JP5393926B2 - 撮像装置及び撮像装置システム - Google Patents
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Description
図11は特許文献1に記載の撮像装置の概略構成を示す図である。
特許文献1に記載の撮像装置は、被写体20からの光を、撮像レンズ51を通過させた後に、ハーフミラーを備えた2分解プリズム52によって2光路の光に分割し、分割した2つの光の一方を結像位置に設けられた撮像素子53で撮像し、他方を結像位置からわずかにずれた撮像素子54で受光するように構成されている。なお、図11中、55は高域通過フィルタ、56は撮像素子53から得た撮像出力信号に、撮像素子54から得た撮像出力信号のうち高域通過フィルタ55を通過した高域信号を付加する加算器である。
図12は特許文献2に記載の撮像装置の概略構成を示す図である。
特許文献2に記載の撮像装置は、被写体20からの光を、撮像レンズ61を通過させた後に、ハーフミラー構造を有するプリズム62によって2光路の光に分割し、分割した2つの光を被写界深度が異なり、且つ、一方の後方被写界深度と他方の前方被写界深度が等しくなるような距離に配置された撮像素子63,64で撮像するように構成されている。なお、図12中、65,66は撮像素子63,64を夫々の光軸方向に移動させる駆動装置、67は撮像レンズ61から撮像素子63,64までの距離を計算する演算処理装置、68,69は駆動装置65,66を駆動する駆動回路、70は画像合成装置である。
図13は特許文献3に記載の撮像装置を備えた電子内視鏡の先端部の内部構造を模式的に示す図である。
特許文献3に記載の撮像装置は、被写体(生体組織)20からの光を、対物光学系71を通過させた後に、ビームスプリッタ72aを有する第1のプリズム72によって2光路の光に分解し、ビームスプリッタ72aを透過した光を全反射する全反射ミラー73aを有する第2のプリズム73で反射する。そして、ビームスプリッタ72aで反射した光をCCD74の受光部74aで撮像すると共に全反射ミラー73aで反射した光をCCD74の受光部74bで撮像する。なお、図13中、75は照明窓、76は被写体20を照明するための照明光を導光するライトガイドである。
図14は特許文献4の図5に記載の撮像装置の概略構成を示す図である。
特許文献4に記載の撮像装置は、被写体からの光を、対物レンズ81を通過させた後に、ダイクロイックミラー82によって励起波長以上の長波長の光を反射するとともに、励起波長よりも短い波長の白色光を透過させることで2つの光に分岐する。また、ダイクロイックミラー82を透過した励起波長よりも短い波長の白色光を、ハーフミラー83によって2つの光に分岐する。そして、ハーフミラー83を透過した光を、集光レンズ85によって撮像素子88の焦点面に集光し、また、ハーフミラー83を反射した光を、ミラー90で反射し、集光レンズ86によって撮像素子88の焦点面をずれた位置に集光する。なお、図14中、89はダイクロイックミラー82で反射した光から励起光をカットする励起光カットフィルタ、84は励起光カットフィルタを通過した光を撮像素子87の焦点面に集光する集光レンズである。
本発明の撮像装置は、物体からの光束を結像させるための対物光学系と、前記対物光学系の結像位置近傍に配置された1つの撮像素子と、前記対物光学系と前記撮像素子との間に配置され、前記対物光学系からの光束を反射光束と透過光束の2つの光束に分割するための分割素子と、前記分割素子で反射した光束を折り返して反射させるための第1反射部材と、前記分割素子を透過した光を反射させるための第2反射部材とを有し、前記分割素子を介して前記第1反射部材で反射した光束を前記撮像素子における第1領域に結像させ、前記第2反射部材で反射した光束を前記撮像素子における前記第1領域とは異なる第2領域に結像させる。
分割素子により2つの光路に分け、分割素子で反射した光束を第1の反射板で折り返すようにすれば、焦点位置を略同じか又は大きく異ならせることなく、1つの撮像素子における異なる領域に2つの画像を結像させることができる。このため、撮像装置の径を大型化することなく、連続した範囲で焦点深度を拡大させることができる。
偏光ビームスプリッタを介して2つの光路に分け、偏光ビームスプリッタで反射した光束を第1の反射板で折り返し、波長板により偏光ビームスプリッタで反射した光束の偏光方向を、偏光ビームスプリッタを透過しうる偏光方向に変えるようにすれば、焦点位置を同じか又は大きく異ならせることなく、1つの撮像素子における異なる領域に2つの画像を結像させることができ、しかも、2つの画像の明るさを略同じに保つことができる。このため、撮像装置の径を大型化することなく、連続した範囲で焦点深度を拡大させ、且つ、焦点の合う範囲内において焦点位置の変化にかかわらず明るさの変化の少ない画像を得ることができる。
波長板をλ/4板で構成すれば、第1の反射板で折り返されることにより、偏光ビームスプリッタで反射した光束がλ/4板を2回通過して偏光方向が90度変換され、偏光ビームスプリッタを透過する。このため、偏光ビームスプリッタで反射した光束の明るさをロスすることなく、効率的に撮像素子における第1の領域に結像させることができる。
また、本発明の撮像装置システムは、上記撮像装置と、前記第1領域と前記第2領域とに結像した夫々の画像を比較し、焦点が合った領域の画像を表示用画像として選択する画像選択部を有する。
このようにすれば、焦点深度の深い撮像装置、撮像装置システムが得られる。
このようにすれば、偏光ビームスプリッタ等の分割素子や第2反射部材を保持するためのメカ枠が不要となるため、その分、製造原価を低減することが可能となる。
このようにすれば、被写体から対物レンズを通過する光の偏光方向が偏っていたとしても、偏光解消板によりその偏りが解消されるため、偏光ビームスプリッタで分割される2つの光束の光量の割合が略同じとなり、第1領域及び第2領域に結像する2つの画像の明るさを略同じにすることが可能となる。
このようにすれば、第1領域及び第2領域に結像した2つの画像についての、光学系の製造誤差等を原因とした、画像の色の差、中心位置の差、画像の回転(倒れ)の差、倍率の差等が調整可能となる。
このようにすれば、波長板を回転することで光束の偏光状態を調整し、偏光ビームスプリッタを透過して第1領域に入射する光量を調整することができるので、第1領域及び第2領域に結像した2つの画像についての、光学系の製造誤差等を原因とした明るさの差を簡単に調整することができる。
撮像素子を第1領域の中心点と第2領域の中心点を結ぶ方向に沿う方向に画素情報を読み出すようにすれば、撮像素子によって読み出された当該画素情報ごとに、画像選択部で第1領域の画像と第2領域の画像についての合焦度を比較する等の所定の処理を行うことができ、第1領域及び第2領域に結像した2つの画像に対し夫々別個に画像全体の画素情報を読み出し、夫々の画像に対する全体の画素情報の読み出しを終えた後に上記所定の処理を行うのに比べて、2つの画像情報取得の同時性を確保できる。また、前記撮像素子のシャッタ方式をローリングシャッタ方式にすれば、撮像素子全体の基板の面積を小さくすることができる。
また、本発明の撮像装置においては、前記第1光路と前記第2光路は、夫々、右目用光路と左目用光路、直視用光路と側視用光路、白色光用光路と蛍光用光路のいずれかであるのが好ましい。
このようにすれば、立体画像の観察や、側視画像と直視画像との同時観察、蛍光画像と白色光画像との同時観察が可能となる。
また、本発明の参考発明の撮像装置システムにおいては、前記分割結像手段は、反射光束と透過光束の2つの光束に分割するための分割素子を有し、前記反射光束及び前記透過光束を少なくとも一回、反射部材で反射させ、前記撮像素子における互いに異なる領域に像を形成させるのが好ましい。
このように、撮像素子を第1領域の中心点と第2領域の中心点を結ぶ方向に沿う方向に画素情報を読み出すように構成するとともに、更に、前記撮像素子によって当該画素情報として読み出された、前記第1領域と前記第2領域とに結像した夫々の画像を比較し、焦点が合った領域の画像を表示用画像として選択する画像選択部を有し、前記画像選択部が選択した画像が合成されるようにすれば、第1領域及び第2領域に結像した2つの画像に対し夫々別個に画像全体の画素情報を読み出し、夫々の画像に対する全体の画素情報の読み出しを終えた後に上記所定の処理を行うのに比べて、2つの画像情報取得の同時性を確保できる。
また、前記撮像素子のシャッタ方式をローリングシャッタ方式にすれば、撮像素子全体の基板の面積を小さくすることができる。
また、焦点が合った領域の像を表示用画像として選択する画像選択部を有し、前記画像選択部が選択した画像が合成されるようにすれば、焦点深度の深い撮像装置システムが得られる。
このように、偏光ビームスプリッタを介して2つの光路に分け、偏光ビームスプリッタで反射した光束を第1の反射板で折り返し、波長板により偏光ビームスプリッタで反射した光束の偏光方向を、偏光ビームスプリッタを透過しうる偏光方向に変えるようにすれば、焦点位置を同じか又は大きく変えることなく、1つの撮像素子における異なる領域に2つの画像を結像させることができ、しかも、2つの画像の明るさを略同じに保つことができる。このため、撮像装置を大型化することなく、連続した範囲で焦点深度を拡大させ、且つ、焦点の合う範囲内において焦点位置の変化にかかわらず明るさの変化の少ない画像を得ることができる。
図1は本発明の実施例1にかかる撮像装置システムの構成を示す説明図で、(a)は全体構成を模式的に示す図、(b)は撮像素子の第1及び第2の領域に夫々結像する画像における被写体の向きを示す図である。図2は図1の撮像装置システムにおける対物光学系と分割素子と第2反射部材の斜視図である。図3は図1の撮像装置システムにおける画像選択部の構成例を示す説明図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図である。図4は図1の撮像装置システムにおける画像処理部が行う一部の画像処理を概念的に示す説明図である。図5は特許文献3に記載の撮像装置と実施例1の撮像装置とにおける、分割された夫々の光路の長さの差を比較して示す説明図で、(a)は特許文献3に記載の撮像装置における分割された夫々の光路の長さの差を概念的に示す図、(b)は実施例1の撮像装置における分割された夫々の光路の長さの差を概念的に示す図である。図6は図1の撮像装置システムにおける撮像装置の変形例を模式的に示す説明図で、(a)はその一変形例を示す図、(b)は他の変形例を示す図、(c)はさらに他の変形例を示す図である。
偏光解消板2は、対物レンズ1と偏光ビームスプリッタ4との間に配置されている。
撮像素子3は、CMOSセンサ又はCCDセンサで構成され、対物レンズ1の結像位置近傍に配置されている。撮像素子3をCMOSセンサで構成した場合のシャッタ方式は、走査ライン毎にシャッタを切るローリングシャッタ方式、グローバルシャッタ方式のいずれでもよい。また、撮像素子3は、第1領域3aの中心点と第2領域3bの中心点を結ぶ方向に沿う方向に画像情報を読み出すように構成されている。
偏光ビームスプリッタ4は、対物レンズ1と撮像素子3との間の光路上であって撮像素子3における第1領域3aの上方に配置され、偏光ビームスプリッタ面4aで対物レンズ1からの光束を反射光束と透過光束の2つの光束に分割する。なお、ここでは、偏光ビームスプリッタ4は、S偏光成分の直線偏光を反射し、P偏光成分の直線偏光を透過するものとする。
波長板5は、λ/4板からなり、光軸を中心に回転可能に構成されている。
第1反射部材6は、ミラーで構成されており、偏光ビームスプリッタ面4aで反射し、波長板5を透過した光束を折り返して反射させる。
第2反射部材7は、プリズムで構成されており、全反射面7aで偏光ビームスプリッタ4を透過した光を反射させる。なお、プリズム7は、全反射面7aにミラーコートを施して反射面を構成してもよい。
そして、実施例1の撮像装置システムは、波長板5及び偏光ビームスプリッタ4を介して第1反射部材6で反射した光束を撮像素子3における第1領域3aに結像させ、他方、第2反射部材7で反射した光束を撮像素子3における第1領域3aとは異なる第2領域3bに結像させる。
第1画像処理部8aは、第1領域3aの画像と第2領域3bの画像の向き(回転)を補正するように構成されている。
第1領域3a、第2領域3bに結像する画像の向きは、例えば、図2に示すような”F”の文字を観察する場合、夫々図1(b)に示すような向きになる。即ち、第1領域3aに結像する画像は、第1領域3aの中心点を中心として時計回りに90度回転するとともに、第1領域3aの中心点を通る図1(b)における縦方向の軸を中心として180度回転した向きとなっている。また、第2領域3bに結像する画像は、第2領域3bの中心点を中心として時計回りに90度回転した向きとなっている。
そこで、第1領域3a、第2領域3bの夫々に結像する画像を画像表示装置10に表示させる場合には、第1画像処理部8aを介して、第1領域3a、第2領域3bの夫々に結像する画像を夫々の領域の中心点を中心として反時計回りに90度回転させ、更に第1領域3aの画像に対しては第1領域3aの中心点を通る図1(b)における縦方向の軸を中心として180度回転させて鏡像を補正する。
第4画像処理部8dは、第1領域3aの画像と第2領域3bの画像の夫々の中心位置の移動(選択)可能に構成されている。
第5画像処理部8eは、第1領域3aの画像と第2領域3bの画像の夫々の表示範囲(倍率)を調整可能に構成されている。
詳しくは、第2画像処理部8bは、例えば、図3(a)に示すように、夫々の領域3a,3bに接続する高域通過フィルタ8b1a,8b1bと、高域通過フィルタ8b1a,8b1bに接続する比較器8b2と、比較器8b2及び夫々の領域3a,3bに接続する切替器8b3を有し、第1領域3a,第2領域3bの画像を、高域通過フィルタ8b1a,8b1bで高域成分を抽出し、抽出した高域成分を比較器8b2で比較し、高域成分の多い領域の画像を切替器8b3で選択するように構成される。
また、例えば、図3(b)に示すように、一方の領域3aのみに接続するデフォーカスフィルタ8b4と、デフォーカスフィルタ8b4に接続するとともに他方の領域3bに接続する比較器8b2と、一方の領域3a及び比較器8b2に接続する切替器8b3を有し、デフォーカスフィルタ8b4によりデフォーカスされた一方の領域3aの画像信号とでフォーカスされていない他方の領域3bの画像信号を比較器8b2で比較し、一致した部分は他の領域3bの画像、一致しない部分は領域3aの画像、を切替器8b3で選択するように構成してもよい。
画像表示装置10は、第2画像処理部8bが選択した画像を表示する表示領域を有している。なお、画像表示装置10は、第1及び第2の領域3a,3bの夫々に結像する画像を表示する表示領域を有していてもよい。
偏光ビームスプリッタ面4aで反射したS偏光成分の直線偏光の光束は、λ/4板5を通り偏光状態が円偏光に変換され、ミラー6で反射する。ミラー6で反射した光束は、再びλ/4板5を通り、偏光状態が円偏光からP偏光成分の直線偏光に変換され、再び偏光ビームスプリッタ4に入射し、偏光ビームスプリッタ面4aを透過して、撮像素子3の第1領域3aに結像する。
また、対物レンズ1、偏光解消板2を経て、偏光ビームスプリッタ4に入射したときに偏光ビームスプリッタ面4aを透過したS偏光成分の直線偏光の光束は、プリズム7の全反射面7aで反射され、撮像素子3の第2領域3bに結像する。
第2画像処理部8bは、撮像素子3によって当該画素情報として読み出された、第1領域3a、第2領域3bの夫々に結像する画像を比較し、焦点が合った画像を表示用画像として選択する。
なお、第2画像処理部8bが選択した画像は、合成されて画像表示装置10に表示される。
従来の特許文献3に記載の撮像装置では、図5(a)に示すように、プリズム72に入射後、ビームスプリッタ72aで反射して撮像素子74の受光部74aで撮像されるまでの光路長を2L(=1L+1L)とすると、プリズム72に入射後、ビームスプリッタ72aを透過し、全反射ミラー73aで反射して撮像素子74の受光部74bで撮像されるまでの光路長は4L(=1L+1L+1L+1L)となり、対物レンズから撮像素子74の受光部74aまでの光路長と、対物レンズから撮像素子74の受光部74bまでの光路長との差が2Lと大きくなり過ぎる。その結果、受光部74aの焦点深度の範囲内の光路長の範囲を2L−La〜2L+Laとし、受光部74bの焦点深度の範囲内の光路長の範囲を4L−Lb〜4L+Lbとすると、一方の受光部74aに結像する焦点深度の範囲内の光路長の最大値2L+Laと他方の受光部74bに結像する焦点深度の範囲内の最小値4L−Lbとの間に焦点深度の範囲を外れた光路長が存在することになる。このため、近点画像と遠点画像との間にボケ画像が発生してしまう。
なお、第1領域3a及び第2領域3bに結像する夫々の光路長の差をより小さくするには、λ/4板5の厚みや、偏光ビームスプリッタ4とプリズム7との屈折率差等を調整して構成すればよい。
なお、第1領域3a及び第2領域3bに夫々結像する2つの画像の明るさを考慮しなくてよい場合には、分割素子4としてハーフミラーを用いてもよい。
なお、実施例1の撮像装置システムにおいては、更に、第1領域3a及び第2領域3bに結像した夫々の画像に対する電子シャッタの速度を調整可能な撮像処理部(図示省略)を備えるとより好ましい。このようにすれば、電子シャッタの速度を調整することで、第1領域3a及び第2領域3bに結像する2つの画像の明るさを調整することができる。
しかるに、実施例1の撮像装置システムによれば、偏光解消板2を備えたので、対物レンズ1を通った光束が偏光方向の偏った偏光成分を有していても、偏光解消板2を通過させることで光束の偏光方向をランダムにすることができ、第1領域3a及び第2領域3bに結像する2つの画像の明るさを略同じにすることができる。その結果、画像選択部8a2により第1領域3a及び第2領域3bに結像した2つの画像を比較してピントの合った領域の画像を選択し、選択した領域の画像を用いて全体画像を合成したときに、選択した画像が第1領域3a、第2領域3bのいずれの領域に結像した画像であっても一様の明るさの全体画像が得られる。
このようにすれば、偏光ビームスプリッタ4や第2反射部材としてのプリズム7を保持するためのメカ枠が不要となり、その分、製造原価を低減することができる。
このようにすれば、光学部品の点数を減らすことができ、その分、製造原価を低減できる。
このようにすれば、偏光ビームスプリッタ4の大きさやλ/4板5の厚みを原因とする第1領域3a及び第2領域3bに入射する夫々の光の光路長差を小さくすることができる。
このようにすれば、偏光ビームスプリッタ4を透過した光束がプリズム7’の入射側の面(反射面)7a’で反射し、第2領域3aに結像するまでの光路の媒質が空気で構成され、偏光ビームスプリッタ4に比べて屈折率をより一層小さくすることができるため、上述したような、第1領域3aと第2領域3bとに入射する光束の光路長差をより一層小さくすることができる。
なお、第1領域3aと第2領域3bとに入射する光束の光路長を略同じにした場合には、連続した範囲で焦点深度を拡大することとは別に、撮像装置全体の大型化を抑えながら、これら2つの領域に結像する画像を用いて、次の実施例2〜4に示すような観察を行うことが可能となる。
図7は本発明の実施例2にかかる撮像装置システムの構成を示す説明図で、(a)は全体構成を模式的に示す図、(b)は撮像素子の第1及び第2の領域に夫々結像する画像の種類を示す図である。
実施例2の撮像装置システムは、対物光学系が左右の目用の光路L1,L2(図7の例では、右目用光路L1と左目用光路L2)を有し、夫々の光路L1,L2に立体観察用の左右の目用の対物レンズ1a,1b(図7の例では、右目用対物レンズ1aと左目用対物レンズ1b)を有している。また、夫々の光路L1,L2には、対物レンズ1aを通過した光路を通る光束の偏光方向と対物レンズ1bを通過した光路を通る光束の偏光方向とを垂直にする偏光板11a,11bが配置されている。
また、偏光ビームスプリッタ4、プリズム7は、第1領域3a及び第2領域3bに結像する夫々の光路長に差が殆どなく略同じ長さになるように、屈折率が調整されている。
また、画像処理部8は、第1領域3aに結像した右目用画像と第2領域3bに結像した左目用画像とを合成する公知の画像合成処理部(図示省略)を備えている。
その他の構成は、実施例1の撮像装置システムと略同じである。
なお、図7の例では、右目用画像を第1領域3aに結像させ、左目用画像を第2領域3bに結像させるように構成したが、右目用画像を第2領域3bに結像させ、左目用画像を第1領域3aに結像させるように構成してもよい。
その他の作用効果は、実施例1の撮像装置システムと略同じである。
図8は本発明の実施例3にかかる撮像装置システムの構成を示す説明図で、(a)は全体構成を模式的に示す図、(b)は撮像素子の第1及び第2の領域に夫々結像する画像の種類を示す図である。
実施例3の撮像装置システムは、対物光学系が側視用の光路L1と直視用の光路L2を有し、夫々の光路L1,L2に側視用の対物レンズ1aと直視用の対物レンズ1bを有している。図8中、12は側方に位置する被写体からの光を反射して対物レンズ1aに導く光路折り曲げプリズムである。また、夫々の光路L1,L2には、対物レンズ1aを通過した光路を通る光束の偏光方向と対物レンズ1bを通過した光路を通る光束の偏光方向とを垂直にする偏光板11a,11bが配置されている。
また、画像表示装置10は、第1及び第2の領域3a,3bの夫々に結像する画像を表示する表示領域を有している。
その他の構成は、実施例1の撮像装置システムと略同じである。
なお、図8の例では、側視画像を第1領域3aに結像させ、直視画像を第2領域3bに結像させるように構成したが、側視画像を第2領域3bに結像させ、直視画像を第1領域3aに結像させるように構成してもよい。
その他の作用効果は、実施例1の撮像装置システムと略同じである。
図9は本発明の実施例4にかかる撮像装置システムの構成を示す説明図で、(a)は全体構成を模式的に示す図、(b)は撮像素子の第1及び第2の領域に夫々結像する画像の種類を示す図である。
実施例4の撮像装置システムは、対物光学系が蛍光観察用の光路L1と白色光観察用の光路L2を有し、夫々の光路L1,L2に蛍光観察用対物レンズ1aと白色光観察用対物レンズ1bを有している。図9中、13は被写体からの光のうち蛍光のみを透過し、励起光(又は、励起光及び白色光)をカットするバリアフィルタである。また、夫々の光路L1,L2には、対物レンズ1aを通過した光路を通る光束の偏光方向と対物レンズ1bを通過した光路を通る光束の偏光方向とを垂直にする偏光板11a,11bが配置されている。
また、画像表示装置10は、第1及び第2の領域3a,3bの夫々に結像する画像を表示する表示領域を有している。
更には、好ましくは、画像処理部8は、第1領域3aに結像した蛍光画像と第2領域3bに結像した白色光画像とを合成する公知の画像合成処理部(図示省略)を備え、画像表示装置10は、蛍光画像と白色光画像との合成画像を表示する表示領域を備えている。
その他の構成は、実施例1の撮像装置システムと略同じである。
なお、実施例4の撮像装置システムによる観察に際しては、図示しない照明光学系が白色光、蛍光を照射するようにする。例えば、蛍光波長が赤外域波長の場合、照明光学系が白色光と赤外励起光を被写体に照射するようにする。また、例えば、蛍光波長が可視域波長(400〜700nm)の場合、照明光学系が、例えば励起フィルタと透明ガラスを円周上に備えた回転板を介して、励起光と白色光とを時分割で照射するようにする。
また、観察に用いる蛍光波長が赤外域であれば、照明光学系から白色光と赤外励起光を物体に同時に照射することで、赤外蛍光画像と白色光画像とを同時に観察することができる。
なお、図9の例では、蛍光画像を第1領域3aに結像させ、白色光画像を第2領域3bに結像させるように構成したが、蛍光画像を第2領域3bに結像させ、白色光画像を第1領域3aに結像させるように構成してもよい。
その他の構成は、実施例1の撮像装置システムと略同じである。
図10は本発明の撮像装置及び撮像処理システムにおける撮像素子の画素情報の読み出し方法の変形例を示す説明図で、(a)はその一例を示す図、(b)は他の例を示す図である。
本変形例の撮像装置及び撮像処理システムでは、撮像素子は、図10(a)、図10(b)に示すように、第1領域の中心点と第2領域の中心点を結ぶ方向に対して垂直な方向に画素情報を読み出すように構成されている。加えて、撮像素子は、撮像素子面を第1領域と第2領域とに2等分した仮想線Aに対して線対称に、第1領域の画像の画素情報と第2領域の画像の画素情報とを交互(例えば、図10(a)、図10(b)に示す数字1〜10の順)に読み出すように構成されている。
より詳しくは、図10(a)の例では、撮像素子は、仮想線Aに対して線対称に、第1領域の画像の画素情報と第2領域の画像の画素情報とを仮想線Aから最も離れた領域から交互に読み出すように構成されている。また、図10(b)の例では、撮像素子は、仮想線Aに対して線対称に、第1領域の画像の画素情報と第2領域の画像の画素情報とを仮想線Aに最も近い領域から交互に読み出すように構成されている。
本変形例の撮像素子の画素情報の読み出し方法によっても、図1(b)に矢印で示した読み出し方法と同様、第1領域の画像の画素情報と第2領域の画像の画素情報との取得の同時性を確保できる。
(1)前記撮像素子は、前記第1領域の中心点と前記第2領域の中心点を結ぶ方向に対して垂直な方向に、且つ、撮像素子面を前記第1領域と前記第2領域とに2等分した仮想線に対して線対称に、前記第1領域の画像の画素情報と前記第2領域の画像の画素情報とを交互に読み出すことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の撮像装置。
2 偏光解消板
3 撮像素子
3a 第1領域
3b 第2領域
4 分割素子(偏光ビームスプリッタ)
4a、4a’ 偏光ビームスプリッタ面
4’ 光学部材
4b’、7a 全反射面
5 波長板(λ/4板)
6 第1反射部材(ミラー)
7、7’ 第2反射部材(プリズム)
7a’ 反射面
8 画像処理部
8a 第1画像処理部
8b 第2画像処理部(画像選択部)
8b1a、8b1b 高域通過フィルタ
8b2 比較器
8b3 切替器
8b4 デフォーカスフィルタ
8c 第3画像処理部
8d 第4画像処理部
8e 第5画像処理部
10 画像表示装置
11a、11b 偏光板
12 光路折り曲げプリズム
13 バリアフィルタ
20 被写体
51、61 撮像レンズ
52 2分解プリズム
53、54、63、64 撮像素子
55 高域通過フィルタ
56 加算器
62 プリズム
65、66 駆動装置
67 演算処理装置
68、69 駆動回路
70 画像合成装置
71 対物光学系
72 第1のプリズム
72a ビームスプリッタ
73 第2のプリズム
73a 全反射ミラー
74 撮像素子
74a、74b 受光部
75 照明窓
76 ライトガイド
81 対物レンズ
82 ダイクロイックミラー
83 ハーフミラー
84、85、86 集光レンズ
87、88 撮像素子
89 励起光カットフィルタ
90 ミラー
L1 第1光路
L2 第2光路
Claims (14)
- 物体からの光束を結像させるための対物光学系と、
前記対物光学系の結像位置近傍に配置された1つの撮像素子と、
前記対物光学系と前記撮像素子との間に配置され、前記対物光学系からの光束を反射光束と透過光束の2つの光束に分割するための分割素子と、
前記分割素子で反射した光束を折り返して反射させるための第1反射部材と、
前記分割素子を透過した光を反射させるための第2反射部材とを有し、
前記分割素子を介して前記第1反射部材で反射した光束を前記撮像素子における第1領域に結像させ、
前記第2反射部材で反射した光束を前記撮像素子における前記第1領域とは異なる第2領域に結像させることを特徴とする撮像装置。 - 前記分割素子が、偏光ビームスプリッタであり、
更に、前記偏光ビームスプリッタと前記第1反射部材との間に、前記偏光ビームスプリッタで反射した光束の位相を変更するための波長板を有し、
前記波長板及び前記偏光ビームスプリッタを介して前記第1反射部材で反射した光束を前記撮像素子における第1領域に結像させることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記波長板は、λ/4板であることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 前記第1領域と前記第2領域に結像するまでの夫々の光路長を異ならせたことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 請求項4に記載の撮像装置と、前記第1領域と前記第2領域とに結像した夫々の画像を比較し、焦点が合った領域の画像を表示用画像として選択する画像選択部を有することを特徴とする撮像装置システム。
- 前記撮像素子と前記第2反射部材とが、前記第2領域近傍で接合され、
前記撮像素子と前記分割素子とが、前記第1領域近傍で接合されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記撮像素子と前記第2反射部材とが、前記第2領域近傍で接合され、
前記撮像素子と前記偏光ビームスプリッタとが、前記第1領域近傍で接合されていることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 - 前記偏光ビームスプリッタの前記対物光学系側に偏光解消板を有することを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 請求項1に記載の撮像装置と、前記第1領域及び前記第2領域に結像した夫々の画像の、ホワイトバランス、中心位置移動、画像回転及び倍率調整の少なくともいずれかを調整可能な画像処理部を有することを特徴とする撮像装置システム。
- 前記第1領域及び第2領域に結像した夫々の画像が略同一の明るさになるように、前記波長板を回転可能に備えたことを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。
- 前記撮像素子は、前記第1領域の中心点と前記第2領域の中心点を結ぶ方向に沿う方向に画素情報を読み出すことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記撮像素子のシャッタ方式は、走査ライン毎にシャッタを切るローリングシャッタ方式であることを特徴とする請求項11に記載の撮像装置。
- 前記対物光学系が、第1光路と第2光路とを有し、
前記第1光路と前記第2光路には、夫々、前記第1光路を通る光束の偏光方向と前記第2光路を通る光束の偏光方向とを垂直にする偏光板が配置されていることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 - 前記第1光路と前記第2光路は、夫々、右目用光路と左目用光路、直視用光路と側視用光路、白色光用光路と蛍光用光路のいずれかであることを特徴とする請求項13に記載の撮像装置。
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