DE112016007048T5

DE112016007048T5 - Schmalband-Lichtquellen umfassende Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112016007048T5
Application number: DE112016007048.9T
Authority: DE
Inventors: Bakusui DAIDOJI
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2016-07-05
Publication date: 2019-03-21
Also published as: US20190110671A1; CN109310270A; JP6682631B2; JPWO2018008079A1; CN109310270B; WO2018008079A1

Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung (140) umfasst mehrere Schmalband-Lichtquellen (LD1-LD6) und eine Lichtquellensteuerung (142), die eingerichtet ist, die Schmalband-Lichtquellen zu steuern. Die Schmalband-Lichtquellen umfassen gleichfarbige Schmalband-Lichtquellen (LD2-LD5), die jeweils eingerichtet sind, Schmalband-Licht derselben Farbe abzustrahlen. Die gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen sind in Gruppen unterteilt, wobei jede mindestens eine Schmalband-Lichtquelle umfasst. Die Lichtquellensteuerung umfasst eine Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen (144), die eingerichtet ist, die gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen zu steuern. Die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen führt die Lichtsteuerung des von den gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen abgestrahlten Lichts durch, indem für jede der Gruppen die abgestrahlte Lichtmenge der gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen innerhalb einer vorbestimmten Referenzperiode erhöht oder verringert wird.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, die Schmalband-Lichtquellen umfasst.
HINTERGRUND DER TECHNIK
In den letzten Jahren wurde eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine Schmalband-Lichtquelle umfasst, wie etwa eine Laserlichtquelle, vorgeschlagen. Bei einer Beleuchtungsvorrichtung, die eine Laserlichtquelle benutzt, tritt das Problem auf, dass wegen der hohen Kohärenz von Laserlicht ein Interferenzmuster (Flecken) auftritt.
Die japanische Patentanmeldung Nr. 2002-95634 offenbart eine Beleuchtungsvorrichtung, die gleichfarbige Laserlichtquellen mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängen umfasst, um Flecken zu verringern. In dieser Beleuchtungsvorrichtung, die gleichfarbige Laserlichtquellen mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängen verwendet, werden Flecken gemittelt, um Flecken im Vergleich zu einer Beleuchtungsvorrichtung mit einer einzigen Laserlichtquelle zu verringern.
ZUSAMMENFASSUNG
Die japanische Patentanmeldung Nr. 2002-95634 offenbart eine Beleuchtungsvorrichtung, die gleichfarbige Laserlichtquellen mit jeweils unterschiedlichen Wellenlängen umfasst, offenbart aber kein Steuerungsverfahren für eine solche Vorrichtung, das heißt ein Lichtsteuerungsverfahren.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung zu schaffen, die gleichfarbige Schmalband-Laserlichtquellen umfasst, und die eingerichtet ist, eine geeignete Lichtsteuerung zu erreichen und dabei Flecken zu verringern.
Eine Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst mehrere Schmalband-Lichtquellen und eine Lichtquellensteuerung, die eingerichtet ist, die Schmalband-Lichtquellen zu steuern. Die Schmalband-Lichtquellen umfassen gleichfarbige Schmalband-Lichtquellen, die jeweils eingerichtet sind, Schmalband-Licht derselben Farbe abzustrahlen. Die gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen sind in Gruppen unterteilt, wobei jede mindestens eine Schmalband-Lichtquelle umfasst. Die Lichtquellensteuerung umfasst eine Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen, die eingerichtet ist, die gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen zu steuern. Die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen führt die Lichtsteuerung des von den gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen abgestrahlten Lichts durch, indem für jede der Gruppen die abgestrahlte Lichtmenge der gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen innerhalb einer vorbestimmten Referenzperiode erhöht oder verringert wird.
Figurenliste

1 zeigt schematisch einen Aufbau eines Endoskops, das eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer vorliegenden Ausführungsform umfasst.
2 zeigt ein Beispiel für spektroskopische Eigenschaften von Farbfiltern.
3 ist eine grafische Darstellung von Farbraum-Koordinaten eines CIE 1976 L*u*v*-Farbsystems.
4 zeigt Ansteuerimpulse von gleichfarbigen Laserlichtquellen gemäß einem Lichtsteuerungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform.
5 zeigt Ansteuerimpulse der gleichfarbigen Laserlichtquellen gemäß einem Lichtsteuerungsverfahren einer Modifikation.
6 zeigt gleichfarbige Laserlichtquellen, die in Reihe geschaltet sind und zur selben Gruppe gehören.
7 zeigt Ansteuerimpulse der gleichfarbigen Laserlichtquellen gemäß einem Lichtsteuerungsverfahren einer weiteren Modifikation.
8 zeigt Ansteuerimpulse der gleichfarbigen Laserlichtquellen gemäß einem Lichtsteuerungsverfahren noch einer weiteren Modifikation.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM
Konfiguartion
1 zeigt schematisch einen Aufbau eines Endoskops, das eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst.
Ein Endoskop 100 umfasst eine Beobachtungseinheit 110, einen Hauptteil 130 und einen Verbindungsteil 120, der eingerichtet ist, die Beobachtungseinheit 110 und den Hauptteil 130 miteinander zu verbinden. Die Beobachtungseinheit 110 weist einen Griffteil 112 zum Greifen durch einen Bediener und eine Einführungseinheit 114 auf, der sich vom Griffteil 112 erstreckt. Die Einführungseinheit 114 ist ein hohles, längliches, biegsames Element, das in das Innere eines Beobachtungsobjekts eingeführt werden kann, wie etwa in ein Lumen, usw. Am Griffteil 112 ist ein Steuerteil zum Betrieb der Einführungseinheit 114 vorgesehen, wie etwa ein Knopf, ein Hebel, eine Einstellscheibe, usw.
Das Endoskop 100 umfasst auch eine Beleuchtungsvorrichtung 140, die eingerichtet ist, Beleuchtungslicht auszusenden, und eine Abbildungsvorrichtung 160, die eingerichtet ist, ein Beobachtungsobjekt abzubilden. Eine Bildanzeige 170, die eingerichtet ist, ein Bild eines Beobachtungsobjekts anzuzeigen, ist mit dem Hauptteil 130 des Endoskops 100 verbunden.
Beleuchtungsvorrichtung 140
Die Beleuchtungsvorrichtung 140 umfasst: Laserlichtquellen LD1 bis LD6 als Schmalband-Lichtquellen; eine Lichtquellensteuerung 142, die eingerichtet ist, die Laserlichtquellen LD1 bis LD6 zu steuern; Lichtleitfasern FB1 bis FB6 als Lichtleiter, die eingerichtet sind, von den Laserlichtquellen LD1 bis LD6 abgestrahltes Laserlicht zu leiten; einen Licht-Kombinierer 146, der eingerichtet ist, das von den Lichtleitfasern FB1 bis FB6 geleitete Laserlicht zu kombinieren; eine Lichtleitfaser FB7 als Lichtleiter, die eingerichtet ist, vom Licht-Kombinierer 146 kombiniertes Laserlicht zu leiten; und einen Lichtwandler 148, der eingerichtet ist, das von der Lichtleitfaser FB7 geleitete Laserlicht in ein Beleuchtungslicht umzuwandeln und dieses Beleuchtungslicht abzustrahlen. Zum Beispiel sind die Laserlichtquellen LD1 bis LD6, die Lichtquellensteuerung 142 und der Licht-Kombinierer 146 im Innern des Hauptteils 130 vorgesehen, und der Lichtwandler 148 ist an einem distalen Ende der Einführungseinheit 114 vorgesehen.
Gemäß einem anderen Aspekt umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 140 eine blaue Lichtquelleneinheit LSB, die eingerichtet ist, blaues Licht abzustrahlen, eine grüne Lichtquelleneinheit LSG, die eingerichtet ist, grünes Licht abzustrahlen, und eine rote Lichtquelleneinheit LSR, die eingerichtet ist, rotes Licht abzustrahlen. Die blaue Lichtquelleneinheit LSB umfasst die Laserlichtquelle LD1, die grüne Lichtquelleneinheit LSG umfasst die Laserlichtquellen LD2 bis LD5, und die rote Lichtquelleneinheit LSR umfasst die Laserlichtquelle LD6.
Schmalband-Lichtquellen (Laserlichtquellen LD1 bis LD6)
Jede der Laserlichtquellen LD1 bis LD6 kann zum Beispiel eine Laserdiode umfassen. Beispiele für die Nenn-Lichtmenge und die Wellenlänge sind nachstehend beschrieben.
Die Laserlichtquelle LD1 ist eine blaue Laserdiode und strahlt Licht ab, das eine Mitten-Wellenlänge von 445 nm aufweist. Die Nenn-Lichtmenge der Laserlichtquelle LD1 ist 3W.
Die Laserlichtquelle LD2 ist eine grüne Laserdiode und strahlt Licht ab, das eine Mitten-Wellenlänge von 525 nm aufweist. Die Nenn-Lichtmenge der Laserlichtquelle LD2 ist 1W.
Die Laserlichtquelle LD3 ist eine grüne Laserdiode und strahlt Licht ab, das eine Mitten-Wellenlänge von 525 nm aufweist. Die Nenn-Lichtmenge der Laserlichtquelle LD3 ist 1W.
Die Laserlichtquelle LD4 ist eine grüne Laserdiode und strahlt Licht ab, das eine Mitten-Wellenlänge von 520 nm aufweist. Die Nenn-Lichtmenge der Laserlichtquelle LD4 ist 1W.
Die Laserlichtquelle LD5 ist eine grüne Laserdiode und strahlt Licht ab, das eine Mitten-Wellenlänge von 530 nm aufweist. Die Nenn-Lichtmenge der Laserlichtquelle LD5 ist 1W.
Die Laserlichtquelle LD6 ist eine rote Laserdiode und strahlt Licht ab, das eine Mitten-Wellenlänge von 635 nm aufweist. Die Nenn-Lichtmenge der Laserlichtquelle LD6 ist 3W.
Bezüglich der Laserlichtquellen LD1 bis LD6 sind die Laserlichtquellen LD2 bis LD5 gleichfarbige Schmalband-Lichtquellen (gleichfarbige Laserlichtquellen), die jeweils so eingerichtet sind, dass sie gleichfarbiges Schmalband-Licht (Laserlicht) abstrahlen. Bezüglich einer vorbestimmten Farbe ist, wenn die gewünschte Menge abgestrahlten Lichts durch Verwendung einer einzelnen Laserlichtquelle nicht erhalten werden kann, die Verwendung von gleichfarbigen Laserlichtquellen eine effektive Art und Weise. Ferner ermöglicht die Verwendung von gleichfarbigen Laserlichtquellen es, Flecken in der Farbe zu mitteln und zu verringern.
Die „gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen (gleichfarbigen Laserlichtquellen)“ in der vorliegenden Erfindung sind als Schmalband-Lichtquellen (Laserlichtquellen) definiert, die jeweils so eingerichtet sind, dass sie gleichfarbiges Schmalband-Licht (Laserlicht) abstrahlen. Ferner ist das „gleichfarbige Schmalband-Licht (Laserlicht)“ in der vorliegenden Erfindung als Schmalband-Licht (Laserlicht) definiert, das im selben Farbbereich enthalten ist, zum Beispiel für drei Farbbereiche eines blauen Bereichs, eines grünen Bereichs und eines roten Bereichs. Hier können der blaue Bereich, der grüne Bereich und der rote Bereich erhalten werden, indem zum Beispiel ein Bereich sichtbarer Wellenlängen von 400 bis 700 nm in drei Bereiche unterteilt wird und sie beginnend beim Bereich der kürzesten Wellenlänge der Reihe nach als ein blauer Bereich, ein grüner Bereich und ein roter Bereich zugeordnet werden. Ferner können diese Wellenlängenbereiche zum Beispiel erhalten werden, indem ein Bereich sichtbarer Wellenlängen von 400 bis 700 nm gleichmäßig in drei Bereiche mit einer Überlappung von 20 nm zwischen den benachbarten Bereichen unterteilt wird, und indem der blaue Bereich auf einen Wellenlängenbereich von 400 bis 510 nm eingestellt wird, der grüne Bereich auf einen Wellenlängenbereich von 490 bis 610 nm eingestellt wird und der rote Bereich auf einen Wellenlängenbereich von 590 bis 700 nm eingestellt wird. Dabei können der Wellenlängenbereich von 400 nm oder weniger und der Wellenlängenbereich von 700 nm oder mehr als blauer Bereich, bzw. roter Bereich zugeordnet werden.
Ferner können, wenn die Abbildungsvorrichtung 160 zum Beispiel eine Bildaufnahmeeinheit, die Primärfarbenfilter aufweist, aufweist, der blaue Bereich, der grüne Bereich und der rote Bereich auf der Grundlage der spektroskopischen Eigenschaften der Primärfarbenfilter definiert sein. In diesem Fall kann das gleichfarbige Schmalband-Licht (Laserlicht) als Schmalband-Licht (Laserlicht) definiert sein, das in einem Wellenlängenbereich enthalten ist, der gleich oder größer als eine vorbestimmte Lichtdurchlässigkeit in jedem der Farbfilter ist. 2 zeigt ein Beispiel für spektroskopische Eigenschaften von Farbfiltern. In diesen Farbfiltern ist zum Beispiel in den Filtereigenschaften jeder Farbe (jeder der R-Filter-Eigenschaften, G-Filter-Eigenschaften und B-Filter-Eigenschaften) ein Wellenlängenbereich mit einer Lichtdurchlässigkeit von 20% oder mehr als jeder Farbbereich definiert. Das heißt, in den Farbfiltern mit den in 2 gezeigten spektroskopischen Eigenschaften entspricht der blaue Bereich einem Wellenlängenbereich von 400 bis 525 nm, der grüne Bereich entspricht einem Wellenlängenbereich von 470 bis 625 nm und der rote Bereich entspricht einem Wellenlängenbereich von 570 bis 700 nm. Wie in 2 gezeigt, umfassen die Filtereigenschaften jeder Farbe kaum einen Wellenlängenbereich, in dem die Lichtdurchlässigkeit Null ist, und weisen in einem weiten Bereich des sichtbaren Lichts eine Lichtdurchlässigkeit von einigen % bis ungefähr 10% auf. Die Lichtdurchlässigkeit von einigen % bis ungefähr 10% wird als vernachlässigbarer Wert bei der Erfassung eines Farbbildes betrachtet. Daher liegt kein Problem vor, sogar wenn ein Farbbereich auf der Grundlage eines Bereichs, in dem die Lichtdurchlässigkeit 20% oder mehr ist, definiert wird.
Auch kann bei einer Beobachtung mit speziellem Licht, bei der eine bestimmte Substanz hervorgehoben und beobachtet wird, indem Beleuchtungslicht in einem speziellen Wellenlängenbereich verwendet wird, wie etwa NBI (Narrow Band Imaging, Schmalband-Abbildung), zum Beispiel Licht, das in jedem der für die Beobachtung mit speziellem Licht erforderlichen Wellenlängenbereiche enthalten ist, als die gleiche Farbe betrachtet werden. Das heißt, das für die Beleuchtung bei einer Beobachtung mit speziellem Licht verwendete gleichfarbige Schmalband-Licht (Laserlicht) kann als Schmalband-Licht (Laserlicht) definiert sein, das in jedem der für die Beobachtung mit speziellem Licht erforderlichen Wellenlängenbereiche enthalten ist. Bei NBI zum Beispiel können Schmalband-Lichtstrahlen (Laserlicht) innerhalb des Wellenlängenbereichs von 390 bis 445 nm als dieselbe Farbe betrachtet werden, und Schmalband-Lichtstrahlen (Laserlicht) innerhalb des Wellenlängenbereichs von 530 bis 550 nm können als dieselbe Farbe betrachtet werden.
Ferner können bei einer Fluoreszenzbeobachtung, bei der eine spezielle Substanz mit Anregungslicht bestrahlt wird, um von der speziellen Substanz abgestrahltes Fluoreszenzlicht zu beobachten, Lichtstrahlen, die in einem Anregungs-Wellenlängenband der speziellen Substanz als Fluoreszenzbeobachtungsobjekt enthalten sind, als dieselbe Farbe betrachtet werden. Das heißt, das für die Beleuchtung bei der Fluoreszenzbeobachtung verwendete gleichfarbige Schmalband-Licht (Laserlicht) kann als Schmalband-Licht (Laserlicht) definiert sein, das in dem Anregungs-Wellenlängenbereich einer speziellen Substanz enthalten ist.
Zum Beispiel können Schmalband-Lichtstrahlen (Laserlicht), die Mitten-Wellenlängen in dem Bereich von ± 50 nm aufweisen, als dieselbe Farbe definiert sein. Es ist bevorzugt, dass gleichfarbige Schmalband-Lichtstrahlen (Laserlicht) Mitten-Wellenlängen aufweisen, die in den Bereich von ± 20 nm fallen, und solche gleichfarbige Schmalband-Lichtstrahlen (Laserlicht) ungefähr die gleiche Farb-Reproduzierbarkeit zeigen. Ferner ist es insbesondere bevorzugt, dass gleichfarbige Schmalband-Lichtstrahlen (Laserlicht) Mitten-Wellenlängen aufweisen, die in den Bereich von ± 10 nm fallen.
Ferner kann zum Beispiel dieselbe Farbe auf der Grundlage einer Farbdifferenz von reflektiertem Licht bezüglich eines repräsentativen Objekts, wie etwa einem weißen Bild, definiert werden. Zum Beispiel sind Schmalband-Lichtstrahlen (Laserlicht), bei denen der Abstand ([(u*)² + (v*)²]^1/2) zwischen deren Farbraum-Koordinaten in dem in 3 gezeigten CIE 1976 L*u*v*-Farbsystem 0,2 oder weniger beträgt, als dieselbe Farbe definiert. Schmalband-Licht (Laserlicht) in diesem Bereich erscheint als ungefähr dieselbe Farbe. Ferner ist es für gleichfarbige Schmalband-Lichtstrahlen (Laserlicht) mehr vorzuziehen, dass ein Abstand ([(u*)² + (v*)²]^1/2) zwischen deren Farbraum-Koordinaten 0,1 oder weniger beträgt.
Lichtleiter (Lichtleitfasern FB1 bis FB6)
Ein Ende jeder der Lichtleitfasern FB1 bis FB6 ist optisch mit jeder der Laserlichtquellen LD1 bis LD6 verbunden, und das andere Ende ist optisch mit dem Licht-Kombinierer 146 verbunden, um von den Laserlichtquellen LD1 bis LD6 abgestrahltes Laserlicht zum Licht-Kombinierer 146 zu leiten.
Jeder der Lichtleitfasern FB1 bis FB6 umfasst eine aus einer Ader bestehende Faser, die jeweils einen Kerndurchmesser von zum Beispiel einigen Dutzend µm bis zu einigen hundert µm aufweist. Eine optische Kopplungslinse (in den Zeichnungen nicht gezeigt) zum Bündeln des von jeder der Laserlichtquellen LD1 bis LD6 abgestrahlten Laserlichts, um es mit den Lichtleitfasern FB zu koppeln, ist in jedem der Zwischenräume zwischen den Laserlichtquellen LD1 bis LD6 und den Lichtleitfasern FB1 bis FB6 vorgesehen.
Licht-Kombinierer 146
Der Licht-Kombinierer 146 ist ein Licht-Kombinierer mit sechs Eingängen und einem Ausgang, bei dem die Lichtleitfasern FB1 bis FB6 optisch mit den Enden der sechs Eingänge verbunden sind und die optische Faser FB7 optisch mit dem Ende des einen Ausgangs verbunden ist. Der Licht-Kombinierer 146 umfasst zum Beispiel einen Lichtleitfaser-Kombinierer. Der Licht-Kombinierer 146 kombiniert Laserlicht, das von den Lichtleitfasern FB1 bis FB6 geleitet wird, um sie an die einzelne Lichtleitfaser FB7 auszugeben. Ferner kann der Licht-Kombinierer 146 zum Beispiel ein räumliches optisches System umfassen, das eine Linse und dichroitische Spiegel aufweist.
Lichtleiter (Lichtleitfaser FB7)
Ein Ende der Lichtleitfaser FB7 ist optisch mit dem Licht-Kombinierer 146 verbunden, und das andere Ende ist optisch mit dem Lichtwandler 148 verbunden, um von dem Licht-Kombinierer 146 abgestrahltes Laserlicht zum Lichtwandler 148 zu leiten.
Die Lichtleitfaser FB7 umfasst eine aus einer Ader bestehende Faser, die einen Kerndurchmesser von zum Beispiel einigen Dutzend µm bis zu einigen hundert µm aufweist. Ferner kann die Lichtleitfaser FB7 zum Beispiel ein Faserbündel umfassen, das aus (mehreren hundert bis mehreren tausend) Lichtleitfasern besteht.
Lichtwandler 148
Der Lichtwandler 148 umfasst zum Beispiel ein Streuelement, das eingerichtet ist, von der Lichtleitfaser FB7 geleitetes Laserlicht zu streuen. Die Lichtstreuung hat die Wirkung, die Lichtverteilung von Beleuchtungslicht zu verbreitern und die Wirkung, eine Phase von Laserlicht zu stören, um die Kohärenz zu verringern und dadurch Flecken zu verringern. Das Streuelement ist zum Beispiel eine Struktur, in der Metallpartikel mit einem hohen Reflexionsvermögen in Kunstharz oder Glas verteilt sind. Zum Beispiel kann der Lichtwandler 148 eine Linse umfassen, um die Lichtverteilung zu verbreitern.
Lichtquellensteuerung 142
Die Lichtquellensteuerung 142 steuert die Ansteuerung jeder der Laserlichtquellen LD1 bis LD6. Die Lichtquellensteuerung 142 ist in der Lage, das Ein-/Ausschalten, den Ansteuerstrom und ein Ansteuerverfahren (Dauerstrich-Oszillation (CW) Impulsansteuerung, usw.) der Laserlichtquellen LD1 bis LD6 unabhängig voneinander zu steuern, indem ein Lichtquellen-Ansteuersignal an jede der Laserlichtquellen LD1 bis LD6 ausgibt wird.
Außerdem weist die Lichtquellensteuerung 142 eine Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 auf, die eingerichtet ist, die gleichfarbigen Laserlichtquellen zu steuern, das heißt die grünen Laserlichtquellen LD2 bis LD5. Die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 ist in der Lage, das Ein-/Ausschalten, den Ansteuerstrom und ein Ansteuerverfahren der Laserlichtquellen LD2 bis LD5 unabhängig voneinander zu steuern.
Abbildungsvorrichtung 160
Die Abbildungsvorrichtung 160 weist eine Bildaufnahmeeinheit 162 auf, die am distalen Ende der Einführungseinheit 114 vorgesehen ist, und einen Abbildungsprozessor 164, der im Innern des Hauptteils 130 vorgesehen ist.
Bildaufnahmeeinheit162
Die Bildaufnahmeeinheit 162 empfängt reflektiertes/gestreutes Licht des Beleuchtungslichts von einem Beobachtungsobjekt, um ein optisches Bild des Beobachtungsobjektes, das von der Beleuchtungsvorrichtung 140 beleuchtet wird, zu erfassen. Die Bildaufnahmeeinheit 162 erzeugt auch ein elektrisches Bildaufnahmesignal, das dem erfassten optischen Bild entspricht, und gibt das erzeugte Bildaufnahmesignal an den Abbildungsprozessor 164 aus. Die Bildaufnahmeeinheit 162 umfasst zum Beispiel ein CCD oder einen CMOS. Die Bildaufnahmeeinheit 162 umfasst zum Beispiel RGB-Farbfilter, wie in 2 gezeigt, auf der Stirnseite des Lichtempfängers. Die Bildaufnahmeeinheit 162 erfasst jedes der optischen Bilder getrennt für jeden der drei Wellenlängenbereiche, einschließlich des roten Bereichs, des grünen Bereichs und des blauen Bereichs, wobei die Bildaufnahmeeinheit 162 ein R-Bildsignal, ein G-Bildsignal und ein B-Bildsignal erzeugt. Die Bildaufnahmeeinheit 162 führt die Bildaufnahme wiederholt mit einer vorbestimmten Bildaufnahme-Vollbilddauer Tf durch. Die Bildaufnahmeeinheit 162 kann zum Beispiel auch ein monochromer Bildwandler sein, der kein Farbfilter aufweist. In diesem Fall strahlen die blaue Lichtquelleneinheit LSB, die grüne Lichtquelleneinheit LSG und die rote Lichtquelleneinheit LSR mit unterschiedlichen Timings sequentiell blaues Licht, grünes Licht bzw. rotes Licht ab. Die Bildaufnahmeeinheit 162 empfängt mit unterschiedlichen Timings sequentiell reflektiertes/gestreutes Licht für blaues Licht, grünes Licht und rotes Licht, um daraus Bildsignale zu erzeugen. Dann führt der Abbildungsprozessor 164 die RGB-Zuweisungs-Verarbeitung aus.
Abbildungsprozessor 164
Der Abbildungsprozessor 164 erzeugt ein Bild eines Beobachtungsobjektes durch eine bekannte Bildverarbeitung eines Bildaufnahmesignals, das von der Bildaufnahmeeinheit 162 ausgegeben wird. Wenn die Bildaufnahmeeinheit 162 ein monochromer Bildwandler ist, wird zunächst die RGB-Zuweisungs-Verarbeitung für Bildaufnahmesignale durchgeführt, die mit unterschiedlichen Timings sequentiell erzeugt werden, und dann wird ein Bild eines Beobachtungsobjektes erzeugt.
Bildanzeige 170
Die Bildanzeige 170 zeigt ein Bild des Beobachtungsobjektes an, das vom Abbildungsprozessor 164 erzeugt wird. Die Bildanzeige 170 umfasst zum Beispiel einen Monitor, wie etwa eine Flüssigkristallanzeige.
Lichtsteuerungsverfahren für von den Laserlichtquellen LD1 bis LD6 abgestrahltes Licht
Für die Laserlichtquellen LD1 bis LD6 steuert die Lichtquellensteuerung 142 das Lichtmengenverhältnis des abgestrahlten Lichts der blauen Laserlichtquelle LD1, der grünen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 und der roten Laserlichtquelle LD6 so, dass zum Beispiel das Beleuchtungslicht weiß ist.
Hierbei zeigt weißes Licht eine Farbe an, die eine Farbe von Breitband-Beleuchtungslicht wiedergibt, wie etwa einer Xenon-Lampe. Alternativ dazu weist weißes Licht eine Farbe auf, die eine Farbe eines Beobachtungsobjektes wiedergibt, wenn es mit Breitband-Beleuchtungslicht bestrahlt wird, wie etwa einer Xenon-Lampe. Insbesondere wird weißes Licht unter Verwendung von Farbwertanteilen, einer ähnlichsten Farbtemperatur oder einer Farbdifferenz gegenüber einem Farbort des schwarzen Körpers definiert Zum Beispiel ist es in Farbwertanteilen als eine Farbe in den Bereichen (x=0,2-0,4, y=0,2-0,4), (x=0,4-0,5, y=0,35-0,45) oder in der ähnlichsten Farbtemperatur als eine Farbe im Bereich von 2000 bis 100000K, und als eine Farbe im Bereich, in dem die Farbdifferenz (duv) vom Farbort des schwarzen Körpers ± 0,1 oder weniger ist, definiert. Ferner kann weißes Licht unter Berücksichtigung der spektralen Empfindlichkeit der Bildaufnahmeeinheit 162 definiert sein. Zum Beispiel kann weißes Licht wie oben definiert sein, wobei die Farbwertanteile oder die ähnlichste Farbtemperatur verwendet werden, die für das Spektrum berechnet werden, das man durch Multiplikation des Spektrums von Beleuchtungslicht mit der spektralen Empfindlichkeit der Bildaufnahmeeinheit 162 erhält.
Lichtsteuerungsverfahren für von gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 abgestrahltes Licht
Nachstehend ein Beispiel eines Lichtsteuerungsverfahrens für von gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 abgestrahltes Licht. 4 zeigt Ansteuerimpulse der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 gemäß einem Lichtsteuerungsverfahren der vorliegenden Ausführungsform. 4 zeigt den Fall, in dem die abgestrahlte Lichtmenge Q aller grünen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 um eine Einheiten-Stufung erhöht wird.
Die Laserlichtquellen LD2 bis LD5 sind in Gruppen unterteilt, wobei jede mindestens eine Laserlichtquelle umfasst. In der vorliegenden Ausführungsform sind alle gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 in unterschiedliche Gruppen unterteilt, so dass zum Beispiel die Laserlichtquelle LD2 sich in einer Gruppe G1 befindet, die Laserlichtquelle LD3 sich in einer Gruppe G2 befindet, die Laserlichtquelle LD4 sich in einer Gruppe G3 befindet und die Laserlichtquelle LD5 sich in einer Gruppe G4 befindet.
Die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 führt die Lichtsteuerung von abgestrahltem Licht der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 durch, indem für jede der Gruppen die abgestrahlte Lichtmenge Q der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 innerhalb einer vorbestimmten Referenzperiode erhöht oder verringert wird. Die vorbestimmte Referenzperiode ist zum Beispiel die Vollbilddauer Tf der Bildaufnahmeeinheit 162. Die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 erhöht oder verringert die abgestrahlte Lichtmenge Q, indem für jede der Gruppen die Lichtabstrahlungs-Zeiten der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 innerhalb der Vollbilddauer Tf erhöht oder verringert wird. In der vorliegenden Ausführungsform erhöht oder verringert die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 die abgestrahlte Lichtmenge Q, indem für jede der Gruppen die Anzahl von Impulsen der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 innerhalb der Vollbilddauer Tf in einer vorbestimmten Reihenfolge erhöht oder verringert wird.
In dem Zustand mit der Lichtmenge Q1 wird ein Impuls der Laserlichtquelle LD2 in der Gruppe G1 innerhalb der Vollbilddauer Tf abgestrahlt.
In dem nächsten Zustand mit der Lichtmenge Q2 wird ein Impuls der Laserlichtquelle LD3 in der Gruppe G2 bezüglich des Zustands mit der Lichtmenge Q1 innerhalb der Vollbilddauer Tf hinzugefügt.
In dem nächsten Zustand mit der Lichtmenge Q3 wird ein Impuls der Laserlichtquelle LD4 in der Gruppe G3 bezüglich des Zustands mit der Lichtmenge Q2 innerhalb der Vollbilddauer Tf hinzugefügt.
In dem nächsten Zustand mit der Lichtmenge Q4 wird ein Impuls der Laserlichtquelle LD5 in der Gruppe G4 bezüglich des Zustands mit der Lichtmenge Q3 innerhalb der Vollbilddauer Tf hinzugefügt.
In dem nächsten Zustand mit der Lichtmenge Q5 wird ein Impuls der Laserlichtquelle LD2 in der Gruppe G1 bezüglich des Zustands mit der Lichtmenge Q4 innerhalb der Vollbilddauer Tf hinzugefügt.
Anschließend wird auf die gleiche Art und Weise ein Impuls hinzugefügt.
Wenn die abgestrahlte Lichtmenge Q aller grünen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 um eine Einheiten-Stufung verringert wird, wird die Steuerung in der umgekehrten Reihenfolge wie oben durchgeführt.
Außerdem sind in der vorliegenden Ausführungsform die gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 Laserlichtquellen, die im Wesentlichen gleiche Eigenschaften aufweisen. Außerdem werden Spitzen-Lichtmengen von Impulsen und Einzelimpuls-Lichtabstrahlungszeiten ebenfalls im Wesentlichen gleich eingestellt.
Die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 steuert die gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 so, dass eine Differenz in der Lichtabstrahlungszeit unter den gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5, die in verschiedenen Gruppen enthalten sind, innerhalb der Vollbilddauer Tf in eine vorbestimmte Lichtabstrahlungszeit-Einheit fällt. Die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 bewirkt, dass die gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 mindestens einen Impuls innerhalb der Vollbilddauer Tf abstrahlen und die Anzahl von Impulsen erhöhen oder verringern, wodurch die Lichtsteuerung durchgeführt wird. Die vorbestimmte Einheit der Lichtabstrahlungszeit ist eine Einzelimpuls-Lichtabstrahlungszeit als Lichtabstrahlungszeit für einen Impuls. Innerhalb der Vollbilddauer Tf entspricht eine Differenz der Lichtabstrahlungszeit zwischen den Laserlichtquellen LD2 bis LD5, die in unterschiedlichen Gruppen enthalten sind, Null oder der Einzelimpuls-Lichtabstrahlungszeit.
Indem die Steuerung auf diese Art und Weise durchgeführt wird, kann die Anzahl von Stufungen aller der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 im Vergleich zu dem Fall, in dem alle gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 auf dieselbe Weise gesteuert werden, erhöht werden. Außerdem werden, indem die Steuerung auf diese Art und Weise durchgeführt wird, während die Anzahl von Stufungen aufrechterhalten wird, so viele Strahlen des gleichfarbigen Lichts wie möglich in einem Zustand mit vorbestimmter Lichtmenge abgestrahlt.
Die gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 sind in der Farbe gleich, sind aber getrennte Einzelbauelemente. Somit sind genau genommen Phasen und Spektren des abgestrahlten Lichts unterschiedlich. Daher können im Beleuchtungslicht, das durch Kombination von Strahlen des gleichfarbigen Laserlichts erhalten wird, Flecken verringert werden, indem sie so viel wie die gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 gemittelt werden. Es ist bekannt, dass die Wirkung des Mittelns von Flecken in N Strahlen von voneinander unabhängigem Laserlicht mit derselben Lichtmenge proportional zum Kehrwert (N^-1/2) der Wurzel von N ist. Indem man die Spitzen-Lichtmenge eines Impulses und die Lichtabstrahlungszeit wie oben beschrieben im Wesentlichen gleich einstellt, werden Strahlen des gleichfarbigen Laserlichts, die gemittelt werden, in der abgestrahlten Lichtmenge im Wesentlichen gleich, so dass die Wirkung des Mittelns erhöht wird. Hierbei bedeutet „im Wesentlichen gleich bei der Spitzen-Lichtmenge eines Impulses“ zum Beispiel, dass eine Differenz der Spitzen-Lichtmenge zwischen den Lichtquellen gleich oder kleiner einer minimalen Spitzen-Lichtmengen-Stufung ist, die später beschrieben wird. Darüber hinaus bedeutet „im Wesentlichen gleich bei der Lichtabstrahlungszeit eines Impulses“ zum Beispiel, dass eine Differenz der Lichtabstrahlungszeit zwischen den Lichtquellen gleich oder kleiner einer Lichtabstrahlungszeit eines Einzelimpulses ist, die später beschrieben wird.
Das oben beschriebene, in 4 gezeigte Lichtsteuerungsverfahren erzielt die Wirkung, Flecken in Laserlicht zu mitteln in dem Zustand mit der Lichtmenge Q2, erzielt eine bessere Wirkung, Flecken in Laserlicht zu mitteln in dem Zustand mit der Lichtmenge Q3, und erzielt eine noch bessere Wirkung, Flecken in Laserlicht zu mitteln in dem Zustand mit der Lichtmenge Q4 und den nachfolgenden Zuständen.
Die Spitzen-Lichtmenge eines Impulses wird innerhalb eines Bereichs der Lichtmenge eingestellt, das heißt zum Beispiel in einem Multi-Oszillations-Bereich, mit der Ausnahme des Falls, in den eine besonders kleine Lichtmenge erforderlich ist. Wenn in einer Multimode-Laserlichtquelle die Spitzen-Lichtmenge (der Spitzen-Ansteuerstrom) erhöht wird, erhöhen sich die Oszillations-Moden und die Breite des Spektrums vergrößert sich. Da sich die Breite des Spektrums vergrößert, verringert sich die Kohärenz, und Flecken werden verringert. Zum Beispiel kann ein Bereich, in dem die Spitzen-Lichtmenge 100 mW oder mehr beträgt, als Multi-Oszillations-Bereich betrachtet werden, in dem sich die Oszillations-Moden erhöhen.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Spitzen-Lichtmenge der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 im Wesentlichen gleich ist. Da eine Erhöhung und eine Verringerung der Lichtmenge zwischen den Lichtsteuerungs-Schritten im Wesentlichen gleich wird, wird die Lichtsteuerung vereinfacht.
Ferner wird die Lichtabstrahlungszeit eines Einzelimpulses zum Beispiel auf eine Zeit eingestellt, während der in den Laserlichtquellen oder der Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 eine stabile Impuls-Signalform erzeugt werden kann. Zum Beispiel wird die Lichtabstrahlungszeit eines Einzelimpulses auf mehrere µs oder auf einige Dutzend µs eingestellt.
In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Anzahl der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 vier; die Anzahl der gleichfarbigen Laserlichtquellen ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Anzahl der gleichfarbigen Laserlichtquellen zwei oder fünf oder mehr betragen.
In der vorliegenden Ausführungsform weisen die gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 gleiche Nennwerte der Lichtmenge auf, dies ist jedoch keine Einschränkung.
Ferner ist die Signalform eines Impulses nicht auf die in 4 gezeigte rechteckige Signalform beschränkt, sondern kann ein mehrstufiger Impuls, ein Dreiecksignal oder dergleichen sein. In dieser Hinsicht wird, obwohl einem Ansteuerstrom einer Laserlichtquelle eine hohe Frequenz überlagert sein kann, um Flecken weiter zu verringern, in diesem Fall die hochfrequente Signalform nicht als Impuls betrachtet.
<Modifikation 1>
Nachstehend wird eine Modifikation eines Lichtsteuerungsverfahrens für von den gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 abgestrahltes Licht beschrieben. 5 zeigt Ansteuerimpulse der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 gemäß dem Lichtsteuerungsverfahren der vorliegenden Modifikation. Wie in 4 zeigt 5 den Fall, in dem die abgestrahlte Lichtmenge Q aller grünen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 um eine Einheiten-Stufung erhöht wird.
In der vorliegenden Modifikation sind die gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 in zwei unterschiedliche Gruppen unterteilt, so dass die Laserlichtquellen LD2 und LD3 sich in der Gruppe G1 befinden und die Laserlichtquellen LD4 und LD5 sich in der Gruppe G2 befinden. Das heißt, in der vorliegenden Modifikation sind Laserlichtquellen in derselben Gruppe enthalten.
In der vorliegenden Modifikation führt die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 auch die Lichtsteuerung von abgestrahltem Licht der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 durch, indem für jede der Gruppen die abgestrahlte Lichtmenge Q der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 innerhalb einer vorbestimmten Referenzperiode erhöht oder verringert wird. Die vorbestimmte Referenzperiode ist zum Beispiel die Vollbilddauer Tf der Bildaufnahmeeinheit 162. Die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 erhöht oder verringert die abgestrahlte Lichtmenge Q, indem für jede der Gruppen die Lichtabstrahlungs-Zeiten der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 innerhalb der Vollbilddauer Tf erhöht oder verringert wird. Die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 erhöht oder verringert die abgestrahlte Lichtmenge Q, indem ie für jede der Gruppen die Anzahl von Impulsen der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 innerhalb der Vollbilddauer Tf in einer vorbestimmten Reihenfolge erhöht oder verringert wird.
In dem Zustand mit der Lichtmenge Q1 wird ein Impuls jeder der Laserlichtquellen LD2 und LD3 in der Gruppe G1 innerhalb der Vollbilddauer Tf abgestrahlt.
In dem nächsten Zustand mit der Lichtmenge Q2 wird ein Impuls jeder der Laserlichtquellen LD4 und LD5 in der Gruppe G2 bezüglich des Zustands mit der Lichtmenge Q1 innerhalb der Vollbilddauer Tf hinzugefügt.
In dem nächsten Zustand mit der Lichtmenge Q3 wird ein Impuls jeder der Laserlichtquellen LD2 und LD3 in der Gruppe G1 bezüglich des Zustands mit der Lichtmenge Q2 innerhalb der Vollbilddauer Tf hinzugefügt.
In dem nächsten Zustand mit der Lichtmenge Q4 wird ein Impuls jeder der Laserlichtquellen LD4 und LD5 in der Gruppe G2 bezüglich des Zustands mit der Lichtmenge Q3 innerhalb der Vollbilddauer Tf hinzugefügt.
Anschließend wird auf die gleiche Art und Weise ein Impuls hinzugefügt.
Wenn die erforderliche Anzahl von Stufungen kleiner als die in 4 gezeigte ist, kann die Lichtsteuerung durchgeführt werden, indem die Lichtquellen gruppiert werden, wie in 5 gezeigt. In diesem Fall kann, obwohl die Anzahl von Stufungen im Vergleich zu dem in 4 gezeigten Fall verringert ist, da mindestens zwei Strahlen des gleichfarbigen Lasers in allen Lichtmengen-Zuständen abgestrahlt werden, die Wirkung des Mittelns für Flecken stabil erreicht werden. Darüber hinaus ist die Wirkung des Mittelns von Flecken im Vergleich zu dem Zustand mit der Lichtmenge Q1 in dem Zustand mit der Lichtmenge Q2 und den nachfolgenden Zuständen höher.
In der Vollbilddauer Tf steuert die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 die gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5, die in derselben Gruppe enthalten sind, so, dass die abgestrahlte Lichtmenge der gleichfarbigen Laserlichtquellen, die in derselben Gruppe enthalten sind, im Wesentlichen gleich ist. In diesem Fall ist die abgestrahlte Lichtmenge der Laserlichtquelle LD2 und der Laserlichtquelle LD3, die in der Gruppe G1 enthalten sind, im Wesentlichen gleich, während die abgestrahlte Lichtmenge der Laserlichtquelle LD4 und der Laserlichtquelle LD5, die in der Gruppe G2 enthalten sind, im Wesentlichen gleich ist. Auf diese Weise werden Flecken in den gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen, die in derselben Gruppe enthalten sind, effektiv gemittelt.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Anzahlen der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 und LD3, sowie LD4 und LD5, die in derselben Gruppe enthalten sind, gleich sind. Da eine Erhöhung und eine Verringerung der Lichtmenge zwischen den Lichtsteuerungs-Schritten im Wesentlichen gleich ist, wird die Lichtsteuerung vereinfacht. Wenn die Anzahlen der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 und LD3, sowie LD4 und LD5, die in jeder Gruppe enthalten sind, nicht gleich sind, ist es bevorzugt, dass eine Differenz der Anzahl zwischen den gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 und LD3, sowie LD4 und LD5 eins oder weniger ist.
Zum Beispiel kann die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 die Steuerung durch Synchronisieren der Abstrahlungs-Timings der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 und LD3, sowie LD4 und LD5, die in denselben Gruppen enthalten sind, durchführen. Zum Beispiel kann es vorgesehen sein, dass die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 die Steuerung durchführt, indem sie Ansteuerströme den gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 bereitstellt, und, wie in 6 gezeigt, sind die gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 und LD3, sowie LD4 und LD5, die in denselben Gruppen enthalten sind, in Reihe geschaltet.
<Modifikation 2>
Nachstehend wird eine andere Modifikation eines Lichtsteuerungsverfahrens für von den gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 abgestrahltes Licht beschrieben. 7 zeigt Ansteuerimpulse der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 gemäß dem Lichtsteuerungsverfahren der vorliegenden Modifikation. Wie in 4 zeigt 7 den Fall, in dem die abgestrahlte Lichtmenge Q aller grünen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 um eine Einheiten-Stufung erhöht wird.
Auch in der vorliegenden Modifikation sind alle gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 in unterschiedliche Gruppen unterteilt, so dass zum Beispiel die Laserlichtquelle LD2 sich in der Gruppe G1 befindet, die Laserlichtquelle LD3 sich in der Gruppe G2 befindet, die Laserlichtquelle LD4 sich in der Gruppe G3 befindet und die Laserlichtquelle LD5 sich in der Gruppe G4 befindet.
Auch in der vorliegenden Modifikation führt die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 die Lichtsteuerung von abgestrahltem Licht der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 durch, indem für jede der Gruppen die abgestrahlte Lichtmenge Q aller gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 innerhalb einer vorbestimmten Referenzperiode erhöht oder verringert wird. Die vorbestimmte Referenzperiode ist zum Beispiel die Vollbilddauer Tf der Bildaufnahmeeinheit 162. Die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 erhöht oder verringert die abgestrahlte Lichtmenge Q, indem für jede der Gruppen die Lichtabstrahlungs-Zeiten der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 innerhalb der Vollbilddauer Tf erhöht oder verringert wird. In der vorliegenden Ausführungsform erhöht oder verringert die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 die abgestrahlte Lichtmenge Q, indem für jede der Gruppen eine Impulsbreite der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 innerhalb der Vollbilddauer Tf erhöht oder verringert wird.
Der Zustand mit der Lichtmenge Q1 bis zu dem Zustand mit der Lichtmenge Q4 sind dieselben wie die in der ersten Ausführungsform.
In dem nächsten Zustand mit der Lichtmenge Q5 ist innerhalb der Vollbilddauer Tf eine Impulsbreite der Laserlichtquelle LD2 in der Gruppe G1 um eine minimale Impulsbreiten-Stufung breiter bezüglich des Zustands mit der Lichtmenge Q4.
In dem nächsten Zustand mit der Lichtmenge Q6 ist innerhalb der Vollbilddauer Tf eine Impulsbreite der Laserlichtquelle LD3 in der Gruppe G2 um die minimale Impulsbreiten-Stufung breiter bezüglich des Zustands mit der Lichtmenge Q5.
Anschließend wird auf die gleiche Art und Weise eine Impulsbreite vergrößert.
Wie oben beschrieben steuert die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 die gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 so, dass eine Differenz in der Lichtabstrahlungszeit unter den gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5, die in verschiedenen Gruppen enthalten sind, innerhalb der Vollbilddauer Tf in eine vorbestimmte Lichtabstrahlungszeit-Einheit fällt. Die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 bewirkt, dass die gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 mindestens einen Impuls innerhalb der Vollbilddauer Tf abstrahlen und eine Impulsbreite erhöhen oder verringern, wodurch die Lichtsteuerung durchgeführt wird. Die vorbestimmte Einheit der Lichtabstrahlungszeit ist eine minimale Impulsbreiten-Stufung, das heißt eine Einheiten-Stufung für eine Erhöhung oder Verringerung einer Impulsbreite. Innerhalb der Vollbilddauer Tf entspricht eine Differenz der Lichtabstrahlungszeit zwischen den Laserlichtquellen LD2 bis LD5, die in unterschiedlichen Gruppen enthalten sind, Null oder der minimalen Impulsbreiten-Stufung.
Die minimale Impulsbreiten-Stufung wird zum Beispiel auf eine Zeit eingestellt, während der in den Laserlichtquellen oder der Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 eine stabile Impuls-Signalform erzeugt werden kann. Die minimale Impulsbreiten-Stufung beträgt zum Beispiel mehrere µs bis einige Dutzend µs.
Die vorliegende Modifikation erzielt Wirkungen, die denen ähnlich sind, die in der ersten Ausführungsform erzielt werden.
<Modifikation 3>
Nachstehend wird noch eine andere Modifikation eines Lichtsteuerungsverfahrens für von den gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 abgestrahltes Licht beschrieben. 8 zeigt Ansteuerimpulse der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 gemäß dem Lichtsteuerungsverfahren der vorliegenden Modifikation. Wie in 4 zeigt 8 den Fall, in dem die abgestrahlte Lichtmenge Q aller grünen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 um eine Einheiten-Stufung erhöht wird.
Auch in der vorliegenden Modifikation sind alle gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 in unterschiedliche Gruppen unterteilt, so dass zum Beispiel die Laserlichtquelle LD2 sich in der Gruppe G1 befindet, die Laserlichtquelle LD3 sich in der Gruppe G2 befindet, die Laserlichtquelle LD4 sich in der Gruppe G3 befindet und die Laserlichtquelle LD5 sich in der Gruppe G4 befindet.
Auch in der vorliegenden Modifikation führt die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 die Lichtsteuerung des abgestrahlten Lichts der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 durch, indem für jede der Gruppen die abgestrahlte Lichtmenge Q der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 innerhalb einer vorbestimmten Referenzperiode erhöht oder verringert wird. Die vorbestimmte Referenzperiode ist zum Beispiel die Vollbilddauer Tf der Bildaufnahmeeinheit 162. In der vorliegenden Modifikation führt die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 jedoch die Lichtsteuerung des abgestrahlten Lichts der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 durch, indem für jede der Gruppen die Spitzen-Lichtmenge der gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 innerhalb der Vollbilddauer Tf erhöht oder verringert wird.
In dem Zustand mit der Lichtmenge Q1 strahlt die Laserlichtquelle LD2 in der Gruppe G1 innerhalb der Vollbilddauer Tf Licht mit der Spitzen-Lichtmenge ab, die auf eine minimale Spitzen-Lichtmengen-Stufung eingestellt ist.
In dem nächsten Zustand mit der Lichtmenge Q2 strahlt die Laserlichtquelle LD3 in der Gruppe G2 innerhalb der Vollbilddauer Tf Licht mit der Spitzen-Lichtmenge ab, die auf die minimale Spitzen-Lichtmengen-Stufung bezüglich des Zustands mit der Lichtmenge Q1 eingestellt ist.
In dem nächsten Zustand mit der Lichtmenge Q3 strahlt die Laserlichtquelle LD4 in der Gruppe G3 innerhalb der Vollbilddauer Tf Licht mit der Spitzen-Lichtmenge ab, die auf die minimale Spitzen-Lichtmengen-Stufung bezüglich des Zustands mit der Lichtmenge Q2 eingestellt ist.
In dem nächsten Zustand mit der Lichtmenge Q4 strahlt die Laserlichtquelle LD5 in der Gruppe G4 innerhalb der Vollbilddauer Tf Licht mit der Spitzen-Lichtmenge ab, die auf die minimale Spitzen-Lichtmengen-Stufung bezüglich des Zustands mit der Lichtmenge Q3 eingestellt ist.
In dem nächsten Zustand mit der Lichtmenge Q5 wird die Spitzen-Lichtmenge der Laserlichtquelle LD2 in der Gruppe G1 innerhalb der Vollbilddauer Tf um die minimale Spitzen-Lichtmengen-Stufung bezüglich des Zustands mit der Lichtmenge Q4 erhöht.
Anschließend wird auf die gleiche Art und Weise die Spitzen-Lichtmenge erhöht.
Wie oben beschrieben steuert die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 die gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 so, dass eine Differenz in der Spitzen-Lichtmenge unter den gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5, die in verschiedenen Gruppen enthalten sind, innerhalb der Vollbilddauer Tf in eine vorbestimmte Spitzen-Lichtmengen-Einheit fällt. In der vorliegenden Modifikation ist die vorbestimmte Einheit der Spitzen-Lichtmenge die minimale Spitzen-Lichtmengen-Stufung. Die minimale Spitzen-Lichtmengen-Stufung ist eine Einheiten-Stufung für eine Erhöhung oder eine Verringerung der Spitzen-Lichtmenge. In der vorliegenden Modifikation ist eine Differenz der Spitzen-Lichtmenge der Laserlichtquellen, die in unterschiedlichen Gruppen enthalten sind, innerhalb der Vollbilddauer Tf die minimale Spitzen-Lichtmengen-Stufung.
Die minimale Spitzen-Lichtmengen-Stufung ist zum Beispiel die Lichtmenge, die der Stufung einer Erhöhung oder Verringerung des Ansteuerstroms entspricht, mit dem die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen 144 eine stabile Steuerung durchführen kann. Ferner entspricht zum Beispiel die minimale Spitzen-Lichtmengen-Stufung einem Bereich der Lichtmenge, in dem die Lichtmenge in den gleichfarbigen Lichtquellen LD2 bis LD5 in einem stabilen Zustand gehalten werden kann. Die minimale Spitzen-Stufung beträgt zum Beispiel mehrere hundert µW bis 1 mW.
Die vorliegende Modifikation erzielt ebenfalls Wirkungen, die denen ähnlich sind, die in der ersten Ausführungsform erzielt werden.
<Weitere Modifikationen>
In der ersten Ausführungsform und in den Modifikationen sind die gleichfarbigen Laserlichtquellen LD2 bis LD5 grüne Laserlichtquellen, sind aber nicht darauf beschränkt. Die rote Lichtquelleneinheit LSR oder die blaue Lichtquelleneinheit LSB können gleichfarbige Laserlichtquellen enthalten.
In dem in der ersten Ausführungsform und den Modifikationen beschriebenen Beispiel wird die Lichtsteuerung auf der Grundlage der Steuerung der Anzahl von Impulsen, der Steuerung der Impulsbreite oder der Steuerung der Spitzen-Lichtmenge durchgeführt. Die Lichtsteuerung kann jedoch auf der Grundlage einer Kombination dieser Steuerungen durchgeführt werden. In einem solchen Fall ist es für die in verschiedenen Gruppen enthaltenen Laserlichtquellen bevorzugt, dass innerhalb der der Vollbilddauer Tf eine Differenz der Lichtabstrahlungszeit einer Einzelimpuls-Lichtabstrahlungszeit oder einer minimalen Impulsbreiten-Stufung entspricht, oder eine Differenz der Spitzen-Lichtmenge einer minimalen Spitzen-Lichtmengen-Stufung entspricht.
In der ersten Ausführungsform und in den Modifikationen umfasst jede Schmalband-Lichtquelle eine Laserdiode, ist aber nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann jede Schmalband-Lichtquelle eine LED umfassen.
In dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Beispiel werden blaues Laserlicht, grünes Laserlicht und rotes Laserlicht kombiniert, um weißes Licht zu erzeugen. Jedoch ist dieses Beispiel keine Einschränkung. Zum Beispiel kann es vorgesehen sein, dass die gleichfarbigen Laserlichtquellen blaue Laserlichtquellen sind und der Lichtwandler ein Wellenlängen-Umwandlungs-Element ist. In einem solchen Fall wird Beleuchtungslicht erzeugt, indem ausgesendetes blaues Laserlicht mit Wellenlängen-gewandelten Licht, das vom Wellenlängen-Umwandlungs-Element erzeugt wird, gemischt wird.
In dem in der ersten Ausführungsform und den Modifikationen beschriebenen Beispiel wird die Beleuchtungsvorrichtung 140 der vorliegenden Erfindung auf das Endoskop angewendet, das die Abbildungsvorrichtung 160 umfasst. Jedoch ist dieses Beispiel keine Einschränkung. Die Beleuchtungsvorrichtung 140 der vorliegenden Erfindung kann auf andere Beobachtungsvorrichtungen angewendet werden, die die Abbildungsvorrichtung 160 enthalten, wie etwa zum Beispiel ein Mikroskop. Die Beleuchtungsvorrichtung 140 der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel auch auf eine Projektionsvorrichtung angewendet werden, wie etwa einen Projektor, der die Bildaufnahmeeinheit 162 nicht umfasst. In dem Fall, dass keine Bildaufnahmeeinheit 162 enthalten ist, kann die Vollbilddauer Tf als Referenzperiode durch eine Periode ersetzt werden, die kürzer ist als die Periode des Kehrwerts der Verschmelzungsfrequenz (eine Frequenz, oberhalb der das menschliche Auge eine Änderung der Helligkeit und Dunkelheit nicht erkennen kann). Da die Verschmelzungsfrequenz im Allgemeinen mit ungefähr 30 bis 50 Hz angegeben wird, wird zum Beispiel 20 ms, das heißt der Kehrwert von 50 Hz als Referenzperiode festgesetzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002095634 [0003, 0004]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung, umfassend: mehrere Schmalband-Lichtquellen; und eine Lichtquellensteuerung, die eingerichtet ist, die Schmalband-Lichtquellen zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmalband-Lichtquellen gleichfarbige Schmalband-Lichtquellen umfassen, die jeweils eingerichtet sind, Schmalband-Licht derselben Farbe abzustrahlen, die gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen in Gruppen unterteilt sind, wobei jede mindestens eine Schmalband-Lichtquelle umfasst, die Lichtquellensteuerung eine Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen, die eingerichtet ist, die gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen zu steuern, umfasst, und die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen die Lichtsteuerung des von den gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen abgestrahlten Lichts durchführt, indem für jede der Gruppen eine abgestrahlte Lichtmenge der gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen innerhalb einer vorbestimmten Referenzperiode erhöht oder verringert wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen die Lichtsteuerung des von den gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen abgestrahlten Lichts durchführt, indem für jede der Gruppen Lichtabstrahlungszeiten der gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen innerhalb der vorbestimmten Referenzperiode erhöht oder verringert wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen die gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen so steuert, dass eine Differenz der Lichtabstrahlungszeit zwischen den gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen, die in verschiedenen Gruppen enthalten sind, innerhalb der vorbestimmten Referenzperiode in eine vorbestimmte Einheit der Lichtabstrahlungszeit fällt.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen bewirkt, dass die gleichfarbigen Laserlichtquellen mindestens einen Impuls innerhalb der vorbestimmten Referenzperiode abstrahlen und die Anzahl von Impulsen erhöhen oder verringern, wodurch die Lichtsteuerung durchgeführt wird, und die vorbestimmte Einheit der Lichtabstrahlungszeit eine Einzelimpuls-Lichtabstrahlungszeit als Lichtabstrahlungszeit für einen Impuls ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen bewirkt, dass die gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen mindestens einen Impuls innerhalb der vorbestimmten Referenzperiode abstrahlen und eine Impulsbreite erhöhen oder verringern, wodurch die Lichtsteuerung durchgeführt wird, und die vorbestimmte Einheit der Lichtabstrahlungszeit eine minimale Impulsbreiten-Stufung als eine Einheiten-Stufung für eine Erhöhung oder Verringerung der Impulsbreite ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen die Lichtsteuerung des von den gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen abgestrahlten Lichts durchführt, indem für jede der Gruppen eine Spitzen-Lichtmenge der gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen innerhalb der Referenzperiode erhöht oder verringert wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen die gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen so steuert, dass eine Differenz der Spitzen-Lichtmenge zwischen den gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen, die in verschiedenen Gruppen enthalten sind, innerhalb der vorbestimmten Referenzperiode in eine vorbestimmte Einheit der Spitzen-Lichtmenge fällt.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Einheit der Spitzen-Lichtmenge eine minimale Lichtmengen-Stufung als eine Einheiten-Stufung für eine Erhöhung oder Verringerung einer Spitzen-Lichtmenge ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenz der Anzahl zwischen Sätzen von gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen, wobei jeder der Sätze in einer anderen Gruppe enthalten ist, eins oder weniger ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen in einer gleichen Gruppe enthalten sind, und die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen die gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen, die in derselben Gruppe enthalten sind, so steuert, dass die abgestrahlte Lichtmenge der gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen, die in derselben Gruppe enthalten sind, im Wesentlichen gleich ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen bewirkt, dass die gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen mindestens einen Impuls in der vorbestimmten Referenzperiode abstrahlen, und die Spitzen-Lichtmenge des Impulses der gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen im Wesentlichen gleich ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen in einer gleichen Gruppe enthalten sind, und die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen die Steuerung durch Synchronisieren der Abstrahlungs-Timings der gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen, die in denselben Gruppen enthalten sind, durchführt.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung für gleichfarbige Lichtquellen die Steuerung durchführt, indem Ansteuerströme den gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen bereitgestellt werden, und die gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen, die in denselben Gruppen enthalten sind, in Reihe geschaltet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung ferner einen Licht-Kombinierer umfasst, der eingerichtet ist, das von den gleichfarbigen Schmalband-Lichtquellen abgestrahlte gleichfarbige Schmalband-Licht zu kombinieren, und dadurch, dass das vom Licht-Kombinierer kombinierte Licht als Beleuchtungslicht abgestrahlt wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gleichfarbige Schmalband-Licht Schmalband-Licht umfasst, das für drei Farbbereiche, die einen blauen Bereich, einen grünen Bereich und einen roten Bereich umfassen, in einem Bereich gleicher Farbe enthalten ist.
Endoskop, umfassend: die Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15; und eine Bildaufnahmeeinheit, die eingerichtet ist, ein optisches Bild eines Beobachtungsobjektes, das von der Beleuchtungsvorrichtung beleuchtet wird, zu erfassen.
Endoskop nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Referenzperiode eine Vollbilddauer der Bildaufnahmeeinheit ist.
Endoskop nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmeeinheit mindestens eine Art von Farbfilter auf der Stirnseite eines Lichtempfängers umfasst, und das gleichfarbige Schmalband-Licht Strahlen von Schmalband-Licht umfasst, die in einem Wellenlängenbereich enthalten sind, der gleich oder größer als eine vorbestimmte Lichtdurchlässigkeit jedes der Farbfilter ist.
Endoskop nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das gleichfarbige Schmalband-Licht, das zur Beleuchtung bei einer Beobachtung mit speziellem Licht verwendet wird, bei der eine bestimmte Substanz hervorgehoben und beobachtet wird, indem Beleuchtungslicht in einem speziellen Wellenlängenbereich verwendet wird, Schmalband-Licht ist, das in einem für die Beobachtung mit speziellem Licht erforderlichen Wellenlängenbereich enthalten ist.
Endoskop nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das gleichfarbige Schmalband-Licht, das für die Beleuchtung bei der Fluoreszenzbeobachtung verwendet wird, bei der eine spezielle Substanz mit Anregungslicht bestrahlt wird, um von der speziellen Substanz abgestrahltes Fluoreszenzlicht zu beobachten, Schmalband-Licht ist, das in einem Anregungs-Wellenlängenband der speziellen Substanz enthalten ist.