JP2018537654A - スペクトルイメージング用の照明装置 - Google Patents

Abstract

別個の照明光源のアレイと伝送が実施可能なマルチファセット鏡を組み込んでいる照明システム。マルチファセット鏡は異なる位置に置かれた複数の別個の照明光源からの複数の入射ビームを受け取り、その後、光学的／撮像装置による又は下流の光学／撮像装置に動作可能に接続された光ガイド伝送装置による直接受入れのための共通の位置に出力光を伝送する。そのような可動部が必要ない複数の光源を選択的に電気的に稼動及び稼動停止することにより、個々の光源は選択され及び／又は定められた順序で結びつけられ得る。異なる光源にパルスを流すことにより、光学／撮像システムには撮像に使用するための狭帯域幅照明が供給される。特定用途用のカスタム調整された照明スペクトルを生成することを望むなら、いくつかの照明光源からの複数の出力を組み合わせることもできる。【選択図】 図１

Description

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本出願は、２０１５年９月２４日に出願した米国仮出願第６２／２２２，９６３号を基礎とし、その優先権の利益を求める。このような仮出願の内容全体は本明細書に完全に記載されているかのように参照により本出願に包含される。

この開示は照明及び光学装置に関する。より具体的には、この開示は、内視鏡や顕微鏡などのような動作可能に接続された光学／撮像装置への供給のために、複数の発光ダイオード、複数のレーザーダイオード等のような別個の単一帯域発光源からの出力を選択的に伝えるように構成されたシステムに関する。別個の光源からの共通の出力路は、波長帯域及び照度が、個々の単一帯域発光源のいずれか、及び／又はそのような発光源の組み合わせから選択されるように生成されてもよい。本開示は、光学／撮像システムへの伝送のために別個の単一帯域発光源からの複数の出力を合成する方法にも関する。

反射率及び蛍光撮像は多くの医療及び研究用途において使用される。ほんの一例として、そのような撮像技術は、内視鏡検査、顕微鏡検査、皮膚科学、眼科学等の分野で使用されている。ある使用環境において、白色光内視鏡検査（ＷＬＥ）は結腸癌スクリーニングに使用される。しかしながら、従来のＷＬＥは天然組織コントラスト（反射率）に依存し、実質的な特異性を欠いている。自家蛍光イメージング（ＡＦＩ）及び狭帯域光観察（ＮＢＩ）は、結腸癌を検知する能力を高めるために適用される。これらの手法は、一部の例では、増加した感度及び特異性を示している。しかしながら、特異性は、取得された一つ又は二つの波長帯域中の情報が不十分なため、まだ比較的劣っている。したがって、ＡＦＩ又はＮＢＩを使用して健全な組織からの自家蛍光の存在下において多くのバイオマーカーに関連した蛍光の変化を検知することはとてもできない。

研究により、観察用の腫瘍及び他の材料はしばしば周囲の組織や材料とは異なる反射率及び／又は蛍光スペクトルを有することが実証されている。広い波長スペクトルを使用したサンプリングは、増加した感度及び／又は特異性をもたらす。そのようなサンプリングを行う一つの方法は、広いスペクトル領域にわたって別個の狭い波長帯域を有する照明を提供することである。

同業者によって理解されるように、蛍光は、蛍光分子に照射された特定の波長の光が、励起として知られているプロセスで電子を高エネルギー状態にさせる化学的プロセスである。これらの電子は、低エネルギー状態に戻りより低い波長の光を放射するまでに、一時的に、およそ1ナノ秒間、高エネルギー状態になる。このプロセスは蛍光発光又は蛍光と呼ばれる。

ある典型的な蛍光撮像用途においては、一つ又は複数の励起波長を提供する照射装置とともに、１種類以上の蛍光物質又は蛍光分子（蛍光染料とも呼ばれる）が使用される。異なる蛍光分子は、視覚的に異なる発光スペクトルを有するように選択することができる。通常、異なる蛍光分子は典型的には異なる励起波長を有するので、蛍光分子を選択的に励起することができる。したがって、励起光は理想的には明確に定義された帯域幅を有するべきである。さらに、発生する蛍光プロセスの可能性を増やすように強い光を使用することが望ましい。

従来の蛍光照明器は、光源として、キセノン又は水銀球などの金属ハロゲン化物アークランプ電球に頼っている。これらのランプによって生成された広い波長スペクトルを特定の色又は帯域通過フィルタと組み合わせたときに、異なる照射波長を選択することができる。しかしながら、この波長選択及び光形成プロセスは、非常にエネルギー非効率的である。この点に関して、キセノン又は水銀球によって生成された波長スペクトルの比較的小さい部分のみを選択することは、ランプから出力された光の大部分を使用しないことになる。さらに、波長選択や帯域通過フィルタは、特に典型的な多波長用途において機械的回転ホイール上に設置されたときに、コストがかかり、そして比較的遅くなる可能性がある。

金属ハロゲン化物アークランプ電球を使用する場合、異なる波長を選択できる速度は、様々なフィルタを所定の位置に移動させる機械的な動きによって制限される。フィルタホイールの動きの鈍さや信頼性の欠如、及びエネルギー・カップリングの効率の悪さに加えて、金属ハロゲン化物アークランプは電球の限られた寿命によっても妨害される。光出力の強度は電球の使用により低下し、そしていったん電球を使い果たすと、ユーザーは電球を交換して、続いて照明器が以前と同じように働くという保証がない光学を再調整するという、複雑で費用のかかるプロセスを経なければならない。これらの不利益は、複数の電球の可変な出力を扱わなければならないユーザー、及び、電球を交換する必要があるときに、光学的アライメントに熟練していなければならない、又は専門家に依頼しなければならないユーザーが、一貫した結果を得ることを困難で不便にしている。

発光ダイオード（ＬＥＤ）は、固体状態の半導体ベースの光源である。現代のＬＥＤは、紫外線（ＵＶ）から赤外線（ＩＲ）まで及ぶ別個の発光波長を提供するために利用可能である。光源としてＬＥＤを使用すると、金属ハロゲン化物アークランプの多くの制限を克服することができる。ほんの一例として、ＬＥＤの寿命は、典型的には、約１０，０００時間は超えるとされており、金属ハロゲン化物アークランプのそれよりはるかに長い。さらに、電力出力は、ＬＥＤの全寿命にわたって無視できるほどに変わる。また、ＬＥＤチップのスペクトル出力の帯域幅は、蛍光用途においては追加の帯域通過フィルタの必要性を減らす又は無くすことができるくらい典型的には狭い（＜３０ｎｍ）。さらに、一つの（複数の）ＬＥＤチップを介して電流を変えることにより、ＬＥＤからの出力光の強度を速く且つ正確に電子的に制御することができるのに対し、金属ハロゲン化物照明器では、電球の出力強度は一定であり、そして複数の開口部又は複数の減光フィルタが鏡顕微使用に入る光を減衰するために使用される。

従来、別個の光源から共通の撮像装置へ出力を伝えること、及び／又は、そのような装置での使用のためにある光源から別の光源に急速に変えることは難しかった。具体的には、そのような別個の光源は、異なる位置に配置された別個のユニットであるので、効果的な使用のために多数のそのような光源を光学／撮像装置に稼動可能に接続する効率的な方法はなかった。これは、異なる励起波長で複数のイメージを迅速に得ることへのイメージング用途におけるＬＥＤ光源の利用を実質的に制限している。ＬＥＤ光源（及び他の離散波長光源）を使用することが難しいのには、主に二つの要因がある。第一に、そのような別個の光源の強度は比較的弱い傾向があり、強度を反射率又は蛍光イメージング用途に望ましいレベルに増加させるために、別個の源からの出力を合成して整列させる便利な方法がない。第二に、たとえ光出力の強度が特定の用途に適していたとしても、広いスペクトル域にわたって迅速な撮像を可能にするように異なる波長を有する異なる光源からの出力を迅速に切り替える便利な方法がない。

したがって、複数のＬＥＤ、複数のレーザーダイオードなどのような別個の広帯域又は狭帯域の照明光源からの光出力を光装置に効率的に伝えるように適用される装置及び方法が持続的に要求されている。単なる一例であって、限定されないが、そのような照明装置は、組織の構造及び分子構成中の病理特有変化を明らかにすることができるハイパースペクトル反射率又は蛍光撮像内視鏡又は顕微鏡に使用されてもよく、それにより結腸や他の組織における早期発見や病理過程の差別化を可能にすることができる。

本開示は、複数のＬＥＤや複数のレーザーダイオード等のような別個の照明光源のアレイとの有効な伝達においてマルチファセット鏡（multi-faceted mirror）を組み込んだ照明システムを提供することにより、先行技術に優る利点及び代替を提供する。マルチファセット鏡は異なる位置に配置された別個の照明光源からの入射光線ビームを受け付け、その後、光学／撮像装置による、又は、下流の光学／撮像装置に稼動可能に接続された液体ライトガイド、光ファイバケーブル束などの光ガイド伝送装置による、直接の受け入れのための共通の位置に、反射された出力を伝送してもよい。部品を移動させる必要なく個々の光源を選択的に電子的に稼働させたり停止させたりすることにより、これらの光源はユーザーの望むように選択及び／又は組み合わせられてもよい。照明光源にパルスを流すこと（pulsing）により、光学／撮像システムに撮像で用いる狭帯域照明の供給が提供されてもよい。もし特定用途のためにカスタム調整された照明スペクトルを生成することを望む場合、いくつかの照明光源からの複数の出力（つまり、複数の波長）を組み合わせることもできる。

一つの例示的な様態によると、本開示は、光学撮像装置に所定の（defined）波長光を供給するように適用される照明システムを提供する。前記照明システムは、上面と、底面と、前記上面と前記底面との間で伸びる中心軸を有する鏡を含む。複数のファセット周面（faceted perimeter surfaces）は前記鏡の周囲のまわりに隣り合って配置される。複数の選択的に稼動可能な所定の波長光源は鏡のまわりに円周方向に配置してもよい。前記複数の光源の少なくとも一部は、所定の波長の別個の光放射を入射強度で前記鏡上の複数の対向するファセット周面に向けるように適用される。この点に関して、用語「入射強度」は、前記鏡に向けられた光源からの生の出力の強度を示すことを意図する。これらの光放射は、光学撮像装置による使用のために十分な強度の反射された光出力を生成するために、前記複数の対向するファセット周面によって反射される。複数のファセット周面からの複数の反射された光出力は共通の反射位置に向けられる。照明システムは、光学撮像装置に動作可能に連結された光ガイドを必要に応じて含んでいてもよい。前記複数の光源の一つ以上の選択的な稼動時に、前記稼動された光源からの反射光が前記光ガイドを介して前記光学撮像装置に供給されるように、前記光ガイドは、光学撮像装置への伝送のための前記複数のファセット周面からの複数の反射された光出力を受け取るために置かれた光取入口を含む。また、必要に応じて、前記複数の反射された光出力は、途中の光ガイドなしに、前記光学撮像装置の入力に直接的に連結されてもよい。

前記照明装置の他の目的及び利点は、図面に描かれそして示されている、いくつかの例示的な実施形態の記述から明らかになるであろう。

図１は、別個の狭波長帯域源からの複数の光出力を組み合わせること及び整列することに使用するための本開示と一致するシステムの概略図である。 図２は、光学装置に稼動可能に接続された光ガイドによる受付のための、多様な別個の光源から共通の位置に反射光を伝える図１に示されたシステムのマルチファセット鏡アレイの概略図である。

例示的な実施形態が例証され、詳細に説明される前に、本発明の適用や解釈は、以下で説明する又は図面に示す部品の詳細や配列に制限されないと理解されるべきである。むしろ、本発明は他の実施形態をとることができ、様々な方法で実施、実行されることができる。さらに、ここで使用される表現及び用語は単に記述のためのものであり、制限的なものと見なされるべきでないと理解されるべきである。「含む」や「具備する」といった用語やこれらの変化語のここでの使用は、その後に述べられた要素又はその等価物を包含することを意図しており、追加の要素やその等価物も同様である。

様々な図面をこれから参照するが、同様の要素は様々な図において同様の参照番号で示されている。図１及び３は、別個の狭帯域光源からの光出力を集め、これらの出力を顕微鏡や内視鏡などの光学撮像装置に用いる本開示と一致する例示的な照明システム８を概略的に示す。

図に示された例示的なシステムでは、マルチファセット構造（multi-faceted construction）の実質的にドーム形の鏡１０が、別個の狭帯域光源１５からの光放射１２を集めて導くために使用される。単なる一例であって、限定されないが、複数の光源１５は、所定の狭帯域波長で複数の光放射１２を生成するための電流の選択的な供給によって個別に稼動されることのできる、複数のＬＥＤや複数のレーザーダイオードであってもよい。この点において、どの光源１５（又は光源の組合せ）を任意の所定の時間に稼働させるかをユーザーが制御できるように、光源１５を稼動及び稼動停止させてもよい。特に、このような稼動及び稼動停止は、特定の撮像用途のための複数の光源１５（個別又は組合せ）に対して望まれる稼動シークケンスを提供するために、コンピュータやプログラマブル論理制御装置などを使用して、予めプログラムされた命令（pre-programmed instructions）に従って制御されてもよい。

図２に最もよく示されているように、鏡１０は複数の光源１５から複数の光放射１２を受け取り、対応する反射された光出力１８を、撮像機能のために供給された光を使用する顕微鏡や内視鏡などの光学撮像装置２２への伝送のための光ガイド２０に送る。また、必要に応じて、反射された光出力１８は、照明システム８又はその機能を変更する必要なく、途中の光ガイド２０なしに、光学撮像装置２２のための入力に直接的に向けられてもよい。複数の反射された光出力１８は、光ガイド２０又は撮像装置２２に個別に又は２以上のグループに組み合せて送られてもよい。この点において、複数の反射された光出力１８は複数の稼動された光源１５に対応し、これらの稼動された光源からの複数の入射光放射１２の帯域幅内の波長を持つ。すなわち、複数の稼動された光源と複数の反射された光出力との間には一対一の対応がある。必要に応じて、光学フィルタは同業者に周知のようにこれらの光源からの入射光照射の帯域幅を狭めるために複数の光源１５の一つ又は複数の前に置いてもよい。単なる一例であって、限定されないが、ある光源１５が２０ｎｍの波長帯域を有する光を放射する場合、同じピーク波長を維持したまま、対応する光放射の波長を１０ｎｍ以下に狭めるために、バイパスフィルタを使用してもよい。

用語“光ガイド”は、光学撮像装置２２への伝送のための光入力を受け取るように適用される任意の適切な光伝送装置２を参照するように意図されていると理解されるべきである。単なる一例であって、限定されないが、使用され得る例示的な光ガイド２０は、同業者に周知されているように、光ファイバケーブル等と同様に、いわゆる“液体ライトガイド（liquid light guide）”を含んでもよい。実際の構成にかかわらず、光ガイド２０が使用される場合、このような光ガイドは、入出力間の強度の損失が比較的低い高効率の光伝達に特徴づけられることが望ましい。光ガイド２０は、また光学装置２２の遠隔配置を促進するように、非線形の湾曲したガイドパスに沿って効率的に光伝達を運ぶように好ましくは適用されるであろう。

図１および２を合わせて参照すると、図示された例示的な構成においては、狭帯域光放射１２を供給する１６個の光源１５が、マルチファセット鏡１０の周囲に配置されてもよい。当然ながら、必要に応じて、より多くの又は少ない数の光源が同様に使用されてもよい。ある例示的な実施形態では、複数の光源１５の各々は、異なる別個の波長帯域の光放射１２を生成してもよい。しかしながら、別の例示的な実施形態では、二つ以上の光源１５が実質的に同じ波長帯域の光放射１２を生成するように、複数の光源１５を選択してもよい。したがって、複数の光源１５は、複数の光放射１２に１から“ｎ”までの任意の数の異なるピーク波長を提供するように選択されてもよいことが意図され、ここで、“ｎ”は設けられた別個の光源の総数に等しい。

図２に最もよく示されているように、図示された例示的な構成においては、鏡１０は実質的にドーム形であり、互いに概して平行に配向された実質的に平坦な底面２６と実質的に平坦な上面２８とを備えた錐台を概して規定している。当然ながら、必要に応じて、他の任意の数の構成がいくつでも同様に使用されてもよい。単なる一例であって、限定されないが、必要に応じて、平坦な上面２８及び／又は平坦な底面２６は、非平坦な面に置き換えられてもよい。例示されるように、この例示的な構成では、上面２８は、光ガイド２０（また、光ガイド２０が使用されない場合は光学撮像装置２２）と対面する関係になるように置かれており、底面２６より小さな直径を有する。複数のファセット上部周面（faceted upper perimeter surfaces）３０は、上面２８から下方に且つ放射状の傾斜関係（angled relation）をもって伸びている。図示されるように、複数のファセット上部周面３０は各々実質的に形状が台形でもよく、そして、互いに実質的に同等の寸法を有してもよい。好ましくは、複数のファセット上部周面３０は、実質的に隙間なく、鏡１０の全周囲に関して互いに直接隣接して協調的に配置される。以下により十分に述べられるように、複数のファセット上部周面の各々は、光ガイド２０又は光学撮像装置２２へのその後の反射による伝送のために、別個の光源１５からの対向する狭帯域光放射１２のための反射面を規定してもよい。

図示された例示的な構成においては、鏡１０は、底面２６とファセット上部周面３０との間に配置され、実質的に円筒状のベース部３６を含んでいてもよい。図示されるように、複数の実質的に長方形又は正方形の下部周面４０がベース部３６の周囲に配置されてもよい。図示された例示的な構成では、下部周面４０は実質的に垂直であり、実質的に隙間なく鏡１０の全周囲に互いに直接隣接して協調的に配置されている。しかしながら、必要に応じて、他の幾何学的配置が同様に使用されてもよい。図示されるように、複数の上部周面３０の各々下端が整列された複数の下部周面４０の上端も規定するように、複数の下部周面４０の各々は、対応する複数の上部周面３０のうちの一つと整列されてもよい。

一つの例示的な実践によると、好ましい鏡１０は単一の被覆金属構造として形成されてもよいことがわかった。特に、反射性のオーバーコートが付いたアルミニウムの単一構造は、紫外線から赤外線波長まで及ぶ広いスペクトルにわたって優れた光反射率を提供することがわかった。これに関して、アルミニウムは、広い反射率曲線を有するが、酸化の影響を受けやすい。したがって、ＡｌＭｇＦ_２などのような誘電性のオーバーコートの適用は耐久性を促進するのに望ましいかもしれない。

単なる一例であって、限定されないが、一つの望ましい鏡１０は、例えばＡｌ ６０６１のようなアルミニウム合金の塊を機械加工して図１及び２に関して図示及び記載されているような形に形成し、その後ＡｌＭｇＦ_２のオーバーコートを付けて形成してもよいことがわかった。一つの例示的な構成では、そのような鏡１０は、機械加工中心厚が１．０２４インチ及び機械加工エッジ厚（つまり、ベース部３６の厚さ）が０．６３０インチである２．４２２インチの最終機械加工径を持って形成された。表面仕上げは、４０オングストローム未満の厚さで適用された。当然ながら、これらの寸法は単なる例示的なもので、必要に応じて、他の適切な構成が同様に使用されてもよいと理解されるべきである。

最も理解されているように、説明したような適切な鏡は、これまで商業ベースで利用できていない。しかしながら、構成の材料は、この開示と一致する適切な鏡が必要に応じて同業者によってカスタム機械加工され、そして、被覆されるように利用することができる。

図１に最もよく示されているように、各光源１５は、その出力が専用の集束レンズ５２に向かって放射状に内側に向けられるように、整列ブラケット５０に保持されてもよい。図示されるように、例示的な構成では、複数の光源１５は、鏡１０から放射状に外側に実質的に等しい距離で実質的に円形パターンに配置されている。したがって、複数の光源１５及び鏡１０は、互いに同心円状に配置される。

稼動中、所定の波長の別個の光放射は、放射状に内側に、そして、関連する集束レンズ５２を通り抜けて、鏡１０の中心軸５４（図２）に実質的に垂直な方向に伝送される。図示されるように、中心軸５４は、上面２８及び底面２６に実質的に垂直な鏡１０の厚さ寸法を通して伸びている。この配置では、複数の上部周面３０は前記中心軸に対して同心である。集束レンズ５２を去った後、所定の光源１５からの光放射１２は、光ガイド２０への反射及び伝送に関して上述したように、鏡１０上の複数のファセット上部周面３０の対向する一つのファセット上部周面３０で鏡１０と交わる。

一つの例示的な実践によると、複数のファセット上部周面３０はそれぞれ中心軸５４に対して約２５〜６５度の範囲で鋭角を形成するように傾斜を有していてもよい。より望ましくは、複数のファセット上部周面３０はそれぞれ中心軸５４に対して約４０〜５０度の範囲で鋭角を形成するように傾斜を有していてもよい。最も望ましくは、複数のファセット上部周面３０はそれぞれ中心軸５４に対して約４５度の鋭角を形成するように傾斜を有していてもよい。当然ながら、必要に応じて、他の角度を使用してもよい。

図示された例示的な構成では、複数の上部周面３０は、複数の対向する光源１５からの複数の光照射が反射して上面２８の上方の位置で中心軸５４に実質的に整合して共通の反射位置５８で概して集束するように、傾斜している。図２を見ると最もよくわかるように、共通の反射位置５８は、光ガイド２０の光取入口６０の位置に概して一致する。また、光ガイド２０を使用しない場合は、共通の反射位置５８は、光学撮像装置２２の光取入口６２の位置に概して一致する。したがって、鏡１０のまわりの種々の周辺位置に設置された別個の光源１５からの複数の反射された光出力１８は、共通の光ガイド２０又は光学撮像装置２２による受け取りのための共通の取入口位置に反射されてもよい。

共通の反射位置５８に向けられることに加えて、鏡１０から去る反射された光出力１８は、光ガイド２０又は光学撮像装置２２による反射光の受け取りを促進するために、好ましくは、光ガイド２０又は光学撮像装置２２の光取入口に対して比較的急な接近（approach）の角度を有する。これに関して、鏡１０を出る反射された光出力１８と中心軸５４との間の夾角６４は、対向する光ガイド２０又は直接的に結合された光学撮像装置２２による受光角よりも実質的に小さいことが好ましい。これに関して、鏡１０から去る反射された光出力１８と中心軸５４との間の角度は、好ましくは、光ガイド２０又は直接的に結合された光学撮像装置２２の受光角６８の１／２の約８０％未満、そして、好ましくては、光ガイド２０又は直接的に結合された光学撮像装置２２の受光角６８の１／２の約５０％程度であることが好ましい。このような配置は、顕微鏡や内視鏡のような光学撮像装置２２への後続の伝送のための、光ファイバケーブルや液体ライドガイドなどの光ガイド２０への反射された光出力の結合を高い効率で促進し、ここで、伝送された光は反射率又は蛍光イメージニングのために用いられてもよい。同様に、そのような配置は、光ガイド２０が使用されない場合には、光撮像装置２２への反射された光出力の直接的な結合を高い効率で促進する。

説明したようなファセット鏡１０の使用は、共通の反射位置５８への光の高効率の伝送を可能とする。この点に関して、レーザーダイオード等からの高集中（つまり、狭ビーム）の光放射１２を使用することは、光放射１２の照明強度の少なくとも８０％である照明強度を有する反射された光出力１８を生みだす。理解されるように、もし（高出力ＬＥＤなどからの）光放射１２がより分散されると、より少ない光が鏡１０上の対向する周面３０に衝突し得り、これにより、反射される光放射の割合及びその結果として起こる反射された光出力の相対強度は低減する。しかしながら、約４０ｍＡ〜２００ｍＡのオーダーの電流で駆動される比較的高出力のＬＥＤを使用し、図１及び２に示されるようなカスタム機械加工された鏡アレイと併用するときには、各波長帯域に対して約５ｍＷ〜５０ｍＷ以上の反射光電力レベルをそれにもかかわらず生み出すことがわかった。このような強度は、多くの高速撮像用途に適している。さらに、特定の用途に対して付加的な光学パワーが必要な場合には、照明システム８は、別個の光源１５を単に同時に稼動させることによって、強度を高めるために二つ以上の反射された光出力を合成する能力を促進する。

別個の波長光源１５から光学撮像装置２２への光の（直接的又は中間の光ガイド２０を介しての）選択的な伝送を促進する本開示と一致する構成は、これまでは実質的に実用的ではなかった広範囲の撮像機会を提供する。これに関して、本開示と一致するシステムは、同業者にはよく理解されるように、手動又はプログラム可能なスイッチを使用して所望の光源を単に稼動することにより、所定の波長を有する個々の光源１５からの、及び／又は、組み合わさった光源１５（各々が所定の波長を有する）からの光の伝送が可能になる。さらに、伝送される光の強度を増加するために、同じ波長を有する二つ以上の光源１５の同時稼動を用いてもよく、それにより反射的カップリングに起因するいかなる伝送損失を克服する。

単なる一例であって、限定されないが、一つの例示的な実施では、個々のＬＥＤは、別個の波長の光ビームを光学撮像装置２２に伝達するように、選択的にパルスが流されてもよい。異なるＬＥＤが稼動されるので、複数の測定は異なる波長を使用して行うことができる。したがって、光学／撮像システムは、画像取得を実行する際に、所定の方法で波長間を容易に切り替えることができる。重要なことには、本開示と一致するシステムは、稼動された複数の光源を切り替えるために、従来のフィルタホイールなどのようないかなる機械の部品にも依存しない。むしろ、鏡１０及び複数の光源１５がいったん配置されると、追加の物理的操作は必要されず、そして複数の光源は所望の用途に適した単純なプログラミング論理を使用して容易に操作することができる。

当然のことながら、上述のものの変更及び修正は、本開示の範囲内である。発明を説明する文脈における（特に以下の特許請求の範囲の文脈における）用語“一つ（a）”及び“一つ（an）”及び“前記（the）”及び同様の指示物の使用は、ここに示されていたり又は明らかに文脈に矛盾しない限り、単数と複数の両方を含有するものと解釈されるべきである。

用語“具備している（comprising）”、“有している（having）”、“含んでいる（including）”、“含有している（containing）”という用語は特に明記しない限りオープン・エンド用語(つまり“含むが、これには限定されない”を意味している)として解釈されるべきである。明細書中における値の範囲の列挙は、明細書中で別段の指示がない限り、その範囲内に収まる各別個の値を個々に参照する省略表現法としての役割を果たすことを意図しているに過ぎず、各別個の値は個々に記載されるように明細書に含まれる。

本明細書中に記載される全ての方法は、本明細書中で他に指示されない限り又は文脈によって明らかに矛盾しない限り、任意の適当な順序で実施することができる。明細書で提供された任意及び全ての例、又は例示的な言葉(例えば“などの（such as）”)は、本発明をより明らかにすることを単に意図しており、別段の請求がない限り、発明の範囲を限定するものではない。明細書中のいかなる言葉も、発明の実施に不可欠な非請求の要素を示すものとして解釈されるべきではない。

この発明の好ましい実施形態は明細書に記載され、発明を実施するための発明者に知られた最良のモードを含んでいる。それらの好ましい実施形態の変形例は、上述の記載を読むことで当業者には明白になるであろう。発明者らは、当業者がそのような変化例を適宜使用することを期待し、そして発明者らは本発明が明細書に具体的に記述されたのとは別のやりかたで実行されることも意図している。したがって、この発明は、適用法によって許可されるように明細書に添付された特許性に記載された主題の全ての修正及び等価物を含んでいる。さらに、本明細書中で他に指示されない限り又は文脈によって明らかに矛盾しない限り、その全ての可能な変形例における上述の要素の任意の組合せは本発明に包含される。

Claims (21)

1. 光学撮像装置に所定の波長光を供給するように適用される照明システムであって、
   上面と、底面と、前記上面と前記底面との間で延びる中心軸とを具備する鏡であって、複数のファセット周面が前記鏡の周囲のまわりに隣り合って配置される鏡；
   前記鏡のまわりに円周方向に配置され、選択的に稼動可能な複数の所定の波長光源であって、前記複数の光源の少なくとも一部は所定の波長の別個の光放射を入射強度で前記鏡上の複数の対向するファセット周面に向けるように適用され、前記複数の光放射は少なくとも約５ｍＷの反射強度を有する反射された光出力を生成するために前記複数の対向するファセット周面によって反射され、前記複数の光源の一つ以上の稼動時に前記複数の光源の一つ以上からの反射光が前記光学撮像装置に供給されるように、前記複数の対向するファセット周面からの前記複数の反射された光出力は共通の反射位置に向けられる、複数の所定の波長光源；及び必要に応じて、
   前記光学撮像装置に動作可能に連結された光ガイドであって、前記光学撮像装置への伝送のために前記複数の対向するファセット周面から前記複数の反射された光出力を受け取るために置かれた光取入口を有する前記光ガイド
   を具備する照明システム。
2. 前記鏡は、実質的にドーム形である請求項１に記載の照明システム。
3. 前記鏡は、実質的に平坦な上面と実質的に平坦な底面とを有する請求項２に記載の照明システム。
4. 前記鏡は、単一の金属構造からなる請求項１に記載の照明システム。
5. 前記鏡は、機械加工されたアルミニウム合金の一片から形成される請求項４に記載の照明システム。
6. 前記鏡は、ＡｌＭｇＦ_２のコーティングで覆われている請求項５に記載の照明システム。
7. 前記複数のファセット周面は、前記中心軸に対して約２５度から約６５度の角度で、前記上面から、下方に且つ放射状に、傾斜する請求項１に記載の照明システム。
8. 前記複数のファセット周面は、実質的に台形の形状からなる請求項７に記載の照明システム。
9. 前記鏡は、前記底面と前記複数のファセット周面との間に配置されたベース部を更に具備し、前記ベース部は、前記複数のファセット周面に実質的に整列した関係をもって前記鏡の周囲のまわりに隣り合って配置された、長方形又は正方形の形状をした複数の実質的に垂直な下部周面を具備する請求項１に記載の照明システム。
10. 前記複数の光源は複数の発光ダイオードと複数のレーザーダイオードとからなるグループから選択される請求項１に記載の照明システム。
11. 前記複数の光源は、前記鏡と実質的に同心円の関係に置かれる（oriented）請求項１に記載の照明システム。
12. 前記光ガイドは液体ライトガイドである請求項１に記載の照明システム。
13. 前記光ガイドは光ファイバケーブルである請求項１に記載の照明システム。
14. 光学撮像装置に所定の波長光を供給するように適用される照明システムであって、
    上面と、底面と、前記上面と前記底面との間で延びる中心軸とを具備する単一の金属構造の鏡であって、複数のファセット周面が前記鏡の周囲のまわりに隣り合って配置し、前記中心軸に対して約３５度から約５５度の角度で前記上面から下方に且つ放射状に傾斜する鏡；
    前記鏡のまわりに円周方向に配置され、選択的に稼動可能な複数の所定の波長光源であって、前記複数の光源の少なくとも一部は所定の波長の別個の光放射を入射強度で前記鏡上の複数の対向するファセット周面に向けるように適用され、前記複数の光放射は少なくとも約５ｍＷの反射強度を有する反射された光出力を生成するために前記複数の対向するファセット周面によって反射され、前記複数の光源の一つ以上の稼動時に前記複数の光源の一つ以上からの反射光が前記光学撮像装置に供給されるように、前記複数の対向するファセット周面からの前記複数の反射された光出力は共通の反射位置に向けられる、複数の所定の波長光源；及び必要に応じて、
    前記光学撮像装置に動作可能に連結された光ガイドであって、前記光学撮像装置への伝送のために前記複数の対向するファセット周面から前記複数の反射された光出力を受け取るために置かれた光取入口を有する光ガイド
    を具備する照明システム。
15. 前記鏡は、実質的にドーム形である請求項１４に記載の照明システム。
16. 前記鏡は、実質的に平坦な上面と実質的に平坦な底面とを有する請求項１５に記載の照明システム。
17. 前記鏡は、機械加工されたアルミニウム合金の一片から形成される請求項１６に記載の照明システム。
18. 前記鏡は、ＡｌＭｇＦ_２のコーティングで覆われている請求項１７に記載の照明システム。
19. 前記複数のファセット周面は実質的に台形の形状からなり、そして、前記鏡は前記底面と前記複数のファセット周面との間に配置されたベース部を更に具備し、前記ベース部は、前記複数のファセット周面に実質的に整列した関係をもって前記鏡の周囲のまわりに隣り合って配置された、長方形又は正方形の形状をした複数の実質的に垂直な下部周面を具備する請求項１７に記載の照明システム。
20. 光学撮像装置に所定の波長光を供給するように適用される照明システムであって、
    実質的に平らな上面と、実質的に平らな底面と、前記上面と前記底面との間で延びる中心軸とを具備する実質的に単一の金属構造の実質的にドーム形の鏡であって、実質的に台形の形状の複数のファセット傾斜周面（faceted, angled perimeter surfaces）が前記鏡の周囲のまわりに隣り合って配置し、前記中心軸に対して約２５度から約６５度の角度で前記上面から下方に且つ放射状に傾斜する鏡、前記鏡は、前記底面と前記複数のファセット周面との間に配置されたベース部を更に具備し、前記ベース部は前記複数のファセット周面に実質的に整列した関係をもって前記鏡の周囲のまわりに隣り合って配置され、長方形又は正方形の形状の複数の実質的に垂直な下部周面を具備し、機械加工されたアルミニウム合金の一片から形成される鏡；
    前記鏡のまわりに前記鏡と実質的に同心円の関係をもって円周方向に配置され、選択的に稼動可能な複数の所定の波長発光ダイオード光源であって、前記複数の光源の各々は所定の波長の別個の光放射を入射強度で前記鏡上の対向するファセット周面に向けるように適用され、前記複数の光放射は少なくとも約５ｍＷの反射強度を有する反射された光出力を生成するために対向するファセット周面によって反射され、前記複数の対向するファセット傾斜周面の各々からの前記反射された光出力が共通の反射位置に向けられる、複数の所定の波長発光ダイオード光源；及び
    前記光学撮像装置に動作可能に連結され、前記複数のファセット周面の各々から反射される光出力を受け取るために置かれた光取入口を有する光ガイドであって、前記複数の光源の一つ以上が稼動したときに、前記複数の光源の一つ以上から反射光が前記光学撮像装置に供給される光ガイド
    を具備する照明 システム。
21. 光学撮像装置を用いて複数の光学像を得る方法であって、
    鏡の周囲のまわりに隣り合って配置された複数のファセット周面を具備している鏡を提供するステップ；
    前記鏡のまわりに円周方向に配置され、選択的に稼動可能な複数の所定の波長光源を提供するステップ；
    所定の稼動シークエンスに応じて選択された複数の光源を別個に又は組み合わせて稼動するステップであって、前記稼動した光源から所定の波長の別個の光放射を前記鏡上の複数の対向するファセット周面に向かわせて、前記別個の光放射が前記複数の対向するファセット周面で反射されて約５ｍＷの反射強度を有する反射された光出力を生成するステップ
    前記複数の光源の一つ以上が稼動したときに、前記複数の光源の一つ以上から反射光が前記光学撮像装置に供給されるように、前記対向する複数のファセット周面から前記反射された光出力を共通の反射位置に向かわせるステップ；及び
    前記複数の光源の前記稼動シークエンスに対応する一連の像を前記撮像装置にて取得するステップであって、前記稼動シークエンスの期間中の対応する所定の光源の稼動に連動して、前記一連の像中の個々の像を取得するステップ
    を具備する方法。
    

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