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公開番号2024071952
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-27
出願番号2022182492
出願日2022-11-15
発明の名称画像システム
出願人株式会社ハタ研削
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G02B 23/24 20060101AFI20240520BHJP(光学)
要約【課題】被写体画像の解像度を向上させるとともに、人工鉱物からなる位相共役鏡を用いずに、位相歪に起因する被写体画像の乱れを除去する画像システムを提供すること。
【解決手段】画像システム1Aは、第1レーザ光源10と、光ファイバ11と、第1レーザ光源10の第1射出光B1を光ファイバ11に導く第1光路12を備える。また、画像システム1Aは、第1撮像素子15と、撮像光Cを光ファイバ11から第1撮像素子15に導く第2光路17と、第1撮像素子15が取得した画像データに基づいて各画素の位相を算出する位相データ生成部18と、各画素の位相データを表示する光変調素子19と、第2レーザ光源21と、第2撮像素子22と、第2レーザ光源21の第2射出光B2を、光変調素子19を経由して、第2撮像素子22に導く第3光路23と、を有する。光ファイバ11は、グレーデッドインデックスマルチモード光ファイバである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１レーザ光源と、
光ファイバと、
前記第１レーザ光源の第１射出光を前記光ファイバに導く第１光路と、
第１撮像素子と、
被写体で反射された前記射出光の反射光であって、前記被写体の側から前記光ファイバに入射した撮像光を当該光ファイバから前記第１撮像素子に導く第２光路と、
前記第１撮像素子が取得した画像データに基づいて当該画像データの各画素の位相を算出する位相データ生成部と、
各画素の前記位相データを表示する光変調素子と、
第２レーザ光源と、
第２撮像素子と、
前記第２レーザ光源の第２射出光を、前記光変調素子を経由して、前記第２撮像素子に導く第３光路と、
を有し、
前記光ファイバは、グレーデッドインデックスマルチモード光ファイバであることを特徴とする画像システム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記光ファイバの前記第１光路とは反対側に取り付けられた撮影レンズを有し、
前記撮像光は、前記撮影レンズを介して前記光ファイバに入射することを特徴とする請求項１に記載の画像システム。
【請求項３】
前記撮影レンズは、保護カバーにより覆われていることを特徴とする請求項２に記載の画像システム。
【請求項４】
前記第２光路における前記光ファイバと前記第１撮像素子との間に、前記第１射出光を前記撮像光に重畳させる合成部を備えることを特徴とする請求項１に記載の画像システム。
【請求項５】
前記第１光路は、１／２波長板、偏光ビームスプリッタ、および１／４波長板を備え、
前記第１射出光は、前記１／２波長板、前記偏光ビームスプリッタ、および前記１／４波長板を、この順に経由して、前記光ファイバに入射することを特徴とする請求項４に記載の画像システム。
【請求項６】
前記第２光路は、前記１／４波長板、および前記偏光ビームスプリッタを備え、
前記撮像光は、前記１／４波長板、および前記偏光ビームスプリッタをこの順に経由して、前記第１撮像素子に入射することを特徴とする請求項５に記載の画像システム。
【請求項７】
前記第１射出光を前記合成部に導く第４光路を有し、
前記第４光路は、前記偏光ビームスプリッタ、第２の１／４波長板、およびミラーを備え、
前記ミラーは、当該ミラーを前後に移動させる移動機構に支持され、
前記第４光路において、前記第１射出光は、前記偏光ビームスプリッタ、第２の１／４波長板、ミラー、前記第２の１／４波長板、および前記偏光ビームスプリッタを、この順に経由して、前記第１撮像素子に向かい、
前記偏光ビームスプリッタと前記第１撮像素子との間において、前記第１射出光が前記撮像光に重畳することを特徴とする請求項６に記載の画像システム。
【請求項８】
前記第３光路は、第３の１／４波長板を備え、
前記第２射出光は、前記第３の１／４波長板を経由して、前記光変調素子に照射されることを特徴とする請求項７に記載の画像システム。
【請求項９】
前記第１レーザ光源は、前記第２レーザ光源を兼ねており、
前記第３光路は、第２の偏光ビームスプリッタ、および第３の１／４波長板を備え、
前記第２の偏光ビームスプリッタは、前記第１光路における前記１／２波長板と前記偏光ビームスプリッタとの間に位置し、
前記第１光路において、前記第１射出光は、前記第２の偏光ビームスプリッタを通過して、前記偏光ビームスプリッタに至り、
前記第３光路において、前記第１射出光は、前記第２の偏光ビームスプリッタにより反射された後に、前記第３の１／４波長板を経由して、前記光変調素子に照射されることを特徴とする請求項７に記載の画像システム。
【請求項１０】
前記光変調素子は、液晶パネルであることを特徴とする請求項７に記載の画像システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ファイバを用いて撮像光を伝送する画像システムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
光線の伝送路として光ファイバを備える内視鏡は特許文献１に記載されている。同文献の内視鏡は、伝送路の一方側に光源および画像取得部が設けられ、伝送路の一方側に被写体と対峙する撮影レンズが位置する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開昭６１－１８８５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、内視鏡に用いられる光ファイバは、複数本の光ファイバを束ねたバンドルファイバーである。しかし、バンドルファイバーを用いて被写体を撮影した場合には、束ねられた光ファイバと光ファイバとの間の隙間に起因して被写体の像の情報が欠落する。この結果、被写体画像の解像度が低下するという問題がある。
【０００５】
また、撮影レンズを介して撮影した被写体の撮像光は、光ファイバを伝搬される間に位相歪が発生する。従って、光ファイバにより伝送される被写体の撮像光をＣＣＤなどの撮像素子により撮影して被写体画像を取得すると、位相歪に起因して、被写体画像が乱れる。ここで、特許文献１では、被写体画像の乱れを取り除くために、チタンサンバリュウム単結晶などの人工鉱物からなる位相共役鏡を使用する。しかし、チタンサンバリュウム単結晶は、所望の形状に加工することが難しい。このため、特許文献１の技術では、内視鏡などの画像システムの製造コストを抑制することが困難である。
【０００６】
以上の問題点に鑑みて、被写体画像の解像度を向上させるとともに、人工鉱物からなる位相共役鏡を用いずに、位相歪に起因する被写体画像の乱れを除去する画像システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の画像システムは、第１レーザ光源と、光ファイバと、前記第１レーザ光源の第１射出光を前記光ファイバに導く第１光路と、第１撮像素子と、被写体で反射された前記射出光の反射光であって、前記被写体の側から前記光ファイバに入射した撮像光を当該光ファイバから前記第１撮像素子に導く第２光路と、前記第１撮像素子が取得した画像データに基づいて当該画像データの各画素の位相を算出する位相データ生成部と、各画素の前記位相データを表示する光変調素子と、第２レーザ光源と、第２撮像素子と、前記第２レーザ光源の第２射出光を、前記光変調素子を経由して、前記第２撮像素子に導く第３光路と、を有し、前記光ファイバは、グレーデッドインデックスマルチモード光ファイバであることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、画像システムは、光ファイバにより伝送された被写体の撮像光を、第１撮像素子により受光して画像データを取得する。また、画像システムは、当該画像データから各画素の位相を算出した位相データを生成する。さらに、画像システムは、位相データを光変調素子に表示する。また、画像システムは、第２レーザ光源の第２射出光を読出光として光変調素子に照射する。第２撮像素子は、光変調素子から射出される位相共役
光を撮影する。これにより、第２撮像素子は、位相歪のない、被写体画像の画像データを取得できる。本発明では、位相共役光の生成に、ディジタル処理を用いる。従って、位相共役光の生成に加工が困難な人工鉱物を用いる場合と比較して、画像システムの製造コストを抑制できる。また、本発明では、光ファイバとして、一本のグレーデッドインデックスマルチモード光ファイバを用いる。従って、バンドルファイバーにより被写体を撮影した撮像光を伝送する場合と比較して、被写体の像の情報が欠落せず、被写体画像の解像度を向上させることができる。
【０００９】
本発明において、前記光ファイバの前記第１光路とは反対側に取り付けられた撮影レンズを有し、前記撮像光は、前記撮影レンズを介して前記光ファイバに入射するものとすることができる。撮像レンズを備えることにより、被写体を撮影する画角を所望の角度とすることができる。
【００１０】
本発明において、前記撮影レンズは、保護カバーにより覆われているものとすることができる。この場合、保護カバーは、防水構造を備えるものとすることができる。このようにすれば、画像システムを、内視鏡として、利用しやすい。
（【００１１】以降は省略されています）

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