JP5975562B2 - 撮像装置及び撮像装置の作動方法 - Google Patents
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Description
前記対物光学系を経て前記観察対象に測距用の測定光を照射して、前記観察対象の三次元形状を計測する三次元形状計測手段と、を具備する撮像装置であって、
前記三次元形状計測手段は、
前記対物光学系に入射する前記測定光を前記観察対象に対して走査する走査手段と、
前記対物光学系を経て入射する前記観察対象からの前記測定光の反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段の受光出力情報に基づいて前記走査手段の制御情報を取得し、該制御情報に基づいて前記対物光学系から前記観察対象までの距離を算出する演算手段と、を備え、
前記走査手段は、
前記測定光の集光位置を光軸方向に走査する可変焦点光学素子を備え、
前記可変焦点光学素子は、透明基板と、該透明基板の表面に形成された第1の透明電極と、該第1の透明電極上から膨出した液体膨出部と、該液体膨出部の液表面に形成された保護膜と、該保護膜の表面に形成された第2の透明電極と、を備え、
前記第1の透明電極と前記第2の透明電極との間に印加される電圧による静電気力により焦点距離が変化する可変焦点液体レンズからなり、
前記演算手段は、前記受光手段の受光出力情報に基づいて前記可変焦点液体レンズの前記第1の透明電極と前記第2の透明電極との間の静電容量変化を算出し、該静電容量変化に基づいて当該可変焦点液体レンズの焦点距離変化を前記制御情報として取得する、ことを特徴とするものである。
前記測定光を前記光軸と直交する平面内で走査する二次元駆動ミラーを備える、ことを特徴とするものである。
ことを特徴とするものである。
上記のいずれかの撮像装置の作動方法であって、
前記撮像手段により、前記対物光学系を経て観察対象の画像を撮像しながら、前記三次元形状計測手段により、前記対物光学系を経て前記観察対象に測距用の測定光を、光軸方向及び光軸と直交する方向の三次元方向に集光位置を走査しながら照射して、前記観察対象の三次元形状を計測する、
ことを特徴とするものである。
図1は、本発明の第1実施の形態に係る内視鏡の要部の概略構成を示す図である。この内視鏡10は硬性鏡で、撮像手段100及び三次元形状計測手段200を備える。撮像手段100は、内視鏡10の挿入部20に配置された対物光学系101及びリレー光学系102と、把持部30に配置されたCCD(Charge Coupled Device)等の撮像素子103とを有している。そして、撮像手段100は、照明装置50からの照明光に基づく観察対象Sの画像を対物光学系101により形成し、その画像をリレー光学系102を経て撮像素子103に結像させる。
i)可変焦点液体レンズ206と直列に抵抗(R)を接続してRC回路を構成し、抵抗の両端の電位差から静電容量Clensを算出する。
ii)可変焦点液体レンズ206を含む交流ブリッジ回路を構成して、静電容量Clensを算出する。
iii)可変焦点液体レンズ206と直列に抵抗(R)及びコイル(L)を接続してLCR直列共振回路を構成し、その共振周波数から静電容量Clensを算出する。
Flens=−1.56ΔClens+151.69 ・・・(3)
Clens=R1C1/R2 ・・・(4)
R4=R2R3/R1 ・・・(5)
図13は、本発明の第2実施の形態に係る内視鏡の要部の概略構成を示す図である。この内視鏡11は、図1に示した内視鏡10において、撮像手段100に、更に、対物光学系101に対して撮像素子103と共役な位置にCCD等からなる撮像素子105を設けたものである。そして、撮像素子103を可視光(色)画像用の第1の撮像素子とし、撮像素子105を蛍光画像用の第2の撮像素子として、撮像手段100による観察対象Sの色画像及び蛍光画像と、三次元形状計測手段200による三次元モデルとを同軸上で同時に取得可能に構成したものである。
20 挿入部
30 把持部
50 照明装置
100 撮像手段
101 対物光学系
102 リレー光学系
103 撮像素子
200 三次元形状計測手段
201 レーザ発光素子
202,210 ピンホール
206 可変焦点液体レンズ
207 二軸駆動ミラー
211 受光素子
212 演算制御部
213 メモリ
S 観察対象
Claims (13)
- 対物光学系を経て観察対象の画像を撮像する撮像手段と、
前記対物光学系を経て前記観察対象に測距用の測定光を照射して、前記観察対象の三次元形状を計測する三次元形状計測手段と、を具備する撮像装置であって、
前記三次元形状計測手段は、
前記対物光学系に入射する前記測定光を前記観察対象に対して走査する走査手段と、
前記対物光学系を経て入射する前記観察対象からの前記測定光の反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段の受光出力情報に基づいて前記走査手段の制御情報を取得し、該制御情報に基づいて前記対物光学系から前記観察対象までの距離を算出する演算手段と、を備え、
前記走査手段は、
前記測定光の集光位置を光軸方向に走査する可変焦点光学素子を備え、
前記可変焦点光学素子は、透明基板と、該透明基板の表面に形成された第1の透明電極と、該第1の透明電極上から膨出した液体膨出部と、該液体膨出部の液表面に形成された保護膜と、該保護膜の表面に形成された第2の透明電極と、を備え、
前記第1の透明電極と前記第2の透明電極との間に印加される電圧による静電気力により焦点距離が変化する可変焦点液体レンズからなり、
前記演算手段は、前記受光手段の受光出力情報に基づいて前記可変焦点液体レンズの前記第1の透明電極と前記第2の透明電極との間の静電容量変化を算出し、該静電容量変化に基づいて当該可変焦点液体レンズの焦点距離変化を前記制御情報として取得する、
ことを特徴とする撮像装置。 - 前記走査手段は、
前記測定光を前記光軸と直交する平面内で走査する二次元駆動ミラーを備える、ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。 - 前記受光手段は、前記反射光の光路中に、前記対物光学系による前記測定光の集光位置に関し共焦点光学系を構成するピンホールを備える、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
- 前記演算手段は、前記可変焦点液体レンズに直列接続した参照抵抗の両端の電位差、前記可変焦点液体レンズを含む交流ブリッジ回路の出力電圧、又は、前記可変焦点液体レンズを含む直列共振回路の共振周波数に基づいて、前記静電容量変化を算出する、ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記第1の透明電極又は前記第2の透明電極は、前記焦点距離を変化させる電圧を印加する駆動用電極と、前記静電容量変化を検出するための電圧を印加する計測用電極と、を備える、ことを特徴とする請求項1又は4に記載の撮像装置。
- 前記可変焦点光学素子は、焦点距離の変化に応じて前記第1の透明電極と前記第2の透明電極とが平行に対向する面積が変化する、ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記撮像手段は、前記観察対象の色画像を撮像する第1の撮像素子と、前記観察対象の蛍光画像を撮像する第2の撮像素子と、前記対物光学系を経た前記観察対象からの光束を前記第1の撮像素子及び前記第2の撮像素子に分岐する分岐光学系と、を備える、ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記測定光は近赤外光である、ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の撮像装置。
- 前記対物光学系は、内視鏡の挿入部に配置されている、
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の撮像装置。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の撮像装置の作動方法であって、
前記撮像手段により、前記対物光学系を経て観察対象の画像を撮像しながら、前記三次元形状計測手段により、前記対物光学系を経て前記観察対象に測距用の測定光を、光軸方向及び光軸と直交する方向の三次元方向に集光位置を走査しながら照射して、前記観察対象の三次元形状を計測する、
ことを特徴とする撮像装置の作動方法。 - 前記観察対象の画像として、色画像と蛍光画像とを同時に撮像する、ことを特徴とする請求項10に記載の撮像装置の作動方法。
- 前記色画像及び/又は前記蛍光画像と、前記三次元形状の画像とを重畳して表示部に表示する、ことを特徴とする請求項11に記載の撮像装置の作動方法。
- 前記測定光の集光位置を前記可変焦点液体レンズにより前記光軸方向に走査し、前記可変焦点液体レンズの静電容量変化を算出して前記三次元形状の距離情報を取得する、ことを特徴とする請求項10〜12のいずれか一項に記載の撮像装置の作動方法。
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