DE112015006174T5

DE112015006174T5 - Vorrichtung zur biologischen Beobachtung

Info

Publication number: DE112015006174T5
Application number: DE112015006174.6T
Authority: DE
Inventors: Koki Morishita
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2015-03-20
Filing date: 2015-03-20
Publication date: 2017-11-02
Also published as: US20180000334A1; WO2016151672A1; JPWO2016151672A1

Abstract

Eine Vorrichtung 1 zur biologischen Beobachtung umfasst: Beleuchtungsabschnitte (3 und 7), die biologisches Gewebe mit Beleuchtungslicht, das Licht in R-, G- bzw. B-Bereichen umfasst, bestrahlen; einen Bilderlangungsabschnitt (8), der aus vom biologischen Gewebe (X) kommendem Remissionslicht, das aus dem Beleuchtungslicht entsteht, Bildsignale gewinnt; schmalbandiges Licht erzeugende Abschnitte (F1 und F2), die in den Beleuchtungsabschnitten (3 und 7) oder im Bilderlangungsabschnitt (8) angeordnet sind und die in Wellenlängenbändern des Beleuchtungslichts, für mindestens eines der Wellenlängenbänder R, G und B, welche das Beleuchtungslicht bilden, zwei schmalbandige Lichtstrahlenbündel zu beiden Seiten einer Zentralwellenlänge dieses Wellenlängenbandes erzeugen; und einen Bilderzeugungsabschnitt (18), der auf der Grundlage zweier oder mehrerer Arten von Bildsignalen, die aus dem zwei oder mehrere schmale Bänder umfassenden Remissionslicht erhalten werden, das mittels des Bilderlangungsabschnitts (8) aufgenommen wird, ein Bild erzeugt.

Description

{Technisches Gebiet}
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur biologischen Beobachtung.
{Stand der Technik}
Aus dem Stand der Technik sind Endoskopsysteme bekannt, mit denen Beobachtungen unter Speziallicht durchgeführt werden, indem schmalbandige Lichtkomponenten verwendet werden (siehe beispielsweise Patentliteratur 1 und 2).
Bei dem Endoskopsystem der Patentliteratur 1 ist es möglich, Beobachtungen durchzuführen, wobei zwischen Beobachtungen unter Normallicht und Beobachtungen unter schmalbandigem Licht, bei dem Blut (Blutgefäße) hervorgehoben werden kann (können), gewechselt wird.
Außerdem ist es nach Patentliteratur 2 möglich, ein Bild mit geeigneten Hervorhebungen, entsprechend dem Beobachtungsobjekt, anzuzeigen, indem die Beobachtung mit mehreren Wellenlängeneinstellungen bei Verwendung eines spektralen Schätzverfahrens (pseudo-schmalbandige Beobachtung) durchgeführt wird.
{Zitatliste}
{Patentliteratur}

[PTL 1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2006-68 113
[PTL 2] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 2011-194 082

{Zusammenfassung der Erfindung}
{Technische Aufgabe}
Obwohl denkbar ist, dass bei Verwendung des spektralen Schätzverfahrens, um mit verschiedenartigem Speziallicht mit verschiedenen spektralen Zusammensetzungen Beobachtungen durchzuführen, aufgrund von Fehlern die Beobachtungsgenauigkeit geringer ist, wird bei Verwendung tatsächlicher Spektren ohne die spektrale Schätzung der Aufbau der Vorrichtung kompliziert, und folglich nehmen die Abmessungen der Vorrichtung und die Kosten zu.
Beispielsweise ist es in dem Fall, indem bei Verwendung eines Endoskops mit Simultan-Optik eine Beobachtung unter Normallicht und unter zwei Arten von Speziallicht erfolgt, wobei optische Filter gewechselt werden, weil für die jeweiligen Beobachtungsarten zum Überführen von Beobachtungslicht in schmalbandiges Licht optische Filter benötigt werden, erforderlich, im Lichtweg drei Arten von optischen Filtern wechselbar anzuordnen.
Außerdem ist es bei einer Durchführung von Beobachtungen unter Speziallicht wünschenswert, die Einfachheit der Beobachtung dadurch zu verbessern, dass ständig ein normales Beobachtungsbild angezeigt wird, statt nur ein Speziallicht-Beobachtungsbild anzuzeigen. Wenn ein normales Beobachtungsbild und gleichzeitig ein Speziallicht-Beobachtungsbild aufgenommen und angezeigt werden, wird jedoch die Vorrichtung noch komplizierter.
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht der vorstehend beschriebenen Umstände gemacht worden, und eine ihrer Aufgaben besteht darin, eine Vorrichtung zur biologischen Beobachtung bereitzustellen, mit der es bei einem einfachen Aufbau möglich ist, Beobachtungen unter verschiedenartigem Speziallicht im sichtbaren Spektralbereich durchzuführen.
{Lösung der Aufgabe}
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur biologischen Beobachtung, umfassend: einen Beleuchtungsabschnitt, der biologisches Gewebe mit Beleuchtungslicht, das Licht in R-, G- und B-Bereichen umfasst, bestrahlt; einen Bilderlangungsabschnitt, der aus vom biologischen Gewebe kommendem Remissionslicht, das aus dem Beleuchtungslicht entsteht, Bildsignale erlangt; einen schmalbandiges Licht erzeugenden Abschnitt, der im Beleuchtungsabschnitt oder im Bilderlangungsabschnitt angeordnet ist und der in Wellenlängenbändern des Beleuchtungslichts, für mindestens eines der Wellenlängenbänder R, G und B, welche das Beleuchtungslicht bilden, zwei schmalbandige Lichtstrahlenbündel zu beiden Seiten einer Zentralwellenlänge dieses Wellenlängenbandes erzeugt; und einen Bilderzeugungsabschnitt, der auf der Grundlage zweier oder mehrerer Arten von Bildsignalen, die aus dem zwei oder mehrere schmale Bänder umfassenden Remissionslicht erhalten werden, das mittels des Bilderlangungsabschnitts erlangt wird, ein Bild erzeugt.
Bei diesem Aspekt wird, wenn das vom Beleuchtungsabschnitt ausgesendete Beleuchtungslicht auf das biologische Gewebe abgestrahlt wird, das vom biologischen Gewebe kommende Remissionslicht, das aus dem Beleuchtungslicht entsteht, mittels des Bilderlangungsabschnitts aufgefangen, und dementsprechend werden die Bildsignale gewonnen. Aus dem vom Beleuchtungsabschnitt ausgesendeten Beleuchtungslicht oder dem vom biologischen Gewebe kommenden Remissionslicht erzeugt der schmalbandiges Licht erzeugende Abschnitt zwei schmalbandige Lichtstrahlenbündel aus Licht in mindestens einem der Wellenlängenbänder R, G und B.
In dem Fall, in dem der schmalbandiges Licht erzeugende Abschnitt im Beleuchtungsabschnitt angeordnet ist, wird das erzeugte schmalbandige Lichtstrahlenbündel auf das biologische Gewebe abgestrahlt, und das Remissionslicht dieses schmalen Bandes wird mittels des Bilderlangungsabschnitts aufgefangen. In dem Fall, in dem der schmalbandiges Licht erzeugende Abschnitt im Bilderlangungsabschnitt angeordnet ist, wird das schmalbandige Lichtstrahlenbündel aus dem vom biologischen Gewebe kommenden Remissionslicht erzeugt und wird mittels des Bilderlangungsabschnitts aufgefangen. In beiden Fällen wird das Remissionslicht von zwei oder mehreren schmalen Bändern, die mittels des schmalbandiges Licht erzeugenden Abschnitts erzeugt sind, mittels des Bilderlangungsabschnitts aufgefangen, und der Bilderzeugungsabschnitt erzeugt ein Bild auf der Grundlage der zwei oder mehreren gewonnenen Bildsignale.
Bei den zwei schmalbandigen Lichtstrahlenbündeln, die mittels des schmalbandiges Licht erzeugenden Abschnitts erzeugt werden, handelt es sich um schmalbandige Lichtstrahlenbündel zu beiden Seiten einer Zentralwellenlänge mindestens eines der Wellenlängenbänder R, G und B, und durch Kombinieren des Remissionslichts der zwei schmalen Bänder ist es möglich, eine ausgewogene Wiedergabe des Lichts des Wellenlängenbandes R, G oder B zu erzielen. Durch Kombinieren des Remissionslichts der zwei schmalen Bänder für alle der Wellenlängenbänder R, G und B ist es möglich, die Beobachtung unter Verwendung eines Bildes durchzuführen, in dem Farben wiedergegeben werden, die denen eines Bildes ähnlich sind, das bei Beleuchtung mit Weißlicht erhalten wird.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur biologischen Beobachtung, umfassend: einen Beleuchtungsabschnitt, der biologisches Gewebe mit Beleuchtungslicht, das Licht in R-, G- und B-Bereichen umfasst, bestrahlt; einen Bilderlangungsabschnitt, der aus vom biologischen Gewebe kommendem Remissionslicht, das aus dem Beleuchtungslicht entsteht, Bildsignale erlangt; einen schmalbandiges Licht erzeugenden Abschnitt, der im Beleuchtungsabschnitt oder im Bilderlangungsabschnitt angeordnet ist und der im Wellenlängenband des Beleuchtungslichts Licht in einem ersten schmalen Band, das eine Wellenlänge umfasst, bei der die Absorptionscharakteristika einer Beobachtungsobjekt-Komponente ein Maximum erreichen, und Licht in einem zweiten schmalen Band, das vom ersten schmalen Band verschieden ist, für mindestens eines der Wellenlängenbänder R, G und B, welche das Beleuchtungslicht bilden, erzeugt; und einen Bilderzeugungsabschnitt, der auf der Grundlage zweier oder mehrerer Arten von Bildsignalen, die aus dem zwei oder mehrere schmale Bänder umfassenden Remissionslicht erhalten werden, das mittels des Bilderlangungsabschnitts erlangt wird, ein Bild erzeugt.
Bei diesem Aspekt wird, wenn das vom Beleuchtungsabschnitt ausgesendete Beleuchtungslicht auf das biologische Gewebe abgestrahlt wird, das vom biologischen Gewebe kommende Remissionslicht, das aus dem Beleuchtungslicht entsteht, mittels des Bilderlangungsabschnitts aufgefangen, und dementsprechend werden die Bildsignale gewonnen. Aus dem vom Beleuchtungsabschnitt ausgesendeten Beleuchtungslicht oder dem vom biologischen Gewebe kommenden Remissionslicht erzeugt der schmalbandiges Licht erzeugende Abschnitt das erste schmalbandige Lichtstrahlenbündel und das zweite schmalbandige Lichtstrahlenbündel aus Licht mindestens eines der Wellenlängenbänder R, G und B.
In dem Fall, in dem der schmalbandiges Licht erzeugende Abschnitt im Beleuchtungsabschnitt angeordnet ist, wird das erzeugte schmalbandige Lichtstrahlenbündel auf das biologische Gewebe abgestrahlt, und das Remissionslicht dieses schmalen Bandes wird mittels des Bilderlangungsabschnitts aufgefangen. In dem Fall, in dem der schmalbandiges Licht erzeugende Abschnitt im Bilderlangungsabschnitt angeordnet ist, wird das schmalbandige Lichtstrahlenbündel aus dem vom biologischen Gewebe kommenden Remissionslicht erzeugt und wird mittels des Bilderlangungsabschnitts aufgefangen. In beiden Fällen wird das Remissionslicht von zwei oder mehreren schmalen Bändern, die mittels des schmalbandiges Licht erzeugenden Abschnitts erzeugt sind, mittels des Bilderlangungsabschnitts aufgefangen, und der Bilderzeugungsabschnitt erzeugt ein Bild auf der Grundlage der zwei oder mehreren gewonnenen Bildsignale.
Bei den zwei schmalbandigen Lichtstrahlenbündeln, die mittels des schmalbandiges Licht erzeugenden Abschnitts erzeugt werden, handelt es sich um Licht des ersten schmalen Bandes, in mindestens einem der Wellenlängenbändern R, G und B, das die Wellenlänge umfasst, bei der die Absorptionscharakteristika der Beobachtungsobjekt-Komponente das Maximum erreichen, und Licht des zweiten schmalen Bandes, das vom ersten schmalen Band verschieden ist. Durch Kombinieren des Remissionslichts der zwei schmalen Bänder ist es möglich, eine im Vergleich zu dem Fall, in dem Remissionslicht von nur einem schmalen Band verwendet wird, ausgewogene Wiedergabe des Lichts des Wellenlängenbandes R, G oder B zu erzielen. Durch Kombinieren des Remissionslichts der zwei schmalen Bänder für alle der Wellenlängenbänder R, G und B ist es möglich, die Beobachtung unter Verwendung eines Bildes durchzuführen, in dem Farben wiedergegeben werden, die denen eines Bildes ähnlich sind, das bei Beleuchtung mit Weißlicht erhalten wird.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aspekt kann die Beobachtungsobjekt-Komponente β-Carotin oder Hämoglobin sein.
Somit ist es möglich, Fett oder Blut, das im biologischen Gewebe in großer Menge enthalten ist, genau zu beobachten.
Außerdem kann bei dem vorstehend beschriebenen Aspekt der Bilderzeugungsabschnitt mehrere Bilder erzeugen, darunter ein normales Beobachtungsbild, wobei die mittels des Bilderlangungsabschnitts gewonnenen Bildsignale, die aus dem Remissionslicht erhalten werden, das sämtliche vom schmalbandiges Licht erzeugenden Abschnitt erzeugten schmalen Bänder umfasst, in Kombinationen verwendet werden, und es kann ein Anzeigeabschnitt bereitgestellt sein, der die mehreren Bilder, darunter das normale Beobachtungsbild, gleichzeitig anzeigt.
Somit wird durch Verwenden von Kombinationen der Bildsignale, die durch Auffangen des Remissionslichts von Abschnitten der schmalen Bänder gewonnen werden, ein Speziallichtbild erzeugt, mit dem es möglich ist, eine spezifische Beobachtungsobjekt-Komponente mit hohen Kontrast zu beobachten, und es wird ein normales Beobachtungsbild erzeugt, bei dem die Bildsignale, die durch Auffangen des Remissionslichts aller schmalen Bänder, die mittels des schmalbandiges Licht erzeugenden Abschnitts erzeugt wurden, in Kombinationen verwendet werden. Durch ein gleichzeitiges Anzeigen der mehreren erzeugten Bilder im Anzeigeabschnitt ist es möglich, die Beobachtungsobjekt-Komponente unter Verwendung des Speziallichtbildes zu beobachten, während ständig das äußere Erscheinungsbild des biologischen Gewebes bei Verwendung des normalen Beobachtungsbildes beobachtet wird, in dem Farben wiedergegeben werden, die denen eines Bildes ähnlich sind, das bei Beleuchtung mit Weißlicht erhalten wird.
{Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung}
Die vorliegende Erfindung bietet insofern einen Vorteil, als es bei einem einfachen Aufbau möglich ist, Beobachtungen unter verschiedenartigem Speziallicht im sichtbaren Spektralbereich durchzuführen.
{Kurze Beschreibung der Zeichnungen}
1 ist eine Übersichtsdarstellung, die eine Vorrichtung zur biologischen Beobachtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine Vorderansicht eines Filterwechslers der Vorrichtung zur biologischen Beobachtung von 1.
3A ist ein Diagramm, das die Empfindlichkeitskennlinie eines in einem Bilderlangungsabschnitt der Vorrichtung zur biologischen Beobachtung von 1 bereitgestellten farbsensiblen CCD-Sensors zeigt.
3B ist ein Diagramm, das die Transmissionskurve eines ersten Spektralfilters zeigt, das im Lichtquellenabschnitt der Vorrichtung zur biologischen Beobachtung von 1 bereitgestellt ist.
3C ist ein Diagramm, das die Transmissionskurve eines zweiten Spektralfilters zeigt, das im Lichtquellenabschnitt der Vorrichtung zur biologischen Beobachtung von 1 bereitgestellt ist.
4 ist eine Übersichtsdarstellung, die eine Vorrichtung zur biologischen Beobachtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5A ist ein Diagramm, das die Transmissionskurve eines ersten Spektralfilters zeigt, das im Lichtquellenabschnitt der Vorrichtung zur biologischen Beobachtung von 4 bereitgestellt ist.
5B ist ein Diagramm, das die Transmissionskurve eines zweiten Spektralfilters zeigt, das im Lichtquellenabschnitt der Vorrichtung zur biologischen Beobachtung von 4 bereitgestellt ist.
6A ist ein Diagramm, das die Absorptionscharakteristika von in biologischem Gewebe enthaltenem Hämoglobin zeigt.
6B ist ein Diagramm, das die Absorptionscharakteristika von in biologischem Gewebe enthaltenem β-Carotin zeigt.
6C ist ein Diagramm, das die Absorptionscharakteristika von Methylenblau, einem der exogenen Farbstoffe, mit denen biologisches Gewebe angefärbt wird, zeigt.
7A ist ein Diagramm, das die Transmissionskurve eines ersten Spektralfilters in dem Fall zeigt, in dem in einer Vorrichtung zur biologischen Beobachtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Beobachtungsobjekt-Komponente Hämoglobin dient.
7B ist ein Diagramm, das die Transmissionskurve eines zweiten Spektralfilters in dem Fall zeigt, in dem bei der Vorrichtung zur biologischen Beobachtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Beobachtungsobjekt-Komponente Hämoglobin dient.
8A ist ein Diagramm, das die Transmissionskurve eines ersten Spektralfilters entsprechend einer anderen Abwandlung der Vorrichtung zur biologischen Beobachtung von 4 zeigt.
8B ist ein Diagramm, das die Transmissionskurve eines zweiten Spektralfilters entsprechend einer anderen Abwandlung der Vorrichtung zur biologischen Beobachtung von 4 zeigt.
9 ist eine Übersichtsdarstellung, die eine Abwandlung zeigt, bei der als Lichtquellenabschnitt der Vorrichtung zur biologischen Beobachtung von 4 eine Sechs-Farben-LED verwendet wird.
10 ist ein Diagramm, das die Wellenlängenabhängigkeit der Intensität der Sechs-Farben-LED von 9 zeigt.
11A ist ein Diagramm, das eine andere Abwandlung der Vorrichtung zur biologischen Beobachtung von 4 und die Transmissionskurve eines ersten Spektralfilters davon bei Beobachtung der Sauerstoffsättigung zeigt.
11B ist ein Diagramm, das eine andere Abwandlung der Vorrichtung zur biologischen Beobachtung von 4 zeigt und die Transmissionskurve eines zweiten Spektralfilters davon bei Beobachtung der Sauerstoffsättigung zeigt.
12 ist eine Übersichtsdarstellung, die eine andere Abwandlung der Vorrichtung zur biologischen Beobachtung von 4 und einen Fall, in dem im Bilderlangungsabschnitt davon ein Strahlteiler angeordnet ist, zeigt.
13 ist ein Diagramm, das die Reflexionskurve des Strahlteilers der Vorrichtung zur biologischen Beobachtung von 12 zeigt.
{Beschreibung von Ausführungsformen}
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine Vorrichtung 1 zur biologischen Beobachtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Wie in 1 gezeigt, ist die Vorrichtung 1 zur biologischen Beobachtung gemäß dieser Ausführungsform eine Endoskopvorrichtung, ausgestattet mit: einem Einführungsabschnitt 2, der in einen lebenden Organismus eingeführt wird; einem Lichtquellenabschnitt 3, der an den Einführungsabschnitt 2 angeschlossen ist; einem Verarbeitungsabschnitt 4, der an den Einführungsabschnitt 2 angeschlossen ist; und einem Monitor (Anzeigeabschnitt) 5, der ein vom Verarbeitungsabschnitt 4 erzeugtes Bild anzeigt.
Der Einführungsabschnitt 2 ist mit einer Beleuchtungsoptik 7 ausgestattet, die ein bildgebendes Objekt mit vom Lichtquellenabschnitt 3 stammendem Licht bestrahlt, und mit einer Abbildungsoptik (Bilderlangungsabschnitt) 8, die vom bildgebenden Objekt kommendes Remissionslicht auffängt. Die Beleuchtungsoptik 7 ist mit einem Lichtleitkabel 9 ausgestattet, welches über der gesamten Länge des Einführungsabschnitts 2 angeordnet ist und das Licht, das vom Lichtquellenabschnitt 3 auf Seiten des basalen Endes eingefallen ist, zu einem distalen Ende 2a leitet, und mit einer Defokussierungsoptik 10, die das mittels des Lichtleitkabels 9 geleitete Licht vom distalen Ende 2a des Einführungsabschnitts 2 in Vorwärtsrichtung abstrahlt. Der Lichtquellenabschnitt 3 und die Beleuchtungsoptik 7 bilden einen Beleuchtungsabschnitt.
Die Abbildungsoptik 8 ist ausgestattet mit: einer Linse 11, die in einer Bildaufnahmevorrichtung 12 ein Bild aus Remissionslicht entstehen lässt, das vom mit Licht von der Beleuchtungsoptik 7 bestrahlten biologischen Gewebe X kommt; und der Bildaufnahmevorrichtung 12, die das durch die Linse 11 fokussierte Licht auffängt. In den Figuren bezeichnet das Bezugszeichen 13 einen A/D-Umsetzer, der Bildsignale, die mittels der Bildaufnahmevorrichtung 12 gewonnen wurden, in digitale Signale umsetzt. Die Bildaufnahmevorrichtung 12 ist ein farbsensibler CCD-Sensor, bei dem einzelne Pixel mit Filtern versehen sind, die blaues, grünes bzw. rotes Licht durchlassen. Die Empfindlichkeitskennlinie der Bildaufnahmevorrichtung 12 ist wie in 3A gezeigt.
Wie in 1 und 2 gezeigt, ist der Lichtquellenabschnitt 3 ausgestattet mit: einer Xenonlampe 14, die Weißlicht erzeugt; einem Filterwechsler 15, der mit zwei Spektralfiltern F1 und F2 bestückt ist, die zwei Sätze schmalbandiger Lichtstrahlenbündel aus dem von der Xenonlampe 14 ausgesendeten Weißlicht extrahieren; und einer Fokussierlinse 16, die bewirkt, dass das mittels des Filterwechslers 15 extrahierte schmalbandige Licht in das Lichtleitkabel 9 einfällt. Bei den beiden Spektralfiltern F1 und F2 handelt es sich um Dreibandfilter, die jeweils drei Durchlasswellenlängenbänder aufweisen.
Wie in 3B gezeigt, weist das erste Spektralfilter F1 die Durchlasswellenlängenbänder B1 (410 bis 440 nm), G (500 bis 570 nm) und R (580 bis 650 nm) auf. In der Figur gibt die gestrichelte Linie die Empfindlichkeit des farbsensiblen CCD-Sensors 12 an, und die Strich-Punkt-Linien geben jeweils die Zentralwellenlängen der Wellenlängenbänder R, G und B an.
Des Weiteren weist das zweite Spektralfilter F2, wie in 3C gezeigt, das Durchlasswellenlängenband B2 (450 bis 480 nm) auf. Die Durchlasswellenlängenbänder G und R davon sind jenen des ersten Spektralfilters F1 gleich. In der Figur gibt die gestrichelte Linie die Empfindlichkeit des farbsensiblen CCD-Sensors 12 an, und die Strich-Punkt-Linien geben jeweils die Zentralwellenlängen der Wellenlängenbänder R, G und B an.
Wenn die jeweiligen Spektralfilter F1 und F2 im Lichtweg angeordnet sind, unterscheiden sich die Spektralbereiche des Lichts, das jeweils von den R-, G- und B-Pixeln des farbsensiblen CCD-Sensors 12 aufgefangen wird, bei den B-Pixeln. Somit ist es bei Verwendung von Kombinationen der zwei Arten von Spektralfiltern F1 und F2 und der drei Arten von Pixeln, d. h. der R-, G- und B-Pixel, möglich, Bildsignale mit verschiedenen spektralen Komponenten zu erhalten. Mit anderen Worten, die zwei Spektralfilter F1 und F2 bilden einen schmalbandiges Licht erzeugenden Abschnitt, der aus dem Licht im Wellenlängenband B, welches Bestandteil des Beleuchtungslichts ist, zwei schmalbandige Lichtstrahlenbündel zu beiden Seiten der Zentralwellenlänge des Wellenlängenbandes extrahiert.
Wie in 1 gezeigt, ist der Verarbeitungsabschnitt 4 ausgestattet mit: einem Speicher 17, der die Bildsignale, die mittels der Bildaufnahmevorrichtung 12 gewonnen wurden, speichert; einem Bildverarbeitungsabschnitt (Bilderzeugungsabschnitt) 18, der die im Speicher 17 gespeicherten Bildsignale verarbeitet; und einem Steuerungsabschnitt 19, der den Lichtquellenabschnitt 3, die Bildaufnahmevorrichtung 12, den Speicher 17 und den Bildverarbeitungsabschnitt 18 steuert.
Der Bildverarbeitungsabschnitt 18 ist derart eingerichtet, dass er die in Tabelle 1 angegebenen Bilder unter Verwendung von Kombinationen der Bildsignale, die den einzelnen Wellenlängenbereichen in Tabelle 1 entsprechen und im Speicher 17 gespeichert sind, erzeugt. {TABELLE 1}

B G R

NORMALES BEOBACHTUNGSBILD B1 + B2 G R

BEOBACHTUNGSBILD EINER OBERFLÄCHENSCHICHT B1 G R

BEOBACHTUNGSBILD EINER TIEFENSCHICHT B2 G R
Die einzelnen Bilder, die mittels des Bildverarbeitungsabschnitts 18 erzeugt werden, werden im Folgenden im Detail beschrieben.
Ein normales Beobachtungsbild ist ein Bild, das aus allen Bildsignalen der mittels der Bildaufnahmevorrichtung 12 aufgenommenen Wellenlängenbänder R, G, B1 und B2 (aus R-, G- und B-Bildsignalen, die das Farbbild darstellen, wobei für die B-Bildsignale die B1- und B2-Bildsignale aufaddiert werden und die R- und G-Bildsignale unverändert verwendet werden) gebildet ist. Weil die Bildsignale in allen der R-, G- und B-Bereiche aus Signalen bestehen, die jeweils nahezu alle spektralen Komponenten enthalten, ist es möglich, in allen der Wellenlängenbänder R, G und B Bildsignale zu erhalten, die jenen ähnlich sind, die bei Abstrahlung von Licht erhalten werden, das die jeweiligen Wellenlängenbänder R, G und B vollständig umfasst. Mit anderen Worten, es ist möglich, ein normales Beobachtungsbild zu erzeugen, in dem Farben wiedergegeben werden, die jenen eines Bildes ähnlich sind, das bei Beleuchtung mit Weißlicht erhalten wird.
Ein Beobachtungsbild einer Oberflächenschicht ist ein Speziallichtbild, das aus den mittels der Bildaufnahmevorrichtung 12 gewonnenen Bildsignalen der Wellenlängenbänder R, G und B1 gebildet ist.
Ein Beobachtungsbild einer Tiefenschicht ist ein Speziallichtbild, das aus den mittels der Bildaufnahmevorrichtung 12 gewonnenen Bildsignalen der Wellenlängenbänder R, G und B2 gebildet ist.
6A ist ein Diagramm, das die Absorptionscharakteristika von in biologischem Gewebe X enthaltenem Hämoglobin zeigt. Wie in 6A gezeigt, wird durch Hämoglobin, das in Blut vorhanden ist, Licht des Wellenlängenbandes B1 in einer Oberflächenschicht des biologischen Gewebes X stark absorbiert und Licht des Wellenlängenbandes B2 in einer Tiefenschicht des biologischen Gewebes X stark absorbiert.
Somit ist es durch Bilden eines Bildes unter Verwendung der Bildsignale der Wellenlängenbänder R, G und B1 möglich, ein Bild zu erzeugen, in dem die Kapillaren o. ä. in einer Oberflächenschicht eines lebenden Organismus hervorgehoben sind. Außerdem ist es durch Bilden eines Bildes unter Verwendung der Bildsignale der Wellenlängenbänder R, G und B2 möglich, ein Bild zu erzeugen, in dem eine Tiefenschicht des lebenden Organismus hervorgehoben ist und in dem die Kapillaren und leichte Blutungen an der Oberfläche nicht dargestellt werden.
Der Steuerungsabschnitt 19 führt eine Steuerung so aus, dass die Drehung des Filterwechslers 15 des Lichtquellenabschnitts 3 und die Bildaufnahme mittels der Bildaufnahmevorrichtung 12 synchron erfolgen, so dass die mittels der Bildaufnahmevorrichtung 12 gewonnenen Bildsignale im Speicher 17 gespeichert werden und sodass der Bildverarbeitungsabschnitt 18 auf der Grundlage der aus dem Speicher 17 ausgelesenen Bildsignale das gewünschte der vorstehend beschriebenen Bilder erzeugt.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der so aufgebauten Vorrichtung 1 zur biologischen Beobachtung beschrieben.
Bei der Vorrichtung 1 zur biologischen Beobachtung gemäß dieser Ausführungsform fällt von der Xenonlampe 14 erzeugtes Weißlicht durch eines der Spektralfilter F1 und F2, die durch Drehen des Filterwechslers 15 im Lichtweg angeordnet werden, wodurch zwei Sätze schmalbandiger Lichtstrahlenbündel extrahiert werden, und das Licht wird durch die Fokussierlinse 16 fokussiert, sodass bewirkt wird, dass es am Eingangsende des Lichtleitkabels 9 in diesen einfällt.
Das mittels des Lichtleitkabels 9 zum distalen Ende 2a des Einführungsabschnitts 2 geleitete Beleuchtungslicht wird auf das biologische Gewebe X abgestrahlt, das derart angeordnet ist, dass es der distalen Endfläche des Einführungsabschnitts 2 gegenüberliegt, aus dem vom biologischen Gewebe X remittierten Licht wird mittels der Linse 11 eine Abbildung erzeugt, und die Abbildung wird mittels der Bildaufnahmevorrichtung 12 aufgefangen.
Weil die Filter, die von dem vom biologischen Gewebe X remittierten Licht auf individuelle Weise, für separate Pixel, Licht in den Wellenlängenbändern R, G und B durchlassen, in der Bildaufnahmevorrichtung 12 angeordnet sind, wird an dementsprechenden Pixeln das Remissionslicht von Wellenlängenbändern, die in den jeweiligen Wellenlängenbändern R, G und B enthalten sind, aufgefangen.
Mit anderen Worten, wenn das erste Spektralfilter F1, welches Licht in den Wellenlängenbändern R, G und B1 durchlässt, im Lichtweg angeordnet ist, fängt die Bildaufnahmevorrichtung 12 das Remissionslicht, das die Wellenlängenbänder R, G und B1 aufweist, an dementsprechenden Pixeln auf, und folglich werden drei Arten von Bildsignalen gewonnen und im Speicher 17 gespeichert. Hinzu kommt, dass, wenn das zweite Spektralfilter F2, welches Licht in den Wellenlängenbändern R, G und B2 durchlässt, im Lichtweg angeordnet ist, die Bildaufnahmevorrichtung 12 das Remissionslicht, das die Wellenlängenbänder R, G und B2 aufweist, an dementsprechenden Pixeln auffängt und folglich drei Arten von Bildsignalen gewonnen und im Speicher 17 gespeichert werden.
Der Steuerungsabschnitt 19 veranlasst, dass der eine Satz Bildsignale, der aus vier Arten von im Speicher 17 gespeicherten Bildsignalen gebildet ist, vom Speicher 17 an den Bildverarbeitungsabschnitt 18 gesendet wird. Dann erzeugt der Bildverarbeitungsabschnitt 18 ein normales Beobachtungsbild, das aus allen Bildsignalen gebildet ist, und ein Speziallichtbild, das aus den ausgewählten Bildsignalen gebildet ist, und die Bilder werden am Monitor 5 angezeigt.
Wie oben beschrieben, gibt es bei der Vorrichtung 1 zur biologischen Beobachtung gemäß dieser Ausführungsform insofern einen Vorteil, als es möglich ist, ein normales Beobachtungsbild und zwei Arten von Speziallichtbildern einfach durch Anordnen der zwei Arten von Filtern F1 und F2 im Lichtweg bei einem Wechseln zwischen diesen aufzunehmen. Somit ist es nicht erforderlich, so viele Filter bereitzustellen, wie Bilder beobachtet werden sollen, und folglich gibt es insofern einen Vorteil, als es möglich ist, Beobachtungen bei niedrigen Kosten durchzuführen, da es nicht zu einer Zunahme der Abmessungen und Komplexität der Vorrichtung kommt.
Es ist zu beachten, dass zwar bei dieser Ausführungsform die zwei schmalbandigen Lichtstrahlenbündel zu beiden Seiten der Zentralwellenlänge des Wellenlängenbandes aus dem Licht im Wellenlängenband B, welches Bestandteil des Beleuchtungslichts ist, extrahiert werden, es alternativ jedoch zulässig ist, zwei schmalbandige Lichtstrahlenbündel zu beiden Seiten der Zentralwellenlänge des Wellenlängenbandes aus dem Licht im Wellenlängenband R oder G zu extrahieren.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine Vorrichtung 22 zur biologischen Beobachtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bei der Beschreibung dieser Ausführungsform werden Abschnitten davon, welche die gleichen Ausgestaltungen wie jene der Vorrichtung 1 zur biologischen Beobachtung gemäß der ersten Ausführungsform, vorstehend beschrieben, aufweisen, die gleichen Bezugszeichen gegeben, und Beschreibungen davon entfallen.
Wie in 4 gezeigt, unterscheidet sich die Vorrichtung 22 zur biologischen Beobachtung gemäß dieser Ausführungsform von der Vorrichtung 1 zur biologischen Beobachtung gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass die Vorrichtung 22 zur biologischen Beobachtung mit einem externen Schnittstellenabschnitt 6 ausgestattet ist, mit dem ein Bediener Eingabeoperationen für den Verarbeitungsabschnitt 4 ausführt, sodass ein schmalbandiges Licht erzeugender Abschnitt gebildet wird, der von mindestens einem der Lichtstrahlenbündel in den Wellenlängenbändern R, G und B, welche das Beleuchtungslicht bilden, zwei schmalbandige Lichtstrahlenbündel zu beiden Seiten der Zentralwellenlänge des Wellenlängenbandes extrahiert.
Wie in 5A gezeigt, weist das erste Spektralfilter F1 die Durchlasswellenlängenbänder B1 (410 bis 440 nm), G1 (500 bis 530 nm) und R1 (580 bis 610 nm) auf. In der Figur gibt die gestrichelte Linie die Empfindlichkeit des farbsensiblen CCD-Sensors 12 an, und die Strich-Punkt-Linien geben jeweils die Zentralwellenlängen der Wellenlängenbänder R, G und B an.
Des Weiteren, wie in 5B gezeigt, weist das zweite Spektralfilter F2 die Durchlasswellenlängenbänder B2 (450 bis 480 nm), G2 (540 bis 570 nm) und R2 (620 bis 650 nm) auf. In der Figur gibt die gestrichelte Linie die Empfindlichkeit des farbsensiblen CCD-Sensors 12 an, und die Strich-Punkt-Linien geben jeweils die Zentralwellenlängen der Wellenlängenbänder R, G und B an.
Die Durchlasswellenlängenbänder B1 und B2 gehören zum Wellenlängenband B des Weißlichts und sind zu beiden Seiten von 450 nm, der Zentralwellenlänge des Wellenlängenbandes B, angeordnet. Die Durchlasswellenlängenbänder G1 und G2 gehören zum Wellenlängenband G des Weißlichts und sind zu beiden Seiten von 530 nm, der Zentralwellenlänge des Wellenlängenbandes G, angeordnet. Außerdem gehören die Durchlasswellenlängenbänder R1 und R2 zum Wellenlängenband R des Weißlichts und sind zu beiden Seiten von 610 nm, der Zentralwellenlänge des Wellenlängenbandes R, angeordnet.
Die Spektralbereiche des Lichts, das jeweils von den R-, G- und B-Pixeln des farbsensiblen CCD-Sensors 12 aufgefangen wird, wenn die jeweiligen Spektralfilter F1 und F2 im Lichtweg angeordnet sind, sind wie in Tabelle 2 angegeben. Wie in Tabelle 2 angegeben, ist es bei Verwendung von Kombinationen der zwei Arten von Spektralfiltern F1 und F2 und der drei Arten von Pixeln, d. h. der R-, G- und B-Pixel, möglich, Bildsignale mit jeweils verschiedenen spektralen Komponenten zu erhalten.
Somit werden sechs Arten von Bildsignalen erhalten. Mit anderen Worten, die zwei Spektralfilter F1 und F2 bilden einen schmalbandiges Licht erzeugenden Abschnitt, der aus dem Licht mindestens eines der Wellenlängenbänder R, G und B, welche das Beleuchtungslicht bilden, zwei schmalbandige Lichtstrahlenbündel zu beiden Seiten der Zentralwellenlänge des Wellenlängenbandes extrahiert. {TABELLE 2}

ERSTES SPEKTRALFILTER ZWEITES SPEKTRALFILTER

B-PIXEL 410~440 nm (B1) 450~480 nm (B2)

G-PIXEL 500~530 nm (G1) 540~570 nm (G2)

R-PIXEL 580~610 nm (R1) 620~650 nm (R2)

Der Bildverarbeitungsabschnitt 18 ist derart eingerichtet, dass er die in Tabelle 3 angegebenen Bilder unter Verwendung von Kombinationen der Bildsignale, die den einzelnen Wellenlängenbereichen in Tabelle 2 entsprechen und im Speicher 17 gespeichert sind, erzeugt. {TABELLE 3}

	B	G	R
NORMALES BEOBACHTUNGSBILD	B1 + B2	G1 + G2	R1 + R2
BILD MIT METHYLENBLAU-HERVORHEBUNG	B1 + B2	G1 + G2	R2
BILD MIT FETT-HERVORHEBUNG	B2	G1 + G2	R1 + R2
BILD MIT BLUT-HERVORHEBUNG	B1	G2	R1

Die verschiedenen Bilder in Tabelle 3, die mittels des Bildverarbeitungsabschnitts 18 erzeugt werden, werden im Folgenden im Detail beschrieben.
Ein normales Beobachtungsbild ist ein Bild, das aus allen mittels der Bildaufnahmevorrichtung 12 gewonnenen Bildsignalen der Wellenlängenbänder R1, R2, G1, G2 B1, und B2 gebildet ist. Das normale Beobachtungsbild ist ein Bild, bei dem die B-Bildsignale die Summe der B1- und B2-Bildsignale sind, die G-Bildsignale die Summe der G1- und G2-Bildsignale sind bzw. die R-Bildsignale die Summe der R1- und R2-Bildsignale sind.
Ein Bild mit Blut-Hervorhebung ist ein Speziallichtbild, das aus den mittels der Bildaufnahmevorrichtung 12 gewonnenen Bildsignalen der Wellenlängenbänder R1, G2 und B1 gebildet ist. 6A ist ein Diagramm, das die Absorptionscharakteristika von in biologischem Gewebe X enthaltenem Hämoglobin zeigt. Wie in 6A gezeigt, handelt es sich bei den Wellenlängenbändern R1, G2 und B1 um Wellenlängenbänder, in denen Hämoglobin eine stärkere Absorption als in den Wellenlängenbändern R2, G1 und B2 an den Tag legt. Somit ist es durch Bilden eines Bildes unter Verwendung der Bildsignale dieser Wellenlängenbänder R1, G2 und B1 möglich, ein Bild zu erzeugen, in dem Blut hervorgehoben ist. Dadurch, dass ein Bild durch Auswählen jeweils eines der Wellenlängenbänder R1, G2 und B1 aus allen Wellenlängenbändern R, G und B gebildet wird, ist es möglich, ein ausgewogenes Bild zu erzeugen, das gut zu erkennen ist.
Es ist zu beachten, dass aufgrund der Tatsache, dass das Streuverhalten bei einem lebenden Organismus wellenlängenabhängig ist, kurzwelliges Licht näher an der Oberfläche gestreut wird und langwelliges Licht tiefer im Innern gestreut wird. Deshalb kann in dem Fall, in dem es erforderlich ist, nur Blut (Blutgefäße) in einer Oberflächenschicht hervorzuheben, aus dem Wellenlängenband B das Wellenlängenband B1, in dem die Absorption durch Hämoglobin stark ist und dessen Wellenlängen kurz sind, verwendet werden und aus den Wellenlängenbändern G und R können die Wellenlängenbänder G1 und R2, in denen die Absorption durch Hämoglobin schwach ist, verwendet werden.
Ein Bild mit Fett-Hervorhebung ist ein Speziallichtbild, das aus den mittels der Bildaufnahmevorrichtung 12 gewonnenen Bildsignalen der Wellenlängenbänder R1, R2, G1, G2 und B2 gebildet ist. 6B ist ein Diagramm, das die Absorptionscharakteristika von in biologischem Gewebe X enthaltenem β-Carotin zeigt. Wie in 6B gezeigt, ist die Absorption durch β-Carotin, wovon in Fett eine große Menge enthalten ist, im Wellenlängenband B2 besonders stark. Somit ist es möglich, ein Bild zu erzeugen, in dem β-Carotin hervorgehoben ist, indem nur die Bildsignale des Wellenlängenbandes B2 aus dem Wellenlängenband B ausgewählt werden, um das Farbbild zu bilden.
Ein Bild mit Hervorhebung eines exogenen Farbstoffs ist ein Speziallichtbild, bei dem anstelle von im lebenden Organismus vorhandenen Pigmenten ein exogener Farbstoff hervorgehoben wird, der bei der endoskopischen Untersuchung benutzt wird, um den lebenden Organismus anzufärben, wie etwa Methylenblau, Lugolsche Lösung o. ä. Beispielsweise ist ein Bild mit Methylenblau-Hervorhebung ein Bild, das aus den mittels der Bildaufnahmevorrichtung 12 gewonnenen Bildsignalen der Wellenlängenbänder R2, G1, G2, B1 und B2 gebildet ist. 6C ist ein Diagramm, das die Absorptionscharakteristika von Methylenblau zeigt. Wie in 6C gezeigt, ist die Absorption durch Methylenblau im Wellenlängenband R2 besonders stark. Somit ist es möglich, ein Bild zu erzeugen, in dem Methylenblau hervorgehoben ist, indem nur die Bildsignale des Wellenlängenbandes R2 aus dem Wellenlängenband R ausgewählt werden, um das Farbbild zu bilden.
Bei dem externen Schnittstellenabschnitt 6 handelt es sich um eine Eingabevorrichtung, wie etwa eine Tastatur oder dergleichen, die von einem Bediener bedient wird und mit der es möglich ist, Eingaben zum Auswählen des Speziallichtbildes, das mittels des Bildverarbeitungsabschnitts 18 erzeugt werden soll, vorzunehmen.
Der Monitor 5 ist dafür eingerichtet, dass er das normale Beobachtungsbild und gleichzeitig eines der vorstehend beschriebenen Speziallichtbilder, die mittels des Verarbeitungsabschnitts 4 erzeugt werden, anzeigt. In dem Fall, in dem kein Speziallichtbild erhalten wird, kann auch nur das normale Beobachtungsbild angezeigt werden. Was die Speziallichtbilder anbelangt, so wird mittels der Auswahl, die vom Bediener via den externen Schnittstellenabschnitt 6 getroffen wird, eines der vorstehend beschriebenen Speziallichtbilder ausgewählt.
Bei der Vorrichtung 22 zur biologischen Beobachtung gemäß dieser Ausführungsform fängt, wenn das erste Spektralfilter F1, welches Licht in den Wellenlängenbändern R1, G1 und B1 durchlässt, im Lichtweg angeordnet ist, die Bildaufnahmevorrichtung 12 das Remissionslicht, das die Wellenlängenbänder R1, G1 und B1 aufweist, an dementsprechenden Pixeln auf, und folglich werden drei Arten von Bildsignalen gewonnen und im Speicher 17 gespeichert. Hinzu kommt, dass, wenn das zweite Spektralfilter F2, welches Licht in den Wellenlängenbändern R2, G2 und B2 durchlässt, im Lichtweg angeordnet ist, die Bildaufnahmevorrichtung 12 das Remissionslicht, das die Wellenlängenbänder R2, G2 und B2 aufweist, an dementsprechenden Pixeln auffängt und folglich drei Arten von Bildsignalen gewonnen und im Speicher 17 gespeichert werden.
Der Steuerungsabschnitt 19 veranlasst, dass der eine Satz Bildsignale, der aus sechs Arten von im Speicher 17 gespeicherten Bildsignalen gebildet ist, vom Speicher 17 an den Bildverarbeitungsabschnitt 18 gesendet wird. Dann erzeugt der Bildverarbeitungsabschnitt 18 ein normales Beobachtungsbild, bei dem alle Bildsignale aufaddiert sind, und ein Speziallichtbild, das aus den Bildsignalen gebildet ist, wobei ihre Kombination auf der Grundlage der via den externen Schnittstellenabschnitt 6 eingegebenen Anweisung festgelegt ist, und die Bilder werden am Monitor 5 angezeigt. Außerdem ist es mithilfe einer Eingabe via den externen Schnittstellenabschnitt 6 möglich, verschiedenartige Speziallichtbilder zu erzeugen und zur Anzeige zu bringen.
Wie bereits beschrieben, gibt es bei der Vorrichtung 1 zur biologischen Beobachtung gemäß dieser Ausführungsform insofern einen Vorteil, als es möglich ist, ein normales Beobachtungsbild und zwei oder mehrere Arten von Speziallichtbildern einfach durch Anordnen der zwei Arten von Filtern F1 und F2 im Lichtweg bei einem Wechseln zwischen diesen aufzunehmen.
Außerdem werden bei der Vorrichtung 22 zur biologischen Beobachtung gemäß dieser Ausführungsform in den jeweiligen Wellenlängenbändern R, G und B zwei schmalbandige Lichtstrahlenbündel zu beiden Seiten der Zentralwellenlänge des Wellenlängenbandes extrahiert, und deshalb ist es möglich, auf einer Seite davon das Wellenlängenband auszuwählen, in dem die Absorption durch die Beobachtungsobjekt-Komponente, die in dem lebenden Organismus enthalten ist, stark ist, während auf der anderen Seite davon die Absorption schwach ist. Somit ist eine kontrastreiche Beobachtung der Beobachtungsobjekt-Komponente dadurch möglich, dass Bildsignale gewonnen werden, indem Remissionslicht zweier schmaler Bänder separat aufgefangen wird.
Außerdem gibt es bei der Vorrichtung 22 zur biologischen Beobachtung gemäß dieser Ausführungsform dadurch, dass am Monitor 5 ein normales Beobachtungsbild und ein Speziallichtbild gleichzeitig angezeigt werden, insofern einen Vorteil, als es möglich ist, die Beobachtung unter Verwendung des Speziallichtbildes durchzuführen, in dem die Beobachtungsobjekt-Komponente hervorgehoben ist, während anhand des normalen Beobachtungsbildes, das ständig angezeigt wird und in dem Farben wiedergegeben werden, die denen eines Bildes ähnlich sind, das bei Beleuchtung mit Weißlicht erhalten wird, der Zustand der Oberfläche des biologischen Gewebes X überprüft wird.
Außerdem ist es bei der Vorrichtung 1 zur biologischen Beobachtung gemäß dieser Ausführungsform dadurch, dass ein Speziallichtbild auf der Grundlage der Bildsignale erzeugt wird, die durch Auffangen von Remissionslicht in drei Arten von schmalen Bändern gewonnen werden, wobei jeweils eines aus den Wellenlängenbändern R, G und B ausgewählt ist, bei dem Speziallichtbild auch möglich, ein Bild zu bilden, in dem die Wellenlängenbänder R, G und B gut ausgewogen sind und das gut zu erkennen ist.
Es ist zu beachten, dass bei der Vorrichtung 22 zur biologischen Beobachtung gemäß dieser Ausführungsform zwar ein Speziallichtbild unter Verwendung der Anweisung erzeugt wird, die vom Bediener via den externen Schnittstellenabschnitt 6 eingegeben wird, alternativ jedoch die Verarbeitungsdetails (Anzeigeinhalte) im Vorfeld festgelegt werden können und ein entsprechend den Verarbeitungsdetails erzeugtes Speziallichtbild am Monitor 5 angezeigt werden kann. Da in diesem Fall der Bediener nicht die Anweisung via den externen Schnittstellenabschnitt 6 eingeben muss, braucht dieser nicht bereitgestellt zu werden.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine Vorrichtung zur biologischen Beobachtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bei der Beschreibung dieser Ausführungsform werden Abschnitten davon, welche die gleichen Ausgestaltungen wie jene der Vorrichtung 22 zur biologischen Beobachtung gemäß der zweiten Ausführungsform, vorstehend beschrieben, aufweisen, die gleichen Bezugszeichen gegeben, und Beschreibungen davon entfallen.
Die Vorrichtung zur biologischen Beobachtung gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich von der Vorrichtung 22 zur biologischen Beobachtung gemäß der zweiten Ausführungsform darin, dass die Spektralfilter F1 und F2 derart festgelegt sind. dass sie aus den jeweiligen Wellenlängenbändern R, G und B ein erstes schmales Band, indem die Absorption durch die Beobachtungsobjekt-Komponente am stärksten ist (Maximum der Absorptionscharakteristika), und ein zweites schmales Band, welches das erste schmale Band nicht überlappt, extrahieren. Mit der derart ausgestalteten Vorrichtung zur biologischen Beobachtung gemäß dieser Ausführungsform ist eine kontrastreiche Beobachtung der Beobachtungsobjekt-Komponente dadurch möglich, dass Bildsignale gewonnen werden, indem Remissionslicht in den zwei schmalen Bändern separat aufgefangen wird.
Es wird ein Beispiel beschrieben, in dem Hämoglobin als Beobachtungsobjekt-Komponente dient.
Wie in Tabelle 4 angegeben und in 7A gezeigt, weist in diesem Fall das erste Spektralfilter F1 die Durchlasswellenlängenbänder B1 (470 bis 490 nm), G1 (550 bis 570 nm) und R1 (600 bis 620 nm) auf. Des Weiteren, wie in Tabelle 4 angegeben und in 7B gezeigt, weist das zweite Spektralfilter F2 die Durchlasswellenlängenbänder B2 (400 bis 420 nm), G2 (500 bis 520 nm) und R2 (580 bis 600 nm) auf. {TABELLE 4}

ERSTES SPEKTRALFILTER ZWEITES SPEKTRALFILTER

B-PIXEL 470~490 nm (B1) 400~420 nm (B2)

G-PIXEL 550~570 nm (G1) 500~520 nm (G2)

R-PIXEL 600~620 nm (R1) 580~600 nm (R2)

Dementsprechend kann in diesem Fall der Bildverarbeitungsabschnitt 18 die in Tabelle 5 angegebenen Bilder unter Verwendung von Kombinationen der im Speicher 17 gespeicherten Bildsignale erzeugen, die den einzelnen Wellenlängenbereichen in Tabelle 4 entsprechen. {TABELLE 5}

	B	G	R
NORMALES BEOBACHTUNGSBILD	B1 + B2	G1 + G2	R1 + R2
BILD MIT BLUT-HERVORHEBUNG	B2	G1	R2
BILD MIT BLUT-UNTERDRÜCKUNG	B1	G2	R1
BILD MIT HERVORHEBUNG VON BLUTGEFÄSSEN IN EINEM ZWISCHENABSCHNITT	B1	G1	R1

Ein Bild mit Blut-Hervorhebung ist ein Bild, das aus den Bildsignalen der schmalen Bänder B2, G1 und R2 gebildet ist, in denen die Absorption durch Hämoglobin in den jeweiligen Wellenlängenbändern R, G und B stark ist. Somit ist es möglich, ein Bild anzuzeigen, in dem Blut hervorgehoben ist.
Ein Bild mit Blut-Unterdrückung ist ein kombiniertes Bild, das aus den Bildsignalen der schmalen Bänder B1, G2 und R1 gebildet ist, in denen die Absorption durch Hämoglobin in den jeweiligen Wellenlängenbändern R, G und B schwach ist. Somit ist es möglich, ein Bild anzuzeigen, bei dem der Einfluss des Bluts vermindert ist.
Bei einem Bild mit Hervorhebung von Blutgefäßen in einem Zwischenabschnitt ist bei den schmalen Bändern B2, G1 und R2 des Bildes mit Blut-Hervorhebung Licht im schmalen Band G1 in einer Zwischentiefe in dem lebenden Organismus gestreut worden. Deshalb ist es möglich, die Wellenlängenbänder B und R betreffend, durch Verwendung der Bildsignale der schmalen Bänder B1 und R1, die Blut nicht hervorheben, und durch Verwendung der Bildsignale des schmalen Bandes G1, das Blut hervorhebt, nur bei dem Wellenlängenband G, die Blutgefäße, die in der Zwischentiefe vorhanden sind, in einem hervorgehobenen Zustand zur Anzeige zu bringen.
Außerdem können, obwohl bei dieser Ausführungsform zwei von jeder Art von Bildsignalen, die in den jeweiligen Wellenlängenbändern R, G und B gewonnen werden, verwendet werden, um separat eine Art von anzuzeigendem Bild zu bilden, alternativ zwei Signale in den jeweiligen R-, G- und B-Bereichen gewichtet und aufaddiert werden. Beispielsweise, wenn die Bildsignale der Wellenlängenbänder B1 und B2 im Wellenlängenband B aufaddiert werden, kann der Bediener die Anteile der B1- und B2-Signale ändern.
Somit ist es möglich, den Anteil des Einflusses der Beobachtungsobjekt-Komponente, beispielsweise des Hämoglobins, in dem am Monitor 5 angezeigten Bild entsprechend dem chirurgischen Szenario so zu ändern, dass das chirurgische Verfahren vereinfacht wird.
Außerdem können bei dieser Ausführungsform, obwohl zwei von jeder Art von Bildsignalen in allen der Wellenlängenbänder R, G und B gewonnen werden, alternativ, wie in 8A und 8B gezeigt, zwei Arten von Bildsignalen nur für zwei Wellenlängenbänder gewonnen werden, und für den Rest der Wellenlängenbänder können Bildsignale von Wellenlängenbändern zu beiden Seiten der Zentralwellenlänge gewonnen werden. 8A und 8B zeigen ein Beispiel, in dem zwei Arten von Durchlasswellenlängenbändern für die Wellenlängenbänder B und G bereitgestellt werden, und, das Wellenlängenband R betreffend, eine Art, d. h. das Durchlasswellenlängenband R1, nur bei dem ersten Spektralfilter F1 bereitgestellt wird.
Außerdem kann, obwohl als Beispiel für die Lichtquelle die Xenonlampe 14 beschrieben worden ist, alternativ eine andere Weißlichtquelle, wie etwa eine Halogenlampe, eine Quecksilberlampe, eine weiße LED o. ä. benutzt werden.
Außerdem können, obwohl ein normales Beobachtungsbild durch Kombinieren aller gewonnenen Bildsignale erzeugt wird, für die es zwei Arten in jedem der Wellenlängenbänder R, G und B gibt, alternativ, in dem Fall, in dem nur eine normale Beobachtung durchgeführt wird, beide Spektralfilter F1 und F2 aus dem Lichtweg entfernt werden oder es kann ein Filter, das alles von der Weißlichtquelle kommende Licht durchlässt, im Lichtweg angeordnet werden.
Obwohl bei dieser Ausführungsform der Lichtquellenabschnitt 3 unter Verwendung der Xenonlampe 14 und des Filterwechslers 15 zwei Sätze schmalbandiger Lichtstrahlenbündel erzeugt, kann außerdem alternativ, wie in 9 gezeigt, der Lichtquellenabschnitt 3 aus einer Sechs-Farben-LED (Beleuchtungsabschnitt und schmalbandiges Licht erzeugender Abschnitt) 20 gebildet sein.
In diesem Fall senden, wie in 10 gezeigt, die erste bis sechste LED Licht aus, das den Wellenlängenbändern B1, B2, G1, G2, R1 und R2 entspricht, wobei bei einer ersten Zeitvorgabe nur die erste, dritte und fünfte LED eingeschaltet sind und bei einer zweiten Zeitvorgabe nur die zweite, vierte und sechste LED eingeschaltet sind und dies abwechselnd wiederholt werden kann.

Außerdem kann, obwohl als Beispiel für die Beobachtungsobjekt-Komponente die im lebenden Organismus vorhandene Menge Farbstoff beschrieben worden ist, alternativ die Sauerstoffsättigung als Beobachtungsobjekt-Komponente verwendet werden. In diesem Fall werden die Spektralfilter F1 und F2 mit den in Tabelle 6, 11A und 11B gezeigten Durchlasswellenlängenbändern verwendet. Außerdem kann, wie in Tabelle 7 angegeben, die Sauerstoffsättigung durch Berechnen des Verhältnisses B2/G2 der schmalen Bänder B2 und G2 bestimmt werden. Das schmale Band B2 ist ein Wellenlängenband, in dem es einen Konzentrationsunterschied zwischen oxygeniertem Hämoglobin und desoxygeniertem Hämoglobin gibt, wohingegen das schmale Band G2 ein Wellenlängenband ist, in dem es keinen Konzentrationsunterschied zwischen beiden gibt. {TABELLE 6}

	ERSTES SPEKTRALFILTER	ZWEITES SPEKTRALFILTER
B-PIXEL	400~430 nm (B1)	460~480 nm (B2)
G-PIXEL	500~520 nm (G1)	540~560 nm (G2)
R-PIXEL	580~600 nm (R1)	600~620 nm (R2)

{TABELLE 7}

	B	G	R
NORMALES BEOBACHTUNGSBILD	B1 + B2	G1 + G2	R1 + R2
BILD DER SAUERSTOFFSÄTTIGUNG	B2/G2 WIRD BERECHNET, UND AUF DER GRUNDLAGE EINER IM VORFELD GESPEICHERTEN FARBZUORDNUNGSTABELLE WIRD B2/G2 ENTSPRECHEND FARBE ANGEWENDET
BILD MIT BLUT-HERVORHEBUNG	B1	G2	R1

Durch Speichern einer Tabelle, in der den Verhältnissen B2/G2 Farben zugeordnet sind und durch Anwenden der Farben, die entsprechend den berechneten Verhältnissen ausgelesen werden, auf Bildsignale, ist es möglich, eine Verteilung der Sauerstoffsättigung in Form von Farbunterschieden anzuzeigen. Das Verfahren zum Anzeigen der Verteilung der Sauerstoffsättigung ist nicht hierauf beschränkt; durch Kombinieren von Bildern unter Verwendung von Bildsignalen des schmalen Bandes B2 als Bildsignale des Wellenlängenbandes B und von Bildsignalen des schmalen Bandes G2 als Bildsignale des Wellenlängenbandes G kann eine Farbverteilung angezeigt werden, bei der sich die Balance der Wellenlängenbänder B und G entsprechend der Sauerstoffsättigung ändert.
Obwohl der Fall beschrieben worden ist, in dem die Lichtquelle 3 mit einem schmalbandiges Licht erzeugenden Abschnitt ausgestattet ist, der Beleuchtungslicht erzeugt, das aus sechs Arten von schmalen Bändern gebildet ist, kann bei den verschiedenen Ausführungsformen, die vorstehend beschrieben wurden, alternativ, wie in 12 gezeigt, das vom Lichtquellenabschnitt 3 ausgesendete Weißlicht auf das biologische Gewebe X abgestrahlt werden, und in der Abbildungsoptik 8 kann ein Strahlteiler 21 so angeordnet sein, dass er als schmalbandiges Licht erzeugender Abschnitt dient.

Mit anderen Worten, durch Anordnen des Strahlteilers 21, der die in 13 gezeigte Reflexionskurve aufweist, und durch Anordnen des farbsensiblen CCD-Sensors 12 und des A/D-Umsetzers 13 jeweils auf der reflektierenden Seite und der Durchlassseite des Strahlteilers 21 ist es möglich, sechs Arten von Bildsignalen zu erhalten, die durch Auffangen des Remissionslichts von sechs Arten von schmalen Bändern, in Tabelle 8 angegeben, gewonnen werden. {TABELLE 8}

	FARBSENSIBLER CCD-SENSOR, REFLEKTIERENDE SEITE	FARBSENSIBLER CCD-SENSOR, DURCHLASSSEITE
B-PIXEL	400~450 nm (B1)	450~490 nm (B2)
G-PIXEL	490~535 nm (G1)	535~570 nm (G2)
R-PIXEL	570~610 nm (R1)	610~650 nm (R2)

Bezugszeichenliste

1, 22: Vorrichtung zur biologischen Beobachtung
3: Lichtquellenabschnitt (Beleuchtungsabschnitt)
5: Monitor (Anzeigeabschnitt)
7: Beleuchtungsoptik (Beleuchtungsabschnitt)
8: Abbildungsoptik (Bilderlangungsabschnitt)
18: Bildverarbeitungsabschnitt (Bilderzeugungsabschnitt)
21: Strahlteiler (schmalbandiges Licht erzeugender Abschnitt)
F1, F2: Spektralfilter (schmalbandiges Licht erzeugender Abschnitt)
X: biologisches Gewebe

Claims

Vorrichtung zur biologischen Beobachtung, umfassend: einen Beleuchtungsabschnitt, der biologisches Gewebe mit Beleuchtungslicht bestrahlt, das Licht in R-, G- und B-Bereichen umfasst; einen Bilderlangungsabschnitt, der aus vom biologischen Gewebe kommendem Remissionslicht des Beleuchtungslichts, Bildsignale erlangt; einen schmalbandiges Licht erzeugenden Abschnitt, der im Beleuchtungsabschnitt oder im Bilderlangungsabschnitt angeordnet ist und der in Wellenlängenbändern des Beleuchtungslichts, für mindestens eines der Wellenlängenbänder R, G und B, welche das Beleuchtungslicht bilden, zwei schmalbandige Lichtstrahlenbündel zu beiden Seiten einer Zentralwellenlänge dieses Wellenlängenbandes erzeugt; und einen Bilderzeugungsabschnitt, der auf der Grundlage zweier oder mehrerer Arten von Bildsignalen, die aus dem zwei oder mehrere schmale Bänder umfassenden Remissionslicht erhalten werden, das mittels des Bilderlangungsabschnitts erlangt wird, ein Bild erzeugt.
Vorrichtung zur biologischen Beobachtung, umfassend: einen Beleuchtungsabschnitt, der biologisches Gewebe mit Beleuchtungslicht bestrahlt, das Licht in R-, G- und B-Bereichen umfasst; einen Bilderlangungsabschnitt, der aus vom biologischen Gewebe kommendem Remissionslicht des Beleuchtungslichts, Bildsignale erlangt; einen schmalbandiges Licht erzeugenden Abschnitt, der im Beleuchtungsabschnitt oder im Bilderlangungsabschnitt angeordnet ist und der in den Wellenlängenbändern des Beleuchtungslichts Licht in einem ersten schmalen Band, das eine Wellenlänge umfasst, bei der Absorptionscharakteristika einer Beobachtungsobjekt-Komponente ein Maximum erreichen, und Licht in einem zweiten schmalen Band, das vom ersten schmalen Band verschieden ist, für mindestens eines der Wellenlängenbänder R, G und B, welche das Beleuchtungslicht bilden, erzeugt; und einen Bilderzeugungsabschnitt, der auf der Grundlage zweier oder mehrerer Arten von Bildsignalen, die aus dem zwei oder mehrere schmale Bänder umfassenden Remissionslicht erhalten werden, das mittels des Bilderlangungsabschnitts erlangt wird, ein Bild erzeugt.
Vorrichtung zur biologischen Beobachtung nach Anspruch 2, wobei die Beobachtungsobjekt-Komponente β-Carotin oder Hämoglobin ist.
Vorrichtung zur biologischen Beobachtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Bilderzeugungsabschnitt mehrere Bilder erzeugt, darunter ein normales Beobachtungsbild, in dem die mittels des Bilderlangungsabschnitts gewonnenen Bildsignale, die aus dem Remissionslicht erhalten werden, das sämtliche vom schmalbandiges Licht erzeugenden Abschnitt erzeugten schmalen Bänder umfasst, in Kombinationen verwendet werden und ein Anzeigeabschnitt bereitgestellt ist, der die mehreren Bilder, darunter das normale Beobachtungsbild, gleichzeitig anzeigt.