(57)【要約】【課題】高精度なストークスパラメータを取得できる撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、円偏光を出力する照明器と、第１の４分の１波長板と、第２の４分の１波長板と、複数の対物レンズと、少なくとも２つの画素群を有する撮像素子と、処理回路とを備える。第１の４分の１波長板の進相軸及び遅相軸はそれぞれ、第２の４分の１波長板の進相軸及び遅相軸に対して、４５度傾いている。画素群の第１の画素、第２の画素、第３の画素及び第４の画素はそれぞれ、０度、４５度、９０度及び１３５度の偏光透過軸を有する。撮像素子は、円偏光を、第１の４分の１波長板又は第２の４分の１波長板と複数の対物レンズを介して、画素群で受光することにより、画素群のそれぞれにおいて、第１の画素、第２の画素、第３の画素及び第４の画素で画素値を取得し、処理回路は、画素群のそれぞれの画素値に基づいて、ストークスパラメータを算出する。【選択図】図１Ａ
2019052857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円偏光を出力する照明器と、
第１の進相軸と第１の遅相軸とを有する第１の４分の１波長板と、
第２の進相軸と第２の遅相軸とを有する第２の４分の１波長板と、
複数の対物レンズと、
少なくとも２つの画素群を有する撮像素子と、
処理回路とを備え、
前記照明器、前記第１の４分の１波長板又は前記第２の４分の１波長板、前記複数の対物レンズ、及び前記撮像素子の順番に位置しており、
前記第１の進相軸は、第２の進相軸に対して、４５度傾いており、
前記第１の遅相軸は、第２の遅相軸に対して、４５度傾いており、
前記少なくとも２つの画素群はそれぞれ、第１の画素と、第２の画素と、第３の画素と、第４の画素とを有し、
前記第１の画素は０度の偏光透過軸を有し、前記第２の画素は４５度の偏光透過軸を有し、前記第３の画素は９０度の偏光透過軸を有し、前記第４の画素は１３５度の偏光透過軸を有し、
前記撮像素子は、前記円偏光を、前記第１の４分の１波長板又は前記第２の４分の１波長板、及び前記複数の対物レンズを介して、前記少なくとも２つの画素群で受光することにより、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれにおいて、前記第１の画素で第１の画素値を取得し、前記第２の画素で第２の画素値を取得し、前記第３の画素で第３の画素値を取得し、前記第４の画素で第４の画素値を取得し、
前記処理回路は、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれの前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、ストークスパラメータを算出し、前記ストークスパラメータは、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を含む、
撮像装置。
【請求項２】
前記処理回路は、
（ａ）前記少なくとも２つの画素群のうち、少なくとも１つの第１の画素群の前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、前記Ｓ０、前記Ｓ２、及び前記Ｓ３を算出し、
（ｂ）前記少なくとも２つの画素群のうち、少なくとも１つの第２の画素群の前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、前記Ｓ０、前記Ｓ１、及び前記Ｓ３を算出し、
（ｃ）前記第１の画素群の前記Ｓ０、前記Ｓ２、及び前記Ｓ３と、前記第２の画素群の前記Ｓ０、前記Ｓ１、及び前記Ｓ３とを用いて、前記Ｓ０、前記Ｓ１、前記Ｓ２及び前記Ｓ３を算出する、
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
円偏光を出力する照明器と、
進相軸及び遅相軸を有する４分の１波長板と、
複数の対物レンズと、
少なくとも２つの画素群を有する撮像素子と、
処理回路とを備え、
前記４分の１波長板及び前記複数の対物レンズは、前記照明器及び前記撮像素子の間において、前記照明器から前記撮像素子に至る光路に沿って並び、
前記少なくとも２つの画素群はそれぞれ、第１の画素と、第２の画素と、第３の画素と、第４の画素とを有し、
前記第１の画素は０度の偏光透過軸を有し、前記第２の画素は４５度の偏光透過軸を有し、前記第３の画素は９０度の偏光透過軸を有し、前記第４の画素は１３５度の偏光透過軸を有し、
前記撮像素子は、前記円偏光を、前記４分の１波長板及び前記複数の対物レンズを介して、少なくとも１つの前記画素群で受光し、且つ、前記複数の対物レンズを介して、少なくとも１つの前記画素群で受光することにより、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれにおいて、前記第１の画素で第１の画素値を取得し、前記第２の画素で第２の画素値を取得し、前記第３の画素で第３の画素値を取得し、前記第４の画素で第４の画素値を取得し、
前記処理回路は、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれの前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、ストークスパラメータを算出し、前記ストークスパラメータは、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を含む、
撮像装置。
【請求項４】
円偏光を出力する照明器と、
進相軸及び遅相軸を有する４分の１波長板と、
２つの対物レンズと、
少なくとも２つの画素群を有する撮像素子と、
処理回路とを備え、
前記４分の１波長板及び前記２つの対物レンズは、前記照明器及び前記撮像素子の間において、前記照明器から前記撮像素子に至る光路に沿って並び、
前記少なくとも２つの画素群はそれぞれ、第１の画素と、第２の画素と、第３の画素と、第４の画素とを有し、
前記第１の画素は０度の偏光透過軸を有し、前記第２の画素は４５度の偏光透過軸を有し、前記第３の画素は９０度の偏光透過軸を有し、前記第４の画素は１３５度の偏光透過軸を有し、
前記撮像素子は、前記円偏光を、前記４分の１波長板及び前記２つの対物レンズの一方を介して、少なくとも１つの前記画素群で受光し、且つ、前記４分の１波長板を介さずに前記２つの対物レンズの他方を介して、少なくとも１つの前記画素群で受光することにより、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれにおいて、前記第１の画素で第１の画素値を取得し、前記第２の画素で第２の画素値を取得し、前記第３の画素で第３の画素値を取得し、前記第４の画素で第４の画素値を取得し、
前記処理回路は、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれの前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、ストークスパラメータを算出し、前記ストークスパラメータは、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を含む、
撮像装置。
【請求項５】
前記処理回路は、
（ａ）前記少なくとも２つの画素群のうち、少なくとも１つの第１の画素群の前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、前記Ｓ０、前記Ｓ１、及び前記Ｓ２を算出し、
（ｂ）前記少なくとも２つの画素群のうち、少なくとも１つの第２の画素群の前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、前記Ｓ０、前記Ｓ１、及び前記Ｓ３を算出し、
（ｃ）前記第１の画素群の前記Ｓ０、前記Ｓ１、及び前記Ｓ２と、前記第２の画素群の前記Ｓ０、前記Ｓ１、及び前記Ｓ３とを用いて、前記Ｓ０、前記Ｓ１、前記Ｓ２及び前記Ｓ３を算出する、
請求項３または４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記照明器は、左回りの円偏光と右回りの円偏光とを選択可能に出力し、
前記処理回路は、
左回りの円偏光の出力時の前記画素群での画素値に基づき、第１のストークスパラメータを算出し、右回りの円偏光の出力時の前記画素群での画素値に基づき、第２のストークスパラメータを算出し、
前記第１のストークスパラメータ及び前記第２のストークスパラメータを合成したストークスパラメータを生成する
請求項３〜５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記対物レンズの１つは、前記少なくとも２つの画素群のうちの第１の画素群に対して結像するように配置され、
前記対物レンズの他の１つは、前記少なくとも２つの画素群のうちの第２の画素群に対して結像するように配置される
請求項１〜６のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項８】
同一の前記画素群において、前記第１の画素、前記第２の画素、前記第３の画素及び前記第４の画素は、縦２つ及び横２つからなる２×２の配列で配置されている
請求項１〜７のいずれか一項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体組織を、光を用いて非侵襲的に画像センシングするニーズが高まっている。しかしながら、生体組織において、光が透過する部位は透明媒質であることが多いため、通常の輝度の光を用いても、十分な情報が得られない。このような透明媒質に対して、偏光の使用が試みられている。例えば、特許文献１には、偏光画像計測装置が開示されている。この偏光画像計測装置は、偏光撮像系を備え、偏光撮像系は、光源から出射される光を偏光して対象物に照射する偏光照射部と、撮像部とを有する。偏光照射部及び撮像部はそれぞれ、複数の偏光状態のうちの１つの偏光状態の光を通過させる偏光フィルタ部を有している。また、特許文献２には、撮像装置が開示されている。この撮像装置は、撮影対象物体と撮像素子との間に、光学素子アレイと、レンズアレイとを備える。光学素子アレイは、８つの光学素子を有する。８つの光学素子はそれぞれ、異なる３つの偏光方向の直線偏光のいずれか又は円偏光のみを通過させるように構成されている。レンズアレイは、光学素子フィルタそれぞれに位置対応する複数のレンズを有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５５８７０５７号公報
【特許文献２】特許第５９１０７３９号公報
【特許文献３】特開２００８−５３７８７号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】福間康文ほか著、「偏光計測カメラを用いた視神経線維層の偏光解析」、視覚の科学、２００７年９月、第２８巻、第３号、Ｐ１１０−１１６
【非特許文献２】Ji Qi及びDaniel S. Elson著、「A high definition Mueller polarimetric endoscope for tissue characterization」、Scientific Reports 6、Article number 25953、2016年、doi:10.1038/srep25953
【非特許文献３】Tomohiro Yamazakiほか著、「Four-Directional Pixel-Wise Polarization CMOS Image Sensor Using Air-Gap Wire Grid on 2.5-μm Back-Illuminated Pixels」、2016 IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM)、2016年、Pages 8.7.1-8.7.4(16-220-223)
【非特許文献４】久下沼国之ほか著「低ＳＮＲマルチアパーチャ画像からの視差推定と画像合成」、日本光学会年次学術講演会（Optics & Photonics Japan 2016）講演予稿集、2016年、31aEs9
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
偏光を用いて撮影された対象物の画像化のためには、撮影画像の画素における偏光状態を示すストークスパラメータを取得する必要がある。特許文献１及び２に記載されるような従来の撮像装置では、高精度なストークスパラメータを取得することが困難であった。
【０００６】
本開示は、高精度なストークスパラメータを取得できる撮像装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る撮像装置は、円偏光を出力する照明器と、第１の進相軸と第１の遅相軸とを有する第１の４分の１波長板と、第２の進相軸と第２の遅相軸とを有する第２の４分の１波長板と、複数の対物レンズと、少なくとも２つの画素群を有する撮像素子と、処理回路とを備え、前記照明器、前記第１の４分の１波長板又は前記第２の４分の１波長板、前記複数の対物レンズ、及び前記撮像素子の順番に位置しており、前記第１の進相軸は、第２の進相軸に対して、４５度傾いており、前記第１の遅相軸は、第２の遅相軸に対して、４５度傾いており、前記少なくとも２つの画素群はそれぞれ、第１の画素と、第２の画素と、第３の画素と、第４の画素とを有し、前記第１の画素は０度の偏光透過軸を有し、前記第２の画素は４５度の偏光透過軸を有し、前記第３の画素は９０度の偏光透過軸を有し、前記第４の画素は１３５度の偏光透過軸を有し、前記撮像素子は、前記円偏光を、前記第１の４分の１波長板又は前記第２の４分の１波長板、及び前記複数の対物レンズを介して、前記少なくとも２つの画素群で受光することにより、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれにおいて、前記第１の画素で第１の画素値を取得し、前記第２の画素で第２の画素値を取得し、前記第３の画素で第３の画素値を取得し、前記第４の画素で第４の画素値を取得し、前記処理回路は、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれの前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、ストークスパラメータを算出し、前記ストークスパラメータは、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を含む。
【０００８】
本開示の一態様に係る撮像装置は、円偏光を出力する照明器と、進相軸及び遅相軸を有する４分の１波長板と、複数の対物レンズと、少なくとも２つの画素群を有する撮像素子と、処理回路とを備え、前記４分の１波長板及び前記複数の対物レンズは、前記照明器及び前記撮像素子の間において、前記照明器から前記撮像素子に至る光路に沿って並び、前記少なくとも２つの画素群はそれぞれ、第１の画素と、第２の画素と、第３の画素と、第４の画素とを有し、前記第１の画素は０度の偏光透過軸を有し、前記第２の画素は４５度の偏光透過軸を有し、前記第３の画素は９０度の偏光透過軸を有し、前記第４の画素は１３５度の偏光透過軸を有し、前記撮像素子は、前記円偏光を、前記４分の１波長板及び前記複数の対物レンズを介して、少なくとも１つの前記画素群で受光し、且つ、前記複数の対物レンズを介して、少なくとも１つの前記画素群で受光することにより、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれにおいて、前記第１の画素で第１の画素値を取得し、前記第２の画素で第２の画素値を取得し、前記第３の画素で第３の画素値を取得し、前記第４の画素で第４の画素値を取得し、前記処理回路は、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれの前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、ストークスパラメータを算出し、前記ストークスパラメータは、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を含む。
【０００９】
本開示の一態様に係る撮像装置は、円偏光を出力する照明器と、進相軸及び遅相軸を有する４分の１波長板と、２つの対物レンズと、少なくとも２つの画素群を有する撮像素子と、処理回路とを備え、前記４分の１波長板及び前記２つの対物レンズは、前記照明器及び前記撮像素子の間において、前記照明器から前記撮像素子に至る光路に沿って並び、前記少なくとも２つの画素群はそれぞれ、第１の画素と、第２の画素と、第３の画素と、第４の画素とを有し、前記第１の画素は０度の偏光透過軸を有し、前記第２の画素は４５度の偏光透過軸を有し、前記第３の画素は９０度の偏光透過軸を有し、前記第４の画素は１３５度の偏光透過軸を有し、前記撮像素子は、前記円偏光を、前記４分の１波長板及び前記２つの対物レンズの一方を介して、少なくとも１つの前記画素群で受光し、且つ、前記４分の１波長板を介さずに前記２つの対物レンズの他方を介して、少なくとも１つの前記画素群で受光することにより、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれにおいて、前記第１の画素で第１の画素値を取得し、前記第２の画素で第２の画素値を取得し、前記第３の画素で第３の画素値を取得し、前記第４の画素で第４の画素値を取得し、前記処理回路は、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれの前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、ストークスパラメータを算出し、前記ストークスパラメータは、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を含む。
【００１０】
なお、上記の包括的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録ディスク等の記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の不揮発性の記録媒体を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本開示の撮像装置によると、高精度なストークスパラメータの取得が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】図１Ａは、実施の形態１に係る撮像装置を側方から見た図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａの撮像装置のハーフミラーの構成を変更した例を側方から見た図である。
【図２Ａ】図２Ａは、実施の形態１の撮像装置の変形例１を側方から見た図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢに沿った面を撮影対象物から見た図である。
【図３】図３は、実施の形態１の撮像装置における光の流れを示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、実施の形態１の撮像装置の多眼カメラにおけるモザイク偏光板の構成を示す平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａのモザイク偏光板における偏光板の組の１単位を示す平面図である。
【図５】図５は、実施の形態１及び変形例１のλ／４板の配置詳細を示す図である。
【図６】図６は、図５のモザイク偏光板を通過後の光の状態を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１の変形例２のλ／４板の配置詳細を図５と同様に示す図である。
【図８】図８は、図７のモザイク偏光板を通過後の光の状態を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１の変形例２でストークスパラメータを算出するための差分処理の流れを説明する図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１の変形例２で視差補正と複屈折主軸及びリターダンス量とを求めるための画像処理を説明する図である。
【図１１】図１１は、実施の形態２の撮像装置を側方から見た図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、実施の形態２の撮像装置におけるシーケンシャル照明器の円偏光板と点灯される光源との関係を示す図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、実施の形態２の撮像装置におけるシーケンシャル照明器の円偏光板と点灯される光源との関係を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態２における第一の点灯の際のストークスパラメータ算出の差分処理を説明する図である。
【図１４】図１４は、実施の形態２における第二の点灯の際のストークスパラメータ算出の差分処理を説明する図である。
【図１５】図１５は、実施の形態２において第一の点灯及び第二の点灯の際に取得されたストークスパラメータを画素値とするストークスパラメータ画像の処理の流れの例を示す図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、実施の形態２における加算平均処理の詳細を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、実施の形態２における加算平均処理の詳細を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態３に係る撮像装置における対物レンズ及びλ／４板の配置例を示す図である。
【図１８】図１８は、実施の形態３において第一の点灯及び第二の点灯の際に取得されたストークスパラメータを画素値とするストークスパラメータ画像の処理の流れの例を示す図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、実施の形態４に係る撮像装置を側方から見た図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、図１９Ａの撮像装置における対物レンズの周辺を拡大して示す図である。
【図２０】図２０は、実施の形態４に係る撮像装置における対物レンズ、λ／４板、第一カメラ及び第二カメラの配置例を示す図である。
【図２１】図２１は、実施の形態４において第一の点灯及び第二の点灯の際に取得されたストークスパラメータを画素値とするストークスパラメータ画像の処理の流れの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［発明者の知見］
「背景技術」の欄でも記載したように、生体組織を、光を用いて非侵襲的に画像センシングするニーズが高まっている。しかしながら、生体組織において、光が透過する部位は透明媒質であることが多いため、通常の輝度の光を用いても、十分な情報が得られない。このような透明媒質に対して、偏光を使うと有効なことが多い。例えば、非特許文献１に記載されるように、被写体が眼球である場合、円偏光が同軸照明状態で眼球内に照射され、円偏光が反射した戻り光が、偏光ストークスカメラで撮像される。このとき、本来透明物質である角膜及び眼底網膜をそれぞれ１つの複屈折媒質とみなした偏光状態を観測することによって、網膜の視神経繊維の厚みの推定が可能である。これにより、自覚症状がなく早期診断が困難な緑内障の診断及び緑内障のモニタリング等が可能になる。
【００１４】
また、非特許文献２に記載されるように、内視鏡分野では、臓器の半透明粘膜に数種の偏光が照射され、その反射光が複数の偏光フィルタを回転させながら計測される。さらに、計測結果から、偏光状態を示すストークスパラメータが、画像として取得される。そして、半透明粘膜等の媒質のミュラー行列を計算することによって、透明媒質の可視化が可能である。例えば、上記のような方法でガンの膠原繊維組織の複屈折特性を観測することによって、肉眼では見えない粘膜内のガン組織の存在を非接触で可視化することが可能である。
【００１５】
媒質の複屈折特性を取得して画像として可視化するためには、偏光画像として４つのストークスパラメータを取得可能なストークスカメラが必要である。しかしながら、従来のストークスカメラでは、十分に高精度なストークスパラメータをリアルタイムに画像として取得することは、現時点で困難である。
【００１６】
従来、ストークスパラメータをリアルタイムに取得するストークスカメラとしては、例えば、非特許文献１に記載されるように、構造複屈折を用いた波長板モザイクアレイ及び直線偏光板が重ねて撮像素子に貼り付けられた構成の特殊な撮像素子を用いるストークスカメラがある。また、特許文献１に記載されるように、基準軸に対して０°、４５°及び９０°の方向の透過軸を有する画素と、９０°の方向の透過軸を有する直線偏光フィルタと、４５°の位相子からなる円偏光フィルタとが、２×２の画素を形成するように構成された、モザイク偏光板を用いて撮像するストークスカメラがある。また、特許文献２に記載されるように、非特許文献１のような偏光モザイク素子が用いられず、０°、４５°及び９０°の方向にそれぞれ透過軸を有する３つの直線偏光フィルタと円偏光フィルタとの４つの偏光フィルタが、多眼カメラの４眼レンズにそれぞれに貼り付けられた構成のストークスカメラがある。
【００１７】
ストークスパラメータを画素ごとに取得するための従来構成のストークスカメラ、つまり偏光撮像装置の多くでは、偏光モザイク撮像素子が用いられている。しかしながら、ストークスパラメータの取得には、偏光モザイク画素から取得可能な情報だけでは、情報が不足する。例えば、一度に多くの情報を取得しようとする場合、画素の光量が不足するという問題があった。また、ストークスパラメータ取得のための画像処理は、隣接画素同士の差分処理を含む。このため、画像内に存在する輝度エッジに影響されたノイズが、画像の画素に発生するという問題がある。また、多眼カメラを使う場合には、レンズ間の視差によって、各レンズで撮影された画像間において、画素ズレが発生する。これにより、隣接画素の位置がずれるため、精度が低下するという問題がある。本発明者は、既存の偏光モザイク型の撮像素子を使いつつ、高精度なストークスパラメータを取得できる撮像装置を以下のように創案した。
【００１８】
本開示の第一の態様に係る撮像装置は、円偏光を出力する照明器と、第１の進相軸と第１の遅相軸とを有する第１の４分の１波長板と、第２の進相軸と第２の遅相軸とを有する第２の４分の１波長板と、複数の対物レンズと、少なくとも２つの画素群を有する撮像素子と、処理回路とを備え、前記照明器、前記第１の４分の１波長板又は前記第２の４分の１波長板、前記複数の対物レンズ、及び前記撮像素子の順番に位置しており、前記第１の進相軸は、第２の進相軸に対して、４５度傾いており、前記第１の遅相軸は、第２の遅相軸に対して、４５度傾いており、前記少なくとも２つの画素群はそれぞれ、第１の画素と、第２の画素と、第３の画素と、第４の画素とを有し、前記第１の画素は０度の偏光透過軸を有し、前記第２の画素は４５度の偏光透過軸を有し、前記第３の画素は９０度の偏光透過軸を有し、前記第４の画素は１３５度の偏光透過軸を有し、前記撮像素子は、前記円偏光を、前記第１の４分の１波長板又は前記第２の４分の１波長板、及び前記複数の対物レンズを介して、前記少なくとも２つの画素群で受光することにより、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれにおいて、前記第１の画素で第１の画素値を取得し、前記第２の画素で第２の画素値を取得し、前記第３の画素で第３の画素値を取得し、前記第４の画素で第４の画素値を取得し、前記処理回路は、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれの前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、ストークスパラメータを算出し、前記ストークスパラメータは、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を含む。
【００１９】
上記態様において、第１の画素、第２の画素、第３の画素及び第４の画素の少なくとも２つの偏光透過軸は、第１の４分の１波長板の第１の進相軸及び第１の遅相軸に対して、斜めに交差する方向に延び、第２の４分の１波長板の第２の進相軸及び第２の遅相軸に対して、斜めに交差する方向に延びる。これにより、第１の４分の１波長板及び第２の４分の１波長板はそれぞれ、第１の画素、第２の画素、第３の画素及び第４の画素のいずれかと、円偏光フィルタを構成することができる。また、第１の４分の１波長板及び第２の４分の１波長板はそれぞれ、第１の画素、第２の画素、第３の画素及び第４の画素のいずれかと、直線偏光フィルタを構成することができる。よって、第１の４分の１波長板及び第２の４分の１波長板のいずれの透過光を受光する場合でも、第１の画素、第２の画素、第３の画素及び第４の画素の一部が円偏光を受光し、その他が直線偏光を受光する。従って、異なる４分の１波長板の透過光の画素値からストークスパラメータの算出が可能である。ストークスパラメータを算出するための要素が多くなるため、高い精度のストークスパラメータの算出が可能になる。また、複数の対物レンズから受光することによって、複数の偏光に対するストークスパラメータを同時に取得することが可能になる。
【００２０】
上記第一の態様に係る撮像装置において、前記処理回路は、（ａ）前記少なくとも２つの画素群のうち、少なくとも１つの第１の画素群の前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、前記Ｓ０、前記Ｓ２、及び前記Ｓ３を算出し、（ｂ）前記少なくとも２つの画素群のうち、少なくとも１つの第２の画素群の前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、前記Ｓ０、前記Ｓ１、及び前記Ｓ３を算出し、（ｃ）前記第１の画素群の前記Ｓ０、前記Ｓ２、及び前記Ｓ３と、前記第２の画素群の前記Ｓ０、前記Ｓ１、及び前記Ｓ３とを用いて、前記Ｓ０、前記Ｓ１、前記Ｓ２及び前記Ｓ３を算出してもよい。
【００２１】
上記態様によると、少なくとも２つの画素群それぞれから得られるストークスパラメータを合成して、ストークスパラメータが算出される。これにより、個別の画素群の影響を低減したストークスパラメータが取得可能である。よって、高精度なストークスパラメータの取得が可能になる。
【００２２】
本開示の第二の態様に係る撮像装置は、円偏光を出力する照明器と、進相軸及び遅相軸を有する４分の１波長板と、複数の対物レンズと、少なくとも２つの画素群を有する撮像素子と、処理回路とを備え、前記４分の１波長板及び前記複数の対物レンズは、前記照明器及び前記撮像素子の間において、前記照明器から前記撮像素子に至る光路に沿って並び、前記少なくとも２つの画素群はそれぞれ、第１の画素と、第２の画素と、第３の画素と、第４の画素とを有し、前記第１の画素は０度の偏光透過軸を有し、前記第２の画素は４５度の偏光透過軸を有し、前記第３の画素は９０度の偏光透過軸を有し、前記第４の画素は１３５度の偏光透過軸を有し、前記撮像素子は、前記円偏光を、前記４分の１波長板及び前記複数の対物レンズを介して、少なくとも１つの前記画素群で受光し、且つ、前記複数の対物レンズを介して、少なくとも１つの前記画素群で受光することにより、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれにおいて、前記第１の画素で第１の画素値を取得し、前記第２の画素で第２の画素値を取得し、前記第３の画素で第３の画素値を取得し、前記第４の画素で第４の画素値を取得し、前記処理回路は、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれの前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、ストークスパラメータを算出し、前記ストークスパラメータは、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を含む。
【００２３】
上記態様において、少なくとも１つの画素群は、４分の１波長板の透過した円偏光を受光し、別の少なくとも１つの画素群は、４分の１波長板を介さずに円偏光を受光する。前者の画素群は、４分の１波長板と共に円偏光フィルタを形成するため、円偏光及び直線偏光の画素値を取得する。これにより、ストークスパラメータＳ３とストークスパラメータＳ１又はＳ２との取得が可能である。後者の画素群は、直線偏光の画素値を取得する。これにより、ストークスパラメータＳ１及びＳ２の取得が可能である。よって、確実且つ高精度なストークスパラメータの取得が可能になる。
【００２４】
本開示の第三の態様に係る撮像装置は、円偏光を出力する照明器と、進相軸及び遅相軸を有する４分の１波長板と、２つの対物レンズと、少なくとも２つの画素群を有する撮像素子と、処理回路とを備え、前記４分の１波長板及び前記２つの対物レンズは、前記照明器及び前記撮像素子の間において、前記照明器から前記撮像素子に至る光路に沿って並び、前記少なくとも２つの画素群はそれぞれ、第１の画素と、第２の画素と、第３の画素と、第４の画素とを有し、前記第１の画素は０度の偏光透過軸を有し、前記第２の画素は４５度の偏光透過軸を有し、前記第３の画素は９０度の偏光透過軸を有し、前記第４の画素は１３５度の偏光透過軸を有し、前記撮像素子は、前記円偏光を、前記４分の１波長板及び前記２つの対物レンズの一方を介して、少なくとも１つの前記画素群で受光し、且つ、前記４分の１波長板を介さずに前記２つの対物レンズの他方を介して、少なくとも１つの前記画素群で受光することにより、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれにおいて、前記第１の画素で第１の画素値を取得し、前記第２の画素で第２の画素値を取得し、前記第３の画素で第３の画素値を取得し、前記第４の画素で第４の画素値を取得し、前記処理回路は、前記少なくとも２つの画素群のそれぞれの前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、ストークスパラメータを算出し、前記ストークスパラメータは、Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を含む。上記態様によると、第二の態様に係る撮像装置と同様の効果が得られる。
【００２５】
上記第二の態様又は第三の態様に係る撮像装置において、前記処理回路は、（ａ）前記少なくとも２つの画素群のうち、少なくとも１つの第１の画素群の前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、前記Ｓ０、前記Ｓ１、及び前記Ｓ２を算出し、（ｂ）前記少なくとも２つの画素群のうち、少なくとも１つの第２の画素群の前記第１の画素値と、前記第２の画素値と、前記第３の画素値と、前記第４の画素値とに基づいて、前記Ｓ０、前記Ｓ１、及び前記Ｓ３を算出し、（ｃ）前記第１の画素群の前記Ｓ０、前記Ｓ１、及び前記Ｓ２と、前記第２の画素群の前記Ｓ０、前記Ｓ１、及び前記Ｓ３とを用いて、前記Ｓ０、前記Ｓ１、前記Ｓ２及び前記Ｓ３を算出してもよい。
【００２６】
上記態様によると、少なくとも２つの画素群それぞれから得られるストークスパラメータを合成して、ストークスパラメータが算出される。これにより、個別の画素群の影響を低減したストークスパラメータが取得可能である。よって、高精度なストークスパラメータの取得が可能になる。
【００２７】
上記第二の態様又は第三の態様に係る撮像装置において、前記照明器は、左回りの円偏光と右回りの円偏光とを選択可能に出力し、前記処理回路は、左回りの円偏光の出力時の前記画素群での画素値に基づき、第１のストークスパラメータを算出し、右回りの円偏光の出力時の前記画素群での画素値に基づき、第２のストークスパラメータを算出し、前記第１のストークスパラメータ及び前記第２のストークスパラメータを合成したストークスパラメータを生成してもよい。
【００２８】
上記態様において、円偏光の方向を変えることによって、画素群を通じて取得される画素値のバリエーションが増える。このような画素値を用いて算出されたストークスパラメータは、被写体の複屈折特性等を高精度に反映することができる。
【００２９】
上記態様に係る撮像装置において、前記対物レンズの１つは、前記少なくとも２つの画素群のうちの第１の画素群に対して結像するように配置され、前記対物レンズの他の１つは、前記少なくとも２つの画素群のうちの第２の画素群に対して結像するように配置されてもよい。
【００３０】
上記態様によると、複数の対物レンズそれぞれに対応する複数の画素群が配置される。複数の画素群のそれぞれは、複数の対物レンズそれぞれの透過光の特性を反映した画素値を取得することができる。よって、このような画素値から算出されるストークスパラメータは、被写体の複屈折に起因する偏光の特性を高精度に反映することができる。また、複数の画素群は、複数の対物レンズの透過光を同時に受光することができ、それにより、リアルタイムなストークスパラメータの算出が、可能になる。
【００３１】
上記態様に係る撮像装置において、同一の前記画素群において、前記第１の画素、前記第２の画素、前記第３の画素及び前記第４の画素は、縦２つ及び横２つからなる２×２の配列で配置されてもよい。
【００３２】
なお、上記の包括的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な記録ディスク等の記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ等の不揮発性の記録媒体を含む。
【００３３】
以下、本開示の実施の形態に係る撮像装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ（工程）、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、以下の実施の形態の説明において、略平行、略直交のような「略」を伴った表現が、用いられる場合がある。例えば、略平行とは、完全に平行であることを意味するだけでなく、実質的に平行である、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。他の「略」を伴った表現についても同様である。また、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。さらに、各図において、実質的に同一の構成要素に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。
【００３４】
［実施の形態１］
以下、実施の形態１に係る撮像装置１００を説明する。図１Ａ及び図１Ｂには、実施の形態１に係る撮像装置１００が、側方から見た図で示されている。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、撮像装置１００は、多眼カメラ１０１、照明器１０２及び画像処理部１０９を備える。撮像装置１００は、多眼カメラ１０１と照明器１０２との間に、ハーフミラー１０３を備える。ハーフミラー１０３は、マジックミラーの１つである。マジックミラーは、入射した光の一部を反射し、一部を透過させる。ハーフミラー１０３では、光の透過率及び反射率が同等である。
【００３５】
図１Ａでは、照明器１０２から出射された光Ｌ１（実線表示）は、ハーフミラー１０３で反射して方向を変え、光Ｌ２（一点鎖線線表示）として撮影対象物へ向かって進行し、撮影対象物で反射した光Ｌ３（破線表示）は、ハーフミラー１０３を透過して、多眼カメラ１０１のレンズに入射する。図１Ｂでは、照明器１０２から出射された光Ｌ１は、ハーフミラー１０３を透過して、撮影対象物へ向かって進行し、撮影対象物で反射した光Ｌ２は、ハーフミラー１０３で反射して方向を変え、光Ｌ３として多眼カメラ１０１のレンズに入射する。照明器１０２及びハーフミラー１０３間の光の進行方向と、ハーフミラー１０３及び多眼カメラ１０１間の光の進行方向とは、交差し、これに限定するものではないが、本実施の形態では、直行する。なお、ハーフミラー１０３は、必須ではなく、この場合、撮像装置１００は、図２Ａ及び図２Ｂのような構成を有してもよい。図２Ａ及び図２Ｂの構成の説明は、後述する。図１Ａ及び図１Ｂの構成と図２Ａ及び図２Ｂの構成とは、照明器の照射角度で異なる。
【００３６】
図１Ａ及び図１Ｂに示す撮像装置１００の適用例の１つは、眼底カメラである。照明器１０２の出射光は、被写体である生体眼球の瞳孔を通じて、生体眼球の外部から入射して眼底部まで到達し、眼底部で反射した光は、多眼カメラ１０１に入射する。このような撮像装置１００は、透明であり且つ複屈折特性を有する視神経繊維を可視化観測するための眼底カメラとして、用いられ得る。図１Ａでは、被写体である眼球に対して、多眼カメラ１０１は正対して配置され、照明器１０２は、側方に向いて配置される。図１Ｂでは、逆に、被写体に対して、多眼カメラ１０１が側方に向いて配置され、照明器１０２が正対して配置される。図１Ａ及び図１Ｂの間の撮像装置１００に本質的な差は無い。いずれの場合も、照明器１０２の出射光は、ハーフミラー１０３の作用によって、眼球の狭い瞳孔を通って眼底まで届き、眼底での反射光は、ハーフミラー１０３の作用によって、反射光にほぼ平行な光軸を有するカメラにて撮像される。
【００３７】
照明器１０２は、複数の光源１０４と円偏光板１０５とを備える。各光源１０４の例は、ＬＥＤ（発光ダイオード；Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）及びレーザー光源等である。これに限定されるものではないが、本実施の形態では、各光源１０４は、白色光を発する。複数の光源１０４は、それぞれの光軸が略平行になるように平面的に配置されている。これに限定されるものではないが、本実施の形態では、複数の光源１０４は、円を形成するように配置され、同軸照明を形成する。複数の光源１０４の光の出射側に、円偏光板１０５が配置されている。円偏光板１０５は、複数の光源１０４からの出射光を左回転又は右回転に偏光する。これに限定するものではないが、本実施の形態では、図３に示すように、円偏光板１０５は、光の入射側に配置される直線偏光板１０５ａと、光の出射側に配置される４分の１波長板（以下、「λ／４板」と称す）１０５ｂとを備える。なお、図３は、実施の形態１に係る撮像装置１００における光の流れを示す図である。
【００３８】
直線偏光板１０５ａの光の偏光透過軸Ｔがλ／４板１０５ｂの遅相軸Ｓに対して４５°の角度となるように、直線偏光板１０５ａ及びλ／４板１０５ｂは、配置される。直線偏光板の偏光透過軸は、直線偏光透過軸又は透過軸とも呼ばれ、吸収軸と垂直な関係にある。λ／４板の遅相軸は、光の進む速度が遅い、つまり位相が遅れる方位の軸であり、進相軸は、光の進む速度が速い、つまり位相が進む方位の軸である。直線偏光板１０５ａ及び１／４波長板１０５ｂの作用によって、円偏光板１０５は、入射光を円偏光して出射する。なお、１／４波長板１０５ｂは、入射光における直交する２つの偏光成分にλ／４、つまり９０°の位相差をつけて、入射偏光の状態を変える素子である。よって、照明器１０２は、各光源１０４から略平行に出射される光を円偏光して出力する。
【００３９】
図１Ａ、図１Ｂ及び図３に示すように、多眼カメラ１０１は、複数の対物レンズ１０７と、モザイク偏光撮像素子１０８とを備える。本実施の形態では、多眼カメラ１０１は、４つの対物レンズ１０７を備え、４眼カメラを構成するが、対物レンズ１０７の数量は、これに限定されず、２つ以上であってもよい。多眼カメラ１０１は、複数の対物レンズ１０７の前方に配置される複数のλ／４板１０６をさらに備える。λ／４板１０６は、対物レンズ１０７それぞれに配置され、対物レンズ１０７を挟んでモザイク偏光撮像素子１０８と反対側に配置される。λ／４板１０６は、対物レンズ１０７に入射する光の偏光成分に位相差を与える。ここで、モザイク偏光撮像素子１０８は、撮像素子の一例である。
【００４０】
モザイク偏光撮像素子１０８は、４つの対物レンズ１０７がモザイク偏光撮像素子１０８上で結像する像を画像化する。モザイク偏光撮像素子１０８は、受光素子を有する撮像素子１０８ａと、撮像素子１０８ａ上に配置されるモザイク偏光板１０８ｂとを備える。撮像素子１０８ａは、画像化する画像の画素それぞれに対応する複数の受光素子を有している。１つの受光素子は、１つの画素の画素値を生成する。受光素子は、受光した光の輝度等の光の特性を示す信号を画像処理部１０９に出力する。受光素子は、画素の一例である。
【００４１】
撮像素子１０８ａの例は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサ及びＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサ等のイメージセンサである。モザイク偏光板１０８ｂは、４つの対物レンズ１０７と撮像素子１０８ａとの間に配置され、撮像素子１０８ａに入射する光を偏光し、撮像素子１０８ａに出力する。モザイク偏光板１０８ｂは、撮像素子１０８ａ全体を覆って配置される。モザイク偏光板１０８ｂの例は、非特許文献３に記載される撮像素子に使われるようなワイヤグリッドである。
【００４２】
図４Ａには、実施の形態１に係る撮像装置１００の多眼カメラ１０１におけるモザイク偏光板１０８ｂの構成の詳細が、平面図で示されている。また、図４Ｂには、図４Ａのモザイク偏光板１０８ｂにおける偏光板のグループの１単位が、平面図で示されている。図４Ａ及び図４Ｂに示されるように、モザイク偏光板１０８ｂ上では、４つの領域１０８ｂａ、１０８ｂｂ、１０８ｂｃ及び１０８ｂｄが形成されている。領域１０８ｂａ、１０８ｂｂ、１０８ｂｃ及び１０８ｂｄは、１つの点を中心に、この順で右回りに並んで配列されている。領域１０８ｂａには、４つの対物レンズ１０７のうちの対物レンズ１０７ａが結像する像が入射する。領域１０８ｂｂには、４つの対物レンズ１０７のうちの対物レンズ１０７ｂが結像する像が入射する。領域１０８ｂｃには、４つの対物レンズ１０７のうちの対物レンズ１０７ｃが結像する像が入射する。領域１０８ｂｄには、４つの対物レンズ１０７のうちの対物レンズ１０７ｄが結像する像が入射する。
【００４３】
対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄが結像する像はそれぞれ、モザイク偏光板１０８ｂに入射し偏光された後、撮像素子１０８ａに入射する。なお、対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄが結像する像の全てが、１つのモザイク偏光撮像素子１０８に入射するように構成されているが、これに限定されない。モザイク偏光撮像素子１０８は、分割されていてもよい。例えば、対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄ毎に、モザイク偏光撮像素子１０８が設けられてもよい。この場合、多眼カメラ１０１は、４つの対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄ毎に分割されたカメラによって構成される多カメラ構成であってもよい。
【００４４】
また、モザイク偏光板１０８ｂは、平面的に配置された複数の偏光板１０８ｃで構成されている。各偏光板１０８ｃは、撮像素子１０８ａの受光素子それぞれに対して配置されている。複数の偏光板１０８ｃは、受光素子と同様に格子状に配列されている。１つの点を中心に隣接する４つの偏光板１０８ｃは、１つの偏光板グループ１０８ｃａを構成する。モザイク偏光板１０８ｂでは、複数の偏光板グループ１０８ｃａが、平面的に配置され、格子状に配列されている。
【００４５】
偏光板グループ１０８ｃａは、偏光透過軸が異なる４つの直線偏光板１０８ｃを含む。水平軸Ｈの方位角を０°とすると、偏光透過軸の方位角が０°である直線偏光板１０８ｃを、直線偏光板１０８ｃ１とする。偏光透過軸の方位角が４５°である直線偏光板１０８ｃを、直線偏光板１０８ｃ２とする。偏光透過軸の方位角が９０°である直線偏光板１０８ｃを、直線偏光板１０８ｃ３とする。偏光透過軸の方位角が１３５°である直線偏光板１０８ｃを、直線偏光板１０８ｃ４とする。偏光透過軸の角度は、水平軸の方位角０°に対する時計回り、つまり右回りの角度である。偏光板グループ１０８ｃａにおいて、４つの直線偏光板１０８ｃ１、１０８ｃ３、１０８ｃ２及び１０８ｃ４が、この順で右回りに配置されている。よって、偏光板グループ１０８ｃａにおいて、直線偏光板１０８ｃ１〜１０８ｃ４は、縦２つ及び横２つからなる２×２の配列で正方形状に配置されている、つまり、格子状に配置されている。ここで、直線偏光板１０８ｃ１が配置された受光素子は、第１の画素の一例であり、直線偏光板１０８ｃ２が配置された受光素子は、第２の画素の一例であり、直線偏光板１０８ｃ３が配置された受光素子は、第３の画素の一例であり、直線偏光板１０８ｃ４が配置された受光素子は、第４の画素の一例である。
【００４６】
このように、モザイク偏光板１０８ｂでは、複数の偏光板グループ１０８ｃａが格子状に、つまりモザイク状に配列されている。そして、複数の直線偏光板１０８ｃ１〜１０８ｃ４が格子状に、つまりモザイク状に配列されている。被写体からの光は、対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄによって、モザイク偏光板１０８ｂ上に結像し、さらに、モザイク偏光板１０８ｂによって偏光を受けた後、撮像素子１０８ａによって受光される。撮像素子１０８ａは、各受光素子で検出した光の特性を示す信号を画像処理部１０９に出力する。
【００４７】
画像処理部１０９は、撮像素子１０８ａから取得する信号に基づき、画像を生成する。例えば、画像処理部１０９は、撮像素子１０８ａから取得する信号、つまり受光素子の画素値からストークスパラメータを算出し、ストークスパラメータの画像等を生成する。画像処理部１０９は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などからなるコンピュータシステム（図示せず）により構成されてもよい。画像処理部１０９の一部又は全部の機能は、ＣＰＵがＲＡＭを作業用のメモリとして用いてＲＯＭに記録されたプログラムを実行することによって達成されてもよい。また、画像処理部１０９の一部又は全部の機能は、電子回路又は集積回路等の専用のハードウェア回路によって達成されてもよい。プログラムは、ＲＯＭに予め記録されたものであってもよく、アプリケーションとして、インターネット等の通信網を介した通信、モバイル通信規格による通信、その他の無線ネットワーク、有線ネットワーク、又は放送等で提供されるものであってもよい。
【００４８】
図３を参照すると、実施の形態１に係る撮像装置１００における光の流れが模式的に示されている。図３では、照明器１０２による円偏光照明と、円偏光フィルタの構成方法の原理と、円偏光の回転向きの基準とが、示されている。図３において、ＸＹ座標系が定義されている。具体的には、光源１０４からモザイク偏光撮像素子１０８の撮像素子１０８ａに向かう方向が、Ｘ軸正方向と定義され、Ｘ軸に対する垂直下方向が、Ｙ軸正方向と定義されている。
【００４９】
照明側の非偏光の光源１０４から出射された照明光は、最初に４５°の偏光透過軸Ｔを有する直線偏光板１０５ａを透過し、その際に４５°の方向の直線偏光を受ける。さらに、照明光は、０°の遅相軸Ｓ及び９０°の進相軸Ｆを有するλ／４板１０５ｂを透過し、その際に、λ／４の位相遅れの変化を受け、左回りに円偏光されて円偏光ＬＣを形成する。４５°の偏光透過軸Ｔが遅相軸Ｓ及び進相軸Ｆと平行でも垂直でもないため、直線偏光は、λ／４板１０５ｂの作用によって、円偏光する。上記左回りの方向は、光の進行に向かって、つまりＸ軸正方向に向かって見たときの左回りの方向である。円偏光ＬＣを含む照明光は、被写体に反射して撮像側へ戻る。照明光の反射光では、多くの場合、円偏光ＬＣが変調されて楕円偏光など変化しているが、本例では、鏡面等での反射のように、円偏光の状態を変えないまま戻る最も簡単な反射光を想定する。
【００５０】
ここで、偏光透過軸（「直線偏光透過軸」とも称す）Ｔ、遅相軸Ｓ及び進相軸Ｆの関係と、円偏光の有無及びその方向を簡単に説明する。直線偏光板の直線偏光透過軸Ｔが、λ／４板の遅相軸Ｓ又は進相軸Ｆと一致する場合、上記直線偏光透過軸Ｔにより生成された直線偏光は、上記λ／４板を透過しても、直線偏光のままであり円偏光を発生しない。直線偏光透過軸Ｔが、遅相軸Ｓ又は進相軸Ｆと４５°の角度をなす場合、直線偏光板及びλ／４板を透過する光は、進相軸Ｆと直線偏光透過軸Ｔとがなす角のうちの角度９０°以下の方の角に沿って、進相軸Ｆから直線偏光透過軸Ｔへ回転する向きの円偏光を発生する。
【００５１】
上記反射光は、０°の遅相軸Ｓ及び９０°の進相軸Ｆを有するλ／４板１０６を透過し、その際に、照明器１０２からの照明時と同一の位相遅れの変化を再度受ける。さらに、反射光は、対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄを通過して、モザイク偏光板１０８ｂの直線偏光板１０８ｃ１〜１０８ｃ４に到達し、直線偏光板１０８ｃ１〜１０８ｃ４を透過した後に撮像素子１０８ａに到達する。ここで、反射光がλ／４板１０６を透過した時点で、光の電場ベクトル成分のＸ軸及びＹ軸の位相が、元の照明光に対して逆位相になる。このため、λ／４板１０６を透過後の反射光は、偏光透過軸４５°の直線偏光板１０８ｃ２を透過することはできず直線偏光板１０８ｃ２によって遮断され、偏光透過軸１３５°の直線偏光板１０８ｃ４をそのまま透過光して撮像素子１０８ａに到達する。λ／４板１０６及び直線偏光板１０８ｃ２は、右回りの円偏光フィルタを形成する。この右回りの円偏光フィルタの回転方向は、反射光の左回りの円偏光ＬＣと逆回転であるため、円偏光ＬＣを遮断する。また、λ／４板１０６及び直線偏光板１０８ｃ４は、左回りの円偏光フィルタを形成する。この左回りの円偏光フィルタの回転方向は、反射光の左回りの円偏光ＬＣと合致する回転方向であるため、円偏光ＬＣを透過させる。実際には、直線偏光板１０８ｃ２及び１０８ｃ４と撮像素子１０８ａとは、実用上一体化したモザイク偏光撮像素子１０８として実装されている。このため、対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄ上にλ／４板１０６を配置する際に設定されるλ／４板１０６の進相軸Ｆ及び遅相軸Ｓの向きによって、上記の左回り及び右回りの円偏光フィルタの構成が可能である。
【００５２】
ここで、図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、実施の形態１に係る撮像装置１００がハーフミラー１０３を備えない変形例１が示されている。本変形例では、照明器１０２の光源１０４は、円環状に配置され、同軸照明ではなくリング照明を形成する。このため、照明器１０２は、被写体に対して斜めから光を照射する。リング状の照明器１０２は、多眼カメラ１０１を取り囲むように配置される。対物レンズ１０７上の複数のλ／４板１０６は、照明器１０２の内側から見えるように配置されている。このような撮像装置１００は、生体の口腔粘膜及び筋繊維等の複屈折特性を有する半透明媒質を可視化するカメラとして適用することができる。この場合、照明器１０２の光は、眼球撮像時のように狭い瞳孔を透過して眼底まで到達する必要がない。
【００５３】
図５には、実施の形態１及び変形例１に係る撮像装置１００における複数のλ／４板１０６の配置状況の詳細が示されている。複数のλ／４板１０６は、進相軸Ｆ及び遅相軸Ｓの向きが異なる４つのλ／４板１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ及び１０６ｄで構成されている。λ／４板１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ及び１０６ｄはそれぞれ、対物レンズ１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ及び１０７ｄ上に配置される。紙面上で、対物レンズ１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ及び１０７ｄの奥行き方向、つまり下側には、モザイク偏光撮像素子１０８の領域１０８ｂａ、１０８ｂｂ、１０８ｂｃ及び１０８ｂｄが位置する。また、各領域１０８ｂａ、１０８ｂｂ、１０８ｂｃ及び１０８ｂｄ上には、１組の直線偏光板１０８ｃ１〜１０８ｃ４が例示されている。さらに、λ／４板１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ及び１０６ｄそれぞれの近傍には、進相軸（Ｆａｓｔ軸）Ｆ及び遅相軸（Ｓｌｏｗ軸）Ｓの向きが図示されている。
【００５４】
図５に示すように、λ／４板１０６ａ〜１０６ｄの進相軸Ｆ及び遅相軸Ｓの向きは、互いに異なっている。進相軸Ｆ及び遅相軸Ｓの向きは、４通りである。具体的には、λ／４板１０６ａの遅相軸Ｓの向きつまり方位角は、基準軸である水平軸Ｈに対して１３５°である。λ／４板１０６ｂの遅相軸Ｓの方位角は、水平軸Ｈに対して０°である。λ／４板１０６ｃの遅相軸Ｓの方位角は、水平軸Ｈに対して４５°である。λ／４板１０６ｄの遅相軸Ｓの方位角は、水平軸Ｈに対して９０°である。このようにλ／４板１０６ａ〜１０６ｄを配置することによって、図３及び図４Ａで示されるような直線偏光のみを取得する標準的なモザイク偏光撮像素子１０８を使って、対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄ毎に異なるストークスパラメータ情報の取得が可能である。ここで、λ／４板１０６ａ及び１０６ｃは、第１の４分の１波長板の一例であり、λ／４板１０６ｂ及び１０６ｄは、第２の４分の１波長板の一例である。
【００５５】
なお、水平軸Ｈは、対物レンズ１０７ａ及び１０７ｄから対物レンズ１０７ｂ及び１０７ｃに向かう方向の軸であり、λ／４板１０６ａ及び１０６ｄからλ／４板１０６ｂ及び１０６ｃに向かう方向の軸でもある。また、水平軸Ｈは、直線偏光板１０８ｃ１及び１０８ｃ４から直線偏光板１０８ｃ２及び１０８ｃ３に向かう方向の軸でもある。複数の直線偏光板１０８ｃ１〜１０８ｃ４及びモザイク偏光撮像素子１０８の複数の受光素子はそれぞれ、水平軸Ｈに沿う方向及びこの方向に垂直な方向に並ぶ。
【００５６】
対物レンズ１０７ａでは、λ／４板１０６ａの進相軸Ｆの向き＝４５°及び遅相軸Ｓの向き＝１３５°である。このため、領域１０８ｂａ内において、λ／４板１０６ａの進相軸Ｆ及び遅相軸Ｓに対して斜めの偏光透過軸を有する直線偏光板１０８ｃ１及び１０８ｃ３では、λ／４板１０６ａ並びに直線偏光板１０８ｃ１及び１０８ｃ３が円偏光フィルタの役割を果たす。進相軸Ｆ及び遅相軸Ｓに対して平行又は垂直の偏光透過軸を有する直線偏光板１０８ｃ２及び１０８ｃ４では、λ／４板１０６ａ並びに直線偏光板１０８ｃ２及び１０８ｃ４が果たす直線偏光フィルタの役割に変化は無い。
【００５７】
対物レンズ１０７ｂ及びλ／４板１０６ｂに対応する領域１０８ｂｂ、対物レンズ１０７ｃ及びλ／４板１０６ｃに対応する領域１０８ｂｃ、並びに、対物レンズ１０７ｄ及びλ／４板１０６ｄに対応する領域１０８ｂｄにおいても、直線偏光板１０８ｃ１〜１０８ｃ４は、進相軸Ｆ及び遅相軸Ｓと偏光透過軸との関係に基づき、上述と同様の作用を奏する。つまり、偏光透過軸が進相軸Ｆ及び遅相軸Ｓと平行又は垂直である場合、直線偏光板１０８ｃ１〜１０８ｃ４は、λ／４板１０６ａ〜１０６ａと共に、直線偏光フィルタの機能を維持する。偏光透過軸が進相軸Ｆ及び遅相軸Ｓと平行及び垂直でない場合、直線偏光板１０８ｃ１〜１０８ｃ４は、λ／４板１０６ａ〜１０６ａと共に、円偏光フィルタとして機能する。
【００５８】
図６には、図５のモザイク偏光板１０８ｂを通過後の光の状態が示されている。例えば、対物レンズ１０７ａに対応する領域１０８ｂａでは、λ／４板１０６ａの進相軸Ｆ＝４５°及び遅相軸Ｓ＝１３５°である。このため、直線偏光板１０８ｃ２による方位角４５°の直線偏光、直線偏光板１０８ｃ４による方位角１３５°の直線偏光、直線偏光板１０８ｃ３による右回りの円偏光ＲＣ、及び、直線偏光板１０８ｃ１による左回りの円偏光ＬＣが形成される。上記の４つの偏光が、撮像素子１０８ａの２×２の受光素子それぞれに入射する。よって、上記の４つの偏光により形成される４つの画素が、２×２の画素単位内に隣接して現れる。なお、例えば、方位角４５°の直線偏光は、当該直線偏光の振動面が方位角４５°に沿うことである。他の方位角の直線偏光についても同様である。
【００５９】
また、対物レンズ１０７ｂに対応する領域１０８ｂｂでは、λ／４板１０６ｂの進相軸Ｆ＝９０°及び遅相軸Ｓ＝０°である。このため、直線偏光板１０８ｃ１による方位角０°の直線偏光、直線偏光板１０８ｃ３による方位角９０°の直線偏光、直線偏光板１０８ｃ４による右回りの円偏光ＲＣ、及び、直線偏光板１０８ｃ２による左回りの円偏光ＬＣが形成される。上記の４つの偏光により形成される４つの画素が、２×２の画素単位内に隣接して現れる。
【００６０】
また、対物レンズ１０７ｃに対応する領域１０８ｂｃでは、λ／４板１０６ｃの進相軸Ｆ＝１３５°及び遅相軸Ｓ＝４５°である。このため、直線偏光板１０８ｃ２による方位角４５°の直線偏光、直線偏光板１０８ｃ４による方位角１３５°の直線偏光、直線偏光板１０８ｃ１による右回りの円偏光ＲＣ、及び、直線偏光板１０８ｃ３による左回りの円偏光ＬＣが形成される。上記の４つの偏光により形成される４つの画素が、２×２の画素単位内に隣接して現れる。
【００６１】
また、対物レンズ１０７ｄに対応する領域１０８ｂｄでは、λ／４板１０６ｄの進相軸Ｆ＝０°及び遅相軸Ｓ＝９０°である。このため、直線偏光板１０８ｃ１による方位角０°の直線偏光、直線偏光板１０８ｃ３による方位角９０°の直線偏光、直線偏光板１０８ｃ２による右回りの円偏光ＲＣ、及び、直線偏光板１０８ｃ４による左回りの円偏光ＬＣが形成される。上記の４つの偏光により形成される４つの画素が、２×２の画素単位内に隣接して現れる。
【００６２】
よって、領域１０８ｂａの画素の画素値、つまり輝度値から、下記の式１に示すようなストークスパラメータＳ０、Ｓ２及びＳ３が得られる。領域１０８ｂｂの画素の画素値からストークスパラメータＳ０、Ｓ１及びＳ３が得られる。領域１０８ｂｃの画素の画素値からストークスパラメータＳ０、Ｓ２及びＳ３が得られる。領域１０８ｂｄの画素の画素値からストークスパラメータＳ０、Ｓ１及びＳ３が得られる。
【００６３】
ストークスパラメータＳ０は、２×２の画素単位内の偏光全体の強度を示す。ストークスパラメータＳ１は、２×２の画素単位内の偏光の水平成分の差を示す。ストークスパラメータＳ２は、２×２の画素単位内の偏光の４５°成分の差を示す。ストークスパラメータＳ３は、２×２の画素単位内の右回り偏光成分及び左回り偏光成分の差を示す。
【００６４】
また、式１に示されるＩ０、Ｉ４５、Ｉ９０及びＩ１３５はそれぞれ、０°、４５°、９０°及び１３５°の方向の直線偏光を受光した画素での画素値を示し、ＩＲＣ及びＩＬＣはそれぞれ、右回り及び左回りの円偏光を受光した画素での画素値を示す。ストークスパラメータのうち、Ｓ０は、画素値どうしの加算で得られ、残りのストークスパラメータＳ１〜Ｓ３は、画素値間の差分（減算）処理で得られる。
【００６５】
【数１】
2019052857.tif 000003
【００６６】
このように、撮像装置１００は、対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄそれぞれが結像する像を用いて、ストークスパラメータを算出する。なお、本実施の形態では、全ての対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄが結像する像からストークスパラメータＳ０及びＳ３が得られる。ストークスパラメータＳ１及びＳ２は、対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄが結像する像のいずれかから得られ、同一の対物レンズが結像する像から同時に取得されない。なお、本実施の形態では、撮像装置１００は、対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄそれぞれが結像する像を用いて、ストークスパラメータを算出していたが、これらの像の少なくとも２つを用いて、ストークスパラメータを算出してもよい。例えば、対物レンズ１０７ａ及び１０７ｂそれぞれが結像する像を用いて、ストークスパラメータＳ０〜Ｓ３の取得が可能である。
【００６７】
［λ／４板１０６の配置の変形例］
また、対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄ上に配置されるλ／４板１０６ａ〜１０６ｄの配置を変更した変形例２を説明する。具体的には、λ／４板１０６ａ〜１０６ｄの進相軸Ｆ及び遅相軸Ｓの向きが変更されている。本変形例では、第１に、各対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄから得られる画像間の視差を補正するために、異なる対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄから得られる画像間で、同種のストークスパラメータが取得できるように、λ／４板１０６ａ〜１０６ｄの向きが設定される。第２に、ストークスパラメータのうち、Ｓ１及びＳ２を用いて、（Ｓ１／Ｓ２）として除算処理し、Ｓ１／Ｓ２を画素値とする画像が形成される。この画像は、被写体の複屈折の主軸方位θを表現する画像である。この画像の形成の際に視差による精度低下を防ぐために、ストークスパラメータＳ１及びＳ２が同一の対物レンズから得られる画像にて取得できるように、λ／４板１０６ａ〜１０６ｄの向きが設定される。
【００６８】
図７には、本変形例でのλ／４板１０６の配置例が、図５と同様に示されている。図７では、上記の２つの条件を満たすように、λ／４板１０６が配置されている。図７で示すように、本変形例では、λ／４板１０６ｂ及び１０６ｄのみが配置される。つまり、対物レンズ１０７ｂ及び１０７ｄにのみ、λ／４板１０６ｂ及び１０６ｄが配置される。対物レンズ１０７ａ及び１０７ｃには、λ／４板１０６ａ及び１０６ｃが配置されない。λ／４板１０６ｂ及び１０６ｄそれぞれにおける進相軸Ｆ及び遅相軸Ｓの向きは、図５のλ／４板１０６ｂ及び１０６ｄと同一である。
【００６９】
図８には、図７のモザイク偏光板１０８ｂを通過後の光の状態が示されている。例えば、対物レンズ１０７ａに対応する領域１０８ｂａ及び対物レンズ１０７ｃに対応する領域１０８ｂｃではそれぞれ、λ／４板１０６ａ及び１０６ｃが存在しない。このため、直線偏光板１０８ｃ１による０°の直線偏光、直線偏光板１０８ｃ２による４５°の直線偏光、直線偏光板１０８ｃ３による９０°の直線偏光、及び、直線偏光板１０８ｃ４による１３５°の直線偏光が形成される。これにより、０°−９０°の直線偏光のペア、及び、４５°−１３５°の直線偏光のペアが、同一の対物レンズが結像する像から取得される。これにより、ストークスパラメータＳ１及びＳ２を構成する画素値Ｉ０、Ｉ４５、Ｉ９０及びＩ１３５は、同一の対物レンズが結像する像から取得され、第２の条件が満たされる。
【００７０】
また、対物レンズ１０７ｂに対応する領域１０８ｂｂでは、λ／４板１０６ｂの進相軸Ｆ＝９０°及び遅相軸Ｓ＝０°である。このため、実施の形態１と同様に、直線偏光板１０８ｃ１による方位角０°の直線偏光、直線偏光板１０８ｃ３による方位角９０°の直線偏光、直線偏光板１０８ｃ２による左回りの円偏光ＬＣ、及び、直線偏光板１０８ｃ４による右回りの円偏光ＲＣが形成される。
【００７１】
また、対物レンズ１０７ｄに対応する領域１０８ｂｄでは、λ／４板１０６ｄの進相軸Ｆ＝０°及び遅相軸Ｓ＝９０°である。このため、実施の形態１と同様に、直線偏光板１０８ｃ１による方位角０°の直線偏光、直線偏光板１０８ｃ３による方位角９０°の直線偏光、直線偏光板１０８ｃ２による右回りの円偏光ＲＣ、及び、直線偏光板１０８ｃ４による左回りの円偏光ＬＣが形成される。
【００７２】
これにより、対物レンズ１０７ｂ及び１０７ｄが結像する像それぞれから、０°−９０°の直線偏光のペアと、右回りの円偏光と、左回りの円偏光とが得られる。そして、全ての対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄが結像する像それぞれから、０°−９０°の直線偏光のペアが得られる。よって、ストークスパラメータＳ１を構成する画素値Ｉ０及びＩ９０は、全ての対物レンズが結像する像から取得され、第１の条件が満たされる。従って、図７に示すλ／４板１０６ａ〜１０６ｄの配置は、上記条件を満足している。
【００７３】
取得されるストークスパラメータについて、さらに詳細に説明する。図９には、実施の形態１の変形例２でストークスパラメータを算出するための差分処理を説明する図が示されている。図９では、図７に示すようにλ／４板１０６ｂ及び１０６ｄが配置された対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄから得られる情報を元に、ストークスパラメータを算出するための差分処理が示されている。上記の式１に示すように、ストークスパラメータＳ０は、画素値どうしの加算で得られ、ストークスパラメータＳ１〜Ｓ３は、画素値間の差分（減算）処理で得られる。この差分処理は、本来同じ画素位置で観測されるが偏光透過軸が異なる観測値、つまり画素値どうしの差分である。しかしながら、モザイク偏光撮像素子１０８を使う場合には、図９に示すように、偏光透過軸が異なる隣接画素の間で画素値の差分を行うことによって代用している。図９において、偏光板１０８ｃ１〜１０８ｃ４上に示される矢印は、矢印の先端に位置する偏光板に対応する受光素子の画素値から、矢印の基部に位置する偏光板に対応する受光素子の画素値を差し引く処理を意味する。
【００７４】
この処理により、対物レンズ１０７ａが結像する像から、ストークスパラメータＳ０、Ｓ１及びＳ２が擬似的に取得される。対物レンズ１０７ｂが結像する像から、ストークスパラメータＳ０、Ｓ１及びＳ３が擬似的に取得される。対物レンズ１０７ｃが結像する像から、ストークスパラメータＳ０、Ｓ１及びＳ２が擬似的に取得される。対物レンズ１０７ｄが結像する像から、ストークスパラメータＳ０、Ｓ１及びＳ３が擬似的に取得される。よって、全ての対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄに対応する画像から共通にストークスパラメータＳ１が得られる。また、ストークスパラメータＳ１及びＳ２は、必ず同一の対物レンズ１０７ａ又は１０７ｃに対応する画像から得られ、対物レンズに１０７ｂ又は１０７ｄに対応する画像からストークスパラメータＳ３が得られる。さらに、ストークスパラメータＳ０、Ｓ１及びＳ２を画素値とするストークスパラメータ画像の生成が可能であり、ストークスパラメータＳ０、Ｓ１及びＳ３を画素値とするストークスパラメータ画像の生成が可能である。
【００７５】
さらに、対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄ間の視差補正の実施と、ストークスパラメータからの被写体媒質の複屈折主軸方位及びリターダンス量を求めることとのための画像処理を説明する。図１０には、上記画像処理の流れを説明する図が示されている。
【００７６】
まず、撮像装置１００は、４眼カメラである多眼カメラ１０１によって、被写体を撮像し、モザイク偏光撮像素子１０８は、多眼カメラ１０１の４つの対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄが結像する像の画像を生成する。さらに、画像処理部１０９は、ストークスパラメータ画像を生成する。具体的には、画像処理部１０９は、４つ画像それぞれに対して、本変形例で上述したように、隣接画素間の差分処理を実施することにより、対物レンズ１０７ａの画像からストークスパラメータＳ０、Ｓ１及びＳ２を算出し、対物レンズ１０７ｂの画像からストークスパラメータＳ０、Ｓ１及びＳ３を算出し、対物レンズ１０７ｃの画像からストークスパラメータＳ０、Ｓ１及びＳ２を算出し、対物レンズ１０７ｄの画像からストークスパラメータＳ０、Ｓ１及びＳ３を算出する。
【００７７】
さらに、画像処理部１０９は、対物レンズ１０７ａの画像に関して、ストークスパラメータＳ１を画素値とするストークスパラメータ画像及びストークスパラメータＳ２を画素値とするストークスパラメータ画像を生成する。同様に、画像処理部１０９は、対物レンズ１０７ｂの画像に関して、ストークスパラメータＳ１を画素値とするストークスパラメータ画像及びストークスパラメータＳ３を画素値とするストークスパラメータ画像を生成する。画像処理部１０９は、対物レンズ１０７ｃの画像に関して、ストークスパラメータＳ１を画素値とするストークスパラメータ画像及びストークスパラメータＳ２を画素値とするストークスパラメータ画像を生成する。画像処理部１０９は、対物レンズ１０７ｄの画像に関して、ストークスパラメータＳ１を画素値とするストークスパラメータ画像及びストークスパラメータＳ３を画素値とするストークスパラメータ画像を生成する。
【００７８】
例えば、画像処理部１０９は、ストークスパラメータＳ１を画素値とするストークスパラメータ画像を生成する場合、直線偏光板１０８ｃ１〜１０８ｃ４の組に対応する２×２の画素の画素値をＳ１とする。具体的には、４つの直線偏光板１０８ｃ１〜１０８ｃ４の中心位置Ｐｃ（図４Ｂ参照）に対応する位置の画素の画素値が、Ｓ１とされてもよい。なお、画素値Ｓ１の画素の位置は、上記に限定されず、任意に決定されてもよい。ストークスパラメータＳ２又はＳ３を画素値とする画像を生成する場合も、上記と同様である。
【００７９】
画像処理部１０９は、ストークスパラメータを画素値とするこれらのストークスパラメータ画像を用いて、視差補正処理を行う。ここで、４つの対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄ全ての画像から、ストークスパラメータＳ１のストークスパラメータ画像が取得される。このため、ストークスパラメータＳ１のストークスパラメータ画像を使って、他のストークスパラメータＳ２及びＳ３のストークスパラメータ画像の視差補正をすることが可能である。画像処理部１０９は、ストークスパラメータＳ１の４つのストークスパラメータ画像に基づき、４つの対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄの視差のずれを補正する視差補正を行う。さらに、画像処理部１０９は、視差補正の結果に基づき、複数のストークスパラメータ画像を１つの視点から見た１つの画像に合成する。
【００８０】
具体的には、画像処理部１０９は、対物レンズ１０７ａの画像に関して、ストークスパラメータＳ１のストークスパラメータ画像とストークスパラメータＳ２のストークスパラメータ画像とから、Ｓ１/Ｓ２を画素値とするストークスパラメータ画像を生成する。同様に、画像処理部１０９は、対物レンズ１０７ｃの画像に関して、ストークスパラメータＳ１のストークスパラメータ画像とストークスパラメータＳ２のストークスパラメータ画像とから、Ｓ１/Ｓ２を画素値とするストークスパラメータ画像を生成する。
【００８１】
画素値Ｓ１/Ｓ２のストークスパラメータ画像は、ストークスパラメータＳ１のストークスパラメータ画像の各画素の画素値を、ストークスパラメータＳ２のストークスパラメータ画像の各画素の画素値で除算することによって、生成される。このとき、ストークスパラメータＳ１及びＳ２のストークスパラメータ画像の間の対応する２つの画素の画素値を用いて、除算される。２つの画像の間で対応する２つの画素では、一方の画像の画素が写す被写体上の点が、他方の画像の画素にも写っている場合、これら２つの画素は対応する。
【００８２】
画像処理部１０９は、対物レンズ１０７ａの画像に基づき生成された画素値Ｓ１/Ｓ２のストークスパラメータ画像と、対物レンズ１０７ｃの画像に基づき生成された画素値Ｓ１/Ｓ２のストークスパラメータ画像とを、視差補正結果に基づき、１つの視点から見た１つの画像に合成する。具体的には、画素値Ｓ１/Ｓ２の２つの画像間において、対応する２つの画素が１つの画像に合成される。
【００８３】
また、画像処理部１０９は、対物レンズ１０７ｂの画像に基づき生成された画素値Ｓ３のストークスパラメータ画像と、対物レンズ１０７ｄの画像に基づき生成された画素値Ｓ３のストークスパラメータ画像とを、視差補正結果に基づき、１つの視点から見た１つの画像に合成する。
【００８４】
多眼カメラから得られる複数の画像の視差補正の方法、及び、視差補正に基づき当該複数の画像を１つの画像に合成する方法は、例えば、上記の特許文献３及び非特許文献４に記載されるように既知であるため、その詳細な説明を省略する。例えば、特許文献３は、多眼電子カメラの視差補正方法を開示している。特許文献３では、２つの画像間において、指定領域の画像マッチングを用いることによって、視差補正を行うことが記載されている。具体例として、視差に基づき、一方の画像の指定領域を他方の画像の指定領域に平行移動させることによって、視差補正することが記載されている。
【００８５】
次いで、画像処理部１０９は、合成後の画素値Ｓ１/Ｓ２のストークスパラメータ画像に対して、主軸画像生成処理を行う。画像処理部１０９は、画素値Ｓ１/Ｓ２のストークスパラメータ画像の各画素に対して、下記の式２に基づき、画素値Ｓ１/Ｓ２を複屈折主軸方位θに変換する処理を行う。さらに、画像処理部１０９は、画素値Ｓ１/Ｓ２のストークスパラメータ画像の各画素の画素値を、変換後の複屈折主軸方位θとする画像を生成する。このような画像は、複屈折主軸画像と呼ばれる。複屈折主軸方位θは、被写体の複屈折主軸の方位を示す。複屈折主軸方位θを用いることによって、被写体での光の複屈折量の算出が可能である。
【００８６】
また、画像処理部１０９は、合成後の画素値Ｓ３のストークスパラメータ画像に対して、リターダンス画像生成処理を行う。画像処理部１０９は、画素値Ｓ３のストークスパラメータ画像の各画素に対して、下記の式３に基づき、画素値Ｓ３をリターダンス量Γに変換する処理を行う。さらに、画像処理部１０９は、画素値Ｓ３のストークスパラメータ画像の各画素の画素値を、変換後のリターダンス量Γとする画像を生成する。このような画像は、リターダンス画像と呼ばれる。リターダンス量Γは、位相差又は位相遅延を示し、光の屈折率の偏光依存性を反映する。
【００８７】
【数２】
2019052857.tif 000004
【００８８】
以上の処理によって、眼底の網膜の神経繊維及び角膜などの透明媒質を一体と見た場合の複屈折の主軸とリターダンス量という不可視情報を画像化することができる。ここで、リターダンス量Γは、網膜厚さｄ、波長λ、並びに、光の進相軸方向及び遅相軸方向の屈折率ｎ１及びｎ２と以下の式４の関係を有する。このため、波長λ、並びに、進相軸方向及び遅相軸方向の屈折率ｎ１及びｎ２の値を得ることによって、網膜厚さｄの算出が可能である。その結果、本来透明な網膜の厚さを画像として可視化でき、このような画像は、緑内障診断に有効活用できる。
【００８９】
【数３】
2019052857.tif 000005
【００９０】
一方、光が神経線維層を通過する際、神経線維束と平行な光の成分の方が、神経線維束と垂直な光の成分よりも遅く伝導する。そこで、上述のように得られる複屈折主軸方位θは、上記神経線維束と直角の関係にある。このことから、本来透明な神経線維の走行方向を画像として可視化することが可能になる。このような画像は、眼底黄斑部に存在する放射状に線維が走行するヘンレ線維層の検出を可能にする。ヘンレ線維層の複屈折の性質を使うと、測定された複屈折物質から角膜の複屈折と網膜の複屈折とを分離することができるため、眼底診断の精度向上のため非常に有効である。なお、図５に示すようにλ／４板１０６が配置されたケースでも、図１０に示すような上述と同様の処理が可能である。
【００９１】
［実施の形態２］
実施の形態２に係る撮像装置２００を説明する。実施の形態１に係る撮像装置１００の照明器１０２は、複数の光源１０４の全てを同時に点灯するように構成されていた。実施の形態２に係る撮像装置２００は、複数の光源１０４の一部及びその他を選択して点灯するように構成された照明器２０１を備える。以下、実施の形態１及び変形例と異なる点を中心に説明する。
【００９２】
図１１には、実施の形態２に係る撮像装置２００を側方から見た図が示されている。撮像装置２００も、実施の形態１と同様に、透明で複屈折特性を有する視神経繊維を可視化観測するための眼底カメラとして適用可能である。図１１に示すように、撮像装置２００は、多眼カメラ１０１、シーケンシャル照明器２０１、ハーフミラー１０３、画像処理部１０９及び同期装置２１０を備える。撮像装置２００は、シーケンシャル照明器２０１及び同期装置２１０を除き、実施の形態１の変形例２に係る撮像装置１００と同様の構成を有している。撮像装置２００では、対物レンズ１０７ｂ及び１０７ｄにのみ、λ／４板１０６ｂ及び１０６ｄが配置されている。
【００９３】
シーケンシャル照明器２０１は、複数の光源１０４と、光源１０４のそれぞれに配置される複数の円偏光板１０５とを備える。複数の光源１０４は、それぞれの光軸が略平行になるように平面的に配置されている。複数の円偏光板１０５は、光源１０４の出射光を左回りに円偏光する複数の第一円偏光板１０５Ａと、光源１０４の出射光を右回りに円偏光する複数の第二円偏光板１０５Ｂとで構成されている。第一円偏光板１０５Ａ及び第二円偏光板１０５Ｂは、交互に格子状に、つまりモザイク状に配列され、チェック状の配列パターンを形成する。
【００９４】
同期装置２１０は、シーケンシャル照明器２０１及び多眼カメラ１０１のモザイク偏光撮像素子１０８と接続されている。同期装置２１０は、シーケンシャル照明器２０１の点灯シーケンスと、モザイク偏光撮像素子１０８の撮像タイミングとの同期を制御する。同期装置２１０は、上述で挙げた画像処理部１０９の構成と同様の構成を有してもよい。
【００９５】
図１２Ａ及び図１２Ｂには、シーケンシャル照明器２０１の複数の光源１０４に配置される個別の円偏光板と、点灯される光源１０４との関係を示す図である。平面的には、左回りの第一円偏光板１０５Ａと、右回りの第二円偏光板１０５Ｂとが、個々の光源１０４に配置され、モザイク状に配列されている。
【００９６】
同期装置２１０は、複数の光源１０４の一部とその他とを別々に点灯させる。図１２Ａに示すように、同期装置２１０は、第一の点灯では、第一円偏光板１０５Ａが配置された光源１０４のみを点灯する。さらに、図１２Ｂに示すように、同期装置２１０は、第一円偏光板１０５Ａが配置された光源１０４の消灯後の第二の点灯では、第二円偏光板１０５Ｂが配置された光源１０４のみを点灯する。同期装置２１０は、第一円偏光板１０５Ａが配置された光源１０４の点灯、及び、第二円偏光板１０５Ｂが配置された光源１０４の点灯のそれぞれに合わせて、モザイク偏光撮像素子１０８に撮像させる。同期装置２１０は、第一の点灯及び第二の点灯を交互に繰り返して、それぞれの点灯のタイミングで撮像を行う。これにより、第一の点灯での左回りの円偏光照明を用いた撮像と、第二の点灯での右回りの円偏光照明を用いた撮像とが行われる。同期装置２１０は、第一の点灯及び第二の点灯をそれぞれ少なくとも１回行う。なお、図１２Ａ及び図１２Ｂは、光源１０４から第一円偏光板１０５Ａ及び第二円偏光板１０５Ｂを見た図である。
【００９７】
眼球の角膜及び網膜の媒質においては、偏光における２色性が理論上存在せず、複屈折主軸方位θに対する複屈折特性、すなわちリターダンス量（位相差）Γのみが存在することが特徴である。このような媒質の偏光特性を示す４行４列のミュラー行列において、第１行及び第１列の成分がいずれも（１，０，０，０）となる。残りの４行４列の部分が、上記θ及びΓにより決定される。このようなミュラー行列に対する入射光として、左回りの円偏光のストークスベクトル（１，０，０，―１）、及び、右回りの円偏光のストークスベクトル（１，０，０，１）をそれぞれ入力すると、媒質で反射した戻り光のストークスベクトルはそれぞれ、下記の式５及び式６のようになる。ストークスベクトルの成分は、Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２及びＳ３である、
【００９８】
【数４】
2019052857.tif 000006
【００９９】
すなわち、観測される戻り光のストークスパラメータＳ１’，Ｓ２’，Ｓ３’成分の符号が逆になる。従って、この種の媒質からの戻り光のストークスベクトルを、モザイク偏光撮像素子１０８の撮像画素を使って算出する場合、左回り円偏光の場合には、下記の式７のように求まり、右回り円偏光の場合には、下記の式８のように求まる。そして、式７及び式８の間において、Ｓ１’，Ｓ２’及びＳ３’における画素値の差分の方向が逆転する。
【０１００】
【数５】
2019052857.tif 000007
【０１０１】
図１３には、実施の形態２における第一の点灯の際のストークスパラメータを算出するための差分処理の流れを説明する図が、図９と同様に示されている。図１４には、実施の形態２における第二の点灯の際のストークスパラメータを算出するための差分処理の流れを説明する図が、図９と同様に示されている。図１３及び図１４でも、矢印は、矢印の先端に位置する偏光板に対応する受光素子の画素値から、矢印の基部に位置する偏光板に対応する受光素子の画素値を差し引く処理を意味する。式７及び式８の関係と同様に、図１３の矢印の向きと、図１４の矢印の向きとは、逆転している。本実施の形態における差分処理によって、第一の点灯及び第二の点灯のいずれにおいても、対物レンズ１０７ａ及び１０７ｃが結像する像それぞれから、ストークスパラメータＳ０、Ｓ１及びＳ２が擬似的に得られる。さらに、対物レンズ１０７ｂ及び１０７ｄが結像する像それぞれから、ストークスパラメータＳ０、Ｓ１及びＳ３が擬似的に得られる。そして、ストークスパラメータＳ１、Ｓ２及びＳ３を用いたストークスパラメータ画像が得られる。
【０１０２】
図１５には、第一の点灯及び第二の点灯の際に取得されたストークスパラメータを画素値とするストークスパラメータ画像の処理の流れの例が、示されている。画像処理部１０９は、実施の形態１の変形例２と同様に、第一の点灯及び第二の点灯それぞれについて、対物レンズ１０７ａ〜１０７ｄそれぞれに関するストークスパラメータＳ１、Ｓ２及びＳ３のストークスパラメータ画像を生成する。画像処理部１０９は、加算平均処理を行うことによって、第一の点灯及び第二の点灯の間において、同一の対物レンズから取得され且つストークスパラメータが同一であるストークスパラメータ画像を合成する。画像処理部１０９は、第一の点灯のストークスパラメータ画像の画素の画素値と、第二の点灯のストークスパラメータ画像における上記画素に対応する画素の画素値との平均値を、合成後の画素の画素値とする。このような加算平均が、ストークスパラメータ画像の各画素に対して行われることによって、合成後のストークスパラメータ画像が生成される。合成後のストークスパラメータ画像は、図１０のストークスパラメータ画像と同様の画像群を形成する。その後、画像処理部１０９は、図１０と同様の処理を行い、複屈折主軸画像及びリターダンス画像を生成する。
【０１０３】
図１６Ａ及び図１６Ｂには、実施の形態２における加算平均処理の詳細が示されている。図１６Ａでは、第一の点灯及び第二の点灯の際に撮像されるストークスパラメータのうちのストークスパラメータＳ１のみを例に挙げているが、他のストークスパラメータについても同様に処理することができる。図１６Ａに示すように、第一の点灯の際のストークスパラメータＳ１は、ＬｌＣ０−ＬｌＣ９０で示す差分処理によって求められる。第二の点灯の際のストークスパラメータＳ１は、ＬｒＣ９０−ＬｒＣ０で示す差分処理によって求められる。方位角０°の偏光板に対応する受光素子における第一の点灯の際の画素値が、ＬｌＣ０であり、第二の点灯の際の画素値が、ＬｒＣ０である。方位角９０°の偏光板に対応する受光素子における第一の点灯の際の画素値が、ＬｌＣ９０であり、第二の点灯の際の画素値が、ＬｒＣ９０である。２つのストークスパラメータＳ１は加算平均され、具体的には、ＬｌＣ０−ＬｌＣ９０とＬｒＣ９０−ＬｒＣ０とが加算平均される。ここで、Ｌは照明側の偏光状態を示し、ｌ及びｒは円偏光の方向を示し、Ｃはカメラ側の偏光状態を示す。加算平均の結果は、下記の式９の上段のとおりであり、上段を変形すると下段のようになる。
【０１０４】
【数６】
2019052857.tif 000008
【０１０５】
図１６Ｂは、上記式９の下段を示している。図１６Ｂ及び式９の下段は、異なる位置で取得された２つの画素の画素値が、空間的に一旦平均化された後に差分される処理を示す。この結果、異なる隣接画素間での差分により生成される画素値というノイジーな画像を発生する原因が除去され、高品質なストークスパラメータ画像を得ることができる。例えば、非特許文献１では、このような隣接画素間での差分処理を実施する場合、偏光フィルタを有する４つの画素に、同じ偏光状態の偏光が入射するように、焦点を少しぼかす光学処理が行われている。しかしながら、本実施の形態における差分処理は、高品質なストークスパラメータ画像を得るために、より原理的解決策であるといえる。
【０１０６】
［実施の形態３］
実施の形態３に係る撮像装置を説明する。実施の形態３に係る撮像装置では、多眼カメラ１０１が、３つの対物レンズ１０７ａ、１０７ｂ及び１０７ｄを備える３眼カメラである点で、実施の形態２と異なる。以下、実施の形態１及び２並びに変形例と異なる点を中心に説明する。
【０１０７】
図１７には、実施の形態３に係る撮像装置における対物レンズ１０７ａ、１０７ｂ及び１０７ｄ並びにλ／４板１０６ｂ及び１０６ｄの配置例が、図５と同様に示されている。実施の形態３に係る撮像装置は、多眼カメラ１０１が３眼カメラであることを除き、実施の形態２に係る撮像装置２００と同様の構成を有している。本実施の形態では、変形例２と同様に、第１に、各対物レンズ１０７ａ、１０７ｂ及び１０７ｄから得られる画像間の視差を補正するために、異なる対物レンズ１０７ａ、１０７ｂ及び１０７ｄから得られる画像間で、同種のストークスパラメータ画像が取得できるように、λ／４板１０６ｂ及び１０６ｄの向きが設定される。第２に、ストークスパラメータＳ１及びＳ２を用いた除算処理によって、Ｓ１／Ｓ２を画素値とし且つ複屈折の主軸方位θを表現するストークスパラメータ画像が形成される。この画像の形成の際に視差による精度低下を防ぐために、ストークスパラメータＳ１及びＳ２が同一の対物レンズから得られる画像にて取得できるように、λ／４板１０６ｂ及び１０６ｄの向きが設定される。上記の２つの条件を満たすように、λ／４板１０６ｂ及び１０６ｄは、図１７の例に示す向きで配置される。λ／４板１０６ｂ及び１０６ｄは、対物レンズ１０７ｂ及び１０７ｄにのみ配置され、進相軸Ｆの方位角が９０°であり遅相軸Ｓの方位角が０°となるように方向付けられている。
【０１０８】
図１８には、実施の形態３において第一の点灯及び第二の点灯の際に取得されたストークスパラメータを画素値とするストークスパラメータ画像の処理の流れの例が、示されている。画像処理部１０９は、実施の形態２と同様に、第一の点灯及び第二の点灯それぞれについて、対物レンズ１０７ａ、１０７ｂ及び１０７ｄそれぞれに関するストークスパラメータＳ１、Ｓ２及びＳ３のストークスパラメータ画像を生成する。画像処理部１０９は、加算平均処理を行うことによって、第一の点灯及び第二の点灯の間において、同一の対物レンズから取得され且つストークスパラメータが同一であるストークスパラメータ画像を合成する。合成後のストークスパラメータ画像は、図１０のストークスパラメータ画像と同様の画像群を形成する。その後、画像処理部１０９は、図１０と同様の処理を行い、複屈折主軸画像及びリターダンス画像を生成する。
【０１０９】
［実施の形態４］
実施の形態４に係る撮像装置を説明する。実施の形態４に係る撮像装置では、多眼カメラ１０１が、２つの対物レンズ１０７ａ及び１０７ｂを備える２眼カメラである点で、実施の形態３と異なる。以下、実施の形態１〜３及び変形例と異なる点を中心に説明する。
【０１１０】
図１９Ａには、実施の形態４に係る撮像装置を側方から見た図が示されている。図１９Ｂには、図１９Ａの撮像装置における対物レンズ１０７ａ及び１０７ｂの周辺が拡大して示されている。図１９Ａは、実施の形態４に係る撮像装置が、手術用の２眼硬性内視鏡へ適用される例を示す。従来の２眼硬性内視鏡は、ロボット手術などにおいて、臓器切除時及び縫合時に、患部を医師が立体視するために利用されている。本実施の形態に係る撮像装置が適用される２眼硬性内視鏡は、２眼式の偏光内視鏡として利用され、手術時のガン膠原繊維の可視化に用いることができる。このような用途に対して、非特許文献２に記載されるような従来の技術では、機構的に偏光板又は波長板を回転させる内視鏡があるが、その機構が複雑であり、且つ画像取得に時間がかかるため、実用的レベルには到達していない。
【０１１１】
本実施の形態に係る撮像装置が適用される硬性内視鏡４５０の構造は、図１９Ａに示すように、主に、光学系部とカメラ部とよりなる。光学系部は、内視鏡４５０先端の対物レンズ１０７ａ及び１０７ｂと、像を伝達するリレーレンズ部４５１と、反射ミラー部４５２と、接眼レンズ部４５３と、λ／４板１０６と、第一カメラ４５４と、第二カメラ４５５と、モザイク偏光撮像素子１０８とを備える。リレーレンズ部４５１は、対物レンズ１０７ａ及び１０７ｂが結像した像それぞれを反射ミラー部４５２に伝達する。反射ミラー部４５２は、伝達した像それぞれを、２つの接眼レンズ部４５３に指向する。接眼レンズ部４５３はそれぞれ、反射ミラー部４５２から送られる像を拡大して、第一カメラ４５４及び第二カメラ４５５に伝達する。λ／４板１０６は、接眼レンズ部４５３と第二カメラ４５５との間に配置される。モザイク偏光撮像素子１０８は、第一カメラ４５４及び第二カメラ４５５それぞれに配置される。
【０１１２】
図１９Ｂを参照すると、硬性内視鏡４５０は、その端に、左回りの円偏光を出射する左円偏光照明器４５６と、右回りの円偏光を出射する右円偏光照明器４５７とを備える。硬性内視鏡４５０は、左円偏光照明器４５６及び右円偏光照明器４５７を交互に点灯することによって、実施の形態２と同様の動作を実現する。なお、左円偏光照明器４５６及び右円偏光照明器４５７の図示しない照射口は、硬性内視鏡４５０の先端部で開口している。複数の照射口が、左円偏光照明器４５６及び右円偏光照明器４５７それぞれに対して、配置されてもよい。
【０１１３】
図２０には、実施の形態４に係る撮像装置における対物レンズ１０７ａ及び１０７ｂ、λ／４板１０６、第一カメラ４５４並びに第二カメラ４５５の配置例が、示されている。λ／４板１０６は、対物レンズ１０７ｂにのみ配置され、進相軸Ｆの方位角が９０°であり遅相軸Ｓの方位角が０°となるように方向付けられている。左円偏光照明器４５６による第一の点灯の際、第一カメラ４５４及び第二カメラ４５５ではそれぞれ、図１３の対物レンズ１０７ａ及び１０７ｂにおいて形成される直線偏光及び円偏光と同様の直線偏光及び円偏光が形成される。右円偏光照明器４５７による第二の点灯の際、第一カメラ４５４及び第二カメラ４５５ではそれぞれ、図１４の対物レンズ１０７ａ及び１０７ｂにおいて形成される直線偏光及び円偏光と同様の直線偏光及び円偏光が形成される。
【０１１４】
図２１には、実施の形態４において第一の点灯及び第二の点灯の際に取得されたストークスパラメータを画素値とするストークスパラメータ画像の処理の流れの例が、示されている。実施の形態２と同様に、第一の点灯及び第二の点灯それぞれについて、対物レンズ１０７ａ及び１０７ｂそれぞれに関するストークスパラメータＳ１、Ｓ２及びＳ３のストークスパラメータ画像が、生成される。さらに、加算平均処理を行うことによって、第一の点灯及び第二の点灯の間において、同一の対物レンズから取得され且つストークスパラメータが同一であるストークスパラメータ画像が、合成される。合成後のストークスパラメータ画像は、図１０のストークスパラメータ画像と同様の画像群を形成する。その後、図１０と同様の処理が行われ、複屈折主軸画像及びリターダンス画像が生成される。上述のような硬性内視鏡４５０は、臓器粘膜下に存在して不可視のガン組織の膠原繊維の光学特性からそれを可視化することができる。
【０１１５】
［効果等］
実施の形態及び変形例に係る撮像装置は、既存のモザイク偏光撮像素子を多眼カメラの構成に組み込むことにより、リアルタイムにストークスパラメータを取得できる情報量と十分な光量とを得ることを実現することができる。さらに、撮像装置は、異なる対物レンズに対応する画像から共通に同一のストークスパラメータを取得できるように構成されることによって、対物レンズ間の視差補正を容易にする。さらに、撮像装置は、左右の互いに逆回転の円偏光照明の組み合わせを用いる。これにより、撮像装置は、偏光の二色性を無視できる媒質においては、ストークスパラメータ計算時に、２つの円偏光照明の際の画素の画素値を空間的に平均化してから差分処理することにより、画素の位置ズレによるノイズを改善することができる。
【０１１６】
また、撮像装置は、生体組織における複屈折性を有する透明な神経線維、筋繊維などの不可視情報を、偏光情報から取得しカメラを用いて可視化することができる。このため、撮像装置は、頭部を固定して実施するＯＣＴ（光干渉断層画像診断法；Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）等の眼科光学機器とは異なる動物の眼科又は新生児眼球検査において、有効であり、さらに、将来の家庭における眼球ヘルスチェック分野に有効である。また、撮像装置は、医療用の内視鏡分野において、手術時にガンなどの膠原繊維の不可視情報を可視化してガン切除の取り残しをなくす有効な画像情報を提供できる。
【０１１７】
［その他］
以上、１つ又は複数の態様に係る撮像装置について、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態及び変形例に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、１つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【０１１８】
本明細書においては、本開示の撮像装置が、生体組織の撮影装置として適用される例を説明したが、本開示の撮像装置が適用される対象は、これに限定されない。本開示の撮像装置は、いかなる被写体の撮影に適用されもよく、特に、複屈折性を有する被写体を高精度に画像化することができる。
【０１１９】
実施の形態及び変形例に係る撮像装置において、λ／４板１０６は、対物レンズ１０７に対して、モザイク偏光撮像素子１０８と反対側に配置されていたが、これに限定されない。λ／４板１０６は、対物レンズ１０７とモザイク偏光撮像素子１０８との間に配置されてもよい。つまり、光が、λ／４板１０６及び対物レンズ１０７を、この順番で通過しモザイク偏光撮像素子１０８に到達するように、λ／４板１０６、対物レンズ１０７及びてモザイク偏光撮像素子１０８が配置されてもよい。又は、光が、対物レンズ１０７及びλ／４板１０６を、この順番で通過してモザイク偏光撮像素子１０８に到達するように、λ／４板１０６、対物レンズ１０７及びモザイク偏光撮像素子１０８が配置されてもよい。
【０１２０】
実施の形態及び変形例に係る撮像装置において、多眼カメラは、２眼カメラ、３眼カメラ又は４眼カメラであったが、多眼カメラのレンズ構成は、これらのカメラに限定されない。多眼カメラのレンズ数は、２つ以上であってよく、例えば、５つ以上であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本開示の撮像装置は、複屈折性を有する被写体の撮影に特に有用であり、医療分野及び生化学分野等の様々な分野での撮影に適用可能である。例えば、本開示の撮像装置は、生体の眼の網膜神経線維、皮膚、臓器粘膜などの透明又は半透明であって偏光特性、特に生体に多い複屈折物質の画像の可視化に有用である。
【符号の説明】
【０１２２】
１００，２００  撮像装置
１０１  多眼カメラ
１０２，２０１  照明器
１０３  ハーフミラー
１０４  光源
１０５  円偏光板
１０６，１０６ａ〜１０６ｄ  λ／４板
１０７，１０７ａ〜１０７ｄ  対物レンズ
１０８  モザイク偏光撮像素子
１０９  画像処理部
【図１Ａ】
2019052857.tif 000009
【図１Ｂ】
2019052857.tif 000010
【図２Ａ】
2019052857.tif 000011
【図２Ｂ】
2019052857.tif 000012
【図３】
2019052857.tif 000013
【図４Ａ】
2019052857.tif 000014
【図４Ｂ】
2019052857.tif 000015
【図５】
2019052857.tif 000016
【図６】
2019052857.tif 000017
【図７】
2019052857.tif 000018
【図８】
2019052857.tif 000019
【図９】
2019052857.tif 000020
【図１０】
2019052857.tif 000021
【図１１】
2019052857.tif 000022
【図１２Ａ】
2019052857.tif 000023
【図１２Ｂ】
2019052857.tif 000024
【図１３】
2019052857.tif 000025
【図１４】
2019052857.tif 000026
【図１５】
2019052857.tif 000027
【図１６Ａ】
2019052857.tif 000028
【図１６Ｂ】
2019052857.tif 000029
【図１７】
2019052857.tif 000030
【図１８】
2019052857.tif 000031
【図１９Ａ】
2019052857.tif 000032
【図１９Ｂ】
2019052857.tif 000033
【図２０】
2019052857.tif 000034
【図２１】
2019052857.tif 000035