DE112017004301T5

DE112017004301T5 - Endoskoplichtquellenvorrichtung, Endoskop und Endoskopsystem

Info

Publication number: DE112017004301T5
Application number: DE112017004301.8T
Authority: DE
Inventors: Kunihiko ONOBORI
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2019-05-23
Also published as: JPWO2018043557A1; US20190254510A1; WO2018043557A1; CN109310311B; JP6716706B2; CN109310311A

Abstract

Eine Lichtquelleneinheit einer Lichtquellenvorrichtung für ein Endoskop, das es ermöglicht, eine Lichtverwendungseffizienz hinsichtlich eines Beleuchtungslichts ohne eine Erweiterung eines optischen Systems zu verbessern, umfasst: ein Festkörperlichtemissionsbauelement zur Emission eines Lichts von einer Lichtemissionsoberfläche; und ein Abdeckbauelement, das das Festkörperlichtemissionsbauelement derart bedeckt, dass das Abdeckbauelement von der Lichtemissionsoberfläche beabstandet ist. Bei dieser Konfiguration umfasst das Abdeckbauelement eine Reflektionsoberfläche, die ein von der Lichtemissionsoberfläche emittiertes Licht reflektiert, und eine Öffnung, aus der Licht emittiert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Endoskoplichtquellenvorrichtung zur Beleuchtung eines Objektes mit Licht, ein Endoskop und ein Endoskopsystem.
Stand der Technik
Es gibt für Endoskope herkömmliche Lichtquellen, die Festkörperlichtemissionsbauelemente wie etwa LEDs (lichtemittierende Dioden) und LDs (Laserdioden) anstelle von Xenon-Leuchten verwenden. Beispielsweise offenbart das Patentdokument 1 eine Endoskopvorrichtung, die eine weiße LED und eine violette LED umfasst. Bei der Endoskopvorrichtung des Patentdokuments 1 wird von jeder LED emittiertes Licht durch eine Linse kondensiert, und tritt in eine optische Faser des elektronischen Endoskops ein. Das in die optische Faser eingetretene Licht tritt von einem distalen Endabschnitt des elektronischen Endoskops aus, und beleuchtet den Gegenstand.
Dokumente des Stands der Technik
Patentdokumente
Patentdokument 1: WO 2012/108420
Erfindungszusammenfassung
Aufgabenstellung der Erfindung
Die in dem Patentdokument 1 beschriebene Endoskopvorrichtung verwendet LEDs als die Lichtquellenvorrichtung. Von den LEDs emittiertes LED-Licht weist eine radiale Lichtintensitätsverteilung (Lambert-Verteilung) auf. Um daher die Lichtverwendungseffizienz der Endoskopvorrichtung hinsichtlich eines LED-Lichts zu verbessern, muss das optische System erweitert werden, sodass es in der Lage ist, Licht mit einem großen Emissionswinkel zu erfassen. Als Ergebnis der Erweiterung des optischen Systems wird jedoch die Lichtquellenvorrichtung erweitert, und daher ist es schwierig, eine kompakte Endoskopvorrichtung zu realisieren.
Die vorliegende Erfindung wurde hinsichtlich der vorstehend beschriebenen Umstände erzielt, und es ist eine Aufgabenstellung der Erfindung, eine Endoskoplichtquellenvorrichtung, ein Endoskop und ein Endoskopsystem bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Lichtverwendungseffizienz hinsichtlich eines Beleuchtungslichts zu verbessern, ohne ein optisches System zu erweitern.
Lösung der Aufgabenstellung
Um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, umfasst eine Endoskoplichtquellenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung: ein Festkörperlichtemissionsbauelement, das dazu eingerichtet ist, Licht von einer Lichtemissionsoberfläche von diesem zu emittieren; und ein Abdeckbauelement, das das Festkörperlichtemissionsbauelement derart bedeckt, dass das Abdeckbauelement von der Lichtemissionsoberfläche beabstandet ist. Das Abdeckbauelement umfasst eine Öffnung, die dazu eingerichtet ist, einiges des von der Lichtemissionsoberfläche emittierten Lichts und einiges des von der Reflektionsoberfläche reflektierten Lichts zu emittieren.
Gemäß dieser Konfiguration kann von dem von dem Festkörperlichtemissionsbauelement emittierten Licht ein Licht durch die Öffnung entnommen werden, das in Richtung der Öffnung emittiert ist. Ebenso wird von dem Licht, das von dem Festkörperlichtemissionsbauelement emittiert wird, ein in andere Richtungen als einer Richtung in Richtung der Öffnung emittiertes Licht durch die Reflektionsoberfläche des Abdeckbauelements reflektiert und in ein Licht umgewandelt, das in Richtung der Öffnung gerichtet ist. In dieser Weise wird die Verteilung von Emissionswinkeln von Licht, das von der Lichtquellenvorrichtung emittiert wird, enger als die Verteilung von Emissionswinkeln von Licht, das von dem Festkörperlichtemissionsbauelement emittiert wird, und daher kann eine Lichtverwendungseffizienz ohne eine Erweiterung eines optischen Systems verbessert werden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Fläche der Öffnung vorzugsweise kleiner als die Fläche der Lichtemissionsoberfläche.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Abdeckbauelement vorzugsweise eine Form einer hohlen Kuppel auf.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Abdeckbauelement vorzugsweise ein lichttransmittierendes Substrat, das dazu eingerichtet ist, ein Hindurchtreten des von der Lichtemissionsoberfläche emittierten Lichts zu ermöglichen, wobei die Reflektionsoberfläche ein Gebiet einer Oberfläche des lichttransmittierenden Substrats ist, bei dem eine Reflektionsschicht ausgebildet ist, die zur Reflektion des von der Lichtemissionsoberfläche emittierten Lichts eingerichtet ist, und die Öffnung ein Gebiet der Oberfläche des lichttransmittierenden Substrats ist, bei dem die Reflektionsschicht nicht ausgebildet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Endoskoplichtquellenvorrichtung vorzugsweise eine konvexe Linse, die in der Öffnung angeordnet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst das Abdeckbauelement vorzugsweise eine plankonvexe Linse, die derart angeordnet ist, dass eine flache Oberfläche von dieser der Lichtemissionsoberfläche gegenüberliegend ist. Bei dieser Konfiguration ist vorzugsweise die Reflektionsoberfläche ein Gebiet einer konvexen Oberfläche der plankonvexen Linse, bei dem eine Reflektionsschicht ausgebildet ist, und die Öffnung ist ein Gebiet der konvexen Oberfläche, bei dem die Reflektionsschicht nicht ausgebildet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Endoskoplichtquellenvorrichtung ein Schutzbauelement, das die Lichtemissionsoberfläche schützt. Bei dieser Konfiguration ist das Schutzbauelement vorzugsweise zur Bedeckung der Lichtemissionsoberfläche angeordnet, und ist dazu eingerichtet, dem von der Lichtemissionsoberfläche emittierten Licht ein Hindurchtreten zu ermöglichen, und das Abdeckbauelement ist zur Bedeckung des Festkörperlichtemissionsbauelements und des Schutzbauelements angeordnet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Endoskoplichtquellenvorrichtung vorzugsweise einen Leuchtstoff, der zwischen der Lichtemissionsoberfläche und der Reflektionsoberfläche angeordnet und dazu eingerichtet ist, einiges des von der Lichtemissionsoberfläche emittierten Lichts zu absorbieren und Fluoreszenzlicht zu emittieren.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Leuchtstoff vorzugsweise auf der Lichtemissionsoberfläche angeordnet.
Ein Endoskopsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst:

eine Endoskoplichtquellenvorrichtung, die eine erste Lichtquelleneinheit mit einem ersten Festkörperlichtemissionsbauelement, das zur Emission eines ersten Lichts von einer ersten Lichtemissionsoberfläche eingerichtet ist, und ein erstes Abdeckbauelement umfasst, das das erste Festkörperlichtemissionsbauelement derart bedeckt, dass das erste Abdeckbauelement von der ersten Lichtemissionsoberfläche beabstandet ist, wobei das erste Abdeckbauelement eine zur Reflektion des von der ersten Lichtemissionsoberfläche emittierten ersten Lichts eingerichtete erste Reflektionsoberfläche und eine erste Öffnung umfasst, die zur Emission einiges des ersten Lichts und einiges des reflektierten Lichts, das durch die erste Reflektionsoberfläche reflektiert ist, eingerichtet ist; und
ein Endoskop, das einen mit der Endoskoplichtquellenvorrichtung verbundenen Verbindungsabschnitt und einen distalen Endabschnitt mit einer Beleuchtungslichtemissionsöffnung umfasst, die zur Emission eines durch eine optische Leitung transmittierten Beleuchtungslichts von dem Endabschnitt zur Beleuchtung eines Gegenstands eingerichtet ist.
Bei dem Endoskopsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es bevorzugt, dass
die Endoskoplichtquellenvorrichtung zusätzlich zu der ersten Lichtquelleneinheit
eine zweite Lichtquelleneinheit mit einem zweiten Festkörperlichtemissionsbauelement, das zur Emission eines zweiten Lichts von dessen zweiter Lichtemissionsoberfläche eingerichtet ist, und einem zweiten Abdeckbauelement, das das zweite Festkörperlichtemissionsbauelement derart bedeckt, dass das zweite Abdeckbauelement von der zweiten Lichtemissionsoberfläche beabstandet ist, wobei das zweite Abdeckbauelement eine zur Reflektion des zweiten Lichts eingerichtete Reflektionsoberfläche und eine Öffnung umfasst, die zur Emission einiges des zweiten Lichts und einiges des reflektierten Lichts eingerichtet ist, das durch die zweite Reflektionsoberfläche reflektiert ist, und die zweite Lichtquelleneinheit einen Leuchtstoff umfasst, der zwischen der zweiten Lichtemissionsoberfläche und der zweiten Reflektionsoberfläche angeordnet und dazu eingerichtet ist, einiges des zweiten Lichts zu absorbieren und ein Fluoreszenzlicht zu emittieren; und
ein optisches Bauelement umfasst, das in einem Lichtpfad des ersten Lichts und einem Lichtpfad des zweiten Lichts und des Fluoreszenzlichts bereitgestellt und dazu eingerichtet ist, das Fluoreszenzlicht aus dem zweiten Licht und dem Fluoreszenzlicht zu extrahieren, und ein verbundenes Licht auf einem Lichtpfad zu emittieren, der den Lichtpfad des ersten Lichts und den Lichtpfad des Fluoreszenzlichts verbindet.

Bei dem Endoskopsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es bevorzugt, dass der Leuchtstoff ein Material umfasst, das dazu eingerichtet ist, eine Lichtkomponente mit einem Wellenlängenband von 460 bis 600 nm zu emittieren.
Ein Endoskopsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst: eine Lichtquelleneinheit mit einem Festkörperlichtemissionsbauelement, das dazu eingerichtet ist, Licht von einer Lichtemissionsoberfläche von diesem zu emittieren, und ein Abdeckbauelement, das das Festkörperlichtemissionsbauelement derart bedeckt, dass das Abdeckbauelement von der Lichtemissionsoberfläche beabstandet ist, wobei das Abdeckbauelement eine zur Reflektion eines von der Lichtemissionsoberfläche emittierten Lichts eingerichtet Reflektionsoberfläche und eine Öffnung umfasst, die zur Emission einiges des Lichts und einiges des reflektierten Lichts eingerichtet ist, das durch die Reflektionsoberfläche reflektiert ist, und
einen distalen Endabschnitt mit einer Beleuchtungslichtemissionsöffnung, die dazu eingerichtet ist, das durch die Lichtquelleneinheit emittierte Licht als ein Beleuchtungslicht zur Beleuchtung eines Gegenstands zu emittieren.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Mit der Endoskoplichtquellenvorrichtung und dem vorstehend beschriebenen Endoskopsystem ist es möglich, eine Lichtverwendungseffizienz hinsichtlich eines Beleuchtungslichts zu verbessern, ohne ein optisches System zu erweitern.
Figurenliste

1 zeigt eine Blockdarstellung, die eine Konfiguration eines elektronischen Endoskopsystems zeigt, das eine Endoskoplichtquellenvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst.
2 zeigt eine Blockdarstellung der Lichtquellenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt eine Darstellung, die eine spektrale Intensitätsverteilung des von den Lichtquelleneinheiten gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung emittierten Beleuchtungslichts zeigt.
4 zeigt eine perspektivische Ansicht einer ersten Lichtquelleneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
5 zeigt eine Schnittansicht der ersten Lichtquelleneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
6 zeigt eine Schnittansicht einer dritten Lichtquelleneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
7 zeigt eine Schnittansicht einer ersten Lichtquelleneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
8 zeigt eine Darstellung, die eine spektrale Intensitätsverteilung von einem von einer dritten Lichtquelleneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung emittierten Licht zeigt.
9 zeigt eine Schnittansicht einer ersten Lichtquelleneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
10 zeigt eine Schnittansicht einer ersten Lichtquelleneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
11 zeigt eine Schnittansicht einer ersten Lichtquelleneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
12 zeigt eine Schnittansicht einer ersten Lichtquelleneinheit gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Insbesondere ist in der nachstehenden Beschreibung als ein Beispiel eines Ausführungsbeispiels der Erfindung ein elektronisches Endoskopsystem beschrieben, das eine Endoskoplichtquelleneinheit umfasst.
1 zeigt eine Blockdarstellung, die die Konfiguration eines elektronischen Endoskopsystems 1 zeigt, das eine Endoskoplichtquellenvorrichtung 201 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst. Gemäß 1 ist das elektronische Endoskopsystem 1 ein für eine medizinische Verwendung spezialisiertes System, und umfasst ein elektronisches Endoskop (Endoskop) 100, eine Verarbeitungseinrichtung 200 und einen Monitor 300.
Die Verarbeitungseinrichtung 200 umfasst eine Systemsteuerung 21 und eine Zeitablaufsteuerung 22. Die Systemsteuerung 21 führt verschiedene Programme aus, die in einem Speicher 23 gespeichert sind, und führt eine allgemeine Steuerung des elektronischen Endoskopsystems 1 durch. Ebenso ist die Systemsteuerung 21 mit einem Bedienpaneel 24 verbunden. Die Systemsteuerung 21 ändert verschiedene Abläufe des elektronischen Endoskopsystems 1 und Parameter für verschiedene Abläufe in Übereinstimmung mit Anweisungen von einem Benutzer, die unter Verwendung des Bedienpaneels 24 eingegeben sind. Die Zeitablaufsteuerung 22 gibt einen Zeittakt an Schaltkreise in dem elektronischen Endoskopsystem 1 aus, die für eine Einstellung des Zeitablaufs von Abläufen von Abschnitten verwendet werden.
Die Verarbeitungseinrichtung 200 umfasst eine Lichtquellenvorrichtung 201. 2 zeigt eine Blockdarstellung, die die Konfiguration der Lichtquellenvorrichtung 201 zeigt. Die Lichtquellenvorrichtung 201 umfasst eine erste bis vierte Lichtquelleneinheit 111 bis 114. Die Emission von Licht durch die erste bis vierte Lichtquelleneinheit 111 bis 114 wird jeweils durch eine erste bis vierte Lichtquellenansteuerschaltung 141 bis 144 gesteuert.
Die erste Lichtquelleneinheit 111 ist eine Licht in einem violetten Wellenlängenband (z.B. Wellenlängen von 395 bis 435 nm) emittierende violette lichtemittierende Diode (LED: lichtemittierende Diode). Die zweite Lichtquelleneinheit 112 ist eine Licht in einem blauen Wellenlängenband (z.B. Wellenlängen von 430 bis 470 nm) emittierende blaue LED. Die dritte Lichtquelleneinheit 113 weist eine Licht in einem blauen Wellenlängenband (z.B. Wellenlängen von 425 bis 455 nm) emittierende blaue LED und einen Leuchtstoff auf. Der Leuchtstoff wird durch von der blauen LED emittiertes blaues LED-Licht angeregt, und emittiert Fluoreszenzlicht in dem grünen Wellenlängenband (z.B. Wellenlängen von 460 bis 600 nm). Die vierte Lichtquelleneinheit 114 ist eine rotes Licht emittierende Diode, die Licht in dem roten Wellenlängenband (z.B. Wellenlängen von 620 bis 680 nm) emittiert.
Kollimatorlinsen 121 bis 124 sind hinsichtlich der Lichtemissionsrichtung jeweils vor den Lichtquelleneinheiten 111 bis 114 angeordnet. Das von der ersten Lichtquelleneinheit 111 emittierte violette LED-Licht wird durch die Kollimatorlinse 121 in paralleles Licht umgewandelt, und fällt nachfolgend auf einen dichroitischen Spiegel 131 ein. Ebenso wird das von der zweiten Lichtquelleneinheit 112 emittierte LED-Licht durch die Kollimatorlinse 122 in paralleles Licht umgewandelt, und fällt nachfolgend auf den dichroitischen Spiegel 131 ein. Der dichroitische Spiegel 131 verbindet die Lichtpfade des von der ersten Lichtquelleneinheit 111 emittierten Lichts und des Lichtpfads des von der zweiten Lichtquelleneinheit 112 emittierten Lichts. Im Einzelnen weist der dichroitische Spiegel 131 eine Grenzwellenlänge von ungefähr 430 nm auf, und weist eine Charakteristik auf, ein Hindurchtreten von Licht mit einer Wellenlänge kürzer als der Grenzwellenlänge zu ermöglichen, und ein Licht mit einer Wellenlänge von größer oder gleich der Abscheidewellenlänge zu reflektieren. Aus diesem Grund tritt das von der ersten Lichtquelleneinheit 111 emittierte violette LED-Licht durch den dichroitischen Spiegel 131 hindurch, und das von der zweiten Lichtquelleneinheit 112 emittierte blaue LED-Licht wird von dem dichroitischen Spiegel 131 reflektiert. Dementsprechend sind die Lichtpfade des violetten LED-Lichts und des blauen Fluoreszenzlichts miteinander verbunden. Das Licht auf den durch den dichroitischen Spiegel 131 verbundenen Lichtpfaden fällt auf einen dichroitischen Spiegel 132 ein.
Ferner wird das von der dritten Lichtquelleneinheit 113 emittierte Licht, d.h. blaues LED-Licht und grünes Fluoreszenzlicht, durch die Kollimatorlinse 123 in paralleles Licht umgewandelt, und fällt nachfolgend auf den dichroitischen Spiegel 132 ein. Der dichroitische Spiegel 132 verbindet den Lichtpfad des Lichts von dem dichroitischen Spiegel 131 mit dem Lichtpfad des von der dritten Lichtquelleneinheit 113 emittierten Lichts. Im Einzelnen weist der dichroitische Spiegel 132 eine Grenzwellenlänge von ungefähr 500 nm auf, und weist eine Charakteristik auf, ein Hindurchtreten von Licht mit einer kürzeren Wellenlänge als der Grenzwellenlänge zu ermöglichen, und ein Licht mit einer Wellenlänge größer oder gleich der Grenzwellenlänge zu reflektieren. Aus diesem Grund werden der Lichtpfad des violetten LED-Lichts und des blauen LED-Lichts von dem dichroitischen Spiegel 131 mit dem Lichtpfad des grünen Fluoreszenzlichts verbunden, das in dem von der dritten Lichtquelleneinheit 113 emittierten Licht umfasst ist, durch den dichroitischen Spiegel 132 verbunden. Das Licht auf den durch den dichroitischen Spiegel 132 verbundenen Lichtpfaden fällt auf einen dichroitischen Spiegel 133 ein.
Ferner wird das von der vierten Lichtquelleneinheit 114 emittierte rote LED-Licht durch die Kollimatorlinse 124 in paralleles Licht umgewandelt, und fällt nachfolgend auf den dichroitischen Spiegel 133 ein. Der dichroitische Spiegel 133 verbindet den Lichtpfad des Lichts von dem dichroitischen Spiegel 132 mit dem Lichtpfad des von der vierten Lichtquelleneinheit 114 emittierten roten LED-Lichts. Insbesondere weist der dichroitische Spiegel 133 eine Grenzwellenlänge von ungefähr 600 nm auf, und weist eine Charakteristik auf, das Hindurchtreten von Licht mit einer kürzeren Wellenlänge als der Grenzwellenlänge zu ermöglichen, und Licht mit einer Wellenlänge von größer oder gleich der Grenzwellenlänge zu reflektieren. Aus diesem Grund wird der Lichtpfad des Lichts von dem dichroitischen Spiegel 132 mit dem der Lichtpfad des von der vierten Lichtquelleneinheit 114 emittierten roten LED-Lichts durch den dichroitischen Spiegel 133 verbunden, und das Licht auf den verbundenen Lichtpfaden wird von der Lichtquellenvorrichtung 201 als ein Beleuchtungslicht L emittiert.
Das von der Lichtquellenvorrichtung 201 ausgesandte Beleuchtungslicht L wird auf die Eintrittsoberfläche eines LCB (sog. „Light Carrying Bundle“, Lichtträgerbündel) 11 durch eine Kondensorlinse 25 kondensiert, und tritt in das LCB 11 ein.
Das Beleuchtungslicht L, das in das LCB 11 eingetreten ist, breitet sich innerhalb des LCB 11 aus. Das Beleuchtungslicht L, das sich innerhalb des LCB 11 ausgebreitet hat, tritt von der Austrittsoberfläche des LCB 11 aus, die an einem distalen Endabschnitt 106 des elektronischen Endoskops 100 angeordnet ist, und tritt durch eine Lichtverteilungslinse 12 hindurch, und beleuchtet nachfolgend den Gegenstand. Von dem Gegenstand zurückkehrendes Licht, das durch das Beleuchtungslicht L von der Lichtverteilungslinse 12 beleuchtet wurde, tritt durch eine Objektivlinse 13 hindurch, und bildet auf der Lichtempfangsoberfläche eines Festkörperbildsensors 14 ein optisches Bild aus.
Der Festkörperbildsensor 14 ist ein Einzelplatten-Farb-CCD-Bildsensor (sog. „Charged Coupled Device“), der eine Bayer-Bildelementanordnung aufweist. Der Festkörperbildsensor 14 akkumuliert eine Ladung entsprechend der Lichtmenge eines optischen Bildes, das auf Bildelementen auf der Lichtempfangsoberfläche ausgebildet wird, erzeugt R- (rote), G- (grüne) und B- (blaue) Bildsignale, und gibt diese Bildsignale aus. Insbesondere ist der Festkörperbildsensor 14 nicht darauf begrenzt, ein CCD-Bildsensor zu sein, und kann mit einem CMOS-Bildsensor (komplementärer Metalloxid-Halbleiter) oder einer anderen Art von Abbildungsvorrichtung ersetzt sein. Der Festkörperbildsensor 14 kann ebenso ein Bauelement sein, das einen komplementären Farbfilter umfasst.
Eine Ansteuersignalverarbeitungsschaltung 15 ist in dem Verbindungsabschnitt des elektronischen Endoskops 100 bereitgestellt. Ein Bildsignal hinsichtlich des Gegenstands wird von dem Festkörperbildsensor 14 an die Ansteuersignalverarbeitungsschaltung 15 mit einer vorbestimmten Einzelbildtaktrate eingegeben. Die Einzelbildtaktrate ist beispielsweise 1/30 s. Das von dem Festkörperbildsensor 14 eingegebene Bildsignal wird einer vorbestimmten Verarbeitung durch die Ansteuersignalverarbeitungsschaltung 15 unterzogen, und an eine vorgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung 26 der Verarbeitungseinheit 200 ausgegeben.
Die Ansteuersignalverarbeitungsschaltung 15 greift ferner auf einen Speicher 16 zu, und liest eindeutige Informationen hinsichtlich des elektronischen Endoskops 100 aus. Die in dem Speicher 16 aufgezeichneten eindeutigen Informationen hinsichtlich des elektronischen Endoskops 100 umfassen beispielsweise die Bildelementanzahl, eine Empfindlichkeit, eine betreibbare Einzelbildrate und eine Modellnummer und dergleichen des Festkörperbildsensors 14. Die aus dem Speicher 16 ausgelesenen eindeutigen Informationen werden durch die Ansteuersignalverarbeitungsschaltung 15 an die Systemsteuerung 21 ausgegeben.
Die Systemsteuerung 21 erzeugt durch eine Durchführung verschiedener Berechnungen auf der Grundlage der eindeutigen Informationen hinsichtlich des elektronischen Endoskops 100 Steuersignale. Die Systemsteuerung 21 verwendet die erzeugten Steuersignale um die Vorgänge des und den Zeitablauf der verschiedenen Schaltkreise der Verarbeitungsschaltung 200 zu steuern, um eine Verarbeitung durchzuführen, die für das mit der Verarbeitungseinrichtung 200 verbundene elektronische Endoskop 100 geeignet ist.
Die Zeitablaufsteuerung 22 führt ein Taktsignal an die Ansteuersignalverarbeitungsschaltung 15 in Übereinstimmung mit einer Zeitablaufsteuerung zu, die durch die Systemsteuerung 21 durchgeführt wird. In Übereinstimmung mit dem Taktsignal, das von der Zeitablaufsteuerung 22 zugeführt wird, steuert die Ansteuersignalverarbeitungsschaltung 15 die Ansteuerung des Festkörperbildsensors 14 mit einem mit der Einzelbildrate der Bilder synchronisierten Zeitablauf, die durch die Verarbeitungseinrichtung 200 verarbeitet werden.
Die vorgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung 26 führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung, wie etwa eine Demosaikverarbeitung, eine Matrixberechnung und eine Y/C-Trennung usw. auf dem Bildsignal durch, das in einem Einzelbildzyklus von der Ansteuersignalverarbeitungsschaltung 15 empfangen ist, und gibt das Ergebnis an einen Bildspeicher 27 aus.
Der Bildspeicher 27 puffert Bildsignale, die von der vorgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung 26 empfangen sind, und gibt die Bildsignale an die nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung 28 in Übereinstimmung mit einer Zeitablaufsteuerung aus, die durch die Zeitablaufsteuerung 22 durchgeführt ist.
Die nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung 28 führt eine Verarbeitung auf den Bildsignalen durch, die von dem Bildspeicher 27 empfangen sind, um Anzeigedaten für eine Monitoranzeige zu erzeugen, und wandelt die erzeugten Monitoranzeigeschirmbilddaten in ein Signal eines vorbestimmten Videoformats um. Das umgewandelte Videoformatsignal wird an den Monitor 300 ausgegeben. Dementsprechend werden Gegenstandsbilder auf dem Anzeigeschirm des Monitors 300 angezeigt.
3 zeigt die spektralen Intensitätsverteilungen Dill bis D114 des Beleuchtungslichts L, das von den entsprechenden Lichtquelleneinheiten 111 bis 114 emittiert ist. In 3 zeigt die horizontale Achse der spektralen Intensitätsverteilungen die Wellenlänge (nm) an, und die vertikale Achse zeigt die Intensität des Beleuchtungslichts L an. Insbesondere ist die vertikale Achse derart standardisiert, dass der maximale Intensitätswert 1 ist. Zusätzlich dazu sind in 3 die Grenzwellenlängen λ131 bis λ133 der jeweiligen dichroitischen Spiegel 131 bis 133 durch gestrichelte Linien angezeigt. In den spektralen Intensitätsverteilungen gemäß 3 sind die durch durchgezogene Linien angezeigten Gebiete die Gebiete, die von der Lichtquellenvorrichtung 201 emittiert und als das Beleuchtungslicht L verwendet werden. Die durch die gestrichelten Linien angezeigten Gebiete sind Gebiete, die nicht von der Lichtquellenvorrichtung 201 emittiert und nicht als das Beleuchtungslicht L verwendet werden.
Gemäß 3 werden die Lichtpfade von Licht, das von den Lichtquelleneinheiten 111 bis 114 emittiert wird, durch die jeweiligen dichroitischen Spiegel 131 bis 133 verbunden, und daher emittiert die Lichtquellenvorrichtung 201 das Beleuchtungslicht L, das einen weiten Wellenlängenbereich aufweist, der von dem Ultraviolett-Gebiet (ein Teil des Nahultraviolett-Gebiets) bis zu dem roten Gebiet reicht. Die spektrale Intensitätsverteilung dieses Beleuchtungslichts L ist die Kombination der Gebiete, die durch die durchgezogenen Linien in den spektralen Intensitätsverteilungen Dill bis D114 gemäß 3 angezeigt sind. Insbesondere können die Lichtquelleneinheiten 111 bis 114 unabhängig gesteuert werden. Aus diesem Grund können die Intensitäten des von den Lichtquelleneinheiten 111 bis 114 emittierten Lichts entsprechend dem Gegenstand geändert werden.
Daher umfasst das Endoskopsystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein elektronisches Endoskop, das einen mit der Endoskoplichtquellenvorrichtung 201 verbundenen Verbindungsabschnitt 104 (siehe 1), die mit den Lichtquelleneinheiten 111, 112 und 114 bereitgestellt ist, und den distalen Endabschnitt 106 umfasst, der eine Beleuchtungslichtemissionsöffnung 105 aufweist, die zur Emission das Beleuchtungslichts L eingerichtet ist, das durch das LCB 11 (eine optische Leitung) von dem Verbindungsabschnitt 104 zur Beleuchtung des Gegenstands transmittiert wird.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umfasst zusätzlich zu den Lichtquelleneinheiten 111 und 112 die Lichtquellenvorrichtung 210 vorzugsweise eine Lichtquelleneinheit 113 mit einem Leuchtstoff 32 und einen dichroitischen Spiegel 132 (einem optischen Bauelement), der in dem Lichtpfad des von den ersten Lichtquelleneinheiten 111 und 112 emittierten Lichts und in dem Lichtpfad des von der ersten Lichtquelleneinheit 113 emittierten Lichts bereitgestellt ist, und ist dazu eingerichtet, ein Fluoreszenzlicht aus dem von der Lichtquelleneinheit 113 emittierten Licht zu extrahieren und ein verbundenes Licht auf dem Lichtpfad zu emittieren, der die Lichtpfade des von den ersten Lichtquelleneinheiten 111 und 112 emittierten Lichts mit dem Lichtpfad des Fluoreszenzlichts verbindet. Da das Wellenlängenband des Fluoreszenzlichts, das von dem Leuchtstoff emittiert wird, breit ist, kann ein Licht mit einem breiten Wellenlängenband leicht emittiert werden. Bei Erzeugung eines pseudoweißen Lichts unter Verwendung eines Fluoreszenzlichts neigt das Beleuchtungslicht des pseudoweißen Lichts dazu, schwach zu sein, da ein Fluoreszenzlicht eine geringere Lichtintensität als die des Lichts der anderen Farbkomponenten aufweist. Aus diesem Grund ist es notwendig, die niedrige Lichtintensität des Fluoreszenzlichts zu erhöhen. Daher ist es im Stand der Technik notwendig, einen großen elektrischen Strom durch eine LED zur Erhöhung der Emissionsintensität des Anregungslichts hindurchzuleiten; jedoch ist es gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel nicht länger notwendig, einen großen elektrischen Strom durch die LED hindurchzuleiten, da die Lichtintensität des Fluoreszenzlichts durch die Bereitstellung eines Abdeckbauelements 40 gemäß der nachstehenden Beschreibung erhöht werden kann, was aus dem Blickwinkel eines Energieverbrauchs zu bevorzugen ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst der Leuchtstoff vorzugsweise ein Material, das eine Lichtkomponente mit einem Wellenlängenband von 460 bis 600 nm emittiert. Die Lichtkomponente in diesem Wellenlängenband ist die grüne Komponente, die eine Komponente ist, die in einem biologischen Gewebe in verschiedenen schmaleren Wellenlängenbanden in diesem Wellenlängenband leicht absorbiert wird. Daher ist es zu bevorzugen, die Lichtintensität eines Wellenlängenbands von 460 bis 600 nm zu erhöhen, um eine Unterscheidung der Absorptionswirkung und einer Nichtabsorption von Licht durch ein biologisches Gewebe zu erleichtern.
Die 4 bis 6 veranschaulichen die Konfigurationen der Lichtquelleneinheiten 111 bis 114. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht der ersten Lichtquelleneinheit 111. 5 zeigt eine Schnittansicht der ersten Lichtquelleneinheit 111. 6 zeigt eine Schnittansicht der dritten Lichtquelleneinheit 113. Die dritte Lichtquelleneinheit 113 weist dieselbe Konfiguration wie die erste Lichtquelleneinheit 111 auf, mit der Ausnahme, dass sie einen Leuchtstoff umfasst, und dass deren LED eine verschiedene Emissionswellenlänge aufweist. Ferner weisen die zweite und vierte Lichtquelleneinheit 112 und 114 dieselbe Konfiguration wie die erste Lichtquelleneinheit 111 auf, mit der Ausnahme, dass deren LEDs verschiedene Emissionswellenlängen aufweisen.
Die erste Lichtquelleneinheit 111 umfasst ein Substrat 30, ein Festkörperlichtemissionsbauelement 31, das auf einem Substrat 30 angebracht ist, und ein Abdeckbauelement 40. Das Festkörperlichtemissionsbauelement 31 umfasst eine Lichtemissionsoberfläche 31A, die ein LED-Licht emittiert. Das Festkörperlichtemissionsbauelement 31 emittiert ein Licht gemäß dem Ansteuerstrom, der über eine (nicht gezeigte) Verdrahtung zugeführt wird, die in dem Substrat 30 ausgebildet ist. Die erste Lichtquelleneinheit 111 umfasst ein lichttransmittierendes Abdeckglas 35 zum Schutz des Festkörperlichtemissionsbauelements 31. Das Abdeckbauelement 40 umfasst eine Grundplatte, die eine Form einer hohlen Kuppel aufweist (eine Form einer halbkugelförmigen Schale), und ist derart angeordnet, dass sie das Festkörperlichtemissionsbauelement 31 bedeckt und von der Lichtemissionsoberfläche 31A des Festkörperlichtemissionsbauelements 31 beabstandet ist. Obgleich bei den Konfigurationen gemäß den 4 bis 6 das Abdeckbauelement 40 zur Bedeckung des Abdeckglases 35 und des Festkörperlichtemissionsbauelements 31 angeordnet ist, ist das vorliegende Ausführungsbeispiel nicht auf diese Konfiguration begrenzt. 7 zeigt eine Schnittansicht der ersten Lichtquelleneinheit 111 in einer Abwandlung des vorliegenden Ausführungsbeispiels. Wie bei der ersten Lichtquelleneinheit 111 gemäß 7 kann das Abdeckbauelement 40 auf dem Abdeckglas 35 angeordnet sein.
Eine Reflektionsschicht 41, die ein LED-Licht oder ein Fluoreszenzlicht reflektiert, ist auf der inneren Wandoberfläche 40A des Abdeckbauelements 40 ausgebildet. Die Reflektionsschicht 41 ist beispielsweise eine metallische (z.B. Silber) Multilagenschicht oder eine dielektrische Multilagenschicht. Die Oberfläche (die Reflektionsoberfläche) der Reflektionsschicht 41 weist ein relativ hohes Reflektionsvermögen für ein LED-Licht oder ein Fluoreszenzlicht auf. Ebenso ist eine Öffnung 42 in einem Teil des Gebiets des Abdeckbauelements 40 ausgebildet, das der Lichtemissionsoberfläche 31A des Festkörperlichtemissionsbauelements 31 gegenüberliegend ist. Die Öffnung 42 ist ein Durchgangsloch, das die Innenseite und die Außenseite des Abdeckbauelements 40 verbindet. Die Fläche der Öffnung 42 ist derart eingestellt, dass sie kleiner als die Fläche der Lichtemissionsoberfläche 31A des Festkörperlichtemissionsbauelements 31 ist.
Das Abdeckbauelement 40 der ersten Lichtquelleneinheit 111 wird zur Verbesserung der Lichtverwendungseffizienz hinsichtlich eines LED-Lichts des optischen Systems verwendet, das die Kollimatorlinse 121 verwendet. In dem von dem Festkörperlichtemissionsbauelement 31 emittierten LED-Licht tritt ein in Richtung der Öffnung 42 des Abdeckbauelements 40 emittiertes LED-Licht durch die Öffnung 42 hindurch, und wird somit von der ersten Lichtquelleneinheit 111 emittiert. Indes wird von dem von dem Festkörperlichtemissionsbauelement 31 emittierten LED-Licht das LED-Licht, das in andere Richtungen als einer Richtung in Richtung der Öffnung 42 emittiert ist, durch die Reflektionsoberfläche des Abdeckbauelements 40 in Richtung des Substrats 30 oder des Festkörperlichtemissionsbauelements 31 reflektiert. Das durch die Reflektionsoberfläche reflektierte LED-Licht wird wieder durch das Substrat 30 oder das Festkörperlichtemissionsbauelement 31 in Richtung der Öffnung 42 oder des Abdeckbauelements 40 reflektiert. Dadurch, dass es durch das Abdeckbauelement 40, das Substrat 30 und das Festkörperlichtemissionsbauelement 31 wiederholt reflektiert wird, tritt das LED-Licht schließlich durch die Öffnung 42, und wird von der ersten Lichtquelleneinheit 111 emittiert.
Um ein über einen weiten Winkelbereich emittiertes LED-Licht mit einer Kollimatorlinse wirksam zu erfassen, muss gewöhnlich der Durchmesser der Kollimatorlinse groß sein. Auch falls das LED-Licht einen großen Emissionswinkel aufweist, wurde es gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel im Gegensatz dazu in ein LED-Licht mit einem kleinen Emissionswinkel umgewandelt, sobald es von der Öffnung 42 als Folge einer mehrfachen Reflektion innerhalb der ersten Lichtquelleneinheit 111 emittiert ist. Aus diesem Grund kann das vorliegende Ausführungsbeispiel eine Lichtverwendungseffizienz hinsichtlich eines LED-Lichts verbessern, ohne den Durchmesser der Kollimatorlinse 121 zu erhöhen.
Im Gegensatz dazu ist bei der ersten Lichtquelleneinheit 111 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Fläche der Öffnung 42 des Abdeckbauelements 40 derart eingestellt, dass sie kleiner als die Fläche der Lichtemissionsoberfläche 31A ist. Je kleiner die Lichtemissionsoberfläche ist, desto kleiner ist die Étendue (das Produkt der Fläche der Lichtemissionsoberfläche und des Emissionsraumwinkels) des LED-Lichts. Je kleiner die Étendue des LED-Lichts ist, desto größer ist darüber hinaus die Lichtverwendungseffizienz des optischen Systems mit der Kollimatorlinse 121. Daher kann die Lichtverwendungseffizienz hinsichtlich eines LED-Lichts durch eine Verwendung des Abdeckbauelements 40, das die Öffnung 42 mit einer kleineren Fläche als der der Lichtemissionsoberfläche 31A aufweist, weiter verbessert werden.
Gemäß 6 umfasst die dritte Lichtquelleneinheit 113 ein Festkörperlichtemissionsbauelement 31, das ein blaues LED-Licht emittiert, und einen Leuchtstoff 32. Der Leuchtstoff 32 ist auf der Lichtemissionsoberfläche 31A des Festkörperlichtemissionsbauelements 31 zur Bedeckung der gesamten Lichtemissionsoberfläche 31A angeordnet. Das Abdeckbauelement 40 der dritten Lichtquelleneinheit 113 wird zur Verbesserung der Lichtverwendungseffizienz des optischen Systems hinsichtlich eines LED-Lichts und eines Fluoreszenzlichts und der Lichtausbeute des Leuchtstoffs 32 verwendet. Einiges des LED-Lichts, das von dem Festkörperlichtemissionsbauelement 31 emittiert ist, wird zur Anregung des Leuchtstoffs 32 verwendet, während anderes durch den Leuchtstoff 32 hindurchtritt. Dies bewirkt, dass sowohl ein LED-Licht als auch ein Fluoreszenzlicht von dem Festkörperlichtemissionsbauelement 31 emittiert wird, das mit dem Leuchtstoff 32 bereitgestellt ist. Wie bei dem LED-Licht bei der ersten Lichtquelleneinheit 111 tritt als Ergebnis einer mehrfachen Reflektion innerhalb der dritten Lichtquelleneinheit 113 das LED-Licht und das Fluoreszenzlicht durch die Öffnung 42 hindurch. In dieser Weise wird ein Licht mit einem großen Emissionswinkel in ein Licht mit einem kleinen Emissionswinkel umgewandelt, während die Étendues LED-Lichts und des Fluoreszenzlichts verringert werden. Somit ist es möglich, eine Lichtverwendungseffizienz hinsichtlich eines LED-Lichts und eines Fluoreszenzlichts zu verbessern.
Bei der dritten Lichtquelleneinheit 113 fällt ferner ein LED-Licht, das durch den Leuchtstoff 32 hindurchtritt und innerhalb der dritten Lichtquelleneinheit 113 mehrfach reflektiert wird, teilweise wieder auf den Leuchtstoff 32 ein. Nachfolgend wird einiges des LED-Lichts, das wieder auf den Leuchtstoff 32 eingefallen ist, zur Anregung des Leuchtstoffs 32 verwendet. Somit ist es möglich, eine Emissionseffizienz des Leuchtstoffs 32 zu verbessern.
8 zeigt die spektrale Intensitätsverteilung von einem von der dritten Lichtquelleneinheit 113 emittierten Licht. 8(a) zeigt die spektrale Intensitätsverteilung für den Fall, dass die dritte Lichtquelleneinheit 113 kein Abdeckbauelement 40 umfasst, und 8(b) zeigt die spektrale Intensitätsverteilung für den Fall, dass die dritte Lichtquelleneinheit 113 ein Abdeckbauelement 40 umfasst. Bei 8 zeigt die horizontale Achse der spektralen Intensitätsverteilung die Wellenlänge (nm) an, und die vertikale Achse zeigt die Intensität des Beleuchtungslichts L an. Insbesondere ist die vertikale Achse derart standardisiert, dass der maximale Intensitätswert 1 ist.
Einiges des blauen LED-Lichts, das von dem Festkörperlichtemissionsbauelement 31 emittiert ist, wird zur Anregung des Leuchtstoffs 32 verwendet, während anderes durch den Leuchtstoff 32 hindurchtritt. Aus diesem Grund weist das von der dritten Lichtquelleneinheit 113 emittierte Licht eine spektrale Intensitätsverteilung mit zwei Spitzen auf, einer Spitzenwellenlänge von blauem LED-Licht und einer Spitzenwellenlänge von Fluoreszenzlicht. Falls das Abdeckbauelement 40 verwendet wird, wird zusätzlich dazu einiges des blauen Lichts, das durch den Leuchtstoff hindurchgetreten ist, zur Anregung des Leuchtstoffs 32 verwendet. Aus diesem Grund ist gemäß 8(b) das Verhältnis des Fluoreszenzlichts in der spektralen Intensitätsverteilung des von der dritten Lichtquelleneinheit 113 emittiertem Licht größer als das in dem Fall ohne ein Abdeckbauelement 40. Obgleich das Fluoreszenzlicht des von der dritten Lichtquelleneinheit 113 emittierten Lichts zur Beleuchtung des Gegenstands verwendet wird, wird ferner das blaue LED-Licht nicht zur Beleuchtung des Gegenstands verwendet. Dementsprechend kann die Fluoreszenzlichtmenge durch eine Verwendung des Abdeckbauelements 40 vergrößert werden, und dementsprechend kann eine Lichtmenge des Beleuchtungslichts L vergrößert werden.
Vorstehend wurden veranschaulichende Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Die Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nicht auf die vorstehend beschriebenen begrenzt, und verschiedene Abwandlungen können angewandt werden, ohne von dem Umfang der technischen Idee der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise sind geeignete Kombinationen der Ausführungsbeispiele und dergleichen, die vorstehend ausdrücklich als Beispiele dieser Spezifikation gegeben sind, und offensichtliche Ausführungsbeispiele und dergleichen ebenso in den Ausführungsbeispielen der Erfindung umfasst.
Bei dem elektronischen Endoskopsystem 1 gemäß 1 kann, obwohl die Lichtquellenvorrichtung 201 in der Verarbeitungseinrichtung 200 bereitgestellt ist, diese derart eingerichtet sein, dass sie als von der Verarbeitungseinrichtung 200 und dem elektronischen Endoskop 100 getrennte Vorrichtung eingerichtet ist.
Ebenso können gemäß einem Ausführungsbeispiel die Lichtquelleneinheiten 111 bis 114 in das elektronische Endoskop 100 als Lichtquellenvorrichtungen integriert sein. In diesem Fall ist es gemäß einem Ausführungsbeispiel bevorzugt, dass die Lichtquelleneinheiten 111 bis 114 in den Verbindungsabschnitt 104 integriert sind, der mit der Verarbeitungseinrichtung 200 verbunden ist. Eine solche Integration in den Verbindungsabschnitt 104 kann eine schlechte Verbindung verhindern, die während eines Schaffens einer Verbindung verursacht ist.
Ebenso können gemäß einem Ausführungsbeispiel die Lichtquelleneinheiten 111 bis 114 in den distalen Endabschnitt 106 integriert sein, in dem eine Verteilungslinse 12 für gerichtetes Licht des elektronischen Endoskops 100 bereitgestellt ist. Falls die Lichtquelleneinheiten 111 bis 114 in den distalen Endabschnitt 106 integriert sind, ist das LCB 11 nicht weiter notwendig. Daher ist das Beleuchtungslicht L nicht durch die Transmissionseigenschaften des LCB 11 beeinträchtigt, und der Durchmesser des in die Körperhöhle eingeführten Abschnitts ist verkleinert. Somit ist es möglich, eine Beanspruchung des Gegenstands zu verringern .
Gemäß einem Ausführungsbeispiel muss die Öffnung 42 des Abdeckbauelements 40 nicht ein Durchgangsloch sein, das in dem Abdeckbauelement 40 bereitgestellt ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Öffnung 42 vorzugsweise eine Charakteristik derart auf, dass sie ein Hindurchtreten eines LED-Lichts und eines Fluoreszenzlichts ermöglicht. 9 zeigt eine Schnittansicht einer ersten Lichtquelleneinheit 111 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Durch eine Abformung einer lichttransmittierenden Grundplatte, die aus einem Material ausgebildet ist, das ein Hindurchtreten von Licht ermöglicht (beispielsweise ein Glas oder ein lichttransmittierendes Harzmaterial), ist bei dieser Abwandlung das Abdeckbauelement 40 derart ausgebildet, dass es eine halbkugelförmige Schalenform aufweist. Eine Reflektionsschicht 41 ist auf der inneren Wandoberfläche 40A des Abdeckbauelements 40 ausgebildet, mit Ausnahme eines Teils ihres Gebiets, der der Lichtemissionsoberfläche 31A gegenüberliegend ist. Das Gebiet der inneren Wandoberfläche 40A, in dem die Reflektionsschicht 41 nicht ausgebildet ist, ist eine Öffnung 42, die einem LED-Licht ein Hindurchtreten ermöglicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist in der Öffnung 42 des Abdeckbauelements 40 vorzugsweise eine Linse angeordnet. 10 zeigt eine Schnittansicht einer ersten Lichtquelleneinheit 111, die eine konvexe Linse 43 umfasst. Bei der Konfiguration gemäß 10 ist eine konvexe Linse 43 in der Öffnung 42 angeordnet. Der Emissionswinkel des Lichts, das durch Öffnung 42 emittiert wird, wird durch die konvexe Linse 43 verengt. Infolgedessen kann eine Kollimatorlinse 121 leicht das von der ersten Lichtquelleneinheit 111 emittierte Licht erfassen, und somit ist es möglich, eine Lichtverwendungseffizienz hinsichtlich des Beleuchtungslichts L zu verbessern. Insbesondere muss die konvexe Linse 43 nicht in der Öffnung 42 angeordnet sein; sie kann außerhalb der Öffnung 42 derart angeordnet sein, dass sie die Öffnung 42 bedeckt.
Zusätzlich dazu muss gemäß einem Ausführungsbeispiel das Abdeckbauelement 40 nicht hohl sein. 11 zeigt eine Schnittansicht einer ersten Lichtquelleneinheit 111 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist auf dem Abdeckglas 35 vorzugsweise eine Linse 44 angeordnet. Die Linse 44 ist eine plankonvexe Linse, die derart angeordnet ist, dass die flache Oberfläche der Linse 44 dem Abdeckglas 35 gegenüberliegend ist. Beispielsweise wird eine halbkugelförmige Linse als die plankonvexe Linse verwendet. Das Abdeckbauelement 40 ist eine Reflektionsschicht 41, die auf einer äußeren konvexen Oberfläche der Linse 44 mit Ausnahme eines Teils des Gebiets ausgebildet ist, der der Lichtemissionsoberfläche 31A gegenüberliegend ist. Das Gebiet der konvexen Oberfläche der Linse 44, bei dem die Reflektionsschicht 41 ausgebildet ist, ist die Reflektionsoberfläche, die LED-Licht reflektiert. Das Gebiet der sphärischen Oberfläche der Linse 44, bei dem die Reflektionsschicht 41 nicht ausgebildet ist, ist eine Öffnung 42, die dadurch LED-Licht ein Hindurchtreten ermöglicht. Obgleich das Abdeckbauelement 40 nicht hohl ist, ist das Abdeckbauelement 40 (die Reflektionsschicht 41) gemäß einem Ausführungsbeispiel derart angeordnet, dass es von der Lichtemissionsoberfläche 31A quer über die Lichttransmissionslinse 44 beabstandet ist. Aus diesem Grund kann das von der Lichtemissionsoberfläche 31A emittierte LED-Licht mehrfach innerhalb der ersten Lichtquelleneinheit 111 reflektiert sein, und in LED-Licht mit einem kleinen Emissionswinkel umgewandelt sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es ferner für das Abdeckbauelement 40 bevorzugt, eine andere Form als eine Kuppelform aufzuweisen. 12 zeigt eine Schnittansicht einer ersten Lichtquelleneinheit 111 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es für das Abdeckbauelement 40 bevorzugt, eine Prismenform aufzuweisen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Abdeckbauelement 40 vorzugsweise eine Form eines Pyramidenstumpfes auf, der eine Querschnittsfläche aufweist, die in einer Richtung weg von dem Festkörperlichtemissionsbauelement 31 allmählich abnimmt. Gemäß der vorstehenden Beschreibung ist darüber hinaus die Fläche eines Endes der Öffnung 42 des Abdeckbauelements 40, die ihrem Ende gegenüberliegend ist, bei dem das Festkörperlichtemissionsbauelement 31 angeordnet ist, kleiner als eine Fläche der Lichtemissionsoberfläche 31A eingestellt. Darüber hinaus ist eine Reflektionsschicht 41 auf der inneren Wandoberfläche 40A des Abdeckbauelements 40 ausgebildet. Auch falls das Abdeckbauelement 40 in einer anderen Form als einer Kuppelform ausgebildet ist, wird in dieser Weise ein Licht mit einem großen Emissionswinkel, das von dem Festkörperlichtemissionsbauelement 31 emittiert wird, in ein Licht umgewandelt, das einen kleinen Emissionswinkel aufweist, obgleich die Étendue des LED-Lichts verringert ist. Ebenso weist das Abdeckbauelement 40 gemäß einem Ausführungsbeispiel vorzugsweise die Form eines Kegelstumpfes und nicht eines Pyramidenstumpfes auf.
Obgleich bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen auf dem Abdeckbauelement 40 eine metallische Multilagenschicht oder eine dielektrische Multilagenschicht als die Reflektionsschicht 41 ausgebildet ist, ist gemäß einem Ausführungsbeispiel die Reflektionsschicht nicht auf diese Konfiguration begrenzt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Reflektionsschicht 41 vorzugsweise eine Charakteristik einer diffusen Reflektion eines darauf einfallenden Lichts auf. Falls die Reflektionsschicht 41 eine metallische Multilagenschicht oder eine dielektrische Multilagenschicht ist, wird ein auf die Reflektionsschicht 41 einfallendes Licht regulär reflektiert (spekulare Reflektion). Um daher ein Licht mit einem großen Emissionswinkel in ein Licht mit einem großen Emissionswinkel umzuwandeln, muss das Licht viele Male durch die Reflektionsschicht 41, das Substrat 30 und das Festkörperlichtemissionsbauelement 31, usw. reflektiert werden. Falls jedoch die Reflektionsschicht 41 eine Charakteristik einer diffusen Reflektion von Licht aufweist, wird zumindest einiges des auf die Reflektionsschicht 41 einfallenden Lichts mit einer einzigen Reflektion in Licht mit einem kleinen Emissionswinkel umgewandelt. Im Vergleich zu dem Fall, der mehrere Reflektionen erfordert, ist es daher möglich, das Verhältnis von durch die Reflektionsschicht 41 und das Substrat 30 absorbiertem Licht zu verringern. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Reflektionsschicht 41 vorzugsweise eine aufgeraute Oberfläche auf, um eine Charakteristik aufzuweisen, die eine diffuse Reflektion realisiert.
Bei den vorstehenden Ausführungsbeispielen sind als die Festkörperlichtemissionsbauelemente 31 LEDs vergegenwärtigt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses begrenzt, und es ist ferner bevorzugt, dass LDs (Laserdioden) als die Festkörperlichtemissionsbauelemente 31 angewendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Elektronisches Endoskopsystem
11: LCB
12: Lichtverteilungslinse
13: Objektivlinse
14: Festkörperbildsensor
15: Ansteuersignalverarbeitungsschaltung
16: Speicher
21: Systemsteuerung
22: Zeitablaufsteuerung
23: Speicher
24: Bedienpaneel
25: Kondensorlinse
26: Vorgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung
27: Bildspeicher
28: Nachgeschaltete Signalverarbeitungsschaltung
30: Substrat
31: Festkörperlichtemissionsbauelement (LED)
31A: Lichtemissionsoberfläche
32: Leuchtstoff
35: Abdeckglas
40: Abdeckbauelement
40A: Innere Wandoberfläche
41: Reflektionsschicht
42: Öffnung
43: Konvexe Linse
44: Linse
100: Elektronisches Endoskop
104: Verbindungsabschnitt
105: Beleuchtungslichtemissionsöffnung
106: Distaler Endabschnitt
111-114: Lichtquelleneinheit
121-124: Kollimatorlinse
141-144: Lichtquellenansteuerschaltung
131-133: Dichroitischer Spiegel
200: Verarbeitungseinrichtung
201: Lichtquellenvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2012/108420 [0003]

Claims

Endoskoplichtquellenvorrichtung, mit: einem Festkörperlichtemissionsbauelement, das dazu eingerichtet ist, ein Licht von einer Lichtemissionsoberfläche von diesem zu emittieren; und einem Abdeckbauelement, das das Festkörperlichtemissionsbauelement derart bedeckt, dass das Abdeckbauelement von der Lichtemissionsoberfläche beabstandet ist, wobei das Abdeckbauelement eine Reflektionsoberfläche, die zur Reflektion des von der Lichtemissionsoberfläche emittierten Lichts eingerichtet ist, und eine Öffnung umfasst, die zur Emission einiges des von der Lichtemissionsoberfläche emittierten Lichts und einiges des reflektierten Lichts eingerichtet ist, das durch die Reflektionsoberfläche reflektiert ist.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fläche der Öffnung kleiner als die Fläche der Lichtemissionsoberfläche ist.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Abdeckbauelement eine Form einer hohlen Kuppel aufweist.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Abdeckbauelement ein lichttransmittierendes Substrat umfasst, das dazu eingerichtet ist, ein Hindurchtreten des von der Lichtemissionsoberfläche emittierten Lichts zu ermöglichen, wobei die Reflektionsoberfläche ein Gebiet einer Oberfläche des lichttransmittierenden Substrats ist, bei dem eine Reflektionsschicht ausgebildet ist, zur Reflektion des von der Lichtemissionsoberfläche emittierten Lichts eingerichtet ist, und wobei die Öffnung ein Gebiet der Oberfläche des lichttransmittierenden Substrats ist, bei dem die Reflektionsschicht nicht ausgebildet ist.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer konvexen Linse, die in der Öffnung angeordnet ist.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Abdeckbauelement eine plankonvexe Linse umfasst, die derart angeordnet ist, dass eine flache Oberfläche von dieser der Lichtemissionsoberfläche gegenüberliegend ist, wobei die Reflektionsoberfläche ein Gebiet einer konvexen Oberfläche der plankonvexen Linse ist, bei dem eine Reflektionsschicht ausgebildet ist, und wobei die Öffnung ein Gebiet der konvexen Oberfläche ist, bei dem die Reflektionsschicht nicht ausgebildet ist.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Schutzbauelement, das die Lichtemissionsoberfläche schützt, wobei das Schutzbauelement zur Bedeckung der Lichtemissionsoberfläche angeordnet und dazu eingerichtet ist, dem von der Lichtemissionsoberfläche emittierten Licht ein Hindurchtreten zu ermöglichen, und wobei das Abdeckbauelement zur Bedeckung des Festkörperlichtbauelements und des Schutzbauelements angeordnet ist.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Leuchtstoff, der zwischen der Lichtemissionsoberfläche und der Reflektionsoberfläche angeordnet und dazu eingerichtet ist, einiges des von der Lichtemissionsoberfläche emittierten Lichts zu absorbieren und Fluoreszenzlicht zu emittieren.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Leuchtmittel auf der Lichtemissionsoberfläche angeordnet ist.
Endoskopsystem, mit: einer Endoskoplichtquellenvorrichtung, die eine erste Lichtquelleneinheit mit einem ersten Festkörperlichtemissionsbauelement, das zur Emission eines ersten Lichts von einer ersten Lichtemissionsoberfläche eingerichtet ist, und einem ersten Abdeckbauelement umfasst, das das erste Festkörperlichtemissionsbauelement derart bedeckt, dass das erste Abdeckbauelement von der ersten Lichtemissionsoberfläche beabstandet ist, wobei das erste Abdeckbauelement eine zur Reflektion des von der ersten Lichtemissionsoberfläche emittierten ersten Lichts eingerichtete erste Reflektionsoberfläche und eine erste Öffnung umfasst, die zur Emission einiges des ersten Lichts und einiges des reflektierten Lichts, das durch die erste Reflektionsoberfläche reflektiert ist, eingerichtet ist; und einem Endoskop, das einen mit der Endoskoplichtquellenvorrichtung verbundenen Verbindungsabschnitt und einen distalen Endabschnitt mit einer Beleuchtungslichtemissionsöffnung umfasst, die zur Emission eines durch eine optische Leitung transmittierten Beleuchtungslichts von dem Verbindungsabschnitt zur Beleuchtung eines Gegenstands eingerichtet ist.
Endoskopsystem nach Anspruch 10, wobei die Endoskoplichtquellenvorrichtung zusätzlich zu der ersten Lichtquelleneinheit eine zweite Lichtquelleneinheit mit einem zweiten Festkörperlichtemissionsbauelement, das zur Emission eines zweiten Lichts von dessen zweiter Lichtemissionsoberfläche eingerichtet ist, und einem zweiten Abdeckbauelement, das das zweite Festkörperlichtemissionsbauelement derart bedeckt, dass das zweite Abdeckbauelement von der zweiten Lichtemissionsoberfläche beabstandet ist, wobei das zweite Abdeckbauelement eine zur Reflektion des zweiten Lichts eingerichtete Reflektionsoberfläche und eine Öffnung umfasst, die zur Emission einiges des zweiten Lichts und einiges des reflektierten Lichts eingerichtet ist, das durch die zweite Reflektionsoberfläche reflektiert ist, und die zweite Lichtquelleneinheit einen Leuchtstoff umfasst, der zwischen der zweiten Lichtemissionsoberfläche und der zweiten Reflektionsoberfläche angeordnet und dazu eingerichtet ist, einiges des zweiten Lichts zu absorbieren und ein Fluoreszenzlicht zu emittieren; und ein optisches Bauelement umfasst, das in einem Lichtpfad des ersten Lichts und einem Lichtpfad des zweiten Lichts und des Fluoreszenzlichts bereitgestellt und dazu eingerichtet ist, das Fluoreszenzlicht aus dem zweiten Licht und dem Fluoreszenzlicht zu extrahieren, und ein verbundenes Licht auf einem Lichtpfad zu emittieren, der den Lichtpfad des ersten Lichts und den Lichtpfad des Fluoreszenzlichts verbindet.
Endoskopsystem nach Anspruch 11, wobei der Leuchtstoff ein Material umfasst, das dazu eingerichtet ist, eine Lichtkomponente mit einem Wellenlängenband von 460 bis 600 nm zu emittieren.
Endoskop, mit: einer Lichtquelleneinheit mit einem Festkörperlichtemissionsbauelement, das dazu eingerichtet ist, Licht von einer Lichtemissionsoberfläche von diesem zu emittieren, und ein Abdeckbauelement, das das Festkörperlichtemissionsbauelement derart bedeckt, dass das Abdeckbauelement von der Lichtemissionsoberfläche beabstandet ist, wobei das Abdeckbauelement eine zur Reflektion eines von der Lichtemissionsoberfläche emittierten Lichts eingerichtete Reflektionsoberfläche und eine Öffnung umfasst, die zur Emission einiges des Lichts und einiges des reflektierten Lichts eingerichtet ist, das durch die Reflektionsoberfläche reflektiert ist; und einem distalen Endabschnitt mit einer Beleuchtungslichtemissionsöffnung, die dazu eingerichtet ist, das durch die Lichtquelleneinheit emittierte Licht als ein Beleuchtungslicht zur Beleuchtung eines Gegenstands zu emittieren.