DE112019002059T5

DE112019002059T5 - Endoskopsystem und Fluoreszenzbildausgabeverfahren

Info

Publication number: DE112019002059T5
Application number: DE112019002059.5T
Authority: DE
Inventors: Naoto Matsuo
Original assignee: Panasonic iPro Sensing Solutions Co Ltd
Current assignee: I Pro Co Ltd
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2019-02-12
Publication date: 2020-12-31
Also published as: WO2019202828A1; JP6467746B1; US20200397263A1; JP2019187618A

Abstract

Dieses Endoskopsystem umfasst: eine Lichtquelle, die zu einem Aufnahmeobjekt ein erstes Anregungslicht mit einer Wellenlänge in einem ersten vorgegebenen Bereich eines Bandes nicht sichtbaren Lichts und ein zweites Anregungslicht mit einer Wellenlänge in einem zweiten vorgegebenen Bereich eines Bandes nicht sichtbaren Lichts emittiert; ein optisches Filter, das Licht mit Wellenlängen in dem ersten vorgegebenen Bereich bzw. dem zweiten vorgegebenen Bereich sperrt; eine Sensoreinheit, die auf der Austrittsseite des optischen Filters angeordnet ist und ein aufgenommenes Bild des Aufnahmeobjekts erzeugt, das durch jedes aus dem ersten Anregungslicht und dem zweiten Anregungslicht angeregt ist und Fluoreszenz emittiert; und eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben des aufgenommenen Bildes des Aufnahmeobjekts zu einem Monitor.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Endoskopsystem und ein Fluoreszenzbildausgabeverfahren.
Stand der Technik
Ein Endoskopsystem ist bekannt, das die Genauigkeit von Fluoreszenzbetrachtung durch ein Erhöhen der Lichtstärke von Fluoreszenz verbessert, die von einem Objekt (z.B. einem erkrankten Teil eines menschlichen Körpers) emittiert wird (siehe beispielsweise die Patentschrift 1). In diesem Endoskopsystem emittiert eine IR-Strahl-(Infrarotstrahl-)Anregungslichtquelle zu einem Objekt Laserlicht mit einer Wellenlänge von 780 nm und Laserlicht mit einer Wellenlänge von 808 nm. Eine fluoreszierende Substanz (z.B. Indocyaningrün) wird vorab einem Patienten verabreicht, der einer Operation unter Verwendung eines Endoskops unterzogen werden soll. Ein Bildsensor erzeugt ein Bild des Objekts auf Grundlage von Fluoreszenz, die emittiert wird, wenn sie durch mindestens eins aus dem Laserlicht mit der Wellenlänge von 780 nm und dem Laserlicht mit der Wellenlänge von 808 nm angeregt wird. Ein Monitor gibt das erzeugte Bild aus.
Literaturverzeichnis
Patentliteratur
[Patentschrift 1]: JP-A-2018-042676
Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Die Patentschrift 1 offenbart ein Beispiel, bei dem jedes aus IR-Anregungslicht mit der Wellenlänge von 780 nm und IR-Anregungslicht mit der Wellenlänge von 808 nm auf Indocyaningrün (Beispiel einer fluoreszierenden Substanz) gestrahlt wird und ein auf Grundlage von Fluoreszenz mit einer längeren Wellenlänge aufgenommenes Bild ausgegeben wird. Wenn ein Objekt, dem Indocyaningrün verabreicht wurde, mit IR-Anregungslicht von 780 nm oder 808 nm beleuchtet wird, wird eine deutliche Situation eines Lymphknotens und seiner Nachbarschaft eines erkrankten Teils (Objekts) durch ein auf Grundlage von Fluoreszenz aufgenommenen Bildes sichtbar gemacht. Bei Operationen unter Verwendung eines Endoskops kann eine deutliche Situation eines Lymphknotens und seiner Nachbarschaft, die sichtbar gemacht wurde, einem Arzt oder dergleichen geeignet bei der Beurteilung helfen.
Wo jedoch ein Tumorteil, wie etwa Krebszellen, im Körper eines Patienten vorhanden ist, kann 5-ALA (Aminolävulinsäure) als fluoreszierende Substanz (fluoreszierendes Reagens) verwendet werden, um ein Bild zu erhalten, das auf Grundlage von Fluoreszenz aufgenommen ist und eine korrekte Abgrenzung des Tumorteils ermöglicht. 5-ALA, das eine photoempfindliche Substanz ist und selektiv in Tumorzellen akkumuliert wird, wird zu Protoporphyrin IX, das eine in Mitochondrien biosynthetisierte fluoreszierende Substanz ist und rote Fluoreszenz emittiert. Die Wellenlänge von Anregungslicht zum Veranlassen von 5-ALA zu fluoreszieren ist verschieden von der Wellenlänge (780 nm oder 808 nm) von Anregungslicht zum Veranlassen von Indocyaningrün zu fluoreszieren und beträgt beispielsweise 380 bis 420 nm, und auch die Wellenlänge (600 bis 740 nm) der Fluoreszenz ist verschieden. Somit kann während einer Operation ein Fall eintreten, dass ein auf Grundlage von Fluoreszenz von 5-ALA aufgenommenes Bild und ein auf Grundlage von Fluoreszenz von Indocyaningrün aufgenommenes Bild ausgegeben werden. Um eine Verschlechterung der Sichtbarkeit eines ausgegebenen Bildes zu verhindern, ist es erforderlich, Anregungslicht zum Veranlassen jeder von mehreren fluoreszierenden Substanzen zu fluoreszieren geeignet zu sperren (zu unterbrechen). Bei dem in der Patentschrift 1 offenbarten Endoskopsystem ist keine Berücksichtigung vorgenommen, um Anregungslichtstrahlen geeignet zu sperren, die unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, um mehrere fluoreszierende Substanzen zum Fluoreszieren zu veranlassen.
Das Konzept der vorliegenden Offenbarung wurde angesichts der obigen Umstände im Stand der Technik entwickelt, und eine Aufgabe der Offenbarung ist es, ein Endoskopsystem und eine Fluoreszenzbildausgabeverfahren zu schaffen, die Anregungslicht zum Veranlassen einer einzelnen fluoreszierenden Substanz zu fluoreszieren oder Anregungslichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen zum Veranlassen mehrerer fluoreszierender Substanzen zu fluoreszieren geeignet sperren, und dadurch die Sichtbarkeit eines auf Grundlage von Fluoreszenz aufgenommenen Bildes zu verbessern durch ein Unterdrücken der Reduktion der Lichtstärke von Fluoreszenz, die von einem Objekt emittiert wird, ungeachtet dessen, welche fluoreszierende Substanz veranlasst ist zu fluoreszieren.
Lösung der Aufgabe
Die Offenbarung schafft ein Endoskopsystem, enthaltend eine Lichtquelle, die zu einem Objekt erstes Anregungslicht in einem ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich, der ein unsichtbarer Bereich ist, und zweites Anregungslicht in einem zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich emittiert, der ein unsichtbarer Bereich ist und verschieden ist von dem ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich; ein optisches Filter, das Licht im ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich und Licht im zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich sperrt; eine Sensoreinheit, die auf der Austrittsseite des optischen Filters angeordnet ist und ein Bild des Objekts erzeugt, das auf Grundlage von Fluoreszenz aufgenommen wird, die von dem durch jedes aus dem ersten Anregungslicht und dem zweiten Anregungslicht angeregten Objekt emittiert wird; und eine Ausgabeeinheit, die das von dem Objekt aufgenommene Bild zu einem Monitor ausgibt.
Die Offenbarung schafft auch ein in einem Endoskopsystem verwendetes Fluoreszenzbildausgabeverfahren, enthaltend die Schritte des Veranlassens einer Lichtquelle, zu einem Objekt erstes Anregungslicht in einem ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich, der ein unsichtbarer Bereich ist, und zweites Anregungslicht in einem zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich zu emittieren, der ein unsichtbarer Bereich ist und verschieden ist von dem ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich; des Veranlassens eines optischen Filters, Licht in dem ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich oder Licht in dem zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich zu sperren; des Veranlassens einer Sensoreinheit, die auf der Austrittsseite des optischen Filters angeordnet ist, ein Bild des Objekts zu erzeugen, das auf Grundlage von Fluoreszenz aufgenommen ist, die von dem durch das erste Anregungslicht oder das zweite Anregungslicht angeregten Objekt emittiert wird; und des Ausgebens des von dem Objekt aufgenommenen Bildes zu einem Monitor.
Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
Die Offenbarung ermöglicht es, Anregungslichtstrahlen geeignet zu sperren, die unterschiedliche Wellenlängen zum Veranlassen mehrerer fluoreszierender Substanzen zu fluoreszieren aufweisen, und dadurch die Sichtbarkeit eines auf Grundlage von Fluoreszenz aufgenommenen Bildes zu verbessern durch ein Unterdrücken der Reduktion der Lichtstärke von Fluoreszenz, die von einem Objekt emittiert wird, ungeachtet dessen, welche fluoreszierende Substanz zum Fluoreszieren gebracht ist.
Figurenliste

[1] 1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein beispielhaftes Erscheinungsbild eines Endoskopsystems gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
[2] 2 ist eine schematische Zeichnung, die einen inneren Aufbau eines harten Teils zeigt, der an der Spitze einer Endoskopsonde vorgesehen ist.
[3] 3 ist eine schematische Zeichnung, die den Aufbau eines Bildsensors zeigt.
[4] 4 ist ein Blockdiagramm, das einen beispielhaften Hardwareaufbau des Endoskopsystems gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
[5] 5 ist eine Grafik, die beispielhafte Kennlinien eines Anregungslichtsperrfilters, das in der ersten Ausführungsform benutzt wird, und eines Anregungslichtsperrfilters zeigt, das im Vergleichsbeispiel benutzt wird.
[6] 6 ist eine Zeichnung, die einen beispielhaften Aufbau (ein erstes Beispiel) einer Lichtquelleneinheit skizziert.
[7] 7 ist eine Zeichnung, die einen beispielhaften Aufbau (ein zweites Beispiel) der Lichtquelleneinheit skizziert.
[8] 8 ist eine erläuternde Zeichnung, die einen beispielhaften Betrieb des Endoskopsystems gemäß der ersten Ausführungsform skizziert.
[9] 9 ist eine Grafik, die beispielhafte Kennlinien von 5-ALA-Anregungslicht und 5-ALA-Fluoreszenz zeigt.
[10] 10 ist eine Grafik, die beispielhafte Kennlinien von 5-ALA-Fluoreszenz in Fällen zeigt, in denen jeweils die in 5 gezeigten Anregungslichtsperrfilter benutzt sind.
[11] 11 ist ein Flussdiagramm, das genau einen beispielhaften Betriebsablauf zeigt, dem das Endoskopsystem gemäß der ersten Ausführungsform folgt.
[12] 12 ist eine Zeichnung, die einen beispielhaften Aufbau (ein drittes Beispiel) der Lichtquelleneinheit skizziert.
[13] 13 ist eine Zeichnung, die einen beispielhaften Aufbau (ein viertes Beispiel) der Lichtquelleneinheit skizziert.
[14] 14 ist eine Zeichnung, die einen beispielhaften Aufbau (ein fünftes Beispiel) der Lichtquelleneinheit skizziert.
[15] 15 ist eine Zeichnung, die einen beispielhaften Aufbau (ein sechstes Beispiel) der Lichtquelleneinheit skizziert.

Beschreibung von Ausführungsformen
Eine Ausführungsform als eine bestimmte Offenbarung des Endoskopsystems und ein Fluoreszenzbildausgabeverfahren gemäß der vorliegenden Offenbarung sind ggf. mit Bezugnahme auf die Zeichnung genau beschrieben. Jedoch können unnötig genaue Beschreibungen vermieden sein. Beispielsweise können genaue Beschreibungen bereits wohl bekannter Gesichtspunkte und redundante Beschreibungen von Bestandteilen, die im Wesentlichen mit bereits beschriebenen identisch sind, ausgelassen sein. Damit soll verhindert sein, dass die folgende Beschreibung unnötig redundant ist, und soll das Verständnis durch Fachleute erleichtert werden. Die folgende Beschreibung und die beigefügte Zeichnung sind vorgesehen, um es Fachleuten zu ermöglichen, die Offenbarung in ausreichendem Umfang zu verstehen, und sollen den in den Ansprüchen beschriebenen Gegenstand nicht einschränken.
(Umriss der Ausführungsform 1)
In einem Endoskopsystem gemäß einer nachstehend beschriebenen ersten Ausführungsform emittiert eine Lichtquelle zu einem Objekt ein erstes Anregungslicht (z.B. violettes Licht) in einem ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich (unsichtbaren Bereich; z.B. 380 bis 420 nm) und ein zweites Anregungslicht (z.B. IR-Licht) in einem zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich (unsichtbaren Bereich; z.B. 690 bis 810 nm). Ein optisches Filter sperrt Licht im ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich und Licht im zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich (d.h. erstes Anregungslicht und zweites Anregungslicht). Eine Sensoreinheit ist auf der Austrittsseite des optischen Filters angeordnet und erzeugt ein Bild des Objekts, das auf Grundlage von Fluoreszenz aufgenommen ist, die emittiert wird, indem sie durch jedes aus dem ersten Anregungslicht und dem zweiten Anregungslicht angeregt wird. Jede aus der Fluoreszenzwellenlänge, die emittiert wird, indem sie durch das erste Anregungslicht angeregt wird, und der Fluoreszenzwellenlänge, die emittiert wird, indem sie durch das zweite Anregungslicht angeregt wird, werden von der Wellenlänge des entsprechenden Anregungslichts zur Seite längerer Wellenlänge verschoben, und daher werden die Fluoreszenzstrahlen durch das optische Filter nicht gesperrt. Eine Ausgabeeinheit gibt das von dem Objekt aufgenommene Bild zu einem Monitor aus.
(Aufbau des Endoskopsystems gemäß der Ausführungsform 1)
1 ist eine perspektivische Ansicht, die ein beispielhaftes Erscheinungsbild eines Endoskopsystems 5 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. In der folgenden Beschreibung sind die Begriffe „oben“, „unten“, „vorn“ und „hinten“ so definiert, dass sie jeweiligen in 1 gezeigten Richtungen entsprechen. Zum Beispiel sind die Aufwärtsrichtung und die Abwärtsrichtung eines Videoprozessors 30, der auf eine horizontale Fläche gesetzt ist, als „obere Richtung“ und „untere Richtung“ bezeichnet, die durch ein Endoskop 10 aufzunehmende Seite eines Betrachtungsobjekts ist als „Vorderseite“ bezeichnet und die Seite, auf der das Endoskop 10 mit einem Videoprozessor 30 verbunden ist, ist als „Rückseite“ bezeichnet.
Das Endoskopsystem 5 ist so aufgebaut, dass es das Endoskop 10, den Videoprozessor 30 und einen Monitor 40 enthält. Zum Beispiel ist das Endoskop 10 ein weiches Endoskop für medizinischen Gebrauch. Der Videoprozessor 30 führt eine vorgegebene Bildverarbeitung an einem Bild (z.B. einem Standbild oder einem Bewegtbild) durch, das durch das Endoskop 10 aufgenommen ist, das in das Betrachtungsobjekt (z.B. das Innere eines menschlichen Körpers; dasselbe gilt für die folgende Beschreibung) eingeführt ist, und gibt ein resultierendes Bild zum Monitor 40 aus. Der Monitor 40 zeigt Daten des bildverarbeiteten Bildes an, die vom Videoprozessor 30 ausgegeben werden. Zum Beispiel ist die Bildverarbeitung eine Farbkorrektur, eine Gradationskorrektur und eine Verstärkungsjustierung; jedoch ist die Bildverarbeitung nicht auf diese beschränkt.
Das Endoskop 10 wird beispielsweise in einen menschlichen Körper eingeführt und nimmt einen Zustand des Betrachtungsziels (Objekts) auf. Das Endoskop 10 enthält eine Endoskopsonde 13, die in das Betrachtungsobjekt eingeführt wird, und eine Steckereinheit 16, mit der ein hinterer Endbereich der Endoskopsonde 13 verbunden ist. Die Endoskopsonde 13 enthält einen weichen Teil 11, der relativ lang ist und flexibel ist, und einen harten Teil 12, der steif ist und an der Spitze des weichen Teils 11 angebracht ist. Der Aufbau der Endoskopsonde 13 ist weiter unten beschrieben.
Der Videoprozessor 30, der einen Hauptteil 30z aufweist, führt eine Bildverarbeitung an einem durch das Endoskop 10 aufgenommenen Bild durch und gibt Daten des bildverarbeiteten Bildes an den Monitor 40 als Anzeigedaten aus. Die Vorderfläche des Hauptteils 30z ist mit einer Buchseneinheit 30y versehen, in die ein Basisteil 16z der Steckereinheit 16 gesteckt wird. Wenn der Basisteil 16z der Steckereinheit 16 in die Buchseneinheit 30y gesteckt ist und das Endoskop 10 dadurch mit dem Videoprozessor 30 elektrisch verbunden ist, können Stromversorgung und verschiedene Arten von Daten oder Informationen (z.B. Daten eines aufgenommenen Bildes und verschiedene Arten von Steuerungsinformationen) zwischen dem Endoskop 10 und dem Videoprozessor 30 ausgetauscht werden. Diese Stromversorgung und verschiedenen Arten von Daten oder Informationen werden von der Steckereinheit 16 zum weichen Teil 11 durch ein Übertragungskabel (nicht gezeigt) übertragen, das in die Endoskopsonde 13 eingeführt ist. Andererseits werden Daten eines aufgenommenen Bildes, die von einem Bildsensor 22 (mit anderen Worten, einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung; siehe 2) ausgegeben werden, der im harten Teil 12 vorgesehen ist, zum Videoprozessor 30 über das Übertragungskabel und die Steckereinheit 16 übertragen. Der weiche Teil 11 wird gemäß einer eingegebenen Betätigung bewegt (z.B. gebogen), die an einer Betätigungseinheit (nicht gezeigt) des Endoskops 10 durchgeführt wird. Die Betätigungseinheit (nicht gezeigt) des Endoskops 10 ist auf der Basisseite, nahe dem Videoprozessor 30, des Endoskops 10 angeordnet.
Der Videoprozessor 30 führt eine (oben beschriebene) vorgegebene Bildverarbeitung an Daten eines aufgenommenen Bildes durch, die durch das Übertragungskabel übertragen sind, erzeugt Anzeigedaten durch ein Umwandeln von Daten von bildverarbeiteten Bilddaten und gibt die Anzeigedaten an den Monitor 40 aus.
Der Monitor 40 ist aufgebaut unter Verwendung einer Anzeigevorrichtung, wie etwa einer LCD (Flüssigkristallanzeige), einer CRT (Kathodenstrahlröhre) oder einer organischen EL-Anzeige (Elektrolumineszenzanzeige). Der Monitor 40 zeigt Daten eines aufgenommenen Bildes (d.h. eines durch das Endoskop 10 aufgenommenen Bildes eines Objekts) als durch den Videoprozessor 30 bearbeitetes Bild an. Das aufgenommene Bild, das auf dem Monitor 40 angezeigt wird, wird beispielsweise während einer Operation unter Verwendung des Endoskops 10 durch einen Arzt oder dergleichen betrachtet.
2 ist eine schematische Zeichnung, die einen inneren Aufbau des harten Teils 12 zeigt, der an der Spitze der Endoskopsonde 13 vorgesehen ist. Ein Betrachtungsfenster 12z ist in der Spitzenfläche des harten Teils 12 angeordnet. Das Betrachtungsfenster 12z besteht aus einem Werkstoff, der ein solches optisches Material enthält, wie etwa optisches Glas oder optischen Kunststoff, und vom Objekt kommendes Licht fällt darauf.
Ein Beleuchtungsfenster 28y, in dem die Spitze einer Lichtleitfaser 27B zum Übertragen von IR-(Infrarotstrahlen-)Anregungslicht von einer ersten Anregungslichtquelleneinheit 332 (siehe 4) freiliegt, ist in der Spitzenfläche des harten Teils 12 angeordnet. Ein Beleuchtungsfenster 27z, in dem die Spitze einer Lichtleitfaser 27C zum Übertragen von violettem Anregungslicht von einer zweiten Anregungslichtquelleneinheit 333 (siehe 4) freiliegt, ist in der Spitzenfläche des harten Teils 12 angeordnet. Wie weiter unten beschrieben, wird IR-Anregungslicht (Laserlicht) mit einer (weiter unten beschriebenen) Wellenlänge, die geeignet ist, ein fluoreszierendes ICG- (Indocyaningrün-)Reagens zum Fluoreszieren zu veranlassen, aus der Lichtleitfaser 27B emittiert. Wie weiter unten beschrieben, wird violettes Anregungslicht (Laserlicht) mit einer (weiter unten beschriebenen) Wellenlänge, die geeignet ist, ein fluoreszierendes 5-ALA-Reagens zum Fluoreszieren zu veranlassen, aus der Lichtleitfaser 27C emittiert.
Ein Beleuchtungsfenster 28z, in dem die Spitze einer Lichtleitfaser 27A zum Übertragen von sichtbarem Licht von einer Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht (siehe 4) freiliegt, ist in der Spitzenfläche des harten Teils 12 angeordnet. Obwohl in 2 das Beleuchtungsfenster 28z für sichtbares Licht, das Beleuchtungsfenster 27z für violettes Anregungslicht und das Beleuchtungsfenster 28y für IR-Anregungslicht getrennt voneinander ausgebildet sind, können sie zusammen als ein einziges Beleuchtungsfenster ausgebildet sein. In diesem Fall führen die Lichtleitfasern 27A, 27B und 27C zusammen zu dem einzigen Beleuchtungsfenster.
Jede aus der Anzahl von Lichtleitfasern 27B, die IR-Anregungslicht entsprechen, und der Anzahl von Lichtleitfasern 27C, die violettem Anregungslicht entsprechen, sind nicht auf eine beschränkt; mehrere Lichtleitfasern 27B oder 27C können vorgesehen sein, solange sie in der Endoskopsonde 13 untergebracht werden können.
Ein optisches System 24, wie etwa eine Linse, ein Anregungslichtsperrfilter 23 und der Bildsensor 22 sind in dieser Reihenfolge von der Seite des Betrachtungsfensters 12z im harten Teil 12 angeordnet Der Bildsensor 22 ist Bestandteil einer Sensoreinheit SU. Genauer ist die Sensoreinheit SU so aufgebaut, dass sie einen ersten Ansteuerkreis 21, eine Belichtungssteuereinheit EP und den Bildsensor 22 enthält (siehe 4). Das optische System 24 kann entweder aus einer einzigen Linse ausgebildet sein oder so aufgebaut sein, dass es mehrere Linsen enthält.
Durch das Betrachtungsfenster 12z kommendes Licht (genauer sichtbares Licht, als Reaktion auf violettes Anregungslicht emittierte Fluoreszenz oder als Reaktion auf IR-Anregungslicht emittierte Fluoreszenz) fällt auf das optische System 24, wird durch das optische System 24 fokussiert, tritt durch das Anregungslichtsperrfilter 23 und bildet ein Bild auf der Bildaufnahmefläche des Bildsensors 22 über die Belichtungssteuereinheit EP, die unter der Steuerung des ersten Ansteuerkreises 21 arbeitet. Da die Größe (d.h. die radiale Länge) des Bildsensors 22, der im harten Teil 12 der Endoskopsonde 13 angeordnet ist, 10 mm oder weniger beträgt, kann der Bildsensor 22 in dem Endoskop verwendet werden.
3 ist eine schematische Zeichnung, die den Aufbau des Bildsensors 22 darstellt. Zum Beispiel sind Farbfilter 22z, die unsichtbares Licht (IR-Licht oder violettes Licht), Licht roter (R) Wellenlänge, Licht blauer (B) Wellenlänge bzw. Licht grüner (G) Wellenlänge durchlassen, in einer Bayer-Anordnung auf der Vorderfläche des Bildsensors 22 angeordnet. In 3 ist zur einfacheren Beschreibung ein Symbol „IR/G“ verwendet, um anzuzeigen, dass das Pixel für unsichtbares Licht Fluoreszenz durchlässt, die als Reaktion auf IR-Anregungslicht emittiert ist. (Das heißt, als Reaktion auf violettes Anregungslicht emittierte Fluoreszenz liegt in einem Wellenlängenbereich von 600 bis 740 nm und wird durch das R-Pixel oder das G-Pixel für sichtbares Licht erfasst.) Obwohl in 3 das Symbol „IR/G“ benutzt ist, kann stattdessen ein anderes Symbol „IR/R“ benutzt werden. Zum Beispiel ist der Bildsensor 22 eine Bildaufnahmevorrichtung mit einem Aufbau, bei dem mehrere Pixel für unsichtbares Licht, mehrere rote Pixel, mehrere blaue Pixel und mehrere grüne Pixel zum Empfangen von Lichtstrahlen mit jeweiligen Wellenlängen angeordnet sind.
Zum Beispiel ist der Bildsensor 22 aufgebaut unter Verwendung einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, wie etwa eines CCD-Sensors (ladungsgekoppelten Bauelements) oder eines CMOS-Sensors (komplementären Metalloxidhalbleiters). Der Bildsensor 22 ist als eine Einzelplattenkamera verwendet, die beispielsweise wie ein Rechteck geformt ist, und kann unsichtbares Licht (z.B. IR-Licht und violettes Licht), rotes Licht, blaues Licht und grünes Licht erfassen.
4 ist ein Blockdiagramm, das einen beispielhaften Hardwareaufbau des Endoskopsystems 5 gemäß der ersten Ausführungsform zeigt. Wie oben beschrieben, ist das Endoskop 10 ausgestattet mit dem optischen System 24, dem Anregungslichtsperrfilter 23, dem Bildsensor 22, der Belichtungssteuereinheit EP und dem ersten Ansteuerkreis 21, die innerhalb des harten Teils 12 der Endoskopsonde 13 vorgesehen sind. Das Endoskop 10 ist mit den Lichtleitfasern 27 (siehe 6; genauer, den Lichtleitfasern 27A, 27B und 27C) ausgestattet, die so durch die Endoskopsonde 13 eingeführt sind, dass sie sich vom Basisteil 16z der Steckereinheit 16 zur Spitzenfläche des harten Teils 12 erstrecken.
Der erste Ansteuerkreis 21, die Belichtungssteuereinheit EP und der Bildsensor 22 bilden die Sensoreinheit SU, die ein Beispiel eines Begriffs „Sensoreinheit“ ist.
Der erste Ansteuerkreis 21, der als eine in dem Endoskop 10 vorgesehene Ansteuereinheit arbeitet, schaltet ein Aufnehmen des Bildsensors 22 ein und aus, indem er eine elektronische Verschlussfunktion der Belichtungssteuereinheit EP ein- und ausschaltet.
Die Belichtungssteuereinheit EP schaltet zwischen einem Einschalten des Lichteinfalls auf die Bildaufnahmefläche des Bildsensors 22 (d.h. Einschalten des elektronischen Verschlusses) und einem Ausschalten des Lichteinfalls auf die Bildaufnahmefläche des Bildsensors 22 (d.h. Ausschalten des elektronischen Verschlusses) unter der Steuerung des ersten Ansteuerkreises 21.
Wenn die elektronische Verschlussfunktion der Belichtungssteuereinheit EP durch den ersten Ansteuerkreis 21 eingeschaltet wird, führt der Bildsensor 22 eine fotoelektrische Umwandlung eines optischen Bildes durch, das auf seiner Bildaufnahmefläche gebildet ist, und gibt ein Signal (Daten) eines Bildes über das Übertragungskabel an einen Bildprozessor 35 des Videoprozessors 30 aus. Zum Beispiel werden die Belichtung des optischen Bildes und das Erzeugen und Auslesen eines Signals (von Daten) eines aufgenommenen Bildes bei der fotoelektrischen Umwandlung durch den Bildsensor 22 durchgeführt.
Das Anregungslichtsperrfilter 23, das ein Beispiel eines Begriffs „optisches Filter“ ist, ist vor dem Bildsensor 22 (mit anderen Worten, auf seiner Lichtempfangsseite) angeordnet und lässt sichtbares Licht durch. Das Anregungslichtsperrfilter 23 sperrt durch das Objekt reflektiertes Anregungslicht (genauer violettes Anregungslicht und IR-Anregungslicht) und lässt unter Lichtstrahlen, die durch das optische System 24 hindurchgetreten sind, Fluoreszenz, die als Reaktion auf violettes Anregungslicht emittiert ist, und Fluoreszenz durch, die als Reaktion auf IR-Anregungslicht emittiert ist. Das heißt, anders als das in der Patentschrift 1 verwendete IR-Anregungslichtsperrfilter weist das in der ersten Ausführungsform verwendete Anregungslichtsperrfilter 23 eine solche Kennlinie auf, dass es violettes Anregungslicht und IR-Anregungslicht sperrt, die mehrere verschiedene Wellenlängenbereiche aufweisen (siehe 5).
Obwohl in der ersten Ausführungsform das Anregungslichtsperrfilter 23 vor dem Bildsensor 22 angeordnet ist, kann es im optischen Lichteinfallspfad des optischen Systems 24 angeordnet sein; beispielsweise kann es direkt auf einem optischen Element angeordnet sein. Da das Anregungslichtsperrfilter 23 eine Abhängigkeit vom Winkel des einfallenden Lichts aufweist, ist es wünschenswert, dass das Anregungslichtsperrfilter 23 an einer solchen Position angeordnet ist, dass der Lichteinfallswinkel klein ist, und dass der Einfallswinkel kleiner oder gleich ungefähr 25° ist.
5 ist eine Grafik, die beispielhafte Kennlinien des Anregungslichtsperrfilters, das in der ersten Ausführungsform benutzt ist, und eines Anregungslichtsperrfilters zeigt, das im Vergleichsbeispiel benutzt ist. Das Symbol a2 in 5 bezeichnet eine Kennlinie eines im Vergleichsbeispiel (genauer siehe Patentschrift 1) benutzten IR-Anregungslichtsperrfilters. Wie durch die Kennlinie mit dem Symbol a2 angezeigt, weist das im Vergleichsbeispiel verwendete IR-Anregungslichtsperrfilter eine Kennlinie auf, bei der die Lichtdurchlässigkeit in einem Wellenlängenbereich von 660 bis 850 nm niedriger als oder gleich 0,1 % ist (z.B. niedriger als oder gleich 0,01 %).
Wenn bei einer Operation unter Verwendung eines Endoskops ICG (Indocyaningrün), das eine fluoreszierende Substanz (ein fluoreszierendes Reagens) ist, einem menschlichen Körper (Betrachtungsobjekt) vor der Beleuchtung mit IR-Anregungslicht verabreicht wird, damit ein Arzt oder dergleichen einen Zustand eines Lymphknotens in einem erkrankten Teil beurteilen kann, sammelt sich ICG (Indocyaningrün) in dem erkrankten Teil (Objekt). Wenn er mit IR-Anregungslicht angeregt wird, emittiert der erkrankte Teil Fluoreszenz bei einer längeren Wellenlänge (z.B. 860 nm). Die Wellenlänge des IR-Anregungslichts beträgt beispielsweise 780 nm oder 808 nm. Somit kann das im Vergleichsbeispiel benutzte IR-Anregungslichtsperrfilter IR-Anregungslicht mit der Wellenlänge 780 nm oder 808 nm sperren.
Somit ist, wie durch die Kurve mit dem Symbol a2 angezeigt, mit dem im Vergleichsbeispiel verwendeten IR-Anregungslichtsperrfilter die Durchlässigkeit von Fluoreszenz von ICG (Indocyaningrün) mit einer Wellenlänge von ungefähr 860 nm hoch, und die Durchlässigkeit von IR-Anregungslicht mit einer Wellenlänge von ungefähr 780 nm oder 808 nm ist niedrig, das heißt, annähernd gleich 0 %. Daher sperrt das im Vergleichsbeispiel verwendete IR-Anregungslichtsperrfilter einen Teil des IR-Anregungslichts, der nicht zur Fluoreszenz beitrug, und ermöglicht es daher, ein gutes Kontrastverhältnis zu liefern. Weiter ist in dem im Vergleichsbeispiel verwendeten IR-Anregungslichtsperrfilter die Durchlässigkeit für sichtbares Licht, beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 410 bis 660 nm, hoch. Das heißt, in dem im Vergleichsbeispiel verwendeten IR-Anregungslichtsperrfilter ist beispielsweise die Durchlässigkeit für Licht, dessen Wellenlänge in der Nachbarschaft von 410 nm und länger als 410 nm liegt, hoch.
Jedoch wird, wie oben beschrieben, wo Tumor-, wie etwa Krebszellen, in dem Körper eines Patienten vorhanden sind, um einem Arzt oder dergleichen zu ermöglichen, den Tumorteil korrekt abzugrenzen, 5-ALA, das eine fluoreszierende Substanz (ein fluoreszierendes Reagens) ist, vor der Beleuchtung mit violettem Anregungslicht verabreicht, und Protoporphyrin IX, das eine biosynthetisierte fluoreszierende Substanz ist, sammelt sich im Tumorteil. Der Ausdruck „violettes Anregungslicht“, wie er hier benutzt ist, meint Licht mit einer Wellenlänge (z.B. 404 nm), die geeignet ist, Protoporphyrin IX zum Fluoreszieren zu veranlassen, das eine fluoreszierende Substanz (ein fluoreszierendes Reagens) ist, und beispielsweise in einem Wellenlängenbereich von 380 bis 420 nm liegt. In diesem Fall lässt das im Vergleichsbeispiel verwendete IR-Anregungslichtsperrfilter Licht mit der Wellenlänge (z.B. 404 nm) des violetten Anregungslichts durch (siehe die Kurve mit dem Symbol a2), wodurch nicht nur Fluoreszenz von Protoporphyrin IX (z.B. bei 620 bis 680 nm), sondern auch violettes Anregungslicht selbst auf dem Bildsensor 22 abgebildet wird. Als Ergebnis ist die Bildqualität eines auf Grundlage der Fluoreszenz von Protoporphyrin IX aufgenommenen Bildes verschlechtert und verringert die Sichtbarkeit des aufgenommenen Bildes, was möglicherweise Schwierigkeiten beim Durchführern einer Operation bereitet.
Angesichts des Obigen weist das in der ersten Ausführungsform verwendete Anregungslichtsperrfilter 23 zwei Durchlassverbotsbänder (siehe die Kurve mit dem Symbol a1) auf, im Kontrast zu der Tatsache, dass das im Vergleichsbeispiel verwendete IR-Anregungslichtsperrfilter ein einziges Durchlassverbotsband aufweist (z.B. den Wellenlängenbereich von 660 bis 850 nm). Genauer sind, wie durch die Kurve mit dem Symbol a1 angezeigt, die beiden Durchlassverbotsbänder die Wellenlängenbereiche von 380 bis 420 nm und von 690 bis 820 nm. Der erstere Wellenlängenbereich entspricht einem Wellenlängenbereich, in dem beispielsweise violettes Anregungslicht gesperrt werden soll. Der letztere Wellenlängenbereich entspricht einem Wellenlängenbereich, in dem beispielsweise IR-Anregungslicht gesperrt werden soll. Mit anderen Worten, das in der ersten Ausführungsform verwendete Anregungslichtsperrfilter 23 kann nicht nur durch ein Objekt reflektiertes violettes Anregungslicht, sondern auch durch das Objekt reflektiertes IR-Anregungslicht sperren. Obwohl oben angegeben ist, dass die beiden Durchlassverbotsbänder der Kurve mit dem Symbol a1 die Wellenlängenbereiche von 380 bis 420 nm und von 690 bis 820 nm sind, kann, wie in 5 gezeigt, der Wellenlängenbereich, der kürzer oder gleich 380 nm ist, auch ein Teil des Durchlassverbotsbands sein. (Z.B. ist die Durchlässigkeit niedriger als oder gleich 0,1 %.) Wo kein Beschneiden des Wellenlängenbereichs erfolgt, der kürzer als oder gleich 380 nm ist, obwohl im Allgemeinen der Wellenlängenbereich, der kürzer als oder gleich 380 nm ist, ein ultravioletter Bereich ist, wird Licht, das auf den Bildsensor 22 fällt, bläulicher gemacht, und ein Ausgabebild des Bildsensors 22 neigt dazu, bläulich zu sein. Somit kann ein Ausgabebild des Bildsensors 22 bläulicher werden als ein tatsächlich gesehenes Video. Durch ein Sperren von Licht in dem Wellenlängenbereich, der kürzer oder gleich 380 nm ist, zusätzlich zu Licht in dem Wellenlängenbereich von 380 bis 420 nm, kann das Anregungslichtsperrfilter 23 violettes Anregungslicht sperren, und der Bildsensor 22 kann ein Bild ausgeben, das nahe bei einem mit bloßem Auge gesehenen Video liegt. Obwohl, wie in 5 gezeigt, die Kurve mit dem Symbol a1 eine Kennlinie darstellt, die ein Sperren in einem Wellenlängenbereich von 200 bis 420 nm bewirkt, kann das Sperren ebenso in einem Wellenlängenbereich um 200 nm erfolgen.
Wie in 4 gezeigt, ist der Videoprozessor 30 mit einer Steuerungsvorrichtung 31, einem zweiten Ansteuerkreis 32, einer Lichtquelleneinheit 33, einem Bildprozessor 35 und einem Anzeigeprozessor 36 ausgestattet.
Die Steuerungsvorrichtung 31 steuert den Aufnahmevorgang des Endoskops 10 zentralisiert. Die Steuerungsvorrichtung 31 erzeugt auf Grundlage eines Schaltsignals ein Steuersignal zum Steuern der Lichtemission des zweiten Ansteuerkreises 32 und gibt es aus, sodass sichtbares Licht und/oder eins oder beide von IR-Anregungslicht und violettem Anregungslicht emittiert werden. Das heißt, eins, zwei oder alle aus sichtbarem Licht, IR-Anregungslicht und violettem Anregungslicht werden durch die Steuerung der Steuerungsvorrichtung 31 ausgegeben. Das Schalten kann in einer erwünschten Weise gemäß einer Benutzerbetätigung erfolgen. Weiter steuert die Steuerungsvorrichtung 31 den Betrieb des ersten Ansteuerkreises 21, der in dem Endoskop 10 vorgesehen ist, gemäß den synchron mit der Lichtemissionssteuerung des zweiten Ansteuerkreises 32 zu emittierenden Lichtart(en). Ein Steuersignal kann erzeugt werden auf Grundlage einer Betätigung eines Fußschalters (nicht gezeigt), der mit dem Videoprozessor 30 verbunden ist, durch einen Arzt oder dergleichen. Ein Steuersignal kann ein Ausgang (d.h. ein Stimmerkennungsergebnis) einer Stimmerkennungsanwendung (nicht gezeigt) sein, die eine Äußerung durch einen Arzt oder dergleichen analysiert hat, um eine Anweisung zu geben, welches aus sichtbarem Licht, IR-Anregungslicht und violettem Anregungslicht emittiert werden sollte.
Der zweite Ansteuerkreis 32, der beispielsweise ein Lichtquellenansteuerkreis ist, steuert die Lichtquelleneinheit 33 (genauer die Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht, die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 und die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333) gemäß einem Steuersignal an, das von der Steuerungsvorrichtung 31 gesendet ist, und veranlasst sie dadurch, entsprechendes Licht (genauer sichtbares Licht, IR-Anregungslicht oder violettes Anregungslicht) dauernd zu emittieren. Eine entsprechende Lichtquelleneinheit (das heißt, die Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht, die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 und die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333) wird dauernd eingeschaltet und strahlt entsprechendes Licht (genauer sichtbares Licht, IR-Anregungslicht oder violettes Anregungslicht) dauernd während eines Aufnahmezeitraums auf ein Objekt.
Der Aufnahmezeitraum ist ein Zeitraum, während dessen das Endoskop 10 einen Betrachtungsteil aufnimmt. Zum Beispiel ist der Aufnahmezeitraum ein Zeitraum vom Empfangen eine Benutzerbetätigung des Einschaltens eines Schalters (nicht gezeigt; z.B. eines Fußschalters), der im Endoskop 10 oder im Videoprozessor 30 vorgesehen ist, bis zum Empfangen eine Benutzerbetätigung zu seinem Ausschalten. Der Schalter ist nicht auf einen Fußschalter beschränkt.
Der zweite Ansteuerkreis 32 kann eine Lichtquelleneinheit (das heißt, die Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht, die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 und die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333) ansteuern, um sie zu veranlassen, entsprechendes Licht (genauer sichtbares Licht, IR-Anregungslicht oder violettes Anregungslicht) gepulst in vorgegebenen Abständen zu emittieren. In diesem Fall wird die Lichtquelleneinheit (das heißt, die Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht, die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 und die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333) intermittierend (d.h. gepulst) eingeschaltet und strahlt entsprechendes Licht (genauer sichtbares Licht, IR-Anregungslicht oder violettes Anregungslicht) während eines Aufnahmezeitraums gepulst auf ein Objekt. In dem Aufnahmezeitraum ist beispielsweise eine Zeit, in der IR-Anregungslicht oder violettes Anregungslicht emittiert wird und sichtbares Licht nicht emittiert wird, eine Zeit zum Aufnehmen eines Fluoreszenzbildes (das heißt, eines auf Grundlage von als Reaktion auf IR-Anregungslicht oder violettes Anregungslicht emittierter Fluoreszenz aufgenommenen Bildes).
Die Lichtquelleneinheit 33, die ein Beispiel eines Begriffs „Lichtquelle“ ist, weist die Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht, die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 und die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333 auf.
Der zweite Ansteuerkreis 32 steuert die Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht an, um sie zu veranlassen, sichtbares Licht (das heißt weißes Licht von 400 bis 700 nm; siehe 8) gepulst zu emittieren. Da sie eine Laserdiode 25A aufweist (siehe 6 und 7), veranlasst die Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht die Laserdiode 25A, sichtbares Licht zu einem Objekt gepulst über eine Zeit zu emittieren, um im Aufnahmezeitraum ein Bild im sichtbaren Licht aufzunehmen. Während Fluoreszenz schwach ist, ist sichtbares Licht stark, sogar wenn es aus einem kurzen Impuls besteht.
Der zweite Ansteuerkreis 32 steuert die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 an, um sie zu veranlassen, IR-Anregungslicht (730 bis 805 nm; siehe 8) gepulst zu emittieren. Da sie eine Laserdiode 25A aufweist (siehe 6 und 7), veranlasst die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 die Laserdiode 25B, IR-Anregungslicht zu dem Objekt gepulst über eine Zeit zu emittieren, um im Aufnahmezeitraum ein Bild von Fluoreszenz aufzunehmen, die als Reaktion auf das IR-Anregungslicht emittiert wird.
Der zweite Ansteuerkreis 32 steuert die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333 an, um sie zu veranlassen, violettes Anregungslicht (380 bis 420 nm; siehe 8) gepulst zu emittieren. Da sie eine Laserdiode 25C aufweist (siehe 6 und 7), veranlasst die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333 die Laserdiode 25C, violettes-Anregungslicht zu dem Objekt gepulst über eine Zeit zu emittieren, um im Aufnahmezeitraum ein Bild von Fluoreszenz aufzunehmen, die als Reaktion auf das violette-Anregungslicht emittiert wird.
Der Bildprozessor 35 führt eine vorgegebene Bildverarbeitung an einem Fluoreszenzbild und einem Bild im sichtbaren Licht durch, die alternierend von dem Bildsensor 22 ausgegeben werden, und gibt Daten von Bildern, die der vorgegebenen Bildverarbeitung unterzogen sind, an den Anzeigeprozessor 36 als Anzeigedaten aus.
Wenn beispielsweise die Luminanz eines Fluoreszenzbildes niedriger ist als diejenige eines Bildes im sichtbaren Licht, führt der Bildprozessor 35 eine Verstärkungsjustierung durch, um die Verstärkung des Fluoreszenzbildes zu erhöhen. Anstelle des Erhöhens der Verstärkung des Fluoreszenzbildes kann der Bildprozessor 35 eine Verstärkungsjustierung durch ein Verringern der Verstärkung des Bildes im sichtbaren Licht durchführen. Der Bildprozessor 35 kann eine Verstärkungsjustierung durch ein Erhöhen der Verstärkung des Fluoreszenzbildes und ein Verringern der Verstärkung des Bildes im sichtbaren Licht durchführen. Der Bildprozessor 35 kann eine Verstärkungsjustierung durch ein stärkeres Erhöhen der Verstärkung des Fluoreszenzbildes als derjenigen des Bildes im sichtbaren Licht und ein Erhöhen der Verstärkung des Bildes im sichtbaren Licht durchführen.
Der Anzeigeprozessor 36, der ein Beispiel eines Begriffs „Ausgabeeinheit“ ist, wandelt die Anzeigedaten (das heißt, Daten eines Bildes, das der vorgegebenen Bildverarbeitung unterzogen ist), das von dem Bildprozessor 35 ausgegeben ist, in ein Anzeigesignal um, wie etwa ein Signal mit einem Datenformat (z.B. NTSC (National Television System Committee)), das zur Videodarstellung auf dem Monitor 40 geeignet ist, und gibt das Anzeigesignal an den Monitor 40 aus.
Auf Grundlage des Anzeigesignals, das vom Anzeigeprozessor 36 ausgegeben ist, stellt der Monitor 40 ein Fluoreszenzbild und ein Bild im sichtbaren Licht beispielsweise im selben Bereich oder an linken und rechten oder oberen und unteren Positionen dar, sodass sie miteinander verglichen werden können. Dies ermöglicht einem Benutzer, wie etwa einem Arzt, die Einzelheiten des erkrankten Teils eines Betrachtungsobjekts durch ein Vergleichen des Fluoreszenzbildes und des Bildes im sichtbaren Licht zu erkennen, die auf dem Monitor 40 dargestellt sind.
6 ist eine Zeichnung, die einen beispielhaften Aufbau (ein erstes Beispiel) der Lichtquelleneinheit 33 skizziert. 7 ist eine Zeichnung, die einen beispielhaften Aufbau (ein zweites Beispiel) einer weiteren Lichtquelleneinheit 33a skizziert. Elemente der in 7 gezeigten Lichtquelleneinheit 33a, die identisch sind mit denen in der in 6 gezeigten Lichtquelleneinheit 33, sind vereinfacht beschrieben oder überhaupt nicht beschrieben; nur Unterschiede sind nachstehend beschrieben. Wie oben beschrieben, ist die Lichtquelleneinheit 33 mit der Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht, der ersten Anregungslichtquelleneinheit 332 und der zweiten Anregungslichtquelleneinheit 333 ausgestattet.
Wie in 6 gezeigt, sind in der Lichtquelleneinheit 33 die Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht, die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 und die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333 in ein Wärmeabstrahlgehäuse 29 so eingepasst und daran befestigt, dass sie annähernd parallel zueinander stehen. Das Wärmeabstrahlgehäuse 29 besteht beispielsweise aus einem Werkstoff, der Aluminium, Kupfer oder Aluminiumnitrid enthält; dies gilt auch für die folgende Beschreibung.
Genauer ist die Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht in ein Durchgangsloch 29z des Wärmeabstrahlgehäuses 29 eingepasst und ist unter Verwendung einer Laserdiode 25A und einer Linse OP1 aufgebaut. Eine Lichtleitfaser 27A ist durch ein Ende des Durchgangslochs 29z eingeführt, und die Laserdiode 25A ist mit dem anderen Ende des Durchgangslochs 29z gekoppelt. Von der Laserdiode 25A emittiertes Laserlicht (das heißt, sichtbares Licht) fällt auf die Einfallsfläche der Lichtleitfaser 27A in dem Durchgangsloch 29z und wird durch die Lichtleitfaser 27A zum Beleuchtungsfenster 28z (der Lichtaustrittsfläche) des Endoskops 10 geleitet. Die Laserdiode 25A steht thermisch in Kontakt mit dem Wärmeabstrahlgehäuse 29 in der Nachbarschaft der Öffnung des Durchgangslochs 29z. Wärme, die durch die Laserdiode 25A während ihrer Lichtemission erzeugt wird, wird zum Wärmeabstrahlgehäuse 29 geleitet und effizient abgegeben. Somit ist eine Temperaturänderung der Laserdiode 25A klein, wodurch eine Wellenlängenabweichung und eine Veränderung des Lichtabstrahlmenge von Laserlicht unterdrückt sein können. Als Ergebnis kann stabiles Laserlicht (d.h. weißes Laserlicht) in dem Endoskopsystem 5 erhalten werden.
Die erste Anregungslichtquelle 332 ist in ein Durchgangsloch 29z des Wärmeabstrahlgehäuses 29 eingepasst und unter Verwendung einer Laserdiode 25B und einer Linse OP2 aufgebaut. Eine Lichtleitfaser 27B ist durch ein Ende des Durchgangslochs 29z eingeführt, und die Laserdiode 25B ist mit dem anderen Ende des Durchgangslochs 29z gekoppelt. Von der Laserdiode 25B emittiertes Laserlicht (das heißt, IR-Anregungslicht) fällt auf die Einfallsfläche der Lichtleitfaser 27B in dem Durchgangsloch 29z und wird durch die Lichtleitfaser 27B zum Beleuchtungsfenster 28z (der Lichtaustrittsfläche) des Endoskops 10 geleitet. Die Laserdiode 25B steht thermisch in Kontakt mit dem Wärmeabstrahlgehäuse 29 in der Nachbarschaft der Öffnung des Durchgangslochs 29z. Wärme, die durch die Laserdiode 25B während ihrer Lichtemission erzeugt wird, wird zum Wärmeabstrahlgehäuse 29 geleitet und effizient abgegeben. Somit ist eine Temperaturänderung der Laserdiode 25B klein, wodurch eine Wellenlängenabweichung und eine Veränderung des Lichtabstrahlmenge von Laserlicht unterdrückt sein können. Als Ergebnis kann stabiles IR-Anregungslicht (Laserlicht) in dem Endoskopsystem 5 erhalten werden.
Die zweite Anregungslichtquelle 333 ist in ein Durchgangsloch 29z des Wärmeabstrahlgehäuses 29 eingepasst und unter Verwendung einer Laserdiode 25C und einer Linse OP3 aufgebaut. Eine Lichtleitfaser 27C ist durch ein Ende des Durchgangslochs 29z eingeführt, und die Laserdiode 25C ist mit dem anderen Ende des Durchgangslochs 29z gekoppelt. Von der Laserdiode 25C emittiertes Laserlicht (das heißt, violettes Anregungslicht) fällt auf die Einfallsfläche der Lichtleitfaser 27C in dem Durchgangsloch 29z und wird durch die Lichtleitfaser 27C zum Beleuchtungsfenster 27z (der Lichtaustrittsfläche) des Endoskops 10 geleitet. Die Laserdiode 25C steht thermisch in Kontakt mit dem Wärmeabstrahlgehäuse 29 in der Nachbarschaft der Öffnung des Durchgangslochs 29z. Wärme, die durch die Laserdiode 25C während ihrer Lichtemission erzeugt wird, wird zum Wärmeabstrahlgehäuse 29 geleitet und effizient abgegeben. Somit ist eine Temperaturänderung der Laserdiode 25C klein, wodurch eine Wellenlängenabweichung und eine Veränderung des Lichtabstrahlmenge von Laserlicht unterdrückt sein können. Als Ergebnis kann stabiles violettes Anregungslicht (Laserlicht) in dem Endoskopsystem 5 erhalten werden.
In der in 7 gezeigten beispielhaften Lichtquelleneinheit 33a sind die Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht, die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 und die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333 in ein Wärmeabstrahlgehäuse 29 eingepasst und daran befestigt. In dem in 7 gezeigten Beispiel sind, anders als in dem in 6 gezeigten Beispiel, die Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht und die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333 so in das Wärmeabstrahlgehäuse 29 eingepasst und daran befestigt, dass sie bezüglich der ersten Anregungslichtquelleneinheit 332 geneigt sind. Das heißt, in dem in 7 gezeigten Beispiel sind Durchgangslöcher 29z für die Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht und die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333 so durch das Wärmeabstrahlgehäuse 29 ausgebildet, dass sie bezüglich des Durchgangslochs für die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 geneigt sind. Von der Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht emittiertes sichtbares Licht, von der ersten Anregungslichtquelleneinheit 332 emittiertes IR-Anregungslicht und von der zweiten Anregungslichtquelleneinheit 333 emittiertes violettes Anregungslicht fallen auf die Einfallsfläche einer einzigen Lichtleitfaser 27D, die in ein Wärmeabstrahlgehäuse 29a eingepasst und daran befestigt ist, und werden durch die einzelne Lichtleitfaser 27D zu einem Beleuchtungsfenster (einer Lichtaustrittsfläche; z.B. dem Beleuchtungsfenster 27z) des Endoskops 10 geleitet.
Weiter wird, da ein Endbereich der Lichtleitfaser 27D in das Wärmeabstrahlgehäuse 29a eingepasst und daran befestigt ist, durch Licht, das auf die Lichtleitfaser 27D fällt, erzeugte Wärme effizient über das Wärmeabstrahlgehäuse 29a abgeleitet, wodurch verhindert werden kann, dass sich die Lichtleitfaser 27D zu stark erwärmt.
(Beispielhafter Betrieb des Endoskopsystems gemäß der Ausführungsform 1)
8 ist eine erläuternde Zeichnung, die einen beispielhaften Betrieb des Endoskopsystems 5 gemäß der ersten Ausführungsform skizziert.
In der ersten Ausführungsform bewirkt der zweite Ansteuerkreis 32, dass eins aus von der Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht emittiertem sichtbarem Licht, von der ersten Anregungslichtquelleneinheit 332 emittiertem IR-Anregungslicht und von der zweiten Anregungslichtquelleneinheit 333 emittiertem violettem Anregungslicht über die Lichtleitfaser 27A, 27B oder 27C auf ein eine fluoreszierende Substanz enthaltendes Objekt gestrahlt wird. Das sichtbare Licht ist RGB-Licht oder weißes Licht in einem Wellenlängenbereich von beispielsweise 400 bis 700 nm. Das IR-Anregungslicht ist Anregungslicht in einem Wellenlängenbereich von beispielsweise 730 bis 805 nm. Das violette Anregungslicht ist Anregungslicht in einem Wellenlängenbereich von beispielsweise 380 bis 420 nm.
Das sichtbare Licht wird von dem Objekt reflektiert, tritt durch das optische System 24 und das Anregungslichtsperrfilter 23 und wird durch den Bildsensor 22 erfasst. Wie oben beschrieben, sperrt das Anregungslichtsperrfilter 23 Licht in einem Wellenlängenbereich von 690 bis 820 nm. Somit wird ein großer Teil (genauer, sichtbares Licht im Wellenlängenbereich von 420 bis 690 nm) von durch das Objekt reflektiertem sichtbarem Licht durch den Bildsensor 22 empfangen, wobei nur Licht in einem Wellenlängenbereich von 690 bis 700 nm gesperrt ist. Ein durch den Bildsensor 22 aufgenommenes Bild im sichtbaren Licht wird im Bildprozessor 35 und im Anzeigeprozessor 36 verschiedenen Arten von Bearbeitung unterzogen, und ein resultierendes Bild wird zum Monitor 40 ausgegeben.
Wenn andererseits IR-Anregungslicht auf das ICG (Indocyaningrün) enthaltende Objekt gestrahlt wird, fluoresziert das ICG (Indocyaningrün) als Reaktion auf das IR-Anregungslicht. Genauer fluoresziert das Objekt und emittiert Licht im Wellenlängenbereich von 820 bis 900 nm. Da der Wellenlängenbereich (d.h. von 730 bis 805 nm) von durch das Objekt reflektiertem IR-Anregungslicht in einem (genauer von 690 bis 820 nm) der Durchlassverbotsbänder des Anregungslichtsperrfilters 23 enthalten ist, wird das IR-Anregungslicht durch das Anregungslichtsperrfilter 23 gesperrt. Da jedoch der Wellenlängenbereich (d.h. von 820 bis 900 nm) der als Reaktion auf das IR-Anregungslicht emittierten Fluoreszenz nicht in den Durchlassverbotsbändern des Anregungslichtsperrfilters 23 enthalten ist, tritt die als Reaktion auf das IR-Anregungslicht emittierte Fluoreszenz durch das Anregungslichtsperrfilter 23 und wird durch den in der Sensoreinheit SU vorgesehenen Bildsensor 22 empfangen. Ein durch den Bildsensor 22 aufgenommenes ICG-(Indocyaningrün-)Fluoreszenzbild wird durch den Bildprozessor 35 und den Anzeigeprozessor 36 bearbeitet, und ein resultierendes Bild wird zum Monitor 40 ausgegeben.
Wenn violettes Anregungslicht auf das Objekt gestrahlt wird, das Protoporphyrin IX enthält, eine biosynthetisierte und im Körper akkumulierte fluoreszierende Substanz, fluoresziert Protoporphyrin IX als Reaktion auf das violette Anregungslicht. Genauer fluoresziert das Objekt und emittiert Licht im Wellenlängenbereich von 620 bis 680 nm. Da der Wellenlängenbereich (d.h. von 380 bis 420 nm) von durch das Objekt reflektiertem violettem Anregungslicht in einem (genauer von 380 bis 420 nm) der Durchlassverbotsbänder des Anregungslichtsperrfilters 23 enthalten ist, wird das violette Anregungslicht durch das Anregungslichtsperrfilter 23 gesperrt. Da jedoch der Wellenlängenbereich (d.h. von 620 bis 680 nm) der als Reaktion auf das violette Anregungslicht emittierten Fluoreszenz nicht in den Durchlassverbotsbändern des Anregungslichtsperrfilters 23 enthalten ist, tritt die als Reaktion auf das violette Anregungslicht emittierte Fluoreszenz durch das Anregungslichtsperrfilter 23 und wird durch den in der Sensoreinheit SU vorgesehenen Bildsensor 22 empfangen. Ein durch den Bildsensor 22 aufgenommenes Protoporphyrin-IX-Fluoreszenzbild wird durch den Bildprozessor 35 und den Anzeigeprozessor 36 bearbeitet, und ein resultierendes Bild wird zum Monitor 40 ausgegeben.
9 ist eine Grafik, die beispielhafte Kennlinien von 5-ALA-Anregungslicht und 5-ALA-Fluoreszenz zeigt. 10 ist eine Grafik, die beispielhafte Kennlinien von 5-ALA-Fluoreszenz in Fällen zeigt, in denen jeweils die in 5 gezeigten Anregungslichtsperrfilter benutzt sind. In den Beschreibungen mit Bezugnahme auf 9 und 10 ist von Protoporphyrin IX als Reaktion auf violettes Anregungslicht emittierte Fluoreszenz als „5-ALA-Fluoreszenz“ bezeichnet.
Die horizontale Achse und die vertikale Achse in 9 und 10 geben die Wellenlänge (in nm: Nanometer) bzw. die Anzahl (das heißt, die Anzahl von Photonen, was die Lichtmenge und somit die Lichtstärke bedeutet) an. In der Beschreibung mit Bezugnahme auf 10 sind Elemente, die identisch sind mit denen in der Beschreibung mit Bezugnahme auf 9, vereinfacht beschrieben oder überhaupt nicht beschrieben; nur Unterschiede sind nachstehend beschrieben.
In 9 bezeichnet das Symbol e1 eine Wellenlängenkennlinie von violettem Anregungslicht (z.B. bei 404 nm), das von der zweiten Anregungslichtquelleneinheit 333 emittiertes Laserlicht ist. Andererseits bezeichnet das Symbol e2 eine Wellenlängenkennlinie von violettem Anregungslicht (z.B. bei 416 nm) eines Falls eines Vergleichsbeispiels, in dem eine experimentell hergestellte LED (Leuchtdiode) als Lichtquelle verwendet wurde. Das Symbol f1 bezeichnet eine Wellenlängenkennlinie von Fluoreszenz, die von durch Protoporphyrin-IX als Reaktion auf das durch das Symbol e1 bezeichnete violette Anregungslicht (Laserlicht) emittiert ist. Wie in 9 gezeigt, stellte es sich heraus, dass Protoporphyrin-IX in dem Fall normal fluoresziert, in dem Laserlicht statt LED-Licht von der zweiten Anregungslichtquelleneinheit 333 emittiert wird, sogar wenn beide Arten von violettem Anregungslicht im erforderlichen Wellenlängenbereich liegen.
In 10 bezeichnet das Symbol f2 eine Wellenlängenkennlinie von Durchlasslicht, das erhalten wurde, wenn 5-ALA-Fluoreszenz, die als Reaktion auf durch das Symbol e1 bezeichnetes violettes Anregungslicht (Laserlicht) emittiert wurde, auf das in der ersten Ausführungsform verwendete Anregungslichtsperrfilter 23 fiel (siehe die Kurve mit dem Symbol a1 in 5). Ebenso bezeichnet das Symbol f3 eine Wellenlängenkennlinie von Durchlasslicht, des erhalten wurde, wenn 5-ALA-Fluoreszenz, die als Reaktion auf durch das Symbol e1 bezeichnetes violettes Anregungslicht (Laserlicht) emittiert wurde, auf das im Vergleichsbeispiel verwendete IR-Anregungslichtsperrfilter fiel (siehe die Kurve mit dem Symbol a2 in 5).
Wie in 10 gezeigt, ist die Lichtmenge der mit dem Symbol f3 bezeichneten Kennlinie kleiner als diejenige der mit dem Symbol f2 bezeichneten Kennlinie in einem Wellenlängenbereich, der länger oder gleich beispielsweise 660 nm ist. Dies wird auf die Tatsache zurückgeführt, dass das Durchlassverbotsband des im Vergleichsbeispiel verwendeten IR-Anregungslichtsperrfilters bei 660 nm beginnt, während dasjenige des in der ersten Ausführungsform verwendeten Anregungslichtsperrfilters 23 bei 690 nm beginnt. Als Ergebnis wird in dem Endoskopsystem 5 gemäß der ersten Ausführungsform 5-ALA-Fluoreszenz, deren Lichtmenge größer ist als in dem Fall, in dem das im Vergleichsbeispiel benutzte IR-Anregungslichtsperrfilter verwendet ist, durch den Bildsensor 22 empfangen, wodurch einem auf Grundlage von Fluoreszenz von Protoporphyrin-IX aufgenommenen Bild hohe Sichtbarkeit verliehen ist, und es einem Arzt oder dergleichen ermöglicht ist, ein Vorhandensein von Tumor-, wie etwa Krebszellen, deutlicher zu erkennen.
(Betrieb des Endoskopsystems 5 gemäß der Ausführungsform 1)
Als Nächstes ist mit Bezugnahme auf 11 beschrieben, wie das Endoskopsystem 5 gemäß der ersten Ausführungsform arbeitet. 11 ist ein Flussdiagramm, das einen beispielhaften Betriebsablauf genau zeigt, dem das Endoskopsystem 5 gemäß der ersten Ausführungsform folgt. Obwohl sich 11 auf einen beispielhaften Fall bezieht, dass zuerst sichtbares Licht und danach Anregungslicht emittiert wird, ist der Betriebsablauf nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und welches von sichtbarem Licht, IR-Anregungslicht und violettem Anregungslicht emittiert wird, kann durch ein auf Grundlage einer Betätigung oder einer Äußerung eines Arztes oder dergleichen erzeugtes Schaltsignal bestimmt werden.
Unter Bezugnahme auf 11 beginnt beim Empfangen einer durch einen Arzt oder dergleichen erfolgten Betätigung des Einschaltens eines im Endoskop 10 oder im Videoprozessor 30 vorgesehenen Schalters (nicht gezeigt) das Endoskopsystem 5 den in 11 gezeigten Ablauf.
Beim Start des in 11 gezeigten Ablaufs steuert zuerst die Steuerungsvorrichtung 31 den zweiten Ansteuerkreis 32 an, sodass sichtbares Licht emittiert wird. Der zweite Ansteuerkreis 32 schaltet die Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht ein (St1) und veranlasst sie, sichtbares Licht zu emittieren (St2). Wenn die Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht sichtbares Licht emittiert, pflanzt sich das sichtbare Licht durch die Lichtleitfaser 27A in der Endoskopsonde 13 fort, wird aus dem Beleuchtungsfenster 28z zu einem Objekt emittiert und beleuchtet einen erkrankten Teil und einen Teil ringsum. Vom Objekt, wie etwa vom erkrankten Teil, kommendes Licht tritt durch das Betrachtungsfenster 12z und wird durch das optische System 24 fokussiert. Während ein Teil, in einem Wellenlängenbereich von 690 bis 700 nm, des durch das Objekt, wie etwa den erkrankten Teil, reflektierten sichtbaren Lichts durch das Anregungslichtsperrfilter 23 gesperrt wird, tritt das meiste des sichtbaren Lichts (genauer von 420 bis 690 nm) durch das Anregungslichtsperrfilter 23 und wird auf der Bildaufnahmefläche des Bildsensors 22 abgebildet.
Die Steuerungsvorrichtung 31 gibt ein Signal an den ersten Ansteuerkreis 21 zum Anweisen des Bildsensors 22 aus, eine photoelektrische Umwandlung zu beginnen (d.h. schaltet den Bildsensor 22 ein; St3). Wenn er das Signal von der Steuerungsvorrichtung 31 empfängt, gibt der erste Ansteuerkreis 21 ein Sensorrücksetzsignal an den Bildsensor 22 aus und versetzt den Bildsensor 22 dadurch in einen Zustand vor dem Beginn der Belichtung zurück (Sensorrücksetzen; St4). Bei diesem Schritt löscht der erste Ansteuerkreis 21, wenn beispielsweise ein CCD-Baustein den Bildsensor 22 bildet, durch Belichten angesammelte Ladung.
Nach dem Sensorrücksetzen führt der erste Ansteuerkreis 21 eine Steuerung zum Festlegen einer Belichtungszeit des Bildsensors 22 durch (St5) und schaltet den elektronischen Verschluss des Bildsensors 22 ein (St6). Als Ergebnis wird eine Belichtung des Bildsensors 22 mit durch das Objekt reflektiertem sichtbarem Licht gestartet.
Nach Ablauf der Belichtungszeit, die in Schritt St5 festgelegt wurde, schaltet der erste Ansteuerkreis 21 den elektronischen Verschluss des Bildsensors 22 aus (St7) und beendet dadurch die Belichtung mit vom Objekt kommendem sichtbarem Licht. Gleichzeitig mit dem Ende der Belichtung beginnt der Bildprozessor 35 das Auslesen eines vom Bildsensor 22 gesendeten Signals von sichtbarem Licht (St8). Der Ausdruck „Signal von sichtbarem Licht“, wie er hier benutzt ist, meint ein Signal eines Bildes, das durch ein Belichten mit sichtbarem Licht aufgenommen ist. Das Auslesen des Signals von sichtbarem Licht ist nach Ablauf einer der Anzahl von Pixeln entsprechenden Auslesezeit beendet. Nach Abschluss des Auslesens des Signals von sichtbarem Licht durch den Bildprozessor 35 gibt der Anzeigeprozessor 36 an den Monitor 40 Anzeigedaten eines Bildes im sichtbaren Licht aus (das heißt eines Bildes des Objekts, aufgenommen durch ein Aufnehmen im sichtbaren Licht), erhalten aus dem Signal von sichtbarem Licht. Der Monitor 40 stellt das Bild im sichtbaren Licht dar.
Falls nach Schritt St8 ein Aufnehmen auf Grundlage von Fluoreszenz (z.B. als Reaktion auf violettes Anregungslicht emittierter Fluoreszenz) durchzuführen ist (St9: Ja), bewegt sich der Ablauf des Endoskopsystems 5 zu Schritt St10. Falls andererseits ein Aufnehmen auf Grundlage von Fluoreszenz nicht durchzuführen ist (St9: Nein), bewegt sich der Ablauf des Endoskopsystems 5 zu Schritt St17.
Dann steuert die Steuerungsvorrichtung 31 den zweiten Ansteuerkreis 32 an, sodass Anregungslicht (z.B. violettes Anregungslicht) emittiert wird. Der zweite Ansteuerkreis 32 schaltet die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333 ein (St10) und veranlasst sie, violettes Anregungslicht zu emittieren (Stil). Wenn die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333 violettes Anregungslicht emittiert, pflanzt sich das violette Anregungslicht durch die Lichtleitfaser 27C in der Endoskopsonde 13 fort, wird aus dem Beleuchtungsfenster 27z zum Objekt emittiert und beleuchtet den erkrankten Teil und einen Teil ringsum. Das Objekt, das Protoporphyrin-IX enthält, das biosynthetisiert und im Körper akkumuliert wurde, fluoresziert als Reaktion auf das violette Anregungslicht. Vom Objekt, wie etwa vom erkrankten Teil, kommendes Licht (das heißt, violettes Anregungslicht und als Reaktion auf das violette Anregungslicht emittierte Fluoreszenz) tritt durch das Betrachtungsfenster 12z und wird durch das optische System 24 fokussiert. Während das durch das Objekt, wie etwa den erkrankten Teil, reflektierte violette Anregungslicht durch das Anregungslichtsperrfilter 23 gesperrt wird, tritt die Fluoreszenz, die als Reaktion auf das durch das Objekt, wie etwa den erkrankten Teil, reflektierte violette Anregungslicht emittiert ist, durch das Anregungslichtsperrfilter 23 und wird auf der Bildaufnahmefläche des Bildsensors 22 abgebildet.
Die Steuerungsvorrichtung 31 gibt ein Signal an den ersten Ansteuerkreis 21 zum Anweisen des Bildsensors 22 aus, eine photoelektrische Umwandlung zu beginnen. Wenn er das Signal von der Steuerungsvorrichtung 31 empfängt, gibt der erste Ansteuerkreis 21 ein Sensorrücksetzsignal an den Bildsensor 22 aus und versetzt den Bildsensor 22 dadurch in einen Zustand vor der Belichtung zurück (Sensorrücksetzen; St12). Bei diesem Schritt löscht der erste Ansteuerkreis 21, wenn beispielsweise ein CCD-Baustein den Bildsensor 22 bildet, durch Belichten angesammelte Ladung.
Nach dem Sensorrücksetzen führt der erste Ansteuerkreis 21 eine Steuerung zum Festlegen einer Belichtungszeit des Bildsensors 22 durch (St13) und schaltet den elektronischen Verschluss des Bildsensors 22 ein (St14). Als Ergebnis wird eine Belichtung des Bildsensors 22 mit als Reaktion auf violettes Anregungslicht emittierter und durch das Objekt reflektierter Fluoreszenz gestartet.
Nach Ablauf der Belichtungszeit, die in Schritt St13 festgelegt wurde, schaltet der erste Ansteuerkreis 21 den elektronischen Verschluss des Bildsensors 22 aus (St15) und beendet dadurch die Belichtung mit der vom Objekt als Reaktion auf das violette Anregungslicht emittierten Fluoreszenz. Gleichzeitig mit dem Ende der Belichtung beginnt der Bildprozessor 35 das Auslesen eines vom Bildsensor 22 gesendeten Fluoreszenzsignals (St16). Der Ausdruck „Fluoreszenzsignal“, wie er hier benutzt ist, meint ein Signal eines Bildes, das durch ein Belichten mit als Reaktion auf violettes Anregungslicht emittierter Fluoreszenz aufgenommen ist. Das Auslesen des Fluoreszenzsignals ist nach Ablauf einer der Anzahl von Pixeln entsprechenden Auslesezeit beendet. Nach Abschluss des Auslesens des Fluoreszenzsignals durch den Bildprozessor 35 gibt der Anzeigeprozessor 36 an den Monitor 40 Anzeigedaten eines Fluoreszenzbildes aus (das heißt eines Bildes des Objekts, aufgenommen durch ein Aufnehmen auf Grundlage der als Reaktion auf das violette Anregungslicht emittierten Fluoreszenz), erhalten aus dem Signal über sichtbares Licht. Der Monitor 40 stellt das Fluoreszenzbild dar.
Falls nach Schritt St16 ein Aufnehmen auf Grundlage von Fluoreszenz (z.B. als Reaktion auf IR-Anregungslicht emittierter Fluoreszenz) durchzuführen ist (St9: Ja), bewegt sich der Ablauf des Endoskopsystems 5 zu Schritt St10. Falls andererseits ein Aufnehmen auf Grundlage von Fluoreszenz nicht durchzuführen ist (St9: Nein), bewegt sich der Ablauf des Endoskopsystems 5 zu Schritt St17.
Falls das Aufnehmen durch das Endoskopsystem 5 zu beenden ist (St17: Ja), steuert die Steuerungsvorrichtung 31 den zweiten Ansteuerkreis 32 so, dass er die Emission sichtbaren Lichts gemäß einem Schaltsignal ausschaltet, das angibt, dass das Aufnehmen durch das Endoskopsystem 5 beendet werden sollte. Der zweite Ansteuerkreis 32 schaltet die Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht aus (St19) und beendet dadurch die Emission sichtbaren Lichts.
Falls andererseits das Aufnehmen durch das Endoskopsystem 5 (z.B. das Aufnehmen eines Signals über sichtbares Licht) fortzusetzen ist (St17: Nein), schaltet die Steuerungsvorrichtung 31 die Anregungslichtquelle (z.B. die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 oder die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333) aus (St18). Nach Schritt St18 bewegt sich der Ablauf des Endoskopsystems 5 zu Schritt St4. Obwohl sich die obige Beschreibung der Schritte St10 bis St18 auf den Fall des Verwendens der zweiten Anregungslichtquelleneinheit 333 als Anregungslichtquelle bezieht, kann natürlich die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 verwendet werden. Als weitere Alternative können beide, die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 und die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333, verwendet werden. Ob eine oder beide aus der ersten Anregungslichtquelleneinheit 332 und der zweiten Anregungslichtquelleneinheit 333 bei Schritt St10 einzuschalten sind, kann nach Bedarf durch eine Benutzerbetätigung bestimmt werden.
Wie oben beschrieben, emittiert in dem Endoskopsystem 5 gemäß der ersten Ausführungsform die Lichtquelle 33 zu einem Objekt erstes Anregungslicht (z.B. violettes Anregungslicht) in einem ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich (z.B. von 380 bis 420 nm), der ein unsichtbarer Bereich ist, und zweites Anregungslicht (z.B. IR-Anregungslicht) in einem zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich (z.B. von 730 bis 805 nm), der ein unsichtbarer Bereich ist und verschieden von dem ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich ist. Das Anregungslichtsperrfilter 23 sperrt Licht im ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich und Licht im zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich. Die Sensoreinheit SU ist auf der Austrittsseite des Anregungslichtsperrfilters 23 angeordnet und erzeugt ein Bild (d.h. ein Fluoreszenzbild) des Objekts, aufgenommen auf Grundlage von Fluoreszenz, die von dem durch jedes aus dem IR-Anregungslicht und dem violetten Anregungslicht angeregten Objekt emittiert ist. Der Anzeigeprozessor 36 gibt das von dem Objekt aufgenommene Bild zu dem Monitor 40 aus.
Mit der obigen Anordnung können in dem Endoskopsystem 5 während des Aufnehmens durch das Endoskop 10 Anregungslichtstrahlen mit solchen Wellenlängen, die mehrere fluoreszierende Substanzen (z.B. ICG und Protoporphyrin-IX) zum Fluoreszieren veranlassen, korrekt gesperrt werden. Somit kann in dem Endoskopsystem 5 sogar in einem Fall des Veranlassens einer der beiden fluoreszierenden Substanzen ICG und Protoporphyrin-IX zum Fluoreszieren die Sichtbarkeit des Fluoreszenzbildes geeignet erhöht werden, um es einem Arzt oder dergleichen zu ermöglichen, eine korrekte Beurteilung vorzunehmen, indem die Reduktion der Lichtstärke von Fluoreszenz, die von einem Objekt emittiert wird, durch ein Beseitigen des Einflusses von IR-Anregungslicht oder violettem Anregungslicht unterdrückt wird. Mit anderen Worten, in dem Endoskopsystem 5 kann ein Vorkommnis unterdrückt werden, dass eine Betrachtung eines Fluoreszenzbildes durch jedes aus IR-Anregungslicht und violettem Anregungslicht beeinträchtigt wird.
Die Lichtquelle 33 emittiert weiter sichtbares Licht. Die Sensoreinheit SU erzeugt ein Bild des Objekts, aufgenommen auf Grundlage sichtbaren Lichts in einem solchen Wellenlängenbereich, dass es durch das Anregungslichtsperrfilter 23 hindurchgeht. Mit dieser Maßnahme werden in dem Endoskopsystem 5, da gewöhnliches sichtbares Licht (was weißes Licht oder RGB-Licht genannt wird) emittiert werden kann, nicht nur ein Fluoreszenzbild, sondern auch ein Bild im sichtbaren Licht, in dem die Einzelheiten eines erkrankten Teils oder dergleichen in Farbe ausgedrückt sind, auf dem Monitor 40 dargestellt werden, wodurch ein Arzt oder dergleichen die Einzelheiten des erkrankten Teils oder dergleichen erkennen kann.
Der erste vorgegebene Wellenlängenbereich ist 380 bis 420 nm, und der zweite vorgegebene Wellenlängenbereich ist 690 bis 820 nm, die dieselben sind wie jeweilige Durchlassverbotsbänder des Anregungslichtsperrfilters 23. Mit dieser Maßnahme kann das Anregungslichtsperrfilter 23 violettes Anregungslicht in einem Wellenlängenbereich von 380 bis 420 nm sperren, wenn es durch das Objekt reflektiert ist, und auch IR-Anregungslicht in einem Wellenlängenbereich von 690 bis 820 nm sperren, wenn es durch das Objekt reflektiert ist. Somit können in dem Endoskopsystem 5 nicht nur ein Fluoreszenzbild, das auf Grundlage von durch Protoporphyrin-IX emittierter Fluoreszenz aufgenommen ist und eine hohe Sichtbarkeit aufweist, erhalten werden, weil der Einfluss violetten Anregungslichts daraus beseitigt ist, sondern auch ein Fluoreszenzbild, das auf Grundlage von durch ICG (Indocyaningrün) emittierter Fluoreszenz aufgenommen ist und eine hohe Sichtbarkeit aufweist, erhalten werden, weil der Einfluss von IR-Anregungslicht daraus beseitigt ist.
Das Anregungslichtsperrfilter 23 weist eine Kennlinie auf, bei der die Durchlässigkeit im Wellenlängenbereich von 690 bis 820 nm niedriger als oder gleich 0,1 % ist. Mit dieser Maßnahme kann das Anregungslichtsperrfilter 23 IR-Anregungslicht geeignet sperren, um ICG (Indocyaningrün) fluoreszieren zu lassen.
Die Lichtquelleneinheit 33 ist unter Verwendung einer schmalbandigen LED oder Laserdiode aufgebaut. Mit dieser Maßnahme kann in dem Endoskopsystem 5 die Lichtstärke jedes aus dem sichtbaren Licht und verschiedenen Arten von Anregungslicht erhöht sein, wodurch die Lichtstärke von sichtbarem Licht und Fluoreszenz, die durch das Objekt reflektiert ist, erhöht sein kann. Dies ermöglicht es, einen detaillierten Zustand eines erkrankten Teils oder dergleichen und eines Teils ringsum des Objekts zu betrachten. Weiter kann in dem Endoskopsystem 5, da die Lichtstärke von Anregungslicht erhöht sein kann, die Größe des Bildsensors 22 reduziert sein, und die Größe eines Spitzenteils den Endoskops 10 kann reduziert sein. Als Ergebnis kann bei dem Endoskopsystem 5 das Ausmaß des Eingriffs in einen Patienten (ein Objekt) gesenkt sein.
Das Anregungslichtsperrfilter 23 empfängt Fluoreszenz, die emittiert ist als Reaktion auf violettes Anregungslicht von Protoporphyrin-IX, das aus vorab dem Objekt verabreichter 5-Aminolävulinsäure biosynthetisiert wurde. Mit dieser Maßnahme kann in dem Endoskopsystem 5 ein Fluoreszenzbild, das auf Fluoreszenz beruht, die vom akkumuliertem Protoporphyrin-IX als Reaktion auf violettes Anregungslicht emittiert ist, und Tumor-, wie etwa Krebszellen, deutlich zeigen kann, bei gesperrtem violettem Anregungslicht aufgenommen werden, wodurch ein Fluoreszenzbild mit hoher Sichtbarkeit auf dem Monitor 40 dargestellt werden kann.
Das Anregungslichtsperrfilter 23 empfängt Fluoreszenz, die als Reaktion auf IR-Anregungslicht von ICG (Indocyaningrün) emittiert ist, das dem Objekt vorab verabreicht wurde. Mit dieser Maßnahme kann in dem Endoskopsystem 5 ein Fluoreszenzbild, das auf Fluoreszenz beruht, die von ICG (Indocyaningrün) als Reaktion auf IR-Anregungslicht emittiert wird, und das Lymphknoten deutlich zeigen kann, bei gesperrtem IR-Anregungslicht aufgenommen werden, wodurch ein Fluoreszenzbild mit hoher Sichtbarkeit auf dem Monitor 40 dargestellt werden kann. Somit kann ein Arzt oder dergleichen unter Verwendung eines Fluoreszenzbildes von beispielsweise 5-ALA (5-Aminolävulinsäure) beurteilen, ob Tumor-, wie etwa Krebszellen, vorhanden sind, und dann einwandfrei beurteilen, ob ein Lymphknoten, der nicht entfernt werden sollte, um den Tumor vorhanden ist, wodurch eine sicherere Operation unter Verwendung eines Endoskops durchgeführt werden kann.
Der Bildsensor 22 ist in einem Spitzenteil (z.B. einem Spitzenteil der Endoskopsonde 13) des Endoskops 10 angeordnet. Mit dieser Maßnahme kann in dem Endoskopsystem 5 eine Reduktion der Lichtstärke von auf den Bildsensor 22 fallender Fluoreszenz kleiner gemacht werden und die Empfangsmenge an Fluoreszenz größer gemacht werden als in einem Verfahren herkömmlicher Endoskopsysteme, in denen Licht durch eine Weiterleitungslinse und eine Lichtleitfaser zu einer proximalen Kamera geleitet wird, wodurch die Größe des zum Erlangen derselben Empfangsmenge notwendigen Bildsensors 22 reduziert sein kann. In diesem Fall kann in dem Endoskopsystem 5 die Genauigkeit der Fluoreszenzbetrachtung weiter erhöht sein.
Um ein Problem zu lösen, dass ein Fluoreszenzbetrachtungsinstrument nicht flexibel gemacht werden kann, wenn eine Weiterleitungslinse verwendet ist, kann der weiche Teil 11 hinter dem Ort des Bildsensors 22 angeordnet sein. Diese Maßnahme ermöglicht es, die in dem Endoskop 10 eingebaute Sensoreinheit SU auf einen Teil, der näher bei einem Betrachtungsteil liegt, oder in eine gewünschte Richtung zu richten.
Der diagonale Durchmesser des in der Sensoreinheit SU enthaltenen rechteckigen Bildsensors 22 beträgt 10 mm oder weniger. Mit dieser Maßnahme kann in dem Endoskopsystem 5 der Bildsensor 22 an dem Endoskop 10 angebracht sein. Sogar wenn die Größe des Bildsensors 22 kleiner als oder gleich 10 mm ist, kann in dem Endoskopsystem 5 die notwendige Genauigkeit der Fluoreszenzbetrachtung durch ein Durchführen einer Betrachtung unter Verwendung von Fluoreszenz sichergestellt sein, die emittiert wird, indem sie durch starkes Licht angeregt ist, wie etwa Laserlicht.
Die Lichtquelleneinheit 33 emittiert eins aus violettem Anregungslicht, IR-Anregungslicht und sichtbarem Licht durch ein wahlweises Schalten zu diesem gemäß einem Schaltsignal, das in die Steuerungsvorrichtung 31 eingegeben wird. Mit dieser Maßnahme kann ein Arzt oder dergleichen nach Bedarf Licht (d.h. violettes Anregungslicht, IR-Anregungslicht oder sichtbares Licht), das auf einen erkrankten Teil während einer Operation unter Verwendung eines Endoskops zu strahlen ist, ohne die Notwendigkeit der Benutzung von Fingern wählen, das heißt, unter Benutzung eines Fußes, einer Äußerung von ihm selbst oder ähnlicher Mittel, wodurch die Zweckdienlichkeit des Endoskopsystems 5 erhöht sein kann.
12 ist eine Zeichnung, die einen beispielhaften Aufbau (ein drittes Beispiel) einer Lichtquelleneinheit 33b skizziert. 13 ist eine Zeichnung, die einen beispielhaften Aufbau (ein viertes Beispiel) einer Lichtquelleneinheit 33c skizziert. 14 ist eine Zeichnung, die einen beispielhaften Aufbau (ein fünftes Beispiel) einer Lichtquelleneinheit 33d skizziert. 15 ist eine Zeichnung, die einen beispielhaften Aufbau (ein sechstes Beispiel) einer Lichtquelleneinheit 33e skizziert. In den Beschreibungen der in 12 bis 15 gezeigten Lichtquelleneinheiten 33b bis 33e sind Elemente, die identisch sind mit denen in der in 6 gezeigten Lichtquelleneinheit 33, mit denselben Symbolen versehen wie die Letzteren und sind vereinfacht beschrieben oder überhaupt nicht beschrieben; nur Unterschiede sind nachstehend beschrieben.
Wie in 12 gezeigt, weist die Lichtquelleneinheit 33b die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 und eine Lichtquelleneinheit 334 für violettes/sichtbares Licht auf. Die Wellenlänge von Licht, das von der Lichtquelleneinheit 334 für violettes/sichtbares Licht emittiert ist, liegt ein einem Bereich violetten Anregungslichts plus einem Bereich sichtbaren Lichts. Das heißt, die Lichtquelleneinheit 334 für violettes/sichtbares Licht entspricht der Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht plus der zweiten Anregungslichtquelleneinheit 333.Die Steuerungsvorrichtung 31 steuert die Lichtquelleneinheit 33b so, dass eine oder beide aus der ersten Anregungslichtquelleneinheit 332 und der Lichtquelleneinheit 334 für violettes/sichtbares Licht Licht emittieren.
Die Lichtquelleneinheit 334 für violettes/sichtbares Licht ist in ein in einem Wärmeabstrahlgehäuse 29 ausgebildetes Durchgangsloch 29z eingepasst und ist unter Verwendung einer LED 25D, die in der Lage ist, Licht im violetten Anregungslichtbereich plus im Bereich sichtbaren Lichts zu emittieren, und einer Linse OP4 aufgebaut. Eine Lichtleitfaser 27D ist durch ein Ende des Durchgangslochs 29z eingeführt, und die LED 25D ist mit dem anderen Ende des Durchgangslochs 29z gekoppelt. Von der LED 25D emittiertes Licht (das heißt, violettes Anregungslicht plus sichtbares Licht) fällt auf die Einfallsfläche der Lichtleitfaser 27D in dem Durchgangsloch 29z und wird durch die Lichtleitfaser 27D zu dem Beleuchtungsfenster 27z oder 28z (der Lichtaustrittsfläche) des Endoskops 10 geleitet. Die Lichtquelleneinheit 334 für violettes/sichtbares Licht kann mit einem ein- und ausschaltbaren Sperrfilter auf der Austrittsseite der Linse OP4 versehen sein. Dies ermöglicht es, dass die Lichtquelleneinheit 334 für violettes/sichtbares Licht nur eins aus sichtbarem Licht und violettem Anregungslicht ausgibt.
Wie in 13 gezeigt, weist die Lichtquelleneinheit 33c die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333 und eine Lichtquelleneinheit 335 für sichtbares/IR-Licht auf. Die Wellenlänge von Licht, das von der Lichtquelleneinheit 335 für sichtbares/IR-Licht emittiert ist, liegt in einem Bereich sichtbaren Lichts plus einem IR-Lichtbereich. Das heißt, die Lichtquelleneinheit 335 für sichtbares/IR-Licht entspricht der Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht plus der ersten Anregungslichtquelleneinheit 332. Die Steuerungsvorrichtung 31 steuert die Lichtquelleneinheit 33c so, dass eine oder beide aus der zweiten Anregungslichtquelleneinheit 333 und der Lichtquelleneinheit 335 für sichtbares/IR-Licht Licht emittieren.
Die Lichtquelleneinheit 335 für sichtbares/IR-Licht ist in ein in einem Wärmeabstrahlgehäuse 29 ausgebildetes Durchgangsloch 29z eingepasst und ist unter Verwendung einer Halogenlampe 25E, die in der Lage ist, Licht im Bereich sichtbaren Lichts plus im IR-Lichtbereich zu emittieren, und einer Linse OP5 aufgebaut. Eine Lichtleitfaser 27E ist durch ein Ende des Durchgangslochs 29z eingeführt, und die Halogenlampe 25E ist mit dem anderen Ende des Durchgangslochs 29z gekoppelt. Von der Halogenlampe 25E emittiertes Licht (das heißt, IR-Anregungslicht plus sichtbares Licht) fällt auf die Einfallsfläche der Lichtleitfaser 27E in dem Durchgangsloch 29z und wird durch die Lichtleitfaser 27E zu dem Beleuchtungsfenster 28z oder 28y (der Lichtaustrittsfläche) des Endoskops 10 geleitet. Die Lichtquelleneinheit 335 für sichtbares/IR-Licht ist mit einem ein- und ausschaltbaren Sperrfilter 37 versehen. Zum Beispiel sperrt das Sperrfilter 37 Licht im Bereich sichtbaren Lichts oder im IR-Anregungslichtbereich. Dies ermöglicht es, dass die Lichtquelleneinheit 335 für sichtbares/IR-Licht nur eins aus sichtbarem Licht und IR-Anregungslicht ausgibt. Alternativ kann das Sperrfilter 37 so ausgelegt sein, dass es Licht in einem violetten Anregungslichtbereich sperrt. Dies ermöglicht es, dass die Lichtquelleneinheit 335 für sichtbares/IR-Licht sichtbares Licht und IR-Anregungslicht in einem Zustand emittiert, in dem Licht im violetten Anregungslichtbereich zuverlässig beseitigt ist.
Wie in 14 gezeigt, weist die Lichtquelleneinheit 33d eine Lichtquelleneinheit 336 für violettes/sichtbares/IR-Licht auf. Die Wellenlänge von Licht, das von der Lichtquelleneinheit 336 für violettes/sichtbares/IR-Licht emittiert ist, liegt in einem violetten Lichtbereich, einem Bereich sichtbaren Lichts plus einem IR-Lichtbereich. Das heißt, die Lichtquelleneinheit 336 für violettes/sichtbares/IR-Licht entspricht der Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht, der zweiten Anregungslichtquelleneinheit 333 plus der zweiten Anregungslichtquelleneinheit 333.
Die Lichtquelleneinheit 336 für violettes/sichtbares/IR-Licht ist unter Verwendung einer Xenonlampe 25F, einer Linse OP6 und von Sperrfiltern 38A und 38B aufgebaut. Von der Xenonlampe 25F emittiertes Licht (das heißt, violettes Anregungslicht, IR-Anregungslicht plus sichtbares Licht) fällt über die Linse OP6 auf die Einfallsfläche einer Lichtleitfaser 27 und wird durch die Lichtleitfaser 27 zu dem Beleuchtungsfenster 27z, 28z oder 28y (der Lichtaustrittsfläche) des Endoskops 10 geleitet.
Die Sperrfilter 38A und 38B, die verschiedene Kennlinien aufweisen, sperren Lichtstrahlen in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen. Da jedes der Sperrfilter 38A und 38B ausgelegt ist, ein- und ausschaltbar zu sein, kann die Lichtquelleneinheit 33d Licht in einem erwünschten Wellenlängenbereich emittieren. Mit diesem Schalten kann die Lichtquelleneinheit 33d gemäß einer Benutzerbetätigung beispielsweise eins, zwei oder alle aus violettem Anregungslicht, IR-Anregungslicht und sichtbarem Licht emittieren. Dieses Schalten erfolgt beispielsweise durch ein Einfügen oder Entfernen der Sperrfilter 38A und 38B durch einen Benutzer. Das heißt, jedes der Sperrfilter 38A und 38B wird zwischen die Xenonlampe 25F und die Linse OP6 gesetzt, falls seine Funktion benutzt werden soll, und wird entfernt, falls seine Funktion nicht benutzt werden soll. Als weiteres Beispiel kann jedes der Sperrfilter 38A und 38B mit einer Verschlussvorrichtung oder einer Rotationsvorrichtung versehen sein und kann durch eine dieser Vorrichtungen ein- und ausgeschaltet werden. Dieses Schalten kann gemäß einer Anweisung von der Steuerungsvorrichtung 31 durchgeführt werden.
Eins oder beide der Sperrfilter 38A und 38B können als ein Bandpassfilter ausgeführt sein, das Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich durchlässt. Weiter können drei oder mehr Filter (z.B. ein Bandpassfilter zum Durchlassen sichtbaren Lichts, ein Bandpassfilter zum Durchlassen von IR-Licht und ein Bandpassfilter zum Durchlassen von violettem Licht) zwischen der Xenonlampe 25F und der Linse OP6 angeordnet sein.
Wie in 15 gezeigt, sind, wie in dem in 6 gezeigten Fall, in der Lichtquelleneinheit 33e eine Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht, eine erste Anregungslichtquelleneinheit 332 und eine zweite Anregungslichtquelleneinheit 333 in ein Wärmeabstrahlgehäuse 29 so eingepasst und daran befestigt, dass sie annähernd parallel zueinander stehen. Der Unterschied besteht darin, dass beide, die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 und die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333, in 15 IR-Anregungslicht emittieren. Jedoch unterscheiden sich die beiden Arten von IR-Anregungslicht voneinander in der Wellenlänge. Eine Laserdiode 25B1 der ersten Anregungslichtquelleneinheit 332 emittiert IR-Anregungslicht mit einer Wellenlänge von 780 nm, das über eine Linse OP7, eine Lichtleitfaser 27B1 und das Beleuchtungsfenster 27z, 28z oder 28y ausgegeben wird. Eine Laserdiode 25B2 der zweiten Anregungslichtquelleneinheit 333 emittiert IR-Anregungslicht mit einer Wellenlänge von 808 nm über eine Linse OP8 und eine Lichtleitfaser 27B2 aus dem Beleuchtungsfenster. Die Steuerungsvorrichtung 31 steuert die Lichtquelleneinheit 331 für sichtbares Licht, die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 und die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333, sodass eine, zwei oder sie alle Licht emittieren.
Mit der ersten Anregungslichtquelleneinheit 332 und der zweiten Anregungslichtquelleneinheit 333, die IR-Anregungslichtstrahlen mit unterschiedlichen Wellenlängen emittieren, ermöglicht es die Lichtquelleneinheit 33e, IR-Anregungslicht zu wählen, dessen Wellenlänge für eine Situation geeignet ist. Wenn beispielsweise die Empfindlichkeit von Fluoreszenz, die als Reaktion auf von der ersten Anregungslichtquelleneinheit 332 emittiertem IR-Anregungslicht emittiert wird, niedrig ist, kann die Lichtquelleneinheit 33e ein Umschalten vornehmen, sodass die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333 anstelle der ersten Anregungslichtquelleneinheit 332 IR-Anregungslicht emittiert. Alternativ kann die Lichtquelleneinheit 33e so gesteuert werden, dass die erste Anregungslichtquelleneinheit 332 und die zweite Anregungslichtquelleneinheit 333 gleichzeitig Licht emittieren. Da IR-Anregungslicht von mehreren Lichtquellen emittiert wird, ist die Lichtmenge erhöht, und daher kann der Bildsensor 22 ein Fluoreszenzbild mit hoher Empfindlichkeit erfassen.
Wie in dem in 7 gezeigten zweiten Beispiel kann jedes der oben beschriebenen dritten bis sechsten Beispiele der Lichtquelleneinheit 33 so eingerichtet sein, dass Lichtstrahlen auf eine einzige Lichtleitfaser konvergieren, indem ein Teil der sie bildenden Lichtquelleneinheiten geneigt ist. Weiter kann jede oben erwähnte Laserdiode durch eine andere Art von Lichtquelle ersetzt sein, wie etwa eine LED.
Obwohl die verschiedenen Ausführungsformen oben unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben sind, versteht es sich von selbst, dass die Offenbarung nicht auf die Beispiele der Offenbarung eingeschränkt ist. Es ist klar, dass Fachleute verschiedene Änderungen, Modifikationen, Ersetzungen, Hinzufügungen, Weglassungen oder Äquivalente innerhalb des Geltungsbereichs der Ansprüche ersinnen könnten und dass diese natürlich in den technischen Geltungsbereich der Offenbarung fallen. Bestandteile der oben beschriebenen verschiedenen Ausführungsformen können nach Bedarf kombiniert werden, ohne vom Erfindungsgeist und Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen.
Obwohl die oben beschriebene erste Ausführungsform als Ausgabevorrichtung den Monitor verwendet, der auf seinem Bildschirm ein Fluoreszenzbild und ein Bild im sichtbaren Licht darstellen kann, ist die Ausgabevorrichtung nicht auf einen Monitor beschränkt. Die Ausgabevorrichtung kann ein Drucker, der auf seinen Bildschirm ein Fluoreszenzbild und ein Bild im sichtbaren Licht drucken kann, eine Signalausgabevorrichtung, die ein Bildsignal jedes aus einem Fluoreszenzbild und einem Bild im sichtbaren Licht ausgeben kann, und eine Speichervorrichtung sein, die Bilddaten jedes aus einem Fluoreszenzbild und einem Bild im sichtbaren Licht auf einem Aufzeichnungsmedium speichern kann.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform kann der Monitor 40 so ausgelegt sein, dass er Grafiken wie in 9 und 10 gezeigt darstellen kann. In diesem Fall kann die Lichtmenge (Photonenanzahl) auf der vertikalen Achse entweder in einer linearen Skala oder einer logarithmischen Skala aufgetragen sein. Im Falle einer logarithmischen Skala können eine Kurve von LED-Licht mit einem kleinen Spitzen-Lichtmengenwert und eine Kurve von Laserlicht mit einem großen Spitzen-Lichtmengenwert dynamisch in derselben Grafik dargestellt werden. Weiter kann die Lichtmenge jeder Grafik ein relativer Wert sein. (Z.B. ist einem Maximum einer von mehreren Spitzen mehrerer Laserlichtkurven ein relativer Wert von „100“ zugeordnet.)
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform können die Prozessoren, wie etwa die Steuerungsvorrichtung 31, der Bildprozessor 35 und der Anzeigeprozessor 36, im physischen Sinne beliebig gestaltet sein. Die Verwendung eines programmierbaren Prozessors kann den Freiheitsgrad beim Entwerfen jedes Prozessors erhöhen, weil Einzelheiten des von ihm ausgeführten Ablaufs durch ein Ändern eines Programms verändert werden können. Jeder Prozessor kann im physischen Sinn entweder als einzelner Halbleiterchip oder als mehrere Halbleiterchips ausgebildet sein. Wo ein Prozessor als mehrere Halbleiterchips ausgebildet ist, können einzelne in der ersten Ausführungsform durchgeführte Steuerungen durch verschiedene Halbleiterchips verwirklicht werden. In diesem Fall können die mehreren Halbleiterchips betrachtet werden, als bildeten sie einen einzigen Prozessor. Jeder Prozessor kann durch einen Halbleiterchip und Elemente (z.B. Kondensatoren) mit anderen Funktionen ausgebildet sein. Ein einzelner Halbleiterchip kann so ausgebildet sein, dass er die Funktion eines Prozessors und andere Funktionen ausübt. Mehrere Prozessoren können in einen einzigen Prozessor integriert sein.
Die vorliegende Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-081437 , eingereicht am 20. April 2018, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die vorliegende Offenbarung ist nutzbar beim Schaffen von Endoskopsystemen und Fluoreszenzbildausgabeverfahren, die Anregungslichtstrahlen geeignet sperren, die unterschiedliche Wellenlängen aufweisen, um mehrere fluoreszierende Substanzen zum Fluoreszieren zu veranlassen, und dadurch die Sichtbarkeit eines auf Grundlage von Fluoreszenz aufgenommenen Bildes zu verbessern durch ein Unterdrücken der Reduktion der Lichtstärke von Fluoreszenz, die von einem Objekt emittiert wird, ungeachtet dessen, welche fluoreszierende Substanz zum Fluoreszieren gebracht ist.
Bezugszeichenliste

5:: Endoskopsystem
10:: Endoskop
11:: Weicher Teil
12:: Harter Teil
13:: Endoskopsonde
16:: Steckereinheit
21:: Erster Ansteuerkreis
22:: Bildsensor
23:: Anregungslichtsperrfilter
24:: Optisches System
25A, 25B, 25C:: Laserdiode
25D:: LED
25E:: Halogenlampe
25F:: Xenonlampe
27A, 27B, 27C, 27D, 27E:: Lichtleitfaser
29:: Wärmeabstrahlgehäuse
30:: Videoprozessor
31:: Steuerungseinrichtung
32:: Zweiter Ansteuerkreis
33:: Lichtquelleneinheit
35:: Bildprozessor
36:: Anzeigeprozessor
40:: Monitor
331:: Lichtquelleneinheit für sichtbares Licht
332:: Erste Anregungslichtquelleneinheit
333:: Zweite Anregungslichtquelleneinheit
334:: Lichtquelleneinheit für violettes/sichtbares Licht
335:: Lichtquelleneinheit für sichtbares/IR-Licht
336:: Lichtquelleneinheit für violettes/sichtbares/IR-Licht

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

JP 2018042676 A [0003]
JP 2018081437 [0110]

Claims

Endoskopsystem, umfassend: eine Lichtquelle, die zu einem Objekt erstes Anregungslicht in einem ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich, der ein unsichtbarer Bereich ist, und zweites Anregungslicht in einem zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich emittiert, der ein unsichtbarer Bereich ist und verschieden ist von dem ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich; ein optisches Filter, das Licht im ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich und Licht im zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich sperrt; eine Sensoreinheit, die auf einer Austrittsseite des optischen Filters angeordnet ist und ein Bild des Objekts erzeugt, das auf Grundlage von Fluoreszenz aufgenommen wird, die von dem durch jedes aus dem ersten Anregungslicht und dem zweiten Anregungslicht angeregten Objekt emittiert wird; und eine Ausgabeeinheit, die das von dem Objekt aufgenommene Bild zu einem Monitor ausgibt.
Endoskopsystem nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle weiter sichtbares Lichtemittiert; und die Sensoreinheit ein Bild des Objekts erzeugt, aufgenommen auf Grundlage sichtbaren Lichts in einem Wellenlängenbereich, der durch das optische Filter hindurchgeht.
Endoskopsystem nach Anspruch 1, wobei der erste vorgegebene Wellenlängenbereich 380 bis 420 nm ist, und der zweite vorgegebene Wellenlängenbereich 690 bis 820 nm ist.
Anspruch 3, wobei das optische Filter eine Kennlinie aufweist, bei der eine Durchlässigkeit im Wellenlängenbereich von 690 bis 820 nm niedriger als oder gleich 0,1 % ist.
Endoskopsystem nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle ausgelegt ist, eine schmalbandige LED oder eine Laserdiode zu verwenden.
Endoskopsystem nach Anspruch 1, wobei das optische Filter Fluoreszenz empfängt, die emittiert wird von vorab dem Objekt verabreichter 5-Aminolävulinsäure als Reaktion auf das erste Anregungslicht.
Endoskopsystem nach Anspruch 6, wobei das optische Filter Fluoreszenz empfängt, die emittiert wird von vorab dem Objekt verabreichtem Indocyaningrün als Reaktion auf das zweite Anregungslicht.
Endoskopsystem nach Anspruch 1, wobei die Sensoreinheit in einem Spitzenteil des Endoskops angeordnet ist.
Endoskopsystem nach Anspruch 8, wobei ein diagonaler Durchmesser eines in der Sensoreinheit enthaltenen Bildsensors 10 mm oder weniger beträgt.
Endoskopsystem nach Anspruch 2, wobei die Lichtquelle eins aus dem ersten Anregungslicht, dem zweiten Anregungslicht und dem sichtbaren Licht durch ein wahlweises Schalten zu diesem gemäß einem Schaltsignal emittiert.
Fluoreszenzbildausgabeverfahren, verwendet in einem Endoskopsystem, wobei das Fluoreszenzbildausgabeverfahren die Schritte umfasst: Emittieren von erstem Anregungslicht in einem ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich, der ein unsichtbarer Bereich ist, und zweitem Anregungslicht in einem zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich, der ein unsichtbarer Bereich ist und verschieden ist von dem ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich, durch eine Lichtquelle zu einem Objekt; Unterbrechen von Licht in dem ersten vorgegebenen Wellenlängenbereich oder Licht in dem zweiten vorgegebenen Wellenlängenbereich durch ein optisches Filter; Erzeugen durch eine Sensoreinheit, die auf der Austrittsseite des optischen Filters angeordnet ist, eines Bildes des Objekts, das auf Grundlage von Fluoreszenz aufgenommen wird, die von dem durch das erste Anregungslicht oder das zweite Anregungslicht angeregten Objekt emittiert wird; und Ausgeben des von dem Objekt aufgenommenen Bildes zu einem Monitor.