JP2011097987A - 内視鏡装置 - Google Patents

Abstract

【課題】明るく明瞭な偏光画像が得ることができる内視鏡装置を提供する。
【解決手段】通常または狭帯域、非偏光または偏光観察のモードを選択した時は、光源装置３の回転フィルタ１３は内周側または外周側のフィルタが光路中に切り換えるように配置され、内視鏡２のライトガイド７を経てその先端面から偏光板２２等を介して偏光された照明光を被写体に照射できるようにし、その戻り光は前置光増幅器７３で光増幅された後、偏光ビームスプリッタ２３を介して前記偏光方向と平行な光成分はＣＣＤ２７ａで、垂直な光成分はＣＣＤ２７ｂでそれぞれ受光し、プロセッサ４の第１〜第６フレームメモリ３６ａ〜３６ｆに格納すると共に、画像処理回路３７に入力し加算処理して、モニタ５に非偏光画像を表示できるようにすると共に、減算処理して被写体表面の性状を診断するのに適した偏光画像を表示できるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は通常画像と偏光を利用した偏光画像とが得られる内視鏡装置に関する。

近年、がんによる死亡率が増加傾向にある。このため、内視鏡装置は、消化管のスクリーニング（病変発見のための検査）、精密検査、治療において欠かすことが出来ない診断・治療機器として期待されている。この要望を実現するため、がんなど微細病変の早期発見や術前の病変範囲の精密診断などのための画像取得を目的とし、画像処理技術を使った粘膜表層・粘膜深層の病変の特長を光学的に画像強調表示する特殊光観察技術がある。特殊光観察技術には、血液中のヘモグロビンに吸収されやすい狭帯域化された２つの波長（３９０〜４４５ｎｍ／５３０〜５５０ｎｍ）の光を照射することにより、粘膜表層の毛細血管、粘膜微細模様の強調表示を実現する狭帯域光観察、コラーゲンなどの蛍光物質からの自家蛍光を観察するための励起光（３９０〜４７０ｎｍ）と血液中のヘモグロビンに吸収される波長（５４０〜５６０ｎｍ）の光を照射することにより、腫瘍性病変と正常粘膜を異なる色調で強調表示する蛍光観察がある。

また、特定の偏光成分をもつ光を生体組織に照射した時の生体組織からの光は、生体組織の表面から戻ってくる光には偏光成分が保存されており、照射光と平行な偏光成分となり、また、生体組織の深部から戻ってくる光は、強く散乱されているため照射光と平行な成分と垂直な成分が同等程度になる。つまり、平行な偏光を持つ光には、生体組織の表面と、生体組織の深部の両方の成分を含み、垂直な偏光を持つ散乱光には、生体組織の深部の成分を含む特性がある。この性質を用いて、平行な偏光を持つ光と垂直な偏光を持つ光を差分することで、生体組織の表面の光のみを取り出すことができ、逆に、照明光と垂直な偏光を持つ光を画像化することで組織深部からの光を画像化できる、偏光観察がある。偏光観察は、前記狭帯域光観察や蛍光観察と組み合わせることが可能で、狭帯域光観察や蛍光観察の利点をさらに強めることが可能である。

前記特殊光観察を用いない通常観察と偏光観察、狭帯域光観察を組み合わせた内視鏡装置が特許文献１に開示されている。この公報では図１３に示す内視鏡装置が開示されている。内視鏡装置１は、内視鏡２と光源装置３とプロセッサ４とモニタ５から構成されている。

光源装置３のランプ９から発した白色光は、回転フィルタ１３に設けられた赤色、緑色、青色フィルタのいずれかを透過して色が選択され、ライトガイド７を介して内視鏡２の先端部へと伝播する。ライトガイド７から出た光は偏光板２２によって偏光成分が選択され、ビームスプリッタ２３を介して対物レンズ２４で生体組織に照射される。生体組織からの反射光は対物レンズ２４で集光され、偏光ビームスプリッタ２６で照射した偏光成分と平行な成分と垂直な成分に分けられ、ＣＣＤ２７で各々検出される。ＣＣＤ２７で検出した光は電気信号に変換され、プロセッサ４で画像処理が行われ生成された画像がモニタ５に表示される。

プロセッサ４では、照射した偏光成分と平行な成分と垂直な成分の各々が保存され、また，回転フィルタ１３が回転することで白色光が透過するフィルタが切り替わることで照射する光の色が変化し、各色に対応した照射した偏光成分と平行な成分と垂直な成分の各々が保存される。そして、照射した偏光成分と平行な成分と垂直な成分を足し合わせることで通常画像をモニタ５に表示し、照射した偏光成分と平行な成分から垂直な成分を差し引くことで、生体組織の表面が強調された偏光画像がモニタ５に表示される。通常画像と偏光画像は、モードスイッチ１７で切り換えることが出来る。

また，回転フィルタ１３に通常画像用の赤、緑、青のフィルタの他に、異なる円周上に狭帯域光観察用のフィルタも配置し、回転フィルタ１３の白色光が入射する円周位置を変更することで、狭帯域光照明でかつ偏光情報を取得することが可能となっている。

偏光観察と蛍光観察を組み合わせた内視鏡装置が特許文献２に開示されている。この公報では、生体組織に照射する偏光が平行と垂直の２方向に切り替わる用に構成されており、生体組織から戻る照射した光の反射光と自家蛍光の光を、特定方向の偏光のみ透過する偏光フィルタと、照射した光の反射光を透過しないカットフィルタを介して、特定方向の偏光成分の自家蛍光を撮像素子で検出可能としている。この時、照射する２つの偏光成分は、検出側の偏光フィルタと平行または垂直の関係となるよう調整されており、照射する偏光成分の切り替えで照射した偏光成分と平行または垂直な偏光である、自家蛍光を検出出来るように構成している。

特開２００３−４７５８８ 特開２００６−３２５９７３

しかしながら、偏光観察では生体組織に照射する偏光方向を偏光フィルタで選択するため照射する光量が低下する。このため、生体組織の表面または深部が強調された画像が得られるものの、その画像は通常観察よりも暗く使用者の画像判断が容易ではない。また狭帯域光観察では、生体組織に照射する照射光の波長帯域を制限することから偏光観察と組み合わせると、さらに照射する光量が低下する。蛍光観察では、生体組織が発する蛍光は微弱であるため照射する光量の低下で、さらに暗い画像となってしまう。また偏光観察では、検出側でも生体組織からの光を偏光成分で分けることから、検出できる光量は少なく使用者の画像判断が容易ではなくなる。

本発明は、前述した点に鑑みてなされたものであり、明るい偏光観察を可能とし、使用者の画像判断を容易とすることができる内視鏡装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成する請求項１に記載の内視鏡装置の発明は、
被写体を照明するための照明光を発生する光源装置と、
前記照明光を導光する導光部材、
前記導光部材を経て偏光した偏光照明光を前記被写体側に出射する偏光部材、
前記被写体で反射された光における、前記偏光部材による偏光方向と平行な偏光方向の光成分と、前記偏光部材による偏光方向と垂直な偏光方向の光成分で撮像して、それぞれ平行画像信号と垂直画像信号とを出力する撮像手段と、
前記平行画像信号と前記垂直画像信号の両方またはいずれか一方から表示手段に通常画像と、前記平行画像信号と垂直画像信号の両方またはいずれか一方から表示手段に偏光画像とを表示可能とする、画像処理を行う画像処理装置とを備え、
前記照明光または前記反射光を光増幅する、光増幅手段を備えたことを特徴とするものである。

上記目的を達成する請求項２に記載の内視鏡装置の発明は、
被写体を照明するための照明光を発生する光源装置と、
前記照明光を導光する導光部材、
前記導光部材を経て偏光した偏光照明光を前記被写体側に出射する偏光部材、
前記被写体で発生する蛍光における、前記偏光部材による偏光方向と平行な偏光方向の光成分と、前記偏光部材による偏光方向と垂直な偏光方向の光成分で撮像して、それぞれ平行画像信号と垂直画像信号とを出力する撮像手段と、
前記平行画像信号と垂直画像信号の両方またはいずれか一方から表示手段に偏光画像を表示可能とする、画像処理を行う画像処理装置とを備え、
前記照明光または前記蛍光を光増幅する、光増幅手段を備えたことを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によれば、被写体への照明光または被写体からの反射光を光増幅することで、偏光成分を設定したことにより微弱となった照明光または反射光を光のまま増強することができ、導光材でのノイズ成分である自家蛍光や撮像素子の電気信号としての高増幅によるノイズ成分の増大を抑えることが可能となり、明るく明瞭な偏光画像を取得できる内視鏡装置が実現できる。

請求項２に記載の発明によれば、被写体への照明光または被写体からの蛍光を光増幅することで、偏光成分を設定したことにより微弱となった照明光または、被写体からの反射光に比べ非常に微弱な蛍光を光のまま増強することができ、導光材でのノイズ成分である自家蛍光や撮像素子の電気信号としての高増幅によるノイズ成分の増大を抑えることが可能となり、明るく明瞭な自家蛍光画像および偏光画像を取得できる内視鏡装置が実現できる。

本発明の第１実施の形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示す図である。 本発明の第１実施の形態に係る内視鏡装置が有する、面順次フィルタの構成の一例を示す図である。 本発明の第１実施の形態に係る内視鏡装置が有する、前置光増幅器の構成の一例を示す構成と特性を示す図である。 本発明の第１実施の形態に係る内視鏡装置が有する、前置光増幅器の変形例の構成の一例を示す構成と特性を示す図である。 本発明の第２実施の形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示す図である。 本発明の第３実施の形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示す図である。 本発明の第３実施の形態に係る内視鏡装置が有する、面順次偏光板の構成の一例を示す図である。 本発明の第３実施の形態に係る内視鏡装置が有する、前置光増幅器の構成の一例を示す構成と特性を示す図である。 本発明の第４実施の形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示す図である。 本発明の第４実施の形態に係る内視鏡装置が有する、面順次前置光増幅器の構成の一例を示す図である。 本発明の第５実施の形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示す図である。 本発明の第６実施の形態に係る内視鏡装置の構成の一例を示す図である。 従来の内視鏡装置の構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

［第１実施の形態］
図１ないし図４は本発明の第１実施の形態に係り、図１は第１実施の形態の内視鏡装置の全体構成を示し、図２は回転フィルタの構成を示し、図３は前置光増幅器の構成を示し、図４は前置光増幅器の構成の変形例を示す。本実施の形態は偏光画像と通常画像、狭帯域画像を撮像することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

図１に示す本発明の第１実施の形態の偏光観察用の内視鏡装置１は、体腔内に挿入され、通常画像と偏光画像を撮像する内視鏡２Ａと、この内視鏡２Ａに照明光を供給する光源装置３と、内視鏡２Ａに内蔵された撮像素子に対する信号処理を行うプロセッサ４と、プロセッサ４から出力される映像信号を表示するモニタ５とから構成される。

内視鏡２Ａは体腔内などに挿入できるように細長の挿入部６が設けてあり、この挿入部６内には照明光を伝送（導光）する伝送部材（導光部材））としてのライトガイド７が挿通されている。このライトガイド７の手元側の端部は光源装置３に着脱自在で接続することができる。

光源装置３の内部にはランプ駆動回路８からのランプ駆動信号で発光するキセノンランプ等のランプ９が配置され、このランプ９で発光した白色光は移動ステージ１１に取り付けられ、モータ１２により回転駆動される回転フィルタ１３を経て、さらに集光レンズ１４で集光されてライトガイド７の手元側の端部に入射される。

回転フィルタ１３には図２に示すように、内周側と外周側とに通常観察用フィルタと、狭帯域観察用フィルタとが配置されている。つまり、内周側には赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各波長帯域の光を透過するＲ、Ｇ、Ｂフィルタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃが周方向に３分割するように配置されている。具体的にはＲフィルタ１５ａは６００−７００ｎｍの波長帯の赤色の光（以下、Ｒと略記）を通し、Ｇフィルタ１５ｂは５００−６００ｎｍの波長帯の緑色の光（以下、Ｇと略記）を通し、Ｂフィルタ１５ｃは４００−５００ｎｍの波長帯の青色の光（以下、Ｂと略記）を通す。

また、図２に示すように外周側には３つの波長帯域（以下、λ１、λ２、λ３で示す）の光をそれぞれ透過するフィルタ１６ａ、１６ｂ、１６ｃが周方向に３分割するように配置されている。具体的にはフィルタ１６ａは６０５−６３５ｎｍの波長帯の光を通し、フィルタ１６ｂは５２５−５５５ｎｍの波長帯の光を通し、フィルタ１６ｃは４００−４３０ｎｍの波長帯の光を通す。

初期状態では照明光路上に回転フィルタ１３の内周側のフィルタが配置されるように設定されており、例えばビデオプロセッサ４に設けたモードスイッチ１７により、狭帯域観察を行うモードを選択するとビデオプロセッサ４内の制御回路１８を介して移動ステージ１１が下側に移動され、照明光路上に回転フィルタ１３の外周側のフィルタが配置されるようになる。なお、モードスイッチ１７は内視鏡側に設けるようにしても良い。

また、狭帯域観察を行うモードに設定した後、再び通常観察を望む場合にはモードスイッチ１７により、通常観察を行うモードを選択するとビデオプロセッサ４内の制御回路１８を介して移動ステージ１１が上側に移動され、照明光路上に回転フィルタ１３の内周側のフィルタが配置されるようになる。

ライトガイド７に入射された光は挿入部６の先端部１９に固定された先端面から出射され、本実施の形態では屈曲された先端面からレンズ２１、偏光された光にする偏光部材としての偏光板２２を経て所定の方向に偏光された光にされてビームスプリッタ（以下、ＢＳと略記）２３でその一部が反射されて照明用にも使用される対物レンズ系２４を経て生体組織等の被写体側に照射される。なお、対物レンズ系２４には絞り２５が設けてある。

上述のように通常観察のモードでは被写体側はＲ、Ｇ、Ｂの照明光で順次照明される。一方、狭帯域観察のモードでは被写体側はλ１、λ２、λ３の照明光で順次照明される。

照明された被写体側で反射され、対物レンズ系２４に入射した光は、ＢＳ２３をその一部が透過し、前置光増幅器７３で光増幅され、検光部材としての偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと略記）２６により偏光板２２で偏光された方向と平行な偏光成分（図１等では//を併記して分かり易くしている）とその方向と直交する偏光成分（図１等では⊥を併記して分かり易くしている）との光に分離される。

なお、前置光増幅器７３は、照明側の偏光板２２の前にあっても良い。

前置光増幅器７３は図３（ａ）に示すように、使用する光の波長に対して光増幅可能な複数の蛍光体を含んだ混合体８０に、励起光７９が入射するようになっている。混合体８０の励起光７９が入射する面以外の側面には、励起光の波長を全反射し、照明された被写体側で反射されて入射する光の波長を透過するように設計された膜８１が形成されている。励起光７９を混合体８０内の蛍光体が光吸収することで、蛍光体には利得が生成され、混合体８０に入射する光７８ａは光増幅されて、出射光７８ｂとして出射される。

複数の蛍光体は図３（ｂ）のように、励起光を光吸収することで図に示すように、それぞれ利得帯域を持ち、Ｒ、Ｇ、Ｂ、λ１、λ２、λ３の全てに対して利得があるようになっており、各光を光増幅する。かかる蛍光体としては、光増幅すべき複数の使用波長の光のそれぞれに対し対応する光増幅用の希土類を主に含有するものであり、例えば青色帯では２価のＥｕ、緑色帯では３価のＴｂ、赤色帯では３価のＥｕを含有するのが好ましい。

図３（ａ）では、励起光と光増幅する光の進行方向が直交するようにしたが、斜めになるようにしても良く、光増幅する光は混合体８０に垂直に入射しなくても良い。また、蛍光体は３種類に限らずさらに多数であっても良い。光増幅は、１０ｄＢ（１０倍）としたが、３ｄＢ（２倍）以上であれば効果があり、４０ｄＢ（１０，０００倍）以下が望ましい。

前置光増幅器７３の変形例を図４に示す。図４において、図３と同様の構成要素については同一の符号を用いて説明は省略する。また、図３と同様の構成を持つ部分については、詳細説明を省略する。

図４（ａ）の混合体８０ｂに混合された複数の蛍光体は、図４（ｂ）に示すように異なる利得帯域を持ち、また異なる励起光の波長を光吸収することで利得を発生する。このため、Ｒ、Ｇ、Ｂ、λ１、λ２、λ３の入力タイミングに併せて励起光の波長を切り替えることで、利得帯域と入力する光の帯域を一致させることが可能であり、より低ノイズで光増幅を行うことが出来る。

ＰＢＳ２６により偏光板２２で偏光された方向と平行な偏光成分と、その方向と直交する偏光成分との光に分離された光の、平行な偏光成分の光はＰＢＳ２６を透過して対物レンズ系２４の結像位置に配置された第１のＣＣＤ２７ａに結像され、直交する偏光成分の光はＰＢＳ２６で反射されて対物レンズ系２４の結像位置に配置された第２のＣＣＤ２７ｂに結像され、それぞれ光電変換される。

ＣＣＤ２７ａ、２７ｂはビデオプロセッサ４内のＣＣＤ駆動回路３１ａ、３１ｂからのＣＣＤ駆動信号の印加により、光電変換された信号電荷が読み出され、それぞれプリアンプ３２ａ、３２ｂで増幅された後、ＡＧＣ回路３３ａ、３３ｂでさらに所定レベルまで増幅されてＡ／Ｄ変換回路３４ａ、３４ｂに入力され、デジタル信号（画像データ）に変換される。

Ａ／Ｄ変換回路３４ａ、３４ｂにより変換されたデジタルの画像データはそれぞれ第１及び第２マルチプレクサ３５ａ、３５ｂを経て第１〜３フレームメモリ３６ａ〜３６ｃ、第４〜６フレームメモリ３６ｄ〜３６ｆに順次書き込まれる。なお、第１〜３フレームメモリ３６ａ〜３６ｃ及び第４〜６フレームメモリ３６ｄ〜３６ｆへ書き込む場合、制御回路１８により第１及び第２マルチプレクサ３５ａ、３５ｂの切換が制御される。

これら第１〜６フレームメモリ３６ａ〜３６ｆに書き込まれた画像データは同時に読み出され、画像処理回路３７に入力される。この画像処理回路３７は制御回路１８により制御され、モードスイッチ１７により設定されたモードに応じた画像処理を行い、画像処理した画像データをＤ／Ａ変換回路３８に出力し、このＤ／Ａ変換回路３８により変換されたアナログの映像信号がモニタ５に出力される。

例えば通常観察や狭帯域観察のモードの場合には、同じ波長で撮像した画像成分同士を加算して出力し、偏光観察モードを加える場合には同じ波長で撮像した画像成分同士の差分をとって差分成分を出力する。なお、制御回路１８は例えば狭帯域観察モードの場合には、ランプ駆動回路８を制御して、ランプ９による発光量を増大させてもよい。

このようにして本実施の形態では通常画像や狭帯域画像と偏光した照明光により、以下で説明するように生体組織の表面付近の性状を判定するのに適した偏光画像とを得られるようにしていることが特徴となっている。

次に本実施の形態の作用を説明する。図１に示すように内視鏡２Ａ、光源装置３、ビデオプロセッサ４、モニタ５を接続して、電源を投入する。この初期状態では、光源装置３の移動ステージ１１は上側に設定されて、回転フィルタ１３の通常観察用フィルタが照明光路上に設定された状態となっている。

そして、モータ１２により回転フィルタ１３が回転し、ライトガイド７には光源装置３からＲ，Ｇ，Ｂの照明光が順次供給され、ライトガイド７により伝送され、先端面から偏光板２２により偏光された状態で、被写体側に照射される。

被写体側で反射された一部の反射光は対物レンズ系２４に入射され、前置光増幅器７３で光増幅された後、平行成分の光はＰＢＳ２６を透過してＣＣＤ２７ａに、直交する成分の光はＰＢＳ２６で反射されてＣＣＤ２７ｂに結像する。

ＣＣＤ２７ａ、２７ｂでそれぞれ光電変換された信号はＣＣＤ駆動回路３１ａ、３１ｂからのＣＣＤ駆動信号の印加によって読み出され、プリアンプ３２ａ、３２ｂ等で増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路３４ａ、３４ｂでデジタルの信号に変換された後、制御回路１８により切り換えられる第１及び第２マルチプレクサ３５ａ、３５ｂを経て第１〜３フレームメモリ３６ａ〜３６ｃ及び第４〜６フレームメモリ３６ｄ〜３６ｆにそれぞれ書き込まれる。

具体的には、Ｒの光で照明した状態でＣＣＤ２７ａ、２７ｂの出力信号はそれぞれ第１フレームメモリ３６ａと第４フレームメモリ３６ｄに格納され、Ｇの光で照明した状態でＣＣＤ２７ａ、２７ｂの出力信号はそれぞれ第２フレームメモリ３６ｂと第５フレームメモリ３６ｅに格納され、Ｂの光で照明した状態でＣＣＤ２７ａ、２７ｂの出力信号はそれぞれ第３フレームメモリ３６ｃと第６フレームメモリ３６ｆに格納される。

これら第１〜６フレームメモリ３６ａ〜３６ｆに書き込まれた画像データは同時に読み出され、画像処理回路３７に入力される。この画像処理回路３７では第１フレームメモリ３６ａと第４フレームメモリ３６ｄからの出力信号を加算して、Ｒの色信号として出力し、また第２フレームメモリ３６ｂと第５フレームメモリ３６ｅからの出力信号を加算して、Ｇの色信号として出力し、また第３フレームメモリ３６ｃと第６フレームメモリ３６ｆからの出力信号を加算して、Ｂの色信号として出力する。

つまり、通常観察モードにおける通常観察イメージ（白色光イメージ）を生成する場合には、そのＲ、Ｇ、Ｂ画像成分をＷ（Ｒ）、Ｗ（Ｇ）、Ｗ（Ｂ）とし、第１〜３フレームメモリ３６ａ〜３６ｃから出力される画像成分をＰ//（Ｒ）、Ｐ//（Ｇ）、Ｐ//（Ｂ）、第４〜６フレームメモリ３６ｄ〜３６ｆから出力される画像成分をＰ⊥（Ｒ）、Ｐ⊥（Ｇ）、Ｐ⊥（Ｂ）すると、白色光イメージは，
Ｗ（Ｒ）＝Ｐ//（Ｒ）＋Ｐ⊥（Ｒ） （１）
Ｗ（Ｇ）＝Ｐ//（Ｇ）＋Ｐ⊥（Ｇ） （２）
Ｗ（Ｂ）＝Ｐ//（Ｂ）＋Ｐ⊥（Ｂ） （３）
の、式（１）から式（３）に示すような加算処理により通常観察イメージを得る。通常観察モードでは加算することにより、一方だけの場合よりも明るく、Ｓ／Ｎの良い画像を得ることができる。照明光の光量が十分な場合には一方だけを画像表示に用いるようにしても良い。

通常観察モードで体腔内の例えば患部組織を観察し、その部分を性状判定したいと望むような場合には偏光観察モードにすれば良く、モードスイッチ１７により偏光観察モードに設定する。

この場合には、患部組織の表面付近での反射光の殆どは、照射光の偏光方向を保存したものが支配的となり、一方表面付近より内部からの反射光は照射光の偏光方向と平行な成分と垂直な成分とが殆ど同じ割合のものとなる。

つまり、通常観察モードにおける偏光観察イメージ（偏光イメージ）を生成する場合には、そのＲ、Ｇ、Ｂ画像成分をＷ（Ｒ）、Ｗ（Ｇ）、Ｗ（Ｂ）とし、第１〜３フレームメモリ３６ａ〜３６ｃから出力される画像成分をＰ//（Ｒ）、Ｐ//（Ｇ）、Ｐ//（Ｂ）、第４〜６フレームメモリ３６ｄ〜３６ｆから出力される画像成分をＰ⊥（Ｒ）、Ｐ⊥（Ｇ）、Ｐ⊥（Ｂ）すると、偏光イメージは，
Ｗ（Ｒ）＝Ｐ//（Ｒ）−Ｐ⊥（Ｒ） （４）
Ｗ（Ｇ）＝Ｐ//（Ｇ）−Ｐ⊥（Ｇ） （５）
Ｗ（Ｂ）＝Ｐ//（Ｂ）−Ｐ⊥（Ｂ） （６）
の、式（４）から式（６）に示すような減算処理により通常観察の偏光イメージを得る。通常観察の偏光モードでは減算することにより、偏光観察イメージとして患部組織の表面付近側の画像成分を、その内部からの散乱の影響を抑制して得ることができる。

モードスイッチにより狭帯域観察モードの指示入力を行うと、制御回路１８は光源装置３の移動ステージ１１を下側に移動して、狭帯域観察用フィルタが光路上に配置されるようにすると共に、画像処理回路３７に対して狭帯域観察用の処理に切り換える制御信号を送る。

この場合には、回転フィルタ１３を透過した光は、先程説明したＲ、Ｇ、Ｂの光の代わりにλ１、λ２、λ３の光になる。そして、偏光板２２により偏光されて患部組織に照射される。

この場合には、患部組織の表面付近での反射光の殆どは、照射光の偏光方向を保存したものが支配的となり、一方表面付近より内部からの反射光は照射光の偏光方向と平行な成分と垂直な成分とが殆ど同じ割合のものとなる。また、狭帯域なλ１、λ２、λ３の光の照射により、表面付近の構造物の光吸収や光散乱を強調することが出来る。

これらの反射光は、前置光増幅器７３で光増幅された後、その偏光方向により照射光の偏光方向と平行なものはＣＣＤ２７ａに、照射光の偏光方向と垂直なものはＣＣＤ２７ｂに、それぞれ像を結ぶ。通常観察モードで説明したのと同様にＣＣＤ２７ａ、２７ｂで光電変換された信号はそれぞれ第１〜３フレームメモリ３６ａ〜３６ｃ及び第４〜６フレームメモリ３６ｄ〜３６ｆに書き込まれる。

具体的に説明すると、λ１の光で照明した状態でＣＣＤ２７ａ、２７ｂの出力信号はそれぞれ第１フレームメモリ３６ａと第４フレームメモリ３６ｄに格納され、λ２の光で照明した状態でＣＣＤ２７ａ、２７ｂの出力信号はそれぞれ第２フレームメモリ３６ｂと第５フレームメモリ３６ｅに格納され、λ３の光で照明した状態でＣＣＤ２７ａ、２７ｂの出力信号はそれぞれ第３フレームメモリ３６ｃと第６フレームメモリ３６ｆに格納される。

これら第１〜６フレームメモリ３６ａ〜３６ｆに書き込まれた画像データは同時に読み出され、画像処理回路３７に入力される。通常の狭帯域観察モードの場合には、第１フレームメモリ３６ａと第４フレームメモリ３６ｄからの出力信号の加算を算出して、例えばλ１の色信号として出力し、また第２フレームメモリ３６ｂと第５フレームメモリ３６ｅからの出力信号の加算を算出して、例えばλ２の色信号として出力し、また第３フレームメモリ３６ｃと第６フレームメモリ３６ｆからの出力信号の加算を算出して、例えばλ３の色信号として出力する。

また、モードスイッチの切り替えによる狭帯域観察の偏光モードの場合には、第１フレームメモリ３６ａと第４フレームメモリ３６ｄからの出力信号の差分を算出して、例えばλ１の色信号として出力し、また第２フレームメモリ３６ｂと第５フレームメモリ３６ｅからの出力信号の差分を算出して、例えばλ２の色信号として出力し、また第３フレームメモリ３６ｃと第６フレームメモリ３６ｆからの出力信号の差分を算出して、例えばλ３の色信号として出力する。

つまり、狭帯域観察モードにおける偏光観察イメージを生成する場合には、その３つのλ１、λ２、λ３の画像成分をＳ（λ１）、Ｓ（λ２）、Ｓ（λ３）とし、第１〜３フレームメモリ３６ａ〜３６ｃから出力される画像成分をＰ//（λ１）、Ｐ//（λ２）、Ｐ//（λ３）、第４〜６フレームメモリ３６ｄ〜３６ｆから出力される画像成分をＰ⊥（λ１）、Ｐ⊥（λ２）、Ｐ⊥（λ３）すると、偏光イメージは、
Ｓ（λ１）＝Ｐ//（λ１）−Ｐ⊥（λ１） （７）
Ｓ（λ２）＝Ｐ//（λ２）−Ｐ⊥（λ２） （８）
Ｓ（λ３）＝Ｐ//（λ３）−Ｐ⊥（λ３） （９）
の、式（７）から式（９）に示すような減算処理により狭帯域観察の偏光イメージを得る。

狭帯域観察は、生体組織に特に青色領域（短波長側）の波長幅が制限された狭帯域光を照明することにより、例えば消化管であれば粘膜表層（浅層）の微細構造や毛細血管像を、通常光観察に比べて鋭敏に捉えられることが特徴である。

これは、粘膜の深さ方向への光の深達度は波長依存性があり、短波長ほど散乱の影響により深達度が小さい（浅い）こと、及び、粘膜（生体）には４１５ｎｍ付近にヘモグロビンの大きな吸収帯があるため、特に４００〜４５０ｎｍ付近の狭帯域光を照射すると、粘膜表層の微細構造及び毛細血管を特異的に検出できるためである。従って、通常光観察では非常に観察しづらい粘膜表層の構造や毛細血管の走行パターンが、狭帯域光観察を用いることで非常に明瞭に描出可能となる。粘膜表層の微細構造や毛細血管の走行パターンを例えば拡大観察等で詳細に観察を行うことによって、腫瘍／非腫瘍、良性腫瘍／悪性腫瘍等の質的診断等を容易にすることが可能となる。

さらに、狭帯域観察の偏光イメージでは、患部組織の表面付近側構造物の画像成分を、その内部からの散乱の影響を抑制して得ることができる。またこの場合は、波長に対する強度の特性から正常組織と病変組織との性状の判定がし易い。具体的には、正常組織では波長に対する強度の変化はあまりないが、病変組織の場合には波長が長い帯域になる程、強度が低下する傾向を示す。

このように本実施の形態によれば、前置光増幅器による光増幅で使用者が画像判断し易い明るい画像取得を可能とし、通常と狭帯域の内視鏡画像とを得ることができると共に、偏光を利用して病変の有無の性状を診断し易い画像を得ることもできる。

[第２実施の形態]
図５は、本発明の第２実施の形態に係るものである。なお、第１実施の形態と同様の構成を持つ部分については、詳細説明は省略する。また、第１実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を用いて説明は省略する。本実施の形態は１つの撮像素子の内視鏡（つまり挿入部の細径化が可能な内視鏡）を用いて、偏光画像と通常画像、狭帯域画像を撮像することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。図５に示す本発明の第２実施の形態の内視鏡装置１Ｂは、内視鏡２Ｂと、光源装置３と、プロセッサ４Ｂと、モニタ５とから構成される。

この内視鏡２Ｂは、図１の内視鏡２における一方のＣＣＤ２７ｂを削除して１つのＣＣＤ２７（１つにしたので２７ａでなく２７と記す）とし、対物レンズ２４とＣＣＤ２７との間に液晶（素子）７４、前置光増幅器７５を配置している。また、ライトガイド７の先端は屈曲させないで、真っ直ぐに配置して、先端面からさらに照明レンズ４１、偏光板４２を経て外部の被検体等を照明する構造にしている。なお液晶７４は、偏光板４２の直後にあっても良い。

また、プロセッサ４Ｂは１つのＣＣＤ２７にしているので、１系統のＣＣＤ駆動回路３１、プリアンプ３２、ＡＧＣ回路３３、Ａ／Ｄ変換回路３４とし、制御回路１８により切換られるマルチプレクサ３５を介して第１〜第６フレームメモリ３６ａ〜３６ｆへ画像データの書き込みを行う構成にしている。

前置光増幅器７５は、通過する光を増幅する機能と増幅特性に入射する光の偏光方向で異なる光増幅特性を持っている。その偏光方向による光増幅特性の差は、２０ｄＢ（１００倍）以上であり望ましくは３０ｄＢ（１０００倍）以上である。

ＣＣＤ２７の前に配置した前置光増幅器７５の高い光増幅特性を示す偏光方向は、ライトガイド７の先端面の前に配置した偏光板４２による偏光方向と平行な状態に設定されている。また、液晶７４は、制御回路１８による駆動信号の印加の有無により、偏光方向を０度と９０度とに回転できる様な切換設定ができるようにしている。制御回路１８は通常観察モードでは、例えば液晶７４を駆動しないで、入射した光は液晶７４をスルーする。

また、このモードでは、制御回路１８はＲ、Ｇ、Ｂの照明光の下で撮像した信号を第１フレームメモリ３６ａ〜第３フレームメモリ３６ｃに格納するようにマルチプレクサ３５を切り換える。また、第１フレームメモリ３６ａ〜第３フレームメモリ３６ｃから読み出された各信号は画像処理回路３７をスルーしてＤ／Ａ変換回路３８側に出力される。

一方、偏光観察モードでは、制御回路１８は回転フィルタ１３の１回転の周期毎に液晶７４に駆動信号を印加しない事と印加する事を交互に行う。液晶７４に駆動信号が印加されないで、偏光方向が変化しない状態を０°（状態）とし、印加されて偏光方向が９０°変化した状態を９０°（状態）とすると、液晶７４に駆動信号が印加されない状態では反射した光の照射した光と平行な偏光成分が前置光増幅器７５で光増幅されることになり、液晶７４に駆動信号が印加された状態では反射した光と垂直な偏光成分が前置光増幅器７５で光増幅されることになる。

そして、制御回路１８は回転フィルタ１３による光の透過波長λ１、λ２、λ３、λ１、…に応じて，その波長で撮像した信号を第１〜６フレームメモリ３６ａ〜３６ｆに格納する。これらの第１〜６フレームメモリ３６ａ〜３６ｆから読み出された信号は画像処理回路３７により第１実施の形態で説明したように減算された偏光画像がモニタ５に表示される。

本実施の形態によれば、前置光増幅器による光増幅で使用者が画像判断し易い明るい画像取得を可能とし、上述した目的を達成できる。つまり、１つのＣＣＤ２７を備え、前置光増幅器７５による光増幅を行い、細径にできる挿入部６の内視鏡２Ｂにより、通常画像および狭帯域画像での偏光画像が撮像でき、また、プロセッサ４Ｂにより信号処理してモニタ５に通常画像および狭帯域画像と、それらの偏光画像とを表示させることができる。

［第３実施の形態］
図６ないし図８は、本発明の第３実施の形態に係るものである。なお、第１実施の形態および第２実施の形態と同様の構成を持つ部分については、詳細説明は省略する。また、第１実施の形態および第２実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を用いて説明は省略する。本実施の形態は偏光画像と通常画像を撮像することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

図６は第３実施の形態の内視鏡装置１０を示す。この内視鏡装置１０は光学式内視鏡４４と、この光学式内視鏡４４の後端に装着される外付けカメラ４５と、光学式内視鏡４４のライトガイド４６に照明光を供給する光源装置３Ｂと、外付けカメラ４５のカラーＣＣＤ４７に対する信号処理を行うプロセッサ４Ｃと、モニタ５とから構成される。

光学式内視鏡４４は、光源装置３Ｂから供給される白色光をライトガイド４６で伝送し、照明窓に固定された偏光板４９を経て患部組織等の被検体側に照射する。偏光板４９は、ライトガイド４６の先端面からの照明光を偏光する。また、照明窓に隣接する観察窓に取り付けた対物レンズ５０で、被検体側からの光を対物レンズ５０に導く。

対物レンズ５０による像はリレーレンズ５１により後方の接眼部側に伝送され、接眼レンズ５２に対向して外付けカメラ４５に設けた結像レンズ５３、移動ステージ５４の回転フィルタ５５を経て、前置光増幅器７６で光増幅されカラーＣＣＤ４７に結像され、このカラーＣＣＤ４７で光電変換される。回転フィルタ５５を回転駆動するモータ５６と、移動ステージ５４はプロセッサ４Ｃの制御回路１８により制御される。

この回転フィルタ５５の構成を図７に示す。この回転フィルタ５５の周方向には、互いに直交する偏光方向の偏光板５７ａ、５７ｂが取り付けられている。ここで、例えば偏光板５７ａは偏光板４９の偏光方向と平行な偏光方向であり、他方の偏光板５７ｂは偏光板４９の偏光方向と直交する偏光方向に設定されている。

前置光増幅器７６の構成を図８に示す。前置光増幅器７６は図８（ａ）に示すように、使用する光の波長に対して光増幅可能な複数の蛍光体がＣＣＤ４７の各画素に対応するように、マトリックス状に配置されたマトリックス体８０ｃに、励起光７９が入射するようになっている。マトリックス体８０ｃの励起光７９が入射する面以外の側面には、励起光の波長を全反射し、照明された被写体側で反射されて入射する光の波長を透過するように設計された膜８１が形成されている。励起光７９をマトリックス体８０ｃの蛍光体が光吸収することで、蛍光体には利得が生成され、マトリックス体８０ｃに入射する光７８ａは光増幅されて、出射光７８ｂとして出射される。

マトリックス体８０ｃの蛍光体は図８（ｂ）のように、励起光を光吸収することで図に示すように、それぞれ利得帯域を持ち、Ｒ、Ｇ、Ｂの全てに対して利得があるようになっており、各光を光増幅する。蛍光体は、青色帯では２価のＥｕ、緑色帯では３価のＴｂ、赤色帯では３価のＥｕである。

図８（ａ）では、励起光と光増幅する光の進行方向が直交するようにしたが、斜めになるようにしても良く、光増幅する光は混合体８０ｃに垂直に入射しなくても良い。また、蛍光体は３種類に限らずさらに多数であっても良い。光増幅は、１０ｄＢ（１０倍）としたが、３ｄＢ（２倍）以上であれば効果があり、４０ｄＢ（１０，０００倍）以下が望ましい。

制御回路１８は例えば初期状態では移動ステージ５４を下側に移動して、接眼レンズ５２による像を回転フィルタ５５を経ることなくカラーＣＣＤ４７に結像する通常観察モードに設定する。

また、この場合には、制御回路１８はマルチプレクサ３５を制御して、色分離回路３９のＲ、Ｇ、Ｂの色信号データを一方のフレームメモリ３６のＲ、Ｇ、Ｂプレーンに格納する。また、この場合には制御回路１８は，フレームメモリ３６の３つのプレーン（Ｒ、Ｇ、Ｂプレーンと記す）から読み出されたＲ，Ｇ，Ｂの色信号をスルーしてＤ／Ａ変換回路３８側に出力する。

そして、Ｄ／Ａ変換回路３８により変換されたアナログのＲ、Ｇ、Ｂの色信号がモニタ５に出力され、モニタ５には通常の白色光の照明のもとでカラー撮像された通常観察画像が表示される。

一方、モードスイッチ１７により、偏光画像モードが選択されると、制御回路１８は図６に示すように結像レンズ５３の結像光路中に回転フィルタ５５が配置された状態に設定する。また、制御回路１８はマルチプレクサ３５の切換を制御し、例えば結像光路中に偏光板５７ａが配置された状態でＣＣＤ４７で撮像された信号を読み出した場合にはフレームメモリ３６のＲ、Ｇ、Ｂプレーンに書き込む。

一方、制御回路１８は，結像光路中に偏光板５７ｂが配置された状態でＣＣＤ４７で撮像された信号を読み出した場合にはフレームメモリ３６′のＲ、Ｇ、Ｂプレーンに書き込むようにマルチプレクサ３５の切換を制御する。

また、制御回路１８は，フレームメモリ３６のＲ、Ｇ、Ｂプレーンとフレームメモリ３６′のＲ、Ｇ、Ｂプレーンから読み出された信号が入力される画像処理回路３７に対しては、フレームメモリ３６のＲ、Ｇ、Ｂプレーンから読み出された信号からフレームメモリ３６′のＲ、Ｇ、Ｂプレーンから読み出された信号を減算して出力するように制御する。

本実施の形態は、図１の実施の形態と比較した場合、１つのカラーＣＣＤ４７により撮像を行うようにしているが、モニタ５に表示される画像は同様の画像が表示される。

より具体的に説明すると、まず通常観察モードにおいては、ランプ９の白色光はライトガイド４６により伝送され、その先端面からさらに偏光板４９により偏光された光で被検体を照明する。

被検体での反射光は対物レンズ５０、リレーレンズ５１等を経て前置光増幅７６で光増幅されカラーＣＣＤ４７に結像される。そのカラーＣＣＤ４７で光電変換された信号はＡ／Ｄ変換、色分離等された後、フレームメモリ３６に書き込まれ、このフレームメモリ３６から読み出された色信号はＤ／Ａ変換回路３８によりアナログのＲ、Ｇ、Ｂの色信号となりモニタ５で表示される。

この場合、カラーＣＣＤ４７で撮像された画像信号は、図１の実施の形態におけるＣＣＤ２７ａと２７ｂにより撮像されたものを加算したものに相当する。従って、本実施の形態では画像処理回路３７をスルーしているが、Ｄ／Ａ変換回路３８側に出力される色信号は図１の通常観察モードにおける画像処理回路３７により加算処理されてＤ／Ａ変換回路３８側に出力される色信号と同等のものとなる。

また、偏光観察モードの場合には回転フィルタ５５の偏光板５７ａが結像光路中にある場合に撮像した信号がフレームメモリ３６のＲ、Ｇ、Ｂプレーンに格納され、偏光板５７ｂが結像光路中にある場合に撮像した信号がフレームメモリ３６′のＲ、Ｇ、Ｂプレーンに格納される。

この場合、フレームメモリ３６のＲ、Ｇ、Ｂプレーンに格納されるものは、図１の偏光観察モードにおけるＣＣＤ２７ａにより撮像されたものと同等のものとなり、フレームメモリ３６′のＲ、Ｇ、Ｂプレーンに格納されるものは、図１の偏光観察モードにおけるＣＣＤ２７ｂにより撮像されたものと同等のものとなる。そして、この場合には、図１の場合と同様に画像処理回路３７以降で同じ処理が行われる。

このように本実施の形態によれば、前置光増幅器による光増幅で使用者が画像判断し易い明るい画像取得を可能で、１つの撮像素子及び１つの撮像素子に対する信号処理系により、偏光画像と通常観察画像とが得られる。また、偏光を利用して病変の有無の性状を診断し易い画像を得ることもできる。

［第４実施の形態］
図９ないし図１０は、本発明の第４実施の形態に係るものである。なお、第１実施の形態から第３実施の形態と同様の構成を持つ部分については、詳細説明は省略する。また、第１実施の形態から第３実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を用いて説明は省略する。本実施の形態は１つのモノクロ撮像素子の内視鏡を用いて、偏光画像と通常画像を撮像することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

図９は第４実施の形態の内視鏡装置１０Ｂを示す。この内視鏡装置１０Ｂは光学式内視鏡４４と、この光学式内視鏡４４の後端に装着される外付けカメラ４５Ｂと、光学式内視鏡４４のライトガイド４６に照明光を供給する光源装置３Ｂと、外付けカメラ４５ＢのＣＣＤ２７に対する信号処理を行うプロセッサ４Ｂと、モニタ５とから構成される。なお、プロセッサ４Ｂは図５のそれと同一であるが、図９では図５の第１フレームメモリから第３フレームメモリをフレームメモリ３６で、同じく第４フレームメモリから第６フレームメモリをフレームメモリ３６'で表記している。

光学式内視鏡４４は、光源装置３Ｂから供給される白色光をライトガイド４６で伝送し、照明窓に固定された偏光板４９を経て患部組織等の被検体側に照射する。偏光板４９は、ライトガイド４６の先端面からの照明光を偏光する。また、照明窓に隣接する観察窓に取り付けた対物レンズ５０で、被検体側からの光を対物レンズ５０に導く。

対物レンズ５０による像はリレーレンズ５１により後方の接眼部側に伝送され、接眼レンズ５２に対向して外付けカメラ４５Ｂに設けた結像レンズ５３、移動ステージ５４の透過する偏光方向を制御可能な回転フィルタ５５と、光増幅可能な前置光増幅回転フィルタ６０を経て、ＣＣＤ２７に結像され、このＣＣＤ２７で光電変換される。回転フィルタ５５と前置光増幅回転フィルタ６０はギア５９で接続しており、これらを回転駆動するモータ５６と、移動ステージ５４はプロセッサ４Ｂの制御回路１８により制御される。

前置光増幅回転フィルタ６０の構成を図１０に示す。この前置光増幅回転フィルタ６０の周方向には、Ｒ，Ｇ，Ｂの各々を光増幅可能な複数の蛍光体８３が配置され、Ｒの光増幅は蛍光体８３ａ、Ｇの光増幅は蛍光体８３ｂ、Ｂの光増幅は蛍光体８３ｃで行うようになっている。蛍光体８３には、光増幅される光が入射する面とは反対面に斜めから励起光源８２の励起光７９が入射するようになっており、この面には励起光７９と光増幅される光が透過する膜８１ｂが形成されている。また、蛍光体８３の反対面には励起光７９を全反射し、光増幅される光が透過する膜８１ａが形成されている。

蛍光体８３に入射する光７８ｃは、光源装置３Ｂの白色光であるが、励起光７９を蛍光体８３が光吸収することで蛍光体８３には利得が生成され、蛍光体８３で光増幅された後出射する光７８ｂは、蛍光体８３ａから８３ｂ各々の光増幅可能な光波長帯域で制限されて出射する。このように、蛍光体８３は光増幅と透過する波長の選択を行っている。このように前置光増幅回転フィルタ６０が回転することで、時間的にＣＣＤ４７に入射する光増幅された光の波長（色）が変化することになる。

蛍光体８３は、励起光を光吸収することでそれぞれ異なる利得波長帯域を持ち、Ｒ、Ｇ、Ｂの全てに対して利得があるようになっており、各光を光増幅する。蛍光体は、青色帯では２価のＥｕ、緑色帯では３価のＴｂ、赤色帯では３価のＥｕである。また、蛍光体は３種類に限らずさらに多数であっても良い。光増幅は、１０ｄＢ（１０倍）としたが、３ｄＢ（２倍）以上であれば効果があり、４０ｄＢ（１０，０００倍）以下が望ましい。

回転フィルタ５５の、互いに直交する偏光方向の偏光板５７ａ、５７ｂの内、例えば偏光板５７ａは偏光板４９の偏光方向と平行な偏光方向であり、他方の偏光板５７ｂは偏光板４９の偏光方向と直交する偏光方向に設定されている。回転フィルタ５５と前置光増幅回転フィルタ６０はギア５９で接続しており、前置光増幅回転フィルタ６０に接続したモータ５６で回転し、回転フィルタ５５は、ギア５９により前置光増幅回転フィルタ６０の倍の速度で回転するようになっている。

これにより、回転フィルタ５５の偏光板５７ａに光が入射している間に、前置光増幅回転フィルタ６０は１回転して、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの光増幅された光がＣＣＤ２７に入射する。

制御回路１８は例えば初期状態では移動ステージ５４を上側に移動して、接眼レンズ５２による像を回転フィルタ５５の偏光板５７を経ることなく、前置光増幅回転フィルタ６０は結像光路中に配置されるようにして、ＣＣＤ２７に結像する通常観察モードに設定する。

また、この場合には、制御回路１８はマルチプレクサ３５を制御して、前置光増幅回転フィルタ６０のＲ、Ｇ、Ｂと同期するようにして、Ｒ、Ｇ、Ｂの色信号データを一方のフレームメモリ３６のＲ、Ｇ、Ｂプレーンに格納する。また、この場合には制御回路１８は、フレームメモリ３６の３つのプレーンから読み出されたＲ，Ｇ，Ｂの色信号をスルーしてＤ／Ａ変換回路３８側に出力する。

そして、Ｄ／Ａ変換回路３８により変換されたアナログのＲ、Ｇ、Ｂの色信号がモニタ５に出力され、モニタ５には通常の白色光の照明のもとでカラー撮像された通常観察画像が表示される。

一方、モードスイッチ１７により、偏光画像モードが選択されると、制御回路１８は図９に示すように結像レンズ５３の結像光路中に回転フィルタ５５の偏光板５７と、前置光増幅回転フィルタ６０が配置された状態に設定する。また、制御回路１８はマルチプレクサ３５の切換を制御し、例えば結像光路中に偏光板５７ａが配置された状態でＣＣＤ２７で撮像された信号を読み出した場合にはフレームメモリ３６のＲ、Ｇ、Ｂプレーンに書き込む。

一方、制御回路１８は，結像光路中に偏光板５７ｂが配置された状態でＣＣＤ２７で撮像された信号を読み出した場合にはフレームメモリ３６′のＲ、Ｇ、Ｂプレーンに書き込むようにマルチプレクサ３５の切換を制御する。

また、制御回路１８は，フレームメモリ３６のＲ、Ｇ、Ｂプレーンとフレームメモリ３６′のＲ、Ｇ、Ｂプレーンから読み出された信号が入力される画像処理回路３７に対しては、フレームメモリ３６のＲ、Ｇ、Ｂプレーンから読み出された信号からフレームメモリ３６′のＲ、Ｇ、Ｂプレーンから読み出された信号を減算して出力するように制御する。

本実施の形態は、図６の第３実施の形態と比較した場合、１つのモノクロＣＣＤ２７により撮像を行うようにしているが、モニタ５に表示される画像は同様の画像が表示される。

このように本実施の形態によれば、前置光増幅器による光増幅で使用者が画像判断し易い明るい画像取得を可能で、１つのモノクロ撮像素子及び１つの撮像素子に対する信号処理系により、偏光画像と通常観察画像とが得られる。また、偏光を利用して病変の有無の性状を診断し易い画像を得ることもできる。

［第５実施の形態］
次に図１１を参照して本発明の第５実施の形態を説明する。本実施の形態は偏光画像を撮像する複眼内視鏡装置（複眼実体顕微鏡装置）を提供することを目的とする。図１１に示す複眼実体顕微鏡２０は、光源部６１を有し、この光源部６１を構成するランプ６２の光を偏光板６３で偏光させ、コリメートレンズ６２で平行な光束にし、３角プリズム６５で反射させて光路を変更し、対向する大きな口径の対物レンズ６６を経て被検部位側に照射する。

被検部位側で反射され、対物レンズ６６に入射された光は平行に配置されたリレーレンズ６８ａ、６８ｂを経てビームスプリッタ（以下ＢＳと表記する）６９ａ、６９ｂにそれぞれ入射し、一部は透過して接眼レンズ系７０ａ、７０ｂを経て肉眼で立体観察することができる。また、ＢＳ６９ａ、６９ｂで反射された光はそれぞれ偏光板７１ａ、７１ｂを経て、前置光増幅器７６ａ、７６ｂで各々光増幅されて、カラーＣＣＤ７２ａ、７２ｂに結像される。前置光増幅器７６ａ、７６ｂは、第３実施の形態の図８に示した前置光増幅器と同様である。

一方の偏光板７１ａは偏光板６３の偏光方向と平行に設定されており、他方の偏光板７１ｂは偏光板６３の偏光方向と直交する方向に設定されている。従って、一方のカラーＣＣＤ７２ａは照明光の偏光方向と平行な反射光による画像を撮像する。他方のカラーＣＣＤ７２ｂは照明光の偏光方向と垂直な反射光による画像を撮像する。

なお、カラーＣＣＤ７２ａ，７２ｂは例えば図１のプロセッサ４で、ＣＣＤ２７ａ、２７ｂの撮像面にそれぞれ色分離フィルタを設けたカラー撮像用ＣＣＤを形成している。また、Ａ／Ｄ変換回路３４ａ、３４ｂの出力信号に対して色分離する色分離回路を各々に設け、その出力信号をフィールドメモリに格納するようにしている。一方の色分離回路は、例えば色分離してＲ、Ｇ、Ｂ信号を生成し、３つのプレーンメモリにそれぞれ格納し、フレームメモリから読み出された色成分の信号は画像処理回路に入力され、第１実施の形態とほぼ同様の画像処理が施された後、Ｄ／Ａ変換回路を介してモニタ５に出力される。

以上のように、本実施の形態によれば、複眼実体顕微鏡（複眼内視鏡装置）において通常の複眼実体顕微鏡による肉眼観察ができると共に、偏光画像を撮像して表示することもでき、かつ前置光増幅器による光増幅で使用者が画像判断し易い明るい画像取得が可能となり、病変の有無の性状を診断し易くなる。
［第６実施の形態］
図１２は、本発明の第６実施の形態に係るものである。なお、第１実施の形態と同様の構成を持つ部分については、詳細説明は省略する。また、第１実施の形態と同様の構成要素については、同一の符号を用いて説明は省略する。本実施の形態は、偏光画像と蛍光画像を撮像することができる内視鏡装置を提供することを目的とする。

図１２に示す本発明の第６実施の形態の内視鏡装置１Ｃは、体腔内に挿入され、通常画像と偏光画像を撮像する内視鏡２Ｃと、この内視鏡２Ｃに照明光を供給する光源装置３と、内視鏡２Ｃに内蔵された撮像素子に対する信号処理を行うプロセッサ４と、プロセッサ４から出力される映像信号を表示するモニタ５とから構成される。

回転フィルタ１３ｂには図２と同様に、内周側と外周側とに通常観察用フィルタと、蛍光観察用フィルタとが配置されている。外周側には３つの波長帯域（以下、λ１'、λ２'、λ３'で示す）の光をそれぞれ透過するフィルタが周方向に３分割するように配置されている。具体的には，λ１'は５８５−６１５ｎｍの波長帯の光であり、λ２'は５３５−５６５ｎｍの波長帯の光であり、λ３'は３９０−４７０ｎｍの波長帯の光である。

ライトガイド７に入射された光は挿入部６の先端部１９に固定された先端面から出射され、レンズ２１、偏光板２２を経て所定の方向に偏光された光にされてＢＳ２３でその一部が反射されて対物レンズ系２４を経て生体組織等の被写体側に照射される。

照明された被写体側で反射もしくは、励起によって発生した自家蛍光は、対物レンズ系２４に入射し、ＢＳ２３でその一部が透過し、励起光カットフィルタ８１で励起光であるλ３'が除かれ、前置光増幅器７３ｂで光増幅され、ＰＢＳ２６により偏光板２２で偏光された方向と平行な偏光成分とその方向と直交する偏光成分との光に分離される。前置光増幅器７３ｂは、第１実施の形態の図４に示した前置光増幅器と同様である。

通常観察では、モードスイッチ１７で通常観察を選択し、回転フィルタ１３'は内周側のＲ、Ｇ、Ｂフィルタが光路上に来るよう移動ステージ１１が動作する。偏光板２２で所定方向に偏光した光が被写体に照射され、被写体からの反射光は前置光増幅器７３ｂで光増幅される。前置光増幅器７３ｂでは、被写体に照射した光Ｒ、Ｇ、Ｂに応じて励起波長を切り替えて、光増幅の利得を照射した光と一致させる。

通常観察では、ＣＣＤ２７ａ、２７ｂの同じ波長で撮像した画像成分同士を加算して出力し、偏光観察モードを加える場合には同じ波長で撮像した画像成分同士の差分をとって差分成分を出力する。

蛍光観察では、モードスイッチ１７で蛍光観察を選択し、回転フィルタ１３ｂは外周側のλ１'、λ２'、λ３'フィルタが光路上に来るよう移動ステージ１１が動作する。偏光板２２で所定方向に偏光した光が被写体に照射される。具体的には、λ３'の照射で５２０ｎｍ付近にピークを持つ微弱な自家蛍光が被写体より発生する。また、λ３'の反射光も発生するが励起光カットフィルタ８１で除去される。

被写体からの自家蛍光と反射光は前置光増幅器７３ｂで光増幅される。前置光増幅器７３ｂでは、λ３'の照射では自家蛍光の波長に応じた光増幅の利得が、λ１'とλ２'の照射では同一波長である反射光に応じた光増幅の利得が発生するよう、前置光増幅器７３ｂの励起波長を切り替えて、光増幅の利得を切り替えながら発生させる。

蛍光観察では、ＣＣＤ２７ａ、２７ｂの同じ波長で撮像した画像成分同士を加算して出力し、さらに偏光観察モードを加える場合には同じ波長で撮像した画像成分同士の差分をとって差分成分を出力する。

蛍光観察とは、例えば青色領域の励起光を生体粘膜に照射すると５２０ｎｍ付近にピークを有する自家蛍光が得られ、この自家蛍光強度は正常部位に対して病変部位は小さい特性を利用したものである。また、蛍光観察において、血液の影響、すなわちヘモグロビン吸収帯を鋭敏に捉えられる緑反射光、及び、参照光（血液の影響がない波長帯域）として赤反射光を用いることにより、観察対象部位を撮像して得られる合成画像は、炎症（血液）の影響を除外し、病変の有無を鋭敏に観察可能となる。例えば、蛍光観察により、血管や炎症は正常組織と異なる色に表示され、また、腺腫やガンの部位は正常組織及び炎症や血管とは異なる色で表示される。これらにより、蛍光観察は通常観察に比べて腫瘍性病変の拾い上げが容易となる。なお、自家蛍光に限らず、ノズルから直接観察対象に噴霧等により供給したりドラッグデリバリー技術により体内を通じて観察対象に局在させるような蛍光薬剤（蛍光プローブ、蛍光染色剤等）であってもよい。

さらに、偏光画像とすることで、患部組織の表面付近側構造物の画像成分を、その内部からの散乱の影響を抑制して得ることができる。

このように本実施の形態によれば、前置光増幅器による光増幅で使用者が画像判断し易い明るい画像取得を可能とし、通常および蛍光の内視鏡画像とを得ることができると共に、偏光を利用して病変の有無の性状を診断し易い画像を得ることもできる。

なお、前置光増幅器は被検体側からの反射光または自家蛍光や蛍光プローブによる蛍光の、特定または一部の波長帯域を光増幅するように構成することも可能である。これは、光増幅するための利得媒質である蛍光体の種類を変更することで可能となる。また、前置光増幅器の膜の反射（透過）特性を調整することでも可能である。具体的には、光増幅したい波長帯域の反射率を低くして透過率を高めるようにすることである。

このように、前置光増幅器の光増幅機能に分光特性を持たせることで、反射または蛍光で強調したい生体組織や部位で特有または固有の波長成分のみを光増幅することが出来る。また、反射または蛍光が近接した強調したくない組織や部位の影響を低減することが出来る。このため、偏光画像により患部組織の表面付近側構造物の画像成分を、その内部からの散乱の影響を抑制し、狭帯域観察による粘膜表層（浅層）の微細構造や毛細血管像をより強調でき、蛍光観察による、病変部位をより強調することが出来る。こうして、腫瘍／非腫瘍、良性腫瘍／悪性腫瘍等の質的診断等を容易にすることが可能となる。

なお、照明光側での前置光増幅器に分光特性を用いても、検出側に設けた時と同様の効果を得ることが出来る。

１、１０、２０ 内視鏡装置
２、４４ 内視鏡
３ 光源装置
４ プロセッサ
５ モニタ
６ 挿入部
７、４６ ライトガイド
８ ランプ駆動回路
９ ランプ
１１、５４ 移動ステージ
１２、５６ モータ
１３、５５ 回転フィルタ
１４ 集光レンズ
１５、１６ フィルタ
１７ モードスイッチ
１８ 制御回路
１９ 先端部
２１ レンズ
２２、４２、４９、５７、６３、７１ 偏光板
２３、６９ ビームスプリッタ
２４、５０ 対物レンズ
２５ 絞り
２６ 偏光ビームスプリッタ
２７、４７、７２ ＣＣＤ
３１ ＣＣＤ駆動回路
３２ プリアンプ
３３ ＡＧＣ回路
３４ Ａ／Ｄ変換回路
３５ マルチプレクサ
３６ フレームメモリ
３７ 画像処理回路
３８ Ｄ／Ａ変換回路
３９ 色分離回路
４１ 照明レンズ
４５ 外付けカメラ
５１、６８ リレーレンズ
５２、７０ 接眼レンズ
５３ 結像レンズ
５９ ギア
６０ 前置光増幅回転フィルタ
６１ 光源部
６２ コリメートレンズ
６６ 三角プリズム
７３、７５、７６、 前置光増幅器
７４ 液晶
７８ 光
７９ 励起光
８０ 混合体
８１ 膜
８２ 励起光源
８３ 蛍光体

Claims (4)

1. 被写体を照明するための照明光を発生する光源装置と、
   前記照明光を導光する導光部材、
   前記導光部材を経て偏光した偏光照明光を前記被写体側に出射する偏光部材、
   前記被写体で反射された光における、前記偏光部材による偏光方向と平行な偏光方向の光成分と、前記偏光部材による偏光方向と垂直な偏光方向の光成分で撮像して、それぞれ平行画像信号と垂直画像信号とを出力する撮像手段と、
   前記平行画像信号と前記垂直画像信号の両方またはいずれか一方から表示手段に通常画像と、前記平行画像信号と垂直画像信号の両方またはいずれか一方から表示手段に偏光画像とを表示可能とする、画像処理を行う画像処理装置とを備え、
   前記照明光または前記反射光を光増幅する、光増幅手段を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
2. 被写体を照明するための照明光を発生する光源装置と、
   前記照明光を導光する導光部材、
   前記導光部材を経て偏光した偏光照明光を前記被写体側に出射する偏光部材、
   前記被写体で発生する蛍光における、前記偏光部材による偏光方向と平行な偏光方向の光成分と、前記偏光部材による偏光方向と垂直な偏光方向の光成分で撮像して、それぞれ平行画像信号と垂直画像信号とを出力する撮像手段と、
   前記平行画像信号と垂直画像信号の両方またはいずれか一方から表示手段に偏光画像を表示可能とする、画像処理を行う画像処理装置とを備え、
   前記照明光または前記蛍光を光増幅する、光増幅手段を備えたことを特徴とする内視鏡装置。
3. 前記光増幅手段は、複数の異なる波長の光に対しそれぞれ光増幅するための蛍光体を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡装置。
4. 前記撮像手段は、カラーまたはモノクロ撮像素子であることを特徴とする請求項１または２に記載の内視鏡装置。
   

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