JP2010104424A

JP2010104424A - 撮像システムおよび撮像方法

Info

Publication number: JP2010104424A
Application number: JP2008276903A
Authority: JP
Inventors: Takashi Murooka; 孝室岡; Hideyasu Ishibashi; 磴　　秀康
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2008-10-28
Filing date: 2008-10-28
Publication date: 2010-05-13

Abstract

【課題】偏光状態が異なる複数の照射光が観察部位に照射されたときのそれぞれについて、観察部位からの戻り光の偏光状態が異なる複数の画像を得ること。
【解決手段】撮像システムは、偏光状態が異なる複数の照射光を観察部位に順次照射する照射部と、偏光状態が異なる複数の光をそれぞれ透過する複数の戻り光偏光フィルタをそれぞれ含む複数の偏光フィルタユニットを有し、観察部位からの戻り光を、複数の偏光状態ごとに透過する偏光フィルタ部と、偏光フィルタ部が透過した戻り光を、複数の偏光状態ごとに受光する受光部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、撮像システムおよび撮像方法に関する。

従来、特許文献１に示すように、観察部位に照射する照射光の偏光状態を選択的に切り替える技術が開示されている。
特開２００６−３２５９７３号公報

しかしながら、従来技術では、照射光の偏光状態が異なる複数の照射光が観察部位に照射されたときのそれぞれについて、観察部位からの戻り光の偏光状態が異なる複数の画像を得ることができない。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、撮像システムであって、偏光状態が異なる複数の照射光を観察部位に順次照射する照射部と、偏光状態が異なる複数の光をそれぞれ透過する複数の戻り光偏光フィルタをそれぞれ含む複数の偏光フィルタユニットを有し、観察部位からの戻り光を、複数の偏光状態ごとに透過する偏光フィルタ部と、偏光フィルタ部が透過した戻り光を、複数の偏光状態ごとに受光する受光部とを備える。

照射部は、光源と、偏光状態が異なる複数の照射光のそれぞれを透過する複数の照射光偏光フィルタとを有してもよく、複数の照射光偏光フィルタを順次切り替えることにより、偏光状態が異なる複数の照射光を観察部位に順次照射してもよい。

照射部は、複数の照射光偏光フィルタが同一円周上に配設されている回転偏光フィルタを有してもよく、回転偏光フィルタを回転させることにより、複数の照射光偏光フィルタを順次切り替えてもよい。

偏光フィルタ部は、複数の偏光フィルタユニットがマトリクス状に複数配設されている偏光板を有してもよく、偏光板により、観察部位からの戻り光を、複数の偏光状態ごとに透過してもよい。

また、本発明の第２の態様においては、撮像方法であって、偏光状態が異なる複数の照射光を観察部位に順次照射する照射工程と、偏光状態が異なる複数の光をそれぞれ透過する複数の戻り光偏光フィルタをそれぞれ含む複数の偏光フィルタユニットが、観察部位からの戻り光を、複数の偏光状態ごとに透過する偏光フィルタ工程と、偏光フィルタ工程によって透過された戻り光を、複数の偏光状態ごとに受光する受光工程とを備える。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決部に必須であるとは限らない。

図１は、本実施の形態の撮像システム１００の構成の一例を示す。撮像システム１００は、内視鏡１０１、画像生成部１０２、表示部１０５、照射部１０６、及び鉗子１０７を備える。なお、図１においては、Ａ部は、内視鏡１０１の先端部１２１を拡大して示す。

内視鏡１０１は、鉗子口１１１、撮像部１１２、及びライトガイド１１３を有する。内視鏡１０１の先端部１２１は、その先端面１３０に撮像部１１２の一部としてのレンズ１３１を有する。また、先端部１２１は、その先端面１３０にライトガイド１１３の一部としての出射口１３２を有する。

撮像部１１２は、レンズ１３１、偏光フィルタ部１５０、及び受光部の一例であるＣＣＤ１６０を有する。なお、ＣＣＤ１６０に換えて、ＣＭＯＳ等の撮像素子であってもよい。偏光フィルタ部１５０は、レンズ１３１を透過した観察部位からの戻り光を、複数の偏光状態ごとに透過する。ＣＣＤ１６０は、偏光フィルタ部１５０が透過した戻り光を、複数の偏光状態ごとに受光する。なお、撮像部１１２は、図示しないがＣＣＤ１６０を駆動させる撮像素子駆動ドライバ、ＡＤ変換器等も含む。つまり、撮像素子により撮像された画像が撮像素子駆動ドライバにより読み出されてＡＤ変換器によってデジタル信号に変換される。

照射部１０６は、内視鏡１０１の先端部１２１から照射される光を発光する。照射部１０６は、光源１０８を有し、該光源１０８により光を発光させる。ライトガイド１１３は、光を伝送する光ファイバ等で構成されている。ライトガイド１１３は、照射部１０６が照射した光を内視鏡１０１の先端部１２１にガイドする。照射部１０６が発光した光は、出射口１３２から照射される。

照射部１０６は、回転偏光フィルタ１０９を有する。回転偏光フィルタ１０９には、複数の複数の照射光偏光フィルタが同一円周上に配設されている。照射部１０６は、回転偏光フィルタ１０９を回転させることにより、複数の照射光偏光フィルタを順次切り替える。これにより、照射部１０６は、偏光状態が異なる複数の照射光を観察部位に順次照射する。

鉗子口１１１には、鉗子１０７が挿入され、鉗子口１１１は鉗子１０７を先端部１２１にガイドする。なお、鉗子１０７は、各種の先端形状を備えてよい。また、鉗子口１１１には、鉗子１０７の他に、生体を処置する種々の処理具が挿入されてもよい。ノズル１３３は、水あるいは空気を送出する。

画像生成部１０２は、撮像部１１２によって撮像された画像から、偏光状態が異なる複数の画像を生成する。表示部１０５は、画像生成部１０２によって生成された画像を表示する。

図２は、偏光フィルタ部１５０が有する偏光板２００及びＣＣＤ１６０の一例を示す。偏光板２００は、複数の偏光フィルタユニット２１０を有する。偏光板２００には、複数の偏光フィルタユニット２１０がマトリクス状に配設されている。

複数の偏光フィルタユニット２１０のそれぞれは、偏光状態が異なる複数の光をそれぞれ透過する複数の戻り光偏光フィルタを有する。具体的には、複数の偏光フィルタユニット２１０のそれぞれには、第１戻り光偏光フィルタ１５１、第２戻り光偏光フィルタ１５２、第３戻り光偏光フィルタ１５３、及び第４戻り光偏光フィルタ１５４がマトリクス状に配設されている。

第１戻り光偏光フィルタ１５１は、第１の方向の偏光状態の光を透過する。第４戻り光偏光フィルタ１５４は、第１の方向と直交する方向である第２の方向の偏光状態の光を透過する。第３戻り光偏光フィルタ１５３は、第１の方向と直交しない方向である第３の方向の偏光状態の光を透過する。第２戻り光偏光フィルタ１５２は、第３の方向と直交する方向である第４の方向の偏光状態の光を透過する。

たとえば、図２に示す例では、第１戻り光偏光フィルタ１５１は、縦方向の偏光状態の光を透過する。また、第４戻り光偏光フィルタ１５４は、横方向の偏光状態の光を透過する。また、第３戻り光偏光フィルタ１５３は、左斜め方向の偏光状態の光を透過する。また、第２戻り光偏光フィルタ１５２は、右斜め方向の偏光状態の光を透過する。

なお、図２では、直線偏光の光を透過する戻り光偏光フィルタを用いて説明したが、直線偏光ではなく、円偏光の光を透過する戻り光偏光フィルタであってもよい。また、縦方向の偏光状態、右斜め方向の偏光状態、左斜め方向の偏光状態、及び横方向の偏光状態の光を透過する戻り光偏光フィルタを用いたが、それ以外の偏光状態の光を透過する戻り光偏光フィルタでもよい。また、異なる偏光状態は４つに限られない。

ＣＣＤ１６０は、画素１６１を複数有している。それぞれの画素１６１とそれぞれの戻り光偏光フィルタは一対一で対応している。つまり、ある一つの戻り光偏光フィルタを透過した光は、それに対応する一つの画素１６１が受光する。これにより、ＣＣＤ１６０は、同時に複数の偏光状態の画像を撮像することができる。なお、それぞれの画素１６１とそれぞれの戻り光偏光フィルタはｎ対１で対応してもよい。つまり、ある一つの戻り光偏光フィルタを透過した光は、それに対応する複数の画素１６１が受光してもよい。

画像生成部１０２は、撮像部１１２により撮像された画像から、異なる偏光状態毎の画像をそれぞれ生成する。具体的には、画像生成部１０２は、第１戻り光偏光フィルタ１５１を透過した光を撮像した縦方向の偏光状態の画像と、第２戻り光偏光フィルタ１５２を透過した光を撮像した右斜め方向の偏光状態の画像と、第３戻り光偏光フィルタ１５３を透過した光を撮像した左斜め方向の偏光状態の画像と、第４戻り光偏光フィルタ１５４を透過した光を撮像した横方向の偏光状態の画像とをそれぞれ生成する。

より具体的には、画像生成部１０２は、第１戻り光偏光フィルタ１５１を透過した光を撮像した画素１６１の画素値から、縦方向の偏光状態の画像を生成する。また、第２戻り光偏光フィルタ１５２を透過した光を撮像した画素１６１の画素値から、右斜め方向の偏光状態の画像を生成する。また、第３戻り光偏光フィルタ１５３を透過した光を撮像した画素１６１の画素値から、左斜め方向の偏光状態の画像を生成する。また、第４戻り光偏光フィルタ１５４を透過した光を撮像した画素１６１の画素値から、横方向の偏光状態の画像を生成する。

画像生成部１０２は、生成した偏光状態が異なる複数の画像を、表示部１０５に出力する。表示部１０５は、画像生成部１０２によって生成された偏光状態が異なる複数の画像を順次表示する。例えば、表示部１０５は、縦方向の偏光状態の画像、右斜め方向の偏光状態の画像、左斜め方向の偏光状態の画像、および横方向の偏光状態の画像を、予め定められている順番で表示する。これにより、表示部１０５は、偏光状態が遷移する画像を表示することができる。なお、表示部１０５は、画像生成部１０２によって生成された偏光状態が異なる複数の画像の一部または全部を同時に表示してもよい。表示部１０５は、たとえば、液晶、有機ＥＬ、ブラウン管、プラズマなどのディスプレイ装置が実現する。

なお、画像生成部１０２は、コンピュータが備えるＣＰＵがプログラムを実行することにより、その機能が実現されてもよく、電子回路によりその機能が実現されてもよい。撮像システム１００は、撮像システム１００が備える各機能部を制御する制御部をさらに備えてもよい。この場合、制御部は、コンピュータが備えるＣＰＵがプログラムを実行することにより、その機能が実現されてもよく、電子回路により、その機能が実現されてもよい。

図３は、回転偏光フィルタ１０９の一例を示す。回転偏光フィルタ１０９は、照射光偏光フィルタ３１１及び開口部３１２を有する。照射光偏光フィルタ３１１は、一方向の偏光状態の光を透過する。照射部１０６は、回転偏光フィルタ１０９を、軸４０１を中心に回転させることができる。

図４は、回転偏光フィルタ１０９の他の一例を示す。回転偏光フィルタ１０９は、第１照射光偏光フィルタ４１１、第２照射光偏光フィルタ４１２、第３照射光偏光フィルタ４１３、第４照射光偏光フィルタ４１４、及び開口部４１５を有する。

第１照射光偏光フィルタ４１１は、第１の方向の偏光状態の光を透過する。第２照射光偏光フィルタ４１２は、第１の方向と直交する方向である第２の方向の偏光状態の光を透過する。第３照射光偏光フィルタ４１３は、第１の方向と直交しない方向である第３の方向の偏光状態の光を透過する。第４照射光偏光フィルタ４１４は、第３の方向と直交する方向である第４の方向の偏光状態の光を透過する。

たとえば、図４に示す例では、第１照射光偏光フィルタ４１１は、縦方向の偏光状態の光を透過する。また、第２照射光偏光フィルタ４１２は、横方向の偏光状態の光を透過する。また、第３照射光偏光フィルタ４１３は、左斜め方向の偏光状態の光を透過する。また、第４照射光偏光フィルタ４１４は、右斜め方向の偏光状態の光を透過する。照射部１０６は、回転偏光フィルタ１０９を、軸４０１を中心に回転させることができる。

図５は、回転偏光フィルタ１０９及び光源１０８の対応関係の一例を示す。照射部１０６は、回転偏光フィルタ１０９を、軸４０１を中心に回転させることにより、光源１０８が発した照射光の偏光状態を切り替える。

たとえば、図４に示した回転偏光フィルタ１０９を照射部１０６が有する場合、照射部１０６は、回転偏光フィルタ１０９を、軸４０１を中心に回転させることにより、光源１０８が発した照射光の光路上に、第１照射光偏光フィルタ４１１、第２照射光偏光フィルタ４１２、第３照射光偏光フィルタ４１３、第４照射光偏光フィルタ４１４、及び開口部４１５のいずれかを配置させる。これにより、照射部１０６は、光源１０８が発した照射光のうち、縦方向の偏光状態の照射光、横方向の偏光状態の照射光、左斜め方向の偏光状態の照射光、右斜め方向の偏光状態の照射光、及び全ての偏光状態の照射光のいずれかを観察部位に照射する。

一方、図３に示した回転偏光フィルタ１０９を照射部１０６が有する場合、照射部１０６は、回転偏光フィルタ１０９を、軸４０１を中心に回転させることにより、光源１０８が発した照射光の光路上に、照射光偏光フィルタ３１１及び開口部３１２のいずれかを配置させる。これにより、照射部１０６は、光源１０８が発した照射光のうち、回転偏光フィルタ１０９の回転角度に応じた一方向の偏光状態の照射光及び全ての偏光状態の照射光のいずれかを観察部位に照射する。

ここで、照射部１０６は、照射光偏光フィルタ３１１が上記光路上に配置されている範囲内において、回転偏光フィルタ１０９の回転角度を変更することにより、光源１０８が発した照射光の偏光状態を切り替える。たとえば、回転偏光フィルタ１０９が図３に示す状態にある場合、照射光偏光フィルタ３１１は、光源１０８が発した照射光のうち、横方向の偏光状態の照射光を透過する。この状態から、回転偏光フィルタ１０９を、反時計回りに略４５度回転させることにより、光源１０８が発した照射光のうち、右斜め方向の偏光状態の照射光を透過する。また、回転偏光フィルタ１０９を、反時計回りに略９０度回転させることにより、光源１０８が発した照射光のうち、縦方向の偏光状態の照射光を透過する。また、回転偏光フィルタ１０９を、反時計回りに略１３５度回転させることにより、光源１０８が発した照射光のうち、左斜め方向の偏光状態の照射光を透過する。

照射部１０６は、回転偏光フィルタ１０９を回転させて、複数の照射光偏光フィルタを順次切り替えることにより、偏光状態が異なる複数の照射光を観察部位に順次照射する。これにより、撮像部１１２は、偏光状態が異なる複数の照射光が観察部位に照射されたときのそれぞれについて、観察部位からの戻り光の偏光状態が異なる複数の画像をそれぞれ撮像することができる。

ここで、照射部１０６は、回転偏光フィルタ１０９に含まれる複数の照射光偏光フィルタをそれぞれ透過する複数の偏光状態の照射光のうち、全ての偏光状態の照射光を観察部位に順次照射してもよい。また、照射部１０６は、回転偏光フィルタ１０９に含まれる複数の照射光偏光フィルタをそれぞれ透過する複数の偏光状態の照射光のうち、予め定められている一部の偏光状態の照射光を観察部位に順次照射してもよい。

たとえば、図４に示す回転偏光フィルタ１０９に含まれる複数の照射光偏光フィルタをそれぞれ透過する照射光の種類は５とおりである。照射部１０６は、この５とおりの照射光を観察部位に順次照射してもよい。この場合、撮像部１１２は、５とおりの照射光が観察部位に照射されたときのそれぞれについて、観察部位からの戻り光の偏光状態が異なる複数の画像を撮像することができる。

照射部１０６は、予め定められている間隔で、回転偏光フィルタ１０９に含まれる複数の照射光偏光フィルタを切り替えてもよい。たとえば、照射部１０６は、１フレームごと、または予め定められているフレーム数ごとに、回転偏光フィルタ１０９に含まれる複数の照射光偏光フィルタを切り替えてもよい。

本実施の形態の撮像システム１００によれば、偏光状態が異なる複数の照射光が観察部位に照射されたときのそれぞれについて、観察部位からの戻り光の偏光状態が異なる複数の画像を得ることができる。具体的には、縦方向の偏光状態の照射光、横方向の偏光状態の照射光、右斜め方向の偏光状態の照射光、左斜め方向の偏光状態の照射光、および全ての偏光状態の照射光が観察部位に照射されたときのそれぞれについて、縦方向の偏光状態の画像、横方向の偏光状態の画像、右斜め方向の偏光状態の画像、および左斜め方向の偏光状態の画像をそれぞれ得ることができる。

たとえば、本実施の形態の撮像システム１００は、縦方向の偏光状態の照射光を観察部位に照射したときに撮像された、横方向の偏光状態の画像を、観察部位の表面反射成分が除去された画像として得ることができる。

また、本実施の形態の撮像システム１００は、縦方向の偏光状態の照射光を観察部位に照射したときに撮像された、縦方向の偏光状態の画像と、横方向の偏光状態の照射光を観察部位に照射したときに撮像された、縦方向の偏光状態の画像との差分画像を、観察部位の表面反射成分の画像として得ることができる。

なお、撮像システム１００は、偏光状態が異なる複数の照射光が観察部位に照射されたときのそれぞれについて得られた、偏光状態が同じである複数の画像の合成画像または差分画像を生成してもよい。また、撮像システム１００は、一の偏光状態の照射光が観察部位に照射されたときに得られた、偏光状態が異なる複数の画像の合成画像または差分画像を生成してもよい。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本実施の形態の撮像システム１００の構成の一例を示す。偏光フィルタ部１５０が有する偏光板２００及びＣＣＤ１６０の一例を示す。回転偏光フィルタ１０９の一例を示す。回転偏光フィルタ１０９の他の一例を示す。回転偏光フィルタ１０９及び光源１０８の対応関係の一例を示す。

符号の説明

１００撮像システム
１０１内視鏡
１０２画像生成部
１０５表示部
１０６照射部
１０７鉗子
１０８光源
１０９回転偏光フィルタ
１１１鉗子口
１１２撮像部
１１３ライトガイド
１２１先端部
１３０先端面
１３１レンズ
１３２出射口
１３３ノズル
１５０偏光フィルタ部
１５１第１戻り光偏光フィルタ
１５２第２戻り光偏光フィルタ
１５３第３戻り光偏光フィルタ
１５４第４戻り光偏光フィルタ
１６０ＣＣＤ
１６１画素
２００偏光板
２１０偏光フィルタユニット
３１１照射光偏光フィルタ
３１２開口部
４１１第１照射光偏光フィルタ
４１２第２照射光偏光フィルタ
４１３第３照射光偏光フィルタ
４１４第４照射光偏光フィルタ
４１５開口部
４０１軸

Claims

偏光状態が異なる複数の照射光を観察部位に順次照射する照射部と、
偏光状態が異なる複数の光をそれぞれ透過する複数の戻り光偏光フィルタをそれぞれ含む複数の偏光フィルタユニットを有し、前記観察部位からの戻り光を、前記複数の偏光状態ごとに透過する偏光フィルタ部と、
前記偏光フィルタ部が透過した前記戻り光を、前記複数の偏光状態ごとに受光する受光部と
を備える撮像システム。
前記照射部は、
光源と、
前記偏光状態が異なる複数の照射光のそれぞれを透過する複数の照射光偏光フィルタと
を有し、
前記複数の照射光偏光フィルタを順次切り替えることにより、前記偏光状態が異なる複数の照射光を前記観察部位に順次照射する
請求項１に記載の撮像システム。
前記照射部は、前記複数の照射光偏光フィルタが同一円周上に配設されている回転偏光フィルタを有し、前記回転偏光フィルタを回転させることにより、前記複数の照射光偏光フィルタを順次切り替える
請求項２に記載の撮像システム。
前記偏光フィルタ部は、前記複数の偏光フィルタユニットがマトリクス状に複数配設されている偏光板を有し、前記偏光板により、前記観察部位からの戻り光を、前記複数の偏光状態ごとに透過する
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の撮像システム。
偏光状態が異なる複数の照射光を観察部位に順次照射する照射工程と、
偏光状態が異なる複数の光をそれぞれ透過する複数の戻り光偏光フィルタをそれぞれ含む複数の偏光フィルタユニットが、前記観察部位からの戻り光を、前記複数の偏光状態ごとに透過する偏光フィルタ工程と、
前記偏光フィルタ工程によって透過された前記戻り光を、前記複数の偏光状態ごとに受光する受光工程と
を備える撮像方法。