(57)【要約】  撮像装置は、撮像素子４０と結像光学系１０と固定マスク２０と可動マスク３０とを含む。結像光学系１０は、撮像素子４０に被写体５を結像させる。固定マスク２０は、結像光学系１０の瞳を分割する第１〜第３の開口と、第１の波長帯域を通過させる第１のフィルタと、第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を通過させる第２のフィルタＦＲとを有する。可動マスク３０は、遮光部３４と、第１〜第３の開口に対応して遮光部に設けられた第４〜第６の開口とを有し、結像光学系１０に対して可動である。そして、第１のフィルタは、第１の開口に設けられる。第２のフィルタは、第２の開口に設けられる。第３の開口は、結像光学系１０の光軸ＡＸＣ上に設けられる。
2016194179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子に被写体を結像させる結像光学系と、
前記結像光学系の瞳を分割する第１〜第３の開口と、第１の波長帯域を通過させる第１のフィルタと、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を通過させる第２のフィルタとを有する固定マスクと、
遮光部と、前記第１〜第３の開口に対応して前記遮光部に設けられた第４〜第６の開口とを有し、前記結像光学系に対して可動である可動マスクと、
を含み、
前記第１のフィルタは、前記第１の開口に設けられ、
前記第２のフィルタは、前記第２の開口に設けられ、
前記第３の開口は、前記結像光学系の光軸上に設けられることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記可動マスクを制御する可動マスク制御部を含み、
前記可動マスク制御部は、
非ステレオモードにおいて、前記光軸方向に見た場合に前記遮光部が前記第１、第２の開口に重なると共に前記第６の開口が前記第３の開口に重なる第１の状態に、前記可動マスクを設定し、
ステレオモードにおいて、前記光軸方向に見た場合に前記第４、第５の開口が前記第１、第２の開口に重なると共に前記遮光部が前記第３の開口に重なる第２の状態に、前記可動マスクを設定することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２において、
第１のフレームにおいて、前記可動マスク制御部は前記非ステレオモードを設定し、前記撮像素子は第１の撮像画像を撮像し、
前記第１のフレームの次の第２のフレームにおいて、前記可動マスク制御部は前記ステレオモードを設定し、前記撮像素子は第２の撮像画像を撮像することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３において、
動画像の撮影において前記第１のフレームと前記第２のフレームを交互に繰り返すことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記動画像に含まれる前記第１の撮像画像に基づいて、観察用の動画像を出力する画像出力部と、
前記動画像に含まれる前記第２の撮像画像に基づいて、前記第１の波長帯域の画像と前記第２の波長帯域の画像との間の位相差を検出する位相差検出部と、
を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれかにおいて、
前記ステレオモードにおいて撮像された画像に含まれる前記第１の波長帯域の画像と前記第２の波長帯域の画像との間の類似度に基づいて、前記ステレオモードにおいて前記可動マスクが前記第２の状態に設定されているか否かを検出する可動マスク位置検出部を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記可動マスク制御部は、
前記ステレオモードにおいて前記可動マスクが前記第１の状態に設定されていることが検出された場合、前記可動マスクの状態とモードの対応を修正することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記光軸方向に見た場合に前記遮光部が前記第１、第２の開口に重なると共に前記第６の開口が前記第３の開口に重なる状態に前記可動マスクが設定された場合において撮像された画像に基づいて、前記第１の波長帯域の画像と前記第２の波長帯域の画像との間の位相差を検出する位相差検出部を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記撮像素子による撮像画像は赤色と緑色と青色の画像で構成され、
前記第１の波長帯域は、前記赤色又は前記青色の一方に対応する波長帯域であり、
前記第２の波長帯域は、前記赤色又は前記青色の他方に対応する波長帯域であることを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
撮像素子と、
前記撮像素子に被写体を結像させる結像光学系と、
前記結像光学系の瞳を分割する第１〜第３の開口と、第１の波長帯域を通過させる第１のフィルタと、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を通過させる第２のフィルタとを有する固定マスクと、
遮光部と、前記第１、第３の開口に対応して前記遮光部に設けられた第４の開口と、前記第２の開口に対応して前記遮光部に設けられた第５の開口とを有し、前記結像光学系に対して可動である可動マスクと、
を含み、
前記第１のフィルタは、前記第１の開口に設けられ、
前記第２のフィルタは、前記第２の開口に設けられ、
前記第３の開口は、前記結像光学系の光軸上に設けられることを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記可動マスクを制御する可動マスク制御部を含み、
前記可動マスク制御部は、
非ステレオモードにおいて、前記光軸方向に見た場合に前記遮光部が前記第１、第２の開口に重なると共に前記第４の開口が前記第３の開口に重なる第１の状態に、前記可動マスクを設定し、
ステレオモードにおいて、前記光軸方向に見た場合に前記第４、第５の開口が前記第１、第２の開口に重なると共に前記遮光部が前記第３の開口に重なる第２の状態に、前記可動マスクを設定することを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
撮像素子と、
前記撮像素子に被写体を結像させる結像光学系と、
第１〜第３の開口を有し、前記結像光学系に対して可動である可動マスクと、
前記結像光学系の光軸上に設けられる第４の開口を有する固定マスクと、
を含み、
前記可動マスクは、
前記第１の開口に設けられ、第１の波長帯域を通過させる第１のフィルタと、
前記第２の開口に設けられ、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を通過させる第２のフィルタと、
を有し、
前記第４の開口は、
前記第１、第２の開口の間の距離よりも大きいサイズの開口であることを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記可動マスクを制御する可動マスク制御部を含み、
前記可動マスク制御部は、
非ステレオモードにおいて、前記光軸方向に見た場合に前記第１、第２の開口が前記第４の開口に重ならないと共に前記第３の開口が前記光軸上に挿入される第１の状態に、前記可動マスクを設定し、
ステレオモードにおいて、前記光軸方向に見た場合に前記第１、第２の開口が前記第４の開口に重なると共に前記第３の開口が前記第４の開口に重ならない第２の状態に、前記可動マスクを設定することを特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
請求項１乃至１３のいずれかに記載された撮像装置を含むことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項１５】
非ステレオモードにおいて、遮光部と固定マスクの第１〜第３の開口に対応して前記遮光部に設けられた第４〜第６の開口とを有する可動マスクを第１の状態に設定することで、結像光学系の光軸方向に見た場合に、第１の波長帯域を通過させる第１のフィルタが設けられた前記第１の開口と前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を通過させる第２のフィルタが設けられた前記第２の開口に前記遮光部を重ねると共に、前記第６の開口を前記第３の開口に重ね、
ステレオモードにおいて、前記可動マスクを第２の状態に設定することで、前記光軸方向に見た場合に、前記第４、第５の開口を前記第１、第２の開口に重ねると共に、前記遮光部を前記第３の開口に重ねることを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、内視鏡装置及び撮像方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より３次元形状を光学的に計測する技術が知られている。例えば、左右両眼の立体視によるステレオ撮像方式や、正弦パターンなどのパターン照明による位相シフト方式、反射光の時間測定によるＴＯＦ（Time of Flight）方式など、種々の方式が提案されている。【０００３】
ステレオ撮像方式は、撮像系をステレオ光学系にするだけの簡便な機構で良く、特別な照明機構や照明制御、高度な信号処理が不要であるため、昨今の撮像系の小型化技術の進歩を考えると小スペースでの実装には向いている。例えば、内視鏡装置の先端部への実装や小型ロボットの視覚センサなど多くのニーズが存在する。これらは高精度な計測機能だけではなく同時に高画質な通常観察機能も求められることが多く、左右別々の撮像素子を用いるのではなく解像度を確保するために共通の撮像素子に視差画像を結像する形式が取られている。ステレオ撮像方式では、左右画像の視差量から被写体までの距離を求めることが基本なので、共通の撮像素子に結像された左右画像を分離できないと視差量を検出できず、距離情報を求めることができない。【０００４】
左右画像を分離する手法として、例えば特許文献１には、左右の結像光路をメカニカルシャッターにより時間的に切り替え、左右の画像を時分割に取得する手法が開示されている。或いは特許文献２には、単一の結像光路の左半分にＲＧフィルタを挿入し、右半分にＧＢフィルタを挿入し、撮像画像のＲ画像とＢ画像により左右画像を分離する手法が開示されている。また特許文献２では、通常観察の場合においてＲＧフィルタ及びＧＢフィルタを結像光路から退避させ、観察画像を取得する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１２８３５４号公報
【特許文献２】特開２０１３−３１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、上記のようなステレオ撮像方式では、撮像系又は被写体の動きが悪影響を及ぼすという課題がある。例えば特許文献１では時分割に右画像と左画像を撮影するため、撮像系又は被写体が動いた場合、そのブレを含んだ位相差が検出され、その位相差からブレと真の位相差を分離することが難しいため計測誤差が生じてしまう。或いは特許文献２では観察画像の撮影と視差画像の撮影を切り替えるが、オートフォーカスを想定したものであり、高速な切り替えは想定されていないと考えられる。３次元形状計測において観察画像と視差画像を一致させようとすると高速な切り替えが必要となるが、特許文献２の構成には可動部が２つあるため、駆動機構が大きくなる、故障の確率が高くなる等の問題がある。【０００７】
例えば、内視鏡装置等のカメラと被写体が固定されない用途では、上記のような撮像系と被写体との相対的なブレが問題となりやすい。また、動きに強いことで、カメラを動かしながら形状計測を行う等の従来では難しい計測を実現できる可能性がある。【０００８】
本発明の幾つかの態様によれば、撮像系又は被写体の動きの影響を抑制したステレオ計測と観察画像の撮影ができる撮像装置、内視鏡装置及び撮像方法等を提供できる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、撮像素子と、前記撮像素子に被写体を結像させる結像光学系と、前記結像光学系の瞳を分割する第１〜第３の開口と、第１の波長帯域を通過させる第１のフィルタと、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を通過させる第２のフィルタとを有する固定マスクと、遮光部と、前記第１〜第３の開口に対応して前記遮光部に設けられた第４〜第６の開口とを有し、前記結像光学系に対して可動である可動マスクと、を含み、前記第１のフィルタは、前記第１の開口に設けられ、前記第２のフィルタは、前記第２の開口に設けられ、前記第３の開口は、前記結像光学系の光軸上に設けられる撮像装置に関係する。【００１０】
本発明の一態様によれば、可動マスクが結像光学系に対して可動に構成されることで、その可動マスクの位置の切り替えによりステレオ計測と観察画像の撮影が可能となる。このとき、例えば２つの光路で非時分割のステレオ撮影が可能なことや、可動部である可動マスクが１つであること等により、撮像系又は被写体の動きの影響を抑制することが可能となる。【００１１】
また本発明の他の態様は、撮像素子と、前記撮像素子に被写体を結像させる結像光学系と、前記結像光学系の瞳を分割する第１〜第３の開口と、第１の波長帯域を通過させる第１のフィルタと、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を通過させる第２のフィルタとを有する固定マスクと、遮光部と、前記第１、第３の開口に対応して前記遮光部に設けられた第４の開口と、前記第２の開口に対応して前記遮光部に設けられた第５の開口とを有し、前記結像光学系に対して可動である可動マスクと、を含み、前記第１のフィルタは、前記第１の開口に設けられ、前記第２のフィルタは、前記第２の開口に設けられ、前記第３の開口は、前記結像光学系の光軸上に設けられる撮像装置に関係する。【００１２】
また本発明の更に他の態様は、撮像素子と、前記撮像素子に被写体を結像させる結像光学系と、第１〜第３の開口を有し、前記結像光学系に対して可動である可動マスクと、前記結像光学系の光軸上に設けられる第４の開口を有する固定マスクと、を含み、前記可動マスクは、前記第１の開口に設けられ、第１の波長帯域を通過させる第１のフィルタと、前記第２の開口に設けられ、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を通過させる第２のフィルタと、を有し、前記第４の開口は、前記第１、第２の開口の間の距離よりも大きいサイズの開口である撮像装置に関係する。【００１３】
また本発明の更に他の態様は、上記のいずれかに記載された撮像装置を含むことを特徴とする内視鏡装置に関係する。【００１４】
また本発明の更に他の態様は、非ステレオモードにおいて、遮光部と固定マスクの第１〜第３の開口に対応して前記遮光部に設けられた第４〜第６の開口とを有する可動マスクを第１の状態に設定することで、結像光学系の光軸方向に見た場合に、第１の波長帯域を通過させる第１のフィルタが設けられた前記第１の開口と前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を通過させる第２のフィルタが設けられた前記第２の開口に前記遮光部を重ねると共に、前記第６の開口を前記第３の開口に重ね、ステレオモードにおいて、前記可動マスクを第２の状態に設定することで、前記光軸方向に見た場合に、前記第４、第５の開口を前記第１、第２の開口に重ねると共に、前記遮光部を前記第３の開口に重ねる撮像方法に関係する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本実施形態の基本構成例。
【図２】図２は、本実施形態の基本構成例。
【図３】図３は、固定マスク、可動マスクの詳細な構成例。
【図４】図４は、固定マスク、可動マスクの詳細な構成例。
【図５】図５は、各瞳の分光特性。
【図６】図６は、固定マスク、可動マスクの第１の変形例。
【図７】図７は、固定マスク、可動マスクの第１の変形例。
【図８】図８は、固定マスク、可動マスクの第２の変形例。
【図９】図９は、固定マスク、可動マスクの第２の変形例。
【図１０】図１０は、ステレオ計測の原理的な説明図。
【図１１】図１１は、本実施形態の内視鏡装置の構成例。
【図１２】図１２は、観察モードとステレオ計測モードを切り替えるシーケンス。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００１７】
例えば以下では工業用の内視鏡装置を本発明の適用例として説明するが、本発明は工業用の内視鏡装置への適用に限定されず、ステレオ撮影方式（視差をもった撮像系で得た２画像の位相差を検出して被写体の距離情報を取得する方法）により３次元形状を計測する３次元計測装置や３次元計測機能を有する撮像装置（例えば医療用の内視鏡装置、顕微鏡、工業用カメラ、ロボットの視覚機能など）であれば適用できる。
【００１８】
１．基本構成
まず本実施形態の概要について説明し、次に本実施形態の基本構成（原理的な構成）について説明する。
【００１９】
内視鏡装置での検査では、例えば検査対象にスコープを挿入して通常の画像を撮影しながら異常がないかチェックしていき、傷などの詳細に観察したい部分が見つかったときに、その部分の３次元形状を計測して更なる検査が必要かを検討する。このように、通常の観察画像は白色光で撮影を行う。このような白色光での撮影とステレオ計測を両立する方法として、例えば白色光でステレオ撮影を行うことが考えられる。しかしながら、ステレオ撮影で白色光を用いた場合、イメージセンサを左右に分割して、それぞれの領域に左画像と右画像を結像させる必要があるため、画像が低解像になる。イメージセンサの同一領域に左画像と右画像を結像する手法としては、カラー位相差法があるが、撮影される画像は色ずれ画像になるため観察画像として用いることができない。
【００２０】
上記のことから、白色光でイメージセンサの同一領域で左画像と右画像を写すためには、時分割切り替え（例えば特許文献１）が必要となる。しかしながら、撮像系と被写体が相対的に動いた場合には左画像と右画像の間に動きブレがあるため、三角測定が不正確になってしまう。特に内視鏡のようにカメラを被写体に対して固定できない場合には、動きブレが発生しやすい。
【００２１】
本実施形態では、白色光で高解像な観察画像を得ると共に、カラー位相差で非時分割のステレオ計測ができる。
【００２２】
カラー位相差で非時分割にステレオ計測を行う手法として、例えば上述した特許文献２がある。しかしながら、特許文献２はオートフォーカスにステレオ計測を適用するものであり、観察画像との高速な切り替えを想定していないと考えられる。上述したように、可動部であるフィルタが２つあるため高速な切り替えという点では不利と考えられる。
【００２３】
また、特許文献２の構成では単一光路を真ん中で左右に分けるだけなので瞳間の距離を離すことが難しく、距離測定の精度を出しにくいという問題がある。内視鏡装置ではパンフォーカスが必要であるため絞りが小さい（Ｆ値が大きい）ので、その小さな絞り径を左右に分けることになり、瞳間の距離が近くなりやすい。
【００２４】
また、ステレオにおける左右の時分割切り替えも含めて、時分割の切り替えではシャッタや分光フィルタを機械的に動かす（切り替える）必要がある。機械的な動きではミスや故障が発生するため、シャッタや分光フィルタが切り替えのいずれの状態（位置）にあるかを検出し、エラーがあれば修復する必要があるという問題がある。このような検出機能を実現する場合、エラーの種類が少ない方が検出も修復も容易である。例えば特許文献２の構成では、２つの分光フィルタのうち両方が瞳に挿入されなかった場合、一方だけ瞳に挿入された場合など、複数の種類のエラーが発生し得るので、検出や修復を確実に行うことが難しくなる。
【００２５】
本実施形態では、以下のような手法により上記のような課題を解決可能である。即ち、単眼光学系において瞳中心、左瞳、右瞳を分離して設け、各瞳による結像画像を一つの撮像素子の共通領域にて写す。左右瞳の光路（第１の光路、第２の光路）と瞳中心の光路（第３の光路）は交互に高速切り替えができるように切り替え機構が設けられ、時分割により第１の画像（観察画像）を取得する観察モードと第２の画像（視差画像、ステレオ画像、左右画像、計測画像）を取得する計測モードを切り替える構成とする。
【００２６】
第１の画像が瞳中心の光路のみによる画像となるように切り替え機構を構成し、第１の画像を通常観察用の画像として利用する。第２の画像が左瞳の光路と右瞳の光路の両方からの画像が重なって得られるように切り替え機構を構成し、第２の画像を計測用画像として利用する。但し、左眼画像と右眼画像は光路中の分光フィルタにより波長域が分離された画像になるようにする。
【００２７】
通常観察画像は視差のない通常のカラー画像であり、計測用画像は左右の視差をもった分離画像となる。分離画像を用い、視差量を求めることによりステレオ計測の原理から被写体までの距離情報を算出し３次元情報を取得する。計測モードでは視差画像を同時取得できるため被写体ブレ又は撮像系のブレによる計測誤差要因を排除できる。また後述するように、左眼光路と右眼光路が分かれた撮像系を用いることで可動部を１つにでき、高速な切り替えや小型化、エラー検出等が可能になる。また、左瞳の光路と右瞳の光路が分かれた撮像系を用いることで小型の撮像系においても視差を確保しやすく、計測精度を向上できる。
【００２８】
なお、本発明の適用対象として、例えば工業用内視鏡などの撮像系の位置が安定しない（固定しない）装置であり、且つ撮像機構が小さく解像度を確保するために大きな撮像素子を用いることができない装置が想定される。但し、本発明の適用は上記装置に限定されず、高精細観察、高精度計測を目的とする３次元計測装置に広く適用できる。
【００２９】
次に、図１、図２を用いて本実施形態の基本構成を説明する。図１、図２には、撮像部を横から見た（光軸を含む平面での）断面図と、撮像素子上の結像の光量（又は撮像素子に撮像された画像の画素値）と位置ｘの関係と、を示す。位置ｘは、結像光学系の光軸に垂直な方向における位置（座標）であり、例えば撮像素子の画素位置である。実際には２次元の座標系であるが、ここでは２次元のうち視差方向の１次元の座標系で説明する。
【００３０】
本実施形態の内視鏡装置は、結像光学系１０、可動マスク３０（第１のマスク）、固定マスク２０（第２のマスク）、撮像素子４０（撮像センサ、イメージセンサ）を含む。結像光学系１０は、単眼の光学系であり、例えば１又は複数のレンズで構成される。ここでは撮像素子４０がＲＧＢのベイヤ配列のカラーフィルタを有する場合を例に説明するが、これに限定されず、例えば補色フィルタ等を有してもよい。
【００３１】
図１、図２に示すように、被写体５からの反射光を結像光学系１０により撮像素子４０の面上に結像させる。このとき、固定マスク２０により瞳中心と左右瞳に分割され、可動マスク３０により、瞳中心による結像と、左右瞳による結像が切り替えられる。これらは撮像素子４０の同一領域に結像する。なお、被写体５を照明する照明機構の図示は省略する。ｄは、左瞳（固定マスク２０の左眼絞り孔）の中心線ＩＣ１と右瞳（固定マスク２０の右眼絞り孔）の中心線ＩＣ２との間の距離であり、ステレオ計測においては基線長となる。なお、直線ＡＸＣは、結像光学系１０の光軸である。中心線ＩＣ１、ＩＣ２は、例えば一眼の結像光学系１０の光軸ＡＸＣから等距離に設けられる。中心線ＩＣ１、ＩＣ２と光軸ＡＸＣは同一平面内であることが望ましいが、必ずしも同一平面内でなくともよい。
【００３２】
固定マスク２０、可動マスク３０は、例えば結像光学系１０の瞳位置に設けられる。或いは結像光学系１０よりも結像側に設けられてもよい。固定マスク２０は結像光学系１０に対して固定されており、可動マスク３０は光軸ＡＸＣに垂直な平面内で位置を切り替えられる構成となっている。可動マスク３０は、図１に示す第１の状態である観察モード（第１のモード、非ステレオモード、単眼モード）と、図２に示す第２の状態であるステレオ計測モード（第２のモード、ステレオモード）の２つのモードをとることができ、これらが高速に切り替えられるようになっている。
【００３３】
固定マスク２０は、３つの絞り孔（左眼絞り孔、右眼絞り孔、中心絞り孔）が設けられた板状の遮光部（遮光部材）と、左眼絞り孔に設けられた短波長（青色）分光フィルタと、右眼絞り孔に設けられた長波長（赤色）分光フィルタと、を含む。絞り孔以外の部分は遮光部で覆われており、光が通過しないようになっている。中心絞り孔は、例えば貫通穴であってもよいし、或いは何らかの分光フィルタ（例えば、少なくとも白色光を透過する広帯域の分光フィルタ）が設けられてもよい。
【００３４】
可動マスク３０は、３つの絞り孔が設けられた板状の遮光部（遮光部材）を含む。各モードにおいて、固定マスク２０の３つの絞り孔のうち中心絞り孔又は左右眼絞り孔を遮光部が覆えるような大きさに可動マスク３０が構成されている。絞り孔は、観察モードにおいて固定マスク２０の中心絞り孔に重なる位置と、ステレオ計測モードにおいて左眼絞り孔と右眼絞り孔に重なる位置と、に設けられる。以下では、便宜的に、可動マスク３０においても左眼絞り孔、右眼絞り孔、中心絞り孔と呼ぶ。図１、図２では可動マスク３０が固定マスク２０よりも結像側に設けられる場合を図示しているが、可動マスク３０が固定マスク２０よりも対物側に設けられてもよい。
【００３５】
以下、固定マスク２０の左眼絞り孔、右眼絞り孔、中心絞り孔の分光特性をＦＬ、ＦＲ、ＦＣと表記し、可動マスク３０の左眼絞り孔、右眼絞り孔、中心絞り孔の分光特性をＳＬ、ＳＲ、ＳＣと表記する。また、分かりやすくするために、各絞り孔に設けられる分光フィルタについても、同じ符号ＦＬ、ＦＲ、ＦＣ、ＳＬ、ＳＲ、ＳＣで表記するものとする。
【００３６】
図１は観察モードの状態を示しており、瞳中心の光路は固定マスク２０の中心絞り孔と可動マスクの中心絞り孔を介して開放された状態となり、左右瞳の光路は可動マスク３０により遮断（遮光）された状態になっている。この場合、撮像素子４０に結像される画像は瞳中心のみによる結像画像ＩＬとなり、通常の（単眼による白色光の）撮像画像が得られる。
【００３７】
一方、図２はステレオ計測モードの状態を示しており、固定マスク２０の左眼絞り孔と可動マスク３０の左眼絞り孔が重なった状態となり、固定マスク２０の右眼絞り孔と可動マスク３０の右眼絞り孔が重なった状態となっている。瞳中心の光路は可動マスク３０により遮断（遮光）された状態になっている。即ち、左瞳側の光路は、結像光を短波長（青色）分光フィルタＳＬ（第１のフィルタ）によりフィルタリングし、その短波長成分による画像ＩＬ’を撮像素子４０に結像する。右瞳側の光路は、結像光を長波長（赤色）分光フィルタＦＲ（第２のフィルタ）によりフィルタリングし、その長波長成分による画像ＩＲ’を同一の撮像素子４０に結像する。
【００３８】
したがってステレオ計測モードでは、撮像素子４０の青色画素により得られる画像ＩＬ’は短波長画像となり、撮像素子４０の赤色画素により得られる画像ＩＲ’は長波長画像となり、２つの光路からの画像ＩＬ’、ＩＲ’を分離取得することができる。つまりステレオ計測モードでは、位相差をもった左眼画像ＩＬ’と右眼画像ＩＲ’を同時に且つ独立して得ることができ、位相差画像によるステレオ計測が可能となる。
【００３９】
２．固定マスク、可動マスク
図３、図４に固定マスク２０、可動マスク３０の詳細な構成例を示す。図３、図４には、結像光学系１０と固定マスク２０と可動マスク３０の断面図と、固定マスク２０と可動マスク３０を光軸方向に見た図（結像側から見た背面図）と、を示す。
【００４０】
固定マスク２０の左瞳の光路には、短波長フィルタＦＬを有する絞り孔２１が開いており、右瞳の光路には、長波長分光フィルタＦＲを有する絞り孔２２が構成されており、瞳中心の光路には開放状態（スルーホール）の絞り孔２３が設けられている。絞り孔２１、２２は遮光部２４（遮光部材）に開けられており、例えば撮像系に必要な被写界深度に対応したサイズの孔（例えば円形状の孔で、サイズは直径）である。絞り孔２１、２２、２３の中心（例えば円の中心）は、それぞれ中心線ＩＣ１、ＩＣ２、光軸ＡＸＣに一致（略一致を含む）している。遮光部２４は、結像光学系１０が収められた筐体を正面（又は背面）から見たときに筐体を塞ぐように設けられており、例えば光軸ＡＸＣに対して垂直に設けられた板状部材である。
【００４１】
可動マスク３０は、開放状態（スルーホール）の絞り孔３１、３２、３３と、その絞り孔３１、３２、３３が開けられた遮光部３４（遮光部材）と、を有する。絞り孔３１、３２、３３は、例えば固定マスク２０の絞り孔２１、２２、２３よりも少し大きいサイズの孔である。或いは、撮像系に必要な被写界深度に対応したサイズの孔（例えば円形状の孔で、サイズは直径）であってもよい。絞り孔３３の中心（例えば円の中心）は、観察モードにおいて光軸ＡＸＣに一致（略一致を含む）している。遮光部３４は、光軸ＡＸＣに対して垂直な回転軸３５に接続されており、例えば光軸ＡＸＣに対して垂直に設けられた板状部材である。遮光部３４の形状は、例えば扇型（扇の根元が軸３５に接続される）であるが、これに限定されず、図３及び図４の状態を実現できる形状であればよい。
【００４２】
可動マスク３０は、回転軸３５を中心として光軸ＡＸＣに垂直な方向に所定の角度だけ回転する構成となっている。例えばピエゾ素子やモーター等によって回転運動を実現できる。図３の観察モードにおいては、可動マスク３０は右眼側に所定の角度だけ回転して傾き、固定マスク２０の瞳中心光路（絞り孔２３）は開放状態となり、左右瞳光路（絞り孔２１、２２）は遮光状態となる。図４のステレオ計測モードにおいては、可動マスク３０は左眼側に所定の角度だけ回転して傾き、固定マスク２０の瞳中心光路（絞り孔２３）は遮光状態となり、左右瞳光路（絞り孔２１、２２）は開放状態となる。分光フィルタＦＬを有する絞り孔２１を露呈させることにより左瞳は短波長成分のみを通過させ、分光フィルタＦＲを有する絞り孔２２を露呈させることにより右瞳は長波長成分のみを通過させる。
【００４３】
なお、上記では可動マスク３０を所定角度だけ軸回転することにより２つの状態を作る場合を説明したが、これに限定されない。例えば、スライド動作により可動マスク３０を移動させて２つの状態を作るものでもよい。回転動作又はスライド動作は、例えばマグネット機構や、圧電機構などで実現可能であり、高速性や耐久性を考慮して適切なものを選択すればよい。
【００４４】
３．各瞳の分光特性
図５に、固定マスク２０の瞳中心光路、左眼光路、右眼光路の分光特性ＦＣ、ＦＬ、ＦＲを示す。図５は、分光フィルタ（又はスルーホール）の透過波長と透過率の関係を相対ゲインとして表したものである。なお、参照特性として撮像素子４０のカラー画素が有する分光特性（分光感度特性）を点線で示す。符号の“Ｃ”、“Ｌ”、“Ｒ”は、それぞれ瞳中心光路、左眼光路、右眼光路を表し、符号の“ｒ”、“ｇ”、“ｂ”、“ｉｒ”は、それぞれ赤色、緑色、青色、近赤外を表す。例えば左瞳光路を通って撮像素子４０の青色画素で検出される光の分光特性は“Ｌｂ”と表される。なお、分かりやすくするために、これらの分光特性で得られる画像についても、同じ符号（Ｌｂ等）で表すものとする。
【００４５】
図５に示すように、固定マスク２０の瞳中心光路の分光特性ＦＣは、撮像素子４０のカラー画素が有する分光特性Ｃｂ、Ｃｇ、Ｃｒ、Ｃｉｒを全て含む特性とする。単なる開放状態（スルーホール）であれば、被写体５への照明分光特性をそのようにすれば良い。或いは、図５に示す分光特性ＦＣを有する分光フィルタを瞳中心の絞り孔２３に設けてもよい。
【００４６】
固定マスク２０の左瞳光路の分光特性ＦＬは、青色ｂの分光特性Ｌｂを含むと共に赤色ｒの分光特性を含まない特性とする。なお、左右画像（赤色画像、青色画像）の分離性を十分確保できるように構成されていればよいので、分光特性ＦＬは、赤色ｒの分光特性を全く含まない特性にする必要はないし、青色ｂの分光特性Ｌｂの全部を含む特性にする必要はない。
【００４７】
固定マスク２０の右瞳光路の分光特性ＦＲは、赤色ｒの分光特性Ｒｒを含むと共に青色ｂの分光特性を含まない特性とする。なお、左右画像（赤色画像、青色画像）の分離性を十分確保できるように構成されていればよいので、分光特性ＦＲは、青色ｂの分光特性を全く含まない特性にする必要はないし、赤色ｒの分光特性Ｒｒの全部を含む特性にする必要はない。
【００４８】
なお、可動マスク３０の絞り孔３１、３２、３３は、固定マスク２０の絞り孔２１、２２、２３を単に開放状態にするだけなので、限定された分光特性はない。例えば、特性ＦＣと同じ分光特性である。
【００４９】
４．撮像画像
観察モードでの撮像画像は、瞳中心光路のみを介した画像であり、赤色ｒ、緑色ｇ、青色ｂ、近赤外ｉｒの成分からなる画像である。したがって視差画像の重畳は起こらない単なる単眼撮像画像となる。
【００５０】
一般に原色ベイヤの撮像素子４０のカラー画素は、赤色成分Ｃｒ、緑色成分Ｃｇ、青色成分Ｃｂを感度としてもつ。また、各画素は近赤外成分Ｃｉｒを感度としてもつ。そのため観察モードでは、下式（１）で示す３種類のカラー画像Ｖｒ、Ｖｇ、Ｖｂを分離して得ることができる。Ｖｒ、Ｖｇ、Ｖｂは、観察モードにおける赤色画像、緑色画像、青色画像（又は、その分光特性）を表す。
【数１】
2016194179.tif 000003
【００５１】
ステレオ計測モードでは、得られるのが左瞳光路と右瞳光路を介した２種類の視差画像であり、それらが同一の撮像素子４０上に重畳して結像するため像ずれ（図２の位相差ｓ）が起こった撮像画像になる。この像ずれが視差量となりステレオ計測の原理により被写体の奥行き情報が得られるのであるが、この視差量を求めるには左眼画像と右眼画像を分離し、双方の相関（マッチング）をとって位相差を検出する必要がある。
【００５２】
そこでステレオ計測モード時の左瞳光路の分光特性ＦＬは、５５０ｎｍ以下の波長を通過させると共に５５０ｎｍ以上の波長は遮断する特性とする。また固定マスク２０の右眼光路の分光特性ＦＲは、５５０ｎｍ以上かつ８００ｎｍ以下の波長を通過させると共に、それ以外の波長を遮断する特性とする。いずれにしても、撮像素子４０の青色画素、赤色画素の分光感度特性に応じて分光フィルタＦＬ、ＦＲが設定される。
【００５３】
従って、ステレオ計測モード時においては、左瞳光路からの左瞳画像が、撮像素子４０（原色ベイヤ）の青色画素の分光特性によるＬｂの分光特性をもつ画像として得られる。また、右瞳光路からの右瞳画像が、撮像素子４０（原色ベイヤ）の赤色画素の分光特性によるＬｒの分光特性をもつ画像として得られる。つまり下式（２）で示す左瞳画像と右瞳画像を、独立したカラー画素によりＭｒ、Ｍｂとして分離して得ることができる。Ｍｒ、Ｍｂは、ステレオ計測モードにおける赤色画像、青色画像（又は、その分光特性）を表す。なお、撮像素子４０が補色タイプの場合は、補色情報（シアン、マゼンダ、イエロー）から赤色画像Ｍｒ、青色画像Ｍｂを変換抽出すればよい。
【数２】
2016194179.tif 000004
【００５４】
以上の実施形態によれば、撮像装置（内視鏡装置）は、撮像素子４０と、結像光学系１０と、固定マスク２０と、可動マスク３０と、を含む。結像光学系１０は、撮像素子４０に被写体５を結像させる。固定マスク２０は、結像光学系１０の瞳を分割する第１〜第３の開口（絞り孔２１、２２、２３）と、第１の波長帯域を通過させる第１のフィルタＦＬと、第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を通過させる第２のフィルタＦＲとを有する。可動マスク３０は、遮光部３４と、第１〜第３の開口（絞り孔２１、２２、２３）に対応して遮光部３４に設けられた第４〜第６の開口（絞り孔３１、３２、３３）とを有し、結像光学系１０に対して可動である。そして、第１のフィルタＦＬは、第１の開口（絞り孔２１）に設けられる。第２のフィルタＦＲは、第２の開口（絞り孔２２）に設けられる。第３の開口（絞り孔２３）は、結像光学系１０の光軸ＡＸＣ上に設けられる。
【００５５】
このような構成にすることで、図１〜図４で説明したような観測モードとステレオ計測モードの切り替えが可能となる。またカラー位相差法における視差画像を同時に（時分割でなく）取得できるので、正確なステレオ計測が可能になる。また、可動部である可動マスク３０が１つなので、切り替えの高速化や、駆動機構の簡素化、モード切り替えにおける故障やエラーの抑制を実現できる。また、可動マスク３０には遮光部３４に開口（絞り孔３１、３２、３３）が設けられる簡素な構成であり、切り替えの振動によるフィルタ外れなどのトラブルを抑制できる。また、固定マスク２０の開口（絞り孔２１、２２）により左右の瞳が明確に分かれるため、ステレオ計測における基線長（図１、図１０のｄ）を大きくとりやすく、正確な距離測定が可能になる。
【００５６】
また、例えば左右瞳の一方を使って一眼の観察画像を撮影した比較例を考えると、光軸から外れた瞳での撮影になる。この点、本実施形態では、固定マスク２０に３つの開口（絞り孔２１、２２、２３）を設け、そのうちの１つを光軸ＡＸＣ上に設けたことで、観察画像が瞳中心画像になる。これにより、光線のケラレが小さくなり、広視野角な観察画像を取得できる。また、高品質な（例えば歪みが少ない）結像を得ることができる。
【００５７】
また、被写体５上の位置と画素位置との対応を考えた場合、ステレオ計測での位相差（図２のｓ）の中心（ｓ／２の位置）は、瞳中心を通る光線と一致する。即ち、本実施形態では、観察画像と距離マップの同一画素は、被写体５上の同一位置に対応する。一方、上記の比較例では観察画像が左に視差を持っており、瞳中心でないため、被写体５上の同一位置に対して、観察画像と距離マップの異なる画素が対応してしまう。観察画像と３次元情報を重ねて表示する場合などにおいて、本実施形態の方が有利である。
【００５８】
本実施形態では、第１の開口（絞り孔２１）が左瞳に対応し、第２の開口（絞り孔２２）は右瞳に対応し、第３の開口（絞り孔２３）が瞳中心に対応する。なお、第１の開口が右瞳に対応し、第２の開口が左瞳に対応もよい。また、便宜的にステレオ計測における瞳を左右に分離しているが、瞳の分離方向は左右に限らない。本実施形態では開口を絞り孔と呼んでいるが、開口は絞りとしての機能（瞳を通過する光束の断面積を制限する機能）を必ずしも持たなくてもよい。例えば、観察モードにおいて絞り孔２３、３３が重なるが、絞り孔２３の方が小さい場合には絞り孔２３が絞りの機能を有し、絞り孔３３の方が小さい場合には絞り孔３３が絞りの機能を有することになる。
【００５９】
ここで瞳とは、結像光学系１０による結像光路を分離（又は規定）するものである。光路とは、撮像素子４０に結像する光が、光学系の対物側から入射して撮像素子４０に到達するまでの経路のことである。即ち、結像光学系１０と固定マスク２０の絞り孔２１、２２（ステレオ計測モードでは更に可動マスク３０の絞り孔３１、３２）を通過する光路が第１、第２の光路である。また、結像光学系１０と固定マスク２０の絞り孔２３（観察モードでは更に可動マスク３０の絞り孔３３）を通過する光路が第３の光路である。
【００６０】
ここでマスクとは、マスクに入射する光を遮蔽すると共に一部の光を通過させる部材や部品のことである。本実施形態の固定マスク２０や可動マスク３０では、遮光部２４、３４が光を遮蔽すると共に絞り孔２１、２２、２３、３１、３２、３３が光（全帯域又は、一部の帯域）を通過させる。
【００６１】
また例えば本実施形態では、第１の波長帯域は青色の波長帯域（白色光の短波長側の帯域）に対応し、第２の波長帯域は赤色の波長帯域（白色光の長波長側の帯域）に対応する。なお、第１の波長帯域が赤色の波長帯域に対応し、第２の波長帯域が青色の波長帯域に対応してもよい。第１の波長帯域と第２の波長帯域は、第１の光路による画像と第２の光路による画像とを波長帯域により分離できるものであればよい。本実施形態ではベイヤ撮像素子の青色画像と赤色画像で分離しているが、これに限定されず、波長帯域の分離に基づいて視差画像を分離する手法であれば本発明を適用できる。
【００６２】
また本実施形態では、撮像装置は、可動マスク３０を制御する可動マスク制御部３４０（図１３）を含む。可動マスク制御部３４０は、非ステレオモード（観察モード）において、光軸ＡＸＣ方向に見た場合に遮光部３４が第１、第２の開口（絞り孔２１、２２）に重なると共に第６の開口（絞り孔３３）が第３の開口（絞り孔２３）に重なる第１の状態（第１の位置）に、可動マスク３０を設定する。一方、ステレオモード（ステレオ計測モード）において、光軸ＡＸＣ方向に見た場合に第４、第５の開口（絞り孔３１、３２）が第１、第２の開口（絞り孔２１、２２）に重なると共に遮光部３４が第３の開口（絞り孔２３）に重なる第２の状態（第２の位置）に、可動マスク３０を設定する。
【００６３】
このような可動マスク３０の駆動制御を行うことで、図１や図３の観察モードと図２や図４のステレオ計測モードの切り替え制御を実現できる。即ち、可動マスク３０を第１の状態に設定した場合には、第１、第２の開口が遮光部３４で遮蔽されるので第３の開口のみでの撮影となり、第３の開口には分光フィルタが挿入されないので通常観察用の画像（白色光画像）を撮影することが可能となる。一方、可動マスク３０を第２の状態に設定した場合には、第１の開口に第１のフィルタＦＬが固定され、第２の開口に第２のフィルタＦＲが固定されているので、カラー位相差法における視差画像を撮影することが可能となる。
【００６４】
また本実施形態では、撮像素子４０による撮像画像は赤色ｒと緑色ｇと青色ｂの画像で構成される。第１の波長帯域ＦＬは、赤色ｒ又は青色ｂの一方に対応する波長帯域である。第２の波長帯域ＦＲは、赤色ｒ又は青色ｂの他方に対応する波長帯域である。
【００６５】
例えば本実施形態では、第１の波長帯域ＦＬは青色の波長帯域（図５の特性Ｌｂに対応する帯域ＳＬ）であり、第２の波長帯域ＦＲは赤色の波長帯域（図５の特性Ｒｒに対応する帯域ＦＲ）であるが、これに限定されず帯域と色の対応が逆でもよい。なお、第１の波長帯域ＦＬは撮像素子４０の赤色画素又は青色画素の一方の帯域の少なくとも一部を含んでいればよく、第２の波長帯域ＦＲは撮像素子４０の赤色画素又は青色画素の他方の帯域の少なくとも一部を含んでいればよい。例えば、第１、第２の波長帯域ＦＬ、ＦＲが一部（例えば緑色の帯域）で重複してもよい。
【００６６】
このように、第１、第２の波長帯域ＦＬ、ＦＲが赤色ｒと青色ｂの波長帯域に分離されていることで、撮像画像の赤色画像と青色画像を抽出することで、視差画像を得ることができる。
【００６７】
５．変形例
第１の変形例について説明する。即ち、上述した実施形態では可動マスク３０に３つの絞り孔３１、３２、３３を設ける場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば図６、図７に示すように可動マスク３０に２つの絞り孔３１、３２を設けてもよい。
【００６８】
具体的には、可動マスク３０は、遮光部３４と、遮光部３４に設けられた絞り孔３１、３２と、を含む。絞り孔３１、３２は開放状態（スルーホール）であり、回転軸３５を中心として同一円上に並ぶ。絞り孔３１は、その同一円の円周方向に伸びた形状であり、観察モードにおいて固定マスク２０の絞り孔２３に重なると共にステレオ計測モードにおいて固定マスク２０の絞り孔２１に重なるような形状となっている。
【００６９】
固定マスク２０は、遮光部２４と、遮光部２４に設けられた３つの絞り孔２１、２２、２３と、を含む。絞り孔２１、２２には、分光フィルタＦＬ、ＦＲが設けられる。絞り孔２１、２２、２３は、回転軸３５を中心として同一円上に並ぶ。
【００７０】
観察モードでは、固定マスク２０の瞳中心の絞り孔２３が可動マスク３０の絞り孔３１により開放状態となり、固定マスク２０の左右瞳の絞り孔２１、２２が可動マスク３０の遮光部３４で遮光され、単眼による白色光の画像が撮像される。ステレオ計測モードでは、固定マスク２０の左右瞳の絞り孔２１、２２が可動マスク３０の絞り孔３１、３２により開放状態となり、固定マスク２０の瞳中心の絞り孔２３が可動マスク３０の遮光部３４で遮光され、カラー位相差法による視差画像（赤色画像、青色画像）が撮像される。
【００７１】
本変形例によれば、撮像装置（内視鏡装置）は、撮像素子４０と結像光学系１０と固定マスク２０と可動マスク３０とを含む。結像光学系１０は、撮像素子４０に被写体５を結像させる。固定マスク２０は、結像光学系１０の瞳を分割する第１〜第３の開口（絞り孔２１、２２、２３）と、第１の波長帯域を通過させる第１のフィルタＦＬと、第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を通過させる第２のフィルタＦＲとを有する。可動マスク３０は、遮光部３４と、第１、第３の開口（絞り孔２１、２３）に対応して遮光部３４に設けられた第４の開口（絞り孔３１）と、第２の開口（絞り孔２２）に対応して遮光部３４に設けられた第５の開口（絞り孔３２）とを有し、結像光学系１０に対して可動である。そして、第１のフィルタＦＬは、第１の開口（絞り孔２１）に設けられる。第２のフィルタＦＲは、第２の開口（絞り孔２２）に設けられる。第３の開口（絞り孔２３）は、結像光学系１０の光軸ＡＸＣ上に設けられる。
【００７２】
具体的には、撮像装置は、可動マスク３０を制御する可動マスク制御部３４０を含む。可動マスク制御部３４０は、非ステレオモード（観察モード）において、光軸ＡＸＣ方向に見た場合に遮光部３４が第１、第２の開口（絞り孔２１、２２）に重なると共に第４の開口（絞り孔３１）が第３の開口（絞り孔２３）に重なる第１の状態に、可動マスク３０を設定する。一方、ステレオモード（ステレオ計測モード）において、光軸ＡＸＣ方向に見た場合に第４、第５の開口（絞り孔３１、３２）が第１、第２の開口（絞り孔２１、２２）に重なると共に遮光部３４が第３の開口（絞り孔２３）に重なる第２の状態に、可動マスク３０を設定する。
【００７３】
このような構成によっても、観測モードとステレオ計測モードの切り替えや、ステレオ計測モードにおける視差画像の同時取得、モード切り替えの高速化、可動マスク３０の駆動機構の簡素化、モード切り替えにおける故障やエラーの抑制、ステレオ計測における基線長の確保などを実現できる。
【００７４】
次に、第２の変形例について説明する。即ち、上述した実施形態では固定マスク２０で瞳を分割する場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、図８、図９に示すように可動マスク３０で瞳を分割してもよい。
【００７５】
具体的には、固定マスク２０は、遮光部２４と、遮光部２４に設けられた１つの絞り孔２６と、を有する。絞り孔２６は、可動マスク３０の絞り孔３６、３７、３８よりもサイズ（円の直径）が大きく、少なくとも可動マスク３０の絞り孔３６、３７を包含できるサイズになっている。
【００７６】
可動マスク３０は、遮光部３４と、遮光部３４に設けられた絞り孔３６、３７、３８と、を含む。絞り孔３６、３７には分光フィルタＳＬ、ＳＲが設けられる。分光フィルタＳＬ、ＳＲの分光特性は、図５の分光特性ＦＬ、ＦＲと同じである。絞り孔３８は開放状態（スルーホール）である。絞り孔３６、３７、３８は、回転軸３５を中心として同一円上に並ぶ。
【００７７】
観察モードでは、可動マスク３０の絞り孔３８が瞳中心に移動して固定マスク２０の絞り孔２６に重なり、開放状態となる。また、可動マスク３０の絞り孔３６、３７が固定マスク２０の遮光部２４で遮光され、単眼による白色光の画像が撮像される。ステレオ計測モードでは、可動マスク３０の絞り孔３６、３７が固定マスク２０の絞り孔２６に重なり、開放状態となる。また、可動マスク３０の絞り孔２６が固定マスク２０の遮光部２４で遮光され、カラー位相差法による視差画像（赤色画像、青色画像）が撮像される。
【００７８】
本変形例によれば、撮像装置（内視鏡装置）は、撮像素子４０と結像光学系１０と可動マスク３０と固定マスク２０とを含む。結像光学系１０は、撮像素子４０に被写体５を結像させる。可動マスク３０は、第１〜第３の開口（絞り孔３６、３７、３８）を有し、結像光学系１０に対して可動である。固定マスク２０は、結像光学系１０の光軸ＡＸＣ上に設けられる第４の開口（絞り孔２６）を有する。可動マスク３０は、第１の開口（絞り孔３６）に設けられ、第１の波長帯域を通過させる第１のフィルタＳＬと、第２の開口（絞り孔３７）に設けられ、第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を通過させる第２のフィルタＦＲと、を有する。第４の開口（絞り孔２６）は、第１、第２の開口（絞り孔３６、３７）の間の距離（基線長ｄ）よりも大きいサイズの開口である。
【００７９】
具体的には、撮像装置は、可動マスク３０を制御する可動マスク制御部３４０を含む。可動マスク制御部３４０は、非ステレオモード（観察モード）において、光軸ＡＸＣ方向に見た場合に第１、第２の開口（絞り孔３６、３７）が第４の開口（絞り孔２６）に重ならないと共に第３の開口（絞り孔３８）が光軸ＡＸＣ上に挿入される第１の状態に、可動マスク３０を設定する。一方、ステレオモード（ステレオ計測モード）において、光軸ＡＸＣ方向に見た場合に第１、第２の開口（絞り孔３６、３７）が第４の開口（絞り孔２６）に重なると共に第３の開口（絞り孔３８）が第４の開口（絞り孔２６）に重ならない第２の状態に、可動マスク３０を設定する。
【００８０】
このような構成によっても、観測モードとステレオ計測モードの切り替えや、ステレオ計測モードにおける視差画像の同時取得、モード切り替えの高速化、可動マスク３０の駆動機構の簡素化、モード切り替えにおける故障やエラーの抑制、ステレオ計測における基線長の確保などを実現できる。
【００８１】
６．ステレオ３次元計測の原理
ステレオ計測モードにおけるステレオ計測の原理について説明する。図１０に示すように、左眼と右眼の光路が独立して構成され、被写体５からの反射画像は、これら光路を介して撮像センサ面（受光面）に結像する。３次元空間の座標系Ｘ、Ｙ、Ｚを以下のように定義する。即ち、撮像センサ面に沿ってＸ軸と、Ｘ軸に直交するＹ軸とを設定し、撮像センサ面に直交し且つ光軸ＡＸＣと平行な方向で被写体に向かう方向にＺ軸を設定する。Ｚ軸はＸ軸、Ｙ軸とゼロ点にて交差するものとする。なお、ここでは便宜上Ｙ軸は省略する。
【００８２】
結像レンズ１０と撮像センサ面の距離をｂとし、結像レンズ１０から被写体５の任意点Ｑ（ｘ，ｚ）までの距離をｚとする。瞳の中心線ＩＣ１、ＩＣ２とＺ軸までの距離を同一とし、各ｄ／２とする。つまりステレオ計測における基線長はｄとなる。被写体５の任意点Ｑ（ｘ，ｙ）が結像レンズ１０により撮像センサ面に結像された対応点のＸ座標をＸＬとし、被写体５の任意点Ｑ（ｘ，ｙ）が結像レンズ１０により撮像センサ面に結像された対応点のＸ座標をＸＲとする。任意点Ｑ（ｘ，ｚ）と座標ＸＬ、ＸＲに囲まれた三角形内にできる複数の部分的な直角三角形の相似関係を使って下式（３）を得ることができる。
【数３】
2016194179.tif 000005
【００８３】
ここで、下式（４）、（５）が成り立つ。
【数４】
2016194179.tif 000006
【数５】
2016194179.tif 000007
【００８４】
これにより、上式（３）の絶対値を下式（６）のように外すことができる。
【数６】
2016194179.tif 000008
【００８５】
上式（６）をｘについて解くと下式（７）となる。
【数７】
2016194179.tif 000009
【００８６】
上式（７）のｘを上式（６）に代入すると、下式（８）が得られ、ｚを求めることができる。
【数８】
2016194179.tif 000010
【００８７】
ｄ、ｂは既知の設定値であり、未知数ＸＬ、ＸＲは次のようにして求められる。即ち、撮像センサ面の位置ＸＬを基準に考え（左画像の画素位置をＸＬと見なし）、位置ＸＬに対応する位置ＸＲをマッチング処理（相関演算）により検出する。各位置ＸＬについて距離ｚを計算することで被写体の形状が計測できる。なお、マッチングが良好でない場合には距離ｚが求められない可能性があるが、例えば周囲の画素の距離ｚから補間すること等により求めてもよい。
【００８８】
７．内視鏡装置
図１１に、本実施形態の内視鏡装置（広義には、撮像装置）の構成例を示す。内視鏡装置は、スコープ部１００（撮像部）、本体部２００（制御装置）を含む。スコープ部１００は、結像光学系１０、固定マスク２０、可動マスク３０、撮像素子４０、駆動部５０を含む。本体部２００は、処理部２１０、モニタ表示部２２０、撮像処理部２３０を含む。処理部２１０は、画像選択部３１０（画像フレーム選択部）、カラー画像生成部３２０（画像出力部）、位相差検出部３３０、可動マスク制御部３４０（可動マスク駆動制御部）、可動マスク位置検出部３５０、距離情報算出部３６０、３次元情報生成部３７０を含む。
【００８９】
なお本体部２００は、不図示の構成要素として、本体部２００を操作する操作部、外部機器と接続するインターフェース部等を含んでもよい。スコープ部１００は、不図示の構成要素として、例えばスコープ部１００を操作する操作部や、処置具、照明部（光源、レンズ等）等を含んでもよい。
【００９０】
内視鏡装置としては、工業用、医療用のいわゆるビデオスコープ（撮像素子を内蔵した内視鏡装置）を想定できる。スコープ部１００が湾曲可能に構成された軟性鏡、スコープ部１００がスティック状に構成された硬性鏡、いずれにも本発明を適用できる。例えば工業用の軟性鏡の場合、本体部２００及び撮像部１１０は持ち運び可能なポータブル機器として構成されており、工業製品の製造検査やメンテナンス検査、建築物や配管のメンテナンス検査等に用いられる。
【００９１】
駆動部５０は、可動マスク制御部３４０からの制御信号に基づいて可動マスク３０を駆動し、第１の状態（観察モード）と第２の状態（ステレオ計測モード）を切り替える。例えば、駆動部５０はピエゾ素子やマグネット機構によるアクチュエータで構成される。
【００９２】
撮像処理部２３０は、撮像素子４０からの信号に対して撮像処理を行い、撮像画像（例えばベイヤ画像等）を出力する。例えば、相関２重サンプリング処理、ゲインコントロール処理、Ａ／Ｄ変換処理、ガンマ補正、色補正、ノイズ低減等を行う。撮像処理部２３０は、例えばＡＳＩＣ等のディスクリートＩＣで構成されてもよいし、或いは撮像素子４０（センサチップ）や処理部２１０に内蔵されてもよい。
【００９３】
モニタ表示部２２０は、スコープ部１００が撮像した画像や、被写体５の３次元形状情報等を表示する。例えば、モニタ表示部２２０は、液晶ディスプレイやＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等により構成される。
【００９４】
以下、内視鏡装置の動作を説明する。可動マスク制御部３４０は、駆動部５０を制御して可動マスク３０の位置を切り替える。可動マスク制御部３４０が可動マスク３０を観察モードに設定した場合、被写体５からの反射光が瞳中心光路を介して撮像素子４０に結像される。撮像処理部２３０は、撮像素子４０に結像された画像の画素値を読み出し、Ａ／Ｄ変換等を行って画像選択部３１０に画像データを出力する。
【００９５】
画像選択部３１０は、可動マスク制御部３４０からの制御信号に基づいて可動マスク３０の状態が観察モードであることを検知し、撮像画像から｛Ｖｒ、Ｖｇ、Ｖｂ｝を選択してカラー画像生成部３２０に出力する。カラー画像生成部３２０はデモザイキング処理（ベイヤ画像からＲＧＢ画像を生成する処理）や各種画像処理を行い、３板化ＲＧＢ原色画像をモニタ表示部２２０に出力する。モニタ表示部２２０は、そのカラー画像を表示する。
【００９６】
可動マスク制御部３４０が可動マスク３０をステレオ計測モードに設定した場合、被写体５からの反射光が左瞳光路及び右瞳光路を介し撮像素子４０に同時に結像される。撮像処理部２３０は、撮像素子４０に結像された画像の画素値を読み出し、Ａ／Ｄ変換等を行って画像選択部３１０に画像データを出力する。
【００９７】
画像選択部３１０は、可動マスク制御部３４０からの制御信号に基づいて可動マスク３０の状態がステレオ計測モードであることを検知し、撮像画像から｛Ｍｒ，Ｍｂ｝を選択して位相差検出部３３０に出力する。位相差検出部３３０は、分離された２つの画像Ｍｒ、Ｍｂに対してマッチング処理を行い、画素毎に位相差（位相ずれ）を検出する。また位相差検出部３３０は、位相差検出が信頼できるか否かの判断を行い、信頼できないと判断した場合はエラーフラグを画素毎に出力する。従来より２つの類似波形のずれ量（位相差）を求めるためのマッチング評価方法はＺＮＣＣ（Zero-mean Normalized Cross-Correlation）に代表される正規化相互相関演算法、相互の差分絶対値の合計によるＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）など、種々提案されているので適宜利用が可能である。
【００９８】
なお、時分割となり被写体ブレ、撮像系のブレの影響は受けるものの視差画像となるＶｒとＭｒを使っても位相ずれ（位相差）を検出することができる。被写体５の反射が青色成分は少なく赤色成分が多い場合、ＭｒとＭｂでは検出が難しい被写体５であっても共に赤色成分を有するＶｒとＭｒならば計測が可能となる。
【００９９】
位相差検出部３３０は、検出した位相差情報とエラーフラグを距離情報算出部３６０に出力する。距離情報算出部３６０は、被写体５の距離情報（例えば図１０の距離ｚ）を各画素について計算し、その距離情報を３次元情報生成部３７０に出力する。エラーフラグが立っている画素は、例えば被写体５の平坦部（エッジ成分が少ない領域）と見なして、例えば周囲の画素の距離情報から補間してもよい。３次元情報生成部３７０は、距離情報（又は、距離情報とカラー画像生成部３２０からのＲＧＢ画像）から３次元情報を生成する。３次元情報は、例えばＺ値マップ（距離マップ）やポリゴン、疑似的な３次元表示画像（例えばシェーディング等による形状強調）等、種々の情報を想定できる。３次元情報生成部３７０は、生成した３次元画像や３次元データ、或いはそれらと観察画像とを重畳した表示画像などを必要に応じ生成し、モニタ表示部２２０へ出力する。モニタ表示部２２０は、その３次元情報を表示する。
【０１００】
可動マスク位置検出部３５０は、ステレオ計測モード時に得られた画像｛Ｍｒ，Ｍｂ｝を使って、可動マスク３０が観察モードの位置にあるかステレオ計測モードの位置にあるかを検出する。そして、可動マスク３０の状態がモードに一致していないと判断した場合には、可動マスク制御部３４０に位置エラーフラグを出力する。可動マスク制御部３４０は、位置エラーフラグを受けて、可動マスク３０を正しい状態（画像選択に対応した状態）に修正する。例えば可動マスク制御部３４０がステレオ計測モードの制御信号を出力しているにも関わらず、画像｛Ｍｒ，Ｍｂ｝に色ずれが無いと判断される場合、実際の可動マスク３０は観察モードの位置になっている。この場合、制御信号と可動マスク３０の位置を一致させる修正を行う。なお、修正動作をしても正しい状態にならない場合は、何らかの故障が発生したと判断して全体の機能を停止させる。可動マスク３０が観察モードの位置にあるかステレオ計測モードの位置にあるかの検出や判断は、例えば以下のように行う。
【０１０１】
即ち、画像Ｍｒと画像Ｍｂの判断エリアでのレベル（平均レベルなど）を合わせた後、画像Ｍｒと画像Ｍｂの絶対差分値和による判断（第１手法）や、画像Ｍｒと画像Ｍｂの相関係数による判断（第２手法）などにより、位置エラーの判断を行う。
【０１０２】
第１手法では、各画素で画素値の差分値の絶対値を求め、それを全画素又は部分画素群で積算する。その結果が所定の閾値を越えた場合は、ステレオ計測モードの画像と判断し、その結果が所定の閾値以下である場合は、観察モードの画像と判断する。ステレオ計測モードでは画像Ｍｒと画像Ｍｂは基本的に色ずれを起こしている画像なので、所定量の差分値が得られることを利用している。
【０１０３】
第２手法では、画像Ｍｒと画像Ｍｂの所定範囲における相関係数を計算し、その結果が所定の閾値以下の場合は、ステレオ計測モードの画像と判断し、その結果が所定の閾値を越えた場合は、観察モードの画像と判断する。これはステレオ計測モードでは画像Ｍｒと画像Ｍｂは基本的に色ずれを起こしている画像なので相関係数が小さいのに対し、観察モードでは画像Ｍｒと画像Ｍｂはほぼ一致した画像なので相関係数が大きいことを利用している。
【０１０４】
なお、本実施形態の内視鏡装置、撮像装置等は、プロセッサとメモリを含んでもよい。ここでのプロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）であってもよい。ただしプロセッサはＣＰＵに限定されるものではなく、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いはＤＳＰ（Digital Signal Processor）等、各種のプロセッサを用いることが可能である。またプロセッサはＡＳＩＣによるハードウェア回路でもよい。また、メモリはコンピュータにより読み取り可能な命令を格納するものであり、当該命令がプロセッサにより実行されることで、本実施形態に係る内視鏡装置、撮像装置等の各部（例えば処理部２１０の各部等）が実現されることになる。ここでのメモリは、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭなどの半導体メモリであってもよいし、レジスターやハードディスク等でもよい。また、ここでの命令は、プログラムを構成する命令セットの命令でもよいし、プロセッサのハードウェア回路に対して動作を指示する命令であってもよい。
【０１０５】
８．モード切り替えシーケンス
図１２に、動画撮影において観察モードとステレオ計測モードを切り替えるシーケンス（動作タイミングチャート）を示す。
【０１０６】
上述したステレオ計測モードでは、動きがある被写体に対しても高精度なステレオ同時計測が実現できるが、色ずれ画像となってしまうので高品位な観察画像には使えない。そこで観察モードとステレオ計測モードを高速に切り替えることにより、この問題を解決でき、ほぼリアルタイムに近い状態で観察画像を表示しつつステレオ計測が実行可能である。
【０１０７】
図１２に示すように、可動マスク３０の状態の切り替えと撮像タイミングと撮像画像の選択は連動している。Ａ１、Ａ２に示すように、観察モードのマスク状態とステレオ計測モードのマスク状態を交互に繰り返す。Ａ３、Ａ４に示すように、各マスク状態で１回ずつ撮像が行われる。Ａ５に示すように、観察モードのマスク状態にあるときに撮像素子４０により露光撮像された画像は観察画像として選択される。Ａ６に示すように、ステレオ計測モードのマスク状態にあるときに撮像素子４０により露光撮像された画像は計測画像として選択される。
【０１０８】
このように観察モードとステレオ計測モードを交互に繰り返すことにより、ほぼリアルタイムに近い状態で観察画像と計測画像を連続的に得ることができるので、被写体５に動きがある場合も観察と計測を両方実現することができる。観察モードの画像を表示しつつ、そこに必要に応じて計測された情報を重ねて合わせて表示すれば、ユーザに対して目視検査と定量検査を同時に提供することができ、有用な情報提供が可能となる。
【０１０９】
本実施形態によれば、第１のフレーム（図１４のＡ１）において、可動マスク制御部３４０は非ステレオモード（観察モード）を設定し、撮像素子４０は第１の撮像画像（観察画像）を撮像する（Ａ３）。第１のフレームの次の第２のフレーム（Ａ２）において、可動マスク制御部３４０はステレオモード（ステレオ計測モード）を設定し、撮像素子４０は第２の撮像画像（計測画像）を撮像する（Ａ４）。
【０１１０】
具体的には、撮像装置（内視鏡装置）は、動画像の撮影において第１のフレーム（Ａ１）と第２のフレーム（Ａ２）を交互に繰り返す。即ち、第２のフレームの次の第３のフレームでは、第１のフレームと同様の動作を行う。
【０１１１】
更に具体的には、撮像装置は、動画像に含まれる第１の撮像画像に基づいて、観察用の動画像を出力する画像出力部（カラー画像生成部３２０）と、動画像に含まれる第２の撮像画像に基づいて、第１の波長帯域の画像（青色画像Ｍｂ）と第２の波長帯域の画像（赤色画像Ｍｒ）との間の位相差を検出する位相差検出部３３０と、を含む。
【０１１２】
このように観察モードにおける撮像とステレオ計測モードにおける撮像を交互に繰り返して動画像を撮影することで、被写体５を単眼の通常画像で観察しながらリアルタイムにステレオ計測を行うことが可能になる。本実施形態では可動マスク３０や固定マスク２０が高速切り替えに適した構成となっているため、このようなリアルタイム計測に適している。
【０１１３】
また本実施形態では、撮像装置は可動マスク位置検出部３５０を含む。可動マスク位置検出部３５０は、ステレオモードにおいて撮像された画像に含まれる第１の波長帯域の画像（青色画像Ｍｂ）と第２の波長帯域の画像（赤色画像Ｍｒ）との間の類似度（例えば、図１３で説明した絶対差分値和や相関係数等）に基づいて、ステレオモードにおいて可動マスク３０が第２の状態に設定されているか否かを検出する。
【０１１４】
そして、可動マスク制御部３４０は、ステレオモードにおいて可動マスク３０が第１の状態に設定されていることが検出された場合、可動マスク３０の状態とモードの対応を修正する。
【０１１５】
可動マスク３０のような機械的な可動部では、例えば動作不良などの要因によって、制御と実際の動作が正しく一致しなくなる可能性がある。そのようなエラーが発生すると観察画像として色ずれ画像が表示されたり、ステレオ計測が正しく行えなくなったりする。この点、本実施形態によれば、視差画像の間の類似度に基づいてモードとマスク状態の対応を判定できるので、その判定結果に基づいてモードとマスク状態の対応を正しい対応に修正することができる。観察モードでは単眼で撮影するため赤色画像と青色画像の間には位相差がなく類似度が高い。そのため、ステレオ計測モードにおいて類似度の高い赤色画像と青色画像が得られた場合には可動マスク３０が誤って観察モードの位置にあると判定できる。
【０１１６】
以上、本発明を適用した実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は、各実施形態やその変形例そのままに限定されるものではなく、実施段階では、発明の要旨を逸脱しない範囲内で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記した各実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明を形成することができる。例えば、各実施形態や変形例に記載した全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態や変形例で説明した構成要素を適宜組み合わせてもよい。このように、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能である。また、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語（観察モード、ステレオ計測モード等）と共に記載された用語（非ステレオモード、ステレオモード等）は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。
【符号の説明】
【０１１７】
５  被写体、１０  結像光学系、２０  固定マスク、
２１  第１の開口（絞り孔）、２２  第２の開口（絞り孔）、
２３  第３の開口（絞り孔）、２４  遮光部、
３０  可動マスク、３１  第４の開口（絞り孔）、
３２  第５の開口（絞り孔）、３３  第６の開口（絞り孔）、
３４  遮光部、３５  回転軸、４０  撮像素子、
５０  駆動部、１００  スコープ部、１１０  撮像部、
２００  本体部、２１０  処理部、２２０  モニタ表示部、
２３０  撮像処理部、３１０  画像選択部、
３２０  カラー画像生成部、３３０  位相差検出部、
３４０  可動マスク制御部、３５０  可動マスク位置検出部、
３６０  距離情報算出部、３７０  ３次元情報生成部、
ＦＬ，ＳＬ  第１のフィルタ、ＦＲ，ＳＲ  第２のフィルタ、
Ｍｒ，Ｍｂ  第２の撮像画像、ｓ（ＸＬ）  位相差、
Ｖｒ，Ｖｇ，Ｖｂ  第１の撮像画像、ｚ  距離
【図１】
2016194179.tif 000011
【図２】
2016194179.tif 000012
【図３】
2016194179.tif 000013
【図４】
2016194179.tif 000014
【図５】
2016194179.tif 000015
【図６】
2016194179.tif 000016
【図７】
2016194179.tif 000017
【図８】
2016194179.tif 000018
【図９】
2016194179.tif 000019
【図１０】
2016194179.tif 000020
【図１１】
2016194179.tif 000021
【図１２】
2016194179.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月16日(2015.9.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子と、
前記撮像素子に被写体を結像させる結像光学系と、
前記結像光学系の瞳を分割する第１〜第３の開口と、第１の波長帯域を通過させる第１のフィルタと、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を通過させる第２のフィルタとを有する固定マスクと、
遮光部と、前記第１〜第３の開口に対応して前記遮光部に設けられた第４〜第６の開口とを有し、前記結像光学系に対して可動である可動マスクと、
を含み、
前記第１のフィルタは、前記第１の開口に設けられ、
前記第２のフィルタは、前記第２の開口に設けられ、
前記第３の開口は、前記結像光学系の光軸上に設けられることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記可動マスクを制御する可動マスク制御部を含み、
前記可動マスク制御部は、
非ステレオモードにおいて、前記光軸方向に見た場合に前記遮光部が前記第１、第２の開口に重なると共に前記第６の開口が前記第３の開口に重なる第１の状態に、前記可動マスクを設定し、
ステレオモードにおいて、前記光軸方向に見た場合に前記第４、第５の開口が前記第１、第２の開口に重なると共に前記遮光部が前記第３の開口に重なる第２の状態に、前記可動マスクを設定することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２において、
第１のフレームにおいて、前記可動マスク制御部は前記非ステレオモードを設定し、前記撮像素子は第１の撮像画像を撮像し、
前記第１のフレームの次の第２のフレームにおいて、前記可動マスク制御部は前記ステレオモードを設定し、前記撮像素子は第２の撮像画像を撮像することを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項３において、
動画像の撮影において前記第１のフレームと前記第２のフレームを交互に繰り返すことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記動画像に含まれる前記第１の撮像画像に基づいて、観察用の動画像を出力する画像出力部と、
前記動画像に含まれる前記第２の撮像画像に基づいて、前記第１の波長帯域の画像と前記第２の波長帯域の画像との間の位相差を検出する位相差検出部と、
を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項２乃至５のいずれかにおいて、
前記ステレオモードにおいて撮像された画像に含まれる前記第１の波長帯域の画像と前記第２の波長帯域の画像との間の類似度に基づいて、前記ステレオモードにおいて前記可動マスクが前記第２の状態に設定されているか否かを検出する可動マスク位置検出部を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記可動マスク制御部は、
前記ステレオモードにおいて前記可動マスクが前記第１の状態に設定されていることが検出された場合、前記可動マスクの状態とモードの対応を修正することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記光軸方向に見た場合に前記遮光部が前記第１、第２の開口に重なると共に前記第６の開口が前記第３の開口に重なる状態に前記可動マスクが設定された場合において撮像された画像に基づいて、前記第１の波長帯域の画像と前記第２の波長帯域の画像との間の位相差を検出する位相差検出部を含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記撮像素子による撮像画像は赤色と緑色と青色の画像で構成され、
前記第１の波長帯域は、前記赤色又は前記青色の一方に対応する波長帯域であり、
前記第２の波長帯域は、前記赤色又は前記青色の他方に対応する波長帯域であることを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
撮像素子と、
前記撮像素子に被写体を結像させる結像光学系と、
前記結像光学系の瞳を分割する第１〜第３の開口と、第１の波長帯域を通過させる第１のフィルタと、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を通過させる第２のフィルタとを有する固定マスクと、
遮光部と、前記第１、第３の開口に対応して前記遮光部に設けられた第４の開口と、前記第２の開口に対応して前記遮光部に設けられた第５の開口とを有し、前記結像光学系に対して可動である可動マスクと、
を含み、
前記第１のフィルタは、前記第１の開口に設けられ、
前記第２のフィルタは、前記第２の開口に設けられ、
前記第３の開口は、前記結像光学系の光軸上に設けられることを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記可動マスクを制御する可動マスク制御部を含み、
前記可動マスク制御部は、
非ステレオモードにおいて、前記光軸方向に見た場合に前記遮光部が前記第１、第２の開口に重なると共に前記第４の開口が前記第３の開口に重なる第１の状態に、前記可動マスクを設定し、
ステレオモードにおいて、前記光軸方向に見た場合に前記第４、第５の開口が前記第１、第２の開口に重なると共に前記遮光部が前記第３の開口に重なる第２の状態に、前記可動マスクを設定することを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
撮像素子と、
前記撮像素子に被写体を結像させる結像光学系と、
第１〜第３の開口を有し、前記結像光学系に対して可動である可動マスクと、
前記結像光学系の光軸上に設けられる第４の開口を有する固定マスクと、
前記可動マスクを制御する可動マスク制御部と、
を含み、
前記可動マスクは、
前記第１の開口に設けられ、第１の波長帯域を通過させる第１のフィルタと、
前記第２の開口に設けられ、前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を通過させる第２のフィルタと、
を有し、
前記第４の開口は、
前記第１、第２の開口の間の距離よりも大きいサイズの開口であり、
前記可動マスク制御部は、
非ステレオモードにおいて、前記光軸方向に見た場合に前記第１、第２の開口が前記第４の開口に重ならないと共に前記第３の開口が前記光軸上に挿入される第１の状態に、前記可動マスクを設定し、
ステレオモードにおいて、前記光軸方向に見た場合に前記第１、第２の開口が前記第４の開口に重なると共に前記第３の開口が前記第４の開口に重ならない第２の状態に、前記可動マスクを設定することを特徴とする撮像装置。
【請求項１３】
（削除）
【請求項１４】
請求項１乃至１２のいずれかに記載された撮像装置を含むことを特徴とする内視鏡装置。
【請求項１５】
非ステレオモードにおいて、遮光部と固定マスクの第１〜第３の開口に対応して前記遮光部に設けられた第４〜第６の開口とを有する可動マスクを第１の状態に設定することで、結像光学系の光軸方向に見た場合に、第１の波長帯域を通過させる第１のフィルタが設けられた前記第１の開口と前記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域を通過させる第２のフィルタが設けられた前記第２の開口に前記遮光部を重ねると共に、前記第６の開口を前記第３の開口に重ね、
ステレオモードにおいて、前記可動マスクを第２の状態に設定することで、前記光軸方向に見た場合に、前記第４、第５の開口を前記第１、第２の開口に重ねると共に、前記遮光部を前記第３の開口に重ねることを特徴とする撮像方法。
【国際調査報告】
2016194179.tif 000023
2016194179.tif 000024
2016194179.tif 000025
2016194179.tif 000026