專利名稱：生物體觀測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用拍攝生物體而獲得的彩色圖像信號，并通過信號處 理作為光譜圖像顯示在顯示裝置上的生物體觀測裝置。
背景技術(shù)：
以往，作為生物體觀測裝置，廣泛使用照射照明光來獲得體腔內(nèi)的 內(nèi)窺鏡圖像的內(nèi)窺鏡裝置。在這種內(nèi)窺鏡裝置中，使用具有攝像部的電 子內(nèi)窺鏡，該攝像部使用光導(dǎo)等將來自光源裝置的照明光導(dǎo)入到體腔內(nèi)， 并通過其返回光拍攝被攝體，該內(nèi)窺鏡裝置通過視頻處理器對來自攝像 部的攝像信號進(jìn)行信號處理，從而在觀察監(jiān)視器上顯示內(nèi)窺鏡圖像，來 觀察患部等觀察部位。在內(nèi)窺鏡裝置中進(jìn)行通常的生物體組織觀察的情況下，作為一種方式，利用光源裝置發(fā)出可見光區(qū)域的白色光，經(jīng)由例如RGB等的旋轉(zhuǎn)濾 波器，向被攝體照射面順次光，由視頻處理器對該面順次光的返回光進(jìn) 行同時化來進(jìn)行圖像處理，從而獲得彩色圖像。并且，在內(nèi)窺鏡裝置中 進(jìn)行通常的生物體組織觀察的情況下，作為其他方式，在內(nèi)窺鏡的攝像 部的攝像面的前表面配置色卡(color chip)，利用光源裝置發(fā)出可見光區(qū) 域的白色光，利用色卡將該白色光的返回光按照各顏色成分進(jìn)行分離， 從而進(jìn)行拍攝，利用視頻處理器進(jìn)行圖像處理，由此獲得彩色圖像。根據(jù)所照射的光的波長，生物體組織的光吸收特性和散射特性不同， 所以，例如在日本特開2002-95635號公報中公開了如下的窄頻帶光內(nèi)窺 鏡裝置向生物體組織照射離散的光譜特性的窄頻帶的RGB面順次光作 為可見光區(qū)域的照明光，獲得生物體組織的期望深部的組織信息。在曰本特開2003-93336號公報中公開了如下的窄頻帶光內(nèi)窺鏡裝 置對基于可見光區(qū)域的照明光的圖像信號進(jìn)行信號處理，生成離散的
光譜圖像，獲得生物體組織的期望深部的組織信息。在該日本特開2003-93336號公報的裝置中，進(jìn)行如下處理針對獲 得通常光觀察圖像時的照明光量，利用光量控制部降低獲得光譜圖像時 的照明光量(例如，照明光照射定時控制、光斬波器控制、燈施加電流 控制和電子快門控制等)，并進(jìn)行避免作為攝像部的CCD的飽和的控制。但是，例如在上述日本特幵2003-93336號公報所記載的裝置中，在 向被攝體照射來自燈的照明光的照明光學(xué)系統(tǒng)以及拍攝被攝體像的攝像 光學(xué)系統(tǒng)中，例如，由于遮斷近紫外光用的內(nèi)窺鏡的光導(dǎo)的傳送特性以 及插入在光源光路上的紅外截止濾波器的透射特性等，大多為藍(lán)色波長 頻帶的照明光量降低，并且CCD的靈敏度特性也在藍(lán)色波長頻帶降低， 所以，根據(jù)所拍攝的圖像信息來生成該藍(lán)色波長頻帶的光譜圖像時，與 其他波長頻帶的光譜圖像相比，具有S/N相對較低的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于，提供一種生物體觀 測裝置，該生物體觀測裝置能夠改善基于可見光區(qū)域的照明光的離散的 光譜圖像生成中的S/N。本發(fā)明的一個方式的生物體觀測裝置具有照明部，其向作為被檢 體的生物體照射光；和/或信號處理控制部，其對攝像部的動作進(jìn)行控制 并向顯示裝置輸出攝像信號，所述攝像部根據(jù)來自該照明部的照明光， 對從所述生物體反射的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并生成所述攝像信號，該生物體 觀測裝置的特征在于，其具有光譜信號生成部，其根據(jù)所述攝像信號，通過信號處理來生成與光學(xué)波長窄頻帶的圖像對應(yīng)的光譜信號；以及顏色調(diào)節(jié)部，在向所述顯示裝置輸出所述光譜信號時，該顏色調(diào)節(jié)部按照形 成該光譜信號的多個頻帶來調(diào)節(jié)色調(diào)，在從所述照明部到所述攝像部的光 路上還設(shè)置光譜特性控制部，該光譜特性控制部控制針對所述光路上的光 的光譜特性。


圖1是示出本發(fā)明的實施例1的電子內(nèi)窺鏡裝置的外觀的外觀圖。 圖2是示出圖1的電子內(nèi)窺鏡裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是示出圖2的光量限制濾波器的透射特性的圖。 圖4是示出在圖2的CCD前表面設(shè)置的顏色濾波器的排列的圖。 圖5是說明圖2的矩陣運算部中計算矩陣的矩陣計算方法的圖。 圖6是示出由圖2的矩陣運算部所生成的光譜圖像的光譜特性的圖。 圖7是示出通過圖2的電子內(nèi)窺鏡裝置觀察到的生物體組織的層方 向結(jié)構(gòu)的圖。圖8是說明來自圖2的電子內(nèi)窺鏡裝置的照明光到達(dá)生物體組織的 層方向的狀態(tài)的圖。圖9是示出通過圖2的電子內(nèi)窺鏡裝置進(jìn)行通常觀察時的RGB光的 各波段的光譜特性的圖。圖10是示出圖9的通常觀察時的基于RGB光的各波段圖像的第1圖。圖11是示出圖9的通常觀察時的基于RGB光的各波段圖像的第2圖。圖12是示出圖9的通常觀察時的基于RGB光的各波段圖像的第3圖。圖13是示出圖6的各光譜圖像的第1圖。 圖14是示出圖6的各光譜圖像的第2圖。 圖15是示出圖6的各光譜圖像的第3圖。圖16是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第1圖。 圖17是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第2圖。 圖18是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第3圖。 圖19是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第4圖。 圖20是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第5圖。 圖21是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第6圖。 圖22是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第7圖。 圖23是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第8圖。
圖24是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第9圖。 圖25是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第10圖。 圖26是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第11圖。 圖27是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第12圖。 圖28是說明由圖2的矩陣運算部所生成的光譜圖像的白平衡處理的圖。
圖29是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第13圖。 圖30是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第14圖。 圖31是示出圖1的內(nèi)窺鏡裝置主體的背面的板槽(board slot)的結(jié)
構(gòu)的圖。
圖32是說明插入設(shè)置在圖31的板槽中的功能擴(kuò)張基板的追加功能 菜單的第l圖。
圖33是說明插入設(shè)置在圖31的板槽中的功能擴(kuò)張基板的追加功能 菜單的第2圖。
圖34是說明插入設(shè)置在圖31的板槽中的功能擴(kuò)張基板的追加功能 菜單的第3圖。
圖35是示出可以連接在圖2的內(nèi)窺鏡裝置主體上的波長選擇用的專
用鍵盤的一例的圖。
圖36是示出圖4的顏色濾波器的變形例的排列的圖。
圖37是示出本發(fā)明的實施例2的電子內(nèi)窺鏡裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖38是示出圖37的RGB旋轉(zhuǎn)濾波器的結(jié)構(gòu)的圖。
圖39是示出第1光譜圖像生成模式即在光路上沒有光量限制濾波器
時、透過圖38的RGB旋轉(zhuǎn)濾波器的光的光譜特性的圖。
圖40是示出第2光譜圖像生成模式即在光路上存在光量限制濾波器
時、透過圖38的RGB旋轉(zhuǎn)濾波器的光的光譜特性的圖。
圖41是示出圖37的電子內(nèi)窺鏡裝置的變形例的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖42是示出圖41的RGB旋轉(zhuǎn)濾波器的結(jié)構(gòu)的圖。
圖43是示出圖37的RGB旋轉(zhuǎn)濾波器的變形例的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖敘述本發(fā)明的實施例。 (實施例l)
圖1 圖36涉及本發(fā)明的實施例1，圖1是示出電子內(nèi)窺鏡裝置的
外觀的外觀圖，圖2是示出圖1的電子內(nèi)窺鏡裝置的結(jié)構(gòu)的框圖，圖3 是示出圖2的光量限制濾波器的透射特性的圖，圖4是示出在圖2的CCD 前表面設(shè)置的顏色濾波器的排列的圖，圖5是說明圖2的矩陣運算部中 計算矩陣的矩陣計算方法的圖，圖6是示出由圖2的矩陣運算部所生成 的光譜圖像的光譜特性的圖，圖7是示出通過圖2的電子內(nèi)窺鏡裝置觀 察到的生物體組織的層方向結(jié)構(gòu)的圖，圖8是說明來自圖2的電子內(nèi)窺 鏡裝置的照明光到達(dá)生物體組織的層方向的狀態(tài)的圖，圖9是示出通過 圖2的電子內(nèi)窺鏡裝置進(jìn)行通常觀察時的RGB光的各波段的光譜特性的 圖，圖10是示出圖9的通常觀察時的基于RGB光的各波段圖像的第1 圖。
圖11是示出圖9的通常觀察時的基于RGB光的各波段圖像的第2 圖，圖12是示出圖9的通常觀察時的基于RGB光的各波段圖像的第3 圖，圖13是示出圖6的各光譜圖像的第1圖，圖14是示出圖6的各光 譜圖像的第2圖，圖15是示出圖6的各光譜圖像的第3圖，圖16是說 明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第1圖，圖17是說明使 用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第2圖，圖18是說明使用了 圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第3圖，圖19是說明使用了圖2 的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第4圖，圖20是說明使用了圖2的觸 摸面板功能的圖形用戶界面的第5圖。
圖21是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第6圖， 圖22是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第7圖，圖23 是說明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第8圖，圖24是說 明使用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第9圖，圖25是說明使 用了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第10圖，圖26是說明使用 了圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第11圖，圖27是說明使用了
圖2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第12圖，圖28是說明由圖2的 矩陣運算部所生成的光譜圖像的白平衡處理的圖，圖29是說明使用了圖 2的觸摸面板功能的圖形用戶界面的第13圖，圖30是說明使用了圖2的 觸摸面板功能的圖形用戶界面的第14圖。
圖31是示出圖1的內(nèi)窺鏡裝置主體的背面的板槽(board slot)的結(jié) 構(gòu)的圖，圖32是說明插入設(shè)置在圖31的板槽中的功能擴(kuò)張基板的追加 功能菜單的第1圖，圖33是說明插入設(shè)置在圖31的板槽中的功能擴(kuò)張 基板的追加功能菜單的第2圖，圖34是說明插入設(shè)置在圖31的板槽中 的功能擴(kuò)張基板的追加功能菜單的第3圖，圖35是示出可以連接在圖2 的內(nèi)窺鏡裝置主體上的波長選擇用的專用鍵盤的一例的圖，圖36是示出 圖4的顏色濾波器的變形例的排列的圖。
在作為本發(fā)明的實施例中的生物體觀測裝置的電子內(nèi)窺鏡裝置中， 從照明用光源向作為被檢體的生物體照射光，利用作為攝像部的固體攝 像元件接收根據(jù)該照射光從生物體反射的光，并對其進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，從 而生成彩色圖像信號即攝像信號，根據(jù)該攝像信號，通過信號處理，生 成與光學(xué)波長窄頻帶的圖像對應(yīng)的光譜信號即光譜圖像信號(以下簡稱 為光譜圖像)。
如圖1所示，實施例1的電子內(nèi)窺鏡裝置100具有作為觀察部的 內(nèi)窺鏡101、內(nèi)窺鏡裝置主體105、作為顯示裝置的顯示監(jiān)視器106。并 且，內(nèi)窺鏡101主要由以下部分構(gòu)成插入部102，其插入到被檢體的體 內(nèi)；前端部103，其設(shè)置在該插入部102前端；以及角度操作部104，其 設(shè)置在插入部102的前端側(cè)的相反側(cè)，用于指示前端部103的彎曲動作 等。
在內(nèi)窺鏡裝置主體105中，對由軟性鏡即內(nèi)窺鏡101所取得的被檢 體圖像進(jìn)行規(guī)定的信號處理，在顯示監(jiān)視器106上顯示處理后的圖像。 在顯示監(jiān)視器106的顯示部上設(shè)有觸摸面板106a，在顯示監(jiān)視器106的 顯示部上顯示各種設(shè)定畫面，實現(xiàn)使用了觸摸面板106a的指示設(shè)備功能 (以下稱為觸摸面板功能)的圖形界面。
接著，參照圖2詳細(xì)說明內(nèi)窺鏡裝置主體105。另外，圖2是電子
內(nèi)窺鏡裝置100的框圖。
如圖2所示，內(nèi)窺鏡裝置主體105主要由以下部分構(gòu)成作為照明 部的光源部41、作為信號處理控制部的控制部42、主體處理裝置43。控 制部42和主體處理裝置43構(gòu)成如下的信號處理控制部其控制所述光 源部41和/或作為攝像部的CCD21的動作，向作為顯示裝置的顯示監(jiān)視 器106輸出圖像信號，并控制觸摸面板106a的觸摸面板功能。并且，控 制部42與存儲各種數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲部44連接。
另外，在本實施例中，對在作為1個單元的內(nèi)窺鏡裝置主體105內(nèi) 具有光源部41和進(jìn)行圖像處理等的主體處理裝置43的情況進(jìn)行了說明， 但是，這些光源部41和主體處理裝置43也可以作為獨立于內(nèi)窺鏡裝置 主體105的單元以可以取下的方式構(gòu)成。
作為照明部的光源部41與控制部42和內(nèi)窺鏡101連接，根據(jù)來自 控制部42的信號，以規(guī)定光量照射白色光(也包含不完全是白色光的情
況)。并且，光源部41具有作為白色光源的燈15;紅外截止濾波器15a;
作為光譜特性控制部的光量限制濾波器16，其在光路上插入/取出，限制 白色光在規(guī)定波長頻帶的光量；濾波器插入/取出驅(qū)動部17,其在光路上 插入/取出光量限制濾波器16;以及射出白色光的聚光透鏡18。
圖3示出光量限制濾波器16的透射特性。例如如圖3所示，當(dāng)光量 限制濾波器16設(shè)藍(lán)色頻帶的透射率為100%時，將其他頻帶的透射率限 制為50%。
并且，經(jīng)由連接器11連接在光源部41上的內(nèi)窺鏡101，在前端部 103上具有物鏡19和CCD等固體攝像元件21 (以下簡稱為CCD)。本實 施例中的CCD 21是單板式(用于同時式電子內(nèi)窺鏡的CCD)，是原色型。 另夕卜，圖4示出在CCD21的攝像面上配置的顏色濾波器的排列。在CCD 21的攝像面上配置的顏色濾波器構(gòu)成顏色分解部。
并且，如圖2所示，插入部102在內(nèi)部具有光導(dǎo)14,其將從光源 部41照射的光引導(dǎo)到前端部103;信號線，其用于將由CCD 21所獲得 的被檢體圖像傳送到主體處理裝置43;以及鉗子通道28等，其用于進(jìn)行 處置。另外，用于向鉗子通道28插入鉗子的鉗子口 29設(shè)置于操作部104
附近。
操作部104在內(nèi)部設(shè)置有用于存儲內(nèi)窺鏡101的類別信息的ID部
110。 并且，操作部104在外表面設(shè)置有用于指示各種操作的指示開關(guān)部
111。 指示幵關(guān)部lll至少具有模式切換開關(guān)，該模式切換開關(guān)指示用于
生成改善了 S/N的光譜圖像的后述的光譜圖像生成模式。
并且，作為生物體觀測裝置用的信號處理裝置的主體處理裝置43與 光源部41同樣，經(jīng)由連接器11連接在內(nèi)窺鏡101上。主體處理裝置43 在內(nèi)部具有用于驅(qū)動所述內(nèi)窺鏡101內(nèi)的所述CCD 21的CCD驅(qū)動器 431。并且，主體處理裝置43具有亮度信號處理系統(tǒng)和顏色信號處理系 統(tǒng)，作為用于獲得通常圖像即彩色圖像的信號電路系統(tǒng)。
主體處理裝置43的所述亮度信號處理系統(tǒng)具有輪廓校正部432， 其與所述CCD21連接，對來自CCD21的攝像信號進(jìn)行輪廓校正；以及 亮度信號處理部434，其根據(jù)該輪廓校正部432所校正的數(shù)據(jù)，生成亮度 信號。并且，主體處理裝置43的所述顏色信號處理系統(tǒng)具有釆樣保持 電路(S/H電路)433a 433c，其與所述CCD21連接，進(jìn)行由CCD 21 所獲得的攝像信號的采樣等，生成RGB信號；以及顏色信號處理部435, 其與該S/H電路433a 433c的輸出連接，生成顏色信號。
并且，主體處理裝置43具有通常圖像生成部437，該通常圖像生成 部437根據(jù)亮度信號處理系統(tǒng)和顏色信號處理系統(tǒng)的輸出生成1個通常 圖像即彩色圖像。該通常圖像生成部437向顯示圖像生成部439輸出亮 度信號即Y信號、以及色差信號即R-Y信號和B-Y信號，顯示圖像生成 部439根據(jù)Y信號、R-Y信號和B-Y信號，生成在顯示監(jiān)視器106上顯 示的通常圖像即彩色圖像的通常圖像信號。
另一方面，作為用于獲得光譜信號即光譜圖像信號的信號電路系統(tǒng)， 主體處理裝置43具有作為光譜信號生成部的矩陣運算部436，該矩陣運 算部436被輸入S/H電路433a 433c的輸出(RGB信號)，并對RGB信 號進(jìn)行規(guī)定的矩陣運算。所述矩陣運算部436中的矩陣運算是指進(jìn)行如 下處理對彩色圖像信號彼此進(jìn)行相加處理等，并且，乘以通過后述的 矩陣計算方法所求出的矩陣。
另外，在本實施例中，作為該矩陣運算的方法，對使用了電子電路 處理(由使用了電子電路的硬件進(jìn)行的處理)的方法進(jìn)行了說明，但是， 也可以是使用了數(shù)值數(shù)據(jù)處理(由使用了程序的軟件進(jìn)行的處理)的方 法。并且，在實施時還可以對這些方法進(jìn)行組合。
利用顏色調(diào)節(jié)部即顏色調(diào)節(jié)部440對矩陣運算部436的輸出即光譜 圖像信號F1 F3進(jìn)行顏色調(diào)節(jié)運算，通過光譜圖像信號F1 F3生成光 譜彩色通道圖像信號Rch、 Gch、 Bch。所生成的光譜彩色通道圖像信號 Rch、 Gch、 Bch經(jīng)由顯示圖像生成部439發(fā)送到顯示監(jiān)視器106的RGB 的彩色通道R- (ch)、 G- (ch)、 B國(ch)。
另外，顯示圖像生成部439生成由通常圖像和/或光譜圖像等構(gòu)成的 顯示圖像，向顯示監(jiān)視器106輸出顯示圖像，并且，還可以進(jìn)行顯示光 譜圖像彼此之間的切換。即，操作者可以根據(jù)通常圖像、基于彩色通道 R- (ch)的光譜彩色通道圖像、基于彩色通道G- (ch)的光譜彩色通道 圖像、基于彩色通道B- (ch)的光譜彩色通道圖像，在顯示監(jiān)視器106 上選擇性地進(jìn)行顯示。并且，也可以構(gòu)成為能夠同時在顯示監(jiān)視器106 上顯示任意2個以上的圖像。特別地，在能夠同時顯示通常圖像和光譜 彩色通道圖像(以下也稱為光譜通道圖像)的情況下，能夠簡單地對比 進(jìn)行一般觀察的通常圖像和光譜通道圖像，能夠在參考各自的特征(通 常圖像的特征在于，顏色程度接近通常的肉眼觀察，易于進(jìn)行觀察。光 譜通道圖像的特征在于，能夠觀察在通常圖像中無法觀察的規(guī)定的血管 等。)的基礎(chǔ)上進(jìn)行觀察，在診斷上非常有用。
這里，對矩陣運算部436中計算矩陣的矩陣計算方法進(jìn)行說明。 (矩陣計算方法)
圖5是示出根據(jù)彩色圖像信號(這里，為了便于說明設(shè)為R'G，B， 但是如后所述，在補色型固體攝像元件中，也可以是G，Cy，Mg，Ye的組
合)生成相當(dāng)于與光學(xué)波長窄頻帶的圖像對應(yīng)的圖像的光譜圖像信號時 的信號的流程的概念圖。下面，向量和矩陣用粗字體或""(例如，將矩 陣A標(biāo)記為A的粗字體或者"A")進(jìn)行標(biāo)記，除此之外用沒有修飾的字 體進(jìn)行標(biāo)記。
首先，電子內(nèi)窺鏡裝置IOO對RWB的各個攝像部的作為光譜靈敏 度特性的彩色靈敏度特性迸行數(shù)值數(shù)據(jù)化。這里，R，G*B的彩色靈敏度 特性是指，使用白色光的光源，拍攝白色的被攝體時分別獲得的相對于 波長的輸出特性。
另外，R*G B的各個彩色靈敏度特性以簡化的曲線圖的方式示于各 圖像數(shù)據(jù)的右側(cè)。并且，將此時的R*G*B的彩色靈敏度特性分別設(shè)為n 維的列向量"R"*"G"*"B"。
接著，作為希望提取的光譜信號、例如3個光譜信號的基本光譜特 性，電子內(nèi)窺鏡裝置100對中心波長XI、 X2、 A3 (例如Xl-420nm、 X2=540nm、入3-605nm)的光譜圖像用的窄頻帶帶通濾波器Fl，F(xiàn)2*F3的 特性進(jìn)行數(shù)值數(shù)據(jù)化。另外，將此時的濾波器的特性分別設(shè)為n維的列 向量"F1"'"F2"'"F3"。
根據(jù)所獲得的數(shù)值數(shù)據(jù)，求出對以下關(guān)系進(jìn)行近似的最佳系數(shù)集合。 即，只要求出滿足下式的矩陣的要素即可。 CA-F ".(3)
這里，作為表示光譜特性的光譜數(shù)據(jù)的點列數(shù)n，滿足1!>3的關(guān)系，
所以，(3)式不是作為一元聯(lián)立方程式的解，而是作為線性最小二乘法
的解來求出。即，只要根據(jù)(3)式求解偽逆矩陣即可。若將矩陣"C" 的轉(zhuǎn)置矩陣設(shè)為"tC"，則(3)式如下 徵4]
'CC"CF …(4)
'"CC"為nXn的正方矩陣，所以，(4)式可以視為矩陣"A"的聯(lián)立方 程式，其解如下求出。 [數(shù)5]
A<CCTlrCF …(5)
對于由(5)式求出的矩陣"A"，電子內(nèi)窺鏡裝置ioo通過進(jìn)行(3)
式左邊的變換，能夠近似希望提取的窄頻帶帶通濾波器F1，F(xiàn)2*F3的特 性。
使用這樣計算出的矩陣，矩陣運算部436根據(jù)通常彩色圖像信號生 成光譜圖像信號。
接著，參照圖2詳細(xì)說明本實施方式的電子內(nèi)窺鏡裝置100的動作。
另外，下面首先說明通常圖像生成的動作，然后說明光譜圖像生成 的動作。
通常圖像生成
首先，說明光源部41的動作。根據(jù)來自控制部42的控制信號，將 濾波器插入/取出驅(qū)動部17設(shè)定在從光路上取出了光量限制濾波器16的 位置上。來自燈15的光束不經(jīng)由紅外截止濾波器15a透過光量限制濾波 器16，而是通過聚光透鏡18匯聚在作為光纖束的光導(dǎo)14的入射端，該 光導(dǎo)14設(shè)置在位于內(nèi)窺鏡101和光源部41的連接部上的連接器ll內(nèi)。
匯聚后的光束通過光導(dǎo)14，從設(shè)于前端部103的照明光學(xué)系統(tǒng)照射 到被檢體的體內(nèi)。所照射的光束在被檢體內(nèi)反射，經(jīng)由物鏡19，在CCD 21中按照圖4所示的顏色濾波器來收集信號。
所收集的信號并行地輸入到上述亮度信號處理系統(tǒng)和顏色信號處理 系統(tǒng)。將按照各個顏色濾波器收集到的信號按照每個像素進(jìn)行相加之后 輸入到亮度信號系統(tǒng)的輪廓校正部432，進(jìn)行輪廓校正后，輸入到亮度信 號處理部434。在亮度信號處理部434中生成亮度信號，并將其輸入到通 常圖像生成部437。并且，另一方面，在CCD 21中收集到的信號按照各個濾波器輸入 到S/H電路433a 433c，分別生成R，G，B信號。進(jìn)而，利用顏色信號處 理部435針對ROB信號生成顏色信號，在通常圖像生成部437中，根 據(jù)所述亮度信號和顏色信號生成Y信號、R-Y信號、B-Y信號，通過顯 示圖像生成部439在顯示監(jiān)視器106上顯示被檢體的通常圖像。光譜圖像生成在光譜圖像生成中具有2個生成模式。第1光譜圖像生成模式與通 常圖像生成時同樣，是不使來自燈15的光束透過光量限制濾波器16的 模式。第2光譜圖像生成模式是使來自燈15的光束透過光量限制濾波器 16的模式。在默認(rèn)狀態(tài)下，控制部42將光譜圖像的生成模式設(shè)定為所述 第1光譜圖像生成模式。然后，當(dāng)操作指示開關(guān)部111的模式切換開關(guān) 時，控制部42驅(qū)動控制濾波器插入/取出驅(qū)動部17，將濾波器插入/取出 驅(qū)動部17配置在來自燈15的光束的光路上，設(shè)定為第2光譜圖像生成 模式。其結(jié)果，在第2光譜圖像生成模式中，來自燈15的光束透過光量 限制濾波器16。另外，在本實施例中，不限于指示開關(guān)部111的模式切換開關(guān)，通 過操作設(shè)置在主體105上的鍵盤或觸摸面板106a，也可以將光譜圖像的 生成模式設(shè)定為第2光譜圖像生成模式。除此之外的動作在第1光譜圖 像生成模式和第2光譜圖像生成模式中相同，所以，以第l光譜圖像生 成模式為例進(jìn)行說明。并且，省略進(jìn)行與通常圖像生成同樣的動作的說 明。在第1光譜圖像生成模式的光譜圖像生成時，在矩陣運算部436中 對S/H電路433a 433c的輸出(RGB信號)進(jìn)行放大/相加處理。然后， 利用顏色調(diào)節(jié)部440對矩陣運算部436的輸出即光譜圖像信號Fl F3進(jìn) 行顏色調(diào)節(jié)運算，通過光譜圖像信號F1 F3生成光譜彩色通道圖像信號 Rch、 Gch、 Bch。將所生成的光譜彩色通道圖像信號Rch、 Gch、 Bch發(fā) 送到顯示監(jiān)視器106的1^8的彩色通道11- (ch)、 G- (ch)、 B- (ch)。
由此，主體處理裝置43能夠在顯示監(jiān)視器106上顯示光譜圖像，該光譜圖像相當(dāng)于利用經(jīng)由圖6所示的中心波長;u、 X2、入3的窄頻帶帶通濾波器F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3的窄頻帶光獲得的窄頻帶光觀察圖像。以下示出與窄頻帶帶通濾波器FPF2，F(xiàn)3對應(yīng)的、利用其偽濾波器特性生成的光譜圖像的一例。如圖7所示，體腔內(nèi)組織51大多具有例如深度方向不同的血管等吸 收體分布結(jié)構(gòu)。在粘膜表層附近主要分布有較多毛細(xì)血管52，并且，在 比該層深的中層上除了毛細(xì)血管之外還分布有比毛細(xì)血管粗的血管53， 進(jìn)而在深層上分布有更粗的血管54。另一方面，光對體腔內(nèi)組織51的深度方向的到達(dá)深度依賴于光的波 長，如圖8所示，在包含可見區(qū)域的照明光為藍(lán)(B)色這種波長短的光 的情況下，由于生物體組織中的吸收特性和散射特性，光只能到達(dá)表層 附近，在到達(dá)表層的深度范圍內(nèi)被吸收、散射，可觀測到從表面發(fā)出的 光。并且，在為波長比藍(lán)(B)色光長的綠(G)色光的情況下，到達(dá)比 藍(lán)(B)色光所到達(dá)的范圍更深的地方，在該范圍內(nèi)被吸收、散射，觀測 到從表面發(fā)出的光。進(jìn)而，在為波長比綠(G)色光長的紅(R)色光的 情況下，光到達(dá)更深的范圍。體腔內(nèi)組織51的通常觀察時的RGB光如圖9所示，各波長頻帶重 疊，因此，(1) 在通過B頻帶光利用CCD 21所拍攝的攝像信號中，拍攝到圖 10所示的具有包含較多淺層上的組織信息的淺層和中層組織信息的波段 圖像，(2) 并且，在通過G頻帶光利用CCD21所拍攝的攝像信號中，拍 攝到圖11所示的具有包含較多中層上的組織信息的淺層和中層組織信息 的波段圖像，G)進(jìn)而，在通過R頻帶光利用CCD21所拍攝的攝像信號中，拍 攝到圖12所示的具有包含較多深層上的組織信息的中層和深層組織信息 的波段圖像。而且，通過內(nèi)窺鏡裝置主體105對這些RGB攝像信號進(jìn)行信號處理，
由此，作為內(nèi)窺鏡圖像可以獲得期望或自然的顏色再現(xiàn)的內(nèi)窺鏡圖像。在上述矩陣運算部436的矩陣處理中，使用如上所述預(yù)先生成的偽 帶通濾波器(矩陣)，對彩色圖像信號制作光譜圖像信號。例如使用圖6 所示的可提取期望的深層組織信息的離散且窄頻帶的光譜特性的偽帶通 濾波器F1 F3，獲得光譜圖像信號F1 F3。偽帶通濾波器F1 F3如圖 6所示，各波長頻帶未重疊，因此，(4) 在基于偽帶通濾波器F1的光譜圖像信號F1中，拍攝到圖13 所示的具有淺層上的組織信息的波段圖像，并且，(5) 在基于偽帶通濾波器F2的光譜圖像信號F2中，拍攝到圖14 所示的具有中層上的組織信息的波段圖像，而且，(6) 在基于偽帶通濾波器F3的光譜圖像信號F3中，拍攝到圖15 所示的具有深層上的組織信息的波段圖像。針對這樣獲得的光譜圖像信號F1 F3，顏色調(diào)節(jié)部440作為最單純 的顏色轉(zhuǎn)換的例子，將光譜圖像信號F3分配給光譜彩色通道圖像信號 Rch，將光譜圖像信號F2分配給光譜彩色通道圖像信號Gch，將光譜圖 像信號Fl分配給光譜彩色通道圖像信號Bch，并經(jīng)由顯示圖像生成部439 輸出到顯示監(jiān)視器106的RGB的彩色通道R- (ch)、 G- (ch)、 B- (ch)。在利用顯示監(jiān)視器106觀察基于這些的彩色通道11- (ch)、 G- (ch)、 B- (ch)的彩色圖像的情況下，得到例如圖16所示的圖像。粗血管位于 深的位置，反映出光譜圖像信號F3，作為規(guī)定的目標(biāo)顏色的彩色圖像， 顯示為紅色系的圖案。位于中層附近的血管網(wǎng)較強地反應(yīng)出光譜圖像信 號F2，所以，作為規(guī)定的目標(biāo)顏色的彩色圖像，顯示為品紅色系的圖案。 存在于血管網(wǎng)內(nèi)、粘膜表面附近的部分表現(xiàn)為黃色系的圖案。另外，除了被攝體的光譜反射率以外，光譜圖像信號F1 F3還依賴 于透鏡和光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等內(nèi)窺鏡的光譜靈敏度，所以，控制部43從操作 部104內(nèi)的ID部110讀出內(nèi)窺鏡101的類別信息即ID，根據(jù)ID，使用 存儲在數(shù)據(jù)存儲部44中的與所連接的內(nèi)窺鏡101對應(yīng)的校正系數(shù)，來校 正光譜圖像信號F1 F3。另外，本實施例也可以構(gòu)成為，預(yù)先將校正系 數(shù)存儲在ID部110中，控制部43從ID部110與ID —起讀出校正系數(shù)。 如上所述，通過相當(dāng)于偽帶通濾波器F1 F3的矩陣來生成光譜圖像 信號F1 F3，通過中心波長X1、 X2、 X3對偽帶通濾波器F1 F3賦予特 征。即，主體處理裝置43通過設(shè)定1個中心波長X，來決定1個偽帶通 濾波器F，根據(jù)該偽帶通濾波器F，生成光譜圖像信號F。本實施例可以使用觸摸面板106a的功能，通過圖形用戶界面設(shè)定中 心波長X，來生成期望的光譜圖像信號F。以下，說明基于觸摸面板106a的功能的圖形用戶界面。在本實施例中，如圖17所示，主體處理裝置43在具有觸摸面板106a 的觀察監(jiān)視器106上顯示設(shè)定畫面，該設(shè)定畫面用于設(shè)定與光譜圖像信 號對應(yīng)的偽帶通濾波器的中心波長。該設(shè)定畫面可以設(shè)定多個、例如6 個中心波長XII、 ？J2、入13、 X21、 X22、人23。例如，當(dāng)使用觸摸面板功 能選擇開始設(shè)定波長人ll的Ul按鈕201時，主體處理裝置43在觀察監(jiān) 視器106上展開顯示具有多個可以選擇的波長的彈出窗口 207。然后，通 過使用觸摸面板功能選擇該彈出窗口 207的設(shè)定波長值，由此，主體處 理裝置43將波長Xll設(shè)定為設(shè)定波長值。圖17示出主體處理裝置43將 設(shè)定波長值425nm設(shè)定為波長 dl的狀態(tài)。其他波長即按鈕202、 J3 按鈕203、 按鈕204、 按鈕205、人23按鈕206的設(shè)定操作也與 波長Xll同樣，能夠在設(shè)定畫面上使用觸摸面板功能對設(shè)定波長值進(jìn)行 設(shè)定。通過在該設(shè)定畫面上分別對至少3個波長(例如波長)dl、)a2A13) 的設(shè)定波長值進(jìn)行設(shè)定，由此，能夠使光譜圖像彩色化。以下，將彩色 化的光譜圖像稱為彩色光譜圖像。在本實施例中，用于設(shè)定偽帶通濾波器的中心波長的設(shè)定畫面不限 于圖17，作為本實施例的第1變形例，如圖18所示，也可以是具有如下 的集合表208的設(shè)定畫面，該集合表208為了彩色化而預(yù)先設(shè)定以3個 波長為一組的多個波長集合。在具有觸摸面板106a的觀察監(jiān)視器106上 顯示該圖18的設(shè)定畫面的情況下，可以使用觸摸面板功能來選擇設(shè)定在 集合表208中的多個波長集合中的更期望的波長集合。并且，作為本實施例的第2變形例，如圖19所示，也可以設(shè)置選擇 按鈕209，每當(dāng)使用觸摸面板功能來操作選擇按鈕209時，使波長集合跳
轉(zhuǎn)移動來設(shè)定集合表208。具體而言，每當(dāng)使用觸摸面板功能來操作選擇 按鈕209時，使設(shè)定的集合以集合1—集合2—集合3—集合4—集合1 —這樣的方式移動來進(jìn)行選擇。圖20示出在圖19的狀態(tài)下使用觸摸面 板功能操作選擇按鈕209時的設(shè)定畫面，如圖20所示，利用選擇按鈕209 的操作，將圖19所示的集合1的選擇移動到集合2的選擇。在本實施例中，作為在觸摸面板106a (即觀察監(jiān)視器106)的顯示 畫面上顯示彩色光譜圖像的顯示方式，顯示圖像生成部439通過如下的 顯示方式等來實施(1)通常光觀察圖像和彩色光譜圖像同時顯示的顯 示方式；(2)僅顯示彩色光譜圖像的顯示方式；(3)僅顯示通常光觀察 圖像的顯示方式。在通常光觀察圖像和彩色光譜圖像同時顯示的顯示方式中，如圖21 所示，主體處理裝置43能夠通過顯示圖像生成部439在觀察監(jiān)視器106 上同時顯示通常光觀察圖像210和彩色化的彩色光譜圖像211。此時，除 了通常光觀察圖像210和彩色光譜圖像211以外，顯示圖像生成部439 還顯示可以在彩色光譜圖像211的彩色化中使用的、例如在上述設(shè)定畫 面中所設(shè)定的6個中心波長的光譜圖像的縮略圖像221 226。而且，利 用與其他縮略圖像不同的顯示方式(例如亮度或色調(diào))，來顯示構(gòu)成彩色 光譜圖像211的3個光譜圖像的縮略圖像。在本實施例中，通過使用觸 摸面板功能來選擇縮略圖像221 226，由此，能夠任意地變更構(gòu)成彩色 光譜圖像211的3個光譜圖像。具體而言，例如當(dāng)觸摸彩色光譜圖像211 時，縮略圖像221 226成為可以選擇的狀態(tài)，通過選擇用于彩色化的3 個中心波長的光譜圖像的縮略圖像，來變更構(gòu)成彩色光譜圖像211的3 個光譜圖像。圖21示出通過中心波長Xll、人12、人13的3個光譜圖像來 生成彩色光譜圖像211的狀態(tài)，圖22示出通過中心波長入12、 A21、入23 的3個光譜圖像來生成彩色光譜圖像211的狀態(tài)。并且，如圖23所示，在觸摸面板106a上僅顯示通常光圖像的情況 下，主體處理裝置43能夠重疊顯示用于變更通常光圖像的色調(diào)的著色設(shè) 定窗口 230，通過使用觸摸面板功能來觸摸著色設(shè)定窗口 203的指示器 230a，來變更紅色相對于藍(lán)色的比率，由此，能夠變更通常光圖像的色 調(diào)。在僅顯示彩色光譜圖像的顯示方式的情況下，如圖24所示，該著色設(shè)定窗口 203可以用作中心波長X的波長選擇窗口 230。作為波長選擇窗 口 230使用時，指示器230a指示波長，對指示器230a的各顯示點分配 多個中心波長，通過選擇指示器230a的3個顯示點，在波長選擇窗口 230 中，也能夠選擇構(gòu)成彩色光譜圖像211的3個光譜圖像。另外，選擇3 個光譜圖像時，在波長選擇窗口 230的下方顯示用于設(shè)定光譜圖像的亮 度的亮度設(shè)定窗口 231，可以任意地設(shè)定各波長的光譜圖像的亮度。在僅顯示彩色光譜圖像的顯示方式中，如圖25所示，主體處理裝置 43可以在彩色光譜圖像241附近，將來自被檢體的光譜反射率242圖表 化并進(jìn)行顯示，例如，在光譜反射率242上提示構(gòu)成彩色光譜圖像241 的3個光譜圖像的波長;U、 A2、 X3，通過觸摸面板功能使該波長 d、 X2、 A3可動，當(dāng)波長X1、 X2、 X3可變時，構(gòu)成彩色光譜圖像241的3個光譜 圖像也連動地變化。并且，在僅顯示彩色光譜圖像的顯示方式中，例如當(dāng)操作設(shè)置在內(nèi) 窺鏡101的操作部104上的指示開關(guān)部111的凍結(jié)開關(guān)(未圖示)時， 如圖26所示，以動畫方式顯示的彩色光譜圖像成為靜止的凍結(jié)彩色光譜 圖像241。主體處理裝置43在凍結(jié)彩色光譜圖像241附近，顯示可以在 凍結(jié)彩色光譜圖像241的彩色化中使用的、例如在上述設(shè)定畫面中所設(shè) 定的6個中心波長的光譜圖像的縮略圖像221 226。而且，利用與其他 縮略圖像不同的顯示方式(例如不同的亮度或色調(diào))，來顯示構(gòu)成凍結(jié)彩 色光譜圖像241的3個光譜圖像的縮略圖像。在本實施例中，如圖27所 示，使用觸摸面板功能，選擇縮略圖像221 226并操作選擇決定按鈕243 ， 由此，能夠任意地變更構(gòu)成凍結(jié)彩色光譜圖像241的3個光譜圖像。進(jìn) 而，在本實施例中，通過使用觸摸面板功能來操作確認(rèn)按鈕244，由此， 能夠在縮略圖像221 226中顯示基于所選擇的3個光譜圖像的動畫的彩 色光譜圖像241。并且，在本實施例中，也可以不設(shè)置確認(rèn)按鈕244，僅 通過選擇決定按鈕243的操作，自動地在縮略圖像221 226中顯示基于 所選擇的3個光譜圖像的動畫的彩色光譜圖像241。
如上所述，在本實施例中，內(nèi)窺鏡裝置主體105能夠任意地變更構(gòu)成彩色光譜圖像的3個光譜圖像，但是，該情況下，同時進(jìn)行3個光譜 圖像的白平衡處理的變更。詳細(xì)地講，內(nèi)窺鏡裝置主體105例如預(yù)先在 數(shù)據(jù)存儲部44中離散地存儲圖28所示的以3個波長Xi、 Xj、 Xk為軸的 三維數(shù)據(jù)表，在該三維數(shù)據(jù)表的各體素(Voxel)中存儲有白平衡處理所 使用的權(quán)重系數(shù)(kx、 ky、 kz)，作為體素數(shù)據(jù)。然后，內(nèi)窺鏡裝置主體 105對波長Xil、 Ajm、 Xkn的3個光譜圖像Fl、 Fm、 Fn，通過例如"彩色 光譜圖像二kxXFl+kyXFm+kzXFn"的運算，來進(jìn)行白平衡處理。另外，為了削減存儲各體素數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲部44的存儲容量，內(nèi)窺 鏡裝置主體105離散地存儲三維數(shù)據(jù)表，所以，體素數(shù)據(jù)間的權(quán)重系數(shù) 通過一般的線性插值來計算，從而進(jìn)行白平衡處理。在僅顯示通常光觀察圖像的顯示方式的情況下，如圖29所示，主體 處理裝置43在通常光觀察圖像210上指定光譜圖像顯示框281 ，由此， 能夠在所指定的光譜圖像顯示框281的區(qū)域上重疊顯示該區(qū)域的光譜圖 像。另外，如圖30所示，該光譜圖像顯示框281通過觸摸面板功能，能 夠任意地變更框的尺寸和位置。并且，在本實施例中，使用波長作為設(shè)定參數(shù)來設(shè)定光譜圖像的結(jié) 構(gòu)，但是不限于此，也可以使用光的到達(dá)深度即深度信息作為設(shè)定參數(shù) 來指定，還可以使用血管強調(diào)這樣的功能名稱作為設(shè)定參數(shù)來指定。進(jìn)而，在本實施例中，也可以根據(jù)作為觀察對象的臟器，自動地指 定最適于觀察的光譜圖像的結(jié)構(gòu)。這里，作為基于臟器的光譜圖像的結(jié) 構(gòu)的指定方法，例如有如下方法等根據(jù)來自操作部104內(nèi)的ID部110 的ID，識別使用了內(nèi)窺鏡101的臟器并進(jìn)行指定的方法；利用觸摸面板 106a上的菜單開關(guān)進(jìn)行指定的方法；通過讀入記錄有患者信息的PC卡 的數(shù)據(jù)來進(jìn)行指定的方法；以及通過場景理解模型對通常光觀察圖像進(jìn) 行圖像處理，來自動識別臟器的方法。并且，如圖31所示，本實施例的內(nèi)窺鏡裝置主體105在其背面設(shè)有 多個板槽300，在該板槽300中能夠插入設(shè)置可以擴(kuò)張功能的功能擴(kuò)張基 板。另一方面，控制部44在觸摸面板106a上顯示圖32所示的菜單窗口
260，由此來展開可以執(zhí)行的功能。在將沒有插入設(shè)置功能擴(kuò)張基板的控 制部44默認(rèn)時的功能分類為例如4個基本功能時，可以利用菜單窗口 260，通過菜單l、 2、 3、 4這樣的標(biāo)簽261對其進(jìn)行切換。除了菜單l、 2、 3、 4的標(biāo)簽261以外，菜單窗口 260具有多個功能擴(kuò)張基板用的菜單 標(biāo)簽262，在功能擴(kuò)張基板沒有放置在板槽300中的默認(rèn)時，如圖33所 示，菜單標(biāo)簽262為空菜單。但是，當(dāng)控制部44在板槽300中插入設(shè)置 功能擴(kuò)張基板時，如圖34所示，能夠通過菜單5這樣的標(biāo)簽262a，從菜 單窗口 260展開所插入設(shè)置的功能擴(kuò)張基板的功能的追加功能的菜單窗 □。該追加功能的菜單窗口以軟件方式構(gòu)成，當(dāng)插入設(shè)置功能擴(kuò)張基板 時，控制部44識別功能擴(kuò)張基板，自動生成與基本功能相同結(jié)構(gòu)的菜單 窗口，所以，不需要變更軟件版本，或者，能夠容易進(jìn)行軟件版本的升 級。并且，在本實施例中，利用觸摸面板106a進(jìn)行各操作，所以，不變 更硬件，就能夠利用軟件版本的升級來容易地變更規(guī)格。另外，在本實施例中，不需要利用觸摸面板106a進(jìn)行全部操作，也 可以通過跟蹤球或鼠標(biāo)等指示設(shè)備進(jìn)行操作，例如如圖35所示，也可以 通過波長選擇用的專用鍵盤270來設(shè)定光譜圖像的波長。并且，也可以 對普通鍵盤的功能鍵分配波長設(shè)定功能。如以上說明的那樣，在本實施例中，在將光譜圖像生成模式設(shè)為第 1光譜圖像生成模式的默認(rèn)狀態(tài)下，可以優(yōu)先考慮通常光觀察圖像的畫 質(zhì)，在顯示監(jiān)視器106上選擇性地顯示通常光觀察圖像和光譜圖像，并 且，通過操作指示開關(guān)部111的模式切換幵關(guān)，將光譜圖像生成模式切 換為第2光譜圖像生成模式，使來自燈15的光束透過光量限制濾波器16， 與藍(lán)色波長頻帶的光相比，使其他波長頻帶的光的光量減半，由此，可 以優(yōu)先考慮光譜圖像的畫質(zhì)，在顯示監(jiān)視器106上選擇性地顯示通常光 觀察圖像和光譜圖像。艮P，通過將光譜圖像生成模式設(shè)定為第2光譜圖像生成模式，使來 自燈15的光束透過光量限制濾波器16，由此，能夠?qū)⒗缢{(lán)色波長頻帶 的光譜圖像改善成與其他波長頻帶的光譜圖像相同程度的S/N的圖像信 息。另外，在本實施例中，光量限制濾波器16構(gòu)成為可以在光路上插入 /取出，但是也可以始終設(shè)置在光路上。并且，通過使設(shè)置在CCD 21上 的顏色濾波器具有與光量限制濾波器同樣的光譜特性，也可以省略光量 限制濾波器16。并且，在本實施例中，作為變形例，使用RGB原色型彩色濾波器， 與此相對，也可以使用補色型彩色濾波器。該補色型濾波器的排列如圖 36所示，由G、 Mg、 Ye、 Cy的各要素構(gòu)成。另外，原色型彩色濾波器 的各要素和補色型彩色濾波器的各要素之間的關(guān)系為，Mg=R+B、 Cy=G +B、 Ye=R+G。該變形例的情況下，讀出CCD 21的全部像素，對來自各顏色濾波 器的圖像進(jìn)行信號處理或圖像處理。在使用補色型濾波器的情況下，圖2 所示的S/H電路當(dāng)然不是針對R*G*B進(jìn)行的，而是分別針對G*Mg*CyYe 進(jìn)行的，但是，能夠利用3個基本光譜特性來近似生物體光譜反射率的 部分為4個或4個以下。所以，由此，用于運算估計矩陣的維數(shù)從3變 更為4。(實施例2)圖37 圖43涉及本發(fā)明的實施例2，圖37是示出電子內(nèi)窺鏡裝置 的結(jié)構(gòu)的框圖，圖38是示出圖37的RGB旋轉(zhuǎn)濾波器的結(jié)構(gòu)的圖，圖39 是示出第1光譜圖像生成模式即在光路上沒有光量限制濾波器時、透過 圖38的RGB旋轉(zhuǎn)濾波器的光的光譜特性的圖，圖40是示出第2光譜圖 像生成模式即在光路上存在光量限制濾波器時、透過圖38的RGB旋轉(zhuǎn) 濾波器的光的光譜特性的圖，圖41是示出圖37的電子內(nèi)窺鏡裝置的變 形例的結(jié)構(gòu)的框圖，圖42是示出圖41的RGB旋轉(zhuǎn)濾波器的結(jié)構(gòu)的圖， 圖43是示出圖38的RGB旋轉(zhuǎn)濾波器的變形例的結(jié)構(gòu)的圖。實施例2幾乎與實施例l相同，所以，僅說明不同點，對相同結(jié)構(gòu) 標(biāo)注相同標(biāo)號并省略說明。本實施例與實施例1的主要不同點在于光源部41和CCD 21。在實 施例1中，在CCD 21上設(shè)置圖4所示的彩色濾波器，通過該彩色濾波器 生成彩色信號，是所謂的同時式，與此相對，在本實施例中，按照RGB 的順序照射照明光，來生成彩色信號，是所謂的面次序式。如圖37所示，在本實施例的光源部41中，經(jīng)由燈15、紅外截止濾 波器15a以及光量限制濾波器16的光透過RGB濾波器23。另外，與實 施例1同樣，光量限制濾波器16可以在光路上插入/取出。并且，RGB 旋轉(zhuǎn)濾波器23與RGB旋轉(zhuǎn)濾波器控制部26連接，以規(guī)定的旋轉(zhuǎn)速度進(jìn) 行旋轉(zhuǎn)。如圖38所示，RGB旋轉(zhuǎn)濾波器23由透過R頻帶的光的R濾波器部 23r、透過G頻帶的光的G濾波器部23g以及透過B頻帶的光的B濾波 器部23b構(gòu)成。圖39示出第1光譜圖像生成模式即在光路上沒有光量限 制濾波器16時、透過RGB旋轉(zhuǎn)濾波器23的光的光譜特性，圖40示出 第2光譜圖像生成模式即在光路上存在光量限制濾波器16時、透過RGB 旋轉(zhuǎn)濾波器23的光的光譜特性。作為本實施例中的光源部的動作，利用紅外截止濾波器15a截止從 燈15輸出的光束中的不需要的紅外成分，透過紅外截止濾波器15a的光 束選擇性地經(jīng)由光量限制濾波器16，并透過RGB旋轉(zhuǎn)濾波器23，從而 按照規(guī)定時間，作為R，G，B各自的照明光從光源部輸出。并且，各個照 明光在被檢體內(nèi)反射而由CCD 21接收。根據(jù)所照射的時間，利用設(shè)在內(nèi) 窺鏡裝置主體105中的切換部(未圖示)對由CCD 21所獲得的信號進(jìn)行 劃分，分別輸入到S/H電路433a 433c。即，在從光源部41經(jīng)由R濾波 器照射照明光的情況下，向S/H電路433a輸入由CCD21所獲得的信號。 另外，其他動作與實施例l相同，所以省略說明。根據(jù)本實施例，與實施例1 一樣，通過將光譜圖像生成模式設(shè)定為 第2光譜圖像生成模式，使來自燈15的光束透過光量限制濾波器16，由 此，能夠?qū)⒗缢{(lán)色波長頻帶的光譜圖像改善成與其他波長頻帶的光譜 圖像相同程度的S/N的圖像信息。另外，在本實施例中，光量限制濾波器16構(gòu)成為可以在光路上插入 /取出，但是不限于此，通過如圖42所示那樣構(gòu)成RGB旋轉(zhuǎn)濾波器23，
也可以如圖41所示那樣省略光量限制濾波器16。艮P，如圖42所示，旋轉(zhuǎn)濾波器23構(gòu)成為圓盤狀，且是將中心作為 旋轉(zhuǎn)軸的雙重結(jié)構(gòu)，在外側(cè)徑部分配置有用于輸出圖39所示的光譜特性 的面順次光的構(gòu)成第1濾波器組的R濾波器部23rl、 G濾波器部23gl以 及B濾波器部23bl，在內(nèi)側(cè)徑部分配置有用于輸出圖40所示的光譜特 性的面順次光的構(gòu)成第2濾波器組的R，濾波器部23r2、 G，濾波器部 23g2以及B，濾波器部23b2。而且，如圖41所示，通過控制部42進(jìn)行旋轉(zhuǎn)濾波器電動機26的驅(qū) 動控制，使旋轉(zhuǎn)濾波器23旋轉(zhuǎn)，并且，通過控制部42由濾波器切換電 動機17a進(jìn)行徑方向的移動(是與旋轉(zhuǎn)濾波器23的光路垂直的移動，使 旋轉(zhuǎn)濾波器23的第1濾波器組或第2濾波器組選擇性地在光路上移動)。另外，在本實施例中，照射R，G，B的3波段的面順次光，但是不限 于此，旋轉(zhuǎn)濾波器23也可以是如下的旋轉(zhuǎn)濾波器透過4波段以上的多 波段、例如圖43所示的4個不同頻帶的面順次光I1、 12、 13、 14，來照 射多波段的面順次光。該情況下，根據(jù)4個頻帶的信號，如式(6) (8)那樣估計光譜 圖像。[數(shù)6] n、KK〃1、/3、"/、"11 煩2在式(6)中， 色光譜圖像。 徵7]fc3 附，-(6) 4/可以根據(jù)4個頻帶的信號，生成由3個波長構(gòu)成的彩 ，/2詞,3、"N-(w, n2 "3) …(7)在式(7)中，可以根據(jù)4個頻帶的信號，生成由l個波長構(gòu)成的單 色光譜圖像。<formula>formula see original document page 25</formula>…(8)在式(8)中，根據(jù)4個頻帶的信號生成4個波長的光譜圖像，利用 顯示圖像生成部439選擇4個光譜圖像中的3個，由此，能夠生成彩色 光譜圖像。在上述的照射多波段的面順次光的結(jié)構(gòu)中，可以根據(jù)4個頻帶的信 號來估計光譜圖像，所以，能夠更高精度地估計光譜圖像。另外，在上述的照射多波段的面順次光的結(jié)構(gòu)中，也可以通過多色 的LED、 LD來實現(xiàn)不同頻帶的多波段光。本發(fā)明不限于上述實施例，在不改變本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，可以 進(jìn)行各種變更、改變等。
權(quán)利要求
1. 一種生物體觀測裝置，其具有照明部，其向作為被檢體的生物體照射光；和/或信號處理控制部，其對攝像部的動作進(jìn)行控制并向顯示裝置輸出攝像信號，所述攝像部根據(jù)來自該照明部的照明光，對從所述生物體反射的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換并生成所述攝像信號，該生物體觀測裝置的特征在于，其具有光譜信號生成部，其根據(jù)所述攝像信號，通過信號處理來生成與光學(xué)波長窄頻帶的圖像對應(yīng)的光譜信號；以及顏色調(diào)節(jié)部，在向所述顯示裝置輸出所述光譜信號時，該顏色調(diào)節(jié)部按照形成該光譜信號的多個頻帶來調(diào)節(jié)色調(diào)，另外，在從所述照明部到所述攝像部的光路上還設(shè)置有光譜特性控制部，該光譜特性控制部控制針對所述光路上的光的光譜特性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物體觀測裝置，其特征在于， 所述光譜特性控制部是對所述照明光的光譜強度特性進(jìn)行控制的光譜強度控制部和/或?qū)λ鰯z像部中的攝像元件的光譜靈敏度特性進(jìn)行控 制的攝像元件光譜靈敏度控制部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生物體觀測裝置，其特征在于， 所述光譜特性控制部使規(guī)定波長頻帶的強度和/或靈敏度相對高于其他波長頻帶的強度和/或靈敏度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3中的任一項所述的生物體觀測裝置，其 特征在于，所述光譜特性控制部使藍(lán)色波長頻帶的強度和/或靈敏度相對高于其 他波長頻帶的強度和/或靈敏度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3或4中的任一項所述的生物體觀測裝置， 其特征在于，所述顯示裝置具有觸摸面板功能，并且具有信號生成控制部，該信號生成控制部通過所述觸摸面板功 能來控制所述光譜信號生成部。
全文摘要
光源部(41)與控制部(42)和內(nèi)窺鏡(101)連接，根據(jù)來自控制部(42)的信號，以規(guī)定光量照射白色光。并且，光源部(41)具有作為白色光源的燈(15)；紅外截止濾波器(15a)；光量限制濾波器(16)，其在光路上插入/取出，限制白色光在規(guī)定波長頻帶的光量；濾波器插入/取出驅(qū)動部(17)，其在光路上插入/取出光量限制濾波器(16)；以及射出白色光的聚光透鏡(18)。例如，當(dāng)光量限制濾波器(16)設(shè)藍(lán)色頻帶的透射率為100％時，將其他頻帶的透射率限制為50％。由此，能夠改善基于可見光區(qū)域的照明光的離散的光譜圖像生成中的S/N。
文檔編號H04N7/18GK101400294SQ20078000846
公開日2009年4月1日 申請日期2007年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月16日
發(fā)明者后野和弘, 山崎健二, 浦崎剛, 竹村尚 申請人:奧林巴斯醫(yī)療株式會社