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WO2016080130A1 - 観察装置 - Google Patents

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WO2016080130A1
WO2016080130A1 PCT/JP2015/079432 JP2015079432W WO2016080130A1 WO 2016080130 A1 WO2016080130 A1 WO 2016080130A1 JP 2015079432 W JP2015079432 W JP 2015079432W WO 2016080130 A1 WO2016080130 A1 WO 2016080130A1
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WO
WIPO (PCT)
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light
region
observation
light source
source unit
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2015/079432
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English (en)
French (fr)
Inventor
英之 長岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Olympus Corp filed Critical Olympus Corp
Priority to JP2016537571A priority Critical patent/JP6072374B2/ja
Priority to EP15860256.5A priority patent/EP3222194A4/en
Priority to CN201580055422.1A priority patent/CN107072476B/zh
Publication of WO2016080130A1 publication Critical patent/WO2016080130A1/ja
Priority to US15/582,635 priority patent/US9820654B2/en
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes

Definitions

  • the present invention relates to an observation apparatus.
  • NBI Near Band Imaging
  • BLI Blue LASER Imaging
  • white light observation an endoscope scope using an image sensor equipped with a color filter of a primary color Bayer is used so as to perform simultaneous observation while maintaining good color reproduction.
  • the information in the B pixel greatly contributes to the capillary image
  • the information of the B pixel is mainly used for display.
  • the resolution of the capillary is insufficient because the B pixel is only 1/4 of the entire pixel.
  • a method is known in which a sub-sensitivity region of the B region is provided in the G pixel, information on the B region is acquired even in the G pixel, and the B information is separated from the G pixel by image processing (see, for example, Patent Document 1).
  • the wavelengths of the G region and the B region are relatively close to each other, so that the characteristics are close to each other and it is difficult to separate them by image processing.
  • the color mixture of the B region with respect to the G pixel affects the color reproducibility.
  • the present invention has been made in view of the circumstances described above, and is an observation apparatus that can improve the resolution of surface blood vessels during observation with narrow-band light while maintaining good color reproducibility during white light observation. I will provide a.
  • One embodiment of the present invention is a light source unit capable of adjusting the amount of illumination light in the B region having a wavelength of 390 nm to 490 nm for each of the first B region and the second B region having a longer wavelength than the first B region.
  • an imaging device that captures reflected light of the illumination light emitted from the light source unit in the subject, and the light source unit is configured to detect the first B region during white light observation and narrow band light observation.
  • the ratio between the amount of light and the amount of light in the second B region is changed, and the image pickup device has RGB color filters arranged for each pixel, and the R color filter includes the R region and the first B region.
  • Srr is the sensitivity of the R pixel in the R region
  • Srb1 is the sensitivity of the R pixel in the first B region
  • Srb2 is the sensitivity of the R pixel in the second B region
  • Sbb1 is This is the sensitivity of the B pixel in the first B region.
  • the pixel in which the R color filter is disposed (hereinafter referred to as R pixel) has high sensitivity in the first B region, but the sensitivity of the second B region is low. Therefore, when observing white light, the light source unit is adjusted so that the illumination light component in the first B area is weaker than the illumination light component in 0 or the second B area, so that the R pixel mainly has sensitivity in the R area. Thus, an image having the same color reproduction as that of an image sensor provided with a normal RGB primary color filter can be acquired.
  • the R pixel is adjusted to be a B color filter by adjusting the light source unit so that the illumination light component of the second B region is weaker than the illumination light component of 0 or the first B region.
  • the first B region has sensitivity.
  • Conditional expression (1) represents the ratio of the sensitivity of the second B region to the sensitivity of the R region of the R pixel. If the conditional expression (1) is larger than 0.1, the color reproducibility deteriorates because the R pixel has sensitivity in the B region during white light observation. By satisfying conditional expression (1), color reproducibility can be improved.
  • Conditional expression (2) represents the ratio of the sensitivity of the first B region of the B pixel to the sensitivity of the first B region of the R pixel. If conditional expression (2) is smaller than 0.5 or larger than 2, a difference occurs between the signals of the R pixel and the B pixel during narrowband light observation, and it is necessary to apply a gain to the pixel value in order to adjust the difference. As a result, the image deteriorates due to noise or the like. By satisfying conditional expression (2), it is possible to reduce image degradation due to noise.
  • the imaging device may satisfy the conditional expression (3).
  • Conditional expression (3) represents the sensitivity of the first B region with respect to the sensitivity of the second B region of the R pixel.
  • conditional expression (3) is smaller than 3, it is difficult to achieve both color reproduction during white light observation and resolution during narrow band light observation.
  • the first B region may have a wavelength range of 390 nm or more and less than 440 nm
  • the second B region may have a wavelength range of 440 nm or more and less than 490 nm.
  • the color filters may be arranged in a Bayer array. By doing so, it is possible to employ an image sensor having a general structure devised for the transmittance characteristics of the R color filter.
  • the said light source part may satisfy conditional expression (4).
  • Lnb1 is the amount of light in the first B region of the light source unit during narrowband light observation
  • Lnb2 is the amount of light in the second B region of the light source unit during narrowband light observation
  • Lwb1 is The amount of light in the first B region of the light source unit during white light observation
  • Lwb2 is the amount of light in the second B region of the light source unit during white light observation.
  • Conditional expression (4) represents the magnitude relationship between the ratios of the light amounts of the light sources in the first B region and the second B region during white light observation and narrow band light observation.
  • the light source unit may include at least one solid-state lighting element having a peak in the first B region and at least one solid-state lighting element having a peak in the second B region. Good. By doing in this way, the light quantity of the 1st B field and the 2nd B field can be controlled independently.
  • the said light source part may have a solid-state lighting element which has a peak in wavelength 580nm to 650nm.
  • region can be adjusted independently.
  • the R region component of the R pixel can be increased during white light observation, and the first B region component can be increased by reducing the R region component during narrow band light observation.
  • the present invention it is possible to improve the resolution of the superficial blood vessels during observation with narrow band light while maintaining good color reproducibility during white light observation.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating R, G, and B color filters arranged in a Bayer array in the imaging device of the observation apparatus of FIG. 1. It is a figure which shows the spectral sensitivity in each area
  • An observation apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
  • An observation apparatus 1 according to this embodiment is, for example, an endoscope apparatus, and is connected to a long and thin insertion section 2 to be inserted into a body and a proximal end side of the insertion section 2 as shown in FIG.
  • the apparatus main body 3 and the monitor 4 are provided.
  • the insertion portion 2 is disposed over substantially the entire length in the longitudinal direction and guides the illumination light.
  • the illumination lens 6 emits the illumination light guided by the optical fiber 5 from the distal end of the insertion portion 2.
  • the objective lens 7 that condenses the reflected light of the illumination light from the subject in the body, and the image sensor 8 that photographs the light collected by the objective lens 7 are provided.
  • the insertion unit 2 is provided with an A / D converter 9 that performs A / D conversion on the image signal acquired by the image sensor 8.
  • the image sensor 8 is, for example, a CCD provided with RGB color filters, as shown in FIG.
  • the color filters are of a so-called Bayer arrangement in which one R, two G, and one B color filters are respectively arranged on 2 ⁇ 2 four pixels of the image sensor 8. Further, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the R color filter has a wavelength characteristic that transmits more light in the R region and the first B region described later than the light in the second B region. is doing.
  • the image sensor 8 satisfies the following conditional expression.
  • Srr is the sensitivity of the R pixel in the R region
  • Srb1 is the sensitivity of the R pixel in the first B region
  • Srb2 is the sensitivity of the R pixel in the second B region described later
  • Sbb1 is This is the sensitivity in the first B region of the B pixel.
  • the apparatus main body 3 includes a light source unit 10 that emits illumination light and a control unit 11 that controls the light source unit 10.
  • the apparatus main body 3 responds to an image signal output from the mode switching unit 12 for selecting an observation mode of white light observation or narrowband light observation and the A / D converter 9 of the insertion unit 2.
  • a white balance adjusting unit 13 that adjusts the white balance and an image processing unit 14 that processes the image signal adjusted in white balance to generate an observation image and output the observation image to the monitor 4 are provided.
  • the control unit 11 detects the average luminance value calculated from the image signal output from the white balance adjustment unit 13, the average luminance value calculated by the luminance calculation unit 15, and the light source unit 10. Based on the current light amount information, the light amount calculation unit 16 that calculates the target light amount, the target light amount calculated by the light amount calculation unit 16, and the observation mode selected by the mode switching unit 12, the light source unit 10 includes a calculation unit 17 that calculates the wavelength characteristics of illumination light emitted from the light source 10, and a light source control unit 18 that supplies a current corresponding to the wavelength characteristics calculated by the calculation unit 17 to the light source unit 10.
  • the light source unit 10 includes an R-LED (solid state lighting element) 19, a G-LED (solid state lighting element) 20, a B1-LED (solid state lighting element) 21, and a B2-LED ( A solid-state illumination element) 22, a mirror 23 and a dichroic mirror 24 that combine illumination lights emitted from these LEDs (hereinafter also simply referred to as solid-state illumination elements), and the synthesized white illumination light of the optical fiber 5.
  • an R-LED solid state lighting element
  • G-LED solid state lighting element
  • B1-LED solid state lighting element
  • B2-LED A solid-state illumination element 22
  • mirror 23 and a dichroic mirror 24 that combine illumination lights emitted from these LEDs (hereinafter also simply referred to as solid-state illumination elements), and the synthesized white illumination light of the optical fiber 5.
  • a condensing lens 25 that condenses and enters the incident end.
  • the R-LED 19 emits light having a peak in the R region (580 nm to 650 nm)
  • the G-LED 20 emits light having a peak in the G region (530 nm to 580 nm).
  • B1-LED 21 emits light having a peak in the B1 region (first B region: 390 nm to 440 nm)
  • B2-LED 22 emits light having a peak in the B2 region (second B region: 440 nm to 490 nm). It comes to inject.
  • the light source unit 10 includes a half mirror 26 that branches a part of the illumination light emitted from each LED 19, 20, 21, and 22, and the amount of illumination light branched by the half mirror 26.
  • Light quantity detection units 27, 28, 29, and 30 The light quantity information detected by each light quantity detector 27, 28, 29, 30 is fed back to the light source controller 18 and used for current control.
  • the light amount information of the illumination light emitted from the G-LED 20 is also sent to the light amount calculation unit 16 as current light amount information.
  • a target luminance value is set in the light amount calculation unit 16, a ratio between the average luminance value calculated by the luminance calculation unit 15 and the target luminance value is calculated, and the light amount information sent from the light source unit 10 is calculated.
  • the target light amount is calculated by multiplying the calculated ratio by the reciprocal of the branching ratio of the half mirror 26.
  • the calculation unit 17 stores information on the light amount ratios of the LEDs 19, 20, 21, and 22 according to the observation mode, and when the information on the observation mode selected from the mode switching unit 12 is sent, The light quantity ratio information corresponding to is selected, and together with the target light quantity calculated by the light quantity calculation unit 16, the light quantity of each LED 19, 20, 21, 22 is calculated.
  • the calculation unit 17 irradiates the LEDs 19, 20, 21, and 22 with light having a light amount ratio that satisfies the following conditional expression when observing the narrow band light and observing the white light. It has become. Lnb2 / Lnb1 ⁇ Lwb2 / Lwb1 (4)
  • Lnb1 is the amount of light in the B1 region of the light source unit 10 during narrowband light observation
  • Lnb2 is the amount of light in the B2 region of the light source unit 10 during narrowband light observation
  • Lwb1 is the light source unit 10 during white light observation.
  • the amount of light in the B1 region, Lwb2 is the amount of light in the B2 region of the light source unit 10 during white light observation.
  • the insertion portion 2 is inserted into the body, and the distal end of the insertion portion 2 is opposed to the site to be observed.
  • the operator selects the observation mode by the mode switching unit 12 with the distal end of the insertion unit 2 facing the site to be observed.
  • information on the selected observation mode is sent to the calculation unit 17.
  • an initial value of the target light amount corresponding to the target luminance value stored in the light amount calculation unit 16 is output to the calculation unit 17.
  • each LED 19, 20 is obtained from the information on the light amount ratio of each LED 19, 20, 21, 22 corresponding to the observation mode sent from the mode switching unit 12 and the target light amount from the light amount calculation unit 16. , 21 and 22 are calculated and sent to the light source controller 18. In the light source control unit 18, the current value supplied to each LED 19, 20, 21, 22 is calculated corresponding to the amount of light transmitted, and each LED 19, 20, 21, 22 is driven.
  • the R-LED 19, the G-LED 20, and the B2-LED 22 are driven as shown in FIG.
  • the light in the R region, the light in the G region, and the light in the B2 region are combined via the dichroic mirror 24 and the mirror 23, converted into white light and guided to the tip of the insertion portion 2 by the optical fiber 5, and the illumination lens 6 is applied to the affected area.
  • a part of the illumination light irradiated to the affected part through the illumination lens 6 is reflected by the subject, collected by the objective lens 7 and photographed by the image sensor 8.
  • Image information acquired by the image sensor 8 is A / D converted by the A / D converter 9 and then sent to the apparatus body 3.
  • the image information is sent to the image processing unit 14 and the luminance calculation unit 15 after the white balance is adjusted by the white balance adjustment unit 13.
  • the image information is subjected to image processing in the image processing unit 14 to generate an observation image.
  • the generated observation image is sent to the monitor 4 and displayed. As a result, the observer can observe the site to be observed in the body from the observation image displayed on the monitor 4.
  • the luminance calculation unit 15 processes the transmitted image information to calculate an average luminance value and sends it to the light amount calculation unit 16.
  • a ratio between the stored target luminance value and the average luminance value calculated in the luminance calculation unit 15 is calculated, and further, the calculated ratio is sent from the G light quantity detection unit 27.
  • the target light amount is calculated by multiplying the actual light amount value emitted from the G-LED 20.
  • the R color filter provided in the image sensor 8 has a wavelength characteristic that transmits more light in the R region and the B1 region than in the B2 region. Since the light in the region is limited to the B2 region, as shown in FIG. 5, the R pixel of the image sensor 8 does not sense the light in the B region as a signal, improving the color reproducibility during white light observation. be able to.
  • conditional expression (1) when the conditional expression (1) is larger than 0.1, the color reproducibility is deteriorated because the R pixel has sensitivity in the B region during white light observation. According to the present embodiment, there is an advantage that the color reproducibility during white light observation can be improved by satisfying conditional expression (1).
  • the G-LED 20 and the B1-LED 21 are driven.
  • the R color filter provided in the image pickup device 8 has a wavelength characteristic that transmits more light in the B1 region than light in the B2 region, and therefore is irradiated as shown in FIG.
  • the light in the B1 region is sensed not only in the B pixel of the image sensor 8 but also in the R pixel, more surface blood vessel information can be acquired, and the B pixel has high sensitivity in the B region during white light observation There is an advantage that you can.
  • conditional expression (2) is smaller than 0.5 or larger than 2, a difference occurs between the signals of the R pixel and the B pixel during narrowband light observation, and a gain is applied to the pixel value to adjust the difference. As a result, the image deteriorates due to noise or the like. According to the present embodiment, there is an advantage that image degradation due to noise can be reduced by satisfying conditional expression (2).
  • conditional expression (3) is smaller than 3, it is difficult to achieve both color reproduction during white light observation and resolution during narrow-band light observation.
  • conditional expression (3) is 3 or more. Therefore, both can be easily made compatible.
  • conditional expression (4) when the white light observation is performed, the magnitude relationship between the ratios of the light amounts of the light source units 10 in the B1 region and the B2 region in white light observation and narrow band light observation is established.
  • the B region component of the R pixel can be reduced compared with the band light observation, and the color reproduction can be improved.
  • the B region component of the R pixel can be increased during narrow-band light observation, and the resolution can be improved, compared with white light observation.
  • the light source unit 32 includes a lamp 33, a filter switching unit 34, and a light amount adjustment unit 35 instead of the plurality of LEDs 19, 20, 21, and 22. It is different from the observation device 1 according to the first embodiment in that it is.
  • the lamp 33 is, for example, a xenon lamp that emits light in a broad wavelength band as shown in FIG.
  • the filter switching unit 34 includes a white light observation filter and a narrowband light observation filter that can be switched.
  • the filter for observing white light has a wavelength characteristic capable of transmitting only light in the R region, G region, and B2 region.
  • the narrowband light observation filter has a wavelength characteristic capable of transmitting only light in the G region and the B1 region.
  • the light quantity adjustment unit 35 is, for example, a variable diaphragm.
  • Information on the observation mode selected by the mode switching unit 12 is sent to the filter switching unit 34, and a filter suitable for each observation mode is selectively inserted on the optical path from the lamp 33.
  • a signal is sent from the light source control unit 18 to the lamp 33 and the light amount adjustment unit 35.
  • the amount of light emitted from the lamp 33 is roughly adjusted by adjusting the amount of current supplied to the lamp 33, and the light emitted toward the optical fiber 5 is adjusted by adjusting the opening of the light amount adjusting unit 35.
  • the amount of light can be finely adjusted.
  • the light quantity command value sent from the calculation unit 17 to the light source control unit 18 and the adjustment information (for example, variable aperture opening information) of the light quantity adjustment unit 35 are fed back to the light quantity calculation unit 16 to obtain the target light quantity. Calculated.
  • the observation apparatus 31 when an observation mode is selected by the mode switching unit 12, a filter corresponding to the observation mode is selected by the filter switching unit 34, and the lamp 33. Placed on the optical axis from.
  • the lamp 33 and the light amount adjustment unit 35 correspond to the light amount command value and the adjustment information. Controlled by.
  • a filter having a wavelength characteristic capable of transmitting only light in the R region, G region, and B2 region is selected. Even if the color filter has a wavelength characteristic that transmits light in the R region and the B1 region, the irradiated B region light is limited to the B2 region. The light of the B region emitted from 33 is not sensed, and the color reproducibility during white light observation can be improved.
  • a filter that can transmit only the G region and the B1 region is selected. Also in this case, since the R color filter provided in the image sensor 8 has a wavelength characteristic that transmits light in the R region and the B1 region, the irradiated light in the B1 region. There is an advantage that more information on the superficial blood vessels can be acquired as compared with the case where the detection is performed not only in the B pixel but also in the R pixel, and compared with the case where the detection is performed only with a small number of B pixels in the Bayer array.
  • the R color filter provided in the imaging device 8 has been described as blocking light in the B2 region.
  • the present invention is not limited to the case where the light is completely blocked.
  • the case of sufficiently lowering in comparison with the light of is also included in the scope of the present invention.
  • the color filter of the image sensor 8 is illustrated as being Bayer array, but is not limited to this, and any other filter array may be employed.

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Abstract

白色光観察時の色再現性を良好に保ちながら、狭帯域光による観察時の表層血管の解像を向上することを目的として、観察装置（１）は、波長３９０ｎｍから４９０ｎｍの照明光の光量を、Ｂ１領域およびＢ１領域より長波長のＢ２領域ごとに調整可能な光源部（１０）と、照明光の被写体における反射光を撮影する撮像素子（８）とを備え、光源部（１０）が白色光観察時と狭帯域光観察時とでＢ１領域とＢ２領域との光量の比率を変化させ、撮像素子（８）がＲＧＢのカラーフィルタを画素ごとに配列し、ＲのカラーフィルタがＲ領域およびＢ１領域の光を第２のＢ領域の光より多く透過し、下記条件式を満足する分光特性を有する。 ０＜Ｓｒｂ２／Ｓｒｒ≦０．１　（１） ０．５≦Ｓｂｂ１／Ｓｒｂ１≦２　（２）　Ｓｒｒ、Ｓｒｂ１、Ｓｒｂ２、Ｓｂｂ１は、それぞれＲ画素のＲ領域での感度、Ｒ画素のＢ１領域での感度、Ｒ画素のＢ２領域での感度、Ｂ画素のＢ１領域での感度である。

Description

観察装置
　本発明は、観察装置に関するものである。
　病変の発見を容易にするために、ＮＢＩ（Ｎａｒｒｏｗ　Ｂａｎｄ　Ｉｍａｇｉｎｇ）やＢＬＩ（Ｂｌｕｅ　ＬＡＳＥＲ　Ｉｍａｇｉｎｇ）等の狭帯域光を被観察部位に照射し、その反射光を画像化して観察する特殊光観察方法が知られている。また、白色光観察において、色再現を良好に保ちながら同時観察を行うよう、原色ベイヤのカラーフィルタを搭載したイメージセンサを用いた内視鏡スコープが用いられている。
　特殊光観察方法では、毛細血管の画像はＢ画素に入った情報が大きく寄与するため、Ｂ画素の情報を主として用いて表示している。原色ベイヤのカラーフィルタでそれを実現する場合に、Ｂ画素が全体画素の１／４しかないため、毛細血管の解像が不足してしまう。
　Ｇ画素にＢ領域の副感度領域をもたせ、Ｇ画素でもＢ領域の情報を取得し、画像処理によってＧ画素からＢ情報を分離する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０１２－１７０６３９号公報
　Ｇ画素にＢ領域の情報を持たせた場合には、Ｇ領域とＢ領域の波長は比較的近接しているため特性としては近いものとなり、画像処理によって分離することが難しい。高い精度の色再現が求められる白色光観察時には、Ｇ画素に対するＢ領域の混色が影響し、色再現性が低下する。
　本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、白色光観察時の色再現性を良好に保ちながら、狭帯域光による観察時の表層血管の解像を向上することができる観察装置を提供する。
　本発明の一態様は、波長３９０ｎｍから４９０ｎｍのＢ領域の照明光の光量を、第１のＢ領域および該第１のＢ領域よりも長波長の第２のＢ領域ごとに調整可能な光源部と、該光源部から射出された照明光の被写体における反射光を撮影する撮像素子とを備え、前記光源部が、白色光観察時と狭帯域光観察時とで、前記第１のＢ領域の光量と前記第２のＢ領域の光量との比率を変化させ、前記撮像素子が、ＲＧＢのカラーフィルタを画素ごとに配列してなるとともに、Ｒのカラーフィルタが、Ｒ領域および前記第１のＢ領域の光を前記第２のＢ領域の光よりも多く透過し、条件式（１），（２）を満足する分光特性を有する観察装置である。
　　０＜Ｓｒｂ２／Ｓｒｒ≦０．１　　　　（１）
　　０．５≦Ｓｂｂ１／Ｓｒｂ１≦２　　　（２）
　ここで、Ｓｒｒは、Ｒ画素のＲ領域での感度、Ｓｒｂ１は、Ｒ画素の前記第１のＢ領域での感度、Ｓｒｂ２は、Ｒ画素の前記第２のＢ領域での感度、Ｓｂｂ１は、Ｂ画素の前記第１のＢ領域での感度である。
　本態様によれば、Ｒのカラーフィルタが配置されている画素（以下、Ｒ画素という。）は第１のＢ領域に高い感度を有するが、第２のＢ領域の感度は低い。したがって、白色光観察時には光源部を調整して第１のＢ領域の照明光成分を０または第２のＢ領域の照明光成分より弱くすることにより、Ｒ画素に、主としてＲ領域の感度を持たせ、通常のＲＧＢの原色カラーフィルタを備えた撮像素子と同様の色再現の画像を取得することができる。
　一方、狭帯域光観察時には、光源部を調整して、第２のＢ領域の照明光成分を０または第１のＢ領域の照明光成分より弱くすることにより、Ｒ画素は、Ｂのカラーフィルタが配されている画素（以下、Ｂ画素という。）と同様に、第１のＢ領域に感度を有することになる。その結果、狭帯域光観察時は、Ｒ画素およびＢ画素により第１のＢ領域の光を撮影することができ、表層血管の情報を多く取得することができるようになる。
　条件式（１）はＲ画素のＲ領域の感度に対する第２のＢ領域の感度の比率を表したものである。条件式（１）が０．１より大きいと、白色光観察時に、Ｒ画素がＢ領域に感度を持ってしまうため、色再現性が低下する。条件式（１）を満たすことにより、色再現性を向上することができる。
　条件式（２）はＲ画素の第１のＢ領域の感度に対するＢ画素の第１のＢ領域の感度の比率を表している。条件式（２）が０．５より小さいもしくは２より大きいと、狭帯域光観察時にＲ画素とＢ画素の信号に差が出てしまい、差を調整するために画素値にゲインをかける必要が生じるため、結果として、ノイズ等で画像が劣化してしまう。条件式（２）を満たすことにより、ノイズによる画像の劣化を低減することができる。
　上記態様においては、前記撮像素子が、条件式（３）を満足してもよい。
　　Ｓｒｂ１／Ｓｒｂ２≧３　　　　　　（３）
　条件式（３）はＲ画素の第２のＢ領域の感度に対する第１のＢ領域の感度を表している。条件式（３）が３より小さい場合には、白色光観察時の色再現と狭帯域光観察時の解像の両立が難しくなる。
　上記態様においては、前記第１のＢ領域が、３９０ｎｍ以上４４０ｎｍより小さい波長範囲であり、前記第２のＢ領域が、４４０ｎｍ以上４９０ｎｍより小さい波長範囲であってもよい。
　このようにすることで、狭帯域光観察時に、Ｒ画素が表層血管の解像情報を得ることができかつ、白色光観察時にＢ画素がＢ領域に高い感度を持つことができるようになる。
　上記態様においては、前記カラーフィルタがベイヤ配列されていてもよい。
　このようにすることで、Ｒのカラーフィルタの透過率特性に工夫した一般的な構造の撮像素子を採用することができる。
　上記態様においては、前記光源部が条件式（４）を満足してもよい。
　　Ｌｎｂ２／Ｌｎｂ１＜Ｌｗｂ２／Ｌｗｂ１　　　（４）
　ここで、Lｎｂ１は、狭帯域光観察時の前記光源部の前記第１のＢ領域の光量、Lｎｂ２は、狭帯域光観察時の前記光源部の前記第２のＢ領域の光量、Lｗｂ１は、白色光観察時の前記光源部の前記第１のＢ領域の光量、Lｗｂ２は、白色光観察時の前記光源部の前記第２のＢ領域の光量である。
　条件式（４）は白色光観察時および狭帯域光観察時における第１のＢ領域と第２のＢ領域の光源部の光量の比の大小関係を表している。この条件式（４）を満足することにより、白色光観察時は狭帯域光観察時よりＲ画素のＢ領域成分を減らすことができ、色再現を良好にすることができる。また、狭帯域光観察時には白色光観察時よりＲ画素のＢ領域成分を増やすことができ、解像感を良好にすることができる。
　上記態様においては、前記光源部が、前記第１のＢ領域にピークを有する少なくとも１つの固体照明素子と、前記第２のＢ領域のピークを有する少なくとも１つの固体照明素子とを備えていてもよい。
　このようにすることで、第１のＢ領域および第２のＢ領域の光量を独立して制御することができる。
　上記態様においては、前記光源部が、波長５８０ｎｍから６５０ｎｍにピークを有する固体照明素子を有していてもよい。
　このようにすることで、Ｒ領域の光量を独立して調整をすることができる。その結果、白色光観察時にＲ画素のＲ領域成分を増大させることができ、狭帯域光観察時にはＲ領域成分を低減させて第１のＢ領域成分を増大させることができる。
　本発明によれば、白色光観察時の色再現性を良好に保ちながら、狭帯域光による観察時の表層血管の解像を向上することができるという効果を奏する。
本発明の第１の実施形態に係る観察装置を示す全体構成図である。 図１の観察装置の撮像素子におけるベイヤ配列されたＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタを示す図である。 図２の撮像素子のＲ，Ｇ，Ｂの各領域における分光感度を示す図である。 図１の観察装置の白色観察時における光源の波長特性を示す図である。 図３の分光感度と図４の波長特性とを合成した図である。 図１の観察装置の狭帯域光観察時における光源の波長特性を示す図である。 図３の分光感度と図６の波長特性とを合成した図である。 本発明の第２の実施形態に係る観察装置を示す全体構成図である。 図８の観察装置のランプの光源の波長特性を示す図である。 図８の観察装置の狭帯域光観察時におけるフィルタの透過率特性を示す図である。
　本発明の第１の実施形態に係る観察装置１について、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態に係る観察装置１は、例えば、内視鏡装置であって、図１に示されるように、体内に挿入される細長い挿入部２と、該挿入部２の基端側に接続された装置本体３と、モニター４とを備えている。
　挿入部２は、長手方向のほぼ全長にわたって配置されて照明光を導光する光ファイバ５と、該光ファイバ５により導光された照明光を挿入部２の先端から射出する照明用レンズ６と、体内の被写体からの照明光の反射光を集光する対物レンズ７と、該対物レンズ７によって集光された光を撮影する撮像素子８とを備えている。また、挿入部２には、撮像素子８により取得された画像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器９が設けられている。
　撮像素子８は、例えば、図２に示されるように、ＲＧＢのカラーフィルタを備えたＣＣＤである。カラーフィルタは、撮像素子８の２×２の４画素に、１つのＲ、２つのＧ、１つのＢのカラーフィルタがそれぞれ配置された、いわゆるベイヤ配列のものである。
　また、本実施形態においては、図３に示されるように、ＲのカラーフィルタがＲ領域および後述する第１のＢ領域の光を第２のＢ領域の光よりも多く透過する波長特性を有している。そして、撮像素子８は、以下の条件式を満足している。
　　０＜Ｓｒｂ２／Ｓｒｒ≦０．１　　　　（１）
　　０．５≦Ｓｂｂ１／Ｓｒｂ１≦２　　　（２）
　　Ｓｒｂ１／Ｓｒｂ２≧３　　　　　　　（３）
　ここで、Ｓｒｒは、Ｒ画素のＲ領域での感度、Ｓｒｂ１は、Ｒ画素の第１のＢ領域での感度、Ｓｒｂ２は、Ｒ画素の後述する第２のＢ領域での感度、Ｓｂｂ１は、Ｂ画素の第１のＢ領域での感度である。
　装置本体３は、図１に示されるように、照明光を射出する光源部１０と、該光源部１０を制御する制御部１１とを備えている。
　また、装置本体３は、白色光観察または狭帯域光観察のいずれかの観察モードを選択するモード切替部１２と、挿入部２のＡ／Ｄ変換器９から出力されてきた画像信号に対してホワイトバランスを調整するホワイトバランス調整部１３と、ホワイトバランスが調整された画像信号を処理して観察画像を生成しモニター４に出力する画像処理部１４とを備えている。
　制御部１１は、ホワイトバランス調整部１３から出力されてきた画像信号から平均輝度値を算出する輝度算出部１５と、該輝度算出部１５により算出された平均輝度値と光源部１０から検出された現在の光量情報とに基づいて、目標光量を算出する光量算出部１６と、該光量算出部１６により算出された目標光量と、モード切替部１２により選択された観察モードとに基づいて、光源部１０から射出する照明光の波長特性を算出する演算部１７と、該演算部１７により算出された波長特性に応じた電流を光源部１０に供給する光源制御部１８とを備えている。
　光源部１０は、図１に示されるように、Ｒ－ＬＥＤ（固体照明素子）１９と、Ｇ－ＬＥＤ（固体照明素子）２０と、Ｂ１－ＬＥＤ（固体照明素子）２１と、Ｂ２－ＬＥＤ（固体照明素子）２２と、これらのＬＥＤ（以下、単に固体照明素子とも言う。）から射出された照明光を合波するミラー２３およびダイクロイックミラー２４と、合成された白色照明光を光ファイバ５の入射端に集光して入射させる集光レンズ２５とを備えている。
　図４および図５に示されるように、Ｒ－ＬＥＤ１９はＲ領域（５８０ｎｍから６５０ｎｍ）にピークを有する光を射出し、Ｇ－ＬＥＤ２０はＧ領域（５３０ｎｍから５８０ｎｍ）にピークを有する光を射出し、Ｂ１－ＬＥＤ２１はＢ１領域（第１のＢ領域：３９０ｎｍから４４０ｎｍ）にピークを有する光を射出し、Ｂ２－ＬＥＤ２２はＢ２領域（第２のＢ領域：４４０ｎｍから４９０ｎｍ）にピークを有する光を射出するようになっている。
　光源部１０は、図１に示されるように、各ＬＥＤ１９，２０，２１，２２から射出された照明光の一部を分岐するハーフミラー２６と、該ハーフミラー２６により分岐された照明光の光量を検出する光量検出部２７，２８，２９，３０とを備えている。各光量検出部２７，２８，２９，３０により検出された光量情報は光源制御部１８にフィードバックされて電流制御に利用されるようになっている。また、Ｇ－ＬＥＤ２０から射出される照明光の光量情報は、現在の光量情報として光量算出部１６にも送られるようになっている。
　光量算出部１６には、目標輝度値が設定されており、輝度算出部１５により算出された平均輝度値と目標輝度値との比率を算出し、光源部１０から送られてきた光量情報に、算出された比率とハーフミラー２６の分岐比率の逆数とを乗算することによって目標光量を算出するようになっている。
　演算部１７は、観察モードに応じた各ＬＥＤ１９，２０，２１，２２の光量比率の情報を記憶していて、モード切替部１２から選択された観察モードの情報が送られてくると、観察モードに対応する光量比率の情報を選択し、光量算出部１６により算出された目標光量と合わせて、各ＬＥＤ１９，２０，２１，２２の光量を算出するようになっている。
　さらに具体的には、演算部１７は、狭帯域光観察時と白色光観察時とにおいて、以下の条件式を満足するような光量比率の光を各ＬＥＤ１９，２０，２１，２２から照射させるようになっている。
　　Ｌｎｂ２／Ｌｎｂ１＜Ｌｗｂ２／Ｌｗｂ１　　　（４）
　ここで、Lｎｂ１は、狭帯域光観察時の光源部１０のＢ１領域の光量、Lｎｂ２は、狭帯域光観察時の光源部１０のＢ２領域の光量、Lｗｂ１は、白色光観察時の光源部１０のＢ１領域の光量、Lｗｂ２は、白色光観察時の光源部１０のＢ２領域の光量である。
　このように構成された本実施形態に係る観察装置１の作用について以下に説明する。
　本実施形態に係る観察装置１を用いて観察を行うには、まず、挿入部２を体内に挿入し、挿入部２の先端を被観察部位に対向させる。挿入部２の先端を被観察部位に対向させた状態で、操作者が、モード切替部１２によって観察モードを選択する。観察モードとして白色光観察または狭帯域光観察のいずれかが選択された場合には、選択された観察モードの情報が、演算部１７に送られる。また、光量算出部１６に記憶されている目標輝度値に対応する目標光量の初期値が演算部１７に出力される。
　演算部１７においては、モード切替部１２から送られてきた観察モードに対応する各ＬＥＤ１９，２０，２１，２２の光量比率の情報と、光量算出部１６からの目標光量とから、各ＬＥＤ１９，２０，２１，２２の光量が算出され、光源制御部１８に送られる。光源制御部１８においては、送られてきた光量に対応して各ＬＥＤ１９，２０，２１，２２に供給する電流値が算出され、各ＬＥＤ１９，２０，２１，２２が駆動される。
　すなわち、観察モードとして白色光観察が選択された場合には、図４に示されるように、Ｒ－ＬＥＤ１９、Ｇ－ＬＥＤ２０およびＢ２－ＬＥＤ２２が駆動される。Ｒ領域の光、Ｇ領域の光およびＢ２領域の光はダイクロイックミラー２４およびミラー２３を介して合成され、白色光となって光ファイバ５により挿入部２の先端まで導光されて、照明用レンズ６を介して患部に照射される。
　このとき、Ｒ－ＬＥＤ１９、Ｇ－ＬＥＤ２０およびＢ２－ＬＥＤ２２から発せられた光は、ハーフミラー２６によってその一部が分岐され、各光量検出部２７，２８，２９，３０によって検出され、光源制御部１８にフィードバックされることにより、安定した光量の光を照射することができる。また、Ｇ－ＬＥＤ２０から射出された光の光量情報は、光量算出部１６に送られる。
　照明用レンズ６を介して患部に照射された照明光の一部は被写体において反射され対物レンズ７によって集光されて撮像素子８により撮影される。撮像素子８により取得された画像情報は、Ａ／Ｄ変換器９によってＡ／Ｄ変換された後に装置本体３に送られる。
　装置本体３においては、画像情報はホワイトバランス調整部１３においてホワイトバランス調整された後に画像処理部１４および輝度算出部１５に送られる。画像情報が画像処理部１４において画像処理されることにより観察画像が生成される。生成された観察画像はモニター４に送られて表示される。これにより、観察者はモニター４に表示された観察画像によって体内の観察対象部位を観察することができる。
　一方、輝度算出部１５は、送られてきた画像情報を処理して平均輝度値を算出し光量算出部１６に送る。光量算出部１６においては、記憶している目標輝度値と、輝度算出部１５において算出された平均輝度値との比率が算出され、さらに、算出された比率がＧ光量検出部２７から送られてきたＧ－ＬＥＤ２０から射出されている実際の光量値に乗算されることにより、目標光量が算出される。
　これらのステップが、所定のサンプリング周期で繰り返されることにより、光源部１０から発せられる照明光の光量が自動調節されて、適正な白色光観察を行うことができる。
　そして、本実施形態においては、撮像素子８に備えられたＲのカラーフィルタが、Ｒ領域およびＢ１領域の光をＢ２領域の光より多く透過する波長特性を有しているが、照射されるＢ領域の光は、Ｂ２領域に限られているので、図５に示されるように撮像素子８のＲ画素がＢ領域の光を信号として感知せず、白色光観察時における色再現性を向上することができる。
　すなわち、条件式（１）が０．１より大きいと、白色光観察時に、Ｒ画素がＢ領域に感度を持ってしまうため、色再現性が低下する。本実施形態によれば、条件式（１）を満たすことにより、白色光観察時における色再現性を向上することができるという利点がある。
　一方、狭帯域光観察時には、図６に示されるように、Ｇ－ＬＥＤ２０およびＢ１－ＬＥＤ２１が駆動される。この場合において、撮像素子８に備えられたＲのカラーフィルタが、Ｂ１領域の光をＢ２領域の光より多く透過する波長特性を有しているので、図７に示されるように、照射されるＢ１領域の光が、撮像素子８のＢ画素のみならずＲ画素においても感知され、表層血管の情報をより多く取得することができかつ、白色光観察時にＢ画素がＢ領域に高い感度を持つことができるという利点がある。
　条件式（２）が０．５より小さいもしくは２より大きいと、狭帯域光観察時にＲ画素とＢ画素の信号に差が出てしまい、出た差を調整するために画素値にゲインをかける必要が生じるため、結果として、ノイズ等で画像が劣化してしまう。本実施形態によれば、条件式（２）を満たすことにより、ノイズによる画像の劣化を低減することができるという利点がある。
　さらに、条件式（３）が３より小さいと、白色光観察時の色再現と狭帯域光観察時の解像の両立が難しくなるが、本実施形態においては、条件式（３）が３以上であることから、両者を容易に両立させることができる。
　条件式（４）に示されるように、白色光観察時および狭帯域光観察時におけるＢ１領域とＢ２領域の光源部１０の光量の比の大小関係が成立することにより、白色光観察時は狭帯域光観察時よりＲ画素のＢ領域成分を減らすことができ、色再現を良好にすることができる。また、狭帯域光観察時には白色光観察時よりＲ画素のＢ領域成分を増やすことができ、解像感を良好にすることができるという利点がある。
　次に、本発明の第２の実施形態に係る観察装置３１について、図面を参照して以下に説明する。
　本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
　本実施形態に係る観察装置３１は、図８に示されるように、光源部３２が複数のＬＥＤ１９，２０，２１，２２に代えてランプ３３、フィルタ切替部３４および光量調節部３５を有している点において第１の実施形態に係る観察装置１と相違している。
　ランプ３３は、図９に示されるようなブロードな波長帯域の光を射出する、例えばキセノンランプである。フィルタ切替部３４は、白色光観察用のフィルタと狭帯域光観察用のフィルタとを切替可能に備えている。白色光観察用のフィルタは、Ｒ領域、Ｇ領域およびＢ２領域の光のみを透過可能な波長特性を有している。また、狭帯域光観察用のフィルタは、図１０に示されるように、Ｇ領域およびＢ１領域の光のみを透過可能な波長特性を有している。
　光量調節部３５は、例えば、可変絞りである。モード切替部１２において選択された観察モードの情報はフィルタ切替部３４に送られて、各観察モードに適したフィルタが択一的にランプ３３からの光路上に挿入されるようになっている。光源制御部１８からは、ランプ３３および光量調節部３５に信号が送られるようになっている。ランプ３３への通電量を調節することにより、ランプ３３から発せられる光の光量を大まかに調節するとともに、光量調節部３５の開度を調節することによって、光ファイバ５に向けて射出される光の光量を微調整することができるようになっている。
　本実施形態においては、演算部１７から光源制御部１８に送られる光量指令値および光量調節部３５の調節情報（例えば、可変絞りの開度情報）を光量算出部１６にフィードバックして目標光量を算出している。
　このように構成された本実施形態に係る観察装置３１によれば、モード切替部１２において観察モードが選択されると、該観察モードに応じたフィルタがフィルタ切替部３４において選択されて、ランプ３３からの光軸上に配置される。そして、演算部１７において光源制御部１８に対する光量指令値および光量調節部３５の調節情報が算出されると、該光量指令値および調節情報に応じてランプ３３および光量調節部３５が光源制御部１８によって制御される。
　この場合において、白色光観察が選択された場合には、Ｒ領域、Ｇ領域およびＢ２領域の光のみを透過可能な波長特性を有するフィルタが選択されるので、撮像素子８に備えられたＲのカラーフィルタが、Ｒ領域およびＢ１領域の光を透過する波長特性を有していても、照射されるＢ領域の光は、Ｂ２領域に限られているために、撮像素子８のＲ画素がランプ３３から射出されたＢ領域の光を感知することはなく、白色光観察時における色再現性を向上することができる。
　一方、狭帯域光観察時には、図１０に示されるように、Ｇ領域およびＢ１領域のみを透過可能なフィルタが選択される。この場合においても、撮像素子８に備えられたＲのカラーフィルタが、Ｒ領域およびＢ１領域の光を透過する波長特性を有しているので、照射されるＢ１領域の光が、撮像素子８のＢ画素のみならずＲ画素においても感知され、ベイヤ配列内の少ないＢ画素のみによって感知していた場合と比較して、表層血管の情報をより多く取得することができるという利点がある。
　なお、上記各実施形態においては、撮像素子８に備えられたＲのカラーフィルタが、Ｂ２領域の光を遮断することとして説明したが、完全に遮断する場合のみに限定するものではなく、Ｂ１領域の光との比較において十分に低くする場合もこの発明の範囲に含まれる。
　本実施形態においては、撮像素子８のカラーフィルタがベイヤ配列されているものを例示したが、これに限定されるものではなく、他の任意のフィルタ配列のものを採用してもよい。
１，３１　観察装置
８　撮像素子
１０，３２　光源部
１９　Ｒ－ＬＥＤ（固体照明素子）
２０　Ｇ－ＬＥＤ（固体照明素子）
２１　Ｂ１－ＬＥＤ（固体照明素子）
２２　Ｂ２－ＬＥＤ（固体照明素子）

Claims (7)

  1. 　波長３９０ｎｍから４９０ｎｍのＢ領域の照明光の光量を、第１のＢ領域および該第１のＢ領域よりも長波長の第２のＢ領域ごとに調整可能な光源部と、
    　該光源部から射出された照明光の被写体における反射光を撮影する撮像素子とを備え、
    　前記光源部が、白色光観察時と狭帯域光観察時とで、前記第１のＢ領域の光量と前記第２のＢ領域の光量との比率を変化させ、
    　前記撮像素子が、ＲＧＢのカラーフィルタを画素ごとに配列してなるとともに、Ｒのカラーフィルタが、Ｒ領域および前記第１のＢ領域の光を前記第２のＢ領域の光よりも多く透過し、条件式（１），（２）を満足する分光特性を有する観察装置。
    　　０＜Ｓｒｂ２／Ｓｒｒ≦０．１　　　　（１）
    　　０．５≦Ｓｂｂ１／Ｓｒｂ１≦２　　　（２）
    　ここで、
    　Ｓｒｒは、Ｒ画素のＲ領域での感度、
    　Ｓｒｂ１は、Ｒ画素の前記第１のＢ領域での感度、
    　Ｓｒｂ２は、Ｒ画素の前記第２のＢ領域での感度、
    　Ｓｂｂ１は、Ｂ画素の前記第１のＢ領域での感度
    である。
  2. 　前記撮像素子が、条件式（３）を満足する請求項１に記載の観察装置。
    　Ｓｒｂ１／Ｓｒｂ２≧３　　　　　　（３）
  3. 　前記第１のＢ領域が、３９０ｎｍ以上４４０ｎｍより小さい波長範囲であり、
    　前記第２のＢ領域が、４４０ｎｍ以上４９０ｎｍより小さい波長範囲である請求項１または請求項２に記載の観察装置。
  4. 　前記カラーフィルタがベイヤ配列されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の観察装置。
  5. 　前記光源部が条件式（４）を満足する請求項１に記載の観察装置。
    　　Ｌｎｂ２／Ｌｎｂ１＜Ｌｗｂ２／Ｌｗｂ１　　　（４）
    　ここで、
    　Lｎｂ１は、狭帯域光観察時の前記光源部の前記第１のＢ領域の光量、
    　Lｎｂ２は、狭帯域光観察時の前記光源部の前記第２のＢ領域の光量、
    　Lｗｂ１は、白色光観察時の前記光源部の前記第１のＢ領域の光量、
    　Lｗｂ２は、白色光観察時の前記光源部の前記第２のＢ領域の光量
    である。    
  6. 　前記光源部が、前記第１のＢ領域にピークを有する少なくとも１つの固体照明素子と、前記第２のＢ領域のピークを有する少なくとも１つの固体照明素子とを備える請求項５に記載の観察装置。
  7. 　前記光源部が、波長５８０ｎｍから６５０ｎｍにピークを有する固体照明素子を有する請求項５または請求項６に記載の観察装置。
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