CN109414160A - 观察设备和控制观察设备的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种观察设备和一种控制该观察设备的方法，该观察设备能够捕捉具有适当颜色辨别能力的观察图像，而与观察目标的颜色无关。所述观察设备设置有：多个光源，每个光源发射波长谱不同的光；光学系统，向待观察的目标发射通过组合从多个光源发射的光而获得的观察光；图像生成单元，基于来自目标的光生成观察图像；光量比计算处理单元，基于与所生成的观察图像的颜色相关的信息来确定多个光源中的每一个的光量比；以及控制器，基于所确定的光量比来控制所述多个光源。

Description

观察设备和控制观察设备的方法

技术领域

本公开涉及一种观察设备和一种控制观察设备的方法。

背景技术

对于最近用于观察患者的手术部位的观察设备，例如，内窥镜器械和显微仪器，通常使用来自多个光源的光进行照明。

在一个示例中，考虑将白色光源与具有窄波长带的激光光源一起用作观察设备的光源，用于照明。这种观察设备将具有窄波长带的激光光源与特定组织(例如，血管)的光吸收特性结合起来，因此，可以重点观察特定组织。

在一个示例中，下面的专利文献1和2公开了内窥镜器械，所述内窥镜器械包括半导体发光装置并且将从具有彼此不同的发光波长的第一光源和第二光源发射的光用作观察光。

引文列表

专利文献

专利文献1：JP 2011-010998A

专利文献2：JP 2015-091351A

发明内容

技术问题

然而，在上述专利文献1或2中公开的内窥镜器械中，从第一光源发射的光和从第二光源发射的光以预设的光量比或用户指定的光量比组合，然后用作观察光。因此，在上述专利文献1或2中公开的内窥镜器械中，根据观察光的波长谱和观察目标的颜色的组合，存在观察图像的颜色辨别能力不合适的可能性。

有鉴于此，本公开提供了一种新型改进的观察设备和控制该观察设备的方法，该观察设备能够捕捉具有适当颜色辨别能力的观察图像，而与观察目标的颜色无关。

问题的解决方案

根据本公开，提供了一种观察设备，包括：多个光源，其被配置为发射波长谱不同的光；光学系统，其被配置为向观察目标发射通过组合从多个光源发射的各个光束而获得的观察光；图像生成单元，其被配置为基于来自观察目标的光生成观察图像；光量比计算处理单元，其被配置为基于与所生成的观察图像的颜色相关的信息来确定多个光源中的每一个的光量比；以及控制器，其被配置为基于所确定的光量比来控制所述多个光源。

此外，根据本公开，提供了一种控制观察设备的方法，所述方法包括：从多个光源发射波长谱彼此不同的光；向观察目标发射通过组合发射光的各个光束而获得的观察光；基于来自观察目标的光生成观察图像；由计算处理装置基于与所生成的观察图像的颜色相关的信息来确定多个光源中的每一个的光量比；并且基于所确定的光量比来控制所述多个光源。

根据本公开，可以基于与观察图像的颜色相关的信息来控制发射波长谱彼此不同的光束的多个光源的光量比，以获得令人满意的颜色辨别能力，从而生成通过组合从多个光源发射的光而获得的观察光。

发明的有益效果

根据如上所述的本公开，可以捕捉具有适当颜色辨别能力的观察图像，与观察目标的颜色无关。

注意，上述效果不一定是限制性的。利用或代替上述效果，可以实现本说明书中描述的任何一种效果或可以从本说明书中理解的其他效果。

附图说明

图1是示出根据本公开的实施例的观察设备的总体配置的示意图；

图2是示出从各种光源发射的光的波长谱之间的比较的图形；

图3是示出为描述根据本公开的第一实施例的观察设备中包括的光源单元的光学系统的示意图；

图4是示出根据本实施例的观察设备的配置的方框图；

图5是通过输入装置设置注意区域的观察图像的示例；

图6是示出为描述根据本实施例的控制观察设备的方法的示例的流程图；

图7是示出根据本公开的第二实施例的观察设备中包括的信息处理装置的配置的方框图；

图8是示出为描述根据本实施例的控制观察设备的方法的示例的流程图；

图9是示出根据本公开的第三实施例的观察设备中包括的信息处理装置的配置的方框图；

图10是示出为描述根据本实施例的控制观察设备的方法的示例的流程图；

图11是示出为描述根据本实施例的控制观察设备的方法的另一示例的示图；

图12是示出根据本公开的修改的观察设备的配置的方框图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，具有基本上相同的功能和结构的结构元件用相同的附图标记表示，并且省略了对这些结构元件的重复解释。

此外，将按照以下顺序给出描述。

1、根据本公开的技术概述

2、第一实施例

2.1、光源的配置

2.2、观察设备的配置

2.3、控制观察设备的方法

3、第二实施例

3.1、观察设备的配置

3.2、控制观察设备的方法

4、第三实施例

4.1、观察设备的配置

4.2、控制观察设备的方法

5、修改

6、结束语

<1、根据本公开的技术概述>

现在参照图1描述根据本公开的技术的概述。图1是示出根据本公开的实施例的观察设备的总体配置的示意图。

现在以根据本公开的实施例的观察设备的示例来描述内窥镜器械。然而，根据本公开的技术不限于内窥镜器械，也可应用于显微仪器。这将在后面参考<4、修改>来描述。

如图1所示，观察设备1包括经由镜筒121向观察目标14发射观察光的光源单元10、光电转换来自观察目标14的光的成像单元120以及生成观察图像的信息处理装置13。另外，观察设备1可以包括显示生成的观察图像的显示装置16和接收输入到观察设备1的信息的输入装置15。

光源单元10包括多个光源，这些光源发射波长谱彼此不同的光束，并且组合从多个光源发射的光，以生成观察光。光源单元10能够通过组合具有不同波长谱的光来生成适合于各种观察目标14的观察光。在一个示例中，光源单元10可以包括发射宽波长带光的白色光源和发射窄波长带光的激光光源，或者可以包括发射对应于诸如红色、绿色和蓝色等颜色的相应波长带光的多个光源。

此外，在光源单元10使用激光光源的情况下，具有从电力到光的高转换效率的激光光源使得可以降低观察设备1的功耗。此外，从激光光源发射的光具有与光导(称为光波导)的高光学耦合效率。因此，在光源单元10中使用激光光源，使得可以减少光学系统中的光量损失，从而降低观察设备1的功耗。

在镜筒121中包括延伸到远端部分的光导，并且将从光源单元10发射的观察光引导到观察目标14。另外，镜筒121将从观察目标14反射的光引导到成像单元120。镜筒121可以形成为刚性的基本圆柱形，或者可以形成为柔性的管状。

在一个示例中，观察目标14是患者体腔中的生物组织。观察设备1将镜筒121插入患者的体腔中，以用从光源单元10引导的观察光照射观察目标14，并且用成像单元120捕捉从观察目标14反射的光，以获取观察目标14的图像。

成像单元120包括能够获取彩色图像的图像传感器，通过图像传感器将来自观察目标14的光光电转换成电信号，并将转换后的电信号输出到信息处理装置13。成像单元120中包括的图像传感器可以是各种众所周知的图像传感器中的任何一种，例如，电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。

信息处理装置13通过对从成像单元120输入的电信号执行信息处理来生成通过捕捉观察目标14而获得的观察图像。另外，信息处理装置13基于用户通过输入装置15的输入操作来生成用于观察设备1的控制信号。在一个示例中，信息处理装置13可以是配备有中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等的个人计算机等。

显示装置16显示由信息处理装置13生成的观察图像。在一个示例中，显示装置16可以是阴极射线管(CRT)显示装置、液晶显示装置、等离子显示装置、有机电致发光(EL)显示装置等。用户能够操作观察设备1，以对观察目标14进行诊断或者对观察目标14进行医疗，同时视觉识别在显示装置16上显示的观察图像。

输入装置15是输入接口，并且接收用户的输入操作。在一个示例中，输入装置15可以是由用户操作的输入装置，例如，鼠标、键盘、触摸板、按钮、开关或杠杆。用户能够通过输入装置15向观察设备1输入各种信息或指令。

本公开的发明人通过用来自多个光源的光照射来观察具有不同颜色的观察目标14，因此，发现观察图像的颜色辨别能力根据观察目标14的颜色和从光源单元10发射的光的波长谱之间的关系而变化。换言之，本公开的发明人已经发现，具有令人满意的颜色辨别能力的光源根据观察目标14的颜色而不同。

具体地，如图2所示，即使从光源发射的光是相同的白光，波长谱也根据光源的类型而不同。此外，图2是示出从各种光源发射的光的波长谱之间的比较的图形。

参照图2，在一个示例中，从由“氙”指示的氙灯发射的光在可见光的整个波长带上具有宽的波长谱。此外，从由“白色LED”指示的白色发光二极管(LED)光源发射的光具有一波长谱，该波长谱具有大约450nm和550nm的峰值。此外，通过组合由“RGB-LED”指示的相应颜色RGB(红、绿、蓝)的LED发射的光而获得的观察光具有在对应于RGB的每个颜色的波长带中具有窄峰值的波长谱。此外，通过组合由“RGB激光”指示的各个颜色RGB(红、绿、蓝)的激光光源发射的光而获得的观察光具有与RGB的各个颜色相对应的三个亮线光谱。

将来自这些光源的光施加到喷涂有呈现红色的伪样本和呈现黄色的伪样本的生物组织上，并评估所捕捉的观察图像的颜色辨别能力。在表1(红色)和表2(黄色)中显示结果。此外，喷涂有呈现红色的伪样本的生物组织模拟包括血液等的观察目标14，喷涂有呈现黄色的伪样本的生物组织模拟包括脂肪组织等的观察目标14。

为了比较颜色辨别能力，在红色伪样本或黄色伪样本的埋深为0.3mm的点和埋深为0.4mm的点，使用了两种颜色之间的色差ΔE。两种颜色之间的色差ΔE是表示两种颜色之间的色差的表示，作为L*a*b*空间中的距离，该空间是人类感知的均匀空间，并且表示两种颜色之间的色差ΔE越大，色调的差异就越大。红色或黄色色调在彩色伪样本或黄色伪样本的埋深为0.4mm的点处比埋深为0.3mm的点处更强。因此，由于两种颜色之间的色差ΔE更大，所以可以发现通过包含实际色调的差异，颜色辨别能力更高。

[表1]

(表1：喷涂有红色假样本的生物组织)

光源	氙气灯	白色LED	RGB-LED	RGB激光器
					ΔE	1.19	1.01	1.59	1.76

[表2]

(表2：喷涂有黄色伪样本的生物组织)

光源	氙气灯	白色LED	RGB-LED	RGB激光器
					ΔE	3.05	3.53	2.32	2.07

参照表1和表2，可以发现，在表1所示的呈现红色的伪样本中，两种颜色之间的色差ΔE按RGB激光器、RGB-LED、氙灯和白色LED的降序增加。另一方面，在表2所示的呈现黄色的伪样本中，发现两种颜色之间的色差ΔE按白色LED、氙灯、RGB-LED和RGB激光器的降序增加。

因此，可以发现，两种颜色之间的色差ΔE增加的光源根据观察对象14的颜色而不同。在以上描述中使用的光源发射波长谱不同的光，因此假设具有令人满意的颜色辨别能力的适当观察光的波长谱根据观察目标14的颜色而不同。

因此，在从光源单元10发射的光的波长谱固定的观察设备中，存在观察光的波长谱根据观察目标14的颜色不合适的可能性，因此，观察图像的颜色辨别能力变差。另外，即使包括发射波长谱不同的光的多个光源的观察设备允许用户调整每个光源的光量比，用户根据观察目标14的颜色变化适当调整每个光源的光量比也是不实际的。因此，在这种观察设备中，存在观察图像的颜色辨别能力根据观察目标14而劣化的可能性。

本公开的发明人基于上述知识构思了根据本公开的技术。根据本公开的技术是观察设备1，其基于与观察图像的颜色相关的信息来控制包括在光源单元10中的多个光源中的每一个的光量比。

具体地，观察设备1可以确定从观察图像计算出的两种颜色之间的色差最大化的每个光源的光量比，并且可以控制多个光源，使得可以设置所确定的光量比。此外，在观察设备1中，可以预先设置颜色辨别能力对于每种颜色是最佳的每种光源的光量比。因此，观察设备1可以基于观察图像的颜色来确定每个光源的光量比，并且可以控制多个光源，使得可以设置所确定的光量比。

根据应用了根据本公开的技术的观察设备1，可以通过根据观察目标的颜色自动控制每个光源的光量比来提高观察图像的颜色辨别能力。

<2、第一实施例>

现在参照图3至图6描述根据本公开的第一实施例的观察设备。

(2.1、光源的光学系统的配置)

首先参照图3描述根据本实施例的包括在观察设备中的光源单元的光学系统。图3是示出为描述根据本实施例的观察设备中包括的光源单元的光学系统的示意图。

如图3所示，光源单元10的光学系统100包括第一光源101W、第一准直光学系统103、发射波长谱与第一光源101W的波长谱不同的光的第二光源101、光学耦合系统105、光纤107、第三准直光学系统109、漫射元件111、第二准直光学系统113、分色镜115和聚光光学系统117。此外，尽管未示出，但是第一光源101W和第二光源101均设置有控制单元，该控制单元控制每个光源的发光输出。

从第一光源101W发射的光穿过第一准直光学系统10，以产生基本准直的光，然后进入分色镜115。另一方面，从第二光源101发射的光依次穿过光学耦合系统105、光纤107、第三准直光学系统109、漫射元件111和第二准直光学系统113，以产生基本准直的光，然后进入分色镜115。分色镜115组合从第一光源101W发射的光和从第二光源101发射的光。组合光被设置为观察光，并经由聚光光学系统117进入镜筒121的光导119的端部。

第二光源101发射波长谱与第一光源101W的波长谱不同的光。具体地，第二光源101包括发射预定波长带的光的至少一个或多个激光光源。在一个示例中，第二光源101可以包括发射红色波段的激光(例如，中心波长约638nm的激光)的红色激光光源101R、发射绿色波段的激光(例如，中心波长约532nm的激光)的绿色激光光源101G和发射蓝色波段的激光(例如，中心波长约450nm的激光)的蓝色激光光源101B。另外，红色激光光源101R、绿色激光光源101G和蓝色激光光源101B中的每一个都设置有准直光学系统，并且发射每个激光束，作为准直光束。

此外，红色激光光源101R、绿色激光光源101G和蓝色激光光源101B可以包括各种已知的激光光源，例如，半导体激光器或固态激光器。另外，红色激光光源101R、绿色激光光源101G和蓝色激光光源101B中的每一个的中心波长可以通过与波长转换机构的组合来控制。

包括发射对应于三原色光的相应波长带的光的红色激光光源101R、绿色激光光源101G和蓝色激光光源101B的第二光源101能够组合从每个激光光源发射的激光，从而生成白光。第二光源101还能够通过适当地调节红色激光光源101R、绿色激光光源101G和蓝色激光光源101B的光量比来调整组合白光的色温。

然而，在根据本实施例的观察设备1的光源单元10中，第一光源101W和第二光源101的光源类型不限于上述示例。第一光源101W和第二光源101的光源类型可以根据观察目的、观察目标14的类型等适当选择，只要发射光的波长谱彼此不同。

另外，第二光源101还包括分色镜115R、115g和115B，分色镜115R、115g和115B分别反射从红色激光光源101R、绿色激光光源101G和蓝色激光光源101B发射的激光束。分色镜115R、115g和115B将从红色激光光源101R、绿色激光光源101G和蓝色激光光源101B发射的激光束组合为准直光束，并在后续阶段将其发射到光学耦合系统105。

此外，分色镜115R、115g和115B是组合相应激光束的组合元件的示例，但是可以使用任何其他组合元件。在一个示例中，作为组合元件，可以使用通过波长组合光的二向色棱镜，可以使用通过偏振组合光的偏振分束器，或者可以使用通过振幅组合光的分束器。

在一个示例中，光学耦合系统105包括聚光透镜(称为会聚透镜)，并且将从第二光源101发射的光光学耦合到光纤107的入射端。

光纤107将从第二光源101发射的光引导至设置在后续阶段中的第三准直光学系统109。从光纤107发射的光变成旋转对称的光束，因此光纤107对从第二光源101发射的光的引导使得可以使从第二光源101发射的光的平面中的亮度分布更加均匀。

此外，光纤107的类型不限于特定类型，并且可以使用已知的多模光纤(例如，阶跃折射率多模光纤等)。另外，光纤107的芯直径不限于特定值，并且在一个示例中，光纤107的芯直径可以是大约1mm。

第三准直光学系统109设置在光纤107的发射端之后的阶段，并且将从光纤107发射的光转换成准直光束。第三准直光学系统109能够将入射到设置在后续阶段中的漫射元件111上的光转换成准直光束，因此，可以促进对漫射元件111的光漫射状态的控制。

漫射元件111设置在靠近第三准直光学系统109的焦点位置的范围内(例如，从焦点位置沿前后方向约10％的焦距范围)，并且漫射从第三准直光学系统109发射的光。这允许漫射元件111的发光端被视为次要光源。从光纤107发射的光通常对每个组合光产生发散角的变化，因此组合光的发散角优选地通过使光穿过漫射元件111而统一。

可以使用第三准直光学系统109的焦距来控制由漫射元件111生成的次要光源的尺寸。另外，可以使用漫射元件111的漫射角来控制从由漫射元件111生成的次要光源发射的光的数值孔径(NA)。这使得在耦合到光导119的端部时可以独立地控制聚焦点的尺寸和入射NA。

此外，漫射元件111的类型不限于特定类型，并且可以使用各种已知的漫射元件。漫射元件111的示例包括磨砂玻璃、光漫射物质分散在玻璃中的蛋白石漫射板、全息漫射板等。特别地，允许全息漫射板通过施加在衬底上的全息图案来可选地设置发射光的漫射角，因此可以更合适地用作漫射元件111。

第二准直光学系统113将来自漫射元件111的光(即，来自次要光源的光)转换成准直光束，并使其入射到分色镜115上。此外，穿过第二准直光学系统113的光不一定是完全准直的光束，而是可以是接近准直光束的状态的发散光。

在一个示例中，第一光源101W包括白色光源并发射白光。尽管包括第一光源101W的白色光源的类型不限于特定的类型，但是被选择为具有与第二光源101的波长谱不同的波长谱。在一个示例中，第一光源101W可以是白色LED、激光激发的磷光体、氙灯、卤素灯等。在本实施例中，在假设第一光源101W是使用由蓝色LED激发的磷光体的所谓磷光体基白色LED的情况下给出描述。

第一准直光学系统103将从第一准直光源101W发射的白光转换成准直光束，并且使光以不同于通过第二准直光学系统113的光的方向(例如，其光轴彼此基本上正交的方向)入射到分色镜115上。此外，穿过第一准直光学系统103的白光不一定是完全准直的光束，这类似于穿过第二准直光学系统113的光。

分色镜115组合从第一光源101W发射的光和从第二光源101发射的光。在一个示例中，分色镜115可以被设计成仅透射对应于来自第二光源101的光的波长带中的光，并且反射其他波长带中的光。

这种分色镜115允许从第二光源101发射的光透射分色镜115并进入聚光光学系统117。另外，除了从第二光源101发射的光的波长带之外的从第一光源101W发射的光的分量被分色镜115反射并进入聚光光学系统117。这使得分色镜115可以组合从第一光源101W发射的光和从第二光源101发射的光。

在一个示例中，聚光光学系统117包括聚光透镜，并且以预定的傍轴横向放大率将由分色镜115组合的光聚焦在光导119的端部上。

在上述光学系统100中，设置第二准直光学系统113和聚光光学系统117之间的成像放大率(即，(聚光光学系统117的焦距)与(第二准直光学系统113的焦距)的比率)，使得次要光源的尺寸和发散角可以与光导的芯直径和入射NA匹配。此外，设置第一准直光学系统103和聚光光学系统117之间的成像放大率(即，(聚光光学系统117的焦距)与(第一准直光学系统103的焦距)的比率)，使得来自第一光源101w的光与光导的芯直径和入射NA匹配，并且高效地耦合到光导119的端部。

使用包括这种光学系统100的光源单元10，使得观察设备1可以防止在将激光光源用于第一光源101W或第二光源101时出现斑点噪声，从而获得更高质量的观察图像。

(2.2、观察设备的配置)

现在参照图4描述根据本实施例的观察设备1的配置。图4是示出根据本实施例的观察设备1的配置的方框图。

如图4所示，观察设备1包括光源单元10、内窥镜单元12、信息处理装置13、输入装置15和显示装置16。

(光源单元)

光源单元10包括多个光源，这些光源发射波长谱彼此不同的光束，并且组合从多个光源发射的光，以生成观察光。光源单元10生成的观察光从光导119的端部引导到内窥镜单元12的镜筒121，并且从镜筒121的远端部分施加到观察目标14。

在此处，光源单元10生成观察光的光学系统可以具有与参照图3描述的光学系统100的配置类似的配置，或者具有添加或省略其一部分的配置。具体地，光源单元10包括第一光源101W、第一准直光学系统103、发射具有与第一光源101W的波长谱不同的波长谱的光的第二光源101、第三准直光学系统109、漫射元件111、第二准直光学系统113、分色镜115和聚光光学系统117。这些部件在配置和功能上与参照图3描述的部件基本相似，因此省略了对其描述。此外，在图4中，为了简化光源单元10的结构，省略了光学耦合系统105和光纤107。

此外，光源单元10还包括半反射镜1033、第二光电检测器1053、半反射镜1035、第一光电检测器1051和控制器1010。这些部件设置在光源单元10中，以控制第一光源101W和第二光源101的发光输出。

在一个示例中，半反镜1033设置在第三准直光学系统109和漫射元件111之间，并且分离从第二光源101发射的光的一部分。此外，分光(split light)进入第二光电检测器1053。

第二光电检测器1053将检测到的光的强度输出到第二光源输出控制单元1013。第二光电检测器1053允许监控从第二光源101发射的光的强度，因此第二光源输出控制单元1013能够稳定地控制从第二光源101发射的光的强度。

在一个示例中，半反镜1035设置在第一光源101W和分色镜115之间，并且分离从第一光源101W发射的光的一部分。此外，分光进入第一光电检测器1051。

第一光电检测器1051将检测的光的强度输出到第一光源输出控制单元1011。第一光电检测器1051允许监控从第一光源101W发射的光的强度，因此第一光源输出控制单元1011能够稳定地控制从第一光源101W发射的光。

此外，半反镜1033和1035是分离元件的示例，但是也可以使用其他分离元件。另外，第一光电检测器1051和第二光电检测器1053可以包括已知的光电检测器，例如，光电二极管或颜色传感器。

控制器1010是控制光源单元10的控制电路。具体地，控制器1010包括第一光源输出控制单元1011和第二光源输出控制单元1013，并且控制第一光源101W和第二光源101中的每一个的发光输出。在一个示例中，控制器1010包括诸如CPU、微处理器单元(MPU)或数字信号处理器(DSP)等处理器，并且这种处理器根据预定程序执行计算处理，以实现各种功能。

第一光源输出控制单元1011控制第一光源101W的发光输出。具体地，第一光源输出控制单元1011通过改变第一光源101W(例如，白色LED光源)的驱动电流来控制第一光源101W的发光输出。在一个示例中，第一光源输出控制单元1011可以控制第一光源101W的输出，使得由第一光电检测器1051检测到的光的强度可以是恒定的。

第二光源输出控制单元1013控制第二光源101的发光输出。具体地，第二光源输出控制单元1013通过改变第二光源101(例如，对应于RGB的相应颜色的多个激光光源)的驱动电流来控制第二光源101的发光输出。在一个示例中，第二光源输出控制单元1013可以控制第二光源101的输出，使得由第二光电检测器1053检测到的光的强度可以是恒定的。

此外，在第二光源101包括激光光源的情况下，第二光源输出控制单元1013进一步执行用于通过保持激光光源的装置温度恒定来使激光光源的发射波长恒定的控制。在一个示例中，第二光源输出控制单元1013可以通过基于来自内置在第二光源101中的温度测量元件的温度信息控制内置在第二光源101中的冷却元件的驱动来使激光光源的装置温度恒定。

此外，第一光源输出控制单元1011和第二光源输出控制单元1013基于来自信息处理装置13的输出来改变第一光源101W和第二光源101之间的光量比。具体地，在根据本实施例的观察设备1中，信息处理装置13基于从观察图像计算的两种颜色之间的色差的平均值来确定第一光源101W和第二光源101之间的光量比。这使得第一光源输出控制单元1011和第二光源输出控制单元1013能够通过基于由信息处理装置13确定的光量比控制第一光源101W和第二光源101的发光输出来改变这两者的光量比。

(内窥镜单元)

内窥镜单元12包括镜筒121和成像单元120。

在镜筒121中包括延伸到远端部分的光导，并且将从光源单元10发射的观察光引导到观察目标14。另外，镜筒121将从观察目标14反射的光引导到成像单元120。镜筒121可以形成为刚性的基本圆柱形，或者可以形成为柔性的管状。

成像单元120包括能够获取彩色图像的图像传感器123，并且通过图像传感器123将来自观察目标14的光光电转换成电信号。此外，由图像传感器123光电转换的电信号输出到信息处理装置13。图像传感器123可以是各种已知的图像传感器，例如，CCD图像传感器和CMOS图像传感器。

(信息处理装置)

信息处理装置13基于由成像单元120光电转换的电信号生成观察目标14的捕捉图像(观察图像)。另外，信息处理装置13确定从观察图像计算出的两种颜色之间的色差的平均值最大化的每个光源的光量比，并将其输出到光源单元10的控制器1010。具体地，信息处理装置13包括图像生成单元131、辨别能力评估单元133和光量比确定单元135。此外，信息处理装置13可以是配备有CPU、ROM、RAM等的个人计算机等。

图像生成单元131基于来自图像传感器123的电信号生成观察目标14的观察图像。在一个示例中，由图像生成单元131生成的观察图像输出到显示装置16，以供用户视觉识别。另外，在一个示例中，由图像生成单元131生成的观察图像输出到辨别能力评估单元133，用于评估颜色辨别能力。

辨别能力评估单元133根据由图像生成单元131生成的观察图像计算两种颜色之间的色差。具体地，对于观察图像的每个像素，辨别能力评估单元133计算每个像素和四个相邻像素之间的两种颜色之间的色差，并且进一步计算每个像素的两种颜色之间的计算的色差的平均值。辨别能力评估单元133可以计算整个观察图像的像素中的两种颜色之间的色差的平均值。

两种颜色之间的色差是表示两种颜色之间的色差的表示，作为L*a*b*空间中的距离，该空间是人类感知的均匀空间，并且是定量表示像素的色调差异的数值。因此，计算观察图像的每个像素和与注意到的像素相邻的像素之间的两种颜色之间的色差以及计算整个观察图像的像素中的两种颜色之间的色差平均值，使得可以定量评估观察图像中的颜色辨别度。

此外，在用户关注观察图像的部分区域并且该部分区域被设置为注意区域的情况下，辨别能力评估单元133可以计算包括在设置的注意区域中的像素中的(而不是整个观察图像中的)两种颜色之间的色差的平均值。

在一个示例中，在观察图像中共存不同颜色的生物组织的情况下，整个观察图像的像素中的两种颜色之间的色差平均值不一定与包括在注意区域中的像素中的两种颜色之间的色差平均值一致。因此，在用户关注的注意区域是可感知的情况下，辨别能力评估单元133可以计算包括在注意区域中的像素中的两种颜色之间的色差的平均值，使得光量比确定单元135在后续阶段中基于注意区域的颜色辨别能力来确定每个光源的光量比。

此外，在用户关注观察图像中的两个点之间的差异并且这两个点被设置为注意点的情况下，辨别能力评估单元133可以计算两个指定点的像素中的两种颜色之间的色差。

在一个示例中，在存在为了观察目标14的医学检查等目的而特别希望清楚区分观察图像中的颜色的点的情况下，用户注意到的两点的像素之间的颜色辨别能力有时可能比整个观察图像中的颜色辨别能力更重要。在这种情况下，辨别能力评估单元133可以计算用户注意到的两点的像素中的两种颜色之间的色差，使得光量比确定单元135在后续阶段中基于两点的颜色辨别能力来确定每个光源的光量比。

此外，在一个示例中，通过以下方法计算来自捕捉图像的两种颜色之间的色差。具体地，首先，在sRGB(D65)颜色空间中表示的观察图像中的像素的RGB像素值(即，由图像传感器123接收的RGB光的值)被转换成L*a*b*颜色空间中的协调表示，其中，人类感知上的颜色多样性对应于颜色空间上的距离。

更具体地，首先，使用下面的公式1将观察图像的RGB像素值从sRGB值(r’，g’，b’)转换成线性RGB值(r，g，b)。此外，g和g’之间以及b和b’之间的关系与公式1所示的r和r’之间的关系相同。

[数学式1]

然后，使用下面的公式2将转换后的线性RGB值(r，g，b)转换成XYZ(D50)颜色空间中的坐标值(X，Y，Z)。

[数学式2]

随后，使用表示为f(t)的公式4至6，将XYZ(D50)颜色空间中的坐标值(X，Y，Z)转换成L*a*b*颜色空间中的坐标值(L*，a*，b*)，如下式3所示。

[数学式3]

在将观察图像中的像素的RGB像素值转换成L*a*b*颜色空间中的坐标表示之后，基于公式7计算相关像素和邻近相关像素的像素之间的L*a*b*颜色空间中的欧几里德距离。计算出的欧几里德距离是两种颜色之间的色差ΔE。

[数学式4]

光量比确定单元135基于由辨别能力评估单元133计算出的两种颜色之间的色差来确定包括在光源单元10中的多个光源中的每一个的光量比。具体地，光量比确定单元135将多个光量比条件应用于光源单元10，然后从应用了每个光量比条件的观察图像计算两种颜色之间的色差，并将计算出的两种颜色之间的色差彼此比较。随后，光量比确定单元135确定在所应用的光量比条件中的两种颜色之间的色差最大化的光量比条件，作为最终光量比条件。所确定的光量比条件输出到光源单元10的控制器1010，并且控制器1010控制第一光源101W和第二光源101的发光输出，使得可以设置由光量比确定单元135确定的光量比。

此外，光量比确定单元135可以在与上述过程不同的处理过程中，确定由辨别能力评估单元133计算的两种颜色之间的色差最大化的光量比。在一个示例中，光量比确定单元135逐渐改变包括在光源单元10中的每个光源的光量比，并且当从观察图像计算的两种颜色之间的色差具有局部最大值时，可以确定光量比，作为最终光量比。

此外，在光量比确定单元135改变光源单元10的每个光源的光量比的情况下，光量比确定单元135可以确定光量比，使得从光源单元10发射的观察光的色温可以是恒定的。具体地，光量比确定单元135可以允许发射对应于诸如红色、绿色和蓝色等每种颜色的光的多个光源之间的光量比恒定，并且可以改变发射白光的多个光源之间的光量比。在一个示例中，光量比确定单元135可以改变发射白光的第一光源101W和第二光源101之间的光量比，并且可以允许包括在第二光源101中的红色激光光源101R、绿色激光光源101G和蓝色激光光源101B之间的光量比恒定。这使得在光量比确定单元135改变光量比的情况下，可以显著改变整个观察图像的色调，从而防止用户感到不舒服。

(显示装置)

显示装置16显示由信息处理装置13的图像生成单元131生成的观察图像。在一个示例中，显示装置16可以是CRT显示装置、液晶显示装置、等离子显示装置、有机EL显示装置等。

(输入装置)

输入装置15是用于接收用户的输入操作的输入接口。具体地，用户能够通过输入装置15设置观察图像中的注意区域或注意点。在一个示例中，图5是观察图像的示例，其中，通过输入装置15设置了注意区域。

如图5所示，在一个示例中，用户能够在通过捕捉患者体腔内部而获得的观察图像中拍摄的观察目标140中设置注意区域141。这使得辨别能力评估单元133可以计算包括在注意区域141中的像素的两种颜色之间的色差的平均值，并且使得光量比确定单元135可以确定光量比，使得包括在注意区域141中的像素的颜色辨别能力可以基于两种颜色之间的色差的计算的平均值而增加。因此，用户能够在视觉上识别观察图像，其中，注意区域141的颜色辨别能力进一步提高。

此外，用户可以通过输入装置15可选地指定包括在光源单元10中的第一光源101W和第二光源101的光量比，并且可以指定从预设光量比中选择的光量比。用户通过输入装置15指定的光量比输入到光源单元10的控制器1010，并且第一光源输出控制单元1011和第二光源输出控制单元1013分别控制第一光源101W和第二光源101，从而可以实现指定的光量比。

具有上述配置的根据本实施例的观察设备1能够基于由辨别能力评估单元133从观察图像计算的两种颜色之间的色差来搜索和确定观察目标14的颜色辨别能力令人满意的光量比。因此，根据本实施例的观察设备1使得可以获取具有适当颜色辨别能力的观察图像，而与观察目标14的颜色无关。

(2.3、控制观察设备的方法)

随后，参照图6描述根据本实施例的控制观察设备1的方法。图6是示出为描述根据本实施例的控制观察设备1的方法的示例的流程图。

具有彼此不同的波长谱的光束首先从光源单元10中包括的第一光源101W和第二光源101发射，并且由光源单元10的光学系统100组合，以生成观察光。生成的观察光施加到观察目标14，从观察目标14反射，然后由成像单元120光电转换成电信号。光电转换的电信号输入到信息处理装置13，并且信息处理装置13基于输入的电信号生成观察图像。

在此处，如图6所示，光量比确定单元135首先将包括在光源单元10中的每个光源(第一光源101W和第二光源101)的光量比设置为多个预定条件中的一个条件(S101)。接下来，辨别能力评估单元133根据通过捕捉用设置的光量比的观察光照射的观察目标14而获得的观察图像来计算两种颜色之间的色差ΔE(S103)，并且临时存储两种颜色之间的计算出的色差ΔE(S105)。

随后，光量比确定单元135决定是否针对所有多个预定光量比条件计算观察图像的两种颜色之间的色差ΔE(S107)。在没有针对所有的多个预定光量比条件计算两种颜色之间的色差ΔE的情况下(S107中的“否”)，光量比确定单元135将处理返回到S101，将光源单元10中包括的每个光源的光量比设置为多个预定条件中的另一条件，并且辨别能力评估单元133再次计算两种颜色之间的色差。

另一方面，在针对所有多个预定光量比条件计算两种颜色之间的色差ΔE的情况下(S107中的“是”)，光量比确定单元135以相应光量比比较两种颜色之间的色差ΔE，并且选择两种颜色之间的色差ΔE最大化的光量比，作为最终光量比(S109)。此外，光量比确定单元135将选择的光量比输出到光源单元10的控制器1010，从而改变光源单元10的每个光源的光量比(S111)。

此外，上述控制观察设备1的方法仅仅是一个示例，并且根据本实施例的控制观察设备1的方法不限于上述示例。根据本实施例的观察设备1可以在与上述过程不同的过程中，确定两种颜色ΔE之间的色差最大化的光量比。

<3、第二实施例>

随后，参照图7和图8描述根据本公开的第二实施例的观察设备。根据本公开的第二实施例的观察设备与根据第一实施例的观察设备1的不同之处仅在于信息处理装置13A。因此，图7仅示出了信息处理装置13A。

(3.1、观察设备的配置)

现在参照图7描述在根据本实施例的观察设备中包括的信息处理装置13A的配置。图7是示出根据本实施例的观察设备中包括的信息处理装置13A的配置的方框图。此外，光源单元10、内窥镜单元12、输入装置15和显示装置16在配置和功能上与参照图3和图4描述的基本相似，因此在此处省略其描述。

信息处理装置13A基于由成像单元120光电转换的电信号生成观察目标14的捕捉图像(观察图像)，然后基于观察图像的颜色确定每个光源的光量比，并将其输出到光源单元10的控制器1010。具体地，如图7所示，信息处理装置13A包括图像生成单元131、颜色判定单元137和光量比判定单元135A。此外，信息处理装置13A可以是配备有CPU、ROM、RAM等的个人计算机等。

图像生成单元131基于来自图像传感器123的电信号生成观察目标14的观察图像。在一个示例中，由图像生成单元131生成的观察图像输出到显示装置16，以供用户视觉识别。此外，由图像生成单元131生成的观察图像输出到颜色判定单元137，用于判定观察图像的颜色。

颜色判定单元137判定由图像生成单元131生成的观察图像的颜色。具体地，颜色判定单元137将观察图像中每个像素的所有RGB像素值相加，然后除以像素数量，因此，可以根据观察图像中的像素颜色的平均值来判定观察图像的颜色。另外，颜色判定单元137将观察图像中的每个像素的RGB像素值转换成L*a*b*颜色空间中的坐标，其中，人类感知上的颜色多样性和颜色空间上的距离彼此对应，并且对其进行平均，因此可以判定观察图像的颜色。

如上所述，具有高颜色辨别能力的观察光的波长谱根据观察目标14的颜色而变化。因此，预先判定和设置允许颜色辨别能力对于观察图像的每种颜色是令人满意的每个光源的光量比，使得信息处理装置13A可以确定每个光源的光量比，其中，与观察图像的颜色的颜色区分能力是令人满意。

此外，在用户关注观察图像的部分区域并且该部分区域被设置为注意区域的情况下，颜色判定单元137可以根据包括在设置的部分区域中的像素的颜色的平均值来判定观察图像的颜色。

在一个示例中，在拍摄仅观察图像的一部分具有不同的颜色的生物组织的情况下，如果根据整个观察图像中的像素颜色的平均值来判定观察图像的颜色，则有可能对于具有不同颜色的部分不选择颜色辨别能力令人满意的光量比。因此，在用户关注的注意区域的颜色不同于周围环境的情况下，颜色判定单元137计算注意区域中包括的像素的颜色的平均值，并且光量比确定单元135A可以在后续阶段基于注意区域的颜色来确定每个光源的光量比。

此外，在用户关注的观察图像的一个点被设置为注意点的情况下，颜色判定单元137判定注意点处的像素的颜色，该颜色用于由光量比判定单元135A在后续阶段确定每个光源的颜色。

在一个示例中，在观察图像中存在为了观察目标14的医学检查等目的而特别注意的点的情况下，用户注意到的点的像素的颜色有时比观察图像的整个颜色更重要。在这种情况下，颜色判定单元137可以判定用户关注的注意点的像素的颜色，并且光量比判定单元135A在后续阶段可以基于注意点的颜色来确定每个光源的光量比。

光量比确定单元135A基于由颜色判定单元137判定的观察图像的颜色来确定包括在光源单元10中的多个光源中的每一个的光量比。具体地，为观察图像的每种颜色准备数据库，其中，预先确定颜色辨别能力令人满意的每个光源的光量比。然后，光量比确定单元135A可以通过参考数据库来确定与观察图像的颜色相对应的每个光源的光量比。此外，所确定的光量比输出到光源单元10的控制器1010，并且控制器1010控制第一光源101W和第二光源101的发光输出，使得可以设置由光量比确定单元135A确定的光量比。

在具有上述配置的根据本实施例的观察设备中，可以基于由颜色判定单元137判定的观察图像的颜色来确定观察目标14的颜色辨别能力令人满意的光量比。这使得根据本实施例的观察设备能够根据观察图像的颜色唯一地确定每个光源的光量比，从而与第一实施例相比，减少了观察时的计算处理的负荷。因此，根据本实施例的观察设备能够以更高的速度确定包括在光源单元10中的每个光源的光量比。

(3.2、控制观察设备的方法)

随后，参照图8描述根据本实施例的控制观察设备1的方法。图8是示出为描述根据本实施例的控制观察设备1的方法的示例的流程图。

具有彼此不同的波长谱的光束首先从光源单元10中包括的第一光源101W和第二光源101发射，并且由光源单元10的光学系统100组合，以生成观察光。生成的观察光施加到观察目标14，从观察目标14反射，然后由成像单元120光电转换成电信号。光电转换的电信号输入到信息处理装置13A，并且信息处理装置13A基于输入的电信号生成观察图像。

如图8所示，首先，颜色判定单元137根据通过捕获观察目标14而获得的观察图像来判定观察图像的颜色(S201)。接下来，光量比确定单元135A通过参考数据库等，选择与颜色判定单元137判定的颜色辨别能力令人满意的颜色相对应的每个光源的光量比(S203)。此外，光量比确定单元135A将所选择的光量比输出到光源单元10的控制器1010，并且改变光源单元10的每个光源的光量比(S205)。

此外，上述控制观察设备的方法仅仅是一个示例，并且根据本实施例的控制观察设备的方法不限于上述示例。根据本实施例的观察设备可以使用与上述方法不同的方法来确定与观察图像的颜色相对应的每个光源的光量比。

<4、第三实施例>

随后，参照图9至图11描述根据本公开的第三实施例的观察设备。根据本公开的第三实施例的观察设备与根据第一实施例的观察设备的不同之处仅在于信息处理装置13B。因此，图9仅示出了信息处理装置13B。

(4.1、观察设备的配置)

现在参照图9描述根据本实施例的在观察设备中包括的信息处理装置13B的配置。图9是示出根据本实施例的在观察设备中包括的信息处理装置13B的配置的方框图。此外，光源单元10、内窥镜单元12、输入装置15和显示装置16在配置和功能上与参照图3和图4描述的基本相似，因此在此处省略其描述。

信息处理装置13B基于由成像单元120光电转换的电信号生成观察目标14的捕捉图像(观察图像)，确定适合于观察图像中的显色或辨别能力中的优选一个的每个光源的光量比，并将其输出到光源单元10的控制器1010。具体地，如图9所示，信息处理装置13B包括图像生成单元131、状态判定单元139、辨别能力评估单元133和光量比确定单元135B。此外，信息处理装置13B可以是配备有CPU、ROM、RAM等的个人计算机等。

图像生成单元131基于来自图像传感器123的电信号生成观察目标14的观察图像。在一个示例中，由图像生成单元131生成的观察图像输出到显示装置16，以供用户视觉识别。另外，在一个示例中，由图像生成单元131生成的观察图像输出到辨别能力评估单元133，用于评估颜色辨别能力。

状态判定单元139判定观察设备的状态是否处于显色优先状态。具体地，状态判定单元139判定观察设备是处于被具有高显色性的观察光照射的状态，还是处于被具有高颜色辨别能力的观察光照射的状态。

这是因为，在观察设备中，有时需要对每个生物组织具有高颜色辨别能力的观察图像，并且在一些情况下，需要看起来更自然的观察图像，像在自然光照射下观察到观察目标14。在一个示例中，在鸟瞰观看整个观察目标14的情况下，观察设备可以用更接近自然光(即，阳光)的具有高显色性的光照射观察目标14，并且可以捕捉看起来更自然的观察图像。此外，在注意到的同时，观察到观察目标14的特定区域的情况下，观察设备可以用具有较高颜色辨别能力的光照射观察目标14，并且捕捉具有较高颜色辨别能力的观察图像，从而改善组织的辨别能力。

此外，具有高显色性的光指示接近自然光(即，太阳光)的光，并且指示具有高总显色性指数Ra的光。在一个示例中，可以使用符合国际照明委员会(CIE)或日本工业标准(JIS)定义的标准的方法和规范，来测量通用显色指数Ra。在一个示例中，根据本实施例的观察设备可以使用从第一光源101W发射的白光的光量比高的光，作为具有高显色性的光。然而，观察光的一般显色指数Ra取决于从每个光源发射的光的光谱，因此在某些情况下，白光的光量比最大化的光不能成为显色性最大化的光。

在此处，可以通过用户的输入将观察设备的状态设置为显色优先状态或颜色辨别能力优先状态，并且状态判定单元139可以基于用户的输入的设置来判定观察设备的状态。

此外，状态判定单元139可以基于内窥镜单元12和观察目标14之间的距离来判定观察设备的状态是显色优先状态还是颜色辨别能力优先状态。在一个示例中，在内窥镜单元12和观察目标14之间的距离等于或大于阈值的情况下，状态判定单元139可以判定观察设备的状态是显色优先状态。在单元12和观察目标14之间的距离小于阈值的情况下，状态判定单元139可以判定观察设备的状态是颜色辨别能力优先状态。此外，在一个示例中，当内窥镜单元12聚焦在观察目标14上时，可以从透镜位置估计内窥镜单元12和观察目标14之间的距离。另外，在观察光的光量保持恒定的情况下，可以根据内窥镜单元12的捕捉的曝光时间和观察图像的总亮度来估计内窥镜单元12和观察目标14之间的距离。

辨别能力评估单元133根据由图像生成单元131生成的观察图像计算两种颜色之间的色差。具体地，对于观察图像的每个像素，辨别能力评估单元133计算每个像素和四个相邻像素之间的两种颜色之间的色差，并且进一步计算每个像素的两种颜色之间的计算的色差的平均值。辨别能力评估单元133可以计算整个观察图像的像素中的两种颜色之间的色差的平均值。

此外，在用户关注观察图像的部分区域并且该部分区域被设置为注意区域的情况下，辨别能力评估单元133可以计算包括在设置的注意区域(而不是整个观察图像)中的像素中的两种颜色之间的色差的平均值。此外，在用户关注观察图像中的两个点之间的差异并且这两个点被设置为注意点的情况下，辨别能力评估单元133可以计算两个指定点的像素中的两种颜色之间的色差。

此外，辨别能力评估单元133的细节基本上类似于第一实施例中描述的配置，因此在此处省略其描述。

光量比确定单元135B确定包括在光源单元10中的多个光源中的每一个的光量比，使得基于状态判定单元139的判定，显色性或颜色辨别能力中的任一个可以是高的。

具体地，在从光源单元10发射的光的显色性增加的情况下，光量比确定单元135B从包括在光源单元10中的多个光源中确定多个光源中的每一个的光量比，使得发射白光的第一光源101W的光量比可以增加。在一个示例中，光量比确定单元135B可以确定多个光源中的每一个的光量比，使得在包括在光源单元10中的多个光源中的发射白光的第一光源101W的光量比可以最大化，从而最大化从光源单元10发射的光的显色性。另外，在从光源单元10发射的光的颜色辨别能力增加的情况下，光量比确定单元135B基于由辨别能力评估单元133计算的两种颜色之间的色差来确定多个光源中的每一个的光量比。此外，在基于两种颜色之间的色差来确定多个光源中的每一个的光量比的情况下，光量比确定单元135B中的处理过程与第一实施例中描述的处理过程相同，因此在此处省略其描述。

在具有上述配置的根据本实施例的观察设备中，可以用能够根据观察设备的状态获得具有适当特性的观察图像的观察光照射观察目标14。具体地，根据本实施例的观察设备能够根据用户的设置、内窥镜单元12和观察目标14之间的距离等来选择具有高显色性的观察光或具有高颜色辨别能力的观察光，并且能够照射观察目标14。这使得根据本实施例的观察设备能够更适当地捕捉用户期望的观察图像。

(4.2、控制观察设备的方法)

现在参照图10和11描述根据本实施例的控制观察设备的方法。图10是示出了描述根据本实施例的控制观察设备的方法的一个示例的流程图，图11是示出为描述根据本实施例的控制观察设备的方法的另一示例的示图。

参照图10描述根据本实施例的控制观察设备的方法的示例。如图10所示，首先，状态判定单元139判定观察设备是否处于显色优先状态(S141)。在此处，在一个示例中，可以通过用户的输入来执行或者可以基于内窥镜单元12和观察目标14之间的距离来执行将观察设备设置为显色优先状态。

在观察设备不处于显色优先状态的情况下(S141中的“否”)，状态判定单元139判定设置了颜色辨别能力优先状态。因此，辨别能力评估单元133评估观察图像的颜色辨别能力，并且光量比确定单元135B基于评估的颜色辨别能力确定光量比(S143)。在确定颜色辨别能力高的光量比的情况下，光量比确定单元135B将确定的光量比输出到光源单元10的控制器1010，并且改变光源单元10的每个光源的光量比。这使得观察设备能够用具有高颜色辨别能力的观察光照射观察目标14。此外，评估观察图像的辨别能力并且基于评估的辨别能力确定光量比的处理过程与第一实施例中描述的处理过程相同，因此在此处省略其描述。

另一方面，在观察设备处于显色优先状态的情况下(S141中的“是”)，光量比确定单元135B确定光量比，使得发射白光的光源(即，第一光源101W)的光量比可以最大化(S145)。在白光的光量比最大化并且确定观察光的显色性最大化的光量比的情况下，光量比确定单元135B将所确定的光量比输出到光源单元10的控制器1010，并且改变光源单元10的每个光源的光量比。这使得观察设备能够用具有高显色性的观察光照射观察目标14。

此外，参照图11描述根据本实施例的控制观察设备的方法的另一示例。如图11所示，在一个示例中，光源单元10的控制器1010可以时间分割方式将具有高显色性的光量比(基于高显色性的光量比)和具有高颜色辨别能力的光量比(基于高颜色辨别能力的光量比)应用于多个光源。

具体地，首先，光量比确定单元135B确定具有高显色性的光量比和具有高颜色辨别能力的光量比中的每一个。随后，控制器1010交替应用具有高显色性的光量比和具有高颜色辨别能力的光量比，作为多个光源的光量比。控制器1010可以以任何形式切换具有高显色性的光量比和具有高颜色辨别能力的光量比。在一个示例中，控制器1010可以每个预定时间、相机的每一个帧或每几帧自动切换具有高显色性的光量比和具有高颜色辨别能力的光量比。或者，控制器1010可以基于用户(例如，医生)的手动操作来切换具有高显色性的光量比和具有高颜色辨别能力的光量比。这使得观察设备能够单独捕捉用具有高显色性的观察光捕捉的观察图像和用具有高颜色辨别能力的观察光捕捉的观察图像。另外，观察设备能够促使显示装置16同时显示用具有高显色性的观察光捕捉的观察图像和用具有高颜色辨别能力的观察光捕捉的观察图像。

<5、修改>

现在参照图12描述根据本公开的实施例的观察设备的修改。本修改是根据本公开的技术应用于显微仪器的情况下的配置示例。图12是示出根据本公开的技术应用于显微仪器的情况下的配置示例的方框图。

此外，作为示例，给出与根据第一实施例的观察设备1相对应的示例的以下描述。

如图12所示，观察设备2是显微仪器，并且包括光源单元20、成像单元220、信息处理装置13、输入装置15和显示装置16。在此处，信息处理装置13、输入装置15和显示装置16在配置和功能上与参照图4描述的那些基本相似。

(光源单元)

光源单元20包括多个光源，这些光源发射波长谱彼此不同的光束，并且组合从多个光源发射的光，以生成观察光。光源单元20生成的观察光通过投影透镜211施加到观察目标14上。

在此处，光源单元20可以具有类似于参照图4描述的光源单元10的配置，或者可以具有添加或省略其一部分的配置。具体地，光源单元20可以包括第一光源101W、第一准直光学系统103、半反射镜1035、第一光电检测器1051、具有与第一光源101W的波长谱不同的波长谱的第二光源101、光学耦合系统105、光纤107、第三准直光学系统109、分色镜115、半反射镜1033、第二光电检测器1053和控制器1010。这些部件在配置和功能上与参照图4描述的部件基本相似，因此在此处省略其描述。此外，在图12中，省略了漫射元件111和第二准直光学系统113。

如图12所示，从第一光源101W发射的光穿过第一准直光学系统103，以产生基本准直的光，并且进入分色镜115。另一方面，从第二光源101发射的光依次穿过光学耦合系统105、光纤107和第三准直光学系统109，以产生基本准直的光，然后进入分色镜115。分色镜115组合从第一光源101W发射的光和从第二光源101发射的光束。组合光通过设置在光源单元20的壳体中的投影透镜211投影在观察目标14上，作为观察光。

此外，从第一光源101W发射的一部分光被半反镜1035分离，然后进入第一光电检测器1051。这允许第一光电检测器1051检测从第一光源101W发射的光的强度，这使得第一光源输出控制单元1011能够使用反馈控制来稳定地控制第一光源101W的发光输出。此外，从第二光源101发射的一部分光被半反镜1033分离并进入第二光电检测器1053。这允许第二光电检测器105检测从第二光源101发射的光的强度，这使得第二光源输出控制单元1013能够使用反馈控制来稳定地控制第二光源101的发光输出。

(成像单元)

成像单元220包括图像传感器123和图像透镜221。图像透镜221设置在成像单元220的壳体中，并且将来自观察目标14的反射光引导到成像单元220的壳体中。引导通过图像透镜221的光被图像传感器123光电转换成电信号。此外，图像传感器123如参照图4所述，因此在此处省略其描述。

(信息处理装置)

信息处理装置13基于由成像单元220光电转换的电信号生成观察目标14的捕捉图像(观察图像)。此外，信息处理装置13的配置和功能如参考图4所描述的，因此在此处省略其描述。另外，也可以使用参照图7描述的根据第二实施例的信息处理装置13A或参照图9描述的根据第三实施例的信息处理装置13B，来代替信息处理装置13。

(显示装置)

显示装置16显示由信息处理装置13生成的观察图像。此外，显示装置16的配置和功能如参考图4所描述的，因此在此处省略其描述。

(输入装置)

输入装置15是用于接收用户的输入操作的输入接口。具体地，用户能够通过输入装置15设置观察图像中的注意区域或注意点。此外，输入装置15的配置和功能如参考图4所描述的，因此在此处省略其描述。

换言之，根据本公开的技术可以类似地应用于观察设备，而不管观察设备是内窥镜器械还是显微仪器。

<6、结束语>

如上所述，本公开的发明人已经发现，对于每种类型的光源而发射的光的波长谱的差异，促使其颜色辨别能力令人满意的光源类型根据观察目标14的颜色而不同。基于该发现而构思的根据本公开的实施例的观察设备使得可以基于与观察图像的颜色相关的信息来控制光源单元10中包括的多个光源的光量比，这些光源发射波长谱彼此不同的光束。因此，根据本公开的实施例的观察设备能够获取具有改进的颜色辨别能力的观察图像，而与观察目标14的颜色无关。

具体地，在根据本公开的第一实施例的观察设备中，确定光源单元10中包括的每个光源的光量比，使得从观察图像计算出的两种颜色之间的色差最大化，使得可以提高观察图像的颜色辨别能力。此外，在根据本公开的第二实施例的观察设备中，基于观察图像的颜色来确定光源单元10中包括的每个光源的光量比，使得可以提高观察图像的颜色辨别能力。此外，在根据本公开的第三实施例的观察设备中，是赋予观察图像中的显色性还是颜色辨别能力优先级的判定以及光源单元10的每个光源的光量比的变化可以更适当地捕捉用户期望的观察图像。

上面已经参考附图描述了本公开的优选实施例，而本公开不限于上述示例。本领域的技术人员可以在所附权利要求的范围内找到各种变更和修改，并且应当理解，这些变更和修改将自然地落入本公开的技术范围内。

此外，本说明书中描述的效果仅仅是说明性的或示例性的效果，而不是限制性的。即，利用或代替上述效果，根据本公开的技术可以实现本领域技术人员从本说明书的描述中清楚的其他效果。

另外，也可以如下配置本技术。

(1)一种观察设备，包括：

多个光源，其被配置为发射波长谱不同的光；

光学系统，其被配置为向观察目标发射通过组合从多个光源发射的各个光束到观察目标中而获得的观察光；

图像生成单元，其被配置为基于来自观察目标的光生成观察图像；

光量比计算处理单元，其被配置为基于与所生成的观察图像的颜色相关的信息来确定多个光源中的每一个的光量比；以及

控制器，其被配置为基于所确定的光量比来控制所述多个光源。

(2)根据(1)所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元确定光量比，使得观察图像的像素和相邻像素的两种颜色之间的色差的平均值最大化。

(3)根据(2)所述的观察设备，

其中，两种颜色之间的色差的平均值是整个观察图像的像素中的两种颜色之间的色差的平均值。

(4)根据(2)所述的观察设备，

其中，两种颜色之间的色差的平均值是观察图像的预定区域的像素中的两种颜色之间的色差的平均值。

(5)根据(1)所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元确定光量比，使得两个预定像素的两种颜色之间的色差最大化。

(6)根据(1)至(5)中任一项所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元确定光量比，使得在改变光量比的情况下，色温保持恒定。

(7)根据(1)至(6)中任一项所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元通过比较从以不同光量比组合的观察光照射而获得的多个观察图像中计算出的两种颜色之间的各个色差，来确定两种颜色之间的色差的平均值最大化的光量比。

(8)根据(1)至(7)中任一项所述的观察设备，

其中，所述多个光源包括被配置为发射白光的第一光源和被配置为发射多个预定波长带处激光的第二光源。

(9)根据(8)所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元确定所述第一光源和所述第二光源之间的光量比。

(10)根据(8)或(9)所述的观察设备，

其中，所述第一光源包括白色LED光源，并且

所述第二光源至少包括红色激光光源、绿色激光光源和蓝色激光光源。

(11)根据(1)所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元基于观察图像的颜色来确定所述光量比。

(12)根据(11)所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元基于观察图像的预定区域的颜色的平均值来确定所述光量比。

(13)根据(11)所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元基于观察图像的预定像素的颜色来确定所述光量比。

(14)根据(9)所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元判定是否为显色优先状态，并且

在所述光量比计算处理单元判定为不是显色优先状态的情况下，所述光量比计算处理单元确定光量比，使得观察图像的像素和相邻像素的两种颜色之间的色差的平均值最大化。

(15)根据(14)所述的观察设备，

其中，在所述光量比计算处理单元判定为显色优先状态的情况下，所述光量比计算处理单元确定所述光量比，使得平均显色评价指数Ra最大化。

(16)根据(9)所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元确定在观察图像的像素和相邻像素的两种颜色之间的色差的平均值最大化的光量比，并且确定平均显色评价指数Ra最大化的光量比，并且

以时间分割控制在第一光源和第二光源之间的光量比。

(17)根据(1)至(16)中任一项所述的观察设备，

其中，所述观察设备是内窥镜器械，还包括镜筒，所述镜筒被配置为插入患者的体腔中，将从光学系统发射的光引导到内部，并用发射的光照射体腔中的手术部位。

(18)一种控制观察设备的方法，所述方法包括：

从多个光源发射波长谱彼此不同的光；

向观察目标发射通过组合发射光的各个光束而获得的观察光；

基于来自观察目标的光生成观察图像；

由计算处理装置基于与所生成的观察图像的颜色相关的信息来确定多个光源中的每一个的光量比；并且

基于所确定的光量比来控制所述多个光源。

附图标记列表

1、2 观察设备

10、20 光源单元

12 内窥镜单元

13、13A、13B 信息处理装置

14 观察目标

15 输入装置

16 显示装置

100 光学系统

101W 第一光源

101 第二光源

120 成像单元

121 镜筒

123 图像传感器

131 图像生成单元

133 辨别能力评估单元

135、135a、135 光量比确定单元

137 颜色判定单元

139 状态判定单元

1010 控制器

1011 第一光源输出控制单元

1013 第二光源输出控制单元

Claims (18)

1.一种观察设备，包括：

多个光源，其被配置为发射的光的波长谱不同；

光学系统，其被配置为向观察目标发射通过组合从多个光源发射的各个光束而获得的观察光；

图像生成单元，其被配置为基于来自观察目标的光生成观察图像；

光量比计算处理单元，其被配置为基于与所生成的观察图像的颜色相关的信息来确定多个光源中的每一个的光量比；以及

控制器，其被配置为基于所确定的光量比来控制所述多个光源。

2.根据权利要求1所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元确定光量比，使得观察图像的像素和相邻像素的两种颜色之间的色差的平均值最大化。

3.根据权利要求2所述的观察设备，

其中，两种颜色之间的色差的平均值是整个观察图像的像素中的两种颜色之间的色差的平均值。

4.根据权利要求2所述的观察设备，

其中，两种颜色之间的色差的平均值是观察图像的预定区域的像素中的两种颜色之间的色差的平均值。

5.根据权利要求1所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元确定光量比，使得两个预定像素的两种颜色之间的色差最大化。

6.根据权利要求1所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元确定光量比，使得在改变光量比的情况下，色温保持恒定。

7.根据权利要求1所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元通过比较从以不同光量比组合的观察光照射而获得的多个观察图像中计算出的两种颜色之间的各个色差，来确定两种颜色之间的色差的平均值最大化的光量比。

8.根据权利要求1所述的观察设备，

其中，所述多个光源包括被配置为发射白光的第一光源和被配置为发射多个预定波段的激光的第二光源。

9.根据权利要求8所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元确定所述第一光源和所述第二光源之间的光量比。

10.根据权利要求8所述的观察设备，

其中，所述第一光源包括白色LED光源，并且

所述第二光源至少包括红色激光光源、绿色激光光源和蓝色激光光源。

11.根据权利要求1所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元基于观察图像的颜色来确定所述光量比。

12.根据权利要求11所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元基于观察图像的预定区域的颜色的平均值来确定所述光量比。

13.根据权利要求11所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元基于观察图像的预定像素的颜色来确定所述光量比。

14.根据权利要求9所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元判定是否为显色优先状态，并且

在所述光量比计算处理单元判定为不是显色优先状态的情况下，所述光量比计算处理单元确定光量比，使得观察图像的像素和相邻像素的两种颜色之间的色差的平均值最大化。

15.根据权利要求14所述的观察设备，

其中，在所述光量比计算处理单元判定为显色优先状态的情况下，所述光量比计算处理单元确定所述光量比，使得平均显色评价指数Ra最大化。

16.根据权利要求9所述的观察设备，

其中，所述光量比计算处理单元确定在观察图像的像素和相邻像素的两种颜色之间的色差的平均值最大化的光量比，并且确定平均显色评价指数Ra最大化的光量比，并且

以时间分割方式控制在第一光源和第二光源之间的光量比。

17.根据权利要求1所述的观察设备，

其中，所述观察设备是内窥镜器械，还包括镜筒，所述镜筒被配置为插入患者的体腔中，将从光学系统发射的光引导到内部，并用发射的光照射体腔中的手术部位。

18.一种控制观察设备的方法，所述方法包括：

从多个光源发射波长谱彼此不同的光；

向观察目标发射通过组合发射光的各个光束而获得的观察光；

基于来自所述观察目标的光生成观察图像；

由计算处理装置基于与所生成的观察图像的颜色相关的信息来确定多个光源中的每一个的光量比；并且

基于所确定的光量比来控制所述多个光源。