JP7143320B2 - 内視鏡撮像環境において照明を提供するためのシステム、方法、及びデバイス - Google Patents

Description

本開示は、概して内視鏡撮像に関し、より具体的には、内視鏡撮像環境において照明を提供するためのシステム、方法、及びデバイスに関する。

従来の内視鏡システムは、光ファイバの束を使用して光エネルギーをシーンに伝送して、画像を捕捉するのに十分な光を画像センサに提供する。残念ながら、従来の内視鏡システムは高価であり、したがって、それらの購入のコストを正当化するために複数回使用されなければならない。しかしながら、同時に、従来の内視鏡システムは、滅菌もされなければならず、それにより以前の患者からの残留物が後続の患者に感染しないようにする。したがって、内視鏡システムが完全に滅菌されることを確実にするために、再利用可能な内視鏡システムのためにかなりの安全対策を確立しなければならず、従来の内視鏡システムのコストを更に増加させる。

従来の内視鏡システムの別の重大な問題は、内視鏡システムの少なくともいくつかの部分が患者に挿入されるため、より大きな直径部が周囲の組織に損傷を引き起こすか、又は患者の不快感を引き起こすことである。例えば、関節鏡下環境では、内視鏡システムの一部が患者の膝に挿入されることがある。より大きな直径部はより大きな創傷をもたらし、それは患者の回復に悪影響を及ぼす。同様に、別の環境では、患者は、患者の体内のオリフィスを通して内視鏡検査を必要とすることがある。より大きな直径部は、患者に対して不快感の増加をもたらし、不十分な品質の検査又は画像を完成させて、検査からの任意の情報を確認することをできなくする可能性がある。

したがって、安価な部品及び技術的に実行可能な限り小さな部品の両方を有する内視鏡システムを提供することが望ましい。このようにして、内視鏡システムは、一回の使用後に廃棄することができ、組織損傷及び／又は患者への不快感をより少なくすることができる。

内視鏡システムが本明細書に開示される。内視鏡システムは、画像センサ、エミッタ、及び電磁放射線ドライバを含むことができる。画像センサは、画素アレイを含み、画素アレイによって受信された電磁放射線に基づいて画像の画素データを生成して読み出すように構成される。画素アレイは、画素データを読み出すための複数のラインを含む。画素アレイは、画素アレイ内の画素データの全ての複数のラインを読み出すための時間長である読み出し期間も有する。エミッタは、画像センサによって観察されたシーンの照明のために電磁放射線を放射するように構成される。電磁放射線ドライバは、エミッタによる放射を駆動するように構成される。電磁放射線ドライバは、画像センサの画素アレイの読み出し期間の約１０％～約２５％パーセント以下のジッタ仕様を含む。

内視鏡撮像のための方法も、本明細書に開示される。この方法は、画像センサの画素アレイによって受信された電磁放射線に基づいて画像の画素データを生成して読み出すことを含むことができる。画素アレイは、画素データを読み出すための複数のラインを含むことができる。画素アレイ内の画素データの全ての複数のラインを読み出すための時間長は、読み出し期間を含む。この方法は、エミッタを使用して電磁放射線を放射することも含むことができる。この方法は、画像センサによって観察されたシーンを、エミッタから放射された電磁放射線で照明することを更に含むことができる。この方法は、電磁放射線ドライバを使用して、エミッタによる放射を駆動することを更に含むことができる。電磁放射線ドライバは、画像センサの画素アレイの読み出し期間の約１０％～約２５％パーセント以下のジッタ仕様を含む。

一実施形態に係る、光不足環境に照明を提供するためのシステムを示す概略図である。 一実施形態に係る、制御信号と放射光との間の遅延及び／又はジッタのグラフ図である。 一実施形態に係る、不均一な光分布を有する７本のファイバを有するファイバ束の断面を示す。 一実施形態に係る、トップハットプロファイル及びガウスプロファイルのグラフ図である。 一実施形態に係る、複数のエミッタを有する光源を示す概略ブロック図である。 別の実施形態に係る、複数のエミッタを有する光源を示す概略ブロック図である。 更に別の実施形態に係る、複数のエミッタを有する光源を示す概略ブロック図である。 一実施形態に係る、光ファイバからの光出力を示す概略側面図である。 一実施形態に係る、出力端部におけるファイバ束のファイバの照準を示す概略図である。 一実施形態に係る、ガラスファイバを使用した光の出力を示す概略図である。 一実施形態に係る、出力で拡散器を使用した光の出力を示す概略図である。 一実施形態に係る、光不足環境における撮像シーンに光を提供するための方法を示す概略フローチャート図である。 別の実施形態に係る、光不足環境における撮像シーンに光を提供するための方法を示す概略フローチャート図である。 別の実施形態に係る、光不足環境における撮像シーンに光を提供するための方法を示す概略フローチャート図である。 更に別の実施形態に係る、光不足環境における撮像シーンに光を提供するための方法を示す概略フローチャート図である。 一実施形態に係る、出力で拡散器を介して出力する単一の光ファイバを示す概略図である。 は、一実施形態に係る、光不足環境に照明を提供するためのシステムを示す概略図である。

光学画像センサ（可視光ＣＭＯＳ又はＣＣＤ又は他の撮像アレイなど）を用いた光不足環境における撮像は、一般的に人工照明を必要とする。内視鏡撮像に関して、内視鏡は、患者の体内に挿入され得る管状部材を含むことが多い。管腔の先端部は、光を収集し、患者の体内のシーンの画像を捕捉するための撮像センサ又は他の光学構成要素を含むことができる。内視鏡は、体内で又は医療手術中の使用のために、無菌でなければならない。十分に低い価格を有する内視鏡又は内視鏡構成要素を使い捨て又は再利用可能な構成要素として使用することができ、それは、滅菌又は状態又は再利用可能な構成要素を滅菌又は管理する際に病院又は医療従事者が必要とするコスト及び労力を低減することができる。

本開示は、光不足環境における撮像のために経費を削減し、かつ／又は画質を改善する、内視鏡撮像環境における照明を提供するシステム、方法、及びデバイスを提示する。本明細書に開示さる方法、システム、及びデバイスは、以下のうちの１つ以上で説明及び提示されている教示、技術、又は機能のいずれかと組み合わせて、又はそれらの代替として使用することができる。（１）米国特許出願公開第２０１４／０１６３３１９（Ａ１）号、（２）米国特許第９，５０９，９１７号、及び（３）米国特許第９，５１６，２３９号、これらの全ては、それらの全体が参照により本明細書に組み込まれる。

本開示の実施形態と一致するシステム及び方法の詳細な説明を、以下に提供する。いくつかの実施形態が記載されているが、本開示はいずれか１つの実施形態に限定されず、代わりに多数の代替形態、修正形態、及び均等物を包含することが理解されるべきである。更に、本明細書に開示される実施形態の完全な理解を提供するために、以下の説明において多数の特定の詳細が記載されているが、いくつかの実施形態は、これらの詳細の一部又は全てを伴わずに実施され得る。更に、明確さの目的のために、関連技術において公知の特定の技術資料は、本開示を不必要に曖昧にすることを避けるために詳細には説明されていない。

図面に移ると、図１は、内視鏡撮像のためなどの、光不足環境に照明を提供するためのシステム１００を示す概略図である。システム１００は、光源１０２、コントローラ１０４、ジャンパ導波管１０６、カプラ１０８、管腔導波管１１０、管腔１１２、及び付随する光学構成要素を有する画像センサ１１４を含む。光源１０２は、ジャンパ導波管１０６及び管腔導波管１１０を通って進む光を生成して、管腔１１２の遠位端部においてシーンを照明する。管腔１１２は、処置又は検査中など、撮像のために患者の体内に挿入されてもよい。光は、破線１１６によって示されるように出力される。光によって照明されるシーンは、画像センサ１１４を使用して捕捉され、医師又は他の医療従事者に対して表示され得る。コントローラ１０４は、照明がシーンに提供されるときを制御するために制御信号を光源１０２に提供することができる。画像センサ１１４がＣＭＯＳセンサを含む場合、ブランキング期間として知られるものの間、画像センサ１１４の読み出し期間の間に、一連の照明パルスで、光がシーンに周期的に提供されてもよい。したがって、光は、画像センサ１１４の画素アレイ内の画像画素の読み出し期間への重複を回避するように、制御された方法でパルス化されてもよい。

一実施形態では、管腔導波管１１０は複数の光ファイバを含む。光ファイバは、管腔導波管１１０、及び／又は内視鏡の他の部分の廃棄を可能にするために、プラスチックなどの低コストの材料で作成することができる。ジャンパ導波管１０６は、光源１０２に恒久的に取り付けることができる。例えば、ジャンパ導波管１０６は、光源１０２内のエミッタから光を受光し、その光をカプラ１０８の位置で管腔導波管１１０に提供することができる。一実施形態では、ジャンパ導波管１０６は、１つ又は２つ以上のガラスファイバを含むことができる。ジャンパ導波管は、光を管腔導波管１１０に案内するための任意の他のタイプの導波管を含むことができる。カプラ１０８は、ジャンパ導波管１０６を管腔導波管１１０に連結し、ジャンパ導波管１０６内の光を管腔導波管１１０に通過させることができる。一実施形態では、管腔導波管１１０は、いずれの介在するジャンパ導波管１０６なしに光源に直接連結されてもよい。

図２は、制御信号２０２と放射光２０４との間の遅延及び／又はジッタのグラフ図を示す。制御信号２０２は、コントローラ１０４又は図１の光源１０２内のドライバなどのコントローラ又は駆動回路に提供される信号を表すことができる。図示のように、制御信号２０２がハイになる（例えば、オンになる）ことと光が放射されること２０４との間にｔ１の遅延がある。制御信号２０２がローになる（例えば、オフになる）ことと光が放射されること２０４との間には、ｔ２の遅延がある。例えば、遅延ｔ１及びｔ２は、いくつかの一定の遅延、並びにコントローラ及び／又はドライバにおけるジッタの量から生じるいくつかの非一定の変動を含むことができる。システム又はデバイスにおけるジッタ又は変動の量は、ジッタ仕様（ジッタスペック）によって記載される。例えば、ｔ１が１マイクロ秒の値を有する場合、ｔ２は１マイクロ秒プラス又はマイナスコントローラ又はドライバのジッタスペックの値を有することができる。

ジッタはシステム又はユーザの制御下にないため、ジッタスペックは、存在し得る予測不可能な時間変動の量を表す。光のパルスに対してジッタが大きすぎると、画質又は画像輝度のばらつきの大幅な低減がもたらされ得る。例えば、ビデオ内視鏡システムでは、ビデオ又は一連の画像内の異なるライン又はフレームは、異なる輝度を有することができ、フリッカ及び全体的なビデオ又は画像の質の低下を招く。例えば、コントローラが光パルスの１０％のジッタスペックを有する場合、光パルスは、その所望の長さの９０％からその所望の長さの１１０％まで変化し得る。これは、最大３分の１の、ビデオ内の画像間又は画像のライン間の輝度の変動をもたらす可能性がある。更に、大きなジッタスペックは、読み出し中に光の放射をもたらす可能性がある。読み出し中に光が放射される場合、画素とラインとの間の著しい変動が画質を低下させ得る。例えば、図２Ｄを及び米国特許出願公開第２０１４／０１６３３１９（Ａ１）号の関連説明を参照されたい。したがって、ジッタスペックが十分に大きい場合、パルスは、画像センサ１１４の読み出し時間期間に重複することを回避するために、サイズが制限され得る。パルスサイズの限界は、フレームレートの低減（捕捉された画像間の時間の増加又はより大きなブランキング期間）を必要とするか、又は輝度の低下をもたらす場合があり、それは、画像センサ１１４が詳細な画像を捕捉する能力を低下させ得る。

一実施形態では、図１のようなコントローラ１０４は、輝度又は画質のばらつきを低減するのに十分小さなジッタスペックを有する。一実施形態では、ドライバは、約１マイクロ秒以下の許容差又はジッタスペックを有さなければならない。一実施形態では、ドライバの許容差又はジッタスペックは約５０ナノ秒である。低減されたジッタスペックは、コントローラ又はドライバにおけるより高いクロックレート又はより正確なクロックで達成され得る。一実施形態では、ジッタスペックは、画像センサが１つのライン（例えば、行又は列）を読み出すのにかかる時間よりも短い。例えば、ＣＭＯＳアレイは、行又は列毎にアレイラインから画素を読み出すことができる。一実施形態では、ジッタスペックは、画像センサが単一の画素を読み出すのにかかる時間よりも短い。一実施形態では、ジッタスペックは、画像センサの画素アレイの読み出し期間の１０％～２５％以下であるか、又は画素センサが画素アレイ内の全てのラインを読み出すのにかかる時間であり得る。一実施形態では、ジッタスペックは、画像センサの画素アレイの読み出し期間の約１０％～約２５％以下であるか、又は画素センサが画素アレイ内の全てのラインを読み出すのにかかる時間であり得る。例えば、合計４００本のラインを含む画素アレイでは、ジッタスペックは、画素アレイ内の４００本のラインのうちの４０～１００本のラインを読み出すのに必要な時間以下である。したがって、捕捉される光の変動量は、画像のフリッカを低減するために、及び／又は読み出し期間の間にできるだけ多くの光を提供するために、十分に低くすることができる。例えば、低ジッタスペックでは、発光をオフにするための制御信号を、読み出し期間が始まる時刻に近接して設けることができる。したがって、ドライバのジッタスペック及び許容値の低減は、光パルス方式でアーチファクトを引き起こす許容されない駆動の問題を解決する。

一実施形態では、カメラ制御ユニット（ＣＣＵ）は、読み出し期間への重複を回避するためにコントローラ又は光源に信号を提供することができる。例えば、ＣＣＵは、コントローラ又は光源に信号を送信するタイミングを判定して、画素アレイ内のオプティカルブラック画素ではない画素の読み出しに重複することを回避することができる。一実施形態では、ＣＣＵは、読み出し期間に重複せずに光が放射される時間量を最大化することができる。

図３は、７本のファイバを有するファイバ束３００の断面を示す。ファイバの数は例示であり、任意の数のファイバを使用することができる。一実施形態では、ファイバの数はファイバ束の断面積を低減するために制限される。内視鏡管腔の断面積は重要であり得るので、ファイバの数は、小さな断面積を可能にするとともに十分な光分散を提供する多数のファイバに基づくことができる。一実施形態では、ファイバ束は２～１５０本のファイバを含むことができる。より少数のファイバは、ファイバ束を運ぶために必要とされる費用及び／又は必要な断面積を低減することができる。しかしながら、ファイバの数が増加すると、冗長性が向上する。一実施形態では、ファイバ束は５～１００本のファイバを含む。一実施形態では、ファイバ束は５～５０本のファイバを含む。一実施形態では、ファイバ束は７～１５本のファイバを含む。一実施形態では、ファイバ束は７本のファイバを含む。より少数のファイバが使用されるとき、各ファイバが同じ量の光及び／又は同じ量の特定の色の光を受光することが望ましい場合がある。例えば、ファイバ束に提供された光がほとんど中心にある場合、中心ファイバは電磁エネルギーの大部分を受け取る可能性がある。したがって、撮像シーンは色又は輝度によって不均一に照明される可能性がある。

図３は、より多くの又はほとんどの電磁エネルギーを有する中心ファイバ３０２を示す。更に、１つのファイバに他のファイバよりも多くの光が入ると、ファイバ内を搬送できる総光量（電力）が減少する。例えば、あるエネルギーレベル又は強度を超える光がファイバに提供される場合、ファイバは、ファイバの融解又は他の形で動作不能になることがあるバーンアウト限界又は他の限界を有することがある。したがって、光がファイバにわたってより均一に分配される場合、シーンにおける電力及び照明の増加が可能である。

一実施形態では、ファイバ束３００に光を提供する光源は、ファイバ束に提供する前に１つ又は２つ以上の色の光を混合することができる。例えば、光源１０２、ジャンパ導波路１０６、及び／又はカプラ１０８は、光を管腔導波管１１０に提供する前に、光を均一に混合することができる。一実施形態では、光源は、第１の波長の光を放射する第１のレーザエミッタ及び第２の波長の光を放射する第２のレーザエミッタを含むことができる。光源は、第１のレーザエミッタ及び第２のレーザエミッタからの光を同じ又は実質的に同じ角度でジャンパ導波管１０６（又は他の導波管）に入射させることによって、光を混合することができる。光源を互いに同じ角度に配置することによって、同じ又は実質的に同じ角度を達成することができる。一実施形態では、ダイクロイックミラーは、１つの色（又は波長）の光を反射し、別の色（又は波長）の光を透過することによって、同じ又は実質的に同じ角度を可能にし得る。一実施形態では、光源は、図１の管腔導波路１１０などの光ファイバケーブルに入る前に光を混合するために、拡散器、混合ロッド、レンズ、又は他の光学構成要素を含むことができる。

一実施形態では、ファイバ束３００に光を提供する光源は、均一に分布した光強度を導波管に提供することができる。一実施形態では、導波路に対して光が収集される領域内の光のピーク強度は、領域にわたる光の平均強度と実質的に同じであるか、又はそれに近い場合がある。例えば、収集領域に提供される光は、各ファイバが同じか若しくは類似の強度の光を収集及び／又は受光するように、トップハットプロファイルを有することができる。光源は、収集領域の表面に対してある角度でレーザ光を提供することによってトップハットプロファイルを提供又は近似することができる。例えば、エミッタは、ガウス分布又は他の非一定の強度プロファイルを有し得る。収集領域に対してエミッタを傾斜させることによって、ガウスプロファイルは、より一定に又はトップハットプロファイルに平坦化され得る。トップハットプロファイルは、レンズ、拡散器、混合ロッドなどを使用して生成することもできる。

図４は、トップハットプロファイル４０２及びガウスプロファイル４０４をグラフで示す。横軸は水平距離を表し、縦軸は光強度を表す。ライン４０６は、収集領域又はファイバ束の境界又は幅を表す。ライン４０８は、ファイバ又は他の導波管に対するバーンアウトレベルを表す。例えば、ライン４０８はプラスチックファイバのバーンアウトレベルを表すことができる。ガウスプロファイル４０４では、光の大部分が中心ファイバで終端する。光の大部分は中心ファイバにあるため、他のファイバは、バーンアウトレベルよりもはるかに低い場合がある。トップクハットプロファイルでは、バーンアウトレベルの近くであるかそれより下であるかにかかわらず、全てのファイバは同じレベルにある。例えば、トップハットプロファイル４０２では、各束を、任意の単一のファイバのバーンアウトの危険なしにバーンアウトの近くに配置することができるので、ファイバ束によって運ばれるエネルギーの総量を著しく増加させることができる。例えば、ガウスロファイル４０４では、総電力量の増加は、エッジファイバがバーンアウトレベルよりもはるかに低い状態で、バーンアウトレベルを著しく超える中心ファイバをもたらし得る。図４は、トップハットプロファイルを使用して、個々のファイバのいずれかがバーンアウトに達する前に、より多くの電力を供給できることを明確に示している。例えば、ガウスプロファイル４０４及びトップハットプロファイル４０２は、ファイバ束に同量のワット数を提供することができるが、トップハットプロファイル４０２は、バーンアウトに達する前に依然としてかなり増加させることができる。したがって、プラスチックファイバを使用して送達される総光量の著しい改善を達成することができる。場合によっては、ファイバ束によって運ばれるワット数の５０％以上の増加が達成され得る。一実施形態では、プラスチックファイバは、それを超えるとプラスチックファイバへの損傷が生じる可能性がある、１つ又は２つ以上のエミッタによって放射される光／電磁エネルギーに対するバーンアウトエネルギーレベルを有することができ、ここで、光エネルギーは、複数のプラスチックファイバにわたって発散され、より多くのエネルギー量が、プラスチックファイバを含むファイバ束によって、プラスチックファイバのいずれにおいてもバーンアウトエネルギーレベルに達することなく、運ばれることを可能にする。

一実施形態では、混合及びトップハットプロファイルは、プラスチックファイバ束と共に使用するための光源によって実施されてもよい。例えば、光源１０２及び／又はジャンパ導波管１０６はプラスチック導波管を含まなくてもよい。しかしながら、光源１０２は、管腔導波管１１０においてプラスチックファイバ束などのファイバ束と共に使用することを可能にするために混合及びトップハットプロファイルを提供してもよい。一実施形態では、混合及び／又はトップハットプロファイルを使用することにより、異なる材料間（例えば、拡散器からガラスファイバへ、プラスチックファイバへ、及び／又はガラスファイバ若しくは拡散器へ戻る）の間で光を移動させるときに発生し得る損失を考慮して、より大きな電力送達を可能にすることができる。例えば、より大きな電力送達は、以前の又は後続の移行における損失を相殺することができ、それによって、照明のために十分な光を依然としてシーンに提供することができる。

図５～図７は、複数のエミッタを有する光源５００を示す概略ブロック図である。図５に関して、エミッタは、第１のエミッタ５０２、第２のエミッタ５０４、及び第３のエミッタ５０６を含む。エミッタ５０２、５０４、及び５０６は、異なる波長を有する光を放射する１つ又は２つ以上のレーザエミッタを含むことができる。例えば、第１のエミッタ５０２は、青色レーザと一致する波長を放射し、第２のエミッタ５０４は、緑色レーザと一致する波長を放射し、第３のエミッタ５０６は、赤色レーザと一致する波長を放射することができる。エミッタ５０２、５０４、５０６は、導波管、レンズ、又は、図１のジャンパ導波管１０６若しくは管腔導波管１１０などの導波管に光を収集及び／若しくは提供するための他の光学構成要素の位置であり得る収集領域５０８に向けてレーザを放射する。

図５の実施形態では、エミッタ５０２、５０４、５０６はそれぞれ、異なる角度でレーザ光を収集領域５０８に送達する。角度の変動は、電磁エネルギーが出力導波管内に配置される場合に変動をもたらし得る。例えば、光が、収集領域５０８でファイバ束（ガラス又はプラスチック）に直ちに入る場合、角度が変化すると、異なる量の光を異なるファイバに入らせることができる。例えば、この角度は、収集領域５０８にわたって強度変動をもたらし得る。更に、異なるエミッタからの光は均質に混合されないため、いくつかのファイバは、異なる色の異なる量の光を受光することができる。前述のように、異なるファイバ内の光の色又は強度の変化は、シーンの最適でない照明をもたらし得る。例えば、送達される光又は光強度の変動は、シーン及び捕捉された画像において生じる可能性がある。

一実施形態では、介在する光学構成要素をファイバ束と発光体５０２、５０４、５０６との間に配置して、ファイバに入る前に、異なる色（波長）の光を混合することができる。例示的な介在光学構成要素は、拡散器、混合ロッド、１つ若しくは２つ以上のレンズ、又は所与のファイバが同量の各色（波長）を受け取るように光を混合する他の光学構成要素を含む。例えば、ファイバ束中の各ファイバは同じ色を有することができる。この混合は、各ファイバに同じ色をもたらし得るが、いくつかの実施形態では、異なるファイバに送達される異なる総輝度が依然としてもたらされる可能性がある。一実施形態では、介在する光学構成要素は、各ファイバが同じ総量の光を運ぶように、収集領域にわたって光を発散させる、又は均一にすることもできる（例えば、図４のトップハットプロファイル４０２を参照）。

収集領域５０８は、図５では物理的構成要素として表されているが、収集領域５０８は単に、エミッタ５０２、５０４及び５０６からの光が送達される領域であってもよい。場合によっては、収集領域５０８は、拡散器、混合ロッド、レンズ、又はエミッタ５０２、５０４、５０６と出力導波路との間の任意の他の介在する光学構成要素などの光学構成要素を含むことができる。

図６は、同じ又は実質的に同じ角度で収集領域５０８に光を提供するエミッタ５０２、５０４、５０６を有する光源５００の一実施形態を示す。光は、収集領域５０８に対して実質的に垂直な角度で提供される。光源５００は、第１のダイクロイックミラー６０２、第２のダイクロイックミラー６０４、及び第３のダイクロイックミラー６０６を含む複数のダイクロイックミラーを含む。ダイクロイックミラー６０２、６０４、６０６は、第１の波長の光を反射するが、第２の波長の光を透過する（又は透過性である）ミラーを含む。例えば、第３のダイクロイックミラー６０６は、第３のエミッタによって提供される青色レーザ光を反射し、一方、第１のエミッタ５０２及び第２のエミッタ５０４それぞれによって提供される赤色及び緑色光に対して透過性であることができる。第２のダイクロイックミラー６０４は、第１のエミッタ５０２からの赤色光に対して透過性であってもよいが、第２のエミッタ５０４からの緑色光に対して反射性であってもよい。

ダイクロイックミラーは、他の波長を透過又は通過させることを可能にするため、波長のそれぞれは、同じ角度から、及び／又は同じ中心又は焦点を有する収集領域５０８に到達することができる。同じ角度及び／又は同じ焦点／中心点からの光を提供することは、収集領域５０８における受光及び色の混合を著しく改善することができる。例えば、特定のファイバは、エミッタ５０２、５０４、５０６及びミラー６０２、６０４、６０６によって透過／反射された同じ比率で、異なる色を受光することができる。光混合は、図５の実施形態と比較して、収集領域において著しく改善され得る。一実施形態では、本明細書で論じる任意の光学構成要素は、ファイバ束に提供する前に光を収集するために、収集領域５０８において使用されてもよい。

図７は、同じ又は実質的に同じ角度で収集領域５０８に光を更に提供するエミッタ５０２、５０４、５０６を有する光源５００の一実施形態を示す。しかしながら、収集領域５０８に入射する光は、垂直からオフセットしている。角度７０２は、垂直からオフセットされた角度（すなわち、非垂直角度）を示す。一実施形態では、レーザエミッタ５０２、５０４、５０６は、ガウス分布である断面強度プロファイルを有することができる。前述のように、ファイバ間の光エネルギーの改善された分布は、より平坦な又はトップハット形状の強度プロファイルを生成することによって達成され得る。一実施形態では、角度７０２が増加すると、収集領域５０８にわたる強度は、トップハットプロファイルに近づく。例えば、プロファイルが十分に平坦になるまで角度７０２を増加させることにより、非平坦な出力ビームでも、トップハットプロファイルを近似することができる。

トップハットプロファイルは、１つ若しくは２つ以上のレンズ、拡散器、混合ロッド、又は、エミッタ５０２、５０４、５０６と、出力導波管若しくは光ファイバ束との間の任意の他の介在する光学構成要素を使用して、達成され得る。

図８は、カメラ視野と比較した光ファイバ８０２からの光出力を示す概略側面図である。一実施形態では、プラスチックファイバは、破線８０６によって示されるように、１００度の視野を有する０．６３の開口数を有し、ガラスファイバは、実線８０４によって示されるように、１２０度の視野を有する０．８７の開口数を有する。しかしながら、視野内で放射された光は、視野よりも小さい光円錐内でほぼガウスプロファイルを有する。例えば、点線８０８によって示されるように、プラスチックファイバに対するほとんど全ての光は、８０度の円錐内にあり得る。したがって、画像の中央領域は明るすぎる可能性があり、縁部は暗すぎる可能性がある。この問題は、プラスチックファイバが使用される場合、例えば、管腔導波管がプラスチックファイバを含む場合、更に悪化する。

一実施形態では、光がファイバ束を出るファイバの端部を照準することによって、より均一な光分布を達成することができる。図９は、出力端部におけるファイバ束９０２の、プラスチックファイバなどのファイバの照準を示す概略図である。ファイバを中心から離れるように照準することにより、出力における光損失なしに、視野内で円錐を広げることができる。各ファイバの端部は、光を分配するために所望の位置に保持されてもよく、ここで、ファイバからの光円錐の組み合わせは、更により均一な照明を提供する。ファイバ束９０２は、個々のファイバによって出力される円錐の向きを示す複数のファイバ及びライン９０４を含む。例えば、固定具を使用して、ファイバを所望の向きに保持し得る物理的成形型、穴を有するシートなどに、ファイバの端部を保持することができる。ファイバは、シーンの均一な照明のために最適な向きで配向されてもよい。ファイバ束内のファイバの先端はスコープ先端の近くに位置してもよく、焦点又はカメラレンズ軸を中心とする領域の周りに光を広げるように向けられてもよい。

図１０は、ガラスファイバ１００４を使用した光の出力を示す概略図である。具体的には、管腔導波管は、プラスチックファイバ１００２を含んでもよく、次いで、出力時又はその付近でガラスファイバ１００４に移行することができる。ガラスファイバ１００４は、一般に、プラスチックファイバよりも高い開口数及びより広い視野を有する。したがって、より広い、かつより均一な光エネルギーの分布を達成することができる。プラスチックファイバ１００２を通って進む光は、コネクタ１００６又は接続導波管を介してガラスファイバ１００４に案内されてもよい。グラスファイバ１００４からの光出力は、シーンの照明を改善するために、プラスチックファイバの光円錐と比較して広い光円錐１００８を有することができる。連結は、ハンドピース又は関節鏡の管腔内で生じ得る。例えば、コネクタ１００６は、使用されるガラスファイバ１００４の量を制限するためにハンドピース内又は管腔内に配置されてもよい。プラスチックファイバからハンドピース又は管腔のテーパを通って、より高い開口数（例えば、．８４～．８７のＮＡ）を有するガラスファイバへと移動することは、従来の関節鏡と同じ視野をもたらし得る。しかしながら、光損失は、出力において光損失を経験しない照準実施形態と比較して約２５％など、重大であり得る。

図１１は、出力において拡散器１１０４を使用した光の出力を示す概略図である。具体的には、管腔導波管は、プラスチックファイバ１１０２を含んでもよく、次いで、出力時又はその付近で拡散器１１０４に移行することができる。拡散器１１０４は、任意のタイプの光学拡散器、混合ロッドなどを含むことができる。例示的な拡散器としては、Ｅｄｍｕｎｄ（登録商標）、Ｌｕｍｉｎｉｔ（登録商標）、又はＲＰＣ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｄｉｆｆｕｓｅｒ（商標）からのホログラフィ拡散器が挙げられる。出力において拡散器は、クラスファイバの使用よりも更に大きな角度を生成することができるが、照準実施形態に対して約４０～６０％の効率など、効率的ではない。

一実施形態では、プラスチックファイバ１００２は、ガラスファイバ１００４よりも著しく安価である。低減された価格は、著しく安価な照明システム及び内視鏡システムをもたらすことができる。ガラスは、出力付近の短い距離でのみ使用され得るか、又は全く使用されないため、大幅なコスト削減を達成することができる。例えば、ガラスファイバ１００４の量（長さ及び数）が著しく低減されるため、プラスチックのこのコスト削減は依然として図１０の実施形態で達成され得る。著しい量の光が、プラスチックからガラスへの移行（例えば、２５％損失）又は拡散器の使用（例えば、４０～６０％光損失）において失われ得るが、トップハットプロファイル又は本明細書の他の方法の使用は、他の方法又はデバイスと比較したときに、より多量の光がファイバ内で運ばれ得るため、依然として十分な照明を撮像領域に送達することを可能にすることができる。例えば、関連して本明細書で説明される他の方法及びデバイスは、高い画質のための十分な照明を維持しながら、全体的なより安価な内視鏡照明システムを提供することができる。一実施形態では、図１の管腔導波管１１０などの内視鏡システムの一部分は、使い捨て又は再使用可能であってもよい。

光を出力するための実施形態は、図９～図１１の実施形態の組み合わせを含み得ることを理解されたい。例えば、プラスチックファイバをガラスファイバに移行させることができ、ガラスファイバは、より均一で改善された照明を提供することを目的とすることができる。

図１２は、光不足環境内の撮像シーンに光を提供するための例示的な方法１２００を示す概略フローチャート図である。方法１２００は、図１のシステム１００などの照明システムによって実行されてもよい。

方法１２００を開始し、画像センサによって受光された光に基づく画像に対して、画像センサが画像センサから画素データを生成して１２０２で読み出し、ここで、１ラインの画素データを読み出すための時間長はライン読み出し長を含む。エミッタは、画像センサによって観察されるシーンの照明のために、１２０４で光を放射する。ドライバは、１２０６でエミッタによる放射を駆動し、ここでドライバは、ライン読み出し長以下のジッタ仕様を含む。コントローラは、１２０８においてドライバを制御してエミッタを駆動して、画像センサの読み出し期間の間に光のパルスを生成する。

図１３は、光不足環境内の撮像シーンに光を提供するための例示的な方法１３００を示す概略フローチャート図である。方法１３００は、図１のシステム１００などの照明システムによって実行されてもよい。

方法１３００を開始し、第１のエミッタ及び第２のエミッタは、第１の波長及び第２の波長を含む光を１３０２で放射する。複数の光ファイバは、１３０４で、第１のエミッタ及び第２のエミッタによって生成された光を内視鏡環境内のシーンに案内する。複数の光ファイバは、１３０６で、複数の光ファイバの各光ファイバにおいて、第１のエミッタ及び第２のエミッタから実質的に等しい量の光（混合光）を受光する。

図１４は、光不足環境内の撮像シーンに光を提供するための例示的な方法１４００を示す概略フローチャート図である。方法１４００は、図１のシステム１００などの照明システムによって実行されてもよい。

方法１４００を開始し、１つ又は２つ以上のエミッタが１４０２で光を放射する。複数の光ファイバは、１４０４で、１つ又は２つ以上のエミッタから内視鏡環境へ光を案内する。複数の光ファイバの各光ファイバは、１４０６で、１つ又は２つ以上のエミッタから実質的に等しい量の光を受光する。

図１５は、光不足環境内の撮像シーンに光を提供するための例示的な方法１５００を示す概略フローチャート図である。方法１５００は、図１のシステム１００などの照明システムによって実行されてもよい。

方法１５００を開始し、複数の光ファイバが、１５０２で、光を内視鏡シーンに案内する。光発散部材は、導波路を出る光が分配される均一性及び面積の１つ又は２つ以上を増加させるために、１５０４で光を発散させる。

一実施形態では、単一のファイバがファイバ束（図３、９、１０、又は１１のいずれかにあるようなファイバ束など）を置き換えてもよい。単一のファイバはより大きくてもよく、同じ占有断面積に対してより小さなファイバの束よりも大きな量の電力を処理することが可能であってもよい。単一のファイバは、コンソールから、及び管腔を通って延びて、本体の内部、又は他の光不足環境に光を提供することができる。例えば、単一のファイバは、光源１０２又はジャンパ導波管１０６から管腔１１２を通って延びる管腔導波管として動作することができる（図１参照）。光は、光源１０２によってトップハットプロファイルで単一のファイバに直接提供されてもよい。

プラスチックファイバは．６３又は．６５の開口数のみ有するため、ほとんどの光は７０又は８０度の角度でのみ出射され得る。単一ファイバの出力において（例えば、管腔の遠位端部において）、拡散器は、出力光を発散させ、画像を捕捉するカメラの視野内でより均一な照明を作り出すように配置することができる。一実施形態では、拡散器のタイプ又は拡散器の存在は、検査中にカメラによって使用される視野に基づいてもよい。例えば、腹腔鏡手術又は検査は、より狭い視野（７０度など）を可能にし得るが、関節鏡手術又は検査は、より広い視野（１１０度など）を使用し得る。このように、拡散器は関節鏡検査又は管腔に使用され得るが、一方拡散器は腹腔鏡検査又は管腔には存在しなくてもよい。例えば、光は、腹腔鏡検査又は管腔内の拡散器を通過することなく、ファイバから内部環境に放射され得る。

図１６は、出力において拡散器１６０４を介して出力する単一の光ファイバ１６０２を示す概略図である。一実施形態では、光ファイバ１６０２は、５００ミクロンの直径を有し、．６５の開口数を有することができ、拡散器１６０４なしで約７０度又は８０度の光円錐１６０６を放射する。拡散器を用いると、光円錐１６０６は約１１０度又は１２０度の角度を有することができる。

図１７は、内視鏡撮像のためなどの、光不足環境に照明を提供するためのシステム１７００の例示的実施形態を示す概略図である。システム１７００は、光源１０２、コントローラ１０４、管腔導波管１７０２、管腔１１２、及び付随する光学部品を有する画像センサ１１４を含む。一実施形態では、光源１０２及び／又はコントローラ１０４は、管腔１１２を備える内視鏡を取り付けることができるコンソール又はカメラ制御ユニット１７０４内に位置し得る。

光源１０２は、本明細書で論じられる任意の実施形態又は方法を使用して管腔導波管１７０２内に提供される光又は他の電磁エネルギーを生成する。電磁エネルギーは、管腔導波管１７０２を通って移動し、管腔１１２の遠位端部でシーンを照明する。管腔１１２は、手術又は検査中など、撮像のために患者の体内に挿入されてもよい。光は、破線１７０６によって示されるように出力される。光によって照明されたシーンは、画像センサ１１４を使用して捕捉され、医師又は他の何らかの医療関係者のために表示され得る。

一実施形態では、管腔導波管１７０２は、約５００ミクロンの単一のプラスチック光ファイバを含むことができる。プラスチックファイバは低コストであり得るが、その幅は、連結、拡散器、又は他の損失と共に、ファイバがシーンに十分な量の光を運ぶことを可能にすることができる。管腔導波管１１０は、複数の光ファイバを含む。管腔導波管１７０２は、光源から直接又はジャンパ導波管を介して光を受光することができる（例えば、図１のジャンパ導波管１０６を参照）。拡散器を使用して、画像センサ１１４又は他の光学構成要素の所望の視野のための光出力１７０６を広げることができる。

以下の実施例は、更なる実施形態に関する。

実施例１は、画像センサを含む内視鏡システムである。画像センサは、画素アレイを含み、画素アレイによって受信された電磁放射線に基づいて画像の画素データを生成して読み出すように構成されている。画素アレイは、画素データを読み出すための複数のラインを含み、画素アレイ内の画素データの全ての複数のラインを読み出すための時間長は、読み出し期間を含む。内視鏡システムは、画像センサによって観察されたシーンの照明のために電磁放射線を放射するように構成されたエミッタを含む。内視鏡システムは、エミッタによる放射を駆動するように構成された電磁放射線ドライバを含み、電磁放射線ドライバは、画像センサの画素アレイの読み出し期間の約１０％～約２５％パーセント以下のジッタ仕様を含む。

実施例２では、実施例１の内視鏡システムは、電磁放射線ドライバを制御してエミッタを駆動して、画像センサの読み出し期間の間に電磁放射線の１つ又は２つ以上のパルスを発生させるように構成されたコントローラを更に含む。

実施例３では、実施例２のコントローラは、電磁放射線ドライバへの信号のタイミングを判定して、画像センサの読み出し期間に重複することなく、内視鏡環境内のシーンを照明するために電磁放射線をパルスするように更に構成されている。

実施例４では、読み出し期間は、実施例２、３のいずれかと同様に、オプティカルブラック画素の行又は列を読み出した後に始まり、読み出し期間は、オプティカルブラック画素の行又は列の読み出しで終了する。

実施例５では、実施例１～５のいずれかにおける単一画素の画素データを読み出すための時間長は、画素読み出し長であり、電磁放射線ドライバジッタの仕様は、画像センサの画素読み出し長以下である。

実施例６では、画像センサは、実施例１～５のいずれかと同様に、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）画像センサを含む。

実施例７では、ＣＭＯＳ画像センサは、実施例１～６のいずれかと同様に、単色である。

実施例８では、ＣＭＯＳ画像センサは、実施例１～６のいずれかと同様に、カラーフィルタリングされている。

実施例９では、エミッタは、実施例１～８のいずれかと同様に、１つ又は２つ以上のパルスレーザを含む。

実施例１０では、電磁放射線ドライバジッタ仕様は、実施例１～９のいずれかと同様に、約１マイクロ秒以下である。

実施例１１では、電磁放射線ドライバジッタ仕様は、実施例１～９のいずれかと同様に、約５０ナノ秒以下である。

実施例１２では、画像センサは、実施例１～５のいずれかと同様に、電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサを含む。

実施例１３では、ＣＣＤ画像センサは、実施例１～５及び１２のいずれかと同様に、単色である。

実施例１４では、ＣＣＤ画像センサは、実施例１～５及び１２のいずれかと同様に、カラーフィルタリングされている。

実施例１５では、エミッタは、実施例１～１４のいずれかと同様に、複数の電磁放射線パルスを放射し、各連続パルスは、異なる波長範囲の電磁エネルギーである。

実施例１６では、システムは、実施例１～１５のいずれかと同様に、遠位端部を有する管腔を備える内視鏡を含み、画像センサは、内視鏡の管腔の遠位端部内に位置している。

実施例１７では、システムは、実施例１～４及び６～１６のいずれかと同様であり、画素データの単一ラインを読み出すための時間長は、ライン読み出し長を含み、ジッタ仕様は、ライン読み出し以下である。

実施例１８は、単独で又は実施例１～１７のいずれかと共に使用され得る内視鏡撮像のための方法である。この方法は、画像センサの画素アレイによって受信された電磁放射線に基づいて画像の画素データを生成して読み出すことを含む。画素アレイは、画素データを読み出すための複数のラインを含み、画素アレイ内の画素データの全ての複数のラインを読み出すための時間長は、読み出し期間を含む。この方法は、エミッタを使用して電磁放射線を放射することも含む。この方法は、画像センサによって観察されたシーンを、エミッタから放射された電磁放射線で照明することを更に含む。この方法は、電磁放射ドライバを使用して、エミッタによる放射を駆動することを更に含み、電磁放射線ドライバは、画像センサの画素アレイの読み出し期間の約１０％～約２５％パーセント以下のジッタ仕様を含む。

実施例１９では、方法は、実施例１８と同様に、コントローラを使用して、電磁放射線ドライバを制御してエミッタを駆動して、画像センサの読み出し期間の間に電磁放射線の１つ又は２つ以上のパルスを生成することを更に含む。

実施例２０では、方法は実施例１８及び１９のいずれかと同様であり、コントローラは、電磁放射線ドライバへの信号のタイミングを判定して、画像センサの読み出し期間に重複することなく、内視鏡環境内のシーンを照明するために電磁放射線をパルス化する。

実施例２１では、方法は実施例１８～２０のいずれかと同様であり、読み出し期間は、オプティカルブラック画素の行又は列を読み出した後に始まり、読み出し期間は、オプティカルブラック画素の行又は列の読み出しで終了する。

実施例２２では、方法は実施例１８～２１のいずれかと同様であり、単一画素の画素データを読み出すための時間長は、画素読み出し長であり、ジッタ仕様は、画像センサの画素読み出し長以下である。

実施例２３では、方法は実施例１８～２２のいずれかと同様であり、画像センサは、相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）画像センサを含む。

実施例２４では、方法は実施例１８～２３のいずれかと同様であり、ＣＭＯＳ画像センサは単色である。

実施例２５では、方法は実施例１８～２３のいずれかと同様であり、ＣＭＯＳ画像センサはカラーフィルタリングされている。

実施例２６では、方法は実施例１８～２５のいずれかと同様であり、エミッタは、１つ又は２つ以上のパルスレーザを含む。

実施例２７では、方法は実施例１８～２６のいずれかと同様であり、電磁放射線ドライバジッタ仕様は、約１マイクロ秒以下である。

実施例２８では、方法は実施例１８～２７のいずれかと同様であり、電磁放射線ドライバジッタ仕様は、約５０ナノ秒以下である。

実施例２９では、方法は実施例１８～２２及び２６～２８のいずれかと同様であり、画像センサは電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサである。

実施例３０では、方法は実施例１８～２２及び２６～２９のいずれかと同様であり、ＣＣＤ画像センサは単色である。

実施例３１では、方法は実施例１８～２２及び２６～２９のいずれかと同様であり、ＣＣＤ画像センサはカラーフィルタリングされている。

実施例３２では、実施例１８～３１のいずれかと同様であり、エミッタで複数の電磁放射線のパルスを放射することを更に含み、各連続パルスは、異なる波長範囲の電磁エネルギーである。

実施例３３では、方法は実施例１８～３２のいずれかと同様であり、画像センサは、内視鏡の管腔の遠位端部内に位置している。

実施例３４では、方法は実施例１８～２１及び２３～３３のいずれかと同様であり、画素データの単一ラインを読み出すための時間長は、ライン読み出し長を含み、ジッタ仕様は、ライン読み出し長以下である。

実施例３５は、単独で又は実施例１～３４のいずれかと共に使用され得る内視鏡光源である。内視鏡光源は、第１の波長の光を、第１の波長の光を複数の光ファイバに反射する第１のダイクロイックミラーにおいて放射する第１のエミッタを含む。内視鏡光源は、第２の波長の光を、第２の波長の光を複数の光ファイバに反射する第２のダイクロイックミラーにおいて放射する第２のエミッタも含む。第１のダイクロイックミラーは、第２の波長の光に対して透過性である。

実施例３６では、第１のダイクロイックミラーは、実施例３５と同様に、第１のエミッタに実質的に垂直な角度で、第１の波長の光を複数の光ファイバに反射する。

実施例３７では、第２のダイクロイックミラーは、実施例３５～３６のいずれかと同様に、第２のエミッタに実質的に垂直な角度で、第１のダイクロイックミラーを通して第２の波長の光を複数の光ファイバに反射する。

実施例３８では、第１のダイクロイックミラーは、実施例３５～３７のいずれかと同様に、垂直からオフセットされている角度で、第１の波長の光を複数の光ファイバに反射する。

実施例３９では、第２のダイクロイックミラーは、実施例３５～３８のいずれかと同様に、垂直からオフセットされている角度で第１のダイクロイックミラーを通る角度で、第２の波長の光を複数の光ファイバに反射する。

実施例４０では、内視鏡光源は、実施例３５～３９のいずれかと同様に、第３の波長の光を、第３の波長の光を複数の光ファイバに反射する第３のダイクロイックミラーにおいて放射する第３のエミッタを更に含む。

実施例４１では、第１のダイクロイックミラー及び第２のダイクロイックミラーは、実施例３５～４０のいずれかと同様に、第３の波長の光に対して透過性である。

実施例４２では、第３のダイクロイックミラーは、実施例３５～４１のいずれかと同様に、第３のエミッタに実質的に垂直な角度で、第３の波長の光を複数の光ファイバに反射する。

実施例４３では、第３のダイクロイックミラーは、実施例３５～４２のいずれかと同様に、垂直からオフセットされている角度で、第３の波長の光を複数の光ファイバに反射する。

実施例４４では、第３のダイクロイックミラーによって反射された第３の波長の光は、実施例３５～４３のいずれかと同様に、第１のダイクロイックミラーを通して複数の光ファイバに反射されている。

実施例４５では、第３のダイクロイックミラーによって反射された第３波長の光は、実施例３５～４３のいずれかと同様に、第２ダイクロイックミラーを通して複数の光ファイバに反射されている。

実施例４６では、内視鏡光源は、実施例３５～４５のいずれかと同様に、介在する光学構成要素を更に含み、第１の波長の光及び第２の波長の光は、複数の光ファイバに入る前に介在する光学構成要素を通過する。

実施例４７では、介在する光学構成要素は、実施例３５～４６のいずれかと同様に、拡散器を含む。

実施例４８では、介在する光学構成要素は、実施例３５～４６のいずれかと同様に、混合ロッドを含む。

実施例４９では、複数の光ファイバは、実施例３５～４８のいずれかと同様に、複数のプラスチック光ファイバを含み、介在する光学構成要素は複数のガラスファイバを含む。

実施例５０では、内視鏡光源は、実施例３５～４９のいずれかと同様に、第１のダイクロイックミラー及び第２のダイクロイックミラーを通って第３のダイクロイックミラーによって反射されている第３の波長の光を放射する第３のエミッタを更に含み、第１の波長の光、第２の波長の光、及び第３の波長の光は、介在する光学構成要素によって混合されて、複数の光ファイバのそれぞれに、実質的に均一に着色された光を提供する。

実施例５１では、第１のエミッタは、実施例３５～５０のいずれかと同様に、第１のレーザエミッタを含み、第２のエミッタは第２のレーザエミッタを含む。

実施例５２では、第３のエミッタは、実施例３５～５１のいずれかと同様に、第３のレーザエミッタを含む。

実施例５３では、複数の光ファイバは、実施例３５～５２のいずれかと同様に、２～１５０本のファイバを含む。

実施例５４では、第１のエミッタ、第２のエミッタ、及び第３のエミッタのうちの１つは、実施例３５～５３のいずれかと同様に、赤色光を放射し、第１のエミッタ、第２のエミッタ、及び第３のエミッタのうち１つは緑色光を放射し、第１のエミッタ、第２のエミッタ、及び第３のエミッタのうちの１つは青色光を放射する。

実施例５５は、単独で又は実施例１～５４のいずれかと共に使用され得る内視鏡システムである。内視鏡システムは、単一の光ファイバを含むことができる。内視鏡システムは、単一の光ファイバに光を伝送する光源を含むことができる。更に、内視鏡システムは、単一の光ファイバの遠位端部に配置された画像センサを含むことができる。

実施例５６では、システムは、実施例５５と同様に、単一の光ファイバの遠位端部に配置された拡散器を含む。

実施例５７では、拡散器は、実施例５５～５６のいずれかと同様に、１１０度～１２０度の角度を有する光円錐を提供する。

実施例５８では、単一の光ファイバは、実施例５５～５７のいずれかと同様に、７０度～８０度の光円錐を提供する。

実施例５９では、単一の光ファイバは、実施例５５～５８のいずれかと同様に、プラスチック光ファイバである。

実施例６０では、単一の光ファイバは、実施例５５～５９のいずれかと同様に、０．６３の開口数を有する。

実施例６１では、単一の光ファイバは、実施例５５～５９のいずれかと同様に、０．６５の開口数を有する。

実施例６２では、単一の光ファイバは、実施例５５～６１のいずれかと同様に、４７５～５２５マイクロメートルの直径を有する。

実施例６３では、システムは、実施例５５～６２のいずれかと同様に、光源コントローラを更に含む。

実施例６４では、光源及び光源コントローラは、実施例５５～６３のいずれかと同様に、カメラ制御ユニット内に位置している。

実施例６５では、単一の光ファイバは、実施例５５～６４のいずれかと同様に、単一の光ファイバの遠位端部と内視鏡との間で複数の光ファイバに取り付けられている。

実施例６６では、複数の光ファイバは、実施例５５～６４のいずれかと同様に、内視鏡を通してカメラ制御ユニットに取り付けられている。

実施例６７では、光又は他の電磁エネルギーは、実施例５５～６５のいずれかと同様に、単一の光ファイバを通して伝送されて、その単一の光ファイバの遠位端部においてシーンを照明する。

実施例６８では、単一の光ファイバは、実施例５５～６６のいずれかと同様に、内視鏡に取り付けられている。

実施例６９は、単独で又は実施例１～６８のいずれかと共に使用され得る内視鏡である。内視鏡は、単一の光ファイバと、単一の光ファイバの遠位端部に配置された画像センサと、単一の光ファイバの遠位端部に配置された拡散器とを含むことができる。

実施例７０では、拡散器は、実施例６９と同様に、単一の光ファイバの遠位端部において１１０～１２０度の光円錐を提供する。

実施例７１では、内視鏡は、実施例６９～７０のいずれかと同様に、光源及び光源コントローラを含む。

実施例７２では、光源及び光源コントローラは、実施例６９～７１のいずれかと同様に、カメラ制御ユニット内に位置している。

実施例７３では、単一の光ファイバは、実施例６９～７２のいずれかと同様に、単一の光ファイバの遠位端部と光源との間で複数の光ファイバに取り付けられている。

実施例７４では、光又は他の電磁エネルギーは、実施例６９～７３のいずれかと同様に、単一の光ファイバを通して伝送されて、単一の光ファイバの遠位端部においてシーンを照明する。

実施例７５では、複数の光ファイバは、実施例７３と同様に、５～１００本のファイバを含む。

実施例７６は、実施例１～７５のいずれかと同様に、方法を実施するか又は装置を実装するための手段を含む装置である。

実施例７７は、実施例１～７６の要素、機能、又はデバイスの任意の組み合わせを含む実施形態である。

様々な技術、又はその特定の態様若しくは部分は、フロッピーディスケット、ＣＤ－ＲＯＭ、ハードドライブ、非一時的コンピュータ可読記憶媒体、又は任意の他の機械可読記憶媒体などの、有形の媒体に組み込まれるプログラムコード（すなわち、命令）の形態を取ることができ、ここで、プログラムコードが、コンピュータなどの機械にロードされ実行されると、その機械は、様々な技術を実行するための装置になる。プログラム可能なコンピュータ上でプログラムコードを実行する場合、コンピューティングデバイスは、プロセッサ、プロセッサによって読み取り可能な記憶媒体（揮発性及び不揮発性メモリ並びに／又は記憶素子を含む）、少なくとも１つの入力デバイス、及び少なくとも１つの出力デバイスを含むことができる。揮発性及び不揮発性メモリ並びに／又は記憶素子は、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュドライブ、光学ドライブ、磁気ハードドライブ、又は電子データを記憶するための別の媒体であってもよい。本明細書に記載される様々な技術を実装又は利用することができる１つ又は２つ以上のプログラムは、アプリケーションプログラミングインターフェース（ＡＰＩ）、再利用可能制御などを使用することができる。そのようなプログラムは、コンピュータシステムと通信するために、高レベル手続き型又はオブジェクト指向プログラミング言語で実装することができる。しかしながら、必要に応じて、プログラムはアセンブリ言語又は機械語で実装することができる。いずれにせよ、言語は、コンパイルされた言語又は解釈された言語であってもよく、ハードウェア実装と組み合わせることができる。

本明細書に記載される機能ユニットの多くは、１つ又は２つ以上の構成要素として実装されてもよく、これは、それらの実装独立性をより具体的に強調するために使用される用語であることを理解されたい。例えば、構成要素は、カスタム超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路又はゲートアレイ、論理チップ、トランジスタ、又は他の個別構成要素などの既製の半導体を備えるハードウェア回路として実装することができる。構成要素は、フィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブルアレイロジック、プログラマブルロジックデバイスなどのプログラマブルハードウェアデバイスにも実装することができる。

構成要素は、様々なタイプのプロセッサによる実行のためにソフトウェアで実装することもできる。実行可能コードの識別された構成要素は、例えば、コンピュータ命令の１つ又は２つ以上の物理ブロック又は論理ブロックを含むことができ、これは、例えば、オブジェクト、手順、又は機能として編成することができる。それにもかかわらず、識別された構成要素の実行可能ファイルは、物理的に一緒に配置される必要はなく、論理的に結合されたときに構成要素を構成し、構成要素に対して述べられた目的を達成する異なる場所に記憶された異なる命令を含むことができる。

実際に、実行可能コードの構成要素は、単一の命令、又は多くの命令であってもよく、異なるプログラムの中で、いくつかのメモリデバイスにわたって、いくつかの異なるコードセグメントにわたって分散されてもよい。同様に、動作データは、本明細書において構成要素内で識別及び例示されてもよく、任意の適切な形態で具現化され、任意の適切なタイプのデータ構造内で編成されてもよい。動作データは、単一のデータセットとして収集されてもよく、又は異なる記憶デバイスを含む異なる場所に分散されてもよく、少なくとも部分的には、単にシステム又はネットワーク上の電子信号として存在してもよい。構成要素は、所望の機能を実行するように動作可能なエージェントを含む、受動的又は能動的なものであってもよい。

本明細書全体を通して「一実施例」と言及した場合、実施例に関連して説明された特定の特徴、構造、又は特性が、本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通して様々な個所での「一実施例では」という句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態を指すとは限らない。

本明細書で使用するとき、複数の項目、構造要素、組成要素、及び／又は材料を、便宜上、共通のリストで提示することがある。しかしながら、これらのリストは、リストの各メンバーが別個の固有のメンバーとして個別に識別されるかのように解釈されるべきである。したがって、そのようなリストの個々のメンバーは、反対の指示がない限り、単に共通のグループにおけるその提示に基づいて、同じリストの任意の他のメンバーの事実上の等価物として解釈されるべきではない。更に、本開示の様々な実施形態及び実施例は、本明細書では、その様々な構成要素の代替物と共に参照され得る。そのような実施形態、実施例、及び代替物は、互いの事実上の等価物として解釈されるべきではなく、本開示の別々の自律的表現として見なされるべきであることが理解される。

前述は、明確にするためにある程度詳細に説明してきたが、その原理から逸脱することなく、特定の変更及び修正を行うことができることは明らかであろう。本明細書に記載のプロセス及び装置の両方を実施するための多くの代替的な方法が存在することに留意されたい。したがって、本実施形態は、例示的であり、限定的ではないと見なされるべきである。

当業者は、本開示の基本原理から逸脱することなく、上述の実施形態の詳細に多くの変更がなされ得ることを理解するであろう。

〔実施の態様〕
（１） 内視鏡システムであって、
画像センサであって、画素アレイを含み、前記画像センサの前記画素アレイによって受信された電磁放射線に基づいて画像の画素データを生成して読み出すように構成され、前記画素アレイは、画素データを読み出すための複数のラインを含み、前記画素アレイ内の画素データの全ての前記複数のラインを読み出すための時間長は、読み出し期間を含む、画像センサと、
前記画像センサによって観察されたシーンの照明のために電磁放射線を放射するように構成されたエミッタと、
前記エミッタによる放射を駆動するように構成された電磁放射線ドライバであって、前記画像センサの前記画素アレイの前記読み出し期間の約１０％～約２５％パーセント以下のジッタ仕様を含む、電磁放射線ドライバと、
を備える、内視鏡システム。
（２） 前記電磁放射線ドライバを制御して前記エミッタを駆動して、前記画像センサの読み出し期間の間に電磁放射線の１つ又は２つ以上のパルスを発生させるように構成されたコントローラを更に備える、実施態様１に記載の内視鏡システム。
（３） 前記コントローラが、前記電磁放射線ドライバへの信号のタイミングを判定して、前記画像センサの前記読み出し期間に重複することなく、内視鏡環境内のシーンを照明するために電磁放射線をパルス化するように更に構成されている、実施態様２に記載の内視鏡システム。
（４） 前記読み出し期間が、オプティカルブラック画素の行又は列を読み出した後に始まり、前記読み出し期間が、オプティカルブラック画素の行又は列の前記読み出しで終了する、実施態様２に記載の内視鏡システム。
（５） 単一画素の画素データを読み出すための時間長が、画素読み出し長であり、前記電磁放射線ドライバジッタ仕様が、前記画像センサの前記画素読み出し長以下である、実施態様１に記載の内視鏡システム。

（６） 前記画像センサが、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）画像センサを含む、実施態様１に記載の内視鏡システム。
（７） 前記ＣＭＯＳ画像センサが単色である、実施態様６に記載の内視鏡システム。
（８） 前記ＣＭＯＳ画像センサがカラーフィルタリングされている、実施態様６に記載の内視鏡システム。
（９） 前記エミッタが、１つ又は２つ以上のパルスレーザを含む、実施態様１に記載の内視鏡システム。
（１０） 前記電磁放射線ドライバジッタ仕様が、約１マイクロ秒以下である、実施態様１に記載の内視鏡システム。

（１１） 前記電磁放射線ドライバジッタ仕様が、約５０ナノ秒以下である、実施態様１に記載の内視鏡システム。
（１２） 前記画像センサが電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサである、実施態様１に記載の内視鏡システム。
（１３） 前記ＣＣＤ画像センサが単色である、実施態様１２に記載の内視鏡システム。
（１４） 前記ＣＣＤ画像センサがカラーフィルタリングされている、実施態様１２に記載の内視鏡システム。
（１５） 前記エミッタが複数の電磁放射線のパルスを放射し、各連続パルスが、異なる波長範囲の電磁エネルギーである、実施態様１に記載の内視鏡システム。

（１６） 前記システムが、遠位端部を有する管腔を備える内視鏡を更に備え、前記画像センサが、前記内視鏡の前記管腔の前記遠位端部内に位置している、実施態様１に記載の内視鏡システム。
（１７） 画素データの単一ラインを読み出すための時間長が、ライン読み出し長を含み、前記電磁放射線ドライバジッタ仕様が、前記ライン読み出し長以下である、実施態様１に記載の内視鏡システム。
（１８） 内視鏡撮像のための方法であって、
画像センサの画素アレイによって受信された電磁放射線に基づいて画像の画素データを生成して読み出すことであって、前記画素アレイは、画素データを読み出すための複数のラインを含み、前記画素アレイ内の画素データの全ての前記複数のラインを読み出すための時間長は、読み出し期間を含む、ことと、
エミッタを使用して電磁放射線を放射することと、
前記画像センサによって観察されたシーンを、前記エミッタから放射された前記電磁放射線で照明することと、
電磁放射線ドライバを使用して、前記エミッタによる放射を駆動することであって、前記電磁放射線ドライバは、前記画像センサの前記画素アレイの前記読み出し期間の約１０％～約２５％パーセント以下のジッタ仕様を含む、ことと、
を含む、内視鏡撮像のための方法。
（１９） 前記方法が、コントローラを使用して、前記電磁放射線ドライバを制御して前記エミッタを駆動して、前記画像センサの読み出し期間の間に電磁放射線の１つ又は２つ以上のパルスを生成することを更に含む、実施態様１８に記載の内視鏡撮像のための方法。
（２０） 前記コントローラが、前記電磁放射線ドライバへの信号のタイミングを判定して、前記画像センサの前記読み出し期間に重複することなく、内視鏡環境内のシーンを照明するために電磁放射線をパルス化する、実施態様１９に記載の内視鏡撮像のための方法。

（２１） 前記読み出し期間が、オプティカルブラック画素の行又は列を読み出した後に始まり、前記読み出し期間が、オプティカルブラック画素の行又は列の前記読み出しで終了する、実施態様１９に記載の内視鏡撮像のための方法。
（２２） 単一画素の画素データを読み出すための時間長が、画素読み出し長であり、前記ジッタ仕様が、前記画像センサの前記画素読み出し長以下である、実施態様１８に記載の内視鏡撮像のための方法。
（２３） 前記画像センサが、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）画像センサを含む、実施態様１８に記載の内視鏡撮像のための方法。
（２４） 前記ＣＭＯＳ画像センサが単色である、実施態様２３に記載の内視鏡撮像のための方法。
（２５） 前記ＣＭＯＳ画像センサがカラーフィルタリングされている、実施態様２３に記載の内視鏡撮像のための方法。

（２６） 前記エミッタが、１つ又は２つ以上のパルスレーザを含む、実施態様１８に記載の内視鏡撮像のための方法。
（２７） 前記電磁放射線ドライバジッタ仕様が、約１マイクロ秒以下である、実施態様１８に記載の内視鏡撮像のための方法。
（２８） 前記電磁放射線ドライバジッタ仕様が、約５０ナノ秒以下である、実施態様１８に記載の内視鏡撮像のための方法。
（２９） 前記画像センサが電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサである、実施態様１８に記載の内視鏡撮像のための方法。
（３０） 前記ＣＣＤ画像センサが単色である、実施態様２９に記載の内視鏡撮像のための方法。

（３１） 前記ＣＣＤ画像センサがカラーフィルタリングされている、実施態様２９に記載の内視鏡撮像のための方法。
（３２） 方法が、前記エミッタで複数の電磁放射線のパルスを放射することを更に含み、各連続パルスが、異なる波長範囲の電磁エネルギーである、実施態様１８に記載の内視鏡撮像のための方法。
（３３） 前記画像センサが、内視鏡の管腔の遠位端部内に位置している、実施態様１８に記載の内視鏡撮像のための方法。
（３４） 画素データの単一ラインを読み出すための時間長が、ライン読み出し長を含み、前記ジッタ仕様が、前記ライン読み出し長以下である、実施態様１８に記載の内視鏡撮像のための方法。

Claims (34)

1. 内視鏡システムであって、
   画像センサであって、画素アレイを含み、前記画像センサの前記画素アレイによって受信された電磁放射線に基づいて画像の画素データを生成して読み出すように構成され、前記画素アレイは、画素データを読み出すための複数のラインを含み、前記画素アレイ内の画素データの全ての前記複数のラインを読み出すための時間長は、読み出し期間を含む、画像センサと、
   前記画像センサによって観察されたシーンの照明のために電磁放射線を放射するように構成されたエミッタと、
   前記エミッタによる放射を駆動するように構成された電磁放射線ドライバであって、前記画像センサの前記画素アレイの前記読み出し期間の１０％～２５％パーセント以下のジッタ仕様を含む、電磁放射線ドライバと、
   を備える、内視鏡システム。
2. 前記電磁放射線ドライバを制御して前記エミッタを駆動して、前記画像センサの読み出し期間の間に電磁放射線の１つ又は２つ以上のパルスを発生させるように構成されたコントローラを更に備える、請求項１に記載の内視鏡システム。
3. 前記コントローラが、前記電磁放射線ドライバへの信号のタイミングを判定して、前記画像センサの前記読み出し期間に重複することなく、内視鏡環境内のシーンを照明するために電磁放射線をパルス化するように更に構成されている、請求項２に記載の内視鏡システム。
4. 前記読み出し期間が、オプティカルブラック画素の行又は列を読み出した後に始まり、前記読み出し期間が、オプティカルブラック画素の行又は列の前記読み出しで終了する、請求項２に記載の内視鏡システム。
5. 単一画素の画素データを読み出すための時間長が、画素読み出し長であり、前記電磁放射線ドライバジッタ仕様が、前記画像センサの前記画素読み出し長以下である、請求項１に記載の内視鏡システム。
6. 前記画像センサが、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）画像センサを含む、請求項１に記載の内視鏡システム。
7. 前記ＣＭＯＳ画像センサが単色である、請求項６に記載の内視鏡システム。
8. 前記ＣＭＯＳ画像センサがカラーフィルタリングされている、請求項６に記載の内視鏡システム。
9. 前記エミッタが、１つ又は２つ以上のパルスレーザを含む、請求項１に記載の内視鏡システム。
10. 前記電磁放射線ドライバジッタ仕様が、１マイクロ秒以下である、請求項１に記載の内視鏡システム。
11. 前記電磁放射線ドライバジッタ仕様が、５０ナノ秒以下である、請求項１に記載の内視鏡システム。
12. 前記画像センサが電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサである、請求項１に記載の内視鏡システム。
13. 前記ＣＣＤ画像センサが単色である、請求項１２に記載の内視鏡システム。
14. 前記ＣＣＤ画像センサがカラーフィルタリングされている、請求項１２に記載の内視鏡システム。
15. 前記エミッタが複数の電磁放射線のパルスを放射し、各連続パルスが、異なる波長範囲の電磁エネルギーである、請求項１に記載の内視鏡システム。
16. 前記システムが、遠位端部を有する管腔を備える内視鏡を更に備え、前記画像センサが、前記内視鏡の前記管腔の前記遠位端部内に位置している、請求項１に記載の内視鏡システム。
17. 画素データの単一ラインを読み出すための時間長が、ライン読み出し長を含み、前記電磁放射線ドライバジッタ仕様が、前記ライン読み出し長以下である、請求項１に記載の内視鏡システム。
18. 画像センサと、エミッタと、電磁放射線ドライバと、を備える内視鏡システムの作動方法であって、
    前記画像センサの画素アレイによって受信された電磁放射線に基づいて画像の画素データを生成して読み出すことであって、前記画素アレイは、画素データを読み出すための複数のラインを含み、前記画素アレイ内の画素データの全ての前記複数のラインを読み出すための時間長は、読み出し期間を含む、ことと、
    前記エミッタによって電磁放射線を放射することと、
    前記画像センサによって観察されたシーンを、前記エミッタから放射された前記電磁放射線で照明することと、
    前記電磁放射線ドライバによって、前記エミッタによる放射を駆動することであって、前記電磁放射線ドライバは、前記画像センサの前記画素アレイの前記読み出し期間の１０％～２５％パーセント以下のジッタ仕様を含む、ことと、
    を含む、内視鏡システムの作動方法。
19. 前記内視鏡システムの作動方法が、コントローラによって、前記電磁放射線ドライバを制御して前記エミッタを駆動して、前記画像センサの読み出し期間の間に電磁放射線の１つ又は２つ以上のパルスを生成することを更に含む、請求項１８に記載の内視鏡システムの作動方法。
20. 前記コントローラが、前記電磁放射線ドライバへの信号のタイミングを判定して、前記画像センサの前記読み出し期間に重複することなく、内視鏡環境内のシーンを照明するために電磁放射線をパルス化する、請求項１９に記載の内視鏡システムの作動方法。
21. 前記読み出し期間が、オプティカルブラック画素の行又は列を読み出した後に始まり、前記読み出し期間が、オプティカルブラック画素の行又は列の前記読み出しで終了する、請求項１９に記載の内視鏡システムの作動方法。
22. 単一画素の画素データを読み出すための時間長が、画素読み出し長であり、前記ジッタ仕様が、前記画像センサの前記画素読み出し長以下である、請求項１８に記載の内視鏡システムの作動方法。
23. 前記画像センサが、相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）画像センサを含む、請求項１８に記載の内視鏡システムの作動方法。
24. 前記ＣＭＯＳ画像センサが単色である、請求項２３に記載の内視鏡システムの作動方法。
25. 前記ＣＭＯＳ画像センサがカラーフィルタリングされている、請求項２３に記載の内視鏡システムの作動方法。
26. 前記エミッタが、１つ又は２つ以上のパルスレーザを含む、請求項１８に記載の内視鏡システムの作動方法。
27. 前記電磁放射線ドライバジッタ仕様が、１マイクロ秒以下である、請求項１８に記載の内視鏡システムの作動方法。
28. 前記電磁放射線ドライバジッタ仕様が、５０ナノ秒以下である、請求項１８に記載の内視鏡システムの作動方法。
29. 前記画像センサが電荷結合素子（ＣＣＤ）画像センサである、請求項１８に記載の内視鏡システムの作動方法。
30. 前記ＣＣＤ画像センサが単色である、請求項２９に記載の内視鏡システムの作動方法。
31. 前記ＣＣＤ画像センサがカラーフィルタリングされている、請求項２９に記載の内視鏡システムの作動方法。
32. 前記内視鏡システムの作動方法が、前記エミッタで複数の電磁放射線のパルスを放射することを更に含み、各連続パルスが、異なる波長範囲の電磁エネルギーである、請求項１８に記載の内視鏡システムの作動方法。
33. 前記画像センサが、内視鏡の管腔の遠位端部内に位置している、請求項１８に記載の内視鏡システムの作動方法。
34. 画素データの単一ラインを読み出すための時間長が、ライン読み出し長を含み、前記ジッタ仕様が、前記ライン読み出し長以下である、請求項１８に記載の内視鏡システムの作動方法。

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