(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
挿入部先端に設けられ、被写体像を取得する対物光学系と、
前記被写体像をピントの異なる２つの光学像に分割する光路分割手段と、
前記ピントの異なる２つの光学像を同時に撮像して２つの画像を取得する撮像素子と、
該撮像素子により取得した２つの前記画像を、互いのピント以外の差異が略同一となるように補正する画像補正手段と、
該画像補正手段により補正された２つの前記画像間の対応する所定領域において、相対的にコントラストが高い画像を選択して合成画像を生成する画像合成処理部と、
を備え、
前記光路分割手段が偏光ビームスプリッタであり、
該偏光ビームスプリッタの入射面に対して４５度をなす結晶軸を持つ結晶性フィルタを、前記偏光ビームスプリッタの物体側に配置した内視鏡システム。
【請求項２】
画像合成処理部が、２つの前記画像間の対応する所定領域において、各所定領域のコントラストが略同一である場合に、各所定領域に対して重み付けして合成画像を生成する請求項１記載の内視鏡システム。
【請求項３】
前記画像補正手段が、２つの前記光学像の位置、角度及び倍率が略同一となるように前記画像を補正する請求項１又は請求項２に記載の内視鏡システム。
【請求項４】
前記画像補正手段が、２つの前記光学像の明るさ、色が略同一となるように前記画像を補正する請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項５】
前記光路分割手段が、分割した一方の光学像を前記撮像素子に鏡像反転して結像させる場合、前記画像補正手段が、２つの前記画像のうち何れか一方を鏡像反転させる請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項６】
前記対物光学系と前記撮像素子が、前記対物光学系の有効ＦナンバーをＦｎｏ、前記撮像素子の垂直方向ピクセルサイズをＰｉｘと表した場合に、以下の条件
２．４≦Ｆｎｏ／Ｐｉｘ≦４．２８
を満たす請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項７】
前記結晶性フィルタが、λ／４板であり、
該λ／４板の高速軸が、前記挿入部先端に配置される照明光学系の光軸と前記対物光学系の光軸とを含む平面に対して、略平行又は垂直に配置されている請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の内視鏡システム。
【請求項８】
前記挿入部先端に複数の照明光学系が配置され、前記対物光学系の光軸と複数の前記照明光学系のうち前記対物光学系から最も遠い照明光学系の光軸とを含む平面に対して、前記λ／４板の高速軸が略平行又は垂直に配置されている請求項７記載の内視鏡システム。
【請求項９】
前記挿入部先端に複数の照明光学系が配置され、前記対物光学系の光軸と複数の前記照明光学系のうち照明光量が最も多い照明光学系の光軸とを含む平面に対して、前記λ／４板の高速軸が略平行又は垂直に配置されている請求項７記載の内視鏡システム。
【請求項１０】
前記λ／４板が、高分子フィルムである請求項７乃至請求項９の何れか１項に記載の内視鏡システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内視鏡システム、特に、被写体深度内視鏡システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内視鏡システムを始め、撮像素子を備えた機器において、撮像素子の高画素化に伴い、被写界深度が狭くなることが知られている。すなわち、撮像素子において、画素数を増やすために画素ピッチ（１画素の縦横の寸法）を小さくすると、これに伴って許容錯乱円も小さくなるため、撮像装置の被写界深度が狭くなる。被写界深度を拡大するために、例えば、特許文献１には、光路分割手段により被写体像をピントの異なる２つの像に分割し、これら各像を異なる撮像素子に夫々結像させ、２つの像を合成して被写界深度を拡大した像を取得することが開示されている。
一方、被写界深度を維持するために、光学系の絞り値を増大させることが考えられるが、ノイズが増加して画質が劣化したり、回折の影響が大きくなり解像力が低下したりするという問題がある。解像力を向上させる技術として、例えば、特許文献２には、光路分割素子により分割したピントの異なる２つの被写体像を１つの撮像素子に結像させ、２つの像を加算処理することにより解像力を向上させた合成画像を取得する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−０７８８０２号公報
【特許文献２】特開２００４−３１３５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１の技術では、ピントの異なる被写体像を結像するために複数の撮像素子が設けられているため撮像装置の大型化や製造コストが増大する。また、特許文献２の技術では、ダイナミックレンジの拡大や解像力の向上を実現することはできるものの、２つの被写体像のピント差が大きすぎるので、夫々の被写界深度間にピントが合わない領域が生じる、又は、夫々の深度が重なり過ぎて被写界深度を拡大することができない。【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、製造コストを低減し、装置を大型化することなく被写界深度を拡大させた画像を取得することができる内視鏡システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、挿入部先端に設けられ、被写体像を取得する対物光学系と、前記被写体像をピントの異なる２つの光学像に分割する光路分割手段と、前記ピントの異なる２つの光学像を同時に撮像して２つの画像を取得する撮像素子と、該撮像素子により取得した２つの前記画像を、互いのピント以外の差異が略同一となるように補正する画像補正手段と、該画像補正手段により補正された２つの前記画像間の対応する所定領域において、相対的にコントラストが高い画像を選択して合成画像を生成する画像合成処理部と、を備え、前記光路分割手段が偏光ビームスプリッタであり、該偏光ビームスプリッタの入射面に対して４５度をなす結晶軸を持つ結晶性フィルタを、前記偏光ビームスプリッタの物体側に配置した内視鏡システムを提供する。
【０００７】
本態様によれば、合成画像を生成するのに先立って、ピントの異なる２つの光学像を同時に撮像した２つの画像を、互いのピント以外の差異が略同一となるように補正するので、２つ画像における光学像のズレがなくなる。そして、補正された２つの画像間の対応する所定領域において、相対的にコントラストが高い画像を選択して合成画像を生成するので、例えば、ノイズ等によって合成画像において不連続領域が発生したり、光学像がぼけたりすることを防止しながら、被写界深度を拡大させた画像を取得することができる。また、２つの画像は、同一の撮像素子により撮像されているので、撮像素子を複数備えるものに比して、製造コストを低減し、装置を大型化することなく被写界深度を拡大させた画像を取得することができる。【０００８】
上記した態様において、画像合成処理部が、２つの前記画像間の対応する所定領域において、各所定領域のコントラストが略同一である場合に、各所定領域に対して重み付けして合成画像を生成することが好ましい。
このようにすることで、合成画像における不連続領域の発生や、光学像のボケを防止しながら、被写界深度を拡大させた画像を取得することができる。【０００９】
上記した態様において、前記画像補正手段が、２つの前記光学像の位置、角度及び倍率が略同一となるように前記画像を補正することが好ましい。
このようにすることで、合成画像生成の際の、光学像のズレやボケ防止することができる。【００１０】
上記した態様において、前記画像補正手段が、２つの前記光学像の明るさ、色が略同一となるように前記画像を補正することが好ましい。
このようにすることで、合成画像生成の際の、光学像のズレやボケ防止することができる。【００１１】
上記した態様において、前記光路分割手段が、分割した一方の光学像を前記撮像素子に鏡像反転して結像させる場合、前記画像補正手段が、２つの前記画像のうち何れか一方を鏡像反転させることが好ましい。
このようにすることで、２つの画像の光学像の方向を一致させることができる。【００１２】
上記した発明において、前記対物光学系と前記撮像素子が、前記対物光学系の有効ＦナンバーをＦｎｏ、前記撮像素子の垂直方向ピクセルサイズをＰｉｘと表した場合に、以下の条件
２．４≦Ｆｎｏ／Ｐｉｘ≦４．２８
を満たすことが好ましい。
このようにすることで、所望の明るさや解像力を維持しながら被写界深度を拡大した画像を取得することができる。【００１３】
上記した態様において、前記結晶性フィルタが、λ／４板であり、該λ／４板の高速軸が、前記挿入部先端に配置される照明光学系の光軸と前記対物光学系の光軸とを含む平面に対して、略平行又は垂直に配置されていることが好ましい。
このようにすることで、２つの画像における極端な明るさの差が生じることを防止し、合成画像における明るさムラを抑制することができる。
【００１４】
上記した態様において、前記挿入部先端に複数の照明光学系が配置され、前記対物光学系の光軸と複数の前記照明光学系のうち前記対物光学系から最も遠い照明光学系の光軸とを含む平面に対して、前記λ／４板の高速軸が略平行又は垂直に配置されていることが好ましい。
このようにすることで、より合成画像における明るさムラを抑制することができる。【００１５】
上記した態様において、前記挿入部先端に複数の照明光学系が配置され、前記対物光学系の光軸と複数の前記照明光学系のうち照明光量が最も多い照明光学系の光軸とを含む平面に対して、前記λ／４板の高速軸が略平行又は垂直に配置されていることが好ましい。
このようにすることで、より合成画像における明るさムラを抑制することができる。【００１６】
上記した態様において、前記λ／４板が、高分子フィルムであることが好ましい。
このようにすることで、内視鏡システムの小型化に寄与することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、製造コストを低減し、装置を大型化することなく、且つより効果的に被写界深度を拡大させた画像を取得することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る内視鏡システムの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る内視鏡システムに適用される撮像ユニットの概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る内視鏡システムに適用される撮像素子の概略構成図である。
【図４】幾何光学的に決まる被写界深度の説明図である。
【図５】合成被写界深度を得る場合のＭＴＦとでフォーカスの関係を示すグラフである。
【図６】図６（Ａ）は、対物光学系１６におけるフォーカスシングで全体として遠方観察ピント状態を示す説明図であり、図６（Ｂ）は、対物光学系におけるフォーカスシングで全体として近接観察ピントの状態を示す説明図である。
【図７Ａ】本発明の各実施例に係る内視鏡システムにおける被写界深度等の数値データに係る図表である。
【図７Ｂ】本発明の各実施例に係る内視鏡システムにおける被写界深度等の数値データに係る図表である。
【図７Ｃ】本発明の各実施例に係る内視鏡システムにおける被写界深度等の数値データに係る図表である。
【図８】本発明の実施形態に係る内視鏡システムにおいて、２つの光学像を合成する場合の流れを示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態に係る内視鏡システムにおいて、２つの画像を合成する際にお重み付け係数を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施形態に係る内視鏡システムにおいて、偏光ビームスプリッタにより奇数回の反射後に撮像素子に結像される場合の結像状態を示す図である。
【図１１】内視鏡先端の構成とブリュースター角との関係を示す図である。
【図１２】λ／４板を、光路分割素子の偏光分離膜より物体側に配置した例を示す図である。
【図１３】λ／４板と照明光学系との配置関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
図１に示すように本発明の第１の実施形態の内視鏡システム１は、被検体内に挿入される内視鏡２と、この内視鏡２に照明光を供給する光源装置３と、内視鏡２に設けられた撮像素子により取得された画像信号に対する画像処理を行うプロセッサ装置４と、プロセッサ装置４により所定の画像処理がなされた画像信号を内視鏡画像として表示する画像表示装置５とを有する。
【００２０】
内視鏡２は、被検体内に挿入される細長の挿入部６と、この挿入部６の後端に設けられた操作部７と、操作部７から延出する第１ケーブル８とを有し、第１ケーブル８には、照明光を伝送するライトガイド９が挿通されている。内視鏡２の挿入部６の先端部６ａには、ライトガイド９から出射された照明光を拡散する照明レンズ１５、被写体像を取得する対物光学系１６、被写体像を撮像する撮像ユニット１９が設けられている。第１ケーブル８の端部のライトガイドコネクタ８ａは、第１ケーブル８に挿通されたライトガイド９の後端部が照明光の入射端となるように光源装置３に着脱自在に接続されている。
【００２１】
光源装置３は、光源として例えばキセノンランプ等のランプ１１を内蔵する。なお、光源として、キセノンランプ等のランプ１１に限定されるものでなく、発光ダイオード（ＬＥＤと略記）を用いても良い。ランプ１１により発生した白色光は絞り１２により通過光量が調整された後、コンデンサレンズ１３により集光されてライトガイド９の入射端面に入射（供給）される。なお、絞り１２は、絞り駆動部１４により、絞り１２の開口量が可変される。
【００２２】
ライトガイド９は、光源装置３から入射端（後端側）に入射された照明光を挿入部６の先端部６ａ側に導光する。先端部６ａに導光された照明光は、ライトガイド９の出射端（先端側）から先端部６ａの先端面に配置された照明レンズ１５により拡散されて照明窓１５ａを介して出射され、被検体内部の観察対象部位を照明する。
照明された観察対象部位は、先端部６ａの照明窓１５ａに隣接して設けられた観察窓２０に取り付けられた対物光学系１６により、その後方側に配置した撮像素子１７に被写体像を結像する。
【００２３】
対物光学系１６は、複数の光学素子からなる光学素子群１６ａ、遠方観察と近接観察の２つの観察領域にピント又は焦点を選択的に合わせられるように焦点切替機構としてのフォーカスレンズ２１及びフォーカスレンズ２１を駆動するアクチュエータ２２を備えている。
撮像ユニット１９は、対物光学系１６の挿入部６後端部側に設けられ、被写体像をピントの異なる２つの光学像に分割する偏光ビームスプリッタ１８、２つの光学像を撮像して２つの画像を取得する撮像素子１７を備えている。
【００２４】
偏光ビームスプリッタ１８は、図２に示すように、第１プリズム１８ａ、第２プリズム１８ｂ、ミラー１８ｃ、及びλ／４板１８ｄを備えている。第１プリズム１８ａ及び第２プリズム１８ｂは共に光軸に対して４５度の斜度であるビームスプリット面を有し、第１プリズム１８ａのビームスプリット面には偏光分離膜１８ｅが設けられている。そして、第１プリズム１８ａ及び第２プリズム１８ｂは、互いのビームスプリット面を偏光分離膜１８ｅを介して当節させて偏光ビームスプリッタ１８を構成している。また、ミラー１８ｃは、第１プリズム１８ａの端面近傍にλ／４板１８ｄを介して設けられ、第２プリズム１８ｂの端面には撮像素子１７が取り付けられている。
【００２５】
対物光学系１６からの被写体像は、第１プリズム１８ａにおいてそのビームスプリット面に設けられた偏光分離膜１８ｅによりＰ成分（透過光）とＳ成分（反射光）とに分離され、反射光側の光学像と透過光側の光学像との２つの光学像に分離される。
【００２６】
Ｓ成分の光学像は、偏光分離膜１８ｅで撮像素子１７に対して対面側に反射されＡ光路を通り、λ／４板１８ｄを透過後、ミラー１８ｃで撮像素子１７側に折り返される。折り返された光学像はλ／４板１８ｄを再び透過する事で偏光方向が９０°回転し、偏光分離膜１８ｅを透過して撮像素子１７に結像される。
【００２７】
Ｐ成分の光学像は、偏光分離膜１８ｅを透過してＢ光路を通り、撮像素子１７に向かって垂直に折り返す第２プリズム１８ｂのビームスプリット面と反対側に設けられたミラー面によって反射され、撮像素子１７に結像される。この際、Ａ光路とＢ光路で、例えば、数十μｍ程度の所定の光路差を生じさせるようにプリズム硝路を設定しておき、ピントが異なる２つの光学像を撮像素子１７の受光面に結像させる。
【００２８】
すなわち、第１プリズム１８ａ及び第２プリズム１８ｂを、被写体像をピント位置が異なる２つの光学像に分離できるように、第１プリズム１８ａにおける撮像素子１７に至る透過光側の光路長（硝路長）に対して反射光側の光路長が短く（小さく）なるように配置する。
【００２９】
撮像素子１７は、図３に示すように、ピント位置が異なる２つの光学像を夫々個別に受光して撮像するために、撮像素子１７の全画素領域の中に、２つの受光領域（有効画素領域）１７ａ，１７ｂが設けられている。受光領域１７ａ，１７ｂは、２つの光学像を撮像するために、これらの光学像の結像面と夫々一致するように配置されている。そして、撮像素子１７において、受光領域１７ａは受光領域１７ｂに対してそのピント位置が相対的に近点側にシフトしており（ずれており）、受光領域１７ｂは受光領域１７ａに対してそのピント位置が相対的に遠点側にシフトしている。これにより、ピントが異なる２つの光学像を撮像素子１７の受光面に結像させるようになっている。
【００３０】
なお、第１プリズム１８ａと第２プリズム１８ｂにおける両者の屈折率を異ならせることにより、撮像素子１７に至る光路長を変えて受光領域１７ａ，１７ｂに対するピント位置を相対的にずらすようにしても良い。
また、受光領域１７ａ，１７ｂの周囲には、２つに分割された光学像の幾何的なズレを補正するための補正画素領域１７ｃが設けられている。補正画素領域１７ｃ内において製造上の誤差を抑え、後述する画像補正処理部３２にて画像処理による補正を行なうことで、上記した光学像の幾何学的なズレを解消するようになっている。
【００３１】
フォーカスレンズ２１は、光軸の方向における２つの位置に移動可能となっており、アクチュエータ２２により２つの位置間で一方の位置から他方の位置、他方の位置から一方の位置に移動するように駆動される。フォーカスレンズ２１を前方側（物体側）の位置に設定した状態においては遠方観察する場合の観察領域の被写体にピントが合うように設定され、フォーカスレンズ２１を後方側の位置に設定した状態においては近接観察する場合の観察領域の被写体にピントが合うように設定されている。
【００３２】
なお、アクチュエータ２２は、挿入部６内を挿通された信号線２３と接続され、この信号線２３はさらに操作部７から延出された第２のケーブル２４内を挿通される。この第２のケーブル２４の端部の信号コネクタ２４ａは、プロセッサ装置４に着脱自在に接続され、上記信号線２３は、プロセッサ装置４内に設けたアクチュエータ制御部２５に接続される。
【００３３】
このアクチュエータ制御部２５は、例えば内視鏡２の操作部７に設けた切替操作スイッチ２６からの切替操作信号も入力される。アクチュエータ制御部２５は、切替操作スイッチ２６の操作に応じてアクチュエータ２２を電気的に駆動する駆動信号を印加して、フォーカスレンズ２１を移動する。
【００３４】
なお、切替操作信号を発生する切替操作手段は、切替操作スイッチ２６に限らず、切替操作レバー等でも良い。上記フォーカスレンズ２１と、アクチュエータ２２と、アクチュエータ制御部２５とにより、焦点切替機構が形成される。ところで、本願におけるフォーカス手段は、前述の光軸方向にフォーカスレンズを移動させる手段に限定するものではない。例えば、レンズやフィルターを対物光学系に挿脱してフォーカスを切替える手段でも構わない。
撮像素子１７は挿入部６、操作部７、第２のケーブル２４内を挿通された信号線２７ａ，２７ｂと接続され、信号コネクタ２４ａがプロセッサ装置４に接続されることにより、プロセッサ装置４内に設けた画像処理部としての画像プロセッサ３０と接続される。
【００３５】
画像プロセッサ３０は、撮像素子１７により撮像されたピント位置が異なる２つの光学像に係る画像を夫々読み出す画像読出部３１と、画像読出部３１により読み出された２つの画像に対する画像補正を行う画像補正処理部３２と、補正された２つの画像を合成する画像合成処理を行う画像合成処理部３３とを有する。
【００３６】
画像補正処理部３２は、撮像素子１７の受光領域１７ａ，１７ｂにそれぞれ結像される２つの光学像に係る画像に対し、互いのピント以外の差異が略同一となるように補正する。すなわち、２つの画像の各光学像における相対的な位置、角度及び倍率が略同一となるように２つの画像に対して補正を行う。
【００３７】
被写体像を２つに分離して撮像素子１７に夫々結像させる場合、幾何的な差異が生じる場合がある。すなわち、撮像素子１７の受光領域１７ａ，１７ｂにそれぞれ結像される夫々の光学像は、相対的に倍率ズレ、位置ズレ、角度すなわち回転方向のズレ等が発生する場合がある。これらの差異を製造時などにおいて、完全に解消することは困難であるが、それらのズレ量が大きくなると、合成画像が２重画像となったり、不自然な明るさムラ等を生じたりする。このため、画像補正処理部３２にて上述した幾何的な差異、明るさ差異を補正する。
【００３８】
２つの画像間における明るさの差異を補正する場合、２つの像または画像のうち輝度の低い方の像または画像、もしくは２つの像または画像の相対的に同一位置における輝度の低い方を基準にして補正を行うことが望ましい。
つまり、相対的に明るい方、つまり輝度信号（例えばＧ信号）の強度（信号レベル）が低い方に合わせる様に明るさ補正を行なう。この補正と逆に明るい方に合わせると、画像に含まれるノイズ成分まで増幅することが必要になり、Ｓ／Ｎが劣化した合成画像になってしまう。
上記のように輝度の低い方を基準にし、輝度の高い方を基準となる輝度の低い方の輝度
に合わせるようにゲインを低下（または減衰）させるような明るさ補正を行うことにより
、Ｓ／Ｎの劣化による合成画像の画質の低下を防止できるようにしている。
【００３９】
画像合成処理部３３は、画像補正処理部３２により補正された２つの画像間の対応する所定領域において、相対的にコントラストが高い画像を選択して合成画像を生成する。つまり、２つの画像における空間的に同一の画素領域それぞれにおけるコントラストを比較し、相対的にコントラストが高い方の画素領域を選択することにより、２つの画像から合成された１つの画像としての合成画像を生成する。なお、２つの画像の同一の画素領域におけるコントラスト差が小さい又は略同一である場合は、その画素領域に所定の重み付けして加算する合成画像処理により、合成画像を生成する。
【００４０】
また、画像プロセッサ３０は、画像合成処理部３３により合成された１つの画像に対して、色マトリクス処理、輪郭強調、ガンマ補正等の後段画像処理を行う後段画像処理部３４と、後段画像処理された画像を出力する画像出力部３５とを有し、画像出力部３５から出力される画像は画像表示装置５に出力される。
【００４１】
さらに、この画像プロセッサ３０は、画像読出部３１により読み出された画像から基準の明るさに調光するための調光信号を生成する調光部３６を有し、調光部３６により生成した調光信号を光源装置３の絞り駆動部１４に出力する。絞り駆動部１４は、調光信号に従って、基準の明るさを維持するように絞り１２の開口量を調整する。
【００４２】
また、本実施形態においては、画像補正処理部３２において、画像を補正する場合に使用する補正パラメータ（の情報）を格納した補正パラメータ格納部３７を設けている。
内視鏡２にはその内視鏡２に固有の内視鏡識別情報（内視鏡ＩＤ）を格納したＩＤメモリ３８を有すると共に、その内視鏡２において補正すべき固有の補正パラメータがある場合には、その内視鏡２に対応した補正パラメータを格納した補正パラメータ格納部３７が設けてある。
【００４３】
ここで、補正パラメータとは、例えば、光路分割素子や撮像素子のシェーディング特性、λ/４板の波長特性によって２つの光学像にかかる画像には上述した幾何学的な差異や明るさの差異、もしくは色の差異が生じることがある。２画像間にこのような差異があると、合成画像に不自然な明るさムラや色ムラが生じてしまうため、これを補正するために光路分割素子や撮像素子、λ/４板の特性を考慮して決定されたものである。
【００４４】
なお、画像補正処理部は予め設定された補正パラメータを補正パラメータ部から受け取り補正が行なわれるようにしても良い。例えば、工場出荷時に、予めそのズレ量を前記補正パラメータ部に設定しておき、内視鏡が画像プロセッサに接続された際に、内視鏡が接続されたことを認識して前記補正パラメータ部から対応するパラメータを呼び出して補正行なうようにすることができる。
【００４５】
なお、補正すべき固有の補正パラメータがない場合には、補正パラメータ格納部３７を設けることが不必要になる。また、補正パラメータ格納部３７をＩＤメモリ３８の内部に設ける場合に限定されるものでなく、ＩＤメモリ３８と別のメモリに設けるようにしても良い。
【００４６】
そして、画像プロセッサ３０の制御部３９は補正の有無を内視鏡２側に設けた内視鏡ＩＤで識別して、補正有りの場合には内視鏡２側に格納されているＩＤメモリ３８内の補正パラメータ格納部３７から補正パラメータを読み取り、この補正パラメータを画像補正処理部３２に送る。
画像補正処理部３２は、制御部３９から転送された上記補正パラメータに基いて各内視鏡２に搭載された撮像ユニット１９に対応した画像補正を行う。
【００４７】
また、画像補正処理部３２は、補正パラメータを用いて、２つの像または画像における
１つを基準像または基準画像として上述した倍率の差異の補正、位置の差異の補正等、画
像の補正を行う。例えば、２つの画像で倍率ズレが生じる場合は、対物光学系１６の仕様による場合がある。
【００４８】
対物光学系１６のサイズを比較的小さくしようとした場合、テレセントリック性を崩して撮像素子１７への光線が斜めに入射するような設計が行なわれる場合がある。例えば、光軸とのなす角を入射角として、時計回りをプラス、反時計回りをマイナスとすると、マイナスの入射角となるような設計が行なわれる。
この様なテレセントリック性が崩れた対物光学系でピント位置をずらすと２つの画像間で倍率ズレが生じる事になる。
【００４９】
この様な設計上の仕様であれば、予めそのズレ量を前記補正パラメータ格納部３７に格納しておき、対象の内視鏡２がプロセッサ装置４に接続された場合、その内視鏡２を認識して前記補正パラメータ格納部３７から対応するパラメータを呼び出して補正を行なうようにする。
【００５０】
撮像ユニット１９の組立て時２つの画像の相対的な画素の位置が微小にズレる場合がある。この場合、製造時のズレ量を補正パラメータ格納部３７に格納しておき、画像補正処理部３２にてそのズレ補正を行なう様にする。位置のズレ補正は例えば撮像素子１７の受光領域１７ａで撮像された画像と受光領域１７ｂで撮像された画像との相対的な位置が合致するように２つの画像の読出し位置を修正する様な処理が行なわれ、位置ズレが補正された後、画像合成処理部３３に出力される。
【００５１】
なお、本実施形態における予め設定された補正パラメータによる補正を行う代わりに、内視鏡使用時に、別途用意されるアジャスト用基準チャートによって補正を行なっても良い。例えば基準チャートを内視鏡２の先端部６ａに所望の位置に配置するようにし、基準チャートに対する２つの画像のズレを画像補正処理部３２にて読み取り、そのズレ補正するようにしても良い。
【００５２】
制御部３９は、アクチュエータ制御部２５に対して、各内視鏡２に搭載された対物光学系１６を構成するフォーカスレンズ２１の駆動すべき位置が異なるような場合においても、駆動すべき位置の情報を送り、アクチュエータ制御部２５は内視鏡２の種類が異なるような場合にもアクチュエータ２２を適切に駆動する制御を行う。
なお、アクチュエータ制御部２５が制御部３９を介することなく、ＩＤを取得して、内視鏡２の種類が異なる場合にもアクチュエータ２２を適切に駆動する制御を行う。
【００５３】
ここで、被写界深度の定義を、図４等を参照して以下に説明する。図４は幾何光学的に決まる被写界深度の説明図である。
一般的な内視鏡において、ベスト距離をＸとした場合の対物光学系（その焦点距離Ｆｌ）を用いて像面位置Ｘ’に、図３中に示す画素ピッチＰｉｘの撮像素子を配置した場合を考える。撮像素子を固定した条件において、物体を（Ｘから）Ｘｎまで近接すると、近接時の像面位置Ｘｎ’は、撮像素子の撮像面位置からずれることになる。
【００５４】
このとき、ピントが合っていると見なすことができる最大の錯乱円を、許容錯乱円として、その円径をδとすると、撮像素子の撮像面における錯乱円径がδよりも小さいと認識できる場合、ＸからＸｎまでの物体像はピントが合っていると見なすことができる。
すなわち、錯乱円径がδと一致するまでの範囲を近点側の被写界深度と定義することができる。
【００５５】
ニュートンの結像式から、以下の式が成立する。
１／Ｘｎ−１／Ｘ＝δＦｎｏ／Ｆｌ２    …（１）
物体を（Ｘから）遠点側にＸｆまで移動した場合を考えることにより、同様に被写界深度の遠点側での式も以下のように定義される。
１／Ｘ−１／Ｘｆ＝δＦｎｏ／Ｆｌ２    …（２）
（１）式と（２）式を合わせると、
１／Ｘｎ−１／Ｘｆ＝２δＦｎｏ／Ｆｌ２    …（３）
となる。そして、焦点深度ｄに対応した被写界深度がＸｎ−Ｘｆとなる。
【００５６】
ただし、上記のようにベスト距離をＸ、被写界深度近点までの距離をＸｎ、被写界深度遠点までの距離をＸｆ、許容錯乱円径をδ、対物光学系の焦点距離をＦｌ、対物光学系の有効ＦナンバーをＦｎｏとしている。
以上は幾何光学的に決まる一般的な被写界深度の定義である。
【００５７】
本実施形態は、幾何光学的に決まる被写界深度の場合に対して、合成画像により被写界深度を拡大することができるが、回折の影響を無視できない場合においても合成画像により被写界深度を拡大することができるようにしている。
撮像素子をより微細化し、高画素化していくと被写界深度を定義する際には、波動光学的な影響が無視できない事が一般的に知られている。これは焦点位置において、幾何光学的に定義したスポットサイズから、回折の影響からスポットサイズが広がるため幾何光学的な被写界深度の計算からズレが生じるためである。従って、本実施形態のような回折限界に近い有効ＦナンバーＦｎｏまで絞られるケースが多い多画素の撮像素子を搭載した内視鏡２では、回折が無視できない影響となる。
【００５８】
ピント位置が異なる２つ像の合成被写界深度を得る場合、夫々の深度端はＭＴＦ１０％以上で重なっていることが望ましく、像面上の評価空間周波数をＦｉとすると、
Ｆｉ＝１／ｋ１・Ｐｉｘ    …（４）
となる。
このＦｉにおけるデフオーカスのＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が約１０％あれば、主観評価では像のボケは認識できず「見えている」と判断できる。言い換えると、ＭＴＦは約１０％となるデフオーカス位置が深度端と見なす事ができる。
【００５９】
つまり、２つのピント状態の合成被写界深度を得る場合、深度範囲が最大となる条件は
夫々の深度端でＭＴＦを約１０％以上を保ったまま合成される事となる（図５参照）。仮にＭＴＦ１０％未満の端で２画像を合成すると、被写界深度ギャップが生じ、合成深度内でボケる領域が生じてしまう。
【００６０】
２焦点切替時の遠方観察側の合成被写界深度と近接観察側の合成被写界深度の端は、ＭＴＦ１０％で重なっている事が望ましい。この設定であれば、２焦点切り替えしても被写界深度ギャップが生じない。２焦点切替時の遠位観察側の合成被写界深度と近接観察側の合成被写界深度の端は重ならず、近接観察側の合成被写界深度は３ｍｍ前後であっても良い。
【００６１】
無理に連続的な被写界深度設定をするのでなく、より近接した拡大観察を行なえるようにして内視鏡診断能の向上を狙う。ただし、２焦点切り替え時の視野角変動が殆ど生じないフォーカシングであり、内視鏡の操作性を考慮して深度幅は３ｍｍ前後を確保している事が望ましい。２焦点切替時に視野角が変わる場合は、近接するにつれて観察倍率が向上する様な変倍光学系としても良い。
【００６２】
本実施形態においては、被写体像を２つの光学像に分離する偏光ビームスプリッタ１８が配置されて撮像素子１７に近点像と遠点像を夫々撮像するものであり、上述の通り、偏光ビームスプリッタ１８により光学像の撮像素子１７に至る近点硝路と遠点硝路を異ならせて、ピント位置が相対的に異なった像が得られるようになっている。
【００６３】
図６（Ａ）は、対物光学系１６におけるフォーカスシングで全体として遠方観察ピント状態を示しており、図６（Ｂ）は、対物光学系１６におけるフォーカスシングで全体として近接観察ピントの状態を示している。
例えば、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、撮像素子１７上の対物光学系１６側に近点像、内視鏡２側に遠点像を結像する場合、偏光ビームスプリッタ１８の撮像素子１７に至る硝路を夫々ｄn、ｄｆとするとｄｎ＞ｄｆとしている。
【００６４】
撮像素子１７に至る近点光路と遠点光路とに応じて、第１プリズム１８ａと第２プリズム１８ｂとを別の硝子で構成し、屈折率を異ならせることにより、相対的にピント位置をずらしても良い。
これにより、ピントの異なる２つの光学像に係る画像を取得し、これら画像を画像合成処理部３３で合成して合成被写界深度ＸＡｆ＋ＸＢｆを得ることができる。内視鏡検査で広い範囲を俯瞰してスクリーニングする際には遠方観察が適しており、病変の詳細を観察したり、診断したりする際には、近接観察が適している。
【００６５】
この様な構成をとる事で、より多画素化した撮像素子を使用しても解像力を落とすことなく被写界深度を拡大する事が可能となる。更にフォーカシング機構があるので自在に観察範囲を切り替えて高画質の内視鏡観察や診断を行うことができる。
【００６６】
ここで、本実施形態の撮像ユニット１９は、以下の条件
２．４≦Ｆｎｏ／Ｐｉｘ≦４．２８    …（５）
を満たすように設定している。（５）式の条件は、以下のような理由による。
【００６７】
対物光学系１６を構成するレンズは、結像する際、光が回折の影響を受けることが知られている。対物光学系１６の有効ＦナンバーＦｎｏが大きくなるほど、点像は回折の影響により大きくなり、この点像の大きさがある限界を越えるといくらピントを合わせても、被写体の細部がぼけたように見えてしまう。
この限界は、Ｒａｙｌｅｉｇｈにより、２つの点像が接近した時、別々の像として識別できる限界の距離として規定されており、λを光の波長、有効ＦナンバーをＦｎｏとすると、１．２２・λ・Ｆｎｏで表される。２つの点像の分離限界の距離、つまり分解能Ｒは、
Ｒ＝１．２２・λ・Ｆｎｏ    …（６）
となる。
【００６８】
一方、撮像素子として、電荷結合素子（ＣＣＤと略記）やＣＭＯＳセンサで撮像する場合、サンプリング理論により限界分解能は決定される。撮像素子の垂直方向のピクセルサイズをＰｉｘとすると、
Ｒ＝２・Ｐｉｘ    …（７）
現実的には、採用する撮像方式における補間方法や電気系の特性に影響されるため、分解能Ｒは、任意の係数ｋ１を用いて以下のように表される。
Ｒ＝ｋ１・Ｐｉｘ    …（８）
係数ｋ１は、撮像素子の性能を十分に引き出す必要があるため一般的には２≦ｋ１≦３程度となる。
【００６９】
上記の（６）式、（８）式より
ｋ１・Ｐｉｘ＝１．２２・λ・Ｆｎｏ    …（９）
となる。また、対物光学系１６に設定される有効ＦナンバーＦｎｏは、製造バラツキなどを考慮して光学性能を十分に発揮できるようにある程度余裕を持たせる必要がある。
従って、Ｒａｙｌｅｉｇｈ限界式で規定される有効ＦナンバーＦｎｏは、実際には任意のマージン係数ｋ２を考慮して設定される。つまり、
ｋｌ・Ｐｉｘ＝１．２２・λ・Ｆｎｏ・ｋ２    …（１０）
のように設定される。尚、マージン係数ｋ２は、対物光学系１６のサイズや被写界深度とのバランスを考慮すると、０．６≦ｋ２≦１程度が妥当な範囲となる。
【００７０】
ただし、多少の解像力劣化を許容して被写界深度の拡大を優先する場合は、ｋ２≦１．２程度に設定しても構わない。
（９）式、（１０）式より設定すべき対物光学系１６の有効ＦナンバーＦｎｏは、
Ｆｎｏ＊ｋ２＝（１／１．２２・λ）・Ｐｉｘ・ｋ１    …（１１）
となる。
【００７１】
ここで（１１）式を有効ＦナンバーＦｎｏと、ピクセルサイズＰｉｘの関係で示すと以下の（１２）式で示せる。
Ｆｎｏ／Ｐｉｘ＝（１／１．２２・λ）・ｋ１・ｋ２    …（１２）
高画素の撮像素子を用いた内視鏡システムにおいては、上述した（５）式の関係を満たすことが望ましい。
【００７２】
仮に（５）式の範囲の下限となる２．４を逸脱して小さくなると、対物光学系１６の有効ＦナンバーＦｎｏが小さくなりすぎて所望の被写界深度を得られない。もしくは、被写界深度は十分であるが、イメージャのＰｉｘサイズが大きく解像力が低くなる。または、多画素化して解像力は向上するがイメージャサイズが大きくなるため、対物光学系１６が大型化して、内視鏡２の先端部６ａに搭載した場合、外径が大きくなってしない（挿入性が低下するため）好ましくない。
【００７３】
また、反対に（５）式の範囲の上限を超えて大きくなると、対物光学系の有効ＦナンバーＦｎｏが大きくなりすぎて所望の明るさが得られない。同時に回折限界を大き＜越えてしまう、もしくは妥当な補間方式でないために解像力の劣化が生じてしまう。
【００７４】
本実施形態においては、上述した条件式を満たす撮像ユニット１９の例を図７の表に示した。
図７においては、Ｆｎｏ／Ｐｉｘ、Ｐｉｘ、Ｆｎｏ、ｋ１、ｋ２、ｆａｒ１深度（遠方観察時における受光領域１７ａによる被写界深度）、ｆａｒ２深度（遠方観察時における受光領域１７ｂによる被写界深度）、合成ｆａｒ深度（遠方観察時における合成画像の被写界深度）、ｎｅａｒ１深度（近接観察時における受光領域１７ａによる被写界深度）、ｎｅａｒ２深度（近接観察時における受光領域１７ｂによる被写界深度）、合成ｎｅａｒ深度（近接観察時における合成画像の被写界深度（範囲））、ｎｅａｒ深度幅（合成ｎｅａｒ深度近点端から合成ｎｅａｒ深度遠点端までの深度幅）、撮像方式、総画素数（撮像素子の総画素数）の数値データを示している。また、ＢＳＴは、ＭＴＦが最大となる場合の物体距離としてのベスト距離を示している。
【００７５】
以下に図７の各実施例の概略を示す。
実施例１は、撮像ユニット１９は補色系で同時式であり、この場合には係数ｋ１を３程度とし、撮像素子１７として１００万画素で、１．７μｍの画素（ピクセル）サイズを有する補色系の固体撮像素子を採用している。また、対物光学系１６は解像力の劣化が生じないレベルまで絞って被写界深度を十分に確保している。つまり、対物光学系１６の回折限界Ｆナンバーからのマージン係数ｋ２をｋ２＝０．９５として（１２）式より、
Ｆｎｏ／Ｐｉｘ＝４．２８    …（１３）
となる。
【００７６】
実施例２は、面順次方式であり、係数ｋ１は２程度を得ることができる。撮像素子１７として８４万画素で、ピクセルサイズが１．４５μｍのモノクロ撮像素子を適用している。回折限界Ｆナンバーに対して対物光学系は明るさを優先させた設定とし、対物光学系１６の回折限界Ｆナンバーからのマージン係数ｋ２をｋ２＝０．８として、（１２）式より、
Ｆｎｏ／Ｐｉｘ＝２．４    …（１４）
となり、実用上は十分な被写界深度が得られるようになっている。
【００７７】
実施例３は、撮像素子１７として、８４画素１．１μｍピクセルの原色ベイヤ配列の同時式撮像素子を適用し、比較的、細径（微小ピクセルなので撮像サイズが小さい）で且つ高画素内視鏡の実施例（ｋ１＝２．５）である。回折限界Ｆナンバーに対して多少余裕マージンをみて実用上必要な被写界深度（ｋ２＝０．９）を保っている。すなわち、実用上の遠方被写界深度を保ち、近接観察フォーカスでは、最近接時に変倍内視鏡並みの解像力を有し、スクリーニング、診断共に両立させた内視鏡を実現している。
【００７８】
実施例４は、撮像素子１７として１５０万画素１．３４μｍピクセルの原色ベイヤ配列の同時式撮像素子を適用し、補間方法の最適化で解像力の向上を実現したものである（ｋ１＝２．２）。回折限界Ｆナンバーに対して多少余裕マージンをみて実用上必要な被写界深度を保っている（ｋ２＝０．９）。実施例３と同様にスクリーニング、診断共に両立させた内視鏡を実現している。実施例３に対して遠方観察フォーカスに重点をおいてスクリーングをよりし易くした。反面、フォーカス間に深度ギャップが生じ、近接観察フォーカスでは深度幅は実施例３より狭くなっている。ただし、本願実施の効果により、従来変倍内視鏡のテレ端深度に比べほぼ倍以上の深度を保つ事が可能である。
【００７９】
実施例５は、撮像素子１７として、８４万画素、１．４５μｍピクセルの原色ベイヤ配列の同時式撮像素子を適用し、回折限界Ｆナンバーに対して対物光学系１６は明るさを優先させたＦナンバー設定としている（ｋ２＝０．６）。また、実使用上十分な被写界深度を得られる設定となっている。実使用上支障とならないレベルで少し解像力を落として深度に振る事でバランスを得た例である。
【００８０】
実施例６は、撮像素子１７として、８４万画素、０．９μｍピクセルの原色ベイヤ配列の同時式撮像素子を使い、より細径（微小ピクセルなので撮像サイズが小さい）で且つ高画素内視鏡の実施例である。解像力の劣化が生じないレベルで、ほぼ回折限界Ｆナンバーまで絞って被写界深度を十分に確保した。また、近接観察モードでは最近接時に変倍内視鏡並みの解像力を有する。
【００８１】
ところで、本願の実施において原色ベイヤ配列の同時式撮像素子を使用した撮像方式を主とするならば（５）式は、
２．４≦Ｆｎｏ／Ｐｉｘ≦３．５６    …（５）‘
としても構わない。
【００８２】
次に本実施形態において、２つの光学像を合成する場合の流れを図８のフローチャートに従って説明する。
ステップＳ１では、撮像素子１７において取得された、ピントの異なる遠点像に係る画像と近点像に係る画像とが、画像補正処理部３２において、遠近２画像の補正処理が行なわれる。すなわち、予め設定された補正パラメータに従って、２つの画像の各光学像における相対的な位置、角度及び倍率が略同一となるように２つの画像に対して補正を行い、補正後の画像を画像合成処理部３３に出力する。なお、必要に応じて２画像の明るさや色の差異を補正してもよい。
【００８３】
ステップＳ２では、補正処理が行なわれた２つの画像が画像合成処理部３３にて合成される。この際、遠近２画像の夫々対応する画素領域において、コントラスト値が夫々算出され、比較される。ステップＳ３で、比較されたコントラスト値に差があるか否か判断し、コントラストに差がある場合、ステップＳ５に進み、コントラスト値の高い領域を選択して合成される。ここで、比較するコントラスト値の差が小さい乃至はほぼ同じである場合には、遠近２画像のどちらを選択するか処理上の不安定要因となる。例えば、ノイズ等の信号の揺らぎがあると、合成画像に不連続領域が生じたり、本来は解像している被写体像がボケてしまうといった不具合を生じさせたりする。そこで、ステップＳ４に進み重み付けを行う。ステップＳ４では、コントラス比較を行なう画素領域において、２画像でコントラスト値がほぼ同一である場合には、重み付けを行い、次のステップＳ５で重み付けを行った画像の加算処理を行う事で、画像選択の不安定さを解消している。
【００８４】
２つの画像のコントラスト比をＲとし，ＡおよびＢを所定の任意定数とすると、画像の座標（ｉ，ｊ）における重み付け係数Ｗ（ｉ，ｊ）は以下のようになる．
Ｗ（ｉ，ｊ）＝１      Ａ＜Ｒ    …（１５）
Ｗ（ｉ，ｊ）＝０      Ｒ＜Ｂ    …（１６）
Ｗ（ｉ，ｊ）＝（Ｒ−Ｂ）／（Ａ−Ｂ）      Ｂ≦Ｒ≦Ａ    …（１７）
【００８５】
図９に示すように、上記した（１５）式では、コントラスト比がAより大きい場合、確実に２画像のどちらかが選択される状態であり、Ｗ＝１なので遠点像のみ選択される。
また、（１６）式では、コントラスト比がＢ未満で、確実に２画像のどちらかが選択される状態であり、Ｗ＝０なので近点像のみ選択される。
（１７）式では、遠近像のコントラスト比が略同じで、不安定な領域であるので、この領域では、重み付け係数Ｗが線形で掛かり、遠点像（Ｒｆ，Ｇｆ，Ｂｆ）と近点像（Ｒｎ，Ｇｎ，Ｂｎ）はある割合で加算処理される。この処理がないと合成画像が不連続になってしまう。
【００８６】
従って、２つの画像のＲＧＢ信号をそれぞれＲｆ，Ｇｆ，ＢｆおよびＲｎ，Ｇｎ，Ｂｎとすると，合成信号Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’は以下のようになる。
Ｇ’＝Ｗ（ｉ，ｊ）Ｇｆ（ｉ，ｊ）+（１−Ｗ（ｉ，ｊ））Ｇｎ（ｉ，ｊ）…（１８）
Ｒ’＝Ｗ（ｉ，ｊ）Ｒｆ（ｉ，ｊ）+（１−Ｗ（ｉ，ｊ））Ｒｎ（ｉ，ｊ）…（１９）
Ｂ’＝Ｗ（ｉ，ｊ）Ｂｆ（ｉ，ｊ）+（１−Ｗ（ｉ，ｊ））Ｂｎ（ｉ，ｊ）…（２０）
【００８７】
この画像補正処理部３２により補正された２つの画像に対して、画像合成処理部３３は、合成した合成画像を生成し、画像表示装置５側に出力し、画像表示装置５は、合成画像を表示する。
【００８８】
このように、本実施形態によれば、近接観察及び遠方観察の何れにおいても、ノイズ等によって合成画像において不連続領域が発生したり、光学像がぼけたりすることを防止しながら、被写界深度を拡大させた画像を取得することができる。また、２つの画像は、同一の撮像素子により撮像されているので、撮像素子を複数備えるものに比して、製造コストを低減し、装置を大型化することなく被写界深度を拡大させた画像を取得することがで
また、上述した（５）式を満たすように設定することにより、所望とする被写界深度を得られ、かつ内視鏡２の先端部６ａに搭載可能な小型のサイズにでき、また所望の明るさを確保できると共に、解像力の劣化を防止できる。
【００８９】
なお、上述した図２の偏光ビームスプリッタ１８の場合には、１回、つまり奇数回の反射後に撮像素子１７に光学像が結像されるため、何れか一方の画像が図１０のような結像状態（鏡像）となり、プロセッサ装置４において鏡像を反転させて像方向を一致させる画像処理が施される。光学的な偶数回の反射による鏡像の補正は対物光学系の大型化やプリズムのコスト高となる虞があるので、奇数回の反射による鏡像の補正は、画像補正処理部３２にて鏡像反転により行なうことが好ましい。
なお、撮像素子が、内視鏡長手方向に長尺な形状となっている場合には、表示装置のアスペクト比を考慮して合成画像を適宜回転させることが好ましい。
【００９０】
なお、本実施形態の如く、偏光ビームスプリッタ１８を適用して偏光分離をする場合、分離する光の偏光状態が円偏光でないと分離した像の明るさに差が生じてしまう。すなわち、規則的な明るさの差異は画像処理での補正が比較的容易であるが、局所的に且つ観察条件で明るさの差異が生じた場合、補正しきれなくなり、合成画像に明るさムラが生じてしまう。被写体像が円偏光から崩れる条件は、例えば被写体を観察する角度によって決まる。この角度は、一般的にブリュースター角θｂと称され、この角度を超えると被写体からの偏光状態が円偏光から崩れていく。
θｂ＝Ａｒｃｔａｎ（ｎ２／ｎ１）    …（２１）
【００９１】
内視鏡で観察する被写体は粘膜で覆われており、この粘膜の屈折率を略水と同じ（ｎ２＝１．３３３）とすると、θｂは約５３°となる。例えば、内視鏡の先端が図１１に示すような構成で場合において、被写体を観察すると、以下のようになる。ブリュースター角θｂ＝５３°を当てはめてみると、比較的近接した条件で視野の比較的周辺部で、この角度を超えてしまう。つまり、合成画像の比較的視野周辺部で明るさムラが生じてしまう可能性がある。尚、この偏光状態が崩れた明るさムラは、被写体が比較的飽和気味の明るさ分布であると顕著に生じる。
【００９２】
視野の周辺部ではあるが、内視鏡では比較的近接して被写体像の血管走行や粘膜構造を見る事が多く、ユーザーにとって非常に煩わしい画像になる可能性が高い。
そこで、例えば、図１２に示すように、この偏光状態が崩れた状態を円偏光に戻す様にλ／４板を、光路分割素子の偏光分離膜より物体側に配置することが好ましい。尚、偏光状態の解消効果を最も得られるように、図１３に示すように、λ／４板をα又はβ方向に配置する事が望ましい。
【００９３】
すなわち、λ／４板の高速軸は、挿入部先端に複数の照明光学系が配置されている場合において、対物光学系の光軸と複数の照明光学系のうち対物光学系から最も遠い照明光学系の光軸とを含む平面に対して略平行又は垂直に配置するか、対物光学系の光軸と複数の照明光学系のうち照明光量が最も多い照明光学系の光軸とを含む平面に対して略平行又は垂直に配置する。
【００９４】
通常、内視鏡の照明窓は配光特性を考慮して複数配置されている。図１１よりブリュースター角θｂは照明窓と対物窓が離れれば、より大きくなることがわかる。つまり、λ／４板の高速軸の考慮は対物窓から離れた照明窓に対して、配置する方がより望ましい。また、前述の通り、明るさムラは飽和気味な条件でより顕著である事から、λ／４板は照明光量がより多い照明窓を対象に配置しても良い。
【００９５】
ところで、偏光解消のためのλ／４板や、前述の偏光分離のために光路分割素子に配されるλ／４板は、内視鏡先端部の小型化のために樹脂フィルムなどの薄い素子である事が望ましい。例えば、液晶モニタやタッチパネルなどに使用される位相差フィルムを用いる事で、内視鏡の小型化が期待できる。尚、この様なλ／４樹脂フィルムは前述の様に光路分割素子の直前に配置する必要はなく、偏光分離膜より物体側に配置されれば良く、例えば赤外カットフィルターなどの平面部に張り合わせても良い。
また、偏光ビームスプリッタ１８の物体側から見て、入射面に対して４５度をなす結晶軸を持つ結晶性フィルターを偏光ビームスプリッタ１８の物体側に配置することによって、分離した２つの像の明るさの差をなくすようにしても良い。
【符号の説明】
【００９６】
１  内視鏡システム
２  内視鏡
３  光源装置
４  プロセッサ装置
５  画像表示装置
６  挿入部
１６  対物光学系
１７  撮像素子
１７ａ，１７ｂ  受光領域
１７ｃ  補正画素領域
１８  偏光ビームスプリッタ
１８ａ  第１プリズム
１８ｂ  第２プリズム
１８ｃ  ミラー
１８ｄ  λ／４板
１８ｅ  偏光分離膜
１９  撮像ユニット
３０  画像処理部
３２  画像補正処理部
３３  画像合成処理部
【図１】
0005593004.tif 000002
【図２】
0005593004.tif 000003
【図３】
0005593004.tif 000004
【図４】
0005593004.tif 000005
【図５】
0005593004.tif 000006
【図６】
0005593004.tif 000007
【図７Ａ】
0005593004.tif 000008
【図７Ｂ】
0005593004.tif 000009
【図７Ｃ】
0005593004.tif 000010
【図８】
0005593004.tif 000011
【図９】
0005593004.tif 000012
【図１０】
0005593004.tif 000013
【図１１】
0005593004.tif 000014
【図１２】
0005593004.tif 000015
【図１３】
0005593004.tif 000016