(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像デバイスを備える撮像システムであって、
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く、
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
撮像システム。
【請求項２】
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と略同一である
請求項１に記載の撮像システム。
【請求項３】
前記第１受光素子および前記第２受光素子は、生体からの反射光を受光し、
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または２に記載の撮像システム。
【請求項４】
前記第１受光素子および前記第２受光素子は、人体からの反射光を受光し、
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３に記載の撮像システム。
【請求項５】
撮像デバイスを備える撮像システムであって、
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く、
前記第１受光素子および前記第２受光素子は、生体からの反射光を受光し、
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
撮像システム。
【請求項６】
前記第１受光素子および前記第２受光素子は、血液成分を含む人体からの反射光を受光する
請求項３から５のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項７】
前記第１受光素子および前記第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
をさらに備える請求項４または６に記載の撮像システム。
【請求項８】
前記撮像デバイスは、前記第１波長領域および前記第２波長領域と異なる第３波長領域の光であって、前記第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、
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１または２に記載の撮像システム。
【請求項９】
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く、
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
撮像デバイス。
【請求項１０】
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く、
前記第１受光素子および前記第２受光素子は、生体からの反射光を受光し、
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
撮像デバイス。
【請求項１１】
撮像デバイスを備える撮像システムであって、
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く、
前記第２受光素子は、前記第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、
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
撮像システム。
【請求項１２】
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に対する前記第１波長領域における分光反射率の比と略同一である
請求項１１に記載の撮像システム。
【請求項１３】
被写体に光を照射する光照射部
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１２に記載の撮像システム。
【請求項１４】
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、前記第２受光素子の受光感度との積に対する、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、前記第１受光素子の受光感度との積の比と略同一である
請求項１３に記載の撮像システム。
【請求項１５】
前記第１受光素子および前記第２受光素子は、生体からの反射光を受光し、
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から１４のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項１６】
前記第１受光素子および前記第２受光素子は、人体からの反射光を受光し、
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１５に記載の撮像システム。
【請求項１７】
撮像デバイスを備える撮像システムであって、
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く、
前記第１受光素子および前記第２受光素子は、生体からの反射光を受光し、
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
撮像システム。
【請求項１８】
前記第１受光素子および前記第２受光素子は、血液成分を含む人体からの反射光を受光する
請求項１５から１７のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項１９】
前記第１受光素子および前記第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
をさらに備える請求項１６または１８に記載の撮像システム。
【請求項２０】
前記撮像デバイスは、前記第１波長領域および前記第２波長領域と異なる第３波長領域の光であって、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、
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１１から１４のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項２１】
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く、
前記第２受光素子は、前記第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、
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
撮像デバイス。
【請求項２２】
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く、
前記第１受光素子および前記第２受光素子は、生体からの反射光を受光し、
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
撮像デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。）。
【特許文献１】特開２００７−２９５５５号公報
【特許文献２】特開２００７−５０１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本実施形態の撮像システム１０の構成の一例を検体２０とともに示す図である。
【図２】撮像部１１０の構成の一例を示す図である。
【図３】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図である。
【図４】光照射部１５０の構成の一例を示す図である。
【図５】光源側フィルタ部４２０の構成の一例を示す図である。
【図６】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図である。
【図７】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図である。
【図８】画像生成部１４０のブロック構成の一例を示す図である。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】被写体に照射される光のスペクトルの一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１１１】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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