JP2008059121A - 多焦点撮像装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】対物レンズ(1)を通った光がビームスプリッタ(2)の分光面で二分され、分光面で反射した方の光は間にフィルタ(4a)を介在してミラー(3a)で反射した後に分光面を透過し、分光面を透過した方の光は間にフィルタ(4b)を介在してミラー(3b)で反射した後ビームスプリッタ(2)の分光面で反射して、ともに撮像素子(7)に達する。フィルタ(4a)とフィルタ(4b)とは互いに異なる色成分の光を透過し、ミラー(3a)、ミラー(3b)の少なくとも一方は光の方向に移動調節可能であって、ビームスプリッタ(2)で二分されたそれぞれの光の光路長が異ることにより、被撮像体の異なる位置に焦点が合った異なる色成分の画像が1回の撮像操作で得られる。
【選択図】図1
Description
特許文献2のように、1つの対物レンズからの光を分光するものにおいても、対物レンズが1つであれば、異なる遠近位置の画像を選るには、複数回の撮像を行う必要があった。
B 被撮像体
1 対物レンズ
2,2a,2b ビームスプリッタ
3a、3b、3c ミラー
4a、4b、4c フィルタ
5a,5b 偏光板
6,6b,6c ねじ
7 撮像素子
9 パルスモータ
10 照明装置
11a、11b 発光素子
12 発光駆動部
13a、13b 偏光板
14 撮像制御部
15 メモリー
16 モニター
Claims (15)
- 対物レンズと、
該対物レンズを通り第1の光路を進む光の方向に対して傾斜した角度をなす分光面を有するビームスプリッタと、該ビームスプリッタで反射し第2の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に間に第1のフィルタを介在して配設された第1のミラー、と前記ビームスプリッタの分光面を透過し第3の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に間に第2のフィルタを介在して配設された第2のミラーとを有していて、前記第1のミラーで反射し前記ビームスプリッタの分光面を透過した光と前記第2のミラーで反射し前記ビームスプリッタの分光面で反射した光との両方の光が同一の結像面に結像するようにした分離光学系と、
を備えてなり、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとがそれぞれ互いに異なる色成分の光を透過するものであり、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの少なくとも一方のミラーが光路の方向に移動可能に配設されていて、前記対物レンズから前記第1及び第2の光路を経由して前記結像面に至る光路の光路長と前記第1及び第3の光路を経由して前記結像面に至る光路の光路長とが異なるように調整して被撮像体の異なる位置に焦点が合った画像を1回の撮像操作により撮像できるようにしたことを特徴とする多焦点撮像装置。 - 対物レンズと、
該対物レンズを通り第1の光路を進む光の方向に対して傾斜した角度をなす第1の分光面を有する第1のビームスプリッタと、該第1のビームスプリッタの第1の分光面で反射し第2の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に間に第1のフィルタを介在して配設された第1のミラーと、前記第1のビームスプリッタの第1の分光面を透過し第3の光路を進む光の方向に対し傾斜した角度をなす第2の分光面を有する第2のビームスプリッタと、該第2のビームスプリッタで反射し第4の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に間に第2のフィルタを介在して配設された第2のミラーと、前記第2のビームスプリッタの第2の分光面を透過し第5の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に間に第3のフィルタを介在して配設された第3のミラーとを有していて、前記第1のミラーで反射し前記第1のビームスプリッタの第1の分光面を透過した光と前記第2のミラーで反射し前記第2のビームスプリッタの第2の分光面で反射しさらに前記第1のビームスプリッタの第1の分光面で反射した光と前記第3のミラーで反射し前記第2のビームスプリッタの第2の分光面を透過し前記第1のビームスプリッタの第1の分光面で反射した光とが同一の結像面に結像するようにした分離光学系と、
を備えてなり、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタと前記第3のフィルタとがそれぞれ互いに異なる色成分の光を透過するものであり、前記第1〜第3のミラーのうちの少なくとも2つのミラーが光路の方向に移動可能に配設されていて、前記対物レンズから前記第1の光路及び第2の光路を経由して前記結像面に至る光路の光路長と、前記第1の光路、第3の光路及び第4の光路を経由して前記結像面に至る光路の光路長と、前記第1の光路、第3の光路及び第5の光路を経由する光路の光路長と、がそれぞれ異なるように調整することにより被撮像体の複数の位置に焦点の合った画像を1回の撮像操作により撮像できるようにしたことを特徴とする多焦点撮像装置。 - 被撮像体からの入射光路となる第1の光路を進む光の方向に対して傾斜した角度をなす分光面を有するビームスプリッタと、該ビームスプリッタで反射し第2の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に間に第1のフィルタを介在して配設された第1のミラーと、前記ビームスプリッタの分光面を透過し第3の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に間に第2のフィルタを介在して配設された第2のミラーとを有していて、前記第1のミラーで反射し前記ビームスプリッタの分光面を透過した光と前記第2のミラーで反射し前記ビームスプリッタの分光面で反射した光との両方の光が合一するようにした分離光学系と、
該分離光学系で合一した光が入射し前記被撮像体の像を同一の結像面に結像するための対物レンズと、
を備えてなり、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタとが互いに異なる色成分の光を透過するものであり、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの少なくとも一方のミラーが光路の方向に移動可能に配設されていて、前記被撮像体から前記第1及び第2の光路を経由して前記対物レンズに至る光路の光路長と、前記被撮像体から前記第1及び第3の光路を経由して前記対物レンズに至る光路の光路長と、が異なるように調整することにより被撮像体の異なる位置に焦点が合った画像を1回の撮像操作により撮像できるようにしたことを特徴とする多焦点撮像装置。 - 被撮像体からの入射光路となる第1の光路を進む光の方向に対して傾斜した角度をなす第1の分光面を有する第1のビームスプリッタと、該第1のビームスプリッタの第1の分光面で反射し第2の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に間に第1のフィルタを介在して配設された第1のミラーと、前記第1のビームスプリッタの第1の分光面を透過し第3の光路を進む光の方向に対して傾斜した角度をなす第2の分光面を有する第2のビームスプリッタと、該第2のビームスプリッタで反射し第4の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に間に第2のフィルタを介在して配設された第2のミラーと、前記第2のビームスプリッタの第2の分光面を透過し第5の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に間に第3のフィルタを介在して配設された第3のミラーとを有していて、前記第1のミラーで反射し前記第1のビームスプリッタの第1の分光面を透過した光と前記第2のミラーで反射し前記第2のビームスプリッタの第2の分光面で反射しさらに前記第1のビームスプリッタの第1の分光面で反射した光と前記第3のミラーで反射し前記第2のビームスプリッタの第2の分光面を透過し前記第1のビームスプリッタの第1の分光面で反射した光との3つの光が合一するようにした分離光学系と、
該分離光学系で合一した光が入射し前記被撮像体の像を同一の結像面に結像するための対物レンズと、
を備えてなり、前記第1のフィルタと前記第2のフィルタと前記第3のフィルタとがそれぞれ互いに異なる色成分の光を透過するものであり、前記第1〜第3のミラーのうちの少なくとも2つのミラーが光路の方向に移動可能に配設されていて、前記被撮像体から前記第1の光路及び第2の光路を経由して前記対物レンズに至る光路の光路長と、前記第1の光路、第3の光路及び第4の光路を経由して前記対物レンズに至る光路の光路長と、前記第1の光路、第3の光路及び第5の光路を経由する光路の光路長と、がそれぞれ異なるように調整することにより被撮像体の複数の位置に焦点が合った画像を1回の撮像操作により撮像できるようにしたことを特徴とする多焦点撮像装置。 - 前記結像面に配設した撮像素子をさらに備えていて、該撮像素子により得られた画像の信号を取り出し外部の処理装置により画像処理ができるようにしたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の多焦点撮像装置。
- 前記結像面に配設した撮像素子と、該撮像素子により得られた複数の色成分の画像を含む画像をもとの複数の色成分の画像に分解する処理を行う撮像制御部をさらに備えていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の多焦点撮像装置。
- 前記撮像制御部が複数の色成分の画像に分解された画像に対し1つの画像に合成する画像処理を行うものであることを特徴とする請求項6に記載の多焦点撮像装置。
- 対物レンズと、
該対物レンズを通り第1の光路を進む光の方向に対して傾斜した角度をなす分光面を有するビームスプリッタと、該ビームスプリッタの分光面で反射し第2の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に間に第1の偏光板を介在して配設された第1のミラーと、前記ビームスプリッタの分光面を透過し第3の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に間に第2の偏光板を介在して配設された第2のミラーとを有していて、前記第1のミラーで反射し前記ビームスプリッタの分光面を透過した光と、前記第2のミラーで反射し前記ビームスプリッタの分光面で反射した光との両方の光が同一の結像面に結像するようにした分離光学系と、
偏光方向がそれぞれ異なる第1の偏光方向及び第2の偏光方向の光で被撮像体を所定の時間をおいて順次照明する発光手段と、
を備えてなり、前記分離光学系における第1の偏光板は前記発光手段による第1の偏光方向の光を透過させるとともに前記第2の偏光板は前記第2の偏光方向の光を透過させるものであり、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの少なくとも一方のミラーが光路の方向に移動可能に配設されていて、前記対物レンズから前記第1及び第2の光路を経由して前記結像面に至る光路の光路長と前記第1及び第3の光路を経由して前記結像面に至る光路の光路長とが異なるように調整した上で、前記発光手段での1回目の発光による前記第1及び第2の光路を経由して前記結像面に至る一方の偏光方向の光での撮像と、前記発光手段での2回目の発光による前記第1及び第3の光路を経由して前記結像面に至る他方の偏光方向の光での撮像とを行い、被撮像体における異なる位置に焦点が合った画像を一連の撮像操作で撮像できるようにしたことを特徴とする多焦点撮像装置。 - 被撮像体からの光の入射光路となる第1の光路を進む光の方向に対して傾斜した角度をなす分光面を有するビームスプリッタと、該ビームスプリッタの分光面で反射し第2の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に間に第1の偏光板を介在して配設された第1のミラーと、前記ビームスプリッタの分光面を透過し第3の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に間に第2の偏光板を介在して配設された第2のミラーとを有していて、前記第1のミラーで反射し前記ビームスプリッタの分光面を透過した光と前記第2のミラーで反射し前記ビームスプリッタの分光面で反射した光との両方の光が合一するようにした分離光学系と、
該分離光学系で合一した光が入射し前記被撮像体の像を同一の結像面に結像するための対物レンズと、
偏光方向がそれぞれ異なる第1の偏光方向及び第2の偏光方向の光で被撮像体を所定の時間をおいて順次照明する発光手段と、
を備えてなり、前記分離光学系における第1の偏光板は前記発光手段による第1の偏光方向の光を透過させるとともに前記第2の偏光板は前記第2の偏光方向の光を透過させるものであり、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの少なくとも一方のミラーが光路の方向に移動可能に配設されていて、前記被撮像体から前記第1及び第2の光路を経由して前記対物レンズに至る光路の光路長と前記第1及び第3の光路を経由して前記対物レンズに至る光路の光路長とが異なるように調整した上で、前記発光手段での1回目の発光による前記第1及び第2の光路を経由して前記結像面に至る一方の偏光方向の光での撮像と、前記発光手段での2回目の発光による前記第1及び第3の光路を経由して前記結像面に至る他方の偏光方向の光での撮像とを行い、被撮像体における異なる位置に焦点が合った画像を一連の撮像操作で撮像できるようにしたことを特徴とする多焦点撮像装置。 - 対物レンズと、
該対物レンズを通り第1の光路を進む光の方向に対して傾斜した角度をなす偏光分離面を有する偏光ビームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタでの偏光分離面で反射し第2の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に配設された第1のミラーと、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面を透過し第3の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に配設された第2のミラーと、を有していて、前記第1のミラーで反射し前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面を透過した光と前記第2のミラーで反射し前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面で反射した光との両方の光が同一の結像面に結像するようにした分離光学系と、
を備えてなり、前記分離光学系における第1の偏光板は前記発光手段による第1の偏光方向の光を透過させるとともに前記第2の偏光板は前記第2の偏光方向の光を透過させるものであり、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの少なくとも一方のミラーが光路の方向に移動可能に配設されていて、前記対物レンズから前記第1及び第2の光路を経由して前記結像面に至る光路の光路長と前記第1及び第3の光路を経由して前記結像面に至る光路の光路長とが異なるように調整した上で、前記発光手段での1回目の発光による前記第1及び第2の光路を経由して前記結像面に至る一方の偏光方向の光での撮像と、前記発光手段での2回目の発光による前記第1及び第3の光路を経由して前記結像面に至る他方の偏光方向の光での撮像とを行い、被撮像体における異なる位置に焦点が合った画像を一連の撮像操作で撮像できるようにしたことを特徴とする多焦点撮像装置。 - 被撮像体からの入射光路となる第1の光路を進む光の方向に対して傾斜した角度をなす偏光分離面を有する偏光ビームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタでの偏光分離面で反射し第2の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に配設された第1のミラーと、前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面を透過し第3の光路を進む光の方向に対して垂直な面内に配設された第2のミラーと、を有していて、前記第1のミラーで反射し前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面を透過した光と前記第2のミラーで反射し前記偏光ビームスプリッタの偏光分離面で反射した光との両方の光が合一するようにした分離光学系と、
該分離光学系で合一した光が入射し前記被撮像体の像を同一の結像面に結像するための対物レンズと、
偏光方向がそれぞれ異なる第1の偏光方向及び第2の偏光方向の光で被撮像体を所定の時間をおいて順次照明する発光手段と、
を備えてなり、前記分離光学系における第1の偏光板は前記発光手段による第1の偏光方向の光を透過させるとともに前記第2の偏光板は前記第2の偏光方向の光を透過させるものであり、前記第1のミラーと前記第2のミラーとの少なくとも一方のミラーが光路の方向に移動可能に配設されていて、前記被撮像体から前記第1及び第2の光路を経由して前記対物レンズに至る光路の光路長と前記第1及び第3の光路を経由して前記対物レンズに至る光路の光路長とが異なるように調整した上で、前記発光手段での1回目の発光による前記第1及び第2の光路を経由して前記結像面に至る一方の偏光方向の光での撮像と、前記発光手段での2回目の発光による前記第1及び第3の光路を経由して前記結像面に至る他方の偏光方向の光での撮像とを行い、被撮像体における異なる位置に焦点が合った画像を一連の撮像操作で撮像できるようにしたことを特徴とする多焦点撮像装置。 - 前記結像面に配設した撮像素子をさらに備えていて、該撮像素子により得られた画像の信号を取り出し外部の処理装置により画像処理ができるようにしたことを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の多焦点撮像装置。
- 前記結像面に配設した撮像素子と、該撮像素子により得られた画像を記憶保持するためのメモリー及び撮像制御部をさらに備え、一連の撮像操作で前記撮像素子により得られた被撮像体における異なる位置に焦点が合った複数の画像を別個に記憶保持できるようにしたことを特徴とする請求項8〜11のいずれか1項に記載の多焦点撮像装置。
- 前記撮像制御部が別個に記憶保持された前記複数の画像を1つの画像として合成する画像処理を行うようにしたことを特徴とする請求項13に記載の多焦点撮像装置。
- 前記第1のミラー及び第2のミラーのうちの一方のミラーを光路の方向に移動させる駆動源としてのモータを備え、前記撮像制御部において前記モータの回転角から前記ミラーの移動による光路長の変化量を求め、該光路長の変化量から前記光路長が変化する前と後とでの被撮像体における位置の差としての高さを求める演算を行い、被撮像体の異なる位置に焦点の合った画像の撮像を1回または一連の撮像操作で行うとともに被撮像体における高さを測定できるようにしたことを特徴とする請求項1、3、8〜14のいずれか1項に記載の多焦点撮像装置。
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