輔助診斷的多波長光源內視鏡系統的製作方法
2023-07-03 01:28:11 2
專利名稱：輔助診斷的多波長光源內視鏡系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種內視鏡系統，且特別是有關於一種具有多波長光源的 內視鏡系統。
背景技術：
現有技術中，臨床常用的內視鏡系統通常會以白光照明組織，並用影 像擷取裝置拍攝組織的影像，作為醫生診斷疾病的依據。
圖1是現有利用藍光搭配黃色螢光所產生的白光光譜與能量示意圖。 請參照圖1，現有技術中用來照明的白光可分為兩種， 一種是利用藍光搭 配黃色螢光所產生的白光。換言之，白光光譜與能量的曲線主要是由藍光
光譜與能量的曲線C1以及黃色螢光光譜與能量的曲線C2所構成。此種白 光的能量集中於光譜中藍光及黃綠光的位置，而波長大於600nm的紅光亮 度明顯較弱，波長在460nm的藍光亮度卻又太強。因此，此種白光容易使 影像無法表現出物體正確的顏色，也就是說此種白光的色彩演色性(Color Rendering Index,簡稱CRI)相當差。例如使用於照射皮膚表面，會因為 使用現有白光照射而產生成像結果無法正確顯現皮膚顏色，或於檢測身體 內部臟器時，會因為臟器與周遭血液並無明顯色差而導致取像後不易分辨 等情形發生。
另一種是利用燈泡來產生白光，此種方法所產生的白光，其藍光亮度 會偏弱，因此同樣有色彩演色性不佳的問題。此外，燈泡在產生白光的同 時，容易產生大量熱能，故亦有燈泡壽命過短的問題。
發明內容
本發明目的是提供一種多波長光源內視鏡系統，以提升內視鏡系統的 影像擷取裝置所擷取的影像質量。從另一角度來看，更可改善色彩演色性 不佳與光源壽命過短的問題。
本發明提出一種輔助診斷的多波長光源內視鏡系統。多波長光源內 視鏡系統包括控制單元、發光二極體光源、影像擷取裝置、影像顯示裝置。 控制單元用以調整多波長光源內視鏡系統的三畫素(R/G/B)白平衡。發光
二極體光源耦接控制單元，用以產生光源，以照明待觀測物質。影像擷取 裝置分別耦接發光二極體光源與控制單元，用以拍攝待觀測物質。影像顯 示裝置分別耦接影像擷取裝置與控制單元，用以顯示待觀測物質影像。控 制單元可通過分別調整發光二極體光源、影像擷取裝置或影像顯示裝置各
別的三畫素(R/G/B)白平衡以調整輔助診斷的多波長光源內視鏡系統的三
畫素白平衡。
在本發明的一實施例中，多波長光源內視鏡系統至少包括發光二極體 光源、影像擷取裝置、影像顯示裝置與控制單元。發光二極體光源用以產 生多種照射光，上述照射光的波長範圍互不相同，通過照明待觀測物質。 控制單元分別耦接上述發光二極體光源、影像擷取裝置與影像顯示裝置， 可通過調整發光二極體光源、影像擷取裝置或影像顯示裝置各別的三畫素
(R/G/B)白平衡，即可取得內視鏡系統最佳顯像的亮度、解析度或靈敏度。 其中，控制單元可通過單獨調整前述裝置的三畫素白平衡達成內視鏡系統 的最佳三畫素白平衡或可搭配性調整任意兩個前述裝置的三畫素白平衡 以達成內視鏡系統的最佳三畫素白平衡，並且影像擷取裝置亦分別與發光 二極體光源及影像顯示裝置耦接。
在本發明的一實施例中，發光二極體光源可包括單獨的紅色、綠色與 藍色發光二極體。紅色發光二極體耦接控制單元，用以產生紅色光。綠色發光二極體耦接控制單元，用以產生綠色光。藍色發光二極體耦接控制單 元，用以產生藍色光。更佳的，發光二極體光源可包含多個發光二極體光 源，耦接該控制單元，每一個發光二極體光源系用以產生兩種或兩種以上 單色光，以便有效控制發光元所產生熱量並可節省生產成本。在另一實施 例中，發光二極體光源更包括激發光源。激發光源耦接控制單元，用以產 生激發光。在又一實施例中，發光二極體光源更可包括激發光源以及複數 螢光物質。螢光物質配置於激發光源的照射範圍中，用以吸收激發光的能 量，通過產生複數螢光並透過調整複數螢光混合成為白光，進而照明待觀 測物質。其中，該發光二極體光源更可為一具有紅色、綠色、藍色的發光 二極體光源與激發光源形成的發光二極體組合體，該多波長光源內視鏡系 統亦可在外部光源固定條件下，透過調整影像擷取裝置或影像顯示裝置而 可得到所欲取得成像，並且影像擷取裝置亦分別與發光二極體光源及影像 顯示裝置耦接。再者，該激發光源產生的激發光可以是紫外光或是雷射光。
在本發明的一實施例中，多波長光源內視鏡系統包括發光二極體光 源、控制單元、影像擷取裝置與影像顯示裝置。發光二極體光源用以產生 多種照射光，上述照射光的多波長範圍互不相同，通過照明待觀測物質。 控制單元耦接發光二極體光源，用以控制各種照射光的光量。影像擷取裝 置耦接控制單元，用以拍攝待觀測物質。影像顯示裝置耦接控制單元，用 以顯示待觀測物質成像。其中，控制單元可通過單獨調整前述裝置的三畫 素白平衡達成內視鏡系統的最佳三畫素白平衡或可搭配性調整任意兩個 前述裝置的三畫素白平衡以達成內視鏡系統的最佳三畫素白平衡，並且影 像擷取裝置亦分別與發光二極體光源及影像顯示裝置耦接。
本發明通過分別調整發光二極體光源、影像擷取裝置或影像顯示裝置 各別的三畫素(R/G/B)白平衡以調整輔助診斷的多波長光源內視鏡系統的 三畫素白平衡。因此，可提升內視鏡系統的影像擷取裝置所擷取的影像質為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉幾個實施例， 並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖1是現有利用藍光搭配黃色螢光粉所產生的白光光譜與能量示意
圖2是依照本發明的第一實施例的一種具有輔助診斷的發光二極體光 源的內視鏡系統的示意圖3是依照本發明的第一實施例的一種照明光的光譜與能量的示意
圖4是依照本發明的第一實施例的一種具有輔助診斷的多個發光二極 管光源的內視鏡系統的示意圖5是依照本發明的第二實施例的一種發光二極體光源的內視鏡系統 的示意圖。
主要組件符號說明
Cl:藍光的光譜與能量的曲線 C2:黃色螢光的光譜與能量的曲線
C3:紅色光的光譜與能量的曲線 C4:綠色光的光譜與能量的曲線 C5:藍色光的光譜與能量的曲線 2、 3:內視鏡系統
21、 31:發光二極體光源
22、 32:控制單元
23、 33:影像擷取裝置
24、 34:影像顯示裝置411、 511:紅光發光二極體
412、 512:綠光發光二極體
413、 513:藍光發光二極體
514:激發光源
451、 551:照明光
452、 552:反射光 553:激發光
具體實施例方式
本發明的第一實施例利用一發光二極體光源，其可包括紅色、綠色、 藍色的發光二極體分別發出不同波長範圍的光，並通過調整各發光二極體 的發光強度來調整照明光的組成成分，通過改善現有照明裝置色彩演色性 不佳的問題。其中，該發光二極體光源更可為具有紅色、綠色、藍色的發 光二極體光源與激發光形成的發光二極體組合體，該發光二極體光源系耦 接於控制單元。以下則配合圖式作更進一步的說明。
第一實施例
圖2是依照本發明的第一實施例的一種發光二極體光源的內視鏡系統 的示意圖。圖3是依照本發明的第一實施例的一種照明光的光譜與能量的 示意圖。圖4是依照本發明的第一實施例的一種具有輔助診斷的多個發光 二極體光源的內視鏡系統的示意圖。請合併參照圖2、圖3與圖4，內視 鏡系統2至少包括了發光二極體光源21、控制單元22、影像擷取裝置23 與影像顯示裝置24。發光二極體光源21可包括多個發光二極體(Light Emitting Diode，簡稱LED),如圖4所示。多個LED用以產生多種照射光， 所述照射光其波長範圍互不相同。在本實施例中，多個LED將以紅色LED 411、綠色LED 412與藍色LED 413為例進行說明。紅色LED 411、綠色 LED 412與藍色LED 413分別用以產生紅色光、綠色光與藍色光，其光譜與能量的曲線如為圖3中的曲線C3、 C4、 C5。由於紅光、綠光與藍光為光 的三原色，因此LED 411、 412、 413所產生的光可以不同比例，而產生不 同組成的照明光451，通過照明待觀測物質，待觀測物質例如可以為組織 或器官…等等。
由於人的視覺系統會對光進行混色。因此隨著照明光451的組成成分 的改變，對人來說照明光451會呈現不同的顏色。同理，照明光451照射 在待觀測物質的後，反射光452的組成成分亦會隨的改變，進而使人感覺 到待觀測物質的顏色變化。
另一方面，控制單元22耦接LED411、 412、 413，用以控制LED411、 412、 413所發出的的紅色光量、綠色光量與藍色光量。換言之，控制單元 22可調整照明光451的組成成分。如此一來，熟習本領域技術者則可依據 待觀測物質的顏色而調整照明光451的各顏色成分的光強度，通過提升色 彩演色性，使待觀測物質能呈現出最真實的顏色。
在影像顯示裝置24所產生的影像中，例如會見到微血管組織。由於 微血管組織偏紅色，因此可透過控制單元22加強照明光451的紅色光， 減低照明光451的綠色光與藍色光，如此一來反射光452的紅色光成分則 會增加，綠色光與藍色光成分則會減少。此作法不但可使微血管組織更加 地清晰，亦可使微血管組織表現出原有的顏色。故影像擷取裝置所拍攝的 影像質量也會隨的上升。又例如，利用影像擷取裝置23拍攝動靜脈血管 時，由於動脈血管中的帶氧血與靜脈血管中的脫氧血，其顏色分別偏向紅 色與藍色，因此在拍攝動靜脈血管時，可透過控制單元22加強照明光451 的紅色光與藍色光，減低照明光451的綠色光，如此一來則可增加影像的 對比。
另外，上述實施例中，多個LED雖僅以LED411、 412、 413為例，但 在其它實施例中，亦可用不同數量或是不同顏色的LED實施的，本發明並 不以此為限。
9值得一提的是，雖然上述實施例中已經對輔助診斷的多波長光源內視 鏡系統描繪出了一個可能的型態，但所屬技術領域中具有通常知識者應當 知道，各廠商對於輔助診斷的多波長光源內視鏡系統的設計都不一樣。因 此本發明的應用當不限制於此種可能的型態。以下再舉幾個實施例，以使 熟習本領域技術者能更進一步了解本發明的發明精神。
第二實施例
圖5是依照本發明的第二實施例的一種發光二極體光源的內視鏡系統 的示意圖。請參照圖5，內視鏡系統3至少包括了發光二極體光源31 (未
繪示)、控制單元32、影像擷取裝置33與影像顯示裝置34。發光二極體 光源31包括了 LED511 513與激發光源514。在本實施例中激發光源514 以紫外線、雷射光源為例，但在其它實施例中，激發光源514亦可以是水 銀系紫外線燈。簡單的說，內視鏡系統3透過控制單元32，不但可控制 LED 511、 512、 513產生照明光551，更可以獨立控制激發光源514產生 激發光553。激發光源514可以是紫外光或是雷射光，其波長例如可以是 介於395nm 415nm。故發光二極體光源31不但可用以照明，更可以用以 激發光感物質。舉例來說，激發光553可應用於光動力醫學的診斷或治療， 其中，照明光551與激發光553照射在待觀測物質的後，於反射光552的 組成成分亦會隨的改變，其中該反射光552包含有源自照明光551所產生 的反射光以及由激發光553所產生的螢光。
值得注意的是，在LED511 513或激發光源514的照射範圍內更可配 置螢光物質(未繪示)，通過改變照明光551的光譜範圍。 一般來說，當 螢光物質經入射光(例如是照明光551或激發光553)照射之後，螢光物 質會吸收光能而進入激發態，並且立即從激發態跳回基態，在此同時螢光 物質會發出比入射光的波長要來得長的螢光。 一般而言，螢光的波長在可 見光波段。由於螢光的光譜有別於LED511 513的光譜，因此在照明光551 的組成加入了螢光，可使照明光551的光譜範圍變得更廣，通過改善色彩演色性不佳的問題。(注本說明書所稱的螢光泛指螢光與磷光。)
本發明所揭露的多波長光源內視鏡系統亦可在發光二極體光源21、31
亮度與色彩比例均固定的條件下，透過調整影像擷取裝置23、 33與影像 顯示裝置24、 34同樣可取得相同的待觀測物質成像，以提供醫學上診療 用途使用。透過控制單元22、 32可控制影像擷取裝置23、 33拍攝待觀測 物質。影像擷取裝置23、 33的感光組件可以用電荷耦合組件(Charge Coupled Device,簡稱CCD)或互補式金屬氧化物半導體(Complementary Metal Oxide Semiconductor,簡稱CMOS)來實施的。進一步來說，利用 控制單元22、 32控制照明光451、 551的組合成分，可調整影像擷取裝置 23、 33所拍攝影像的色溫或白平衡，或是利用控制單元22、 33來控制影 像顯示裝置24、 34的顯示設定，亦可達成待觀測物質成像。該控制單元 22、 32可單獨或分別控制發光二極體光源21、 31、影像擷取裝置23、 33 與影像顯示裝置24、 34，均可取得待觀測物質成像，並且該待觀測物質可 為組織或器官。
綜上所述，本發明利用發光二極體光源發出不同波長範圍的光，並通 過調整各發光二極體的發光強度來調整照明光的光譜或透過調整影像擷 取裝置與影像顯示裝置，同樣可取得相同的待觀測物質成像。因此可改善 現有內視鏡系統對於色彩演色性不佳的問題。
雖然本發明已以幾個實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任 何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當 可作些許的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍 所界定者為準。
權利要求
1. 一種輔助診斷的多波長光源內視鏡系統，其特徵在於包括一控制單元，用以調整該輔助診斷的多波長光源內視鏡系統的三畫素(R/G/B)白平衡；一發光二極體光源，耦接該控制單元，用以產生光源，以照明一待觀測物質；一影像擷取裝置，分別耦接該發光二極體光源與該控制單元，用以拍攝該待觀測物質；以及一影像顯示裝置，分別耦接該影像擷取裝置與該控制單元，用以顯示該待觀測物質影像；其中，該控制單元通過分別調整發光二極體光源、該影像擷取裝置或該影像顯示裝置各別的三畫素R/G/B白平衡以調整該輔助診斷的多波長光源內視鏡系統的三畫素白平衡。
2. 如權利要求1所述的內視鏡系統，其特徵在於，該發光二極體光源，至少包括一紅色發光二極體，耦接該控制單元，用以產生一紅色光； 一綠色發光二極體，耦接該控制單元，用以產生一綠色光；以及 一藍色發光二極體，耦接該控制單元，用以產生一藍色光。
3. 如權利要求1所述的內視鏡系統，其特徵在於包括 一螢光物質，配置於該發光二極體光源的照射範圍中，用以吸收該些照明光的能量，通過產生一螢光，進而照明該待觀測物質。
4. 如權利要求1所述的內視鏡系統，其特徵在於，該發光二極體光源 包括一激發光源，耦接該控制單元，用以產生一激發光，其中該控制單元 可控制該激發光的光量。
5. 如權利要求4所述的內視鏡系統，其特徵在於包括 一螢光物質，配置於該激發光源的照射範圍中，用以吸收該激發光的能量，通過產生一螢光，進而照明該待觀測物質。
6. 如權利要求4所述的內視鏡系統，其特徵在於，該激發光包括紫外光或雷射。
7. 如權利要求4所述的內視鏡系統，其特徵在於，該激發光源為紫外線雷射光源或水銀系紫外線燈。
8. 如權利要求1所述的內視鏡系統，其特徵在於，該待觀測物質為組織或器官。
9. 如權利要求3所述的內視鏡系統，其中該螢光物質可為螢光粉。
10. 如權利要求1所述的內視鏡系統，其特徵在於，該發光二極體光源，至少包括多個發光二極體光源，耦接該控制單元，每一個發光二極體光源系用 以產生兩種或兩種以上單色光。
11. 如權利要求10所述的內視鏡系統，其特徵在於，該兩種以上單色光為紅色光、藍色光或綠色光的搭配組合。
12. 如權利要求1所述的內視鏡系統，其特徵在於，該發光二極體光源，至少包括單一發光二極體光源，耦接該控制單元，用以產生四單色光。
13. 如權利要求12所述的內視鏡系統，其特徵在於，該四單色光包括紅色光、藍色光、綠色光與激發光的組合。
14. 如權利要求13所述的內視鏡系統，其特徵在於，該激發光包括紫 外光或雷射。
全文摘要
本發明一種輔助診斷的多波長光源內視鏡系統，具有輔助診斷的發光二極體光源、影像擷取裝置、控制單元與影像顯示裝置。上述的發光二極體光源用以產生多種照射光，各種照射光的波長範圍互不相同，以照明待觀測物質。控制單元分別耦接上述的發光二極體光源、影像擷取裝置與影像顯示裝置，用以控制內視鏡系統三畫素的白平衡，並且影像擷取裝置亦分別與發光二極體光源及影像顯示裝置耦接。因此可改善增加內視鏡系統的亮度、解析度或靈敏度。
文檔編號A61B1/06GK101449961SQ20071019694
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月6日 優先權日2007年12月6日
發明者包又菘, 徐智鵬, 林久淵 申請人:碩頡科技股份有限公司