JP7629155B2 - 撮像装置、画像処理システム - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関し、特に極低温の対象物の撮影に適した撮像装置と画像処理システムに関する。

特開平７－１３５５４０号公報（特許文献１）には、筐体等により形成される密閉空間内の湿気を吸湿材によって吸収することで、密閉空間内での結露を防止するように構成された画像読取装置が記載されている。

ところで、画像を読み取る対象物の温度が極低温である場合には、この対象物と接するガラス板等の載置台が急速に冷やされ、載置台の表面や裏面に結露を生じる場合がある。このような場面の一例としては、極低温での保存が必要となる生体由来の検体（例えば血液等）を収容した検体チューブの入出庫処理時に、検体チューブあるいはそれを収容するボックスに付されたバーコード等の管理情報を読み取る場面が挙げられる。

特開平７－１３５５４０号公報

本発明に係る具体的態様は、画像を読み取る対象物の温度が極低温であっても結露を生じにくくすることを目的の１つとする。

［１］本発明に係る一態様の撮像装置は、（ａ）載置された対象物を撮影するための装置であって、（ｂ）対向する第１面及び第２面を有しており、少なくとも前記第１面が鉛直方向に対して斜交するように配置される透明板と、（ｃ）前記透明板と前記対象物との間に隙間を生じるようにして前記対象物を前記透明板の前記第１面側に位置決めして配置する筐体と、（ｄ）前記透明板の前記第２面側から前記対象物を撮影するカメラと、を備える、撮像装置である。
［２］本発明に係る一態様の撮像装置は、上記１の撮像装置と、この撮像装置の動作を制御し、前記カメラにより前記対象物を撮影して得られた画像データに画像処理を行う情報処理装置と、を含む、画像処理システムである。

上記構成によれば、画像を読み取る対象物の温度が極低温であっても結露を生じにくくすることが可能となる。

図１は、一実施形態の撮像装置の構成を示す斜視図である。 図２は、この撮像装置の使用方法を説明するための斜視図である。 図３は、撮像装置の構成を示す側面図である。 図４は、撮像装置の構成を示す上面図である。 図５は、撮像装置の一部構成を分解して示した斜視図である。 図６は、撮像装置における冷気による結露等の不具合を防止する原理について説明するための図である。 図７は、撮像装置を用いて構成される画像処理システムの構成例を示すブロック図である。 図８は、検体ボックスの構成例を示す図である。 図９（Ａ）は、検体ボックスに付された各バーコードを１つの画像として読み取る原理について説明するための図である。図９（Ｂ）は、各バーコードの画像を含んだ１つの画像の例を示す図である。 図１０は、画像処理システムの動作手順を示すフローチャートである。

図１は、一実施形態の撮像装置の構成を示す斜視図である。図２は、この撮像装置の使用方法を説明するための斜視図である。図３は、撮像装置の構成を示す側面図である。図４は、撮像装置の構成を示す上面図である。図５は、撮像装置の一部構成を分解して示した斜視図である。なお、図１、図３、図５では撮像装置の内部構造を示すために筐体の外側パネルを一部省略して示している。

図１などに示すように、撮像装置１００は、位置決め部材１０、ガラス板（透明板）１２、ミラー（反射部材）１４、スイッチ１６、２つの溝部１８、筐体２０、ＬＥＤ光源２２、カメラ２４を含んで構成されている。この撮像装置１００は、図２に示すように、生体由来の検体（例えば血液など）を収容する複数の検体チューブ２０２を配列して格納する検体ボックス（対象物）２００を鉛直方向に対して斜めに載置し、この検体ボックス２００を下側から撮影し、その画像に基づいて各検体チューブ２０２に付されたバーコードや検体ボックス２００自体に付されたバーコードを読み取るために用いられる。

位置決め部材１０は、検体ボックス２００を載置する際にその位置決めするための部材であり、左位置決め部１０ａ、右位置決め部１０ｂ、下位置決め部１０ｃ、開口部１０ｄ、枠状部１０ｅを含んで構成されている。本実施形態の位置決め部材１０は、筐体２０の一部を構成するものであり、筐体２０の本体（位置決め部材１０を除く部分）に対して着脱可能に構成されている（図５参照）。この位置決め部材１０に載置された検体ボックス２００の下部とガラス板１２との間には隙間が生じる。

左位置決め部１０ａと右位置決め部１０ｂは、検体ボックス２００が載置された際にその左側および右側とそれぞれと当接する。それにより、検体ボックス２００の左右方向の位置決めがなされる。同様に、下位置決め部１０ｃは、検体ボックス２００が載置された際にその下側と当接する。それにより、検体ボックス２００の上下方向の位置決めがなされる。本実施形態では、図４に示すように、左位置決め部１０ａ、右位置決め部１０ｂおよび下位置決め部１０ｃは、凹の字状に一体に形成されている。

開口部１０ｄは、位置決め部材１０の略中央に設けられている（図５参照）。この開口部１０ｄは、位置決め部材１０の下側に配置されるガラス板１２を露出させるためのものである。開口部１０ｄの周囲には、検体ボックス２００の外縁部の下側を支持する枠状部１０ｅが設けられている。

ガラス板１２は、筐体２０の位置決め部材１０に載置された検体ボックス２００とカメラ２４との間に位置するように設けられている。このガラス板１２は、透明な平板状の部材であり、対向する第１面及び第２面を有している。本実施形態では、検体ボックス２００と対抗する面が第１面に対応し、カメラ２４と対向する面が第２面に対応する。

ガラス板１２は、撮像装置１００の使用時（設置時）において、少なくとも第１面が鉛直方向（重力の方向）に対して斜交するように配置される。図示の例ではｚ方向が鉛直方向に対応するものとする。ガラス板１２の第１面とｚ方向とのなす角度は、検体ボックス２００の載置のしやすさ等を考慮して適宜設定すればよく、例えば６０°±１５°程度の範囲で設定することが好ましい。ｘ方向との関係で別言すれば、ガラス板１２の第１面とｘ方向とのなす角度は、３０°±１５°程度の範囲で設定することが好ましい。

ミラー１４は、検体ボックス２００の側面を写してカメラ２４の方向へ反射させるものである。本実施形態のミラー１４は、位置決め部材１０の左位置決め部１０ａの近くに設けられており、検体ボックス２００の左側面からの光を反射し、ガラス板１２を介してカメラ２４へ導けるように構成されている。

スイッチ１６は、検体ボックス２００の載置時に、この検体ボックス２００の下側面に接触し、この下側面から押圧されて動作する。詳細を後述するように、このスイッチ１６が動作することを契機として、ＬＥＤ光源２２の発光動作およびカメラ２４の撮影動作が実行される。

本実施形態では、スイッチ１６は、位置決め部材１０の下側に一体に設けられており、検体ボックス２００と当接すべき部位が下位置決め部１０ｃの一部を貫通して露出している（図４参照）。それにより、使用者が検体ボックス２００を載置した際にスイッチ１６が押圧されて動作し、それを契機にＬＥＤ光源２２の発行動作およびカメラ２４の撮影動作が実行されるので、撮影のために操作者が別途の操作を行う必要がなくなり作業効率が向上する。また、検体ボックス２００の下位置決め部１０ｃへの当接に伴ってスイッチ１６を動作させるようにしているので、検体ボックス２００が所期の位置にきちんと配置された状態で撮影させることが可能となり、撮影時の位置ズレなどのミスも防止することができる。

２つの溝部１８は、それぞれ筐体２０においてガラス板１２の下端側に設けられており、下方において開口している。これらの溝部１８は、検体ボックス２００の載置時に検体ボックス２００とガラス板１２との間に生じる隙間とつながるように構成されている。図５に示すように、各溝部２０は、向かうあう一対の側壁１８ａと、これら側壁１８ａの間に配置される底壁１８ｂとを有している。

本実施形態では、各側壁１８ａのうち１つは、筐体２０においてガラス板１２の第１面側に設けられる側壁２０ａと連通して設けられている。また、本実施形態では、各底壁１８ｂは、ガラス板１２の第１面と連続的につながる面を有する。また、各溝部１８は、筐体２０の各側壁２０ａとガラス板１２の第１面によって画定される空間である隙間とつながるように設けられている。本実施形態では、各溝部１８の各側壁１８ａおよび各底壁１８ｂと、位置決め部材１０の各溝部１８と対抗する部位（下面）によって画定される空間が貫通孔となり、それら貫通孔の一方の開口部がガラス板１２側に位置し、他方の開口部が撮像装置１００の前面側に位置するように構成されている。

筐体２０は、上部に位置決め部材１０およびガラス板１２が取り付けられ、内部にＬＥＤ光源２２、カメラ２４が取り付けられている。筐体２０の構成（形状、素材等）については特段に限定がなく、検体ボックス２００の撮影に適した形状等を適宜採用することができる。

ＬＥＤ光源２２は、筐体２０内部に取り付けられており、ガラス板１２の第２面側から検体ボックス２００の下側へ光を照射する。なお、ここではＬＥＤを用いる光源を例示したが撮影に適した光を照射し得る限りこれに限定されない。また、光の波長も可視光域に限定されず、例えばカメラ２４が赤外光に対応し得るものであれば赤外光域の光を発する光源を用いてもよい。

カメラ２４は、筐体２０内部にガラス板１２から離間して取り付けられており、ガラス板１２の第２面側から検体ボックス２００の下側を撮影する。詳細には、カメラ２４は、ＬＥＤ光源２２から発せられた光が検体ボックス２００の下側に照射された際にその反射光による像を撮影する。

図６は、撮像装置における冷気による結露等の不具合を防止する原理について説明するための図である。本実施形態で撮影対象となる検体ボックス２００は、生体由来の検体を収容するものであり、通常、例えば－２００℃前後の極低温で保管されており、極力、温度上昇を避けるために極低温のままで速やかに撮像装置１００による撮影を行い、元の保存庫へ速やかに戻すことが望まれる。この際、仮にこの極低温の検体ボックス２００をガラス板１２と直接に接する状態で載置すると、ガラス板１２が急速に冷却され、その周囲の空気も冷却されることでガラス板１２の表面に結露を生じたり、ガラス板１２の周囲に冷気による霧を生じたりする可能性がある。この場合、カメラ２４によって撮影される画像は、結露や冷気による霧の影響によって不鮮明なものとなる。

これに対して、図６に示すように本実施形態の撮像装置１００では、検体ボックス２００とガラス板１２が直接的に接触せずに両者間に隙間１０２が生じるように検体ボックス２００が載置されるので、ガラス板１２の急速な冷却による結露の発生を回避できる。また、本実施形態の撮像装置１００では、ガラス板１２の第１面（検体ボックス２００と対向する面）が鉛直方向に対して斜交するように構成されているので、検体ボックス２００の周囲の空気が急速に冷却されて生じた冷気１０４やそれに伴う霧は、重力によりガラス板１２の第１面に沿って下方へ流れ、溝部１８を通って撮像装置１００の外部へ排出される（図５において溝部１８に示した矢印も参照）。このため、冷気１０４によってガラス板１２が冷却されにくくして結露を防止することができるとともに、冷気１０４やそれに伴う霧がガラス板１２の近傍に留まるのを防止することができる。従って、カメラ２４により撮影される画像はより鮮明なものとなる。特に本実施形態では、溝部１８の底壁１８ｂとガラス板１２の第１面との接続する位置において両者に段差が生じずに連続的な面を形成するように構成しているので、冷気１０４やそれに伴う霧の排出がよりスムーズになる。隙間１０２における検体ボックス２００の下面とガラス板１２の第１面との相互間距離Ｄは、例えば５ｍｍ～２０ｍｍ程度にすることが好ましい。

図７は、上記した撮像装置を用いて構成される画像処理システムの構成例を示すブロック図である。本実施形態の画像処理システムは、上記した実施形態に係る撮像装置１００と、撮像装置１００のＬＥＤ光源２２に電力を供給する電源１１０と、電源１１０の動作を制御するコントローラ１１２と、情報処理装置１１４を含んで構成されている。

情報処理装置１１４は、スイッチ１６およびカメラ２４と接続されており、カメラ２４により得られた画像に対して所定の画像認識処理を行い、検体ボックス２００に付されたバーコードに含まれた情報を読み取る。また、情報処理装置１１４は、コントローラ１１２と接続されており、コントローラ１１２に対して動作指示を行う。この情報処理装置１１４は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えるコンピュータにおいて所定の動作プログラムを実行させることにより実現可能である。

図８は、検体ボックスの構成例を示す図である。詳細には、図８（Ａ）は検体ボックス２００の１つの側面を見た様子を示し、図８（Ｂ）は検体ボックス２００の下側から見た様子を示している。図８（Ａ）に示すように、検体ボックス２００は、その１つの側面にバーコード２０４が付されている。ここではバーコード２０４の一例として一次元バーコードが示されている。バーコード２０４には、この検体ボックス２００に関する情報が含まれている。また、図８（Ｂ）に示すように、検体ボックス２００に格納された各検体チューブ２０２は、その底部にバーコード２０６が付されている。ここではバーコード２０６の一例として二次元バーコードが示されている。各バーコード２０６には、各検体チューブ２０２に収容された検体に関する情報などが含まれている。本実施形態の画像処理システムは、これらのバーコード２０４、２０６に含まれる情報を読み取るものである。

図９（Ａ）は、検体ボックスに付された各バーコードを１つの画像として読み取る原理について説明するための図である。上記のように撮像装置１００には検体ボックス２００の側面を写すためのミラー１４が設けられている。このため、ＬＥＤ光源２２によって光が照射された際に、検体ボックス２００の側面に付されたバーコード２０４の像については、ミラー１４によって反射されてカメラ２４に入射する。他方、ＬＥＤ光源２２によって光が照射された際に、各検体チューブ２０２の底部に付されたバーコード２０６の像についてはガラス板１２を介して直接的にカメラ２４に入射する。このような構成により、図９（Ｂ）に例示するように、カメラ２４による一度の撮影でバーコード２０４の画像１０６ａ、各バーコード２０６の画像１０６ｂを含んだ１つの画像１０６が得られる。それにより、画像処理の効率を向上させることができる。

図１０は、画像処理システムの動作手順を示すフローチャートである。なお、ここで示す情報処理の流れは一例であり、情報処理の結果に矛盾や不整合を生じない限りにおいてその順序を変更してもよく、またここで言及しない他の処理を追加してもよく、それらの実施態様も排除されない。

スイッチ１６がオンになるまでの間（ステップＳ１１；ＮＯ）、情報処理装置１１４は待機状態となる。使用者により撮像装置１００の位置決め部材１０に検体ボックス２００が載置され、検体ボックス２００との接触によってスイッチ１６がオンになると（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、これを契機として情報処理装置１１４は、コントローラ１１２に指示を送ってＬＥＤ光源２２を点灯させるとともに（ステップＳ１２）、カメラ２４を制御して検体ボックス２００の下側を撮像させる（ステップＳ１３）。カメラ２４による撮像後、情報処理装置１１４は、ＬＥＤ光源２２を消灯させる（ステップＳ１４）。

なお、ステップＳ１１においてスイッチ１６がオンになるというのは、スイッチ１６が導通状態になることであってもよいし、逆に非導通状態になることであってもよい。すなわち、スイッチ１６の状態の変化を情報処理装置１１４において検知できたことを意味する。

次に、情報処理装置１１４は、カメラ２４から得られた画像１０６に対して所定の前処理を行う（ステップＳ１５）。ここでいう前処理とは、例えば画像のコントラスト調整、歪み補正、傾き補正などである。特に本実施形態では、ミラー１４によって得られたバーコード２０４の画像１０６ａ、各バーコード２０６の画像１０６ｂに対する傾き補正、方向補正などが実行される。

次に、情報処理装置１１４は、画像１０６に含まれる各画像１０６ａ、１０６ｂに対して画像認識処理を行い、各バーコード２０４、２０６に含まれる情報の読み取りを行う（ステップＳ１６）。読み取られた情報は適宜、情報処理装置１１４のディスプレイに表示されるとともに、一時記憶される。

次に、情報処理装置１１４は、読み取られた情報と、適宜使用者によってキーボード等の入力手段を用いて入力される情報を含んだ入庫データないし出庫データを記憶装置（図示せず）に記録する（ステップＳ１７）。その後、ステップＳ１１に戻る。

以上説明した通り、本実施形態の撮像装置並びにこれを用いた画像処理システムによれば、画像を読み取る対象物である検体ボックスが極低温であっても結露や霧などの阻害要因を生じにくくして鮮明な画像を得ることができる。

なお、本発明は上記した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した実施形態では、生体由来の検体を扱う場合を例示したが用途はこれに限定されない。例えば、食品等の冷凍物を管理する場合、冷温保存が必要な試薬を管理する場合など、種々の場合に本発明を適用可能である。

また、上記した実施形態の撮像装置では、筐体に設けた溝部と位置決め部材の下面で貫通孔を形成していたが、筐体のみで貫通孔を形成してもよい。また、必ずしも貫通孔が形成されなくてもよい。また、上記した実施形態では２つの溝部とこれらの間に突起部が設けられる例を示していたが、突起部を省略して１つの溝部としてもよい。また、スイッチは、検体ボックスの載置時にこれと接して動作し得る限り、どのような位置に設けられてもよい。また、上記した実施形態では光学的読み取り可能な印刷パターンの一例としてバーコードを説明していたがこれに限定されず、光学的に読み取り可能なものであればよい。

１０：位置決め部材
１２：ガラス板
１４：ミラー
１６：スイッチ
１８：溝部
２０：筐体
２２：ＬＥＤ光源
２４：カメラ
１００：撮像装置
１０２：隙間
１０４：冷気
１０６：画像
２００：検体ボックス
２０２：検体チューブ
２０４：（一次元）バーコード
２０６：（二次元）バーコード

Claims (9)

1. 載置された対象物を撮影するための装置であって、
   対向する第１面及び第２面を有しており、少なくとも前記第１面が鉛直方向に対して斜交するように配置される透明板と、
   前記透明板と前記対象物との間に隙間を生じるようにして前記対象物を前記透明板の前記第１面側に位置決めして配置する筐体と、
   前記透明板の前記第２面側から前記対象物を撮影するカメラと、
   を備える、撮像装置。
2. 前記筐体は、前記対象物の載置時の前記隙間とつながり前記透明板よりも下方において開口した溝部を有する、
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記筐体は、前記透明板の前記第１面側に設けられる側壁を有しており、
   前記溝部は、前記側壁と前記透明板の前記第１面によって画定される空間である前記隙間とつながるように設けられる、
   請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記溝部は、前記透明板の前記第１面と連続的につながる面からなる底壁を有する、
   請求項２又は３に記載の撮像装置。
5. 前記透明板の前記第２面側から前記対象物に光を照射する光源、を更に含む、
   請求項１～４の何れか１項に記載の撮像装置。
6. 前記対象物の載置時に当該対象物と接触することで動作するスイッチを更に含み、
   前記カメラは、前記スイッチの動作に応じて前記対象物を撮影し、
   前記光源は、前記スイッチの動作に応じて前記光を照射する、
   請求項５に記載の撮像装置。
7. 前記対象物の側面からの光を前記カメラの方向へ反射させる反射部材、を更に含む、
   請求項１～６の何れか１項に記載の撮像装置。
8. 請求項１～７の何れかに記載の撮像装置と、
   前記撮像装置の動作を制御し、前記カメラにより前記対象物を撮影して得られた画像データに画像処理を行う情報処理装置と、
   を含む、画像処理システム。
9. 前記対象物は、当該対象物の内容に関連する情報を含む光学的読み取り可能な印刷パターンが付されており、
   前記情報処理装置は、前記画像データに基づいて前記印刷パターンに含まれる前記情報を読み取る、
   請求項８に記載の画像処理システム。

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