[发明专利]摄像装置、内窥镜装置以及摄像方法

说明书

摄像装置包含摄像元件(40)、使被摄体成像于摄像元件(40)的光学系统(15)、以及相位差检测部(330)。光学系统(15)对通过一个光瞳使被摄体成像的第一状态和通过两个光瞳使被摄体成像的第二状态进行切换。相位差检测部(330)根据在第一状态下利用摄像元件拍摄到的第一摄像图像而生成伪相位差图像，进行在第二状态下利用摄像元件拍摄到的第二摄像图像与伪相位差图像之间的匹配处理，检测基于两个光瞳中的一个光瞳的成像与基于另一个光瞳的成像之间的相位差。

技术领域

本发明涉及摄像装置、内窥镜装置以及摄像方法等。

背景技术

以往，公知有光学计测三维形状的技术。例如，提出了基于左右两眼的立体视觉的立体摄像方式、基于正弦图案等的图案照明的相位移位方式、基于反射光的时间测定的TOF(Time of Flight：飞行时间)方式等各种方式。

立体摄像方式由于利用仅使摄像系统为立体光学系统的简单的机构即可，而不需要特别的照明机构和照明控制、高级的信号处理，因此若考虑目前的摄像系统的小型化技术的进步，则面向小空间内的安装。例如，存在向内窥镜装置的前端部的安装和小型机器人的视觉传感器等多种需求。这些大多不仅要求高精度的计测功能也同时要求高画质的通常观察功能，为了确保分辨率，采取不使用左右各自的摄像元件而是将视差图像成像于共用的摄像元件的形式。在立体摄像方式中，由于根据左右图像的视差量来求出到被摄体的距离是基本的，因此若无法分离成像于共用的摄像元件的左右图像，则无法检测视差量，从而无法求出距离信息。

作为分离左右图像的方法，例如在专利文献1中公开了如下的方法：通过机械快门来时间上切换左右的成像光路从而分离获取左右的图像。在该方法中，作为照明，例如可以使用白色光。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-28008号公报

发明内容

发明要解决的课题

在像专利文献1那样通过时间分割来分离获取左右的图像的方法中，左右的任何一个图像均可以用作观察用图像。然而，虽然用于立体计测的左右图像的分离性优异，但在摄像系统或被摄体运动的情况下，会在时间上产生摄像时刻的偏差，从而无法检测用于立体计测的准确的视差量。

另一方面，在立体计测中，作为利用白色光同时获取左右的图像的方法，考虑了使左右的图像成像于将摄像传感器左右分割后的各自的区域的方法。然而，在将左右图像中的任意图像用作观察用图像的情况下，由于成像于摄像元件的一半，因此图像的分辨率降低。

根据本发明的几个方式，能够提供能够拍摄高分辨率的图像并且能够进行立体计测的摄像装置、内窥镜装置以及摄像方法等。

用于解决课题的手段

本实施方式的一个方式涉及摄像装置，该摄像装置包含：摄像元件；光学系统，其使被摄体成像于所述摄像元件；以及相位差检测部，所述光学系统对通过一个光瞳使所述被摄体成像的第一状态和通过两个光瞳使所述被摄体成像的第二状态进行切换，所述相位差检测部根据在所述第一状态下利用所述摄像元件拍摄到的第一摄像图像生成伪相位差图像，进行在所述第二状态下利用所述摄像元件拍摄到的第二摄像图像与所述伪相位差图像之间的匹配处理，检测基于所述两个光瞳中的一个光瞳的成像与基于另一个光瞳的成像之间的相位差。

根据本实施方式的一个方式，根据基于一个光瞳的第一摄像图像生成伪相位差图像，进行基于两个光瞳的第二摄像图像与伪相位差图像之间的匹配处理，检测相位差。由此，能够根据基于两个光瞳的图像重叠的第二摄像图像来检测相位差，进行立体计测。由于不需要使各光瞳的图像成像于摄像传感器的各个区域，能够重叠成像在摄像传感器的宽的区域，因此能够拍摄高分辨率的图像。

另外，本实施方式的另一方式涉及内窥镜装置，该内窥镜装置包含上述所记载的摄像装置。