CN101449961A - 辅助诊断的多波长光源内视镜系统 - Google Patents

Abstract

本发明一种辅助诊断的多波长光源内视镜系统，具有辅助诊断的发光二极管光源、影像撷取装置、控制单元与影像显示装置。上述的发光二极管光源用以产生多种照射光，各种照射光的波长范围互不相同，以照明待观测物质。控制单元分别耦接上述的发光二极管光源、影像撷取装置与影像显示装置，用以控制内视镜系统三画素的白平衡，并且影像撷取装置亦分别与发光二极管光源及影像显示装置耦接。因此可改善增加内视镜系统的亮度、分辨率或灵敏度。

Description

辅助诊断的多波长光源内视镜系统

技术领域

本发明涉及一种内视镜系统，且特别是有关于一种具有多波长光源的内视镜系统。

背景技术

现有技术中，临床常用的内视镜系统通常会以白光照明组织，并用影像撷取装置拍摄组织的影像，作为医生诊断疾病的依据。

图1是现有利用蓝光搭配黄色荧光所产生的白光光谱与能量示意图。请参照图1，现有技术中用来照明的白光可分为两种，一种是利用蓝光搭配黄色荧光所产生的白光。换言之，白光光谱与能量的曲线主要是由蓝光光谱与能量的曲线C1以及黄色荧光光谱与能量的曲线C2所构成。此种白光的能量集中于光谱中蓝光及黄绿光的位置，而波长大于600nm的红光亮度明显较弱，波长在460nm的蓝光亮度却又太强。因此，此种白光容易使影像无法表现出物体正确的颜色，也就是说此种白光的色彩演色性(ColorRendering Index，简称CRI)相当差。例如使用于照射皮肤表面，会因为使用现有白光照射而产生成像结果无法正确显现皮肤颜色，或于检测身体内部脏器时，会因为脏器与周遭血液并无明显色差而导致取像后不易分辨等情形发生。

另一种是利用灯泡来产生白光，此种方法所产生的白光，其蓝光亮度会偏弱，因此同样有色彩演色性不佳的问题。此外，灯泡在产生白光的同时，容易产生大量热能，故亦有灯泡寿命过短的问题。

发明内容

本发明目的是提供一种多波长光源内视镜系统，以提升内视镜系统的影像撷取装置所撷取的影像质量。从另一角度来看，更可改善色彩演色性不佳与光源寿命过短的问题。

本发明提出一种辅助诊断的多波长光源内视镜系统。多波长光源内视镜系统包括控制单元、发光二极管光源、影像撷取装置、影像显示装置。控制单元用以调整多波长光源内视镜系统的三画素(R/G/B)白平衡。发光二极管光源耦接控制单元，用以产生光源，以照明待观测物质。影像撷取装置分别耦接发光二极管光源与控制单元，用以拍摄待观测物质。影像显示装置分别耦接影像撷取装置与控制单元，用以显示待观测物质影像。控制单元可通过分别调整发光二极管光源、影像撷取装置或影像显示装置各别的三画素(R/G/B)白平衡以调整辅助诊断的多波长光源内视镜系统的三画素白平衡。

在本发明的一实施例中，多波长光源内视镜系统至少包括发光二极管光源、影像撷取装置、影像显示装置与控制单元。发光二极管光源用以产生多种照射光，上述照射光的波长范围互不相同，通过照明待观测物质。控制单元分别耦接上述发光二极管光源、影像撷取装置与影像显示装置，可通过调整发光二极管光源、影像撷取装置或影像显示装置各别的三画素(R/G/B)白平衡，即可取得内视镜系统最佳显像的亮度、分辨率或灵敏度。其中，控制单元可通过单独调整前述装置的三画素白平衡达成内视镜系统的最佳三画素白平衡或可搭配性调整任意两个前述装置的三画素白平衡以达成内视镜系统的最佳三画素白平衡，并且影像撷取装置亦分别与发光二极管光源及影像显示装置耦接。

在本发明的一实施例中，发光二极管光源可包括单独的红色、绿色与蓝色发光二极管。红色发光二极管耦接控制单元，用以产生红色光。绿色发光二极管耦接控制单元，用以产生绿色光。蓝色发光二极管耦接控制单元，用以产生蓝色光。更佳的，发光二极管光源可包含多个发光二极管光源，耦接该控制单元，每一个发光二极管光源系用以产生两种或两种以上单色光，以便有效控制发光元所产生热量并可节省生产成本。在另一实施例中，发光二极管光源更包括激发光源。激发光源耦接控制单元，用以产生激发光。在又一实施例中，发光二极管光源更可包括激发光源以及复数荧光物质。荧光物质配置于激发光源的照射范围中，用以吸收激发光的能量，通过产生复数荧光并透过调整复数荧光混合成为白光，进而照明待观测物质。其中，该发光二极管光源更可为一具有红色、绿色、蓝色的发光二极管光源与激发光源形成的发光二极管组合体，该多波长光源内视镜系统亦可在外部光源固定条件下，透过调整影像撷取装置或影像显示装置而可得到所欲取得成像，并且影像撷取装置亦分别与发光二极管光源及影像显示装置耦接。再者，该激发光源产生的激发光可以是紫外光或是激光光。

在本发明的一实施例中，多波长光源内视镜系统包括发光二极管光源、控制单元、影像撷取装置与影像显示装置。发光二极管光源用以产生多种照射光，上述照射光的多波长范围互不相同，通过照明待观测物质。控制单元耦接发光二极管光源，用以控制各种照射光的光量。影像撷取装置耦接控制单元，用以拍摄待观测物质。影像显示装置耦接控制单元，用以显示待观测物质成像。其中，控制单元可通过单独调整前述装置的三画素白平衡达成内视镜系统的最佳三画素白平衡或可搭配性调整任意两个前述装置的三画素白平衡以达成内视镜系统的最佳三画素白平衡，并且影像撷取装置亦分别与发光二极管光源及影像显示装置耦接。

本发明通过分别调整发光二极管光源、影像撷取装置或影像显示装置各别的三画素(R/G/B)白平衡以调整辅助诊断的多波长光源内视镜系统的三画素白平衡。因此，可提升内视镜系统的影像撷取装置所撷取的影像质量。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举几个实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1是现有利用蓝光搭配黄色荧光粉所产生的白光光谱与能量示意图；

图2是依照本发明的第一实施例的一种具有辅助诊断的发光二极管光源的内视镜系统的示意图；

图3是依照本发明的第一实施例的一种照明光的光谱与能量的示意图；

图4是依照本发明的第一实施例的一种具有辅助诊断的多个发光二极管光源的内视镜系统的示意图；

图5是依照本发明的第二实施例的一种发光二极管光源的内视镜系统的示意图。

【主要组件符号说明】

C1：蓝光的光谱与能量的曲线

C2：黄色荧光的光谱与能量的曲线

C3：红色光的光谱与能量的曲线

C4：绿色光的光谱与能量的曲线

C5：蓝色光的光谱与能量的曲线

2、3：内视镜系统

21、31：发光二极管光源

22、32：控制单元

23、33：影像撷取装置

24、34：影像显示装置

411、511：红光发光二极管

412、512：绿光发光二极管

413、513：蓝光发光二极管

514：激发光源

451、551：照明光

452、552：反射光

553：激发光

具体实施方式

本发明的第一实施例利用一发光二极管光源，其可包括红色、绿色、蓝色的发光二极管分别发出不同波长范围的光，并通过调整各发光二极管的发光强度来调整照明光的组成成分，通过改善现有照明装置色彩演色性不佳的问题。其中，该发光二极管光源更可为具有红色、绿色、蓝色的发光二极管光源与激发光形成的发光二极管组合体，该发光二极管光源系耦接于控制单元。以下则配合图式作更进一步的说明。

第一实施例

图2是依照本发明的第一实施例的一种发光二极管光源的内视镜系统的示意图。图3是依照本发明的第一实施例的一种照明光的光谱与能量的示意图。图4是依照本发明的第一实施例的一种具有辅助诊断的多个发光二极管光源的内视镜系统的示意图。请合并参照图2、图3与图4，内视镜系统2至少包括了发光二极管光源21、控制单元22、影像撷取装置23与影像显示装置24。发光二极管光源21可包括多个发光二极管(LightEmitting Diode，简称LED)，如图4所示。多个LED用以产生多种照射光，所述照射光其波长范围互不相同。在本实施例中，多个LED将以红色LED411、绿色LED 412与蓝色LED 413为例进行说明。红色LED 411、绿色LED 412与蓝色LED 413分别用以产生红色光、绿色光与蓝色光，其光谱与能量的曲线如为图3中的曲线C3、C4、C5。由于红光、绿光与蓝光为光的三原色，因此LED 411、412、413所产生的光可以不同比例，而产生不同组成的照明光451，通过照明待观测物质，待观测物质例如可以为组织或器官…等等。

由于人的视觉系统会对光进行混色。因此随着照明光451的组成成分的改变，对人来说照明光451会呈现不同的颜色。同理，照明光451照射在待观测物质的后，反射光452的组成成分亦会随的改变，进而使人感觉到待观测物质的颜色变化。

另一方面，控制单元22耦接LED 411、412、413，用以控制LED 411、412、413所发出的的红色光量、绿色光量与蓝色光量。换言之，控制单元22可调整照明光451的组成成分。如此一来，熟习本领域技术者则可依据待观测物质的颜色而调整照明光451的各颜色成分的光强度，通过提升色彩演色性，使待观测物质能呈现出最真实的颜色。

在影像显示装置24所产生的影像中，例如会见到微血管组织。由于微血管组织偏红色，因此可透过控制单元22加强照明光451的红色光，减低照明光451的绿色光与蓝色光，如此一来反射光452的红色光成分则会增加，绿色光与蓝色光成分则会减少。此作法不但可使微血管组织更加地清晰，亦可使微血管组织表现出原有的颜色。故影像撷取装置所拍摄的影像质量也会随的上升。又例如，利用影像撷取装置23拍摄动静脉血管时，由于动脉血管中的带氧血与静脉血管中的脱氧血，其颜色分别偏向红色与蓝色，因此在拍摄动静脉血管时，可透过控制单元22加强照明光451的红色光与蓝色光，减低照明光451的绿色光，如此一来则可增加影像的对比。

另外，上述实施例中，多个LED虽仅以LED 411、412、413为例，但在其它实施例中，亦可用不同数量或是不同颜色的LED实施的，本发明并不以此为限。

值得一提的是，虽然上述实施例中已经对辅助诊断的多波长光源内视镜系统描绘出了一个可能的型态，但所属技术领域中具有通常知识者应当知道，各厂商对于辅助诊断的多波长光源内视镜系统的设计都不一样。因此本发明的应用当不限制于此种可能的型态。以下再举几个实施例，以使熟习本领域技术者能更进一步了解本发明的发明精神。

第二实施例

图5是依照本发明的第二实施例的一种发光二极管光源的内视镜系统的示意图。请参照图5，内视镜系统3至少包括了发光二极管光源31(未绘示)、控制单元32、影像撷取装置33与影像显示装置34。发光二极管光源31包括了LED511～513与激发光源514。在本实施例中激发光源514以紫外线、激光光源为例，但在其它实施例中，激发光源514亦可以是水银系紫外线灯。简单的说，内视镜系统3透过控制单元32，不但可控制LED 511、512、513产生照明光551，更可以独立控制激发光源514产生激发光553。激发光源514可以是紫外光或是激光光，其波长例如可以是介于395nm～415nm。故发光二极管光源31不但可用以照明，更可以用以激发光感物质。举例来说，激发光553可应用于光动力医学的诊断或治疗，其中，照明光551与激发光553照射在待观测物质的后，于反射光552的组成成分亦会随的改变，其中该反射光552包含有源自照明光551所产生的反射光以及由激发光553所产生的荧光。

值得注意的是，在LED511～513或激发光源514的照射范围内更可配置荧光物质(未绘示)，通过改变照明光551的光谱范围。一般来说，当荧光物质经入射光(例如是照明光551或激发光553)照射之后，荧光物质会吸收光能而进入激发态，并且立即从激发态跳回基态，在此同时荧光物质会发出比入射光的波长要来得长的荧光。一般而言，荧光的波长在可见光波段。由于荧光的光谱有别于LED511～513的光谱，因此在照明光551的组成加入了荧光，可使照明光551的光谱范围变得更广，通过改善色彩演色性不佳的问题。(注：本说明书所称的荧光泛指荧光与磷光。)

本发明所揭露的多波长光源内视镜系统亦可在发光二极管光源21、31亮度与色彩比例均固定的条件下，透过调整影像撷取装置23、33与影像显示装置24、34同样可取得相同的待观测物质成像，以提供医学上诊疗用途使用。透过控制单元22、32可控制影像撷取装置23、33拍摄待观测物质。影像撷取装置23、33的感光组件可以用电荷耦合组件(ChargeCoupled Device，简称CCD)或互补式金属氧化物半导体(ComplementaryMetal Oxide Semiconductor，简称CMOS)来实施的。进一步来说，利用控制单元22、32控制照明光451、551的组合成分，可调整影像撷取装置23、33所拍摄影像的色温或白平衡，或是利用控制单元22、33来控制影像显示装置24、34的显示设定，亦可达成待观测物质成像。该控制单元22、32可单独或分别控制发光二极管光源21、31、影像撷取装置23、33与影像显示装置24、34，均可取得待观测物质成像，并且该待观测物质可为组织或器官。

综上所述，本发明利用发光二极管光源发出不同波长范围的光，并通过调整各发光二极管的发光强度来调整照明光的光谱或透过调整影像撷取装置与影像显示装置，同样可取得相同的待观测物质成像。因此可改善现有内视镜系统对于色彩演色性不佳的问题。

虽然本发明已以几个实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (14)

1.一种辅助诊断的多波长光源内视镜系统，其特征在于包括：

一控制单元，用以调整该辅助诊断的多波长光源内视镜系统的三画素(R/G/B)白平衡；

一发光二极管光源，耦接该控制单元，用以产生光源，以照明一待观测物质；

一影像撷取装置，分别耦接该发光二极管光源与该控制单元，用以拍摄该待观测物质；以及

一影像显示装置，分别耦接该影像撷取装置与该控制单元，用以显示该待观测物质影像；

其中，该控制单元通过分别调整发光二极管光源、该影像撷取装置或该影像显示装置各别的三画素R/G/B白平衡以调整该辅助诊断的多波长光源内视镜系统的三画素白平衡。

2.如权利要求1所述的内视镜系统，其特征在于，该发光二极管光源，至少包括：

一红色发光二极管，耦接该控制单元，用以产生一红色光；

一绿色发光二极管，耦接该控制单元，用以产生一绿色光；以及

一蓝色发光二极管，耦接该控制单元，用以产生一蓝色光。

3.如权利要求1所述的内视镜系统，其特征在于包括：

一荧光物质，配置于该发光二极管光源的照射范围中，用以吸收该些照明光的能量，通过产生一荧光，进而照明该待观测物质。

4.如权利要求1所述的内视镜系统，其特征在于，该发光二极管光源包括：

一激发光源，耦接该控制单元，用以产生一激发光，其中该控制单元可控制该激发光的光量。

5.如权利要求4所述的内视镜系统，其特征在于包括：

一荧光物质，配置于该激发光源的照射范围中，用以吸收该激发光的能量，通过产生一荧光，进而照明该待观测物质。

6.如权利要求4所述的内视镜系统，其特征在于，该激发光包括紫外光或激光。

7.如权利要求4所述的内视镜系统，其特征在于，该激发光源为紫外线激光光源或水银系紫外线灯。

8.如权利要求1所述的内视镜系统，其特征在于，该待观测物质为组织或器官。

9.如权利要求3所述的内视镜系统，其中该荧光物质可为荧光粉。

10.如权利要求1所述的内视镜系统，其特征在于，该发光二极管光源，至少包括：

多个发光二极管光源，耦接该控制单元，每一个发光二极管光源系用以产生两种或两种以上单色光。

11.如权利要求10所述的内视镜系统，其特征在于，该两种以上单色光为红色光、蓝色光或绿色光的搭配组合。

12.如权利要求1所述的内视镜系统，其特征在于，该发光二极管光源，至少包括：

单一发光二极管光源，耦接该控制单元，用以产生四单色光。

13.如权利要求12所述的内视镜系统，其特征在于，该四单色光包括红色光、蓝色光、绿色光与激发光的组合。

14.如权利要求13所述的内视镜系统，其特征在于，该激发光包括紫外光或激光。

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