JP5100457B2 - 内視鏡観察システム - Google Patents

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Description

本発明は、偏光を用いた偏光画像と、通常光を用いた通常画像を観察する内視鏡観察システムに関する。
従来、生体内部の診断・治療に際し、生体内部を観察するための光学装置として内視鏡が知られている。
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。
また、内視鏡においては、非偏光の光を用いた観察の他に、例えば、ＨＧＤ、早期癌等の診断等の際に、偏光を用いて観察することが有用な場合がある。
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。
上記ＰＣＴ公報では、図１９に示す装置が開示されている。なお、図１９は上記ＰＣＴ公報の発明者と同じ発明者によるIEEE JOURNAL OF SELECTED TOPICS IN QUANTUM ELECTRONICS VOL.５，NO.４，p1019-1026から引用している。
図１９に示す装置５０では、広帯域の光源５１からの白色光は、ファイバ５２により導光され、レンズ５３、開口絞り５４、偏光子５５を経て特定の直線偏光の光に変換された後、ビームスプリッタ５６に入射し、このビームスプリッタ５６で反射された光が、生体組織５７に照射する。
生体組織５７で散乱され、ビームスプリッタ５６に入射した光は、その一部がビームスプリッタ５６を透過し、開口絞り５８を経て、ミラー５９で反射されて偏光ビームスプリッタ６０に入射する。
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。
また、偏光子５５で偏光された偏光方向と直交する方向の光成分は、偏光ビームスプリッタ６０で反射され、レンズ６１ｂ等を経てマルチチャンネルの分光器６２に導光される。
なお、生体組織５７からの反射光が、直接、分光器６２に入らないように、照明光が生体組織５７に対しわずかに傾いて入射するように、ビームスプリッタ５６が配置されている。偏光ビームスプリッタ６０により分離された平行な成分と垂直な成分は、分光器６２に入射し、バックグランド補正（白色光の散乱体との比を取る）された後、差分が取られる。
この構成により、特定の偏光成分をもつ光を生体組織５７に照射し、その散乱光を照射光の偏光成分に対して平行な偏光成分と垂直な偏光成分とに分けてスペクトルを検出する。このとき、生体組織５７の表面から戻ってくる散乱光には偏光成分が保存されており、照射光の偏光成分と平行な偏光成分となる。
一方、生体組織５７の深部から戻ってくる散乱光は、強く散乱されているため、照射光の偏光成分と平行な偏光成分と垂直な偏光成分とが同等程度になる。
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。
ここで、平行な偏光成分を持つ散乱光と垂直な偏光成分を持つ散乱光とを差分することで、生体組織５７の表面の散乱光のみを取り出すことができる。さらに、生体組織５７の表面の散乱光のスペクトルを分析し、細胞核の大きさを推定することができる。このように偏光を用いると、核の大きさに関わる情報を多く含む散乱光をＳ／Ｎ良く取り出すことが可能となる。
上記ＰＣＴ公報の他にも、A.Harris etal.,The Study of the Microcirculation using Orthogonal Polarization Spectral Imaging,Yearbook of Intensive Care and Emergency Medicine 2000 に、偏光を用いて血管像のコントラストを向上させる方法が開示されている。
具体的には、特定の偏光成分をもつ光を組織に照射し、その照射光の偏光成分に対し垂直な偏光成分の散乱光を画像化する。このとき、組織表面から戻ってくる散乱光には偏光成分が保存されており、照射光の偏光成分に対し平行な偏光成分となる。一方、組織深部から戻ってくる散乱光は、強く散乱されているため、照射光の偏光成分に対し平行な偏光成分と垂直な偏光成分とが同等程度になる。
つまり、照射光の偏光成分に対して垂直な偏光成分を持つ光を画像化することで組織深部からの散乱光を画像化できる。これにより、組織表面の散乱光は減少し、まるで組織の奥から光を透かしたようになり、組織表面の血管のコントラストを向上させることができる。
このように、内視鏡において、偏光を用いた観察は、病変の有無の判断・診断が従来の例えば、可視光等の通常光による観察等の、非偏光による観察以上に有用であることが期待される。
しかるに、従来、通常光等の非偏光を用いた観察画像が得られるとともに、偏光を利用した偏光画像も得ることができる内視鏡観察システムとしては、例えば、次の特許文献１に記載のものがある。
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。
特開２００３−４７５８８号公報
このように、偏光を持った光を観察対象に照射したときの、反射光の偏光状態を観察する場合には、偏光像を得るために、撮像光学系の光路内に偏光分離素子を設ける必要がある。
また、偏光を用いて粘膜の散乱情報を観察する場合にも、上述したように、粘膜に偏光を持つ光を照射して、戻ってきた偏光状態が保持された光と偏光状態が崩れた光とが混在する非偏光の光による画像（非偏光画像）と、その光の中から特定の偏光成分のみを取り出した画像（偏光画像）との差分を取って解析するために、撮像光学系の光路内に偏光分離素子を設ける必要がある。
しかし、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を撮像光学系７２ｂの光路内に挿入したまま固定した構成となっている。これでは、一つの撮像光学系（例えば、図２０における７２ｂ21と７２ｂ22のうちのいずれか一方）のみで通常観察を行おうとすると、一方の偏光成分が遮断されることによって、明るさが半分となり、得られる観察画像が暗くなってしまう。
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。
このため、撮像光学系に偏光分離素子を備えた内視鏡観察システムにおいて、同一の撮像光学系で通常光等の非偏光による観察と偏光による観察とを行うためには、偏光分離素子を光路から挿脱可能にすることが望まれる。
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。
また、偏光分離素子を光路から挿脱可能にすると、偏光分離素子の切り替えに比較的時間を要することになる。しかし、それでは、粘膜の散乱情報を観察する場合などにおいて、偏光分離素子の切り替えの間に被写体がずれると正確な差分を取ることができず、また、偏光画像と非偏光画像とを同時に取得をすることもできない。
なお、観察対象である生体に偏光を照射する照明光学系において、ライトガイドとしてファイバを用いる場合、内視鏡の用途においては、上述のように、先端部の径は細いことが望まれるため、光源からの光を偏光に変換させるための照明用の偏光子は、光源側に配置するのが好ましい。光源側に偏光子を配置することができれば、偏光子を光路から挿脱可能に構成しても内視鏡の径を細く維持し易くなる。
しかし、一般的な光ファイバは、曲げや極く微小なファイバ構造の変化の影響で偏光された光を入射してもファイバから射出する光において偏光を保つことができない。
しかるに、通信の分野では、この問題を解消するために、”偏波保持ファイバ”と呼ばれる、入力と出力の偏光が一致するファイバが使用されている。しかし、レーザーではない照明光源で偏光を使用する場合には、上述の偏波保持ファイバでは光量が足りない。
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。
しかるに、照明光学系において、偏光子を光路に配置したままの状態では、通常光による観察等、非偏光による観察を行うときでも、偏光が照射されることになり、偏光の影響により正確な観察像が得られない場合が生じ得る。また、一方の偏光成分が遮断されることによって、明るさが半分になってしまう。このため、照明光学系においても偏光子を光路から挿脱可能にすることが望まれる。
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。
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、偏光部材のメカ的な切り替え構造を採用せずに、径の大型化を防止しながら、通常光等、非偏光による観察での観察光量を極力減らさずに、非偏光による観察と偏光による観察とを同一の撮像光学系で略同時に行うことができ、また、偏光観察における非偏光成分の画像と偏光成分の画像との差分画像を略同時に取得可能な内視鏡観察システムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明による内視鏡観察システムは、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している。
また、本発明の内視鏡観察システムにおいては、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・反射特性を有するのが好ましい。
また、本発明の内視鏡観察システムにおいては、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のが好ましい。
また、本発明の内視鏡観察システムにおいては、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のが好ましい。
また、本発明の内視鏡観察システムにおいては、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、配置されているのが好ましい。
また、本発明の内視鏡観察システムにおいては、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以上であるのが好ましい。
また、本発明の内視鏡観察システムにおいては、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のが好ましい。
また、本発明の内視鏡観察システムにおいては、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るのが好ましい。
また、本発明の内視鏡観察システムにおいては、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以上であるのが好ましい。
本発明によれば、偏光部材のメカ的な切り替え構造を採用せずに、径の大型化を防止しながら、通常光等、非偏光による観察での観察光量を極力減らさずに、非偏光による観察と偏光による観察とを同一の撮像光学系で略同時に行うことができ、また、偏光観察における非偏光成分の画像と偏光成分の画像との差分画像を略同時に取得可能な内視鏡観察システムが得られる。
第一実施形態
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。
第一実施形態の内視鏡観察システムは、図１に示すように、光源部１と、照明光学系２１と撮像光学系２２とを有する内視鏡２と、画像処理装置（プロセッサ）３と、画像表示装置（モニター）４を有している。
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。
撮像光学系２２は、図２に示すように、受光側偏光分離素子２２1と、撮像素子２２2を有している。
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。
ここで、受光側偏光分離素子２２1について、さらに詳細に説明する。
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。
画像処理装置３は、撮像素子で撮像した画像を用いて、例えば、画像の合成や画像同士の差分の演算等、所定の画像処理を施す。画像表示装置４は、画像処理装置３と接続しており、画像処理装置３で処理された画像を表示するようになっている。
このように構成された第一実施形態の内視鏡観察システムの効果について、図３に示す、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された撮像光学系２２’を用いた場合と比較して説明する。
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。
しかるに、第一実施形態の内視鏡観察システムによれば、上述のように、受光側偏光分離素子２２1を、観察対象からの光に対し、特定の波長帯域（後述する図４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：λ１＜λ＜λ２）においては、一方の直線偏光成分の偏光（後述する図４では、Ｐ偏光）を透過し、他方の直線偏光成分の偏光（Ｓ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（後述する図４では、境界波長λ１よりも短い波長帯域：λ＜λ１）においては、偏光・非偏光ともに同じ透過・反射特性を有するようにした。このため、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、偏光観察が可能となる。
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。
第一実施形態の内視鏡観察システムに適用可能な受光側偏光分離素子２２1として、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の反射特性の一例を図４に示す。
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。
図４の例では、境界波長λ１を６５０〜７５０ｎｍの間の波長域（ここでは、λ１＝７００ｎｍ）に設定し、境界波長λ２を８００〜１０００の間の波長域（ここでは、λ２＝８５０ｎｍ）に設定している。この場合、非偏光観察の波長帯域が可視波長帯域、偏光観察の波長帯域が近赤外波長帯域となる。
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。
また、第一実施形態の内視鏡観察システムでは、図５に示すように、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２２1を透過した光を観察できるように撮像素子２２2を配置してもよい。
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、第一実施形態の内視鏡観察システムによれば、上述のように、受光側偏光分離素子として波長依存性を持つ偏光ビームスプリッタを備えたので、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略同時に行うことができる。
なお、第一実施形態の内視鏡観察システムにおいては、照射側偏光分離素子も、受光側偏光分離素子と同様、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・反射特性を有するのが好ましい。
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。
また、第一実施形態の内視鏡観察システムにおいては、照射側偏光分離素子と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のが好ましい。
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。
また、第一実施形態の内視鏡観察システムにおいては、照射側偏光分離素子と受光側偏光分離素子が、夫々、プリズム型の偏光分離素子であるのが好ましい。
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。
また、第一実施形態の内視鏡観察システムにおいては、照射側偏光分離素子と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、配置されているのが好ましい。
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。
また、第一実施形態の内視鏡観察システムにおいては、照射側偏光分離素子と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以上であるのが好ましい。
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。
第二実施形態
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。
このように構成された第二実施形態にかかる内視鏡観察システムの効果について、図３に示した、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された撮像光学系２２’を用いた場合と比較して説明する。
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。
例えば、粘膜の散乱状態を、偏光を用いて観察する場合、粘膜に偏光を持つ光を照射して戻ってきた光による画像（非偏光画像）と、その中からある特性の偏光成分のみを取り出した画像（偏光画像）との差分をとり、どの程度の光、偏光が変わったかを解析する必要がある。
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。
一方、第一実施形態の構成のように、波長依存性を持たせた偏光分離素子２２1を用いて、偏光画像と非偏光画像とを夫々異なる波長帯域で得るようにすれば、偏光分離素子２２1を切り替えることなく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でき、しかも、同時に非偏光画像と偏光画像を取得できるため、両画像間のズレを少なくすることができることになる。
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。
しかし、内視鏡での用途に限定すれば、粘膜など内視鏡を介した観察対象物の反射スペクトルは、７５０〜１０００ｎｍの間においては、略一定である。このことは、７５０ｎｍ〜８４０ｎｍの波長帯域と９１０〜９９０ｎｍの波長帯域の、２つの波長帯域で観察する赤外光観察（ＩＲＩ：Infra Red Imaging）で体内を観察した際に、過熱した血液とＩＣＧ（Indocyanine Green）以外は色が変化せず、ホワイトバランスをとると全て白く見える（＝波長のバランスが一緒）ことから推測できる。
そこで、第二実施形態の内視鏡観察システムでは、第一実施形態の内視鏡観察システムの基本構成を用いるとともに、さらに、この７５０〜１０００ｎｍの波長帯域内で２波長（帯域）の光を用い、一方の波長（帯域）の光は偏光を制限し、他方の波長（帯域）の光は偏光を制限しないようにしている。このようにすると、両波長帯域による画像の差分を偏光画像と非偏光画像の差分としてとることができる。この場合の差分は、偏光による影響が支配的となる。
これらのことを、図を用いてさらに詳しく説明する。
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。
撮像光学系２２は、受光側偏光分離素子２２1を含んで構成されている。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おり、図６に示すように、８７０ｎｍよりも短い波長帯域では、Ｐ偏光・Ｓ偏光ともに反射し（さらには非偏光も反射し）、８７０ｎｍ〜１０００ｎｍはＳ偏光のみを反射して撮像素子２２2に導く光学特性を持っている。
照明光Ａと照明光Ｂは、上述したような面順次式の照明により、撮像素子２２2を介して時系列的に撮像される。なお、光源部１において照明光Ａと照明光Ｂとを同時に出射するようにするとともに、撮像素子２２2上にモザイクフィルタを設け、画素ごとに異なるチャネルに振り分けて撮像するようにしてもよい。
ここで、照明光Ａを観察対象に照射することによって撮像素子２２2で得られる画像は、観察対象から戻ってきた全ての光（即ち、非偏光）による像となる。また、照明光Ｂを観察対象に照射することによって撮像素子２２2で得られる画像は、観察対象から戻ってきた光のうち、特定の偏光方向のみの像となる。
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。
この差分画像を得るための原理を図７を用いて説明する。
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。
ここで、第二実施形態の内視鏡観察システムによれば、非偏光画像として偏光成分ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ（一方の波長帯域（例えば、照明光Ａの波長帯域）におけるＰ偏光とＳ偏光）をすべて含んだ光による画像が得られる。また、偏光画像として偏光成分ＩＶの光（他方の波長帯域（例えば、照明光Ｂの波長帯域）におけるＳ偏光）による画像が得られる。この両帯域の像を比較することで、生体での散乱等の情報を得ることができる。
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。
深層で散乱された光は、偏光成分がランダムとなるため、偏光成分ＩＩＩ（Ｐ偏光）の光と偏光成分ＩＶ（Ｓ偏光）の光の強度が略等しくなっている（偏光成分ＩＩＩの強度≒偏光成分ＩＶの強度）と考えることができる。このことから、
（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。
このように、第二実施形態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、偏光状態が崩れた光について撮像し、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、生体での散乱の情報を得ることができる。
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。
そして、第二実施形態の内視鏡観察システムにおいては、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るのが好ましい。
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。
また、第二実施形態の内視鏡観察システムにおいては、偏光観察モードでの照明光の波長帯域が５８０ｎｍ以上となるように構成されているのが好ましい。
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。
なお、本発明の内視鏡観察システムにおける偏光分離素子２２1に対する撮像素子２２2の配置は、図２及び図５に示し、さらには図８(a)，(b)に示すように、Ｓ偏光、Ｐ偏光に分離されるいずれの側に配置しても良い。このとき、撮像素子２２2を設けない他方の側に光吸収体２２3を備えると、迷光などの発生を未然に防止して、撮像素子に不要な光の入射を阻止でき、その分、撮像画像の精度、画質が高くなるので好ましい。
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。
また、撮像素子の有効波長は、図９(a)，(b)に示すように偏光分離素子により分離されるＳ偏光、Ｐ偏光の両方の波長帯域をカバーするように構成してもよいし、図９(c)，(d)に示すように偏光分離素子により分離されるＳ偏光、Ｐ偏光のうちの一方（図ではＳ偏光）の波長帯域をカバーするように構成してもよい。
次に、本発明の内視鏡観察システムの実施例について図面を用いて説明する。
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。
実施例１の内視鏡観察システムは、光源部１と、内視鏡２と、画像処理装置（プロセッサ）３と、画像表示装置（モニター）４を有している。
光源部１は、例えば、キセノンランプ等、白色光を発する光源１１と、ターレットに配置されたフィルタ群からなる回転フィルタ１２を有している。図１０中、１３は後述するライトガイド２１2の入射端面に照明光を入射させるための集光レンズである。
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。
内視鏡２は、照明光学系２１と、撮像光学系２２を有している。照明光学系２１と撮像光学系２２は、体腔内に挿入可能な細長の挿入部２０の内部に設けられている。
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。
撮像光学系２２は、対物レンズ２２3と、結像レンズ２２4と、受光側偏光分離素子２２1と、撮像素子２２2を有している。
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。
また、受光側偏光分離素子２２1は、偏光分離波長帯域（即ち、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）において透過する偏光成分（Ｓ偏光）の偏光方向が、照射側偏光分離素子２１1の偏光分離波長帯域（即ち、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）において透過する偏光成分（Ｓ偏光）の偏光方向に対して、直交するように９０度回転した向きに配置されている（なお、図１０では便宜上、受光側偏光分離素子２２1における偏光を分離する境界を斜めの線で示してあるが、実際には、紙面からはこの境界線は見えない向きで配置されている）。
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）。
画像処理装置（プロセッサ）３は、制御部３１と、ビデオ信号回路３２と、画像演算回路３３を有している。
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。
ビデオ信号回路３２は、撮像素子２２2で撮像された光情報をデジタル信号（画像データ）に変換する。また、モニター４に供給する際にはデジタルデータをアナログ信号に変換する。
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。
このように構成された実施例１の内視鏡観察システムを用いた観察について説明する。
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。
ライトガイド２１2に順次入射した所定波長帯域Ａ1の光及び所定波長帯域Ｂ1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、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。
観察対象５で反射された一部の反射光は、撮像光学系２２の対物レンズ２２3、結像レンズ２２4を経て、受光側偏光分離素子２２1に入射する。このとき、観察対象５で反射した光は、その表面で反射し、照射されたＳ偏光成分Ｉと偏光状態が同じに維持されたＳ偏光成分ＩＩと、深層部で散乱して偏光状態がくずれたＳ偏光成分ＩＩＩと、Ｐ偏光成分ＩＶの光を含んでいる。
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。
受光側偏光分離素子２２1を透過した所定波長帯域Ａ1の光、所定波長帯域Ｂ1の光は、撮像素子２２2で順次撮像される。
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。
一方、非偏光観察モードで観察する場合には、制御部３１を介して図示省略した移動ステージが、非偏光観察用フィルタ（回転フィルタ１２における内周側のフィルタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）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、Ｒ，Ｇ，Ｂの光が、回転フィルタ１２の非偏光観察用フィルタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ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、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。
観察対象５で反射された一部の反射光は、撮像光学系２２の対物レンズ２２3、結像レンズ２２4を経て、受光側偏光分離素子２２1に入射する。
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。
受光側偏光分離素子２２1を透過したＲ，Ｇ，Ｂの光は、撮像素子２２2で順次撮像される。
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。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。
このように、実施例１の内視鏡観察システムによれば、偏光観察モード以外の観察モードの照射光の明るさが、偏光子を用いないで構成された照明光学系による照明光と略同様になる。しかも、偏光観察モード以外の観察モードでは、偏光による照明光量の減少の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、照明光学系及び撮像光学系の径の大型化を防止しながら、通常光による観察での観察光量を極力減らさずに、可視光による非偏光観察モードと近赤外領域での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。
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。
実施例２
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。
実施例２の内視鏡観察システムは、回転フィルタ１２における偏光観察用フィルタ１２ｄ，１２ｅの特性と、照射側偏光分離素子２１1の特性と、受光側偏光分離素子２２1の特性が次のようになっている。
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。
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１４(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。
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１４(b)に示すように、７００ｎｍよりも短い、上述の所定波長帯域Ａ2及び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については、Ｓ偏光のみを透過させる特性を有している。
また、受光側偏光分離素子２２1は、偏光分離波長帯域（即ち、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）において透過する偏光成分（Ｓ偏光）の偏光方向が、照射側偏光分離素子２１1の偏光分離波長帯域（即ち、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）において透過する偏光成分（Ｓ偏光）の偏光方向に対して、直交するように９０度回転した向きに配置されている（図示省略）。
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）。
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。
このように構成された実施例２の内視鏡観察システムを用いた観察について説明する。
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（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。
ライトガイド２１2に順次入射した所定波長帯域Ａ2の光及び所定波長帯域Ｂ2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。
観察対象５で反射された一部の反射光は、撮像光学系２２の対物レンズ２２3、結像レンズ２２4を経て、受光側偏光分離素子２２1に入射する。このとき、観察対象５で反射した光は、その表面で反射し、照射されたＳ偏光成分Ｉと偏光状態が同じに維持されたＳ偏光成分ＩＩと、深層部で散乱して偏光状態がくずれたＳ偏光成分ＩＩＩと、Ｐ偏光成分ＩＶの光を含んでいる。
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。
受光側偏光分離素子２２1を透過した所定波長帯域Ａ2の光、所定波長帯域Ｂ2の光は、撮像素子２２2で順次撮像される。
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。
一方、非偏光観察モードで観察する場合には、制御部３１を介して図示省略した移動ステージが、非偏光観察用フィルタ（内周側のフィルタ）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、Ｒ，Ｇ，Ｂの光が、回転フィルタ１２の非偏光観察用フィルタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ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。
観察対象５で反射された一部の反射光は、撮像光学系２２の対物レンズ２２3、結像レンズ２２4を経て、受光側偏光分離素子２２1に入射する。
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。
受光側偏光分離素子２２1を透過したＧ，Ｂの非偏光及びＲのＳ偏光は、撮像素子２２2で順次撮像される。
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。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。
このように、実施例２の内視鏡観察システムによれば、Ｒの照射光による撮像素子で得られる強度は１／２になるが、その他のＧ，Ｂの照射光による光量はカットされずに済む。この程度の光量減であれば、ゲイン調整や、色補正フィルタを抜き取ること等により、観察に問題のない色調にして、観察に影響を与えずに済む。このため、メカ的な切り替え構造を採用せずに照明光学系及び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、可視光による非偏光観察モードと黄〜赤の領域及び近赤外領域での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。
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。
実施例３
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。
実施例３の内視鏡観察システムは、回転フィルタ１２における偏光観察用フィルタ１２ｄ，１２ｅの特性と、照射側偏光分離素子２１1の特性と、受光側偏光分離素子２２1の特性が次のようになっている。
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。
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１５(a)に示すように、光源部１からの照明光のうち、３５０ｎｍよりも長く４２０ｎｍよりも短い、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偏光の光のみを透過させ、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。
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ビームスプリッタで構成されている。そして、図１５(b)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を含む所定波長帯域の光については、Ｓ偏光の光のみを透過させ、４００ｎｍよりも長い、所定波長帯域Ａ3、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。
また、受光側偏光分離素子２２1は、偏光分離波長帯域（即ち、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）において透過する偏光成分（Ｓ偏光）の偏光方向が、照射側偏光分離素子２１1の偏光分離波長帯域（即ち、３５０ｎｍよりも長く４２０ｎｍよりも短い、上述の所定波長帯域Ａ3及び所定波長帯域Ｂ3を含む所定波長帯域）において透過する偏光成分（Ｓ偏光）の偏光方向に対して、直交するように９０度回転した向きに配置されている（図示省略）。
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）。
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。
このように構成された実施例３の内視鏡観察システムを用いた観察について説明する。
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（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。
ライトガイド２１2に順次入射した所定波長帯域Ｂ3の光及び所定波長帯域Ａ3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、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。
観察対象５で反射された一部の反射光は、撮像光学系２２の対物レンズ２２3、結像レンズ２２4を経て、受光側偏光分離素子２２1に入射する。このとき、観察対象５で反射した光は、その表面で反射し、照射されたＳ偏光成分Ｉと偏光状態が同じに維持されたＳ偏光成分ＩＩと、深層部で散乱して偏光状態がくずれたＳ偏光成分ＩＩＩと、Ｐ偏光成分ＩＶの光を含んでいる。
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。
受光側偏光分離素子２２1を透過した所定波長帯域Ａ3の光、所定波長帯域Ｂ3の光は、撮像素子２２2で順次撮像される。
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。
一方、非偏光観察モードで観察する場合には、制御部３１を介して図示省略した移動ステージが、非偏光観察用フィルタ（内周側のフィルタ）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、Ｒ，Ｇ，Ｂの光が、回転フィルタ１２の非偏光観察用フィルタ１２ａ，１２ｂ，１２ｃ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、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。
観察対象５で反射された一部の反射光は、撮像光学系２２の対物レンズ２２3、結像レンズ２２4を経て、受光側偏光分離素子２２1に入射する。
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。
受光側偏光分離素子２２1を透過したＲ，Ｇ，Ｂの光は、撮像素子２２2で順次撮像される。
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。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。
このように、実施例３の内視鏡観察システムによれば、偏光観察モード以外の観察モードの照射光の明るさが、偏光子を用いないで構成された照明光学系による照明光と略同様になる。しかも、偏光観察モード以外の観察モードでは、偏光による照明光量の減少の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照明光学系及び撮像光学系の径の大型化を防止しながら、通常光による観察での観察光量を極力減らさずに、可視光による非偏光観察モードと紫外〜紫の領域での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。
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。
実施例４
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。
実施例４の内視鏡観察システムは、偏光観察において２つの波長帯域の光を使用しないで、赤（Ｒ）の波長帯域の光を使用して散乱像を撮像するとともに、ＮＢＩ観察（Narrow Band Imaging：狭帯域観察）により観察対象物の毛細血管を浮かび上がらせた像の撮像とを同時に行う構成となっており、照射側偏光分離素子２１1の特性と、受光側偏光分離素子２２1の特性が次のようになっている。
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。
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(b)に示すように、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。
また、受光側偏光分離素子２２1は、偏光分離波長帯域（即ち、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）において透過する偏光成分（Ｓ偏光）の偏光方向が、照射側偏光分離素子２１1の偏光分離波長帯域（即ち、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）において透過する偏光成分（Ｓ偏光）の偏光方向に対して、直交するように９０度回転した向きに配置されている（図示省略）。
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）。
また、回転フィルタ１２には、外周及び内周にＲ，Ｇ，Ｂ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（図示省略）。
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。
このように構成された実施例４の内視鏡観察システムを用いた観察について説明する。
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。
観察対象５で反射された一部の反射光は、撮像光学系２２の対物レンズ２２3、結像レンズ２２4を経て、受光側偏光分離素子２２1に入射する。このとき、観察対象５で反射したＲの光は、その表面で反射し、照射されたＳ偏光成分Ｉと偏光状態が同じに維持されたＳ偏光成分ＩＩと、深層部で散乱して偏光状態がくずれたＳ偏光成分ＩＩＩと、Ｐ偏光成分ＩＶの光を含んでいる。また、観察対象５で反射したＧ，Ｂの光は非偏光状態となっている。
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。
受光側偏光分離素子２２1を透過したＲ，Ｇ，Ｂの光は、撮像素子２２2で順次撮像される。
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。
これにより、観察対象に対する非偏光観察としてのＢ，Ｇ光によるＮＢＩ観察と、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偏光による散乱状態の観察とを同時に行うことができる。
実施例４の内視鏡観察システムによれば、光源部における偏光観察と非偏光観察とに用いるフィルタの種類、構成を簡素化できる。また、偏光部材のメカ的な切り替え構造を採用せずに照明光学系及び撮像光学系の径の大型化を防止しながら、通常光による観察での観察光量を極力減らさずに、可視光による非偏光観察と、黄〜赤の領域及び近赤外領域での偏光観察を同一の照明光学系で行うことができる。
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。
なお、上記の例では、回転フィルタ１２を、外周及び内周にＲ，Ｇ，Ｂ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した構成としたが、外周に偏光観察用フィルタとしてＲの波長帯域の光を透過させるＲフィルタ１２ａを配置するとともに、内周に非偏光観察用フィルタとしてＧ，Ｂの光を透過させるＧ，Ｂフィルタ１２ｂ，１２ｃを配置し、制御部３１が、偏光観察モード、非偏光観察モード（この例ではＮＢＩ観察モード）の夫々の指定に応じて、図示省略した移動ステージを介して、偏光観察用フィルタ、非偏光観察用フィルタの夫々の照明光路上における位置が切り替わるようにしてもよい。
実施例５
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。
実施例５の内視鏡観察システムでは、同時式の観察方式を採用しており、撮像素子２２2上のモザイクフィルタの赤外透過率を利用して赤外波長帯域における２つの波長帯域Ａ，Ｂを分離することによって、偏光画像と非偏光画像を得、両者の差分をとるようにしている。
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。
制御部３１は、非偏光観察モードでは、照明光路上に赤外カットフィルタ（非偏光観察用フィルタ）１２ａ’が配置され、偏光観察モードでは、照明光路上に可視光カットフィルタ（偏光観察用フィルタ）１２ｂ’が配置されるように、図示省略した移動ステージの駆動を制御している。
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１８(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る。また、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。
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１８(b)に示すように、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、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については、Ｓ偏光のみを透過させる特性を有している。
また、受光側偏光分離素子２２1は、偏光分離波長帯域（即ち、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）において透過する偏光成分（Ｓ偏光）の偏光方向が、照射側偏光分離素子２１1の偏光分離波長帯域（即ち、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）において透過する偏光成分（Ｓ偏光）の偏光方向に対して、直交するように９０回転した向きに配置されている（図示省略）。
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）。
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。
このように構成された実施例５の内視鏡観察システムを用いた観察について説明する。
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（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。
ライトガイド２１2に入射した７００ｎｍよりも長く１０００ｎｍよりも短い赤外波長帯域の光は、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、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。
観察対象５で反射された一部の反射光は、撮像光学系２２の対物レンズ２２3、結像レンズ２２4を経て、受光側偏光分離素子２２1に入射する。このとき、観察対象５で反射した光は、その表面で反射し、照射されたＳ偏光成分Ｉと偏光状態が同じに維持されたＳ偏光成分ＩＩと、深層部で散乱して偏光状態がくずれたＳ偏光成分ＩＩＩと、Ｐ偏光成分ＩＶの光を含んでいる。
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。
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、撮像素子２２2で撮像される。
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。
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、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。
一方、非偏光観察モードで観察する場合には、制御部３１を介して図示省略した移動ステージが、非偏光観察用フィルタ（赤外カットフィルタ１２ａ’）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、７００ｎｍよりも短いＲ，Ｇ，Ｂを含む可視波長帯域の光が、赤外カットフィルタ１２ａ’を同時に透過し、集光レンズ１３を経てライドガイド２１2に入射する。
ライトガイド２１2に入射した７００ｎｍよりも短いＲ，Ｇ，Ｂを含む可視波長帯域の光は、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、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。
観察対象５で反射された一部の反射光は、撮像光学系２２の対物レンズ２２3、結像レンズ２２4を経て、受光側偏光分離素子２２1に入射する。
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。
受光側偏光分離素子２２1を透過したＲ，Ｇ，Ｂの光は、撮像素子２２2で撮像される。
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、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。
実施例５の内視鏡観察システムによれば、光源部１において、偏光観察用の光を２つの波長帯域に分けずに済む。このため、光源部１のフィルタ構成を簡素化できる。また、面順次式と異なり、差分を取る画像同士の時間的なズレが完全になくなり、より正確な差分をとることができる。
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。
本発明の内視鏡観察システムは、生体内部の外観、形状等、生体内部の組織の状態を観察するために、可視光、ＮＢＩ、ＡＦＩなどの非偏光観察と偏光観察とを行うことが求められる医療、医学、生物学の分野に有用である。
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である。 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である。 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。 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。 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。 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。 差分画像を得るための原理説明図である。 本発明の内視鏡観察システムにおける偏光分離素子に対する撮像素子の配置例を示す説明図であり、(a)は反射側に撮像素子を配置するとともに、透過側に光吸収体を配置した例を示す図、(b)は透過側に撮像素子を配置するとともに、反射側に光吸収体を配置した例を示す図である。 本発明の内視鏡観察システムにおける偏光分離素子の反射特性に対する撮像素子の有効波長の例を示す説明図であり、(a)は偏光分離素子が長波長側においてＰ偏光とＳ偏光とを分離させる特性を有し、撮像素子の有効波長が、分離されるＰ偏光とＳ偏光の両方の波長帯域をカバーする例を示す図、(b)は偏光分離素子が短波長側においてＰ偏光とＳ偏光とを分離させる特性を有し、撮像素子の有効波長が、分離されるＰ偏光とＳ偏光の両方の波長帯域をカバーする例を示す図、(c)は偏光分離素子が短波長側においてＰ偏光とＳ偏光とを分離させる特性を有し、撮像素子の有効波長が、分離されるＰ偏光とＳ偏光の一方の波長帯域をカバーする例を示す図、(d)は偏光分離素子が長波長側においてＰ偏光とＳ偏光とを分離させる特性を有し、撮像素子の有効波長が、分離されるＰ偏光とＳ偏光の一方の波長帯域をカバーする例を示す図である。 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である。 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。 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。 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。 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。 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。 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である。 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。 従来の偏光観察を行う内視鏡装置の概略構成を示す説明図である。 特許文献１に記載の内視鏡観察システムの概略構成を示す説明図である。
符号の説明
１ 光源部
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)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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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