JP2007325781A - Observation device and method for inside of scattering medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、散乱媒質内観察装置および散乱媒質内観察方法に関するものである。 The present invention relates to a scattering medium observation device and a scattering medium observation method.
疾患部分を摘出するなどの外科手術を行う場合には、血管やリンパ管などの循環器や神経を損傷しないように、その位置を把握しながら手術が進められる。このため、執刀する担当医は血管等の位置を解剖学的に熟知する必要がある。特に、血管の場所を特定することは必要不可欠である。 When performing a surgical operation such as removing a diseased part, the operation is performed while grasping the position so as not to damage the circulatory organs and nerves such as blood vessels and lymph vessels. For this reason, it is necessary for the attending physician to know the position of blood vessels and the like anatomically. In particular, it is essential to identify the location of blood vessels.
しかし、血管等の配置・分布には個人差があるため、手術に際しては、血管の位置を慎重に探しながら切開する必要があり、手術時間が長期化してしまう不都合がある。
手術時間の長期化は、患者への負担を増大させることになる。したがって、患者への負担を軽減するために、血管等の配置を個人差にかかわらず確認することが必要になってきている。
However, since there are individual differences in the arrangement / distribution of blood vessels and the like, it is necessary to make an incision while carefully searching for the position of the blood vessels during the operation, which disadvantageously increases the operation time.
Prolonging the operation time increases the burden on the patient. Therefore, in order to reduce the burden on the patient, it is necessary to confirm the arrangement of blood vessels regardless of individual differences.
血管の位置情報を検出する方法としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
この特許文献１の方法は、静脈認証技術であり、血管の配置・分布に個人差があることを利用して、血管の配置・分布から個人を特定する技術である。
The method of this
しかしながら、この静脈認証技術は、掌の皮膚近傍に存在する静脈を血管中のヘモグロビンの吸光特性を利用して検出する技術であるため、皮膚表面から深い位置にある血管を検出することはできない。また、この静脈認証技術は、皮下の血管を検出対象としている。皮膚は生体組織の中でも光を比較的散乱させずに透過させる特性を有しているからである。 However, since this vein authentication technique is a technique for detecting a vein existing in the vicinity of the skin of the palm using the light absorption characteristics of hemoglobin in the blood vessel, it cannot detect a blood vessel at a deep position from the skin surface. In addition, this vein authentication technique targets a subcutaneous blood vessel. This is because the skin has the characteristic of transmitting light without being scattered relatively in the living tissue.
これに対して、外科手術等において配置や分布を確認したい血管等は、臓器表面の内臓脂肪や皮下深部組織等の内部に存在する。内臓細胞や皮下深部組織は、皮膚と比べると光の散乱特性が強く、表面近傍で強く反射され、内部の血管等の物体の情報を検出することが困難である。
したがって、特許文献１の静脈認証技術では、内臓脂肪等の散乱媒質を含む観察対象内部の物体の存否を確認することができないという不都合がある。
On the other hand, blood vessels and the like whose arrangement and distribution are to be confirmed in a surgical operation or the like are present inside visceral fat on the surface of an organ, deep subcutaneous tissue, or the like. Visceral cells and subcutaneous deep tissues have stronger light scattering characteristics than skin and are strongly reflected near the surface, making it difficult to detect information on objects such as internal blood vessels.
Therefore, the vein authentication technique disclosed in
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、内臓脂肪等の散乱媒質を含む観察対象内部の物体の存否を精度よく確認することを可能とする散乱媒質内観察装置および散乱媒質内観察方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and is an in-scattering medium observation device and a scattering medium capable of accurately confirming the presence or absence of an object inside an observation target including a scattering medium such as visceral fat. The purpose is to provide an internal observation method.
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、光源と、該光源からの光を散乱媒質を含む観察対象に導く照明光学系と、該照明光学系により照明された前記観察対象の画像を取得する観察光学系とを備え、該観察光学系に、前記照明光学系により前記観察対象の表面に投影される前記光源の像を遮光する遮光部材が、該光源の像と略共役な位置に配置されている散乱媒質内観察装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention includes a light source, an illumination optical system that guides light from the light source to an observation target including a scattering medium, and an observation optical system that acquires an image of the observation target illuminated by the illumination optical system, A scattering medium observation device in which a light-shielding member that shields an image of the light source projected on the surface of the observation target by the illumination optical system is disposed at a position substantially conjugate with the image of the light source. provide.
本発明によれば、光源から発せられた光が照明光学系により観察対象に照射されると、散乱媒質を含む観察対象においてはその表面において、一部が反射し一部が観察対象内に進行する。観察対象の表面において反射された光により光源の像が形成されることとなるが、観察光学系に遮光部材が設けられているので、取得される画像内に光源の像が含まれることが防止され、観察対象の表面から内部に進行した後に観察対象の表面に戻って射出された光が撮影される。観察対象内に進行した光は、観察対象内部の散乱媒質により散乱されて仮想的な光源が形成されるので、形成された仮想的な光源よりも表面側に配置されている物体の影を撮影することが可能となる。その結果、内臓脂肪等の散乱媒質を含む観察対象内部の物体の存否を精度よく確認することができる。 According to the present invention, when the light emitted from the light source is irradiated onto the observation target by the illumination optical system, a part of the observation target including the scattering medium is reflected on the surface and a part of the light travels in the observation target. To do. Although the light source image is formed by the light reflected on the surface of the observation target, the observation optical system is provided with a light shielding member, so that the image of the light source is prevented from being included in the acquired image. Then, after traveling from the surface of the observation target to the inside, the light emitted back to the surface of the observation target is imaged. Since the light that has traveled into the observation target is scattered by the scattering medium inside the observation target to form a virtual light source, the shadow of the object placed on the surface side of the formed virtual light source is photographed. It becomes possible to do. As a result, the presence or absence of an object inside the observation target including a scattering medium such as visceral fat can be accurately confirmed.
また、本発明は、光源と、該光源からの光を散乱媒質を含む観察対象に導く照明光学系と、該照明光学系により照明された前記観察対象の画像を取得する観察光学系とを備え、該観察光学系が、前記照明光学系により前記観察対象の表面に投影される前記光源の像以外の領域から射出する光を撮影する散乱媒質内観察装置を提供する。
本発明によれば、観察光学系が、観察対象の表面に投影される光源の像以外の領域からの光を撮影するので、輝度の高い光源の像を考慮しなくて済む。これにより、ＣＣＤ等のカメラのダイナミックレンジを大きくしなくても、観察対象内部の物体の存否を確認することが可能となる。例えば、光源像をカメラの視野範囲外に配置することにより、取得される画像内から光源の像を簡易に除外することができる。
The present invention also includes a light source, an illumination optical system that guides light from the light source to an observation target including a scattering medium, and an observation optical system that acquires an image of the observation target illuminated by the illumination optical system. The observation optical system provides an in-scattering medium observation device that photographs light emitted from a region other than the image of the light source projected onto the surface of the observation target by the illumination optical system.
According to the present invention, since the observation optical system captures light from a region other than the image of the light source projected on the surface of the observation target, it is not necessary to consider the image of the light source with high luminance. This makes it possible to confirm the presence or absence of an object inside the observation target without increasing the dynamic range of a camera such as a CCD. For example, by arranging the light source image outside the field of view of the camera, the image of the light source can be easily excluded from the acquired image.
上記発明においては、前記観察光学系に、前記照明光学系により前記観察対象の表面に投影される前記光源の像を遮光する遮光部材が、該光源の像と略共役な位置に配置されていることとしてもよい。
このようにすることで、遮光部材により、取得される画像内から光源の像を簡易に除外することができる。
In the above invention, the light-shielding member that shields the image of the light source projected on the surface of the observation target by the illumination optical system is disposed in the observation optical system at a position substantially conjugate with the image of the light source. It is good as well.
By doing in this way, the image of a light source can be easily excluded from the acquired image by the light shielding member.
また、上記発明においては、前記光源の像と、前記遮光部材とが相似形であることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記光源と前記遮光部材とが共役な位置に配置されていることとしてもよい。
Moreover, in the said invention, it is good also as the image of the said light source, and the said light-shielding member having a similar shape.
Moreover, in the said invention, it is good also as the said light source and the said light-shielding member being arrange | positioned in the conjugate position.
また、上記発明においては、前記照明光学系が、前記観察対象の表面に投影する光源の像を光軸に交差する方向に走査する光源像走査手段を備え、前記観察光学系が、前記遮光部材を光軸に交差する方向に走査する遮光部材走査手段を備え、これら光源像走査手段および遮光部材走査手段を同期して制御する制御手段を備えることとしてもよい。 In the above invention, the illumination optical system includes light source image scanning means for scanning a light source image projected onto the surface of the observation target in a direction intersecting an optical axis, and the observation optical system includes the light shielding member. It is also possible to provide a light shielding member scanning means for scanning the light source in a direction crossing the optical axis, and a control means for controlling the light source image scanning means and the light shielding member scanning means in synchronization.
制御手段の作動により、光源像走査手段による光源の像の走査に同期して、遮光部材走査手段により遮光部材が走査させられるので、光源の像が移動しても、常に、取得される画像内から光源の像を除外して、光源の像以外の領域から射出される光のみにより画像を形成することが可能となる。これにより、遮光部材が固定されている場合に観察範囲に生じる死角の発生を防止し、観察範囲全体における散乱媒質内の観察を行うことが可能となる。 By the operation of the control means, the light shielding member is scanned by the light shielding member scanning means in synchronism with the scanning of the light source image by the light source image scanning means. By removing the image of the light source from the image, it is possible to form an image only with light emitted from a region other than the image of the light source. Accordingly, it is possible to prevent the generation of a blind spot occurring in the observation range when the light shielding member is fixed, and to perform observation in the scattering medium in the entire observation range.
また、上記発明においては、２以上の遮光部材を備え、光源からの光の強度に応じて遮光部材を切り替える切替手段を備えることとしてもよい。
このようにすることで、表面から深い位置にある物体を検出するために、光源からの光の強度を増加させると、表面上における光源の像の大きさが大きくなるが、切替手段の作動により、遮光部材を切り替えることで、光源の像の大きさに合わせた遮光部材を選択して、取得される画像内から光源の像を除外することができる。
Moreover, in the said invention, it is good also as providing the switching means which comprises two or more light shielding members, and switches a light shielding member according to the intensity | strength of the light from a light source.
In this way, increasing the intensity of light from the light source to detect an object at a deep position from the surface increases the size of the image of the light source on the surface. By switching the light shielding member, it is possible to select the light shielding member in accordance with the size of the image of the light source and exclude the image of the light source from the acquired image.
また、本発明は、光源からの光を散乱媒質を含む観察対象の表面に投影し、該観察対象の表面に投影された光源の像以外の領域から射出された光を撮影し、取得された画像に基づいて、観察対象内部の物体の存否を観察する散乱媒質内観察方法を提供する。
上記発明においては、観察対象の表面に投影された光源の像を遮光することとしてもよい。
In the present invention, the light from the light source is projected onto the surface of the observation target including the scattering medium, and the light emitted from the region other than the image of the light source projected on the surface of the observation target is captured and acquired. Provided is an in-scattering medium observation method for observing the presence or absence of an object inside an observation target based on an image.
In the said invention, it is good also as shielding the image of the light source projected on the surface of the observation object.
本発明によれば、内臓脂肪等の散乱媒質を含む観察対象内部の物体の存否を精度よく確認することができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that the presence or absence of an object inside an observation target including a scattering medium such as visceral fat can be confirmed with high accuracy.
以下、本発明の第１の実施形態に係る散乱媒質内観察装置（以下、単に観察装置と言う。）１について、図１〜図３を参照して説明する。
本実施形態に係る観察装置１は、図１に示されるように、光源２と、光源２からの照明光Ｌ１を集光する照明光学系３と、該照明光学系３により集光された照明光Ｌ１の一部を反射するハーフミラー４と、該ハーフミラー４により反射された照明光Ｌ１を集光して観察対象Ａに照射させる一方、観察対象Ａからの戻り光Ｌ２を集光する対物レンズ５と、該対物レンズ５により集光され、ハーフミラー４を透過した戻り光Ｌ２を撮影して画像を取得する観察光学系６とを備えている。
A scattering medium observation device (hereinafter simply referred to as an observation device) 1 according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the
該観察光学系６は、ハーフミラー４を透過した戻り光Ｌ２を集光して中間像を結像させる結像レンズ７と、該結像レンズ７による中間像位置Ｂ近傍に配置された遮光部材８と、該遮光部材８により遮光されずに透過した戻り光Ｌ２を集光して結像レンズ７による像をリレーするリレー光学系９と、該該リレー光学系９による結像位置に配置され、戻り光Ｌ２を撮像するＣＣＤ等の撮像素子１０とを備えている。
The observation
前記遮光部材８の配置されている結像レンズ７による中間像位置Ｂと、対物レンズ５による光源２の像の結像位置とは光学的に略共役な位置関係に配置されている。また、対物レンズ５による光源２の像の結像位置と光源２とも略共役な位置関係に配置されている。
The intermediate image position B by the
前記遮光部材８の大きさは、前記観察対象Ａの表面に形成される光源２の像の大きさに従って定められている。光源２の強度が高く、観察対象Ａ内の散乱媒質による散乱特性が強い場合、観察対象Ａの表面には大きな光源像（後述する比較的浅い仮想光源の像も含む。）Ｃが形成されるので、これに合わせて遮光部材８は、光源像Ｃからの戻り光が撮像素子１０に向けて通過するのを阻止するのに必要な大きさおよび形状を備えている。
The size of the
すなわち、観察対象Ａの表面に投影される光源２の像は光源２の大きさによって決定されるが、観察対象Ａ内部の散乱媒質により散乱した結果形成される仮想光源の像が光源２の強度によって変化するので、遮光部材８の大きさは、観察対象Ａの表面に投影される光源２の像および、観察対象Ａ内の浅い位置に形成される仮想光源の像を遮光するような大きさに設定されている。
That is, the image of the
このように構成された本実施形態に係る観察装置１を用いた観察方法について以下に説明する。
本実施形態に係る観察装置１を用いて内臓脂肪等の散乱媒質を含む観察対象Ａを観察するには、ランプ等の光源２から発生せられ、照明光学系３で集光され、ハーフミラー４および対物レンズ５を介して伝播された照明光Ｌ１を、観察対象Ａに照射し、観察対象Ａの表面上に光源２の像Ｃを形成する。
An observation method using the
In order to observe the observation object A including a scattering medium such as visceral fat using the
観察対象Ａに照射された照明光Ｌ１の内の一部は表面で反射され、その他の部分が観察対象Ａ内の散乱媒質により散乱され、図２および図３に示されるように、表面から連続的に多数の仮想的な光源（以下、仮想光源と言う。）２Ａ〜２Ｃを形成していく。ここで、仮想光源２Ａ〜２Ｃは観察対象Ａ内に連続的に無数に形成されるが、ここでは、説明の簡略のため、複数の有限な仮想光源２Ａ〜２Ｃが形成されたものとして説明する。
Some of the irradiated on the observation target A illumination light L 1 is reflected by the surface, other portions are scattered by the scattering medium in the observation object A, as shown in FIGS. 2 and 3, from the surface A large number of virtual light sources (hereinafter referred to as virtual light sources) 2A to 2C are successively formed. Here, the
観察対象Ａ内に形成された仮想光源２Ａ〜２Ｃおよび観察対象Ａの表面上に形成された光源２の像Ｃは、対物レンズ５および結像レンズ７を介して、中間像位置Ｂにリレーされ、さらに、リレー光学系９により撮像素子１０の撮像面１０ａにリレーされる。そして、撮像素子１０の作動により観察対象Ａの表面の画像が取得される。
The
この場合において、本実施形態に係る観察装置１においては、結像レンズ７による中間像位置Ｂに遮光部材８が配置されているので、該遮光部材８により観察対象Ａの表面上に形成された光源２の像Ｃおよび、観察対象Ａの浅い位置に形成された仮想光源２Ａの像が遮光部材８によって遮光される。これにより、強度の高い光源２の像Ｃおよび仮想光源２Ａの像が撮像素子１０により撮影されることが防止される。
In this case, in the
すなわち、本実施形態に係る観察装置１によれば、観察対象Ａの表面下の比較的深い位置に形成された仮想光源２Ｂ，２Ｃからの弱い光のみが撮像素子１０によって撮像される。したがって、撮像素子１０により撮像される比較的深い位置の仮想光源２Ｂ，２Ｃと、観察対象Ａの表面との間に血管等の検出対象Ｘが存在する場合、撮像素子１０により取得される画像中には検出対象Ｘが影となって現れることになる。これにより、簡易に検出対象Ｘの存否を判定することが可能となる。
That is, according to the
この場合において、遮光部材８により光源２の像Ｃおよび仮想光源２Ａの像が撮像素子１０により撮影されることが防止されるので、撮像素子１０に入射される光量は全体的に小さくなる。したがって、光源２の像Ｃ等からの強い光によるノイズの発生を低減でき、撮像素子１０の感度を増大させることによって、検出対象Ｘの存否の判定を簡易に行うことが可能となる。
In this case, since the
図２および図３に、遮光部材８による遮光領域と観察可能な検出対象Ｘの深さとの関係を示す。
図２に示されるように、検出対象Ｘが観察対象Ａ内の比較的浅い位置にある場合、検出対象Ｘと観察対象Ａの表面との間に形成される表面側の仮想光源２Ａも観察対象Ａの表面近くに形成される。このため、観察対象Ａ内での散乱の影響が少なく、観察対象Ａの表面上に投影された光源２の像Ｃに対して、表面側の仮想光源２Ａの像の大きさがさほど大きくならない。したがって、検出対象Ｘよりも表面側の仮想光源２Ａを遮光するための遮光部材８としては表面上に投影された光源２の像Ｃに対して若干大きいものを採用すればよい。
2 and 3 show the relationship between the light shielding region by the
As shown in FIG. 2, when the detection target X is at a relatively shallow position in the observation target A, the surface side virtual
一方、図３に示されるように、検出対象Ｘが観察対象Ａ内の比較的深い位置にある場合、検出対象Ｘよりも表面側に配置される散乱媒質が増えるため、形成される仮想光源２Ａ，２Ｂが多くなる。また、散乱による影響も大きくなるので、仮想光源２Ａ，２Ｂの大きさも大きくなる。さらに、比較的深い位置にある検出対象Ｘを検出しようとする場合、観察対象Ａの表面から入射される照明光Ｌ１が検出対象Ｘまで届きにくくなるので、光源２から発する照明光Ｌ１の強度を高くする必要もある。その結果、仮想光源２Ａ，２Ｂの大きさはさらに大きくなる。
このため、比較的深い位置に配置されている検出対象Ｘを検出するためには、比較的浅い位置に配置されている検出対象Ｘを検出する場合よりも、遮光部材８による遮光領域を大きくする必要がある。
On the other hand, as shown in FIG. 3, when the detection target X is at a relatively deep position in the observation target A, the scattering medium disposed on the surface side of the detection target X increases, so that the formed virtual
For this reason, in order to detect the detection target X arranged at a relatively deep position, the light shielding region by the
したがって、検出対象Ａの深さ位置を特定することができない場合には、遮光部材８として、大きさの異なる複数の遮光部材８を用意しておき、ターレット等の切替手段（図示略）によって切り替えながら観察していくこととしてもよい。これにより検出対象Ｘの深さに適した大きさの遮光部材８によって光源２の像Ｃ等を遮光して、検出対象Ｘの存否を確認することができる。
また、上述したように、切替手段による遮光部材８の切替を、光源２から発せられる照明光Ｌ１の強度の切替に同期して行うようにしてもよい。
Therefore, when the depth position of the detection target A cannot be specified, a plurality of
Further, as described above, the switching of the
また、本実施形態に係る観察装置１においては、結像レンズ７による中間像位置Ｂに固定した遮光部材８により光源２の像Ｃ等を遮光することとしたが、これに代えて、観察対象Ａの表面における光源２の像を光軸に交差する方向に移動させ、これに同期して、遮光部材８を光軸に交差する方向に移動させることとしてもよい。
In the
例えば、照明光学系３に、観察対象Ａの表面上に投影される光源２の像Ｃを、図４に示されるような矩形状に形成するスリット（図示略）と、該スリットを光軸に直交する方向に移動させるスリット移動機構（図示略）とを設ける。また、遮光部材８として、前記矩形状の光源２の像Ｃ等を遮光する大きさの矩形状のものを採用するとともに、該遮光部材８を光軸に直交する方向に移動させる遮光部材移動機構（図示略）を設ける。そして、スリット移動機構および遮光部材移動機構を同期して移動させる制御装置（図示略）を設けることとしてもよい。
For example, the illumination
このようにすることで、図４（ａ），（ｂ）に示されるように、矩形状の光源２の像Ｃを観察対象Ａの表面上において移動させて、観察対象Ａの異なる領域を逐次照明することができ、その際に、観察対象Ａの表面に投影される光源２の像Ｃおよびその周囲に形成される仮想光源２Ａの像をその都度遮光部材８で遮光することができる。したがって、上記と同様にして、観察対象Ａの表面およびその近傍以外の箇所から出射される、血管等の検出対象Ｘよりも深い位置に形成された仮想光源２Ｂ，２Ｃからの光を撮影することができる。
In this way, as shown in FIGS. 4A and 4B, the image C of the rectangular
そして、所定の時間間隔で撮像素子１０により観察対象Ａ表面の画像を取得して保存しておき、得られた複数枚の画像を合成することにより、図５に示されるように、観察対象Ａの観察範囲全体の画像を生成することができる。
その結果、遮光部材８を固定した場合には遮光部材８の死角に配置された観察対象Ａを観察できない場合があるが、光源２および遮光部材８を走査することにより、遮光部材８の死角をなくし、得られた画像から、観察範囲全体において検出対象Ｘの存否を判断することができる。
Then, an image of the surface of the observation target A is acquired and stored by the
As a result, when the
次に、本発明の第２の実施形態に係る散乱媒質内観察装置（以下、観察装置と言う。）１′について、図６を参照して説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る散乱媒質内観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
Next, an in-scattering medium observation apparatus (hereinafter referred to as an observation apparatus) 1 ′ according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those in the scattering
本実施形態に係る観察装置１′は、第１の実施形態に係る観察装置１が、対物レンズ５の光軸に沿う方向に照明光Ｌ１を照射する、いわゆる落射照明であったのに対し、対物レンズ５の外側から斜めに照明光Ｌ１を照射する点で相違している。
The
このように構成された観察装置１′を用いた観察方法について、以下に説明する。
本実施形態に係る観察装置１′によれば、光源２から、照明光学系３を介して集光され、観察対象Ａの表面に対して、斜め方向から照射される照明光Ｌ１は、その一部が、表面において反射され、その他の部分が表面から観察対象Ａ内に入射されることとなるが、表面において反射する照明光Ｌ１は、対物レンズ５に入射しない方向に反射される。したがって、対物レンズ５を介して集光される戻り光Ｌ２は、観察対象Ａ内部に形成された仮想光源２Ａ〜２Ｃからの光のみとなる。
An observation method using the
According to the
そして、結像レンズ７の中間像位置Ｂに配置された遮光部材８によって、比較的浅い位置に形成された仮想光源２Ａからの光が遮光され、比較的深い位置に形成された仮想光源２Ｂ，２Ｃからの光により血管等の検出対象Ｘが影となって現れた画像を取得することができる。これにより、第１の実施形態と同様に、観察対象Ａ内部における検出対象Ｘの存否を簡易に判定することができる。
Then, the light from the virtual
なお、光源２からの照明光Ｌ１の強度に応じて、あるいは、検出対象Ｘの深さに応じて遮光部材８の大きさを切り替えることが有効である点、および、光源２および遮光部材８を同期して走査させることで遮光部材８の死角を発生させることなく観察範囲全体を観察することができる点は、第１の実施形態における観察装置１と同様である。
Note that it is effective to switch the size of the
次に、本発明の第３の実施形態に係る散乱媒質内観察装置（以下、観察装置と言う。）１″について、図７を参照して以下に説明する。
なお、本実施形態の説明において、上述した第１の実施形態に係る散乱媒質内観察装置１と構成を共通とする箇所には同一符号を付して説明を省略する。
Next, a scattering medium observation device (hereinafter referred to as an observation device) 1 ″ according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
In the description of the present embodiment, portions having the same configuration as those in the scattering
本実施形態に係る観察装置１″は、光源としてレーザ光源２′を使用している点、および、ハーフミラー４に代えて偏光ビームスプリッタ４′を採用した点において、第１の実施形態と相違している。
The
本実施形態に係る観察装置１″によれば、レーザ光源２′から発せられたレーザ光Ｌ１は直線偏光であるため偏光ビームスプリッタ４′により反射されて、対物レンズ５を介して観察対象Ａに照射される。観察対象Ａに照射されたレーザ光Ｌ１の一部は、観察対象Ａの表面において反射され、他の部分は観察対象Ａ内に入射される。観察対象Ａの表面において反射されたレーザ光Ｌ１は、対物レンズ５により集光されて偏光ビームスプリッタ４′に入射されるが、この場合、レーザ光Ｌ１の偏光方向に変化はないので、偏光ビームスプリッタ４′により再度反射され、リレー光学系９に入射することが阻止される。
According to the
観察対象Ａの表面において反射されることなく観察対象Ａ内に入射されたレーザ光Ｌ１は、観察対象Ａ内部の散乱媒質により散乱されて、仮想光源２Ａ〜２Ｃを形成していく。レーザ光Ｌ１は、散乱媒質によって散乱されるに従って偏光状態が乱れていき、無偏光の状態となっていく。その結果、観察対象Ａの表面から出射され、対物レンズ５により集光された仮想光源２Ａ〜２Ｃからの光は、偏光ビームスプリッタ４′を透過して、仮想光源２Ａ〜２Ｃの像を結像レンズ７による中間像位置Ｂに形成するようになる。
Laser light L 1 incident on the observation object A without being reflected at the surface of the observation target A is scattered by the observation object A inside the scattering medium, it will form a virtual
特に、観察対象Ａ内部の比較的浅い位置に仮想光源２Ａを形成したレーザ光Ｌ１の戻り光Ｌ２は、比較的深い位置に仮想光源２Ｂ，２Ｃを形成したレーザ光Ｌ１の戻り光Ｌ２よりも散乱が少ないため、偏光状態の乱れが少なく直線偏光成分が多く含まれる。このため、比較的浅い位置で仮想光源２Ａを形成したレーザ光Ｌ１の戻り光Ｌ２は、その直線偏光成分が偏光ビームスプリッタ４′により反射され、比較的深い位置で仮想光源２Ｂ，２Ｃを形成したレーザ光Ｌ１の戻り光Ｌ２は、そのほぼ全体が偏光ビームスプリッタ４′を透過するようになる。
In particular, the return light L 2 laser beam L 1 forming a virtual
その結果、観察対象Ａ表面における反射光および観察対象Ａの比較的浅い位置における仮想光源２Ａからの戻り光を偏光ビームスプリッタ４′により遮断し、比較的深い位置における仮想光源２Ｂ，２Ｃの強度を相対的に強くすることができる。その結果、遮光部材８を小さくしても、比較的深い位置に存在する検出対象Ｘを簡易に検出することができ、遮光部材８による死角を少なくすることができるという利点がある。
As a result, the reflected light on the surface of the observation object A and the return light from the virtual
また、図８（ａ）に示されるように、照明光学系２′から照射するレーザ光Ｌ１をアレイ状に形成し、これに対応して、図８（ｂ）に示されるように、遮光部材８をアレイ状に形成することとしてもよい。このようにすることで、少ない死角で広範囲にわたる観察を行うことができるという利点がある。
Further, as shown in FIG. 8 (a), the laser beam L 1 is irradiated from the illumination optical system 2 'is formed in an array, in response to this, as shown in FIG. 8 (b), shielding The
Ａ 観察対象
Ｃ 像
１ 観察装置（散乱媒質内観察装置）
２ 光源
２′ レーザ光源（光源）
３ 照明光学系
６ 観察光学系
８ 遮光部材
A Observation
2 Light source 2 'Laser light source (light source)
3 Illumination
Claims (9)
該光源からの光を散乱媒質を含む観察対象に導く照明光学系と、
該照明光学系により照明された前記観察対象の画像を取得する観察光学系とを備え、
該観察光学系に、前記照明光学系により前記観察対象の表面に投影される前記光源の像を遮光する遮光部材が、該光源の像と略共役な位置に配置されている散乱媒質内観察装置。 A light source;
An illumination optical system for guiding light from the light source to an observation target including a scattering medium;
An observation optical system that acquires an image of the observation object illuminated by the illumination optical system,
In the observation optical system, a light shielding member that shields the image of the light source projected on the surface of the observation target by the illumination optical system is disposed at a position substantially conjugate with the image of the light source. .
該光源からの光を散乱媒質を含む観察対象に導く照明光学系と、
該照明光学系により照明された前記観察対象の画像を取得する観察光学系とを備え、
該観察光学系が、前記照明光学系により前記観察対象の表面に投影される前記光源の像以外の領域から射出する光を撮影する散乱媒質内観察装置。 A light source;
An illumination optical system for guiding light from the light source to an observation target including a scattering medium;
An observation optical system that acquires an image of the observation object illuminated by the illumination optical system,
An observation apparatus in a scattering medium, wherein the observation optical system photographs light emitted from a region other than the image of the light source projected onto the surface of the observation target by the illumination optical system.
前記観察光学系が、前記遮光部材を光軸に交差する方向に走査する遮光部材走査手段を備え、
これら光源像走査手段および遮光部材走査手段を同期して制御する制御手段を備える請求項１、請求項３から請求項５のいずれかに記載の散乱媒質内観察装置。 The illumination optical system includes a light source image scanning unit that scans an image of a light source projected onto the surface of the observation target in a direction intersecting an optical axis,
The observation optical system includes a light shielding member scanning unit that scans the light shielding member in a direction intersecting the optical axis,
6. The scattering medium observation device according to claim 1, further comprising a control unit that controls the light source image scanning unit and the light shielding member scanning unit in synchronization.
光源からの光の強度に応じて遮光部材を切り替える切替手段を備える請求項１、請求項３から請求項６のいずれかに記載の散乱媒質内観察装置。 Comprising two or more shading members,
The observation apparatus in a scattering medium according to any one of claims 1 to 3, further comprising switching means for switching a light shielding member in accordance with the intensity of light from the light source.
該観察対象の表面に投影された光源の像以外の領域から射出された光を撮影し、
取得された画像に基づいて、観察対象内部の物体の存否を観察する散乱媒質内観察方法。 Project the light from the light source onto the surface of the observation object, including the scattering medium,
Photographing light emitted from a region other than the image of the light source projected on the surface of the observation target,
A scattering medium observation method for observing the presence / absence of an object inside an observation target based on an acquired image.
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