JP2018072051A - 光源装置及び撮像システム - Google Patents

Abstract

【課題】試料に照射される光の波長を連続的に高速で変化させながら、波長の変化に同期して試料を撮像可能な光源装置を提供する。【解決手段】光源装置１０は、円板状に成形され、中心軸周りに回転可能な円板状リニアバリアブルフィルタ１４と、円板状リニアバリアブルフィルタ１４を透過した光を試料３０に照射するハロゲン光源１１と、円板状リニアバリアブルフィルタ１４を中心軸周りに回転させるパルスモータ１５と、位置検出用の光を発光する発光素子１７と、受光量に応じた信号を発生する受光素子１８と、撮像装置からの同期信号に基づいて撮像装置で撮像される画像のコマ数をカウントし、カウントされたコマ数が所定値になる毎に、コマ数検出フラグを発生し、受光素子１８から出力された信号がピークになるタイミングとコマ数検出フラグが発生するタイミングとが同期するように、パルスモータ１５の回転速度を制御するコントローラ２２と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置及び撮像システムに関する。

従来、可視光領域全体にわたる照明光を適切に選択して、簡易かつ小型化可能な構成で高速測定が可能な技術が開示されている（特許文献１参照）。

特許文献１の技術では、照明フィルタ装置は、光を透過させる位置に応じて透過波長が連続的に変化する光フィルタを備え、広帯域光を狭帯域光にした上で試料に照射する。カメラ装置は、照明フィルタ装置により光が照射された試料の画像データを取り込む。このとき、光フィルタの位置を変化させることで、試料に照射する光の波長を変化させながら、試料の画像データを分析し、試料に適した照明設定を判定する。

特開２００４−４０５５号公報

しかし、特許文献１では、色フィルタの位置を高速度で移動させるための具体的な手段が記載されていないため、どのようにして広帯域光から狭帯域光にするのかが明らかになっていない。

また、特許文献１では、試料の画像データを分析し、分析結果に基づいて試料に適した照明に設定することが記載されているものの、予め決められた様々な波長の照明光を連続的に高速で切り替えながら試料に照射して、そのときの試料の画像データを取り込むことが記載されていない。

本発明は、このような実情を鑑みて提案されたものであり、試料に照射される光の波長を連続的に高速で変化させながら、波長の変化に同期して試料を撮像することが可能になる光源装置及び撮像システムを提供することを目的とする。

本発明に係る光源装置は、円板状に成形され、中心軸周りに回転可能なリニアバリアブルフィルタと、発光して、前記リニアバリアブルフィルタを透過した光を試料に照射する光源と、前記リニアバリアブルフィルタを前記中心軸周りに回転させることで、前記リニアバリアブルフィルタを透過して前記試料に照射される光の波長を連続的に変化させる回転手段と、前記リニアバリアブルフィルタに対して、位置検出用の所定波長の光を発光する位置検出用発光手段と、前記位置検出用発光手段から発光され、前記リニアバリアブルフィルタを透過した光を受光して、受光量に応じた信号を発生する受光手段と、撮像装置からの同期信号に基づいて撮像装置で撮像される画像のコマ数をカウントし、カウントされたコマ数が所定値になる毎に、コマ数検出フラグを発生するコマ数検出フラグ発生手段と、前記受光手段から出力された信号がピークになるタイミングを検出し、前記信号がピークになるタイミングと前記コマ数検出フラグが発生するタイミングとが同期するように、前記回転手段の回転速度を制御する制御手段と、を備えている。

また、本発明に係る光源装置は、長尺状に成形され、長手方向に沿った直線上を往復移動できるように設けられ、前記長手方向に沿ってバンドパスの中心波長が変化するリニアバリアブルフィルタと、発光して、前記リニアバリアブルフィルタを透過した光を試料に照射する光源と、前記リニアバリアブルフィルタを長手方向に沿った直線上を往復移動させることで、前記リニアバリアブルフィルタを透過して前記試料に照射される光の波長を連続的にさせる移動手段と、前記リニアバリアブルフィルタに対して、位置検出用の所定波長の光を発光する位置検出用発光手段と、前記位置検出用発光手段から発光され、前記リニアバリアブルフィルタを透過した光を受光して、受光量に応じた信号を発生する受光手段と、前記リニアバリアブルフィルタが前記直線上を移動しながら、前記受光手段から出力された信号がピークになる位置を検出し、検出した位置を基準位置にして前記リニアバリアブルフィルタの前記直線上の位置を制御する制御手段と、前記リニアバリアブルフィルタの移動開始直後及び移動終了直前に、前記試料を撮像するための撮像装置により生成される画像について１フレーム時間を既定値よりも長くなるように設定するための信号を生成し、生成した信号を前記撮像装置に送信する信号生成手段と、を備えている。

本発明に係る撮像システムは、上述した発光装置と、前記発送装置により光が照射された試料を撮像する撮像装置と、を備えている。

本発明は、試料に照射される光の波長を連続的に高速で変化させながら、波長の変化に同期して試料を撮像することが可能になる。

本発明の第１の実施形態に係る撮像システムの概略構成図である。 光源装置の機能的な構成を示すブロック図である。 汎用的なリニアバリアブルフィルタを示す図である。 汎用的なリニアバリアブルフィルタのバンドパスの中心波長が５８０ｎｍの位置にスポット光が照射された場合の光透過特性を示す図である。 円板状リニアバリアブルフィルタを示す図である パルスモータの回転角度に対する円板状リニアバリアブルフィルタのバンドパスの中心波長の特性図である。 画像信号、コマ数検出フラグ、ＬＶＦ基準位置のタイミングチャートである。 フレーム番号、円板状リニアバリアブルフィルタの回転角度、及び光源装置の出力光の波長の関係を示す図である。 撮像装置により撮像された試料の画像を示す図である。 第２の実施形態に係る光源装置の構成を示すブロック図である。 長尺状リニアバリアブルフィルタの平面図である。 長尺状リニアバリアブルフィルタの移動速度を示す図である。 トリガー信号、画像信号、コマ数検出フラグ、ＬＶＦ基準位置のタイミングチャートである。 長尺状リニアバリアブルフィルタの移動速度を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像システム１の概略構成図である。
撮像システム１は、波長が連続的に変化する光を試料３０に照射する光源装置１０と、試料３０の照射光の波長が連続的に変化する期間に試料３０を撮像する撮像装置４０と、を備えている。

光源装置１０は、連続的に波長が変化する光を出力すると共に、撮像装置４０から送信される同期信号を受信し、受信した同期信号に同期するように波長の変化タイミングを制御する。

撮像装置４０は、異なる種類の錠剤が混在する試料３０を撮像する。試料３０の反射光は、錠剤の種類によって波長が異なる。このため、試料３０に様々な波長の光を照射して、そのときの試料３０の画像をチェックすることによって、試料３０に何の種類の錠剤がどの程度混入しているかが分かる。なお、試料３０は、上記の例に限定されるものではない。

図２は、光源装置１０の構成を示すブロック図である。光源装置１０は、ハロゲン光源１１と、第１レンズ１２と、第２レンズ１３と、円板状リニアバリアブルフィルタ１４と、パルスモータ１５と、モータドライバ１６と、を備えている。

ハロゲン光源１１は、可視光から近赤外光までの波長を含む光を出力して、第１レンズ１２に照射する。第１レンズ１２は、ハロゲン光源１１からの光を集光して、円板状リニアバリアブルフィルタ１４の端部に向けて、集光されたスポット光を照射する。スポット光は、円板状リニアバリアブルフィルタ１４を透過した後、拡散しながら第２レンズ１３に入射する。第２レンズ１３は、入射された光を平行光にして、試料３０に光を照射する。

このように、第１レンズ１２と第２レンズ１３との間には、第１レンズ１２によって集光された光がスポット光となる位置に、リニアバリアブルフィルタからなる円板状リニアバリアブルフィルタ１４が設けられている。

図３は、正方形状に成形された汎用的なリニアバリアブルフィルタを示す図である。リニアバリアブルフィルタは、光入射位置を所定方向（図３では上下方向）に移動させることで透過波長を可変できる光干渉フィルタである。リニアバリアブルフィルタは、バンドパスの中心波長（あるいはエッジフィルタのエッジ波長）が光入射位置に対して線形的に変化する特徴を有する。図３では、上下方向の下側から上側に向かって、バンドパスの中心波長λが、最小値λmin、・・・、中間値（λmin＋λmax）／２、・・・、最大値λmaxと線形的に変化する。すなわち、１枚のリニアバリアブルフィルタが、複数の波長フィルタの代用として機能する。

図４は、図３に示す汎用的なリニアバリアブルフィルタのバンドパスの中心波長が５８０ｎｍの位置にスポット光が照射された場合の光透過特性を示す図である。同図に示すように、中心波長５８０ｎｍの±１０ｎｍにおいて、光透過特性はほぼ１００％である。しかし、中心波長５８０ｎｍの±１０ｎｍ以外の波長においては、光透過特性はほぼ０％である。

図５は、円板状リニアバリアブルフィルタ１４を示す図である。円板状リニアバリアブルフィルタ１４は、図３に示すリニアバリアブルフィルタを円板状に成形したものである。円板状リニアバリアブルフィルタ１４の中心点には軸穴が設けられている。この軸穴には、図２に示すパルスモータ１５の回転軸が挿入される。パルスモータ１５の回転軸が回転すると、円板状リニアバリアブルフィルタ１４は中心点を軸にして回転する。

第１レンズ１２によって集光されたスポット光は、円板状リニアバリアブルフィルタ１４の中心付近ではなく、径方向の端部に照射される。円板状リニアバリアブルフィルタ１４がパルスモータ１５によって中心点周りに回転すると、スポット光の位置に対応するバンドパスの中心波長が逐次変化する。そのため、円板状リニアバリアブルフィルタ１４を透過する光は、波長が連続的に変化する。

図６は、パルスモータ１５の回転角度に対する円板状リニアバリアブルフィルタ１４のバンドパスの中心波長の特性図である。パルスモータ１５の回転角度が０度の場合、円板状リニアバリアブルフィルタ１４のバンドパスの中心波長は最小値になる。回転角度が大きくなるに従って、バンドパスの中心波長は大きくなる。回転角度が１８０度の場合、バンドパスの中心波長は最大値になる。

さらに回転角度が大きくなると、バンドパスの中心波長は小さくなる。そして、回転角度が３６０度の場合、バンドパスの中心波長は再び最小値になる。このように、円板状リニアバリアブルフィルタ１４が１回転する間に、円板状リニアバリアブルフィルタ１４を透過する光の波長は最小値から最大値になり、その後再び最小値になる。

図２に示す光源装置１０は、さらに、発光素子１７と、受光素子１８と、操作部１９と、同期信号受信部２０と、コマ数検出部２１と、コントローラ２２と、を備えている。

発光素子１７及び受光素子１８は、円板状リニアバリアブルフィルタ１４の回転基準位置を検出するためのものであり、円板状リニアバリアブルフィルタ１４を挟んで対向する。発光素子１７は、所定波長（例えば５５０ｎｍ）の光を、円板状リニアバリアブルフィルタ１４の径方向の端部に照射する。

受光素子１８は、発光素子１７から照射され、円板状リニアバリアブルフィルタ１４を透過した光を受光し、受光量に応じた信号をコントローラ２２へ出力する。このため、受光素子１８から出力された信号がピークとなるタイミングは、発光素子１４が、円板状リニアバリアブルフィルタ１４のバンドパスの中心波長５５０ｎｍの位置に対向するタイミングとなる。以下では、受光素子１８から出力された信号がピークになる時点の円板状リニアバリアブルフィルタ１４の回転位置をＬＶＦ基準位置とする。

操作部１９には、ユーザの操作に応じた情報が入力される。具体的には、操作部１９には、ユーザの操作によって、円板状リニアバリアブルフィルタ１４を透過する光の波長が最小値から最大値になるまでの期間（円板状リニアバリアブルフィルタ１４が半回転する期間）に、取り込むべき画像のコマ数が入力される。
同期信号受信部２０は、図１に示す撮像装置４０から出力された同期信号（水平同期信号、垂直同期信号等）を受信する。

コマ数検出部２１は、同期信号受信部２０で受信された同期信号に基づいて、撮像装置４０で撮像された画像のコマ数（フレーム数）をカウントする。コマ数検出部２１は、カウントしたコマ数が操作部１９に入力されたコマ数の２倍に達する毎に、コマ数検出フラグを出力し、カウントしたコマ数をリセットし、再び画像のコマ数をカウントする。

「コマ数の２倍」とした理由は、次の通りである。円板状リニアバリアブルフィルタ１４を透過する光の波長が最小値から最大値になる期間には、円板状リニアバリアブルフィルタ１４が半回転しかしない。このため、円板状リニアバリアブルフィルタ１４が１回転する期間、つまり、ＬＶＦ基準位置が検出されてから次のＬＶＦ基準位置が検出されるまでの期間には、操作部１９に入力されたコマ数の２倍の値が必要になるからである。

なお、光の波長が最小値から最大値になる期間に円板状リニアバリアブルフィルタ１４が１回転する場合は、「２倍」にする必要はなく、「１倍（コマ数のまま）」でよい。

本実施形態では、操作部１９にコマ数「３０」が入力された場合、コマ数検出部２１は、カウントしたコマ数が「６０」になる毎に、コマ数検出フラグを出力する。そして、コマ数検出部２１は、カウントしたコマ数をリセットした後、再び画像のコマ数をカウントする。

コントローラ２２は、受光素子１８から出力された信号がピークになるタイミングと、コマ数検出部２１からコマ数検出フラグが出力されるタイミングと、を比較して、２つのタイミングの位相差が一定になるようにＰＬＬ制御して、円板状リニアバリアブルフィルタ１４の回転速度を決定する。そして、コントローラ２２は、パルスモータ１５の回転軸の回転速度が決定された回転速度になるように、モータドライバ１６を制御する。

上記のように構成された撮像システム１は、次の動作手順に従って、試料３０を撮像する。
最初に、ユーザは、図２に示す光源装置１０の操作部１９を操作して、波長が最小値から最大値まで連続的に変化する期間に、撮像装置４０が取り込むべき画像のコマ数を入力する。本実施形態では、ユーザは、操作部１９を操作して、コマ数「３０」を入力する。

コントローラ２２は、操作部１９にコマ数「３０」が入力されたことを検出すると、ハロゲン光源１１を発光させると共に、モータドライバ１６を介して、パルスモータ１５を回転させる。これにより、光源装置１０が発光を開始する。

撮像装置４０は、光源装置１０の発光開始に合わせて、試料３０の撮像を開始する。なお、撮像装置４０は、ユーザのスイッチ操作があったときに撮像を開始してもよいし、操作部１９にコマ数が入力されたことが光源装置１０から通知されたときに、自動的に撮像を開始してもよい。撮像装置４０は、撮像を開始すると、内蔵する同期信号発生器で発生される同期信号に同期して、試料３０の画像を生成すると共に、同期信号を光源装置１０へ送信する。

図７は、画像信号、コマ数検出フラグ、ＬＶＦ基準位置のタイミングチャートである。コマ数検出フラグは、画像が６０コマになる毎に、出力される。ＬＶＦ基準位置は、受光素子１８から出力される信号がピークになる毎に、つまり円板状リニアバリアブルフィルタ１４が３６０度回転する毎に検出される。

ここで、パルスモータ１５の回転角度が０度の場合は、バンドパスの中心波長は最小値（例えば９００ｎｍ）である。パルスモータ１５の回転角度が１８０度の場合は、バンドパスの中心波長は最大値（例えば１８００ｎｍ）である。さらに、パルスモータ１５の回転角度が３６０度の場合は、バンドパスの中心波長は再び最小値（例えば９００ｎｍ）である。

なお、本実施形態では、ＬＶＦ基準位置は、パルスモータ１５（円板状リニアバリアブルフィルタ１４）の回転角度が０度のときに検出されるが、これに限定されるものではない。つまり、ＬＶＦ基準位置は、円板状リニアバリアブルフィルタ１４が１回転した時点を検出するために利用可能であればよく、回転角度が０度以外の所定角度のときに検出されたものでもよい。

図２に示すコントローラ２２は、コマ数検出フラグとＬＶＦ基準位置とが同期するように、モータドライバ１６を介して、パルスモータ１５の回転速度を制御する。この結果、光源装置１０から出力される光の波長変化と、撮像装置４０で撮像される画像のコマ数とが同期する。

光源装置１０が発光を開始して所定時間が経過すると、円板状リニアバリアブルフィルタ１４の回転速度が一定になる。このとき、光源装置１０から撮像装置４０への制御信号（コマ数検出フラグ等）によって撮像装置４０で撮像される画像のフレーム番号（１〜６０）が特定されれば、パルスモータ１５（円板状リニアバリアブルフィルタ１４）の回転角度、及び光源装置１０から出力される光の波長が特定される。

図８は、フレーム番号、円板状リニアバリアブルフィルタ１４の回転角度、及び光源装置１０の出力光の波長の関係を示す図である。本実施形態では、円板状リニアバリアブルフィルタ１４が３６０度回転する期間に、撮像装置４０において６０コマの画像が得られる。つまり、円板状リニアバリアブルフィルタ１４が１８０度回転する期間（光源装置１０の出力光の波長が最小値９００ｎｍから最大値１８００ｎｍまで変化する期間）に、３０コマの画像が得られる。

このとき、円板状リニアバリアブルフィルタ１４の回転角度がθ１、θ２、・・・となると、光源装置１０の出力光の波長は図６に示すように正弦波状にλ１、λ２、・・・と変化する。この結果、フレーム番号１の場合では照射光の波長はλ１（＝９００ｎｍ）、フレーム番号２の場合では照射光の波長はλ２、・・・となる。つまり、操作部１９にコマ数が入力され、円板状リニアバリアブルフィルタ１４の回転速度が撮像装置４０の画像生成タイミングに同期すると、フレーム番号に対応する照射光の波長が決定される。

以上のように、本実施形態の撮像システム１は、照射光の変化速度と画像の生成タイミングとを同期させて、円板状リニアバリアブルフィルタ１４の回転角度に対する画像のコマ数（分解能）をユーザの操作に応じて設定することで、画像（フレーム番号）と照射光の波長とを対応させながら、照射光の波長を連続的に変化させながら、画像を高速で生成することができる。

図９は、撮像装置４０により撮像された試料３０の画像を示す図である。ここでは、照射光の波長がそれぞれ異なるときの３枚の画像が表されている。同図によれば、照射光の波長によって視認しやすい錠剤の種類が異なっている。したがって、ユーザは、試料３０に対して様々な波長で照射されたときのそれぞれの画像を確認することで、何の種類の錠剤がどの程度混入しているかを容易に把握することが可能になる。また、可変範囲の全ての波長に対応する出力画像を確認すると、画像が得られる場合と画像が得られない場合がある。このような画像の有無の情報も、試料３０の状態を特定するための情報となるのは言うまでもない。

［第２の実施形態］
つぎに、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
第２の実施形態に係る撮像システムは、図２に示す光源装置１０の代わりに、図１０に示す光源装置１０Ａを設けたものである。

図１０は、第２の実施形態に係る光源装置１０Ａの構成を示すブロック図である。光源装置１０Ａは、図２に示す円板状リニアバリアブルフィルタ１４に代えて、図１０に示す長尺状リニアバリアブルフィルタ２５を備えている。なお、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の光入射側には、絞り２６が設けられている。

さらに、光源装置１０Ａは、図２に示す発光素子１７に代えて、１９５０ｎｍの光を発光する発光素子２７を備えている。つまり、発光素子１７と発光素子２７は、異なる波長の光を発光する点で相違する。

図１１は、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の平面図であり、光入射位置とバンドパスの中心波長との関係を示している。
長尺状リニアバリアブルフィルタ２５は、図３に示すリニアバリアブルフィルタを長尺上に成形したものである。長尺状リニアバリアブルフィルタ２５においては、バンドパスの中心波長が長手方向に沿って線形的に変化する。

長尺状リニアバリアブルフィルタ２５は、パルスモータ１５の回転駆動に基づいて、長手方向に沿ってスライドするように設けられている。

具体的には、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５が図１１の右方向いっぱいまでスライドすると、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の左端部（位置Ｌ）にスポット光が照射される。位置Ｌは、バンドパスの中心波長が最小値（９００ｎｍ）になる位置である。このとき、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５のバンドパスの中心波長が１９５０ｎｍになる位置の両面側には、図９に示す発光素子２７及び受光素子１８が設けられている。

発光素子２７は、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の基準位置の設定の際に使用される発光ダイオードである。発光素子２７は、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５を挟んで、受光素子１８と対向する位置に設けられ、１９５０ｎｍの光を発光する。受光素子１８は、発光素子２７で発光され長尺状リニアバリアブルフィルタ２５を透過した光を受光して、受光量に応じた信号を発生する。

長尺状リニアバリアブルフィルタ２５が図１１の左方向いっぱいまでスライドすると、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の右端部（位置Ｒ）にスポット光が照射される。位置Ｒは、バンドパスの中心波長が最大値（１８００ｎｍ）になる位置である。

長尺状リニアバリアブルフィルタ２５が図１１の左右方向の中間位置に配置されると、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の長手方向の位置Ｌと位置Ｒの中間位置にスポット光が照射される。この中間位置は、バンドパスの中心波長が１３５０ｎｍになる位置である。

ここで、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５を任意の位置にスライドして、受光素子１８から出力される信号がピークになる位置（基準位置）が決まれば、バンドパスの中心波長が１９５０ｎｍになる位置が分かり、さらに、９００ｎｍから１８００ｎｍまでのバンドパスの中心波長の位置が分かる。このため、最初に、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の基準位置を正確に設定することが必要である。

さらに、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の長手方向におけるバンドパスの中心波長が９００ｎｍから１８００ｎｍまでの長さは、予め分かっている。

このため、操作部１９にコマ数（照射光の波長が９００ｎｍから１８００ｎｍまで変化する間に撮像すべき画像のコマ数）が入力されれば、１コマずつの長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の移動距離、つまり、パルスモータ１５の回転角度が決まる。そこで、コントローラ２２は、操作部１９に入力されるコマ数に対応するようにしつつ、撮像装置４０から送信される同期信号に同期して、モータドライバ１６を介して、パルスモータ１５を制御する。

上記のように構成された撮像システム１は、次の動作手順に従って、試料３０を撮像する。
最初に、コントローラ２２は、発光素子２７を発光させる。コントローラ２２は、受光素子１８から出力される信号をモニターすると共に、モータドライバ１６及びパルスモータ１５を介して、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５を長手方向にスライドさせる。

コントローラ２２は、受光素子１８から出力された信号がピークになった時点でパルスモータ１５の回転を停止して、その時点の長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の位置を基準位置として設定する。そして、コントローラ２２は、基準位置でのパルスモータ１５の回転角度をリセット、つまり０度に設定する。これにより、光源装置１０の初期設定が完了する。

光源装置１０の初期設定が完了すると、試料３０が静止位置にない（移動している）ときに必要なコマ数を取得し、試料３０が静止位置にあるときに必要なコマ数の画像を取得する。

具体的には、ユーザは、図１０に示す光源装置１０の操作部１９を操作して、必要なコマ数を入力する。必要なコマ数とは、光源装置１０から出力される光の波長が最小値から最大値まで連続的に変化する期間に、撮像装置４０が取り込むべき画像のコマ数（フレーム数）をいう。本実施形態では、ユーザは、操作部１９を操作して、コマ数「３０」を入力する。

そして、試料３０が静止位置で静止しているときに、コントローラ２２は、ハロゲン光源１１を発光させると共に、モータドライバ１６を介して、パルスモータ１５を回転させる。このとき、コントローラ２２は、操作部１９に入力されたコマ数「３０」に対応するように、１コマあたりのパルスモータ１５の回転角度を決定し、モータドライバ１６を介して、パルスモータ１５を制御する。

次に、光源装置１０が発光を開始する。このとき、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５が位置Ｌから位置Ｒに向かってスライドするので、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５を透過する光の波長が９００ｎｍから１８００ｎｍに連続的に変化する。

撮像装置４０は、光源装置１０の発光開始に合わせて、試料３０の撮像を開始する。なお、撮像装置４０は、ユーザのスイッチ操作があったときに撮像を開始してもよいし、操作部１９にコマ数が入力されたことが光源装置１０から通知されたときに、自動的に撮像を開始してもよい。撮像装置４０は、撮像を開始すると、内蔵する同期信号発生器で発生される同期信号に同期して、試料３０の画像を生成すると共に、同期信号を光源装置１０へ送信する。

ここで、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５は、パルスモータ１５の回転によって、長手方向に沿ってスライド（直線上を往復移動）するものである。パルスモータ１５の回転開始直後の期間では回転速度が上昇しており、パルスモータ１５の回転停止直前の期間では回転速度が下降している。このため、パルスモータ１５の回転開始直後及び回転停止直前の各期間は、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の移動速度は一定ではない。
なお、パルスモータ１５の定常回転期間（回転開始直後及び回転停止直前を除く期間）は、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の移動速度は一定である。

図１２は、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の移動速度を示す図である。同図に示すように、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の移動開始直後の期間では、移動速度は徐々に上昇する。その後、移動速度は、最高値に達すると、その状態を維持する。長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の移動終了直前の期間になると、移動速度は徐々に下降して、最後にゼロになる。

したがって、パルスモータ１５の回転状況によっては、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の移動速度が一定ではないので、光源装置１０から出力される光の波長変化の速度が一定にならない問題が生じる。

そこで、第２の実施形態では、撮像装置４０は、電子シャッター時間（露光時間）を一定に維持しつつ、光源装置１０のパルスモータ１５の回転状況に応じて、１フレーム時間を制御する。

図１３は、トリガー信号、画像信号、コマ数検出フラグ、ＬＶＦ基準位置のタイミングチャートである。トリガー信号は、撮像装置４０により生成される画像の１フレーム時間を制御するために、光源装置１０が撮像装置４０に対して送信する信号である。

撮像装置４０は、光源装置１０から送信されたトリガー信号に同期して、画像の１フレーム時間を制御する。具体的には、撮像装置４０は、トリガー信号の信号間隔に対応するように、各画像の１フレーム時間を設定する。ここで、光源装置１０のコントローラ２２によって生成されるトリガー信号は、次の通りである。

パルスモータ１５の回転開始直後の期間では、トリガー信号は、最も周波数が低く（信号間隔が最も長く）、徐々に周波数が高くなり、所定周波数に達する。このとき、画像の１フレーム時間は、最初は最も長く、徐々に短くなる。
パルスモータ１５の定常回転期間では、トリガー信号は、周波数が一定（所定値周波数）になる。このとき、画像の１フレーム時間は、所定値を維持する。
パルスモータ１５の回転停止直前の期間では、トリガー信号は、徐々に周波数が低くなり、最も周波数が低くなると、パルスモータ１５の回転が停止する。このとき、画像の１フレーム時間は、徐々に長くなり、最後に最も長くなる。

このように、撮像装置４０に生成される画像の１フレーム時間は、トリガー信号に同期して制御される。そして、撮像装置４０は、光源装置１０から出力される照射光の波長の変化に対応して、１フレーム時間を調整しながら試料３０の画像を生成することができる。

以上のように、光源装置１０から出力される照射光の波長変化の速度が一定でない場合であっても、撮像装置４０は、光源装置１０からのトリガー信号に同期して１フレーム時間を調整しながら画像を生成する。これにより、画像（フレーム番号）と照射光の波長とを対応させながら、照射光の波長を連続的に変化して、画像を高速で生成することができる。

本実施形態では、照射光の波長変化の速度が一定ではないため、撮像装置４０の画像の１フレーム時間が制御される。しかし、照射光の波長変化の速度が一定になる期間に、撮像装置４０が試料３０を撮像すれば、１フレーム時間の制御が不要になる。つまり、光源装置１０の長尺状リニアバリアブルフィルタ２５が一定速度で移動している期間に、撮像装置４０が試料３０を撮像すれば、１フレーム時間の制御が不要になる。

図１４は、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の移動速度を示す図である。なお、このケースでは、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５は、長手方向の長さが上述した実施形態より長くなるように構成されている。

パルスモータ１５の定常期間（時刻ｔ１から時刻ｔ３０の期間）では、長尺状リニアバリアブルフィルタ２５の移動速度は一定であるので、光源装置１０から出力される照射光の波長変化の速度は一定になる。そこで、撮像装置４０は、パルスモータ１５の定常期間に、試料３０を撮像すればよい。

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、特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で設計変更されたものにも適用可能である。
例えば、図２に示す発光素子１７は５５０ｎｍの光を発光し、図９に示す発光素子２７は１９５０ｎｍの光を発光するものであるが、それぞれ他の波長の光を発光するものでもよい。

また、操作部１９に入力されるコマ数は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その他の値であってもよいのは勿論である。さらに、操作部１９は、上述した実施形態に示すように光源装置１０に設けられたものでもよいし、撮像装置４０に設けられたものでもよい。

なお、光源装置１０から出力される照射光の強度は、波長によって異なる傾向（光源ムラ）がある。そこで、撮像装置４０は、常に同一の信号レベルの画像が得られるように、１フレーム毎に、電子シャッターまたはゲインを切り替えてもよい。

１ 撮像システム
１０ 光源装置
１１ ハロゲン光源
１４ 円板状リニアバリアブルフィルタ
１５ パルスモータ
１７，２７ 発光素子
１８ 受光素子
１９ 操作部
２１ コマ数検出部
２２ コントローラ
２５ 長尺状リニアバリアブルフィルタ
３０ 被写体
４０ 撮像装置

Claims (5)

1. 円板状に成形され、中心軸周りに回転可能なリニアバリアブルフィルタと、
   発光して、前記リニアバリアブルフィルタを透過した光を試料に照射する光源と、
   前記リニアバリアブルフィルタを前記中心軸周りに回転させることで、前記リニアバリアブルフィルタを透過して前記試料に照射される光の波長を連続的に変化させる回転手段と、
   前記リニアバリアブルフィルタに対して、位置検出用の所定波長の光を発光する位置検出用発光手段と、
   前記位置検出用発光手段から発光され、前記リニアバリアブルフィルタを透過した光を受光して、受光量に応じた信号を発生する受光手段と、
   撮像装置からの同期信号に基づいて撮像装置で撮像される画像のコマ数をカウントし、カウントされたコマ数が所定値になる毎に、コマ数検出フラグを発生するコマ数検出フラグ発生手段と、
   前記受光手段から出力された信号がピークになるタイミングを検出し、前記信号がピークになるタイミングと前記コマ数検出フラグが発生するタイミングとが同期するように、前記回転手段の回転速度を制御する制御手段と、
   を備えた発光装置。
2. ユーザの操作によって前記所定値が入力される操作手段を更に備え、
   前記コマ数検出フラグ発生手段は、前記カウントされたコマ数が前記操作手段に入力された前記所定値になる毎に、前記コマ数検出フラグを発生する
   請求項１に記載の発光装置。
3. 長尺状に成形され、長手方向に沿った直線上を往復移動できるように設けられ、前記長手方向に沿ってバンドパスの中心波長が変化するリニアバリアブルフィルタと、
   発光して、前記リニアバリアブルフィルタを透過した光を試料に照射する光源と、
   前記リニアバリアブルフィルタを長手方向に沿った直線上を往復移動させることで、前記リニアバリアブルフィルタを透過して前記試料に照射される光の波長を連続的にさせる移動手段と、
   前記リニアバリアブルフィルタに対して、位置検出用の所定波長の光を発光する位置検出用発光手段と、
   前記位置検出用発光手段から発光され、前記リニアバリアブルフィルタを透過した光を受光して、受光量に応じた信号を発生する受光手段と、
   前記リニアバリアブルフィルタが前記直線上を移動しながら、前記受光手段から出力された信号がピークになる位置を検出し、検出した位置を基準位置にして前記リニアバリアブルフィルタの前記直線上の位置を制御する制御手段と、
   前記リニアバリアブルフィルタの移動開始直後及び移動終了直前に、前記試料を撮像するための撮像装置により生成される画像について１フレーム時間を既定値よりも長くなるように設定するための信号を生成し、生成した信号を前記撮像装置に送信する信号生成手段と、
   を備えた発光装置。
4. 前記信号生成手段は、前記リニアバリアブルフィルタの移動開始直後の期間では、１フレーム時間が前記既定値に達するまで徐々に短くなるように設定し、前記リニアバリアブルフィルタの移動終了直前の期間では、１フレーム時間が前記既定値から徐々に長くなるように設定するための前記信号を生成する
   請求項３に記載の発光装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発光装置と、
   前記発光装置により光が照射された試料を撮像する撮像装置と、
   を備えた撮像システム。