(57)【要約】  本技術の一形態に係る観察装置は、出射部と、撮像部と、偏光制御部と、算出部とを具備する。前記出射部は、互いに異なる偏光方向を有する複数の偏光を生体組織に順次出射する。前記撮像部は、各々が画素信号を出力可能な複数の画素を有する。前記偏光制御部は、前記複数の画素のうち所定数の画素を１つのグループとして、前記１つのグループに含まれる前記所定数の画素の各々に、前記生体組織により反射される反射光の互いに異なる偏光成分をそれぞれ入射させる。前記算出部は、前記所定数の画素の各々から出力される前記画素信号に基づいて、前記生体組織に関する生体組織情報を算出する。
2019159583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる偏光方向を有する複数の偏光を生体組織に順次出射する出射部と、
各々が画素信号を出力可能な複数の画素を有する撮像部と、
前記複数の画素のうち所定数の画素を１つのグループとして、前記１つのグループに含まれる前記所定数の画素の各々に、前記生体組織により反射される反射光の互いに異なる偏光成分をそれぞれ入射させる偏光制御部と、
前記所定数の画素の各々から出力される前記画素信号に基づいて、前記生体組織に関する生体組織情報を算出する算出部と
を具備する観察装置。
【請求項２】
請求項１に記載の観察装置であって、
前記互いに異なる偏光成分は、前記順次出射される前記複数の偏光の各々の偏光方向に対応する偏光成分である
観察装置。
【請求項３】
請求項１に記載の観察装置であって、
前記出射部は、前記複数の偏光を互いの出射期間が重ならないように、順次出射する
観察装置。
【請求項４】
請求項２に記載の観察装置であって、
前記算出部は、前記複数の画素の各々から出力される前記画素信号から、前記出射期間中に出射される偏光の偏光方向に対応する偏光成分が入射する画素の前記画素信号を抽出し、前記抽出された前記画素信号に基づいて前記生体組織情報を算出する
観察装置。
【請求項５】
請求項１に記載の観察装置であって、
前記出射部は、各々の偏光方向が、基準方向と前記基準方向に直交する直交方向との間の角度範囲に含まれる前記複数の偏光を順次出射する
観察装置。
【請求項６】
請求項１に記載の観察装置であって、
前記偏光制御部は、前記グループごとに前記所定数の画素に対応して配置され、各々が前記複数の偏光の各々の偏光方向に対応する偏光軸を有する複数の偏光素子を有する
観察装置。
【請求項７】
請求項６に記載の観察装置であって、
前記複数の偏光素子の各々は、前記複数の偏光のうちの対応する対応偏光の偏光方向と所定の交差角度で交差する前記偏光軸を有する
観察装置。
【請求項８】
請求項７に記載の観察装置であって、
前記所定の交差角度は、９０°±２°である
観察装置。
【請求項９】
請求項６に記載の観察装置であって、
前記撮像部は、前記複数の画素を有するイメージセンサを有し、
前記所定数の画素は、前記イメージセンサに設けられた互いに直交する２方向に２つずつ並ぶ４つの画素を含む画素群であり、
前記複数の偏光素子は、前記画素群に対応して配置される４以下の偏光素子を含む偏光素子群である
観察装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の観察装置であって、
前記偏光素子群は、基準方向から所定方向に略９０°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１１２．５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１３５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１５７．５°回転された偏光軸を有する偏光素子とを含む
観察装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の観察装置であって、
前記偏光素子群は、基準方向から所定方向に略９０°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１２０°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１５０°回転された偏光軸を有する偏光素子とを含む
観察装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の観察装置であって、
前記出射部は、複数の光源と、前記複数の光源の各々の出射光から前記互いに異なる偏光方向を有する複数の偏光をそれぞれ生成する複数の偏光部とを有する
観察装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の観察装置であって、
前記出射部は、光源と、前記光源の出射光から生成される偏光の偏光方向を回転可能な偏光部とを有する
観察装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の観察装置であって、
前記撮像部は、複数の第１の画素を有する第１のイメージセンサと、複数の第２の画素を有する第２のイメージセンサとを有し、
さらに、前記生体組織からの反射光を互いに異なる方向に進行する第１の分離光と第２の分離光とに分離し、前記第１の分離光を前記第１のイメージセンサに入射し、前記第２の分離光を前記第２のイメージセンサに入射する分離光学系を具備する
観察装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の観察装置であって、
前記偏光制御部は、前記所定数の前記第１の画素を第１のグループとして前記所定数の前記第１の画素に対応して配置される複数の第１の偏光素子と、前記所定数の前記第２の画素を第２のグループとして前記所定数の前記第２の画素に対応して配置される複数の第２の偏光素子とを有する
観察装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の観察装置であって、
前記出射部は、前記生体組織に無偏光を出射可能であり
前記算出部は、前記無偏光が出射された場合に、前記第１及び前記第２のグループに含まれる前記第１及び前記第２の画素から出力される複数の画素信号を取得する
観察装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の観察装置であって、
前記複数の第１の偏光素子は、基準方向に略平行な偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略４５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略９０°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１３５°回転された偏光軸を有する偏光素子とを含み、
前記複数の第２の偏光素子は、前記基準方向から前記所定方向に略２２．５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略６７．５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１１２．５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１５７．５°回転された偏光軸を有する偏光素子とを含む
観察装置。
【請求項１８】
請求項１４に記載の観察装置であって、
前記第２のイメージセンサは、前記第２の分離光の偏光状態を維持して検出可能である
観察装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の観察装置であって、
内視鏡又は顕微鏡として構成される
観察装置。
【請求項２０】
互いに異なる偏光方向を有する複数の偏光を生体組織に順次出射し、
複数の画素のうち所定数の画素を含むグループごとに、前記生体組織により反射される反射光の互いに異なる偏光成分がそれぞれ入射する前記所定数の画素の各々から出力される画素信号を取得し、
前記取得された画素信号に基づいて、前記生体組織に関する生体組織情報を算出する
ことをコンピュータシステムが実行する観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、生体組織の観察等に適用可能な観察装置及び観察方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、偏光した光を照射して生体組織を観察する技術が開発されている。例えば特許文献１には、病変部等の偏光特性を表示する偏光画像計測表示システムが記載されている。特許文献１では、撮像部により互いに異なる偏光状態で撮像された１６枚以上の光強度偏光画像が取得される。偏光変換処理部により、光強度偏光画像に基づいて４行×４列のミューラー行列が算出され、ミューラー行列を用いてサンプルの偏光解消度や光の偏光度等の偏光特性を表す偏光特性画像が生成される。これらの偏光特性画像を組み合わせて表示することで、医師は膠原線維等の有無を識別することが可能となっている（特許文献１の明細書段落［００２２］［００４４］〜［００４６］［００９４］図７、図１５等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−３３５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような偏光を用いた生体組織の観察は、外科手術や内科診断等の様々なシーンでの応用が期待されており、生体組織の観察を十分に支援可能な技術が求められている。【０００５】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、生体組織の観察を十分に支援可能な観察装置及び観察方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る観察装置は、出射部と、撮像部と、偏光制御部と、算出部とを具備する。
前記出射部は、互いに異なる偏光方向を有する複数の偏光を生体組織に順次出射する。
前記撮像部は、各々が画素信号を出力可能な複数の画素を有する。
前記偏光制御部は、前記複数の画素のうち所定数の画素を１つのグループとして、前記１つのグループに含まれる前記所定数の画素の各々に、前記生体組織により反射される反射光の互いに異なる偏光成分をそれぞれ入射させる。
前記算出部は、前記所定数の画素の各々から出力される前記画素信号に基づいて、前記生体組織に関する生体組織情報を算出する。【０００７】
この観察装置では、偏光方向の異なる複数の偏光が生体組織に順次出射される。生体組織からの反射光は、その偏光状態が制御されて、所定数の画素を１つのグループとする複数の画素に入射する。このとき、所定数の画素の各々には、互いに異なる偏光成分が入射する。そして所定数の画素の各々から出力される画素信号から生体組織に関する生体組織情報が算出される。これにより、生体組織の観察を十分に支援可能となる。【０００８】
前記互いに異なる偏光成分は、前記順次出射される前記複数の偏光の各々の偏光方向に対応する偏光成分であってもよい。
これにより、例えば出射される偏光に対応する偏光成分をグループごとに検出することが可能となり、生体組織を詳細に観察することが可能となる。【０００９】
前記出射部は、前記複数の偏光を互いの出射期間が重ならないように、順次出射してもよい。
これにより、生体組織に出射される偏光の偏光方向を高速に切り替えることが可能となる。この結果、生体組織情報の算出に必要なデータ等を高速で取得することが可能となる。【００１０】
前記算出部は、前記複数の画素の各々から出力される前記画素信号から、前記出射期間中に出射される偏光の偏光方向に対応する偏光成分が入射する画素の前記画素信号を抽出し、前記抽出された前記画素信号に基づいて前記生体組織情報を算出してもよい。
これにより、例えば生体組織情報を高速に算出可能となり、生体組織の詳細なリアルタイム観察を実現することが可能となる。この結果、生体組織の観察を十分に支援可能となる。【００１１】
前記出射部は、各々の偏光方向が、基準方向と前記基準方向に直交する直交方向との間の角度範囲に含まれる前記複数の偏光を順次出射してもよい。
これにより、例えば直交ニコル観察等に必要な撮影を高速に実現することが可能となる。【００１２】
前記偏光制御部は、前記グループごとに前記所定数の画素に対応して配置され、各々が前記複数の偏光の各々の偏光方向に対応する偏光軸を有する複数の偏光素子を有してもよい。
これにより、所定数の画素の各々に入射する偏光成分の偏光状態を容易に制御することが可能となる。この結果、生体組織を精度よく観察することが可能となる。【００１３】
前記複数の偏光素子の各々は、前記複数の偏光のうちの対応する対応偏光の偏光方向と所定の交差角度で交差する前記偏光軸を有してもよい。
これにより、所定数の画素の各々に入射する偏光成分の偏光方向を高精度に制御することが可能となる。この結果、生体組織の観察精度を向上することが可能となる。【００１４】
前記所定の交差角度は、９０°±２°であってもよい。
これにより、略直交ニコルの状態で生体組織を観察可能となる。この結果、生体組織による偏光方向の変化等が高精度に検出され、生体組織の観察を十分に支援可能となる。【００１５】
前記撮像部は、前記複数の画素を有するイメージセンサを有してもよい。この場合、前記所定数の画素は、前記イメージセンサに設けられた互いに直交する２方向に２つずつ並ぶ４つの画素を含む画素群であってもよい。また、前記複数の偏光素子は、前記画素群に対応して配置される４以下の偏光素子を含む偏光素子群であってもよい。
これにより、例えばカラーフィルタ等に合わせて偏光素子を配置するといったことが可能となり、偏光を用いた生体組織のカラー観察等を容易に実現することが可能となる。【００１６】
前記偏光素子群は、基準方向から所定方向に略９０°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１１２．５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１３５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１５７．５°回転された偏光軸を有する偏光素子とを含んでもよい。
これにより、例えば生体組織についての略直交ニコル観察を適正に実現することが可能となり、生体組織の観察を十分に支援可能となる。【００１７】
前記偏光素子群は、基準方向から所定方向に略９０°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１２０°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１５０°回転された偏光軸を有する偏光素子とを含んでもよい。
これにより、例えば偏光素子以外のフィルタ等が設けられた画素を構成することが可能となり、生体組織の詳細な観察が可能となる。【００１８】
前記出射部は、複数の光源と、前記複数の光源の各々の出射光から前記互いに異なる偏光方向を有する複数の偏光をそれぞれ生成する複数の偏光部とを有してもよい。
これにより、例えば複数の偏光を高速に切り替えて出射することが可能となる。この結果、生体組織の詳細なリアルタイム観察を実現することが可能となる。【００１９】
前記出射部は、光源と、前記光源の出射光から生成される偏光の偏光方向を回転可能な偏光部とを有してもよい。
これにより、単一の光源及び偏光部を用いて複数の偏光を出射することが可能となり、装置をコンパクトに構成することが可能となる。【００２０】
前記撮像部は、複数の第１の画素を有する第１のイメージセンサと、複数の第２の画素を有する第２のイメージセンサとを有してもよい。この場合、前記観察装置は、さらに、前記生体組織からの反射光を互いに異なる方向に進行する第１の分離光と第２の分離光とに分離し、前記第１の分離光を前記第１のイメージセンサに入射し、前記第２の分離光を前記第２のイメージセンサに入射する分離光学系を具備してもよい。
このように、２つのイメージセンサを用いた観察を行うことで、例えば生体組織を詳細に観察することが可能となる。【００２１】
前記偏光制御部は、前記所定数の前記第１の画素を第１のグループとして前記所定数の前記第１の画素に対応して配置される複数の第１の偏光素子と、前記所定数の前記第２の画素を第２のグループとして前記所定数の前記第２の画素に対応して配置される複数の第２の偏光素子とを有してもよい。
これにより、２つのイメージセンサでそれぞれ反射光の偏光成分を検出することが可能となり、生体組織を十分詳細に観察することが可能となる。【００２２】
前記出射部は、前記生体組織に無偏光を出射可能であってもよい。この場合、前記算出部は、前記無偏光が出射された場合に、前記第１及び前記第２のグループに含まれる前記第１及び前記第２の画素から出力される複数の画素信号を取得してもよい。
これにより、例えば略直交ニコルの状態での観察に加え、開放ニコルの状態での観察を実現することが可能となる。この結果、生体組織を十分詳細に観察することが可能となる。【００２３】
前記複数の第１の偏光素子は、基準方向に略平行な偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略４５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略９０°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１３５°回転された偏光軸を有する偏光素子とを含んでもよい。この場合、前記複数の第２の偏光素子は、前記基準方向から前記所定方向に略２２．５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略６７．５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１１２．５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１５７．５°回転された偏光軸を有する偏光素子とを含んでもよい。
これにより、偏光軸が４５°ピッチの偏光カメラ等を用いることが可能となり、観察装置を容易に構成することが可能となる。【００２４】
前記第２のイメージセンサは、前記第２の分離光の偏光状態を維持して検出可能であってもよい。
これにより、例えば生体組織を高い解像度でモニタリングすることが可能となる。【００２５】
前記観察装置は、内視鏡又は顕微鏡として構成されてもよい。
内視鏡又は顕微鏡を用いた検査等において、生体組織の観察を十分に支援することが可能である。【００２６】
本技術の一形態に係る観察方法は、コンピュータシステムにより実行される観察方法であって、互いに異なる偏光方向を有する複数の偏光を生体組織に順次出射することを含む。
複数の画素のうち所定数の画素を含むグループごとに、前記生体組織により反射される反射光の互いに異なる偏光成分がそれぞれ入射する前記所定数の画素の各々から出力される画素信号が取得される。
前記取得された画素信号に基づいて、前記生体組織に関する生体組織情報が算出される。
【発明の効果】
【００２７】
以上のように、本技術によれば、生体組織の観察を十分に支援可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本技術の第１の実施形態に係る観察装置である顕微鏡装置の構成例を示す模式図である。
【図２】受光偏光子の配列の一例を示す模式図である。
【図３】受光偏光子及びカラーフィルタの配列の一例を示す模式図である。
【図４】コントローラの構成例を示すブロック図である。
【図５】直交ニコル観察の一例を示す模式図である。
【図６】直交ニコル観察の観察結果の一例を示す図である。
【図７】観察対象について説明するための模式図である。
【図８】直交ニコル観察で撮像された観察対象の画像の一例を示す模式図である。
【図９】生体組織の観察例を示すフローチャートである。
【図１０】生体組織の観察のタイムシーケンスの一例を示す模式図である。
【図１１】直交ニコル観察で生成された画像データから生体組織情報を算出する処理の一例を説明するための図である。
【図１２】図１１に示す生体組織情報を算出する処理の具体例を示す図である。
【図１３】強調画像の一例を示すマップ画像である。
【図１４】強調画像の他の一例を示す観察画像である。
【図１５】本技術の第２の実施形態に係る観察装置である内視鏡装置の構成例を模式的に示す図である。
【図１６】本技術の第３の実施形態に係る観察装置である顕微鏡装置の構成例を模式的に示す図である。
【図１７】生体組織の観察のタイムシーケンスの一例を示す模式図である。
【図１８】第１の強度及び第２の強度の変化の一例を示すグラフである。
【図１９】偏光の偏光方向と異方体の繊維の方向との関係を示す模式図である。
【図２０】本技術の第４の実施形態に係る観察装置である顕微鏡装置の構成例を模式的に示す図である。
【図２１】生体組織の観察のタイムシーケンスの一例を示す模式図である。
【図２２】第１の強度及び第２の強度の変化の一例を示すグラフである。
【図２３】照明系の構成例を示す模式図である。
【図２４】他の実施形態に係る偏光カメラの構成例を示す模式図である。
【図２５】他の実施形態に係る第１及び第２の偏光カメラ及びの構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
＜第１の実施形態＞
［観察装置の構成］
図１は、本技術の第１の実施形態に係る観察装置である顕微鏡装置１００の構成例を示す模式図である。顕微鏡装置１００は、照明系２０、撮像系３０、コントローラ４０、及び表示ユニット５０を有する。
【００３１】
顕微鏡装置１００は、例えば開腹手術や切開手術等の手術中に、観察対象１となる部位等を観察するために用いられる。なお顕微鏡装置１００を術中に用いる場合に限定されず、例えば病変サンプル等を観察する際に顕微鏡装置１００が用いられてもよい。本実施形態では、生体組織が観察対象１となる。
【００３２】
照明系２０は、光源ユニット２１、ライトガイド２２、及び照明装置２３を有する。光源ユニット２１は、複数の光源２４を有する。本実施形態では、複数の光源２４として、４つの光源２４ａ〜２４ｄが用いられる。また各光源２４ａ〜２４ｄからは、出射光として無偏光の光が出射される。光源２４としては、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やキセノンランプ等が用いられる。この他、無偏光の光を出射可能な任意の光源２４が適宜用いられてよい。
【００３３】
ライトガイド２２は、光源ユニット２１の複数の光源２４から出射された出射光を伝送する。ライトガイド２２は、光源２４ａ〜２４ｄの各々に接続されるライトガイド２２ａ〜２２ｄを有する。従って各光源２４から出力される出射光は、それぞれ別のライトガイド２２を通って個別に伝送される。ライトガイド２２としては、例えばシングルファイバやバンドルファイバ等の光ファイバが用いられる。
【００３４】
照明装置２３は、複数の偏光子２５を有する。照明装置２３は筒状の形状であり、先端部２６と、先端部２６とは反対側の後端部２７とを有する。図１に示すように先端部２６には、複数の偏光子２５が配置される。また後端部２７には、ライトガイド２２が接続される。照明装置２３は、先端部２６（複数の偏光子２５）を観察対象１に向けて配置される。また照明装置２３は、位置や姿勢等を調整することが可能なように、図示しない保持機構により保持される。
【００３５】
複数の偏光子２５は、照明装置２３の先端部２６に設けられた設置面２８上にそれぞれ配置される。すなわち複数の偏光子２５は、同一の平面（設置面２８）上にそれぞれ配置される。複数の偏光子２５には、複数の光源２４からの出射光がそれぞれ入射する。例えば照明装置２３は、ライトガイド２２により伝送された複数の光源２４からの出射光が、複数の偏光子２５の各々に入射するように適宜構成される。
【００３６】
また複数の偏光子２５は、複数の光源２４の出射光から互いに異なる偏光方向を有する複数の偏光をそれぞれ生成する。例えば偏光子２５は、当該偏光子２５に入射した出射光から、その偏光軸２９に平行な偏光方向を有する偏光（直線偏光）を生成する。従って、複数の偏光子２５の各々には、互いに異なる偏光軸２９がそれぞれ設定される。
【００３７】
偏光子２５の具体的な構成は限定されず、ワイヤーグリッド、液晶素子、偏光フィルム等を用いた偏光子２５が適宜用いられてよい。以下では照明装置２３に設けられる偏光子２５を、同じ符号を用いて照明偏光子２５と記載する。本実施形態では、照明偏光子２５は、偏光部に相当する。
【００３８】
図１には、照明装置２３を観察対象１側から見た場合の照明偏光子２５の配置例が模式的に図示されている。本実施形態では、４つの照明偏光子２５ａ〜２５ｄが用いられる。各照明偏光子２５ａ〜２５ｄには、４つの光源２４ａ〜２４ｄの出射光がそれぞれ入射する。図１に示すように、照明偏光子２５ａ〜２５ｄは、各々の偏光軸２９が互いに異なる方向となるように構成される。偏光軸２９の方向は、例えば偏光軸２９が延在する方向であり、設置面２８に平行な方向となる。
【００３９】
各照明偏光子２５ａ〜２５ｄの各々の偏光軸２９は、偏光軸２９の方向を表すための基準となる基準方向６０と、基準方向６０からの回転方向６１と、回転角とを用いて表すことが可能である。本実施形態では、照明偏光子２５ａの偏光軸２９と平行な方向を基準方向６０とする。また照明装置２３を先端部２６側から見た場合に、設置面２８の面内に左回転方向（反時計回り）に回転する方向を回転方向６１とする。例えば図１では、図中の左右方向が基準方向６０となり、紙面内に左回転方向に回転する方向が回転方向６１となる。
【００４０】
本実施形態では、複数の照明偏光子２５の各々に対して、基準方向６０と基準方向６０に直交する直交方向との間の角度範囲に含まれる互いに異なる偏光軸２９がそれぞれ設定される。すなわち、各偏光軸２９は、基準方向６０からの左回転方向の回転角が０°以上９０°以下（未満）となるように設定される。
【００４１】
図１に示すように、照明偏光子２５ａは、基準方向６０に平行な偏光軸２９を有する。すなわち、照明偏光子２５ａは、基準方向６０から左回転方向に０°回転された偏光軸２９を有するとも言える。照明偏光子２５ｂは、基準方向６０から左回転方向に略２２．５°回転された偏光軸２９を有する。照明偏光子２５ｃは、基準方向６０から左回転方向に略４５°回転された偏光軸２９を有する。照明偏光子２５ｄは、基準方向６０から左回転方向に略６７．５°回転された偏光軸２９を有する。
【００４２】
なお本開示において、略２２．５°、略４５°、略６７．５°といった記載は、２２．５°、４５°、６７．５°を含む。これは他の角度に関する記載についても同様である。
【００４３】
従って、照明偏光子２５ａ〜２５ｄの偏光軸２９は、左回転方向に沿って基準方向６０から直交方向までの角度範囲を４分割した角度（９０°／４＝２２．５°）を基準として設定されるとも言える。すなわち、各偏光軸２９の左回転方向に沿った回転角θは、θ＝２２．５×（ｎ−１）で表される。ここでｎは整数であり、照明偏光子２５ａ〜２５ｄはｎ＝１〜４に対応する。
【００４４】
このように、照明系２０では、複数の光源２４ａ〜２４ｄからの出射光が、ライトガイド２２を介して複数の照明偏光子２５ａ〜２５ｄにそれぞれ入射する。そして複数の照明偏光子２５ａ〜２５ｄにより、基準方向６０に対する回転角θが０°、略２２．５°、略４５°、略６７．５°である偏光方向を有する偏光３が観察対象１に向けて出射される。以下では、各偏光３の回転角θを入射偏光角θと記載し、照明偏光子２５の偏光軸２９を、入射偏光軸２９と記載する場合がある。また入射偏光角θについて、略の記載を省略して記載する場合がある。
【００４５】
なお、複数の光源２４ａ〜２４ｄは、出射光を順次出射するように制御される。従って、複数の照明偏光子２５ａ〜２５ｄからは、入射偏光角θが０°、２２．５°、４５°、６７．５°である偏光３が順番に出射されることになる。このように、照明系２０は、互いに異なる偏光方向を有する複数の偏光を観察対象１に順次出射する。図１には、照明系２０から出射される偏光３が矢印を用いて模式的に図示されている。出射光を出射する方法等については後に詳しく説明する。本実施形態では、照明系２０は、出射部に相当する。
【００４６】
撮像系３０は、レンズユニット３１及び偏光カメラ３２を有する。図１に示すように撮像系３０では、レンズユニット３１及び偏光カメラ３２が一体的に構成され、レンズユニット３１を観察対象１に向けて配置される。また撮像系３０は、位置や姿勢が調整可能なように図示しない保持機構により保持される。
【００４７】
レンズユニット３１は、例えば図示しない１以上のレンズにより構成される。レンズユニット３１には、照明系２０の照明光（偏光３）が観察対象１により反射された反射光４が入射する。図１には、観察対象１により反射された反射光４が矢印を用いて模式的に図示されている。
【００４８】
レンズユニット３１は、光学ズーム機能等を備え、例えばＦ値（絞り値）及び光学倍率等の撮像パラメータを制御することで、光学的に拡大または縮小された観察対象１の光学像を生成する。光学ズーム機能を実現するための具体的な構成は限定されず、例えば電子制御による自動ズームや、手動でのズーム等が適宜実行可能であってよい。
【００４９】
偏光カメラ３２は、イメージセンサ３３及び偏光ユニット３４を有する。また偏光カメラ３２は、図示しないカラーフィルタを有する。
【００５０】
イメージセンサ３３は、各々が画素信号を出力可能な複数の画素３５を有する。複数の画素３５は、イメージセンサ３３の受光面３６に互いに直交する２つの方向に沿って配列される（図２参照）。イメージセンサ３３では、各画素３５に入射する入射光の強度が検出され、その検出結果が画素信号として出力される。
【００５１】
例えば画素３５の受光面３６側には、後述する偏光子３７やカラーフィルタが配置される。これらの偏光子３７やカラーフィルタを通過した光の強度を表す信号が画素信号となる。なお図１には、偏光子３７（偏光ユニット３４）が配置された４つの画素３５ａ〜３５ｄが模式的に図示されている。
【００５２】
イメージセンサ３３の受光面３６には、上記したレンズユニット３１により観察対象１の光学像が結像される。そして各画素３５の位置における光学像の強度（明るさ）が画素信号として検出される。これにより、観察対象１の画像観察等を実現することが可能となる。
【００５３】
イメージセンサ３３の具体的な構成は限定されず、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ等が適宜用いられてよい。本実施形態では、イメージセンサ３３は、撮像部として機能する。
【００５４】
偏光ユニット３４は、イメージセンサ３３の受光面３６側に配置される複数の偏光子３７を有する。各偏光子３７は、それぞれがイメージセンサ３３の複数の画素３５のサイズと略等しいサイズであり、イメージセンサ３３の複数の画素３５に対応して配置される。すなわち、１つの画素３５の受光面３６側に、１つの偏光子３７が配置されるように、偏光ユニット３４が構成される。従って複数の偏光子３７の数と、複数の画素３５の数とは互いに等しくなる。
【００５５】
複数の偏光子３７には、それぞれ偏光軸３８が設定される。例えば、ある偏光子３７に光が入射すると、その偏光子３７の偏光軸３８に平行な偏光方向を有する偏光成分（直線偏光）が抽出される。
【００５６】
図１に示すように、偏光カメラ３２では、観察対象１により反射された反射光４が、レンズユニット３１を介して偏光ユニット３４（複数の偏光子３７）に入射する。複数の偏光子３７は、入射した反射光４から各々の偏光軸３８に平行な偏光成分を抽出し、抽出した偏光成分を対応する画素３５に入射させる。すなわち、複数の偏光子３７は、対応する画素３５に向けて進行する反射光４の偏光方向を制御するとも言える。
【００５７】
複数の偏光子３７は、例えばイメージセンサ３３の複数の画素３５を生成するプロセスに合わせて、各画素３５の受光面３６側に形成される。すなわち、複数の画素３５上に形成された複数の偏光子３７により偏光ユニット３４が構成される。偏光子３７の具体的な構成は限定されず、ワイヤーグリッド、液晶素子、偏光フィルム等を用いた偏光子３７が適宜用いられてよい。
【００５８】
以下では、イメージセンサ３３の画素３５に対応して配置される偏光子３７を、同じ符号を用いて受光偏光子３７と記載する。また受光偏光子３７の偏光軸３８を、偏光透過軸３８と記載する。本実施形態では、偏光ユニット３４は、偏光制御部に相当し、受光偏光子３７は、偏光素子に相当する。
【００５９】
偏光ユニット３４は、複数の画素３５のうち所定数の画素３５を１つのグループとして、１つのグループに含まれる所定数の画素３５の各々に、観察対象１により反射される反射光４の互いに異なる偏光成分をそれぞれ入射させる。具体的には、グループ内の所定数の画素３５に配置される所定数の受光偏光子３７に対して、互いに異なる偏光透過軸３８が設定される。偏光カメラ３２には、このような所定数の画素３５及び受光偏光子３７のグループが複数設置されることになる。
【００６０】
図１には、所定数の画素３５及び所定数の受光偏光子３７を含むグループの構成例が模式的に図示されている。図１に示すように、本実施形態では、所定数の画素３５として、イメージセンサ３３に設けられた互いに直交する２方向に２つずつ並ぶ４つの画素３５ａ〜３５ｄを含む画素群６２が選択される。また所定数の受光偏光子３７として、画素群６２に対応して配置される４つの受光偏光子３７ａ〜３７ｄを含む偏光子群６３が用いられる。本実施形態では、偏光子群６３は、偏光素子群に相当する。
【００６１】
４つの受光偏光子３７ａ〜３７ｄの偏光透過軸３８は、上記した複数の照明偏光子２５ａ〜２５ｄの入射偏光軸２９に対応するように設定される。従って、１つのグループに含まれる各画素３５ａ〜３５ｄに入射する互いに異なる偏光成分は、照明系２０から順次出射される複数の偏光３の各々の偏光方向に対応する偏光成分となる。
【００６２】
このように、偏光ユニット３４は、グループごとに所定数の画素３５（画素３５ａ〜３５ｄ）に対応して配置され、各々が複数の偏光３の各々の偏光方向に対応する偏光透過軸３８を有する複数の受光偏光子３７（受光偏光子３７ａ〜３７ｄ）を有する。
【００６３】
また、複数の受光偏光子３７の各々は、複数の偏光３のうちの対応偏光の偏光方向と所定の交差角度で交差する偏光透過軸３８を有する。
【００６４】
所定の交差角度は、９０°±２°に設定される。この交差角度の範囲で、偏光透過軸３８を設定することで、後述する観察対象１の表面付近で反射される反射光４の影響を十分に回避することが可能である。これにより、生体組織を高精度に観察することが可能である。
【００６５】
なお、所定の交差角度の範囲は限定されず、許容される観察精度が発揮される範囲で、適宜設定されてよい。例えば９０°±５°や９０°±１０°といった９０°±２°よりも広い範囲の角度が交差角度Φとして設定されてもよい。例えば、観察対象１の種類や、照明系２０及び撮像系３０の特性に応じて、所定の交差角度が適宜設定されてよい。
【００６６】
本実施形態では、所定の交差角度は、略９０°に設定される。従って、複数の受光偏光子３７には、照明系２０から出射される各偏光３の入射偏光角θに対して、略９０°で交差する偏光透過軸３８を持った受光偏光子３７が含まれることになる。
【００６７】
図１に示す例では、偏光子群６３の左上には、基準方向６０から左回転方向に略９０°回転された偏光透過軸３８を有する受光偏光子３７ａが配置される。従って、受光偏光子３７ａの偏光透過軸３８は、照明偏光子２５ａから出射される偏光３の偏光方向（基準方向６０）に対して略９０°で交差する。この場合、照明偏光子２５ａから出射される偏光３が、受光偏光子３７ａの対応偏光となる。
【００６８】
偏光子群６３の右上には、基準方向６０から左回転方向に略１１２．５°回転された偏光透過軸３８を有する受光偏光子３７ｂが配置される。従って、受光偏光子３７ｂの偏光透過軸３８は、照明偏光子２５ｂから出射される偏光３の偏光方向（基準方向６０から左回転方向に略２２．５°回転した方向）に対して略９０°で交差する。この場合、照明偏光子２５ａから出射される偏光３が、受光偏光子３７ａの対応偏光となる。
【００６９】
偏光子群６３の左下には、基準方向６０から左回転方向に略１３５°回転された偏光透過軸３８を有する受光偏光子３７ｃが配置される。従って、受光偏光子３７ｃの偏光透過軸３８は、照明偏光子２５ｃから出射される偏光３の偏光方向（基準方向６０から左回転方向に略４５°回転した方向）に対して略９０°で交差する。この場合、照明偏光子２５ｃから出射される偏光３が、受光偏光子３７ｃの対応偏光となる。
【００７０】
偏光子群６３の右下には、基準方向６０から左回転方向に略１５７．５°回転された偏光透過軸３８を有する受光偏光子３７ｄが配置される。従って、受光偏光子３７ｄの偏光透過軸３８は、照明偏光子２５ｄから出射される偏光３の偏光方向（基準方向６０から左回転方向に略６７．５°回転した方向）に対して略９０°で交差する。この場合、照明偏光子２５ｄから出射される偏光３が、受光偏光子３７ｄの対応偏光となる。
【００７１】
なお、偏光カメラ３２における基準方向６０とは、例えば照明偏光子２５ａから出射された偏光３が、その偏光方向を変えずに反射された場合の反射光４の偏光方向である。例えば観察対象１で鏡面反射等が生じる場合には、偏光３は偏光方向（入射偏光角θ）を変えずに反射される。この場合の反射光４の偏光方向が基準方向６０となる。
【００７２】
偏光透過軸３８の回転角は限定されず、許容される観察精度が発揮される範囲で適宜設定可能である。なお本開示において、略９０°、略１１２．５°、略１３５°、略１５７．５°といった記載は、９０°、１１２．５°、１３５°、１５７．５°を含む。これは他の角度に関する記載についても同様である。
【００７３】
例えば照明装置２３を偏光３の出射方向を軸に回転する、あるいは偏光カメラ３２を反射光４の入射方向（レンズの光軸）を軸に回転することで、偏光透過軸３８の配置関係が調整可能である。すなわち各照明偏光子２５ａ〜２５ｄの入射偏光軸２９と各受光偏光子３７ａ〜３７ｄの偏光透過軸３８とが、互いに略９０°で交差するように、照明装置２３や偏光カメラ３２が適宜回転される。
【００７４】
以下では、偏光透過軸３８の基準方向６０に対する左回転方向に沿った回転角を、透過角φと記載する場合がある。例えば、受光偏光子３７ａ〜３７ｄの透過角φは、それぞれ略９０°、略１１２．５°、略１３５°、略１５７．５°となる。以下では、透過角φについて、略の記載を省略して記載する場合がある。
【００７５】
なお受光偏光子３７が配置された画素３５は、受光偏光子３７に設定された透過角φの偏光成分を検出する偏光センサとして機能する。従って、偏光カメラ３２は、４種類の偏光センサを含む偏光イメージセンサとして機能するとも言える。
【００７６】
以下では、透過角９０°の受光偏光子３７ａを有するペアを偏光センサ３９ａ、透過角１１２．５°の受光偏光子３７ｂを有するペアを偏光センサ３９ｂ、透過角１３５°の受光偏光子３７ｃを有するペアを偏光センサ３９ｃ、透過角１５７．５°の受光偏光子３７ｄを有するペアを偏光センサ３９ｄと記載する場合がある。
【００７７】
図２は、受光偏光子３７の配列の一例を示す模式図である。図２では、複数の画素３５に対応して配置された受光偏光子３７が模式的に図示されている。以下では、受光偏光子３７（画素３５）の位置を（ｍ，ｎ）と記載する。ｍ及びｎは図中の上下方向（Ｙ軸）及び左右方向（Ｘ軸）の位置を表す整数である。また図中の左上の受光偏光子３７（画素３５）の位置を（１，１）と表す。
【００７８】
図２に示すように、偏光ユニット３４では、２×２の小ブロック６４を上下方向及び左右方向に２個ずつ配置した４×４の大ブロック６５を単位として、４種類の偏光透過軸３８が設定される。例えば大ブロック６５に含まれる各小ブロック６４には、４種類の偏光透過軸３８がそれぞれ割り当てられる。
【００７９】
例えば、図２に示す配列では、受光偏光子３７（１，１）を含む小ブロック６４は透過角１５７．５°に設定される。受光偏光子３７（１，３）を含む小ブロック６４は透過角１３５°に設定される。受光偏光子３７（３，１）を含む小ブロック６４は透過角１１２．５°に設定される。受光偏光子３７（３，３）を含む小ブロック６４は透過角９０°に設定される。
【００８０】
このように４種類の偏光透過軸３８（透過角φ）が設定された４×４の大ブロック６５を、上下方向及び左右方向に繰り返し配置した配列パターンが用いられる。また図２に示すように、この配列パターンでは、４種類の偏光透過軸３８が含まれるように２×２の画素群６２を適宜選択することが可能である。例えば、図中の点線で囲われた、左上に受光偏光子３７（４，４）を有する２×２の画素群６２は、図１で説明した画素群６２（偏光子群６３）と同様の配列となる。
【００８１】
以下では、４種類の偏光透過軸３８が含まれる２×２の画素群６２を、センサグループ６６と記載する場合がある。なお図２に示す配列パターンには、４種類の偏光透過軸３８の配置が互いに異なる４種類のセンサグループ６６が存在する。このように、センサグループ６６内での配置が異なるような構成を用いることも可能である。
【００８２】
図３は、受光偏光子３７及びカラーフィルタの配列の一例を示す模式図である。図３では、図２に示す受光偏光子３７の配列パターンにカラーフィルタを配置した場合の配列の一例が図示されている。カラーフィルタとしては、例えば赤（Ｒ：Ｒｅｄ）、緑（Ｇ：Ｇｒｅｅｎ）、青（Ｂ：Ｂｌｕｅ）に対応した３種類のカラーフィルタが用いられる。なお赤、緑、及び青の各色は、濃いグレー、中間のグレー、薄いグレーで表されている。
【００８３】
カラーフィルタは、例えばイメージセンサ３３と偏光ユニット３４の間、すなわち画素３５の受光面３６と受光偏光子３７の間に配置される。あるいは、偏光ユニット３４を挟んでイメージセンサ３３とは反対側、すなわち偏光ユニット３４の反射光４が入射する側にカラーフィルタが配置されてもよい。
【００８４】
図３に示す例では、１つのセンサグループ６６に対して１つの色（カラーフィルタ）が設定される。すなわち、隣接する同一色の画素３５に、４種類の受光偏光子３７が配置されることになる。これにより、隣接する同一色の４つの画素３５から、互いに異なる透過角φで偏光した偏光成分の強度（画素信号）を検出することが可能である。
【００８５】
またカラーフィルタの色配列は、センサグループ６６を単位とするベイヤー配列となるように設定される。例えば、受光偏光子３７（４，４）を含むセンサグループ６６には、当該センサグループ６６内の全ての画素３５に対して赤色が設定される。また赤色が設定されるセンサグループ６６の上下及び左右に配置されるセンサグループ６６（例えば受光偏光子３７（４，６）を含むセンサグループ６６）には、緑色が設定される。また赤色が設定されるセンサグループ６６の右上、右下、左上、及び左下に配置されるセンサグループ６６（例えば受光偏光子３７（６，６）を含むセンサグループ６６）には、青色が設定される。
【００８６】
このように、図２及び図３に示す偏光透過軸３８の配列パターンを用いることで、ベイヤー配列を用いたカラーフィルタの配置を実現することが可能となる。このように受光偏光子３７及びカラーフィルタを配置することで、観察対象１の適正なカラー観察等が可能な偏光カメラ３２を容易に実現することが可能となる。
【００８７】
コントローラ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＨＤＤ等のコンピュータの構成に必要なハードウェアを有する。ＣＰＵがＲＯＭ等に予め記録されている本技術に係るプログラムをＲＡＭにロードして実行することにより、本技術に係る観察方法が実行される。例えばＰＣ（Personal Computer）等の任意のコンピュータにより、コントローラ４０を実現することが可能である。
【００８８】
図４は、コントローラ４０の構成例を示すブロック図である。図４に示すように、本実施形態では、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することで、機能ブロックとしての出射制御部４１、画像処理部４２、及び解析部４３が構成される。もちろん各ブロックを実現するために、ＩＣ（集積回路）等の専用のハードウェアが用いられてもよい。プログラムは、例えば種々の記録媒体を介してコントローラ４０にインストールされる。あるいは、インターネット等を介してプログラムのインストールが実行されてもよい。
【００８９】
出射制御部４１は、照明系２０が有する複数の光源２４ａ〜２４ｄの動作を制御する。具体的には、複数の光源２４ａ〜２４ｄについて、出射光を出射するタイミング、及び出射光が出射される期間が制御される。従って、出射制御部４１は、照明系２０から出射される複数の偏光３の出射タイミングや出射期間を制御することが可能である。例えば出射制御部４１は、出射光の出射を開始する旨の開始信号や出射光の出射を停止する旨の停止信号を、複数の光源２４ａ〜２４ｄに対して適宜出力する。
【００９０】
本実施形態では、出射制御部４１により、複数の光源２４ａ〜２４ｄの出射期間が重ならないように、複数の光源２４ａ〜２４ｄを順次動作させる。従って、照明系２０は、複数の偏光３を互いの出射期間が重ならないように、順次出射することになる。また出射制御部４１は、出射期間や出射タイミングに合わせた同期信号を生成し、画像処理部４２に出力する。複数の偏光３（複数の光源２４ａ〜２４ｄ）の出射期間や出射タイミングについては、後に詳しく説明する。
【００９１】
画像処理部４２は、撮像系３０のイメージセンサ３３から出力データを取得する。イメージセンサ３３からの出力データには、イメージセンサ３３の複数の画素３５の各々から出力される画素信号が含まれる。従って、画像処理部４２により、受光偏光子３７の偏光透過軸３８の方向等に係らず、イメージセンサ３３の全ての画素３５から出力される画素信号が読み込まれる。
【００９２】
また画像処理部４２は、出力データとして取得された複数の画素３５の各々から出力される画素信号から、出射期間中に出射される偏光３の偏光方向に対応する偏光成分が入射する画素３５の画素信号を抽出する。画素信号を抽出する処理は、例えば出射制御部４１からの同期信号に基づいて実行される。
【００９３】
本実施形態では、ある入射偏光角θの偏光３が出射されている場合に、入射偏光角θと略９０°で交差する偏光成分、すなわち観察対象１に入射する偏光３と直交する偏光成分が入射する画素３５の画素信号が抽出される。従って、例えば画素総数がＷ×Ｈのイメージセンサ３３からは、（Ｗ／２）×（Ｈ／２）の画素信号が抽出されることになる。なおＷ及びＨは、イメージセンサ３３の横方向及び縦方向の画素数である。
【００９４】
また画像処理部４２は、抽出した画素信号に基づいて、画像データを構築する。ここで画像データは、複数の画素データにより構成され、観察対象１のカラー画像を構成するデータである。また画素データは、画像内の１つの画素（表示画素）を表示するためのデータであり、ＲＧＢの輝度情報等を含む。
【００９５】
例えば図３に示すカラーフィルタの配列に従って複数の画素信号から複数の画素データが適宜生成され、画像データが構築される。画像データを構築する方法等は限定されず、ディベイヤー処理、ディモザイク処理等が適宜用いられてよい。この他ベイヤー配列で取得されたＲＡＷデータをカラー画像等に変換する任意の方法が用いられてよい。
【００９６】
このように、画像処理部４２では、入射偏光角θの偏光が出射されている状態で、入射偏光角θと略直交する偏光成分をもとに検出された観察対象１の画像データが生成される。また顕微鏡装置１００では、４種類の入射偏光角θ（０°、２２．５°、４５°、６７．５°）が設定可能である。従って画像処理部４２では、入射偏光角θが異なる４つの画像データがそれぞれ生成される。これにより、観察対象１についての略直交ニコル観察を実現することが可能となる。なお本開示において、略直交は、直交を含む。以下では略直交ニコル観察を、単に直交ニコル観察と記載する。
【００９７】
解析部４３は、抽出された画素信号に基づいて観察対象１に関する生体組織情報を算出する。具体的には、画像処理部４２により生成された４つの画像データを解析することで、生体組織情報が算出される。
【００９８】
また解析部４３は、画像データの解析結果や算出された生体組織情報等に基づいて、観察対象１の術中画像を生成する。術中画像とは、顕微鏡装置１００による観察や処置等を含む手術中の観察対象１の画像である。
【００９９】
このように、本実施形態では、画像処理部４２及び解析部４３により、１つのグループを構成する４つの画素３５ａ〜３５ｄの各々から出力される画素信号に基づいて、生体組織に関する生体組織情報が算出される。本実施形態では、画像処理部４２及び解析部４３が共動することで、算出部が実現される。
【０１００】
表示ユニット５０は、解析部４３により生成された観察対象１の術中画像を表示する。表示ユニット５０としては、例えば液晶モニタ等の表示装置が用いられる。表示ユニット５０は、例えば顕微鏡観察が行われる部屋に設置される。これにより、医師は表示ユニット５０に表示された術中画像を確認しながら観察や処置を行うことが可能となる。表示ユニット５０の具体的な構成は限定されず、例えば術中画像を表示可能なヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mount Display）等が表示ユニット５０として用いられてもよい。
【０１０１】
図５は、直交ニコル観察の一例を示す模式図である。図６は、直交ニコル観察の観察結果の一例を示す図である。以下では、図５及び図６を参照して、直交ニコル観察を用いた生体組織（観察対象１）の観察について説明する。
【０１０２】
図５には、偏光カメラ３２による撮像範囲７０と、撮像範囲７０の左右方向７１（Ｘ軸）と、左右方向７１と直交する上下方向７２（Ｙ軸）とが模式的に図示されている。撮像範囲７０は、例えば手術中の術野の一部の領域に設定される。従って撮像範囲７０には観察対象１である生体組織が含まれる。なお、撮像範囲７０の左右方向７１は、透過角９０°の偏光透過軸３８と略直交する方向となる（図２、図３参照）。従って、撮像範囲７０の左右方向７１は、照明偏光子２５ａから出射される偏光３の偏光方向（基準方向６０）に対して略平行になる。
【０１０３】
また図５には、照明系２０から出射される偏光３と、観察対象１により反射される反射光４と、直交ニコル観察において偏光カメラ３２により検出される偏光成分５とが模式的に図示されている。なお図５では、照明系２０及び撮像系３０の図示が省略されている。
【０１０４】
図５に示す例では、入射偏光角θの偏光３が出射され、観察対象１からの反射光４のうち、θ＋π／２の偏光方向を有する偏光成分５が抽出されるものとする。実際には、入射偏光角θが、０°、２２．５°、４５°、６７．５°である偏光３が順次出射され、出射された偏光３と略直交する偏光成分５が適宜検出される。
【０１０５】
観察対象１に入射した偏光３の一部は、観察対象１の表面付近で反射される（図示省略）。観察対象１の表面付近での反射では、反射の前後で偏光状態がほぼ保持される。従って、表面付近で反射した偏光３は、入射時の偏光方向を維持したまま表面近傍の特性の影響を受けた反射光４として撮像系３０へ進行する。
【０１０６】
表面付近からの反射光４は、反射前の偏光方向（入射偏光角θ）を維持しているため、透過角がθ＋π／２の受光偏光子３７をほとんど透過しない。従って、透過角がθ＋π／２の受光偏光子３７が配置された画素３５では、表面付近からの反射光４はほとんど検出されない。このため、直交ニコル観察では、観察対象１の表面で生じる反射（鏡面反射等）の影響を抑えて、観察対象１を観察することが可能である。
【０１０７】
一方で、観察対象１に入射した偏光３の他の一部は、観察対象１の内部に入射する。観察対象１の内部には、脂肪や筋肉等の種々の生体組織が存在する。観察対象１の内部に入射する偏光３は、各生体組織の光学的な特性に応じて、拡散、散乱、吸収あるいは偏光方向の回転等を受ける。この結果、観察対象１の内部で多重散乱した反射光４には、様々な偏光方向を有する偏光成分が含まれることになる。
【０１０８】
図５に示すように、観察対象１には、異方体５１である繊維組織５２と、非繊維組織５３とが含まれる。ここで異方体５１とは、例えば光学的な異方性を有する生体組織である。生体組織における異方体５１としては、例えば筋肉の筋繊維や、半月板等の軟骨に見られるコラーゲン繊維（膠原線維）、あるいは神経線維の束である神経束等が挙げられる。もちろんこれに限定されず、光学的な異方性を有する任意の組織等に対して本技術は適用可能である。
【０１０９】
例えば、異方体５１に対して偏光３が照射されると、異方体５１の光学特性に応じて偏光状態が変化する。例えば異方体５１の直線複屈折により、偏光３の偏光方向が回転される。また異方体５１の直線二色性により、偏光３の一部の偏光成分が吸収され楕円偏光に偏光される。この結果、異方体５１からは、異方体５１に照射された偏光３とは異なる偏光状態を有する反射光４ａが出射される。
【０１１０】
また、反射光４ａの偏光方向や楕円率等の偏光状態は、照射される偏光３の偏光方向（入射偏光角θ）に応じて変化する。すなわち、異方体５１の光学特性及び異方体５１に照射される偏光３の偏光方向に応じて、反射光４ａの偏光状態や強度等が異なってくる。
【０１１１】
異方体５１により反射された反射光４ａは、撮像系３０（受光偏光子３７）に入射する。受光偏光子３７は、反射光４ａに含まれる偏光成分のうち、受光偏光子３７の偏光透過軸３８に平行な偏光方向を有する偏光成分５を抽出し、後段の画素３５に入射させる。以下では、入射偏光角θと透過角φとが直交ニコルの関係にある状態で、受光偏光子３７により抽出される偏光成分５の強度を、第１の強度と記載する。
【０１１２】
入射偏光角θと透過角φとが直交ニコルの関係にある状態で異方体５１を観察した場合、第１の強度は、入射偏光角θを用いて以下の式で与えられる。
Ｉ0・ｓｉｎ2（δ／２）・ｓｉｎ2（２（θ−θ0））          （１）
【０１１３】
ここでＩ0は、入射偏光角θと透過角φとが平行ニコルの関係（θ＝φ）にある状態で抽出される偏光成分の強度である。Ｉ0は、例えば繊維の方向のばらつき、すなわち異方体５１の配向性に応じた値である。またδは、異方体５１によって生じる位相差であり、異方体５１の光学特性等に応じた値である。またθ0は、位相成分であり、異方体５１の繊維の方向５４に対応する。なお異方体５１の繊維の方向５４とは、例えば異方体５１を構成する繊維組織５２が延在する方向である。
【０１１４】
図６Ａのグラフは、第１の強度の一例を示すグラフである。図６Ａには、異方体５１で反射された反射光４から抽出される偏光成分５の強度が示されている。グラフの横軸は入射偏光角θであり、縦軸は偏光成分５の強度である。
【０１１５】
（１）式に示すように、第１の強度は、入射偏光角θに対して９０°の周期で振動する周期関数である。なお図６Ａのグラフでは、観察対象１の内部で生じる多重反射にともなう偏光方向のランダム化等により、第１の強度にはオフセットが含まれる。
【０１１６】
図６Ａに示すように、第１の強度はθ0で最小となる。また第１の強度はθ0＋π／４で最大となり、θ0＋π／２で再び最小となる。このように、入射偏光角θを０°から増加させて第１の強度が最小となる最初の値が位相成分θ0となる。
【０１１７】
第１の強度が最小となるのは、入射偏光角θに平行な方向と異方体５１の繊維の方向５４とが平行または直交である場合である。従って位相成分θ0は、異方体５１の繊維の方向５４と直交または平行な方向を表すことになる。このように位相成分θ0に関する情報は、異方体５１の繊維の方向５４（配向方向）に関する情報となる。
【０１１８】
また第１の強度の振幅ＡｍｐはＩ0ｓｉｎ2（δ／２）となる。この振幅Ａｍｐは、異方体５１の配向性に応じた値（Ｉ0）と異方体５１の光学的な異方性に応じた値（δ）とで表される。このように振幅Ａｍｐに関する情報は、異方体５１の配向性及び異方性に関する情報となる。
【０１１９】
なお、本実施形態では、入射偏光角θが異なる４種類の偏光３を用いて直交ニコル観察が行われる。すなわち、４種類の偏光３の各々について第１の強度が検出され、４つのデータ点が検出される。図６Ａには、入射偏光角θが０°のデータ点、２２．５°（π／８）のデータ点、４５°（π／４）のデータ点、及び６７．５°（π３／８）のデータ点が図示されている。例えば、これらのデータ点に対して、（１）式に示す関数をフィッティングすることで、位相成分θ0や振幅Ａｍｐ等を算出することが可能である。
【０１２０】
図６Ｂのグラフは、直交ニコル観察で検出される第１の強度の他の例を示すグラフである。非繊維組織５３で反射された反射光４ｂは、特定の偏光方向を持たず、偏光方向がランダム化されている。従って、反射光４ｂには、入射偏光角θの値に係らず、透過角φの偏光方向を有する偏光成分５が略一定の割合で含まれることになる。
【０１２１】
図６Ｂのグラフに示すように、非繊維組織５３を直交ニコル観察した場合、入射偏光角θによらず略一定の第１の強度が検出される。従って、非繊維組織５３では、図６Ａに示すような周期的な第１の強度の変化は検出されない。なお、複屈折を生じない組織や体液で覆われた鏡面反射が強い領域等が観察される場合には、第１の強度の変化は、略ゼロとなる。
【０１２２】
このように、第１の強度が入射偏光角θに対してπ／２の周期で変化する場合には、異方体５１を観察している可能性が高い。逆にそれ以外の場合には、非繊維組織５３を観察している可能性が高い。従って、入射偏光角θの異なる偏光３を順次出射して、第１の強度の変化を解析することにより、観察対象１に異方体５１が含まれるか否かを識別する識別情報を算出することが可能となる。
【０１２３】
以下では、観察対象１の観察について具体的に説明する。
【０１２４】
図７は、観察対象１について説明するための模式図である。図８は、直交ニコル観察で撮像された観察対象１の画像の一例を示す模式図である。以下では、観察対象１としてブタの直腸を例に挙げて説明を行なう。
【０１２５】
図７には、ブタの直腸８０が模式的に図示されている。直腸８０は管状の構造であり、消化物等が通過する管腔８１を有する。直腸８０は、内側（管腔８１側）から粘膜層８２（Ｍｕｃｏｓａ）、粘膜下層８３（Ｓｕｂｍｕｃｏｓａ）、及び筋層８４（Ｍｕｓｃｕｌａｒｉｓ）を有する。図７では、直腸８０を構成する粘膜層８２及び筋層８４が模式的に図示されている。なお粘膜下層８３の図示は省略されている。
【０１２６】
筋層８４の内側は輪筋層により構成され、輪筋層の外側には縦筋層が構成される。輪筋層を構成する筋繊維は、直腸８０が延在する方向と略直交する方向に配向する。すなわち輪筋層の筋繊維の方向は、管腔８１を囲む内周に沿った方向となる。また縦筋層を構成する筋繊維は、直腸８０が延在する方向と略平行な方向に配向する。
【０１２７】
図７に示すように、直腸８０を切断して管状構造の一部を切り出し、切り出した直腸８０を切開して直腸８０の内側の粘膜層８２を露出させる。そして、露出した粘膜層８２の一部を剥離し、筋層８４を露出させる。図７では、剥離された粘膜層８２が点線で模式的に図示されている。このとき筋層８４の露出部には、輪筋層が見えていることになる。この粘膜層８２及び輪筋層（筋層８４）が露出されている部位が、観察対象１として用いられる。以下では、露出されている輪筋層を、単に筋層８４と記載する。
【０１２８】
図８には、直交ニコル観察により撮像された豚の直腸８０（観察対象１）の観察画像７３が模式的に図示されている。観察画像７３には、露出された筋層８４（輪筋層）と、粘膜層８２とが含まれる。また筋層８４と粘膜層８２との境界には粘膜下層８３が存在する。なお図８では、筋層８４の筋繊維の方向が罫線を用いて模式的に表されており、粘膜下層８３及び粘膜層８２がドットを用いて表されている。実際の観察画像７３では罫線やドット等は表示されない。
【０１２９】
観察画像７３では、露出された筋層８４の筋繊維の方向５４が、観察画像７３の左右方向に向けて延びる方向となるように、直腸８０が撮像される。観察画像７３の左右方向は、図５に示す撮像範囲７０の左右方向７１と同様の方向である。従って例えば、入射偏光角θが０（基準方向６０）の場合、照射される偏光３と筋層８４の筋繊維の方向とが略平行となり、直交ニコル観察で検出される偏光成分５の強度（第１の強度）が最小となる。
【０１３０】
また例えば、入射偏光角θがπ／４の状態は、θ0＋π／４の状態に相当する。上記したように第１の強度は、π／２の周期で振動する周期関数であり、位相成分θ0±π／４の角度で最大値となる。従って入射偏光角θ＝π／４の状態では、図６Ａのグラフに示すθ0＋π／４での最大値と同様の偏光成分５の強度が検出されることになる。以下では、観察対象１（直腸８０）の撮像は、図８に示す配置で実行されるものとする。
【０１３１】
図９は、生体組織の観察例を示すフローチャートである。図１０は、生体組織の観察のタイムシーケンスの一例を示す模式図である。図９に示す処理は、例えば顕微鏡装置１００による生体組織（観察対象１）観察が開始された時点で開始され、観察が終了するまで繰り返し実行される処理である。
【０１３２】
光源２４ａ〜２４ｄが順次発光され、入射偏光角θが異なる４種類の偏光が生成される（ステップ１０１）。図１０Ａは、各光源２４ａ〜２４ｄの発光のタイミングを表すタイムシーケンスを示す模式図である。本実施形態では、光源２４ａ〜２４ｄが、この順番で順次発光される。
【０１３３】
例えば出射制御部４１により、光源２４ａに対して、出射光の出射を開始する旨を指示する開始信号が出力される。開始信号を受信した光源２４ａから出射光が出射される。出射光はライトガイドを介して照明偏光子２５ａに入射し、照明偏光子２５ａから基準方向６０に平行な偏光方向を有する偏光３ａ、すなわち入射偏光角０°の偏光３ａが出射される（図１参照）。
【０１３４】
また、開始信号が出力されたタイミングから所定の期間（出射期間）が経過すると、光源２４ａに対して出射光の出射を停止する旨を指示する停止信号が出力され、光源２４ａの発光が停止される。出射期間は、例えば偏光カメラ３２による撮影が適正に実行可能なように適宜設定される。
【０１３５】
光源２４ａの発光が停止すると、光源２４ｂが所定の期間発光され、照明偏光子２５ｂから入射偏光角２２．５°の偏光３ｂが出射される。また光源２４ｂの発光が停止すると、光源２４ｃが所定の期間発光され、照明偏光子２５ｃから入射偏光角４５°の偏光３ｃが出射される。そして光源２４ｃの発光が停止すると、光源２４ｄが所定の期間発光され、照明偏光子２５ｄから入射偏光角６７．５°の偏光３ｄが出射される。
【０１３６】
このように、照明系２０からは、各々の偏光方向が、基準方向６０と基準方向６０に直交する直交方向との間の角度範囲に含まれる複数の偏光３ａ〜３ｄが順次出射される。これにより、入射偏光角θが９０°以下となる角度範囲で、直交ニコル観察を実現することが可能となる。この結果、入射偏光角θに対して９０°の周期で振動する第１の強度（図６Ａ参照）等についてのフィッティング等を精度よく行うことが可能となる。
【０１３７】
なお、各光源２４ａ〜２４ｄは、各々の出射期間の終了後、間隔をあけずに順次出射される。これにより、撮像に要する時間を十分に短縮することが可能である。なお、光源２４の出射期間や発光のタイミング等は限定されない。例えば光源２４の出射期間の間にインターバルが設けられてもよい。また出射期間が、偏光カメラ３２のフレームレートや露光条件、コントローラ４０の処理速度等に応じて設定されてもよい。
【０１３８】
照明タイムシーケンスと同期して偏光３ａ〜３ｄに対応する画素信号が取得される（ステップ１０２）。図１０Ｂは、撮像のタイミングを表すタイムシーケンスを示す模式図である。図１０Ｂには、図１０Ａの照明タイムシーケンスに同期した撮像タイムシーケンスが模式的に図示されている。本実施形態では、各偏光３ａ〜３ｄの各々が照射されているタイミングで、偏光カメラ３２を用いた観察対象１の撮像処理が実行される。
【０１３９】
なお、撮像処理とは、例えば同様の透過角φが設定された複数の偏光カメラ３２からの画素信号を抽出し、抽出された画素信号に基づいて、画像データを構築する処理である。
【０１４０】
例えば入射偏光角０°の偏光３ａの出射期間に合わせて、透過角９０°の偏光センサ３９ａの画素信号が取得される。すなわち、入射偏光角０°での直交ニコル観察が実行される。例えば偏光３ａの出射期間に合わせて露光されたイメージセンサ３３の出力データから、偏光センサ３９ａ（画素３５ａ）の画素信号が抽出される。なおイメージセンサ３３での露光の開始・終了のタイミング等は、例えば出射制御部４１から出力される同期信号に基づいて制御される。
【０１４１】
同様に、入射偏光角２２．５°の偏光３ｂの出射期間に合わせて、透過角１１２．５°の偏光センサ３９ｂの画素信号が取得される。また入射偏光角４５°の偏光３ｂの出射期間に合わせて、透過角１３５°の偏光センサ３９ｃの画素信号が取得される。そして入射偏光角６７．５°の偏光３ｄの出射期間に合わせて、透過角１５７．５°の偏光センサ３９ｄの画素信号が取得される。
【０１４２】
偏光センサ３９ａ〜３９ｄを用いて順次取得された画素信号に基づいて、４枚の画像データが構築される（ステップ１０３）。画像データの構築は、例えば各偏光センサ３９ａ〜３９ｄを用いて画素信号が取得されるたびに、順次実行される。これに限定されず、全ての画素信号が揃ったタイミングで、４枚の画像データを構築する、このような処理が実行されてもよい。
【０１４３】
このように、顕微鏡装置１００では、照射される偏光３の偏光方向（入射偏光角θ）と、検出される偏光成分５の偏光方向（透過角φ）とが略直交した状態で、４枚の直交ニコル画像（画像データ）が順次構築される。すなわち、入射偏光角θを２２．５°のステップで変化させながら４回の直交ニコル観察が実行されるとも言える。
【０１４４】
図１１は、直交ニコル観察で生成された画像データから生体組織情報を算出する処理の一例を説明するための図である。図１２は、図１１に示す生体組織情報を算出する処理の具体例を示す図である。
【０１４５】
図１１には、画像データ７４（観察画像７３）から生体組織情報を算出するための各処理が矢印を使って順番に示されている。ステップ１０３で生成された画像データ７４は、解析部４３に出力される。解析部４３は、画像データ７４の画素ごとに第１の強度を検出する。ここでは、各画素のＲＧＢ値をグレースケールに変換する処理が実行され、グレースケールの階調で表される輝度値が第１の強度として検出される。もちろん、グレースケールに変換せずにＲＧＢチャンネルごとに以下の演算を行ってもよい。
【０１４６】
解析部４３は、画像データ７４により構成される観察画像７３を分割する複数の解析領域（ＲＯＩ）を設定し、複数の解析領域の各々について生体組織情報を算出する。本実施形態では、解析領域は、対象領域に相当する。以下では解析領域をＲＯＩ７５と記載する。
【０１４７】
まず解析部４３は、グレースケールに変換された各画像信号に対して所定のサイズのＲＯＩ７５を設定し、ＲＯＩ７５内の平均輝度を算出する（ステップ１０４）。
【０１４８】
ＲＯＩ７５のサイズは、例えば観察対象１を観察するための解像度等に応じて適宜設定することが可能である。本実施形態では、３０ｐｉｘｅｌ×３０ｐｉｘｅｌのＲＯＩ７５が用いられる。もちろんこれに限定されず、所望のサイズのＲＯＩ７５が適宜設定されてよい。
【０１４９】
解析部４３は、設定されたＲＯＩ７５ごとに、ＲＯＩ７５に含まれる画素の第１の強度の平均値（平均輝度）を算出する。図１１には、１つのＲＯＩ７５に含まれる画素とその輝度値Ａm,nが模式的に図示されている。なおｍ及びｎは１から３０までの整数であり、各画素のＲＯＩ内での位置を表す指標である。この輝度値Ａm,nのＲＯＩ７５内での総和をＲＯＩ７５内の画素数（３０×３０）で割ることで、第１の強度の平均値が算出される。
【０１５０】
ＲＯＩ７５の第１の強度の平均値を算出する処理は、４枚の画像データ７４（観察画像７３）の各々に対して実行される。従って各ＲＯＩ７５に対して、入射偏光角θが０，２２．５°，４５°，６７．５°である場合の第１の強度の平均値が算出されることになる。このように、各ＲＯＩ７５で算出される入射偏光角θに応じた第１の強度の平均値のデータが、入射偏光角θの変化に伴う第１の強度の変化を表す第１の強度データとして用いられる。
【０１５１】
図１１には、ＲＯＩ＃６５及びＲＯＩ＃４２で算出された第１の強度データのグラフ７６ａ及び７６ｂが示されている。各グラフの横軸は入射偏光角θであり、縦軸は輝度値である。なおグラフ７６ａ及び７６ｂの縦軸は共通の幅（１４）に設定されており、各グラフの振幅等を直接比較することが可能である。
【０１５２】
第１の強度データの振幅として、本実施形態では輝度振幅比（Ａｍｐ  ｒａｔｉｏ）が算出される。輝度振幅比とは、４個のデータ点（ＲＯＩ内での第１の強度の平均値）の最大値及び最小値の差分（振幅）を４個のデータ点の平均値Ｉaverageで割った値である。
【０１５３】
図１１に示すように、ＲＯＩ＃４２では、入射偏光角θが変化しても輝度値は大きく変化しない。従ってＲＯＩ＃４２が設定されている位置には粘膜層８２が存在することがわかる（図１２参照）。ＲＯＩ＃４２で算出される輝度振幅比は、０．０３となる。
【０１５４】
ＲＯＩ＃６５の輝度値は、入射偏光角θに対してπ／２（９０°）の周期で振動する周期関数となる。従って、ＲＯＩ＃６５が設定されている位置には筋層８４が存在することがわかる（図１２参照）。またＲＯＩ＃６５で算出される輝度振幅比は、０．１２となり、粘膜層８２上のＲＯＩ＃４２と比べて十分に大きな値となる。
【０１５５】
解析部は、第１の強度データに対して所定の関数を用いたフィッティング処理を実行する。図１１には、ＲＯＩ＃６５及びＲＯＩ＃４２で算出された第１の強度データに対するフィッティング処理の結果であるグラフ７７ａ及び７７ｂが示されている。グラフ７７ａ及び７７ｂの横軸は入射偏光角θであり、縦軸は最大値で正規化された輝度値（規格化輝度値）である。
【０１５６】
本実施形態では、（１）式で説明した関数を基準として、所定の関数ｆ（θ）＝Ａ×ｓｉｎ2（２（θ−Ｂ））＋Ｃが設定される。パラメータＡ及びＢは所定の関数ｆ（θ）の振幅情報及び位相情報を表すパラメータである。従ってパラメータＡ及びＢは、（１）式の振幅Ａｍｐ及び位相成分θ0に対応するパラメータであるとも言える。本実施形態では、所定の関数ｆ（θ）は、所定の周期関数に相当する。なおパラメータＣは、所定の関数ｆ（θ）のオフセット量を表すパラメータである。
【０１５７】
フィッティング処理では、所定の関数ｆ（θ）が第１の強度データに当てはまるようなパラメータＡ及びＢが算出される。また所定の関数ｆ（θ）と第１の強度データとの不一致を評価するパラメータとして、残差平方和（ＲＳＳ：Residual sum of squares）が算出される。なお、フィッティング処理の具体的な方法等は限定されず、例えば最小二乗法等を用いた処理が適宜実行されてよい。
【０１５８】
図１１に示すように、ＲＯＩ＃４２で算出された第１の強度データに対して、所定の関数ｆ（θ）はほとんどフィッティングされない。ＲＯＩ＃４２でのフィッティング処理の結果、残差平方和は０．５４と算出される。
【０１５９】
一方でＲＯＩ＃６５で算出された第１の強度データに対しては、所定の関数ｆ（θ）を十分に当てはめることが可能なパラメータＡ及びＢが算出される。ＲＯＩ＃６５でのフィッティング処理の結果、残差平方和は０．０１となる。これはＲＯＩ＃４２と比べ、ＲＯＩ＃６５が所定の関数ｆ（θ）に対して十分に一致していることを意味する。
【０１６０】
従って、異方体５１（筋層８４）が含まれるＲＯＩ＃６５において、パラメータＡ及びＢを算出することにより、（１）式で表される周期関数の振幅Ａｍｐ及び位相成分θ0を算出することが可能となる。図６Ａのグラフで説明したように、位相成分θ0の情報は、異方体５１の配向方向に関する情報であり、また振幅Ａｍｐの情報は、異方体５１の配向性及び異方性に関する情報である。
【０１６１】
図１２には、他のＲＯＩ＃３３とＲＯＩ＃１０４の第１の強度データを示すグラフ７６ｃ及びグラフ７６ｄが示されている。ＲＯＩ＃３３のグラフ７６ｃでは、輝度値の振幅が大きく、輝度振幅比は０．１１と算出される。また各データ点は所定の関数ｆ（θ）に対して十分にフィッティングされ、残差平方和は０．００と算出される。従ってＲＯＩ＃３３が設定されている位置にはＲＯＩ＃６５と同様に筋層８４が存在することがわかる。
【０１６２】
ＲＯＩ＃１０４のグラフ７６ｄでは、輝度値の振幅が小さく、輝度振幅比は０．０３と算出される。また各データ点はほとんどフィッティングされず、残差平方和は０．４４と算出される。従ってＲＯＩ＃１０４が設定されている位置にはＲＯＩ＃４２と同様に粘膜層８２が存在することがわかる。
【０１６３】
このように解析部４３は、所定の関数ｆ（θ）用いたフィッティング処理を実行し、フィッティング処理の処理結果として得られる所定の関数ｆ（θ）の位相情報Ｂに基づいて位相成分θ0の情報を算出し、所定の関数ｆ（θ）の振幅情報Ａに基づいて振幅Ａｍｐの情報を算出する。算出された位相成分θ0の情報及び振幅Ａｍｐの情報は、後述する異方体５１の識別処理の後、生体組織情報として記憶される。
【０１６４】
フィッティング処理が終了すると、閾値パラメータを用いた異方体５１（繊維組織５２）と等方体（非繊維組織５３）との信号を識別する処理が実行される（ステップ１０７）。図１１には、閾値パラメータの条件が示されている。本実施形態では、閾値パラメータとして、ＲＯＩ７５の平均輝度（Ｉｎｔmean）と、輝度振幅比（Ａｍｐ  ｒａｔｉｏ）と、残差平方和（ＲＳＳ）とが用いられる。なお、閾値パラメータは撮影条件や被写体等によって適宜変更することが可能である。
【０１６５】
平均輝度Ｉｎｔmeanとしては、例えば４個のデータ点の平均値（Ｉaverage）が用いられる。平均輝度Ｉｎｔmeanは、ＲＯＩ７５がどのくらい明るいかを示すパラメータである。従って平均輝度Ｉｎｔmeanを所定の閾値と比較することで、観察対象１と観察対象１の背景とを識別することが可能である。図１３に示すように、輝度値（第１の強度）が８ｂｉｔスケール２５６階調で表される場合、平均輝度に関する条件は、Ｉｎｔmean≧３２と設定することで画像内の暗黒部分を解析から除外して計算速度を向上している。
【０１６６】
輝度振幅比は、配向性及び異方性がどの程度のレベルであるかを示すパラメータである。例えば、輝度振幅比が小さい場合には、配向性及び異方性が小さく、異方体５１ではない部位が観察されている可能性が高い。反対に輝度振幅比が大きい場合には、異方体５１を観察している可能性が高い。輝度振幅比に関する条件は、Ａｍｐ  ｒａｔｉｏ≧０．０４と設定される。
【０１６７】
残差平方和は、上記したように、第１の強度データと所定の関数ｆ（θ）とがどの程度一致しているかを表すパラメータである。すなわち、残差平方和が小さいほど、ｓｉｎ2（２θ）のフィッティング誤差が小さいといえる。この場合、第１の強度データは、入射偏光角θに対してπ／２の周期で振動する周期関数である可能性が高い。残差平方和に関する条件は、ＲＳＳ≦０．２と設定される。
【０１６８】
解析部４３は、上記の条件に基づいて、各ＲＯＩに異方体５１が含まれるか否かを識別する。例えば、図１１に示すようにＲＯＩ＃６５は、閾値パラメータの条件を満たす（Ｔｒｕｅ）と判定される。従ってＲＯＩ＃６５には異方体５１が含まれていると識別される。また例えばＲＯＩ＃４２は、閾値パラメータの条件を満たさない（Ｆａｌｓｅ）と判定される。従ってＲＯＩ＃４２には異方体５１が含まれていないと識別される。ここでの閾値パラメータは測定対象や照明条件等により最適値は異なると予想される。したがって正確な識別には適宜パラメータの見直しは必要である。
【０１６９】
解析部４３は、識別結果に基づいて、観察対象１の生体組織情報として、観察対象１に異方体５１が含まれるか否かを識別する識別情報を算出する。すなわち各ＲＯＩに異方体５１が含まれるか否かを表す情報が識別情報として算出される。
【０１７０】
このように、識別情報を算出することで、異方体５１を含む筋層８４とそれ以外の部位とを高精度に識別することが可能となる。また筋層８４上で異方体５１が含まれていないと識別されたＲＯＩ７５や、粘膜層８２上で異方体５１が含まれていると識別されたＲＯＩ７５等が算出される場合がある。これにより、例えば筋層８４や粘膜層８２での局所的な異常等を検出するといったことも可能となる。
【０１７１】
識別処理が終了すると、異方体５１が含まれると識別されたＲＯＩ７５のフィッティング処理の処理結果が、生体組織情報として記憶される。例えば図１１に示すように、ＲＯＩ＃６５については、第１の強度データに関する位相成分θ0及び振幅Ａｍｐ等が記憶される。
【０１７２】
また例えば輝度値が最大となる入射偏光角θ（最大輝度角θmax）の値等が記憶されてもよい。図６Ａに示すように、輝度値が最大となる最大輝度角θmaxは、位相成分θ0から４５°ずれた角度（θ0＋π／４）となる。これにより、高いＳ／Ｎ比で位相成分θ0を算出するといったことが可能となる。他のＲＯＩ７５についても同様の処理が実行され、観察対象１の生体組織情報として記憶される。
【０１７３】
図９に戻り、異方体５１が識別されると、光学的異方性の異なる組織や、繊維組織の方向（走行方向）等が強調された強調画像が生成される（ステップ１０６）。例えば、ステップ１０５で算出された生体組織情報（識別情報、位相成分θ0、及び振幅Ａｍｐ等）に基づいて、各ＲＯＩ７５ごとの偏光特性や繊維組織の方向等を表す画像が生成される。
【０１７４】
図１３は、強調画像の一例を示すマップ画像である。図１３に示すマップ画像７８では、異方体５１が含まれると判定されたＲＯＩごとの最大輝度角θmaxがグラデーション表示（色相表示）を用いて図示されている。マップ画像７８は、異方体５１の偏光特性を表す強調画像である。なお図１３では、グラデーションがグレースケールで表示されているが、実際には、任意の色が設定された色相等が適宜用いられる。
【０１７５】
例えば、グラデーションの色が表示される領域には、異方体５１が存在していることが分かる。図１３に示すように、筋層８４が露出している部位では、ほとんどのＲＯＩ７５で異方体５１が含まれると識別される。一方で、粘膜層８２や粘膜下層８３が露出している部位では、ほとんどのＲＯＩ７５で異方体５１が含まれないと識別される。このように、マップ画像７８を参照することで、筋層領域と粘膜層領域とを高精度に識別することが可能となる。
【０１７６】
またマップ画像７８では、筋層８４が露出している部位に設けられた各ＲＯＩ７５の最大輝度角θmaxが４５°付近の値となる。従って、例えば異方体５１が含まれると識別された領域では、異方体５１が略一様な方向に配向しているといったことを推定することが可能である。
【０１７７】
マップ画像７８として表示されるパラメータは限定されない。例えば各ＲＯＩ７５で算出された第１の強度の振幅Ａｍｐ等に基づいて、各ＲＯＩ７５ごとの異方体５１の配向性及び異方性等を表わすマップ画像７８が生成されてもよい。また各ＲＯＩ７５での残差平方和等を用いて、各ＲＯＩ７５でのフィッティングの信頼性を表すマップ画像７８等が生成されてもよい。
【０１７８】
図１４は、強調画像の他の一例を示す観察画像である。図１４では、直交ニコル観察で観察された観察画像７３が模式的に図示されている。また各ＲＯＩごとに、図１３に示すマップ画像７８の最大輝度角θmaxに基づいて算出された繊維の方向５４が、棒線７９を用いて図示されている。図１４に示すように、観察画像７３では、実際に観察される画像に重畳して、筋層８４の繊維の方向５４が強調して表示されている。
【０１７９】
繊維の方向５４は、例えば最大輝度角θmaxから４５°を引いた角度、すなわち位相成分θ0の値を用いて表される。図１４に示すように、各ＲＯＩ７５に表示される棒線７９は、観察画像７３の左右方向７１に略平行な方向となる。すなわち筋層８４の繊維の方向５４は、図８を参照して説明した、解剖学的な筋繊維の予測方向（図中の矢印）と類似した方向を示していると言える。このように、顕微鏡装置１００を用いた直交ニコル観察を行うことで、筋繊維の走行方向等を高精度に予測することが可能である。
【０１８０】
生成された強調画像（マップ画像７８や観察画像７３等）は、術中画像として、表示ユニット５０に出力される。表示ユニット５０には、術中画像が表示される。これにより、例えば手術や検査の対象となっている部位に異方体５１が見えているか否かといったことを容易に判別することが可能となる。また異方体５１の配向方向や配向方向の分布等を詳細に観察することが可能となる。
【０１８１】
以上、本実実施形態に係る顕微鏡装置１００では、偏光方向の異なる複数の偏光３が観察対象１に順次出射される。観察対象１からの反射光４は、その偏光状態が制御されて、所定数の画素を１つのグループとする複数の画素３５に入射する。このとき、所定数の画素３５の各々には、互いに異なる偏光成分５が入射する。そして所定数の画素３５の各々から出力される画素信号から観察対象１に関する生体組織情報が算出される。これにより、生体組織の観察を十分に支援可能となる。
【０１８２】
偏光した光を照射して生体組織を観察する方法として、ミューラー行列を算出可能なミューラー撮像システムを用いる方法が考えられる。ミューラー撮像システムでは、偏光状態の異なる複数の偏光光が被写体に順次照射され、異方体に対応する偏光特性（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）が取得される。例えば、これらの偏光特性に基づいて、２つ以上の偏光特性画像を組み合わせて表示することで、医師が病変部からの表出組織を識別し、粘膜内ガンの浸潤度等の診断が行われる。
【０１８３】
ミューラー撮像システムを用いた方法では、２つ以上の偏光特性画像を生成するために、４×４のミューラー行列を算出することになる。この場合、少なくとも１６枚以上の画像取得およびそれらの画像の解析処理が必要となり、撮影と解析処理に時間がかかってしまい、医師によるリアルタイムな観察が困難となる可能性がある。また１６枚の画像撮影では、被写体の体動や拍動、装置や環境の振動、撮影者の手ブレ等により、適切な画像取得が困難となる場合があり得る。
【０１８４】
また偏光成分を検出する観察方法として、市販の偏光カメラ等を用いる方法が考えられる。市販の偏光カメラでは、検出可能な偏光角が４５°間隔（例えば０°、４５°、９０°、１３５°の４方位の偏光透過軸）に設定されている場合ある。例えば直交ニコル観察で光学的異方体を観察すると、観察光の強度が９０°周期の関数となり、４５°間隔で同じ値が検出されることがあり得る。
【０１８５】
このため、４５°間隔の偏光透過軸を持つ偏光カメラでは、全ての方位で同じ値が検出されるといった可能性があり、正確な直交ニコル観察が難しくなる場合があり得る。この結果、生体の繊維組織の識別、繊維方向の同定、組織変化の検出等が適正に実行できないといった可能性が生じる。
【０１８６】
本実施形態に係る顕微鏡装置１００では、４つの光源２４が順次発光され、各光源２４に対応する４種類の照明偏光子２５から互いに異なる偏光方向を有する偏光３が観察対象１に順次出射される。観察対象１により反射された各偏光３の反射光４は、各偏光３と対応する偏光センサ３９（受光偏光子３７及び画素３５）により、順次取得される。
【０１８７】
これにより、各偏光３を高速で切り替えて出射するといったことが可能となり、観察対象１の観察に要する時間を十分に短縮することが可能となる。すなわち、観察対象１の生体組織情報等を算出するために必要となる撮影を高速に実行可能である。この結果、例えば生体の体動や拍動等、あるいは撮影者の手ブレや環境振動等があった場合であっても、適正な観察を実現することが可能である。
【０１８８】
また、観察対象１に出射される偏光３の入射偏光角θと、偏光センサ３９に設定される透過角φとが略９０°で交差するように設定される。従って、顕微鏡装置１００では、４種類の入射偏光角θを用いた直交ニコル観察が可能である。これにより、正確な直交ニコル観察を略リアルタイムで実現することが可能である。この結果、生体組織の識別性が向上し、医師による診断等を十分に支援することが可能である。
【０１８９】
直交ニコル観察の観察結果（強調画像等）を用いることで、略リアルタイムに繊維組織と非繊維組織との高精度な識別が可能となる。これにより、例えば消化器の粘膜病変の切除術等において意図しない穿孔等に伴う筋層の露出が合った場合にも、露出部位を手術中に迅速に検出することが可能となる。
【０１９０】
また本実施形態では、偏光カメラ３２に２２．５°ピッチの偏光透過軸３８が設定される。すなわち、入射偏光角θを２２．５°ピッチで変化させる直交ニコル観察が可能である。これにより、０°から９０°の範囲で４つのデータ点が取得される。この結果、第１の強度の変化を表す９０°の周期関数を適正に算出することが可能となり、異方体５１の繊維組織の識別、繊維方向の同定、組織変化の検出等を高い精度で実現することが可能である。
【０１９１】
例えば異方体５１の配向性に関する情報を解析して、配向性あるいは異方性等をマッピングすることで、筋肉内部での筋繊維の劣化、肥大型心筋症における心筋細胞の配向異常、半月板を構成するコラーゲン繊維の劣化等が生じている部位を強調して表示することが可能となる。この結果、正常組織と病変組織との識別性を向上することが可能となり、生体組織の観察を十分に支援することが可能となる。
【０１９２】
＜第２の実施形態＞
本技術に係る第２の実施形態の内視鏡装置２００について説明する。これ以降の説明では、上記の実施形態で説明した顕微鏡装置１００における構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。
【０１９３】
図１５は、本技術の第２の実施形態に係る観察装置である内視鏡装置２００の構成例を模式的に示す図である。内視鏡装置２００は、挿入ユニット２１０、照明系２２０、撮像系２３０、コントローラ２４０、及び表示ユニット２５０を有する。内視鏡装置２００は、腹腔鏡手術や耳鼻咽喉科領域での観察等で用いられる硬性内視鏡として構成される。なお、図１５に示すコントローラ２４０及び表示ユニット２５０は、図１に示すコントローラ４０及び表示ユニット５０と同様に構成される。
【０１９４】
挿入ユニット２１０は、硬性部２１１と、先端部２１２と、操作部２１３とを有する。硬性部２１１は、細い管状の構造を有し、ステンレス等の硬い材質で構成される。硬性部２１１の材質やサイズ等は限定されず、手術や観察等の用途に応じて適宜設定されてよい。
【０１９５】
先端部２１２は、硬性部２１１の一方の端に設けられる。先端部２１２は、患者の腹部にあけられた孔等から観察対象１の近くまで挿入される。先端部２１２には、後述する照明ユニット２２３が設けられる。この他、先端部２１２には、水や空気等の出口となるノズルや、鉗子等が出し入れされる処置具出口等が適宜設けられてよい。
【０１９６】
操作部２１３は、先端部２１２とは反対側の硬性部２１１の端に設けられる。操作部２１３は、スコープホルダー２１４及び光ポート２１５を有する。光ポート２１５として、例えば鉗子等の処置具を出し入れする鉗子ポート等が用いられてもよい。この他、操作部２１３には、挿入ユニット２１０の操作等に必要なレバーやスイッチ等が適宜設けられてよい。
【０１９７】
照明系２２０は、光源ユニット２２１、バンドルファイバ２２２、及び照明ユニット２２３を有する。光源ユニット２２１は、図１に示す光源ユニット２１と同様の構成を有する。バンドルファイバ２２２は、複数の光ファイバの束である。バンドルファイバ２２２は、各々が光ファイバの束で構成された複数のファイバ束を有する。
【０１９８】
各ファイバ束の一方の端は、光源２２４ａ〜２２４ｄの各々に接続される。各光源２２４ａ〜２２４ｄに接続されたファイバ束は、１つの束にまとめられて光ポート２１５に導入され、硬性部２１１の内部を通って先端部２１２まで配置される。従って、各光源２２４ａ〜２２４ｄから出射される出射光は、ファイバ束を通ってそれぞれ個別に伝送される。
【０１９９】
照明ユニット２２３は、先端部２１２に設けられる。図１５には照明ユニット２２３の構成例が模式的に図示されている。照明ユニット２２３は、円板形状であり、開口部２２６と、照明偏光子２２５ａ〜２２５ｄとを有する。開口部２２６は、照明ユニット２２３の中心に配置され、観察対象１からの反射光４等が通過する観察窓として機能する。
【０２００】
照明偏光子２２５ａ〜２２５ｄは、それぞれ出射面２２７を有する。各出射面２２７は、共通の中心を有する内円及び外円で囲まれる領域を、中心を通る直線で４等分した形状を有する。照明偏光子２２５ａ〜２２５ｄは、出射面２２７を観察対象１に向けて開口部２２６を囲むようにそれぞれ配置される。なお各照明偏光子２２５ａ〜２２５ｄの出射面２２７とは反対の面には、光源２２４ａ〜２２４ｄからの出射光がそれぞれ入射する。
【０２０１】
照明偏光子２２５ａ〜２２５ｄには、互いに異なる入射偏光軸２２９がそれぞれ設定される。本実施形態では、照明偏光子２２５ａの入射偏光軸２２９に平行な方向を基準方向６０とする。照明偏光子２２５ｂは、基準方向６０から左回転方向に略２２．５°回転された入射偏光軸２２９を有する。照明偏光子２２５ｃは、基準方向６０から左回転方向に略４５°回転された入射偏光軸２２９を有する。照明偏光子２２５ｄは、基準方向６０から左回転方向に略６７．５°回転された入射偏光軸２２９を有する。従って、照明偏光子２２５ａ〜２２５ｄからは、入射偏光角θ＝０°、２２．５°、４５°、６７．５°の偏光３がそれぞれ出射される。
【０２０２】
なお、照明ユニット２２３の具体的な構成は限定されない。例えば照明ユニット２２０を８分割して、８種類の偏光３が出射するといった構成が用いられてもよい。また照明ユニット２２３から無偏光が出射されるような構成が採用されてもよい。
【０２０３】
撮像系２３０は、リレー光学系２３１、レンズユニット２３２、及び偏光カメラ２３３を有する。リレー光学系２３１は、照明ユニット２２０の開口部２２６からスコープホルダー２１４までを繋ぐ光学系であり、挿入ユニット２１０の内部に設けられる。リレー光学系２３１は、反射光４の偏光方向を保持可能なように適宜構成される。図１５に示すように、観察対象１で反射された反射光４は、挿入ユニット２１０の内部に配置されたリレー光学系２３１を通って出射される。
【０２０４】
レンズユニット２３２は、スコープホルダー２１４の外側に配置され、スコープホルダー２１４から出射された反射光４を適宜拡大・縮小して、偏光カメラ２３３に入射させる。
【０２０５】
偏光カメラ２３３は、例えば図１に示す偏光カメラ３２と同様の構成を有する。すなわち、偏光カメラ２３３は、透過角φ＝９０°、１１２．５°、１３５°、１５７．５°である偏光センサ２３９ａ〜２３９ｄを有し、偏光センサ２３９ａ〜２３９ｄが１つのグループとして配置された偏光イメージセンサとして機能する。
【０２０６】
内視鏡装置２００では、第１の実施形態と同様に、光源２２４ａ〜２２４ｄが順次発光され、入射偏光角θ＝０°、２２．５°、４５°、６７．５°の偏光３がそれぞれ出射される。また各偏光３と直交する透過角φを有する偏光センサ２３９ａ〜２３９ｂにより観察対象１の撮像処理が順次実行される（図９及び図１０参照）。撮像処理により得られた４枚の画像データに基づいて、生体組織情報が算出され、観察対象１に含まれる異方体の繊維の方向、配向性、及び異方性等を表す強調画像が表示ユニット２５０に表示される。
【０２０７】
このように、硬性内視鏡として構成された内視鏡装置２００であっても、高速に直交ニコル観察が可能となり、生体組織を略リアルタイムで高精度に観察することが可能となる。これにより、腹腔鏡手術や、耳鼻咽喉科領域での観察等においても、生体組織の観察を十分に支援することが可能となる。
【０２０８】
＜第３の実施形態＞
図１６は、本技術の第３の実施形態に係る観察装置である顕微鏡装置３００の構成例を模式的に示す図である。本実施形態では、顕微鏡装置３００により、直交ニコル観察に加えて、開放ニコルでの観察対象１の観察（開放ニコル観察）が実行される。
【０２０９】
顕微鏡装置３００は、照明系３２０、撮像系３３０、コントローラ３４０、及び表示ユニット３５０を有する。表示ユニット３５０は、例えば図１に示す表示ユニット３５０と同様に構成される。
【０２１０】
照明系３２０は、光源ユニット３２１、ライトガイド３２２、及び照明装置３２３を有する。光源ユニット３２１は、５つの光源３２４ａ〜３２４ｅを有する。また光源３２４ａ〜３２４ｄは、例えば図１を参照して説明した光源２４ａ〜２４ｄと同様の構成を有する。光源３２４ｅは、無偏光の出射光を出射する。光源３２４ｅとしては、白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やキセノンランプ等が用いられる。５つの光源３２４ａ〜３２４ｅから出射された出射光は、ライトガイド３２２を通って個別に伝送される。
【０２１１】
照明装置３２３は、照明偏光子３２５ａ〜３２５ｄと、無偏光出射部３２７とを有する。図１６には、照明装置３２３の先端部３２６に設けられた照明偏光子３２５ａ〜３２５ｄ及び無偏光出射部３２７の構成例が模式的に図示されている。また照明装置３２３は、光源３２４ａ〜３２４ｄから出射された出射光が照明偏光子３２５ａ〜３２５ｄにそれぞれ入射し、光源３２４ｅから出射された出射光が無偏光出射部３２７に入射するように適宜構成される。
【０２１２】
照明偏光子３２５ａ〜３２５ｄには、互いに異なる入射偏光軸２９がそれぞれ設定される。本実施形態では、照明偏光子３２５ａの入射偏光軸２９に平行な方向を基準方向６０とする。照明偏光子３２５ｂは、基準方向６０から左回転方向に略２２．５°回転された入射偏光軸２９を有する。照明偏光子３２５ｃは、基準方向６０から左回転方向に略４５°回転された入射偏光軸２９を有する。照明偏光子３２５ｄは、基準方向６０から左回転方向に略６７．５°回転された入射偏光軸２９を有する。従って、照明偏光子３２５ａ〜３２５ｄからは、入射偏光角θ＝０°、２２．５°、４５°、６７．５°の偏光がそれぞれ出射される。
【０２１３】
無偏光出射部３２７は、光源３２４ｅから出射された無偏光を、その偏光状態を維持して出射する。従って、無偏光出射部３２７からは、特定の偏光方向を持たない無偏光が観察対象１に向けて出射される。無偏光出射部３２７としては、例えばガラス板やアクリル板等が用いられる。この他、無偏光を拡散する拡散板やレンズ等が用いられてもよい。このように、照明系３２０は観察対象１に無偏光を出射可能である。
【０２１４】
撮像系３３０は、レンズユニット３３１と、分離光学系３３６と、第１の偏光カメラ３３２ａと、第２の偏光カメラ３３２ｂとを有する。レンズユニット３３１は、観察対象１からの反射光４を拡大・縮小するズーム機能を有する。レンズユニット３３１は、例えば後段の第１及び第２の偏光カメラ３３２ａ及び３３２ｂによる撮像が適正に実行可能となるように適宜構成される。レンズユニット３３１を通過した反射光４は分離光学系３３６に入射する。
【０２１５】
分離光学系３３６は、観察対象１からの反射光４を、互いに異なる方向に進行する第１の分離光６ａと第２の分離光６ｂとに分離する。典型的には、第１及び第２の分離光６ａ及び６ｂは、互いに略同様の強度となるように分離される。もちろんこれに限定されるわけではない。
【０２１６】
図１６に示すように、分離光学系３３６は、第１の分離光６ａを第１の偏光カメラ３３２ａに入射し、第２の分離光６ｂを第２の偏光カメラ３３２ｂに入射する。分離光学系３３６としては、例えば半透過性を有するミラー（ハーフミラー）やプリズム等の光学素子が適宜用いられる。この他、分離光学系３３６の具体的な構成は限定されない。
【０２１７】
第１の偏光カメラ３３２ａは、第１のイメージセンサ３３３ａ及び第１の偏光ユニット３３４ａを有する。第１のイメージセンサ３３３ａは、複数の画素３５を有する。複数の画素３５は、第１のイメージセンサ３３３ａの受光面に互いに直交する２つの方向に沿って配列される（図２参照）。本実施形態では、第１のイメージセンサ３３３ａが有する複数の画素３５は、第１の画素に相当する。
【０２１８】
第１の偏光ユニット３３４ａは、複数の受光偏光子３７を有する。複数の受光偏光子３７の各々は、偏光透過軸３８（偏光軸）を有し、第１のイメージセンサ３３３ａの複数の画素３５に対応してそれぞれ配置される。従って、第１の偏光カメラ３３２ａには、受光偏光子３７と画素３５とのペアである複数の偏光センサ３９が構成される。
【０２１９】
第１の偏光ユニット３３４ａでは、第１のイメージセンサ３３３ａの画素３５が、所定数の画素３５を含むグループに分割される。そして１つのグループに含まれる所定数の画素３５の各々に対応して、互いに異なる偏光透過軸３８（透過角φ）を有する所定数の受光偏光子３７が配置される。以下では、第１のイメージセンサ３３３ａに設定されるグループを第１のグループ３６２ａと記載する。
【０２２０】
図１６に示すように、第１のグループ３６２ａは、４つの画素３５ｅ〜３５ｈと、各画素３５ｅ〜３５ｈに対応して配置される４つの受光偏光子３７ｅ〜３７ｈとを有する。４つの画素３５ｅ〜３５ｈは、互いに直交する２方向に２つずつ配列される。なお本実施形態において、４つの受光偏光子３７ｅ〜３７ｈは、所定数の第１の画素を第１のグループとして所定数の第１の画素に対応して配置される複数の第１の偏光素子に相当する。
【０２２１】
図１６に示す例では、第１のグループ３６２ａの左上には、基準方向６０に略平行な偏光透過軸３８を有する受光偏光子３７ｅが配置される。また右上には、基準方向６０から左回転方向に略４５°回転された偏光透過軸３８を有する受光偏光子３７ｆが配置される。また左下には、基準方向６０から左回転方向に略９０°回転された偏光透過軸３８を有する受光偏光子３７ｇが配置される。また右下には、基準方向６０から左回転方向に略１３５°回転された偏光透過軸３８を有する受光偏光子３７ｈが配置される。
【０２２２】
このように、本実施形態では、第１のグループ３６２ａには、透過角φ＝０°、４５°、９０°、１３５°の４５°ピッチの偏光センサ３９ｅ〜３９ｈが含まれる。従って例えば第１の偏光カメラ３３２ａとして、市販の４５°ピッチの偏光イメージセンサ等を用いることが可能である。なお各偏光センサ３９ｅ〜３９ｈの配列パターン等は限定されない。例えば図１６に示す配列を繰り返す配列パターンが用いられてもよい。また例えば図２及び図３を参照して説明した配列パターン等に基づいて、適宜配列されてもよい。
【０２２３】
第２の偏光カメラ３３２ｂは、第２のイメージセンサ３３３ｂ及び第２の偏光ユニット３３４ｂを有する。第２の偏光カメラ３３２ｂは、透過角φの設定値及び配置が第１の偏光カメラ３３２ａとは異なる。第２のイメージセンサ３３３ｂは、複数の画素３５を有する。第２のイメージセンサ３３３ｂの画素数（解像度）は、第１のイメージセンサ３３３ａの画素数と同様に設定される。本実施形態では、第２のイメージセンサ３３３ｂが有する複数の画素３５は、第２の画素に相当する。
【０２２４】
第２の偏光ユニット３２４ｂは、複数の受光偏光子３７を有する。第２の偏光ユニット３２４ｂでは、第２のイメージセンサ３３３ｂの画素３５が、所定数の画素３５を含む第２のグループ３６２ｂに分割され、所定数の画素３５の各々に対応して所定数の受光偏光子３７が配置される。
【０２２５】
図１６に示すように、第２のグループ３６２ｂは、４つの画素３５ｉ〜３５ｌと、各画素３５ｉ〜３５ｌに対応して配置される４つの受光偏光子３７ｉ〜３７ｌとを有する。なお本実施形態において、４つの受光偏光子３７ｉ〜３７ｌは、所定数の第２の画素を第２のグループとして所定数の第２の画素に対応して配置される複数の第２の偏光素子に相当する。
【０２２６】
図１６に示す例では、第２のグループ３６２ｂの左上には、基準方向６０から左回転方向に略２２．５°回転された偏光透過軸３８を有する受光偏光子３７ｉが配置される。また右上には、基準方向６０から左回転方向に略６７．５°回転された偏光透過軸３８を有する受光偏光子３７ｊが配置される。また左下には、基準方向６０から左回転方向に略１１２．５°回転された偏光透過軸３８を有する受光偏光子３７ｋが配置される。また右下には、基準方向６０から左回転方向に略１５７．５°回転された偏光透過軸３８を有する受光偏光子３７ｌが配置される。
【０２２７】
このように、本実施形態では、第２のグループ３６２ｂには、透過角φ＝２２．５°、６７．５°、１１２．５°、１５７．５°の４５°ピッチの偏光センサ３９ｉ〜３９ｌが含まれる。なお偏光センサ３９ｉ〜３９ｌに設定される透過角φは、第１の偏光カメラ３３２ａの偏光センサ３９ｅ〜３９ｈに設定される透過角φを左回転方向に２２．５°回転させた値となっている。
【０２２８】
第１の偏光カメラ３３２ａ及び第２の偏光カメラ３３２ｂは、コントローラ３４０に接続され、光源ユニット３２１の発光のタイミングに応じて、観察対象１の撮像を行うように適宜制御される。各偏光カメラから出力された出力データ（画素信号）は、コントローラ３４０に出力され、観察対象１の生体組織情報等の算出に用いられる。
【０２２９】
図１７は、生体組織の観察のタイムシーケンスの一例を示す模式図である。図１７Ａは、各光源３２４ａ〜３２４ｅの発光のタイミングを表す照明タイムシーケンスを示す模式図である。図１７Ｂは、撮像のタイミングを表す撮像タイムシーケンスを示す模式図である。
【０２３０】
図１７Ａに示すように、本実施形態では、光源３２４ａ〜光源３２４ｅがこの順番で順次発光される。従って、観察対象１に対して、入射偏光角θが０°、２２．５°、４５°、６７．５°の偏光３ａ〜３ｄが順次出射され、その後、無偏光７が出射される。
【０２３１】
コントローラ３４０は、偏光３ａ〜４ｄの出射期間に同期して、各偏光３ａ〜４ｄの入射偏光角θと直交する透過角φを有する偏光センサ３９を用いて撮像処理を実行する。すなわち、観察対象１に出射される偏光３ａ〜４ｄの各々と直交する偏光成分５を検出する直交ニコル観察が順次実行される。
【０２３２】
図１７Ｂに示すように、入射偏光角０°の偏光３ａの出射期間に合わせて、第１の偏光カメラ３３２ａから透過角９０°の偏光センサ３９ｇの画素信号が取得される。入射偏光角２２．５°の偏光３ｂの出射期間に合わせて、第２の偏光カメラ３３２ｂから透過角１１２．５°の偏光センサ３９ｋの画素信号が取得される。入射偏光角４５°の偏光３ｃの出射期間に合わせて、第１の偏光カメラ３３２ａから透過角１３５°の偏光センサ３９ｈの画素信号が取得される。入射偏光角６７．５°の偏光３ｄの出射期間に合わせて、第２の偏光カメラ３３２ｂから透過角１５７．５°の偏光センサ３９ｌの画素信号が取得される。
【０２３３】
このように、本実施形態では、第１の偏光カメラ３３２ａ及び第２の偏光カメラ３３２ｂの各々に設けられた偏光センサ３９を用いて直交ニコル観察が実行される。また偏光センサ３９ｇ、３９ｋ、３９ｈ、３９ｌを用いて順次取得された画素信号に基づいて、４枚の直交ニコル画像（画像データ）が構築される。
【０２３４】
また本実施形態では、無偏光７が出射された場合に、第１及び第２のグループ３６２ａ及び３６２ｂに含まれる画素３５ｅ〜３５ｌから出力される複数の画素信号が取得される。すなわち、無偏光７の出射期間に同期して、第１の偏光カメラ３３２ａ及び第２の偏光カメラ３３２ｂの全ての偏光センサ３９を用いた撮像処理を実行する。
【０２３５】
これにより、無偏光７が出射された観察対象１からの反射光４に含まれる透過角φが異なる８種類の偏光成分が同時に検出される。そして、８種類の偏光センサ３９（偏光センサ３９ｅ〜３９ｈ及び偏光センサ３９ｉ〜３９ｌ）の各々から出力される画素信号に基づいて、８枚の画像データが構築される。
【０２３６】
このように、本実施形態では、観察対象１に対して無偏光７を出射し、観察対象１からの反射光４に含まれる偏光成分（直線偏光）を検出する開放ニコル観察が実現される。
【０２３７】
開放ニコル観察は、例えば無偏光を照射して観察対象からの反射光を検出する観察光路上の１箇所に偏光子を挿入して行われる観察である。以下では観察光路に挿入される偏光子を検出偏光子と記載する。顕微鏡装置３００では、受光偏光子３７が検出偏光子として機能する。なお、照明偏光子３２５を検出偏光子として用いる開放ニコル観察もあり得る。この点については、第４の実施形態で説明する。
【０２３８】
開放ニコル観察により異方体５１を観察した場合に検出される検出光の強度は、検出偏光子の検出偏光角ωを用いて以下の式で与えられる。
α・ｃｏｓ2（ω−θ0）          （２）
ここでαは、振幅を表し、例えば異方体５１の光学的な異方性（複屈折率等）に応じた定数である。θ0は、位相成分であり、異方体５１の繊維の方向５４に対応する。また、本実施形態では検出偏光角ωは、受光偏光子３７の透過角φとなる。従って、第２の強度は、ｃｏｓ2（φ−θ0）に比例して変化し、透過角φに対してπ（１８０°）の周期で振動する周期関数となる。
【０２３９】
このように、異方体５１を開放ニコル観察した場合に検出される第２の強度は、直交ニコル観察時に検出される第１の強度とは異なる振動周期で振動することになる。この振動周期の違いを利用して、異方体５１の繊維の方向５４がどの方向を向いているかを判定する判定処理が実行される。以下では、異方体５１の繊維の方向５４の判定処理について具体的に説明する。
【０２４０】
図１８は、第１の強度及び第２の強度の変化の一例を示すグラフである。図１８Ａは、直交ニコル観察により検出された第１の強度のデータ点を示すグラフである。グラフの横軸及び縦軸は、入射偏光角θ及び第１の強度である。
【０２４１】
例えば直交ニコル観察から得られた４枚の画像データに基づいて、各ＲＯＩ７５ごとに第１の強度データを表す４つのデータ点が算出される（図１１参照）。算出された各データ点について９０°周期の所定の関数ｆ（θ）がフィッティングされる。このフィッティング結果から、第１の強度データの振幅や位相成分θ0等が算出される。
【０２４２】
図１８Ａのグラフに示すように第１の強度は、入射偏光角θ＝４５°で最小の値となる。上記したように、第１の強度が最小となるのは、偏光３の偏光方向と異方体５１の繊維の方向５４とが平行な場合か、直交する場合である。従って、入射偏光角４５°に平行あるいは直交する方向が繊維の方向となる。
【０２４３】
図１９は、偏光３の偏光方向と異方体５１の繊維の方向５４との関係を示す模式図である。図１９には、図１８Ａのグラフから推定される２種類の繊維の方向５４が示されている。
【０２４４】
図１９の左側の図では、入射偏光角４５°の偏光３の偏光方向８と、異方体５１の繊維の方向５４とが略平行である。この場合、繊維の方向５４は、基準方向６０（観察画像の左右方向）から左回転方向に略４５°（π／４）回転した方向となる。図１９の右側の図では、入射偏光角４５°の偏光３の偏光方向と、異方体５１の繊維の方向５４とが略直交する。この場合、繊維の方向５４は、基準方向６０から左回転方向に略１３５°（３π／４）回転した方向となる。
【０２４５】
図１８Ｂは、開放ニコル観察により検出された第２の強度のデータ点を示すグラフである。グラフの横軸及び縦軸は、検出偏光角ω（透過角φ）及び第２の強度である。なお透過角φは、入射偏光角θと同様に基準方向６０を左回転方向に回転した場合の回転角を表す。従って、図１８Ａ及び図１８Ｂのグラフの横軸は、共通の角度を表している。
【０２４６】
例えば開放ニコル観察から得られた８枚の画像データに基づいて、各ＲＯＩ７５ごとに第２の強度データを表す８つのデータ点が算出される。なお各ＲＯＩごとにデータ点（ＲＯＩ７５内の平均輝度）を算出する方法は、直交ニコル観察のデータ点を算出する方法と同様である。
【０２４７】
図１８Ｂに示す各データ点について、（２）式に基づいてｃｏｓ2（φ−θ0）に比例する１８０°周期の関数がフィッティングされる。図１８Ｂには、フィッティングされた関数を表すフィッティングカーブ３７０ａが実線で図示されている。このフィッティングカーブ３７０ａは、検出偏光角４５°（π／４）で最大となる。従ってフィッティングカーブ３７０ａは、基準方向６０と繊維の方向５４との角度（位相成分θ0）が４５°である場合（図１９の左側）の第２の強度の変化を示している。
【０２４８】
なお図１８Ｂには、実線のフィッティングカーブ３７０ａと９０°位相の異なる関数を表すフィッティングカーブ３７０ｂが点線で図示されている。フィッティングカーブ３７０ｂは、基準方向６０と繊維の方向５４との角度が１３５°である場合（図１９の右側）の第２の強度の変化を示している。
【０２４９】
図１８Ｂに示すように、第２の強度は１８０°周期の関数であるため、位相が９０°異なるフィッティングカーブ３７０ａ及び３７０ｂは互いに重なることはない。従って、第２の強度の変化を参照することで、第１の強度の変化（図１８Ａのグラフ）に基づいて推定される２種類の繊維の方向５４のうち、実際に観察されている繊維の方向５４を判定することが可能となる。
【０２５０】
判定処理としては、例えば入射偏光角θを０°から増加させて第１の強度が最小となる最初の角度（位相成分θ0）において、第２の強度のグラフが上に凸であるか、下に凸であるかが判定される。上に凸である場合には、位相成分θ0に対して平行な方向が繊維の方向５４となり、下に凸である場合には、位相成分θ0に対して直交する方向が繊維の方向５４となる。例えばこのような判定処理が実行される。
【０２５１】
判定処理の具体的な方法等は限定されない。例えば第２の強度のデータ点の平均値等を用いた閾値処理により、繊維の方向５４が判定されてもよい。また第２の強度の変化を表すグラフの位相等に基づいて繊維の方向５４が判定されてもよい。この他、繊維の方向５４を適正に判定可能な任意の処理が実行されてよい。
【０２５２】
判定処理の結果に基づいて、各ＲＯＩ７５ごとに繊維の方向５４が算出され、繊維の方向５４を示した強調画像等が適宜生成される。これにより、例えば観察対象１に含まれる繊維組織５２の識別に加え、繊維の走行方向等を十分詳細に観察することが可能となる。
【０２５３】
このように、本実施形態では、照明系３２０から複数の偏光３と、無偏光７とを順次出射することで、直交ニコル観察及び開放ニコル観察が略リアルタイムで実行される。これにより、適正な繊維の方向５４が示された強調画像等を略リアルタイムで表示することが可能となり、生体組織の観察を十分に支援することが可能となる。
【０２５４】
また第１及び第２の偏光カメラ３３２ａ及び３３２ｂには、２２．５°ピッチの８種類の透過角φを持った偏光センサ３９が設けられる。これらの偏光センサ３９を用いることで、直交ニコル用のデータ点を４点、開放ニコル用のデータ点を８点取得することが可能である。従って、直交ニコル及び開放ニコルのいずれにおいても、１周期分のデータ点を取得することが可能となる。
【０２５５】
この結果、異方体５１の繊維の方向やその境界を略リアルタイムで精度よく観察することが可能となるため、例えば筋肉等を構成する筋繊維のむきを術中に観察するといったことが可能となる。
【０２５６】
＜第４の実施形態＞
図２０は、本技術の第４の実施形態に係る観察装置である顕微鏡装置４００の構成例を模式的に示す図である。
【０２５７】
顕微鏡装置４００は、照明系４２０、撮像系４３０、コントローラ４４０、及び表示ユニット４５０を有する。照明系４２０及び表示ユニット４５０は、図１に示す照明系２０及び表示ユニット５０と同様に構成される。
【０２５８】
撮像系４３０は、レンズユニット４３１と、分離光学系４３６と、偏光カメラ４３２と、ＲＧＢカメラ４３７とを有する。レンズユニット４３１及び分離光学系４３６は、図１６に示すレンズユニット４３１及び分離光学系４３６と同様に構成される。偏光カメラ４３２は、分離光学系４３６から出射された第１の分離光６ａを受光する。偏光カメラ４３２は、図１に示す偏光カメラ４３２と同様の構成を有する。
【０２５９】
ＲＧＢカメラ４３７は、分離光学系４３６により分離された第２の分離光６ｂを受光して観察対象１を撮像する。またＲＧＢカメラ４３７に設けられた複数の画素からは、観察対象１のカラー画像を構成するための画素信号が出力される。なおＲＧＢカメラ４３７には、受光偏光子等は設けられない。従って、ＲＧＢカメラ４３７は、第２の分離光の偏光状態を維持して検出可能である。
【０２６０】
なおＲＧＢカメラ４３７の画素数（解像度）は、例えば偏光カメラ４３２の画素数と同様になるように設定される。ＲＧＢカメラ４３７具体的な構成は限定されず、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）センサやＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ等のイメージセンサを備えたカメラ装置が適宜用いられてよい。本実施形態では、ＲＧＢカメラ４３７は、第２のイメージセンサとして機能する。
【０２６１】
図２１は、生体組織の観察のタイムシーケンスの一例を示す模式図である。図２１Ａは、各光源２４ａ〜２４ｄの発光のタイミングを表す照明タイムシーケンスを示す模式図である。図２１Ｂは、撮像のタイミングを表す撮像タイムシーケンスを示す模式図である。
【０２６２】
図２１Ａに示すように、本実施形態では、光源４２４ａ〜光源４２４ｄがこの順番で順次発光される。従って、観察対象１に対して、入射偏光角θが０°、２２．５°、４５°、６７．５°の偏光３ａ〜３ｄが順次出射される。
【０２６３】
図２１Ｂに示すように、偏光３ａ〜３ｄの出射期間に同期して、各偏光３ａ〜３ｄの入射偏光角θと直交する透過角φを有する偏光センサ３９を用いて撮像処理が実行される。すなわち、観察対象１に出射される偏光３ａ〜３ｄの各々と直交する偏光成分５を検出する直交ニコル観察が順次実行される。
【０２６４】
またＲＧＢカメラ４３７では、偏光３ａ〜３ｄの出射期間に同期して、各偏光３が反射された観察対象１からの反射光４をそれぞれ撮像する。コントローラ４４０は、ＲＧＢカメラ４３７から各偏光３ａ〜３ｄの発光に同期して出力される出力データに基づいて、入射偏光角θが０°、２２．５°、４５°、６７．５°であるカラー画像データを構築する。
【０２６５】
このように、ＲＧＢカメラ４３７による撮像は、光源からの無偏光（出射光）を照明偏光子２５を介して観察対象１に出射し、その反射光４を撮像する開放ニコル観察となる。従って、入射偏光角θが異なる４つのカラー画像データは、開放ニコル画像となる。なお、顕微鏡装置４００では、照明偏光子２５が検出偏光子として機能し、入射偏光角θは、検出偏光角ωとなる。
【０２６６】
図２２は、第１の強度及び第２の強度の変化の一例を示すグラフである。図２２Ａは、直交ニコル観察により検出された第１の強度のデータ点を示すグラフである。図２２Ｂは、開放ニコル観察により検出された第２の強度のデータ点を示すグラフである。
【０２６７】
図２２Ａ及び図２２Ｂに示すように、本実施形態では、直交ニコル観察用のデータ点が４点検出され、開放ニコル観察用のデータ点が４点検出される。これらのデータ点に対して、適宜フィッティング処理等を実行することで、観察対象１に含まれる異方体５１（繊維組織５２等）の繊維の方向５４等を判定することが可能である。
【０２６８】
このように、観察対象１からの反射光４を分離して、偏光カメラ４３２とＲＧＢカメラ４３７とを併用して観察を行うことで、直交ニコル観察と開放ニコル観察とを同時に実現することが可能である。なおＲＧＢカメラ４３７には、偏光センサ３９等が設けられていないため、解像度の高い観察画像を生成することが可能である。例えばＲＧＢカメラ４３７を用いて撮像される観察画像７３は、術野のモニタリング等に用いられる。これにより、高精細な観察画像を参照することが可能となる。
【０２６９】
なお、図２０に示す構成例では、入射偏光角θが０°、２２．５°、４５°、６７．５°の４種類の偏光３が生成された。これに限定されず、よりひろい角度範囲の偏光３を照射する光源及び照明偏光子が追加されてもよい。例えば上記した４種類の偏光に加え、入射偏光角θが１１２．５°と１５７．５°等の偏光３がさらに出射可能で合ってもよい。
【０２７０】
このように、照射可能な偏光３の数や範囲を広げることで、例えば開放ニコル観察で検出される第２の強度に関するデータ点、すなわち１８０°周期で振動する第２の強度についてのデータ点が増やすことが可能である（図２２Ｂ参照）。この結果、例えば繊維の方向５４の判定等を十分高精度に実行することが可能である。
【０２７１】
また、図２０では、ＲＧＢカメラ４３７が用いられたが、他のカメラ等の撮像装置を用いることも可能である。例えば分離光学系にダイクロイックミラーを用いることで、可視光と近赤外光とを分離することが可能である。この場合、例えば分離された可視光は偏光カメラ４３２に入射し、近赤外光は近赤外カメラ等に入射するといった構成が用いられてもよい。これにより、偏光観察（直交ニコル観察及び開放ニコル観察等）に加え、近赤外解析等を行うことが可能となり。生体組織を十分詳細に観察することが可能となる。
【０２７２】
＜その他の実施形態＞
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
【０２７３】
上記の実施形態では、照明系として、複数の光源から出射された無偏光の出射光が、ライトガイドやバンドルファイバ等を介して照明偏光子に伝送された。これに限定されず、複数の偏光を出射可能な任意の構成が用いられてよい。
【０２７４】
図２３は、照明系の構成例を示す模式図である。図２３Ａには、上記の実施形態（例えば図１等）で説明した照明系の構成が模式的に図示されている。図２３Ａでは、複数の光源２４の各々から出射光が出射され、ライトガイド２２（光ファイバ）を導光した後、照明偏光子２５で直線偏光が生成される。従って、ライトガイド２２を通過する光の偏光方向等を保持する必要がない。このため、偏光保持ファイバ等を用いる必要がなく、高効率で出射光を導光することが可能である。
【０２７５】
図２３Ｂには、１つの光源２４と、光源２４の出射光から生成される偏光の偏光方向を回転可能な回転偏光素子１５とを有する照明系が図示されている。この構成では、単一光源２４から出射された無偏光が、回転偏光素子１５を通過することで偏光３として出射される。また回転偏光素子１５は、偏光３の入射偏光角θ（偏光方向）を０°、２２．５°、４５°、６７．５°といった、所定の角度に回転可能である。これにより、光源２４や偏光子の数を減らすことが可能であり、照明系の製造コスト等を抑制することが可能である。また、部品点数を少なくすることが可能なため、装置サイズを小さくすることが可能である。
【０２７６】
図２３Ｃには、光源２４と、回転偏光素子１５と、偏光保持ファイバ１６とを有する照明系が図示されている。光源２４は、例えば無偏光を出射可能なＬＥＤ光源やキセノン光源が用いられる。この場合回転偏光素子１５として、無偏光から偏光を抽出する偏光板等が用いられる。また例えば、光源２４として、レーザ光を出射するレーザ光源が用いられてもよい。この場合回転偏光素子１５としては、レーザ光の偏光方向を回転する１／２板等が適宜用いられる。
【０２７７】
図２３Ｃでは、光源２４から出射された出射光がそのまま回転偏光素子１５に入射する。回転偏光素子から出力される偏光は、偏光保持ファイバ１６を導光して、観察対象１に出射される。これにより、例えば図１に示す照明装置２３や図１５に示す照明ユニット２２３等の構成を小さくすることが可能となる。このため、例えば先端サイズが細い内視鏡装置等であっても、観察対象に対して適正に偏光を照射することが可能となる。
【０２７８】
図２３Ｄでは、複数の光源２４と、各光源２４に設置される複数の照明偏光子２５と、複数の照明偏光子２５から出射された偏光を導光する複数の偏光保持ファイバ１６とが用いられる。これにより先端サイズが細い内視鏡装置等であっても、各偏光３を高速で切り替えて出射するといったことが可能である。
【０２７９】
図２４は、他の実施形態に係る偏光カメラの構成例を示す模式図である。図２４に示す偏光カメラ５３２では、４つの画素３５をグループとして、１つのグループに３つの受光偏光子５３７が設けられる。図２４には、グループの構成例として、４つの画素３５ａ〜３５ｄと、そのうちの画素３５ａ〜３５ｃに対応して配置された受光偏光子５３７ａ〜５３７ｃとが図示されている。従って、偏光カメラ５３２では、１つのグループ内に、３つの受光偏光子５３７ａ〜５３７ｃを有する偏光子群５６３が設けられる。
【０２８０】
偏光子群５６３の左上には、基準方向６０から左回転方向に略９０°回転された偏光透過軸３８を有する受光偏光子５３７ａが配置される。右上には、基準方向６０から左回転方向に略１２０°回転された偏光透過軸３８を有する受光偏光子５３７ｂが配置される。左下には、基準方向６０から左回転方向に略１５０°回転された偏光透過軸３８を有する受光偏光子５３７ｃが配置される。このような構成であっても、第１の強度をフィッティング可能なデータ点を取得することが可能である。
【０２８１】
なお右下の画素３５ｄには、例えば光学フィルタ５３８が配置される。光学フィルタ５３８としては、例えばＲＧＢのカラーフィルタが用いられる。これにより、可視光領域での開放ニコル観察を行うことが可能である。また光学フィルタ５３８として、紫外光や赤外光等の可視域外の光を検出するフィルタ等が適宜用いられてよい。これにより、蛍光マーカ等の検出や、赤外光観察等が可能となり、生体組織の観察を十分に支援することが可能である。
【０２８２】
第２の実施形態では、硬性内視鏡が用いられた。これに限定されず、軟性内視鏡等が用いられる場合にも、本技術は適用可能である。例えば図２３を参照して説明した、照明系等を適宜用いることで、偏光や反射光の光路が曲がる場合であっても、偏光状態を維持して各光を導光することが可能である。
【０２８３】
第３の実施形態では、４５°ピッチの偏光センサ３９ｅ〜３９ｈを有する第１の偏光カメラ３３２ａと、４５°ピッチの偏光センサ３９ｉ〜３９ｌを有する第２の偏光カメラ３３２ｂとが用いられた。第１及び第２の偏光カメラ３３２ａ及び３３２ｂの構成は限定されない。
【０２８４】
図２５は、他の実施形態に係る第１及び第２の偏光カメラ６３２ａ及び６３２ｂの構成例を示す模式図である。図２５に示すように、第１の偏光カメラ６３２ａには、透過角φが９０°の偏光センサ６３９ｅと、透過角φが１１２．５°の偏光センサ６３９ｆと、透過角φが１３５°の偏光センサ６３９ｇと、透過角φが１５７．５°の偏光センサ６３９ｈとが設けられる。従って第１の偏光カメラ６３２ａは、２２．５°ピッチの４種類の偏光センサ６３９で構成される。これは、図１に示す偏光センサ３９と同様の構成とも言える。
【０２８５】
また第２の偏光カメラ６３２ｂには、透過角φが０°の偏光センサ６３９ｉと、透過角φが２２．５°の偏光センサ６３９ｊと、透過角φが４５°の偏光センサ６３９ｋと、透過角φが６７．５°の偏光センサ６３９ｌとが設けられる。従って第２の偏光カメラ６３２ａは、第１の偏光カメラ６３２ａの各偏光センサ６３９ｅ〜６３９ｈを９０°回転させた２２．５°ピッチの４種類の偏光センサ６３９で構成される。
【０２８６】
例えば図２５に示す第１及び第２の偏光カメラ６３２ａ及び６３２ｂを用いて、観察対象１を観察するとする。この場合、第１の偏光カメラ６３２ａに搭載された偏光センサ６３９ｅ〜６３９ｈにより、４回の直交ニコル観察が実行可能である。従って直交ニコル観察時のデータ取得等が容易になる。また開放ニコル観察を実行する際には、透過角９０°未満のデータを第２の偏光カメラ６３２ｂから取得し、９０°以上のデータを第１の偏光カメラ６３２から取得することが可能である。この結果、撮像処理をスムーズに実行することが可能である。
【０２８７】
また医師等により操作されるコンピュータと、ネットワーク等を介して通信可能な他のコンピュータとが連動することで、本技術に係る観察方法、及びプログラムが実行され、本技術に係る観察装置が構築されてもよい。
【０２８８】
すなわち本技術に係る観察方法、及びプログラムは、単体のコンピュータにより構成されたコンピュータシステムのみならず、複数のコンピュータが連動して動作するコンピュータシステムにおいても実行可能である。なお本開示において、システムとは、複数の構成要素（装置、モジュール（部品）等）の集合を意味し、すべての構成要素が同一筐体中にあるか否かは問わない。したがって、別個の筐体に収納され、ネットワークを介して接続されている複数の装置、及び、１つの筐体の中に複数のモジュールが収納されている１つの装置は、いずれもシステムである。
【０２８９】
コンピュータシステムによる本技術に係る観察方法、及びプログラムの実行は、例えば生体組織情報の算出等が、単体のコンピュータにより実行される場合、及び各処理が異なるコンピュータにより実行される場合の両方を含む。また所定のコンピュータによる各処理の実行は、当該処理の一部または全部を他のコンピュータに実行させその結果を取得することを含む。
【０２９０】
すなわち本技術に係る観察方法、及びプログラムは、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成にも適用することが可能である。
【０２９１】
また医療・生物分野のみならず、他の種々の分野における観察装置や観察システム等に、本技術を適用することも可能である。
【０２９２】
以上説明した本技術に係る特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。
【０２９３】
以上説明した本技術に係る特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。
【０２９４】
なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）互いに異なる偏光方向を有する複数の偏光を生体組織に順次出射する出射部と、
各々が画素信号を出力可能な複数の画素を有する撮像部と、
前記複数の画素のうち所定数の画素を１つのグループとして、前記１つのグループに含まれる前記所定数の画素の各々に、前記生体組織により反射される反射光の互いに異なる偏光成分をそれぞれ入射させる偏光制御部と、
前記所定数の画素の各々から出力される前記画素信号に基づいて、前記生体組織に関する生体組織情報を算出する算出部と
を具備する観察装置。
（２）（１）に記載の観察装置であって、
前記互いに異なる偏光成分は、前記順次出射される前記複数の偏光の各々の偏光方向に対応する偏光成分である
観察装置。
（３）（１）または（２）に記載の観察装置であって、
前記出射部は、前記複数の偏光を互いの出射期間が重ならないように、順次出射する
観察装置。
（４）（３）に記載の観察装置であって、
前記算出部は、前記複数の画素の各々から出力される前記画素信号から、前記出射期間中に出射される偏光の偏光方向に対応する偏光成分が入射する画素の前記画素信号を抽出し、前記抽出された前記画素信号に基づいて前記生体組織情報を算出する
観察装置。
（５）（１）から（４）のうちいずれか１つに記載の観察装置であって、
前記出射部は、各々の偏光方向が、基準方向と前記基準方向に直交する直交方向との間の角度範囲に含まれる前記複数の偏光を順次出射する
観察装置。
（６）（１）から（５）のうちいずれか１つに記載の観察装置であって、
前記偏光制御部は、前記グループごとに前記所定数の画素に対応して配置され、各々が前記複数の偏光の各々の偏光方向に対応する偏光軸を有する複数の偏光素子を有する
観察装置。
（７）（６）に記載の観察装置であって、
前記複数の偏光素子の各々は、前記複数の偏光のうちの対応する対応偏光の偏光方向と所定の交差角度で交差する前記偏光軸を有する
観察装置。
（８）（７）に記載の観察装置であって、
前記所定の交差角度は、９０°±２°である
観察装置。
（９）（６）から（８）のうちいずれか１つに記載の観察装置であって、
前記撮像部は、前記複数の画素を有するイメージセンサを有し、
前記所定数の画素は、前記イメージセンサに設けられた互いに直交する２方向に２つずつ並ぶ４つの画素を含む画素群であり、
前記複数の偏光素子は、前記画素群に対応して配置される４以下の偏光素子を含む偏光素子群である
観察装置。
（１０）（９）に記載の観察装置であって、
前記偏光素子群は、基準方向から所定方向に略９０°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１１２．５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１３５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１５７．５°回転された偏光軸を有する偏光素子とを含む
観察装置。
（１１）（９）に記載の観察装置であって、
前記偏光素子群は、基準方向から所定方向に略９０°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１２０°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１５０°回転された偏光軸を有する偏光素子とを含む
観察装置。
（１２）（１）から（１１）のうちいずれか１つに記載の観察装置であって、
前記出射部は、複数の光源と、前記複数の光源の各々の出射光から前記互いに異なる偏光方向を有する複数の偏光をそれぞれ生成する複数の偏光部とを有する
観察装置。
（１３）（１）から（１２）のうちいずれか１つに記載の観察装置であって、
前記出射部は、光源と、前記光源の出射光から生成される偏光の偏光方向を回転可能な偏光部とを有する
観察装置。
（１４）（１）から（１３）のうちいずれか１つに記載の観察装置であって、
前記撮像部は、複数の第１の画素を有する第１のイメージセンサと、複数の第２の画素を有する第２のイメージセンサとを有し、
さらに、前記生体組織からの反射光を互いに異なる方向に進行する第１の分離光と第２の分離光とに分離し、前記第１の分離光を前記第１のイメージセンサに入射し、前記第２の分離光を前記第２のイメージセンサに入射する分離光学系を具備する
観察装置。
（１５）（１４）に記載の観察装置であって、
前記偏光制御部は、前記所定数の前記第１の画素を第１のグループとして前記所定数の前記第１の画素に対応して配置される複数の第１の偏光素子と、前記所定数の前記第２の画素を第２のグループとして前記所定数の前記第２の画素に対応して配置される複数の第２の偏光素子とを有する
観察装置。
（１６）（１５）に記載の観察装置であって、
前記出射部は、前記生体組織に無偏光を出射可能であり
前記算出部は、前記無偏光が出射された場合に、前記第１及び前記第２のグループに含まれる前記第１及び前記第２の画素から出力される複数の画素信号を取得する
観察装置。
（１７）（１５）又は（１６）に記載の観察装置であって、
前記複数の第１の偏光素子は、基準方向に略平行な偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略４５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略９０°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１３５°回転された偏光軸を有する偏光素子とを含み、
前記複数の第２の偏光素子は、前記基準方向から前記所定方向に略２２．５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略６７．５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１１２．５°回転された偏光軸を有する偏光素子と、前記基準方向から前記所定方向に略１５７．５°回転された偏光軸を有する偏光素子とを含む
観察装置。
（１８）（１４）に記載の観察装置であって、
前記第２のイメージセンサは、前記第２の分離光の偏光状態を維持して検出可能である
観察装置。
（１９）（１）から（１８）のうちいずれか１つに記載の観察装置であって、
内視鏡又は顕微鏡として構成される
観察装置。
（２０）互いに異なる偏光方向を有する複数の偏光を生体組織に順次出射し、
複数の画素のうち所定数の画素を含むグループごとに、前記生体組織により反射される反射光の互いに異なる偏光成分がそれぞれ入射する前記所定数の画素の各々から出力される画素信号を取得し、
前記取得された画素信号に基づいて、前記生体組織に関する生体組織情報を算出する
ことをコンピュータシステムが実行する観察方法。
【符号の説明】
【０２９５】
１…観察対象
３、３ａ〜３ｄ…偏光
４、４ａ、４ｂ…反射光
５…偏光成分
７…無偏光
２０…照明系
２５、２５ａ〜２５ｄ、２２５ａ〜２２５ｄ、３２５ａ〜３２５ｄ…照明偏光子
３３、３３３ａ、３３３ｂ…イメージセンサ
３４、３３４ａ、３３４ｂ…偏光ユニット
３５、３５ａ〜３５ｌ…画素
３７、３７ａ〜３７ｌ、５３７ａ〜５３７ｄ…受光偏光子
３８…偏光透過軸
４２…画像処理部
４３…解析部
５１…異方体
６０…基準方向
６１…回転方向
１００、３００、４００…顕微鏡装置
２００…内視鏡装置
【図１】
2019159583.tif 000003
【図２】
2019159583.tif 000004
【図３】
2019159583.tif 000005
【図４】
2019159583.tif 000006
【図５】
2019159583.tif 000007
【図６】
2019159583.tif 000008
【図７】
2019159583.tif 000009
【図８】
2019159583.tif 000010
【図９】
2019159583.tif 000011
【図１０】
2019159583.tif 000012
【図１１】
2019159583.tif 000013
【図１２】
2019159583.tif 000014
【図１３】
2019159583.tif 000015
【図１４】
2019159583.tif 000016
【図１５】
2019159583.tif 000017
【図１６】
2019159583.tif 000018
【図１７】
2019159583.tif 000019
【図１８】
2019159583.tif 000020
【図１９】
2019159583.tif 000021
【図２０】
2019159583.tif 000022
【図２１】
2019159583.tif 000023
【図２２】
2019159583.tif 000024
【図２３】
2019159583.tif 000025
【図２４】
2019159583.tif 000026
【図２５】
2019159583.tif 000027
【国際調査報告】
2019159583.tif 000028
2019159583.tif 000029
2019159583.tif 000030