用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備的制作方法
【專利摘要】在本文中公開的是用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備。該光源設(shè)備包括：第一光源、第二光源、光導(dǎo)、干涉濾光器和補(bǔ)償濾光器。第一光源是非相干的，第二光源是相干的。光導(dǎo)傳送從第一光源和第二光源發(fā)射的光。干涉濾光器被設(shè)置在第一光源的光路上。補(bǔ)償濾光器被設(shè)置在第一光源與光導(dǎo)之間，并且補(bǔ)償?shù)谝还庠吹妮敵龉庾V，并且將第一光源的輸出光譜轉(zhuǎn)換為預(yù)定的參考輸出光譜。這里，從第二光源發(fā)射的光由干涉濾光器反射以入射到光導(dǎo)，并且，同時(shí)，來(lái)自第一光源的光穿過(guò)干涉濾光器。
【專利說(shuō)明】用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C.§ 119(a)要求于2012年8月9日提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)N0.10-2012-0087175的權(quán)益，該韓國(guó)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種光源設(shè)備。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于光照診斷(photo-diagnosis)和光照療法(phototherapy)的光源設(shè)備,其被配置為通過(guò)光導(dǎo)有效地照射光，以提高對(duì)于在身體的內(nèi)部或外部部位中出現(xiàn)的疾病(尤其是包括子宮頸癌的腫瘤)的光照診斷的精度和光照療法的效率。
【背景技術(shù)】
[0004]今天，使用光照療法來(lái)治療包括痤瘡、雀斑、老年斑、瑕疵、疤痕、皺紋和惡性腫瘤的皮膚病是眾所周知的。用于這些醫(yī)用的光照療法的光照治療裝置通常包括:治療光束的源和由光纖形成的光纜，該光纜將從源生成的光傳送到患者的治療部位。
[0005]使用鹵素、氙、金屬鹵化物、汞和其它材料的各種類型的燈被用作源，基于這些燈的光纖光源設(shè)備在美國(guó)專利N0.6，461，866中進(jìn)行了公開。
[0006]美國(guó)專利N0.5，634，711公開了使用LED陣列的光源，美國(guó)專利N0.7，016，718公
開了使用相干激光光源的光源設(shè)備。
[0007]另一方面，作為用于光照療法的現(xiàn)有光源的例子，被開發(fā)用來(lái)進(jìn)行光動(dòng)力療法(F1DT)的來(lái)自Lumacare Inc.的光源僅包括鹵素?zé)簟?br> [0008]在使用400nm以下的短波長(zhǎng)范圍中的光譜光的治療情況中，這樣的專用鹵素?zé)舨荒茉诳山邮芊秶鷥?nèi)提供足夠的光強(qiáng)度。此外，當(dāng)使用單個(gè)燈時(shí)，難以形成滿足診斷和治療的各種需要的最佳條件。
[0009]光源是在考慮到技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面以及特殊的醫(yī)用部件的情況下根據(jù)設(shè)備的生產(chǎn)要求而選擇的。特別地，當(dāng)需要進(jìn)行復(fù)雜操作時(shí)，單個(gè)燈的使用不能提供最佳方法。在這種情況中，設(shè)備開發(fā)者依賴于具有特殊功能的燈，或者同時(shí)使用多個(gè)燈來(lái)對(duì)缺點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)充。
[0010]為了補(bǔ)充由單個(gè)光源給出的光輸出功率或者波長(zhǎng)，存在允許用戶根據(jù)需要使用多個(gè)光源的某些已知方法。
[0011]例如，對(duì)于替換光源的方法，在不改變光導(dǎo)線纜與光源之間的距離的情況下，適當(dāng)?shù)墓庠纯梢酝ㄟ^(guò)旋轉(zhuǎn)方法被同軸地布置在光導(dǎo)線纜的末端側(cè)，或者，如美國(guó)專利N0.6，494，899中公開的，可以通過(guò)電機(jī)在縱軸方向上移動(dòng)光源。
[0012]或者，燈被固定，并且，通過(guò)可移動(dòng)折疊型反射鏡，光可以被順序地入射到光導(dǎo)的入射表面。
[0013]但是，這種照明方法具有如下局限性:(a)由于移動(dòng)光源或反射鏡，因此該設(shè)備變得復(fù)雜，以及(b)從多個(gè)光源發(fā)射的光不能被同時(shí)使用。
[0014]另一方面，為了有效地執(zhí)行熒光照診斷和光動(dòng)力療法，需要將具有兩個(gè)或多個(gè)不同波長(zhǎng)的光照射到測(cè)量的物體。
[0015]對(duì)于這樣的光的照射，可以考慮燈和激光器的結(jié)合使用。例如，照射具有350nm到450nm的波長(zhǎng)范圍的光的汞燈和具有635nm的單一波長(zhǎng)的激光器可以被用于不使用熒光造影劑介質(zhì)的熒光照診斷。 [0016]雖然汞燈通過(guò)同時(shí)激勵(lì)廣泛并均勻地存在于皮膚中的內(nèi)生熒光材料(膠原蛋白、角蛋白、NADH和FAD)來(lái)提供用于提供關(guān)于組織的形狀的信息的背景圖像，但是激光器允許用戶通過(guò)選擇性地激勵(lì)含有關(guān)于癌癥的信息的內(nèi)生原卟啉IX熒光材料來(lái)識(shí)別癌癥的位置。
[0017]如上所述，為了從照射具有短波長(zhǎng)的光的汞燈和照射具有長(zhǎng)波長(zhǎng)的光的半導(dǎo)體激光器將光照射到要進(jìn)行測(cè)量的皮膚組織，使用同一光導(dǎo)來(lái)傳送從兩個(gè)不同光源照射的光將是便利的。
[0018]圖16和圖17示出通過(guò)同一光導(dǎo)從兩個(gè)不同的光源照射光的典型的光源設(shè)備。
[0019]首先，圖16不出使用二向色鏡150將光傳送到同一光導(dǎo)的光源設(shè)備。二向色鏡150被設(shè)置在兩個(gè)光源(激光器與燈)的光路之間，從而使得從每個(gè)光源照射的光被傳送到光導(dǎo)。
[0020]更具體地說(shuō)，如圖16中所描述的，來(lái)自燈110的光穿過(guò)濾光器，然后，具有二向色鏡的穿透波長(zhǎng)范圍的光選擇性地穿過(guò)二向色鏡，并被透射到光導(dǎo)130。此外，在圖16中的另一個(gè)光源，即，激光器120，是具有被二向色鏡150反射的波長(zhǎng)范圍的光源，并且來(lái)自激光器120的光被二向色鏡150反射，從而入射到光導(dǎo)130。
[0021]這樣的結(jié)構(gòu)的光源設(shè)備依賴于二向色鏡150，二向色鏡150將從兩個(gè)光源照射的光按波長(zhǎng)分開，然后將它們引導(dǎo)到光導(dǎo)130。但是，由于二向色鏡150被設(shè)置在燈光源的光路中，因此發(fā)生由燈110照射的光的光學(xué)損耗。特別地，當(dāng)考慮在白光條件下使用的汞燈時(shí)，為了使由汞燈照射的具有可見光波長(zhǎng)范圍的光入射到光導(dǎo)，存在需要將二向色鏡從光路去除的限制。
[0022]此外，在具有上面提到的結(jié)構(gòu)的光源設(shè)備中，存在用于燈的濾光器140必須與二向色鏡分開地設(shè)置的限制。此外，由于只有當(dāng)光以45度的特定角度被引入時(shí)，二向色鏡才有效地反射光，因此光源設(shè)計(jì)非常受限制并且該設(shè)備難以小型化。
[0023]圖17示出通過(guò)改變來(lái)自兩個(gè)光源的光的入射角來(lái)將光傳送到同一個(gè)光導(dǎo)的光源設(shè)備。在該光源設(shè)備中，燈210和激光器220被設(shè)置為相對(duì)于光導(dǎo)230的光軸分別具有入射角“a”和“b”。這樣，光可以被傳送到同一個(gè)波導(dǎo)230 (未解釋的附圖標(biāo)記240指濾光器)。
[0024]但是，當(dāng)這樣的其中入射角改變的光學(xué)設(shè)計(jì)被采用時(shí)，兩個(gè)光源入射到光導(dǎo)230的入射角a和b必須被設(shè)置為大的值，以降低光導(dǎo)230的光透射效應(yīng)。
[0025]同時(shí)，在這些典型的光源設(shè)備中，白光是通過(guò)組合多個(gè)燈來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在這種情況中，只有可見光范圍的光被透射以實(shí)現(xiàn)白光。這樣，可見光范圍的所有波長(zhǎng)都可以被實(shí)現(xiàn)。但是，盡管這些燈被組合，但是由于具有各自的波長(zhǎng)范圍的光的強(qiáng)度之間的差以及電荷耦合器件(CCD)傳感器的識(shí)別差，因此很難實(shí)現(xiàn)光學(xué)白光。
[0026]此外，在燈光源的情況中，由于燈的特性隨著時(shí)間的流逝而改變，因此白光的再現(xiàn)性降低。
[0027]【背景技術(shù)】部分中公開的上述信息僅僅用于增強(qiáng)對(duì)本發(fā)明的【背景技術(shù)】的理解，因此，上述信息可以包含沒(méi)有形成本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0028]本發(fā)明提供用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備，其可以通過(guò)組合多個(gè)光源來(lái)發(fā)射光并在提高光量、擴(kuò)展光譜并提高照明光譜的均勻性的同時(shí)抑制有害的光譜成分。
[0029]本發(fā)明還提供用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備，其可以校正由于時(shí)間的流逝而造成的色溫的改變，以連續(xù)地實(shí)現(xiàn)最佳白光。
[0030]在一個(gè)方面中，本發(fā)明提供用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備，其包括:非相干的第一光源；相干的第二光源；傳送從第一光源和第二光源發(fā)射的光的光導(dǎo)；設(shè)置在第一光源的光路上的干涉濾光器；以及第一光源與第二光源之間的補(bǔ)償濾光器，其中，從第二光源發(fā)射的光被干涉濾光器反射而入射到光導(dǎo)，并且同時(shí)，來(lái)自第一光源的光穿過(guò)干涉濾光器。
[0031]在示例性實(shí)施例中，干涉濾光器可以包括透射從第一光源發(fā)射的主要光的透射光P曰。
[0032]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，第二光源可以發(fā)射具有與干涉濾光器的透射光譜的范圍偏離的波長(zhǎng)范圍的光。
[0033]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，可以相對(duì)于與光導(dǎo)的光軸垂直的平面以一定的角度a來(lái)傾斜干涉濾光器。
[0034]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，可以相對(duì)于光導(dǎo)的光軸以一定的角度a來(lái)傾斜第一光源。
[0035]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，所述一定的角度a可以在從大約3度到大約10度的范圍。
[0036]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，第一光源可以包括汞燈，其發(fā)射在光譜的紫外區(qū)和可見區(qū)中的主要發(fā)射光。
[0037]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，第二光源可以包括發(fā)射500nm或更大的短波長(zhǎng)光的激光器。
[0038]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，干涉濾光器可以具有關(guān)于大約350nm到大約450nm的波長(zhǎng)范圍的透射光譜。
[0039]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，第一光源和第二光源可以被這樣設(shè)置，從而使得入射到光導(dǎo)的入射平面的光的入射范圍落入到光導(dǎo)的接受角度范圍內(nèi)，并且同時(shí)，第一光源和第二光源的光斑點(diǎn)落入到光導(dǎo)的入射平面的核心內(nèi)。
[0040]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，通過(guò)將第一光源的輸出光譜轉(zhuǎn)換為預(yù)定的參考輸出光譜，補(bǔ)償濾光器補(bǔ)償?shù)谝还庠吹妮敵龉庾V。
[0041]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，補(bǔ)償濾光器和干涉濾光器可以構(gòu)成濾光器輪，從而被選擇性地置于第一光源與光導(dǎo)之間。
[0042]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，光源設(shè)備可以包括設(shè)置在第一光源與濾光器輪之間的控制光量的衰減器。
[0043]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，光源設(shè)備可以包括在第一光源與濾光器輪之間的可變光闌。[0044]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，可變光闌可以是可移動(dòng)光闌，其向前或向后移動(dòng)以調(diào)整離第一光源的距離。
[0045]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，可變光闌可以被配置為改變其孔徑大小
[0046]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，光源設(shè)備還可以包括用于感測(cè)穿過(guò)濾光器輪的光的RGB信號(hào)的RGB傳感器。
[0047]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，光源設(shè)備還可以包括光闌控制器，該光闌控制器被配置為根據(jù)由RGB傳感器感測(cè)到的RGB信號(hào)與參考輸出光譜的比較結(jié)果來(lái)移動(dòng)可變光闌或者控制可變光闌的孔徑大小。
[0048]在另一個(gè)示例性實(shí)施例中，濾光器輪還可以包括選擇性地透射從第一光源發(fā)射的光的一個(gè)或多個(gè)輔助濾光器。
[0049]下面討論本發(fā)明的其它方面和示例性實(shí)施例。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0050]現(xiàn)在針對(duì)在附圖中示出的本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例詳細(xì)地描述本發(fā)明的上述和其它特征，這些附圖僅僅以圖示的方式在下文中給出，從而并不限制本發(fā)明，在附圖中:
[0051]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性光源設(shè)備的示圖；
[0052]圖2是示出燈和激光器相對(duì)于光導(dǎo)的入射角和輸出發(fā)散度的示圖；
[0053]圖3是示出包括在根據(jù)本 發(fā)明實(shí)施例的光源設(shè)備中的干涉濾光器的透射和反射光譜的示圖；
[0054]圖4是示出可以實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)白光的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于光照診斷和光照療法的示例性光源設(shè)備的示圖；
[0055]圖5是示出用于在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光源設(shè)備中實(shí)現(xiàn)白光的燈的輸出光譜的特性的示圖；
[0056]圖6是示出使用根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的光源設(shè)備的白光的示例性參考輸出光譜的示圖；
[0057]圖7是示出補(bǔ)償濾光器的設(shè)計(jì)值的示圖；
[0058]圖8是示出在圖7中設(shè)計(jì)的補(bǔ)償濾光器的輸出特性的示圖；
[0059]圖9是示出由具有這樣的輸出特性的補(bǔ)償濾光器轉(zhuǎn)換的輸出值與燈的固有輸出之間的比較的示圖；
[0060]圖10是示出弧光燈的輸出光譜隨著時(shí)間的流逝而改變的示圖；
[0061]圖11是示出被設(shè)置于燈的前面以基于汞燈的光軸對(duì)中心部分與邊緣部分處的光譜進(jìn)行比較的光闌的示圖；
[0062]圖12是示出基于汞燈的光軸的在汞燈的中心部分與邊緣部分處的光譜的示圖；
[0063]圖13是示出設(shè)置在弧光燈的光路上的光闌的示圖；
[0064]圖14是示出第一光源的輸出光譜隨著可變光闌的位置改變而改變的曲線圖；
[0065]圖15是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于光照診斷和光照療法的示例性光源設(shè)備的示圖；以及
[0066]圖16和圖17是示出通過(guò)同一光導(dǎo)從兩個(gè)不同的光源照射光的典型的光源設(shè)備的示圖。[0067]如下文中所進(jìn)一步討論的，在附圖中闡述的附圖標(biāo)記包括對(duì)下列元件的標(biāo)記:
[0068]10:第一光源20:第二光源
[0069]30:光導(dǎo)40:干涉濾光器
[0070]50:補(bǔ)償濾光器60:可變光闌
[0071]70:衰減器80:導(dǎo)軌
[0072]90:RGB傳感器100:光闌控制器
[0073]應(yīng)該理解，附圖并不一定是按比例的，呈示了說(shuō)明本發(fā)明的基本原理的各種示例性特征的稍微簡(jiǎn)化的表示。包括例如特定尺寸、取向、位置和形狀的本文中公開的本發(fā)明的特定設(shè)計(jì)特征將部分地由具體的期望應(yīng)用和使用環(huán)境來(lái)確定。
[0074]在這些圖中，附圖標(biāo)記在若干附圖中始終是指本發(fā)明的相同或等同的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0075]現(xiàn)在將在下文中對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的提及，本發(fā)明的例子在附圖中示出并在下面被描述。雖然將結(jié)合示例性實(shí)施例描述本發(fā)明，但是將會(huì)這樣理解，本描述不應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明限制于這些示例性實(shí)施例。相反，本發(fā)明應(yīng)當(dāng)不僅覆蓋這些示例性實(shí)施例，還覆蓋可以包含在由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的各種替換、修改、等同物和其它實(shí)施例。
[0076]下面討論本發(fā)明的上述和其它特征。
[0077]本發(fā)明提供一種光源設(shè)備，該光源設(shè)備被配置為使來(lái)自光源的光有效地透射通過(guò)單個(gè)光導(dǎo)，以診斷并治療在身體的內(nèi)部或外部中出現(xiàn)的各種疾病，例如，腫瘤。
[0078]本發(fā)明還提供一種光源設(shè)備，該光源設(shè)備可以連續(xù)地輸出具有最佳輸出光譜的白光。
[0079]在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備。
[0080]圖1示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性光源設(shè)備的示圖，其中，兩個(gè)光源被配置為通過(guò)單個(gè)光導(dǎo)30來(lái)照射光。
[0081]如圖1所示，用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備可以包括用于發(fā)射非相干光的第一光源10和用于發(fā)射相干光的第二光源20。
[0082]第一光源10可以是非相干光源，其將白光照射到整個(gè)治療和診斷部位，并且具有用于激勵(lì)的光譜范圍。第二光源20可以是相干光源，其具有用于在疾病的特定部位進(jìn)行激勵(lì)的相干波長(zhǎng)光譜范圍。
[0083]第一光源10可以包括主要照射具有大約350nm到大約450nm的波長(zhǎng)的光的汞燈。可以根據(jù)諸如診斷和治療目的以及環(huán)境的因素來(lái)恰當(dāng)?shù)剡x擇燈。此外，第二光源20可以是諸如激光器的長(zhǎng)波長(zhǎng)光源。
[0084]從第一光源10和第二光源20發(fā)射的光可以被配置為入射到同一個(gè)光導(dǎo)。在不例性實(shí)施例中，如圖1所示，光源設(shè)備可以包括用于透射從第一光源10和第二光源20發(fā)射的光的光導(dǎo)30。
[0085]光導(dǎo)30可以被 設(shè)置在第一光源10的光路上，以允許從第一光源10發(fā)射的光被入射到光導(dǎo)30。[0086]在示例性實(shí)施例中，如圖1所示，光源設(shè)備可以被配置為包括具有選擇性透射和反射特性的干涉濾光器40。干涉濾光器40可以被設(shè)置在第一光源10的光路與第二光源20的光路相互重疊的位置處。
[0087]更具體地說(shuō)，干涉濾光器40可以是這樣的濾光器，其具有關(guān)于特定波長(zhǎng)范圍的選擇性透射特性、以及關(guān)于其它波長(zhǎng)范圍的高反射特性。
[0088]在本實(shí)施例中，從第一光源10和第二光源20發(fā)射的光可以被配置為使用干涉濾光器40的特性來(lái)有效地入射到同一個(gè)光導(dǎo)30。也就是說(shuō)，第一光源10的主要的發(fā)射光的波長(zhǎng)范圍與第二光源20的主要的發(fā)射光的波長(zhǎng)范圍可以彼此分開，以同時(shí)使用干涉濾光器40的透射和反射特性。
[0089]例如，干涉濾光器40可以被設(shè)計(jì)為具有允許來(lái)自第一光源10的主要的發(fā)射光被透射的透射光譜。這樣，來(lái)自第一光源10的照射光可以被大部分地透射到光導(dǎo)30。
[0090]因此，從第一光源10發(fā)射的光可以穿過(guò)設(shè)置在第一光源10的光路上的干涉濾光器40。在這種情況中，由于從第一光源10發(fā)射的光的主要光譜范圍可以與干涉濾光器40的透射光譜一致，因此第一光源10的主要發(fā)射光可以透射通過(guò)干涉濾光器40以入射到光導(dǎo)30。
[0091]在本實(shí)施例中，第二光源20可以被配置為照射具有與干涉濾光器40的透射光譜范圍偏離的波長(zhǎng)范圍的光。因此，從第二光源20發(fā)射的光可以被設(shè)置在第二光源20的光路上的干涉濾光器40所反射，然后，反射光可以入射到光導(dǎo)30。
[0092]在這種情況中，第一光源10和第二光源20可以被配置為使得入射到光導(dǎo)30的入射表面的光的入射范圍落入光導(dǎo)30的接受角范圍內(nèi)，并且可以被這樣設(shè)置，從而使得第一光源10和第二光源20的光斑點(diǎn)落入到光導(dǎo)30的入射平面的核心內(nèi)。
[0093]因此，第一光源10和第二光源20可以被緊湊地設(shè)置，從而使得從第一光源10和第二光源20發(fā)射的光都通過(guò)透射或反射過(guò)程在接受角內(nèi)入射到光導(dǎo)30。
[0094]為了提高光透射效率，本發(fā)明提供具有可以降低各個(gè)光源的入射角的結(jié)構(gòu)的光源設(shè)備。
[0095]在示例性實(shí)施例中，如圖1所示，干涉濾光器40可以相對(duì)于與光導(dǎo)的光軸垂直的平面以傾斜角a傾斜。類似于干涉濾光器40的傾斜角a，第一光源10也可以以與傾斜角a相同的角度傾斜，從而使得第一光源10相對(duì)于光導(dǎo)30的光軸的耦合角與傾斜角a相同。
[0096]關(guān)于第一光源10的傾斜角a，光導(dǎo)30可以具有數(shù)值孔徑，該數(shù)值孔徑是光可以被接受的最大接受角。當(dāng)光以大于該數(shù)值孔徑的角度入射到光導(dǎo)30時(shí)，會(huì)發(fā)生光損耗。
[0097]圖2分別示出燈和激光器中的相對(duì)于光導(dǎo)的入射角和輸出發(fā)散度。關(guān)于具有大入射角的光學(xué)能量，由于在光導(dǎo)30的末端處的輸出發(fā)散度的增加與入射角的增加一樣多，因此，當(dāng)考慮效率時(shí)，可能存在對(duì)具有小入射角的配置的需要。 [0098]因此，在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，傾斜角a可以被設(shè)置在從大約3度到大約10度的范圍。在這種情況中，如圖2所示，在光導(dǎo)30的末端處的輸出發(fā)散度可以被控制為低于大約62度。當(dāng)傾斜角a被設(shè)置為等于或小于大約3度時(shí)，由于大小和空間的限制，設(shè)置在光導(dǎo)30側(cè)的第二光源20可能不會(huì)被機(jī)械地安裝在光導(dǎo)30和干涉濾光器40處，或者會(huì)發(fā)生光學(xué)能量透射損耗。[0099]同時(shí)，從圖1中的第二光源20發(fā)射的光可以被以傾斜角a傾斜的干涉濾光器40反射，然后可以入射到光導(dǎo)30。在考慮到相對(duì)于光導(dǎo)30的由干涉濾光器40反射的光的入射角的情況下，可以設(shè)置第二光源20相對(duì)于光導(dǎo)30的光軸的入射角3，從而使得從第二光源20照射的光可以在其接受角范圍內(nèi)被入射到光導(dǎo)30。
[0100]在這種情況中，需要考慮第一光源10和第二光源的光學(xué)能量透射效率以及在光導(dǎo)30的末端處的兩種光學(xué)能量的輸出發(fā)散度的相似性。
[0101]也就是說(shuō)，反射條件可以被設(shè)置為如圖2的紅色區(qū)域所示的那樣，從而使得在光導(dǎo)30的末端處的兩種光學(xué)能量的輸出發(fā)散度彼此相等，并且光源10和20具有小于最大接受角的入射角。
[0102]因此，如圖2所示，當(dāng)作為激光器的第二光源20的入射角可以被設(shè)置為從大約16度到大約22度時(shí)，在光導(dǎo)30的末端處的光透射效率和輸出發(fā)散度可以被相等地保持。
[0103]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例設(shè)計(jì)的干涉濾光器40的透射和反射光譜的示圖。
[0104]干涉濾光器40可以被配置為具有關(guān)于特定波長(zhǎng)范圍的選擇性的穿透力。在本實(shí)施例中，如圖3所示，干涉濾光器40可以被配置為透射具有大約350nm到大約450nm的波長(zhǎng)的光。同時(shí)，干涉濾光器40可以反射其它波長(zhǎng)的光，即，等于或小于大約350nm或等于或大于大約450nm的波長(zhǎng)。
[0105]具有如圖3所示的透射和反射光譜的干涉濾光器40可以與使用透射和反射特性的第一光源10和第二光源20 —同使用。
[0106]在干涉濾光器40的情況中，具有大約350nm到450nm的主要發(fā)射光的汞燈可以一同被用作第一光源10，發(fā)射大約500nm或以上的長(zhǎng)波長(zhǎng)光的激光器可以被用作第二光源20。例如，發(fā)射大約635nm或660nm的光的激光器可以一同被用作第二光源20。
[0107]這里，第一光源10和第二光源20并不限于上述例子。第一光源10可以被配置為使得從光譜的紫外區(qū)或可見區(qū)選擇的一部分或全部被用作主要的發(fā)射光。
[0108]在這種情況中，干涉濾光器40可以被配置為根據(jù)第一光源10和第二光源20的設(shè)計(jì)值選擇性地透射光。
[0109]因此，通過(guò)選擇性地透射來(lái)自多個(gè)光源的一部分的光而反射來(lái)自其它部分的光，在沒(méi)有諸如二向色鏡的額外的光學(xué)部件的情況下，用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備可以執(zhí)行有效的光透射。
[0110]與圖17中示出的典型的設(shè)備相比，光源設(shè)備可以被設(shè)計(jì)為使得入射到光導(dǎo)30的入射角之間的差并不顯著。特別地，第二光源20的入射角可以通過(guò)干涉濾光器40相對(duì)地降低，以允許入射到光導(dǎo)30。
[0111]因此，第一光源10和第二光源20可以被設(shè)置為使得第一光源10和第二光源20的入射范圍落入光導(dǎo)30的接受角范圍內(nèi)，并且，同時(shí)，光源10和20的光斑點(diǎn)可以落入光導(dǎo)30的入射平面的核心內(nèi)。
[0112]在用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備中，光源的照射使用效率可以被增加，并且，通過(guò)在諸如激光器的第二光源20的光路以及諸如燈的第一光源10的光路上使用同一個(gè)干涉濾光器40，可以簡(jiǎn)化光源設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
[0113]用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備可以被配置為實(shí)現(xiàn)白光模式，該白光模式用于在光照診斷和光照療法處理中提供白光以觀測(cè)診斷和治療部位。[0114]在白光模式中，非相干的第一光源10可以被使用，并且濾光器和衰減器70可以被用于獲取接近白光的輸出。
[0115]特別地，在整個(gè)使用時(shí)間期間，在白光模式中的光源的輸出可以被處理并保持為最接近白光。
[0116]由此,光源設(shè)備還可以包括在第一光源10與光導(dǎo)30之間的補(bǔ)償濾光器50和可變光闌60。[0117]在這個(gè)方面，圖4示出可以實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)白光的根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于光照診斷和光照療法的示例性光源設(shè)備。
[0118]如圖4所75,可變光闌60和補(bǔ)償濾光器50可以被設(shè)置在從第一光源10到光導(dǎo)30的光路上。
[0119]補(bǔ)償濾光器50可以將從第一光源10發(fā)射的光轉(zhuǎn)換為具有想要的輸出光譜的白光的形式。補(bǔ)償濾光器50可以是白光轉(zhuǎn)換濾光器,該白光轉(zhuǎn)換濾光器被配置為選擇性地吸收或透射特定波長(zhǎng)范圍的光。
[0120]在這個(gè)方面，圖5示出被用作第一光源10的汞燈的可見光范圍中的輸出光譜。圖6不出白光的參考輸出光譜。
[0121]參考圖5和圖6，由于白色光源表現(xiàn)出與參考輸出光譜極大的不同，因此實(shí)現(xiàn)最佳白光存在困難。
[0122]為了克服這些限制，補(bǔ)償濾光器50可以被設(shè)置在光路上以將如圖5所示的輸出光譜的燈光轉(zhuǎn)換為圖6的參考輸出光譜。
[0123]圖7示出根據(jù)CXD傳感器的RGB (紅、綠和藍(lán))范圍的靈敏度的補(bǔ)償濾光器50的設(shè)計(jì)值，其被實(shí)現(xiàn)以在特定波長(zhǎng)范圍具有透射率和斜率。
[0124]圖8示出基于設(shè)計(jì)值實(shí)際地設(shè)計(jì)的補(bǔ)償濾光器50的透射特性。可以看出，實(shí)際的濾光器特性與補(bǔ)償濾光器50的設(shè)計(jì)值類似。圖9示出使用具有這些透射特性的補(bǔ)償濾光器50轉(zhuǎn)換的輸出值?？梢钥闯?，通過(guò)補(bǔ)償?shù)玫降霓D(zhuǎn)換輸出光譜類似于與燈的固有輸出相比的參考輸出光譜。
[0125]因此，用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備可以包括在第一光源10與光導(dǎo)30之間的補(bǔ)償濾光器50，并且，因此通過(guò)使用補(bǔ)償濾光器50將第一光源10的輸出光譜轉(zhuǎn)換為預(yù)定的輸出光譜，可以提供高質(zhì)量的白光。
[0126]可以選擇性地使用上述的補(bǔ)償濾光器50和干涉濾光器40。例如，干涉濾光器40和補(bǔ)償濾光器50可以以濾光器輪的形式來(lái)制造。包括干涉濾光器40和補(bǔ)償濾光器50的濾光器輪可以通過(guò)與其連接的電機(jī)來(lái)旋轉(zhuǎn)，并且可以被置于光路上。因此，根據(jù)光照診斷和光照療法處理的需要可以選擇性地提供白光、激勵(lì)光或混合光。
[0127]濾光器輪可以被配置為包括選擇性地透射從第一光源10照射的光的一個(gè)或多個(gè)輔助濾光器。根據(jù)需要，輔助濾光器可以通過(guò)光導(dǎo)30僅透射特定波長(zhǎng)范圍的光。
[0128]此外，用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備還可以包括設(shè)置在第一光源10與濾光器輪之間的控制光量的衰減器70。與干涉濾光器40和補(bǔ)償濾光器50 —樣，衰減器70可以被配置為可由電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)整衰減的程度。
[0129]被用作白色光源的典型的燈可以顯示出輸出光譜隨著時(shí)間的流逝而改變。在示例性實(shí)施例中，該光源設(shè)備可以包括用于校正輸出光譜的改變的可變光闌60。[0130] 在這個(gè)方面，圖10示出燈的輸出光譜的改變，即，色溫隨著時(shí)間的流逝而改變。參考圖10，當(dāng)弧光燈被使用了大約1200小時(shí)時(shí)，可以看到，與新的燈相比，弧光燈在紅色類中變得相對(duì)明顯。
[0131]因此，由于如圖10所示的光源的色溫的改變，如圖4所示的光源設(shè)備僅在最初階段的某一時(shí)間顯示出與最初設(shè)計(jì)的參考輸出光譜相同的輸出值，然后在一段時(shí)間過(guò)后顯示出改變的輸出值。因此，當(dāng)僅僅簡(jiǎn)單地應(yīng)用補(bǔ)償濾光器50時(shí)，連續(xù)地實(shí)行最佳白光會(huì)變得困難。
[0132]同時(shí)，通過(guò)根據(jù)汞燈的輸出發(fā)散度來(lái)研究色溫的特性，本 申請(qǐng)人:確認(rèn)RGB信號(hào)的強(qiáng)度顯示出一定的趨勢(shì)。藍(lán)色和綠色區(qū)域主要被示出在來(lái)自汞燈的光路的外側(cè)。
[0133]圖11和圖12示出基于汞燈的光軸的在中心部分與邊緣部分處的光譜。
[0134]如圖11所示，光闌I被安裝在汞燈的前端，并且在邊緣部分A和中心部分B處測(cè)量該燈的輸出光譜。測(cè)量結(jié)果在圖12中示出。
[0135]特別地，兩個(gè)數(shù)據(jù)基于550nm的波長(zhǎng)C被歸一化，以比較和分析光譜特性。由此可以看出，與關(guān)于中心部分的曲線圖B相比，關(guān)于邊緣部分的曲線圖A主要在藍(lán)色和綠色區(qū)域中。
[0136]因此，用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備可以包括在第一光源10與濾光器輪之間的可變光闌60，以通過(guò)選擇性地中斷關(guān)于第一光源的邊緣部分的光，來(lái)控制透射到光導(dǎo)30的光學(xué)能量的輸出光譜。
[0137]因此，光源設(shè)備可以積極地控制與最初由于光源的輸出隨著時(shí)間的流逝而改變所導(dǎo)致的輸出光譜相比的RGB信號(hào)的強(qiáng)度的改變。
[0138]如圖13所示，可變光闌60可以被設(shè)置，以阻擋從弧光燈的光路向外照射的光。通過(guò)控制向外照射的光的阻擋范圍，紅色區(qū)域的強(qiáng)度可以被校正，從而不隨著時(shí)間的流逝而增加。也就是說(shuō)，為了校正其強(qiáng)度隨著時(shí)間的流逝而增加的紅色區(qū)域，可變光闌60可以被允許較少地阻擋燈的外部區(qū)域，以補(bǔ)償藍(lán)色和綠色區(qū)域。
[0139]因此，可變光闌60可以選擇性地阻擋從第一光源10照射并基于光軸從外側(cè)入射到光導(dǎo)30的光的一部分，以校正RGB平衡。這樣，與最初的參考輸出光譜類似的條件可以
被保持。
[0140]可變光闌60可以在孔徑大小被調(diào)整的類型或者可變光闌60可以沿著設(shè)置在光路上的導(dǎo)軌80向前或向后移動(dòng)的類型中實(shí)現(xiàn)。
[0141]也就是說(shuō)，可變光闌60可以被配置為在光路上向前或向后移動(dòng)或者改變其孔徑大小，以設(shè)置燈的阻擋區(qū)域。
[0142]例如，當(dāng)隨著時(shí)間的流逝照射主要在紅色區(qū)域中的光，并且，如圖4所示，可變光闌60從可變光闌60被最初設(shè)置的位置Il移動(dòng)到更接近光導(dǎo)30的位置12時(shí)，藍(lán)色和綠色類的波長(zhǎng)范圍的強(qiáng)度會(huì)增加，從而補(bǔ)償紅色類的波長(zhǎng)范圍的強(qiáng)度的增加。
[0143]圖14是示出第一光源10的輸出光譜隨著可變光闌60的位置改變而改變的曲線圖，其示出在可變光闌60被最初設(shè)置的位置Il與更接近光導(dǎo)30的位置12處的燈的輸出光譜之間的比較。
[0144]參考圖14，隨著可變光闌60從可變光闌60被最初設(shè)置的位置Il移動(dòng)到更接近光導(dǎo)30的位置12，可變光闌60的外部區(qū)域的阻擋程度可以被降低，從而顯示出藍(lán)色和綠色類的波長(zhǎng)范圍的強(qiáng)度被加強(qiáng)的效果。因此，由于燈的壽命造成的紅色類的波長(zhǎng)范圍的強(qiáng)度被相對(duì)加強(qiáng)的效果可以被抵消(offset)，因此最初設(shè)置的白光的輸出條件可以被保持。
[0145]在光闌60的孔徑大小是可調(diào)的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)紅色類的波長(zhǎng)范圍的強(qiáng)度會(huì)隨著時(shí)間的流逝而加強(qiáng)并且光闌的孔徑大小可以變寬時(shí)，對(duì)燈的外部區(qū)域的阻擋的程度可以被降低。這樣，可以實(shí)現(xiàn)與可變光闌60移動(dòng)相同的效果。 [0146]為了執(zhí)行上述處理，可變光闌60可以被配置為還包括光闌控制器，以控制可變光闌60的移動(dòng)和孔徑大小。
[0147]光闌控制器可以檢查入射到光導(dǎo)30的光，然后，可以向前或向后移動(dòng)可變光闌60，或者改變可變光闌60的孔徑大小。
[0148]為此，光源設(shè)備可以被配置為包括RGB傳感器90，以檢測(cè)穿過(guò)濾光器輪的光的RGB信號(hào)。
[0149]圖4示出包括光闌控制器100和RGB傳感器90的用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備。如圖4所示，RGB信號(hào)可以由RGB傳感器90實(shí)時(shí)地獲取。RGB信號(hào)可以被傳送到光闌控制器100。根據(jù)最初的白光的參考光譜數(shù)據(jù)的比較結(jié)果，通過(guò)控制可變光闌60的孔徑大小或位置，光闌控制器100可以實(shí)時(shí)地產(chǎn)生白光。
[0150]不同于圖4，通過(guò)借助于CCD傳感器、具有濾光器的光電二極管、分光儀或裸眼自動(dòng)地或手工地控制可變光闌60，可以實(shí)時(shí)地引入最佳白光。
[0151]圖15是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的包括相干第二光源20的示例性光源設(shè)備的示圖。但是，除了衰減器70、可變光闌60和補(bǔ)償濾光器50以外的配置與圖1的配置類似。
[0152]如上所述，補(bǔ)償濾光器50可以代替干涉濾光器40放置，衰減器70和可變光闌60可以設(shè)置在補(bǔ)償濾光器50與第一光源10之間。
[0153]在這種情況中，當(dāng)干涉濾光器40以角度a傾斜時(shí)，用于替換干涉濾光器40的補(bǔ)償濾光器50可以以相同的傾斜角來(lái)傾斜。衰減器70和可變光闌60也可以以與干涉濾光器40的傾斜角相同的角度來(lái)傾斜。
[0154]如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備具有下列效果。
[0155]首先，由于從光源照射的光對(duì)于光導(dǎo)的入射角可以被減小，因此光源設(shè)備可以降低在光導(dǎo)處的光學(xué)損耗，從而增加光量。
[0156]第二，光源設(shè)備可以選擇性地只透射可見光的波長(zhǎng)范圍，并且使用補(bǔ)償濾光器來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳白光。
[0157]第三，通過(guò)根據(jù)燈的壽命來(lái)控制色溫的改變，光源設(shè)備可以連續(xù)地實(shí)現(xiàn)最佳白光，直到將燈更換為止。
[0158]針對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以在這些實(shí)施例中進(jìn)行改變，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求或其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光照診斷和光照療法的光源設(shè)備，包括: 非相干的第一光源； 相干的第二光源； 傳送從第一光源和第二光源發(fā)射的光的光導(dǎo)； 設(shè)置在第一光源的光路上的干涉濾光器；以及 其中，從第二光源發(fā)射的光被干涉濾光器反射以入射到光導(dǎo)，并且，來(lái)自第一光源的光同時(shí)穿過(guò)干涉濾光器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源設(shè)備，其中，干涉濾光器包括透射從第一光源發(fā)射的主要的光的透射光譜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光源設(shè)備，其中，第二光源發(fā)射具有與干涉濾光器的透射光譜的范圍偏離的波長(zhǎng)范圍的光。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源設(shè)備，其中，干涉濾光器相對(duì)于與光導(dǎo)的光軸垂直的平面以一定的角度傾斜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光源設(shè)備，其中，第一光源相對(duì)于光導(dǎo)的光軸以一定的角度傾斜。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的光源設(shè)備，其中，所述一定的角度在從大約3度到大約10度的范圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源設(shè)備，其中，第一光源包括發(fā)射在光譜的紫外區(qū)和可見區(qū)中的主要發(fā)射光的汞燈。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光源設(shè)備，其中，第二光源包括發(fā)射500nm或更大的長(zhǎng)波長(zhǎng)光的激光器。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的光源設(shè)備，其中，干涉濾光器具有關(guān)于大約350nm到大約450nm的波長(zhǎng)范圍的透射光譜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源設(shè)備，其中，第一光源和第二光源被設(shè)置為:使得入射到光導(dǎo)的入射平面的光的入射范圍落入在光導(dǎo)的接受角度范圍內(nèi)，并且，同時(shí)，第一光源和第二光源的光斑點(diǎn)落入在光導(dǎo)的入射平面的核心內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光源設(shè)備，包括在第一光源與光導(dǎo)之間的補(bǔ)償濾光器，該補(bǔ)償濾光器將第一光源的輸出光譜轉(zhuǎn)換為預(yù)定的參考輸出光譜。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光源設(shè)備，其中，補(bǔ)償濾光器和干涉濾光器構(gòu)成濾光器輪，從而被選擇性地置于第一光源與光導(dǎo)之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光源設(shè)備，包括設(shè)置在第一光源與濾光器輪之間的控制光量的衰減器。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光源設(shè)備，包括在第一光源與濾光器輪之間的可變光闌。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光源設(shè)備，其中，可變光闌是可移動(dòng)光闌，該可移動(dòng)光闌向前或向后移動(dòng)以調(diào)整離第一光源的距離。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的光源設(shè)備，其中，可變光闌被配置為改變?cè)摽勺児怅@的孔徑大小。
17.根據(jù)權(quán)利要求14到16中的任意一項(xiàng)的光源設(shè)備，還包括用于感測(cè)穿過(guò)濾光器輪的光的RGB信號(hào)的RGB傳感器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的光源設(shè)備，還包括光闌控制器，該光闌控制器被配置為根據(jù)由RGB傳感器感測(cè)到的RGB信號(hào)與參考輸出光譜的比較結(jié)果來(lái)移動(dòng)可變光闌或者控制可變光闌的孔徑大小。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光源設(shè)備，其中，濾光器輪還包括選擇性地透射從第一光源發(fā)射的光的一個(gè)或多個(gè)輔助濾光器。
【文檔編號(hào)】A61N5/06GK103566476SQ201310134792
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月9日
【發(fā)明者】姜旭, 李大植, 金光勳, 丁敏雄, G·V·帕帕巖, V·貝爾齊 申請(qǐng)人:韓國(guó)電氣研究院