DE102014218202A1

DE102014218202A1 - Abbildungssystem

Info

Publication number: DE102014218202A1
Application number: DE102014218202.6A
Authority: DE
Inventors: Ltd. Hatanaka Mitsuyuki c/o IWASAKI ELECTRIC Co.; Ltd. Sato Takashi c/o IWASAKI ELECTRIC Co.; Ltd. Kajiwara Nozomu c/o IWASAKI ELECTRIC Co.; Ltd. Komiya Takaaki c/o IWASAKI ELECTRIC Co.; Takayuki c/o KOCHI UNIVERSITY Sato
Original assignee: Iwasaki Denki KK; Kochi University NUC
Current assignee: Iwasaki Denki KK; Kochi University NUC
Priority date: 2014-09-11
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2016-03-17

Abstract

Ein Abbildungssystem umfasst eine erste Beleuchtungsvorrichtung zum Bestrahlen eines Abbildungszielobjektes mit sichtbarem Licht, eine zweite Beleuchtungsvorrichtung zum Bestrahlen des Abbildungszielobjektes mit nahem Infrarotlicht, einen Bildsensor zum Fotodetektieren von sichtbarem Licht, das durch das sichtbare Licht der ersten Beleuchtungsvorrichtung verursacht wird und von dem Abbildungszielobjekt verursacht ist, und von Fluoreszenz, die durch das Nahinfrarotlicht der zweiten Beleuchtungsvorrichtung verursacht wird und von dem Abbildungszielobjekt stammt, während einer vorgegebenen Verschlussöffnungsperiode in jedem Rahmen einer vorgegebenen Periode zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes und eines Fluoreszenzbildes, und zum Ausgeben von Fotodetektionssignalen, die den Fotodetektionsanteilen des sichtbaren Lichtes und der Fluoreszenz entsprechen, und einen Controller zum Erzeugen eines zusammengesetzten Bildes aus einem sichtbaren Bild und einem Fluoreszenzbild basierend auf den Fotodetektionssignalen, wobei der Controller einen Beleuchtungscontroller aufweist, der die zweite Beleuchtungsvorrichtung mit einer optischen Leistung einschaltet, die der Verschlussöffnungsperiode entspricht, synchron mit der Verschlussöffnungsperiode.

Description

Technisches Feld
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Abbildungssystem zum Ausgeben eines Bildes mit sichtbarem Licht und eines Bildes aus nicht sichtbarem Licht, während das Bild aus nicht sichtbarem Licht und das Bild aus sichtbarem Licht überlagert werden.
Hintergrundtechnik
In medizinischen Umgebungen wie bei chirurgischen Operationen, medizinischer Diagnose etc. wird ein Fluoreszenzbild zusätzlich zu einem Bild aus normalem Licht durch Anwenden von Fluoreszenzmaterial wie Indocyaningrün (ICG) oder dergleichen an einem beeinträchtigten (erkrankten) Teil eines Körpers und durch Abbildungen des beeinträchtigten Teils erzeugt, und sowohl das Bild aus normalem Licht als auch das Fluoreszenzbild werden angezeigt, während diese Bilder überlagert werden, um den beeinträchtigten Teil zu untersuchen. Hier verursacht eine Erhöhung des Lichtanteils des Bildes aus sichtbarem Licht eine Lichthofbildung, während die Erhöhung des Lichtanteils des Fluoreszenzbildes die Erkennbarkeit verschlechtert. Aufgrund dessen ist es erforderlich, den Ausgleich zwischen dem Lichtanteil zwischen dem Bild aus sichtbarem Licht und dem Fluoreszenzbild einzustellen.
Unter diesen Umständen ist ein Abbildungssystem bekannt mit einem optischen Filter zum Übertragen des sichtbaren Lichtes und Fluoreszenz dadurch mit einer gewünschten Lichtanteilbalance zwischen dem sichtbaren Licht und der Fluoreszenz bekannt, und ein Abbildungssystem mit einer Blende zum Abstimmen (Einstellen) von sichtbarem Licht sind als ein Abbildungssystem zum Erzeugen eines Bildes aus sichtbarem Licht und eines Fluoreszenzbildes bekannt ( japanisches Patent Nr. 4971816 und internationale Veröffentlichung WO2011/007461 , beispielsweise).
Der oben genannte Aufbau hat jedoch ein Problem, dass das optische System kompliziert ist und die Effizienz für die Lichtnutzung gering ist, da das sichtbare Licht gedämpft wird.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehende Situation umgesetzt und hat als eine Aufgabe die Schaffung eines Abbildungssystems, das die Balance in Lichtanteil zwischen einem Bild aus sichtbarem Licht und einem Bild aus nicht sichtbarem Licht mit einer Erhöhung der Effizienz der Lichtnutzung optimieren kann.
Um die obige Aufgabe zu lösen, umfasst ein Abbildungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung:
eine erste Beleuchtungsvorrichtung, die ein Beleuchtungszielobjekt mit sichtbarem Licht bestrahlt, eine zweite Beleuchtungsvorrichtung, die das Abbildungszielobjekt mit nicht sichtbarem Licht, das als anderes Licht als das sichtbare Licht definiert ist, bestrahlt, einen Bildsensor, der erstes Licht fotodetektiert, das durch das sichtbare Licht der ersten Beleuchtungseinrichtung verursacht wird und von dem Abbildungszielobjekt kommt, und zweites Licht, das durch das Licht der zweiten Beleuchtungsvorrichtung verursacht wird und von dem Abbildungszielobjekt während einer vorgegebenen Verschlussöffnungsperiode jedes Bildes einer vorgegebenen Periode kommt, und Fotodetektionssignale entsprechend den Fotodetektoranteilen des ersten Lichtes und des zweiten Lichtes ausgibt, und eine Steuerung, die ein sichtbares Bild basierend auf dem Fotodetektionsanteil des ersten Lichtes und ein nicht sichtbares Bild basierend auf dem Fotodetektionsanteil des zweiten Lichtes erzeugt und ein zusammengesetztes Bild des sichtbaren Bildes und des nicht sichtbaren Bildes ausgibt, wobei die Steuerung eine Beleuchtungssteuerung aufweist, die die zweite Beleuchtungsvorrichtung mit einer optischen Leistung einschaltet, die der Verschlussöffnungsperiode synchron mit der Verschlussöffnungsperiode entspricht.
Bei dem obigen Abbildungssystem kann die Verschlussöffnungsperiode einstellbar sein.
In dem obigen System kann die Beleuchtungssteuerung die zweite Beleuchtungsvorrichtung mit der optischen Leistung einschalten, die im Wesentlichen das Verhältnis in der Intensität zwischen dem fotodetektierten Signal, das auf dem ersten Licht basiert, und dem fotodetektierten Signal, das auf dem zweiten Licht basiert, ausgleicht.
Bei dem obigen Abbildungssystem kann die Steuerung eine Benutzer-bedienbare Einstelleinheit aufweisen, die die Verschlussöffnungsperiode einstellt. In dem obigen Abbildungssystem kann die Beleuchtungssteuerung die zweite Beleuchtungsvorrichtung nur während der Verschlussöffnungszeit einschalten. In dem obigen Abbildungssystem kann das zweite Licht Fluoreszenz sein, die durch das nicht sichtbare Licht von der zweiten Beleuchtungsvorrichtung angeregt wird.
Das obige Abbildungssystem kann ferner eine Pulsleistungszufuhr aufweisen, die gepulste Leistung (gepulster Strom) der zweiten Beleuchtungsvorrichtung zuführt, um die zweite Beleuchtungsvorrichtung in einer Pulsform (oder intermittierend) einschaltet. In dem obigen Abbildungssystem kann die gepulste Leistung der zweiten Beleuchtungsvorrichtung zugeführt werden, um die zweite Beleuchtungsvorrichtung während einer Pulszufuhrperiode P einzuschalten, während die Pulszufuhrperiode P mit der Verschlussöffnungeperiode synchronisiert ist.
In dem obigen Abbildungssystem kann die Steuerung eine Pulseinstelleinheit aufweisen, die ausgebildet ist, um die Pulszufuhrperiode P in Übereinstimmung mit einer Änderung der Verschlussöffnungsperiode zu ändern. In dem obigen Abbildungssystem kann die Pulszufuhrperiode P eingestellt sein, um innerhalb der Verschlussöffnungsperiode zu sein. In dem obigen Abbildungssystem kann die Pulszufuhrperiode P in einer Anzahl von Malen jeder Verschlussöffnungsperiode eingestellt sein. In dem obigen System kann die Pulszufuhrperiode P einmal in jeder Anzahl von Verschlussöffnungsperioden eingestellt sein.
Erfindungsgemäß wird die zweite Beleuchtungsvorrichtung zum Bestrahlen mit nicht sichtbarem Licht mit der optischen Leistung eingeschaltet, die der Verschlussöffnungsperiode in Synchronität mit der Verschlussöffnungsperiode übereinstimmt. Aufgrund dessen kann die Balance im Lichtanteil zwischen dem sichtbaren Bild und dem nicht sichtbaren Bild, basierend auf dem nicht sichtbaren Licht der zweiten Beleuchtungsvorrichtung, zu der Bedingung optimiert werden, dass das sichtbare Licht nicht gedämpft wird, und die Effizienz für die Lichtnutzung ist erhöht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das ein Abbildungssystem gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 ist ein Diagramm, das einen Rahmen von Bilddaten zeigt, bevor eine Verschlussöffnungsperiode (Belichtungsperiode) eingestellt wird, wobei (A) Fotodetektionssignale (Fotodetektionsanteile) von sichtbarem Licht und Fluoreszenz in den Bilddaten zeigt, (B) die Intensität (Lichtanteil) einer Quelle sichtbaren Lichtes repräsentiert und (C) die Intensität (Lichtanteil) einer Quelle nicht sichtbaren Lichtes repräsentiert;
3 ist ein Diagramm, das einen Rahmen von Bilddaten zeigt, nachdem die Verschlussöffnungsperiode (Belichtungsperiode) so eingestellt ist, dass der Fotodetektionsanteil des sichtbaren Lichtes nicht größer ist als der Maximalanteil Vmax, wobei (A) Fotodetektionssignale (Fotodetektionsanteile) von sichtbarem Licht und von Fluoreszenz in den Bilddaten repräsentiert, (B) die Intensität (Lichtanteil) der Quelle sichtbaren Lichtes repräsentiert und (C) die Intensität (Lichtanteil) der Quelle nicht sichtbaren Lichtes repräsentiert;
4 ist ein Diagramm, das einen Rahmen von Bilddaten zeigt, wenn die Quelle 2A nicht sichtbaren Lichtes mit einer solchen optischen Leistung (optischen Ausgabe) eingeschaltet ist, dass der Fotodetektionsanteil der Fluoreszenz nicht kleiner ist als der Minimumanteil Vmin, wobei (A) die Fotodetektionssignale (Fotodetektionsanteile) von sichtbarem Licht und Fluoreszenz in Bilddaten repräsentiert, (B) die Intensität (Lichtanteil) der Quelle sichtbaren Lichtes repräsentiert und (C) die Intensität (Lichtanteil) der Quelle nicht sichtbaren Lichtes repräsentiert;
5A bis 5C sind Diagramme, die den Betrieb eines konventionellen Abbildungssystems mit einer Öffnungsblende zeigt, wobei 5A die Intensität einfallenden Lichtes auf eine Linse zeigt, 5B die Durchlässigkeit einer Blende zeigt und Figur C die Fotodetektionssignale des Abbildungssystems zeigt;
6A bis 6C sind Diagramme, die den Betrieb des Abbildungssystems zeigen, wenn die Quelle nicht sichtbaren Lichtes während der ganzen Zeit ohne Einstellung der Verschlussöffnungsperiode (Belichtungsperiode) eingeschaltet ist, wobei 6A die Intensität des einfallenden Lichtes in die Linse repräsentiert, 6B die Durchlässigkeit eines Anregungslicht-Schnittfilters repräsentiert und 6C das Fotodetektionssignal des Abbildungssystems zeigt;
7A bis 7D sind Diagramme, die den Betrieb des Abbildungssystems gemäß der Erfindung zeigen, wenn die Verschlussöffnungsperiode (Belichtungsperiode) eingestellt wird und die Quelle nicht sichtbaren Lichtes in einer Pulsbeleuchtungsweise eingeschaltet wird, wobei 7A die Intensität von auf die Linse einfallendem Licht zeigt, wenn die Quelle nicht sichtbaren Lichtes ausgeschaltet ist, 7B die Intensität von in die Linse einfallenden Lichtes zeigt, wenn die Quelle nicht sichtbaren Lichtes eingeschaltet ist, 7C die Durchlässigkeit eines Anregungslicht-Abschnittfilters zeigt und 7D das Fotodetektionssignal des Abbildungssystems zeigt;
8 ist eine Diagramm, das den Aufbau eines Abbildungssystems gemäß einer Modifikation der vorliegenden Erfindung zeigt, und
9 ist ein Diagramm, das die Hintergrundtechnik der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert.
Zunächst wird eine Hintergrundtechnik gemäß der Erfindung im Folgenden im Detail mit Bezug auf 9 beschrieben.
Eine Technik zum Abbilden von Reflexionslicht im nahen Infrarot oder Durchlasslicht im nahen Infrarot zur Erzeugung eines Absorptionsbildes aus Licht im nahen Infrarot unter Anwendung des Prinzips, dass Hämoglobin in Blutgefäßen Licht im nahen Infrarot absorbiert, ist als Visualisationsverfahren zum Visualisieren von hypodermen Gefäßen in medizinischen Forschungen und medizinischen Feldern bekannt.
Des Weiteren gibt es eine bekannte Technik der Anwendung von ICG an Lymphgefäßen, Lymphknoten, Blutgefäßen oder dergleichen unter der Haut oder in adipösen Geweben und zur Abbildung dieser Gewebe zur Erzeugung von Fluoreszenzbildern im nahen Infrarot und zum Visualisieren dieser Gewebe unter der Anwendung des Prinzips, dass Indocyaningrün (ICG) Fluoreszenz in nahen Infrarot (etwa 800 bis 850 nm) emittiert, wenn das Indocyaningrün (ICG) mit Strahlung im nahen Infrarot (etwa 740 bis 780 nm) bestrahlt wird. Wenn beispielsweise ein Lymphknoten IN, in dem eine Krebszelle C metastasiert, visualiert wird, wird zunächst Fluoreszenzmaterial R (ICG) in subkutanes Gewebe injiziert. Hier wird das Fluoreszenzmaterial (ICG) schnell durch Lymphgefäße LV und den Lymphknoten IN absorbiert. Wenn die Haut D, unterhalb derer der Lymphknoten IN als Objekt des Interesses lokalisiert ist, mit Anregungslicht K1 im nahen Infrarot (etwa 740 bis 780 nm) bestrahlt wird, wird das Anregungslicht K1 in nahen Infrarot durch das subkutane Gewebe über zwei Zentimeter übertragen und erreicht dann den Lymphknoten IN. ICG-Moleküle in dem Lymphknoten IN werden durch das Anregungslicht K1 im nahen Infrarot angeregt und emittieren Fluoreszenz K3 im nahen Infrarot (etwa 800 bis 850 nm). Diese Fluoreszenz K3 im nahen Infrarot wird durch die Haut D übertragen und durch eine Kamera (nicht dargestellt) aufgenommen.
In medizinischen Umgebungen wird eine Region von Interesse (Objekt des Interesses) mit sichtbarem Licht (etwa 400 bis 700 nm) bestrahlt, so dass eine Arbeit mit bloßem Auge optimal durchgeführt werden kann.
Hier ist „Arbeit mit bloßem Auge” als eine Arbeit definiert, die ein Operateur (Arbeiter) durchführt, während er/sie ein Arbeitsziel mit ihrem/seinem bloßen Auge(en) ansieht.
Wenn ein Nah-Infrarot-Absorptionsbild beobachtet wird und wenn ein Nah-Infrarot-Fluoreszenzbild beobachtet wird, ist es gewünscht, dass ein Hintergrund mit Ausschluss des Bereichs von Interesse (des Nah-Infrarot-Absorptionsbildes oder Nah-Infrarot-Fluoreszenzbildes) mit optimaler Balance abgebildet wird. Dies ist so, weil die Positionsinformation des Bereichs von Interesse nicht erhalten werden kann, sofern nicht der Hintergrund gleichzeitig mit dem Bereich von Interesse abgebildet wird. Wenn der Bereich von Interesse und der Hintergrund mit einer optimalen Balance unter Verwendung eines Abbildungssystems, das einen einzelnen Bildsensor aufweist, abgebildet werden, ist es ungeeignet, die Lichtintensität des sichtbaren Lichtes (die Intensität des sichtbaren Lichtes für die Beleuchtung) zu variieren. Dies ist so, weil die Beleuchtungsintensität des sichtbaren Lichtes für die Arbeit mit bloßem Auge optimiert sein sollte und nicht geändert werden sollte. Wenn die Beleuchtungsintensität des sichtbaren Lichtes optimal für die Arbeit mit bloßem Auge eingestellt ist, ist der einfallende Lichtanteil von sichtbarem Licht, das von einem Subjekt reflektiert wird und auf den Bildsensor fällt, häufig übermäßig groß.
Aufgrund dessen haben die Hintergrundtechnikdokumente (die Beschreibungen des japanischen Patentes 4971616 und der internationalen Veröffentlichung WO2011/007461 ) eine Technik der Abstimmung sichtbaren Lichtes, das von einem Subjekt auf ein Bildsystem fällt, durch einen optischen Filter oder eine Blende beschrieben.
Da ein Nah-Infrarot-Absorptionsbild oder ein Nah-Infrarot-Fluoreszenzbild im Allgemeinen schwach in der Intensität ist, ist es schwierig, den Bereich von Interesse und den Hintergrund mit optimaler Balance unter Verwendung des Abbildungssystems, das einen einzelnen Bildsensor ohne Durchführung der Technik, die in den vorstehenden Hintergrunddokumenten beschrieben ist, unter Beleuchtung mit sichtbarem Licht, das für die Arbeit mit bloßem Auge optimiert ist, abzubilden. Dies ist so, weil ein übermäßig großer Anteil von sichtbarem Licht als der Hintergrund auf den Bildsensor einfällt und so ein „Lichthof-Phänomen”, „Sättigungs-Phänomen”, „Schlieren” oder dergleichen auftritt.
Bei einem Abbildungssystem vom Reflexionstyp zum Bestrahlen eines Abbildungsziels wie Finger, vier Glieder oder dergleichen mit Nah-Infrarotlicht und zum Abbilden von Nah-Infrarot-Reflexionslicht mit einem einzelnen Bildsensor oder in einem Abbildungssystem von Transmissionstyp zum Bestrahlen eines Abbildungsziels wie Finger, vier Glieder oder dergleichen mit Nah-Infrarotlicht und zum Abbilden von Nah-Infrarot-Transmissionslicht mit einem einzelnen Bildsensor wird ein optisches Filter zum Abschwächen sichtbaren Lichtes, das von der Oberfläche der Haut unter Beleuchtung mit sichtbarem Licht reflektiert wird, in einen Einfallslichtweg des Bildsensors eingefügt. In diesem Fall muss vorher ein vorgegebenes optisches Filter, das den Abschwächungsanteil des sichtbaren Lichtes optimiert, vorbereitet werden.
Wenn eine Öffnungsblende anstatt des optischen Filters angeordnet ist, kann nur der Lichtanteil des sichtbaren Lichtes unabhängig und gleichmäßig gesteuert werden, aber das Abbildungssystem mit der Öffnungsblende ist groß in der Abmessung und hoch in den Kosten.
Aufgrund dessen kann in diesem Ausführungsbeispiel die Lichtanteilbalance zwischen dem Bild aus sichtbarem Licht und dem Bild aus nicht sichtbarem Licht unter der Bedingung optimiert werden, dass die Größe des Abbildungssystems nicht ansteigt und auch die Effizienz für die Lichtausnutzung erhöht ist.
Das Abbildungssystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird im Folgenden im Detail erläutert.
1 ist ein Diagramm, das den Aufbau des Abbildungssystems gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigt.
Das Abbildungssystem 1 ist ein System zur Erzeugung und zum Anzeigen eines zusammengesetzten Farbbildes, das sowohl ein Bild aus nicht sichtbarem Licht (Fluoreszenzbild) als auch ein Bild aus sichtbarem Licht (Hintergrundbild) eines beeinträchtigten (erkrankten) Teils (Abbildungszielobjekt) T anzeigt, dem ein Fluoreszenzmaterial R appliziert wurde. Dieses System ist ausgebildet, um eine Lichtquellenvorrichtung (Lichtquelleneinrichtung) 2, eine Kamera 10, einen Controller 20 und eine Anzeigevorrichtung 3 aufzuweisen.
Die Lichtquellenvorrichtung 2 ist eine Vorrichtung zum Bestrahlen des beeinträchtigten Teils T mit Anregungslicht (anderes Licht als sichtbares Licht; im Folgenden als „nicht sichtbares Licht” bezeichnet) K1 zum Anregung des Fluoreszenzmaterials R und sichtbaren Lichtes K2 für einen Hintergrund. Diese Vorrichtung hat eine Lichtquelle (zweite Bestrahlungsvorrichtung) 2A für nicht sichtbares Licht zum Anwenden des Anregungslichtes K1 und eine Quelle (erste Bestrahlungsvorrichtung) 2B für sichtbares Licht zum Anlegen des sichtbaren Lichtes K2. Die Quelle 2A für nicht sichtbares Licht und die Quelle 2B für sichtbares Licht sind auf der Seite der Abbildungszieloberfläche TB des beeinträchtigten Teils T angeordnet.
Hier in diesem Ausführungsbeispiel wird ICG (Indocyaningrün), das durch Nah-Infrarotlicht von etwa 740 bis 780 nm in der Wellenlänge angeregt wird, zum Emittieren von Nah-Infrarotfluoreszenz von 800 bis 850 nm in der Wellenlänge als das Fluoreszenzmaterial R verwendet. Dementsprechend wird eine Lichtquelle zum Emittieren von Nah-Infrarotlicht von etwa 740 bis 780 nm in der Wellenlänge, z. B. eine Nah-Infrarot-LED als die Quelle 2A für nicht sichtbares Licht verwendet, und auch ein Nah-Infrarotlicht-Abschnittsfilter 2C zum Abschneiden von Licht von 700 nm oder wendiger in der Wellenlänge (nicht Nah-Infrarotlicht) ist vorgesehen. Des Weiteren wird beispielsweise eine Weißfarb-LED als die Quelle 2B sichtbaren Lichtes verwendet. Die Quelle 2B sichtbaren Lichtes wird verwendet, um die Abbildungszieloberfläche TB mit sichtbarem Licht K2 für den Hintergrund zu bestrahlen. Das Abbildungssystem wie es oben beschrieben wurde, kann unter einer solchen Bedingung aufgestellt sein, dass es sichtbarem Licht K5 als Störlicht (Umgebungslicht) ausgesetzt ist, wie beispielsweise Licht von einer Innenraumlichtquelle, beispielsweise einer Raumlampe, Monitoren, Sternleuchte oder dergleichen. Das Abbildungssystem kann unter einer solchen Bedingung aufgestellt sein, dass das Störlicht nicht existiert.
Die Kamera 10 hat eine Linse 10A und einen CCD(ladungsgekoppelte Vorrichtung)-Bildsensor 10B mit fotodetektierenden Elementen, die diskret in einem zweidimensionalen Raum angeordnet sind, und ist auf der Seite der Abbildungszielfläche des beeinträchtigten Teils T angeordnet. Die Kamera 10 nimmt aufeinanderfolgend eine Farbbild mit einer vorgegebenen Bildrate mit einer vorgegebenen Auflösung auf und gibt aufeinanderfolgend die aufgenommenen Farbbilder als rahmenbasierte Bilddaten an einen Controller 20. Die Kamera 10 ist mit einem Anregungslicht-Abschneidefilter 10C zum Abschneiden von Licht in einem Wellenlängenbereich (700 bis 800 nm in der Wellenlänge) versehen, das dem Anregungslicht K1' entspricht, das durch Reflexion des Anregungslichtes K1 von der Abbildungszielfläche TB verursacht wird. Das Anregungslicht-Abschneidefilter 10C überträgt die Fluoreszenz K3, die von dem Fluoreszenzmaterial R emittiert wird, und das sichtbare Licht K2' als Reflexionslicht von sowohl dem sichtbaren Licht K2 als auch dem sichtbaren Licht K5 mit einer Durchlässigkeit von 100%. Dementsprechend kann nur die Fluoreszenz K3 und das sichtbare Licht K2' abgebildet und als ein zusammengesetztes Farbbild abgebildet werden, ohne durch das Anregungslicht K1 der Quelle 2A nicht sichtbares Licht beeinträchtigt zu werden.
Der Bildsensor 10B ist sowohl für den Wellenlängenbereich der Fluoreszenz K3 (der Nah-Infrarot-Wellenlängenbereich in diesem Ausführungsbeispiel) als auch den Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes K2 und K5 empfindlich. Der Bildsensor 10B hat Pixel P, von denen jedes fotodetektierende Elemente 11 bis 14 zum Fotodetektieren von rotem Licht (R), grünem Licht (G), blauem Licht (B) und Infrarotlicht (Ir) aufweist. Die fotodetektierenden Elemente 11 bis 13 für rot (R), grün (G) und blau (B) sind empfindlich für die Wellenlängen des sichtbaren Lichtes K2', und jedes der fotodetektierenden Elemente 11 bis 13 gibt ein Fotodetektionssignal entsprechend einem Fotodetektionsanteil (des Anteils von Licht, das durch jedes der fotodetektierenden Elemente erfasst wurde) an den Controller 20 aus. Das fotodetektierende Element 14 zum Erfassen von Infrarotlicht (Ir) ist für den Wellenlängenbereich der Fluoreszenz K3 (das ist die Nah-Infrarotfluoreszenz in der Nachbarschaft der Wellenlänge von 830 nm) empfindlich und gibt ein Fotodetektionssignal entsprechend dem Fotodetektionsanteil der Fluoreszenz K3 aus.
Der Controller 20 erzeugt ein zusammengesetztes Farbsignal, das ein Fluoreszenzbild und ein Bild aus sichtbarem Licht enthält, auf Grundlage der Abbildungsdaten der Kamera 10 und zeigt das zusammengesetzte Farbbild auf einer Anzeigevorrichtung 3. Hier wird das Bild aus sichtbarem Licht auf Grundlage der Fotodetektionssignale von den fotodetektierenden Elementen 11 bis 13 für rote, grüne und blaue Farben erzeugt, und das Fluoreszenzbild wird auf Grundlage der Fotodetektionssignale von den fotodetektierenden Elementen 14 für Ir erzeugt. Das zusammengesetzte Farbbild ist äquivalent zu einem Bild, das durch Addieren des Bildes aus sichtbarem Licht und des Fluoreszenzbildes erhalten wird.
Dementsprechend wird das oben beschriebene zusammengesetzte Farbbild derart angezeigt, dass eine Fluoreszenzstelle, die durch das Fluoreszenzbild erhalten wird, dem Bild aus sichtbarem Licht (Hintergrundbild) überlagert wird, das äquivalent ist zu einem sichtbaren Bild, das durch Anschauen des betroffenen Teils T mit bloßem Auge erhalten wird. Dementsprechend ist es nicht nötig, den beeinträchtigten Teil T zu beobachten, während das Bild aus sichtbarem Licht und das Fluoreszenzbild, die separat voneinander angezeigt werden, visuell in Übereinstimmung gebracht werden müssen, und der beeinträchtigte Teil T kann leicht und akkurat beobachtet werden. Insbesondere wenn ICG als Fluoreszenzmaterial R verwendet wird, werden Lymphknoten oder Blutströme in Blutgefäßen angezeigt, während sie dem Hintergrund (dem sichtbaren Lichtbild) überlagert werden, wodurch die Blutströme mit einem Blick identifiziert werden können und die Korrelation zwischen den Blutströmen und dem umgebenden Gewebe klar erfasst werden kann.
Des Weiteren hat der Controller 20 eine Treiberschaltung 21 für nicht sichtbares Licht zum Betreiben der Quelle 2A für nicht sichtbares Licht und eine Treiberschaltung 22 für sichtbares Licht zum Treiben der Quelle 2B für sichtbares Licht.
2 ist ein Diagramm, das Abbildungsdaten für jeden Rahmen zeigt, bevor eine Verschlussöffnungsperiode (Abbildungsperiode) S eingestellt wird. Hier wird die Verschlussöffnungsperiode S als eine Periode definiert, in dem der Verschluss der Kamera 10 geöffnet ist, um elektrische Ladungen entsprechend dem Lichtanteil des in die Kamera 10 einfallenden Lichtes zu sammeln. Dementsprechend korrespondieren die elektrischen Ladungen, die in der Verschlussöffnungsperiode S gesammelt werden, mit einem Fotodetektionssignal von jedem Fotodetektionselement.
In 2 repräsentiert (A) Fotodetektionssignale (Fotodetektionsanteile) von sichtbarem Licht und Fluoreszenzlicht in den Bilddaten jedes Rahmens, (B) repräsentiert die Intensität (Lichtanteil) des sichtbaren Lichtes K2 von der Quelle 2B des sichtbaren Lichtes, und (C) repräsentiert die Intensität (Lichtanteil) des nicht sichtbaren Lichtes K1 von der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes.
Des Weiteren ist 3 ein Diagramm, das die Abbildungsdaten eines Rahmens zeigt, wenn die Verschlussöffnungsperiode S so eingestellt wird, dass der Fotodetektionsanteil des sichtbaren Lichtes nicht größer ist als der Maximalwert Vmax, oberhalb dessen Lichthofbildung auftritt. In 3 repräsentiert (A) die Fotodetektionssignale (Fotodetektionsanteile) des sichtbaren Lichtes und der Fluoreszenz in den Bilddaten eines Rahmens, (B) repräsentiert die Intensität (Lichtanteil) des sichtbaren Lichtes K2 von der Quelle 2B des sichtbaren Lichtes, und (C) repräsentiert die Intensität (Lichtanteil) des nicht sichtbaren Lichtes K1 von der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes. In 2 und 3 repräsentiert die Abszissenachse die Zeit t.
Der Abbildungsvorgang des Abbildungssystems 1 wird entsprechend der „Bewegungsbild (Video)”-Abbildungsweise durchgeführt. Dementsprechend, wie bei (A) der 2 dargestellt ist, kann die Maximallänge der Verschlussöffnungsperiode (Belichtungsperiode) S auf einer Länge eines Rahmens (Rahmenintervall F) eingestellt werden, beispielsweise 1/30 Sekunden. Hier in den 2 bis 4 repräsentiert F eine Zeitperiode entsprechend eines Rahmens eines zusammengesetzten Farbbildes. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Endsteuerung der Verschlussöffnungsperiode S (Verschluss-Schließsteuerung) eingestellt, um mit dem Ende jedes Rahmens übereinzustimmen.
Die in 1 dargestellte Kamera 10 ist ausgebildet, um sichtbares Licht und Fluoreszenz von dem beeinträchtigten Teil T zu erfassen und das erfasste sichtbare Licht und die Fluoreszenz in elektrische Ladungen während einer einstellbaren Verschlussöffnungsperiode S zu wandeln, während die gewandelten elektrischen Ladungen gesammelt werden. Dementsprechend, wie in (A) der 2 dargestellt ist, steigen die Fotodetektionsanteile des sichtbaren Lichts und der Fluoreszenz (die Intensitäten der Fotodetektionssignale), die durch die Kamera 10 fotodetektiert werden, nur während der Verschlussöffnungsperiode S, wenn hier der Fotodetektionsanteil des sichtbaren Lichtes (des Signals für sichtbares Licht) einen vorgegebenen Maximalwert Vmax überschreitet und während der vorgegebenen Verschlussöffnungszeit S gesättigt wird, tritt eine Lichthofbildung in einem zusammengesetzten Farbbild auf. Aufgrund dessen wird das schließlich erhaltene Farbbild visuell unklar. Da des Weiteren der Lichtanteil des sichtbaren Lichtes K2 auf einen vorgegebenen Wert für Arbeit mit bloßem Auge optimiert ist, ist es schwierig, den Lichtanteil des sichtbaren Lichts K2 selbst zu steuern.
Aufgrund dessen ist in diesem Ausführungsbeispiel die Verschlussöffnungsperiode S so eingestellt, dass ohne die Einstellung des Lichtanteils des sichtbaren Lichtes K2 der Fotodetektionsanteil des sichtbaren Lichtes K2' den Maximalwert Vmax nicht überschreitet und somit keine Lichthofbildung auftritt. Aus diesem Grund ist der Controller 20 mit einer benutzerbedienbaren (oder extern bedienbaren) Bedienungseinheit (Einstellmittel) 4 zum Einstellen der Verschlussöffnungsperiode S (2) versehen, wie in 1 dargestellt ist. Die Bedienungseinheit 4 kann in dem Controller 20 vorgesehen sein oder kann als separate Einheit außerhalb des Controllers 20 vorgesehen sein.
Wenn der Fotodetektionsanteil des sichtbaren Lichtes K2' den Maximalwert Vmax überschreitet, bei dem oder unterhalb dessen keine Lichthofbildung in dem Farbbild auftritt, wie in dem Beispiel der 2 dargestellt ist, zeigt der Controller 20 eine Anzeige wie eine Nachricht, die dieses Überschreiten des Fotodetektionsanteils des sichtbaren Lichts K2 repräsentiert, auf der Anzeigevorrichtung 3 an. Das Überschreiten des Fotodetektionsanteils des sichtbaren Lichtes K2' kann in jeder Weise mitgeteilt werden. Beispielsweise kann anstatt einer Anzeige der Nachricht oder dergleichen auf der Anzeigevorrichtung 3 eine Lampe ein-/ausgeschaltet werden oder ein Alarmton kann von einem Lautsprecher ausgegeben werden. Beim Feststellen dieser Anzeige oder dergleichen betätigt ein Benutzer die Betriebseinheit 4, um die Verschlussöffnungsperiode S zu verkürzen, wodurch die Verschlussöffnungsperiode S so eingestellt werden kann, dass der Fotodetektionsanteil des sichtbaren Lichtes K2 nicht mehr als den Maximalwert Vmax einnimmt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird die Endsteuerung der Verschlussöffnungszeit S so eingestellt, dass sie mit dem Ende eines jeden Rahmens koinzident ist. Aufgrund dessen wird die Startsteuerung der Verschlussöffnungsperiode S (Belichtungsstartsteuerung) eingestellt, um die Verschlussöffnungsperiode S einzustellen. Durch Einstellen der Startsteuerung der Verschlussöffnungsperiode S kann somit der Fotodetektionsanteil des sichtbaren Lichtes K2 eingestellt werden, um gleich oder weniger als der Maximalwert Vmax zu sein, wie in (A) der 3 dargestellt ist, und das Auftreten von Lichthofbildung kann verhindert werden.
Nicht dargestellt ist, dass wenn das Fotodetektionssignal (Fotodetektionsanteil) des sichtbaren Lichtes K2' in den Bilddaten während der Verschlussöffnungsperiode S geringer ist als der Maximalwert Vmax, es nicht nötig ist, die Verschlussöffnungsperiode S einzustellen. Wenn jedoch das Fotodetektionssignal (Fotodetektionsanteil) des sichtbaren Lichtes K2' unzureichend ist, kann die Verschlussöffnungsperiode S innerhalb des Bereichs des Rahmenintervalls F verlängert werden, so dass das Fotodetektionssignal (Fotodetektionsanteil) des sichtbaren Lichtes K2' gleich oder näher an dem Maximalanteil Vmax ist. Der Controller 20 kann die Anzeigevorrichtung 3 so steuern, dass der Fotodetektionsanteil des sichtbaren Lichtes K2' auf der Anzeigevorrichtung 3 angezeigt wird. Der Fotodetektionsanteil des sichtbaren Lichtes K2 kann beispielsweise automatisch oder manuell auf der Anzeigevorrichtung 3 auf Echtzeitbasis oder intermittierend angezeigt werden.
Hier hat die Kamera 10, die in 1 dargestellt ist, Charakteristika, dass die Sensitivität für den Nah-Infrarotbereich geringer ist als die Sensitivität als den sichtbaren Bereich. Wenn ICG als das Fluoreszenzmaterial R verwendet wird, ist die Rate des Lichtanteils der Fluoreszenz K3 zu der des eingestrahlten Anregungslichtes K1 etwa gleich 1%. Dementsprechend, wie in (A) der 3 dargestellt ist, ist der Fotodetektionsanteil der Fluoreszenz K3 geringer als der des sichtbaren Lichtes K2'. Wenn der Fotodetektionsanteil der Fluoreszenz K3 für eine vorgegebene Verschlussöffnungsperiode S geringer ist als ein vorgegebener Minimalwert Vmin, kann die Sichtbarkeit eines Nah-Infrarot-Fluoreszenzbildes in einem zusammengesetzten Farbbild nicht sichergestellt werden.
Dementsprechend ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel, um die Sichtbarkeit eines Fluoreszenzbildes in einem zusammengesetzten Farbbild sicherzustellen, der Controller 20 mit einem Beleuchtungscontroller (Beleuchtungssteuermittel) 23 zum Einschalten der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes mit optischer Leistung versehen, der es dem Fotodetektionsanteil der Fluoreszenz K3 erlaubt, gleich oder mehr als der Minimumanteil Vmin zu sein, wodurch die Sichtbarkeit sichergestellt werden kann. Dementsprechend wird die optische Leistung der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes durch den Beleuchtungscontroller 23 so eingestellt, dass der Fotodetektionsanteil der Fluoreszenz K3 nicht kleiner ist als der Minimalanteil Vmin, wie in (A) der 4 dargestellt ist, wodurch die Bildbedingung (Zustand) eines Fluoreszenzortes in dem zusammengesetzten Farbbild des beeinträchtigten Teils T in einfacher Weise auf Echtzeitbasis eingestellt werden kann.
Insbesondere ist die Innenraumlichtquelle (die Innenlampe oder dergleichen), die Störlicht induziert, ausgebildet, um das sichtbare Licht K5 auszustrahlen, bei dem Arbeiten mit bloßem Auge durchgeführt werden können. Somit ist es häufig unmöglich, die Intensität und die Bestrahlungszeit des sichtbaren Lichtes K5 zu steuern. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird die optische Leistung der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes in Übereinstimmung mit der optischen Leistung (Intensitäten) sowohl des Störlichtes K5 als auch des sichtbaren Lichtes K2 der Quelle 2B des sichtbaren Lichtes unter der Bedingung eingestellt, dass die Innenlichtquelle wie gewöhnlich eingeschaltet ist, wodurch die Balance in dem Lichtanteil zwischen dem sichtbaren Bild (Hintergrundbild) und dem Bild des nicht sichtbaren Lichtes (Fluoreszenzbild) optimiert werden kann.
Hier wird das Verhältnis zwischen dem Fotodetektionsanteil (V1) des sichtbaren Lichtes (Reflexionslicht K2') und dem Fotodetektionsanteil (V2) der Fluoreszenz K3 unter der Bedingung, dass die Balance zwischen dem sichtbaren Licht K2' und der Fluoreszenz K3 optimiert ist, als R (V1:V2) angegeben. In diesem Fall ist der Beleuchtungscontroller 23 dieses Ausführungsbeispiels ausgebildet, um die Quelle 2A nicht sichtbaren Lichtes mit einer einstellbaren optischen Leistung einzuschalten, die im Wesentlichen gleich dem Verhältnis der Fotodetektionsanteile des sichtbaren Lichtes K2' und der Fluoreszenz K3 zu R (V1:V2) ist. Das optimale Verhältnis R (V1:V2) kann in einer Speichervorrichtung (nicht dargestellt) voreingestellt sein, die in dem Beleuchtungscontroller 23 vorgesehen ist, oder willkürlich durch einen Benutzer eingestellt werden.
Dementsprechend kann das zusammengesetzte Farbbild (Bewegungsbild) basierend auf dem optimalen sichtbaren Licht und der optimalen Fluoreszenz in einfacher Weise durch Optimieren der Balance im Lichtanteil zwischen den Lichtkomponenten (dem sichtbaren Licht K2' und der Fluoreszenz K3), die auf die fotodetektierenden Elemente 11 bis 14 einfallen (R (V1:V2)) (1) und dann durch Einstellung der Verschlussöffnungsperiode S für die fotodetektierenden Elemente 11 bis 14 auf einen möglichst längsten Wert erhalten werden. Selbst wenn der Fotodetektionsanteil des sichtbaren Lichts Vmax unterschreitet, weil die Verschlussöffnungsperiode S eingestellt wird, nachdem die Balance zwischen den Fotodetektionsanteilen des sichtbaren Lichtes K2' und der Fluoreszenz K3 zu R (V1:V2) optimiert wurde, kann das Abbildungssystem dieses Ausführungsbeispiels ferner in dem Zustand gehalten werden, dass die Balance in dem Lichtanteil zwischen dem Bild aus sichtbarem Licht (Hintergrundbild) und dem nicht sichtbaren Bild (Fluoreszenzbild) optimiert ist.
Hier ist die maximal zulässige Leistung für LEDs definiert, die für die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes verwendet werden. Wenn dementsprechend die optimale Leistung jeder LED für die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes in dem Zustand erhöht wird, dass die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes die ganze Zeit eingeschaltet ist (unter Vollzeitbeleuchtung), besteht ein Risiko, dass die optische Leistung jeder LED die zulässig Maximalleistung oder mehr erreicht.
Wenn dementsprechend die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes (1) die ganze Zeit eingeschaltet ist, wird die Obergrenze des Wärmewertes der LEDs, die für die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes verwendet werden, für einen vorgegebenen Grenzwert bestimmt (Bestrahlungsintensität × Bestrahlungszeit) in Übereinstimmung mit einer bewerteten Obergrenze unter fortgesetzter Stromanwendung oder einer oberen Sicherheitsgrenze der Bestrahlung für das Abbildungsziel. Aufgrund dessen ist der Lichtanteil der Fluoreszenz K3, die durch das nicht sichtbare Licht (Anregungslicht) K1 induziert wird, bedeutend kleiner als der Lichtanteil des reflektierten sichtbaren Lichtes K2', das durch das eingestrahlte sichtbare Licht K2 und K5 verursacht wird. Dementsprechend wird überlegt, dass die Anzahl von LEDs, die für die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes verwendet werden, erhöht wird, um die optische Leistung (Wärmewert) jeder LED zu vermindern. Das Erhöhen der Anzahl von LEDs verursacht jedoch eine Zunahme der Gesamtgröße der Lichtquelle 2A für nicht sichtbares Licht und der Kosten.
Wenn, wie oben beschrieben wurde, die Verschlussöffnungsperiode S auf 1/30 Sekunde (die längste Periode) eingestellt wird, um die schwache Fluoreszenz K3 ausreichend zu detektieren, erreicht das Fotodetektionssignal des sichtbaren Lichtes K2 einen Sättigungspegel, bei dem Lichthofbildung in einem Farbbild (2) auftritt, und das zusammengesetzte Farbbild wird unklar.
Dementsprechend ist der Controller 20 dieses Ausführungsbeispiels so ausgebildet, dass er die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes nur während der Verschlussöffnungsperiode S einschaltet (die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes in einem EIN-Zustand hält) und die Quelle 2A nicht sichtbaren Lichtes während der anderen Periode (d. h. der Verschluss-Schließperiode) ausschaltet (die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes AUS hält), wie in (C) der 3 dargestellt ist.
Insbesondere, wie in 1 dargestellt ist, ist die Treiberschaltung 21 für nicht sichtbares Licht mit der Quelle 2A für nicht sichtbares Licht durch eine Pulsleistungsversorgung 5 zur Zufuhr gepulster Leistung (Strom) an die Quelle 2A für nicht sichtbares Licht mit einer vorgegebenen Periode Tp versehen. Hier treibt die Treiberschaltung 21 für nicht sichtbares Licht die Pulsleistungsversorgung 5 ungepulste Leistung an die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes während einer Pulsanlegeperiode P in Synchronität mit der Verschlussöffnungsperiode S in jeder vorgegebenen Periode Tp anzulegen. Das bedeutet, dass die gepulste Leistung (Strom) an die Quelle des nicht sichtbaren Lichtes 2A während der Pulsanlegeperiode P entsprechend der Verschlussöffnungsperiode S in jeder vorgegebenen Periode Tp angelegt wird, wodurch die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes eingeschaltet wird (das nicht sichtbare Licht K1 wird abgestrahlt), nur während der Verschlussöffnungsperiode S. Die vorgegebene Periode Tp wird synchron mit der Verschluss-EIN/AUS-Periode der Kamera 10 eingestellt, wie dies in 3 und 4 dargestellt ist. Diese Perioden können synchron mit der Bildrate oder willkürlich irrelevant von der Bildrate eingestellt werden. Insbesondere betreibt die Treibervorrichtung 21 für nicht sichtbares Licht die Pulsleistungszufuhr 5 so, dass die Pulsanstiegssteuerung der gepulsten Leistung (d. h. die Einsteuerung der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes) koinzident ist mit einer Verschlussöffnungssteuerung der Verschlussöffnungsperiode S und auch die Pulsabfallsteuerung der gepulsten Leistung (das ist die Aussteuerung der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes) ist koinzident mit der Verschluss-Schließsteuerung (das ist das Ende jedes Rahmens), wie in (C) der 3 und 4 dargestellt ist.
Des Weiteren ist der Controller 20 mit einer Pulsperiodeneinstelleinheit 24 versehen, und die Pulsperiodeneinstelleinheit 24 stellt die Pulsperiode Tp der Pulsleistungszufuhr 5 in Übereinstimmung mit einer eingestellten Verschlussöffnungsperiode S ein und gibt die eingestellte Pulsperiode Tp jedes Mal, wenn die Verschlussöffnungsperiode S durch Betrieb der Betriebseinheit 4 eingestellt wird, an die Treiberschaltung 21 für das sichtbare Licht aus.
Die Pulszufuhrperiode P (die Pulsanstiegs- und Abfallsteuerung) der vorgegebenen Periode Tp der Pulsleistungszufuhr 5 wird insbesondere so eingestellt, dass sie koinzident ist mit der eingestellten Verschlussöffnungsperiode S durch die Pulsperiodeneinstelleinheit 24 jedesmal, wenn die Verschlussöffnungsperiode S durch den Betrieb der Betriebseinheit 4 eingestellt wird.
Wie oben beschrieben wurde, steuert der Beleuchtungscontroller 23 des Controllers 20 die Treiberschaltung 21 für nicht sichtbares Licht, um die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes nur während der Verschlussöffnungsperiode S mit der vorgegebenen Periode Tp einzuschalten, während die Einschaltstartsteuerung der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes koinzident ist mit der Verschlussöffnungssteuerung der Verschlussöffnungsperiode S (d. h. die Belichtungsstartsteuerung), und die Ausschaltstartsteuerung der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes ist koinzident mit der Verschluss-Schließsteuerung der Verschlussöffnungsperiode S (d. h. die Belichtungsendsteuerung, die Datenauslesesteuerung) und ist ferner koinzident mit der Endsteuerung des Rahmenintervalls F.
In diesem Fall würde die Obergrenze für den Wärmewert (J: Joule) von LEDs, die für die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes verwendet werden, die durch W × S definiert ist (Strahlungsintensität (W: Watt) × Bestrahlungszeit (S: Sekunde)), auch auf denselben Wert wie in dem Fall eingestellt, in dem die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes die ganze Zeit eingeschaltet ist (repräsentiert durch die Bereiche der schraffierten Teile in den 2, 3 und 4). Dementsprechend kann die optische Leistung der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes erhöht werden, während die optische Leistung jeder LED, die für die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes verwendet werden, gehindert wird, die zulässige Maximalleistung zu erreichen, und ferner wird verhindert, dass die Größe der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes erhöht wird.
Hier wird die Rate der Einschaltzeit (Verschlussöffnungsperiode S) der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes zu dem Rahmenintervall F (1/30 Sekunden) als das Tastverhältnis der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes definiert. In diesem Ausführungsbeispiel werden LEDs für die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes verwendet (4). Wenn dementsprechend das Tastverhältnis der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes auf 20% (1/150 Sekunden) eingestellt wird, wird der Maximalstrom, der an die LEDs angelegt werden kann, fünffach erhöht, so dass die Strahlungsintensität der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes fünfmal so groß ist wie die Obergrenze der Strahlungsintensität, wenn die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes die ganze Zeit eingestellt ist (d. h. ganzzeitige Beleuchtung).
Wie oben beschrieben wurde, wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Bestrahlung des Anregungslichts nur während der Verschlussöffnungsperiode S durchgeführt durch Anwendung des Prinzips, dass der Anteil des Lichtes, das auf jedes der fotodetekierenden Elemente 11 bis 14 (1) innerhalb der Verschlussöffnungsperiode S einfällt, integriert wird und zu einem Fotodetektionssignal gewandelt wird, wodurch der relativ starke Effekt des sichtbaren Lichtes abgeschwächt wird und die Balance im Lichtanteil zwischen dem Bild aus sichtbaren Licht und dem Fluoreszenzbild optimiert werden kann.
Die Treiberschaltung 22 für sichtbares Licht ist mit der Quelle 2B für sichtbares Licht durch die Gleichstromversorgung 6 zum Zuführen von Leistung an die Quelle 2B für sichtbares Licht zu jeder Zeit verbunden, und der Controller 20 steuert die Treiberschaltung 22 für sichtbares Licht, um die Quelle 2A des sichtbaren Lichtes allzeit einzuschalten. Die Treiberschaltung 22 für sichtbares Licht kann mit einer Pulsleistungsquelle wie im Fall der Treiberschaltung 21 für nicht sichtbares Licht verbunden sein, um die Quelle 2B für sichtbares Licht nur während der Verschlussöffnungsperiode S einzuschalten.
In dem obigen Ausführungsbeispiel steuert der Beleuchtungscontroller 23 die Treiberschaltung 21 für nicht sichtbares Licht, um die Quelle 2A für nicht sichtbares Licht synchron mit der Verschlussöffnungsperiode S einzuschalten, so dass die Pulszufuhrperiode P der gepulsten Leistung koinzident ist mit der Verschlussöffnungsperiode S. Die Pulszufuhrperiode P der gepulsten Leistung ist jedoch nicht notwendiger koinzident mit der Verschlussöffnungsperiode S. Beispielsweise kann die Pulszufuhrperiode P der gepulsten Leistung nur so eingestellt sein, dass sie innerhalb der Verschlussöffnungsperiode S ist, dass sie die Verschlussöffnungsperiode S abdeckt oder von der Verschlussöffnungsperiode S versetzt ist, unter der Bedingung, dass jede Überlappungsperiode zwischen der Pulszufuhrperiode und der Verschlussöffnungsperiode S existiert. In diesem Fall ist es ferner selbstverständlich, dass die Perioden S und P so eingestellt sind, dass keine Lichthofbildung auftritt und die Sichtbarkeit sichergestellt ist.
Des Weiteren sind in dem obigen Ausführungsbeispiel die gepulste Zuführperiode P und die Verschlussöffnungsperiode S in einer eins-zu-eins-Korrespondenz in jedem Rahmenintervall F eingestellt. Diese Periode P und S sind jedoch nicht notwendigerweise in einer eins-zu-eins-Korrespondenz eingestellt. Beispielsweise können mehrere Pulszuführperioden P innerhalb jeder Verschlussöffnungsperiode S eingestellt sein, oder eine Pulszuführperiode P kann für jede mehreren Verschlussöffnungsperioden C eingestellt sein. Diese Einstellungen dieser Perioden P und S können in einem Stroboskop-Abbildungssystem oder dergleichen beispielsweise angewendet werden.
Ein konventionelles Abbildungssystem mit einer Öffnungsblende, einem Abbildungssystem, in dem eine Verschlussöffnungsperiode (Belichtungszeit) nicht eingestellt ist und die Quelle 2A für nicht sichtbares Licht allzeit eingestellt ist (Vollzeitbeleuchtung), und das Abbildungssystem 1 dieses Ausführungsbeispiel, in dem die Verschlussöffnungsperiode S eingestellt wird, und die Lichtquelle 2A für nicht sichtbares Licht in einer Pulsform eingeschaltet ist, werden in Bezug auf die 5 bis 7 mit einem Vergleich dieser Abbildungssysteme beschrieben.
Die 5A bis 5C sind Diagramme, die den Betrieb des konventionellen Abbildungssystems zeigen, das eine Öffnungsblende aufweist, wobei 5A die Intensität des in die Linse der Kamera einfallenden Lichtes zeigt, 5B die Durchlässigkeit der Öffnungsblende zeigt und 5C das Fotodetektionssignal des Abbildungssystems zeigt. Im Beispiel der 5A bis 5C wird die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes die gesamte Zeit eingeschaltet, und die Verschlussöffnungsperiode S (Belichtungsperiode) ist auf 1/30 Sekunde eingestellt.
Wie in 5A dargestellt ist, tritt sichtbares Licht K2', das von einem Subjekt (beeinträchtigten Teil T) reflektiert wird, Anregungslicht K1', das von dem Subjekt reflektiert wird, und Nah-Infrarot-Fluoreszenz K3, die durch Anregungslicht K1 induziert wird, in die Linse ein. Bei dem konventionellen Abbildungssystem mit einer Öffnungsblende ist die Öffnungsblende ein optisches Filter, das ausgebildet ist, um das sichtbare Licht K2 zu dämpfen (d. h. die Transmittivität ist variabel), das Anregungslicht K1' abzuschneiden (Transmittivität ist gleich 0%) und die Fluoreszenz K3 durchzulassen (Transmittivität ist gleich 100%), und die Transmittivität für das sichtbare Licht K2' ist frei variabel. Das bedeutet, dass die Öffnungsblende nur die Transmittivität für das sichtbare Licht steuern kann, und wenn somit die Fluoreszenz K3 schwach ist, ist der Fotodetektionsanteil der Fluoreszenz K3 sehr klein. Des Weiteren hat dieses Abbildungssystem ein Problem damit, dass das optische System des Abbildungssystems kompliziert ist, da die Öffnungsblende vorgesehen ist und auch ist die Effizienz der Lichtausnutzung gering, da das sichtbare Licht abgedämpft werden muss.
Die 6A bis 6C sind Diagramme, die den Betrieb des Abbildungssystems zeigen, wenn die Verschlussöffnungsperiode 5 (Belichtungsperiode) nicht eingestellt wird und die Lichtquelle 2A für nicht sichtbares Licht allzeit eingeschaltet ist, wobei die 6A die Intensität des einfallenden Lichtes in die Linse der Kamera 10 zeigt, 6B zeigt die Durchlässigkeit des Anregungslicht-Abschneidefilters 10C, und 6C zeigt das Fotodetektionssignal des Abbildungssystems.
In diesem Abbildungssystem tritt, wie in 6 dargestellt ist, sichtbares Licht K2', Anregungslicht K1' und Nah-Infrarot-Fluoreszenz K3 in die Linse ein, wie im Fall der 5A. Bei diesem Abbildungssystem wird der Anregungslicht-Abschneidefilter 10C, der das Anregungslicht abschneidet (Durchlässigkeit 0%) und das sichtbare Licht K2' und die Fluoreszenz K3 durchlässt (Durchlässigkeit 100%), wie in 4B dargestellt ist, anstatt der Öffnungsblende im Fall dieses Ausführungsbeispiels verwendet. Wenn die Belichtungsperiode auf 1/30 eingestellt ist, um in ausreichender Weise die schwache Fluoreszenz K3 fotodetektieren zu können, überschreitet der Fotodetektionsanteil des sichtbaren Lichtes K2' (sichtbares Lichtsignal) den Maximalanteil Vmax und ist gesättigt, so dass Lichthofbildung in einem zusammengesetzten Farbbild auftritt.
Die 7A bis 7D sind Diagramme, die den Betrieb des Abbildungssystems 1 des Ausführungsbeispiels zeigen, bei dem die Verschlussöffnungsperiode S (Belichtungsperiode) eingestellt wird und die Lichtquelle 2A für nicht sichtbares Licht in der Pulsform eingeschaltet wird. Die 7A zeigt die Intensität des in die Linse der Kamera 10 einfallenden Lichtes, wenn die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes ausgeschaltet ist, 7B zeigt die Intensität des in die Linse einfallenden Lichtes, wenn die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes eingeschaltet ist, 7C zeigt die Durchlässigkeit des Anregungslicht-Abschneidefilters, und 7D zeigt das Fotodetektionssignal des Abbildungssystems.
In diesem Ausführungsbeispiel wird, wie oben beschrieben, die Verschlussöffnungsperiode S verkürzt, die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes (1) wird nur während der Verschlussöffnungsperiode S eingeschaltet, und die optische Leistung der Quelle 2A für nicht sichtbares Licht wird eingestellt, so dass der Fotodetektionsanteil der Fluoreszenz K3 (das Fluoreszenzsignal) nicht kleiner ist als der Minimalwert Vmin. Dementsprechend kann das Auftreten von Lichthofbildung in dem zusammengesetzten Farbbild verhindert werden, und die Balance des Lichtanteils zwischen dem Bild aus sichtbarem Licht und dem Fluoreszenzbild kann optimiert werden. Da insbesondere das Tastverhältnis der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes auf 20% eingestellt ist, kann die Strahlungsintensität der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichten Lichtes fünffach im Vergleich mit den Fällen der 5A und 6A erhöht werden, wie in der 7B dargestellt ist.
Wie oben beschrieben wurde, ist das Abbildungssystem dieses Ausführungsbeispiels mit einem Beleuchtungscontroller 23 zum Einschalten der Quelle des nicht sichtbaren Lichtes synchron mit der Verschlussöffnungsperiode S versehen, so dass Anregungslicht zum Induzieren von Fluoreszenz von dem Fluoreszenzmaterial R mit einer optischen Leistung erzeugt wird, die der Verschlussöffnungsperiode S entspricht. Bei diesem Aufbau kann die Lichtanteilsbalance zwischen dem Bild aus sichtbarem Licht (Hintergrundbild) und dem Bild aus nicht sichtbarem Licht (Fluoreszenzbild) optimiert werden, während die Effizienz der Lichtnutzung erhöht wird, ohne das sichtbare Licht zu schwächen. Anders als im Stand der Technik ist es nicht erforderlich, eine Öffnungsblende vorzusehen, so dass das Abbildungssystem 1 ohne seine Vergrößerung und mit geringen Kosten hergestellt werden kann.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Verschlussöffnungsperiode S eingestellt werden, und insbesondere ist die Bedienungseinheit 4, die durch einen Benutzer bedient werden kann, um die Verschlussöffnungsperiode S einzustellen, vorgesehen. Bei diesem Aufbau kann die Verschlussöffnungsperiode S so eingestellt werden, dass der Fotodetektionsanteil des sichtbaren Lichtes nicht mehr als der Maximalanteil Vmax ist, bei dem oder unterhalb dessen keine Lichthofbildung auftritt, wodurch das Auftreten von Lichthofbildung in einem zusammengesetzten Farbbild verhindert wird.
Des Weiteren ist bei diesem Ausführungsbeispiel der Beleuchtungscontroller 23 ausgebildet, um Anregungslicht mit der optischen Ausgabe abzustrahlen, die im Wesentlichen das Verhältnis V1:V2 der jeweiligen Intensitäten der Fotodetektionssignale des Reflexionslichts des sichtbaren Lichts und der Fluoreszenz ausgleicht. Bei diesem Aufbau wird die Lichtanteilsbalance zwischen dem Bild aus sichtbarem Licht (Hintergrundbild) und dem Bild aus nicht sichtbarem Licht (Fluoreszenzbild) auf einem Optimum gehalten, selbst wenn die Verschlussöffnungsperiode S eingestellt wird.
Des Weiteren ist der Beleuchtungscontroller 23 in diesem Ausführungsbeispiel so ausgebildet, dass die Belichtungsendsteuerung (Abbildungsdaten-Auslesesteuerung) koinzident ist mit der Endsteuerung jedes Rahmenintervalls F, und das nicht sichtbare Licht der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichts wird nur während der Verschlussöffnungsperiode S abgestrahlt. Bei diesem Aufbau kann für die Leistung, die den LEDs zugeführt wird, die als Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes dienen, verhindert werden, dass sie die zulässige Maximalleistung der LEDs erreicht, und es kann verhindert werden, dass die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes in der Größe ansteigt.
Das vorstehende Ausführungsbeispiel ist ein Beispiel der vorliegenden Erfindung, und verschiedene Modifikationen und Änderungen können beliebig, ohne vom Gegenstand der Erfindung abzuweichen, vorgenommen werden.
Beispielsweise ist in dem oben stehenden Ausführungsbeispiel die Verschlussöffnungsperiode S auf 1/150 Sekunde eingestellt. Die Verschlussöffnungsperiode ist jedoch nicht auf diesen Wert begrenzt, und sie kann auf das Rahmenintervall S (1/30 Sekunde) oder weniger eingestellt werden. Die Verschlussöffnungsperiode ist zum Optimieren der Lichtanteilsbalance zwischen dem Bild aus sichtbarem Licht (Hintergrundbild) und dem Bild aus nicht sichtbarem Licht (Fluoreszenzbild) eingestellt, und sie kann beispielsweise auf 1/30 Sekunde, 1/150 Sekunde, 1/300 Sekunde oder 1/1000 Sekunde eingestellt werden.
Des Weiteren ist in dem oben stehenden Ausführungsbeispiel das Rahmenintervall F auf 1/30 Sekunde eingestellt. Das Rahmenintervall F ist jedoch nicht auf diesen Wert beschränkt. In dem obigen Ausführungsbeispiel ist die Endsteuerung der Verschlussöffnungsperiode S koinzident mit dem Ende jeden Rahmens. Es ist jedoch nicht notwendigerweise erforderlich, dass die Endsteuerung der Verschlussperiode S koinzident mit dem Ende des Rahmens ist.
In dem oben stehenden Ausführungsbeispiel hat der Bildsensor 10B die Fotodetektionselemente 11 bis 14 zum Fotodetektieren von rotem Licht (R), grünem Licht (G), blauem Licht (B) bzw. Infrarotstrahlung (Ir), die für jedes Pixel P integral vorgesehen sind, um ein Farbbild (zusammengesetztes Bild), das ein Fluoreszenzbild und ein Bild aus sichtbarem Licht zusammen enthält, zu erzeugen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Anordnung der Fotodetektionselemente 11 bis 14 beschränkt. Beispielsweise kann der Bildsensor C eine Gruppeneinheit von Fotodetektionselementen 11 bis 13 und eine Gruppeneinheit von einem Fotodetektionselement 14 aufweisen, die separate voneinander vorgesehen sind. In diesem Fall werden ein Bild aus sichtbarem Licht (Hintergrundbild) und ein Bild aus nicht sichtbarem Licht (Fluoreszenzbild) separat voneinander erzeugt, und dann werden diese Bilder zum Bilden eines zusammengesetzten Farbbildes überlagert.
Des Weiteren wird in dem obigen Ausführungsbeispiel das sichtbare Licht K2', das durch Reflexion von sowohl dem sichtbaren Licht K2 als auch dem Störlicht K5 von dem Abbildungszielobjekt verursacht wird, fotodetektiert. Wenn jedoch das sichtbare Licht des Störlichtes ausreichend für eine Arbeit mit bloßem Auge oder dergleichen ist, kann die Quelle sichtbaren Lichtes 2B durch den Controller 20 ausgeschaltet werden, oder die Quelle 2B sichtbaren Lichtes, die Treiberschaltung 22 für sichtbares Licht und die Gleichstromversorgung 6 können weggelassen werden. In diesem Fall wird die optische Leistung der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes in Übereinstimmung mit der optischen Leistung des sichtbaren Lichtes des Störlichtes eingestellt, wodurch die Lichtanteilsbalance zwischen dem Bild aus sichtbarem Licht (Hintergrundbild) und dem Bild aus nicht sichtbarem Licht (Fluoreszenzbild) optimiert werden kann. Wenn kein Störlicht vorliegt, kann die Quelle 2B sichtbaren Lichtes eingeschaltet werden, während die optische Leistung um den Anteil erhöht wird, der dem Störlicht entspricht.
In dem oben stehenden Ausführungsbeispiel ist die benutzerbedienbare Bedieneinheit 4 zum Einstellen der Verschlussöffnungsperiode S vorgesehen. Statt jedoch die Bedienungseinheit 4 vorzusehen, kann der Controller 20 selbst ausgebildet sein, um automatisch oder manuell die Verschlussöffnungsperiode S einzustellen, so dass der Fotodetektionsanteil des sichtbaren Lichtes K2 nicht höher ist als der Maximalanteil Vmax oder geringer, wo keine Lichthofbildung auftritt. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, dass die Anzeige, die angibt, dass der Fotodetektionsanteil des sichtbaren Lichts den Maximalwert Vmax überschreitet, auf der Anzeigevorrichtung 3 angezeigt wird.
Des Weiteren verwendet das Ausführungsbeispiel ICG als das Fluoreszenzmaterial R. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Material beschränkt. Wenn andere Materialien als ICG als Fluoreszenzmaterial R verwendet werden, werden für die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes LEDs eingesetzt, die in der Lage sind, diese Fluoreszenzmaterialien anzuregen und Anregungslicht emittieren.
Das oben stehende Ausführungsbeispiel verwendet LEDs als die Lichtquellen der Lichtquellenvorrichtung 2. Die Lichtquelle kann jedoch ein Licht emittierendes Element wie eine organische EL oder dergleichen, eine Lampe oder dergleichen sein.
In dem oben stehenden Ausführungsbeispiel ist das Abbildungssystem 1 als ein Abbildungssystem für medizinische Anwendungen ausgebildet, in denen ein beeinträchtigter (kranker) Teil als das Abbildungszielobjekt dient. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf medizinische Anwendungen beschränkt, und das Abbildungssystem gemäß dieser Erfindung kann als ein Abbildungssystem für industrielle Anwendungen verwendet werden, indem ein Teil als Abbildungszielobjekt eingestellt ist. In diesem Fall wird ein Abbildungszielobjekt mit Fluoreszenzmaterial infiltriert, das Fluoreszenz bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht emittiert, und das Teil wird mit ultraviolettem Licht und sichtbarem Licht bestrahlt, wodurch ein Fluoreszenzbild, das einen Defekt wie einen Bruch oder dergleichen repräsentiert, der in dem Teil auftritt, wird ausgegeben, während es einem sichtbaren Bild als Hintergrundbild überlagert wird, wodurch der Defekt des Teils visualisiert werden kann.
Wie in der JP-A-2013-36889 offenbart ist, kann das Abbildungssystem ein Abbildungssystem für die Landwirtschaft sein, bei dem eine Pflanze als das Abbildungszielobjekt dient. In diesem Fall wird die Pflanze mit sichtbarem Licht und Anregungslicht zum Anregen von Chlorophyll und/oder Pflanzenpathogenen bestrahlt. Dementsprechend kann ein Fluoreszenzbild, das durch das Chlorophyll und/oder das Pflanzpathogen verursacht wird, ausgegeben werden, während es einem sichtbaren Bild als Hintergrund überlagert wird und der Infektionsstatus der Pflanze kann visualisiert werden,
In dem oben stehenden Ausführungsbeispiel ist das Abbildungssystem 1 als ein Abbildungssystem des Reflexionstyps zum Fotodetektieren von Licht ausgebildet, das von einem Abbildungszielobjekt reflektiert wird. Das Abbildungssystem kann jedoch als ein Abbildungssystem von Transmissionstyp zum Detektieren von sichtbarem Licht ausgebildet sein das durch ein Abbildungszielobjekt durchdringt. In diesem Fall kann der Beleuchtungscontroller 23 die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes mit einer optischen Leistung einschalten, die im Wesentlichen das Verhältnis zwischen den Intensitäten der jeweiligen Fotodetektionssignale ausgleicht, das auf dem sichtbaren Licht basiert, das durch das Abbildungszielobjekt dringt, und der Fluoreszenz.
In dem oben stehenden Ausführungsbeispiel ist das Abbildungssystem 1 als ein Abbildungssystem vom Fluoreszenztyp zum Fotodetektieren von Fluoreszenz ausgebildet, die durch das nicht sichtbare Licht der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes induziert wird. Das Abbildungssystem kann jedoch als ein Abbildungssystem vom Reflexionstyp ausgebildet sein zum Fotodetektieren nicht sichtbaren Lichtes, das von der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes abgestrahlt wird und von dem Abbildungszielobjekt reflektiert wird oder als Abbildungssystem von Transmissionstyp zum Fotodetektieren nicht sichtbaren Lichtes, das durch das Abbildungszielobjekt durchdringt.
In dem oben stehenden Ausführungsbeispiel wird Anregungslicht zum Anregen von Fluoreszenzmaterial als das nicht sichtbare Licht verwendet. Wenn jedoch Fluoreszenzmaterial dem Abbildungszielobjekt nicht beigefügt ist, ist das nicht sichtbare Licht nicht notwendigerweise das Anregungslicht. Ein Abbildungssystem für diesen Fall wird im Folgenden beschrieben.
8 ist ein Diagramm, das ein Abbildungssystem 100 zum Fotodetektieren von nicht sichtbarem Licht zeigt, das durch ein Abbildungszielobjekt übertragen wird, ohne dass dem Abbildungszielobjekt Fluoreszenzmaterial zugefügt wird. Gleiche Teile wie in dem Abbildungssystem 1, das in 1 dargestellt ist, sind durch dieselben Bezugsziffern bezeichnet, und ihre Beschreibung wird unterlassen.
In dem Abbildungssystem 100 wird ein Finger T als ein Abbildungszielobjekt verwendet, wobei die dorsale Fläche des Fingers T als eine Nicht-Abbildungszielfläche TA mit nicht sichtbarem Licht K1 (beispielsweise Infrarotstrahlung) von der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes der Lichtquellenvorrichtung 2 bestrahlt wird, und wobei die ventrale Fläche des Fingers T als eine Abbildungszielfläche Tb mit sichtbarem Licht K2 von der Quelle 2B des sichtbaren Lichts der Lichtquellenvorrichtung 2 bestrahlt wird. Das heißt, die Quelle nicht sichtbaren Lichtes 2A ist an der Seite der Nicht-Abbildungszielfläche TA angeordnet, und eine Kamera 10 ist an der Seite der Abbildungszielfläche TB angeordnet, so dass sie der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes über den Finger T gegenübersteht. Des Weiteren ist die Quelle sichtbaren Lichts an der Seite der Abbildungszielfläche TB angeordnet. Die Lichtquelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes, die Quelle 2B des sichtbaren Lichtes, der Nicht-Infrarotlicht-Abschnittsfilter 2C und die Kamera 10 sind die gleichen wie in dem Abbildungssystem 1, das in 1 dargestellt ist, mit Ausnahme ihrer Anordnungspositionen, und sind mit denselben Bezugsziffern wie in 1 bezeichnet.
Die Kamera 10 fotodetektiert transmittiertes Licht K1'' des nicht sichtbaren Lichtes K1 und des sichtbaren Lichtes K2, das durch Reflexion des sichtbaren Lichtes K2 von der Quelle 2B des sichtbaren Lichtes und des sichtbaren Lichtes K2 des Störlichtes von der Abbildungszielfläche TB des Fingers T verursacht wird, und gibt die Fotodetektionsresultate als Abbildungsdaten an die Steuerung 20. Die Steuerung 20 erzeugt ein Bild des nicht sichtbaren Lichtes (Infrarotlicht) und ein Bild aus sichtbarem Licht auf Grundlage der Abbildungsdaten der Kamera 10 und zeigt ein Farbbild als ein zusammengesetztes Bild des Bildes aus nicht sichtbarem Licht und des Bildes aus sichtbarem Licht auf der Anzeigevorrichtung 3.
In diesem zusammengesetzten Farbbild wird ein Infrarot-Ort (beispielsweise ein Blutgefäß V des Fingers T) angezeigt, während es demselben sichtbaren Bild überlagert wird, das gesehen wird, wenn der Finger T mit bloßem Auge bzw. Augen beobachtet wird. In diesem Beispiel der 8 kann der Beleuchtungscontroller 23 die Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes mit einer optischen Leistung einschaltet, die im Wesentlichen das Verhältnis der Intensität zwischen den Fotodetektionssignalen des sichtbaren Lichtes K2, das von dem Finger T reflektiert wird, und des transmittierten Lichtes K1'', das durch den Finger T durchdringt, ausgleichen. In dem Beispiel der 8 wird die optische Leistung der Quelle 2A des nicht sichtbaren Lichtes ebenfalls in Übereinstimmung mit der optischen Leistung von sowohl dem Störlicht als auch dem sichtbaren Licht von der Quelle 2B des sichtbaren Lichtes unter der Bedingung eingestellt, dass die Innenraumlichtquelle wie gewöhnlich eingeschaltet ist, wie im Fall des Abbildungssystems, das in 1 dargestellt ist, wodurch die Balance im Lichtanteil zwischen dem Bild aus sichtbarem Licht und dem Bild aus nicht sichtbarem Licht optimiert werden kann. In dem Beispiel der 8 kann ferner der Controller 20 die Quelle 2B des sichtbaren Lichtes oder die Quelle 2B des sichtbaren Lichtes, die Treiberschaltung 22 für sichtbares Licht und die Gleichstromversorgung 6 können weggelassen werden, wenn das sichtbare Licht des Störlichtes ausreichend ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 4971816 [0003]
WO 2011/007461 [0003, 0029]
JP 4971616 [0029]
JP 2013-36889 A [0092]

Claims

Abbildungssystem mit: einer ersten Beleuchtungsvorrichtung, die ein Abbildungszielobjekt mit sichtbarem Licht bestrahlt, einer zweiten Beleuchtungsvorrichtung, die das Abbildungszielobjekt mit nicht sichtbarem Licht bestrahlt, das als anderes Licht als sichtbares Licht definiert ist, einem Bildsensor, der erstes Licht fotodektiert, das durch das sichtbare Licht der ersten Beleuchtungsvorrichtung verursacht wird und vom Abbildungszielobjekt kommt, und zweites Licht, das durch das nicht sichtbare Licht der zweiten Beleuchtungsvorrichtung verursacht wird und von dem Abbildungszielobjekt während einer vorgegebenen Verschlussöffnungsperiode in jedem Rahmen einer vorgegebenen Periode kommt, und Fotodetektionssignale ausgibt, die den Fotodetektionsanteilen des ersten Lichts und des zweiten Lichts entsprechen, und einem Controller, der ein sichtbares Bild basierend auf dem Fotodetektionsanteil des ersten Lichtes, und ein nicht sichtbares Bild basierend auf dem Fotodetektionsanteil des zweiten Lichtes, erzeugt und zusammengesetztes Bild des sichtbaren Bildes und des nicht sichtbaren Bildes ausgibt, wobei der Controller einen Beleuchtungscontroller aufweist, der die zweite Beleuchtungsvorrichtung mit einer optischen Leistung synchron mit der Verschlussöffnungsperiode entsprechend der Verschlussöffnungsperiode einschaltet.
Abbildungssystem nach Anspruch 1, wobei die Verschlussöffnungsperiode einstellbar ist.
Abbildungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Beleuchtungscontroller die zweite Beleuchtungsvorrichtung mit der optischen Leistung einschaltet, die im Wesentlichen das Verhältnis der Intensität zwischen dem Fotodetektionssignal basierend auf dem ersten Licht und dem Fotodetektionssignal basierend auf dem zweiten Licht ausgleicht.
Abbildungssystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Controller eine benutzerbedienbare Einstelleinheit aufweist, die die Verschlussöffnungsperiode einstellt.
Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Beleuchtungscontroller die zweite Beleuchtungsvorrichtung nur während der Verschlussöffnungsperiode einschaltet.
Abbildungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das zweite Licht eine Fluoreszenz ist, die durch das nicht sichtbare Licht von der zweiten Beleuchtungsvorrichtung induziert wird.
Abbildungssystem nach Anspruch 1, mit ferner einer Pulsleistungszufuhr, die gepulste Leistung an die zweite Beleuchtungsvorrichtung zuführt, um die zweite Beleuchtungsvorrichtung in Pulsform einzuschalten.
Abbildungssystem nach Anspruch 7, wobei die gepulste Leistung der zweiten Leistungsvorrichtung zum Einschalten der zweiten Beleuchtungsvorrichtung während einer Pulszufuhrperiode P zugeführt wird, die mit der Verschlussöffnungsperiode synchronisiert ist.
Abbildungssystem nach Anspruch 8, wobei der Controller eine Pulseinstelleinheit aufweist, die ausgebildet ist, um die Pulszufuhrperiode P in Übereinstimmung mit einer Änderung der Verschlussöffnungsperiode zu ändern.
Abbildungssystem nach Anspruch 9, wobei die Pulszufuhrperiode eingestellt ist, um innerhalb der Verschlussöffnungsperiode zu sein.
Abbildungssystem nach Anspruch 8, wobei die Pulszufuhrperiode P auf eine Anzahl von Malen in jeder Verschlussöffnungsperiode eingestellt ist.
Abbildungssystem nach Anspruch 8, wobei die Pulszufuhrperiode P auf ein Mal in jeden mehreren Verschlussöffnungsperioden eingestellt ist.