖像信息S103來生成第一彩色圖像S301。
[0071]第二運算處理部S202，構成為:將第一圖像信息S101、第二圖像信息S102以及第三圖像信息S103各自與在第二偏振軸的方向上振動並且具有第四波段的光的信息的圖像信息S104分別進行合成處理來生成第二彩色圖像信息。
[0072]由於進行上述信號處理，攝像裝置A的第一運算處理部S201以及第一運算處理部S201，可以由專用的集成電路構成，也可以由運算裝置(MPU)、存儲器以及在存儲器等所存儲的由上述信號處理步驟來處理信號的軟體上構成。或者，也可以通過這二者構成。此外，為了上述信號處理，第一攝像元件Na以及第二攝像元件Nb，可以輸出被A / D變換的數字的第一圖像信息S101、第二圖像信息S102、第三圖像信息S103以及第四圖像信息S104，也可以由第一~第七運算處理部S201~S207將模擬的第一圖像信息S101、第二圖像信息S102、第三圖像信息S103以及第四圖像信息S104變換為數字。以下的實施方式中的第三~第七運算處理部S203~S207也可以同樣構成。
[0073]若示意性表示以上的圖像處理，則成為如圖4的流程。第一彩色圖像S301，由第一圖像?目息S101、第二圖像/[目息S102以及第二圖像彳目息S103生成。該圖像處理，在第一運算處理部S201中，例如，能夠與根據R、G、B的圖像信息來生成彩色圖像的、一般的攝像裝置中的彩色圖像處理同樣地進行。
[0074]在此，若在被攝體Ob的臉部皮膚上存在斑點，則在第四圖像信息S104中，拍攝斑點XS。若將第一圖像信息S101、第二圖像信息S102以及第三圖像信息S103各自與第四圖像信息S104分別進行合成處理，則分別生成圖像信息S21、圖像信息S22以及圖像信息S23。所述合成處理，例如，優選乘法處理。更具體而言，第二運算處理部S202，將第一圖像信息S101、第二圖像信息S102以及第三圖像信息S103各自的各像素中的灰度值(亮度信息)乘以與第四圖像信息S104對應的像素中的灰度值。此外，根據所得到的圖像信息S21、圖像信息S22以及圖像信息S23，進行與一般的攝像裝置中的彩色圖像處理同樣的處理，生成第二彩色圖像S302。
[0075]如圖4所示，在合成前的第四圖像信息S104中，由於存在斑點XS的信息，因此若第一圖像信息S101、第二圖像信息S102以及第三圖像信息S103各自與第四圖像信息S104分別進行乘法處理，則在圖像信息S21、圖像信息S22以及圖像信息S23中，都反映斑點XS的信息。此外，由於與第一圖像信息S101、第二圖像信息S102以及第三圖像信息S103分別進行乘法，因此合成後的第二彩色圖像S302的顏色的比率被保持。然而，僅進行乘法處理，圖像整體會變暗，因此，在乘法後還可以進行伽馬補正。此外，若進行伽馬補正，則彩度會降低，因此還可以進一步進行彩度強調處理。
[0076]此外，在本實施方式中，由於第一攝像部OSl與第二攝像部0S2彼此分離配置，因此，由第一攝像元件Na獲取到的圖像與由第二攝像元件Nb獲取到的圖像之間，會產生與被攝體距離對應的視差。當該視差成為問題時，在第二運算處理部中，也可以在生成第四圖像?目息的S104的視差補 正圖像彳目息之後，生成圖像彳目息S21、圖像/[目息S22以及圖像彳目息S23。具體而言，按照各圖像的每個微小塊，通過圖案匹配來提取由第一攝像部OSl獲取的第三圖像信息S103與由第二攝像部0S2獲取的第四圖像信息S104之間產生的視差，通過按照每個微小塊提取出的視差來錯開圖像，能夠生成第四圖像信息S104的視差補正圖像信息。
[0077]根據本實施方式，根據上述攝像系統的結構以及圖像處理，能夠同時獲取通常的彩色圖像和強調了斑點部分的彩色圖像。因此，能夠分別連續且並列地獲取通常的彩色圖像以及強調了斑點部分的彩色圖像，能夠進行動態圖像的拍攝。因此，能夠實現可實時觀察皮膚的斑點等的攝像系統。
[0078]而且，在本實施方式中，第四波段雖然設為可視光頻帶的紫色，但第四波段也可以是與第三波段相同的藍色波段。即，第三以及第四波段的中心波長，比第一及第二波段的中心波長更短。即使是藍色的波段，也能夠確認斑點的狀態，因此，能夠進一步強調地拍攝肉眼觀察的斑點。
[0079]此外，第四波段也可以是近紫外線的波段。獲取近紫外線波段的圖像時，偏振照明Qa中，使用包含近紫外線的波段的光的光源。當對臉部皮膚照射近紫外線的波段的光時，優選戴上截止紫外線的保護眼鏡來進行拍攝。通過使用近紫外線的波段的光，能夠拍攝用肉眼幾乎看不到的隱藏斑點。
[0080]而且，在環境光下使用本實施方式的攝像裝置時，從偏振照明Qa射出的照明光，也可以僅具有僅在第一方向上振動的第四波段的分量。
[0081]此外，如上所述，本實施方式的攝像系統，由於能夠獲取表皮區域中的信息，因此，不局限於臉部皮膚，也適用於觀察生物體的各部分的皮膚。此外，若在內視鏡中應用本實施方式的攝像系統，則對於胃等內臟，能夠觀察白表面稍位於內部的組織的狀態。因此，本實施方式的攝像系統在內視鏡中也能夠應用。
[0082](實施方式2)
[0083]圖5是表示本實施方式的攝像系統的攝像裝置的結構例的方框圖。本實施方式的攝像系統，與實施方式I的不同點在於，攝像裝置具有第三運算處理部。因此，以下，以第三運算處理部為主進行說明。
[0084]在本實施方式中，第三運算處理部構成為:處理第四圖像信息S104，以進行通過第四圖像信息S104得到的圖像的對比度強調。強調了對比度的第四圖像信息S104，此後，在第二運算處理部S202中，與第一圖像信息S101、第二圖像信息S102以及第三圖像信息S103各自進行合成。
[0085]圖6是說明對比度強調的圖表。圖像是二維圖像，為了使說明易於理解，針對對比度強調前後的圖像使用一維的灰度值來進行說明。在圖6的圖表中，橫軸是攝像元件上的像素位置，縱軸是灰度值。實線表示對比度強調處理前的第四圖像信息S104中的臉部皮膚的灰度值W1。在灰度值Wl中，呈凹形狀之處，表示存在斑點而灰度值變小。虛線表示對第四圖像信息S104實施對比度強調後的灰度值W2。通過對第四圖像信息S104實施對比度強調，在灰度值W2中，凹形狀變深，斑點部分與其它部分的灰度值差變大。由此，得到進一步強調了斑點的狀態的第四圖像信息S104。因此，通過將第一圖像信息S101、第二圖像信息S102以及第三圖像信息S103與第四圖像信息S104分別進行合成，能夠生成更易於了解斑點狀態的彩色圖像。
`[0086](實施方式3)
[0087]圖5是表示本實施方式的攝像系統的攝像裝置的結構例的方框圖。本實施方式的攝像系統與實施方式2的不同點在於，在第三運算處理部中，在對比度強調處理前進行歸一化處理。因此，在以下，以第三運算處理部中的歸一化處理為主進行說明。
[0088]在基於對比度強調處理前的第四圖像信息S104的圖像中，如圖6的圖表的實線所示，當存在灰度值Wl的梯度時，若直接進行對比度強調處理，則斑點以外之處的對比度也會被強調。其結果是，在合成後的圖像中，斑點以外之處的圖像的陰影也變強。特別是在照明對被攝體進行不均勻照射時，合成後的彩色圖像有時變得不自然。相反，若在不會成為不自然的範圍內強調對比度，則斑點的狀態的對比度強調會被限制。
[0089]為了避免這樣的對比度強調而得到自然的圖像，在本實施方式中，第三運算處理部，在進行對比度強調之前，將第四圖像信息S104的灰度值進行歸一化。具體而言，在第四圖像信息S104中，按照規定大小的每個圖像塊來計算灰度值的平均值，並根據規定的歸一化的灰度值與平均值之比進行圖像塊的各像素的灰度值的增益調整。
[0090]參照圖7(a)至圖7(c)，來更詳細地說明上述歸一化處理。例如，歸一化處理，是以8像素的塊單位來計算灰度值的平均值，並將規定的被歸一化的灰度值與塊單位的平均值之比(歸一化的灰度值/塊單位的平均值)設為該圖像塊的增益，並將該增益與各像素的灰度相乘。通過該處理，8像素的塊單位的灰度值的平均值，成為規定的歸一化的灰度值。如圖7(a)所示，在對比度強調前存在梯度的灰度值W1，如歸一化後的灰度值W1』所示，梯度減少。然而，由於以塊單位來決定增益，因此在以箭頭所示的塊的邊界位置會產生灰度的階梯差。為了控制它，通過對8像素單位的塊間的增益進行線性補償，而使歸一化後的灰度值，如圖7(b)所示，成為Wl」，消除階梯差。
[0091]若對歸一化後的灰度值W1」進一步進行對比度強調處理，則對比度強調後的灰度值成為如圖7(c)所示的W2」，能夠得到僅對與斑點對應的凹部進行了強調的灰度值的第四圖像信息S104。
[0092]根據以上的處理，即使是在對比度強調前存在灰度的梯度的情況下，合成後的圖像也能夠僅對斑點之處進行強調。即，合成後的彩色圖像成為僅良好地強調了斑點的狀態的圖像。
[0093](實施方式4)
[0094]圖8表示本實施方式的攝像系統的攝像單元IP的結構。本實施方式的攝像系統，具有攝像單元IP，其具有與實施方式I不同的構造。因此，以下，以攝像單元IP為主進行說明。本實施方式中的攝像裝置的攝像單元IP包括:透鏡光學系統L ;用於分離光路的半反射鏡HM ;第一攝像元件Na ;主要透過第四波段的光的帶通濾光器F ;主要透過在與第二偏振軸平行的方向上振動的光的第二偏振濾光器PL2 ;和第二攝像元件Nb。
[0095]在拍攝被攝體(未圖示)時，來自被攝體的光線，在通過透鏡光學系統L之後，到達半反射鏡HM。半反射鏡HM是光路分割構造，通過半反射鏡HM，光線被分割為朝向第一攝像元件Na的光線、和朝向第二攝像元件Nb的光線。朝向第一攝像元件Na的光線，直接到達第一攝像元件Na。朝向第二攝像元件Nb的光線，依次透過主要透過第四波段的光的帶通濾光器F、和主要透過在第二偏振軸的方向上振動的光的第二偏振濾光器PL2，而到達第二攝像元件Nb。
`[0096]第一攝像元件Na，如在實施方式I所說明，是彩色攝像元件，獲取具有第一波段的光的信息的第一圖像信息S101、具有第二波段的光的信息的第二圖像信息S102、以及具有第三波段的光的信息的第三圖像信息S103。第二攝像元件Nb，是單色攝像元件，獲取具有第四波段的光的信息、並且具有在第二偏振軸的方向上振動的光的信息的圖像信息S104。
[0097]根據這樣的結構，獲取第一圖像信息S101、第二圖像信息S102、第三圖像信息S103以及第三圖像信息S104。圖像合成，也可以使用在實施方式1、2以及3中說明的任一圖像處理來進行。
[0098]根據以上的結構，與實施方式I同樣，能夠實現能夠同時獲取通常的彩色圖像和強調了斑點部分的彩色圖像的攝像系統。
[0099]此外，在本實施方式中，由於通過半反射鏡來分離光路，因此，如實施方式1，由第一攝像元件Na獲取到的圖像與由第二攝像元件Nb獲取到的圖像之間不會產生視差。根據本實施方式，也可以不進行用於補正視差的圖像處理，能夠減小第二圖像處理部的電路規模。
[0100]而且，在本實施方式中，雖然作為分離光路的元件而採用半反射鏡，但也可以代替半反射鏡而採用分色鏡。在使用分色鏡時，只要將透過光的波段設為第一、第二以及第三波段，將反射的光的波段設為第四波段來進行設計即可。根據這樣的結構，朝向第二攝像元件的光線，主要形成第四波段的光線，也可以不使用帶通濾光器F。由此，能夠抑制入射第二攝像元件Nb的光的量的降低，從而提高拍攝靈敏度。
[0101](實施方式5)
[0102]圖9表示本實施方式的攝像系統的攝像單元IP的結構。本實施方式的攝像系統，具有:攝像單元IP，其具有與實施方式I不同的構造。因此，以下，以攝像單元IP為主進行說明。本實施方式的攝像裝置的攝像單元IP包括:複眼透鏡LL ;主要透過第一波段的光的帶通濾光器Fl ;主要透過第二波段的光的帶通濾光器F2 ;主要透過第三波段的光的帶通濾光器F ;主要透過第四波段的光的帶通濾光器F4 ;主要透過在第二偏振軸的方向上振動的光的第二偏振濾光器PL2 ;和攝像元件Ne。
[0103]在複眼透鏡LL中，以陣列狀配置有4個透鏡光學系統。具體而言，在同一平面上，透鏡光學系統La1、La2、La3以及La4排列成2行2列。此外，在攝像元件Ne上的攝像面Ni上，設定有與透鏡光學系統Lal、La2、La3以及La4分別一對一對應的攝像區域Nil、Ni2、Ni3 以及 Ni4。
[0104]從偏振照明Qa射出的光,在被攝體反射,反射光通過透鏡光學系統La1、La2、La3以及La4而分別聚光，在攝像元件Ne對應的攝像區域Nil、Ni2、Ni3以及Ni4中形成被攝體的像。在透鏡光學系統Lal、La2、La3以及La4的光路上，分別配置有帶通濾光器F1、F2、F3及F4。因此，經由透鏡光學系統Lal和主要透過第一波段的光的帶通濾光器F1，在攝像區域Nil形成被攝體的圖像。同樣地，經由透鏡光學系統La2以及主要透過第二波段的光的帶通濾光器F2，經由透鏡光學系統La3以及主要透過第三波段的光的帶通濾光器F3，經由透鏡光學系統La4以及主要透過第四波段的光的帶通濾光器F4和第二偏振濾光器PL2，分別在攝像區域Ni2、Ni3、Ni4形成被攝體的圖像。如此,攝像單元IP，通過4個光路來拍攝被攝體(未圖示)。根據這樣的結構，從攝像區域Nil、Ni2、Ni3以及Ni4，分別獲取具有第一波段的光的信息的第一圖像信息S101、具有第二波段的光的信息的第二圖像信息S102、具有第三波段的光的信息的`第三圖像信息S103、以及具有第四波段的光的信息並且具有在第二偏振軸的方向上振動的光的信息的圖像信息S104。
[0105]在本實施方式中，由於透鏡光學系統Lal、La2、La3以及La4彼此分離排列，因此，在攝像區域Nil、Ni2、Ni3以及Ni4獲取到的圖像，會相互產生與被攝體距離對應的視差。當該視差成為問題時，也可以在第一圖像處理部以及第二運算處理部中，在補正各個視差之後，生成彩色圖像。具體而言，只要將第一圖像信息SlOl設為基準圖像，在分別生成第二圖像信息S102的視差補正圖像、第三圖像信息S103的視差補正圖像、第四圖像信息S104的視差補正圖像之後進行合成處理即可。各視差補正圖像，如在實施方式I所說明，能夠按照各圖像的每個微小塊，通過圖案匹配進行提取，並通過按照每個微小塊提取出的視差而錯開圖像來進行生成。
[0106]根據這樣的結構，獲取第一圖像信息S101、第二圖像信息S102、第三圖像信息S103以及第四圖像信息S104。圖像合成，可以採用在實施方式1、2以及3中說明的任一圖像處理來進行。
[0107]通過如上所述的結構，與實施方式I同樣，能夠實現可同時獲取通常的彩色圖像與強調了斑點部分的彩色圖像的攝像系統。
[0108]在本實施方式5中，由於是在一個攝像元件Ne上配置複眼透鏡LL的結構，因此，與實施方式I及4的結構相比，能夠減小攝像單元IP的容積，能夠使攝像裝置小型化。[0109](實施方式6)
[0110]圖10(a)表示本實施方式的攝像系統的攝像單元IP的結構。本實施方式的攝像系統，具有:攝像單元IP，其具有與實施方式I不同的構造。因此，以下，以攝像單元IP為主進行說明。
[0111]本實施方式的攝像裝置的攝像單元IP具有透鏡光學系統L和攝像元件Nd。圖10(b)是表示攝像元件Nd上的像素的排列的圖。在攝像元件Nd的攝像面上，以二維陣列狀配置有多個光電變換部，各光電變換部構成像素。在圖10(b)中，在光電變換部的像素Pal中，具有主要透過第一波段的帶通濾光器。同樣地，在像素Pa2、Pa3中，分別具有主要透過第二波段的光、以及主要透過第三波段的光的帶通濾光器。另一方面，像素Pa4，具有主要透過第四波段的光的帶通濾光器和主要透過在第二偏振軸的方向上振動的光的偏振濾光器。各像素的帶通濾光器，由吸收型的濾光器或通過電介質多層膜構成的濾光器構成，偏振濾光器由線柵偏振子構成。
[0112]在拍攝被攝體(未圖示)時，來自被攝體的光線，在通過透鏡光學系統L之後，到達攝像元件Nd。像素Pal，由於具有主要透過第一波段的光的帶通濾光器，因此，能夠通過僅提取像素Pal，而生成具有第一波段的光的信息的第一圖像信息S101。同樣地，通過分別提取像素Pa2以及像素Pa3，能夠生成具有第二波段的光的信息的第二像素信息S102以及具有第三波段的光的信息的第三圖像信息S103。此外，像素Pa4，由於具有主要透過第四波段的光的帶通濾光器和主要透過在第二偏振軸的方向上振動的光的偏振濾光器，因此，能夠通過僅提取像素Pa4，而生成在與第二偏振軸平行的方向上振動且具有第四波段的光的信息的第四圖像信息S104。
[0113]根據這樣的結構，獲取第一圖像信息S101、第二圖像信息S102、第三圖像信息S103以及第四圖像信息 S104。圖像合成，可以採用實施方式1、2以及3中所說明的任一圖像處理來進行。
[0114]根據以上的結構，與實施方式I同樣，能夠實現可同時獲取通常彩色圖像和強調了斑點部分的彩色圖像的攝像系統。
[0115]在本實施方式6中，由於是在一個攝像元件Nd上配置透鏡光學系統L的結構，因此能夠與實施方式I及4的結構相比，能夠縮小攝像單元IP的容積，使攝像裝置小型化。
[0116](實施方式7)
[0117]本實施方式7，與實施方式1、4、5及6的不同點在於，攝像裝置A的攝像單元IP的結構。其中，在本實施方式中，省略針對與實施方式1、4、5及6相同的內容的詳細說明。
[0118]圖11表示本實施方式的攝像系統的攝像單元IP的結構。本實施方式的攝像系統，具有:攝像單元IP，其具有與實施方式I不同的構造。因此，以下，以攝像單元IP為主來進行說明。本實施方式的攝像單元IP，具有將V設為光軸的透鏡光學系統Lx、在透鏡光學系統Lx的焦點附近所配置的陣列狀光學元件K、和單色攝像元件Ne。
[0119]透鏡光學系統Lx，包括:使來自被攝體(未圖示)的光入射的光圈S ;使透過光圈S的光入射的光學兀件Llp ；以及使通過光學兀件Llp的光入射的透鏡L2。透鏡光學系統Lx,具有第一、第二、第三以及第四光學區域Dl、D2、D3以及D4。
[0120]透鏡L2，可以由一個透鏡構成，也可以由多個透鏡構成。此外，可以是在光圈S的前後，多個分離配置的結構。在圖11中，圖示為一個結構。[0121]圖12(a)是從被攝體側觀察光學元件Lls的正視圖。光學元件Lls被配置在光學區域D1、D2、D3以及D4。光學區域D1、D2、D3以及D4，是在與光軸V垂直的面內，被通過與光軸V垂直的面相交的點的相互垂直的兩條直線分割的4個區域。此外，光學區域D1、D2、D3以及D4，在透鏡光學系統Lx中，與光軸V平行地延伸。在光學元件Lls之中，位於光學區域D1、D2、D3以及D4的部分的分光透過率特性彼此不同。光學元件Lls被配置在光圈S與光學元件Llp之間。光學元件Lls，在光學區域D1、D2、D3以及D4中，區域分別具有:主要透過第一波段的光的分光透過率特性、主要透過第二波段的光的分光透過率特性、主要透過第三波段的光的分光透過率特性、以及主要透過第四波段的光的分光透過率特性。例如，光學元件Lls，在光學區域Dl、D2、D3以及D4中，具有:濾光器，其具有主要透過第一、第二、第三、第四波段的光的分光透過率特性。
[0122]圖12(b)是從被攝體側觀察光學元件Llp的正視圖。光學元件Llp，僅在光學區域Dl中，具有主要透過在與第二偏振軸平行的方向上振動的光的偏振濾光器，在其它區域中，具有透過在所有方向上振動的光的玻璃板。
[0123]如圖11、圖12(a)、(b)所示，在來自被攝體的光之中，光B1、B2、B3、B4分別透過光學區域 D1、D2、D3、D4。
[0124]圖13是陣列狀光學元件K的立體圖。在陣列狀光學元件K中的攝像元件Ne側的面上，以格子狀配置有光學要素M。各個光學要素M2的截面(縱方向以及橫方向各自的截面)，具有曲面形狀，各個光學要素M，在攝像元件N側凸出。如此，光學要素M是微透鏡，陣列狀光學元件K，通過在攝像元件Ne的光電變換部相同的2方向上以二維排列多個光學元素來構成微透鏡陣列。光學要素M與在行及列方向上所配置的4個光電變換部對應。
[0125]圖14(a)是放大表示陣列狀光學元件K和攝像元件Ne的圖，圖14(b)是表示陣列狀光學元件K與攝像元件N上的光電變換部(像素)的位置關係的圖。陣列狀光學元件K，被配置為使形成光學要素M的面朝向攝像面Ni側。攝像元件Ne，在攝像面Ni中，具有多個由4個光電變換部構成的彩色的像素P。多個像素P在行以及列方向上被配置。各像素P，包括在行以及列方向上所配置的第一、第二、第三以及第四的光電變換部。第一、第二、第三以及第四光電變換部，獨立地檢測光並變換為電信號，構成像素Pbl、像素Pb2、像素Pb3以及像素Pb4。
[0126]陣列狀光學元件K，被配置在透鏡光學系統Lx的焦點附近，並且被配置在白攝像面Ni離開規定距離的位置。如圖14(b)所示，陣列狀光學元件K的各光學要素M的中心Me、和由4個光電變換部構成的像素P的中心Pc，位於與光軸V平行的相同直線上。因此，各光學要素M與4個光電變換部對應配置。
[0127]在攝像面Ni上，設置有微透鏡Ms，以使覆蓋第一、第二、第三以及第四光電變換部(像素Pbl、Pb2、Pb3、Pb4)的表面。在各第一、第二、第三以及第四光電變換部(像素Pbl、Pb2、Pb3、Pb4)上，未設置具有不同的分光透過率特性的彩色濾光器等。
[0128]陣列狀光學元件K被設計為:使分別通過光學元件Lls以及Llp的光學區域D1、D2、D3以及D4的光的B1、B2、B3、B4的大部分到達攝像面Ni上的像素P1、像素P2、像素P3以及像素P4。具 體而言，通過適當設定陣列狀光學元件K的折射率、距攝像面Ni的距離以及光學要素M表面的曲率半徑等的參數，來實現上述結構。
[0129]因此，在像素Pbl上，主要入射第一波段的光，通過僅提取像素Pbl，能夠生成具有僅以第一波段的光的信息為主的第一圖像信息S101。同樣地，通過分別提取像素Pb2以及像素Pb3，能夠生成主要具有第二波段的光的信息的第二圖像信息S102、以及僅具有第三波段的光的信息的第三圖像信息S103。此外，在像素Pb4上，由於在第四波段中主要入射與第二偏振軸平行的方向上振動的光，因此，通過僅提取像素Pb4，能夠生成在第二偏振軸的方向上振動並且僅具有第四波段的光的信息的第四圖像信息S104。
[0130]根據這樣的結構，獲取第一圖像信息S101、第二圖像信息S102、第三圖像信息103以及第四圖像信息S104。圖像合成可以採用在實施方式1、2以及3中說明的任一圖像處理來處理。
[0131]根據以上的結構，與實施方式I同樣，能夠實現可同時獲取通常彩色圖像和強調了斑點部分的彩色圖像的攝像系統。
[0132]在本實施方式7中，能夠根據目的來變更光學元件Lls以及Llp的結構。特別地，在光學元件Lls中，通過使用電介質多層膜，能夠設計希望的分光特性，因此，易於進行分光特性的定製。
[0133](實施方式8)
[0134]圖15是表示本實施方式的攝像系統的攝像裝置的結構例的方框圖。本實施方式的攝像系統，攝像部IP的結構和攝像裝置A的結構與實施方式I不同。因此，在以下，針對攝像部IP和圖像處理的流程進行說明。
[0135]圖15是表示本實施方式的攝像裝置A的結構例的方框圖。攝像裝置A包括:攝像部IP ;第四運算處理部S204 ;第五運算處理部S205 ;第六運算處理部S206 ;和第七運算處理部S207。
[0136]圖16是表示圖2所示的攝像部IP的結構例的示意圖。在本實施方式中，攝像部IP與實施方式5的不同點在於:附加了偏振濾光器PL3 ;和帶通濾光器F3與帶通濾光器F4都透過第三波段的光。偏振濾光器PL3，主要透過在與偏振濾光器PL2正交的第一偏振軸的方向上振動的光。
[0137]根據這樣的結構，從攝像區域Nil、Ni2、Ni3以及Ni4中，分別獲取具有第一波段的光的信息的第一圖像信息S101、具有第二波段的光的信息的第二圖像信息S102、具有第三波段的光的信息並且具有在第一偏振軸的方向上振動的光的信息的第五圖像信息S105、以及具有第三波段的光的信息並且具有在與第一偏振軸正交的第二偏振軸的方向上振動的光的信息的第六圖像信息S106。
[0138]接著，針對振動圖像處理的流程來進行說明。如圖15所示，第四運算處理部S204，構成為:將具有第三波段的光的信息並且具有在第一偏振軸的方向上振動的光的信息的第五圖像信息S105、以及具有第三波段的光的信息並且具有在第二偏振軸的方向上振動的光的信息的第六圖像信息S106相加，來生成具有第三波段信息的第七圖像信息。在此，由於第二偏振軸與第一偏振軸正交，因此，通過相加處理，第七圖像信息成為無偏振並且具有第三波段的光的信息的圖像信息。
[0139]第五運算處理部S205，構成為:使用第一圖像信息S101、第二圖像信息S102以及第七圖像信息S107來生成第一彩色信息S301。該圖像處理，例如，根據R、G、B的圖像信息來生成彩色圖像。
[0140]第六運算處理部S206，構成為:將第一彩色圖像S301與第五圖像信息S105通過例如相乘運算來進行合成處理，並生成第三彩色圖像S303。第五圖像信息S105，具有在第一偏振軸的方向上振動的光的信息。由於第一偏振軸的方向與照明的偏振軸的方向相同，因此，第五圖像信息S105包含很多臉部皮膚的鏡面反射分量。在具有在臉部皮膚的表面進行了鏡面反射的光的分量的圖像信息中，由於由臉部皮膚的凹凸引起的陰影很清晰，因此成為易於看出皮膚的小皺紋的圖像。因此，通過這樣的合成處理，能夠生成強調了小皺紋等部分的第三彩色圖像S303。
[0141]第七運算處理部S207，構成為:例如通過將第一彩色圖像S301和第六圖像信息S106相乘來進行合成處理，並生成第四彩色圖像S304。
[0142]如實施方式I所說明，由於由偏振濾光器PL2截止臉部皮膚的鏡面反射分量(臉部皮膚的光亮)的大部分，因此，在第六圖像信息S106中，易於看出臉部皮膚的斑點。因此，通過這樣的合成處理，與實施方式I同樣地，能夠生成強調了斑點部分的第四彩色圖像S304。
[0143]如此，根據本實施方式，通過上述攝像系統的結構以及圖像處理，可同時獲取通常的彩色圖像、強調了斑點部分的彩色圖像以及強調了小皺紋等部分的彩色圖像。因此，能夠分別連續並且並列地獲取通常的彩色圖像、強調了斑點部分的彩色圖像以及強調了小皺紋等部分的彩色圖像，能夠進行動態圖像的拍攝。因此，能夠實現可以實時觀察強調了皮膚的斑點或小皺紋等的圖像的攝像系統。
[0144]而且，本實施方式8的攝像部，並不局限於圖16所示的光學系統，在實施方式6的圖10或實施方式7的圖11所示的光學系統中，也可以構成為適當配置偏振濾光器。
[0145]產業上的利用可能性
[0146]本發明的攝像系統，作為皮膚診斷相機以及內視鏡相機等的攝像裝置有用。此外，也能夠在顯微鏡或電子反射鏡等的攝像系統中應用。
`[0147]附圖符號說明:
[0148]IP-攝像單元，
[0149]A-攝像裝置，
[0150]AP-攝像系統，
[0151]SlOl ~S104-圖像信息，
[0152]S201~S203-運算處理部，
[0153]S301~S303-彩色圖像信息，
[0154]W1、W2_ 灰度值，
[0155]PL1、PL2-偏振濾光器，
[0156]La、Lb、L-透鏡，
[0157]Na、Nb、Ne、Nd、Ne-攝像元件，
[0158]LL-複眼透鏡，
[0159]Lal~La4_複眼透鏡的光學要素，
[0160]Fl~F4-帶通濾光器，
[0161]N1-攝像面，
[0162]Nil~Ni4_攝像面上的攝像區域，
[0163]0S1、0S2_ 攝像部，[0164]Pal~Pa4_攝像元件上的像素，
[0165]Lx-透鏡光學系統，
[0166]Lls、Llp-光學兀件，
[0167]L2-透鏡，
[0168]Dl~D4-光學區域，
[0169]S-光圈，
[0170]K-陣列狀光學元件，
[0171]M-陣列狀光學元件中的光學要素，
[0172]Ms-攝像元件上的微透鏡，
[0173]Pbl~Pb4_攝像元件上的像素，
[0174]Qa-偏 振照明。
【權利要求】
1.一種攝像系統，具有: 偏振照明，其射出照明光，該照明光包含在與第一偏振軸平行的方向上振動的光的分量; 攝像單元，其構成為:根據由所述照明光引起的相同時刻的來自被攝體的光，獲取具有第一波段的光的信息的第一圖像信息、具有第二波段的光的信息的第二圖像信息、具有第三波段的光的信息的第三圖像信息、以及從所述偏振照明射出且在所述被攝體反射並在與方向不同於所述第一偏振軸的第二偏振軸平行的方向上振動的、具有第四波段的光的信息的第四圖像信息，其中該第四波段是與所述照明光的所述光的分量相同的波段； 第一運算處理部，其構成為:使用所述第一圖像信息、所述第二圖像信息以及所述第三圖像信息來生成第一彩色圖像信息；和 第二運算處理部，其構成為:將所述第一圖像信息至所述第三圖像信息各自與所述第四圖像信息分別進行合成處理來生成第二彩色圖像信息。
2.根據權利要求1所述的攝像系統，其特徵在於， 所述第四波段的中心 波長，比所述第一波段、所述第二波段以及所述第三波段的中心波長更短。
3.根據權利要求1所述的攝像系統，其特徵在於， 所述第四波段是與所述第三波段相同的波段，所述第三波段以及所述第四波段的中心波長，比所述第一波段以及所述第二波段的中心波長更短。
4.根據權利要求1~3任一項所述的攝像系統，其特徵在於， 所述第一波段、所述第二波段、所述第三波段以及所述第四波段，都是可視光的波段。
5.根據權利要求1~3任一項所述的攝像系統，其特徵在於， 所述第一波段、所述第二波段以及所述第三波段都是可視光的波段，所述第四波段是近紫外線的波段。
6.根據權利要求1~5任一項所述的攝像系統，其特徵在於， 還具有: 第三運算處理部，其構成為在所述第二運算處理部中的所述合成處理之前，進行強調所述第四圖像信息的對比度的處理。
7.根據權利要求6所述的攝像系統，其特徵在於， 所述第三運算處理部，在進行所述對比度的強調之前，在所述第四圖像信息中，按照規定大小的每個圖像塊來計算灰度值的平均值，並根據規定的歸一化的灰度值與所述平均值之比來進行所述圖像塊的各像素的灰度值的增益調整。
8.根據權利要求1~7任一項所述的攝像系統，其特徵在於， 所述合成處理包括乘法處理。
9.根據權利要求1~8任一項所述的攝像系統，其特徵在於， 所述攝像單元具有第一攝像元件以及第二攝像元件， 由所述第一攝像元件獲取所述第一圖像信息、所述第二圖像信息以及所述第三圖像信息， 由所述第二攝像元件獲取所述第四圖像信息。
10.根據權利要求9所述的攝像系統，其特徵在於，所述攝像單元還具有: 光路分割構造，其將來自所述被攝體的光線分割為導向所述第一攝像元件的光路、和導向所述第二攝像元件的光路。
11.根據權利要求1~8的任一項所述的攝像系統，其特徵在於， 所述攝像單元具有攝像元件， 由所述攝像元件獲取所述第一圖像信息、所述第二圖像信息、所述第三圖像信息以及所述第四圖像信息。
12.根據權利要求11所述的攝像系統，其特徵在於， 所述攝像單元還具有: 透鏡陣列，其以陣列狀排列有4個透鏡；和 分光濾光器，其在所述4個透鏡各自的光路上一對一對應地配置，且透過從所述第一波段至所述第四波段的光的信息， 所述攝像元件包含與所述4個透鏡一對一對應的4個攝像區域。
13.根據權利要求11所述的攝像系統，其特徵在於， 所述攝像元件，包括:· 以平面狀排列的多個光電變換部； 多個第一至第四分光濾光器，被配置在所述多個光電變換部上，分別透過所述第一波段至所述第四波段的光；和 多個偏振濾光器，被配置在配置有所述第四分光濾光器的光電變換元件上，且具有所述第二偏振軸。
14.根據權利要求11所述的攝像系統，其特徵在於， 所述攝像單元，具有: 透鏡光學系統；和 被配置在所述透鏡光學系統與所述攝像元件之間的陣列狀光學元件， 所述攝像元件具有使通過所述透鏡光學系統的光入射的多個第一光電變換部、多個第二光電變換部、多個第三光電變換部以及多個第四光電變換部， 所述透鏡光學系統具有4個光學區域，所述4個光學區域包括:透過第一波段的光的第一光學區域、透過第二波段的光的第二光學區域、透過第三波段的光的第三光學區域、和主要透過在與所述第二偏振軸平行的方向上振動的光並且透過第四波段的光的第四光學區域， 所述陣列狀光學元件，使通過所述第一光學區域、所述第二光學區域、所述第三光學區域以及所述第四光學區域的光分別入射到所述多個第一光電變換部、所述多個第二光電變換部、所述多個第三光電變換部以及所述多個第四光電變換部。
15.根據權利要求1~14任一項所述的攝像系統，其特徵在於， 還具有: 顯示裝置，其顯示由所述攝像部獲取到的圖像。
16.根據權利要求1~15任一項所述的攝像系統，其特徵在於， 所述偏振照明包括: 光源，其射出可視光波段的光；和偏振濾光器，其被配置為透過從所述光源射出的光，且具有所述第一偏振軸。
17.根據權利要求1~15任一項所述的攝像系統，其特徵在於， 所述偏振照明包括: 光源，其分別射出所述第一波段、第二波段、第三波段以及第四波段的光；以及 偏振濾光器，其具有所述第一偏振軸， 所述偏振濾光器被配置為:僅使從射出所述第四波段的光的光源射出的光透過所述偏振濾光器。
18.一種攝像系統，具有: 偏振照明，其射出照明光，該照明光包含在與第一偏振軸平行的方向上振動的光的分量; 攝像單元，其構成為:根據由所述照明光引起的相同時刻的來自被攝體的光，獲取具有第一波段的光的信息的第一圖像信息、具有第二波段的光的信息的第二圖像信息、從所述偏振照明射出且在所述被攝體反射並在與所述第一偏振軸的方向平行的方向上振動的具有第三波段的光的信息的第五圖像信息、以及從所述偏振照明射出且在所述被攝體反射並在與方向不同於所述第一偏振軸的第二偏振軸平行的方向上振動的、具有所述第三波段的光的信息的第六圖像信息； 第四運算處理部，其構成為:使用所述第五圖像信息以及所述第六圖像信息來生成具有所述第三波段的光的信息的第七圖像信息； 第五運算處理部，其構成為:使用所述第一圖像信息、所述第二圖像信息以及所述第七圖像信息來生成第一彩色圖像信息； 第六運算處理部，其構成為:合成所述第一彩色圖像信息和所述第五圖像信息來生成第二彩色圖像息；和 第七運算處理部，其構成為:合成所述第一彩色圖像信息和所述第六圖像信息來生成第四彩色圖像信息。
【文檔編號】A61B5/107GK103826530SQ201380003172
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年7月24日 優先權日:2012年7月25日
【發明者】今村典廣, 山形道弘, 是永繼博 申請人:松下電器產業株式會社