本發(fā)明涉及攝像裝置和分析裝置，特別涉及在生物體物質(zhì)的觀察中使用的攝像裝置和分析裝置。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，用于測(cè)定農(nóng)畜產(chǎn)品、植物、人體等生物體物質(zhì)的成分、狀態(tài)的光譜學(xué)的手法被大量開(kāi)發(fā)，應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、美容等各種領(lǐng)域。生物體物質(zhì)對(duì)于近紫外到近紅外的波長(zhǎng)的光具有特有的吸收波長(zhǎng)。如果在作為觀察對(duì)象的生物體物質(zhì)(以下稱為觀察對(duì)象物質(zhì))中特有的吸收波長(zhǎng)處于可見(jiàn)光的范圍內(nèi)，則能夠利用肉眼或通常的彩色攝像機(jī)根據(jù)顏色觀察該物質(zhì)的狀態(tài)。作為這樣的例子，能夠舉出基于紅葉、果實(shí)的成熟度而變化的顏色、肌膚的由日曬、斑等引起的變色等。

另一方面，在觀察對(duì)象物質(zhì)的吸光波長(zhǎng)處于可見(jiàn)光區(qū)域以外的情況下，或多個(gè)觀察對(duì)象物質(zhì)的各吸光波長(zhǎng)包含于彩色攝像機(jī)的1個(gè)彩色濾光片的透射波段的情況下，不能夠根據(jù)顏色區(qū)別出觀察對(duì)象物質(zhì)的狀態(tài)地進(jìn)行觀察。

作為將這樣的觀察對(duì)象物質(zhì)可視化的技術(shù)，已知有接收任意波長(zhǎng)的光進(jìn)行圖像化的高光譜攝像機(jī)(參照Shippert,P.“Why use Hyperspectral Imagery,”Photogrammetric Engineering and Remote Sensing,377-380(2004)，和Gowen,A.A.,O’Donnell,C.P.,Cullen,P.J.,Downey,G.,Frias,J.M.,“Hyperspectral imaging-an emerging process analytical tool for food quality and safety control.”,Trends in Food Science and Technology 18,590-598(2007))。高光譜攝像機(jī)具有使用棱鏡、音響光學(xué)元件、液晶LEO濾光片等的分光光學(xué)系統(tǒng)，以5～10nm程度的波長(zhǎng)分辨率從廣范圍的波段中將特定的波長(zhǎng)成分的反射強(qiáng)度圖像化。此外，也提案了使光學(xué)系統(tǒng)中的光源的波段與觀察對(duì)象物質(zhì)的吸光波長(zhǎng)配合地進(jìn)行拍攝的技術(shù)(參照Tatsuya Yoshida,Haruhiro Inoue,MD,Shinsuke Usui,MD,Hitoshi Satodate,Norio Fukami,Shin-ei Kudo,MD,“Narrow-band imaging system with magnifying endoscopy for superficial esophageal lesions”,Gastrointestinal Endoscopy，Vol.59,Issue2,February 2004,page 288)、在攝像機(jī)的濾光片側(cè)安裝使觀察對(duì)象物質(zhì)的吸光波長(zhǎng)透射的光學(xué)濾光片而進(jìn)行可視化的技術(shù)(參照日本特開(kāi)2010-217882號(hào)公報(bào))等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

高光譜攝像機(jī)能夠確定觀察對(duì)象物質(zhì)的光的吸收特性，觀察其成分和狀態(tài)，但是由于機(jī)構(gòu)復(fù)雜且高價(jià)而僅限于在研究用途中使用。此外，上述非專利文獻(xiàn)3和專利文獻(xiàn)1的技術(shù)著重研究光源、安裝于攝像機(jī)的外部的彩色濾光片，但是作為成像設(shè)置，使用利用R(Red(紅))、G(Green(綠))、B(Blue(藍(lán)))一般的彩色濾光片的彩色攝像機(jī)。因此，僅能夠觀察到RGB濾光片的透射波段內(nèi)的觀察對(duì)象物質(zhì)的吸收光譜的變化。此外，多個(gè)觀察對(duì)象物質(zhì)的各吸光波長(zhǎng)包含于一個(gè)彩色濾光片的透射波段時(shí)，不能夠根據(jù)顏色區(qū)別各觀察對(duì)象物質(zhì)的狀態(tài)。

本發(fā)明的目的在于提供與現(xiàn)有技術(shù)相比通用性高且能夠?qū)⒂^察對(duì)象物質(zhì)的狀態(tài)可視化的技術(shù)。

本發(fā)明的攝像裝置包括：濾光片部，其使在顯示裝置中可顯示的可見(jiàn)光波段的一部分或上述可見(jiàn)光波段外的波段中的、與觀察對(duì)象物質(zhì)的吸光光譜或熒光光譜對(duì)應(yīng)的特定波段的光透射；受光部，其具有接受由上述濾光片部透射的光，將接受的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的攝像元件；和圖像處理部，其將由上述受光部轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)的信號(hào)成分轉(zhuǎn)換為上述可見(jiàn)光波段中的可見(jiàn)光信號(hào)，向上述顯示裝置輸出。

根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，能夠使得與現(xiàn)有技術(shù)相比通用性高且能夠使觀察對(duì)象物質(zhì)的狀態(tài)可視化。

附圖說(shuō)明

圖1是表示第一實(shí)施方式的攝像裝置的結(jié)構(gòu)例的示意圖。

圖2是圖1所示的攝像裝置的功能框圖。

圖3A是表示圖2所示的攝像部的截面的示意圖。

圖3B是表示第一實(shí)施方式的濾光片的配置例的示意圖。

圖4是表示第一實(shí)施方式的攝像裝置的光譜特性的圖。

圖5A是表示灰塵和細(xì)菌的熒光光譜的圖。

圖5B是表示杉花粉的熒光光譜的圖。

圖6A是表示第二實(shí)施方式的攝像部的截面的示意圖。

圖6B是表示第二實(shí)施方式的濾光片的配置例的示意圖。

圖7是表示第二實(shí)施方式的攝像裝置的光譜特性的圖。

圖8是表示葉綠素的吸光光譜的圖。

圖9是表示第二實(shí)施方式的應(yīng)用例的攝像裝置的結(jié)構(gòu)例的示意圖。

圖10A是表示第三實(shí)施方式的攝像部的截面的示意圖。

圖10B是表示第三實(shí)施方式的濾光片的配置例的示意圖。

圖11是表示第三實(shí)施方式的攝像裝置的光譜特性的圖。

圖12是第四實(shí)施方式的攝像裝置1的功能框圖。

圖13A是表示第四實(shí)施方式的攝像部的截面的示意圖。

圖13B是表示第四實(shí)施方式的濾光片的配置例的示意圖。

圖14是表示第四實(shí)施方式的電介質(zhì)多層膜的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖15A是表示第四實(shí)施方式的濾光片的光譜透射特性的圖。

圖15B是表示第四實(shí)施方式的攝像裝置的光譜特性的圖。

圖16是表示第四實(shí)施方式的應(yīng)用例1的攝像裝置的結(jié)構(gòu)例的示意圖。

圖17是表示第四實(shí)施方式的應(yīng)用例2的攝像裝置的結(jié)構(gòu)例的示意圖。

圖18A是表示變形例(1)的攝像部的截面的示意圖。

圖18B是表示變形例(1)的濾光片的配置例的示意圖。

圖19A是表示變形例(2)的攝像部的截面的示意圖。

圖19B是表示變形例(2)的濾光片的配置例的示意圖。

圖20是表示氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白的吸光光譜的圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一實(shí)施方式的攝像裝置包括：濾光片部，其使在顯示裝置中可顯示的可見(jiàn)光波段的一部分或上述可見(jiàn)光波段外的波段中的、與觀察對(duì)象物質(zhì)的吸光光譜或熒光光譜對(duì)應(yīng)的特定波段的光透射；受光部，其具有接受由上述濾光片部透射的光，將接受的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的攝像元件；和圖像處理部，其將由上述受光部轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)的信號(hào)成分轉(zhuǎn)換為上述可見(jiàn)光波段中的可見(jiàn)光信號(hào)，向上述顯示裝置輸出(第一結(jié)構(gòu))。

根據(jù)第一結(jié)構(gòu)，濾光片部使顯示裝置的可見(jiàn)光波段的一部分或可見(jiàn)光波段外的波段中的、與觀察對(duì)象物質(zhì)的吸光或熒光特性對(duì)應(yīng)的特定波段的光透射。透過(guò)濾光片部的光的電信號(hào)的信號(hào)成分，通過(guò)圖像處理部，作為顯示裝置的可見(jiàn)光波段的信號(hào)成分被輸出向顯示裝置。即，觀察對(duì)象物質(zhì)的吸光或熒光波長(zhǎng)即使是可見(jiàn)光波段的一部分的波段或可見(jiàn)光波段外的波段也能夠以可見(jiàn)光波段的可見(jiàn)光信號(hào)的形式顯示于顯示裝置。因此，不需要具有高光譜攝像機(jī)那樣的復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)就能夠使各觀察對(duì)象物質(zhì)的狀態(tài)可視化。

第二結(jié)構(gòu)可以在第一結(jié)構(gòu)中還包括對(duì)上述觀察對(duì)象物質(zhì)照射包含上述特定波段的波長(zhǎng)的光的光源。

根據(jù)第二結(jié)構(gòu)，與不使用光源的情況相比，能夠更明確地使觀察對(duì)象物質(zhì)對(duì)特定波段的光的吸收的變化可視化。

第三結(jié)構(gòu)可以在第一結(jié)構(gòu)中還包括對(duì)上述觀察對(duì)象物質(zhì)照射激勵(lì)光的光源。

根據(jù)第三結(jié)構(gòu)，與不使用光源的情況相比，能夠更明確地使觀察對(duì)象物質(zhì)對(duì)特定波段的熒光的吸收的變化可視化。

第四結(jié)構(gòu)可以是，在第一～第三的任一結(jié)構(gòu)中，上述濾光片部具有光譜透射特性不同的多個(gè)濾光片，上述多個(gè)濾光片包括：R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))的彩色濾光片中任意的多個(gè)彩色濾光片；和層疊R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))的彩色濾光片中的任意的2個(gè)彩色濾光片而得的層疊濾光片，上述圖像處理部將透過(guò)上述層疊濾光片的光的信號(hào)成分，以及透過(guò)上述多個(gè)彩色濾光片中的各個(gè)彩色濾光片的光的信號(hào)成分分別與透過(guò)上述層疊濾光片的光的信號(hào)成分的差轉(zhuǎn)換為上述可見(jiàn)光信號(hào)。

根據(jù)第四結(jié)構(gòu)，能夠輸出以下可見(jiàn)光信號(hào)：從透過(guò)R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))的彩色濾光片中的多個(gè)彩色濾光片的波長(zhǎng)成分中，分離了層疊濾光片的波長(zhǎng)成分即R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))的彩色濾光片中任意2個(gè)彩色濾光片的透射波段所重疊的波長(zhǎng)成分而得到的可見(jiàn)光信號(hào)。因此，能夠更明確地使在2個(gè)彩色濾光片的透射波段中具有吸光或熒光特性的觀察對(duì)象物質(zhì)的狀態(tài)可視化。

第五結(jié)構(gòu)可以是，在第一～第三的任一結(jié)構(gòu)中，上述濾光片部具有光譜透射特性不同的多個(gè)濾光片，上述多個(gè)濾光片包括：R(紅)、G(綠)、B(藍(lán))的彩色濾光片中任意的多個(gè)彩色濾光片；和層疊折射率不同的多個(gè)電介質(zhì)而得的層疊濾光片，上述層疊濾光片的透射波段包括近紅外波段。

根據(jù)第五結(jié)構(gòu)，層疊濾光片能夠使近紅外波段的光透射，因此，即使觀察對(duì)象物質(zhì)的吸光波長(zhǎng)為近紅外波段，也能夠使觀察對(duì)象物質(zhì)的狀態(tài)在顯示裝置中可視化。此外，在作為彩色濾光片使用有機(jī)材料的情況下，透射波長(zhǎng)依據(jù)選擇了的有機(jī)材料被限定，但通過(guò)使用電介質(zhì)，由于電介質(zhì)的材料、層疊構(gòu)造，相比于有機(jī)材料，能夠有選擇地產(chǎn)生透射波長(zhǎng)。

第六結(jié)構(gòu)可以在第一～第五中任一個(gè)結(jié)構(gòu)中還包括顯示基于從上述圖像處理部輸出的上述可見(jiàn)光信號(hào)的彩色圖像的顯示部。根據(jù)第六結(jié)構(gòu)，能夠根據(jù)彩色圖像確認(rèn)觀察對(duì)象物質(zhì)的狀態(tài)。

第七結(jié)構(gòu)可以是，在第四結(jié)構(gòu)中，上述任意的多個(gè)彩色濾光片包括G(綠)和B(藍(lán))的彩色濾光片，上述任意的2個(gè)彩色濾光片是G(綠)和B(藍(lán))的彩色濾光片。根據(jù)第七結(jié)構(gòu)，能夠輸出從透過(guò)G(綠)和B(藍(lán))的彩色濾光片的波長(zhǎng)成分分離了G(綠)和B(藍(lán))的彩色濾光片的透射波段所重疊的波長(zhǎng)成分而得的可見(jiàn)光信號(hào)。結(jié)果，能夠提高G(綠)和B(藍(lán))的波長(zhǎng)的分辨率，使在G(綠)和B(藍(lán))的波段具有吸光或熒光特性的觀察對(duì)象物質(zhì)的狀態(tài)明確地可視化。

第八結(jié)構(gòu)可以是，在第四結(jié)構(gòu)中，上述任意的多個(gè)彩色濾光片包括R(紅)和G(綠)的彩色濾光片，上述任意的2個(gè)彩色濾光片是R(紅)和G(綠)的彩色濾光片。根據(jù)第八結(jié)構(gòu)，能夠輸出從透過(guò)R(紅)和G(綠)的彩色濾光片的波長(zhǎng)成分分離了R(紅)和G(綠)的彩色濾光片的透射波段所重疊的波長(zhǎng)成分而得的可見(jiàn)光信號(hào)。結(jié)果，能夠提高R(紅)和G(綠)的波長(zhǎng)的分辨率，使在R(紅)和G(綠)的波段具有吸光或熒光特性的觀察對(duì)象物質(zhì)的狀態(tài)明確地可視化。

第九結(jié)構(gòu)可以是，在第四結(jié)構(gòu)中，上述任意的多個(gè)彩色濾光片包括R(紅)、G(綠)和B(藍(lán))的彩色濾光片，上述任意的2個(gè)彩色濾光片是R(紅)和B(藍(lán))的彩色濾光片。根據(jù)第九結(jié)構(gòu)，能夠使R(紅)和B(藍(lán))的波段重疊的波段以及R(紅)、G(綠)和B(藍(lán))的各波段的光透射，因此能夠使觀察對(duì)象物質(zhì)的狀態(tài)和觀察對(duì)象物質(zhì)本身可視化。

第十結(jié)構(gòu)可以是，在第五結(jié)構(gòu)中，上述任意的多個(gè)彩色濾光片包括R(紅)和B(藍(lán))的彩色濾光片，而且在上述濾光片部之前設(shè)置有可見(jiàn)光截止濾光片。根據(jù)第十結(jié)構(gòu)，濾光片部?jī)H使近紅外波段的光透過(guò)，因此能夠更明確地使在近紅外波段具有吸光波長(zhǎng)的觀察對(duì)象物質(zhì)的狀態(tài)可視化。

本發(fā)明的一實(shí)施方式的分析裝置包括：第一～第十中任一結(jié)構(gòu)的攝像裝置；和顯示基于從上述攝像裝置輸出的可見(jiàn)光信號(hào)的圖像的顯示裝置。(第十一結(jié)構(gòu))

根據(jù)第十一結(jié)構(gòu)，攝像裝置使顯示裝置中的可見(jiàn)光波段的一部分或可見(jiàn)光波段外的波段中的、與觀察對(duì)象物質(zhì)的吸光或熒光特性對(duì)應(yīng)的特定波段的光透射，將透射的光的電信號(hào)的信號(hào)成分以可見(jiàn)光波段的可見(jiàn)光信號(hào)的形式輸出至顯示裝置。顯示裝置基于從攝像裝置輸出的可見(jiàn)光信號(hào)來(lái)顯示圖像。因此，即使觀察對(duì)象物質(zhì)的吸光或熒光波長(zhǎng)處于可見(jiàn)光波段的一部分的波段或可見(jiàn)光波段外的波段，也能夠以可見(jiàn)光波段的信號(hào)成分的形式顯示于顯示裝置。因此，能夠不設(shè)置高光譜攝像機(jī)那樣復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)地使觀察對(duì)象物質(zhì)的狀態(tài)可視化，來(lái)觀察觀察對(duì)象物質(zhì)的狀態(tài)。

以下，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。對(duì)圖中相同或相當(dāng)部分標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記而省略重復(fù)說(shuō)明。

<第一實(shí)施方式>

(結(jié)構(gòu))

圖1是表示本實(shí)施方式的攝像裝置的結(jié)構(gòu)例的示意圖。圖2是圖1所示的攝像裝置1的功能框圖。以下，使用圖1和圖2說(shuō)明攝像裝置的結(jié)構(gòu)。

如圖1和圖2所示，攝像裝置1包括攝像部11、光源12和圖像處理部13。攝像部11按像素接受與觀察對(duì)象物質(zhì)3的吸光光譜或熒光光譜對(duì)應(yīng)的特定波段的光，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。光源12對(duì)觀察對(duì)象物質(zhì)3照射特定波段的光。圖像處理部13與攝像部11和顯示裝置2電連接。圖像處理部13將從攝像部11輸出的每個(gè)像素的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為在顯示裝置2中可顯示的可見(jiàn)光波段的信號(hào)(可見(jiàn)光信號(hào))而輸出至顯示裝置2。

顯示裝置2例如由液晶顯示器、有機(jī)EL顯示器等構(gòu)成。顯示裝置2包括具有多個(gè)R、G、B的各像素的顯示面板和用于驅(qū)動(dòng)各像素的驅(qū)動(dòng)電路(均省略圖示)。顯示裝置2從攝像裝置1接收可見(jiàn)光信號(hào)，基于該可見(jiàn)光信號(hào)驅(qū)動(dòng)各像素來(lái)顯示彩色圖像。

接著，具體說(shuō)明攝像裝置1的各部分。在圖2中，攝像部11按像素具有濾光片部111和受光部112。濾光片部111具有有機(jī)濾光片111a。有機(jī)濾光片111a由以有機(jī)顏料作為顏色材料的R、G、B彩色濾光片中的任意2個(gè)彩色濾光片構(gòu)成。

受光部112具有信號(hào)處理部112a和光電轉(zhuǎn)換元件112b。光電轉(zhuǎn)換元件112b由光二極管等構(gòu)成，蓄積與入射的光的受光量對(duì)應(yīng)的電荷。信號(hào)處理部112a將與在光電轉(zhuǎn)換元件112b蓄積的電荷的量對(duì)應(yīng)的電信號(hào)輸出至圖像處理部13。另外，在本實(shí)施方式中，按像素設(shè)置信號(hào)處理部112a，按像素輸出與電荷對(duì)應(yīng)的電信號(hào)，但信號(hào)處理部112a也可以不是對(duì)每個(gè)像素設(shè)置。例如，信號(hào)處理部112a將由多列的各像素的光電轉(zhuǎn)換元件112b轉(zhuǎn)換后的電荷并行傳送，將與各列的電荷對(duì)應(yīng)的電信號(hào)依次輸出至圖像處理部13。

圖3A是示意性表示攝像部11的截面的截面圖。如圖3A所示，攝像部11在各個(gè)像素11p_1、11p_2、11p_3層疊有機(jī)濾光片111a、信號(hào)處理部112a和光電轉(zhuǎn)換元件112b而構(gòu)成。另外，在有機(jī)濾光片111a的上部，配置有對(duì)來(lái)自觀察對(duì)象物質(zhì)3的光聚光的微攝鏡(省略圖示)，在圖3A中省略了圖示。

有機(jī)濾光片111a使由微攝鏡(省略圖示)聚光的光中的與觀察對(duì)象物質(zhì)3的吸光光譜或熒光光譜對(duì)應(yīng)的特定波段的光透射。本實(shí)施方式中，觀察對(duì)象物質(zhì)3在400～550nm具有吸光或熒光波長(zhǎng)。

有機(jī)濾光片111a包括彩色濾光片111a_G和111a_B以及層疊濾光片111a_BG，使350～650nm的波段的光透射。以下，將彩色濾光片111a_G和111a_B和層疊濾光片111a_BG稱為濾光片111a_G、111a_B、111a_BG。

濾光片111a_G使450～600nm的綠色波段的光透射。濾光片111a_B使350～500nm的藍(lán)色波段的光透射。濾光片111a_BG在濾光片111a_G上層疊濾光片111a_B而構(gòu)成。濾光片111a_BG使濾光片111a_G和濾光片111a_B的透射波段重疊的450～500nm的波段的光透射。

由微攝鏡(省略圖示)聚集的光由濾光片111a_G、111a_B和濾光片111a_BG分光，入射至受光部112。

另外，在圖3A中為了方便說(shuō)明，表示了將濾光片111a_G、111a_B、111a_BG橫向排列配置的像素的例子，但濾光片111a_G、111a_BG、111a_B是對(duì)應(yīng)于拜耳陣列(R×1，G×2，B×1)而配置的。即，如圖3B所示，在攝像部11的像素組中，在與拜耳陣列的R對(duì)應(yīng)的像素11p_R配置濾光片111a_G，在與拜耳陣列的G對(duì)應(yīng)的像素11p_G配置濾光片111a_BG。此外，在與拜耳陣列的B對(duì)應(yīng)的像素11p_B配置濾光片111a_B。

回到圖2繼續(xù)進(jìn)行說(shuō)明。光源12例如由LED(Light Emitting Diode，發(fā)光二極管)構(gòu)成，照射在濾光片部111的透射波段(350～600nm)具有峰值波長(zhǎng)的光。

圖像處理部13例如由PC(Personal Computer，個(gè)人計(jì)算機(jī))等構(gòu)成，具有未圖示的CPU(Central Processing Unit，中央處理器)、包括RAM(Random Access Memory，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)和ROM(Read Only Memory，只讀存儲(chǔ)器)的存儲(chǔ)器。圖像處理部13通過(guò)執(zhí)行在ROM存儲(chǔ)的控制程序，實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換部131和顯示控制部132的各功能。

信號(hào)轉(zhuǎn)換部131以圖3B所示的4個(gè)像素為1組，對(duì)像素11p_R、11p_G、11p_B的信號(hào)成分根據(jù)以下的式子(1)～(3)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

Ib－Ibg＝B……式(1)

Ibg＝G……式(2)

Ig－Ibg＝R……式(3)

另外，上述Ib是從配置有濾光片111a_B的像素11p_B輸出的信號(hào)成分。上述Ibg是從配置有濾光片111a_BG的像素11p_G輸出的信號(hào)成分。此外，上述Ig是從配置有濾光片111a_G的像素11p_R輸出的信號(hào)成分。

即，將從透過(guò)濾光片111a_B的藍(lán)色的波長(zhǎng)成分減去透過(guò)濾光片111a_BG的波長(zhǎng)成分即與藍(lán)色的波段重疊的綠色的波長(zhǎng)成分而得的結(jié)果，作為顯示裝置2的B信號(hào)成分輸出。此外，將從透過(guò)濾光片111a_G的綠色的波長(zhǎng)成分減去透過(guò)濾光片111a_BG的波長(zhǎng)成分即與綠色的波段重疊的藍(lán)色的波長(zhǎng)成分而得的結(jié)果，作為顯示裝置2的R信號(hào)成分輸出。將透過(guò)濾光片111a_BG的波長(zhǎng)成分即藍(lán)色和綠色的波段重疊的波長(zhǎng)成分作為顯示裝置2的G信號(hào)成分輸出。

圖4是表示上述轉(zhuǎn)換處理后的各信號(hào)成分的光譜特性的圖。在圖4中，以虛線表示的波形是R信號(hào)成分，以點(diǎn)劃線表示的波形是G信號(hào)成分，以實(shí)線表示的波形是B信號(hào)成分。

如圖4所示，B信號(hào)成分的光譜特性具有420nm附近的峰值波長(zhǎng)，具有400～480nm和630～680nm的波段。G信號(hào)成分的光譜特性具有500nm附近的峰值波長(zhǎng)，具有450～550nm的波段。此外，R像素的光譜特性具有550nm附近的峰值波長(zhǎng)，具有500～700nm的波段。

在現(xiàn)有的使用RGB彩色濾光片的彩色攝像機(jī)的情況下，在450～500nm中，B和G的透射波段重疊，因此該波段中存在與觀察對(duì)象物質(zhì)3的狀態(tài)對(duì)應(yīng)的吸光或熒光特性時(shí)，不能夠根據(jù)顏色來(lái)區(qū)別觀察對(duì)象物質(zhì)3的狀態(tài)。在本實(shí)施方式中，如圖4的光譜特性所示，在450～500nm的波段中，與B的透射率相比，G的透射率較高，因此即使在該波段存在與觀察對(duì)象物質(zhì)3的狀態(tài)對(duì)應(yīng)的吸光或熒光特性，也能夠根據(jù)顏色來(lái)區(qū)別觀察對(duì)象物質(zhì)3的狀態(tài)。另外，在圖4所示的光譜特性中，在400～600nm的波段之外，在630nm以后的波段具有透射特性。因此，可以根據(jù)需要，例如將紅外線截止濾光片配置在攝像部11之前，使得630nm以后的波段的光不透過(guò)。

回到圖2繼續(xù)進(jìn)行說(shuō)明。顯示控制部132將由信號(hào)轉(zhuǎn)換部131轉(zhuǎn)換后的各個(gè)R、G、B的信號(hào)成分分配給顯示裝置2的R、G、B的各波段。顯示控制部132將分配后的R、G、B的各信號(hào)成分作為顯示裝置2的R、G、B各像素的信號(hào)輸出。

(應(yīng)用例)

接著，說(shuō)明本實(shí)施方式的攝像裝置1的應(yīng)用例。在本應(yīng)用例中，說(shuō)明將由紫外光激發(fā)的灰塵、大腸菌或沙門桿菌等細(xì)菌、杉花粉作為觀察對(duì)象物質(zhì)3，區(qū)分灰塵、細(xì)菌、杉花粉進(jìn)行可視化的例子。

圖5A是表示灰塵和細(xì)菌的熒光光譜的圖，在圖5A中，雙點(diǎn)劃線表示灰塵的熒光光譜，虛線和實(shí)線表示沙門桿菌和大腸菌的熒光光譜。此外，圖5B表示杉花粉的熒光光譜。

在本應(yīng)用例中，作為光源12，使用照射在350～370nm附近具有峰值波長(zhǎng)的紫外光的LED。由此，能夠激勵(lì)上述各觀察對(duì)象物質(zhì)3。

杉花粉的熒光特性如圖5B所示，在480nm附近具有峰值波長(zhǎng)，具有450～700nm的波段。由此，杉花粉由攝像裝置1的G信號(hào)和R信號(hào)表示，帶紅色的綠色的杉花粉的圖像顯示于顯示裝置2。

此外，灰塵的熒光特性如圖5A所示，具有450nm附近的峰值波長(zhǎng)，具有400～470nm的波段。由此，灰塵在攝像裝置1中由B信號(hào)成分和G信號(hào)成分表示，帶藍(lán)色的綠色的灰塵的圖像顯示于顯示裝置2。

此外，大腸菌、沙門桿菌等細(xì)菌如圖5A所示，峰值波長(zhǎng)在480～500nm附近，具有450～550nm的波段。由此，細(xì)菌由G信號(hào)成分表示，綠色的細(xì)菌的圖像顯示于顯示裝置2。

另外，在上述應(yīng)用例中，說(shuō)明了對(duì)灰塵、細(xì)菌、杉花粉攝像的例子，但例如也可以作為觀察對(duì)象物質(zhì)3對(duì)稻子進(jìn)行攝像，使稻子的成熟狀態(tài)可視化。稻子根據(jù)其成熟程度的不同，蛋白質(zhì)的含有量有變化。已知蛋白質(zhì)的含有量在400～460nm附近的葉綠素的反射率與460～510nm附近的胡蘿卜素的反射率的比之間具有高相關(guān)性。

因此，通過(guò)用攝像裝置1對(duì)稻子進(jìn)行攝像，在顯示裝置2中，能夠?qū)⒌咀又泻腥~綠素的狀態(tài)以藍(lán)色表示，將稻子中含有的胡蘿卜素的狀態(tài)以綠色表示。通過(guò)使稻子中的葉綠素和胡蘿卜素可視化，能夠觀察稻子中含有的蛋白質(zhì)的狀態(tài)，能夠根據(jù)蛋白質(zhì)的狀態(tài)推測(cè)稻子的成熟程度。

<第二實(shí)施方式>

在上述第一實(shí)施方式中，說(shuō)明了將有機(jī)濾光片111a由B和G的彩色濾光片構(gòu)成的例子。在本實(shí)施方式中，說(shuō)明與第一實(shí)施方式不同的有機(jī)濾光片111a的結(jié)構(gòu)例。以下，對(duì)本實(shí)施方式的攝像裝置，主要說(shuō)明與第一實(shí)施方式不同的結(jié)構(gòu)。

圖6A是示意性地表示本實(shí)施方式的攝像部的截面的截面圖。在該圖中對(duì)與第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注與第一實(shí)施方式同樣的附圖標(biāo)記。

本實(shí)施方式中，觀察對(duì)象物質(zhì)3在450～700nm具有吸光或熒光波長(zhǎng)，攝像部的濾光片部使450～700nm的波段的光透射。具體地說(shuō)，如圖6A所示，本實(shí)施方式的攝像部11A作為有機(jī)濾光片111a具有層疊濾光片111a_GR、彩色濾光片111a_G和111a_R。以下，將層疊濾光片111a_GR和彩色濾光片111a_G和111a_R稱為濾光片111a_GR、111a_G、111a_R。

濾光片111a_G使450～600nm的波段的光透射。濾光片111a_R使550～700nm的波段的光透射。濾光片111a_GR在濾光片111a_R之上層疊濾光片111a_G而構(gòu)成。濾光片111a_GR中，濾光片111a_G和濾光片111a_R的透射波段重疊，使550～600nm的波段的光透射。由此，該例中濾光片部111的透射波段為450～700nm。

圖6A中，為了方便說(shuō)明，表示了將濾光片111a_GR、111a_G、111a_R橫向排列配置的像素的例子，濾光片111a_GR、111a_G、111a_R與拜耳陣列(R×1，G×2，B×1)對(duì)應(yīng)地配置。即，如圖6B所示，在與拜耳陣列的R對(duì)應(yīng)的像素11p_R配置濾光片111a_R，在與拜耳陣列的G對(duì)應(yīng)的像素11p_G配置濾光片111a_GR，在與拜耳陣列的B對(duì)應(yīng)的像素11p_B配置濾光片111a_G。

本實(shí)施方式的光源12(參照?qǐng)D2)照射在濾光片部111的透射波段(450～700nm)具有峰值波長(zhǎng)的光。

此外，圖像處理部13的信號(hào)轉(zhuǎn)換部131(參照?qǐng)D2)，以圖6B所示的4像素為1組，對(duì)像素11p_R、11p_G、11p_B的信號(hào)成分根據(jù)以下的式子(4)～(6)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

Ig－Igr＝B……式(4)

Igr＝G……式(5)

Ir－Igr＝R……式(6)

另外，上述Ir是從配置有濾光片111a_R的像素111a_R輸出的信號(hào)成分。上述Igr是從配置有濾光片111a_GR的像素11p_G輸出的信號(hào)成分。上述Ig是從配置有濾光片111a_G的像素11p_B輸出的信號(hào)成分。

即，本實(shí)施方式中，將從透過(guò)濾光片111a_G的綠色的波長(zhǎng)成分中減去透過(guò)濾光片111a_GR的波長(zhǎng)成分即與綠色的波段重疊的紅色的波長(zhǎng)成分而得的結(jié)果作為顯示裝置2的B信號(hào)成分。此外，將從透過(guò)濾光片111a_R的紅色的波長(zhǎng)成分中減去透過(guò)濾光片111a_GR的波長(zhǎng)成分即與紅色的波段重疊的綠色的波長(zhǎng)成分而得的結(jié)果作為顯示裝置2的R信號(hào)成分。將透過(guò)濾光片111a_GR的波長(zhǎng)成分即紅色和綠色的波段重疊的波長(zhǎng)成分作為顯示裝置2的G信號(hào)成分。

圖7是表示上述轉(zhuǎn)換處理后的信號(hào)成分的光譜特性的圖。圖7中，以虛線表示的波形為R信號(hào)成分，以點(diǎn)劃線表示的波形為G信號(hào)成分，以實(shí)線表示的波形為B信號(hào)成分。

如圖7所示，B信號(hào)成分的光譜特性具有560nm附近的峰值波長(zhǎng)，具有480～600nm的波段。G信號(hào)成分的光譜特性具有590nm附近的峰值波長(zhǎng)，具有460～630nm的波段。此外，R信號(hào)成分的光譜特性是峰值波長(zhǎng)在660nm附近，具有580～700nm的波段。

(應(yīng)用例)

本實(shí)施方式的攝像裝置1能夠應(yīng)用于植物的葉子的變化的觀察。圖8是表示植物的葉子中所含的葉綠素的吸光光譜的圖。如圖8所示，葉綠素的吸光光譜在420nm附近和680nm附近具有峰值波長(zhǎng)。葉綠素的峰值波長(zhǎng)680nm如圖7所示，包含于R信號(hào)的光譜范圍，因此能夠?qū)⑷~綠素的變化以R信號(hào)成分表示。以肉眼或通常的彩色攝像機(jī)觀察與植物的狀態(tài)、果實(shí)的生育狀態(tài)對(duì)應(yīng)而發(fā)生微小變化的顏色是困難的，但通過(guò)使葉綠素可視化，能夠觀察到植物的狀態(tài)、果實(shí)的生育狀態(tài)的微小變化。

另外，為了進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)與植物的葉綠素的含有量對(duì)應(yīng)的顏色的變化，可以將與葉綠素的吸光波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的光照射至觀察對(duì)象物質(zhì)3而進(jìn)行攝像。圖9是表示此時(shí)的攝像裝置的結(jié)構(gòu)例的示意圖。

在圖9中，攝像裝置1A作為光源12具有由白色LED構(gòu)成的光源12A_1和在660～680nm具有峰值波長(zhǎng)的光源12A_2。此外，在攝像裝置1A中，在光源12A_1的前方設(shè)置有例如使580nm以下的光透射的長(zhǎng)波長(zhǎng)截止濾光片14。

通過(guò)設(shè)置長(zhǎng)波長(zhǎng)截止濾光片14，光源的紅色成分被限制于光源12A_2所發(fā)出的光的波長(zhǎng)成分。葉綠素的吸收波長(zhǎng)和光源12A_2的波長(zhǎng)重疊，因此根據(jù)R信號(hào)成分，能夠捕捉葉綠素帶來(lái)的紅色成分的光的吸收的變化，能夠更明確地顯示植物的狀態(tài)的變化。

<第三實(shí)施方式>

上述第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式中，說(shuō)明了使可見(jiàn)光波長(zhǎng)區(qū)域的一部分波長(zhǎng)的光透射的有機(jī)濾光片111a的結(jié)構(gòu)例。但本實(shí)施方式中，說(shuō)明使近紅外的波段的光透射的有機(jī)濾光片111a的結(jié)構(gòu)例。以下，對(duì)本實(shí)施方式的攝像裝置主要說(shuō)明與第二實(shí)施方式不同的結(jié)構(gòu)。

圖10A是示意性地表示本實(shí)施方式的攝像部的截面的截面圖。在該圖中對(duì)與第二實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注與第一實(shí)施方式同樣的附圖標(biāo)記。

本實(shí)施方式中，觀察對(duì)象物質(zhì)3在500～1000nm具有吸光或熒光波長(zhǎng)，攝像部的濾光片部使500～1000nm的波段的光透射。具體地說(shuō)，如圖10A所示，本實(shí)施方式的攝像部11B作為有機(jī)濾光片111a具有層疊濾光片111a_BR和彩色濾光片111a_G和111a_R。層疊濾光片111a_BR是在濾光片111a_R之上層疊濾光片111a_B的濾光片，使透過(guò)濾光片111a_B和濾光片111a_R這兩者的800～1000nm的波段的光透射。以下，將層疊濾光片111a_BR以及彩色濾光片111a_G和111a_R稱為濾光片111a_BR、111a_G、111a_R。

圖10A中，為了方便說(shuō)明，表示了將濾光片111a_BR、111a_G、111a_R橫向排列配置的像素的例子，但濾光片111a_BR、111a_G、111a_R為與拜耳陣列(R×1，G×2，B×1)對(duì)應(yīng)的配置。即，如圖10B所示，在與拜耳陣列的R對(duì)應(yīng)的像素11p_R配置濾光片111a_BR，在與拜耳陣列的G對(duì)應(yīng)的像素11p_G配置濾光片111a_R，在與拜耳陣列的B對(duì)應(yīng)的像素11p_B配置濾光片111a_G。

此外，圖像處理部13的信號(hào)轉(zhuǎn)換部131(參照?qǐng)D2)，以圖10B所示的4像素為1組，對(duì)像素11p_R、11p_G、11p_B的信號(hào)成分根據(jù)以下的式子(7)～(9)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

Ig－Ibr＝B……式(7)

Ir－Ibr＝G……式(8)

Ibr＝R……式(9)

另外，上述Ibr表示從配置有濾光片111a_BR的像素11p_R輸出的信號(hào)成分。

即，在本實(shí)施方式中，將從透過(guò)濾光片111a_G的綠色的波長(zhǎng)成分中減去透過(guò)濾光片111a_BR的波長(zhǎng)成分即與綠色的波段重疊的紅色和藍(lán)色的層疊波長(zhǎng)成分而得的結(jié)果作為顯示裝置2的B信號(hào)成分。此外，將從透過(guò)濾光片111a_R的紅色的波長(zhǎng)成分減去透過(guò)濾光片111a_BR的波長(zhǎng)成分即與紅色的波段重疊的紅色和藍(lán)色的層疊波長(zhǎng)成分而得的結(jié)果作為顯示裝置2的G信號(hào)成分。將透過(guò)濾光片111a_BR的波長(zhǎng)成分即紅色和藍(lán)色的波段重疊的波長(zhǎng)成分作為顯示裝置2的R信號(hào)成分。

圖11是表示上述轉(zhuǎn)換處理后的各信號(hào)成分的光譜特性的圖。在圖11中，以虛線表示的波形表示R信號(hào)成分，以點(diǎn)劃線表示的波形表示G信號(hào)成分，以實(shí)線表示的波形表示B信號(hào)成分。

如圖11所示，在該例中，B信號(hào)成分的光譜特性具有540nm附近的峰值波長(zhǎng)，具有460～620nm的波段。G信號(hào)成分的光譜特性具有600nm附近的峰值波長(zhǎng)，具有580～780nm的波段。此外，R信號(hào)成分的光譜特性具有800nm附近的峰值波長(zhǎng)，具有400～1000nm的波段。

(應(yīng)用例)

本實(shí)施方式的攝像裝置1能夠應(yīng)用于植物的活性度的觀察。與植物的色素相關(guān)的葉綠素吸收紅色的波段的光，反射綠色的波段的光。此外，構(gòu)成植物的葉子和果實(shí)的海綿狀的組織體反射近紅外的波段的光。即，根據(jù)植物中的葉綠素的含有量的變化，紅色的波段的光的反射率發(fā)生變化，根據(jù)構(gòu)成植物的葉子和果實(shí)的海綿狀的組織體的狀態(tài)的變化，近紅外的波段的光的反射率發(fā)生變化。因此，通過(guò)由攝像裝置1對(duì)植物進(jìn)行攝像，能夠根據(jù)G信號(hào)成分觀察植物中的葉綠素的含有量的變化，且能夠根據(jù)R信號(hào)成分觀察組織體的狀態(tài)的變化。

此外，在攝像裝置1中，也可以顯示表示植被指數(shù)NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)的圖像。植被指數(shù)表示葉綠素所吸收的紅色的波段的光的反射率和構(gòu)成植物的葉子和果實(shí)的組織體所反射的近紅外的波段的光的反射率的標(biāo)準(zhǔn)化差。由此，此時(shí)圖像處理部13使用從攝像部11輸出的電信號(hào)，進(jìn)行以下的式(10)的運(yùn)算。在顯示控制部132中，將表示其運(yùn)算結(jié)果的圖像顯示于顯示裝置2。

NDVI＝(Ibr－Ir)÷(Ibr+Ir)……式(10)

(－1≤NDVI≤1)

在NDVI的運(yùn)算中使用的信號(hào)成分(Ibr，Ir)是從像素11p_R和像素11p_G(參照?qǐng)D10B)輸出的信號(hào)成分。在圖像處理部13中，對(duì)像素11p_R和像素11p_G計(jì)算進(jìn)行了上述式(10)的運(yùn)算的植被指數(shù)NDVI。此外，對(duì)像素11p_B，可以進(jìn)行使用像素11p_R和像素11p_G的植被指數(shù)NDVI的內(nèi)插處理，設(shè)定規(guī)定的值。

顯示控制部132可以將進(jìn)行上述運(yùn)算得到的各像素的植被指數(shù)(－1≤NDVI≤1)的值進(jìn)行模擬轉(zhuǎn)換所得的白黑的圖像數(shù)據(jù)向顯示裝置2輸出。或者，顯示控制部132可以將對(duì)各像素的植被指數(shù)NDVI以與其值對(duì)應(yīng)的綠色或紅色的灰度等級(jí)表示的圖像數(shù)據(jù)向顯示裝置2輸出。

此外，可以代替紅色的波段的光的反射率，顯示表示使用由植物中含有的花青甙吸收的綠色的波段的光的反射率的綠色NDVI的圖像。此時(shí)，信號(hào)轉(zhuǎn)換部131使用從攝像部11輸出的電信號(hào)，對(duì)像素11p_R和像素11p_B進(jìn)行以下式(11)的運(yùn)算。像素11p_G可以使用像素11p_R和像素11p_B的綠色NDVI進(jìn)行內(nèi)插處理，也可以設(shè)定為規(guī)定的值。

綠色NDVI＝(Ibr－Ig)÷(Ibr+Ig)……式(11)

顯示控制部132可以在顯示裝置2對(duì)各像素的植被指數(shù)NDVI和綠色NDVI的一方進(jìn)行模擬或灰度等級(jí)顯示，也可以分別顯示植被指數(shù)NDVI和綠色NDVI。由此，植物中的葉綠素、花青甙的含有量的變化可視化，能夠觀察變化的植物的狀態(tài)。

<第四實(shí)施方式>

在上述第三實(shí)施方式中，說(shuō)明了以使用有機(jī)濾光片111a來(lái)使紅色和近紅外的波段的光透射的方式構(gòu)成濾光片部111的例子。本實(shí)施方式中，說(shuō)明使紅外區(qū)域的光透射的濾光片部的結(jié)構(gòu)例。

圖12是本實(shí)施方式的攝像裝置1的功能框圖。如圖12所示，攝像部11C的濾光片部111C，除了有機(jī)濾光片111a還具有電介質(zhì)多層膜111b。

圖13A是示意性地表示攝像部11C的截面的截面圖。該圖中對(duì)與第三實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注與第三實(shí)施方式同樣的附圖標(biāo)記。

本實(shí)施方式中，觀察對(duì)象物質(zhì)3在400～1000nm具有吸光或熒光波長(zhǎng)，攝像部使400～1000nm的波段的光透射。具體地說(shuō)，如圖13A所示，在像素11p_31和像素11p_33分別配置了有機(jī)濾光片111a(111a_R，111a_B)，在像素11p_32配置有電介質(zhì)多層膜(無(wú)機(jī)濾光片)111b。以下，將有機(jī)濾光片111a_R、111a_B、電介質(zhì)多層膜111b稱為濾光片111a_R、111a_B、111b。

電介質(zhì)多層膜111b交替地層疊低折射率的電介質(zhì)膜和高折射率的電介質(zhì)膜而構(gòu)成。作為低折射率的電介質(zhì)膜和高折射率的電介質(zhì)膜的材料的組合，例如能夠舉出氧化硅(SiO₂)和氧化鈦(TiO₂)、或SiO₂和氮硅(Si₂N₄)。

圖14是例示SiO₂膜とSi₂N₄膜的折射率和膜厚的圖。在圖14中，L0、L1、……L4表示SiO₂膜，H1、H2、……H4表示Si₂N₄。電介質(zhì)多層膜111b使550～650nm的可見(jiàn)光波段和900nm以上的近紅外波段的光透射。

圖13A中，為了方便說(shuō)明，表示了將濾光片111a_R、111b、111a_B橫向排列配置的像素的例子，但濾光片111a_R、111b、111a_B與拜耳陣列(R×1，G×2，B×1)對(duì)應(yīng)配置。即，如圖13B所示，在與拜耳陣列的R對(duì)應(yīng)的像素11p_R配置濾光片111b，在與拜耳陣列的G對(duì)應(yīng)的像素11p_G配置濾光片111a_R，在與拜耳陣列的B對(duì)應(yīng)的像素11p_B配置濾光片111a_B。

圖15A是表示濾光片部111C的光譜透射特性的圖。在圖15A中，點(diǎn)劃線表示像素11p_R的光譜透射特性，虛線表示像素11p_G的光譜透射特性，實(shí)線表示像素11p_B的光譜透射特性。如圖15A所示，配置有濾光片111b的像素11p_R使500～600nm、900～1000nm的波段的光透射。配置有濾光片111a_R的像素11p_G使550～1000nm的波段的光透射。此外，配置有濾光片111a_B的像素11p_B使400～550nm和800～1000nm的波段的光透射。

此外，圖像處理部13的信號(hào)轉(zhuǎn)換部131(參照?qǐng)D12)以圖13B所示的4像素為1組，對(duì)像素11p_R、11p_G、11p_B的信號(hào)成分根據(jù)以下的式子(12)～(14)轉(zhuǎn)換。

Ir－Ib＝B……式(12)

Ib－Idm＝G……式(13)

Idm＝R……式(14)

上述Idm是從配置有濾光片111b的像素11p_R輸出的信號(hào)成分。

即，本實(shí)施方式中，將從透過(guò)濾光片111a_R的紅色的波長(zhǎng)成分減去透過(guò)濾光片111a_B的波長(zhǎng)成分而得的結(jié)果作為顯示裝置2的B信號(hào)成分。此外，將從透過(guò)濾光片111a_B的波長(zhǎng)成分減去透過(guò)濾光片111b的波長(zhǎng)成分而得的結(jié)果作為顯示裝置2的G信號(hào)成分。將透過(guò)濾光片111b的近紅外的波長(zhǎng)成分作為顯示裝置2的R信號(hào)成分。

進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，在攝像裝置1為了觀察到觀察對(duì)象物質(zhì)3對(duì)紅外波段的光的吸收，可以在攝像部11C設(shè)置截止700nm以下的可見(jiàn)光的波段的光的可見(jiàn)光截止濾光片?；蛘?，可以在暗處從光源12照射近紅外波段的光，對(duì)觀察對(duì)象物質(zhì)3進(jìn)行攝像。只要構(gòu)成為使得可見(jiàn)光的波段的光不入射至攝像部11C即可。

圖15B是表示在設(shè)置有可見(jiàn)光截止濾光片的狀態(tài)下對(duì)觀察對(duì)象物質(zhì)3進(jìn)行攝像，進(jìn)行了上述轉(zhuǎn)換處理后的信號(hào)成分的光譜特性的圖。在圖15B中，虛線表示R信號(hào)成分，點(diǎn)劃線表示G信號(hào)成分，實(shí)線表示B信號(hào)成分。

如圖15B所示，在該例中，B信號(hào)成分的光譜特性具有700nm附近的峰值波長(zhǎng)，具有700～820nm的波段。G信號(hào)成分的光譜特性具有820nm附近的峰值波長(zhǎng)，具有750～900nm的波段。此外，R信號(hào)成分的光譜特性具有920nm附近的峰值波長(zhǎng)，具有850～1000nm的波段。

本實(shí)施方式的攝像裝置1以R、G、B的信號(hào)成分表示觀察對(duì)象物質(zhì)3對(duì)紅色～近紅外的波段的光的吸收，通過(guò)將R、G、B的各信號(hào)成分輸出至顯示裝置2，能夠在紅色～近紅外的波段中使具有吸光特性的觀察對(duì)象物質(zhì)3的狀態(tài)可視化。以下說(shuō)明這樣的攝像裝置1的應(yīng)用例。

(應(yīng)用例1)

本應(yīng)用例中說(shuō)明通過(guò)以攝像裝置對(duì)食用肉(豬肉)進(jìn)行攝像，將表示食用肉的素質(zhì)的圖像顯示于顯示裝置2的例子。

圖16是表示本應(yīng)用例的攝像裝置的結(jié)構(gòu)例的示意圖。如圖16所示，本應(yīng)用例的攝像裝置1D作為光源12具有光源12_1～12_4。光源12_2由以750nm為峰值波長(zhǎng)的LED構(gòu)成。光源12_3由以800nm為峰值波長(zhǎng)的LED構(gòu)成。光源12_4由以930nm為峰值波長(zhǎng)的LED構(gòu)成。此外，光源12_1由白色LED構(gòu)成。

豬肉根據(jù)其油酸的含有量，750nm、800nm、930nm的各波長(zhǎng)附近的光的吸收有所變化。因此，本應(yīng)用例中，將各個(gè)光源12_2～12_4同時(shí)點(diǎn)亮對(duì)豬肉進(jìn)行攝像。由此，能夠?qū)⒁訰、G、B的各信號(hào)成分表示豬肉對(duì)上述各波長(zhǎng)的吸收的圖像顯示于顯示裝置2。即，能夠顯示以B信號(hào)表示750nm附近的光的吸收、以G信號(hào)表示800nm附近的光的吸收、以R信號(hào)表示930nm附近的光的吸收的豬肉的油酸的含有量的圖像。

此外，也可以通過(guò)使光源12_2～12_4熄滅、使光源12_1點(diǎn)亮而對(duì)豬肉進(jìn)行攝像，能夠在表示上述油酸的含有量的圖像的基礎(chǔ)上，將以R、G、B的各信號(hào)成分表示豬肉對(duì)光源12_1的光的吸收的圖像即豬肉的彩色圖像顯示于顯示裝置2。

(應(yīng)用例2)

本應(yīng)用例中，說(shuō)明通過(guò)以攝像裝置對(duì)果實(shí)進(jìn)行攝像，將表示果實(shí)的糖度的圖像顯示于顯示裝置2的例子。

一直以來(lái)，在果實(shí)的糖度的計(jì)測(cè)中，使用基于果實(shí)的紅外光的吸收光譜和使用其2次微分光譜制作出的檢量線來(lái)計(jì)測(cè)糖度的非破壞性計(jì)測(cè)法。本應(yīng)用例中，通過(guò)將對(duì)2次微分光譜的峰值波長(zhǎng)的信號(hào)成分和該峰值波長(zhǎng)的前后的波長(zhǎng)的信號(hào)成分進(jìn)行運(yùn)算而得的結(jié)果圖像化，使果實(shí)的糖度可視化。

例如，梨的糖度與梨的紅外光的吸收所產(chǎn)生的2次微分光譜的峰值波長(zhǎng)918nm、996nm、882nm、700nm存在很強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系。圖17是表示本應(yīng)用例的攝像裝置1的結(jié)構(gòu)例的示意圖。在本應(yīng)用例中，如圖17所示，作為光源12，具有以918nm、996nm、882nm、700nm為各個(gè)峰值波長(zhǎng)的光源12_1～12_4(以下稱為基準(zhǔn)光源組)。

進(jìn)而，光源12包括具有峰值波長(zhǎng)比基準(zhǔn)光源組短10～50nm的波長(zhǎng)的光源12_11、12_21、12_31、12_41。即，光源12_11的峰值波長(zhǎng)中比光源12_1的峰值波長(zhǎng)918nm短10～50nm，光源12_21的峰值波長(zhǎng)比光源12_2的峰值波長(zhǎng)996nm短10～50nm。此外，光源12_31的峰值波長(zhǎng)比光源12_3的峰值波長(zhǎng)882nm短10～50nm，光源12_41的峰值波長(zhǎng)比光源12_4的峰值波長(zhǎng)700nm短10～50nm。

此外，進(jìn)一步，光源12包括具有峰值波長(zhǎng)比基準(zhǔn)光源組長(zhǎng)10～50nm的波長(zhǎng)的光源12_12、12_22、12_32、12_42。即，光源12_12的峰值波長(zhǎng)比光源12_1的峰值波長(zhǎng)918nm長(zhǎng)10～50nm，光源12_22的峰值波長(zhǎng)比光源12_2的峰值波長(zhǎng)996nm長(zhǎng)10～50nm。此外，光源12_32的峰值波長(zhǎng)比光源12_3的峰值波長(zhǎng)882nm長(zhǎng)10～50nm，光源12_42的峰值波長(zhǎng)比光源12_4的峰值波長(zhǎng)700nm長(zhǎng)10～50nm。

本變形例中，首先進(jìn)行使光源12_1、光源12_3、光源12_4(以下稱為第一光源組)點(diǎn)亮而攝像的第一攝像處理。之后，進(jìn)行使峰值波長(zhǎng)比第一光源組短的光源12_11、光源12_31、光源12_41(以下稱為第二光源組)點(diǎn)亮而攝像的第二攝像處理。接著，進(jìn)行使峰值波長(zhǎng)比第一光源組長(zhǎng)的光源12_12、光源12_32、光源12_42(以下稱為第三光源組)點(diǎn)亮而攝像的第三攝像處理。進(jìn)而，依次進(jìn)行使光源12_2點(diǎn)亮而攝像的第四攝像處理、使光源12_21點(diǎn)亮而攝像的第五攝像處理和使光源12_22點(diǎn)亮而攝像的第六攝像處理。

將分別由第一～第三攝像處理得到的每個(gè)像素的電信號(hào)使用上述式(12)～(14)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)作為第一圖像信號(hào)、第二圖像信號(hào)、第三圖像信號(hào)。此外，將分別由第四～第六攝像處理得到的每個(gè)像素的電信號(hào)使用上述式(12)～(14)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)作為第一圖像信號(hào)、第二圖像信號(hào)、第三圖像信號(hào)。

圖像處理部13使用分別由第一～第三攝像處理得到的每個(gè)像素的第一～第三圖像信號(hào)，進(jìn)行以下的式(15)的運(yùn)算。進(jìn)而，使用分別由第四～第六攝像處理得到的每個(gè)像素的第一～第三圖像信號(hào)進(jìn)行以下的式(15)的運(yùn)算。

(第一圖像信號(hào))－2×(第二圖像信號(hào))+(第三圖像信號(hào))……式(15)

如圖15B所示，882nm附近的光的波長(zhǎng)成分作為像素11p_G的信號(hào)被輸出，700nm附近的光的波長(zhǎng)成分作為像素11p_B的信號(hào)被輸出。此外，918nm附近和996nm附近的光的波長(zhǎng)成分作為像素11p_R的信號(hào)被輸出。對(duì)于像素11p_R的上述運(yùn)算結(jié)果與果實(shí)的紅外光的吸收光譜的918nm和996nm的2次微分光譜的信號(hào)成分對(duì)應(yīng)。此外，對(duì)于像素11p_G的上述運(yùn)算結(jié)果與果實(shí)的紅外光的吸收光譜的882nm的2次微分光譜的信號(hào)成分對(duì)應(yīng)。此外，對(duì)于像素11p_B的上述運(yùn)算結(jié)果與果實(shí)的紅外光的吸收光譜的700nm的2次微分光譜的信號(hào)成分對(duì)應(yīng)。

另外，918nm附近和996nm附近的光的波長(zhǎng)成分由像素11p_R受光，因此關(guān)于像素11p_R，能夠得到基于由第一～第三攝像處理得到的第一～第三圖像信號(hào)的運(yùn)算結(jié)果和基于由第四～第六攝像處理得到的第一～第三圖像信號(hào)的運(yùn)算結(jié)果。因此，圖像處理部13對(duì)像素11p_G和像素11p_B按每個(gè)像素將1個(gè)運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)于RAM，對(duì)于像素11p_R將每個(gè)波長(zhǎng)的運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)于RAM。

圖像處理部13將918nm、996nm、882nm、700nm的運(yùn)算結(jié)果中與3個(gè)波長(zhǎng)分別對(duì)應(yīng)的像素的運(yùn)算結(jié)果輸出至顯示裝置2。圖像處理部13例如在攝像裝置1中從上述4個(gè)波長(zhǎng)接收3個(gè)波長(zhǎng)的選擇，將與接收的3個(gè)波長(zhǎng)分別對(duì)應(yīng)的各像素的運(yùn)算結(jié)果輸出至顯示裝置2。此外，在圖像處理部13中，可以根據(jù)與各波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的每個(gè)像素的運(yùn)算結(jié)果的大小選擇3個(gè)波長(zhǎng)，將與選擇的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的像素的運(yùn)算結(jié)果輸出至顯示裝置2。此外，可以使用對(duì)2次微分光譜的各峰值波長(zhǎng)進(jìn)行重回歸分析而得到的系數(shù)，計(jì)算與上述4個(gè)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的各像素的上述運(yùn)算結(jié)果的線形和，將對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行模擬或灰度等級(jí)轉(zhuǎn)換而得的信號(hào)輸出至顯示裝置2。

<變形例>

以上說(shuō)明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但上述實(shí)施方式僅是用于實(shí)施本發(fā)明的例示。由此，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)能夠?qū)⑸鲜鰧?shí)施方式適當(dāng)變形而實(shí)施。以下說(shuō)明本發(fā)明的變形例。

(1)上述第三實(shí)施方式的應(yīng)用例中，顯示了表示植被指數(shù)NDVI的圖像，但葉綠素的吸光光譜由于大氣中的煙霧等的影響而變化。因此，本變形例中，說(shuō)明使減小煙霧的影響，比植被指數(shù)NDVI靈敏度高的增強(qiáng)植被指數(shù)EVI(Enhanced Vegetation Index)可視化的例子。

本變形例中，如圖18A所示，作為上述第三實(shí)施方式的有機(jī)濾光片111a，代替彩色濾光片111a_G而具有彩色濾光片111a_B。此時(shí)，如圖18B所示，以在像素11p_G配置彩色濾光片111a_R、在像素11p_B配置彩色濾光片111a_B的方式構(gòu)成即可。

信號(hào)轉(zhuǎn)換部131使用從圖18B所示的各像素輸出的電信號(hào)，進(jìn)行以下的式(16)的運(yùn)算，計(jì)算增強(qiáng)植被指數(shù)EVI。顯示控制部132可以將對(duì)每個(gè)像素的增強(qiáng)植被指數(shù)EVI以與其值對(duì)應(yīng)的對(duì)比度或灰度等級(jí)顏色表示的圖像顯示于顯示裝置2。

EVI＝(Ibr－Ir)÷(Ibr+C1×Ir－C2×Ib+1)……式(16)

C1、C2：煙霧修正系數(shù)

(2)此外，可以將上述第三實(shí)施方式的應(yīng)用例的濾光片部111構(gòu)成為圖19A所示的方式。如圖19A所示，本變形例中，作為有機(jī)濾光片111a，還具有彩色濾光片111a_B。此時(shí)，如圖19B所示，在像素11p_R配置濾光片111a_R，在像素11p_B配置濾光片111a_B。此外，濾光片111a_G和濾光片111a_BR分別配置于像素11p_G。

通過(guò)這樣構(gòu)成，濾光片部111能夠使近紅外和R、G、B的各波段的光透射，因此能夠?qū)⒒谕高^(guò)配置有濾光片111a_R、111a_G、111a_B的像素11p_R、11p_G、11p_B的電信號(hào)的彩色圖像顯示于顯示裝置2。

(3)作為上述第三實(shí)施方式的其它應(yīng)用例，可以使蘋果有無(wú)摔碰損傷可視化。根據(jù)蘋果有無(wú)摔碰損傷，740～810nm波段的蘋果的分光反射率的回歸直線的傾角不同。本變形例中，作為攝像裝置1的光源12，使用以810nm為峰值波長(zhǎng)的LED和以740nm為峰值波長(zhǎng)的LED對(duì)蘋果的反射光進(jìn)行攝像。由此，740nm的吸光光譜以G信號(hào)成分表示，810nm的吸光光譜以R信號(hào)表示(參照?qǐng)D11)，因此能夠根據(jù)紅色和綠色的圖像的比例確認(rèn)蘋果有無(wú)摔碰損傷。

另外，上述內(nèi)容中使用具有740nm和810nm的峰值波長(zhǎng)的光源，但也可以組合有機(jī)濾光片111a和無(wú)機(jī)多層膜而構(gòu)成濾光片部111。例如，濾光片部111由彩色濾光片111a_G、層疊彩色濾光片111a_R和第一無(wú)機(jī)多層膜而得的層疊濾光片、層疊彩色濾光片111a_B和第二無(wú)機(jī)多層膜而得的層疊濾光片構(gòu)成。第一無(wú)機(jī)多層膜以使810nm的光透射的方式構(gòu)成，第二無(wú)機(jī)多層膜以使740nm的光透射的方式構(gòu)成。由此，在使用照射紅外波段的光的光源時(shí)，也能夠使蘋果有無(wú)摔碰損傷可視化。

(4)此外，作為上述第三實(shí)施方式的其它應(yīng)用例，可以使血液中含有的氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白的吸收?qǐng)D像化，觀察血液的氧飽和濃度。圖20是表示氧合血紅蛋白和還原血紅蛋白的吸光光譜的圖。圖20中，以虛線所示的波形表示氧合血紅蛋白的吸光光譜，以實(shí)線所示的波形表示還原血紅蛋白的吸光光譜。

如圖20所示，600～800nm的波段中，與氧合血紅蛋白相比，還原血紅蛋白的吸收較大，800nm以上的波段中，與還原血紅蛋白相比，氧合血紅蛋白的吸收較大。因此，此時(shí)作為光源12，使用峰值波長(zhǎng)為660nm的光源和峰值波長(zhǎng)為850nm的光源。

如圖11所示，660nm附近的吸收以G信號(hào)成分表示，850nm的吸收以R信號(hào)成分表示。即，氧合血紅蛋白以綠色的圖像顯示于顯示裝置2，還原血紅蛋白以紅色的圖像顯示于顯示裝置2。結(jié)果，能夠根據(jù)紅色和綠色的圖像確認(rèn)還原血紅蛋白和氧合血紅蛋白的比例，來(lái)觀察血中的氧飽和濃度的狀態(tài)。

(5)上述第一實(shí)施方式到第四實(shí)施方式中，將濾光片部的各濾光片按照濾光片的透射波長(zhǎng)由大到小的順序分別配置于像素11p_R、像素11p_G、像素11p_B，但濾光片的配置并不限定于此。例如，也可以按照濾光片的透射波長(zhǎng)由小到大的順序分別配置于像素11p_R、像素11p_G、像素11p_B，也可以不受限于濾光片的透射波長(zhǎng)的大小，配置于像素11p_R、像素11p_G、像素11p_B中的任意確定的任一像素。只要將濾光片部111的各濾光片配置于與拜耳陣列的R、G、B中的任一個(gè)對(duì)應(yīng)的像素即可。

(6)上述第一實(shí)施方式到第四實(shí)施方式中，說(shuō)明了通過(guò)將從圖像處理部13的顯示控制部132輸出的R、G、B的各信號(hào)成分輸出至顯示裝置2，對(duì)觀察對(duì)象物質(zhì)3的狀態(tài)進(jìn)行彩色顯示的例子，但在攝像裝置1設(shè)置有顯示部的情況下，也可以向其顯示部輸出R、G、B的各信號(hào)成分。

(7)上述第一實(shí)施方式到第四實(shí)施方式中，說(shuō)明了將使用式(1)～(9)和式(12)～(14)運(yùn)算出的結(jié)果作為顯示裝置2的R、G、B的信號(hào)成分進(jìn)行R、G、B顏色的分配的例子，但例如也可以對(duì)該運(yùn)算結(jié)果實(shí)施規(guī)定的運(yùn)算處理而進(jìn)行顯示裝置2的R、G、B的顏色的分配。此外，式(1)～(9)和式(12)～(14)中，從濾光片部的透射波段中的短波長(zhǎng)成分依次分配B、G、R的信號(hào)成分，但并不限定于此。例如，也可以從短波長(zhǎng)成分依次分配R、B、G的信號(hào)成分等根據(jù)容易理解的程度進(jìn)行顯示裝置2的顏色的分配。只要將濾光片部的透射波段的波長(zhǎng)成分分配于顯示裝置2的R、G、B的任意的信號(hào)成分即可。

(8)此外，本發(fā)明也可以是一種分析裝置，其包括：具有上述第一實(shí)施方式到第四實(shí)施方式的濾光片部和受光部和圖像處理部的攝像裝置1；和顯示裝置2。