(57)【要約】      （修正有）【課題】装置全体の小型化を実現でき、軟性内視鏡への適用を可能とする観察装置、内視鏡装置及び内視鏡システムを提供する。【解決手段】観察装置４０は、対象物に照射される光であってそれぞれ異なる偏光状態を有する光を生成する複数の偏光生成部６０と、対象物からの光を検出する検出部５０と、を備え、複数の偏光生成部６０が検出部５０の周囲に配置されている。従って、従来の装置のように回転位相差板を回転させる構成を設けることなく、偏光生成部６０が互いに異なる偏光状態を有する光を対象物に照射することができる。更に、検出部５０が対象物からの光の偏光状態を観察するので、対象物からの戻り光を偏光状態を保ったままで内視鏡装置外に取り出す必要がない。よって装置全体の小型化を実現できる。【選択図】図４
2019208936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物に照射される光であってそれぞれ異なる偏光状態を有する光を生成する複数の偏光生成部と、
前記対象物からの光を検出する検出部と、
を備え、
前記複数の偏光生成部が前記検出部の周囲に配置されている観察装置。
【請求項２】
円偏光を生成する前記偏光生成部を含む少なくとも４つの前記偏光生成部を有する請求項１に記載の観察装置。
【請求項３】
円偏光を生成する前記偏光生成部は、入射する光の偏光状態を変換して出射させる偏光変換素子として１／４波長板を有する請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記複数の偏光生成部のそれぞれは、入射する光の偏光状態を変換して出射させる偏光変換素子と、前記偏光変換素子の前記対象物側に配置されて前記偏光変換素子から出射する光を発散する発散光学素子とを有する請求項１〜３のいずれかに記載の観察装置。
【請求項５】
前記発散光学素子から出射される光の半画角が１５度以内である請求項４に記載の観察装置。
【請求項６】
前記複数の偏光生成部には、狭帯域で偏光状態が解消された光が入射される請求項１〜５のいずれかに記載の観察装置。
【請求項７】
前記検出部による前記対象物の検出範囲は、前記複数の偏光生成部により生成された光の前記対象物の照射範囲の少なくとも一部である請求項１〜６のいずれかに記載の観察装置。
【請求項８】
前記検出部は撮像素子を有し、
前記検出部の光軸方向から見て、前記複数の偏光生成部の少なくとも一つの少なくとも一部が前記撮像素子に重複するように、前記複数の偏光生成部が配置されている請求項１〜７のいずれかに記載の観察装置。
【請求項９】
前記複数の偏光生成部は、前記検出部を挟んで二群に分けられて配置されている請求項１〜８のいずれかに記載の観察装置。
【請求項１０】
前記複数の偏光生成部は、前記検出部の光軸に対して一方の側に配置されている請求項１〜８のいずれかに記載の観察装置。
【請求項１１】
前記複数の偏光生成部は、前記検出部の周囲に環状に配置されている請求項１〜８のいずれかに記載の観察装置。
【請求項１２】
前記複数の偏光生成部及び前記検出部は、同一の管部材内に配置されている請求項１〜１１のいずれかに記載の観察装置。
【請求項１３】
被検体の体腔内に挿入される管部材を有する挿入部と、
前記挿入部の先端部を操作する操作部とを有し、
前記請求項１〜１２のいずれかに記載の前記観察装置が前記挿入部の前記先端部に配置されている内視鏡装置。
【請求項１４】
前記挿入部は、前記観察装置の前記複数の偏光生成部に光を導く光ファイバを有する請求項１３に記載の内視鏡装置。
【請求項１５】
前記観察装置の前記検出部により検出された光に関する情報を前記挿入部を介して前記内視鏡装置の外部に送信する請求項１３または１４に記載の内視鏡装置。
【請求項１６】
請求項１４または１５に記載の前記内視鏡装置と、
前記内視鏡装置の前記光ファイバに光を供給する光源とを有する内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、観察装置、内視鏡装置及び内視鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
偏光した光を使用し、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の光の割合、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し、これにより、がんの浸潤度を診断できる可能性があることが知られている。（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５０１１５５号公報
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術では、偏光撮像系を構成する偏光照射部及び撮像部にそれぞれ回転位相差板を用いており、偏光状態を変更するためにこの回転位相差板を回転駆動させる必要がある。従って、偏光撮像系の大型化が避けられない。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の観察装置は、対象物に照射される光であってそれぞれ異なる偏光状態を有する光を生成する複数の偏光生成部と、対象物からの光を検出する検出部とを備え、複数の偏光生成部が検出部の周囲に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第一の実施の形態である観察装置が適用される内視鏡装置の要部を示す斜視図である。
【図２】第一の実施の形態である観察装置が適用される内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。
【図３】第一の実施の形態である観察装置を示す断面図である。
【図４】第一の実施の形態である観察装置を示す斜視図である。
【図５】第一の実施の形態である観察装置を示す斜視図である。
【図６】第一の実施の形態に係る内視鏡装置の挿入部の先端部の概略構成を示す図である。
【図７】第一の実施の形態である観察装置における、偏光照明部から出射する光の偏光状態の関係を示す図である。
【図８】第二の実施の形態である観察装置を示す斜視図である。
【図９】第三の実施の形態である観察装置を示す斜視図である。
【図１０】第三の実施の形態である観察装置を示す斜視図である。
【図１１】第四の実施の形態に係る内視鏡装置の要部を示す斜視図である。
【図１２】第四の実施の形態に係る内視鏡装置の挿入部の先端部を示す斜視図である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施の形態を図面に基づいて説明する。
【０００８】
（第一の実施の形態）
図１及び図２を参照して、第一の実施の形態である観察装置が適用される内視鏡装置及び内視鏡システムについて説明する。
【０００９】
図１は第一の実施の形態である観察装置が適用される内視鏡装置の要部を示す斜視図であり、図２は第一の実施の形態である観察装置が適用される内視鏡システムの概略構成を示すブロック図である。
【００１０】
これらの図において、本実施の形態に係る内視鏡システム１は、内視鏡装置１０および本体部２０を有する。
【００１１】
内視鏡装置１０は、人体等の被検体の体腔内に挿入部１１の先端部１２が挿入され、被検体内の粘膜内面等の対象物に光を照射する。また、内視鏡装置１０は、対象物からの戻り光を撮像し、対象物像の画像信号を取得する。
【００１２】
本体部２０は、内視鏡装置１０の先端部１２から照射される光を発生する光源２６を有し、内視鏡装置１０が取得した画像信号に対して各種画像処理を行う。
【００１３】
図１に示すように、内視鏡装置１０は、挿入部１１、操作部１３、および、コネクタ部１４を有する。挿入部１１は、可撓性（つまり軟性）を有する管部材１１ａを有し、細長形状を有する。操作部１３は、挿入部１１の先端部１２が行う湾曲操作や観察操作を操作する。コネクタ部１４は、内視鏡装置１０を本体部２０に着脱自在に接続する。
【００１４】
図２に示すように、本体部２０は、制御部２１と、記憶部２２と、画像処理部２３と、検出部ドライバ２４と、光源ドライバ２５と、光源２６と、集光レンズ２７と、ディスプレイコントローラ２８と、入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）２９とを有する。本体部２０は、光学コネクタ３０及び電気コネクタ３１により内視鏡装置１０に接続されている。
【００１５】
制御部２１はＣＰＵ等の演算素子を有し、記憶部２２に格納されている図略の制御用プログラムが起動時に読み出されてこの制御部２１において実行される。これにより、制御部２１は、画像処理部２３、検出部ドライバ２４、光源ドライバ２５、ディスプレイコントローラ２８及び入力インタフェース２９を含む内視鏡システム１全体の制御を行う。
【００１６】
記憶部２２はハードディスクドライブ等の大容量記憶媒体及びＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体記憶媒体を備える。この記憶部２２には上述の制御用プログラムが格納されているとともに、制御部２１の制御動作時に必要とされる各種データが一時的に格納される。また、記憶部２２には、画像処理部２３によって処理がされた画像データが格納される。
【００１７】
画像処理部２３は、内視鏡装置１０の検出部５０により撮像された対象物像の画像信号を取得し、この画像信号に対して各種画像処理を行う。画像処理部２３は、画像処理結果をディスプレイコントローラ２８に出力する。検出部５０及び画像処理部２３により行われる画像処理の詳細については後述する。
【００１８】
検出部ドライバ２４は、検出部５０に対して、この検出部５０を駆動する信号を発生して検出部５０に供給する。
【００１９】
光源２６は内視鏡装置１０の先端部１２から照射される光を発生するものであり、光源ドライバ２５により駆動される。本実施の形態に係る光源２６は狭帯域でかつ空間的コヒーレンスが低く、スペックルが除去された光を発生する。光源２６が発生する光の波長帯域は目的に応じて３５０ｎｍから８５０ｎｍの間で１波長または複数波長を選択し、その帯域幅は５ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ程度とされる。帯域幅の関係で、このような光源２６はレーザー光源から構成されることが好ましいが、ＬＥＤ光源にバンドパスフィルタを付加したものであっても同様に狭帯域な光を発生することができる。
【００２０】
光源２６が発生する光の波長帯域及び帯域幅は、検出部５０のイメージセンサ５７上にどの程度の本数及び幅の干渉縞を発生させるかによって定められることが好ましい。
【００２１】
光源２６により発生された光は、集光レンズ２７により一定幅の光束に収束され、光学コネクタ３０を介して内視鏡装置１０の光ファイバ１５内に導光される。
【００２２】
ここで、本実施の形態に係る内視鏡システム１の本体部２０には光源２６が１つのみ設けられる。一方、後述するように、光ファイバ１５は観察装置４０の偏光生成部６０の個数に等しい６本設けられている。このため、光源２６と集光レンズ２７との間には切替部２６ａが設けられている。この切替部２６ａは、光源２６からの光をいずれか一本の光ファイバ１５内に導光する。また、切替部２６ａは、それ以外の光ファイバ１５への光を遮断する。
【００２３】
ディスプレイコントローラ２８は、画像処理部２３からの出力である画像信号を、本体部２０の外に設けられたディスプレイ３２の画面に表示させるためのディスプレイ駆動信号を発生し、これをディスプレイ３２に供給する。
【００２４】
入力インタフェース２９は、本体部２０の外に設けられたキーボード等の入力装置３３からの操作入力信号を受け入れ、これを制御部２１に供給する。
【００２５】
そして、本実施の形態である観察装置４０は、図３及び図６に示すように、内視鏡装置１０の挿入部１１の先端部１２に設けられている。
【００２６】
以下、図３〜図７を参照して、本実施の形態である観察装置４０について説明する。なお、以下の説明では主に光学素子及び光路について説明を行う関係で、図３〜図７においては検出部５０と本体部２０とを結ぶ電気回路や内視鏡装置１０の被覆等他の構成についての詳細な説明は省略する。
【００２７】
本実施の形態である観察装置４０は、対象物からの光を検出する検出部５０と、この検出部５０の周囲に配置され、それぞれ異なる偏光状態を有する光を生成して対象物に照射する６つの偏光生成部６０とを有する。これら検出部５０及び偏光生成部６０は、図３及び図６に示すように、内視鏡装置１０の挿入部１１の管部材１１ａ内に収納されている。
【００２８】
なお、図３以降において図示するように、検出部５０の光軸方向にｘ軸を取っている。そして、ｘ軸の正方向を対象物に向かう方向とする。
【００２９】
検出部５０は、図３に示すように、前群レンズ５１、絞り５２、偏光分離部５３、結像レンズ５４、偏光板５５、保護ガラス５６及びイメージセンサ５７を有する。前群レンズ５１は、検出部５０において対象物側（図３において右端）に配置されている。絞り５２は円環状に形成され、前群レンズ５１の出射側に配置されている。偏光分離部５３には絞り５２から出射される光が入射される。結像レンズ５４は、偏光分離部５３から出射される光の干渉縞を後述するイメージセンサ５７の撮像面５７ａ上に結像させる後群レンズである。検光子である偏光板５５及び保護ガラス５６は、イメージセンサ５７の撮像面５７ａの前方（図６において右方）に順に配置されている。イメージセンサ５７は、撮像素子であり、その撮像面５７ａに結像された干渉縞を撮像する。
【００３０】
検出部５０は、後に詳述する６つの偏光生成部６０による対象物の照明範囲の共通部分の少なくとも一部をその検出範囲とするように設計されており、より好ましくは、６つの偏光生成部６０による全照明範囲よりも撮像範囲が広くなるように設定されている。あるいは、検出部５０の検出範囲に応じて、この検出範囲を偏光生成部６０による対象物の照明範囲の共通部分の少なくとも一部とするように偏光生成部６０を設計してもよい。検出部５０の検出範囲に生成した偏光が照射されるように、複数の偏光生成部６０のそれぞれの出射角度を設定してもよい。この場合、複数の偏光生成部６０のそれぞれの配置状態を調整してもよい。このように偏光生成部６０による対象物の照明範囲と検出部５０の検出範囲とを設定することで、対象物からの戻り光を検出部５０により確実に検出することができる。
【００３１】
本実施の形態における偏光分離部５３は、２枚のサバール板５３ｃと、これらサバール板５３ｃの間に配置された１／２波長板５３ｄとを有する。本実施の形態におけるサバール板５３ｃは、複屈折性を有する一軸性結晶からなる２枚の平行平面板５３ａ（例えばＹＶＯ４）と、これら平行平面板５３ａの間に配置された１／２波長板５３ｂとを有する。
【００３２】
サバール板５３ｃは、複屈折性を有する一対の平行平面板５３ａを、その光軸が９０°異なるように貼り合わせてなる。そして、このサバール板５３ｃに入射する光が異なる偏光状態が重なり合った光であった場合、異なる偏光状態の光を分離して出射させる。
【００３３】
偏光分離部５３から出射された光は結像レンズ５４により収束され、偏光板５５及び保護ガラス５６を通してイメージセンサ５７の撮像面５７ａ上で結像する。そして、異なる偏光状態の光がこの撮像面５７ａ上で干渉して干渉縞を形成する。
【００３４】
イメージセンサ５７は、その撮像面５７ａ上に結像した光を撮像し、その結果を画像信号として出力する。本実施の形態におけるイメージセンサ５７は、上述のように撮像面５７ａ上に形成される干渉縞を撮像するため、微細な干渉縞が撮像可能な解像度を有している。撮像面５７ａ上に形成される干渉縞の本数及び幅は、既に説明したように、光源２６が発生する光の波長帯域及び帯域幅に依存する。
【００３５】
次に、偏光生成部６０は、図４及び図５に示すように、１枚の偏光板（偏光変換素子）６１ａ〜６１ｆと、この偏光板６１ａ〜６１ｆの出射側に配置された平凹レンズ（発散光学素子）６２とを有する。また、一部の偏光板６１ａ、６１ｂと平凹レンズ６２との間には１／４波長板（偏光光学素子）６３が配置されている。１／４波長板６３が配置されている場合、１枚の偏光板６１ａ、６１ｂ、１／４波長板６３及び平凹レンズ６２により偏光生成部６０が構成される。なお、以下の説明及び図示において、偏光板６１ａ〜６１ｆの位置を特定せずに一般的に示す場合は、符号６１により代表して説明する。
【００３６】
図４及び図５に示すように、本実施の形態の観察装置４０では、６つの偏光生成部６０は二群に分けられて検出部５０の周囲に配置されている。より詳細には、３つの偏光生成部６０が偏光分離部５３の図中上方に配置され、３つの偏光生成部６０が偏光分離部５３の図中下方に配置されている。また、６つの偏光生成部６０は、検出部５０の光軸方向であるｘ軸に直交する同一面内に配置されている。
【００３７】
また、図４及び図５に示すように、ｘ軸に沿って見た場合、複数の偏光生成部６０のそれぞれの一部がイメージセンサ５７の一部と重複している。これにより、検出部５０の光軸方向から見た本実施の形態の観察装置４０の外径をよりコンパクトにすることができる。この結果、観察装置４０全体の小型化に寄与することができる。複数の偏光生成部６０のうちの少なくとも一つの少なくとも一部が、検出部５０の光軸方向にイメージセンサ５７に重複するように配置されていればよい。
【００３８】
本実施の形態において６つの偏光生成部６０は、それぞれ異なる偏光状態を有する光を対象物に照射する。この点について以下詳細に説明する。
【００３９】
光の偏光状態はストークスベクトルで記述することができ、このストークスベクトルは次式のように、４行１列のストークス行列で書き表すことができる。
【数１】
2019208936.tif 000003
ここに、ストークス行列の各成分は、ｓ０が光強度、ｓ１がｘ−ｙ直線偏光、ｓ２が４５°直線偏光、ｓ３が円偏光である。ｓ０は強度を表すため正の値を取る。ｓ１＝ｓ０とは０°直線偏光であることを意味し、ｓ１＝−ｓ０は９０°直線偏光であることを意味する。また、ｓ２＝ｓ０は４５°直線偏光であることを意味し、ｓ２＝−ｓ０は−４５°直線偏光であることを意味する。さらに、ｓ３＝ｓ０は右回り円偏光であることを意味し、ｓ３＝−ｓ０は左回り円偏光であることを意味する。
【００４０】
本実施の形態におけるそれぞれの偏光生成部６０、より詳細には偏光板６１ａ〜６１ｆ及び１／４波長板６３のそれぞれの組み合わせは、ｓ１＝±１、ｓ２＝±１、ｓ３＝±１の６種類の偏光状態のいずれか一つの偏光状態を有する光を生成するように設定されている。
【００４１】
具体的には、本実施の形態における６つの偏光生成部６０では、図７に示すように、各々の偏光生成部６０から出射される光のストークス成分がそれぞれ図示する成分となるように、偏光板６１ａ〜６１ｆが選択され、また、１／４波長板６３の配置位置が定められている。
【００４２】
各々の偏光生成部６０から出射される光の偏光状態をどのように異ならせるか、言い換えればどのようなストークス成分を有する光を出射させるかは任意に決定可能である。
【００４３】
ここで、ストークス成分ｓ１は角度による偏光状態の変化が他の成分ｓ２、ｓ３よりも小さいので、ストークス成分ｓ１＝＋１を有する光を照射する偏光板６１ｃ及びストークス成分ｓ１＝−１を有する光を照射する偏光板６１ｆが離れて配置されても問題ない。
【００４４】
加えて、ストークス成分ｓ３＝±１を有する光を照射する偏光板６１ａ、６１ｂ及び１／４波長板６３については、これら偏光板６１ａ、６１ｂの出射側に配置される１／４波長板６３を共通化でき、また、１／４波長板６３を保持する図略のホルダを共通化できる観点から、これら偏光板６１ａ、６１ｂを隣り合わせに配置するメリットがある。
【００４５】
レンズ６２は、偏光板６１及び１／４波長板６３から出射される光を発散し、対象物の所定の領域を照明する平凹レンズである。ここで、平凹レンズ６２から出射される光の半画角が１５度以内となるように、平凹レンズ６２の光学設計がなされている。これは、半画角が１５度以内であれば、偏光生成部６０から照射された光の偏光状態は大きく変化しないからである。また、後に詳述する光ファイバ１５の開口数（ＮＡ：numerical aperture）を考慮しても、この光ファイバ１５から出射する光の半画角も１５度以内とされる。
【００４６】
偏光生成部６０に用いられる発散光学素子としての平凹レンズは、同様に光の発散効果を有する他の光学素子、例えばボールレンズと比較して、偏光性能が良いことから、本実施の形態の偏光生成部６０として好適である。
【００４７】
偏光生成部６０には、図３及び図６で詳細に示すように、内視鏡装置１０の光ファイバ１５により光が導光される。光ファイバ１５は、図３に示すように、内視鏡装置１０の挿入部１１の管部材１１ａ内を挿入部１１の長手方向に沿って延び、この挿入部１１の先端部１２にまで至ってその出射端１５ａが偏光板６１の入射端（図３において左端）近傍に配置されている。
【００４８】
この光ファイバ１５は、光源２６からの光の偏光状態を解消して（偏光スクランブルして）偏光生成部６０まで導光するものであり、本実施の形態では、図６に示すように、コア１５ｂの断面が略正方形でクラッド１５ｃの断面外形が略円形のマルチモード光ファイバである。このような構成の光ファイバ１５は、偏光板６１の入射面に偏光解消された安定な光を供給でき、したがって偏光板６１を通過した偏光状態は空間的及び時間的に安定な光強度を保つことができる。
【００４９】
本実施の形態では、内視鏡装置１０に偏光生成部６０と同数、つまり６本の光ファイバ１５が設けられており（図３では２本のみ図示している）、これら光ファイバ１５には単一の光源２６から共通に光が導光される。従って、偏光生成部６０からは、時分割的に偏光状態の異なる光が対象物に照射されることになる。
【００５０】
なお、本実施の形態である観察装置４０を構成する各要素は、高温環境下における滅菌処理を行っても高い偏光計測精度が維持できるような材料で形成されている。具体的には、１／２波長板５３ｂ、５３ｄ及び１／４波長板６３は水晶から構成されている。また、平凹レンズ６２は光学ガラスから構成されている。さらに、偏光板６１は無機材料またはワイヤーグリッドから構成されている。そして、サバール板５３ｃを構成する平行平面板５３ａはＹＶＯ４から構成されている。
【００５１】
ここに、滅菌処理のオートクレーブは、一例として１１５℃で３０分間、１２１℃で２０分間、１２６℃で１５分間、１３４℃で１０分間のいずれかの条件で行われる。
【００５２】
次に、本実施の形態である観察装置４０を用いた内視鏡システム１によるストークス成分ｓ０〜ｓ３の測定方法の原理について説明する（K. Oka and N. Saito, "Snapshot complete imaging polarimeter using Savart plates", SPIE 6295-9, 1 (2006)参照）。
【００５３】
イメージセンサ５７により撮像された光の強度分布をＩ（ｘ，ｙ）とする。測定光に含まれるストークス成分の２次元分布をそれぞれｓ０（ｘ，ｙ）、ｓ１（ｘ，ｙ）、ｓ２（ｘ，ｙ）、ｓ３（ｘ，ｙ）とすると、これらストークス成分の２次元分布を用いて光強度分布を表すと次式のようになる。
【数２】
2019208936.tif 000004
ここに、ａｒｇは複素数の偏角を示す関数であり、Ｕ１及びＵ２は、それぞれ２枚のサバール板５３ｃにより導入される空間キャリア周波数である。
【００５４】
上式におけるｓ０（ｘ，ｙ）、ｓ２（ｘ，ｙ）及びｓ１３（ｘ，ｙ）は、これら（特にｓ１３（ｘ，ｙ）については実数成分及び虚数成分）がそれぞれ異なる４つの空間キャリア周波数ｆｙ＝０、Ｕ２、Ｕ２−Ｕ１、Ｕ２＋Ｕ１を有することから、光強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）を空間周波数フィルタリングすることにより得られる。そして、これらストークス成分の２次元分布は、抽出された成分の振幅及び位相から得ることができる。この際、空間周波数フィルタリング及び振幅、位相の変調は、ストークス成分の２次元分布の変調に適した形にされたフーリエ変換技術により一度に行うことができる。
【００５５】
そこで、内視鏡システム１の画像処理部２３は、検出部５０から出力される画像信号の強度の２次元分布を取得し、この強度の２次元分布をフーリエ変換することで、対象物からの戻り光の偏光状態、具体的にはストークス成分ｓ０〜ｓ３の２次元分布を得る。
【００５６】
そして、このストークス成分ｓ０〜ｓ３の２次元分布を用いて、対象物の偏光度を求めることができ、この偏光度に基づいて対象物の粘膜層の厚みを算出し、これにより、がんの浸潤度を診断することができる。
【００５７】
対象物への入射光のストークス行列をＳ＝（ｓ０，ｓ１，ｓ２，ｓ３）とし、この対象物からの戻り光のストークス行列をＳ′＝（ｓ′０，ｓ′１，ｓ′２，ｓ′３）とすると、これらストークス行列の関係は４行４列のミュラー行列Ｍにより表される。すなわち、
【数３】
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【００５８】
ここで、ミュラー行列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。
【００５９】
既に説明したように、本実施の形態である観察装置４０によれば、６種類の互いに偏光状態の異なる光、言い換えれば、互いに異なるストークス成分（このストークス成分は全て既知である）を有するストークス行列（これをＳ１〜Ｓ６と置く）により表される光を対象物に入射し、それぞれの光が反射して得られる対象物からの戻り光のストークス成分が検出可能である（このストークス成分からなるストークス行列をＳ′１〜Ｓ′６と置く）。そして、対象物のミュラー行列Ｍは同一であるので、これらストークス行列Ｓ１〜Ｓ６、Ｓ′１〜Ｓ′６からミュラー行列Ｍの各成分を求めることができる。
【００６０】
すなわち、本実施の形態である観察装置４０において、６つの偏光生成部６０のうち４つを用いた場合、４つの行列式を解くことでミュラー行列Ｍの各成分は一意に定まる。また、６つの偏光生成部６０を全て用いれば、最小二乗法を用いてミュラー行列Ｍの各成分を求めることができる。
【００６１】
そして、戻り光のストークス行列Ｓ′＝（ｓ′０，ｓ′１，ｓ′２，ｓ′３）のストークス成分の２次元分布がわかっているので、対象物のミュラー行列Ｍの各成分の２次元分布も求めることができる。これにより、対象物の偏光度の２次元分布を求めることができる。そして、この偏光度の２次元分布に基づいて対象物の粘膜層の厚みの２次元分布を算出し、これにより、がんの浸潤度を診断することができる。
【００６２】
以上のように構成された本実施の形態である観察装置４０は、対象物からの光を検出する検出部５０と、この検出部５０の周囲に配置され、それぞれ異なる偏光状態を有する光を生成する６つの偏光生成部６０とを有する。
【００６３】
従って、従来の装置のように回転位相差板を回転させる構成を設けることなく、偏光生成部６０が互いに異なる偏光状態を有する光を対象物に照射することができる。更に、検出部５０が対象物からの光の偏光状態を観察するので、対象物からの戻り光を偏光状態を保ったままで内視鏡装置外に取り出す必要がない。
【００６４】
従来の装置では、人体の外側に設置した偏光照射部からの偏光を、この偏光状態を維持したまま人体内部に誘導し、また、人体内部からの戻り光の偏光状態を維持したまま撮像部に取り出す必要があった。このため、従来の装置では偏光撮像系を腹腔鏡、つまり硬性内視鏡に適用することとなり、人体内部に挿入される部分が軟性の軟性内視鏡に適用することが困難であった。
【００６５】
本実施の形態である観察装置４０では、装置全体の小型化を実現でき、軟性内視鏡への適用を可能とする観察装置４０を提供することができる。
【００６６】
また、偏光生成部６０は、入射する光の偏光状態を変換して出射させる偏光板６１と、この偏光板６１の対象物側に配置されて偏光板６１から出射する光を拡散する発散レンズ６２とを有する。このため、この偏光板６１に入射する光の光軸とのなす角度を一定に抑制することができる。
【００６７】
一般的に、偏光板６１に入射する光が光軸に対してなす角度が大きくなると偏光板６１の性能が変化してしまうので、この角度を一定に抑制することが好ましい。ここで、仮に、発散レンズ６２の対象物側に偏光板６１を配置すると、発散レンズ６２により発散された光が光軸となす角度が大きくなり、この状態で偏光板６１に入射すると、所望の性能を維持することが難しくなる。
【００６８】
本実施の形態である観察装置４０によれば、発散レンズ６２を偏光板６１の対象物側に配置しているので、偏光板６１の性能を一定に維持することが可能となる。
【００６９】
（第二の実施の形態）
第一の実施の形態である観察装置４０では、偏光生成部６０が偏光分離部５３の上下にそれぞれ二群に分けられて配置されていたが、偏光生成部６０の配置はこの第一の実施の形態に限定されない。
【００７０】
図８は、第二の実施の形態である観察装置４０を示す斜視図である。以下の説明において、第一の実施の形態と同一の構成要素については同一の符号を付して、その説明を簡略化する。
【００７１】
図８に示すように、本実施の形態である観察装置４０では、６つの偏光生成部６０の全てが一群にまとめられて検出部５０の周囲の一箇所に配置されている。より具体的には、６つの偏光生成部６０は、検出部５０の光軸に対して一方の側に配置されており、図示の例では、偏光分離部５３の図中上方にまとめられて配置されている。
【００７２】
図８に示す本実施の形態である観察装置４０によっても、第一の実施の形態と同一の作用及び効果を得ることができる。
【００７３】
（第三の実施の形態）
図９及び図１０は、それぞれ第三の実施の形態である観察装置４０を示す斜視図である。
【００７４】
図９及び図１０に示すように、本実施の形態である観察装置４０では、６つの偏光生成部６０が検出部５０の周囲に環状に配置されている。より具体的には、６つの偏光生成部６０は、偏光分離部５３の周囲に環状に配置されており、検出部５０の光軸の周りにそれぞれ等間隔を置いて配置されている。
【００７５】
図９及び図１０に示す本実施の形態である観察装置４０によっても、第一の実施の形態と同一の作用及び効果を得ることができる。
【００７６】
特に、本実施の形態である観察装置４０によれば、隣り合う偏光生成部６０が生成して対象物に照射される光の角度の差を小さくすることができる。これにより、角度があることにより生じる偏光状態の変化を極力抑制した光を生成することができる。この結果、検出部５０による光の検出の精度をより向上することができる。
【００７７】
（第四の実施の形態）
図１１は第四の実施の形態に係る内視鏡装置の要部を示す斜視図、図１２は第四の実施の形態に係る内視鏡装置の挿入部の先端部を示す斜視図、図１３は図１２のＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。
【００７８】
本実施の形態は、上述した第一〜第三の実施の形態である観察装置４０を、いわゆる親子式内視鏡に適用したものである。親子式内視鏡とは、親内視鏡となる通常サイズの内視鏡装置のワーキングチャンネルに、子内視鏡である細径の内視鏡を挿通させたものである（例えば特開２０１０−６３７７２号公報参照）。
【００７９】
図１１に示すように、本実施の形態に係る親子式内視鏡装置１００は、親内視鏡装置１１０と子内視鏡装置１２０とを有する。親内視鏡装置１１０は、第一の実施の形態に係る内視鏡装置１０と同様に、挿入部１１１、操作部１１３、およびコネクタ部１１４を有する。
【００８０】
親内視鏡装置１１０の挿入部１１１の内部にはワーキングチャンネル１１５が形成されている。ワーキングチャンネル１１５は、挿入部１１１内部に形成された中空筒状の通路である。このワーキングチャンネル１１５は、操作部１１３に形成された開口１１３ａから、挿入部１１１の先端部１１２にまで至っている。ワーキングチャンネル１１５は、一般的に、鉗子等の処置具を親内視鏡装置１１０の先端部１１２にまで導くために用いられる。
【００８１】
子内視鏡装置１２０も、第一の実施の形態に係る内視鏡装置１０と同様に、挿入部１２１、操作部１２３、およびコネクタ部１２４を有する。子内視鏡装置１２０の挿入部１２１は親内視鏡装置１１０のワーキングチャンネル１１５内に挿通されている。
【００８２】
図１２及び図１３に示すように、親内視鏡装置１１０の先端部１１２には、照明部１１６、撮像部１１７、およびノズル１１８が設けられている。照明部１１６は、対象物に光を照射する。撮像部１１７は、照明部１１６による光が照射された対象物からの光を撮像する。ノズル１１８は、対象物に水等を噴射する。上述したワーキングチャンネル１１５の開口１１５ａはこの親内視鏡装置１１０の先端部１１２に形成されている。
【００８３】
本実施の形態である観察装置１４０は、第一〜第三の実施の形態である観察装置４０のいずれかと略同一の構成を有する。観察装置１４０は、第一の実施の形態に係る内視鏡装置１０と同様に子内視鏡装置１２０の先端部１２２に設けられ、親内視鏡装置１１０の先端部１１２にまで至っている。なお、図１２では、観察装置１４０の配置状態を明確に図示するために、観察装置１４０がワーキングチャンネル１１５の開口１１５ａから外方に突出するように図示されている。しかし、観察装置１４０により対象物を観察する際は、図１３に示すように、観察装置１４０はワーキングチャンネル１１５内に収納されている。
【００８４】
従って、本実施の形態である観察装置１４０によっても、第一〜第三の実施の形態と同一の作用及び効果を得ることができる。特に、本実施の形態によれば、既存の内視鏡装置（親内視鏡装置１１０）を用いて、対象物の偏光観察を容易に行うことができる。
【００８５】
以上、図面を参照して、実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、その要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本開示に含まれる。
【００８６】
一例として、上述の実施の形態である観察装置４０には６つの偏光生成部６０を設けたが、これに代えて、入射光のストークス成分のうちｓ１＝±１、ｓ２＝１、ｓ３＝１をそれぞれ生成する４つの偏光生成部６０を設けてもよい。そして、これら４つの偏光生成部６０のうち、１つの偏光生成部６０は１／４波長板６３を有する。
【００８７】
また、本実施の形態に係る内視鏡システム１の本体部２０には単一の光源２６が設けられていたが、偏光生成部６０と同数の光源２６、すなわち上述の実施の形態では６つの光源２６を設けてもよい。この場合、光源ドライバ２５が光源２６を順次点灯させてもよいし、内視鏡システム１の操作者が適宜点灯させる光源２６を切り替えてもよい。あるいは、６つの光源２６を同時に点灯させてもよいが、この際、切替部２６ａにより１本を除く光ファイバ１５への光を遮断する。また、６つの光源２６を設ける場合、光ファイバ１５を光源２６の数と同数設け、各光源２６と各偏光生成部６０とを光ファイバ１５を介して１対１で接続してもよい。また、光源２６を本体部２０に設けることに代えて、複数の偏光生成部６０のそれぞれの偏光板６１の対象物側と反対側にＬＥＤ等の光源を配置してもよい。すなわち、複数の光源を検出部の周囲に配置してもよい。この場合、光源を偏光板６１に接触するように配置してもよく、偏光板６１から間隔をおいて偏光板６１に近接して配置してもよい。光源と光源ドライバ２５とを配線を介して接続し、配線を挿入部１１内に通してもよい。また、光ファイバ１５を不要とすることができる。
【００８８】
さらに、複数の偏光生成部６０には光源２６から順に光が切り替えられて入射されていたが、各々の偏光生成部６０に周波数時分割した光を入射させてもよい。但し、あまり時分割の周期が長いと対象物の偏光度が変化してしまう可能性があるので、時分割の周期は人間が視認できない程度のものであることが望ましい。
【００８９】
また、偏光生成部６０の配置位置は上述の各実施の形態に限定されず、検出部５０の周囲に配置されていればよい。但し、イメージセンサ５７の撮像面５７ａは通常矩形に形成されているので、観察装置４０全体の小型化を考慮すると、上述の実施の形態のように検出部５０の上下に、あるいは環状に偏光生成部６０を配置することが好ましい。
【００９０】
さらに、上述の実施の形態における偏光生成部６０において、偏光板６１及び発散レンズ６２、さらには１／４波長板６３を互いに接着させて一体化してもよい。この場合、一部の偏光板６１（上述の実施の形態では６１ｃ〜６１ｆ）の対象物側には１／４波長板６３が設けられていない。そこで、１／４波長板６３の分だけ偏光板６１ｃ〜６１ｆの厚みを加えれば、それぞれの偏光生成部６０の光路長を等しくすることができる。
【００９１】
同様に、光ファイバ１５の出射端１５ａと偏光板６１とを接着してもよい。
【００９２】
また、偏光生成部６０の偏光変換素子は、観察装置４０の小型化という観点からすると、この偏光変換素子により得られる偏光状態が変化しない、つまりパッシブな偏光変換素子であることが好ましい。この観点から、上述の実施の形態では偏光板６１を用いている。しかし、対象物に光を照射する時点だけ偏光状態が変化しなければ足りるので、例えば液晶素子を電気駆動して偏光状態を所定の状態に維持したものも偏光変換素子として用いることができる。
【００９３】
更に、観察装置４０を内視鏡装置１０および内視鏡システム１に用いた例を示したが、これに代えて、観察装置４０を顕微鏡に用いてもよい。この場合、顕微鏡の対物レンズとなる前群レンズ５１の周囲に偏光板６１、発散レンズ６２、および、１／４波長板６３の少なくとも一つが配置される。また、対物レンズとなる前群レンズ５１の周囲に、上記したように複数の光源を配置してもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１    内視鏡システム
１０    内視鏡装置
１１    挿入部
１１ａ  管部材
１２    先端部
１５    光ファイバ
２０    本体部
２６    光源
４０、１４０    観察装置
５０    検出部
５１    前群レンズ
５３    偏光分離部
５４    結像レンズ
５５    偏光板
５６    保護ガラス
５７    イメージセンサ
５７ａ  撮像面
６０    偏光生成部
６１、６１ａ〜６１ｆ  偏光板
６２    発散レンズ
６３    １／４波長板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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