内窥镜系统技术方案

内窥镜系统(10)包含图案光投影部(250)、摄像部(270)和处理部(110)。图案光投影部将具有条纹状或格子状的图案且图案的相位和光的波长相互不同的图案光(PT1～PT3)投影到被摄体(5)。摄像部对被投影了图案光的被摄体的像进行拍摄作为1帧的图像。处理部根据1帧的图像来计算到被摄体为止的距离或被摄体的形状。来计算到被摄体为止的距离或被摄体的形状。来计算到被摄体为止的距离或被摄体的形状。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】内窥镜系统


[0001]本专利技术涉及内窥镜系统等。

技术介绍

[0002]有时希望在内窥镜中测定病变部等的大小，但是，为了准确地测定大小，需要测定从镜体到病变部为止的距离。以往，在物体的三维计测等中进行测距，作为该测距方式，公知有视差方式、TOF(Time Of Flight：飞行时间)方式和结构光方式(Structured light method)。作为评价这些测距方式是否适合于内窥镜的观点，考虑实时测定、实时处理和细径化。实时测定是表示为了高精度地对活体等具有运动的对象进行测距而是否在短时间内完成了测定的观点。实时处理是表示为了在观察被摄体时实时地提示信息而是否能够在短时间内对测距运算进行处理的观点。细径化是表示在内窥镜的镜体前端搭载测距机构时，镜体前端的直径是否过粗的观点。
[0003]视差方式也被称为立体视觉，通过2个摄像系统来取得视差图像。视差方式能够利用1帧取得视差图像，因此能够进行实时测定。但是，视差的运算负荷较大，很难进行实时处理，且需要2个摄像系统，因此很难实现细径化。
[0004]TOF方式是对光的反射波到达图像传感器的时间进行测定。TOF方式能够利用1帧进行测距，因此能够进行实时测定，并且从时间换算为距离的处理负荷小，因此能够进行实时处理。但是，由于除了拍摄观察图像的图像传感器之外要另外设置TOF专用的图像传感器，因此很难实现细径化。结构光方式将相位相互不同的多个图案光投影到被摄体，对其图像进行拍摄。
[0005]在结构光方式中，从各图案光的拍摄方式换算为距离的处理负荷小，因此能够进行实时处理，并且由于图案光的投影机构比图像传感器小，因此与其他测距方式相比，能够实现细径化。但是，现有的结构光方式针对1个图案投影进行1帧的拍摄，因此为了拍摄全部图案投影，需要进行多帧的拍摄。例如在专利文献1中公开了如下的测距方法：包含3个光源和光栅，将光源一个一个地依次点亮，由此依次将相位相互不同的3个图案光进行投影，通过对被投影了各图案光的被摄体进行拍摄，取得3个图像，并根据该3个图像来计算距离。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：美国专利申请公开第2009/0225321号说明书

技术实现思路

[0009]专利技术要解决的课题
[0010]如上所述，在内窥镜中，从重要的细径化的观点出发，优选采用结构光方式，但现有的结构光方式要进行多帧的拍摄，因此很难进行实时测定，存在不适合于高精度地对活体等具有运动的对象进行测距这样的课题。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]本专利技术的一个方式涉及一种内窥镜系统，其包含：图案光投影部，其将具有条纹状或格子状的图案且所述图案的相位和光的波长相互不同的第1～第n图案光(n为2以上的整数)投影到被摄体；摄像部，其对被投影了所述第1～第n图案光的所述被摄体的像进行拍摄作为1帧的图像；以及处理部，其根据所述1帧的图像，计算到所述被摄体为止的距离或所述被摄体的形状。
[0013]本专利技术的另一个方式涉及一种内窥镜系统，其包含：图案光投影部，其将具有条纹状或格子状的图案且所述图案的相位相互不同的第1～第n图案光(n为2以上的整数)投影到被摄体；摄像部，其对被投影了所述第1～第n图案光的所述被摄体的像进行拍摄；以及处理部，其根据由所述摄像部拍摄到的图像来计算到所述被摄体为止的距离或所述被摄体的形状，所述图案光投影部包含：DOE(Diffractive Optical Element：衍射光学元件)；入射部，其使包含波长相互不同的第1～第n波长的分量的平行光入射到所述DOE；以及狭缝部，所述DOE的出射光入射到所述狭缝部，将所述第1～第n波长的所述第1～第n图案光投影到所述被摄体。
附图说明
[0014]图1是内窥镜系统的结构例。
[0015]图2是说明内窥镜系统的第1动作例的图。
[0016]图3是说明内窥镜系统的第2动作例的图。
[0017]图4是说明图案光的波长的图。
[0018]图5是摄像部具有的图像传感器的分光特性的一例。
[0019]图6是内窥镜系统的第1详细结构例。
[0020]图7是内窥镜系统的第2详细结构例。
[0021]图8是图案光投影部的第1详细结构例。
[0022]图9是图案光投影部的第2详细结构例。
具体实施方式
[0023]下面，对本实施方式进行说明。另外，以下说明的本实施方式不对权利要求书所记载的内容进行不当限定。此外，本实施方式中说明的全部结构不一定是本专利技术的必须结构要件。
[0024]1.结构例
[0025]图1是内窥镜系统10的结构例。内窥镜系统10包含图案光投影部250、摄像部270、处理部110和观察用照明光出射部260。在图1中示出了内窥镜系统10包含控制装置100，进行测距处理的处理部110包含在控制装置100中的情况，但是不限于此，也可以构成为在设置于控制装置100的外部的信息处理装置等中设置进行测距处理的处理部110。内窥镜系统10例如是医疗用的内窥镜系统，能够设想在上部消化道或下部消化道中使用的视频内窥镜、或者在外科手术中使用的硬性镜等。
[0026]图案光投影部250将第1～第n图案光投影到被摄体5。n为2以上的整数，这里设为n＝3。图案光PT1～PT3是第1～第3图案光。图案光PT1～PT3具有条纹状或格子状的图案，该图案的相位及光的波长相互不同。摄像部270对被投影了图案光PT1～PT3的被摄体5的像进
行拍摄作为1帧的图像。处理部110根据该1帧的图像来计算到被摄体5为止的距离或被摄体5的形状。
[0027]这里，帧是用于对1张图像进行拍摄的曝光期间。例如在拍摄动态图像时，帧周期性地重复，但在其中的1个帧中拍摄上述1帧的图像。例如，如在图2、图3中后述的那样，在拍摄观察图像的帧之间的帧中，对被投影了图案光PT1～PT3的被摄体5的像进行拍摄。
[0028]根据本实施方式，用1帧对被投影了图案光PT1～PT3的被摄体5的像进行拍摄，因此能够在短时间内拍摄结构光方式的测距所需要的图像。由此，在结构光方式中能够进行实时测定，能够高精度地对活体等具有运动的对象进行测距。图案光PT1～PT3具有相互不同的波长，因此能够利用该波长的差异，将被投影了各个图案光PT1～PT3时的被摄体像从1帧的图像中分离，根据该信息计算距离。
[0029]此外，内窥镜系统10也可以进行基于AI的诊断辅助。在该情况下，将被摄体5的距离或形状的信息与观察图像一起输入到AI，由此能够提高诊断辅助的精度。
[0030]此外，作为诊断关注部位是否是病变时的证据，通过测距得到的形状是重要的。例如，在发现了息肉的情况下，在该息肉是否是癌的诊断中，息肉的尺寸测定会提供重要的证据。
[0031]下面，对图1的结构例的详细情况进行说明。图案光投影部250包含射出第1～第3波长λ1～λ3的光的第1～第3光源S1～S3以及设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种内窥镜系统，其特征在于，所述内窥镜系统包含：图案光投影部，其将具有条纹状或格子状的图案且所述图案的相位和光的波长相互不同的第1～第n图案光(n为2以上的整数)投影到被摄体；摄像部，其对被投影了所述第1～第n图案光的所述被摄体的像进行拍摄作为1帧的图像；以及处理部，其根据所述1帧的图像，计算到所述被摄体为止的距离或所述被摄体的形状。2.根据权利要求1所述的内窥镜系统，其特征在于，所述图案光投影部在拍摄所述1帧的图像的帧中，将所述第1～第n图案光同时投影到所述被摄体。3.根据权利要求1或2所述的内窥镜系统，其特征在于，所述内窥镜系统包含观察用照明光出射部，所述观察用照明光出射部向所述被摄体射出观察用照明光，在第一帧中，所述观察用照明光出射部向所述被摄体射出所述观察用照明光，所述摄像部对由所述观察用照明光照明的所述被摄体的像进行拍摄，在与所述第一帧不同的第二帧中，所述图案光投影部将所述第1～第n图案光投影到所述被摄体，所述摄像部对被投影了所述第1～第n图案光的所述被摄体的像进行拍摄。4.根据权利要求3所述的内窥镜系统，其特征在于，所述处理部根据在所述第一帧中由所述摄像部拍摄到的图像来生成观察图像，所述处理部根据在所述第二帧中由所述摄像部拍摄到的图像来计算所述距离或所述形状，所述处理部通过基于所述观察图像和所述距离或所述形状的AI处理，进行关注部位的存在的检测或与状态的判别有关的判定。5.根据权利要求3所述的内窥镜系统，其特征在于，所述处理部根据在所述第一帧中由所述摄像部拍摄到的图像来生成观察图像，并使显示部显示所述观察图像，所述处理部作为所述观察图像的显示的后台处理，根据在所述第二帧中由所述摄像部拍摄到的图像来计算所述距离或所述形状，所述处理部将基于所述距离或所述形状的信息附加于所述观察图像并使所述显示部进行显示。6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的内窥镜系统，其特征在于，所述第1～第n图案光的波长属于460nm以上700nm以下的范围。7.根据权利要求6所述的内窥镜系统，其特征在于，所述第1～第n图案光的波长属于460nm以上520nm以下的范围。8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的内窥镜系统，其特征在于，所述摄像部包含图像传感器，所述图像传感器具有接收第1～第n色的光的第1～第n色像素，在将所述第1～第n图案光的波长设为第1～第n波长、将所述第i色像素(i为1以上n以下的整数)在所述第j波长(j为1以上n以下的整数)中的感光度设为a
ij
时，所述处理部根据所述感光度a
ij
和所述1帧的图像中的所述第1～第n色的强度值来提取
被投影了所述第1～第n图案光的各图案光时的所述被摄体的像，并根据基于被投影了所述各图案光时的所述被摄体的像的相位来计算到所述被摄体为止的所述距离或所述被摄体的所述形状。9.根据权利要求8所述的内窥镜系统，其特征在于，n＝3，所述第1～第n色为R、G和B，以所述a
ij
为元素的矩阵A的各行向量是线性独立的，所述处理部在所述1帧的图像的各位置处对所述第i色的强度值p
i
进行q
j
＝(A
‑1)
ji
p
i

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木靖夫，
申请(专利权)人：奥林巴斯株式会社，
类型：发明
国别省市：