DE112018003134T5

DE112018003134T5 - Endoskoplichtquellenvorrichtung und Endoskopsystem

Info

Publication number: DE112018003134T5
Application number: DE112018003134.9T
Authority: DE
Inventors: Kunihiko ONOBORI
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2017-08-28
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2020-03-05
Also published as: US11559194B2; JP6876810B2; US20200205648A1; CN110799086A; WO2019044802A1; JPWO2019044802A1; CN110799086B

Abstract

Eine Lichtquellenvorrichtung umfasst: ein erstes optisches Element, das transmittiertes Licht erzeugt, das durch Entfernen einer Erstwellenlängenband-Komponente aus Eintrittslicht erhalten wird, und reflektiertes Licht erzeugt, das durch Extrahieren der Erstwellenlängenband-Komponente aus dem Eintrittslicht erhalten wird; eine erste Lichtquelle, die Licht emittiert, das mindestens eine Komponente des ersten Wellenlängenbandes enthält, und verursacht, dass das Licht auf das erste optische Element auftrifft, um reflektiertes Licht des ersten optischen Elements zu sein; eine zweite Lichtquelle, die Licht emittiert, sodass Licht, das eine Komponente eines breiten zweiten Wellenlängenbandes enthält, das das erste Wellenlängenband einschließt, transmittiertes Licht des ersten optischen Elements ist; und eine Steuereinheit, die das Antreiben der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle steuert. Die Steuereinheit steuert die Emission des Erstlichtquellen-Emissionslichts und die Emission des Zweitlichtquellen-Emissionslichts ein/aus und führt dadurch selektiv eine Emission der ersten Lichts und eine Emission des zweiten Lichts durch.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Endoskoplichtquellenvorrichtung und ein Endoskopsystem.
Stand der Technik
Es gibt ein herkömmlich bekanntes Endoskopsystem, das ein Bild und Informationen eines von einem Endoskop abgebildeten biologischen Gewebes erfasst und eine Diagnose durchführt. Um ein Bild zu erhalten, das einen speziellen Abschnitt in einem biologischen Gewebe bei der Diagnose unter Verwendung eines Endoskopsystems verstärkt, wird ein Speziallichtstrahl in einem spezifischen Wellenlängenband, das sich von Weißlicht, welches Normallicht ist, unterscheidet, als Beleuchtungslicht für das biologische Gewebe verwendet. Beispielsweise wird ein Bild, das einen Abschnitt eines Blutgefäßes in einem biologischen Gewebe verstärkt, erfasst, oder Informationen bezüglich einer biologischen Substanz in dem biologischen Gewebe wie z. B. die Hämoglobinkonzentration und die Sauerstoffsättigung von Hämoglobin werden erfasst.
Es ist eine Lichtquellenvorrichtung bekannt, die für ein Endoskopsystem verwendet wird, das imstande ist, ein Spezialbild unter Verwendung eines solchen Speziallichtstrahls aufzunehmen, d.h. eines Speziallichtstrahls, der eine Spektralintensitätscharakteristik hat, die sich von der von Weißlicht unterscheidet (Patentdokument 1).
Die bekannte Lichtquellenvorrichtung enthält eine Lichtquellenvorrichtung, die zwei lichtemittierende Dioden (LEDs) und einen drehbaren optischen Filter enthält. Eine der beiden LEDs ist eine violette LED, die Licht im violetten Wellenlängenband emittiert. Die andere LED ist eine leuchtstoffbasierte LED, die eine blaue LED und einen gelben Leuchtstoff hat, und vermischt blaues LED-Licht und gelbe Fluoreszenz, um Pseudoweißlicht zu emittieren. Der optische Filter ist ein Wellenlängen-Auswahlfilter, der nur Licht in einem Wellenlängenband mit einem hohen Absorptionsgrad bezüglich eines spezifischen biologischen Gewebes durchlässt und in einen Strahlengang eines Lichts, das aus der leuchtstoffbasierten LED emittiert wird, eingebracht und entfernt werden kann.
Wenn der optische Filter aus dem Strahlengang in der Lichtquellenvorrichtung entfernt wird, beleuchtet das aus der leuchtstoffbasierten LED emittierte Licht ein Objekt als Weißlicht (Normallicht) ohne eine Beschränkung des Wellenlängenbandes. Wenn der optische Filter in den Strahlengang eingebracht wird, beleuchten im Gegensatz dazu sowohl das Bestrahlungslicht, das aus der leuchtstoffbasierten LED emittiert wird und eine Beschränkung des Wellenlängenbandes hat, als auch das aus der violetten LED emittierte Bestrahlungslicht das Objekt als Speziallichtstrahl. Da sich die Spektralintensitätscharakteristik des Beleuchtungslicht von der Charakteristik von Weißlicht unterscheidet und nur Licht eines spezifischen Wellenlängenbandes das Objekt beleuchten darf, ist es auf diese Weise möglich, ein Bild aufzunehmen, in dem ein spezifisches Gewebe unter biologischen Gewebeobjekten verstärkt ist.
Liste von Entgegenhaltungen
Patentdokument
Patentdokument 1: JP 5198694 B2
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Da die bekannte Lichtquellenvorrichtung einen drehbaren optischen Filter verwendet, wäre es jedoch erforderlich, ein Dreherfassungssignal oder ein Positionserfassungssignal zur Positionserfassung des optischen Filters zu erhalten, um den Drehzustand des optischen Filters durch einen Sensor oder dergleichen anzuzeigen, und es wäre erforderlich, die Lichtquellenvorrichtung entsprechend der Drehung zu steuern. Ferner wäre es erforderlich, eine Drehsteuerung zum Einstellen der Drehgeschwindigkeit des optischen Filters auf eine vorbestimmte Geschwindigkeit durchzuführen, was die Steuerung der Lichtquellenvorrichtung verkompliziert.
Deshalb hat die Lichtquellenvorrichtung vorzugsweise eine Konfiguration, die imstande ist, einen Speziallichtstrahl und Normallicht, wie z. B. Weißlicht, wiederholt umzuschalten und zu emittieren, ohne einen drehbaren optischen Filter zu verwenden.
In Anbetracht dessen ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Endoskoplichtquellenvorrichtung und ein Endoskopsystem vorzusehen, die Speziallichtstrahlen als Beleuchtungslicht eines Objektes leicht umschalten können, ohne dabei einen drehbaren optischen Filter zu verwenden, der in einer herkömmlichen Lichtquellenvorrichtung verwendet wird.
Lösung der Aufgabe
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Endoskoplichtquellenvorrichtung, die ausgebildet ist, um erstes Licht und/oder zweites Licht in einem breiten zweiten Wellenlängenband, das ein erstes Wellenlängenband des ersten Lichts einschließt, zu emittieren. Die Lichtquellenvorrichtung umfasst: ein erstes optisches Element, das derart ausgebildet ist, dass Erststrahlengang-Eintrittslicht, das aus einem ersten Strahlengang eintritt, in Erststrahlengang-Durchgangslicht geändert wird, indem eine Lichtkomponente des ersten Wellenlängenbandes extrahiert wird und andere Lichtkomponenten als das erste Wellenlängenband aus dem Erststrahlengang-Eintrittslicht entfernt werden, Zweitstrahlengang-Eintrittslicht, das aus einem zweiten Strahlengang des optischen Elements eintritt, in Zweitstrahlengang-Durchgangslicht geändert wird, indem die Lichtkomponente des ersten Wellenlängenbandes entfernt wird und die anderen Lichtkomponenten als die Lichtkomponente des ersten Wellenlängenbandes aus dem Zweitstrahlengang-Eintrittslicht extrahiert werden, und ein Emissionsstrahlengang des Erststrahlengang-Durchgangslichts und ein Emissionsstrahlengang des Zweitstrahlengang-Durchgangslichts überlappt werden und Licht, das durch die überlappten Emissionsstrahlengänge hindurchgeht, emittiert werden soll;
eine erste Lichtquelle, die ausgebildet ist, um Erstlichtquellen-Emissionslicht, das mindestens die Lichtkomponente des ersten Wellenlängenbandes enthält, zu emittieren und zu ermöglichen, dass Erstlichtquellen-Emissionslicht auf das erste optische Element auftrifft, sodass das Erstlichtquellen-Emissionslicht das Erststrahlengang-Eintrittslicht ist;
eine zweite Lichtquelle, die ausgebildet ist, um Zweitlichtquellen-Emissionslicht, das mindestens eine Lichtkomponente des zweiten Wellenlängenbandes enthält, zu emittieren und zu ermöglichen, dass Licht, das aus dem Zweitlichtquellen-Emissionslicht erhalten wird und mindestens die Lichtkomponente des zweiten Wellenlängenbandes enthält, das Zweitstrahlengang-Eintrittslicht des ersten optischen Elements ist; und
eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, um eine Emission des Erstlichtquellen-Emissionslichts und eine Emission des Zweitlichtquellen-Emissionslichts ein/aus zu steuern, um eine Emission des ersten Lichts und eine Emission des zweiten Lichts selektiv durchzuführen.
Es ist wünschenswert, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, um das Antreiben der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle zu steuern, um die Emission des Erstlichtquellen-Emissionslichts und die Emission des Zweitlichtquellen-Emissionslichts einzuschalten, um das zweite Licht zu erzeugen, und die Emission des Erstlichtquellen-Emissionslichts einzuschalten und die Emission des Zweitlichtquellen-Emissionslichts auszuschalten, um das erste Licht zu erzeugen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, ein zweites optisches Element aufzunehmen, das ausgebildet ist, um Emissionslicht, das an das erste optische Element emittiert werden soll, zu erzeugen, um das Zweitstrahlengang-Eintrittslicht des ersten optischen Elements in Antwort auf den Eintritt des Zweitlichtquellen-Emissionslichts zu sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, dass ein Wellenlängenband des Erstlichtquellen-Emissionslichts und ein Wellenlängenband des Zweitlichtquellen-Emissionslichts identisch zueinander sind.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, dass die Steuereinheit das Erstlichtquellenlicht steuert, sodass sich die Lichtintensität des Erstlichtquellen-Emissionslichts bei Emission des ersten Lichts von der Lichtintensität des Erstlichtquellen-Emissionslichts bei Emission des zweiten Lichts unterscheidet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, dass die Endoskoplichtquellenvorrichtung eine dritte Lichtquelle enthält, die ausgebildet ist, um Drittlichtquellen-Emissionslicht mit einer Peakwellenlänge, die länger als eine Peakwellenlänge des ersten Lichts und eine Peakwellenlänge des zweiten Lichts ist, in Richtung des zweiten optischen Elements zu emittieren, und dass
das zweite optische Element ausgebildet ist, um kombiniertes Licht aus dem Drittlichtquellen-Emissionslicht und Licht, das mindestens eine Lichtkomponente des zweiten Wellenlängenbandes des Zweitlichtquellen-Emissionslichts enthält, an das erste optische Element in Antwort auf einen Eintritt des Drittlichtquellen-Emissionslichts und des Zweitlichtquellen-Emissionslichts zu emittieren.
Dabei ist es gemäß einem Ausführungsbeispiel wünschenswert, dass die Endoskoplichtquellenvorrichtung umfasst:

eine vierte Lichtquelle, die Viertlichtquellen-Emissionslicht eines Wellenlängenbandes emittiert, das eine Peakwellenlänge hat, die kürzer als die Peakwellenlänge des ersten Lichts und die Peakwellenlänge des zweiten Lichts ist, und das eine Wellenlänge von 415 nm einschließt; und
ein drittes optisches Element, das ausgebildet ist, um kombiniertes Licht aus dem Viertlichtquellen-Emissionslicht und dem Emissionslicht aus dem ersten optischen Element als drittes Licht in Antwort auf einen Eintritt des Viertlichtquellen-Emissionslichts und des Emissionslichts aus dem ersten optischen Element zu emittieren.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, dass die Endoskoplichtquellenvorrichtung eine vierte Lichtquelle enthält, die ausgebildet ist, um Viertlichtquellen-Emissionslicht eines Wellenlängenbandes zu emittieren, das eine Peakwellenlänge hat, die kürzer als die Peakwellenlänge des ersten Lichts und die Peakwellenlänge des zweiten Lichts ist, und das eine Wellenlänge von 415 nm einschließt, und dass
das zweite optische Element ausgebildet ist, um kombiniertes Licht aus dem Viertlichtquellen-Emissionslicht und Licht, das mindestens eine Lichtkomponente des zweiten Wellenlängenbandes des Zweitlichtquellen-Emissionslichts enthält, an das erste optische Element in Antwort auf einen Eintritt des Viertlichtquellen-Emissionslichts und des Zweitlichtquellen-Emissionslichts zu emittieren.
Dabei ist es gemäß einem Ausführungsbeispiel wünschenswert, dass die Endoskoplichtquellenvorrichtung umfasst:

eine dritte Lichtquelle, die ausgebildet ist, um Drittlichtquellen-Emissionslicht mit einer Peakwellenlänge, die länger als die Peakwellenlänge des ersten Lichts und die Peakwellenlänge des zweiten Lichts ist, zu emittieren; und
ein drittes optisches Element, das ausgebildet ist, um das Drittlichtquellen-Emissionslicht und durch das erste optische Element kombiniertes Licht als drittes Licht in Antwort auf einen Eintritt des Drittlichtquellen-Emissionslichts und des Emissionslichts aus dem ersten optischen Element zu emittieren.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, dass die Steuereinheit ausgebildet ist, um das Antreiben der ersten Lichtquelle, der zweiten Lichtquelle, der dritten Lichtquelle und der vierten Lichtquelle zu steuern, um das erste Licht, das zweite Licht und das dritte Licht als Emissionslicht wiederholt zu emittieren.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, dass die erste Lichtquelle umfasst: ein Erstfestkörper-Lichtemissionselement, das erstes Anregungslicht emittiert; und einen ersten Leuchtstoff, der eine erste Fluoreszenz durch das erste Anregungslicht emittiert, und dass
das Erstlichtquellen-Emissionslicht das erste Anregungslicht und die erste Fluoreszenz umfasst.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, dass das erste Wellenlängenband in dem Wellenlängenband der ersten Fluoreszenz eingeschlossen ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, dass die erste Lichtquelle eine erste Reflexionsfläche enthält, um einen Abschnitt eines Raums um eine Lichtemissionsfläche der ersten Lichtquelle herum abzudecken, sodass ein Teil des ersten Anregungslichts, der ohne Anregung des ersten Leuchtstoffes hindurchgegangen ist, reflektiert wird, um den ersten Leuchtstoff zu bestrahlen, um die Intensität der von dem ersten Leuchtstoff emittierten ersten Fluoreszenz zu erhöhen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel
ist es wünschenswert, dass das Erststrahlengang-Emissionslicht reflektiertes Licht ist, das von einer Oberfläche des ersten optischen Elements reflektiert wird, und dass
das Zweitstrahlengang-Emissionslicht transmittiertes Licht ist, das durch das Innere des ersten optischen Elements transmittiert ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, dass die zweite Lichtquelle umfasst: ein Zweitfestkörper-Lichtemissionselement, das zweites Anregungslicht emittiert; und einen zweiten Leuchtstoff, der eine zweite Fluoreszenz durch das zweite Anregungslicht emittiert, und dass
das Zweitlichtquellen-Emissionslicht das zweite Anregungslicht und die zweite Fluoreszenz umfasst.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es wünschenswert, dass das zweite Wellenlängenband in dem Wellenlängenband der zweiten Fluoreszenz eingeschlossen ist.
Darüber hinaus ist es gemäß einem Ausführungsbeispiel wünschenswert, dass die zweite Lichtquelle eine zweite Reflexionsfläche enthält, um einen Abschnitt eines Raumes um eine Lichtemissionsfläche der zweiten Lichtquelle herum abzudecken, sodass ein Teil des zweiten Anregungslichts, der ohne Anregung des zweiten Leuchtstoffes hindurchgegangen ist, reflektiert wird, um den zweiten Leuchtstoff zu bestrahlen, um die Intensität der von dem zweiten Leuchtstoff emittierten zweiten Fluoreszenz zu erhöhen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Endoskopsystem, umfassend:

die Endoskoplichtquellenvorrichtung;
ein Endoskop, das das erste Licht und/oder das zweite Licht verwendet, das aus der Endoskoplichtquellenvorrichtung als Beleuchtungslicht für ein Objekt emittiert wird.

Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der oben beschrieben Dickflächen-Vorrichtung für ein Endoskop ist es möglich, Speziallichtstrahlen als Beleuchtungslicht für ein Objekt leicht umzuschalten, ohne einen drehbaren optischen Filter wie in einer herkömmlichen Lichtquellenvorrichtung zu verwenden.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Endoskopsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
2 ist eine graphische Darstellung, die ein Absorptionsspektrum von Hämoglobin im Q-Band zeigt.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einem vorbestimmten Verhältnis und der Hämoglobinkonzentration zeigt.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einem weiteren vorbestimmten Verhältnis und dem Sauerstoffsättigungsgrad zeigt, der durch die Hämoglobinkonzentration bestimmt wird.
5 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Endoskoplichtquellenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt.
6 ist ein Blockdiagramm der in 5 gezeigten Endoskoplichtquellenvorrichtung.
7(a) bis 7(d) sind Diagramme, die ein Beispiel für eine Spektralintensitätsverteilung von Licht zeigen, das aus einer Endoskoplichtquellenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel emittiert wird.
8(a) und 8(b) sind Diagramme, die ein Beispiel für Charakteristiken eines Transmissionsgrades in transmittiertem Licht und eines Reflexionsgrades in reflektiertem Licht eines optischen Elements zeigen, das in einem Ausführungsbeispiel verwendet wird.
9(a) bis 9(c) sind Diagramme, die ein Beispiel für eine Spektralintensitätsverteilung von Licht zeigen, das durch ein optisches Element hindurchgegangen ist.
10(a) ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Spektralintensitätsverteilung von Weißlicht (Normallicht) zeigt, das aus einer Endoskoplichtquellenvorrichtung eines Ausführungsbeispiels emittiert wird.
10(b) bis 10(d) sind Diagramme, die ein Beispiel für eine Spektralintensitätsverteilung von Speziallichtstrahlen zeigen, die aus einer Endoskoplichtquellenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel emittiert werden.
11 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration einer Lichtquelleneinheit gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigt.
12(a) ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Emissionsintensitätsverteilung einer Lichtquelleneinheit ohne ein Abdeckelement zeigt.
12(b) ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Emissionsintensitätsverteilung der in 11 gezeigten Lichtquelleneinheit zeigt.
13(a) und 13(b) sind Diagramme, die ein Beispiel für eine Konfiguration einer Endoskoplichtquellenvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel zeigen.
14(a) und 14(b) sind Diagramme, die ein Beispiel für eine Konfiguration einer Endoskoplichtquellenvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigen.
15(a) und 15(b) sind Diagramme, die ein Beispiel für eine Konfiguration einer Endoskoplichtquellenvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigen.
16(a) und 16(b) sind Diagramme, die ein Beispiel für eine Konfiguration einer Endoskoplichtquellenvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigen.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Nachstehend wird eine Endoskoplichtquellenvorrichtung und ein Endoskopsystem gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration eines Endoskopsystems zeigt, das eine Endoskoplichtquellenvorrichtung enthält. Ein in 1 gezeigtes Endoskopsystem 1 ist ein System, das für medizinische Zwecke spezialisiert ist, und enthält ein elektronisches Beobachtungsinstrument (Endoskop) 100, einen Prozessor 200 und einen Monitor 300.
Der Prozessor 200 enthält eine Systemsteuerung 21 und eine Zeitsteuerung 22. Die Systemsteuerung 21 führt verschiedene Programme aus, die in dem Speicher 23 gespeichert sind, und steuert integral das gesamte elektronische Endoskopsystem 1. Die Systemsteuerung 21 ist mit einem Bedienfeld 24 verbunden. Die Systemsteuerung 21 wechselt den jeweiligen Betrieb des elektronischen Endoskopsystems 1 und Parameter für jeden Betrieb in Übereinstimmung mit einer in das Bedienfeld 24 eingegebenen Anweisung der Bedienperson. Die Eingabeanweisungen der Bedienperson umfassen beispielsweise eine Anweisung einen Beobachtungsmodus des elektronischen Endoskopsystems 1 umzuschalten. Der Beobachtungsmodus umfasst einen Normalbeobachtungsmodus und einen Spezialbeobachtungsmodus. Einzelheiten jedes dieser Beobachtungsmoden werden nachstehend beschrieben. Die Zeitsteuerung 22 gibt einen Taktpuls zum Anpassen der Betriebszeit einzelner Einheiten an individuelle Schaltungen in dem elektronischen Endoskopsystem 1 aus.
Der Prozessor 200 enthält eine Lichtquellenvorrichtung 201. Die Lichtquellenvorrichtung 201 enthält eine erste Lichtquelle 111 bis fünfte Lichtquelle 115 und eine Lichtquellentreiberschaltung 140, wie nachstehend in 5 gezeigt. Die erste bis fünfte Lichtquelle 111 bis 115 werden einzeln zur Lichtemission durch die Lichtquellentreiberschaltung 140 gesteuert. Folglich emittiert die Lichtquellenvorrichtung 201 Bestrahlungslicht L.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Lichtquellenvorrichtung 201 in dem Prozessor 200 vorgesehen. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Lichtquellenvorrichtung 201 jedoch eine von dem Prozessor 200 getrennte Vorrichtung (genauer gesagt ein Teil, das eine Bildverarbeitungsvorrichtung darstellt).
Die Lichtquellenvorrichtung 201 wird nachstehend beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, wird das aus der Lichtquellenvorrichtung 201 emittierte Bestrahlungslicht L durch die Kondensorlinse 25 auf eine Eintrittsendfläche eines Lichtwellenleiterbündels (LCB) 11 fokussiert, um auf das LCB 11 aufzutreffen.
Das auf das LCB 11 auftreffende Bestrahlungslicht L breitet sich in dem LCB 11 aus. Das sich durch das LCB 11 ausbreitende Bestrahlungslicht L wird aus einer Austrittsendfläche des LCB 11, die an einem distalen Ende des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 angeordnet ist, emittiert, um über eine Lichtzerstreuungslinse 12 auf das Objekt gerichtet zu werden, um das Objekt zu beleuchten. Licht, das aus dem Objekt, das mit dem Bestrahlungslicht L aus der Lichtzerstreuungslinse 12 bestrahlt wird, zurückkehrt, bildet über eine Objektivlinse 13 ein optisches Bild auf einer Lichtempfangsfläche des Festkörperbildsensors 14.
Der Festkörperbildsensor 14 ist ein Einplatten-Ladungsgekoppelter-Farbbildsensor (CCD) mit einer Bayer-Pixelanordnung. Der Festkörperbildsensor 14 speichert ein optisches Bild, das von jedem der Pixel auf der Lichtempfangsfläche gebildet wird, als eine Ladung, die der Lichtmenge entspricht, und erzeugt rote (R), grüne (G) und blaue (B) Bildsignale und gibt diese aus. Es wird angemerkt, dass der Festkörperbildsensor 14 nicht auf einen CCD-Bildsensor beschränkt ist und durch einen Komplementär-Metalloxid-Halbleiter-(CMOS)-Bildsensor oder andere Arten von Abbildungsvorrichtungen ersetzt werden kann. Der Festkörperbildsensor 14 kann einen ergänzenden Farbfilter enthalten.
Das elektronische Beobachtungsinstrument 100 enthält eine Treibersignalverarbeitungsschaltung 15, die in dessen Verbindungsabschnitt vorgesehen ist. Ein Bildsignal eines Objekts, das mit Licht aus der Lichtzerstreuungslinse 12 bestrahlt wird, wird in die Treibersignalverarbeitungsschaltung 15 aus dem Festkörperbildsensor 14 in einer Bildperiode eingegeben. Die Bildperiode ist beispielsweise 1/30 Sekunden. Die Treibersignalverarbeitungsschaltung 15 führt eine vorbestimmte Verarbeitung an dem Bildsignal aus, das aus dem Festkörperbildsensor 14 eingegeben wird, und gibt das verarbeitete Bildsignal an eine Signalvorverarbeitungsschaltung 26 des Prozessors 200 aus.
Die Treibersignalverarbeitungsschaltung 15 greift ebenfalls auf den Speicher 16 zu und liest vorrichtungsspezifische Informationen des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 aus. Die in dem Speicher 16 gespeicherten vorrichtungsspezifischen Informationen des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 enthalten beispielsweise die Anzahl der Pixel und die Empfindlichkeit des Festkörperbildsensors 14, eine betreibbare Bildrate, eine Modellnummer oder dergleichen. Die Treibersignalverarbeitungsschaltung 15 gibt die aus dem Speicher 16 ausgelesenen vorrichtungsspezifischen Informationen an die Systemsteuerung 21 aus.
Die Systemsteuerung 21 führt verschiedene Berechnungen basierend auf den vorrichtungsspezifischen Informationen des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 aus und erzeugt ein Steuersignal. Die Systemsteuerung 21 steuert den Betrieb und das Timing der verschiedenen Schaltungen in dem Prozessor 200 unter Verwendung des erzeugten Steuersignals, um die Verarbeitung geeignet für das mit dem Prozessor 200 verbundene elektronische Beobachtungsinstrument 100 durchzuführen.
Die Zeitsteuerung 22 liefert einen Taktpuls an die Treibersignalverarbeitungsschaltung 15 in Übereinstimmung mit der Zeitsteuerung durch die Systemsteuerung 21. Die Treibersignalverarbeitungsschaltung 15 führt eine Antriebssteuerung des Festkörperbildsensors 14 mit einem Timing durch, das mit der Bildrate des Videobildes synchronisiert ist, das auf der Seite des Prozessors 200 gemäß dem aus der Zeitsteuerung 22 gelieferten Taktpuls verarbeitet wird.
Die Signalvorverarbeitungsschaltung 26 führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung wie z. B. ein Demosaicing, eine Matrixberechnung und eine Y/C-Trennung an dem Bildsignal durch, das aus der Treibersignalverarbeitungsschaltung 15 in einer Bildperiode eingegeben wird, und gibt das verarbeitete Signal an den Bildspeicher 27 aus.
Der Bildspeicher 27 speichert das aus der Signalvorverarbeitungsschaltung 26 eingegebene Bildsignal zwischen und gibt das Signal an eine Signalnachverarbeitungsschaltung 28 in Übereinstimmung mit der Zeitsteuerung durch die Zeitsteuerung 22 aus.
Die Signalnachverarbeitungsschaltung 28 verarbeitet das Bildsignal, das aus dem Bildspeicher 27 eingegeben wird, um Monitoranzeigedaten zu erzeugen, und wandelt die erzeugten Monitoranzeigedaten in ein vorbestimmtes Videoformatsignal um. Das umgewandelte Videoformatsignal wird an den Monitor 300 ausgegeben. Mittels dieser Verarbeitung wird ein Bild des Objektes auf der Anzeige des Monitors 300 angezeigt.
Das Endoskopsystem 1 hat eine Vielzahl von Beobachtungsmoden, einschließlich eines Normalbeobachtungsmodus und eines Spezialbeobachtungsmodus zur Beobachtung eines Objekts. Jeder Beobachtungsmodus wird abhängig von dem zu beobachtenden Objekt manuell oder automatisch geschaltet. Wenn es beispielsweise erwünscht ist, das Objekt unter Beleuchtung mit Normallicht zu beobachten, wird der Beobachtungsmodus in den Normalbeobachtungsmodus geschaltet. Ein Beispiel für Normallicht ist Weißlicht. Weißlicht enthält Pseudoweißlicht, das eine Mischung aus Licht einer Vielzahl von Wellenlängenbändern enthält und eine nicht flache Spektralintensitätsverteilung hat, zusätzlich zu Licht, das eine flache Spektralintensitätsverteilung im Band des sichtbaren Lichts hat. Wünscht man eine Aufnahme zu erhalten, in der ein spezifisches biologische Gewebe durch Beleuchtung des Objekts mit einem Speziallichtstrahl verstärkt wird, wird in einem anderen Fall beispielsweise der Beobachtungsmodus durch Bedienung über das Bedienfeld 24 in den Spezialbeobachtungsmodus geschaltet.
Der Spezialbeobachtungsmodus enthält: einen Spezialbeobachtungsmodus 1, der imstande ist, ein Schmalbandbild aufzunehmen, das geeignet ist, den Laufzustand von Blutgefäßen (Blutgefäße in jeder der Schichten wie z. B. der oberflächlichen Schicht, der mittleren Schicht und der tiefen Schicht) klar zu erfassen, die im Normalbeobachtungsmodus schwierig zu beobachten sind; und einen Spezialbeobachtungsmodus 2, der imstande ist, biologische Informationen, wie z. B. die Sauerstoffsättigung des Objekts quantitativ zu analysieren und abzubilden. Der Spezialbeobachtungsmodus 2 ist nützlich, indem das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein eines malignen Tumors anhand der Sauerstoffsättigungsinformation des Objekts bestimmt werden kann, die aus dem aufgenommenen Bild des Objekts unter Beleuchtung erhalten wird.
Das in dem Spezialbeobachtungsmodus 1 verwendete Beleuchtungslicht des Objekts ist beispielsweise Schmalbandlicht mit einem scharfen Peak bei einer spezifischen Wellenlänge, das Licht ist, das ein hohes Absorptionsvermögen in Bezug auf ein spezifisches biologisches Gewebe hat. Beispiele für Licht einer spezifischen Wellenlänge umfassen Licht in der Nähe von 415 nm (beispielweise 415 ±5 nm), das ein hohes Absorptionsvermögen für oberflächliche Blutgefäße hat, Licht in der Nähe von 550 nm (beispielsweise 550 ±5 nm) mit einem hohen Absorptionsvermögen für mittlere Blutgefäße, die tiefer als die oberflächliche Schicht sind, und Licht in der Nähe von 650 nm (beispielsweise 650 ± 5 nm) mit einem hohen Absorptionsvermögen für tiefe Blutgefäße, die tiefer als die mittlere Schicht sind. Es wird angemerkt, dass je länger die Wellenlänge ist, umso tiefer der Penetrationsgrad in das biologische Gewebe ist. Aus diesem Grund nimmt die Eindringtiefe von Schmalbandlicht nahe 415 nm, 550 nm und 650 nm der Reihe nach zu. Nachstehend wird hauptsächlich ein Fall beschrieben, in dem das im Spezialbeobachtungsmodus verstärkte biologische Gewebe ein oberflächliches Blutgefäß ist.
Hämoglobin enthaltendes Blut zirkuliert in den oberflächlichen Blutgefäßen. Hämoglobin ist dafür bekannt, Absorptionspeaks in der Nähe von Wellenlängen von 415 nm und 550 nm zu haben. Demzufolge ist es durch die Emission eines Speziallichtstrahls, der zum Verstärken der oberflächlichen Blutgefäße geeignet ist, (insbesondere Licht, das eine höhere Intensität in der Nähe der Wellenlänge von 415 nm, die das Peak der Hämoglobinabsorption ist, als andere Wellenlängenbänder hat) auf das Objekt möglich, eine Aufnahme zu erhalten, in der die oberflächlichen Blutgefäße verstärkt sind. Der Speziallichtstrahl, der eine hohe Intensität in der Nähe der Wellenlänge 550 nm hat, hat einen relativ hohen Absorptionsgrad selbst für die oberflächlichen Blutgefäße. Mit anderen Worten trägt ein Speziallichtstrahl hoher Intensität in der Nähe der Wellenlänge von 550 nm auch zur verstärkten Anzeige der oberflächlichen Blutgefäße bei. Durch die Emission eines Speziallichtstrahls hoher Intensität in der Nähe von 550 nm, was ein weiteres Peak des Absorptionsgrades von Hämoglobin ist, zusammen mit Licht in der Nähe der Wellenlänge 415 nm ist es deshalb möglich, die Luminanz der Aufnahme zu erhöhen, während der Zustand, in dem die oberflächlichen Blutgefäße verstärkt werden, erhalten bleibt. Die Ausführung dieser speziellen Beobachtung ermöglicht es, Informationen zu erhalten, die für eine frühe Erkennung einer Läsion, wie z. B. eines malignen Tumors, nützlich sind.
Beispiele für Beleuchtungslicht für das Objekt, das in dem Spezialbeobachtungsmodus 2 verwendet wird, schließen Licht in dem Wellenlängenband von 528 nm bis 584 nm (nachstehend auch als „Breitlicht“ bezeichnet) und Licht im Wellenlängenband von 546 nm bis 570 nm (nachstehend auch als „Schmallicht“ bezeichnet) ein. Informationen bezüglich der Konzentration von Hämoglobin (Oxyhämoglobin und Desoxyhämoglobin) in dem Objekt werden aus der Aufnahme des Objekts unter Beleuchtung mit Licht in dem Wellenlängenband von 528 nm bis 584 nm erfasst. Sauerstoffsättigungsinformationen können mit Informationen bezüglich der Aufnahme des Objekts in dem Wellenlängenband von 546 nm bis 570 nm zusammen mit der erfassten Hämoglobininformation berechnet werden, und es ist möglich, das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines malignen Tumors auf der Basis der Sauerstoffsättigungsinformation und der Hämoglobinkonzentrationsinformation zu bestimmen. Nachstehend wird diese Vorgehensweise beschrieben.
2 ist ein Diagramm, das ein Absorptionsspektrum von Hämoglobin im Q-Band zeigt. Hämoglobin hat ein starkes Absorptionsband, das als Q-Band bezeichnet wird, und von Porphyrin in der Nähe von 550 nm abgeleitet wird. Das Absorptionsspektrum von Hämoglobin ändert sich je nach Sauerstoffsättigung. Die Sauerstoffsättigung ist ein Verhältnis von Oxyhämoglobin HbO zum Gesamthämoglobin. Die Wellenform in durchgezogener Linie in 2 ist ein Absorptionsspektrum in einem Fall, in dem die Sauerstoffsättigung 100% beträgt (d.h. Oxyhämoglobin HbO), und die Wellenform in langen gestrichelten Linien ist ein Absorptionsspektrum in einem Fall, in dem die Sauerstoffsättigung 0% beträgt (d.h. Desoxyhämoglobin Hb), d.h. das Absorptionsspektrum von Desoxyhämoglobin Hb. Ferner zeigen kurze gestrichelte Linien Absorptionsspektren von Hämoglobin bei dazwischenliegenden Sauerstoffsättigungen von 10, 20, 30, ..., 90% an (Mischung des Oxyhämoglobins HbO und des Desoxyhämoglobins Hb).
Wie in 2 gezeigt, haben das Oxyhämoglobin HbO und das Desoxyhämoglobin Hb zueinander verschiedene Peakwellenlängen im Q-Band. Insbesondere hat das Oxyhämoglobin ein Absorptionspeak P1 in der Nähe einer Wellenlänge von 542 nm und ein Absorptionspeak P3 in der Nähe einer Wellenlänge von 576 nm. Im Gegensatz dazu hat das Desoxyhämoglobin Hb ein Absorptionspeak P2 in der Nähe von 556 nm. 1 zeigt ein Zwei-Komponenten-Absorptionsspektrum, in dem die Summe der Konzentrationen jeder der Komponenten (Oxyhämoglobin HbO, Desoxyhämoglobin Hb) konstant ist. Dies führt zum Auftreten von isosbestischen Punkten E1, E2, E3 und E4, an denen eine konstante Absorption erreicht wird, ungeachtet der Konzentration jeder der Komponenten (d.h. Sauerstoffsättigung). Im Folgenden wird der Wellenlängenbereich zwischen den isosbestischen Punkten E1 und E2 als Wellenlängenbereich R1, der Wellenlängenbereich zwischen den isosbestischen Punkten E2 und E3 als Wellenlängenbereich R2 und der Wellenlängenbereich zwischen den isosbestischen Punkten E3 und E4 als Wellenlängenbereich R3 bezeichnet. Ein Wellenlängenbereich zwischen den isosbestischen Punkten E1 und E4 (d.h. eine Kombination der Wellenlängenbereiche R1, R2 und R3) wird als Wellenlängenbereich R0 bezeichnet. Im Folgenden wird der Wellenlängenbereich R2 auch als Schmalband (N-Band) und der Wellenlängenbereich R0 auch als Breitband (W-Band) bezeichnet.
Wie in 2 gezeigt, nimmt der Absorptionsgrad von Hämoglobin linear relativ zu der Sauerstoffsättigung in den Wellenlängenbereichen zwischen angrenzenden isosbestischen Punkten zu oder ab.
Insbesondere nehmen die Absorptionsgrade A_R1 und A_R3 von Hämoglobin in den Wellenlängenbereichen R1 und R3 (integrierter Wert an Wellenlängenbereichen R1 und R3) linear relativ zur Konzentration von Oxyhämoglobin zu. Ferner nimmt der Absorptionsgrad A_R2 von Hämoglobin im Wellenlängenbereich R2 linear relativ zur Konzentration von Desoxyhämoglobin zu.
Hier wird die Sauerstoffsättigung durch die folgende Formel 1 definiert: $S a t = \frac{[H b O]}{[H b] + [H b O]}$
wobei

Sat: Sauerstoffsättigung
[Hb]: Konzentration von Desoxyhämoglobin
[HbO]: Konzentration von Oxyhämoglobin
[Hb] + [HbO]: Konzentration der Hämoglobinmenge (tHb)

Ferner werden die Formel 2 und die Formel 3, die Konzentrationen von Oxyhämoglobin HbO und Desoxyhämoglobin darstellen, aus der Formel 1 erhalten. $[HbO] = Sat \cdot ([Hb] + [HbO])$
$[Hb] = (1 - Sat) \cdot ([Hb] + [HbO])$
Demzufolge sind die Absorptionsgrade A_R1 , A_R2 und A_R3 von Hämoglobin Kenngrößen, die sowohl von der Sauerstoffsättigung als auch der Hämoglobinkonzentration abhängen.
Außerdem hat sich gemäß der Forschung durch die vorliegende Patentanmelderin herausgestellt, dass der Absorptionsgrad A_R0 von Hämoglobin im Wellenlängenbereich R0, der die Wellenlängenbereiche R1, R2, und R3 (integrierter Wert im Wellenlängenbereich R0) einschließt, von der Konzentration von Hämoglobin bestimmt wird, unabhängig von der Sauerstoffsättigung.
Deshalb kann die Hämoglobinkonzentration aus dem Absorptionsgrad A_R0 bestimmt werden. Ferner kann die Sauerstoffsättigung Sat auf der Basis des Absorptionsgrades A_R1 , A_R2 oder A_R3 und der aus dem Absorptionsgrad A_R0 bestimmten Hämoglobinkonzentration bestimmt werden. Wie in 2 gezeigt, ist unter den Wellenlängenbereichen R1, R2 und R3 die Höhe der Änderung in dem Absorptionsgrad aufgrund der Sauerstoffsättigung (d.h. der Teil des Bereichs, der von der Wellenform in durchgezogener Linie und der Wellenform in langen gestrichelten Linien umgeben ist) im Wellenlängenbereich R2 am größten, sodass der Absorptionsgrad A_R2 im Wellenlängenbereich R2 als Kenngröße mit der höchsten Empfindlichkeit in Bezug auf die Sauerstoffsättigung definiert wird. Aus diesem Grund wird die Sauerstoffsättigung unter Verwendung von Licht im Wellenlängenbereich R2 (N-Band) bestimmt.
3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einem vorbestimmten Verhältnis und der Hämoglobinkonzentration zeigt. Das vorbestimmte Verhältnis ist ein Verhältnis W/R, das ein Verhältnis ist, das durch Normalisieren eines Wertes W im Wellenlängenbereich von 528 nm bis 584 nm des aufgenommenen Bildes des Objekts unter Beleuchtung mit einem Speziallichtstrahl (nachstehend auch als „Breitlicht“ bezeichnet) im Wellenlängenbereich von 528 nm bis 584 nm erhalten wird, indem ein Wert R verwendet wird, der eine R-Bildkomponente des aufgenommenen Bildes des Objekts unter Beleuchtung mit Weißlicht ist.
4 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einem weiteren vorbestimmten Verhältnis und dem Sauerstoffsättigungsgrad (Sat) zeigt, der durch die Hämoglobinkonzentration bestimmt wird. Ein weiteres vorbestimmtes Verhältnis ist ein Verhältnis N/W, das ein Verhältnis ist, das durch Teilen eines Wertes N in einem Wellenlängenbereich von 546 nm bis 570 nm eines aufgenommenen Bildes eines Objektes unter Beleuchtung mit einem Speziallichtstrahl in einem Wellenlängenbereich von 546 nm bis 570 nm (nachstehend auch als Schmallicht bezeichnet) durch den Wert W im Wellenlängenbereich von 528 nm bis 584 nm des aufgenommenen Bildes des Objekts unter Beleuchtung mit dem Speziallichtstrahl im Wellenlängenbereich von 528 nm bis 584 nm erhalten wird. 4 zeigt ein Beispiel, das Kurven mit Sauerstoffsättigung (Sat) von 0% und 100% einschließt. Kurven von 10%, 20%, ... 90% oder dergleichen existieren zwischen den Kurven von 0% und 100% in näherungsweise gleichen Intervallen. In 4 entfallen Darstellungen von Kurven wie z. B. 10%, 20%, ... 90% oder dergleichen.
Wie in 3 gezeigt, kann auf diese Weise die Konzentration von Hämoglobin aus dem Wert des Verhältnisses W/R berechnet werden, das aus dem aufgenommenen Bild erhalten wird, wenn der Speziallichtstrahl und Weißlicht als Beleuchtungslicht verwendet werden. Wie in 4 gezeigt, kann darüber hinaus die Sauerstoffsättigung aus dem Wert des Verhältnisses N/W berechnet werden, das aus dem aufgenommenen Bild erhalten wird, wenn jeder der beiden Speziallichtstrahlen als Beleuchtungslicht verwendet wird, sowie aus der berechneten Hämoglobinkonzentration.
Auf diese Weise kann in den Spezialbeobachtungsmoden 1 und 2 Schmalbandlicht (Speziallichtstrahlen), die ein Peak bei einer spezifischen Wellenlänge haben, beispielsweise Licht im Wellenlängenbereich in der Nähe von 415 nm, Licht im Wellenlängenbereich in der Nähe von 550 nm, Licht im Wellenlängenbereich in der Nähe von 650 nm oder Licht im Wellenlängenbereich wie z. B. dem N-Band oder W-Band verwendet werden, um eine Beobachtung durchzuführen, die geeignet ist, um Informationen, wie z. B. den Laufzustand von Blutgefäßen (Blutgefäße in jeder der Schichten wie z. B. die oberflächliche Schicht, die mittlere Schicht, die tiefe Schicht), die im Normalbeobachtungsmodus schwierig zu beobachten sind, oder die Hämoglobinkonzentration und die Sauerstoffsättigung zu erhalten.
Das Beleuchtungslicht für das Objekt, das in jedem der Beobachtungsmoden verwendet wird, wird aus der Lichtquellenvorrichtung 201 emittiert, die eine in 1 gezeigte Konfiguration hat. 5 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration der Lichtquellenvorrichtung 201 gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt. 6 ist ein Blockdiagramm der in 5 gezeigten Lichtquellenvorrichtung 201. Die in den 5 und 6 gezeigte Anordnung der Lichtquelleneinheiten, die die Lichtquellenvorrichtung 201 bilden, ist ein Beispiel, und die Anordnung der Lichtquelleneinheiten ist nicht auf die in den 5 und 6 gezeigte Anordnung der Lichtquelleneinheiten beschränkt.
Die Lichtquellenvorrichtung 201 enthält fünf Lichtquelleneinheiten 111 bis 115, vier optische Elemente 132 bis 135, Kollimatorlinsen 121 bis 125 und eine Lichtquellentreiberschaltung (Steuereinheit) 140.
Die Lichtquellentreiberschaltung 140 erzeugt einen Antriebsstrom, der gesteuert wird, um die Lichtquelleneinheiten 111 bis 115 anzutreiben, und liefert den Strom an jede der Lichtquelleneinheiten.
Jede der Lichtquelleneinheiten 111 bis 115 enthält eine lichtemittierende Diode (LED), die Licht in einem Wellenlängenband einer vorbestimmten Farbe emittiert.
Die Kollimatorlinsen 121 bis 125 sind in einem Strahlengang des Emissionslichts auf der Vorderseite jeder der Lichtquellen 111 bis 115 angeordnet und kollimieren das emittierte Licht.
Die optischen Elemente 132 bis 135 haben eine Transmissions- oder Reflexionsfunktion für das Eintrittslicht. Die optischen Elemente 132 bis 135 haben Konfigurationen, in denen Eintrittslicht, das aus einem ersten Strahlengang eintritt, in Emissionslicht umgewandelt wird, indem eine Lichtkomponente eines vorbestimmten Wellenlängenbandes A extrahiert wird und andere Lichtkomponenten als das Wellenlängenband A aus dem Eintrittslicht entfernt werden, beispielsweise in reflektiertes Licht umgewandelt wird, und Eintrittslicht, das aus einem zweiten Strahlengang der optischen Elemente 132 bis 136 eintritt, in Emissionslicht umgewandelt wird, indem die Lichtkomponente des Wellenlängenbandes A entfernt wird und andere Lichtkomponenten als die Lichtkomponente des Wellenlängenbandes A aus dem Eintrittslicht extrahiert werden, beispielsweise in transmittiertes Licht umgewandelt wird. Darüber hinaus werden der erste Strahlengang und der zweite Strahlengang als die Strahlengänge bestimmt, auf denen sich das Eintrittslichts auf den optischen Elementen 132 bis 135 schneidet. Demzufolge werden in einem Fall, in dem das Licht auf dem ersten Strahlengang und das Licht auf dem zweiten Strahlengang gleichzeitig durchgetreten sind, das reflektierte Licht und das transmittierte Licht zu einem kombinierten Licht kombiniert. Das heißt, die optischen Elemente 132 bis 135 sind ausgebildet, den Emissionsstrahlengang des Durchgangslichts, das durch den ersten Strahlengang hindurchgetreten ist, und den Emissionsstrahlengang des Durchgangslichts, das durch den zweiten Strahlengang hindurchgetreten ist, zu überlappen und die Emission des Lichts, das durch die sich überlappenden Emissionsstrahlengänge hindurchgeht, zu gestatten. Als optische Elemente 132 bis 135 werden beispielsweise dichroitische Spiegel verwendet, sie sind aber nicht auf dichroitische Spiegel beschränkt.
Was die Anordnung der optischen Elemente 132 bis 135 betrifft, so sind das optische Element 132, das optische Element 133, das optische Element 134 und das optische Element 135 in dieser Reihenfolge von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite in der Lichtbestrahlungsrichtung gesehen angeordnet.
Das optische Element 132 ist an einer Position vorgesehen, an der der Strahlengang von Licht, das aus der Lichtquelleneinheit 111 eintritt, und der Strahlengang von Licht, das aus der Lichtquelleneinheit 112 eintritt, einander schneiden. Das optische Element 133 ist an einer Position vorgesehen, an der der Strahlengang des Lichts, das aus dem optischen Element 132 eintritt, und der Strahlengang des Lichts, das aus der Lichtquelleneinheit 113 eintritt, einander schneiden. Das optische Element 134 ist an einer Position vorgesehen, an der der Strahlengang des Lichts, das aus dem optischen Element 133 eintritt, und der Strahlengang des Lichts, das aus der Lichtquelleneinheit 114 eintritt, einander schneiden. Das optische Element 135 ist an einer Position vorgesehen, an der der Strahlengang des Lichts, das aus dem optischen Element 134 eintritt, und der Strahlengang des Lichts, das aus der Lichtquelleneinheit 115 eintritt, einander schneiden.
Hier werden Strahlen des Lichts mindestens eines Teils des Wellenlängenbandes des aus der Lichtquelleneinheit 111 emittierten Lichts und des Lichts mindestens eines Teils des Wellenlängenbandes des aus der Lichtquelleneinheit 112 emittierten Lichts in dem optischen Element 132 aufgrund der Überlappung ihrer Strahlengänge zu kombiniertem Licht, und dann wird das kombinierte Licht aus dem optischen Element 132 emittiert. Außerdem werden Strahlen des Lichts mindestens eines Teils des Wellenlängenbandes des aus dem optischen Element 132 emittierten Lichts und des Lichts mindestens eines Teils des Wellenlängenbandes des aus der Lichtquelleneinheit 113 emittierten Lichts in dem optischen Element 133 aufgrund der Überlappung ihrer Strahlengänge zu kombiniertem Licht, und dann wird das kombinierte Licht aus dem optischen Element 133 emittiert. Ferner werden Strahlen des Lichts mindestens eines Teils des Wellenlängenbandes des aus dem optischen Element 133 emittierten Lichts und des Lichts mindestens eines Teils des Wellenlängenbandes des aus der Lichtquelleneinheit 114 emittierten Lichts in dem optischen Element 134 aufgrund der Überlappung ihrer Strahlengänge kombiniert, und dann wird das kombiniete Licht aus dem optischen Element 134 emittiert.
Außerdem werden Strahlen des Lichts mindestens eines Teils des Wellenlängenbandes des aus dem optischen Element 134 emittierten Lichts und des Lichts mindestens eines Teils des Wellenlängenbandes des aus der Lichtquelleneinheit 115 emittierten Lichts in dem optischen Element 135 aufgrund der Überlappung ihrer Strahlengänge zu kombiniertem Licht, und dann wird das kombinierte Licht aus dem optischen Element 135 emittiert.
Filtereigenschaften bezüglich der Entfernung und Extraktion von Licht werden angepasst, sodass das oben beschriebene Wellenlängenband A in dem optischen Element 132 auf ein Wellenlängenband im Bereich von 600 nm oder weniger, insbesondere ein Wellenlängenband von beispielsweise 528 nm bis 584 nm eingestellt ist. Das heißt, das transmittierte Licht des optischen Elements 132 soll Licht sein, aus dem die Lichtkomponente des Wellenlängenbandes A, beispielweise 528 nm bis 584 nm, entfernt ist, während das reflektierte Licht des optischen Elements 132 Licht sein soll, aus dem die Lichtkomponente des Wellenlängenbandes A, beispielsweise 528 nm bis 584 nm, extrahiert ist.
Filtereigenschaften bezüglich der Entfernung und Extraktion von Licht werden angepasst, sodass das oben beschriebene Wellenlängenband A in dem optischen Element 133 auf ein Wellenlängenband im Bereich von 600 nm oder weniger, und ein schmaleres Wellenlängenband A in dem optischen Element 132, z. B. ein Wellenlängenband von 546 nm bis 570 nm, eingestellt ist. Das heißt, das transmittierte Licht des optischen Elements 133 soll Licht sein, aus dem die Lichtkomponente des Wellenlängenbandes A, beispielweise 546 nm bis 570 nm entfernt ist, während das reflektierte Licht des optischen Elements 133 Licht sein soll, aus dem die Lichtkomponente des Wellenlängenbandes A, beispielsweise 546 nm bis 570 nm, extrahiert ist.
Filtereigenschaften bezüglich der Entfernung und Extraktion von Licht werden angepasst, sodass das oben beschriebene Wellenlängenband A in dem optischen Element 134 auf ein Wellenlängenband von beispielsweise 515 nm oder weniger eingestellt ist. Das heißt, das transmittierte Licht des optischen Elements 134 soll Licht sein, aus dem die Lichtkomponente des Wellenlängenbandes A, beispielweise 515 nm oder weniger, entfernt ist, während das reflektierte Licht des optischen Elements 134 Licht sein soll, aus dem die Lichtkomponente des Wellenlängenbandes A, beispielsweise 515 nm oder weniger, extrahiert ist.
Das oben beschriebene Wellenlängenband A in dem optischen Element 135 ist in seinen Eigenschaften angepasst, sodass es ein Wellenlängenband von beispielweise 430 nm oder weniger ist. Das heißt, dass das transmittierte Licht des optischen Elements 135 Licht sein soll, aus dem die Lichtkomponente des Wellenlängenbandes A, beispielsweise 430 nm oder weniger, entfernt ist, während das reflektierte Licht des optischen Elements 134 Licht sein soll, aus dem die Lichtkomponente des Wellenlängenbandes A, beispielweise 430 nm oder weniger, extrahiert ist.
Nachstehend werden zur Unterscheidung einzelner Wellenlängenbänder A der optischen Elemente 132 bis 135 die Bänder als Wellenlängenbänder A132 bis A135 bezeichnet.
Die Lichtquelleneinheit 111 enthält eine rote LED, die Licht in einem roten Wellenlängenband (beispielweise Wellenlänge: 620 nm bis 680 nm) emittiert.
Die Lichtquelleneinheit 112 enthält eine blaue LED 112a, die Licht in einem blauen Wellenlängenband (beispielsweise Wellenlänge: 430 nm bis 470 nm) emittiert, sowie einen grünen Leuchtstoff 112b. Der grüne Leuchtstoff 112b wird von dem blauen LED-Licht, das aus einer blauen LED 113a emittiert wird, angeregt und emittiert Fluoreszenz im grünen Wellenlängenband (beispielsweise Wellenlänge: 460 nm bis 600 nm).
Ähnlich zur Lichtquelleneinheit 112 enthält die Lichtquelleneinheit 113 die blaue LED 113a, die Licht im blauen Wellenlängenband (beispielsweise Wellenlänge: 430 nm bis 470 nm) emittiert, sowie einen grünen Leuchtstoff 113b. Der grüne Leuchtstoff 113b wird von dem blauen LED-Licht, das aus der blauen LED 113a emittiert wird, angeregt und emittiert Fluoreszenz im grünen Wellenlängenband (beispielsweise Wellenlänge: 460 nm bis 600 nm).
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält die Lichtquelleneinheit 113 den grünen Leuchtstoff 113b, obgleich ein gelber Leuchtstoff anstelle des grünen Leuchtstoffs 113b verwendet werden kann. Der gelbe Leuchtstoff wird von dem blauen LED-Licht, das aus der blauen LED emittiert wird, angeregt und emittiert Fluoreszenz in einem gelben Wellenlängenband (beispielsweise Wellenlänge: 435 nm bis 480 nm).
Die Lichtquelleneinheit 114 enthält eine blaue LED, die Licht in einem blauen Wellenlängenband (beispielsweise Wellenlänge: 430 nm bis 470 nm) emittiert. Die Lichtquelleneinheit 115 enthält eine violette LED, die Licht in einem violetten Wellenlängenband (beispielsweise Wellenlänge: 395 nm bis 435 nm) emittiert. Das violette Wellenlängenband schließt mindestens eine Wellenlänge von 415 nm ein.
7(a) bis 7(d) sind Diagramme, die Beispiele für eine Spektralintensitätsverteilung des aus der Lichtquellenvorrichtung 210 emittierten Lichts zeigen. 7(a) zeigt ein Beispiel für eine Spektralverteilung der Lichtintensität von Licht L111, das aus der Lichtquelleneinheit 111 emittiert wird. 7(b) zeigt ein Beispiel für eine Spektralverteilung der Lichtintensität von Licht L112 und L113, das aus den Lichtquelleneinheiten 112 bzw. 113 emittiert wird. 7(c) zeigt ein Beispiel für eine Spektralverteilung der Lichtintensität von Licht L114, das aus der Lichtquelleneinheit 114 emittiert wird. 7(d) zeigt ein Beispiel für eine Spektralverteilung der Lichtintensität von Licht L115, das aus der Lichtquelleneinheit 115 emittiert wird.
Hier ist die Lichtquelleneinheit 113 ausgebildet, um das Licht L113, das mindestens eine Lichtkomponente im Wellenlängenband A133 des optischen Elements 133, beispielsweise 546 nm bis 570 nm, enthält, zu emittieren, und ausgebildet, um zu ermöglichen, dass das Licht L113 auf das optische Element 133 auftrifft, um zu ermöglichen, dass das Licht L113, das aus dem ersten Strahlengang (Strahlengang als reflektiertes Licht) des optischen Elements 133 eintritt, reflektiertes Licht des Wellenlängenbandes A133 ist.
Im Gegensatz dazu ist die Lichtquelleneinheit 112 ausgebildet, um das Licht L112, das mindestens eine Lichtkomponente im Wellenlängenband A132 des optischen Elements 132, beispielsweise 528 nm bis 584 nm, enthält, zu emittieren, und ausgebildet, um zu ermöglichen, dass Licht L112a (siehe 9(a)) des Wellenlängenbandes A133, das mindestens eine Lichtkomponente des Wellenlängenbandes A133 enthält, das aus dem Licht L112 durch Reflexion auf dem optischen Element 132 erhalten wurde, aus dem optischen Element 132 auf das optische Element 133 durch den zweiten Strahlengang (Strahlengang als transmittiertes Licht) des optischen Elements 133 auftrifft.
8(a) ist ein Beispiel für eine Transmissionscharakteristik in dem transmittierten Licht und eine Reflexionscharakteristik in dem reflektierten Licht des optischen Elements 132. 8(b) ist ein Beispiel für eine Transmissionscharakteristik in dem transmittierten Licht und eine Reflexionscharakteristik in dem reflektierten Licht des optischen Elements 133. 9(a) bis 9(c) sind Diagramme, die ein Beispiel für eine Spektralintensitätsverteilung von Licht zeigen, das durch das optischen Element 133 hindurchgetreten ist.
Wie in 8(b) gezeigt, sind die Filtereigenschaften bezüglich Entfernung und Extraktion von Licht angepasst, sodass das oben beschriebene Wellenlängenband A133 in dem optischen Element 133 auf ein schmaleres Wellenlängenband (beispielsweise Wellenlängenband von 546 nm auf 570 nm) aus dem Wellenlängenband A132 (beispielweise Wellenlängenband von 528 nm bis 584 nm) in dem optischen Element 132, das in 8(a) gezeigt ist, eingestellt ist. Demzufolge soll das transmittierte Licht, nämlich das Licht L112 (vgl. 9(a)), das aus dem optischen Element 132 auf das optische Element 133 auftrifft und dann durch dieses hindurch transmittiert und aus dem optischen Element 133 emittiert wird, Licht sein, das durch Entfernen der Lichtkomponente des Wellenlängenbandes A133 in dem optischen Element 133 aus dem Licht L112a (vgl. 9(b)) erhalten wird. In dem optischen Element 133 werden jedoch das transmittierte Licht aus dem optischen Element 133 und das reflektierte Licht (vgl. 9(c)) in dem Wellenlängenband A133 (beispielsweise das Wellenlängenband von 546 nm bis 570 nm), das in dem optischen Element 133 eingestellt ist, aus dem Licht L113, das aus der Lichtquelleneinheit 113 emittiert wird, kombiniert. Demzufolge wird das kombinierte Licht aus dem optischen Element 133 als Licht emittiert, aus dem die Lichtkomponente in dem Wellenlängenband A133 (beispielweise das Wellenlängenband von 546 nm bis 570 nm) in dem optischen Element 133 nicht entfernt ist.
Deshalb steuert die Lichtquellentreiberschaltung 140 die Ansteuerung derart, dass, wenn die Lichtquelleneinheit 112 das Licht L112 emittiert, die Lichtquelleneinheit L113 das Licht L113 gleichzeitig emittiert, wodurch aus dem optischen Element 133 kombiniertes Licht emittiert werden kann, das durch Addieren der Lichtkomponente (reflektiertes Licht in dem optischen Element 133) des Wellenlängenbandes A132 in dem optischen Element 132 in dem Licht L113 zu dem Licht erhalten wird (transmittiertes Licht in dem optischen Element 133), das durch Entfernen der Lichtkomponente des Wellenlängenbandes A132 in dem optischen Element 132 aus dem Licht L112a in dem Wellenlängenband A in dem optischen Element 133 erhalten wird. Im Gegensatz dazu steuert die Lichtquellentreiberschaltung 140 die Ansteuerung derart, dass das Licht 112 nicht aus der Lichtquelleneinheit 112 emittiert werden soll, wenn die Lichtquelleneinheit 113 das Licht L113 emittiert, wodurch aus dem optischen Elemente 133 reflektiertes Licht, das eine Lichtkomponente in dem Wellenlängenband A133 in dem optischen Element 133 einschließt, emittiert werden kann.
Das heißt, die Lichtquellentreiberschaltung 140 steuert die Emission des Lichts L112 und die Emission des Lichts L113 ein/aus, wodurch Speziallichtstrahlen 1 und 2 (beispielsweise Schmallicht und Breitlicht) selektiv emittiert werden können. Insbesondere ermöglicht das Einschalten der Emission des Lichts L112 und der Emission des Lichts L113 zum Kombinieren des Lichts L112a und des Lichts L113, das von dem optischen Element 132 erhalten wird, die Erzeugung des Speziallichtstrahls 2, beispielsweise des oben beschriebenen Breitlichts, der eine Lichtkomponente des Wellenlängenbandes A (beispielweise das Wellenlängenband von 528 nm bis 584 nm) in dem optischen Element 132 enthält. Alternativ dazu ermöglicht das Ausschalten der Emission des Lichts L112 während des Einschaltens der Emission des Lichts L113 zum Ermöglichen der Emission des reflektierten Lichts aus dem optischen Element 133 die Erzeugung des Speziallichtstrahls 1, beispielsweise des oben beschriebenen Schmallichts, der eine Lichtkomponente des schmalen Wellenlängenbandes (beispielweise des Wellenlängenbandes von 546 nm bis 570 nm), das in dem Wellenlängenband des Speziallichtstrahls 2 eingeschlossen ist, enthält.
Auf diese Weise ist es möglich, das Umschalten zwischen den Speziallichtstrahlen 1 und 2 als Beleuchtungslicht für das Objekt leicht durchzuführen, ohne dabei einen drehbaren optischen Filter wie in der herkömmlichen Lichtquellenvorrichtung zu verwenden.
10(a) bis 10(d) sind Diagramme, die Beispiele für die Lichtintensitätsverteilung von Normallicht (Weißlicht) und Speziallichtstrahlen 1 bis 3 zeigen, die aus der Lichtquellenvorrichtung 201 als Beleuchtungslicht emittiert werden. In den 10(a) bis 10(d) sind die Peakwerte in der Intensitätsverteilung einer Vielzahl von Lichtstrahlen so gezeigt, dass sie gleich sind. Die maximalen Intensitätspeakwerte können jedoch gleich oder verschieden zueinander sein.
Das in 10(a) gezeigte Normallicht wird dadurch erhalten, dass jeder der Lichtstrahlen aus den Lichtquelleneinheiten 111 bis 115 emittiert wird. Dieses Normallicht wird als Beleuchtungslicht verwendet, das im Normalbeobachtungsmodus verwendet wird. Normallicht wird als Beleuchtungslicht zur Beleuchtung zwischen der Verwendung von Speziallichtstrahlen als Beleuchtungslicht in den Spezialbeobachtungsmoden 1 und 2 verwendet.
Der Speziallichtstrahl 1, der in 10(b) gezeigt ist, wird dadurch erhalten, dass Licht allein aus der Lichtquelleneinheit 113 emittiert wird.
Der Speziallichtstrahl 2, der in 10(c) gezeigt ist, wird dadurch erhalten, dass Licht aus beiden Lichtquelleneinheiten 112 und 113 emittiert wird. Die Speziallichtstrahlen 1 und 2 werden als Schmallicht und Breitlicht verwendet, das Beleuchtungslicht in dem Spezialbeobachtungsmodus 2 ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Speziallichtstrahl 2 vorzugsweise auch als Beleuchtungslicht zum Verstärken von Blutgefäßen in dem Spezialbeobachtungsmodus 1 verwendet.
Ein Speziallichtstrahl 3, der in 10(d) gezeigt ist, wird dadurch erhalten, dass Licht aus beiden Lichtquelleneinheiten 113 und 115 emittiert wird. Der Speziallichtstrahl 3 wird als Beleuchtungslicht zum Verstärken von Blutgefäßen in dem Spezialbeobachtungsmodus 1 verwendet.
Die Lichtintensitätsverteilungsmuster in 9(b) und 9(c) sind für ein leichtes Verständnis schematisch dargestellt, derart, dass die Lichtintensitätsverteilung eine steil ansteigende Form hat. In der Praxis ändert sich jedoch die Lichtintensitätsverteilung in 9(c) sanft, wie in 10(b) gezeigt, gemäß den Filtereigenschaften des optischen Elements. Aus diesem Grund, wie in 10(c) gezeigt, treten wahrscheinlich drei Peakwerte in der Lichtintensitätsverteilung auf. Aus diesem Grund ist es gemäß einem Ausführungsbeispiel wünschenswert, dass die Lichtquellentreiberschaltung (Steuereinheit) 140 die blaue LED der Lichtquelleneinheit 113 steuert, um keine Lichtintensitätsverteilung wie in 10(c) gezeigt, die drei Peakwerte hat, zu erzeugen, das heißt, um einen einzelnen Peakwert in der Intensitätsverteilung in dem kombinierten Licht mit einer sanften Intensitätsverteilung zu bilden. Um dies zu erreichen, steuert die Lichtquellentreiberschaltung (Steuereinheit) 140 vorzugsweise die blaue LED derart, dass sich die Lichtintensität des Lichts L113 bei Erzeugung des Speziallichtstrahls 1 von der Lichtintensität des Lichts L113 bei Erzeugung des Speziallichtstrahls 2 unterscheidet.
Wie oben beschrieben, ist das optische Element 132 ausgebildet, um Emissionslicht (Licht L112a) zur Emission an das optische Element 133 zu erzeugen, um an dem optischen Element 133 in Antwort auf den Eintritt des Lichts L112 aus der Lichtquelleneinheit 112 zu transmittiertem Licht zu werden. Bei einer Konfiguration einer Überlappung des Emissionsstrahlengangs des transmittierten Lichts in dem optischen Element 133 und des Emissionsstrahlengangs des reflektierten Lichts in dem optischen Element 133 ist es deshalb möglich, mit einer einfachen Konfiguration kombiniertes Licht in einem Wellenlängenband, wie z. B. den Speziallichtstrahl 2, das das transmittierte Licht und das reflektierte Licht kombiniert, leicht zu erzeugen.
Es wird angemerkt, dass gemäß einem Ausführungsbeispiel das Wellenlängenband des Lichts L112 und das Wellenlängenband des Lichts L113 vorzugsweise gleich sind. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, eine Erzeugung des Speziallichtstrahls 1 und die Erzeugung des Speziallichtstrahls 2 in einem breiten Wellenlängenband, das das Wellenlängenband des Speziallichtstrahls 1 einschließt, durchzuführen, indem einfach die Emission des Lichts L112 der Lichtquelleneinheit 112 ein- und ausgeschaltet wird, während die Emission des Lichts L113 der Lichtquelleneinheit 113 eingeschaltet wird, wodurch mit einer einfachen Konfiguration die Speziallichtstrahlen 1 und 2 erzeugt werden können.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel, wie in 6 gezeigt, überlappt das optische Element 132 den Emissionsstrahlengang (Emissionsstrahlengang des transmittierten Lichts) des Lichts L111 und den Emissionsstrahlengang (Emissionsstrahlengang des reflektierten Lichts) des Lichts L112 in Antwort auf den Eintritt des Lichts L111 und des Lichts L112 und emittiert Licht, das durch den überlappten Emissionsstrahlengang zu dem optischen Element 133 hindurchgeht, wodurch Normallicht (Weißlicht) leicht kombiniert werden kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel empfängt außerdem das optische Element 134 oder das optische Element 135 einen Eintritt des Emissionslichts aus der Lichtquelleneinheit 114 oder der Lichtquelleneinheit 115 und des Emissionslichts aus dem optischen Element 133, und die Emissionsstrahlengänge dieser Lichtstrahlen werden überlappt, und dann wird das kombinierte Licht, das durch den überlappten Emissionsstrahlengang hindurchgeht, als Normallicht (Weißlicht) emittiert. Demzufolge ist es möglich, Normallicht (Weißlicht) leicht zu kombinieren.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelleneinheit 111, die die rote LED enthält, die Licht im roten Wellenlängenband (beispielsweise Wellenlänge: 630 nm bis 670 nm) emittiert, stromaufwärts in der Lichtemissionsrichtung in Bezug auf das optische Element 132 vorgesehen. Alternativ dazu kann gemäß einem Ausführungsbeispiel die Lichtquelleneinheit 111 stromabwärts in der Lichtemissionsrichtung in Bezug auf das optische Element 132 vorgesehen werden. In diesem Fall werden die Lichtquelleneinheit 114, die eine blaue LED enthält, die Licht in einem blauen Wellenlängenband (beispielsweise Wellenlänge: 430 nm bis 470 nm) emittiert, und die violette LED, die die violette LED einschließt, die Licht in einem violetten Wellenlängenband (beispielsweise Wellenlänge: 395 nm bis 435 nm) emittiert, stromaufwärts in der Lichtemissionsrichtung in Bezug auf das optische Element 132 vorgesehen. In diesem Fall sind die Filtereigenschaften bezüglich der Entfernung und Extraktion von Lichtkomponenten der optischen Elemente 132 bis 135 entsprechend in Übereinstimmung mit der Wellenlänge eingestellt. Beispielsweise sind die Filtereigenschaften der optischen Elemente 132 bis 134 derart angepasst, dass das transmittierte Licht Licht einer Lichtkomponente in dem Wellenlängenband jedes der optischen Elemente ist, und dass das reflektierte Licht Licht ist, aus dem die Lichtkomponente des Wellenlängenbandes jedes der optischen Elemente entfernt ist.
Demzufolge ist das optische Element 132 ausgebildet, den Eintritt von Licht im blauen Wellenlängenband oder des Lichts in dem violetten Wellenlängenband und das Licht L112 zu empfangen, und die Lichtemissionsgänge dieser Lichtstrahlen zu überlappen und zu ermöglichen, dass das kombinierte Licht, das durch die sich überlappenden Emissionsstrahlengänge hindurchgeht, an das stromabwärtige optische Element emittiert wird. Darüber hinaus ist es so ausgebildet, dass in Antwort auf den Eintritt des Lichts in dem roten Wellenlängenband und des Emissionslichts aus dem stromaufwärtigen optischen Element die Emissionsstrahlengänge dieser Lichtstrahlen überlappt werden, und dann das kombinierte Licht in den sich überlappenden Emissionsstrahlengängen als Normallicht (Weißlicht) emittiert wird. Dies macht es möglich, das Normallicht (Weißlicht) leicht zu kombinieren.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Lichtquellentreiberschaltung (Steuereinheit) 140 ausgebildet, um den Antrieb der Lichtquelleneinheit 112, der Lichtquelleneinheit 113, der Lichtquelleneinheit 111 und der Lichtquelleneinheiten 114 und 115 zu steuern, um wiederholt den Speziallichtstrahl 1, den Speziallichtstrahl 2 und das Normallicht (Weißlicht) als Emissionslicht zu emittieren. Durch das Einschalten/Ausschalten der Emission des Emissionslichts der Lichtquelleneinheit ist es von daher möglich, das Normallicht und die Speziallichtstrahlen 1 bis 3 ohne Vorsehen eines drehbaren Filters wie in einem herkömmlichen Beispiel umzuschalten.
Die Lichtquelleneinheit 113 bzw. die Lichtquelleneinheit 112 enthält die blaue LED 113a (Erstfestkörperlichtemissionselement) bzw. eine blaue LED 112a (Zweitfestkörperlichtemissionselement), die Anregungslicht (erstes Anregungslicht oder zweites Anregungslicht) emittiert, und den grünen Leuchtstoff 113b (erster Leuchtstoff) bzw. den grünen Leuchtstoff 112b (erster Leuchtstoff) enthält, der Fluoreszenz (erste Fluoreszenz oder zweite Fluoreszenz) durch das Anregungslicht emittiert. Das Licht L113 aus der Lichtquelleneinheit 113 enthält das oben beschriebene Anregungslicht und Fluoreszenz. Insbesondere sind die Wellenlängenbänder A132 und A133, die in dem optischen Element 132 bzw. dem optischen Element 133 eingestellt sind, vorzugweise in dem Wellenlängenband der Fluoreszenz eingeschlossen, die von dem grünen Leuchtstoff 113b oder dem grünen Leuchtstoff 112b emittiert wird. Auf diese Weise kann das Wellenlängenband des Lichts L113 dadurch verändert werden, dass die Art von Leuchtstoff geändert wird, wodurch das Wellenlängenband des Lichts L113 leicht geändert werden kann.
Die oben beschriebenen Speziallichtstrahlen 1 und 2 sind Beispiele, die das Licht in dem Wellenlängenband von 528 nm bis 584 nm und das Licht von 546 nm bis 570 nm verwenden, das in 2 gezeigt ist. Alternativ dazu können jedoch die Speziallichtstrahlen 1 und 2 das Licht in einem schmalen Wellenband von 400 nm bis 422 nm oder das Licht in einem breiten Wellenband von 400 nm bis 452 nm sein. Bei dieser Konfiguration ist es möglich, Informationen bezüglich der Sauerstoffsättigung und der Hämoglobinkonzentration zu erhalten. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die Lichtquelleneinheit 112 Licht in einem Wellenlängenband emittiert, das mindestens ein breites Wellenlängenband von 400 nm bis 452 nm einschließt, und das optische Element 132 reflektiertes Licht in dem Wellenlängenband von 400 nm bis 452 nm erzeugt, und dass das reflektierte Licht eintritt, sodass das reflektierte Licht das transmittierte Licht in dem optischen Element 133 sein wird. Es ist wünschenswert, dass die Lichtquelleneinheit 133 Licht in einem Wellenlängenband emittiert, das mindestens ein schmales Wellenlängenband von 400 nm bis 422 nm einschließt, und das optische Element 133 reflektiertes Licht in einem Wellenlängenband von 400 nm bis 422 nm erzeugt. Dies ermöglicht, dass das kombinierte Licht in dem optischen Element 133 den Speziallichtstrahl 2 in dem Wellenlängenband von 400 nm bis 452 nm erzeugt. Im Gegensatz dazu wird bei Erzeugung des Speziallichtstrahls 1 die Lichtemission der Lichtquelleneinheit 112 ausgeschaltet, und das Licht der Lichtquelleneinheit 113 wird emittiert, wodurch der Speziallichtstrahl 1 erzeugt wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das oben beschriebene schmale Wellenlängenband vorzugsweise 422 nm bis 452 nm anstelle von 400 nm bis 422 nm.
Was die blauen Leuchtstoffe 112b und 113b betrifft, die in der Lichtquelleneinheit 112 bzw. 113 verwendet werden, werden vorzugsweise beispielsweise Oxid-Leuchtstoffe oder Nitrid-basierte Leuchtstoffe verwendet.
Oxid-Leuchtstoffe umfassen grüne Leuchtstoffe mit Ce, aktiviert durch Calcium-Scandium-Siliziumoxid (Ca₃Sc₂Si₃O₁₂) als Basiskristall, oder grüne Leuchtstoffe mit Ce, aktiviert durch Calcium-Scandiumoxid (CaSc₂O₄) als Basiskristall.
Nitrid-basierte Leuchtstoffe umfassen Sialon-Leuchtstoffe, in denen Spuren von Metallionen, die für die Lichtemission von Seltenerdenelementen oder dergleichen verantwortlich sind, dem Basiskeramikkristall hinzugefügt werden, α-Sialon-Leuchtstoffe, die Festlösungen von Siliziumnitrid-(Si₃N₄)-Kristallen des er Typs sind, und Calcium-Nitrid-Aluminiumsilizium-(CaAlSiN₃)-Leuchtstoffe.
Wie oben beschrieben, enthält in einem Fall, in dem ein gelber Leuchtstoff anstelle des grünen Leuchtstoffes verwendet wird, der Oxid-Leuchtstoff, der als gelber Leuchtstoff verwendet wird, einen gelben Leuchtstoff, der Yttrium-Aluminium-Oxid (Y₃Al₅O₁₂) als Basiskristall enthält.
Nitrid-basierte Leuchtstoffe, die als gelbe Leuchtstoffe verwendet werden, enthalten Sialon-Leuchtstoffe, in denen Spurenmengen von Metallionen, die für die Lichtemission von Seltenerdenelementen oder dergleichen verantwortlich sind, dem Basiskeramikkristall hinzugefügt werden, α-Sialon-Leuchtstoffe, die Festlösungen von Siliziumnitrid-(Si₃N₄)-Kristallen des α-Typs sind, und Calcium-Nitrid-Aluminiumsilizium (CaAlSiN₃)-Leuchtstoffe.
Das obige Ausführungsbeispiel hat ein Beispiel der Lichtquelleneinheiten 112 und 113 beschrieben, die Fluoreszenz in dem grünen Wellenlängenband aus dem Anregungslicht in dem blauen Wellenlängenband erzeugen und die Fluoreszenz zusammen mit dem Anregungslicht emittieren. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es jedoch auch wünschenswert, für die Lichtquelleneinheiten 112 und 113 eine fluoreszierende LED zu verwenden, die zusammen mit dem Anregungslicht Fluoreszenz in dem grünen Wellenlängenband emittiert, die von dem Leuchtstoff durch Anregungslicht in dem grünen Wellenlängenband emittiert wird, beispielsweise Fluoreszenz, die eine Maximalintensitätspeakwellenlänge in 570 nm bis 580 nm in dem breiten Wellenlängenband von 500 bis 700 nm hat.
11 ist eine Ansicht, die ein weiteres Ausführungsbeispiel der Lichtquelleneinheiten 111 bis 115, einschließlich LEDs zeigt. In jeder der Lichtquelleneinheiten 111 bis 115 ist es zur Erhöhung der Intensität des emittierten Lichts gemäß einem Ausführungsbeispiel wünschenswert, ein Abdeckelement anzuordnen, das einen Reflektor enthält, um die Lichtemissionsfläche der Lichtquelleneinheit abzudecken, wie in 11 gezeigt. Insbesondere ist ein Abdeckelement 116c vorgesehen, das eine LED 116b in einem Zustand beabstandet zu einer Lichtemissionsfläche 116a in einer Lichtquelleneinheit 116 abdeckt (die Lichtquelleneinheiten 111 bis 115 werden als Lichtquelleneinheit 116 dargestellt). Das Abdeckelement 116c enthält eine Reflexionsfläche 116d, die von der Lichtemissionsfläche 116a emittiertes Licht reflektiert, und eine Öffnung 116e, durch die Licht aus einem Raum, der von dem Abdeckelement 116c umgeben ist, emittiert wird. Die LED 116b ist auf einem Substrat 116f vorgesehen. Das aus der Lichtemissionsfläche 116a emittierte Licht wird zerstreut und als Streulicht emittiert, aber das Licht, das in eine andere Richtung als die Öffnung 116e emittiert wird, wird von der Reflexionsfläche 116d des Abdeckelements 116c in Richtung des Substrats 116f oder der LED 116b reflektiert. Das von der Reflexionsfläche 116d reflektierte Licht wird erneut in Richtung der Öffnung 116e oder des Abdeckelements 116c von dem Substrat 116f oder der LED 116b reflektiert. Auf diese Weise wird das Licht in dem Raum in dem Abdeckelement 116c wiederholt reflektiert, bis das Licht in Richtung der Öffnung 116e wandert. Schließlich geht das Licht durch die Öffnung 116e hindurch und wird aus der Lichtquelleneinheit 116 emittiert. Diese Konfiguration erhöht die Lichtintensität des aus der Öffnung 116e emittierten Lichts. Es ist wünschenswert, dass die LED 116b eine Konfiguration hat, in der eine fluoreszierende LED aus der Lichtemissionsfläche 116a die Fluoreszenz emittiert, die aus dem Leuchtstoff unter Verwendung des erzeugten Anregungslichts emittiert wird, von dem Gesichtspunkt aus, dass die Lichtintensität der Fluoreszenz erhöht werden kann. In diesem Fall trifft das reflektierte Anregungslicht viele Male in dem Prozess der wiederholten Reflexion des Anregungslichts in dem Raum innerhalb des Abdeckelements 116c auf den Leuchtstoff, was zu einer Erhöhung der Lichtintensität der von dem Leuchtstoff emittierten Fluoreszenz führt. Deshalb ist es wünschenswert, dass die Lichtquelleneinheiten 112 und 113 jeweils Reflexionsflächen (erste Reflexionsfläche, zweite Anti-Schräge) enthalten, um einen Teil des Raums um die Lichtemissionsfläche der Lichtquelle herum abzudecken, um zu verursachen, dass ein Teil des Anregungslichts (erstes Anregungslicht und zweites Anregungslicht), das ohne Anregung der Leuchtstoffe (erster Leuchtstoff und zweiter Leuchtstoff) hindurchgetreten ist, reflektiert und an den Leuchtstoff emittiert wird, um die Intensität der von dem Leuchtstoff emittierten Fluoreszenz zu erhöhen.
12(a) ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Emissionsintensitätsverteilung von Licht zeigt, das aus der Lichtquelleneinheit ohne das Abdeckelement 116c emittiert wird. 12(b) ist ein Diagramm, das ein Beispiel für eine Emissionsintensität von Licht zeigt, das aus der in 11 gezeigten Lichtquelleneinheit 116 emittiert wird. Insbesondere zeigen die 12(a) und 12(b) jeweils Beispiele für eine Lichtintensitätsverteilung von Anregungslicht (Licht, das eine steile Lichtintensitätsverteilung mit einer Peakwellenlänge der Lichtintensität bei 450 nm hat) und eine Lichtintensitätsverteilung von Fluoreszenz (Licht, das eine sanfte Lichtintensitätsverteilung mit einer Peakwellenlänge der Lichtintensität nahe 550 nm hat) in einem Fall, in dem das Abdeckelement 116c nicht vorgesehen ist, und in einem Fall, in dem das Abdeckelement 116c vorgesehen ist. Auf diese Weise ermöglicht ein Vorsehen des Abdeckelements 116c die Erhöhung der Lichtintensität der Fluoreszenz.
Somit ist das Abdeckelement 116c imstande, die Lichtintensität der Fluoreszenz zu erhöhen. Beispielweise ist ein Speziallichtstrahl, der zur Beleuchtung von biologischem Gewebe verwendet wird, ein Licht mit einem schmalen Wellenlängenband, und so wäre die Menge an Licht als Beleuchtungslicht unzureichend. Dies führt tendenziell zur Erzeugung eines dunklen Aufnahmebildes, das durch den Speziallichtstahl erhalten wird. Die Verwendung des Abdeckelements 116 ermöglicht es jedoch, die Lichtintensität des Speziallichtstrahls zu erhöhen, ohne den Lichtemissions-Antriebsstrom an die Lichtquelleneinheit 116 zu erhöhen. In einem Fall, in dem der Speziallichtstrahl als eine Lichtkomponente von Normallicht (Weißlicht) verwendet wird, kann die Lichtintensität erhöht werden, um mit der hohen Lichtintensität anderer Lichtkomponenten zurechtzukommen. Auf diese Weise ist die Wirkung der Verwendung des Abdeckelements 116c groß.
13(a) und 13(b) sind Diagramme, die ein Beispiel für eine Konfiguration der Lichtquellenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigen. Hier ist die Konfiguration kompakter als die in 5 gezeigte Konfiguration. Die Lichtquelleneinheiten 111 bis 115 sind die gleichen wie die in 5 gezeigten Lichtquelleneinheiten 111 bis 115.
In der in 13(a) gezeigten Konfiguration wird ein Kreuzprisma oder ein dichroitisches Prisma als die beiden optischen Elemente 150 und 152 verwendet. Bei dieser Konfiguration können die Lichtquelleneinheiten 111 bis 115 kompakt um das optische Element 150 herum angeordnet werden.
Bei der in 13(b) gezeigten Konfiguration wird ein Kreuzprisma oder ein dichroitisches Prisma als ein optisches Element 164 verwendet. Optische Elemente 132 und 133, die dichroitische Spiegel sind, werden als die anderen optischen Elemente verwendet. Mit einer solchen Konfiguration kann das Licht aus den Lichtquelleneinheiten 112 und 113 effizient verwendet und als Emissionslicht aus der Lichtquellenvorrichtung 201 emittiert werden, verglichen mit der in 13(a) gezeigten Konfiguration. Wie in den 13(a) und 13(b) gezeigt, ist es gemäß einem Ausführungsbeispiel wünschenswert, dass die kompakte Lichtquellenvorrichtung, die eine Konfiguration hat, die ein optisches Element des Kreuzprismas oder des dichroitischen Prismas verwendet und die die Lichtquelleneinheit mindestens an zwei Positionen an beiden Seiten des optischen Elements anordnet, an dem distalen Endabschnitt des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 vorgesehen ist. Bei der in den 13(a) und 13(b) gezeigten Anordnung der Lichtquelleneinheit ist das optische Element 150 oder das optische Element 132 so ausgebildet, dass es den Eintritt von Licht L112 aus der Lichtquelleneinheit 112 empfängt und Emissionslicht erzeugt, das in Richtung des optischen Elements 152 oder des optischen Elements 133 emittiert werden soll, um zu ermöglichen, dass das Licht transmittiertes Licht an dem optischen Element 152 oder dem optischen Element 133 ist. Deshalb ermöglicht ein Überlappen des Emissionsstrahlengangs des transmittierten Lichts in dem optischen Element 152 oder dem optischen Element 133 und des Emissionsstrahlengangs des reflektierten Lichts in dem optischen Element 152 oder dem optischen Element 133 das kombinierte Licht in einem Wellenlängenband, wie z. B. den Speziallichtstrahl 2, das durch Kombinieren des transmittierten Lichts und des reflektierten Lichts erhalten wird, mit einer einfachen Konfiguration leicht zu erzeugen.
Während in dem in 1 gezeigten elektronischen Endoskopsystem die Lichtquellenvorrichtung 201 in dem Prozessor 200 vorgesehen ist, kann die Lichtquellenvorrichtung 201 als eine Vorrichtung ausgebildet sein, die getrennt von dem Prozessor 200 und dem elektronischen Beobachtungsinstrument 100 ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das elektronische Beobachtungsinstrument 100 die Lichtquelleneinheiten 111 bis 115 als Lichtquellenvorrichtung aufnehmen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist es dann wünschenswert, dass die Lichtquelleneinheiten 111 bis 115 in einem Verbindungsabschnitt aufgenommen sind, der mit dem Prozessor 200 verbunden ist, oder einer Betätigungseinheit, die von einer Bedienperson betätigt wird. Eine Aufnahme der Einheiten in dem Verbindungsabschnitt würde es ermöglichen, einen Verbindungsfehler im Zusammenhang mit der Verbindung zu vermeiden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können ferner die Lichtquelleneinheiten 111 bis 115 in den distalen Endabschnitt des elektronischen Beobachtungsinstruments 100 aufgenommen werden, in dem eine Ausrichtungslinse 12 vorgesehen ist. Eine Aufnahme der Lichtquelleneinheiten 111 bis 115 in den distalen Endabschnitt ermöglicht das Weglassen des LCB 11, was zu einer Reduzierung des Durchmessers des Abschnittes führt, der in den Körperhohlraum eingeführt wird, und zu einer Verringerung der Belastung für den Patienten.
14(a) und 14(b) sind Diagramme, die ein Beispiel für eine Konfiguration einer Endoskoplichtquellenvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigen. 14(a) zeigt ein Beispiel für eine Anordnung, die sich von der in den 13(a) und 13(b) gezeigten Anordnung der Lichtquelleneinheiten unterscheidet. 14(b) zeigt ein Beispiel für eine Spektralverteilung, die durch das Verhältnis der Lichtintensität des Lichts, das von der Anordnung der in 14(a) gezeigten Lichtquelleneinheit emittiert wird, zur Lichtintensität am Auslass (Transmissionsvermögen des optischen Elements) zeigt.
Die Lichtquelleneinheit, das optische Element und die Kollimatorlinse, die nachstehend beschrieben werden, haben dann die gleichen Bezugszeichen, wenn sie gleich sind zur Lichtquelleneinheit, zum optischen Element und der Kollimatorlinse, die in 5 gezeigt sind.
Die in 14(a) gezeigte Anordnung ist eine Anordnung von vier Lichtquelleneinheiten, in der die vier Lichtquelleneinheiten 111, 112, 113 und 115, die in 5 gezeigt sind, verwendet werden, und die Lichtquelleneinheit 114, die eine blaue LED enthält, wird nicht verwendet. In diesem Fall sind die Lichtquelleneinheiten 111, 112 und 115 um ein optisches Element 156 herum angeordnet. Die Lichtquelleneinheit 113 ist stromabwärts des von dem optischen Element 156 emittierten Lichts vorgesehen, und das aus dem optischen Element 156 emittierte Licht und ein Teil des Lichts aus der Lichtquelleneinheit 113 werden kombiniert. Das kombinierte Licht kann aus der Ausrichtungslinse 127 als Beleuchtungslicht mit einer Spektralwellenform, wie in 14(b) gezeigt, emittiert werden. Beispielsweise kann das kombinierte Licht als Pseudoweißlicht verwendet werden. In den optischen Elementen 156 und 133 werden Filtereigenschaften bezüglich der Entfernung und Extraktion von Licht angepasst, sodass eine Spektralwellenform, wie in 14(b) gezeigt, erzeugt wird. Ferner ermöglicht das Emittieren von Licht aus nur einigen der Lichtquelleneinheiten die Emission eines Speziallichtstrahls. In der in 14(a) gezeigten Anordnung der Lichtquelleneinheit ist das optische Element 156 ausgebildet, um einen Einfall von Licht L112 aus der Lichtquelleneinheit 112 zu empfangen und Emissionslicht zu erzeugen, das zum optischen Element 133 emittiert werden soll, um zu ermöglichen, dass das Licht durch das optische Element 133 transmittiertes Licht ist. Deshalb ermöglicht ein Überlappen des Emissionsstrahlengangs des transmittierten Lichts in dem optischen Element 152 oder dem optischen Element 133 und des Emissionsstrahlengangs des reflektierten Lichts in dem optischen Element 152 oder dem optischen Element 133 ein einfaches Erzeugen des kombinierten Lichts in einem Wellenlängenband, wie z. B. des Speziallichtstrahls 2, das durch Kombinieren des transmittierten Lichts und des reflektierten Lichts erhalten wird, mit einer einfachen Konfiguration.
15(a) und 15(b) sind Diagramme, die ein Beispiel für eine Konfiguration einer Endoskoplichtquellenvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel zeigen. 15(a) zeigt ein Beispiel für eine Anordnung, die sich von der in 14(a) gezeigten Anordnung der Lichtquelleneinheiten unterscheidet. 15(b) ist ein Beispiel für eine Spektralverteilung, die durch das Verhältnis der Lichtintensität des Lichts, das von der in 15(a) gezeigten Anordnungskonfiguration der Lichtquelleneinheit emittiert wird, zur Lichtintensität am Auslass (Transmissionsvermögen des optischen Elements) dargestellt wird.
Die in 15(a) gezeigte Anordnung ist eine Sechslichtquelleneinheitsanordnung, in der die vier Lichtquelleneinheiten 111, 112, 113, 114, und 115, die in 5 gezeigt ist, verwendet werden, und die Lichtquelleneinheit 116, die Licht mit einer Peakwellenlänge von 530 nm in Lichtintensität emittiert, verwendet wird. Eine Kollimatorlinse 126 ist auf der Vorderfläche der Lichtquelleneinheit 116 vorgesehen. In diesem Fall sind die Lichtquelleneinheiten 114 bis 116 um ein optisches Element 157 herum angeordnet. Das Licht aus den Lichtquelleneinheiten 111 bis 113 und das Licht aus den Lichtquelleneinheiten 114 bis 116 werden durch das optische Element 136 kombiniert. Das kombinierte Licht enthält das Licht L116 aus der Lichtquelleneinheit 116. Es ist möglich, Licht mit einer Spektralwellenform, wie in 15(b) gezeigt, aus der Ausrichtungslinse 127 als Beleuchtungslicht zu emittieren. Das kombinierte Licht kann beispielsweis als Pseudoweißlicht verwendet werden. Darüber hinaus ermöglicht das Emittieren von Licht aus nur einigen der Lichtquelleneinheiten die Emission eines Speziallichtstrahls. Beispielsweise können die Speziallichtstrahlen 1 und 2 erzeugt werden, indem nur die Lichtquelleneinheiten 112 und 113 angetrieben werden oder nur die Lichtquelleneinheit 113 angetrieben wird, um Licht zu emittieren. In den optischen Elementen 132, 133, 136 und 157 werden Filtereigenschaften bezüglich der Entfernung und Extraktion von Licht angepasst, sodass eine Spektralwellenform, wie in 15(b) gezeigt, erzeugt wird. In der in 15(a) gezeigten Anordnung der Lichtquelleneinheit ist das optische Element 132 ausgebildet, um einen Eintritt von Licht L112 aus der Lichtquelleneinheit 112 zu empfangen und Emissionslicht zum Emittieren in Richtung des optischen Elements 133 zu erzeugen, um zu ermöglichen, dass das Licht am optischen Element 133 transmittiertes Licht ist. Deshalb ermöglicht ein Überlappen des Emissionsstrahlengangs des transmittierten Lichts in dem optischen Element 133 und des Emissionsstrahlengangs des reflektierten Lichts in dem optischen Element 133 ein leichtes Erzeugen des kombinierten Lichts in dem Wellenlängenband, wie z. B. des Speziallichtstrahls 2, das durch Kombinieren des transmittierten Lichts und des reflektierten Lichts erhalten wird, mit einer einfachen Konfiguration.
16(a) und 16(b) sind Diagramme, die ein Beispiel für eine Konfiguration einer Endoskoplichtquellenvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigen. 16(a) zeigt ein Beispiel für eine Anordnung, die sich von der in 14(a) gezeigten Anordnung der Lichtquelleneinheiten unterscheidet. 16(b) ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Spektralwellenform einer Transmissionsverteilung zeigt, die durch Lichtabsorption von Hämoglobin erzeugt wird.
Die in 16(a) gezeigte Anordnung ist eine Anordnung, in der acht Lichtquelleneinheiten anstelle der vier Lichtquelleneinheiten 111, 112, 113, 114, und 115, die in 5 gezeigt ist, verwendet werden.
Eine Lichtquelleneinheit 110W0 emittiert Licht in einem Wellenlängenband, das mindestens ein Wellenlängenband W0 mit einer Wellenlänge von 400 nm bis 422 nm einschließt, das in 16(b) gezeigt ist. Eine Lichtquelleneinheit 110W1 emittiert Licht in einem Wellenlängenband, das mindestens ein Wellenlängenband W1 mit einer Wellenlänge von 422 nm bis 452 nm einschließt, das in 16(b) gezeigt ist. Eine Lichtquelleneinheit 110W2 emittiert Licht in einem Wellenlängenband, das mindestens ein Wellenlängenband W2 mit einer Wellenlänge von 452 nm bis 502 nm einschließt, das in 16(b) gezeigt ist. Eine Lichtquelleneinheit 110W3 emittiert Licht in einem Wellenlängenband, das mindestens ein Wellenlängenband W3 mit einer Wellenlänge von 502 nm bis 526 nm einschließt, das in 16(b) gezeigt ist. Die Lichtquelleneinheiten 110W46 und 110W5 emittieren Licht in einem Wellenlängenband, das mindestens Wellenlängenbänder W4 bis W6 mit einer Wellenlänge von 526 nm bis 586 nm einschließt, das in 16(b) gezeigt ist. Die Lichtquelleneinheiten 110W46 und W5 emittieren im Wesentlichen das gleiche Licht wie im Fall der Lichtquelleneinheit 112, die in 5 gezeigt ist. Eine Lichtquelleneinheit 110W7 emittiert Licht in einem Wellenlängenband, das mindestens ein Wellenlängenband W7 mit einer Wellenlänge von 586 nm bis 620 nm einschließt, das in 16(b) gezeigt ist. Eine Lichtquelleneinheit 110WR emittiert Licht in einem Wellenlängenband, das mindestens ein Wellenlängenband WR mit einer Wellenlänge von 620 nm bis 800 nm einschließt, das in 16(b) gezeigt ist. Eine Kollimatorlinse ist auf einer Vorderfläche jeder dieser Lichtquelleneinheiten vorgesehen.
Die Lichtquelleneinheit 110WR, die Lichtquelleneinheit 110W46 und die Lichtquelleneinheit 110W7 sind um das optische Element 158 herum vorgesehen. Die Lichtstrahlen aus diesen Lichtquelleneinheiten werden von dem optischen Element 158 kombiniert und aus dem optischen Element 158 emittiert. Anschließend wird das aus dem optischen Element 158 emittierte Licht und das Licht aus der Lichtquelleneinheit 110W5 von dem optischen Element 133 kombiniert. Das kombinierte Licht, das aus dem optischen Element 133 emittiert wird, wird an das optische Element 160 emittiert. In den optischen Elementen 158 und 133 werden die Filtereigenschaften der Lichtentfernung und -extraktion angepasst, sodass Licht in den Wellenlängenbändern WR, W4 bis W6 und W7 emittiert werden soll.
Die Lichtquelleneinheit 110W0, die Lichtquelleneinheit 110W1 und die Lichtquelleneinheit 110W2 sind um das optische Element 159 herum vorgesehen, während die Lichtquelleneinheit 110W3 um das optische Element 160 herum vorgesehen ist. Die Lichtstrahlen aus der Lichtquelleneinheit 110W0, der Lichtquelleneinheit 110W1 und der Lichtquelleneinheit 110W2 sollen von dem optischen Element 159 kombiniert und in Richtung des optischen Elements 160 emittiert werden. Das aus dem optischen Element 159 emittierte Licht, das aus der Lichtquelleneinheit 110W3 emittierte Licht und das kombinierte Licht, das aus dem optischen Element 133 emittiert wird, sollen von dem optischen Element 160 kombiniert werden. Das aus dem optischen Element 160 emittierte kombinierte Licht wird aus der Ausrichtungslinse 127 als Beleuchtungslicht emittiert. Beispielsweise kann das kombinierte Licht als Pseudoweißlicht verwendet werden. In den optischen Elementen 159 und 160 werden Filtereigenschaften zur Lichtentfernung und -extraktion angepasst, sodass Licht in den Wellenlängenbändern WR und WO bis W7 emittiert wird.
Das Auswählen irgendwelcher dieser Lichtquelleneinheiten und das Veranlassen, dass die ausgewählte Einheit Licht emittiert, ermöglichen es, einen Speziallichtstrahl zu erzeugen, beispielsweise den Speziallichtstrahl 1 bis 3, der in den 10(b) bis 10(d) gezeigt ist. In der in 16(a) gezeigten Anordnung der Lichtquelleneinheit ist das optische Element 158 ausgebildet, Emissionslicht zum Emittieren in Richtung des optischen Elements 133 zu erzeugen, um zu ermöglichen, dass das Licht am optischen Element 133 reflektiertes Licht ist, in Antwort auf den Eintritt des Lichts L112 aus der Lichtquelleneinheit 110W46. Deshalb sind der Emissionsstrahlengang des transmittierten Lichts in dem optischen Element 133 und der Emissionsstrahlengang des reflektierten Lichts in dem optischen Element 133 ausgebildet, um einander zu überlappen.
Die Wellenform in durchgezogener Linie, die in 16(b) gezeigt ist, ist eine Spektralwellenform des Lichttransmissionsvermögens von Oxyhämoglobin (beschrieben als „HbO₂“ in der Figur), und die Wellenform in gestrichelter Linie ist eine Spektralwellenform des Lichttransmissionsvermögens von Desoxyhämoglobin (beschrieben als „Hb“ in der Figur). Auf diese Weise schneiden sich die Spektralwellenform von Oxyhämoglobin und die Spektralwellenform von Desoxyhämoglobin an den Punkten E1 bis E7. Die Spektralwellenform, die der Hämoglobinsauerstoffsättigung entspricht, geht immer durch die Schnittpunkte E1 bis E7 und befindet sich zwischen der Spektralwellenform von Oxyhämoglobin und der Spektralwellenform von Desoxyhämoglobin. Je höher die Sauerstoffsättigung, umso näher ist die Spektralwellenform der Spektralwellenform von Oxyhämoglobin. Je niedriger die Sauerstoffsättigung, umso näher ist die Spektralwellenform der Spektralwellenform von Desoxyhämoglobin. In dem in den 2 bis 5 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die Speziallichtstrahlen 1 und 2 zum Berechnen der Sauerstoffsättigung verwendet, die in 16(b) die Wellenlängenbänder W4 bis W6 als Breitband (W-Band) und das Wellenlängenband W5 als Schmalband (N-Band) haben. Jedoch würde ein Beleuchten des biologischen Gewebes mit Licht in einem der Wellenlängenbänder W0 bis W7 es möglich machen, den Sauerstoffsättigungsgrad auf der Basis des Helligkeitsgrades des Bildes zu erhalten, der von dem Grad der Lichtabsorption erzeugt wird. Deshalb ist es möglich, ein biologisches Gewebe mit Licht in einem der Wellenlängenbänder W0 bis W7 als Speziallichtstrahl zu beleuchten. Demzufolge kann ein Speziallichtstrahl dadurch erhalten werden, dass Licht aus mindestens einer der Lichtquelleneinheiten W0 bis W7 emittiert wird oder dass gleichzeitig Licht aus mindestens zwei der Lichtquelleneinheiten WO bis W7 emittiert wird. Beispielsweise kann Licht gleichzeitig aus den Lichtquelleneinheiten W0, W2, W4 oder dergleichen zur Verwendung als Speziallichtstrahl emittiert werden oder Licht kann gleichzeitig aus den Lichtquelleneinheiten W1, W3, W5 oder dergleichen zur Verwendung als Speziallichtstrahl emittiert werden.
Vorstehend wurden die Endoskoplichtquellenvorrichtung und das Endoskopsystem der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben. Die Endoskoplichtquellenvorrichtung und das Endoskopsystem der vorliegenden Erfindung sind nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt und können selbstverständlich auf verschiedene Arten in einem Umfang modifiziert oder verändert werden, der nicht vom Schutzumfang und Geist der vorliegenden Erfindung abweicht.
Bezugszeichenliste

1: Endoskopsystem
11: LCB (Lichtwellenleiterbündel)
12, 127: Lichtzerstreuungslinse
13: Objektivlinse
14: Festkörperbildsensor
15: Treibersignalverarbeitungsschaltung
16, 23: Speicher
21: Systemsteuerung
22: Zeitsteuerung
24: Bedienfeld
25: Kondensorlinse
26: Signalvorverarbeitungsschaltung
27: Bildspeicher
28: Signalnachverarbeitungsschaltung
100: elektronisches Beobachtungsinstrument
111, 112, 113, 114, 115, 116, 110W0 bis W7, 110WR: Lichtquelleneinheit
112a, 113a: blaue LED
112b, 113b: grüner Leuchtstoff
121 bis 126: Kollimatorlinse
132, 133, 134, 135, 150, 152, 154, 156, 157, 158, 159, 160: optisches Element
140: Lichtquellentreiberschaltung
200: Prozessor
201: Lichtquellenvorrichtung
300: Monitor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5198694 B2 [0006]

Claims

Endoskoplichtquellenvorrichtung, die ausgebildet ist, um erstes Licht und/oder zweites Licht eines breiten zweiten Wellenlängenbandes, das ein erstes Wellenlängenband des ersten Lichts einschließt, zu emittieren, wobei die Endoskoplichtquellenvorrichtung umfasst: ein erstes optisches Element, das derart ausgebildet ist, dass Erststrahlengang-Eintrittslicht, das aus einem ersten Strahlengang eintritt, in Erststrahlengang-Durchgangslicht geändert wird, indem eine Lichtkomponente des ersten Wellenlängenbandes extrahiert wird und andere Lichtkomponenten als das erste Wellenlängenband aus dem Erststrahlengang-Eintrittslicht entfernt werden, Zweitstrahlengang-Eintrittslicht, das aus einem zweiten Strahlengang des optischen Elements eintritt, in Zweitstrahlengang-Durchgangslicht geändert wird, indem die Lichtkomponente des ersten Wellenlängenbandes entfernt wird und die anderen Lichtkomponenten als die Lichtkomponente des ersten Wellenlängenbandes aus dem Zweitstrahlengang-Eintrittslicht extrahiert werden, und ein Emissionsstrahlengang des Erststrahlengang-Durchgangslichts und ein Emissionsstrahlengang des Zweitstrahlengang-Durchgangslichts überlappt werden und Licht, das durch die überlappten Emissionsstrahlengänge hindurchgeht, emittiert werden soll; eine erste Lichtquelle, die ausgebildet ist, um Erstlichtquellen-Emissionslicht, das mindestens die Lichtkomponente des ersten Wellenlängenbandes enthält, zu emittieren und zu ermöglichen, dass das Erstlichtquellen-Emissionslicht auf das erste optische Element auftrifft, sodass das Erstlichtquellen-Emissionslicht das Erststrahlengang-Eintrittslicht ist; eine zweite Lichtquelle, die ausgebildet ist, um Zweitlichtquellen - Emissionslicht, das mindestens eine Lichtkomponente des zweiten Wellenlängenbandes enthält, zu emittieren und zu ermöglichen, dass Licht, das aus dem Zweitlichtquellen-Emissionslicht erhalten wird und mindestens die Lichtkomponente des zweiten Wellenlängenbandes enthält, das Zweitstrahlengang-Eintrittslicht des ersten optischen Elements ist; und eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, um eine Emission des Erstlichtquellen-Emissionslichts und eine Emission des Zweitlichtquellen-Emissionslichts ein/aus zu steuern, um eine Emission des ersten Lichts und eine Emission des zweiten Lichts selektiv durchzuführen.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, um das Antreiben der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle zu steuern, um die Emission des Erstlichtquellen-Emissionslichts und die Emission des Zweitlichtquellen-Emissionslichts einzuschalten, um das zweite Licht zu erzeugen, und die Emission des Erstlichtquellen-Emissionslichts einzuschalten und die Emission des Zweitlichtquellen-Emissionslichts auszuschalten, um das erste Licht zu erzeugen.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend ein zweites optisches Element, das ausgebildet ist, um Emissionslicht, das an das erste optische Element emittiert werden soll, zu erzeugen, um das Zweitstrahlengang-Eintrittslicht des ersten optischen Elements in Antwort auf den Eintritt des Zweitlichtquellen-Emissionslichtes zu sein.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Wellenlängenband des Erstlichtquellen-Emissionslichts und ein Wellenlängenband des Zweitlichtquellen-Emissionslichts identisch zueinander sind.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuereinheit das Erstlichtquellenlicht steuert, sodass sich die Lichtintensität des Erstlichtquellen-Emissionslichts bei Emission des ersten Lichts von der Lichtintensität des Erstlichtquellen-Emissionslichts bei Emission des zweiten Lichts unterscheidet.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach Anspruch 3, ferner umfassend eine dritte Lichtquelle, die ausgebildet ist, um Drittlichtquellen-Emissionslicht mit einer Peakwellenlänge, die länger als eine Peakwellenlänge des ersten Lichts und länger als eine Peakwellenlänge des zweiten Lichts ist, in Richtung des zweiten optischen Elements zu emittieren, wobei das zweite optische Element ausgebildet ist, um kombiniertes Licht aus dem Drittlichtquellen-Emissionslicht und Licht, das mindestens eine Lichtkomponente des zweiten Wellenlängenbandes des Zweitlichtquellen-Emissionslichts enthält, an das erste optische Element in Antwort auf den Eintritt des Drittlichtquellen-Emissionslichts und des Zweitlichtquellen-Emissionslichts zu emittieren.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach Anspruch 6, ferner umfassend: eine vierte Lichtquelle, die Viertlichtquellen-Emissionslicht eines Wellenlängenbandes emittiert, das eine Peakwellenlänge hat, die kürzer als die Peakwellenlänge des ersten Lichts und die Peakwellenlänge des zweiten Lichts ist, und das eine Wellenlänge von 415 nm einschließt; und ein drittes optisches Element, das ausgebildet ist, um kombiniertes Licht aus dem Viertlichtquellen-Emissionslicht und dem Emissionslicht aus dem ersten optischen Element als drittes Licht in Antwort auf einen Eintritt des Viertlichtquellenemissionslicht und des Emissionslichts aus dem ersten optischen Element zu emittieren.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach Anspruch 3, ferner umfassend eine vierte Lichtquelle, die ausgebildet ist, um Viertlichtquellen-Emissionslicht eines Wellenlängenbandes zu emittieren, das eine Peakwellenlänge hat, die kürzer als die Peakwellenlänge des ersten Lichts und die Peakwellenlänge des zweiten Lichts ist, und das eine Wellenlänge von 415 nm einschließt, wobei das zweite optische Element ausgebildet ist, um kombiniertes Licht aus dem Viertlichtquellen-Emissionslicht und Licht, das mindestens eine Lichtkomponente des zweiten Wellenlängenbandes des Zweitlichtquellen-Emissionslichts enthält, an das erste optische Element in Antwort auf den Eintritt des Viertlichtquellen-Emissionslichts und des Zweitlichtquellen-Emissionslichts zu emittieren.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach Anspruch 8, ferner umfassend: eine dritte Lichtquelle, die ausgebildet ist, um Drittlichtquellen-Emissionslicht mit einer Peakwellenlänge, die länger als die Peakwellenlänge des ersten Lichts und die Peakwellenlänge des zweiten Lichts ist, zu emittieren; und ein drittes optisches Element, das ausgebildet ist, um das Drittlichtquellen-Emissionslicht und kombiniertes Licht durch das erste optische Element als drittes Licht in Antwort auf einen Eintritt des Drittlichtquellen - Emissionslichts und des Emissionslichts aus dem ersten optischen Element zu emittieren.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach Anspruch 7 oder 9, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, um ein Antreiben der ersten Lichtquelle, der zweiten Lichtquelle, der dritten Lichtquelle und der vierten Lichtquelle zu steuern, um das erste Licht, das zweite Licht und das dritte Licht als Emissionslicht wiederholt zu emittieren.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die erste Lichtquelle umfasst: ein Erstfestkörper-Lichtemissionselement, das erstes Anregungslicht emittiert; und einen ersten Leuchtstoff, der erste Fluoreszenz durch das erste Anregungslicht emittiert, und das Erstlichtquellen-Emissionslicht das erste Anregungslicht und die erste Fluoreszenz umfasst.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach Anspruch 11, wobei das erste Wellenlängenband in dem Wellenlängenband der ersten Fluoreszenz eingeschlossen ist.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die erste Lichtquelle eine erste Reflexionsfläche einschließt, um einen Abschnitt eines Raums um eine Lichtemissionsfläche der ersten Lichtquelle herum abzudecken, sodass ein Teil des ersten Anregungslichts, der ohne Anregung des ersten Leuchtstoffes hindurchgegangen ist, reflektiert und zu dem ersten Leuchtstoff emittiert wird, um die Intensität der von dem ersten Leuchtstoff emittierten ersten Fluoreszenz zu erhöhen.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Erststrahlengang-Emissionslicht reflektiertes Licht ist, das von einer Oberfläche des ersten optischen Elements reflektiert wird, und das Zweitstrahlengang-Emissionslicht transmittiertes Licht ist, das durch das Innere des ersten optischen Elements transmittiert ist.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die zweite Lichtquelle enthält: ein Zweitfestkörper-Lichtemissionselement, das zweites Anregungslicht emittiert; und einen zweiten Leuchtstoff, der eine zweite Fluoreszenz durch das zweite Anregungslicht emittiert, und das Zweitlichtquellen-Emissionslicht das zweite Anregungslicht und die zweite Fluoreszenz einschließt.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach Anspruch 15, wobei das zweite Wellenlängenband in dem Wellenlängenband der zweiten Fluoreszenz eingeschlossen ist.
Endoskoplichtquellenvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, wobei die zweite Lichtquelle eine zweite Reflexionsfläche einschließt, um einen Abschnitt eines Raums um eine Lichtemissionsfläche der zweiten Lichtquelle herum abzudecken, sodass ein Teil des zweiten Anregungslichts, der ohne Anregung des zweiten Leuchtstoffes hindurchgegangen ist, reflektiert und zu dem zweiten Leuchtstoff emittiert wird, um die Intensität der von dem zweiten Leuchtstoff emittierten zweiten Fluoreszenz zu erhöhen.
Endoskopsystem, umfassend: die Endoskoplichtquellenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17; und ein Endoskop, das das erste Licht und/oder das zweite Licht verwendet, das aus der Endoskoplichtquellenvorrichtung als Beleuchtungslicht für ein Objekt emittiert wird.