JPWO2015029537A1 - 器官画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

器官画像撮影装置（１）は、撮像部（３）と、検出部と、照明部（２）とを備える。撮像部（３）は、生体の器官を含む撮影対象を撮影して画像を取得する。検出部は、撮像部（３）にて取得された画像に基づいて、撮影対象の特徴を検出する。照明部（２）は、撮影対象を通る撮像部（３）の撮影光軸Ｘに対して４５度を超え、かつ、９０度以下の角度で撮影対象を照明する。上記の撮像部（３）は、照明部（２）による照明下で撮影対象により形成される陰影を撮影し、上記検出部は、上記陰影に基づいて、撮影対象の凹凸およびその撮影対象に含まれる器官の境界を検出する。

Description

本発明は、生体の器官を撮影してその特徴を検出する器官画像撮影装置に関するものである。

東洋医学においては、人間の舌の状態を観察することにより、健康状態や病状を診断する診断手法（舌診）が知られている。また、西洋医学においても、人間の眼の下（下瞼）の色やたるみを観察することにより、循環器系や消化器系の疾患を診断する方法が知られている。血液や体液の代謝および循環が悪いと、舌や眼の下の皮膚に血液や体液の過不足が現れて表面に凹凸が生じるため、その凹凸を観察することで診断に役立てている。

これらの診断は、専門の医師が実施しているが、経験や勘に頼っているため、個人差があり、客観性に乏しい。また、過去の状態の記憶もあいまいで、客観的な状態の変化を捉えることができない。

これを解決するため、カメラを用いて被写体を撮影し、撮影画像に基づいて健康状態を診断するシステムが提案されている。例えば、特許文献１では、デジタルカメラで撮影した舌の映像から、舌尖、舌中などの関心領域を抽出し、データベースに保存された基本映像と比較することにより、健康状態を判別できるようにしている。特許文献２では、撮影された舌の画像データから、舌の形状、舌表面の色等に基づく状態パラメータを抽出し、舌診データ（予め記憶されている状態パラメータと舌診結果とを対応付けたもの）と比較して、舌診結果を抽出するようにしている。

また、特許文献３では、フラッシュ光源付きのデジタルカメラで舌を撮影することで、対象部位の色や明るさを明瞭化した上で画像データを取得するようにしている。さらに、特許文献４では、光沢用光源装置を消灯させた状態での舌の撮影と、光沢用光源装置を点灯させた状態での舌の撮影とを交互に切り替えることにより、舌表面の光沢を含まない色彩のみの画像データと、舌表面の色彩と光沢を共に含んだ画像データとを取得し、さらに後者の画像データから前者の画像データを差分演算することで、光沢のみの画像データを取得するようにしている。

特開２００４−２０９２４５号公報（段落〔００１３〕、〔００１４〕等参照） 特開２００９−２８０５８号公報（請求項１、段落〔００１１〕等参照） 特開２００６−１４９６７９号公報（請求項７、段落〔００２８〕等参照） 特開２０１１−２３９９２６号公報（請求項１、段落〔００２１〕、〔００２４〕、〔００２５〕、図２等参照）

ところが、特許文献４では、カメラを撮影対象に正対させ、カメラのレンズ光軸に対して浅い角度（例えば１０度以上４５度以下）で撮影対象（舌）を照明しているため、撮影画像に陰影が付かない。このため、表面の凹凸の大小を正確に検出することができない。例えば、舌の歯痕（歯との接触によって舌の縁にできる波状の歯型）や眼の下のたるみは、大きいと０．５ｍｍ程度の表面凹凸を有するが、浅い角度で照明して得られる撮影画像では、表面の凹凸によって生じる陰影が付かないため、小さい表面凹凸を正確に検出することが難しい。その結果、歯痕や眼の下のたるみを正確に検出することが困難となる。

また、例えば舌を撮影する場合、舌の色味が、舌の背景となる顔の皮膚や唇の色味と近いため、浅い角度で照明し、撮影して得られる画像からは、舌とその周縁との境界を正確に検出することができず、舌の領域（輪郭）の切り出しが難しい。その結果、舌の形状に基づく診断が困難となる。

以上のことから、４５度以下の浅い角度で撮影対象を照明して撮影する手法では、診断の精度を向上させることができないと言える。

なお、特許文献１〜３においては、撮影対象を照明する角度の詳細については言及されていない。特に、特許文献１では、一定の照度環境下で撮影対象を撮影するようにしているが、撮影対象（例えば舌）を特定の方向から照明する点については言及されていない。特許文献２においても、撮影対象（例えば舌）の画像の色は、撮影時の照明状態等の環境によって変化する点は言及されているが、撮影対象を特定の方向から照明して撮影する点の言及はない。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、撮影対象の表面凹凸および撮影対象に含まれる器官の境界を正確に検出することができ、これによって、診断の精度を向上させることができる器官画像撮影装置を提供することにある。

本発明の一側面に係る器官画像撮影装置は、生体の器官を含む撮影対象を撮影して画像を取得する撮像部と、前記撮像部にて取得された前記画像に基づいて、前記撮影対象の特徴を検出する検出部とを備えた器官画像撮影装置であって、前記撮影対象を通る前記撮像部の撮影光軸に対して４５度を超え、かつ、９０度以下の角度で、前記撮影対象を照明する照明部をさらに備え、前記撮像部は、前記照明部による照明下で前記撮影対象により形成される陰影を撮影し、前記検出部は、前記陰影に基づいて、前記撮影対象の凹凸および前記撮影対象に含まれる器官の境界を検出する構成である。

上記構成によれば、撮影光軸に対して４５度を超え、かつ、９０度以下の角度で撮影対象を照明して、撮影対象により形成される陰影を撮影し、この陰影に基づいて、撮影対象の凹凸および撮影対象に含まれる器官の境界を検出することにより、撮影対象の凹凸が小さくても、その凹凸を正確に検出できるとともに、撮影対象に含まれる器官の境界を正確に検出できる。その結果、上記の検出結果に基づく診断によって、診断の精度を向上させることができる。

本発明の実施の一形態に係る器官画像撮影装置の外観を示す斜視図である。 上記器官画像撮影装置の概略の構成を示すブロック図である。 上記器官画像撮影装置における撮影対象の照明角度を示す説明図である。 撮影対象が舌である場合の、照明角度１５度で撮影された画像と照明角度６０度で撮影された画像とを模式的に示す説明図である。 撮影対象が眼およびその下部である場合の、照明角度１５度で撮影された画像と照明角度６０度で撮影された画像とを模式的に示す説明図である。 照明角度１５度および６０度で撮影した各撮影画像と、各撮影画像から切り出される舌の領域とを模式的に示す説明図である。 図６の照明角度６０度での撮影画像のＥ−Ｅ’線上での各画素の輝度値の分布を示すグラフと、Ｅ−Ｅ’方向の隣接画素間での輝度値の差を採ったグラフとを併せて示す説明図である。 歯痕ありの場合と歯痕なしの場合の各撮影画像と、各撮影画像から切り出される舌の領域とを模式的に示す説明図である。 眼の下のたるみがある場合とない場合の各撮影画像と、各撮影画像の輝度分布とを模式的に示す説明図である。 上記器官画像撮影装置における動作の流れを示すフローチャートである。 上記器官画像撮影装置の他の構成を模式的に示す説明図である。 上記器官画像撮影装置のさらに他の構成を模式的に示す説明図である。 図１２の器官画像撮影装置の撮像部が備える色フィルタの概略の構成を模式的に示す説明図である。

本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。

〔器官画像撮影装置の全体構成〕
図１は、本実施形態の器官画像撮影装置１の外観を示す斜視図であり、図２は、器官画像撮影装置１の概略の構成を示すブロック図である。また、図３は、器官画像撮影装置１における撮影対象の照明角度を示す説明図である。本実施形態では、器官画像撮影装置１による撮影対象は、生体の器官（例えば舌、眼）およびその周辺部（例えば舌の周辺、眼の周辺（特に下部））を含む。

器官画像撮影装置１は、照明部２、撮像部３、表示部４、検出部５、記憶部６、通信部７および制御部８を備えている。照明部２、撮像部３および表示部４は、それぞれ、筐体９、支持体１０および筐体１１に設けられている。筐体９と支持体１０、支持体１０と筐体１１とは、それぞれ、上下方向および水平方向に相対的に回動可能に連結されている。また、上記した検出部５、記憶部６、通信部７および制御部８は、例えば筐体１１内に設けられている。

照明部２は、撮影対象を照明するものである。この照明部２は、撮影対象を相対的に上方から照明する第１の照明部２ａと、撮影対象を相対的に下方から照明する第２の照明部２ｂとで構成されている。第１の照明部２ａは、撮影対象を通る撮像部３の撮影光軸Ｘに対して４５度を超え、かつ、９０度以下の角度Ａで、撮影対象を照明する。一方、第２の照明部２ｂは、撮影光軸Ｘに対して４５度以下の角度Ｂで撮影対象を照明する。なお、撮影光軸Ｘとは、撮像部３が有する撮像レンズの光軸を指す。本実施形態では、照明部２は、第１の照明部２ａと第２の照明部２ｂとを両方備えているが、第１の照明部２ａのみで構成されてもよい（照明部２は第２の照明部２ｂを備えていなくてもよい）。

照明部２（第１の照明部２ａ、第２の照明部２ｂ）の光源としては、色再現性を向上するため、例えばキセノンランプなどの昼光色を発光するものを用いている。光源の明るさは、撮像部３の感度や撮影対象までの距離により異なるが、一例としては、撮影対象の照度が１０００〜１００００ｌｘとなるような明るさを考えることができる。

第１の照明部２ａおよび第２の照明部２ｂは、それぞれ、光源の他に、点灯回路や調光回路を有しており、制御部８からの指令によって点灯／消灯および調光が制御される。

撮像部３は、照明部２による撮影対象の照明下で、撮影対象を撮影して画像を取得するとともに、撮影対象により形成される陰影（詳細は後述する）を撮影するものであり、撮像レンズとエリアセンサ（撮像素子）とを有している。撮像レンズの絞り（レンズの明るさ）、シャッター速度、焦点距離は、撮影対象の全ての範囲に焦点が合うように設定されている。一例としては、Ｆナンバー：１６、シャッター速度：１／１２０秒、焦点距離：２０ｍｍである。

エリアセンサは、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）のような撮像素子で構成されており、撮影対象の色および形状を十分に検出できるように、感度や解像度などが設定されている。一例としては、感度：６０ｄｂ、解像度：１０００万画素である。

撮像部３による撮影は、制御部８によって制御されている。また、撮像部３は、撮像レンズやエリアセンサの他にも、不図示のフォーカス機構、絞り機構、駆動回路およびＡ／Ｄ変換回路などを有しており、制御部８からの指令により、フォーカスや絞りの制御、Ａ／Ｄ変換などが制御される。撮像部３では、撮影画像のデータとして、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のそれぞれについて、例えば８ビットで０〜２５５のデータが取得される。

表示部４は、不図示の液晶パネル、バックライト、点灯回路および制御回路を有しており、制御部８からの指令により、撮像部３にて撮影された画像の表示を行う。また、後述する通信部７を介して外部から取得した情報（例えば外部の医療機関に撮影画像を送信して診断された結果）を表示部４に表示することもできる。

検出部５は、不図示の演算部を有しており、撮像部３にて取得された画像（データ）に基づいて、撮影対象の特徴を検出する。例えば、検出部５は、撮像部３から出力されるＲＧＢの画像データを、公知の手法で輝度信号Ｙおよび色差信号Ｃｒ、ＣｂからなるＹＣＣのデータに変換することにより、撮影対象の輝度情報を取得し、得られた輝度情報に基づいて撮影対象の表面の凹凸や器官の輪郭（境界）などを検出することができる。なお、撮影対象の特徴検出の例については後述する。

記憶部６は、撮像部３にて取得した画像のデータや、検出部５にて検出された情報、外部から受信した情報などを記憶するメモリである。通信部７は、検出部５にて検出された情報を、通信回線（有線や無線を含む）を介して外部に送信したり、外部からの情報を受信するためのインターフェースである。制御部８は、器官画像撮影装置１の各部の動作を制御するものであり、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）と、各部を制御するためのプログラムを格納するメモリとを有して構成されている。

〔照明部および撮像部の配置例〕
次に、上述した照明部２および撮像部３の配置例について説明する。図３に示すように、撮像部３は、撮影対象である舌、眼、顔に正対して配置されている。

第１の照明部２ａは、撮影対象を照明する角度Ａ（照明光の角度）が撮像部３の撮影光軸Ｘに対して約６０度となるように配置されている。なお、第１の照明部２ａの配置位置は、不図示の調整機構によって調整することが可能であり、これによって、第１の照明部２ａの照明角度を、４５度を超え、かつ、９０度以下の範囲で設定することが可能である。

第１の照明部２ａの照明角度が大きくなると、陰影は大きくなるが、上まぶたの存在や上唇の影により、撮影できる範囲が小さくなる。一方、第１の照明部２ａの照明角度が小さいと、陰影は小さくなるが、撮影できる範囲が大きくなる。

第２の照明部２ｂは、照明角度（角度Ｂ）が撮像部３の撮影光軸Ｘに対して約１５度となるように配置されている。なお、第２の照明部２ｂの配置位置も、不図示の調整機構によって調整することが可能であり、これによって、第２の照明部２ｂの照明角度を、０度を超え、かつ、４５度以下の範囲で設定することが可能である。

第２の照明部２ｂの照明角度が大きくなると、上まぶたの存在や上唇の影により、撮影できる範囲が小さくなる。一方、第２の照明部２ｂの照明角度が小さいと、正反射による色とびが大きくなる。

図４および図５は、第２の照明部２ｂの照明下（照明角度１５度）で撮影された画像と、第１の照明部２ａの照明下（照明角度６０度）で撮影された画像とを模式的に示す説明図であり、図４は、撮影対象が舌である場合を示し、図５は、撮影対象が眼およびその下部である場合を示している。

照明角度１５度では、舌全体を撮影できているが、舌の輪郭や歯痕を表す陰影が小さい。眼の下（下部、下方）のたるみについても同様であり、たるみによる陰影が小さい（ほとんど陰影が生じていない）。

これに対して、照明角度６０度では、舌の上部は上唇の影Ｓにより撮影できていないが、輪郭を表す陰影Ｐや歯痕を表す陰影Ｑが大きい。また、眼の下のたるみについても同様であり、たるみによる陰影Ｒが大きい。

以上のことから、照明角度６０度で撮影対象を照明し、撮影画像を取得することで、舌の輪郭（領域）を正確に切り出したり、舌の歯痕や眼の下のたるみを正確に検出することが可能となる。以下、これらの具体例について説明する。

〔領域の切り出し〕
図６は、撮影対象である舌を照明角度１５度および６０度で撮影した各撮影画像と、各撮影画像から切り出される舌の領域（輪郭線）とを模式的に示す説明図である。照明角度１５度で撮影した画像では、舌の中央（Ｃ−Ｃ’線上）の左右両端が唇と接触しており、この付近での陰影が小さい。この場合、陰影が小さい部分で舌の輪郭線が途切れることになり（図中Ｄ部参照）、舌の領域を抽出することが困難となる。なお、舌と唇の色は似ているため、輝度情報に加えて色情報を付加しても、舌の領域を正確に抽出することは難しい。これに対して、照明角度６０度で撮影した画像では、舌の全周に渡って陰影（陰影Ｐ、Ｑ、影Ｓ）があるため、舌の領域を正確に抽出することが可能である。

撮影画像からの器官（上記の例では舌）の領域の切り出しは、撮影画像から得られる輝度情報に基づいて行うことができる。図７は、図６の照明角度６０度での撮影画像のＥ−Ｅ’線上での各画素の輝度値の分布を示すグラフと、Ｅ−Ｅ’方向の隣接画素間での輝度値の差（以下、単に差分とも言う）を採ったグラフとを併せて示したものである。なお、輝度値は例えば８ビットで０（黒）〜２５５（白）の値とする。

照明角度６０度で撮影した画像では、陰影のあるところとないところとで輝度値の変化が大きいため、Ｅ−Ｅ’方向の隣接画素間で差分をとったときに、舌の境界付近で差分が大きくなる。したがって、差分が閾値Ｍを超える隣接画素を抽出し、この処理を撮影画像内でＥ−Ｅ’方向とは垂直な方向に順次行うことにより、舌の領域を切り出すことが可能となる。

一方、照明角度１５度で撮影した画像では、Ｃ−Ｃ’方向における隣接画素間での差分が図中のＤ部で少ないため、差分と閾値との比較による輪郭付近に位置する隣接画素の抽出が困難となり、結果として、舌の輪郭線が途切れることになる。

〔歯痕の検出〕
図８は、歯痕ありの場合および歯痕なしの場合の各撮影画像と、各撮影画像から切り出される舌の領域（輪郭線）とを模式的に示す説明図である。なお、各撮影画像は、照明角度６０度で撮影された画像である。舌の領域の切り出し方法は、図６で示した方法と同様である。

舌に歯痕がある場合、撮影画像には歯痕の表面凹凸に応じた陰影Ｑが生じるため、その陰影Ｑを利用し、上記のように輝度情報をもとにして輪郭線を抽出することで、歯痕（表面凹凸）を検出することができる。つまり、図８に示すように、舌に歯痕がある場合、舌の輪郭線に凹凸が多く、歯痕がない場合、輪郭線に凹凸が少ないことから、輪郭線の形状に基づいて歯痕の有無を検出することができる。また、輪郭線の長さやその滑らかさを数値化することにより、歯痕の大小を検出することもできる。

〔眼の下のたるみの検出〕
図９は、眼の下のたるみがある場合とない場合の各撮影画像と、各撮影画像の輝度分布とを模式的に示す説明図である。なお、各撮影画像は、照明角度６０度で撮影された画像である。また、輝度分布は、各撮影画像の各画素の輝度情報を閾値との比較で２値化して示している。

眼の下にたるみがある場合には、たるみ（表面凹凸）による陰影が生じ、眼の下に陰影による低輝度の領域Ｌが発生する。一方、眼の下にたるみがない場合には、たるみによる陰影が発生しないため、眼の下に低輝度の領域が発生しない。したがって、低輝度領域の大きさを数値化することにより、眼の下のたるみの有無（大小）を検出することができる。

なお、ここでは、輝度情報を２値化してたるみの有無を検出するようにしているが、図６と同様の手法で、たるんでいる部分の輪郭線を抽出し、その形状から、たるみの有無を検出するようにしてもよい。

〔制御フロー〕
図１０は、本実施形態の器官画像撮影装置１における動作の流れを示すフローチャートである。器官画像撮影装置１は、不図示の入力部より撮影指示を受け付けると、制御部８は第２の照明部２ｂを点灯させ（Ｓ１）、撮像部３により撮影対象の予備撮影を行う（Ｓ２）。そして、撮影された画像を表示部４に表示し（Ｓ３）、撮影対象の配置や角度、舌の出し方などの構図の確認をユーザに促す（Ｓ４）。

Ｓ４にて、構図が定まった場合（ＯＫになると）、制御部８は第２の照明部２ｂを再度点灯させ（Ｓ５）、撮像部３により撮影対象の本撮影（撮影II）を行う（Ｓ６）。続いて、制御部８は、第１の照明部２ａを点灯させ（Ｓ７）、撮像部３により、撮影対象の本撮影（撮影Ｉ）を行う（Ｓ８）。

本撮影（撮影Ｉ）が終了すると、検出部５は、撮影Ｉで撮影した画像から、撮影対象（例えば舌や眼の下のたるみ）の領域を輝度情報に基づいて抽出する（Ｓ９）。また、検出部５は、撮影画像のデータ（例えばＲＧＢの画像データ）から公知の手法で領域内の色や光沢度を検出し、検出した色や光沢度を複数段階で数値化したり（Ｓ１０）、領域の形を検出して数値化し（Ｓ１１）、これらの数値を記憶、転送する（Ｓ１２）。なお、形の数値化には、上述したように、歯痕の大きさを検出すべく、舌の輪郭線の長さやその滑らかさを数値化したり、眼の下のたるみを検出すべく、眼の下の低輝度領域の大きさを数値化することが含まれる。上記のように、色や形の情報を数値化することにより、過去の状態や他人との比較を客観的に行うことができる。

以上のように、第１の照明部２ａにより撮影対象を照明し、撮像部３にて撮影することにより、撮像部３で取得される撮影画像に陰影を含ませることができる（図４〜図６、図８〜図９参照）。これにより、検出部５は、この陰影を利用して、舌の歯痕や眼の下のたるみなど、器官周縁部や器官下部の表面凹凸を正確に検出することが可能となり、また、舌の輪郭（形状）などの器官の境界についても正確な検出が可能となる。したがって、そのような正確な検出結果に基づいて診断を行うことにより、診断の精度を向上させることができる。つまり、従来の撮影対象の色や光沢の情報に加え、歯痕や眼の下のたるみ、舌の輪郭などの形の情報に基づく診断が可能となり、従来よりも診断の精度を向上させることができる。

また、撮像部３は、第１の照明部２ａの照明により、器官の周縁部に形成される陰影を撮影し、検出部５は、その陰影に基づいて器官の周縁部の表面凹凸を検出するので、この表面凹凸を正確に検出でき、この検出結果に基づく診断の精度を向上させることができる。特に、上記の器官が舌であり、上記の表面凹凸が舌の歯痕である場合には、舌の歯痕を正確に検出して（図８参照）、診断の精度を向上させることができる。

また、撮像部３は、第１の照明部２ａの照明により、器官の下部の表面に形成される陰影を撮影し、検出部５は、器官の下部の表面凹凸を検出するので、この表面凹凸を正確に検出でき、この検出結果に基づく診断の精度を向上させることができる。特に、上記の器官が眼であり、上記の表面凹凸が眼の下（下部）のたるみである場合には、眼の下のたるみを正確に検出して（図９参照）、診断の精度を向上させることができる。

また、撮像部３は、第１の照明部２ａの照明により、器官（例えば舌）と、器官の周縁部に形成される陰影とを撮影し、検出部５は、撮像部３にて取得された器官の画像と陰影の画像とから、輝度が所定値以上の領域を切り出すことにより、器官の境界（輪郭線）を正確に検出することができる。その結果、器官の形状を正確に把握して診断の精度を向上させることができる（図６参照）。

また、撮像部３は、第１の照明部２ａによる照明下での第１の撮影（撮影Ｉ）と、第２の照明部２ｂによる照明下での第２の撮影（撮影II）とを両方行うことで、照明角度がより大きい撮影Ｉでは取得困難な部位（例えば舌の奥）の画像を、照明角度がより小さい撮影IIによって取得できる。これにより、撮影IIによって取得した画像の特徴（色や形状等）を検出部５にて検出して、診断の精度をさらに向上させることができる。

〔器官画像撮影装置の他の構成〕
図１１は、器官画像撮影装置１の他の構成を模式的に示す説明図である。器官画像撮影装置１の撮像部３は、撮像レンズ２１と、赤外反射ミラー２２と、可視用センサ２３と、赤外用センサ２４とを有して構成されていてもよい。そして、照明部２の第１の照明部２ａは、赤外線または紫外線によって撮影対象を照明し、第２の照明部２ｂは、可視光によって撮影対象を照明してもよい。この場合、第１の照明部２ａおよび第２の照明部２ｂの点灯は同時であってもよいし、別々であってもよい（時間的にずれていてもよい）。なお、ここでは、第１の照明部２ａが赤外線によって撮影対象を照明する場合を例として説明するが、紫外線を用いた照明であっても同様である。

撮像部３の撮像レンズ２１は、照明部２から出射されて撮影対象で反射された照明光（反射光）を、可視用センサ２３または赤外用センサ２４の受光面上に集光させる。赤外反射ミラー２２は、撮像レンズ２１を介して入射する光を波長に応じて分離するミラー（光学素子）である。より詳しくは、赤外反射ミラー２２は、撮影対象からの光のうち、可視光を透過させて可視用センサ２３に導く一方、赤外光を反射させて赤外用センサ２４に導く。可視用センサ２３は、可視光を受光する撮像素子（第２の撮像素子）であり、赤外用センサ２４は、赤外光を受光する撮像素子（第１の撮像素子）である。

上記の構成において、第１の照明部２ａから出射された赤外光は、撮影対象で反射された後、撮像レンズ２１を透過し、赤外反射ミラー２２で反射されて赤外用センサ２４に入射する。赤外用センサ２４では、赤外光の受光量に応じた信号が画素ごとに検出部５に出力される。一方、第２の照明部２ｂから出射された可視光は、撮影対象で反射された後、撮像レンズ２１および赤外反射ミラー２２を透過して可視用センサ２３に入射する。可視用センサ２３では、可視光の受光量に応じた信号が画素ごとに検出部５に出力される。検出部５では、赤外光および可視光の受光量に応じたデータに基づき、前述の方法と同様の方法で撮影対象の領域の切り出し、歯痕や眼の下のたるみの検出が行われる。

第１の照明部２ａと第２の照明部２ｂとで照明光の波長を分けることにより、上記のように、撮影対象で反射された照明光（反射光）の光路を波長に応じて分離することができる。これにより、（撮影タイミングが異なる場合は勿論のこと）撮影タイミングが同時のときでも、第１の照明部２ａの照明によって撮影した画像と、第２の照明部２ｂの照明によって撮影した画像とを明確に区別して取得することができる。また、赤外線を撮影対象に４５度を超える角度で照射しても、撮影画像に陰影を生じさせることは可能であることから、検出部５にて、陰影に基づく舌の領域の抽出、舌の歯痕や眼の下のたるみの検出を行うことが可能である。また、赤外線は人間の眼には見えず、撮影対象のユーザに意識されることがないことから、赤外線による照明を用いることで、ユーザの精神的な負担を少しでも軽減することができる。

また、撮像部３は、第１の照明部２ａによる照明下での第１の撮影（撮影Ｉ）と、第２の照明部２ｂによる照明下での第２の撮影（撮影II）とを同時に行っている。この場合、撮影タイミングが時間的にずれている場合と比較して、撮影対象の同一の撮影箇所についての診断の精度を向上させることができる。つまり、撮影タイミングが時間的にずれている場合、撮影対象側のブレや撮像部側のブレ（手ブレを含む）があると、照明角度の異なる２種の撮影画像において位置ズレが生じるため、そのような位置ズレを考慮した診断が必要となって、診断の精度が低下しやすくなる。第１の撮影と第２の撮影とで撮影タイミングが一致していると、撮影対象の同一箇所について位置ズレのない２種の撮影画像を取得できるので、位置ズレを考慮した診断が不要となり、各撮影画像から検出される特徴に基づき、撮影対象の同一の撮影箇所についての診断の精度を向上させることができる。

また、撮像部３は、赤外線の光路と可視光の光路とを分離するための赤外反射ミラー２２と、光路分離された上記赤外線を受光する赤外用センサ２４と、光路分離された上記可視光を受光する可視用センサ２３とを備えているので、第１の撮影および第２の撮影のタイミングが同時であっても、赤外線および可視光を赤外反射ミラー２２で分離して、赤外用センサ２４および可視用センサ２３にてそれぞれの撮影画像を確実に取得することができる。

図１２は、器官画像撮影装置１のさらに他の構成を模式的に示す説明図である。撮像部３は、撮像レンズ２１と、色フィルタ２５と、撮像素子２６とを有していてもよい。色フィルタ２５は、撮像素子２６の光入射側に配置されており、可視光および赤外線（または紫外線）を透過させて撮像素子２６に導くものである。

ここで、図１３は、色フィルタ２５の概略の構成を模式的に示している。色フィルタ２５は、可視光のみを透過させるフィルタ（第１のフィルタ）と、赤外線のみを透過させるＩＲフィルタ（第２のフィルタ）とを並べて構成されている。可視光のみを透過させるフィルタは、ＲＧＢの各色光を透過させるＲフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタの集合で構成されている。撮像素子２６は、色フィルタ２５の第１のフィルタを透過した光を受光する画素と、第２のフィルタを透過した光を受光する画素とを並べて構成されている。したがって、色フィルタ２５の各フィルタと撮像素子２６の各画素とは、１対１に対応している。なお、色フィルタ２５の各フィルタを透過する光は撮像素子２６の複数の画素（画素群）に入射する構成であってもよい（各フィルタが撮像素子２６の複数の画素と対応していてもよい）。

なお、色フィルタ２５においては、ＩＲフィルタの代わりに、紫外線を透過させるＵＶフィルタを配置してもよい。色フィルタ２５として、ＩＲフィルタが配置されたものを用いるか、ＵＶフィルタが配置されたものを用いるかは、第１の照明部２ａの照明光の種類（赤外線または紫外線）に応じて選択されればよい。

上記の構成において、第１の照明部２ａから出射される赤外光は、撮影対象で反射された後、撮像レンズ２１を介して色フィルタ２５に入射し、色フィルタ２５の第２のフィルタ（ＩＲフィルタ）を透過した光が撮像素子２６の画素に入射する。撮像素子２６の上記画素からは、赤外光の受光量に応じた信号が検出部５に出力される。一方、第２の照明部２ｂから出射される可視光は、撮影対象で反射された後、撮像レンズ２１を介して色フィルタ２５に入射し、色フィルタ２５の第１のフィルタ（ＲＧＢの各フィルタ）を透過した光が撮像素子２６の画素に入射する。撮像素子２６の上記画素からは、ＲＧＢの受光量に応じた信号が検出部５に出力される。検出部５では、赤外光および可視光の受光量に応じたデータに基づき、前述の方法と同様の方法で、撮影対象の領域の切り出し、歯痕や眼の下のたるみの検出が行われる。

上記のように、撮影対象から撮像素子２６に至る照明光（反射光）の光路中に色フィルタ２５を配置することにより、同一の撮像素子２６にて、照明角度の異なる２種の撮影画像を同時に取得することができる。したがって、図１１の構成で必要であった赤外反射ミラー１３や、赤外光を受光する専用のセンサ（赤外用センサ２４）を省略することができ、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。

〔その他〕
本実施形態では、照明部２を２つの照明機構（第１の照明部２ａ、第２の照明部２ｂ）で構成しているが、照明機構の位置の可変機構を設けて、照明機構の数を１つにしてもよい。照明機構の数を減らすことで、それによる装置の小型化、低コスト化を図ることができる。

本実施形態では、撮像部３で取得される撮影画像は、ＲＧＢの色情報を持つカラー画像であるが、モノクロ画像であってもよい。この場合は、画像データを記憶する記憶部の容量を小さくでき、また、特徴の判別（検出）の処理速度も速くなる。

以上で説明した本実施形態の器官画像撮影装置は、以下のように表現することができ、これによって以下の作用効果を奏する。

本実施形態の器官画像撮影装置は、生体の器官を含む撮影対象を撮影して画像を取得する撮像部と、前記撮像部にて取得された前記画像に基づいて、前記撮影対象の特徴を検出する検出部とを備えた器官画像撮影装置であって、前記撮影対象を通る前記撮像部の撮影光軸に対して４５度を超え、かつ、９０度以下の角度で、前記撮影対象を照明する照明部をさらに備え、前記撮像部は、前記照明部による照明下で前記撮影対象により形成される陰影を撮影し、前記検出部は、前記陰影に基づいて、前記撮影対象の凹凸および前記撮影対象に含まれる器官の境界を検出する構成である。

上記の構成によれば、照明部により、撮影光軸に対して４５度を超え、かつ、９０度以下の角度で撮影対象を照明し、そのような照明下で撮像部が撮影対象により形成される陰影を撮影する。この陰影には、撮影対象（例えば器官の周縁部や下部）の凹凸によって生じる陰影や、撮影対象（例えば器官）そのものの影が含まれる。この陰影により、撮影対象の凹凸および器官の境界が撮影画像において明確に現れる。したがって、検出部が陰影に基づいて撮影対象の凹凸およびその撮影対象に含まれる器官の境界を検出することにより、撮影対象の凹凸が小さくてもその凹凸を正確に検出でき、また、器官の境界も正確に検出することが可能となる。その結果、上記の検出結果に基づく診断によって、診断の精度を向上させることができる。

前記陰影は、前記器官の周縁部に形成され、前記検出部は、前記周縁部の表面凹凸を検出してもよい。この場合、検出部は、陰影に基づいて器官の周縁部の表面凹凸を正確に検出でき、この検出結果に基づく診断の精度を向上させることができる。

前記器官は、舌であり、前記表面凹凸は、前記舌の歯痕であってもよい。この場合、舌の歯痕を正確に検出して、歯痕に基づく診断の精度を向上させることができる。

前記陰影は、前記器官の下部の表面に形成され、前記検出部は、前記器官の下部の表面凹凸を検出してもよい。この場合、検出部は、陰影に基づいて器官の下部の表面凹凸を正確に検出でき、この検出結果に基づく診断の精度を向上させることができる。

前記器官は、眼であり、前記表面凹凸は、前記眼の下のたるみであってもよい。この場合、眼の下のたるみを正確に検出して、そのたるみに基づく診断の精度を向上させることができる。

前記撮像部は、前記照明部の照明により、前記器官と、前記器官の周縁部に形成される陰影とを撮影し、前記検出部は、前記撮像部にて取得された画像から、輝度が所定値以上の領域を切り出してもよい。この場合、器官とその周囲との境界を正確に検出することができ、器官の形状を正確に把握して診断の精度を向上させることができる。

前記照明部は、赤外線または紫外線によって前記撮影対象を照明してもよい。赤外線や紫外線は人間の眼には見えないため、撮影対象のユーザに照明が意識されることがない。これにより、ユーザをリラックスさせた状態で、撮影を迅速に行うことができる。

前記照明部を第１の照明部とすると、前記撮影光軸に対して４５度以下の角度で前記撮影対象を照明する第２の照明部をさらに備え、前記撮像部は、前記第１の照明部による照明下での第１の撮影と、前記第２の照明部による照明下での第２の撮影とを行ってもよい。

第１の照明部による深い角度からの照明下での第１の撮影に加えて、第２の照明部による浅い角度からの照明下での第２の撮影を行うことにより、深い角度からの照明下での撮影（第１の撮影）のみでは取得困難な部位（例えば舌の奥）の画像を、浅い角度からの照明下での撮影（第２の撮影）によって取得できる。これにより、第２の撮影によって取得した画像の特徴（色や形状等）に基づいて、診断の精度をさらに向上させることができる。

前記撮像部は、前記第１の撮影と前記第２の撮影とを同時に行ってもよい。第１の撮影と第２の撮影とで撮影タイミングが一致していることにより、撮影タイミングが時間的にずれている場合に生じやすい、撮影対象側のブレや撮像部側のブレ（手ブレを含む）などの影響を排除することができる。したがって、照明角度の異なる２種の撮影画像に基づき、撮影対象の同一箇所についての診断の精度を向上させることができる。

前記第１の照明部は、赤外線または紫外線によって前記撮影対象を照明し、前記第２の照明部は、可視光によって前記撮影対象を照明してもよい。

第１の照明部と第２の照明部とで照明光の波長を分けることにより、撮影対象で反射された照明光（反射光）の光路を波長に応じて分離したり、撮像部の各画素に入射する光を波長に応じて分けることが可能となる。これにより、撮影タイミングが同時のときでも、第１の照明部の照明下で撮影した画像と、第２の照明部の照明下で撮影した画像とを明確に区別して取得することができる。また、赤外線や紫外線を撮影対象に４５度を超える角度で照射しても、撮影画像に陰影を生じさせることは可能であり、その陰影に基づいて表面凹凸を検出することができる。さらに、赤外線や紫外線は人間の眼には見えないことから、深い角度からの照明光が撮影対象のユーザに意識されることなく、撮影を行うことができる。

前記撮像部は、前記撮影対象を照明して反射された赤外線または紫外線の光路と、前記撮影対象を照明して反射された可視光の光路とを分離するための光学素子と、前記光学素子で光路分離された赤外線または紫外線を受光する第１の撮像素子と、前記光学素子で光路分離された可視光を受光する第２の撮像素子とを備えていてもよい。

この場合、第１の照明部の照明下での撮影のタイミングと、第２の照明部の照明下での撮影のタイミングとが同時であっても、第１の照明部の照明による反射光（赤外線または紫外線）の光路と、第２の照明部の照明による反射光（可視光）の光路とを光学素子にて分離して、第１の撮像素子および第２の撮像素子にてそれぞれの照明による撮影画像を確実に取得することができる。

前記撮像部は、赤外線または紫外線のみを透過させる第１のフィルタと、可視光のみを透過させる第２のフィルタとが並べられた色フィルタと、前記第１のフィルタを透過した光を受光する画素と、前記第２のフィルタを透過した光を受光する画素とが並べられた撮像素子とを備えていてもよい。

この場合、色フィルタを介して、照明角度の異なる２種の撮影画像を同一の撮像素子にて取得することができる。したがって、撮影対象から撮像素子に至る照明光（反射光）の光路を、光学素子によって波長に応じて分離する構成や、分離した各光路に対応して撮像素子を設ける構成に比べて、装置の構成を簡素化することができ、装置の小型化および低コスト化を図ることができる。

本発明は、生体の器官およびその周縁部を撮影してその特徴を検出する装置に利用可能である。

１ 器官画像撮影装置
２ 照明部
２ａ 第１の照明部
２ｂ 第２の照明部
３ 撮像部
５ 検出部
２２ 赤外反射ミラー（光学素子）
２３ 可視用センサ（第２の撮像素子）
２４ 赤外用センサ（第１の撮像素子）
２５ 色フィルタ
２６ 撮像素子

Claims (12)

1. 生体の器官を含む撮影対象を撮影して画像を取得する撮像部と、
   前記撮像部にて取得された前記画像に基づいて、前記撮影対象の特徴を検出する検出部とを備えた器官画像撮影装置であって、
   前記撮影対象を通る前記撮像部の撮影光軸に対して４５度を超え、かつ、９０度以下の角度で、前記撮影対象を照明する照明部をさらに備え、
   前記撮像部は、前記照明部による照明下で前記撮影対象により形成される陰影を撮影し、
   前記検出部は、前記陰影に基づいて、前記撮影対象の凹凸および前記撮影対象に含まれる器官の境界を検出することを特徴とする器官画像撮影装置。
2. 前記陰影は、前記器官の周縁部に形成され、
   前記検出部は、前記周縁部の表面凹凸を検出することを特徴とする請求項１に記載の器官画像撮影装置。
3. 前記器官は、舌であり、
   前記表面凹凸は、前記舌の歯痕であることを特徴とする請求項２に記載の器官画像撮影装置。
4. 前記陰影は、前記器官の下部の表面に形成され、
   前記検出部は、前記器官の下部の表面凹凸を検出することを特徴とする請求項１に記載の器官画像撮影装置。
5. 前記器官は、眼であり、
   前記表面凹凸は、前記眼の下のたるみであることを特徴とする請求項４に記載の器官画像撮影装置。
6. 前記撮像部は、前記照明部の照明により、前記器官と、前記器官の周縁部に形成される陰影とを撮影し、
   前記検出部は、前記撮像部にて取得された画像から、輝度が所定値以上の領域を切り出すことを特徴とする請求項１に記載の器官画像撮影装置。
7. 前記照明部は、赤外線または紫外線によって前記撮影対象を照明することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の器官画像撮影装置。
8. 前記照明部を第１の照明部とすると、
   前記撮影光軸に対して４５度以下の角度で前記撮影対象を照明する第２の照明部をさらに備え、
   前記撮像部は、前記第１の照明部による照明下での第１の撮影と、前記第２の照明部による照明下での第２の撮影とを行うことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の器官画像撮影装置。
9. 前記撮像部は、前記第１の撮影と前記第２の撮影とを同時に行うことを特徴とする請求項８に記載の器官画像撮影装置。
10. 前記第１の照明部は、赤外線または紫外線によって前記撮影対象を照明し、
    前記第２の照明部は、可視光によって前記撮影対象を照明することを特徴とする請求項９に記載の器官画像撮影装置。
11. 前記撮像部は、
    前記撮影対象を照明して反射された赤外線または紫外線の光路と、前記撮影対象を照明して反射された可視光の光路とを分離するための光学素子と、
    前記光学素子で光路分離された赤外線または紫外線を受光する第１の撮像素子と、
    前記光学素子で光路分離された可視光を受光する第２の撮像素子とを備えていることを特徴とする請求項１０に記載の器官画像撮影装置。
12. 前記撮像部は、
    赤外線または紫外線のみを透過させる第１のフィルタと、可視光のみを透過させる第２のフィルタとが並べられた色フィルタと、
    前記第１のフィルタを透過した光を受光する画素と、前記第２のフィルタを透過した光を受光する画素とが並べられた撮像素子とを備えていることを特徴とする請求項１０に記載の器官画像撮影装置。

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