旋轉(zhuǎn)過濾器410會隨伺服電機(jī) 的輸出軸一起旋轉(zhuǎn)。
[0108] 圖4示出白光WL入射在濾光器415上的狀態(tài)。然而，當(dāng)旋轉(zhuǎn)過濾器410在由箭頭 指示的方向上旋轉(zhuǎn)時，入射有白光WL的濾光器依次變?yōu)?15、416、417和418，因此可以切換 透射穿過旋轉(zhuǎn)過濾器410的照射光IL的光譜。
[0109] 濾光器415和416是選擇性地透射550nm帶的光的光學(xué)帶通過濾器。如圖1所示， 濾光器415配置成在等吸光點(diǎn)E1與E4之間的波長范圍（S卩，波長范圍R0)內(nèi)以低損失透 射光，并且隔斷在該波長范圍外的光。同樣，濾光器416配置成在等吸光點(diǎn)E2與E3之間的 波長范圍（即，波長范圍R2)內(nèi)以低損失透射光，并且隔斷在該波長范圍外的光。
[0110] 濾光器415和416的透射波長范圍（圖1)包括在濾色器141a的G過濾器的透射 波長范圍中（圖3)。因此，由透射穿過濾光器415或416的光形成的圖像由設(shè)置有G過濾 器的光接收元件獲取，并獲取作為G數(shù)字圖像數(shù)據(jù)（G成像信號）。
[0111] 濾光器417被設(shè)計(jì)成選擇性地僅透射的650nm帶（630nm至650nm)的光（其為生 物組織T中的血紅蛋白的吸收率低的波長范圍）。濾光器417的透射波長范圍包括在濾色 器141a的R過濾器的透射波長范圍中（圖3)。因此，透射穿過濾光器417的光形成的圖像 由設(shè)置有R過濾器的光接收元件獲取，并獲取作為R數(shù)字圖像數(shù)據(jù)（R成像數(shù)據(jù)）。通過使 用650nm帶的照射光來獲取的圖像數(shù)據(jù)用于標(biāo)準(zhǔn)化過程中，將在下文對該標(biāo)準(zhǔn)化過程進(jìn)行 說明。
[0112] 另外，濾光器418是紫外線截止過濾器，并且透射穿過濾光器418的照射光 IL(即，白光）用于獲取常規(guī)觀測圖像。應(yīng)當(dāng)注意，旋轉(zhuǎn)過濾器410可配置成不含濾光器 418,使得框架411的窗口 414d空置。
[0113] 對于窗口 414a，調(diào)光器過濾器419設(shè)置在濾光器415上。調(diào)光器過濾器419就整 個可見光范圍而言不具有波長依賴性，并因此僅減少照射光IL的光量而不改變其光譜。透 射穿過濾光器415和調(diào)光器過濾器419的照射光IL的光量通過使用調(diào)光器過濾器419來 調(diào)節(jié)為與透射穿過濾光器416的照射光IL的光量基本相等的光量。因此，在使用透射穿過 濾光器415的照射光IL和使用透射穿過濾光器416的照射光IL的這兩種情況下，可以利 用相同曝光時間進(jìn)行適當(dāng)曝光來獲取圖像。
[0114] 在本實(shí)施方案中，具有精細(xì)網(wǎng)孔大小的金屬網(wǎng)用作調(diào)光器過濾器419。除了該金 屬網(wǎng)之外，也可使用其他類型的調(diào)光器過濾器（例如半鏡面鏡型）。另外，可以調(diào)節(jié)濾光器 415和416自身的透射率而不使用調(diào)光器過濾器。另外，還可將調(diào)光器過濾器設(shè)置于窗口 414c和414d。另外，可以改變窗口 414a、414b、414c和414d的中心角度（S卩，孔隙區(qū)域） 以調(diào)節(jié)透射光量。另外，可以針對每個濾光器改變曝光時間而不使用調(diào)光器過濾器，。
[0115] 在框架411周邊處形成有通孔413。通孔413形成在框架411的旋轉(zhuǎn)方向上與窗 口 414a與414d之間的邊界位置相同的位置處。圍繞框架411來布置用于檢測通孔413的 光電遮斷器422,使得光電遮斷器422環(huán)繞框架411周邊的一部分。光電遮斷器422被連接 至過濾器控制器單元420。
[0116] 本實(shí)施方案的內(nèi)窺鏡裝置1具有四種操作模式：常規(guī)觀測模式、光譜分析（氧飽和 度分布圖像顯示）模式、基線測量模式、以及校準(zhǔn)模式。常規(guī)觀測模式是使用透射穿過濾光 器418的白光來獲取彩色圖像的操作模式。光譜分析模式是這樣的模式：基于使用透射穿 過濾光器415、416和417的照射光來獲取的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行光譜分析并顯示生物組織中 的生物分子的分布圖像（例如，氧飽和度分布圖像）。基線測量模式是這樣的模式：在執(zhí)行 實(shí)際內(nèi)窺鏡觀測前（或后）使用穿過濾光器415、416和417的照射光來將色彩基準(zhǔn)板（諸 如無色擴(kuò)散板，例如，磨砂玻璃）或基準(zhǔn)反射板的圖像獲取為對象，以獲取將用于標(biāo)準(zhǔn)化過 程（稍后將描述）的數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)模式是這樣的過程：針對已知特性（諸如氧飽和度）的樣 本進(jìn)行光譜分析并調(diào)節(jié)參數(shù)（稍后將描述的校正系數(shù)k)以使得分析結(jié)果與理論值之間沒 有偏差。
[0117] 在常規(guī)觀測模式中，控制器530控制過濾器控制單元420以將旋轉(zhuǎn)過濾器410穩(wěn) 固于白光WL入射在濾光器418上的位置。隨后，在執(zhí)行必要圖像處理過程后，攝像裝置141 獲取到的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成視頻信號，并且顯示于監(jiān)視器300上。
[0118] 在光譜分析模式中，控制器530控制過濾器控制單元420來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)過濾器410 以恒定旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，同時使用透射穿過濾光器415、416、417和418的照射光順序獲取生 物組織T的圖像。接著，基于使用濾光器415、416和417中的每個獲取到的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)而 生成指示生物組織中的生物分子的分布的圖像。然后，其中布置有通過使用濾光器418獲 取的常規(guī)觀測圖像和分布圖像的顯示圖像生成并轉(zhuǎn)換成視頻信號，并且顯示在監(jiān)視器300 上。
[0119] 在光譜分析模式中，過濾器控制單元420基于光電遮斷器422檢測通孔413的時 間來檢測旋轉(zhuǎn)過濾器410的旋轉(zhuǎn)相位，將旋轉(zhuǎn)相位與控制器530供應(yīng)的定時信號的相位進(jìn) 行比較，并且調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)過濾器410的旋轉(zhuǎn)相位。來自控制器530的時間信號與用于攝像裝 置141的驅(qū)動信號同步。因此，旋轉(zhuǎn)過濾器410被驅(qū)動成以與攝像裝置141的驅(qū)動同步的 方式來以基本恒定旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)。具體來說，旋轉(zhuǎn)過濾器410的旋轉(zhuǎn)被控制為使得濾光器 415、416、417或418(窗口 414a、414b、414c或414d)(白光WL將入射于其上）在每次攝像 裝置141獲取一個圖像（三個幀：R、G和B)時進(jìn)行切換。
[0120] 在基線測量模式中，控制器530控制過濾器控制單元420使旋轉(zhuǎn)過濾器410旋轉(zhuǎn)， 同時使用透射穿過濾光器415、416和417的照射光IL順序獲取色彩基準(zhǔn)板的圖像。使用 透射穿過濾光器415和416的照射光IL獲取到的每段G數(shù)字圖像數(shù)據(jù)分別作為基線圖像 數(shù)據(jù)BL415(x，y)和BL416(x，y)存儲在控制器530的內(nèi)部存儲器531中。另外，使用透射穿過 濾光器417的照射光IL獲取到的R數(shù)字圖像數(shù)據(jù)作為基線圖像數(shù)據(jù)BL417(x，y)存儲在控 制器530的內(nèi)部存儲器531中。
[0121] 接著，將會描述在光譜分析模式下通過圖像處理器單元500來執(zhí)行的圖像生成過 程。圖5是說明圖像生成過程的流程圖。
[0122] 當(dāng)通過用戶操作選擇光譜分析模式時，如上所述，過濾器控制單元420驅(qū)動旋轉(zhuǎn) 過濾器410以恒定旋轉(zhuǎn)速度來旋轉(zhuǎn)。隨后，從光源單元400處，順序供應(yīng)透射穿過濾光器 415、416、417和418的照射光IL，并且使用照射光IL的每一個順序獲取圖像（S1)。具體 來說，使用透射穿過濾光器415的照射光IL獲取到的G數(shù)字圖像數(shù)據(jù)G415 (X，y)、使用透射 穿過濾光器416的照射光IL獲取到的G數(shù)字圖像數(shù)據(jù)G416 (X，y)、使用透射穿過濾光器417 的照射光IL獲取到的R數(shù)字圖像數(shù)據(jù)R417(x，y)、以及使用透射穿過濾光器（紫外線截止過 濾器）418的照射光IL獲取到的R數(shù)字圖像數(shù)據(jù)R41S (X，y)、G數(shù)字圖像數(shù)據(jù)G41S (X，y)和B 數(shù)字圖像數(shù)據(jù)B41S(x，y)存儲在控制器530的內(nèi)部存儲器532中。
[0123] 隨后，圖像處理器單元500執(zhí)行像素選擇過程S2,像素選擇過程S2通過使用過 程S1中獲取的R數(shù)字圖像數(shù)據(jù)R41S (X，y)、G數(shù)字圖像數(shù)據(jù)G41S (X，y)和B數(shù)字圖像數(shù)據(jù) B41S (X，y)來選擇作為以下分析過程（過程S3至S7)的目標(biāo)的像素。根據(jù)對應(yīng)于不包含血液 的部分或組織顏色主要受到除血紅蛋白外的物質(zhì)影響的部分的像素的色彩信息來計(jì)算氧 飽和度或血液流速無法獲得有意義的值，并且因此值僅變?yōu)樵肼?。這種噪聲的計(jì)算和提供 不僅干擾醫(yī)生診斷，而且還通過向圖像處理器單元500施加無用負(fù)載來降低處理速度而造 成不利影響。因此，本實(shí)施方案的圖像生成過程被配置成選擇適合于分析過程的像素（即， 記錄有血紅蛋白光譜特性的像素）并對所選像素執(zhí)行分析過程。
[0124] 在像素選擇過程S2中，僅將滿足表達(dá)式11、表達(dá)式12和表達(dá)式13中表達(dá)的所有 條件的像素選擇為該分析過程的目標(biāo)。
[0125](表達(dá)式 11)
[0126] B41S(x，y)/G41s(x，y)>ai
[0127](表達(dá)式 12)
[0128] R41S(x，y)/G41s(x，y)>a2
[0129] (表達(dá)式 13)
[0130] R41S(X，y)/B41S(X，y) >a3
[0131] 其中ai、和和a3是正的常數(shù)。
[0132] 以上三個表達(dá)式是基于血液透射光譜中的這樣的值大小關(guān)系設(shè)定：G組分<B組分 〈R組分。應(yīng)當(dāng)注意，像素選擇過程S2可以使用以上三個條件表達(dá)式中的一個或兩個執(zhí)行 (例如，通過針對特定于血液的紅色來使用表達(dá)式12和表達(dá)式13執(zhí)行）。
[0133] 隨后，圖像處理器單元500執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)化過程。本實(shí)施方案的標(biāo)準(zhǔn)化過程包括用于 校正內(nèi)窺鏡裝置1本身的特性的第一標(biāo)準(zhǔn)化過程S3 (例如，濾光器的透射率和攝像裝置的 光接收敏感性）以及用于校正因作為對象的生物組織T的表面狀態(tài)的差異和照射光IL至 生物組織T的入射角度造成的反射率變化的第二標(biāo)準(zhǔn)化過程S4.
[0134] 在該標(biāo)準(zhǔn)化過程中，圖像處理器單元500通過利用使用透射穿過濾光器415的照 射光IL而得到的G數(shù)字圖像數(shù)據(jù)G415(x，y)、使用透射穿過濾光器417的照射光IL而得到 的R數(shù)字圖像數(shù)據(jù)R417(x，y)、以及基線圖像數(shù)據(jù)BL415(x，y)和BL417(x，y)來使用以下表達(dá) 式14計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化反射率SR415(x，y)。應(yīng)當(dāng)注意，取決于內(nèi)窺鏡裝置1的特性（器械功能） 的組分通過將數(shù)字圖像數(shù)據(jù)G415 (X，y)和R417 (X，y)各自除以相應(yīng)基線圖像數(shù)據(jù)BL415 (X，y) 和BL417來移除（第一標(biāo)準(zhǔn)化過程S3)。另外，因生物組織T的表面狀態(tài)的差異和照射光至 生物組織Τ的入射角度造成的反射率變化通過