DE112015001158T5

DE112015001158T5 - Beobachtungsbild-Gewinnungssystem und Beobachtungsbild-Gewinnungsverfahren

Info

Publication number: DE112015001158T5
Application number: DE112015001158.7T
Authority: DE
Inventors: Kazuaki Tamura; Takeshi Ito
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2015-04-01
Publication date: 2016-12-08
Also published as: US10582842B2; CN106132275B; US20170014022A1; JP2015196004A; JP6412709B2; WO2015152327A1; CN106132275A

Abstract

Ein Beobachtungsbild-Gewinnungssystem umfasst einen Lichtquellenteil (6), einen Bilderfassungsteil (7) und einen Bildgewinnungsteil (8). Der Lichtquellenteil (6) bestrahlt ein Beobachtungsziel mit erstem Licht in einem Wellenlängenbereich, der keinen Wellenlängenbereich umfasst, in dem ein Absorptionsmaximum einer im Beobachtungsziel enthaltenen Zielsubstanz liegt, und mit zweitem Licht in einem Wellenlängenbereich, in dem das Absorptionsmaximum liegt. Der Bildgewinnungsteil (8) umfasst einen hervorgehobene Bildinformationen erzeugenden Teil, der hervorgehobene Bildinformationen auf der Grundlage erster Bildinformationen, die der Bilderfassungsteil (7) aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem ersten Licht bestrahlt wird, und zweiter Bildinformationen, die der Bilderfassungsteil (7) aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem zweiten Licht bestrahlt wird, erzeugt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beobachtungsbild-Gewinnungssystem und ein Beobachtungsbild-Gewinnungsverfahren, die z. B. die Durchführung von Beobachtungen unter Verwendung von Weißlicht oder von Beobachtungen unter Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge, die von einer Wellenlänge des Weißlichts verschieden ist, z. B. von speziellen Licht zur Beobachtung einer spezifischen Zielsubstanz, ermöglichen.
Stand der Technik
Gegenwärtig sind eine lichtemittierende Vorrichtung und eine diese lichtemittierende Vorrichtung verwendende Endoskopvorrichtung entwickelt worden, wobei die lichtemittierende Vorrichtung Licht von einer kleinen Festkörperlichtquelle aussendet, dieses Licht auf ein Wellenlängenwandlerelement anwendet, das an einer Lichtleitfaserspitze angeordnet ist, um eine Wellenlänge zu wandeln, und wobei durch diese Wellenlängenwandlung das Licht in ein gewünschtes Einstrahlungsmuster oder eine gewünschte Einstrahlungsfarbe verändert wird.
Beispielsweise offenbart Patentliteratur 1 eine Lichtquellenvorrichtung, die Weißlicht und Licht in einem spezifischen schmalen Wellenlängenband (im Folgenden als Speziallicht bezeichnet) emittiert und zwar auf der Grundlage einer Kombination von Anregungslichtquellen unterschiedlicher Wellenlängen und Wellenlängenwandlerelementen, und eine Endoskopvorrichtung, die alles Reflexionslicht von einem Untersuchungsgegenstand bildlich erfasst, wenn das Weißlicht und das Speziallicht von dieser Lichtquelle emittiert werden, und an jedem durch die Bilderfassung gewonnenen Bild Bildverarbeitungen durchführt, um ein Weißlichtbild und ein Speziallichtbild zu erzeugen und anzuzeigen.
Ferner offenbart Patentliteratur 1, dass hervorgehobene Bildinformationen von schmalbandigem Licht auf analytische Weise aus Weißlicht-Bildinformationen, die schmalbandiges Licht (blau und grün) und breitbandiges Licht enthalten, und Speziallicht-Bildinformationen gewonnen werden, und beispielsweise ein Hervorhebungen aufweisendes Bild eines Blutgefäßes erzeugt und angezeigt wird.
Anführungen
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung (KOKAI) Nr. 2009-297141

Kurzdarstellung der Erfindung
Technische Aufgabe
In Patentliteratur 1 ist jedoch eine der extrahierten schmalbandigen Beleuchtungen blaues LD-Licht für Weißlichtbeleuchtung, das nicht in den Wellenlängenbereich zum Anzeigen, beispielsweise, eines Gefäßes mit hohem Kontrast (einem Absorptionsmaximum des Gefäßes) fällt. Außerdem wird in Patentliteratur 1 Beleuchtungslicht, das für die entsprechenden Farbpixel erfasst wird, aus demselben Wellenlängenbereich extrahiert. Deshalb ist die Menge der Informationen nicht ausreichend, um ein Hervorhebungen aufweisendes Bild von beispielsweise einem Gefäß zu erzeugen, und es treten Probleme beim Gewinnen eines Bildes auf, das aussagekräftig genug für ein Befunden eines Gefäßes usw. ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Beobachtungsbild-Gewinnungssystem und ein Beobachtungsbild-Gewinnungsverfahren bereitzustellen, wodurch hervorgehobene Bildinformation einer Zielsubstanz, die in einem Beobachtungsziel vorhanden ist, aus Bildinformation erzeugt werden kann, die durch Bestrahlen des Beobachtungsziels mit Licht in verschiedenen Wellenlängenbereichen in einem spezifischen Farbpixel unter Berücksichtigung der Absorptionseigenschaften der Zielsubstanz bildlich erfasst wird und ein Weißlicht-Beobachtungsbild oder ein Speziallicht-Beobachtungsbild der Zielsubstanz mit hohem Kontrast gewonnen werden kann.
Lösung der Aufgabe
Ein Beobachtungsbild-Gewinnungssystem gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst einen Lichtquellenteil, der ein Beobachtungsziel mit erstem Licht in einem Wellenlängenbereich, der keinen Wellenlängenbereich umfasst, in dem ein Absorptionsmaximum einer im Beobachtungsziel enthaltenen Zielsubstanz enthalten ist, und mit zweitem Licht in einem Wellenlängenbereich, in dem das Absorptionsmaximum liegt, bestrahlt, einen Bilderfassungsteil, der das Beobachtungsziel bildlich erfasst, um Bildinformationen aufzunehmen, und einen Bildgewinnungsteil, der eine arithmetische Operation für die mittels des Bilderfassungsteils aufgenommenen Bildinformationen ausführt, um hervorgehobene Bildinformationen zu erzeugen, welche die Zielsubstanz hervorheben, wobei der Bildgewinnungsteil einen hervorgehobene Bildinformationen erzeugenden Teil umfasst, der die hervorgehobenen Bildinformationen auf der Grundlage erster Bildinformationen, die der Bilderfassungsteil aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem ersten Licht bestrahlt wird, und zweiter Bildinformationen, die der Bilderfassungsteil aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem zweiten Licht bestrahlt wird, erzeugt.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Beobachtungsbild-Gewinnungssystem und ein Beobachtungsbild-Gewinnungsverfahren bereitzustellen, wodurch hervorgehobene Bildinformationen von einer Zielsubstanz, die in einem Beobachtungsziel vorhanden ist, aus Bildinformationen erzeugt werden können, die durch Bestrahlen des Beobachtungsziels mit Licht in verschiedenen Wellenlängenbereichen in einem spezifischen Farbpixel unter Berücksichtigung der Absorptionseigenschaften der Zielsubstanz bildlich erfasst werden und ein Weißlicht-Beobachtungsbild oder ein Speziallicht-Beobachtungsbild von der Zielsubstanz mit hohem Kontrast gewonnen werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 ist eine Blockdarstellung, die eine erste Ausführungsform eines Beobachtungsbild-Gewinnungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine spezifische Blockdarstellung, die eine Wellenlängenwandlungseinheit in der Vorrichtung zeigt;
3 ist eine Darstellung, die Anregungs-/Fluoreszenz-Spektralcharakteristiken eines YAG-Fluoreszenzstoffs zeigt, der in der Wellenlängenwandlungseinheit in der Vorrichtung verwendet wird;
4 ist eine Darstellung, die Anregungs-/Fluoreszenz-Spektralcharakteristiken eines SiAlON-Fluoreszenzstoffs zeigt, der in der Wellenlängenwandlungseinheit in der Vorrichtung verwendet wird;
5 ist eine Darstellung, die die spektrale Empfindlichkeitskennlinie eines Bilderfassungselements zeigt, das in der Vorrichtung eine Bilderfassungsvorrichtung bildet;
6 ist eine Darstellung, die einen Absorptionskoeffizienten als Kennwert des Absorptionsvermögens von Hämoglobin in einem Blutgefäß als Untersuchungsgegenstand der Vorrichtung zeigt;
7 ist ein Ablaufplan der Beobachtungsbilderzeugung und -anzeige in der Vorrichtung;
8 ist eine Darstellung, die das Absorptionsverhalten eines biologischen Gewebes, die Intensität des Anregungslichts und die Empfindlichkeitskennlinie des Lichtempfangs für jedes Farbpixel in der Bilderfassungsvorrichtung in der Vorrichtung zeigt;
9 ist eine schematische Darstellung, die eine Technik zum Erzeugen hervorgehobener Bildinformationen (B3) in der Vorrichtung zeigt;
10 ist eine schematische Darstellung, die eine weitere Technik zum Erzeugen der hervorgehobenen Bildinformationen (B3) in der Vorrichtung zeigt;
11 ist ein Steuerungszeitendiagramm zur Zeit der alternativen Anzeige eines Hervorhebungen aufweisenden Weißlicht-Beobachtungsbildes und eines Hervorhebungen aufweisenden Speziallicht-Beobachtungsbildes in der Vorrichtung;
12 ist eine Darstellung, die Intensitäten von Weißlicht und Speziallicht in Abhängigkeit von der Wellenlänge zeigt, wenn Beleuchtungslicht unter Verwendung einer blauen LED in der Vorrichtung erzeugt wird; und
13 ist eine Blockdarstellung, die eine zweite Ausführungsform des Beobachtungsbild-Gewinnungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
[Erste Ausführungsform]
Im Folgenden wird nun eine erste Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. Was den Zusammenhang zwischen den Farbbereichen Blau, Grün und Rot und dem Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts anbelangt, so ist bei dieser Ausführungsform der blaue Farbbereich ein Bereich mit Wellenlängen von 380 nm bis 500 nm, und der grüne Farbbereich ist ein Bereich mit Wellenlängen von 500 nm bis 600 nm, und der rote Farbbereich ist ein Bereich von Wellenlängen von 600 nm bis 780 nm.
1 zeigt eine Blockdarstellung eines Beobachtungsbild-Gewinnungssystems 1. Dieses System 1 erzeugt hervorgehobene Bildinformationen, um eine Zielsubstanz, die in einem Beobachtungsziel vorhanden ist, mit erhöhtem Kontrast hervorzuheben. Hier ist das Beobachtungsziel z. B. ein Untersuchungsgegenstand 2, wie etwa ein menschlicher Körper, und umfasst ein biologisches Gewebe 4. Die Zielsubstanz ist Hämoglobin, das im Beobachtungsziel vorhanden ist und durch ein Oberflächenschicht-Blutgefäß 3, das in einer Oberflächenschicht im biologischen Gewebe 4 des Untersuchungsgegenstandes 2 liegt, und ein Zwischenschicht-Blutgefäß 5, das in einer tieferen Region als dieses Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 liegt, strömt.
Obwohl in dieser Ausführungsform als Zielsubstanz Hämoglobin verwendet wird, kann irgendeine andere im Körper vorhandene Substanz oder eine Fluoreszenzsonde, die dem Körper von außen appliziert wird, verwendet werden. In diesem Fall ist es gut, einen Absorptionswellenlängenbereich der Fluoreszenzsonde an einen Wellenlängenbereich des Anregungslichts anzupassen. Die Fluoreszenzsonde wird von außerhalb des Untersuchungsgegenstandes appliziert und emittiert Licht in Reaktion auf eine spezifische Wellenlänge.
Um eine Beschreibung anhand einer Ausgestaltung dieses Systems 1 zu geben: Dieses System 1 umfasst eine Lichtquellenvorrichtung 6, die den Untersuchungsgegenstand 2 mit Beleuchtungslicht bestrahlt, eine Bilderfassungsvorrichtung (einen Bilderfassungsteil) 7, die Reflexionslicht vom Untersuchungsgegenstand 2 bildlich erfasst, eine Bildgewinnungsvorrichtung (einen Bildgewinnungsteil) 8, die Bildinformationen vom Untersuchungsgegenstand 2 erzeugt, eine Bildanzeigevorrichtung (einen Bildanzeigeteil) 9, die ein Bild des Untersuchungsgegenstandes 2 anzeigt, eine Beobachtungsmodus-Eingabevorrichtung (einen Beobachtungsmodus-Eingabeteil) 10, die einen Beobachtungsmodus dieses Systems 1 festlegt, und eine Systemsteuervorrichtung 11, die den Betrieb der Lichtquellenvorrichtung 6, der Bilderfassungsvorrichtung 7 und der Bildgewinnungsvorrichtung 8 entsprechend der Beobachtungsmodus-Festlegung durch diese Beobachtungsmodus-Eingabevorrichtung 10 steuert.
Die Lichtquellenvorrichtung 6 bestrahlt den Untersuchungsgegenstand 2 mit erstem Licht (erstem Beleuchtungslicht) Q1, das eine Spitzen-Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich aufweist, der keinen Wellenlängenbereich umfasst, in dem ein Absorptionsmaximum von Hämoglobin, das durch den Untersuchungsgegenstand 2, wie etwa einen menschlichen Körper, strömt, vorhanden ist, und mit zweitem Licht (zweitem Beleuchtungslicht) Q2, das eine Spitzen-Wellenlänge in dem Wellenlängenbereich aufweist, in dem das Absorptionsmaximum des Hämoglobins liegt. Diese Lichtquellenvorrichtung 6 umfasst eine erste Anregungslichtquelle 20, eine zweite Anregungslichtquelle 21, einen Lichtquellensteuerteil 22, einen Lichtleiterteil 23 und eine Wellenlängenwandlungseinheit 24.
Die erste Anregungslichtquelle 20 umfasst einen ersten Halbleiterlaser (LD), der blaues Laserlicht mit einer Spitzen-Emissionswellenlänge von 450 nm (λ1) und einer Halbwertsbreite von mehreren nm oder weniger emittiert. Bei dieser ersten Anregungslichtquelle 20 wird eine blaue Laserlichtkomponente, die in dem emittierten blauen Laserlicht enthalten ist, als erstes Anregungslicht bestimmt. Diese erste Anregungslichtquelle 20 wird im Folgenden als erster Halbleiterlaser 20 bezeichnet.
Die zweite Anregungslichtquelle 21 umfasst einen zweiten Halbleiterlaser (LD), der blau-violettes Laserlicht mit einer Spitzen-Emissionswellenlänge von 415 nm (λ2) und einer Halbwertsbreite von mehreren nm oder weniger emittiert. Bei dieser zweiten Anregungslichtquelle 21 wird eine blau-violette Laserlichtkomponente, die in dem emittierten Laserlicht enthalten ist, als zweites Anregungslicht bestimmt. Diese zweite Anregungslichtquelle 21 wird im Folgenden als zweiter Halbleiterlaser 21 bezeichnet.
Der Lichtquellensteuerteil 22 steuert jeweilige Treiberströme, die dem ersten Halbleiterlaser 20 und dem zweiten Halbleiterlaser 21 zugeführt werden, und führt eine Steuerung bei einem Treibersystem für den ersten Halbleiterlaser 20 und den zweiten Halbleiterlaser 21 aus, z. B. für einen gepulsten Betrieb oder einen kontinuierlichen Betrieb.
Der Lichtleiterteil 23 leitet das vom ersten Halbleiterlaser 20 emittierte blaue Laserlicht und das vom zweiten Halbleiterlaser 21 emittierte blau-violette Laserlicht zur Wellenlängenwandlungseinheit 24. Dieser Lichtleiterteil 23 umfasst eine erste Lichtleitfaser 25, eine zweite Lichtleitfaser 26, einen optischen Multiplexer 27 und eine dritte Lichtleitfaser 28.
Die erste Lichtleitfaser 25 ist optisch zwischen den ersten Halbleiterlaser 20 und den optischen Multiplexer (einen 2 × 1-Lichtkoppler: zwei Eingänge – ein Ausgang) 27 geschaltet. Diese erste Lichtleitfaser 25 leitet das vom ersten Halbleiterlaser 20 emittierte blaue Laserlicht zum optischen Multiplexer 27.
Die zweite Lichtleitfaser 26 ist optisch zwischen den zweiten Halbleiterlaser 21 und den optischen Multiplexer 27 geschaltet. Diese zweite Lichtleitfaser 26 leitet das vom zweiten Halbleiterlaser 21 emittierte blau-violette Laserlicht zum optischen Multiplexer 27.
Der optische Multiplexer 27 multiplext das blaue Laserlicht vom ersten Halbleiterlaser 20, das durch die erste Lichtleitfaser 25 geleitet wurde, und das blau-violette Laserlicht vom zweiten Halbleiterlaser 21, das durch die zweite Lichtleitfaser 26 geleitet wurde, und gibt das resultierende Licht an die dritte Lichtleitfaser 28 aus.
Die dritte Lichtleitfaser 28 ist optisch zwischen den optischen Multiplexer 27 und die Wellenlängenwandlungseinheit 24 geschaltet. Diese dritte Lichtleitfaser 28 leitet das blaue Laserlicht, das blau-violette Laserlicht oder das multiplexte Licht aus dem blau-violetten Laserlicht und dem blau-violetten Laserlicht, das vom optischen Multiplexer 27 ausgegeben wird, zur Wellenlängenwandlungseinheit 24.
Demzufolge gibt dann, wenn das blaue Laserlicht vom ersten Halbleiterlaser 20 emittiert wird und das blau-violette Laserlicht nicht vom zweiten Halbleiterlaser 21 emittiert wird, der optische Multiplexer 27 nur das blaue Laserlicht an die dritte Lichtleitfaser 28 aus. Ferner gibt dann, wenn das blaue Laserlicht nicht vom ersten Halbleiterlaser 20 emittiert wird und das blau-violette Laserlicht vom zweiten Halbleiterlaser 21 emittiert wird, der optische Multiplexer 27 nur das blau-violette Laserlicht an die dritte Lichtleitfaser 28 aus.
Jede der ersten bis dritten Lichtleitfasern 25, 26 und 28 ist z. B. eine Multimode-Lichtleitfaser mit einem Kerndurchmesser von 50 μm und einer numerischen Apertur FNA = 0,2.
Zwischen dem ersten Halbleiterlaser 20 und der ersten Lichtleitfaser 25 bzw. zwischen dem zweiten Halbleiterlaser 21 und der zweiten Lichtleiterfaser 26 sind nicht dargestellte Koppellinsen vorgesehen. Die Koppellinsen machen das vom ersten Halbleiterlaser 20 emittierte blaue Laserlicht konvergent oder machen das vom zweiten Halbleiterlaser 21 emittierte blau-violette Laserlicht konvergent, um die Koppelwirkungsgrade zwischen dem ersten Halbleiterlaser 20 und der ersten Lichtleitfaser 25 bzw. zwischen dem zweiten Halbleiterlaser 21 und der zweiten Lichtleitfaser 26 zu verbessern.
Die Wellenlängenwandlungseinheit 24 ist an eine Ausgangsendeseite der dritten Lichtleitfaser 28 angeschlossen. Diese Wellenlängenwandlungseinheit 24 wird durch Einstrahlung von blauem Laserlicht, blau-violettem Laserlicht oder multiplextem Licht aus dem blauen Laserlicht und dem blau-violetten Laserlicht, das aus der dritten Lichtleitfaser 26 austritt, angeregt. Diese Wellenlängenwandlungseinheit 24 wird durch das blaue Laserlicht angeregt, eine Wellenlängenwandlung in Weißlicht Q1 durchzuführen, und durch das blau-violette Laserlicht angeregt, eine Wellenlängenwandlung in Speziallicht Q2 durchzuführen.
2 zeigt eine spezifische Blockdarstellung der Wellenlängenwandlungseinheit 24. Diese Wellenlängenwandlungseinheit 24 umfasst einen Halter 30, ein Glaselement 31 als Lichtübertragungselement, einen ersten Fluoreszenzstoff 32 als erstes Wellenlängenwandlerelement und einen zweiten Fluoreszenzstoff 33 als zweites Wellenlängenwandlerelement.
Der Halter 30 weist ein darin ausgebildetes, sich verjüngendes Halteloch 34 auf, und die Seite mit kleinem Durchmesser des sich verjüngenden Haltelochs 34 dient als Laserlichteinfallsende, während die Seite mit großem Durchmesser des sich verjüngenden Haltelochs 34 als Austrittsende dient, aus dem einer Wellenlängenwandlung unterzogenes Licht austritt. Das Halteloch 34 ist derart geformt, dass der Durchmesser vom Einfallsende zum Austrittsende kontinuierlich zunimmt. In diesem Halteloch 34 sind vom Einfallsende auf der Seite mit kleinem Durchmesser in Richtung des Austrittsendes auf der Seite mit großem Durchmesser das Glaselement 31, der erste Fluoreszenzstoff 32 und der zweite Fluoreszenzstoff 33 bereitgestellt. An einer Innenumfangsfläche des Haltelochs 34 ist ein Reflexionselement ausgebildet. Dieses Reflexionselement reflektiert Anregungslicht aus dem blauen Laserlicht oder dem blau-violetten Laserlicht regulär oder diffus, sodass vom ersten Fluoreszenzstoff gelbe Fluoreszenzstrahlung 32 emittiert wird und vom zweiten Fluoreszenzstoff 33 grüne Fluoreszenzstrahlung emittiert wird.
Der erste Fluoreszenzstoff 32 absorbiert das blaue Laserlicht, das eine Wellenlänge von 450 nm (λ1) aufweist und vom ersten Halbleiterlaser 20 emittiert wurde, und emittiert Fluoreszenzstrahlung in einem Wellenlängenbereich, der eine gelbe Farbe zeigt (im Folgenden als gelbe Fluoreszenzstrahlung bezeichnet). Dieser erste Fluoreszenzstoff 32 ist z. B. aus einem YAG:Ce-Fluoreszenzstoff (im Folgenden als YAG-Fluoreszenzstoff bezeichnet).
3 zeigt Anregungs-/Fluoreszenz-Spektraleigenschaften des YAG-Fluoreszenzstoffs. Wenn dieser YAG-Fluoreszenzstoff durch das blaue Laserlicht nahe der Wellenlänge 450 nm (λ1) im sichtbaren Spektralbereich angeregt wird, emittiert er die gelbe Fluoreszenzstrahlung mit hoher Emissionsintensität. Dieses gelbe Fluoreszenzspektrum ist ein breites Spektrum, dessen Maximum bei einer Wellenlänge von 575 nm (λ3) liegt und dessen Halbwertsbreite 130 nm beträgt.
Der zweite Fluoreszenzstoff 33 absorbiert das blau-violette Laserlicht, das die Wellenlänge von 415 nm aufweist, und emittiert Fluoreszenzstrahlung in einem Wellenlängenbereich, der eine grüne Farbe zeigt (im Folgenden als grüne Fluoreszenzstrahlung bezeichnet). Dieser zweite Fluoreszenzstoff 33 ist aus einem Eu-(Europium-)aktivierten SiAlON-basierten Fluoreszenzstoff (im Folgenden als SiAlON-Fluoreszenzstoff bezeichnet).
4 zeigt Anregungs-/Fluoreszenz-Spektralcharakteristiken des SiAlON-Fluoreszenzstoffs. Dieser zweite Fluoreszenzstoff 33 emittiert die grüne Fluoreszenzstrahlung, die eine höhere Emissionsintensität aufweist und bis an den nahen UV-Bereich heranreicht. Dieses grüne Fluoreszenzspektrum ist ein breites Spektrum, dessen Maximum bei einer Wellenlänge von 540 nm (λ4) liegt und dessen Halbwertsbreite 95 nm beträgt.
Jeder der ersten und zweiten Fluoreszenzstoffe 32 und 33 wird durch dispergieren eines pulverisierten Fluoreszenzmaterials in einem Dichtungsmaterial, wie etwa Silikonharz oder Glas, und Erstarrenlassen des Dichtungsmaterials gebildet. Die Dicke des ersten und zweiten Fluoreszenzstoffs 32 und 33 und die Konzentration des pulvrigen Fluoreszenzstoffs, die dem Dichtungsmaterial beigemischt wird, sind für vorgegebene Bedingungen eingestellt, wobei Eigenschaften des Fluoreszenzmaterials wie etwa das Vermögen, das Anregungslicht zu absorbieren, oder die Effizienz der Wellenlängenwandlung berücksichtigt werden. Das heißt, die Dicke des ersten und zweiten Fluoreszenzstoffs 32 und 33 und die Konzentration des pulvrigen Fluoreszenzstoffs werden für vorgegebene Bedingungen eingestellt, um das blaue Laserlicht in das Weißlicht Q1 zu wandeln, das durch Farbmischung von dem blauen Laserlicht und der gelben Fluoreszenzstrahlung bereitgestellt wird, und außerdem das blau-violette Laserlicht in das Speziallicht Q2 zu wandeln, das durch Farbmischung von dem blau-violetten Laserlicht und der grünen Fluoreszenzstrahlung bereitgestellt wird.
Das Weißlicht Q1 enthält Spektralkomponenten im blauen Bereich, im grünen Bereich und im roten Bereich.
Das Speziallicht Q2 enthält Spektralkomponenten im blauen Bereich und im grünen Bereich. Das Speziallicht Q2 ist dafür ausgelegt, bei der Anzeige eine Zielsubstanz, wie etwa Hämoglobin in einem Anzeigebild, hervorzuheben. Eine Spitzen-Wellenlänge dieses Speziallichts Q2 liegt in einem Wellenlängenbereich, der einem Absorptionsmaximum der Zielsubstanz, wie etwa Hämoglobin, näher ist als eine Spitzen-Wellenlänge des Weißlichts Q1.
Ausgehend von der Annahme, dass ein Wellenlängenbereich, der einem Wellenlängenbereich entspricht, in dem das Absorptionsmaximum der Zielsubstanz, wie etwa Hämoglobin, liegt und eine maximale Lichtempfangsempfindlichkeit der Bilderfassungsvorrichtung 7 in entsprechenden Wellenlängenbereichen gegeben ist, ein spezifischer Farbbereich ist, weist eine Komponente des Emissionsspektrums des Speziallichts Q2 in dem spezifischen Farbbereich eine Intensität auf, die gleich oder über der einer Komponente des Emissionsspektrums des Weißlichts Q1 ist.
Das Glaselement 31 ist aus Glas mit hohem Durchlassgrad als Lichtübertragungselement und aus einem Silikonharz. Dieses Glaselement 31 lässt das blaue Laserlicht, das blau-violette Laserlicht oder das Mischlicht aus dem blauen Laserlicht und dem blau-violetten Laserlicht, das aus dem Ausgangsende der Lichtleitfaser 28 austritt, die gelbe Fluoreszenzstrahlung, die vom ersten Fluoreszenzstoff 32 ausgestrahlt wird, und die grüne Fluoreszenzstrahlung, die vom zweiten Fluoreszenzstoff 33 ausgestrahlt wird, durch.
Zur Gewinnung von Bildinformationen erfasst die Bilderfassungsvorrichtung 7 den Untersuchungsgegenstand 2 bildlich, der wie vorstehend beschrieben ein Beobachtungsziel ist. Diese Bilderfassungsvorrichtung 7 ist durch Anordnen von Bilderfassungselementen (CCDs) in Längs- und Querrichtung gebildet. Diese Bilderfassungselemente sind entsprechenden Pixeln des blauen (B) Bereiches, des grünen (G) Bereiches und des roten (R) Bereiches zugeordnet. Das heißt, wie bei der in 5 gezeigten spektralen Empfindlichkeitskennlinie des Bilderfassungselements weist die Bilderfassungsvorrichtung 7 B-Pixel mit einem Empfindlichkeitsmaximum bei einer Wellenlänge von 460 nm (λb) im Farbbereich B, G-Pixel mit einem Empfindlichkeitsmaximum bei einer Wellenlänge von 540 nm (λg) im Farbbereich G und R-Pixel mit einem Empfindlichkeitsmaximum bei einer Wellenlänge von 630 nm (λr) im Farbbereich R auf.
Wenn das Beobachtungsziel, z. B. der Untersuchungsgegenstand 2, mit dem Weißlicht Q1 bestrahlt wird, nimmt diese Bilderfassungsvorrichtung 7 Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) als erste Bildinformationen gemäß jedem der Pixelbereiche, d. h. dem Farbbereich B, dem Farbbereich G und dem Farbbereich R, auf.
Wenn der Untersuchungsgegenstand 2 mit dem Speziallicht Q2 bestrahlt wird, nimmt diese Bilderfassungsvorrichtung 7 Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) als zweite Bildinformationen gemäß jedem der Pixelbereiche, d. h. dem Farbbereich B, dem Farbbereich G und dem Farbbereich R auf.
Es wird nun ein Intensitätsverhältnis von Weißlicht Q1 und Speziallicht Q2 beschrieben.
Das Weißlicht Q1 ist Mischlicht aus dem blauen Laserlicht und der gelben Fluoreszenzstrahlung, die vom ersten Fluoreszenzstoff 32 emittiert wird.
Das Speziallicht Q2 ist Mischlicht aus dem blau-violetten Laserlicht und der grünen Fluoreszenzstrahlung, die vom zweiten Fluoreszenzstoff 33 emittiert wird.
Das Weißlicht Q1 und das Speziallicht Q2 weisen verschiedene Bandbreiten des Emissionsspektrums in dem spezifischen Farbbereich auf, der dem Wellenlängenbereich entspricht, in dem das Absorptionsmaximum der Zielsubstanz, wie etwa Hämoglobin, liegt, und der jener Wellenlängenbereich ist, der in den entsprechenden Wellenlängenbereichen der Bilderfassungsvorrichtung 7, wie vorstehend beschrieben, die maximale Lichtempfangsempfindlichkeit aufweist.
In dem spezifischen Farbbereich überlappen die Emissionsspektren des Weißlichts Q1 und des Speziallichts Q2 nicht.
Was das Absorptionsverhalten von Blutgefäßen bei dem Untersuchungsgegenstand 2 anbelangt, so wird das blau-violette Laserlicht stärker absorbiert als das blaue Laserlicht.
Andererseits, was die Empfindlichkeitskennlinie jedes CCD der Bilderfassungsvorrichtung 7 anbelangt, so ist die Empfindlichkeit für blaues Laserlicht höher als die Empfindlichkeit für blau-violettes Laserlicht. Aufgrund der Empfindlichkeitskennlinie muss, um bei Verwendung des Weißlichts Q1 und des Speziallichts Q2 Blau-Bilder mit im Wesentlichen gleichem Signal-Rausch-Abstand zu erhalten, das blau-violette Laserlicht mindestens im Farbbereich B eine spektrale Intensität aufweisen, die höher als jene des blauen Laserlichts ist. Um bei Verwendung des Weißlichts Q1 und des Speziallichts Q2 die Blau-Bilder mit im Wesentlichen gleichem Signal-Rausch-Abstand zu erhalten, ist es außerdem vorzuziehen, das Weißlicht Q1 und das Speziallicht Q2 im Wechsel anzuwenden. Das heißt, als ein erstes Blau-Intensitätsniveau B1 wird das Integral über das Produkt des dem Weißlicht Q1 entsprechenden Beleuchtungslichtspektrums P(λ) und der Empfindlichkeitskennlinie b(λ) der B-Pixel des Bilderfassungselements bestimmt. Als ein zweites Blau-Intensitätsniveau B2 wird das Integral über das Produkt des dem Speziallicht Q2 entsprechenden Beleuchtungslichtspektrums Q(λ) und der Empfindlichkeitskennlinie b(λ) der B-Pixel des Bilderfassungselements bestimmt.
Das erste Blau-Intensitätsniveau B1 und das zweite Blau-Intensitätsniveau B2 lassen sich wie folgt darstellen:
Um bei Verwendung des Weißlichts Q1 und des Speziallichts Q2 die Blau-Bilder mit im Wesentlichen gleichem Signal-Rausch-Abstand zu erhalten, ist es demnach vorzuziehen, ein derartiges Verhältnis des blauen Laserlicht und des blau-violetten Laserlichts zu erzielen, dass das erste Blau-Intensitätsniveau B1 und das zweite Blau-Intensitätsniveau B2 im Wesentlichen gleich werden, das Weißlicht Q1 und das Speziallicht Q2 derart zu schalten, dass dieses Verhältnis bereitgestellt wird, und den Untersuchungsgegenstand 2 mit dem geschalteten Licht zu bestrahlen.
Ebenso wird als ein erstes Grün-Intensitätsniveau G1 ein Produkt eines Beleuchtungsspektrums P(λ) des Weißlichts Q1 und der Empfindlichkeitskennlinie g(λ) der G-Pixel des Bilderfassungselements bestimmt. Als ein erstes Rot-Intensitätsniveau R1 wird ein Produkt des Beleuchtungsspektrums P(λ) des Weißlichts Q1 und der Empfindlichkeitskennlinie r(λ) der R-Pixel des Bilderfassungselements bestimmt.
Als ein zweites Grün-Intensitätsniveau G2 wird ein Produkt des Beleuchtungsspektrums Q(λ) des Speziallichts Q2 und der Empfindlichkeitskennlinie g(λ) der G-Pixel des Bilderfassungselements bestimmt. Als ein zweites Rot-Intensitätsniveau R2 wird ein Produkt des Beleuchtungsspektrums Q(λ) des Speziallichts Q2 und der Empfindlichkeitskennlinie r(λ) der R-Pixel des Bilderfassungselements bestimmt.
Die Bildgewinnungsvorrichtung 8 führt eine Berechnung an den Bildinformationen durch, die durch bildliches Erfassen mittels der Bilderfassungsvorrichtung 7 aufgenommen wurden und erzeugt hervorgehobene Bildinformationen, wobei die Zielsubstanz, z. B. Hämoglobin, mit erhöhtem Kontrast hervorgehoben ist. Diese Bildgewinnungsvorrichtung 8 umfasst einen ersten Speicher 40, einen zweiten Speicher 41, eine hervorgehobene Bildinformationen erzeugende Vorrichtung 42, einen ersten Entwicklungsteil 43 und einen zweiten Entwicklungsteil 44. Aus diesen Elementen umfasst die hervorgehobene Bildinformationen erzeugende Vorrichtung 42 einen Bildarithmetikteil 45 und einen dritten Speicher 46.
Der erste Speicher 40 speichert temporär die Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) als erste Bildinformationen, die durch bildliches Erfassen mittels der Bilderfassungsvorrichtung 7 aufgenommen werden, wenn der erste Halbleiterlaser 20 angesteuert wird, um den Untersuchungsgegenstand 2 mit dem Weißlicht Q1 zu bestrahlen. Diese Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) repräsentieren Bildinformationen, die vom Farbbereich B, vom Farbbereich G und vom Farbbereich R der Bilderfassungsvorrichtung 7 aufgenommen werden, wenn der Untersuchungsgegenstand 2 mit dem Weißlicht als erstem Licht bestrahlt wird.
Der zweite Speicher 41 speichert temporär die Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) als zweite Bildinformationen, die durch bildliches Erfassen mittels der Bilderfassungsvorrichtung 7 aufgenommen werden, wenn der zweite Halbleiterlaser 21 angesteuert wird, um den Untersuchungsgegenstand 2 mit dem Speziallicht Q2 zu bestrahlen. Diese Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) repräsentieren Bildinformationen, die vom Farbbereich B, vom Farbbereich G und vom Farbbereiches R der Bilderfassungsvorrichtung 7 aufgenommen werden, wenn der Untersuchungsgegenstand 2 mit dem Speziallicht als zweitem Licht bestrahlt wird.
Die hervorgehobene Bildinformationen erzeugende Vorrichtung 42 erzeugt die hervorgehobenen Bildinformationen (B3), um z. B. das in der Oberflächenschicht liegende Blutgefäß 3, in dem Hämoglobin als Zielsubstanz vorhanden ist, mit hohem Kontrast hervorzuheben, auf der Grundlage der im ersten Speicher 40 gespeicherten Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) und der im zweiten Speicher 41 gespeicherten Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2).
Im Besonderen umfasst die hervorgehobene Bildinformationen erzeugende Vorrichtung 42 den Bildarithmetikteil 45 und den dritten Speicher 46, und der Bildarithmetikteil 45 wählt erste Farbbildinformationen (B1) und zweite Farbbildinformationen (B2) von demselben Wellenlängenbereich, z. B. dem Farbbereich B, der sowohl in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) als auch in den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) enthalten ist, als Referenzbildinformationen für eine Erzeugung von hervorgehobenen Bildinformationen aus. Der Bildarithmetikteil 45 führt eine vorgegebene arithmetische Operation für die ausgewählten ersten Farbbildinformationen (B1) und zweiten Farbbildinformationen (B2) aus, um die hervorgehobenen Bildinformationen (B3) zu erzeugen, um z. B. das Oberflächenschicht-Blutgefäß 3, in dem Hämoglobin vorhanden ist, mit hohem Kontrast hervorzuheben.
Dieser Bildarithmetikteil 45 speichert die erzeugten hervorgehobenen Bildinformationen (B3) im dritten Speicher 46. Diese hervorgehobenen Bildinformationen (B3) weisen einen höheren Kontrast des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3 als die Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) und die Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) auf. Von der Systemsteuervorrichtung 11 wird eine Anweisung, die ersten Farbbildinformationen (B1) oder die zweiten Farbbildinformationen (B2) der Farbregion B auszuwählen, an die hervorgehobene Bildinformationen erzeugende Vorrichtung 42 ausgegeben.
Als konkrete Beispiele für eine Erzeugung der hervorgehobenen Bildinformationen (B3) werden nun zwei Techniken beschrieben.
Als eine erste Technik extrahiert der Bildarithmetikteil 45 Absorptionsunterschiedsinformationen, die einen Unterschied bei der Absorption durch Hämoglobin, das die Zielsubstanz ist, aufzeigen, aus den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) und den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) und fügt diese Absorptionsunterschiedsinformationen zu den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) mit starker Absorption durch Hämoglobin hinzu, um die hervorgehobenen Bildinformationen (B3) zu erzeugen.
Im Besonderen extrahiert der Bildarithmetikteil 45 Unterschiedsinformationen durch Durchführen einer arithmetischen Operation zum Erhalt einer Differenz zwischen den ersten Farbbildinformationen (B1) und den zweiten Farbbildinformationen (B2) in demselben Wellenlängenbereich, z. B. dem Farbbereich B, und extrahiert aus den Unterschiedsinformationen die Absorptionsunterschiedsinformationen, die gleich oder über einem Schwellenwert sind. Der Bildarithmetikteil 45 erzeugt die hervorgehobenen Bildinformationen (B3) durch Durchführen einer arithmetischen Operation zum Erhalt einer Differenz zwischen den extrahierten Absorptionsunterschiedsinformationen und entweder den ersten Farbbildinformationen (B1) oder den zweiten Farbbildinformationen (B2) vom Farbbereich B.
Als eine zweite Technik führt der Bildarithmetikteil 45 eine Verarbeitung zur Verringerung von Bildrauschen an den Bildinformationen, Hämoglobin ausgenommen, aus den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) und den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) aus und erzeugt die hervorgehobenen Bildinformationen aus den der Verarbeitung zur Verringerung von Bildrauschen unterzogenen Bildinformationen.
Im Besonderen extrahiert der Bildarithmetikteil 45 Luminanzinformationen, die gleich oder über einem Schwellenwert sind, aus Luminanzinformationen aus demselben Wellenlängenbereich, z. B. dem Farbbereich B, der in den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) enthalten ist. Der Bildarithmetikteil 45 erzielt Luminanzinformationen durch Ausführen einer arithmetischen Operation zum Erhalt einer Differenz zwischen den extrahierten Luminanzinformationen und Luminanzinformationen aus demselben Wellenlängenbereich, z. B. dem Farbbereich B, der in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) enthalten ist. Der Bildarithmetikteil 45 erzeugt die hervorgehobenen Bildinformationen (B3) durch Durchführen einer arithmetischen Operation zum Erhalt einer Differenz zwischen den erhaltenen Luminanzinformationen und den Luminanzinformationen vom Bereich B, die in den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) enthalten sind.
Der erste Entwicklungsteil 43 erzeugt hervorgehobene Bildinformationen (B3, G1, R1) aus dem Weißlicht durch Durchführen vorgegebener Bildverarbeitungen an Bildinformationen (G1, R1), die Bestandteil der im ersten Speicher 40 gespeicherten Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) und der im dritten Speicher 46 gespeicherten hervorgehobenen Bildinformationen (B3) sind, und gibt ein Weißlicht-Farbvideosignal dieser hervorgehobenen Weißlicht-Bildinformationen (B3, G1, R1) aus.
Dieser erste Entwicklungsteil 43 erzeugt ein normales Weißlicht-Beobachtungsbild aus den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) und gibt ein Weißlicht-Farbvideosignal dieses normalen Weißlicht-Beobachtungsbildes (B1, G1, R1) aus.
Hierbei kann in den hervorgehobenen Weißlicht-Bildinformationen (hier B3, G1, R1) nur Hämoglobin, das durch das Oberflächenschicht-Blutgefäß 3, welches sich in einem Oberflächenabschnitt im biologischen Gewebe 4 der Zielsubstanz befindet, z. B. des Untersuchungsgegenstandes 2, und das Zwischenschicht-Blutgefäß 5, welches sich in einer tieferen Region als dieses Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 befindet, strömt, hervorgehoben werden, während ein Farbton des Beobachtungsziels weiterhin die Bedingungen für ein Weißlichtbild einhält. In diesem Hervorhebungen aufweisenden Weißlichtbild kann die Zielsubstanz hervorgehoben sein, ohne dass ein Verlust an Weißlicht-Bildinformationen von einer asymmetrischen Substanz, z. B. einer Schleimhaut, auftritt.
Der zweite Entwicklungsteil 44 erzeugt hervorgehobene Bildinformationen (B3, G2) aus dem Speziallicht durch Durchführen vorgegebener Bildverarbeitungen an Bildinformationen (G2), die Bestandteil der im zweiten Speicher 41 gespeicherten Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) und der im dritten Speicher 46 gespeicherten hervorgehobenen Bildinformationen (B3) sind, und gibt ein spezielles Farbvideosignal dieser hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B3, G2) aus. Dieser zweite Entwicklungsteil 44 kann hervorgehobene Speziallicht-Bildinformationen (B3, R2) erzeugen, nämlich durch Ausführen vorgegebener Bildverarbeitungen an Bildinformationen (R2), die Bestandteil der im zweiten Speicher 41 gespeicherten Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) und der im dritten Speicher 46 gespeicherten hervorgehobenen Bildinformationen (B3) sind, und kann ein spezielles Farbvideosignal dieser hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B3, R2) ausgeben.
Dieser zweite Entwicklungsteil 44 erzeugt normale Speziallicht-Beobachtungsbildinformationen (B2, G2) aus Bildinformationen, die Bestandteil der Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) sind, und gibt ein spezielles Farbvideosignal dieses normalen Speziallicht-Beobachtungsbildes (B2, G2) aus.
Die Speziallicht-Bildinformationen aus den hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B3, R2) und den normalen Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2) werden durch Bestrahlen des Untersuchungsgegenstandes 2 mit dem Speziallicht Q2 erzeugt, das nur den blauen Spektralbereich und den grünen Spektralbereich umfasst. Diese Speziallicht-Bildinformationen ermöglichen ein Beobachten des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3, des Zwischenschicht-Blutgefäßes 5, das sich in einer tieferen Region als dieses Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 befindet, u. a. mit gutem Kontrast durch Nutzung der Eindringtiefe des Speziallichts Q2, das von der Oberfläche des biologisches Gewebes 4 nach Innen dringt, und die Tatsache, dass die Lichtstreuungseigenschaften dieses Speziallichts Q2 anders sind, wie nachstehend beschrieben wird, was eine Befundung von Krebs u. ä. erleichtert.
Der erste und zweite Entwicklungsteil 33 und 34 speichern in einem nicht dargestellten Speicherteil einen Weißabgleichkoeffizienten, einen Farbkonvertierungskoeffizienten u. a., die jeweilige Farbinformationen des Hervorhebungen aufweisenden Weißlicht-Beobachtungsbildes (B3, G1, R1), des normalen Weißlicht-Beobachtungsbildes (B1, G1, R1), des Hervorhebungen aufweisenden Speziallicht-Beobachtungsbildes (B3, R2) und des normalen Speziallicht-Beobachtungsbildes (B2, G2) bestimmen. Dieser erste und zweite Entwicklungsteil 33 und 34 führen eine weitere Bildverarbeitung, z. B. Rauschunterdrückung, Strukturhervorhebung, Farbkonvertierung u. a., die für eine Bilderzeugung erforderlich ist, unter Verwendung des Weißabgleichkoeffizienten, des Farbkonvertierungskoeffizienten u. a. durch.
Darüber hinaus speichern der erste und zweite Entwicklungsteil 33 und 34 in dem nicht dargestellten Speicherteil einen Beobachtungsmodus-Farbanpassungsparameter, um die Farbtöne des Hervorhebungen aufweisenden Weißlicht-Beobachtungsbildes (B3, G1, R1), und des normalen Weißlicht-Beobachtungsbildes (B1, G1, R1) und die Farbtöne des Hervorhebungen aufweisenden Speziallicht-Beobachtungsbildes (B3, R2) und des normalen Speziallicht-Beobachtungsbildes (B2, G2) zu vereinheitlichen. Dieser erste und zweite Entwicklungsteil 33 und 34 wenden den Beobachtungsmodus-Farbanpassungsparameter auf verschiedenartige Bildverarbeitungen an, indem sie den Beobachtungsmodus-Farbanpassungsparameter verwenden.
Eine Bildanzeigevorrichtung 9 umfasst ein Kathodenstrahlröhren-Bildwiedergabegerät (CRT) oder eine Flüssigkristallanzeige (LCD) o. ä. Die Bildanzeigevorrichtung 9 empfängt ein Videosignal des Hervorhebungen aufweisenden Weißlicht-Beobachtungsbildes (B3, G1, R1) oder des normalen Weißlicht-Beobachtungsbildes (B1, G1, R1), das vom ersten Entwicklungsteil 43 ausgegeben wurde, und zeigt ein Bild aus diesem Signal an der Anzeige an.
Die Bildanzeigevorrichtung 9 empfängt ein Videosignal des Hervorhebungen aufweisenden Speziallicht-Beobachtungsbildes (B3, R2) oder des normalen Speziallicht-Beobachtungsbildes (B2, G2), und zeigt ein Bild aus diesem Signal an der Anzeige an.
Es wird nun das in 6 gezeigte Absorptionsverhalten des Untersuchungsgegenstandes 2 unter Bezugnahme auf den Absorptionskoeffizienten beschrieben, der einen Kennwert für das Absorptionsvermögen von Hämoglobin in dem Blutgefäß liefert.
Bei dem Untersuchungsgegenstand 2 eines menschlichen Körpers gibt es im Wesentlichen zwei Typen von Geweben, die mindestens ein verschiedenes Absorptionsverhalten aufweisen, nämlich die Blutgefäße 3 und 5, z. B. das Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 und das Zwischenschicht-Blutgefäß 5, und das biologische Gewebe 4, wie etwa eine Schleimhaut. Wie in 6 gezeigt, weist das Absorptionsvermögen von Hämoglobin in den Blutgefäßen 3 und 5 Absorptionsmaxima bei mehreren Wellenlängen auf, d. h. bei einer Wellenlänge von ungefähr 415 nm (λh1) und einer Wellenlänge von ungefähr 540 nm (λh2) im sichtbaren Spektralbereich eines Wellenlängenbandes von 380 nm bis 780 nm. Dieses Absorptionsvermögen des Hämoglobins ist derart, dass das Maximum ungefähr bei 415 nm (λh1) liegt.
Im Allgemeinen wird bei einer Schmalband-Bildgebung (NBI: Narrow Band Imaging (engl.)) für Endoskopanwendungen als Beobachtungslicht Licht zweier Wellenlängen einschließlich der Wellenlängenbereiche der Wellenlänge λh1 und der Wellenlänge λh2 verwendet, z. B. Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 400 nm bis 440 nm und Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 525 nm bis 555 nm. Außerdem ist NBI eine Technologie, bei der die Blutgefäße 3 und 5 o. ä. mit hohem Kontrast beobachtet werden und die Befundung von Krebs u. ä. (Beobachtung mit Speziallicht) aufgrund der Tatsache erleichtert ist, dass Licht verschiedener Wellenlängen verschiedene Eigenschaften aufweist, insofern als die Lichteindringtiefen ab der Oberfläche des biologischen Gewebes 4 und die Streueigenschaften voneinander verschieden sind.
Andererseits zeigt das Absorptionsverhalten von Hämoglobin eine Tendenz insofern, als das Absorptionsvermögen drastisch abnimmt, wenn sich die Wellenlänge λh1 zu einer längeren Wellenlänge verschiebt. Beispielsweise, wenn der Absorptionskoeffizient bei der Wellenlänge von 450 nm mit dem bei der Wellenlänge von 415 nm (λh1) verglichen wird, verringert ein Wellenlängenunterschied von 35 nm zwischen der Wellenlänge 450 nm und der Wellenlänge 415 nm) das Absorptionsvermögen des Hämoglobins auf ungefähr 1/5.
Andererseits ist es oftmals der Fall, dass das biologische Gewebe 4 bei dem Untersuchungsgegenstand 2 eines menschlichen Körpers o. ä. fleischfarben bis rot ist. Was das Absorptionsverhalten beispielsweise dieses biologischen Gewebes 4 anbelangt, so gibt es auch ein Gewebe, dessen Absorptionskoeffizient vom blauen Spektralbereich zum roten Spektralbereich mäßig abnimmt und in der Nähe der Wellenlänge von 415 nm kleiner als der Absorptionskoeffizient des Hämoglobins wird und im blauen Spektralbereich, in der Nähe der Wellenlänge von 450 nm größer als der Absorptionskoeffizient des Hämoglobins wird.
Die Systemsteuervorrichtung 11 ist aus einem Computer mit CPU, RAM, ROM u. a. gebildet. Die Systemsteuervorrichtung 11 gibt Betriebsbefehle an die Lichtquellenvorrichtung 6, die Bilderfassungsvorrichtung 7 und die Bildgewinnungsvorrichtung 8 aus, um ein Hervorhebungen aufweisendes Weißlicht-Beobachtungsbild (B3, G1, R1) und ein Hervorhebungen aufweisendes Speziallicht-Beobachtungsbild (B3, R2) zu erzeugen/anzuzeigen und zwar durch Ausführen eines Beobachtungsbilderzeugungs- und -anzeigeprogramms, das im ROM o. ä. gespeichert ist.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf einen Ablaufplan der Beobachtungsbilderzeugung und -anzeige, wie in 7 gezeigt, eine Beschreibung einer Operation zum Erzeugen/Anzeigen des Hervorhebungen aufweisenden Weißlicht-Beobachtungsbildes (B3, G1, R1) und des Hervorhebungen aufweisenden Speziallicht-Beobachtungsbildes (B3, G2) gegeben, die durch das dementsprechend ausgelegte System 1 ausgeführt wird.
Die Beobachtungsmodus-Eingabevorrichtung 10 legt einen Beobachtungsmodus dieses Systems 1 fest und legt bei Empfang einer Eingabeinformation von einem Benutzer eine Anweisung für den Beobachtungsmodus fest. Es wird davon ausgegangen, dass diese Beobachtungsmodus-Eingabevorrichtung 10 bei einer Eingabeinformation vom Benutzer zunächst einen Modus der Erzeugung/Anzeige des Hervorhebungen aufweisenden Weißlicht-Beobachtungsbildes (B3, G1, R1) festsetzt und dann einen Modus der Erzeugung/Anzeige des Hervorhebungen aufweisenden Speziallicht-Beobachtungsbildes (B3, G2) festsetzt. Außerdem kann die Beobachtungsmodus-Eingabevorrichtung 10 auch festsetzen, das Hervorhebungen aufweisende Speziallicht-Beobachtungsbild (B3, G2) zu erzeugen/anzuzeigen und dann das Hervorhebungen aufweisende Weißlicht-Beobachtungsbild (B3, G1, R1) zu erzeugen/anzeigen.
In einem Schritt S1 gibt die Systemsteuervorrichtung 11 an den Lichtquellensteuerteil 22 eine Anweisung aus, den ersten Halbleiterlaser 20 anzusteuern. Der erste Halbleiterlaser 20 emittiert blaues Laserlicht mit einer Spitzen-Emissionswellenlänge von 450 nm (λ1) und einer Halbwertsbreite von mehreren nm oder weniger, wie in 8 gezeigt. Wenn dieses blaue Laserlicht in die erste Lichtleitfaser 25 des Lichtleiterteils 23 eintritt, wird es aus dieser ersten Lichtleitfaser 25 heraus durch den optischen Multiplexer 27 und die dritte Lichtleitfaser 28 geleitet und als erstes Anregungslicht auf die Wellenlängenwandlungseinheit 24 angewendet.
Wenn der erste Fluoreszenzstoff 32 dieser Wellenlängenwandlungseinheit 24 mit dem blauen Laserlicht bestrahlt wird, wird er bei Absorption dieses blauen Laserlichts angeregt und emittiert gelbe Fluoreszenzstrahlung. Dieses gelbe Fluoreszenzspektrum ist ein breites Spektrum, dessen Maximum bei einer Wellenlänge von 575 nm (λ2) liegt und dessen Halbwertsbreite 130 nm beträgt. Ferner wird ein Teil des blauen Laserlichts durch den ersten Fluoreszenzstoff 32 gelassen, ohne dass er zur gelben Fluoreszenzstrahlung beiträgt. Folglich wird vom ersten Fluoreszenzstoff 32 das Weißlicht Q1 emittiert, wobei die gelbe Fluoreszenzstrahlung mit einem Teil des blauen Laserlichts gemischt ist, und der Untersuchungsgegenstand 2 wird mit diesem Weißlicht Q1 bestrahlt.
Wenn der Untersuchungsgegenstand 2 mit diesem Weißlicht Q1 bestrahlt wird, wird dieses Licht auf das Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 angewendet, das im biologischen Gewebe 4 innerhalb eines Einstrahlungsgebiets W des Weißlichts Q1 bei diesem Untersuchungsgegenstand 2 vorhanden ist. Ein Teil dieses Weißlichts Q1 wird entsprechend dem Absorptionsverhalten des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3, durch welches Hämoglobin strömt, und des biologischen Gewebes 4, z. B. einer Schleimhaut, absorbiert, wie in 8 gezeigt, und der übrige Teil davon wird gestreut und reflektiert. So gelangt Reflexionslicht vom Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 und vom biologischen Gewebe 4 in die Bilderfassungsvorrichtung 7.
Das Reflexionslicht vom Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 und vom biologischen Gewebe 4 fällt in diese Bilderfassungsvorrichtung 7 ein, und die Bilderfassungsvorrichtung 7 empfängt dieses Reflexionslicht mittels des Farbbereiches B, des Farbbereiches G und des Farbbereiches R der CCDs und gibt drei Bildinformationen für BGR, d. h. die Weißlichtinformationen (B1, G1, R1), aus. Diese Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) werden der Bildgewinnungsvorrichtung 8 zugeführt und im ersten Speicher 40 dieser Vorrichtung 8 gespeichert. Die Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) werden im ersten Speicher als drei Bildinformationen (B1), (G1) und (R1) gespeichert.
Die Lichtempfangsempfindlichkeit der B-Farbpixel in der Bilderfassungsvorrichtung 7 liegt in einem Wellenlängenbereich von 380 nm bis 540 nm, wie in 8 gezeigt. Somit dient das Reflexionslicht vom Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 und vom biologischen Gewebe 4, das mittels der B-Farbpixel empfangen wird, als kurzwelliger Bereich des blauen Laserlichts und der gelben Fluoreszenzstrahlung. Da jedoch die B-Farbpixel in der Nähe von 520 nm eine geringe Empfindlichkeit aufweisen, ist eine Komponente, die von den B-Farbpixeln empfangen wird, hauptsächlich blaues Laserlicht.
Anschließend, in einem Schritt S2, teilt die Systemsteuervorrichtung 11 der hervorgehobene Bildinformationen erzeugenden Vorrichtung 42 Farbinformationen für ein Erzeugen der hervorgehobenen Bildinformationen (B3) mit. Beispielsweise werden die ersten Farbbildinformationen (B1) und die zweiten Farbbildinformationen (B2) von demselben Wellenlängenbereich, z. B. dem Farbbereich B, der sowohl in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) als auch in den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) enthalten ist, als Referenzbildinformationen für eine Erzeugung von hervorgehobenen Bildinformationen mitgeteilt.
Der Bildarithmetikteil 45 dieser hervorgehobene Bildinformationen erzeugenden Vorrichtung 42 wählt z. B. die ersten Farbbildinformationen (B1) vom Farbbereich B aus den im ersten Speicher 40 gespeicherten Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) aus.
Dieser Bildarithmetikteil 45 wählt z. B. die Farbbildinformationen der Farbbereiche G und R als Referenzbildinformationen, die nicht zur Erzeugung der hervorgehobenen Bildinformationen (B3) verwendet werden, aus den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) aus und übermittelt diese Farbbildinformationen (G1, R1) an den ersten Entwicklungsteil 43.
Zum anderen gibt die Systemsteuervorrichtung 11 in einem Schritt S3, der gleichzeitig mit der Verarbeitung des Schritts S1 ausgeführt wird, eine Anweisung an den Lichtquellensteuerteil 22 aus, den zweiten Halbleiterlaser 21 anzusteuern. Dieser zweite Halbleiterlaser 21 emittiert blau-violettes Laserlicht mit einer Spitzen-Emissionswellenlänge von 415 nm (λ2) und einer Halbwertsbreite von mehreren nm oder weniger. Wenn dieses blau-violette Laserlicht in die zweite Lichtleitfaser 26 des Lichtleiterteils 23 eintritt, wird es aus dieser ersten Lichtleitfaser 26 heraus durch den optischen Multiplexer 27 und die dritte Lichtleitfaser 28 geleitet und als zweites Anregungslicht auf die Wellenlängenwandlungseinheit 24 angewendet.
Wenn der zweite Fluoreszenzstoff 33 dieser Wellenlängenwandlungseinheit 24 mit dem blau-violetten Laserlicht bestrahlt wird, wird er bei Absorption dieses blau-violetten Laserlichts angeregt und emittiert grüne Fluoreszenzstrahlung. Dieses grüne Fluoreszenzspektrum ist ein breites Spektrum, dessen Maximum bei einer Wellenlänge von 540 nm (λm) liegt und dessen Breite 95 nm beträgt. Ferner wird ein Teil des blau-violetten Laserlichts durch den zweiten Fluoreszenzstoff 33 gelassen, ohne dass er zur grünen Fluoreszenzstrahlung beiträgt. Folglich wird vom zweiten Fluoreszenzstoff 33 das Speziallicht Q2 emittiert, bei dem die grüne Fluoreszenzstrahlung mit dem Teil des blau-violetten Laserlichts gemischt ist, und der Untersuchungsgegenstand 2 wird mit diesem Speziallicht Q2 bestrahlt.
Wenn der Untersuchungsgegenstand 2 mit diesem Speziallicht Q2 bestrahlt wird, wird dieses Licht auf das Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 angewendet, das im biologischen Gewebe 4 innerhalb eines Einstrahlungsgebiets W des Speziallichts Q2 bei diesem Untersuchungsgegenstand 2 vorhanden ist. Ein Teil dieses Speziallichts Q2 wird entsprechend dem Absorptionsverhalten des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3, durch welches Hämoglobin strömt, und des biologischen Gewebes 4, z. B. einer Schleimhaut, absorbiert, wie in 8 gezeigt, und der übrige Teil davon wird gestreut und reflektiert. So gelangt Reflexionslicht vom Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 und vom biologischen Gewebe 4 in die Bilderfassungsvorrichtung 7.
Das Reflexionslicht vom Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 und vom biologischen Gewebe 4 fällt in diese Bilderfassungsvorrichtung 7 ein, und die Bilderfassungsvorrichtung 7 empfängt dieses Reflexionslicht mittels des Farbbereiches B, des Farbbereiches G und des Farbbereiches R der CCDs und gibt drei Bildinformationen für BGR, d. h. die Speziallichtinformationen (B2, G2, R2), aus. Diese Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) werden der Bildgewinnungsvorrichtung 8 zugeleitet und im zweiten Speicher 41 dieser Vorrichtung 8 gespeichert. Es ist zu beachten, dass die Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) im zweiten Speicher 41 als drei Bildinformationen (B2), (G2) und (R2) für die entsprechenden Farben gespeichert werden.
Die Lichtempfangsempfindlichkeiten der B-Farbpixel in der Bilderfassungsvorrichtung 7 liegen im Wellenlängenbereich von 380 nm bis 540 nm, wie in 8 gezeigt, und demzufolge stammt das Reflexionslicht vom Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 und vom Zwischenschicht-Blutgefäß 5, das von den B-Pixeln empfangen wird, vom blau-violetten Laserlicht und von der grünen Fluoreszenzstrahlung. Das heißt, die von den B-Farbpixeln empfangene Farbkomponente ist hauptsächlich das blau-violette Laserlicht.
Danach, in einem Schritt S4, wählt der Bildarithmetikteil 45 Farbinformationen aus, um aus den im zweiten Speicher 41 gespeicherten Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2), z. B. den zweiten Farbbildinformationen (B2) vom Farbbereich B, wie vorstehend, die hervorgehobenen Bildinformationen (B3) zu erzeugen. Dieser Bildarithmetikteil 45 wählt z. B. die zweiten Farbbildinformationen (G2, R2) der Farbbereiche G und R als Referenzbildinformationen, die nicht zur Erzeugung der hervorgehobenen Bildinformationen (B3) verwendet werden, aus den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) aus und übermittelt diese Speziallicht-Bildinformationen (G2, R2) an den zweiten Entwicklungsteil 44.
Danach, in einem Schritt S5 liest die Bildarithmetikeinheit 45 die im ersten Speicher 40 gespeicherten Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) und die im zweiten Speicher 41 gespeicherten Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) aus.
Der Bildarithmetikteil 45 wählt die ersten Farbbildinformationen (B1) und die zweiten Farbbildinformationen (B2) von demselben Wellenlängenbereich, z. B. dem Farbbereich B, der sowohl in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) als auch in den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) enthalten ist, aus.
Die Bildarithmetikeinheit 45 erzeugt die hervorgehobenen Bildinformationen (B3), um z. B. das Oberflächenschicht-Blutgefäß 3, in dem Hämoglobin vorhanden ist, hervorzuheben, indem sie eine vorgegebene arithmetische Operation für die ersten Farbbildinformationen (B1) vom Farbbereich B und die zweiten Farbbildinformationen (B2) von demselben Farbbereich ausführt, und speichert diese hervorgehobenen Bildinformationen (B3) im dritten Speicher 46. Diese hervorgehobenen Bildinformationen (B3) weisen einen höheren Kontrast des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3 als die ersten Farbbildinformationen (B1) und die zweiten Farbbildinformationen (B2) auf.
Es wird nun ein Unterschied zwischen den ersten Farbbildinformationen (B1), die vom Weißlicht geliefert werden, und den zweiten Farbbildinformationen (B2), die vom Speziallicht geliefert werden, beschrieben.
Wenn das Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 an der Bildanzeigevorrichtung 9, wie etwa einer CRT- oder LCD-Anzeige angezeigt wird, werden die zweiten Farbbildinformationen (B2) von diesem Oberflächenschicht-Blutgefäß 3, die durch Bestrahlen des Untersuchungsgegenstandes 2 mit dem Speziallicht (zur Zeit der Emission des blau-violetten Laserlichts) gewonnen werden, im Vergleich zu den ersten Farbbildinformationen (B1) desselben, die durch Bestrahlen des Untersuchungsgegenstandes 2 mit dem Weißlicht (zur Zeit der Emission des blauen Laserlichts) gewonnen werden, relativ dunkel angezeigt. Der Grund hierfür ist, dass Hämoglobin, das durch das Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 strömt, das blau-violette Laserlicht (das Speziallicht) leicht absorbiert.
Wenn das biologische Gewebe 4 an der Bildanzeigevorrichtung 9, wie etwa einer CRT- oder LCD-Anzeige, angezeigt wird, weist bei einem Vergleich zwischen angezeigten Bildern aus den zweiten Farbbildinformationen (B2) und den ersten Farbbildinformationen (B1) ein Bild des biologischen Gewebes 4 einen kleineren Luminanzunterschied als ein Bild des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3 auf, da nämlich das Absorptionsvermögen des biologischen Gewebes 4 bei einem Wellenlängenunterschied zwischen dem blau-violetten Laserlicht und dem blauen Laserlicht geringer als das Absorptionsvermögen des Hämoglobins ist.
Demzufolge ist in einem Bild, das auf den zweiten Farbbildinformationen (B2) basiert, die durch Einstrahlung des Speziallichts gewonnen werden, der Kontrast des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3 gegenüber dem biologischen Gewebe 4 höher als in einem Bild, das auf den ersten Farbbildinformationen (B1) basiert, die durch Einstrahlung des Weißlichts gewonnen werden.
Mit Bezug auf 9 wird nun eine Technik zum Erzeugen der hervorgehobenen Bildinformationen (B3) beschrieben.
Der Bildarithmetikteil 45 extrahiert Unterschiedsinformationen (erste Zwischeninformationen) Y1 aus demselben Wellenlängenbereich, d. h. Unterschiedsinformationen Y1 (= B2 – B1), durch Ausführen einer arithmetischen Operation zum Erhalt einer Differenz zwischen den zweiten Farbbildinformationen (B2) vom Farbbereich B in den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) und den ersten Farbbildinformationen (B1) vom Farbbereich B in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1).
Der Bildarithmetikteil 45 legt einen Schwellenwert für die Unterschiedsinformationen (Y1) fest und extrahiert Absorptionsunterschiedsinformationen (zweite Zwischeninformationen) Y2 (> T1), die gleich oder über dem Schwellenwert (T1) sind, aus diesen Unterschiedsinformationen (Y1).
Der Bildarithmetikteil 45 führt eine arithmetische Operation zum Erhalt einer Differenz zwischen den zweiten Farbbildinformationen (B2) und den extrahierten Absorptionsunterschiedsinformationen (Y2) aus und erzeugt hervorgehobene Bildinformationen B3 (= B2 – Y2), um z. B. das Oberflächenschicht-Blutgefäß 3, in dem Hämoglobin vorhanden ist, mit erhöhtem Kontrast hervorzuheben. Diese hervorgehobenen Bildinformationen (B3) weisen einen höheren Kontrast des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3 als die Weißlicht-Bildinformationen (die ersten Farbbildinformationen B1) und die Speziallicht-Bildinformationen (die zweiten Farbbildinformationen B2) auf.
Dieser Bildarithmetikteil 45 kann eine arithmetische Operation ausführen, um eine Differenz zwischen den ersten Farbbildinformationen (B1) und den extrahierten Absorptionsunterschiedsinformationen (den ersten Zwischeninformationen) Y2 zu erhalten, und kann die hervorgehobenen Bildinformationen (B3 = B1 – Y2) erzeugen.
Mit Bezug auf 10 wird nun eine weitere Technik zum Erzeugen der hervorgehobenen Bildinformationen (B3) im Einzelnen beschrieben.
Der Bildarithmetikteil 45 legt einen Schwellenwert (T2), bei dem es sich um den durchschnittlichen Luminanzwert handelt, für Luminanzinformationen aus demselben Wellenlängenbereich, der in den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) enthalten ist, z. B. den Farbbereich B, fest und extrahiert Luminanzinformationen (dritte Zwischeninformationen) Y3 (> T2), die gleich oder über dem Schwellenwert (T2) sind, aus den zweiten Farbbildinformationen (B2). Der Schwellenwert (T2), bei dem es sich um den durchschnittlichen Luminanzwert handelt, wird aus dem Luminanzwert jedes Pixels der zweiten Farbbildinformationen (B2) berechnet, dem der hohe Absorptionswert des Hämoglobins zugrunde liegt.
Der Bildarithmetikteil 45 führt eine arithmetische Operation aus, um die Differenz zwischen den ersten Farbbildinformationen aus demselben Wellenlängenbereich, der in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) enthalten ist, z. B. dem Farbbereich B, und den extrahierten Luminanzinformationen (den dritten Zwischeninformationen) Y3 zu erhalten, wodurch Luminanzinformationen (vierte Zwischeninformationen Y4 (= B1 – Y3) gewonnen werden.
Der Bildarithmetikteil 45 kann eine arithmetische Operation ausführen, um die Differenz zwischen den Luminanzinformationen (B2) vom Bereich B, die in den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) enthalten sind, und den Luminanzinformationen (den vierten Zwischeninformationen) Y4 zu erhalten, und kann die hervorgehobenen Bildinformationen (B3 = B2 – Y4) erzeugen, um z. B. das Oberflächenschicht-Blutgefäß 3, in dem Hämoglobin vorhanden ist, mit erhöhtem Kontrast hervorzuheben.
Sogar die hervorgehobenen Bildinformationen (B3), die durch die andere Technik erzeugt werden, weisen so einen höheren Kontrast des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3 als in den Weißlicht-Bildinformationen (den ersten Farbbildinformationen B1) und den Speziallicht-Bildinformationen (den zweiten Farbbildinformationen B2) auf.
Es wird nun noch eine weitere Technik zum Erzeugen der hervorgehobenen Bildinformationen (B3) beschrieben.
Der Bildarithmetikteil 45 führt Bildverarbeitungen aus, um das Rauschen des Gewebeabschnitts 4 (bei vorgegebenem Schwellenwert oder mehr) in zwei Bildern zu verringern, die z. B. den ersten Farbbildinformationen (B1) vom Farbbereich B, die in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) enthalten sind, und den zweiten Farbbildinformationen (B2) vom Bereich B, die in den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) enthalten sind, entsprechen, und dadurch Zwischenbildinformationen zu erhalten. Ferner kann der Bildarithmetikteil 45 Bilder aus den ersten Zwischenbildinformationen und den zweiten Farbbildinformationen (B2) vom Bereich B kombinieren, um die hervorgehobenen Bildinformationen (B3) zu erzeugen. Diese hervorgehobenen Bildinformationen (B3) weisen ebenfalls den hohen Kontrast des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3 auf.
Außerdem, als noch ein weiteres Verfahren, führt der Bildarithmetikteil 45 Bildverarbeitungen aus, um eine Grenze (einen vorgegebenen Unterschied in der Helligkeit oder mehr) zwischen dem Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 und dem biologischen Gewebe 4 aus zwei Bildern zu extrahieren, die den ersten Farbbildinformationen (B1), die in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) enthalten sind, und den ersten Farbbildinformationen (B2) vom Bereich B, die in den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) enthalten sind, entsprechen, und dadurch ein kantenextrahiertes (edge-extracted (engl.)) Zwischenbild erzeugen. Außerdem kann der Bildarithmetikteil 45 das kantenextrahierte Zwischenbild mit einem Bild aus den ersten Farbbildinformationen (B2) vom Bereich B kombinieren, um hervorgehobene Bildinformationen (B3) von dem Blutgefäß zu erzeugen, die das Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 und das Zwischenschicht-Blutgefäß 5, das in einer tieferen Schicht als dieses Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 liegt, in verschiedenen Farben zeigen.
Danach, in einem Schritt S6, liest der erste Entwicklungsteil 43 die Bildinformationen (G1, R1) aus, die Bestandteil der im ersten Speicher 40 gespeicherten Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) sind, und liest außerdem die im dritten Speicher 46 gespeicherten hervorgehobenen Bildinformationen (B3) aus. Der erste Entwicklungsteil 43 führt an den Bildinformationen (G1, R1) und an den hervorgehobenen Bildinformationen (B3) vorgegebene Bildverarbeitungen aus, um hervorgehobene Bildinformationen (B3, G1, R1) zu erzeugen, denen Weißlicht zugrunde liegt, und gibt ein Weißlicht-Farbvideosignal dieser hervorgehobenen Weißlicht-Bildinformationen (B3, G1, R1) aus. Das Weißlicht-Farbvideosignal dieser hervorgehobenen Weißlicht-Bildinformationen (B3, G1, R1) wird an die Bildanzeigevorrichtung 9 übermittelt.
Anschließend, in einem Schritt S7, empfängt diese Bildanzeigevorrichtung 9 das vom ersten Entwicklungsteil 43 ausgegebene Weißlicht-Farbvideosignal, verarbeitet dieses Weißlicht-Farbvideosignal zu einem Anzeigesignal und zeigt ein Bild aus den hervorgehobenen Weißlicht-Bildinformationen (B3, G1, R1) an der Anzeige, wie etwa CRT oder LCD, an.
Danach, in einem Schritt S8, liest der zweite Entwicklungsteil 44 die Bildinformationen (G2) aus, die Bestandteil der im zweiten Speicher 41 gespeicherten Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) sind, und liest außerdem die im dritten Speicher 46 gespeicherten hervorgehobenen Bildinformationen (B3) aus. Der zweite Entwicklungsteil 44 führt an den Bildinformationen (G2) und an den hervorgehobenen Bildinformationen (B3) vorgegebene Bildverarbeitungen aus, um hervorgehobene Bildinformationen (B3, G2) zu erzeugen, denen Speziallicht zugrunde liegt, und gibt ein spezielles Farbvideosignal dieser hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B3, G2) aus. Das Videosignal dieser hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B3, G2) wird an die Bildanzeigevorrichtung 9 übermittelt.
Danach, in einem Schritt S9, empfängt diese Bildanzeigevorrichtung 9 das vom zweiten Entwicklungsteil 44 ausgegebene spezielle Farbvideosignal, verarbeitet dieses spezielle Farbvideosignal zu einem Anzeigesignal und zeigt ein Bild aus den hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B3, G2) an der Anzeige, wie etwa CRT oder LCD, an.
Der erste Entwicklungsteil 43 erzeugt ein normales Weißlicht-Beobachtungsbild aus den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) und gibt ein Weißlicht-Farbvideosignal dieses normalen Weißlicht-Beobachtungsbild (B1, G1, R1) aus.
Die Bildanzeigevorrichtung 9 empfängt das vom ersten Entwicklungsteil 43 ausgegebene Weißlicht-Farbvideosignal, verarbeitet dieses Weißlicht-Farbvideosignal zu einem Anzeigesignal und zeigt ein normales Weißlicht-Beobachtungsbild (B1, G1, R1) an der Anzeige, wie etwa CRT oder LCD, an.
Der zweite Entwicklungsteil 44 erzeugt normale Speziallicht-Beobachtungsbildinformationen (B2, G2) aus Bildinformationen (B2, G2), die Bestandteil der Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) sind, und gibt ein spezielles Farbvideosignal dieser normalen Speziallicht-Beobachtungsinformationen (B2, G2) aus.
Die Bildanzeigevorrichtung 9 empfängt das vom zweiten Entwicklungsteil 44 ausgegebene spezielle Farbvideosignal, verarbeitet dieses spezielle Farbvideosignal zu einem Anzeigesignal und zeigt ein Bild aus den normalen Speziallicht-Beobachtungsbildinformationen (B2, G2) an der Anzeige, wie etwa CRT oder LCD, an.
Der zweite Entwicklungsteil 44 kann vorgegebene Bildverarbeitungen an den Bildinformationen (R2) ausführen, die Bestandteil der im zweiten Speicher 41 gespeicherten Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) und der im dritten Speicher 46 gespeicherten hervorgehobenen Bildinformationen (B3) sind, um hervorgehobene Speziallicht-Bildinformationen (B3, R2) zu erzeugen, und kann ein spezielles Farbvideosignal dieser hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B3, R2) ausgeben. Folglich zeigt die Bildanzeigevorrichtung 9 ein Bild aus den hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B3, R2) an der Anzeige, wie etwa CRT oder LCD, an.
Wie vorstehend beschrieben, erzeugt der erste Entwicklungsteil 33 die hervorgehobenen Speziallicht-Beobachtungsinformationen (B3, G2) und die normalen Speziallicht-Beobachtungsinformationen (B2, G2). Der zweite Entwicklungsteil 34 erzeugt die hervorgehobenen Weißlicht-Beobachtungsinformationen (B3, G1, R1), und die normalen Weißlicht-Beobachtungsinformationen (B1, G1, R1). Zur Zeit dieser Erzeugung führen der erste Entwicklungsteil 33 und der zweite Entwicklungsteil 34 irgendeine andere Bildverarbeitung, z. B. eine Rauschunterdrückung, Strukturhervorhebung, Farbkonvertierung u. a., die für eine Bilderzeugung erforderlich ist, unter Verwendung eines Weißabgleichkoeffizienten, eines Farbkonvertierungskoeffizienten u. a. durch.
Außerdem wird der erste Entwicklungsteil 33 auf der Grundlage eines Beobachtungsmodus-Farbanpassungsparameters auf verschiedenartige Bildverarbeitungen angewendet, um die Farbtöne des Hervorhebungen aufweisenden Weißlicht-Beobachtungsbildes (B3, G1, R1) und des normalen Weißlicht-Beobachtungsbildes (B1, G1, R1) zu vereinheitlichen.
Desgleichen speichert der zweite Entwicklungsteil 34 den Beobachtungsmodus-Farbanpassungsparameter zum Vereinheitlichen der Farbtöne des Hervorhebungen aufweisenden Speziallicht-Beobachtungsbildes ((B3, R2) und des normalen Speziallicht-Beobachtungsbildes (B2, G2), und der Beobachtungsmodus-Farbanpassungsparameter wird auf verschiedenartige Bildverarbeitungen angewendet.
Bei den vorstehend beschriebenen Operationen können zwei Arten von Beleuchtungslicht, d. h. das erste Beleuchtungslicht Q1, bei dem es sich um das Weißlicht handelt, und das erste Beleuchtungslicht Q2, bei dem es sich um das Speziallicht handelt, auf den Untersuchungsgegenstand 2 angewendet werden, um die hervorgehobenen Weißlicht-Bildinformationen (B3, G1, R1) und die hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B3, G2) zu gewinnen, was ein Hervorheben des Blutgefäßes mit höherem Kontrast als in den normalen Weißlicht-Beobachtungsinformationen (B1, G1, R1) und den normalen Speziallicht-Beobachtungsinformationen (B2, G2) ermöglicht.
Mit Bezug auf 11 wird nun eine Prozess-Zeitsteuerung zur abwechselnden Anzeige der hervorgehobenen Weißlicht-Bildinformationen (B3, G1, R1) und der hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B3, G2) beschrieben.
Wenn das blaue Laserlicht vom ersten Halbleiterlaser 20 emittiert wird, wird der Untersuchungsgegenstand 2 mit dem Weißlicht Q1 von der Wellenlängenwandlungseinheit 24 bestrahlt.
Wenn das blau-violette Laserlicht vom zweiten Halbleiterlaser 21 emittiert wird, wird der Untersuchungsgegenstand 2 mit dem Speziallicht Q2 bestrahlt, das durch Mischen des blau-violetten Laserlichts mit der grünen Fluoreszenzstrahlung von der Wellenlängenwandlungseinheit 24 bereitgestellt wird.
Das Weißlicht Q1 und das Speziallicht Q2 werden in jeder Bildperiode umgeschaltet und abwechselnd auf den Untersuchungsgegenstand 2 angewendet. 11 zeigt die erste bis dritte Bildperiode.
Während der ersten Bildperiode F1 wird das Weißlicht Q1 auf den Untersuchungsgegenstand 2 angewendet, und durch bildliches Erfassen nimmt die Bilderfassungsvorrichtung 7 die Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) auf.
Während einer Bildperiode, die dieser ersten Bildperiode F1 vorangeht, ist bereits das Speziallicht Q2 auf den Untersuchungsgegenstand 2 angewendet worden und durch bildliches Erfassen hat die Bilderfassungsvorrichtung 7 die Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) aufgenommen.
Während der vorhergehenden Bildperiode wählt die hervorgehobene Bildinformationen erzeugende Vorrichtung 42 die ersten Farbbildinformationen (B1) und die zweiten Farbbildinformationen (B2) von demselben Wellenlängenbereich, z. B. dem Farbbereich B, der sowohl in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) als auch in den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) enthalten ist, aus. Die hervorgehobene Bildinformationen erzeugende Vorrichtung 42 führt eine vorgegebene arithmetische Operation für die ersten Farbbildinformationen (B1) und die zweiten Farbbildinformationen (B2) aus und erzeugt dadurch die hervorgehobenen Bildinformationen (B3), um z. B. das Oberflächenschicht-Blutgefäß 3, in dem Hämoglobin vorhanden ist, mit hohem Kontrast hervorzuheben.
Folglich werden während der ersten Bildperiode F1 die hervorgehobenen Weißlicht-Bildinformationen (B3, G1, R1) mittels einer arithmetischen Operation für die hervorgehobenen Bildinformationen (B3), die während der vorhergehenden Bildperiode gewonnen wurden, und die Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1), die während dieser Bildperiode F1 gewonnen wurden, erzeugt.
Danach, während der zweiten Bildperiode F2 wird das Speziallicht Q2 auf den Untersuchungsgegenstand 2 angewendet, und durch bildliches Erfassen nimmt die Bilderfassungsvorrichtung 7 die Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) auf.
Während der Bildperiode F1, die dieser zweiten Bildperiode F2 vorangeht, wird wie vorstehend beschrieben das Weißlicht Q1 auf den Untersuchungsgegenstand 2 angewendet, und durch bildliches Erfassen nimmt die Bilderfassungsvorrichtung 7 die Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) auf.
Während der zweiten Bildperiode F2 wählt die hervorgehobene Bildinformationen erzeugende Vorrichtung 42 die ersten Farbbildinformationen (B1) und die zweiten Farbbildinformationen (B2) vom Farbbereich B, der sowohl in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) als auch in den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) enthalten ist, aus. Die hervorgehobene Bildinformationen erzeugende Vorrichtung 42 führt eine vorgegebene arithmetische Operation für die ersten Farbbildinformationen (B1) und die zweiten Farbbildinformationen (B2) aus und erzeugt dadurch die hervorgehobenen Bildinformationen (B3), um z. B. das Oberflächenschicht-Blutgefäß 3, in dem Hämoglobin vorhanden ist, mit hohem Kontrast hervorzuheben.
Folglich werden während der zweiten Bildperiode F2 die hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B3, G2, R2) durch eine arithmetische Operation für die Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) und die hervorgehobenen Bildinformationen (B3) erzeugt.
Danach werden das Weißlicht Q1 und das Speziallicht Q2 in jeder Bildperiode umgeschaltet und abwechselnd auf den Untersuchungsgegenstand 2 angewendet, wodurch in jeder Bildperiode das Hervorhebungen aufweisende Weißlicht-Beobachtungsbild (B3, G1, R1) und das Hervorhebungen aufweisende Speziallicht-Beobachtungsbild (B3, G2, R2) abwechselnd erzeugt werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der ersten Ausführungsform das Absorptionsverhalten von Hämoglobin, das im Untersuchungsgegenstand 2 vorhanden ist, berücksichtigt, es werden die ersten Farbbildinformationen (B1) und die zweiten Farbbildinformationen (B2) von demselben Wellenlängenbereich, z. B. dem Farbbereich B, der sowohl in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) als auch in den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) enthalten ist, ausgewählt, für diese ersten Farbbildinformationen (B1) und zweiten Farbbildinformationen (B2) wird die vorgegebene arithmetische Operation ausgeführt, und dadurch werden die hervorgehobenen Bildinformationen (B3) zum Hervorheben z. B. des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3, in dem die Zielsubstanz, wie etwa Hämoglobin, vorhanden ist, erzeugt. Folglich kann der Kontrast des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3 über jenen in den Weißlicht-Bildinformationen (R1, G1, R1) und den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) hinaus erhöht werden. Ein Bild aus den hervorgehobenen Bildinformationen (B3), das den erhöhten Kontrast des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3 aufweist, kann an der Bildanzeigevorrichtung 9, die eine Anzeige wie etwa CRT oder LCD ist, angezeigt werden.
Da das Weißlicht Q1 und das Speziallicht Q2, deren Absorption durch die Zielsubstanz, wie etwa Hämoglobin, sich unterscheidet, auf die Zielsubstanz angewendet werden, um die Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) und die Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) zu gewinnen, und die vorgegebene arithmetische Operation für diese Informationen (B1, G1, R1) und (B2, G2, R2) ausgeführt wird, können im Besonderen die hervorgehobenen Bildinformationen (B3) mit weniger Bildrauschen und einem hohen Signal-Rausch-Verhältnis gewonnen werden.
Das biologische Gewebe 4 weist bei einem Wellenlängenunterschied zwischen dem blau-violetten Laserlicht und dem blauen Laserlicht eine Absorption auf, die geringer als die Absorption des Hämoglobins ist. Folglich weist ein Bild des biologischen Gewebes 4 einen geringeren Unterschied in der Luminanz auf, als ein Bild des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3, und der Kontrast des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3, basierend auf den zweiten Farbbildinformationen (B2), die durch Einstrahlung des Speziallichts gewonnen werden, kann über den Kontrast des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3, basierend auf den ersten Farbbildinformationen (B1), die durch Einstrahlung von Weißlicht gewonnen werden, hinaus erhöht werden.
Als eine Technik zum Erzeugen der hervorgehobenen Bildinformationen (B3) werden Unterschiedsinformationen (Y1) zwischen den Speziallicht-Bildinformationen (B2) vom Farbbereich B und den Weißlicht-Bildinformationen (B1) von demselben Farbbereich B extrahiert, aus diesen Unterschiedsinformationen Y1 werden Absorptionsunterschiedsinformationen Y2 extrahiert, die gleich oder über einem Schwellenwert sind, und die hervorgehobenen Bildinformationen (B3) zum Hervorheben z. B. des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3, in dem Hämoglobin vorhanden ist, mit hohem Kontrast werden aus einem Unterschied zwischen diesen Absorptionsunterschiedsinformationen Y2 und den Speziallicht-Bildinformationen (B2) erzeugt.
Als eine weitere Technik werden die Luminanzinformationen (Y3), die gleich oder über einem Schwellenwert sind, aus den Luminanzinformationen aus z. B. dem Farbbereich B, der in den Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) enthalten ist, extrahiert, aus einem Unterschied zwischen diesen Luminanzinformationen (Y3) und den Luminanzinformationen (B1) vom Farbbereich B werden Luminanzinformationen (Y4) gewonnen, und die hervorgehobenen Bildinformationen (B3) zum Hervorheben z. B. des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3, in dem Hämoglobin vorhanden ist, werden aus dem Unterschied zwischen diesen Luminanzinformationen (Y4) und den Luminanzinformationen (B2) vom Bereich B erzeugt.
Was die hervorgehobenen Bildinformationen (B3) anbelangt, die durch diese Techniken erzeugt werden, so ist es möglich, die hervorgehobenen Bildinformationen (B3) zu erhalten, um das Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 mit höherem Kontrast als in einem normalen Bild, das von einer einzigen Art von Beleuchtungslicht erzeugt ist, hervorzuheben. Wenn diese hervorgehobenen Bildinformationen (B3) an der Bildanzeigevorrichtung 9 angezeigt werden, die eine Anzeige wie etwa ein Kathodenstrahlröhren-Bildwiedergabegerät (CRT) oder ist, kann das Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 ohne Weiteres identifiziert und effektiv diagnostiziert werden.
Da das normale Weißlicht-Beobachtungsbild (B1, G1, R1) mittels des ersten Entwicklungsteils 43 erzeugt werden kann und das normale Speziallicht-Beobachtungsbild (B2, G2) mittels des zweiten Entwicklungsteils 44 erzeugt werden kann, können das normale Weißlich-Beobachtungsbild (B1, G1, R1) und die normalen Speziallicht-Beobachtungsbildinformationen (B2, G2) entsprechend einer gewünschten zeitlichen Steuerung gemäß den Bedingungen des Beobachtungsmodus an der Bildanzeigevorrichtung 9 angezeigt werden und zwar durch Steuern des Anzeigezeitablaufs des erzeugten normalen Weißlicht-Beobachtungsbildes (B1, G1, R1) und der normalen Speziallicht-Beobachtungsbildinformationen (B2, G2).
Da die Bildgewinnungsvorrichtung 8 die hervorgehobenen Weißlicht-Bildinformationen (B3, G1, R1) auf der Grundlage der hervorgehobenen Bildinformationen (B3) und der Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) erzeugt, kann einzig und allein das Oberflächenschicht-Blutgefäß 3, in dem die Zielsubstanz, wie etwa Hämoglobin, strömt, mit hohem Kontrast hervorgehoben werden, während ein Farbton des Beobachtungsziels, z. B. des Untersuchungsgegenstandes 2, bei diesen hervorgehobenen Weißlicht-Bildinformationen (B3, G1, R1) den Zustand der Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) beibehält.
Das Hervorhebungen aufweisende Weißlicht-Bild (B3, G1, R1) ermöglicht ein Hervorheben der Zielsubstanz, z. B. des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3, in dem Hämoglobin o. ä. strömt, mit hohem Kontrast, ohne dass ein Verlust an den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) von einer Substanz, die von der Zielsubstanz verschieden ist, wie etwa Schleimhaut, auftritt.
Es ist zu beachten, dass die erste Ausführungsform wie folgt abgewandelt werden kann.
Obwohl in der ersten Ausführungsform das Weißlicht Q1 unter Verwendung des blauen Lasers erzeugt wird, kann ein Spektrum von Weißlicht, nämlich das Weißlicht Q1 mit einer Spektralkomponente aus dem blauen Spektralbereich bis zum grünen Spektralbereich, unter Verwendung von blauem LED-Licht von einer blaues Licht emittierenden Diode (LED) erzeugt werden. 12 zeigt Intensitäten des Weißlichts Q1 und des Speziallichts Q2 in Abhängigkeit von der Wellenlänge, wenn das Beleuchtungslicht unter Verwendung der blauen LED erzeugt wird.
Obwohl das Speziallicht Q2 unter Verwendung des blau-violetten Lasers mit einer Wellenlänge von 415 nm erzeugt wird, kann es unter Verwendung eines blau-violetten Lasers mit einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 435 nm erzeugt werden, worin die Absorption des Hämoglobins ungefähr das Doppelte seiner Entsprechung an der Wellenlänge 450 nm des blauen Lasers ist, der zur Erzeugung des Weißlichts Q1 verwendet wird.
Als Fluoreszenzstoff, der in der Wellenlängenwandlungseinheit 24 angebracht ist, kann ein grün fluoreszierender Stoff oder ein rot fluoreszierender Stoff verwendet werden, der sich durch blaue Fluoreszenzstrahlung anregen lässt. Der grün fluoreszierende Stoff oder der rot fluoreszierende Stoff könnte in der Wellenlängenwandlungseinheit 24 unter Konzentrationsbedingungen angebracht sein, die eine Emission von Weißlicht ermöglichen, wenn das blaue Licht in die Wellenlängenwandlungseinheit 24 einfällt.
Die Bildgewinnungsvorrichtung 8 kann das normale Weißlicht-Beobachtungsbild (B1, G1, R1) oder/und die normalen Speziallicht-Beobachtungsbildinformationen (B2, G2) erzeugen und das normale Weißlicht-Beobachtungsbild (B1, G1, R1) oder/und die normalen Speziallicht-Beobachtungsbildinformationen (B2, G2) und die hervorgehobenen Weißlicht-Bildinformationen (B3, G1, R1) oder/und die hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B3, G2) abgleichen und an der Bildanzeigevorrichtung 9, wie etwa einem Monitor, anzeigen.
Das Weißlicht Q1 und das Speziallicht Q2 können, neben einem wiederholten abwechselnden Erzeugen des Hervorhebungen aufweisenden Weißlicht-Beobachtungsbildes (B3, G1, R1) und des Hervorhebungen aufweisenden Speziallicht-Beobachtungsbildes (B3, G2), auch angewendet werden, um ein Hervorhebungen aufweisendes Beobachtungsbild unter festgelegten Zeitsteuerungsbedingungen allein durch ein Einstellverfahren der Beobachtungsmodus-Eingabevorrichtung 10 anzuzeigen.
[Zweite Ausführungsform]
Im Folgenden wird nun eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. Es ist zu beachten, dass gleiche Bezugszeichen Teile bezeichnen, die jenen in 1 gleich sind, sodass eine ausführliche Beschreibung davon weggelassen werden kann.
13 zeigt eine Blockdarstellung eines Beobachtungsbild-Gewinnungssystems 1. Eine Lichtquellenvorrichtung 6 wendet erste Licht (erstes Beleuchtungslicht) Q1 und Speziallicht Q3, das Mischlicht aus blau-violettem Laserlicht und grünem Laserlicht ist, auf einen Untersuchungsgegenstand 2 an. Wie vorstehend beschrieben umfasst die Lichtquellenvorrichtung 6 eine erste Anregungslichtquelle 20, umfassend einen ersten Halbleiterlaser (LD), der blaues Laserlicht emittiert, eine zweite Anregungslichtquelle 21, umfassend einen zweiten Halbleiterlaser (LD), der blau-violettes Laserlicht emittiert, einen Lichtquellensteuerteil 22, einen Lichtleiterteil 23 und eine Wellenlängenwandlungseinheit 24, und umfasst ferner eine dritte Anregungslichtquelle 50.
Die dritte Anregungslichtquelle 50 umfasst einen dritten Halbleiterlaser (LD), der das grüne Laserlicht mit einer Spitzen-Emissionswellenlänge von 540 nm emittiert. Im Folgenden wird der dritte Halbleiterlaser (LD) als dritter Halbleiterlaser 50 bezeichnet.
Die Wellenlängenwandlungseinheit 24 wird durch das blaue Laserlicht, das aus einer dritten Lichtleitfaser 28 austritt, angeregt und führt eine Wellenlängenwandlung durch, um das Weißlicht Q1 bereitzustellen.
Diese Wellenlängenwandlungseinheit 24 wird durch Einstrahlung von Mischlicht aus dem blau-violetten Laserlicht und dem grünen Laserlicht kaum angeregt und strahlt das blau-violette Laserlicht und das grüne Laserlicht, die durchfallen, als Speziallicht Q3 ab.
Diese Wellenlängenwandlungseinheit 24 umfasst einen Halter 30, ein Glaselement 31 als Lichtübertragungselement und einen ersten Fluoreszenzstoff 32 als erstes Wellenlängenwandlerelement. Der zweite Fluoreszenzstoff 33 wurde von der Wellenlängenwandlungseinheit 24 in der ersten Ausführungsform entfernt und die Wellenlängenwandlungseinheit 24 weist nur den ersten Fluoreszenzstoff 32 auf, der darin angebracht ist. Der erste Fluoreszenzstoff 32 absorbiert das vom ersten Halbleiterlaser 20 emittierte blaue Laserlicht und emittiert gelbe Fluoreszenzstrahlung. Selbst bei Anwendung des grünen Laserlichts, das vom dritten Halbleiterlaser 50 emittiert wird, lässt dieser erste Fluoreszenzstoff 32 das grüne Laserlicht durch und wird nicht angeregt.
Wenn das Weißlicht Q1 auf ein Beobachtungsziel, z. B. den Untersuchungsgegenstand 2, angewendet wird, nimmt die Bilderfassungsvorrichtung 7 Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) als erste Bildinformationen gemäß jedem Pixelbereich, d. h. einem Farbbereich B, einem Farbbereich G oder einem Farbbereich R, auf. Diese Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) werden in einem ersten Speicher 40 gespeichert.
Wenn das Speziallicht Q3 auf den Untersuchungsgegenstand 2 angewendet wird, nimmt die Bilderfassungsvorrichtung 7 Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4) als dritte Bildinformationen gemäß jedem Pixelbereich, d. h. dem Farbbereich B, dem Farbbereich G oder dem Farbbereich R, auf. Die Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4) werden im zweiten Speicher 41 gespeichert.
Eine hervorgehobene Bildinformationen erzeugende Vorrichtung 42 erzeugt hervorgehobene Bildinformationen (B3), um z. B. ein Oberflächenschicht-Blutgefäß 3, in dem Hämoglobin als Zielsubstanz vorhanden ist, mit hohem Kontrast hervorzuheben, auf der Grundlage der im ersten Speicher gespeicherten Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) und der im zweiten Speicher 41 gespeicherten Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4).
Im Besonderen wählt ein Bildarithmetikteil 45 der hervorgehobene Bildinformationen erzeugenden Vorrichtung 42 erste Farbbildinformationen (B1) und zweite Farbbildinformationen (B4) in demselben Wellenlängenbereich, z. B. dem Farbbereich B, der sowohl in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) als auch in den Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4) enthalten ist, als Referenzbildinformationen für eine Erzeugung von hervorgehobenen Bildinformationen aus. Der Bildarithmetikteil 45 führt eine vorgegebene arithmetische Operation für diese ersten Farbbildinformationen B1 und zweiten Farbbildinformationen (B4) aus, um die hervorgehobenen Bildinformationen (B3) zu erzeugen, wodurch ein Hervorheben z. B. des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3, in dem Hämoglobin vorhanden ist, mit hohem Kontrast erfolgt.
Dieser Bildarithmetikteil 45 speichert die erzeugten hervorgehobenen Bildinformationen (B3) in einem dritten Speicher 46. Diese hervorgehobenen Bildinformationen (B3) weisen einen höheren Kontrast des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3 als die Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) und die Speziallicht-Bildinformationen (B2, G2, R2) auf.
Der Bildarithmetikteil 45 wählt die ersten Farbbildinformationen (G1) und die zweiten Farbbildinformationen (G4) von demselben Wellenlängenbereich, z. B. dem Farbbereich G, der sowohl in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) als auch in den Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4) enthalten ist, aus. Der Bildarithmetikteil 45 führt eine vorgegebene arithmetische Operation für diese ersten Farbbildinformationen (G1) und zweiten Farbbildinformationen (G4) aus, um hervorgehobene Bildinformationen (G5) zu erzeugen, wodurch ein Hervorheben z. B. eines Zwischenschicht-Blutgefäßes 5, in dem Hämoglobin vorhanden ist, mit hohem Kontrast erfolgt.
Dieser Bildarithmetikteil 45 speichert die erzeugten hervorgehobenen Bildinformationen (G5) im dritten Speicher 46. Diese hervorgehobenen Bildinformationen (G5) weisen einen höheren Kontrast des Zwischenschicht-Blutgefäßes 5 als die Weißlicht-Bildinformationen (B1, g1, R1) auf.
Ein erster Entwicklungsteil 43 führt vorgegebene Bildverarbeitungen an den Bildinformationen (R1), die Bestandteil der im ersten Speicher 40 gespeicherten Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) sind, den im dritten Speicher 46 gespeicherten hervorgehobenen Bildinformationen (B3) und den im dritten Speicher 46 gespeicherten hervorgehobenen Bildinformationen (G5) aus, um hervorgehobene Weißlicht-Bildinformationen (B3, G5, R1) zu erzeugen, und gibt ein Weißlicht-Farbvideosignal dieser hervorgehobenen Weißlicht-Bildinformationen (B3, G5, R1) aus.
Ein zweiter Entwicklungsteil 44 führt vorgegebene Bildverarbeitungen an den im dritten Speicher 46 gespeicherten hervorgehobenen Bildinformationen (B3) und den im dritten Speicher 46 gespeicherten hervorgehobenen Bildinformationen (G5) aus, um hervorgehobene Speziallicht-Bildinformationen (B3, G5) zu erzeugen, und gibt ein Speziallicht-Farbvideosignal dieser hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B3, G5) aus.
Eine Bildanzeigevorrichtung 9 empfängt ein Videosignal eines Hervorhebungen aufweisenden Weißlicht-Beobachtungsbildes (B3, G5, R1), das vom ersten Entwicklungsteil 43 ausgegeben wurde, und zeigt das Bild an einer Anzeige, wie etwa CRT oder LCD, an.
Die Bildanzeigevorrichtung 9 empfängt ein Videosignal des Hervorhebungen aufweisenden Speziallicht-Beobachtungsbildes (B3, G5) und zeigt ein Bild aus diesem Signal an der Anzeige an.
Es wird nun eine Funktionsweise des solcherart ausgelegten Systems 1 beschrieben.
Der erste Halbleiterlaser 20 emittiert das blaue Laserlicht. Dieses blaue Laserlicht wird mittels eines Lichtleiterteils 23 geleitet und auf die Wellenlängenwandlungseinheit 24 angewendet. Der erste Fluoreszenzstoff 32 dieser Wellenlängenwandlungseinheit 24 emittiert bei Bestrahlung mit dem blauen Laserlicht gelbe Fluoreszenzstrahlung, lässt einen Teil des blauen Laserlichts durch und emittiert das Weißlicht Q1, bei dem die gelbe Fluoreszenzstrahlung mit einem Teil des blauen Laserlichts gemischt ist. Dieses Weißlicht Q1 wird auf den Untersuchungsgegenstand 2 angewendet.
Reflexionslicht vom Oberflächenschicht-Blutgefäß 3 und vom biologischen Gewebe 4 fällt in die Bilderfassungsvorrichtung 7 ein, und die Bilderfassungsvorrichtung 7 empfängt dieses Reflexionslicht mittels des Farbbereiches B, des Farbbereiches G und des Farbbereiches R der CCDs und gibt die Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) aus. Diese Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) werden im ersten Speicher 40 gespeichert.
Der Bildarithmetikteil 45 der hervorgehobene Bildinformationen erzeugenden Vorrichtung 42 wählt z. B. die ersten Farbbildinformationen (B1) vom Farbbereich B aus den im ersten Speicher 40 gespeicherten Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) aus.
Zum anderen emittiert der zweite Halbleiterlaser 21 das blau-violette Laserlicht. Zusätzlich dazu emittiert der dritte Halbleiterlaser das grüne Laserlicht. Mischlicht aus dem blau-violetten Laserlicht und dem grünen Laserlicht wird mittels des Lichtleiterteils 23 geleitet und auf die Wellenlängenwandlungseinheit 24 angewendet.
Der erste Fluoreszenzstoff 32 dieser Wellenlängenwandlungseinheit 24 wird kaum angeregt, selbst wenn er mit dem vom zweiten Halbleiterlaser 21 emittierten blau-violetten Laserlicht und dem vom dritten Halbleiterlaser 50 emittierten grünen Laserlicht bestrahlt wird. Folglich werden Komponenten des blau-violetten Laserlichts und des grünen Laserlichts durch diesen Stoff hindurchgelassen und als Speziallicht Q3 auf den Untersuchungsgegenstand 2 angewendet.
Wenn das Speziallicht Q3 auf den Untersuchungsgegenstand 2 angewendet wird, nimmt die Bilderfassungsvorrichtung 7 Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4) von jedem der Pixelbereiche, d. h. dem Farbbereich B, dem Farbbereich G und dem Farbbereich R, auf. Diese Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4) werden im zweiten Speicher 41 gespeichert.
Die hervorgehobene Bildinformationen erzeugende Vorrichtung 42 erzeugt die hervorgehobenen Bildinformationen (B3), um z. B. das in der Oberflächenschicht liegende Blutgefäß 3, in dem Hämoglobin als Zielsubstanz vorhanden ist, mit hohem Kontrast hervorzuheben, auf der Grundlage der im ersten Speicher 40 gespeicherten Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) und der im zweiten Speicher 41 gespeicherten Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4).
Im Besonderen wählt der Bildarithmetikteil 45 der hervorgehobene Bildinformationen erzeugenden Vorrichtung 42 die ersten Farbbildinformationen (B1) und die zweiten Farbbildinformationen (B4) von demselben Wellenlängenbereich, z. B. dem Farbbereich B, der sowohl in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) als auch in den Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4) enthalten ist, aus. Der Bildarithmetikteil 45 führt eine vorgegebene arithmetische Operation für diese ersten Farbbildinformationen (B1) und zweiten Farbbildinformationen (B4) aus und erzeugt dadurch die hervorgehobenen Bildinformationen (B3), wodurch ein Hervorheben Z. B. des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3, in dem Hämoglobin vorhanden ist, mit hohem Kontrast erfolgt. Dieser Bildarithmetikteil 45 speichert die erzeugten hervorgehobenen Bildinformationen (B3) im dritten Speicher 46. Diese hervorgehobenen Bildinformationen (B3) weisen einen höheren Kontrast des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3 als die Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) und die Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4) auf.
Der Bildarithmetikteil 45 wählt die ersten Farbbildinformationen (G1) und die zweiten Farbbildinformationen (G4) von demselben Wellenlängenbereich, z. B. dem Farbbereich G, der sowohl in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) als auch in den Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4) enthalten ist, aus. Der Bildarithmetikteil 45 führt eine vorgegebene arithmetische Operation für diese ersten Farbbildinformationen (G1) und zweiten Farbbildinformationen (G4) aus, um die hervorgehobenen Bildinformationen (G5) zu erzeugen, wodurch ein Hervorheben z. B. des Zwischenschicht-Blutgefäßes 5, in dem Hämoglobin vorhanden ist, mit hohem Kontrast erfolgt. Dieser Bildarithmetikteil 45 speichert die erzeugten hervorgehobenen Bildinformationen (G5) im dritten Speicher 46. Diese hervorgehobenen Bildinformationen (G5) weisen einen höheren Kontrast des Zwischenschicht-Blutgefäßes 5 als die Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) und die Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4) auf.
Der erste Entwicklungsteil 43 führt vorgegebene Bildverarbeitungen an den Bildinformationen (R1), die Bestandteil der im ersten Speicher 40 gespeicherten Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) sind, den im dritten Speicher 46 gespeicherten hervorgehobenen Bildinformationen (B3) und den im dritten Speicher 46 gespeicherten hervorgehobenen Bildinformationen (G5) aus, um hervorgehobenen Weißlicht-Bildinformationen (B3, G5, R1) zu erzeugen, und gibt ein Weißlicht-Farbvideosignal dieser hervorgehobenen Weißlicht-Bildinformationen (B3, G5, R1) aus.
Die Bildanzeigevorrichtung 9 empfängt das Weißlicht-Farbvideosignal eines Hervorhebungen aufweisenden Weißlicht-Beobachtungsbildes (B3, G5, R1), das vom ersten Entwicklungsteil 43 ausgegeben wurde und zeigt das Bild an einer Anzeige, wie etwa CRT oder LCD, an.
Der zweite Entwicklungsteil 44 führt eine vorgegebene Verarbeitung an den im dritten Speicher 46 gespeicherten hervorgehobenen Bildinformationen (B3) und den im dritten Speicher 46 gespeicherten hervorgehobenen Bildinformationen (G5) aus, um hervorgehobene Speziallicht-Bildinformationen (B3, G5) zu erzeugen, und gibt ein spezielles Farbvideosignal dieser hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B3, G5) aus.
Die Bildanzeigevorrichtung 9 empfängt das spezielle Farbvideosignal des Hervorhebungen aufweisenden Speziallicht-Beobachtungsbildes (B3, G5) und zeigt das Bild an der Anzeige an.
Wie vorstehend beschrieben, wird gemäß der zweiten Ausführungsform der dritte Halbleiterlaser 50 bereitgestellt, der das grüne Laserlicht mit der Spitzen-Emissionswellenlänge von 540 nm emittiert, das Absorptionsverhalten von Hämoglobin, das im Untersuchungsgegenstand 2 vorhanden ist, wird berücksichtigt, und zusätzlich zur Erzeugung der hervorgehobenen Bildinformationen (B3) zum Hervorheben des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3 mit hohem Kontrast werden die hervorgehobenen Bildinformationen (G5) zum Hervorheben z. B. des Zwischenschicht-Blutgefäßes 5, in dem die Zielsubstanz, wie etwa Hämoglobin, vorhanden ist, mit hohem Kontrast erzeugt, indem die Farbbildinformationen (G1) und die Farbbildinformationen (G4) von demselben Wellenlängenbereich ausgewählt werden, z. B. dem Farbbereich G, der sowohl in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) als auch in den Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4) enthalten ist, und die vorgegebene arithmetische Operation ausgeführt wird. Folglich kann der Kontrast des Zwischenschicht-Blutgefäßes 5 über jenen in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) und den Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4) hinaus erhöht werden. Ein die hervorgehobenen Bildinformationen (G5) umfassendes Bild mit erhöhtem Kontrast des Zwischenschicht-Blutgefäßes 5, d. h. Bilder aus den hervorgehobenen Weißlicht-Bildinformationen (B3, G5, R1) und den hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B3, G5), kann bzw. können an der Bildanzeigevorrichtung 9, wie etwa CRT oder LCD, angezeigt werden.
Außerdem kann der erste Entwicklungsteil 43 dafür ausgelegt sein, ein Videosignal des normalen Weißlicht-Beobachtungsbildes (B1, G1, R1), wie bei dem vorstehenden Beispiel, auszugeben. In diesem normalen Weißlicht-Beobachtungsbild (B1, G1, R1) kann der Kontrast des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3 erhöht sein, und es kann ein Bild aus den hervorgehobenen Bildinformation mit dem erhöhten Kontrast des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3 an der Bildanzeigevorrichtung 9 angezeigt werden, die eine Anzeige wie etwa CRT oder LCD ist.
Der zweite Entwicklungsteil 44 kann vorgegebene Bildverarbeitungen an den Bildinformationen (B4) ausführen, die Bestandteil der im zweiten Speicher 41 gespeicherten Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4) und der im dritten Speicher 46 gespeicherten hervorgehobenen Bildinformationen (G5) sind, und ein Videosignal der hervorgehobenen Bildinformationen (B4, G5), denen Speziallicht zugrunde liegt, ausgeben. Wenn diese hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B4, G5) übernommen werden, kann ein die hervorgehobenen Bildinformationen (B5) umfassendes Bild mit erhöhtem Kontrast des Zwischenschicht-Blutgefäßes 5 an der Bildanzeigevorrichtung 9 angezeigt werden.
Es ist zu beachten, dass die zweite Ausführungsform wie folgt abgewandelt werden kann.
In dieser Ausführungsform werden die hervorgehobenen Bildinformationen (G5) aus den Farbbildinformationen (G1) und den Farbbildinformationen (G4) von demselben Wellenlängenbereich, z. B. dem Farbbereich G, der sowohl in den Weißlicht-Bildinformationen (B1, G1, R1) als auch in den Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4) enthalten ist, erzeugt. Folglich können die so erzeugten hervorgehobenen Bildinformationen (G5) an der Bildanzeigevorrichtung 9, die eine Anzeige wie etwa ein Röhrenbildschirm oder eine Flüssigkristallanzeige (LCD) ist, angezeigt werden. Aufgrund der hervorgehobenen Bildinformationen (G5) kann ein Bild beobachtet werden mit z. B. dem Zwischenschicht-Blutgefäß 5, in dem die Zielsubstanz, wie etwa Hämoglobin vorhanden ist, das darin mit hohem Kontrast hervorgehoben ist.
Der zweite Entwicklungsteil 44 kann vorgegebene Bildverarbeitungen an den Bildinformationen (B4) ausführen, die Bestandteil der im zweiten Speicher 41 gespeicherten Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4) und der im dritten Speicher 46 gespeicherten hervorgehobenen Bildinformationen (G5) sind, um die hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B4, G5) zu erzeugen, und kann ein spezielles Farbvideosignal dieser hervorgehobenen Speziallicht-Bildinformationen (B4, G5) ausgeben. Mit diesem normalen Speziallicht-Beobachtungsbild (B4, G5) kann ein die hervorgehobenen Bildinformationen (G5) umfassendes Bild mit erhöhtem Kontrast des Zwischenschicht-Blutgefäßes 5 an der Bildanzeigevorrichtung 9 angezeigt werden.
Dieser zweite Entwicklungsteil 44 kann Bildinformationen (B4, G4) erzeugen, die Bestandteil der Speziallicht-Bildinformationen (B4, G4, R4) sind, und ein spezielles Farbvideosignal dieses normalen Speziallicht-Beobachtungsbildes (B4, G4) ausgeben.
Folglich kann gemäß der zweiten Ausführungsform ein die hervorgehobenen Bildinformationen umfassendes Bild mit erhöhtem Kontrast des Oberflächenschicht-Blutgefäßes 3 und des Zwischenschicht-Blutgefäßes 5 oder nur der Zwischenschicht 5 an der Bildanzeigevorrichtung 9 angezeigt werden, die eine Anzeige wie etwa CRT oder LCD ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt; sie kann durch Abwandeln der Bausteine verkörpert werden, ohne in den Umsetzungsphasen vom Wesentlichen abzukommen. Durch geeignetes Kombinieren der mehreren Bausteine, die als Ausführungsformen offenbart wurden, lassen sich verschiedene Erfindungen erzielen. Beispielsweise können einige der Bausteine von der Gesamtheit der als Ausführungsformen beschriebenen Bausteine entfernt werden. Außerdem können Bausteine von verschiedenen Ausführungsformen in geeigneter Weise kombiniert werden.
Bezugszeichenliste

1: Beobachtungsbild-Gewinnungssystem, 7: Bilderfassungsvorrichtung, 2: Untersuchungsgegenstand, 3: Oberflächenschicht-Blutgefäß, 4: biologisches Gewebe, 5: Zwischenschicht-Blutgefäß, 6: Lichtquellenvorrichtung, 8: Bildgewinnungsvorrichtung, 9: Bildanzeigevorrichtung, 10: Beobachtungsmodus-Eingabevorrichtung, 11: Systemsteuervorrichtung, 20: erste Anregungslichtquelle (erster Halbleiterlaser), 21: zweite Anregungslichtquelle (zweiter Halbleiterlaser), 22: Lichtquellensteuerteil, 23: Lichtleiterteil, 24: Wellenlängenwandlungseinheit, 25: erste Lichtleitfaser, 26: zweite Lichtleitfaser, 27: optischer Multiplexer, 28: dritte Lichtleitfaser, 30: Halter, 31: Glaselement, 32: erster Fluoreszenzstoff, 33: zweiter Fluoreszenzstoff, 34: Halteloch, 40: erster Speicher, 41: zweiter Speicher, 42: hervorgehobene Bildinformationen erzeugende Vorrichtung, 43: erster Entwicklungsteil, 44: zweiter Entwicklungsteil, 45: Bildarithmetikteil, 46: dritter Speicher, 50: dritte Anregungslichtquelle (dritter Halbleiterlaser)

Claims

Beobachtungsbild-Gewinnungssystem, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst: einen Lichtquellenteil, der ein Beobachtungsziel mit erstem Licht in einem Wellenlängenbereich, der keinen Wellenlängenbereich umfasst, in dem ein Absorptionsmaximum einer im Beobachtungsziel enthaltenen Zielsubstanz liegt, und mit zweitem Licht in einem Wellenlängenbereich, in dem das Absorptionsmaximum liegt, bestrahlt; einen Bilderfassungsteil, der das Beobachtungsziel bildlich erfasst, um Bildinformationen aufzunehmen; und einen Bildgewinnungsteil, der eine arithmetische Operation für die mittels des Bilderfassungsteils aufgenommenen Bildinformationen durchführt, um hervorgehobene Bildinformation zu erzeugen, welche die Zielsubstanz hervorhebt, wobei der Bildgewinnungsteil einen hervorgehobene Bildinformation erzeugenden Teil umfasst, der die hervorgehobene Bildinformation auf der Grundlage erster Bildinformation, die der Bilderfassungsteil aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem ersten Licht bestrahlt wird, und zweiter Bildinformation, die der Bilderfassungsteil aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem zweiten Licht bestrahlt wird, erzeugt.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hervorgehobene Bildinformation erzeugende Teil erste Farbbildinformation und zweite Farbbildinformation aus demselben Wellenlängenbereich, der sowohl in den ersten Bildinformation als auch in den zweiten Bildinformation enthalten ist, auswählt und eine arithmetische Operation für die erste Farbbildinformation und die zweite Farbbildinformation ausführt, um die hervorgehobenen Bildinformation zu erzeugen, welche die Zielsubstanz hervorheben.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der hervorgehobene Bildinformation erzeugende Teil die hervorgehobene Bildinformation mit höherem Kontrast der Zielsubstanz als in den ersten Bildinformation und den zweiten Bildinformation erzeugt.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Wellenlängenbereich eine Spitzen-Wellenlänge des zweiten Lichts näher an einem Absorptionsmaximum der Zielsubstanz liegt als eine Spitzen-Wellenlänge des ersten Lichts, und wenn der Wellenlängenbereich, der einem Wellenlängenbereich entspricht, in dem das Absorptionsmaximum der Zielsubstanz liegt und maximale Lichtempfangsempfindlichkeit des Bilderfassungsteils bei den jeweiligen Wellenlängenbereichen gegeben ist, ein spezifischer Farbbereich ist, eine Komponente des Emissionsspektrums des zweiten Lichts in dem spezifischen Farbbereich eine Intensität aufweist, die gleich oder über der einer Komponente des Emissionsspektrums des ersten Lichts ist.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Licht Weißlicht ist, der Bilderfassungsteil Weißlicht-Bildinformationen als erste Bildinformationen aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem Weißlicht bestrahlt wird, und der Bildgewinnungsteil hervorgehobene Weißlicht-Bildinformation auf der Grundlage der hervorgehobenen Bildinformation und der Weißlicht-Bildinformation erzeugt.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Licht Speziallicht ist, um die Zielsubstanz hervorzuheben, der Bilderfassungsteil Speziallicht-Bildinformation als zweite Bildinformation aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem Speziallicht bestrahlt wird, und der Bildgewinnungsteil hervorgehobene Speziallicht-Bildinformation auf der Grundlage der hervorgehobenen Bildinformation und der Speziallicht-Bildinformation erzeugt.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bilderfassungsteil einen Pixelbereich, der einen blauen Bereich umfasst, einen Pixelbereich, der einen grünen Bereich umfasst, und einen Pixelbereich, der einen roten Bereich umfasst, aufweist und der Bilderfassungsteil die erste Bildinformation entsprechend jedem der Pixelbereiche aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem ersten Licht bestrahlt wird, und die zweite Bildinformation entsprechend jedem der Pixelbereiche aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem zweiten Licht bestrahlt wird, und der hervorgehobene Bildinformation erzeugende Teil die erste und zweite Bildinformation aus demselben Wellenlängenbereich auswählt, der sowohl in der ersten als auch in der zweiten Bildinformation enthalten ist, und eine arithmetische Operation für die erste und zweite Bildinformation ausführt, um die hervorgehobene Bildinformation zu erzeugen.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der hervorgehobene Bildinformationen erzeugende Teil Absorptionsunterschiedsinformation, die einen Unterschied bei der Absorption der Zielsubstanz angeben, aus der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation extrahiert, und die Absorptionsunterschiedsinformation zu der zweiten Bildinformation, denen die stärkere Absorption der Zielsubstanz zugrunde liegt, hinzufügt, um die hervorgehobene Bildinformation zu erzeugen.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Licht Weißlicht ist, das Spektralkomponenten in einem blauen Bereich, einem grünen Bereich und einem roten Bereich umfasst, das zweite Licht Speziallicht ist, das Spektralkomponenten im blauen Bereich und im grünen Bereich umfasst, der Bilderfassungsteil die erste Bildinformation aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem Weißlicht bestrahlt wird, und die zweite Bildinformation aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem Speziallicht bestrahlt wird, und der hervorgehobene Bildinformation erzeugende Teil die Unterschiedsinformation durch Ausführen einer arithmetischen Operation zum Erhalt einer Differenz zwischen der ersten und zweiten Bildinformation aus demselben Wellenlängenbereich extrahiert, Absorptionsunterschiedsinformation, die gleich oder über einem Schwellenwert ist, aus der Unterschiedsinformation extrahiert und die hervorgehobene Bildinformation durch Ausführen einer arithmetischen Operation zum Erhalt einer Differenz zwischen der extrahierten Absorptionsunterschiedsinformation und Bildinformation, die entweder die erste oder die zweite Bildinformation aus demselben Wellenlängenbereich ist, erzeugt.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der hervorgehobene Bildinformation erzeugende Teil eine Verarbeitung zur Verringerung von Bildrauschen nur an Bildinformation ausführt, die von jenen der Zielsubstanz aus der ersten Bildinformation und der zweiten Bildinformation verschieden sind, und die hervorgehobene Bildinformation aus der Bildinformation erzeugt, die der Verarbeitung zur Verringerung von Bildrauschen unterworfen wurden.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Licht Weißlicht ist, das Spektralkomponenten in einem blauen Bereich, einem grünen Bereich und einem roten Bereich umfasst, das zweite Licht Speziallicht ist, das Spektralkomponenten im blauen Bereich und im grünen Bereich umfasst, der Bilderfassungsteil die erste Bildinformation aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem Weißlicht bestrahlt wird, und die zweite Bildinformation aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem Speziallicht bestrahlt wird, und der hervorgehobene Bildinformation erzeugende Teil Luminanzinformation, die gleich oder über einem Schwellenwert ist, aus Luminanzinformation aus demselben Wellenlängenbereich, der in der zweiten Bildinformation enthalten ist, extrahiert, Unterschiedsinformation durch Ausführen einer arithmetische Operation zum Erhalt einer Differenz zwischen Luminanzinformation aus demselben Wellenlängenbereich, der in der ersten Bildinformation und der extrahierten Luminanzinformation enthalten ist, gewinnt, und die hervorgehobene Bildinformation durch Ausführen einer arithmetischen Operation zum Erhalt einer Differenz zwischen Luminanzinformation aus dem blauen Bereich, der in der zweiten Bildinformation enthalten ist, und der Unterschiedsinformation erzeugt.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass derselbe Wellenlängenbereich der blaue Bereich ist.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Licht in dem spezifischen Farbbereich verschiedene Bandbreiten des Emissionsspektrums aufweisen.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach Anspruch 4 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Licht die Emissionsspektren aufweisen, die in dem spezifischen Farbbereich nicht überlappen.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Annahme, dass der Wellenlängenbereich, der einem Wellenlängenbereich entspricht, in dem ein Absorptionsmaximum der Zielsubstanz liegt und eine maximale Lichtempfangsempfindlichkeit des Bilderfassungsteils in entsprechenden Wellenlängenbereichen gegeben ist, ein spezifischer Farbbereich ist, der Lichtquellenteil Folgendes umfasst: einen ersten Halbleiterlaser, der ein erstes Emissionsspektrum mit einer ersten Spitzen-Wellenlänge in einem blauen Bereich, der in dem spezifischen Farbbereich enthalten ist, emittiert; einen zweiten Halbleiterlaser, der ein zweites Emissionsspektrum mit einer zweiten Spitzen-Wellenlänge im blau-violetten Bereich, der in dem spezifischen Farbbereich enthalten ist, emittiert; und ein Wellenlängenwandlerelement, das einen Teil des ersten Emissionsspektrums, das vom ersten Halbleiterlaser emittiert wurde, absorbiert, um ein breites Fluoreszenzspektrum, einschließlich eines grünen Bereiches und eines roten Bereiches zu emittieren und das Beobachtungsziel mit Mischlicht des Fluoreszenzspektrums und des ersten Emissionsspektrums als erstem Licht zu bestrahlen, und das Beobachtungsziel mit dem zweiten Emissionsspektrum als zweitem Licht bestrahlt.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Halbleiterlaser das erste Emissionsspektrum mit einer ersten Spitzen-Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von 440 nm bis 460 nm, im blauen Bereich enthalten, emittiert, und der zweite Halbleiterlaser das zweite Emissionsspektrum mit einer zweiten Spitzen-Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 440 nm, im blauen Bereich enthalten, emittiert.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Licht Weißlicht ist, das Spektralkomponenten in einem blauen Bereich, einem grünen Bereich und einem roten Bereich umfasst, das zweite Licht Speziallicht ist, das Spektralkomponenten im blauen Bereich und im grünen Bereich umfasst, der Bilderfassungsteil die erste Bildinformation aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem Weißlicht bestrahlt wird, und die zweite Bildinformation aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem Speziallicht bestrahlt wird, und der Bildgewinnungsteil erste Beobachtungsbildinformation, nämlich ein vorher festgelegtes Farbbild, konfiguriert durch Ausführen einer arithmetischen Operation für die hervorgehobene Bildinformation und einem von Teilen von Bildinformation des blauen Bereichs, des grünen Bereichs und des roten Bereichs, der in der ersten Bildinformation enthalten ist, und zweite Beobachtungsbildinformation, nämlich ein vorher festgelegtes Farbbild, konfiguriert durch Ausführen einer arithmetischen Operation für die hervorgehobene Bildinformation und einem von Teilen von Bildinformation des blauen Bereichs und des grünen Bereichs, der in der zweiten Bildinformation enthalten ist.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquellenteil wiederholt das erste Licht und das zweite Licht auf das Beobachtungsziel anwendet, der Bilderfassungsteil jedes Mal, wenn das erste Licht auf das Beobachtungsziel angewendet wird, ein erstes Einzelbild als erste Bildinformation aufnimmt, und jedes Mal, wenn das zweite Licht auf das Beobachtungsziel angewendet wird, ein zweites Einzelbild als zweite Bildinformation aufnimmt, der hervorgehobene Information erzeugende Teil die erste hervorgehobene Bildinformation, die das erste Licht betrifft, und die zweite hervorgehobene Bildinformation, die das zweite Licht betrifft, auf der Grundlage des ersten Einzelbildes und des zweiten Einzelbildes, die mittels des Bilderfassungsteils wiederholt aufgenommen werden, erzeugt, und der Bildgewinnungsteil sequenziell erste Beobachtungsbildinformation auf der Grundlage der ersten hervorgehobenen Bildinformation konfiguriert und sequenziell zweite Beobachtungsbildinformation auf der Grundlage der zweiten hervorgehobenen Bildinformation konfiguriert.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtquellenteil Folgendes umfasst: einen ersten Halbleiterlaser, der blaues Laserlicht in einem blauen Bereich emittiert, der in dem spezifischen Farbbereich enthalten ist; einen zweiten Halbleiterlaser, der blau-violettes Laserlicht in einem blau-violetten Bereich emittiert, der in dem spezifischen Farbbereich enthalten ist; einen dritten Halbleiterlaser, der grünes Laserlicht in einem grünen Bereich emittiert, der in dem spezifischen Farbbereich enthalten ist; und eine Wellenlängenwandlungseinheit, die durch das blaue Laserlicht angeregt wird, eine Wellenlängenwandlung in Weißlicht durchzuführen, und bei Einstrahlung von Mischlicht aus dem blau-violetten Laserlicht und dem grünen Laserlicht eine Wellenlängenwandlung in Speziallicht durchführt, wobei der Bilderfassungsteil einen Pixelbereich, der einen blauen Bereich umfasst, einen Pixelbereich, der einen grünen Bereich umfasst, und einen Pixelbereich, der einen roten Bereich umfasst, aufweist und der Bilderfassungsteil Weißlicht-Bildinformation als erste Bildinformation entsprechend jedem der Pixelbereiche aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem Weißlicht bestrahlt wird, und Speziallicht-Bildinformation als zweite Bildinformation entsprechend jedem der Pixelbereiche aufnimmt, wenn das Beobachtungsziel mit dem Speziallicht bestrahlt wird, und der hervorgehobene Bildinformation erzeugende Teil die erste und zweite Bildinformation aus mindestens dem grünen Bereich auswählt, welcher derselbe Wellenlängenbereich ist, der in der Weißlicht-Bildinformation und in der Speziallicht-Bildinformation enthalten ist, und jeweilige hervorgehobene Bildinformation, der das Weißlicht bzw. das Speziallicht zugrunde liegt, aus der ersten und zweiten Bildinformation erzeugt.
Beobachtungsbild-Gewinnungssystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der hervorgehobene Bildinformation erzeugende Teil die erste und zweite Bildinformation aus dem grünen Bereich und dem blauen Bereich als denselben Wellenlängenbereich auswählt und die jeweilige hervorgehobene Bildinformation, der das Weißlicht bzw. das Speziallicht zugrunde liegt, aus der ersten und zweiten Bildinformation erzeugt.
Beobachtungsbild-Gewinnungsverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass es Folgendes umfasst: Bestrahlen eines Beobachtungsziels mit erstem Licht eines Wellenlängenbereiches, der keinen Wellenlängenbereich umfasst, in dem ein Absorptionsmaximum einer Zielsubstanz im Beobachtungsziel liegt; Aufnehmen erster Bildinformation, wenn das Beobachtungsziel mit dem ersten Licht bestrahlt wird; Bestrahlen des Beobachtungsziels mit zweitem Licht des Wellenlängenbereiches, in dem das Absorptionsmaximum liegt; Aufnehmen zweiter Bildinformation, wenn das Beobachtungsziel mit dem zweiten Licht bestrahlt wird, und Erzeugen hervorgehobener Bildinformation, um auf der Grundlage der ersten Bildinformation, die aufgenommen wird, wenn das Beobachtungsziel mit dem ersten Licht bestrahlt wird, und der zweiten Bildinformation, die aufgenommen wird, wenn das Beobachtungsziel mit dem zweiten Licht bestrahlt wird, die Zielsubstanz hervorzuheben.
Beobachtungsbild-Gewinnungsverfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Erzeugen hervorgehobener Bildinformation Folgendes umfasst: Auswählen der entsprechenden Bildinformation mit demselben Wellenlängenbereich, der sowohl in der ersten Bildinformation als auch in der zweiten Bildinformation enthalten ist, und Ausführen einer arithmetischen Operation für diese Bildinformation, um die hervorgehobene Bildinformation zum Hervorheben der Zielsubstanz zu erzeugen.