JP2012247842A - Image acquisition device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、単一の結像光学系から視軸の異なる画像を取得する画像取得装置に関する。 The present invention relates to an image acquisition apparatus that acquires images having different visual axes from a single imaging optical system.
単一の結像光学系により複数の異なる波長域での画像を取得する手段の一つとして、反射光と透過光の波長分離が可能なダイクロックミラーを用いて、異なる検出器へ結像を行う方法が提案されている。たとえば、非特許文献1に示されているような光学系では、ダイクロイックビームスプリッターを用いて可視領域を反射させ、赤外領域を透過させることによって帯域を分離し、異なる波長域の画像を取得している。この画像取得装置では赤外領域に4バンド(3.5〜4.0μm、6.5〜7.0μm、10.3〜11.3μm、11.5〜12.5μm)を有しており、広域の波長領域において各波長帯のSN比の向上が求められる。しかし、複数の波長帯において全てが低光量損失となる基盤材料を選択することは困難であるといった問題があった。 As one of the means to acquire images in a plurality of different wavelength ranges with a single imaging optical system, imaging is performed on different detectors using a dichroic mirror capable of wavelength separation of reflected light and transmitted light. A way to do it has been proposed. For example, in an optical system as shown in Non-Patent Document 1, a dichroic beam splitter is used to reflect the visible region and transmit the infrared region to separate the bands and acquire images in different wavelength regions. ing. This image acquisition device has four bands (3.5 to 4.0 μm, 6.5 to 7.0 μm, 10.3 to 11.3 μm, 11.5 to 12.5 μm) in the infrared region, Improvement of the SN ratio of each wavelength band is required in a wide wavelength range. However, there is a problem that it is difficult to select a base material that has a low light amount loss in a plurality of wavelength bands.
この問題を解決する手段の一つとして、視軸の異なる画像を取得する技術が提案されている。例えば、特許文献1による光学系では、共通光学系が光強度画像を電気信号に変換する第1の検出器と第2の検出器に結像し、それらを保護する第1のパッケージと第2のパッケージと、光線がパッケージを透過する窓を有している。さらに第1の検出器をb群、第2の検出器をc群とすると、反射ミラーを第1のパッケージに設けられた窓に有することによってc群に光学結像することができる。視軸の異なる検出器b群とc群はダイクロックミラーを有することなく画像取得を行うことが出来るため、各々の波長に対する光損失低減処理を各々の窓に対して施すことが可能となる。従って、複数の波長帯における光量の損失を低減した光強度画像を得ることが可能となる。 As a means for solving this problem, a technique for acquiring images with different visual axes has been proposed. For example, in the optical system according to Patent Document 1, the common optical system forms an image on a first detector and a second detector that convert a light intensity image into an electrical signal, and protects the first package and the second package. And a window through which light rays pass through the package. Further, when the first detector is a group b and the second detector is a group c, an optical image can be formed on the group c by having a reflecting mirror in a window provided in the first package. Since the detectors b and c having different visual axes can acquire an image without having a dichroic mirror, it is possible to perform light loss reduction processing for each wavelength on each window. Therefore, it is possible to obtain a light intensity image with reduced light loss in a plurality of wavelength bands.
しかしながら、上述にあるような光量損失を低減するために、共通の光学系を使用して視軸の異なる画像を取得する場合、各々の結像面に対して視軸や焦点が異なる。その際に共通の光学系において同時に各結像系の光学調整を行うことは困難であるといった問題があった。また、視軸が光学系の光軸と異なる結像面ではコマ収差が発生する場合、結像性能を低下させるといった問題があった。 However, in order to reduce the light amount loss as described above, when images having different visual axes are acquired using a common optical system, the visual axes and the focal points are different from each image plane. At that time, there is a problem that it is difficult to perform optical adjustment of each imaging system at the same time in a common optical system. In addition, when coma occurs on the imaging plane whose visual axis is different from the optical axis of the optical system, there is a problem that imaging performance is degraded.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、各結像系の光学調整を容易に行うことのできる画像取得装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an image acquisition apparatus capable of easily performing optical adjustment of each imaging system.
この発明に係る画像取得装置は、被写体の光学像を結像させるための光学系と、光学系から光線によって結像された光学像の光強度を電気信号に変換する第1の変換装置と、光学系から第1の変換装置への光路とは異なる光路で結像された光学像の光強度を電気信号に変換する第2の変換装置と、各々の任意の一面を平行に配置した2枚のウェッジプリズムから構成され、第1のウェッジプリズムと第2のウェッジプリズムは共通または平行な回転軸を持ち、かつ少なくとも一方のウェッジプリズムは平行移動が可能なダブルウェッジ型スキャナとを備え、第1の変換装置または第2の変換装置のうち少なくともいずれか一方と光学系との間にダブルウェッジ型スキャナを設けたものである。 An image acquisition device according to the present invention includes an optical system for forming an optical image of a subject, a first conversion device that converts light intensity of an optical image formed by light from the optical system into an electrical signal, A second conversion device that converts the light intensity of an optical image formed on an optical path different from the optical path from the optical system to the first conversion device into an electrical signal, and two sheets each having an arbitrary surface arranged in parallel A first wedge prism and a second wedge prism having a common or parallel rotation axis, and at least one of the wedge prisms includes a double wedge type scanner capable of translation, A double wedge type scanner is provided between at least one of the conversion device or the second conversion device and the optical system.
この発明の画像取得装置は、第1の変換装置または第2の変換装置のうち少なくともいずれか一方と光学系との間にダブルウェッジ型スキャナを設けたので、各結像系の光学調整を容易に行うことができる。 In the image acquisition device according to the present invention, since the double wedge type scanner is provided between at least one of the first conversion device and the second conversion device and the optical system, optical adjustment of each imaging system is easy. Can be done.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による画像取得装置を示す構成図である。
図1に示す画像取得装置は、光学系1、プライマリ検出器(第1の変換装置)2、セカンダリ検出器(第2の変換装置)3、ダブルウェッジ型スキャナ4を備えている。光学系1は、プライマリ検出器2およびセカンダリ検出器3に結像させるこれら検出器に共通の光学系である。プライマリ検出器2は、共通の光学系1の光軸と視軸が等しく、焦点調整が行われており再調整の不要な光学配置とする。一方、セカンダリ検出器3は、共通の光学系1の光軸と異なる視軸を持ち、プライマリ検出器2と独立した結像が可能な配置とする。ダブルウェッジ型スキャナ4は、セカンダリ検出器3の光学調整を行うために、共通の光学系1とセカンダリ検出器3の間に挿入する独立した光学調整機構である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a block diagram showing an image acquisition apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
The image acquisition apparatus shown in FIG. 1 includes an optical system 1, a primary detector (first conversion device) 2, a secondary detector (second conversion device) 3, and a double wedge scanner 4. The optical system 1 is an optical system common to these detectors that form an image on the
図2は、ダブルウェッジ型スキャナ4の説明図である。
ダブルウェッジ型スキャナ4は、ウェッジプリズム5とウェッジプリズム6の二つのウェッジプリズムで構成され、ウェッジプリズム5とウェッジプリズム6の向かい合う面を、面5a,6aとすると、面5aと面6aは平行に配置する。さらに、面5a上にプリズム厚が最小となる点と最大となる点を結び、最小となる点を始点としてプリズム厚が増加する方向にベクトル線5bを設定する。同様に、ウェッジプリズム6に対してベクトル線6bを設定する。また、これらの面5aと面6aに対して垂直な軸Aを設定する。ウェッジプリズム5および6は軸A中心に回転可能であり、ウェッジプリズム5はベクトル線5b方向にスライド可能な構成とする。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the double wedge type scanner 4.
The double wedge type scanner 4 is composed of two wedge prisms, a
図1に示す構成例において、ダブルウェッジ型スキャナ4を用いることによって視軸補正に必要な調整を全て行うことが可能である。すなわち、ウェッジプリズム5をベクトル線5b方向に平行にスライドさせることによって、ダブルウェッジ構造を透過する光路長を変化させることができるため、焦点合わせを行うことが可能である。また、ウェッジプリズム5とウェッジプリズム6を軸A中心に回転させることによって、軸ずれの補正が可能である。
In the configuration example shown in FIG. 1, all adjustments necessary for visual axis correction can be performed by using the double wedge type scanner 4. That is, by sliding the
次に、軸ずれ補正について説明する。説明を簡略化するため、ウェッジプリズム厚および2枚のウェッジプリズム間の空隙を無視する。
1枚のウェッジプリズムに対する視軸の変化を図3に示す。軸Aに対して垂直な面をx−y平面とし、ベクトル線5bのx成分が最大となる点をウェッジプリズム5の回転角α=0とする。α=0のときの偏向角のx成分θx5は最大となり、この角をδとする。θx5は図3より明らかなように、−δ5(α=π)から+δ5(α=0)まで変位する。さらに、ウェッジプリズム6についても同様に回転角βを設定し、ベクトル線6bのx成分が最大となる点をウェッジプリズム回転角β=0とする。2枚のウェッジプリズムを通過した光線の偏向角は、式1,式2によって表すことが出来る。
θx=δ5cosα+δ6cosβ・・・(式1)
θy=δ5sinα+δ6sinβ・・・(式2)
従って、これらの2式より偏向角θx,θyは、
θx 2+θy 2≦(δ5+δ6)2
の範囲でα,βより任意に決定することが可能である。
Next, axis deviation correction will be described. For simplicity of explanation, the wedge prism thickness and the gap between the two wedge prisms are ignored.
FIG. 3 shows changes in the visual axis for one wedge prism. A plane perpendicular to the axis A is defined as an xy plane, and a point where the x component of the
θ x = δ 5 cos α + δ 6 cos β (Expression 1)
θ y = δ 5 sin α + δ 6 sin β (Expression 2)
Accordingly, from these two equations, the deflection angles θ x and θ y are
θ x 2 + θ y 2 ≦ (δ 5 + δ 6 ) 2
Can be arbitrarily determined from α and β.
また、ダブルウェッジ型スキャナ4を、視軸が斜めに入射する構成としても良い。すなわち、入射視軸と軸Aを一致させない構成とする。視軸が光軸上にない光学系ではコマ収差等が発生する場合がある。このコマ収差と、ダブルウェッジ型スキャナ4に斜入射することにより発生する偏心コマ収差とを相殺させることで結像性能を向上することが可能である。 The double wedge type scanner 4 may be configured so that the visual axis is incident obliquely. In other words, the incident visual axis and the axis A are not matched. In an optical system in which the visual axis is not on the optical axis, coma aberration or the like may occur. Imaging performance can be improved by canceling out this coma aberration and the eccentric coma aberration generated by oblique incidence on the double wedge scanner 4.
また、ダブルウェッジ型スキャナ4が平行平板と等価な状態にないとき、すなわちウェッジプリズム5が持つベクトル線5bと、ウェッジプリズム6が持つベクトル線6bが完全に重ならないときを視軸の補正原点としても良い。ダブルウェッジ型スキャナは平行平板に近い状態で視軸補正を行うと、スキャナの回転量が大きくなり不安定となりやすい(例えば、特開2009−236580号公報参照)。従って、補正原点をベクトル線5bとベクトル線6bが完全に重ならない状態とすることによって安定性の高い調整を行うことが可能である。
When the double wedge type scanner 4 is not equivalent to a parallel plate, that is, when the
また、ダブルウェッジ型スキャナ4の材料として、高屈折率材料であるゲルマニウム、シリコン、硫化亜鉛(ZnS)、セレン化亜鉛(ZnSe)、またはカルコゲナイドガラスを使用することにより、屈折角および光路長の変化が大きくなるため薄型のスキャナを得ることが可能となる。 Further, by using germanium, silicon, zinc sulfide (ZnS), zinc selenide (ZnSe), or chalcogenide glass which is a high refractive index material as the material of the double wedge type scanner 4, the change in the refraction angle and the optical path length is achieved. Therefore, a thin scanner can be obtained.
以上説明したように、実施の形態1の画像取得装置によれば、被写体の光学像を結像させるための光学系と、光学系から光線によって結像された光学像の光強度を電気信号に変換する第1の変換装置と、光学系から第1の変換装置への光路とは異なる光路で結像された光学像の光強度を電気信号に変換する第2の変換装置と、各々の任意の一面を平行に配置した2枚のウェッジプリズムから構成され、第1のウェッジプリズムと第2のウェッジプリズムは共通または平行な回転軸を持ち、かつ少なくとも一方のウェッジプリズムは平行移動が可能なダブルウェッジ型スキャナとを備え、第1の変換装置または第2の変換装置のうち少なくともいずれか一方と光学系との間にダブルウェッジ型スキャナを設けたので、各結像系の光学調整を容易に行うことができる。 As described above, according to the image acquisition apparatus of the first embodiment, an optical system for forming an optical image of a subject and the light intensity of the optical image formed by the light beam from the optical system are converted into electrical signals. A first conversion device for conversion, a second conversion device for converting the light intensity of an optical image formed on an optical path different from the optical path from the optical system to the first conversion device, into an electrical signal, and each arbitrary The first wedge prism and the second wedge prism have a common or parallel rotation axis, and at least one of the wedge prisms is a double that can move in parallel. A wedge type scanner is provided, and a double wedge type scanner is provided between at least one of the first conversion device or the second conversion device and the optical system, so that optical adjustment of each imaging system is easy. It can be carried out.
また、実施の形態1の画像取得装置によれば、ダブルウェッジ型スキャナは、2枚のウェッジプリズムの向かい合う面に対して非対称な配置を補正原点としたので、安定性の高い調整を行うことができる。 In addition, according to the image acquisition apparatus of the first embodiment, the double wedge type scanner uses the asymmetrical arrangement with respect to the opposing surfaces of the two wedge prisms as the correction origin, so that highly stable adjustment can be performed. it can.
実施の形態2.
図4は、この発明を実施するための実施の形態2における画像取得装置を示す。実施の形態1における図1との対応部分については同一番号を付与し、説明を省略する。本実施形態2における画像取得装置は、実施の形態1における画像取得装置に、セカンダリ検出器3へ再結像するためのリレーレンズ7を配置したものである。それ以外は図1と同様である。
FIG. 4 shows an image acquisition apparatus according to
プライマリ検出器2とセカンダリ検出器3の検出波長が異なる場合、倍率色収差により像の大きさが異なる場合がある。このような場合に、光学系1において形成される像を、プライマリ検出器2とセカンダリ検出器3の比と等しく拡大あるいは縮小した大きさとなるようにリレーレンズ7を用いて再結像することによって、異なる波長帯で任意の分解能を持った光強度画像を得ることが可能となる。
さらに、リレーレンズ7を用いる場合、共通の光学系1の中間像を再結像することによって、セカンダリ検出器3の視軸方向に対する位置を任意に設定可能である。
When the detection wavelengths of the
Further, when the relay lens 7 is used, the position of the secondary detector 3 in the visual axis direction can be arbitrarily set by re-imaging the intermediate image of the common optical system 1.
以上のように、実施の形態2の画像取得装置によれば、ダブルウェッジ型スキャナと第1の変換装置または第2の変換装置のうち少なくともいずれか一方との間に、第1の変換装置または第2の変換装置で再結像するためのリレーレンズを設けたので、異なる波長帯で任意の分解能を持った光強度画像を得ることができると共に、ダブルウェッジ型スキャナを設けた側の変換装置の視軸方向に対する位置を任意に設定することができる。 As described above, according to the image acquisition device of the second embodiment, the first conversion device or the first conversion device or at least one of the first conversion device and the second conversion device is provided between the double wedge scanner and the first conversion device or the second conversion device. Since the relay lens for re-imaging by the second converter is provided, a light intensity image having an arbitrary resolution in different wavelength bands can be obtained, and the converter on the side provided with the double wedge scanner The position with respect to the visual axis direction can be arbitrarily set.
尚、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, the embodiments can be freely combined, any component of each embodiment can be modified, or any component can be omitted in each embodiment. .
1 光学系、2 プライマリ検出器(第1の変換装置)、3 セカンダリ検出器(第2の変換装置)、4 ダブルウェッジ型スキャナ、5,6 ウェッジプリズム、5a,6a 面、5b,6b ベクトル線、7 リレーレンズ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical system, 2 Primary detector (1st converter), 3 Secondary detector (2nd converter), 4 Double wedge type scanner, 5,6 Wedge prism, 5a, 6a surface, 5b, 6b Vector line 7 Relay lens.
Claims (3)
前記光学系から光線によって結像された光学像の光強度を電気信号に変換する第1の変換装置と、
前記光学系から前記第1の変換装置への光路とは異なる光路で結像された光学像の光強度を電気信号に変換する第2の変換装置と、
各々の任意の一面を平行に配置した2枚のウェッジプリズムから構成され、第1のウェッジプリズムと第2のウェッジプリズムは共通または平行な回転軸を持ち、かつ少なくとも一方のウェッジプリズムは平行移動が可能なダブルウェッジ型スキャナとを備え、
前記第1の変換装置または前記第2の変換装置のうち少なくともいずれか一方と前記光学系との間に前記ダブルウェッジ型スキャナを設けたことを特徴とする画像取得装置。 An optical system for forming an optical image of a subject;
A first conversion device that converts light intensity of an optical image formed by a light beam from the optical system into an electrical signal;
A second converter that converts light intensity of an optical image formed on an optical path different from an optical path from the optical system to the first converter, into an electrical signal;
Each wedge is composed of two wedge prisms arranged in parallel, the first wedge prism and the second wedge prism have a common or parallel rotation axis, and at least one of the wedge prisms is translated. With a double wedge type scanner,
An image acquisition apparatus, wherein the double wedge type scanner is provided between at least one of the first conversion apparatus and the second conversion apparatus and the optical system.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN112859361A (en) * | 2021-02-22 | 2021-05-28 | 广州立景创新科技有限公司 | Imaging correction unit and imaging module |
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- 2011-05-25 JP JP2011117047A patent/JP2012247842A/en not_active Withdrawn
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