JP2014215400A - Endoscope apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内視鏡装置に関するものである。 The present invention relates to an endoscope apparatus.
従来、立体内視鏡の観察光学系の内部に、透過波長の異なる少なくとも3種以上の領域を有する色フィルタを設けた立体内視鏡が知られている。この立体内視鏡によれば、色フィルタの異なる領域を通過した光から視差を有する一対の像を得ることができ、観察対象を立体的に観察することができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a stereoscopic endoscope is known in which a color filter having at least three types of regions having different transmission wavelengths is provided inside an observation optical system of a stereoscopic endoscope. According to this stereoscopic endoscope, a pair of images having parallax can be obtained from light that has passed through different regions of the color filter, and the observation target can be observed stereoscopically.
しかしながら、特許文献1の立体内視鏡では、観察対象の2次元カラー画像を取得する場合、画像上の各位置の色毎の強度を、視差を有する一対の画像から推定して画像を合成しなければならず、処理に時間がかかるという不都合がある。また、視差を有する画像では被写体の凹凸等の影響によって、情報が欠落している可能性があり、合成される画像が劣化するという不都合もある。 However, in the stereoscopic endoscope of Patent Document 1, when acquiring a two-dimensional color image to be observed, the intensity for each color at each position on the image is estimated from a pair of images having parallax and synthesized. There is an inconvenience that the processing takes time. In addition, in an image having parallax, there is a possibility that information may be lost due to the influence of the unevenness of the subject, and there is a disadvantage that an image to be synthesized is deteriorated.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、観察対象の3次元情報の取得を可能としながら、2次元カラー画像を簡易に生成することができる内視鏡装置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 provides an endoscope apparatus that can easily generate a two-dimensional color image while enabling acquisition of three-dimensional information of an observation target. It is an object.
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。
本発明の一態様は、被写体からの光を集光する光学系と、該光学系の結像面に配置され、該光学系により集光された光を撮影する色フィルタ付2次元センサと、光軸に交差する方向に間隔を空けて配置される2つの第1の開口を有し、該第1の開口に透過波長帯域が相互に異なる2種の波長選択フィルタを個別に配置した光学マスクと、前記光学マスクの状態を、前記色フィルタ付2次元センサに入射する光が、前記第1の開口のみを透過する第1の状態または前記第1の開口を透過しない第2の状態に択一的に切り替えるマスク状態切替部とを備え、前記光学マスクの2種の波長選択フィルタが、前記色フィルタ付2次元センサのいずれかの色フィルタと重複する透過波長帯域を有する内視鏡装置を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
One aspect of the present invention is an optical system that collects light from a subject, a two-dimensional sensor with a color filter that is disposed on an imaging surface of the optical system and photographs light collected by the optical system, An optical mask having two first openings arranged at intervals in a direction intersecting the optical axis, and two kinds of wavelength selective filters having different transmission wavelength bands arranged separately in the first opening. Then, the state of the optical mask is selected as a first state in which light incident on the two-dimensional sensor with a color filter is transmitted only through the first opening or a second state in which light is not transmitted through the first opening. An endoscopic device having a transmission wavelength band in which the two wavelength selection filters of the optical mask overlap with any one of the color filters of the two-dimensional sensor with the color filter. provide.
本発明によれば、観察対象の3次元情報の取得を可能としながら、2次元カラー画像を簡易に生成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 a two-dimensional color image can be easily generated while obtaining three-dimensional information of an observation target.
第1の実施形態に係る内視鏡装置1について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡装置1は、図1および図3に示されるように、被写体からの光を集光する光学系2と、光学系2の結像面Tに配置され、光学系2により集光された光を撮影する色フィルタ付2次元センサ3と、光を透過可能な開口を有する第1のマスク部材4aおよび第2のマスク部材4bと、これらのマスク部材4a,4bを択一的に光学系2の瞳面Aの光路に挿脱するマスク状態切替部5とを備えている。なお、マスク部材4a,4bは、必ずしも、光学系2の瞳面Aの光路に挿脱される必要はなく、瞳面A「近傍」の光路に挿脱されれば良い。以下、瞳面Aと記載した場合、瞳面A近傍も含まれるものとする。
An endoscope apparatus 1 according to a first embodiment will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 3, an endoscope apparatus 1 according to the present embodiment is disposed on an
光学系2は、複数の光学素子2aを光軸Sに沿う方向に配列して構成されるようになっている。
色フィルタ付2次元センサ3は、例えば、カラーCCDであり、行列状に配列された複数の画素を有するセンサ部6と、該センサ部6の各画素に対応して、例えばRGBの連続配列やベイヤー配列された複数種の色フィルタを備えるフィルタ部7とを備えている。各種の色フィルタの透過波長帯域は相違している。
The
The two-
光学マスク8は、光を遮光する材質によって略平板状に構成された別個の第1および第2のマスク部材4a,4bを備えている。第1のマスク部材4aは、間隔をあけて板厚方向に貫通して配置される2つの第1の開口9を有している。これら2つの第1の開口9には、透過波長帯域が相互に異なる2種類の波長選択フィルタ10が個別に配置されている。各波長選択フィルタ10の透過波長帯域は、色フィルタ付2次元センサ3のいずれかの異なるフィルタ部7の透過波長帯域と重複している。
The
また、図2に示されるように、第2のマスク部材4bは、中心に板厚方向に貫通する第2の開口11を有している。該第2の開口11は、光学系2により集光されてきた全波長帯域の光を透過可能な単一の透孔である。このように、全波長帯域の光を透過可能であることを、本明細書では「全光を透過可能」と表現する。
As shown in FIG. 2, the
マスク状態切替部5は、例えば、図3に示されるように、瞳面Aに光軸Sに交差するように配置されたレール5aと、該レール5a上を移動可能なスライダ5bとを備えている。スライダ5bには、第1のマスク部材4aおよび第2のマスク部材4bが搭載されている。レール5a上でスライダ5bをスライドさせることにより、第1のマスク部材4aと第2のマスク部材4bとを光軸Sに交差する方向に移動させ、光学系2の瞳面Aの光路上に択一的に挿脱することができるようになっている。
For example, as shown in FIG. 3, the mask
このように構成された本実施形態に係る内視鏡装置1の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡装置1を用いて3次元情報(例えば、距離情報)を取得するときには、マスク状態切替部5を作動させて、光学系2の瞳面Aの光路上に第1のマスク部材4aを配置する。これにより、光学系2により集光された光が第1の開口9のみを透過し、第1の開口以外を遮光する。すなわち、光学マスク8が第1の状態Bとなる。
The operation of the endoscope apparatus 1 according to the present embodiment configured as described above will be described below.
When acquiring three-dimensional information (for example, distance information) using the endoscope apparatus 1 according to the present embodiment, the mask
このとき、2つの第1の開口9は、これらの中央に光学系2の光軸Sが一致するように配置される。これにより、光学系2により集光された被写体からの光は、第1の開口9を通過するときに、2つの波長選択フィルタ10によって波長帯域の異なる光に変換される。
そして、これらの光が、色フィルタ付2次元センサ3に到達し、フィルタ部7の異なる画素に配置された透過波長帯域の異なる色フィルタを透過して撮影される。なお、2つの第1の開口9の中央位置と、光学系2の光軸Sは、略一致していれば良い。2つの第1の開口9の中央位置と、光学系2の光軸Sの位置と、が完全には一致していない場合であっても、どの程度一致していないかの情報を予め取得していれば、その情報と視差情報に基づいて、3次元情報を取得することができる。
At this time, the two
These lights reach the two-
これにより、2つの第1の開口9を通過して、異なる波長帯域を有することとなった2種類の光は、フィルタ部7に到達すると、それぞれ透過波長帯域が重複している別個の色フィルタを透過してセンサ部6に入射する。センサ部6の画素は、色フィルタごとに配置されているので、2種類の光は、それぞれ同種の色フィルタに対応する画素に入射することになり、色フィルタ別に光強度を抽出することにより、2つの画像として取得することができる。
As a result, when two types of light that have passed through the two
一方、本実施形態に係る内視鏡装置1を用いて2次元カラー画像を取得するときには、マスク状態切替部5を作動させて、光学系2の瞳面Aの光路上に第1のマスク部材4aに代えて第2のマスク部材4bを配置する。これにより、光学系2により集光された光が第2の開口11のみを透過し、第2のマスク部材4bが第2の開口以外を遮光する。よって、光学マスク8が、第1の開口9を透過しない第2の状態Cとなる。
On the other hand, when acquiring a two-dimensional color image using the endoscope apparatus 1 according to the present embodiment, the mask
このとき、第2の開口11の中心に光学系2の光軸Sを一致させる。これにより、光学系2で集光された被写体からの光は、第2の開口11を透過し、色フィルタ付2次元センサ3により撮影される。第2の開口11においては波長選択がなされないので、透過した光が、色フィルタ付2次元センサ3によって撮影されることにより、カラー画像を構成するのに必要な全ての色成分の光を各画素において取得することができる。これらの光は、同一の開口を通過しているので、視差を有しておらず、特別な合成処理を行わずに、2次元カラー画像を簡易に取得することができる。なお、第2の開口11の中心と、光学系2の光軸Sと、は略一致していれば足りる。
At this time, the optical axis S of the
また、光軸Sに交差する方向に間隔をあけて2つの第1の開口9を透過した光は、被写体から異なる方向に射出された光であり、これらを波長ごとに分離して撮影することにより、視差を有する2つの画像を取得することができる。
The light transmitted through the two
すなわち、本実施形態に係る内視鏡装置1によれば、光学マスク8である第1および第2のマスク部材4a,4bを光路上に配置するだけで、2次元カラー画像による観察と3次元情報の取得とを簡易に切替えて行うことができるという利点がある。この場合に、被写体の2次元カラー画像の取得に際して、従来のように、視差を有する一対の画像から推定して画像を合成せずに済み、2次元カラー画像を簡易に、かつ、精度よく生成することができる。
That is, according to the endoscope apparatus 1 according to the present embodiment, the observation by the two-dimensional color image and the three-dimensional image can be performed only by arranging the first and
次に、第2の実施形態に係る内視鏡装置12について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第1の実施形態に係る内視鏡装置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 the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to portions having the same configuration as the endoscope apparatus 1 according to the first embodiment described above, and the description thereof is omitted.
本実施形態に係る内視鏡装置12は、図4、図5および図6に示されるように、マスク部材13とマスク状態切替部5が備える第1および第2の遮蔽部材14a,14bとで光学マスク15が第1および第2の状態D,Eとなる点において、第1の実施形態に係る内視鏡装置1の光学マスク8と相違している。
As shown in FIGS. 4, 5, and 6, the
本実施形態に係る内視鏡装置12において、瞳面Aの光路上に固定して配置されるマスク部材13に対して、マスク状態切替部5により第1および第2の遮蔽部材14a,14bを瞳面Aの光路上に択一的に挿脱することで、光学マスク15が第1および第2の状態D,Eとなる。すなわち、第1の状態Dは、マスク部13と第2の遮蔽部材14bとで構成され、第2の状態Eは、マスク部材13と第1の遮蔽部材14aとでなっている。
In the
光学マスク15であるマスク部材13は、図6に示されるように、光を遮蔽する材質からなる略平板状の部材であって、中心に板厚方向に貫通する単一の第2の開口11と、該第2の開口11を直径方向に挟んだ両側に第2の開口11から等間隔をあけた位置において板厚方向に貫通する2つの第1の開口9とを有している。これら2つの第1の開口9には、透過波長帯域が相互に異なる2種類の波長選択フィルタ10が個別に配置されている。各波長選択フィルタ10の透過波長帯域は、色フィルタ付2次元センサ3のいずれかの異なるフィルタ部7の透過波長帯域と重複している。マスク部材13は、第2の開口11の中心が光学系2の光軸Sと一致する位置に配置されている。
As shown in FIG. 6, the
第1の遮蔽部材14aは、光を遮蔽する材質からなる略平板状の部材であって、中心に板厚方向に貫通する開口16を備えている。第2の遮蔽部材14bも、光を遮蔽する材質からなる略平板状の部材であって、マスク部材13の第1の開口9と同じ間隔をあけて板厚方向に貫通する開口17を備えている。また、これらの開口16,17は、光学系2より集光されてきた全波長帯域の光を透過可能な透孔である。また、開口16の口径は第2の開口11の口径よりも大きく、開口17の口径は第1の開口9の口径よりも大きく構成されている。
The
第1の遮蔽部材14aは、その開口16を第2の開口11と一致する位置に配置されることにより、第1の開口9を閉塞して、第2の開口11を通過する光のみを通過させるようになっている。また、第2の遮蔽部材14bは、その開口17を第1の開口9と一致する位置に配置されることにより、第2の開口11を閉塞して、第1の開口9を通過する光のみを通過させるようになっている。
The
第1および第2の遮蔽手段14a,14bは、図6に示されるように、スライダ5b上に搭載されている。このスライダ5bをレール5a上でスライドさせることにより、第1および第2の遮蔽手段14a,14bを光軸Sに交差する方向に移動させ、マスク部材13に対して択一的に挿脱することができるようになっている。
As shown in FIG. 6, the first and second shielding means 14a and 14b are mounted on the
このように構成された本実施形態に係る内視鏡装置12の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡装置12を用いて3次元情報の取得を行うときには、マスク状態切替部5を作動させて、光学系2の瞳面Aの光路上に固定されているマスク部材13に第2の遮蔽部材14bを配置する。これにより、第2の開口11が第2の遮蔽部材14bによって遮蔽されるので、光学系2で集光された被写体からの光のうち、第1の開口9を通る光のみが開口17を透過し、第1の開口9を透過する第1の状態Dとなる。このとき、2つの波長選択フィルタ10によって波長帯域の異なる光に変換される。
そして、これらの光が、色フィルタ付2次元センサ3に到達し、フィルタ部7の異なる画素に配置された透過波長帯域の異なる色フィルタを透過して撮影される。
すなわち、この光のみが色フィルタ付2次元センサ3により撮影され、視差を有する2つの画像を取得することができる。
The operation of the
When acquiring three-dimensional information using the
These lights reach the two-
That is, only this light is photographed by the two-
一方、本実施形態に係る内視鏡装置12を用いて2次元カラー画像を取得するときには、マスク状態切替部5を作動させて、光学系2の瞳面Aの光路上に第2の遮蔽部材14bに代えて第1の遮蔽部材14aを配置する。これにより、第1の開口9が第1の遮蔽部材14aによって遮蔽されるので、光学系2で集光された被写体からの光のうち、第2の開口11と開口16を透過し、第1の開口9を透過しない第2の状態Eとなる。すなわち、これらの波長帯域の異なる光が色フィルタ付2次元センサ3により撮影され、2次元カラー画像を取得することができる。
On the other hand, when acquiring a two-dimensional color image using the
このように本実施形態に係る内視鏡装置12によれば、マスク部材13が、光路上に固定された状態で光学マスク15を第1および第2の状態D,Eに切り替えることができる。これにより、2種類の観察に必要な光を透過させるマスク部材13に設けられた第1の開口9および第2の開口11自体を固定しているので、同種の観察を高い精度で再現することができる。
Thus, according to the
また、マスク部材13の開口の口径に対して第1および第2の遮蔽部材14a,14bの開口の口径が大きいので、マスク状態切替部5を作動させて第1および第2の遮蔽部材14a,14bを挿脱するときに、厳密な位置決めが不要となる。すなわち、開口16,17に第1の開口9および第2の開口11が包含されさえすれば、位置決め精度に影響を与えないので、位置決めを簡易に行うことができる。
Further, since the apertures of the first and
次に、第3の実施形態に係る内視鏡装置18について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態の説明において、上述した第1の実施形態に係る内視鏡装置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 the description of the present embodiment, the same reference numerals are given to portions having the same configuration as the endoscope apparatus 1 according to the first embodiment described above, and the description thereof is omitted.
本実施形態に係る内視鏡装置18は、図7、図8および図9に示されるように、光学マスク19である第1のマスク部材4aをマスク状態切替部5で択一的に挿脱することで、光学マスク19が第1および第2の状態F,Gとなる点において、第1の実施形態に係る内視鏡装置1の光学マスク8と相違している。
As shown in FIGS. 7, 8, and 9, the
本実施形態に係る内視鏡装置18において、マスク状態切替部5によって、瞳面Aの光路上に第1のマスク部材4aが択一的に挿脱されることにより、光学マスク19が第1および第2の状態F,Gとなる。すなわち、第1の状態Fは、瞳面Aの光路上に第1のマスク部材4aが配置され、色フィルタ付2次元センサ3に入射する光が、第1の開口9のみを透過する。そして、第2の状態Gは、瞳面Aの光路上に第1のマスク部材4aを配置しないため、第1の開口9を透過せず、マスク部材4にも遮光されず、全光が色フィルタ付2次元センサ3に入射する。
In the
マスク状態切替部5は、図9に示されるように、スライダ5b上に第1のマスク部材4aのみが搭載されており、レール5a上でスライダ5bをスライドさせることにより、第1のマスク部材4aを光軸Sに交差する方向に移動させ、択一的に挿脱することができるようになっている。
As shown in FIG. 9, the mask
このように構成された本実施形態に係る内視鏡装置18の作用について以下に説明する。
本実施形態に係る内視鏡装置18を用いて3次元情報の取得を行うときには、マスク状態切替部5を作動させて、光学系2の瞳面Aの光路上に第1のマスク部材4aを配置する。これにより、光学系2により集光された被写体からの光が第1の開口9のみを透過し、第1の開口9以外を遮光する。すなわち、光学マスク19は第1の状態Fとなり、第1の開口9を通過した光は別個の画素によって、視差を有する画像として同時に取得される。これにより、観察対象の3次元情報の取得を行うことが可能となる。
The operation of the
When acquiring three-dimensional information using the
一方、本実施形態に係る内視鏡装置18を用いて2次元カラー画像を取得するときには、マスク状態切替部5を作動させて、光学系2の瞳面Aの光路上から第1のマスク部材4aを移動させる。これにより、光学系2により集光された被写体からの光が、全光でフィルタ付2次元センサ3に入射する第2の状態Gとなり、瞳分割を行うことなく2次元カラー画像を取得でき、簡易に2次元カラー画像を取得できる。
On the other hand, when acquiring a two-dimensional color image using the
なお、本実施形態に係る内視鏡装置12においては、図10に示されるように、第1および第2の遮蔽部材20a,20bを第1の開口9および第2の開口11に対して個別に配置してもよい。図10に示す例では、第1の開口9および第2の開口11を、マスク部材13に平行な軸線回りに揺動可能に設けられた第1および第2の遮蔽部材20a,20bによって選択的に閉塞して、光学マスク21が第1および第2の状態H,Iとなる。
In the
具体的には、第1および第2の遮蔽部材20a,20bは、光を遮光する材質によって開口を有しない略平板状に構成され、マスク状態切替部5として第1および第2の遮蔽部材20a,20bを揺動させるモータ22a,22bを採用している。そして、第1の状態Hを構成するときには、モータ22aを作動させて第2の開口11を第2の遮蔽部材20bで閉塞する。また、第2の状態Iを構成するときには、モータ22bを作動させて第1の開口9を第1の遮蔽部材20aで閉塞する。
Specifically, the first and
この場合において、モータ22a,22bを作動させて、遮蔽部材20a,20bを揺動させるときに、第1の開口9または第2の開口11を閉塞しさえすればよく、第1の遮蔽部材20a、第2の遮蔽部材20bの厳密な位置決めは不要である。
また、第1の遮蔽部材20aが第1の開口9を、第2の遮蔽部材20bが第2の開口11を各個で閉塞できる大きさであればよく、スライド機構を備える必要がないため、光学系2を小型化することができる。
また、遮蔽部材として、液晶シャッター等を用いても同様の効果が得られる。
In this case, when the
In addition, the
The same effect can be obtained even when a liquid crystal shutter or the like is used as the shielding member.
また、視差のある画像情報を色成分ごとに分離する3次元カラー変換部23を備えてもよい。視差像の疑似カラー画像を取得することができ、取得されたカラー画像を用いて立体観察することができる。
Moreover, you may provide the three-dimensional
また、2次元カラー画像を取得する際に光を透過する第2の開口11は、立体観察を行う際に、光を透過する第1の開口9の口径よりも大きいことが好ましい。これにより、第2の開口11を通過した光が撮像部に集光して形成されるスポット径を、第1の開口9を通過した光により形成されるスポット径よりも小さくすることができ、解像度の高い2次元カラー画像を取得することができるという利点がある。
The
一方、第2の開口11の口径の大きさを小さくすることで、2つの第1の開口9の中心間距離を小さくしつつ視差を有する画像を得ることができ、光学系2の大径化を防止することができる。なお、開口が円形でない場合、2つの第1の開口9の中心間距離は、2つの第1の開口9の重心位置間距離でもよい。
On the other hand, by reducing the diameter of the
また、第1の実施形態においては、第1のマスク部材4aの第1の開口9の重心位置間距離が、第2の開口11の口径より大きいことが好ましい。これにより、第2の開口11を透過した光を撮影して得られた2つの画像に、三次元情報を取得するための十分な視差を確保することができる。
In the first embodiment, it is preferable that the distance between the center of gravity positions of the
また、上述した実施形態においては、光学マスク8,15,19,21の第1および第2の状態は、2種類に限定されるものではなく、開口数や波長選択フィルタ10の透過波長帯域の異なるマスク部材を3種類以上備えてもよい。
また、光学系2を構成する光学素子2aの配置、性能および、距離は、任意のものを採用することができる。また、光学系2の性能を向上するために、第1面に非球面レンズを用いてもよい。
In the above-described embodiment, the first and second states of the
Further, any arrangement, performance, and distance of the
また、マスク状態切替部5は、レール5aとスライダ5bとを備えるものに限定されるものではない。例えば、瞳面Aに光軸Sと交差するように配置された円形の平面板にマスク部材4a,4bを装着し、円形の平面板を平面板の周方向に回転させて、光軸Sと交差する位置にマスク部材4a,4bを挿脱してもよい。これにより、マスク部材4a,4bを瞳面Aの光路に択一的に挿脱するような構成でもよい。
Moreover, the mask
なお、上記各実施形態から以下の態様が導かれる。
本発明の一態様は、被写体からの光を集光する光学系と、該光学系の結像面に配置され、該光学系により集光された光を撮影する色フィルタ付2次元センサと、光軸に交差する方向に間隔を空けて配置される2つの第1の開口を有し、該第1の開口に透過波長帯域が相互に異なる2種の波長選択フィルタを個別に配置した光学マスクと、前記光学マスクの状態を、前記色フィルタ付2次元センサに入射する光が、前記第1の開口のみを透過する第1の状態または前記第1の開口を透過しない第2の状態に択一的に切り替えるマスク状態切替部とを備え、前記光学マスクの2種の波長選択フィルタが、前記色フィルタ付2次元センサのいずれかの色フィルタと重複する透過波長帯域を有する内視鏡装置を提供する。
The following aspects are derived from the above embodiments.
One aspect of the present invention is an optical system that collects light from a subject, a two-dimensional sensor with a color filter that is disposed on an imaging surface of the optical system and photographs light collected by the optical system, An optical mask having two first openings arranged at intervals in a direction intersecting the optical axis, and two kinds of wavelength selective filters having different transmission wavelength bands arranged separately in the first opening. Then, the state of the optical mask is selected as a first state in which light incident on the two-dimensional sensor with a color filter is transmitted only through the first opening or a second state in which light is not transmitted through the first opening. An endoscopic device having a transmission wavelength band in which the two wavelength selection filters of the optical mask overlap with any one of the color filters of the two-dimensional sensor with the color filter. provide.
本態様によれば、マスク状態切替部の作動により、光学マスクの状態を第1の状態に切り替えると、光学系により集光された被写体からの光が、第1の開口のみを通過し、各開口に配置された波長選択フィルタによって異なる波長帯域の光となる。これらの光が色フィルタ付2次元センサに到達し、色フィルタ部の異なる画素に配置された透過波長帯域の異なる色フィルタを透過して撮影される。すなわち、光軸に交差する方向に間隔をあけて配置された2つの開口を通過した光は別個の画素によって、視差を有する画像として同時に取得される。これにより、観察対象の3次元情報の取得を行うことが可能となる。 According to this aspect, when the state of the optical mask is switched to the first state by the operation of the mask state switching unit, the light from the subject condensed by the optical system passes only through the first opening, It becomes light of a different wavelength band by the wavelength selection filter arranged in the opening. These lights reach the two-dimensional sensor with a color filter and are photographed through the color filters having different transmission wavelength bands arranged in different pixels of the color filter unit. That is, light that has passed through two openings arranged at intervals in a direction crossing the optical axis is simultaneously acquired as an image having parallax by separate pixels. Thereby, it is possible to acquire the three-dimensional information of the observation target.
一方、マスク状態切替部の作動により、光学マスクの状態を第2の状態に切り替えると、光学系により集光された被写体からの光が、第1の開口を透過しないで全波長帯域の光を色フィルタ付2次元センサに入射して撮影される。これにより、瞳分割を行うことなく2次元カラー画像を取得でき、このときに、従来のような画像合成を必要としないので、簡易に2次元カラー画像を取得することができる。 On the other hand, when the state of the optical mask is switched to the second state by the operation of the mask state switching unit, the light from the subject condensed by the optical system transmits the light in the entire wavelength band without passing through the first aperture. The light is incident on a two-dimensional sensor with a color filter and photographed. Thus, a two-dimensional color image can be acquired without performing pupil division. At this time, since conventional image synthesis is not required, a two-dimensional color image can be easily acquired.
上記態様においては、前記光学マスクは、遮光性を有し、前記光学系の瞳面に配置され、全光を透過可能な単一の第2の開口を備え、前記マスク状態切替部は、前記第2の状態において、前記色フィルタ付2次元センサに入力する光が、前記光学系の瞳面において前記第2の開口のみを透過するように前記光学マスクの状態を切り替えてもよい。 In the above aspect, the optical mask has a light shielding property, is disposed on a pupil plane of the optical system, and includes a single second opening that can transmit all light. In the second state, the state of the optical mask may be switched so that light input to the two-dimensional sensor with a color filter transmits only the second aperture on the pupil plane of the optical system.
このようにすることで、マスク状態切替部の作動により、光学マスクの状態を第2の状態に切り替えると、光学系により集光された被写体からの光が、光学マスクの単一の第2の開口のみを通過し、色フィルタ付2次元センサにより撮影される。これにより、瞳分割を行うことなく2次元カラー画像を取得でき、簡易に、かつ、精度よく2次元カラー画像を取得することができる。 In this way, when the state of the optical mask is switched to the second state by the operation of the mask state switching unit, the light from the subject condensed by the optical system is changed to a single second of the optical mask. It passes through only the aperture and is photographed by a two-dimensional sensor with a color filter. Thereby, a two-dimensional color image can be acquired without performing pupil division, and a two-dimensional color image can be acquired easily and accurately.
上記態様においては、前記光学マスクが、前記第1の開口を有する第1のマスク部材と、前記第2の開口を有する第2のマスク部材とを備え、前記マスク状態切替部が、前記第1のマスク部材または前記第2のマスク部材を前記光軸上に択一的に挿脱してもよい。 In the above aspect, the optical mask includes a first mask member having the first opening and a second mask member having the second opening, and the mask state switching unit includes the first mask member. Alternatively, the mask member or the second mask member may be inserted into and removed from the optical axis.
このようにすることで、第1のマスク部材または第2のマスク部材をマスク状態切替部によって択一的に光学系の光軸上に配置することができる。これにより、光学系によって集光された被写体からの光は、第1の開口または第2の開口を通過し、開口以外の部分においてはマスク部材により遮光される。したがって、第2のマスク部材を光学系の光軸上に挿入することで、高精度の2次元カラー画像を取得でき、これに代えて第1のマスク部材を挿入することで、3次元情報の取得をおこなうことができる。 By doing so, the first mask member or the second mask member can be alternatively arranged on the optical axis of the optical system by the mask state switching unit. Thereby, the light from the subject condensed by the optical system passes through the first opening or the second opening, and is shielded by the mask member at portions other than the opening. Therefore, a high-accuracy two-dimensional color image can be obtained by inserting the second mask member on the optical axis of the optical system, and the first mask member can be inserted instead of the three-dimensional information. Acquisition can be performed.
上記態様においては、前記光学マスクが、前記第1の開口および前記第2の開口を有する単一のマスク部材を備え、前記マスク部材が、前記光学系の瞳面の光軸を遮る位置に固定され、前記マスク状態切替部が、前記第1の開口を遮蔽可能な第1の遮蔽部材と、前記第2の開口を遮蔽可能な第2の遮蔽部材とを備え、前記第1の遮蔽部材および前記第2の遮蔽部材を前記光軸上に択一的に挿脱してもよい。 In the above aspect, the optical mask includes a single mask member having the first opening and the second opening, and the mask member is fixed at a position that blocks the optical axis of the pupil plane of the optical system. The mask state switching unit includes a first shielding member capable of shielding the first opening, and a second shielding member capable of shielding the second opening, and the first shielding member and The second shielding member may alternatively be inserted / removed on the optical axis.
このようにすることで、マスク状態切替部の作動により、遮蔽部材を移動させ第1の開口または第2の開口のいずれかを遮蔽して第1の状態または第2の状態とし、光学系により集光された被写体からの光を択一的に通過させることができる。このとき、光を通過させるマスク部材の単一の開口および波長選択フィルタ自体を移動させずに済むので、開口の位置決め誤差を気にせずに済み、観察方法を切り替えても、簡易に精度の高い画像を取得することができる。 By doing in this way, by the action | operation of a mask state switching part, a shielding member is moved, either 1st opening or 2nd opening is shielded, and it is set as the 1st state or the 2nd state, and by an optical system The light from the condensed subject can be selectively passed. At this time, since it is not necessary to move the single aperture of the mask member through which light passes and the wavelength selection filter itself, it is not necessary to worry about the positioning error of the aperture, and even if the observation method is switched, the accuracy is simply high. Images can be acquired.
この場合においては、前記第1の開口を透過した光が、前記色フィルタ付2次元センサに入射することにより取得された画像情報を色成分ごとに分離する3次元カラー変換部を備えてもよい。
このようにすることで、視差像の疑似カラー画像を取得することができ、取得されたカラー画像を用いて立体観察することができる。
In this case, there may be provided a three-dimensional color conversion unit that separates the image information obtained by the light transmitted through the first opening entering the two-dimensional sensor with a color filter for each color component. .
In this way, a pseudo color image of a parallax image can be acquired, and stereoscopic observation can be performed using the acquired color image.
また、上記態様においては、前記第2の開口の口径が、前記第1の開口の口径より大きくてもよい。
このようにすることで、第2の開口を通過した光が撮像部に集光して形成されるスポット径を、第1の開口を通過した光により形成されるスポット径よりも小さくすることができ、解像度の高い2次元カラー画像を取得することができる。
Moreover, in the said aspect, the aperture diameter of the said 2nd opening may be larger than the aperture diameter of the said 1st opening.
By doing in this way, the spot diameter formed by the light passing through the second opening being condensed on the imaging unit can be made smaller than the spot diameter formed by the light passing through the first opening. And a high-resolution two-dimensional color image can be acquired.
一方、第2の開口の口径の大きさを小さくすることで、2つの第1の開口の中心間距離を小さくしつつ視差を有する画像情報が得られるため、光学系の大径化を防ぎ、光学系が大きくなってしまうのを防ぐことができる。 On the other hand, by reducing the size of the aperture of the second opening, it is possible to obtain image information having parallax while reducing the distance between the centers of the two first openings, thus preventing an increase in the diameter of the optical system, It is possible to prevent the optical system from becoming large.
また、上記態様においては、前記第1の開口の重心位置間距離が、前記第2の開口の口径より大きくてもよい。
このようにすることで、波長選択フィルタを透過した光を、色フィルタ付2次元センサで撮影して取得した2つの画像が、3次元情報を取得するための十分な視差を確保できる。
Moreover, in the said aspect, the distance between the gravity center positions of the said 1st opening may be larger than the aperture diameter of the said 2nd opening.
By doing in this way, two images acquired by photographing the light transmitted through the wavelength selection filter with a two-dimensional sensor with a color filter can secure sufficient parallax for acquiring three-dimensional information.
1,12,18 内視鏡装置
2 光学系
3 色フィルタ付2次元センサ
4,13 マスク部材
4a 第1のマスク部材
4b 第2のマスク部材
5 マスク状態切替部
8,15,19,21 光学マスク
9 第1の開口
10 波長選択フィルタ
11 第2の開口
14a 第1の遮蔽部材
14b 第2の遮蔽部材
23 3次元カラー変換部
1, 12, 18
Claims (7)
該光学系の結像面に配置され、該光学系により集光された光を撮影する色フィルタ付2次元センサと、
光軸に交差する方向に間隔を空けて配置される2つの第1の開口を有し、該第1の開口に透過波長帯域が相互に異なる2種の波長選択フィルタを個別に配置した光学マスクと、
前記光学マスクの状態を、前記色フィルタ付2次元センサに入射する光が、前記第1の開口のみを透過する第1の状態または前記第1の開口を透過しない第2の状態に択一的に切り替えるマスク状態切替部とを備え、
前記光学マスクの2種の波長選択フィルタが、前記色フィルタ付2次元センサのいずれかの色フィルタと重複する透過波長帯域を有する内視鏡装置。 An optical system that collects light from the subject;
A two-dimensional sensor with a color filter, which is disposed on the imaging surface of the optical system and photographs light collected by the optical system;
An optical mask having two first openings arranged at intervals in a direction intersecting the optical axis, and two kinds of wavelength selective filters having different transmission wavelength bands arranged separately in the first opening. When,
The state of the optical mask is alternatively set to a first state where light incident on the two-dimensional sensor with a color filter is transmitted only through the first opening or a second state where light is not transmitted through the first opening. A mask state switching unit for switching to
An endoscope apparatus in which the two wavelength selection filters of the optical mask have a transmission wavelength band overlapping with any one of the color filters of the two-dimensional sensor with a color filter.
前記マスク状態切替部は、前記第2の状態において、前記色フィルタ付2次元センサに入力する光が、前記光学系の瞳面において前記第2の開口のみを透過するように前記光学マスクの状態を切り替える請求項1に記載の内視鏡装置。 The optical mask has a light shielding property, is disposed on a pupil plane of the optical system, and includes a single second opening that can transmit all light,
In the second state, the mask state switching unit is configured so that light input to the two-dimensional sensor with a color filter transmits only the second aperture on the pupil plane of the optical system. The endoscope apparatus according to claim 1 that switches between the two.
前記マスク状態切替部が、前記第1のマスク部材または前記第2のマスク部材を前記光軸上に択一的に挿脱する請求項2に記載の内視鏡装置。 The optical mask includes a first mask member having the first opening, and a second mask member having the second opening,
The endoscope apparatus according to claim 2, wherein the mask state switching unit selectively inserts and removes the first mask member or the second mask member on the optical axis.
前記マスク部材が、前記光学系の瞳面Aの光軸を遮る位置に固定され、
前記マスク状態切替部が、前記第1の開口を遮蔽可能な第1の遮蔽部材と、前記第2の開口を遮蔽可能な第2の遮蔽部材とを備え、
前記第1の遮蔽部材および前記第2の遮蔽部材を前記光軸上に択一的に挿脱する請求項2に記載の内視鏡装置。 The optical mask comprises a single mask member having the first opening and the second opening;
The mask member is fixed at a position blocking the optical axis of the pupil plane A of the optical system;
The mask state switching unit includes a first shielding member capable of shielding the first opening, and a second shielding member capable of shielding the second opening,
The endoscope apparatus according to claim 2, wherein the first shielding member and the second shielding member are selectively inserted into and removed from the optical axis.
The endoscope apparatus according to claim 2 or 3, wherein a distance between the gravity center positions of the first opening is larger than a diameter of the second opening.
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