CN112236067A - 内窥镜系统 - Google Patents

Abstract

内窥镜系统(1)具备：向被摄体照射具有在空间上非均匀的强度分布的照明光的照明部(4)；配置在互不相同的位置且分别取得由照明光照明的被摄体的第1照明图像及第2照明图像的第1摄像部(61)及第2摄像部(62)；根据第1照明图像来制作第1深层图像及第1表层图像且根据第2照明图像来制作第2深层图像及第2表层图像的分离处理部(71)；以及基于第1表层图像及第2表层图像的像素值来合成第1深层图像和第2深层图像，由此制作合成深层图像的合成处理部(72)。

Description

内窥镜系统

技术领域

本发明涉及内窥镜系统。

背景技术

在从被照明的物体产生的光中包括镜面反射光、扩散反射光、散射光等多种成分。提出了如下的技术：通过使用了具有条纹状的明暗图案的构造化照明光的高频图案投射法，对物体的图像所包含的这样的成分进行分离，由此，将物体的表面的信息与内部的信息分离(例如参照非专利文献1。)。

构造化照明光也用于物体的形状计测技术(例如参照专利文献1及2。)。在专利文献1中，利用光的干涉而生成构造化照明光，在专利文献2中，通过形成于基板的格子图案的投射而生成构造化照明光。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：高谷剛志，外3名，“多重重み付け计测による反射·散射光的分解”，第14回画像の認識·理解シンポジウム(MIRU2011)，2011年7月

专利文献

专利文献1：日本特开2016-200418号公报

专利文献2：日本特开2016-198304号公报

发明内容

发明要解决的问题

为了将非专利文献1的高频图案投射法应用于细径的内窥镜，需要使光学系统小型化。另一方面，在高频图案投射法中使用的构造化照明光的空间频率比在形状计测中使用的构造化照明光的空间频率高。在专利文献1、2所公开的方法中，难以一边维持高对比度和高光量，一边生成高空间频率的构造化照明光。

具体而言，在专利文献1的情况下，为了提高构造化照明光的空间频率，需要将格子图案微细化。当将格子图案微细化时，构造化照明光的对比度下降，为了维持构造化照明光的对比度，需要减小光源的发光点的尺寸。其结果是，难以确保构造化照明光的足够的光量，不适合应用于在观察中要求足够的光量的内窥镜系统。

在专利文献2的情况下，存在如下问题：向物体表面投射的干涉条纹的对比度在周边下降，导致测定精度下降。对比度下降的原因是生成干涉条纹的2个光束未以相同的强度重叠。

在向物体投射的明暗图案的对比度较低的情况下，存在如下问题：基于在物体表面产生的镜面光的高亮度的噪声表现在包含大量物体的深层的信息的深层图像中。即，当向物体照射在暗部具有强度的低对比度的构造化照明光时，在暗部的照射位置处产生镜面光。在暗部的照射位置处产生的镜面光的信息作为物体的深层的信息被分离。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种内窥镜系统，即便在照明光的高频图案的对比度低的状态下也能够提供不包含基于镜面光的噪声的深层图像。

用于解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明提供以下的方案。

本发明的一方案是一种内窥镜系统，其中，所述内窥镜系统具备：照明部，其向被摄体照射照明光，所述照明光在与光轴垂直的光束剖面中具有包括明部及暗部的在空间上非均匀的强度分布；第1摄像部，其取得由所述照明光照明的所述被摄体的第1照明图像；第2摄像部，其取得由所述照明光照明的所述被摄体的第2照明图像，所述第2摄像部配置在与所述第1摄像部不同的位置；分离处理部，其根据所述第1照明图像来制作第1深层图像及第1表层图像，根据所述第2照明图像来制作第2深层图像及第2表层图像，所述第1深层图像与所述第1表层图像相比包括更多的所述被摄体的深层区域的信息，所述第2深层图像与所述第2表层图像相比包括更多的所述被摄体的深层区域的信息；以及合成处理部，其基于所述第1表层图像的像素值及所述第2表层图像的像素值对所述第1深层图像和所述第2深层图像进行合成，由此制作合成深层图像。

根据本方案，在向作为散射体的被摄体照射照明光时，产生在被摄体的表面上被镜面反射的镜面反射光(镜面光)、经由被摄体内部的表层的散射而从被摄体的表面射出的表面散射光、以及经由被摄体内部的深层的散射而从被摄体的表面射出的内部散射光。通过从照明部向被摄体照射具有在空间上非均匀的强度分布的照明光，将内部散射光与镜面光及表面散射光在空间上分离。即，在明部中，产生镜面光、表面散射光及内部散射光，与此相对，在暗部中，主要产生从明部绕到暗部的内部散射光。

因此，在由摄像部取得的照明图像内，与暗部对应的区域包括大量深层的信息，与明部对应的区域包括大量表面及表层的信息。信息是指，向生物体组织入射并通过生物体组织及其内部的构造物受到散射、吸收等调制而从生物体组织射出的光的光量等。分离处理部基于与暗部对应的区域的像素值，制作包括大量被摄体的深层的信息的深层图像。此外，分离处理部基于与明部对应的区域的像素值，制作包括大量被摄体的表面及表层的信息的表层图像。

在照明光的对比度较低的情况下，有时在被摄体的表面上的暗部的区域产生镜面光，其结果是，有时在第1深层图像及第2深层图像内表现出基于镜面光的高亮度的噪声。由于第1摄像部及第2摄像部配置在互不相同的位置，因此，基于镜面光的噪声的位置在第1深层图像与第2深层图像之间不同。

第1深层图像内的噪声的位置与第1表层图像内的镜面光的位置相同。第2深层图像内的噪声的位置与第2表层图像内的镜面光的位置相同。因此，能够基于第1表层图像及第2表层图像的像素值而去除噪声，并通过合成处理部来合成第1深层图像和第2深层图像。由此，即便在照明光的高频图案的对比度较低的状态下，也能够提供不包括基于镜面光的噪声的合成深层图像。

本发明的另一方案是一种内窥镜系统，其中，所述内窥镜系统具备：第1照明部，其向被摄体照射第1照明光，所述第1照明光在与光轴垂直的光束剖面中具有包括明部及暗部的在空间上非均匀的强度分布；第2照明部，其向被摄体照射第2照明光，所述第2摄像部配置在与所述第1照明部不同的位置，所述第2照明光在与光轴垂直的光束剖面中具有包括明部及暗部的在空间上非均匀的强度分布；摄像部，其取得由所述第1照明光照明的所述被摄体的第1照明图像及由所述第2照明光照明的所述被摄体的第2照明图像；分离处理部，其根据所述第1照明图像来制作第1深层图像及第1表层图像，根据所述第2照明图像来制作第2深层图像及第2表层图像，所述第1深层图像与所述第1表层图像相比包括更多的所述被摄体的深层区域的信息，所述第2深层图像与所述第2表层图像相比包括更多的所述被摄体的深层区域的信息；以及合成处理部，其基于所述第1表层图像的像素值及所述第2表层图像的像素值对所述第1深层图像和所述第2深层图像进行合成，由此制作合成深层图像。

根据本方案，在照明光的对比度较低的情况下，有时在被摄体的表面上的暗部的区域产生镜面光，其结果是，有时在第1深层图像及第2深层图像内表现出基于镜面光的高亮度的噪声。由于第1照明部及第2照明部配置在互不相同的位置，因此，基于镜面光的噪声的位置在第1深层图像与第2深层图像之间不同。

第1深层图像内的噪声的位置与第1表层图像内的镜面光的位置相同。第2深层图像内的噪声的位置与第2表层图像内的镜面光的位置相同。因此，能够基于第1表层图像及第2表层图像的像素值而去除噪声，并通过合成处理部对第1深层图像和第2深层图像进行合成。由此，即便在照明光的高频图案的对比度较低的状态下，也能够提供不包括基于镜面光的噪声的合成深层图像。

在上述方案中也可以是，所述合成处理部根据所述第1表层图像的像素值与所述第2表层图像的像素值的差分来检测所述第1深层图像内的基于镜面光而产生的噪声区域，通过将所述第2深层图像内的与所述第1深层图像内的检测到的噪声区域对应的区域合成于所述第1深层图像内的检测到的噪声区域，制作所述合成深层图像。

如上所述，第1深层图像内的噪声的位置与第1表层图像内的镜面光的位置相同，在第1表层图像内的镜面光的位置处，第1表层图像的像素值与第2表层图像的像素值相比显著变大。因此，能够基于第1表层图像与第2表层图像的像素值的差分，来检测第1深层图像内的噪声区域。然后，通过在第1深层图像内的噪声区域合成第2深层图像内的对应的区域，能够制作去除了噪声的合成深层图像。

在上述方案中也可以是，具备强度分布变更部，该强度分布变更部变更所述强度分布中的所述明部与所述暗部的周期。

表层图像与深层图像之间的分离深度依赖于被摄体上的暗部的宽度。分离深度是指，表层图像所包含的表层的信息的深度与深层图像所包含的深层的信息的深度之间的粗略的边界。通过强度分布变更部来变更被摄体上的暗部的宽度，由此，能够控制分离深度，使得制作强调了所希望的深度的信息的深层图像。

在上述方案中也可以是，具备拍摄距离计测部，该拍摄距离计测部计测所述摄像部与所述被摄体之间的拍摄距离，所述强度分布变更部基于所述拍摄距离来变更所述强度分布中的所述明部与所述暗部的周期，使得所述被摄体上的所述照明光的强度分布不依赖于所述摄像部与所述被摄体之间的距离而成为固定。

根据该结构，能够不依赖于拍摄距离来制作包括固定深度的信息的深层图像。

在上述方案中也可以是，所述照明部将所述照明光作为发散光束而射出，使得所述被摄体上的所述明部及所述暗部的图案与所述摄像部和所述被摄体之间的拍摄距离成比例地被放大。

根据该结构，能够仅通过变更拍摄距离来变更被摄体上的暗部的宽度。

在上述方案中也可以是，所述照明光由具有互不相同的波长的多个光构成，该多个光具有波长越长则所述明部与所述暗部的周期越小的所述强度分布。

波长越长，入射到被摄体内的光越到达较深的位置，因此，波长更长的光的内部散射光包括更深层的信息。通过波长越长则越减小明部与暗部的周期，由此，能够降低因波长不同引起的信息的深度的不同。

发明的效果

根据本发明，起到如下效果：即便在照明光的高频图案的对比度低的状态下，也能够提供不包含基于镜面光的噪声的深层图像。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的内窥镜系统的整体结构图。

图2是示出照明光的明暗图案的时间变化的一例的图。

图3是说明由分离处理部进行的表层图像及深层图像的制作方法的图。

图4是示出由图1的内窥镜系统的图像处理部进行的图像处理的流程图。

图5是说明通过照明光的照射而在生物体组织中产生的镜面光、表面散射光及内部散射光、以及它们的产生位置的关系的图。

图6是说明由合成处理部进行的合成表层图像及合成深层图像的制作方法的图。

图7A是示出从正面观察内窥镜的前端面时的照明部及2个摄像部的配置的另一例的图。

图7B是示出从正面观察内窥镜的前端面时的照明部及3个摄像部的配置的一例的图。

图8是本发明的第2实施方式的内窥镜系统的整体结构图。

图9A是示出从正面观察内窥镜的前端面时的2个照明部及摄像部的配置的另一例的图。

图9B是示出从正面观察内窥镜的前端面时的3个照明部及摄像部的配置的一例的图。

具体实施方式

(第1实施方式)

参照附图对本发明的第1实施方式的内窥镜系统进行说明。

如图1所示，本实施方式的内窥镜系统1具备观察体内的内窥镜2、以及与内窥镜2的基端连接的主体部3。

此外，内窥镜系统1具备：照明部4，其从内窥镜2的前端朝向体内的生物体组织(被摄体)A射出具有明暗图案的照明光L；强度分布变更部5，其使照明光L的明暗图案随时间变化；取得由照明光L照明的生物体组织A的照明图像的2个摄像部61、62；图像处理部7，其根据照明图像来制作具有生物体组织A内的互不相同的深度的信息的表层图像及深层图像。

照明部4生成在与光轴垂直的光束剖面中具有在空间上非均匀的强度分布的照明光L，将照明光L朝向生物体组织A射出。照明光L例如是白色光、红外光等单波长光、红、绿、蓝等单色光、或者波长不同的多个光的混合光。照明光L通常具有明亮度从光束的中心朝向周缘逐渐下降的强度的梯度。与这样的光束剖面的整体上的强度梯度不同，如图2所示，照明光L在光束剖面中具有高强度的明部与强度比该明部低的暗部交替重复的明暗图案。在图2中，白色的区域表示明部，黑色的区域表示暗部。

照明部4具备设置于主体部3的光源4a、掩模4b及聚光透镜4c。此外，照明部4具备设置于内窥镜2的图像引导光纤4d及投射透镜4e。

光源4a例如是LED或LD这样的半导体光源。或者，光源4a也可以是与主体部3的外部的光源装置(省略图示)连接的光纤的射出端。

掩模4b是能够电控制来自光源4a的光所入射的入射区域内的各位置的光透过率的液晶元件，形成有由使光透过的透光区域和遮挡光的遮光区域构成且与明暗图案对应的投射图案。从光源4a输出的光透过掩模4b而被赋予明暗图案，生成为照明光L。生成的照明光L需要在内窥镜2的被摄体侧的前端部减小起点尺寸，因此，通过聚光透镜4c在图像引导光纤4d的入射端聚光，保存明暗图案并通过图像引导光纤4d引导至设置于内窥镜2的前端的投射透镜4e，从投射透镜4e作为发散光束而射出。

强度分布变更部5是对掩模4b的入射区域内的各位置的光透过率进行控制的控制元件。如图2所示，强度分布变更部5以明部与暗部在光束剖面中交替的方式使照明光L的强度分布随时间变化。由此，向生物体组织A的表面B上的照明光L的照射范围内的各位置依次投射明部及暗部。

第1摄像部61及第2摄像部62配置在互不相同的位置。

第1摄像部61具备：设置于内窥镜2的前端且会聚来自生物体组织A的光的摄像透镜61a；以及拍摄由摄像透镜61a形成的生物体组织A的像的摄像元件62b。第1摄像部61通过摄像元件61b而取得由照明光L照明的生物体组织A的2张第1照明图像。2张第1照明图像从摄像元件61b发送到图像处理部7。

第2摄像部62具备：设置于内窥镜2的前端且会聚来自生物体组织A的光的摄像透镜62a；以及拍摄由摄像透镜62a形成的生物体组织A的像的摄像元件62b。第2摄像部62通过摄像元件62b而取得由照明光L照明的生物体组织A的2张第2照明图像。2张第2照明图像从摄像元件62b发送到图像处理部7。

这里，向生物体组织A照射的照明光L的强度分布如图2所示那样通过强度分布变更部5进行时间变化。摄像元件61b在向生物体组织A照射明部与暗部相互翻转的照明光L的2个时刻执行拍摄，由此，如图3所示，取得2张第1照明图像。2张第1照明图像是明部的投射区域与暗部的投射区域相互翻转且明部的投射区域彼此和暗部的投射区域彼此相互补充的图像。在图3的第1照明图像中，白色区域表示明部的投射区域，黑色区域表示暗部的投射区域。同样，摄像元件62b在向生物体组织A照射明部与暗部相互翻转的照明光L的2个时刻执行拍摄，由此，取得2张第2照明图像。因此，通过未图示的控制装置来控制强度分布变更部5及摄像元件61b、62b的动作，使得由强度分布变更部5进行强度分布的变更的定时与由摄像元件61b、62b进行拍摄的定时相互同步。

图像处理部7作为功能而具备分离处理部71和合成处理部72。图4示出由图像处理部7进行的处理。

如图3所示，分离处理部71根据2张第1照明图像来制作第1表层图像及第1深层图像(步骤S1)。针对2张第1照明图像的各位置的像素，取得明部被投射时的强度值Imax和暗部被投射时的强度值Imin。分离处理部71根据下式(1)来计算第1表层图像的各像素的强度值Is，制作具有强度值Is的表层图像。此外，分离处理部71根据下式(2)来计算第1深层图像的各像素的强度值Id，制作具有强度值Id的深层图像。

Is＝Imax-Imin…(1)

Id＝Imin×2…(2)

同样，分离处理部71根据2张第2照明图像来制作第2表层图像及第2深层图像(步骤S2)。

如图5所示，在向作为散射体的生物体组织A照射了具有明暗图案的照明光L时，从生物体组织A产生镜面反射光(镜面光)Lr、表面散射光Ls及内部散射光Ld。符号α、β示出存在于生物体组织A内的血管这样的构造。

镜面光Lr是被生物体组织A的表面B镜面反射后的照明光L的反射光，产生在明部的投射区域中。

表面散射光Ls是从明部的投射区域入射到生物体组织A内，一边反复散射一边通过表层C并从表面B射出的照明光L的散射光。大部分表面散射光从明部的投射区域射出。

内部散射光Ld是从明部的投射区域入射到生物体组织A内，一边反复散射一边通过深层D并从表面B射出的照明光L的散射光。内部散射光的一部分从明部的投射区域射出，其他部分传播至暗部的投射区域而从暗部的投射区域射出。

即，第1照明图像及第2照明图像内的暗部的投射区域的强度值Imin主要基于内部散射光Ld，主要包括深层D的信息。因此，基于强度值Imin的第1深层图像及第2深层图像是主要包括深层D的信息的图像。另一方面，第1照明图像及第2照明图像内的明部的投射区域的强度值Imax基于镜面光Lr、表面散射光Ls及内部散射光Ld，包括表面B、表层C及深层D的信息。因此，基于强度值Is的第1表层图像及第2表层图像是去除了深层D的信息并主要包括表面B及表层C的信息的图像。

这里，第1摄像部61的摄像透镜61a及第2摄像部62的摄像透镜62a配置在内窥镜2的前端面上的互不相同的位置。因此，在生物体组织A的表面B上的某一位置产生的镜面光Lr不会向第1摄像部61及第2摄像部62的两方入射。因此，第1照明图像内的镜面光Lr的位置与第2照明图像内的镜面光Lr的位置互不相同，如图6所示，第1表层图像内的镜面光Lr的位置与第2表层图像内的镜面光Lr的位置也互不相同。

在照明光L的明部与暗部之间的对比度较低且暗部的强度不够低的情况下，有时在暗部的投射区域也产生镜面光Lr。在暗部的投射区域产生的镜面光Lr的信息被分离到深层图像。因此，如图6所示，在深层图像中有时表现出基于镜面光Lr的高亮度的噪声N。第1深层图像内的噪声N的位置与第1表层图像内的镜面光Lr的位置相同，第2深层图像内的噪声N的位置与第2表层图像内的镜面光Lr的位置相同。

如图6所示，合成处理部72将第1表层图像和第2表层图像合成而制作合成表层图像。此外，合成处理部72将第1深层图像和第2深层图像合成而制作合成深层图像。

如图4所示，首先，合成处理部72基于第1表层图像与第2表层图像的像素值的差分，来检测第1表层图像内的镜面光Lr及第1深层图像内的噪声N(步骤S3、S4)。表层图像与深层图像相比包含大量镜面光Lr的信息。因此，能够基于第1表层图像及第2表层图像的像素值，准确地检测镜面光Lr。

具体而言，合成处理部72计算第1表层图像及第2表层图像所对应的像素ij的像素值Aij、Cij的差分的绝对值|Aij-Cij|，将绝对值|Aij-Cij|与规定的阈值Th进行比较(步骤S3)。如上所述，镜面光Lr的位置在第1表层图像与第2表层图像之间不同。因此，在镜面光Lr的位置处，第1表层图像的像素值Aij与第2表层图像的像素值Cij的差分的绝对值|Aij-Cij|大于规定的阈值Th。

在绝对值为规定的阈值Th以下的情况下(步骤S3的否)，合成处理部72判断为在该像素ij的位置处未产生镜面光Lr，分别选择第1表层图像的像素值Aij及第1深层图像的像素值Bij作为合成表层图像的像素值Eij及合成深层图像的像素值Fij(步骤S6)。

另一方面，在绝对值|Aij-Cij|大于规定的阈值Th的情况下(步骤S3的是)，合成处理部72通过对像素值Aij与像素值Cij进行比较，来判断镜面光Lr产生在第1表层图像及第2表层图像中的哪一个表面图像中(步骤S4)。

在镜面光Lr产生在第1表层图像内的情况下，像素值Aij大于像素值Cij。合成处理部72在像素值Aij大于像素值Cij的情况下(步骤S4的是)，选择第2表层图像的像素值Cij作为合成表层图像的像素值Eij，选择第2深层图像的像素值Dij作为合成深层图像的像素值Fij(步骤S5)。

另一方面，在镜面光Lr产生在第2表层图像内的情况下，像素值Aij小于Cij。合成处理部72在像素值Aij小于像素值Cij的情况下(步骤S4的否)，选择第1表层图像的像素值Aij作为合成表层图像的像素值Eij，选择第1深层图像的像素值Bij作为合成深层图像的像素值Fij(步骤S6)。

通过以上的步骤S4～S6，从第1表层图像去除了镜面光Lr的区域，从第2表层图像选择与第1表层图像内的镜面光Lr的区域对应的区域。然后，将从第2表层图像选择的区域合成于去除了镜面光Lr的区域的第1表层图像，由此，制作合成表层图像。此外，从第1深层图像去除噪声N的区域，从第2深层图像选择与第1深层图像内的噪声N的区域对应的区域。然后，将从第2深层图像选择的区域合成于去除了噪声N的区域的第1深层图像，由此，制作合成深层图像。

这样，根据本实施方式，利用配置在互不相同的位置的2个摄像部61、62来拍摄由来自共同的照明部4的照明光L照明的生物体组织A，由此，取得镜面光Lr的位置互不相同的第1照明图像及第2照明图像。然后，根据第1照明图像及第2照明图像，制作基于镜面光Lr的噪声N的位置互不相同的第1深层图像及第2深层图像。此外，根据第1照明图像及第2照明图像，制作在与第1深层图像及第2深层图像内的噪声N相同的位置处分别包含镜面光Lr的第1表层图像及第2表层图像。

由此，具有如下优点：能够基于第1表层图像及第2表层图像的像素值，准确地检测在照明光L的高频图案的对比度较低的情况下在第1深层图像及第2深层图像内产生的噪声N，从第1深层图像及第2深层图像合成去除了噪声N的合成深层图像。

图7A示出内窥镜2的前端面的照明部4和摄像部61、62的配置的另一例。如图7A所示，第1摄像部61及第2摄像部62也可以配置在照明部4的两侧。此外，第1摄像部61与照明部4之间的距离和第2摄像部62与照明部4之间的距离也可以互不相同。通过使第1摄像部61及第2摄像部62相对于照明部4的距离及方向互不相同，能够在第1表层图像与第2表层图像之间及第1深层图像与第2深层图像之间可靠地使镜面光Lr及噪声N的位置不同。

在本实施方式中，设置有2个摄像部61、62，但取而代之，也可以设置3个以上的摄像部。图7B示出内窥镜2的前端面的照明部4和3个摄像部61、62、63的配置的一例。如图7B所示，通过使3个摄像部61、62、63相对于照明部4的距离及方向互不相同，能够可靠地取得无论在哪个位置都在某个照明图像内未产生镜面光Lr这样的照明图像，能够可靠地制作不包括噪声N的合成深层图像。

(第2实施方式)

接着，参照附图对本发明的第2实施方式的内窥镜系统进行说明。

在本实施方式中，针对与第1实施方式不同的结构进行说明，针对与第1实施方式共同的结构标注相同的标号并省略说明。

如图8所示，本实施方式的内窥镜系统10具备内窥镜2和主体部3。此外，内窥镜系统10具备从内窥镜2的前端朝向体内的生物体组织(被摄体)A分别射出照明光L1、L2的2个照明部41、42、强度分布变更部51、52、取得由照明光L照明的生物体组织A的照明图像的摄像部6、以及图像处理部7。

第1照明部41及第2照明部42配置在互不相同的位置。第1照明部41具备光源41a、掩模41b、聚光透镜41c、图像引导光纤41d及投射透镜41e。第2照明部42具备光源42a、掩模42b、聚光透镜42c、图像引导光纤42d及投射透镜42e。光源41a、42a、掩模41b、42b、聚光透镜41c、42c、图像引导光纤41d、42d及投射透镜41e、42e与光源4a、掩模4b、聚光透镜4c、图像引导光纤4d及投射透镜4e分别同样地构成。第1照明部41生成第1照明光L1，向生物体组织A照射第1照明光L1。第2照明部42生成第2照明光L2，向生物体组织A照射第2照明光L2。第1及第2照明光L1、L2与照明光L同样。第1照明部41及第2照明部42分时地向生物体组织A照射照明光L1、L2。

第1强度分布变更部51是控制掩模41b的控制元件，使第1照明光L1的明暗图案随时间变化。

第2强度分布变更部52是控制掩模42b的控制元件，使第2照明光L2的明暗图案随时间变化。

摄像部6具备摄像透镜6a和摄像元件6b。摄像透镜6a及摄像元件6b与摄像透镜61a及摄像元件61b分别同样地构成。摄像部6通过摄像元件6b而取得由第1照明光L1照明的生物体组织A的2张第1照明图像，通过摄像元件6b而取得由第2照明光L2照明的生物体组织A的2张第2照明图像。2张第1照明图像及2张第2照明图像从摄像元件6b被发送到图像处理部7。因此，通过控制装置来控制照明部41、42、强度分布变更部51、52及摄像元件6b的动作，使得来自照明部41、42的照明光L1、L2的射出的定时、由强度分布变更部51、52进行强度分布的变更的定时、以及由摄像元件6b进行拍摄的定时相互同步。

这里，第1照明部41及第2照明部42配置在互不相同的位置。因此，在生物体组织A的表面B上的同一位置产生的第1照明光L1的镜面光L1r和第2照明光L2的镜面光L2r不会向共同的摄像部6入射。因此，与第1实施方式同样，第1照明图像内的镜面光Lr的位置和第2照明图像内的镜面光Lr的位置互不相同。

分离处理部71与第1实施方式同样，根据2张第1照明图像来制作第1表层图像及第1深层图像，根据2张第2照明图像来制作第2表层图像及第2深层图像。

合成处理部72与第1实施方式同样，根据第1表层图像及第2表层图像来制作合成表层图像，根据第1深层图像及第2深层图像来制作合成深层图像。

这样，根据本实施方式，通过共同的摄像部6来拍摄由来自配置在互不相同的位置的2个照明部41、42的照明光L1、L2照明的生物体组织A，由此，取得镜面光Lr的位置互不相同的第1照明图像及第2照明图像。因此，与第1实施方式同样地具有如下优点：能够基于第1表层图像及第2表层图像的像素值，准确地检测在照明光L的高频图案的对比度较低的情况下在第1深层图像及第2深层图像内产生的噪声N，从第1深层图像及第2深层图像合成去除了噪声N的合成深层图像。

图9A示出内窥镜2的前端面的照明部41、42和摄像部6的配置的另一例。如图9A所示，第1照明部41及第2照明部42也可以配置在摄像部6的两侧。此外，第1照明部41与摄像部6之间的距离和第2照明部42与摄像部6之间的距离也可以互不相同。这样，通过使第1照明部41及第2照明部42相对于摄像部6的距离及方向互不相同，能够在第1表层图像与第2表层图像之间及第1深层图像与第2深层图像之间使镜面光Lr及噪声N的位置可靠地不同。

在本实施方式中，设置有2个照明部41、42，但取而代之，也可以设置3个以上的照明部。图9B示出内窥镜2的前端面的3个照明部41、42、43和摄像部6的配置的一例。如图9B所示，通过使3个照明部41、42、43相对于摄像部6的距离及方向互不相同，能够可靠地取得无论在哪个位置都在某个照明图像内未产生镜面光Lr这样的照明图像，能够可靠地制作不包括噪声N的合成深层图像。

在第1实施方式及第2实施方式中，照明部4、41、42利用具有条纹状的强度分布的照明光L、L1、L2来照明生物体组织A，但照明光L、L1、L2的强度分布的图案不限于此，也可以为明部与暗部在空间上重复的其他分布。例如，照明光L、L1、L2的强度分布也可以为方格图案、点、或随机点。

在第1实施方式及第2实施方式中，照明部4、41、42通过液晶元件4b、41b、42b而生成具有明暗图案的照明光L、L1、L2，强度分布变更部5、51、52控制液晶元件4b、41b、42b而使明暗图案变化，但照明部4、41、42及强度分布变更部5、51、52的结构不限于此。

例如，也可以是，照明部4、41、42将2个激光的干涉条纹用作明暗图案，强度分布变更部5、51、52使2个激光中的一方的光路长度变化，由此，使干涉条纹的位置在与照明光的光轴正交的方向上偏移。

或者，照明部4、41、42也可以通过使光透过形成有与明暗图案对应的投射图案的掩模，以影画的方式将明暗图案形成在生物体组织A的表面B上。在该情况下，强度分布变更部5、51、52使掩模和朝向该掩模射出光的发光部在明部及暗部的宽度方向上相对移动，由此使强度分布随时间变化。

在第1实施方式及第2实施方式中，强度分布变更部5、51、52也可以使照明光L、L1、L2的强度分布在明部及暗部相互翻转的2个明暗图案之间连续地变化。

在使明暗图案连续地变化的情况下，摄像部61、62、6也可以在明部及暗部的位置互不相同的3个以上的时刻执行拍摄，取得明部的投射区域及暗部的投射区域的位置互不相同的3张以上的照明图像。分离处理部71也可以从3张以上的照明图像制作表层图像及深层图像。在该情况下，针对各位置的像素而得到3个以上的强度值，因此，将最大强度值用作Imax，将最小强度值用作Imin来计算强度值Is、Id。

在第1实施方式及第2实施方式中，优选照明部4、41、42朝向生物体组织A射出发散光束的照明光L、L1、L2，使得向生物体组织A的表面B上投射的明暗图案与生物体组织A和摄像部61、62、6之间的拍摄距离成比例地放大。

如图5所示，表层图像与深层图像的分离深度依赖于生物体组织A的表面B上的暗部的宽度Wd。分离深度是指表层图像所包含的信息的深度与深层图像所包含的信息的深度的粗略的边界。暗部的宽度Wd越大，分离深度越深，得到强调了更深位置的信息的深层图像。因此，通过变更拍摄距离而将生物体组织A的表面B上的明暗图案放大或缩小，能够取得强调了不同深度的信息的深层图像。

在第1实施方式及第2实施方式中，也可以是，还具备计测生物体组织A与摄像部6、61、62之间的拍摄距离的拍摄距离计测部，强度分布变更部5、51、52也可以基于拍摄距离来调整明暗图案中的明部与暗部的空间上的周期，使得不依赖于拍摄距离而将生物体组织A的表面B上的明部与暗部的空间上的周期维持为固定。

通过这种方式，能够不依赖于拍摄距离而制作包括规定深度的信息的合成深层图像。

作为拍摄距离计测部，可采用能够以与生物体组织A非接触的形式计测拍摄距离的公知的任意方法。

在第1实施方式及第2实施方式中，照明部4、41、42也可以利用由波长互不相同的多个光构成的照明光L、L1、L2来照明生物体组织A。例如，照明光L、L1、L2也可以是混合了红、绿及蓝这三个光的白色光。

在将波长互不相同的多个光用作照明光L、L1、L2的情况下，也可以根据波长而使各光的强度分布不同，使得波长越长则明部与暗部的周期越小。

通常，波长越短，光越被散射体较强地散射。因此，与红光相比，蓝光难以到达生物体组织A的深层D，蓝光的内部散射光所包含的信息成为比红光的内部散射光浅的位置的信息。对此，通过波长越长，越减小明部与暗部的周期，由此能够控制各颜色的内部散射光所包含的信息的深度，使得红光、绿光及蓝光的任意的内部散射光都具有相同深度的信息。

标号说明

1、10 内窥镜系统；

2 内窥镜；

3 主体部；

4、41、42 照明部；

5、51、52 强度分布变更部；

6、61、62 摄像部；

7 图像处理部；

71 分离处理部；

72 合成处理部；

Lr 镜面光；

N 噪声。

Claims (7)

1.一种内窥镜系统，其中，

所述内窥镜系统具备：

照明部，其向被摄体照射照明光，所述照明光在与光轴垂直的光束剖面中具有包括明部及暗部的在空间上非均匀的强度分布；

第1摄像部，其取得由所述照明光照明的所述被摄体的第1照明图像；

第2摄像部，其取得由所述照明光照明的所述被摄体的第2照明图像，所述第2摄像部配置在与所述第1摄像部不同的位置；

分离处理部，其根据所述第1照明图像来制作第1深层图像及第1表层图像，根据所述第2照明图像来制作第2深层图像及第2表层图像，所述第1深层图像与所述第1表层图像相比包括更多的所述被摄体的深层区域的信息，所述第2深层图像与所述第2表层图像相比包括更多的所述被摄体的深层区域的信息；以及

合成处理部，其基于所述第1表层图像的像素值及所述第2表层图像的像素值对所述第1深层图像和所述第2深层图像进行合成，由此制作合成深层图像。

2.一种内窥镜系统，其中，

所述内窥镜系统具备：

第1照明部，其向被摄体照射第1照明光，所述第1照明光在与光轴垂直的光束剖面中具有包括明部及暗部的在空间上非均匀的强度分布；

第2照明部，其向被摄体照射第2照明光，所述第2照明部配置在与所述第1照明部不同的位置，所述第2照明光在与光轴垂直的光束剖面中具有包括明部及暗部的在空间上非均匀的强度分布；

摄像部，其取得由所述第1照明光照明的所述被摄体的第1照明图像及由所述第2照明光照明的所述被摄体的第2照明图像；

分离处理部，其根据所述第1照明图像来制作第1深层图像及第1表层图像，根据所述第2照明图像来制作第2深层图像及第2表层图像，所述第1深层图像与所述第1表层图像相比包括更多的所述被摄体的深层区域的信息，所述第2深层图像与所述第2表层图像相比包括更多的所述被摄体的深层区域的信息；以及

合成处理部，其基于所述第1表层图像的像素值及所述第2表层图像的像素值对所述第1深层图像和所述第2深层图像进行合成，由此制作合成深层图像。

3.根据权利要求1或2所述的内窥镜系统，其中，

所述合成处理部根据所述第1表层图像的像素值与所述第2表层图像的像素值的差分来检测所述第1深层图像内的基于镜面光而产生的噪声区域，通过将所述第2深层图像内的与所述第1深层图像内的检测到的噪声区域对应的区域合成于所述第1深层图像内的检测到的噪声区域，制作所述合成深层图像。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的内窥镜系统，其中，

所述内窥镜系统具备强度分布变更部，该强度分布变更部变更所述强度分布中的所述明部与所述暗部的周期。

5.根据权利要求4所述的内窥镜系统，其中，

所述内窥镜系统具备拍摄距离计测部，该拍摄距离计测部计测所述摄像部与所述被摄体之间的拍摄距离，

所述强度分布变更部基于所述拍摄距离来变更所述强度分布中的所述明部与所述暗部的周期，使得所述被摄体上的所述照明光的强度分布不依赖于所述摄像部与所述被摄体之间的距离而成为固定。

6.根据权利要求1至4中的任意一项所述的内窥镜系统，其中，

所述照明部将所述照明光作为发散光束而射出，使得所述被摄体上的所述明部及所述暗部的图案与所述摄像部和所述被摄体之间的拍摄距离成比例地被放大。

7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的内窥镜系统，其中，

所述照明光由具有互不相同的波长的多个光构成，该多个光具有波长越长则所述明部与所述暗部的周期越小的所述强度分布。

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