JP2004021240A - 像倍率補正機能付き光学系及び同光学系を備えた撮像装置 - Google Patents
像倍率補正機能付き光学系及び同光学系を備えた撮像装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】対物レンズによる光学像を可視光像及び非可視光像に分離する光学系において、対物レンズの像倍率変化による波長の違いで生ずる非可視光像の軸上色収差及び倍率色収差を補正できる像倍率補正機能付き光学系を提供する。
【解決手段】非可視光光路中のみに配設され、対物レンズによる第１次像を変倍し、かつ軸上色収差及び倍率色収差を補正した第２次像として再結像させる対物レンズ側から順に前記第１次像に合焦し、かつ概略平行光束とする第１レンズ群と、該第１レンズ群の光束を受けて像倍率を連続的に変化できる第２レンズ群と、該第２レンズ群の光束を受けて第２次像を結像する第３レンズ群とで構成されてなるリレーレンズ光学系を備え、前記リレーレンズ光学系が、前記第２次像の大きさを、可視光光路の対物レンズによる第１次像の大きさに対し拡大又は縮小又は合致させるための像倍率に変化できる変倍光学系を備えている。
【選択図】 図１
【解決手段】非可視光光路中のみに配設され、対物レンズによる第１次像を変倍し、かつ軸上色収差及び倍率色収差を補正した第２次像として再結像させる対物レンズ側から順に前記第１次像に合焦し、かつ概略平行光束とする第１レンズ群と、該第１レンズ群の光束を受けて像倍率を連続的に変化できる第２レンズ群と、該第２レンズ群の光束を受けて第２次像を結像する第３レンズ群とで構成されてなるリレーレンズ光学系を備え、前記リレーレンズ光学系が、前記第２次像の大きさを、可視光光路の対物レンズによる第１次像の大きさに対し拡大又は縮小又は合致させるための像倍率に変化できる変倍光学系を備えている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、像倍率補正機能付き光学系及び同光学系を備えた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】非可視光として赤外光を利用しているフィルムスキャナの画像読取装置においては、フィルム等被写体に照明光を照射することにより、被写体の画像情報を含む光を撮像光学系を介して光電変換素子の受光面に投影・結像し、前記光電変換素子により光電変換することにより、被写体からの画像情報を電気信号に変換して画像データとして読み取っている。
また、このような装置では、照明光学系及び撮像光学系に付着したゴミ、フィルム上のゴミ、傷、指紋等は読み取った画像データ上に黒点等となって現れ、結果的にフィルムスキャナで再現する画像の欠陥となり画質の劣化をもたらしていた。
【０００３】
これに対して、赤外光を利用してこのような画像の欠陥を自動的に見えなくし、或いは十分に軽減するように補正する方法が各種提案されている。これは、フィルムの赤外光に対する透過率特性に着目して、上述の画質劣化の原因となるゴミ、傷、指紋等のみを赤外光により検知し、検知したゴミや傷等の欠陥データにより可視光で読み取った被写体の画像データを修正するという方法である。
【０００４】
しかし、レンズ等撮像光学系では可視光と赤外光の波長の違いによる主として軸上色収差及び倍率色収差の２種類（ザイデルの５収差は省略する）の色収差を生じ、軸上色収差によって光路長のずれが生じ、赤外光による結像面は可視光による結像面よりも一般的に遠方に存在する。また、倍率色収差によって像倍率の異なる収差が生じ、可視光による結像面よりも遠方に結像した場合の赤外光による結像面では、可視光像より赤外光像が大きくなる場合がある。
【０００５】
したがって、「特公平６−７８９９２号公報」（従来例１）では、赤、緑、青の各色分解フィルタと、ＩＲ（赤外線）フィルタを装着したフィルタホルダを回転して３原色画像とＩＲ画像を１個の光電変換素子で順次読み取っているが、ＩＲフィルタによるＩＲ画像データ読取時には、駆動機構によってセンサ（光電変換素子）を光軸方向に微少量変化させて結像位置を制御している。
【０００６】
「特開２０００−３２４３０３号公報」（従来例２）では、可視光と赤外光の波長の違いによる結像位置の違いを可視光用フィルタと赤外光用フィルタの厚みを変えることにより補正している。実際には可視光による結像面よりも、赤外光による結像面は遠方に存在するので、この結像位置の違いを補正すべく可視光読取の際には赤外光読取の場合よりも厚いフィルタを挿入して結像面の位置補正を行っている。このことにより、可視光読取と赤外光読取の場合で各々適切な光路長に制御して１個の光電変換素子により画像を読み取ることが可能となる。さらにレンズ移動手段により結像レンズを光軸に沿って移動することによって結像位置を制御することもできる。
【０００７】
「特開２００１−２１１２９５号公報」（従来例３）では、光学フィルタとしての赤外光カットフィルタと可視光カットフィルタをフィルタ用モータで切り替えると同時に、一体的に保持枠に保持され光軸間距離が予め調整されている結像レンズとラインセンサ（撮像素子）がフォーカスモータによって可視光像及び赤外光像それぞれがベストピント（最良合焦）状態になるようフォーカス調整することによってそれぞれの光路長を補正している。
【０００８】
一方、近年、電子・通信技術のデジタル化に伴い２４０サイズで透明な磁気層が形成された写真フィルム（いわゆる「ＡＰＳフィルム」）の登場もあり、従来の１３５サイズの写真フィルム、１１０，１２０及び２２０サイズ（ブローニサイズ）等も含めて、画像読取装置は多様なサイズの写真フィルムに対応する必要が生じてきた。そこで画像読取装置には自由に画枠設定が可能なズームレンズを対物レンズとして使用するようになってきた。
【０００９】
そのほかに、非可視光として紫外光領域を利用している従来例として、近年ますます微細化されつつある半導体集積回路のパターンを高分解能で精度良く検査することのできる紫外線顕微鏡装置として、「特開平５−１２７０９６号公報」（従来例４）では、可視域から近紫外域の波長を有する光源（水銀ランプ）からの光は、照明レンズ系、対物レンズ系を通じてステージに保持された被検体としての半導体デバイスへ照射される。半導体デバイスで反射した光は前記対物レンズを再度通過し、ダイクロイックミラーにより紫外線の光路と可視光の光路とに分離される。
分離された光は、２つに分離された鏡筒のそれぞれの鏡筒内を通過し変倍レンズ系を介して、紫外線は紫外線用ＣＣＤ（モノクローム）カメラへ、可視光はカラーＣＣＤカメラへ導かれる。
したがって、半導体デバイスのパターンは、高解像力、高倍率の紫外線画像と、半導体デバイスのパターンの色を視認できるカラー画像とを同時に表示したり、画像処理装置を通じて紫外線画像とカラー画像とを重畳させて表示することにより、紫外線画像を疑似カラー画像として表示可能となる。
ここで、前記変倍レンズ系は、近紫外域と可視光域の光に対してそれぞれ像位置の色収差及び倍率の色収差が補正されている。また、紫外線顕微鏡の総合倍率を可変とするように、変倍レンズ系と対物レンズ系との組み合わせが選択可能となっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来例１〜３のように赤外光を利用している画像読取装置においては、Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタ及びＩＲフィルタや、赤外カットフィルタ、可視光カットフィルタ等をフィルタ切替用モータで切り替え、さらにその都度レンズフォーカスを制御したり又は一体的に保持枠に保持され光軸間距離が予め調整されている結像レンズとラインセンサをフォーカスモータで制御する方式では、フィルタを順次切替ながら画像を読み込むため処理速度が自ずから制限され、また、フィルタ切替制御とそのための機構が装置を大型化、複雑化する傾向にあった。
【００１１】
さらに、レンズは、使用するガラスの屈折率が光の波長によって異なるために軸上色収差・倍率色収差を生じ、特にズームレンズではズーミングとともに軸上色収差・倍率色収差ともに変動し、この変動量が問題となる。軸上色収差は一般的に望遠端で最も大きくなると言われている。この軸上色収差が大きく残っていると、テレビカメラでは、トラッキング（Ｒ，Ｇ，Ｂチャンネルのフォーカス合わせ）を広角端で正確に合わせても望遠端でＢ，Ｒチャンネルのトラッキングエラーが生じ、色のにじみとなって現れる。
また、倍率色収差があるとテレビカメラでは、レジストレーション・エラーの変動となって現れる。特に長焦点の高倍率ズームレンズでは、広角側と望遠側では緑の波長の光学像に対し赤と青の光学像の倍率が逆転する傾向にある。
近年では、レンズ光学系の設計がコンピュータの活用により容易になり、精密に、かつ高速で行え、さらに、通常の光学ガラスとは分散の異なる蛍石という結晶や、異常分散ガラス等ガラス材料の開発もあり、可視光領域での軸上色収差及び倍率色収差も殆ど問題にならない程度に改良が進んでいる。
【００１２】
しかし、通常のズームレンズにおいては、可視光領域に対し近赤外光・赤外光など長波長領域では軸上色収差・倍率色収差ともに改善が困難で、そのため、多様なサイズの写真フィルムに対応するためズームレンズを画像読取装置に使用する場合、ズーミングによる長波長領域での広角側から望遠側までの軸上色収差の変移は画像読取装置の光学系で補正し、倍率色収差は画像信号処理手段をコンピュータ制御するなどして補正する必要があった。
【００１３】
また、前記従来例４の紫外線顕微鏡装置においては、２つに分離された鏡筒にそれぞれ専用のカメラを搭載するなど、装置が複雑で、大型化しやすい傾向にあった。
【００１４】
以上説明した現状に鑑み、赤外光を使用した画像読取装置などにおけるＲ，Ｇ，Ｂフィルタ及びＩＲフィルタや、赤外カットフィルタ、可視光カットフィルタ等を装着したフィルタディスクを使用せず、さらに、広角側から望遠側までズームレンズのズーム倍率が変化しても軸上色収差及び倍率色収差を補正することにより非可視光の焦点位置補正及び倍率補正が可能であり、また、紫外線顕微鏡装置においては、一つの鏡筒と１台のカメラ装置にできる像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置を提供する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明者は，上記に鑑み鋭意研究の結果、次の手段によりこの課題を解決した。
（１）対物レンズと同対物レンズによる光学像を可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段と、非可視光光路中のみに配設され、対物レンズによる第１次像を変倍し、かつ軸上色収差及び倍率色収差を補正した第２次像として再結像させるリレーレンズ光学系とを備えてなり、
かつ前記リレーレンズ光学系が、前記第２次像の大きさを、可視光光路の対物レンズによる第１次像の大きさに対し拡大又は縮小させるための像倍率に変化できる変倍光学系を備えてなることを特徴とする像倍率補正機能付き光学系。
【００１６】
（２）対物レンズと同対物レンズによる光学像を可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段と、非可視光光路中のみに配設され、対物レンズによる第１次像を変倍し、かつ軸上色収差及び倍率色収差を補正した第２次像として再結像させるリレーレンズ光学系とを備えてなり、
かつ前記リレーレンズ光学系が、前記第２次像の大きさを、可視光光路の対物レンズによる第１次像の大きさに対し合致させるための像倍率に変化できる変倍光学系を備えてなることを特徴とする像倍率補正機能付き光学系。
（３）前記リレーレンズ光学系が、対物レンズ側から順に、前記第１次像に合焦し、かつ概略平行光束とする第１レンズ群と、該第１レンズ群の光束を受けて像倍率を連続的に変化できる第２レンズ群と、該第２レンズ群の光束を受けて第２次像を結像する第３レンズ群とで構成されてなることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の像倍率補正機能付き光学系。
【００１７】
（４）前記リレーレンズ光学系が、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に、又は前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に、又はその双方に反射ミラーを配設し、前段のレンズ群からの光束を所定の角度で反射し、後段のレンズ群に入射できることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系。
【００１８】
（５）前記反射ミラーが、その反射角度を調整可能な機構を備えてなることを特徴とする前項（４）に記載の像倍率補正機能付き光学系。
（６）前記可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段が、対物レンズ側から順に、非可視光を反射し、可視光を透過する干渉膜を備えた１つのプリズムと、該プリズムの可視光を透過する射出面側に配設された１つ又は複数のプリズムとで構成されてなることを特徴とする前項（１）〜（５）のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系。
【００１９】
（７）前記可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段が、対物レンズ側から順に、非可視光を透過し、可視光を反射する干渉膜を備えた１つのプリズムと、該プリズムの非可視光を透過する射出面側に配設された１つのプリズムとで構成されてなることを特徴とする前項（１）〜（５）のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系。
（８）前記可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段が、可視光を反射又は透過し、非可視光を透過又は反射する干渉膜を備えたミラーで構成されてなることを特徴とする前項（１）〜（５）のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系。
【００２０】
（９）対物レンズとしてズームレンズを装着した撮像装置において、前記ズームレンズの像倍率データが予めメモリされた像倍率データメモリと、前項（１）〜（８）のいずれか１項に記載された像倍率補正機能付き光学系と、前記像倍率データメモリから読み出したデータに基づいて制御されるリレーレンズ制御手段とを備え、
前記像倍率データが、前記ズームレンズのそれぞれの焦点距離における可視光画像の像倍率に対応する非可視光画像の像倍率データであることを特徴とする像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。
【００２１】
（１０）前記リレーレンズ制御手段が、ズームレンズの焦点距離を変位させた位置データに基づき前記像倍率データメモリの設定されたデータを読み出し、該データに基づき第１レンズ群を制御して、前記第１次像に合焦させることができるものであることを特徴とする前項（９）に記載の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。
【００２２】
（１１）前記リレーレンズ制御手段が、ズームレンズの焦点距離を変位させた位置データに基づき前記像倍率データメモリの設定されたデータを読み出し、該データに基づきズーム機能を有する複数のレンズを配置した第２レンズ群を制御して、前記第１レンズ群の光束を受けて像倍率を連続的に変化させることができるものである−ことを特徴とする前項（９）又は（１０）に記載の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。
【００２３】
（１２）前記リレーレンズ制御手段が、ズームレンズの焦点距離を変位させた位置データに基づき前記像倍率データメモリの設定されたデータを読み出し、該データに基づき第３レンズ群を制御して、前記第２レンズ群の光束を受けて前記第２次像の大きさを、可視光光路のズームレンズによる第１次像の大きさに対し拡大又は縮小又は合致させることができ、かつ合焦できるものであることを特徴とする前項（９）〜（１１）のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。
【００２４】
（１３）前記撮像装置が、さらにフィルム欠陥補正等の画像処理手段を備え、同画像処理手段の画像読取装置として装着されてなることを特徴とする前項（９）〜（１２）のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。
【００２５】
（１４）前記撮像装置が、さらに被写体を可視光及び非可視光領域の波長を含む又は非可視光領域の波長のみで照明する照明手段と、同照明手段を制御する照明制御手段とを備えてなることを特徴とする前項（９）〜（１３）のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。
【００２６】
【発明の実施の形態】本願発明の実施の形態について、実施例の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本願発明実施例１の非可視光の軸上色収差補正及び倍率色収差補正が可能な像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置をフィルムスキャナの画像読取装置として使用した場合の光学系模式図及び回路ブロック図であり、図２は、同発明実施例１のリレーレンズ光学系の第１レンズ群と第２レンズ群との間に反射ミラーを配設した像倍率補正機能付き光学系の模式図であり、図３は、同発明実施例１の撮像光学系の複合プリズムに異なる形状の２つのプリズムを組み合わせ、その非可視光光路中のみにリレーレンズ光学系を備えた像倍率補正機能付き光学系の模式図であり、図４は、同発明実施例１の撮像光学系に４ピース色分解プリズムを使用し、その非可視光光路中のみにリレーレンズ光学系を備えた像倍率補正機能付き光学系の模式図であり、図５は、同発明実施例２の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置を監視用テレビカメラとして使用した場合のブロック図であり、図６は、同発明実施例３の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置を紫外線顕微鏡装置用撮像装置として使用した場合の模式図であり、図７は、同発明実施例３の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置を紫外線顕微鏡装置用撮像装置として使用した場合のブロック図である。
【００２７】
（実施例１）
図１において、集光光学系を含む照明光源として非可視光領域としての赤外光領域と可視光領域の波長を合わせ持つ光源Ｌによって照射された光は、フィルム駆動装置１によって一定方向・一定速度で走行するネガフィルム２を透過し、対物レンズであるズームレンズ３により複合プリズム４の第１のプリズム４ａを介してラインセンサ型可視光用撮像デバイス５の光電変換素子面に結像し、また、第１のプリズム４ａと第２のプリズム４ｂを透過して第１次像１１を結像し、さらにリレーレンズ光学系１２を介して非可視光用撮像システムとしてのラインセンサ型赤外光用撮像デバイス６の光電変換素子面に第２次像１３を再結像する。
【００２８】
像分離手段である前記複合プリズム４は、赤外光領域の波長を透過（又は反射）し、可視光領域の波長を反射（又は透過）する干渉膜が蒸着された被膜面４ｃを有し、二等辺直角三角形形状の第１のプリズム４ａと、該第１のプリズム４ａの前記被膜面４ｃと一定空隙を介して相対する第２のプリズム４ｂとで正四角形状に形成されている。
前記複合プリズム４において、可視光領域の波長又は赤外光領域の波長のみを取り出すために２つのプリズム４ａ，４ｂのそれぞれの射出面に、余分な波長領域等をカットする光学フィルタとしてそれぞれ赤外光カット用トリミングフィルタ及び可視光カット用トリミングフィルタ又は赤外光特定波長（例えば８００ｎｍ〜８５０ｎｍ）のバンドパスフィルタ等を貼着することが好ましい。
なお、上記図例では２つのプリズムで光学像を可視光像及び非可視光像に分離する光学系であるが、簡易な方式として、可視光を反射又は透過し、非可視光を透過又は反射する干渉膜（被膜面４ｃ）を備えた板状のミラーとしてもよい。
【００２９】
上記撮像デバイスの一例としては、可視光領域とともに赤外光領域にも感度を有する固体撮像デバイス（ＣＣＤ）がある。またこの撮像デバイスは、画像のカラー読取が可能な赤・緑・青（Ｒ，Ｇ，Ｂ）光の感度を兼ね備えている。
本実施例では、可視光用撮像デバイス５として、受光部がある一定の間隔をおいて平行に配置されている３ライン（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を持つ３ラインセンサを用いている。また、赤外光用撮像デバイス６としては、赤外光領域の波長に感度の優れた１ラインの撮像デバイスを用いてもよい。
【００３０】
一定方向・一定速度で走行するフィルム２に同期してライン・バイ・ラインで画像を読み取る２つの撮像デバイス５，６の光電変換された電気信号（以降、画像信号と記述）は、Ａ／Ｄ変換、自動利得調整、シェーディング補正、ガンマ補正等公知の画像処理回路を有する増幅回路７，８でそれぞれ増幅され、フィルム欠陥補正手段９に入力される。
なお、フィルム欠陥補正前の各増幅回路７，８の出力画像は端子１８，１９に、フィルム欠陥補正後の出力画像は端子２０にビデオモニタを接続することにより監視できる。
【００３１】
フィルム欠陥補正手段９では、前述したように、照明光学系及び撮像光学系に付着したゴミ、フィルム上のゴミ、傷、指紋等が読み取った画像データ上に黒点等（ポジフィルムの場合は白点等）となって現れ、結果的に画像読取装置で再現する画像の欠陥となり画質の劣化をもたらしてしまうので、このようなの画像の欠陥を自動的に見えなくし、或いは十分に軽減するように補正する公知の技術を使用している。
すなわちフィルムの赤外光に対する透過率特性に着目して、上記の画質劣化の原因となるゴミ、傷、指紋等のみを赤外光により検知し、検知したゴミや傷等の画像データと、可視光で読み取った画像データとを比較してフィルム欠陥補正手段９を用いてフィルム欠陥を補正するという方法である。
フィルム欠陥補正手段９の信号出力は出力端子２０を介して図示しない画像メモリ、画像処理回路等を備えた公知の写真プリント装置へ供給される。
【００３２】
このように、可視光用撮像デバイス５及び赤外光用撮像デバイス６から光電変換された画像信号に基づいてフィルムの欠陥補正を行うが、自由に被写体の画枠設定が可能なズームレンズ３によってサイズの異なる多種類のフィルムに対応し、かつフィルムサイズによってズーム倍率を変更しても、可視光と赤外光との波長の違いにより生ずる赤外光用撮像デバイス６の受光面（第２次像１３）の軸上色収差及び倍率色収差を補正でき、さらにそれぞれの撮像デバイスの受光面に適正な光学像を結像できるように、本願発明ではリレーレンズ光学系１２を制御している。
【００３３】
図１において、ズームレンズ３には、ズームレンズ制御手段１０として図示しないアイリス、フォーカス、ズームの各機構に小型モータによる駆動手段を取り付け、フィルムサイズの自動又は手動切替、ネガ・ポジフィルムの選択切替等の機能を有する制御パネル１７からの指令に基づいて、それぞれ手動又は自動制御機能を備えたアイリス、フォーカス、ズーム各駆動手段を駆動している。
さらに、ズームレンズ３の広角端から望遠端までの可視光領域における各焦点距離値に対し、赤外光領域の波長によって生ずる像倍率の変化量を予め計測し、これで得たズーム倍率データの実測値を像倍率データメモリ１５に入力しておく。
ここで、像倍率データメモリ１５は、予め複数のズームレンズ３のズーム倍率データをメモリ・アロケーション・テーブルとして持つことが好ましい。
なお、可視光領域におけるズームレンズ３の各焦点距離は緑チャンネルの中心波長を基準とすることが好ましい。
また、赤外光領域の波長の中心値は、赤外光でゴミ、傷等を効率よく検知できる波長領域と、赤外光用撮像デバイス６の感度の比較的高い波長領域とを勘案して設定することが好ましい。
【００３４】
フィルム駆動装置１に装填されたフィルム２のサイズに対応して制御パネル１７で選択されたフィルムサイズ制御信号により、ズームレンズ制御手段１０を介して、ズームレンズ３のズーム倍率値（焦点距離）を可視光用撮像デバイス５の受光面に適正な大きさの光学像が結像されるように所定の値に制御すると同時に、制御パネル１７で選択されたフィルムサイズ制御信号により、像倍率データメモリ１５に入力されている前記所定のズーム倍率値に対応した前記赤外光による像倍率データを読み出してリレーレンズ制御手段１６に加えることによりリレーレンズ光学系１２の第１〜３のレンズ群を駆動して、赤外光用撮像デバイス６の受光面（第２次像１３）にゴミ、傷等の欠陥画像を結像する。
【００３５】
リレーレンズ光学系１２は、対物レンズ側から順に、前記第１次像１１に合焦し、かつ概略平行光束とする第１レンズ群１２ａと、該第１レンズ群１２ａの光束を受けて像倍率を連続的に変化できる第２レンズ群１２ｂと、該第２レンズ群１２ｂの光束を受けて第２次像１３を結像する第３レンズ群１２ｃとで構成されている。
【００３６】
前述の通り、前記制御パネル１７で選択されたフィルムサイズ制御信号によりズームレンズ３が所定のズーム倍率値に設定されると、可視光用撮像デバイス５の受光面に、選択されたフィルムサイズの可視光領域の波長による被写体像が結像される。
同時に、第１のプリズム４ａ及び第２のプリズム４ｂを透過して結像された第１次像１１としてゴミ、傷等の欠陥画像である赤外光領域の波長による被写体像が結像される。
【００３７】
前述の通り、赤外領域の波長による第１次像１１の結像位置は、ズームレンズ３の像倍率が変化するとその焦点距離値によって変化する。
このため、前記読み出された像倍率データに基づいてリレーレンズ制御手段１６が作動し、フォーカシングレンズ系としての第１レンズ群１２ａは、第１次像１１に合焦するように図示しない第１レンズ群駆動手段により高速度で駆動され、その第１レンズ群の光束を受けバリエータレンズ系としての第２レンズ群１２ｂは、図示しない第２レンズ群駆動手段により高速度で駆動されて適正な像倍率値とし、さらにコンペンセーターレンズ系及びリレーレンズ系としての第３レンズ群１２ｃは、図示しない第３レンズ群駆動手段により赤外光用撮像デバイス６の受光面に第２次像１３を結像するように高速度で駆動される。
【００３８】
以上、対物レンズ等撮像光学系における可視光と非可視光の波長の違いによる軸上色収差及び倍率色収差によって生ずる光路長のずれ及び像倍率の差異が前記リレーレンズ光学系によって補正でき、被写体であるフィルム２のゴミや傷等の画像データである赤外領域の波長による第１次像１１を第２次像１３の結像位置に再結像できることを説明した。
ここで、前記第３レンズ群１２ｃによって再結像された第２次像１３の大きさは、可視光光路の対物レンズによる第１次像の大きさに対し拡大又は縮小又は合致された大きさで再結像される。
即ち、可視光用撮像デバイス５と赤外光用撮像デバイス６が同じサイズのデバイスの場合は合致するように第３レンズ群１２ｃは構成され、サイズが異なる場合、例えば、可視光用撮像デバイス５が１／２インチサイズで、非可視光用デバイス６が１／３インチサイズの場合の第２次像は縮小するように第３レンズ群１２ｃは構成されている。縮小された第２次像の場合は単位面積当たりの光束が増加するため高感度化が図れる。なお、紫外線顕微鏡装置など、紫外光領域の波長による画像に高解像度画質を要求される場合は、可視光用撮像デバイス５が１／３インチサイズで、赤外光用撮像デバイス６が１／２インチサイズとして、第２次像は拡大するように第３レンズ群１２ｃは構成されている。
当然ながら、上記撮像デバイスのサイズが異なっても撮像デバイスから光電変換されたそれぞれの画像信号上の画像の大きさは一致している。
【００３９】
その他に、一般的にゴミや傷等はフィルム２の裏面又は表面の面上に発生していることが多いことと、また、特にフィルムサイズが小さいため又は部分拡大（トリミング）のためズームレンズ３の焦点距離を望遠側にした場合など、可視光用撮像デバイス５の受光面に結像されたフィルム内部の画像情報の大きさに対し、赤外領域の波長によるフィルム２の裏面（光源Ｌ側）のゴミや傷等の画像情報である第１次像１１は縮小されて撮像され、表面（ズームレンズ３側）のゴミや傷等の画像情報である第１次像１１は拡大されて撮像される。
このため、前記フィルム２の裏面又は表面の縮小又は拡大されたゴミや傷等の画像情報である第１次像１１は、前記リレーレンズ光学系１２によってそれぞれ像倍率データメモリ１５の像倍率データに基づいて第２次像１３に再結像され、かつその画像信号上の画像の大きさは前記可視光用撮像デバイス５の受光面に結像されたフィルム内部の画像情報の大きさと合致するように制御される。
【００４０】
図２において、前記リレーレンズ光学系１２の第１レンズ群１２ａと第２レンズ群１２ｂとの間に反射ミラー４４を配設し、前段のレンズ群からの光束を所定の角度で反射し、後段のレンズ群に入射できるように構成されている。前記反射ミラー４４は、その反射角度を図示しないミラー固定金具等に調整可能な機構を備えることにより、例えば、ラインセンサ型可視光用撮像デバイス５の画素列と、ラインセンサ型赤外光用撮像デバイス６の画素列との垂直方向の位置合わせを反射ミラー４４の反射角度を調整することで容易に行うことが可能になる。また、反射ミラー４４によって光軸４２に対する反射角度を自由に設定できるので、像倍率補正機能付き光学系４３の複合プリズム４及び撮像デバイス５，６の配置上の設計自由度が得られる。
なお、反射ミラー４４は、第１レンズ群１２ａと第２レンズ群１２ｂとの間だけでなく、第２レンズ群１２ｂと第３レンズ群１２ｃとの間に配設したり、又はその双方に配設することも可能である。その他の構成及び作用は図１の説明と同様である。
【００４１】
図３において、本実施例１の複合プリズム４は、プリズム加工上の容易さ等から二等辺直角三角形状としたが、像倍率補正機能付き光学系４３の複合プリズム４及び撮像デバイス５，６の配置上の制約などから、異なる形状の２つのプリズムの組み合わせで複合プリズム４’を構成しても良い。
特に第１のプリズム４’ａを、例えば、テレビジョンカメラ用Ｒ，Ｇ，Ｂ３ピース式プリズム光学系の青チャンネル用のプリズムと同様なくさび状の形状とし、この第１のプリズム４’ａの被膜面４’ｃで反射された可視光の光学像を入射面側で全反射させてから可視光用撮像デバイス５に光学像を結像させる。
第２のプリズム４’ｂの光軸中心のガラス厚みは、前記第１のプリズム４’ａの被膜面４’ｃから射出面までの光路長とほぼ同一とすればよい。
このような構成にすることによって、複合プリズム４’の形状が複雑になるが第１のプリズム４’ａによる画像の左右（又は上下）の反転を防止することができる。その他の構成及び作用については図１の説明と同様である。
【００４２】
図４において、図１〜３で示した２ピースのプリズム構成以外に４ピース色分解プリズムで構成した像倍率補正機能付き光学系４３の事例を示す。
本図例では、第１のプリズム４’ａの被膜面４’ｃで反射された非可視光の光学像を入射面側で全反射させてから第１次像１１を結像させる。
第１のプリズム４’ａを透過した可視光は、プリズム４’ｂＢで赤及び緑領域波長を透過し青領域波長を反射して撮像デバイス５’Ｂ受光面に結像して青画像信号に光電変換し、同様にプリズム４’ｂＲで緑領域波長を透過し赤領域波長を反射して撮像デバイス５’Ｒ受光面に結像して赤画像信号に光電変換し、さらにプリズム４’ｂＧを透過した緑領域波長は撮像デバイス５’Ｇ受光面に結像して緑画像信号に光電変換する。
【００４３】
本図例では、４つの撮像デバイスにそれぞれ専用の単色用ラインセンサを使用することにより被写体画像の同一場所を同一時間に走査することが可能になる。
このような構成にすることによって、複合プリズム４’の形状が複雑になるがそれぞれのプリズムによる画像の左右（又は上下）の反転を防止することができると同時に最も優れた高画質の画像信号を得ることができる。
前記複合プリズム４’において、青、赤、緑領域の波長又は赤外光領域の波長のみを取り出すために４つのプリズム４’ａ，４’ｂＢ，４’ｂＲ，４’ｂＧのそれぞれの射出面に、余分な波長領域等をカットする光学フィルタ（トリミングフィルタ）を貼着することが好ましい。また、赤外光領域の波長に選択性を持たせるため赤外光の特定波長（例えば８００ｎｍ〜８５０ｎｍ）のバンドパスフィルタ等を貼着してもよい。
その他の構成及び作用については図１〜３の説明と同様である。
【００４４】
なお、実施例としてラインセンサ型撮像デバイスを使用したが、フィルム２を撮像位置で一旦静止し、エリアセンサ型撮像デバイスを用いて撮像する方式でもよい。
また、赤外光用撮像デバイス６は光学像の結像位置に配設するように記述したが、公知のフィルム欠陥補正方法によっては、光学像の結像位置から若干ぼけるような位置に予め配設してもよい。
【００４５】
（実施例２）
図５は、像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置１４を監視用テレビカメラとして使用した場合のブロック図であって、例えば、エリアセンサ型撮像デバイスを使用して夜間は赤外光照明を使用する昼夜兼用監視カメラ、又は赤外光の放射を伴う被写体の監視用カメラ等に適用する場合に好適である。
【００４６】
本図例において、増幅回路７，８の出力信号の手動又は自動切替及び画像の階調レベル毎に着色等のできる画像処理手段２１と、赤外光照明ランプＩＲＬをオン・オフ制御できる照明制御手段２３は、図示しない被写体の明るさを検知するセンサ出力か、又はビデオレベルを検知して、画像処理手段２１の画像切替と、赤外光照明ランプＩＲＬの点滅を自動制御するか又は手動で制御することもできる。出力端子１８，１９，２２に監視用ビデオモニタを接続すればそれぞれの画像を監視することができる。その他の構成及び作用は、実施例１と同様である。
【００４７】
（実施例３）
本実施例は、像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置１４を紫外線顕微鏡装置用カメラとして使用した場合を示す。
図６において、紫外線顕微鏡装置３９は鏡脚２４にアーム２５を介して鏡筒２６を支持し、鏡筒２６上部にはターレット４０を介してズームレンズ等対物レンズを含まない撮像装置１４が装着されている。
また、高倍率観察時にも、例えば被写体である半導体デバイス３６をスムーズに移動可能な機械的ステージ３８がアーム２５に装着され、該機械的ステージ３８は、Ｚステージ３８Ｚと、Ｚステージ３８Ｚに取り付けられたＸステージ３８Ｘ及び図示しないＹステージ３８Ｙで構成され、Ｚステージ３８Ｚは焦点合わせのために半導体デバイス３６と対物レンズ系２９との相対位置を変えられるように、調節ねじ３７Ｚを操作することにより対物レンズ系２９の光軸（Ｚ軸）に沿って微少移動ができる。
さらに、Ｘステージ３８Ｘ及びＹステージ３８Ｙは、調節ねじ３７Ｘ及び図示しない調節ねじ３７Ｙを操作することによりそれぞれＺステージ３８Ｚに垂直方向に微少移動可能である。
そして、床から伝わる振動を機械的に防止するため、鏡脚２４下部に防振台４１が設置されていることが好ましい。
【００４８】
可視〜近紫外の波長の光を発する、例えば水銀ランプ、キセノンランプ、水銀・キセノンランプ等の光源２７からの光は、照明レンズ系２８により適宜に収束されてハーフミラー３２で反射され、レボルバ３０に取り付けられた複数のレンズからなる対物レンズ系２９によって合焦されて被写体、例えば半導体デバイス３６へ入射する。
半導体デバイス３６からの反射した光は再度対物レンズ系２９、ハーフミラー３２、結像レンズ系３１、ハーフミラー３３を透過し、ターレット４０に収容された複数のレンズで構成される拡大レンズ系３４によって本願発明の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置１４のエリアセンサ型撮像デバイス上に結像する。
一方、ハーフミラー３３で反射した光はアイピース系３５レンズにより目視観測できる。
【００４９】
ここで、例えば、対物レンズ系２９に倍率１０，５０，１００のレンズをレボルバ３０に装着し、ターレット４０に拡大レンズ系３４として倍率１，２，４のレンズを装着して組み合わせることにより、１０，２０，４０，５０，１００，２００，４００倍の７種類の総合像倍率が得られ、半導体デバイス３６のパターン等を低倍率から高倍率まで切り替えて観察することができる。
しかし、これらの総合像倍率の変更に伴い、先に説明したズームレンズのズーム倍率を変化させた場合と同様に可視光領域に対し非可視光の波長領域での軸上色収差及び倍率色収差が発生するため、これを補正する必要がある。
【００５０】
そのため、対物レンズ系２９と拡大レンズ系３４の組み合わせによって発生する軸上色収差及び倍率色収差の補正について図７に基づいて説明する。
紫外線顕微鏡装置３９は、対物レンズ系２９が装着されたレボルバ３０（図６参照）及び拡大レンズ系３４が装着されたターレット４０（図６参照）をそれぞれ駆動できるレンズ駆動手段５１と、該レンズ駆動手段５１を介してそれぞれのレンズを選択・組み合わせ制御できる制御パネル５２と、前記対物レンズ系２９と拡大レンズ系３４の組み合わせによる可視光領域の総合像倍率データに対応する非可視光領域の像倍率データを像倍率データメモリ５３に予めメモリしておき、制御パネル５２によって選択された前記対物レンズ系２９と拡大レンズ系３４の組み合わせによる像倍率データを像倍率データメモリ５３から読み出し、そのデータに基づきリレーレンズ光学系１２を制御できるリレーレンズ制御手段１６を備えた撮像装置１４で構成されている。
前記像倍率データは、対物レンズ系２９と拡大レンズ系３４の組み合わせによる前記総合像倍率毎に、可視光領域における各総合像倍率値（焦点距離）に対し、非可視光領域としての紫外光領域の波長によって生ずる像倍率のずれ量を予め計測し、これで得た像倍率データが像倍率データメモリ５３にメモリされている。
【００５１】
前記制御パネル５２で対物レンズ系２９と拡大レンズ系３４の任意の組み合わせを選択すると、レンズ駆動手段５１によって図６で示したレボルバ３０とターレット４０を駆動し指定の対物レンズ系２９と拡大レンズ系３４を選択し、同時に像倍率データメモリ５３から所定の像倍率データを読み出してリレーレンズ制御手段１６を介してリレーレンズ光学系１２を制御し、軸上色収差及び倍率色収差を補正する。
【００５２】
可視光用撮像デバイス５に結像し光電変換された被写体の色を確認できるカラー画像として出力端子１９に出力し、非可視光用撮像デバイスとしての紫外光用撮像デバイス６’に軸上色収差及び倍率色収差が補正された被写体像を結像し、光電変換された被写体の高解像力、高倍率の紫外画像として出力端子１８に出力される。
また、画像処理手段２１によって紫外画像とカラー画像とを重畳させて表示することにより紫外画像を疑似カラー画像として出力端子２２から出力し図示しないビデオモニタに表示することもできる。
【００５３】
以上の説明において、「・・・レンズ系」とは、単数又は複数の光学レンズを含む系を意味する。また、「アイピース系」とは、肉眼で観察するためのアイレンズ、視野レンズ等を含む系を意味する。
ここで、ハーフミラー３３は反射ミラーとし、半導体デバイス３６からの全反射光を撮像装置１４に効率よく供給するため上下端のいずれかに回転ひんじを備えて、アイピース系３５で観察する場合は図６で示す位置にして半導体デバイス３６からの全反射光をアイピース系３５へ供給し、撮像装置１４で観察する場合はひんじを利用して反射ミラーを光路中からはずれるようにしても良い。
また、紫外線に弱い被写体を観察・計測する場合には、照明光学系２８の光路中のいずれかに図示しない機械的シャッタを配設し、光源２７をオン・オフすることなく、被写体に対する紫外線の照射を防ぎ、被写体の損傷を最小限にするようにしても良い。
その他の構成及び作用は、実施例１と同様である。
【００５４】
【発明の効果】本願発明によれば、次のような効果が発揮される。
１．本願の請求項１及び２の発明によれば、
前記リレーレンズ光学系が、前記第２次像の大きさを、可視光光路の対物レンズによる第１次像の大きさに対し拡大又は縮小又は合致させるための像倍率に変化できる変倍光学系を備えているので、対物レンズ等撮像光学系における可視光と非可視光の波長の違いによる軸上色収差及び倍率色収差によって生ずる光路長のずれ及び像倍率の差異が前記リレーレンズ光学系によって補正でき、かつ可視光用撮像デバイスと非可視光用撮像デバイスの大きさをそれぞれ自由に選択できるので、装置設計上の自由度が得られるとともに、特に縮小時は高感度化、光学系の小型化、低コスト化を図ることが可能になる。
【００５５】
２．本願の請求項３の発明によれば、
さらに、リレーレンズ光学系の第１〜第３レンズ群の作動により、レンズ等撮像光学系による可視光と非可視光の波長の違いで生ずる軸上色収差及び倍率色収差が補正され、かつ可視光像に対応し非可視光像の適正な光学像を非可視光撮像デバイスの受光面に結像することができる。
【００５６】
３．本願の請求項４の発明によれば、
さらに、リレーレンズ光学系の光路中に反射ミラーを配設することにより、光学系全体の配置上の設計自由度が増加すると同時に装置の小型化が可能になる。さらに光路中に反射ミラーを２枚配設すれば画像の左右（又は上下）の反転防止ができる。
【００５７】
４．本願の請求項５の発明によれば、
さらに、反射ミラーの角度を調整できるので、可視光像と非可視光像の位置合わせが容易にできる。
【００５８】
５．本願の請求項６及び７の発明によれば、
前記可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段が、対物レンズ側から順に、非可視光を反射（又は透過）し、可視光を透過（又は反射）する干渉膜を備えた１つのプリズムと、該プリズムの可視光（又は非可視光）を透過する射出面側に配設された１つ又は複数のプリズムとで構成できるので、可視光用撮像デバイスは多種な組み合わせが可能になり、例えば、３ラインセンサ又は単板カラー撮像デバイス等を使用した簡易型から、４ピース色分解プリズムを使用しＲ，Ｇ，Ｂにそれぞれ専用のラインセンサ等を使用した高級型撮像装置の供給が可能となる。
また、３ラインセンサの場合を除き、いずれの撮像デバイスの組み合わせの場合でも、被写体の同一場所を同一時間で走査することができるので画像処理がきわめて容易で、かつ正確な画像処理結果を提供することが可能となる。
さらに、４ピース色分解プリズムを使用し赤，緑，青にそれぞれ専用のラインセンサ又はエリアセンサを使用した場合は、高精細で、かつ色再現性に優れた可視光カラー画像と非可視光画像による画像処理が可能となり、より忠実な画像処理結果を提供することが可能となる。
【００５９】
６．本願の請求項８の発明によれば、
前記可視光及び非可視光に分離する光学系が、可視光を反射又は透過し、非可視光を透過又は反射する干渉膜を備えたミラーで構成すれば、撮像光学系の簡略化、低価格化が可能となる。
【００６０】
７．本願の請求項９の発明によれば、
対物レンズとしてのズームレンズの像倍率データが予めメモリされた像倍率データメモリと、前記像倍率補正機能付き光学系と、前記像倍率データメモリから読み出したデータに基づいて制御される前記リレーレンズ制御手段とを備え、前記像倍率データが、前記ズームレンズのそれぞれの焦点距離における可視光画像の像倍率に対応する非可視光画像の像倍率データであり、ズームレンズの焦点距離を変位させた位置データに基づき前記像倍率データメモリの設定されたデータを読み出し、該データに基づき第１〜第３レンズ群で構成するリレーレンズ光学系を制御することによって、非可視光像は自動的に軸上色収差及び倍率色収差が補正され、かつ可視光像と非可視光像は大きさの一致した画像信号が得られるので、画像処理手段によって電子的に像の大きさを合わせる必要がないため、画像処理がきわめて容易で、かつ正確な画像処理結果を提供することが可能となる。
【００６１】
また、フィルムサイズが小さいため又は部分拡大（トリミング）のためズームレンズの焦点距離を望遠側にした場合など、可視光用撮像デバイスの受光面に結像されたフィルム内部の画像情報の大きさに対し、赤外領域の波長によるフィルムの裏面（光源側）のゴミや傷等の画像情報である第１次像は縮小されて撮像され、表面（ズームレンズ側）のゴミや傷等の画像情報である第１次像は拡大されて撮像されても、前記フィルム２の裏面又は表面の縮小又は拡大されたゴミや傷等の画像情報である第１次像は、前記リレーレンズ光学系によってそれぞれ像倍率データメモリの像倍率データに基づいて第２次像に再結像され、かつその画像信号上の画像の大きさは前記可視光用撮像デバイスの受光面に結像されたフィルム内部の画像情報の大きさと合致するように制御できるので、可視光画像及び非可視光画像による画像処理がきわめて容易に、かつ正確な画像処理結果を提供することが可能となる。
【００６２】
さらに、フィルムスキャナの画像読取装置で、赤外光を利用して撮像光学系に付着したゴミ、フィルム表面のゴミ、傷、指紋等を検知して画像から見えなくし、あるいは十分に軽減するように補正する方法において、ゴミや傷等の検知画像を若干拡大又は縮小し、さらにピントをぼかすことによりローパスフィルタ効果を持たせ、ゴミや傷のエッジ部による検知誤差を抑制することが可能になる。
【００６３】
８．本願の請求項１０〜１２の発明によれば、請求項９の効果に加えて、
前記リレーレンズ制御手段が、ズームレンズの焦点距離を変位させた位置データに基づき前記像倍率データメモリの設定されたデータを読み出し、該データに基づき第１レンズ群を制御して、前記第１次像に合焦させ、また、第２レンズ群を制御して、前記第２次像の大きさを、可視光光路の対物レンズによる第１次像の大きさに合致させることができ、さらに、第３レンズ群を制御して、前記第２次像を合焦できるので、例えば、前記各レンズ群に小型モータによる高速駆動手段を装着すれば、ズームレンズの焦点距離値を制御することによって像倍率が変化し、非可視光領域の波長による第１次像の結像位置及び光学像の大きさが変化しても、第２次像は自動的に軸上色収差及び倍率色収差が高速度で補正され、可視光像と非可視光像は大きさの一致した画像信号が得られるので、高速で、かつ正確な画像処理結果を提供することが可能となる。
【００６４】
９．本願の請求項１３の発明によれば、
さらに、Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタ及びＩＲフィルタや、赤外カットフィルタ、可視光カットフィルタ等を使用せず、複合プリズム又はミラーにより可視光領域と非可視光領域の波長を分離して、可視光用撮像デバイスと非可視光用撮像デバイスによりそれぞれの波長領域の画像を同時に得ているので、例えばフィルムスキャナ等の画像読取装置として使用すれば、処理速度が高速で、かつ装置の小型化、簡易化、低価格化を容易に図ることができる。
【００６５】
１０．本願の請求項１４の発明によれば、
さらに、例えば、被写体を可視光及び非可視光領域の波長を含む照明手段と照明制御手段を備えた撮像装置において、ズームレンズのズーム倍率、又は顕微鏡装置の対物レンズと拡大レンズとの組み合わせによる総合像倍率など、像倍率が可変な撮像光学系の像倍率を変えることによって生ずる非可視光領域の軸上色収差及び倍率色収差を、リレーレンズ光学系を制御することによって、連続的に、かつ自動的に補正でき、可視光領域と非可視光領域の適正な光学像をそれぞれの撮像デバイスの受光面に結像することができると同時に、非可視光画像信号との画像処理によって疑似カラー信号が容易に得られる他、撮像装置の小型化、低廉化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明実施例１の非可視光の軸上色収差補正及び倍率色収差補正が可能な像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置をフィルムスキャナの画像読取装置として使用した場合の光学系模式図及び回路ブロック図。
【図２】同発明実施例１のリレーレンズ光学系の第１レンズ群と第２レンズ群との間に反射ミラーを配設した像倍率補正機能付き光学系の模式図。
【図３】同発明実施例１の撮像光学系の複合プリズムに異なる形状の２つのプリズムを組み合わせ、その非可視光光路中のみにリレーレンズ光学系を備えた像倍率補正機能付き光学系の模式図。
【図４】同発明実施例１の撮像光学系に４ピース色分解プリズムを使用し、その非可視光光路中のみにリレーレンズ光学系を備えた像倍率補正機能付き光学系の模式図。
【図５】同発明実施例２の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置を監視用テレビカメラとして使用した場合のブロック図。
【図６】同発明実施例３の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置を紫外線顕微鏡装置用撮像装置として使用した場合の模式図。
【図７】同発明実施例３の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置を紫外線顕微鏡装置用撮像装置として使用した場合のブロック図。
【符号の説明】
１：フィルム駆動装置 ２：フィルム
３：ズームレンズ ４，４’：複合プリズム
４ａ，４’ａ：第１のプリズム ４ｂ，４’ｂ：第２のプリズム
４ｃ，４’ｃ：被膜面 ５：可視光用撮像デバイス
６：赤外光用撮像デバイス
６’：非可視光用撮像デバイスとしての紫外光用撮像デバイス
７，８：増幅回路 ９：フィルム欠陥補正手段
１０：ズームレンズ制御手段 １１：第１次像
１２：リレーレンズ光学系 １２ａ：第１レンズ群
１２ｂ：第２レンズ群 １２ｃ：第３レンズ群
１３：第２次像 １４：撮像装置
１５：像倍率データメモリ １６：リレーレンズ制御手段
１７：制御パネル １８，１９，２０，２２：出力端子
２１：画像処理手段 ２３：照明制御手段
２４：鏡脚 ２５：アーム
２６：鏡筒 ２７：光源
２８：照明レンズ系 ２９：対物レンズ系
３０：レボルバ ３１：結像レンズ系
３２，３３：ハーフミラー ３４：拡大レンズ系
３５：アイピース系 ３６：半導体デバイス
３７Ｘ，３７Ｚ：調節ねじ ３８：機械的ステージ
３８Ｘ：Ｘステージ ３８Ｚ：Ｚステージ
３９：紫外線顕微鏡装置 ４０：ターレット
４１：防振台 ４２：光軸
４３：像倍率補正機能付き光学系 ４４：反射ミラー
５１：レンズ駆動手段 ５２：制御パネル
５３：像倍率データメモリ
Ｌ：光源 ＩＲＬ：赤外光照明ランプ
【発明の属する技術分野】本発明は、像倍率補正機能付き光学系及び同光学系を備えた撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】非可視光として赤外光を利用しているフィルムスキャナの画像読取装置においては、フィルム等被写体に照明光を照射することにより、被写体の画像情報を含む光を撮像光学系を介して光電変換素子の受光面に投影・結像し、前記光電変換素子により光電変換することにより、被写体からの画像情報を電気信号に変換して画像データとして読み取っている。
また、このような装置では、照明光学系及び撮像光学系に付着したゴミ、フィルム上のゴミ、傷、指紋等は読み取った画像データ上に黒点等となって現れ、結果的にフィルムスキャナで再現する画像の欠陥となり画質の劣化をもたらしていた。
【０００３】
これに対して、赤外光を利用してこのような画像の欠陥を自動的に見えなくし、或いは十分に軽減するように補正する方法が各種提案されている。これは、フィルムの赤外光に対する透過率特性に着目して、上述の画質劣化の原因となるゴミ、傷、指紋等のみを赤外光により検知し、検知したゴミや傷等の欠陥データにより可視光で読み取った被写体の画像データを修正するという方法である。
【０００４】
しかし、レンズ等撮像光学系では可視光と赤外光の波長の違いによる主として軸上色収差及び倍率色収差の２種類（ザイデルの５収差は省略する）の色収差を生じ、軸上色収差によって光路長のずれが生じ、赤外光による結像面は可視光による結像面よりも一般的に遠方に存在する。また、倍率色収差によって像倍率の異なる収差が生じ、可視光による結像面よりも遠方に結像した場合の赤外光による結像面では、可視光像より赤外光像が大きくなる場合がある。
【０００５】
したがって、「特公平６−７８９９２号公報」（従来例１）では、赤、緑、青の各色分解フィルタと、ＩＲ（赤外線）フィルタを装着したフィルタホルダを回転して３原色画像とＩＲ画像を１個の光電変換素子で順次読み取っているが、ＩＲフィルタによるＩＲ画像データ読取時には、駆動機構によってセンサ（光電変換素子）を光軸方向に微少量変化させて結像位置を制御している。
【０００６】
「特開２０００−３２４３０３号公報」（従来例２）では、可視光と赤外光の波長の違いによる結像位置の違いを可視光用フィルタと赤外光用フィルタの厚みを変えることにより補正している。実際には可視光による結像面よりも、赤外光による結像面は遠方に存在するので、この結像位置の違いを補正すべく可視光読取の際には赤外光読取の場合よりも厚いフィルタを挿入して結像面の位置補正を行っている。このことにより、可視光読取と赤外光読取の場合で各々適切な光路長に制御して１個の光電変換素子により画像を読み取ることが可能となる。さらにレンズ移動手段により結像レンズを光軸に沿って移動することによって結像位置を制御することもできる。
【０００７】
「特開２００１−２１１２９５号公報」（従来例３）では、光学フィルタとしての赤外光カットフィルタと可視光カットフィルタをフィルタ用モータで切り替えると同時に、一体的に保持枠に保持され光軸間距離が予め調整されている結像レンズとラインセンサ（撮像素子）がフォーカスモータによって可視光像及び赤外光像それぞれがベストピント（最良合焦）状態になるようフォーカス調整することによってそれぞれの光路長を補正している。
【０００８】
一方、近年、電子・通信技術のデジタル化に伴い２４０サイズで透明な磁気層が形成された写真フィルム（いわゆる「ＡＰＳフィルム」）の登場もあり、従来の１３５サイズの写真フィルム、１１０，１２０及び２２０サイズ（ブローニサイズ）等も含めて、画像読取装置は多様なサイズの写真フィルムに対応する必要が生じてきた。そこで画像読取装置には自由に画枠設定が可能なズームレンズを対物レンズとして使用するようになってきた。
【０００９】
そのほかに、非可視光として紫外光領域を利用している従来例として、近年ますます微細化されつつある半導体集積回路のパターンを高分解能で精度良く検査することのできる紫外線顕微鏡装置として、「特開平５−１２７０９６号公報」（従来例４）では、可視域から近紫外域の波長を有する光源（水銀ランプ）からの光は、照明レンズ系、対物レンズ系を通じてステージに保持された被検体としての半導体デバイスへ照射される。半導体デバイスで反射した光は前記対物レンズを再度通過し、ダイクロイックミラーにより紫外線の光路と可視光の光路とに分離される。
分離された光は、２つに分離された鏡筒のそれぞれの鏡筒内を通過し変倍レンズ系を介して、紫外線は紫外線用ＣＣＤ（モノクローム）カメラへ、可視光はカラーＣＣＤカメラへ導かれる。
したがって、半導体デバイスのパターンは、高解像力、高倍率の紫外線画像と、半導体デバイスのパターンの色を視認できるカラー画像とを同時に表示したり、画像処理装置を通じて紫外線画像とカラー画像とを重畳させて表示することにより、紫外線画像を疑似カラー画像として表示可能となる。
ここで、前記変倍レンズ系は、近紫外域と可視光域の光に対してそれぞれ像位置の色収差及び倍率の色収差が補正されている。また、紫外線顕微鏡の総合倍率を可変とするように、変倍レンズ系と対物レンズ系との組み合わせが選択可能となっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来例１〜３のように赤外光を利用している画像読取装置においては、Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタ及びＩＲフィルタや、赤外カットフィルタ、可視光カットフィルタ等をフィルタ切替用モータで切り替え、さらにその都度レンズフォーカスを制御したり又は一体的に保持枠に保持され光軸間距離が予め調整されている結像レンズとラインセンサをフォーカスモータで制御する方式では、フィルタを順次切替ながら画像を読み込むため処理速度が自ずから制限され、また、フィルタ切替制御とそのための機構が装置を大型化、複雑化する傾向にあった。
【００１１】
さらに、レンズは、使用するガラスの屈折率が光の波長によって異なるために軸上色収差・倍率色収差を生じ、特にズームレンズではズーミングとともに軸上色収差・倍率色収差ともに変動し、この変動量が問題となる。軸上色収差は一般的に望遠端で最も大きくなると言われている。この軸上色収差が大きく残っていると、テレビカメラでは、トラッキング（Ｒ，Ｇ，Ｂチャンネルのフォーカス合わせ）を広角端で正確に合わせても望遠端でＢ，Ｒチャンネルのトラッキングエラーが生じ、色のにじみとなって現れる。
また、倍率色収差があるとテレビカメラでは、レジストレーション・エラーの変動となって現れる。特に長焦点の高倍率ズームレンズでは、広角側と望遠側では緑の波長の光学像に対し赤と青の光学像の倍率が逆転する傾向にある。
近年では、レンズ光学系の設計がコンピュータの活用により容易になり、精密に、かつ高速で行え、さらに、通常の光学ガラスとは分散の異なる蛍石という結晶や、異常分散ガラス等ガラス材料の開発もあり、可視光領域での軸上色収差及び倍率色収差も殆ど問題にならない程度に改良が進んでいる。
【００１２】
しかし、通常のズームレンズにおいては、可視光領域に対し近赤外光・赤外光など長波長領域では軸上色収差・倍率色収差ともに改善が困難で、そのため、多様なサイズの写真フィルムに対応するためズームレンズを画像読取装置に使用する場合、ズーミングによる長波長領域での広角側から望遠側までの軸上色収差の変移は画像読取装置の光学系で補正し、倍率色収差は画像信号処理手段をコンピュータ制御するなどして補正する必要があった。
【００１３】
また、前記従来例４の紫外線顕微鏡装置においては、２つに分離された鏡筒にそれぞれ専用のカメラを搭載するなど、装置が複雑で、大型化しやすい傾向にあった。
【００１４】
以上説明した現状に鑑み、赤外光を使用した画像読取装置などにおけるＲ，Ｇ，Ｂフィルタ及びＩＲフィルタや、赤外カットフィルタ、可視光カットフィルタ等を装着したフィルタディスクを使用せず、さらに、広角側から望遠側までズームレンズのズーム倍率が変化しても軸上色収差及び倍率色収差を補正することにより非可視光の焦点位置補正及び倍率補正が可能であり、また、紫外線顕微鏡装置においては、一つの鏡筒と１台のカメラ装置にできる像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置を提供する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明者は，上記に鑑み鋭意研究の結果、次の手段によりこの課題を解決した。
（１）対物レンズと同対物レンズによる光学像を可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段と、非可視光光路中のみに配設され、対物レンズによる第１次像を変倍し、かつ軸上色収差及び倍率色収差を補正した第２次像として再結像させるリレーレンズ光学系とを備えてなり、
かつ前記リレーレンズ光学系が、前記第２次像の大きさを、可視光光路の対物レンズによる第１次像の大きさに対し拡大又は縮小させるための像倍率に変化できる変倍光学系を備えてなることを特徴とする像倍率補正機能付き光学系。
【００１６】
（２）対物レンズと同対物レンズによる光学像を可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段と、非可視光光路中のみに配設され、対物レンズによる第１次像を変倍し、かつ軸上色収差及び倍率色収差を補正した第２次像として再結像させるリレーレンズ光学系とを備えてなり、
かつ前記リレーレンズ光学系が、前記第２次像の大きさを、可視光光路の対物レンズによる第１次像の大きさに対し合致させるための像倍率に変化できる変倍光学系を備えてなることを特徴とする像倍率補正機能付き光学系。
（３）前記リレーレンズ光学系が、対物レンズ側から順に、前記第１次像に合焦し、かつ概略平行光束とする第１レンズ群と、該第１レンズ群の光束を受けて像倍率を連続的に変化できる第２レンズ群と、該第２レンズ群の光束を受けて第２次像を結像する第３レンズ群とで構成されてなることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の像倍率補正機能付き光学系。
【００１７】
（４）前記リレーレンズ光学系が、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に、又は前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に、又はその双方に反射ミラーを配設し、前段のレンズ群からの光束を所定の角度で反射し、後段のレンズ群に入射できることを特徴とする前項（１）〜（３）のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系。
【００１８】
（５）前記反射ミラーが、その反射角度を調整可能な機構を備えてなることを特徴とする前項（４）に記載の像倍率補正機能付き光学系。
（６）前記可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段が、対物レンズ側から順に、非可視光を反射し、可視光を透過する干渉膜を備えた１つのプリズムと、該プリズムの可視光を透過する射出面側に配設された１つ又は複数のプリズムとで構成されてなることを特徴とする前項（１）〜（５）のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系。
【００１９】
（７）前記可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段が、対物レンズ側から順に、非可視光を透過し、可視光を反射する干渉膜を備えた１つのプリズムと、該プリズムの非可視光を透過する射出面側に配設された１つのプリズムとで構成されてなることを特徴とする前項（１）〜（５）のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系。
（８）前記可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段が、可視光を反射又は透過し、非可視光を透過又は反射する干渉膜を備えたミラーで構成されてなることを特徴とする前項（１）〜（５）のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系。
【００２０】
（９）対物レンズとしてズームレンズを装着した撮像装置において、前記ズームレンズの像倍率データが予めメモリされた像倍率データメモリと、前項（１）〜（８）のいずれか１項に記載された像倍率補正機能付き光学系と、前記像倍率データメモリから読み出したデータに基づいて制御されるリレーレンズ制御手段とを備え、
前記像倍率データが、前記ズームレンズのそれぞれの焦点距離における可視光画像の像倍率に対応する非可視光画像の像倍率データであることを特徴とする像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。
【００２１】
（１０）前記リレーレンズ制御手段が、ズームレンズの焦点距離を変位させた位置データに基づき前記像倍率データメモリの設定されたデータを読み出し、該データに基づき第１レンズ群を制御して、前記第１次像に合焦させることができるものであることを特徴とする前項（９）に記載の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。
【００２２】
（１１）前記リレーレンズ制御手段が、ズームレンズの焦点距離を変位させた位置データに基づき前記像倍率データメモリの設定されたデータを読み出し、該データに基づきズーム機能を有する複数のレンズを配置した第２レンズ群を制御して、前記第１レンズ群の光束を受けて像倍率を連続的に変化させることができるものである−ことを特徴とする前項（９）又は（１０）に記載の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。
【００２３】
（１２）前記リレーレンズ制御手段が、ズームレンズの焦点距離を変位させた位置データに基づき前記像倍率データメモリの設定されたデータを読み出し、該データに基づき第３レンズ群を制御して、前記第２レンズ群の光束を受けて前記第２次像の大きさを、可視光光路のズームレンズによる第１次像の大きさに対し拡大又は縮小又は合致させることができ、かつ合焦できるものであることを特徴とする前項（９）〜（１１）のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。
【００２４】
（１３）前記撮像装置が、さらにフィルム欠陥補正等の画像処理手段を備え、同画像処理手段の画像読取装置として装着されてなることを特徴とする前項（９）〜（１２）のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。
【００２５】
（１４）前記撮像装置が、さらに被写体を可視光及び非可視光領域の波長を含む又は非可視光領域の波長のみで照明する照明手段と、同照明手段を制御する照明制御手段とを備えてなることを特徴とする前項（９）〜（１３）のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。
【００２６】
【発明の実施の形態】本願発明の実施の形態について、実施例の図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本願発明実施例１の非可視光の軸上色収差補正及び倍率色収差補正が可能な像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置をフィルムスキャナの画像読取装置として使用した場合の光学系模式図及び回路ブロック図であり、図２は、同発明実施例１のリレーレンズ光学系の第１レンズ群と第２レンズ群との間に反射ミラーを配設した像倍率補正機能付き光学系の模式図であり、図３は、同発明実施例１の撮像光学系の複合プリズムに異なる形状の２つのプリズムを組み合わせ、その非可視光光路中のみにリレーレンズ光学系を備えた像倍率補正機能付き光学系の模式図であり、図４は、同発明実施例１の撮像光学系に４ピース色分解プリズムを使用し、その非可視光光路中のみにリレーレンズ光学系を備えた像倍率補正機能付き光学系の模式図であり、図５は、同発明実施例２の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置を監視用テレビカメラとして使用した場合のブロック図であり、図６は、同発明実施例３の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置を紫外線顕微鏡装置用撮像装置として使用した場合の模式図であり、図７は、同発明実施例３の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置を紫外線顕微鏡装置用撮像装置として使用した場合のブロック図である。
【００２７】
（実施例１）
図１において、集光光学系を含む照明光源として非可視光領域としての赤外光領域と可視光領域の波長を合わせ持つ光源Ｌによって照射された光は、フィルム駆動装置１によって一定方向・一定速度で走行するネガフィルム２を透過し、対物レンズであるズームレンズ３により複合プリズム４の第１のプリズム４ａを介してラインセンサ型可視光用撮像デバイス５の光電変換素子面に結像し、また、第１のプリズム４ａと第２のプリズム４ｂを透過して第１次像１１を結像し、さらにリレーレンズ光学系１２を介して非可視光用撮像システムとしてのラインセンサ型赤外光用撮像デバイス６の光電変換素子面に第２次像１３を再結像する。
【００２８】
像分離手段である前記複合プリズム４は、赤外光領域の波長を透過（又は反射）し、可視光領域の波長を反射（又は透過）する干渉膜が蒸着された被膜面４ｃを有し、二等辺直角三角形形状の第１のプリズム４ａと、該第１のプリズム４ａの前記被膜面４ｃと一定空隙を介して相対する第２のプリズム４ｂとで正四角形状に形成されている。
前記複合プリズム４において、可視光領域の波長又は赤外光領域の波長のみを取り出すために２つのプリズム４ａ，４ｂのそれぞれの射出面に、余分な波長領域等をカットする光学フィルタとしてそれぞれ赤外光カット用トリミングフィルタ及び可視光カット用トリミングフィルタ又は赤外光特定波長（例えば８００ｎｍ〜８５０ｎｍ）のバンドパスフィルタ等を貼着することが好ましい。
なお、上記図例では２つのプリズムで光学像を可視光像及び非可視光像に分離する光学系であるが、簡易な方式として、可視光を反射又は透過し、非可視光を透過又は反射する干渉膜（被膜面４ｃ）を備えた板状のミラーとしてもよい。
【００２９】
上記撮像デバイスの一例としては、可視光領域とともに赤外光領域にも感度を有する固体撮像デバイス（ＣＣＤ）がある。またこの撮像デバイスは、画像のカラー読取が可能な赤・緑・青（Ｒ，Ｇ，Ｂ）光の感度を兼ね備えている。
本実施例では、可視光用撮像デバイス５として、受光部がある一定の間隔をおいて平行に配置されている３ライン（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を持つ３ラインセンサを用いている。また、赤外光用撮像デバイス６としては、赤外光領域の波長に感度の優れた１ラインの撮像デバイスを用いてもよい。
【００３０】
一定方向・一定速度で走行するフィルム２に同期してライン・バイ・ラインで画像を読み取る２つの撮像デバイス５，６の光電変換された電気信号（以降、画像信号と記述）は、Ａ／Ｄ変換、自動利得調整、シェーディング補正、ガンマ補正等公知の画像処理回路を有する増幅回路７，８でそれぞれ増幅され、フィルム欠陥補正手段９に入力される。
なお、フィルム欠陥補正前の各増幅回路７，８の出力画像は端子１８，１９に、フィルム欠陥補正後の出力画像は端子２０にビデオモニタを接続することにより監視できる。
【００３１】
フィルム欠陥補正手段９では、前述したように、照明光学系及び撮像光学系に付着したゴミ、フィルム上のゴミ、傷、指紋等が読み取った画像データ上に黒点等（ポジフィルムの場合は白点等）となって現れ、結果的に画像読取装置で再現する画像の欠陥となり画質の劣化をもたらしてしまうので、このようなの画像の欠陥を自動的に見えなくし、或いは十分に軽減するように補正する公知の技術を使用している。
すなわちフィルムの赤外光に対する透過率特性に着目して、上記の画質劣化の原因となるゴミ、傷、指紋等のみを赤外光により検知し、検知したゴミや傷等の画像データと、可視光で読み取った画像データとを比較してフィルム欠陥補正手段９を用いてフィルム欠陥を補正するという方法である。
フィルム欠陥補正手段９の信号出力は出力端子２０を介して図示しない画像メモリ、画像処理回路等を備えた公知の写真プリント装置へ供給される。
【００３２】
このように、可視光用撮像デバイス５及び赤外光用撮像デバイス６から光電変換された画像信号に基づいてフィルムの欠陥補正を行うが、自由に被写体の画枠設定が可能なズームレンズ３によってサイズの異なる多種類のフィルムに対応し、かつフィルムサイズによってズーム倍率を変更しても、可視光と赤外光との波長の違いにより生ずる赤外光用撮像デバイス６の受光面（第２次像１３）の軸上色収差及び倍率色収差を補正でき、さらにそれぞれの撮像デバイスの受光面に適正な光学像を結像できるように、本願発明ではリレーレンズ光学系１２を制御している。
【００３３】
図１において、ズームレンズ３には、ズームレンズ制御手段１０として図示しないアイリス、フォーカス、ズームの各機構に小型モータによる駆動手段を取り付け、フィルムサイズの自動又は手動切替、ネガ・ポジフィルムの選択切替等の機能を有する制御パネル１７からの指令に基づいて、それぞれ手動又は自動制御機能を備えたアイリス、フォーカス、ズーム各駆動手段を駆動している。
さらに、ズームレンズ３の広角端から望遠端までの可視光領域における各焦点距離値に対し、赤外光領域の波長によって生ずる像倍率の変化量を予め計測し、これで得たズーム倍率データの実測値を像倍率データメモリ１５に入力しておく。
ここで、像倍率データメモリ１５は、予め複数のズームレンズ３のズーム倍率データをメモリ・アロケーション・テーブルとして持つことが好ましい。
なお、可視光領域におけるズームレンズ３の各焦点距離は緑チャンネルの中心波長を基準とすることが好ましい。
また、赤外光領域の波長の中心値は、赤外光でゴミ、傷等を効率よく検知できる波長領域と、赤外光用撮像デバイス６の感度の比較的高い波長領域とを勘案して設定することが好ましい。
【００３４】
フィルム駆動装置１に装填されたフィルム２のサイズに対応して制御パネル１７で選択されたフィルムサイズ制御信号により、ズームレンズ制御手段１０を介して、ズームレンズ３のズーム倍率値（焦点距離）を可視光用撮像デバイス５の受光面に適正な大きさの光学像が結像されるように所定の値に制御すると同時に、制御パネル１７で選択されたフィルムサイズ制御信号により、像倍率データメモリ１５に入力されている前記所定のズーム倍率値に対応した前記赤外光による像倍率データを読み出してリレーレンズ制御手段１６に加えることによりリレーレンズ光学系１２の第１〜３のレンズ群を駆動して、赤外光用撮像デバイス６の受光面（第２次像１３）にゴミ、傷等の欠陥画像を結像する。
【００３５】
リレーレンズ光学系１２は、対物レンズ側から順に、前記第１次像１１に合焦し、かつ概略平行光束とする第１レンズ群１２ａと、該第１レンズ群１２ａの光束を受けて像倍率を連続的に変化できる第２レンズ群１２ｂと、該第２レンズ群１２ｂの光束を受けて第２次像１３を結像する第３レンズ群１２ｃとで構成されている。
【００３６】
前述の通り、前記制御パネル１７で選択されたフィルムサイズ制御信号によりズームレンズ３が所定のズーム倍率値に設定されると、可視光用撮像デバイス５の受光面に、選択されたフィルムサイズの可視光領域の波長による被写体像が結像される。
同時に、第１のプリズム４ａ及び第２のプリズム４ｂを透過して結像された第１次像１１としてゴミ、傷等の欠陥画像である赤外光領域の波長による被写体像が結像される。
【００３７】
前述の通り、赤外領域の波長による第１次像１１の結像位置は、ズームレンズ３の像倍率が変化するとその焦点距離値によって変化する。
このため、前記読み出された像倍率データに基づいてリレーレンズ制御手段１６が作動し、フォーカシングレンズ系としての第１レンズ群１２ａは、第１次像１１に合焦するように図示しない第１レンズ群駆動手段により高速度で駆動され、その第１レンズ群の光束を受けバリエータレンズ系としての第２レンズ群１２ｂは、図示しない第２レンズ群駆動手段により高速度で駆動されて適正な像倍率値とし、さらにコンペンセーターレンズ系及びリレーレンズ系としての第３レンズ群１２ｃは、図示しない第３レンズ群駆動手段により赤外光用撮像デバイス６の受光面に第２次像１３を結像するように高速度で駆動される。
【００３８】
以上、対物レンズ等撮像光学系における可視光と非可視光の波長の違いによる軸上色収差及び倍率色収差によって生ずる光路長のずれ及び像倍率の差異が前記リレーレンズ光学系によって補正でき、被写体であるフィルム２のゴミや傷等の画像データである赤外領域の波長による第１次像１１を第２次像１３の結像位置に再結像できることを説明した。
ここで、前記第３レンズ群１２ｃによって再結像された第２次像１３の大きさは、可視光光路の対物レンズによる第１次像の大きさに対し拡大又は縮小又は合致された大きさで再結像される。
即ち、可視光用撮像デバイス５と赤外光用撮像デバイス６が同じサイズのデバイスの場合は合致するように第３レンズ群１２ｃは構成され、サイズが異なる場合、例えば、可視光用撮像デバイス５が１／２インチサイズで、非可視光用デバイス６が１／３インチサイズの場合の第２次像は縮小するように第３レンズ群１２ｃは構成されている。縮小された第２次像の場合は単位面積当たりの光束が増加するため高感度化が図れる。なお、紫外線顕微鏡装置など、紫外光領域の波長による画像に高解像度画質を要求される場合は、可視光用撮像デバイス５が１／３インチサイズで、赤外光用撮像デバイス６が１／２インチサイズとして、第２次像は拡大するように第３レンズ群１２ｃは構成されている。
当然ながら、上記撮像デバイスのサイズが異なっても撮像デバイスから光電変換されたそれぞれの画像信号上の画像の大きさは一致している。
【００３９】
その他に、一般的にゴミや傷等はフィルム２の裏面又は表面の面上に発生していることが多いことと、また、特にフィルムサイズが小さいため又は部分拡大（トリミング）のためズームレンズ３の焦点距離を望遠側にした場合など、可視光用撮像デバイス５の受光面に結像されたフィルム内部の画像情報の大きさに対し、赤外領域の波長によるフィルム２の裏面（光源Ｌ側）のゴミや傷等の画像情報である第１次像１１は縮小されて撮像され、表面（ズームレンズ３側）のゴミや傷等の画像情報である第１次像１１は拡大されて撮像される。
このため、前記フィルム２の裏面又は表面の縮小又は拡大されたゴミや傷等の画像情報である第１次像１１は、前記リレーレンズ光学系１２によってそれぞれ像倍率データメモリ１５の像倍率データに基づいて第２次像１３に再結像され、かつその画像信号上の画像の大きさは前記可視光用撮像デバイス５の受光面に結像されたフィルム内部の画像情報の大きさと合致するように制御される。
【００４０】
図２において、前記リレーレンズ光学系１２の第１レンズ群１２ａと第２レンズ群１２ｂとの間に反射ミラー４４を配設し、前段のレンズ群からの光束を所定の角度で反射し、後段のレンズ群に入射できるように構成されている。前記反射ミラー４４は、その反射角度を図示しないミラー固定金具等に調整可能な機構を備えることにより、例えば、ラインセンサ型可視光用撮像デバイス５の画素列と、ラインセンサ型赤外光用撮像デバイス６の画素列との垂直方向の位置合わせを反射ミラー４４の反射角度を調整することで容易に行うことが可能になる。また、反射ミラー４４によって光軸４２に対する反射角度を自由に設定できるので、像倍率補正機能付き光学系４３の複合プリズム４及び撮像デバイス５，６の配置上の設計自由度が得られる。
なお、反射ミラー４４は、第１レンズ群１２ａと第２レンズ群１２ｂとの間だけでなく、第２レンズ群１２ｂと第３レンズ群１２ｃとの間に配設したり、又はその双方に配設することも可能である。その他の構成及び作用は図１の説明と同様である。
【００４１】
図３において、本実施例１の複合プリズム４は、プリズム加工上の容易さ等から二等辺直角三角形状としたが、像倍率補正機能付き光学系４３の複合プリズム４及び撮像デバイス５，６の配置上の制約などから、異なる形状の２つのプリズムの組み合わせで複合プリズム４’を構成しても良い。
特に第１のプリズム４’ａを、例えば、テレビジョンカメラ用Ｒ，Ｇ，Ｂ３ピース式プリズム光学系の青チャンネル用のプリズムと同様なくさび状の形状とし、この第１のプリズム４’ａの被膜面４’ｃで反射された可視光の光学像を入射面側で全反射させてから可視光用撮像デバイス５に光学像を結像させる。
第２のプリズム４’ｂの光軸中心のガラス厚みは、前記第１のプリズム４’ａの被膜面４’ｃから射出面までの光路長とほぼ同一とすればよい。
このような構成にすることによって、複合プリズム４’の形状が複雑になるが第１のプリズム４’ａによる画像の左右（又は上下）の反転を防止することができる。その他の構成及び作用については図１の説明と同様である。
【００４２】
図４において、図１〜３で示した２ピースのプリズム構成以外に４ピース色分解プリズムで構成した像倍率補正機能付き光学系４３の事例を示す。
本図例では、第１のプリズム４’ａの被膜面４’ｃで反射された非可視光の光学像を入射面側で全反射させてから第１次像１１を結像させる。
第１のプリズム４’ａを透過した可視光は、プリズム４’ｂＢで赤及び緑領域波長を透過し青領域波長を反射して撮像デバイス５’Ｂ受光面に結像して青画像信号に光電変換し、同様にプリズム４’ｂＲで緑領域波長を透過し赤領域波長を反射して撮像デバイス５’Ｒ受光面に結像して赤画像信号に光電変換し、さらにプリズム４’ｂＧを透過した緑領域波長は撮像デバイス５’Ｇ受光面に結像して緑画像信号に光電変換する。
【００４３】
本図例では、４つの撮像デバイスにそれぞれ専用の単色用ラインセンサを使用することにより被写体画像の同一場所を同一時間に走査することが可能になる。
このような構成にすることによって、複合プリズム４’の形状が複雑になるがそれぞれのプリズムによる画像の左右（又は上下）の反転を防止することができると同時に最も優れた高画質の画像信号を得ることができる。
前記複合プリズム４’において、青、赤、緑領域の波長又は赤外光領域の波長のみを取り出すために４つのプリズム４’ａ，４’ｂＢ，４’ｂＲ，４’ｂＧのそれぞれの射出面に、余分な波長領域等をカットする光学フィルタ（トリミングフィルタ）を貼着することが好ましい。また、赤外光領域の波長に選択性を持たせるため赤外光の特定波長（例えば８００ｎｍ〜８５０ｎｍ）のバンドパスフィルタ等を貼着してもよい。
その他の構成及び作用については図１〜３の説明と同様である。
【００４４】
なお、実施例としてラインセンサ型撮像デバイスを使用したが、フィルム２を撮像位置で一旦静止し、エリアセンサ型撮像デバイスを用いて撮像する方式でもよい。
また、赤外光用撮像デバイス６は光学像の結像位置に配設するように記述したが、公知のフィルム欠陥補正方法によっては、光学像の結像位置から若干ぼけるような位置に予め配設してもよい。
【００４５】
（実施例２）
図５は、像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置１４を監視用テレビカメラとして使用した場合のブロック図であって、例えば、エリアセンサ型撮像デバイスを使用して夜間は赤外光照明を使用する昼夜兼用監視カメラ、又は赤外光の放射を伴う被写体の監視用カメラ等に適用する場合に好適である。
【００４６】
本図例において、増幅回路７，８の出力信号の手動又は自動切替及び画像の階調レベル毎に着色等のできる画像処理手段２１と、赤外光照明ランプＩＲＬをオン・オフ制御できる照明制御手段２３は、図示しない被写体の明るさを検知するセンサ出力か、又はビデオレベルを検知して、画像処理手段２１の画像切替と、赤外光照明ランプＩＲＬの点滅を自動制御するか又は手動で制御することもできる。出力端子１８，１９，２２に監視用ビデオモニタを接続すればそれぞれの画像を監視することができる。その他の構成及び作用は、実施例１と同様である。
【００４７】
（実施例３）
本実施例は、像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置１４を紫外線顕微鏡装置用カメラとして使用した場合を示す。
図６において、紫外線顕微鏡装置３９は鏡脚２４にアーム２５を介して鏡筒２６を支持し、鏡筒２６上部にはターレット４０を介してズームレンズ等対物レンズを含まない撮像装置１４が装着されている。
また、高倍率観察時にも、例えば被写体である半導体デバイス３６をスムーズに移動可能な機械的ステージ３８がアーム２５に装着され、該機械的ステージ３８は、Ｚステージ３８Ｚと、Ｚステージ３８Ｚに取り付けられたＸステージ３８Ｘ及び図示しないＹステージ３８Ｙで構成され、Ｚステージ３８Ｚは焦点合わせのために半導体デバイス３６と対物レンズ系２９との相対位置を変えられるように、調節ねじ３７Ｚを操作することにより対物レンズ系２９の光軸（Ｚ軸）に沿って微少移動ができる。
さらに、Ｘステージ３８Ｘ及びＹステージ３８Ｙは、調節ねじ３７Ｘ及び図示しない調節ねじ３７Ｙを操作することによりそれぞれＺステージ３８Ｚに垂直方向に微少移動可能である。
そして、床から伝わる振動を機械的に防止するため、鏡脚２４下部に防振台４１が設置されていることが好ましい。
【００４８】
可視〜近紫外の波長の光を発する、例えば水銀ランプ、キセノンランプ、水銀・キセノンランプ等の光源２７からの光は、照明レンズ系２８により適宜に収束されてハーフミラー３２で反射され、レボルバ３０に取り付けられた複数のレンズからなる対物レンズ系２９によって合焦されて被写体、例えば半導体デバイス３６へ入射する。
半導体デバイス３６からの反射した光は再度対物レンズ系２９、ハーフミラー３２、結像レンズ系３１、ハーフミラー３３を透過し、ターレット４０に収容された複数のレンズで構成される拡大レンズ系３４によって本願発明の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置１４のエリアセンサ型撮像デバイス上に結像する。
一方、ハーフミラー３３で反射した光はアイピース系３５レンズにより目視観測できる。
【００４９】
ここで、例えば、対物レンズ系２９に倍率１０，５０，１００のレンズをレボルバ３０に装着し、ターレット４０に拡大レンズ系３４として倍率１，２，４のレンズを装着して組み合わせることにより、１０，２０，４０，５０，１００，２００，４００倍の７種類の総合像倍率が得られ、半導体デバイス３６のパターン等を低倍率から高倍率まで切り替えて観察することができる。
しかし、これらの総合像倍率の変更に伴い、先に説明したズームレンズのズーム倍率を変化させた場合と同様に可視光領域に対し非可視光の波長領域での軸上色収差及び倍率色収差が発生するため、これを補正する必要がある。
【００５０】
そのため、対物レンズ系２９と拡大レンズ系３４の組み合わせによって発生する軸上色収差及び倍率色収差の補正について図７に基づいて説明する。
紫外線顕微鏡装置３９は、対物レンズ系２９が装着されたレボルバ３０（図６参照）及び拡大レンズ系３４が装着されたターレット４０（図６参照）をそれぞれ駆動できるレンズ駆動手段５１と、該レンズ駆動手段５１を介してそれぞれのレンズを選択・組み合わせ制御できる制御パネル５２と、前記対物レンズ系２９と拡大レンズ系３４の組み合わせによる可視光領域の総合像倍率データに対応する非可視光領域の像倍率データを像倍率データメモリ５３に予めメモリしておき、制御パネル５２によって選択された前記対物レンズ系２９と拡大レンズ系３４の組み合わせによる像倍率データを像倍率データメモリ５３から読み出し、そのデータに基づきリレーレンズ光学系１２を制御できるリレーレンズ制御手段１６を備えた撮像装置１４で構成されている。
前記像倍率データは、対物レンズ系２９と拡大レンズ系３４の組み合わせによる前記総合像倍率毎に、可視光領域における各総合像倍率値（焦点距離）に対し、非可視光領域としての紫外光領域の波長によって生ずる像倍率のずれ量を予め計測し、これで得た像倍率データが像倍率データメモリ５３にメモリされている。
【００５１】
前記制御パネル５２で対物レンズ系２９と拡大レンズ系３４の任意の組み合わせを選択すると、レンズ駆動手段５１によって図６で示したレボルバ３０とターレット４０を駆動し指定の対物レンズ系２９と拡大レンズ系３４を選択し、同時に像倍率データメモリ５３から所定の像倍率データを読み出してリレーレンズ制御手段１６を介してリレーレンズ光学系１２を制御し、軸上色収差及び倍率色収差を補正する。
【００５２】
可視光用撮像デバイス５に結像し光電変換された被写体の色を確認できるカラー画像として出力端子１９に出力し、非可視光用撮像デバイスとしての紫外光用撮像デバイス６’に軸上色収差及び倍率色収差が補正された被写体像を結像し、光電変換された被写体の高解像力、高倍率の紫外画像として出力端子１８に出力される。
また、画像処理手段２１によって紫外画像とカラー画像とを重畳させて表示することにより紫外画像を疑似カラー画像として出力端子２２から出力し図示しないビデオモニタに表示することもできる。
【００５３】
以上の説明において、「・・・レンズ系」とは、単数又は複数の光学レンズを含む系を意味する。また、「アイピース系」とは、肉眼で観察するためのアイレンズ、視野レンズ等を含む系を意味する。
ここで、ハーフミラー３３は反射ミラーとし、半導体デバイス３６からの全反射光を撮像装置１４に効率よく供給するため上下端のいずれかに回転ひんじを備えて、アイピース系３５で観察する場合は図６で示す位置にして半導体デバイス３６からの全反射光をアイピース系３５へ供給し、撮像装置１４で観察する場合はひんじを利用して反射ミラーを光路中からはずれるようにしても良い。
また、紫外線に弱い被写体を観察・計測する場合には、照明光学系２８の光路中のいずれかに図示しない機械的シャッタを配設し、光源２７をオン・オフすることなく、被写体に対する紫外線の照射を防ぎ、被写体の損傷を最小限にするようにしても良い。
その他の構成及び作用は、実施例１と同様である。
【００５４】
【発明の効果】本願発明によれば、次のような効果が発揮される。
１．本願の請求項１及び２の発明によれば、
前記リレーレンズ光学系が、前記第２次像の大きさを、可視光光路の対物レンズによる第１次像の大きさに対し拡大又は縮小又は合致させるための像倍率に変化できる変倍光学系を備えているので、対物レンズ等撮像光学系における可視光と非可視光の波長の違いによる軸上色収差及び倍率色収差によって生ずる光路長のずれ及び像倍率の差異が前記リレーレンズ光学系によって補正でき、かつ可視光用撮像デバイスと非可視光用撮像デバイスの大きさをそれぞれ自由に選択できるので、装置設計上の自由度が得られるとともに、特に縮小時は高感度化、光学系の小型化、低コスト化を図ることが可能になる。
【００５５】
２．本願の請求項３の発明によれば、
さらに、リレーレンズ光学系の第１〜第３レンズ群の作動により、レンズ等撮像光学系による可視光と非可視光の波長の違いで生ずる軸上色収差及び倍率色収差が補正され、かつ可視光像に対応し非可視光像の適正な光学像を非可視光撮像デバイスの受光面に結像することができる。
【００５６】
３．本願の請求項４の発明によれば、
さらに、リレーレンズ光学系の光路中に反射ミラーを配設することにより、光学系全体の配置上の設計自由度が増加すると同時に装置の小型化が可能になる。さらに光路中に反射ミラーを２枚配設すれば画像の左右（又は上下）の反転防止ができる。
【００５７】
４．本願の請求項５の発明によれば、
さらに、反射ミラーの角度を調整できるので、可視光像と非可視光像の位置合わせが容易にできる。
【００５８】
５．本願の請求項６及び７の発明によれば、
前記可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段が、対物レンズ側から順に、非可視光を反射（又は透過）し、可視光を透過（又は反射）する干渉膜を備えた１つのプリズムと、該プリズムの可視光（又は非可視光）を透過する射出面側に配設された１つ又は複数のプリズムとで構成できるので、可視光用撮像デバイスは多種な組み合わせが可能になり、例えば、３ラインセンサ又は単板カラー撮像デバイス等を使用した簡易型から、４ピース色分解プリズムを使用しＲ，Ｇ，Ｂにそれぞれ専用のラインセンサ等を使用した高級型撮像装置の供給が可能となる。
また、３ラインセンサの場合を除き、いずれの撮像デバイスの組み合わせの場合でも、被写体の同一場所を同一時間で走査することができるので画像処理がきわめて容易で、かつ正確な画像処理結果を提供することが可能となる。
さらに、４ピース色分解プリズムを使用し赤，緑，青にそれぞれ専用のラインセンサ又はエリアセンサを使用した場合は、高精細で、かつ色再現性に優れた可視光カラー画像と非可視光画像による画像処理が可能となり、より忠実な画像処理結果を提供することが可能となる。
【００５９】
６．本願の請求項８の発明によれば、
前記可視光及び非可視光に分離する光学系が、可視光を反射又は透過し、非可視光を透過又は反射する干渉膜を備えたミラーで構成すれば、撮像光学系の簡略化、低価格化が可能となる。
【００６０】
７．本願の請求項９の発明によれば、
対物レンズとしてのズームレンズの像倍率データが予めメモリされた像倍率データメモリと、前記像倍率補正機能付き光学系と、前記像倍率データメモリから読み出したデータに基づいて制御される前記リレーレンズ制御手段とを備え、前記像倍率データが、前記ズームレンズのそれぞれの焦点距離における可視光画像の像倍率に対応する非可視光画像の像倍率データであり、ズームレンズの焦点距離を変位させた位置データに基づき前記像倍率データメモリの設定されたデータを読み出し、該データに基づき第１〜第３レンズ群で構成するリレーレンズ光学系を制御することによって、非可視光像は自動的に軸上色収差及び倍率色収差が補正され、かつ可視光像と非可視光像は大きさの一致した画像信号が得られるので、画像処理手段によって電子的に像の大きさを合わせる必要がないため、画像処理がきわめて容易で、かつ正確な画像処理結果を提供することが可能となる。
【００６１】
また、フィルムサイズが小さいため又は部分拡大（トリミング）のためズームレンズの焦点距離を望遠側にした場合など、可視光用撮像デバイスの受光面に結像されたフィルム内部の画像情報の大きさに対し、赤外領域の波長によるフィルムの裏面（光源側）のゴミや傷等の画像情報である第１次像は縮小されて撮像され、表面（ズームレンズ側）のゴミや傷等の画像情報である第１次像は拡大されて撮像されても、前記フィルム２の裏面又は表面の縮小又は拡大されたゴミや傷等の画像情報である第１次像は、前記リレーレンズ光学系によってそれぞれ像倍率データメモリの像倍率データに基づいて第２次像に再結像され、かつその画像信号上の画像の大きさは前記可視光用撮像デバイスの受光面に結像されたフィルム内部の画像情報の大きさと合致するように制御できるので、可視光画像及び非可視光画像による画像処理がきわめて容易に、かつ正確な画像処理結果を提供することが可能となる。
【００６２】
さらに、フィルムスキャナの画像読取装置で、赤外光を利用して撮像光学系に付着したゴミ、フィルム表面のゴミ、傷、指紋等を検知して画像から見えなくし、あるいは十分に軽減するように補正する方法において、ゴミや傷等の検知画像を若干拡大又は縮小し、さらにピントをぼかすことによりローパスフィルタ効果を持たせ、ゴミや傷のエッジ部による検知誤差を抑制することが可能になる。
【００６３】
８．本願の請求項１０〜１２の発明によれば、請求項９の効果に加えて、
前記リレーレンズ制御手段が、ズームレンズの焦点距離を変位させた位置データに基づき前記像倍率データメモリの設定されたデータを読み出し、該データに基づき第１レンズ群を制御して、前記第１次像に合焦させ、また、第２レンズ群を制御して、前記第２次像の大きさを、可視光光路の対物レンズによる第１次像の大きさに合致させることができ、さらに、第３レンズ群を制御して、前記第２次像を合焦できるので、例えば、前記各レンズ群に小型モータによる高速駆動手段を装着すれば、ズームレンズの焦点距離値を制御することによって像倍率が変化し、非可視光領域の波長による第１次像の結像位置及び光学像の大きさが変化しても、第２次像は自動的に軸上色収差及び倍率色収差が高速度で補正され、可視光像と非可視光像は大きさの一致した画像信号が得られるので、高速で、かつ正確な画像処理結果を提供することが可能となる。
【００６４】
９．本願の請求項１３の発明によれば、
さらに、Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタ及びＩＲフィルタや、赤外カットフィルタ、可視光カットフィルタ等を使用せず、複合プリズム又はミラーにより可視光領域と非可視光領域の波長を分離して、可視光用撮像デバイスと非可視光用撮像デバイスによりそれぞれの波長領域の画像を同時に得ているので、例えばフィルムスキャナ等の画像読取装置として使用すれば、処理速度が高速で、かつ装置の小型化、簡易化、低価格化を容易に図ることができる。
【００６５】
１０．本願の請求項１４の発明によれば、
さらに、例えば、被写体を可視光及び非可視光領域の波長を含む照明手段と照明制御手段を備えた撮像装置において、ズームレンズのズーム倍率、又は顕微鏡装置の対物レンズと拡大レンズとの組み合わせによる総合像倍率など、像倍率が可変な撮像光学系の像倍率を変えることによって生ずる非可視光領域の軸上色収差及び倍率色収差を、リレーレンズ光学系を制御することによって、連続的に、かつ自動的に補正でき、可視光領域と非可視光領域の適正な光学像をそれぞれの撮像デバイスの受光面に結像することができると同時に、非可視光画像信号との画像処理によって疑似カラー信号が容易に得られる他、撮像装置の小型化、低廉化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明実施例１の非可視光の軸上色収差補正及び倍率色収差補正が可能な像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置をフィルムスキャナの画像読取装置として使用した場合の光学系模式図及び回路ブロック図。
【図２】同発明実施例１のリレーレンズ光学系の第１レンズ群と第２レンズ群との間に反射ミラーを配設した像倍率補正機能付き光学系の模式図。
【図３】同発明実施例１の撮像光学系の複合プリズムに異なる形状の２つのプリズムを組み合わせ、その非可視光光路中のみにリレーレンズ光学系を備えた像倍率補正機能付き光学系の模式図。
【図４】同発明実施例１の撮像光学系に４ピース色分解プリズムを使用し、その非可視光光路中のみにリレーレンズ光学系を備えた像倍率補正機能付き光学系の模式図。
【図５】同発明実施例２の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置を監視用テレビカメラとして使用した場合のブロック図。
【図６】同発明実施例３の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置を紫外線顕微鏡装置用撮像装置として使用した場合の模式図。
【図７】同発明実施例３の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置を紫外線顕微鏡装置用撮像装置として使用した場合のブロック図。
【符号の説明】
１：フィルム駆動装置 ２：フィルム
３：ズームレンズ ４，４’：複合プリズム
４ａ，４’ａ：第１のプリズム ４ｂ，４’ｂ：第２のプリズム
４ｃ，４’ｃ：被膜面 ５：可視光用撮像デバイス
６：赤外光用撮像デバイス
６’：非可視光用撮像デバイスとしての紫外光用撮像デバイス
７，８：増幅回路 ９：フィルム欠陥補正手段
１０：ズームレンズ制御手段 １１：第１次像
１２：リレーレンズ光学系 １２ａ：第１レンズ群
１２ｂ：第２レンズ群 １２ｃ：第３レンズ群
１３：第２次像 １４：撮像装置
１５：像倍率データメモリ １６：リレーレンズ制御手段
１７：制御パネル １８，１９，２０，２２：出力端子
２１：画像処理手段 ２３：照明制御手段
２４：鏡脚 ２５：アーム
２６：鏡筒 ２７：光源
２８：照明レンズ系 ２９：対物レンズ系
３０：レボルバ ３１：結像レンズ系
３２，３３：ハーフミラー ３４：拡大レンズ系
３５：アイピース系 ３６：半導体デバイス
３７Ｘ，３７Ｚ：調節ねじ ３８：機械的ステージ
３８Ｘ：Ｘステージ ３８Ｚ：Ｚステージ
３９：紫外線顕微鏡装置 ４０：ターレット
４１：防振台 ４２：光軸
４３：像倍率補正機能付き光学系 ４４：反射ミラー
５１：レンズ駆動手段 ５２：制御パネル
５３：像倍率データメモリ
Ｌ：光源 ＩＲＬ：赤外光照明ランプ
Claims (14)
- 対物レンズと同対物レンズによる光学像を可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段と、非可視光光路中のみに配設され、対物レンズによる第１次像を変倍し、かつ軸上色収差及び倍率色収差を補正した第２次像として再結像させるリレーレンズ光学系とを備えてなり、
かつ前記リレーレンズ光学系が、前記第２次像の大きさを、可視光光路の対物レンズによる第１次像の大きさに対し拡大又は縮小させるための像倍率に変化できる変倍光学系を備えてなることを特徴とする像倍率補正機能付き光学系。 - 対物レンズと同対物レンズによる光学像を可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段と、非可視光光路中のみに配設され、対物レンズによる第１次像を変倍し、かつ軸上色収差及び倍率色収差を補正した第２次像として再結像させるリレーレンズ光学系とを備えてなり、
かつ前記リレーレンズ光学系が、前記第２次像の大きさを、可視光光路の対物レンズによる第１次像の大きさに対し合致させるための像倍率に変化できる変倍光学系を備えてなることを特徴とする像倍率補正機能付き光学系。 - 前記リレーレンズ光学系が、対物レンズ側から順に、前記第１次像に合焦し、かつ概略平行光束とする第１レンズ群と、該第１レンズ群の光束を受けて像倍率を連続的に変化できる第２レンズ群と、該第２レンズ群の光束を受けて第２次像を結像する第３レンズ群とで構成されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の像倍率補正機能付き光学系。
- 前記リレーレンズ光学系が、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に、又は前記第２レンズ群と前記第３レンズ群との間に、又はその双方に反射ミラーを配設し、前段のレンズ群からの光束を所定の角度で反射し、後段のレンズ群に入射できることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系。
- 前記反射ミラーが、その反射角度を調整可能な機構を備えてなることを特徴とする請求項４に記載の像倍率補正機能付き光学系。
- 前記可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段が、対物レンズ側から順に、非可視光を反射し、可視光を透過する干渉膜を備えた１つのプリズムと、該プリズムの可視光を透過する射出面側に配設された１つ又は複数のプリズムとで構成されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系。
- 前記可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段が、対物レンズ側から順に、非可視光を透過し、可視光を反射する干渉膜を備えた１つのプリズムと、該プリズムの非可視光を透過する射出面側に配設された１つのプリズムとで構成されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系。
- 前記可視光像及び非可視光像に分離する像分離手段が、可視光を反射又は透過し、非可視光を透過又は反射する干渉膜を備えたミラーで構成されてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系。
- 対物レンズとしてズームレンズを装着した撮像装置において、前記ズームレンズの像倍率データが予めメモリされた像倍率データメモリと、前記請求項１〜８のいずれか１項に記載された像倍率補正機能付き光学系と、前記像倍率データメモリから読み出したデータに基づいて制御されるリレーレンズ制御手段とを備え、
前記像倍率データが、前記ズームレンズのそれぞれの焦点距離における可視光画像の像倍率に対応する非可視光画像の像倍率データであることを特徴とする像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。 - 前記リレーレンズ制御手段が、ズームレンズの焦点距離を変位させた位置データに基づき前記像倍率データメモリの設定されたデータを読み出し、該データに基づき第１レンズ群を制御して、前記第１次像に合焦させることができるものであることを特徴とする請求項９に記載の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。
- 前記リレーレンズ制御手段が、ズームレンズの焦点距離を変位させた位置データに基づき前記像倍率データメモリの設定されたデータを読み出し、該データに基づきズーム機能を有する複数のレンズを配置した第２レンズ群を制御して、前記第１レンズ群の光束を受けて像倍率を連続的に変化させることができるものであることを特徴とする請求項９又は１０に記載の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。
- 前記リレーレンズ制御手段が、ズームレンズの焦点距離を変位させた位置データに基づき前記像倍率データメモリの設定されたデータを読み出し、該データに基づき第３レンズ群を制御して、前記第２レンズ群の光束を受けて前記第２次像の大きさを、可視光光路のズームレンズによる第１次像の大きさに対し拡大又は縮小又は合致させることができ、かつ合焦できるものであることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。
- 前記撮像装置が、さらに画像処理手段を備え、
同画像処理手段の画像読取装置として装着されてなることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。 - 前記撮像装置が、さらに被写体を可視光及び非可視光領域の波長を含む又は非可視光領域の波長のみで照明する照明手段と、同照明手段を制御する照明制御手段とを備えてなることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に記載の像倍率補正機能付き光学系を備えた撮像装置。
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