JP5100457B2 - 内視鏡観察システム - Google Patents
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Description
一般に、内視鏡においては、例えば、生体内部の外観、形状等を観察する場合、非偏光の光を観察光として用い、生体内部に挿入した内視鏡先端部の内部に設けられた照明光学系を介して、観察対象部位に照射する。観察対象部位からの光を内視鏡先端部の内部に設けられた撮像光学系で受光し、撮像素子で撮像する。そして、撮像した画像を画像表示装置等に表示する。
HGD、早期癌等は、生体組織の表面付近から発生する。しかるに、PCT公報 WO 00/42912に記載のように、組織表面のみの散乱光を抜き出し解析することで、組織の性状を判断し、異常な組織を発見することができ、この表面部分のみの散乱光を取り出すために偏光を用いることが有用であることが知られている。
また、組織内部で散乱した光は、偏光がくずれる。早期癌などの異常組織は細胞核が大きく、散乱の度合いが正常組織とは異なる。このため、組織の内部に入り込んだ偏光の散乱度合い(偏光のくずれ具合)を測定することで、組織内部の異常性を推定することもできる。
この偏光ビームスプリッタ60に入射する光は、偏光子55で偏光された偏光方向と平行な偏光方向の光成分が、偏光ビームスプリッタ60を透過し、レンズ61a等を経てマルチチャンネルの分光器62に導光される。
このように、平行な偏光成分を持つ散乱光には、生体組織57の表面からの光と、生体組織57の深部からの光の両方の成分を含む。また、垂直な偏光成分を持つ散乱光には、生体組織57の深部からの光の成分を含む。
特許文献1に記載の内視鏡観察システムの概略構成を図20に示す。特許文献1に記載の内視鏡観察システムは、光源部71と、照明光学系72aと撮像光学系72bを備えた内視鏡72と、画像処理装置73と、画像表示装置74を有している。光源部71は、通常光を用いた観察画像を得るための通常観察用照明光と、偏光を用いた観察画像を得るための複数の波長帯域の偏光観察用照明光を出射させることができるように構成されている。また、照明光学系72aは、光源部71からの光を偏光させる偏光子72a1を備えている。撮像光学系72bは、偏光分離素子としての偏光ビームスプリッタ72b1を備えるとともに、偏光分離素子で分離された光路上に、夫々、撮像素子72b21,72b22を備えている。画像処理装置73は、撮像素子72b21,72b22で撮像された画像データに所定の画像処理を施す。画像表示装置74は、画像処理装置73で処理された画像を表示する。
そして、光源部1から出射させる光を切り替えることにより、通常光を用いた観察と偏光を用いた観察画像が得られるようになっている。なお、通常観察時には、偏光分離素子72b1で分離された2つの偏光画像を画像処理装置73を介して合成するようになっている。
しかるに、特許文献1に記載の内視鏡観察システムでは、偏光分離素子72b1で分離された2つの偏光の観察像を異なる2つの撮像素子72b21と72b22で夫々撮像し、撮像した2つの偏光画像を、画像処理装置73を介して合成するようにしており、得られる観察画像の明るさを保っている。しかし、これでは、撮像素子が複数個必要となるとともに画像処理装置における夫々の撮像素子ごとに画像を合成するための構成が煩雑化して、コスト増となってしまう。
しかし、それでは、光路から偏光分離素子を退避させるためのスペースが必要となる分、撮像光学系の径が大型化し、内視鏡の径全体が大きくなってしまう。その結果、内視鏡を体内に挿入することに伴う患者の肉体的苦痛が大きくなる上、観察者にとっても体内の細い管の内部に内視鏡を挿入させ難くなってしまう。
このため、内視鏡観察装置におけるファイバを用いた照明光学系で偏光を用いる場合には、ファイバの出力側(内視鏡の先端)に偏光子を配置せざるを得ない。
しかし、偏光子を光路から挿脱可能にすると、偏光子を退避させるためのスペースが必要となる分、照明光学系の径が大型化し、内視鏡の径全体が大きくなってしまう。その結果、内視鏡を体内に挿入することに伴う患者の肉体的苦痛が大きくなる上、観察者にとっても体内の細い管の内部に内視鏡を挿入させ難くなってしまう。
図1は本発明の内視鏡観察システムの基本構成を示す概略説明図、図2は本発明の第一実施形態にかかる内視鏡観察システムにおける要部の構成の一例を示す説明図、図3は従来の内視鏡観察システムにおける、図2の要部と対応する部位の構成を示す説明図である。図4は第一実施形態の内視鏡観察システムの撮像光学系内に用いる偏光素子の反射特性を示すグラフである。図5は第一実施形態の内視鏡観察システムにおける要部の基本構成の一変形例を示す説明図である。
光源部1は、偏光による観察像を観察するときと非偏光による観察像を観察するときとで、少なくとも一部の波長帯域が異なる照明光を発生させるように構成されている。
照明光学系21は、ライトガイド21aと、照射側偏光分離素子(図1において省略)を有している。
照射側偏光分離素子は、光源部1からの照明光を観察対象に照射する照射側光路(即ち、照明光学系21の光路内)に設けられ、光源部1からの照明光に対する偏光分離を行うように構成されている。
受光側偏光分離素子221は、観察対象からの光のうち、特定の波長帯域において、所定の偏光成分の偏光のみを透過し、所定の偏光成分以外の偏光成分の偏光を反射することによって偏光分離を行うとともに、特定の波長帯域以外の波長帯域のすべての光を透過又は反射するように構成されている。
撮像素子222は、受光側偏光分離素子221を透過又は反射(図2の例では、反射)した光を受光する位置に配置されている。
受光側偏光分離素子221は、例えば、ダイクロイックコートを成膜したプリズム型の偏光ビームスプリッタで構成されている。
ダイクロイックコートは、ある境界波長λ1よりも短い波長帯域(λ<λ1)では、S偏光とP偏光、さらには非偏光が、いずれも、同様に反射又は透過(後述する図4では反射の例を示している)する特性を有する。また、境界波長λ1よりも長く境界波長λ2よりも短い波長帯域(λ1<λ<λ2)では、一方の偏光成分の光(ここでは、便宜上S偏光とする)は反射、他方の偏光成分の光(ここでは、便宜上P偏光とする)は透過する特性を有する。これにより、境界波長λ1よりも短い波長帯域では非偏光観察が可能となり、境界波長λ1よりも長く境界波長λ2よりも短い波長帯域では、S偏光での偏光観察が可能となっている。
ある一方向の偏光像を観察する場合、撮像光学系においては、偏光像を得るために、偏光分離手段を設ける必要がある。
しかし、偏光分離手段を光路に挿入したままで、同一の撮像素子を介して非偏光の観察像を得ようとすると、一方の偏光が遮断されることによって、明るさが2分の1となってしまう。
このため、同一の撮像素子を介して明るさを維持しながら非偏光の観察像を得るためには、図3に示す撮像光学系22’のように、波長依存性のない偏光分離素子221’を光路に挿脱可能に構成し、非偏光の観察を行う場合には、偏光分離素子221’をメカ的に光路から退避させる構成が考えられる。しかし、それでは、上述したように、撮像光学系22の径が太くなり内視鏡2の径が太くなってしまう。
また、図3のような偏光分離素子221’を光路に対して挿脱するように移動させて偏光観察における撮像と非偏光観察における撮像とを切り替える構成では、偏光画像と非偏光画像を同時に取得することが難しい。
これにより、特許文献1に記載の観察システムのような受光側偏光分離素子を入れたままの構成においては、非偏光による観察時にカットされてしまうことになる特定の波長帯域以外の波長帯域の偏光を、第一実施形態の内視鏡システムでは、受光側偏光分離素子221を光路に入れたままでも非偏光による観察に用いることができ、通常光の明るさを維持できる。このため、撮像光学系22の径が太くならずに済み、内視鏡2の径を細くすることができる。
なお、ダイクロイックコートを成膜したプリズム型のビームスプリッタの斜入射特性も考慮し、偏光観察波長帯域を決める境界波長λ1と境界波長λ2との間は、30nm以上離れているのが望ましい。また、境界波長λ1と境界波長λ2との間を30nmとした場合は、偏光観察用の光源として、LDなど単波長かつ偏光を持った光源を用いるのが好ましい。
このようにすることによって、撮像光学系22に偏光分離素子221のメカ的な切り替え構造を備えることなく、可視波長帯域の非偏光観察いわゆる通常光(白色)観察と、偏光観察(赤外波長帯域)を同軸上で同時観察することができる。
また、このような波長設定であれば、非偏光観察時にカットされる偏光は近赤外波長帯域の光であるので、可視波長帯域での観察画像の明るさに殆ど影響を与えない。
なお、通常光に偏光観察波長が多少重なるように境界波長λ1を設定しても(即ち、境界波長λ1を、例えば、可視波長帯域である650nm付近に設定しても)非偏光観察の明るさに影響を与えない程度であれば構わない。
図5の例では、境界波長λ1’よりも長く境界波長λ2’よりも短い波長帯域においてP偏光の偏光観察、境界波長λ2’よりも長い波長帯域において非偏光観察が可能となる。
例えば、境界波長λ2’を350〜400nmの間に設定すれば、可視波長帯域での非偏光観察と、紫外〜青の波長帯域での偏光観察を同時且つ同軸上で行うことができる。
このようにすれは、偏光観察以外の観察モードにおける照射光の明るさが、偏光子を用いない照明光学系による照明光と略同様になり、偏光観察モード以外の観察モードでは、偏光による影響を受けなくなる。このため、偏光部材のメカ的な切り替え構造を採用せずに済ませて照明光学系の径の大型化を防止でき、しかも通常光等の非偏光による観察での観察光量を極力減らさずに、非偏光観察モードと偏光観察モードにおける照明光の照射を同一の照明光学系で行うことができる。
一般的に、円偏光等、直線偏光成分以外の偏光を分離するようにしようとすると偏光板の他にも位相板等多くの素子が必要となる。
P偏光、S偏光といった互いに直交する2つの直線偏光成分の偏光を分離するようにすれば、偏光素子の構成を簡略化できる。
また、直線偏光は、繊維質などの方向性を持った微細構造の観察に適している。
プリズム型の偏光分離素子は、一般的な光学ガラスに、蒸着やイオンスパッタによるダイクロイックコート薄膜からなり、ダイクロイックコート薄膜をプリズムで挟んで構成する。このようにすると、偏光分離させ易くなる。即ち、短波長に弱く、圧力で特性が変化し易いワイヤーグリッド偏光子や、複屈折性により結晶性能に影響を与える結晶系の偏光子に比べて、機械的特性、光学特性が安定する。また、プリズム型に構成すると、装置への組み込みや組み込み後の調整が容易になる。
このようにすれば、撮像光学系側で、照明光と同じ偏光成分をカットし、照明光の偏光成分に対して垂直な偏光成分を撮像することができ、生体で散乱した光の情報を得ることが可能となる。
この点について、詳しく説明する。例えば、照明光側の偏光成分をS偏光とする。生体の表層で反射した光は、偏光状態が保たれている。一方、生体の深層まて入って散乱した光は、偏光状態がくずれ、その結果、S偏光とともに、S偏光に対し偏光方向が直交するP偏光の偏光成分を持っている。そこで、照射側偏光分離素子と受光側偏光分離素子を、夫々、偏光分離波長帯域において透過する偏光成分(S偏光)の偏光方向が互いに直交するように配置する。すると、照明光と同じ偏光成分であるS偏光が撮像光学系側でカットされ、P偏光のみが透過して撮像される。このときP偏光は、生体の深層で散乱した光の一部であり、生体の深層で散乱した光にはS偏光も含まれている。しかし、散乱した光は、P偏光もS偏光も光の強度が略等しくなっていると考えることができる。このため、撮像素子で撮像したP偏光の強度を2倍することによって散乱光の強度が得られる。
このようにすれば、非偏光観察に用いる可視光の波長帯域(400〜650nm)に大きな影響を与えることなく、赤〜赤外の偏光観察が可能となる。
なお、580〜650nmに上述した境界波長λ1を設定した場合、赤色の明るさが減少するが、カラーバランスや色補正フィルタの調整により観察に問題のない色調にして観察をすることができる。
また、580nm以上の波長は生体による光吸収の影響が少ないため、偏光の散乱情報のみを考慮することができる。
図6は本発明の第二実施形態にかかる内視鏡観察システムの照明光学系内に用いる偏光素子及び撮像光学系内に用いる偏光素子の夫々の反射特性を示すグラフである。図7は差分画像を得るための原理説明図である。なお、第二実施形態にかかる内視鏡観察システムの基本構成及び、撮像光学系における光学部材の基本構成は図1及び図2に示した第一実施形態の内視鏡観察システムと略同じである。
第二実施形態の内視鏡観察システムは、第一実施形態の構成に加えて、光源部1において、偏光観察モードでの照明光として、2つの異なる波長帯域の光を出射するように構成されている(図示省略)。また、画像処理装置(プロセッサ)3は、2つの異なる波長帯域のうちの一方の波長帯域における光の像を撮像素子で撮像することによって得られる画像情報と、他方の波長帯域における光の像を同じ撮像素子で撮像することによって得られる画像情報とを演算し、1つの画像に合成することができるように構成されている。なお、画像処理装置3は、画像表示装置4に接続されており、処理された画像は画像表示装置4に表示される。
ある偏光方向の偏光成分を持つ光を鏡に照射した場合、反射されて戻ってくる光の偏光方向は照射した光と同じ方向である。
一方、ある偏光方向の偏光成分を持つ光を散乱体に照射した場合、散乱体内で多重散乱が起こることで偏光状態がくずれ、戻ってくる光の偏光方向は照射した光と同じとは限らない。
第二実施形態にかかる内視鏡観察システムは、この原理を用いて、第一実施形態の構成に加えて、粘膜等における散乱状態を、粘膜から戻ってきた光の偏光状態の変化を捉えることによって画像で観察することができるようにしたものである。
しかるに、同一の波長帯域で偏光画像と非偏光画像の差分を取るには、撮像光学系22内に図3で示したように、波長依存性のない偏光分離素子221’を光路に挿脱可能に構成し、同一の撮像素子を介して非偏光の観察を行う場合には、偏光分離素子221’をメカ的に光路から退避させる構成が考えられる。しかし、それでは、上述したように、撮像光学系22の径が太くなり内視鏡2の径が太くなってしまう。
また、偏光分離素子221’をメカ的に光路に対して挿脱するための切り替え時間が比較的長くかかり、その間に被写体がずれると正確な差分がとれない。
しかし、一般的に、物質は波長によって吸収・反射特性が異なる。このため、この手法で偏光の差分を算出することは難しいと考えられる。
例として、IRIの波長帯域をそのまま用いた場合を示すこととする。
図1に示す構成において、光源部1は、図示省略した光源から出射した光は、ターレット等に配置されたフィルタからなる回転フィルタを介し、半値が750〜840nmの波長帯域の照明光Aと、910〜990nmの波長帯域の照明光Bとに、時分割で連続的に切り替わるように構成されている(ここでは、便宜上、詳細な図示を省略する)。そして、照明光Aと照明光Bは、夫々、ライトガイド21aを通り、照射側偏光分離素子(図示省略)に時分割で連続的に切り替わって順次入射する。そして、照射側偏光分離素子(図示省略)は、特定の偏光成分を持つ光(ここでは、P偏光とする)を透過して、観察対象に照射する。
なお、照明光Aによる画像と照明光Bによる画像は、夫々異なる色を割り当ててその色の混色具合で偏光差分を表すと良い。
あるいは、画像処理装置(プロセッサ)3の内部で照明光B−照明光Aの対応画素間演算を行い、それを1つの色チャンネルとして、同時に撮像した700nm以下の可視光の画像と重ねても良い。
このようにして差分画像を得ることによって、例えば表層のみの反射光を求めることができる。
例えば、一定方向の偏光成分I(ここでは、P偏光、水平偏光とする)のみを持った照明光を生体に照射した場合、生体の表層で反射した光は、偏光状態が保たれており、偏光成分Iと同じ偏光成分IIを持っている。
一方、深層まで入った光は散乱されて戻って来るときに偏光状態がくずれる。その結果、その光は、偏光成分Iと同じ偏光成分IIIと、偏光成分Iに対し偏光方向が直交する偏光成分IV(ここでは、S偏光、垂直偏光)とを持っている。
また、第二実施形態の内視鏡観察システムによれば、画像処理装置3が、これらの非偏光画像として得られた画像と偏光画像として得られた画像を用いて次のような演算をすることができるようになっている。
(非偏光画像)−(他方の波長帯域の照明光による偏光画像)×2
=(偏光成分II+偏光成分III+偏光成分IV)−偏光成分IV×2
=偏光成分II
となり、表層での反射光による画像のみを算出することができる。
従って、第二実施形態の内視鏡観察システムによれば、生体の表層のみからの画像が得られる。
また、これらの画像を演算することにより偏光差分画像を得ることができ、生体の表層の情報を得ることができる。
このように両方の波長帯域の像を演算・合成する画像処理装置を備えて画像化すれば、生体での散乱の情報をより分かりやすく提供することができる。
また、第二実施形態の内視鏡観察システムにおいて、通常光など、偏光観察モード以外の観察モードによる照明光の照射によって得られる画像に、上記の演算結果を重ね合わせて1つの画像を合成するようにしてもよい。
580nm以上は、生体の光吸収が少ないため、演算結果に吸収の影響がでない。このため、生体での散乱の情報を提供することができる。
その他の効果は、第一実施形態の内視鏡観察システムとほぼ同じである。
また、上記各実施形態においては、撮像素子を一つのみ設けた構成について説明したが、偏光分離素子である偏光ビームスプリッタで分離された両側の光路に撮像素子を設けても分離された両方の画像を取得できるようにしても良い。このようにしても、偏光部材のメカ的な切り替え構造を採用せずに撮像光学系の径の大型化を防止でき、しかも非偏光による観察での観察光量を極力減らさずに、通常光などの非偏光による観察と偏光観察とを同一の撮像素子で行うことが可能な効果は保持できる。
実施例1
図10は本発明の実施例1にかかる内視鏡観察システムの全体構成を示す概略図、図11は図10の内視鏡観察システムの光源部に設けられた回転フィルタの一構成例を示す説明図である。図12は実施例1の内視鏡観察システムに用いられる光の波長帯域及び光学素子の特性を示すグラフであり、(a)は光源部に備わる偏光観察モード用の2つのフィルタの透過特性(偏光観察モードにおける照明光として用いられる2つの波長帯域)、及び照明光学系に設けられている偏光分離素子の透過特性(S偏光、P偏光及び非偏光の透過波長帯域)、(b)は偏光観察モードにおける照明光として用いられる2つの波長帯域、及び撮像光学系に設けられている偏光分離素子の透過特性(S偏光、P偏光及び非偏光の透過波長帯域)、(c)は光源部に備わる非偏光観察モード用のフィルタの透過特性(ここでは、非偏光観察モードにおける照明光として用いられるR(赤)、G(緑)、B(青)の波長帯域)、及び照明光学系に設けられている偏光分離素子の透過特性(S偏光、P偏光及び非偏光の波長帯域)を示すグラフである。図13は図10に示した内視鏡観察装置における照明光学系の一変形例を示す部分説明図である。
回転フィルタ12は、図11に示すように、ターレットの内周側と外周側とに非偏光観察用フィルタと、偏光観察用フィルタとを配置してなる。即ち、内周側には、非偏光観察用フィルタとして、図12(c)に示すように、R(赤)、G(緑)、B(青)の各波長帯域の光を透過させる特性を有するR,G,Bフィルタ12a,12b,12cが、周方向に3分割するように配置されている。また、外周側には、偏光観察用フィルタとして、図12(a)に示すように、700nmよりも長く870nmよりも短い所定波長帯域A1の光のみを透過させる特性を有するフィルタ12dと、870nmよりも長く1000nmよりも短い所定波長帯域B1の光のみを透過させる特性を有するフィルタ12eが、周方向に分割して設けられている。なお、後述するライトガイド212がBの光を吸収しやすい特性を有している。このため、Rフィルタ12a,Gフィルタ12bには、ライトガイド212からの出射するR,G,Bの光の割合が等しくなるように出力光量を調整するための色補正フィルタが夫々付加されている。
また、回転フィルタ12は、図示省略した移動ステージを介して、光軸に対して垂直方向に移動することができ、照明光路上に、内周側のフィルタ、外周側のフィルタをセットすることができるようになっている。そして、非偏光観察モードでは、照明光路上に内周側のフィルタ(非偏光観察用フィルタ)が配置され、偏光観察モードでは、照明光路上に外周側のフィルタ(偏光観察用フィルタ)が配置されるように、図示省略した移動ステージが後述するプロセッサ3に備えられた制御部31を介して制御されている。
また、回転フィルタ12は、モータ12fを介して回転駆動されるようになっている。
照明光学系21は、ライトガイド212と、レンズ213と、照射側偏光分離素子211と、照明レンズ214を有している。
ライトガイド212は、光源部1からの照明光を伝送(導光)する導光部材であり、ファイバで構成されている。
照射側偏光分離素子211は、ダイクロイックコートを成膜したプリズム型の偏光ビームスプリッタで構成されている。そして、図12(a)に示すように、光源部1からの照明光のうち、700nmよりも短い、R,G,Bの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、P偏光、S偏光、非偏光のすべてを透過させ、700nmよりも長く1000nmよりも短い、上述の所定波長帯域A1及び所定波長帯域B1を含む所定波長帯域の光については、S偏光のみを透過させる特性を有している。なお、非偏光観察モードにおいて照明光の偏光の影響を殆ど受けずに済む観察に用いるのであれば、照射側偏光分離素子211は、図13に示すように、プリズム型ではなく平板状の偏光子211’で構成してもよい。
受光側偏光分離素子221は、ダイクロイックコートを成膜したプリズム型の偏光ビームスプリッタで構成されている。そして、図12(b)に示すように、870nmよりも短い、上述の所定波長帯域A1及びR,G,Bの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、P偏光、S偏光、非偏光のすべてを透過させ、870nmよりも長く1000nmよりも短い、上述の所定波長帯域B1を含む所定波長帯域の光については、S偏光のみを透過させる特性を有している。
このため、受光側偏光分離素子221に入射する、870nmよりも長く1000nmよりも短い、上述の所定波長帯域B1を含む所定波長帯域の光は、照射側偏光分離素子211において透過したS偏光成分に対して垂直なP偏光のみが透過するようになっている(図12(b)においてカッコで示す(P)は、受光側偏光分離素子221が配置の関係から実際にはP偏光を透過させることを示している)。
制御部31は、図示省略したモードスイッチの切り替えによる非偏光観察モードと偏光観察モードの指定に応じて、図示省略した移動ステージによる回転フィルタ12の光路上へのセットの駆動制御を行う。また、制御部31は、回転フィルタ12を回転させるモータ12fの回転駆動を制御する。さらに、制御部31は、撮像素子222、ビデオ信号回路32(さらには、画像演算装置33)に対する所定の駆動制御を行う。
画像演算装置33は、ビデオ信号回路32を介してデジタル信号に変換された画像データに対して設定されたモードに応じて所定の演算処理を行う。例えば、非偏光観察モードの場合には、R,G,Bの夫々の画像成分を加算して出力する。また、偏光観察モードの場合には、所定の波長帯域で撮像された偏光画像成分同士の差分をとって差分成分を出力する。なお、画像演算装置33による所定の演算処理は、これらに限定されるものではなく、所定の設定手段を介して所望の演算処理を行うように設定することができるようにしてもよい。
モニター4は、プロセッサ3を経て画像処理された画像データを表示する。
偏光観察モードが指定された場合には、制御部31を介して図示省略した移動ステージが、偏光観察用フィルタ(回転フィルタ12における外周側のフィルタ12d,12e)が照明光路上に位置するように回転フィルタ12を移動させる。次いで、モータ12fを介して回転フィルタ12が回転する。光源11からの光は、700nmよりも長く870nmよりも短い所定波長帯域A1の光と、870nmよりも長く1000nmよりも短い所定波長帯域B1の光が、回転フィルタ12の偏光観察用フィルタ12d,12eを順次透過し、集光レンズ13を経てライドガイド212に順次入射する。
このとき、照射側偏光分離素子211は、700nmよりも長く1000nmよりも短い、上述の所定波長帯域A1及び所定波長帯域B1を含む所定波長帯域の光については、S偏光のみを透過させる特性を有している。このため、所定波長帯域A1の光及び所定波長帯域B1の光は、いずれも、S偏光成分のみが照射側偏光分離素子211を透過する。
照射側偏光分離素子211を透過したS偏光成分の光は、照明レンズ214を介して、観察対象5を照射する。
そして、入射した光のうち、700nmよりも長く870nmよりも短い、所定波長帯域A1の光については、S偏光成分IIと、S偏光成分IIIと、P偏光成分IVのいずれもが透過する。一方、870nmよりも長く1000nmよりも短い、所定波長帯域B1の光については、上述のように受光側偏光分離素子221が透過するS偏光成分の偏光方向を90度回転させて配置されているため、P偏光成分IVのみが透過し、S偏光成分IIと、S偏光成分IIIは透過しない。これにより、所定波長帯域B1の光におけるP偏光成分とS偏光成分とが分離される。
撮像素子222で撮像された光情報は、ビデオ信号回路32を介してデジタル信号(画像データ)に変換される。変換された画像データは、画像演算回路33により、例えば、次のような画像処理が施される。
上述したように、散乱光のP偏光成分IVとS偏光成分IIIとは略同じ光強度であると考えることができる。したがって、所定波長帯域B1の光について得られたP偏光成分IV×2より、生体の深層での散乱光の強度が得られる。
また、700nmよりも長く870nmよりも短い、所定波長帯域A1の光について得られたS偏光成分IIとS偏光成分IIIとP偏光成分IVからなる非偏光の画像データから、870nmよりも長く1000nmよりも短い、所定波長帯域B1の光について得られたP偏光成分IV×2の差分をとることにより、S偏光成分IIが求まる。
よって、生体の表層でのS偏光の反射光による画像のみが算出でき、モニター4を介して表層のみの画像を観察することができる。
このとき、照射側偏光分離素子211は、700nmよりも短い、R,G,Bの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、P偏光、S偏光、非偏光のすべてを透過させる特性を有している。このため、R,G,Bの光は、いずれも、光量をカットされることなく非偏光状態で照射側偏光分離素子211を透過する。
照射側偏光分離素子211を透過したR,G,Bの光は、照明レンズ214を介して、観察対象5を照射する。
このとき、受光側偏光分離素子221は、870nmよりも短い、R,G,Bの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、P偏光、S偏光、非偏光のすべてを透過させる特性を有している。このため、R,G,Bの光は、いずれも、光量をカットされることなく非偏光状態で受光側偏光分離素子221を透過する。
撮像素子222で撮像された光情報は、ビデオ信号回路32を介してデジタル信号(画像データ)に変換される。また、変換された画像データは、画像演算回路33により、例えば、R,G,Bの夫々の画像成分を加算して出力する等の画像処理が施される。
これにより、偏光分離素子221を光路から退避させなくても、光量を減らすことなく非偏光観察画像が得られる。
また、実施例1の内視鏡観察システムによれば、偏光観察モードでの照明光が、2つの異なる波長帯域の光からなるようにしたので、2つの異なる波長帯域の照明光を偏光させて観察対象に照射し、撮像光学系側で一方の波長帯域の照射光については観察対象を反射したそのままの光(偏光状態が保持された光、及び偏光状態がくずれた光)を撮像し、他方の波長帯域の照射光については観察対象を反射した光のうち偏光状態が保持された光と偏光状態が崩れた光とを分離して偏光状態がくずれた光を撮像し、この両方の波長帯域の照明光により得られた画像を比較することで、生体の散乱及び表層の情報を得ることができる。
その他の作用効果は、第一実施形態及び第二実施形態の内視鏡観察システムとほぼ同じである。
図14は本発明の実施例2にかかる内視鏡観察システムに用いられる光の波長帯域及び光学素子の特性を示すグラフであり、(a)は光源部に備わる偏光観察モード用の2つのフィルタの透過特性(偏光観察モードにおける照明光として用いられる2つの波長帯域)、及び照明光学系に設けられている偏光分離素子の透過特性(S偏光、P偏光及び非偏光の透過波長帯域)、(b)は偏光観察モードにおける照明光として用いられる2つの波長帯域、及び撮像光学系に設けられている偏光分離素子の透過特性(S偏光、P偏光及び非偏光の透過波長帯域)、(c)は光源部に備わる非偏光観察モード用のフィルタの透過特性(ここでは、非偏光観察モードにおける照明光として用いられるR(赤)、G(緑)、B(青)の波長帯域)、及び照明光学系に設けられている偏光分離素子の透過特性(S偏光、P偏光及び非偏光の波長帯域)を示すグラフである。なお、実施例2の内視鏡観察システムの全体構成は、図10に示した実施例1の内視鏡観察システムと略同じである。ここでは、実施例1と異なる構成部分についてのみ説明する。また、必要に応じて、図10の構成を用いて説明する。
回転フィルタ12の外周側には、偏光観察用フィルタとして、図14(a)に示すように、580nmよりも長く700nmよりも短い所定波長帯域A2の光のみを透過させる特性を有するフィルタ12dと、700nmよりも長く850nmよりも短い所定波長帯域B2の光のみを透過させる特性を有するフィルタ12eが、周方向に分割して設けられている。
このため、受光側偏光分離素子221に入射する、700nmよりも長く850nmよりも短い、上述の所定波長帯域B2を含む所定波長帯域の光は、照射側偏光分離素子211において透過したS偏光成分に対して垂直なP偏光のみが透過するようになっている(図14(b)においてカッコで示す(P)は、受光側偏光分離素子221が配置の関係から実際にはP偏光を透過させることを示している)。
偏光観察モードが指定された場合には、制御部31を介して図示省略した移動ステージが、偏光観察用フィルタ(外周側のフィルタ)が照明光路上に位置するように回転フィルタ12を移動させる。次いで、モータ12fを介して回転フィルタ12が回転する。光源11からの光は、580nmよりも長く700nmよりも短い所定波長帯域A2の光と、700nmよりも長く850nmよりも短い所定波長帯域B2の光が、回転フィルタ12の偏光観察用フィルタを順次透過し、集光レンズ13を経てライドガイド212に順次入射する。
このとき、照射側偏光分離素子211は、580nmよりも長く850nmよりも短い、上述の所定波長帯域A2及び所定波長帯域B2を含む所定波長帯域の光については、S偏光のみを透過させる特性を有している。このため、所定波長帯域A2の光及び所定波長帯域B2の光は、いずれも、S偏光成分のみが照射側偏光分離素子211を透過する。
照射側偏光分離素子211を透過したS偏光成分の光は、照明レンズ214を介して、観察対象5を照射する。
そして、入射した光のうち、580nmよりも長く700nmよりも短い、所定波長帯域A2の光については、S偏光成分IIと、S偏光成分IIIと、P偏光成分IVのいずれもが透過する。一方、700nmよりも長く850nmよりも短い、所定波長帯域B2の光については、上述のように受光側偏光分離素子221が透過するS偏光成分の偏光方向を90度回転させて配置されているため、P偏光成分IVのみが透過し、S偏光成分IIと、S偏光成分IIIは透過しない。これにより、所定波長帯域B2の光におけるP偏光成分とS偏光成分とが分離される。
撮像素子222で撮像された光情報は、ビデオ信号回路32を介してデジタル信号(画像データ)に変換される。変換された画像データは、画像演算回路33により、例えば、次のような画像処理が施される。
上述したように、散乱光のP偏光成分IVとS偏光成分IIIとは略同じ光強度であると考えることができる。したがって、所定波長帯域B2の光について得られたP偏光成分IV×2より、生体の深層での散乱光の強度が得られる。
また、580nmよりも長く700nmよりも短い、所定波長帯域A2の光について得られたS偏光成分IIとS偏光成分IIIとP偏光成分IVからなる非偏光の画像データから、700nmよりも長く850nmよりも短い、所定波長帯域B2の光について得られたP偏光成分IV×2の差分をとることにより、S偏光成分IIが求まる。
よって、生体の表層でのS偏光の反射光による画像のみが算出でき、モニター4を介して表層のみの画像を観察することができる。
このとき、照射側偏光分離素子211は、580nmよりも短い、G,Bの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、P偏光、S偏光、非偏光のすべてを透過させ、580nmよりも長く850nmよりも短い、Rの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、S偏光のみを透過させる特性を有している。
このため、R,G,Bの光のうち、G,Bの光は、光量をカットされることなく非偏光状態で、Rの光のみが2分の1にカットされて偏光状態で照射側偏光分離素子211を透過する。
照射側偏光分離素子211を透過したG,Bの非偏光及びRのS偏光は、照明レンズ214を介して、観察対象5を照射する。
このとき、受光側偏光分離素子221は、700nmよりも短い、R,G,Bの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、P偏光、S偏光、非偏光のすべてを透過させる特性を有している。このため、G,Bの非偏光及びRのS偏光は、いずれも、光量をカットされることなく受光側偏光分離素子221を透過する。
撮像素子222で撮像された光情報は、ビデオ信号回路32を介してデジタル信号(画像データ)に変換される。また、変換された画像データは、画像演算回路33により、例えば、R,G,Bの夫々の画像成分を加算して出力する等の画像処理が施される。
これにより、偏光分離素子221を光路から退避させなくても、光量を大幅に減らすことなく非偏光観察画像が得られる。
その他の作用効果は、実施例1の内視鏡観察システムとほぼ同じである。
図15は本発明の実施例3にかかる内視鏡観察システムに用いられる光の波長帯域及び光学素子の特性を示すグラフであり、(a)は光源部に備わる偏光観察モード用の2つのフィルタの透過特性(偏光観察モードにおける照明光として用いられる2つの波長帯域)、及び照明光学系に設けられている偏光分離素子の透過特性(S偏光、P偏光及び非偏光の透過波長帯域)、(b)は偏光観察モードにおける照明光として用いられる2つの波長帯域、及び撮像光学系に設けられている偏光分離素子の透過特性(S偏光、P偏光及び非偏光の透過波長帯域)を示すグラフである。なお、実施例3の内視鏡観察システムの全体構成は、図10に示した実施例1の内視鏡観察システムと略同じである。ここでは、実施例1と異なる構成部分についてのみ説明する。また、必要に応じて、図10の構成を用いて説明する。
回転フィルタ12の外周側には、偏光観察用フィルタとして、図15(a)に示すように、350nmよりも長く400nmよりも短い所定波長帯域B3の光のみを透過させる特性を有するフィルタ12dと、400nmよりも長く420nmよりも短い所定波長帯域A3の光のみを透過させる特性を有するフィルタ12eが、周方向に分割して設けられている。
このため、受光側偏光分離素子221に入射する、350nmよりも長く400nmよりも短い、上述の所定波長帯域B3を含む所定波長帯域の光は、照射側偏光分離素子211において透過したS偏光成分に対して垂直なP偏光のみが透過するようになっている(図15(b)においてカッコで示す(P)は、受光側偏光分離素子221が配置の関係から実際にはP偏光を透過させることを示している)。
偏光観察モードが指定された場合には、制御部31を介して図示省略した移動ステージが、偏光観察用フィルタ(外周側のフィルタ)が照明光路上に位置するように回転フィルタ12を移動させる。次いで、モータ12fを介して回転フィルタ12が回転する。光源11からの光は、350nmよりも長く400nmよりも短い所定波長帯域B3の光と、400nmよりも長く420nmよりも短い所定波長帯域A3の光が、回転フィルタ12の偏光観察用フィルタを順次透過し、集光レンズ13を経てライドガイド212に順次入射する。
このとき、照射側偏光分離素子211は、350nmよりも長く420nmよりも短い、上述の所定波長帯域B3及び所定波長帯域A3を含む所定波長帯域の光については、S偏光のみを透過させる特性を有している。このため、所定波長帯域B3の光及び所定波長帯域A3の光は、いずれも、S偏光成分のみが照射側偏光分離素子211を透過する。
照射側偏光分離素子211を透過したS偏光成分の光は、照明レンズ214を介して、観察対象5を照射する。
そして、入射した光のうち、400nmよりも長く420nmよりも短い、所定波長帯域A3の光については、S偏光成分IIと、S偏光成分IIIと、P偏光成分IVのいずれもが透過する。一方、350nmよりも長く400nmよりも短い、所定波長帯域B3の光については、上述のように受光側偏光分離素子221が透過するS偏光成分の偏光方向を90度回転させて配置されているため、P偏光成分IVのみが透過し、S偏光成分IIと、S偏光成分IIIは透過しない。これにより、所定波長帯域B3の光におけるP偏光成分とS偏光成分とが分離される。
撮像素子222で撮像された光情報は、ビデオ信号回路32を介してデジタル信号(画像データ)に変換される。変換された画像データは、画像演算回路33により、例えば、次のような画像処理が施される。
上述したように、散乱光のP偏光成分IVとS偏光成分IIIとは略同じ光強度であると考えることができる。したがって、所定波長帯域B3の光について得られたP偏光成分IV×2より、生体の深層での散乱光の強度が得られる。
また、400nmよりも長く420nmよりも短い、所定波長帯域A3の光について得られたS偏光成分IIとS偏光成分IIIとP偏光成分IVからなる非偏光の画像データから、350nmよりも長く400nmよりも短い所定波長帯域B3の光について得られたP偏光成分IV×2の差分をとることにより、S偏光成分IIが求まる。
よって、生体の表層でのS偏光の反射光による画像のみが算出でき、モニター4を介して表層のみの画像を観察することができる。
このとき、照射側偏光分離素子211は、420nmよりも長い、R,G,Bの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、P偏光、S偏光、非偏光のすべてを透過させる特性を有している。
このため、R,G,Bの光のすべては、光量をカットされることなく非偏光状態で、照射側偏光分離素子211を透過する。
照射側偏光分離素子211を透過したR,G,Bの光は、照明レンズ214を介して、観察対象5を照射する。
このとき、受光側偏光分離素子221は、400nmよりも長い、R,G,Bの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、P偏光、S偏光、非偏光のすべてを透過させる特性を有している。このため、R,G,Bの光は、いずれも、光量をカットされることなく非偏光状態で受光側偏光分離素子221を透過する。
撮像素子222で撮像された光情報は、ビデオ信号回路32を介してデジタル信号(画像データ)に変換される。また、変換された画像データは、画像演算回路33により、例えば、R,G,Bの夫々の画像成分を加算して出力する等の画像処理が施される。
これにより、偏光分離素子221を光路から退避させなくても、光量を減らすことなく非偏光観察画像が得られる。
その他の作用効果は、実施例1の内視鏡観察システムとほぼ同じである。
図16は本発明の実施例4にかかる内視鏡観察システムに用いられる光の波長帯域及び光学素子の特性を示すグラフであり、(a)は光源部に備わる偏光観察モード用の3つのフィルタの透過特性(偏光観察モードにおける照明光として用いられる3つの波長帯域)、及び照明光学系に設けられている偏光分離素子の透過特性(S偏光、P偏光及び非偏光の透過波長帯域)、(b)は偏光観察モードにおける照明光として用いられる3つの波長帯域、及び撮像光学系に設けられている偏光分離素子の透過特性(S偏光、P偏光及び非偏光の透過波長帯域)を示すグラフである。なお、実施例4の内視鏡観察システムの全体構成は、図10に示した実施例1の内視鏡観察システムと略同じである。ここでは、実施例1と異なる構成部分についてのみ説明する。また、必要に応じて、図10の構成を用いて説明する。
受光側偏光分離素子221は、ダイクロイックコートを成膜したプリズム型の偏光ビームスプリッタで構成されている。そして、図16(a)に示すように、光源部1からの照明光のうち、580nmよりも短い、G,Bの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、P偏光、S偏光、非偏光のすべてを透過させ、580nmよりも長く700nmよりも短い、Rの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、S偏光のみを透過させる特性を有している。
このため、受光側偏光分離素子221に入射する、580nmよりも長く700nmよりも短い、上述のRの波長帯域を含む所定波長帯域の光は、照射側偏光分離素子211において透過したS偏光成分に対して垂直なP偏光のみが透過するようになっている(図16(b)においてカッコで示す(P)は、受光側偏光分離素子221が配置の関係から実際にはP偏光を透過させることを示している)。
その他の構成は、実施例1の内視鏡観察システムとほぼ同じである。
光源11からの光は、R,G,Bの光が、回転フィルタ12を順次透過し、集光レンズ13を経てライドガイド212に順次入射する。
ライトガイド212に順次入射したR,G,Bの光は、レンズ213を経て、照射側偏光分離素子211に入射する。
このとき、照射側偏光分離素子211は、580nmよりも短い、G,Bの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、P偏光、S偏光、非偏光のすべてを透過させ、580nmよりも長く700nmよりも短い、Rの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、S偏光のみを透過させる特性を有している。このため、R,G,Bの光のうち、G,Bの光は、光量をカットされることなく非偏光状態で、Rの光のみが2分の1にカットされてS偏光成分のみが照射側偏光分離素子211を透過する。
照射側偏光分離素子211を透過した非偏光状態のG,Bの光及びS偏光成分のRの光は、照明レンズ214を介して、観察対象5を照射する。
このとき、受光側偏光分離素子221は、580nmよりも短い、B,Gの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、P偏光、S偏光、非偏光のすべてを透過させる特性を有している。このため、B,Gの光は、いずれも、光量をカットされることなく非偏光状態で受光側偏光分離素子221を透過する。
また、580nmよりも長く700nmよりも短い、Rの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、S偏光成分のみを透過させる特性を有し、しかも上述のように受光側偏光分離素子221が透過する偏光(S偏光)の偏光方向を90回転させて配置されている。このため、580nmよりも長く700nmよりも短い、Rの光を含む所定波長帯域の光については、P偏光成分IVのみが透過し、S偏光成分IIと、S偏光成分IIIは透過しない。これにより、Rを含む所定波長帯域の光におけるP偏光成分とS偏光成分が分離される。
撮像素子222で撮像された光情報は、ビデオ信号回路32を介してデジタル信号(画像データ)に変換される。変換された画像データは、画像演算回路33により、例えば、次のような画像処理が施される。
上述したように、散乱光のP偏光成分IVとS偏光成分IIIとは略同じ光強度であると考えることができる。したがって、Rの波長帯域を含む所定波長帯域の光について得られたP偏光成分IV×2より、生体の深層での散乱光の強度が得られる。
また、580nmよりも短い、Gの波長帯域とBの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、画像演算回路33により、例えば、G,Bの夫々の画像成分を加算して出力する等の画像処理が施される。
その他の効果は実施例1の内視鏡観察システムとほぼ同じである。
図17は本発明の実施例5にかかる内視鏡観察システムの光源部の構成を示す概略図、図18は実施例5にかかる内視鏡観察システムに用いられる光の波長帯域及び光学素子の特性を示すグラフであり、(a)は光源部に備わる偏光観察モード用のフィルタの透過特性(偏光観察モードにおける照明光として用いられる波長帯域)、及び照明光学系に設けられている偏光分離素子の透過特性(S偏光、P偏光及び非偏光の波長帯域)、(b)は偏光観察モードにおける照明光として用いられる波長帯域、及び撮像光学系に設けられている偏光分離素子の透過特性(S偏光、P偏光の波長帯域)を示すグラフ、(c)は撮像素子上のモザイクフィルタの透過特性を示すグラフである。なお、実施例5の内視鏡観察システムの全体構成は、光源部1以外は、図10に示した実施例1の内視鏡観察システムと略同じである。ここでは、実施例1と異なる構成部分についてのみ説明する。また、必要に応じて、図10の構成を用いて説明する。
詳しくは、図17に示すように、光源部1において、回転フィルタの代わりに、赤外カットフィルタ12a’と可視光カットフィルタ12b’が、光路上に挿脱可能に備えられている。赤外カットフィルタ12a’は、700nmよりも長く1000nmよりも短い、赤外波長帯域の光を遮光し、700nmよりも短い可視波長帯域の光を透過させる特性を有している。可視光カットフィルタ12b’は、700nmよりも短い可視波長帯域の光を遮光し、700nmよりも長く1000nmよりも短い、赤外波長帯域の光を透過させる特性を有している。
撮像素子222上のモザイクフィルタは、R,G,Bの夫々のフィルタを有してなる。R,G,Bの夫々のフィルタは、図18(c)に示すような透過特性を有しており、Bのフィルタと、Rのフィルタは、可視波長帯域において透過波長帯域が分離するとともに、700〜1000nmの赤外領域においても、λxを境界波長として透過波長帯域が波長帯域A5と波長帯域B5とに略分離している。
そこで、実施例5の内視鏡観察システムでは、この700〜1000nmの赤外波長帯域において偏光観察を行うようにするとともに、偏光観察に際しては、モザイクフィルタの透過特性を利用して、Gのフィルタを介して得られた画像データを用いずに、Rのフィルタを介して得られた画像データとBのフィルタを介して得られた2つの波長帯域A5,B5に分かれた画像データのみを用いることで、生体の表層の反射光の画像情報が得られるようにしたものである。
このため、受光側偏光分離素子221に入射する、境界波長λxよりも長く1000nmよりも短い、上述の所定波長帯域B5を含む所定波長帯域の光は、照射側偏光分離素子211において透過したS偏光成分に対して垂直なP偏光のみが透過するようになっている(図18(b)においてカッコで示す(P)は、受光側偏光分離素子221が配置の関係から実際にはP偏光を透過させることを示している)。
偏光観察モードが指定された場合には、制御部31を介して図示省略した移動ステージが、偏光観察用フィルタ(可視光カットフィルタ12b’)を照明光路上に位置するように移動させる。光源11からの光は、可視光カットフィルタ12b’を介して可視波長帯域の光が遮光され、700nmよりも長く1000nmよりも短い赤外波長帯域の光が透過し、集光レンズ13を経てライドガイド212にライドガイド212に入射する。
このとき、照射側偏光分離素子211は、700nmよりも長く1000nmよりも短い、上述の所定波長帯域A5及び所定波長帯域B5を含む所定波長帯域の光については、S偏光のみを透過させる特性を有している。このため、700nmよりも長く1000nmよりも短い、所定波長帯域A5及び所定波長帯域B5を含む所定波長帯域の光は、S偏光成分のみが照射側偏光分離素子211を透過する。
照射側偏光分離素子211を透過したS偏光成分の光は、照明レンズ214を介して、観察対象5を照射する。
受光側偏光分離素子221は、上述の境界波長λxよりも短い、上述の所定波長帯域A5及びR,G,Bの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、P偏光、S偏光、非偏光のすべてを透過させる特性を有している。このため、入射した光のうち、700nmよりも長くλxよりも短い、所定波長帯域A5を含む所定波長帯域の光については、S偏光成分IIと、S偏光成分IIIと、P偏光成分IVのいずれもが透過する。
また、受光側偏光分離素子221は、境界波長λxよりも長く1000nmよりも短い、所定波長帯域B5を含む所定波長帯域の光については、S偏光成分のみを透過させる特性を有し、しかも、上述のように、透過するS偏光成分の偏光方向を90回転させて配置されている。このため、境界波長λxよりも長く1000nmよりも短い、所定波長帯域B5を含む、所定波長帯域の光については、P偏光成分IVのみが透過し、S偏光成分II及びS偏光成分IIIは透過しない。これにより、所定波長帯域B5の光におけるP偏光成分とS偏光成分とが分離される。
このとき、撮像素子222上に設けられたモザイクフィルタにおける、Bのフィルタと、Rのフィルタは、上述のように700〜1000nmの赤外波長帯域においてλxを境界として透過波長帯域が略分離している。
このため、受光側偏光分離素子221を透過した所定波長帯域A5の光、所定波長帯域B5の光は、モザイクフィルタ(におけるBのフィルタとRのフィルタ)を介して所定波長帯域A5におけるS偏光成分IIと、S偏光成分IIIと、P偏光成分IVのいずれも含んだ光と、所定波長帯域B5におけるP偏光成分IVのみを含んだ光とに分離される。
上述したように、散乱光のP偏光成分IVとS偏光成分IIIとは略同じ光強度であると考えることができる。したがって、境界波長λxよりも長く1000nmよりも短い、所定波長帯域B5の光について得られたP偏光成分IV×2より、生体の深層での散乱光の強度が得られる。
また、700nmよりも長くλxよりも短い、所定波長帯域A5の光について得られたS偏光成分IIとS偏光成分IIIとP偏光成分IVからなる非偏光の画像データから、境界波長λxよりも長く1000nmよりも短い、所定波長帯域B5の光について得られたP偏光成分IV×2の差分をとることにより、S偏光成分IIが求まる。
よって、生体の表層でのS偏光の反射光による画像のみが算出でき、モニター4を介して表層のみの画像を観察することができる。
このとき、照射側偏光分離素子211は、700nmよりも短い、R,G,Bの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、P偏光、S偏光、非偏光のすべてを透過させる特性を有している。
このため、700nmよりも短い、R,G,Bの波長帯域を含む可視波長帯域の光は、光量をカットされることなく非偏光状態で照射側偏光分離素子221を透過する。
照射側偏光分離素子221を透過したR,G,Bの光は、照明レンズ214を介して、観察対象5を照射する。
このとき、受光側偏光分離素子221は、λxよりも短い、R,G,Bの波長帯域を含む所定波長帯域の光については、P偏光、S偏光、非偏光のすべてを透過させる特性を有している。このため、R,G,Bの非偏光は、いずれも、光量をカットされることなく非偏光状態で受光側偏光分離素子221を透過する。
撮像素子222で撮像された光情報は、ビデオ信号回路32を介してデジタル信号(画像データ)に変換される。変換された画像データは、画像演算回路33により、例えば、モザイクフィルタを構成するR,G,Bの各フィルタを介して夫々得られた、R,G,Bの夫々の画像成分を加算して出力する等の画像処理が施される。
これにより、偏光分離素子221を光路から退避させなくても、光量を減らすことなく非偏光観察画像が得られる。
その他の効果は、実施例1の内視鏡観察システムとほぼ同じである。
11 光源
12 回転フィルタ
12a,12b,12c 非偏光観察用フィルタ
12d,12e 偏光観察用フィルタ
12f モータ
12a’ 赤外カットフィルタ
12b’ 可視光カットフィルタ
13 集光レンズ
2 内視鏡
20 挿入部
21 照明光学系
211 照射側偏光分離素子
21a,212 ライトガイド
213 レンズ
214 照明レンズ
22,22’ 撮像光学系
221,221’ 受光側偏光分離素子
222 撮像素子
223 対物レンズ
224 結像レンズ
3 画像処理装置(プロセッサ)
31 制御部
32 ビデオ信号回路
33 画像演算回路
4 画像表示装置(モニター)
5 観察対象
50 偏光観察を行う内視鏡装置
51 光源
52 ファイバ
53 レンズ
54 開口絞り
55 偏光子
56 ビームスプリッタ
57 生体組織
58 開口絞り
59 ミラー
60 偏光ビームスプリッタ
61a,61b レンズ
62 分光器
71 光源部
72 内視鏡
72a 照明光学系
72a1 偏光子
72b 撮像光学系
72b1 偏光ビームスプリッタ
72b21,72b22 撮像素子
73 画像処理装置
74 画像表示装置
Claims (9)
- 偏光による観察像と非偏光による観察像を観察可能に構成された内視鏡観察システムにおいて、
前記偏光による観察像を観察するときと前記非偏光による観察像を観察するときとで、少なくとも一部の波長帯域が異なる照明光を発生させる光源部と、
前記光源部からの照明光を観察対象に照射する照射側光路に設けられ、該光源部からの照明光に対する偏光分離を行う照射側偏光分離素子と、
観察対象からの光を受光する受光側光路に設けられ、該観察対象からの光に対し、特定の波長帯域においては、所定の偏光成分の偏光を透過し、該所定の偏光成分以外の偏光成分の偏光を反射することによって偏光分離を行うとともに、該特定の波長帯域以外の波長帯域においては、偏光・非偏光ともに同じ透過・反射特性を有する受光側偏光分離素子と、
前記受光側偏光分離素子を透過又は反射した光を受光する撮像素子、
を有することを特徴とする内視鏡観察システム。 - 前記照射側偏光分離素子は、前記光源部からの照明光に対し、特定の波長帯域においては、所定の偏光成分の偏光を透過し、該所定の偏光成分以外の偏光成分の偏光を反射することによって偏光分離を行うとともに、該特定の波長帯域以外の波長帯域においては、偏光・非偏光ともに同じ透過・反射特性を有することを特徴とする請求項1に記載の内視鏡観察システム。
- 前記照射側偏光分離素子と前記受光側偏光分離素子は、夫々、偏光分離波長帯域において、互いに直交する2つの直線偏光を分離することを特徴とする請求項1又は2に記載の内視鏡観察システム。
- 前記照射側偏光分離素子と前記受光側偏光分離素子は、夫々、プリズム型の偏光分離素子であることを特徴とする請求項3に記載の内視鏡観察システム。
- 前記照射側偏光分離素子と前記受光側偏光分離素子は、夫々、偏光分離波長帯域において透過する偏光成分の偏光方向が互いに直交するように、配置されていることを特徴とする請求項3に記載の内視鏡観察システム。
- 前記照射側偏光分離素子と前記受光側偏光分離素子は、夫々、透過波長帯域と偏光分離波長帯域との境界波長が580nm以上であることを特徴とする請求項2に記載の内視鏡観察システム。
- 前記偏光による観察像を観察するときの照明光が、2つの異なる波長帯域の光からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の内視鏡観察システム。
- 前記2つの異なる波長帯域のうちの一方の波長帯域における光の像を前記撮像素子で撮像することによって得られる画像情報と、他方の波長帯域における光の像を該撮像素子で撮像することによって得られる画像情報とを演算し、1つの画像に合成する画像処理装置を備えたことを特徴とする請求項7に記載の内視鏡観察システム。
- 前記偏光による観察像を観察するときの照明光の波長帯域が、580nm以上であることを特徴とする請求項7又は8に記載の内視鏡観察システム。
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