JP6164910B2 - 内視鏡装置 - Google Patents
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Description
本発明の一態様は、被写体からの光を集光し、内視鏡内に配置された光学系と、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、前記光学系の内部に配置される光学マスクと、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
本発明の一態様は、被写体からの光を集光し、内視鏡内に配置された光学系と、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、前記光学系の内部に配置される光学マスクと、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。
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。
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。
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。
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
Claims (7)
- 被写体からの光を集光し、内視鏡内に配置された光学系と、
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、前記光学系の内部に配置される光学マスクと、
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。 - 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る請求項1に記載の内視鏡装置。 - 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する請求項2に記載の内視鏡装置。 - 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。 - 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る請求項1から請求項4のいずれかに記載の内視鏡装置。
- 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い請求項2から請求項5のいずれかに記載の内視鏡装置。
- 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い請求項2または請求項3に記載の内視鏡装置。
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