JP6010895B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本技術は、被写体を立体画像として撮像する撮像装置に関する。

例えば医療現場においては、内視鏡を用いて撮影した画像をアイピースやモニタ受像機に表示し、表示された画像を観察することにより疾患部の診断を行っていた。さらに近年、アイピースやモニタ受像機に表示された画像を観察しながら外科手術を行う、内視鏡下外科手術が臨床の場で急速に普及しており、特に疾患部を立体視可能な内視鏡装置の需要が高まっている。

例えば下記特許文献１には、立体撮像ユニットにより所定の視差角で被写体を撮像して得られる映像信号に基づいた２つの画像を使用者の両目にそれぞれ独立して表示し、使用者が被写体を立体視できるように構成された内視鏡装置が記載されている。

また下記特許文献２には、接眼部の内部の絞りを介した観察部位の像を結像させるレンズと、上記レンズの結像位置に撮像面を有するＣＣＤと、上記レンズにより結像する観察部位の像を左右に分離し上記ＣＣＤの結像面に供給するドラムと、上記ドラムを回転駆動するモータとを備えた内視鏡装置が記載されている。

特開平７−２０３８８号公報 特開平１０−６２６９７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の内視鏡装置においては、結像用レンズやＣＣＤカメラを含む撮像光学系が２系統必要となるため、装置が大型化するという問題がある。また上記特許文献２に記載の内視鏡装置は、撮像光学系に上記ドラム及びその回転駆動系が組み込まれるため、構成の複雑化が避けられない。

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、装置を大型化することなく簡素な構成で被写体の立体画像を取得することができる撮像装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本技術の一形態に係る撮像装置は、
接眼部を有し、被写体光束を伝送する鏡筒と、
前記被写体光束のうち第１の方向に振動する第１の偏光成分を透過させ前記第１の方向と直交する第２の方向に振動する第２の偏光成分を遮光する第１のフィルタ部と、前記被写体光束のうち前記第１の偏光成分を遮光し前記第２の偏光成分を透過させる第２のフィルタ部とを有し、前記被写体光束の光路上に配置された偏光フィルタと、
前記接眼部に接続され、前記第１の偏光成分と前記第２の偏光成分とを受光する撮像素子を有する撮像ユニットと、を具備する。

上記撮像装置においては、上記偏光フィルタにより被写体像を２つに分離して撮像するようにしている。これにより装置を大型化することなく簡素な構成で被写体の立体画像を取得することができる。

上記偏光フィルタは、被写体光束の光路上であればどの位置に配置されてもよく、例えば上記光路の絞り位置に配置される。これにより平行光の被写体光束を偏光フィルタに入射させることができるため、被写体光束を適正に偏光分離することが可能とる。

被写体光束の絞り位置は、鏡筒部の光学設計に応じて任意に設定可能であり、偏光フィルタは、そのような被写体光束の適宜の絞り位置に配置される。典型的には、偏光フィルタは、鏡筒の接眼部に配置されるが、これ以外にも、鏡筒部の内部に配置されてもよいし、撮像ユニットの内部に配置されてもよい。

上記撮像装置は、上記接眼部と上記撮像ユニットとの間を接続する接続部材をさらに具備してもよい。この場合、上記偏光フィルタは、上記接続部材に内蔵される。これにより接眼部の近傍に偏光フィルタを配置することができる。

上記接続部材は、上記接眼部に対して着脱自在に構成されてもよい。これにより長さや径の異なる複数種の鏡筒に対して共通の撮像ユニットを用いることができる。

上記偏光フィルタは、上記接続部材に対して着脱自在に構成されてもよい。これにより共通の撮像ユニットによって被写体の立体画像と平面画像を取得することができる。

上記撮像素子は、上記第１の偏光成分を透過し上記第２の偏光成分を遮光する複数の第１の偏光子と、上記第１の偏光成分を遮光し上記第２の偏光成分を透過する複数の第２の偏光子とがマトリクス状に配列された受光面を有してもよい。これにより被写体の高精度な立体画像を取得することができる。

以上のように、本技術によれば、装置を大型化することなく簡素な構成で被写体の立体画像を取得することができる。

本技術の第１の実施形態に係る撮像装置を含む撮像システムの構成を示す概略図である。 上記撮像装置の全体構成を示す概略断面図である。 （Ａ）は、上記撮像装置の光学系の一例を示す概略図であり、（Ｂ）は上記撮像装置に組み込まれる偏光フィルタの概略正面図であり、（Ｃ）は上記撮像装置に組み込まれる撮像素子の受光面を示す概略図である。 （Ａ）は上記撮像素子の構成を模式的に示す断面図であり、（Ｂ）は上記撮像素子の受光面を示す概略図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、被写体から上記撮像素子へ到達する光の概念図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は、（Ａ）及び（Ｂ）に示した光によって撮像素子に結像した画像を模式的に示す図である。 上記撮像素子の受光面を説明する概念図である。 上記撮像素子の受光面を説明する概念図を示す。 本技術の第２の実施形態に係る撮像装置の全体構成を示す概略断面図である。 本技術の第３の実施形態に係る撮像装置の全体構成を示す概略断面図である。 （Ａ）は図３（Ｂ）に示す構成の変形例を示す図であり、（Ｂ）は図３（Ｃ）に示す構成の変形例を示す図である。

以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

＜第１の実施形態＞
［撮像システム］
図１は、本技術の第１の実施形態に係る撮像装置を含む撮像システムの構成を示す概略図である。本実施形態では、例えば医療現場において使用される内視鏡装置に上記撮像装置を適用した例について説明する。

撮像システム１は、内視鏡装置１０と、制御ユニット２０と、モニタ３０とを有する。以下、本実施形態の撮像システム１の概要を説明する。

内視鏡装置１０は、鏡筒１１と、撮像ユニット１２とを有する。鏡筒１１は、患者の体内に挿入され、疾患部（被写体）へ照明光を照射する。撮像ユニット１２は、鏡筒１１内を伝送される疾患部の反射光（被写体光束）を受光し、電気信号に変換して画像信号を生成し、生成された画像信号を制御ユニット２０へ出力する。

制御ユニット２０は、光源２１と、信号処理部２２とを有する。光源２１は、光ファイバ等の光伝送部材２１ａを介して鏡筒１１の光源接続部１１ａに接続され、鏡筒１１へ照明光を導入する。信号処理部２２は、光源２１を制御するとともに、撮像ユニット１２から出力される画像信号を処理する。信号処理部２２は、画像信号に基づいて疾患部の立体画像（３次元画像）を生成し、モニタ３０へ出力する。モニタ３０は、Ｘ軸方向に水平方向、Ｘ軸方向に直交するＹ軸方向に垂直方向を有する表示部（画面）を有し、上記表示部に疾患部の立体画像を表示させる。

［内視鏡装置］
次に、内視鏡装置１０の詳細について説明する。

図２は、内視鏡装置１０の全体構成を示す概略断面図である。内視鏡装置１０は、鏡筒１１と、撮像ユニット１２と、アダプタ１３（接続部材）とを有する。

鏡筒１１は、図２においてＺ軸方向に平行な軸心を有する円筒状の硬性鏡１１１と、接眼部（アイピース）１１２とを有する。

硬性鏡１１１は、患者の体内に挿入される先端部１１１ａと、接眼部１１２と接続される基部１１１ｂとを有する。先端部１１１ａは照明光を出射し、被写体からの照明光の反射光が入射するように構成されている。硬性鏡１１１の内部には、光源接続部１１ａに導入された照明光を先端部１１１ａへ伝送する照明伝送路と、先端部１１１ａへ入射した被写体光束を基部１１１ｂへ伝送する撮像光学系１１１ｃ（図３（Ａ））が設けられている。

接眼部１１２は、直視により疾患部を観察する際に使用される。接眼部１１２は、内部に接眼レンズを有してもよい。本実施形態においては、接眼部１１２を介して疾患部を直視するユーザ（医師）の瞳の位置に被写体光束の絞り位置が対応するように、撮像光学系１１１ｃが構成されている。

撮像ユニット１２は、被写体光束を受光する受光面を有する単板の撮像素子１５を有する。撮像素子１５は、Ｘ軸方向（水平方向）及びＹ軸方向（垂直方向）に沿って配列された複数の画素を有し、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子で構成される。撮像素子１５の受光面には後述するようにワイヤグリッド偏光子の配列体が構成されている。

撮像ユニット１２は、撮像素子１５を収容する筐体１２０等をさらに有する。筐体１２０には、アダプタ１３と接続される開口部１２１を有し、撮像素子１５は、１２１の内部に配置される。

アダプタ１３は、鏡筒１１の接眼部１１２と接続される第１の接続端部１３１と、撮像ユニット１２の開口部１２１と接続される第２の接続端部１３２と、中空部１３３とを有する。アダプタ１３は、鏡筒１１の接眼部１１２を撮像ユニット１２へ接続するマウンタとして機能する。アダプタ１３には、例えば、Ｃマウントアダプタが用いられる。

アダプタ１３は、接眼部１１２に対して着脱自在に構成されている。これにより長さや径の異なる複数種の鏡筒に対して共通の撮像ユニットを用いることができる。本実施形態において、アダプタ１３は、第１の接続端部１３１に取り付けられ外部からの操作により接眼部１１２と係合可能な保持具１３４を有する。第２の接続端部１３２はネジ部１３ｃを有し、ネジ部１３ｃを介して撮像ユニット１２の開口部１２１に接続されている。

図２に示すようにアダプタ１３の第１の接続端部１３１は、接眼部１１２の端部を収容可能な凹部１３ａを有し、凹部１３ａの底部には接眼部１１２を位置決めする基準面１３ｂが形成される。接眼部１１２は、その端部が基準面１３ｂに当接することで、アダプタ１３との相対位置が規定される。基準面１３ｂは、Ｚ軸と直交して形成される。保持具１３４は、凹部１３ａに対する接眼部１１２の位置決め状態を保持するためのものであり、外部からの操作により第１の接続端部１３１（凹部１３ａ）に対して図中Ｙ軸方向に挿脱可能な板状部材で構成され、凹部１３ａへの挿着時に接眼部１１２の外周部と係合する係合部ｖを有する。

中空部１３３は、アダプタ１３をＺ軸方向に貫通するように形成され、接眼部１１２から出射する被写体光束を撮像素子１５へ導く通路を構成する。中空部１３３には、偏光フィルタ１４と、結像レンズ１６がそれぞれ配置されている。

偏光フィルタ１４は、接眼部１１２から投射される被写体光束を２つの偏光成分に分離する２つのフィルタ部を有する。すなわち偏光フィルタ１４は、被写体光束のうちＸ軸方向に振動する第１の偏光成分を透過させＹ軸方向に振動する第２の偏光成分を遮光する第１のフィルタ部１４１と、被写体光束のうち上記第１の偏光成分を遮光し上記第２の偏光成分を透過させる第２のフィルタ部１４２とを有する（図３（Ｂ））。

本実施形態において偏光フィルタ１４は、アダプタ１３に内蔵されており、第１の接続端部１３１の基準面１３ｂに整列するように接眼部１１２の端部に配置されている。これにより、接眼部１１２に対するアダプタ１３の装着時に、偏光フィルタ１４を接眼部１１２の近傍に自動的に配置することができる。

結像レンズ１６は、偏光フィルタ１４と撮像素子１５との間に配置される。結像レンズ１６は、偏光フィルタ１４を通過した被写体光束を撮像素子１５の受光面に結像する。

図３（Ａ）は、内視鏡装置１０の光学系の一例を示す概略図である。

撮像光学系１１１ｃは、焦点を合わせるためのフォーカスレンズや、被写体を拡大するためのズームレンズ等を含み、一般に、色収差等を補正するために複数枚のレンズの組み合わせによって構成される。偏光フィルタ１４は、被写体光束Ｌの光路上に配置される。本実施形態では偏光フィルタ１４は、被写体光束Ｌの絞り位置に配置される。絞り位置では被写体の１点からの光へ平行光となる。したがって偏光フィルタ１４が被写体光束の絞り位置に配置されることにより、偏光フィルタへ平行光の被写体光束を入射させることができ、これにより被写体光束を適正に偏光分離することが可能となる。

図３（Ｂ）は、Ｚ軸方向から見た偏光フィルタ１４の正面図である。偏光フィルタ１４は、Ｘ軸方向に沿って配列された第１のフィルタ部１４１及び第２のフィルタ部１４２を有する。すなわち第１のフィルタ部１４１及び第２のフィルタ部１４２は、モニタ２０の表示部の左右方向に分割して配列される。第１のフィルタ部１４１は、被写体光束をＸ軸方向に偏光し、第２のフィルタ部１４２は、被写体光束をＹ軸方向に偏光する。したがって第１のフィルタ部１４１を通過した第１の偏光光Ｌ１の偏光状態と、第２のフィルタ部１４２を通過した第２の偏光光Ｌ２の偏光状態とは、相互に異なる。

図３（Ｃ）は、撮像素子１５の受光面１５０を示す概略図である。受光面１５０は、Ｙ軸方向（垂直方向あるいは上下方向）に沿って交互に配置され、Ｘ軸方向（水平方向あるいは左右方向）に延びる複数の第１の偏光領域１５１と第２の偏光領域１５２とを有する。第１の偏光領域１５１は、Ｘ軸方向に振動する第１の偏光光Ｌ１を透過させ、Ｙ軸方向に振動する被写体光束の第２の偏光光Ｌ２を遮光する。第２の偏光領域１５２は、Ｘ軸方向に振動する第１の偏光光Ｌ１を遮光し、Ｙ軸方向に振動する被写体光束の第２の偏光光Ｌ２を透過させる。したがって第１の偏光光Ｌ１は、第１の偏光領域１５１を通過して撮像素子１５に到達し、第２の偏光光Ｌ２は、第２の偏光光Ｌ２は第２の偏光領域１５２を通過して撮像素子１５に到達する。

撮像素子１５は、第１のフィルタ部１４１の重心点ＢＣ１と第２のフィルタ部１４２の重心点ＢＣ２との間の距離を両眼視差の基線長さとした立体画像を得るための画像を撮像する。撮像ユニット１２は、撮像素子１５の他に、例えば、画像処理部１２２及び画像記憶部１２３を有する。画像処理部１２２は、撮像素子１５によって変換された電気信号に基づき、右眼用画像データ及び左眼用画像データを生成し、画像記憶部１２３に記録する。なお、画像処理部１２２及び画像記憶部１２３は、制御ユニット２０の信号処理部２２に構成されてもよい。

偏光フィルタ１４の外形形状は円形であり、第１のフィルタ部１４１及び第２のフィルタ部１４２は、それぞれ、偏光フィルタ１４の半分を占める半円状の外形形状を有する。第１のフィルタ部１４１と第２のフィルタ部１４２との境界線は、Ｙ軸方向に延びている。２つのフィルタ部の組み合わせからなる偏光フィルタ１４は、入射した光を２つの異なる偏光状態に分離する。

偏光フィルタ１４は、上述したとおり、左右対称の偏光子から構成されており、内視鏡装置１０の正立状態に対する左右２つの位置において、互いに直交する直線方向の偏光、又は、互いに逆方向となる回転方向の偏光を生成する。第１のフィルタ部１４１は、被写体を右眼で見るであろう像（右眼が受けるであろう光）に対して偏光を施すフィルタである。一方、第２のフィルタ部１４２は、被写体を左眼で見るであろう像（左眼が受けるであろう光）に対して偏光を施すフィルタである。

図３（Ｂ）において、第１の偏光光Ｌ１の電場の向き（白抜きの矢印で示す）と第２の偏光光Ｌ２の電場の向き（白抜きの矢印で示す）とは直交している。ここで、第１の偏光光Ｌ１の電場の向きはＸ軸方向と平行である。具体的には、例えば、第１の偏光光Ｌ１は主としてＰ波（ＴＭ波）を偏光成分として有し、第２の偏光光Ｌ２は主としてＳ波（ＴＥ波）を偏光成分として有する。

更に図３（Ｃ）に示すように、第１の偏光光Ｌ１の電場の向きと第１の偏光領域１５１の電場の向き（白抜きの矢印で示す）とは平行であり、第２の偏光光Ｌ２の電場の向きと第２の偏光領域１５２の電場の向き（白抜きの矢印で示す）とは平行である。また、各偏光子の消光比は、３以上、より好ましくは、１０以上である。

本実施形態においては、偏光フィルタ１４の外形形状は、半径ｒ＝１０ｍｍの円形とした。そして、第１のフィルタ部１４１及び第２のフィルタ部１４２は、偏光フィルタ１４の半分を占める半円形状とした。したがって、第１のフィルタ部１４１の重心点ＢＣ１と第２のフィルタ部１４２の重心点ＢＣ２との間の距離は、［（８ｒ）／（３π）］＝８．５ｍｍである。

撮像素子１５の受光面１５０に配置される第１の偏光領域１５１及び第２の偏光領域１５２は、それぞれ、ワイヤグリッド偏光子で構成される。図４（Ａ）は撮像素子１５の構成を模式的に示す断面図、図４（Ｂ）は第１及び第２の偏光領域１５１，１５２の配列状態を模式的に示すＺ軸方向から見た正面図である。

撮像素子１５は、例えば、シリコン半導体基板６０に設けられた光電変換素子６１、並びに、その上に、第１の平坦化膜６２、カラーフィルタ６３、オンチップレンズ６４、第２の平坦化膜６５、無機絶縁下地層６６、及び、ワイヤグリッド偏光子６７が積層された構造を有する。そして、ワイヤグリッド偏光子６７が、第１の偏光領域１５１及び第２の偏光領域１５２のそれぞれを構成する。図４（Ｂ）においては、画素の境界領域は実線で示されている。

ワイヤグリッド偏光子６７を構成する複数のワイヤ６８の延びる方向は、Ｘ軸方向あるいはＹ軸方向と平行である。具体的には、第１の偏光領域１５１を構成するワイヤグリッド偏光子６７Ａにあっては、ワイヤ６８Ａの延びる方向はＹ軸方向と平行であり、第２の偏光領域１５２を構成するワイヤグリッド偏光子６７Ｂにあっては、ワイヤ６８Ｂの延びる方向はＸ軸方向と平行である。ワイヤ６８の延びる方向と直交する方向がワイヤグリッド偏光子６７における光透過軸となる。

本実施形態においては、第１の偏光領域１５１を通過して撮像素子１５に到達した第１の偏光光Ｌ１によって、右眼用画像データを得るための電気信号が撮像素子１５において生成される。また、第２の偏光領域１５２を通過して撮像素子１５に到達した第２の偏光光Ｌ２によって、左眼用画像データを得るための電気信号が撮像素子１５において生成される。撮像素子１５は、これらの電気信号を、同時に、又は、時系列に交互に、出力する。出力された電気信号（撮像素子１５から出力された右眼用画像データ及び左眼用画像データを得るための電気信号）に対して、画像処理部１２２によって画像処理が施され、右眼用画像データ及び左眼用画像データとして画像記憶部１２３に記録される。

図５（Ａ）及び（Ｂ）は、被写体から撮像素子１５へ到達する光の概念図であり、図５（Ｃ）及び（Ｄ）は、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示した光によって撮像素子に結像した画像を模式的に示す図である。

図５（Ａ）及び（Ｂ）に模式的に示すように、四角い形状の物体Ａに撮像光学系１１１ｃのピントが合っているとする。また、丸い形状の物体Ｂが、物体Ａよりも撮像光学系１１１ｃに近く位置しているとする。四角い物体Ａの像が、ピントが合った状態で撮像素子１５上に結像する。また、丸い物体Ｂの像は、ピントが合っていない状態で撮像素子１５上に結像する。そして、図５（Ａ）に示す例にあっては、撮像素子１５上では、物体Ｂは、物体Ａの右手側に距離（＋ΔＸ）だけ離れた位置に像を結ぶ。一方、図５（Ｂ）に示す例にあっては、撮像素子１５上では、物体Ｂは、物体Ａの左手側に距離（−ΔＸ）だけ離れた位置に像を結ぶ。従って、距離（２×ΔＸ）が物体Ｂの奥行きに関する情報となる。すなわち物体Ａよりも内視鏡装置に近い側に位置する物体Ｂのボケ量及びボケ方向は、内視鏡装置に遠い側に位置する物体のボケ量及びボケ方向と異なるし、物体Ａと物体Ｂとの距離によって物体Ｂのボケ量は異なる。

そして、偏光フィルタ１４における第１のフィルタ部１４１及び第２のフィルタ部１４２の形状の重心位置の間の距離を両眼視差の基線長さとした立体画像を得ることができる。すなわちこのようにして得られた右眼用画像（図５（Ｃ）の模式図参照）及び左眼画像（図５（Ｄ）の模式図参照）から、周知の方法に基づき立体画像を得ることができる。なお、右眼用画像データと左眼用画像データとを混合すれば、立体画像ではない、通常の２次元（平面）画像を得ることができる。

図６は、撮像素子１５の受光面を説明する概念図である。

撮像素子１５はベイヤ配列を有し、１画素は４つのサブ画素（赤色を受光する１つの赤色画素Ｒ、青色を受光する１つの青色画素Ｂ、及び、緑色を受光する２つの緑色画素Ｇ）から構成されている。そして、Ｘ軸方向に沿って配列された１行の画素群に対して第１の偏光領域１５１が配置されており、同様に、この画素群にＹ軸方向に隣接し、Ｘ軸方向に沿って配列された１行の画素群に対して第２の偏光領域１５２が配置されている。第１の偏光領域１５１と第２の偏光領域１５２とは、Ｙ軸方向に沿って交互に配置されている。

第１の偏光領域１５１及び第２の偏光領域１５２は全体としてＸ軸方向に延びているが、第１の偏光領域１５１及び第２の偏光領域１５２のＸ軸方向及びＹ軸方向に沿った単位長さは、撮像素子１５のＸ軸方向及びＹ軸方向に沿った長さと等しい。そして、このような構成とすることで、主としてＰ波成分を有する光に基づくＸ軸方向に延びる帯状の画像（右眼用画像）、及び、主としてＳ波製粉を有する光に基づくＸ軸方向に延びる帯状の画像（左眼用画像）が、Ｙ軸方向に沿って交互に生成される。図６において、第１の偏光領域１５１の内部に縦線を付し、第２の偏光領域１５２の内部に横線を付しているが、これらは、ワイヤグリッド偏光子６７Ａ，６７Ｂのワイヤを模式的に表している。

右眼用画像データ及び左眼用画像データのための電気信号は、上述したとおり、Ｙ軸方向に沿って、１行おきに生成される。そこで、画像処理部１２２は、右眼用画像データ及び左眼用画像データの作成のために、電気信号に対してモザイク処理を施すと共に、例えば、超解像処理を行うことにより、最終的に右眼用画像データ及び左眼用画像データを生成、作成する。また、例えば、左眼用画像データと右眼用画像データからステレオマッチングによりデイスパリティ・マップ（Disparity Map）を作成するといった視差検出技術、及び、デイスパリティ・マップを基に視差を制御する視差制御技術により、視差の強調、適切化を図ることもできる。

図７に、撮像素子から得られた電気信号に対するモザイク処理を行い、信号値を得る画像処理（モザイク処理）を説明するためのベイヤ配列を有する受光面の概念図を示す。図７には、左眼用画像における緑色画素に関する信号値を生成する例について示している。

通常のデモザイク処理では、近傍の同一色の画素の電気信号の平均値が用いられるのが一般的である。しかしながら、本実施形態のように右眼用画像データを得るための画素群（画素行）と左眼用画像データを得るための画素群（画素行）とが交互に繰り返されている場合、そのまま、近傍の値を用いると本来の画像データが得られなくなる虞がある。そこで、参照される画素の電気信号が右眼用画像データ及び左眼用画像データの何れに相当するものであるかを考慮した上で、デモザイク処理を行う。

ベイヤ配列において、位置（４，２）には赤色画素Ｒが配置されているものとする。このとき、位置（４，２）に相当する緑色画素信号値ｇ’を生成するためには、次式によって表される演算を行う。

ｇ’4,2＝（ｇ4,1＋ｇ4,3＋ｇ5,2＋ｇ1,2×W3）／（３．０＋W3）

ここで、左辺のｇ’i,jは、位置（ｉ，ｊ）における緑色画素信号値である。また、右辺のｇi,jは、位置（ｉ，ｊ）における緑色画素の電気信号の値である。更には、「３．０」は、注目画素G4,2に対する隣接画素G4,1，G4,3，G5,2への距離（W1）をそれぞれ例えば「１．０」としたとき、その逆数を重みとして、それら重みの総和に対応するものである。W3は、同様に、３画素分だけ離れた画素G1,2の電気信号の値に対する重みであり、この場合、「１／３」である。上式を一般化すると、次式のようになる。

ｉが偶数の場合（赤色画素Ｒの位置に相当する緑色画素Ｇの信号値）；
ｇ’i,j＝（ｇi,j-1×Ｗ1＋ｇi,j+1×Ｗ1＋ｇi+1,j×Ｗ1＋ｇi-3,j×Ｗ3）／（Ｗ1×３．０＋Ｗ3）
ｉが帰趨の場合（青色画素Ｂの位置に相当する緑色画素Ｇの信号値）；
ｇ’i,j＝（ｇi,j-1×Ｗ1＋ｇi,j+1×Ｗ1＋ｇi-1,j×Ｗ1＋ｇi+3,j×Ｗ3）／（Ｗ1×３．０＋Ｗ3）
ここで、W1＝１．０、W3＝１／３である。

赤色画素Ｒ及び青色画素Ｂについても、同様の考え方によりモザイク処理を行うことができる。

デモザイク処理により各画素位置における画素信号値を得ることができるが、この段階では、上述した１行おきの状態となっている。そのため、画素信号値が存在しない領域に対して、画素信号値を補間（補完）により生成する必要がある。補間の手法としては、近傍の値の加算平均値を利用する方法等、周知の方法を挙げることができる。この補間処理は、デモザイク処理と並行して行ってもよい。Ｘ軸方向においては画質は完全に保持されているので、画像全体の解像度低下等の画質劣化は比較的少ない。

本実施形態によれば、偏光フィルタ１４で左右に分離された２つの異なる画像を同時に生成させることができ、単眼で疾患部の立体画像を取得することができる。また、簡素な構成、構造を有し、構成部品の少ない、小型の内視鏡装置１０を提供することができる。また、レンズ及び偏光フィルタの組み合わせを複数組必要としないので、ズーム、絞り部、フォーカス、輻輳角等にズレや差異が生じることもない。しかも、両眼視差の基線長さが比較的短いので、自然な立体感を得ることができる。更には、偏光フィルタ１４をアダプタ１３に対して脱着させ得る構造とれば、容易に、２次元画像及び３次元画像を得ることができる。

＜第２の実施形態＞
図８は、本技術の第２の実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示す概略断面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

本実施形態の内視鏡装置２００においては、偏光フィルタ２４が鏡筒１１の硬性鏡１１１内に配置されている点で、上述の第１の実施形態と異なる。偏光フィルタ２４は、第１の実施形態で説明した偏光フィルタ１４と同様の構成を有しており、硬性鏡１１１内の撮像光学系における被写体光束の絞り部（図示略）に配置される。絞り部は、集光された光の量を調整するために光を絞り込む機能を有するものであり、例えば、複数枚の板状の羽根を組み合わせて構成されている。

偏光フィルタ２４は、上記絞り部の近傍に配置されている。偏光フィルタ２４は、上記絞り部の作動に支障を来たさない限り、出来るだけ絞り部に近い位置に配置される。これにより平行光の被写体光束を偏光フィルタに入射させることができるため、被写体光束を適正に偏光分離することが可能とる。

以上の構成を有する本実施形態に係る内視鏡装置２００においても、上述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

＜第３の実施形態＞
図９は、本技術の第２の実施形態に係る内視鏡装置の全体構成を示す概略断面図である。以下、第１の実施形態と異なる構成について主に説明し、上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付しその説明を省略または簡略化する。

本実施形態の内視鏡装置３００においては、偏光フィルタ３４が撮像ユニット１２の筐体１２０内に配置されている点で、上述の第１の実施形態と異なる。偏光フィルタ３４は、第１の実施形態で説明した偏光フィルタ１４と同様の構成を有しており、筐体１２０内の撮像光学系における被写体光束の絞り部（図示略）に配置される。絞り部には、上述した絞り機能を有する光学部品が配置されてもよい。

本実施形態では、偏光フィルタ３４と撮像素子１５との間に結像レンズ１６が配置される。アダプタ１３の内部には、接眼部１１２から出射した被写体光束を偏光フィルタ３４に投影する光学レンズ１７が配置されている。

以上の構成を有する本実施形態に係る内視鏡装置２００においても、上述の第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

以上、本技術の実施形態について説明したが、本技術は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

例えば以上の実施形態では、本技術に係る撮像装置を、医療現場において使用される内視鏡装置へ適用した例を説明したが、本技術はこれに限られず、例えば顕微鏡や工業用内視鏡等にも適用可能である。

また以上の実施形態では、第１の偏光光Ｌ１の電場の向きがＸ軸方向と平行に、第２の偏光光Ｌ２の電場の向きがＹ軸方向と平行になるように偏光フィルタ１４が構成された。これに代えて、偏光フィルタは、第１の偏光光及び第２の偏光光の各々の電場の向きがそれぞれＸ軸方向及びＹ軸方向と４５度の角度をなすように構成されてもよい。

図１０（Ａ）は、上述のように構成された偏光フィルタ４４の概略図である。第１のフィルタ部４４１及び第２のフィルタ部４４２はそれぞれ、白抜き矢印で示す方向に電場方向を有する第１の偏光光及び第２の偏光光を形成する。これら第１の偏光光及び第２の偏光光は、それぞれ直交する偏光成分で構成される。この場合、撮像素子４５の受光面は、図１０（Ｂ）に示すような偏光領域が形成される。第１の偏光領域４５１の光透過軸は、第１の偏光光の電場方向と平行とされ、第２の偏光領域４５２の光透過軸は、第２の偏光光の電場方向と平行とされる。これら第１の偏光領域４５１及び第２の偏光領域４５２は、それぞれ上述したような構成のワイヤグリッド偏光子で構成することができる。以上のような構成においても、上述の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１）接眼部を有し、被写体光束を伝送する鏡筒と、
前記被写体光束のうち第１の方向に振動する第１の偏光成分を透過させ前記第１の方向と直交する第２の方向に振動する第２の偏光成分を遮光する第１のフィルタ部と、前記被写体光束のうち前記第１の偏光成分を遮光し前記第２の偏光成分を透過させる第２のフィルタ部とを有し、前記被写体光束の光路上に配置された偏光フィルタと、
前記接眼部に接続され、前記第１の偏光成分と前記第２の偏光成分とを受光する撮像素子を有する撮像ユニットと
を具備する撮像装置。
（２）上記（１）に記載の撮像装置であって、
前記偏光フィルタは、前記光路の絞り位置に配置される
撮像装置。
（３）上記（１）又は上記（２）に記載の撮像装置であって、
前記偏光フィルタは、前記接眼部に配置される
撮像装置。
（４）上記（１）から（３）のいずれか１項に記載の撮像装置であって、
前記接眼部と前記撮像ユニットとの間を接続する接続部材をさらに具備し、
前記偏光フィルタは、前記接続部材に内蔵される
撮像装置。
（５）上記（４）に記載の撮像装置であって、
前記接続部材は、前記接眼部に対して着脱自在に構成される
撮像装置。
（６）上記（４）又は（５）に記載の撮像装置であって、
前記偏光フィルタは、前記接続部材に対して着脱自在に構成される
撮像装置。
（７）上記（１）から（６）のいずれか１項に記載の撮像装置であって、
前記撮像素子は、前記第１の偏光成分を透過し前記第２の偏光成分を遮光する複数の第１の偏光子と、前記第１の偏光成分を遮光し前記第２の偏光成分を透過する複数の第２の偏光子とがマトリクス状に配列された受光面を有する
撮像装置。
（８）上記（５）に記載の撮像装置であって、
前記接続部材は、前記接続端部に取り付けられ外部からの操作により前記接眼部と係合可能な保持具を有する
撮像装置。

１…撮像システム
１０，２００，３００…内視鏡装置
１１…鏡筒
１２…撮像ユニット
１３…アダプタ
１４，２４，３４，４４…偏光フィルタ
１５，４５…撮像素子
２０…制御ユニット
３０…モニタ
６７，６７Ａ，６７Ｂ…ワイヤグリッド偏光子
１１１…硬性鏡
１１２…接眼部
１３４…保持具
１４１，４４１…第１のフィルタ部
１４２，４４２…第２のフィルタ部
１５１，４５１…第１の偏光領域
１５２，４５２…第２の偏光領域

Claims (9)

1. 被写体の２次元画像及び３次元画像を選択的に得ることが可能に構成された撮像装置であって、
   接眼部を有し、被写体光束を伝送する鏡筒と、
   前記被写体光束のうち第１の方向に振動する第１の偏光成分を透過させ前記第１の方向と直交する第２の方向に振動する第２の偏光成分を遮光する第１のフィルタ部と、前記被写体光束のうち前記第１の偏光成分を遮光し前記第２の偏光成分を透過させる第２のフィルタ部とを有し、前記被写体光束の光路上に配置されることが可能に構成された偏光フィルタと、
   前記接眼部に接続され、前記第１の偏光成分と前記第２の偏光成分とを受光する撮像素子を有する撮像ユニットと、
   前記接眼部と前記撮像ユニットとの間を接続し、前記偏光フィルタを内蔵する接続部材と
   を具備する撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置であって、
   前記被写体光束を前記偏光フィルタに入射させる場合に前記３次元画像を得、
   前記被写体光束を前記偏光フィルタに入射させない場合に前記２次元画像を得る
   撮像装置。
3. 請求項１に記載の撮像装置であって、
   前記偏光フィルタが前記被写体光束の光路上に配置された場合に前記３次元画像を得、
   前記偏光フィルタが前記被写体光束の光路上に配置されない場合に前記２次元画像を得る
   撮像装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の撮像装置であって、
   前記偏光フィルタは、前記光路の絞り位置に配置される
   撮像装置。
5. 請求項４に記載の撮像装置であって、
   前記偏光フィルタは、前記接眼部に配置される
   撮像装置。
6. 請求項１に記載の撮像装置であって、
   前記接続部材は、前記接眼部に対して着脱自在に構成される
   撮像装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の撮像装置であって、
   前記偏光フィルタは、前記接続部材に対して着脱自在に構成される
   撮像装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置であって、
   前記撮像素子は、前記第１の偏光成分を透過し前記第２の偏光成分を遮光する複数の第１の偏光子と、前記第１の偏光成分を遮光し前記第２の偏光成分を透過する複数の第２の偏光子とがマトリクス状に配列された受光面を有する
   撮像装置。
9. 請求項６に記載の撮像装置であって、
   前記接続部材は、外部からの操作により前記接眼部と係合可能な保持具を有する
   撮像装置。

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