JPH03135276A

JPH03135276A - 撮像装置の撮像ヘッド

Info

Publication number: JPH03135276A
Application number: JP1273419A
Authority: JP
Inventors: Masao Yamamoto; 正男山本
Original assignee: SUKARA KK
Current assignee: SUKARA KK
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1991-06-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、医療用あるいは産業用などの各種被験体の表
面部の像を撮像する撮像装置に関するものであり、特に
撮像装置の撮像ヘッドに関する。

［従来の技術］被験体の表面に投射装置が内蔵されたハンディタイプの
撮像用ヘッドを向け、被験体の像をモニタ画像に表示さ
せる撮像装置において、被験体の照明を適切に行う必要
がある０例えば、その被験体に対して正面から投射する
落射光を主体とする照明を行うと、被験体における反射
光が強くなって、モニタ装置ではその反射光の強い部分
が白く写し出され、被験体の色を観察することができな
い、一方、被験体の表面に対して水平に投射する水平光
を主体とすると、被験体の凹部内の照明が不十分なため
、凹部内の部分の撮像画像が暗くなる。

そこで、本発明者は凹部内等を観察できるだけでなく、
必要に応じて表面反射を排除した撮像出力を得ることの
できる撮像装置の照明装置に関する発明をし、先に特願
平１−２６４６２号の出願をした。

すなわち、上記特許出願にがかる撮像装置の照明装置は
第６図に示すように、内部に拡大用光学系２を通して入
射した光学像を撮像する撮像素子３を設けると共に、光
源からの投射光を被験体６に投射する導光体４の投光端
を、筒状体１の先端において該光学系２の周囲に均等に
配設し、筒状体１に対して回転及び光軸方向に位置調節
可能に設けた対物接触体７に、導光体４の投光端から被
験体６に投射する投射光を透過させる偏光板９を設ける
と共に、被験体６から撮像素子３に至る筒状体１内の光
路上にも偏光板１２を設けた拡大撮像装置における照明
装置である。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、どの照明装置においては被験体表面での
反射の程度を調節するためには、対物接触体を手動で回
転させる必要があり、その操作性に問題があった。

被験体表面反射を有する像は、被験体の立体的湿状をよ
く表わし、また、被験体表面反射を消した像は被験体の
色または、例えば血管配置などの内部構造をよく表わす
、そこで、被験体の同一箇所における表面反射のある像
とない像とを瞬時的に観測することが、例えばガン細胞
の認識などで大きな価値がある。

そこで、本発明は必要に応じて迅速に、被験体表面の反
射光を撮像出力させないように調節できる操作性の優れ
た撮像装置の撮像ヘッド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］本発明の上記の目的は次の構成によって達成される。

すなわち、内部に光学系および該光学系を通して入射し
た光学像を撮像する撮像素子を設けると共に、光源から
の投射光を被験体に投射する導光体と該光学系とを並列
に配設した撮像装置の撮像ヘッドにおいて、導光体の投
光端から被験体に投射される投射光光路上に第１の偏光
体を配置し、被験体から撮像素子に至る該投射光の反射
光光路上に、投射光光路上に配置した第１の偏光体の透
過直線偏光と交叉する方向の直線偏光透過性の第２の偏
光体を配置し、投射光光路上または反射光光路上であっ
て、第１の偏光体または第２の偏光体より被験体側に、
例えば、液晶素子またはＰＬＺＴからなる漏光の偏光面
回転素子を配置した撮像装置の撮像ヘッド、または、内部に光学系および該光学系を通して入射した
光学像を撮像する撮像素子を設けると共に、光源からの
投射光を被験体に投射する導光体と該光学系とを並列に
配設した撮像装置の撮像ヘッドにおいて、導光体の投光
端から被験体に投射される投射光光路上に第１の偏光体
を配置し、被験体から撮像素子に至る該投射光の反射光
光路上に第２の偏光体を設け、第１の偏光体または第２
の偏光体を撮像ヘッドの中心軸を中心にして回転させる
駆動手段を設けた撮像装置の撮像ヘッド、または、内部
に光学系および該光学系を通して入射した光学像を撮像
する撮像素子を設けると共に、光源からの投射光を被験
体に投射する導光体と該光学系とを並列に配設した撮像
装置の撮像ヘッドにおいて、導光体の投光端から被験体
に投射される投射光光路上または被験体から撮像素子に
至る該投射光の反射光光路上に、第１の偏光体を配置し
、互いに交叉する方向の直線偏光透過性の第２の偏光体
および第３の偏光体を同一平面上に隣接させ、かつ、個
別に、第１の偏光体が配置されていない側の投射光光路
上または反射光光路上に位置し得るように配置するとと
もに、第２および第３の隣接慣光体を該光路上に交互に
進入させる往復摺動駆動手段を設けた撮像装置の撮像ヘ
ッド、または、上記第３の偏光体に代えて直線（肩先透
過性のない透明体を用いる撮像装置の撮像ヘッド、であ
る。

［作用］まず、偏光面回転素子を用いる場合について説明する。

例えば、第２の偏光体の反射光入射側の光路上に偏光面
回転素子を配置した場合についての作用を述べる。

ｗ１＠体の観察を行うに際して、光源からの投射光が撮
像ヘッドに配置された導光体の投光端から被験体に向け
て投射される。このとき、投射光光路上に設けられた第
１の偏光体により一定ベクトル方向の偏光面をもつ直線
偏光のみが被験体に投射される。また被験体表面から反
射される光は一定のベクトル方向の偏光面からなる直線
偏光であるが、被験体表層部内に達しな偏光は、該表層
部内であらゆるベクトル方向の偏光面を持つ円偏光に変
わり、撮像装置に向けて円偏光反射光とじて反射される
。この被験体表面からの反射直線偏光および被験体内部
からの反射円偏光は、偏光面回転素子、例えば電圧印加
されていない液晶素子を透過すると、偏光面が回転する
。このため、第２の１４光体は、一定角度偏光面を回転
させられた被験体の表面からの反射直線偏光と同一ベク
トル方向の偏光面をもつ偏光のみを透過させるので、被
験体表面からの反射直線偏光が多く含まれる光が撮像素
子に達する。

また、上記被験体からの反射光が、例えば電圧印加され
た液晶素子を透過するときには、反射光の偏光面は回転
しない。したがって、被験体表面よりの反射直線偏光は
、その偏光面がそのままの状態で、液晶素子を透過する
ので、その偏光面と交叉する方向の偏光面からなる偏光
のみを透過させる第２の偏光体を透過しえない、そのた
め、被験体表面の反射直線偏光を排除し、被験体表層部
内からの反射円偏光の内、第２の偏光体を透過可能な偏
光面の偏光のみが撮像素子に達する。

次に、偏光面回転素子を用いない場合についての作用を
説明する。

投射光路上の第１の偏光体は固定させておき、反射光光
路上に設けた第２の偏光体を回転駆動させると、被験体
表面からの一定のベクトル方向の偏光面からなる反射直
線偏光が第２の偏光体を透過する率が低下し、被験体表
面反射光の占める割合が小さい光が撮像素子に達する。

また、逆に、反射光光路上に設けた第２の偏光体は固定
させておき、投射光光路上に設けた第１の偏光体を回転
駆動させると、第１の偏光体の回転に伴って被験体表面
に達する直線偏光の偏光面のベクトル方向は経時変化す
る。そして、経時的にベクトル方向を変化させながら一
方向性の直線ｉｎ光は被験体表面から反射されるが、被
験体内からは円偏光が反射光として第２の偏光体に達す
る。

第２の偏光体では被験体内からの反射円偏光のうちの一
方向の偏光面からなる偏光が透過するが、被験体表面か
らの経時的にベクトル方向が変化する直線偏光からなる
反射光は、第２のｉ！導光体達したとき、透過可能な一
方向の消光面の偏光のみが透過でき、結局、被験体表面
反射光の占める割合が小さい光が撮像素子に到達するこ
とになる。

さらに、例えば、投射光光路上に設けた第１の偏光体は
固定させておき、反射光光路上に互いに交叉する方向の
直線偏光透過性の第２の偏光体および第３の偏光体を同
一平面上に隣接させ、かつ、個別に反射光光路上に位置
し得るように配置するとともに、第２および第３の隣接
偏光体を該反射光光路上に交互に進入させる場合につい
て述べる。

この場合には、被験体表面からの反射直線偏光の第２Ｉ
Ｉ光体及び第３１！光体透過率が低下し、被験体表面反
射光の占める割合が小さい光が撮像素子に達する。なお
、このとき、上記第３の偏光体に代えて直線偏光透過性
のない透明体を用いると、第３の偏光体を用いる場合に
比べて被験体表面反射光の占める割合が少し大きい光が
撮像素子に達する。

［実施例］本発明の実施例を図面とともに説明する。

実施例１第１図に撮像装置の撮像ヘッド部分を示す。

この撮像ヘッド部分は、内部に光学系２を収容した筒状
体基部１に、該光学系２を通して入射した光学像を撮像
する撮像素子（ＣＣＤイメージセンサ）３を設け、これ
を図示しないテレビモニタに接続している。また、上記
筒状体基部１内には、多数の光ファイバーを光学系２の
周囲に円環状に並列配置し、その光ファイバーによって
形成される導光体４の先端の投光端を、光学系２の周囲
に均等に配設し、導光体４の投光端から被験体６に向け
、投射光を投射し得るようにしている。この導光体４を
構成する光ファイバーは、図示しない光源の直前から結
束状態で筒状体基部１に導かれ、筒状体基部１内で円環
状に分散されて均等に配列させたもので、これにより被
験体６の表面が均等な明るさに照明される。

上記筒状体基部１の先端には、先端部分を被験体６に接
触させることにより、筒状体基部ｌと被験体６との位置
的関係を安定させると同時に外部からの光を遮断する筒
状体先端部７が設けられている。なお、この筒状体先端
部７は第１図には図示していないが、ピントを調整する
ために調整用のねじ部材を介して筒状体基部１に対し回
転して光軸方向に位置調整可能に収り付けてもよい。

上記筒状体先端部７の形状は、図示したような円筒状に
限ることはなく、被験体６の性状に応じて、例えば、先
端が拡開、狭搾した筒状あるいは縦断面が楔状の先端部
をもつ円筒状に形成することができる。筒状体先端部７
は被験体６に非接触状態にして用いることもできる。

また、上記筒状体先端部７の光学系２の取付筒１０先端
の開口部１１に接する位置には、導光体４の投光端から
被験体６に投射する投射光を透過させるためのリング状
の偏光体９および偏光体９のリング内に偏光体９と交叉
する偏光面を持つ偏光体１２が設けられている。これら
漏光体９および偏光体１２より被験体６（ｌＩＪの反射
光光路上に液晶素子１３が配置されている。液晶素子１
３には透明電極１４（第３図参照）およびリード線１６
を介して交流電圧印加のために発振器１７が接続されて
いる。

液晶素子１３および偏光体９および偏光体１２からなる
偏光パネル１９部分の拡大図を第２図に示す、第２図（
ａ）には該パネル組み立て前の概観図を、第２図（ｂ）
および第２図（ｃ）には該パネル組み立て後の側面図お
よび偏光体９．１２側から見た平面図をそれぞれ示す。

また、液晶素子１３の拡大断面図を第３図に示す。ガラ
ス板等の二板の透明板２０の間にネマチック液晶２１が
配置され、液晶２１の相対向する両表面部には酸化スズ
、酸化インジウム等からなる透明型８ｉ１４が配置され
、各電極１４は外部電極１５にそれぞれ接続されている
。外部電ｗ１１５はリード線１６を介して、交流発振器
１７（第１図）に接続されている。交流電流を両透明電
極１４間で互いに逆位相の関係になるように流すことに
より液晶２１に印加される電圧の平均値がゼロになるよ
うな状態とすると、液晶２１の寿命を伸ばすことができ
る。なお、発振器１７のスイッチ２２のオン・オフ動作
で液晶素子１３による偏光の閾光面のベクトル方向回転
制御がなされる。また、液晶素子１３の偏光の偏光面の
回転角度は印加電圧によって調整することができる。

発振器１７およびスイッチ２２は撮像ヘッドに直接設け
る必要はなく、リード線１６で撮像ヘッド部分と接続し
て遠隔操作を可能にすることもできる１発振器１７の発
振周波数は３００服〜５０ＫＨｚが適切である。モニタ
ビデオの出力周波数である６０Ｈｚに近い低い周波数を
用いるとビデオ画面にうなりが生じ、また５　０　Ｋ　
Ｈｚ以上に周波数を上げても効果はなく電力消費量がか
さむだけである。うなりを起こさず電力消費もあまり多
くないＩＫ出程度の周波数を発振する発振器１７が、製
造もしやすく好ましい。

液晶素子１３の大きさを小さくすることは容易なため、
本発明の撮像ヘッドはその用途に応じてサイズは決める
ことができる。

また、ＰＬＺＴ等の電気的な処理により、偏光の偏光面
を回転させることのできる材料を液晶２１の代わりに用
いることもできる。

ここでＰＬＺＴとは鉛（Ｐｂ）、ランタン（Ｌａ）、ジ
ルコニウム（Ｚｒ）およびチタン（Ｔｉ）の複合酸化物
からなりこの粉体を加圧下に焼結して得られる透明な結
晶であり、電気的処理により偏光性が変化する性質があ
る。この他、磁気の印加により偏光の偏光面を回転させ
ることのできる材料を液晶２１の代わりに用いることも
できる。

上記構成を有する撮像ヘッドをもつ撮像装置により被験
体６の観察を行うに際しては、その筒状体先端部７の先
端を被験体６に向ける。この場合に、光源からの投射光
は光ファイバーを通して筒状体先端部７の内部に至り、
光学系２の周囲から均等に投射されるので、被験体６を
均一な明るさに照明することができる。また、導光体４
の投光端から投射される光は、偏光体９を透過して、定
ベクトル方向の偏光面からなる直線偏光のみが被験体６
に投射される。被験体６表面からの反射光は偏光体９に
より一定の偏光面をもつ直線偏光であるが、被験体６表
層部内に達した偏光は、該表層部内であらゆるベクトル
方向の偏光面を持つ円は光に変わり、反射光として被験
体６から反射される。この被験体６表面からの反射直線
偏光および被験体６内部からの円偏光は電圧印加されて
いない液晶素子１３を透過する時には、偏光の偏光面の
方向が一定角度、回転するため、被験体６表面からの反
射直線漏光と同一ベクトル方向の偏光面の偏光のみが１
員光体１２を透過し、撮像素子３に達する。また、上記
被験体６からの反射光が電圧印加された液晶素子１３を
透過するときには、反射光の偏光方向は回転しない。し
たがって、被験体６表面よりの反射直線偏光のは光方向
はそのまま、そのベクトル方向を変えずに液晶素子１３
を透過するので、偏光体１２を透過し得ない。このため
、被験体６表面の反射光を排除した被験体６表層部内か
らの反射光のうち偏光体１２を透過し得るベクトル方向
の漏光面のみが撮像素子に達する。

したがって、必要に応じて随時、被験体６の表面で反射
した光を含む撮像素子出力を得ること、あるいは被験体
６の表面での反射光のみを除去した撮像出力を得る事が
できる。しかも、その選択を発振器１７のオン、オフ動
作で瞬時に行うことができるので被験体６を静止状態に
保つ必要がなく、また、表面反射のある場合と表面反射
のない場合とをほぼ同時に観察できる。このため、電気
的映像を取り込む画像処理装置、画像記録装置と連動し
てほとんど同時刻（数十ミリ秒）の時間差の反射像、無
反射像を得ることができる。

被験体６の表面の反射光を含む撮像素子出力によると、
被験体６の表面の凹凸が見えやすくなるが、表面反射光
が多いため、被験体６の色を明瞭に見ることはできない
。液晶素子１３に電圧を印加すると、被験体６の表面反
射光を除去でき、被験体６の色彩が非常に明瞭に観察で
きる。

なお、導光体９および偏光体１２の取り付は位置はそれ
ぞれ投射光光路上および反射光光路であればどこに取り
付けてもよいことは言うまでもない実施例２本実施例は液晶素子１３を用いないで随時被験体６の表
面からの反射光を排除しようとするものである。第４図
に第１図で示した撮像ヘッドの一部を変更した断面図を
示すように、投射光光路上に設けられる偏光体９は筒状
体先端部７側に回転自在に支持させ、偏光体９の一部を
筒状体先端部７の外周側面に露出させ、偏光体９外周部
に設けたギア２４は筒状体に取り付けたモータ２３で駆
動されるギア２５と噛み合わされる。また、反射光光路
に設けられる偏光体１２は取付筒１０に固定されている
。なお、第４図（ｂ）は第４図（ａ）のＡ−Ａ線断面図
である。

上記構造からなる撮像ヘッドにおいて、光源からの投射
光が投射されると、投射光は導光体４を経て偏光体９に
達するが、このとき、モータ２３の駆動により偏光体９
を回転させると、偏光体９の回転に伴って被験体６表面
に達する直線偏光の偏光面のベクトル方向は経時変化す
る。そして、その経時的にベクトル方向が変化した直線
偏光が被験体表面からは反射されるが、被験体６内部か
らは円偏光が反射されて偏光体１２に達する。（１ｉ光
体１２では被験体６内部からの反射円偏光のうちの一方
向のみの偏光面を持つ偏光が透過される。

一方、被験体６表面からの経時的に偏光面のベクトル方
向が変化する直線偏光からなる反射光は、偏光体１２に
達したとき、透過可能な一方向のベクトル成分の直線偏
光のみが透過できる。したがって、被験体６表面反射光
の占める割合が小さい光が撮像素子に到達することにな
り、被験体６の表面からの反射光の少ない画像が得られ
る。

実施例３本実施例も液晶素子１３を用いないで、被験体６の表面
からの反射光を随時、排除しようとするものである。

第５図に第１図で示した撮像ヘッドの一部を変更した断
面図を示すように、筒状体基部１内に設けられた偏光体
１２を取付筒１０内の光路上に直交する方向に摺動自在
に支持させる。なお、第５図（ｂ）は第５図（ａ）のＡ
−Ａ線断面図である。

偏光体１２は取付筒１０端部の開口部１１を覆う大きさ
であって、筒状体先端部７側に設けられたリング状偏光
体９の透過直線偏光とは交叉する方向の直線ＩＮ光透過
性の部分１２ａと偏光体９の透過直線開光と同一方向の
偏光透過性または偏光性のない透明性の部分１２ｂとを
組み合せたものからなり、その−側面には筒状体基部１
を貫通してモータ２３により駆動されるカム２６に当接
する摺動部材２７が取り付けられている。このとき偏光
性のない透明性の部分１２ｂを用いると、反射像と無反
射像の明るさの差を少なくすることができる。なお、モ
ータ２３は図示しない適宜の手段で筒状体基部１に取り
付けられている。この摺動部材２７はスプリング２９に
より、偏光体１２をカム２６方向に付勢させている。

上記構造からなる撮像ヘッドにおいて、光源からの投射
光が投射されると、投射光は導光体４を経て偏光体９に
達するが、このとき、モータ２３を駆動させると、偏光
体１２ａ、１２ｂは反射光の光路上に直交する平面で往
復摺動され、それぞれが交互に反射光光路上に進入する
。したがって、被験＃、６表面からの反射直線連光の筒
伏木内渭光体透過率が低下し、被験体６表面反射光の占
める割合が小さい光が撮像素子に達し、被験体６の表面
反射のない画像が得られる。

本発明の撮像装置は光学系の選択により適宜の倍率の像
を得ることができるが、上記実施例の場合には約５０〜
２００倍の拡大像を得ることができた。

［発明の効果コ本発明の装置を用いることにより、被験体の表面で反射
した光を含む撮像素子出力を得ること、あるいは上記被
験体の表面からの反射光成分の少ない撮像出力を得るこ
とができる。しがもその選択を瞬時に行うことができる
のでＴｌｔ、０体を静止状態に保つ必要がなく、また、
表面反射の多い場合と表面反射の少ない場合とをほぼ同
時に観察できる。

また、被験体の表面の反射光を含む撮像素子出力は被験
体の表面の凹凸が見やすい像が得られ、被験体の表面反
射光の少ない撮像素子出力がらは色彩が明瞭に見える像
が得られる。

本発明の撮像装置を用いると人体の皮膚、毛髪、胃腸等
人体内部等における発赤、色素沈着、毛細血管の状態、
病変等を容易に診断できる。特に特定の観察部位を目視
できるため、皮膚の色素沈着治療、白髪どめの効果、フ
ケの検査等の定量評価も可能になる。また、各種産業に
おいて製造される製品の表面の微細なキズ等の検査等、
品質管理にも利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である液晶デバイスを用い
る撮像ヘッドの断面図、第２図は本発明の一実施例であ
る液晶パネルの構造図、第３図は液晶素子の断面図、第
４図および第５図は本発明の他の実施例である撮像ヘッ
ドの断面図、第６図は従来の撮像ヘッドの断面図である
。１・・・筒状体基部、６・・・被験体、９．１２・・・
偏光体、１３・・・液晶素子

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内部に光学系および該光学系を通して入射した光
学像を撮像する撮像素子を設けると共に、光源からの投
射光を被験体に投射する導光体と該光学系とを並列に配
設した撮像装置の撮像ヘッドにおいて、導光体の投光端
から被験体に投射される投射光光路上に第１の偏光体を
配置し、被験体から撮像素子に至る該投射光の反射光光
路上に、投射光光路上に配置した第１の偏光体の透過直
線偏光とは交叉する方向の直線偏光透過性の第２の偏光
体を配置し、投射光光路上または反射光光路上であつて
、第１の偏光体または第２の偏光体より被験体側に、偏
光の偏光面回転素子を配置したことを特徴とする撮像装
置の撮像ヘッド。
（２）偏光の偏光面回転素子が液晶素子またはＰＬＺＴ
であることを特徴とする請求項１記載の撮像装置の撮像
ヘッド。
（３）内部に光学系および該光学系を通して入射した光
学像を撮像する撮像素子を設けると共に、光源からの投
射光を被験体に投射する導光体と該光学系とを並列に配
設した撮像装置の撮像ヘッドにおいて、導光体の投光端
から被験体に投射される投射光光路上に第１の偏光体を
配置し、被験体から撮像素子に至る該投射光の反射光光
路上に第２の偏光体を配置し、第１の偏光体または第２
の偏光体を撮像ヘッドの中心軸を中心にして回転させる
駆動手段を設けたことを特徴とする撮像装置の撮像ヘッ
ド。
（４）内部に光学系および該光学系を通して入射した光
学像を撮像する撮像素子を設けると共に、光源からの投
射光を被験体に投射する導光体とを並列に配設した撮像
装置の撮像ヘッドにおいて、導光体の投光端から被験体
に投射される投射光光路上または被験体から撮像素子に
至る該投射光の反射光光路上に第１の偏光体を配置し、
互いに交叉する方向の直線偏光透過性の第２の偏光体お
よび第３の偏光体を同一平面上に隣接させ、かつ、個別
に、第１の偏光体が配置されていない側の投射光光路上
または反射光光路上に位置し得るように配置するととも
に、第２および第３の隣接偏光体を該光路上に交互に進
入させる往復摺動駆動手段を設けたことを特徴とする撮
像装置の撮像ヘッド。
（５）第３の直線偏光透過性の偏光体に代えて偏光透過
性のない透明体を用いることを特徴とする請求項４記載
の撮像装置の撮像ヘッド。