JP4053653B2

JP4053653B2 - Ｃｃｄマイクロスコープ

Info

Publication number: JP4053653B2
Application number: JP11065298A
Authority: JP
Inventors: 戸祐幸森; 井淳一新; 辺康一渡
Original assignee: Moritex Corp
Current assignee: Moritex Corp
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1998-04-21
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2018-04-21
Also published as: US6118476A; JPH11308496A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、皮膚や頭皮などの被観察物を所定の拡大倍率で画面に映し出して観察するＣＣＤマイクロスコープに関する。
【０００２】
【従来の技術】
皮膚などを拡大して観察するＣＣＤマイクロスコープは、ＣＣＤ素子と、被観察物の拡大像を前記ＣＣＤ素子の撮像面に結像させるレンズ系と、被観察物に照明光を照射する照明装置とを備えている。
この場合に、皮膚表面から反射された反射光を結像させることにより、肌あれや肌理（きめ）などの皮膚の表面状態を観察することができ、その反射光をカットして皮膚の内部で散乱される光を結像させることにより、シミ，クスミなどの肌の内部状態を観察することができる。
【０００３】
このため、従来のＣＣＤマイクロスコープは、照明装置として、非偏光照明系と偏光照明系の二つの照明系を備えると共に、被観察物からＣＣＤ素子に至る光路上に、前記偏光照明系の偏光照明光に対して偏光方向が直交する検光子となる偏光フィルタを介装している（特開平４−２１４５２３号公報参照）。
【０００４】
この場合に、偏光照明系は偏光照明用光源と当該光源から照射された光を直線偏光する偏光子となる偏光フィルタからなり、これによれば、偏光照明系により直線偏光された照明光のうち、被観察物となる皮膚表面で反射されて偏光状態が維持されている光はＣＣＤ素子に入射される前に検光子でカットされ、皮膚内部で散乱されて偏光方向が変化した光のみがＣＣＤ素子に入射されることとなる。したがって、偏光照明系の照明により皮膚内部のシミ，クスミを観察することができる。
【０００５】
また、非偏光照明系により照射された照明光は、自然光であるので、皮膚表面で反射されても、あらゆる偏光方向を含むため、一部が検光子でカットされたとしてもＣＣＤ素子に入射される。したがって、非偏光照明系の照明により皮膚表面を観察することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非偏光照明系で照明した場合は、皮膚内部で乱反射された光もあらゆる偏光方向を含むため、この一部が検光子でカットされたとしても、ＣＣＤ素子に入射されてしまうので、これを撮像したときに皮膚の表面状態と内部状態の双方が映し出されることとなり、観察しにくいという問題があった。
【０００７】
また、偏光照明系及び非偏光照明系で照明された双方の画像を比較するときに、偏光照明系の照明光は偏光子を透過しているので、非偏光照明系の照明光に比して暗くなる。このため、偏光照明系で照明した画像は全体的に黒っぽくなり、シミ，クスミのない部分でもシミ，クスミと誤って判断してしまうおそれがあった。
【０００８】
このため、偏光照明系の照明光を明るくしたり、非偏光照明系の照明光を暗くしたりして、双方の光強度を調整してみたが、それでも、偏光照明系で照明した場合の画像が全体的に黒ずんで見えていた。
この原因を究明すべく本発明者がさらに研究を重ねたところ、偏光照明系で照明したときの画像が暗いのは、光強度の問題だけではなく、照明光の色が異なることが原因になっていることが判った。
そして、非偏光照明系に色温度調整用のカラーフィルタを使用したところ、双方の画面を比較したときに、画面全体が同じ色調になり、シミ，クスミのない部分をシミ，クスミと誤認することはなくなった。
【０００９】
しかしながら、このようなカラーフィルタを入れて調整する場合は色合わせが面倒であり、また、色合わせをしたとしても、非偏光照明系で照明した場合には、相変わらず皮膚の表面状態と内部状態の双方が映し出されてしまうので、表面状態が観察しにくいという問題は未解決のまま残っていた。
【００１０】
そこで本発明は、被観察物に二種類の照明光を選択的に照射することにより被観察物の表面状態と内部状態を観察する場合に、照明光の色の違いに起因する画像の色調の違いを無くすと共に、被観察物の表面で反射された光と、内部で散乱された光をより明確に区別して撮像できるようにすることを技術的課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明に係るＣＣＤマイクロスコープは、振動方向が互いに直交し若しくは略直交する偏光を被観察物に選択的に照射する二つの偏光照明系を備えると共に、被観察物から当該被観察物を撮像するＣＣＤ素子に至る光路上には、一方の偏光照明系の偏光の振動方向に一致し若しくは略平行で、且つ、他方の偏光照明系の偏光の振動方向に直交し若しくは略直交する振動方向の検光子が配されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、一方の偏光照明系により、検光子の振動方向と等しい振動方向の偏光を照明光として照射すると、被観察物の内部で乱反射された光は偏光状態が変化するので検光子で遮断され、被観察物の表面で反射されて同じ偏光状態に維持されている光は検光子を通過してＣＣＤ素子に到達する。
したがって、シミ，クスミなど被観察物の内部状態は撮像されず、肌あれや肌理（きめ）など被観察物の表面状態のみが強調して映し出される。
【００１３】
また、他方の偏光照明系により、検光子の振動方向と直交する振動方向の偏光を照明光として照射すると、被観察物の表面で反射されて同じ偏光状態に維持されている光は検光子で遮断され、被観察物の内部で乱反射され偏光状態が変化した光のみがＣＣＤ素子に到達する。
したがって、肌あれや肌理（きめ）など被観察物の表面状態は撮像されず、シミ，クスミなど被観察物の内部状態のみが映し出される。
【００１４】
この場合に、各偏光照明系として、例えば同種の偏光フィルタをその振動方向が直交する方向に配置することにより二種類の偏光を得るようにすれば、各偏光の光学的性質は、その振動方向を除き全く等しくなり、別途カラーフィルタなどで色調整を行う必要もない。
したがって、夫々の偏光照明系で被観察物を照明した画像を比較した場合に、画像の明暗や色調の違いにより見違えを起こすこともなくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係るＣＣＤマイクロスコープの要部を示す断面図、図２はその分解斜視図である。
【００１６】
本例に係るＣＣＤマイクロスコープ１は、被観察物に当接されるヘッド２を先端に形成した鏡筒３内に、ヘッド２に開口された観察孔４から採り入れた像を拡大するレンズ５と、当該レンズ５を透過した像を撮像するＣＣＤ素子６が配設されると共に、ヘッド２に形成された観察孔４に向けて照明光を照射する照明装置７が配設されている。
【００１７】
この照明装置７は、振動方向が互いに直交する偏光を選択的に照射する二つの偏光照明系８Ａ，８Ｂを備えている。
各偏光照明系８Ａ，８Ｂは、例えば複数の高輝度白色ＬＥＤ（発光素子）９Ａ…，９Ｂ…が二重環状に配列されると共に、外環及び内環ごとに選択的に発光可能なスイッチ回路（図示せず）を備えており、振動方向が互いに直交する二つの偏光子１０Ａ，１０Ｂが各環のＬＥＤ９Ａ…，９Ｂ…群ごとに夫々の光出射面に対向して配設されている。
また、前記観察孔４からＣＣＤ素子６に至る光路Ｘ上には、一方の偏光照明系８Ａの偏光の振動方向に等しく、且つ、他方の偏光照明系８Ｂの偏光の振動方向に直交する振動方向の検光子１１が配されている。
【００１８】
なお、前記一方の偏光照明系８Ａの偏光子１０Ａは、前記検光子１１を兼用する１枚の円形の偏光フィルタＦ₁で形成され、前記他方の偏光照明系８Ｂの偏光子１０Ｂは前記偏光フィルタＦ₁の外側を囲むリング状の偏光フィルタＦ₂で形成され、各偏光フィルタＦ₁，Ｆ₂は、振動方向を除き光学的性質が等しいもの、あるいは、略等しいものが用いられている。
【００１９】
これにより、一方の偏光照明系８Ａの偏光子１０Ａを透過した偏光の振動方向と、検光子１１の振動方向は一致し、他方の偏光照明系８Ｂの偏光子１０Ｂを透過した偏光の振動方向と、検光子１１の振動方向は直交する。
したがって、一方の偏光照明系８Ａから被観察物に照射された光は、その偏光状態が維持されているものだけが検光子１１を透過してＣＣＤ素子６で撮像され、他方の偏光照明系８Ｂから被観察物に照射された光は、その偏光状態が変化されたものだけが検光子１１を透過してＣＣＤ素子６で撮像される。
【００２０】
以上が本発明の一例構成であって、次にその作用を説明する。
例えば、皮膚を拡大して撮像する場合、ヘッド２を皮膚に当接して、その先端に形成された観察孔４から取り込んだ像をＣＣＤ素子６で撮像する。
【００２１】
そして、肌あれの程度や肌理（きめ）の細かさなどの皮膚の表面状態を観察する場合は、内側にＬＥＤ９Ａ…を配した偏光照明系８Ａにより照明する。
この偏光照明系８ＡのＬＥＤ９Ａ…から照射された光は、偏光子１０Ａを通過することにより直線偏光となって、観察孔４に位置する皮膚に照射され、その反射光が検光子１１を透過してＣＣＤ素子６で撮像される。
【００２２】
このとき、偏光子１０Ａと検光子１１は、一枚の偏光フィルタＦ₁で形成され、これを透過する光の振動方向が一致しているので、皮膚表面で反射されて偏光状態が維持されている光だけが検光子１１を通過し、皮膚内部で乱反射されて偏光状態が変化した光は検光子１１により遮断される。
したがって、皮膚表面で反射された光だけがＣＣＤ素子６で撮像され、肌あれの程度や肌理（きめ）の細かさなどを観察することができ、肉眼で観察した場合に皮膚にシミ，クスミなどがあってもこれらは皮膚内部の色素沈着に起因するものであるから、偏光照明系８Ａで照明したときには、ＣＣＤ素子６ではほとんど撮像されない。
【００２３】
また、皮膚内部のシミ，クスミなどを観察しようとする場合は、外側にＬＥＤ９Ｂ…を配した偏光照明系８Ｂにより照明する。
この偏光照明系８ＢのＬＥＤ９Ｂ…から照射された光は、偏光子１０Ｂを通過することにより直線偏光となって、観察孔４に位置する皮膚に照射され、その反射光が検光子１１を透過してＣＣＤ素子６で撮像される。
【００２４】
このとき、偏光子１０Ｂと検光子１１は、これを透過する光の振動方向が直交しているので、皮膚表面で反射されて偏光状態が維持されている光は検光子１１で遮断され、皮膚内部で乱反射されて偏光状態が変化した光のみが検光子１１で透過されてＣＣＤ素子６に達する。
したがって、皮膚内部で乱反射された光だけがＣＣＤ素子６で撮像されることとなり、皮膚の表面状態は映し出されずに、シミやクスミだけを観察することができる。
【００２５】
また、各偏光照明系８Ａ，８Ｂの偏光は、いずれも振動方向を除き光学的性質の等しい偏光子１０Ａ，１０Ｂを透過して形成されるので、どちらの偏光も、その振動方向が異なるだけで、それ以外の光学的性質、例えば色や光強度などは全く等しい。
したがって、各偏光照明系８Ａ，８Ｂで照明した画像を比較した場合に、画像の明るさや色調の違いにより、シミ，クスミのない部分をシミ，クスミと見誤ることもない。
【００２６】
なお、上述した説明では、偏光照明系８Ａ，８Ｂとして、各ＬＥＤ９Ａ…，９Ｂ…を二重環状に配列した場合について説明したが、本発明はこれに限らずその数や配列状態は任意である。
また、各偏光照明系８Ａ，８Ｂの光源は、ＬＥＤ９Ａ…，９Ｂ…などの発光素子に限らず、ハロゲンランプなどから光ファイバで導く場合であってもよい。
さらに、偏光子１０Ａと検光子１１を一枚の円形の偏光フィルタＦ₁で兼用させた場合について説明したが、別々の偏光フィルタを用いてもよいことはもちろんである。
【００２７】
さらにまた，偏光子１０Ａ，偏光子１０Ｂ，検光子１１の振動方向につき，偏光子１０Ｂと偏光子１０Ａを直交させ，偏光子１０Ａと検光子１１を一致させ，偏光子１０Ｂと検光子１１を直交させた場合について説明したが，振動方向が直交関係にあるものは厳密な意味で直交に維持されている場合に限らず，本発明の課題を逸脱しない範囲で略直交に維持されていれば足り，また，振動方向が一致しているものも本発明の課題を逸脱しない範囲で略平行に維持されていれば足りる。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、一方の偏光で照明した場合には被観察物の表面で反射されて偏光状態が維持されている光のみがＣＣＤ素子に達して表面状態が映し出され、また、他方の偏光で照明した場合には被観察物の内部で乱反射されて偏光状態が変化した光のみがＣＣＤ素子に達して内部状態が映し出されるので、被観察物の表面状態と内部状態をはっきり区別して映し出すことができるという大変優れた効果を有する。
【００２９】
また、この場合に、各照明光は、偏光の振動方向を除き光学的性質の等しい光となり、別途カラーフィルタなどで色調整を行う必要がなく、夫々の照明光で被観察物を撮像した画像を比較した場合に、画像の明暗や色調の違いにより見違えを起こしにくいという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＣＣＤマイクロスコープの要部を示す断面図。
【図２】その分解斜視図。
【符号の説明】
１・・・・ＣＣＤマイクロスコープ６・・・・・ＣＣＤ素子
７・・・・・・・照明装置８Ａ，８Ｂ・・・偏光照明系
９Ａ，９Ｂ・・・ＬＥＤ（発光素子）１０Ａ，１０Ｂ・・偏光子
１１・・・・・・・検光子

Claims

振動方向が互いに直交し若しくは略直交する偏光を被観察物に選択的に照射する二つの偏光照明系（8A, 8B) を備えると共に、被観察物から当該被観察物を撮像するＣＣＤ素子（６）に至る光路（Ｘ）上には、一方の偏光照明系（8A）の偏光の振動方向に一致し若しくは略平行で、且つ、他方の偏光照明系（8B）の偏光の振動方向に直交し若しくは略直交する振動方向の検光子（11）が配されていることを特徴とするＣＣＤマイクロスコープ。
前記二つの偏光照明系（8A, 8B) は、複数の発光素子（9A…，9B…）が二重環状に配列されると共に、外環及び内環ごとに選択的に発光可能に成され、振動方向が互いに直交し若しくは略直交する二つの偏光子（10A, 10B) が各環の発光素子（9A…，9B…）群ごとに夫々の光出射面に対向して配設されてなる請求項１記載のＣＣＤマイクロスコープ。