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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Lichtquellenmodul und insbesondere auf ein optisches Modul, das eine hohe Farbwiedergabe und ultraviolette optische Eigenschaften kombiniert.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die Beleuchtungsvorrichtung eines Endoskops erzeugt durch den Gebrauch einer Vielzahl an Lichtquellen mit verschiedenen Farben zusammen mit Linsen und Strahlteilern Weißlicht. Eine einzelne Lichtquelle oder eine Vielzahl an Lichtquellen regt Leuchtstoffe an und das angeregte Licht wird durch Linsen und Strahlteiler gemischt, um Weißlicht zu erzeugen. Alternativ wird eine Vielzahl an Lichtquellen zuerst kombiniert, bevor Leuchtstoffe angeregt werden, und das erzeugte Licht wird durch Linsen und Strahlteiler gemischt, um Weißlicht für eine Endoskopvorrichtung auszubilden.
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Leider ist die Farbwiedergabe des gemäß dem Stand der Technik erzeugten Weißlichts im Allgemeinen minderwertig und nicht in der Lage, die echte Erscheinung des inspizierten Objekts abzubilden. Zusätzlich ist es für Anwendungen in einem Endoskop, um mit einem Endoskop zu inspizieren, ob der Nidus eines Patienten (beispielsweise das Gewebe, die Zellen oder das Blut in einem menschlichen Körper) anormal erscheint, nicht ausreichend, einfache Weißlichtbeleuchtung anzuwenden, damit medizinisches Personal die zugehörigen Symptome beurteilen kann. Mit anderen Worten ist eine spezielle Lichtquelle zum Aufzeigen von Symptomen erforderlich, bevor effektive pathologische Information erhalten werden kann. Zusätzlich zu dem Problem bei der Farbwiedergabe, müssen einige Nachteile für spezielle Beleuchtungsanwendungen noch verbessert werden.
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KURZFASSUNG
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Lichtquellenmodul bereitzustellen, das einen ersten Strahl (einen gemischten Strahl, bestehend aus roten, blauen und ultravioletten Strahlen), der von einer ersten Lichtquelle erzeugt wird, und einen vierten Strahl (einen gelben Strahl), der von einer vierten Lichtquelle erzeugt wird, kombiniert, um einen gemischten weißen Strahl über die Funktion eines zweiten Strahlteilers zu erzeugen. Dadurch kann die Farbwiedergabe des Weißlichts gemäß dem Stand der Technik mit speziellen optischen Eigenschaften verbessert werden. Dadurch kann die Anwendungseffizienz des Lichtquellenmoduls verbessert werden.
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Um das obige Ziel und die Wirksamkeit zu erreichen, offenbart die vorliegende Erfindung ein Lichtquellenmodul, das umfasst:
- eine erste Lichtquelle, die einen ersten Strahl erzeugt und umfasst:
- eine zweite Lichtquelle, die einen zweiten Strahl erzeugt,
- eine dritte Lichtquelle, die einen dritten Strahl erzeugt,
- einen ersten Strahlteiler, der an dem Pfad des zweiten Strahls und des dritten Strahls angeordnet ist, sodass die zweite Lichtquelle an einer Seite des ersten Strahlteilers angeordnet ist und die dritte Lichtquelle an der anderen Seite des ersten Strahlteilers angeordnet ist, der den zweiten Strahl transmittiert und den dritten Strahl reflektiert und den zweiten Strahl und den dritten Strahl mischt, um den ersten Strahl auszubilden,
- eine vierte Lichtquelle, die einen vierten Strahl erzeugt,
- einen zweiten Strahlteiler, der an dem Pfad des ersten Strahls und des vierten Strahls angeordnet ist, sodass die erste Lichtquelle an einer Seite des zweiten Strahlteilers angeordnet ist und die vierte Lichtquelle an der anderen Seite des zweiten Strahlteilers angeordnet ist, der den ersten Strahl reflektiert und den vierten Strahl transmittiert und den ersten Strahl und den vierten Strahl mischt, um einen gemischten Strahl auszubilden, und
- eine optische Verarbeitungsvorrichtung, die an dem Pfad des gemischten Strahls angeordnet ist, die sich graduell von einem Ende zu dem anderen Ende verjüngt, wobei das eine Ende den gemischten Strahl empfängt und das andere Ende den gemischten Strahl projiziert.
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Figurenliste
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- 1 zeigt das schematische Diagramm 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 zeigt das schematische Diagramm 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 3 zeigt das schematische Diagramm 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 4 zeigt das schematische Diagramm 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 5 zeigt das schematische Diagramm gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird Bezug genommen auf 1. Die vorliegende Erfindung stellt eine Lichtquelle bereit, die umfasst:
- eine erste Lichtquelle 1, die einen ersten Strahl 10 erzeugt und umfasst:
- eine zweite Lichtquelle 12, die einen zweiten Strahl 120 erzeugt,
- eine dritte Lichtquelle 14, die einen dritten Strahl 140 erzeugt,
- einen ersten Strahlteiler 16, der an dem Pfad des zweiten Strahls 120 und des dritten Strahls 140 angeordnet ist, sodass die zweite Lichtquelle 12 an einer Seite des ersten Strahlteilers 16 angeordnet ist und die dritte Lichtquelle 14 an der anderen Seite des ersten Strahlteilers 16 angeordnet ist, der den zweiten Strahl 120 transmittiert und den dritten Strahl 140 reflektiert und den zweiten Strahl 120 und den dritten Strahl 140 mischt, um den ersten Strahl 10 auszubilden,
- eine vierte Lichtquelle 4, die einen vierten Strahl 40 erzeugt,
- einen zweiten Strahlteiler 7, der an dem Pfad des ersten Strahls 10 und des vierten Strahls 40 angeordnet ist, sodass die erste Lichtquelle 1 an einer Seite des zweiten Strahlteilers 7 angeordnet ist und die vierte Lichtquelle 4 an der anderen Seite des zweiten Strahlteilers 7 angeordnet ist, der den ersten Strahl 10 reflektiert und den vierten Strahl 40 transmittiert und den ersten Strahl 10 und den vierten Strahl 40 mischt, um einen gemischten Strahl ML auszubilden, und
- eine optische Verarbeitungsvorrichtung 9, die an dem Pfad des gemischten Strahls ML angeordnet ist, die sich graduell von einem Ende zu dem anderen Ende verjüngt, wobei das eine Ende den gemischten Strahl ML empfängt und das andere Ende den gemischten Strahl ML projiziert.
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Die optische Verarbeitungsvorrichtung 9 umfasst einen lichtempfangenden Abschnitt 90 und einen lichtemittierenden Abschnitt 92. Ein Ende des lichtempfangenden Abschnitts 90 entspricht dem gemischten Strahl ML und das andere Ende davon ist mit dem lichtemittierenden Abschnitt 92 verbunden. Die optische Verarbeitungsvorrichtung 9 verjüngt sich graduell von dem lichtempfangenden Abschnitt 90 zu dem lichtemittierenden Abschnitt 92. Der lichtempfangende Abschnitt 90 wird verwendet, um den gemischten Strahl ML zu empfangen. Der lichtemittierende Abschnitt 92 wird verwendet, um den gemischten Strahl ML zu projizieren.
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Es wird Bezug genommen auf 2. Der erste Strahlteiler 16 umfasst eine erste Oberfläche 160 und eine zweite Oberfläche 162. Der zweite Strahl 120 wird durch die erste Oberfläche 160 und die zweite Oberfläche 162 transmittiert und mit dem dritten Strahl 140 gemischt, der von der zweiten Oberfläche 162 reflektiert wird, um den ersten Strahl 10 auszubilden. Der zweite Strahlteiler 7 umfasst eine dritte Oberfläche 70 und eine vierte Oberfläche 72. Der erste Strahl 10 wird von der dritten Oberfläche 70 reflektiert. Der vierte Strahl 40 wird durch die dritte Oberfläche 70 und die vierte Oberfläche 72 transmittiert und mit dem ersten Strahl 10 gemischt, um den gemischten Strahl ML auszubilden. Der erste Strahl 10 ist ein gemischter Strahl, der rote, blaue und ultraviolette Strahlen umfasst. Der zweite Strahl 120 ist ein roter Strahl. Der dritte Strahl 140 ist ein gemischter Strahl, der blaue und ultraviolette Strahlen umfasst. Der vierte Strahl ist das gelbe Licht. Der gemischte Strahl ML ist ein gemischter Strahl, der durch weiße und ultraviolette Strahlen ausgebildet wird.
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Es wird nochmals auf die 1 und 2 Bezug genommen. Im Folgenden wird der Betrieb der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die erste Lichtquelle 1 und die vierte Lichtquelle 4 können den zweiten Strahlteiler 7 simultan oder sequentiell beleuchten. Zuerst können die zweite Lichtquelle 12 und die dritte Lichtquelle 14 den ersten Strahlteiler 16 simultan oder sequentiell beleuchten. Die zweite Lichtquelle 12 und die dritte Lichtquelle 14 projizieren jeweils den zweiten Strahl 120 und den dritten Strahl 140 zu dem ersten Strahlteiler 16. Der dritte Strahl 140 wird von der zweiten Oberfläche 162 reflektiert, zu der Richtung des zweiten Strahlteilers 7. Der zweite Strahl 120 wird durch die erste Oberfläche 160 und die zweite Oberfläche 162 direkt transmittiert und mit dem dritten Strahl 140 gemischt, um den ersten Strahl 120 auszubilden, der zu der Richtung des zweiten Strahlteilers 7 läuft. Mit anderen Worten kann durch den Gebrauch der obigen Struktur der erste Strahl 10 für eine subsequente Verarbeitung zu dem zweiten Strahlteiler 7 projiziert werden.
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Als nächstes projiziert die erste Lichtquelle 1 und die vierte Lichtquelle 4 den ersten Strahl 10 und den vierten Strahl 40 zu dem zweiten Strahlteiler 7. Der erste Strahl 10 wird von der dritten Oberfläche 70 reflektiert und läuft zu der Richtung der optischen Verarbeitungsvorrichtung 9. Der vierte Strahl 40 wird durch die dritte Oberfläche 70 und die vierte Oberfläche 72 transmittiert und läuft zu der Richtung der optischen Verarbeitungsvorrichtung 9. Danach werden der erste Strahl 10 und der vierte Strahl 40 durch die Funktion des zweiten Strahlteilers 7 gemischt, um den gemischten Strahl ML auszubilden, der dann von der optischen Verarbeitungsvorrichtung 9 empfangen und verwendet wird.
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Als eine optische Faser empfängt der lichtempfangende Abschnitt 90 der optischen Verarbeitungsvorrichtung 9 den gemischten Strahl ML und projiziert den gemischten Strahl ML dann über den lichtemittierenden Abschnitt 92. Durch den Gebrauch der sich graduell verjüngenden Struktur (oder der Konusstruktur) der optischen Verarbeitungsvorrichtung 9, kann der Bereich zum Projizieren des gemischten Strahls ML von dem lichtemittierenden Abschnitt 92 breiter sein und dadurch den beobachtbaren Bereich vergrößern. Für das Endoskop gemäß dem Stand der Technik ist die Größe der Untersuchungsausrüstung, die in einen menschlichen Körper eingebracht wird begrenzt. Daher ist der für das medizinische Personal beobachtbare Bereich, der von dem Licht bereitgestellt wird, das von der optischen Verarbeitungsvorrichtung 4 projiziert wird, größer und die Beleuchtungseffizienz wird ebenfalls verbessert. Es ist nicht erforderlich, die Struktur der Endoskopvorrichtung zu verändern, damit eine breitere Beleuchtung verfügbar wird.
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Ferner verbessert der gemischte Strahl ML das Problem der minderwertigen Farbauflösung des Weißlichts gemäß dem Stand der Technik. Durch das Mischen des ersten Strahls 10 und des vierten Strahls 40 kann die gesamte Farbauflösung des Weißlichts verbessert werden. Das Lichtquellenmodul gemäß der vorliegenden Erfindung kann als die Beleuchtungsvorrichtung für eine Endoskopausrüstung fungieren. Dank der hohen Farbauflösung des gemischten Strahls ML kann, bei der Beleuchtung der Symptome für die Diagnose durch das medizinische Personal, die echte Erscheinung der Strukturen des menschlichen Körpers bereitgestellt werden und daher eine falsche Beurteilung durch das medizinische Personal aufgrund einer niedrigen Farbauflösung vermieden werden. Außerdem umfasst der erste Strahl 10 das ultraviolette Licht, was es dem gemischten Strahl ML ermöglicht, über die speziellen optischen Eigenschaften zu verfügen, die durch das ultraviolette Licht bereitgestellt werden. Einige spezielle Symptome können durch die Beleuchtung durch den gemischten Strahl ML sichtbar gemacht werden, wodurch eine Unkenntnis des medizinischen Personals vermieden wird. Dadurch kann eine fundierte pathologische Information erhalten werden.
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Es wird Bezug genommen auf die 3 und 4. Der Unterschied zwischen den zweiten Ausführungsbeispiel und dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung ist, dass die dritte Lichtquelle 14 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine fünfte Lichtquelle 142 umfasst, eine sechste Lichtquelle 144 und einen dritten Strahlteiler 146. Die fünfte Lichtquelle 142 erzeugt einen fünften Strahl 1420. Die sechste Lichtquelle 144 erzeugt einen sechsten Strahl 1440. Der dritte Strahlteiler 146 ist an dem Pfad des fünften Strahls 1420 und des sechsten Strahls 1440 angeordnet, so dass die fünfte Lichtquelle 142 an einer Seite des dritten Strahlteilers 146 angeordnet ist und die sechste Lichtquelle 144 ist an der anderen Seite des dritten Strahlteilers 146 angeordnet. Der dritte Strahlteiler 146 reflektiert den fünften Strahl 1420 und transmittiert den sechsten Strahl 1440 und mischt daher den fünften Strahl 1420 und den sechsten Strahl 1440, um den dritten Strahl 140 auszubilden.
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Der dritte Strahlteiler 146 umfasst eine fünfte Oberfläche 1460 und eine sechste Oberfläche 1462. Der sechste Strahl 1440 wird durch die fünfte Oberfläche 1460 und die sechste Oberfläche 1462 transmittiert und mit dem fünften Strahl 1420 gemischt, der von der fünften Oberfläche 1462 reflektiert wird, um den dritten Strahl 140 auszubilden. Der fünfte Strahl 1420 ist ein ultravioletter Strahl. Der sechste Strahl 1440 ist ein blauer Strahl.
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Bezüglich des Mechanismus der dritten Lichtquelle 14 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, können die fünfte Lichtquelle 142 und die sechste Lichtquelle 144 den dritten Strahlteiler 146 simultan oder sequentiell beleuchten. Die fünfte Lichtquelle 142 und die sechste Lichtquelle 144 projizieren den fünften Strahl 1420 und den sechsten Strahl 1440 jeweils zu dem dritten Strahlteiler 146. Der fünfte Strahl 1420 wird von der fünften Oberfläche 1462 zu der Richtung des ersten Strahlteilers 16 reflektiert. Der sechste Strahl 1440 wird direkt durch die fünfte Oberfläche 1460 und die sechste Oberfläche 1462 transmittiert und mit dem fünften Strahl 1420 gemischt, um den dritten Strahl 140 auszubilden, der zu der Richtung des ersten Strahlteilers 16 läuft. In anderen Worten kann, durch den Gebrauch der obigen Struktur gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung, der dritte Strahl 140 für die subsequente Verarbeitung zu dem ersten Strahlteiler 16 projiziert werden.
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Es wird Bezug genommen auf 5. Der Unterschied zwischen dem dritten Ausführungsbeispiel und dem ersten Ausführungsbeispiel ist, dass die vierte Lichtquelle 4 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel eine siebte Lichtquelle 140 und eine fluoreszierende Platte 44 aufweist. Die siebte Lichtquelle 42 erzeugt einen siebten Strahl 420. Die fluoreszierende Platte 44 ist an dem Pfad angeordnet, an dem der zweite Strahlteiler den siebten Strahl 420 reflektiert. Die fluoreszierende Platte 44 umfasst ferner einen Reflexionsspiegel 440, einen Leuchtstoff 442 und eine lichtkonzentrierende Linse 444. Der Leuchtstoff 442 ist an einer Seite des Reflexionsspiegels 440 angeordnet. Der zweite Strahlteiler 7 reflektiert den siebten Strahl 420, um zu der fluoreszierenden Platte 44 zu laufen. Dann wird der siebte Strahl 420 von dem Leuchtstoff 442 und dem Reflexionsspiegel 442 reflektiert, um den vierten Strahl 40 auszubilden. Die lichtkonzentrierende Linse 444 ist an einer Seite des Reflexionsspiegels 440 und des Leuchtstoffs 442 angeordnet, um den Leuchtstoff 442 abzudecken und das Licht zu konzentrieren (den siebten Strahl 420), das zu der Fluoreszierenden Platte 44 zu dem Leuchtstoff 442 projiziert.
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Der siebte Strahl 420 ist ein blauer Strahl, der durch die Matrix einer Vielzahl an Laserstrahlen ausgebildet wird. Der Leuchtstoff 442 besteht aus gelb fluoreszierenden Pulvern. Das Material des Leuchtstoffs 442, der in der fluoreszierende Platte 44 enthalten ist, kann jedes Material sein, das durch den siebten Strahl 420 anregbar ist und den vierten Strahl 40 (gelber Strahl) ausbildet. Vorzugsweise besteht der Leuchtstoff aus gelben Pulvern, ist aber nicht darauf eingeschränkt.
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Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel ist der Mechanismus des zweiten Strahlteilers 7 an dem ersten Strahl 10 identisch zu dem Mechanismus an dem vierten Strahl 40. Daher wird die Erzeugung des vierten Stahls 40 als ein Beispiel herangezogen. Der vierte Stahl 40 wird durch den siebten Strahl 420 von der siebten Lichtquelle 42 erzeugt, der von der vierten Oberfläche 72 reflektiert wird und von der fluoreszierenden Platte 44 reflektiert und angeregt wird. Der vierte Strahl 40 wird reflektiert und läuft zu dem zweiten Strahlteiler 7. Nachdem er durch die dritten und vierten Oberflächen 70, 72 transmittiert wurde, läuft der vierte Strahl 40 zu der optischen Verarbeitungsvorrichtung 9. Danach werden der erste Strahl 10 und der vierte Strahl 40 durch den zweiten Strahlteiler 7 gemischt, um den gemischten Strahl ML auszubilden, der dann von der optischen Verarbeitungsvorrichtung 9 empfangen und verwendet wird.
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Gemäß den obigen Ausführungsbeispielen können die Lichtquellen (die erste bis zur siebten) gemäß den Beleuchtungserfordernissen angeordnet werden. Es ist nicht darauf beschränkt, eine Vielzahl an Laserstrahlen oder lichtemittierender Dioden (LED) anzunehmen, die in einer Matrix angeordnet sind, oder einen einzelnen Laserstrahl oder LED. Zusätzlich sind die Strahlteiler (der erste bis zum dritten) dazu entworfen, um eine direkte Transmission durch das Licht mit einer spezifischen Wellenlänge zu ermöglichen und das Licht mit einer anderen spezifischen Wellenlänge zu reflektieren und dadurch zu anderen Vorrichtungen zu projizieren oder zu transmittieren. Sie werden gemäß den Entwurfsanforderungen und Lichtquellen geändert.
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Außerdem sind die zweite Lichtquelle 12, die fünfte Lichtquelle 142 und die sechste Lichtquelle 144 austauschbar. Beispielsweise kann die zweite Lichtquelle 12 an einer Seite des dritten Strahlteilers 146 angeordnet werden. Die fünfte Lichtquelle 142 kann an einer Seite des ersten Strahlteilers 16 angeordnet werden. Dann kann die fünfte Oberfläche 1460 des dritten Strahlteilers 146 den zweiten Strahl 120 reflektieren, um zu dem ersten Strahlteiler 16 zu laufen. Währenddessen können die erste Oberfläche 160 und die zweite Oberfläche 162 des ersten Strahlteilers 16 den fünften Strahl 1420
transmittieren, um direkt zu dem zweiten Strahlteiler 7 zu laufen.
