观察装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及观察装置。
【背景技术】
[0002]关于激光光源，相对于以往采用的气体光源，固体光源具有低功耗、高连接效率、小型、能够高速切换等优点。针对这样的固体光源的技术革新惊人。已公知有将这种小型的固体光源和光纤相结合的所谓光纤光源。光纤光源适合于照明细小的构造物内部。因此，在内窥镜等中的应用也得到推进。
[0003]例如，在日本特开平10 — 286235号公报中公开了将光源装置搭载于内窥镜中的示例，该光源装置是将红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)这三种颜色的激光光源、和光纤、和扩散板进行组合而成的。光纤以较高的效率引导激光光源，根据这样的激光光源和光纤的组合，能够实现高效率且明亮的光源装置。在日本特开平10 — 286235号公报的光源装置中采用了 He — Cd激光光源、和射出波长632.8nm的红色激光光的He — Ne激光光源，He — Cd激光光源是同时射出波长441.6nm的蓝色激光光、波长537.8nm的绿色激光光、及波长636.0nm的红色激光光的三原色(白色)激光光源。从这些光源射出的激光光经由光纤被引导至内窥镜末端部，再通过扩散板和照度分布调整滤波器照射到作为照明对象物的活体上。
[0004] 通常在将已扩散的激光光用作照明光的情况下，激光光中未包含的波长的光的信息缺失。即，例如已公知在使用红色的波长636.0nm的激光光的情况下，在观察对象物对红色中波长636.0nm的光的反射率和观察对象物对除此以外的波长的光的反射率大不相同时，红色的颜色再现性变差。例如，在观察使波长为636.0nm附近的光几乎不反射、而使除此以外的红色区域的光良好地反射的物体的情况下，尽管实际上看起来呈红色，但是在以波长636.0nm的红色激光光进行照明时，有时看起来发暗。在上述的日本特开平10 —286235号公报中，为了提高红色的颜色再现性，除了波长636.0nm的红色激光光源以外，还使用波长632.8nm的红色激光光源。但是，这些光源射出的激光光的波长差较小为3.2nm。在波长差较小时，不怎么能期待颜色再现性的提高。
[0005]在上述的日本特开平10 — 286235号公报的技术中，混合后的激光光呈白色。但是，在将白色光用作照明光拍摄整体呈红色和蓝色等泛出颜色的被摄体的情况下，存在颜色再现性根据该泛出的色彩而下降的情况。例如，在拍摄泛出红色的颜色的被摄体的情况下，入射至摄像部的红色光的强度提高，入射至摄像部的绿色光和蓝色光的强度下降。因此，在摄像部将有可能对红色曝光过度、而对绿色或者蓝色曝光不足。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供颜色再现性较高的观察装置。
[0007]为了达到前述目的，根据本发明的一个方式，观察装置，具有:摄像部，包括灵敏度区域相互不同的多种元件，所述元件在接受到规定的波长区域即所述灵敏度区域中包含的光时进行光电变换而生成第1信号，该摄像部生成基于被摄体像的包括所述第1信号在内的图像数据；光源部，包括射出波长相互不同的窄谱光的多个光源，所述窄谱光的波长被设定为，使在所述摄像部所包含的所述多种元件中的每种元件的所述灵敏度区域中都分别包含至少一个所述窄谱光的波长；光量调整部，单独调整所述多个光源各自的光量，以便使所述多种元件中的每种元件都发挥高功能；以及图像处理部，根据所述图像数据生成表示彩色图像的显示数据。
[0008]根据本发明，能够提供颜色再现性较高的观察装置。
【附图说明】
[0009]图1是表示第1实施方式的观察装置的结构例的概况的框图。
[0010]图2是表示摄像元件的结构例的概况的图。
[0011]图3是表示滤波器的光学特性的一例的图。
[0012]图4是表示光电变换元件中的入射光的波长和光电变换的灵敏度的关系的一例的图。
[0013]图5A是表示标准试验颜色的反射波谱的图。
[0014]图5B是表示标准试验颜色的反射波谱的图。
[0015]图6是表示多模半导体激光光源的振荡波谱的一例的图。
[0016]图7是表示观察装置的动作的一例的流程图。
[0017]图8是用于说明摄像元件中的入射光的光量和产生的第1信号的强度及其频次的关系的图。
[0018]图9是表示被摄体的平均反射率和波长的关系的一例的图。
[0019]图10是表示设于摄像元件的滤色器的光学特性、和激光光源的波长的关系的图。
[0020]图11是表不第1特征值和主波长的关系的一例的图。
[0021]图12是表示入射到拍摄呈红色的被摄体时的R像素、G像素及B像素的光的亮度值及其频次的直方图。
[0022]图13是表示第3实施方式的观察装置的结构例的概况的框图。
[0023]图14是表不光量决定表的一例的概况的图。
【具体实施方式】
[0024][第1实施方式]
[0025]参照【附图说明】本发明的第1实施方式。图1表示本实施方式的观察装置1的结构例的概况。如图1所示，观察装置1具有主体部100和插入部200,插入部200构成为插入到外部光无法进入的暗处。观察装置1是观察暗部用的装置，从插入部200的末端照射照明光并拍摄被摄体。
[0026]插入部200呈细长形状，其一端与主体部100连接。将与该主体部100连接的这一侧的一端称作基端侧，将另一端称作末端侧。在插入部200的末端部250设有光射出部210和摄像部220。光射出部210与光纤215的一端连接。光纤215的另一端与主体部100连接。光纤215从主体部100向光射出部210引导照明光。经由光纤215引导的照明光从光射出部210照射出去。
[0027]插入部200形成为容易插入到观察对象物的内部空间中的形状。换言之，插入部200形成为具有通常的光源装置不易照明的狭窄的入口、且容易照明观察对象物的内部空间的形状。例如，如图1所示，作为观察对象物900的内部空间，可以考虑位于狭窄入口的里侧的稍大的空间等。室内照明和太阳光等外部光不易进入这样的空间的内部。尤其是在插入部200插入后，狭窄的入口被插入部封堵，因而外部光几乎进入不到内部。即，内部空间中的照明光几乎都是从光射出部210射出的光。在使用观察装置1的情况下，与从光射出部210射出的光相比，外部光几乎可以忽视。
[0028]摄像部220包括摄像元件。摄像元件根据受光量通过光电变换使电荷产生。摄像部220使用摄像元件拍摄被从光射出部210射出的光照射的被摄体，将反射光变换为电气信号。摄像部220将该电气信号作为图像数据输出给主体部100。
[0029]如图2所示，在摄像部220所包含的摄像元件222设有多个像素223。在摄像元件222上将滤色器224图案化。滤色器224与像素223对应而包括具有红色滤色器的区域和具有绿色滤色器的区域和具有蓝色滤色器的区域。这些像素及滤色器的配置例如依据于贝叶斯排列。将形成有红色滤色器的像素称作R像素226,将形成有绿色滤色器的像素称作G像素227,将形成有蓝色滤色器的像素称作B像素228。
[0030]图3表示滤色器224的光透射特性即透光率与波长的关系。如图3所示，蓝色滤色器主要使波长400nm左右的光透射，绿色滤色器主要使波长500nm左右的光透射，红色滤色器主要使波长600nm以上的光透射。
[〇〇31] 摄像元件222的各个像素223通过光电变换生成电气信号。R像素226主要将红色的光的强度变换为电气信号，G像素227主要将绿色的光的强度变换为电气信号，B像素228主要将蓝色的光的强度变换为电气信号。将在这些各个像素产生的各波长区域的电气信号称作第1信号。摄像元件222输出整体上包括有关多个第1信号的信息的图像数据。
[0032]图4表示与摄像元件222使用的光电变换元件有关的入射光的波长和光电变换的灵敏度的关系。如图4所示，有关摄像元件222的光电变换的灵敏度根据波长而不同。并且，在摄像元件222存在能够输出与光强度对应的信号的适当光量范围。在光量小于适当光量范围时，基于接受到的光的电气信号会嵌入噪声中，不能得到对应光量的输出。另一方面，在光量大于适当光量范围时，摄像元件222处于不能蓄积一定值以上的电荷的饱和状态，不能输出对应光量的电气信号。将摄像元件222能够输出对应光量的电气信号的范围称作该摄像元件222的动态范围。
[0033]观察装置1使用的光源优选发出不同波长的光的多个激光光源。由于假定观察装置1被用来观察具有狭窄入口的封闭空间内部，因而要求插入部200的细径化。激光光源的发光点较小，所射出的激光光直线行进性良好，因而激光光容易被导入至光纤等细径光学部件。因此，使用激光光源有利于插入部200的细径化。
[0034]另外，已公知即使是如激光光那样的窄谱光，根据混合了具有可见光区域所包含的多个不同波长的光而得到的光，能够充分得到作为照明光的性能(彩色再现性)(例如，参照 A.Neumann et al.，Opt.Exp.，19, S4, A982 (July 4, 2011))。另外，在通过一种窄谱光而得到的图像信息中，有时包含与对该波长具有特异的反射特性的物质有关的信息。因此，根据作为窄谱光的激光光，还具有能够得到在基于通常的白色光的观察中不能得到的信息的优点。
[0035]半导体激光光源是通过使电流流过半导体元件而射出激光光的固体光源装置。通常，作为半导体激光光源，射出从紫外光到红外光的各种波长的半导体激光光源已经得到实际应用。半导体激光光源具有小型节能等特点。高亮度化和波长多样化等有关半导体激光光源的研发得到大力推进。
[0036] 在本实施方式中，在摄像部220设有R像素226、G像素227、B像素228的多种像素223。在R像素226、G像素227及B像素228上设有具有如图3所示的波长透射特性的滤色器224。在照明光的波长一个也没包含在该波长灵敏度区域中的情况下，该像素223存在的意义消失。因此，优选在各个像素223的波长灵敏度区域中包含至少一个照明光的波长。
[0037]另外，在本实施方式中，将各个像素223的波长灵敏度区域定义为对应的滤色器224的透射率至少在20%以上的波长区域。在滤色器224中将透射率设为0%，从技术上讲比较困难，因为滤色器224即使是在主要透射的波长区域以外的波长区域中也具有一些透射性。该定义当然能够适当变更。
[0038] 假定被摄体的表面的光反射特性在从可见光区域所包含的短波长到长波长中是各式各样的。因此，要求光源至少在被称为颜色的三原色或者光的三原色的红色区域、绿色?黄色区域、蓝色区域中分别一定包含各一个波长。在上述文献(Neumann et al.)中，将红色^35nm)、黄色(589nm)、绿色(532nm)、蓝色(457nm)这样离散地设定的4个波长选择为光源的波长。
[0039] 彩色再现性例如利用由国际照明委员会(CIE)和日本工业规格(JIS)制定的平均彩色再现评价数表示。由CIE和JIS制定的平均彩色再现评价数用于将假定在大自然中大量存在的多种试验颜色与太阳光和黑体放射光相比产生何种程度色差的情况指标化。该平均彩色再现评价数较低的照明光不限于基于人眼的视觉，即使是在如使用摄像元件222的本实施方式这样的装置中，也被认为颜色再现性变差。即，在平均彩色再现评价数较低的情况下，认为所取得的图像不能充分再现被摄体的本来颜色。
[0040]在对应滤色器224是三种颜色而采用三种波长的激光光源时，通过计算可知，彩色再现性未怎么提高。在光源的波长数增加时，通常平均彩色再现评价数增加。优选在观察装置1中采用混合了至少四种窄谱光的照明光。
[0041] 对被用作光源的窄谱光的波长的组合进行说明。当在可见光区域中照明光的波长缺失的范围较大时，在该波长区域将不能得到出众的被摄体的图像信息，因而不期望如此。参照图5A和图5B所示的由CIE和JIS制定为标准试验色的8种反射波谱，在400nm?750nm的整个区域中，反射波谱缓慢地变化。因此，认为不需要在波长区域的整个区域中存在照明光。在将多个窄谱光作为照明光的情况下，无论照明光的各个波长过于接近或者过于远离，都导致特定的波长区域信息缺失，有可能不能再现具有特点的被摄体的颜色信息。由CIE和JIS标准化的平均彩色再现评价数的计算是根据每5nm的所有的离散性波谱信息计算出来的。据此认为在相互相邻的波长至少离开5nm以上时，能够有意义地提高彩色再现性。鉴于此种情况，优选观察装置1的光源使用峰值波长至少离开5nm以上的四种以上的激光光源。在以后的说明中，在使用具有相互离开5nm以上的波长的照明光时，将该波长间隔称作高彩色再现性维持波长间隔。
[0042]另外，有时将在观察装置1取得的彩色图像具有较高的颜色再现性的状态称作高颜色再现状态。另外，彩色图像信息不限于依据于