JPWO2018051619A1 - 内視鏡システム - Google Patents
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Abstract
0.3 ≦ α ≦ 1.3 ・・・(1)
0.25 ≦ α×β ≦ 1.2 ・・・(2)
Description
本発明の一態様は、互いに異なる色の光を発する複数の固体照明素子を有する光源装置と、2次元配列された複数色のカラーフィルタを含むカラーフィルタアレイを有し、前記光源装置からの光によって照明された被写体を撮影する撮像素子とを備え、前記光源装置が、青色の波長領域にピーク強度を有する青色光を発する第1の固体照明素子と、緑色の波長領域にピーク強度を有する緑色光を発する第2の固体照明素子とを備え、通常観察モードにおいて前記第1の固体照明素子および前記第2の固体照明素子を同時点灯または順次点灯させ、前記カラーフィルタアレイが、シアン色のカラーフィルタおよび青色のカラーフィルタを有するとともに、前記シアン色のカラーフィルタは、緑色および青色の波長領域に感度を有し、前記シアン色のカラーフィルタ、前記青色光および前記緑色光が、下記条件式(1)および(2)を満足する内視鏡システムである。
0.3 ≦ α ≦ 1.3 ・・・(1)
0.25 ≦ α×β ≦ 1.2 ・・・(2)
ただし、αは、前記シアン色のカラーフィルタの緑色の波長領域における感度(CyG)に対する前記シアン色のカラーフィルタの青色の波長領域における感度(CyB)の比(CyB/CyG)であり、βは、前記緑色光の光量(L2)に対する前記青色光の光量(L1)の比(L1/L2)である。
このようにすることで、通常光画像の画質を維持しながら、狭帯域光画像の解像度を高めることができる。
上記態様においては、前記青色の波長領域が、390nm以上495nm以下であり、前記緑色の波長領域が、495nmを超え570nm以下であってもよい。
被写体によって反射された紫色光は、Bフィルタを透過してB画素によって検出される。したがって、狭帯域光観察モードにおいて、狭帯域光画像の生成に必要なB情報およびG情報を含むB信号およびCy信号が適切な強さで得られる。これにより、画像処理においてB信号およびCy信号に乗じるゲインを抑え、低ノイズの狭帯域光画像を得ることができる。
本実施形態に係る内視鏡システム1は、図1に示されるように、体内に挿入され被写体への照明光の照射および画像信号の取得を行う細長いスコープ2と、該スコープ2の基端に接続されスコープ2への照明光の供給および画像の生成を行う駆動制御装置3と、該駆動制御装置3に接続されたモニタ4とを備えている。
照明光学系5は、スコープ2内に長手方向に沿って配置され基端から先端へ照明光を導光する導光部材7と、スコープ2の先端に設けられ導光部材7の先端から射出された照明光をスコープ2の先端前方に向かって射出する照明レンズ8とを備えている。
Bフィルタは、青色の波長領域(B領域)に感度を有し、青色の光を選択的に透過させる。したがって、B画素は、B領域に高い感度を有し、B領域の反射光の情報(B情報)を含むB信号を出力する。B領域は、390nm以上495nm以下であり、紫色の波長領域(V領域)の一部も含む。
Cyフィルタは、B領域および緑色の波長領域(G領域)に感度を有し、紫色、青色および緑色の光を選択的に透過させる。したがって、Cy画素は、B領域およびG領域に高い感度を有し、B情報およびG領域の反射光の情報(G情報)を含むCy信号を出力する。G領域は、495nmを超え570nm以下である。
Rフィルタは、赤色の波長領域(R領域)に感度を有し、赤色の光を選択的に透過させる。したがって、R画素は、R領域に高い感度を有し、R領域の反射光の情報(R情報)を含むR信号を出力する。
光源装置13は、4色のLED15V,15B,15G,15Rと、LED15V,15B,15G,15Rの点灯および消灯を制御する光源制御部16とを備えている。
B−LED(第1の固体照明素子)15Bは、B領域にピーク強度を有しV光よりも長波長の青色光(B光)を発する。
G−LED(第2の固体照明素子)15Gは、G領域にピーク強度を有する緑色光(G光)を発する。
R−LED15Rは、R領域にピーク強度を有する赤色光(R光)を発する。
なお、通常観察モードにおいて、光源制御部16がLED15V,15B,15G,15Rを順次点灯させ、V光、B光、G光およびR光の反射光を撮像素子10によって順次検出してもよい。
モニタ4は、受信した白色光画像またはNBI画像を表示する。
Cyフィルタは、下記の条件式(1)を満足する分光感度特性を有する。
0.3 ≦ α ≦ 1.3 ・・・(1)
式(1)において、α=CyB/CyGである。CyBは、CyフィルタのB領域における感度であり、CyGは、CyフィルタのG領域おける感度である。CyBおよびCyGは、例えば、図3に示されるCyフィルタの透過曲線のB領域(390nm〜495nm)およびG領域(495nm〜570nm)における積分値である。図3に示されるCyフィルタにおいて、CyG=6.9、CyB=2.75、α=0.4である。
αが1.3を超える場合、Cy画素によって取得されるB情報が増大するためNBI画像の解像度は高くなるが、Cy信号に含まれるG情報とB情報との分離が難しくなる。Cy信号からB信号を単に差し引くことでG情報を抽出した場合には、G情報が少なくなり、白色光画像の色再現性が低下する。高い色再現性を得るためにCy信号にゲインを乗じた場合には、Cy信号のノイズが増大し、白色光画像の画質の低下を招く。
0.25 ≦ α×β ≦ 1.2 ・・・(2)
式(2)において、β=L1/L2である。L1は、B光の光量であり、L2は、G光の光量である。L1は、例えば、図4に示されるB光の強度曲線のB領域における積分値であり、L2は、例えば、図4に示されるG光の強度曲線のG領域における積分値である。光量L1,L2は、例えば、光源制御部16がLED15B,15Gの出力を制御することによって、式(2)の範囲内となるように調整される。図4に示される白色光において、β=3.0である。したがって、本実施形態において、α×β=1.2となる。
α×βが1.2よりも大きい場合、B画素への入射光量がCy画素への入射光量に対して多くなり、Cy画素よりも早くB画素が飽和することにより狭帯域光画像の色再現性が低下し得る。高い色再現性を得るためにはCy信号に大きなゲインを乗じなければならず、NBI画像のノイズが増大する。
ユーザが観察モード切替スイッチ19によって通常観察モードを選択すると、光源制御部16が通常観察モードでLED15V,15B,15G,15Rを制御することによって、白色光が被写体に照射される。そして、白色光の反射光が撮像素子10によって検出され、V光およびB光の反射光の情報を含むB信号と、V光、B光およびG光の反射光の情報を含むCy信号と、R光の反射光の情報を含むR信号とが、画像処理装置14に送信される。画像処理装置14において、R信号がRチャネルに割り当てられ、Cy信号とB信号との差分がGチャネルに割り当てられ、Cy信号の残りとB信号がB信号に割り当てられることによって、白色光画像が生成され、モニタ4に表示される。
また、条件式(1)および(2)を満足することによって、上記のNBI画像の高解像度と、白色光画像の高色再現性および低ノイズとを両立することができるという利点がある。すなわち、白色光画像の生成処理において各信号に大きなゲインを乗じずとも、白色光画像の高い色再現性を得ることができる。
図9から図14に示される第1の変形例において、CyG=7.5、CyB=6.0、α=0.8、β=0.9、α×β=0.72であり、条件式(1)および(2)を満足している。第1の変形例においては、図3および図4に示される例に比べて、CyフィルタのG領域の感度が高くなっており、V光およびB光の光量が少なくなっている。
例えば、2×2の単位配列において、Cyフィルタの数を1個とし、RフィルタまたはBフィルタの数を2個にしてもよい。あるいは、単位配列が、3×3の9個のカラーフィルタまたは4×4の16個のカラーフィルタから構成されていてもよい。
10 撮像素子
12 カラーフィルタアレイ
13 光源装置
15V V−LED(第3の固体照明素子)
15B B−LED(第1の固体照明素子)
15G G−LED(第2の固体照明素子)
本発明の一態様は、互いに異なる色の光を発する複数の固体照明素子を有する光源装置と、2次元配列された複数色のカラーフィルタを含むカラーフィルタアレイを有し、前記光源装置からの光によって照明された被写体を撮影する撮像素子とを備え、前記光源装置が、青色の波長領域にピーク強度を有する青色光を発する第1の固体照明素子と、緑色の波長領域にピーク強度を有する緑色光を発する第2の固体照明素子と、前記青色の波長領域と一部重複する紫色の波長領域にピーク強度を有する紫色光を発する第3の固体照明素子と、赤色の波長領域にピーク強度を有する赤色光を発する第4の固体照明素子とを備え、通常観察モードにおいて前記第1の固体照明素子、前記第2の固体照明素子、前記第3の固体照明素子および前記第4の固体照明素子を同時点灯または順次点灯させ、狭帯域光観察モードにおいて前記第2の固体照明素子と前記第3の固体照明素子を点灯させ、かつ、前記第1の固体照明素子と第4の固体照明素子を消灯させ、前記カラーフィルタアレイが、シアン色のカラーフィルタおよび青色のカラーフィルタを有するとともに、前記シアン色のカラーフィルタは、緑色および青色の波長領域に感度を有し、前記シアン色のカラーフィルタと、前記通常観察モードおよび前記狭帯域光観察モードにおいて前記光源装置が発する前記青色の波長領域の光および前記緑色の波長領域の光とが、下記条件式(1)および(2)を満足する内視鏡システムである。
0.3 ≦ α ≦ 1.3 ・・・(1)
0.25 ≦ α×β ≦ 1.2 ・・・(2)
ただし、αは、前記シアン色のカラーフィルタの緑色の波長領域における感度(CyG)に対する前記シアン色のカラーフィルタの青色の波長領域における感度(CyB)の比(CyB/CyG)であり、βは、前記緑色の波長領域の光の光量(L2)に対する前記青色の波長領域の光の光量(L1)の比(L1/L2)である。
被写体によって反射された紫色光は、Bフィルタを透過してB画素によって検出される。したがって、狭帯域光観察モードにおいて、狭帯域光画像の生成に必要なB情報およびG情報を含むB信号およびCy信号が適切な強さで得られる。これにより、画像処理においてB信号およびCy信号に乗じるゲインを抑え、低ノイズの狭帯域光画像を得ることができる。
Claims (5)
- 互いに異なる色の光を発する複数の固体照明素子を有する光源装置と、
2次元配列された複数色のカラーフィルタを含むカラーフィルタアレイを有し、前記光源装置からの光によって照明された被写体を撮影する撮像素子とを備え、
前記光源装置が、青色の波長領域にピーク強度を有する青色光を発する第1の固体照明素子と、緑色の波長領域にピーク強度を有する緑色光を発する第2の固体照明素子とを備え、通常観察モードにおいて前記第1の固体照明素子および前記第2の固体照明素子を同時点灯または順次点灯させ、
前記カラーフィルタアレイが、シアン色のカラーフィルタおよび青色のカラーフィルタを有するとともに、前記シアン色のカラーフィルタは、緑色および青色の波長領域に感度を有し、
前記シアン色のカラーフィルタ、前記青色光および前記緑色光が、下記条件式(1)および(2)を満足する内視鏡システム。
0.3 ≦ α ≦ 1.3 ・・・(1)
0.25 ≦ α×β ≦ 1.2 ・・・(2)
ただし、
αは、前記シアン色のカラーフィルタの緑色の波長領域における感度(CyG)に対する前記シアン色のカラーフィルタの青色の波長領域における感度(CyB)の比(CyB/CyG)であり、
βは、前記緑色光の光量(L2)に対する前記青色光の光量(L1)の比(L1/L2)
である。 - 前記撮像素子の全画素数に対する前記シアン色のカラーフィルタに対応する画素の数の割合が、4分の1以上である請求項1に記載の内視鏡システム。
- 前記青色の波長領域が、390nm以上495nm以下であり、
前記緑色の波長領域が、495nmを超え570nm以下である請求項1または請求項2に記載の内視鏡システム。 - 前記光源装置が、紫色の波長領域にピーク強度を有する紫色光を発する第3の固体照明素子を備え、狭帯域光観察モードにおいて、前記第1の固体照明素子および前記第3の固体照明素子を点灯させる請求項1から請求項3のいずれかに記載の内視鏡システム。
- 前記紫色の波長領域は、380nm以上440nm以下である請求項4に記載の内視鏡システム。
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- 2017-07-11 WO PCT/JP2017/025200 patent/WO2018051619A1/ja active Application Filing
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