JP2001153795A - Optical apparatus for measuring living matter - Google Patents

Optical apparatus for measuring living matter

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JP2001153795A
JP2001153795A JP33396399A JP33396399A JP2001153795A JP 2001153795 A JP2001153795 A JP 2001153795A JP 33396399 A JP33396399 A JP 33396399A JP 33396399 A JP33396399 A JP 33396399A JP 2001153795 A JP2001153795 A JP 2001153795A
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wavelength
wavelengths
measurement
spectral
narrow band
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Application number
JP33396399A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Tsunasawa
義夫 綱澤
Ikuo Konishi
郁夫 小西
Yasunobu Ito
康展 伊藤
Manami Kobayashi
まなみ 小林
Tetsuo Tamai
哲男 玉井
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Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To measure with a plurality of wavelengths and/or wavelength ranges in an optical apparatus for measuring a living matter. SOLUTION: High-speed measurement of two-dimensional measured image data with the plurality of wavelengths and/or wavelength ranges is realized by reducing the number of filters. Two measurements of high-speed measurement of two-dimensional measured image data with a small number of wavelengths and/or wavelength ranges and measurement of component data with many wavelengths are separately carried out to realize the above measurement.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光生体測定装置に
関し、生体内の各部分における酸素化ヘモグロビンや脱
酸素化ヘモグロビン等の生体組織の血液等の分布を2次
元的に測定するものであり、生体の組織の正常、異常の
診断に適用することができるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical living body measuring apparatus, and two-dimensionally measures the distribution of blood such as oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin in a living tissue in each part of a living body. The present invention can be applied to diagnosis of normal or abnormal tissue of a living body.

【0002】[0002]

【従来の技術】生体等の被検体に光を照射し、被検体に
よって散乱、反射、吸収された光を受光し、被検体の組
織を光学的に測定する光学的測定装置が知られている。
この光学的測定装置において、皮膚等の生体の浅い部分
の血管や血流の状態を診断することが求められる場合が
ある。このような生体の浅い部分の血管や血流が正常で
あるか否かを判断するには、測定深度の浅い部分におい
て、その測定時における絶対量の2次元的な情報が必要
である。
2. Description of the Related Art There is known an optical measuring device which irradiates a subject such as a living body with light, receives light scattered, reflected and absorbed by the subject, and optically measures a tissue of the subject. .
In this optical measurement device, it may be required to diagnose the state of blood vessels and blood flow in a shallow part of a living body such as the skin. In order to determine whether blood vessels and blood flow in such a shallow part of a living body are normal, two-dimensional information of the absolute amount at the time of the measurement is necessary in a part where the measurement depth is shallow.

【0003】従来、光学的測定として、被検体からの反
射光や透過光を2次元検出器で検出して2次元の画像を
求めるものが知られているが、基準値が得られないため
測定値は相対的なものであって絶対量を得ることができ
ず、求めた画像は単に時間変化を示しているに過ぎず、
血管や血流の状態の診断に対して意味のあるものとなっ
ていない。
Conventionally, there has been known an optical measurement in which reflected light or transmitted light from an object is detected by a two-dimensional detector to obtain a two-dimensional image. The values are relative and cannot give an absolute amount, and the image obtained simply shows the time change,
It is not meaningful for diagnosing vascular or blood flow conditions.

【0004】また、従来知られている絶対量測定を用い
て2次元的な情報を得るには、光源からの距離を異なら
せて複数個の検出器を配置すると共に、各検出器につい
て絶対量を求める演算が必要となり、装置構成が複雑化
したり演算時間が長時間化するといった問題があり、ま
た、被検体の組成が均一であることを仮定しているた
め、組成が不均一な場合には測定値が有意なものとはい
えず、正確な診断を行うことができないという問題もあ
る。
Further, in order to obtain two-dimensional information using a conventionally known absolute amount measurement, a plurality of detectors are arranged at different distances from the light source, and the absolute amount of each detector is determined. Is required, there is a problem that the device configuration is complicated and the calculation time is long.In addition, since the composition of the subject is assumed to be uniform, when the composition is non-uniform, However, there is also a problem that the measurement value cannot be said to be significant and an accurate diagnosis cannot be made.

【0005】そこで、本出願人は、多数の検出器を必要
とせず単一の2次元検出器で得られる被検体の2次元画
像情報によって、測定時における絶対量を簡易に短時間
で得る光応用生体測定装置を提案している(特願平11
−210867号)。
Therefore, the applicant of the present invention has proposed a method of obtaining an absolute quantity at the time of measurement in a short time simply by using two-dimensional image information of a subject obtained by a single two-dimensional detector without requiring a large number of detectors. Proposal of an applied biometric device
-210867).

【0006】この光応用生体測定装置は、被検体を検出
器で検出して得られる2次元の測定画像データと、被検
体と独立して得られる基準画像データとをそれぞれ複数
の測定波長で求め、この複数の測定波長による測定画像
データと基準画像データとを用いて演算を行うことによ
って、測定時における絶対量を得る。血液に含まれる血
色素(ヘモグロビン)の量は、血管の拡張・縮小を反映
して増減し、組織中のヘモグロビン量を測定すること
で、血管の拡張・縮小を検出することが知られている。
また、ヘモグロビンは血液中で酸素との結合及び離脱を
行い、酸素の運搬を行う。このとき、酸素と結合したオ
キシヘモグロビンと酸素を離したデオキシヘモグロビン
とはスペクトルが異なる。このスペクトルの相違に基づ
いて、オキシヘモグロビン及びデオキシヘモグロビンを
無侵襲に定量し、血管の拡張・縮小等の血管状態や血流
状態などの生体の組織状態の診断を行う方法が提案され
ている。
This optical applied biometric device obtains two-dimensional measurement image data obtained by detecting an object with a detector and reference image data obtained independently of the object at a plurality of measurement wavelengths. The absolute value at the time of measurement is obtained by performing an operation using the measurement image data at the plurality of measurement wavelengths and the reference image data. It is known that the amount of hemoglobin (hemoglobin) contained in blood increases and decreases reflecting the expansion and contraction of blood vessels, and that the expansion and contraction of blood vessels is detected by measuring the amount of hemoglobin in tissues.
Hemoglobin binds to and separates from oxygen in the blood and transports oxygen. At this time, the spectrum is different between oxyhemoglobin bound to oxygen and deoxyhemoglobin separated from oxygen. A method has been proposed in which oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin are non-invasively quantified based on this difference in spectrum, and a diagnosis of a tissue state of a living body such as a blood vessel state such as dilation / reduction of a blood vessel or a blood flow state has been proposed.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記で提案する光生体
測定装置において、複数の測定波長による2次元の測定
画像データを求めるために、図18(a)に示すよう
に、CCDカメラ等の2次元検出器2の前方に分光手段
9を設け、被検体5からの測定光を分光手段9によって
分光して測定波長を求めている。分光手段9は、測定に
必要な複数の波長及び又は波長域の狭帯域フィルタを用
意し、測定波長及び又は測定波長域に応じてこれら狭帯
域フィルタを交換し、撮像を行っている。
In order to obtain two-dimensional measurement image data at a plurality of measurement wavelengths in the above-proposed optical biometric device, as shown in FIG. The spectroscopic means 9 is provided in front of the dimension detector 2, and the measuring light from the subject 5 is separated by the spectroscopic means 9 to obtain a measurement wavelength. The spectroscopy unit 9 prepares a plurality of narrow-band filters having a plurality of wavelengths and / or wavelength ranges necessary for measurement, replaces these narrow-band filters according to the measurement wavelength and / or the measurement wavelength range, and performs imaging.

【0008】そのため、複数の波長及び又は波長帯域の
撮像を行うには、必要とする波長及び又は波長域と同数
の狭帯域フィルタが必要であり、波長及び又は波長域の
増加とともフィルタ数が増加するという問題がある。
Therefore, in order to perform imaging at a plurality of wavelengths and / or wavelength bands, the same number of narrow-band filters as the required wavelengths and / or wavelength ranges are required. There is a problem of increasing.

【0009】一般に、測定に用いる狭帯域フィルタは、
図19に示すように、目的とする波長及び又は波長域の
1次バンドの他に、2次バンド等の副次的な波長及び又
は波長域を備えている。この副次バンドを通過した光は
ノイズ成分となる。そこで、副次バンドの影響を避ける
ために、狭帯域フィルタ9nと広帯域フィルタ9wを光
学的に重ねることによって分光手段9を構成している
(図18(b))。そのため、測定に用いる分光手段9
の重量が増加し、図20に示すように、フィルタ91と
フィルタ92はそれぞれ広帯域フィルタ9w1,9w2
と狭帯域フィルタ9n1,9n2によって構成されるた
め、重量が増して交換に時間がかかり、高速撮像が難し
くなったり、高速撮像を行うために大型のフィルタ切換
え機構が必要となるという問題が生じる。
Generally, a narrow band filter used for measurement is
As shown in FIG. 19, a secondary wavelength and / or wavelength band such as a secondary band is provided in addition to a primary band of a target wavelength and / or wavelength band. Light that has passed through this sub band becomes a noise component. Therefore, in order to avoid the influence of the sub band, the spectral unit 9 is configured by optically overlapping the narrow band filter 9n and the wide band filter 9w (FIG. 18B). Therefore, the spectroscopic means 9 used for the measurement
20. As shown in FIG. 20, the filters 91 and 92 are respectively composed of the broadband filters 9w1 and 9w2.
And the narrow-band filters 9n1 and 9n2, the weight increases and it takes time to replace the filter, and high-speed imaging becomes difficult, and a large-sized filter switching mechanism is required for high-speed imaging.

【0010】また、上記に提案する光生体測定装置で
は、少ない波長数(2波長や3波長)で相対量を測定し
て経時変化を求めたり、絶対量の測定が可能であること
が知られている。その後、本発明の出願人は、絶対量は
経時変化の測定における初期値としても必要であること
を見出している。
In addition, it is known that the optical living body measuring device proposed above can measure a relative amount with a small number of wavelengths (two or three wavelengths) to obtain a change with time or measure an absolute amount. ing. Subsequently, the applicant of the present invention has found that the absolute amount is also necessary as an initial value in the measurement of aging.

【0011】生体の経時変化の測定には測定時間の高速
性が求められるが、ヘモグロビン以外の生体成分につい
ては経時的変化は無視できる程度であるため、主にヘモ
グロビンについて高速測定されれば十分である。そのた
め、少ない波長数で経時変化を測定することができる。
The measurement of the change over time of the living body requires a high measurement time, but the change over time of biological components other than hemoglobin is negligible. is there. Therefore, the change with time can be measured with a small number of wavelengths.

【0012】一方、メラニンなどの生体成分は経時的変
化は無視できる程度であって測定時間の高速性は求めら
れないが、吸収に影響を与えて絶対量に差異が生じるこ
とになる。そのため、絶対量の測定には、被検体の個体
差に基づく成分を求めて補正する必要がある。補正デー
タを求めるには、多数の波長及び又は波長域で測定する
ことが必要であり、理想的には連続したスペクトルが得
られる程度の波長及び又は波長域の数が望まれる。多数
の波長及び又は波長域を測定するには、多くのフィルタ
が必要となり、益々高速化が困難となる。
On the other hand, biological components such as melanin have a negligible change over time and do not require high-speed measurement, but affect the absorption and cause a difference in the absolute amount. Therefore, in measuring the absolute amount, it is necessary to obtain and correct a component based on the individual difference of the subject. In order to obtain the correction data, it is necessary to measure at many wavelengths and / or wavelength ranges, and ideally, the number of wavelengths and / or wavelength ranges at which a continuous spectrum is obtained is desired. Measuring a large number of wavelengths and / or wavelength ranges requires a large number of filters, and it is increasingly difficult to increase the speed.

【0013】したがって、光生体測定装置では、経時変
化の測定や絶対量の測定において、複数の波長及び又は
波長域で測定することが望まれている。特に複数の測定
波長による2次元の測定画像データについての測定では
高速測定が求められ、経時変化の測定では特に高速測定
が必要となる。また、2次元の測定画像データのための
高速測定と共に、多数の波長及び又は波長域についても
測定することが求められている。
[0013] Therefore, it is desired that the optical biometric device measures at a plurality of wavelengths and / or wavelength ranges in measuring the change with time and the absolute amount. In particular, high-speed measurement is required for measurement of two-dimensional measurement image data at a plurality of measurement wavelengths, and high-speed measurement is particularly required for measurement of aging. In addition to high-speed measurement for two-dimensional measurement image data, measurement is also required for a large number of wavelengths and / or wavelength ranges.

【0014】そこで、本発明は前記した従来の問題点を
解決し、光生体測定装置において、複数の波長及び又は
波長域で測定することを目的とする。上記複数の波長及
び又は波長域での測定において、2次元の測定画像デー
タの測定では高速測定を可能として経時変化を得ること
を目的とする。
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to perform measurement at a plurality of wavelengths and / or wavelength ranges in an optical biometric device. In the measurement at a plurality of wavelengths and / or wavelength ranges, it is an object of the present invention to measure two-dimensional measurement image data to enable high-speed measurement and obtain a temporal change.

【0015】また、上記複数の波長及び又は波長域での
測定において、少数の波長及び又は波長域で2次元の測
定画像データを高速測定すると共に、多数の波長及び又
は波長域での測定によって多波長の成分データを得るこ
とを目的とする。
In the measurement at a plurality of wavelengths and / or wavelength ranges, two-dimensional measurement image data can be measured at high speed at a small number of wavelengths and / or wavelength ranges, and can be measured at a large number of wavelengths and / or wavelength ranges. It is intended to obtain wavelength component data.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本出願の第1の本発明
は、複数の波長及び又は波長域の2次元の測定画像デー
タの高速測定を、フィルタ数を減少させることによって
実現する。また、本出願の第2の本発明は、少数の波長
及び又は波長域の2次元の測定画像データの高速測定
と、多波長の成分データの測定との2つの測定を、分離
して行うことによって実現する。
According to the first aspect of the present invention, high-speed measurement of two-dimensional measurement image data of a plurality of wavelengths and / or wavelength ranges is realized by reducing the number of filters. Further, the second invention of the present application is to separately perform two measurements of high-speed measurement of two-dimensional measurement image data of a small number of wavelengths and / or wavelength ranges and measurement of multi-wavelength component data. It is realized by.

【0017】これによって、本発明は、フィルタ数の削
減や、測定データの特性に応じた分離測定によって、光
生体測定装置において複数の波長及び又は波長域の測定
を可能としている。
According to the present invention, a plurality of wavelengths and / or wavelength ranges can be measured in the optical biometric device by reducing the number of filters and performing separate measurement in accordance with the characteristics of the measurement data.

【0018】本出願の第1の発明は、フィルタ数を減少
させることによって、複数の波長及び又は波長域の2次
元の測定画像データの高速測定を行うものである。第1
の発明は、生体に対して光を照射し、生体より放出され
る光を分光手段で分光し、分光した光を2次元検出器で
検出して得られる複数波長及び又は複数波長域の分光撮
像画像を用いて生体情報を得る装置において、異なるフ
ィルタ特性を有する複数の狭帯域フィルタと、狭帯域フ
ィルタの帯域を含む広帯域フィルタとを分光手段に設
け、広帯域フィルタを固定し、複数の狭帯域フィルタを
交換可能とする構成とする。
The first invention of the present application is to perform high-speed measurement of two-dimensional measurement image data of a plurality of wavelengths and / or wavelength ranges by reducing the number of filters. First
The present invention irradiates a living body with light, disperses light emitted from the living body with spectral means, detects spectral light with a two-dimensional detector, and obtains a plurality of wavelengths and / or spectral images of a plurality of wavelengths. In an apparatus for obtaining biological information using an image, a plurality of narrow band filters having different filter characteristics and a wide band filter including a band of the narrow band filter are provided in the spectral unit, and the wide band filter is fixed, and a plurality of narrow band filters are provided. Are exchangeable.

【0019】図1は第1の発明を説明するための概略図
である。光生体測定装置1は、生体等の被検体5から放
出される光をフィルタによって複数の波長及び又は波長
域で分光し、CCD等の2次元検出器2で測定する。図
1(a)に示すように、フィルタは、複数の狭帯域フィ
ルタ41,42を備える狭帯域フィルタ4と、狭帯域フ
ィルタ4の帯域を含む広帯域フィルタ3とを備え、広帯
域フィルタ3を2次元検出器2に対して固定し、狭帯域
4を交換可能とする。ここで、図1(b)に示すよう
に、狭帯域フィルタ41,42の中心通過波長をそれぞ
れλ1,λ2とし、広帯域フィルタ3はλ1,λ2を含
む通過特性を備える。波長λ1のフィルタを構成には、
広帯域フィルタ3と狭帯域フィルタ41を組み合わせ
て、狭帯域フィルタ41の2次バンドを除去して波長λ
1のみを通過させる。また、波長λ2のフィルタを構成
には、狭帯域フィルタ4を交換して、広帯域フィルタ3
と狭帯域フィルタ42を組み合わせて、狭帯域フィルタ
42の2次バンドを除去して波長λ2のみを通過させ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the first invention. The optical biometric device 1 splits light emitted from a subject 5 such as a living body into a plurality of wavelengths and / or wavelength ranges by using a filter, and measures the light with a two-dimensional detector 2 such as a CCD. As shown in FIG. 1A, the filter includes a narrow-band filter 4 including a plurality of narrow-band filters 41 and 42, and a wide-band filter 3 including the band of the narrow-band filter 4. It is fixed to the detector 2 so that the narrow band 4 can be exchanged. Here, as shown in FIG. 1B, the center pass wavelengths of the narrow band filters 41 and 42 are respectively λ1 and λ2, and the wide band filter 3 has a pass characteristic including λ1 and λ2. To construct a filter of wavelength λ1,
By combining the wide band filter 3 and the narrow band filter 41, the secondary band of the narrow band filter 41 is
Pass only 1 Further, in the configuration of the filter of the wavelength λ2, the narrow band filter 4 is replaced with the wide band filter 3.
And the narrow band filter 42 are combined to remove the secondary band of the narrow band filter 42 and pass only the wavelength λ2.

【0020】第1の発明によれば、狭帯域フィルタ4の
みを移動させることによって、分光波長を変更させるこ
とができ、従来のように広帯域フィルタを移動させる必
要がないため、高速測定が可能となる。第1の発明は、
波長及び又は波長域を分光するために複数の形態で構成
することができる。
According to the first aspect of the present invention, the spectral wavelength can be changed by moving only the narrow-band filter 4, and it is not necessary to move the wide-band filter as in the prior art. Become. The first invention is
It can be configured in multiple forms to split the wavelength and / or wavelength range.

【0021】第1の発明の一態様は、複数の狭帯域フィ
ルタの少なくとも2つの狭帯域フィルタは共通する通過
波長及び又は通過波長域を有し、これらの狭帯域フィル
タを光学的に組み合わせる構成とする。この構成によっ
て、共通する通過波長及び又は通過波長域のみを分光す
ることができ、狭帯域フィルタが備えていない波長及び
又は波長域の分光撮像画像を得ることができる。
According to one aspect of the first invention, at least two of the plurality of narrow band filters have a common pass wavelength and / or pass wavelength range, and these narrow band filters are optically combined. I do. With this configuration, it is possible to spectrally separate only a common pass wavelength and / or pass wavelength range, and it is possible to obtain a spectrally captured image of a wavelength and / or wavelength range that the narrow band filter does not have.

【0022】第1の発明の他の態様は、広帯域フィルタ
及び狭帯域フィルタを通して検出したスペクトルを演算
する構成とする。この構成によって、分光撮像画像の波
長及び又は波長域を変更することができる。
Another aspect of the first invention is configured to calculate a spectrum detected through a wide band filter and a narrow band filter. With this configuration, it is possible to change the wavelength and / or wavelength range of the spectrally captured image.

【0023】また、第1の発明の別の態様は、狭帯域フ
ィルタを入射光に対して傾斜可能とする構成とする。こ
の構成によって、分光撮像画像の波長及び又は波長域を
変更可能とすることができる。入射光に対する傾斜角と
波長のシフト量は使用する狭帯域フィルタの特性で定ま
るため、狭帯域フィルタを選択することによって波長及
び又は波長域の必要なシフト量を得ることができる。
In another aspect of the first invention, the narrow-band filter is configured to be tiltable with respect to incident light. With this configuration, it is possible to change the wavelength and / or wavelength range of the spectrally captured image. Since the tilt angle and the shift amount of the wavelength with respect to the incident light are determined by the characteristics of the narrow band filter to be used, the necessary shift amount of the wavelength and / or the wavelength range can be obtained by selecting the narrow band filter.

【0024】本出願の第2の発明は、少数の波長及び又
は波長域の2次元の測定画像データの高速測定と、多数
の波長及び又は波長域の多波長の成分データの測定とを
分離して行うものである。
The second invention of the present application separates high-speed measurement of two-dimensional measurement image data of a small number of wavelengths and / or wavelength ranges from measurement of multi-wavelength component data of a large number of wavelengths and / or wavelength ranges. It is what you do.

【0025】第2の発明は、生体に対して光を照射し、
生体より放出される光を分光手段で分光し、分光した光
を2次元検出器で検出して得られる複数波長及び又は複
数波長域の分光撮像画像を用いて生体情報を得る装置に
おいて、複数の波長及び又は複数の波長域の画像データ
を得る画像データ取得手段と、画像データ取得手段の測
定波長及び又は測定波長域の数よりも多数の波長及び又
は波長域を分光する分光手段を備える構成とする。分光
手段による分光で得た複数の波長及び又は波長域から2
次元画像データを得ると共に、画像データに得るに要し
た剰余の波長及び又は波長域から多波長の成分データの
測定し、分光撮像画像の補正データを求める。
According to a second invention, a living body is irradiated with light,
In a device that obtains biological information by using spectral imaging images of a plurality of wavelengths and / or a plurality of wavelengths obtained by separating light emitted from a living body by spectral means and detecting the separated light with a two-dimensional detector, A configuration including image data acquisition means for obtaining image data of wavelengths and / or a plurality of wavelength ranges, and spectral means for spectrally separating a larger number of wavelengths and / or wavelength ranges than the number of measurement wavelengths and / or measurement wavelength ranges of the image data acquisition means; I do. 2 from a plurality of wavelengths and / or wavelength ranges obtained by spectroscopic means
While obtaining two-dimensional image data, multi-wavelength component data is measured from the surplus wavelengths and / or wavelength ranges required to obtain the image data, and correction data of the spectrally captured image is obtained.

【0026】図2は第2の発明を説明するための概略図
である。光生体測定装置は2つの測定部分を備え、一方
の測定部分は広い分光波長域を持つ分光素子4aと2次
元検出器2によって多波長の成分データを測定し、スペ
クトルデータから分光撮像画像の補正データを求めるこ
とができる。補正データは経時変化が少ないため、測定
回数を減少させることができ、多波長の測定が可能とな
る。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the second invention. The optical biometric device has two measurement parts, and one measurement part measures multi-wavelength component data by the spectral element 4a having a wide spectral wavelength range and the two-dimensional detector 2, and corrects a spectral imaging image from the spectral data. You can ask for data. Since the correction data has little change over time, the number of measurements can be reduced, and multi-wavelength measurement can be performed.

【0027】他方の測定部分は異なる波長及び又は波長
域を備える分光素子4b,4c,4dと2次元検出器2
によって少数の波長及び又は波長域の2次元画像データ
を測定し、測定する波長(波長域)数を少数とすること
によって高速測定を可能とし、2次元分布に要する多量
の画像データの短時間での取得を可能とし、経時変化を
求めることができる。
The other measuring part includes the spectroscopic elements 4b, 4c, 4d having different wavelengths and / or wavelength ranges and the two-dimensional detector 2
To measure two-dimensional image data of a small number of wavelengths and / or wavelength ranges, and by making the number of wavelengths (wavelength ranges) to be measured small, high-speed measurement is possible. Can be obtained, and a change with time can be obtained.

【0028】したがって、第2の発明によれば、図3の
フローチャートに示すように、スペクトルデータの取得
(ステップS1)と選択された少数の波長による画像デ
ータの取得((ステップS3)とによって各データの取
得を行い、スペクトルデータを用いて時間変化の少ない
測定対象の量を求め(ステップS2)、画像データから
時間変化の大きい測定対象の画像分布を求める(ステッ
プS4)ことによって、多波長の成分データと少ない波
長の2次元画像データとの測定を可能とする。
Therefore, according to the second invention, as shown in the flowchart of FIG. 3, each of the acquisition of the spectrum data (step S1) and the acquisition of the image data with the selected small number of wavelengths (step S3). The data is acquired, the amount of the measurement object having a small temporal change is obtained using the spectrum data (step S2), and the image distribution of the measurement object having a large temporal change is obtained from the image data (step S4). It is possible to measure component data and two-dimensional image data having a small wavelength.

【0029】第2の発明の一態様は、生体に対して光を
照射し、生体より放出される光を分光手段で分光し、分
光した光を2次元検出器で検出して得られる複数波長及
び又は複数波長域の分光撮像画像を用いて生体情報を得
る装置において、少数の特定の波長及び又は特定の波長
域によって経時の分光撮像画像を求める画像データ取得
手段と、多数の波長及び又は波長域によって非経時の光
スペクトルを求めるスペクトルデータ取得手段とを備え
る。
According to one aspect of the second invention, a plurality of wavelengths obtained by irradiating a living body with light, separating light emitted from the living body with spectral means, and detecting the separated light with a two-dimensional detector are provided. And in an apparatus that obtains biological information using spectral imaging images in a plurality of wavelength ranges, an image data acquisition unit that obtains spectral imaging images over time by a small number of specific wavelengths and / or specific wavelength ranges, and a large number of wavelengths and / or wavelengths Spectrum data obtaining means for obtaining a non-temporal light spectrum depending on the region.

【0030】この構成によれば、画像データ取得手段と
スペクトルデータ取得手段とによって、成分データと2
次元画像データとを分離して取得する構成とすることに
よって、少ない測定回数による広帯域の成分データ取得
と、少ない波長及び又は波長域による多量で高速の2次
元画像データ取得とを可能とすることができる。
According to this configuration, the component data and the two-dimensional data are obtained by the image data obtaining means and the spectrum data obtaining means.
By adopting a configuration in which two-dimensional image data is acquired separately from the two-dimensional image data, it is possible to acquire broadband component data with a small number of measurements and acquire a large amount of high-speed two-dimensional image data with a small number of wavelengths and / or wavelength ranges. it can.

【0031】第2の発明の他の態様は、スペクトルデー
タ取得手段において、光スペクトルを求める測定範囲を
被検体の分光撮像範囲内に設けると共に、該範囲の位置
及び又は大きさを可変とする。光スペクトルを求める測
定範囲を被検体の分光撮像範囲内に設けることによっ
て、生体等の被検体の個体差に基づく分光撮像画像の偏
差を補正する補正データを求めることができる。また、
測定範囲の位置及び又は大きさを可変とすることによっ
て、分光撮像範囲の測定条件を平均的に表す位置及び大
きさを設定し、測定点の偏りを除去することができる。
According to another aspect of the second invention, in the spectrum data acquiring means, a measurement range for obtaining an optical spectrum is provided within a spectral imaging range of a subject, and the position and / or size of the range is variable. By providing the measurement range for obtaining the optical spectrum within the spectral imaging range of the subject, it is possible to obtain correction data for correcting the deviation of the spectral captured image based on the individual difference of the subject such as a living body. Also,
By making the position and / or size of the measurement range variable, it is possible to set the position and size that averagely represent the measurement conditions of the spectral imaging range, and eliminate the bias of the measurement points.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら詳細に説明する。はじめに、第1の発明に
基づく実施の形態について図4〜図10を用いて説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First, an embodiment based on the first invention will be described with reference to FIGS.

【0033】図4は光生体測定装置の一部を示す概略図
である。光生体測定装置は、生体等の被検体5に対して
光を照射し、被検体5より放出される光を分光手段で分
光し、分光した光を2次元検出器(図示していない)で
検出して複数波長及び又は複数波長域の分光撮像画像を
求め、生体情報を得る。分光手段は、広帯域フィルタ3
と狭帯域フィルタ4とを備える。狭帯域フィルタ4は異
なるフィルタ特性を有する複数のフィルタ41,42を
交換可能に備える。フィルタの交換は、回転機構やスラ
イド機構を用いることができる。図示する構成は回転盤
に複数のフィルタを設けた例である。
FIG. 4 is a schematic view showing a part of the optical living body measuring apparatus. The optical biometric device irradiates a subject 5 such as a living body with light, disperses the light emitted from the subject 5 by spectroscopic means, and uses the two-dimensional detector (not shown) to separate the separated light. The biological information is obtained by detecting the spectral imaging images of a plurality of wavelengths and / or a plurality of wavelength ranges. The spectral means is a broadband filter 3
And a narrow-band filter 4. The narrow band filter 4 is provided with a plurality of filters 41 and 42 having different filter characteristics so as to be exchangeable. For the replacement of the filter, a rotation mechanism or a slide mechanism can be used. The illustrated configuration is an example in which a plurality of filters are provided on a turntable.

【0034】広帯域フィルタ3は固定し、被検体5から
2次元検出器(図示しない)に向かう光軸上に配置す
る。一方、狭帯域フィルタ4は回転盤上の配置し、回転
盤の回転に伴って使用するフィルタ41,42を選択す
る。なお、交換可能とするフィルタの個数は任意とする
ことができる。
The broadband filter 3 is fixed and arranged on the optical axis from the subject 5 to a two-dimensional detector (not shown). On the other hand, the narrow band filter 4 is arranged on the turntable, and selects the filters 41 and 42 to be used with the rotation of the turntable. Note that the number of filters that can be replaced can be arbitrary.

【0035】以下、波長及び又は波長域を分光する複数
の形態について説明する。第1の発明に基づく形態は、
図1に示したように、広帯域フィルタと複数の狭帯域フ
ィルタとの組み合わせによって構成することができ、狭
帯域フィルタのみを交換することによって、例えば中心
波長λ1の分光と中心波長λ2の分光を行うことができ
る。
Hereinafter, a plurality of modes for dispersing a wavelength and / or a wavelength range will be described. A form based on the first invention is:
As shown in FIG. 1, it can be configured by a combination of a wide band filter and a plurality of narrow band filters. By exchanging only the narrow band filter, for example, the spectrum of the center wavelength λ1 and the spectrum of the center wavelength λ2 are performed. be able to.

【0036】図5,6,7に示す形態は、1つの広帯域
フィルタと2つの狭帯域フィルタを用い、スペクトル演
算を行うことによってそれぞれ3波長成分、2波長成
分、1波長成分を分光する例である。
The embodiments shown in FIGS. 5, 6, and 7 are examples in which one broadband filter and two narrowband filters are used to perform spectral calculation to separate three wavelength components, two wavelength components, and one wavelength component, respectively. is there.

【0037】図5は3波長成分を分光する例であり、図
5(a)は狭帯域フィルタ1,2の帯域を含む広帯域フ
ィルタのフィルタ特性及び分光後のスペクトルAを示
し、図5(b),(c)はλ1,λ2を中心波長とする
狭帯域フィルタ1,2のフィルタ特性と、各狭帯域フィ
ルタと広帯域フィルタとの光学的な組み合わせで得られ
るスペクトルB,Cを示している。
FIG. 5 shows an example in which three wavelength components are separated. FIG. 5A shows the filter characteristics of a wide band filter including the bands of the narrow band filters 1 and 2, and the spectrum A after the separation. () And (c) show the filter characteristics of the narrow band filters 1 and 2 having the center wavelengths of λ1 and λ2, and spectra B and C obtained by an optical combination of each narrow band filter and wide band filter.

【0038】ここで、図5(d)に示すようにスペクト
ルA(図中の破線)からスペクトルB,Cを減算するス
ペクトル演算を行うことによって、図5(e)に示すよ
うに、波長λ1,λ2を間に挟む波長λa,λb,λc
を分光することができる。したがって、この例では2つ
の狭帯域フィルタ(波長λ1,λ2)によって3波長成
分(λa,λb,λc)を分光することができる。
Here, as shown in FIG. 5D, by performing a spectrum operation of subtracting the spectra B and C from the spectrum A (broken line in the figure), as shown in FIG. , Λ2, λa, λb, λc
Can be separated. Therefore, in this example, three wavelength components (λa, λb, λc) can be separated by two narrow band filters (wavelengths λ1, λ2).

【0039】図6は2波長成分を分光する例であり、図
6(a),(b),(c)はそれぞれ図5(a),
(b),(c)と同様のフィルタ特性及びスペクトルを
示している。なお、狭帯域フィルタ1と狭帯域フィルタ
2は各波長域に重なり部分を有している。ここで、図6
(d)に示すようにスペクトルA(図中の破線)からス
ペクトルB,Cを減算するスペクトル演算を行うことに
よって、図6(e)に示すように、波長λ1及び波長λ
2の両側の波長λa,λcを分光することができる。し
たがって、この例では2つの狭帯域フィルタ(波長λ
1,λ2)によって2波長成分(λa,λc)を分光す
ることができる。
FIG. 6 shows an example in which two wavelength components are separated, and FIGS. 6 (a), (b) and (c) show FIGS.
9 shows filter characteristics and spectra similar to those shown in FIGS. Note that the narrow band filter 1 and the narrow band filter 2 have overlapping portions in each wavelength range. Here, FIG.
As shown in FIG. 6D, by performing a spectrum operation of subtracting the spectra B and C from the spectrum A (broken line in the figure), as shown in FIG.
The two wavelengths λa and λc on both sides can be separated. Therefore, in this example, two narrow-band filters (wavelength λ
1, λ2), the two wavelength components (λa, λc) can be separated.

【0040】図7は1波長成分を分光する例であり、図
7(a),(b),(c)はそれぞれ図5(a),
(b),(c)と同様のフィルタ特性及びスペクトルを
示している。なお、狭帯域フィルタ1と狭帯域フィルタ
2は広帯域フィルタの境界域に接近して波長域を有して
いる。ここで、図7(d)に示すようにスペクトルA
(図中の破線)からスペクトルB,Cを減算するスペク
トル演算を行うことによって、図7(e)に示すよう
に、波長λ1及び波長λ2の中間の波長λbを分光する
ことができる。したがって、この例では2つの狭帯域フ
ィルタ(波長λ1、λ2)によって1波長成分(λb)
を分光することができる。
FIG. 7 shows an example of dispersing one wavelength component. FIGS. 7 (a), (b), and (c) show FIGS.
9 shows filter characteristics and spectra similar to those shown in FIGS. Note that the narrow band filter 1 and the narrow band filter 2 have a wavelength range close to the boundary region of the wide band filter. Here, as shown in FIG.
By performing the spectrum operation of subtracting the spectra B and C from the (dashed line in the figure), as shown in FIG. 7 (e), it is possible to split the wavelength λb between the wavelength λ1 and the wavelength λ2. Therefore, in this example, one wavelength component (λb) is generated by two narrow band filters (wavelengths λ1 and λ2).
Can be separated.

【0041】なお、上記図5,6,7の各例において、
分光する波長λa,λb,λcは、広帯域フィルタの境
界波長、及び狭帯域フィルタの波長λ1,λ2によって
設定することができる。
In each of the examples shown in FIGS.
The wavelengths [lambda] a, [lambda] b, [lambda] c to be split can be set by the boundary wavelength of the wide band filter and the wavelengths [lambda] 1, [lambda] 2 of the narrow band filter.

【0042】次に、図8に示す形態は、2つの狭帯域フ
ィルタを光学的に重ねることによってそれぞれ1波長成
分を分光する例である。狭帯域フィルタ1は波長λaと
波長λbに通過域を有し(図8(a))、狭帯域フィル
タ2は波長λbとλcに通過域を有し(図8(b))、
それぞれ波長λbを共通の通過域としている。この2つ
の狭帯域フィルタ1,2を光学的に重ね合わせると、波
長λaと波長λcは他方の狭帯域フィルタによって遮光
され、共通するλbのみを分光することができる。した
がって、この例では2つの狭帯域フィルタによって1波
長成分を分光することができる。
Next, the embodiment shown in FIG. 8 is an example in which one wavelength component is separated by optically superposing two narrow band filters. The narrow band filter 1 has a pass band at the wavelengths λa and λb (FIG. 8A), the narrow band filter 2 has a pass band at the wavelengths λb and λc (FIG. 8B),
Each wavelength λb is a common pass band. When the two narrow band filters 1 and 2 are optically overlapped, the wavelength λa and the wavelength λc are shielded by the other narrow band filter, and only the common λb can be separated. Therefore, in this example, one wavelength component can be separated by two narrow band filters.

【0043】上記の各形態によれば、広帯域フィルタと
狭帯域フィルタとを組み合わせることによって、複数の
種々の波長及び又は波長域の分光を行うことができる。
また、上記の各形態の他に、狭帯域フィルタのみの組み
合わせや、狭帯域フィルタの傾斜によって、複数の種々
の波長及び又は波長域の分光を行うことができる。
According to each of the above embodiments, by combining a wide band filter and a narrow band filter, it is possible to perform spectroscopy at a plurality of various wavelengths and / or wavelength ranges.
In addition to the above-described embodiments, a plurality of various wavelengths and / or wavelength ranges can be separated by a combination of only a narrow band filter and an inclination of the narrow band filter.

【0044】図9は、狭帯域フィルタのみを用いて分光
を行う形態を説明する例を示している。図9(a)は、
波長λa、λbを備える狭帯域フィルタAと、波長λ
b、λcを備える狭帯域フィルタBと、両狭帯域フィル
タA,Bを重ねることによって形成する波長λbの合成
フィルタCのフィルタ特性を示し、図9(b)は該フィ
ルタにより得られるスペクトルA,B,Cを示してい
る。ここで、スペクトルCは波長λbの分光が得られる
ことを示している図9(b)中の矩形内のスペクト
ル)。
FIG. 9 shows an example for explaining an embodiment in which spectral separation is performed using only a narrow band filter. FIG. 9 (a)
A narrow-band filter A having wavelengths λa and λb;
9A and 9B show filter characteristics of a narrow-band filter B having b and λc, and a synthesis filter C having a wavelength λb formed by overlapping both narrow-band filters A and B. FIG. B and C are shown. Here, the spectrum C is a spectrum in a rectangle in FIG. 9B indicating that the spectrum of the wavelength λb is obtained.

【0045】また、波長λaの分光によるスペクトル
は、スペクトルAからスペクトルCを減算する演算処理
によって得られることを示し図9(c)中の矩形内のス
ペクトル)、波長λcの分光によるスペクトルは、スペ
クトルBからスペクトルCを減算する演算処理によって
得られることを示している図9(d)中の矩形内のスペ
クトル)。
Further, it is shown that the spectrum by the spectrum of the wavelength λa can be obtained by the arithmetic processing of subtracting the spectrum C from the spectrum A (the spectrum in the rectangle in FIG. 9C). The spectrum in the rectangle in FIG. 9D that is obtained by the arithmetic processing of subtracting the spectrum C from the spectrum B).

【0046】図10は、狭帯域フィルタを構成する分光
素子を傾斜させることによって分光波長を変更する形態
を説明する例を示している。図10(a)中の狭帯域フ
ィルタ4‘は、被検体5から2次元検出器2への光軸に
対して狭帯域フィルタ4を傾斜させた状態を示してい
る。一般に、光軸に対して分光素子を傾斜させると、図
10(b)中フィルタの波長特性が変化し、波長λAか
ら波長λBに波長シフトが起きることが知られている。
FIG. 10 shows an example for explaining a mode in which the spectral wavelength is changed by inclining the spectral element constituting the narrow band filter. The narrow band filter 4 ′ in FIG. 10A shows a state where the narrow band filter 4 is inclined with respect to the optical axis from the subject 5 to the two-dimensional detector 2. In general, it is known that when the spectroscopic element is inclined with respect to the optical axis, the wavelength characteristic of the filter in FIG. 10B changes, and a wavelength shift occurs from the wavelength λA to the wavelength λB.

【0047】そこで、狭帯域フィルタとして使用する分
光素子の傾斜角度と波長シフト量との関係をあらかじめ
求めておき、分光する波長に応じて分光素子を傾斜させ
ることによって分光波長の変更を行う。
Therefore, the relationship between the tilt angle and the wavelength shift amount of the spectral element used as the narrow band filter is determined in advance, and the spectral wavelength is changed by inclining the spectral element according to the wavelength to be split.

【0048】次に、第2の発明に基づく実施の形態につ
いて図11〜図18を用いて説明する。図11は本発明
の光生体測定装置の他の形態を示す概略図である。光生
体測定装置1は、光源7から光ファイバ8等の光導体を
介して被検体5に光を照射し、被検体5より放出される
光を分光手段(3,4,10)で分光し、分光した光を
2次元検出器2で検出して得られる複数波長及び又は複
数波長域の分光撮像画像を用いて生体情報を得る。2次
元検出器2及び図示しない画像信号処理装置は画像デー
タ取得手段を構成し、検出した分光撮像画像から複数の
波長及び又は複数の波長域によってヘモグロビン(オキ
シヘモグロビン、デオキシヘモグロビン)の画像データ
を求める。
Next, an embodiment based on the second invention will be described with reference to FIGS. FIG. 11 is a schematic view showing another embodiment of the optical biometric device of the present invention. The optical biometric device 1 irradiates the subject 5 with light from the light source 7 via a light guide such as an optical fiber 8, and disperses the light emitted from the subject 5 by the spectral means (3, 4, 10). The biological information is obtained using a plurality of wavelengths and / or a plurality of spectral images obtained by detecting the separated light with the two-dimensional detector 2. The two-dimensional detector 2 and an image signal processing device (not shown) constitute an image data acquisition unit, and obtain image data of hemoglobin (oxyhemoglobin, deoxyhemoglobin) from the detected spectrally picked-up image using a plurality of wavelengths and / or a plurality of wavelength ranges. .

【0049】分光手段3,4,10は、分光撮像画像に
要する波長及び又は波長域の数よりも多数の波長及び又
は波長域を分光する。分光手段(広帯域フィルタ3,狭
帯域フィルタ4)は、複数の波長及び又は波長域からヘ
モグロビンの2次元の画像データを得る。狭帯域フィル
タ4は、図12に示すように、回転盤に波長及び又は波
長域が異なる複数のフィルタ41,42,43を備え、
モータ6で回転盤を回転することによってフィルタを交
換して分光波長を変更し、ヘモグロビンの経時変化の測
定に必要な画像データを求める。
The spectroscopic means 3, 4, and 10 disperse a larger number of wavelengths and / or wavelength ranges than the number of wavelengths and / or wavelength ranges required for a spectrally captured image. The spectral means (broadband filter 3 and narrowband filter 4) obtains two-dimensional image data of hemoglobin from a plurality of wavelengths and / or wavelength ranges. As shown in FIG. 12, the narrow band filter 4 includes a plurality of filters 41, 42, and 43 having different wavelengths and / or wavelength ranges on a rotating disk.
By rotating the turntable with the motor 6, the filter is replaced to change the spectral wavelength, and image data necessary for measuring the temporal change of hemoglobin is obtained.

【0050】分光器10は、ヘモグロビンの経時変化の
画像データに必要な波長及び又は波長域以外の多波長に
ついて分光し、経時変化が少ないメラニンなどの散乱物
質の成分データを測定する。この成分データは、経時変
化が少なく、被検体の個体差による特性や測定条件を表
すものであり、分光撮像画像を補正する補正データとし
て用いる。
The spectroscope 10 performs spectroscopy at multiple wavelengths other than the wavelength range and / or wavelength necessary for the image data of the temporal change of hemoglobin, and measures the component data of a scattering substance such as melanin which has a small temporal change. This component data has little change over time and represents characteristics and measurement conditions due to individual differences of the subject, and is used as correction data for correcting a spectrally captured image.

【0051】図11中の分光器10は多波長の分光を行
う分光器の一例である。分光器10は、被検体5上の測
定領域内を照射する第2の光源11、スリット13、及
び光学系15と、光軸上に配置されたハーフミラーによ
って分岐した被検体5からの光を受光するスリット14
及び検出器12を備える。検出器12は多波長分光器を
備え、スペクトルを検出する。検出器12はCCDカメ
ラの他フォトダイオードアレイを用いることができ、ま
た、多波長分光器に代えてスリット、回折格子等の分光
素子を用いることができる。
A spectroscope 10 in FIG. 11 is an example of a spectroscope that performs multi-wavelength spectroscopy. The spectroscope 10 irradiates the light from the subject 5 branched by the second light source 11, the slit 13, and the optical system 15 for irradiating the inside of the measurement area on the subject 5 with the half mirror arranged on the optical axis. Light receiving slit 14
And a detector 12. The detector 12 includes a multi-wavelength spectroscope and detects a spectrum. As the detector 12, a photodiode array other than a CCD camera can be used, and a spectral element such as a slit or a diffraction grating can be used instead of the multi-wavelength spectroscope.

【0052】上記の形態では、少数の波長及び又は波長
域の2次元の測定画像データの高速測定と、多波長の成
分データの測定とを分離して行うことができる。以下、
第2の発明に基づく形態の動作を図13のフローチャー
ト及び図14の画像例を用いて説明する。なお、図13
のフローチャートにおいて、ステップS10〜S14は
多波長の成分データを測定する工程であり、ステップS
15〜S19は2次元の画像データを高速測定する工程
であり、各工程はそれぞれ分離して行うことができる。
In the above embodiment, high-speed measurement of two-dimensional measurement image data of a small number of wavelengths and / or wavelength ranges and measurement of multi-wavelength component data can be performed separately. Less than,
The operation of the mode according to the second invention will be described with reference to the flowchart in FIG. 13 and the image example in FIG. Note that FIG.
In the flowchart of step S10, steps S10 to S14 are steps for measuring component data of multiple wavelengths.
Steps 15 to S19 are steps for measuring two-dimensional image data at high speed, and each step can be performed separately.

【0053】ステップS10〜S14において、ステッ
プS10〜S12は被検体上での測定範囲を定める工程
である。光源7で被検体5を照らし2次元検出器2によ
って被検体5の形状を撮像する。図14(a)は2次元
検出器2による画像領域21と測定した画像22を示し
ている(ステップS10)。一方、第2の光源11は被
検体5上に分光の測定範囲を照射する(ステップS1
1)。
In steps S10 to S14, steps S10 to S12 are steps for determining a measurement range on the subject. The subject 5 is illuminated by the light source 7 and the shape of the subject 5 is imaged by the two-dimensional detector 2. FIG. 14A shows an image area 21 and an image 22 measured by the two-dimensional detector 2 (step S10). On the other hand, the second light source 11 irradiates the measurement range of the spectrum onto the subject 5 (step S1).
1).

【0054】この測定範囲の形状はスリット13によっ
て定まり、被検体5上の測定範囲の位置及び大きさは光
学系15によって定めることができる。図14(b)は
検出器12で検出される分光の測定範囲16を示してい
る。図14(c)は、画像22と分光の測定範囲の像1
6とを重ねて表示した状態を示している。分光の測定範
囲16の位置及び大きさは、図14(c)に示される表
示像を観察しながら光学系15を調整することによって
変更することができる。図14(d)は、光学系15の
レンズを調整することによって分光の測定範囲の像16
を拡大した状態を示している。これによって、被検体上
において影等の影響を避け、被検体の平均的な特性を示
す範囲を測定範囲として選択することができる(ステッ
プS12)。
The shape of the measurement range is determined by the slit 13, and the position and size of the measurement range on the subject 5 can be determined by the optical system 15. FIG. 14B shows a measurement range 16 of the spectrum detected by the detector 12. FIG. 14C shows the image 22 and the image 1 in the measurement range of the spectrum.
6 shows a state in which 6 is superimposed and displayed. The position and size of the spectral measurement range 16 can be changed by adjusting the optical system 15 while observing the display image shown in FIG. FIG. 14D shows an image 16 in the spectral measurement range by adjusting the lens of the optical system 15.
Is shown in an enlarged state. As a result, it is possible to avoid the influence of a shadow or the like on the subject and select a range showing the average characteristics of the subject as the measurement range (step S12).

【0055】検出器12は、測定範囲16を多数波長で
分光しスペクトルデータを求める。図15はスペクトル
データの一例である。スペクトルデータにおいて、ピー
クを示す波長及び又は波長域を用いてヘモグロビン(オ
キシヘモグロビン、デオキシヘモグロビン)を測定する
ことができ、ヘモグロビンを測定する波長及び又は波長
域を除いた残余の波長及び又は波長域からは、メラニン
や他の色素等についてのデータを求めることができる
(ステップS13)。メラニンや他の色素から得られる
データは、被検体の個体差や測定条件に関するデータを
備えているため、このデータによってヘモグロビン等の
経時変化の測定データを補正することができる。
The detector 12 splits the measurement range 16 at a number of wavelengths to obtain spectrum data. FIG. 15 is an example of the spectrum data. In the spectral data, hemoglobin (oxyhemoglobin, deoxyhemoglobin) can be measured using the wavelength and / or wavelength range showing the peak, and the remaining wavelength and / or wavelength range excluding the wavelength and / or wavelength range for measuring hemoglobin can be measured. Can obtain data on melanin and other pigments (step S13). Since data obtained from melanin and other pigments includes data on individual differences between subjects and measurement conditions, measurement data of changes over time in hemoglobin and the like can be corrected using this data.

【0056】また、経時変化が大きいヘモグロビンに対
して、メラニンや他の色素は経時変化が少ない。そのた
め、スペクトル測定は所定時のみ行えば十分であり、多
波長を測定することによって測定時間が長時間化して
も、ヘモグロビン等の経時変化測定を支障なく行うこと
ができる(ステップS14)。
Further, melanin and other pigments have little change over time with respect to hemoglobin whose change over time is large. Therefore, it is sufficient to perform the spectrum measurement only at a predetermined time, and even if the measurement time is lengthened by measuring multiple wavelengths, it is possible to measure the temporal change of hemoglobin or the like without any trouble (step S14).

【0057】次に、ステップS15〜S19により、2
次元の画像データを高速測定する。ヘモグロビン等の2
次元の画像データを測定する対象物に対応した測定波長
を定め(ステップS15)、図14(a)に示すような
画像化範囲について、特定の波長で分光し画像データを
求める(ステップS16)。画像化に要する測定波長に
ついてステップS16,17を繰り返し(ステップS1
7)、求めた画像データからヘモグロビン(オキシヘモ
グロビン、デオキシヘモグロビン)等の経時変化の大き
な測定項目の画像分布を求める(ステップS18)。
Next, at steps S15 to S19, 2
High-speed measurement of dimensional image data. 2 such as hemoglobin
A measurement wavelength corresponding to the object whose dimensional image data is to be measured is determined (step S15), and image data is obtained by spectroscopy at a specific wavelength in an imaging range as shown in FIG. 14A (step S16). Steps S16 and S17 are repeated for the measurement wavelength required for imaging (step S1).
7) From the obtained image data, an image distribution of a measurement item having a large temporal change such as hemoglobin (oxyhemoglobin, deoxyhemoglobin) is obtained (step S18).

【0058】ステップS15〜S18を繰り返すことに
よって、経時変化を求める。経時変化の測定は高速測定
を要するが、少ない測定波長数で分光することによっ
て、高速測定を行うことができる。なお、測定波長の数
を減少することによって(例えば、オキシヘモグロビ
ン、デオキシヘモグロビンの変化量では2波長)、速い
変化に対応することができる(ステップS19)。
By repeating steps S15 to S18, a change with time is obtained. The measurement of the change with time requires high-speed measurement, but high-speed measurement can be performed by performing spectroscopy with a small number of measurement wavelengths. In addition, by reducing the number of measurement wavelengths (for example, two wavelengths in the amount of change of oxyhemoglobin and deoxyhemoglobin), it is possible to cope with a quick change (step S19).

【0059】次に、図16及び図17を用いて他の構成
例について説明する。他の構成例では、スペクトルデー
タを分光器を用いず、画像データを取得するためのフィ
ルタを兼用する。狭帯域フィルタ4に多数のフィルタ
(波長λ1〜λm,λn〜λp)を設ける。測定開始時
において、多数のフィルタ(波長λ1〜λm,λn〜λ
p)で分光し(ステップS20)、スペクトルデータか
らメラニン等のパラメータを取得する。この測定では、
画像データを求める必要はなく、所定の1画素のデータ
を代表値としたり、所定数の画素のデータについて平均
をとって代表値とすることができ、全画素ではなく限定
した画素についてデータを求めることによって、測定時
間を短縮することができる(ステップS21)。
Next, another configuration example will be described with reference to FIGS. In another configuration example, a filter for acquiring image data is also used without using a spectroscope for spectral data. A large number of filters (wavelengths λ1 to λm, λn to λp) are provided in the narrow band filter 4. At the start of measurement, a number of filters (wavelengths λ1 to λm, λn to λ
The spectrum is obtained by p) (step S20), and parameters such as melanin are obtained from the spectrum data. In this measurement,
There is no need to obtain image data, and data of a predetermined one pixel can be used as a representative value, or data of a predetermined number of pixels can be averaged to obtain a representative value. Data is obtained not for all pixels but for a limited number of pixels Thus, the measurement time can be reduced (step S21).

【0060】経時変化を求める場合には、狭帯域フィル
タ4のフィルタ数を減少させ(ステップS22)、画像
データに要するフィルタのみ(波長λ1〜λm)で画像
データを求め(ステップS23)、画像データからオキ
シヘモグロビン、デオキシヘモグロビン等の画像分布を
求める(ステップS24)。
In order to obtain the change with time, the number of filters of the narrow band filter 4 is reduced (step S22), and image data is obtained using only the filters required for the image data (wavelengths λ1 to λm) (step S23). Then, an image distribution of oxyhemoglobin, deoxyhemoglobin and the like is obtained from (step S24).

【0061】例えば、初期段階では5波長で測定し、経
時変化を求める画像データについては2波長で測定す
る。これによって、多波長の成分データと少ない波長の
2次元画像データとの測定を行うことができる。
For example, in the initial stage, measurement is performed at five wavelengths, and image data for which a change with time is determined is measured at two wavelengths. This makes it possible to measure multi-wavelength component data and two-dimensional image data having a small number of wavelengths.

【0062】上記説明では、透過型フィルタについて説
明しているが、反射型フィルタについても同様に適用す
ることができる。本発明の実施の形態によれば、狭帯域
フィルタのみを移動させることによって、分光波長を変
更させることができ、従来のように広帯域フィルタを移
動させる必要がないため、高速測定が可能となる。ま
た、本発明の実施の形態によれば、少ない測定回数によ
る広帯域の成分データ取得と、少ない波長及び又は波長
域による多量で高速の2次元画像データ取得とを可能と
することができる。
In the above description, the transmission type filter is described. However, the same can be applied to the reflection type filter. According to the embodiment of the present invention, it is possible to change the spectral wavelength by moving only the narrow band filter, and it is not necessary to move the wide band filter as in the related art, so that high-speed measurement can be performed. Further, according to the embodiment of the present invention, it is possible to acquire broadband component data with a small number of measurements and acquire a large amount of high-speed two-dimensional image data with a small number of wavelengths and / or wavelength ranges.

【0063】なお、本発明の光生体測定装置によれば、
例えば、デオキシヘモグロビンやオキシヘモグロビンの
2次元分布状態を観察することによって、血管閉塞のよ
うな生体状態を診断することができる。
According to the optical living body measuring apparatus of the present invention,
For example, by observing the two-dimensional distribution state of deoxyhemoglobin or oxyhemoglobin, it is possible to diagnose a biological condition such as vascular occlusion.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光生体測定装置において複数の波長及び又は波長域で測
定することができる。また、複数の波長及び又は波長域
での測定において、2次元の測定画像データの高速測定
を可能として経時変化を得ることができ、複数の波長及
び又は波長域での測定において、少数の波長及び又は波
長域で2次元の測定画像データを高速測定すると共に、
多数の波長及び又は波長域での測定によって多波長の成
分データを得ることができる。
As described above, according to the present invention,
Measurement can be performed at a plurality of wavelengths and / or wavelength ranges in an optical biometric device. In addition, in measurement at a plurality of wavelengths and / or wavelength ranges, it is possible to obtain high-speed measurement of two-dimensional measurement image data and obtain a temporal change, and when measuring at a plurality of wavelengths and / or wavelength ranges, a small number of wavelengths and Or, high-speed measurement of two-dimensional measurement image data in the wavelength range,
Multi-wavelength component data can be obtained by measurement at multiple wavelengths and / or wavelength ranges.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の発明を説明するための概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a first invention.

【図2】第2の発明を説明するための概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a second invention.

【図3】第2の発明の動作を説明するためのフローチャ
ートである。
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of the second invention.

【図4】第1の発明の光生体測定装置の一部を示す概略
図である。
FIG. 4 is a schematic view showing a part of the optical biometric device of the first invention.

【図5】第1の発明の光生体測定装置による波長分光例
を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of wavelength spectroscopy by the optical biometric device of the first invention.

【図6】第1の発明の光生体測定装置により3波長成分
を分光する波長分光例を説明する図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of wavelength spectroscopy for splitting three wavelength components by the optical biometric device of the first invention.

【図7】第1の発明の光生体測定装置により2波長成分
を分光する波長分光例を説明する図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of wavelength spectroscopy for splitting two wavelength components by the optical biometric device of the first invention.

【図8】第1の発明の光生体測定装置により1波長成分
を分光する波長分光例を説明する図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of wavelength spectroscopy for splitting one wavelength component by the optical biometric device of the first invention.

【図9】第1の発明の光生体測定装置の狭帯域フィルタ
のみによる波長分光例を説明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of wavelength spectroscopy using only a narrow band filter of the optical biometric device of the first invention.

【図10】第1の発明の光生体測定装置の傾斜による波
長分光例を説明する図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of wavelength spectroscopy by tilting the optical biometric device according to the first invention.

【図11】第2の発明の光生体測定装置の形態を示す概
略図である。
FIG. 11 is a schematic view showing an embodiment of the optical biometric device of the second invention.

【図12】フィルタ構成例を説明する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a filter configuration.

【図13】第2の発明に基づく形態の動作を説明するフ
ローチャートである。
FIG. 13 is a flowchart illustrating the operation of the mode based on the second invention.

【図14】第2の発明に基づく形態の動作を説明する画
像例である。
FIG. 14 is an image example for explaining the operation of the mode based on the second invention.

【図15】第2の発明によるスペクトルデータの一例で
ある。
FIG. 15 is an example of spectrum data according to the second invention.

【図16】第2の発明の光生体測定装置の他の形態を示
す概略図である。
FIG. 16 is a schematic view showing another embodiment of the optical biometric device of the second invention.

【図17】第2の発明の光生体測定装置の他の形態を示
す概略図である。
FIG. 17 is a schematic view showing another embodiment of the optical biometric device of the second invention.

【図18】従来の光生体測定装置の概略図である。FIG. 18 is a schematic view of a conventional optical biometric device.

【図19】従来の光生体測定装置による分光を説明する
図である。
FIG. 19 is a diagram illustrating spectroscopy by a conventional optical biometric device.

【図20】従来の光生体測定装置による分光波長の切換
えを説明する図である。
FIG. 20 is a diagram illustrating switching of a spectral wavelength by a conventional optical biometric device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…光生体測定装置、2,12…検出器、3,9w…広
帯域フィルタ、4,4’,9n…狭帯域フィルタ、5…
被検体、4a,4b,4c,4d,41,42…フィル
タ、6…モータ、7…光源、8…光導体、9,10…分
光器、11…第2光源、13,14…スリット、15…
光学系、16…像、21…画像領域、22…画像。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical biometric device, 2, 12 ... Detector, 3, 9w ... Broadband filter, 4, 4 ', 9n ... Narrow bandpass filter, 5 ...
Subject, 4a, 4b, 4c, 4d, 41, 42 ... filter, 6 ... motor, 7 ... light source, 8 ... light guide, 9, 10 ... spectroscope, 11 ... second light source, 13, 14 ... slit, 15 …
Optical system, 16 image, 21 image area, 22 image.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 康展 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会社島津製作所内 (72)発明者 小林 まなみ 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会社島津製作所内 (72)発明者 玉井 哲男 京都府京都市中京区西ノ京桑原町1番地 株式会社島津製作所内 Fターム(参考) 2G059 AA01 BB12 CC18 EE01 EE11 EE12 JJ02 KK04 4C038 KK01 KL07 KY04  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasushi Ito Exhibition 1 Nishinokyo Kuwabaracho, Nakagyo-ku, Kyoto-shi, Kyoto Inside Shimadzu Corporation (72) Inventor Manami Kobayashi 1 Nishinokyo Kuwahara-cho, Nakagyo-ku, Kyoto-shi, Kyoto In the factory (72) Inventor Tetsuo Tamai 1 Nishinokyo Kuwaharacho, Nakagyo-ku, Kyoto-shi, Kyoto F-term in Shimadzu Corporation (reference) 2G059 AA01 BB12 CC18 EE01 EE11 EE12 JJ02 KK04 4C038 KK01 KL07 KY04

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 生体に対して光を照射し、生体より放出
される光を分光手段で分光し、分光した光を2次元検出
器で検出して得られる複数波長及び又は複数波長域の分
光撮像画像を用いて生体情報を得る装置において、前記
分光手段は、異なるフィルタ特性を有する複数の狭帯域
フィルタと、狭帯域フィルタの帯域を含む広帯域フィル
タとを備え、広帯域フィルタを固定し、複数の狭帯域フ
ィルタを交換可能とすることを特徴とする光生体測定装
置。
1. A method of irradiating a living body with light, separating light emitted from the living body by spectral means, and detecting a plurality of wavelengths and / or a plurality of wavelengths obtained by detecting the separated light with a two-dimensional detector. In an apparatus for obtaining biological information using a captured image, the spectroscopic unit includes a plurality of narrow band filters having different filter characteristics, and a wide band filter including a band of the narrow band filter. An optical biometric device, wherein a narrow band filter is replaceable.
【請求項2】 前記複数の狭帯域フィルタの少なくとも
2つの狭帯域フィルタは共通する通過波長及び又は通過
波長域を有し、該狭帯域フィルタを光学的に組み合わせ
ることによって、共通する通過波長及び又は通過波長域
の分光撮像画像を得ることを特徴とする請求項1記載の
光生体測定装置。
2. At least two narrow band filters of the plurality of narrow band filters have a common pass wavelength and / or pass wavelength range, and by optically combining the narrow band filters, a common pass wavelength and / or 2. The optical biometric apparatus according to claim 1, wherein a spectral image in a pass wavelength range is obtained.
【請求項3】 前記広帯域フィルタ及び狭帯域フィルタ
を通して検出したスペクトルを演算することによって、
分光撮像画像の波長及び又は波長域を変更することを特
徴とする請求項1記載の光生体測定装置。
3. Computing a spectrum detected through the wide band filter and the narrow band filter,
The optical biometric device according to claim 1, wherein the wavelength and / or the wavelength range of the spectral image is changed.
【請求項4】 前記狭帯域フィルタは入射光に対して傾
斜可能とすることによって分光撮像画像の波長及び又は
波長域を変更可能とすることを特徴とする請求項1記載
の光生体測定装置。
4. The optical biometric device according to claim 1, wherein the narrow band filter is capable of changing a wavelength and / or a wavelength range of a spectrally captured image by being capable of being inclined with respect to incident light.
【請求項5】 生体に対して光を照射し、生体より放出
される光を分光手段で分光し、分光した光を2次元検出
器で検出して得られる複数波長及び又は複数波長域の分
光撮像画像を用いて生体情報を得る装置において、複数
の波長及び又は複数の波長域の画像データを得る画像デ
ータ取得手段と、画像データ取得手段の測定波長及び又
は測定波長域の数よりも多数の波長及び又は波長域を分
光する分光手段を備え、画像データに得るに要した剰余
の波長及び又は波長域の分光によって分光撮像画像の補
正データを求めることを特徴とする光生体測定装置。
5. A plurality of wavelengths and / or a plurality of wavelength ranges obtained by irradiating a living body with light, separating light emitted from the living body with a spectral unit, and detecting the separated light with a two-dimensional detector. In a device that obtains biological information using a captured image, a plurality of wavelengths and / or image data acquisition means for acquiring image data of a plurality of wavelength ranges, and a number of measurement wavelengths and / or measurement wavelength ranges of the image data acquisition means greater than the number of An optical biometric device, comprising: spectral means for spectrally dispersing a wavelength and / or a wavelength range, and obtaining correction data of a spectrally captured image by spectral analysis of a surplus wavelength and / or wavelength range required for obtaining image data.
【請求項6】 生体に対して光を照射し、生体より放出
される光を分光手段で分光し、分光した光を2次元検出
器で検出して得られる複数波長及び又は複数波長域の分
光撮像画像を用いて生体情報を得る装置において、少数
の特定の波長及び又は特定の波長域によって経時の分光
撮像画像を求める画像データ取得手段と、多数の波長及
び又は波長域によって非経時の光スペクトルを求めるス
ペクトルデータ取得手段とを備えることを特徴とする光
生体測定装置。
6. A plurality of wavelengths and / or a plurality of wavelength ranges obtained by irradiating a living body with light, separating light emitted from the living body with a spectral unit, and detecting the separated light with a two-dimensional detector. In an apparatus for obtaining biological information using a captured image, an image data acquisition unit that obtains a spectral imaging image over time with a small number of specific wavelengths and / or specific wavelength ranges, and an optical spectrum that does not age with many wavelengths and / or wavelength ranges And a spectrum data obtaining means for obtaining the following.
【請求項7】 前記スペクトルデータ取得手段は、光ス
ペクトルを求める測定範囲を被検体の分光撮像範囲内に
設けると共に、該測定範囲の位置及び又は大きさを可変
とすることを特徴とする請求項6記載の光生体測定装
置。
7. The spectrum data acquisition means, wherein a measurement range for obtaining an optical spectrum is provided within a spectral imaging range of a subject, and the position and / or size of the measurement range is variable. 7. The optical biometric device according to 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010217097A (en) * 2009-03-18 2010-09-30 Photoscience:Kk Glucose concentration measuring apparatus
US9976904B2 (en) 2015-07-23 2018-05-22 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Photodetection apparatus including optical filter and optical detector
US11601628B2 (en) 2020-05-28 2023-03-07 Seiko Epson Corporation Control method of spectroscopic imaging device, spectroscopic imaging device, computer program, control method of display system, control method of projector, display system, and projector

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