成像設備、方法及其程序的製作方法

2023-10-21 11:48:02

專利名稱：成像設備、方法及其程序的製作方法
技術領域：
本發明涉及成像設備、方法及其程序，並適宜地應用於例如成像血管的情況。
背景技術：
最近，身體血管的血管形成圖案已經作為特有身體特性之一而引起注意。作為成 像血管形成圖案的設備，例如，如圖11中所示的成像設備1已被提出。該成像設備1具有用於發射近紅外光的雷射源2。在從雷射源2發射的近紅外光 的光路上，用於允許近紅外光中特定近紅外光帶寬的光從那裡通過的第一濾光器3，用於允 許通過第一濾光器3獲得的光中為血管中的血紅蛋白所吸收的近紅外光帶寬的光的第二 濾光器4，以及成像元件5按順序排列。在這種情況下，成像設備1發射來自光源2的近紅外光，在例如身體的手指re插 入到第一濾光器3和第二濾光器4之間的情況下，導致用通過第一濾光器3的光照射手指 re。因為該近紅外光特別地為手指re內血管組織的本能血紅蛋白所吸收，通過手指獲得的 散射光作為代表血管組織形成圖案的血管圖案光通過第二濾光器4進入成像元件5。成像元件5用與像素相對應以矩陣排列的多個光電變換元件在血管圖案光上執 行光電變換，以便將由光電變換元件獲得的信號當作血管圖像信號。在這種情況下，成像設備1提供有物理屏蔽單元7，其不僅覆蓋從光源2發射的近 紅外光的光路上存在的所有單元2 5而且覆蓋手指re，以便消除空氣中到達手指re的光 (在下文稱作外部光)對近紅外光的影響。但是，這引起因屏蔽單元7的大尺寸問題。為了解決該問題，這種成像設備已經由本發明的申請人提出，例如其用比空氣中 到達身體的光更高亮度級的照射光照射手指，用固體成像元件在通過手指獲得的血管圖案 光上執行光電變換，以及通過限制單位時間生成的信號的量來調節固體成像元件的成像敏 感度(例如，參考專利參考資料1)。因為該成像設備可以相對地減小作為血管圖案光和此時到達的外部光的光電變 換的結果在固體成像元件中累積的信號的量，成像可以執行，而不需要物理地阻塞照射光 和手指的照射路徑，並且基本上沒有外部光對於固體成像元件對血管圖案光的成像敏感度 的影響。專利參考資料1 日本專利申請2003-371022號。但是，成像設備具有一個缺點，其中因為近紅外光的反射路徑因光源和個體的位 置而在身體中變化，從而固體成像元件不能在均勻的血管圖案光上執行光電變換，不均勻 的血管圖像形成。

發明內容
鑑於上述情形提出本發明並且提供一種通信終端設備，其能夠簡單地實現能夠提高圖像質量的成像設備和方法的實際使用。為了解決上面的問題，本發明提供一種成像設備具有光源控制裝置，用於控制光 源以便用具有比空氣中到達身體的光更高亮度級的照射光照射身體；敏感度調節裝置，用 於調節在通過身體內部獲得的圖案散射光上執行光電變換的固體成像元件的成像敏感度； 以及屏蔽裝置，用於屏蔽從固體成像元件獲得的圖案圖像的亮度級退化區，以便將屏蔽的 圖像當作與參考圖像組合的圖像。此外，本發明提供一種使得計算機執行成像方法和處理的程序，具有控制光源以 便用具有比空氣中到達身體的光更高亮度級的照射光照射身體的光源控制步驟；調節在通 過身體內部獲得的圖案散射光上執行光電變換的固體成像元件的成像敏感度的敏感度調 節步驟；以及屏蔽從固體成像元件獲得的圖案圖像的亮度級退化區，以便將屏蔽的圖像當 作與參考圖像組合的圖像的屏蔽步驟。根據本發明，光源被控制以便用具有比空氣中到達身體的光更高亮度級的照射光 照射身體，用於在通過身體內部獲得的圖案散射光上執行光電變換的固體成像元件的成像 敏感度被調節，並且從固體成像元件獲得的圖案圖像的亮度級退化區被屏蔽。結果，即使在 圖像基於因為依賴於光源和個體的位置身體內部近紅外光的反射路徑存在差異而獲得的 不均勻圖案散射光而形成的情況下，圖像的不均勻可以被屏蔽以使用該圖像作為與參考圖 像組合的圖像。因此，代表身體內部的均勻圖像可以獲得，而不管光源和個體的位置，從而 使得能夠實現可以提高圖像質量的成像設備、成像方法和程序。


圖1是顯示根據第一實施方案的成像設備的構造的示意圖。圖2是顯示近紅外光源的位置和近紅外光的光通量的示意圖。圖3是說明電光閘的示意圖。圖4是說明電光閘的成像敏感度調節的示意圖。圖5是說明亮度級飽和區的示意圖。圖6是說明根據第一實施方案的血管成像控制過程的示意圖。圖7是說明根據第二實施方案的血管成像控制過程的示意圖。圖8是說明曝光時間控制的實例的示意圖。圖9是說明根據第三實施方案的血管成像控制過程的示意圖。圖10是說明根據另一種實施方案的血管成像控制過程的示意圖。圖11是顯示常規成像設備的構造的示意圖。
具體實施例方式本發明適用的一種實施方案將參考附隨附圖詳細描述。(1)第一實施方案(1-1)成像設備的構造圖1顯示根據該實施方案的成像設備。該成像設備10被設計以執行將受檢者例如身體和背景作為成像目標成像的模式(在下文稱作正常成像模式)。在這種情況下，CXD照相機單元11將從前方受檢者在空氣中到達的外部光順序地經由透鏡11A，孔徑11C，透鏡11B，和紫外線截除濾光器IlD導向CXD 11E。在該連接中，紫 外線截除濾光器IlD包括允許可見光和近紅外光從那裡通過的RGB濾光器。此時，MCU(微控制單元)12通過使用自動曝光控制過程控制孔徑IlC的孔徑值來 調節進入CXD IlE的外部光的量，並且也通過使用自動聚焦控制過程控制透鏡IlA和IlB 的位置來調節焦點距離和焦點位置。然後CXD照相機單元11的CXD IlE使用與像素對應排列的多個光電變換元件在 通過紫外線截除濾光器1ID到達的外部光上執行光電變換，根據從時鐘發生器(沒有顯示) 提供的讀出時鐘讀取作為光電變換的結果在光電變換元件中累積的電荷信號作為圖像信 號Si，並且將該信號發送到A/D (模擬/數字)轉換單元14。A/D轉換單元14通過數位化圖像信號Sl形成數字圖像信號Dl並且將該信號發送 到數據處理單元15。數據處理單元15將數字圖像信號Dl存儲並保存在例如內部存儲器(沒有顯示)中。如上所述，成像設備10執行正常成像模式以將受檢者例如身體和背景作為成像 目標來成像。除了上面的單元之外，如圖2中所示，該成像設備10具有處於與CXD照相機單元 11的位置幾乎相同的水平面上、用於朝向外部光的到達方向發射近紅外光的兩個近紅外光 源LS(LSa和LSb)，並且被設計以執行將位於照射方向的手指TO內部的血管組織作為成像 目標(在下文稱作特定成像目標)來成像的模式(在下文稱作血管成像模式)。在這種情況下，當指定血管成像命令經由操作單元(沒有顯示)輸入時，模式切換 單元20 (圖1)驅動血管成像控制單元21的光源控制單元21A和敏感度調節單元21B。光源控制單元21A控制到近紅外光源LS的輸出等，以便具有比通常在空氣中獲得 的外部光更高亮度級的預置值，結果近紅外光源LS用比外部光更高亮度級的紅外光照射 手指re。如圖2中所示，該近紅外光特別地為手指re內部的血管組織(沒有顯示)的本能 血紅蛋白所吸收，並且經過其他組織或者由其他組織反射。另一方面，此時到達的外部光因 被骨頭阻擋而削弱並且變成因為更高亮度級的近紅外光而可以忽略的光。在這種情況下，通過手指re獲得的近紅外光順序地經由圖1中所示的透鏡11A，孔 徑11C，透鏡IlB和紫外線截除濾光器IlD而導向CXD 11E，作為代表血管組織形成圖案的 血管圖案光。然後，在CCDllE的每個光電變換元件中，作為血管圖案光的光電變換結果而 獲得的電荷信號被累積。此時，敏感度調節單元21B通過使用稱作電光閘的曝光時間控制過程用電力限制 CCD IlE的每個光電變換元件中累積的電荷信號的量，來調節CCD IlE對血管圖案光的成
像敏感度。特別地，如圖3中所示，敏感度調節單元21B在從讀出時鐘出現到作為下一次讀出 時間的下一次出現的時期(在下文稱作電荷累積時期)tl內的指定復位時刻執行復位(圖 3(A))，以便與正常成像模式中的電荷信號的量(圖3(B))相比較，限制在電荷累積時期tl 內在CCD IlE的每個光電變換元件中累積的電荷信號的量(圖3(A))。
結果，如圖4㈧中所示，CXD IlE的光電變換元件可以預先防止在光電變換元件 中累積的電荷信號因從近紅外光源LS發射的近紅外光具有高於外部光的亮度級而在電荷 累積時期tl (圖4)內飽和。此外，如圖4(B)中所示，作為血管圖案光的光電變換的結果在 光電變換元件中累積的電荷信號的量與此時到達的外部光相對減少，使得CCD IlE對血管 圖案光的成像敏感度不受外部光所影響。然後CCD IlE在讀出時鐘的讀出時刻讀取在電荷信號的量使用敏感度調節單元 21B的曝光時間控制過程限制之後累積的電荷信號，作為血管圖像信號S2 (圖1)，並且將該 信號發送到A/D轉換單元14。該A/D轉換單元14數位化血管圖像信號S2以形成數字血管 圖像信號D2並且將該信號發送到數據處理單元15。數據處理單元15從數字血管圖像信號D2的血管圖像中提取特有血管形成圖案， 並且將提取的血管形成圖案存儲並保存在內部存儲器(沒有顯示)中。在這種情況下，數 據處理單元15提取代表身體內部的圖案，從而與提取存在於身體表面上的指紋等圖案的 情況相比較能夠防止從身體中直接竊取，從而將圖案作為具有高機密性的識別信息保存在 內部存儲器(沒有顯示)中。如上所述，成像設備10執行血管成像模式並且可以執行成像而不需要物理地阻 塞近紅外光和成像目標的照射路徑，並且基本上沒有外部光對於CXD IlE對血管圖案光的 成像敏感度的影響。在這種情況下，成像設備10根據模式切換單元21到正常成像模式和血管成像模 式中的血管成像模式的切換，來驅動光源控制單元21A和敏感度調節單元21B，從而能夠減 少由光源控制單元21A消耗的功率並且使用成像正常受檢者和血管的CXD照相機單元11。除了上面的配置之外，使用該成像設備10的光源控制單元21A，手指TO用具有包 括特別為手指re內部血管組織的血紅蛋白(轉運蛋白)中的氧化血紅蛋白所吸收的波長 和特別為去氧血紅蛋白所吸收的波長的波長的光照射，特別地具有700nm 900nm波長的 近紅外光照射。從而，成像設備10可以使用CXD照相機單元11形成忠實代表包含氧化和去氧血 紅蛋白的毛細血管組織的血管圖像信號S2。另外，在這種情況下，因為波長並不嚴格地局限 在特別為氧化和去氧血紅蛋白所吸收的波長，不僅血紅蛋白可以預先防止因血管組織上能 量的濃度而變化，而且S/N比可以提高並且製造可以簡化。順便提及，在血管成像模式中，成像設備10將具有高於外部光的亮度級的近紅外 光，從排列在與CCD照相機11幾乎相同水平面上的近紅外光源LSa和LSb (圖2)，朝向進 入CXD IlE的外部光的相反方發射。因此，僅通過將手指re放置在C⑶照相機單元11前 面，手指re的血管圖像可以從基本上不受此時到達的外部光所影響的血管圖案光中形成， 作為數字血管圖像信號D2。但是，在這種情況下，通過手指re進入CXD 1IE的血管圖案光變成不均勻的光，因 為存在於手指TO附近的近紅外光源LSa和LSb發射具有高於外部光的亮度級的近紅外光， 並且近紅外光源LSa和LSb附近部分的光量多於其他部分。因此，具有大光量的血管光的電荷信號，特別地，如圖5中所示，近紅外光源LSa和LSb附近部分的血管圖案光的電荷信號可能飽和，即使信號用曝光時間控制過程限制。在這 種情況下，基於數字血管圖像信號D2的血管圖案具有不清晰的區域SAR，其因飽和而具有偽輪廓。如果該血管圖像用作識別信息，識別過程的準確度退化(在下文，這種區域稱作亮 度級飽和區)。此外，亮度級飽和區SAR變得明顯，因為個體在身體內部具有不同的反射路 徑，並且通過身體進入CXD IlE的血管圖案光的光量也不同。因此，在血管成像模式中，如圖6中所示，成像設備10被設計以從近紅外光源LSa 和LSb交替發光，並屏蔽包含在經由CCD照相機單元11和A/D轉換單元14獲得的血管圖 像中的亮度級飽和區SAR。特別地，血管成像控制單元21的光源控制單元21A每單位時間交替地設置近紅外 光源LSa和LSb為開/關。在這種情況下，從近紅外光源LSb通過手指TO而獲得的血管圖 案光(圖6(A))作為血管圖像BMa的數字血管圖像信號D2(圖1)提供到數據處理單元15， 其具有與近紅外光源LSb附近部分相對應的亮度級飽和區SAR。類似地，從近紅外光源LSa通過手指TO而獲得的血管圖案光(圖6(A))作為血管 圖像BMb的數字血管圖像信號D2(圖1)提供到數據處理單元15，其具有與近紅外光源LSa 附近部分相對應的亮度級飽和區SAR。數據處理單元15被設計以使用交替且順序地從A/D轉換單元14給出的血管圖像 BMa的數字血管圖像信號D2和血管圖像BMb的數字血管圖像信號D2執行屏蔽，作為一個 單元。數據處理單元15屏蔽兩個數字血管圖像信號D2的血管圖像BMa和BMb的亮度級飽 和區SAR(圖6(B))，並且基於例如具有亮度級飽和區SAR與整個圖像的最小比的血管圖像 BMa組合血管圖像BMa和BMb (圖6 (C))。該組合結果是血管圖像BMa和BMb的亮度級飽和區SAR由彼此的相應良好區域補 充的血管圖像。然後，數據處理單元15從組合結果中提取血管形成圖案，並且將提取的特 有血管形成圖案存儲並保存在內部存儲器(沒有顯示)中。通過執行如上所述的圖像控制過程，成像設備10可以消除因亮度級飽和區SAR引 起的血管圖像的均勻性，不管近紅外光源LSa和LSb以及個體的位置。(1-2)第一實施方案的操作和效果根據上面的配置，成像設備10每單位時間用來自近紅外光源LSa和LSb、具有比空 氣中到達身體的光更高亮度級的照射光交替地照射身體。然後成像設備10用電力調節在 每單位時間獲得的血管圖案光上執行光電變換的CCD IlE的成像敏感度，基於血管圖案光 屏蔽血管圖像BMa和BMb的亮度級飽和區SAR(圖6)，並且用例如血管圖像BMa作為參考圖 像來組合圖像。因此，該成像設備10可以消除圖像的均勻性，即使圖像基於因為依賴於光源和個 體的位置身體內部近紅外光的反射路徑存在差異而形成的不均勻血管圖案光，從而能夠獲 得代表身體內部的均勻圖像，不管光源和個體的位置。根據上面的配置，身體每單位時間用來自近紅外光源LSa和LSb、具有比空氣中到 達身體的光更高亮度級的照射光順序地照射，並且血管圖像BMa和BMb的亮度級飽和區SAR 在通過身體內部獲得的血管圖案光上執行光電變換的CCD IlE的成像敏感度用電力調節 之後獲得，並且圖像被組合，從而能夠形成代表身體內部的均勻圖像，而不管光源和個體的 位置，因此提高圖像質量。(2)第二實施方案(2-1)成像設備的構造
與第一實施方案的不同點在於成像設備30 (圖1)在圖7中所示的血管成像模式 中使用三種亮度級的近紅外光，順序地使用來自近紅外光源LSa和LSb的三種亮度級的近 紅外光照射手指陽，並且屏蔽包含在經由CXD照相機單元11和A/D轉換單元14順序獲得 的血管圖像中的亮度級飽和區SAR等。特別地，血管成像控制單元21的光源控制單元31A(圖1)順序且可變地控制到近 紅外光源LS的輸出等，使得高於通常在空氣中獲得的外部光的亮度級順序地具有預置的 第一，第二或第三值，並且每單位時間順序地使用來自近紅外光源LS、處於第一亮度級狀態 (在下文稱作低亮度級)，第二亮度級狀態(在下文稱作中亮度級)，以及第三亮度級狀態 (在下文稱作高亮度級)的近紅外光照射手指re。在低亮度級的情況下，CXD IlE的成像敏感度退化，因為隨著光遠離近紅外光源 LSa和LSb，光量減少。因此，通過手指TO獲得的血管圖案光(圖7(A))作為血管圖像BMc 的數字血管圖像信號D2(圖1)提供到數據處理單元35，其中根據由缺乏光量引起的成像敏 感度的退化存在具有偽輪廓的大的不清晰區域(在下文稱作亮度級缺乏區)。類似地，在高亮度級的情況下，與以低亮度級獲得的血管圖案光相反，通過手指re 獲得的血管圖案光(圖7(A))作為血管圖像BMe的數字血管圖像信號D2(圖1)提供到數 據處理單元35，其中隨著光接近近紅外光源LSa和LSb，亮度級飽和區SAR變大。在中亮度 級的情況下，通過手指TO獲得的血管圖案光作為血管圖像BMd的數字血管圖像信號D2提 供到數據處理單元35(圖1)，其具有相等比例的亮度級缺乏區和亮度級飽和區。然後數據處理單元35(圖1)被設計以使用從A/D轉換單元14提供的血管圖像 BMc, BMdJP BMe的數字血管圖像信號D2執行屏蔽，作為一個單元。數據處理單元35屏蔽 血管圖像BMc，BMd,和BMe的亮度級缺乏區WAR和亮度級飽和區SAR (圖7 (B))。然後數據處理單元35 (圖1)基於例如具有亮度級缺乏區WAR和亮度級飽和區SAR 與整個圖像的最小比的血管圖像BMd，組合屏蔽之後獲得的血管圖像BMc，BMdJP BMe (圖 7(C))。該組合結果是血管圖像BMc，BMd，和BMe由彼此的良好區域補充的血管圖像。然後， 數據處理單元35 (圖1)從組合結果中提取血管形成圖案，並且將提取的特有血管形成圖案 存儲並保存在內部存儲器(沒有顯示)中。如上所述，成像設備30(圖1)執行圖像控制過程，從而能夠消除因亮度級飽和區 SAR引起的血管圖像的均勻性，而不管近紅外光源LSa和LSb以及個體的位置。(2-2)第二實施方案的操作和效果根據上面的配置，該成像設備30每單位時間用具有比空氣中到達身體的光高的 三種亮度級的照射光順序地照射身體。然後成像設備30用電力調節在每單位時間獲得的 血管圖案光上執行光電變換的CXDllE的成像敏感度，基於血管圖案光屏蔽血管圖像BMc， BMd和BMe的亮度級缺乏區WAR和亮度級飽和區SAR(圖7)，並且用例如血管圖像BMd作為 參考圖像來組合圖像。因此，該成像設備30可以消除圖像的均勻性，即使圖像基於因為依賴於光源和個 體的位置身體內部近紅外光的反射路徑存在差異而形成的不均勻血管圖案光，從而能夠獲 得代表身體內部的均勻圖像，不管光源和個體的位置。另外，該成像設備30可以將驅動功率減少設置近紅外光源LSa和LSb為開/關 (照射光的照射或不照射)使用的量。結果，與第一實施方案相比較，功耗可以減小。
根據上面的配置，身體每單位時間用具有比到達身體的空氣的亮度級高的三種亮 度級的照射光順序地照射，並且在通過身體內部獲得的血管圖案光上執行光電變換的CCD IlE的成像敏感度用電力調節之後獲得的血管圖像BMc，BMd和BMe的亮度級缺乏區WAR和 亮度級飽和區SAR被屏蔽，然後圖像被組合，從而與照射光發射和不發射的第一實施方案 相比較能夠減小功耗，同樣獲得與第一實施方案相同的效果。(3)第三實施方案(3-1)成像設備的構造與第一實施方案的不同點在於成像設備40 (圖1)執行曝光時間控制過程，以便在 CXD IlE的每個電荷存儲時期tl順序地使用順序變快的三種復位時間TM1，TM2和TM3，如 圖8中所示，並且屏蔽包含在經由CCD IlE和A/D轉換單元14獲得的血管圖像中的亮度級 缺乏區WAR和亮度級飽和區SAR。特別地，血管成像控制單元21的敏感度調節單元41B(圖1)通過在第一，第二和 第三復位時間TM1，TM2和TM3順序地執行復位，限制在電荷累積時期tl內在CXD IlE的每 個光電變換元件中累積的電荷信號的量。然後CCD IlE在讀出時鐘的讀出時刻讀取在電荷 信號的量用敏感度調節單元41B(圖1)的曝光時間控制過程限制之後累積的電荷信號Sa， Sb和Sc，作為血管圖像信號S2 (圖1)，並且將它們發送到A/D轉換單元14。在這種情況下，如圖9中所示，與電荷信號Sa相對應的血管圖像信號S2作為血管 圖像BMf的數字血管圖像信號D2(圖1)提供到數據處理單元45，其中隨著區域遠離近紅 外光源LSa和LSb，亮度級缺乏區WAR與整個圖像的比變高，因為成像敏感度因從復位時間 TMl到讀出時間的最短時期(在下文稱作曝光時期)t2而退化。類似地，與電荷信號Sc相對應的血管圖像信號S2作為血管圖像BMg的數字血管 圖像信號D2(圖1)提供到數據處理單元45，其中隨著區域接近近紅外光源LSa和LSb，亮 度級飽和區SAR與整個圖像的比變大，因為成像敏感度因最長的曝光時間t2而高。與電荷 信號Sb相對應的血管圖像信號S2作為血管圖像BMh的數字血管圖像信號D2提供到數據 處理單元35(圖1)，其具有相等比例的亮度級缺乏區WAR和亮度級飽和區SAR，因為成像敏 感度因中等曝光時間t2而中等。如上所述，敏感度調節單元41B(圖1)執行曝光時間控制過程以便在CXD IlE的 每個電荷累積時期tl順序地使用順序變快的三種復位時間TM1，TM2和TM3。因此，如參考 圖7描述的，與手指FG使用順序的三種亮度級的近紅外光順序照射的第二實施方案相同的 血管圖像BMf BMh可以獲得。在這種情況下，與第二實施方案的情況一樣，數據處理單元45通過在從A/D轉換 單元14給出的血管圖像BMf，BMg和BMh的數字血管圖像信號D2上執行屏蔽處理，來屏蔽 血管圖像BMf，BMg,和BMh的亮度級缺乏區WAR和亮度級飽和區SAR，並且組合結果圖像，從 組合結果中提取血管形成圖案，並且將提取的特有血管形成圖案存儲並保存在內部存儲器 (沒有顯示)中。如上所述，成像設備40執行圖像控制過程，從而能夠消除與亮度級飽和區SAR相 對應的血管圖像的均勻性，而不管近紅外光源LSa和LSb以及個體的位置。(3-2)第三實施方案的操作和效果根據上面的配置，該成像設備40用具有比空氣中到達身體的光更高亮度級的照射光照射身體，通過順序地改變每個電荷累積時期tl在CCD IlE中累積的電荷信號的量 (圖8)來調節在通過身體內部獲得的血管圖案光上執行光電變換的CCD IlE的成像敏感 度，基於從CXDllE獲得的電荷信號Sa，Sb和Sc屏蔽圖像BMf，BMg和BMh的亮度級缺乏區 WAR和亮度級飽和區SAR (圖9)，然後組合圖像。因此，即使圖像基於因為依賴於光源和個體的位置身體內部近紅外光的反射路徑 存在差異而獲得的不均勻血管圖案光，該成像設備40能夠消除圖像的均勻性，從而能夠獲 得代表身體內部的均勻圖像，不管光源和個體的位置。
另外，該成像設備40能夠獲得代表身體內部的均勻圖像，而不可變地控制到近紅 外光源LSa和LSb的功率等，導致與第一和第二實施方案相比較，能夠顯著地減小功耗。根據上面的配置，身體用具有比空氣中到達身體的光更高亮度級的照射光照射， 在通過身體內部獲得的血管圖案光上執行光電變換的CXD IlE的成像敏感度通過順序地 改變每個電荷累積時期tl在CCDllE中累積的電荷信號的量(圖8)來調節，並且基於從 CXD IlE獲得的電荷信號Sa，Sb和Sc的圖像BMf，BMgJP BMh (圖9)在它們的亮度級缺乏 區WAR和亮度級飽和區SAR被屏蔽之後組合，從而與第一和第二實施方案相比較能夠顯著 地減小功耗，因為到近紅外光源LSa和LSb的功率的可變控制不執行，同樣獲得與第一和第 二實施方案相同的效果。(4)其他實施方案注意上面的第一實施方案已經描述每單位時間用來自近紅外光源LSa和LSb的照 射光順序且交替地照射身體的情況。但是，本發明並不局限於此，例如如圖10中所示，多個 近紅外光源可以被排列以用順序來自這些近紅外光源的照射光順序地照射身體。作為選 擇，一個可移動的近紅外光源LSa可以提供以在每單位時間用來自不同照射位置的照射光 照射身體。在這種情況下，通過使用從近紅外光源通過手指獲得的血管圖案光中獲得的血管 圖像的數字血管圖像信號D2執行屏蔽，作為一個單元，可以獲得具有高圖像質量的組合血 管圖像，因為許多血管圖像用來組合。此外，在這種情況下，近紅外光用作為照射目標的身體手指內部的血管發射，並且 通過手指獲得的血管圖案光被成像。但是，本發明並不局限於此，並且具有組織特殊性的照 射光可以用作為照射目標的身體視網膜內部的組織或者全部身體來發射，並且通過身體獲 得的圖案散射光可以被成像。此外，在這種情況下，近紅外光源LS (LSa和LSb)排列在與CXD照相機單元11的 位置幾乎相同的水平面上。但是，本發明並不局限於此，並且一個或兩個或多個近紅外光源 可以排列在其他不同位置。在這種情況下，即使光源的位置改變，代表身體內部的均勻圖像
可以獲得。此外，上面的實施方案已經描述一種情況，其中作為血管成像控制單元21控制與 光源控制單元21A(31A)相對應的光源21和CXD IlE以及血管成像控制單元21的敏感度調 節單元21B(41B)的技術，在第一實施方案中，身體在每單位時間用來自近紅外光源LSa和 LSb、具有比空氣中到達身體的光更高亮度級的照射光順序且交替地照射，並且在通過身體 內部獲得的血管圖案光上執行光電變換的CCD IlE的成像敏感度用電力調節。另一方面， 在第二實施方案中，身體在每單位時間用具有比空氣中到達身體的光更高的順序的三種亮度級的照射光順序照射，並且在通過身體內部獲得的血管圖案光上執行光電變換的CCDllE 的成像敏感度用電力調節。在第三實施方案中，身體用具有比空氣中到達身體的光更高的 亮度級的照射光照射，並且在通過身體內部獲得的血管圖案光上執行光電變換的CCD IlE 的成像敏感度通過順序地改變電荷累積時期tl內在CCD IlE中累積的電荷信號的量(圖 8)來調節。但是，本發明並不局限於此，並且當身體用這些種亮度級的照射光順序照射時， 復位可以在與亮度級相關的復位時間執行。作為選擇，其他組合可以應用。此外，上面的實施方案已經描述使用CXD IlE作為固體成像元件的情況。但是，本 發明並不局限於此，並且另一種固體成像元件例如CMOS(互補金屬氧化物半導體)可以使 用。此外，上面的實施方案已經描述一種情況，其中作為屏蔽從固體成像元件獲得的 圖案圖像的亮度級退化區(亮度級缺乏區WAR和亮度級飽和區SAR)並且形成屏蔽圖像作 為與參考圖像組合的圖像的屏蔽裝置，在屏蔽它們的亮度級退化區之後組合血管圖像，並 且將從組合結果中提取的特有血管形成圖案存儲並保存在內部存儲器(沒有顯示)中的數 據處理單元15，35和45被應用。但是，本發明並不局限於此，執行其他處理的數據處理單 元可以用於在組合結果獲得之後執行的處理。此外，上面的實施方案已經描述光源21和CXD IlE由相應的光源控制單元 21A(31A)，敏感度控制單元21B(41B)和數據處理單元15 (35，45)控制的情況。但是，本發 明並不局限於此，並且每個控制單元的控制過程可以由程序實現。此外，上面的實施方案已經描述模式切換單元20 (圖1)用作根據到成像空氣中從受檢者到達的光的模式和成像圖案光模式中的成像圖案光模式的切換，來驅動照射裝置和 敏感度調節裝置的模式切換裝置的情況。但是，本發明並不局限於此，僅成像圖案光的模式 可以執行。工業適用性本發明可以用於成像身體內部血管的情況。
權利要求
一種成像設備，包括光源控制裝置，用於控制光源以便用比到達身體的空氣的亮度級高的亮度級的照射光照射身體；敏感度調節裝置，用於調節對通過身體內部獲得的圖案散射光執行光電變換的固體成像元件的成像敏感度；以及屏蔽裝置，用於屏蔽從固體成像元件獲得的圖案圖像的亮度級退化區，以便將屏蔽的圖像當作要與參考圖像組合的圖像。
2.根據權利要求1的成像設備，其中光源控制裝置控制光源以便每單位時間用照射光順序地照射身體；以及屏蔽裝置屏蔽每單位時間從固體成像元件獲得的圖案圖像的亮度級退化區，並且將圖 案圖像與參考圖像組合。
3.根據權利要求1的成像設備，其中光源控制裝置控制光源以便每單位時間以彼此不同的亮度級順序地照射身體；以及屏蔽裝置屏蔽每單位時間從固體成像元件獲得的圖案圖像的亮度級退化區，並且將圖 案圖像與參考圖像組合。
4.根據權利要求1的成像設備，其中敏感度調節裝置通過每單位時間順序地改變作為光電變換的結果在固體成像元件中 累積的量來調節成像敏感度；以及屏蔽裝置基於從固體成像元件獲得的量來屏蔽圖案圖像的亮度級退化區，並且將圖案 圖像與參考圖像組合。
5.一種成像方法，包括光源控制步驟，控制光源以便用比到達身體的空氣的亮度級高的亮度級的照射光照射 身體；敏感度調節步驟，調節對通過身體內部獲得的圖案散射光執行光電變換的固體成像元 件的成像敏感度；以及屏蔽步驟，屏蔽從固體成像元件獲得的圖案圖像的亮度級退化區，以便將屏蔽的圖像 當作要與參考圖像組合的圖像。
6.根據權利要求5的成像方法，其中在光源控制步驟中，光源被控制以便每單位時間用照射光順序地照射身體；以及在屏蔽步驟中，每單位時間從固體成像元件獲得的圖案圖像的亮度級退化區被屏蔽， 並且圖案圖像與參考圖像組合。
7.根據權利要求5的成像方法，其中在光源控制步驟中，光源被控制以便每單位時間用具有彼此不同的亮度級的照射光順 序地照射身體；以及在屏蔽步驟中，每單位時間從固體成像元件獲得的圖案圖像的亮度級退化區被屏蔽， 並且圖案圖像與參考圖像組合。
8.根據權利要求5的成像方法，其中在敏感度調節步驟中，成像敏感度通過每單位時間順序地改變作為光電變換的結果在 固體成像元件中累積的量來調節；以及在屏蔽步驟中，基於從固體成像元件獲得的量的圖案圖像的亮度級退化區被屏蔽，並且圖案圖像與參考圖像組合。
全文摘要
本發明公開一種能夠提高圖像質量的成像設備、成像方法及其程序。根據本發明的方法包括光源控制步驟，控制光源以便用比到達身體的空氣的亮度級高的亮度級的照射光照射身體；敏感度調節步驟，調節在通過身體內部獲得的圖案散射光上執行光電變換的固體成像元件的成像敏感度；屏蔽步驟，屏蔽從固體成像元件獲得的圖案圖像的亮度級退化區；以便將；以及生成步驟，以便生成屏蔽圖像當作與參考圖像組合的圖像。
文檔編號H04N5/235GK101822531SQ20101014501
公開日2010年9月8日 申請日期2004年12月22日 優先權日2003年12月24日
發明者佐藤英雄 申請人:索尼株式會社