CN110545709B - 图像获取***、图像获取方法、控制装置和控制方法 - Google Patents

图像获取***、图像获取方法、控制装置和控制方法 Download PDF

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Abstract

[问题]为了使得能够更适当地防止用照明光照射的区域中的热损坏。[解决方案]提供了一种图像获取***，其设置有：第一光源，其发射在特定频带具有峰值强度的窄带光；第二光源，其发射具有比前述特定频带更宽的频带的宽带光；生成单元，其使用前述窄带光和前述宽带光生成组合光；成像单元，其对用组合光照射的目标进行成像；预测单元，其预测用组合光照射的照射目标区域的温度；以及控制单元，其基于前述预测控制窄带光和宽带光的输出。

Description

图像获取***、图像获取方法、控制装置和控制方法
技术领域
本公开涉及一种图像获取***、一种图像获取方法、一种控制装置和一种控制方法。
背景技术
近年来，已经积极地进行了将由多种类型的光生成的多路复用光用于各种应用的研究。例如，在下面的专利文献1中，公开了一种技术，该技术使用由窄带光和宽带光生成的多路复用光作为照明光，并且通过改变窄带光和宽带光之间的光量比以高对比度对特定生物结构成像。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开号2016-49370
发明内容
本发明要解决的问题
然而，专利文献1中公开的技术不能适当地防止对用照明光照射的区域的热损坏。更具体地，宽带光包括除可见光之外的波长带分量的光，并且由于在照射区域(例如，用内窥镜等观察的身体部位)等中吸收这些波长带分量的光，所以可能损坏照射区域。
因此，鉴于上述问题构成了本公开，并且本公开的目的是提供一种新颖且改进的图像获取***、图像获取方法、控制装置和控制方法，其能够更适当地防止对用照明光照射的区域的热损坏。
问题的解决方案
根据本公开，提供了一种图像获取***，包括：第一光源单元，其发射在特定频带中具有峰值强度的窄带光；第二光源单元，其发射具有比特定频带宽的频带的宽带光；生成单元，其通过使用窄带光和宽带光生成多路复用光；成像单元，其对多路复用光的照射目标成像；预测单元，其对照射目标中用多路复用光照射的区域的温度进行预测；以及控制单元，其基于预测执行窄带光和宽带光的输出的控制。
此外，根据本公开，提供了一种由计算机执行的图像获取方法，该图像获取方法包括：发射在特定频带中具有峰值强度的窄带光；发射具有比特定频带宽的频带的宽带光；通过使用窄带光和宽带光生成多路复用光；对多路复用光的照射目标成像；对照射目标中用多路复用光照射的区域的温度进行预测；并且基于预测执行窄带光和宽带光的输出的控制。
此外，根据本公开，提供了一种控制装置，包括：控制单元，其基于通过使用在特定频带中具有峰值强度的窄带光和具有比特定频带宽的频带的宽带光生成的多路复用光的照射区域的温度的预测，来执行窄带光和宽带光的输出的控制。
此外，根据本公开，提供了一种由计算机执行的控制方法，该控制方法包括：基于通过使用在特定频带中具有峰值强度的窄带光和具有比特定频带宽的频带的宽带光生成的多路复用光的照射区域的温度的预测，来执行窄带光和宽带光的输出的控制。
本发明的效果
如上所述，根据本公开，能够更适当地防止对用照明光照射的区域的热损坏。
注意，上述效果不一定受到限制，并且除了上述效果之外，或者代替上述效果，可以显示本说明书中描述的任何效果或者可以从本说明书中掌握的其他效果。
附图说明
图1是示出表示可以通过控制窄带光和宽带光的输出来抑制照射区域中的温度升高的实验结果的示图；
图2是示出根据本实施方式的光源单元的配置实例的框图；
图3是示出根据本实施方式的多路复用光学***的配置实例的框图；
图4是示出根据本实施方式的多路复用光学***的配置实例的框图；
图5是示出根据本实施方式的图像获取装置的配置实例的框图；
图6是示出根据本实施方式的图像获取***的操作实例的流程图；
图7是示出根据修改的图像获取***的操作实例的流程图；
图8是示出根据本公开的控制单元的硬件配置的实例的框图。
具体实施方式
下面将参考附图详细描述本公开的优选实施方式。注意，在本说明书和附图中，具有基本相同功能配置的组件由相同的附图标记表示，并且省略多余的解释。
注意，将按以下顺序进行描述。
1.背景
2.根据本实施方式的图像获取***
3.根据修改的图像获取***
4.硬件配置
5.结论
<1.背景>
已经对通过用照明光照射对象来观察各种对象的各种装置、方法或***进行了不同的研究。例如，内窥镜广泛用作通过用照明光照射这些对象的内部来观察对象(例如，人体和结构)的内部结构的装置。特别是在医疗领域，内窥镜随着外科等技术的发展而迅速发展，并且现在是许多医疗领域中不可缺少的装置。
在此处，在内窥镜中，不管是柔性镜还是刚性镜，作为照明光源，可以使用发射光谱连续并且具有比特定频带宽的频带的光源(为了方便，在下文中称为“宽带光”)，例如，灯光源(例如，氙灯、卤素灯等)或者白光发光二极管(LED)等。作为灯光源或白色LED等的一个特征，可以提及的是，从其中发射的宽带光包括可见光带以外的波长带(例如，约400[nm]至约700[nm])的光。
由于可见光带之外的波长带中的光是观察者不可见的光，所以该光对于对象的观察是不必要的。此外，在可见光带以外的波长带中的光被观察对象吸收的情况下，吸收的光的能量转换成热量，使得用观察对象中的光照射的区域的温度升高，并且可能发生热量损坏(为了方便起见，在下文中称为“热损坏”。特别地，人体损坏称为“烧伤”)。
对于普通内窥镜，作为预防措施，清楚地说明，如果在照明光以相当大程度的输出发射的状态下，照明光的发射端口靠近观察对象，则会在观察区域中发生热损坏。因此，例如，在外科手术等中，外科医生通过以下方式防止发生烧伤：避免使用内窥镜长时间进行患部的近距离观察，并适当地暂停近距离观察；进行不需要近距离观察的手术；减少照明光的输出并增加成像装置的增益；或者诸如此类。然而，通过对策(例如，暂停近距离观察)延长了手术时间，并且通过减少照明光的输出和增加成像装置的增益的对策增加了获得的捕获图像的噪声。
此外，例如，已经开发了一种技术，该技术单独生成在特定频带中具有峰值强度的光(为了方便起见，在下文中称为“窄带光”)，例如，红光、绿光或蓝光，通过多路复用这些类型的窄带光来生成白光，并且使用白光作为照明光。由于由该技术生成的白光基本上不包括可见光带以外的波长带中的光(或者可见光带以外的波长带中的光较弱)，所以可以抑制照射区域中的温度升高。然而，由于窄带光具有离散的光谱，所以通过多路复用多种类型的窄带光生成的白光具有低显色性的特征。
因此，鉴于上述情况，本公开人开发了本技术。根据本公开的图像获取***、图像获取方法、控制装置和控制方法能够通过预测用由窄带光和宽带光生成的多路复用光照射的区域的温度，并基于预测控制窄带光和宽带光的输出，来防止热损坏的发生。在下文中，将按照“2.根据本实施方式的图像获取***”、“3.根据修改的图像获取***”以及“4.硬件配置”的顺序详细描述根据本公开的技术。
<2.根据本实施方式的图像获取***>
首先，将描述根据本公开的实施方式的图像获取***。本公开适用于各种***、装置或方法。例如，本公开适用于在成像处理中使用照明光的图像获取***、发射照明光的照明装置(手电筒、舞台照明等)等(不限于示例性***和装置)。在该文献中，作为实例，将描述本公开应用于图像获取***的情况。
根据本实施方式的图像获取***的类型是任意的。例如，根据本实施方式的图像获取***可以是医疗(或工业)内窥镜***、医疗(或工业)显微镜***、安全(或监视)相机***等(不限于示例性***)。在该文献中，将描述根据本实施方式的图像获取***是医疗内窥镜***的情况，作为实例。
(2-1.根据本实施方式的图像获取***的功能概述)
首先，将描述根据本实施方式的图像获取***的功能概述。
根据本实施方式的图像获取***多路复用窄带光和宽带光，以生成白光，并且在成像处理中使用白光作为照明光。更具体地，图像获取***包括三种类型的窄带光源和一种类型的宽带光源，并且三种类型的窄带光源分别发射红光、绿光和蓝光，且一种类型的宽带光源发射白光。然后，通过使用预定的多路复用光学***多路复用分别为窄带光的红光、绿光和蓝光以及作为宽带光的白光，图像获取***在成像时生成用作照明光的白光。注意，从相应窄带光源发射的多种类型的光的波长带的组合是任意的。例如，每个窄带光源可以发射任何波长带的光，只要通过多路复用从相应窄带光源发射的多种类型的窄带光，生成白光。
然后，根据本实施方式的图像获取***通过预定方法预测用生成的白光作为照明光照射的区域的温度。预测方法是任意的。例如，图像获取***可以基于从照射区域入射到成像元件上的反射光或散射光的光量来预测照射区域的温度，可以通过分析捕获的图像来确定照射区域的状态，并且基于确定结果来预测照射区域的温度，或者可以通过使用测量和可视化照射区域的热量的装置(例如，热成像等)来预测照射区域的温度。
此外，根据本实施方式的图像获取***基于对照明光的照射区域的温度的预测来控制窄带光和宽带光的输出。更具体地，在预测照射区域的温度高于预定值的情况下(换言之，在确定可能发生热损坏的情况下)，图像获取***减少宽带光的输出，并且增加窄带光的输出。结果，在多路复用光中，宽带光中包括的除可见光带之外的波长带中的光减少，使得图像获取***能够抑制由于光的吸收而导致的照射区域中的温度升高。
在此处，参考图1，将描述表示可以通过控制窄带光和宽带光的输出来抑制照射区域中的温度升高的实验结果。图1是示出表示可以通过控制窄带光和宽带光的输出来抑制照射区域中的温度升高的实验结果的示图。图1示出了在以下每种情况下在照明光以相同的输出发射到猪肝之后经过预定时间之后照射区域中的温度升高的最大值：仅多种类型的窄带光(红光、绿光、蓝光)的多路复用光用作照明光(在图1中表示为“RGB”)的情况；将多种类型的窄带光(红光、绿光、蓝光)和宽带光(白光)的多路复用光用作照明光(在图1中表示为“RGBW”的情况。注意，多路复用光中的窄带光的光量和宽带光的光量之间的比率被调整为彼此相等)；以及只有宽带光用作照明光的情况(在图1中表示为“W”)。
如图1所示，在各种情况下，照射区域的温度升高的最大值是：在仅使用多种类型的窄带光的多路复用光作为照明光的情况下，30.9[℃]；在多种类型的窄带光和宽带光的多路复用光用作照明光的情况下，34.4[℃]；以及在只有宽带光用作照明光的情况下，37.1[℃]。从实验结果还可以看出，通过增加多路复用光中窄带光的比率，抑制了照射区域中的温度升高。
相反，在预测照射区域的温度低于预定值的情况下，图像获取***适当地增加宽带光的输出并减少窄带光的输出。结果，图像获取***可以通过增加多路复用光中宽带光的比率来改善显色性。
此外，根据本实施方式的图像获取***可以使照明光的输出(亮度)和颜色在上述控制之前和之后保持不变(或者使输出(亮度)和颜色中的每一个的变化量保持在预定范围内的值)。更具体地，图像获取***使得窄带光和宽带光的输出的光量的总值在上述控制之前和之后保持在恒定值(或者在恒定值的预定范围内的值)。此外，图像获取***使得照明光的色温在上述控制之前和之后保持在恒定值(或者在恒定值的预定范围内的值)。通过这些类型的处理，图像获取***可以使照明光的输出(亮度)和颜色在上述控制之前和之后恒定。换言之，图像获取***不必在上述控制之前和之后执行控制，例如，减少照明光的光量和增加成像元件的增益，并且可以向观察者提供具有低噪声和容易观察的捕获图像。稍后将描述上述处理的细节。
(2-2.根据本实施方式的图像获取***的配置)
上面已经描述了根据本实施方式的图像获取***的功能概述。随后，将描述根据本实施方式的图像获取***的配置。根据本实施方式的图像获取***包括图像获取装置100和光源单元200。
(光源单元200)
首先，参考图2，将描述根据本实施方式的光源单元200的配置。图2是示出根据本实施方式的光源单元200的配置实例的框图。如图2所示，根据本实施方式的光源单元200包括W光源单元211、R光源单元212、G光源单元213、B光源单元214、W光源控制单元221、R光源控制单元222、G光源控制单元223、B光源控制单元224和多路复用光学***230。
(W光源单元211、R光源单元212、G光源单元213、B光源单元214)
W光源单元211、R光源单元212、G光源单元213和B光源单元214(在下文中，为了方便起见，这些光源单元可以统称为“各颜色光源单元210”)都是发射预定波长带的光的光源。更具体地，R光源单元212、G光源单元213和B光源单元214中的每一个被配置为用作发射在特定频带中具有峰值强度的窄带光的第一光源单元，并且R光源单元212发射红光，G光源单元213发射绿光，并且B光源单元214发射蓝光。此外，W光源单元211被配置为用作发射作为宽带光的白光的第二光源单元。
作为各颜色光源单元210，取决于要发射的光的波长带，可以使用任何已知的激光光源，例如，半导体激光光源、固体激光光源、液体激光光源和气体激光光源、已知的LED等。例如，通过使用各种半导体激光光源中的任何一种，可以实现装置的进一步小型化。对这种半导体激光光源没有特别限制，但是在该文献中，将进行描述，假设作为实例，使用GaInP半导体的GaInP量子阱结构激光二极管用作R光源单元212，并且使用GaInN半导体的GaInN量子阱结构激光二极管用作G光源单元213和B光源单元214中的每一个。此外，将进行描述，假设通过使磷光体发射具有蓝色LED的光来发射白光的构件用作W光源单元211。更具体地，将进行描述，假设使用构件，该构件使用蓝色LED和磷光体，磷光体由蓝色LED发射的蓝光激发并发射黄光，并且通过多路复用发射的蓝光和黄光来生成白光。
(W光源控制单元221、R光源控制单元222、G光源控制单元223、B光源控制单元224)
W光源控制单元221、R光源控制单元222、G光源控制单元223和B光源控制单元224(在下文中，为了方便起见，这些光源单元可以统称为“各颜色光源控制单元220”)各自控制各颜色光源单元210。更具体地，各颜色光源控制单元220通过确定从各颜色光源单元210发射的光的输出和发射光的时间等，生成控制信号，并将控制信号提供给各颜色光源单元210，来控制各颜色光源单元210。此外，在如下所述从图像获取装置100的控制单元110提供控制信号的情况下，各颜色光源控制单元220基于所提供的控制信号来控制各颜色光源单元210。例如，在图像获取装置100的控制单元110确定要从各颜色光源单元210发射的光的输出和发射光的时间等，并且向各颜色光源控制单元220提供包括关于输出和时间的信息的控制信号的情况下，各颜色光源控制单元220基于所提供的控制信号来控制各颜色光源单元210。
(多路复用光学***230)
多路复用光学***230用作生成单元，其多路复用从各颜色光源单元210发射的多种类型的光，以生成白光。注意，多路复用光学***230的配置和多路复用方法是任意的。在此处，参考图3和图4，将描述根据本实施方式的多路复用光学***230的配置的实例。图3和图4是分别示出根据本实施方式的多路复用光学***230的配置实例的框图。
如图3所示，根据本实施方式的多路复用光学***230包括例如反射镜231、三种类型的分色镜(在图3中表示为“G-DM 232”、“B-DM 233”和“W-DM 234”)以及聚光透镜235。
从R光源单元212发射的红光由于反射镜231而改变其光路，穿过三种类型的分色镜(G-DM 232、B-DM 233、W-DM 234)，并且入射到聚光透镜235上。由于G-DM 232具有透射光的波长比红光的波长长的特性并反射绿光，所以从G光源单元213发射的绿光改变其光路，以与红光多路复用，穿过两种类型的分色镜(B-DM 233、W-DM 234)并入射到聚光透镜235上。由于B-DM 233具有透射光的波长比绿光的波长长的特性并反射蓝光，所以从B光源单元214发射的蓝光改变其光路，以与红光和绿光多路复用，穿过W-DM 234并入射到聚光透镜235上。
由于W-DM 234具有透射红光、绿光和蓝光并反射其余波长带的光的特性，从W光源单元211发射的白光改变其光路，以与红光、绿光和蓝光多路复用，并且入射到聚光透镜235上。由聚光透镜235会聚的多路复用光入射到图像获取装置100上。注意，图3所示的配置仅仅是实例，并且可以适当地改变。例如，可以提供准直透镜等，其通过透射光生成平行光，或者可以在聚光透镜235的后续级中提供光积分棒(rod integrator)等，以均衡多种颜色光的面内强度。
此外，可以通过利用保持从R光源单元212、G光源单元213和B光源单元214发射的各种类型的彩色光(激光)的偏振方向这一事实，来执行偏振多路复用。更具体地，如图4所示，光源单元200可以包括PS转换器236和偏振分束器(PBS)237来代替W-DM 234，并且从W光源单元211发射的白光可以在偏振方向被PS转换器236对准的状态下入射到PBS 237上，并且通过PBS 237与窄带光多路复用，使得偏振面彼此正交。注意，图4所示的配置仅仅是实例，并且可以适当地改变。例如，如果可以选择性地控制偏振方向，则可以使用除了PS转换器236之外的构件，或者如果偏振多路复用是可能的，则可以使用除了偏振转换器237之外的构件。
(图像获取装置100)
随后，参考图5，将描述根据本实施方式的图像获取装置100的配置。图5是示出根据本实施方式的图像获取装置100的配置实例的框图。如图5所示，根据本实施方式的图像获取装置100包括控制单元110、光导120、照明光学***130、物镜光学***140、中继光学***150、图像形成光学***160和成像单元170。
(光导120)
光导120通常是折射率引导型的成束的多个多模光纤，其纤芯直径约为10[μm]至80[μm]。光导120连接到光源单元200，并将光源单元200输入的多路复用光引导到照明光学***130。光导120没有特别限制，并且可以使用任何各种已知的光导。
(照明光学***130)
照明光学***130是在观察对象上调节由光导120传播的照明光的图像形成状态的光学***。照明光学***130没有特别限制，并且可以使用任何各种已知的照明光学***。
(物镜光学***140)
物镜光学***140是用于获得照明光的照射区域的观察图像的光学***。物镜光学***140没有特别限制，并且可以使用任何各种已知的光学***。由物镜光学***140传播的观察图像进一步由中继光学***150引导至图像形成光学***160。
(中继光学***150)
中继光学***150是将由物镜光学***140观察到的图像中继到图像形成光学***160的光学***。注意，中继光学***150没有特别限制，并且可以使用任何各种已知中继光学***。
(图像形成光学***160)
图像形成光学***160是用于在成像单元170上形成由中继光学***150传播的观察对象的观察图像的图像的光学***，并且在后续阶段光学连接到成像单元170。图像形成光学***160没有特别限制，并且可以使用任何各种已知的图像形成光学***。
(成像单元170)
成像单元170被配置为在控制单元110的控制下通过来自光源单元200的照明光捕获活体内部的观察图像，并生成捕获图像的图像数据。更具体地，成像单元170通过使用对可见光带的波长敏感的成像元件(例如，CCD、CMOS等)捕获接近人眼直接观察的情况的图像，适当地显影这种图像，并且然后将该图像作为观察图像提供给显示单元(未示出，显示器等)，从而允许观察者通过显示单元确认观察图像。
(控制单元110)
控制单元110由例如中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)等实现。控制单元110被配置为整体控制图像获取***的整个功能，并且例如是对应于图像获取***的相机控制单元(CCU)的单元。
此外，如上所述，根据本实施方式的控制单元110用作预测单元，该预测单元通过预定方法预测用作为照明光的多路复用光照射的区域的温度，并且基于该预测来控制窄带光和宽带光的输出。
在此处，如上所述，预测方法是任意的。例如，控制单元110可以基于从照射区域入射到成像元件上的反射光或散射光的光量来预测照射区域的温度。更具体地，由于入射到成像元件上的光(例如，反射光)的量与照射区域的温度相关，所以控制单元110可以基于入射到成像元件上的光量来预测照射区域的温度。例如，控制单元110可以保持记录入射到成像元件上的光量和照射区域的温度之间的对应关系的表格，并且基于入射到成像元件上的光量以及该表格，预测照射区域的温度。
此外，入射到成像元件上的光量也根据照明光学***130的发射端口和照射区域之间的分离距离以及照明光量而变化。在此处，因为照明光的光量是已知的(由光源单元200的各颜色光源单元210的控制信息指定)，所以控制单元110可以基于入射到成像元件上的光量来预测发射端口和照射区域之间的分离距离。然后，控制单元110可以基于分离距离预测照射区域的温度。例如，控制单元110可以保持记录照明光的光量、发射端口和照射区域之间的分离距离以及照射区域的温度之间的对应关系的表格，并且基于照明光量(已知)、发射端口和照射区域之间的分离距离的预测结果以及表格来预测照射区域的温度。
注意，控制单元110可以另外考虑照明光的照射持续时间。更具体地，热损坏的严重程度可以根据照明光照射的持续时间而不同。例如，即使在照明光的光量很小的情况下，通过较长时间的连续照射，也可能发生热损坏或热损坏变得严重。因此，控制单元110可以通过例如将关于照明光照射的持续时间的信息添加到上述表格中来更适当地防止发生热损坏。
此外，控制单元110可以通过分析捕获的图像来确定照射区域的状态，并且基于确定结果来预测照射区域的温度。更具体地，照射区域可以随着照射区域中的温度升高而视觉上改变。例如，在用照明光照射活体内部的情况下，蛋白质可能随着照射区域的温度升高而变性，并且照射区域可能变白。随着变性的进一步进行，蛋白质可能发生碳化，照射区域可能变黑。控制单元110可以通过分析捕获的图像来检测伴随照射区域中的温度升高的变化(例如，蛋白质变性等)，并且基于检测结果预测照射区域的温度。
此外，控制单元110可以通过使用测量和可视化照射区域的热量的装置(例如，热成像等)来预测照射区域的温度。例如，根据本实施方式的图像获取***可以包括对照射区域成像并测量照射区域温度的热成像，并且控制单元110可以基于热成像装置的输出预测(或掌握)照射区域的温度。
注意，由控制单元110预测的照射区域的温度没有特别限制，并且可以是照射区域中的温度的最大值，或者可以是照射区域中的温度的平均值，或者可以是照射区域中预定的一个点的温度。
然后，基于照射区域的温度预测，控制单元110控制窄带光和宽带光的输出，使得照明光的输出(亮度)和颜色不变(或者照明光的输出(亮度)和颜色中的每一个的变化量保持在预定范围内的值)。
更具体地，关于输出(亮度)的保持，在照射区域的预测温度高于预定阈值并且热损坏或烧伤风险高的情况下，控制单元110执行控制，以减少宽带光的光量。然后，控制单元110可以通过将窄带光的光量增加减少的宽带光的光量，来使发射的多种类型的照明光的光量的总值恒定。注意，在上述控制之前和之后，控制单元110可以适当地将多种类型的照明光的光量的总值变为即使总值不恒定也不会干扰观察的程度。
此外，更具体地，关于颜色的保持，颜色由色温表示，并且照明光的色温基本上由多种类型的彩色光混合的比率确定。如上所述，控制单元110执行控制，使得通过调节多种类型的彩色光混合的比率，照明光的色温变得恒定，同时在控制之前和之后保持多种类型的照明光的光量的总值恒定。
例如，假设通过预先模拟等，创建记录各颜色光源单元210的驱动电流(或驱动电压)和要发射的光量之间的对应关系以及各颜色光源单元210的驱动电流(或驱动电压)和照射光的色温之间的对应关系的表格。结果，控制单元110可以通过参考表格增加或减少各颜色光源单元210的驱动电流来自由调节光量和色温。在确定各颜色光源单元210的驱动电流时，控制单元110通过生成包括该信息的控制信号并将该信号提供给各颜色光源控制单元220来实现上述控制。注意，该方法仅是一个实例，并且可以根据需要进行改变。此外，在上述控制之前和之后，假设成像单元170不改变成像元件的增益(或者将增益保持在距改变之前的值预定范围内的值)。
注意，上述处理仅仅是实例，并且控制单元110可以执行各种类型的其他处理。例如，控制单元110可以执行向观察者通知各种类型的信息(关于热损坏风险的信息、关于上述处理内容的进度的信息等)的处理。例如，在确定热损坏的风险高的情况下，控制单元110可以通过控制发声装置(未示出，扬声器等)发出警报，或者可以通过控制显示单元(未示出，显示器等)来显示信息。
(2-3.根据本实施方式的图像获取***的操作)
上面已经描述了根据本实施方式的图像获取***的配置。随后，参考图6，将描述根据本实施方式的图像获取***的操作。图6是示出根据本实施方式的图像获取***的操作实例的流程图。
在步骤S1000中，例如，如上所述，图像获取装置100的控制单元110基于入射到成像元件上的光量来预测照明光的照射区域的温度。作为照射区域的温度预测的结果，在控制单元110确定需要调节窄带光和宽带光的输出的情况下(例如，照射区域的温度高于预定阈值的情况、照射区域的温度以比预定阈值更快的速度增加的情况等)(步骤S1004/是)，在步骤S1008中，控制单元110掌握变化之前的光量(从各颜色光源控制单元220发射的光的光量、照明光的光量等)和色温(从各颜色光源控制单元220发射的光的色温、照明光的色温等)。
在此处，掌握方法是任意的。例如，控制单元110可以确认各颜色光源控制单元220的驱动电流，并基于驱动电流计算光量和色温。注意，作为照射区域的温度预测的结果，在控制单元110确定不需要调节窄带光和宽带光的输出的情况下(步骤S1004/否)，不执行步骤S1008之后的处理。
在步骤S1012中，控制单元110减少作为宽带光的白光的光量。在此处，白光的光量的减少量是任意的。例如，控制单元110可以根据照射区域的温度或温度升高速度来确定白光的光量的减少量。在步骤S1016中，控制单元110将窄带光的光量增加白光光量的减少量。换言之，控制单元110将多种类型的彩色光(红光、绿光、蓝光)的光量的总值增加白光的光量的减少量，每种彩色光都是窄带光。结果，控制单元110可以通过保持多种类型照明光的光量的总值恒定来保持照明光的输出(亮度)恒定。控制单元110另外调节多种颜色光混合的比率，使得改变后的照明光的色温等于改变前的照明光的色温。
通过上述操作，根据本实施方式的控制单元110可以降低照射区域的温度，同时使得照明光的输出(亮度)和颜色保持不变(或者使得照明光的输出(亮度)和颜色中的每一个的变化量保持在预定范围内的值)。此外，根据本实施方式的控制单元110可以通过连续重复图6所示的操作来继续使光源单元200连续发射更合适的照明光。
<3.根据修改的图像获取***>
上面已经描述了根据本实施方式的图像获取***的操作。随后，将描述根据本公开的修改的图像获取***。
在上述实施方式中，控制单元110掌握改变之前的光量和色温，并且改变各颜色光源控制单元220的驱动电流，使得光量和色温的值变得恒定(或者与改变之前的值的差异保持在预定范围内)，例如，如图6所示。另一方面，根据本公开的修改的图像获取***包括能够感测多路复用光的颜色传感器，并且控制单元110基于颜色传感器的输出来控制各颜色光源控制单元220的驱动电流。
假设当输入多路复用光时，颜色传感器输出对应于红光的分量作为R信号，输出对应于绿光的分量作为G信号，并且输出对应于蓝光的分量作为B信号。在该修改中，控制单元110可以通过更简单的方法使照明光的输出(亮度)和颜色在改变之前和之后恒定，该方法使作为颜色传感器的输出的每个信号(R信号、G信号、B信号)的值在改变之前和之后恒定(或者使差值保持在预定范围内)。
在此处，参考图7，将描述根据修改的图像获取***的操作。图7是示出根据修改的图像获取***的操作实例的流程图。
在步骤S1100中，例如，如上所述，图像获取装置100的控制单元110基于入射到成像元件上的光量来预测照明光的照射区域的温度。作为照射区域的温度预测的结果，在控制单元110确定需要调节窄带光和宽带光的输出的情况下(例如，预测温度高于预定阈值的情况、预测温度以比预定阈值更快的速度增加的情况等)(步骤S1104/是)，在步骤S1108中，控制单元110基于从颜色传感器输出的信号，掌握在改变之前的关于照明光的信息。在此处，在改变之前从颜色传感器输出的R信号的值设置为CR，G信号的值设置为CG，并且B信号的值设置为CB。
在步骤S1112中，控制单元110减少作为宽带光的白光的光量。在步骤S1116中，控制单元110改变R光源单元212的驱动电流，并且确认从颜色传感器输出的R信号的值是否与作为改变之前的值的CR匹配，并且在R信号的值与CR不匹配的情况下(步骤S1120/否)，在步骤S1116中，再次改变R光源单元212的驱动电流。在R信号的值与CR匹配的情况下(步骤S1120/是)，对R光源单元212的处理结束。
在步骤S1124中，控制单元110改变G光源单元213的驱动电流，并且确认从颜色传感器输出的G信号的值是否与改变之前的值CG匹配，并且在G信号的值与CG不匹配的情况下(步骤S1128/否)，在步骤S1124中，改变G光源单元213的驱动电流。在G信号的值与CG匹配的情况下(步骤S1128/是)，G光源单元213的处理结束。
在步骤S1132中，控制单元110改变B光源单元214的驱动电流，并且确认从颜色传感器输出的B信号的值是否与作为改变之前的值的CB匹配，并且在B信号的值与CB不匹配的情况下(步骤S1136/否)，在步骤S1132中，再次改变B光源单元214的驱动电流。在B信号的值与CB匹配情况下(步骤S1136/是)，B光源单元214的处理结束。
通过上述操作，根据修改的控制单元110可以通过使用颜色传感器的更简单的方法在改变之前和之后降低照射区域的温度，同时使得照明光的输出(亮度)和颜色恒定(或者使得差异保持在预定范围内)。
<4.硬件配置>
接下来，参考图8，将详细描述根据本公开的控制单元110的硬件配置。图8是示出根据本公开的控制单元110的硬件配置的实例的框图。
控制单元110主要包括CPU 901、ROM 903和RAM 905。此外，控制单元110还包括主机总线907、桥接器909、外部总线911、接口913、输入装置915、输出装置917、存储装置919、驱动器921、连接端口923和通信装置925。
CPU 901用作算术处理装置和控制装置，并且根据记录在ROM 903、RAM 905、存储装置919或可移动记录介质927中的各种程序来控制控制单元110或图像获取装置100中的整体操作或其一部分。ROM 903存储要由CPU 901使用的程序、计算参数等。RAM 905暂时存储要由CPU 901使用的程序、在程序执行中适当改变的参数等。这些通过主机总线907彼此连接，主机总线907包括内部总线，例如，CPU总线。
主机总线907经由桥接器909连接到外部总线911，例如，***组件互连/接口(PCI)总线。
输入装置915是由用户操作的操作装置，例如，鼠标、键盘、触摸面板、按钮、开关、杆等。此外，输入装置915可以是例如使用红外线或其他无线电波的遥控装置(所谓的遥控器)或者是适合于操作控制单元110的外部连接装置929，例如，移动电话或PDA。此外，输入装置915包括例如输入控制电路，其基于用户使用上述操作装置输入的信息生成输入信号，并将该信号输出到CPU 901等。通过操作输入装置915，用户可以向控制单元110输入各种数据，并给出执行处理操作的指令。
输出装置917包括能够在视觉或听觉上向用户通知获取的信息的装置。该装置的实例包括：显示装置，例如，CRT显示装置、液晶显示装置、等离子体显示装置、EL显示装置或灯；音频输出装置，例如，扬声器或耳机；打印机装置；手机；传真；诸如此类。输出装置917输出例如由控制单元110执行的各种类型的处理获得的结果。具体地，显示装置将由控制单元110执行的各种类型的处理获得的结果显示为文本或图像。另一方面，音频输出装置将包括再现的音频数据、声学数据等的音频信号转换成模拟信号，以输出该信号。
存储装置919是用于存储数据的装置，其被配置为控制单元110的存储单元的实例。存储装置919包括例如磁存储装置(例如，硬盘驱动器(HDD))、半导体存储装置、光存储装置、磁光存储装置等。存储装置919存储由CPU 901执行的各种数据和程序、从外部获取的各种数据等。
驱动器921是用于记录介质的读取器/写入器，并且包含在控制单元110中或者外部附接到控制单元110。驱动器921读取记录在可移动记录介质927(例如，安装的磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器)上的信息，并将该信息输出到RAM 905。此外，驱动器921还可以将记录写入可移动记录介质927上，例如，安装的磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器。
可移动记录介质927例如是DVD介质、HD-DVD介质、蓝光(注册商标)介质等。此外，可移动记录介质927可以是紧凑型闪存(注册商标)(CF)、闪存、安全数字存储卡(SD存储卡)等。此外，可移动记录介质927可以是例如安装非接触型IC芯片的集成电路卡(IC卡)、电子装置等。
连接端口923是用于将装置直接连接到控制单元110的端口。作为连接端口923的一个实例，具有通用串行总线(USB)端口、IEEE 1394端口、小型计算机***接口(SCSI)端口等。作为连接端口923的另一实例，具有RS-232C端口、光音频终端、高清晰度多媒体接口(HDMI)(注册商标)端口等。通过将外部连接装置929连接到连接端口923，控制单元110直接从外部连接装置929获取各种数据，或者向外部连接装置929提供各种数据。
通信装置925例如是包括用于连接到通信网络931的通信装置等的通信接口。通信装置925例如是用于有线或无线局域网(LAN)、蓝牙(注册商标)、无线USB(WUSB)等的通信卡。此外，通信装置925可以是用于光通信的路由器、用于非对称数字用户线路(ADSL)的路由器、用于各种类型通信的调制解调器等。例如，通信装置925可以根据预定协议(例如，TCP/IP等)与互联网或另一通信装置发送和接收信号等。此外，连接到通信装置925的通信网络931包括通过有线或无线连接的网络等，并且可以是例如互联网、家庭LAN、红外通信、无线电波通信、卫星通信等。
在上面，已经示出了可以实现根据本公开的控制单元110的功能的硬件配置的实例。上述每个组件可以使用通用构件来配置，或者可以由专用于每个组件功能的硬件来配置。因此，根据上述实施方式或修改的每个实现的技术水平，可以适当地改变要使用的硬件配置。
<5.结论>
如上所述，根据本公开的图像获取***、图像获取方法、控制装置和控制方法能够通过预测由窄带光和宽带光生成的照明光照射的区域的温度，并基于预测控制窄带光和宽带光的输出，来防止发生热损坏。此外，根据本公开的图像获取***、图像获取方法、控制装置和控制方法能够使得照明光的输出(亮度)和颜色在上述控制之前和之后恒定。此外，根据修改的图像获取***、图像获取方法、控制装置和控制方法能够通过使用颜色传感器的更简单的方法使照明光的输出(亮度)和颜色在控制之前和之后恒定。
在上面，已经参考附图详细描述了本公开的优选实施方式；然而，本公开的技术范围不限于这些实例。显然，在本公开的技术领域中具有普通知识的人员可以在权利要求中描述的技术思想的范围内构思各种修改实例或校正实例，并且应当理解，修改实例或校正实例也属于本公开的技术范围。
例如，上述流程图中示出的步骤不必按照流程图中描述的顺序按时间顺序进行处理。换言之，这些步骤可以以不同于流程图所描述的顺序来处理，或者可以并行处理。
此外，图像获取装置100或光源单元200的功能配置可以适当地改变。例如，图像获取装置100或光源单元200的功能配置的一部分可以适当地包括在外部装置中。此外，图像获取装置100的一些功能可以由控制单元110来实现。此外，光源单元200的一些功能可以由图像获取装置100的各颜色光源控制单元220或控制单元110来实现。
此外，在确定仅通过控制窄带光和宽带光的输出不能防止热损坏的情况下，根据本公开的图像获取***可以执行减少照明光的光量和增加成像元件的增益的处理。例如，在照明光的发射端口由于错误操作等而过于接近照射目标的情况下，仅通过控制窄带光和宽带光的输出可能难以防止热损坏。此时，根据本公开的图像获取***可以通过执行减少照明光的光量和增加成像元件的增益的处理(或者切换到执行该处理的模式)来防止热损坏。
此外，上述各种类型的处理中的一些处理可以由观察者手动执行。例如，减少宽带光的输出和增加窄带光的输出的处理可以由观察者执行。此时，根据本公开的图像获取***可以执行辅助处理，例如，提供各种类型的信息(关于光量的信息、关于色温的信息、关于照射区域的温度的信息等)，使得观察者能够更适当地工作。
此外，本说明书中描述的效果仅仅是说明性的或示例性的，而不是限制性的。即，通过本说明书的描述以及上述效果或者代替上述效果，根据本公开的技术可以显示对本领域技术人员来说显而易见的其他效果。
注意，以下配置也属于本公开的技术范围。
(1)一种图像获取***，包括：
第一光源单元，其发射在特定频带中具有峰值强度的窄带光；
第二光源单元，其发射具有比特定频带宽的频带的宽带光；
生成单元，其通过使用窄带光和宽带光生成多路复用光；
成像单元，其对多路复用光的照射目标成像；
预测单元，其对照射目标中用多路复用光照射的区域的温度进行预测；以及
控制单元，其基于预测执行窄带光和宽带光的输出的控制。
(2)根据(1)的图像获取***，其中，
在预测温度高于预定值的情况下，控制单元减少宽带光的输出并增加窄带光的输出。
(3)根据(1)或(2)的图像获取***，其中，
在预测温度低于预定值的情况下，控制单元增加宽带光的输出并减少窄带光的输出。
(4)根据(1)至(3)中任一项的图像获取***，其中，
控制单元执行控制，使得在控制之前和在控制之后，多路复用光的光量保持在恒定值或为距恒定值预定范围内的值。
(5)根据(1)至(4)中任一项的图像获取***，其中，
控制单元执行控制，使得在控制之前和在控制之后，多路复用光的色温保持在恒定值或为距恒定值预定范围内的值。
(6)根据(4)或(5)的图像获取***，其中，
控制单元基于输入多路复用光的颜色传感器的输出来执行控制。
(7)根据(1)至(6)中任一项的图像获取***，其中，
在控制之前和在控制之后，成像单元将成像元件的增益保持在恒定值或为距恒定值预定范围内的值。
(8)根据(1)至(7)中任一项的图像获取***，其中，
预测单元基于来自照射目标的反射光或散射光在成像单元上的入射来执行预测。
(9)根据(8)的图像获取***，其中，
预测单元基于入射来预测发射多路复用光的发射端口和照射目标之间的分离距离，并基于分离距离执行预测。
(10)根据(1)至(7)中任一项的图像获取***，其中，
预测单元基于照射目标成像的捕获图像的分析或者照射目标成像的热成像输出来执行预测。
(11)根据(1)至(10)中任一项的图像获取***，其中，
生成单元生成为白光的多路复用光。
(12)根据(11)的图像获取***，其中，
第一光源单元发射多种类型的窄带光，这些窄带光通过彼此多路复用而生成白光。
(13)根据(11)或(12)的图像获取***，其中，
第二光源单元发射白光，作为宽带光。
(14)根据(1)至(13)中任一项的图像获取***，其中，
图像获取***是内窥镜***或显微镜***。
(15)一种由计算机执行的图像获取方法，图像获取方法包括：
发射在特定频带中具有峰值强度的窄带光；
发射具有比特定频带宽的频带的宽带光；
通过使用窄带光和宽带光生成多路复用光；
对多路复用光的照射目标成像；
对照射目标中用多路复用光照射的区域的温度进行预测；并且
基于预测执行窄带光和宽带光的输出的控制。
(16)一种控制装置，包括：
控制单元，其基于通过使用在特定频带中具有峰值强度的窄带光和具有比特定频带宽的频带的宽带光生成的多路复用光的照射区域的温度的预测，来执行窄带光和宽带光的输出控制。
(17)一种由计算机执行的控制方法，控制方法包括：
基于通过使用在特定频带中具有峰值强度的窄带光和具有比特定频带宽的频带的宽带光生成的多路复用光的照射区域的温度的预测，来执行窄带光和宽带光的输出控制。
附图标记列表
100图像获取装置
110控制单元
120光导
130照明光学***
140物镜光学***
150中继光学***
160图像形成光学***
170成像单元
200光源单元
210各颜色光源单元
220各颜色光源控制单元
230多路复用光学***。

Claims (16)

1.一种图像获取***，包括：
第一光源单元，所述第一光源单元发射在特定频带中具有峰值强度的窄带光；
第二光源单元，所述第二光源单元发射具有比所述特定频带宽的频带的宽带光；
生成单元，所述生成单元通过使用所述窄带光和所述宽带光生成多路复用光；
成像单元，所述成像单元对所述多路复用光的照射目标成像；
预测单元，所述预测单元对所述照射目标中用所述多路复用光照射的区域的温度进行预测；以及
控制单元，所述控制单元基于所述预测执行所述窄带光和所述宽带光的输出的控制；
其中，在预测所述温度高于预定值的情况下，所述控制单元减少所述宽带光的输出并增加所述窄带光的输出。
2.根据权利要求1所述的图像获取***，其中，
在预测所述温度低于预定值的情况下，所述控制单元增加所述宽带光的输出并减少所述窄带光的输出。
3.根据权利要求1所述的图像获取***，其中，
所述控制单元执行所述控制，使得在所述控制之前和在所述控制之后，所述多路复用光的光量保持在恒定值或为距所述恒定值预定范围内的值。
4.根据权利要求1所述的图像获取***，其中，
所述控制单元执行所述控制，使得在所述控制之前和在所述控制之后，所述多路复用光的色温保持在恒定值或为距所述恒定值预定范围内的值。
5.根据权利要求3所述的图像获取***，其中，
所述控制单元基于输入所述多路复用光的颜色传感器的输出来执行所述控制。
6.根据权利要求1所述的图像获取***，其中，
在所述控制之前和在所述控制之后，所述成像单元将成像元件的增益保持在恒定值或为距所述恒定值预定范围内的值。
7.根据权利要求1所述的图像获取***，其中，
所述预测单元基于来自所述照射目标的反射光或散射光在所述成像单元上的入射来执行所述预测。
8.根据权利要求7所述的图像获取***，其中，
所述预测单元基于所述入射来预测发射所述多路复用光的发射端口和所述照射目标之间的分离距离，并基于所述分离距离执行所述预测。
9.根据权利要求1所述的图像获取***，其中，
所述预测单元基于所述照射目标成像的捕获图像的分析或者所述照射目标成像的热成像输出来执行所述预测。
10.根据权利要求1所述的图像获取***，其中，
所述生成单元生成为白光的所述多路复用光。
11.根据权利要求10所述的图像获取***，其中，
所述第一光源单元发射多种类型的所述窄带光，所述窄带光通过彼此多路复用而生成白光。
12.根据权利要求10所述的图像获取***，其中，
所述第二光源单元发射白光，作为所述宽带光。
13.根据权利要求1所述的图像获取***，其中，
所述图像获取***是内窥镜***或显微镜***。
14.一种由计算机执行的图像获取方法，所述图像获取方法包括：
发射在特定频带中具有峰值强度的窄带光；
发射具有比所述特定频带宽的频带的宽带光；
通过使用所述窄带光和所述宽带光生成多路复用光；
对所述多路复用光的照射目标成像；
对所述照射目标中用所述多路复用光照射的区域的温度进行预测；并且
基于所述预测执行所述窄带光和所述宽带光的输出的控制；
其中，在预测所述温度高于预定值的情况下，减少所述宽带光的输出并增加所述窄带光的输出。
15.一种控制装置，包括：
控制单元，所述控制单元基于通过使用在特定频带中具有峰值强度的窄带光和具有比所述特定频带宽的频带的宽带光生成的多路复用光的照射区域的温度的预测，来执行所述窄带光和所述宽带光的输出的控制，
其中，在预测所述温度高于预定值的情况下，所述控制单元减少所述宽带光的输出并增加所述窄带光的输出。
16.一种由计算机执行的控制方法，所述控制方法包括：
基于通过使用在特定频带中具有峰值强度的窄带光和具有比所述特定频带宽的频带的宽带光生成的多路复用光的照射区域的温度的预测，来执行所述窄带光和所述宽带光的输出的控制，
其中，在预测所述温度高于预定值的情况下，减少所述宽带光的输出并增加所述窄带光的输出。
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