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JP5883668B2 - Spectral data collection system and electronic endoscope system - Google Patents

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JP5883668B2 JP2012020686A JP2012020686A JP5883668B2 JP 5883668 B2 JP5883668 B2 JP 5883668B2 JP 2012020686 A JP2012020686 A JP 2012020686A JP 2012020686 A JP2012020686 A JP 2012020686A JP 5883668 B2 JP5883668 B2 JP 5883668B2
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Description

本発明は、診断を支援するための分光データを採取することができる分光データ採取システム、及び電子内視鏡システムに関する。   The present invention relates to a spectral data collection system capable of collecting spectral data for assisting diagnosis and an electronic endoscope system.

医療機器分野においては、病変部の診断をより効果的に行うため、分光画像を撮影可能な電子内視鏡システムが知られている。この種の電子内視鏡システムの具体的構成が例えば特許文献1に記載されている。   In the medical equipment field, an electronic endoscope system capable of taking a spectral image is known in order to more effectively diagnose a lesion. A specific configuration of this type of electronic endoscope system is described in Patent Document 1, for example.

特許文献1に記載の電子内視鏡システムは、消化器官(胃粘膜等)における分光反射率の推定に基づき、狭帯域バンドパスフィルタを組み合わせた分光イメージングを行う。具体的には、特許文献1に記載の電子内視鏡システムは、面順次式のR、G、Bの回転フィルタの代わりに、3つの狭帯域のバンドパスフィルタが設けられており、各狭帯域バンドパスフィルタを介して狭帯域光を順次出力し、各狭帯域光で得られた3つの信号に対しそれぞれの重み付けを変えながらRGB信号の場合と同様の処理を行うことにより、分光画像を生成する。   The electronic endoscope system described in Patent Document 1 performs spectral imaging combined with a narrow band-pass filter based on estimation of spectral reflectance in the digestive organs (gastric mucosa, etc.). Specifically, the electronic endoscope system described in Patent Document 1 is provided with three narrow-band bandpass filters instead of the frame-sequential R, G, and B rotation filters. By sequentially outputting narrowband light through a bandpass filter and performing the same processing as in the case of RGB signals while changing the respective weights for the three signals obtained with each narrowband light, a spectral image is obtained. Generate.

特開2006−255324号公報JP 2006-255324 A

しかし、特許文献1に記載の電子内視鏡システムは、狭帯域光で照射された被写体像から推定される擬似的な分光画像を生成するにすぎない。そのため、特許文献1に記載の電子内視鏡システムでは、分光画像を用いた分光解析等の精度が低いという問題が指摘される。   However, the electronic endoscope system described in Patent Document 1 merely generates a pseudo spectral image estimated from a subject image irradiated with narrowband light. Therefore, in the electronic endoscope system described in Patent Document 1, a problem is pointed out that accuracy of spectral analysis using a spectral image is low.

上記の課題を解決するため、本発明の一形態に係る分光データ採取システムは、被写体に照射される照射光を射出する光源と、照射光又は被写体からの反射光を複数のピーク波長を持つ分光光に分光するフィルタであって、分光する光のピーク波長が可変な透過波長可変型フィルタと、撮像素子面上に、所定の複数種類のカラーフィルタの配列からなるカラーフィルタ配列群が設置され、透過波長可変型フィルタの分光特性が付与された被写体像をカラーフィルタ配列群を通して撮影することでカラー情報を持つ撮像信号を生成する撮像素子と、撮像素子により生成された被写体の撮像信号、及び、被写体の撮影時に透過波長可変型フィルタにて設定されていた各ピーク波長に対する各カラーフィルタの分光特性に基づいて、被写体から撮像素子に入射する、各ピーク波長の光の強度を算出する分光算出手段とを備えることを特徴としたシステムである。   In order to solve the above problems, a spectral data collection system according to an aspect of the present invention includes a light source that emits irradiation light irradiated on a subject, and a spectral having a plurality of peak wavelengths of irradiation light or reflected light from the subject. A filter that splits light into light, a transmission wavelength variable filter in which the peak wavelength of the light to be split is variable, and a color filter array group consisting of an array of a plurality of types of predetermined color filters are installed on the imaging element surface, An imaging element that generates an imaging signal having color information by capturing an object image to which spectral characteristics of the transmission wavelength variable filter are given through a color filter array group, an imaging signal of the object generated by the imaging element, and Based on the spectral characteristics of each color filter for each peak wavelength set by the transmission wavelength variable filter when shooting the subject Entering the child, a system characterized in that it comprises a spectral calculation means for calculating the intensity of light of each peak wavelength.

本発明によれば、光学的な分光フィルタを用いることにより品質の高い分光データ(各ピーク波長の光の強度)を採取することができ、しかも、近年広く普及しているカラー撮像素子と、複数の透過ピーク波長を設定可能な透過波長可変型フィルタとを用いることにより、複数のピーク波長の分光データを同時に採取することが可能となっている。そのため、分光データの採取時間を短縮することができる。すなわち、本発明によれば、高品質な分光データを限られた時間内でより多く採取することができるため、分光解析等の分光データを用いた処理の精度が向上する。   According to the present invention, high-quality spectral data (intensity of light at each peak wavelength) can be collected by using an optical spectral filter, and a color imaging device that has been widely used in recent years, By using a transmission wavelength tunable filter capable of setting the transmission peak wavelength, spectral data of a plurality of peak wavelengths can be collected simultaneously. Therefore, it is possible to shorten the spectral data collection time. That is, according to the present invention, more high-quality spectral data can be collected within a limited time, so that the accuracy of processing using spectral data such as spectral analysis is improved.

また、本発明の一形態に係る分光データ採取システムは、透過波長可変型フィルタにより分光された分光光の分光特性を測定する分光測定手段を更に備えたものであってもよい。この場合、分光算出手段は、撮像素子により生成された被写体の撮像信号、被写体の撮影時に透過波長可変型フィルタにて設定されていた各ピーク波長に対する各カラーフィルタの分光特性、及び、分光測定手段により測定された分光光の分光特性に基づいて、被写体から撮像素子に入射する、各ピーク波長の光の強度を算出することができる。   In addition, the spectral data collection system according to an aspect of the present invention may further include a spectroscopic measurement unit that measures the spectral characteristics of the spectroscopic light split by the transmission wavelength variable filter. In this case, the spectral calculation means includes the subject imaging signal generated by the imaging device, the spectral characteristics of each color filter for each peak wavelength set by the transmission wavelength variable filter at the time of photographing the subject, and the spectral measurement means Based on the spectral characteristics of the spectral light measured by the above, it is possible to calculate the intensity of light of each peak wavelength incident on the image sensor from the subject.

また、本発明の一形態に係る分光データ採取システムは、分光算出手段により複数のピーク波長の光の強度が算出される毎に、透過波長可変型フィルタによる分光光のピーク波長が変化するように、透過波長可変型フィルタを駆動制御するフィルタ駆動制御手段を更に備えた構成としてもよい。   In addition, the spectral data collection system according to an aspect of the present invention is configured so that the peak wavelength of the spectral light by the transmission wavelength variable filter changes every time the light intensity of a plurality of peak wavelengths is calculated by the spectral calculation means. The filter drive control means for driving and controlling the transmission wavelength variable filter may be further provided.

また、本発明の一形態に係る分光データ採取システムは、透過波長可変型フィルタと、透過波長可変型フィルタとは異なる分光特性を持つ少なくとも一つのフィルタと、が円周方向に配置された回転式フィルタターレットと、回転式フィルタターレットを駆動制御して、回転式フィルタターレット内の何れか一つのフィルタを、光源と撮像素子との間の光路に選択的に挿置するターレット駆動制御手段とを更に備えた構成としてもよい。   The spectral data collection system according to an aspect of the present invention is a rotational type in which a transmission wavelength variable filter and at least one filter having spectral characteristics different from the transmission wavelength variable filter are arranged in the circumferential direction. A filter turret, and a turret drive control unit that drives and controls the rotary filter turret and selectively inserts one of the filters in the rotary filter turret in the optical path between the light source and the image sensor. It is good also as a structure provided.

また、本発明の一形態に係る分光データ採取システムは、照射光を透過又は反射するミラーと、ミラーにて照射光を透過又は反射させることにより、照射光を第一又は第二の光路に導くミラー駆動制御手段とを更に備えた構成としてもよい。透過波長可変型フィルタは、例えば第一の光路に配置されており、第一の光路に導かれた照射光は、透過波長可変型フィルタを介して被写体を照射し、第二の光路に導かれた照射光は、透過波長可変型フィルタを介さずに被写体を照射する。   In addition, the spectral data collection system according to one aspect of the present invention guides the irradiation light to the first or second optical path by transmitting or reflecting the irradiation light with the mirror and transmitting or reflecting the irradiation light with the mirror. It is good also as a structure further provided with the mirror drive control means. The transmission wavelength tunable filter is disposed, for example, in the first optical path, and the irradiation light guided to the first optical path irradiates the subject through the transmission wavelength tunable filter and is guided to the second optical path. The irradiated light irradiates the subject without passing through the transmission wavelength variable filter.

また、本発明の一形態に係る分光データ採取システムは、反射光を透過又は反射するミラーと、ミラーにて反射光を透過又は反射させることにより、反射光を第一又は第二の光路に導くミラー駆動制御手段とを更に備えた構成としてもよい。透過波長可変型フィルタは、例えば第一の光路に配置されており、第一の光路に導かれた反射光は、透過波長可変型フィルタを介して撮像素子に入射し、第二の光路に導かれた照射光は、透過波長可変型フィルタを介さずに撮像素子に入射する。   In addition, the spectral data collection system according to one aspect of the present invention guides the reflected light to the first or second optical path by transmitting or reflecting the reflected light by the mirror and transmitting or reflecting the reflected light by the mirror. It is good also as a structure further provided with the mirror drive control means. The transmission wavelength tunable filter is disposed, for example, in the first optical path, and the reflected light guided to the first optical path enters the image sensor through the transmission wavelength tunable filter and is guided to the second optical path. The irradiated light enters the image sensor without going through the transmission wavelength variable filter.

また、本発明の一形態に係る電子内視鏡システムは、上記分光データ採取システムが組み込まれたものであり、プロセッサと、電子内視鏡とを備える。電子内視鏡は、撮像素子を備えており、プロセッサは、少なくとも、光源、透過波長可変型フィルタ、分光算出手段を備えている。   In addition, an electronic endoscope system according to an aspect of the present invention incorporates the spectral data collection system, and includes a processor and an electronic endoscope. The electronic endoscope includes an image sensor, and the processor includes at least a light source, a transmission wavelength variable filter, and a spectral calculation unit.

本発明に係る分光データ採取システム及び電子内視鏡システムによれば、光学的な分光フィルタを用いることにより品質の高い分光データを採取することができる。また、複数のピーク波長の分光データを同時に採取することができるため、分光データの採取時間を短縮することができる。すなわち、本発明に係る分光データ採取システム及び電子内視鏡システムによれば、高品質な分光データを限られた時間内でより多く採取することができるため、分光解析等の分光データを用いた処理の精度が向上する。   According to the spectral data collection system and the electronic endoscope system according to the present invention, high-quality spectral data can be collected by using an optical spectral filter. In addition, since spectral data of a plurality of peak wavelengths can be collected at the same time, spectral data collection time can be shortened. That is, according to the spectroscopic data collection system and the electronic endoscope system according to the present invention, more high-quality spectroscopic data can be collected within a limited time. Processing accuracy is improved.

本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the electronic endoscope system which concerns on embodiment of this invention. Yeフィルタの分光特性と、イエロー画素Yeの出力値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the spectral characteristic of Ye filter, and the output value of yellow pixel Ye. 本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムにて実行される分光データ採取処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the spectral data collection process performed with the electronic endoscope system which concerns on embodiment of this invention. 別の実施形態に係る分光ユニットに備えられる回転式フィルタターレットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the rotary filter turret with which the spectroscopy unit which concerns on another embodiment is equipped. 本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムの変形例1の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the modification 1 of the electronic endoscope system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムの変形例2の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the modification 2 of the electronic endoscope system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムの変形例3の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the modification 3 of the electronic endoscope system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムの変形例4の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the modification 4 of the electronic endoscope system which concerns on embodiment of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電子内視鏡システムについて説明する。   Hereinafter, an electronic endoscope system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本実施形態の電子内視鏡システム1の構成を示すブロック図である。図1に示されるように、電子内視鏡システム1は、医療用の撮像システムであり、電子スコープ100、プロセッサ200、及びモニタ300を備えている。電子スコープ100の基端は、プロセッサ200と光学的・電気的に接続されている。プロセッサ200は、電子スコープ100が出力する撮像信号を処理して画像を生成する画像処理装置と、自然光の届かない体腔内を電子スコープ100を介して照射する光源装置とを一体に備えた一体型プロセッサである。別の実施形態では、画像処理装置と光源装置とを一体型装置でなく別体の装置で構成してもよい。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an electronic endoscope system 1 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the electronic endoscope system 1 is a medical imaging system, and includes an electronic scope 100, a processor 200, and a monitor 300. The proximal end of the electronic scope 100 is optically and electrically connected to the processor 200. The processor 200 integrally includes an image processing device that processes an imaging signal output from the electronic scope 100 to generate an image, and a light source device that irradiates a body cavity that does not reach natural light via the electronic scope 100. It is a processor. In another embodiment, the image processing device and the light source device may be configured as separate devices instead of an integrated device.

図1に示されるように、プロセッサ200は、システムコントローラ202、及びタイミングコントローラ204を有している。システムコントローラ202は、電子内視鏡システム1を構成する各要素を制御する。タイミングコントローラ204は、信号の処理タイミングを調整するクロックパルスを電子内視鏡システム1内の各種回路に出力する。   As shown in FIG. 1, the processor 200 includes a system controller 202 and a timing controller 204. The system controller 202 controls each element constituting the electronic endoscope system 1. The timing controller 204 outputs a clock pulse for adjusting the signal processing timing to various circuits in the electronic endoscope system 1.

ランプ208は、ランプ電源イグナイタ206による始動後、白色光を放射する。ランプ208には、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプ等の高輝度ランプが適している。ランプ208から放射された照射光は、分光ユニット210に入射する。   The lamp 208 emits white light after being started by the lamp power igniter 206. As the lamp 208, a high-intensity lamp such as a xenon lamp, a halogen lamp, a mercury lamp, or a metal halide lamp is suitable. Irradiation light emitted from the lamp 208 enters the spectroscopic unit 210.

ここで、一般に、診断に有用な分光画像の波長帯域は、診断対象となる部位及び病変部に応じて異なる。また、部位や病変部の種類によっては、異なる波長帯域で撮像された複数の分光画像を必要とするものもある。本実施形態の電子内視鏡システム1は、このような要請に応えるべく、任意の波長帯域にて分光画像を撮像可能に構成されている。具体的には、分光ユニット210は、ギャップ可変式エタロンを搭載する分光器210aを有している。ギャップ可変式エタロンは、ファブリペロー干渉計と同じ原理で透過スペクトルを可変するものであり、一面に反射膜が形成された一対の透過基板を反射膜同士が向かい合わせとなるように平行に並べられており、透過基板に入射した光を反射膜間で多重反射及び干渉させ、特定の複数の波長にピークを持つ光(以下、「帯域制限光」と記す。)に分光する。ギャップ可変式エタロンより射出される帯域制限光が持つ複数のピーク波長は、反射膜同士のギャップ、すなわち透過基板同士のギャップによって決まる。透過基板同士のギャップは、分光器210aに内蔵されている圧電アクチュエータを駆動制御することにより、変化させることができる。   Here, in general, the wavelength band of a spectral image useful for diagnosis differs depending on a region to be diagnosed and a lesion. In addition, depending on the type of site or lesion, there are some that require a plurality of spectral images captured in different wavelength bands. The electronic endoscope system 1 according to the present embodiment is configured to capture a spectral image in an arbitrary wavelength band in order to meet such a demand. Specifically, the spectroscopic unit 210 includes a spectroscope 210a on which a gap variable etalon is mounted. The variable gap etalon is a variable transmission spectrum based on the same principle as a Fabry-Perot interferometer. A pair of transmission substrates with a reflective film formed on one side are arranged in parallel so that the reflective films face each other. The light incident on the transmission substrate is subjected to multiple reflection and interference between the reflection films, and is split into light having peaks at specific wavelengths (hereinafter referred to as “band-limited light”). The plurality of peak wavelengths of the band-limited light emitted from the gap-variable etalon is determined by the gap between the reflective films, that is, the gap between the transmissive substrates. The gap between the transmissive substrates can be changed by driving and controlling a piezoelectric actuator built in the spectrometer 210a.

また、ギャップ可変式エタロンは、微小で精密なメカ部品であるため、温度変化や経年変化による僅かな機械的特性又は電気的特性の変化により光学性能が大きく変動する虞がある。例えば透明基板を保持する枠体が熱膨張により僅かに変形しただけでギャップが変動して分光特性(透過スペクトル)が大きく変化することがある。そのため、本実施形態において、分光ユニット210には、分光器210aより射出される帯域制限光の分光特性を測定する分光測定器210bが備えられている。分光測定器210bは、ハーフミラー210dの反射成分を測定し、その測定値を分光器制御ユニット210cに出力する。分光器制御ユニット210cは、分光測定器210bより入力された測定値に基づいて分光器210a(圧電アクチュエータ)を駆動して透過基板同士のギャップを調節し、帯域制限光の分光特性が目標値に収束するようにフィードバック制御する。目標値は、例えば術者によるユーザインタフェース212の目標値設定操作に従って設定され、又は、後述する分光データ採取処理の実行時に設定される。   Further, since the gap variable type etalon is a minute and precise mechanical part, there is a possibility that the optical performance largely fluctuates due to a slight change in mechanical characteristics or electrical characteristics due to temperature change or aging change. For example, even if the frame holding the transparent substrate is slightly deformed due to thermal expansion, the gap may change and the spectral characteristics (transmission spectrum) may change greatly. Therefore, in the present embodiment, the spectroscopic unit 210 is provided with a spectroscopic instrument 210b that measures the spectroscopic characteristics of the band-limited light emitted from the spectroscope 210a. The spectrometer 210b measures the reflection component of the half mirror 210d and outputs the measured value to the spectrometer control unit 210c. The spectrometer control unit 210c drives the spectrometer 210a (piezoelectric actuator) based on the measurement value input from the spectrometer 210b to adjust the gap between the transmission substrates, and the spectral characteristic of the band-limited light becomes the target value. Feedback control is performed to converge. The target value is set, for example, according to a target value setting operation of the user interface 212 by the surgeon, or is set when a spectral data collection process described later is executed.

分光器210aは、アクチュエータ210ACTにより、照射光の光路に挿置され又は光路より退避される。本明細書中、分光器210aを光路に挿置し、分光器210aを用いて分光データを採取するモードを「分光データ採取モード」と記し、分光器210aを光路より退避させ、分光器210aを用いずに通常のカラー画像を生成するモードを「通常観察モード」と記す。電子スコープ100に設けられたモード切替ボタン114、又はプロセッサ200に設けられたユーザインタフェース212を操作してアクチュエータ210ACTを駆動させることにより、分光器210aを光路に選択的に挿置することができる。なお、図1において、図面を簡明化する便宜上、モード切替ボタン114と他の回路との結線は省略している。   The spectroscope 210a is inserted into or retracted from the optical path of the irradiation light by the actuator 210ACT. In this specification, the mode in which the spectroscope 210a is inserted in the optical path, and the spectroscopic data is collected by using the spectroscope 210a is referred to as “spectral data collection mode”, and the spectroscope 210a is retracted from the optical path. A mode in which a normal color image is generated without being used is referred to as a “normal observation mode”. By operating the mode switching button 114 provided on the electronic scope 100 or the user interface 212 provided on the processor 200 to drive the actuator 210ACT, the spectroscope 210a can be selectively inserted in the optical path. In FIG. 1, for the sake of simplicity, the connection between the mode switching button 114 and other circuits is omitted.

ここではまず、通常観察モードについて説明する。通常観察モードでは、分光器210aは、照射光の光路より退避される。そのため、分光ユニット210に入射した照射光は、分光器210aを透過することなくLCB(Light Carrying Bundle)102の入射端に入射する。なお、本実施形態中、ランプ208とLCB102との間に配置されている絞りやカップリングレンズ等は便宜上、その説明及び図示を省略する。   First, the normal observation mode will be described. In the normal observation mode, the spectroscope 210a is retracted from the optical path of the irradiation light. Therefore, the irradiation light incident on the spectroscopic unit 210 is incident on an incident end of an LCB (Light Carrying Bundle) 102 without passing through the spectroscope 210a. In the present embodiment, description and illustration of the diaphragm, coupling lens, and the like disposed between the lamp 208 and the LCB 102 are omitted for convenience.

LCB102の入射端に入射した照射光は、LCB102内を全反射を繰り返すことによって伝播する。LCB102内を伝播した照射光は、電子スコープ100の先端に配されたLCB102の射出端から射出する。LCB102の射出端から射出した照射光は、配光レンズ104を介して被写体を照射する。被写体からの反射光は、対物レンズ106を介して固体撮像素子108の受光面上の各画素で光学像を結ぶ。   Irradiation light incident on the incident end of the LCB 102 propagates by repeating total reflection in the LCB 102. Irradiation light propagating through the LCB 102 is emitted from the emission end of the LCB 102 disposed at the tip of the electronic scope 100. Irradiation light emitted from the exit end of the LCB 102 irradiates the subject via the light distribution lens 104. The reflected light from the subject forms an optical image at each pixel on the light receiving surface of the solid-state image sensor 108 via the objective lens 106.

固体撮像素子108は、例えば補色市松型画素配置を有する単板式カラーCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサであり、受光面上の各画素で結像した光学像を光量に応じた電荷として蓄積して、イエローYe、シアンCy、グリーンG、マゼンタMgの各補色に対応する撮像信号を得る。変換された撮像信号は、プリアンプ110による信号増幅後、ドライバ信号処理回路112を介して信号処理回路220に入力する。なお、固体撮像素子108は、例えばベイヤ型画素配置を有する単板式カラーCCDイメージセンサであってもよい。また、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の他のイメージャであってもよい。   The solid-state image sensor 108 is, for example, a single-plate color CCD (Charge Coupled Device) image sensor having a complementary color checkered pixel arrangement, and accumulates an optical image formed by each pixel on the light receiving surface as a charge corresponding to the amount of light. , Yellow Ye, cyan Cy, green G, and magenta Mg. The converted image signal is amplified by the preamplifier 110 and then input to the signal processing circuit 220 via the driver signal processing circuit 112. The solid-state image sensor 108 may be a single-plate color CCD image sensor having a Bayer pixel arrangement, for example. Moreover, other imagers, such as a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor, may be used.

タイミングコントローラ204は、システムコントローラ202によるタイミング制御に従って、ドライバ信号処理回路112にクロックパルスを供給する。ドライバ信号処理回路112は、タイミングコントローラ204から供給されるクロックパルスに従って、固体撮像素子108をプロセッサ200側で処理される映像のフレームレートに同期したタイミングで駆動制御する。   The timing controller 204 supplies clock pulses to the driver signal processing circuit 112 in accordance with timing control by the system controller 202. The driver signal processing circuit 112 drives and controls the solid-state imaging device 108 at a timing synchronized with the frame rate of the video processed on the processor 200 side, according to the clock pulse supplied from the timing controller 204.

信号処理回路220に入力した撮像信号は、クランプ、ニー、γ補正、補間処理、AGC(Auto Gain Control)、AD変換等の処理後、各色信号別にフレーム単位でR、G、Bの各色対応のフレームメモリ(不図示)にバッファリングされる。バッファリングされた各色信号は、タイミングコントローラ204によって制御されたタイミングでフレームメモリから掃き出されて、NTSC(National Television System Committee)やPAL(Phase Alternating Line)等の所定の規格に準拠した映像信号に変換される。変換された映像信号がモニタ300に順次入力することにより、被写体の通常のカラー画像がモニタ300の表示画面に表示される。   The image pickup signal input to the signal processing circuit 220 is subjected to processing such as clamping, knee, γ correction, interpolation processing, AGC (Auto Gain Control), AD conversion, and the like, and corresponds to each color of R, G, B for each color signal for each frame. Buffered in a frame memory (not shown). Each buffered color signal is swept from the frame memory at a timing controlled by the timing controller 204, and converted into a video signal conforming to a predetermined standard such as NTSC (National Television System Committee) or PAL (Phase Alternating Line). Converted. By sequentially inputting the converted video signals to the monitor 300, a normal color image of the subject is displayed on the display screen of the monitor 300.

なお、信号処理回路220は、分光算出部220a、分光解析部220b、分光データ保存部220c、画像統合部220dを備えている。これらは、分光データ採取モードの実行に必要な構成であり、通常観察モード中は例えば待機電力を抑えるため、電力供給がオフされてスリープ状態にある。   The signal processing circuit 220 includes a spectral calculation unit 220a, a spectral analysis unit 220b, a spectral data storage unit 220c, and an image integration unit 220d. These are components necessary for executing the spectral data collection mode, and in the normal observation mode, for example, to suppress standby power, the power supply is turned off and is in a sleep state.

次に、分光データ採取モードについて説明する。分光データ採取モードでは、分光器210aが照射光の光路に挿置され、分光算出部220a、分光解析部220b、分光データ保存部220c、画像統合部220dが起動される。そのため、分光ユニット210に入射した照射光は、分光器210aを透過して帯域制限光に分光されて、LCB102、配光レンズ104を介して被写体を照射する。被写体からの反射光は、対物レンズ106を介して固体撮像素子108にて受光されて撮像信号に変換後、プリアンプ110、ドライバ信号処理回路112を介して信号処理回路220(分光算出部220a)に入力する。以下、説明の便宜上、分光データ採取モード(すなわち、ランプ208と固体撮像素子108との間の光路に分光器210aが配置されている)時に固体撮像素子108に入射する被写体からの反射光を「分光反射光」と記す。この分光反射光の強度データが採取すべき分光データである。   Next, the spectral data collection mode will be described. In the spectral data collection mode, the spectroscope 210a is inserted in the optical path of the irradiation light, and the spectral calculation unit 220a, the spectral analysis unit 220b, the spectral data storage unit 220c, and the image integration unit 220d are activated. Therefore, the irradiation light that has entered the spectroscopic unit 210 is transmitted through the spectroscope 210 a and split into band-limited light, and the subject is irradiated through the LCB 102 and the light distribution lens 104. The reflected light from the subject is received by the solid-state imaging device 108 via the objective lens 106 and converted into an imaging signal, and then transmitted to the signal processing circuit 220 (spectral calculation unit 220a) via the preamplifier 110 and the driver signal processing circuit 112. input. Hereinafter, for convenience of explanation, the reflected light from the subject incident on the solid-state image sensor 108 in the spectral data collection mode (that is, the spectroscope 210a is disposed in the optical path between the lamp 208 and the solid-state image sensor 108) is expressed as “ "Spectral reflected light". The intensity data of the spectral reflected light is spectral data to be collected.

ここで、本実施形態のように、複数のピーク波長(例えば波長λ1〜λ4)を持つ帯域制限光で照射された被写体をカラー撮像素子によって撮像すると、各画素の出力値は、カラーフィルタを透過した波長λ1〜λ4の分光反射光強度を積算した値となる。例えば図2に、Yeフィルタの分光特性と、イエロー画素Yeの出力値との関係を示す。図2中、縦軸は、分光反射光強度及びYeフィルタの透過率を示し、横軸は、波長(単位:nm)を示す。また、実線(細線)は、Yeフィルタ入射前の分光反射光強度を示し、実線(太線)は、Yeフィルタ透過後の分光反射光強度(すなわちイエロー画素Yeの出力値)を示し、破線は、Yeフィルタの分光特性を示す。図2に示されるように、イエロー画素Yeにはピーク波長λ1〜λ4の分光反射光が入射し、その出力値は、実線(太線)にて示されるピーク波長λ1〜λ4の分光反射光強度の積算値であって、各波長成分が混在した値となる。画素の出力値をピーク波長単位の分光データとして採取するためには、画素の出力値をピーク波長毎に分解する必要がある。   Here, as in the present embodiment, when an object irradiated with band-limited light having a plurality of peak wavelengths (for example, wavelengths λ1 to λ4) is imaged by a color image sensor, the output value of each pixel is transmitted through the color filter. It is a value obtained by integrating the spectral reflection light intensities having the wavelengths λ1 to λ4. For example, FIG. 2 shows the relationship between the spectral characteristics of the Ye filter and the output value of the yellow pixel Ye. In FIG. 2, the vertical axis indicates the spectral reflected light intensity and the transmittance of the Ye filter, and the horizontal axis indicates the wavelength (unit: nm). The solid line (thin line) indicates the spectral reflected light intensity before entering the Ye filter, the solid line (thick line) indicates the spectral reflected light intensity after passing through the Ye filter (that is, the output value of the yellow pixel Ye), and the broken line indicates The spectral characteristics of the Ye filter are shown. As shown in FIG. 2, spectral reflected light having peak wavelengths λ1 to λ4 is incident on the yellow pixel Ye, and the output value of the spectral reflected light intensity of the peak wavelengths λ1 to λ4 indicated by the solid line (thick line). The integrated value is a value in which each wavelength component is mixed. In order to collect the pixel output value as spectral data in peak wavelength units, it is necessary to decompose the pixel output value for each peak wavelength.

そこで、分光算出部220aは、illumi(λn)(n=1〜4)を、ピーク波長λnの分光反射光強度と定義し、Cy(λn)、Mg(λn)、Ye(λn)、G(λn)を夫々、ピーク波長λnに対するCyフィルタ、Mgフィルタ、Yeフィルタ、Gフィルタの透過率と定義し、Cy、Mg、Ye、Gを夫々、シアン画素Cy、マゼンタ画素Mg、イエロー画素Ye、グリーン画素Gの出力値と定義した場合に、次式(1)に示される演算を行う。なお、分光算出部220aは、ユーザインタフェース212の目標値設定操作等によって決定された目標値のピーク波長λ1〜λ4を次式(1)に適用する。また、分光算出部220aは、分光データの精度を向上させるため、目標値に代えて実測値(すなわち、分光測定器210bにより測定されたピーク波長λ1〜λ4)を次式(1)に適用してもよい。また、分光算出部220aは、分光データの精度を向上させるため、例えばCy(λn)を、ピーク波長λnに対するCyフィルタの透過率と、分光測定器210bにより測定されたピーク波長λnの強度とを乗算した値としてもよい。Mg(λn)、Ye(λn)、G(λn)についても同様である。   Therefore, the spectral calculation unit 220a defines illumi (λn) (n = 1 to 4) as the spectral reflected light intensity of the peak wavelength λn, and Cy (λn), Mg (λn), Ye (λn), G ( λn) is defined as the transmittance of the Cy filter, Mg filter, Ye filter, and G filter with respect to the peak wavelength λn, and Cy, Mg, Ye, and G are cyan pixel Cy, magenta pixel Mg, yellow pixel Ye, and green, respectively. When the output value of the pixel G is defined, the calculation shown in the following equation (1) is performed. The spectral calculation unit 220a applies the peak wavelengths λ1 to λ4 of the target value determined by the target value setting operation or the like of the user interface 212 to the following equation (1). In addition, the spectral calculation unit 220a applies measured values (that is, peak wavelengths λ1 to λ4 measured by the spectroscopic instrument 210b) to the following equation (1) instead of the target values in order to improve the accuracy of the spectral data. May be. Further, in order to improve the accuracy of the spectroscopic data, the spectroscopic calculation unit 220a calculates, for example, Cy (λn), the transmittance of the Cy filter with respect to the peak wavelength λn, and the intensity of the peak wavelength λn measured by the spectrophotometer 210b. A multiplied value may be used. The same applies to Mg (λn), Ye (λn), and G (λn).

Figure 0005883668
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上記式(1)により、各色画素の出力値からピーク波長λ1〜λ4の分光反射光強度illumi(λ1)〜illumi(λ4)、すなわち被写体の分光データが4つ同時に算出される。なお、ベイヤ型画素配置の固体撮像素子はRGBの三色フィルタであるため、RGBの各画素の出力値を用いて上記式(1)の同様に演算を行うと、最大で3つの分光データを同時に算出することができる。すなわち、同時に算出することができる最大の分光データ数は、固体撮像素子のカラーフィルタを構成する色数と等しい。   From the above formula (1), the spectral reflected light intensity illumi (λ1) to illumi (λ4) of the peak wavelengths λ1 to λ4, that is, four spectral data of the subject are calculated simultaneously from the output values of the respective color pixels. Since the solid-state imaging device having the Bayer-type pixel arrangement is an RGB three-color filter, when the calculation is performed in the same manner as in the above formula (1) using the output values of the RGB pixels, a maximum of three spectral data can be obtained. It can be calculated simultaneously. That is, the maximum number of spectral data that can be calculated simultaneously is equal to the number of colors that constitute the color filter of the solid-state imaging device.

<分光データ採取処理>
図3は、本実施形態の電子内視鏡システム1にて実行される分光データ採取処理を示すフローチャートである。分光データ採取処理では、所定の波長範囲(例えば400nm〜700nm)において被写体の分光データを5nm刻みで(合計で61の分光データを)採取する。説明の便宜上、本明細書中の説明並びに図面において、処理ステップは「S」と省略して記す。
<Spectroscopic data collection processing>
FIG. 3 is a flowchart showing spectral data collection processing executed in the electronic endoscope system 1 of the present embodiment. In the spectral data collection process, spectral data of a subject is collected in 5 nm increments (61 spectral data in total) in a predetermined wavelength range (for example, 400 nm to 700 nm). For convenience of explanation, the processing step is abbreviated as “S” in the description and drawings in this specification.

<図3のS1(分光器210aへの初期印加電圧算出)>
分光データ採取処理の実行が開始されると、分光器制御ユニット210cは、所定の初期目標ピーク波長に基づいて分光器210aに印加する初期電圧を算出する。初期電圧は、例えば、被写体の分光データを4つ同時に算出するため、400nm〜700nmのうち4箇所にピークが現れるような値に設定されている。なお、分光データ採取処理の実行は、例えば、通常観察モードから分光データ採取モードへの移行、又はユーザインタフェース212への開始操作をトリガーとして開始される。
<S1 in FIG. 3 (calculation of initial applied voltage to the spectrometer 210a)>
When execution of the spectral data collection process is started, the spectroscope control unit 210c calculates an initial voltage to be applied to the spectroscope 210a based on a predetermined initial target peak wavelength. For example, the initial voltage is set to such a value that peaks appear at four locations of 400 nm to 700 nm in order to simultaneously calculate four pieces of spectral data of the subject. Note that the execution of the spectral data collection process is started by, for example, a transition from the normal observation mode to the spectral data collection mode or a start operation to the user interface 212 as a trigger.

また、ギャップ可変式エタロンにおいて、ピーク波長は、原理上、分光分布内の離散した位置に周期的に現れる。そのため、400nm〜700nm内の連続する4つの5nm刻みの波長にだけピークを持たせることはできない。従って、図3の分光データ採取処理では、400nm〜700nm内の離散的な複数のピーク波長の分光データを採取し、この採取作業を未採取のピーク波長の分光データが無くなるまで繰り返す。最終的に、400nm〜700nm内で5nm刻みの合計61の分光データが採取されると、本分光データ採取処理が終了することとなる。なお、一度に採取する分光データ数(言い換えると、目標ピーク波長の数であり、帯域制限光内のピーク波長の数でもある。)は、常に4つとは限らず、未採取の分光データの分布や残数等に応じて1つ〜3つに減らされることもある。   In the variable gap etalon, the peak wavelength appears periodically at discrete positions in the spectral distribution in principle. For this reason, it is not possible to give a peak only to four consecutive wavelengths of 5 nm within 400 nm to 700 nm. Therefore, in the spectral data collection process of FIG. 3, spectral data of a plurality of discrete peak wavelengths within 400 nm to 700 nm are collected, and this collection operation is repeated until there is no spectral data of uncollected peak wavelengths. Finally, when a total of 61 pieces of spectral data in 5 nm increments within 400 nm to 700 nm are collected, this spectral data collection process ends. Note that the number of spectral data collected at one time (in other words, the number of target peak wavelengths and the number of peak wavelengths in the band-limited light) is not always four, and the distribution of uncollected spectral data It may be reduced to 1 to 3 depending on the remaining number.

<図3のS2(分光器210aへの電圧印加)>
分光器制御ユニット210cは、算出された電圧を分光器210aに印加する。電圧が印加された分光器210aは、ランプ208より入射した照射光を、目標ピーク波長と略一致するピーク波長を持つ帯域制限光に分光する。
<S2 in FIG. 3 (voltage application to the spectroscope 210a)>
The spectroscope control unit 210c applies the calculated voltage to the spectroscope 210a. The spectroscope 210a to which the voltage is applied splits the irradiation light incident from the lamp 208 into band-limited light having a peak wavelength that substantially matches the target peak wavelength.

<図3のS3(帯域制限光の分光特性の測定)>
分光測定器210bは、分光器210aより射出される帯域制限光の分光特性を測定する。分光測定器210bによる測定値は、分光器制御ユニット210cに入力する。
<S3 in FIG. 3 (Measurement of spectral characteristics of band-limited light)>
The spectrometer 210b measures the spectral characteristics of the band-limited light emitted from the spectrometer 210a. The measurement value obtained by the spectrometer 210b is input to the spectrometer control unit 210c.

<図3のS4、5(実測ピーク波長の制御)>
分光器制御ユニット210cは、分光測定器210bより入力された帯域制限光の分光特性からピーク波長(以下、「実測ピーク波長」と記す。)を算出する。分光器制御ユニット210cは、算出した実測ピーク波長が目標ピーク波長を基準とする許容公差に収まるか否かを判定する。目標ピーク波長が複数設定されている場合は、対応する各実測ピーク波長の全てが許容公差に収まるか否かを判定する。実測ピーク波長(複数の場合は少なくとも1つ)が許容公差から外れる場合は(図3のS4:NO)、実測ピーク波長と目標ピーク波長との差分に基づく補正電圧値を算出して(図3のS5)、補正後の電圧を分光器210aに印加する(図3のS2)。図3のS4、S5、S2、S3、S4・・・のループは、実測ピーク波長が許容公差に収まるまで継続する。実測ピーク波長(複数の場合は全て)が許容公差に収まると(図3のS4:YES)、処理は図3のS6に進む。
<S4, 5 in FIG. 3 (control of measured peak wavelength)>
The spectrometer control unit 210c calculates a peak wavelength (hereinafter referred to as “measured peak wavelength”) from the spectral characteristics of the band-limited light input from the spectrometer 210b. The spectroscope control unit 210c determines whether or not the calculated actual peak wavelength falls within an allowable tolerance based on the target peak wavelength. If a plurality of target peak wavelengths are set, it is determined whether or not all of the corresponding actually measured peak wavelengths fall within the allowable tolerance. If the measured peak wavelength (at least one in the case of a plurality) deviates from the allowable tolerance (S4: NO in FIG. 3), a correction voltage value based on the difference between the measured peak wavelength and the target peak wavelength is calculated (FIG. 3). S5), the corrected voltage is applied to the spectroscope 210a (S2 in FIG. 3). The loop of S4, S5, S2, S3, S4... In FIG. 3 continues until the measured peak wavelength falls within the allowable tolerance. When the actually measured peak wavelengths (all in the case of a plurality) fall within the allowable tolerance (S4 in FIG. 3: YES), the process proceeds to S6 in FIG.

<図3のS6(分光データの採取)>
分光器制御ユニット210cは、許容公差に収まる実測ピーク波長の情報(波長及び強度)を分光算出部220aへ転送する。分光算出部220aは、実測ピーク波長に対するCyフィルタ、Mgフィルタ、Yeフィルタ、Gフィルタの各透過率をデータ保存部220c等の記憶媒体から読み出して実測ピーク波長の強度を乗算し、乗算した値と、ドライバ信号処理回路112を介して入力する固体撮像素子108による撮像信号とを用いて、最大で4つのピーク波長λnの分光反射光強度(分光データ)を算出する。算出された分光データは、分光解析部220bに転送されると共にデータ保存部220cに保存される。
<S6 in FIG. 3 (Spectroscopic Data Collection)>
The spectroscope control unit 210c transfers information (wavelength and intensity) of the actually measured peak wavelength falling within the allowable tolerance to the spectroscopic calculation unit 220a. The spectral calculation unit 220a reads the transmittances of the Cy filter, Mg filter, Ye filter, and G filter for the measured peak wavelength from the storage medium such as the data storage unit 220c, and multiplies the measured peak wavelength by the intensity. Then, the spectral reflected light intensity (spectral data) at the maximum of four peak wavelengths λn is calculated using the imaging signal from the solid-state imaging device 108 input via the driver signal processing circuit 112. The calculated spectral data is transferred to the spectral analysis unit 220b and stored in the data storage unit 220c.

<図3のS7、8(採取完了判定)>
分光算出部220aは、未採取のピーク波長の分光データが存在しないか、すなわち、400nm〜700nm内で5nm刻みに分布する計61のピーク波長の分光データを全て採取したか否かを判定する。未採取のピーク波長の分光データが存在する場合(図3のS7:NO)、分光器制御ユニット210cは、分光算出部220aの判定結果を受けて、次の目標ピーク波長に応じた印加電圧を算出し(図3のS8)、算出された電圧を分光器210aに印加する(図3のS2)。また、計61のピーク波長の分光データが全て採取されている場合は(図3のS7:YES)、図3の分光データ採取処理が終了する。なお、設定される目標ピーク波長の順序は予め決められており、順序通りに全ての目標ピーク波長に対応する分光データが採取された時点で、計61の実測ピーク波長の分光データが揃うことになる。
<S7, 8 in FIG. 3 (collection completion determination)>
The spectroscopic calculation unit 220a determines whether there is no spectral data of uncollected peak wavelengths, that is, whether all the spectral data of 61 peak wavelengths distributed in increments of 5 nm within 400 nm to 700 nm are collected. When there is spectral data of uncollected peak wavelengths (S7: NO in FIG. 3), the spectroscope control unit 210c receives the determination result of the spectroscopic calculation unit 220a and applies an applied voltage corresponding to the next target peak wavelength. Calculation is performed (S8 in FIG. 3), and the calculated voltage is applied to the spectroscope 210a (S2 in FIG. 3). When all the spectral data of the peak wavelength of the total 61 are collected (S7: YES in FIG. 3), the spectral data collection process in FIG. Note that the order of the target peak wavelengths to be set is determined in advance, and when the spectral data corresponding to all the target peak wavelengths are collected in accordance with the order, the spectral data of the actually measured peak wavelengths of 61 in total are prepared. Become.

分光解析部220bは、図3の分光データ採取処理により採取された分光データ群を解析して被写体(例えば被疑病変部等)の健常や異常を検出し、検出結果を用いて解析画像(例えば異常部位を強調した画像等)を生成する。生成された解析画像は、例えば画像統合部220dをスルーしてモニタ300に出力され、表示画面に表示される。また、解析画像は、画像統合部220dにより、通常観察モード時に撮影された通常のカラー画像と合成されたうえでモニタ300の表示画面に表示される。合成表示には、例えば、解析画像と通常のカラー画像とを並列に表示する態様や、解析画像と通常のカラー画像とを重ね合わせて表示する態様が想定される。また、解析画像は、データ保存部220cに保存され、データ保存部220cを介して外部装置(例えばPCやファイルサーバ、外部記憶媒体、サブディスプレイ等)に転送される。なお、データ保存部220cは、図3の分光データ採取処理により採取された分光データそのものを外部装置(例えばPCやファイルサーバ、外部記憶媒体等)に転送することもできる。   The spectral analysis unit 220b analyzes the spectral data group collected by the spectral data collection process of FIG. 3 to detect the health or abnormality of the subject (eg, suspected lesion), and uses the detection result to analyze the image (eg, abnormal). A part-enhanced image or the like) is generated. The generated analysis image is output to the monitor 300 through the image integration unit 220d, for example, and displayed on the display screen. The analysis image is displayed on the display screen of the monitor 300 after being synthesized with a normal color image taken in the normal observation mode by the image integration unit 220d. As the composite display, for example, an aspect in which an analysis image and a normal color image are displayed in parallel, or an aspect in which an analysis image and a normal color image are superimposed and displayed are assumed. The analysis image is stored in the data storage unit 220c and transferred to an external device (for example, a PC, a file server, an external storage medium, a sub display, etc.) via the data storage unit 220c. Note that the data storage unit 220c can also transfer the spectral data itself collected by the spectral data collection process of FIG. 3 to an external device (for example, a PC, a file server, an external storage medium, etc.).

本実施形態によれば、分光器210aを用いることにより品質の高い分光データを採取することができ、しかも、近年広く普及しているカラー撮像素子(固体撮像素子108)と、複数の透過ピーク波長を設定可能な分光器210aとを用いることにより、複数のピーク波長の分光データを同時に採取することが可能となっている。そのため、分光データの採取時間を短縮することができる。すなわち、本発明によれば、高品質な分光データを限られた時間内でより多く採取することができるため、分光解析等の分光データを用いた処理の精度が向上する。   According to the present embodiment, high-quality spectral data can be collected by using the spectroscope 210a, and a color imaging element (solid-state imaging element 108) widely used in recent years, and a plurality of transmission peak wavelengths By using the spectroscope 210a capable of setting the spectral data, it is possible to simultaneously collect spectral data of a plurality of peak wavelengths. Therefore, it is possible to shorten the spectral data collection time. That is, according to the present invention, more high-quality spectral data can be collected within a limited time, so that the accuracy of processing using spectral data such as spectral analysis is improved.

また、本実施形態の電子スコープ100は、分光データを採取するための専用の構成要素を備える必要がないため、既存の構成で足りる。   In addition, the electronic scope 100 according to the present embodiment does not need to include a dedicated component for collecting spectral data, and thus an existing configuration is sufficient.

以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の構成に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲において様々な変形が可能である。例えば、本実施形態では、アクチュエータ210ACTを駆動して、分光器210a自体を照射光の光路に選択的に挿置するように構成されているが、別の実施形態では、図4に示される回転式フィルタターレットを備えた構成に代えてもよい。具体的には、回転式フィルタターレット210FTは、分光器210aに代えて設置されており、図4(a)に示されるように、分光フィルタ(ギャップ可変式エタロン等)と、白色用フィルタとを円周方向に配置したものである。白色用フィルタは、例えばランプ208より放射された照射光を所定の可視光域に制限する。また、回転式フィルタターレット210FT’は、図4(b)に示されるように、分光フィルタ、白色用フィルタ、特殊観察用フィルタを円周方向に配置したものである。特殊観察用フィルタは、特定の狭帯域観察に最適化された分光特性を有している。アクチュエータ210ACTは、回転式フィルタターレット210FTや210FT’を回転させて、何れか一つのフィルタを照射光の光路に選択的に挿置することができる。図4(a)に示される例では、回転式フィルタターレット210FTを所定の周期で回転させることにより、分光データの採取と通常のカラー画像の取得とを交互に行うことができる。   The above is the description of the embodiment of the present invention. The present invention is not limited to the above-described configuration, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. For example, in the present embodiment, the actuator 210ACT is driven to selectively insert the spectroscope 210a in the optical path of the irradiation light. In another embodiment, the rotation shown in FIG. You may replace with the structure provided with the type | formula filter turret. Specifically, the rotary filter turret 210FT is installed in place of the spectroscope 210a. As shown in FIG. 4A, a spectral filter (gap variable etalon or the like) and a white filter are provided. It is arranged in the circumferential direction. The white filter limits, for example, the irradiation light emitted from the lamp 208 to a predetermined visible light range. Further, as shown in FIG. 4B, the rotary filter turret 210FT 'has a spectral filter, a white filter, and a special observation filter arranged in the circumferential direction. The special observation filter has spectral characteristics optimized for specific narrow-band observation. The actuator 210ACT can selectively insert any one filter in the optical path of the irradiation light by rotating the rotary filter turret 210FT or 210FT '. In the example shown in FIG. 4A, spectral data collection and normal color image acquisition can be performed alternately by rotating the rotary filter turret 210FT at a predetermined cycle.

図5は、本実施形態の電子内視鏡システム1の変形例1(電子内視鏡システム1Ma)の構成を示すブロック図である。本変形例1をはじめ、以降の変形例において、図1の電子内視鏡システム1と同一の又は同様の構成には同一の又は同様の符号を付して説明を簡略又は省略する。   FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of Modification 1 (electronic endoscope system 1Ma) of the electronic endoscope system 1 according to the present embodiment. In the first and subsequent modifications, the same or similar components as those in the electronic endoscope system 1 in FIG. 1 are denoted by the same or similar reference numerals, and description thereof will be simplified or omitted.

図5に示されるように、電子内視鏡システム1Maは、ランプ208から分光器210aに直進する光路を迂回するように配置されたミラー210M1〜M4を備えている。ミラー210M1及び210M4は、例えば可動式スイッチングミラーであり、第一のスイッチング状態では光路より退避する。そのため、ランプ208より放射された照射光は、ミラー210M1をスルーして分光器210aを透過し、帯域制限光とされた後、ミラー210M4をスルーしてLCB102の入射端に入射する。また、ミラー210M1及び210M4は、第二のスイッチング状態では光路に挿置される。ミラー210M1は、ランプ208より放射された照射光をミラー210M2側に反射する。ミラー210M2及び210M3は固定ミラーである。ミラー210M1で反射された照射光は、ミラー210M2〜M4を順に反射して、LCB102の入射端に入射する。すなわち、この場合、LCB102には、分光器210aを介さない白色光がLCB102に供給される。なお、ミラー210M1とM4は、可動式スイッチングミラーに代えて、例えば印加電圧に応じて透過率(透明状態と反射状態)をスイッチングすることが可能な調光ミラーであってもよい。   As shown in FIG. 5, the electronic endoscope system 1Ma includes mirrors 210M1 to M4 that are arranged so as to bypass an optical path that goes straight from the lamp 208 to the spectroscope 210a. The mirrors 210M1 and 210M4 are, for example, movable switching mirrors, and retract from the optical path in the first switching state. Therefore, the irradiation light radiated from the lamp 208 passes through the mirror 210M1 and passes through the spectroscope 210a to be band-limited light, and then passes through the mirror 210M4 and enters the incident end of the LCB 102. The mirrors 210M1 and 210M4 are inserted in the optical path in the second switching state. The mirror 210M1 reflects the irradiation light emitted from the lamp 208 toward the mirror 210M2. The mirrors 210M2 and 210M3 are fixed mirrors. The irradiation light reflected by the mirror 210M1 is sequentially reflected by the mirrors 210M2 to M4 and enters the incident end of the LCB 102. That is, in this case, white light that does not pass through the spectroscope 210 a is supplied to the LCB 102. The mirrors 210M1 and M4 may be dimming mirrors that can switch the transmittance (transparent state and reflective state) according to the applied voltage, for example, instead of the movable switching mirror.

図6は、本実施形態の電子内視鏡システム1の変形例2(電子内視鏡システム1Mb)の構成を示すブロック図である。図6に示されるように、本変形例2の電子内視鏡システム1Mbでは、電子スコープ100が分光ユニット210を備えている。分光ユニット210は、例えば対物光学系106と固体撮像素子108との間の光路に設置される。なお、分光ユニット210に加えて分光算出部220aも、電子スコープ100内に設置してもよい。   FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of Modification 2 (electronic endoscope system 1Mb) of the electronic endoscope system 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 6, in the electronic endoscope system 1 </ b> Mb of the second modification, the electronic scope 100 includes a spectroscopic unit 210. The spectroscopic unit 210 is installed, for example, in the optical path between the objective optical system 106 and the solid-state image sensor 108. In addition to the spectroscopic unit 210, the spectroscopic calculation unit 220a may also be installed in the electronic scope 100.

図6に示す本変形例2の電子内視鏡システム1Mbでは、通常のカラー画像を撮影することができない。そこで、図7、図8に、夫々、本実施形態の電子内視鏡システム1の変形例3(電子内視鏡システム1Mc)、変形例4(電子内視鏡システム1Md)の構成を例示する。   In the electronic endoscope system 1Mb according to the second modification shown in FIG. 6, a normal color image cannot be taken. Therefore, FIGS. 7 and 8 illustrate the configurations of Modification Example 3 (Electronic Endoscope System 1Mc) and Modification Example 4 (Electronic Endoscope System 1Md) of the electronic endoscope system 1 of the present embodiment, respectively. .

図7に示されるように、本変形例3の電子内視鏡システム1Mcも、電子スコープ100が分光ユニット210を備えている。但し、本変形例3では、対物光学系106と分光器210aとの間の光路にミラー210M1が配置されており、スイッチング状態に応じて被写体からの反射光を透過又は反射する。第一のスイッチング状態では反射光が分光器210aにスルーされるため、固体撮像素子108には、分光器210aを透過した帯域制限光が入射する。第二のスイッチング状態では反射光がミラー210M2側に反射される。ミラー210M1で反射された反射光は、更に、ミラー210M2で反射されて、固体撮像素子108に入射する。すなわち、固体撮像素子108には、分光器210aを介さない反射光が入射する。   As shown in FIG. 7, also in the electronic endoscope system 1 Mc of the third modification, the electronic scope 100 includes a spectroscopic unit 210. However, in the third modification, the mirror 210M1 is disposed in the optical path between the objective optical system 106 and the spectroscope 210a, and the reflected light from the subject is transmitted or reflected according to the switching state. In the first switching state, since the reflected light is passed through the spectrometer 210a, the band-limited light transmitted through the spectrometer 210a is incident on the solid-state image sensor 108. In the second switching state, the reflected light is reflected toward the mirror 210M2. The reflected light reflected by the mirror 210M1 is further reflected by the mirror 210M2 and enters the solid-state image sensor 108. That is, reflected light that does not pass through the spectroscope 210a is incident on the solid-state imaging device 108.

また、図8に示されるように、本変形例4の電子内視鏡システム1Mdも、電子スコープ100が分光ユニット210を備えている。本変形例4では、本変形例3のミラー210M2に代えて、固体撮像素子108Mが配置されている。そのため、第一のスイッチング状態では、分光器210aを透過した帯域制限光が固体撮像素子108に入射し、第二のスイッチング状態では、分光器210aを介さない反射光が固体撮像素子108Mに入射する。また、ミラー210M1(調光ミラー)の透過率:反射率を例えば1:1とすることにより、固体撮像素子108と108Mの両方に被写体からの反射光が入射する。そのため、分光データの採取とカラー画像の取得とを同時に行うことができる。   Further, as shown in FIG. 8, also in the electronic endoscope system 1Md according to the fourth modification, the electronic scope 100 includes a spectroscopic unit 210. In the fourth modification, a solid-state imaging element 108M is arranged instead of the mirror 210M2 in the third modification. Therefore, in the first switching state, band-limited light that has passed through the spectroscope 210a is incident on the solid-state image sensor 108, and in the second switching state, reflected light that does not pass through the spectroscope 210a is incident on the solid-state image sensor 108M. . Further, by setting the transmittance: reflectance of the mirror 210M1 (light control mirror) to 1: 1, for example, reflected light from the subject is incident on both the solid-state imaging devices 108 and 108M. Therefore, it is possible to simultaneously collect spectral data and acquire a color image.

1、1Ma、1Mb、1Mc、1Md 電子内視鏡システム
100 電子スコープ
102 LCB
104 配光レンズ
106 対物光学系
108、108M 固体撮像素子
110 プリアンプ
112 ドライバ信号処理回路
114 モード切替ボタン
200 プロセッサ
202 システムコントローラ
204 タイミングコントローラ
206 ランプ電源イグナイタ
208 ランプ
210 分光ユニット
210a 分光器
210b 分光測定器
210c 分光器制御ユニット
210d ハーフミラー
210ACT アクチュエータ
210FT、FT’ 回転式フィルタターレット
210M1〜M4 ミラー
212 ユーザインタフェース
220 信号処理回路
220a 分光算出部
220b 分光解析部
220c 分光データ保存部
220d 画像統合部
1, 1Ma, 1Mb, 1Mc, 1Md Electronic endoscope system 100 Electronic scope 102 LCB
104 Light distribution lens 106 Objective optical system 108, 108M Solid-state imaging device 110 Preamplifier 112 Driver signal processing circuit 114 Mode switching button 200 Processor 202 System controller 204 Timing controller 206 Lamp power source igniter 208 Lamp 210 Spectrometer unit 210a Spectrometer 210b Spectrometer 210c Spectroscope control unit 210d Half mirror 210ACT Actuator 210FT, FT 'Rotating filter turret 210M1-M4 Mirror 212 User interface 220 Signal processing circuit 220a Spectral calculation unit 220b Spectral analysis unit 220c Spectral data storage unit 220d Image integration unit

Claims (7)

被写体に照射される照射光を射出する光源と、
前記照射光又は前記被写体からの反射光を複数のピーク波長を持つ分光光に分光するフィルタであって、分光する光のピーク波長が可変な透過波長可変型フィルタと、
撮像素子面上に、所定の複数種類のカラーフィルタの配列からなるカラーフィルタ配列群が設置され、前記透過波長可変型フィルタの分光特性が付与された被写体像を該カラーフィルタ配列群を通して撮影することでカラー情報を持つ撮像信号を生成する撮像素子と、
前記透過波長可変型フィルタにより分光された分光光の分光特性を測定する分光測定手段と、
前記撮像素子により生成された前記被写体の撮像信号、該被写体の撮影時に前記透過波長可変型フィルタにて設定されていた各ピーク波長に対する前記各カラーフィルタの分光特性、及び前記分光測定手段により測定された分光光の分光特性に基づいて、該被写体から該撮像素子に入射する、該各ピーク波長の光の強度を算出する分光算出手段と、
を備える
分光データ採取システム。
A light source that emits irradiation light irradiated to the subject;
A filter that separates the irradiation light or the reflected light from the subject into spectral light having a plurality of peak wavelengths, and a transmission wavelength variable filter in which the peak wavelength of the light to be dispersed is variable;
A color filter array group including a plurality of predetermined color filter arrays is installed on the image sensor surface, and a subject image to which the spectral characteristics of the transmission wavelength variable filter are added is photographed through the color filter array group. An image pickup device for generating an image pickup signal having color information,
A spectroscopic measuring means for measuring spectral characteristics of the spectral light split by the transmission wavelength variable filter;
Measured by the imaging signal of the subject generated by the imaging device, the spectral characteristics of the color filters for each peak wavelength set by the transmission wavelength variable filter at the time of photographing the subject , and the spectral measurement means Spectroscopic calculation means for calculating the intensity of light of each peak wavelength incident on the image sensor from the subject based on the spectral characteristics of the spectroscopic light ,
Equipped with a,
Spectroscopic data collection system.
前記分光算出手段により前記複数のピーク波長の光の強度が算出される毎に、前記透過波長可変型フィルタによる分光光のピーク波長が変化するように、該透過波長可変型フィルタを駆動制御するフィルタ駆動制御手段
を更に備える
請求項1に記載の分光データ採取システム。
A filter that drives and controls the transmission wavelength variable filter so that the peak wavelength of the spectral light by the transmission wavelength variable filter changes each time the light intensity of the plurality of peak wavelengths is calculated by the spectral calculation means. A drive control means ;
The spectral data collection system according to claim 1.
前記フィルタ駆動制御手段は、  The filter drive control means includes
前記複数のピーク波長の光の強度を前記分光算出手段に算出させるにあたり、前記分光測定手段により測定される分光光が持つ前記複数のピーク波長の各々が目標となるピーク波長に収束するまで、前記透過波長可変型フィルタを駆動制御して、該透過波長可変型フィルタによる分光光のピーク波長を調節する、    In calculating the intensity of the light of the plurality of peak wavelengths in the spectroscopic calculation unit, until each of the plurality of peak wavelengths of the spectroscopic light measured by the spectroscopic measurement unit converges to a target peak wavelength, Driving and controlling the transmission wavelength variable filter to adjust the peak wavelength of the spectral light by the transmission wavelength variable filter;
請求項2に記載の分光データ採取システム。The spectral data collection system according to claim 2.
前記透過波長可変型フィルタと、該透過波長可変型フィルタとは異なる分光特性を持つ少なくとも一つのフィルタと、が円周方向に配置された回転式フィルタターレットと、
前記回転式フィルタターレットを駆動制御して、該回転式フィルタターレット内の何れか一つのフィルタを、前記光源と前記撮像素子との間の光路に選択的に挿置するターレット駆動制御手段と、
を更に備える
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の分光データ採取システム。
A rotary filter turret in which the transmission wavelength variable filter and at least one filter having spectral characteristics different from the transmission wavelength variable filter are arranged in a circumferential direction;
Turret drive control means for driving and controlling the rotary filter turret, and selectively inserting any one of the filters in the rotary filter turret into an optical path between the light source and the imaging device;
Further comprising,
The spectral data collection system according to any one of claims 1 to 3.
前記照射光を透過又は反射するミラーと、
前記ミラーにて前記照射光を透過又は反射させることにより、該照射光を第一又は第二の光路に導くミラー駆動制御手段と、
を更に備え、
前記透過波長可変型フィルタは、前記第一の光路に配置されており、
前記第一の光路に導かれた照射光は、前記透過波長可変型フィルタを介して前記被写体を照射し、
前記第二の光路に導かれた照射光は、前記透過波長可変型フィルタを介さずに前記被写体を照射する
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の分光データ採取システム。
A mirror that transmits or reflects the irradiation light;
Mirror drive control means for guiding the irradiation light to the first or second optical path by transmitting or reflecting the irradiation light by the mirror;
Further comprising
The transmission wavelength tunable filter is disposed in the first optical path,
The irradiation light guided to the first optical path irradiates the subject through the transmission wavelength variable filter,
Irradiation light guided to the second optical path irradiates the subject without passing through the transmission wavelength variable filter ,
The spectral data collection system according to any one of claims 1 to 3.
前記反射光を透過又は反射するミラーと、
前記ミラーにて前記反射光を透過又は反射させることにより、該反射光を第一又は第二の光路に導くミラー駆動制御手段と、
を更に備え、
前記透過波長可変型フィルタは、前記第一の光路に配置されており、
前記第一の光路に導かれた反射光は、前記透過波長可変型フィルタを介して前記撮像素子に入射し、
前記第二の光路に導かれた照射光は、前記透過波長可変型フィルタを介さずに前記撮像素子に入射する
請求項1から請求項3の何れか一項に記載の分光データ採取システム。
A mirror that transmits or reflects the reflected light;
Mirror drive control means for guiding the reflected light to the first or second optical path by transmitting or reflecting the reflected light by the mirror;
Further comprising
The transmission wavelength tunable filter is disposed in the first optical path,
The reflected light guided to the first optical path enters the image sensor through the transmission wavelength variable filter,
Irradiation light guided to the second optical path enters the image sensor without passing through the transmission wavelength variable filter ,
The spectral data collection system according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から請求項6の何れか一項に記載の分光データ採取システムが組み込まれた電子内視鏡システムであって、
プロセッサと、
電子内視鏡と、
を備え、
前記電子内視鏡は、前記撮像素子を備えており、
前記プロセッサは、少なくとも、前記光源、前記透過波長可変型フィルタ、前記分光算出手段を備えている
電子内視鏡システム。
An electronic endoscope system in which the spectral data collection system according to any one of claims 1 to 6 is incorporated,
A processor;
An electronic endoscope,
With
The electronic endoscope includes the imaging device,
The processor includes at least the light source, the transmission wavelength variable filter, and the spectral calculation means .
Electronic endoscope system.
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