JP2009135907A - Image capturing device and image capturing system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像デバイスおよび撮像システムに関する。本発明は、特に、画像を撮像する撮像システム、および当該撮像システム用の撮像デバイスに関する。 The present invention relates to an imaging device and an imaging system. The present invention particularly relates to an imaging system that captures an image and an imaging device for the imaging system.
生体における粘膜表層の血管等をコントラスト良く撮像することを可能とする生体観測装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。また、高画質で色再現が十分な通常画像、狭帯域光観察画像、自家蛍光観察画像をそれぞれ得る電子内視鏡装置が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
人体等の生体、特にその内部を撮像した場合等は、R成分の輝度値が他の色成分の輝度値より極端に大きな画像が得られる場合が多い。一方で、医師による手技を支援すること等を目的とする医療用の画像としては、R成分以外の色成分による画像情報が重要となる場合がある。上記特許文献に記載された撮像素子配列では、重要なR成分以外の色成分による画像情報を十分に得ることができない場合がある。またB成分またはG成分の光は、R成分の光と比較すると、生体表層の情報をより含んでいる。上記特許文献に記載された撮像素子配列では、B成分またはG成分による表層の画像情報を十分な解像度で得ることができない場合がある。 When a living body such as a human body, particularly the inside thereof is imaged, an image in which the luminance value of the R component is extremely larger than the luminance values of other color components is often obtained. On the other hand, image information based on color components other than the R component may be important for medical images intended to support a doctor's procedure. In the image sensor array described in the above-mentioned patent document, there are cases where image information with color components other than the important R component cannot be obtained sufficiently. Further, the light of the B component or the G component contains more information on the biological surface layer than the light of the R component. In the image pickup device array described in the above-mentioned patent document, there are cases where image information on the surface layer by the B component or the G component cannot be obtained with sufficient resolution.
上記課題を解決するために、本発明の第1の形態によると、撮像デバイスを備える撮像システムであって、撮像デバイスは、第1波長領域の光を受光する第1受光素子と、第1波長領域の光より被写体への深達度が小さい波長領域の光を受光する第2受光素子とを有し、第2受光素子の数は、第1受光素子の数より多い。 In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, an imaging system including an imaging device, the imaging device receiving a light in a first wavelength region, a first wavelength, A second light receiving element that receives light in a wavelength region having a smaller depth of penetration to the subject than the light in the region, and the number of second light receiving elements is greater than the number of first light receiving elements.
第1受光素子の数に対する第2受光素子の数の比は、第2受光素子が受光する波長領域である第2波長領域の光の深達度に対する第1波長領域の光の深達度の比に応じて定められてよい。第1受光素子の数に対する第2受光素子の数の比は、第2波長領域の光の深達度に対する第1波長領域の光の深達度の比と略同一であってよい。 The ratio of the number of the second light receiving elements to the number of the first light receiving elements is the ratio of the depth of light in the first wavelength region to the depth of light in the second wavelength region that is the wavelength region received by the second light receiving element. It may be determined according to the ratio. The ratio of the number of second light receiving elements to the number of first light receiving elements may be substantially the same as the ratio of the light penetration depth of the first wavelength region to the light penetration depth of the second wavelength region.
第1受光素子および第2受光素子は、生体からの反射光を受光し、第2受光素子は青の波長領域の光を受光し、第1受光素子は赤の波長領域の光を受光してよい。第1受光素子および第2受光素子は、人体からの反射光を受光し、第2受光素子は青の波長領域の光を受光し、第1受光素子は赤の波長領域の光を受光してよい。 The first light receiving element and the second light receiving element receive reflected light from the living body, the second light receiving element receives light in the blue wavelength region, and the first light receiving element receives light in the red wavelength region. Good. The first light receiving element and the second light receiving element receive reflected light from the human body, the second light receiving element receives light in the blue wavelength region, and the first light receiving element receives light in the red wavelength region. Good.
第1受光素子および第2受光素子は、生体からの反射光を受光し、第2受光素子は緑の波長領域の光を受光し、第1受光素子は赤の波長領域の光を受光してよい。第1受光素子および第2受光素子は、血液成分を含む人体からの反射光を受光してよい。 The first light receiving element and the second light receiving element receive reflected light from the living body, the second light receiving element receives light in the green wavelength region, and the first light receiving element receives light in the red wavelength region. Good. The first light receiving element and the second light receiving element may receive reflected light from a human body including blood components.
第1受光素子および第2受光素子が受光した受光量に基づいて人体の画像を生成する画像生成部をさらに備えてよい。 You may further provide the image generation part which produces | generates the image of a human body based on the light reception amount which the 1st light receiving element and the 2nd light receiving element received.
撮像デバイスは、第1波長領域および第2波長領域と異なる第3波長領域の光であって、第1波長領域の光より被写体への深達度が小さい第3波長領域の光を受光する第3受光素子をさらに有し、第1受光素子の数に対する第3受光素子の数の比は、第3波長領域の光の深達度に対する第1波長領域の光の深達度の比に応じて定められてよい。 The imaging device receives light in a third wavelength region that is different from the first wavelength region and the second wavelength region and has a third wavelength region that has a smaller depth of penetration to the subject than the light in the first wavelength region. The light receiving element further includes three light receiving elements, and the ratio of the number of the third light receiving elements to the number of the first light receiving elements is in accordance with a ratio of the light penetration depth of the first wavelength region to the light penetration depth of the third wavelength region. May be determined.
本発明の第2の形態によると、撮像デバイスであって、第1波長領域の光を受光する第1受光素子と、第1波長領域の光より被写体への深達度が小さい波長領域の光を受光する第2受光素子とを有し、第2受光素子の数は、第1受光素子の数より多い。 According to the second aspect of the present invention, the imaging device is a first light receiving element that receives light in the first wavelength region, and light in a wavelength region that has a smaller depth of penetration to the subject than the light in the first wavelength region. The number of second light receiving elements is greater than the number of first light receiving elements.
本発明の第3の形態によると、撮像デバイスを備える撮像システムであって、撮像デバイスは、第1波長領域の光を受光する第1受光素子と、第1波長領域における分光強度より小さい分光強度を持つ波長領域の光を受光する第2受光素子とを有し、第2受光素子の数は、第1受光素子の数より多い。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an imaging system including an imaging device, the imaging device receiving a light in the first wavelength region and a spectral intensity smaller than the spectral intensity in the first wavelength region. The number of the second light receiving elements is greater than the number of the first light receiving elements.
第2受光素子は、第1波長領域における被写体の分光反射率より小さい分光反射率の波長領域である第2波長領域の光を受光してよい。第1受光素子の数に対する第2受光素子の数の比は、第2波長領域における分光反射率に対する第1波長領域における分光反射率の比に応じて定められてよい。第1受光素子の数に対する第2受光素子の数の比は、第2波長領域における分光反射率に対する第1波長領域における分光反射率の比と略同一であってよい。 The second light receiving element may receive light in a second wavelength region that is a wavelength region having a spectral reflectance smaller than that of the subject in the first wavelength region. The ratio of the number of second light receiving elements to the number of first light receiving elements may be determined according to the ratio of the spectral reflectance in the first wavelength region to the spectral reflectance in the second wavelength region. The ratio of the number of second light receiving elements to the number of first light receiving elements may be substantially the same as the ratio of the spectral reflectance in the first wavelength region to the spectral reflectance in the second wavelength region.
被写体に光を照射する光照射部をさらに備え、第1受光素子の数に対する第2受光素子の数の比は、第2波長領域における分光反射率と光照射部が被写体に照射する光の分光強度との積に対する、第1波長領域における分光反射率と光照射部が被写体に照射する光の分光強度との積の比と略同一であってよい。第1受光素子の数に対する第2受光素子の数の比は、第2波長領域における分光反射率と、光照射部が被写体に照射する光の分光強度と、第2受光素子の受光感度との積に対する、第1波長領域における分光反射率と、光照射部が被写体に照射する光の分光強度と、第1受光素子の受光感度との積の比と略同一であってよい。 The light irradiation unit for irradiating the subject with light is further provided, and the ratio of the number of the second light receiving elements to the number of the first light receiving elements is determined by the spectral reflectance in the second wavelength region and the spectrum of the light irradiated by the light irradiation unit on the subject. It may be substantially the same as the ratio of the product of the spectral reflectance in the first wavelength region and the spectral intensity of the light irradiated to the subject by the light irradiation unit with respect to the product of the intensity. The ratio of the number of the second light receiving elements to the number of the first light receiving elements is the spectral reflectance in the second wavelength region, the spectral intensity of the light irradiated to the subject by the light irradiation unit, and the light receiving sensitivity of the second light receiving element. The ratio of the product of the spectral reflectance in the first wavelength region, the spectral intensity of the light irradiated to the subject by the light irradiation unit, and the light receiving sensitivity of the first light receiving element to the product may be substantially the same.
第1受光素子および第2受光素子は、生体からの反射光を受光し、第2受光素子は青の波長領域の光を受光し、第1受光素子は赤の波長領域の光を受光してよい。第1受光素子および第2受光素子は、人体からの反射光を受光し、第2受光素子は青の波長領域の光を受光し、第1受光素子は赤の波長領域の光を受光してよい。第1受光素子および第2受光素子は、生体からの反射光を受光し、第2受光素子は緑の波長領域の光を受光し、第1受光素子は赤の波長領域の光を受光してよい。第1受光素子および第2受光素子は、血液成分を含む人体からの反射光を受光してよい。 The first light receiving element and the second light receiving element receive reflected light from the living body, the second light receiving element receives light in the blue wavelength region, and the first light receiving element receives light in the red wavelength region. Good. The first light receiving element and the second light receiving element receive reflected light from the human body, the second light receiving element receives light in the blue wavelength region, and the first light receiving element receives light in the red wavelength region. Good. The first light receiving element and the second light receiving element receive reflected light from the living body, the second light receiving element receives light in the green wavelength region, and the first light receiving element receives light in the red wavelength region. Good. The first light receiving element and the second light receiving element may receive reflected light from a human body including blood components.
第1受光素子および第2受光素子が受光した受光量に基づいて人体の画像を生成する画像生成部をさらに備えてよい。撮像デバイスは、第1波長領域および第2波長領域と異なる第3波長領域の光であって、第1波長領域における分光強度より小さい分光強度を持つ第3波長領域の光を受光する第3受光素子をさらに有し、第1受光素子の数に対する第3受光素子の数の比は、第3波長領域における被写体の分光反射率に対する第1波長領域における分光反射率の比に応じて定められてよい。 You may further provide the image generation part which produces | generates the image of a human body based on the light reception amount which the 1st light receiving element and the 2nd light receiving element received. The imaging device receives a light in a third wavelength region different from the first wavelength region and the second wavelength region, and receives light in a third wavelength region having a spectral intensity smaller than the spectral intensity in the first wavelength region. The ratio of the number of the third light receiving elements to the number of the first light receiving elements is determined according to the ratio of the spectral reflectance in the first wavelength region to the spectral reflectance of the subject in the third wavelength region. Good.
本発明の第4の形態によると、撮像デバイスであって、第1波長領域の光を受光する第1受光素子と、第1波長領域における分光強度より小さい分光強度を持つ波長領域の光を受光する第2受光素子とを備え、第2受光素子の数は、第1受光素子の数より多い。 According to the fourth aspect of the present invention, the imaging device is a first light receiving element that receives light in the first wavelength region, and receives light in a wavelength region having a spectral intensity smaller than the spectral intensity in the first wavelength region. The number of second light receiving elements is greater than the number of first light receiving elements.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、本実施形態の撮像システム10の構成の一例を検体20とともに示す。撮像システム10は、内視鏡100、画像生成部140、出力部180、制御部105、光照射部150、およびICG注入部190を備える。なお、図1において、A部は、内視鏡100の先端部102を拡大して示す。
FIG. 1 shows an example of the configuration of an
ICG注入部190は、ルミネッセンス物質であるインドシアニングリーン(ICG)を、被写体の一例である検体20に注入する。なお、本実施形態においてルミネッセンス物質としてICGを例示するが、ルミネッセンス物質として、ICG以外の蛍光物質を用いてもよい。
The ICG
ICGは、たとえば波長750nmの赤外線に励起されて、810nmを中心とするブロードなスペクトルの蛍光を発する。検体20が生体である場合、ICG注入部190は、静脈注射によってICGを生体の血管内に注入する。撮像システム10は、ICGからのルミネッセンス光により、生体内の血管を撮像する。なお、ルミネッセンス光は、特定波長領域の光の一例であり、蛍光および燐光を含む。また、被写体からの光の一例であるルミネッセンス光は、励起光等の光による光ルミネッセンスの他に、化学ルミネッセンス、摩擦ルミネッセンス、熱ルミネッセンスによるルミネッセンス光を含む。
ICG is excited by infrared rays having a wavelength of 750 nm, for example, and emits a broad spectrum of fluorescence centering on 810 nm. When the
なお、ICG注入部190は、例えば制御部105による制御によって、生体内のICG濃度が略一定に維持されるよう、ICGを検体20に注入する。なお、検体20は、たとえば人体等の生体であってよく、撮像システム10が処理する画像の撮像対象となる。なお、検体20の内部には血管等のオブジェクトが存在する。
The ICG
内視鏡100は、撮像部110、ライトガイド120、および鉗子口130を有する。内視鏡100の先端部102には、撮像部110の一部としてのレンズ112を有する。また先端部102には、ライトガイド120の一部としての出射口124を有する。また、内視鏡100の先端部102は、ノズル138を有する。
The
鉗子口130には鉗子135が挿入され、鉗子口130は鉗子135を先端部102にガイドする。なお、鉗子135は、各種の先端形状を備えてよい。なお、鉗子口130には、鉗子の他に、生体を処置する種々の処置具が挿入されてよい。ノズル138は、水あるいは空気を送出する。
A
光照射部150は、内視鏡100の先端部102から照射される光を発生する。光照射部150で発生する光は、検体20の内部に含むルミネッセンス物質を励起して特定波長領域の光を発光させる波長領域の光である励起光の一例としての赤外線、および検体20に照射する照射光を含む。照射光には、たとえばR成分、G成分およびB成分の成分光を含む。
The
ライトガイド120は、例えば光ファイバで形成される。ライトガイド120は、光照射部150で発生した光を内視鏡100の先端部102にガイドする。ライトガイド120は、先端部102に設けられた出射口124を含むことができる。光照射部150で発生した光は、出射口124から検体20に照射される。
The
撮像部110は、ルミネッセンス物質が発する光および照射光がオブジェクトで反射する反射光の少なくとも一方を受光する。画像生成部140は、撮像部110から取得した受光データを処理することによって画像を生成する。出力部180は、画像生成部140が生成した画像を出力する。
The
制御部105は、撮像制御部160および発光制御部170を有する。撮像制御部160は、撮像部110による撮像を制御する。また、発光制御部170は、撮像制御部160からの制御を受けて、光照射部150を制御する。たとえば撮像部110が、赤外線、R成分、G成分、およびB成分の各成分光を時分割で撮像する場合に、発光制御部170は、各成分光の照射のタイミングと撮像のタイミングとを同期させるよう、光照射部150から検体20に照射される光を制御する。
The
図2は、撮像部110の構成の一例を示す。撮像部110は、レンズ112、撮像デバイス210、分光フィルタ部220、および受光側励起光カットフィルタ部230を有する。撮像デバイス210は、第1受光素子251aを含む複数の第1受光素子251、第2受光素子252aおよび第2受光素子252bを含む複数の第2受光素子252、第3受光素子253aを含む複数の第3受光素子253を含む。
FIG. 2 shows an example of the configuration of the
以下に、撮像部110が有する構成要素の機能および動作を説明する。以下の説明においては、説明が複雑になることを防ぐべく、複数の第1受光素子251を総称して第1受光素子251と呼び、複数の第2受光素子252を総称して第2受光素子252と呼び、複数の第3受光素子253を総称して第3受光素子253と呼ぶ場合がある。また、複数の第1受光素子251、複数の第2受光素子252、複数の第3受光素子253を総称して、単に受光素子と呼ぶ場合がある。
Hereinafter, functions and operations of components included in the
第1受光素子251、第2受光素子252、および第3受光素子253は、レンズ112を通じて供給された被写体からの光を受光する。具体的には、第1受光素子251は、特定波長領域の光および特定波長領域と異なる第1波長領域の光を受光する。また、第2受光素子252は、特定波長領域と異なる第2波長領域の光を受光する。また、第3受光素子253は、特定波長領域、第1波長領域、および第2波長領域と異なる第3波長領域の光を受光する。
The first light receiving element 251, the second light receiving element 252, and the third light receiving element 253 receive light from the subject supplied through the
なお、第1波長領域、第2波長領域、および第3波長領域は互いに異なる波長領域であって、他の波長領域が含まない波長領域を含む。なお、第1受光素子251、第2受光素子252、および第3受光素子253は、所定のパターンで2次元的に配列されている。 The first wavelength region, the second wavelength region, and the third wavelength region are different wavelength regions, and include a wavelength region that does not include other wavelength regions. The first light receiving element 251, the second light receiving element 252, and the third light receiving element 253 are two-dimensionally arranged in a predetermined pattern.
分光フィルタ部220は、第1波長領域の光、第2波長領域の光、および第3波長領域の光のいずれかの光を通過する複数のフィルタ要素を含む。各フィルタ要素は、第1受光素子251、第2受光素子252、および第3受光素子253のそれぞれの受光素子に応じて2次元的に配列されている。個々の受光素子は、個々のフィルタ要素が通過した光を受光する。このように、第1受光素子251、第2受光素子252、第3受光素子253は、互いに異なる波長領域の光を受光する。
The
受光側励起光カットフィルタ部230は、被写体と第2受光素子252および第3受光素子253の間に少なくとも設けられ、励起光の波長領域の光をカットする。そして、第2受光素子252および第3受光素子253は、被写体からの反射光を受光側励起光カットフィルタ部230を通じて受光する。このため、第2受光素子252および第3受光素子253は、励起光が被写体から反射した反射光を受光することがない。
The light receiving side excitation light cut
なお、受光側励起光カットフィルタ部230は、励起光の波長領域の光および特定波長領域の光をカットしてもよい。この場合、第2受光素子252および第3受光素子253は、被写体からのルミネッセンス光を受光することがない。
The light-receiving-side excitation light cut
なお、受光側励起光カットフィルタ部230は、被写体と第2受光素子252の間に設けられてもよい。この場合、受光側励起光カットフィルタ部230は、ルミネッセンス光を透過する。
The light receiving side excitation light cut
なお、受光側励起光カットフィルタ部230は、分光フィルタ部220と同様に、第1受光素子251、第2受光素子252、および第3受光素子253のそれぞれの受光素子に応じて2次元的に配列されたフィルタ要素を含んでよい。そして、第1受光素子251に光を供給するフィルタ要素は、励起光の波長領域の光をカットして、第1波長領域および特定波長領域の光を通過させる。一方、第2受光素子252に光を供給するフィルタ要素は、励起光の波長領域の光および特定波長領域の光をカットして、第2波長領域の光を少なくとも通過させる。また、第3受光素子253に光を供給するフィルタ要素は、励起光の波長領域の光および特定波長領域の光をカットして、第3波長領域の光を少なくとも通過させる。
The light receiving side excitation light cut
画像生成部140は、第1受光素子251a、第2受光素子252a、第2受光素子252b、および第3受光素子253aが受光した受光量に少なくとも基づいて、1画素の画素値を決定する。すなわち、第1受光素子251a、第2受光素子252a、第2受光素子252b、および第3受光素子253aの2次元配列構造により一の画素素子が形成され、当該画素素子配列が2次元的に配列されることによって複数の画素素子が形成される。なお、受光素子は、本図に示した配列構造に限られず、多様な配列構造で配列されてよい。
The
なお、撮像デバイス210が有する第1受光素子251、第2受光素子252、および第3受光素子253の数は、被検体の分光反射率に応じて定められる。撮像デバイス210が有する第1受光素子251、第2受光素子252、および第3受光素子253の数については、図6に関連して後に説明する。
Note that the number of the first light receiving elements 251, the second light receiving elements 252, and the third light receiving elements 253 included in the
図3は、第1受光素子251、第2受光素子252、および第3受光素子253の分光感度特性の一例を示す。線330、線310、および線320は、それぞれ第1受光素子251、第2受光素子252、および第3受光素子253の分光感度分布を示す。例えば、第1受光素子251は、他の受光素子が実質的に感度を有しない650nm近傍の波長の光に感度を有する。また、第2受光素子252は、他の受光素子が実質的に感度を有しない450nm近傍の波長の光に感度を有する。また、第3受光素子253は、他の受光素子が実質的に感度を有しない540nm近傍の波長の光に感度を有する。
FIG. 3 shows an example of spectral sensitivity characteristics of the first light receiving element 251, the second light receiving element 252, and the third light receiving element 253.
また、第1受光素子251は、特定波長領域の一例である赤外領域(例えば、810nm)の光を受光することができる。この分光感度特性は、受光側励起光カットフィルタ部230および分光フィルタ部220の特性による。
The first light receiving element 251 can receive light in an infrared region (for example, 810 nm) that is an example of the specific wavelength region. This spectral sensitivity characteristic depends on the characteristics of the light receiving side excitation light cut
このように、第1受光素子251、第2受光素子252、および第3受光素子253は、それぞれR成分の光、B成分の光、およびG成分の光を受光する。また、第1受光素子251は、特定波長領域の一例である赤外領域の光も受光することができる。なお、第1受光素子251、第2受光素子252、および第3受光素子253は、一例としてCCD、CMOS等の撮像素子であってよい。そして、受光側励起光カットフィルタ部230の分光透過率、分光フィルタ部220が含むフィルタ要素の分光透過率、および撮像素子自体の分光感度の組合せによって、第1受光素子251、第2受光素子252、および第3受光素子253は、それぞれ線330、線310、および線320で示す分光感度特性を持つ。
As described above, the first light receiving element 251, the second light receiving element 252, and the third light receiving element 253 receive R component light, B component light, and G component light, respectively. The first light receiving element 251 can also receive light in the infrared region, which is an example of the specific wavelength region. In addition, the 1st light receiving element 251, the 2nd light receiving element 252, and the 3rd light receiving element 253 may be image pick-up elements, such as CCD and CMOS, as an example. The first light receiving element 251 and the second light receiving element 252 are combined according to the combination of the spectral transmittance of the light receiving side excitation light cut
図4は、光照射部150の構成の一例を示す。光照射部150は、発光部410および光源側フィルタ部420を有する。発光部410は、励起光の波長領域、第1波長領域、第2波長領域、および第3波長領域を含む波長領域の光を発光する。本実施形態では、発光部410は、一例としてキセノンランプであってよい。
FIG. 4 shows an example of the configuration of the
図5は、光源側フィルタ部420の構成の一例を示す。図5は、発光部410から光源側フィルタ部420に光が導かれる方向に見た場合の構造を示す。光源側フィルタ部420は、照射光カットフィルタ部520および励起光カットフィルタ部510を含む。なお、発光制御部170は、光源側フィルタ部420の中心軸を中心として、発光部410が発光した光が進む方向に略垂直な面内で、光源側フィルタ部420を回転させる。
FIG. 5 shows an example of the configuration of the light source
励起光カットフィルタ部510は、第1波長領域の光、第2波長領域の光、および第3波長領域の光を通過して、励起光の波長領域の光をカットする。また、照射光カットフィルタ部520は、励起光の波長領域の光、第2波長領域の光、および第3波長領域の光を通過する。なお、照射光カットフィルタ部520は、第1波長領域の光もカットすることが望ましい。なお、発光部410からの光は、光源側フィルタ部420の中心軸からずれた位置に導かれる。
The excitation light cut
したがって、発光部410からの光が励起光カットフィルタ部510に導かれているタイミングでは、発光部410からの光のうち、励起光の波長領域の光は励起光カットフィルタ部510によりカットされ、第1波長領域の光、第2波長領域の光、および第3波長領域の光は励起光カットフィルタ部510を通過する。したがって、このタイミングでは、第1波長領域の光、第2波長領域の光、および第3波長領域の光が被写体に照射されることになる。
Therefore, at the timing when the light from the
一方、発光部410からの光が照射光カットフィルタ部520に導かれているタイミングでは、発光部410からの光のうち、励起光の波長領域の光、第2波長領域の光、および第3波長領域の光が照射光カットフィルタ部520を通過する。したがって、このタイミングでは、励起光、第2波長領域の光、および第3波長領域の光が被写体に照射されることになる。
On the other hand, at the timing when the light from the
なお、撮像部110は、撮像制御部160の制御により、可視光である第1波長領域の光、第2波長領域の光、および第3波長領域の光が照射されているタイミングで、照射された光を検体20が反射した反射光を受光する。そして、画像生成部140は、撮像部110が受光した光の受光量に基づいて可視光画像を生成する。
Note that the
また、撮像部110は、撮像制御部160の制御により、励起光、第2波長領域の光、および第3波長領域の光が照射されているタイミングで、被写体の内部のICGが発したルミネッセンス光と、検体20による第2波長領域の光および第3波長領域の光の反射光とを受光する。そして、画像生成部140は、撮像部110が受光したルミネッセンス光の受光量に基づいてルミネッセンス光画像を生成するとともに、第2波長領域の光および第3波長領域の光の受光量と、他のタイミングにおいて撮像部110が受光した第1波長領域の光の受光量とに基づいて可視光画像を生成する。なお、画像生成部140画像を生成する生成方法については、図7に関連して説明する。
In addition, the
図6は、光照射部150から照射される光の分光強度および被写体の分光反射率の一例を示す。線710は、発光部410の一例としてのキセノンランプが発生する光の分光強度分布を示しており、可視光領域において比較的なだらかな分光強度を示している。
FIG. 6 shows an example of the spectral intensity of light emitted from the
また、線720は、被写体の一例としての胃の粘膜の分光反射率を示す。本分布から明らかなように、第1受光素子251が受光する波長領域である第1波長領域における反射率は、第2受光素子252が受光する第2波長領域における分光反射率および第3受光素子253が受光する第3波長領域における分光反射率より大きい。
A
したがって、第2受光素子252は、第1波長領域における被写体の分光反射率より小さい分光反射率の波長領域である第2波長領域の光を受光する。また、第3受光素子253は、第1波長領域における被写体の分光反射率より小さい分光反射率の波長領域である第3波長領域の光を受光する。このため、線710が示すように光照射部150から照射される光の分光強度が略一定であれば、第2受光素子252は、第1波長領域における分光強度より小さい分光強度を持つ波長領域の光を受光することになる。また、第3受光素子253は、第1波長領域における分光強度より小さい分光強度を持つ波長領域の光を受光することになる。
Therefore, the second light receiving element 252 receives light in the second wavelength region, which is a wavelength region having a spectral reflectance smaller than the spectral reflectance of the subject in the first wavelength region. The third light receiving element 253 receives light in the third wavelength region, which is a wavelength region having a spectral reflectance smaller than the spectral reflectance of the subject in the first wavelength region. Therefore, if the spectral intensity of the light emitted from the
第1受光素子251の数に対する第2受光素子252の数の比および第1受光素子251の数に対する第3受光素子253の数の比は、それぞれの受光素子の相対受光強度に応じて決定される。具体的には、第1受光素子251について、図3の線330で示される分光感度と線720が示す被写体の分光反射率を乗じた値を示す相対受光強度を波長領域にわたって積分した値を、第1受光素子251の相対受光強度として算出する。また、第2受光素子252についても同様に、図3の線310で示される分光感度と線720が示す被写体の分光反射率を乗じた値を示す相対受光強度を波長領域にわたって積分した値を、第2受光素子252の相対受光強度として算出する。また、第3受光素子253についても同様に、図3の線320で示される分光感度と線720が示す被写体の分光反射率を乗じた値を示す相対受光強度を波長領域にわたって積分した値を、第3受光素子253の相対受光強度として算出する。
The ratio of the number of the second light receiving elements 252 to the number of the first light receiving elements 251 and the ratio of the number of the third light receiving elements 253 to the number of the first light receiving elements 251 are determined according to the relative light receiving intensity of each light receiving element. The Specifically, for the first light receiving element 251, a value obtained by integrating the relative light receiving intensity indicating a value obtained by multiplying the spectral sensitivity indicated by the
そして、第1受光素子251の数、第2受光素子252の数、および第3受光素子253の数は、第1受光素子251の数に対する第3受光素子253の数の比が第2受光素子252の相対受光強度に対する第1受光素子251の相対受光強度の比と略同一となり、かつ、第1受光素子251の数に対する第3受光素子253の数の比が、第3受光素子253の相対受光強度に対する第1受光素子251の相対受光強度の比と略同一となるよう、定められる。このように、第1受光素子251の数に対する第2受光素子252の数の比は、第2波長領域における分光反射率に対する第1波長領域における分光反射率の比に応じて定められる。 The number of the first light receiving elements 251, the number of the second light receiving elements 252, and the number of the third light receiving elements 253 are such that the ratio of the number of the third light receiving elements 253 to the number of the first light receiving elements 251 is the second light receiving element. The ratio of the relative light receiving intensity of the first light receiving element 251 to the relative light receiving intensity of 252 is substantially the same, and the ratio of the number of the third light receiving elements 253 to the number of the first light receiving elements 251 is relative to the third light receiving element 253. It is determined to be substantially the same as the ratio of the relative light receiving intensity of the first light receiving element 251 to the light receiving intensity. Thus, the ratio of the number of the second light receiving elements 252 to the number of the first light receiving elements 251 is determined according to the ratio of the spectral reflectance in the first wavelength region to the spectral reflectance in the second wavelength region.
また、第1受光素子251の数に対する第2受光素子252の数の比および第1受光素子251の数に対する第3受光素子253の数の比は、光照射部150から被写体に照射される光の発光スペクトルに応じて決定されてよい。例えば、各受光素子の分光感度、被写体の分光反射率、および発光部410が被写体に照射する光の分光強度を乗じた値を波長領域にわたって積分した値を、各受光素子の相対受光強度として算出する。このようにして光照射部150から被写体に照射される光の分光強度で重み付けした相対受光強度を用いて、上述の方法により第1受光素子251の数に対する第2受光素子252の数の比および第1受光素子251の数に対する第3受光素子253の数の比を決定する。
The ratio of the number of the second light receiving elements 252 to the number of the first light receiving elements 251 and the ratio of the number of the third light receiving elements 253 to the number of the first light receiving elements 251 are the light emitted from the
このようにして、第1受光素子251の数に対する第2受光素子252の数の比を、第2波長領域における分光反射率と、発光部410が被写体に照射する光の分光強度と、第2受光素子252の受光感度との積に対する、第1波長領域における分光反射率と、発光部410が被写体に照射する光の分光強度と、第1受光素子251の受光感度との積の比と略同一にする。
Thus, the ratio of the number of the second light receiving elements 252 to the number of the first light receiving elements 251, the spectral reflectance in the second wavelength region, the spectral intensity of the light emitted to the subject by the
図3に例示した分光感度と、図6に例示した分光反射率によると、第1受光素子251の相対受光強度、第2受光素子252の相対受光強度、および第3受光素子253の相対受光強度は、およそ2:1:1となる。したがって、本実施形態では、第1受光素子251の数、第2受光素子252の数、および第3受光素子253の数が2:2:1となるよう、撮像デバイス210に受光素子を配列する。
According to the spectral sensitivity illustrated in FIG. 3 and the spectral reflectance illustrated in FIG. 6, the relative light reception intensity of the first light receiving element 251, the relative light reception intensity of the second light receiving element 252, and the relative light reception intensity of the third light receiving element 253. Is approximately 2: 1: 1. Therefore, in the present embodiment, the light receiving elements are arranged in the
第1受光素子251、第2受光素子252、および第3受光素子253が、ヘモグロビンのような赤い血液成分を含む人体のような生体からの反射光を受光する場合には、B成分の波長領域の光を受光する第2受光素子252の数およびG成分の波長領域の光を受光する第3受光素子253の数を、それぞれR成分の波長領域の光を受光する第1受光素子251の数より多くする。なお、第1受光素子251の数に対する第2受光素子252の数の比は、単に、第2波長領域における分光反射率に対する第1波長領域における分光反射率の比と略同一であってもよい。 When the first light receiving element 251, the second light receiving element 252, and the third light receiving element 253 receive reflected light from a living body such as a human body containing a red blood component such as hemoglobin, the wavelength region of the B component The number of the second light receiving elements 252 that receive the light of λ and the number of the third light receiving elements 253 that receive the light in the wavelength region of the G component are the number of the first light receiving elements 251 that respectively receive the light in the wavelength region of the R component Do more. Note that the ratio of the number of second light receiving elements 252 to the number of first light receiving elements 251 may be substantially the same as the ratio of the spectral reflectance in the first wavelength region to the spectral reflectance in the second wavelength region. .
図7は、撮像部110による撮像タイミングおよび画像生成部140が生成した画像の一例を示す。撮像制御部160は、時刻t600、t601、t602、t603、・・・において撮像部110に撮像させる。また、発光制御部170は、撮像制御部160によるタイミング制御により、時刻t600、t601、t603を含む第1のタイミングにおいて、発光部410が発光した光を励起光カットフィルタ部510を通じて被写体に照射させる。このように、発光制御部170は、第1のタイミングにおいて、第1波長領域、第2波長領域、および第3波長領域を含む波長領域の光を被写体に照射する。
FIG. 7 shows an example of the imaging timing by the
そして、撮像制御部160は、第1のタイミングにおいて、第1波長領域、第2波長領域、および第2波長領域を含む波長領域の光を被写体に照射して被写体から反射した反射光のうち、第1波長領域の光を第1受光素子251に受光させ、反射光のうち第2波長領域の光を第2受光素子252に受光させ、反射光のうち第3波長領域の光を第3受光素子253に受光させる。このように、撮像制御部160は、第1のタイミングにおいて、被写体からの第1波長領域の光を第1受光素子251に受光させ、被写体からの第2波長領域の光を第2受光素子252に受光させ、被写体からの第3波長領域の光を第3受光素子253に受光させる。
The
また、時刻t602を含む第2のタイミングにおいては、発光制御部170は、撮像制御部160によるタイミング制御により、発光部410が発光した光を照射光カットフィルタ部520を通じて被写体に照射させる。このように、発光制御部170は、第2のタイミングにおいて、励起光、第2波長領域、および第3波長領域を含む波長領域の光を被写体に照射する。
Further, at the second timing including time t <b> 602, the light
そして、第2のタイミングにおいては、撮像制御部160は、被写体が発光した特定波長領域の光を、第1受光素子251に受光させる。すなわち、撮像制御部160は、第2のタイミングにおいて、被写体からの特定波長領域の光を第1受光素子251に受光させる。
Then, at the second timing, the
このように、制御部105は、第2のタイミングにおいて、第1波長領域の光を被写体に照射せずに、励起光、第2波長領域の光、および第3波長領域の光を被写体に照射して、被写体が発光した特定波長領域の光を第1受光素子251に受光させるとともに、被写体から反射した反射光のうち第2波長領域の光を第2受光素子252に受光させ、反射光のうち第3波長領域の光を第3受光素子253に受光させる。なお、励起光の波長領域は、第1波長領域、第2波長領域、および第3波長領域のいずれとも異なる波長領域であって、第1波長領域、第2波長領域、および第3波長領域に含まれない波長領域を含む。
In this way, the
以上説明したように、制御部105は、第1受光素子251、第2受光素子252、および第3受光素子253に受光させる光の波長領域を制御する。そして、画像生成部140は、それぞれのタイミングにおいて受光素子が受光した受光量に基づいて、被写体の画像を生成する。
As described above, the
画像生成部140は、時刻t600、時刻t601、および時刻t603のそれぞれにより代表されるタイミングにおいて受光素子が受光した受光量に基づいて、可視光画像620a、可視光画像620b、および可視光画像620dを生成する。可視光画像620aは血管像622aおよび血管像624aを含み、可視光画像620bは血管像622bおよび血管像624bを含み、可視光画像620dは血管像622dおよび血管像624dを含む。
The
なお、可視光画像620a、可視光画像620b、および可視光画像620dは、血管像の他に、物質の表面の画像である表面像を含む。このように、画像生成部140は、第1のタイミングにおいて第1受光素子251が受光した第1波長領域の光、および第1のタイミングにおいて第2受光素子252が受光した第2波長領域の光により、第1のタイミングにおける被写体画像を生成する。
Note that the visible
また、画像生成部140は、時刻t602により代表されるタイミングにおいて受光素子が受光した受光量に基づいて、血管像622c、血管像624c、および血管像626cを含むルミネッセンス光画像620cを生成する。また、画像生成部140は、時刻t601に代表されるタイミングにおいて第1受光素子251が受光した受光量、時刻t602に代表されるタイミングにおいて第2受光素子252および第3受光素子253が受光した受光量に基づいて、可視光画像630cを生成する。このように、画像生成部140は、第1受光素子251、第2受光素子252、および第3受光素子253が受光した受光量に基づいて、人体の画像を生成する。
Further, the
このように、画像生成部140は、第2のタイミングにおいて第2受光素子252が受光した第2波長領域の光により、第1のタイミングにおいて第1受光素子251が受光した第1波長領域の光、および第2のタイミングにおける被写体画像を生成する。したがって、画像生成部140は、ルミネッセンス光画像を撮像しているタイミングにおいても、可視光画像を生成することができる。出力部180は、可視光画像620a、620b、630c、620d、・・・を連続的に表示することによって、コマ落ちのない映像を提供することができる。
As described above, the
検体20が人体のような赤い血液を含む生体である場合、可視光画像におけるR成分の空間周波数成分は、G成分およびB成分の空間周波数成分より小さい場合が多い。このため、R成分がコマ落ちしたことによる映像の劣化度は、G成分およびB成分がコマ落ちする場合に比べると小さい場合が多い。このため、G成分およびB成分がコマ落ちする場合よりも、映像における見た目のギクシャク感を低減することができる。したがって、撮像システム10によると、映像内容として実質的にコマ落ちのない可視光映像を提供することができる場合がある。
When the
上記のように、撮像システム10によると、赤外領域の励起光により検体20から生じた赤外領域のルミネッセンス光により、ルミネッセンス光画像620cを撮像することができる。可視光より波長が長い励起光は、可視光に比べて物質によって吸収されにくいので、可視光に比べて物質の深く(たとえば1cm程度)まで侵入して、検体20にルミネッセンス光を生じさせる。また、ルミネッセンス光は、励起光よりさらに波長が長いので、物質表面まで達し易い。このため、撮像システム10によると、可視光によって得られた可視光画像620a、620b、および620dには含まれない、深層の血管像626dを含むルミネッセンス光画像620cを得ることができる。
As described above, according to the
なお、出力部180は、ルミネッセンス光画像620cと、ルミネッセンス光画像620cが撮像されたタイミングの近傍のタイミングで撮像された可視光画像620bまたは可視光画像620dとを合成した合成画像を生成して外部に出力してよい。例えば、出力部180は合成画像を表示してよい。また、出力部180は、ルミネッセンス光画像620cを、可視光画像620bまたは可視光画像620dに対応づけて記録してもよい。
The
また、制御部105は、可視光画像を撮像するタイミングでは、発光部410からの光のうち、励起光の波長領域およびルミネッセンス光の波長領域の光をカットして被写体に照射する。このため、撮像システム10によると、可視光画像に物質内部の血管像を含まない、物質表面の観察に適した物質表面の画像を提供することができる。
In addition, at the timing of capturing a visible light image, the
図8は、画像生成部140のブロック構成の一例を示す。図7では、説明を簡単にするために、内視鏡100の先端部102の動き、検体20の動きなど、画像の時間変化をもたらす要因がないものとして、時刻t601のタイミングで第1受光素子251の受光量に応じたR信号と、時刻t602のタイミングで第2受光素子252および第3受光素子253の受光量にそれぞれ応じたB信号およびG信号を多重化して、可視光画像630cを生成する処理の一例を説明した。この処理では、内視鏡100の先端部102の動き、検体20の動きなどに起因して、可視光画像においてR信号と他の色の信号との間にずれが生じる場合がある。
FIG. 8 shows an example of a block configuration of the
本図では、上記の動きなどによる可視光画像への影響を補正するための画像生成部140の動作および機能、ならびに画像生成部140の構成について説明する。画像生成部140は、動き特定部712および被写体画像生成部722を有する。
In this figure, the operation and function of the
動き特定部712は、複数のタイミングにおけるB信号による画像に基づいて、当該画像におけるオブジェクトの動きを特定する。ここで、オブジェクトの動きは、検体20自身の動き、内視鏡100の先端部102の動き、撮像部110のズーム値の時間変化など、画像の時間変化をもたらす動きを含む。また、内視鏡100の先端部102の動きは、撮像部110の撮像位置の時間変化をもたらす先端部102の位置の時間変化、撮像部110の撮像方向の時間変化をもたらす先端部102の向きの時間変化を含む。
The
ここで、動き特定部712は、時刻t601および時刻t602におけるB信号の画像に基づいて、オブジェクトの動きを特定する。例えば、動き特定部712は、複数の画像からそれぞれ抽出されたオブジェクトをマッチングすることにより、オブジェクトの動きを特定してよい。
Here, the
被写体画像生成部722は、当該動きに基づいて時刻t601のタイミングでのR信号を補正して、時刻t602のタイミングで得られるべきR信号を生成する。そして、被写体画像生成部722は、補正により生成されたR信号、時刻t602のタイミングでのB信号、時刻t602のタイミングでのG信号を多重化して、時刻t602での被写体画像を生成する。
The subject
図9は、動きが補正された被写体画像の生成を説明する図である。画像821bは、時刻t601における第1受光素子251からのR信号の画像とする。画像822bおよび画像822cは、それぞれ時刻t601および時刻t602における第2受光素子252からのB信号の画像とする。画像823bおよび画像823cは、それぞれ時刻t601および時刻t602における第3受光素子253からのG信号の画像とする。
FIG. 9 is a diagram for explaining generation of a subject image whose motion is corrected. The
ここでは、動き特定部712は、画像822bおよび画像822cの画像内容に基づいて動きを特定する。具体的には、動き特定部712は、画像822bおよび画像822cから、同じ被写体を示すオブジェクトを抽出する。本図の例では、動き特定部712は、画像822bおよび画像822cから、それぞれオブジェクト852bおよびオブジェクト852cを抽出する。
Here, the
動き特定部712は、オブジェクト852bおよびオブジェクト852cのそれぞれの位置の差を算出する。本図の例では、説明を簡単にすべく、当該位置の差が画像上のy方向に生じているとして、動き特定部712は、オブジェクト852bの位置とオブジェクト852cの位置との位置差Δy1を算出する。
The
被写体画像生成部722は、算出した位置差Δy1に応じた量だけ画像821bをy方向にずらすことによって、画像821cを生成する。被写体画像生成部722は、画像821c、画像822c、画像823cを合成することにより、被写体画像830cを生成する。なお、ここでいう合成は、画像821cを示すR信号、画像822cを示すB信号、画像823cを示すG信号を、所定の重みづけで多重化する処理を含む。
The subject
なお、上記の説明では、B信号の画像822を用いて動きを特定する場合について説明したが、同様にして、G信号の画像823を用いて動きを特定することもできる。動き特定部712が動きを特定するためにいずれの波長の画像を用いるかは、撮像された画像のコントラストに基づいて決定してよい。例えば、動き特定部712は、コントラストがより大きい画像をより優先して用いて、動きを特定してよい。表面の微細構造の像が明瞭であるなど、微細構造の像を動き特定用のオブジェクトとして用いることができる場合には、B信号の画像を用いて動きをより正確に特定することができる場合がある。また、表面のより大きな凹凸構造の像が明瞭であるなど、凹凸構造の像を動き特定用のオブジェクトとして用いることができる場合には、G信号の画像を用いて動きをより正確に特定することができる場合がある。
In the above description, the case where the motion is specified using the B signal image 822 has been described. Similarly, the motion can be specified using the G signal image 823. Which wavelength image is used by the
また、被写体画像生成部722は、R信号の画像に対する動きの補正量を、画像領域毎に異ならせてよい。例えば、撮像部110の撮像方向が被写体表面に垂直であり、内視鏡100の先端部102が被写体表面に水平に移動しているとすると、オブジェクトの移動量はどの画像領域でも等しいとみなすことができる。一方、例えば撮像部110の撮像方向が被写体表面に垂直でない場合には、先端部102から遠方の領域が撮像された画像領域における動き量は、先端部102に近い領域が撮像された画像領域より動き量が小さくなる場合がある。
In addition, the subject
被写体画像生成部722が、R信号の画像に対する動きの補正量を画像領域毎に算出するためには、被写体表面と撮像部110との間の位置関係が既知または推定できれば、当該位置関係および画像領域の位置に基づいて、動きの補正量を算出することができる。なお、被写体画像生成部722は、先端部102の位置・向きを制御する制御値、撮像部110のズーム値を制御する制御値など、画像の時間変化をもたらす内視鏡100を操作する制御値を取得して、当該制御値に基づいて、R信号の画像に対する動きの補正量を算出してもよい。
In order for the subject
他にも、動き特定部712はオブジェクトの動きを画像領域毎に算出してもよい。被写体画像生成部722は、画像領域毎のオブジェクトの動きに基づいて、各画像領域の画像に対する動きの補正量を算出してもよい。
In addition, the
なお、動き特定部712は、画像領域毎に動きを特定する場合には、いずれの波長の画像を用いて動きを特定するかを画像領域毎に決定してよい。例えば、動き特定部712は、画像領域毎に各画像のコントラストを算出する。そして、動き特定部712は、各画像領域について、より大きいコントラストが算出された波長の画像を他の波長の画像より優先して選択して、選択した複数の画像を用いてオブジェクトの動きを特定してよい。
In addition, when specifying the motion for each image region, the
以上図8および図9に関連して説明したように、動き特定部712は、第1のタイミングにおいて第2受光素子252が受光した第2波長領域の光による画像、および、第2のタイミングにおいて複数の第2受光素子252が受光した第2波長領域の光による画像に基づいて、第1のタイミングおよび第2のタイミングの間における画像上のオブジェクトの動きを特定する。そして、被写体画像生成部722は、第1のタイミングにおいて第1受光素子251が受光した第1波長領域の光、第2のタイミングにおいて第2受光素子252が受光した第2波長領域の光、および動きに基づいて、第2のタイミングにおける被写体画像を生成する。
As described above with reference to FIGS. 8 and 9, the
図10は、動きが補正された被写体画像の生成の他の例を説明する図である。本図で説明する例では、動き特定部712は、時刻t600のタイミングで得られたR信号の画像921aおよび時刻t601のタイミングで得られたR信号の画像921bを用いて、オブジェクトの動きを特定する。図9に関連して説明した方法と同様に、動き特定部712は、画像921aおよび画像921bから、同じ被写体を示すオブジェクトを抽出する。本図の例では、動き特定部712は、画像921aおよび画像921bから、それぞれオブジェクト951aおよびオブジェクト951bを抽出する。
FIG. 10 is a diagram for explaining another example of generation of a subject image with corrected motion. In the example described in this figure, the
そして、動き特定部712は、オブジェクト951aおよびオブジェクト951bのそれぞれの位置の差を算出する。本図の例でも、説明を簡単にすべく当該位置差が画像上のy方向に生じているとして、動き特定部712は、オブジェクト951aの位置とオブジェクト951bの位置との位置差Δy2を算出する。そして、図9に関連して説明した方法と同様に、被写体画像生成部722は、算出した位置差Δy2に応じた量だけ画像921bをy方向にずらすことによって、画像921cを生成する。
Then, the
なお、上記においては画像921aおよび画像921bを用いて動きを特定したが、動き特定部712は、画像921bと、時刻t603で得られたR信号の画像を用いて、動きを特定してもよい。このように、動き特定部712は、動きが補正されたR信号の画像を生成する対象時刻である時刻t601の前後の時刻のタイミングを含む複数のタイミングで得られた画像から、動きを特定してよい。可視光画像の表示をある程度遅延させることが許容できる場合には、後のタイミングの画像も用いることで、動きの特定精度をより高めることができる場合がある。
In the above description, the motion is specified using the
以上図10に関連して説明したように、動き特定部712は、第1のタイミングを含む第2のタイミング以外の複数のタイミングにおいて第1受光素子251が受光した第1波長領域の光による複数の画像に基づいて、複数のタイミングの間における画像上のオブジェクトの動きを特定する。そして、被写体画像生成部722は、第1のタイミングにおいて第1受光素子251が受光した第1波長領域の光、第2のタイミングにおいて第2受光素子252が受光した第2波長領域の光、および動きに基づいて、第2のタイミングにおける被写体画像を生成する。
As described above with reference to FIG. 10, the
なお、図9および図10に関連して、動きの特定処理の一例として、動き特定部712が2のタイミングで撮像された画像を用いて動きを特定する処理を説明したが、動き特定部712は、3以上のタイミングで撮像された画像を用いて動きを特定してもよい。また、動き特定部712は、B信号の画像およびG信号の画像に加えて、さらにR信号の画像の中から、動きを特定するための画像を画像領域毎に選択することができる。
9 and 10, as an example of the movement specifying process, the process in which the
図11は、被写体に照射される光のスペクトルの一例を示す。線1010は、図7で説明した時刻t600、時刻t601、時刻t603のタイミングのような第1のタイミングで照射される、実質的に白色な光のスペクトルを示している。
FIG. 11 shows an example of a spectrum of light irradiated on the subject. A
一方、線1020は、図7で説明した時刻t601のような第2のタイミングで照射される光のスペクトルを示している。当スペクトルが示すように、第2のタイミングにおいても、第1波長領域において実質的に分光強度を有する照射光が照射されてもよい。第1のタイミングと第2のタイミングとでは、当該照射光のスペクトルは励起光の波長領域である特定波長領域において異なる。本図に示すように、光照射部150は、第1波長領域の分光強度に対する特定波長領域の分光強度の比を、第1のタイミングより第2のタイミングにおいて大きくすることができる光を照射してよい。より具体的には、光照射部150は、第1のタイミングにおいて、第1波長領域の分光強度が特定波長領域の分光強度より大きくなる光を照射し、第2のタイミングにおいて、特定波長領域の分光強度が第1波長領域の分光強度より大きくなる光を照射してよい。
On the other hand, a
なお、図4および図5などに関連して、照射光カットフィルタ部520が第1波長領域の光をカットする実施形態を説明したが、照射光カットフィルタ部520は第1波長領域の光を完全にカットしなくてもよい。第2のタイミングにおいて第1波長領域に分光強度を有する光が照射された場合であっても、ルミネッセンス像を鮮明に得ることができるだけの分光強度を特定波長領域において照射光が有していれば、第2のタイミングにおいて特定波長領域の画像を実質的に得ることができる。
Although the embodiment in which the irradiation light cut
以上図11に関連して説明したように、制御部105は、第1受光素子に受光させる光のスペクトルを制御する。具体的には、制御部は、第1のタイミングにおいて、被写体からの第1波長領域を含む波長領域の光を第1受光素子251に受光させるとともに第2波長領域の光を第2受光素子252に受光させる。そして、制御部105は、第2のタイミングにおいて、被写体からの特定波長領域を含む波長領域の光を第1受光素子251に受光させるとともに、第2波長領域の光を第2受光素子252に受光させる。ここで、被写体からの第1波長領域を含む波長領域の光とは、第1波長領域の光を主として含む光であってよい。また、被写体からの特定波長領域を含む波長領域の光とは、特定波長領域の光を主として含む光であってよい。
As described above with reference to FIG. 11, the
なお、図4および図5などに関連して、光照射部150の動作として、発光部410からの光を光源側フィルタ部420を回転させることで照射光のスペクトルを時間的に制御する動作を説明した。光照射部150の他の例としては、光照射部150は、光源側フィルタ部420を有していなくてよい。具体的には、発光部410は、異なるスペクトルの光をそれぞれ発光する複数の発光素子を有してよい。そして、制御部105は、複数の発光素子のそれぞれの発光強度を制御することにより、第1のタイミングおよび第2のタイミングにおける被写体に照射する光のスペクトルを制御してよい。
4 and 5 and the like, as the operation of the
例えば、発光部410は、赤の波長領域の光を発光する発光素子、青の波長領域の光を発光する発光素子、緑の波長領域の光を発光する発光素子、および励起光の波長領域の光を発光する発光素子を含んでよい。可視光領域の光を発光する発光素子としてはLEDなどの半導体素子を例示することができる。また、励起光を発光する発光素子としては、半導体レーザなどの半導体素子を例示することができる。また、発光素子は、励起により蛍光などのルミネッセンス光を発光する蛍光体であってよい。
For example, the
制御部105は、複数の発光素子のそれぞれの発光強度を各タイミングで制御することにより、被写体に照射する光のスペクトルを制御することができる。なお、「複数の発光素子のそれぞれの発光強度を制御する」とは、発光させる発光素子の組み合わせを各タイミングで異ならせる制御を含む。また、発光素子は、特定の波長領域の光を選択する透過するフィルタと発光体とを有してよい。発光体が発光してフィルタを透過後の光のスペクトルが異なっていれば、これらの発光素子は、この発明における異なるスペクトルの光をそれぞれ発光する複数の発光素子とみなすことができる。
The
なお、発光素子は、内視鏡100の先端部102に設けられてもよい。なお、発光素子は、電気励起により発光する発光素子であってよく、光励起により発光する発光素子であってもよい。発光素子が光励起により発光する発光素子である場合、光照射部150は、当該発光素子を励起する励起用の光を発光する励起部と、当該発光素子とを含む。ここで当該発光素子は、励起用の光の波長に応じて異なるスペクトルの光を発光してよい。この場合、制御部105は、当該発光部が発光する励起用の光の波長を各タイミングで制御することにより、照射光のスペクトルを制御することができる。また、励起用の光により各発光素子が発光する光のスペクトルが、複数の発光素子の間で異なってもよい。また、励起用の光のうち、当該発光素子を通過した光が、照射光として被写体に照射されてもよい。
Note that the light emitting element may be provided at the
以上図1から図11に関連して説明したように、撮像デバイス210においては、青の波長領域の光を受光する第2受光素子252および緑の波長領域の光を受光する第3受光素子253が、第1受光素子251より高い密度で配列されている。上記の説明では、各受光素子が受光する波長領域の分光強度に応じて各受光素子の密度が規定されたが、各受光素子の密度は、各受光素子が受光する光の、被写体への深達度に応じて規定されてもよい。
As described above with reference to FIGS. 1 to 11, in the
以下に、被写体への光の深達度に応じて各受光素子の密度を規定する形態について、図1から図11に関連して説明した上記形態との相違点を説明する。その他の点については、図1から図11に関連して説明した上記形態と同様である。例えば、第1受光素子251が赤の波長領域の光を受光する点、第2受光素子252が青の波長領域の光を受光する点、第3受光素子253が緑の波長領域の光を受光する点、各受光素子が血液成分を含む人体などの生体からの反射光を受光する点、画像生成部140などの撮像システム10の各構成要素の機能および動作などは、図1から図11に関連して説明した上記形態と同様である。これら上記形態と同様の点については、以下の説明では省略する。
In the following, differences between the embodiment in which the density of each light receiving element is defined in accordance with the depth of light reaching the subject and the above embodiment described with reference to FIGS. 1 to 11 will be described. Other points are the same as the above-described embodiment described in relation to FIGS. For example, the first light receiving element 251 receives light in the red wavelength region, the second light receiving element 252 receives light in the blue wavelength region, and the third light receiving element 253 receives light in the green wavelength region. FIG. 1 to FIG. 11 show the points where each light receiving element receives reflected light from a living body such as a human body containing blood components, and the functions and operations of each component of the
第1受光素子251が受光する赤の波長領域の光、および第3受光素子253が受光する緑の波長領域の光は、第2受光素子252が受光する青の波長領域の光に比べて、生体への光の深達度が大きい。したがって、第1受光素子251および第3受光素子253は、第2受光素子252に比べて、生体内のより深い位置で反射または散乱された光を受光する。このため、第2受光素子252は、第1受光素子251および第3受光素子253が受光する光に比べて、被写体表面の微細構造をより反映した光を受光することができる。 The light in the red wavelength region received by the first light receiving element 251 and the light in the green wavelength region received by the third light receiving element 253 are compared to the light in the blue wavelength region received by the second light receiving element 252. The depth of light to the living body is large. Therefore, the first light receiving element 251 and the third light receiving element 253 receive light reflected or scattered at a deeper position in the living body than the second light receiving element 252. For this reason, the second light receiving element 252 can receive light that more reflects the fine structure of the subject surface than the light received by the first light receiving element 251 and the third light receiving element 253.
そこで、本形態では、第1波長領域の光より被写体への深達度が小さい波長領域の光を受光する第2受光素子252の数を、第1受光素子251の数より多くする。これにより、生体表面の微細構造が写し出された映像を提供することができる。 Therefore, in this embodiment, the number of second light receiving elements 252 that receive light in a wavelength region that has a smaller depth of penetration to the subject than the light in the first wavelength region is made larger than the number of first light receiving elements 251. Thereby, it is possible to provide an image in which the fine structure of the living body surface is projected.
具体的には、第1受光素子251の数に対する第2受光素子252の数の比は、第2波長領域の光の深達度に対する第1波長領域の光の深達度の比に応じて定められてよい。より具体的には、第1受光素子251の数に対する第2受光素子252の数の比は、第2波長領域の光の深達度に対する第1波長領域の光の深達度の比と略同一であってよい。 Specifically, the ratio of the number of the second light receiving elements 252 to the number of the first light receiving elements 251 depends on the ratio of the depth of light in the first wavelength region to the depth of light in the second wavelength region. May be defined. More specifically, the ratio of the number of the second light receiving elements 252 to the number of the first light receiving elements 251 is substantially equal to the ratio of the depth of light in the first wavelength region to the depth of light in the second wavelength region. May be identical.
また、第3受光素子253は、第1波長領域の光より被写体への深達度が小さい第3波長領域の光を受光するが、第1受光素子251の数に対する第3受光素子253の数の比は、第3波長領域の光の深達度に対する第1波長領域の光の深達度の比に応じて定められてよい。また、第3受光素子253の数に対する第2受光素子252の数の比は、第3波長領域の光の深達度に対する第2波長領域の光の深達度の比に応じて定められてもよい。 In addition, the third light receiving element 253 receives light in the third wavelength region whose depth of penetration to the subject is smaller than the light in the first wavelength region, but the number of the third light receiving elements 253 with respect to the number of the first light receiving elements 251. May be determined according to the ratio of the depth of light in the first wavelength region to the depth of light in the third wavelength region. The ratio of the number of second light receiving elements 252 to the number of third light receiving elements 253 is determined according to the ratio of the depth of light in the second wavelength region to the depth of light in the third wavelength region. Also good.
例えば、生体を観察する内視鏡システムとしての撮像システム10においては、第2受光素子252の密度が第3受光素子253の密度より大きいことが望ましい。さらに、第3受光素子253の密度が第1受光素子251の密度より大きいことが望ましい。以上説明したように本形態では、各受光素子が受光する光により得られる画像の解像力に応じた密度で、各受光素子が配列される。
For example, in the
以上説明した撮像システム10を実際のシステムに適用すれば、たとえば医師が出力部180が表示した映像を見つつ手術等を実施するとき、表面観察によっては視認できない内部の血管を医師に認識させることができる場合がある。また、医師は、実質的にコマ落ちのない可視光画像を参照しつつ、手術等を実施できる利点が得られる。
If the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
10 撮像システム
20 検体
100 内視鏡
102 先端部
105 制御部
110 撮像部
112 レンズ
120 ライトガイド
124 出射口
130 鉗子口
135 鉗子
138 ノズル
140 画像生成部
150 光照射部
160 撮像制御部
170 発光制御部
180 出力部
190 ICG注入部
210 撮像デバイス
220 分光フィルタ部
230 受光側励起光カットフィルタ部
251 第1受光素子
252 第2受光素子
253 第3受光素子
330、310、320 線
410 発光部
420 光源側フィルタ部
510 励起光カットフィルタ部
520 照射光カットフィルタ部
712 動き特定部
722 被写体画像生成部
DESCRIPTION OF
Claims (23)
前記撮像デバイスは、
第1波長領域の光を受光する第1受光素子と、
前記第1波長領域の光より被写体への深達度が小さい波長領域の光を受光する第2受光素子と
を有し、
前記第2受光素子の数は、前記第1受光素子の数より多い
撮像システム。 An imaging system comprising an imaging device,
The imaging device is:
A first light receiving element that receives light in the first wavelength region;
A second light receiving element that receives light in a wavelength region having a smaller depth of penetration to the subject than the light in the first wavelength region;
The imaging system in which the number of the second light receiving elements is larger than the number of the first light receiving elements.
請求項1に記載の撮像システム。 The ratio of the number of the second light receiving elements to the number of the first light receiving elements is the ratio of the light in the first wavelength region to the depth of light in the second wavelength region that is the wavelength region received by the second light receiving element. The imaging system according to claim 1, which is determined according to a ratio of depth of penetration.
請求項2に記載の撮像システム。 The ratio of the number of the second light receiving elements to the number of the first light receiving elements is substantially the same as the ratio of the light penetration of the first wavelength region to the light penetration of the second wavelength region. Item 3. The imaging system according to Item 2.
前記第2受光素子は青の波長領域の光を受光し、前記第1受光素子は赤の波長領域の光を受光する
請求項1乃至3のいずれかに記載の撮像システム。 The first light receiving element and the second light receiving element receive reflected light from a living body,
The imaging system according to claim 1, wherein the second light receiving element receives light in a blue wavelength region, and the first light receiving element receives light in a red wavelength region.
前記第2受光素子は青の波長領域の光を受光し、前記第1受光素子は赤の波長領域の光を受光する
請求項4に記載の撮像システム。 The first light receiving element and the second light receiving element receive reflected light from a human body,
The imaging system according to claim 4, wherein the second light receiving element receives light in a blue wavelength region, and the first light receiving element receives light in a red wavelength region.
前記第2受光素子は緑の波長領域の光を受光し、前記第1受光素子は赤の波長領域の光を受光する
請求項1乃至3のいずれかに記載の撮像システム。 The first light receiving element and the second light receiving element receive reflected light from a living body,
4. The imaging system according to claim 1, wherein the second light receiving element receives light in a green wavelength region, and the first light receiving element receives light in a red wavelength region. 5.
請求項4乃至6のいずれかに記載の撮像システム。 The imaging system according to claim 4, wherein the first light receiving element and the second light receiving element receive reflected light from a human body including blood components.
をさらに備える請求項5または7に記載の撮像システム。 The imaging system according to claim 5 or 7, further comprising an image generation unit configured to generate an image of a human body based on the amount of light received by the first light receiving element and the second light receiving element.
をさらに有し、
前記第1受光素子の数に対する前記第3受光素子の数の比は、前記第3波長領域の光の深達度に対する前記第1波長領域の光の深達度の比に応じて定められる
請求項3に記載の撮像システム。 The imaging device is light in a third wavelength region that is different from the first wavelength region and the second wavelength region and has a smaller depth of penetration to the subject than the light in the first wavelength region. A third light receiving element for receiving
The ratio of the number of the third light receiving elements to the number of the first light receiving elements is determined according to a ratio of the light penetration of the first wavelength region to the light penetration of the third wavelength region. Item 4. The imaging system according to Item 3.
前記第1波長領域の光より被写体への深達度が小さい波長領域の光を受光する第2受光素子と
を有し、
前記第2受光素子の数は、前記第1受光素子の数より多い
撮像デバイス。 A first light receiving element that receives light in the first wavelength region;
A second light receiving element that receives light in a wavelength region having a smaller depth of penetration to the subject than the light in the first wavelength region;
The number of the second light receiving elements is an imaging device greater than the number of the first light receiving elements.
前記撮像デバイスは、
第1波長領域の光を受光する第1受光素子と、
前記第1波長領域における分光強度より小さい分光強度を持つ波長領域の光を受光する第2受光素子と
を有し、
前記第2受光素子の数は、前記第1受光素子の数より多い
撮像システム。 An imaging system comprising an imaging device,
The imaging device is:
A first light receiving element that receives light in the first wavelength region;
A second light receiving element for receiving light in a wavelength region having a spectral intensity smaller than that in the first wavelength region;
The imaging system in which the number of the second light receiving elements is larger than the number of the first light receiving elements.
請求項11に記載の撮像システム。 The imaging system according to claim 11, wherein the second light receiving element receives light in a second wavelength region that is a wavelength region having a spectral reflectance smaller than a spectral reflectance of a subject in the first wavelength region.
請求項12に記載の撮像システム。 The ratio of the number of the second light receiving elements to the number of the first light receiving elements is determined according to a ratio of the spectral reflectance in the first wavelength region to the spectral reflectance in the second wavelength region. Imaging system.
請求項13に記載の撮像システム。 The ratio of the number of the second light receiving elements to the number of the first light receiving elements is substantially the same as the ratio of the spectral reflectance in the first wavelength region to the spectral reflectance in the second wavelength region. Imaging system.
をさらに備え、
前記第1受光素子の数に対する前記第2受光素子の数の比は、前記第2波長領域における分光反射率と前記光照射部が被写体に照射する光の分光強度との積に対する、前記第1波長領域における分光反射率と前記光照射部が被写体に照射する光の分光強度との積の比と略同一である
請求項14に記載の撮像システム。 A light irradiator that irradiates the subject with light;
The ratio of the number of the second light receiving elements to the number of the first light receiving elements is the first of the product of the spectral reflectance in the second wavelength region and the spectral intensity of the light irradiated to the subject by the light irradiation unit. The imaging system according to claim 14, wherein the imaging system is substantially the same as a product ratio of a spectral reflectance in a wavelength region and a spectral intensity of light irradiated on the subject by the light irradiation unit.
請求項15に記載の撮像システム。 The ratio of the number of the second light receiving elements to the number of the first light receiving elements is the spectral reflectance in the second wavelength region, the spectral intensity of the light irradiated to the subject by the light irradiation unit, and the second light receiving elements. Is substantially the same as the ratio of the product of the spectral reflectance in the first wavelength region, the spectral intensity of the light irradiated to the subject by the light irradiation unit, and the light reception sensitivity of the first light receiving element. The imaging system according to claim 15.
前記第2受光素子は青の波長領域の光を受光し、前記第1受光素子は赤の波長領域の光を受光する
請求項11乃至16のいずれかに記載の撮像システム。 The first light receiving element and the second light receiving element receive reflected light from a living body,
The imaging system according to claim 11, wherein the second light receiving element receives light in a blue wavelength region, and the first light receiving element receives light in a red wavelength region.
前記第2受光素子は青の波長領域の光を受光し、前記第1受光素子は赤の波長領域の光を受光する
請求項17に記載の撮像システム。 The first light receiving element and the second light receiving element receive reflected light from a human body,
The imaging system according to claim 17, wherein the second light receiving element receives light in a blue wavelength region, and the first light receiving element receives light in a red wavelength region.
前記第2受光素子は緑の波長領域の光を受光し、前記第1受光素子は赤の波長領域の光を受光する
請求項11乃至16のいずれかに記載の撮像システム。 The first light receiving element and the second light receiving element receive reflected light from a living body,
The imaging system according to claim 11, wherein the second light receiving element receives light in a green wavelength region, and the first light receiving element receives light in a red wavelength region.
請求項17乃至19のいずれかに記載の撮像システム。 The imaging system according to claim 17, wherein the first light receiving element and the second light receiving element receive reflected light from a human body including blood components.
をさらに備える請求項18または20に記載の撮像システム。 21. The imaging system according to claim 18 or 20, further comprising an image generation unit that generates an image of a human body based on the amount of light received by the first light receiving element and the second light receiving element.
をさらに有し、
前記第1受光素子の数に対する前記第3受光素子の数の比は、前記第3波長領域における被写体の分光反射率に対する前記第1波長領域における分光反射率の比に応じて定められる
請求項13に記載の撮像システム。 The imaging device receives light in a third wavelength region, which is different from the first wavelength region and the second wavelength region, and has a spectral intensity smaller than a spectral intensity in the first wavelength region. A third light receiving element
The ratio of the number of the third light receiving elements to the number of the first light receiving elements is determined according to a ratio of the spectral reflectance in the first wavelength region to the spectral reflectance of the subject in the third wavelength region. The imaging system described in 1.
前記第1波長領域における分光強度より小さい分光強度を持つ波長領域の光を受光する第2受光素子と
を備え、
前記第2受光素子の数は、前記第1受光素子の数より多い
撮像デバイス。 A first light receiving element that receives light in the first wavelength region;
A second light receiving element that receives light in a wavelength region having a spectral intensity smaller than that in the first wavelength region,
The number of the second light receiving elements is an imaging device greater than the number of the first light receiving elements.
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