CN106231984A - 图像形成装置 - Google Patents

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Abstract

图像形成装置具有：多个激光器(14A～14F)，分别发出相互不同的多个中心波长的光；彩色拍摄机构(26)，接收来自被摄体的光，输出图像信号；按激光波长不同像信息取得机构(28)，根据从彩色拍摄机构(26)输出的图像信号取得多个按激光波长不同像信息；图像形成机构(36)，将从按激光波长不同像信息取得机构(28)供给的按激光波长不同像信息组合，形成观察图像。

Description

图像形成装置
技术领域
本发明涉及图像形成装置。
背景技术
相对于以往以来使用的气体光源，固体光源具有低耗电、高连接效率、小型、可高速切换等长处。针对这样的固体光源的技术革新非常显著，特别是固体激光器其射出面积内的光密度很高，例如正在踊跃地开发与光纤组合的所谓纤维光源。该纤维光源适合于将较细的构造物内照明，正在推进向内窥镜等的应用。
例如，特开2011－200572号公报提供了一种电子内窥镜系统，其通过除了白色光图像以外还从微细血管图像、氧饱和度图像、血管深度图像中由使用者等选择一种或两种，能够同时取得并同时显示两种以上的图像。
作为光源结构，为了用于宽频带光、微细血管图像、氧饱和度图像、血管深度图像而分别配设专用的多个光源，将用于它们之中的两种图像的多个激光同时照射或使3种依次照射，取得多个图像。
发明内容
发明要解决的课题
但是，由于同时照明许多光源光来构建各个特殊光图像，所以进行对各波长的受光强度的推测，有图像再现性低的问题。
本发明的目的是提供一种图像再现性高的图像形成装置。
用于解决课题的手段
本发明是一种形成多个观察模式下的被摄体的观察图像的图像形成装置，具有：多个激光器，分别发出向被摄体照射的相互不同的多个中心波长的光；拍摄机构，接收来自被摄体的光并输出图像信号；按波长不同像信息取得机构，根据从上述拍摄机构输出的图像信号，取得与上述多个激光器发出的光的中心波长对应的多个按波长不同像信息；图像形成机构，将从上述按波长不同像信息取得机构供给的按波长不同像信息进行组合，形成各观察模式下的观察图像。
发明效果
根据本发明，能够提供一种图像再现性高的图像形成装置。
附图说明
图1表示第1实施方式的图像形成装置的整体示意图。
图2表示半导体激光器的发光波谱的一例。
图3表示设在彩色拍摄机构的前表面上的滤色器的透射波谱的一例。
图4表示在第1子帧中照射的激光与滤色器波谱的关系。
图5表示在第2子帧中照射的激光与滤色器波谱的关系。
图6表示图像显示部上的观察图像的显示例。
图7表示图像显示部上的观察图像的其他显示例。
图8表示有关由按激光波长不同像信息分配机构储存按激光波长不同像信息的例子的图像形成的处理流程。
图9表示有关由图像形成机构储存按激光波长不同像信息的例子的图像形成的处理流程。
图10表示在第2实施方式中在第1子帧中照射的激光与滤色器波谱的关系。
图11表示在第2实施方式中在第1子帧中照射的激光与滤色器波谱的关系。
图12表示第3实施方式的图像形成装置的整体示意图。
图13表示激光器数与颜色再现性的关系。
具体实施方式
[第1实施方式]
〔前置〕
以往，在高品质且图像再现性高的白色照明装置中，在可视光整体中射出没有波长缺失的光被认为是不可或缺的。但是，通过近年来的研发，明白了即使是将激光那样的单波长光组合的照明光、也能够作为照明光而得到充分高的性能(显色性)(A.Neumann etal.，Opt.Exp.，19，S4，A982(July 4，2011))。
本发明者对各种各样的波长及激光数进行了由JIS等设定的照明器品质评价参数之一即平均显色指数Ra的计算。结果发现，如图13所示，通过将多个波长不同的激光良好地组合，能够得到与以往以来使用的较宽波谱的一般照明同等或其以上的性能。
由此可知，能够将与以往使用的气体光源及近年来较多销售的LED相比能够从明显更小的发光区域输出光密度和平行度较高的光的激光器用作需要显色性的白色光观察(通常光观察)用光源，能够在如内窥镜那样的对封闭空间内进行观察的设定的观察装置中得到容易高效率地向纤维等细径导光部件进行导入的优点。此外，近年来，对于在内窥镜领域中非常多地进行开发的特殊光观察，也能够通过使用激光器，得到容易正确地取得激光的窄波谱性与对象部位的特定物质相对应的波长特征的优点。
〔结构〕
该图像形成装置是内窥镜等图像形成装置，以主要观察几乎不进入外界光的物体的“内部”为目的。在图1中表示装置整体示意图。
如图1所示，图像形成装置具备分别发出相互不同的多个中心波长的光的多个激光器14A、14B、14C、14D、14E、14F、控制这些激光器14A～14F的光源控制机构12、和将从激光器14A～14F发出的光混合而向被摄体照射的照射机构。另外，所谓激光器，例如是半导体激光器，如图2所示，虽然以多个波长进行激光振荡，但从振荡波长的最短者到最长者都包含在几nm左右的波长域中。图2是以波长约448.5nm发光的半导体激光器的发光波谱的一例。发光波谱具有几十条线谱成分，比率及线谱的数量与时间一起变化。发光波谱的波长区域的宽度具有整体为1nm左右的幅度。使用具有这样的波谱的多模激光作为窄频带光的情况下的窄频带光的中心波长定义为光强度最高的波长。
激光器14A能够发出420nm的波长的光，激光器14B能够发出450nm的波长的光，激光器14C能够发出530nm的波长的光，激光器14D能够发出590nm的波长的光，激光器14E能够发出660nm的波长的光，激光器14F能够发出730nm的波长的光。
光源控制机构12能够控制激光器14A～14F的输出、输出定时、输出期间。
照射机构由与激光器14A～14F分别光耦合的多根光纤16、将由多根光纤16导光后的光混合的组合器18、将由组合器18混合后的光进行导光的一根光纤20、和与光纤20光耦合的照明配光变换部件22构成。
照明配光变换部件22配置在指示器(scope)插入部24的前端部，光纤20从指示器插入部24的外部向内部进入而延伸到照明配光变换部件22。
照明配光变换部件22例如可以由透镜、在部件表面设有使光扩散的功能的表面扩散部件、在部件内部含有折射率或反射率不同的微小部件的内部扩散部件、或组合了这些功能的复合光学部件构成。
图像形成装置具备接收来自被摄体的光而输出图像信号的彩色拍摄机构26、根据从彩色拍摄机构26输出的图像信号取得与从激光器14A～14F发出的光的多个中心波长分别对应的多个按激光波长不同像信息的按激光波长不同像信息取得机构28、组合从按激光波长不同像信息取得机构28供给的按激光波长不同像信息而形成各观察模式下的观察图像的图像形成机构36、和显示由图像形成机构36形成的图像的图像显示部46。
图像形成机构36具有与多个观察模式分别对应的多个图像形成部。这里，所谓观察模式，是指用来得到被摄体具有的光学信息中的特定信息的观察方法的种类。在该实施方式中，作为观察模式，有通常观察模式、血管深度观察模式、氧饱和度观察模式和微细血管观察模式，图像形成机构36与这些观察模式分别对应地具有白色光图像形成部38、血管深度图像形成部40、氧饱和度图像形成部42和微细血管图像形成部44。
按激光波长不同像信息取得机构28能够从光源控制机构12取得与激光器14A～14F关联的信息，具有根据从彩色拍摄机构26输出的图像信号计算多个按激光波长不同像信息的按激光波长不同像信息计算机构30、和根据由按激光波长不同像信息计算机构30计算出的多个按激光波长不同像信息来选择在各观察模式中需要的按激光波长不同像信息、并向与各观察模式对应的图像形成部38、40、42、44分配发送的按激光波长不同像信息分配机构32。
按激光波长不同像信息分配机构32具有预先存储适合于各观察模式的激光器组合的功能，按照该激光器组合的信息将在各观察模式中需要的按激光波长不同像信息向图像形成机构36内的图像形成部38、40、42、44分配发送。
图像形成装置根据需要，也可以具有用来将在按激光波长不同像信息取得机构28中取得的多个按激光波长不同像信息预先存储的信息存储部34、和用来将由图像形成机构36形成的观察图像预先存储的信息存储部48。
〔动作〕
从激光器14A～14F发出的光在与激光器14A～14F连接的光纤16内导光，向组合器18入射而被混合。混合后的光在1根光纤20内导光，向设置在指示器插入部24的前端的照明配光变换部件22入射。入射到照明配光变换部件22中的混合光其配光被调整为适合于被摄体观察的状态，被向前方的被摄体照射。
射出的混合光成为含有前方的被摄体所特有的反射波谱特性的返回光，其一部分向作为拍摄机构的彩色拍摄机构26入射。
在彩色拍摄机构26中，将R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)各个波长灵敏度不同的按颜色不同拍摄机构在同一平面上规则性地各配置有多个，按每个像素将分别与返回光对应的按颜色不同强度信息进行受光。
这里，在图3中表示设在彩色拍摄机构26的前表面上的滤色器的透射波谱的例子。
<驱动方法>
在该实施方式中，1帧由第1子帧和第2子帧这两个期间的子帧构成。这里，所谓1帧，是指取得全部的对于所选择的观察模式(运动图像)分别作为单位结构的静止图像(帧)信息的1个期间。
在第1子帧中，发出450nm的波长的光的激光器14B、发出530nm的波长的光的激光器14C和发出660nm的波长的光的激光器14E被点亮。
在第2子帧中，发出420nm的波长的光的激光器14A、发出590nm的波长的光的激光器14D和发出730nm的波长的光的激光器14F被点亮。
在图4中表示在第1子帧中照射的激光与滤色器波谱的关系，此外，在图5中表示在第2子帧中照射的激光与滤色器波谱的关系。
<观察模式>
在该实施方式中，能够选择通常观察模式、血管深度观察模式、氧饱和度观察模式和微细血管观察模式的全部4种。
在通常观察模式中，根据450nm、530nm和660nm这三个按激光波长不同像信息构建白色光图像(通常光图像)。
在血管深度观察模式中，根据450nm和730nm这两个按激光波长不同像信息构建血管深度图像。
在氧饱和度观察模式中，根据590nm和660nm这两个按激光波长不同像信息构建氧饱和度图像。
在微细血管观察模式中，根据420nm这一个按激光波长不同像信息构建微细血管图像。
所谓观察模式，是指这样的观察手法的种类，其用来通过如上述那样照射波段不同的1个以上的光，在通常观察图像或特殊光观察图像等被摄体具有的光学信息中得到特定的信息。
白色光图像由根据第1子帧计算的450nm的按激光波长不同像信息(图像)、530nm的按激光波长不同像信息(图像)和660nm的按激光波长不同像信息(图像)构建。
血管深度图像由根据第1子帧计算的450nm的按激光波长不同像信息(图像)和根据第2子帧计算的730nm的按激光波长不同像信息(图像)构建。
氧饱和度图像由根据第2子帧计算的590nm的按激光波长不同像信息(图像)和根据第1子帧计算的660nm的按激光波长不同像信息(图像)构建。
微细血管图像由根据第2子帧计算的420nm的按激光波长不同像信息(图像)构建。
这样，在某个观察模式的观察图像形成中使用的按波长不同像信息的一部分被用于其他观察模式的观察图像形成。具体而言，在通常观察模式中被用于白色光观察图像形成的450nm的按波长不同像信息也被用于血管深度观察模式下的血管深度图像的形成。
观察模式并不限于上述4种。也可以还能够选择其他的观察模式。只要能够选择至少两种观察模式就可以。
各观察模式下的波长也并不限于上述例子。向各子帧分配的波长的组合也并不限于上述例子。优选适当选择能够由滤色器等波长分离而检测的组合。
为此，至少设为与滤色器的种类数相同数量以下是重要的。例如，在彩色拍摄机构26能够如RGB或CMY那样主要将3色分离检测的情况下，在1子帧中照射的光应设为3个波长以下的光。通过这样，能够根据输出的1像素3色的数据制作3联立1次方程式，能够取得各按激光波长不同像信息。
而且，应在可视光区域中选择分散的多个波长。如果波长过于接近的多个激光器同时点亮，则由于在其之间拍摄机构的波长灵敏度特性不怎么变化，所以难以得到误差少的独立解。同时点亮的激光器发出的光的波长优选的是至少相距10nm以上，更优选的是相距20nm以上。
例如，在两个激光器都发出450nm左右的波长的光的情况下，应将这些激光器的点亮期间分配给不同的子帧，与发出其他波长的光的激光器一起点亮。
作为激光器的特征，可以举出发光波长宽度相当窄并且波长稳定。因此，与相应波长对应的滤色器的透射率、拍摄机构的受光灵敏度比较容易掌握，所以只要同时点亮的激光器的数量与拍摄机构具有的颜色分离数为相同数量或其以下，则从拍摄机构按每个像素得到的数据数也为“3”，所以在各像元(是指RGB颜色像素1组的1像素)中的各激光波长的光的反射率中能得到1种解。
<计算方法1>
说明按激光波长不同像信息计算机构30的按激光波长不同像信息的计算方法的一例。该计算方法是简单的计算方法。
将在各子帧中取得的图像信号中的RGB颜色像素像信息原样地、或将其常数倍作为按激光波长不同像信息。
即，在第1子帧中点亮的3个激光器发出的光的波长由于是相应的颜色像素的灵敏度最大的带宽，并且对于非相应的颜色像素的灵敏度也相当低，所以RGB颜色像素像信息能够原样作为450nm图像信息、530nm图像信息、660nm图像信息。
另一方面，关于在第2子帧中点亮的3个激光器发出的光的波长中的420nm、590nm，分别不是B颜色像素、G颜色像素具有的灵敏度最大的带宽的光。但是，由于3个激光器中对于非相应的颜色像素的灵敏度都较低，所以对在第2子帧中取得的B颜色图像信息和G颜色图像信息乘以与按波长不同灵敏度对应的常数后的值能够分别作为420nm图像、590nm图像、730nm图像。
严格地讲，在R颜色图像信息中，由于在590nm波段具有灵敏度，所以如果原样使用第2子帧的R颜色图像，则不仅受到730nm光的数据的影响，还受到590nm光的数据的影响从而不正确。在这样的情况下，通过从包含590nm和730nm这两者的波长像信息的R颜色图像中减去包含590nm颜色像信息的G颜色图像信息的常数倍，能够接近于正确的值。
<计算方法2>
说明按激光波长不同像信息计算机构30的按激光波长不同像信息的计算方法的另一例。
设在1子帧中点亮的3个激光器发出的光的波长分别为L(nm)，M(nm)，N(nm)。
设在1子帧中点亮的3个激光器发出的光的光量分别为IL(W)，IM(W)，IN(W)。
设包括滤色器透射率及拍摄机构的受光灵敏度特性的RGB 3种颜色像素各自的受光灵敏度特性为R(A/W)，G(A/W)，B(A/W)。
设在各颜色像素的受光灵敏度特性中对于被照射的上述3个激光器波长的光的受光灵敏度特性分别为RL(A/W)，RM(A/W)，RN(A/W)，GL(A/W)，GM(A/W)，GN(A/W)，BL(A/W)，BM(A/W)，BN(A/W)。
设作为对象的被摄体具有的对于3个激光器波长的光的反射特性分别为SL(％)，SM(％)，SN(％)。
设从作为对象的被摄体反射后的光中的向拍摄机构内有效入射的光的比例分别为VL(％)，VM(％)，VN(％)。
设拍摄的结果是，按照RGB 3种颜色像素分别得到的信号值分别为DR(A)，DG(A)，DB(A)。
这些参数满足以下的关系。
DR＝IL×SL×VL×RL+IM×SM×VM×RM+IN×SN×VN×RN
DG＝IL×SL×VL×GL+IM×SM×VM×GM+IN×SN×VN×GN
DB＝IL×SL×VL×BL+IM×SM×VM×BM+IN×SN×VN×BN
其中，IL，VL，RL，IM，VM，RM，IN，VN，RN，IL，VL，GL，IM，VM，GM，IN，VN，GN，IL，VL，BL，IM，VM，BM，IN，VN，BN能够事先掌握，DR，DG，DB能够通过拍摄而对各像素取得。因此，上述关系式成为未知数仅剩下SL，SM，SN这3种的3联立1次方程式，能够计算对于各像素的按激光波长不同反射率。通过按每个像素取得按激光波长不同反射率，其成为针对被摄体的2维的按激光波长不同像信息。
关于第2子帧也是同样的。
<拍摄>
彩色拍摄机构26进行与受光光量对应的光电变换，将电信号集向按激光波长不同像信息取得机构28发送。在按激光波长不同像信息取得机构28中，按激光波长不同像信息计算机构30按照上述那样的处理计算按激光波长不同像信息，将该信息向按激光波长不同像信息分配机构32发送。
按激光波长不同像信息分配机构32将从按激光波长不同像信息计算机构30发送的按激光波长不同像信息储存，在取得了在1帧内能得到的全部按激光波长不同像信息的时点，将它们向图像形成机构36内的白色光图像形成部38、血管深度图像形成部40、氧饱和度图像形成部42和微细血管图像形成部44适当分配并发送。
各图像形成部38、40、42、44将被适当地分配而接收到的按激光波长不同图像信号变换为适当的观察图像信息，向图像显示部46发送。
图像显示部46将接收到的4种图像信息以对于全部使用者等而言容易理解的状态进行显示。
在一例中，将在1帧内取得的全部图像信息在适当地进行了处理的时点同时显示。例如，如图6所示，将图像显示部46的1画面进行4分割，将各个图像并列地配置而显示。
在其他例中，如图7所示，将这些图像组合而重叠在1个图像内，进行区分颜色、改变明亮度或闪烁等那样的加工而显示，以使得根据1个画面的观看方式能够得到各种各样的特定信息。
<图像形成处理1>
按激光波长不同像信息分配机构32例如在将按激光波长不同像信息暂时储存后，将按激光波长不同像信息分配发送。在图8中表示遵循该结构例的图像形成的处理流程的一例。
在第1子帧中，彩色拍摄机构26依次生成图像信号并向按激光波长不同像信息取得机构28发送。按激光波长不同像信息取得机构28内的按激光波长不同像信息计算机构30计算450nm、530nm和660nm的按激光波长不同像信息，向按激光波长不同像信息分配机构32发送。按激光波长不同像信息分配机构32将接收到的第1子帧中的按激光波长不同像信息进行储存。
在第2子帧中，彩色拍摄机构26依次生成图像信号并向按激光波长不同像信息取得机构28发送。按激光波长不同像信息取得机构28内的按激光波长不同像信息计算机构30计算420nm、590nm和730nm的按激光波长不同像信息，向按激光波长不同像信息分配机构32发送。按激光波长不同像信息分配机构32将接收到的第2子帧中的按激光波长不同像信息进行储存。
按激光波长不同像信息分配机构32在接收到第2子帧中的按激光波长不同像信息后，将在4种观察模式中需要的按激光波长不同像信息分别向图像形成机构36内的白色光图像形成部38、血管深度图像形成部40、氧饱和度图像形成部42和微细血管图像形成部44分配发送。
白色光图像形成部38、血管深度图像形成部40、氧饱和度图像形成部42和微细血管图像形成部44分别按照接收到的按激光波长不同像信息而形成各自的观察图像并向图像显示部46发送。
图像显示部46将接收到的4种观察模式的观察图像进行显示。
<图像形成处理2>
在上述中，说明了按激光波长不同像信息分配机构32将按激光波长不同像信息进行储存的结构例，但作为其他结构例，也可以代替由按激光波长不同像信息分配机构32存储按激光波长不同像信息，而由图像形成机构36存储按激光波长不同像信息。在图9中表示遵循该结构例的图像形成的处理流程的一例。
在第1子帧中，彩色拍摄机构26依次生成图像信号并向按激光波长不同像信息取得机构28发送。按激光波长不同像信息取得机构28内的按激光波长不同像信息计算机构30计算450nm、530nm和660nm的按激光波长不同像信息，向按激光波长不同像信息分配机构32发送。按激光波长不同像信息分配机构32将图像形成机构36内的各图像形成部38、40、42、44需要的按激光波长不同像信息向各图像形成部38、40、42、44分配发送。各图像形成部38、40、42、44将接收到的第1子帧中的按激光波长不同像信息进行储存。
在第2子帧中，彩色拍摄机构26依次生成图像信号并向按激光波长不同像信息取得机构28发送。按激光波长不同像信息取得机构28内的按激光波长不同像信息计算机构30计算420nm、590nm和730nm的按激光波长不同像信息，向按激光波长不同像信息分配机构32发送。按激光波长不同像信息分配机构32将图像形成机构36内的各图像形成部38、40、42、44需要的按激光波长不同像信息向各图像形成部38、40、42、44分配发送。各图像形成部38、40、42、44将接收到的第2子帧中的按激光波长不同像信息进行储存。
各图像形成部38、40、42、44在接收到第2子帧中的按激光波长不同像信息后，按照储存的第1子帧中的按激光波长不同像信息和第2子帧中的按激光波长不同像信息，形成各自的观察图像并向图像显示部46发送。
图像显示部46将接收到的4种观察模式的观察图像进行显示。
〔其他〕
为了取得图像再现性更高的像信息，也可以在1帧内将相同的激光器多次点亮。不是如上述那样对3个未知数求解3联立1次方程式，而是通过在4联立以上的1次方程式中求解3个未知数，从而能够成为更正确的像信息。
〔效果〕
由于使用激光器构成通常光或特殊光等全部的观察模式，所以对于哪个模式都能得到容易向纤维等细径导光部件高效率地导入的优点，与LED及气体光源相比能够实现相当大的明亮度改善。
由于使用激光器形成特殊光，所以与气体光源、LED等具有较宽的波谱的光源相比，能够取得仅该波长所特有的像信息，图像再现性变高。
通过将至少1个按激光波长不同像信息用在多个图像中，能够减少激光器的个数，带来低成本化。
由于灵活利用特殊光用激光器的一部分构建白色光图像(通常光图像)，所以激光器数较少而能够实现低成本化、低容积化。
由于使多个种类的特殊光图像用激光器彼此共通化，所以激光器数更少，能够实现低成本化、低容积化。
由于将在一个观察模式的观察图像形成中使用的按激光波长不同像信息的至少一部分用于其他观察模式的观察图像形成，所以不需要设置用来取得在该其他观察模式的观察图像形成中使用的按激光波长不同像信息的子帧，能够削减1帧内的子帧数，所以能够使帧速率变快，运动图像性能提高。
由于子帧数比观察模式数少，所以与以往相比能够削减1帧内的子帧数。因此，能够使帧速率变快，运动图像性能提高。
由于发光光源数总是与彩色拍摄机构26的颜色分离数相同或比其少，所以能够正确地取得按激光波长不同像信息，由其构建的各种各样的观察模式图像再现性提高。
由于具有按激光波长不同像信息计算机构30，所以能够正确地取得按激光波长不同像信息，由其构建的各种各样的观察模式图像再现性提高。
由于具有按激光波长不同像信息分配机构32，所以能够将正确的按激光波长不同像信息以适当的定时向适当的图像形成机构36发送，观察模式图像再现性提高。
由于同时点亮的激光器的个数总是与颜色分离数相同数量或比其少，所以与已知的滤色器/拍摄机构特性相比能够变换为更正确的激光波长像信息，能够构建图像再现性高的观察模式图像。
[第2实施方式]
在本实施方式中，将比滤色器种类数多的激光器一次点亮。
图像形成装置的结构和观察模式与第1实施方式相同。特别是彩色拍摄机构26是具有RGB的颜色像素的彩色拍摄机构。
〔动作〕
<驱动方法>
在该实施方式中，1帧由第1子帧和第2子帧这2期间的子帧构成。
在第1子帧中，将发出420nm的波长的光的激光器14A、发出450nm的波长的光的激光器14B、发出530nm的波长的光的激光器14C、发出590nm的波长的光的激光器14D、发出660nm的波长的光的激光器14E和发出730nm的波长的光的激光器14F点亮。在图10中表示在第1子帧中被照射的激光与滤色器波谱的关系。
在第2子帧中，将发出420nm的波长的光的激光器14A、发出450nm的波长的光的激光器14B、发出530nm的波长的光的激光器14C、发出590nm的波长的光的激光器14D、发出660nm的波长的光的激光器14E和发出730nm的波长的光的激光器14F分别以与第1子帧不同的激光器输出进行点亮。在图11中表示在第2子帧中被照射的激光与滤色器波谱的关系。
根据图10和图11可知，在1帧内的第1子帧和第2子帧中，都将全部的激光器14A～14F同时点亮。此外，第1子帧中的激光器14A～14F的输出分别与第2子帧中的激光器14A～14F的输出不同。
观察模式的种类和在各观察模式中需要的按激光波长不同像信息与第1实施方式相同。
在彩色拍摄机构26的各像素中排列着RGB 3色的滤色器。在各像素中将被摄体的像信息作为RGB 3个数据储存。在第1子帧和第2子帧中分别各储存3个。
<计算方法>
设在第1及第2子帧中被点亮的6个激光器发出的光的波长分别为L，M，N，O，P，Q(nm)。
设在第1子帧中被点亮的6个激光器发出的光的光量分别为IL，IM，IN，IO，IP，IQ(W)。
设在第2子帧中被点亮的6个激光器发出的光的光量分别为IL’，IM’，IN’，IO’，IP’，IQ’(W)。
设在各颜色像素的受光灵敏度特性中对于照射的上述6个激光器波长的光的受光灵敏度特性为RL，RM，RN，RO，RP，RQ，GL，GM，GN，GO，GP，GQ，BL，BM，BN，BO，BP，BQ(A/W)。
设作为对象的被摄体具有的对于6个激光器波长的反射特性分别为SL，SM，SN，SO，SP，SQ(％)。
设从作为对象的被摄体反射后的光中的向拍摄机构内有效入射的光的比例分别为VL，VM，VN，VO，VP，VQ。
第1子帧拍摄的结果是，设按照RGB 3种颜色像素分别得到的信号值分别为DR(A)，DG(A)，DB(A)，第2子帧拍摄的结果是，设按照RGB 3种颜色像素分别得到的信号值分别为DR’(A)，DG’(A)，DB’(A)。
这些参数满足以下的关系。
DR＝IL×SL×VL×RL+IM×SM×VM×RM+IN×SN×VN×RN+IO×SO×VO×RO+IP×SP×VP×RP+IQ×SQ×VQ×RQ
DG＝IL×SL×VL×GL+IM×SM×VM×GM+IN×SN×VN×GN+IO×SO×VO×GO+IP×SP×VP×GP+IQ×SQ×VQ×GQ
DB＝IL×SL×VL×BL+IM×SM×VM×BM+IN×SN×VN×BN+IO×SO×VO×BO+IP×SP×VP×BP+IQ×SQ×VQ×BQ
DR’＝IL’×SL×VL×RL+IM’×SM×VM×RM+IN’×SN×VN×RN+IO’×SO×VO×RO+IP’×SP×VP×RP+IQ’×SQ×VQ×RQ
DG’＝IL’×SL×VL×GL+IM’×SM×VM×GM+IN’×SN×VN×GN+IO’×SO×VO×GO+IP’×SP×VP×GP+IQ’×SQ×VQ×GQ
DB’＝IL’×SL×VL×BL+IM’×SM×VM×BM+IN’×SN×VN×BN+IO’×SO×VO×BO+IP’×SP×VP×BP+IQ’×SQ×VQ×BQ
其中，I，V，R，G，B能够事先掌握，DR，DG，DB，DR’，DG’，DB’能够通过拍摄而对各像素取得。因此，上述关系式成为未知数仅剩下SL，SM，SN，SO，SP，SQ这6种的6联立1次方程式，能够计算对于各像素的按激光波长不同反射率。通过按每个像素取得按激光波长不同反射率，其成为针对被摄体的2维的按激光波长不同像信息。
在噪声较多的情况下，也可以将1帧划分3次以上，在3次以上的各子帧中将激光器14A～14F点亮。为了提高图像再现性，可以考虑需要通过冗长联立1次方程式将解缩减为1个。
因而，如果设拍摄元件的滤色器为N色，设在所选择的观察模式中需要的按激光波长不同像信息的数量为L，设1帧内的子帧数为S，则N×S≧L是重要的。
〔效果〕
由于在1子帧内点亮的激光器数比彩色拍摄机构26的颜色分离数多，所以彩色拍摄机构26接收的光量变大。因此，能够使1子帧的曝光时间变短，运动图像性能提高。此外，由于光量变大，所以不易发生彩色拍摄机构26的低光量时噪声，能够正确地取得按激光波长不同像信息。因此，由其构建的各种各样的观察模式图像的再现性提高。
[第3实施方式]
本实施方式是代替使用滤色器的彩色拍摄机构而使用不具有颜色分离功能的单色拍摄机构的例子。在图12中表示装置整体示意图。
在图12中，带有与图1所示的部件相同的标号的部件是同样的部件，其详细的说明省略。以下，将重点放在不同部分进行说明。即，在以下的说明中没有涉及的部分与第1实施方式是同样的。
〔结构〕
图像形成装置具有接受来自被摄体的光而输出图像信号的单色拍摄机构50、和根据从单色拍摄机构50输出的图像信号取得与从激光器14A～14F发出的光的多个中心波长分别对应的多个按激光波长不同像信息的按激光波长不同像信息取得机构52。
在单色拍摄机构50中，在前表面不具有滤色器，由1像素形成1像元，分别按每像素(像元)将与返回光对应的光强度信息进行受光。
按激光波长不同像信息取得机构52具有根据从单色拍摄机构50输出的图像信号计算多个按激光波长不同像信息的按激光波长不同像信息计算机构54、和将计算出的按激光波长不同像信息向图像形成部38、40、42、44分配发送的按激光波长不同像信息分配机构56。
〔动作〕
<驱动方法>
在该实施方式中，1帧由第1子帧、第2子帧、第3子帧、第4子帧、第5子帧和第6子帧这6期间的子帧构成。
在第1子帧中，将发出420nm的波长的光的激光器14A点亮。在第2子帧中，将发出450nm的波长的光的激光器14B点亮。第3子帧中，将发出530nm的波长的光的激光器14C点亮。第4子帧中，将发出590nm的波长的光的激光器14D点亮。第5子帧中，将发出660nm的波长的光的激光器14E点亮。第6子帧中，将发出730nm的波长的光的激光器14F点亮。
<观察模式>
在该实施方式中，也与第1实施方式同样，能够选择通常观察模式、血管深度观察模式、氧饱和度观察模式和微细血管观察模式的全部4种。
在通常观察模式中，由在第2子帧中取得的450nm图像、在第3子帧中取得的530nm图像、在第5子帧中取得的660nm图像构建白色光图像。
在血管深度观察模式中，由在第2子帧中取得的450nm图像、在第5子帧中取得的660nm图像构建血管深度图像。
在氧饱和度观察模式中，由在第3子帧中取得的530nm图像、在第6子帧中取得的730nm图像构建氧饱和度图像。
在微细血管观察模式中，由在第1子帧中取得的420nm图像构建微细血管图像。
在所选择的观察模式中需要的全部的按激光波长不同像信息是6，相对于此，由分别照射6个激光波长的光的6期间的子帧构成1帧，所以能够根据1像素1个数据关于各激光波长作出6个分别独立的联立1次方程式，能够取得各个按激光波长不同像信息。
<计算方法>
说明按激光波长不同像信息计算机构54的按激光波长不同像信息的计算方法。
设在1子帧中点亮的1个激光器发出的光的波长为L(nm)。
设在1子帧中点亮的1个激光器发出的光的光量为IL(W)。
设拍摄机构对于所照射的激光波长的受光灵敏度特性为ML(A/W)。
设作为对象的被摄体具有的对激光波长的光的反射特性为SL(％)。
设从作为对象的被摄体反射后的光中的、向单色拍摄机构50内有效入射的光的比例为VL(％)。
设拍摄的结果是，按每个像素得到的信号值为D(A)。
这些参数满足以下的关系。
D＝IL×SL×VL×ML
与第1实施方式同样，IL，VL，ML能够事先掌握，D能够通过拍摄而对各像素取得。因此，成为未知数仅剩下SL这1种的独立1次方程式，能够计算对于各像素的按激光波长不同反射率。
将计算出的按激光波长不同像信息通过按激光波长不同像信息分配机构56向图像形成机构36内的图像形成部38、40、42、44分配发送。按激光波长不同像信息分配机构56的分配发送与第1实施方式的按激光波长不同像信息分配机构56同样地进行。
之后的图像形成部38、40、42、44中的图像形成的处理以及图像显示部46的图像显示的处理与第1实施方式是同样的。
〔其他〕
为了取得图像再现性更高的像信息，也可以在1帧内多次照射相同的激光。通过不是如上述那样对6个未知数求解6个分别独立的1次方程式而是用7个以上的独立的1次方程式求解6个未知数，能够成为更正确的像信息。特别是在被摄体被限定的使用用途的装置的情况下，有在像信息中存在容易发生误差的波长的情况。在这样的情况下，关于该激光波长的光，通过多次将光量改变或不改变而进行照射，能够计算更正确的按激光波长不同像信息。
〔效果〕
由于使用单色拍摄机构50，所以像素直接成为像元，能够比彩色拍摄机构26更高分辨率化。
由于在能够事先掌握的常数中没有关于滤色器的常数，所以不发生来源于关于该数值的误差的数据误差，所以图像再现性高。
虽然子帧数增加，但由于作为激光唯一的特征而能够以高光量进行高速调制，所以能够使1帧的时间变短，运动图像性能不相应变差。
至此，参照附图叙述了本发明的实施方式，但本发明并不限定于这些实施方式，也可以在不脱离其主旨的范围中实施各种各样的变形或变更。这里所述的各种各样的变形或变更也包括将上述实施方式适当组合的实施。

Claims (7)

1.一种图像形成装置，形成多个观察模式下的被摄体的观察图像，其特征在于，具有：
多个激光器，分别发出向被摄体照射的相互不同的多个中心波长的光；
拍摄机构，接收来自被摄体的光，输出图像信号；
按波长不同像信息取得机构，根据从上述拍摄机构输出的图像信号，取得与上述多个激光器发出的光的中心波长对应的多个按波长不同像信息；以及
图像形成机构，将从上述按波长不同像信息取得机构供给的按波长不同像信息进行组合，形成各观察模式下的观察图像。
2.如权利要求1所述的图像形成装置，其特征在于，
上述多个观察模式的一个观察模式下的观察图像形成中使用的按波长不同像信息的至少一部分被用于上述多个观察模式的另一个观察模式下的观察图像形成。
3.如权利要求2所述的图像形成装置，其特征在于，
上述图像形成机构具有与上述多个观察模式分别对应的多个图像形成部；
上述按波长不同像信息取得机构，具有从上述多个按波长不同像信息中选择在各观察模式下需要的按波长不同像信息、并向与各观察模式对应的图像形成部进行分配发送的按波长不同像信息分配机构。
4.如权利要求3所述的图像形成装置，其特征在于，
上述按波长不同像信息分配机构存储有适合于各观察模式的激光器的组合，按照该激光器的组合的信息，进行各观察模式下的按波长不同像信息的分配发送。
5.如权利要求4所述的图像形成装置，其特征在于，
在1帧内反复拍摄的子帧数与所选择的多个观察模式数不同。
6.如权利要求5所述的图像形成装置，其特征在于，
设上述拍摄机构具有的波长灵敏度特性不同的像素种类的数量为N，设与所选择的上述观察模式对应的上述按波长不同像信息的数量为L，设1帧内的子帧数为S，则满足N×S≧L。
7.如权利要求6所述的图像形成装置，其特征在于，
1次的子帧中向被摄体照射的光中包含的上述中心波长的数量总是比上述N少。
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