被检体观察系统以及方法、胶囊型内窥镜系统的制作方法_2

文档序号:8908241阅读:来源:国知局
荧光(第二发光光谱),并且使第一发光光谱和第二发光光谱重合 而作为观察光P出射。波长变换部6设定第一发光光谱和第二发光光谱的成分比率,以使 得将第一发光光谱和第二发光光谱按规定的比例混合而出射大致白色的光作为观察光P。
[0048] 第一荧光体7包含Eu (铕)活化的硅酸盐类荧光材料(以下,称为硅酸盐荧光材 料)。硅酸盐荧光材料吸收半导体激光器3发出的波长420nm的蓝色激光并发出黄色的荧 光(以下,称为黄色荧光)。具体而言,硅酸盐荧光材料吸收从例如作为激励光源3的激光 二极管出射的激励光H(第一光谱成分的蓝色的激光)的第一发光光谱,发出在波长525nm 以上含有峰值波长的第二发光光谱(黄色荧光)。
[0049] 第一荧光体7-般具有以下的光学性质。图3表示第一荧光体7的吸收/荧光 光谱特性。若将吸收强度为峰值的一半以上的区域定义为吸收光谱的吸收区域,则波长 380nm~780nm的可视光区域中的第一焚光体7的吸收区域大约为波长380nm~480nm。
[0050] 荧光光谱的荧光峰值存在于波长565nm( λ 2),其半峰宽包含波长95nm的宽的荧 光光谱(第二发光光谱)。荧光光谱的波形包含长波长侧与短波长侧相比相对于荧光峰值 波长平缓倾斜的特性。荧光半峰宽的短波长端是波长521nm( λ 2 - 44nm),荧光半峰宽的长 波长端是波长616nm( λ 2+5 Inm) 〇
[0051] 从第一荧光体7出射的黄色区域的荧光(第二发光光谱),在从绿色区域到红色区 域内包含的波长区域525nm~600nm中,包含连续的发光光谱成分。黄色区域的荧光(第 二发光光谱)的波长区域525nm~600nm的最小强度为第二发光光谱的峰值强度的5分之 1以上。
[0052] 第一荧光体7的制造方法,通过使粉末形状的硅酸盐荧光材料分散在硅树脂或玻 璃等密封材料中、并将密封材料固化而形成。考虑到硅酸盐荧光材料的激励光吸收率和波 长变换效率的特性等,荧光体7的厚度、在密封材料中混合的硅酸盐荧光材料的浓度条件 被设定为,用于将蓝色激光的一部分变换为所希望的荧光例如黄色荧光的规定的条件。
[0053] 光透射部件8由透射率高的玻璃或硅树脂形成。光透射部件8具有透射从光纤5 的射出端射出的激励光H和从第一荧光体7放射的波长变换光(黄色荧光)的性质。
[0054] 保持件9对光透射部件8和第一荧光体7进行保持,包含激励光H入射的入射部 和射出激励光H的一部分及黄色荧光的射出部。保持件9的内部形成为锥形状。在锥形状 的内周面,形成有将激励光H及黄色荧光进行正反射或扩散反射的反射部件。第一荧光体 7配置在从保持件9的入射部入射的激励光H的光路轴上。
[0055] 另一方面,图像取得部2拍摄来自被照射了观察光P的被检体Q的照射区域S的 反射光F,基于与蓝色区域、绿色区域以及红色区域对应的多个图像信号,取得波长区域不 同的被检体的至少2个观察图像、例如通常光观察图像和特殊光观察图像,包含摄像部11、 图像处理部12和图像输出部13。图像处理部12包含第1图像生成部12 - 1和第2图像 生成部12 - 2。
[0056] 摄像部11拍摄来自由被检体观察光源1照射的被检体Q的区域(照射区域)S的 反射光F的像,包含例如固体摄像元件(CCD)。CCD具备蓝色像素(B像素)、绿色像素(G像 素)以及红色像素(R像素),将从BGR像素输出的像素信号向图像处理部12传递。
[0057] 图4表示一般的CXD的灵敏度特性。具体而言,C⑶具备在蓝色区域内的波长 460nm(Ab)具有灵敏度峰值的B像素、在绿色区域内的波长540nm(Ag)具有灵敏度峰值的 G像素、以及在红色区域内的波长630nm( λ r)包含灵敏度峰值的R像素。第一光谱成分的 激励光H(蓝色的激光)存在于蓝色区域内。
[0058] B像素的灵敏度区域在长波长侧一直存在到波长540nm,R像素的灵敏度区域在短 波长侧一直存在到波长540nm。因而,根据B像素和G像素、G像素和R像素,包含在相邻的 波长区域灵敏度重叠的波长区域。
[0059] 这里,将与波长λ对应的B像素的受光灵敏度特性定义为b( λ),将G像素的受光 灵敏度特性定义为g ( λ ),将R像素的受光灵敏度特性定义为r ( λ )。
[0060] 图像处理部12输入从摄像部11的CXD输出的B像素、G像素、R像素的各像素信 号,从这些像素信号,由第1图像生成部12 - 1生成被检体Q的作为第1图像的通常光观 察图像,由第2图像生成部12 - 2生成特殊光观察图像作为第2图像。
[0061] 具体而言,第1图像生成部12 - 1基于由摄像部11对反射光F进行拍摄时取得的 与蓝色区域、绿色区域、红色区域对应的各像素信号,生成被检体Q的通常光观察图像。艮Ρ, 第1图像生成部12 - 1基于从摄像部11的CCD输出的B像素、G像素、R像素的各像素信 号的电平(level),生成通常光观察图像。
[0062] 第2图像生成部12 - 2基于从CXD输出的B像素、G像素、R像素的各像素信号中 的B像素、G像素的各像素信号的电平,生成对被检体Q中的特定观察对象、例如血管K中 流动的血红蛋白进行强调的特殊光观察图像。
[0063] 第1图像生成部12 - 1和第2图像生成部12 - 2分别包含在1个帧期间内并行 进行图像生成、生成通常光观察图像和特殊光观察图像这2个图像的功能。具体而言,第1 图像生成部12 - 1和第2图像生成部12 - 2分别基于通过摄像部11的B像素、G像素 、R 像素取得的1帧的各图像信号,取得被检体Q的同一部位的通常光观察图像和特殊光观察 图像。
[0064] 图像处理部12包含决定通常光观察图像和特殊光观察图像的生成时的颜色信息 的白平衡系数。例如,针对将观察光P的与波长λ对应的发光强度特性即ρ( λ)、与摄像部 11的CCD的受光灵敏度特性即b ( λ )、g( λ )、r ( λ )相乘而得到的灵敏度特性,利用反射特 性在可视光区域大致平坦的白色板设定白平衡系数。
[0065] 将观察光P的P ( λ )和摄像部11的CCD的b ( λ )、g ( λ )、r ( λ )分别相乘得到的 蓝色、绿色、红色的各色成分B、G、R如以下那样算出。
[0066] [数学式1]
[0067]
[0068]
[0069]
[0070]例如,白色板的反射特性(吸收特性)在可视光区域为一定的情况下,B/G为相对 于G的B的白平衡系数Wb,R/G为相对于G的R的白平衡系数Wr。
[0071] 颜色成分B、R的各白平衡系数Wb、Wr为I. 0的情况下,在将观察光P的光谱特性 和CCD的各像素的灵敏度特性相乘时,表现出B、G、R的各成分的平衡良好的情况。
[0072] 通过白平衡系数Wb和Wr的系数的修正,即使观察光P的光谱与白色光不同,也能 够实现通常光观察图像和特殊光观察图像的图像生成。
[0073] 白平衡系数Wb和Wb极度小或极度大的数值下,在颜色平衡设定时特定像素的噪 声被放大而生成图像的噪声变大,所以白平衡系数Wb和Wr优选1/3~3的范围。
[0074] 因而,关于观察光P中所占的颜色成分比率,红色区域包含的R像素包含最大灵 敏度的波长600nm以上的红色光量相比于绿像素包含最大灵敏度的波长区域例如波长 525nm~555nm的绿色光量优选为1/3以上。
[0075] 图像输出部13输出由图像处理部12生成的通常光观察图像和特殊光观察图像, 例如输出到未图示的CRT显示器或液晶显示器等。图像输出部13也可以包含将图像保存 在存储卡或硬盘等中的保存部。
[0076] 接着,说明如上述那样构成的系统的动作。
[0077] 从被检体观察光源1射出观察光P时的动作如以下那样。
[0078] 为了通过被检体观察系统100对被检体Q进行观察,光源控制部4基于来自外部 的输入设定信息使作为激励光源3的半导体激光器开启(ON)。当半导体激光器3变为开 启,该半导体激光器3出射波长420nm的蓝色的激光。
[0079] 从半导体激光器3出射的蓝色的激光向光纤5入射并在该光纤5中被导光,向位 于该光纤5的射出端侧的波长变换单元10入射。
[0080] 波长420nm的蓝色的激光包含第一荧光体7所含的硅酸盐荧光材料的吸收区域 的波长。入射到波长变换单元10的蓝色激光的一部分被第一荧光体7波长变换为在波长 565nm附近具有峰值的宽光谱的黄色荧光。
[0081] 入射到波长变换单元10且未被第一荧光体7吸收的波长420nm的蓝色激光、与被 第一荧光体7波长变换后的在波长565nm附近具有峰值的黄色荧光的混合光如图2所示那 样,从波长变换单元10的射出端作为观察光P射出。
[0082] 图5表示观察光P的光谱特性Ρ( λ)。所谓在各波长的区域(各色的区域)中包 含光谱成分,定义为存在相对于各色区域的最大强度大于1/20的强度的区域,假设相对于 最大强度为1/20以下的强度不含光谱成分。
[0083] 观察光(混合光)P主要由在波长420nm具有峰值的窄带的蓝色激光(第一光谱成 分)和在波长565nm附近包含峰值的黄色荧光(第二
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