JP2012024283A - Endoscope diagnostic apparatus - Google Patents

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Takashi Murooka
孝 室岡
Takayuki Iida
孝之 飯田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an endoscope diagnostic apparatus for combining a polarization property image with at least either a fluorescent image or a narrow-band light image, displaying it, and improving diagnosis accuracy.SOLUTION: The endoscope diagnostic apparatus includes: a light source device for emitting many kinds of illumination light; an endoscope apparatus for guiding the illumination light to irradiate the subject with the light and picking up an image of the reflection light; a processor device for performing image processing of picked up image signals; and a display device for displaying images obtained by performing image processing. The processor device includes: a polarization image processing part for successively irradiating the subject with many kinds of polarized light different in polarization, performing image processing of the plurality of image signals obtained by successively picking up images of the reflection light, and generating polarization property images by prescribed polarization property; a fluorescent image processing part for irradiating the subject with excitation light for fluorescence observation, performing image processing to an image signal obtained by picking up an image of the reflection light, and generating a fluorescent image; and an image synthesized part for synthesizing the polarization property image with the fluorescent image to generate a synthesized image.

Description

本発明は、複数種類の照明光、例えば、蛍光観察用の励起光、狭帯域光および偏光光等の特殊光、さらには、白色光を発する光源装置を用いて、蛍光観察、狭帯域光観察および偏光光観察等の特殊光観察、さらには、白色光観察を実施する内視鏡診断装置に関するものである。   The present invention provides a plurality of types of illumination light, for example, excitation light for fluorescence observation, special light such as narrow-band light and polarized light, and light source device that emits white light, and fluorescence observation and narrow-band light observation. The present invention also relates to an endoscope diagnostic apparatus that performs special light observation such as polarized light observation, and further white light observation.

生体に病変部があるか、どの程度病変部が進行しているかの診断をするために、従来から内視鏡、光学顕微鏡などの光学診断システムが使用されている。それらの診断システムでは、生体の一部に光を照射し反射してくる光を撮像して、生体表面の色、明るさ、構造等の変化を観察し、その観察によって医師が病変部の状態を診断している。このような診断システムの光学系では、通常観察用の自然光だけでなく、偏光光を使用することによって、生体の異方性の特徴から正常部と病変部の変化を捉える手法や、生体観察の精度を上げる手法が提案されている(特許文献1、2及び3参照)。   Conventionally, an optical diagnostic system such as an endoscope or an optical microscope has been used for diagnosing whether there is a lesion in a living body and how much the lesion has progressed. In these diagnostic systems, a part of the living body is irradiated with light and the reflected light is imaged, and changes in the color, brightness, structure, etc. of the living body surface are observed. Is diagnosed. In such an optical system of a diagnostic system, not only natural light for normal observation but also polarized light can be used to capture changes in normal and diseased areas from the characteristics of biological anisotropy. A technique for increasing the accuracy has been proposed (see Patent Documents 1, 2, and 3).

本出願人の出願に係る特許文献1には、その一例として、偏光光を使用し、消化器、特に、胃壁の偏光異方性を持つ粘膜層から戻る戻り光の非偏光光の割合、すなわち戻り光の偏光度に基づいて粘膜層の厚みを算出することにより、胃壁の粘膜層の厚さの変化を検出することにより、がんの浸潤度を診断できる可能性があることが開示されている。   Patent Document 1 of the present applicant's application uses, as an example, polarized light, and the ratio of non-polarized light of the return light that returns from the digestive organ, particularly the mucosal layer having polarization anisotropy of the stomach wall, that is, It is disclosed that by calculating the thickness of the mucosal layer based on the degree of polarization of the return light, it is possible to diagnose the degree of cancer invasion by detecting the change in the thickness of the mucosal layer of the stomach wall. Yes.

また、特許文献2には、偏光光を使用することにより、高倍率の拡大観察が行われる局所的な部位である関心部位に平行偏光を有する照明光を照射した際の後方散乱光の像と、垂直偏光を有する照明光を照射した際の後方散乱光の像とを用いて、関心部位における深層からの多重散乱光を除去しつつ、拡大観察画像を得、具体的には両画像信号を差分処理して偏光画像信号を得、得られた偏光画像信号に基づいて拡大観察画像を得、モニタに表示することが開示されている。   In addition, Patent Document 2 discloses an image of backscattered light when illumination light having parallel polarization is irradiated on a region of interest that is a local region where high-magnification observation is performed by using polarized light. Using the image of the backscattered light when irradiated with illumination light having vertically polarized light, an enlarged observation image is obtained while removing multiple scattered light from the deep layer at the site of interest. It is disclosed that a polarized image signal is obtained by differential processing, an enlarged observation image is obtained based on the obtained polarized image signal, and displayed on a monitor.

また、特許文献3には、近赤外光を用いて脂肪内に分布する血管の位置を認識する際に偏光光を利用することにより、脂肪内の血管像を観察する上でノイズとなる、脂肪表面での後方散乱光をカットすることで、脂肪表面で反射した光によるハレーションを防ぐことができ、脂肪内に分布する血管の位置を正確に認識可能であることが開示されている。   Further, in Patent Document 3, it becomes noise when observing a blood vessel image in fat by using polarized light when recognizing the position of a blood vessel distributed in fat using near infrared light. It is disclosed that by cutting backscattered light on the fat surface, it is possible to prevent halation due to light reflected on the fat surface and to accurately recognize the position of blood vessels distributed in the fat.

特開2009−240676号公報JP 2009-240676 A 特開2006−325973号公報JP 2006-325993 A 特開2007−282965号公報JP 2007-282965 A

しかし、粘膜内がん(mがん)の診断に重要な基準判断として、病変部ががんかそうでないか、また、粘膜内がんか、そうでないがん、例えば、粘膜下層浸潤がん(smがん)であるかの区別が重要であり、そのため、粘膜筋板があるかないか、すなわち正常に存在しているかが決めてとなる。しかし、上述の特許文献1に記載の手法では、胃壁の粘膜層の厚さの変化によって、がんの浸潤度を診断できる可能性があることが示されているが、どのくらいの厚さの変化がどのくらいの浸潤度となるかについては示されておらず、粘膜内がんか、粘膜下層浸潤がんか、を区別する判断基準がなく、また、そのような判断を可能とする偏光画像を得ることができないという問題があった。   However, as an important criterion in diagnosing intramucosal cancer (m cancer), whether the lesion is cancer or not, or whether it is intramucosal cancer or not, for example, submucosal invasive cancer It is important to distinguish whether it is (sm cancer). Therefore, it is determined whether or not there is a mucosal muscle plate, that is, it exists normally. However, the technique described in Patent Document 1 described above shows that there is a possibility of diagnosing the degree of cancer invasion by changing the thickness of the mucosal layer of the stomach wall. However, there is no criteria for distinguishing between intramucosal cancer and submucosal invasive cancer, and polarized images that enable such judgment are not shown. There was a problem that could not be obtained.

また、特許文献2及び3に開示されている手法は、偏光光を使用することにより、拡大観察画像を表示することができるし、脂肪内に分布する血管の位置を正確に認識することができるので、確かに、生体観察の精度を上げることができるが、関心部位における深層からの多重散乱光を除去するのが目的であり、また、表面反射光によるハレーションを防ぐのが目的であり、生体の異方性を検知するのが目的ではないので、病変部ががんかそうでないか、また、粘膜内がんか、粘膜下層浸潤がんかの判断を可能とする偏光画像を計測することができないという問題があった。   Further, the methods disclosed in Patent Documents 2 and 3 can display a magnified observation image by using polarized light, and can accurately recognize the position of a blood vessel distributed in fat. Therefore, the accuracy of living body observation can be improved, but the purpose is to remove the multiple scattered light from the deep layer in the region of interest, and the purpose is to prevent halation due to surface reflected light. Because the purpose is not to detect the anisotropy of the tumor, it is necessary to measure polarized images that can determine whether the lesion is cancer or not, and whether it is intramucosal cancer or submucosal invasive cancer. There was a problem that could not.

また、内視鏡診断装置において、白色光観察に加えて、狭帯域光観察や蛍光観察等の特殊光観察を行うことによって、診断精度の向上を図るものが知られている。このような内視鏡診断装置では、白色光画像のみ、狭帯域光画像のみ、あるいは、蛍光画像のみを表示する他、例えば、白色光画像と狭帯域光画像、白色光画像と蛍光画像を組み合わせて表示することなどが可能である。しかしながら、例えば、偏光特性画像と狭帯域光画像、偏光特性画像と蛍光画像等のように、偏光特性画像と、狭帯域光画像および蛍光画像等を含む他の特殊光画像とを組み合わせて表示することができる内視鏡診断装置は実現されていない。   Further, it is known that an endoscope diagnostic apparatus improves diagnostic accuracy by performing special light observation such as narrow-band light observation and fluorescence observation in addition to white light observation. In such an endoscopic diagnosis apparatus, in addition to displaying only a white light image, only a narrow band light image, or only a fluorescence image, for example, a combination of a white light image and a narrow band light image, a white light image and a fluorescence image is combined. Can be displayed. However, for example, the polarization characteristic image and other special light images including the narrow band light image and the fluorescence image are displayed in combination, such as the polarization characteristic image and the narrow band light image, and the polarization characteristic image and the fluorescence image. An endoscopic diagnostic apparatus that can do this has not been realized.

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、複数種類の特殊光観察を実施可能な内視鏡診断装置において、所定の偏光特性による偏光特性画像を得て、病変部等からの表出組織を識別可能に表示することができ、医師が、この偏光特性画像を見て病変部等からの表出組織を識別し、がんの浸潤度等の診断を行うことを支援することができるとともに、偏光特性画像と蛍光画像および狭帯域光画像の少なくとも一方とを組み合わせて表示し、診断精度を向上させることができる内視鏡診断装置を提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art and obtain a polarization characteristic image with a predetermined polarization characteristic in an endoscopic diagnostic apparatus capable of performing a plurality of types of special light observations. It is possible to display the exposed tissue in an identifiable manner, and to assist the doctor in identifying the exposed tissue from the lesion, etc., by observing this polarization characteristic image and diagnosing the degree of cancer invasion, etc. Another object of the present invention is to provide an endoscopic diagnostic apparatus that can improve the diagnostic accuracy by combining and displaying a polarization characteristic image and at least one of a fluorescence image and a narrowband light image.

上記目的を達成するために、本発明は、複数種類の照明光を発する光源装置と、
前記光源装置から発せられた照明光を導光して被検体に照射し、その反射光を撮像して画像信号を出力する内視鏡装置と、
前記内視鏡装置で得られた画像信号を画像処理して前記照明光に対応する画像を出力するプロセッサ装置と、
前記プロセッサ装置で得られた画像を表示する表示装置とを備え、
前記プロセッサ装置は、前記照明光として、偏光状態の異なる複数の偏光光を被検体に順次照射し、その反射光を順次撮像して得られた複数の画像信号に画像処理を施して、所定の偏光特性による偏光特性画像を生成する偏光画像処理部と、
前記照明光として、蛍光観察用の励起光を被検体に照射し、その反射光を撮像して得られた画像信号に画像処理を施して蛍光画像を生成する蛍光画像処理部、および、前記照明光として、狭帯域光を被検体に照射し、その反射光を撮像して得られた画像信号に画像処理を施して狭帯域光画像を生成する狭帯域光画像処理部の少なくとも一方と、
前記偏光画像処理部で得られた偏光特性画像と前記蛍光画像処理部で得られた蛍光画像および前記狭帯域光画像処理部で得られた狭帯域光画像の少なくとも一方とを組み合わせて合成画像を生成する画像合成部とを備え、
前記表示装置は、前記画像合成部で得られた合成画像を表示するものであることを特徴とする内視鏡診断装置を提供するものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a light source device that emits a plurality of types of illumination light, and
An endoscope apparatus that guides illumination light emitted from the light source device and irradiates the subject, images the reflected light, and outputs an image signal;
A processor device that performs image processing on an image signal obtained by the endoscope device and outputs an image corresponding to the illumination light;
A display device for displaying an image obtained by the processor device,
The processor device sequentially irradiates a subject with a plurality of polarized lights having different polarization states as the illumination light, performs image processing on a plurality of image signals obtained by sequentially imaging the reflected light, and performs predetermined processing. A polarization image processing unit that generates a polarization characteristic image according to polarization characteristics;
As the illumination light, a fluorescence image processing unit that irradiates a subject with excitation light for fluorescence observation, performs image processing on an image signal obtained by imaging the reflected light, and generates a fluorescence image; and the illumination As light, at least one of a narrowband light image processing unit that irradiates a subject with narrowband light and performs image processing on an image signal obtained by imaging the reflected light to generate a narrowband light image;
A composite image is formed by combining the polarization characteristic image obtained by the polarization image processing unit, the fluorescence image obtained by the fluorescence image processing unit, and at least one of the narrow band light image obtained by the narrow band light image processing unit. An image composition unit to generate,
The display device provides an endoscopic diagnosis device that displays a composite image obtained by the image composition unit.

ここで、前記画像合成部は、前記偏光特性画像と前記蛍光画像および前記狭帯域光画像の少なくとも一方とを並べて前記合成画像を生成するものであることが好ましい。   Here, it is preferable that the image synthesizing unit generates the synthesized image by arranging the polarization characteristic image and at least one of the fluorescent image and the narrowband light image.

また、前記画像合成部は、前記偏光特性画像と前記蛍光画像および前記狭帯域光画像の少なくとも一方とを重ね合わせて前記合成画像を生成するものであることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said image synthetic | combination part produces | generates the said synthesized image by superimposing the said polarization characteristic image, at least one of the said fluorescence image and the said narrow-band light image.

また、前記画像合成部は、前記偏光特性画像と前記蛍光画像および前記狭帯域光画像の少なくとも一方とを演算処理して前記合成画像を生成するものであることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said image synthetic | combination part produces | generates the said synthesized image by calculating-processing the said polarization characteristic image and at least one of the said fluorescence image and the said narrow-band light image.

前記プロセッサ装置は、さらに、前記照明光として、白色光を被検体に照射し、その反射光を撮像して得られた画像信号に画像処理を施して白色光画像を生成する白色光画像処理部を備え、
前記画像合成部は、前記偏光特性画像と前記蛍光画像および前記狭帯域光画像の少なくとも一方と、さらに、前記白色光画像処理部で得られた白色光画像とを組み合わせて合成画像を生成するものであることが好ましい。
The processor device further irradiates a subject with white light as the illumination light and performs image processing on an image signal obtained by imaging the reflected light to generate a white light image processing unit. With
The image composition unit generates a composite image by combining the polarization characteristic image, at least one of the fluorescence image and the narrowband light image, and a white light image obtained by the white light image processing unit. It is preferable that

ここで、前記画像合成部は、前記偏光特性画像と前記蛍光画像および前記狭帯域光画像の少なくとも一方とを並べ、さらに、前記白色光画像を並べて前記合成画像を生成するものであることが好ましい。   Here, it is preferable that the image composition unit is configured to arrange the polarization characteristic image, at least one of the fluorescence image and the narrowband light image, and further arrange the white light image to generate the composite image. .

また、前記画像合成部は、前記偏光特性画像と前記蛍光画像および前記狭帯域光画像の少なくとも一方とを重ね合わせ、さらに、前記白色光画像を並べて前記合成画像を生成するものであることが好ましい。   Further, it is preferable that the image composition unit is configured to superimpose the polarization characteristic image and at least one of the fluorescence image and the narrowband light image, and further generate the composite image by arranging the white light images. .

また、前記画像合成部は、前記偏光特性画像と前記蛍光画像および前記狭帯域光画像の少なくとも一方とを演算処理し、さらに、前記白色光画像を並べて前記合成画像を生成するものであることが好ましい。   Further, the image composition unit is configured to perform arithmetic processing on the polarization characteristic image and at least one of the fluorescence image and the narrowband light image, and further generate the composite image by arranging the white light images. preferable.

また、前記偏光画像処理部は、前記画像信号として、前記偏光状態の異なる複数の偏光光の、被検体からの反射光による複数の光強度画像情報に偏光変換処理を行って、所定の偏光特性の偏光特性画像情報に変換する偏光変換処理部と、
前記偏光特性画像に対応する、前記偏光変換処理部で得られた所定の偏光特性の偏光特性画像情報を可視化して表示するための表示用偏光特性画像情報に変換する表示変換処理部とを備えることが好ましい。
In addition, the polarization image processing unit performs polarization conversion processing on a plurality of pieces of light intensity image information by reflected light from a subject of the plurality of polarization lights having different polarization states as the image signal, thereby obtaining predetermined polarization characteristics. A polarization conversion processing unit that converts the polarization characteristic image information of
A display conversion processing unit that converts the polarization characteristic image information of the predetermined polarization characteristic obtained by the polarization conversion processing unit corresponding to the polarization characteristic image into display polarization characteristic image information for visualization and display. It is preferable.

ここで、前記偏光変換処理部は、前記偏光特性画像情報として、偏光解消度、光の偏光度、位相差、位相差の方位、吸収の方位、旋光の偏光特性の偏光特性画像情報のいずれかを得るものであることが好ましい。   Here, the polarization conversion processing unit is any one of the polarization characteristics image information of the degree of depolarization, the degree of polarization of light, the phase difference, the direction of phase difference, the direction of absorption, and the polarization characteristic of optical rotation as the polarization characteristic image information. It is preferable to obtain

本発明によれば、所定の偏光特性による偏光特性画像を得て、病変部等からの表出組織を識別可能に表示することができ、医師が、この偏光特性画像を見て病変部等からの表出組織を識別し、粘膜内がんの浸潤度等の診断を行うことを支援することができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a polarization characteristic image having a predetermined polarization characteristic and display the exposed tissue from the lesioned part so as to be identifiable. It is possible to identify the exposed tissue and diagnose the invasion degree of intramucosal cancer.

また、本発明によれば、病変部等からの表出組織を識別可能に表示することができ、内視鏡手術や腹腔鏡手術等に用いることができる内視鏡診断装置及び腹腔鏡ナビゲーション装置に適用できる。
さらに、本発明によれば、内視鏡検査や診断を容易かつ正確にすることができ、内視鏡手術や腹腔鏡手術等を容易かつ正確に行うための手助けとなる偏光画像を提供することができる。
In addition, according to the present invention, an endoscopic diagnosis apparatus and a laparoscopic navigation apparatus that can display an exposed tissue from a lesion or the like in an identifiable manner and can be used for endoscopic surgery, laparoscopic surgery, and the like. Applicable to.
Furthermore, according to the present invention, it is possible to easily and accurately perform endoscopy and diagnosis, and to provide a polarization image that helps to easily and accurately perform endoscopic surgery, laparoscopic surgery, and the like. Can do.

特に、本発明によれば、生体の消化器等の所定部位の病巣(病変部)ががんかそうでないか、また、粘膜内がんか、そうでないがん、例えば粘膜下層浸潤がんであるかを区別することができ、その区別の判断基準である「粘膜筋板の有り無し」に対応する「粘膜層に表出する膠原線維の有り無し」を偏光計測によって撮像し、かつ識別することができ、それらを示す偏光画像を得ることができる。   In particular, according to the present invention, whether a lesion (lesion) at a predetermined site such as a digestive organ of a living body is cancerous or not, or whether it is intramucosal cancer or not, for example, submucosal invasion cancer Imaging and identifying "the presence or absence of collagen fibers appearing in the mucosal layer" corresponding to "the presence or absence of mucosal muscle plate" that is the judgment criterion of the discrimination by polarization measurement And a polarized image showing them can be obtained.

また、本発明によれば、がん、粘膜内がん、粘膜下層浸潤がん等の判断基準となる「粘膜層に表出する膠原線維の有り無し」を疑似カラーでモニタ等の表示手段に表示することができる。   Further, according to the present invention, “presence / absence of collagen fibers appearing in the mucosal layer”, which is a criterion for judging cancer, intramucosal cancer, submucosal invasive cancer, etc., is displayed on a display means such as a monitor in pseudo color. Can be displayed.

さらに、本発明によれば、偏光特性画像と、蛍光画像および狭帯域光画像等を含む特殊光画像とを組み合わせて表示することにより、1枚の合成画像で血管、リンパ管、膠原線維、神経線維等を同時に観察することができるため、医師による診断精度を向上させることができる。   Furthermore, according to the present invention, by displaying a combination of a polarization characteristic image and a special light image including a fluorescent image and a narrowband light image, the blood vessel, lymph vessel, collagen fiber, nerve Since fibers and the like can be observed at the same time, diagnostic accuracy by a doctor can be improved.

本発明に係る偏光画像計測表示システムの一実施形態の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of one Embodiment of the polarization image measurement display system which concerns on this invention. 図1に示す偏光画像計測表示システムの偏光撮像系の一実施形態の模式図である。It is a schematic diagram of one Embodiment of the polarization imaging system of the polarization image measurement display system shown in FIG. 図1に示す偏光画像計測表示システムの偏光撮像系の他の実施形態の概略構成図である。It is a schematic block diagram of other embodiment of the polarization imaging system of the polarization image measurement display system shown in FIG. (a)は、図1に示す偏光画像計測表示システムの偏光撮像系の他の実施形態の概略構成図であり、(b)は、(a)の偏光撮像系に用いられるパターニング偏光/波長板の1画素分の素子を拡大して示す拡大模式図である。(A) is a schematic block diagram of other embodiment of the polarization imaging system of the polarization image measurement display system shown in FIG. 1, (b) is a patterning polarization / wave plate used for the polarization imaging system of (a). It is an expansion schematic diagram which expands and shows the element for 1 pixel of. (a)は、図1に示す偏光画像計測表示システムの偏光撮像系の他の実施形態の概略構成図であり、(b)は、(a)の偏光撮像系に用いられるパターニング偏光/波長板の1画素分の素子を拡大して示す拡大模式図である。(A) is a schematic block diagram of other embodiment of the polarization imaging system of the polarization image measurement display system shown in FIG. 1, (b) is a patterning polarization / wave plate used for the polarization imaging system of (a). It is an expansion schematic diagram which expands and shows the element for 1 pixel of. 図1に示す偏光画像計測表示システムの偏光撮像系の他の実施形態の概略構成図である。It is a schematic block diagram of other embodiment of the polarization imaging system of the polarization image measurement display system shown in FIG. 本発明に用いられるミューラー画像変換アルゴリズムを説明するための行ミューラー計測システムの説明図である。It is explanatory drawing of the row Mueller measuring system for demonstrating the Mueller image conversion algorithm used for this invention. 図1に示す偏光画像計測表示システムの偏光変換処理部及びその偏光変数分離処理部の一実施形態の模式図である。It is a schematic diagram of one Embodiment of the polarization conversion process part of the polarization image measurement display system shown in FIG. 1, and its polarization variable separation process part. (a)及び(b)は、それぞれ図8に示す偏光変数分離処理部で変数分離する際の生体観察モデルの一実施形態の概略構成図である。(A) And (b) is a schematic block diagram of one Embodiment of the biological observation model at the time of carrying out variable separation by the polarization variable separation process part shown in FIG. 8, respectively. (a)は、正常な生体の表層近傍の概略構成模式図であり、(b)は、粘膜内がんが発生した生体の表層近傍の概略構成模式図であり、(c)は、粘膜下層浸潤がんに進行した生体の表層近傍の概略構成模式図である。(A) is a schematic configuration schematic diagram of the vicinity of the surface layer of a normal living body, (b) is a schematic configuration schematic diagram of the vicinity of the surface layer of a living body in which intramucosal cancer has occurred, and (c) is a submucosal layer. It is a schematic structure schematic diagram near the surface layer of a living body that has progressed to invasive cancer. 本発明に係る偏光画像計測表示システムで実施される偏光画像表示方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the polarization image display method implemented with the polarization image measurement display system which concerns on this invention. 本発明に係る内視鏡診断装置の構成を表す第1実施形態の外観図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is an external view of 1st Embodiment showing the structure of the endoscope diagnostic apparatus which concerns on this invention. 図12に示す内視鏡診断装置の内部構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the internal structure of the endoscope diagnostic apparatus shown in FIG. 図12に示す内視鏡診断装置の内視鏡挿入部の先端部の様子を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing the mode of the front-end | tip part of the endoscope insertion part of the endoscope diagnostic apparatus shown in FIG. 図12に示す内視鏡診断装置で用いられるパターニング素子の1画素分の素子を拡大して示す拡大模式図である。It is an expansion schematic diagram which expands and shows the element for 1 pixel of the patterning element used with the endoscope diagnostic apparatus shown in FIG. 合成画像として、白色光画像、偏光特性画像および蛍光画像を横一列に並べて配置した場合の一例を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing an example at the time of arrange | positioning a white light image, a polarization characteristic image, and a fluorescence image side by side as a synthesized image. 本発明に係る内視鏡診断装置の構成を表す第2実施形態の外観図である。It is an external view of 2nd Embodiment showing the structure of the endoscope diagnostic apparatus which concerns on this invention. 図17に示す内視鏡診断装置の内部構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the internal structure of the endoscope diagnostic apparatus shown in FIG. 図17に示す内視鏡診断装置の内視鏡挿入部の先端部の様子を表す概念図である。It is a conceptual diagram showing the mode of the front-end | tip part of the endoscope insertion part of the endoscope diagnostic apparatus shown in FIG. (a)は、投光ユニット162A,162Dの断面構成図、(b)は、投光ユニット162B,162Cの断面構成図である。(A) is a cross-sectional block diagram of light projection unit 162A, 162D, (b) is a cross-sectional block diagram of light projection unit 162B, 162C. レーザ光源LD2からの青色レーザ光及び青色レーザ光が蛍光体により波長変換された発光スペクトルと、レーザ光源LD1,LD3,LD4,LD5からの各レーザ光の発光波長を示すグラフである。It is the graph which shows the emission spectrum which wavelength-converted the blue laser beam from the laser light source LD2, and the blue laser beam by the fluorescent substance, and the emission wavelength of each laser beam from the laser light sources LD1, LD3, LD4, and LD5. 各照射パターンの一例である。It is an example of each irradiation pattern.

以下、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明に係る内視鏡診断装置を詳細に説明する。   Hereinafter, based on a preferred embodiment shown in the accompanying drawings, an endoscope diagnosis apparatus according to the present invention will be described in detail.

図1は、本発明に係る偏光画像計測表示システムの一実施形態の概略構成を示す模式的ブロック図である。
図1に示す本実施形態の偏光画像計測表示システム10は、生体(被検体)の所定部位、例えば人体の消化器等の体腔や人体の腹部内等を検査したり、その病変部や病巣を観察したり、診断したり、その手術や処置等をするのに用いられる内視鏡や腹腔鏡に適用され、また、内視鏡診断装置や腹腔鏡ナビゲーション装置等に用いられるものであり、所定部位の表層に表出する表出組織を表層の組織と識別するための、所定の偏光特性、すなわち偏光変数による偏光特性画像を得、表出組織を表層の組織と識別可能に可視化して表示するものである。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of a polarization image measurement display system according to the present invention.
A polarized image measurement display system 10 of this embodiment shown in FIG. 1 inspects a predetermined part of a living body (subject), for example, a body cavity such as a digestive organ of a human body, an abdomen of a human body, etc. Applicable to endoscopes and laparoscopes used for observing, diagnosing, performing surgery and treatment, etc., and used for endoscope diagnostic devices, laparoscopic navigation devices, etc. Obtain a predetermined polarization characteristic, that is, a polarization characteristic image based on a polarization variable, to distinguish the exposed tissue that appears on the surface layer of the part from the surface layer tissue, and visualize the displayed tissue so that it can be distinguished from the surface tissue. To do.

図示例の偏光画像計測表示システム10は、生体の所定部位に異なる複数の偏光状態の照射光(偏光光)をそれぞれ照射し、所定部位の表層からの複数の異なる偏光状態の反射光による複数の光強度画像を撮像する偏光撮像系12と、異なる偏光状態の複数の光強度画像に偏光変換処理を行い、所定の偏光特性による偏光特性画像(それぞれ偏光特性の異なる複数の偏光特性画像)を得る偏光変換処理部14と、偏光特性画像を、表出組織を表層の組織と識別可能に可視化して表示するための表示用偏光特性画像に変換する表示変換処理部16と、表示用偏光特性画像を表示する表示部18と、所定部位の通常のカラー画像を取得する通常カラー撮像系20と、表示用偏光特性画像を通常のカラー画像に重ねて、若しくは並べて表示するために両画像の合成を行う画像合成部22と、を有する。
なお、偏光撮像系12及び偏光変換処理部14は、本発明に係る偏光画像計測装置を構成する。
The polarization image measurement and display system 10 in the illustrated example irradiates a predetermined part of a living body with irradiation light (polarized light) having a plurality of different polarization states, respectively, and a plurality of reflected light from a plurality of different polarization states from a surface layer of the predetermined part. A polarization imaging system 12 that captures a light intensity image and a polarization conversion process on a plurality of light intensity images in different polarization states to obtain polarization characteristic images (a plurality of polarization characteristic images each having a different polarization characteristic) with predetermined polarization characteristics A polarization conversion processing unit 14; a display conversion processing unit 16 that converts the polarization characteristic image into a display polarization characteristic image for visualizing and displaying the exposed tissue distinguishably from the surface tissue; and a display polarization characteristic image. Display unit 18 for displaying normal color imaging system 20 for acquiring a normal color image of a predetermined part, and a polarization characteristic image for display to be displayed on top of each other or side by side. Having an image combining unit 22 for combining the two images, the.
Note that the polarization imaging system 12 and the polarization conversion processing unit 14 constitute a polarization image measurement device according to the present invention.

偏光撮像系12は、従来のP/S偏光だけではなく、複数の偏向特性(偏光変数)を含む高次の偏光パラメータ(ミューラー(Mueller)行列)を計測することができる偏光撮像システム、すなわち撮影対象のミューラー計測ができるミューラー撮像システムを構成するもので、生体の所定部位にその表層から複数の異なる偏光状態の照射光をそれぞれ照射する偏光照射部24と、偏光状態の異なる偏光光が偏光照射部24から生体に照射される毎に、複数の偏光状態の照射光によって照射された所定部位の表層から複数の偏光状態の反射光を順次受光して、所定部位の表層の複数の光強度画像を撮像する撮像部26と、を有するものである。   The polarization imaging system 12 can measure not only conventional P / S polarized light but also a high-order polarization parameter (Mueller matrix) including a plurality of deflection characteristics (polarization variables), that is, photographing. It constitutes a Mueller imaging system that can measure the Mueller of the object, and a polarized light irradiation unit 24 that irradiates a predetermined part of a living body with irradiation light of a plurality of different polarization states from its surface layer, and polarized light with different polarization states is irradiated with polarized light Each time the living body is irradiated from the unit 24, the reflected light of the plurality of polarization states is sequentially received from the surface layer of the predetermined portion irradiated by the irradiation light of the plurality of polarization states, and a plurality of light intensity images of the surface layer of the predetermined portion And an image pickup unit 26 for picking up images.

本発明においては、偏光撮像系12は、このようなミューラー撮像システムを構成することができるものであれば、どのような撮像系であってもよく、その偏光照射部24及び撮像部26としては、種々のタイプのものを用いることができる。   In the present invention, the polarization imaging system 12 may be any imaging system as long as it can constitute such a Mueller imaging system. Various types can be used.

図2に、本発明の偏光撮像系の一実施形態の模式図を示す。
同図に示す偏光撮像系12aは、図1に示す偏光撮像系12として用いられ、アザム(Azzam)方式の2重位相子型のミューラー行列偏光計の光学系をなすもので、検査対象又は観察対象となる生体の所定部位である人体腹部Aに所定の偏光状態の照射光を照射する偏光照射部24aと、人体腹部Aから反射する所定の偏光状態の反射光を検出光として受光して撮像する撮像部26aを有する。
In FIG. 2, the schematic diagram of one Embodiment of the polarization imaging system of this invention is shown.
The polarization imaging system 12a shown in the figure is used as the polarization imaging system 12 shown in FIG. 1 and forms an optical system of an Azzam type double phaser type Mueller matrix polarimeter. Imaging is performed by receiving, as detection light, a polarized light irradiation unit 24a that irradiates a human body abdomen A, which is a predetermined part of a target living body, with irradiation light in a predetermined polarization state, and reflected light in a predetermined polarization state reflected from the human body abdomen A as detection light. An imaging unit 26a.

偏光照射部24aは、光源34と、光源34より人体腹部A側に固定的に配置される本発明の第1偏光子である偏光板36a及び人体腹部A側に配置され、所定角度毎に回転される本発明の第1位相差付与手段である回転位相差板38aを備え、複数の偏光状態内の1つの偏光状態の照射光のみをそれぞれ順次透過させる照射側の第1偏光フィルタ部40aとを有する。   The polarized light irradiation unit 24a is disposed on the light source 34, the polarizing plate 36a that is the first polarizer of the present invention fixedly disposed on the human body abdomen A side from the light source 34, and the human body abdomen A side, and is rotated every predetermined angle. An irradiation-side first polarizing filter section 40a that includes a rotation phase difference plate 38a that is a first phase difference providing unit of the present invention and that sequentially transmits only irradiation light in one polarization state among a plurality of polarization states. Have

また、撮像部26aは、CCDカメラ42と、カメラ42より人体腹部A側に固定的に配置される本発明の第2偏光子である偏光板36b及び人体腹部A側に配置され、所定角度毎に回転される本発明の第2位相差付与手段である回転位相差板38bを備え、第1偏光フィルタ部40aを透過する照射光の1つの偏光状態に対応する1つの偏光状態の反射光のみをそれぞれ順次透過させる反射側の第2偏光フィルタ部40bとを有する。   The imaging unit 26a is arranged on the CCD camera 42, the polarizing plate 36b, which is the second polarizer of the present invention fixedly arranged on the human body abdomen A side from the camera 42, and the human body abdomen A side. Only the reflected light in one polarization state corresponding to one polarization state of the irradiation light transmitted through the first polarizing filter section 40a. And a second polarizing filter section 40b on the reflection side that sequentially transmits the light.

偏光照射部24aに用いられる光源34としては、人体腹部Aを撮像可能に照明できる所定波長の光を射出できれば特に制限的ではなく、例えば、所定の狭帯域波長のレーザビームを射出するレーザやLED等や、キセノンランプや、蛍光灯、水銀灯などの白色灯等や、3原色、例えばRGBの3色のLEDやレーザからなる白色LEDや白色レーザ、所定波長のレーザと蛍光体とからなる擬似白色レーザなどを用いることができる。なお、白色灯等や白色LED等を用いる場合には、所定の狭帯域波長を透過する色フィルタや、いわゆるバンドパスフィルタを用いる必要がある。   The light source 34 used for the polarized light irradiation unit 24a is not particularly limited as long as it can emit light of a predetermined wavelength that can illuminate the human abdomen A so that it can be imaged. For example, a laser or LED that emits a laser beam of a predetermined narrow band wavelength Etc., white lamps such as xenon lamps, fluorescent lamps, mercury lamps, etc., white LEDs or white lasers composed of LEDs or lasers of three primary colors such as RGB, pseudo-white composed of lasers and phosphors of a predetermined wavelength A laser or the like can be used. In the case of using a white light or a white LED, it is necessary to use a color filter that transmits a predetermined narrow band wavelength or a so-called band pass filter.

ここで、照射光の所定の狭帯域波長としては、特に制限的ではないが、例えば、400nm〜700nm等の可視域であっても良いし、700nm〜1300nmの赤外域であっても良く、波長帯域は、例えば、5nm〜50nm、好ましくは10nm〜20nmである。   Here, the predetermined narrow-band wavelength of the irradiation light is not particularly limited, but may be a visible region such as 400 nm to 700 nm or an infrared region of 700 nm to 1300 nm. The band is, for example, 5 nm to 50 nm, preferably 10 nm to 20 nm.

カメラ42は、デジタル画像情報として人体腹部Aの偏光光による光強度画像情報を取得するものであり、例えば、CCDやCMOSなどの撮像素子を備えた高画素密度カメラを用いることができる。画素数としては特に限定はないが、高精細な偏光画像を得るためには、20万画素以上であるのが好ましく、100万画素以上であるのがより好ましい。画素数の上限は特に限定されないが、後述する撮像部26aのカメラのCCDや後述するCCD56の画素数によって定めればよい。   The camera 42 acquires light intensity image information by polarized light of the human abdomen A as digital image information, and for example, a high pixel density camera including an image sensor such as a CCD or a CMOS can be used. The number of pixels is not particularly limited, but in order to obtain a high-definition polarized image, it is preferably 200,000 pixels or more, more preferably 1 million pixels or more. The upper limit of the number of pixels is not particularly limited, but may be determined according to the number of pixels of a CCD of a camera of the imaging unit 26a described later or a CCD 56 described later.

また、第1及び第2偏光フィルタ部40a及び40bの偏光板36a及び36bは、それぞれ偏光子及び検光子として用いられるもので、同様の偏光板が用いられ、光源34からの射出光の光軸に垂直に固定して配置される。例えば、光源34からの射出光は、偏光板36aによって直線偏光される。また、回転位相差板38bを透過した反射光は、偏光板36bによって直線偏光される。   The polarizing plates 36a and 36b of the first and second polarizing filter sections 40a and 40b are used as a polarizer and an analyzer, respectively. The same polarizing plate is used, and the optical axis of the light emitted from the light source 34 is used. It is fixed to the vertical. For example, the light emitted from the light source 34 is linearly polarized by the polarizing plate 36a. The reflected light that has passed through the rotational retardation plate 38b is linearly polarized by the polarizing plate 36b.

また、第1及び第2偏光フィルタ部40a及び40bの回転位相差板38a及び38bは、例えば、回転する円板状のλ/4波長板が用いられ、すなわちλ/4波長板を光軸に垂直な平面内において光軸周りにそれぞれ所定角度毎に回転させることにより構成することができる。例えば、回転位相差板38aを透過した光は、直線偏光又は円(楕円)偏光した光となり、人体腹部Aで反射した光も、直線偏光又は円(楕円)偏光した光となる。なお、回転位相差板38a及び38bとなる2枚のλ/4波長板は、光軸に垂直に所定位相差となるように光軸周りに所定角度ずらした状態で、それぞれ所定角度ずつ回転される。   In addition, the rotating phase difference plates 38a and 38b of the first and second polarizing filter sections 40a and 40b are, for example, rotating disk-shaped λ / 4 wavelength plates, that is, λ / 4 wavelength plates are used as optical axes. It can be configured by rotating at predetermined angles around the optical axis in a vertical plane. For example, light that has passed through the rotational phase difference plate 38a becomes linearly polarized light or circular (elliptical) polarized light, and light reflected by the human abdomen A also becomes linearly polarized light or circular (elliptical) polarized light. Note that the two λ / 4 wave plates serving as the rotational phase difference plates 38a and 38b are rotated by a predetermined angle in a state shifted by a predetermined angle around the optical axis so as to have a predetermined phase difference perpendicular to the optical axis. The

なお、回転位相差板38a及び38bをそれぞれ回転駆動する機構としては、特に限定的ではなく、回転位相差板38a及び38bを構成する円板の外周を保持して回転させる公知の回転駆動機構を用いることができる。   The mechanism for rotationally driving the rotational phase difference plates 38a and 38b is not particularly limited, and a known rotational driving mechanism that rotates while holding the outer periphery of the disk constituting the rotational phase difference plates 38a and 38b. Can be used.

偏光撮像系12aの偏光照射部24aの第1偏光フィルタ部40aと、撮像部26aの第2偏光フィルタ部40bとは、互いに各々の所定の偏光状態に正確に維持する必要があるために、両者を正確に位置合わせしておく必要がある。   Since the first polarization filter unit 40a of the polarization irradiation unit 24a of the polarization imaging system 12a and the second polarization filter unit 40b of the imaging unit 26a need to be accurately maintained in their respective predetermined polarization states, both Must be accurately aligned.

この偏光撮像系12aは、回転位相差板38a及び38bを回転駆動させる必要があるために、装置が大型化するため、偏光照射部24a及び撮像部26aを人体の腹部Aの外部に設置する必要があるが、偏光特性(偏光変数)は完全であり、腹腔鏡には好適に適用でき、腹腔鏡ナビゲーション装置に好適に用いることができる。なお、回転位相差板38a及び38bとしては、λ/4板に限定されず、λ/2板や、その他の位相差板を用いても良い。   Since the polarization imaging system 12a needs to rotationally drive the rotation phase difference plates 38a and 38b, and the apparatus becomes large, the polarized light irradiation unit 24a and the imaging unit 26a need to be installed outside the abdomen A of the human body. However, the polarization characteristic (polarization variable) is perfect, and can be preferably applied to a laparoscope, and can be preferably used for a laparoscopic navigation apparatus. The rotational retardation plates 38a and 38b are not limited to λ / 4 plates, and λ / 2 plates or other retardation plates may be used.

ここで、例えば、図示例の実施形態の偏光撮像系12aは、ミューラー撮像システムを構成し、撮影対象(サンプル)Mの4行×4列のミューラー行列を求めるための光強度偏光画像を求めるものである。   Here, for example, the polarization imaging system 12a according to the illustrated embodiment constitutes a Mueller imaging system, and obtains a light intensity polarization image for obtaining a 4 rows × 4 columns Mueller matrix of the imaging target (sample) M. It is.

したがって、本実施形態では、ミューラー行列に含まれる全ての偏光特性、すなわち16(=4×4)の偏光変数を全て得るためには、詳細は、後述するが、偏光状態が互いに異なる少なくとも16枚の光強度偏光画像を取得する必要がある。すなわち、第1偏光フィルタ部40aから射出され、人体の腹部Aに入射される入射光の偏光状態が互いに異なる少なくとも4種類となり、人体の腹部Aから反射され、第2偏光フィルタ部40bから射出される検出光の偏光状態が互いに異なる少なくとも4種類となり、その組み合わせが少なくとも16種類の互いに異なる偏光状態となるように、回転位相差板38a及び38bを回転させる必要がある。   Therefore, in the present embodiment, in order to obtain all the polarization characteristics included in the Mueller matrix, that is, all 16 (= 4 × 4) polarization variables, details will be described later, but at least 16 sheets having different polarization states from each other. It is necessary to obtain a light intensity polarization image of the. That is, at least four types of polarization states of incident light emitted from the first polarizing filter unit 40a and incident on the abdomen A of the human body are different from each other, reflected from the abdomen A of the human body, and emitted from the second polarizing filter unit 40b. It is necessary to rotate the rotational phase difference plates 38a and 38b so that the detection light has at least four different polarization states, and the combination has at least 16 different polarization states.

例えば、偏光撮像系12aでは、第1偏光フィルタ部40aの回転位相差板38aのλ/4波長板を、入射光の偏光状態が互いに異なる少なくとも4種類となるように、後述する光の偏光状態を表す入射光のストークスパラメータS、S、S及びSが互いに異なるように回転させると共に、第2偏光フィルタ部40bの回転位相差板38bのλ/4波長板を、入射光のストークスパラメータS、S、S及びSのそれぞれに対して、出射光の偏光状態が互いに異なる少なくとも4種類となるように、例えば、出射光のストークスパラメータS、S、S及びSが互いに異なるように回転させながら、撮像部26は、16回以上撮影し、16フレーム(枚)以上の光強度偏光画像、すなわち16フレーム以上の光強度偏光画像情報を取得する必要がある。この場合に、レジスト処理を行うのが良い。 For example, in the polarization imaging system 12a, the λ / 4 wavelength plate of the rotational phase difference plate 38a of the first polarizing filter unit 40a is set to the polarization state of light to be described later so that the polarization state of incident light is at least four different from each other. Is rotated so that the Stokes parameters S 0 , S 1 , S 2 and S 3 of the incident light representing each other are different from each other, and the λ / 4 wavelength plate of the rotational retardation plate 38b of the second polarizing filter unit 40b is for each of the Stokes parameters S 0, S 1, S 2 and S 3, so that the polarization state of the emitted light is at least four mutually different, for example, the Stokes parameters of the emitted light S 0, S 1, S 2 and while rotating the S 3 to be different from each other, the imaging unit 26 captures more than 16 times, 16 frames (pictures) or more optical intensity polarized image, i.e. more than 16 frames Light intensity polarization image information needs to be acquired. In this case, resist processing is preferably performed.

なお、ストークスパラメータS、S、S、及びSは、それぞれ、偏光の全体の強度(縦と横との偏光ベクトルの和)、縦と横(水平方向と垂直方向)との偏光ベクトルの差、偏光角45度と135度との偏光ベクトルの差、及び右円偏光と左円偏光との差ということができる。 The Stokes parameters S 0 , S 1 , S 2 , and S 3 are the polarizations of the entire intensity of polarization (sum of vertical and horizontal polarization vectors) and vertical and horizontal (horizontal and vertical directions), respectively. It can be said that the vector difference, the polarization vector difference between 45 and 135 degrees, and the difference between right circular polarization and left circular polarization.

また、本発明においては、互いに異なる偏光状態の16フレーム(枚)以上の光強度偏光画像から、入射光及び出射光のストークスパラメータS、S、S、及びSを求めて、ミューラー行列を求めてもよいが、予め、互いに異なる偏光状態の16フレーム(枚)以上の光強度偏光画像から直接ミューラー行列を求めるように演算方式を設定しておけば、入射光及び出射光のストークスパラメータS、S、S、及びSは、必ずしも求めなくても良い。 In the present invention, Stokes parameters S 0 , S 1 , S 2 , and S 3 of incident light and outgoing light are obtained from light intensity polarization images of 16 frames (sheets) or more having different polarization states. The matrix may be obtained. However, if the calculation method is set in advance so as to directly obtain the Mueller matrix from the light intensity polarization images of 16 frames (sheets) or more having different polarization states, the Stokes of the incident light and the emitted light is set. The parameters S 0 , S 1 , S 2 , and S 3 are not necessarily obtained.

また、本実施形態においては、回転位相差板38aであるλ/4波長板の偏光角度(回転角度)がθである時、回転位相差板38bであるλ/4波長板の偏光角度(回転角度)は、5θ以上、かつ、θの奇数倍、好ましくは5θに設定されることも好ましい。   In the present embodiment, when the polarization angle (rotation angle) of the λ / 4 wavelength plate that is the rotation phase difference plate 38a is θ, the polarization angle (rotation) of the λ / 4 wavelength plate that is the rotation phase difference plate 38b. The angle is preferably 5θ or more and an odd multiple of θ, preferably 5θ.

例えば、第1偏光フィルタ部40aの回転位相差板38aのλ/4波長板の回転角度θを、0°から180°まで所定の角度毎に、例えば、11.25°毎に変えると共に、第2偏光フィルタ部40bの回転位相差板38bのλ/4波長板の回転角度を、その5倍以上、すなわち5θ以上の角度毎に変えながら、撮像部26は、16(=180/11.25)回撮影し、16フレームの光強度偏光画像を取得することができる。   For example, the rotation angle θ of the λ / 4 wavelength plate of the rotational retardation plate 38a of the first polarizing filter section 40a is changed by a predetermined angle from 0 ° to 180 °, for example, every 11.25 °, and the first While changing the rotation angle of the λ / 4 wavelength plate of the rotational retardation plate 38b of the two-polarization filter unit 40b by 5 times or more, that is, for each angle of 5θ or more, the imaging unit 26 is 16 (= 180 / 11.25). ) It is possible to obtain 16-frame light intensity polarization images.

また、詳細は後述するが、本発明では、偏光撮像系12aにおいて、λ/4波長板の偏光角度θを、0度から180度まで、例えば、7.2度毎に変えながら、撮像部26は、25(=180/7.2)回撮影し、25フレーム(枚)の光強度偏光画像、すなわち25フレームの光強度偏光画像情報を取得するのがより好ましい。   Although details will be described later, in the present invention, in the polarization imaging system 12a, the imaging unit 26 changes the polarization angle θ of the λ / 4 wavelength plate from 0 degrees to 180 degrees, for example, every 7.2 degrees. It is more preferable to take 25 (= 180 / 7.2) times and obtain 25 frames (sheets) of light intensity polarization image, that is, 25 frames of light intensity polarization image information.

なお、回転位相差板38a及び38bの回転方法としては、これに限定されるわけではなく、4行4列のミューラー行列の16偏光変数(要素)の1つでも欠けて求まらなくなることがないように、基本的には、入射光及び出射光の偏光状態を、円偏光成分と直線偏光成分を含み、方位の変化がある異なる偏光状態にできれば、どのような回転方法であっても良いが、全偏光変数を均等に(例えば、直線偏光←→楕円偏光←→円偏光、光軸方向が0°←→180°(=ポアンカレ球表面全域))、かつ同じ条件が重ならないように変調することが好ましい。例えば、回転位相板38aの回転角度を、0°、90°、180°及び270°とすると、45°及び135°の円偏光成分が発生せず、ミューラー行列の4行4列の全偏光変数を求めることができないので、間の角度を回転させることが必要である。また、光軸の方も、0°と90°との2方向しかなく、方位に関しても間の45°とか135°の成分がないと、ミューラー行列の全偏光変数を求めることができず、不完全なものとなる。   Note that the rotation method of the rotation phase difference plates 38a and 38b is not limited to this, and even one of the 16 polarization variables (elements) of the 4 × 4 Mueller matrix may be missing and cannot be obtained. Basically, any rotation method may be used as long as the polarization state of the incident light and the outgoing light can be changed into different polarization states including a circularly polarized light component and a linearly polarized light component and having a change in azimuth. However, all polarization variables are evenly modulated (for example, linearly polarized light ← → elliptically polarized light ← → circularly polarized light, the optical axis direction is 0 ° ← → 180 ° (= the entire surface of the Poincare sphere)), and the same condition is not overlapped. It is preferable to do. For example, if the rotation angle of the rotating phase plate 38a is 0 °, 90 °, 180 °, and 270 °, the circularly polarized components of 45 ° and 135 ° do not occur, and all polarization variables of 4 rows by 4 columns of the Mueller matrix. It is necessary to rotate the angle in between. Also, the optical axis has only two directions of 0 ° and 90 °, and if there is no 45 ° or 135 ° component between the azimuths, it is impossible to obtain all polarization variables of the Mueller matrix. It will be complete.

なお、ミューラー行列に含まれるすべての偏光特性(偏光変数)を得る必要がなく、特定の偏光特性(偏光変数)のみが必要である場合には、25フレーム等の少なくとも16フレームの光強度偏光画像を取得する必要はなく、必要な偏光特性(偏光変数)に応じて必要な数のフレームの光強度偏光画像のみを取得するようにしても良い。例えば、直線偏光に関する偏光状態のみが問題になる場合には、16フレーム未満、例えば、12フレームのみの光強度偏光画像を取得するようにしても良い。   If it is not necessary to obtain all the polarization characteristics (polarization variables) included in the Mueller matrix and only specific polarization characteristics (polarization variables) are required, the light intensity polarization image of at least 16 frames such as 25 frames. It is not necessary to acquire the light intensity polarization image of the required number of frames according to the required polarization characteristic (polarization variable). For example, when only the polarization state related to linear polarization becomes a problem, a light intensity polarization image of less than 16 frames, for example, only 12 frames may be acquired.

なお、図2に示す実施形態の偏光撮像系12aは、偏光照射部24aの本発明の第1位相差付与手段として、回転位相差板38aを用い、撮像部26aの本発明の第2位相差付与手段として、回転位相差板38bを用いるものであるが、本発明はこれに限定されず、例えば、第1位相差付与手段として、位相差シート又は2枚の位相変調素子を用いても良いし、第2位相差付与手段として、2枚の位相変調素子、偏光子貼付パターニング素子又は偏光子及び位相子に貼り付けられたパターニング素子を用いても良い。   The polarization imaging system 12a of the embodiment shown in FIG. 2 uses a rotating phase difference plate 38a as the first phase difference providing means of the present invention of the polarized light irradiation unit 24a, and the second phase difference of the present invention of the imaging unit 26a. Although the rotation phase difference plate 38b is used as the applying unit, the present invention is not limited to this, and for example, a phase difference sheet or two phase modulation elements may be used as the first phase difference applying unit. And as a 2nd phase difference provision means, you may use the patterning element affixed on two phase modulation elements, a polarizer sticking patterning element, or a polarizer and a phaser.

図3に、第1及び第2位相差付与手段としてそれぞれ2枚の位相変調素子を用いる偏光撮像系の一実施形態を示す。
図3に示す偏光撮像系12bは、回転位相差板38a及び38bの代わりに、それぞれ2枚の位相変調素子44a、45a及び44b、45bを用いる点を除いて、図2に示す光撮像系12aと同様の構成を有するものであるので、その詳細な説明は省略する。
偏光撮像系12bは、偏光照射部24b、及び撮像部26bを有し、偏光照射部24bは、光源34と、偏光板36a、第1位相変調素子44a及び第2位相変調素子45aからなる第1偏光フィルタ部46aと、を有し、撮像部26bは、第1及び第2位相変調素子44b及び45b、並びに偏光板36bからなる第2偏光フィルタ部46bと、カメラ42とを有する。
FIG. 3 shows an embodiment of a polarization imaging system using two phase modulation elements as the first and second phase difference providing units.
The polarization imaging system 12b shown in FIG. 3 uses the optical imaging system 12a shown in FIG. 2 except that two phase modulation elements 44a, 45a and 44b, 45b are used instead of the rotational phase difference plates 38a and 38b, respectively. Therefore, detailed description thereof is omitted.
The polarization imaging system 12b includes a polarization irradiation unit 24b and an imaging unit 26b. The polarization irradiation unit 24b includes a light source 34, a polarizing plate 36a, a first phase modulation element 44a, and a second phase modulation element 45a. The imaging unit 26b includes a first polarizing filter unit 46b including first and second phase modulation elements 44b and 45b and a polarizing plate 36b, and a camera 42.

偏光照射部24bの第1偏光フィルタ部46aに用いられる第1及び第2位相変調素子44a及び45aは、撮像部26bの第2偏光フィルタ部46bに用いられる第1及び第2位相変調素子44b及び45bと同様の構成を有するものである。これらの位相変調素子44a、44b、45a及び45bは、屈折率に方向性があり、その方向に関しては変えることができないが、電気的に駆動することにより、屈折率の高さを変えることができる素子であり、例えば、直線偏光が入った時に、屈折率の高さを変えることにより、直線偏光だけを通すこともできるし、縦と横の屈折率の高さに応じた楕円偏光や円偏光(λ/4)を通すこともできる素子である。なお、このような位相変調素子44a、44b、45a及び45bとして、例えば、液晶素子等を用いた位相変調素子や、市販の位相変調素子(例えば、メドウラーク(Meadowlark)社製)等を挙げることができる。
このような第1位相変調素子44a及び44b(例えば0度に配置)に対してそれぞれ第2位相変調素子45a及び45bを45度傾けて設置(例えば45度に配置)することにより、楕円偏光や円偏光を直線偏光にすることもできるし、楕円偏光の楕円率を変えることもできるし、様々な角度の楕円偏光にすることもできる。例えば、0°に設置された第1位相変調素子44aに、45°の方向の直線偏光光が入射する場合、位相変調素子44aの位相差(複屈折率)が0(=0°)の場合は、直線偏光光が変化せずそのまま透過して出ていき、一方、位相変調素子44aの位相差がλ/4(=90°=π/2)の場合は、直線偏光光はその影響を受けて、円偏光光として出ていくことなる。
The first and second phase modulation elements 44a and 45a used in the first polarization filter unit 46a of the polarized light irradiation unit 24b are the first and second phase modulation elements 44b used in the second polarization filter unit 46b of the imaging unit 26b. It has the same configuration as 45b. These phase modulation elements 44a, 44b, 45a and 45b have directionality in refractive index and cannot be changed with respect to the direction, but the height of the refractive index can be changed by being electrically driven. For example, when linearly polarized light enters, it is possible to pass only linearly polarized light by changing the refractive index height, or elliptically polarized light or circularly polarized light depending on the height of the vertical and horizontal refractive indexes. It is an element that can also pass (λ / 4). Examples of such phase modulation elements 44a, 44b, 45a, and 45b include a phase modulation element using a liquid crystal element and a commercially available phase modulation element (for example, manufactured by Meadowlark). it can.
By installing the second phase modulation elements 45a and 45b at 45 degrees with respect to the first phase modulation elements 44a and 44b (for example, arranged at 0 degree) (for example, arranged at 45 degrees), Circularly polarized light can be linearly polarized light, ellipticity of elliptically polarized light can be changed, and elliptically polarized light of various angles can be obtained. For example, when linearly polarized light in the direction of 45 ° is incident on the first phase modulation element 44a installed at 0 °, the phase difference (birefringence) of the phase modulation element 44a is 0 (= 0 °) In this case, the linearly polarized light is transmitted as it is without being changed. On the other hand, when the phase difference of the phase modulation element 44a is λ / 4 (= 90 ° = π / 2), the linearly polarized light has no influence. In response, it will come out as circularly polarized light.

このため、偏光撮像系12bでは、第1位相変調素子44a及び44bと第2位相変調素子45a及び45bとを組み合わせて電気的に変調駆動することにより、機械的に回転する回転位相差板38a及び38bと同様の機能を発揮させることができる。すなわち、第1位相変調素子44a及び44bをそれぞれ第2位相変調素子45a及び45bと組み合わせることにより、図2に示す偏光撮像系12aにおいて回転位相差板38a及び38bを回転させることによって実現した入射光の偏光状態、及び検出光の偏光状態と同じ入射光の偏光状態、及び同じ検出光の偏光状態を達成することができ、偏光照射部24bからの入射光においても、撮像部26bの検出光においても、ストークスパラメータS、S、S及びSを求めることができ、設定することができる。 For this reason, in the polarization imaging system 12b, the first phase modulation elements 44a and 44b and the second phase modulation elements 45a and 45b are combined and electrically modulated to drive the rotational phase difference plate 38a that rotates mechanically. The function similar to 38b can be exhibited. That is, the incident light realized by rotating the rotation phase difference plates 38a and 38b in the polarization imaging system 12a shown in FIG. 2 by combining the first phase modulation elements 44a and 44b with the second phase modulation elements 45a and 45b, respectively. The polarization state of the incident light, the polarization state of the incident light, and the polarization state of the same detection light can be achieved. Even in the incident light from the polarization irradiation unit 24b, in the detection light of the imaging unit 26b , The Stokes parameters S 0 , S 1 , S 2 and S 3 can be determined and set.

すなわち、偏光照射部24bの第1偏光フィルタ部46aの第1位相変調素子44aを、例えば、その遅相軸が偏光板36aの遅相軸に対して0度、すなわち軸(屈折率の高い方向)の角度が0°となるように設定し、直線偏光の縦と横の偏光量(ベクトル)、すなわち位相差がΔ1、Δ2となるようにすると共に、第1位相変調素子44bを、その遅相軸が偏光板36aの遅相軸に対して45度、すなわち軸(屈折率の高い方向)の角度が45°となるように設定し、偏光の斜め(左右)方向の偏光量、すなわち位相差がΔ1、Δ2となるようにすることにより、偏光照射部24bからの入射光において、後述する光の偏光状態を表すストークスパラメータS、S、S及びSを互いに異なるものとすることができる。 That is, the first phase modulation element 44a of the first polarizing filter unit 46a of the polarized light irradiation unit 24b is, for example, a slow axis of 0 degree with respect to the slow axis of the polarizing plate 36a, that is, an axis (a direction with a high refractive index) ) Is set to be 0 ° so that the amount of polarization (vector) of the linearly polarized light is vertical and horizontal, that is, the phase difference is Δ1 and Δ2, and the first phase modulation element 44b is set to be delayed. The phase axis is set to 45 degrees with respect to the slow axis of the polarizing plate 36a, that is, the angle of the axis (the direction in which the refractive index is high) is set to 45 °. By setting the phase difference to Δ1 and Δ2, Stokes parameters S 0 , S 1 , S 2 and S 3 representing the polarization state of light to be described later are made different from each other in the incident light from the polarized light irradiation unit 24b. be able to.

一方、撮像部26bの第2偏光フィルタ部46aの第2位相変調素子45a及び45bについても同様に、第2位相変調素子45bを、軸(屈折率の高い方向)の角度が0°となるように設定し、位相差がΔ1、Δ2となるようにすると共に、第2位相変調素子44aを、軸(屈折率の高い方向)の角度が45°となるように設定し、位相差がΔ1、Δ2となるようにすることにより、撮像部26bの検出光においても、ストークスパラメータS、S、S及びSを互いに異なるものとすることができる。 On the other hand, for the second phase modulation elements 45a and 45b of the second polarizing filter section 46a of the imaging unit 26b, the angle of the axis (the direction in which the refractive index is high) of the second phase modulation element 45b is 0 °. Is set so that the phase difference is Δ1, Δ2, and the second phase modulation element 44a is set so that the angle of the axis (the direction in which the refractive index is high) is 45 °, and the phase difference is Δ1, By making Δ2, the Stokes parameters S 0 , S 1 , S 2 and S 3 can be made different from each other even in the detection light of the imaging unit 26b.

したがって、本実施形態の偏光撮像系12bも、ミューラー撮像システムを構成し、互いに偏光状態の異なる偏光光による少なくとも16枚の光強度画像を得ることができ、ミューラー行列に含まれる全16の偏光変数を得ることができる。   Therefore, the polarization imaging system 12b of the present embodiment also constitutes a Mueller imaging system, and can obtain at least 16 light intensity images with polarized lights having different polarization states, and all 16 polarization variables included in the Mueller matrix. Can be obtained.

この偏光撮像系12bは、位相変調素子44a、44b、45a及び45bを駆動させるので、偏光特性(偏光変数)は完全であるし、回転位相差板38a及び38bを回転駆動させる図1に示す偏光撮像系12aに比べて、装置が小型化できるので、腹腔鏡にはより好適に適用でき、腹腔鏡ナビゲーション装置により好適に組み込むことができる。   Since this polarization imaging system 12b drives the phase modulation elements 44a, 44b, 45a and 45b, the polarization characteristic (polarization variable) is perfect, and the polarization shown in FIG. 1 which rotationally drives the rotation phase plates 38a and 38b. Since the apparatus can be downsized as compared with the imaging system 12a, the apparatus can be more suitably applied to a laparoscope and can be preferably incorporated into a laparoscopic navigation apparatus.

なお、図2及び図3に示す例では、偏光照射部24と撮像部26に同様の偏光フィルタ部を用いているが、本発明は、これに限定されず、両者で異なる偏光フィルタ部を用いても良いし、異なる位相差付与手段を用いても良い。例えば、図2に示す偏光照射部24aと、図3に示す撮像部26bとを用いて偏光撮像系を構成しても良いし、逆に図3に示す偏光照射部24bと、図2に示す撮像部26aとを用いて偏光撮像系を構成しても良い。   In the example shown in FIGS. 2 and 3, the same polarizing filter unit is used for the polarized light irradiation unit 24 and the imaging unit 26. However, the present invention is not limited to this, and different polarizing filter units are used. Alternatively, different phase difference providing means may be used. For example, the polarization imaging unit may be configured by using the polarization irradiation unit 24a illustrated in FIG. 2 and the imaging unit 26b illustrated in FIG. 3, or conversely, the polarization irradiation unit 24b illustrated in FIG. A polarization imaging system may be configured using the imaging unit 26a.

なお、図2及び図3に示す例は、偏光照射部24と撮像部26を生体の外部に配置するものであり、腹腔鏡などに適用されものであるが、以下に、内視鏡等の生体内部に適用可能な例を示す。   In the example shown in FIGS. 2 and 3, the polarized light irradiation unit 24 and the imaging unit 26 are disposed outside the living body, and are applied to a laparoscope or the like. An example applicable to the inside of a living body is shown.

図4(a)は、内視鏡に適用される偏光撮像系の一実施形態の模式図であり、図4(b)は、その偏光撮像系に用いられるパターニング偏光/波長板の1画素分の素子を拡大して示す拡大模式図である。
図4(a)に示す偏光撮像系12cは、偏光照射部24c及び撮像部26cを有し、偏光照射部24cは、光源34と、偏光板36a、第1及び第2位相変調素子44a及び45aからなる第1偏光フィルタ部46aと、光ファイバ48を備える光プローブ50と、を有し、撮像部26cは、光プローブ50内に配置されるパターニング偏光/波長板52からなる第2偏光フィルタ部54と、CCD56とを有する。
ここで、偏光照射部24cの光源34及び第1偏光フィルタ部46aは、図3に示す偏光撮像系12bと同様の構成を有するものであるので、その詳細な説明は省略する。
FIG. 4A is a schematic diagram of one embodiment of a polarization imaging system applied to an endoscope, and FIG. 4B is a pattern polarization / wave plate for one pixel used in the polarization imaging system. It is an expansion schematic diagram which expands and shows this element.
The polarization imaging system 12c shown in FIG. 4A includes a polarization irradiation unit 24c and an imaging unit 26c. The polarization irradiation unit 24c includes a light source 34, a polarizing plate 36a, and first and second phase modulation elements 44a and 45a. A first polarizing filter unit 46 a and an optical probe 50 including an optical fiber 48, and the imaging unit 26 c is a second polarizing filter unit including a patterning polarization / wave plate 52 disposed in the optical probe 50. 54 and a CCD 56.
Here, since the light source 34 and the first polarizing filter unit 46a of the polarized light irradiation unit 24c have the same configuration as the polarization imaging system 12b shown in FIG. 3, detailed description thereof will be omitted.

光ファイバ48は、内視鏡の光伝送部として機能し、第2偏光フィルタ部54を透過した所定の偏光状態の照射光を光プローブ50の先端まで導光して、その先端から所定の部位に伝送された照射光を、生体の体腔内の所定部位である胃などの消化器Bの表層に照射する。   The optical fiber 48 functions as an optical transmission unit of the endoscope, guides irradiation light in a predetermined polarization state that has passed through the second polarizing filter unit 54 to the tip of the optical probe 50, and passes a predetermined part from the tip. Is irradiated to the surface layer of the digestive organ B such as the stomach, which is a predetermined part in the body cavity of the living body.

CCD56は、デジタル画像情報として体腔Bの表層の偏光光による光強度画像情報を取得する高画素密度撮像素子であるが、CMOSなどの他の撮像素子を用いても良い。   The CCD 56 is a high pixel density image sensor that acquires light intensity image information by polarized light on the surface layer of the body cavity B as digital image information, but other image sensors such as a CMOS may be used.

光プローブ50内に配置されるパターニング偏光/波長板52は、図4(b)に示すように、偏光状態の異なる4つの偏光子のアレイからなる矩形状の偏光板55aと、その中の1つの偏光子に貼付された位相子(波長板)55bと、を備える矩形状の偏光子及び位相子パターニング素子53を、多数、例えば、取得すべき偏光画像の画素数分だけアレイ状に配置したものである。すなわち、パターニング偏光/波長板52は、単独で第2偏光フィルタ部54を構成するものであり、図2及び図3に示す第2偏光フィルタ部40b及び46bと同様の機能を有するものである。   As shown in FIG. 4B, the patterned polarization / wavelength plate 52 disposed in the optical probe 50 includes a rectangular polarizing plate 55a composed of an array of four polarizers having different polarization states, and one of them. A plurality of rectangular polarizers and phase shifter patterning elements 53 each including a phase plate (wave plate) 55b attached to one polarizer are arranged in an array by the number of pixels of a polarization image to be acquired, for example. Is. That is, the patterning polarization / wave plate 52 alone constitutes the second polarization filter section 54 and has the same function as the second polarization filter sections 40b and 46b shown in FIGS.

なお、偏光子及び位相子パターニング素子53としては、図4(b)に拡大して示すように、矩形状の偏光板55aの4つの偏光子の内の左下の偏光角(軸(屈折率の高い方向)の角度)0°の偏光子53a、左上の偏光角90°の偏光子53b、右上の偏光角45°の偏光子53c、及び右上の偏光角90°の偏光子に偏光角45°の位相子(波長板)が貼り付けられた位相子貼付偏光子53dが2×2のアレイ状に配置されて、偏光画像の1画素となるものを挙げることができる。   As the polarizer and phaser patterning element 53, as shown in an enlarged view in FIG. 4B, the lower left polarization angle (axis (refractive index of the refractive index) of the four polarizers of the rectangular polarizing plate 55a. Polarization angle 45 ° to the polarizer 53a of 0 °, the polarizer 53b having an upper left polarization angle of 90 °, the polarizer 53c having an upper right polarization angle of 45 °, and the polarizer having an upper right polarization angle of 90 °. A phaser-attached polarizer 53d to which the above-described phaser (wavelength plate) is attached is arranged in a 2 × 2 array to form one pixel of a polarization image.

このように、偏光子及び位相子パターニング素子53の偏光子53b及び53aによって縦(90°)と横(0°)との偏光成分、偏光子53cによって斜め(45°)の偏光成分、位相子貼付偏光子53dによって楕円偏光成分(円偏光成分:90°、45°)(軸(屈折率の高い方向)の角度:90°、位相差:Δ1=0、軸の角度:90°、位相差:Δ2=λ/4)を求めることができるので、図2及び図3に示す撮像部26a及び26bの第2偏光フィルタ部40b及び46bと同様に、撮像部26cの検出光においても、偏光の全体の強度(縦と横との偏光ベクトルの和)、縦と横(水平方向と垂直方向)との偏光ベクトルの差、偏光角45度と135度との偏光ベクトルの差、及び右円偏光と左円偏光との差に対応するストークスパラメータS、S、S及びSを互いに異なるものとすることができるし、また、求めることもでき、設定することもできる。 As described above, the polarizers 53b and 53a of the polarizer and phaser patterning element 53 have longitudinal (90 °) and lateral (0 °) polarization components, and the polarizer 53c has an oblique (45 °) polarization component. Ellipsoidal polarization component (circular polarization component: 90 °, 45 °) (axis (high refractive index direction) angle: 90 °, phase difference: Δ1 = 0, axis angle: 90 °, phase difference) : Δ2 = λ / 4) can be obtained. Therefore, similarly to the second polarizing filter units 40b and 46b of the imaging units 26a and 26b shown in FIGS. Total intensity (sum of vertical and horizontal polarization vectors), vertical and horizontal (horizontal and vertical) polarization vector differences, polarization vector difference between 45 and 135 degrees, and right circular polarization Stokes para corresponding to the difference between left and right circularly polarized light It chromatography data S 0, S 1, S 2 and can be different ones S 3, also can be obtained, it can be set.

したがって、本実施形態の偏光撮像系12cも、ミューラー撮像システムを構成し、互いに偏光状態の異なる偏光光による少なくとも16枚の光強度画像を得ることができ、ミューラー行列に含まれる全16の偏光変数を得ることができる。   Therefore, the polarization imaging system 12c of this embodiment also constitutes a Mueller imaging system, and can obtain at least 16 light intensity images with polarized lights having different polarization states, and all 16 polarization variables included in the Mueller matrix. Can be obtained.

なお、ミューラー行列に含まれる全16の偏光変数を得る必要がない場合には、図4(a)に示す偏光撮像系12cの第2偏光フィルタ部54において、偏光子及び位相子パターニング素子53のアレイからなるパターニング偏光/波長板52の代わりに、互いに偏光状態の異なる3つの偏光子のアレイからなる偏光子パターニング素子、すなわち、図4(a)に示す偏光子及び位相子パターニング素子53の右下の、楕円偏光成分に対応する位相子貼付偏光子53dがない、偏光子53a,53b及び53cの3つのみからなる偏光子パターニング素子をアレイ状に配置したパターニング偏光板を用いても良い。この場合には、ミューラー行列に含まれる全16の偏光変数の内、楕円偏光成分に対応しない、直線偏光に対応する12偏光変数を求めることができる。   When it is not necessary to obtain all 16 polarization variables included in the Mueller matrix, the second polarization filter unit 54 of the polarization imaging system 12c shown in FIG. Instead of the patterning polarization / wave plate 52 comprising an array, a polarizer patterning element comprising an array of three polarizers having different polarization states, that is, the right side of the polarizer and phaser patterning element 53 shown in FIG. A patterning polarizing plate in which polarizer patterning elements composed of only three polarizers 53a, 53b, and 53c, which do not have a phaser-attached polarizer 53d corresponding to an elliptically polarized light component, are arranged in an array may be used. In this case, among all 16 polarization variables included in the Mueller matrix, 12 polarization variables corresponding to linearly polarized light that do not correspond to elliptically polarized light components can be obtained.

なお、パターニング偏光/波長板52やパターニング偏光板を用いる場合には、偏光子及び位相子パターニング素子53や偏光子パターニング素子のアレイ状に配置された偏光子53a〜53dのそれぞれにCCD56の1画素を正確に対応させ、各偏光子53a〜53dからの偏光のみを検出する必要がある。しかし、偏光子53a〜53dの各々とCCD56の各画素とを完全に対応させて組み立てたり、製造したりすることは困難であるので、対応が不十分な場合には、CCD56で撮像後、電気信号やデータとして補正処理を行うのが好ましい。   In the case of using the patterning polarization / wave plate 52 and the patterning polarizing plate, one pixel of the CCD 56 is provided for each of the polarizers and phaser patterning elements 53 and the polarizers 53a to 53d arranged in an array of the polarizer patterning elements. Need to be detected accurately and only the polarized light from each of the polarizers 53a to 53d needs to be detected. However, it is difficult to assemble and manufacture each of the polarizers 53a to 53d and the respective pixels of the CCD 56 completely. It is preferable to perform correction processing as a signal or data.

上述したように、偏光子及び位相子パターニング素子53の4つの偏光子のアレイや、偏光子パターニング素子の3つの偏光子のアレイが偏光画像の1画素となるので、CCD56の画素数は、偏光光による光強度画像の画素数の4倍又は3倍必要となる。したがって、光強度画像の画素数が、例えば20万画素であれば、CCD56の画素数は、80万画素又は60万画素となり、光強度画像の画素数が、例えば100万画素であれば、CCD56の画素数は、400万画素又は300万画素となる。   As described above, since the array of four polarizers of the polarizer and phaser patterning element 53 and the array of three polarizers of the polarizer patterning element become one pixel of the polarization image, the number of pixels of the CCD 56 is polarized light. Four or three times the number of pixels of the light intensity image by light is required. Therefore, if the number of pixels of the light intensity image is 200,000 pixels, for example, the number of pixels of the CCD 56 is 800,000 pixels or 600,000 pixels. If the number of pixels of the light intensity image is 1 million pixels, for example, the CCD 56 The number of pixels is 4 million pixels or 3 million pixels.

ここで、内視鏡に適用される偏光撮像系としては、図4(a)に示す偏光撮像系12cに限定されず、図5(a)に示す偏光撮像系12dのように、図4(a)に示す偏光照射部24cの第1偏光フィルタ部46aの第1及び第2位相変調素子44a及び45aの代わりに、図2に示す回転位相差板38aを用いる第1偏光フィルタ部40aを備える偏光照射部24dを用いても良い。   Here, the polarization imaging system applied to the endoscope is not limited to the polarization imaging system 12c shown in FIG. 4A, but like the polarization imaging system 12d shown in FIG. In place of the first and second phase modulation elements 44a and 45a of the first polarizing filter unit 46a of the polarized light irradiation unit 24c shown in a), a first polarizing filter unit 40a using a rotational phase difference plate 38a shown in FIG. 2 is provided. The polarized light irradiation unit 24d may be used.

なお、偏光撮像系12c及び12dは、光プローブ50の先端に、図4(b)及び図5(b)に示す偏光子及び位相子パターニング素子53をアレイ状に配置したパターニング偏光/波長板52及びCCD56を組み込んでいるので、装置が小型化できるにもかかわらず、偏光特性(偏光変数)は完全であるので、内視鏡にはより好適に適用でき、内視鏡診断装置により好適に組み込むことができる。   Note that the polarization imaging systems 12c and 12d have a patterning polarization / wavelength plate 52 in which the polarizers and the phaser patterning elements 53 shown in FIGS. 4B and 5B are arranged in an array at the tip of the optical probe 50. Since the CCD 56 is incorporated, the polarization characteristics (polarization variable) are perfect despite the fact that the apparatus can be miniaturized, so that it can be more suitably applied to an endoscope, and is preferably incorporated into an endoscope diagnostic apparatus. be able to.

また、図6に示す偏光撮像系12eのように、図4(a)に示す偏光撮像系12cにおいて、撮像部26cの光プローブ50内に配置されるパターニング偏光/波長板52及びCCD56の代わりに、消化器Bからの所定の偏光状態の反射光を光プローブ50の光ファイバ48内を光伝送させて、他端から射出させ、生体の外部で、図3に示す第2偏光フィルタ部46bを用い、光ファイバ48の他端から射出された偏光反射光を、イメージファイバ58で伝送して、第2偏光フィルタ部46bに入射させ、偏光フィルタ部46bの後ろに配置されたCCD56で撮像する撮像部26dを用いても良い。   Further, like the polarization imaging system 12e shown in FIG. 6, in the polarization imaging system 12c shown in FIG. 4A, instead of the patterning polarization / wave plate 52 and the CCD 56 arranged in the optical probe 50 of the imaging unit 26c. The reflected light in a predetermined polarization state from the digestive organ B is transmitted through the optical fiber 48 of the optical probe 50 and emitted from the other end, and the second polarizing filter unit 46b shown in FIG. The polarized reflected light emitted from the other end of the optical fiber 48 is transmitted through the image fiber 58, is incident on the second polarizing filter unit 46b, and is imaged by the CCD 56 disposed behind the polarizing filter unit 46b. The part 26d may be used.

この偏光撮像系12eでは、消化器Bからの偏光反射光を、光ファイバ48及びイメージファイバ58によって導光するので、解像度が低下する恐れがあるが、偏光状態の変化は少なく偏光状態は維持されるので、光プローブ50内に撮像部26dを組み込む必要がないので、装置を小型化する必要はなく、装置構成の自由度を高くすることができる。   In this polarization imaging system 12e, since the polarized reflected light from the digestive organ B is guided by the optical fiber 48 and the image fiber 58, the resolution may be lowered, but the change in the polarization state is small and the polarization state is maintained. Therefore, since it is not necessary to incorporate the imaging unit 26d in the optical probe 50, it is not necessary to downsize the apparatus, and the degree of freedom of the apparatus configuration can be increased.

本実施形態の偏光撮像系12eでも、偏光撮像系12c及び12dと同様に、偏光特性(偏光変数)は完全であり、内視鏡にはより容易に適用でき、内視鏡診断装置により容易に組み込むことができる。   Also in the polarization imaging system 12e of the present embodiment, the polarization characteristics (polarization variables) are perfect, as in the polarization imaging systems 12c and 12d, and can be more easily applied to the endoscope, and can be easily performed by the endoscope diagnostic apparatus. Can be incorporated.

なお、内視鏡に適用される偏光撮像系においても、上記偏光撮像系12c、12d及び12eに限定されず、偏光照射部24及び撮像部26に、異なる又は同じ、種々の偏光フィルタ部を用いても良いし、異なる又は同じ、種々の位相差付与手段を用いても良い。
偏光撮像系12は、基本的に以上のように、構成される。
The polarization imaging system applied to the endoscope is not limited to the polarization imaging systems 12c, 12d, and 12e, and various polarization filter units that are different or the same are used for the polarization irradiation unit 24 and the imaging unit 26. Alternatively, different or the same various phase difference providing means may be used.
The polarization imaging system 12 is basically configured as described above.

次に、偏光変換処理部14は、図1に示すように、偏光撮像系12で撮像された偏光光(複数の偏光状態の反射光)による複数枚の光強度画像の画像情報、例えば、25フレームの光強度画像情報を、撮像部26から受信し、受信した複数の光強度画像情報にミューラー画像変換を行い、複数(例えば、16)の偏光変数についての複数枚のミューラー画像(複数フレームのミューラー画像情報)を得るミューラー画像変換部28と、得られた複数枚のミューラー画像(複数フレームのミューラー画像情報)に偏光変数分離処理を行って、生体の所定部位の表層に表出する表出組織を表層の組織と識別するための、所定の偏光変数(偏光特性)による偏光特性画像(偏光特性画像情報)に変換する偏光変数分離処理部30と、ミューラー画像変換部28においてミューラー画像変換に用いられる偏光板(36a、36b)や回転位相差板(38a、38b)、位相変調素子(44a、44b、45a、45b)、パターニング偏光/波長板(52)等の位相差付与手段の偏光角等の偏光素子特性を補正する偏光素子特性補正処理部32とを有する。   Next, as shown in FIG. 1, the polarization conversion processing unit 14 includes image information of a plurality of light intensity images by polarized light (reflected light in a plurality of polarization states) imaged by the polarization imaging system 12, for example, 25 The light intensity image information of the frame is received from the imaging unit 26, Mueller image conversion is performed on the received plurality of light intensity image information, and a plurality of Mueller images (for example, 16 frames) with respect to a plurality of (for example, 16) polarization variables. Mueller image conversion unit 28 for obtaining (Muller image information), and a plurality of obtained Mueller images (multiple frames of Mueller image information) are subjected to polarization variable separation processing and expressed on the surface of a predetermined part of a living body A polarization variable separation processing unit 30 for converting the tissue into a polarization characteristic image (polarization characteristic image information) based on a predetermined polarization variable (polarization characteristic) for distinguishing the tissue from the surface layer; Polarizers (36a, 36b), rotational phase plates (38a, 38b), phase modulation elements (44a, 44b, 45a, 45b), patterning polarization / wave plates (52), etc. used for Mueller image conversion in the conversion unit 28 A polarizing element characteristic correction processing unit 32 that corrects polarizing element characteristics such as a polarization angle of the phase difference providing means.

ここで、ミューラー画像変換部28は、高次の偏光パラメータ(ミューラー(Mueller)行列)を得るための変換処理を行う部分である。   Here, the Mueller image conversion unit 28 is a part that performs a conversion process for obtaining a higher-order polarization parameter (Mueller matrix).

ところで、サンプルMがミューラー行列Mの各要素で与えられる偏光特性を持ち、その偏光特性がサンプルMの特徴を表すものである場合、ミューラー行列M、すなわちその要素を求める必要がある。ここで、ミューラー行列Mは、4行4列の行列であり、下記式(1)で与えられ、16の要素を持つので、各要素によるサンプルの16個のミューラー画像を得ることになる。   By the way, when the sample M has polarization characteristics given by each element of the Mueller matrix M and the polarization characteristics represent the characteristics of the sample M, it is necessary to obtain the Mueller matrix M, that is, its elements. Here, the Mueller matrix M is a matrix of 4 rows and 4 columns and is given by the following formula (1) and has 16 elements, so that 16 Mueller images of samples by each element are obtained.

ここで、ミューラー行列Mの全16の要素m00〜m33の各要素と偏光の物理的特性との厳密な対応は難しいが、おおまかな関係としては、要素m00は、輝度を表し、全16の要素m00〜m33は、偏光度を表し、要素m01、m02、m10及びm20は、二色性(直線複吸収)を表し、要素m03及びm30は、円二色性(円複吸収)を表し、要素m11、m12、m21及びm22は、旋光性(円複屈折)を表し、要素m11〜m13、m21〜m23及びm31〜m33は、複屈折性(直線複屈折)を表すものである。
なお、ミューラー行列Mの全16の要素m00〜m33を測定する場合、図7に示すような、サンプルMがミューラー行列で表わされるミューラー計測システムを構成する必要があり、このミューラー計測システムにおいて、25種類の異なる偏光状態の光による光強度画像を得る必要がある。なお、このミューラー計測システムは、図2に示す偏光撮像系12aと同じ偏光照射部24a及び撮像部26aからなるものであることが分かる。
Here, although it is difficult to strictly correspond to each of the 16 elements m 00 to m 33 of the Mueller matrix M and the physical properties of the polarized light, as a rough relation, the element m 00 represents the luminance, 16 elements m 00 to m 33 represent the degree of polarization, elements m 01 , m 02 , m 10 and m 20 represent dichroism (linear double absorption), and elements m 03 and m 30 represent Represents chromaticity (circular double absorption), elements m 11 , m 12 , m 21 and m 22 represent optical rotation (circular birefringence), and elements m 11 to m 13 , m 21 to m 23 and m 31 to m 33 is representative of the birefringence (linear birefringence).
When measuring all 16 elements m 00 to m 33 of the Mueller matrix M, it is necessary to configure a Mueller measuring system in which the sample M is represented by the Mueller matrix as shown in FIG. Therefore, it is necessary to obtain light intensity images using light of 25 different polarization states. Note that this Mueller measurement system is composed of the same polarized light irradiation unit 24a and imaging unit 26a as the polarization imaging system 12a shown in FIG.

ここで、ミューラー画像変換部28におけるミューラー行列の変換アルゴリズムについて説明する。
サンプルMの16の偏光要素が、上記ミューラー行列Mで表わされ、図7に示すミューラー計測システムおいて、サンプルMへの入射光の偏光状態が、ストークスパラメータ
、S、S及びSで表わされ、サンプルMから反射された検出光の偏光状態が、ストークスパラメータS’、S’、S’及びS’で表わされ、偏光板36a及び36bのミューラー行列がP及びPで、角度θにおける1/4λ板(λ/4波長板)38a及び38bのミューラー行列がR(θ)及びR(5θ)で表わされる場合、下記式(2)を満足する。
Here, a Mueller matrix conversion algorithm in the Mueller image conversion unit 28 will be described.
Sixteen polarization elements of the sample M are represented by the Mueller matrix M. In the Mueller measurement system shown in FIG. 7, the polarization state of the incident light on the sample M is expressed by the Stokes parameters S 0 , S 1 , S 2 and represented by S 3, the polarization state of the detection light reflected from the sample M is represented by the Stokes parameter S '0, S' 1, S '2 and S' 3, the Mueller matrix of the polarizing plate 36a and 36b Is P 1 and P 2 and the Mueller matrices of the quarter λ plates (λ / 4 wavelength plates) 38a and 38b at the angle θ are represented by R 1 (θ) and R 2 (5θ), the following formula (2) Satisfied.

ここで、ストークスパラメータS’は、I(θ)(S’=I(θ))であるので、1/4λ板(λ/4波長板)38aの角度θの時の光強度をフーリエ変換すると、下記式(3)で表わされる。
ここで、光強度の実測値をΦ(θ)とすると、最小二乗法によってΦ(θ)とI(θ)との誤差が最小になるように、25個のフーリエ係数(振幅)a〜a12及びb〜b12を求めることになり、異なるθについての25個の上記式(3)が必要となるので、上記式(3)において、I(θ)=Φ(θ)としたときの25個の連立方程式を解くことになる。
Here, since the Stokes parameter S ′ 0 is I (θ) (S ′ 0 = I (θ)), the light intensity at the angle θ of the ¼λ plate (λ / 4 wavelength plate) 38a is Fourier-transformed. When converted, it is represented by the following formula (3).
Here, when the measured value of the light intensity is Φ (θ), 25 Fourier coefficients (amplitudes) a 0 to 25 so that the error between Φ (θ) and I (θ) is minimized by the least square method. We will be seeking a 12 and b 1 ~b 12, since 25 pieces of the above formula for different theta (3) is needed, in the above formula (3), and the I (θ) = Φ (θ ) 25 simultaneous equations will be solved.

その結果、ミューラー行列Mの各要素m00〜m33は、下記式(4)に示すように、フーリエ係数a〜a12及びb〜b12を用いて表すことができるので、ミューラー行列Mの各要素m00〜m33を求めることができる。
00=a−a+a−a10+a12
01=2(a−a−a12
02=2(b+b−b12
03=b−2b11=b+2b=b+b−b11
10=2(−a+a10−a12
11=4(a+a12
12=4(−b+b12
13=−4b=4b11=2(−b+b11
20=2(−b+b10−b12
21=4(b+b12
22=4(a−a12
23=4a=−4a11=2(a−a11
30=2b−b=−b+2b=b−b+b
31=−4b=−4b=−2(b+b
32=−4a=4a=2(−a+a
33=−2a=2a=−a+a) ……(4)
As a result, each element m 00 to m 33 of the Mueller matrix M can be expressed using Fourier coefficients a 0 to a 12 and b 1 to b 12 as shown in the following formula (4). Each element m 00 to m 33 of M can be obtained.
m 00 = a 0 −a 2 + a 8 −a 10 + a 12
m 01 = 2 (a 2 -a 8 -a 12 )
m 02 = 2 (b 2 + b 8 -b 12)
m 03 = b 1 -2b 11 = b 1 + 2b 9 = b 1 + b 9 -b 11
m 10 = 2 (-a 8 + a 10 -a 12)
m 11 = 4 (a 8 + a 12 )
m 12 = 4 (−b 8 + b 12 )
m 13 = -4b 9 = 4b 11 = 2 (-b 9 + b 11)
m 20 = 2 (−b 8 + b 10 −b 12 )
m 21 = 4 (b 8 + b 12 )
m 22 = 4 (a 8 −a 12 )
m 23 = 4a 9 = -4a 11 = 2 (a 9 -a 11)
m 30 = 2b 3 -b 5 = -b 5 + 2b 7 = b 3 -b 5 + b 7
m 31 = -4b 3 = -4b 7 = -2 (b 3 + b 7)
m 32 = -4a 3 = 4a 7 = 2 (-a 3 + a 7)
m 33 = -2a 4 = 2a 6 = -a 4 + a 6) ...... (4)

なお、図7に示すミューラー行列偏光計によって構成される偏光撮像系12aで設置されるλ/4板は材料の波長特性や製造技術により、厳密にλ/4(90°)にすることは難しいため、λ/4板38a、38bと偏光板36a、36bとが主軸方位や複屈折位相差を持つ場合には、ミューラー行列の要素m00〜m33が誤差を含むことになる。したがって、偏光計測の精度向上のために、この誤差をキャリブレーションする必要がある。
これらの誤差のキャリブレーション方法は、ここでは記載を省略するが、チップマン(Chipman)や、ゴールドシュタイン(Goldstein)が提案するキャリブレーション方法を適用すればよい。
Note that it is difficult to make λ / 4 (90 °) strictly λ / 4 plate installed in the polarization imaging system 12a configured by the Mueller matrix polarimeter shown in FIG. 7 depending on the wavelength characteristics of the material and the manufacturing technology. Therefore, when the λ / 4 plates 38a and 38b and the polarizing plates 36a and 36b have principal axis directions and birefringence phase differences, the elements m 00 to m 33 of the Mueller matrix include errors. Therefore, this error needs to be calibrated to improve the accuracy of polarization measurement.
These error calibration methods are omitted here, but a calibration method proposed by Chipman or Goldstein may be applied.

以上から、ミューラー行列Mの16個の全要素についての16枚のミューラー画像を求めるには、偏光状態の異なる25枚の光強度画像が必要である。
こうして、ミューラー画像変換部28は、上記変換処理アルゴリズムによって、角度θを7.2度(180/25)毎に撮像することにより得られた光状態の異なる25枚の光強度画像(情報)から、ミューラー行列を得ることができ、全16個の要素に基づく16枚のミューラー画像(情報)を得ることができる。
From the above, in order to obtain 16 Mueller images for all 16 elements of the Mueller matrix M, 25 light intensity images having different polarization states are required.
Thus, the Mueller image conversion unit 28 uses 25 light intensity images (information) with different light states obtained by imaging the angle θ every 7.2 degrees (180/25) by the conversion processing algorithm. A Mueller matrix can be obtained, and 16 Mueller images (information) based on all 16 elements can be obtained.

なお、上記式(4)から分かるように、フーリエ係数a〜a12及びb〜b12のなかには、一次独立でないものが存在している。したがって、上述のように、25枚の光強度画像の全てを用いなくても、ミューラー行列Mの16個の全要素(ミューラーパラメータ)を求めることができる。すなわち、本発明においては、フーリエ変換した場合には、25枚の光強度画像を取得するのが好ましいが、少なくとも16枚の光強度画像を取得すればよい。 As can be seen from the above equation (4), some of the Fourier coefficients a 0 to a 12 and b 1 to b 12 are not linearly independent. Therefore, as described above, all 16 elements (Mueller parameters) of the Mueller matrix M can be obtained without using all 25 light intensity images. That is, in the present invention, when Fourier transform is performed, it is preferable to acquire 25 light intensity images, but at least 16 light intensity images may be acquired.

一方、上記式(1)から分かるように、ミューラー行列Mは、16の要素m00〜m33を持つものであるので、これらの要素(ミューラーパラメータ)を全部求めるためには、少なくとも16種類の偏光状態の異なる光強度画像(偏光画像)が必要であることが分かる。 On the other hand, as can be seen from the above equation (1), since the Mueller matrix M has 16 elements m 00 to m 33 , in order to obtain all of these elements (Mueller parameters), at least 16 kinds of elements are required. It can be seen that light intensity images (polarized images) having different polarization states are necessary.

したがって、上記式(2)から明らかなように、サンプルMへの入射光の偏光状態を表すストークスパラメータがS’、S’、S’及びS’の4種類で、サンプルMからの検出光の偏光状態を表すストークスパラメータがS、S、S及びSであることから、サンプルMへの入射光の偏光状態及びサンプルMからの検出光の偏光状態を、互いに異なるように設定し、例えば、上述したように、縦(90°:垂直)の直線偏光成分、横(0°:水平)の直線偏光成分、斜め(45°)の直線偏光成分、及び楕円率が異なる(90°/45°)の楕円(円)偏光成分となるように設定することにより、それぞれ4種の偏光状態から、それぞれ4種のストークスパラメータS’、S’、S’及びS’並びにS、S、S及びSを求めるための、16種類の偏光状態のサンプルMの光強度画像を得ることができる。その結果、16個のミューラーパラメータを全部求めることができる。 Therefore, as apparent from the above equation (2), there are four types of Stokes parameters representing the polarization state of the incident light on the sample M, S ′ 0 , S ′ 1 , S ′ 2 and S ′ 3 , and Since the Stokes parameters representing the polarization state of the detection light of S are S 0 , S 1 , S 2 and S 3 , the polarization state of the incident light to the sample M and the polarization state of the detection light from the sample M are different from each other. For example, as described above, the vertical (90 °: vertical) linear polarization component, the horizontal (0 °: horizontal) linear polarization component, the oblique (45 °) linear polarization component, and the ellipticity are By setting so as to have different (90 ° / 45 °) elliptical (circular) polarization components, four Stokes parameters S ′ 0 , S ′ 1 , S ′ 2 and 4 S '3 and S 0, S 1, S And for obtaining the S 3, it is possible to obtain 16 kinds of light intensity image of the sample M of the polarization state. As a result, all 16 Mueller parameters can be obtained.

次に、偏光変数分離処理部30は、ミューラー画像変換部28で得られたミューラー行列に分解処理を行って、ミューラー行列において混在している偏光特性(偏光変数)を分離する処理を行う部分であるということができ、換言すれば、得られた複数枚のミューラー画像(複数フレームのミューラー画像情報)に偏光変数分離処理を行って、生体の所定部位の表層に表出する表出組織を表層の組織と識別するための、所定の偏光変数(偏光特性)による偏光特性画像(偏光特性画像情報)に変換する部分である。なお、偏光特性画像(偏光特性画像情報)は、所定部位の表層に表出する膠原繊維などの表出組織の表出程度を表わすものであるということもできる。   Next, the polarization variable separation processing unit 30 performs a process for separating the polarization characteristics (polarization variables) mixed in the Mueller matrix by performing a decomposition process on the Mueller matrix obtained by the Mueller image conversion unit 28. In other words, a polarization variable separation process is performed on a plurality of obtained Mueller images (multiple frames of Mueller image information), and the exposed tissue exposed on the surface layer of a predetermined part of the living body is surface layer. This is a part that is converted into a polarization characteristic image (polarization characteristic image information) based on a predetermined polarization variable (polarization characteristic) for discriminating it from the tissue. In addition, it can be said that the polarization characteristic image (polarization characteristic image information) represents the degree of expression of the exposed tissue such as collagen fibers that are exposed on the surface layer of the predetermined part.

偏光変数分離処理部30において、ミューラー行列Mは、主として、リターダンス特性(複屈折性、旋光性)と、吸収特性(二色性、円二色性)と、偏光解消性との3つに分離される。これらの分離された偏光特性から、生体の所定部位(サンプル)の偏光解消度、位相差、方位(位相差)、方位(吸収)及び旋光性、さらに、光の偏光度及び光の偏光方位等の偏光特性を求めることができる。   In the polarization variable separation processing unit 30, the Mueller matrix M is mainly divided into three types of retardance characteristics (birefringence and optical rotation), absorption characteristics (dichroism and circular dichroism), and depolarization characteristics. To be separated. From these separated polarization characteristics, the degree of depolarization, phase difference, azimuth (phase difference), azimuth (absorption) and optical rotation of a predetermined part (sample) of a living body, and further, the degree of polarization of light and the direction of polarization of light, etc. The polarization characteristics can be obtained.

ここで、位相差は、光の進行方向に垂直な面での物質の屈折率の縦と横の差であり、偏光解消度は、偏光した光がその物質に入射して、出射した光の偏光状態(偏光しているか否(偏光していない)かを示す状態)がどの程度の影響を受けるかを表す値であり、位相差の方位は、屈折率が最大の方向を角度として表すものであり、吸収の方位は、二色性の方位と同じで、吸収の最も高い方向を角度として表すものであり、旋光性は、直線偏光に対する回転特性を角度として表すもので、方位を持たないことが位相差と異なるものである。   Here, the phase difference is the difference between the vertical and horizontal refractive indices of a material in a plane perpendicular to the light traveling direction, and the degree of depolarization is the degree of polarization of the light that enters the material and is emitted. This is a value indicating how much the polarization state (state indicating whether it is polarized or not (polarized)) is affected, and the direction of the phase difference indicates the direction in which the refractive index is maximum as an angle. The azimuth of absorption is the same as the dichroic azimuth, and the direction of highest absorption is expressed as an angle, and the optical rotation is the rotation characteristic with respect to linearly polarized light as an angle, and has no azimuth. This is different from the phase difference.

ところで、ミューラー行列をMとし、偏光解消度を表す行列をMΔとし、リターダンス(位相差)を表す行列をMとし、2色性を表す行列をMとするとき、下記式(5)で表わすことができる。なお、これらの行列は、4行4列の行列である。
M=MΔ …(5)
Meanwhile, when the Mueller matrices is M, a matrix representing the degree of depolarization and M delta, a matrix representing the retardance (phase difference) and M R, the matrix representing the two-color and M D, the following formula (5 ). These matrices are 4 × 4 matrices.
M = M Δ M R M D ... (5)

したがって、上記式(1)に基づいて、ミューラー行列Mを分解することにより、行列MΔ、M、及びMを求め、行列MΔから偏光解消度、行列Mから位相差、及び行列Mから2色性を求めることができる。 Thus, based on the equation (1), by degrading the Mueller matrix M, the matrix M delta, seeking M R, and M D, degree of depolarization of the matrix M delta, the phase difference from the matrix M R, and matrix it can be determined dichroism from M D.

なお、ミューラー行列の分解方法及び各特性とミューラー行列の要素との関係についても、アザム(Azzam)や、チップマン(Chipman)や、ゴールドシュタイン(Goldstein)等により、提案されている方法や関係式を適用すれば良いので、ここでは、詳細な記載を省略して、その結果を記載する(”Polarized light”, Dennis Goldstein, 2th ed., Marcel Dekker, NY (2003), Chapter 9 “Mathematics of the Mueller Matrix“ 9.5 “The Lu-Chipman Decomposition” P175-P186、及び、SPIE Vol. 3120 “Decomposition of Mueller Matrix” P385-P396参照)。   As for the method of decomposing the Mueller matrix and the relationship between each characteristic and the elements of the Mueller matrix, methods and relational expressions proposed by Azzam, Chipman, Goldstein, etc. Here, the detailed results are omitted, and the results are described here (“Polarized light”, Dennis Goldstein, 2th ed., Marcel Dekker, NY (2003), Chapter 9 “Mathematics of the Mueller Matrix “9.5“ The Lu-Chipman Decomposition ”P175-P186 and SPIE Vol. 3120“ Decomposition of Mueller Matrix ”P385-P396).

すなわち、分解された行列Mは、ミューラー行列Mの要素m00〜m33を用いて下記式(6)で与えられ、位相差Rは、下記式(7)で与えられることが分かる。ここで、係数a及びbは、それぞれ下記式(8)及び(9)で与えられる。
That is, the decomposed matrix M R, given by the following equation (6) using element m 00 ~m 33 of the Mueller matrix M, the phase difference R is seen to be given by the following equation (7). Here, the coefficients a and b are given by the following equations (8) and (9), respectively.

また、分解された行列Mも、ミューラー行列Mの要素m00〜m33を用いて下記式(10)で与えられ、2色性Dは、下記式(11)で与えられることが分かる。ここでも、係数a及びbは、それぞれ上記式(8)及び(9)で与えられる。
The decomposed matrix M D is also given by the following formula (10) using the elements m 00 to m 33 of the Mueller matrix M, and the dichroism D is given by the following formula (11). Again, the coefficients a and b are given by the above equations (8) and (9), respectively.

また、行列MΔは、上記式(5)を変形することにより、下記式(12)で与えられ、偏光解消度mΔは、下記式(13)で与えられることが分かる。ここで、m‘、κ1、κ2及びκ3は、それぞれ上記式(14)、(15)、(16)、(17)及び(18)で与えられる。なお、λ1、λ2、及びλ3は、mΔの固有値から導くことができる。
Δ=MM −1 −1 …(12)
Further, it is understood that the matrix M Δ is given by the following formula (12) by modifying the above formula (5), and the depolarization degree m Δ is given by the following formula (13). Here, m ′, κ1, κ2, and κ3 are given by the above equations (14), (15), (16), (17), and (18), respectively. Incidentally, .lambda.1, .lambda.2, and λ3 can be derived from the eigenvalues of m delta.
M Δ = MM D −1 M R −1 (12)

本発明者らは、こうして得られた偏光特性のうち、特定の偏光特性が所定部位の表層に表出する表出組織を表層の組織と識別する性質があることを知見した。   The present inventors have found that, among the polarization characteristics obtained in this way, there is a property of distinguishing an exposed tissue in which a specific polarization characteristic appears on the surface layer of a predetermined site from the surface layer structure.

このような偏光特性としては、位相差、偏光解消度、方位(位相差)、方位(吸収)、旋光性、光の偏光度、光の偏光方位、二色性、二色性方位、p偏光及びs偏光等の偏光特性が、所定部位の表層に表出する表出組織を表層の組織と識別する上で好ましい。その結果、これらの偏光特性による偏光特性画像、すなわち、位相差画像、偏光解消度画像、方位画像(位相差)、方位画像(吸収)、旋光性画像、光の偏光度画像、光の偏光方位画
像、二色性画像、二色性方位画像、p偏光及びs偏光画像では、表出組織と表層の組織とを区別して、例えば、疑似カラーで識別可能に表示することができる。
Such polarization characteristics include phase difference, depolarization degree, azimuth (phase difference), azimuth (absorption), optical rotation, light polarization degree, light polarization azimuth, dichroism, dichroism azimuth, and p-polarized light. In addition, polarization characteristics such as s-polarized light are preferable for distinguishing an exposed structure that appears on the surface layer of a predetermined portion from a surface layer structure. As a result, polarization characteristics images based on these polarization characteristics, that is, phase difference image, depolarization degree image, orientation image (phase difference), orientation image (absorption), optical rotation image, polarization degree image of light, polarization direction of light In the image, the dichroic image, the dichroic orientation image, the p-polarized light, and the s-polarized image, the exposed tissue and the surface tissue can be distinguished and displayed, for example, in a quasi-colored manner.

このような偏光特性によって識別できる表出組織は、線維状組織であるのが好ましく、線維状組織は、膠原線維、神経線維、又は筋線維であるのが好ましい。   The exposed tissue that can be identified by such polarization characteristics is preferably a fibrous tissue, and the fibrous tissue is preferably collagen fibers, nerve fibers, or muscle fibers.

図8は、図1に示す偏光画像計測表示システムの偏光変換処理部及びその偏光変数分離処理部の一実施形態の模式図であり、特に、偏光変数分離処理部を詳しく説明した説明図である。
図8に示すように、偏光変数分離処理部30は、ミューラー画像変換部28で得られたミューラー行列に分解処理を行う分離部82と、分離部82で分離された偏光特性画像に生体の所定部位の表層に表出する表出組織を表層の組織と識別するための強調処理を施した強調偏光特性画像を形成する分離後画像形成部84とからなり、偏光画像計測表示システム10の偏光変換処理部14は、上述したようにミューラー画像変換部28、偏光変数分離処理部30及び偏光素子特性補正処理部32に加え、さらに、ミューラー画像変換部28から偏光変数分離処理部30で変数分離する際の生体観察モデルを設定する生体観察モデル設定部86と、分離後画像形成部84で形成する強調偏光特性画像の偏光特性の領域を設定する分離後画像形成用パラメータ設定部88とを有する。
FIG. 8 is a schematic diagram of an embodiment of the polarization conversion processing unit and the polarization variable separation processing unit of the polarization image measurement and display system shown in FIG. 1, and in particular, an explanatory diagram illustrating the polarization variable separation processing unit in detail. .
As shown in FIG. 8, the polarization variable separation processing unit 30 includes a separation unit 82 that performs a decomposition process on the Mueller matrix obtained by the Mueller image conversion unit 28, and a polarization characteristic image separated by the separation unit 82. And a post-separation image forming unit 84 for forming an enhanced polarization characteristic image that has been subjected to enhancement processing for distinguishing the exposed tissue that appears on the surface layer of the region from the surface tissue, and the polarization conversion of the polarization image measurement display system 10 As described above, the processing unit 14 further performs variable separation from the Mueller image conversion unit 28 by the polarization variable separation processing unit 30 in addition to the Mueller image conversion unit 28, the polarization variable separation processing unit 30, and the polarization element characteristic correction processing unit 32. For post-separation image formation for setting the region of the polarization characteristic of the emphasized polarization characteristic image formed by the biological observation model setting unit 86 for setting the living body observation model at the time and the post-separation image forming unit 84 And a parameter setting section 88.

分離部82は、生体観察モデル設定部86で設定された生体観察モデルを用いて、計測されたミューラー行列において混在している偏光特性を分離することにより、すなわちミューラー行列の複数の要素の各々からなる複数枚のミューラー画像に偏光変数分離処理を行うことにより、生体の所定部位の表層に表出する表出組織を表層の組織と識別するのに適した、所定の偏光変数(偏光特性)による偏光特性画像(偏光特性画像情報)を出力する部分である。なお、例えば、偏光特性が位相差であれば、分離部82の出力信号は、0〜360°の画像情報である。   The separation unit 82 uses the biological observation model set by the biological observation model setting unit 86 to separate polarization characteristics mixed in the measured Mueller matrix, that is, from each of the plurality of elements of the Mueller matrix. By performing a polarization variable separation process on a plurality of Mueller images, a predetermined polarization variable (polarization characteristic) suitable for distinguishing the exposed tissue exposed on the surface of a predetermined part of the living body from the surface tissue. This is a part for outputting a polarization characteristic image (polarization characteristic image information). For example, if the polarization characteristic is a phase difference, the output signal of the separation unit 82 is image information of 0 to 360 °.

分離後画像形成部84は、生体の所定部位の表層に表出する表出組織を表層の組織と識別するために、分離部82で分離された所定の偏光特性による偏光特性画像に対して、分離後画像形成用パラメータ設定部88で設定された所定の偏光特性の強調領域(注目領域)に強調処理を施した強調偏光特性画像を形成する部分であり、強調偏光特性画像形成部ということもできる。   The post-separation image forming unit 84 identifies the exposed tissue exposed on the surface layer of a predetermined part of the living body from the surface layer tissue with respect to the polarization characteristic image based on the predetermined polarization property separated by the separation unit 82. This is a part for forming an emphasized polarization characteristic image obtained by performing enhancement processing on an emphasis region (region of interest) having a predetermined polarization characteristic set by the post-separation image forming parameter setting unit 88, and is also called an emphasized polarization property image forming unit. it can.

図9(a)及び(b)は、それぞれ図8に示す偏光変数分離処理部で変数分離する際の生体観察モデルの一実施形態の概略構成図であり、それぞれミューラー画像変換部から偏光変数分離処理部で変数分離する際の生体観察モデルを説明した説明図である。   FIGS. 9A and 9B are schematic configuration diagrams of an embodiment of a living body observation model when variables are separated by the polarization variable separation processing unit shown in FIG. 8, respectively, and polarization variable separation is performed from the Mueller image conversion unit, respectively. It is explanatory drawing explaining the biological observation model at the time of carrying out variable separation by a process part.

本発明に用いることができる生体観察モデルとしては、まず、図9(a)に示す複数の偏光状態の照射光が観察される生体を透過する「透過モデル」90aを挙げることができる。ここで、分離部82では、この透過モデル90aを前提として、偏光変数分離処理部30で変数分離している。この透過モデル90aは、は、図9(a)に示すように、「二色性」、「位相差×旋光」及び「偏光解消度」の層を複数重ねたモデルである。なお、この透過モデル90aは、生体サンプルの偏光特性を取得するためには有効なモデルである。   As a living body observation model that can be used in the present invention, first, a “transmission model” 90a that transmits through a living body in which irradiation light in a plurality of polarization states is observed can be exemplified as shown in FIG. Here, the separation unit 82 performs variable separation by the polarization variable separation processing unit 30 on the assumption of the transmission model 90a. The transmission model 90a is a model in which a plurality of layers of “dichroism”, “phase difference × optical rotation”, and “degree of depolarization” are stacked as shown in FIG. 9A. The transmission model 90a is an effective model for acquiring the polarization characteristics of the biological sample.

一方、実際の系では、観察される生体に照射光を斜めに照射して、その反射光を撮像することになる。したがって、本発明の生体観察モデルとして、図9(b)に示す「反射モデル」90bを生体観察モデルとすることが考えられる。この場合の生体観察モデルとしては、例えば、図9(b)に示すように、「散乱性(偏光解消度)」、「位相差」「旋光性」及び「二色性」の層を複数重ねたモデルがある。また、反射モデルであることにより各層で反射光が発生し、例えば、散乱+位相差の混在した反射光が観測される。このような反射モデルでは、これらが想定できるので、偏光変数分離処理部30で変数分離精度が上がり、リターダンス特性、吸収特性、偏光解消性の精度アップが期待できる。   On the other hand, in an actual system, irradiation light is obliquely applied to an observed living body, and the reflected light is imaged. Therefore, it is conceivable that the “reflection model” 90b shown in FIG. 9B is used as the living body observation model as the living body observation model of the present invention. As a living body observation model in this case, for example, as shown in FIG. 9B, a plurality of “scattering (depolarization degree)”, “phase difference”, “optical rotation”, and “dichroic” layers are stacked. There are other models. Further, since the reflection model is used, reflected light is generated in each layer. For example, reflected light in which scattering + phase difference is mixed is observed. In such a reflection model, since these can be assumed, the polarization variable separation processing unit 30 can improve the variable separation accuracy, and expect to improve the accuracy of the retardance characteristic, the absorption characteristic, and the depolarization property.

なお、図8に示す生体観察モデル設定部86は、偏光変数分離処理部で変数分離する際の生体観察モデルとして、上述したこの透過モデル90aや反射モデル90b等の生体観察モデルを設定するためのものである。このように、実際の観察系に合わせて、生体観察モデル設定部86にて、生体観察モデルを選択できるようにすることで、偏光変数分離処理部30で変数分離精度が上がり、リターダンス特性、吸収特性、偏光解消性の精度アップが期待できる。   The biological observation model setting unit 86 shown in FIG. 8 is for setting the biological observation model such as the transmission model 90a and the reflection model 90b described above as the biological observation model when the variable separation is performed by the polarization variable separation processing unit. Is. In this way, by allowing the living body observation model setting unit 86 to select the living body observation model in accordance with the actual observation system, the polarization variable separation processing unit 30 increases the variable separation accuracy, the retardance characteristics, Expected to improve accuracy of absorption characteristics and depolarization.

分離後画像形成用パラメータ設定部88は、特定の偏光特性が所定部位の表層に表出する表出組織を表層の組織と識別するために、分離後画像形成部84で形成する強調偏光特性画像の偏光特性の領域を設定するためのものであり、観察される組織毎に、位相差などの特定の偏光特性における強調するべき領域を設定することができるものである。   The post-separation image forming parameter setting unit 88 is an enhanced polarization characteristic image formed by the post-separation image forming unit 84 in order to distinguish an exposed tissue in which a specific polarization characteristic appears on the surface layer of a predetermined site from a surface layer tissue. This is intended to set the region of the polarization characteristics of each of the regions, and for each tissue to be observed, a region to be emphasized in a specific polarization property such as a phase difference can be set.

なお、本発明者らが、このような分離後画像形成用パラメータ設定部88を設けたのは、特定の偏光特性が所定部位の表層に表出する表出組織を表層の組織と識別するためには、観察組織毎に、強調すべき偏光特性の領域、例えば、偏光特性が位相差であれば、強調すべき位相差領域を設定できるようにする必要があることを知見したからである。
本発明では、偏光特性画像の観察時には、分離後画像形成用パラメータ設定部88から観察組織毎に適切なパラメータを選択することで、表層に表出する表出組織を明確に表層の組織と識別することができる。
The present inventors have provided such a post-separation image forming parameter setting unit 88 in order to distinguish an exposed tissue in which a specific polarization characteristic appears on the surface layer of a predetermined site from the surface layer tissue. This is because it has been found that it is necessary to be able to set a phase difference region to be enhanced if the polarization property region to be enhanced, for example, if the polarization property is a phase difference, for each observation tissue.
In the present invention, at the time of observing the polarization characteristic image, by selecting an appropriate parameter for each observed tissue from the post-separation image forming parameter setting unit 88, the exposed tissue exposed on the surface layer is clearly distinguished from the surface tissue. can do.

例えば、偏光特性が位相差であれば、分離部82からの出力信号は0〜360°の画像情報であるので、観察組織が膠原線維である場合には、強調すべき位相差領域として、分離後画像形成用パラメータ設定部88によって、140°±10°の領域を設定することができる。   For example, if the polarization characteristic is a phase difference, the output signal from the separation unit 82 is image information of 0 to 360 °. Therefore, when the observation tissue is collagen fibers, the phase difference region to be emphasized is separated. The post-image forming parameter setting unit 88 can set an area of 140 ° ± 10 °.

なお、ここでは、強調すべき偏光特性の領域を、観察組織毎(神経、リンパ節、血管)に設定する例を示したが、観察部位(上部消化器、下部消化器、呼吸器)毎に設定するようにしても良い。   In addition, although the example of setting the area | region of the polarization characteristic which should be emphasized here for every observation tissue (a nerve, a lymph node, a blood vessel) was shown, each observation part (upper digestive organ, lower digestive organ, respiratory organs) was shown. You may make it set.

特に、膠原線維の表出度合いは、がんの進行度合いを診断する上で、有効である。
がんの進行度合いと、膠原線維の表出度合いとの関係は、以下のように考えることができる。
In particular, the degree of expression of collagen fibers is effective in diagnosing the degree of progression of cancer.
The relationship between the degree of progression of cancer and the degree of expression of collagen fibers can be considered as follows.

図10(a)は、正常な生体の表層近傍の概略構成模式図であり、図10(b)は、粘膜内がんが発生した生体の表層近傍の概略構成模式図であり、図10(c)は、粘膜下層浸潤がんに進行した生体の表層近傍の概略構成模式図である。
図10(a)に示すように、正常な生体の表層近傍の組織60aは、表面側から粘膜層62、その下側に粘膜筋板64、その下に粘膜下層66があり、膠原線維68は、粘膜筋板64の下側の粘膜下層66に存在している。
FIG. 10A is a schematic configuration schematic diagram in the vicinity of the surface layer of a normal living body, and FIG. 10B is a schematic configuration schematic diagram in the vicinity of the surface layer of the living body in which intramucosal cancer has occurred. c) is a schematic structural schematic diagram of the vicinity of the surface layer of a living body that has progressed to submucosal invasive cancer.
As shown in FIG. 10 (a), a tissue 60a near the surface layer of a normal living body has a mucosal layer 62 from the surface side, a mucosal muscle plate 64 below it, and a submucosal layer 66 below it. It exists in the submucosal layer 66 below the mucosal muscle plate 64.

次に、図10(b)に示す粘膜内がんが発生した生体の表層近傍の組織60bでは、粘膜層62に粘膜内がん(mがん)70が発生しているが、粘膜層62の下側の粘膜筋板64は破れておらず、粘膜筋板64の下側の粘膜下層66に存在している膠原線維68は、粘膜層62には表出していない。このため、粘膜内がんが発生した生体の表層近傍の組織60bでは、本発明による偏光計測を行っても、正常な生体の表層近傍の組織60aの場合と同様に、粘膜層62に表出した膠原線維68を検出することはできない。   Next, in the tissue 60b in the vicinity of the surface layer of the living body in which the intramucosal cancer has occurred as shown in FIG. 10B, the intramucosal cancer (m cancer) 70 has occurred in the mucosal layer 62. The lower mucosal muscle plate 64 is not torn, and the collagen fibers 68 present in the lower mucosal layer 66 below the mucosal muscle plate 64 are not exposed to the mucosal layer 62. For this reason, in the tissue 60b near the surface of the living body in which intramucosal cancer has occurred, even if the polarization measurement according to the present invention is performed, the tissue 60b appears in the mucosal layer 62 as in the case of the tissue 60a near the surface of a normal living body. It is not possible to detect the collagen fibers 68.

これに対し、図10(c)に示すがん72が進行している、すなわち粘膜下層浸潤がん(smがん)72が存在する生体の表層近傍の組織60cでは、粘膜下層浸潤がん72に進行している部分の粘膜筋板64が破れて、その破れ部分65から粘膜下層66の膠原線維68が粘膜層62に移動し、表面の粘膜層62のがん細胞72の間で成長し、膠原線維68が表層の粘膜層62に表出する。このため、粘膜下層浸潤がん72が存在する生体の表層近傍の組織60cでは、本発明による偏光計測を行って、粘膜層62に表出した膠原線維68を検出することができ、他の組織と識別することができる。その結果、粘膜層62に表出した膠原線維68を表色することができ、膠原線維68の粘膜層62への表出を知ることができ、粘膜下層浸潤がん72を検出することができる。   In contrast, in the tissue 60c in the vicinity of the surface layer of the living body where the cancer 72 shown in FIG. 10C has progressed, that is, the submucosal invasive cancer (sm cancer) 72 exists, the submucosal invasive cancer 72 is present. The mucosal muscle plate 64 of the portion that has progressed to the right is torn, the collagen fibers 68 of the submucosa 66 move from the torn portion 65 to the mucosa layer 62, and grow between the cancer cells 72 of the surface mucosa layer 62 The collagen fibers 68 are exposed to the surface mucosa layer 62. For this reason, in the tissue 60c in the vicinity of the surface layer of the living body where the submucosal invasive cancer 72 exists, the polarization measurement according to the present invention can be performed to detect the collagen fibers 68 exposed in the mucosal layer 62, and other tissues. Can be identified. As a result, the collagen fibers 68 appearing on the mucosal layer 62 can be colored, the expression of the collagen fibers 68 to the mucosal layer 62 can be known, and the submucosal invasive cancer 72 can be detected. .

すなわち、図10(c)に示すように、粘膜下層浸潤がん72の進行に従い、粘膜筋板64が破れると、粘膜筋板64の下層にある粘膜下層66から膠原線維68を生成する線維芽細胞が入り込み、粘膜下層66の膠原線維68が、その破れから粘膜層62に移動し、上層の粘膜層62にて膠原線維68が多く生成される。すなわち、その膠原線維68が表面から捉えられるかどうかによって、図10(b)に示す粘膜内がん70と図10(c)に示す粘膜下層浸潤がん72の区別が可能となる。   That is, as shown in FIG. 10 (c), when the mucosal muscle plate 64 is broken as the submucosal invasive cancer 72 progresses, fibroblasts generate collagen fibers 68 from the submucosal layer 66 below the mucosal muscle plate 64. The cells enter, and the collagen fibers 68 in the submucosal layer 66 move to the mucosal layer 62 from the tearing, and many collagen fibers 68 are generated in the upper mucosal layer 62. That is, it is possible to distinguish between the intramucosal cancer 70 shown in FIG. 10B and the submucosal invasive cancer 72 shown in FIG.

この膠原線維68は、高分子から構成されており、光学異方性があるために、上記偏光特性によって粘膜層62と識別でき、識別可能に画像表示できる。したがって、膠原線維68は、粘膜層62と識別可能に疑似カラー画像として可視化できる。
したがって、このような画像によって、所定部位の表面のがん細胞の間で膠原線維が成長しており、間質変化(粘膜への膠原線維の表出)を確認できれば、転移可能性高いと診断可能であり、がんか否か、また、粘膜内がんか粘膜下層浸潤がんかを診断することが可能となる。
Since the collagen fibers 68 are made of a polymer and have optical anisotropy, the collagen fibers 68 can be distinguished from the mucosal layer 62 by the polarization characteristics, and can be displayed in an identifiable manner. Therefore, the collagen fibers 68 can be visualized as a pseudo color image so as to be distinguishable from the mucosal layer 62.
Therefore, if such an image shows that collagen fibers have grown between cancer cells on the surface of a given site and the interstitial change (the expression of collagen fibers to the mucosa) can be confirmed, it is diagnosed that metastasis is highly likely. It is possible to diagnose whether it is cancer or not, and whether it is intramucosal cancer or submucosal invasive cancer.

次に、表示変換処理部16は、偏光変換処理部14の偏光変数分離処理部30で得られた所定の偏光特性の偏光特性画像(情報)に表示変換処理、すなわち表示色明度画像変換処理を行って、偏光特性画像(情報)を、表出組織を表層の組織と識別可能に可視化して、例えば、疑似カラーに着色して疑似カラー表示するための表示用偏光特性画像情報に変換する部分である。   Next, the display conversion processing unit 16 performs display conversion processing, that is, display color brightness image conversion processing, on the polarization characteristic image (information) having a predetermined polarization characteristic obtained by the polarization variable separation processing unit 30 of the polarization conversion processing unit 14. And performing the polarization characteristic image (information) visualization so that the exposed tissue can be discriminated from the surface tissue, and for example, colored into a pseudo color and converted into display polarization characteristic image information for pseudo color display It is.

ここで、表示変換処理部16による表示変換処理は、偏光特性画像情報に基づいて、所定の偏光変数の値(偏光特性の強度)に応じて表出組織及び表層の組織に彩色すべき色を決定し、この表出組織及び該表層の組織に彩色すべき色をカラーマッピングすることにより表出組織の表出分布を可視化して表示するための表示用偏光特性画像情報を生成するのが良い。   Here, the display conversion processing by the display conversion processing unit 16 is based on the polarization characteristic image information, and the colors to be colored on the exposed tissue and the surface tissue according to the value of the predetermined polarization variable (intensity of the polarization characteristic). It is preferable to generate and display polarization characteristic image information for visualizing and displaying the expression distribution of the exposed tissue by determining and color-mapping the exposed tissue and the color to be colored on the surface tissue. .

表示部18は、表示変換処理部16で得られた表示用偏光特性画像情報に基づいて表示画面に表出組織を表層の組織と識別可能に可視化表示、すなわち、疑似カラー表示するものである。表示部18には、公知のモニタやディスプレイを用いることができる。
なお、表示部18による偏光特性画像の表示は、表示用偏光特性画像情報に基づいて、彩色すべき色に彩色された表出組織の分布を可視化可能に表示するのが好ましい。
The display unit 18 is configured to visualize the display tissue on the display screen based on the display polarization characteristic image information obtained by the display conversion processing unit 16 so as to be distinguishable from the surface layer tissue, that is, to perform pseudo color display. A known monitor or display can be used for the display unit 18.
Note that the display of the polarization characteristic image by the display unit 18 preferably displays the distribution of the exposed tissue colored to the color to be colored based on the display polarization characteristic image information.

また、通常カラー撮像系20は、所定部位に通常観察用の照明光を照射してその反射光を撮像することにより得られた光強度画像(情報)を得るものであり、従来公知の通常カラー画像の撮像系を用いることができる。   The normal color imaging system 20 obtains a light intensity image (information) obtained by irradiating a predetermined site with illumination light for normal observation and imaging the reflected light. An image capturing system can be used.

また、画像合成部22は、表示変換処理部16で得られた表示用偏光特性画像情報及び通常カラー撮像系20で得られた通常のカラー光強度画像情報に基づいて、表示用偏光特性画像と通常のカラー光強度画像とを組み合わせて、例えば、両者を重ね合わせて、もしくは並べて、もしくは両者を演算処理して表示するための合成画像情報を生成する。その結果、表示部18には、合成画像情報に基づく合成画像を表示させることができる。   In addition, the image composition unit 22 generates a display polarization characteristic image and a display polarization characteristic image based on the display polarization characteristic image information obtained by the display conversion processing unit 16 and the normal color light intensity image information obtained by the normal color imaging system 20. In combination with a normal color light intensity image, for example, the combined image information for display is generated by superimposing or arranging them together, or processing both. As a result, the display unit 18 can display a composite image based on the composite image information.

本発明に係る偏光画像計測表示システムは、基本的に以上のように構成される。   The polarized image measurement display system according to the present invention is basically configured as described above.

以下に、本発明に係る偏光画像計測表示システムの作用、並びにこれらにおいて実施される偏光画像計測方法及び偏光画像表示方法について説明する。
図11は、本発明に係る偏光画像計測表示システムにおいて実施される偏光画像計測方法による偏光画像表示方法、すなわち偏光画像計測及び表示方法の一例を示すフローチャートである。
Hereinafter, the operation of the polarization image measurement display system according to the present invention, and the polarization image measurement method and polarization image display method implemented in these systems will be described.
FIG. 11 is a flowchart showing an example of a polarization image display method according to the polarization image measurement method implemented in the polarization image measurement display system according to the present invention, that is, a polarization image measurement and display method.

まず、本発明では、ステップS100において、生体の所定部位の表層を偏光計測するために、図1に示す偏光画像計測表示システム10を準備し、撮像する異なる偏光状態の光強度画像の枚数や、偏光画像計測表示システム10で用いられる種々の初期値や条件を設定する。   First, in the present invention, in step S100, the polarization image measurement display system 10 shown in FIG. 1 is prepared to measure the surface layer of a predetermined part of the living body, and the number of light intensity images in different polarization states to be captured, Various initial values and conditions used in the polarization image measurement display system 10 are set.

次に、ステップS102において、偏光画像計測表示システム10の偏光撮像系12の偏光照射部24によって生体の所定部位に、その表層から所定の偏光状態の照射光をそれぞれ照射する。   Next, in step S102, the polarized light irradiation unit 24 of the polarization imaging system 12 of the polarization image measurement display system 10 irradiates a predetermined part of the living body with irradiation light in a predetermined polarization state from its surface layer.

続いて、ステップS104において、偏光照射部24によって照射された所定の偏光状態の照射光による、所定部位の表層からの所定の偏光状態の反射光を撮像部26によって撮像して1枚の偏光変調された、生体の所定部位の表層の光強度画像(データ)を計測し取得する。   Subsequently, in step S104, reflected light of a predetermined polarization state from the surface layer of a predetermined portion by irradiation light of a predetermined polarization state irradiated by the polarization irradiation unit 24 is imaged by the imaging unit 26, and one polarization modulation is performed. The light intensity image (data) of the surface layer of the predetermined part of the living body is measured and acquired.

次に、ステップS106において、取得された光強度画像(データ)が所定枚数、好ましくは、少なくとも16枚、例えば、25枚に達しているかどうかの判断をして、所定枚数に達していなければ(NO)、ステップS102に戻り、偏光照射部24から偏光状態を変えて照射光を生体の所定部位に照射する照射光照射ステップS102と次のステップS104の、照射光の偏光状態に対応して変更された偏光状態の反射光を撮像部26で撮像して1枚の光強度画像(データ)を取得する撮像ステップS104とを、所定枚数に達するまで繰り返し、所定枚数に達していれば、次のステップS108に移る。   Next, in step S106, it is determined whether the obtained light intensity image (data) has reached a predetermined number, preferably at least 16, for example, 25, and if it has not reached the predetermined number ( NO), returning to step S102, the polarized light irradiation unit 24 changes the polarization state and changes the irradiation light irradiation step S102 for irradiating a predetermined part of the living body and the next step S104 according to the polarization state of the irradiation light. The imaging step S104 in which the reflected light in the polarized state is imaged by the imaging unit 26 to acquire one light intensity image (data) is repeated until the predetermined number is reached. The process moves to step S108.

次に、ステップS108において、撮像部26によって取得された少なくとも16枚の光強度画像(データ)に偏光変換処理部14によって偏光変換処理を行い、すなわち、サブステップS110で、偏光変換処理部14のミューラー画像変換部28のミューラー画像変換処理によって、16枚のミューラー画像(データ)を得て、さらに、サブステップS112で、偏光変数分離処理部30によって、所定部位の表層に表出する表出組織を前記表層の組織と識別するための、物理的意味の明確な偏光変数(データ)(位相差、位相差方位、偏光解消度、光の偏光度、二色性、二色性方位、旋光、光の偏光方位、P/S偏光)に分離変換して、所定の偏光変数(偏光特性)による偏光特性画像(データ)を取得する。   Next, in step S108, the polarization conversion processing unit 14 performs polarization conversion processing on at least 16 light intensity images (data) acquired by the imaging unit 26. That is, in sub-step S110, the polarization conversion processing unit 14 16 Mueller images (data) are obtained by the Mueller image conversion process of the Mueller image conversion unit 28, and further, in the sub-step S112, the exposed tissue that is displayed on the surface layer of the predetermined part by the polarization variable separation processing unit 30 Is a polarization variable (data) with clear physical meaning (phase difference, phase difference azimuth, depolarization degree, polarization degree of light, dichroism, dichroic azimuth, optical rotation, A polarization characteristic image (data) based on a predetermined polarization variable (polarization characteristic) is acquired by separating and converting into light polarization direction and P / S polarization.

続いて、ステップS114において、偏光変換処理部14で得られた偏光特性画像(データ)を、表示変換処理部16によって、所定部位の表層に表出する表出組織が表層の組織と識別可能に可視化して表示するために疑似カラーに着色された表示用画像(データ)に変換する。   Subsequently, in step S114, the display tissue of the polarization characteristic image (data) obtained by the polarization conversion processing unit 14 can be distinguished from the surface tissue by the display conversion processing unit 16. In order to visualize and display, the image is converted into a display image (data) colored in a pseudo color.

なお、ステップS108で、偏光変数分離処理部30によって偏光特性画像(データ)を取得した後、分離後画像形成部84によって、この偏光特性画像の中の注目領域に対して強調処理を施し、強調処理偏光特性画像(データ)を形成し、続くステップS114で、分離後画像形成部84によって形成された強調処理偏光特性画像(データ)に対して、表示変換処理部16によって表示変換処理を行い、疑似カラーに着色された表示用画像(データ)に変換してもよい。   In step S108, after obtaining the polarization characteristic image (data) by the polarization variable separation processing unit 30, the post-separation image forming unit 84 performs enhancement processing on the region of interest in the polarization characteristic image, and enhances it. A processed polarization characteristic image (data) is formed, and in step S114, the display conversion processing unit 16 performs display conversion processing on the enhanced polarization characteristic image (data) formed by the post-separation image forming unit 84. It may be converted into a display image (data) colored in a pseudo color.

また、ステップS114で、表示変換処理部16によって表示用画像(データ)を取得した後、画像合成部22によって、表示変換処理部16で得られた表示用画像(データ)に基づいて、あらかじめ撮像されている同一部位の、偏光解消度画像、光の偏光度画像、位相差画像、位相差の方位画像、吸収の方位画像、旋光画像のうちの2以上を組み合わせて表示、例えば、2以上の偏光特性画像を重ねて、もしくは並べて表示するための合成画像情報を生成し、表示部18に、合成画像情報(データ)に基づく合成画像を表示させてもよい。   In step S114, the display conversion processing unit 16 obtains the display image (data), and then the image composition unit 22 captures the image in advance based on the display image (data) obtained by the display conversion processing unit 16. Display of a combination of two or more of the depolarization degree image, the polarization degree image of the light, the phase difference image, the phase difference azimuth image, the absorption azimuth image, and the optical rotation image, for example, two or more It is also possible to generate composite image information for displaying the polarization characteristic images superimposed or side by side, and display the composite image based on the composite image information (data) on the display unit 18.

次に、ステップS116において、表示変換処理部16で得られた表示用画像(データ)に基づいて、所定部位の表層に表出する表出組織が表層の組織と識別可能に可視化して表示するために、医師が判断しやすい表示色として疑似カラーに着色された表示用画像を表示部18のモニタ画面に表示する。
こうして、本発明に係る偏光画像表示方法は終了する。
Next, in step S116, based on the display image (data) obtained by the display conversion processing unit 16, the exposed tissue that appears on the surface layer of the predetermined part is visualized and displayed so as to be distinguishable from the surface tissue. Therefore, a display image colored in a pseudo color as a display color that can be easily determined by a doctor is displayed on the monitor screen of the display unit 18.
Thus, the polarization image display method according to the present invention is completed.

なお、本発明者らは、この偏光画像計測表示システム10を用い、上述の偏光画像表示方法を実施して、偏光撮像系12にて胃のがん部の表面を計測して、表示部18のモニタ画面に表示したところ、胃の正常部には見られなかった差が明確にあることをモニタ画面で確認できた。   The present inventors use the polarized image measurement display system 10 to perform the polarization image display method described above, measure the surface of the cancerous part of the stomach with the polarization imaging system 12, and display the display unit 18. As shown on the monitor screen, it was confirmed on the monitor screen that there was a clear difference that was not seen in the normal part of the stomach.

なお、本発明に係る偏光画像表示方法において、別のステップで、通常カラー撮像系20によって所定部位に通常観察用の照明光を照射してその反射光を撮像して通常のカラー光強度画像情報(データ)を取得しておき、次のステップで、画像合成部22によって、表示変換処理部16で得られた表示用偏光特性画像情報(データ)及び通常カラー撮像系20で得られた通常のカラー光強度画像情報(データ)に基づいて、表示用偏光特性画像と通常のカラー光強度画像とを重ねて、もしくは並べて表示するための合成画像情報(データ)を生成し、次のステップで、表示部18に、合成画像情報(データ)に基づく合成画像を表示させても良い。   In the polarized image display method according to the present invention, in another step, the normal color imaging system 20 irradiates a predetermined part with illumination light for normal observation and images the reflected light to obtain normal color light intensity image information. (Data) is acquired, and in the next step, the image combining unit 22 displays the display polarization characteristic image information (data) obtained by the display conversion processing unit 16 and the normal color image pickup system 20 obtained by the normal color imaging system 20. Based on the color light intensity image information (data), a composite image information (data) for displaying the display polarization characteristic image and the normal color light intensity image in an overlapped manner or side by side is generated, and in the next step, A composite image based on the composite image information (data) may be displayed on the display unit 18.

また、本発明において、図1に示す偏光撮像系(光源、偏光カメラ)12によって、4枚の偏光変調した生体の光強度画像を計測し、位相差画像、位相差方位画像に変換し、医師が判断しやすい表示色として表示部18のモニタ画面に表示することもできる。
この光学系にて、胃のがん部の表面を計測したところ、胃の正常部には見られなかった位相差が明確にあることを確認できた。
In the present invention, the polarization imaging system (light source, polarization camera) 12 shown in FIG. 1 measures four polarization-modulated light intensity images of a living body, converts them into phase difference images and phase difference azimuth images, and provides a doctor. Can be displayed on the monitor screen of the display unit 18 as a display color that can be easily determined.
When the surface of the cancerous part of the stomach was measured with this optical system, it was confirmed that there was a clear phase difference that was not found in the normal part of the stomach.

さらに、本発明においては、図1に示す偏光画像計測表示システム10の偏光撮像系12によって、4枚及び3枚の偏光変調した生体の所定部位の表層の光強度画像を計測し、それぞれの場合について、偏光変換処理部14で偏光変換処理を行い、位相差画像及び位相差方位画像に変換し、表示変換処理部16において疑似カラーに着色された表示用画像情報に変換し、医師が判断しやすい表示色として表示部18のモニタ画面に表示する。   Furthermore, in the present invention, the polarization imaging system 12 of the polarization image measurement and display system 10 shown in FIG. 1 measures the light intensity images of the surface layer of a predetermined part of the living body subjected to polarization modulation of four and three, and in each case The polarization conversion processing unit 14 performs polarization conversion processing, converts it into a phase difference image and a phase difference azimuth image, converts it into display image information colored in a pseudo color in the display conversion processing unit 16, and the doctor determines It is displayed on the monitor screen of the display unit 18 as an easy display color.

なお、本発明者らは、この光画像計測表示システム10を用い、偏光撮像系12にて、胃のがん部の表面を計測したところ、4枚の光強度画像の場合も、3枚の光強度画像の場合も、胃の正常部には見られなかった差が明確にあることをモニタ画面で確認できた。   In addition, when the present inventors measured the surface of the cancerous part of the stomach with the polarization imaging system 12 using this optical image measurement display system 10, in the case of four light intensity images, In the case of the light intensity image, it was confirmed on the monitor screen that there was a clear difference that was not seen in the normal part of the stomach.

次に、本発明の内視鏡診断装置の第1実施形態について説明する。   Next, a first embodiment of the endoscope diagnosis apparatus of the present invention will be described.

図12は、本発明に係る内視鏡診断装置の構成を表す第1実施形態の外観図、図13は、その内部構成を表すブロック図である。これらの図に示すように、内視鏡診断装置101は、複数種類の照明光を発生する光源装置105と、光源装置105から発せられる照明光を導光して被検体の被観察領域に照射し、その反射光を撮像して画像信号を出力する内視鏡装置103と、内視鏡装置103により撮像された画像を画像処理して照明光に対応する内視鏡画像等を出力するプロセッサ装置107と、プロセッサ装置107によって画像処理して得られた内視鏡画像等を表示する表示装置108と、入力操作を受け付ける入力装置110とによって構成されている。   FIG. 12 is an external view of the first embodiment showing the configuration of the endoscope diagnosis apparatus according to the present invention, and FIG. 13 is a block diagram showing its internal configuration. As shown in these drawings, the endoscope diagnosis apparatus 101 has a light source device 105 that generates a plurality of types of illumination light, and guides the illumination light emitted from the light source device 105 to irradiate an observation area of the subject. An endoscope apparatus 103 that captures the reflected light and outputs an image signal; and a processor that performs image processing on the image captured by the endoscope apparatus 103 and outputs an endoscopic image corresponding to the illumination light. The apparatus 107 includes a display device 108 that displays an endoscopic image obtained by image processing by the processor device 107, and an input device 110 that receives an input operation.

ここで、内視鏡診断装置101は、白色光を被検体に照射し、その反射光を撮像して白色光画像を表示(観察)する白色光観察モードと、偏光光を被検体に照射し、その反射光を撮像して偏光特性画像を表示する偏光光観察モードと、蛍光観察用の励起光を蛍光薬剤が注射された被検体に照射し、励起光が照射された薬剤から発せられる自家蛍光を撮像して蛍光画像を表示する蛍光観察モードとを有する。各観察モードは、内視鏡装置103の切り替えスイッチ158や入力装置110から入力される指示に基づき、適宜切り替えられる。   Here, the endoscope diagnostic apparatus 101 irradiates a subject with white light, irradiates the subject with white light, images the reflected light and displays (observes) the white light image, and irradiates the subject with polarized light. , A polarized light observation mode that images the reflected light and displays a polarization characteristic image, and a self-emitted light emitted from the drug irradiated with the excitation light by irradiating the fluorescent light excitation light to the subject injected with the fluorescent drug A fluorescence observation mode in which fluorescence is imaged and a fluorescence image is displayed. Each observation mode is appropriately switched based on an instruction input from the changeover switch 158 of the endoscope apparatus 103 or the input device 110.

光源装置105は、白色光光源111と、狭帯域フィルタ115と、偏光フィルタ117と、レンズ119等の光学系と、分波器であるカプラ120と、回転制御部113とによって構成されている。   The light source device 105 includes a white light source 111, a narrow band filter 115, a polarizing filter 117, an optical system such as a lens 119, a coupler 120 that is a duplexer, and a rotation control unit 113.

白色光光源111は、光源装置105の電源がオンのときに常にオンして白色光を発する。白色光光源111は、白色光を発するものであれば何ら制限はなく、例えば、キセノンランプや、蛍光灯、水銀灯などの白色灯が使用される。   The white light source 111 is always turned on to emit white light when the light source device 105 is powered on. The white light source 111 is not limited as long as it emits white light. For example, a white light such as a xenon lamp, a fluorescent lamp, or a mercury lamp is used.

狭帯域フィルタ115は、白色光光源111から発せられた白色光から、所定の狭帯域の狭帯域光のみを透過させるバンドパスフィルタである。狭帯域フィルタ115は、円板形状で、白色光をそのまま通過させる光通過部と、750〜790nmの第1狭帯域光のみを通過させる第1光透過部と、405±10nmの第2狭帯域光のみを透過させる第2光透過部とを有する。狭帯域フィルタ115は、白色光光源111とレンズ119との間の光路に対して垂直に配置され、回転制御部113の制御の基で、図示していないモータによって適宜回転される。白色光観察モードの場合には、光通過部が光路内に挿入され、白色光がそのまま通過する。蛍光観察モードの場合には、第1光透過部が光路内に挿入されて、第1狭帯域光のみが透過し、偏光光観察モードの場合には、第2光透過部が光路内に挿入されて、第2狭帯域光のみが透過する。   The narrow band filter 115 is a band pass filter that transmits only a narrow band light of a predetermined narrow band from the white light emitted from the white light source 111. The narrow band filter 115 has a disk shape, a light passage part that allows white light to pass through as it is, a first light transmission part that allows passage of only the first narrow band light of 750 to 790 nm, and a second narrow band of 405 ± 10 nm. A second light transmitting portion that transmits only light. The narrow band filter 115 is disposed perpendicular to the optical path between the white light source 111 and the lens 119 and is appropriately rotated by a motor (not shown) under the control of the rotation control unit 113. In the white light observation mode, the light passage portion is inserted into the optical path, and the white light passes as it is. In the fluorescence observation mode, the first light transmission part is inserted into the optical path and only the first narrowband light is transmitted. In the polarized light observation mode, the second light transmission part is inserted into the optical path. Thus, only the second narrowband light is transmitted.

本実施形態では、蛍光画像を撮像する場合の蛍光薬剤として、ICG(インドシアニングリーン)を使用する。第1狭帯域光は、被検体の体内に投入されたICGから蛍光を発せさせるための蛍光観察用の励起光であり、その波長および帯域は、使用する蛍光薬剤の種類に応じて適宜決定すべきものである。また、第2狭帯域光は、偏光特性画像を得るための偏光光を発生させるための照射光である。第2狭帯域光の波長および帯域は何ら限定されず、上記はその一例である。   In this embodiment, ICG (Indocyanine Green) is used as a fluorescent agent when capturing a fluorescent image. The first narrowband light is excitation light for fluorescence observation for causing fluorescence from ICG introduced into the body of the subject, and its wavelength and band should be determined as appropriate according to the type of fluorescent agent to be used. Kimono. The second narrowband light is irradiation light for generating polarized light for obtaining a polarization characteristic image. The wavelength and band of the second narrowband light are not limited at all, and the above is an example.

偏光フィルタ117は、その回転角度に応じて、狭帯域フィルタ115を介して入射された照明光(第2狭帯域光)を、例えば、1フレーム毎に1つずつ、合計4種類の偏光状態の異なる偏光光に順次変換する。偏光フィルタ117は、円板形状で、照明光をそのまま通過させる光通過部と、照明光を偏光光に変換する光偏光部とを有する。偏光フィルタ117は、光路に対して垂直に配置され、回転制御部113の制御の基で、図示していないモータによって適宜回転される。白色光観察モードおよび蛍光観察モードの場合には、光通過部が光路内に挿入されて、照明光(白色光および第1狭帯域光)がそのまま通過する。偏光光観察モードの場合には、光偏光部が光路内に挿入され、回転制御部113によって回転制御され、その回転角度に応じて、照明光(第2狭帯域光)が、例えば、1フレーム毎に1つずつ、合計4種類の偏光状態の異なる偏光光に順次変換される。   The polarizing filter 117 changes the illumination light (second narrowband light) incident through the narrowband filter 115 according to the rotation angle, for example, one for each frame, into a total of four types of polarization states. Sequentially converted into different polarized light. The polarizing filter 117 has a disk shape, and includes a light passing portion that allows the illumination light to pass as it is, and a light polarization portion that converts the illumination light into polarized light. The polarizing filter 117 is arranged perpendicular to the optical path and is appropriately rotated by a motor (not shown) under the control of the rotation control unit 113. In the white light observation mode and the fluorescence observation mode, the light passage part is inserted into the optical path, and the illumination light (white light and first narrowband light) passes through as it is. In the polarized light observation mode, the light polarization unit is inserted into the optical path, and the rotation is controlled by the rotation control unit 113. The illumination light (second narrowband light) is, for example, one frame according to the rotation angle. Each is converted to polarized light having a total of four different polarization states, one for each.

回転制御部113は、プロセッサ装置107の制御部152の制御の基で、前述のように、狭帯域フィルタ115および偏光フィルタ117の回転を制御する。白色光光源111から発せられた白色光は、回転制御部113の制御の基で、狭帯域フィルタ115および偏光フィルタ117を経てレンズ119で集光され、カプラ120に入射される。白色光観察モードの場合には、狭帯域フィルタ115の光通過部および偏光フィルタ117の光通過部が光路内に挿入され、白色光がカプラ120に入射される。また、蛍光観察モードの場合には、狭帯域フィルタ115の第1光透過部および偏光フィルタ117の光通過部が光路内に挿入され、第1狭帯域光がカプラ120に入射される。偏光光観察モードの場合には、狭帯域フィルタ115の第2光透過部および偏光フィルタ117の光偏光部が光路内に挿入され、第2狭帯域光の偏光光がカプラ120に入射される。   The rotation control unit 113 controls the rotation of the narrowband filter 115 and the polarization filter 117 as described above under the control of the control unit 152 of the processor device 107. The white light emitted from the white light source 111 is collected by the lens 119 through the narrow band filter 115 and the polarization filter 117 under the control of the rotation control unit 113 and is incident on the coupler 120. In the white light observation mode, the light passage part of the narrow band filter 115 and the light passage part of the polarization filter 117 are inserted into the optical path, and white light is incident on the coupler 120. In the fluorescence observation mode, the first light transmission part of the narrow band filter 115 and the light passage part of the polarization filter 117 are inserted into the optical path, and the first narrow band light is incident on the coupler 120. In the polarized light observation mode, the second light transmission part of the narrowband filter 115 and the light polarization part of the polarization filter 117 are inserted into the optical path, and the polarized light of the second narrowband light is incident on the coupler 120.

カプラ120は、レンズ119によって集光された照明光を、2系統の同一の照明光に分配する。分配された2系統の照明光は、それぞれ内視鏡装置103の2つの光ファイバ142A、142Bの入射端に入射される。   The coupler 120 distributes the illumination light collected by the lens 119 to two identical illumination lights. The two distributed illumination lights are incident on the incident ends of the two optical fibers 142A and 142B of the endoscope apparatus 103, respectively.

続いて、内視鏡装置103は、被検体内に挿入される内視鏡挿入部122の先端から2系統(2灯)の照明光を出射する照明光学系と、被観察領域を撮像する2系統(2眼)の撮像光学系とを有する、電子内視鏡である。内視鏡装置103は、内視鏡挿入部122と、内視鏡挿入部122の先端の湾曲操作や観察のための操作を行う操作部124と、内視鏡装置103を光源装置105およびプロセッサ装置107に着脱自在に接続するコネクタ部126A,126Bとを備える。   Subsequently, the endoscope apparatus 103 images an illumination optical system that emits two systems (two lamps) of illumination light from the distal end of the endoscope insertion unit 122 that is inserted into the subject, and an image of the observation region 2. An electronic endoscope having a system (two eyes) imaging optical system. The endoscope apparatus 103 includes an endoscope insertion section 122, an operation section 124 that performs an operation for bending and observing the distal end of the endoscope insertion section 122, and the endoscope apparatus 103 as a light source device 105 and a processor. Connector portions 126A and 126B that are detachably connected to the device 107 are provided.

内視鏡挿入部122は、可撓性を持つ軟性部128と、湾曲部130と、先端部(以降、内視鏡先端部とも呼称する)132とから構成されている。   The endoscope insertion portion 122 includes a flexible soft portion 128, a bending portion 130, and a distal end portion (hereinafter also referred to as an endoscope distal end portion) 132.

湾曲部130は、軟性部128と先端部132との間に設けられ、操作部124に配置されたアングルノブ134の回動操作により湾曲自在に構成されている。この湾曲部130は、内視鏡装置103が使用される被検体の部位等に応じて、任意の方向、任意の角度に湾曲でき、内視鏡先端部132の照射口136A,136B及び撮像素子138A、138Bの観察方向を、所望の観察部位に向けることができる。   The bending portion 130 is provided between the flexible portion 128 and the distal end portion 132 and is configured to be bent by a turning operation of an angle knob 134 disposed in the operation portion 124. The bending portion 130 can be bent in an arbitrary direction and an arbitrary angle according to a part of a subject in which the endoscope apparatus 103 is used, and the irradiation ports 136A and 136B and the imaging element of the endoscope distal end portion 132. The observation directions of 138A and 138B can be directed to a desired observation site.

内視鏡先端部132には、図13に示すように、被観察領域へ光を照射する2系統の照射口136A,136Bと、被観察領域からの反射光ないし蛍光を撮像する2系統の観察窓140A,140Bが配置されている。   As shown in FIG. 13, the endoscope distal end portion 132 has two systems of irradiation ports 136A and 136B for irradiating light to the observation area, and two systems for imaging reflected light or fluorescence from the observation area. Windows 140A and 140B are arranged.

照射口136A,136Bの奥には、それぞれ、ライトガイドとしての光ファイバ142A、142Bが収納されている。光ファイバ142A、142Bは、マルチモードファイバであり、一例として、コア径105μm、クラッド径125μm、外皮となる保護層を含めた径がφ0.3〜0.5mmの細径なファイバケーブルを使用できる。光ファイバ142A、142Bは、光源装置105からコネクタ部126Aを介して内視鏡先端部132まで敷設されており、光源装置105から発せられ、光ファイバ142A、142Bによって内視鏡先端部132まで導かれた照明光は、照射口136A,136Bから被検体の被観察領域に照射される。   Optical fibers 142A and 142B as light guides are housed in the back of the irradiation ports 136A and 136B, respectively. The optical fibers 142A and 142B are multimode fibers. For example, a thin fiber cable having a core diameter of 105 μm, a clad diameter of 125 μm, and a diameter including a protective layer as an outer shell of φ0.3 to 0.5 mm can be used. . The optical fibers 142A and 142B are laid from the light source device 105 to the endoscope distal end portion 132 via the connector portion 126A, emitted from the light source device 105, and guided to the endoscope distal end portion 132 by the optical fibers 142A and 142B. The illuminated illumination light is irradiated to the observation region of the subject from the irradiation ports 136A and 136B.

ここで、内視鏡先端部132において、照射口136A,136Bは、図14に示すように、観察窓140Aを挟んでその両脇側に配置されている。この場合、光ファイバ142A、142Bは、両者を結ぶ線が観察窓140A上を横切るように、観察窓140Aを挟んでその両脇側に配置されている。従って、両脇側に配置された光ファイバ142A、142Bから同一照明光(白色光、蛍光観察用の励起光、偏光光)を照射することにより、照明光の照明むらの発生を防止することができる。   Here, in the endoscope distal end portion 132, the irradiation ports 136A and 136B are arranged on both sides of the observation window 140A as shown in FIG. In this case, the optical fibers 142A and 142B are arranged on both sides of the observation window 140A so that the line connecting them crosses the observation window 140A. Therefore, by irradiating the same illumination light (white light, excitation light for fluorescence observation, polarized light) from the optical fibers 142A and 142B arranged on both sides, it is possible to prevent illumination unevenness of the illumination light. it can.

観察窓140Aの奥には、被検体の被観察領域の像光を取り込むための対物レンズユニット144A等の光学系が取り付けられ、さらに対物レンズユニット144Aの奥には、被観察領域の画像情報を取得するCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサやCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)イメージセンサ等の撮像素子138Aが取り付けられている。撮像素子138Aの受光面には、受光される光のうち、第1狭帯域光(蛍光観察用の励起光)を含む所定帯域の波長の光をカット(遮光)する励起光カットフィルタ146Aが装着されている。同様に、観察窓140Bの奥には、対物レンズユニット144B等の光学系が取り付けられ、さらに対物レンズユニット144Bの奥には、撮像素子138Bが取り付けられている。撮像素子138Bの受光面には、受光面で受光される光を、4種類の異なる偏光状態の偏光光に同時に変換するパターニング素子146Bが装着されている。撮像素子138Bは偏光光観察用、撮像素子138Aは、それ以外の観察用(白色光観察用、蛍光観察用)である。   An optical system such as an objective lens unit 144A for capturing image light of the observation region of the subject is attached to the back of the observation window 140A, and further, image information of the observation region is stored behind the objective lens unit 144A. An imaging device 138A such as a CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) image sensor to be acquired is attached. On the light receiving surface of the image sensor 138A, an excitation light cut filter 146A that cuts (shields) light of a wavelength in a predetermined band including the first narrowband light (excitation light for fluorescence observation) among the received light is mounted. Has been. Similarly, an optical system such as an objective lens unit 144B is attached to the back of the observation window 140B, and an image sensor 138B is attached to the back of the objective lens unit 144B. On the light receiving surface of the image sensor 138B, a patterning element 146B for simultaneously converting the light received by the light receiving surface into polarized light of four different polarization states is mounted. The image sensor 138B is for observation of polarized light, and the image sensor 138A is for other observations (for white light observation and fluorescence observation).

パターニング素子146Bは、同様の機能を果たすものであれば何ら限定されず、例えば、図4(b)に示すものの他、図15に示すように、左上の偏光角(軸(屈折率の高い方向)の角度)0°の矩形状の偏光子、右下の偏光角90°の矩形状の偏光子、右上の偏光角45°の矩形状の偏光子、及び左下の偏光角135°の矩形状の偏光子が2×2のアレイ状に配置されて、光強度偏光画像の1画素となるもの等を用いることができる。また、3種類の異なる偏光状態の偏光光に変換するパターニング素子を用いてもよい。   The patterning element 146B is not limited as long as it performs the same function. For example, as shown in FIG. 15, in addition to the patterning element 146B shown in FIG. ) Angle) A rectangular polarizer of 0 °, a rectangular polarizer with a lower right polarization angle of 90 °, a rectangular polarizer with an upper right polarization angle of 45 °, and a rectangular shape with a lower left polarization angle of 135 ° Can be used that are arranged in a 2 × 2 array to form one pixel of a light intensity polarization image. Moreover, you may use the patterning element converted into the polarized light of three types of different polarization states.

ここで、白色光観察モードの場合、光源装置105から発せられる白色光が光ファイバ142A、142Bによって導光され、内視鏡先端部132から被検体の被観察領域に向けて照射される。そして、白色光が照射された被検体の被観察領域からの反射光が対物レンズユニット144Aにより集光され、励起光カットフィルタ146Aにより励起光を含む所定帯域の波長の光がカットされた後、撮像素子138Aによって白色光画像が撮像される。   Here, in the white light observation mode, white light emitted from the light source device 105 is guided by the optical fibers 142A and 142B, and irradiated from the endoscope distal end portion 132 toward the observation region of the subject. Then, the reflected light from the observation region of the subject irradiated with white light is collected by the objective lens unit 144A, and the light of the predetermined band including the excitation light is cut by the excitation light cut filter 146A. A white light image is captured by the image sensor 138A.

同様に、蛍光観察モードの場合、光源装置105から発せられる励起光が光ファイバ142A、142Bによって導光され、内視鏡先端部132から、ICGを注射された被検体の被観察領域に向けて照射される。そして、励起光が照射された被検体の被観察領域の蛍光薬剤から発せられる自家蛍光が対物レンズユニット144Aにより集光され、励起光カットフィルタ146Aにより励起光を含む所定帯域の波長の光がカットされた後、撮像素子138Aによって蛍光画像が撮像される。   Similarly, in the fluorescence observation mode, excitation light emitted from the light source device 105 is guided by the optical fibers 142A and 142B, and is directed from the endoscope distal end portion 132 toward the observation region of the subject injected with ICG. Irradiated. Then, the autofluorescence emitted from the fluorescent agent in the observation region of the subject irradiated with the excitation light is collected by the objective lens unit 144A, and the light of a predetermined band including the excitation light is cut by the excitation light cut filter 146A. After that, a fluorescence image is captured by the image sensor 138A.

偏光光観察モードの場合、光源装置105から発せられる、偏光状態の異なる4種類の偏光光が光ファイバ142A、142Bによって順次導光され、内視鏡先端部132から被検体の被観察領域に向けて照射される。そして、偏光状態の異なる偏光光が照射される毎に、偏光光が照射された被検体の被観察領域からの反射光が対物レンズユニット144Bにより集光され、パターニング素子146Bにより4種類の異なる偏光状態の偏光光とされた後、撮像素子138Bによって光強度偏光画像が撮像される。つまり、合計で16種類の偏光状態の異なる偏光光の光強度偏光画像が撮像される。   In the polarized light observation mode, four types of polarized light emitted from the light source device 105 and having different polarization states are sequentially guided by the optical fibers 142A and 142B, and directed from the endoscope distal end 132 toward the observation region of the subject. Is irradiated. Then, every time the polarized light with different polarization state is irradiated, the reflected light from the observation region of the object irradiated with the polarized light is condensed by the objective lens unit 144B, and four kinds of different polarized light are collected by the patterning element 146B. After the polarized light in the state is obtained, a light intensity polarization image is captured by the image sensor 138B. That is, light intensity polarization images of polarized light having 16 different polarization states in total are taken.

撮像素子138Aから出力される各画像(白色光画像、蛍光画像)の撮像信号(アナログ信号)は、スコープケーブル148Aを通じてA/D変換器150Aに入力される。また、撮像素子138Bから出力される画像(光強度偏光画像)の撮像信号(アナログ信号)は、スコープケーブル148Bを通じてA/D変換器150Bに入力される。A/D変換器150A、150Bは、それぞれ、撮像素子138A、138Bからの撮像信号(アナログ信号)を画像信号(デジタル信号)に変換する。変換後の画像信号は、コネクタ部126Bを介してプロセッサ装置107の画像処理部154に入力される。   An imaging signal (analog signal) of each image (white light image, fluorescent image) output from the imaging element 138A is input to the A / D converter 150A through the scope cable 148A. Further, an image signal (analog signal) of an image (light intensity polarization image) output from the image sensor 138B is input to the A / D converter 150B through the scope cable 148B. The A / D converters 150A and 150B convert imaging signals (analog signals) from the imaging elements 138A and 138B into image signals (digital signals), respectively. The converted image signal is input to the image processing unit 154 of the processor device 107 via the connector unit 126B.

なお、図示はしていないが、操作部124及び内視鏡挿入部122の内部には、組織採取用処置具等を挿入する鉗子チャンネルや、送気・送水用のチャンネル等、各種のチャンネルが設けられている。   Although not shown in the figure, various channels such as a forceps channel for inserting a tissue collection treatment instrument and the like, a channel for air supply / water supply, and the like are provided inside the operation unit 124 and the endoscope insertion unit 122. Is provided.

続いて、プロセッサ装置107は、制御部152と、画像処理部154と、記憶部156とを備えている。制御部152には、表示装置108および入力装置110が接続されている。プロセッサ装置107は、内視鏡装置103の切り替えスイッチ158や入力装置110から入力される指示に基づき、光源装置105の回転制御部113を制御するとともに、内視鏡装置103から入力される画像信号を画像処理し、表示用画像を生成して表示装置108に出力する。   Subsequently, the processor device 107 includes a control unit 152, an image processing unit 154, and a storage unit 156. The display unit 108 and the input device 110 are connected to the control unit 152. The processor device 107 controls the rotation control unit 113 of the light source device 105 based on an instruction input from the changeover switch 158 or the input device 110 of the endoscope device 103 and also receives an image signal input from the endoscope device 103. Are processed, a display image is generated and output to the display device 108.

制御部152は、内視鏡装置103の切り替えスイッチ158や入力装置110からの指示、例えば、観察モード、画像表示モード等の指示に基づいて、画像処理部154および光源装置105の回転制御部113の動作を制御する。画像表示モードは、白色光画像、蛍光画像、所定の偏光特性による偏光特性画像のいずれかを表示する、2以上の画像(白色光画像、蛍光画像、偏光特性画像)を組み合わせて表示する、例えば、2以上の画像を重ね合わせて表示する、並べて表示する、演算処理して表示する等の画像の表示形態を指定する指示である。   The control unit 152 is based on an instruction from the changeover switch 158 of the endoscope device 103 or the input device 110, for example, an instruction such as an observation mode or an image display mode, and the rotation control unit 113 of the light source device 105. To control the operation. The image display mode displays a combination of two or more images (white light image, fluorescent image, polarization characteristic image) that display either a white light image, a fluorescent image, or a polarization characteristic image with a predetermined polarization characteristic. This is an instruction for designating the display form of an image, such as displaying two or more images in a superimposed manner, displaying them side-by-side, or displaying them after arithmetic processing.

画像処理部154は、制御部152の制御の基で、観察モードに基づき、白色光画像、蛍光画像、偏光特性画像の画像種別に応じて、内視鏡装置103から入力される画像信号に対して所定の画像処理を施す。画像処理部154で処理された画像信号は、制御部152に送られて、制御部152で各種情報と共に内視鏡観察画像にされて表示装置108に表示され、必要に応じて、メモリやストレージ装置からなる記憶部156に記憶される。   Based on the observation mode, the image processing unit 154 controls the image signal input from the endoscope apparatus 103 according to the image type of the white light image, the fluorescence image, and the polarization characteristic image based on the observation mode. Predetermined image processing. The image signal processed by the image processing unit 154 is sent to the control unit 152, converted into an endoscopic observation image together with various information by the control unit 152, and displayed on the display device 108. If necessary, a memory or storage The data is stored in a storage unit 156 that is a device.

画像処理部154は、白色光画像処理部154Aと、蛍光画像処理部154Bと、偏光画像処理部154Dと、画像合成部154Eとを備えている。白色光観察モードおよび蛍光観察モードの場合には、A/D変換器150Aによりデジタル信号に変換された画像信号が、白色光画像処理部154Aおよび蛍光画像処理部154Bに供給される。また、偏光光観察モードの場合には、A/D変換器150Bによりデジタル信号に変換された画像信号が、偏光画像処理部154Dに供給される。   The image processing unit 154 includes a white light image processing unit 154A, a fluorescence image processing unit 154B, a polarization image processing unit 154D, and an image composition unit 154E. In the white light observation mode and the fluorescence observation mode, the image signal converted into a digital signal by the A / D converter 150A is supplied to the white light image processing unit 154A and the fluorescence image processing unit 154B. In the polarized light observation mode, the image signal converted into a digital signal by the A / D converter 150B is supplied to the polarization image processing unit 154D.

白色光画像処理部154Aは、白色光観察モードの場合に、白色光画像の画像信号に対して、白色光画像に適した所定の画像処理を施し、白色光画像信号(白色光画像)を出力(生成)する。画像処理としては、例えば、ホワイトバランス補正、ガンマ補正、輪郭強調、色補正等が含まれる。白色光画像処理部154Aは、図1に示す通常カラー撮像系に含まれる画像処理部に相当するものである。   In the white light observation mode, the white light image processing unit 154A performs predetermined image processing suitable for the white light image on the image signal of the white light image, and outputs a white light image signal (white light image). (Generate). Examples of image processing include white balance correction, gamma correction, contour enhancement, color correction, and the like. The white light image processing unit 154A corresponds to an image processing unit included in the normal color imaging system shown in FIG.

蛍光画像処理部154Bは、蛍光観察モードの場合に、蛍光画像の画像信号に対して、蛍光画像に適した所定の画像処理を施し、蛍光画像信号(蛍光画像)を出力する。画像処理には、上記に加えてデジタルゲイン、フレーム加算、デジタルビニング等の高感度化処理が含まれる。デジタルゲインは、デジタル画像データを所定の増幅率で増幅する処理である。フレーム加算は、撮像素子138Aによって撮像される、連続する複数のフレームの画像データを加算する処理である。デジタルビニングは、撮像素子138Aの隣あう複数の撮像画素(ピクセル)を1組とし、受光面積を大きくして撮像素子138Aの感度を上げる処理である。   In the fluorescence observation mode, the fluorescence image processing unit 154B performs predetermined image processing suitable for the fluorescence image on the image signal of the fluorescence image, and outputs a fluorescence image signal (fluorescence image). In addition to the above, the image processing includes high sensitivity processing such as digital gain, frame addition, and digital binning. Digital gain is a process of amplifying digital image data at a predetermined amplification factor. The frame addition is a process of adding image data of a plurality of continuous frames imaged by the image sensor 138A. Digital binning is a process of increasing the sensitivity of the image sensor 138A by increasing the light receiving area by combining a plurality of image capture pixels (pixels) adjacent to the image sensor 138A.

偏光画像処理部154Dは、偏光光観察モードの場合に、光強度偏光画像の画像信号に対して、光強度偏光画像に適した所定の画像処理を施し、所定の偏光特性による偏光画像信号(偏光特性画像)を出力する。画像処理には、上記に加えて、偏光変換処理および表示変換処理が含まれる。また、偏光画像処理部154Dでは、画像表示モードに応じて、所定の偏光特性の偏光特性画像が生成される。偏光画像処理部154Dは、図1に示す偏光変換処理部14および表示変換処理部16に相当するものである。   In the polarized light observation mode, the polarization image processing unit 154D performs predetermined image processing suitable for the light intensity polarization image on the image signal of the light intensity polarization image, and generates a polarization image signal (polarization light) having a predetermined polarization characteristic. (Characteristic image) is output. In addition to the above, the image processing includes polarization conversion processing and display conversion processing. Further, the polarization image processing unit 154D generates a polarization characteristic image having a predetermined polarization characteristic according to the image display mode. The polarization image processing unit 154D corresponds to the polarization conversion processing unit 14 and the display conversion processing unit 16 illustrated in FIG.

白色光画像信号、蛍光画像信号および偏光画像信号は、例えば、1枚(1フレーム)の画像を単位として記憶部156に記憶される。   The white light image signal, the fluorescence image signal, and the polarization image signal are stored in the storage unit 156 in units of, for example, one image (one frame).

画像合成部154Eは、画像表示モードに従って、記憶装置に記憶された白色光画像信号、蛍光画像信号および偏光画像信号に基づき、白色光画像、蛍光画像および偏光特性画像から2以上の画像を組み合わせて合成画像を生成し、合成画像信号を出力する。画像合成部154Eは、合成画像として、2以上の画像(白色光画像、蛍光画像、偏光特性画像)を重ね合わせたり、並べて配置したり、演算処理した合成画像を生成する。画像合成部154Eは、図1に示す画像合成部22に相当するものである。   The image composition unit 154E combines two or more images from the white light image, the fluorescence image, and the polarization characteristic image based on the white light image signal, the fluorescence image signal, and the polarization image signal stored in the storage device according to the image display mode. A composite image is generated and a composite image signal is output. The image composition unit 154E generates, as a composite image, a composite image in which two or more images (a white light image, a fluorescence image, and a polarization characteristic image) are overlaid, arranged, or processed. The image composition unit 154E corresponds to the image composition unit 22 shown in FIG.

画像処理部154からは、白色光画像信号、蛍光画像信号、偏光画像信号および合成画像信号が出力され、制御部152に入力される。制御部152により、画像表示モードに従って、白色光画像信号、蛍光画像信号、偏光画像信号および合成画像信号に基づき、白色光画像、蛍光画像、偏光特性画像および合成画像のいずれかが表示装置108に表示される。   From the image processing unit 154, a white light image signal, a fluorescence image signal, a polarization image signal, and a composite image signal are output and input to the control unit 152. Based on the white light image signal, the fluorescence image signal, the polarization image signal, and the composite image signal, the control unit 152 causes the display device 108 to display one of the white light image, the fluorescence image, the polarization characteristic image, and the composite image. Is displayed.

次に、内視鏡診断装置101の動作を説明する。
まず、白色光観察モードのときの動作を説明する。
Next, the operation of the endoscope diagnosis apparatus 101 will be described.
First, the operation in the white light observation mode will be described.

観察モードや画像表示モード等の指示が、内視鏡装置103の切り替えスイッチ158や入力装置110からプロセッサ装置107の制御部152に入力される。そして、制御部152により、観察モードに従って、画像処理部154および光源装置105の回転制御部113が制御される。光源装置105では、回転制御部113により、観察モードに従って、狭帯域フィルタ115および偏光フィルタ117の回転が制御される。   Instructions such as an observation mode and an image display mode are input to the control unit 152 of the processor device 107 from the changeover switch 158 of the endoscope device 103 or the input device 110. Then, the control unit 152 controls the image processing unit 154 and the rotation control unit 113 of the light source device 105 according to the observation mode. In the light source device 105, the rotation control unit 113 controls the rotation of the narrow band filter 115 and the polarization filter 117 according to the observation mode.

白色光観察モードの場合、光源装置105では、狭帯域フィルタ115の光通過部および偏光フィルタ117の光通過部が光路内に挿入され、白色光光源111から発せられた白色光がそのままレンズ119で集光された後、カプラ120により2系統の照明光(白色光)に分配される。   In the white light observation mode, in the light source device 105, the light passage part of the narrow band filter 115 and the light passage part of the polarization filter 117 are inserted in the optical path, and the white light emitted from the white light source 111 is directly applied to the lens 119. After being collected, the coupler 120 distributes the illumination light into two systems (white light).

内視鏡装置103では、光源装置105から発せられた2系統の白色光が、それぞれの光ファイバ142A、142Bにより導光され、照射口136A,136Bから被検体の被観察領域に照射される。そして、被観察領域からの反射光(白色光)が対物レンズユニット144Aにより集光され、励起光カットフィルタ146Aにより励起光を含む所定帯域の波長の光がカットされた後、撮像素子138Aにより光電変換されて白色光画像の撮像信号(アナログ信号)が出力される。   In the endoscope apparatus 103, two systems of white light emitted from the light source apparatus 105 are guided by the respective optical fibers 142A and 142B, and are irradiated onto the observation region of the subject from the irradiation ports 136A and 136B. Then, the reflected light (white light) from the observation region is collected by the objective lens unit 144A, and the light of a predetermined band including the excitation light is cut by the excitation light cut filter 146A, and then the image sensor 138A performs photoelectric conversion. It is converted and an imaging signal (analog signal) of a white light image is output.

白色光画像の撮像信号は、A/D変換器150Aにより画像信号(デジタル信号)に変換され、観察モードに従って、白色光画像処理部154Aにより白色光画像に適した所定の画像処理が施され、白色光画像信号が出力される。   The imaging signal of the white light image is converted into an image signal (digital signal) by the A / D converter 150A, and predetermined image processing suitable for the white light image is performed by the white light image processing unit 154A according to the observation mode. A white light image signal is output.

画像表示モードに従って、白色光画像信号が表示装置108に出力され、白色光画像が表示装置108上に表示される。   According to the image display mode, a white light image signal is output to the display device 108 and a white light image is displayed on the display device 108.

観察が終了すると、内視鏡挿入部122が被検体の体腔内から取り出され、各装置の電源がオフとされる。   When the observation is completed, the endoscope insertion portion 122 is taken out from the body cavity of the subject, and the power of each device is turned off.

続いて、蛍光観察モードのときの動作を説明する。   Next, the operation in the fluorescence observation mode will be described.

蛍光観察モードの場合、観察開始前に、蛍光薬剤としてICGが被検体に静脈注射される。   In the fluorescence observation mode, ICG is intravenously injected into the subject as a fluorescent agent before the observation is started.

光源装置105では、狭帯域フィルタ115の第1光透過部および偏光フィルタ117の光通過部が光路内に挿入され、白色光光源111から発せられた白色光のうちの第1狭帯域光がレンズ119で集光された後、カプラ120により2系統の照明光(蛍光観察用の励起光)に分配される。   In the light source device 105, the first light transmission part of the narrow band filter 115 and the light passage part of the polarization filter 117 are inserted into the optical path, and the first narrow band light of the white light emitted from the white light source 111 is a lens. After being condensed at 119, it is distributed by the coupler 120 into two systems of illumination light (excitation light for fluorescence observation).

内視鏡装置103では、光源装置105から発せられた2系統の励起光が、同様に被検体の被観察領域に照射される。そして、励起光が照射された被検体の被観察領域のICGから発せられる蛍光が対物レンズユニット144Aにより集光され、励起光カットフィルタ146Aにより励起光を含む所定帯域の波長の光がカットされた後、撮像素子138Aにより光電変換されて蛍光画像の撮像信号(アナログ信号)が出力される。   In the endoscope apparatus 103, two systems of excitation light emitted from the light source apparatus 105 are similarly applied to the observation area of the subject. Then, the fluorescence emitted from the ICG in the observation region of the subject irradiated with the excitation light is collected by the objective lens unit 144A, and the light of a predetermined band including the excitation light is cut by the excitation light cut filter 146A. Thereafter, photoelectric conversion is performed by the image sensor 138A, and an imaging signal (analog signal) of a fluorescent image is output.

蛍光画像の撮像信号は、A/D変換器150Aにより画像信号(デジタル信号)に変換され、観察モードに従って、蛍光画像処理部154Bにより蛍光画像に適した所定の画像処理が施され、蛍光画像信号が出力される。   The imaging signal of the fluorescent image is converted into an image signal (digital signal) by the A / D converter 150A, and predetermined image processing suitable for the fluorescent image is performed by the fluorescent image processing unit 154B according to the observation mode. Is output.

画像表示モードに従って、蛍光画像信号が表示装置108に出力され、蛍光画像が表示装置108上に表示される。蛍光観察モードでは、励起光の波長に応じて、被観察領域の表面から所定の深さの血管やリンパ管が強調された蛍光画像を得ることができる。本実施形態のように、励起光の波長が750〜790nmの近赤外光である場合には、被観察領域の表面から2〜3mmの深層血管等を観察することができる。一般的に、励起光の波長が短くなるに従って、被観察領域の中層〜表層血管等を観察することができる。   According to the image display mode, the fluorescence image signal is output to the display device 108 and the fluorescence image is displayed on the display device 108. In the fluorescence observation mode, it is possible to obtain a fluorescence image in which blood vessels and lymph vessels of a predetermined depth are emphasized from the surface of the observation region according to the wavelength of the excitation light. When the wavelength of the excitation light is near infrared light of 750 to 790 nm as in this embodiment, a deep blood vessel of 2 to 3 mm can be observed from the surface of the observation region. Generally, as the wavelength of the excitation light becomes shorter, the middle layer to the surface layer blood vessel or the like of the observation region can be observed.

観察が終了すると、内視鏡挿入部122が被検体の体腔内から取り出され、各装置の電源がオフとされる。   When the observation is completed, the endoscope insertion portion 122 is taken out from the body cavity of the subject, and the power of each device is turned off.

続いて、偏光光観察モードのときの動作を説明する。   Next, the operation in the polarized light observation mode will be described.

偏光光観察モードの場合、光源装置105では、狭帯域フィルタ115の第1光透過部および偏光フィルタ117の光偏光部が光路内に挿入され、白色光光源111から発せられた白色光のうちの第2狭帯域光が偏光光に変換されてレンズ119で集光された後、カプラ120により2系統の照明光(偏光光)に分配される。   In the polarized light observation mode, in the light source device 105, the first light transmission part of the narrow band filter 115 and the light polarization part of the polarization filter 117 are inserted in the optical path, and the white light emitted from the white light source 111 is out of the white light. The second narrowband light is converted into polarized light and collected by the lens 119, and then distributed to two systems of illumination light (polarized light) by the coupler 120.

ここで、前述のように、偏光光観察モードの場合には、偏光フィルタ117の回転角度に応じて、照明光(第2狭帯域光)が、例えば、1フレーム毎に1つずつ、合計4種類の偏光状態の異なる偏光光に順次変換される。   Here, as described above, in the polarized light observation mode, according to the rotation angle of the polarization filter 117, illumination light (second narrowband light) is, for example, one per frame, for a total of four. Sequentially converted into polarized light of different polarization states.

内視鏡装置103では、光源装置105から発せられた2系統の偏光光が、同様に被検体の被観察領域に照射される。そして、被観察領域からの反射光(偏光光)が対物レンズユニット144Bにより集光され、パターニング素子146Bにより4種類の異なる偏光状態の偏光光に変換された後、撮像素子138Bにより光電変換されて光強度偏光画像の撮像信号(アナログ信号)が出力される。   In the endoscope apparatus 103, two systems of polarized light emitted from the light source apparatus 105 are similarly applied to the observation area of the subject. Then, the reflected light (polarized light) from the observation region is condensed by the objective lens unit 144B, converted into polarized light of four different polarization states by the patterning element 146B, and then photoelectrically converted by the imaging element 138B. An imaging signal (analog signal) of a light intensity polarization image is output.

上記のように、偏光光観察モードの場合には、1フレーム毎に1つずつ、合計4種類の偏光状態の異なる偏光光が被検体の被観察領域に順次照射され、偏光光が照射される毎に、パターニング素子146Bにより4種類の異なる偏光状態の偏光光に同時に変換される。つまり、本実施形態の場合、撮像素子138Bからは、4フレーム毎に、照射4種類×変換4種類=16種類の光強度偏光画像の撮像信号が順次出力される。   As described above, in the polarized light observation mode, a total of four types of polarized light having different polarization states are sequentially irradiated to the observation region of the subject, one for each frame, and the polarized light is irradiated. Each time, the patterning element 146B simultaneously converts the light into four types of polarized light having different polarization states. That is, in the case of this embodiment, the imaging device 138B sequentially outputs imaging signals of four types of irradiation × four types of conversion = 16 types of light intensity polarization images every four frames.

16種類の光強度偏光画像の撮像信号は、A/D変換器150Bにより画像信号(デジタル信号)に変換され、観察モードに従って、偏光画像処理部154Dにより光強度偏光画像に適した所定の画像処理が施され、偏光画像信号が出力される。偏光光観察モードの場合、16種類の光強度偏光画像の画像信号に対して偏光変換処理および表示変換処理が施され、画像表示モードに従って、所定の偏光特性の偏光特性画像の偏光画像信号が生成される。   The imaging signals of 16 types of light intensity polarization images are converted into image signals (digital signals) by the A / D converter 150B, and predetermined image processing suitable for the light intensity polarization images is performed by the polarization image processing unit 154D according to the observation mode. And a polarized image signal is output. In the polarized light observation mode, polarization conversion processing and display conversion processing are performed on image signals of 16 types of light intensity polarization images, and polarization image signals of polarization characteristic images having predetermined polarization characteristics are generated according to the image display mode. Is done.

画像表示モードに従って、偏光画像信号が表示装置108に出力され、所定の偏光特性画像が表示装置108上に表示される。偏光光観察モードでは、膠原線維や神経線維が強調された偏光特性画像を得ることができる。   According to the image display mode, a polarization image signal is output to the display device 108 and a predetermined polarization characteristic image is displayed on the display device 108. In the polarized light observation mode, a polarization characteristic image in which collagen fibers and nerve fibers are emphasized can be obtained.

観察が終了すると、内視鏡挿入部122が被検体の体腔内から取り出され、各装置の電源がオフとされる。   When the observation is completed, the endoscope insertion portion 122 is taken out from the body cavity of the subject, and the power of each device is turned off.

続いて、合成画像について説明する。   Subsequently, the composite image will be described.

内視鏡診断装置101では、上記のように、観察モードに応じて、白色光画像、蛍光画像および偏光特性画像を撮像し、画像表示モードに応じて、2以上の画像を組み合わせた合成画像(重ね合わせ表示、並列表示、演算処理表示)を表示させることができる。画像合成部154Eは、同一被観察領域(被観察部位)の、白色光画像、蛍光画像および偏光特性画像のうちの2以上の画像が撮像された後、画像表示モードに従って、白色光画像、蛍光画像および偏光特性画像のうちの2以上の画像を重ね合わせたり、並べて配置したり、演算処理した合成画像を生成する。   As described above, the endoscope diagnostic apparatus 101 captures a white light image, a fluorescence image, and a polarization characteristic image according to the observation mode, and combines the two or more images according to the image display mode ( (Overlapping display, parallel display, calculation processing display) can be displayed. The image composition unit 154E captures two or more images of a white light image, a fluorescence image, and a polarization characteristic image of the same observation region (observation site), and then, according to the image display mode, the white light image, the fluorescence image Two or more images of the image and the polarization characteristic image are overlapped, arranged side by side, or a composite image that has been subjected to arithmetic processing is generated.

図16は、合成画像として、白色光画像、偏光特性画像および蛍光画像を横一列に並べて配置した場合の一例を表す概念図である。同図に示すように、白色光画像では、識別が難しい病変部等であっても、合成画像として、例えば、蛍光画像と偏光特性画像を並べて表示させることにより、蛍光画像で血管やリンパ管を強調表示し、偏光特性画像で膠原線維や神経線維を強調表示することができる。このように、蛍光画像と偏光特性画像を並べて表示させることにより、1枚の合成画像で血管、リンパ管、膠原線維、神経線維等を同時に観察することができるため、医師による診断精度を向上させることができる。   FIG. 16 is a conceptual diagram illustrating an example when a white light image, a polarization characteristic image, and a fluorescence image are arranged in a horizontal row as a composite image. As shown in the figure, even in a white light image, even if it is difficult to identify a lesioned part or the like, as a composite image, for example, by displaying a fluorescence image and a polarization characteristic image side by side, blood vessels and lymph vessels are displayed in the fluorescence image. It can be highlighted and collagen fibers and nerve fibers can be highlighted in the polarization characteristic image. In this way, by displaying the fluorescence image and the polarization characteristic image side by side, blood vessels, lymph vessels, collagen fibers, nerve fibers, etc. can be observed simultaneously with a single composite image, thereby improving the diagnostic accuracy by the doctor. be able to.

なお、白色光画像を蛍光画像および偏光特性画像の隣に並べて表示することは必須ではない。しかし、白色光画像を並べて表示することにより、蛍光画像および偏光特性画像における被検体の被観察領域の各部位を視認しやすくなるという利点がある。また、偏光特性画像(偏光特性画像情報)としては、前述のように、偏光解消度、光の偏光度、位相差、位相差の方位、吸収の方位、旋光の偏光特性等を含む各種の偏光特性画像を例示することができる。   Note that it is not essential to display the white light image side by side next to the fluorescent image and the polarization characteristic image. However, by displaying the white light images side by side, there is an advantage that it is easy to visually recognize each part of the observation region of the subject in the fluorescence image and the polarization characteristic image. As described above, the polarization characteristic image (polarization characteristic image information) includes various polarizations including the degree of depolarization, the degree of polarization of light, the phase difference, the direction of phase difference, the direction of absorption, and the polarization characteristic of optical rotation. A characteristic image can be exemplified.

次に、本発明の内視鏡診断装置の第2実施形態について説明する。   Next, a second embodiment of the endoscope diagnosis apparatus of the present invention will be described.

図17は、本発明に係る内視鏡診断装置の構成を表す第2実施形態の外観図、図18は、その内部構成を表すブロック図である。第1実施形態の内視鏡診断装置101と第2実施形態の内視鏡診断装置100との違いは、光源装置104、内視鏡装置102およびプロセッサ装置106の一部だけであるから、以下の説明では、両者の間で共通の構成要素に同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。   FIG. 17 is an external view of the second embodiment showing the configuration of the endoscope diagnosis apparatus according to the present invention, and FIG. 18 is a block diagram showing the internal configuration thereof. Since the difference between the endoscope diagnosis apparatus 101 of the first embodiment and the endoscope diagnosis apparatus 100 of the second embodiment is only a part of the light source device 104, the endoscope device 102, and the processor device 106, the following In the description, the same reference numerals are given to the common components between the two, and the detailed description thereof will be omitted.

すなわち、内視鏡診断装置100は、図17および図18に示すように、光源装置104と、内視鏡装置102と、プロセッサ装置106と、表示装置108と、入力装置110とによって構成されている。   That is, as shown in FIGS. 17 and 18, the endoscope diagnosis apparatus 100 includes a light source device 104, an endoscope device 102, a processor device 106, a display device 108, and an input device 110. Yes.

ここで、内視鏡診断装置100は、白色光観察モード、偏光光観察モード、蛍光観察モードに加えて、さらに、狭帯域光を被検体に照射し、その反射光を撮像して狭帯域光画像を表示(観察)する狭帯域光観察モードを有する。   Here, in addition to the white light observation mode, the polarized light observation mode, and the fluorescence observation mode, the endoscope diagnosis apparatus 100 further irradiates the subject with narrowband light and images the reflected light to narrowband light. It has a narrow-band light observation mode for displaying (observing) an image.

光源装置104は、光源制御部112と、互いに中心発光波長の異なるレーザ光を発する複数のレーザ光源LD1〜LD5と、光分配器114と、偏光変調器116と、コンバイナ118と、カプラ120とによって構成されている。   The light source device 104 includes a light source control unit 112, a plurality of laser light sources LD1 to LD5 that emit laser beams having different central emission wavelengths, an optical distributor 114, a polarization modulator 116, a combiner 118, and a coupler 120. It is configured.

本実施形態において、レーザ光源LD1〜LD5からは、それぞれ、中心発光波長が405nm、445nm、530nm、665nm、785nmの所定の狭帯域の狭帯域光が発せられる。LD1は紫色レーザ光を出射する狭帯域光観察用、および、偏光光観察用の光源であり、LD3は組織深層の太い血管観察に適した狭帯域光観察用の光源である。LD2は、励起光として青色レーザ光を照射して、後述する蛍光体160から白色光を発生させるための白色光観察用の光源である。LD4は、特定波長のレーザ光を比較的強い出力で生体組織表面に照射して癌などの腫瘍を治療する光線力学的治療(Photodynamic Therapy:PDT)を行うための光源である。そして、LD5は、血管に注入したICGの蛍光観察用の励起光を出射する光源である。   In the present embodiment, the laser light sources LD1 to LD5 emit narrowband light of a predetermined narrowband having center emission wavelengths of 405 nm, 445 nm, 530 nm, 665 nm, and 785 nm, respectively. LD1 is a light source for observing narrow band light that emits violet laser light and light source for observing polarized light, and LD3 is a light source for observing narrow band light that is suitable for observing thick blood vessels in a deep tissue layer. The LD 2 is a light source for white light observation for emitting white light from a phosphor 160 described later by irradiating blue laser light as excitation light. The LD 4 is a light source for performing photodynamic therapy (PDT) in which a surface of a living tissue is irradiated with a laser beam having a specific wavelength with a relatively strong output to treat a tumor such as cancer. The LD 5 is a light source that emits excitation light for fluorescence observation of ICG injected into a blood vessel.

本実施形態において、レーザ光源LD1は、同一波長の照明光(狭帯域光)を用いる狭帯域光観察用の光源、および、偏光光観察用の光源として共用される。偏光光は、狭帯域光ではなく、例えば、白色光等の広帯域光を発する光源を使用することもできるが、狭帯域光を発する光源を使用した方が偏光光に変換しやすく、適していることが知られている(R.M.A. AZZAM and N.M. BASHARA, "ELLIPSOMETRY AND POLARIZED LIGHT", North-Holland Pub. Co., 1987年4月1日、p. 398)。従って、狭帯域光観察用の光源と偏光光観察用の光源を共用することにより、1つの光源を2種類の特殊光観察用の光源として使用することができ、必要な光源の個数を削減することができるとともに、偏光光にも変換しやすくなるというメリットがある。   In the present embodiment, the laser light source LD1 is commonly used as a light source for narrowband light observation using illumination light (narrowband light) of the same wavelength and a light source for polarized light observation. Polarized light is not narrowband light, and for example, a light source that emits broadband light such as white light can be used. However, use of a light source that emits narrowband light is more suitable for conversion to polarized light and is suitable. (RMA AZZAM and NM BASHARA, "ELLIPSOMETRY AND POLARIZED LIGHT", North-Holland Pub. Co., April 1, 1987, p. 398). Therefore, by sharing the light source for observing narrow band light and the light source for observing polarized light, one light source can be used as two types of light sources for special light observation, and the number of necessary light sources can be reduced. And has the advantage that it can be easily converted into polarized light.

また、LD1は、光線力学的診断(Photodynamic Diagnosis:PDD)を行うための照明光としても用いる。PDDは、予め腫瘍親和性があり、かつ、特定の励起光に対して感応する光感受性物質を生体(被検体)に投与した後、励起光となるレーザ光を比較的弱い出力で生体組織表面に照射して、癌などの腫瘍の病巣部で光感受性物質の濃度が高くなった部位からの蛍光を観察する診断方法である。PDDにより特定された病巣部に対して、PDT治療が施される。   The LD 1 is also used as illumination light for performing photodynamic diagnosis (PDD). PDD has a tumor affinity in advance, and after a photosensitive substance that is sensitive to specific excitation light is administered to a living body (subject), the surface of the living tissue is a relatively weak output of laser light serving as excitation light. Is a method for observing fluorescence from a site where the concentration of a photosensitive substance is high in the lesion of a tumor such as cancer. PDT treatment is performed on the lesion identified by PDD.

これらのレーザ光源LD1〜LD5は、プロセッサ装置106の制御部152によって制御される光源制御部112によりそれぞれ個別に調光制御されており、各レーザ光源LD1〜LD5の発光のタイミングや光量比は変更自在になっている。   The laser light sources LD1 to LD5 are individually dimmed and controlled by the light source control unit 112 controlled by the control unit 152 of the processor device 106, and the light emission timings and the light quantity ratios of the laser light sources LD1 to LD5 are changed. It is free.

上記のレーザ光源LD1〜LD5は、ブロードエリア型のInGaN系レーザダイオードが利用でき、また、InGaNAs系レーザダイオードやGaNAs系レーザダイオード等を用いることもできる。また、上記光源として、発光ダイオード等の発光体を用いた構成としてもよい。また、LD2は、白色光を発するキセノンランプや、蛍光灯、水銀灯などの白色灯等を使用してもよい。なお、白色光観察用の光源として、白色光を発する白色灯等を使用した場合には、後述する蛍光体160は不要である。   As the laser light sources LD1 to LD5, a broad area type InGaN laser diode can be used, and an InGaNAs laser diode, a GaNAs laser diode, or the like can also be used. In addition, a light-emitting body such as a light-emitting diode may be used as the light source. The LD 2 may be a xenon lamp that emits white light, a white lamp such as a fluorescent lamp or a mercury lamp, or the like. In addition, when a white lamp or the like that emits white light is used as a light source for white light observation, the phosphor 160 described later is unnecessary.

また、レーザ光源LD1〜LD5の中心発光波長は、上記例に限定されず、必要に応じて適宜変更することができる。   Moreover, the center light emission wavelength of laser light source LD1-LD5 is not limited to the said example, It can change suitably as needed.

レーザ光源LD1から出射されるレーザ光は、光分配器114に入力される。光分配器114は、レーザ光源LD1から発せられるレーザ光を、同一波長の2つのレーザ光に分配する。光分配器114は、例えば、レーザ光を透過光と反射光に分配するビームスプリッタ(ハーフミラー)やビームスプリッタからの反射光を反射する反射ミラー等によって構成することができる。   The laser light emitted from the laser light source LD1 is input to the light distributor 114. The light distributor 114 distributes the laser light emitted from the laser light source LD1 into two laser lights having the same wavelength. The light distributor 114 can be configured by, for example, a beam splitter (half mirror) that distributes laser light into transmitted light and reflected light, a reflective mirror that reflects reflected light from the beam splitter, and the like.

偏光変調器116は、光分配器114から出力される一方のレーザ光を、偏光光観察用の偏光状態の異なる複数の偏光光、本実施形態では、偏光状態の異なる4種類の偏光光に順次変調して出力する。なお、偏光変調器116の具体的な構成は何ら限定されないが、例えば、図2に示す第1偏光フィルタ部40aや、図3に示す第1偏光フィルタ部46aと同様の構成のものを利用することができる。   The polarization modulator 116 sequentially converts one laser light output from the light distributor 114 into a plurality of polarized lights having different polarization states for observing the polarized light, in this embodiment, four types of polarized lights having different polarization states. Modulate and output. The specific configuration of the polarization modulator 116 is not limited at all. For example, a configuration similar to that of the first polarizing filter unit 40a shown in FIG. 2 or the first polarizing filter unit 46a shown in FIG. 3 is used. be able to.

光分配器114から出力される他方のレーザ光(LD1)、偏光変調器116から出力される偏光光、および、各レーザ光源LD2〜LD5から出射されるレーザ光は、集光レンズ(図示略)を介してそれぞれ対応する光ファイバに入力され、合波器であるコンバイナ118と、分波器であるカプラ120を介してコネクタ部126Aに伝送される。なお、これに限らず、コンバイナ118とカプラ120を用いずに、光分配器114から出力されるレーザ光、偏光変調器116から出力される偏光光、および、各光源LD2〜LD5からのレーザ光を直接コネクタ部126Aに送出する構成であってもよい。   The other laser light (LD1) output from the light distributor 114, the polarized light output from the polarization modulator 116, and the laser light emitted from each of the laser light sources LD2 to LD5 are a condensing lens (not shown). Are respectively input to the corresponding optical fibers and transmitted to the connector unit 126A via the combiner 118 which is a multiplexer and the coupler 120 which is a duplexer. Not limited to this, without using the combiner 118 and the coupler 120, laser light output from the optical distributor 114, polarized light output from the polarization modulator 116, and laser light from each of the light sources LD2 to LD5. May be sent directly to the connector portion 126A.

なお、出射される照明光の切り替えは、図17に示す内視鏡装置102の切り替えスイッチ158の操作、入力装置110からの操作、或いは光源装置104によって、任意のタイミング、又はプログラムされた規定のタイミングで行うことができる。   The illumination light to be emitted can be switched at an arbitrary timing or programmed by the operation of the changeover switch 158 of the endoscope apparatus 102, the operation from the input device 110, or the light source device 104 shown in FIG. Can be done at the timing.

続いて、内視鏡装置102は、内視鏡挿入部122の先端から4系統(4灯)の照明光を出射する照明光学系と、被観察領域を撮像する2系統(2眼)の撮像光学系とを有する、電子内視鏡である。第1実施形態の内視鏡装置103と第2実施形態の内視鏡装置102との違いは、照明光学系が4系統(4灯)であることだけであるから、以下、両者の間で異なる部分についてのみ説明を行う。   Subsequently, the endoscope apparatus 102 includes an illumination optical system that emits four systems (four lights) of illumination light from the distal end of the endoscope insertion unit 122, and two systems (two eyes) that image an observation region. An electronic endoscope having an optical system. The difference between the endoscope apparatus 103 of the first embodiment and the endoscope apparatus 102 of the second embodiment is only that the illumination optical system is four systems (four lights). Only the differences will be described.

すなわち、内視鏡装置102は、内視鏡挿入部122と、操作部124と、コネクタ部126A,126Bとを備えている。また、内視鏡挿入部122は、軟性部128と、湾曲部130と、先端部(内視鏡先端部)132とから構成されている。そして、内視鏡先端部132には、2つの照射口136A,136Bと、2つの観察窓140A,140Bが配置されている。   That is, the endoscope apparatus 102 includes an endoscope insertion part 122, an operation part 124, and connector parts 126A and 126B. The endoscope insertion portion 122 includes a flexible portion 128, a bending portion 130, and a distal end portion (endoscope distal end portion) 132. The endoscope distal end portion 132 is provided with two irradiation ports 136A and 136B and two observation windows 140A and 140B.

照射口136Aの奥には、2系統の光ファイバ142A,142Cが収納され、照射口136Bの奥には、2系統の光ファイバ142B,142Dが収納されている。光ファイバ142A〜142Dは、光源装置104からコネクタ部126Aを介して内視鏡先端部132まで敷設されており、光源装置104から発せられた4系統の照明光は、それぞれ対応する光ファイバ142A〜142Dによって照射口136A,136Bまで導かれる。   Two systems of optical fibers 142A and 142C are stored in the back of the irradiation port 136A, and two systems of optical fibers 142B and 142D are stored in the back of the irradiation port 136B. The optical fibers 142A to 142D are laid from the light source device 104 to the endoscope distal end portion 132 via the connector portion 126A. The four systems of illumination light emitted from the light source device 104 correspond to the corresponding optical fibers 142A to 142A, respectively. 142D leads to the irradiation ports 136A and 136B.

ここで、内視鏡先端部132において、照射口136A,136Bは、図19に示すように、観察窓140Aを挟んでその両脇側に配置されている。この場合、光ファイバ142A、142Dは、両者を結ぶ線が観察窓140A上を横切るように、観察窓140Aを挟んでその両脇側に配置され、光ファイバ142B、142Cは、光ファイバ142A、142Dを結ぶ線と光ファイバ142B、142Cを結ぶ線が観察窓140A上で交差するように、観察窓140Aを挟んでその両脇側に配置されている。そして、両脇側に配置された光ファイバ142A、142Dから同一照明光(白色光)を照射し、光ファイバ142B、142Cからも同一照明光(蛍光観察用の励起光、狭帯域光、偏光光)を照射することにより、照明光の照明むらの発生を防止することができる。   Here, in the endoscope distal end portion 132, the irradiation ports 136A and 136B are arranged on both sides of the observation window 140A as shown in FIG. In this case, the optical fibers 142A and 142D are arranged on both sides of the observation window 140A so that the line connecting them crosses the observation window 140A, and the optical fibers 142B and 142C are the optical fibers 142A and 142D. Are arranged on both sides of the observation window 140A so that the lines connecting the optical fibers 142B and 142C intersect on the observation window 140A. Then, the same illumination light (white light) is emitted from the optical fibers 142A and 142D arranged on both sides, and the same illumination light (excitation light for fluorescence observation, narrowband light, polarized light) is also emitted from the optical fibers 142B and 142C. ) Can prevent the illumination unevenness of the illumination light from occurring.

光源装置104から光ファイバ142A〜142Dによって導光された照明光は、内視鏡先端部132から被検体の被観察領域に向けて照射される。そして、照明光が照射された被観察領域の様子が対物レンズユニット144A,144Bにより撮像素子138A、138Bの受光面上に結像され、撮像素子138A、138Bにより光電変換されて撮像される。撮像素子138A、138Bからは、撮像された被検体の被観察領域の撮像信号(アナログ信号)が出力される。   The illumination light guided from the light source device 104 by the optical fibers 142A to 142D is irradiated from the endoscope distal end portion 132 toward the observation region of the subject. Then, the state of the observation region irradiated with the illumination light is imaged on the light receiving surfaces of the image sensors 138A and 138B by the objective lens units 144A and 144B, and photoelectrically converted by the image sensors 138A and 138B to be imaged. From the imaging elements 138A and 138B, imaging signals (analog signals) of the observed region of the imaged subject are output.

ここで、白色光観察モードの場合、光源装置104から発せられる白色光の励起光が光ファイバ142A、142Dによって導光されて蛍光体160に照射され、蛍光体160から発せられる白色光が、照射口136A,136Bから被検体の被観察領域に照射される。そして、白色光が照射された被検体の被観察領域からの反射光が対物レンズユニット144Aにより集光され、励起光カットフィルタ146Aにより蛍光観察用の励起光を含む所定帯域の波長の光がカットされた後、撮像素子138Aによって白色光画像が撮像される。   Here, in the white light observation mode, the excitation light of the white light emitted from the light source device 104 is guided by the optical fibers 142A and 142D to irradiate the phosphor 160, and the white light emitted from the phosphor 160 is irradiated. The observation area of the subject is irradiated from the mouths 136A and 136B. Then, the reflected light from the observation region of the subject irradiated with white light is condensed by the objective lens unit 144A, and the light of a predetermined band including the excitation light for fluorescence observation is cut by the excitation light cut filter 146A. After that, a white light image is captured by the image sensor 138A.

蛍光観察モードおよび偏光光観察モードの場合、光源装置104から発せられる蛍光観察用の励起光および偏光光が光ファイバ142B、142Cによって導光されることを除いて、第1実施形態の場合と同じである。   In the fluorescence observation mode and the polarized light observation mode, the same as in the first embodiment, except that the excitation light and polarized light for fluorescence observation emitted from the light source device 104 are guided by the optical fibers 142B and 142C. It is.

狭帯域光観察モードの場合、光源装置104から発せられる狭帯域光(LD1,LD3)が光ファイバ142B、142Cによって導光され、内視鏡先端部132から被検体の被観察領域に向けて照射される。そして、狭帯域光が照射された被検体の被観察領域からの反射光が対物レンズユニット144Aにより集光され、励起光カットフィルタ146Aにより蛍光観察用の励起光を含む所定帯域の波長の光がカットされた後、撮像素子138Aによって狭帯域光画像が撮像される。   In the narrow-band light observation mode, narrow-band light (LD1, LD3) emitted from the light source device 104 is guided by the optical fibers 142B and 142C, and irradiated from the endoscope distal end 132 toward the observation region of the subject. Is done. Then, the reflected light from the observation region of the subject irradiated with the narrow band light is collected by the objective lens unit 144A, and the light of a predetermined band including the excitation light for fluorescence observation is emitted by the excitation light cut filter 146A. After being cut, a narrowband light image is captured by the image sensor 138A.

撮像素子138Aから出力される各画像(白色光画像、蛍光画像、狭帯域光画像)の撮像信号(アナログ信号)、および、撮像素子138Bから出力される画像(光強度偏光画像)の撮像信号(アナログ信号)は、それぞれ、スコープケーブル148A、148Bを通じてA/D変換器150A、150Bに入力され、画像信号(デジタル信号)に変換される。変換後の画像信号は、コネクタ部126Bを介してプロセッサ装置106の画像処理部154に入力される。   An imaging signal (analog signal) of each image (white light image, fluorescent image, narrowband light image) output from the imaging device 138A and an imaging signal (light intensity polarization image) output from the imaging device 138B ( Analog signals) are input to A / D converters 150A and 150B through scope cables 148A and 148B, respectively, and converted into image signals (digital signals). The converted image signal is input to the image processing unit 154 of the processor device 106 via the connector unit 126B.

続いて、プロセッサ装置106は、制御部152と、画像処理部154と、記憶部156とを備えている。制御部152には、表示装置108および入力装置110が接続されている。プロセッサ装置106は、内視鏡装置102の切り替えスイッチ158や入力装置110から入力される指示に基づき、光源装置104の光源制御部112を制御するとともに、内視鏡装置102から入力される画像信号を画像処理し、表示用画像を生成して表示装置108に出力する。   Subsequently, the processor device 106 includes a control unit 152, an image processing unit 154, and a storage unit 156. The display unit 108 and the input device 110 are connected to the control unit 152. The processor device 106 controls the light source control unit 112 of the light source device 104 based on an instruction input from the changeover switch 158 or the input device 110 of the endoscope device 102, and an image signal input from the endoscope device 102. Are processed, a display image is generated and output to the display device 108.

制御部152は、内視鏡装置102の切り替えスイッチ158や入力装置110からの指示、例えば、観察モード、画像表示モード等の指示に基づいて、画像処理部154および光源装置104の光源制御部112の動作を制御する。   The control unit 152 is based on an instruction from the changeover switch 158 of the endoscope apparatus 102 or the input device 110, for example, an instruction such as an observation mode or an image display mode, and the light source control unit 112 of the light source device 104. To control the operation.

画像処理部154は、制御部152の制御の基で、観察モードに基づき、白色光画像、蛍光画像、狭帯域光画像、偏光特性画像等の画像種別に応じて、内視鏡装置102から入力される画像信号に対して所定の画像処理を施す。画像処理部154で処理された画像信号は、制御部152に送られて、制御部152で各種情報と共に内視鏡観察画像にされて表示装置108に表示され、必要に応じて、メモリやストレージ装置からなる記憶部156に記憶される。   Based on the observation mode, the image processing unit 154 is input from the endoscope apparatus 102 according to the image type such as a white light image, a fluorescence image, a narrowband light image, and a polarization characteristic image based on the observation mode. Predetermined image processing is performed on the image signal to be processed. The image signal processed by the image processing unit 154 is sent to the control unit 152, converted into an endoscopic observation image together with various information by the control unit 152, and displayed on the display device 108. If necessary, a memory or storage The data is stored in a storage unit 156 that is a device.

画像処理部154は、白色光画像処理部154Aと、蛍光画像処理部154Bと、狭帯域光画像処理部154Cと、偏光画像処理部154Dと、画像合成部154Eとを備えている。白色光観察モード、蛍光観察モードおよび狭帯域光観察モードの場合には、A/D変換器150Aによりデジタル信号に変換された画像信号が、白色光画像処理部154A、蛍光画像処理部154B、狭帯域光画像処理部154Cに供給される。また、偏光光観察モードの場合には、A/D変換器150Bによりデジタル信号に変換された画像信号が、偏光画像処理部154Dに供給される。   The image processing unit 154 includes a white light image processing unit 154A, a fluorescence image processing unit 154B, a narrowband light image processing unit 154C, a polarization image processing unit 154D, and an image composition unit 154E. In the white light observation mode, the fluorescence observation mode, and the narrow band light observation mode, the image signal converted into the digital signal by the A / D converter 150A is converted into the white light image processing unit 154A, the fluorescence image processing unit 154B, It is supplied to the band light image processing unit 154C. In the polarized light observation mode, the image signal converted into a digital signal by the A / D converter 150B is supplied to the polarization image processing unit 154D.

白色光画像処理部154A、蛍光画像処理部154B、偏光画像処理部154Dは、第1実施形態の場合と同じである。狭帯域光画像処理部154Cは、狭帯域光観察モードの場合に、狭帯域光画像の画像信号に対して、狭帯域光画像に適した所定の画像処理を施し、狭帯域光画像信号を出力する。   The white light image processing unit 154A, the fluorescence image processing unit 154B, and the polarization image processing unit 154D are the same as those in the first embodiment. In the narrow-band light observation mode, the narrow-band light image processing unit 154C performs predetermined image processing suitable for the narrow-band light image on the image signal of the narrow-band light image, and outputs the narrow-band light image signal To do.

白色光画像信号、蛍光画像信号、狭帯域光画像および偏光画像信号は、例えば、1枚(1フレーム)の画像を単位として記憶部156に記憶される。   The white light image signal, the fluorescence image signal, the narrow band light image, and the polarization image signal are stored in the storage unit 156, for example, in units of one image (one frame).

画像合成部154Eは、画像表示モードに従って、記憶部156に記憶された白色光画像信号、蛍光画像信号、狭帯域光画像信号および偏光画像信号に基づき、白色光画像、蛍光画像、狭帯域光画像および偏光特性画像から2以上の画像を組み合わせて合成画像を生成し、合成画像信号を出力する。画像合成部154Eは、合成画像として、2以上の画像(白色光画像、蛍光画像、狭帯域光画像、偏光特性画像)を重ね合わせたり、並べて配置したり、演算処理した合成画像を生成する。画像合成部154Eは、図1に示す画像合成部22に相当するものである。   The image composition unit 154E, based on the white light image signal, the fluorescence image signal, the narrowband light image signal, and the polarization image signal stored in the storage unit 156, in accordance with the image display mode, the white light image, the fluorescence image, and the narrowband light image. A composite image is generated by combining two or more images from the polarization characteristic image, and a composite image signal is output. The image composition unit 154E generates, as a composite image, a composite image obtained by superimposing or arranging two or more images (a white light image, a fluorescence image, a narrowband light image, and a polarization characteristic image) or arranging them. The image composition unit 154E corresponds to the image composition unit 22 shown in FIG.

画像処理部154からは、白色光画像信号、蛍光画像信号、狭帯域光画像、偏光画像信号および合成画像信号が出力され、制御部152に入力される。制御部152により、画像表示モードに従って、白色光画像、蛍光画像、偏光特性画像および合成画像のいずれかが表示装置108に表示される。   From the image processing unit 154, a white light image signal, a fluorescence image signal, a narrowband light image, a polarization image signal, and a composite image signal are output and input to the control unit 152. The control unit 152 displays one of the white light image, the fluorescence image, the polarization characteristic image, and the composite image on the display device 108 according to the image display mode.

次に、内視鏡先端部132の構成について詳細に説明する。   Next, the configuration of the endoscope distal end portion 132 will be described in detail.

光ファイバ142Aは投光ユニット162Aの一部を構成し、光ファイバ142Bは投光ユニット162Bの一部を構成する。また、光ファイバ142Cは投光ユニット162Cの一部を構成し、光ファイバ142Dは投光ユニット162Dの一部を構成する。投光ユニット162A,162Cの対と、投光ユニット162B,162Dの対は、内視鏡先端部132の撮像素子138A及び対物レンズユニット144Aを挟んだ両脇側に配置される(図19参照)。   The optical fiber 142A constitutes a part of the light projecting unit 162A, and the optical fiber 142B constitutes a part of the light projecting unit 162B. The optical fiber 142C constitutes a part of the light projecting unit 162C, and the optical fiber 142D constitutes a part of the light projecting unit 162D. A pair of the light projecting units 162A and 162C and a pair of the light projecting units 162B and 162D are arranged on both sides of the endoscope tip portion 132 with the image pickup device 138A and the objective lens unit 144A sandwiched therebetween (see FIG. 19). .

ここで、図20(a)に投光ユニット162A,162Dの断面構成図、図20(b)に投光ユニット162B,162Cの断面構成図を示した。投光ユニット162Aと投光ユニット162Dは同一構成であり、蛍光体160と、蛍光体160の外周を覆う筒状のスリーブ部材164と、スリーブ部材164の一端側を封止する保護ガラス(照明窓)166と、スリーブ部材164内に挿入され光ファイバ142A(142D)を中心軸に保持するフェルール168とをそれぞれ備えている。また、フェルール168の後端側から延出される光ファイバ142A(142D)には、その外皮を覆うフレキシブルスリーブ170がスリーブ部材164との間に挿入されている。   Here, FIG. 20A illustrates a cross-sectional configuration diagram of the light projecting units 162A and 162D, and FIG. 20B illustrates a cross-sectional configuration diagram of the light projecting units 162B and 162C. The light projecting unit 162A and the light projecting unit 162D have the same configuration. The phosphor 160, a cylindrical sleeve member 164 that covers the outer periphery of the phosphor 160, and a protective glass (illumination window) that seals one end of the sleeve member 164 ) And a ferrule 168 inserted into the sleeve member 164 and holding the optical fiber 142A (142D) on the central axis. In addition, a flexible sleeve 170 covering the outer skin of the optical fiber 142A (142D) extended from the rear end side of the ferrule 168 is inserted between the sleeve member 164 and the optical fiber 142A (142D).

一方、投光ユニット162Bと投光ユニット162Cは同一構成であり、投光ユニット162A,162Dの蛍光体160が設けられておらず、光ファイバ142B,142Cによって導光される点以外は投光ユニット162A,162Dと同様の構成となっている。   On the other hand, the light projecting unit 162B and the light projecting unit 162C have the same configuration, and the light projecting units 162A and 162D are not provided with the phosphor 160, and are the light projecting units except that they are guided by the optical fibers 142B and 142C. The configuration is the same as 162A and 162D.

投光ユニット162A,162Dの蛍光体160は、レーザ光源LD2からの青色レーザ光の一部を吸収して緑色〜黄色に励起発光する複数種の蛍光体物質(例えばYAG系蛍光体、或いはBAM(BaMgAl1017)等の蛍光体)を含んで構成される。これにより、青色レーザ光を励起光とする緑色〜黄色の励起発光光と、蛍光体160により吸収されず透過した青色レーザ光とが合わされて、白色(疑似白色)の照明光が生成される。 The phosphors 160 of the light projecting units 162A and 162D absorb a part of the blue laser light from the laser light source LD2 and emit a plurality of kinds of phosphor materials (for example, YAG-based phosphors or BAM ( And a phosphor such as BaMgAl 10 O 17 ). Thereby, the green to yellow excitation light emitted from the blue laser light as the excitation light and the blue laser light transmitted without being absorbed by the phosphor 160 are combined to generate white (pseudo white) illumination light.

図21は、レーザ光源LD2からの青色レーザ光及び青色レーザ光が蛍光体160により波長変換された発光スペクトルと、レーザ光源LD1,LD3,LD4,LD5からの各レーザ光の発光波長を示すグラフである。青色レーザ光は、中心波長445nmの輝線で表され、青色レーザ光による蛍光体160からの励起発光光は、概ね450nm〜700nmの波長帯域で発光強度が増大する分光強度分布となる。この励起発光光と青色レーザ光によるプロファイルによって、前述した白色光が形成される。本構成例のように、半導体発光素子を励起光源として用いれば、高い発光効率で高強度の白色光が得られ、白色光の強度を容易に調整できる上に、白色光の色温度、色度の変化を小さく抑えることができる。   FIG. 21 is a graph showing an emission spectrum obtained by converting the wavelength of the blue laser light and the blue laser light from the laser light source LD2 by the phosphor 160, and the emission wavelength of each laser light from the laser light sources LD1, LD3, LD4, and LD5. is there. The blue laser light is represented by a bright line having a center wavelength of 445 nm, and the excitation light emitted from the phosphor 160 by the blue laser light has a spectral intensity distribution in which the emission intensity increases in a wavelength band of approximately 450 nm to 700 nm. The white light described above is formed by the profile of the excitation light and the blue laser light. If a semiconductor light-emitting element is used as an excitation light source as in this configuration example, high-intensity white light can be obtained with high luminous efficiency, the intensity of white light can be easily adjusted, and the color temperature and chromaticity of white light can be adjusted. Can be kept small.

ここで、本明細書でいう白色光とは、厳密に可視光の全ての波長成分を含むものに限らず、例えば、基準色であるR(赤),G(緑),B(青)等、特定の波長帯の光を含むものであればよく、例えば、緑色から赤色にかけての波長成分を含む光や、青色から緑色にかけての波長成分を含む光等も広義に含むものとする。   Here, the white light referred to in the present specification is not limited to the one that strictly includes all wavelength components of visible light, and examples thereof include R (red), G (green), and B (blue) that are reference colors. As long as it includes light in a specific wavelength band, for example, light including a wavelength component from green to red, light including a wavelength component from blue to green, and the like are broadly included.

上記の蛍光体160は、レーザ光の可干渉性により生じるスペックルに起因して、撮像の障害となるノイズの重畳や、動画像表示を行う際のちらつきの発生を防止できる。また、蛍光体160は、蛍光体を構成する蛍光物質と、充填剤となる固定・固化用樹脂との屈折率差を考慮して、蛍光物質そのものと充填剤に対する粒径を、赤外域の光に対して吸収が小さく、かつ散乱が大きい材料で構成することが好ましい。これにより、赤色や赤外域の光に対して光強度を落とすことなく散乱効果が高められ、光学的損失が小さくなる。   The phosphor 160 described above can prevent the occurrence of noise superposition, which is an obstacle to imaging, or flickering when performing moving image display, due to speckle caused by the coherence of laser light. In addition, the phosphor 160 considers the refractive index difference between the phosphor constituting the phosphor and the fixing / solidifying resin serving as a filler, and changes the particle size of the phosphor itself and the filler to light in the infrared region. In contrast, it is preferable to use a material that has low absorption and high scattering. This enhances the scattering effect without reducing the light intensity for red or infrared light, and reduces the optical loss.

次に、内視鏡診断装置100の動作を説明する。
まず、白色光観察モードのときの動作を説明する。
Next, the operation of the endoscope diagnosis apparatus 100 will be described.
First, the operation in the white light observation mode will be described.

観察モードや画像表示モード等の指示が、内視鏡装置102の切り替えスイッチ158や入力装置110からプロセッサ装置106の制御部152に入力される。そして、制御部152により、観察モードに従って、画像処理部154および光源装置104の光源制御部112が制御される。光源装置104では、光源制御部112により、観察モードに従って、レーザ光源LD1〜LD5が、それぞれ個別に調光制御される。   An instruction such as an observation mode or an image display mode is input to the control unit 152 of the processor device 106 from the changeover switch 158 of the endoscope device 102 or the input device 110. Then, the control unit 152 controls the image processing unit 154 and the light source control unit 112 of the light source device 104 according to the observation mode. In the light source device 104, the light source control unit 112 performs dimming control of the laser light sources LD1 to LD5 individually according to the observation mode.

白色光観察モードの場合、光源装置104では、レーザ光源LD2から白色光の励起光(青色レーザ光)が発せられ、コンバイナ118を経て、カプラ120により2系統の照明光(白色光の励起光)に分配される。   In the white light observation mode, the light source device 104 emits white light excitation light (blue laser light) from the laser light source LD2, passes through the combiner 118, and is coupled to two systems of illumination light (white light excitation light). Distributed to.

内視鏡装置102では、光源装置105から発せられた2系統の照明光が、それぞれの光ファイバ142A、142Dにより導光されて蛍光体160に照射され、蛍光体160から発せられる白色光が、照射口136A,136Bから被検体の被観察領域に照射される。これ以後の動作は、第1実施形態の場合と同じである。   In the endoscope apparatus 102, the two systems of illumination light emitted from the light source device 105 are guided by the respective optical fibers 142A and 142D to irradiate the phosphor 160, and the white light emitted from the phosphor 160 is The region to be observed of the subject is irradiated from the irradiation ports 136A and 136B. The subsequent operation is the same as that in the first embodiment.

続いて、蛍光観察モードのときの動作を説明する。   Next, the operation in the fluorescence observation mode will be described.

蛍光観察モードの場合、観察開始前に、蛍光薬剤としてICGが被検体に静脈注射される。   In the fluorescence observation mode, ICG is intravenously injected into the subject as a fluorescent agent before the observation is started.

光源装置104では、半導体レーザLD5から蛍光観察用の励起光が発せられ、コンバイナ118を経て、カプラ120により2系統の照明光(蛍光観察用の励起光)に分配される。   In the light source device 104, excitation light for fluorescence observation is emitted from the semiconductor laser LD5, and is distributed to two systems of illumination light (excitation light for fluorescence observation) by the coupler 120 via the combiner 118.

内視鏡装置102では、光源装置104から発せられた2系統の励起光が、それぞれの光ファイバ142B、142Cにより導光され、照射口136A,136Bから被検体の被観察領域に照射される。これ以後の動作は、第1実施形態の場合と同じである。   In the endoscope apparatus 102, two systems of excitation light emitted from the light source device 104 are guided by the respective optical fibers 142B and 142C, and are irradiated onto the observation region of the subject from the irradiation ports 136A and 136B. The subsequent operation is the same as that in the first embodiment.

続いて、狭帯域光観察モードのときの動作を説明する。   Next, the operation in the narrow band light observation mode will be described.

狭帯域光観察モードの場合、光源装置104では、半導体レーザLD1から紫色レーザ光が発せられ、光分配器114およびコンバイナ118を経て、カプラ120により2系統の照明光(狭帯域光)に分配される。   In the narrow-band light observation mode, the light source device 104 emits violet laser light from the semiconductor laser LD1, and is distributed to two systems of illumination light (narrow-band light) by the coupler 120 via the light distributor 114 and the combiner 118. The

内視鏡装置102では、光源装置104から発せられた2系統の狭帯域光が、それぞれの光ファイバ142B、142Cにより導光され、照射口136A,136Bから被検体の被観察領域に照射される。そして、被観察領域からの反射光(狭帯域光)が対物レンズユニット144Aにより集光され、励起光カットフィルタ146Aにより蛍光観察用の励起光を含む所定帯域の波長の光がカットされた後、撮像素子138Aにより光電変換されて狭帯域光画像の撮像信号(アナログ信号)が出力される。   In the endoscope apparatus 102, two narrow-band light beams emitted from the light source device 104 are guided by the optical fibers 142B and 142C, and are irradiated onto the observation region of the subject from the irradiation ports 136A and 136B. . Then, the reflected light (narrow band light) from the observation region is collected by the objective lens unit 144A, and the light of a predetermined band including the excitation light for fluorescence observation is cut by the excitation light cut filter 146A. It is photoelectrically converted by the image sensor 138A, and an imaging signal (analog signal) of a narrowband light image is output.

狭帯域光画像の撮像信号は、A/D変換器150Aにより画像信号(デジタル信号)に変換され、観察モードに従って、狭帯域光画像処理部154Eにより狭帯域光画像に適した所定の画像処理が施され、狭帯域光画像信号が出力される。   The imaging signal of the narrowband light image is converted into an image signal (digital signal) by the A / D converter 150A, and predetermined image processing suitable for the narrowband light image is performed by the narrowband light image processing unit 154E according to the observation mode. The narrow-band optical image signal is output.

画像表示モードに従って、狭帯域光画像信号が表示装置108に出力され、狭帯域光画像が表示装置108上に表示される。   According to the image display mode, a narrowband light image signal is output to the display device 108 and a narrowband light image is displayed on the display device 108.

観察が終了すると、内視鏡挿入部122が被検体の体腔内から取り出され、各装置の電源がオフとされる。   When the observation is completed, the endoscope insertion portion 122 is taken out from the body cavity of the subject, and the power of each device is turned off.

続いて、偏光光観察モードのときの動作を説明する。   Next, the operation in the polarized light observation mode will be described.

偏光光観察モードの場合、光源装置104では、半導体レーザLD1から紫色レーザ光が発せられ、光分配器114を経て、偏光変調器116によって偏光状態の異なる4種類の偏光光に順次変調され、さらに、コンバイナ118を経て、カプラ120により2系統の照明光(偏光光)に分配される。   In the polarized light observation mode, the light source device 104 emits a violet laser beam from the semiconductor laser LD1, passes through the light distributor 114, and is sequentially modulated by the polarization modulator 116 into four types of polarized light having different polarization states. Through the combiner 118, the coupler 120 distributes the illumination light (polarized light) into two systems.

内視鏡装置102では、光源装置104から発せられた2系統の偏光光が、それぞれの光ファイバ142B、142Cにより導光され、照射口136A,136Bから被検体の被観察領域に照射される。これ以後の動作は、第1実施形態の場合と同じである。   In the endoscope apparatus 102, two systems of polarized light emitted from the light source device 104 are guided by the optical fibers 142B and 142C, and are irradiated onto the observation region of the subject from the irradiation ports 136A and 136B. The subsequent operation is the same as that in the first embodiment.

続いて、合成画像について説明する。   Subsequently, the composite image will be described.

内視鏡診断装置100では、観察モードに応じて、白色光画像、蛍光画像、狭帯域光画像および偏光特性画像を撮像し、画像表示モードに応じて、2以上の画像の合成画像(重ね合わせ表示、並列表示、演算処理表示)を表示させることができる。画像合成部154Eは、白色光画像、蛍光画像、狭帯域光画像および偏光特性画像のうちの2以上の画像が撮像された後、画像表示モードに従って、白色光画像、蛍光画像、狭帯域光画像および偏光特性画像のうちの2以上の画像を重ね合わせたり、並べて配置したり、演算処理した合成画像を生成する。   The endoscope diagnosis apparatus 100 captures a white light image, a fluorescence image, a narrowband light image, and a polarization characteristic image according to the observation mode, and combines two or more images (superposition) according to the image display mode. Display, parallel display, arithmetic processing display). The image composition unit 154E captures two or more of the white light image, the fluorescence image, the narrow band light image, and the polarization characteristic image, and then, according to the image display mode, the white light image, the fluorescence image, and the narrow band light image. In addition, two or more of the polarization characteristic images are overlapped, arranged side by side, or a composite image that has undergone arithmetic processing is generated.

第2実施形態の内視鏡診断装置100においても、第1実施形態の内視鏡診断装置101の場合と同様に、合成画像によって、蛍光画像と偏光特性画像を組み合わせて表示することにより、例えば、血管、リンパ管、膠原線維、神経線維等を同時に観察することができるため、医師による診断精度を向上させることができる。また、狭帯域光画像によっても、血管等を強調表示することができるため、狭帯域光画像と偏光特性画像を組み合わせて表示することにより、同様の効果を得ることができる。つまり、偏光特性画像と、蛍光画像および狭帯域画像の少なくとも一方を含む特殊光画像とを組み合わせることによって、同様に診断精度を向上させることができる。   In the endoscopic diagnosis apparatus 100 of the second embodiment, as in the case of the endoscopic diagnosis apparatus 101 of the first embodiment, by combining and displaying a fluorescence image and a polarization characteristic image by a composite image, for example, Since blood vessels, lymphatic vessels, collagen fibers, nerve fibers, etc. can be observed simultaneously, the diagnostic accuracy by the doctor can be improved. In addition, since blood vessels and the like can be highlighted with a narrow band light image, the same effect can be obtained by displaying the narrow band light image and the polarization characteristic image in combination. That is, the diagnostic accuracy can be similarly improved by combining the polarization characteristic image and the special light image including at least one of the fluorescence image and the narrowband image.

次に、上記の投光ユニット162A〜162Dにより、光分配器から出力されるレーザ光(LD1)、偏光変調器から出力される偏光光、および、レーザ光源LD2〜LD5からの各レーザ光を適宜組み合わせて出射させ、種々の照明光を生成する各照明パターンについて説明する。   Next, laser light (LD1) output from the light distributor, polarized light output from the polarization modulator, and each laser light from the laser light sources LD2 to LD5 are appropriately output by the light projecting units 162A to 162D. Each illumination pattern that emits in combination and generates various illumination lights will be described.

図22に各照射パターンの一例を示した。図示例のように、対物レンズユニット144Aの両脇側のA,B,C,Dは、それぞれ投光ユニット162A、162B,162C,162Dを表している。   FIG. 22 shows an example of each irradiation pattern. As in the illustrated example, A, B, C, and D on both sides of the objective lens unit 144A represent the light projecting units 162A, 162B, 162C, and 162D, respectively.

<第1の照射パターン>
投光ユニット162A,162Dに対してはLD2からの中心波長445nmのレーザ光を導入して、それぞれから白色光を照射させる。また、投光ユニット162B,162Cに対しては光分配器からの中心波長405nmのレーザ光(LD1)を導入して、それぞれから紫色の狭帯域光を照射させる。照射タイミングは、白色光による照明、狭帯域光による照明を個別に行う他、白色光と狭帯域光による照明を同時に行ってもよい。
<First irradiation pattern>
Laser light having a central wavelength of 445 nm from LD2 is introduced into the light projecting units 162A and 162D, and white light is irradiated from each. In addition, laser light (LD1) having a central wavelength of 405 nm from the light distributor is introduced into the light projecting units 162B and 162C, and purple narrow band light is irradiated from each. As for the irradiation timing, illumination with white light and illumination with narrow band light may be performed separately, or illumination with white light and narrow band light may be performed simultaneously.

この照明パターンによれば、投光ユニット162A,162Dから白色光を照射することで、観察部位に隆起箇所が存在していても、最小限の照明むらで通常観察が行える。また、投光ユニット162B,162Cから紫色の狭帯域光を照射することで、粘膜組織表層の毛細血管を強調して観察することができる。更に、各投光ユニット162A〜162Dから同時に光照射することで、通常観察画像内に毛細血管が強調された観察画像が得られる。この場合、LD1とLD2の出射光量比を任意に調整することで、表層血管の深さ方向の分布を観察することもできる。   According to this illumination pattern, by irradiating white light from the light projecting units 162A and 162D, normal observation can be performed with minimal illumination unevenness even when a raised portion exists in the observation site. Moreover, by irradiating purple narrow-band light from the light projecting units 162B and 162C, it is possible to emphasize and observe the capillaries on the surface layer of the mucosal tissue. Furthermore, by simultaneously irradiating light from each of the light projecting units 162A to 162D, an observation image in which capillaries are emphasized in the normal observation image is obtained. In this case, the distribution in the depth direction of the superficial blood vessel can be observed by arbitrarily adjusting the ratio of the emitted light quantity of LD1 and LD2.

また、投光ユニット162B,162Cからの紫色の狭帯域光は、光分配器からのレーザ光(LD1)が光ファイバ142B,142Cを通してそのまま出射されるもので、蛍光体を透過することがない。このため、蛍光体の発光成分が観察画像にノイズとして現れることがなく、また、蛍光体の光吸収や光拡散により、出射光強度を低下させることがない。更に、複数の投光ユニット162B,162Cから同じ狭帯域光を出射するため、狭帯域光の光強度を向上できる。   Further, the violet narrow-band light from the light projecting units 162B and 162C is that the laser light (LD1) from the light distributor is emitted as it is through the optical fibers 142B and 142C, and does not pass through the phosphor. For this reason, the light emitting component of the phosphor does not appear as noise in the observation image, and the emitted light intensity does not decrease due to light absorption or light diffusion of the phosphor. Furthermore, since the same narrow band light is emitted from the plurality of light projecting units 162B and 162C, the light intensity of the narrow band light can be improved.

<第2の照射パターン>
投光ユニット162A,162Dに対しては、LD2からの中心波長445nmのレーザ光を導入して、それぞれから白色光を照射させる。また、投光ユニット162Cに対しては光分配器からの中心波長405nmのレーザ光(LD1)を導入して、紫色の狭帯域光を照射させる。そして、投光ユニット162Bに対しては、LD3からの中心波長530nmのレーザ光を導入する。照射タイミングは、白色光による照明、各狭帯域光による照明を個別に行う他、各狭帯域光同士、或いは白色光と狭帯域光による照明を同時に行ってもよい。
<Second irradiation pattern>
For the light projecting units 162A and 162D, laser light having a central wavelength of 445 nm from the LD 2 is introduced, and white light is irradiated from each. In addition, a laser beam (LD1) having a center wavelength of 405 nm from the light distributor is introduced into the light projecting unit 162C to irradiate purple narrowband light. Then, a laser beam having a center wavelength of 530 nm from the LD 3 is introduced into the light projecting unit 162B. As for the irradiation timing, illumination with white light and illumination with each narrow band light may be performed separately, or each narrow band light or illumination with white light and narrow band light may be performed simultaneously.

この照明パターンによれば、投光ユニット162A,162Dから白色光が照射され、また、投光ユニット162Cから紫色の狭帯域光が照射され、投光ユニット162Bから緑色の狭帯域光が照射される。これにより、通常観察に加えて、紫色の狭帯域光による粘膜組織表層の毛細血管の観察と、緑色狭帯域光による組織深部の太い血管の観察が選択的に行える。また、この場合、LD1とLD3の出射光量比を任意に調整することで、粘膜組織表層から深層までの血管の分布を観察することもできる。なお、粘膜組織表層の毛細血管観察では波長390〜445nmの光を、深部の太い血管観察では波長530〜550nmの光を照射することが好ましい。   According to this illumination pattern, white light is emitted from the light projecting units 162A and 162D, purple narrow band light is emitted from the light projecting unit 162C, and green narrow band light is emitted from the light projecting unit 162B. . As a result, in addition to normal observation, it is possible to selectively observe capillary blood vessels in the mucosal tissue surface layer using purple narrow-band light and observation of thick blood vessels deep in the tissue using green narrow-band light. In this case, the distribution of blood vessels from the mucosal tissue surface layer to the deep layer can also be observed by arbitrarily adjusting the ratio of the emitted light quantity of LD1 and LD3. It is preferable to irradiate light with a wavelength of 390 to 445 nm for capillary blood vessel observation on the surface layer of the mucosal tissue, and 530 to 550 nm for deep blood vessel observation.

<第3の照射パターン>
投光ユニット162A,162Dに対しては、LD2からの中心波長445nmのレーザ光を導入して、それぞれから白色光を照射させる。また、投光ユニット162Bに対しては光分配器からの中心波長405nmのレーザ光(LD1)、又はLD3からの中心波長530nmのレーザ光を導入して、紫色又は緑色の狭帯域光を照射させる。また、投光ユニット162Cも投光ユニット162Bと同様に、LD1とLD3からのレーザ光を選択的に導入する。
<Third irradiation pattern>
For the light projecting units 162A and 162D, laser light having a central wavelength of 445 nm from the LD 2 is introduced, and white light is irradiated from each. Further, a laser beam (LD1) having a center wavelength of 405 nm from the light distributor or a laser beam having a center wavelength of 530 nm from the LD3 is introduced into the light projecting unit 162B, and irradiated with purple or green narrow band light. . Also, the light projecting unit 162C selectively introduces the laser beams from the LD1 and LD3 in the same manner as the light projecting unit 162B.

この照明パターンによれば、投光ユニット162B、162Cからの出射光をLD1かLD3のいずれかに任意で選定でき、観察シーンに応じて適宜切り替えることができる。このため、観察シーンに応じた必要な情報を自在に抽出することができ、観察目的に適した観察画像が得られる。また、LD1とLD3からのレーザ光を同時に出射する場合は、LD1とLD3からのレーザ光を同一の投光ユニット162B,162Cから出射させることができ、観察画像を演算処理する際に、双方の照明条件を高い精度で一致させることができる。その結果、照明光の違いによる観察画像の変化を正確に抽出することが可能になる。   According to this illumination pattern, the light emitted from the light projecting units 162B and 162C can be arbitrarily selected as either LD1 or LD3, and can be appropriately switched according to the observation scene. Therefore, necessary information according to the observation scene can be freely extracted, and an observation image suitable for the observation purpose can be obtained. Further, when the laser beams from LD1 and LD3 are emitted at the same time, the laser beams from LD1 and LD3 can be emitted from the same light projecting units 162B and 162C. Lighting conditions can be matched with high accuracy. As a result, it is possible to accurately extract changes in the observation image due to differences in illumination light.

<第4の照射パターン>
投光ユニット162A,162Dに対しては、LD2からの中心波長445nmのレーザ光を導入する他、場合により、LD3からの中心波長530nmのレーザ光、LD5からの中心波長785nmのレーザ光を選択的に導入する。また、投光ユニット162B,162Cに対しては、光分配器からの中心波長405nmのレーザ光(LD1)、LD3からの中心波長530nmのレーザ光、LD5からの中心波長785nmのレーザ光の少なくともいずれかを選択的に導入する。
<Fourth irradiation pattern>
For the light projecting units 162A and 162D, in addition to introducing laser light having a central wavelength of 445 nm from LD2, laser light having a central wavelength of 530nm from LD3 and laser light having a central wavelength of 785nm from LD5 are selectively used. To introduce. Further, for the light projecting units 162B and 162C, at least one of laser light (LD1) having a central wavelength of 405 nm from the optical distributor, laser light having a central wavelength of 530 nm from LD3, and laser light having a central wavelength of 785 nm from LD5 is used. Selectively introduce.

この照明パターンによれば、白色光に加えて、各種の狭帯域光を各投光ユニット162A〜162Dから自在に出射させることができる。このため、投光ユニットを、例えば気管支周辺の血管の位置情報を得るための内視鏡ナビゲーションシステムに適用する場合に、複数の投光ユニットからの光を合わせて高強度の光照射が可能となり、高精度に処置を実施できる。具体的には、この血管ナビゲーションでは、血管内に注入したインドシアニングリーン(ICG)に向けてLD5からの中心波長785nmのレーザ光を照射する。すると、血液とICGが反応した部分では、ピーク波長が830nmのブロードな分光特性の蛍光が発生するので、この蛍光を目印としてナビゲーションを行っている。   According to this illumination pattern, in addition to white light, various narrow-band lights can be freely emitted from each of the light projecting units 162A to 162D. For this reason, when applying the light projecting unit to an endoscope navigation system for obtaining position information of blood vessels around the bronchi, for example, it becomes possible to irradiate the light from a plurality of light projecting units with high intensity light. The treatment can be performed with high accuracy. Specifically, in this blood vessel navigation, laser light having a central wavelength of 785 nm from the LD 5 is irradiated toward indocyanine green (ICG) injected into the blood vessel. Then, in the portion where blood and ICG react, fluorescence having a broad spectral characteristic with a peak wavelength of 830 nm is generated, and navigation is performed using this fluorescence as a mark.

なお、LD3,LD5のレーザ光については、蛍光体160(図20(a)参照)が500nm前後の波長帯域では吸収率が低い特性を有しており、蛍光体160に照射してもその励起発光は僅かであるため、観察画像に白色光の混色の影響が生じることはない。   The laser light of LD3 and LD5 has a characteristic that the phosphor 160 (see FIG. 20A) has a low absorptance in the wavelength band around 500 nm. Since the light emission is slight, the observation image is not affected by the color mixture of white light.

<第5の照射パターン>
投光ユニット162A,162Dに対しては、LD2からの中心波長445nmのレーザ光を導入して、それぞれから白色光を照射させる。また、投光ユニット162B,162Cに対しては、光分配器からの中心波長405nmのレーザ光(LD1)、又はLD4からの中心波長665nmのレーザ光の少なくともいずれかを選択的に導入する。
<Fifth irradiation pattern>
For the light projecting units 162A and 162D, laser light having a central wavelength of 445 nm from the LD 2 is introduced, and white light is irradiated from each. Further, at least one of laser light (LD1) having a central wavelength of 405 nm from the optical distributor and laser light having a central wavelength of 665 nm from the LD4 is selectively introduced into the light projecting units 162B and 162C.

この照明パターンによれば、白色光に加えて、光分配器からのPDD用光線(LD1)、LD4からのPDT用光線を出射させることができる。つまり、白色光による通常観察によって病巣部付近に内視鏡を移動させた後、PDD用光線を照射して、病巣部の位置を特定する。そして、特定した病巣部に向けてPDT用光線を照射して、病巣部を治療する。なお、PDT用光線は、内視鏡の鉗子孔からPDT用光線出射用プローブを挿入して、内視鏡先端部からプローブを突出させて、病巣部に照射する方式であってもよい。   According to this illumination pattern, in addition to the white light, the PDD light beam (LD1) from the light distributor and the PDT light beam from the LD4 can be emitted. That is, after moving the endoscope to the vicinity of the lesion by normal observation with white light, the position of the lesion is identified by irradiating the PDD light beam. And the light spot for PDT is irradiated toward the specified lesion part, and a lesion part is treated. The PDT beam may be applied to a lesion by inserting a probe for emitting PDT beam from the forceps hole of the endoscope and projecting the probe from the distal end of the endoscope.

<第6の照射パターン>
投光ユニット162A,162Dに対してはLD2からの中心波長445nmのレーザ光を導入して、それぞれから白色光を照射させる。また、投光ユニット162B,162Cに対しては偏光変調器からの中心波長405nmの偏光光を導入して、それぞれから偏光状態の異なる4種類の偏光光を順次照射させる。照射タイミングは、白色光による照明、偏光光による照明を個別に行う。
<Sixth irradiation pattern>
Laser light having a central wavelength of 445 nm from LD2 is introduced into the light projecting units 162A and 162D, and white light is irradiated from each. Further, polarized light having a central wavelength of 405 nm from the polarization modulator is introduced into the light projecting units 162B and 162C, and four types of polarized light having different polarization states are sequentially irradiated from the respective light projecting units 162B and 162C. For the irradiation timing, illumination with white light and illumination with polarized light are individually performed.

この照明パターンによれば、投光ユニット162A,162Dから白色光を照射することで、観察部位に隆起箇所が存在していても、最小限の照明むらで通常観察が行える。また、投光ユニット162C,162Dから偏光状態の異なる4種類の偏光光を順次照射し、偏光状態の異なる偏光光を照射する毎に、偏光光が照射された被検体の被観察領域からの反射光を、パターニング素子で4種類の異なる偏光状態の偏光光とし、これを撮像素子で撮像して合計で16種類の偏光状態の異なる偏光光の光強度画像を撮像することで、偏光特性画像を観察することができる。   According to this illumination pattern, by irradiating white light from the light projecting units 162A and 162D, normal observation can be performed with minimal illumination unevenness even when a raised portion exists in the observation site. In addition, each time four types of polarized light having different polarization states are sequentially emitted from the light projecting units 162C and 162D, and the polarized light having different polarization states is irradiated, the reflected light is reflected from the observation region of the subject. The light is converted into polarized light of four different polarization states by the patterning element, and this is imaged by the imaging element, and a total of 16 light intensity images of polarized light having different polarization states are captured. Can be observed.

また、投光ユニット162B,162Cから照射される偏光光は、光分配器から出力される偏光光が光ファイバを介してそのまま出射されるもので、蛍光体を透過することがない。このため、蛍光体の発光成分が観察画像にノイズとして現れることがなく、また、蛍光体の光吸収や光拡散により、出射光強度を低下させることがない。更に、複数の投光ユニット162B,162Cから同じ偏光状態の偏光光を出射するため、偏光光の光強度を向上できる。   Further, the polarized light emitted from the light projecting units 162B and 162C is that the polarized light output from the light distributor is emitted as it is through the optical fiber and does not pass through the phosphor. For this reason, the light emitting component of the phosphor does not appear as noise in the observation image, and the emitted light intensity does not decrease due to light absorption or light diffusion of the phosphor. Furthermore, since the polarized light having the same polarization state is emitted from the plurality of light projecting units 162B and 162C, the light intensity of the polarized light can be improved.

なお、出射光の切り替えは、図17に示す内視鏡装置102の切り替えスイッチ158の操作、入力装置110からの操作、或いは光源装置104によって、任意のタイミング、又はプログラムされた規定のタイミングで行うことができる。   The outgoing light is switched at an arbitrary timing or a programmed specified timing by the operation of the selector switch 158 of the endoscope apparatus 102 shown in FIG. 17, the operation from the input device 110, or the light source device 104. be able to.

以上説明したように、複数の投光ユニットを組み合わせて、白色光、狭帯域光を照射する構成することで、白色光による通常観察と狭帯域光による特殊光観察を、共に良好な照明環境の下で行うことができる。また、狭帯域光を白色光生成用の蛍光体を通過させることがないので、狭帯域光を不要な光成分を伴うことなく、高強度で照射することができる。   As described above, by combining a plurality of light projecting units and irradiating white light and narrow band light, both normal observation with white light and special light observation with narrow band light can be performed in a good illumination environment. Can be done below. Further, since the narrowband light is not passed through the phosphor for generating white light, the narrowband light can be irradiated with high intensity without accompanying unnecessary light components.

本構成の内視鏡装置100は、上記の実施形態に限定されるものではなく、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。
なお、上記の投光ユニット162A〜162Dは、内視鏡装置に適用することに限らず、硬性鏡、鉗子、スコープ内視鏡等の他の種類の医療機器に対しても適用できる。
The endoscope apparatus 100 having this configuration is not limited to the above-described embodiment, but can be changed and applied by those skilled in the art based on the description and well-known techniques. Yes, included in the scope of protection.
Note that the above-described light projecting units 162A to 162D are not limited to being applied to an endoscope apparatus, but can also be applied to other types of medical devices such as rigid endoscopes, forceps, and scope endoscopes.

本発明は、基本的に以上のようなものである。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
The present invention is basically as described above.
Although the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention.

10 偏光画像計測表示システム
12,12a,12b,12c,12d,12e 偏光撮像系
14 偏光変換処理部
16 表示変換処理部
18 表示部
20 通常カラー撮像系
22 画像合成部
24,24a,24b,24c 偏光照射部
26,26a,26b,26c,26d 撮像部
28 ミューラー画像変換部
30 偏光変数分離処理部
32 偏光素子特性補正処理部
34 光源
36a,36b 偏光板
38a,38b 回転位相差板
40a,40b,46a,46b,54 偏光フィルタ部
42 カメラ
44a,44b,45a,45b 位相変調素子
48 光ファイバ
50 光プローブ
52 パターニング偏光/波長板
53 偏光子及び位相子パターニング素子
56 CCD
82 分離部
84 分離後画像形成部
86 生体観察モデル設定部
88 分離後画像形成パラメータ設定部
100,101 内視鏡診断装置
102,103 内視鏡装置
104,105 光源装置
106,107 プロセッサ装置
108 表示装置
110 入力装置
111 白色光光源
112 光源制御部
113 回転制御部
114 光分配器
115 狭帯域フィルタ
116 偏光変調器
117 偏光フィルタ
118 コンバイナ
119 レンズ
120 カプラ
122 内視鏡挿入部
124 操作部
126A,126B コネクタ部
128 軟性部
130 湾曲部
132 先端部
134 アングルノブ
136A,136B 照射口
138A,138B 撮像素子
140A,140B 観察窓
142A〜142D 光ファイバ
144A、140B 対物レンズユニット
146A 励起光カットフィルタ
146B パターニング素子
148A,148B スコープケーブル
150A,150B A/D変換器
152 制御部
154 画像処理部
154A 白色光画像処理部
154B 蛍光画像処理部
154C 狭帯域光画像処理部
154D 偏光画像処理部
154E 画像合成部
156 記憶部
158 切り替えスイッチ
160 蛍光体
162A〜162D 投光ユニット
164 スリーブ部材
166 保護ガラス(照明窓)
168 フェルール
170 フレキシブルスリーブ
LD1〜LD5 レーザ光源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Polarization image measurement display system 12, 12a, 12b, 12c, 12d, 12e Polarization imaging system 14 Polarization conversion process part 16 Display conversion process part 18 Display part 20 Normal color imaging system 22 Image composition part 24, 24a, 24b, 24c Polarization Irradiation unit 26, 26a, 26b, 26c, 26d Imaging unit 28 Mueller image conversion unit 30 Polarization variable separation processing unit 32 Polarization element characteristic correction processing unit 34 Light source 36a, 36b Polarizing plate 38a, 38b Rotating phase difference plate 40a, 40b, 46a , 46b, 54 Polarization filter section 42 Camera 44a, 44b, 45a, 45b Phase modulation element 48 Optical fiber 50 Optical probe 52 Patterning polarization / wave plate 53 Polarizer and phaser patterning element 56 CCD
82 Separating unit 84 Image forming unit after separation 86 Living body observation model setting unit 88 Image forming parameter setting unit after separation 100, 101 Endoscopic diagnosis device 102, 103 Endoscopic device 104, 105 Light source device 106, 107 Processor unit 108 Display Device 110 Input device 111 White light source 112 Light source control unit 113 Rotation control unit 114 Optical distributor 115 Narrow band filter 116 Polarization modulator 117 Polarization filter 118 Combiner 119 Lens 120 Coupler 122 Endoscope insertion unit 124 Operation unit 126A, 126B Connector Part 128 Soft part 130 Bending part 132 Tip part 134 Angle knob 136A, 136B Irradiation port 138A, 138B Imaging element 140A, 140B Observation window 142A-142D Optical fiber 144A, 140B Objective lens unit 146A Excitation light cut filter 146B Patterning element 148A, 148B Scope cable 150A, 150B A / D converter 152 Control unit 154 Image processing unit 154A White light image processing unit 154B Fluorescence image processing unit 154C Narrow band light image processing unit 154D Polarized image processing Unit 154E Image composition unit 156 Storage unit 158 Changeover switch 160 Phosphor 162A to 162D Projection unit 164 Sleeve member 166 Protective glass (illumination window)
168 Ferrule 170 Flexible sleeve LD1-LD5 Laser light source

Claims (10)

複数種類の照明光を発する光源装置と、
前記光源装置から発せられた照明光を導光して被検体に照射し、その反射光を撮像して画像信号を出力する内視鏡装置と、
前記内視鏡装置で得られた画像信号を画像処理して前記照明光に対応する画像を出力するプロセッサ装置と、
前記プロセッサ装置で得られた画像を表示する表示装置とを備え、
前記プロセッサ装置は、前記照明光として、偏光状態の異なる複数の偏光光を被検体に順次照射し、その反射光を順次撮像して得られた複数の画像信号に画像処理を施して、所定の偏光特性による偏光特性画像を生成する偏光画像処理部と、
前記照明光として、蛍光観察用の励起光を被検体に照射し、その反射光を撮像して得られた画像信号に画像処理を施して蛍光画像を生成する蛍光画像処理部、および、前記照明光として、狭帯域光を被検体に照射し、その反射光を撮像して得られた画像信号に画像処理を施して狭帯域光画像を生成する狭帯域光画像処理部の少なくとも一方と、
前記偏光画像処理部で得られた偏光特性画像と前記蛍光画像処理部で得られた蛍光画像および前記狭帯域光画像処理部で得られた狭帯域光画像の少なくとも一方とを組み合わせて合成画像を生成する画像合成部とを備え、
前記表示装置は、前記画像合成部で得られた合成画像を表示するものであることを特徴とする内視鏡診断装置。
A light source device that emits multiple types of illumination light;
An endoscope apparatus that guides illumination light emitted from the light source device and irradiates the subject, images the reflected light, and outputs an image signal;
A processor device that performs image processing on an image signal obtained by the endoscope device and outputs an image corresponding to the illumination light;
A display device for displaying an image obtained by the processor device,
The processor device sequentially irradiates a subject with a plurality of polarized lights having different polarization states as the illumination light, performs image processing on a plurality of image signals obtained by sequentially imaging the reflected light, and performs predetermined processing. A polarization image processing unit that generates a polarization characteristic image according to polarization characteristics;
As the illumination light, a fluorescence image processing unit that irradiates a subject with excitation light for fluorescence observation, performs image processing on an image signal obtained by imaging the reflected light, and generates a fluorescence image; and the illumination As light, at least one of a narrowband light image processing unit that irradiates a subject with narrowband light and performs image processing on an image signal obtained by imaging the reflected light to generate a narrowband light image;
A composite image is formed by combining the polarization characteristic image obtained by the polarization image processing unit, the fluorescence image obtained by the fluorescence image processing unit, and at least one of the narrow band light image obtained by the narrow band light image processing unit. An image composition unit to generate,
The endoscope diagnosis apparatus, wherein the display device displays a composite image obtained by the image composition unit.
前記画像合成部は、前記偏光特性画像と前記蛍光画像および前記狭帯域光画像の少なくとも一方とを並べて前記合成画像を生成するものである請求項1に記載の内視鏡診断装置。   The endoscope diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the image composition unit generates the composite image by arranging the polarization characteristic image and at least one of the fluorescence image and the narrowband light image. 前記画像合成部は、前記偏光特性画像と前記蛍光画像および前記狭帯域光画像の少なくとも一方とを重ね合わせて前記合成画像を生成するものである請求項1に記載の内視鏡診断装置。   The endoscope diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the image composition unit generates the composite image by superimposing the polarization characteristic image and at least one of the fluorescence image and the narrowband light image. 前記画像合成部は、前記偏光特性画像と前記蛍光画像および前記狭帯域光画像の少なくとも一方とを演算処理して前記合成画像を生成するものである請求項1に記載の内視鏡診断装置。   The endoscope diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the image synthesis unit generates the synthesized image by performing arithmetic processing on the polarization characteristic image and at least one of the fluorescence image and the narrowband light image. 前記プロセッサ装置は、さらに、前記照明光として、白色光を被検体に照射し、その反射光を撮像して得られた画像信号に画像処理を施して白色光画像を生成する白色光画像処理部を備え、
前記画像合成部は、前記偏光特性画像と前記蛍光画像および前記狭帯域光画像の少なくとも一方と、さらに、前記白色光画像処理部で得られた白色光画像とを組み合わせて合成画像を生成するものである請求項1に記載の内視鏡診断装置。
The processor device further irradiates a subject with white light as the illumination light and performs image processing on an image signal obtained by imaging the reflected light to generate a white light image processing unit. With
The image composition unit generates a composite image by combining the polarization characteristic image, at least one of the fluorescence image and the narrowband light image, and a white light image obtained by the white light image processing unit. The endoscope diagnosis apparatus according to claim 1.
前記画像合成部は、前記偏光特性画像と前記蛍光画像および前記狭帯域光画像の少なくとも一方とを並べ、さらに、前記白色光画像を並べて前記合成画像を生成するものである請求項5に記載の内視鏡診断装置。   The said image synthetic | combination part arrange | positions the said polarization characteristic image, at least one of the said fluorescence image and the said narrow-band light image, and also arrange | positions the said white light image, and produces | generates the said synthesized image. Endoscopic diagnostic device. 前記画像合成部は、前記偏光特性画像と前記蛍光画像および前記狭帯域光画像の少なくとも一方とを重ね合わせ、さらに、前記白色光画像を並べて前記合成画像を生成するものである請求項5に記載の内視鏡診断装置。   The said image composition part superimposes the said polarization characteristic image, at least one of the said fluorescence image and the said narrow-band light image, Furthermore, it arrange | positions the said white light image and produces | generates the said synthesized image. Endoscope diagnostic device. 前記画像合成部は、前記偏光特性画像と前記蛍光画像および前記狭帯域光画像の少なくとも一方とを演算処理し、さらに、前記白色光画像を並べて前記合成画像を生成するものである請求項5に記載の内視鏡診断装置。   The image synthesizing unit is configured to perform arithmetic processing on the polarization characteristic image and at least one of the fluorescence image and the narrowband light image, and further generate the synthesized image by arranging the white light images. The endoscope diagnosis apparatus described. 前記偏光画像処理部は、前記画像信号として、前記偏光状態の異なる複数の偏光光の、被検体からの反射光による複数の光強度画像情報に偏光変換処理を行って、所定の偏光特性の偏光特性画像情報に変換する偏光変換処理部と、
前記偏光特性画像に対応する、前記偏光変換処理部で得られた所定の偏光特性の偏光特性画像情報を可視化して表示するための表示用偏光特性画像情報に変換する表示変換処理部とを備える請求項1〜8のいずれかに記載の内視鏡診断装置。
The polarization image processing unit performs polarization conversion processing on a plurality of pieces of light intensity image information by reflected light from a subject of the plurality of polarization lights having different polarization states as the image signal, and polarization having predetermined polarization characteristics A polarization conversion processing unit for converting into characteristic image information;
A display conversion processing unit that converts the polarization characteristic image information of the predetermined polarization characteristic obtained by the polarization conversion processing unit corresponding to the polarization characteristic image into display polarization characteristic image information for visualization and display. The endoscope diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 8.
前記偏光変換処理部は、前記偏光特性画像情報として、偏光解消度、光の偏光度、位相差、位相差の方位、吸収の方位、旋光の偏光特性の偏光特性画像情報のいずれかを得るものである請求項9に記載の内視鏡診断装置。   The polarization conversion processing unit obtains, as the polarization characteristic image information, any one of polarization characteristic image information of depolarization degree, light polarization degree, phase difference, phase difference azimuth, absorption azimuth, and optical rotation polarization characteristic. The endoscope diagnosis apparatus according to claim 9.
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