拡散赤外光線を利用したイメージング・システム
【課題】拡散赤外光線を利用した、皮下脂肪下血管のイメージング・システムの提供。
【解決手段】イメージング・システムは赤外光線で組織を照明することで、皮下血管の視認性を向上させ、反射された赤外光線に基づいて体組織および皮下血管のビデオ・イメージを作製する。本システムには、赤外光線を発生させる赤外光線源および赤外光線を拡散するための構造体が含まれている。拡散構造体には、光を拡散させる拡散素材から成る層が、一つもしくはそれ以上含まれている。システムには、更に、体組織から反射された赤外光線を受光し、反射された赤外光線に基づいて体組織のビデオ・イメージを作製するビデオ・イメージング・デバイスが含まれている。
【解決手段】イメージング・システムは赤外光線で組織を照明することで、皮下血管の視認性を向上させ、反射された赤外光線に基づいて体組織および皮下血管のビデオ・イメージを作製する。本システムには、赤外光線を発生させる赤外光線源および赤外光線を拡散するための構造体が含まれている。拡散構造体には、光を拡散させる拡散素材から成る層が、一つもしくはそれ以上含まれている。システムには、更に、体組織から反射された赤外光線を受光し、反射された赤外光線に基づいて体組織のビデオ・イメージを作製するビデオ・イメージング・デバイスが含まれている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に拡散赤外光線の発生に関する。更に詳しく述べると、本発明は、拡散赤外光線で対象物体を照らし、反射された赤外光線に基づいて対象物体のビデオ・イメージを作製する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医学的処置および治療によっては、医療従事者が、患者の腕あるいは他の外肢中の血管の位置を特定しなければならないような場合がある。これは特に、皮下脂肪の奥深くに血管が位置している場合、困難な作業である。このような場合、そういった血管を見つけるように設計された以前のイメージング・システムでは十分でなかった。
【０００３】
よって、皮下血管と周囲の組織との間の視覚的コントラストを高めるようなシステムが必要とされている。
【特許文献１】米国出願特許 １０／３８６２４９
【特許文献２】米国特許 ５９６９７５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のような、そして他の理由から、患者のような対象物体に拡散光を当て、皮下血管の視認性を高めるような装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一つの実施形態において、装置は光放射源を含んでいる。各光放射源は、対象物体に向かって進行する波長を有する赤外光線を放射することが出来る。電源はアレイに対して電力を提供し、電源（ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ）が与えられると、アレイは赤外光線を放射することが出来る。装置は、更に、一つ以上の拡散段階（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｓｔａｇｅ）を有する拡散構造体を含んでいる。各拡散段階は、アレイから放射された赤外光線に対して、光が拡散構造体を通過する際に、拡散のレベルを規定する。
【０００６】
他の実施形態において、装置は対象物体に対して拡散光を提供する、というように開示されている。装置は光放射源のアレイを含んでおり、各光源は、対象物体に向かって進行する波長を有する赤外光線を放射する。電源は、アレイに対して電力を提供する。装置は、更に、アレイから放射された赤外光線に対して様々な拡散のレベルを規定するような拡散構造体を含んでいる。拡散構造体は、アレイに隣接して配置された第一拡散層を含んでいる。第一拡散層は、アレイによって放射された光に対して、拡散の第一レベルを規定する。第二拡散層は、第一拡散層とは間隔を置いて配置されており、アレイによって放射された光に対して拡散の第二レベルを規定する。偏光子も含まれており、アレイによって放射された光を偏光する。
【０００７】
また別の実施形態において、対象物体に対して拡散光を提供する装置が開示されている。装置は、対象物体に向かって進行する赤外光線を放射する光源を含んでいる。第一拡散面を有する第一拡散層は、光源からの光を遮り、光源によって放射された赤外光線に対して拡散の第一量を規定する。装置は、対象物体から反射された光を受光するビデオ・イメージング・デバイスを含んでいる。ビデオ・イメージング・デバイスは、反射光に基づいて、対象物体のビデオ・イメージを作製することが出来る。
【０００８】
更に別の実施形態では、対象物体に対して拡散光を提供する装置が開示されている。ライト・エミッティング・ダイオード（ＬＥＤ）のグループが、セレクト・パターンに配置され、ＬＥＤ面を確定している。各ＬＥＤは、対象物体に向かって進行する赤外光線を放射する放射面、およびＬＥＤに対して電気的信号を提供する電気的入力を有している。装置は、制御回路を含んでおり、ＬＥＤの選択されたグループ内にある一つもしくはそれ以上のＬＥＤを活性化する制御信号を提供する。拡散構造体は、一つもしくはそれ以上のＬＥＤから放射された赤外光線を遮り、そして拡散するように配置されている。
【発明の効果】
【０００９】
ここで述べられている発明を利用することで、白色光もしくは非拡散赤外光の下では観察するのが困難であった若しくは不可能であった皮下血管を、容易に、ビデオ・イメージとして観察することができ、皮下血管は、明るい背景である周囲の組織（ｆｌｅｓｈ）に対して、より暗い線として映し出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
皮膚およびその他の体組織のいくつかは、波長がおよそ７００〜９００ｎｍの近赤外領域における赤外光線を反射するが、一方で、血液はこの領域の放射を吸収する。このように、赤外光線照明下で得られた体組織のビデオ・イメージでは、血管は周辺組織の明るい背景に対して、暗い線として現れる。しかし、皮下脂肪の反射特性のために、直接照明つまり殆んど一方向から到達する光で照明しても、そういった分厚い脂肪下に存在する血管を観察するのは、困難である若しくは不可能である。
【００１１】
発明者が気付いたことは、分厚い皮下脂肪を有する体組織領域を、高拡散赤外光線の照明下で、近赤外領域の光でイメージングすると、赤外光線の直接照明下で組織を観察したときよりも、血管と周辺組織のコントラストが高くなる、ということである。本発明は、実施の特別な原理によって制限されるべきではないが、皮下脂肪によって反射された拡散赤外光線の多くは、観察方向から逸れてしまうようである。このように、高拡散赤外光線で組織を照明すると、血管と周辺組織間の視覚的コントラストが希望通りに得られる。
【００１２】
図１に示されているのは、イメージング・システム２であって、前記イメージング・システムは、高拡散赤外光線を用いて体組織などの対象物体３２を照明し、対象物体３２から反射された赤外光線に基づいて、対象物体３２のビデオ・イメージを作製する。ここで詳細に述べるように、対象物体３２が体組織である場合、分厚い皮下脂肪に覆われた組織中に存在する血管を、システム２によって作製されたビデオ・イメージにおいて明確に確認することが出来る。
【００１３】
イメージング・システム２は、照明装置１０を含んでおり、前記照明装置は、赤外光線を用いて、多数の異なった方向から対象物体３２を照明する。装置１０は、多数の赤外光線供給器１０ａ‐１０ｆを含んでおり、それぞれが異なった照明方向から対象物体３２に対して赤外光線を提供している。各光供給器１０ａ‐１０ｆからの赤外光線の到達方向は、図１の光線４ａ‐４ｆで表されている。図１に示されているように、赤外光線の到達方向は、対象物体３２の表面に対して垂直もしくはほぼ垂直から、対象物体３２の表面に対して平行もしくはほぼ平行の範囲内である。赤外照明は非常に広い照明方向に渡って対象物体３２に到達してくるため、赤外照明は非常に拡散している。
【００１４】
後により詳細に述べるように、光供給器１０ａ‐１０ｆは、好適には対象物体３２に向かって単一光源から光を放つような光反射面である。他の実施形態では、光供給器１０ａ‐１０ｆは、個別の光源であるか、若しくは光源と反射板の組み合わせである。
【００１５】
イメージング・システムは、また、ビデオカメラなどのイメージング・デバイス３８を含んでおり、対象物体３２を観察することが出来る。イメージング・デバイス３８は、図１に矢印６によって示されている観察方向から対象物体３２を観察できる。イメージング・デバイス３８は、対象物体３２から反射された拡散赤外光線を受光し、反射された赤外光線に基づいて対象物体３２の電気的ビデオ・イメージを作製する。
【００１６】
図２ａおよび図２ｂには、照明装置１０の好適な実施例が示されている。図３には、図２ａおよび図２ｂで示されている断面Ａ−Ａに於ける装置１０の断面図を示している。装置１０は、好適には光源１２を含んでおり、前記光源は、光拡散構造体１４の一端に光を放射する。光拡散構造体１４は、反射性の内面を有する細長い外囲い部１６を含んでいる。好適には、細長い外囲い部１６の内面は白色である。または、前記反射面は、鏡面もしくは白色と鏡面の組み合わせである。光源１２に対向した光拡散構造体１４の端部は、中空の光誘導路部２２である。以下により詳細に述べるように、光誘導路部２２は、拡散光に対して出力開口部として作用する。
【００１７】
細長い外囲い部１６には第一区画および第二区画、１６ａおよび１６ｂがあり、それぞれ大端部と小端部を有する。好適には、第一区画および第二区画、１６ａおよび１６ｂはほぼピラミッド型をしており、それぞれが４つの台形面を有している。好適な実施形態では、区画１６ａおよび１６ｂの４つの台形面は同一で、区画１６ａおよび１６ｂの各端部は、正方形型の開口部を形成している。図２ａおよび図２に示しているように、第一および第二区画、１６ａおよび１６ｂの大端部は、結合して囲い部１６を形成している。
【００１８】
第一区画１６ａの小端部は、入力開口部１８であり、区画１６ａの４つの台形面の４つの短辺で形成されている。光源１２は、好適には、入力開口部１８で第一区画１６ａの小端部に結合している。このように、光源１２によって生成された光は、入力開口部１８で細長い囲い部１６に入り、そして囲い部１６の内面を照明する。
【００１９】
第二区画１６ｂの小端部は、区画１６ｂの４つの台形面の４つの短側部で形成される出力開口部２０である。出力開口部２０は、中空の光誘導路部２２の一端と結合している。光誘導路部２２は、好適には、囲い部１６の内面と同様に、白色の反射性内面を有している。
【００２０】
装置１０も、また、細長い内部反射装置部２４を有しており、前記反射板は、外囲い部１６の内部に配置されており、好適には、外囲い部１６と同軸を有している。明確なのは、図２ｂに示されているように、内部反射装置部２４は外囲い部１６から離れて設置されている、ということである。好適な実施形態において、内部反射装置部２４は、方形管状部２４ａから形成されており、前記方形管状部は、ピラミッド型部２４ｂの方形底面部に結合している。好適には、ピラミッド型部２４ｂは、先端に向かって先細りしている４つの側部を有している。図３に示しているように、ピラミッド型部２４ｂの先端は、外囲い部１６の入力開口部１８の近傍に位置している。内部反射装置部２４の外面は、外囲い部１６の内面と同様に、反射性のある白色になっている。
【００２１】
構造体１４の光拡散特性は、図３を参照すると最もよく理解できる。光源１２の内部にはランプ２６が在り、前記ランプは、ギルウェイ（Ｇｉｌｗａｙ）製のクォーツ‐ハロゲン・バルブおよび金板反射板で出来ており、部品番号はＬ５１７Ａ‐Ｇである。電圧を加えると、白色光のように電磁放射を発生する。
【００２２】
本明細書の目的として、ランプ２６は、例示的な光線２８および３０に示されるような、多方向に光を放射する点光源と考えても良い。図３に示されているように、光線２８は、外囲い部１６の区画１６ｂの内面から反射してくる。光線２８は、それから、出力開口部２０から出力され、光誘導路部２２に入り、そして、光誘導路部２２の内面から何度も反射された後、出口開口部２３から放射される。光線２８とは異なった角度で光源１２から放射された光線３０は、内部反射装置部２４で反射される。光線３０は、それから、外囲い部１６の区画１６ｂの内面で反射され、そして、出力開口部２０から出力され、光誘導路部２２に入る。光誘導路部２２の内面で何度も反射された後、光線３０も又、出口開口部２３から放射されるが、光線２８とは異なった角度で放射される。
【００２３】
対象物体３２が出口開口部２３近辺に置かれると、光線２８および３０は異なった角度から対象物体３２に到達する。光源１２から放射された光は、内部反射装置部２４および外囲い部１６の内面に達し、様々な角度で反射される無数の光線として表されるのは明らかである。このように、出口開口部２３から放射された光は、様々な角度から対象物体３２に達するので、非常に拡散された光となる。これらの光線の到達角度は、出口開口部２３の水平面に対して、ほぼ直角からほぼ平行の範囲内にある。拡散構造体１４は三次元構造体なので、図３に示された面に対して直角であるように、外囲い部１６および内部反射装置部２４の他の面から反射される光も存在することは明らかである。それ故、照明装置１０の出口開口部２３で放射された光は非常に拡散されており、あたかもいくつもの異なった光源から生成されたかのようである。
【００２４】
外囲い部１６の反射内面および内部反射装置部２４の反射外面の配置により、拡散構造体１４は、ランプ２６から放射された光を効率的に出口開口部２３に移動させることが出来る。このようにランプ２６によって提供された光の大部分は対象物体３２に到達し、無駄になる光エネルギーは殆んど存在しない。
【００２５】
以下により詳細に説明するように、照明装置１０は、医療用イメージング目的の拡散光を提供するのにも用いることが出来る。しかし、本発明の範囲は医療目的の使用のみに制限されるものではないことを明らかにしておきたい。装置１０は、一般的な写真技術に対しても、拡散光源として使用することが可能である。
【００２６】
本発明の好適な実施形態に於いて、図３に示しているように、光源１２には、ランプ２６と外囲い部１６の入力開口部１８の間に冷却ミラー３４が設置されている。冷却ミラー３４は、選択された赤外領域外の波長を有するほぼ全ての光を反射する。好適には、選択された波長領域は、およそ７００〜１０００ｎｍである。冷却ミラー３４と入力開口部１８の間で、冷却ミラー３４のすぐ近傍に設置された赤外光線透過フィルタ３６は、選択された赤外領域内の波長を有する光を透過する一方で、選択領域外の波長を有する光を更に減衰させる。このように、冷却ミラー３４とフィルタ３６を透過して外囲い部１６に達する光は、選択された赤外領域内の波長を有する赤外光線である。
【００２７】
光源１２が赤外光線を生成するように配列する方法が他にも在る、ということを明らかにしておかなければならない。例えば、光源１２は赤外ライト・エミッティング・ダイオード（ＬＥＤ）もしくは赤外ＬＥＤのアレイで構成されても良い。このように、図３に示されたまたは上で述べられた光源１２の構成は、単に好適な実施形態の一つであり、本発明は、光源１２の如何なる特別な構成に対しても制限を与えるものではない。
【００２８】
図４は、照明装置１０の好適な実施形態の寸法を示している。図４に示しているように、光拡散構造体１４の全体長さは、およそ３４．８２インチである。外囲い部１６の第一および第二区画、１６ａおよび１６ｂの接合部での高さおよび幅は、１０．０４インチである。光誘導路部２２の好適な長さは、およそ１４．００インチであり、そしてその高さおよび幅は、およそ５．０８インチである。好適には、内部反射装置部２４の全体長さは、およそ１５．８６インチである。内部反射装置部２４の管状部２４ａの好適な長さは、およそ７．９３インチである。管状部２４ａの高さおよび幅は、およそ３．５インチである。光源１２の高さおよび幅は、およそ２．１１インチである。
【００２９】
図４に示されているように、本発明の好適な実施形態には、ビデオ・イメージング・デバイス３８と連結されて、対象物体３２から反射された拡散光に基づいて対象物体３２のビデオ・イメージを作製するためのレンズ４０が含まれている。好適には、本実施形態のイメージング・デバイス３８は、コフ（Ｃｏｈｕ）製のチャージ・カップルド・デバイス（ＣＣＤ）ビデオカメラ３８、モデルナンバー６３１５２００１００００である。本好適な実施形態のレンズ４０は、アンジェニックス（Ａｎｇｅｎｉｅｕｘ）製の動画用カメラレンズ２５ｍｍ、ｆ‐０．９５である。
【００３０】
好適な実施形態のカメラ３８とレンズ４０は、内部反射装置部２４の管状部２４ａ内に設置されている。図４に示されているように、管状部２４ａの開口端はカメラ３８とレンズ４０が設置されている方向を向いた開口部を形成している。このように、中空の光誘導路部２２は、カメラ３８の視野のほぼ中央に位置している。このように、カメラ３８は、対象物体３２から反射された光を受光するが、前記反射された光は、光誘導路部２２に入り、囲い部１６を通り、そして管状部２４ａの開口部に入る。
【００３１】
図４に示されているように、本発明の好適な実施形態には、管状部２４ａの開口端部に設置された赤外透過フィルタ４２が含まれている。このフィルタ４２は、対象物体３２から反射された光および囲い部１６に入ってしまうような光を受光し、およそ７００〜１０００ｎｍの赤外領域外の波長を有する光をほぼ全て消し去ってしまう。好適な実施形態に於いて、フィルタ４２は、およそ８００〜８５０ｎｍの選択された赤外領域外の波長を有する光を殆んど消し去ってしまう。このように、フィルタ４２を通り、レンズ４０に入る光は、選択された波長領域内の赤外光線である。それ故、カメラ３８が受光する赤外光線は、照明装置１０を起源とし、対象物体３２で反射された光が主である。
【００３２】
対象物体３２から反射された光に基づいて、カメラ３８は電気的ビデオ信号の形式で対象物体３２のビデオ・イメージを作製する。図５に示されているように、ビデオ信号は、好適には、デジビジョン（ＤｉｇｉＶｉｓｉｏｎ）製の基板、モデルナンバーＩＣＥ‐３０００のような画像強調基板４４に送られる。基板４４は、カメラ３８からのビデオ信号に基づいてビデオ・イメージ信号を強調する。強調されたビデオ・イメージ信号は、ミロ（Ｍｉｒｏ）製モデル２０‐ＴＤＬｉｖｅカードなどの、ビデオ・キャプチャーおよびディスプレイ・カード４６に送られる。カード４６は、デジタル記憶装置上にデジタル・フォーマット形式で保存されるイメージ信号からイメージを取り出す。カード４６は、また、ビデオモニタ４８上にリアルタイムでイメージを表示するようにビデオ・イメージ信号の書式を設定する。
【００３３】
明確にしておかなければならないことは、照明装置１０は、本発明に係る拡散赤外光線を生成するのに他の方法を利用しても良い、ということである。例えば、図１の光供給器１０ａ‐１０ｆはリング‐ライト・ストロボ・ライトを用いて実施しても良い。その他にも、ＬＥＤの環状アレイを用いて、対象物体３２の表面近くに設置したプラスチック製の移送拡散器を照明しても良い。後者の実施形態では、光供給器１０ａ‐１０ｆは、アレイ内の各ＬＥＤに対応する。
【００３４】
図６ａおよび図６ｂに示されている本発明の他の実施形態に於いて、イメージング・システム２は、ビデオ・プロジェクタ５０を含んでおり、対象物体３２を照明することで対象物体３２のイメージを用いて、対象物体３２の明部と暗部の視覚的コントラストを高めることが出来るようになっている。ＣＯＮＴＲＡＳＴ ＥＮＨＡＮＣＩＮＧ ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＯＲと題された米国特許５９６９７５４で述べられているように、リファレンスとしてその内容をここに取り入れると、対象の特徴が観察者に対して視覚的に強調されるのは、対象の投影された可視光イメージの特徴と対応する対象の特徴とが重なり合った時である。重なり合った可視光イメージは、対象の明らかな特徴を映し出し、暗部はそのままで、特徴だけをより際立たせる。
【００３５】
図６ａおよび図６ｂに示されている本発明の実施形態は、対象物体３２への拡散赤外光線（光線５２で表されている）を、以前に述べたのと同じ方法で表している。しかし、図６ａおよび図６ｂで示されている実施形態に於いて、照明光線の光路は折り重なっており、光誘導路部２２の出口開口部２３が、図１‐３で示されている出口開口部に対して９０度回転している。
【００３６】
図６ｂに示しているように、温熱ミラー５４のようなビーム・セパレータは、光拡散構造体１４の内部から出てくる赤外光線５２を受光し、そして赤外光線５２を光誘導路部２２へと反射し、対象物体３２に向かう。温熱ミラー５４もまた、対象物体３２の赤外光線イメージ（光線５６で表されている）を受光し、カメラ３８の方へ反射する。温熱ミラー５４は、プロジェクタ５０由来の可視光イメージ（光線５８で表されている）を受光し、光誘導路部２２へと移送し、対象物体３２へと向かう。
【００３７】
米国特許５９６９７５４でより詳細に説明されているように、ビデオカメラ３８からのビデオ出力信号は、プロジェクタ５０へのビデオ入力信号として提供される。ビデオ入力信号に基づいて、プロジェクタ５０は、対象物体３２の可視光イメージ５８を温熱ミラー５４に対して投影する。温熱ミラー５４は可視光イメージ５８を受け取り、対象物体３２へ向かうように光誘導路部２２へと移送する。カメラ３８によって検知された対象物体３２の赤外光線イメージ５６を用いて、プロジェクタ５０由来の投影された可視光イメージ５８を適切に調節することで、投影された可視光イメージ５８に於ける特徴は、対象物体３２の対応した特徴と重なり合うようになる。
【００３８】
対象物体３２が体組織で、本発明が体組織中の皮下血管を見つけるために用いられた場合、血管は投影された可視光イメージ５８内に暗い線として現れる。このように、可視光イメージ５８が体組織上に投影された場合、皮下血管は投影された可視光イメージ５８中の暗線の直下に存在する。このようにして、本発明により、患者にさほど不快感を抱かせずに、医療従事者は皮下血管を発見することが出来るようになる。
【００３９】
図７ａおよび図７ｂは、本発明をコントラスト向上照明器として用いた場合の他の実施形態を示している。図７ａ‐図７ｂの実施形態は、図６ａおよび図６ｂの実施形態と同じような方法で実施されている。しかし、図７ａ‐図７ｂの実施形態では、カメラ３８は光拡散構造体１４の外側に設置されている。カメラ３８を異なった位置に設置するために、図７ａ‐図７ｂでは温熱ミラー５４を図６ａ‐図６ｂでの位置に対して、時計の回転方向に９０度回転して設置している。そうしないと、温熱ミラー５４は先に述べた図６ａ‐図６ｂと同じ機能しか果たさない。また、カメラを異なった位置に設置するために、赤外光線透過フィルタ４２は光誘導路部２２の壁内に設置されている。反射パネル６０は、本実施形態で示されるように、光源１２からの光を更に光誘導路部２２に導き、出口開口部２３へと向かわせる。好適には、パネル６０は、対象物体３２、カメラ３８およびプロジェクタ５０の間に光が通り抜けることが出来るような開口部を一つ有した平坦な反射シートである。
【００４０】
比較的コンパクトで、非常に信頼性のあるイメージング・システム７０の好適な実施形態が図８‐図１１に示されている。イメージング・システム７０は、体組織やそのような対象物体７１を照明し、対象物体７１で反射された赤外光線に基づいて対象物体７１のビデオ・イメージを作製するのに最も好適な構成となっている。イメージング・システム７０は、好適には、システム７０のイメージングの主要点（ｉｍａｇｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅ）を含有するハウジング７２を含んでいる。
【００４１】
図８に示されているように、ハウジング７２は、好適には、ほぼ矩形である。ハウジング７２は、好適には、長さがおよそ３〜５インチで、幅はおよそ３と１／２インチである。当業者によって明らかになるであろうことは、イメージング・システム７０は様々な様態で構成され得るということ、そして本発明は、ここで述べられた特別な例や実施形態によって制限されるものでは無いということである。例えば、図８において、ハウジングはほぼ矩形であるように描写されているが、環状、多角形または他の形状でも良く、同様に大きさも適当に変化させて良い。
【００４２】
レンズ７５を有するビデオカメラ等のイメージング・デバイス７４、およびビデオ・プロセシング・コンポーネントがハウジング７２内に組み込まれている。イメージング・デバイス７４およびビデオ・プロセシング・コンポーネントは、対象物体７１由来の赤外光線を受光し、受光した赤外光線を加工処理する。イメージング・システム７４は、ここで述べたように、対象物体７１で反射され、受光された赤外光線に基づいて画像を作製する。図８および図９で示されているように、イメージング・デバイス７４は、更に以下で説明するように、好適には、据付壁７８の開口部７６内に据え付けられ、ハウジング内装７７内に延伸するレンズ７５を有している。より具体的にいうと、カメラ７４は、好適には、ハウジング７２の中央に対称的に取り付けられている。カメラを対称的な位置に取り付けることによって、カメラが受光する光量が最も多くなり、システム７０によって作製したイメージを強調することが出来、そのことによって、体組織中の皮下脂肪下に存在する血管を強調することが出来る。
【００４３】
ハウジング７２は、最も好適には、拡散光をシステム７０から対象物体７１へ移送する様々な構成要素を含有している。矢印８０はシステム７０によって移送された拡散光を表している。矢印８２は対象物体７１で反射された光を表している。図９に示されているように、図８の分断線Ａ−Ａに沿って矢印の方向を見てみると、壁７８には多数の赤外ライト・エミッティング・ダイオード（ＬＥＤ）８４がＬＥＤアレイ８５内に配置され、赤外光を放射するようになっている。ＬＥＤアレイ８５は、レファレンス（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）のＬＥＤ面を確定している。電圧を加えると、各ＬＥＤ８４は、好適には、波長およそ７４０ｎｍの光を放射する。好適な実施形態では、各ＬＥＤ８４は、オーストリアのロイスナー・レーザーテクニック（Ｒｏｉｔｈｎｅｒ Ｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｉｋ）社製、モデルナンバーＥＬＤ‐７４０‐５２４である。
【００４４】
図１０に示しているように、また好適な実施形態によれば、ＬＥＤ８４は、壁７８に隣接した回路基板８６上に取り付けられている。図９に示しているように、最も好適なのは、イメージング・システム７４に関して同心円状にＬＥＤ８４の８つのグループ９２、９４が配置されたものである。同心円状にＬＥＤを配置すると、システム７０からの拡散光の拡散と移送が最大になる。ＬＥＤ８４の各グループ９２，９４が少なくとも１０個のＬＥＤ８４を有するのが好ましい。しかし、システム７０は、システム７０の利用法に応じて、各グループ内のＬＥＤの数を多くしたり少なくしたり出来る。さらに、システム７０は、ＬＥＤアレイ８５内のＬＥＤのグループ数を多くしたり少なくしたりすることも出来る。
【００４５】
続けて図９を参照すると、ＬＥＤ８４の４つのグループ９２が、ＬＥＤアレイ８５のコーナー領域９６に位置している。最も好適には、少なくとも１５個のＬＥＤ８４がＬＥＤアレイ８５の各コーナー領域９６に配置されている。好適には、ＬＥＤ８４の４つのグループ９４は、ＬＥＤアレイ８５の横領域９８に配置されている。各横領域９８は、実質的にコーナー領域９４の間に配置されている。最も好適には、少なくとも１０個のＬＥＤ８４が、ＬＥＤアレイ８５の各横領域９８内に配置されている。
【００４６】
上で述べたように、ＬＥＤアレイ８５は、最も好適には、回路基板８６上に配置されている。制御システム９０と共に、回路基板８６は制御基板を備えており、前記制御基板は、各グループもしくはＬＥＤアレイ８５内に存在するＬＥＤ８４のグループ９２，９４内の１つ若しくはそれ以上のＬＥＤ８４の活性をコントロールする。図１１のブロック図に示しているように、マイクロプロセッサー或いは同様のコントロール・デバイスといった動力源８８および制御システム９０は、回路基板８６と電気的に接続されている。明確なのは、制御システム９０を使わなくてもＬＥＤをコントロールすることが出来る、ということ、つまり、動力源８８のスイッチの“ｏｎ”“ｏｆｆ”でＬＥＤアレイ８５を活性にしたり不活性にしたり出来る、ということである。パルス変調技術を動力源８８と共に使用することで、ここではＬＥＤ“ｏｆｆ”と相対的にＬＥＤ“ｏｎ”として定義しているが、好適なデューティ・サイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）に応じて、ＬＥＤアレイ８５内の１つ若しくはそれ以上のＬＥＤ８４を活性にしたり不活性にしたり出来る、ということも明らかであろう。
【００４７】
図１１のブロック図に示しているように、イメージング・システム７０の好適な実施形態に於いて、ＬＥＤアレイ８５は、回路基板８６を介して動力源８８および制御システム９０と電気的に接続されている。制御システム９０には、ＬＥＤアレイ８５をコントロールして、放射した赤外光線が対象物体に向かって進行するようにする、という制御特性がある。ここで説明したように、制御システム９０は、ＬＥＤアレイ８５の１つ若しくは複数のグループ内に存在する１つ若しくはそれ以上のＬＥＤ８４を使用可能にして、連続的に若しくは断続的に光を放射することが出来る。つまり、１つ若しくは複数のＬＥＤ８４が選択され、対象物体７１に向かって進行する赤外光線が断続的に若しくは連続的に放射されるようにコントロールされる。このように、システム７０は、ＬＥＤ８４および／またはＬＥＤのグループ９２，９４の様々な順列と組み合わせによって、赤外光線がＬＥＤアレイから移送されるように構成することが出来る。
【００４８】
さて、図１０を参照すると、第一拡散層１００は、ＬＥＤアレイ８５内のＬＥＤ８４の放射面１０２に隣接している。好適な実施形態によると、第一拡散層１００は、よく知られた粘着剤を使用して、ＬＥＤアレイ８５の放射面１０２上に接合されている。第一拡散層１００は、最も好適には、ホログラフィック２０度拡散器（ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｔｗｅｎｔｙ ｄｅｇｒｅｅ ｄｉｆｆｕｓｅｒ）で、カリフォルニア、トランスのフィジカル・オプティック・コーポレーション製の認識コードＬＳＤ２０ＰＣ１０‐Ｆ１０ｘ１０／ＰＳＡである。最も好適には、第一拡散層１００の長さは、およそ３と１／２インチで、幅はおよそ３と１／２インチ、そして厚さはおよそ０．１０インチである。ＬＥＤアレイ８５内の１つ若しくはそれ以上のＬＥＤ８４が活性化したら、第一拡散層１００は、ＬＥＤアレイ８５から放射された赤外光線を拡散し、そうすることで、放射された赤外光線に対する第一拡散量が規定される。
【００４９】
ハウジング７２の内面１０４を図１０に示す。最も好適には、内面１０４は、白色に塗られているか同様なもので、反射性コーティングが施されており、第一拡散層１００で既に拡散された光を反射し、更に拡散する。更に図１０を参照すると、第二拡散層１０６は、第一拡散層１００と距離ＬＤＤだけ離れて設けられている。最も好適には、第一および第二拡散層１００および１０６間の間隔ＬＤＤは、およそ３インチである。第二拡散層１０６は、最も好適には、上で説明した第一拡散層１００とよく似たまたは同じホログラフィック２０度拡散器である。第二拡散層１０６の好適な長さは、およそ３と１／２インチで、幅はおよそ３と１／２インチ、厚さはおよそ０．１０インチである。
【００５０】
第二拡散層１０６は、内面１０４から反射され、第一拡散層１００によって提供された既に拡散された光を更に拡散する。図８に示しているように、第一および第二拡散層はほぼ平坦である、つまり、層１００および１０６は何れも平坦面である。最も好適な実施形態によると、第一および第二拡散層、１００および１０６によって確定される面は、互いにほぼ平行である。拡散層１００，１０６が好適に平行平坦に配置されているおかげで、１つ若しくはそれ以上のＬＥＤ８４が使用可能になると、システム７０から放射される拡散光の量を定量化し、一定にすることが出来る。
【００５１】
引き続き図１０を参照すると、ＬＵＣＩＴＥのようなバッキング・マテリアル（ｂａｃｋｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）１０８が、第二拡散層１０６に隣接して設置されている。最も好適には、バッキング・マテリアルの厚さは、およそ０．１２５インチである。可視光偏光子（ｖｉｓｉｂｌｅ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）１１０は、バッキング・マテリアル１０８に隣接して設置されている。可視光偏光子１１０は、最も好適には、イリノイのヴァーノン・ヒル、Ｖｉｓｕａｌ Ｐｕｒｓｕｉｔｓ製、部品番号ＶＰ‐ＧＳ‐１２Ｕで、その厚さはおよそ０．０７５インチである。
【００５２】
このように、放射された光が、第一拡散層１００を通り、第一構成要素７２ａの内面１０４で反射され、第二拡散層１０６、バッキング・マテリアル１０８、および偏光子１１０を通ることで、システム７０は様々なレベルの拡散を作り出すことが出来る。このように、放射光が第一拡散層１００を通り抜けた後、拡散のレベルが決定する。他の拡散のレベルが決定されるのは、第一拡散層１００で既に拡散された光が、第一構成要素７２ａの内面１０４で反射されたときである。また、もう一つの拡散のレベルは、第二拡散層１０６を通過した後に決定する。
【００５３】
図８に示しているように、可視光偏光子１１０は、好適には、セントラル・ポーション（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｏｒｔｉｏｎ）１１２を有しており、最も好適には、直径およそ１インチの円形である。セントラル・ポーション１１２の形状は、最も好適には、カメラレンズ７５の形状や寸法と一致する。セントラル・ポーション１１２の偏光方向は、好適には、偏光子１１０の周辺領域１１４の偏光に対して、およそ９０度回転しているのが望ましい。好適な実施形態に於いて、カメラレンズ７５は、バッキング・マテリアル１０８と接触している。図８で示されているように、ハウジング７０内にあるレンズの位置は、好適には、偏光子１１０のセントラル・ポーション１１２の中心軸と一致する、若しくは同軸上にある。偏光子１１０のセントラル・ポーション１１２が、レンズ７５の正面と一致しているおかげで、強い反射光は最終的なカメラ画像から取り除かれている。
【００５４】
図１０に示されているように、バッキング・マテリアル１０８および偏光子１１０は平坦面を有しており、前記平坦面は、好適には、第一および第二拡散層１００，１０６によって確定される平面に関して、同じ平面方向を含んでいる。最も好適な実施形態によると、第一拡散層１００、内面１０４、第二拡散層１０６、バッキング・マテリアル１０８、および可視光偏光子１１０が、対象物体７１に対して拡散光を提供する拡散システム１１６（図１０）を確定する。拡散構造体にはいくつかのコンポーネントが含まれており、本発明は、如何なる特別な例もしくはここで説明した実施例によって制限されるものではない、ということは明らかであろう。例えば、拡散システム１１６に、第一若しくは第二拡散層１００，１０６のどちらかを含み、偏光子１１０を有するか有しないか、または偏光子１１０を有さずに第一および第二拡散層１００，１０６をともに含むか、を選択できる。
【００５５】
上述のように、いちど始動させると、システム７０は、対象物体７１に向かって拡散光８０を移送し、イメージング・システム７４で対象物体７１のビデオ・イメージを作製する。より具体的に言うと、動力源８８がいちど始動すると、ＬＥＤアレイ８５内の１つ若しくはそれ以上のＬＥＤ８４が放射面１０２から赤外光線を放射する。第一拡散層１００は放射された赤外光線に対して、第一拡散量を規定する。内面１０４は、第一拡散層１００から発せられた拡散光を更に拡散させる。第二拡散層１０６は、既に拡散されている光を更に拡散し、前記既に拡散されている光は、バッキング・マテリアル１０８を介して移送され、対象物体７１を照明する以前に偏光されている。上述のように、対象物体７１が反射する放射拡散光８０は、イメージング・システム７４によって検出される拡散反射光８２を生成する。イメージング・システム７４は、それから、対象物体７１のビデオ・イメージを作製する。従って、独特な拡散提供システム７０による拡散光を放射することで、血管や組織といった、対象物体７１の素材特性の違いを突き止め、区別する手助けとなる。
【００５６】
当業者であれば、先述の説明および添付図面から本発明の実施形態を改良および／もしくは変更することが可能であることは、明らかに予想し得ることである。例えば、第一および第二拡散層、１００および１０６によって確定される面は、互いに平行でなくても良く、それによってシステム７０からは拡散レベルの異なった光が提供される。更に、ＬＥＤアレイ８５によって確定される面は、最も好適には、第一拡散層１００で確定される面に関してほぼ平行である。しかし、ＬＥＤアレイ８５と第一拡散層１００で確定される面は、当業者にとっては明らかであるが、様々な実施条件に応じて変更可能である。したがって、明らかにしておかなければならないことは、先述の説明および添付図面は、単に好適な実施形態の説明であって、それらを制限するものではなく、本発明の真の精神と範囲は、請求項によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
本発明の更なる利点は、好適な実施形態の詳細な説明と図面とを関連付けることで明らかになるであろう。また、図面中の同様の参照番号は、同様の要素を指し、これは以下の図面を通して同様である。
【図１】本発明の好適な実施形態に応じた、赤外光線照明下で対称を観察するイメージング・システム。
【図２ａ】本発明の好適な実施形態に応じた、拡散赤外光線を利用したイメージング・システムの透視図。
【図２ｂ】本発明の好適な実施形態に応じた、拡散赤外光線を利用したイメージング・システムの透視図。
【図３】本発明の好適な実施形態に応じたイメージング・システムの断面図。
【図４】本発明の好適な実施形態に応じたイメージング・システムの断面図。
【図５】本発明の好適な実施形態に応じたイメージング・システムの機能的ブロック図。
【図６ａ】本発明の代替的な実施形態に応じた、拡散赤外光線を利用したイメージング・システムの透視図。
【図６ｂ】図６ａのイメージング・システムの断面図。
【図７ａ】本発明のもう一つの実施形態に応じた、拡散赤外光線を利用したイメージング・システムの透視図。
【図７ｂ】図７ａのイメージング・システムの断面図。
【図８】イメージング・システムの又もう一つ別の側面の等軸観察図。
【図９】図８の線Ａ−Ａに沿って得られる矢印方向で観察したときのイメージング・システムの部分の前面図。
【図１０】図９の線Ｂ−Ｂに沿って得られる断面の側面図。
【図１１】イメージング・システムのブロック図。
【符号の説明】
【００５８】
２ イメージング・システム
４ａ 光線方向矢印
４ｂ 光線方向矢印
４ｃ 光線方向矢印
４ｄ 光線方向矢印
４ｅ 光線方向矢印
４ｆ 光線方向矢印
６ 観察方向矢印
１０ 照明装置
１０ａ 赤外光線供給器
１０ｂ 赤外光線供給器
１０ｃ 赤外光線供給器
１０ｄ 赤外光線供給器
１０ｅ 赤外光線供給器
１０ｆ 赤外光線供給器
１２ 光源
１４ 光拡散構造体
１６ 細長い外囲い部
１６ａ 第一区画
１６ｂ 第二区画
１８ 入力開口部
２０ 出力開口部
２２ 光誘導路部
２３ 出口開口部
２４ 内部反射装置部
２４ａ 方形管状部
２４ｂ ピラミッド型部
２６ ランプ
２８ 光線
３０ 光線
３２ 対象物体
３４ 冷却ミラー
３６ 赤外光線移送フィルタ
３８ イメージング・デバイス
４０ レンズ
４２ 赤外光線移送フィルタ
４４ イメージ強調基盤
４６ ビデオ・キャプチャーおよびディスプレイ・カード
４８ ビデオモニタ
５０ ビデオ・プロジェクタ
５２ 拡散赤外光線
５４ 温熱ミラー
５６ 赤外光線イメージ
５８ 可視光イメージ
６０ 反射パネル
７０ イメージング・システム
７１ 対象物体
７２ ハウジング
７２ａ 第一構成要素
７４ イメージング・デバイス
７５ レンズ
７６ 開口部
７７ ハウジング内装
７８ 据付壁
８０ 拡散光矢印
８２ 反射光矢印
８４ ＬＥＤ
８５ ＬＥＤアレイ
８６ 回路基板
８８ 動力源
９０ 制御システム
９２ ＬＥＤグループ
９４ ＬＥＤグループ
９６ コーナー領域
９８ 横領域
１００ 第一拡散層
１０２ 放射面
１０４ ハウジング内面
１０６ 第二拡散層
１０８ バッキング・マテリアル
１１０ 可視光偏光子
１１２ セントラル・ポーション
１１４ 周辺領域
１１６ 拡散システム
ＬＤＤ 第一および第二拡散層間距離
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に拡散赤外光線の発生に関する。更に詳しく述べると、本発明は、拡散赤外光線で対象物体を照らし、反射された赤外光線に基づいて対象物体のビデオ・イメージを作製する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医学的処置および治療によっては、医療従事者が、患者の腕あるいは他の外肢中の血管の位置を特定しなければならないような場合がある。これは特に、皮下脂肪の奥深くに血管が位置している場合、困難な作業である。このような場合、そういった血管を見つけるように設計された以前のイメージング・システムでは十分でなかった。
【０００３】
よって、皮下血管と周囲の組織との間の視覚的コントラストを高めるようなシステムが必要とされている。
【特許文献１】米国出願特許 １０／３８６２４９
【特許文献２】米国特許 ５９６９７５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のような、そして他の理由から、患者のような対象物体に拡散光を当て、皮下血管の視認性を高めるような装置が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一つの実施形態において、装置は光放射源を含んでいる。各光放射源は、対象物体に向かって進行する波長を有する赤外光線を放射することが出来る。電源はアレイに対して電力を提供し、電源（ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ）が与えられると、アレイは赤外光線を放射することが出来る。装置は、更に、一つ以上の拡散段階（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｓｔａｇｅ）を有する拡散構造体を含んでいる。各拡散段階は、アレイから放射された赤外光線に対して、光が拡散構造体を通過する際に、拡散のレベルを規定する。
【０００６】
他の実施形態において、装置は対象物体に対して拡散光を提供する、というように開示されている。装置は光放射源のアレイを含んでおり、各光源は、対象物体に向かって進行する波長を有する赤外光線を放射する。電源は、アレイに対して電力を提供する。装置は、更に、アレイから放射された赤外光線に対して様々な拡散のレベルを規定するような拡散構造体を含んでいる。拡散構造体は、アレイに隣接して配置された第一拡散層を含んでいる。第一拡散層は、アレイによって放射された光に対して、拡散の第一レベルを規定する。第二拡散層は、第一拡散層とは間隔を置いて配置されており、アレイによって放射された光に対して拡散の第二レベルを規定する。偏光子も含まれており、アレイによって放射された光を偏光する。
【０００７】
また別の実施形態において、対象物体に対して拡散光を提供する装置が開示されている。装置は、対象物体に向かって進行する赤外光線を放射する光源を含んでいる。第一拡散面を有する第一拡散層は、光源からの光を遮り、光源によって放射された赤外光線に対して拡散の第一量を規定する。装置は、対象物体から反射された光を受光するビデオ・イメージング・デバイスを含んでいる。ビデオ・イメージング・デバイスは、反射光に基づいて、対象物体のビデオ・イメージを作製することが出来る。
【０００８】
更に別の実施形態では、対象物体に対して拡散光を提供する装置が開示されている。ライト・エミッティング・ダイオード（ＬＥＤ）のグループが、セレクト・パターンに配置され、ＬＥＤ面を確定している。各ＬＥＤは、対象物体に向かって進行する赤外光線を放射する放射面、およびＬＥＤに対して電気的信号を提供する電気的入力を有している。装置は、制御回路を含んでおり、ＬＥＤの選択されたグループ内にある一つもしくはそれ以上のＬＥＤを活性化する制御信号を提供する。拡散構造体は、一つもしくはそれ以上のＬＥＤから放射された赤外光線を遮り、そして拡散するように配置されている。
【発明の効果】
【０００９】
ここで述べられている発明を利用することで、白色光もしくは非拡散赤外光の下では観察するのが困難であった若しくは不可能であった皮下血管を、容易に、ビデオ・イメージとして観察することができ、皮下血管は、明るい背景である周囲の組織（ｆｌｅｓｈ）に対して、より暗い線として映し出される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
皮膚およびその他の体組織のいくつかは、波長がおよそ７００〜９００ｎｍの近赤外領域における赤外光線を反射するが、一方で、血液はこの領域の放射を吸収する。このように、赤外光線照明下で得られた体組織のビデオ・イメージでは、血管は周辺組織の明るい背景に対して、暗い線として現れる。しかし、皮下脂肪の反射特性のために、直接照明つまり殆んど一方向から到達する光で照明しても、そういった分厚い脂肪下に存在する血管を観察するのは、困難である若しくは不可能である。
【００１１】
発明者が気付いたことは、分厚い皮下脂肪を有する体組織領域を、高拡散赤外光線の照明下で、近赤外領域の光でイメージングすると、赤外光線の直接照明下で組織を観察したときよりも、血管と周辺組織のコントラストが高くなる、ということである。本発明は、実施の特別な原理によって制限されるべきではないが、皮下脂肪によって反射された拡散赤外光線の多くは、観察方向から逸れてしまうようである。このように、高拡散赤外光線で組織を照明すると、血管と周辺組織間の視覚的コントラストが希望通りに得られる。
【００１２】
図１に示されているのは、イメージング・システム２であって、前記イメージング・システムは、高拡散赤外光線を用いて体組織などの対象物体３２を照明し、対象物体３２から反射された赤外光線に基づいて、対象物体３２のビデオ・イメージを作製する。ここで詳細に述べるように、対象物体３２が体組織である場合、分厚い皮下脂肪に覆われた組織中に存在する血管を、システム２によって作製されたビデオ・イメージにおいて明確に確認することが出来る。
【００１３】
イメージング・システム２は、照明装置１０を含んでおり、前記照明装置は、赤外光線を用いて、多数の異なった方向から対象物体３２を照明する。装置１０は、多数の赤外光線供給器１０ａ‐１０ｆを含んでおり、それぞれが異なった照明方向から対象物体３２に対して赤外光線を提供している。各光供給器１０ａ‐１０ｆからの赤外光線の到達方向は、図１の光線４ａ‐４ｆで表されている。図１に示されているように、赤外光線の到達方向は、対象物体３２の表面に対して垂直もしくはほぼ垂直から、対象物体３２の表面に対して平行もしくはほぼ平行の範囲内である。赤外照明は非常に広い照明方向に渡って対象物体３２に到達してくるため、赤外照明は非常に拡散している。
【００１４】
後により詳細に述べるように、光供給器１０ａ‐１０ｆは、好適には対象物体３２に向かって単一光源から光を放つような光反射面である。他の実施形態では、光供給器１０ａ‐１０ｆは、個別の光源であるか、若しくは光源と反射板の組み合わせである。
【００１５】
イメージング・システムは、また、ビデオカメラなどのイメージング・デバイス３８を含んでおり、対象物体３２を観察することが出来る。イメージング・デバイス３８は、図１に矢印６によって示されている観察方向から対象物体３２を観察できる。イメージング・デバイス３８は、対象物体３２から反射された拡散赤外光線を受光し、反射された赤外光線に基づいて対象物体３２の電気的ビデオ・イメージを作製する。
【００１６】
図２ａおよび図２ｂには、照明装置１０の好適な実施例が示されている。図３には、図２ａおよび図２ｂで示されている断面Ａ−Ａに於ける装置１０の断面図を示している。装置１０は、好適には光源１２を含んでおり、前記光源は、光拡散構造体１４の一端に光を放射する。光拡散構造体１４は、反射性の内面を有する細長い外囲い部１６を含んでいる。好適には、細長い外囲い部１６の内面は白色である。または、前記反射面は、鏡面もしくは白色と鏡面の組み合わせである。光源１２に対向した光拡散構造体１４の端部は、中空の光誘導路部２２である。以下により詳細に述べるように、光誘導路部２２は、拡散光に対して出力開口部として作用する。
【００１７】
細長い外囲い部１６には第一区画および第二区画、１６ａおよび１６ｂがあり、それぞれ大端部と小端部を有する。好適には、第一区画および第二区画、１６ａおよび１６ｂはほぼピラミッド型をしており、それぞれが４つの台形面を有している。好適な実施形態では、区画１６ａおよび１６ｂの４つの台形面は同一で、区画１６ａおよび１６ｂの各端部は、正方形型の開口部を形成している。図２ａおよび図２に示しているように、第一および第二区画、１６ａおよび１６ｂの大端部は、結合して囲い部１６を形成している。
【００１８】
第一区画１６ａの小端部は、入力開口部１８であり、区画１６ａの４つの台形面の４つの短辺で形成されている。光源１２は、好適には、入力開口部１８で第一区画１６ａの小端部に結合している。このように、光源１２によって生成された光は、入力開口部１８で細長い囲い部１６に入り、そして囲い部１６の内面を照明する。
【００１９】
第二区画１６ｂの小端部は、区画１６ｂの４つの台形面の４つの短側部で形成される出力開口部２０である。出力開口部２０は、中空の光誘導路部２２の一端と結合している。光誘導路部２２は、好適には、囲い部１６の内面と同様に、白色の反射性内面を有している。
【００２０】
装置１０も、また、細長い内部反射装置部２４を有しており、前記反射板は、外囲い部１６の内部に配置されており、好適には、外囲い部１６と同軸を有している。明確なのは、図２ｂに示されているように、内部反射装置部２４は外囲い部１６から離れて設置されている、ということである。好適な実施形態において、内部反射装置部２４は、方形管状部２４ａから形成されており、前記方形管状部は、ピラミッド型部２４ｂの方形底面部に結合している。好適には、ピラミッド型部２４ｂは、先端に向かって先細りしている４つの側部を有している。図３に示しているように、ピラミッド型部２４ｂの先端は、外囲い部１６の入力開口部１８の近傍に位置している。内部反射装置部２４の外面は、外囲い部１６の内面と同様に、反射性のある白色になっている。
【００２１】
構造体１４の光拡散特性は、図３を参照すると最もよく理解できる。光源１２の内部にはランプ２６が在り、前記ランプは、ギルウェイ（Ｇｉｌｗａｙ）製のクォーツ‐ハロゲン・バルブおよび金板反射板で出来ており、部品番号はＬ５１７Ａ‐Ｇである。電圧を加えると、白色光のように電磁放射を発生する。
【００２２】
本明細書の目的として、ランプ２６は、例示的な光線２８および３０に示されるような、多方向に光を放射する点光源と考えても良い。図３に示されているように、光線２８は、外囲い部１６の区画１６ｂの内面から反射してくる。光線２８は、それから、出力開口部２０から出力され、光誘導路部２２に入り、そして、光誘導路部２２の内面から何度も反射された後、出口開口部２３から放射される。光線２８とは異なった角度で光源１２から放射された光線３０は、内部反射装置部２４で反射される。光線３０は、それから、外囲い部１６の区画１６ｂの内面で反射され、そして、出力開口部２０から出力され、光誘導路部２２に入る。光誘導路部２２の内面で何度も反射された後、光線３０も又、出口開口部２３から放射されるが、光線２８とは異なった角度で放射される。
【００２３】
対象物体３２が出口開口部２３近辺に置かれると、光線２８および３０は異なった角度から対象物体３２に到達する。光源１２から放射された光は、内部反射装置部２４および外囲い部１６の内面に達し、様々な角度で反射される無数の光線として表されるのは明らかである。このように、出口開口部２３から放射された光は、様々な角度から対象物体３２に達するので、非常に拡散された光となる。これらの光線の到達角度は、出口開口部２３の水平面に対して、ほぼ直角からほぼ平行の範囲内にある。拡散構造体１４は三次元構造体なので、図３に示された面に対して直角であるように、外囲い部１６および内部反射装置部２４の他の面から反射される光も存在することは明らかである。それ故、照明装置１０の出口開口部２３で放射された光は非常に拡散されており、あたかもいくつもの異なった光源から生成されたかのようである。
【００２４】
外囲い部１６の反射内面および内部反射装置部２４の反射外面の配置により、拡散構造体１４は、ランプ２６から放射された光を効率的に出口開口部２３に移動させることが出来る。このようにランプ２６によって提供された光の大部分は対象物体３２に到達し、無駄になる光エネルギーは殆んど存在しない。
【００２５】
以下により詳細に説明するように、照明装置１０は、医療用イメージング目的の拡散光を提供するのにも用いることが出来る。しかし、本発明の範囲は医療目的の使用のみに制限されるものではないことを明らかにしておきたい。装置１０は、一般的な写真技術に対しても、拡散光源として使用することが可能である。
【００２６】
本発明の好適な実施形態に於いて、図３に示しているように、光源１２には、ランプ２６と外囲い部１６の入力開口部１８の間に冷却ミラー３４が設置されている。冷却ミラー３４は、選択された赤外領域外の波長を有するほぼ全ての光を反射する。好適には、選択された波長領域は、およそ７００〜１０００ｎｍである。冷却ミラー３４と入力開口部１８の間で、冷却ミラー３４のすぐ近傍に設置された赤外光線透過フィルタ３６は、選択された赤外領域内の波長を有する光を透過する一方で、選択領域外の波長を有する光を更に減衰させる。このように、冷却ミラー３４とフィルタ３６を透過して外囲い部１６に達する光は、選択された赤外領域内の波長を有する赤外光線である。
【００２７】
光源１２が赤外光線を生成するように配列する方法が他にも在る、ということを明らかにしておかなければならない。例えば、光源１２は赤外ライト・エミッティング・ダイオード（ＬＥＤ）もしくは赤外ＬＥＤのアレイで構成されても良い。このように、図３に示されたまたは上で述べられた光源１２の構成は、単に好適な実施形態の一つであり、本発明は、光源１２の如何なる特別な構成に対しても制限を与えるものではない。
【００２８】
図４は、照明装置１０の好適な実施形態の寸法を示している。図４に示しているように、光拡散構造体１４の全体長さは、およそ３４．８２インチである。外囲い部１６の第一および第二区画、１６ａおよび１６ｂの接合部での高さおよび幅は、１０．０４インチである。光誘導路部２２の好適な長さは、およそ１４．００インチであり、そしてその高さおよび幅は、およそ５．０８インチである。好適には、内部反射装置部２４の全体長さは、およそ１５．８６インチである。内部反射装置部２４の管状部２４ａの好適な長さは、およそ７．９３インチである。管状部２４ａの高さおよび幅は、およそ３．５インチである。光源１２の高さおよび幅は、およそ２．１１インチである。
【００２９】
図４に示されているように、本発明の好適な実施形態には、ビデオ・イメージング・デバイス３８と連結されて、対象物体３２から反射された拡散光に基づいて対象物体３２のビデオ・イメージを作製するためのレンズ４０が含まれている。好適には、本実施形態のイメージング・デバイス３８は、コフ（Ｃｏｈｕ）製のチャージ・カップルド・デバイス（ＣＣＤ）ビデオカメラ３８、モデルナンバー６３１５２００１００００である。本好適な実施形態のレンズ４０は、アンジェニックス（Ａｎｇｅｎｉｅｕｘ）製の動画用カメラレンズ２５ｍｍ、ｆ‐０．９５である。
【００３０】
好適な実施形態のカメラ３８とレンズ４０は、内部反射装置部２４の管状部２４ａ内に設置されている。図４に示されているように、管状部２４ａの開口端はカメラ３８とレンズ４０が設置されている方向を向いた開口部を形成している。このように、中空の光誘導路部２２は、カメラ３８の視野のほぼ中央に位置している。このように、カメラ３８は、対象物体３２から反射された光を受光するが、前記反射された光は、光誘導路部２２に入り、囲い部１６を通り、そして管状部２４ａの開口部に入る。
【００３１】
図４に示されているように、本発明の好適な実施形態には、管状部２４ａの開口端部に設置された赤外透過フィルタ４２が含まれている。このフィルタ４２は、対象物体３２から反射された光および囲い部１６に入ってしまうような光を受光し、およそ７００〜１０００ｎｍの赤外領域外の波長を有する光をほぼ全て消し去ってしまう。好適な実施形態に於いて、フィルタ４２は、およそ８００〜８５０ｎｍの選択された赤外領域外の波長を有する光を殆んど消し去ってしまう。このように、フィルタ４２を通り、レンズ４０に入る光は、選択された波長領域内の赤外光線である。それ故、カメラ３８が受光する赤外光線は、照明装置１０を起源とし、対象物体３２で反射された光が主である。
【００３２】
対象物体３２から反射された光に基づいて、カメラ３８は電気的ビデオ信号の形式で対象物体３２のビデオ・イメージを作製する。図５に示されているように、ビデオ信号は、好適には、デジビジョン（ＤｉｇｉＶｉｓｉｏｎ）製の基板、モデルナンバーＩＣＥ‐３０００のような画像強調基板４４に送られる。基板４４は、カメラ３８からのビデオ信号に基づいてビデオ・イメージ信号を強調する。強調されたビデオ・イメージ信号は、ミロ（Ｍｉｒｏ）製モデル２０‐ＴＤＬｉｖｅカードなどの、ビデオ・キャプチャーおよびディスプレイ・カード４６に送られる。カード４６は、デジタル記憶装置上にデジタル・フォーマット形式で保存されるイメージ信号からイメージを取り出す。カード４６は、また、ビデオモニタ４８上にリアルタイムでイメージを表示するようにビデオ・イメージ信号の書式を設定する。
【００３３】
明確にしておかなければならないことは、照明装置１０は、本発明に係る拡散赤外光線を生成するのに他の方法を利用しても良い、ということである。例えば、図１の光供給器１０ａ‐１０ｆはリング‐ライト・ストロボ・ライトを用いて実施しても良い。その他にも、ＬＥＤの環状アレイを用いて、対象物体３２の表面近くに設置したプラスチック製の移送拡散器を照明しても良い。後者の実施形態では、光供給器１０ａ‐１０ｆは、アレイ内の各ＬＥＤに対応する。
【００３４】
図６ａおよび図６ｂに示されている本発明の他の実施形態に於いて、イメージング・システム２は、ビデオ・プロジェクタ５０を含んでおり、対象物体３２を照明することで対象物体３２のイメージを用いて、対象物体３２の明部と暗部の視覚的コントラストを高めることが出来るようになっている。ＣＯＮＴＲＡＳＴ ＥＮＨＡＮＣＩＮＧ ＩＬＬＵＭＩＮＡＴＯＲと題された米国特許５９６９７５４で述べられているように、リファレンスとしてその内容をここに取り入れると、対象の特徴が観察者に対して視覚的に強調されるのは、対象の投影された可視光イメージの特徴と対応する対象の特徴とが重なり合った時である。重なり合った可視光イメージは、対象の明らかな特徴を映し出し、暗部はそのままで、特徴だけをより際立たせる。
【００３５】
図６ａおよび図６ｂに示されている本発明の実施形態は、対象物体３２への拡散赤外光線（光線５２で表されている）を、以前に述べたのと同じ方法で表している。しかし、図６ａおよび図６ｂで示されている実施形態に於いて、照明光線の光路は折り重なっており、光誘導路部２２の出口開口部２３が、図１‐３で示されている出口開口部に対して９０度回転している。
【００３６】
図６ｂに示しているように、温熱ミラー５４のようなビーム・セパレータは、光拡散構造体１４の内部から出てくる赤外光線５２を受光し、そして赤外光線５２を光誘導路部２２へと反射し、対象物体３２に向かう。温熱ミラー５４もまた、対象物体３２の赤外光線イメージ（光線５６で表されている）を受光し、カメラ３８の方へ反射する。温熱ミラー５４は、プロジェクタ５０由来の可視光イメージ（光線５８で表されている）を受光し、光誘導路部２２へと移送し、対象物体３２へと向かう。
【００３７】
米国特許５９６９７５４でより詳細に説明されているように、ビデオカメラ３８からのビデオ出力信号は、プロジェクタ５０へのビデオ入力信号として提供される。ビデオ入力信号に基づいて、プロジェクタ５０は、対象物体３２の可視光イメージ５８を温熱ミラー５４に対して投影する。温熱ミラー５４は可視光イメージ５８を受け取り、対象物体３２へ向かうように光誘導路部２２へと移送する。カメラ３８によって検知された対象物体３２の赤外光線イメージ５６を用いて、プロジェクタ５０由来の投影された可視光イメージ５８を適切に調節することで、投影された可視光イメージ５８に於ける特徴は、対象物体３２の対応した特徴と重なり合うようになる。
【００３８】
対象物体３２が体組織で、本発明が体組織中の皮下血管を見つけるために用いられた場合、血管は投影された可視光イメージ５８内に暗い線として現れる。このように、可視光イメージ５８が体組織上に投影された場合、皮下血管は投影された可視光イメージ５８中の暗線の直下に存在する。このようにして、本発明により、患者にさほど不快感を抱かせずに、医療従事者は皮下血管を発見することが出来るようになる。
【００３９】
図７ａおよび図７ｂは、本発明をコントラスト向上照明器として用いた場合の他の実施形態を示している。図７ａ‐図７ｂの実施形態は、図６ａおよび図６ｂの実施形態と同じような方法で実施されている。しかし、図７ａ‐図７ｂの実施形態では、カメラ３８は光拡散構造体１４の外側に設置されている。カメラ３８を異なった位置に設置するために、図７ａ‐図７ｂでは温熱ミラー５４を図６ａ‐図６ｂでの位置に対して、時計の回転方向に９０度回転して設置している。そうしないと、温熱ミラー５４は先に述べた図６ａ‐図６ｂと同じ機能しか果たさない。また、カメラを異なった位置に設置するために、赤外光線透過フィルタ４２は光誘導路部２２の壁内に設置されている。反射パネル６０は、本実施形態で示されるように、光源１２からの光を更に光誘導路部２２に導き、出口開口部２３へと向かわせる。好適には、パネル６０は、対象物体３２、カメラ３８およびプロジェクタ５０の間に光が通り抜けることが出来るような開口部を一つ有した平坦な反射シートである。
【００４０】
比較的コンパクトで、非常に信頼性のあるイメージング・システム７０の好適な実施形態が図８‐図１１に示されている。イメージング・システム７０は、体組織やそのような対象物体７１を照明し、対象物体７１で反射された赤外光線に基づいて対象物体７１のビデオ・イメージを作製するのに最も好適な構成となっている。イメージング・システム７０は、好適には、システム７０のイメージングの主要点（ｉｍａｇｉｎｇ ｆｅａｔｕｒｅ）を含有するハウジング７２を含んでいる。
【００４１】
図８に示されているように、ハウジング７２は、好適には、ほぼ矩形である。ハウジング７２は、好適には、長さがおよそ３〜５インチで、幅はおよそ３と１／２インチである。当業者によって明らかになるであろうことは、イメージング・システム７０は様々な様態で構成され得るということ、そして本発明は、ここで述べられた特別な例や実施形態によって制限されるものでは無いということである。例えば、図８において、ハウジングはほぼ矩形であるように描写されているが、環状、多角形または他の形状でも良く、同様に大きさも適当に変化させて良い。
【００４２】
レンズ７５を有するビデオカメラ等のイメージング・デバイス７４、およびビデオ・プロセシング・コンポーネントがハウジング７２内に組み込まれている。イメージング・デバイス７４およびビデオ・プロセシング・コンポーネントは、対象物体７１由来の赤外光線を受光し、受光した赤外光線を加工処理する。イメージング・システム７４は、ここで述べたように、対象物体７１で反射され、受光された赤外光線に基づいて画像を作製する。図８および図９で示されているように、イメージング・デバイス７４は、更に以下で説明するように、好適には、据付壁７８の開口部７６内に据え付けられ、ハウジング内装７７内に延伸するレンズ７５を有している。より具体的にいうと、カメラ７４は、好適には、ハウジング７２の中央に対称的に取り付けられている。カメラを対称的な位置に取り付けることによって、カメラが受光する光量が最も多くなり、システム７０によって作製したイメージを強調することが出来、そのことによって、体組織中の皮下脂肪下に存在する血管を強調することが出来る。
【００４３】
ハウジング７２は、最も好適には、拡散光をシステム７０から対象物体７１へ移送する様々な構成要素を含有している。矢印８０はシステム７０によって移送された拡散光を表している。矢印８２は対象物体７１で反射された光を表している。図９に示されているように、図８の分断線Ａ−Ａに沿って矢印の方向を見てみると、壁７８には多数の赤外ライト・エミッティング・ダイオード（ＬＥＤ）８４がＬＥＤアレイ８５内に配置され、赤外光を放射するようになっている。ＬＥＤアレイ８５は、レファレンス（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）のＬＥＤ面を確定している。電圧を加えると、各ＬＥＤ８４は、好適には、波長およそ７４０ｎｍの光を放射する。好適な実施形態では、各ＬＥＤ８４は、オーストリアのロイスナー・レーザーテクニック（Ｒｏｉｔｈｎｅｒ Ｌａｓｅｒｔｅｃｈｎｉｋ）社製、モデルナンバーＥＬＤ‐７４０‐５２４である。
【００４４】
図１０に示しているように、また好適な実施形態によれば、ＬＥＤ８４は、壁７８に隣接した回路基板８６上に取り付けられている。図９に示しているように、最も好適なのは、イメージング・システム７４に関して同心円状にＬＥＤ８４の８つのグループ９２、９４が配置されたものである。同心円状にＬＥＤを配置すると、システム７０からの拡散光の拡散と移送が最大になる。ＬＥＤ８４の各グループ９２，９４が少なくとも１０個のＬＥＤ８４を有するのが好ましい。しかし、システム７０は、システム７０の利用法に応じて、各グループ内のＬＥＤの数を多くしたり少なくしたり出来る。さらに、システム７０は、ＬＥＤアレイ８５内のＬＥＤのグループ数を多くしたり少なくしたりすることも出来る。
【００４５】
続けて図９を参照すると、ＬＥＤ８４の４つのグループ９２が、ＬＥＤアレイ８５のコーナー領域９６に位置している。最も好適には、少なくとも１５個のＬＥＤ８４がＬＥＤアレイ８５の各コーナー領域９６に配置されている。好適には、ＬＥＤ８４の４つのグループ９４は、ＬＥＤアレイ８５の横領域９８に配置されている。各横領域９８は、実質的にコーナー領域９４の間に配置されている。最も好適には、少なくとも１０個のＬＥＤ８４が、ＬＥＤアレイ８５の各横領域９８内に配置されている。
【００４６】
上で述べたように、ＬＥＤアレイ８５は、最も好適には、回路基板８６上に配置されている。制御システム９０と共に、回路基板８６は制御基板を備えており、前記制御基板は、各グループもしくはＬＥＤアレイ８５内に存在するＬＥＤ８４のグループ９２，９４内の１つ若しくはそれ以上のＬＥＤ８４の活性をコントロールする。図１１のブロック図に示しているように、マイクロプロセッサー或いは同様のコントロール・デバイスといった動力源８８および制御システム９０は、回路基板８６と電気的に接続されている。明確なのは、制御システム９０を使わなくてもＬＥＤをコントロールすることが出来る、ということ、つまり、動力源８８のスイッチの“ｏｎ”“ｏｆｆ”でＬＥＤアレイ８５を活性にしたり不活性にしたり出来る、ということである。パルス変調技術を動力源８８と共に使用することで、ここではＬＥＤ“ｏｆｆ”と相対的にＬＥＤ“ｏｎ”として定義しているが、好適なデューティ・サイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）に応じて、ＬＥＤアレイ８５内の１つ若しくはそれ以上のＬＥＤ８４を活性にしたり不活性にしたり出来る、ということも明らかであろう。
【００４７】
図１１のブロック図に示しているように、イメージング・システム７０の好適な実施形態に於いて、ＬＥＤアレイ８５は、回路基板８６を介して動力源８８および制御システム９０と電気的に接続されている。制御システム９０には、ＬＥＤアレイ８５をコントロールして、放射した赤外光線が対象物体に向かって進行するようにする、という制御特性がある。ここで説明したように、制御システム９０は、ＬＥＤアレイ８５の１つ若しくは複数のグループ内に存在する１つ若しくはそれ以上のＬＥＤ８４を使用可能にして、連続的に若しくは断続的に光を放射することが出来る。つまり、１つ若しくは複数のＬＥＤ８４が選択され、対象物体７１に向かって進行する赤外光線が断続的に若しくは連続的に放射されるようにコントロールされる。このように、システム７０は、ＬＥＤ８４および／またはＬＥＤのグループ９２，９４の様々な順列と組み合わせによって、赤外光線がＬＥＤアレイから移送されるように構成することが出来る。
【００４８】
さて、図１０を参照すると、第一拡散層１００は、ＬＥＤアレイ８５内のＬＥＤ８４の放射面１０２に隣接している。好適な実施形態によると、第一拡散層１００は、よく知られた粘着剤を使用して、ＬＥＤアレイ８５の放射面１０２上に接合されている。第一拡散層１００は、最も好適には、ホログラフィック２０度拡散器（ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ ｔｗｅｎｔｙ ｄｅｇｒｅｅ ｄｉｆｆｕｓｅｒ）で、カリフォルニア、トランスのフィジカル・オプティック・コーポレーション製の認識コードＬＳＤ２０ＰＣ１０‐Ｆ１０ｘ１０／ＰＳＡである。最も好適には、第一拡散層１００の長さは、およそ３と１／２インチで、幅はおよそ３と１／２インチ、そして厚さはおよそ０．１０インチである。ＬＥＤアレイ８５内の１つ若しくはそれ以上のＬＥＤ８４が活性化したら、第一拡散層１００は、ＬＥＤアレイ８５から放射された赤外光線を拡散し、そうすることで、放射された赤外光線に対する第一拡散量が規定される。
【００４９】
ハウジング７２の内面１０４を図１０に示す。最も好適には、内面１０４は、白色に塗られているか同様なもので、反射性コーティングが施されており、第一拡散層１００で既に拡散された光を反射し、更に拡散する。更に図１０を参照すると、第二拡散層１０６は、第一拡散層１００と距離ＬＤＤだけ離れて設けられている。最も好適には、第一および第二拡散層１００および１０６間の間隔ＬＤＤは、およそ３インチである。第二拡散層１０６は、最も好適には、上で説明した第一拡散層１００とよく似たまたは同じホログラフィック２０度拡散器である。第二拡散層１０６の好適な長さは、およそ３と１／２インチで、幅はおよそ３と１／２インチ、厚さはおよそ０．１０インチである。
【００５０】
第二拡散層１０６は、内面１０４から反射され、第一拡散層１００によって提供された既に拡散された光を更に拡散する。図８に示しているように、第一および第二拡散層はほぼ平坦である、つまり、層１００および１０６は何れも平坦面である。最も好適な実施形態によると、第一および第二拡散層、１００および１０６によって確定される面は、互いにほぼ平行である。拡散層１００，１０６が好適に平行平坦に配置されているおかげで、１つ若しくはそれ以上のＬＥＤ８４が使用可能になると、システム７０から放射される拡散光の量を定量化し、一定にすることが出来る。
【００５１】
引き続き図１０を参照すると、ＬＵＣＩＴＥのようなバッキング・マテリアル（ｂａｃｋｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）１０８が、第二拡散層１０６に隣接して設置されている。最も好適には、バッキング・マテリアルの厚さは、およそ０．１２５インチである。可視光偏光子（ｖｉｓｉｂｌｅ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）１１０は、バッキング・マテリアル１０８に隣接して設置されている。可視光偏光子１１０は、最も好適には、イリノイのヴァーノン・ヒル、Ｖｉｓｕａｌ Ｐｕｒｓｕｉｔｓ製、部品番号ＶＰ‐ＧＳ‐１２Ｕで、その厚さはおよそ０．０７５インチである。
【００５２】
このように、放射された光が、第一拡散層１００を通り、第一構成要素７２ａの内面１０４で反射され、第二拡散層１０６、バッキング・マテリアル１０８、および偏光子１１０を通ることで、システム７０は様々なレベルの拡散を作り出すことが出来る。このように、放射光が第一拡散層１００を通り抜けた後、拡散のレベルが決定する。他の拡散のレベルが決定されるのは、第一拡散層１００で既に拡散された光が、第一構成要素７２ａの内面１０４で反射されたときである。また、もう一つの拡散のレベルは、第二拡散層１０６を通過した後に決定する。
【００５３】
図８に示しているように、可視光偏光子１１０は、好適には、セントラル・ポーション（ｃｅｎｔｒａｌ ｐｏｒｔｉｏｎ）１１２を有しており、最も好適には、直径およそ１インチの円形である。セントラル・ポーション１１２の形状は、最も好適には、カメラレンズ７５の形状や寸法と一致する。セントラル・ポーション１１２の偏光方向は、好適には、偏光子１１０の周辺領域１１４の偏光に対して、およそ９０度回転しているのが望ましい。好適な実施形態に於いて、カメラレンズ７５は、バッキング・マテリアル１０８と接触している。図８で示されているように、ハウジング７０内にあるレンズの位置は、好適には、偏光子１１０のセントラル・ポーション１１２の中心軸と一致する、若しくは同軸上にある。偏光子１１０のセントラル・ポーション１１２が、レンズ７５の正面と一致しているおかげで、強い反射光は最終的なカメラ画像から取り除かれている。
【００５４】
図１０に示されているように、バッキング・マテリアル１０８および偏光子１１０は平坦面を有しており、前記平坦面は、好適には、第一および第二拡散層１００，１０６によって確定される平面に関して、同じ平面方向を含んでいる。最も好適な実施形態によると、第一拡散層１００、内面１０４、第二拡散層１０６、バッキング・マテリアル１０８、および可視光偏光子１１０が、対象物体７１に対して拡散光を提供する拡散システム１１６（図１０）を確定する。拡散構造体にはいくつかのコンポーネントが含まれており、本発明は、如何なる特別な例もしくはここで説明した実施例によって制限されるものではない、ということは明らかであろう。例えば、拡散システム１１６に、第一若しくは第二拡散層１００，１０６のどちらかを含み、偏光子１１０を有するか有しないか、または偏光子１１０を有さずに第一および第二拡散層１００，１０６をともに含むか、を選択できる。
【００５５】
上述のように、いちど始動させると、システム７０は、対象物体７１に向かって拡散光８０を移送し、イメージング・システム７４で対象物体７１のビデオ・イメージを作製する。より具体的に言うと、動力源８８がいちど始動すると、ＬＥＤアレイ８５内の１つ若しくはそれ以上のＬＥＤ８４が放射面１０２から赤外光線を放射する。第一拡散層１００は放射された赤外光線に対して、第一拡散量を規定する。内面１０４は、第一拡散層１００から発せられた拡散光を更に拡散させる。第二拡散層１０６は、既に拡散されている光を更に拡散し、前記既に拡散されている光は、バッキング・マテリアル１０８を介して移送され、対象物体７１を照明する以前に偏光されている。上述のように、対象物体７１が反射する放射拡散光８０は、イメージング・システム７４によって検出される拡散反射光８２を生成する。イメージング・システム７４は、それから、対象物体７１のビデオ・イメージを作製する。従って、独特な拡散提供システム７０による拡散光を放射することで、血管や組織といった、対象物体７１の素材特性の違いを突き止め、区別する手助けとなる。
【００５６】
当業者であれば、先述の説明および添付図面から本発明の実施形態を改良および／もしくは変更することが可能であることは、明らかに予想し得ることである。例えば、第一および第二拡散層、１００および１０６によって確定される面は、互いに平行でなくても良く、それによってシステム７０からは拡散レベルの異なった光が提供される。更に、ＬＥＤアレイ８５によって確定される面は、最も好適には、第一拡散層１００で確定される面に関してほぼ平行である。しかし、ＬＥＤアレイ８５と第一拡散層１００で確定される面は、当業者にとっては明らかであるが、様々な実施条件に応じて変更可能である。したがって、明らかにしておかなければならないことは、先述の説明および添付図面は、単に好適な実施形態の説明であって、それらを制限するものではなく、本発明の真の精神と範囲は、請求項によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
本発明の更なる利点は、好適な実施形態の詳細な説明と図面とを関連付けることで明らかになるであろう。また、図面中の同様の参照番号は、同様の要素を指し、これは以下の図面を通して同様である。
【図１】本発明の好適な実施形態に応じた、赤外光線照明下で対称を観察するイメージング・システム。
【図２ａ】本発明の好適な実施形態に応じた、拡散赤外光線を利用したイメージング・システムの透視図。
【図２ｂ】本発明の好適な実施形態に応じた、拡散赤外光線を利用したイメージング・システムの透視図。
【図３】本発明の好適な実施形態に応じたイメージング・システムの断面図。
【図４】本発明の好適な実施形態に応じたイメージング・システムの断面図。
【図５】本発明の好適な実施形態に応じたイメージング・システムの機能的ブロック図。
【図６ａ】本発明の代替的な実施形態に応じた、拡散赤外光線を利用したイメージング・システムの透視図。
【図６ｂ】図６ａのイメージング・システムの断面図。
【図７ａ】本発明のもう一つの実施形態に応じた、拡散赤外光線を利用したイメージング・システムの透視図。
【図７ｂ】図７ａのイメージング・システムの断面図。
【図８】イメージング・システムの又もう一つ別の側面の等軸観察図。
【図９】図８の線Ａ−Ａに沿って得られる矢印方向で観察したときのイメージング・システムの部分の前面図。
【図１０】図９の線Ｂ−Ｂに沿って得られる断面の側面図。
【図１１】イメージング・システムのブロック図。
【符号の説明】
【００５８】
２ イメージング・システム
４ａ 光線方向矢印
４ｂ 光線方向矢印
４ｃ 光線方向矢印
４ｄ 光線方向矢印
４ｅ 光線方向矢印
４ｆ 光線方向矢印
６ 観察方向矢印
１０ 照明装置
１０ａ 赤外光線供給器
１０ｂ 赤外光線供給器
１０ｃ 赤外光線供給器
１０ｄ 赤外光線供給器
１０ｅ 赤外光線供給器
１０ｆ 赤外光線供給器
１２ 光源
１４ 光拡散構造体
１６ 細長い外囲い部
１６ａ 第一区画
１６ｂ 第二区画
１８ 入力開口部
２０ 出力開口部
２２ 光誘導路部
２３ 出口開口部
２４ 内部反射装置部
２４ａ 方形管状部
２４ｂ ピラミッド型部
２６ ランプ
２８ 光線
３０ 光線
３２ 対象物体
３４ 冷却ミラー
３６ 赤外光線移送フィルタ
３８ イメージング・デバイス
４０ レンズ
４２ 赤外光線移送フィルタ
４４ イメージ強調基盤
４６ ビデオ・キャプチャーおよびディスプレイ・カード
４８ ビデオモニタ
５０ ビデオ・プロジェクタ
５２ 拡散赤外光線
５４ 温熱ミラー
５６ 赤外光線イメージ
５８ 可視光イメージ
６０ 反射パネル
７０ イメージング・システム
７１ 対象物体
７２ ハウジング
７２ａ 第一構成要素
７４ イメージング・デバイス
７５ レンズ
７６ 開口部
７７ ハウジング内装
７８ 据付壁
８０ 拡散光矢印
８２ 反射光矢印
８４ ＬＥＤ
８５ ＬＥＤアレイ
８６ 回路基板
８８ 動力源
９０ 制御システム
９２ ＬＥＤグループ
９４ ＬＥＤグループ
９６ コーナー領域
９８ 横領域
１００ 第一拡散層
１０２ 放射面
１０４ ハウジング内面
１０６ 第二拡散層
１０８ バッキング・マテリアル
１１０ 可視光偏光子
１１２ セントラル・ポーション
１１４ 周辺領域
１１６ 拡散システム
ＬＤＤ 第一および第二拡散層間距離
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光放射源アレイの各光源が、対象物体に向かって進行する波長を有する赤外光線を放射し、アレイに対して電力（ｐｏｗｅｒ）を供給し、電源（ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ）が与えられると前記アレイは赤外光線を放射し、放射された光が拡散構造体を通過する際、アレイから放射された赤外光線に対して様々なレベルの拡散を規定する一つ以上の拡散段階を有する拡散構造体から成る、皮下血管の視認性を高めるための対象物体に対する拡散光放射装置。
【請求項２】
拡散構造体が、更に、隣接して配列された第一拡散層を有しており、前記第一拡散層がアレイによって放射された光に対して拡散の第一レベルを規定する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
第一拡散層が、更に、ホログラフィー・ディフューザを有する、請求項２記載の装置。
【請求項４】
拡散構造体が、更に、アレイによって放射された光に対して、拡散の第二レベルを規定する第二拡散層を有する、請求項２記載の装置。
【請求項５】
第二拡散層が、更に、ホログラフィー・ディフューザを有する、請求項４記載の装置。
【請求項６】
第二拡散層が、第一拡散層との間に距離をとっている、請求項４記載の装置。
【請求項７】
第一拡散層が第一平坦面を有し、第二拡散層が第二平坦面を有する、請求項４記載の装置。
【請求項８】
第一および第二拡散層の第一および第二平坦面がほぼ平行である、請求項７記載の装置。
【請求項９】
更に、アレイによって放射された光を偏光するための偏光子を有している、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
偏光子は、更に、第一および第二領域を有しており、第一領域は第一偏光回転を規定し、第二領域は第一偏光回転とは異なった第二偏光回転を規定する、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
第一および第二偏光回転は、およそ９０度異なっている、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
更に、対象物体から反射された光を受光するビデオ・イメージング・デバイスを有しており、前記ビデオ・イメージング・デバイスは反射光に基づいた対象物体のビデオ・イメージを示すことのできる、請求項１記載の装置。
【請求項１３】
光放射源アレイの各光源が、対象物体に向かって進行する波長を有する赤外光線を放射し、アレイに対して電力（ｐｏｗｅｒ）を供給し、電源（ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ）が与えられると前記アレイは赤外光線を放射し、アレイから放射された赤外光線に対して拡散の様々なレベルを規定する拡散構造体から成り、前記拡散構造体が、アレイによって放射された光に対して拡散の第一レベルを規定するように隣接して配列された第一拡散層、前記第一拡散層から距離を置いて配置され、アレイによって放射された光に対して拡散の第二レベルを規定する第二拡散層、およびアレイによって放射された光を偏光するための偏光子を有する、対象物体に対して拡散光を提供するための装置。
【請求項１４】
対象物体に向かって進行する赤外光線を放射する光源、光源からの光を遮るように配置され、光源から放射された赤外光線に対して拡散の第一量（ａ ｆｉｒｓｔ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）を規定し、第一拡散面を有する第一拡散層、対象物体から反射された光を受光し、反射光に基づいた対象物体のビデオ・イメージを提供できるビデオ・イメージング・デバイス、および装置に電力を供給するための電源を有する、皮下血管の視認性を強調するために、対象物体に対して拡散光を提供するための装置。
【請求項１５】
更に、第一拡散層から距離を置いて第二拡散層を有し、前記第二拡散層が、第一拡散層によって拡散された赤外光線に対して拡散の第二量を規定し、前記第二拡散層が、第二拡散面を有している、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
第一および第二拡散層が、ホログラフィー・ディフューザを有している、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
第一および第二拡散面がほぼ平行である、請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
更に、放射された赤外光線を偏光する偏光子を有する、請求項１４記載の装置。
【請求項１９】
光源が、更に、選択されたパターンで配置されたライト・エミッティング・ダイオードのグループから成る、請求項１４記載の装置。
【請求項２０】
ライト・エミッティング・ダイオード（ＬＥＤ）面を確定し、各ＬＥＤが対象物体に向かって進行する赤外光線を放射するような放射面およびＬＥＤに対して電気信号を提供するような電気的入力を有するような選択パターンで配置されたＬＥＤのグループから成る、対象物体に対して拡散光を提供するための装置。
【請求項２１】
ＬＥＤのグループは、ＬＥＤ面に関して対称に配置され、ＬＥＤの第一グループはＬＥＤ面の平らな角（ｐｌａｎｅ ｃｏｒｎｅｒ）に隣接して配置され、そしてＬＥＤの第二グループはＬＥＤ面の隣接した平らな角の間に配置されている、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
拡散構造体は、更に、拡散面を有する拡散層から成り、前記拡散層はＬＥＤの放射面に隣接して配置されており、拡散面とＬＥＤ面はほぼ平行である、請求項２０記載の装置。
【請求項２３】
更に、対象物体から反射された拡散赤外光線に基づいたビデオ・イメージを作製することの出来るビデオ・イメージ・システムを有している、請求項２０記載の装置。
【請求項２４】
更に、ＬＥＤアレイに制御信号を提供する制御回路を有し、前記制御回路が、対象物体に向かって進行する赤外光線を放射するように、一つもしくはそれ以上のＬＥＤグループ内の一つもしくはそれ以上のＬＥＤを制御することの出来る、請求項２０記載の装置。
【請求項２５】
更に、ＬＥＤアレイに対して制御信号を提供し、ＬＥＤアレイに対してデューティー・サイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）に応じたパルス変調信号を提供することの出来る制御回路を有する、請求項２０記載の装置。
【請求項１】
光放射源アレイの各光源が、対象物体に向かって進行する波長を有する赤外光線を放射し、アレイに対して電力（ｐｏｗｅｒ）を供給し、電源（ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ）が与えられると前記アレイは赤外光線を放射し、放射された光が拡散構造体を通過する際、アレイから放射された赤外光線に対して様々なレベルの拡散を規定する一つ以上の拡散段階を有する拡散構造体から成る、皮下血管の視認性を高めるための対象物体に対する拡散光放射装置。
【請求項２】
拡散構造体が、更に、隣接して配列された第一拡散層を有しており、前記第一拡散層がアレイによって放射された光に対して拡散の第一レベルを規定する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
第一拡散層が、更に、ホログラフィー・ディフューザを有する、請求項２記載の装置。
【請求項４】
拡散構造体が、更に、アレイによって放射された光に対して、拡散の第二レベルを規定する第二拡散層を有する、請求項２記載の装置。
【請求項５】
第二拡散層が、更に、ホログラフィー・ディフューザを有する、請求項４記載の装置。
【請求項６】
第二拡散層が、第一拡散層との間に距離をとっている、請求項４記載の装置。
【請求項７】
第一拡散層が第一平坦面を有し、第二拡散層が第二平坦面を有する、請求項４記載の装置。
【請求項８】
第一および第二拡散層の第一および第二平坦面がほぼ平行である、請求項７記載の装置。
【請求項９】
更に、アレイによって放射された光を偏光するための偏光子を有している、請求項１記載の装置。
【請求項１０】
偏光子は、更に、第一および第二領域を有しており、第一領域は第一偏光回転を規定し、第二領域は第一偏光回転とは異なった第二偏光回転を規定する、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
第一および第二偏光回転は、およそ９０度異なっている、請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
更に、対象物体から反射された光を受光するビデオ・イメージング・デバイスを有しており、前記ビデオ・イメージング・デバイスは反射光に基づいた対象物体のビデオ・イメージを示すことのできる、請求項１記載の装置。
【請求項１３】
光放射源アレイの各光源が、対象物体に向かって進行する波長を有する赤外光線を放射し、アレイに対して電力（ｐｏｗｅｒ）を供給し、電源（ｐｏｗｅｒ ｓｏｕｒｃｅ）が与えられると前記アレイは赤外光線を放射し、アレイから放射された赤外光線に対して拡散の様々なレベルを規定する拡散構造体から成り、前記拡散構造体が、アレイによって放射された光に対して拡散の第一レベルを規定するように隣接して配列された第一拡散層、前記第一拡散層から距離を置いて配置され、アレイによって放射された光に対して拡散の第二レベルを規定する第二拡散層、およびアレイによって放射された光を偏光するための偏光子を有する、対象物体に対して拡散光を提供するための装置。
【請求項１４】
対象物体に向かって進行する赤外光線を放射する光源、光源からの光を遮るように配置され、光源から放射された赤外光線に対して拡散の第一量（ａ ｆｉｒｓｔ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）を規定し、第一拡散面を有する第一拡散層、対象物体から反射された光を受光し、反射光に基づいた対象物体のビデオ・イメージを提供できるビデオ・イメージング・デバイス、および装置に電力を供給するための電源を有する、皮下血管の視認性を強調するために、対象物体に対して拡散光を提供するための装置。
【請求項１５】
更に、第一拡散層から距離を置いて第二拡散層を有し、前記第二拡散層が、第一拡散層によって拡散された赤外光線に対して拡散の第二量を規定し、前記第二拡散層が、第二拡散面を有している、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
第一および第二拡散層が、ホログラフィー・ディフューザを有している、請求項１５記載の装置。
【請求項１７】
第一および第二拡散面がほぼ平行である、請求項１５記載の装置。
【請求項１８】
更に、放射された赤外光線を偏光する偏光子を有する、請求項１４記載の装置。
【請求項１９】
光源が、更に、選択されたパターンで配置されたライト・エミッティング・ダイオードのグループから成る、請求項１４記載の装置。
【請求項２０】
ライト・エミッティング・ダイオード（ＬＥＤ）面を確定し、各ＬＥＤが対象物体に向かって進行する赤外光線を放射するような放射面およびＬＥＤに対して電気信号を提供するような電気的入力を有するような選択パターンで配置されたＬＥＤのグループから成る、対象物体に対して拡散光を提供するための装置。
【請求項２１】
ＬＥＤのグループは、ＬＥＤ面に関して対称に配置され、ＬＥＤの第一グループはＬＥＤ面の平らな角（ｐｌａｎｅ ｃｏｒｎｅｒ）に隣接して配置され、そしてＬＥＤの第二グループはＬＥＤ面の隣接した平らな角の間に配置されている、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
拡散構造体は、更に、拡散面を有する拡散層から成り、前記拡散層はＬＥＤの放射面に隣接して配置されており、拡散面とＬＥＤ面はほぼ平行である、請求項２０記載の装置。
【請求項２３】
更に、対象物体から反射された拡散赤外光線に基づいたビデオ・イメージを作製することの出来るビデオ・イメージ・システムを有している、請求項２０記載の装置。
【請求項２４】
更に、ＬＥＤアレイに制御信号を提供する制御回路を有し、前記制御回路が、対象物体に向かって進行する赤外光線を放射するように、一つもしくはそれ以上のＬＥＤグループ内の一つもしくはそれ以上のＬＥＤを制御することの出来る、請求項２０記載の装置。
【請求項２５】
更に、ＬＥＤアレイに対して制御信号を提供し、ＬＥＤアレイに対してデューティー・サイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）に応じたパルス変調信号を提供することの出来る制御回路を有する、請求項２０記載の装置。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２００７−５２４４２７（Ｐ２００７−５２４４２７Ａ）
【公表日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５０１１９４（Ｐ２００６−５０１１９４）
【出願日】平成１６年２月２５日（２００４．２．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／００５６６９
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０８０２７６
【国際公開日】平成１６年９月２３日（２００４．９．２３）
【出願人】（５０５３３８３０５）ルミネットクス コーポレーション (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年８月３０日（２００７．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年２月２５日（２００４．２．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００４／００５６６９
【国際公開番号】ＷＯ２００４／０８０２７６
【国際公開日】平成１６年９月２３日（２００４．９．２３）
【出願人】（５０５３３８３０５）ルミネットクス コーポレーション (1)
【Ｆターム（参考）】
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