-
Die
vorliegende Erfindung beansprucht gemäß 35 U.S.C. § 119 die
Auslandspriorität
der
JP 2006-137776 ,
angemeldet am 17. Mai 2006.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Üblicherweise
kann ein gewöhnliches
Mikroskop (was bedeutet, dass es keine stereoskopische Betrachtungsoptik
hat, so dass ein 3D-Bild betrachtbar ist) gemäß 8 gebildet
sein aus einem Lampengehäuse 1 mit
einer Lichtquelle 2, die Beleuchtungslicht erzeugt, einer
Kollektorlinse 2, die Licht von der Lichtquelle 2 in
im wesentlichen kollimiertes Licht wandelt, einem helligkeitsbalancierten
Tageslichtfilter 9, der veranlasst, dass der Spektralgehalt
des von der Lichtquelle emittierten Lichts besser an denjenigen
von Tageslicht angepasst ist, eine Blende 4, die als Feldblende
dient, um das Beleuchtungslicht zu begrenzen, einer Feldlinse 5, die
das vom Lampengehäuse 1 emittierte,
im wesentlichen kollimierte Licht in einen gesammelten Lichtfluss wandelt,
einer Öffnungsblende 6 und
einer Kondensorlinse 7, durch welche Beleuchtungslicht
von der Feldlinse auf eine Probenoberfläche 8 fällt, die
aus einer beleuchteten Oberfläche
eines Objekts bestehen kann.
-
In
den letzten Jahren wurde als Lichtquelle zur Verwendung in einem
optischen Beleuchtungssystem der Verwendung von Festkörper-Beleuchtungselementen
wie LEDs oder dergleichen Aufmerksamkeit geschenkt. Eine LED hat
den Vorteil, dass sie weniger elektrische Leistung verbraucht und
längere
Lebensdauer hat als herkömmliche
Halogen-Lichtquellen. Insbesondere wurden als Lichtquellenersatz
für herkömmliche Halogen-Lichtquellen
LEDs entwickelt, die Licht emittieren, das mit weißer Farbe
wahrgenommen wird (nachfolgend als Weißlicht-LEDs bezeichnet). Beispielsweise
beschreiben das
japanische
Patent 2002-543453 und die offengelegte
japanische Patentanmeldung 2005-148296 jeweils
ein optisches Beleuchtungssystem, das eine Weißlicht-LED verwendet.
-
Bei
biologischen/medizinischen Behandlungsfällen, wo pathologische Proben
(d. h. dünne
Scheiben) unter Verwendung eines Mikroskops untersucht werden, das
mit einem optischen Beleuchtungssystem ausgestattet ist, erfolgt
eine Bestimmung hinsichtlich einer Erkrankung auf der Grundlage
der Farbe der untersuchten Zellprobe.
-
Während solcher
Untersuchungen kann, wenn sich die Spektralverteilung der Beleuchtungslichtquelle ändert, selbst
wenn die gleiche Probe unter Verwendung eines Mikroskops betrachtet
wird, die Farbe des Beobachtungsobjekts, die entweder visuell oder über ein
Festkörper-Abbildungselement
wie eine CCD oder dergleichen beobachtet wird, zu fehlerhaften diagnostischen
Ergebnissen führen.
Aufgrund hiervon ist es bei einer Beleuchtungslichtquelle zur Verwendung
bei der Diagnose wichtig, dass es eine ziemlich gleichförmige Verteilung
von Spektralanteilen im Beleuchtungslicht gibt. Selbst wenn eine
neue Lichtquelle, beispielsweise eine Weißlicht-LED verwendet wird,
ist es wünschenswert,
dass die Spektralbestandteile des Beleuchtungslichts sich besser
den Spektralbestandteilen des Tageslichts angleichen, indem eine
Weißlicht-LED-Lichtquelle
mit einem Wellenlängenverteilungswandlerelement
kombiniert wird, um damit eine Verteilung von Spektralbestandteilen
zu erhalten, die ähnlich
zu derjenigen ist, die von einer herkömmlichen Halogenlichtquelle
ausgegeben wird, wenn diese mit einem helligkeitsbalancierten Tageslichtfilter
kombiniert wird (beispielsweise der Spektralausgang, der in 10 gestrichelt
dargestellt ist).
-
Ein
einzelnes Beleuchtungselement einer LED liefert typischerweise Licht
mit einer engen Spektralverteilung um eine mittige einzelne Spitzenwellenlänge herum.
Auch kann eine Weißlicht-LED
aus einem einzelnen LED-Beleuchtungselement aufgebaut sein, das
eine enge Spektralverteilung um eine Spitzenwellenlänge herum
liefert, sowie einem Fluoreszenzelement, das Licht emittiert mit
Wellenlängen,
die um eine breitere Spitzenwellenlänge herum liegen. Das Fluoreszenzelement
wird von dem Licht erregt, das von der LED emittiert wird. Weißlicht wird
beobachtet, da das Auge nicht in der Lage ist, zwei nahe beieinander
liegende separate Punktlichtquellen aufzulösen, so dass die beiden Lichtausgänge effektiv
gemischt werden und als einzelne Weißlichtquelle erscheinen.
-
Im
Fall eines Festkörper-Beleuchtungselements,
das eine Weißlicht-LED
verwendet, kann jedoch aus einem Vergleich der Kurve von 9 mit
der durchgezogen dargestellten Kurve von 10 erkannt
werden, dass die Spektralverteilung, die von einer solchen Weißlicht-LED
emittiert wird (mit einer Spitzenwellenlänge nahe 450 nm und einer anderen
Spitzenwellenlänge
nahe 550 nm, wie in 9 gezeigt) sich erheblich von der
Spektralverteilung einer Halogenlichtquelle (mit durchgezogener
Linie in 10 dargestellt) unterscheidet, die üblicherweise
als Beleuchtungslichtquelle verwendet wird.
-
Aufgrund
hiervon kann ein optisches Beleuchtungssystem, das mit einem Festkörper-Beleuchtungselement
ausgestattet ist, um Weißlicht
zu erzeugen (wie in der
JP
2002-543453 und
der offengelegten
japanischen
Patentanmeldung 2005-148296 offenbart) im vorhandenen Zustand
für die
Diagnose pathologischer Schnitte etc. nicht verwendet werden, wenn
ein Mikroskop verwendet wird, das mit einer Halogenlichtquelle ausgestattet
ist, da die Diagnosestandards, die benötigt werden, wenn die Beleuchtung
eines Beobachtungskörpers
mit einem Mikroskop erfolgt, das eine Halogenlichtquelle verwendet,
unterschiedlich zu dem Fall sind, wenn die Beleuchtung eines Beobachtungskörpers mit
einem Mikroskop verwendet wird, das ein Festkörper-Beleuchtungselement verwendet. Wenn
beispielsweise die Beleuchtungslichtquelle eines Mikroskops von einer
herkömmlichen
Lichtquelle zu einer Weißlicht-LED
geschaltet werden würde,
würde dies
notwendig machen, dass die mikroskopische Diagnose unter Verwendung
eines unterschiedlichen Diagnosestandards durchgeführt wird,
als bisher verwendet. Somit ergibt sich für Personen, die die Diagnose
durchführen,
eine erhöhte
Belastung, da die Gefahr besteht, dass eine Fehlerwahrscheinlichkeit
in der Diagnose aufgrund eines nicht anwendbaren diagnostischen
Standards erfolgt, der bei einem gegebenen Lichtquellentyp angewendet wird.
-
Auch
bei industriellen Anwendungen ergeben sich Unannehmlichkeiten ähnlich zu
denjenigen bei biologischen oder medizinischen Anwendungsfällen, wenn
eine Untersuchung, die unter Verwendung eines Mikroskops mit einer
herkömmlichen
Halogenlichtquelle durchgeführt
wird, mit einer Untersuchung vermischt wird, die unter Verwendung
eines Mikroskops mit einer Weißlicht-LED
durchgeführt
wird (beispielweise im Fall der Verwendung von Farben, um einen
Fehler oder Fehler in einem Magnetkopf zu erkennen, der aus einer Mehrzahl
von Schichten besteht).
-
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER
ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft ein optisches Beleuchtungssystem,
das Festkörper-Beleuchtungselemente
verwendet, um Weißlicht
zu erzeugen, sowie eine optische Vorrichtung, in welcher ein solches
optisches Beleuchtungssystem verwendet wird. Die vorliegende Erfindung
kann beispielsweise in biologischen und medizinischen Anwendungsfällen verwendet
werden, bei allgemeinen industriellen Anwendungsfällen und in
Endoskopen sowie chirurgischen Mikroskopen, welche Stereo-Betrachtungsoptiken
enthalten, so dass während
einer Operation ein 3D-Bild betrachtbar ist.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
-
Die
vorliegende Erfindung ergibt sich besser aus der folgenden detaillierten
Beschreibung und der beigefügten
Zeichnung, welche rein illustratorisch sind und die vorliegende
Erfindung nicht einschränken,
wobei:
-
1 ein
optisches Beleuchtungssystem zeigt, das zur Erzeugung von Weißlicht ein
Festkörper-Beleuchtungselement
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet;
-
2(a) die Spektralintensität (d. h. Lichtintensität als Funktion
der Wellenlänge)
zeigt, die von einem ersten Beispiel einer Weißlicht-LED emittiert wird (strichpunktierte
Linie), die im optischen Beleuchtungssystem von 1 verwendbar
ist, die spektrale Durchlässigkeit
eines ersten Beispiels eines Wellenlängenverteilungswandlerelements 11a (durchgezogene
Linie) zeigt, die in dem optischen Beleuchtungssystem von 1 verwendbar
ist und die Spektralintensität
zeigt, wenn die Weißlicht-LED und das Wellenlängenverteilungswandlerelement 11a mit
der Charakteristik gemäß 2(a) in Kombination verwendet werden (gestrichelte
Linie), um ein erstes Beispiel eines optischen Beleuchtungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu bilden;
-
2(b) die Spektralintensität zeigt, die von einem zweiten
Beispiel einer Weißlicht-LED emittiert wird (strichpunktierte
Linie), die im optischen Beleuchtungssystem von 1 verwendbar
ist, die spektrale Durchlässigkeit
eines zweiten Beispiels eines Wellenlängenverteilungswandlerelements 11a (durchgezogene
Linie) zeigt, das in dem optischen Beleuchtungssystem von 1 verwendbar
ist und die Spektralintensität
des Lichtausgangs zeigt, wenn die Weißlicht-LED und das Wellenlängenverteilungswandlerelement 11a mit
der Charakteristik gemäß 2(b) in Kombination verwendet werden (gestrichelte
Linie), um ein zweites Beispiel eines optischen Beleuchtungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu bilden;
-
3(a) die Spektralintensität zeigt, die von einem dritten
Beispiel einer Weißlicht-LED emittiert wird (strichpunktierte
Linie), die in dem optischen Beleuchtungssystem von 1 verwendbar
ist, die spektrale Durchlässigkeit
eines ersten Filters 11b1 und eines
zweiten Filters 11b2 zeigt, die
in Tandemschaltung ein drittes Beispiel eines Wellenlängenverteilungswandlerelements
bilden, das im optischen Beleuchtungssystem von 1 verwendbar
ist und die Spektralintensität
eines Lichtausgangs zeigt, wenn die Weißlicht-LED und das Wellenlängenverteilungswandlerelement
mit der Charakteristik von 3(a) in
Kombination verwendet werden (gestrichelte Linie), um ein drittes
Beispiel eines optischen Beleuchtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung
zu bilden;
-
3(b) die Spektralintensität zeigt, die von einem vierten
Beispiel einer Weißlicht-LED emittiert wird (strichpunktierte
Linie), die in dem optischen Beleuchtungssystem von 1 verwendbar
ist, die spektrale Durchlässigkeit
eines ersten Filters 11b1 und eines
zweiten Filters 11b2 zeigt, die
in Tandemschaltung ein viertes Beispiel eines Wellenlängenverteilungswandlerelements
bilden, das im optischen Beleuchtungssystem von 1 verwendbar
ist und die Spektralintensität
eines Lichtausgangs zeigt, wenn die Weißlicht-LED und das Wellenlängenverteilungswandlerelement
mit der Charakteristik von 3(b) in
Kombination verwendet werden (gestrichelte Linie), um ein viertes
Beispiel eines optischen Beleuchtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung
zu bilden;
-
4 die
Spektralintensität
zeigt, die von einem fünften
Beispiel einer Weißlicht-LED
emittiert wird (strichpunktierte Linie), die spektrale Durchlässigkeit
eines Wellenlängenverteilungswandlerelements
(durchgezogene Linie) gemäß einem
fünften
Beispiel eines Wellenlängenverteilungswandlerelements
zeigt und die Spektralintensität
des Lichtausgangs zeigt, wenn die Weißlicht-LED und das Wellenlängenverteilungswandlerelement
mit der Charakteristik gemäß 4 in
Kombination verwendet werden (gestrichelte Linie), um ein fünftes Beispiel
eines optischen Beleuchtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung
zu bilden;
-
5 die
Spektralintensität
zeigt, die von einem sechsten Beispiel einer Weißlicht-LED emittiert wird (strichpunktierte
Linie), die spektrale Durchlässigkeit
eines Wellenlängenverteilungswandlerelements
(durchgezogene Linie) gemäß einem
sechsten Beispiel eines Wellenlängenverteilungswandlerelements
zeigt und die Spektralintensität
des Lichtausgangs zeigt, wenn die Weißlicht-LED und das Wellenlängenverteilungswandlerelement
mit der Charakteristik gemäß 5 in
Kombination verwendet werden (gestrichelte Linie), um ein sechstes
Beispiel eines optischen Beleuchtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung
zu bilden;
-
6 ein
Mikroskop zeigt, das Stereoabbildungseigenschaften haben kann, so
dass es zur Lieferung von 3D-Bildern verwendbar ist, die bei der
Durchführung
chirurgischer Vorgänge
verwendbar sind, zusammen mit dem Mikroskop unter Verwendung des
optischen Beleuchtungssystems gemäß eines der ersten bis sechsten
Beispiele des optischen Beleuchtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung;
-
7 ein
elektronisches Endoskop zeigt, das ein optisches Beleuchtungssystem
gemäß einem
der ersten bis sechsten Beispiele des optischen Beleuchtungssystems
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet;
-
8 ein
optisches Beleuchtungssystem nach dem Stand der Technik in einem
gewöhnlichen
Mikroskop zeigt;
-
9 die
von einer Weißlicht-LED
emittierte Spektralintensität
zeigt; und
-
10 die
von einer Weißlicht-LED
(strichpunktierte Linie), einer herkömmlichen Halogenlampe (durchgezogene
Linie) und der Kombination aus Halogenlampe/helligkeitsbalanciertem
Tageslichtfilter (gestrichelte Linie) emittierte Spektralintensität zeigt.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Bei
Anwendungsfällen,
welche die Diagnose/Erkennung eines bestimmten Beobachtungsobjekts
auf der Grundlage der Farbe des festgelegten Beobachtungsobjekts
durchführen,
ermöglicht
die vorliegende Erfindung die Verwendung der gleichen Diagnosestandards
wie bei der Verwendung einer herkömmlichen Halogenlichtquelle,
selbst wenn eine Weißlicht-LED
als Beleuchtungslichtquelle verwendet wird. Dies verringert nicht
nur die Belastung für
die Person, die die Diagnose/Erkennung/Bestimmung macht, sondern
verringert auch das Auftreten fehlerhafter Diagnosen aufgrund eines
verwendeten fehlerhaften Diagnosestandards.
-
Um
es zu ermöglichen,
dass die gleichen Diagnosestandards wie im Fall der Verwendung einer
herkömmlichen
Halogenlichtquelle verwendbar sind, benutzt das optische Beleuchtungssystem
der vorliegenden Erfindung ein Festkörper-Beleuchtungselement, das Weißlicht erzeugt,
in Kombination mit einem Wellenlängenverteilungswandlerelement,
das eine spektrale Durchlässigkeit
derart hat, dass die Spektralkomponenten des von der Kombination
ausgegebenen Lichts näher
an die Spektralkomponenten von Tageslicht angepasst sind als von
Licht, das von dem Festkörper-Beleuchtungselement
alleine ausgegeben wird. Wie oben erläutert, enthält der Spektralanteil des von
dem Festkörper-Beleuchtungselement
ausgegebenen Lichts eine Mehrzahl von Spitzenwellenlängen und
die spektrale Durchlässigkeit
des Wellenlängenverteilungswandlerelements
hat Stufen unterschiedlicher Durchlässigkeit für unterschiedliche spezifizierte
Wellenlängenbereiche,
wobei einige der spezifizierten Wellenlängenbereiche eine Spitzenwellenlänge enthalten.
-
Zusätzlich ist
in dem erfindungsgemäßen optischen
Beleuchtungssystem, das zur Erzeugung von Weißlicht ein Festkörper-Beleuchtungselement
verwendet, das Wellenlängenverteilungswandlerelement
wünschenswerterweise
aus einem Filter oder aus Filtern gebildet. Entweder ein Farbfilter,
beispielsweise ein von Fuji-Film erhältlicher und als CC-Filter
(color compensation) bezeichneter oder ein Interferenzfilter, wie
er von Optical Coatings Japan beziehbar ist, kann verwendet werden.
Ein ausgewählter
Filter ist so aufgebaut, dass die Durchlässigkeit in einem spezifizierten
Wellenlängenbereich,
der eine entsprechende Spitzenwellenlänge enthält, im Vergleich zur Durchlässigkeit
in einem spezifizierten Wellenlängenbereich
niedrig ist, der eine Spitzenwellenlänge nicht enthält. Auch
ist das Wellenlängenverteilungswandlerelement
wünschenswerterweise aus
einer Mehrzahl von Filtern gebildet, wobei jeder Filter eine Durchlässigkeit
in einem spezifizierten Wellenlängenbereich
entsprechend einer jeweiligen Spitzenwellenlänge hat, die niedriger im Vergleich
zur Durchlässigkeit
in anderen Wellenlängenbereichen
ist.
-
Weiterhin
erfüllt
das Wellenlängenverteilungswandlerelement
bevorzugt die folgenden Bedingungen:
480 nm ≦ λ1 ≦ 520 nm, Bedingung
(1)
580 nm ≦ λ2 ≦ 620 nm, Bedingung
(2)
wobei
λ1
eine Wellenlänge
ist, bei der das spektrale Durchlässigkeitsprofil des Wellenlängenverteilungswandlerelements
sich mit wachsender Wellenlänge
von einer ersten Stufe nahezu gleichförmiger Durchlässigkeit
mit ansteigender Wellenlänge
zu einer zweiten Stufe von nahezu gleichförmiger Durchlässigkeit
mit ansteigender Wellenlänge ändert; und
λ2 eine Wellenlänge länger als
die Wellenlänge λ1 ist, bei
der das spektrale Durchlässigkeitsprofil
des Wellenlängenverteilungswandlerelements
sich mit wachsender Wellenlänge
von einer zweiten Stufe zu einer dritten Stufe nahezu gleichförmiger Durchlässigkeit
mit ansteigender Wellenlänge ändert.
-
Zusätzlich ist
die Durchlässigkeit
des Wellenlängenverteilungswandlerelements
innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen kürzer als λ1 niedriger
als die Durchlässigkeit
des Wellenlängenverteilungswandlerelements
in einem spezifizierten Wellenlängenbereich
mit Wellenlängen
länger
als λ2;
und die Durchlässigkeit
des Wellenlängenverteilungswandlerelements
kann in einem spezifizierten Wellenlängenbereich mit Wellenlängen länger als λ1 und kürzer als λ2 geringer
als die Durchlässigkeit
des Wellenlängenverteilungswandlerelements
in einem spezifizierten Wellenlängenbereich
mit Wellenlängen
kürzer
als λ1 sein.
-
Alternativ
kann das Wellenlängenverteilungswandlerelement
eine Durchlässigkeit
innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen länger als λ1 und kürzer als λ2 haben,
die höher
als die Durchlässigkeit
des Wellenlängenverteilungswandlerelements
innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen kürzer als λ1 ist; und
das Wellenlängenverteilungswandlerelement
kann innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen länger als λ1 und kürzer als λ2 eine Durchlässigkeit haben,
die niedriger als die Durchlässigkeit
des Wellenlängenverteilungswandlerelements
innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen länger als λ2 ist.
-
Wie
oben erwähnt,
kann das Wellenlängenverteilungswandlerelement
aus einer Mehrzahl von Filtern in Tandemanordnung sein, beispielsweise
einem ersten Filter und einem zweiten Filter. Der erste Filter und
der zweite Filter können
jeweils ein Farbfilter oder ein Interferenzfilter sein. Genauer
gesagt, der erste Filter kann ein spektrales Durchlässigkeitsprofil
derart haben, dass innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs mit
Wellenlängen
kürzer
als λ1 die
Durchlässigkeit
mit steigender Wellenlänge
nahezu unverändert
ist und innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen länger als λ1 die Durchlässigkeit
mit zunehmender Wellenlänge
nahezu unverändert
ist und in diesem letzteren Bereich die Durchlässigkeit größer als die Durchlässigkeit
innerhalb des spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen kürzer als λ1 ist. Der
zweite Filter kann ein spektrales Durchlässigkeitsprofil derart haben,
dass innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen kürzer als λ1 die Durchlässigkeit
mit zunehmender Wellenlänge
nahezu unverändert
ist und innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlänge länger als λ1, jedoch
kürzer
als λ2 die
Durchlässigkeit
mit zunehmender Wellenlänge
nahezu unverändert
ist, jedoch die Durchlässigkeit
in diesem letzteren Bereich geringer als die Durchlässigkeit
innerhalb des spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen kürzer als λ1 ist; und
innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen länger als λ2 ist die
Durchlässigkeit
mit zunehmender Wellenlänge
nahezu unverändert,
jedoch ist die Durchlässigkeit
in diesem letzteren Bereich größer als
die Durchlässigkeit
innerhalb des spezifizierten Bereichs mit Wellenlängen länger als λ1 und kürzer als λ2.
-
Zusätzlich ist
die optische Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einem optischen Beleuchtungssystem
versehen ist, das ein Festkörper-Beleuchtungselement
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet, das Weißlicht
erzeugt.
-
Selbst
wenn bei der vorliegenden Erfindung bei der Diagnose und Zustanderkennung
eines Untersuchungsgegenstandes basierend auf der Farbe des Untersuchungsgegenstandes
eine Weißlicht-LED
als Beleuchtungslichtquelle verwendet wird, können weiterhin Diagnosestandards
verwendet werden, die die gleichen sind, als wenn eine herkömmliche
Halogenlichtquelle verwendet werden würde. Dies verringert nicht
nur die Belastung desjenigen, der eine Diagnose durchführt, sondern
verringert auch Fehler, die der Verwendung von sich ändernden
Diagnosestandards zuzuschreiben sind.
-
Das
optische Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung verwendet
anstelle eines helligkeitsbalancierten Tageslichtfilters 9,
der im Lichtpfad eines bekannten optischen Beleuchtungssystems gemäß 8 angeordnet
ist, das eine Halogenlichtquelle verwendet, ein Wellenlängenverteilungswandlerelement
gemäß der vorliegenden
Erfindung. Zusätzlich
ist anstelle der Lichtquelle 2 in Form einer Halogenlichtquelle
gemäß 8 als
Lichtquelle 2 eine Weißlicht-LED
eingesetzt, so dass das optische Beleuchtungssystem der vorliegenden
Erfindung eine übliche,
im Handel erhältliche
Weißlicht-LED
in Kombination mit einem Wellenlängenverteilungswandlerelement
verwendet. Letzteres Element kann aus einem üblichen im Handel erhältlichen
Filter oder zwei oder mehr üblichen,
im Handel erhältlichen
Filtern in Tandemverwendung gebildet sein, um ein spektrales Durchlässigkeitsprofil
zu erreichen, wie es hier ausgeführt
ist.
-
Das
Wellenlängenverteilungswandlerelement 11 (1)
hat ein spektrales Durchlässigkeitsprofil,
das die Intensität
von Licht von der Weißlicht-LED-Lichtquelle
mehr in spezifizierten Wellenlängenbereichen
zu verringern vermag, die eine Spitzenintensität enthalten, die von der Lichtquelle
emittiert wird, als in spezifizierten Wellenlängenbereichen, die keine von
der Lichtquelle emittierte Spitzenintensität enthält. Somit ist die Durchlässigkeit
des Wellenlängenverteilungswandlerelements 11 für jeden
spezifizierten Wellenlängenbereich,
der eine Spitzenintensitätswellenlänge, ausgegeben
von der Weißlicht-LED
enthält,
geringer als in Wellenlängenbereichen,
die keine Spitzenintensität
enthalten, die von der Weißlicht-LED
ausgegeben wird. Dies hat den Effekt, dass die Spektralkomponenten
des optischen Beleuchtungssystems der vorliegenden Erfindung (das
eine Weißlicht-LED
verwendet) näher
an die Spektralkom ponenten angepasst ist, die von der Kombination
aus Halogenlichtquelle/helligkeitsbalanciertem Tageslichtfilter
emittiert wird. Auch hat dies den Effekt, dass der Lichtausgang
von dem optischen Beleuchtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
näher an die
Spektralkomponenten von Tageslicht angepasst ist, als Licht, das
von einer Weißlicht-LED
ausgegeben wird.
-
Es
wird nun ein praktisches Beispiel eines Wellenlängenverteilungswandlerelements 11 gegeben.
-
Ein
Spektralprofil des Lichts, das von einer Weißlicht-LED ausgegeben wird
(wie beispielsweise durch die Kurve in 9 oder die
Strichpunktlinie in 10 gezeigt) enthält bei einer
Verwendung in der Lichtquelle 2 eine Mehrzahl von Spitzenwellenlängen. Der
Spektralgehalt von Licht von einer Halogenlichtquelle (wie beispielsweise
in 10 mit durchgezogener Linie dargestellt) unterscheidet
sich erheblich von demjenigen, das von einer Weißlicht-LED emittiert wird.
Jedoch kommt der Spektralgehalt von Ausgangslicht, das erhalten
wird, wenn eine herkömmliche
Halogenlichtquelle und ein herkömmlicher
helligkeitsbalancierter Tageslichtfilter kombiniert werden (wie
beispielsweise durch die gestrichelte Linie in 10 gezeigt)
näher an
den Spektralgehalt von Tageslicht heran.
-
Da
der Spektralgehalt von Licht, das von einer Weißlicht-LED emittiert wird,
sich erheblich vom Lichtausgang unterscheidet, der durch Kombination
einer Halogenlampe mit einem helligkeitsbalancierten Tageslichtfilter
erhalten wird, haben im Ergebnis Gegenstände, die durch Licht von einer
Weißlicht-LED
beleuchtet werden, gegenüber
der Kombination in ihrem Aussehen nicht die gleiche Farbe. Insbesondere
unterscheiden sich die Gelbkomponenten in den beiden Beleuchtungslichtquellen
erheblich voneinander, was zu einem Farbunterschied der beleuchteten
Gegenstände
führt.
Wenn daher eine Weißlicht-LED
als Beleuchtungslichtquelle verwendet wird, um eine Gewebeprobe
zu diagnostizieren, müssen
die Beurteilungsstandards dahingehend, ob eine bestimmte Gewebeprobe
gesund oder befallen ist, völlig
unterschiedlich sein, als wenn eine Halogenlampe mit einem helligkeitsbalancierten
Tageslichtfilter als Beleuchtungslichtquelle verwendet wird.
-
Um
eine Farbbalance wiederzugeben, die ähnlich zur Kombination aus
Halogenlichtquelle/helligkeitsbalancierter Tageslichtfilter ist,
ist es, wenn eine Weißlicht-LED
in Kombination mit einem Wellenlängenverteilungswandlerelement
verwendet wird, notwendig, dass das Wellenlängenverteilungswandlerelement
mehr rotes Licht als ein herkömmlicher
helligkeitsbalancierter Tageslichtfilter durchlässt. Zusätzlich emittiert, wie beispielsweise
mit der durchgezogenen Linie in 9 oder die
Strichpunktlinie in 10 gezeigt, eine Weißlicht-LED
Licht mit einem Spektralprofil mit einer Spitzendurchlässigkeit
um eine Mittelwellenlänge
von annähernd
450 nm herum und einer anderen Spitzendurchlässigkeit um eine Mittelwellenlänge von
annähernd
550 nm herum. Daher wird bei der vorliegenden Erfindung ein Wellenlängenverteilungswandlerelement 11 verwendet,
das die Intensität
von Licht, das in den Wellenlängenbereichen
von 400 ~ 500 nm und 500 ~ 600 nm liegt, durch verschiedene Faktoren
verringert.
-
Verschiedene
unterschiedliche Beispiele von Weißlicht-LED-Wellenlängenverteilungswandlerelement werden
nun unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
-
Beispiel 1
-
2(a) zeigt die Spektralintensität (d. h.
Lichtintensität
als eine Funktion der Wellenlänge),
die durch ein erstes Beispiel einer Weißlicht-LED (Strichpunktlinie)
emittiert wird, die in dem optischen Beleuchtungssystem von 1 verwendet
werden kann, die Spektraldurchlässigkeit
eines ersten Beispiels eines Wellenlängenverteilungswandlerelements 11a (durchgezogene
Linie), das in dem optischen Beleuchtungssystem von 1 verwendet
werden kann, und die Spektralintensität, wenn die Weißlicht-LED
und das Wellenlängenverteilungswandlerelement 11a mit
der Charakteristik von 2(a) in
Kombination verwendet werden (gestrichelte Linie), bei einem ersten
Beispiel eines optischen Beleuchtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
Das
Wellenlängenverteilungswandlerelement
hat ein spektrales Durchlässigkeitsprofil,
das spezifizierte Wellenlängenbereiche
enthält,
innerhalb denen die Durchlässigkeit
nahezu konstant bei zunehmender Wellenlänge ist, um eine Stufe von
nahezu gleichförmiger
Intensität
zu bilden und hat spezifizierte Wellenlängenbereiche, innerhalb denen
sich die Durchlässigkeit
mit zunehmender Wellenlänge ändert, um
einen Übergangsbereich
zu bilden. Bei dem Wellenlängenverteilungswandlerelement
betreffend dieses Beispiels (mit einem spektralen Durchlässigkeitsprofil
gemäß der durchgezogenen
Linie in 2(a)) ist die Durchlässigkeit
in jedem spezifizierten Wellenlängenbereich,
der eine Spitzenwellenlänge
enthält,
unterschiedlich zusammengesetzt und die beiden Durchlässigkeiten
sind im Vergleich zur Durchlässigkeit
in einem spezifizierten Wellenlängenbereich
niedrig, der keine Spitzenwellenlänge ent hält und das Wellenlängenverteilungswandlerelement
ist aufgebaut unter Verwendung eines einzelnen optischen Elements 11a.
-
Wie
in 2(a) gezeigt, ist die Durchlässigkeit
des Wellenlängenverteilungswandlerelements 11a innerhalb
eines spezifizierten Wellenlängenbereichs
mit Wellenlängen
kürzer
als annähernd
500 nm geringer als die Durchlässigkeit
des Wellenlängenverteilungswandlerelements
in einem spezifizierten Wellenlängenbereich
mit Wellenlängen
länger
als annähernd
600 nm; und die Durchlässigkeit
des Wellenlängenverteilungswandlerelements
ist in einem spezifizierten Wellenlängenbereich mit Wellenlängen länger als
annähernd
500 nm und kürzer
als annähernd
600 nm geringer als die Durchlässigkeit
des Wellenlängenverteilungswandlerelements
in einem spezifizierten Wellenlängenbereich
mit Wellenlängen
kürzer
als annähernd
500 nm.
-
Beispiel 2
-
2(b) zeigt die Spektralintensität, die von
einem zweiten Beispiel einer Weißlicht-LED emittiert wird (strichpunktierte
Linie), die in dem optischen Beleuchtungssystem von 1 verwendet
werden kann, die spektrale Durchlässigkeit eines zweiten Beispiels
eines Wellenlängenverteilungswandlerelements 11a (durchgezogene
Linie) das in dem optischen Beleuchtungssystem von 1 verwendet
werden kann und die Spektralintensität eines Lichtausgangs, wenn
die Weißlicht-LED
und das Wellenlängenverteilungswandlerelement 11a mit
den Charakteristiken gemäß 2(b) in Kombination verwendet werden (gestrichelte
Linie), gemäß einem
zweiten Beispiel eines optischen Beleuchtungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Wie
in 2(b) gezeigt, hat das Wellenlängenverteilungswandlerelement 11a in
einem spezifizierten Wellenlängenbereich
mit Wellenlängen
länger
als annähernd
500 nm und kürzer
als annähernd
600 nm eine Durchlässigkeit,
die höher
als die Durchlässigkeit
des Wellenlängenverteilungswandlerelements
innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen kürzer als
annähernd
500 nm ist; und das Wellenlängenverteilungswandlerelement 11a hat
eine Durchlässigkeit
in einem spezifizierten Wellenlängenbereich mit
Wellenlängen
länger
als annähernd
500 nm und kürzer
als annähernd
600 nm, die niedriger als die Durchlässigkeit des Wellenlängenverteilungswandlerelements
innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen länger als
annähernd
600 nm ist.
-
Beispiel 3
-
3(a) zeigt die Spektralintensität, die von
einem dritten Beispiel einer Weißlicht-LED emittiert wird (strichpunktierte
Linie), die in dem optischen Beleuchtungssystem von 1 verwendet
werden kann, die spektralen Durchlässigkeiten eines ersten Filters 11b1 und eines zweiten Filters 11b2 , die in Tandemanordnung ein drittes
Beispiel eines Wellenlängenverteilungswandlerelements
im optischen Beleuchtungssystem von 1 bilden
und die spektrale Intensität
eines Lichtausgangs, wenn die Weißlicht-LED und das Wellenlängenverteilungswandlerelement
mit den Charakteristiken gemäß 3(a) in Kombination verwendet werden (gestrichelte
Linie), gemäß einem
dritten Beispiel eines optischen Beleuchtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
In diesem, sowie im nächsten
Beispiel wird das Wellenlängenverteilungswandlerelement
aus einer Mehrzahl von Filtern gebildet, die in Tandemanordnung
positioniert sind, und zwar jeweils einer für jede von der Weißlicht-LED
emittierte Spitzenintensität.
Wie in 3(a) bei diesem Beispiel gezeigt,
ist das Wellenlängenverteilungswandlerelement
gebildet aus:
dem ersten Filter mit einem spektralen Durchlässigkeitsprofil,
das innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen kürzer als
annähernd
500 nm eine Durchlässigkeit
hat, die mit zunehmender Wellenlänge
nahezu unverändert
ist und innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen länger als
annähernd
500 nm eine Durchlässigkeit
hat, die mit zunehmender Wellenlänge
nahezu unverändert ist,
wobei jedoch die Durchlässigkeit
größer als
die Durchlässigkeit
innerhalb des spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen kürzer als
annähernd
500 nm ist; und
dem zweiten Filter mit einem spektralen Durchlässigkeitsprofil,
das innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen kürzer als
annähernd
500 nm eine Durchlässigkeit
hat, die mit zunehmender Wellenlänge
nahezu unverändert
ist und innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs mit Wellenlängen länger als
annähernd
500 nm aber kürzer
als annähernd
600 nm eine Durchlässigkeit
hat, die mit zunehmender Wellenlänge
nahezu unverändert
ist, wobei jedoch die Durchlässigkeit
geringer als die Durchlässigkeit innerhalb
des spezifizierten Wellenlängenbereichs
mit Wellenlängen
kürzer
als annähernd
500 nm ist; und innerhalb eines spezifizierten Wellenlängenbereichs
mit Wellenlängen
länger
als annähernd
600 nm eine Durchlässigkeit
hat, die mit zunehmender Wellenlänge
nahezu unverändert
ist, wobei jedoch die Durchlässigkeit
größer als
die Durchlässigkeit
innerhalb des spezifizierten Bereichs mit Wellenlängen länger als
annähernd
500 nm und kürzer
als annähernd
600 nm ist.
-
Beispiel 4
-
3(b) zeigt die Spektralintensität, die durch
ein viertes Beispiel einer Weißlicht-LED emittiert wird (strichpunktierte
Linie), die in dem optischen Beleuchtungssystem von 1 verwendet
werden kann, die individuellen spektralen Durchlässigkeiten eines ersten Filters 11b1 und eines zweiten Filters 11b2 , die in Tandemanordnung ein viertes
Beispiel eines Wellenlängenverteilungswandlerelementes
in dem optischen Beleuchtungssystem von 1 bilden,
und die spektrale Intensität
eines Lichtausgangs, wenn die Weißlicht-LED und das Wellenlängenverteilungswandlerelement
(aus zwei Filtern in Tandemanordnung gebildet, deren individuelle
Durchlässigkeitscharakteristiken
in 3(b) gezeigt sind) in Kombination
verwendet werden (gestrichelte Linie), gemäß einem vierten Beispiel eines
optischen Beleuchtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
-
Die
spektralen Durchlässigkeiten
des ersten Filters 11b1 und eines
zweiten Filters 11b2 sind so, dass: die
spektrale Durchlässigkeit
der beiden Filter in Tandemanordnung in einem spezifizierten Wellenlängenbereich,
der kürzer
als annähernd
500 nm ist, geringer als die Durchlässigkeit der beiden Filter
in Tandemanordnung in einem spezifizierten Wellenlängenbereich
ist, der länger
als annähernd
500 nm ist; die Durchlässigkeit der
beiden Filter in Tandemanordnung in einem spezifizierten Wellenlängenbereich,
der länger
als annähernd 500
nm und kürzer
als annähernd
600 nm ist, größer als
die Durchlässigkeit
der beiden Filter in Tandemanordnung in einem spezifizierten Wellenlängenbereich
ist, der kürzer
als annähernd
500 nm ist; und die Durchlässigkeit
der beiden Filter in Tandemanordnung in einem spezifizierten Wellenlängenbereich,
der länger
als annähernd
600 nm ist, größer als
die Durchlässigkeit
der beiden Filter in Tandemanordnung in dem spezifizierten Wellenlängenbereich
ist, der länger
als annähernd
500 nm und kürzer
als annähernd
600 nm ist. Somit bilden die beiden Filter 11b1 und 11b2 gemäß 3(b),
wenn sie in Tandemanordnung sind, das Wellenlängenverteilungswandlerelement
dieser Ausführungsform,
das ein spektrales Durchlässigkeitsprofil
hat, das in seiner Form ähnlich
zu denjenigen des Wellenlängenverteilungswandlerelementes 11a des
zweiten Beispiels von 2(b) ist.
-
In
den optischen Beleuchtungssystemen gemäß den obigen Beispielen werden,
wenn von einer Weißlicht-LED
emittiertes Licht das Wellenlängenverteilungswandlerelement
durchtritt, die Spektralintensitäten
an den Spitzenwellenlängen
verringert (wie durch die gestrichelten Linien in den 2(a) bis 3(b) gezeigt) und
der Lichtausgang vom optischen Beleuchtungssystem kommt näher an den
Lichtausgang einer Halogenlichtquelle und eines helligkeitsbalancierten
Tageslichtfilters heran, wie durch die gestrichelte Linie in 10 gezeigt.
-
Weiterhin
gibt es Unterschiede in den Intensitätsmaxima einer jeden von einer
Weißlicht-LED
emittierten Spitzenintensität.
Wenn das Wellenlängenverteilungswandlerelement
aus einer Mehrzahl von Filtern in Tandemanordnung gebildet wird,
ergibt sich der Vorteil, dass die einzelnen Filter so gewählt werden
können, dass
die Intensität
einer jeweiligen Spitzenintensität
geeignet verringert wird.
-
Weiterhin
verwendet in diesem Beispiel eine Weißlicht-LED in passender Weise
ein Wellenlängenverteilungswandlerelement,
um die Intensitätsmaxima
von zwei Spitzenintensitäten
zu verringern. Es ist jedoch bei einer Weißlicht-LED möglich, dass
Licht mit mehr als zwei Spitzenintensitäten emittiert wird. Mit anderen Worten,
durch Kombination einer Mehrzahl von Fluoreszenzsubstanzen kann
eine Weißlicht-LED
eine Mehrzahl von Spitzenintensitäten emittieren (d. h. mehr
als 2 Spitzenintensitäten).
In einem solchen Fall sollte das Wellenlängenverteilungswandlerelement
wünschenswerterweise
das Spitzenintensitätsmaximum
bei jeder der Mehrzahl von Spitzenintensitäten verringern.
-
Beispiel 5
-
4 zeigt
die Spektralintensität,
die von einem fünften
Beispiel einer Weißlicht-LED
emittiert wird (Strichpunktlinie), die spektrale Durchlässigkeit
eines Wellenlängenverteilungswandlerelementes
(durchgezogene Linie) gemäß einem
fünften
Beispiel eines Wellenlängenverteilungswandlerelements,
und die spektrale Intensität
eines Lichtausgangs, wenn die Weißlicht-LED und das Wellenlängenverteilungswandlerelement
mit den Charakteristiken von 4 in Kombination
verwendet werden (gestrichelte Linie). Dieses Beispiel ist im Aufbau ähnlich zum
Beispiel 2. Weißlicht-LEDs
haben einen Spektralausgang, der üblicherweise in zwei Typen kategorisierbar
ist, wie nachfolgend beschrieben wird. Beide Typen haben üblicherweise
zwei Spitzenintensitäten,
wobei eine Spitzenintensität
bei ungefähr
450 nm ihr Zentrum hat und die andere Spitzenintensität bei einer
längeren
Wellenlänge
ihr Zentrum hat. Beim ersten Typ von Weißlicht-LED, wobei die LED-Spektralintensität von 4 ein
Beispiel sein möge,
hat die Spitzenintensität,
die ihr Zentrum bei 450 nm hat, eine höhere Intensität als die
Spitzenintensität,
die bei einer längeren
Wellenlänge
ihr Zentrum hat. Beim zweiten Typ von Weißlicht-LED, von der die LED-Spektralintensität gemäß 5 ein
Beispiel sein möge,
hat die Spitzenintensität,
die bei ungefähr
450 nm ihr Zentrum hat, eine geringere Intensität als die Spitzenintensität, die bei einer
längeren
Wellen länge
ihr Zentrum hat. Weiterhin ist die Zusammensetzung der grundlegenden
optischen Bauteile des optischen Beleuchtungssystems betreffend
Beispiel 5 im wesentlichen gleich der Zusammensetzung von 1.
-
Zusätzlich sind
die CIE-Farbkoordinaten (X, Y) für
Testfarbproben R1 bis R9 (definiert in
CIE Technical Report
13-3-1995 (ISBN: 3 900 734 57 7)) mit dem Titel „Method of Measuring and Specifying
Colour Rendering Properties of Light Sources" in nachfolgender Tabelle 1
für jedes
der drei optischen Beleuchtungssysteme gezeigt, die in separaten
Spalten A–C
wie folgt aufgelistet sind: Spalte A – ein optisches Beleuchtungssystem, das
eine herkömmliche
Halogenlichtquelle mit einem herkömmlichen helligkeitsbalancierten
Tageslichtfilter kombiniert; Spalte B – ein optisches Beleuchtungssystem,
das eine Weißlicht-LED
gemäß dem fünften Beispiel verwendet;
und Spalte C – optisches
Beleuchtungssystem, das eine Kombination aus Weißlicht-LED/Wellenlängenverteilungswandlerelement
gemäß dem fünften Beispiel
des optischen Beleuchtungssytems gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet. TABELLE 1
| Testprobe | A | B | C |
| | X | Y | X | Y | X | Y |
| R1 | 0.425 | 0.376 | 0.394 | 0.366 | 0.444 | 0.392 |
| R2 | 0.423 | 0.428 | 0.401 | 0.428 | 0.443 | 0.442 |
| R3 | 0.402 | 0.487 | 0.388 | 0.495 | 0.420 | 0.500 |
| R4 | 0.319 | 0.448 | 0.317 | 0.438 | 0.356 | 0.464 |
| R5 | 0.295 | 0.370 | 0.286 | 0.343 | 0.329 | 0.385 |
| R6 | 0.280 | 0.310 | 0.264 | 0.273 | 0.310 | 0.320 |
| R7 | 0.336 | 0.305 | 0.304 | 0.274 | 0.359 | 0.319 |
| R8 | 0.382 | 0.320 | 0.342 | 0.296 | 0.400 | 0.335 |
| R9 | 0.603 | 0.324 | 0.556 | 0.328 | 0.596 | 0.337 |
-
Beispiel 6
-
5 zeigt
die Spektralintensität,
die von einem sechsten Beispiel einer Weißlicht-LED emittiert wird (Strichpunktlinie),
die spektrale Durchlässigkeit
eines Wellenlängenverteilungswandlerelements
(durchgezogene Linie) gemäß einem
sechsten Beispiel eines Wellenlängenverteilungswandlerelements,
und die spektrale Intensität
eines Lichtausgangs, wenn die Weißlicht-LED und das Wellenlängenverteilungswand lerelement mit
den Charakteristika gemäß 5 in
Kombination verwendet werden (gestrichelte Linie). Wie oben erwähnt, ist
der Spektralausgang der Weißlicht-LED
dieses Beispiels vom zweiten Typ. Dieses Beispiel ist im Aufbau ähnlich zum
Beispiel 1. Weiterhin ist die Zusammensetzung der grundlegenden
optischen Bauteile des optischen Beleuchtungssystems betreffend
Beispiel 6 im wesentlichen gleich wie die Zusammensetzung gemäß 1.
-
Zusätzlich sind
die CIE-Farbkoordinaten (X, Y) für
Testfarbproben R1 bis R9 (definiert in
CIE Technical Report
13-3-1995 (ISBN: 3 900 734 57 7)) mit dem Titel „Method of Measuring and Specifying
Colour Rendering Properties of Light Sources" in nachfolgender Tabelle 2
für jedes
der drei optischen Beleuchtungssysteme gezeigt, die in separaten
Spalten A–C
wie folgt aufgelistet sind: Spalte A – ein optisches Beleuchtungssystem, das
eine herkömmliche
Halogenlichtquelle mit einem herkömmlichen helligkeitsbalancierten
Tageslichtfilter kombiniert; Spalte B – ein optisches Beleuchtungssystem,
das eine Weißlicht-LED
gemäß dem sechsten
Beispiel verwendet; und Spalte C – optisches Beleuchtungssystem,
das eine Kombination aus Weißlicht-LED/Wellenlängenverteilungswandlerelement
verwendet, um ein sechstes Beispiel des optischen Beleuchtungssytems
gemäß der vorliegenden
Erfindung zu bilden. TABELLE 2
| Testprobe | A | B | C |
| | X | Y | X | Y | X | Y |
| R1 | 0.425 | 0.376 | 0.427 | 0.410 | 0.452 | 0.390 |
| R2 | 0.423 | 0.428 | 0.424 | 0.463 | 0.450 | 0.439 |
| R3 | 0.402 | 0.487 | 0.401 | 0.520 | 0.426 | 0.496 |
| R4 | 0.319 | 0.448 | 0.340 | 0.490 | 0.361 | 0.464 |
| R5 | 0.295 | 0.370 | 0.318 | 0.411 | 0.335 | 0.387 |
| R6 | 0.280 | 0.310 | 0.299 | 0.345 | 0.316 | 0.323 |
| R7 | 0.336 | 0.305 | 0.346 | 0.338 | 0.367 | 0.320 |
| R8 | 0.382 | 0.320 | 0.384 | 0.353 | 0.410 | 0.335 |
| R9 | 0.603 | 0.324 | 0.580 | 0.346 | 0.603 | 0.335 |
-
6 zeigt
ein Mikroskop, das bei der Durchführung chirurgischer Vorgänge verwendet
werden kann, wobei das Mikroskop das optische Beleuchtungssystem
gemäß einem
der beschriebenen Beispiele der vorliegenden Erfindung verwendet.
Das zur Chirurgie verwendete Mikroskop ist mit einem optischen Beleuchtungssystem
verse hen, das eine Lichtquelle 22 hat, mit einem optisches
Beobachtungssystem 40 zur Beobachtung eines Augapfels 30 einer
lebenden Person, einem Halbspiegel 50 zwischen dem Augapfel 30 und
dem optischen Beobachtungssystem 40 und einem totalreflektierendem
Spiegel 51.
-
Der
Halbspiegel 50 reflektiert Beleuchtungslicht 50,
das von der Lichtquelle 22 erzeugt wird, in Richtung des
Augapfels 30 (d. h. entlang der optischen Achse 50a des
optischen Beobachtungssystems 40) und der vom Augapfel 30 reflektierte
Lichtfluss wird entlang der optischen Achse 40a zu dem
optischen Beobachtungssystem 40 geführt. Mittels des Halbspiegels 50 wird
ausreichend Beleuchtung für
den Augapfel 30 geschaffen, so dass es möglich ist,
dass auch sehr kleine Bilder von der hinteren Wandfläche des
Augapfels unter Verwendung des Lichtflusses (mit roter Farbe) zu
erhalten, der von der hinteren Wandfläche des Augapfels 30 reflektiert
wird.
-
Der
totalreflektierende Spiegel 51, der zwischen dem Augapfel 30 und
dem optischen Beobachtungssystem 40 liegt, genauer gesagt,
unterhalb des Halbspiegels 50, der unterhalb der ersten
Objektlinse 41 liegt, ist in einer Position angeordnet,
die den optischen Fluss nicht behindert, der von dem Augapfel 30 der
Person reflektiert wird (mit anderen Worten, in einer Position,
wo nichts von dem totalreflektierenden Spiegel 51 innerhalb
des Gesichtsfeldes ist, wenn ein Auge 60 eines Chirurgen
den Augapfel 30 beobachtet).
-
Das
optische Beobachtungssystem 40 ist aufgebaut aus: einer
ersten Objektlinse 41, die im wesentlichen mit gleicher
Größe wie der
Halbspiegel 50 ausgebildet ist; einem optischen System 42 veränderbarer Brechkraft,
das in der Lage ist, die optische Brechkraft wahlweise festzusetzen;
einer zweiten Objektlinse 43; einem aufrechten Prisma 44;
einem Rhombusprisma 45; und einer Okularlinse 46.
Bei diesem optischen Beobachtungssystem 40 bewegt sich
jedes optische Element mit Ausnahme der ersten Objektlinse 41 in
einer Einheit seitlich, so dass eine Augenchirurgie unter Verwendung
dreidimensionaler Beobachtung möglich
ist. Somit zeigt 6 nur die Bestandteile auf einer
Seite des Mikroskops, welche Licht zu einem der Augen des Beobachters
führen.
Das optische Beleuchtungssystem 20 enthält zusätzlich zu dem Aufbau aus der
Lichtquelle 22 eine optische Faser 23, eine Kondensorlinse 24 und
eine Relaislinse 25.
-
Mikroskope,
die für
chirurgische Vorgänge
verwendet werden, haben einen Aufbau derart, dass der Beleuchtungslichtfluss,
der Licht von der Lichtquelle 22 überträgt, durch die optische Faser 23,
die Kondensorlinse 24 und die Relaislinse 25 zu
dem Halbspiegel 50 geführt
wird. Der Halbspiegel 50 reflektiert den Beleuchtungslichtfluss,
so dass der Augapfel 30 der Person entlang der optischen
Achse 40a des optischen Beobachtungssystems 40 beleuchtet
wird. Andererseits reflektiert der totalreflektierte Spiegel 51 einen
Teil des Beleuchtungslichtflusses, der von der Relaislinse 25 empfangen
wird und beleuchtet somit den Augapfel 30 der Person aus
einer etwas unterschiedlichen Richtung. Da die Richtung von Beleuchtungslicht,
das von dem totalreflektierenden Spiegel 51 in Richtung
des Augapfels 30 der Person reflektiert wird, etwas unterschiedlich zu
der Beleuchtungsrichtung von Licht ist, das durch einen Halbspiegel 50 in
Richtung des Augapfels 30 der Person reflektiert wird,
wird es möglich,
während
beispielsweise einer Staroperation ein Bild einer Kristallbildung
einer flüssigen
Kristallsubstanz zu erhalten. Da zusätzlich der totalreflektierende
Spiegel 51 in enger Nachbarschaft zum Halbspiegel 50 angeordnet
ist, bilden die Beleuchtungsrichtung von Halbspiegel 50 und die
Beleuchtungsrichtung von totalreflektierendem Spiegel 51 einen
spitzen Winkel, so dass es möglich
wird, ein scharfes Bild unter Verwendung von Licht von der Weißlicht-LED
zu bilden, ohne dass es Hohlraumschatten gibt.
-
Der
vom Augapfel 30 der Person reflektierte Lichtfluss wird
durch den Halbspiegel 50 durchgelassen und zu dem optischen
Beobachtungssystem 40 geführt. Dieser Lichtfluss läuft dann
durch das optische Beobachtungssystem 40, um den Augapfel 60 des
Chirurgen zu erreichen. Das Bild des Augapfels der Person, das unter
Verwendung dieses Lichtflusses gebildet wird, ist jedoch ein vergrößertes Bild
einer bestimmten Vergrößerung,
das mittels des optischen Systems variabler Brechleistung gebildet
wurde. Das vergrößerte Bild wird
durch die zweite Objektlinse 43, das aufrechte Prisma 44 und
das Rhombusprisma 45 übertragen
und eine Beobachtung erfolgt durch Einfall auf den Augapfel 60 des
Chirurgens durch das Okular 46.
-
Weiterhin
kann bei einem Mikroskop zur Verwendung in der Chirurgie mit einem
derartigen Aufbau die Kombination aus Weißlicht-LED/Wellenlängenverteilungswandlerelement
gemäß einem
der Beispiele 1–6
der vorliegenden Erfindung in einer festgelegten Position auf dem
Lichtemissionspfad der Lichtquelle 22 in dem optischen
Beleuchtungssystem 20 angeordnet werden.
-
7 zeigt
ein elektronisches Endoskop, welches ebenfalls ein optisches Beleuchtungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet. Wie in 7 gezeigt,
ist ein elektronisches Endoskop 70 aufgebaut aus einer
Betätigungseinheit 71,
einem Einführbauteil 72 und
einem Hauptkörper 75.
An Kabeln 73 und 74 sind Verbinder 73a und 74a angebracht,
welche entsprechend mit einem Bildprozessor 80 und einer Lichtquelle 90 verbunden
sind. Am Spitzenende des Einführbauteils 72 ist
eine CCD 77 angebracht, um Bilder aufzunehmen, die vom
optischen Objektivsystem 76 auf der Licht empfangenden
Oberfläche
der CCD gebildet werden. Die CCD 77 ist über den
Verbinder 73a und Signalleitungen 78, 78,
die innerhalb des Hauptkörpers 75 angeordnet
sind, mit dem Bildprozessor 80 verbunden. Zusätzlich ist
an dem elektronischen Endoskop 70 ein Lichtleiter 79 angebracht,
der aus einer Glasfaser gebildet ist und durch welchen Beleuchtungslicht
der Spitze des Einführbauteils 72 übertragen
wird. Der Lichtleiter 79 ist mit der Lichtquelle 90 über den
Verbinder 74a verbunden. Die Lichtquelle 90 ist
aus einer Lampe 92 und einer Linse 93 zum Sammeln
des Beleuchtungslichts an der Einfallsfläche des Lichtleiters 79 gebildet.
-
Bei
Verwendung eines elektronischen Endoskops mit einem optischen Beleuchtungssystem
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das optische Beleuchtungssystem mit der Lampe 92 der
Lichtquelle 90, der Linse 93 und dem Lichtleiter 79 des
elektronischen Endoskops 70 ausgestattet. An dem Bildprozessor 80 ist
ein Treiberschaltkreis 81 angebracht, der die CCD 77 des
elektronischen Endoskops 70 betreibt, ein Videobildverarbeitungsschaltkreis 82,
der ein von der CCD 77 aufgenommenes Signal verarbeitet
und ein Steuerschaltkreis 83, der den Betrieb des Treiberschaltkreises 81 steuert.
-
In
einer elektronischen Endoskopvorrichtung mit diesem Aufbau kann
für die
Lampe 92 der Lichtquelle 90 die Kombination aus
Weißlicht-LED/Wellenlängenverteilungswandlerelement
mit einem spektralen Ausgang gemäß dem optischen
Beleuchtungssystem der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Das Wellenlängenverteilungswandlerelement 91,
das zur Verwendung mit einer Weißlicht-LED ausgelegt ist, ist
in einer bestimmten Position angeordnet, genauer gesagt, zwischen
der Lampe 92 und der Linse 93, wie in 7 gezeigt.
-
Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
es einem optischen Beobachtungssystem, als Beleuchtungslichtquelle
eine Weißlicht-LED
zu verwenden, wobei auch ermöglicht
wird, dass der Zustand eines Beobachtungsobjekts zuverlässig und
genau basierend auf der Farbe des Beobachtungsobjekts bestimmt werden kann.
Somit ist die vorliegende Erfindung besonders anwendbar bei der
Durchführung
von medizinischen Diagnosen.
-
Nachdem
die Erfindung beschrieben worden ist, versteht sich, dass diese
auf verschiedene Arten abgewandelt werden kann. Beispielsweise kann
eine Kombination aus Weißlicht-LED/Wellenlängenverteilungswandlerelement
anders als diejenigen, welche als beispielhaft für die Erfindung beschrieben
wurden, verwendet werden. Wenn eine Weißlicht-LED verwendet wird,
die einen Spektralausgang des ersten Typs hat (wo der Lichtausgang
mit einer Spitzenintensität
bei ungefähr
450 nm intensiver als die Spitzenintensität einer längeren Wellenlänge ist),
wird ein Filter ausgewählt,
der eine spektrale Durchlässigkeit ähnlich der
Form hat, wie die durchgezogene Linie in 2(b) oder
Filter werden gewählt,
welche spektrale Durchlässigkeiten
haben, die in ihrer Form ähnlich
zu den durchgezogenen Linien in 3(b) sind.
Wenn andererseits eine Weißlicht-LED
verwendet wird, die einen Spektralausgang des zweiten Typs hat (bei
dem der Lichtausgang mit einer Spitzenintensität bei ungefähr 450 nm weniger intensiv
als die Spitzenintensität
bei einer längeren
Wellenlänge
ist), wird ein Filter ausgewählt,
der eine spektrale Durchlässigkeit ähnlich der
Form hat, wie die durchgezogene Linie in 2(a) oder
Filter werden gewählt,
die spektrale Durchlässigkeiten ähnlich der
Form haben, wie die durchgezogenen Linien in 3(a).
Auch können
Weißlicht-LEDs
verwendet werden, die mehr als zwei Spitzenwellenlängen emittieren.
Solche Änderungen
werden nicht als Abweichung vom Wesen und Umfang der Erfindung betrachtet.
Vielmehr soll der Umfang der Erfindung in den nachfolgenden Ansprüchen und
deren Äquivalenten
definiert sein. Sämtliche
Abwandlungen, wie sie sich einem Fachmann auf dem Gebiet ergeben,
sollen im Umfang der nachfolgenden Ansprüche enthalten sein.