DE112015004656T5

DE112015004656T5 - Bildgebungsgerät

Info

Publication number: DE112015004656T5
Application number: DE112015004656.9T
Authority: DE
Inventors: Yusuke Yamamoto
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2015-01-22
Filing date: 2015-01-22
Publication date: 2017-07-06
Also published as: US20170289467A1; WO2016117071A1; CN107205613A; CN107205613B; US10516836B2; JPWO2016117071A1; JP6377181B2

Abstract

Das Bildgebungsgerät umfasst eine Lichtaufteilungseinheit, eine erste Abbildungseinheit, eine zweite Abbildungseinheit und eine Berechnungseinheit. Die Lichtaufteilungseinheit teilt das erste Licht von einem Subjekt in das zweite Licht und das dritte Licht auf. Das erste Licht umfasst das zweite Licht und das dritte Licht. Das zweite Licht umfasst Infrarotlicht und mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus grünem Licht und blauem Licht. Das dritte Licht umfasst rotes Licht. Das dritte Licht umfasst das grüne Licht. Die erste Abbildungseinheit umfasst einen ersten Lichtempfangsbereich und einen zweiten Lichtempfangsbereich. Der erste Lichtempfangsbereich erzeugt mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus einem B-Signal gemäß dem blauen Licht und einem G-Signal gemäß dem grünen Licht. Der zweite Lichtempfangsbereich erzeugt ein IR-Signal gemäß dem Infrarotlicht. Der zweite Lichtempfangsbereich kann das G-Signal erzeugen. Die Berechnungseinheit erzeugt das sichtbare Lichtbildsignal aus dem R-Signal, dem G-Signal und dem B-Signal und erzeugt aus dem IR-Signal ein Infrarotlicht-Bildsignal.

Description

[TECHNISCHER BEREICH]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildgebungsgerät.
[HINTERGRUND DER ERFINDUNG]
Ein Endoskopsystem, das in der Lage ist, eine spezielle Lichtbeobachtung unter Verwendung von Infrarotlicht zusätzlich zur normalen Beobachtung unter Verwendung von sichtbarem Licht durchzuführen, wird weitverbreitet verwendet. In dem Endoskopsystem ist es möglich, eine durch normale Beobachtung oder die spezielle Lichtbeobachtung gefundene Läsion mit einem Behandlungswerkzeug zu behandeln.
Beispielsweise wird in einem im Patentdokument 1 offenbarten Endoskopsystem eine fluoreszierende Substanz namens Indocyaningrün (ICG) mit Anregungslicht bestrahlt und Fluoreszenz aus einer Läsion detektiert. Das ICG wird im Voraus dem Körper eines Testsubjekts verabreicht. Das ICG wird in einem Infrarotbereich durch das Anregungslicht angeregt und emittiert Fluoreszenz. Das verabreichte ICG wird in einer Läsion wie zum Beispiel Krebs akkumuliert. Da starke Fluoreszenz von der Läsion erzeugt wird, ist es möglich, die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Läsion gemäß einem aufgenommenen Fluoreszenzbildes zu bestimmen.
In dem in dem Patentdokument 1 offenbarten Endoskopsystem wird ein Subjekt mit Licht bestrahlt, welches sichtbares Licht und Infrarotlicht umfasst. Das Infrarotlicht umfasst Anregungslicht. Licht, das vom Subjekt reflektiert wird, und Fluoreszenz (Infrarot-Fluoreszenz), die aus dem Subjekt erzeugt wird, werden über einen dichroitischen Spiegel oder ein dichroitisches Prisma, das in einen Kamerakopf eingebaut ist, abgebildet. Da eine Spaltungsvorrichtung, das eine Aufspaltung in das sichtbare Licht durchführt und die Fluoreszenz vorgesehen ist, ist es möglich, gleichzeitig eine normale Beobachtung unter Verwendung des sichtbaren Lichts und eine spezielle Lichtbeobachtung unter Verwendung des Infrarotlichts durchzuführen. Weiterhin werden die Fluoreszenz, das rote Licht, das grüne Licht und das blaue Licht durch jeweilige unterschiedliche Bildsensoren über den dichroitischen Spiegel oder das dichroitische Prisma abgebildet. Daher ist es möglich, ein qualitativ hochwertiges Bild zu erhalten.
19 zeigt eine Konfiguration einer Endoskopvorrichtung 1001, die der im Patentdokument 1 offenbarten Konfiguration entspricht. Wie in 19 gezeigt ist, enthält die Endoskopvorrichtung 1001 eine Lichtquelleneinheit 1010, eine Endoskopbereichseinheit 1020, einen Kamerakopf 1030, einen Prozessor 1040 und einen Monitor 1050. In 19 ist eine schematische Konfiguration der Lichtquelleneinheit 1010, der Endoskopbereichseinheit 1020 und des Kamerakopfes 1030 gezeigt.
Die Lichtquelleneinheit 1010 umfasst eine Lichtquelle 1100, einen Bandpassfilter 1101 und eine Kondensorlinse 1102. Die Lichtquelle 1100 emittiert Licht mit Wellenlängen von einem Wellenlängenband von sichtbarem Licht zu einem Wellenlängenband aus Infrarotlicht. Das Wellenlängenband des Infrarotlichts enthält ein Wellenlängenband aus Anregungslicht und ein Wellenlängenband der Fluoreszenz. Das Wellenlängenband der Fluoreszenz ist ein Band, in dem eine Wellenlänge länger ist als diejenige im Wellenlängenband des Anregungslichts im Wellenlängenband des Infrarotlichts. Der Bandpassfilter 1101 ist auf einem Beleuchtungslichtweg der Lichtquelle 1100 vorgesehen. Der Bandpassfilter 1101 überträgt nur das sichtbare Licht und das Anregungslicht. Die Kondensorlinse 1102 sammelt das durch den Bandpassfilter 1101 übertragene Licht. Ein Wellenlängenband des von der Lichtquelle 1100 emittierten Infrarotlichts darf nur ein Wellenlängenband des Anregungslichts aufweisen.
20 zeigt die Übertragungseigenschaft des Bandpassfilters 1101. Eine horizontale Achse eines in 20 gezeigten Diagramms zeigt die Wellenlänge an, und die vertikale Achse zeigt die Durchlässigkeit an. Der Bandpassfilter 1101 überträgt Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge etwa 370 nm bis etwa 800 nm beträgt. Ferner filtert der Bandpassfilter 1101 Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge kürzer als etwa 370 nm ist, und Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge gleich oder länger als 800 nm ist. Das Wellenlängenband, das durch den Bandpassfilter 1101 übertragen wird, enthält ein Wellenlängenband des sichtbaren Lichts und ein Wellenlängenband des Anregungslichts. Das Wellenlängenband des Anregungslichts ist ein Band, in dem die Wellenlänge etwa 750 nm bis etwa 780 nm beträgt. Das Wellenlängenband des durch den Bandpassfilter 1101 herausgefilterten Lichts enthält ein Wellenlängenband der Fluoreszenz. Das Wellenlängenband der Fluoreszenz ist ein Band, in dem die Wellenlänge gleich oder länger als etwa 800 nm ist.
Die Endoskopbereichseinheit 1020 umfasst einen Lichtleiter 1200, eine Beleuchtungslinse 1201, eine Objektivlinse 1202 und eine Bildführung 1203. Das Licht von der Lichtquelle 1100 fällt auf den Lichtleiter 1200 über den Bandpassfilter 1101 und die Kondensorlinse 1102 ein. Der Lichtleiter 1200 überträgt das Licht von der Lichtquelle 1100 zu einem distalen Endabschnitt der Endoskopbereichseinheit 1020. Ein Subjekt 1060 wird mit dem Licht, das durch den Lichtleiter 1200 übertragen wird, durch die Beleuchtungslinse 1201 bestrahlt.
Am distalen Endabschnitt der Endoskopbereichseinheit 1020 ist die Objektivlinse 1202 angrenzend an die Beleuchtungslinse 1201 vorgesehen. Licht, das von dem Subjekt 1060 reflektiert wird, und Fluoreszenz, die von dem Subjekt 1060 erzeugt werden, fallen auf die Objektivlinse 1202 ein. Das von dem Subjekt 1060 reflektierte Licht umfasst sichtbares Licht und Anregungslicht. Das heißt, Licht einschließlich des sichtbaren Lichts, des Anregungslichts und der Fluoreszenz fällt auf die Objektivlinse 1202 ein. Die Objektivlinse 1202 bildet das Licht ab.
Eine distale Endfläche der Bildführung 1203 ist an einer Bilderzeugungsposition der Objektivlinse 1202 angeordnet. Die Bildführung 1203 überträgt ein optisches Bild, welches an der distalen Endoberfläche ausgebildet ist, auf eine proximale Endfläche.
Der Kamerakopf 1030 umfasst eine Bilderzeugungslinse 1300, einen dichroitischen Spiegel 1301, einen Anregungslichtsperrfilter 1302, einen Bildsensor 1303, ein dichroitisches Prisma 1304, einen Bildsensor 1305, einen Bildsensor 1306 und einen Bildsensor 1307. Die Bilderzeugungslinse 1300 ist so angeordnet, dass sie der proximalen Endfläche der Bildführung 1203 zugewandt ist. Die Bilderzeugungslinse 1300 bildet ein optisches Bild, das durch die Bildführung 1203 auf dem Bildsensor 1303, dem Bildsensor 1305, dem Bildsensor 1306 und dem Bildsensor 1307 übertragen wird.
Der dichroitische Spiegel 1301 ist auf einem optischen Weg von der Bilderzeugungslinse 1300 zu einer Bilderzeugungsposition der Bilderzeugungslinse 1300 angeordnet. Das Licht, das durch die Bilderzeugungslinse 1300 hindurchtritt, fällt auf den dichroitischen Spiegel 1301 ein. Der dichroitische Spiegel 1301 überträgt das sichtbare Licht und reflektiert Licht, das anders als sichtbares Licht ist. 21 zeigt die Merkmale der Reflexion und Transmission des dichroitischen Spiegels 1301. Eine horizontale Achse eines in 21 gezeigten Diagramms zeigt die Wellenlänge an, und eine vertikale Achse zeigt die Durchlässigkeit an. Der dichroitische Spiegel 1301 überträgt Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge kürzer als etwa 700 nm ist. Ferner reflektiert der dichroitische Spiegel 1301 Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge gleich oder länger als 700 nm ist. Das Wellenlängenband des durch den dichroitischen Spiegel 1301 übertragenen Lichts enthält ein Wellenlängenband des sichtbaren Lichts. Das Wellenlängenband des von dem dichroitischen Spiegel 1301 reflektierten Lichts enthält ein Wellenlängenband aus Infrarotlicht.
Ein optisches Bild einer sichtbaren Lichtkomponente wird an der Bilderzeugungsposition des durch den dichroitischen Spiegel 1301 übertragenen Lichts gebildet. Andererseits wird ein optisches Bild einer Infrarotlichtkomponente an der Bilderzeugungsposition des von dem dichroitischen Spiegel 1301 reflektierten Lichts gebildet.
Das von dem dichroitischen Spiegel 1301 reflektierte Licht fällt auf den Anregungslichtsperrfilter 1302 ein. Das auf den Anregungslichtsperrfilter 1302 einfallende Licht enthält das Infrarotlicht. Das Infrarotlicht umfasst Anregungslicht und Fluoreszenz. Der Anregungslichtsperrfilter 1302 filtert das Anregungslicht aus und überträgt die Fluoreszenz. 22 zeigt die Übertragungseigenschaften des Anregungslichtsperrfilters 1302. Eine horizontale Achse eines in 22 gezeigten Diagramms zeigt die Wellenlänge an, und eine vertikale Achse zeigt die Durchlässigkeit an. Der Anregungslichtsperrfilter 1302 filtert das Licht in einem Wellenlängenband aus, in dem eine Wellenlänge kürzer als etwa 800 nm ist. Ferner überträgt der Anregungslichtsperrfilter 1302 Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge gleich oder länger als etwa 800 nm ist. Das Wellenlängenband des durch den Anregungslichtsperrfilter 1302 herausgefilterten Lichts enthält das Wellenlängenband des Anregungslichts. Das Wellenlängenband des Lichts, das durch den Anregungslichtsperrfilter 1302 übertragen wird, enthält das Wellenlängenband der Fluoreszenz.
Die durch das Anregungslichtsperrfilter 1302 übertragene Fluoreszenz fällt auf den Bildsensor 1303 ein. Der Bildsensor 1303 erzeugt ein IR-Signal entsprechend der Fluoreszenz.
23 zeigt Eigenschaften von ICG, die dem Subjekt 1060 verabreicht werden. Eine horizontale Achse eines in 23 gezeigten Diagramms zeigt die Wellenlänge an, und eine vertikale Achse zeigt die Intensität an. In 23 sind Merkmale des Anregungslichts, das ICG anregt, und Eigenschaften der von ICG emittierten Fluoreszenz gezeigt. Eine Peakwellenlänge des Anregungslichts beträgt etwa 770 nm und eine Peakwellenlänge der Fluoreszenz beträgt etwa 820 nm. Wenn also das Subjekt 1060 mit dem Anregungslicht mit einer Wellenlänge von etwa 750 nm bis etwa 780 nm bestrahlt wird, wird die Fluoreszenz mit einer Wellenlänge von etwa 800 nm bis etwa 850 nm von dem Subjekt 1060 erzeugt. Durch das Erfassen der von dem Subjekt 1060 emittierten Fluoreszenz ist es möglich, die Anwesenheit oder Abwesenheit von Krebs zu detektieren. Wie in 20 gezeigt, überträgt der Bandpassfilter 1101 das Anregungslicht mit einer Wellenlänge von etwa 750 nm bis etwa 780 nm und filtert die Fluoreszenz mit einer Wellenlänge von etwa 800 nm bis etwa 850 nm aus. Ferner, wie in 22 gezeigt, filtert der Anregungslichtsperrfilter 1302 das Anregungslicht mit einer Wellenlänge von etwa 750 nm bis etwa 780 nm aus. Daher kann der Bildsensor 1303 nur die Fluoreszenz erfassen.
Das Licht aus dem durch den dichroitischen Spiegel 1301 durchgelassenen sichtbaren Lichtband fällt auf das dichroitische Prisma 1304 ein. Das dichroitische Prisma 1304 teilt das Licht im sichtbaren Lichtband in Licht (rotes Licht) in einem roten Wellenlängenband, Licht (grünes Licht) in einem grünen Wellenlängenband und Licht (blaues Licht) in einem blauen Wellenlängenband auf. Das durch das dichroitische Prisma 1304 hindurchtretende rote Licht fällt auf den Bildsensor 1305 ein. Der Bildsensor 1305 erzeugt ein R-Signal entsprechend dem roten Licht. Das grüne Licht, das durch das dichroitische Prisma 1304 hindurchtritt, fällt auf den Bildsensor 1306 ein. Der Bildsensor 1306 erzeugt ein G-Signal entsprechend dem grünen Licht. Das blaue Licht, das durch das dichroitische Prisma 1304 hindurchtritt, fällt auf den Bildsensor 1307 ein. Der Bildsensor 1307 erzeugt ein B-Signal entsprechend dem blauen Licht.
Der Prozessor 1040 erzeugt ein sichtbares Lichtbildsignal aus dem R-Signal, dem G-Signal und dem B-Signal und erzeugt ein Fluoreszenzbildsignal aus dem IR-Signal. Der Monitor 1050 zeigt ein sichtbares Lichtbild gemäß dem sichtbaren Lichtbildsignal und ein Fluoreszenzbild gemäß dem Fluoreszenzbildsignal an. Beispielsweise zeigt der Monitor 1050 das sichtbare Lichtbild und das gleichzeitig aufgenommene Fluoreszenzbild nebeneinander an. Alternativ überlagert und zeigt der Monitor 1050 das sichtbare Lichtbild und das gleichzeitig aufgenommene Fluoreszenzbild.
[Literaturreferenzliste]
[Patentliteratur]
[Patentdokument 1]

Japanische ungeprüfte Patentanmeldung, erste Veröffentlichung Nr. H10-201707

[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Der dichroitische Spiegel 1301 und das dichroitische Prisma 1304 zum gleichzeitigen Erfassen eines qualitativ hochwertigen sichtbaren Lichtbildes und eines qualitativ hochwertigen Fluoreszenzbildes sind in dem Kamerakopf 1030 mit einer eingebauten Abbildungsvorrichtung vorgesehen. Der dichroitische Spiegel 1301 zum Aufteilen des Lichts vom Subjekt 1060 in die Fluoreszenz und das sichtbare Licht und das dichroitische Prisma 1304 zum Aufteilen des sichtbaren Lichts in Licht jeder Farbe werden bereitgestellt. In dieser Konfiguration wird der Kamerakopf 1030 entsprechend einer Anordnung des dichroitischen Spiegels 1301 und des dichroitischen Prismas 1304 groß oder schwer. Die Bedienbarkeit des Endoskops nimmt daher schnell ab.
Eine Endoskopvorrichtung, bei der der Anregungslichtsperrfilter 1302 nicht vorgesehen ist, ist denkbar. In dieser Endoskopvorrichtung kann der Bildsensor 1303 Infrarotlicht detektieren. Die Endoskopvorrichtung kann gleichzeitig ein hochwertiges sichtbares Bild und ein hochwertiges Infrarotlichtbild aufnehmen. In diesem Endoskopgerät bestehen die gleichen Verhältnisse wie oben beschrieben.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Abbildungsvorrichtung bereit, die eine geringe Größe oder ein geringes Gewicht aufweisen kann.
[Problemlösung]
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Bildgebungsgerät eine Lichtaufteilungseinheit, eine erste Abbildungseinheit, eine zweite Abbildungseinheit und eine Berechnungseinheit. Die Lichtaufteilungseinheit ist so konfiguriert, dass sie das erste Licht von einem Subjekt in das zweite Licht und das dritte Licht aufteilt. Das erste Licht umfasst das zweite Licht und das dritte Licht. Das zweite Licht umfasst Infrarotlicht und mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus grünem Licht und blauem Licht. Das dritte Licht umfasst rotes Licht. Das dritte Licht umfasst ferner das grüne Licht, wenn das zweite Licht das blaue Licht umfasst und das grüne Licht nicht umfasst. Das dritte Licht umfasst ferner das blaue Licht, wenn das zweite Licht das grüne Licht umfasst und das blaue Licht nicht umfasst. Eine Wellenlänge des Infrarotlichts ist länger als eine Wellenlänge des roten Lichts. Die Wellenlänge des roten Lichts ist länger als eine Wellenlänge des grünen Lichts. Die Wellenlänge des grünen Lichts ist länger als eine Wellenlänge des blauen Lichts. Die erste Abbildungseinheit umfasst einen ersten Lichtempfangsbereich und einen zweiten Lichtempfangsbereich. Das zweite Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, fällt auf den ersten Lichtempfangsbereich ein. Der erste Lichtempfangsbereich ist so konfiguriert, dass er mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus einem B-Signal gemäß dem blauen Licht und einem G-Signal entsprechend dem grünen Licht erzeugt. Das durch den ersten Lichtempfangsbereich durchgelassene Infrarotlicht fällt auf den zweiten Lichtempfangsbereich ein. Der zweite Lichtempfangsbereich ist so konfiguriert, dass er ein IR-Signal gemäß dem Infrarotlicht erzeugt. Die zweite Abbildungseinheit ist so konfiguriert, dass sie ein R-Signal entsprechend dem roten Licht erzeugt, das in dem dritten Licht umfasst ist, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt. Die zweite Abbildungseinheit ist so konfiguriert, dass sie das G-Signal erzeugt, wenn das dritte Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, das grüne Licht umfasst und das blaue Licht nicht umfasst. Die zweite Abbildungseinheit ist so konfiguriert, dass sie das B-Signal erzeugt, wenn das dritte Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, das blaue Licht umfasst und das grüne Licht nicht umfasst. Die Berechnungseinheit ist so konfiguriert, dass sie ein sichtbares Lichtbildsignal aus dem R-Signal, dem G-Signal und dem B-Signal erzeugt und aus dem IR-Signal ein Infrarotlichtbildsignal erzeugt.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann in dem ersten Aspekt das zweite Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, das Infrarotlicht und eines von dem blauen Licht und dem grünen Licht umfassen. Die Lichtaufteilungseinheit kann ferner das dritte Licht in das rote Licht und das grüne Licht aufteilen, wenn das dritte Licht das grüne Licht umfasst. Die Lichtaufteilungseinheit kann ferner das dritte Licht in das rote Licht und das blaue Licht aufteilen, wenn das dritte Licht das blaue Licht umfasst. Die zweite Abbildungseinheit kann eine dritte Abbildungseinheit und eine vierte Abbildungseinheit umfassen. Die dritte Abbildungseinheit kann so konfiguriert sein, dass sie das R-Signal entsprechend dem durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchgehenden roten Licht erzeugt. Die vierte Abbildungseinheit kann so konfiguriert sein, dass sie das G-Signal entsprechend dem grünen Licht erzeugt, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, wenn das dritte Licht das grüne Licht umfasst. Die vierte Abbildungseinheit kann so konfiguriert sein, dass sie das B-Signal entsprechend dem blauen Licht erzeugt, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, wenn das dritte Licht das blaue Licht umfasst.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei dem ersten Aspekt die Abbildungsvorrichtung ferner ein Anregungslichtsperrfilter umfassen, der auf einem optischen Weg von dem Objekt zu der Lichtaufteilungseinheit angeordnet ist. Das Infrarotlicht, das in dem zweiten Licht des ersten Lichts von dem Subjekt umfasst ist, kann Anregungslicht und Fluoreszenz umfassen. Eine Wellenlänge der Fluoreszenz kann länger als eine Wellenlänge des Anregungslichts sein. Das erste Licht von dem Subjekt kann auf den Anregungslichtsperrfilter fallen. Der Anregungslichtsperrfilter kann das Anregungslicht herausfiltern und die Fluoreszenz, das rote Licht, das grüne Licht und das blaue Licht übertragen. Die Lichtaufteilungseinheit kann das erste Licht, das durch den Anregungslichtsperrfilter übertragen wird, in das zweite Licht und das dritte Licht aufteilen. Die durch den ersten Lichtempfangsbereich übertragene Fluoreszenz kann auf den zweiten Lichtempfangsbereich fallen. Der zweite Lichtempfangsbereich kann so konfiguriert sein, dass er das IR-Signal gemäß der Fluoreszenz erzeugt.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst der zweite Lichtempfangsbereich beim dritten Aspekt eine Empfindlichkeit gegenüber Licht auf, das eine Wellenlänge aufweist, die gleich oder länger als eine Wellenlänge einer unteren Grenze eines Wellenlängenbandes ist, die durch den Anregungslichtsperrfilter herausgefiltert werden kann.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei dem ersten Aspekt die Abbildungsvorrichtung ferner einen Anregungslichtsperrfilter umfassen, der auf einem optischen Weg von der Lichtaufteilungseinheit zu der ersten Abbildungseinheit angeordnet ist. Das Infrarotlicht, das in dem zweiten Licht des ersten Lichts von dem Subjekt umfasst ist, kann Anregungslicht und Fluoreszenz umfassen. Eine Wellenlänge der Fluoreszenz kann länger als eine Wellenlänge des Anregungslichts sein. Das zweite Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, kann auf den Anregungslichtsperrfilter fallen. Der Anregungslichtsperrfilter kann das Anregungslicht herausfiltern und die Fluoreszenz sowie mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus dem grünen Licht und dem blauen Licht übertragen. Die durch den ersten Lichtempfangsbereich übertragene Fluoreszenz kann auf den zweiten Lichtempfangsbereich fallen. Der zweite Lichtempfangsbereich kann so konfiguriert sein, dass er das IR-Signal gemäß der Fluoreszenz erzeugt.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei dem fünften Aspekt der Anregungslichtsperrfilter auf einer Oberfläche des ersten Lichtempfangsbereichs der ersten Abbildungseinheit angeordnet sein.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei dem fünften Aspekt der Anregungslichtsperrfilter ein organisches Material umfassen. Das organische Material kann das Anregungslicht herausfiltern und mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus dem grünen Licht und dem blauen Licht und die Fluoreszenz übertragen.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei dem ersten Aspekt die erste Abbildungseinheit ein Halbleitersubstrat umfassen. Der erste Lichtempfangsbereich und der zweite Lichtempfangsbereich können auf dem Halbleitersubstrat angeordnet sein. Der erste Lichtempfangsbereich und der zweite Lichtempfangsbereich können übereinander gestapelt sein.
Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei dem ersten Aspekt die erste Abbildungseinheit ein erstes Halbleitersubstrat und ein zweites Halbleitersubstrat umfassen. Das erste Halbleitersubstrat und das zweite Halbleitersubstrat können übereinander gestapelt sein. Der erste Lichtempfangsbereich kann auf dem ersten Halbleitersubstrat angeordnet sein.
Der zweite Lichtempfangsbereich kann auf dem zweiten Halbleitersubstrat angeordnet sein.
Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei dem neunten Aspekt die Abbildungsvorrichtung ferner einen Anregungslichtsperrfilter umfassen, der auf einem optischen Pfad vom Subjekt zur Lichtaufteilungseinheit angeordnet ist. Das zweite Licht, das in dem ersten Licht vom Subjekt umfasst ist, kann das Infrarotlicht und das blaue Licht umfassen. Das Infrarotlicht kann Anregungslicht und Fluoreszenz umfassen. Eine Wellenlänge der Fluoreszenz kann länger als eine Wellenlänge des Anregungslichts sein. Das dritte Licht, das im ersten Licht des Subjekts umfasst ist, kann das rote Licht und das grüne Licht umfassen. Das erste Licht von dem Subjekt kann auf den Anregungslichtsperrfilter fallen. Der Anregungslichtsperrfilter kann das Anregungslicht herausfiltern und die Fluoreszenz, das rote Licht, das grüne Licht und das blaue Licht übertragen. Die Lichtaufteilungseinheit kann das erste Licht, das durch den Anregungslichtsperrfilter übertragen wird, in das zweite Licht und das dritte Licht aufteilen. Die erste Abbildungseinheit kann ferner einen Blaulicht-Sperrfilter umfassen. Der Blaulicht-Sperrfilter kann zwischen dem ersten Halbleitersubstrat und dem zweiten Halbleitersubstrat angeordnet sein. Das erste Halbleitersubstrat, das Blaulicht-Sperrfilter und das zweite Halbleitersubstrat können übereinander gestapelt sein. Der erste Lichtempfangsbereich kann so konfiguriert sein, dass er das B-Signal gemäß dem blauen Licht erzeugt. Die Fluoreszenz und das blaue Licht, das durch den ersten Lichtempfangsbereich übertragen wird, können auf den Blaulicht-Sperrfilter fallen. Der Blaulicht-Sperrfilter kann das blaue Licht herausfiltern und die Fluoreszenz übertragen. Die durch den Blaulicht-Sperrfilter übertragene Fluoreszenz kann auf den zweiten Lichtempfangsbereich fallen. Der zweite Lichtempfangsbereich kann so konfiguriert sein, dass er das IR-Signal gemäß der Fluoreszenz erzeugt. Die zweite Abbildungseinheit kann so konfiguriert sein, dass sie das R-Signal entsprechend dem roten Licht und das G-Signal gemäß dem grünen Licht erzeugt.
Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei dem neunten Aspekt die Abbildungsvorrichtung ferner einen Anregungslichtsperrfilter umfassen, der auf einem optischen Weg von der Lichtaufteilungseinheit zu der ersten Abbildungseinheit angeordnet ist. Das zweite Licht, das in dem ersten Licht vom Subjekt umfasst ist, kann das Infrarotlicht und das blaue Licht umfassen. Das Infrarotlicht kann Anregungslicht und Fluoreszenz umfassen.
Eine Wellenlänge der Fluoreszenz kann länger als eine Wellenlänge des Anregungslichts sein. Das dritte Licht, das im ersten Licht des Subjekts umfasst ist, kann das rote Licht und das grüne Licht umfassen. Das zweite Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, kann auf den Anregungslichtsperrfilter fallen. Der Anregungslichtsperrfilter kann das Anregungslicht herausfiltern und die Fluoreszenz und das blaue Licht übertragen. Die erste Abbildungseinheit kann ferner einen Blaulicht-Sperrfilter umfassen. Der Blaulicht-Sperrfilter kann zwischen dem ersten Halbleitersubstrat und dem zweiten Halbleitersubstrat angeordnet sein. Das erste Halbleitersubstrat, das Blaulicht-Sperrfilter und das zweite Halbleitersubstrat können übereinander gestapelt sein. Der erste Lichtempfangsbereich kann so konfiguriert sein, dass er das B-Signal gemäß dem blauen Licht erzeugt. Die Fluoreszenz und das blaue Licht, das durch den ersten Lichtempfangsbereich übertragen wird, können auf den Blaulicht-Sperrfilter fallen. Der Blaulicht-Sperrfilter kann das blaue Licht herausfiltern und die Fluoreszenz übertragen. Die durch den Blaulicht-Sperrfilter übertragene Fluoreszenz kann auf den zweiten Lichtempfangsbereich fallen. Der zweite Lichtempfangsbereich kann so konfiguriert sein, dass er das IR-Signal gemäß der Fluoreszenz erzeugt. Die zweite Abbildungseinheit kann so konfiguriert sein, dass sie das R-Signal entsprechend dem roten Licht und das G-Signal gemäß dem grünen Licht erzeugt.
Gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann bei dem dritten oder fünften Aspekt das zweite Licht, das in dem ersten Licht vom Subjekt umfasst ist, das Infrarotlicht und das blaue Licht umfassen. Das dritte Licht, das im ersten Licht des Subjekts umfasst ist, kann das rote Licht und das grüne Licht umfassen. Der erste Lichtempfangsbereich kann so konfiguriert sein, dass er das B-Signal gemäß der Fluoreszenz und dem blauen Licht erzeugt. Die zweite Abbildungseinheit kann so konfiguriert sein, dass sie das R-Signal entsprechend dem roten Licht und das G-Signal gemäß dem grünen Licht erzeugt. Die Berechnungseinheit kann so konfiguriert sein, dass sie das B-Signal nur gemäß dem blauen Licht durch Entfernen einer aus der Fluoreszenz abgeleiteten Komponente aus dem im ersten Lichtempfangsbereich erzeugten B-Signal, gemäß einer Empfindlichkeit des ersten Lichtempfangsbereichs gegenüber Fluoreszenz, einer Empfindlichkeit des zweiten Lichtempfangsbereichs gegenüber Fluoreszenz und dem in dem zweiten Lichtempfangsbereich erzeugten IR-Signal erzeugt.
[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
Gemäß den oben erwähnten jeweiligen Aspekten wird mindestens eine der Gruppe umfassend das blaue Licht und das grüne Licht und das Infrarotlicht von der ersten Abbildungseinheit detektiert. Ein optisches Element, das zum Aufspalten nur des Infrarotlichtes von anderem Licht verwendet wird, ist nicht erforderlich. Als Konsequenz ist es möglich, das Bildgebungsgerät in einer kleinen Größe oder einem geringen Gewicht zu machen.
[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Endoskopvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Diagramm, das die Eigenschaften eines Anregungslichtsperrfilter s der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein schematisches Diagramm, das eine Konfiguration eines dichroitischen Prismas der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Diagramm, das die Eigenschaften des dichroitischen Prismas der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist ein Diagramm, das die Eigenschaften des dichroitischen Prismas der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration eines Bildsensors der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration des Bildsensors der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration des Bildsensors der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Endoskopvorrichtung eines ersten Modifikationsbeispiels in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Endoskopvorrichtung eines zweiten Modifikationsbeispiels in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist ein Bezugsdiagramm, das ein Pixelarray eines Bildsensors des zweiten Modifikationsbeispiels in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Endoskopvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist ein Diagramm, das die Eigenschaften eines dichroitischen Prismas in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Endoskopvorrichtung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist ein Diagramm, das die Eigenschaften eines Anregungslichtsperrfilter s der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Endoskopvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Endoskopvorrichtung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist ein Bezugsdiagramm, das ein Pixelarray eines Bildsensors der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
19 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Endoskopvorrichtung des Standes der Technik zeigt.
20 ist ein Diagramm, das die Eigenschaften eines Bandpassfilters zeigt.
21 ist ein Diagramm, das die Eigenschaften eines dichroitischen Spiegels zeigt.
22 ist ein Diagramm, das die Eigenschaften eines Anregungslichtsperrfilter s zeigt.
23 ist ein Diagramm, das die Eigenschaften von Indocyaningrün (ICG) zeigt.
[Beschreibung der Ausführungsformen]
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In jeder der folgenden Ausführungsformen wird eine Endoskopvorrichtung beschrieben, die ein Beispiel eines Bildgebungsgerätes ist. Die vorliegende Erfindung ist auf eine Vorrichtung, ein System, ein Modul und dergleichen mit einer Abbildungsfunktion anwendbar.
(Erste Ausführungsform)
1 zeigt eine Konfiguration einer Endoskopvorrichtung 1a einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst eine Endoskopvorrichtung 1a eine Lichtquelleneinheit 10, eine Endoskopbereichseinheit 20, einen Kamerakopf 30a, eine Berechnungseinheit 40 und einen Monitor 50. In Figur In 1 ist eine schematische Konfiguration der Lichtquelleneinheit 10, der Endoskopbereichseinheit 20 und des Kamerakopfes 30a gezeigt.
Die Lichtquelleneinheit 10 umfasst eine Lichtquelle 100, einen Bandpassfilter 101 und eine Kondensorlinse 102. Die Lichtquelle 100 emittiert Licht mit einer Wellenlänge eines Wellenlängenbandes von sichtbarem Licht zu einem Wellenlängenband aus Infrarotlicht. Das Wellenlängenband des sichtbaren Lichts enthält ein rotes Wellenlängenband, ein grünes Wellenlängenband und ein blaues Wellenlängenband. Das rote Wellenlängenband ist ein Band mit Wellenlängen, die länger als die des grünen Wellenlängenbandes sind. Das grüne Wellenlängenband ist ein Band mit Wellenlängen, die länger als die des blauen Wellenlängenbandes sind. Ein Wellenlängenband des Infrarotlichts ist ein Band mit Wellenlängen, die länger als diejenigen des roten Wellenlängenbandes sind. Das Wellenlängenband des Infrarotlichts enthält ein Wellenlängenband aus Anregungslicht und ein Wellenlängenband der Fluoreszenz. Das Wellenlängenband der Fluoreszenz ist ein Band mit Wellenlängen, die länger als diejenigen des Wellenlängenbandes des Anregungslichts im Wellenlängenband des Infrarotlichts sind. Das heißt, die Wellenlänge des Infrarotlichts ist länger als die Wellenlänge des roten Lichts. Die Wellenlänge des roten Lichts ist länger als die Wellenlänge des grünen Lichts. Die Wellenlänge des grünen Lichts ist länger als die Wellenlänge des blauen Lichts. Das Wellenlängenband des von der Lichtquelle 100 emittierten Infrarotlichts darf nur ein Wellenlängenband des Anregungslichts umfassen.
Der Bandpassfilter 101 ist in einem Beleuchtungslichtweg der Lichtquelle 100 vorgesehen. Der Bandpassfilter 101 überträgt nur das sichtbare Licht und das Anregungslicht. Die Kondensorlinse 102 sammelt das durch den Bandpassfilter 101 übertragene Licht.
Die Übertragungseigenschaften des Bandpassfilters 101 sind die gleichen wie die in 20 gezeigten. Der Bandpassfilter 101 überträgt Licht mit einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge etwa 370 nm bis etwa 800 nm beträgt. Der Bandpassfilter 101 filtert Licht in einem Wellenlängenband aus, in dem die Wellenlänge kürzer als etwa 370 nm ist, und Licht in einem Wellenlängenband, in dem die Wellenlänge gleich oder länger als etwa 800 nm ist. Das Wellenlängenband des durch den Bandpassfilter 101 übertragenen Lichts enthält ein Wellenlängenband des sichtbaren Lichts und ein Wellenlängenband des Anregungslichts. Das Wellenlängenband des Anregungslichts ist ein Band, in dem eine Wellenlänge etwa 750 nm bis etwa 780 nm beträgt. Ein Wellenlängenband, welches durch den Bandpassfilter 101 herausgefiltert wird, enthält das Wellenlängenband der Fluoreszenz. Das Wellenlängenband der Fluoreszenz ist ein Band, in dem eine Wellenlänge etwa 800 nm bis etwa 850 nm beträgt.
Die Endoskopbereichseinheit 20 umfasst einen Lichtleiter 200, eine Beleuchtungslinse 201, eine Objektivlinse 202 und eine Bildführung 203. Das Licht von der Lichtquelle 100 fällt auf den Lichtleiter 200 über den Bandpassfilter 101 und die Kondensorlinse 102 ein. Die Lichtführung 200 sendet das Licht von der Lichtquelle 100 zu einem distalen Endabschnitt der Endoskopbereichseinheit 20. Das Subjekt 60 wird mit dem von dem Lichtleiter 200 gesendeten Licht durch die Beleuchtungslinse 201 bestrahlt.
Am distalen Endabschnitt der Endoskopbereichseinheit 20 ist die Objektivlinse 202 angrenzend an die Beleuchtungslinse 201 vorgesehen. Licht, das von dem Subjekt 60 reflektiert wird, und Fluoreszenz, die von dem Subjekt 60 erzeugt werden, fallen auf die Objektivlinse 202 ein. Das von dem Subjekt 60 reflektierte Licht enthält sichtbares Licht und Anregungslicht. Licht einschließlich des sichtbaren Lichts, des Anregungslichts und der Fluoreszenz fällt auf die Objektivlinse 202 ein. Die Objektivlinse 202 bildet ein Bild des Lichts.
Eine distale Endfläche der Bildführung 203 ist an einer Bilderzeugungsposition der Objektivlinse 202 angeordnet. Die Bildführung 203 sendet ein optisches Bild, welches an der distalen Endoberfläche ausgebildet ist, zur proximalen Endfläche.
Der Kamerakopf 30a umfasst eine Bilderzeugungslinse 300, einen Anregungslichtsperrfilter 301a, ein dichroitisches Prisma 302a (eine Lichtaufteilungseinheit), einen Bildsensor 303a (eine erste Abbildungseinheit), einen Bildsensor 304 (eine zweite Abbildungseinheit und eine dritte Abbildungseinheit) und einen Bildsensor 305a (eine zweite Abbildungseinheit und eine vierte Abbildungseinheit). Die Bilderzeugungslinse 300 ist so angeordnet, dass sie der proximalen Endfläche der Bildführung 203 zugewandt ist. Die Bilderzeugungslinse 300 bildet ein optisches Bild, das von der Bildführung 203 auf dem Bildsensor 303a, dem Bildsensor 304 und dem Bildsensor 305a gesendet wird.
Das erste Licht aus dem Subjekt 60 enthält zweites Licht und drittes Licht. Das zweite Licht enthält Infrarotlicht und blaues Licht. Das Infrarotlicht umfasst Anregungslicht und Fluoreszenz. Eine Wellenlänge der Fluoreszenz ist länger als eine Wellenlänge des Anregungslichts. Das dritte Licht enthält rotes Licht und grünes Licht.
Der Anregungslichtsperrfilter 301a ist auf einem Lichtweg von der Bilderzeugungslinse 300 zu einer Bilderzeugungsposition der Bilderzeugungslinse 300 angeordnet. Das erste Licht, das durch die Bilderzeugungslinse 300 hindurchtritt, d. h. das erste Licht vom Subjekt 60, fällt auf den Anregungslichtsperrfilter 301a ein. Der Anregungslichtsperrfilter 301a filtert das Anregungslicht aus und überträgt die Fluoreszenz, das rote Licht, das grüne Licht und das blaue Licht. Das zweite Licht, das in dem ersten Licht umfasst ist, das durch den Anregungslichtsperrfilter 301a hindurchtritt, umfasst die Fluoreszenz und das blaue Licht. Das dritte Licht, das in dem ersten Licht umfasst ist, das durch den Anregungslichtsperrfilter 301a hindurchtritt, umfasst das rote Licht und das grüne Licht. Nur der Anregungslichtsperrfilter 301a muss auf einem optischen Pfad vom Objekt 60 zum dichroitischen Prisma 302a angeordnet sein.
2 zeigt die Übertragungseigenschaften des Anregungslichtsperrfilter s 301a. Die horizontale Achse des in 2 gezeigten Diagramms zeigt die Wellenlänge an, und die vertikale Achse zeigt die Durchlässigkeit an. Der Anregungslichtsperrfilter 301a filtert Licht in einem Wellenlängenband aus, in dem eine Wellenlänge etwa 700 nm bis etwa 800 nm beträgt. Ferner überträgt der Anregungslichtsperrfilter 301a Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge kürzer als etwa 700 nm ist, und Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge gleich oder größer als 800 nm ist. Das Wellenlängenband des von dem Anregungslichtsperrfilter 301a herausgefilterten Lichts umfasst ein Wellenlängenband des Anregungslichts. Das Wellenlängenband des Lichts, das durch den Anregungslichtsperrfilter 301a übertragen wird, umfasst ein Wellenlängenband des sichtbaren Lichts und ein Wellenlängenband der Fluoreszenz.
Das erste Licht, das durch den Anregungslichtsperrfilter 301a übertragen wird, fällt auf das dichroitische Prisma 302a ein. Das dichroitische Prisma 302a teilt das erste Licht, das durch den Anregungslichtsperrfilter 301a übertragen wird, auf, d. h. das erste Licht vom Subjekt 60 in das zweite Licht und das dritte Licht. Das Infrarotlicht, das in dem zweiten Licht umfasst ist, das auf das dichroitische Prisma 302a einfällt, umfasst die Fluoreszenz und umfasst nicht das Anregungslicht. Das auf das dichroitische Prisma 302a einfallende zweite Licht umfasst die Fluoreszenz und das blaue Licht. Das dichroitische Prisma 302a teilt das dritte Licht in das rote Licht und das grüne Licht auf.
3 zeigt eine Konfiguration des dichroitischen Prismas 302a. In 3 ist eine schematische Konfiguration des Anregungslicht-Schneidfilters 301a und des dichroitischen Prismas 302a gezeigt. Das dichroitische Prisma 302a umfasst eine reflektierende Oberfläche 3020, eine reflektierende Oberfläche 3021, eine Ausgangsfläche 3022, eine Ausgangsfläche 3023 und eine Ausgangsfläche 3024. Ein dünner Film wird auf der reflektierenden Oberfläche 3020 und der reflektierenden Oberfläche 3021 gebildet. Der dünne Film überträgt Licht mit einer bestimmten Wellenlänge und reflektiert Licht mit anderen Wellenlängen anstatt der spezifischen Wellenlänge. Daher haben die reflektierende Oberfläche 3020 und die reflektierende Oberfläche 3021 eine Eigenschaft der Lichtteilung.
Das erste Licht, das durch den Anregungslichtsperrfilter 301a übertragen wird, fällt auf das dichroitische Prisma 302a ein. Das auf das dichroitische Prisma 302a einfallende erste Licht fällt auf die reflektierende Oberfläche 3020 ein. Die reflektierende Oberfläche 3020 reflektiert das zweite Licht und überträgt das dritte Licht. 4 zeigt Reflexionseigenschaften der reflektierenden Oberfläche 3020. Die horizontale Achse des in 4 gezeigten Diagramms zeigt die Wellenlänge an und die vertikale Achse zeigt das Reflexionsvermögen an. Die reflektierende Oberfläche 3020 reflektiert Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge etwa 400 nm bis etwa 500 nm und Licht in einem Wellenlängenband ist, in dem eine Wellenlänge gleich oder länger als etwa 730 nm ist. Ferner überträgt die reflektierende Oberfläche 3020 Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge kürzer als etwa 400 nm ist, und Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge etwa 500 nm bis etwa 730 nm beträgt. Das Wellenlängenband von Licht, das von der reflektierenden Oberfläche 3020 reflektiert wird, umfasst ein blaues Wellenlängenband und ein Fluoreszenzwellenlängenband. Das Wellenlängenband des von der reflektierenden Oberfläche 3020 übertragenen Lichts umfasst ein grünes Wellenlängenband und ein rotes Wellenlängenband.
Der Bildsensor 304 und der Bildsensor 305a haben keine Empfindlichkeit gegenüber Licht mit einer Wellenlänge, die kürzer als 400 nm ist. Reflexionseigenschaften der reflektierenden Oberfläche 3020 in Bezug auf Licht in einem Wellenlängenband, das kürzer als 400 nm ist, können beliebig sein. Wie in 2 gezeigt, kann der Anregungslichtsperrfilter 301a Licht in dem Wellenlängenband herausfiltern, in dem eine Wellenlänge etwa 700 nm bis etwa 800 nm beträgt. Dementsprechend können Reflexionseigenschaften der reflektierenden Oberfläche 3020 in Bezug auf Licht in einem Wellenlängenband von 700 nm bis 800 nm beliebig sein. Die reflektierende Oberfläche 3020 muss nur eine Eigenschaft haben, um Licht mit einer Wellenlänge gleich oder länger als eine Wellenlänge einer unteren Grenze eines Wellenlängenbandes zu reflektieren, welches durch den Anregungslichtsperrfilter 301a herausgefiltert werden kann. Das Wellenlängenband, das durch den Anregungslichtsperrfilter 301a herausgefiltert werden kann, umfasst Wellenlängen des Anregungslichts. Das zweite Licht, das von der reflektierenden Oberfläche 3020 reflektiert wird, wird in einer Richtung des Bildsensors 303a von der Ausgangsfläche 3022 emittiert.
Das dritte Licht, das durch die reflektierende Oberfläche 3020 übertragen wird, fällt auf die reflektierende Oberfläche 3021 ein. Die reflektierende Oberfläche 3021 reflektiert das rote Licht und überträgt das grüne Licht. 5 zeigt Reflexionseigenschaften der reflektierenden Oberfläche 3021. Die horizontale Achse des in 5 gezeigten Diagramms zeigt die Wellenlänge an und die vertikale Achse zeigt das Reflexionsvermögen an. Die reflektierende Oberfläche 3021 reflektiert Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge gleich oder länger als etwa 600 nm ist. Ferner überträgt die reflektierende Oberfläche 3021 Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge kürzer als etwa 600 nm ist. Das Wellenlängenband des von der reflektierenden Oberfläche 3021 reflektierten Lichts enthält ein rotes Wellenlängenband. Das Wellenlängenband des von der reflektierenden Oberfläche 3021 übertragenen Lichts enthält ein grünes Wellenlängenband. Das von der reflektierenden Oberfläche 3021 reflektierte rote Licht wird in Richtung des Bildsensors 304 von der Ausgangsfläche 3023 ausgegeben. Das durch die reflektierende Oberfläche 3021 übertragene grüne Licht wird in einer Richtung des Bildsensors 305a von der Ausgangsfläche 3024 ausgegeben.
Das zweite Licht, das von der Ausgangsfläche 3022 des dichroitischen Prismas 302a emittiert wird, d. h. das zweite Licht, das durch das dichroitische Prisma 302a hindurchtritt, fällt auf den Bildsensor 303a ein. Der Bildsensor 303a erzeugt ein IR-Signal gemäß dem in dem zweiten Licht umfassten Infrarotlicht und ein B-Signal gemäß dem blauen Licht, das in dem zweiten Licht umfasst ist. Das Infrarotlicht, das in dem zweiten Licht umfasst ist, das durch das dichroitische Prisma 302a hindurchtritt, umfasst die Fluoreszenz und schließt das Anregungslicht nicht ein. Daher erzeugt der Bildsensor 303a das IR-Signal entsprechend der Fluoreszenz, die in dem zweiten Licht umfasst ist.
Das von der Ausgangsfläche 3023 des dichroitischen Prismas 302a emittierte rote Licht, d. h. das durch das dichroitische Prisma 302a hindurchtretende rote Licht, fällt auf den Bildsensor 304 ein. Der Bildsensor 304 erzeugt ein R-Signal entsprechend dem roten Licht. Das grüne Licht, das von der Ausgangsfläche 3024 des dichroitischen Prismas 302a emittiert wird, d. h. das durch das dichroitische Prisma 302 hindurchtretende grüne Licht, fällt auf den Bildsensor 305a ein. Der Bildsensor 305a erzeugt ein G-Signal entsprechend dem grünen Licht.
Die Berechnungseinheit 40 erzeugt das sichtbare Lichtbildsignal aus dem R-Signal, dem G-Signal und dem B-Signal und erzeugt aus dem IR-Signal ein Infrarotlicht-Bildsignal. Das sichtbare Lichtbildsignal ist ein Signal zum Anzeigen eines sichtbaren Lichtbildes. Das Infrarot-Bildsignal ist ein Signal zur Anzeige eines Infrarotbildes. Da das IR-Signal gemäß einer Fluoreszenzkomponente in dem Infrarotlicht umfasst ist, ist das Infrarotlichtbildsignal ein Fluoreszenzbildsignal. Die Berechnungseinheit 40 kann eine Bildverarbeitung wie einen Interpolationsvorgang auf mindestens einer der Gruppe aus dem R-Signal, dem G-Signal, dem B-Signal und dem IR-Signal durchführen. Beispielsweise ist die Berechnungseinheit 40 ein Prozessor.
Der Monitor 50 zeigt ein sichtbares Lichtbild gemäß dem sichtbaren Lichtbildsignal und ein Fluoreszenzbild gemäß dem Fluoreszenzbildsignal an. Beispielsweise zeigt der Monitor 50 das sichtbare Lichtbild und das gleichzeitig aufgenommene Fluoreszenzbild nebeneinander an. Alternativ überlagert und zeigt der Monitor 50 das sichtbare Lichtbild und das gleichzeitig aufgenommene Fluoreszenzbild an.
6 zeigt ein erstes Beispiel einer Konfiguration des Bildsensors 303a. In 6 ist ein Querschnitt des Bildsensors 303a gezeigt. Wie in 6 gezeigt, umfasst der Bildsensor 303a ein Halbleitersubstrat 3030. Der Bildsensor 303a umfasst einen Lichtempfangsbereich 3031 (einen ersten Lichtempfangsbereich) und einen Lichtempfangsbereich 3032 (einen zweiten Lichtempfangsbereich). Der Lichtempfangsbereich 3031 und der Lichtempfangsbereich 3032 sind in dem Halbleitersubstrat 3030 angeordnet. Der Lichtempfangsbereich 3031 und der Lichtempfangsbereich 3032 sind übereinander gestapelt.
Das zweite Licht, das durch das dichroitische Prisma 302a hindurchtritt, fällt auf den Lichtempfangsbereich 3031 ein. Der Lichtempfangsbereich 3031 hat eine Empfindlichkeit gegenüber blauem Licht. Der Lichtempfangsbereich 3031 erzeugt ein B-Signal gemäß dem blauen Licht. Das durch den Lichtempfangsbereich 3031 übertragene Infrarotlicht fällt auf den Lichtempfangsbereich 3032 ein. Der Lichtempfangsbereich 3032 hat eine Empfindlichkeit gegenüber Infrarotlicht. Der Lichtempfangsbereich 3032 erzeugt ein IR-Signal gemäß dem Infrarotlicht. Das Infrarotlicht, das in dem zweiten Licht umfasst ist, das durch das dichroitische Prisma 302a hindurchtritt, umfasst die Fluoreszenz und schließt das Anregungslicht nicht ein. Daher fällt die durch den Lichtempfangsbereich 3031 übertragene Fluoreszenz auf den Lichtempfangsbereich 3032 ein. Der Lichtempfangsbereich 3032 erzeugt das IR-Signal gemäß der Fluoreszenz.
Nur der Lichtempfangsbereich 3032 muss eine Empfindlichkeit gegenüber Licht mit einer Wellenlänge aufweisen, die gleich oder länger als eine Wellenlänge einer unteren Grenze eines Wellenlängenbandes ist, die der Anregungslichtsperrfilter 301a herausfiltern kann. Das Wellenlängenband, das durch den Anregungslichtsperrfilter 301a herausgefiltert werden kann, umfasst Wellenlängen des Anregungslichts.
7 zeigt ein zweites Beispiel einer Konfiguration des Bildsensors 303a. In 7 ist ein Querschnitt des Bildsensors 303a gezeigt. Wie in 7 gezeigt, umfasst der Bildsensor 303a ein Halbleitersubstrat 3030a (ein erstes Halbleitersubstrat), ein Halbleitersubstrat 3030b (ein zweites Halbleitersubstrat) und einen Verbindungsabschnitt 3033. Der Bildsensor 303a umfasst einen Lichtempfangsbereich 3031 (einen ersten Lichtempfangsbereich) und einen Lichtempfangsbereich 3032 (einen zweiten Lichtempfangsbereich). Das Halbleitersubstrat 3030a und das Halbleitersubstrat 3030b sind übereinander gestapelt. Der Lichtempfangsbereich 3031 ist in dem Halbleitersubstrat 3030a angeordnet. Der Lichtempfangsbereich 3032 ist in dem Halbleitersubstrat 3030b angeordnet.
Das Halbleitersubstrat 3030a und das Halbleitersubstrat 3030b sind durch den Verbindungsabschnitt 3033 verbunden. In 7 ist der Verbindungsabschnitt 3033 an Endabschnitten des Halbleitersubstrats 3030a und des Halbleitersubstrats 3030b angeordnet. Jedoch ist eine Position des Verbindungsabschnitts 3033 nicht auf die Endabschnitte des Halbleitersubstrats 3030a und des Halbleitersubstrats 3030b beschränkt.
Der Lichtempfangsbereich 3031 erzeugt ein B-Signal gemäß dem blauen Licht. Der Lichtempfangsbereich 3032 erzeugt ein IR-Signal entsprechend dem Infrarotlicht, d. h. Fluoreszenz.
8 zeigt ein drittes Beispiel der Konfiguration des Bildsensors 303a. In 8 ist ein Querschnitt des Bildsensors 303a gezeigt. Wie in 8 gezeigt ist, umfasst der Bildsensor 303a ein Halbleitersubstrat 3030a (erstes Halbleitersubstrat), ein Halbleitersubstrat 3030b (ein zweites Halbleitersubstrat) und einen Verbindungsabschnitt 3033. Der Bildsensor 303a umfasst einen Lichtempfangsbereich 3031 (einen ersten Lichtempfangsbereich) und einen Lichtempfangsbereich 3032 (einen zweiten Lichtempfangsbereich). Der Lichtempfangsbereich 3031 ist in dem Halbleitersubstrat 3030a angeordnet. Der Lichtempfangsbereich 3032 ist in dem Halbleitersubstrat 3030b angeordnet. Der Bildsensor 303a enthält einen Blaulicht-Sperrfilter 3034. Der Blaulicht-Sperrfilter 3034 ist zwischen dem Halbleitersubstrat 3030a und dem Halbleitersubstrat 3030b angeordnet. Das Halbleitersubstrat 3030a, der Blaulicht-Sperrfilter 3034 und das Halbleitersubstrat 3030b sind übereinander gestapelt.
Das Halbleitersubstrat 3030a und das Halbleitersubstrat 3030b sind durch den Verbindungsabschnitt 3033 verbunden. In 8 ist der Verbindungsabschnitt 3033 an Endabschnitten des Halbleitersubstrats 3030a und des Halbleitersubstrats 3030b angeordnet. Jedoch ist eine Position des Verbindungsabschnitts 3033 nicht auf die Endabschnitte des Halbleitersubstrats 3030a und des Halbleitersubstrats 3030b beschränkt.
Der Lichtempfangsbereich 3031 erzeugt ein B-Signal gemäß dem blauen Licht. Fluoreszierendes blaues Licht und das durch den Lichtempfangsbereich 3031 übertragene blaue Licht fallen auf den Blaulicht-Sperrfilter 3034 ein. Der Blaulicht-Sperrfilter 3034 filtert das blaue Licht aus und überträgt die Fluoreszenz. Die durch den Blaulicht-Sperrfilter 3034 übertragene Fluoreszenz fällt auf den Lichtempfangsbereich 3032 ein. Der Lichtempfangsbereich 3032 erzeugt ein IR-Signal gemäß der Fluoreszenz.
Der Blaulicht-Sperrfilter 3034 darf nur eine Eigenschaft haben, Licht in einem blauen Wellenlängenband herauszufiltern und Licht in einem Fluoreszenzwellenlängenband zu übertragen. Die Eigenschaften des Blaulicht-Sperrfilters 3034 in Bezug auf ein anderes Wellenlängenband als das blaue Wellenlängenband und das Fluoreszenzwellenlängenband sind beliebig.
Das blaue Licht wird durch den Blaulicht-Sperrfilter 3034 herausgefiltert, und nur die Fluoreszenz fällt auf den Lichtempfangsbereich 3032 ein. Daher kann der Lichtempfangsbereich 3032 nur die Fluoreszenz erfassen.
In den 6 bis 8 ist der Lichtempfangsbereich 3031 an einer Position angeordnet, die näher bei einem Subjekt in einem optischen Pfad liegt. Beispielsweise werden das Halbleitersubstrat 3030, das Halbleitersubstrat 3030a und das Halbleitersubstrat 3030b aus Silizium gebildet. Eine Absorptionsrate in Silizium in Bezug auf Licht mit einer kürzeren Wellenlänge ist hoch. Eine Absorptionsrate in Silizium in Bezug auf Licht mit einer längeren Wellenlänge ist gering. Daher wird Licht mit einer kürzeren Wellenlänge leicht in einer flachen Position im Silizium absorbiert. Licht mit einer längeren Wellenlänge wird leicht in einer tiefen Position im Silizium absorbiert.
Da diese Eigenschaften von Silizium verwendet werden, wird das blaue Licht mit einer kürzeren Wellenlänge durch den Lichtempfangsbereich 3031 detektiert. Die Fluoreszenz mit einer längeren Wellenlänge wird durch den Lichtempfangsbereich 3032 detektiert. Da das blaue Wellenlängenband und das Fluoreszenzwellenlängenband getrennt sind, werden das blaue Licht und die Fluoreszenz leicht effizient detektiert.
Der Lichtempfangsbereich 3031, der in den 6 bis 8 gezeigt wird, kann einen Teil der im Infrarotlicht umfassten Fluoreszenz detektieren. Der Lichtempfangsbereich 3031 und der Lichtempfangsbereich 3032 können die Fluoreszenz detektieren. Ein Signal gemäß der Fluoreszenz und dem blauen Licht, das in dem Lichtempfangsbereich 3031 detektiert wird, kann einen Einfluss der Fluoreszenz eliminieren. Das zweite Licht, das auf den Lichtempfangsbereich 3031 einfällt, umfasst die Fluoreszenz und das blaue Licht. Der Lichtempfangsbereich 3031 erzeugt ein B-Signal gemäß der Fluoreszenz und dem blauen Licht. Die Berechnungseinheit 40 erzeugt das B-Signal nur gemäß dem blauen Licht durch Entfernen einer aus der Fluoreszenz abgeleiteten Komponente aus dem B-Signal, das in dem Lichtempfangsbereich 3031 gemäß einer Empfindlichkeit des Lichtempfangsbereichs 3031 zur Fluoreszenz, einer Empfindlichkeit des Lichtempfangsbereichs 3032 zur Fluoreszenz und das in dem Lichtempfangsbereich 3032 erzeugte IR-Signal erzeugt wird.
Beispielsweise wird ein Wert Sig_B des B-Signals, das durch den Lichtempfangsbereich 3031 erzeugt wird, unter Verwendung von Gleichung (1) ausgedrückt. In Gleichung (1) ist S_b ein Wert des Signals gemäß dem blauen Licht. In Gleichung (1) ist S_ir ein Wert eines Signals, wenn die gesamte auf dem Bildsensor 303a einfallende Fluoreszenz im Lichtempfangsbereich 3031 detektiert wird. In Gleichung (1), gibt α einen Anteil der Absorption der Fluoreszenz im Lichtempfangsbereich 3031 an. Das heißt, α zeigt eine Empfindlichkeit des Lichtempfangsbereichs 3031 zur Fluoreszenz an. Sig_B = S_b + α × S_ir (1)
Beispielsweise wird ein Wert Sig_ir des IR-Signals, das durch den Lichtempfangsbereich 3032 erzeugt wird, unter Verwendung von Gleichung (2) ausgedrückt. In Gleichung (2) ist S_ir ein Wert des Signals, wenn die gesamte auf den Bildsensor 303a einfallende Fluoreszenz durch den Lichtempfangsbereich 3032 detektiert wird. In Gleichung (2), gibt β einen Anteil der Absorption der Fluoreszenz im Lichtempfangsbereich 3032 an. Mit anderen Worten zeigt β eine Empfindlichkeit des Lichtempfangsbereichs 3032 zur Fluoreszenz an. Sig_ir = β × S_ir (2)
α und β können aus einer spektralen Empfindlichkeit des Lichtempfangsbereichs 3031 und des Lichtempfangsbereichs 3032 zur Fluoreszenz berechnet werden. α und β sind Parameter gemäß den Herstellungsbedingungen des Bildsensors 303a. Beispielsweise sind die Herstellungsbedingungen eine Dicke in einer Richtung der optischen Achse von jeweils dem Lichtempfangsbereich 3031 und Lichtempfangsbereich 3032. Alternativ ist eine Herstellungsbedingung eine Verstärkung einer Leseschaltung, die Signale liest, die in dem Lichtempfangsbereich 3031 und dem Lichtempfangsbereich 3032 erzeugt werden.
Wenn beispielsweise ein Boden des Lichtempfangsbereichs 3031 in einer Tiefe von 3 μm in dem Halbleitersubstrat 3030 oder dem Halbleitersubstrat 3030a angeordnet ist, wird das gesamte blaue Licht, das auf den Lichtempfangsbereich 3031 einfällt, durch den Lichtempfangsbereich 3031 detektiert. Andererseits werden etwa 25% der auf den Lichtempfangsbereich 3031 einfallenden Fluoreszenz durch den Lichtempfangsbereich 3031 detektiert. Etwa 75% der auf den Lichtempfangsbereich 3031 einfallenden Fluoreszenz wird durch den Lichtempfangsbereich 3031 übertragen. Ein Anteil der Detektion der Fluoreszenz in dem Lichtempfangsbereich 3032 ist gemäß einer Position, an der der Lichtempfangsbereich 3032 gebildet wird, eine Dicke des Lichtempfangsbereichs 3032 oder dergleichen.
Die Berechnungseinheit 40 kann einen Wert α × S_ir des Signals gemäß der durch den Lichtempfangsbereich 3031 detektierten Fluoreszenz berechnen, indem der Wert Sig_ir, d. h. β × S_ir des von dem Lichtempfangsbereich 3032 erzeugten IR-Signals mit einem Verhältnis, d. h. α/β zwischen α und β multipliziert wird. Die Berechnungseinheit 40 kann einen Wert S_b des Signals gemäß dem durch den Lichtempfangsbereich 3031 detektierten blauen Licht durch Subtrahieren des Wertes α × S_ir von dem Wert Sig_B des von dem Lichtempfangsbereich 3032 erzeugten IR-Signals berechnen. Als Ergebnis kann die Berechnungseinheit 40 das B-Signal nur gemäß dem blauen Licht erzeugen.
In der ersten Ausführungsform werden das blaue Licht und das Infrarotlicht, d. h. die Fluoreszenz, durch den Bildsensor 303a detektiert. Somit ist ein optisches Element zum Aufteilen nur des Infrarotlichts, d. h. der Fluoreszenz von anderem Licht, nicht erforderlich. Als Konsequenz ist es möglich, die Endoskopvorrichtung 1a, d. h. ein Bildgebungsgerät in einer kleinen Größe oder einem geringen Gewicht zu machen.
Ein Bildsensor, bei dem Pixel, die jeweils das rote Licht, das grüne Licht und das blaue Licht detektieren, und ein Pixel, welches das Infrarotlicht detektiert, in der gleichen Abbildungsoberfläche angeordnet sind, ist denkbar. Dieser Bildsensor kann gleichzeitig das sichtbare Lichtbild und das Infrarotlichtbild erfassen. Da jedoch vier Typen von Pixeln in der gleichen Abbildungsoberfläche angeordnet sind, ist die Auflösung gering. Im Vergleich zu diesem Bildsensor kann die Endoskopvorrichtung 1a der ersten Ausführungsform ein Bild höherer Qualität erfassen.
(Erstes Modifikationsbeispiel)
9 zeigt eine Konfiguration einer Endoskopvorrichtung 1b eines ersten Modifikationsbeispiels der ersten Ausführungsform. Wie in 9 gezeigt ist, umfasst die Endoskopvorrichtung 1b eine Lichtquelleneinheit 10, eine Endoskopbereichseinheit 20, einen Kamerakopf 30b, eine Berechnungseinheit 40 und einen Monitor 50. In 9 ist eine schematische Konfiguration der Lichtquelleneinheit 10, der Endoskopbereichseinheit 20 und des Kamerakopfes 30b gezeigt.
Unterschiede zwischen der in 9 gezeigten Konfiguration und der in 1 gezeigten Konfiguration werden beschrieben.
Der Kamerakopf 30b enthält eine Bilderzeugungslinse 300, einen Anregungslichtsperrfilter 301a, ein dichroitisches Prisma 302b (eine Lichtaufteilungseinheit), einen Bildsensor 303b (eine erste Abbildungseinheit), einen Bildsensor 304 (eine zweite Abbildungseinheit und Eine dritte Abbildungseinheit) und einen Bildsensor 305b (eine zweite Abbildungseinheit und eine vierte Abbildungseinheit).
Das erste Licht, das durch den Anregungslichtsperrfilter 301a übertragen wird, fällt auf das dichroitische Prisma 302b ein. Das dichroitische Prisma 302b teilt das erste Licht von dem Subjekt 60 in das zweite Licht und das dritte Licht auf. Das zweite Licht enthält Infrarotlicht und grünes Licht. Das dritte Licht enthält rotes Licht und blaues Licht. Das Infrarotlicht, das in dem zweiten Licht umfasst ist, das auf das dichroitische Prisma 302b einfällt, umfasst Fluoreszenz und umfasst kein Anregungslicht. Somit enthält das auf das dichroitische Prisma 302b einfallende zweite Licht die Fluoreszenz und das grüne Licht. Das dichroitische Prisma 302b teilt das dritte Licht in rotes Licht und blaues Licht auf.
Das zweite Licht, das durch das dichroitische Prisma 302b hindurchtritt, fällt auf den Bildsensor 303b ein. Der Bildsensor 303b erzeugt ein IR-Signal gemäß dem Infrarotlicht, d. h. die Fluoreszenz, die in dem zweiten Licht umfasst ist, und ein G-Signal entsprechend dem grünen Licht, das in dem zweiten Licht umfasst ist. Die Konfiguration des Bildsensors 303b ist die gleiche wie die Konfiguration des Bildsensors 303a. Das blaue Licht, das durch das dichroitische Prisma 302b hindurchtritt, fällt auf den Bildsensor 305b ein. Der Bildsensor 305b erzeugt ein B-Signal entsprechend dem blauen Licht.
In Bezug auf andere Aspekte ist die in 9 gezeigte Konfiguration die gleiche wie die in 1 gezeigte Konfiguration.
(Zweites Modifikationsbeispiel)
10 zeigt eine Konfiguration einer Endoskopvorrichtung 1c eines zweiten Modifikationsbeispiels der ersten Ausführungsform. Wie in 10 gezeigt, umfasst die Endoskopvorrichtung 1c eine Lichtquelleneinheit 10, eine Endoskopbereichseinheit 20, einen Kamerakopf 30c, eine Berechnungseinheit 40 und einen Monitor 50. In 10 ist eine schematische Konfiguration der Lichtquelleneinheit 10, der Endoskopbereichseinheit 20 und des Kamerakopfes 30c gezeigt.
Unterschiede zwischen der in 10 gezeigten Konfiguration und der in 1 gezeigten Konfiguration werden beschrieben.
Der Kamerakopf 30c umfasst eine Bilderzeugungslinse 300, einen Anregungslichtsperrfilter 301a, ein dichroitisches Prisma 302b (eine Lichtaufteilungseinheit), einen Bildsensor 303c (eine erste Abbildungseinheit), einen Bildsensor 304 (eine zweite Abbildungseinheit und Eine dritte Abbildungseinheit) und einen Bildsensor 305a (eine zweite Abbildungseinheit und eine vierte Abbildungseinheit).
Das zweite Licht, das durch das dichroitische Prisma 302a hindurchtritt, fällt auf den Bildsensor 303c ein. Der Bildsensor 303c erzeugt ein IR-Signal gemäß dem Infrarotlicht, d. h. die Fluoreszenz, die in dem zweiten Licht umfasst ist, und ein B-Signal gemäß dem blauen Licht, das in dem zweiten Licht umfasst ist.
11 zeigt eine Pixelanordnung des Bildsensors 303c. Der Bildsensor 303c enthält eine Vielzahl von Pixeln 3035A und eine Vielzahl von Pixeln 3035b. Die Vielzahl von Pixeln 3035a und die Vielzahl von Pixeln 3035b sind in einer Matrixform angeordnet. Filter, die das blaue Licht übertragen, sind auf Oberflächen der Vielzahl von Pixeln 3035a angeordnet. Filter, die das Infrarotlicht übertragen, d. h. die Fluoreszenz, sind auf Oberflächen der Vielzahl von Pixeln 3035b angeordnet. Die Mehrzahl von Pixeln 3035a erzeugt ein B-Signal gemäß dem blauen Licht. Die Mehrzahl von Pixeln 3035b erzeugt ein IR-Signal gemäß dem Infrarotlicht, d. h. der Fluoreszenz.
Ein Pixel des Bildsensors 304 und ein Pixel des Bildsensors 305a entsprechen zwei Pixeln 3035a und zwei Pixeln 3035b. Um die Anzahl von Pixeln anzupassen, kann die Berechnungseinheit 40 die von den zwei Pixeln 3035a, die einem Pixel des Bildsensors 304 und einem Pixel des Bildsensors 305a entsprechen, erzeugten B-Signale addieren und mitteln, die Anzahl von Pixeln des B verringern Signal auf 1/2 und ein sichtbares Lichtbildsignal aus dem R-Signal, dem G-Signal und dem B-Signal erzeugen.
In Bezug auf andere Aspekte ist die in 10 gezeigte Konfiguration ist die gleiche wie die in 1 gezeigte Konfiguration.
Die Pixelgröße in dem Bildsensor 303c kann kleiner als eine Pixelgröße in dem Bildsensor 304 und eine Pixelgröße in dem Bildsensor 305a sein. Beispielsweise beträgt die Pixelgröße in dem Bildsensor 303c 1/2 der Pixelgröße in dem Bildsensor 304 und die Pixelgröße in dem Bildsensor 305a. Die Auflösung des sichtbaren Lichtbildes und des von der Endoskopvorrichtung 1c erfassten Fluoreszenzbildes können gleich der Auflösung des sichtbaren Lichtbildes und des von der Endoskopvorrichtung 1a erfassten Fluoreszenzbildes sein.
(Zweite Ausführungsform)
12 zeigt eine Konfiguration einer Endoskopvorrichtung 1d einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 12 gezeigt ist, enthält die Endoskopvorrichtung 1d eine Lichtquelleneinheit 10, eine Endoskopbereichseinheit 20, einen Kamerakopf 30d, eine Berechnungseinheit 40 und einen Monitor 50. In Figur In 12 ist eine schematische Konfiguration der Lichtquelleneinheit 10, der Endoskopbereichseinheit 20 und des Kamerakopfes 30d gezeigt.
Unterschiede zwischen der in 12 gezeigten Konfiguration und der in 1 gezeigten Konfiguration werden beschrieben.
Der Kamerakopf 30d umfasst eine Bilderzeugungslinse 300, einen Anregungslichtsperrfilter 301d, ein dichroitisches Prisma 302a (eine Lichtaufteilungseinheit), einen Bildsensor 303a (eine erste Abbildungseinheit), einen Bildsensor 304 (eine zweite Abbildungseinheit und Eine dritte Abbildungseinheit) und einen Bildsensor 305a (eine zweite Abbildungseinheit und eine vierte Abbildungseinheit).
Wie in 3 gezeigt, enthält das dichroitische Prisma 302a eine Oberfläche, d. h. eine Ausgangsfläche 3022, die das zweite Licht emittiert. Der Anregungslichtsperrfilter 301d ist auf der Ausgangsfläche 3022 angeordnet. Der Anregungslichtsperrfilter 301d kommt mit dem dichroitischen Prisma 302a in Kontakt. Die Übertragungseigenschaften des Anregungslichtsperrfilters 121d sind die gleichen wie die in 2 gezeigten Eigenschaften.
Das zweite Licht, das in dem ersten Licht vom Subjekt 60 umfasst ist, umfasst Infrarotlicht und blaues Licht. Das Infrarotlicht umfasst Fluoreszenz- und Anregungslicht. Eine Wellenlänge der Fluoreszenz ist länger als eine Wellenlänge des Anregungslichts. Das zweite Licht, das von der Ausgangsfläche 3022 des dichroitischen Prismas 302a emittiert wird, d. h. das zweite Licht, das durch das dichroitische Prisma 302a hindurchtritt, fällt auf den Anregungslichtsperrfilter 301d ein. Der Anregungslichtsperrfilter 301d filtert das Anregungslicht aus und überträgt die Fluoreszenz und das blaue Licht. Nur der Anregungslichtsperrfilter 301d muss auf einem optischen Weg von dem dichroitischen Prisma 302a zu dem Bildsensor 303a angeordnet sein. Die Fluoreszenz und das durch den Anregungslichtsperrfilter 301d übertragene blaue Licht fallen auf den Bildsensor 303a ein.
Die Reflexionseigenschaften der reflektierenden Oberfläche 3020 des dichroitischen Prismas 302a unterscheiden sich von den Reflexionseigenschaften der reflektierenden Oberfläche 3020 in der ersten Ausführungsform. Das erste Licht, das durch die Bilderzeugungslinse 300 hindurchtritt, fällt auf das dichroitische Prisma 302a ein. Das auf das dichroitische Prisma 302a einfallende erste Licht fällt auf die reflektierende Oberfläche 3020 ein. Die reflektierende Oberfläche 3020 reflektiert das zweite Licht und überträgt das dritte Licht. 13 zeigt Reflexionseigenschaften der reflektierenden Oberfläche 3020. Die horizontale Achse des in 13 gezeigten Diagramms zeigt die Wellenlänge an und die vertikale Achse zeigt das Reflexionsvermögen an. Die reflektierende Oberfläche 3020 reflektiert Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge etwa 400 nm bis etwa 500 nm und Licht in einem Wellenlängenband ist, in dem eine Wellenlänge gleich oder länger als etwa 700 nm ist. Ferner überträgt die reflektierende Oberfläche 3020 Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge kürzer als etwa 400 nm ist, und Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge etwa 500 nm bis etwa 700 nm beträgt. Das Wellenlängenband von Licht, das von der reflektierenden Oberfläche 3020 reflektiert wird, umfasst ein blaues Wellenlängenband, ein Anregungslichtwellenlängenband und ein Fluoreszenzwellenlängenband. Das Wellenlängenband des von der reflektierenden Oberfläche 3020 übertragenen Lichts umfasst ein grünes Wellenlängenband und ein rotes Wellenlängenband.
Der Bildsensor 304 und der Bildsensor 305a haben keine Empfindlichkeit gegenüber Licht mit einer Wellenlänge, die kürzer als 400 nm ist. Daher sind Reflexionscharakteristiken der reflektierenden Oberfläche 3020 in Bezug auf Licht in einem Wellenlängenband kürzer als 400 nm beliebig. Da das Infrarotlicht nicht auf den Bildsensor 304 einfällt, reflektiert die reflektierende Oberfläche 3020 das Licht im Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge gleich oder länger als etwa 700 nm ist. Ferner kann, wie in 2 gezeigt, der Anregungslichtsperrfilter 301d Licht im Wellenlängenband herausfiltern, in dem eine Wellenlänge etwa 700 nm bis etwa 800 nm beträgt. Das Wellenlängenband, das durch das Anregungslichtsperrfilter 301d herausgefiltert werden kann, umfasst Wellenlängen des Anregungslichts.
In Bezug auf andere Aspekte ist die in 12 gezeigte Konfiguration ist die gleiche wie die in 1 gezeigte Konfiguration. In der Endoskopvorrichtung 1b, die in 9 gezeigt ist, kann ein Anregungslichtsperrfilter, der das Anregungslicht herausfiltert und die Fluoreszenz überträgt, und das grüne Licht an der gleichen Position wie die des Anregungslichtsperrfilter s 301d angeordnet sein.
In der zweiten Ausführungsform werden das blaue Licht und das Infrarotlicht, d. h. die Fluoreszenz, durch den Bildsensor 303a detektiert. Somit ist ein optisches Element zum Aufteilen nur des Infrarotlichts, d. h. der Fluoreszenz von anderem Licht, nicht erforderlich. Als Ergebnis ist es möglich, eine geringe Größe oder ein geringes Gewicht der Endoskopvorrichtung 1d, d. h. des Bildgebungsgeräts zu erreichen.
Da ferner der Anregungslichtsperrfilter 301d auf der Ausgangsfläche 3022 des dichroitischen Prismas 302a angeordnet ist, kann ein Raum, in dem der Anregungslichtsperrfilter 301d angeordnet ist, ausgespart werden.
(Dritte Ausführungsform)
14 zeigt eine Konfiguration einer Endoskopvorrichtung 1e einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 14 gezeigt ist, enthält die Endoskopvorrichtung 1e eine Lichtquelleneinheit 10, eine Endoskopbereichseinheit 20, einen Kamerakopf 30e, eine Berechnungseinheit 40 und einen Monitor 50. In 14 ist eine schematische Konfiguration der Lichtquelleneinheit 10, der Endoskopbereichseinheit 20 und des Kamerakopfes 30e gezeigt.
Unterschiede zwischen der in 14 gezeigten Konfiguration und der in 1 gezeigten Konfiguration werden beschrieben.
Der Kamerakopf 30e umfasst eine Bilderzeugungslinse 300, ein Anregungslichtsperrfilter 301e, ein dichroitisches Prisma 302a (eine Lichtaufteilungseinheit), einen Bildsensor 303a (eine erste Abbildungseinheit), einen Bildsensor 304 (eine zweite Abbildungseinheit und Eine dritte Abbildungseinheit) und einen Bildsensor 305a (eine zweite Abbildungseinheit und eine vierte Abbildungseinheit).
Der Anregungslichtsperrfilter 301e ist auf einer Oberfläche des Lichtempfangsbereichs 3031 des Bildsensors 303a angeordnet. Der Anregungslichtsperrfilter 301e und der Bildsensor 303a kommen miteinander in Kontakt. Der Anregungslichtsperrfilter 301e umfasst ein organisches Material. Das organische Material filtert das Anregungslicht aus und überträgt mindestens eine der aus dem grünen Licht und dem blauen Licht bestehenden Gruppe und die Fluoreszenz. In der Endoskopvorrichtung 1e, die in 14 gezeigt ist, filtert das organische Material das Anregungslicht aus und überträgt das blaue Licht und die Fluoreszenz. Beispielsweise ist der Anregungslichtsperrfilter 301e ein Farbfilter, der auf einer Oberfläche des Lichtempfangsbereichs 3031 des Bildsensors 303a angeordnet ist. Der Anregungslichtsperrfilter 301e kann ein Filter sein, der aus einem optischen Mehrschichtfilm gebildet ist, der auf der Oberfläche des Lichtempfangsbereichs 3031 des Bildsensors 303a angeordnet ist. Der optische Mehrschichtfilm enthält einen dielektrischen Dünnfilm, der aus einer oder mehreren Schichten mit einem hohen Brechungsindex gebildet ist, und einen dielektrischen Dünnfilm, der aus einer oder mehreren Schichten mit einem niedrigen Brechungsindex gebildet ist. Der dielektrische Dünnfilm mit einem hohen Brechungsindex und der dielektrische Dünnfilm mit einem niedrigen Brechungsindex sind abwechselnd übereinander gestapelt.
Das zweite Licht, das in dem ersten Licht vom Subjekt 60 umfasst ist, umfasst Infrarotlicht und blaues Licht. Das Infrarotlicht umfasst Fluoreszenz- und Anregungslicht. Eine Wellenlänge der Fluoreszenz ist länger als eine Wellenlänge des Anregungslichts. Das zweite Licht, das von der Ausgangsfläche 3022 des dichroitischen Prismas 302a emittiert wird, d. h. das zweite Licht, das durch das dichroitische Prisma 302a hindurchtritt, fällt auf das Anregungslichtsperrfilter 301e ein. Der Anregungslichtsperrfilter 301e filtert das Anregungslicht aus und überträgt die Fluoreszenz und das blaue Licht. Nur der Anregungslichtsperrfilter 301e muss auf einem optischen Weg von dem dichroitischen Prisma 302a zu dem Bildsensor 303a angeordnet sein. Die Fluoreszenz und das durch den Anregungslichtsperrfilter 301e übertragene blaue Licht fallen auf den Bildsensor 303a ein.
15 zeigt die Übertragungseigenschaften des Anregungslichtsperrfilter s 301e. Eine horizontale Achse eines in 15 gezeigten Diagramms zeigt die Wellenlänge an, und eine vertikale Achse zeigt die Durchlässigkeit an. Der Anregungslichtsperrfilter 301e filtert Licht in einem Wellenlängenband aus, in dem eine Wellenlänge kürzer als etwa 400 nm und Licht in einem Wellenlängenband ist, in dem eine Wellenlänge etwa 500 nm bis etwa 800 nm beträgt. Ferner überträgt der Anregungslichtsperrfilter 301e Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge etwa 400 nm bis etwa 500 nm beträgt, und Licht in einem Wellenlängenband, in dem eine Wellenlänge gleich oder länger als 800 nm ist. Das durch den Anregungslichtsperrfilter 301e herausgefilterte Wellenlängenband des Lichts umfasst ein Wellenlängenband des Anregungslichts. Das Wellenlängenband des Lichts, das durch den Anregungslichtsperrfilter 301e übertragen wird, umfasst ein Wellenlängenband des sichtbaren Lichts und ein Wellenlängenband der Fluoreszenz. Die Übertragungseigenschaften des Anregungslichtsperrfilters 301e in Bezug auf das Licht im Wellenlängenband kürzer als 400 nm sind beliebig. Ferner sind die Übertragungseigenschaften des Anregungslichtsperrfilter s 301e in Bezug auf das Licht im Wellenlängenband von 500 nm bis 800 nm sind beliebig.
In Bezug auf andere Aspekte ist die in 14 gezeigte Konfiguration ist die gleiche wie die in 1 gezeigte Konfiguration. In der Endoskopvorrichtung 1b, die in 9 gezeigt ist, kann ein Anregungslicht-Schneidfilter, der das Anregungslicht herausfiltert und die Fluoreszenz überträgt, und das grüne Licht an der gleichen Position wie die des Anregungslicht-Schneidfilters 301e angeordnet sein.
In der dritten Ausführungsform werden das blaue Licht und das Infrarotlicht, d. h. die Fluoreszenz, durch den Bildsensor 303a detektiert. Somit ist ein optisches Element zum Aufteilen nur des Infrarotlichts, d. h. der Fluoreszenz von anderem Licht, nicht erforderlich. Als Ergebnis ist es möglich, eine geringe Größe oder ein geringes Gewicht der Endoskopvorrichtung 1e zu erreichen, die eine Abbildungsvorrichtung ist.
Es ist möglich, die Funktion des Anregungslichtsperrfilters 301e unter Verwendung eines Filters auf dem Bildsensor 303a zu realisieren.
(Vierte Ausführungsform)
16 zeigt eine Konfiguration einer Endoskopvorrichtung 1f einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 16 gezeigt ist, enthält die Endoskopvorrichtung 1f eine Lichtquelleneinheit 10, eine Endoskopbereichseinheit 20, einen Kamerakopf 30f, eine Berechnungseinheit 40 und einen Monitor 50. In Figur In 16 ist eine schematische Konfiguration der Lichtquelleneinheit 10, der Endoskopbereichseinheit 20 und des Kamerakopfes 30f gezeigt.
Unterschiede zwischen der in 16 gezeigten Konfiguration und der in 1 gezeigten Konfiguration werden beschrieben.
Der Kamerakopf 30f umfasst eine Bilderzeugungslinse 300, einen Anregungslichtsperrfilter 301a, einen Bildsensor 303a (eine erste Abbildungseinheit), einen dichroitischen Spiegel 307f (eine Lichtaufteilungseinheit) und einen Bildsensor 308f (eine zweite Abbildungseinheit).
Das erste Licht, das durch den Anregungslichtsperrfilter 301a übertragen wird, fällt auf den dichroitischen Spiegel 307f ein. Der dichroitische Spiegel 307f teilt das erste Licht von dem Subjekt 60 in das zweite Licht und das dritte Licht auf. Das zweite Licht enthält Infrarotlicht und blaues Licht. Das dritte Licht enthält rotes Licht und grünes Licht. Das Infrarotlicht, das in dem zweiten Licht umfasst ist, das auf den dichroitischen Spiegel 307f einfällt, umfasst Fluoreszenz und umfasst kein Anregungslicht ein. Somit umfasst das auf den dichroitischen Spiegel 307f einfallende zweite Licht die Fluoreszenz und das blaue Licht.
Der dichroitische Spiegel 307f reflektiert das zweite Licht und überträgt das dritte Licht. Das von dem dichroitischen Spiegel 307f reflektierte zweite Licht fällt auf den Bildsensor 303a ein. Das dritte Licht, das durch den dichroitischen Spiegel 307f übertragen wird, fällt auf den Bildsensor 308f ein. Der Bildsensor 308f erzeugt ein R-Signal entsprechend dem in dem dritten Licht umfassten roten Licht und ein G-Signal entsprechend dem in dem dritten Licht umfassten grünen Licht. Beispielsweise ist in dem Bildsensor 308f ein Pixel, das das rote Licht detektiert, und ein Pixel, welches das grüne Licht detektiert, auf der gleichen Abbildungsoberfläche angeordnet.
In Bezug auf andere Aspekte ist die in 16 gezeigte Konfiguration ist die gleiche wie die in 1 gezeigte Konfiguration. In der Endoskopvorrichtung 1f, die in 16 gezeigt ist, kann ein Anregungslicht-Sperrfilter, der das Anregungslicht herausfiltert und die Fluoreszenz überträgt, und das blaue Licht an der gleichen Position wie die des Anregungslicht-Schneidfilters 301e angeordnet sein.
In der vierten Ausführungsform werden das blaue Licht und das Infrarotlicht, d. h. die Fluoreszenz, durch den Bildsensor 303a detektiert. Somit ist ein optisches Element zum Aufteilen nur des Infrarotlichts, d. h. der Fluoreszenz von anderem Licht, nicht erforderlich. Als Konsequenz ist es möglich, eine geringe Größe oder geringes Gewicht der Endoskopvorrichtung 1f zu erreichen, die eine Abbildungsvorrichtung ist.
(Fünfte Ausführungsform)
17 zeigt eine Konfiguration einer Endoskopvorrichtung 1g einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 17 gezeigt, umfasst die Endoskopvorrichtung 1g eine Lichtquelleneinheit 10, eine Endoskopbereichseinheit 20, einen Kamerakopf 30g, eine Berechnungseinheit 40 und einen Monitor 50. In 17 ist eine schematische Konfiguration der Lichtquelleneinheit 10, der Endoskopbereichseinheit 20 und des Kamerakopfes 30g gezeigt.
Unterschiede zwischen der in 17 gezeigten Konfiguration und der in 1 gezeigten Konfiguration werden beschrieben.
Der Kamerakopf 30g umfasst eine Bilderzeugungslinse 300, einen Anregungslichtsperrfilter 301a, einen Bildsensor 303g (eine erste Abbildungseinheit), einen dichroitischen Spiegel 307g (eine Lichtaufteilungseinheit) und einen Bildsensor 308g (eine zweite Abbildungseinheit).
Das erste Licht, das durch das Anregungslichtsperrfilter 301a übertragen wird, fällt auf den dichroitischen Spiegel 307g. Der dichroitische Spiegel 307g teilt das erste Licht von dem Subjekt 60 in das zweite Licht und das dritte Licht auf. Das zweite Licht umfasst Infrarotlicht, blaues Licht und grünes Licht. Das dritte Licht umfasst rotes Licht. Das Infrarotlicht, das in dem zweiten Licht umfasst ist, das auf den dichroitischen Spiegel 307g einfällt, umfasst Fluoreszenz und umfasst kein Anregungslicht. Somit umfasst das zweite Licht, das auf den dichroitischen Spiegel 307g einfällt, die Fluoreszenz, das blaue Licht und das grüne Licht.
Der dichroitische Spiegel 307g reflektiert das zweite Licht und überträgt das dritte Licht. Das zweite Licht, das von dem dichroitischen Spiegel 307g reflektiert wird, fällt auf den Bildsensor 303g ein. Der Bildsensor 303g erzeugt ein IR-Signal gemäß dem Infrarotlicht, d. h. die Fluoreszenz, die in dem zweiten Licht umfasst ist, ein B-Signal gemäß dem blauen Licht, das in dem zweiten Licht umfasst ist, und ein G-Signal gemäß dem grünen Licht, das in dem zweiten Licht umfasst ist. Das dritte Licht, das durch den dichroitischen Spiegel 307g übertragen wird, fällt auf den Bildsensor 308g ein. Der Bildsensor 308g erzeugt das R-Signal gemäß dem roten Licht, das in dem dritten Licht umfasst ist.
18 zeigt eine Pixelanordnung eines Bildsensors 303g. Der Bildsensor 303g umfasst einen Lichtempfangsbereich 3031 und einen Lichtempfangsbereich 3032. Der Lichtempfangsbereich 3031 und der Lichtempfangsbereich 3032 sind übereinander gestapelt. Der Lichtempfangsbereich 3031 umfasst eine Vielzahl von Pixeln 3036a und eine Vielzahl von Pixeln 3036b. Die Vielzahl von Pixeln 3036a und die Vielzahl von Pixeln 3036b sind in einer Matrixform angeordnet. Filter, die das grüne Licht und das Infrarotlicht übertragen, d. h. die Fluoreszenz, sind auf Oberflächen der Vielzahl von Pixeln 3036a angeordnet. Filter, die das blaue Licht und das Infrarotlicht übertragen, d. h. die Fluoreszenz, sind auf Oberflächen der Vielzahl von Pixeln 3036b angeordnet. Die Mehrzahl von Pixeln 3036a erzeugt ein G-Signal gemäß dem grünen Licht. Die Vielzahl von Pixeln 3036b erzeugt ein B-Signal gemäß dem blauen Licht.
Der Lichtempfangsbereich 3032 umfasst eine Vielzahl von Pixeln 3037. Die Mehrzahl von Pixeln 3037 ist in einer Matrixform angeordnet. Das Infrarotlicht, d. h. die durch den Lichtempfangsbereich 3031 übertragene Fluoreszenz, fällt auf den Lichtempfangsbereich 3032 ein. Die Mehrzahl von Pixeln 3037 erzeugt ein IR-Signal gemäß dem Infrarotlicht, d. h. der Fluoreszenz.
In Bezug auf andere Aspekte ist die in 17 gezeigte Konfiguration ist die gleiche wie die in 1 gezeigte Konfiguration. In der Endoskopvorrichtung 1g, die in 17 gezeigt ist, kann ein Anregungslichtsperrfilter, der das Anregungslicht herausfiltert und die Fluoreszenz, das blaue Licht und das grüne Licht überträgt, an der gleichen Position angeordnet sein wie die des Anregungslichtsperrfilters 301e.
In der fünften Ausführungsform werden das blaue Licht und das Infrarotlicht, d. h. die Fluoreszenz, durch den Bildsensor 303g detektiert. Somit ist ein optisches Element zum Aufteilen nur des Infrarotlichts, d. h. der Fluoreszenz von anderem Licht, nicht erforderlich. Als Ergebnis ist es möglich, eine geringe Größe oder ein geringes Gewicht der Endoskopvorrichtung 1g zu erreichen, die eine Abbildungsvorrichtung ist.
(Ergänzung)
Das Bildgebungsgerät jedes Aspekts der vorliegenden Erfindung kann möglicherweise auch keine Konfiguration umfassen, die mindestens einer der Gruppe entspricht, die aus der Lichtquelleneinheit 10, der Endoskopbereichseinheit 20, der Bilderzeugungslinse 300, dem Anregungslichtsperrfilter 301a, dem Anregungslichtsperrfilter 301d, dem Anregungslichtsperrfilter 301e und dem Monitor 50 besteht.
Das Bildgebungsgerät umfasst eine Lichtaufteilungseinheit, eine erste Abbildungseinheit, eine zweite Abbildungseinheit und eine Berechnungseinheit. Das Bildgebungsgerät entspricht einer Endoskopvorrichtung 1a, einer Endoskopvorrichtung 1b, einer Endoskopvorrichtung 1c, einer Endoskopvorrichtung 1d, einer Endoskopvorrichtung 1e, einer Endoskopvorrichtung 1f und einer Endoskopvorrichtung 1g. Die Lichtaufteilungseinheit entspricht einem dichroitischen Prisma 302a, einem dichroitischen Prisma 302b, einem dichroitischen Spiegel 307f und einem dichroitischen Spiegel 307g. Die erste Abbildungseinheit entspricht einem Bildsensor 303a, einem Bildsensor 303b, einem Bildsensor 303c und einem Bildsensor 303g. Die zweite Abbildungseinheit entspricht einem Bildsensor 304, einem Bildsensor 305a, einem Bildsensor 305b, einem Bildsensor 308f und einem Bildsensor 308g. Die Berechnungseinheit entspricht einer Berechnungseinheit 40.
Die Lichtaufteilungseinheit teilt das erste Licht von einem Subjekt in das zweite Licht und das dritte Licht auf. Das erste Licht umfasst das zweite Licht und das dritte Licht. Das zweite Licht enthält Infrarotlicht und mindestens eine der Gruppe bestehend aus grünem Licht und blauem Licht. Das dritte Licht umfasst rotes Licht. Wie in den 1, 10, 12, 14 und 16 gezeigt, wenn das zweite Licht das blaue Licht umfasst und kein grünes Licht umfasst, umfasst das dritte Licht ferner das grüne Licht. Wie in 9 gezeigt, wenn das zweite Licht das grüne Licht umfasst und kein blaues Licht umfasst, umfasst das dritte Licht ferner das blaue Licht. Eine Wellenlänge des Infrarotlichts ist länger als eine Wellenlänge des roten Lichts. Die Wellenlänge des roten Lichts ist länger als eine Wellenlänge des grünen Lichts. Die Wellenlänge des grünen Lichts ist länger als eine Wellenlänge des blauen Lichts.
Die erste Abbildungseinheit umfasst einen ersten Lichtempfangsbereich und einen zweiten Lichtempfangsbereich. Der erste Lichtempfangsbereich entspricht dem Lichtempfangsbereich 3031. Der zweite Lichtempfangsbereich entspricht dem Lichtempfangsbereich 3032. Zweites Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, fällt auf den ersten Lichtempfangsbereich ein. Der erste Lichtempfangsbereich erzeugt mindestens eine der Gruppe, die aus einem B-Signal gemäß dem blauen Licht und einem G-Signal gemäß dem grünen Licht besteht. Das durch den ersten Lichtempfangsbereich durchgelassene Infrarotlicht fällt auf den zweiten Lichtempfangsbereich ein. Der zweite Lichtempfangsbereich erzeugt ein IR-Signal gemäß dem Infrarotlicht.
Die zweite Abbildungseinheit erzeugt ein R-Signal entsprechend dem roten Licht, das in dem dritten Licht umfasst ist, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt. Wie in den 1, 10, 12, 14 und 16 gezeigt, wenn das dritte Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, das grüne Licht umfasst und kein blaues Licht umfasst, erzeugt die zweite Abbildungseinheit das G-Signal gemäß dem grünen Licht. Wie in 9 gezeigt, wenn das dritte Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, das blaue Licht umfasst und kein grünes Licht umfasst, erzeugt die zweite Abbildungseinheit das B-Signal gemäß dem blauen Licht.
Die Berechnungseinheit erzeugt das sichtbare Lichtbildsignal aus dem R-Signal, dem G-Signal und dem B-Signal und erzeugt das Infrarotlicht-Bildsignal aus dem IR-Signal.
Das zweite Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, umfasst das Infrarotlicht. Wie in den 1, 9, 10, 12 und 14 gezeigt, ist das zweite Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, eines des blauen Lichts oder des grünen Lichts. Wie in den 1, 10, 12 und 14 gezeigt, wenn das dritte Licht das grüne Licht umfasst, teilt die Lichtaufteilungseinheit das dritte Licht in rotes Licht und grünes Licht auf. Wie in 9 gezeigt, wenn das dritte Licht das blaue Licht umfasst, teilt die Lichtaufteilungseinheit ferner das dritte Licht in das rote Licht und das blaue Licht auf. Die zweite Abbildungseinheit umfasst eine dritte Abbildungseinheit und eine vierte Abbildungseinheit. Die dritte Abbildungseinheit entspricht dem Bildsensor 304. Die vierte Abbildungseinheit entspricht dem Bildsensor 305a und dem Bildsensor 305b. Die dritte Abbildungseinheit erzeugt ein R-Signal gemäß dem durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtretenden roten Licht. Wie in den 1, 10, 12 und 14 gezeigt, wenn das dritte Licht das grüne Licht umfasst, erzeugt die vierte Abbildungseinheit ein G-Signal gemäß dem durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtretenden grünen Licht. Wie in 9 gezeigt, wenn das dritte Licht das blaue Licht umfasst, erzeugt die vierte Abbildungseinheit ein B-Signal gemäß dem durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtretenden blauen Licht.
Ein Anregungslichtsperrfilter kann auf einem optischen Weg vom Subjekt zur Lichtaufteilungseinheit angeordnet sein. Der Anregungslichtsperrfilter entspricht dem Anregungslichtsperrfilter 301a. Das Infrarotlicht, das in dem zweiten Licht in dem ersten Licht von dem Subjekt umfasst ist, umfasst Anregungslicht und Fluoreszenz. Eine Wellenlänge der Fluoreszenz ist länger als eine Wellenlänge des Anregungslichts. Das erste Licht von dem Subjekt fällt auf den Anregungslichtsperrfilter ein. Der Anregungslichtsperrfilter filtert das Anregungslicht aus und überträgt das rote Licht, das grüne Licht, das blaue Licht und die Fluoreszenz. In diesem Fall enthält das zweite Licht, das in dem ersten Licht umfasst ist, das durch den Anregungslichtsperrfilter hindurchtritt, die Fluoreszenz und mindestens eine der Gruppe, umfassend das grüne Licht und das blaue Licht. Das dritte Licht, das in dem ersten Licht umfasst ist, das durch den Anregungslichtsperrfilter hindurchtritt, ist das gleiche wie das obige dritte Licht.
Der Anregungslichtsperrfilter kann auf einem optischen Weg von der Lichtaufteilungseinheit zu der ersten Abbildungseinheit angeordnet sein. Der Anregungslichtsperrfilter entspricht dem Anregungslichtsperrfilter 301d und dem Anregungslichtsperrfilter 301e. Das zweite Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, fällt auf den Anregungslichtsperrfilter ein. Der Anregungslichtsperrfilter filtert das Anregungslicht aus und überträgt die Fluoreszenz und mindestens eine der Gruppe umfassend das grüne Licht und das blaue Licht. In diesem Fall enthält das zweite Licht, das durch den Anregungslichtsperrfilter hindurchtritt, die Fluoreszenz und mindestens eine der Gruppe umfassend das grüne Licht und das blaue Licht. Das dritte Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, ist das gleiche wie das obige dritte Licht.
In dem Bildgebungsgerät wird mindestens eine der Gruppe umfassend das blaue Licht und das grüne Licht und das Infrarotlicht von der ersten Abbildungseinheit detektiert. Daher ist ein optisches Element zum Aufteilen nur des Infrarotlichtes von anderem Licht nicht erforderlich. Als Konsequenz ist es möglich, das Bildgebungsgerät in einer kleinen Größe oder einem geringen Gewicht zu machen.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben worden sind, sind spezifische Konfigurationen nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt, und umfasst eine Konstruktionsänderung oder dergleichen, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
[Industrielle Anwendbarkeit]
Gemäß den jeweiligen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird mindestens eine der Gruppe umfassend das blaue Licht und das grüne Licht und das Infrarotlicht von der ersten Abbildungseinheit detektiert.
Ein optisches Element zum Aufteilen nur des Infrarotlichtes von anderem Licht ist nicht notwendig.
Als Konsequenz ist es möglich, die Abbildungsvorrichtung eine kleine Größe oder ein geringes Gewicht zu machen. Ein optisches Element, das zum Aufspalten nur des Infrarotlichtes von anderem Licht verwendet wird, ist nicht erforderlich. Als Konsequenz ist es möglich, das Bildgebungsgerät in einer kleinen Größe oder einem geringen Gewicht zu machen.
Bezugszeichenliste

1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1001: Endoskopvorrichtung
10, 1010: Lichtquelleneinheit
20, 1020: Endoskopbereichseinheit
30a, 30b, 30c, 30d, 30e, 30f, 30g, 1030: Kamerakopf
40: Berechnungseinheit
50, 1050: Monitor
100, 1100: Lichtquelle
101, 1101: Bandpassfilter
102, 1102: Kondensorlinse
200, 1200: Lichtführung
201, 1201: Beleuchtungslinse
202, 1202: Objektivlinse
203, 1203: Bildführung
300, 1300: Bilderzeugungslinse
301a, 301d, 301e, 1302: Anregungslichtsperrfilter
302a, 302b, 1304: dichroitisches Prisma
3020, 3021: Reflexionsoberfläche
3022, 3023, 3024: Ausgangsfläche
303a, 303b, 303c, 303g, 304, 305a, 305b, 308f, 308g, 1303, 1305, 1306, 1307: Bildsensor
307f, 307g, 1301: dichroitischer Spiegel
1040: Prozessor
3030, 3030a, 3030b: Halbleitersubstrat
3031, 3032: Lichtempfangsbereich
3033: Verbindungsabschnitt
3034: Blaulicht-Sperrfilter
3035a, 3035b, 3036a, 3036b, 3037: Pixel

Claims

Bildgebungsgerät, umfassend: eine Lichtaufteilungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie ein erstes Licht von einem Subjekt in ein zweites Licht und ein drittes Licht aufteilt, wobei das erste Licht das zweite Licht und das dritte Licht umfasst, wobei das zweite Licht Infrarotlicht und mindestens eines aus einer Gruppe bestehend aus grünem Licht und blauem Licht umfasst, das dritte Licht rotes Licht umfasst, wobei das dritte Licht ferner das grüne Licht umfasst, wenn das zweite Licht das blaue Licht umfasst und kein grünes Licht umfasst, wobei das dritte Licht ferner das blaue Licht umfasst, wenn das zweite Licht das grüne Licht umfasst und kein blaues Licht umfasst, wobei eine Wellenlänge des Infrarotlichts länger als eine Wellenlänge des roten Lichts ist, wobei die Wellenlänge des roten Lichts länger als eine Wellenlänge des grünen Lichts ist, und die Wellenlänge des grünen Lichts länger als eine Wellenlänge des blauen Lichts ist; eine erste Abbildungseinheit, die einen ersten Lichtempfangsbereich und einen zweiten Lichtempfangsbereich umfasst, wobei das zweite Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, auf den ersten Lichtempfangsbereich einfällt, wobei der erste Lichtempfangsbereich konfiguriert ist, um mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus einem B-Signal gemäß dem blauen Licht und einem G-Signal gemäß dem grünen Licht zu erzeugen, wobei das durch den ersten Lichtempfangsbereich durchgelassene Infrarotlicht auf den zweiten Lichtempfangsbereich einfällt und der zweite Lichtempfangsbereich zur Erzeugung eines IR-Signals gemäß dem Infrarotlicht konfiguriert ist; eine zweite Abbildungseinheit, die konfiguriert ist, um ein R-Signal gemäß dem roten Licht zu erzeugen, das in dem dritten Licht umfasst ist, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, das G-Signal zu erzeugen, wenn das dritte Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, das grüne Licht umfasst und kein blaues Licht umfasst, und das B-Signal zu erzeugen, wenn das dritte Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, das blaue Licht umfasst und kein grünes Licht umfasst; und eine Berechnungseinheit, die konfiguriert ist, ein sichtbares Lichtbildsignal aus dem R-Signal, dem G-Signal und dem B-Signal zu erzeugen und aus dem IR-Signal ein Infrarotlichtbildsignal zu erzeugen.
Bildgebungsgerät nach Anspruch 1, wobei das zweite Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, das Infrarotlicht und eines von dem blauen Licht und dem grünen Licht umfasst, die Lichtaufteilungseinheit ferner das dritte Licht in das rote Licht und das grüne Licht aufteilt, wenn das dritte Licht das grüne Licht umfasst, und die Lichtaufteilungseinheit ferner das dritte Licht in das rote Licht und das blaue Licht aufteilt, wenn das dritte Licht das blaue Licht umfasst, und die zweite Abbildungseinheit eine dritte Abbildungseinheit umfasst, die konfiguriert ist, um das R-Signal gemäß dem durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtretenden roten Licht zu erzeugen, und eine vierte Abbildungseinheit umfasst, die konfiguriert ist, um das G-Signal gemäß dem grünen Licht zu erzeugen, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, wenn das dritte Licht das grüne Licht umfasst, und das B-Signal gemäß dem blauen Licht erzeugt, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, wenn das dritte Licht das blaue Licht umfasst.
Bildgebungsgerät nach Anspruch 1, das ferner einen auf einem optischen Pfad vom Subjekt zur Lichtaufteilungseinheit angeordneten Anregungslichtsperrfilter umfasst, wobei das Infrarotlicht, das in dem zweiten Licht in dem ersten Licht von dem Subjekt umfasst ist, Anregungslicht und Fluoreszenz umfasst, wobei eine Wellenlänge der Fluoreszenz länger als eine Wellenlänge des Anregungslichts ist, wobei das erste Licht von dem Subjekt auf den Anregungslichtsperrfilter einfällt, wobei der Anregungslichtsperrfilter das Anregungslicht ausfiltert und die Fluoreszenz, das rote Licht, das grüne Licht und das blaue Licht überträgt, wobei die Lichtaufteilungseinheit das erste Licht, das durch den Anregungslichtsperrfilter übertragen wird, in das zweite Licht und das dritte Licht aufteilt, und wobei die durch den ersten Lichtempfangsbereich übertragene Fluoreszenz auf den zweiten Lichtempfangsbereich einfällt, und der zweite Lichtempfangsbereich so konfiguriert ist, dass er das IR-Signal gemäß der Fluoreszenz erzeugt.
Bildgebungsgerät nach Anspruch 3, wobei der zweite Lichtempfangsbereich eine Empfindlichkeit gegenüber Licht aufweist, das eine Wellenlänge hat, die gleich oder länger als eine Wellenlänge einer unteren Grenze eines Wellenlängenbandes ist, die durch den Anregungslichtsperrfilter herausgefiltert werden kann.
Bildgebungsgerät nach Anspruch 1, das ferner einen Anregungslichtsperrfilter umfasst, der auf einem optischen Pfad von der Lichtaufteilungseinheit zu der ersten Abbildungseinheit angeordnet ist, wobei das Infrarotlicht, das in dem zweiten Licht in dem ersten Licht von dem Subjekt umfasst ist, Anregungslicht und Fluoreszenz umfasst, wobei eine Wellenlänge der Fluoreszenz länger als eine Wellenlänge des Anregungslichts ist, wobei das zweite Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, auf den Anregungslichtsperrfilter einfällt, wobei der Anregungslichtsperrfilter das Anregungslicht ausfiltert und die Fluoreszenz und mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus dem grünen Licht und dem blauen Licht überträgt, und wobei die durch den ersten Lichtempfangsbereich übertragene Fluoreszenz auf den zweiten Lichtempfangsbereich einfällt und der zweite Lichtempfangsbereich so konfiguriert ist, dass er das IR-Signal gemäß der Fluoreszenz erzeugt.
Bildgebungsgerät nach Anspruch 5, wobei der Anregungslichtsperrfilter auf einer Oberfläche des ersten Lichtempfangsbereichs der ersten Abbildungseinheit angeordnet ist.
Bildgebungsgerät nach Anspruch 5, wobei der Anregungslichtsperrfilter ein organisches Material umfasst, und wobei das organische Material das Anregungslicht ausfiltert und mindestens eines der Gruppe bestehend aus dem grünen Licht und dem blauen Licht und die Fluoreszenz überträgt.
Bildgebungsgerät nach Anspruch 1, wobei die erste Abbildungseinheit ein Halbleitersubstrat umfasst, wobei der erste Lichtempfangsbereich und der zweite Lichtempfangsbereich auf dem Halbleitersubstrat angeordnet sind, wobei der erste Lichtempfangsbereich und der zweite Lichtempfangsbereich übereinander gestapelt sind.
Bildgebungsgerät nach Anspruch 1, wobei die erste Abbildungseinheit ein erstes Halbleitersubstrat und ein zweites Halbleitersubstrat umfasst, wobei das erste Halbleitersubstrat und das zweite Halbleitersubstrat übereinander gestapelt sind, wobei der erste Lichtempfangsbereich auf dem ersten Halbleitersubstrat angeordnet ist, und wobei der zweite Lichtempfangsbereich auf dem zweiten Halbleitersubstrat angeordnet ist.
Bildgebungsgerät nach Anspruch 9, das ferner einen auf einem optischen Pfad vom Subjekt zur Lichtaufteilungseinheit angeordneten Anregungslichtsperrfilter umfasst, wobei das zweite Licht, das in dem ersten Licht von dem Subjekt umfasst ist, das Infrarotlicht und das blaue Licht umfasst, das Infrarotlicht Anregungslicht und Fluoreszenz umfasst, wobei eine Wellenlänge der Fluoreszenz länger als eine Wellenlänge des Anregungslichts ist, und das dritte Licht, das in dem ersten Licht von dem Subjekt umfasst ist, das rote Licht und das grüne Licht umfasst, wobei das erste Licht von dem Subjekt auf den Anregungslichtsperrfilter einfällt, wobei der Anregungslichtsperrfilter das Anregungslicht ausfiltert und die Fluoreszenz, das rote Licht, das grüne Licht und das blaue Licht überträgt, wobei die Lichtaufteilungseinheit das erste Licht, das durch den Anregungslichtsperrfilter übertragen wird, in das zweite Licht und das dritte Licht aufteilt, wobei die erste Abbildungseinheit ferner einen Blaulicht-Sperrfilter umfasst, wobei der Blaulicht-Sperrfilter zwischen dem ersten Halbleitersubstrat und dem zweiten Halbleitersubstrat angeordnet ist, wobei das erste Halbleitersubstrat, der Blaulicht-Sperrfilter und das zweite Halbleitersubstrat übereinander gestapelt sind, wobei der erste Lichtempfangsbereich so konfiguriert ist, dass er das B-Signal gemäß dem blauen Licht erzeugt, die Fluoreszenz und das durch den ersten Lichtempfangsbereich hindurchgelassene blaue Licht auf den Blaulicht-Sperrfilter einfallen, der Blaulicht-Sperrfilter das blaue Licht ausfiltert und die Fluoreszenz überträgt, die durch den Blaulicht-Sperrfilter übertragene Fluoreszenz auf den zweiten Lichtempfangsbereich einfällt und der zweite Lichtempfangsbereich das IR-Signal gemäß der Fluoreszenz erzeugt und die zweite Abbildungseinheit so konfiguriert ist, dass sie das R-Signal gemäß dem roten Licht und das G-Signal gemäß dem grünen Licht erzeugt.
Bildgebungsgerät nach Anspruch 9, das ferner ein Anregungslichtsperrfilter umfasst, der auf einem optischen Pfad von der Lichtaufteilungseinheit zur der ersten Abbildungseinheit angeordnet ist, wobei das zweite Licht, das in dem ersten Licht von dem Subjekt umfasst ist, das Infrarotlicht und das blaue Licht umfasst, das Infrarotlicht Anregungslicht und Fluoreszenz umfasst, wobei eine Wellenlänge der Fluoreszenz länger als eine Wellenlänge des Anregungslichts ist und das dritte Licht, das in dem ersten Licht von dem Subjekt umfasst ist, das rote Licht und das grüne Licht umfasst, wobei das zweite Licht, das durch die Lichtaufteilungseinheit hindurchtritt, auf den Anregungslichtsperrfilter einfällt, wobei der Anregungslichtsperrfilter das Anregungslicht ausfiltert und die Fluoreszenz und das blaue Licht überträgt, und wobei die erste Abbildungseinheit ferner einen Blaulicht-Sperrfilter umfasst, wobei der Blaulicht-Sperrfilter zwischen dem ersten Halbleitersubstrat und dem zweiten Halbleitersubstrat angeordnet ist, wobei das erste Halbleitersubstrat, der Blaulicht-Sperrfilter und das zweite Halbleitersubstrat übereinander gestapelt sind, wobei der erste Lichtempfangsbereich so konfiguriert ist, dass er das B-Signal gemäß dem blauen Licht erzeugt, die Fluoreszenz und das durch das ersten Lichtempfangsbereich hindurchgelassene blaue Licht auf den Blaulicht-Sperrfilter einfallen, der Blaulicht-Sperrfilter das blaue Licht ausfiltert und die Fluoreszenz überträgt, die durch den Blaulicht-Sperrfilter übertragene Fluoreszenz auf den zweiten Lichtempfangsbereich einfällt und der zweite Lichtempfangsbereich das IR-Signal gemäß der Fluoreszenz erzeugt und wobei die zweite Abbildungseinheit so konfiguriert ist, dass sie das R-Signal gemäß dem roten Licht und das G-Signal gemäß dem grünen Licht erzeugt.
Bildgebungsgerät nach Anspruch 3 oder 5, wobei das zweite Licht, das in dem ersten Licht von dem Subjekt umfasst ist, das Infrarotlicht und das blaue Licht umfasst, und das dritte Licht, das in dem ersten Licht von dem Subjekt umfasst ist, das rote Licht und das grüne Licht umfasst, wobei der erste Lichtempfangsbereich so konfiguriert ist, dass er das B-Signal gemäß der Fluoreszenz und dem blauen Licht erzeugt, wobei die zweite Abbildungseinheit so konfiguriert ist, dass sie das R-Signal gemäß dem roten Licht und das G-Signal gemäß dem grünen Licht erzeugt, und wobei die Berechnungseinheit das B-Signal nur gemäß dem blauen Licht, indem eine aus der Fluoreszenz abgeleitete Komponente aus dem im ersten Lichtempfangsbereich erzeugten B-Signal entfernt wird, gemäß einer Empfindlichkeit des ersten Lichtempfangsbereichs gegenüber Fluoreszenz, einer Empfindlichkeit des zweiten Lichtempfangsbereichs gegenüber Fluoreszenz, und dem in dem zweiten Lichtempfangsbereich erzeugten IR-Signal erzeugt.