DE112017006861T5

DE112017006861T5 - Beobachtungsvorrichtung und Beobachtungsverfahren

Info

Publication number: DE112017006861T5
Application number: DE112017006861.4T
Authority: DE
Inventors: Akira Takahashi; Shunsuke Matsuda; Takayuki Miyashita; Mitsuharu Miwa
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2019-10-24
Also published as: TW201827914A; JP6841669B2; US20190376893A1; CN110192101A; JP2018115977A; US11513075B2; WO2018135051A1

Abstract

Eine Beobachtungsvorrichtung (1) seine Beobachtungsvorrichtung, welche ein Beobachtungsziel (S) beobachtet, und umfasst: eine Emissionslichtquelle (2), welche ein Emissionslicht (L1) erzeugt; eine Projektionslichtquelle (3), welche ein Projektionsbild (L2) erzeugt; einen Scanspiegel 10, welche das Emissionslicht (L1) und Reflexionslicht (L2) in Richtung des Beobachtungsziels (S) entlang desselben optischen Pfads scannt; ein Lichtführungsoptiksystem (G), welches ein Detektionsziellicht (L3) führt, welches in dem Beobachtungsziel (S) entsprechend einer Emission des Emissionslichts (L1) erzeugt ist, ohne dass diese durch den Scanspiegel (10) hindurchtritt; einen optischen Detektor (5), welche das durch das Lichtführungsoptiksystem (G) geführte Detektionsziellicht (L3) detektiert; und eine Steuereinheit (6), welche eine Intensität des Projektionslichts (L2) auf der Basis eines Ergebnisses der Detektion des Detektionsziellichts (L3) steuert.

Description

Technisches Gebiet
Diese Ausführungsform betrifft eine Beobachtungsvorrichtung und ein Beobachtungsverfahren.
Stand der Technik
Als eine konventionelle Beobachtungsvorrichtung gibt es beispielsweise ein in Patentliteratur 1 beschriebenes Projektionssystem. Dieses Projektionssystem ist als ein Operationsunterstützungssystem ausgebildet und umfasst eine Infrarot-Anregungslichtquelle, welche Anregungslicht in Richtung eines betreffenden Teils eines Patienten impliziert, eine Infrarotkamera, welche ein aufleuchten abbildet, welches in dem betreffenden Teil auftritt, entsprechend einer Emission von Anregungslicht, eine Projektionseinheit, welche ein Projektionsbild basierend auf einem Ergebnis der Abbildung eines aufleuchten zu einem betreffenden Teil projiziert, und etwas Ähnliches.
Literaturliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1 japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung mit der Nummer 2016-27367
Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
In der oben beschriebenen konventionellen Beobachtungsvorrichtung wird angenommen, dass Licht von einer Infrarot-Anregungslichtquelle in Richtung eines betreffenden Teils in einem weiten Bereich impliziert wird, ein TOF Sensor zum Einstellen eines Projektionsbilds angeordnet ist und das Projektionsbild entsprechend einem Abstand zu dem betreffenden Teil gesteuert wird. Aus diesem Grund wird die Vorrichtung kompliziert und es sind komplexe arithmetische Operationen notwendig, um Ergebnisse der Abbildung eines Fluoreszierens in einem Projektionsbild widerzuspiegeln.
Diese Ausführungsform wird realisiert durch Lösen der oben beschriebenen Probleme und eine Aufgabe davon ist es eine Beobachtungsvorrichtung und ein Beobachtungsverfahren bereitzustellen, welche zum Anzeigen eines Projektionsbilds in einem Beobachtungsziel geeignet sind, ohne dass komplexe arithmetische Operationen notwendig sind, durch eine einfache Konfiguration.
Lösung der Aufgabenstellung
Eine Beobachtungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform ist eine Beobachtungsvorrichtung zum Beobachten eines Beobachtungsziels und umfasst: eine erste Lichtquelle, welche ein Emissionslicht erzeugt; eine zweite Lichtquelle, welche ein Projektionslicht erzeugt; eine Optikscanvorrichtung, welche das Emissionslicht und das Projektionslicht in Richtung des Beobachtungsziels entlang dem selben optischen Pfad scannt; ein Lichtführungsoptiksystem, welches ein in dem Beobachtungsziel erzeugtes Detektionsziellicht führt, entsprechend einer Emission des Emissionslichts, ohne dass dieses durch die Optikscanvorrichtung hindurchtritt; einen optischen Detektor, welcher das durch das Lichtführungsoptiksystem geführte Detektionsziellicht detektiert; und eine Steuereinheit, welche eine Intensität des Projektionslichts auf der Basis eines Ergebnisses der Detektion des Detektionsziellichts steuert.
In der Beobachtungsvorrichtung werden das Emissionslicht und das Projektionslicht in Richtung des Beobachtungsziels entlang desselben optischen Pfads gescannt und wird das Detektionsziellicht, welches von dem Beobachtungsziel durchgelassen (transmittiert) ist, detektiert, ohne dass dieses durch die Optikscanvorrichtung hindurchtritt (ohne Descannen). Durch Übertragen des Emissionslichts und des Projektionslichts entlang demselben optischen Pfad wird die Vorrichtungskonfiguration vereinfacht. Zusätzlich fallen die Emissionspositionen des Emissionslichts und des Projektionslichts auf dem Beobachtungsziel miteinander zusammen und entsprechend wird eine arithmetische Operation zum Wiedergeben von Ergebnissen der Detektion des Detektionsziellichts in einem Projektionsbild vereinfacht.
Zusätzlich kann eine optische Achse eines Optikscansystems, umfassend die Optikscanvorrichtung, und eine optische Achse des Lichtführungsoptiksystems miteinander zusammenfallen. In einem solchen Fall wird die Vorrichtungskonfiguration weiter vereinfacht. Weiter, selbst falls sich ein Beobachtungsziel in der Richtung der optischen Achse bewegt, kann der Einfluss davon auf eine Beobachtung reduziert werden.
Zusätzlich kann eine optische Achse eines Optikscansystem, umfassend die Optikscanvorrichtung, und eine optische Achse des Lichtführungsoptiksystems miteinander zusammenfallen. In einem solchen Fall ist eine optische Vorrichtung, welche das Emissionslicht und das Projektionslicht und ein Detektionsziellicht voneinander aufspaltet, nicht notwendig und entsprechend kann ein ausreichender Betrag an Detektionsziellicht sichergestellt werden.
Zusätzlich kann das Emissionslicht ein Anregungslicht sein. In einem solchen Fall wird ein fluoreszierendes Material durch das Emissionslicht angeregt und kann eine Fluoreszenzbeobachtung des Beobachtungsziels ausgeführt werden.
Zusätzlich kann eine Wellenlänge des Emissionslichts 400 nm bis 810 nm sein. In diesem Wellenlängenband können repräsentative fluoreszierende Materialien wie beispielsweise Indocyaningrün, Methylenblau, Fluoreszein und 5-Aminolävulinsäure unter Verwendung des Emissionslichts angeregt werden.
Zusätzlich kann eine Wellenlänge des Emissionslichts eine Wellenlänge sein, welche durch das Beobachtungsziel absorbiert werden kann. In einem solchen Fall kann eine Beobachtung des Beobachtungsziels basierend auf einer Absorption des Emissionslichts ausgeführt werden.
Zusätzlich kann die Wellenlänge des Emissionslichts gleich 735 nm bis 850 nm sein. In diesem Wellenlängenband kann beispielsweise ein Emissionslicht in Blutgefäßen (oder Blut) absorbiert werden.
Zusätzlich kann eine Wellenlänge des Projektionslichts eine Wellenlänge unterschiedlich zu einer Wellenlänge des Emissionslichts sein. In einem solchen Fall kann ein Emissionslicht und ein Projektionslicht auf dem Beobachtungsziel unterschieden werden.
Zusätzlich kann die Wellenlänge des Projektionslichts gleich 380 nm bis 780 nm sein. In diesem Wellenlängenband kann ein Projektionsbild gemäß den Projektionslicht mit einer höheren Sichtbarkeit in einem Beobachtungsziel angezeigt werden.
Zusätzlich kann der optische Detektor ein Einzelpunktsensor sein. Auf diese Weise kann die Detektionsrate in dem optischen Detektor erhöht werden und kann eine Echtzeitverarbeitung von Projektionslicht durch die Steuereinheit ausgeführt werden.
Zusätzlich kann die Beobachtungsvorrichtung weiter eine Bilderzeugungseinheit umfassen, welche ein Bild auf der Basis eines Ergebnisses der Detektion des Detektionsziellichts erzeugt. In einem solchen Fall kann eine Anzeige eines Ergebnisses der Detektion auf einer Anzeige, eine Speicherung eines Ergebnisses der Detektion in einer externen Speichervorrichtung und etwas Ähnliches ausgeführt werden.
Zusätzlich kann ein Sichtfeld des Lichtführungsoptiksystems einen Scanbereich des Emissionslichts gemäß der Optikscanvorrichtung umfassen. Einem solchen Fall kann ein Projektionsbild über den Scanbereich des Emissionslichts gemäß der Optikscanvorrichtung projiziert werden.
Zusätzlich ist ein Beobachtungsverfahren gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Beobachtungsverfahren zum Beobachten eines Beobachtungsziels, wobei das Beobachtungsverfahren umfasst: einen ersten Lichterzeugungsschritt zum Erzeugen von Emissionslicht; einen zweiten Lichterzeugungsschritt zum Erzeugen von Projektionslicht; einen Optikscanschritt zum Scannen des Emissionslichts und des Projektionslichts in Richtung des Beobachtungsziels entlang demselben optischen Pfad unter Verwendung einer Optikscanvorrichtung; einen Lichtführungsschritt zum Führen von in dem Beobachtungsziel erzeugten Detektionsziellicht entsprechend einer Emission des Emissionslichts, ohne dass dieses durch die Optikscanvorrichtung hindurchtritt, unter Verwendung eines Lichtführungsoptiksystems; einen Detektionsschritt zum Detektieren des durch das Lichtführungsoptiksystem geführten Detektionsziellichts unter Verwendung eines optischen Detektors; und einen Steuerschritt zum Steuern einer Intensität des Projektionslichts auf der Basis eines Ergebnisses der Detektion des Detektionsziellichts in dem Detektionsschritt.
In diesem Beobachtungsverfahren werden das Emissionslicht und das Projektionslicht in Richtung des Beobachtungsziels entlang demselben optischen Pfad gescannt und wird ein Detektionsziellicht, welches von dem Beobachtungsziel übertragen ist (durchgelassen ist), detektiert, ohne dass dieses durch die Optikscanvorrichtung hindurchtritt (ohne Descannen). Durch Übertragen des Emissionslichts und des Projektionslichts entlang demselben optischen Pfad, wird die Vorrichtungskonfiguration vereinfacht. Zusätzlich fallen die Emissionspositionen des Emissionslichts und des Projektionslichts auf dem Beobachtungsziel miteinander zusammen und entsprechend wird eine arithmetische Operation zum Wiedergeben von Ergebnissen der Detektion des Detektionsziellichts in einem Projektionsbild vereinfacht.
Zusätzlich kann eine optische Achse eines die Optikscanvorrichtung umfassenden Optikscansystem und eine optische Achse des Lichtführungsoptiksystems veranlasst werden, dass diese miteinander zusammenfallen. In einem solchen Fall wird die Vorrichtungskonfiguration weiter vereinfacht. Weiter, falls sich ein Beobachtungsziel in der Richtung der optischen Achse bewegt, kann der Einfluss davon auf eine Beobachtung reduziert werden.
Zusätzlich kann veranlasst werden, dass eine optische Achse eines Optikscansystem, umfassen die Optikscanvorrichtung, und eine optische Achse des Lichtführungsoptiksystems nicht miteinander zusammenfallen. In einem solchen Fall sind eine optische Vorrichtung, welche das Emissionslicht und das Projektionslicht voneinander trennt, und ein Detektionsziellicht nicht notwendig, und entsprechend kann eine ausreichende Menge des Detektionsziellichts sichergestellt werden.
Zusätzlich kann das Emissionslicht ein Anregungslicht sein. In einem solchen Fall wird ein fluoreszierendes Material durch das Emissionslicht angeregt und eine Fluoreszenzbeobachtung des Beobachtungsziels kann ausgeführt werden.
Zusätzlich kann eine Wellenlänge des Emissionslichts auf 400 nm bis 810 nm eingestellt werden. In diesem Wellenlängenband können repräsentative oszillierende Materialien wie beispielsweise Indocyaningrün, Methylenblau, Fluoreszein und 5-Aminolävulinsäure unter Verwendung des Emissionslichts angeregt werden.
Zusätzlich kann eine Wellenlänge des Emissionslichts auf eine Wellenlänge eingestellt werden, welche durch das Beobachtungsziel absorbiert werden kann. In einem solchen Fall kann eine Beobachtung des Beobachtungsziels basierend auf einer Absorption des Emissionslichts ausgeführt werden.
Zusätzlich kann die Wellenlänge des Emissionslichts auf 735 nm bis 850 nm eingestellt werden. In diesem Wellenlängenband kann beispielsweise ein Emissionslicht in Blutgefäßen (oder Blut) absorbiert werden.
Zusätzlich kann eine Wellenlänge, welche sich von einer Wellenlänge des Emissionslichts unterscheidet als eine Wellenlänge des Projektionslichts eingestellt werden. In einem solchen Fall kann ein Emissionslicht und ein Projektionslicht auf den Beobachtungsziel unterschieden werden.
Zusätzlich kann die Wellenlänge des Projektionslichts auf 380 nm bis 780 nm eingestellt werden. In diesem Wellenlängenband kann ein Projektionsbild gemäß dem Projektionslicht mit einer höheren Sichtbarkeit in einem Beobachtungsziel angezeigt werden.
Zusätzlich kann ein Einzelpunktsensor als der optische Detektor verwendet werden. Auf diese Weise kann eine Detektionsrate in dem optischen Detektor erhöht werden und kann eine Echtzeitverarbeitung von Projektionslicht durch die Steuereinheit ausgeführt werden.
Zusätzlich kann das Beobachtungsverfahren weiter einen Bilderzeugungsschritt zum Erzeugen eines Bilds auf der Basis eines Ergebnisses der Detektion des Detektionsziellichts umfassen. In einem solchen Fall kann eine Anzeige eines Ergebnisses der Detektion auf einer Anzeige, eine Speicherung eines Ergebnisses der Detektion in einer externen Speichervorrichtung und etwas Ähnliches ausgeführt werden.
Zusätzlich kann ein Sichtfeld des Lichtführungsoptiksystems einen Scanbereich des Emissionslichts gemäß der Optikscanvorrichtung umfassen. In einem solchen Fall kann ein Projektionsbild über den Scanbereich des Emissionslichts gemäß der optischen Scanvorrichtung projiziert werden.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß einer solchen Beobachtungsvorrichtung und einem Beobachtungsverfahren kann ein Projektionsbild in einem Beobachtungsziel angezeigt werden, ohne dass komplexe arithmetische Operationen notwendig sind, durch eine einfache Konfiguration.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine Beobachtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
2 ist ein Flussdiagramm, welches eine Operation der in 1 dargestellten Beobachtungsvorrichtung darstellt.
3 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine Beobachtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
4 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine Beobachtungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt.
5 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine Beobachtungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt.
6 ist ein Flussdiagramm, welches eine Operation der in 5 dargestellten Beobachtungsvorrichtung darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen einer Beobachtungsvorrichtung und eines Beobachtungsverfahrens gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung genau mit Bezug zu den Figuren beschrieben.
[Erste Ausführungsform]
1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine Beobachtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt. Die Beobachtungsvorrichtung 1, dargestellt in der Figur, ist eine Vorrichtung, welche eine Beobachtung eines Beobachtungsziels S ermöglicht. In dieser Ausführungsform ist das Beobachtungsziel S ein biologisches Gewebe, in welches ein fluoreszierendes Material injiziert wurde und die Beobachtungsvorrichtung 1 ist als eine Vorrichtung ausgebildet, welche eine Beobachtung eines Zustands eines biologischen Gewebes durch eine Fluoreszenzbeobachtung in Echtzeit ermöglicht. Ein Operationsabstand der Beobachtungsvorrichtung 1 (ein Operationsabstand von der Vorrichtung zu einem Beobachtungsziel S für eine geeignete Beobachtung) ist beispielsweise um etwa 10 cm bis 20 cm, dieser ist allerdings nicht darauf beschränkt. Zusätzlich weist die Beobachtungsvorrichtung 1 eine Funktion zum Verbessern einer Sichtbarkeit eines Beobachtungsergebnisses auf dem Beobachtungsziel S auf, durch Anzeigen eines Projektionsbilds P basierend auf einem Ergebnis einer Detektion einer Fluoreszenz auf dem Beobachtungsziel S.
als ein Flur des Zylinders Material, welches für eine Fluoreszenzbeobachtung verwendet wird, gibt es beispielsweise Indocyaningrün. Indocyaningrün wird durch infrarotes Licht angeregt und strahlt Infrarote Fluoreszenz mit einer Wellenlänge unterschiedlich zu dem Anregungslicht ab. Sowohl das Anregungslicht als auch die infrarote Fluoreszenz können einfach durch ein biologisches Gewebe übertragen werden und sind somit für eine Fluoreszenzbeobachtung eines tiefen Teils eines biologischen Gewebes geeignet. Als andere Pigmente gibt es beispielsweise Methylenblau, Fluoreszein, 5-Aminolävulinsäure und etwas Ähnliches
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Beobachtungsvorrichtung 1 eine Emissionslichtquelle (erste Lichtquelle) 2, welche Emissionslicht L1 erzeugt, eine Projektionslichtquelle (zweite Lichtquelle) 3, welche Projektionslicht L2 erzeugt, ein Optikscansystem 4, welches das Emissionslicht L1 und das Projektionslicht L2 scannt, ein Lichtführungsoptiksystem G, welches Detektionsziellicht L3 von einem Beobachtungsziel S führt, einen optischen Detektor 5, welcher das Detektionsziellicht L3, welches geführt wurde, detektiert und eine Steuereinheit 6, welche einen Betrieb der Vorrichtung steuert.
Die Emissionslichtquelle 2 ist eine Lichtquelle, welche Anlegungsseite Licht emittiert, umfassend eine eine Fluoreszenz anregende Wellenlänge, als ein Emissionslicht L1. In dem Beispiel des Fluoreszenzmaterials ist eine Anregungswellenlänge von Indocyaningrün ungefähr 775 nm, ist eine Anregungswellenlänge von Methylenblau ungefähr 670 nm, ist eine Anregungswellenlänge von Fluoreszein ungefähr 495 nm und ist eine Anregungswellenlänge von 5-Aminolävulinsäure ungefähr 405 nm. Entsprechend wird die Wellenlänge des Emissionslichts L1 beispielsweise von einem Band von 400 nm bis 810 nm ausgewählt. Falls Indocyaningrün als ein Fluoreszenzmaterial verwendet wird, wird beispielsweise ein Halbleiterlaser, welcher Laserlicht mit einer Wellenlänge von 785 nm ausgibt, als die Emissionslichtquelle 2 verwendet. Zusätzlich kann nicht nur eine kohärente Lichtquelle wie beispielsweise ein Laser, sondern auch eine inkohärente Lichtquelle wie beispielsweise eine LED oder eine Superlumineszenzdiode (SLD) als die Emissionslichtquelle 2 verwendet werden.
Die Projektionslichtquelle 3 ist eine Lichtquelle, welche sichtbares Licht emittiert, umfassend eine Wellenlänge, welche sich von dem Emissionslicht L1 unterscheidet, als das Projektionslicht L2. Die Wellenlänge des Projektionslichts L2 wird beispielsweise aus einem Band von 380 nm bis 780 nm ausgewählt, welches ein sichtbares Band ist. Falls Laserlicht mit einer Wellenlänge von 785 nm als das Emissionslicht L1 verwendet wird, wird beispielsweise ein Halbleiterlaser, welcher Laserlicht mit einer Wellenlänge von 580 nm ausgibt, als die Projektionslichtquelle 3 verwendet. Zusätzlich kann nicht nur eine kohärente Lichtquelle wie beispielsweise ein Laser, sondern auch eine inkohärente Lichtquelle wie beispielsweise eine LED oder eine SLD als die Projektionslichtquelle 3 verwendet werden.
In jeweils der Emission Lichtquelle 2 und der Projektionslichtquelle 3 kann eine Öffnung angeordnet sein, welche zum Einstellen eines Strahldurchmessers und zum Verhindern von Streulicht von außerhalb verwendet wird. Die Öffnung kann einen nicht veränderlichen Öffnungsdurchmesser oder einen veränderlichen Öffnungsdurchmesser aufweisen. Zusätzlich kann eine Vielzahl von Öffnungen mit unterschiedlichen Öffnungsdurchmesser angeordnet sein und kann eine Öffnung mit einem unterschiedlichen Öffnungsdurchmesser entsprechend Detektionsbedingungen selektiv ausgewählt werden. Weiter kann eine Sammellinse 7 in jeweils der Emission Lichtquelle 2 und der Projektionslichtquelle 3 angeordnet sein. In einem solchen Fall wird das Emissionslicht L1 und das Projektionslicht L2 zu dem Optikscansystem 4 in einem parallelen Lichtzustand durch die Sammellinse 7 gefügt.
Das Optikscansystem 4 ist ein optisches System, welches das Emissionslicht L1 und das Projektionslicht L2 in Richtung eines Beobachtungsziels S in demselben optischen Pfad scannt. Das optisches System 4 ist beispielsweise aus einem dichroitischen Spiegel 8, einem Spiegel 9, einem Scanspiel (Optikscanvorrichtung) 10, einer Kondensatorlinse 11 und einem Strahlteiler 12 gebildet. Das durch die Emissionslichtquelle 2 erzeugte Emissionslicht L1 tritt durch den die dichroitischen Spiegel 8 hindurch und fällt auf den Scanspiegel 10. Das durch die Projektionslichtquelle 3 erzeugte Projektionslicht L2 wird durch den dichroitischen Spiegel 8 und den Spiegel 9 reflektiert, tritt durch denselben optischen Pfad wie der des Emissionslichts L1 hindurch und fällt auf den Scanspiegel 10.
Der Scanspiegel 10 ist ein Spiegel, welcher das Emissionslicht L1 und das Projektionslicht L2, welche in demselben optischen Pfad in einer Achse oder in 2 Achsen mit Bezug zu dem Beobachtungsziel S einfallen, scannt. Der Betrieb des Scanspiegels 10 wird auf der Basis eines von der Steuereinheit 6 übertragenen Steuersignals gesteuert. Als der Scanspiegel 10 kann beispielsweise ein MEMS Spiegel, ein Galvano-Spiegel, ein Polygonspiegel oder etwas Ähnliches verwendet werden. Anstelle des Scanspiegels 10 kann eine andere optische Vorrichtung wie beispielsweise ein Raumlichtmodulator als eine Optikscanvorrichtung verwendet werden. Zusätzlich ist ein Strahlteiler 12 eine Vorrichtung, welche das Emissionslicht L1 und das Projektionslicht L2 reflektiert und ein Detektionsziellicht L3 transmittiert, welches in einem Beobachtungsziel S erzeugt wird, entsprechend der Emission des Emissionslichts L1. Als der Strahlteiler 12 kann beispielsweise ein dickperiodischer Spiegel oder ein Halbspiegel verwendet werden. Zusätzlich kann in Abhängigkeit von der optischen Anordnung der Strahlteiler 12 das Detektionsziellicht L3 reflektieren, während das Emissionslicht L1 und das Projektionslicht L2 transmittiert werden.
Das durch den Endspiegel 10 reflektierte Emissionslicht L1 und das Projektionslicht L2 werden durch die Kondensatorlinse 11 kondensiert, werden durch den Strahlteiler 12 reflektiert und fallen auf das Beobachtungsziel S mit dem beibehaltenen selben optischen Pfad ein. Mit anderen Worten fallen das Emissionslicht L1 und das Projektionslicht L2 auf dieselbe Position auf dem Beobachtungsziel S ein. In dieser Ausführungsform werden das Emissionslicht L1 und das Projektionslicht L2 durch den Strahlteiler 12 reflektiert werden danach auf dem Beobachtungsziel S ungefähr senkrecht einfallen.
Das Lichtführungsoptiksystem G ist ein optisches System, welches das Detektionsziellicht L3 führt, welches auf einem Beobachtungsziel S erzeugt wird, entsprechend der Emission des Emissionslichts L1, zu dem optischen Detektor 5. Das Lichtführungsoptiksystem G ist beispielsweise aus dem Strahlteiler 12 und der Beobachtungslinse 13 gebildet. In dieser Ausführungsform werden die optische Achse des Optikscansystems 4 und die optische Achse des Lichtführungsoptiksystems G derart eingestellt, dass diese dieselbe Achse werden. Die Beobachtungslinse 13 ist beispielsweise aus einer Vielzahl von konvexen Linsen gebildet. Die Beobachtungslinse 13 kondensiert ein Detektionsziellicht L3, welches sich von einer Erzeugungsposition auf dem Beobachtungsziel S ausbreitet.
Durch Kondensieren des Detektionsziellichts L3 unter Verwendung der Beobachtungslinse 13 kann ein ausreichender Betrag des Detektionsziellichts L3 sichergestellt, welches durch den optischen Detektor 5 detektiert wird. Zusätzlich kann die Größe des Sichtfeld des Lichtführungsoptiksystems G unter Verwendung der Beobachtungslinse 13 eingestellt werden. Die Beobachtungslinse 13 kann eine Konfiguration aufweisen, in welcher eine Kondensation des Detektionsziellichts L3 unterstützt werden kann, und der optische Detektor 5 muss nicht notwendigerweise bei einer Fokusposition der Beobachtungslinse 13 angeordnet sein. Zusätzlich kann das Lichtführungsoptiksystem G einen Filter mit einem Transmissionsband umfassen, welches zu dem Wellenlängenband des Detektionsziellichts L3 gehört. Als Beispiele eines solchen Filters gibt es einen Langpfadfilter, einen Bandpassfilter und etwas Ähnliches.
Wenn ein Emissionslicht L1 einfällt und gescannt wird bei einer Position, bei welcher ein Flur des Zylinders Material vorhanden ist (umfasst ist), innerhalb des Beobachtungsziels S, wird das Flur oszillierende Material durch das Emissionslicht L1 angelegt und wird eine Fluoreszenz als ein Detektionsziellicht L3 erzeugt. In diesem Fall wird das Detektionsziellicht L3 radial von einer Änderungsposition (einer Emissionsposition des Emissionslichts L1) auf den Beobachtungsziel S abgestrahlt. Dieses Detektionsziellicht L3 wird durch den Strahlteiler 12 transmittiert und fällt auf der Seite des optischen Detektors 5 ein, ohne dass dieses durch den Scanspiegel 10 hindurchtritt (ohne dass dieses bei dem Scanspiegel 10 reflektiert wird). Mit anderen Worten führt das Lichtführungsoptiksystem G das Detektionsziellicht L3 auf den optischen Detektor 5, ohne dass dieses durch den Endspiegel 10 hindurchtritt.
Zusätzlich wird entsprechend einer Emission und einem scannen des Projektionslichts L2 ein Projektionsbild P auf die Oberfläche des Beobachtungsziels S projiziert. Durch projizieren des Projektionsbilds P auf das Beobachtungsziel S kann eine Position, bei welcher eine Fluoreszenz auf den Beobachtungsziele S erzeugt wird, visuell erkannt werden. Es wird bevorzugt ein Sichtfeld (Beobachtungsbereich) des Lichtführungsoptiksystems G derart einzustellen, dass dieses ein Scanbereich des Emissionslichts L1 entsprechend dem Optikscansystem 4 umfasst. In einem solchen Fall kann das Projektionsbild P über den Scanbereich des Emissionslichts L1 gemäß dem Optikscansystem 4 projiziert werden.
Der optische Detektor 5 detektiert das Detektionsziellicht L3, welches durch das Lichtführungsoptiksystem G geführt ist. Der optische Detektor 5 ist beispielsweise aus einer Fotodiode, einer Lawinenfotodiode, einem Photomultiplier-Röhre, einem Silizium-Fotomultiplier (SiPM) oder etwas Ähnlichem gebildet. Der optische Detektor 5 detektiert das Detektionsziellicht L3 und gibt ein Detektionssignal (eine ein Detektionsergebnis wiedergebende Information) an die Steuereinheit 6 aus.
In dieser Ausführungsform weisen das Beobachtungsziel S und der optische Detektor 5 eine Anordnung auf, welche keine Bildgebungsbeziehungen dazwischen aufweist. Aus diesem Grund, selbst falls eine Position, bei welcher ein Detektionsziellicht L3 auf dem Beobachtungsziel S erzeugt wird, durch den Endspiegel 10 verschoben wird, wird das Detektionsziellicht L3 zu dem optischen Detektor 5 geführt. Entsprechend dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass ein Einzelpunktsensor mit einer hohen Detektionsrate als der optische Detektor 5 verwendet wird.
Beispielsweise ist die Steuereinheit 6 ein Computer, welcher physisch ausgebildet ist, Speichereinheiten wie beispielsweise einen RAM, einen ROM und etwas Ähnliches, einen Prozessor (eine arithmetische Operationszeitpunkte) wie beispielsweise eine CPU oder etwas Ähnliches, eine Kommunikationsschnittstelle, eine Speichereinheit wie beispielsweise eine Festplatte und eine Dateneingabe/Ausgabeeinheit, welche eine Eingabe/Ausgabe von Daten für ein externes Medium wie beispielsweise einen USB Speicher oder etwas Ähnliches ausführt, zu umfassen. Der Computer kann ausgebildet sein, weiter eine Anzeigeeinheit wie beispielsweise eine Anzeige oder etwas Ähnliches zu umfassen. Als Beispiele eines solchen Computers gibt es einen Computer, einen Cloudserver, einen Smart-Gerät (ein Smartphone, ein Tablet-Endgerät oder etwas Ähnliches), einen Mikrocomputer, eine feldprogrammierbare Gate-Anordnung (FPGA) und etwas Ähnliches. Der Computer führt ein in einem Speicher gespeichertes Programm unter Verwendung einer CPU aus, um dadurch verschiedene Steuerfunktionen auszuführen.
Wenn eine Eingabe zum Starten einer Operation von außerhalb angenommen wird, beginnt die Steuereinheit 6 damit die Emissionslichtquelle 2, die Projektionslichtquelle 3 und den Endspiegel 10 zu betreiben. Zusätzlich, wenn eine ein Detektionsergebnis von Detektionslicht L3 wiedergebende Information von dem optischen Detektor 5 empfangen wird, bildet die Steuereinheit 6 ein Projektionsbild P, auf welchem das Detektionsergebnis wiedergegeben wird, auf der Oberfläche des Beobachtungsziels S durch Steuern der Intensität des Projektionslichts L2, welches von der Projektionslichtquelle L3 erzeugt wird, auf der Basis des Detektionsergebnisses des Detektionsziellichts L3. Die Steuerung der Intensität des Projektionslichts L2 wird entsprechend Zuständen wie beispielsweise dem Typ eines Beobachtungsziels S, der Art eines fluoreszierenden Materials und der Wellenlänge von Projektionslichtquelle 2 ausgeführt.
Die Steuereinheit 6 kann eine Steuerung der Projektionslichtquelle L3 derart ausführen, dass die Intensität des Projektionslichts L2 proportional zu der detektierten Intensität des Detektionsziellichts L3 ist, oder kann eine Steuerung der Projektionslichtquelle 3 derart ausführen, dass die Intensität des Projektionslichts L2 nicht-linearen mit Bezug zu der detektierten Intensität des Detektionsziellichts L3 wird, durch Ausführen einer γ-Korrektur der Intensität des Projektionslichts L2. Zusätzlich kann die Steuereinheit 6 ein Schalten zwischen Ein/Aus der Projektionslichtquelle 3 auf der Basis der detektierten Intensität des Detektionsziellichts L3 mit Bezug zu einem vorab eingestellten Schwellenwert ausführen, oder kann 2 unterschiedliche Schwellenwerte einstellen und ein Schalten zwischen Ein/Aus der Projektionslichtquelle 3 auf der Basis davon ausführen, ob die detektierte Intensität des Detektionsziellichts L3 innerhalb eines Bereichs der 2 Schwellenwerte liegt oder nicht.
Anstatt einem direkten Steuern der Intensität des Projektionslichts L2 kann die Steuereinheit 6 die Wiederholungsfrequenz des Pulses des Projektionslichts L2 steuern. Da die Augen einer Person Projektionslicht L2 durch integrieren einer Vielzahl von Pulsen wahrnehmen, können, selbst falls die Wiederholungsfrequenz des Pulses von Projektionslicht L2 geändert wird, ohne die Intensität zu ändern, visuelle Effekte ähnlich zu denen erhalten werden, falls die Intensität des Projektionslichts L2 geändert wird. Zusätzlich kann die Steuereinheit 6 eine Steuerung der Projektionslichtquelle 3 derart ausführen, dass das Projektionslicht L2 nur in einen vorbestimmten Bereich des Beobachtungsziels S emittiert wird. Beispielsweise kann durch emittieren des Projektionslichts L2 nur in den Umriss eines Bereichs, in welchem eine Fluoreszenz detektiert wird, die Energiemenge von in das Beobachtungsziel S emittiertem Laserlicht vermindert werden. Auf diese Weise vermindert sich ein Schaden an dem Beobachtungsziel S oder kann der Energieverbrauch der Beobachtungsvorrichtung 1 reduziert werden.
Die Steuereinheit 6 kann einen Hintergrund Subtraktionsprozesses des Detektionsziellichts L3 durch Steuern der Intensitäten Lichts L2 ausführen. Der Hintergrund Subtraktionsprozesses beispielsweise ein Prozess zum Detektieren einer Intensität des Hintergrunds des Beobachtungsziels S in einem Zustand, bei welchem die Emission Lichtquelle 2 ausgeschaltet ist, und Subtrahieren der Intensität des Hintergrunds von der Intensität des Detektionsziellichts L3 zu dem Detektionszeitpunkt des Detektionsziellichts L3. In diesem Fall kann eine Detektion des Hintergrunds beispielsweise für jede Scanlinien entsprechend dem Scanspiegel 10 ausgeführt werden.
Zusätzlich kann eine Detektion eines Hintergrunds durch Ausführen einer Lesermodulation des Emissionslichts L1 und Subtrahieren einer detektierten Intensität ausgeführt werden, welche detektiert ist, wenn das Emissionslicht L1 ausgeschaltet ist, von einer detektierten Intensität, welche detektiert ist, wenn das Emissionslicht L1 eingeschaltet ist, für jedes Pixel eines Scanbereichs entsprechend dem Scanspiegel 10. Eine Detektionsperiode eines Hintergrunds kann als eine Rückstellperiode eines Erkennens des Scanspiegels 10 eingestellt werden. In einem solchen Beispiel kann eine Emission des Projektionslichts L2 gleichzeitig ausgeführt werden.
Als Nächstes wird der Betrieb der Beobachtungsvorrichtung 1 beschrieben werden.
2 ist ein Flussdiagramm, welches einen Betrieb der Beobachtungsvorrichtung 1 darstellt. Wie in derselben Figur dargestellt, wird in der Beobachtungsvorrichtung 1, wenn eine Bedienung zum Starten einer Beobachtung eingegeben wird, ein Emissionslicht L1 von der Emission Lichtquelle 2 erzeugt und wird ein Projektionslicht L2 von der Projektionslichtquelle 3 erzeugt (Schritt S01: ein Emissionslichterzeugungsschritt (erster Lichterzeugungsschritt) und einen Projektionslicht Schritt (zweiter Lichterzeugungsschritt)). Das Emissionslicht L1 und das Projektionslicht L2 werden auf demselben optischen Pfad in dem optischen Scansystem 4 geführt und werden in Richtung eines Beobachtungsziels S durch den Scanspiegel 10 mit dem beibehaltenen selben optischen Pfad gescannt (Schritt S02: ein optischer Scanschritt). Gemäß einer Emission und einem scannen des Emissionslichts L1 wird eine Fluoreszenz entsprechend einer Anregung eines fluoreszierenden Materials auf dem Beobachtungsziel S erzeugt. Zusätzlich wird entsprechend der Emission und dem Scannen des Projektionslichts L2 ein Projektionsbild P auf der Oberfläche des Beobachtungsziels S gebildet.
Als Nächstes wird in der Beobachtungsvorrichtung 1 die durch das Beobachtungsziel S erzeugte Fluoreszenz zu dem optischen Detektor 5 durch den Scanspiegel 10 als Detektionsziellicht L3 geführt (Schritt S03: Lichtführungsschritt). Das in dem Lichtführungsschritt S03 geführte Detektionsziellicht L3 wird durch den optischen Detektor detektiert (Schritt S04: ein Detektionsschritt). Dann wird eine Information, welche ein Detektionsergebnis des Detektionsziellichts L3 darstellt, an die Steuereinheit 6 ausgegeben und wird eine Intensität des Projektionslichts L2 auf der Basis eines Detektionsergebnisses des Detektionsziellichts L3 gesteuert, welches durch den optischen Detektor 5 erfasst ist (Schritt S05: ein Steuerschritt). Auf diese Weise wird ein Projektionsbild P, bei welchem das Detektionsergebnis des Detektionsziellichts L3 wiedergegeben wird, auf der Oberfläche des Beobachtungsziels S gebildet.
Wie oben beschrieben, werden in dieser Beobachtungsvorrichtung 1 das Emissionslicht L1 und das Projektionslicht L2 in Richtung des Beobachtungsziels S entlang derselben Achse gescannt und wird ein Detektionsziellicht L3, welches von dem Beobachtungsziel S transmittierten wird, detektiert, ohne dass dieses durch das Optikscansystem 4 hindurchtritt (ohne Descannen). Auf diese Weise wird durch Transmittieren des Emissionslichts L1 und des Projektionslichts L2 entlang demselben optischen Pfad die Vorrichtungskonfiguration vereinfacht und im Vergleich zu einem Fall, bei welchem das Emissionslicht L1 auf das Beobachtungsziel S in einem weiten Bereich emittiert wird, kann ein Projektionsbild P auf dem Beobachtungsziel S in einem Zustand angezeigt werden, bei welchem eine ausreichende Menge des Detektionsziellichts L3 sichergestellt ist. Zusätzlich fallen die Emissionspositionen des Emissionslichts L1 und des Projektionslichts L2 auf dem Beobachtungsziel S miteinander zusammen und ein Bestimmungsprozess der Emissionsposition des Projektionslichts L2 auf der Seite der Steuereinheit 6 ist nicht notwendig und entsprechend wird eine arithmetische Operation zum Widerspiegeln von Detektionsergebnissen des Detektionsziellichts L3 in dem Projektionsbild P ebenso vereinfacht.
Zusätzlich fallen in der Beobachtungsvorrichtung einst die optische Achse des Optikscansystem 4, umfassend den Scanspiegel 10, und die optische Achse des Lichtführungsoptiksystems G miteinander zusammen. Aus diesem Grund wird die Vorrichtungskonfiguration weiter vereinfacht. Zusätzlich, selbst falls sich das Beobachtungsziel in der Richtung der optischen Achse bewegt, kann ein Einfluss der Beobachtung reduziert werden. Auf diese Weise kann der Bereich eines Operationsabstands der Beobachtungsvorrichtung 1 erweitert werden.
Zusätzlich ist in dieser Ausführungsform die Wellenlänge des Emissionslichts L1 gleich 400 nm bis 810 nm und ist eine Wellenlänge, welche eine Anregung eines fluoreszierenden Materials ermöglicht. Durch Auswählen eines solchen Wellenlänge kann ein fluoreszierendes Material durch das Emissionslicht L1 angeregt werden und kann eine Fluoreszenzbeobachtung des Beobachtungsziels S ausgeführt werden. Zusätzlich können in diesem Wellenlängenband repräsentative Fluoreszenzmaterialien wie beispielsweise in Indocyaningrün, Methylenblau, Fluoreszein und 5-Aminolävulinsäure unter Verwendung des Emissionslichts L1 angelegt werden.
Zusätzlich wird in dieser Ausführungsform ein Einzelpunktsensor als der optische Detektor 5 verwendet. Auf diese Weise kann eine Detektionsrate in dem optischen Detektor 5 erhöht werden und kann eine Echtzeitverarbeitung des Projektionslichts L2 in der Steuereinheit 6 ausgeführt werden.
[Zweite Ausführungsform]
3 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine Beobachtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt. Wie in derselben Figur dargestellt, fallen in der Beobachtungsvorrichtung 21 gemäß der zweiten Ausführungsform die optische Achse eines Optikscansystem 4, umfassend einen Scanspiegel 10, und die optische Achse eines Lichtführungsoptiksystems G nicht miteinander zusammen, was sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet.
Insbesondere ist in dem Optikscansystem 4 der Beobachtungsvorrichtung 21 der Strahlteiler 12 nicht angeordnet und werden ein Emissionslicht L1 und ein Projektionslicht L2, welche auf demselben optischen Pfad in einem dichroitischen Spiegel 8 und einem Spiegel 9 geführt werden, nicht durch eine Kondensatorlinse 22 kondensiert, durch einen SpiegeL23 reflektiert und fallen auf den Scanspiegel 10 ein. Das Emissionslicht L1 und das Projektionslicht L2, reflektiert durch den Scanspiegel 10, fallen auf ein Beobachtungsziel S mit einer vorbestimmten Neigung mit dem beibehaltenen selben optischen Pfad ein. Dann wird ein Detektionsziellicht L3, welches in dem Beobachtungsziel S entsprechend einer Emission des Emissionslichts L1 erzeugt wird, zu einem optischen Detektor 5 durch eine Beobachtungslinse 13 des Lichtführungsoptiksystems G geführt, ohne dass dieses durch den Scanspiegel 10 hindurchtritt.
Ebenso wird in einer solchen Beobachtungsvorrichtung 21 ähnlich zu der ersten Ausführungsform die Vorrichtungskonfiguration vereinfacht und kann ein Projektionsbild P auf dem Beobachtungsszene S in einem Zustand angezeigt werden, bei welchem eine ausreichende Menge des Detektionsziellichts L3 sichergestellt ist. Zusätzlich wird eine arithmetische Operation zum widerspiegeln von Detektionsergebnissen des Detektionsziellichts L3 in dem Projektionsbild P ebenso vereinfacht. Weiter fallen in dieser Ausführungsform die optische Achse des den Scanspiegel 10 umfassenden Optikscansystem 4 und die optische Achse des Lichtführungsoptiksystems G nicht miteinander zusammen. Auf diese Weise sind eine optische Vorrichtung, welche das Emissionslicht L1 und das Projektionslicht L2 aufteilt, und des Detektionsziellichts L3 nicht notwendig und entsprechend kann eine ausreichende Menge des Detektionsziellichts L3 sichergestellt werden.
Zusätzlich fällt in der zweiten Ausführungsform die optische Achse des Optikscansystem 4 und die optische Achse des Lichtführungsoptiksystems G nicht miteinander zusammen und es kann ebenso angenommen werden, dass der Bereich eines Operationsabstands enger als der der ersten Ausführungsform ist. Somit ist in der zweiten Ausführungsform, bevor das Emissionslicht L1 und das Projektionslicht L2 emittiert werden, es bevorzugt, einen Einstellungsschritt zum Einstellen eines Abstands zwischen der Beobachtungsvorrichtung 21 und einem Beobachtungsziel S innerhalb des Bereichs des Operationsabstands auszuführen. In diesem Einstellung Schritt wird beispielsweise ein Projektionslicht L2 von der Beobachtungsvorrichtung 21 an ein Beobachtungsziel S emittiert und wird ein Abstand zwischen der Beobachtungsvorrichtung 21 und dem Beobachtungsziel S verändert, um diesen bei einer Position anzuordnen, bei welcher das Projektionslicht L2 klar visuell erkannt werden kann. Durch Ausführen dieses Einstellabschnitts kann das Projektionslicht 2 auf das Beobachtungsziel S bei dem Operationsabstand der Beobachtungsvorrichtung 21 emittiert werden.
[Dritte Ausführungsform]
4 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine Beobachtungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt. Die Beobachtungsvorrichtung 31, dargestellt in derselben Figur, ist als eine Vorrichtung ausgebildet, welche eine Beobachtung von Positionen von Blutgefäßen innerhalb eines biologischen Gewebes zusätzlich zu der Fluoreszenzbeobachtung des biologischen Gewebes, wie oben beschrieben, gleichzeitig ausführt. Insbesondere umfasst die Beobachtungsvorrichtung 31 eine erste Projektionslichtquelle 3A und eine zweite Projektionslichtquelle 3B und einen ersten optischen Detektor 5A und einen zweiten optischen Detektor 5B, was sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet.
falls eine Beobachtung von Positionen von Blutgefäßen ausgeführt wird, wird bevorzugt, dass Emissionslicht L1 eine Wellenlänge aufweist, welche durch Blutgefäße (oder Blut) innerhalb eines Beobachtungsziel S absorbiert werden kann. In diesem Fall wird beispielsweise die Wellenlänge des Emissionslichts L1 aus einem Band von 735 nm bis 850 nm ausgewählt. Falls eine Fluoreszenzbeobachtung und eine Beobachtung von Positionen von Blutgefäßen gleichzeitig ausgeführt werden, ist es bevorzugt, dass das Emissionslicht L1 eine Wellenlänge aufweist, welche durch Blutgefäße (oder Blut) absorbiert werden kann und ein fluoreszenzführendes Material anregt. Beispielsweise, falls eine Fluoreszenzbeobachtung unter Verwendung von in Indocyaningrün als fluoreszierendes Material und eine Beobachtung von Positionen von Blutgefäßen gleichzeitig ausgeführt werden, wird beispielsweise eine Lichtquelle, welche Licht mit einer Wellenlänge von 785 nm ausgibt, als die Emissionslichtquelle 2 verwendet.
Die erste Projektionslichtquelle 3A und die zweite Projektionslichtquelle 3B geben beispielsweise Licht mit einem Band von 380 nm bis 780 nm aus, welches ein sichtbarer Bereich ist. Die erste Projektionslichtquelle 3A gibt einen Projektionslicht L2A aus, welches zum Projizieren einer Verteilung eines fluoreszierenden Materials verwendet wird, und die zweite Projektionslichtquelle 3B gibt Projektionslicht L2B aus, welches zum Projizieren von Blutgefäßen (oder einem Blutfluss) verwendet wird. Aus diesem Grund wird bevorzugt, dass die Wellenlänge des Projektionslichts L2 auf, welches von der ersten Projektionslichtquelle 3A ausgegeben wird, und die Wellenlänge des Projektionslichts L2B, welches von der zweiten Projektionslichtquelle 3B ausgegeben wird, unterschiedlich zueinander sind. In dieser Ausführungsform ist beispielsweise die erste Projektionslichtquelle 3A eine Lichtquelle, welche ein Licht ausgibt, welches eine Wellenlänge von grün bis gelb (beispielsweise eine Wellenlänge von 580 nm) ausgibt, und ist die zweite Projektionslichtquelle 3B beispielsweise einer Lichtquelle, welche Licht ausgibt, welches rot umfasst (beispielsweise eine Wellenlänge von 650 nm).
Das Projektionslicht L2 A und das Projektionslicht L2B weisen dieselben optischen Pfade wie das Emissionslicht L1 unter Verwendung eines dichroitischen Spiegels 8 und von Spiegeln 9A und 9B auf und werden zu einem Beobachtungsziel S durch das Optikscansystem 4 mit dem beibehaltenen Zustand gescannt. In dieser Ausführungsform wird ein fluoreszierendes Material innerhalb des Beobachtungsziels S entsprechend einem Einfall von Emissionslicht L1 angelegt, wodurch eine Fluoreszenz erzeugt wird. Zusätzlich ist eine Reflexion für das Emissionslicht L1 für ein Beobachtungsziel S entsprechend einem Vorhandensein/Abwesendsein von Blutgefäßen bei einer Emissionsposition des Emissionslichts L1 unterschiedlich. Bei einer Position, bei welcher die Blutgefäße vorhanden sind, wird die Reflexion für das Emissionslicht L1 relativ geringe entsprechend dem Einfluss einer Absorption gemäß den Blutgefäßen. Bei einer Position, bei welcher kein Blutgefäß vorhanden ist, gibt es keinen Einfluss einer Absorption gemäß Blutgefäßen und wird entsprechend die Reflexion für das Emissionslicht L1 relativ hoch.
Der erste optische Detektor 5 AA und der zweite optische Detektor 5 B ist jeweils ein Einzelpunkt Sensor, welcher beispielsweise eine Fotodiode, eine Lawinenfotodiode, eine Photomultiplier-Röhre, ein SiPM oder etwas Ähnliches ausgebildet ist. Dieser Ausführungsform wird eine in dem Beobachtungsziel S erzeugte Fluoreszenz entsprechend einer Emission von Emissionslicht L1 und Emissionslicht L1, welches durch das Beobachtungsziel S reflektiert ist, ein Detektionsziellicht L3. In einem Lichtführungsoptiksystem G ist ein Strahlteiler 32 angeordnet, welcher das Emissionslicht L1 und die Fluoreszenz in dem Detektionsziellicht L3 teilt. Der Strahlteiler 32 ist beispielsweise ein dicht erotischer Spiegel. Der erste optische Detektor 5A detektiert eine durch den Strahlteiler 32 geteilte Fluoreszenz und gibt ein Detektionssignal (eine ein Detektionsergebnisse wiedergebende Information) an die Steuereinheit 6 aus. Zusätzlich detektiert der zweite optische Detektor 5B eine durch den Strahlteiler 32 geteiltes Emissionslicht L1 und gibt ein Detektionssignal (eine ein Detektionsergebnis darstellende Information) an die Steuereinheit 6 aus.
Wenn eine Detektionsergebnisse wiedergebende Information von dem ersten optischen Detektor 5A und dem zweiten optischen Detektor 5B empfangen wird, steuert die Steuereinheit 6 die Intensität des Projektionslichts L2A, welches von der ersten Projektionslichtquelle 3A erzeugt wird, und die Intensität des Projektionslichts L2B, welches von der zweiten Projektionslichtquelle 3B erzeugt wird, auf der Basis der Detektionsergebnissen. Auf diese Weise werden ein Projektionsbild PA, welches eine Position darstellt, bei welcher eine Fluoreszenz erzeugt wird, und ein Projektionsbild PB, welches eine Position darstellt, bei welcher Blutgefäße detektiert sind, auf die Oberfläche des Beobachtungsziels S projiziert.
Ebenso wird in einer solchen Beobachtungsvorrichtung 31 ähnlich zu der ersten Ausführungsform die Vorrichtungskonfiguration vereinfacht und können die Projektionsbilder PA und PB auf dem Beobachtungsziel S in einem Zustand angezeigt werden, bei welchem eine ausreichende Menge des Detektionsziellichts L3 sichergestellt ist. Zusätzlich wird eine arithmetische Operation zum widerspiegeln von Detektionsergebnissen des Detektionsziellichts L3 in den Projektionsbild Liedern PA und PB vereinfacht.
In dieser Ausführungsform können, obwohl die Beobachtungsvorrichtung 31, welche eine Fluoreszenzbeobachtungen eine Beobachtung von Positionen von Blutgefäßen gleichzeitig ausführt, was durch Modifizieren der ersten Ausführungsform erhalten wird, als ein Beispiel beschrieben wurde, eine Modifikation ähnlich dazu auf die zweite Ausführungsform angewendet werden. Zusätzlich wurden in der ersten Ausführungsform und der zweiten Ausführungsform, obwohl das Beobachtungsziel S ein biologisches Gewebe ist, in welches einen Fluss des zieren des Material injiziert wurde, und eine Vorrichtung, welche eine Beobachtung eines Zustands des biologischen Gewebes in Echtzeit durch eine Fluoreszenzbeobachtung ermöglicht, als die Beobachtungsvorrichtung 1 und die Beobachtungsvorrichtung 21 als ein Beispiel beschrieben wurden, sind diese nicht darauf beschränkt. Die Beobachtungsvorrichtungen 1 und 21 können jeweils eine Konfiguration zum Detektieren von Blutgefäßen innerhalb eines Beobachtungsziels S aufweisen, wie in der dritten Ausführungsform beschrieben, anstelle der Konfiguration zum Ausführen einer Fluoreszenzbeobachtung.
[Vierte Ausführungsform]
5 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm, welches eine Beobachtungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt. Die in derselben Figur dargestellte Beobachtungsvorrichtung 41 ist ausgebildet als eine Vorrichtung, welche ein Bild basierend auf einem Detektionsergebnis von Detektionsziellicht L3 erzeugt und eine Anzeige des erzeugten Bilds und etwas Ähnlichem ausführt. Insbesondere umfasst die Beobachtungsvorrichtung 41 eine Anzeigeeinheit 42 und eine Steuereinheit 6 weist eine Funktion als eine Bilderzeugungseinheit auf, welche ein Bild erzeugt, was sich von den oben beschriebenen Ausführungsformen unterscheidet. In einer konventionellen Beobachtungsvorrichtung gibt es Fälle, bei denen die detektierte Intensität von Fluoreszenz unzureichend zum Erfassen eines Bilds durch abbilden eines Emissionsbereichs wird, während Licht von einer Infrarot Anregungslichtquelle in Richtung eines betreffenden Teils emittiert wird. Im Gegensatz dazu wird in der Ausführungsform eine Fluoreszenz mit einer hohen Sensitivität detektiert und kann ein Bild basierend auf einem Ergebnis der Detektion erfasst werden.
Die Anzeigeeinheit 42 ist beispielsweise eine Anzeige 100 ist elektrisch mit der Steuereinheit 6 verbunden. Die Anzeigeeinheit 42 zeigt verschiedene durch die Steuereinheit 6 erzeugte Bilder an. Die Anzeigeeinheit 42 kann Bilder von unterschiedlichen Arten gleichzeitig anzeigen und ein überlagertes Bild, in welchem Bilder unterschiedliche Arten miteinander überlappt werden, kann angezeigt werden.
Die Steuereinheit 6 als eine Bilderzeugungseinheit empfängt eine Information, welche ein Detektionsergebnis von Detektionsziellicht L3 von einem optischen Detektor 5 darstellt, und erzeugt ein Bild, in welchem das Detektionsergebnis mit einem Winkel eines Scanspiegels 10 verknüpft ist. Dann speichert die Steuereinheit 6 das erzeugte Bild als ein stehendes Bild oder ein sich bewegendes Bild in einer Speichereinheit wie beispielsweise einer Festplatte oder etwas Ähnlichem und gibt das erzeugte Bild an die Anzeigeeinheit 42 nach Notwendigkeit aus. Die Steuereinheit 6 kann als ein stehendes Bild oder ein sich bewegendes Bild gespeicherte Daten an eine externe Vorrichtung über eine Kommunikationsschnittstelle übertragen oder die Daten in einem externen Speichermedium wie beispielsweise einem USB Speicher oder etwas Ähnlichem durch eine Dateneingabe/Ausgabeeinheit Speicher.
Die Beobachtungsvorrichtung 41, ähnlich zu anderen Ausführungsformen, kann die Intensität von von einer Projektionslichtquelle 3 erzeugtem Projektionslicht L2 auf der Basis eines Detektionsergebnisses von Detektionsziellicht L3 steuern und ein Projektionsbild P bilden, bei welchem das Detektionsergebnis auf der Oberfläche eines Beobachtungsziels S wiedergespiegelt wird. Die Steuerung der Intensität des Projektionslichts L2 wird entsprechend Bedingungen wie beispielsweise einem Typ eines Beobachtungsziels S, einem Typ eines fluoreszierenden Materials und einer Wellenlänge des Projektionslichts L2 ausgeführt.
6 ist ein Flussdiagramm, welches eine Operation der Beobachtungsvorrichtung 41 darstellt. Wie in derselben Figur dargestellt, wird in der Beobachtungsvorrichtung 41, wenn eine Bedienung zum Starten einer Beobachtung eingegeben wird, ein Emissionslicht L1 von einer Emissionslichtquelle 2 erzeugt (Schritt S11: Emissionslichterzeugungsschritt (erster Lichterzeugungsschritt)). Das Emissionslicht L1 wird an ein Optikscansystem 4 geführt und wird in Richtung eines Beobachtungsziels S durch einen Scanspiegel 10 gescannt (Schritt S12: ein Emissionslichtscanschritt (ein optischer Scanschritt)). Entsprechend der Emission und dem Scannen des Emissionslichts L1, wird ein Detektionsziellicht L3 in dem Beobachtungsziel S erzeugt.
Als Nächstes wird in der Beobachtungsvorrichtung 1 das Detektionsziellicht L3, welches durch das Beobachtungsziel S erzeugt ist, zu dem optischen Detektor 5 geführt, ohne dass diese durch den Scanspiegel 10 tritt (Schritt S13: ein Lichtführungsschritt). Das Detektionsziellicht L3, welches in dem Lichtführungsschritt S 13 geführt ist, wird durch den optischen Detektor 5 detektiert (Schritt S14: ein Detektionsschritt). Dann wird eine Information, welche ein Detektionsergebnis des Detektionsziellichts L3 darstellt, an die Steuereinheit 6 ausgegeben, und ein Bild wird auf der Basis des Detektionsergebnisses des Detektionsziellichts L3 erzeugt, welches durch den optischen Detektor 5 erfasst ist (Schritt S15: ein Bilderzeugungsschritt). Verschiedene in dem Bilderzeugungsschritt S 15 erzeugte Bilder werden einer Speichereinheit gespeichert oder werden auf der Anzeigeeinheit 42 angezeigt.
als Nächstes wird in der Beobachtungsvorrichtung 1 ein Projektionslicht L2 von der Projektionslichtquelle 3 erzeugt (Schritt S 15: ein Projektionslicht Schritt (ein zweiter Lichterzeugungsschritt)). Das Projektionslichts L2 wird einen optischen Pfad geführt, welcher derselbe wie der des Emissionslichts L1 in dem Optikscansystem 4 ist. Das Projektionslichts L2 wird in Richtung des Beobachtungsziels S durch den Scanspiegel 10 mit demselben optischen Pfad wird dem des Emissionslichts L1, welche aufrechterhalten wird, gescannt und die Intensität des Projektionslichts L2 wird auf der Basis eines Detektionsergebnisses des Detektionsziellichts L3 gesteuert, welches durch den optischen Detektor 5 erfasst wird (Schritt S16: ein Projektionslichtscanschritt (optischer Scanschritt) und einen Steuerschritt). Auf diese Weise wird ein Projektionsbild P, bei welchem das Detektionsergebnis des Detektionsziellichts L3 wiedergespiegelt wird, auf der Oberfläche des Beobachtungsziels S gebildet.
Ebenso wird in einer solchen Beobachtungsvorrichtung 41, ähnlich zu der oben beschriebenen Ausführungsform, die Vorrichtungskonfiguration vereinfacht und kann ein Projektionsbild P auf dem Beobachtungsziel S in einem Zustand angezeigt werden, bei welchem eine ausreichende Menge des Detektionsziellichts L3 sichergestellt ist. Zusätzlich wird eine arithmetische Operation zum widerspiegeln von Ergebnissen der Detektion des Detektionsziellichts L3 in dem Projektionsbild P ebenso vereinfacht. Weiter umfasst die Beobachtungsvorrichtung 41 die Steuereinheit (Bilderzeugungseinheit) 6, welche ein Bild auf der Basis eines Detektionsergebnisses des Detektionsziellichts L3 erzeugt. Auf diese Weise kann eine Anzeige eines Detektionsergebnisses auf der Anzeigeeinheit 42, eine Speicherung eines Detektionsergebnisses in einer externen Speichervorrichtung oder etwas Ähnliches ausgeführt werden.
In der vierten Ausführungsform kann das erzeugte Bild basierend auf einem Detektionsergebnis von Detektionsziellicht L3 ausgebildet sein, angezeigt oder gespeichert zu werden, ohne ein Ausführen einer Emission von Projektionslicht L2. Zusätzlich kann in der vierten Ausführungsform das Sichtfeld (Beobachtungsbereich) des Lichtführungsoptiksystems G kleiner als der Scanbereichs Emissionslichts L1 gemäß dem Optikscansystem 4 eingestellt werden.
[Andere modifizierte Beispiele]
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise kann in den oben beschriebenen Ausführungsform, obwohl eine Fluoreszenz mit einer Wellenlänge außerhalb des sichtbaren Bereichs dargestellt ist, um in dem Beobachtungsziel S erzeugt zu werden, entsprechend dem Emissionslicht L1, die vorliegende Erfindung ebenso auf einen Fall angewendet werden, bei welchem eine Fluoreszenz mit einer Wellenlänge des sichtbaren Bereichs erzeugt wird, falls eine schwache Fluoreszenz, welche schwierig visuell zu erkennen ist, erzeugt wird, falls eine Vielzahl von fluoreszierenden Materialien in ein Beobachtungsziel S injiziert werden und etwas Ähnlichem. Zusätzlich können in den oben beschriebenen Ausführungsformen, obwohl ein biologisches Gewebe als ein Beobachtungsziel S dargestellt ist, eine Beobachtung von Fluoreszenz, welche von einem Beobachtungsziel S erzeugt wird, eine Beobachtung von Blutgefäßen innerhalb eines Beobachtungsziels S und etwas Ähnliches als Beispiele dargestellt wurden, das Beobachtungsziel und das Beobachtungsbeispiel nicht auf diese beschränkt sein. Beispielsweise kann das Beobachtungsziel S ein Bild mit einer Rohzeichnung sein, welches darin versteckt ist. In einem solchen Fall kann beispielsweise durch Detektieren eines Zustands der versteckten Rohzeichnung entsprechend Veränderungen in der Reflexion des Emissionslicht L1 ein Projektionsbild P gemäß einem Ergebnis der Detektion in ein Bild projiziert werden.
Bezugszeichenliste

1, 21, 31, 41: Beobachtungsvorrichtung
2: Emissionslichtquelle (erste Lichtquelle)
3, 3A, 3B: Projektionslichtquelle (zweite Lichtquelle)
4: optisches Scansystem
6: Steuereinheit, Bilderzeugungseinheit
10: Scanspiegel (Optikscanvorrichtung)
5, 5A, 5B: optischer Detektor
G: Lichtführungsoptiksystem
L1: Emissionslicht
L2, L2A, L2B: Projektionslicht
L3: Detektionsziellichts
S: Beobachtungsziel

Claims

Eine Beobachtungsvorrichtung zum Beobachten eines Beobachtungsziels, wobei die Beobachtungsvorrichtung umfasst: eine erste Lichtquelle, welche ein Emissionslicht erzeugt; eine zweite Lichtquelle, welche ein Projektionslicht erzeugt; eine Optikscanvorrichtung, welche das Emissionslicht und das Projektionslicht in Richtung des Beobachtungsziels entlang demselben optischen Pfad scannt; ein Lichtführungsoptiksystem, welches ein Detektionsziellicht führt, welches in dem Beobachtungsziel entsprechend einer Emission des Emissionslichts erzeugt wird, ohne dass dieses durch die Optikscanvorrichtung hindurchtritt; einen optischen Detektor, welcher das durch das Lichtführungsoptiksystem geführte Detektionsziellicht detektiert; und eine Steuereinheit, welche eine Intensität des Projektionslichts auf der Basis eines Ergebnisses der Detektion des Detektionsziellichts steuert.
Beobachtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei eine optische Achse eines die Optikscanvorrichtung umfassenden Optikscansystems und eine optische Achse des Lichtführungsoptiksystems miteinander zusammenfallen.
Beobachtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei eine optische Achse eines die Optikscanvorrichtung umfassenden Optikscansystems und eine optische Achse des Lichtführungsoptiksystems nicht miteinander zusammenfallen.
Beobachtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Emissionslicht ein Anregungslicht ist.
Beobachtungsvorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei eine Wellenlänge des Emissionslichts gleich 400 nm bis 810 nm ist.
Beobachtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Wellenlänge des Emissionslicht eine Wellenlänge ist, welche durch das Beobachtungsziel absorbiert werden kann.
Beobachtungsvorrichtung gemäß Anspruch 6, wobei die Wellenlänge des Emissionslichts gleich 735 nm bis 850 nm ist.
Beobachtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei eine Wellenlänge des Projektionslichts eine Wellenlänge ist, welche sich von einer Wellenlänge des Emissionslichts unterscheidet.
Beobachtungsvorrichtung gemäß Anspruch 8, wobei die Wellenlänge des Projektionslichts gleich 380 nm bis 780 nm ist.
Beobachtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der optische Detektor ein Einzelpunktsensor ist.
Beobachtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, weiter umfassend eine Bilderzeugungseinheit, welche ein Bild auf der Basis eines Ergebnisses der Detektion des Detektionsziellichts erzeugt.
Beobachtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ein Sichtfeld des Lichtführungsoptiksystems einen Scanbereich des Emissionslichts gemäß der optischen Scanvorrichtung umfasst.
Ein Beobachtungsverfahren zum Beobachten eines Beobachtungsziels, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Lichterzeugungsschritt zum Erzeugen von Emissionslicht; einen zweiten Lichterzeugungsschritt zum Erzeugen von Projektionslicht; einen Optikscanschritt zum Scannen des Emissionslichts und des Projektionslichts in Richtung des Beobachtungsziels entlang demselben optischen Pfad unter Verwendung einer Optikscanvorrichtung; einen Lichtführungsschritt zum Führen von Detektionsziellicht, welches in dem Beobachtungsziel entsprechend einer Emission des Emissionslichts erzeugt ist, ohne dass dieses durch die Optikscanvorrichtung hindurchtritt, unter Verwendung eines Lichtführungsoptiksystems; einen Detektionsschritt zum Detektieren des durch das Lichtführungsoptiksystem geführten Detektionsziellichts unter Verwendung eines optischen Detektors; und einen Steuerschritt zum Steuern einer Intensität des Projektionslichts auf der Basis eines Ergebnisses der Detektion des Detektionsziellichts in dem Detektionsschritt.
Beobachtungsverfahren gemäß Anspruch 13, wobei veranlasst wird, dass eine optische Achse eines die Optikscanvorrichtung umfassenden Optikscansystems und eine optische Achse des Lichtführungsoptiksystems miteinander zusammenfallen.
Beobachtungsverfahren gemäß Anspruch 13, wobei veranlasst wird, dass eine optische Achse eines die Optikscanvorrichtung umfassenden Optikscansystems und eine optische Achse des Lichtführungsoptiksystems nicht miteinander zusammenfallen.
Beobachtungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei das Emissionslicht als Anregungslicht eingestellt ist.
Beobachtungsverfahren gemäß Anspruch 16, wobei eine Wellenlänge des Emissionslichts auf 400 nm bis 810 nm eingestellt ist.
Beobachtungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei eine Wellenlänge, welche durch das Beobachtungsziel absorbiert werden kann, als eine Wellenlänge des Emissionslichts eingestellt ist.
Beobachtungsverfahren gemäß Anspruch 18, wobei die Wellenlänge des Emissionslichts auf 735 nm bis 850 nm eingestellt ist.
Beobachtungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei eine Wellenlänge, welche sich von einer Wellenlänge des Emissionslichts unterscheidet, als eine Wellenlänge des Projektionslichts eingestellt ist.
Beobachtungsverfahren gemäß Anspruch 20, wobei die Wellenlänge des Projektionslichts auf 380 nm bis 780 nm eingestellt ist.
Beobachtungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 21, wobei ein Einzelpunktsensor als der optische Detektor verwendet wird.
Beobachtungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 22, weiter umfassend einen Bilderzeugungsschritt zum Erzeugen eines Bilds auf der Basis eines Ergebnisses der Detektion des Detektionsziellichts.
Beobachtungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 13 bis 23, wobei ein Scanbereich des Emissionslichts gemäß der Optikscanvorrichtung in einem Sichtfeld des Lichtführungsoptiksystems umfasst ist.