專利名稱：內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
通常，為了觀察體腔內(nèi)的組織使用內(nèi)窺鏡系統(tǒng)。內(nèi)窺鏡系統(tǒng)為將作為照射光束的白色光束照射到體腔內(nèi)要觀察的部分上，使用能夠成像二維圖像的給定成像裝置從要觀察部分獲取由于反射光束產(chǎn)生的光束圖像，并在監(jiān)視屏上顯示由此獲得的二維圖像。例如， JP-2009-056248-A、JP-2007-111151-A 和 JP-2005-006974-A 中公開了一種控制這種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的照射光束的技術(shù)。在JP-2009-056248-A中，公開了一種始終獲得具有適當(dāng)?shù)墓馐亢蜕鹊恼丈涔馐募夹g(shù)。具體地，提出一種使要施加到光束源的驅(qū)動電流以脈沖形式改變且以所述脈沖的數(shù)量、寬度和振幅來控制所述脈沖的技術(shù)。在JP-2007-111151-A中，公開了一種用于將照射光束供應(yīng)到患病部分上同時控制內(nèi)窺鏡前端的發(fā)熱的技術(shù)。具體地，提出一種用于以脈沖方式控制光束源發(fā)光/消光以及還調(diào)節(jié)光束源的發(fā)光時間和脈沖的振幅(強(qiáng)度)的技術(shù)。在JP-2005-006974-A中公開了一種在與多個觀察模式相對應(yīng)的內(nèi)窺鏡設(shè)備中， 可以僅選擇與連接的內(nèi)窺鏡相對應(yīng)的觀察模式的技術(shù)。這里，所述術(shù)語“觀察模式”指諸如正常光束觀察、熒光觀察、窄帶寬光束觀察和紅外光束觀察的分類。這里，作為內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中可以用于成像二維圖像的成像裝置，已知的是(XD(電荷耦合裝置)圖像傳感器和CMOS(互補金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器。此外，眾所周知， CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器的信號讀取系統(tǒng)由于在結(jié)構(gòu)上不同而彼此不同，并且兩個圖像傳感器在攝像中的快門控制上也不同。例如，隔行傳送的CCD圖像傳感器包括光束接收部、垂直傳送部、水平傳送部、放大器和類似部分。具體地，CCD圖像傳感器包括能夠相對于光束接收部中的所有像素保持電荷垂直傳送部。因此在曝光完成之后，積聚在各個像素中的電荷可以同時被分別傳送到垂直傳送部。因此，電荷在光束接收部的各像素位置處開始積聚的時序在所有像素中相同。 此外，電荷積聚結(jié)束的時序在所有像素中相同。即，當(dāng)對二維圖像進(jìn)行成像時，僅僅通過控制圖像傳感器，快門在對于二維圖像的整個1幀可以被同時釋放。該快門控制被稱為整體快門系統(tǒng)。另一方面，在普通的CMOS圖像傳感器的情況下，從具有由N行和M列構(gòu)成的二維布置的光束接收單元的各個像素位置依次逐行讀取電荷，并且同時積聚的電荷被初始化。 因此，電荷在光束接收部的各個像素位置處開始積聚的時序每一行彼此稍微改變。此外，電荷積聚結(jié)束的時序每一行稍微彼此改變。即，當(dāng)對二維圖像進(jìn)行成像時，僅通過控制圖像傳感器側(cè)，釋放快門的時序在二維圖像中的每一行變化，由此對于整個1幀不能同時釋放快門。該快門控制被稱為滾動快門系統(tǒng)。因此，在采用普通CMOS圖像傳感器的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的情況下，光束接收部的各個位置處的電荷積聚時間段(快門基本上打開的時間)的時序?qū)τ诿恳粧呙栊惺遣煌?。因此?在光束源啟動時序被調(diào)節(jié)以控制照射光束的情況中，照射光束量對于二維圖像的每一個掃描行都變化，從而使圖像的亮度改變。在僅控制要供應(yīng)給光束源的電流的振幅(光束發(fā)射強(qiáng)度)的情況中，由于照射光束量不會受到信號讀取或類似操作的時序差的影響，因此即使在采用普通CMOS圖像傳感器的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，亮度也不可能對于每一個掃描行都變化。然而，在該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，通常需要具有1 9000或更寬的光束量動態(tài)范圍。僅通過控制要供應(yīng)到光束源的電流的振幅很難實現(xiàn)這種寬光束量動態(tài)范圍。另一方面，在采用CCD圖像傳感器的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，由于信號讀取和類似操作的時序?qū)τ诿恳粋€掃描行是不同的，因此光束源的啟動時序也可以被調(diào)節(jié)以控制用于照射的光束。此外，在采用CCD圖像傳感器的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，由于存在快門對于所有像素同時關(guān)閉的時間，因此在這個時候可以停止不必要的照射，這在控制熱量產(chǎn)生是有益的。然而，在采用普通CMOS圖像傳感器的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，由于快門關(guān)閉的時間對于每一掃描行都變化，因此在特定的時間段期間照射不能停止。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，基于安裝在使用的內(nèi)窺鏡上的成像裝置的類型改變照射光束的最優(yōu)控制。然而，還沒有根據(jù)成像裝置的類型執(zhí)行照射光束的發(fā)射光束量的最優(yōu)控制。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其能夠根據(jù)安裝在內(nèi)窺鏡上的成像裝置的類型在寬動態(tài)范圍內(nèi)正確地控制照射光束的光束量。本發(fā)明由以下特征構(gòu)成。一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括內(nèi)窺鏡、控制單元、光束源控制單元和類型檢查單元。該內(nèi)窺鏡包括用于將從光束源發(fā)出的光束照射到對象上的照射光學(xué)系統(tǒng)，和包含用于對對象進(jìn)行成像的成像裝置的成像光學(xué)系統(tǒng)。該內(nèi)窺鏡可移除地連接至控制單元。光束源控制單元根據(jù)從控制單元輸入的光束量指定值控制光束源的發(fā)射光束強(qiáng)度。類型檢查單元檢查安裝在內(nèi)窺鏡上的成像裝置的類型，該內(nèi)窺鏡連接到控制單元。光束源控制單元具有用于表示光束量指定值與將被提供給光束源的控制輸出值之間的關(guān)系的多個控制模式，光束源控制單元根據(jù)由類型檢查單元獲得的檢查結(jié)果切換到任何一個控制模式，并根據(jù)切換的控制模式控制光束源的發(fā)射光束強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，因為根據(jù)安裝在內(nèi)窺鏡(該內(nèi)窺鏡連接到系統(tǒng))上的成像裝置的類型切換照射光束的控制模式，所以可以根據(jù)成像裝置的類型正確地執(zhí)行照射光束的控制，并可以實現(xiàn)寬動態(tài)范圍內(nèi)的光束量控制。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的實施例的整個內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的主要部分的結(jié)構(gòu)的實例的方框圖；圖2為圖1所示的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的外觀的立體圖；圖3為內(nèi)窺鏡的前端部的相鄰結(jié)構(gòu)的縱剖視圖；圖4為光束源驅(qū)動器的具體結(jié)構(gòu)實例的方框圖5為根據(jù)整體快門系統(tǒng)控制照射光束的量時的控制時序的實例的時間圖表；圖6為根據(jù)滾動快門系統(tǒng)控制照射光束的量時的控制時序的實例的時間圖表；圖7為在整體快門系統(tǒng)中使用的控制模式的特性的實例的圖示；圖8為在滾動快門系統(tǒng)中使用的控制模式的特性的實例的圖示；圖9為照射光束的光譜的具體實例的圖示；圖10為根據(jù)第一變形例的內(nèi)窺鏡前端部的結(jié)構(gòu)的前視圖；圖11為根據(jù)第一變形例的光束源設(shè)備的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖12為根據(jù)第二變形例的光束源設(shè)備的結(jié)構(gòu)的方框圖；圖13為根據(jù)第三變形例的內(nèi)窺鏡前端部的結(jié)構(gòu)的前視圖；和圖14為根據(jù)第三變形例的光束源設(shè)備的結(jié)構(gòu)的方框圖。
具體實施例方式
以下參照附圖具體地說明根據(jù)本發(fā)明的實施例。圖1中顯示根據(jù)本實施例的整個內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的主要部分結(jié)構(gòu)的實例。此外，圖1 中顯示的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的外觀顯示在圖2中。如圖1和圖2所示，內(nèi)窺鏡系統(tǒng)100包括內(nèi)窺鏡11、作為可以與內(nèi)窺鏡11的外部控制單元連接的控制單元13以及連接到控制單元13的用于顯示圖像信息的顯示單元15。 另外，輸入單元17連接到控制單元13，用于接收輸入操作。內(nèi)窺鏡11是電子內(nèi)窺鏡，所述電子內(nèi)窺鏡如圖1所示包括照射單元lla(照射光學(xué)系統(tǒng))、成像裝置lib (成像光學(xué)系統(tǒng))以及觀測儀器信息存儲器11c。照射單元Ila從圖2中顯示的內(nèi)窺鏡插入單元19的前端發(fā)射照射光束。成像裝置lib是二維成像裝置，所述二維成像裝置可以通過給定物鏡單元獲取生物體要被觀察的區(qū)域或類似區(qū)域的圖像，從而獲得二維圖像。作為成像裝置lib的一個具體實例，可以使用二維(XD(電荷耦合裝置) 圖像傳感器或二維CMOS (互補金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器。這里，在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)100中通常需要再現(xiàn)彩色圖像。因此，實際上使用為單板式彩色成像光學(xué)系統(tǒng)的成像裝置作為成像裝置11b，所述成像裝置包括由多個顏色部分構(gòu)成的濾色器(例如，拜耳排列的RGB原色濾色器或CMYG、CMY補色濾色器)。觀測儀器信息存儲器Ilc預(yù)先存儲內(nèi)窺鏡11固有的信息。在所述觀測儀器信息存儲器Ilc存儲的信息中，還包括關(guān)于成像裝置lib的快門系統(tǒng)的信息。如圖2所示，內(nèi)窺鏡11包括內(nèi)窺鏡插入單元19、操作單元25、通用軟線27和連接器單元^A&^B。內(nèi)窺鏡插入單元19形成為具有狹長形狀，并且所述內(nèi)窺鏡插入單元的前端側(cè)可以插入對象中。此外，內(nèi)窺鏡插入單元19由柔性的柔軟部31、彎曲部33和前端部 (在下文中也被稱為內(nèi)窺鏡前端部)構(gòu)成。操作單元25連接到內(nèi)窺鏡插入單元19的基端部，并用于執(zhí)行內(nèi)窺鏡插入單元19的前端的彎曲操作和用于觀察的操作。通用軟線27從操作單元25延伸。連接器單元29A和29B分別設(shè)置在通用軟線27的前端上并用于可移去地將內(nèi)窺鏡11連接到控制單元13。彎曲部33被置于柔軟部31與內(nèi)窺鏡前端部35之間，并且可以通過旋轉(zhuǎn)設(shè)置在操作單元25上的角形旋鈕41而彎曲。彎曲部33可以根據(jù)施加內(nèi)窺鏡11的對象部分在任意方向上和以任意角度彎曲，從而能夠?qū)⒂糜谡丈鋬?nèi)窺鏡前端部35的照射窗的照射方向和成像裝置的觀察方向設(shè)定到期望的觀察部。圖3顯示內(nèi)窺鏡前端部35的相鄰部分的結(jié)構(gòu)。如圖3所示，在內(nèi)窺鏡前端部35 中形成用于將照射光束照射到要被觀察區(qū)域上的照射單元Ila和用于對要被觀察區(qū)域的圖像進(jìn)行成像的成像裝置lib。照射單元Ila包括多模光纖71和熒光構(gòu)件72。對于多模光纖71，例如可以使用具有為10 μ m的芯徑、為125 μ m的包覆層直徑和在包括用作涂層的防護(hù)層時為0. 3mm 0. 5mm的直徑的小直徑光纖。多模光纖71將從設(shè)置在光束源設(shè)備43內(nèi)的光束源43a發(fā)射的藍(lán)色光束引導(dǎo)到內(nèi)窺鏡前端部35的熒光構(gòu)件72附近。熒光構(gòu)件72吸收通過多模光纖71引導(dǎo)的藍(lán)色光束的能量的一部分，從而被激發(fā)而產(chǎn)生具有在綠色 黃色范圍的波長帶的可見光束。熒光構(gòu)件 72由多種熒光材料制成；并且，例如，所述熒光構(gòu)件可以包括YAG系統(tǒng)熒光構(gòu)件或諸如AM 的熒光材料(BaMgAlltlO17)。如圖3所示，圓柱形套筒構(gòu)件73被設(shè)置成為遮蓋熒光構(gòu)件72的外周邊。套圈74 插入套筒構(gòu)件73中，用于以下述方式保持多模光纖71 所述套圈用作多模光纖71的中心軸。進(jìn)一步地，設(shè)置有在從套圈74的后端側(cè)(與前端側(cè)相對)延伸時進(jìn)入多模光纖71的這種部分中的柔性套筒75，用于以被置于套筒構(gòu)件73與多模光纖71之間的方式遮蓋多模光纖71的涂層。熒光構(gòu)件72中由于激發(fā)產(chǎn)生的發(fā)射光束和通過多模光纖71引導(dǎo)并通過熒光構(gòu)件 72透射的藍(lán)色光束的一部分合并在一起，并且由此合并的光束作為具有近白色光譜的照射光束從照射窗3 朝向要被觀察的區(qū)域發(fā)射。在照射窗35附近設(shè)置用于照射所述照射光束的照射透鏡76。如圖3所示，成像裝置lib設(shè)置在固定到內(nèi)窺鏡前端部35的內(nèi)部的基板61上。此外，棱鏡62的一個端面6 連接到成像裝置lib的光束接收表面。另外，物鏡單元63連接到以直角延伸到端面62a的另一個端面62b。為了能夠從形成為面向要被觀察區(qū)域的觀察窗3 獲得要被觀察區(qū)域的圖像，物鏡單元63通過棱鏡62將該物鏡單元的光束引導(dǎo)到成像裝置lib的光束接收表面。信號電纜64用于將基板61上的成像裝置lib電連接到控制單元13。再參照回圖1，控制單元13由視頻處理器45和光束源設(shè)備43構(gòu)成。光束源設(shè)備 43用于發(fā)射要供應(yīng)給內(nèi)窺鏡前端部35的照射窗的照射光束。視頻處理器45用作對將從成像裝置lib輸出的圖像信號進(jìn)行圖像處理并且還控制用于照射的光束量的光束控制器。如圖2所示，視頻處理器45和光束源設(shè)備43分別通過連接器單元29A和29B連接到內(nèi)窺鏡 11。此外，上述的顯示單元15和輸入單元17連接到視頻處理器45。視頻處理器45根據(jù)來自內(nèi)窺鏡11的操作單元25或輸入單元17的指令對從內(nèi)窺鏡11傳送的圖像獲取信號進(jìn)行圖像處理，生成顯示圖像并將所述顯示圖像供應(yīng)到顯示單元15。接下來在下面將說明內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的信號處理。如圖1所示，視頻處理器45包括放大器(AMP)51、相關(guān)雙采樣/可編程增益放大器 (在下文中稱為⑶S/PGA) 52、A/D轉(zhuǎn)換器53、圖像處理單元M、光束量測量單元55、存儲單元56、微型計算機(jī)(CPU) 57、定時信號發(fā)生器(TG)58和成像裝置驅(qū)動器59。
圖像獲取信號輸入到放大器51的輸入端，所述圖像獲取信號可以通過成像裝置 11的拍攝獲得。在圖像獲取信號通過具有恒定增益的放大器51被放大之后，所述圖像獲取信號被輸入到⑶S/PGA 52。⑶S/PGA 52中輸入通過放大器51放大的圖像獲取信號并將該圖像獲取信號作為表示各個顏色水平的模擬圖像信號輸出，即，分別與成像裝置lib的各個光電轉(zhuǎn)換單元的積聚電荷準(zhǔn)確對應(yīng)的R(紅色)、G (綠色)和B (藍(lán)色)。從⑶S/PGA 52輸出的模擬圖像信號被輸入到A/D轉(zhuǎn)換器53，所述模擬圖像信號在所述A/D轉(zhuǎn)換器處被轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像數(shù)據(jù)。圖像處理單元M對從A/D轉(zhuǎn)換器53輸出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行各種圖像處理，以產(chǎn)生關(guān)于要顯示在顯示單元15的屏幕上的圖像的信息。 因此，顯示單元15上顯示由內(nèi)窺鏡11的成像裝置lib獲取的圖像，即，生物體的要被觀察區(qū)域的二維圖像。成像裝置驅(qū)動器59的輸出端連接到用于控制成像裝置lib的拍攝和信號讀取的控制輸入端子。此外，定時信號發(fā)生器58的輸出端連接到成像裝置驅(qū)動器59的輸入端。成像裝置驅(qū)動器59利用從定時信號發(fā)生器58輸入的各種時序信號(時鐘脈沖)控制成像裝置lib的拍攝的各種時序。即，所述成像裝置驅(qū)動器控制讀出通過拍攝積聚在各個單元面積中的信號電荷的時序以及電子快門的快門速度。定時信號發(fā)生器58還產(chǎn)生提供給光束源驅(qū)動器43b的時序信號。在根據(jù)本實施例的視頻處理器45中，定時信號發(fā)生器58被構(gòu)成為以下的方式。 即，即使在內(nèi)窺鏡11上安裝CCD圖像傳感器和CMOS圖像傳感器中的任何一個作為成像裝置lib的情況中，定時信號發(fā)生器58也可以輸出需要執(zhí)行適當(dāng)?shù)呐臄z操作的時序信號?？梢愿鶕?jù)從微型計算機(jī)57輸入到定時信號發(fā)生器58的指令執(zhí)行用于CCD圖像傳感器的控制和用于CMOS圖像傳感器的控制之間的相互切換。在整體快門系統(tǒng)的CCD圖像傳感器中，同時相對于所有像素的各個單元執(zhí)行曝光操作，而在普通滾動快門系統(tǒng)的CMOS圖像傳感器，在改變每一個掃描行的時序(逐行)的同時必須依次執(zhí)行曝光和信號讀取操作。因此，定時信號發(fā)生器58被構(gòu)造成使得該定時信號發(fā)生器選擇性地應(yīng)用于兩個系統(tǒng)。這里，CMOS圖像傳感器包括整體快門系統(tǒng)的圖像傳感器，并且在這種情況下整體快門系統(tǒng)的CMOS圖像傳感器可以與整體快門系統(tǒng)的CCD圖像傳感器類似地進(jìn)行處理。光束量測量單元55根據(jù)從A/D轉(zhuǎn)換器53輸出的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)測量光束量。例如， 所述光束量測量單元由通過拍攝獲得的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)輸出檢測整個區(qū)域的最大亮度、最小亮度、平均亮度和類似亮度，從而能夠確定是否已經(jīng)獲取具有期望亮度的圖像。在存儲單元56中存儲有不同控制模式，該不同的控制模式表示要被指示到光束源驅(qū)動器4 用于光束控制的光束量指定值和要被輸出到光束源43a的控制輸出值之間的關(guān)系。即，基于與內(nèi)窺鏡11的成像裝置lib的快門操作相聯(lián)系的內(nèi)窺鏡的種類，即，根據(jù)成像裝置是具有整體快門系統(tǒng)的CCD圖像傳感器還是具有滾動快門系統(tǒng)的CMOS圖像傳感器獲得與這種當(dāng)前的成像裝置的類型相對應(yīng)的控制模式并且該控制模式被發(fā)送到光束源驅(qū)動器43b。這里，該控制模式還可以被存儲在光束源驅(qū)動器43b中。微型計算機(jī)57執(zhí)行預(yù)先預(yù)定的程序，從而控制整個內(nèi)窺鏡系統(tǒng)100。以下為在微型計算機(jī)57的控制下將執(zhí)行的典型處理。1.微型計算機(jī)57從內(nèi)窺鏡11的觀測儀器信息存儲器Ilc讀取連接到控制單元13的內(nèi)窺鏡11的信息。在該信息中包括指示電子快門控制系統(tǒng)是整體快門系統(tǒng)還是滾動快門系統(tǒng)的內(nèi)容。2.微型計算機(jī)57根據(jù)上述的讀取信息將指令提供到定時信號發(fā)生器58。所述指令表明允許所述成像裝置驅(qū)動器59根據(jù)整體快門系統(tǒng)或滾動快門系統(tǒng)驅(qū)動成像裝置lib。3.微型計算機(jī)57根據(jù)基于使用者的操作從輸入單元17輸入的快門速度和類似物的指令將另一個指令提供到定時信號發(fā)生器58。該指令表明成像裝置驅(qū)動器59應(yīng)該以指示的快門速度驅(qū)動成像裝置lib。4.微型計算機(jī)57根據(jù)上述讀取信息自動選擇存儲在存儲單元56中的多個控制模式中的一個。由于此，能夠在整體快門系統(tǒng)和滾動快門系統(tǒng)之間不同的選擇控制模式。5.微型計算機(jī)57將指令提供到光束源設(shè)備43，使得光束源設(shè)備43可以根據(jù)用于照射控制的光束量并根據(jù)預(yù)定控制模式控制光束量，該光束量指定值由通過光束量測量單元55測量的光束量或由從輸入單元17輸入的指定值確定。如圖1所示，光束源設(shè)備43包括光束源43a、光束源驅(qū)動器4 和聚光透鏡43c。 在光束源43a在光束源驅(qū)動器43b的控制下被電激勵的情況下，光束源43a產(chǎn)生光束并從該光束源發(fā)射該光束。該光束通過聚光透鏡43c聚集并接著被引導(dǎo)到光纖71中。而且，光束通過光纖71傳送并接著被引導(dǎo)到照射單元11a。這里，根據(jù)本實施例，使用具有405nm或445nm振蕩波長的藍(lán)色LED (發(fā)光二極管) 或者LD (激光二極管)(例如，寬區(qū)域類型的InGaN系統(tǒng)激光二極管、InGaNAs系統(tǒng)激光二極管或GaNAs系統(tǒng)激光二極管)作為光束源43a。光束源驅(qū)動器4 連接到視頻處理器45的定時信號發(fā)生器58和微型計算機(jī)57。 光束源驅(qū)動器4 根據(jù)由微型計算機(jī)57提供的指令和從定時信號發(fā)生器58輸入的信號的時序?qū)⒚}沖形驅(qū)動電流供應(yīng)到光束源43a。隨后將要論述的光束源驅(qū)動器43b的控制內(nèi)容在整體快門系統(tǒng)和滾動快門系統(tǒng)之間自動切換。圖4顯示光束源驅(qū)動器43b的具體結(jié)構(gòu)的示例。在圖4示出的示例中，光束源驅(qū)動器4 包括LUT(查找表格)101、定時電路102和恒定電流電路103。光束源驅(qū)動器4 可以根據(jù)場合要求組合脈沖數(shù)調(diào)制(PNM)控制、脈沖寬度調(diào)制 (PWM)控制、脈沖振幅調(diào)制(PAM)控制和脈沖密度調(diào)制(PDM)控制，從而能夠產(chǎn)生用于控制光束源43a的電流的光束源驅(qū)動信號。隨后將描述各個PAM，PWM, PDM和PW控制的內(nèi)容。在LUT 101中記錄了作為控制模式的PAM、P麗、PDM和PW控制的多種組合。多個控制模式相對于光束量指定值將光束源的發(fā)射光束強(qiáng)度分別指定為以下控制量中的任何一個或者兩個或更多個的組合，這些控制量是與脈沖數(shù)調(diào)制(PNM)控制相對應(yīng)的控制量、 與脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制相對應(yīng)的控制量、與脈沖振幅調(diào)制(PAM)控制相對應(yīng)的控制量、 和與脈沖密度調(diào)制(PDM)控制相對應(yīng)的控制量。光束源的發(fā)射光束量的動態(tài)范圍可以通過由多個控制的組合控制光束源而被增大。這里，LUT 101還可以被構(gòu)成使得其不僅將各個控制量存儲成表格，而且還可以根據(jù)操作方程式獲得各個控制量。定時電路102根據(jù)從LUT 101分別輸入的PAM、PWM、PDM和P匪的控制值和從定時信號發(fā)生器58輸入的信號的時序?qū)㈤W爍信號提供到恒定電流電路103，用于將脈沖形驅(qū)動電流供應(yīng)到光束源43a。
恒定電流電路103根據(jù)與從LUT 101輸入的PAM控制值相對應(yīng)的振幅信號和從定時電路102輸出的閃爍信號產(chǎn)生用于控制光束源43a的電流的光束源驅(qū)動信號。圖5顯示在成像裝置的光電轉(zhuǎn)換部分的電荷積聚時間段由整體快門系統(tǒng)的電子快門控制的情況下的控制時序的實例，正如內(nèi)窺鏡11的連接到控制單元13的成像裝置lib 為CXD型圖像傳感器的情況一樣。在圖5中，顯示了用于控制成像裝置lib的掃描的垂直掃描信號VD、電子快門脈沖和用作用于照射的光束源(與圖1中顯示的43a相對應(yīng))的激光二極管LD的驅(qū)動信號 SLD (與圖4中顯示的光束源驅(qū)動信號相對應(yīng))。此外，在圖5中顯示的垂直掃描信號VD中， 一個脈沖與下一個脈沖之間的持續(xù)時間表示1個屏幕(1幀)的時間。另外，在電子快門脈沖的發(fā)光時間(Ta)期間，在與成像裝置lib的光電轉(zhuǎn)換部分的每一個像素相對應(yīng)的單元的這種區(qū)域中，電荷產(chǎn)生并積聚，從而對應(yīng)于光電二極管或類似部件的接收光束強(qiáng)度和曝光時間(與Ta相對應(yīng))。在這種情況下，由于電子快門采用整體快門系統(tǒng)，因此所有像素的電荷以相同時序積聚。即，在大量像素的每一個中，當(dāng)時間經(jīng)過電子快門的時間Ta時，電荷積聚以圖5中顯示的時間tl開始并以時間t2結(jié)束。由于這種情況下的照射除了電子快門打開時的時間之外沒有影響到將要獲取的圖像，因此用于控制照射光束的光束源驅(qū)動信號SLD被控制為以下述方式開啟光束源所述光束源的開始時序被調(diào)節(jié)成與成像裝置lib的電荷積聚時序(tl t2)同步。在圖5示出的示例中，假設(shè)以下情況其中通過組合脈沖數(shù)調(diào)制(PNM)控制、脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制和脈沖振幅調(diào)制(PAM)控制來控制照射的光束量。S卩，將圖5中顯示的光束源驅(qū)動信號SLD從消光(低水平)轉(zhuǎn)換到發(fā)光(高水平) 的時間til改變成使電子快門打開的大致時間tl，由此可以調(diào)節(jié)發(fā)光時間Tb，從而能夠控制光束量。將光束源驅(qū)動信號從發(fā)光轉(zhuǎn)換到消光的時間tl2被固定到與時間t2相同的時序。發(fā)光時間Tb被控制成PWM控制的發(fā)光周期Tc的整數(shù)倍。這是TOM控制。這里，發(fā)光時間Tb被設(shè)定成大于相對于每一幀的電荷積聚時間Ta的預(yù)定比率的比率。例如，在預(yù)定比率被設(shè)定成1/2的情況下，可以防止移動圖像再現(xiàn)的不連續(xù)感覺，并且還可以防止出現(xiàn)閃爍。此外，即使在圖5中顯示的從時間til到tl2的發(fā)光時間Tb期間，在非常短的每一個特定的發(fā)光周期Tc (例如，Tb的大約1/100)下，光束源驅(qū)動信號SLD的導(dǎo)通/截止被控制成交替重復(fù)發(fā)光和消光。另外，在發(fā)光周期Tc的各個時間段期間調(diào)節(jié)表示信號SLD實際導(dǎo)通的時間的脈沖寬度。依此方式控制光束量(閃爍比)。這是PWM控制。此外，由于光束源驅(qū)動信號SLD的脈沖(在til和tl2期間)的振幅是可變的，因此要施加到光束源的電流的強(qiáng)度(瞬時值)可以改變，從而能夠調(diào)節(jié)光束源的發(fā)光強(qiáng)度。這是PAM控制。圖6顯示控制時序的實例，其中內(nèi)窺鏡11的連接到控制單元13的成像裝置lib為 CMOS型圖像傳感器，并且成像裝置的光電轉(zhuǎn)換部分的電荷積聚時間由滾動快門系統(tǒng)的電快門控制。在圖6中，顯示了用于控制成像裝置lib的掃描的垂直掃描信號VD、要施加到大量掃描行中的每一個的電子快門脈沖和用作用于照射的光束源(圖1中的43a)的激光二極管LD的驅(qū)動信號SLD (與圖4中顯示的光束源驅(qū)動信號相對應(yīng))。此外，在圖6中顯示的垂直掃描信號VD中，一個脈沖與下一個脈沖之間的時間表示1個屏幕(1幀)的時間段。在為CMOS型普通圖像傳感器的情況下，由于沒有可以同時保持對于所有像素在成像裝置的光電轉(zhuǎn)換部分的各個像素位置處產(chǎn)生的信號電荷的元件，因此必須對沿行和列方向布置的大量像素組的每一行依次執(zhí)行電荷積聚和信號電荷讀取。在這種情況下，如圖6所示，要施加到成像裝置lib的電子快門脈沖的時序在每一個掃描行(像素組的每一行)中稍微改變。例如，在第一掃描行Ll中，電子快門脈沖使快門在時間til處打開并使塊門在時間t21處關(guān)閉，而在第η個掃描行Ln中，電子快門脈沖使快門在時間tin處打開并使快門在時間t2n處關(guān)閉。即，第η個掃描行Ln的快門打開時間 tin和快門關(guān)閉時間t2n在時序上分別相對于第一掃描行Ll延遲時間Tcl和時間Tc2。從電子快門打開的時間到所述電子快門關(guān)閉的時間的時間段(例如，在圖6中，“Tcl+Tbl”)， 即，各個像素位置的電荷積聚時間段的長度，在所有掃描行中是相同的。例如，如圖6所示，在各個像素位置的電荷積聚時間段等于1幀的時間段(垂直掃描信號VD的脈沖之間的間隔)的情況下，在任何時序下，當(dāng)照射光束源關(guān)閉時，其影響表現(xiàn)為成像裝置lib的各個像素位置的電荷積聚時間段的改變。此外，由于電荷積聚時間段在每一行中的時序改變，因此根據(jù)照射光束源關(guān)閉的時序，在成像裝置lib的每一行中表現(xiàn)出不同的影響。因此，在圖6中顯示的實例中，用于照射的激光二極管LD的驅(qū)動信號SLD以使光束源可以基本上連續(xù)地開啟的方式受到控制。因此，在圖6中顯示的實例中，雖然不執(zhí)行上述的脈沖數(shù)調(diào)制(PNM)控制，但是執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制、脈沖振幅調(diào)制(PAM)控制和脈沖密度調(diào)制(PDM)控制。即，甚至在光束源開啟的時間段(整個時間段)期間，發(fā)光和消光也會以非常短的周期周期性地重復(fù)，從而控制驅(qū)動信號SLD使光束源閃爍。換句話說，在圖6顯示的從時間 t31到時間t32的發(fā)光周期Td期間，光束源驅(qū)動信號SLD的開啟和關(guān)閉被控制成發(fā)光和消光，從而調(diào)節(jié)表示光束源實際發(fā)光的時間的脈沖寬度。依此方式控制光束量(閃爍比)。這是PWM控制。此外，PWM控制中使用的發(fā)光周期Td不是恒定的，而是可變的。調(diào)節(jié)發(fā)光周期Td 的控制為PDM控制。即，即使在發(fā)光周期Td中的脈沖寬度(發(fā)光時間段Te)是恒定的情況下，當(dāng)發(fā)光周期Td延長時，用于照射的光束量也能夠減少；而當(dāng)發(fā)光周期Td縮短時，用于照射的光束量增加。此外，在光束源驅(qū)動信號SLD的脈沖寬度被設(shè)定成可變的情況下，要施加到光束源的電流的強(qiáng)度(瞬時值)可以改變，從而能夠調(diào)節(jié)光束源的開啟強(qiáng)度。這是PAM 控制。這里，在圖6中顯示的實例中，當(dāng)光束源驅(qū)動信號SLD被控制成使得用于照射的光束源可以連續(xù)開啟，可選地，例如，用于照射的光束源可以僅在圖6中顯示的時間段Tb期間開啟，并且可以在剩余的時間段期間關(guān)閉。即，為了避免在成像裝置lib的滾動快門控制中轉(zhuǎn)換行的時序(各個時間段Tcl和Tc2期間)，光束源可以在其它時序開啟。在這種情況下，即使在滾動快門控制中，各個行的實際曝光時間(電荷積聚時間段)的長度可以變得相同，并且上述脈沖數(shù)調(diào)制(PNM)控制的執(zhí)行也變得可能。即，在不關(guān)注滾動快門控制中的行切換的時間的情況下，可以控制用于照射的光束量。如上所述，圖1中示出的微型計算機(jī)57用作類型檢查單元，并從連接到控制單元13的內(nèi)窺鏡11的觀測儀器信息存儲器Ilc讀取關(guān)于內(nèi)窺鏡11的信息，以便檢查該內(nèi)窺鏡 11的成像裝置lib的電子快門控制系統(tǒng)是整體快門系統(tǒng)還是滾動快門系統(tǒng)。并且，微型計算機(jī)57自動切換光束控制電纜，用于控制與成像裝置的電子快門操作相聯(lián)系的照射用的光束源43a，即，微型計算機(jī)57根據(jù)微型計算機(jī)對成像裝置1 Ib為整體快門系統(tǒng)或滾動快門系統(tǒng)的檢查自動切換光束控制電纜。當(dāng)提供表時，例如提供圖4中示出的LUTlOl時，光束控制表表示用于控制光束源 43a的光束量的光束量指定值和控制輸出值之間的關(guān)系。光束控制表的控制輸出值由用于 PAM控制的控制值、用于PW控制的控制值、用于PWM控制的控制值和用于PDM控制的控制值中的任一個或所述控制值的多個組合構(gòu)成。為了可以在多個控制模式中選擇性地切換光束量指定值和控制輸出值之間的關(guān)系，預(yù)先準(zhǔn)備多個光束控制表。根據(jù)情況，即，根據(jù)包括內(nèi)窺鏡的成像裝置lib的整體快門系統(tǒng)和滾動快門系統(tǒng)之間的區(qū)別的成像條件及其它拍攝條件，微型計算機(jī)57自動選擇多個光束控制表中的一個并使其可用。圖7和8分別顯示控制模式彼此不同的兩個光束控制表的特性。圖7中示出的控制模式用于執(zhí)行整體快門系統(tǒng)的控制，而圖8中示出的控制模式用于執(zhí)行滾動快門系統(tǒng)的控制。參照圖7，該控制模式由三種控制特性(即，P匪控制的控制特性、PWM控制的控制特性和PAM控制的控制特性)的組合構(gòu)成。在圖7所示的控制模式的情況下，在光束量指定值1 10的范圍內(nèi)，輸出具有恒定的最小振幅的PAM控制值，同時輸出P匪控制值，所述 PNM控制值隨著光束量指定值的增加而增加光束量。當(dāng)光束量指定值超過10時，隨著指定值的增加，PAM控制值增加，同時TOM控制值提供恒定值。PWM控制值在光束量指定值0 1000的整個區(qū)域上以下述方式變化所述PWM控制值隨著光束量指定值的增加而增加光束量。即，在采用圖7所示的控制模式的情況下，基于PW控制、PWM控制和PAM控制的組合， 可以確定要施加到光束源的電流，即，光束量。參照圖8，該控制模式由三種控制特性(即，PDM控制的控制特性、PWM控制的控制特性和PAM控制的控制特性)的組合構(gòu)成。根據(jù)圖8所示的控制模式，在光束量指定值 1 10的范圍內(nèi)，輸出具有恒定的最小振幅的PAM控制值，同時輸出PDM控制值，所述PDM 控制值隨著光束量指定值的增加而增加光束量。當(dāng)光束量指定值超過10時，隨著指定值的增加，PAM控制值增加，同時PWM控制值變成最大值(恒定值)。PWM控制值在光束量指定值0 1000的整個區(qū)域上以下述方式變化所述PWM控制值隨著光束量指定值的增加而增加光束量。即，在采用圖8所示的控制模式的情況下，基于PDM控制、PWM控制和PAM控制的控制輸出的組合，可以確定要施加到光束源的電流，即，光束源的光束量。例如，當(dāng)微型計算機(jī)57識別出內(nèi)窺鏡11的成像裝置lib是整體快門系統(tǒng)的CXD 圖像傳感器時，微型計算機(jī)57自動選擇如圖7所示的這種控制模式的光束控制表。因此， 在這種情況下，基于PAM控制、P匪控制和PWM控制的組合控制光束源的光束量。這里，雖然 PDM控制還可以與上述幾個控制組合，但是在整體快門系統(tǒng)的情況下，必須在限于快門打開時間段(與圖6中示出的Tb的范圍相對應(yīng))的條件下選擇PDM控制。例如，當(dāng)微型計算機(jī)57識別出內(nèi)窺鏡11的成像裝置lib是滾動快門系統(tǒng)的CMOS 圖像傳感器時，微型計算機(jī)57自動選擇如圖8所示的這種控制模式的光束控制表。因此， 在這種情況下，基于PAM控制、PDM控制和PWM控制的組合控制光束源的光束量。
在內(nèi)窺鏡11的成像裝置lib使用整體快門系統(tǒng)的情況下，電子快門打開期間的時間在所有像素中相同。此外，在電子快門的關(guān)閉時間段期間的照射光束不用于拍攝，而是使內(nèi)窺鏡11的前端部分和要被觀察的部分中的熱量產(chǎn)生增加。因此，在這種情況下，優(yōu)選地， 至少可以執(zhí)行TOM控制以關(guān)閉用于照射的光束源，同時關(guān)閉電子快門，但是不適于執(zhí)行連續(xù)打開光束源而不管電子快門的打開/關(guān)閉時序的PDM控制。另一方面，在內(nèi)窺鏡11的成像裝置lib是滾動快門系統(tǒng)的情況下，在電子快門被打開的期間的時間在像素組的每行中逐漸改變。因此，在這種情況下，必須控制用于照射的光束源以防止發(fā)射光束量在每行中都不同的方式連續(xù)發(fā)送光束。即，P匪控制不適于用于調(diào)節(jié)光束量，而是優(yōu)選地，可以利用PDM控制來調(diào)節(jié)光束量。在上述提及的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)100中，控制單元13的微型計算機(jī)57檢測所連接的內(nèi)窺鏡11的成像裝置的類型，并根據(jù)檢測出的類型自動切換用于照射的光束控制系統(tǒng)。因此，即使在內(nèi)窺鏡11上安裝整體快門系統(tǒng)和滾動快門系統(tǒng)中的任一個的成像裝置lib中， 都可以執(zhí)行適當(dāng)?shù)墓馐{(diào)節(jié)控制。此外，在內(nèi)窺鏡系統(tǒng)100中，控制單元13的光束源驅(qū)動器43b以整體的方式控制光束源43a的光束開啟量、開啟比率、開啟時間和開啟密度。因此，可以根據(jù)成像裝置lib 的類型和圖像獲取模式提供正確的照射模式。此外，由于多種控制的組合，可以增大光束控制的動態(tài)范圍。圖9顯示用于內(nèi)窺鏡系統(tǒng)100中的照射的光束的光譜的具體實例。圖9所示的光譜Sl通過從內(nèi)窺鏡前端部35照射到生物體或類似物的要被觀察的部分上時的波長表示這種照射光束的光束發(fā)射強(qiáng)度分布，此時具有405nm中心波長的激光光束源被用作光束源 43a。此外，光譜S2表示通過從內(nèi)窺鏡前端部35照射到生物體或類似物的要被觀察部分上時的波長表示這種照射光束的光束發(fā)射強(qiáng)度分布，此時具有445nm中心波長的激光光束源被用作光束源43a。例如，為藍(lán)色光束的445nm激光光束從光束源43a發(fā)射；并且該藍(lán)色光束被弓I導(dǎo)到內(nèi)窺鏡11的照射單元Ila并照射到熒光構(gòu)件72上。在這種情況下，藍(lán)色光束的一部分被熒光構(gòu)件72所吸收，從而激發(fā)熒光構(gòu)件72發(fā)射光束。從熒光構(gòu)件72發(fā)射的光束為具有在從綠色到黃色的范圍的波長帶的可見光光束。另外，藍(lán)色光束的沒有被熒光構(gòu)件72吸收但透射通過所述熒光構(gòu)件的其余能量部分以及由于熒光構(gòu)件72的激發(fā)發(fā)射的光束被添加在一起；并且由此添加的光束作為具有與圖9所示的光譜S2—樣的波長分布的白色照射光束被從內(nèi)窺鏡前端部35照射到要被觀察部分上。相似地，當(dāng)光束源43a發(fā)射405nm的激光光束時，該激光光束被引導(dǎo)到內(nèi)窺鏡11 的照射單元Ila并接著被照射到熒光構(gòu)件72上，該激光光束作為具有與圖9所示的光譜Sl 相同的波長分布的照射光束從內(nèi)窺鏡前端部35照射到要被觀察部分上。接下來將說明內(nèi)窺鏡系統(tǒng)100的照射光束的幾個變形例。圖10為根據(jù)第一變形例的內(nèi)窺鏡前端部35的結(jié)構(gòu)視圖，其中示出了從要被觀察部分觀察所述內(nèi)窺鏡前端部的前端側(cè)端面的狀態(tài)。此外，圖11為根據(jù)第一變形例的光束源設(shè)備43的結(jié)構(gòu)的方框圖。在圖10所示的實例中，在內(nèi)窺鏡前端部35中形成一個觀察窗201以及分別設(shè)置在觀察窗201的兩側(cè)的兩個照明窗202和203。在兩個照明窗202和203依此方式被設(shè)置在觀察窗201的兩側(cè)并且照射光束分別從兩個照明窗202和203發(fā)射的情況下，在觀察圖像中難以出現(xiàn)不均勻的照射；并且當(dāng)治療裝置通過鑷子孔插入并從內(nèi)窺鏡前端突出時，可以防止在觀察圖像中顯示治療裝置的陰影，并且在寬范圍上可以獲得足夠的光束量。當(dāng)使用圖10所示的內(nèi)窺鏡11時，使用例如具有如圖11所示的結(jié)構(gòu)的光束源設(shè)備 43A作為光束源43。圖11所示的光束源設(shè)備43A包括具有445nm中心波長的激光光束源 LDl和具有405nm中心波長的激光光束源LD2。兩個激光光束源LDl和LD2分別連接到兩個獨立的光束源驅(qū)動器43bl和4北2，同時所述激光光束源的發(fā)射光束量被單獨控制。兩個激光光束源LDl和LD2的發(fā)射光束通過合并器211合并在一起，同時所述合并光束被耦合器212分成多個光路，并且接著被照射到分別設(shè)置在各個光路的光束發(fā)射端部中的熒光構(gòu)件213和214上。在兩個激光光束源LDl和LD2中，當(dāng)僅有激光光束源LDl開啟時，發(fā)射用于正常觀察的白色照射光束作為照射光束。即，由于熒光構(gòu)件213和214的發(fā)射光束被添加在一起， 從而提供具有接近白色的光譜的照射光束，其中所述發(fā)射光束由于由具有445nm中心波長的激光和透射通過熒光構(gòu)件213和214的具有445nm中心波長的激光光束的照射所引起的激發(fā)而產(chǎn)生。此外，在兩個激光光束源以LDl LD2大約為1 7的光束量比同步開啟的情況下，可以獲得通過用于窄帶寬光束觀察的照射光束觀察且其中組織表層中存在的細(xì)小血管被強(qiáng)調(diào)的觀察圖像。進(jìn)一步地，在兩個激光光束源以LDl LD2大約為4 1的光束量比同步開啟的情況下，可以獲得由白色光束和窄帶寬光束構(gòu)成的混合照射光束。根據(jù)該混合照射光束，可以通過關(guān)于疊加在其上的組織表層的細(xì)小血管的信息獲得由正常觀察圖像構(gòu)成的觀察圖像。由于使用兩個激光光束源LDl和LD2，可以獲得具有如圖9所示的光譜Sl和S2的照射光束。此外，在具有445nm中心波長的藍(lán)色激光光束和具有405nm中心波長的紫色激光光束同時發(fā)射并合并在一起的情況下，在具有445nm中心波長的藍(lán)色激光光束中很短的大約460 470nm的波長帶光束可以通過相同帶寬中的從具有405nm中心波長的紫色激光光束發(fā)射的光束被補償，從而能夠提高白色光束的色調(diào)(顯色性)。圖12顯示根據(jù)第二變形例的光束源設(shè)備43的結(jié)構(gòu)。在照射光束可以如圖10所示從照明窗的多個系統(tǒng)發(fā)射的情況下，例如，使用圖12所示的光束源設(shè)備43B，還可以從光譜彼此不同的照明窗的多個系統(tǒng)發(fā)射光束。與光束源設(shè)備43A相似，圖12所示的光束源設(shè)備43包括具有445nm中心波長的激光光束源LDl和具有405nm中心波長的激光光束源。從激光光束源LDl和LD2發(fā)射的光束沒有合并或分開。激光光束源LDl的發(fā)射光束被照射到熒光構(gòu)件215上，而激光光束源 LD2的發(fā)射光束通過擴(kuò)散構(gòu)件216被引導(dǎo)到照明窗。在這種情況下，由于具有405nm中心波長的激光光束可以不通過熒光構(gòu)件照射，因此所述激光光束可以在保持作為窄帶寬光束的同時用作照射光束。因此，當(dāng)使用內(nèi)窺鏡執(zhí)行熒光觀察或類似操作時，可以獲得包括很少噪點的圖像。圖13為根據(jù)第三變形例的內(nèi)窺鏡前端部35的結(jié)構(gòu)視圖，其中示出了從要被觀察部分觀察內(nèi)窺鏡前端部35的前端側(cè)端面的狀態(tài)。此外，圖14為根據(jù)第三變形例的光束源設(shè)備43的結(jié)構(gòu)的方框圖。
根據(jù)圖13所示的實例，在內(nèi)窺鏡前端部35中形成一個觀察窗231和分別設(shè)置在觀察窗231兩側(cè)的兩對照明窗032，233，234和235)。在圖13所示的實例中，照明窗232 和235是一對，而照明窗233和234是一對。另外，采用從所述成對的兩個照明窗發(fā)射相同種類的照射光束的結(jié)構(gòu)。由于使用兩對照明窗，可以同時發(fā)射光譜彼此不同的光束。即，從一對照明窗發(fā)射分別具有第一光譜的照射光束；而從另一對照明窗發(fā)射分別具有第二光譜的照射光束。這里，以下述方式構(gòu)造將形成在觀察窗兩側(cè)的兩對照明窗。即，當(dāng)通過觀察窗的中心點并平分插入部的前端面的直線用作分界線P時，所述成對的照明窗分別被設(shè)置成使得所述照明窗跨過分界線P，一對第一照明窗032和235)可以用作用于照射白色光束的照明窗，而另一對第二照明窗033和234)可以用作用于照射比白色光束窄的窄帶寬光束的照明窗。在使用圖13所示的內(nèi)窺鏡11的情況下，使用例如具有如圖14所示的結(jié)構(gòu)的光束源設(shè)備43C作為光束源43。圖14所示的光束源設(shè)備43C包括具有445nm中心波長的激光光束源LD1、具有405nm中心波長的激光光束源LD2、具有472nm中心波長的激光光束源LD3 和具有780nm中心波長的激光光束源LD4。四個激光光束源LD1、LD2、LD3和LD4分別連接到其相關(guān)的獨立的光束源驅(qū)動器 43bU43b2,43b3和4北4，同時所述激光光束源的發(fā)射光束量可以單獨控制。兩個激光光束源LDl和LD2的發(fā)射光束通過合并器221被合并在一起，通過耦合器222被分成兩個光路， 并且被照射到分別設(shè)置在相應(yīng)光路的光束發(fā)射端部上的熒光構(gòu)件225和2 上。此外，其余兩個激光光束源LD3和LD4的發(fā)射光束通過合并器223被合并在一起，通過耦合器2M被分成兩個光路，并且通過分別設(shè)置在相應(yīng)光路的光束發(fā)射端部上的擴(kuò)散構(gòu)件227和2 被引導(dǎo)到照明窗。根據(jù)具有圖13和圖14所示的結(jié)構(gòu)的第三變形例，當(dāng)分別具有405nm、445nm和 472nm中心波長的LD依次開啟并獲取要被觀察部分的圖像時，可以從觀察的圖像提取關(guān)于氧飽和度的信息。具體地，在釋放血液中存在的紅血球中所含有的血色素中分別包括的氧之后，利用氧合血紅蛋白HbO2和還原血紅蛋白Hb的吸收光譜之間的不同可以獲得觀察區(qū)域的氧飽和度和血液深度。氧合血紅蛋白HM2和還原血紅蛋白Hb在405nm波長附近的吸收率基本上相等；在445nm波長附近，還原血紅蛋白Hb的吸收率高于氧合血紅蛋白HM)2 ；以及在472nm波長附近，氧合血紅蛋白HM)2的吸收率高于還原血紅蛋白Hb。此外，激光光束具有的特性為激光光束的波長越短，則激光光束從粘液組織表層的到達(dá)深度越淺。利用這些特性可以獲得觀察區(qū)域的氧飽和度和投影在觀察區(qū)域上的血液深度。具有785nm中心波長的激光光束可以恰當(dāng)?shù)赜糜谟^察粘液組織深層的血液信息， 從而能夠利用ICG(吲哚花氰綠)和血管導(dǎo)航執(zhí)行紅外光光束觀察。該ICG當(dāng)在血液中時提供ICG連接到蛋白質(zhì)、在最大吸收波長為805nm的同時吸收具有例如為750 850nm波長的近紅外光光束并發(fā)射近紅外線熒光的狀態(tài)。根據(jù)該照射模式，由于可以照射除白色光束之外的近紅外光光束，因此尤其是可以提取通過可見光光束難以獲得的粘液組織深層的血管信息。例如，在該光束投射單元被應(yīng)用到內(nèi)窺鏡導(dǎo)航系統(tǒng)以用于獲得關(guān)于支氣管周圍存在的血管位置的信息的情況下，具有 785nm中心波長的激光光束朝向沖入血管的ICG照射。在這種情況下，在使血液和ICG相互反應(yīng)的部分中，發(fā)射具有寬光譜特性并具有830nm峰值波長的熒光。通過使用由此發(fā)射的熒光作為標(biāo)記可以增強(qiáng)位置精度并因此可以執(zhí)行準(zhǔn)確的治療。進(jìn)一步地，由于使用多個光束投射單元，因此通過將來自各個光束投射單元的光束合并在一起可以實現(xiàn)高亮度的光束照射。進(jìn)一步地，還可以使用可以發(fā)射分別具有375nm中心波長、405nm中心波長、445nm 中心波長和類似中心波長的激光光束的激光光束源作為激光光束源LD3和LD4。當(dāng)使用為熒光藥物中的一種的“熒光素酶”進(jìn)行熒光觀察時，具有375nm波長的激光光束提供激發(fā)光束。此外，由于具有405nm和445nm波長的激光光束可以在不通過熒光構(gòu)件的情況下照射， 因此所述激光光束可以在保持作為窄帶寬光束的同時被照射。雖然目前已經(jīng)給出對根據(jù)本發(fā)明的實施例的說明，但是本發(fā)明不局限于所述實施例。而是本發(fā)明還提出本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明中做出的改變和將所述改變引用到另一個相似系統(tǒng)。當(dāng)然，這種改變落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。如上所述，本說明公開了以下內(nèi)容。(1)內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括內(nèi)窺鏡、控制單元、光束源控制單元和類型檢查單元。內(nèi)窺鏡包括用于將從光束源發(fā)出的光束照射到對象上的照射光學(xué)系統(tǒng)和包括用于對該對象進(jìn)行成像的成像裝置的成像光學(xué)系統(tǒng)。內(nèi)窺鏡可移除地連接到控制單元。光束源控制單元根據(jù)從控制單元輸入的光束量指定值控制光束源的發(fā)射光束強(qiáng)度。類型檢查單元檢查安裝在內(nèi)窺鏡上的成像裝置的類型，所述內(nèi)窺鏡連接到控制單元。光束源控制單元具有多個控制模式，該多個控制模式用于表示光束量指定值與將提供給光束源的控制輸出值之間的關(guān)系， 光束源控制單元根據(jù)通過類型檢查單元獲得的檢查結(jié)果切換成控制模式中的任一個，并根據(jù)切換的控制模式控制光束源的發(fā)射光束強(qiáng)度。根據(jù)該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，即使當(dāng)連接到控制單元的內(nèi)窺鏡上安裝有不同類型的成像裝置中的任一個，該光束源控制單元都可以切換到與當(dāng)前指定成像裝置相對應(yīng)的控制模式， 從而能夠執(zhí)行與該成像裝置相對應(yīng)的最優(yōu)光束源控制。由于此，寬動態(tài)范圍的光束量控制變得可能。(2)根據(jù)(1)的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，該光束源控制單元切換與成像裝置的快門操作相關(guān)聯(lián)的控制模式。根據(jù)該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，由于控制模式切換成與成像裝置的快門操作相關(guān)聯(lián)，所以能夠執(zhí)行用于該快門操作的最優(yōu)光束發(fā)射控制。(3)根據(jù)(1)或( 的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，類型檢查單元檢查成像裝置的類型以確定所述類型是整體快門系統(tǒng)還是滾動快門系統(tǒng)。根據(jù)該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，由于根據(jù)使用的成像裝置的快門系統(tǒng)改變控制模式，因此可以在各個成像裝置上執(zhí)行最優(yōu)控制。例如，在整體快門系統(tǒng)中，優(yōu)選地，各個像素的曝光時間可以在所有像素中被設(shè)定為相同時間，并且在快門關(guān)閉時間中，可以執(zhí)行關(guān)閉光束源的控制以便避免熱量產(chǎn)生。此外，在滾動快門系統(tǒng)中，由于各個像素的曝光時間在每個掃描行中都改變，所以對光束源來說，需要連續(xù)地發(fā)射光束源的光束。因此，優(yōu)選地，可以執(zhí)行允許各個行的實際曝光時間相同的控制。因此，可以根據(jù)成像裝置的類型執(zhí)行最優(yōu)控制。(4)根據(jù)(3)的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，控制模式基于控制量中的至少三個指定與光束量指定值相對應(yīng)的光束源的發(fā)射光束強(qiáng)度。所述控制量包括與用于改變光束源的發(fā)光時間的脈沖數(shù)調(diào)制控制相對應(yīng)的控制量；與用于改變發(fā)光和消光的占空比的的脈沖寬度調(diào)制控制相對應(yīng)的控制量；與用于改變發(fā)光強(qiáng)度的脈沖振幅調(diào)制控制相對應(yīng)的控制量；和與用于改變發(fā)光的周期的脈沖密度調(diào)制控制相對應(yīng)的控制量。根據(jù)該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，對應(yīng)于指定光束量值，與分別相應(yīng)地通過脈沖數(shù)調(diào)制控制、脈沖寬度調(diào)制控制、脈沖振幅調(diào)制控制和脈沖密度調(diào)制控制中的至少三個執(zhí)行的控制量從各個控制的預(yù)先確定的設(shè)定值曲線分別獲得，并且與分別相應(yīng)地通過各個控制執(zhí)行的控制量組合在一起，以執(zhí)行光束源的發(fā)射光束強(qiáng)度。因此，由于各個控制系統(tǒng)的組合，發(fā)射光束強(qiáng)度可以設(shè)定在從低輸出到高輸出的寬動態(tài)范圍中，同時保持其高連續(xù)特性。(5)根據(jù)的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，當(dāng)類型檢查單元確定成像裝置的類型是整體快門系統(tǒng)時，光束源控制單元根據(jù)由脈沖數(shù)調(diào)制控制、脈沖寬度調(diào)制控制和脈沖振幅調(diào)制控制的組合構(gòu)成的控制模式控制光束源。根據(jù)該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，在整體快門系統(tǒng)的成像裝置的情況下，根據(jù)脈沖數(shù)調(diào)制控制、 脈沖寬度調(diào)制控制和脈沖振幅調(diào)制控制被組合在一起的控制模式控制光束源。特別是在快門關(guān)閉時間中，可以通過脈沖數(shù)調(diào)制控制調(diào)節(jié)打開時間來關(guān)閉光束源，從而能夠在快門關(guān)閉時間期間防止廢熱產(chǎn)生。(6)根據(jù)的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，當(dāng)類型檢查單元確定成像裝置的類型是滾動快門系統(tǒng)時，光束源控制單元根據(jù)由脈沖密度調(diào)制控制、脈沖寬度調(diào)制控制和脈沖振幅調(diào)制控制的組合構(gòu)成的控制模式控制光束源。根據(jù)該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，在滾動快門系統(tǒng)的成像裝置的情況下，根據(jù)脈沖密度調(diào)制控制、脈沖寬度調(diào)制控制和脈沖振幅調(diào)制控制組合在一起的控制模式控制光束源。特別地，通過脈沖密度調(diào)制控制改變發(fā)光周期，光束源可以以各個行的實際曝光時間被設(shè)定為相同這樣的方式被控制。(7)根據(jù)⑴到(6)的任一個的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，該內(nèi)窺鏡包括類型檢查信息存儲單元，其存儲關(guān)于要被安裝在內(nèi)窺鏡上的成像裝置的類型信息。該類型檢查單元從連接到控制單元的內(nèi)窺鏡的類型信息存儲單元讀取關(guān)于成像裝置的類型信息，以確定成像裝置的類型。根據(jù)該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，通過從類型檢查信息存儲單元讀取成像裝置的類型信息，可以簡單且正確地確定成像裝置的類型。(8)根據(jù)(1)到(7)的任一個的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，照射光學(xué)系統(tǒng)包括光纖和熒光構(gòu)件。 該光纖引導(dǎo)從光束源發(fā)出的光束。熒光構(gòu)件設(shè)置在光纖的光束發(fā)射端的光學(xué)路徑的前方以通過發(fā)射光束被激發(fā)，從而發(fā)送光束。照射光學(xué)系統(tǒng)將來自光束源的發(fā)射光束和來自熒光構(gòu)件的發(fā)射光束混合在一起以生成照射光束。根據(jù)該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，由于來自光束源的照射光束與來自熒光構(gòu)件的照射光束相混合從而生成照射光束，例如，藍(lán)色激發(fā)光束和由于通過藍(lán)色激發(fā)光束的激發(fā)而發(fā)出的熒光混合在一起，以由此產(chǎn)生白色光束。即，可以容易地產(chǎn)生任意顏色的照射光束。(9)根據(jù)⑴到⑶中的任一個的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，照射光學(xué)系統(tǒng)照射分別從多個光束源發(fā)出的光束。光束源控制單元單獨驅(qū)動多個光束源。根據(jù)該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，通過單獨控制光束源，可以從相同的照射光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出多個光束，從而得能夠以更緊湊和有利的方式構(gòu)造內(nèi)窺鏡前端部。
(10)根據(jù)⑴到(9)中的任一個的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，光束源由半導(dǎo)體發(fā)光元件構(gòu)成。根據(jù)該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，可以高可靠性并且高效地生成照射發(fā)射光束。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，包括內(nèi)窺鏡，所述內(nèi)窺鏡包括照射光學(xué)系統(tǒng)和成像光學(xué)系統(tǒng)，所述照射光學(xué)系統(tǒng)用于將從光束源發(fā)出的光束照射到對象上，所述成像光學(xué)系統(tǒng)包括用于對所述對象進(jìn)行成像的成像裝置；控制單元，所述內(nèi)窺鏡能夠移除地連接到所述控制單元；光束源控制單元，所述光束源控制單元根據(jù)從所述控制單元輸入的光束量指定值控制所述光束源的發(fā)射光束強(qiáng)度；和類型檢查單元，所述類型檢查單元檢查安裝在內(nèi)窺鏡上的成像裝置的類型，所述內(nèi)窺鏡連接到所述控制單元，其中所述光束源控制單元具有多個控制模式，所述多個控制模式用于表示所述光束量指定值與將提供給所述光束源的控制輸出值之間的關(guān)系，所述光束源控制單元根據(jù)通過所述類型檢查單元獲得的檢查結(jié)果切換到所述控制模式中的任一個，并根據(jù)切換的所述控制模式控制所述光束源的發(fā)射光束強(qiáng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中，所述光束源控制單元切換與所述成像裝置的快門操作相關(guān)聯(lián)的控制模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中，所述類型檢查單元檢查所述成像裝置的類型以確定所述類型是整體快門系統(tǒng)還是滾動快門系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中，所述控制模式基于控制量中的至少三個指定與所述光束量指定值相對應(yīng)的光束源的發(fā)射光束強(qiáng)度，并且所述控制量包括與用于改變所述光束源的發(fā)光時間的脈沖數(shù)調(diào)制控制相對應(yīng)的控制量；與用于改變發(fā)光和消光的占空比的脈沖寬度調(diào)制控制相對應(yīng)的控制量；與用于改變發(fā)光強(qiáng)度的脈沖振幅調(diào)制控制相對應(yīng)的控制量；和與用于改變發(fā)光周期的脈沖密度調(diào)制控制相對應(yīng)的控制量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述類型檢查單元確定所述成像裝置的類型是整體快門系統(tǒng)時，所述光束源控制單元根據(jù)由所述脈沖數(shù)調(diào)制控制、所述脈沖寬度調(diào)制控制和所述脈沖振幅調(diào)制控制的組合構(gòu)成的控制模式控制所述光束源。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，當(dāng)所述類型檢查單元確定所述成像裝置的類型是滾動快門系統(tǒng)時，所述光束源控制單元根據(jù)由所述脈沖密度調(diào)制控制、所述脈沖寬度調(diào)制控制和所述脈沖振幅調(diào)制控制的組合構(gòu)成的控制模式控制所述光束源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中，所述內(nèi)窺鏡包括類型檢查信息存儲單元，所述類型檢查信息存儲單元存儲關(guān)于安裝在所述內(nèi)窺鏡上的所述成像裝置的類型信息，以及所述類型檢查單元從連接到所述控制單元的所述內(nèi)窺鏡的所述類型檢查檢查信息存儲單元讀取關(guān)于所述成像裝置的類型信息，以確定所述成像裝置的類型。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中，所述照射光學(xué)系統(tǒng)包括光纖，所述光纖引導(dǎo)從所述光束源發(fā)出的光束；和熒光構(gòu)件，所述熒光構(gòu)件設(shè)置在所述光纖的光束發(fā)射端的光學(xué)路徑的前方，以通過所述照射光束被激發(fā)，從而發(fā)出光束；和所述照射光學(xué)系統(tǒng)將來自所述光束源的發(fā)射光束和來自所述熒光構(gòu)件的發(fā)射光束混合在一起以生成照射光束。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中所述照射光學(xué)系統(tǒng)照射分別從多個光束源發(fā)出的光束；以及所述光束源控制單元單獨驅(qū)動所述多個光束源。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，其中，所述光束源由半導(dǎo)體發(fā)光元件構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種內(nèi)窺鏡系統(tǒng)，該內(nèi)窺鏡系統(tǒng)包括內(nèi)窺鏡、控制單元、光束源控制單元和類型檢查單元。所述內(nèi)窺鏡具有用于將來自光束源的光束照射到對象上的照射光學(xué)系統(tǒng)和包括成像裝置的成像光學(xué)系統(tǒng)。內(nèi)窺鏡可移除地連接到控制單元。光束源控制單元根據(jù)從控制單元輸入的光束量指定值控制光束源的發(fā)射光束強(qiáng)度。類型檢查單元檢查安裝在內(nèi)窺鏡上的成像裝置的類型。光束源控制單元具有多個控制模式，該多個控制模式表示光束量指定值與控制輸出值之間的關(guān)系，光束源控制單元根據(jù)檢查結(jié)果切換到任一個控制模式，并根據(jù)切換的控制模式控制發(fā)射光束強(qiáng)度。
文檔編號A61B1/045GK102334972SQ20111019816
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月15日
發(fā)明者村上浩史, 瀨戶康宏 申請人:富士膠片株式會社