JP2016208136A - Multifunctional image acquisition device and prism therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多機能画像取得装置およびそのリズムに関するものである。 The present invention relates to a multifunctional image acquisition apparatus and its rhythm.
画像処理によってある画像から情報を引き出すときに、ある画像を光学フィルタを通すことにより特定の機能を持たせる一方、特定の機能が互いに異なる複数の画像に基づいて演算処理を行うことがある。 When information is extracted from an image by image processing, a certain function may be given by passing an image through an optical filter, while calculation processing may be performed based on a plurality of images having different specific functions.
特許文献1(の図2)には、第1の面と第2の面と第3の面とを有する正三角柱状の第1プリズムと、1つの入射画像光を互いに平行な2つの光束に分光する第2プリズムとを用いて、4つの互いに平行な出射画像光を得て、この4つの出射画像光を1つの撮像装置でもって同時に撮像するものが開示されている。具体的には、第2プリズムで分光された平行な2つの光束を、第1プリズムの第1の面から垂直に入射させて、第1プリズムの第2の面から垂直に出射される互いに平行な4つの出射画像光を得るようにしている。そして、第2の面と撮像装置との間に、任意の出射画像光に対応させて適宜の外部光学フィルタを介在させることにより、特定の機能を持たせた複数の画像を互いに同期した状態で取得することができる。 Patent Document 1 (FIG. 2) discloses a regular triangular prism-shaped first prism having a first surface, a second surface, and a third surface, and one incident image light into two light beams parallel to each other. There is disclosed a technique in which four parallel outgoing image lights are obtained using a second prism that performs spectroscopy, and the four outgoing image lights are simultaneously imaged by one imaging device. Specifically, two parallel light beams dispersed by the second prism are vertically incident from the first surface of the first prism, and are emitted from the second surface of the first prism vertically. Four outgoing image lights are obtained. Then, by interposing an appropriate external optical filter corresponding to any outgoing image light between the second surface and the imaging device, a plurality of images having specific functions are synchronized with each other. Can be acquired.
前述した特許文献1に開示のものは、1つの撮像装置でもって、特定機能をもたせた複数の画像を同時に取得できるという点において、極めて好ましいものとなる。しかしながら、各出射画像光の光路長のうち、一部の出射画像光の光路長が他の出射画像光の光路長に比してわずかに相違してしまうものとなっていた。すなわち、特許文献1において、出射画像光W2の光学経路は、第1プリズム内において、第2の面と第3の面とが交差する頂点部に近い領域において設定された分割面(特許文献1における分割面B2)でもって全反射されることから、この分割面にエアギャップを設定する必要がある。しかしながら、エアギャップを形成することは、製作に手間取り、強度にも不安があり、さらにエアギャップへのクリーニング液を浸透させるなど取り扱いがデリケートになってしまうことになる。また、エアギャップに相当する光路長分だけ、他の出射画像光(W1、W3、W4)の光路長と相違してしまうことになっていた。また、特許文献1における分割面B1においては、分割面内の一部に金属面を作成して光を完全に反射させていた。しかし、金属面を精度よく蒸着するのは困難であり、さらに金属面の端部において光が回折してしまい、結果的に出力画像の画質の低下を招いていた。 The one disclosed in Patent Document 1 described above is extremely preferable in that a single imaging apparatus can simultaneously acquire a plurality of images having a specific function. However, among the optical path lengths of the respective outgoing image lights, the optical path lengths of some outgoing image lights are slightly different from the optical path lengths of the other outgoing image lights. That is, in Patent Document 1, the optical path of the output image light W2 is a divided surface set in a region close to the vertex where the second surface and the third surface intersect in the first prism (Patent Document 1). Therefore, it is necessary to set an air gap in the divided surface. However, the formation of the air gap is troublesome in production and is uneasy about the strength, and the handling becomes delicate, for example, the cleaning liquid penetrates into the air gap. In addition, the optical path length corresponding to the air gap is different from the optical path lengths of the other outgoing image lights (W1, W3, W4). In addition, in the divided surface B1 in Patent Document 1, a metal surface is created on a part of the divided surface to completely reflect light. However, it is difficult to deposit the metal surface with high accuracy, and the light is further diffracted at the end of the metal surface, resulting in deterioration of the image quality of the output image.
本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その第1の目的は、金属膜やエアギャップを形成することなく、1つの入射画像光から互いに平行な複数の出射画像光を同時に取得できるようにした多機能画像取得装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a first object thereof is to form a plurality of output image lights parallel to each other from one incident image light without forming a metal film or an air gap. An object of the present invention is to provide a multi-function image acquisition apparatus that can acquire simultaneously.
本発明の第2の目的は、上記多機能画像取得装置に用いて好適なプリズムを提供することにある。 A second object of the present invention is to provide a prism suitable for use in the multifunctional image acquisition apparatus.
前記第1の目的を達成するため、本発明における多機能画像取得装置にあっては次のような第1の解決手法を採択してある。すなわち、請求項1に記載のように、
第1の面と、該第1の面の一端に60度の頂角を形成するように連なる第2の面と、該第1の面の他端に60度の頂角を形成するように連なると共に該第2の面に対しても60度の角度をなす第3の面と、を有する第1プリズムと、
入射画像光を互いに平行な第1光束と第2光束とに分光して、該2つの光束を前記第1の面に垂直に入射させる第2プリズムと、
前記第2の面に臨ませて配置された1つの撮像装置と、
を備え、
前記第1プリズムは、前記第1の面と前記第3の面との交点を通って前記第2の面と直交する分割面を有し、
前記分割面に、前記第1光束を第1直進光と第1反射光とに分光する第1内部光学フィルタと、前記第2光束を第2直進光と第2反射光とに分光する第2内部光学フィルタとが設定され、
前記第1直進光と前記第2直進光とが、それぞれ前記第1プリズム内で全反射されることなく前記第3の面でのみ全反射された後、前記第2の面から垂直に出射される2つの出射画像光とされ、
前記第1反射光と前記第2反射光とが、それぞれ前記第1プリズム内で全反射されることなく前記第1の面でのみ全反射された後、前記第2の面から垂直に出射される2つの出射画像光とされ、
前記撮像装置が、前記各出射画像光を同時に撮像して複数の画像を同時に取得する、
ようにしてある。上記解決手法によれば、エアギャップを形成する必要がないので、エアギャップの形成に伴う製作の手間、強度的不安、取り扱いのデリケートという問題をなんら生じさせることなく、各出射画像光の光路長を完全に等しく設定して、撮像装置で同時に取得される複数の画像を完全に同期したものとすることができる。さらに、分割面の一部に金属膜を設ける必要がないため、分割面への成膜が容易になる。結果として、構成する光学素子の数を減らすことができ、形状もシンプルになる。
In order to achieve the first object, the following first solution is adopted in the multi-function image acquisition apparatus according to the present invention. That is, as described in claim 1,
A first surface, a second surface continuous to form an apex angle of 60 degrees at one end of the first surface, and an apex angle of 60 degrees at the other end of the first surface A first prism having a third surface that is continuous and forms an angle of 60 degrees with respect to the second surface;
A second prism that splits the incident image light into a first light beam and a second light beam that are parallel to each other, and causes the two light beams to enter the first surface perpendicularly;
One imaging device disposed facing the second surface;
With
The first prism has a split surface that is orthogonal to the second surface through an intersection of the first surface and the third surface;
A first internal optical filter that splits the first light beam into first straight light and first reflected light on the splitting surface, and a second light that splits the second light beam into second straight light and second reflected light. With an internal optical filter,
The first rectilinear light and the second rectilinear light are not totally reflected within the first prism, but are totally reflected only by the third surface, and then emitted vertically from the second surface. Two outgoing image lights,
The first reflected light and the second reflected light are totally reflected only on the first surface without being totally reflected in the first prism, and then emitted perpendicularly from the second surface. Two outgoing image lights,
The imaging device captures each of the emitted image light at the same time to obtain a plurality of images at the same time.
It is like that. According to the above solution, since it is not necessary to form an air gap, the optical path length of each outgoing image light without causing problems of manufacturing, strength instability, and delicate handling due to the formation of the air gap. Can be set to be completely equal, and a plurality of images simultaneously acquired by the imaging apparatus can be completely synchronized. Furthermore, since it is not necessary to provide a metal film on a part of the dividing surface, film formation on the dividing surface is facilitated. As a result, the number of constituent optical elements can be reduced, and the shape becomes simple.
上記第1の解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項2〜請求項4に記載のとおりである。すなわち、
前記第2の面と前記撮像装置との間に、任意の1つまたは2以上の前記出射画像光に対応させて外部フィルタが配設されている、ようにしてある(請求項2対応)。この場合、外部光学フィルタを利用して、機能の異なる画像を完全に同期した状態で同時に取得することができる。
A preferred mode based on the first solution is as set forth in claims 2 to 4 in the claims. That is,
An external filter is disposed between the second surface and the imaging device so as to correspond to any one or more of the emitted image light (corresponding to claim 2). In this case, an external optical filter can be used to simultaneously acquire images having different functions in a completely synchronized state.
前記第2プリズムによって分光される前記第1光束と前記第2光束とが、黄色光と青色光とに色分離され、
前記黄色光が、前記分割面でもって赤色光と緑色光とに色分離され、
前記複数の出射画像光が、赤色光、青色光および緑色光とされている、
ようにしてある(請求項3対応)。この場合、青色光と赤色光と緑色光との光の3原色に分離された出射画像光を、完全に同期した状態でもって同時に取得することができる。特に、高速マルチカラーカメラ用として好適である。
The first light beam and the second light beam separated by the second prism are color-separated into yellow light and blue light,
The yellow light is color-separated into red light and green light by the dividing plane,
The plurality of outgoing image lights are red light, blue light and green light,
(Corresponding to claim 3). In this case, the emitted image light separated into the three primary colors of blue light, red light and green light can be simultaneously acquired in a completely synchronized state. It is particularly suitable for high-speed multicolor cameras.
前記第1プリズムが、正三角柱状とされている、ようにしてある(請求項4対応)。この場合、一般的な直角三角柱状体のプリズムを2個用いて、第1プリズムを構成することができる。 The first prism has a regular triangular prism shape (corresponding to claim 4). In this case, the first prism can be configured by using two prisms of a general right triangular prism.
前記第1の目的を達成するため、本発明にあっては次のような第2の解決手法を採択してある。すなわち、請求項5に記載のように、
第1の面と、該第1の面の一端に60度の頂角を形成するように連なる第2の面と、該第1の面の他端に60度の頂角を形成するように連なると共に該第2の面に対しても60度の角度をなす第3の面と、を有する第1プリズムと、
入射画像光を互いに平行な青色光と黄色光とに分光して、該2つの分光を前記第1の面に垂直に入射させる第2プリズムと、
前記第2の面に臨ませて配置された1つの撮像装置と、
を備え、
前記第1プリズムは、前記第1の面と前記第3の面との交点を通って前記第2の面と直交する分割面を有し、
前記分割面には、前記青色光を反射する反射膜と、前記黄色光を直進光と反射光とに分光すると共に赤色光と緑色光とに色分離する内部光学フィルタとが設定され、
前記第1の面に入射された青色光が、前記反射膜で反射された後、前記第1の面で全反射されて、前記第2の面から垂直に出射される出射画像光とされ、
前記直進光が、前記第3の面で全反射された後、前記第2の面から垂直に出射される出射画像光とされ、
前記反射光が、前記第1の面で全反射された後、前記第2の面から垂直に出射される出射画像光とされ、
前記撮像装置が、青色光、赤色光、緑色光の出射画像光を同時に撮像する、
ようにしてある(請求項5対応)。この場合、青色光と赤色光と緑色光との光の3原色に分離された出射画像光を、その光路長を完全に等しくして、完全に同期した状態でもって同時に取得することができる。特に、高速マルチカラーカメラ用として好適である。
In order to achieve the first object, the following second solution is adopted in the present invention. That is, as described in claim 5,
A first surface, a second surface continuous to form an apex angle of 60 degrees at one end of the first surface, and an apex angle of 60 degrees at the other end of the first surface A first prism having a third surface that is continuous and forms an angle of 60 degrees with respect to the second surface;
A second prism that splits incident image light into blue light and yellow light that are parallel to each other, and makes the two light beams vertically incident on the first surface;
One imaging device disposed facing the second surface;
With
The first prism has a split surface that is orthogonal to the second surface through an intersection of the first surface and the third surface;
On the dividing surface, a reflective film that reflects the blue light, and an internal optical filter that separates the yellow light into straight light and reflected light and color-separates into red light and green light, are set.
The blue light incident on the first surface is reflected by the reflective film, then totally reflected by the first surface, and is emitted image light emitted perpendicularly from the second surface,
The straightly traveling light is totally reflected by the third surface, and then is emitted image light emitted vertically from the second surface;
After the reflected light is totally reflected by the first surface, the reflected light is emitted image light emitted vertically from the second surface,
The imaging device simultaneously captures emitted image light of blue light, red light, and green light.
(Corresponding to claim 5). In this case, the emitted image light separated into the three primary colors of blue light, red light, and green light can be simultaneously acquired with completely equal optical path lengths and in a completely synchronized state. It is particularly suitable for high-speed multicolor cameras.
上記第2の解決手法を前提として、次のような解決手法を採択することができる。すなわち、
前記第1プリズムが、正三角柱状のプリズムのうち前記第1の面とは遠い側の頂点部分がカットされた形状とされて、前記分割面と略平行に延びる第4の面を有している、ようにしてある(請求項6対応)。この場合、第1プリズムの小型、軽量化やプリズム材料の使用量低減等の上で好ましいものとなる。
Based on the above second solution method, the following solution method can be adopted. That is,
The first prism has a fourth surface which is formed in a shape in which a vertex portion far from the first surface is cut out of a regular triangular prism, and extends substantially parallel to the division surface. (Corresponding to claim 6). In this case, the first prism is preferable in terms of size reduction, weight reduction, reduction in the amount of prism material used, and the like.
前記第2の目的を達成するため、本発明にあっては次のような第3の解決手法を採択してある。すなわち、請求項7に記載のように、
第1の面と、該第1の面の一端に60度の頂角を形成するように連なる第2の面と、該第1の面の他端に60度の頂角を形成するように連なると共に該第2の面に対しても60度の角度をなす第3の面と、を有するプリズムであって、
前記第1の面と前記第3の面との交点を通って前記第2の面と直交する分割面を有し、
前記分割面に、前記第1の面に垂直に入射される第1光束を第1直進光と第1反射光とに分光する第1内部光学フィルタと、前記第1光束と平行に前記第1の面に入射される第2光束を第2直進光と第2反射光とに分光する第2内部光学フィルタとが設定され、
前記第1直進光と前記第2直進光とが、前記第1プリズム内で全反射されることなく前記第3の面でのみ全反射された後、前記第2の面から垂直に出射される互いに平行な2つの出射画像光とされ、
前記第1反射光と前記第2反射光とが、内部で全反射されることなく前記第1の面でのみ全反射された後、前記第2の面から垂直に出射される互いに平行な2つの出射画像光とされる、
ようにしてある。上記解決手法によれば、請求項1〜請求項4に記載の多機能画像取得装置における第1プリズムとし使用されるプリズムを提供することができる。
In order to achieve the second object, the following third solution is adopted in the present invention. That is, as described in claim 7,
A first surface, a second surface continuous to form an apex angle of 60 degrees at one end of the first surface, and an apex angle of 60 degrees at the other end of the first surface A third surface that is continuous and forms an angle of 60 degrees with respect to the second surface,
Having a split surface orthogonal to the second surface through the intersection of the first surface and the third surface;
A first internal optical filter that splits the first light beam incident perpendicularly to the first surface into first straight light and first reflected light on the split surface, and the first parallel to the first light beam. A second internal optical filter that splits the second light flux incident on the surface into second straight light and second reflected light is set,
The first rectilinear light and the second rectilinear light are totally reflected only on the third surface without being totally reflected in the first prism, and then emitted perpendicularly from the second surface. Two outgoing image lights parallel to each other,
The first reflected light and the second reflected light are totally reflected only on the first surface without being totally reflected internally, and then are parallel to each other and are emitted perpendicularly from the second surface. With two outgoing image lights,
It is like that. According to the said solution technique, the prism used as a 1st prism in the multifunctional image acquisition apparatus of Claims 1-4 can be provided.
前記第2の目的を達成するため、本発明にあっては次のような第4の解決手法を採択してある。すなわち、請求項8に記載のように、
第1の面と、該第1の面の一端に60度の頂角を形成するように連なる第2の面と、該第1の面の他端に60度の頂角を形成するように連なると共に該第2の面に対しても60度の角度をなす第3の面と、を有するプリズムであって、
前記第1の面と前記第3の面との交点を通って前記第2の面と直交する分割面を有し、
前記分割面に、前記第1の面に垂直に入射される黄色光を直進光と反射光とに分光すると共に赤色光と緑色光とに色分離する内部光学フィルタと、前記第1光束と平行に前記第1の面に入射される青色光とされた第2光束を反射させる反射膜とが設定され、
前記直進光が、内部で全反射されることなく前記第3の面でのみ全反射された後、前記第2の面から垂直に出射され、
前記反射光と前記反射膜で反射された前記第2光束とが、内部で全反射されることなく前記第1の面で全反射された後、前記第2の面から垂直に出射される、
ようにしてある。上記解決手法によれば、請求項5、請求項6に記載の多機能画像取得装置における第1プリズムとして使用されるプリズムを提供することができる。
In order to achieve the second object, the following fourth solution is adopted in the present invention. That is, as described in
A first surface, a second surface continuous to form an apex angle of 60 degrees at one end of the first surface, and an apex angle of 60 degrees at the other end of the first surface A third surface that is continuous and forms an angle of 60 degrees with respect to the second surface,
Having a split surface orthogonal to the second surface through the intersection of the first surface and the third surface;
An internal optical filter that splits yellow light incident perpendicularly to the first surface into straight light and reflected light and color-separates it into red light and green light, and parallel to the first light flux. And a reflective film that reflects the second light beam that is blue light incident on the first surface is set,
The straightly traveling light is totally reflected only on the third surface without being totally reflected inside, and then emitted vertically from the second surface,
The reflected light and the second light flux reflected by the reflective film are totally reflected on the first surface without being totally reflected internally, and then emitted vertically from the second surface.
It is like that. According to the above solution, it is possible to provide a prism used as the first prism in the multi-function image acquisition device according to claim 5 or 6.
上記第4の解決手法を前提として、次のような解決手法採択することがができる。すなわち、
正三角柱状のプリズムのうち前記第1の面とは遠い側の頂点部分がカットされた形状とされて、前記分割面と略平行に延びる第4の面を有している、ようにしてある(請求項9対応)。この場合、小型、軽量化やプリズム材料の使用量低減等の上で好ましいものとなる。
On the premise of the fourth solution method, the following solution method can be adopted. That is,
Of the regular triangular prisms, the vertex portion far from the first surface is cut and has a fourth surface extending substantially parallel to the divided surface. (Corresponding to claim 9). In this case, it is preferable in terms of size reduction, weight reduction, reduction in the amount of prism material used, and the like.
前記第1の解決手法を前提として、次のような解決手法を採択することができる。すなわち、
前記外部フィルタが遅延用とされている、ようにしてある(請求項10対応)。この場合、入射画像光を例えばパルスビームとして、互いに時間がわずかにずれた複数の出射画像光を同時に取得することができる。
On the premise of the first solution technique, the following solution technique can be adopted. That is,
The external filter is for delay (corresponding to claim 10). In this case, it is possible to simultaneously acquire a plurality of outgoing image lights whose time is slightly shifted from each other, using incident image light as a pulse beam, for example.
前記第1の解決手法を前提として、次のような解決手法を採択することができる。すなわち、
前記第1プリズムの分割面に、前記第2プリズムからの前記2つの光束に作用して、第1波長と該第1波長よりも大きい第2波長との間の中間域波長のみを通過させる第1フィルタが配設され、
前記第2プリズムに、入射画像光を前記第1波長と前記第2波長との間の波長となる第3波長以上の長波長のみを通過させる第2フィルタが配設され、
前記第2の面から出射される出射画像光が、互いに波長域の異なる4つの出射画像光とされる、
ようにしてある(請求項11対応)。この場合、互いに波長域の異なる4つの出射画像光を同時に取得することができる。例えば、青色光、緑色光、赤色光、近赤外光の4つの出射画像光を得ることも可能となって、色画像と熱画像との同時取得する等の上で好ましいものとなる。
On the premise of the first solution technique, the following solution technique can be adopted. That is,
The first prism acts on the two light fluxes from the second prism on the splitting surface of the first prism, and passes only the intermediate wavelength between the first wavelength and the second wavelength larger than the first wavelength. 1 filter is provided,
The second prism is provided with a second filter that allows incident image light to pass only a longer wavelength that is not less than a third wavelength that is a wavelength between the first wavelength and the second wavelength,
The emitted image light emitted from the second surface is four emitted image lights having different wavelength ranges,
(Corresponding to claim 11). In this case, four outgoing image lights having different wavelength ranges can be simultaneously acquired. For example, it is possible to obtain four outgoing image lights of blue light, green light, red light, and near infrared light, which is preferable in simultaneously obtaining a color image and a thermal image.
前記第2プリズムと前記撮像装置との間に、前記第1プリズムが2以上の複数段に渡って配設されて、該第2プリズムと複数の該第1プリズムとの総個数をn個としたとき(n≧3)、前記撮像装置の直前に位置する最終段の該第1プリズムから出射される互いに平行な出射画像光の数が2nとされる、ようにしてある(請求項12対応)。この場合、互いに平行な互いに同期した出射画像光の数を飛躍的に増加させることができる。 The first prism is arranged in two or more stages between the second prism and the imaging device, and the total number of the second prism and the plurality of first prisms is n. (N ≧ 3), the number of parallel output image lights emitted from the first prism in the final stage located immediately before the imaging device is set to 2 n (claim 12). Correspondence). In this case, the number of output image lights synchronized with each other in parallel can be dramatically increased.
本発明の多機能画像取得装置によれば、第2の面からそれぞれ垂直に出射される複数の出射画像光の光路長を互いに等しくすることができ、これにより1つの撮像装置で取得される複数の画像を完全に同期したものとすることができる。また、本発明のプリズムによれば、上記多機能画像取得装置における第1プリズムとして好適なものを提供することができる。 According to the multifunctional image acquisition device of the present invention, the optical path lengths of the plurality of outgoing image light beams emitted vertically from the second surface can be made equal to each other, whereby a plurality of images acquired by one imaging device can be obtained. Can be completely synchronized. In addition, according to the prism of the present invention, it is possible to provide a suitable first prism in the multifunctional image acquisition apparatus.
図1において、1はレーザ発信器である(例えばHe−Ne系)。レーザ発信器1から発信されたレーザは、スペイシャルフィルタ2、レンズ3、反射ミラー4を経て、平行光としてビームスプリッタ5に入射され、このビームスプリッタ5で2つの光束に分割される。 In FIG. 1, 1 is a laser transmitter (for example, He-Ne system). The laser transmitted from the laser transmitter 1 passes through the spatial filter 2, the lens 3, and the reflection mirror 4, enters the beam splitter 5 as parallel light, and is split into two light beams by the beam splitter 5.
ビームスプリッタ5による一方の光束がP波とされて、反射ミラー6を経て、ビームスプリッタ7に入射される。また、ビームスプリッタ5を通過する他方の光束はS波とされて、反射ミラー8を経て、ビームスプリッタ7に入射される。これらの光束が後述する第1プリズムに対する入射画像光とされる。
One light beam from the beam splitter 5 is converted to a P wave, which is incident on the beam splitter 7 via the reflection mirror 6. Further, the other light beam passing through the beam splitter 5 is converted into an S wave, which is incident on the beam splitter 7 via the
ビームスプリッタ5を通過した一方の光束は、例えば参照光とされ、他方の光束は、被検対象物質中を通過する検知光とされる。すなわち、例えば、ある物体による空気の乱れ状態を計測するとき、層流空気が流れる風洞中に設置されたある物体の後方を、検知光が通過するようにその光路が設定される。また、風洞内を加温して、例えば上下方向に温度差を有するような温度分布状態が形成される。風洞中のある物体を層流状態の空気が流れるとき、ある物体によって空気が乱れることにより、ある物体の後方における温度分布状態が変化する。温度変化があると、空気の屈折率が変化し検知光の位相が変化することになる。そして、参照光と位相変化された検知光との間で干渉が生じて、干渉縞を形成することが可能となるが、参照光はS波、検知光がP波とされているので、この両方の光を単に集光させただけでは、干渉縞を画像で確認出来にくいものとなり、後述する光路形成によって、コントラストの大きい干渉縞の画像が取得されることになる。なお、P波を参照光とし、S波を検知光とすることもできる。 One light beam that has passed through the beam splitter 5 is, for example, reference light, and the other light beam is detection light that passes through the test target substance. That is, for example, when measuring the turbulent state of air by an object, the optical path is set so that the detection light passes behind the object installed in a wind tunnel through which laminar air flows. Further, the inside of the wind tunnel is heated to form a temperature distribution state having a temperature difference in the vertical direction, for example. When laminar air flows through a certain object in the wind tunnel, the air is disturbed by the certain object, so that the temperature distribution state behind the certain object changes. When there is a temperature change, the refractive index of air changes and the phase of the detection light changes. Then, interference occurs between the reference light and the detection light whose phase has been changed, and interference fringes can be formed. However, since the reference light is an S wave and the detection light is a P wave, If both lights are simply condensed, it is difficult to confirm the interference fringes in the image, and an interference fringe image having a high contrast is acquired by forming an optical path to be described later. The P wave can be used as reference light, and the S wave can be used as detection light.
ビームスプリッタ7を通過した入射画像光は、後述するように、分光プリズムとしての第2プリズム10および第1プリズム20を経て、撮像手段としてのCCDカメラ30に入射される。
As will be described later, the incident image light that has passed through the beam splitter 7 passes through the
図2は、図1のビームスプリッタ7を通過した後の部分(図1のD部分)を拡大して示すものである。第2プリズム10は、ビームスプリッタ7からの入射画像光を、出射状態において互いに平行な第1光束V1と第2光束V2との2つに分岐して、各光束V1、V2をそれぞれ第1プリズム20に入射させる。各光束V1、V2の強度(明るさ)は互いにほぼ等しくなるように設定され、かつ、この第2プリズム10は、入射光の偏光状態を維持しつつ2等分する無偏光ビームスプリッタ膜を具備している。なお、このような分光プリズムとしての第2プリズム10自体はよく知られているので、その詳細な説明は省略する。
FIG. 2 is an enlarged view of a portion after passing through the beam splitter 7 in FIG. 1 (D portion in FIG. 1). The
第1プリズム20は後述するように、上記第1光束V1を2つの光束に分光すると共に、この2つの光束を、互いに平行で同一方向に向かう第1、第2の2つの出射画像光W1、W2として出射させる機能を有する。また、第1プリズム20は、上記第2光束V2を、2つに分光して、上記第1、第2の出射画像光W1、W2と平行で同一方向に向かう第3、第4の2つの出射画像光W3、W4として出射させる機能を有する。
As will be described later, the
第1プリズム20の詳細について説明する。まず、第1プリズム20は、全体的に、断面正三角形とされた正三角柱状とされて、第1の面M1と、第2の面M2と、第3の面M3とを有する。第1プリズム20の3つの頂点(各面M1〜M3との間での交点)が、α1、α2、α3として示される。各頂点でのなす角度は60度である。
Details of the
第1プリズム20は、それぞれ直角三角柱状とされた2つのプリズムP1とP2とを接合することにより構成され、その接合面が分割面B1となる。すなわち、分割面B1は、第1の面M1と前記第3の面M3との交点となる頂点α2を通って第2の面M2と直交するように設定されている。この分割面B1には、前述した第2プリズム10からの2つの光束をそれぞれ2つに分光するための第1、第2の内部光学フィルタが設定されている(無偏光ビームスプリッタ膜で構成)。
The
前記第1の面M1と第3の面M3との全反射面には、全反射で発生する位相変化を減少させる位相制御膜が施されている。この位相制御膜は、垂直入射においては反射防止機能を有し、迷光を低減する効果を併せ持つ。 On the total reflection surfaces of the first surface M1 and the third surface M3, a phase control film for reducing a phase change caused by total reflection is applied. This phase control film has an antireflection function at normal incidence and also has an effect of reducing stray light.
第1プリズム20の第1の面M1に垂直に入射された第1光束V1は、分割面B1(の第1内部光学フィルタ)でもって反射光V11と直進光V12とに分光される。反射光V11は、第1の面M1でのみ全反射されて、第2の面M2から垂直に出射される第1の出射画像光W1とされる。また、直進光V12は、第3の面M3でのみ全反射されて、第2の面M2から垂直に出射される第2の出射画像光W2とされる。
The first light beam V1 incident perpendicularly to the first surface M1 of the
第1プリズム20の第1の面M1に垂直に入射された第2光束V2は、分割面B1(の第2内部光学フィルタ)でもって反射光V21と直進光V22とに分光される。反射光V21は、第1の面M1でのみ全反射されて、第2の面M2から垂直に出射される第3の出射画像光W3とされる。また、直進光V12は、第3の面M3でのみ全反射されて、第2の面M2から垂直に出射される第2の出射画像光W2とされる。
The second light beam V2 incident perpendicularly to the first surface M1 of the
第2の面M2から垂直に出射される各出射画像光W1〜W4は、互いに平行で、かつ第2の面M2に沿って互いにずれた位置からそれぞれCCDカメラ30に入射される。すなわち、CCDカメラ30のCCDを符合31で示してあり、このCCD31は、第2の面M2に沿って細長く伸びている。各出射画像光W1〜W4に対応した画像が、CCD31において単一平面上に並べて4つの画像として取得される。このため1つのCCD31に映し出された4つの画像は、同一CCD31内のピクセル間の演算を施すことができる。CCD31の画素位置によって、各出射光W1〜W4に対応した画像を明確に区別することができる。各出射光W1〜W4に対応した画像の区切り位置が、符合31a〜31cで示される。
The outgoing image lights W1 to W4 emitted perpendicularly from the second surface M2 are incident on the
第1プリズム20とCCDカメラ30との間には、複数の外部光学フィルタとなる光学フィルタ41〜43が配設される。光学フィルタ41は、出射光W1に対応して配設されて、出射光W1のみが通過するものである。光学フィルタ42は、出射光W2に対応して配設されて、出射光W2のみが通過するものである。光学フィルタ43は、出射光W3に対応して配設されて、出射光W3のみが通過するものである。そして、出射光W4に対しては、光学フィルタが設けられていない。
Between the
上記各光学フィルタ41〜43は、一実施形態では偏光板とし、その偏光角(偏光方向)は互いに120度ずれた関係とされている。これにより、CCDカメラ30には、位相が120度ずつずれた干渉縞の画像が取得されることになる。また、第4出射画像光W4には光学フィルタが配設されておらず、出射光の強度(明るさ)が取得される。外部光学フィルタとしては、偏光板の他、カラーフィルタ、バンドパスフィルタ、位相板、RGBフィルタ、UV/IRカットフィルタ、ダイクロイックフィルタ、NDフィルタ、反射防止膜、ハーフミラー等適宜のもの、或いはその組合せを用いることができる。なお、外部光学フィルタ41〜43は、任意の1つあるいは2以上の出射画像光に対して設けることができる。
The optical filters 41 to 43 are polarizing plates in one embodiment, and their polarization angles (polarization directions) are shifted from each other by 120 degrees. As a result, the
ここで、第1プリズム20における入射から出射までの光路長は、各出射画像光W1〜W4間において互いに等しくなっている。特に、各出射画像光W1〜W4に対応した第1プリズム20内での光学経路中には、全反射のためのエアギャップが設定されていないので、各出射画像光W1〜W4の光路長を完全に等しく設定することができる(CCDカメラ30で取得された4つの画像の完全な同期を確保)。
Here, the optical path lengths from the incidence to the emission in the
CCDカメラ30として、高速のものを用いることにより(例えば毎秒数十フレーム以上で、数百〜数千フレームのものを用いることもできる)、非常に短い時間内で変化する現象を、機能を持たせた複数枚の画像を同時に取得することができる。フレームレートに関しては何ら限界値が存在しない。従って本発明方式では、高速撮影に関しては上限がCCDカメラの性能に起因し、本発明システムには起因しない。勿論、撮像手段としても、CCDカメラ30以外のもの、例えばハイスピードカメラに使用されるCMOSイメージセンサを使用したカメラ、フィルム式カメラ等を適宜用いることができる。
By using a high-speed CCD camera 30 (for example, a camera having several tens of frames per second or several hundred to several thousand frames can be used), a phenomenon that changes within a very short time has a function. A plurality of images can be acquired simultaneously. There is no limit on the frame rate. Therefore, in the method of the present invention, the upper limit for high-speed shooting is attributed to the performance of the CCD camera and not to the system of the present invention. Of course, as the image pickup means, a camera other than the
次に、複数の出射画像光を青色、赤色、緑色に分離させた状態で撮像する高速マルチカラーカメラ用として適用して好適な例について説明する。まず、第2プリズム10での分光を青色光と黄色光とに色分離して分光する(色分離膜の利用)。例えば第1光束V1を黄色光とし、第2高速V2を青色光とする。また、分割面B1での分光に際しても、色分離膜を利用して、黄色光の第1光束V1を、緑色光の直進光と赤色光の反射光とに色分離した状態で分光する。これにより、出射画像光W1が赤色光とされ、出射画像光W2が緑色光とされる。また、青色光とされた第3および第4の出射画像光W3、W4は、それぞれ青色光とされる。なお、外部光学フィルタ41〜43は廃止される。このようにして、CCDカメラ30は、入射画像光を、互いに同期された青色光と赤色光と緑色光とに分離した状態で撮像することができる(R(赤)、G(緑)、B(青)の3色の波長毎に分解して撮像されることになる)。なお、第1光束V1を青色光とし、第2光束V2を黄色光とすることもできる。
Next, an example suitable for application to a high-speed multi-color camera that captures images in a state where a plurality of outgoing image lights are separated into blue, red, and green will be described. First, the spectrum of the
図3は、本発明の第2の実施形態を示すもので、出射画像光として、青色光と赤色光と緑色光との3つを得て、高速マルチカラーカメラとして好適な例を示す。なお、前記実施形態と同一構成要素には同一符号を付してその重複した説明は省略する。 FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention, and shows a suitable example as a high-speed multi-color camera by obtaining three light beams of blue light, red light and green light as emitted image light. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the said embodiment, and the duplicate description is abbreviate | omitted.
本実施形態では、第2プリズム10での色分離を、第1光束V1を青色光とし、第2光束V2を黄色光としてある。また、第1プリズム20の分割面M1には、青色光を反射する反射膜Hを設定してある。青色光とされた第1光束V1は、反射膜Hで反射された後、第1の面M1で全反射されて、第2の面M2から垂直に青色光として出射される。
In the present embodiment, the color separation in the
黄色光とされた第2光束V2は、分割面B1に設定された色分離膜により、緑色光とされた反射光V21と赤色光とされた直進光V22とに分光される。反射光V21は、第1の面M1で全反射されて、第2の面M2から垂直に緑色光として出射される。また、直進光V22は、第3の面M3で全反射されて、第2の面M2から垂直に赤色光として出射される。これにより、CCDカメラ30は、R(赤)、G(緑)、B(青)の3色の波長毎に分解して撮像することになる
図3の実施形態では、出射画像光として3つのみであることから、第2プリズム20の形状が、図2の場合を若干変更されている。すなわち、図3の実施形態では、図2に示す正三角柱状のプリズムにおける一部の角部領域をカットしてある(カット領域Cを一点鎖線で囲んで示してある)。すなわち、正三角柱状のプリズムから、第2の面M2と第3の面M3とを延長した交点付近の領域がカットされて、第4の面M4を有するものとなっている。第4の面M4は、分割面B1と略平行とされている(実施形態では完全に平行)。カット領域Cの分だけ、小型、軽量化され、また用いるプリズム材料も節約されることになる。
The second light beam V2 that has been converted into yellow light is split into reflected light V21 that has been converted into green light and straight light V22 that has been converted into red light by the color separation film set on the dividing surface B1. The reflected light V21 is totally reflected by the first surface M1 and emitted as green light vertically from the second surface M2. Further, the straight light V22 is totally reflected by the third surface M3, and is emitted as red light vertically from the second surface M2. As a result, the
ここで、図2の実施形態において、各出射画像光W1〜W4についての有効径を大きなものとしつつ、各出射画像光W1〜W4の間隔(撮像装置30での撮像面において画像が存在しない境界領域)を極力小さくすることが望まれることになる。例えば、各出射画像光W1〜W4の有効径を例えば3.5mm、その間隔を例えば0.4〜0.55mmとする場合に、第1プリズム20における3つの面M1、M2、M3の長さ(例えば頂点α1とα2との間の1辺の長さ)は、例えば16mm程度と極めて小さくすることができる(第2プリズム10の1辺の長さは8mm程度)。
Here, in the embodiment of FIG. 2, the effective diameter of each of the emitted image lights W1 to W4 is increased, and the interval between the emitted image lights W1 to W4 (the boundary where no image exists on the imaging surface of the imaging device 30). It is desired to make the area as small as possible. For example, when the effective diameter of each of the output image lights W1 to W4 is, for example, 3.5 mm, and the interval is, for example, 0.4 to 0.55 mm, the lengths of the three surfaces M1, M2, and M3 in the
図4は、本発明の第3の実施形態を示すものである。本実施形態では、図2に示すプリズム10,20を用いて、わずかに時間の異なる複数枚(実施形態では4枚)の画像を取得するものとなっている。すなわち、パルス発振レーザ50からのパルスビームが被写体を通過した後にプリズム10に入射されて、プリズム20から4つのパルス状の出射光が出射される。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, a plurality of images (four in the embodiment) having slightly different times are acquired using the
プリズム20の第2の面(出射面)M2には、3つの出射光W1〜W3が通過する位置において、遅延用フィルタとして互いに厚さの異なる厚さの遅延用ガラス51〜53が配置されている。これにより、時間の異なる4枚の画像がCCDカメラ30によって撮像されることになる。遅延用ガラスの屈折率が1.5で、その厚さが3mmのとき、遅延用ガラスなしの場合に比して3.3psの時間だけ遅延されることになる。ちなみに、遅延用ガラス51〜53の厚さを3mm、2mm、1mmに設定したときは、それぞれ、遅延用ガラスがない場合に比して、3.3ps、2.2ps、1.2psだけ遅延されることになる。
On the second surface (outgoing surface) M2 of the
図5,図6は、本発明の第4の実施形態を示すものである。本実施形態では、図2に示すプリズム10,20を用いて、互いに波長域の異なる4つの出射画像光を取得するようにしてある。すなわち、図5に示すように、第1プリズム20の分割面B1に、中間域の波長のみを通過させる第1フィルタH1が設けられている。具体的には、第1フィルタH1は、図6の破線で示すように、第1波長λ1とλ1よりも大きい第2波長λ2との間の中間位置波長のみを通過させるように設定されている(中間域波長以外の光は反射させる)。
5 and 6 show a fourth embodiment of the present invention. In this embodiment, four outgoing image lights having different wavelength ranges are obtained using the
一方、第2プリズム10には、第2フィルタH2が設けられている。この第2フィルタH2は、図6実線で示すように、第3波長λ3以上の波長のみを通過させるように設定されている(第3波長未満の光は反射)。第3波長λ3は、前記第1波長λ1とλ2との中間の波長とされている。
On the other hand, the
以上のような構成において、第2フィルタH2を通過する第1光束V1は、第3波長λ3以上の長波長の光となる。この第1光束V1は、第1フィルタH1で反射光と通過光とに分光されて、出射画像光W1,W2となる。反射光となる出射画像光W1は赤色光とされ、通過光となる出射画像光W2は近赤外光とされる。 In the configuration as described above, the first light beam V1 passing through the second filter H2 becomes light having a long wavelength equal to or longer than the third wavelength λ3. The first light beam V1 is split into reflected light and passing light by the first filter H1, and becomes output image light W1 and W2. The outgoing image light W1 that is reflected light is red light, and the outgoing image light W2 that is passing light is near infrared light.
第2フィルタH2で反射された第2光束V2は、第3波長λ3未満の短波長となる、この第2光束V2は、第1フィルタ第H1で反射光と通過光とに分光されて、出射画像光W3,W4となる。反射光となる出射画像光W3は青色光とされ、通過光となる出射画像光W4は緑色光とされる。 The second light beam V2 reflected by the second filter H2 has a short wavelength less than the third wavelength λ3. The second light beam V2 is split into reflected light and passing light by the first filter H1, and then emitted. The image lights W3 and W4 are obtained. The outgoing image light W3 that is reflected light is blue light, and the outgoing image light W4 that is passing light is green light.
このように、本実施形態では、青色光、緑色光、赤色光と近赤外光とを同時に取得して、色画像と熱画像との同時取得が可能となる。勿論、図6に示す波長λ1、λ2,λ3の設定を変更することにより、任意の異なる4つの波長域に分解された4つの出射画像光を同時に取得することができる。 Thus, in the present embodiment, blue light, green light, red light, and near-infrared light can be simultaneously acquired, and a color image and a thermal image can be simultaneously acquired. Of course, by changing the settings of the wavelengths λ1, λ2, and λ3 shown in FIG. 6, it is possible to simultaneously acquire four outgoing image lights that are decomposed into arbitrary four different wavelength ranges.
本発明の応用例として、第1プリズム20を2個以上設けて、ある第1プリズム20の第2の面M2からの出射画像光を、次の第1プリズム20の第1の面M1に垂直に入射させることにより、出射画像光の数を増大させることができる。すなわち、第1のプリズム20の数が1の場合は、分光数は4となるが(図2の実施形態対応)、第1プリズム20を2個設けた場合は、最終的な分光の数が8となり、第1プリズム20を3個設けた場合は、最終的な分光の数が16となる。すなわち、第2のプリズム10を1個と第1プリズム20の個数の加算値をn個とすれば、最終的に得られる分光数は「2のn乗」個となる。
As an application example of the present invention, two or more
以上実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、適宜の変更が可能であり、特に特許文献1に開示された内容をそのまま適用(利用)することができる。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。 Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to this, and appropriate modifications can be made. In particular, the contents disclosed in Patent Document 1 can be applied (utilized) as they are. Of course, the object of the present invention is not limited to what is explicitly stated, but also implicitly includes providing what is substantially preferred or expressed as an advantage.
本発明は、例えば流体の流れの解析を行う等のために利用される画像取得装置として、あるいは小型のカラー画像取得装置として好適である。 The present invention is suitable, for example, as an image acquisition device used for analyzing fluid flow or as a small color image acquisition device.
10:第2プリズム
20:第1プリズム
30:CCDカメラ(撮像手段)
31:CCD
41〜43:外部光学フィルタ
S波:検知光
P波:参照光
H:反射膜
M1:第1の面
M2:内2の面
M3:第3の面
B1:分割面
W1:第1出射画像光
W2:第2出射画像光
W3:第3出射画像光
W4:第4出射画像光
10: 2nd prism 20: 1st prism 30: CCD camera (imaging means)
31: CCD
41 to 43: external optical filter S wave: detection light P wave: reference light H: reflection film M1: first surface M2: inner surface M3: third surface B1: divided surface W1: first outgoing image light W2: Second outgoing image light W3: Third outgoing image light W4: Fourth outgoing image light
Claims (12)
入射画像光を互いに平行な第1光束と第2光束とに分光して、該2つの光束を前記第1の面に垂直に入射させる第2プリズムと、
前記第2の面に臨ませて配置された1つの撮像装置と、
を備え、
前記第1プリズムは、前記第1の面と前記第3の面との交点を通って前記第2の面と直交する分割面を有し、
前記分割面に、前記第1光束を第1直進光と第1反射光とに分光する第1内部光学フィルタと、前記第2光束を第2直進光と第2反射光とに分光する第2内部光学フィルタとが設定され、
前記第1直進光と前記第2直進光とが、それぞれ前記第1プリズム内で全反射されることなく前記第3の面でのみ全反射された後、前記第2の面から垂直に出射される2つの出射画像光とされ、
前記第1反射光と前記第2反射光とが、それぞれ前記第1プリズム内で全反射されることなく前記第1の面でのみ全反射された後、前記第2の面から垂直に出射される2つの出射画像光とされ、
前記撮像装置が、前記各出射画像光を同時に撮像して複数の画像を同時に取得する、
ことを特徴とする多機能画像取得装置。 A first surface, a second surface continuous to form an apex angle of 60 degrees at one end of the first surface, and an apex angle of 60 degrees at the other end of the first surface A first prism having a third surface that is continuous and forms an angle of 60 degrees with respect to the second surface;
A second prism that splits the incident image light into a first light beam and a second light beam that are parallel to each other, and causes the two light beams to enter the first surface perpendicularly;
One imaging device disposed facing the second surface;
With
The first prism has a split surface that is orthogonal to the second surface through an intersection of the first surface and the third surface;
A first internal optical filter that splits the first light beam into first straight light and first reflected light on the splitting surface, and a second light that splits the second light beam into second straight light and second reflected light. With an internal optical filter,
The first rectilinear light and the second rectilinear light are not totally reflected within the first prism, but are totally reflected only by the third surface, and then emitted vertically from the second surface. Two outgoing image lights,
The first reflected light and the second reflected light are totally reflected only on the first surface without being totally reflected in the first prism, and then emitted perpendicularly from the second surface. Two outgoing image lights,
The imaging device captures each of the emitted image light at the same time to obtain a plurality of images at the same time.
A multi-function image acquisition apparatus characterized by that.
前記第2の面と前記撮像装置との間に、任意の1つまたは2以上の前記出射画像光に対応させて外部フィルタが配設されている、ことを特徴とする多機能画像取得装置。 In claim 1,
A multi-function image acquisition device, wherein an external filter is disposed between the second surface and the imaging device so as to correspond to any one or more of the emitted image light.
前記第2プリズムによって分光される前記第1光束と前記第2光束とが、黄色光と青色光とに色分離され、
前記黄色光が、前記分割面でもって赤色光と緑色光とに色分離され、
前記複数の出射画像光が、赤色光、青色光および緑色光とされている、
ことを特徴とする多機能画像取得装置。 In claim 1,
The first light beam and the second light beam separated by the second prism are color-separated into yellow light and blue light,
The yellow light is color-separated into red light and green light by the dividing plane,
The plurality of outgoing image lights are red light, blue light and green light,
A multi-function image acquisition apparatus characterized by that.
前記第1プリズムが、正三角柱状とされている、ことを特徴とする多機能画像取得装置。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
The multifunction image acquisition apparatus according to claim 1, wherein the first prism has a regular triangular prism shape.
入射画像光を互いに平行な青色光と黄色光とに分光して、該2つの分光を前記第1の面に垂直に入射させる第2プリズムと、
前記第2の面に臨ませて配置された1つの撮像装置と、
を備え、
前記第1プリズムは、前記第1の面と前記第3の面との交点を通って前記第2の面と直交する分割面を有し、
前記分割面には、前記青色光を反射する反射膜と、前記黄色光を直進光と反射光とに分光すると共に赤色光と緑色光とに色分離する内部光学フィルタとが設定され、
前記第1の面に入射された青色光が、前記反射膜で反射された後、前記第1の面で全反射されて、前記第2の面から垂直に出射される出射画像光とされ、
前記直進光が、前記第3の面で全反射された後、前記第2の面から垂直に出射される出射画像光とされ、
前記反射光が、前記第1の面で全反射された後、前記第2の面から垂直に出射される出射画像光とされ、
前記撮像装置が、青色光、赤色光、緑色光の出射画像光を同時に撮像する、
ことを特徴とする多機能画像取得装置。 A first surface, a second surface continuous to form an apex angle of 60 degrees at one end of the first surface, and an apex angle of 60 degrees at the other end of the first surface A first prism having a third surface that is continuous and forms an angle of 60 degrees with respect to the second surface;
A second prism that splits incident image light into blue light and yellow light that are parallel to each other, and makes the two light beams vertically incident on the first surface;
One imaging device disposed facing the second surface;
With
The first prism has a split surface that is orthogonal to the second surface through an intersection of the first surface and the third surface;
On the dividing surface, a reflective film that reflects the blue light, and an internal optical filter that separates the yellow light into straight light and reflected light and color-separates into red light and green light, are set.
The blue light incident on the first surface is reflected by the reflective film, then totally reflected by the first surface, and is emitted image light emitted perpendicularly from the second surface,
The straightly traveling light is totally reflected by the third surface, and then is emitted image light emitted vertically from the second surface;
After the reflected light is totally reflected by the first surface, the reflected light is emitted image light emitted vertically from the second surface,
The imaging device simultaneously captures emitted image light of blue light, red light, and green light.
A multi-function image acquisition apparatus characterized by that.
前記第1プリズムが、正三角柱状のプリズムのうち前記第1の面とは遠い側の頂点部分がカットされた形状とされて、前記分割面と略平行に延びる第4の面を有している、ことを特徴とする多機能画像取得装置。 In claim 5,
The first prism has a fourth surface which is formed in a shape in which a vertex portion far from the first surface is cut out of a regular triangular prism, and extends substantially parallel to the division surface. A multi-function image acquisition apparatus.
前記第1の面と前記第3の面との交点を通って前記第2の面と直交する分割面を有し、
前記分割面に、前記第1の面に垂直に入射される第1光束を第1直進光と第1反射光とに分光する第1内部光学フィルタと、前記第1光束と平行に前記第1の面に入射される第2光束を第2直進光と第2反射光とに分光する第2内部光学フィルタとが設定され、
前記第1直進光と前記第2直進光とが、前記第1プリズム内で全反射されることなく前記第3の面でのみ全反射された後、前記第2の面から垂直に出射される互いに平行な2つの出射画像光とされ、
前記第1反射光と前記第2反射光とが、内部で全反射されることなく前記第1の面でのみ全反射された後、前記第2の面から垂直に出射される互いに平行な2つの出射画像光とされる、
ことを特徴とするプリズム。 A first surface, a second surface continuous to form an apex angle of 60 degrees at one end of the first surface, and an apex angle of 60 degrees at the other end of the first surface A third surface that is continuous and forms an angle of 60 degrees with respect to the second surface,
Having a split surface orthogonal to the second surface through the intersection of the first surface and the third surface;
A first internal optical filter that splits the first light beam incident perpendicularly to the first surface into first straight light and first reflected light on the split surface, and the first parallel to the first light beam. A second internal optical filter that splits the second light flux incident on the surface into second straight light and second reflected light is set,
The first rectilinear light and the second rectilinear light are totally reflected only on the third surface without being totally reflected in the first prism, and then emitted perpendicularly from the second surface. Two outgoing image lights parallel to each other,
The first reflected light and the second reflected light are totally reflected only on the first surface without being totally reflected internally, and then are parallel to each other and are emitted perpendicularly from the second surface. With two outgoing image lights,
Prism characterized by that.
前記第1の面と前記第3の面との交点を通って前記第2の面と直交する分割面を有し、
前記分割面に、前記第1の面に垂直に入射される黄色光を直進光と反射光とに分光すると共に赤色光と緑色光とに色分離する内部光学フィルタと、前記第1光束と平行に前記第1の面に入射される青色光とされた第2光束を反射させる反射膜とが設定され、
前記直進光が、内部で全反射されることなく前記第3の面でのみ全反射された後、前記第2の面から垂直に出射され、
前記反射光と前記反射膜で反射された前記第2光束とが、内部で全反射されることなく前記第1の面で全反射された後、前記第2の面から垂直に出射される、
ことを特徴とするプリズム。 A first surface, a second surface continuous to form an apex angle of 60 degrees at one end of the first surface, and an apex angle of 60 degrees at the other end of the first surface A third surface that is continuous and forms an angle of 60 degrees with respect to the second surface,
Having a split surface orthogonal to the second surface through the intersection of the first surface and the third surface;
An internal optical filter that splits yellow light incident perpendicularly to the first surface into straight light and reflected light and color-separates it into red light and green light, and parallel to the first light flux. And a reflective film that reflects the second light beam that is blue light incident on the first surface is set,
The straightly traveling light is totally reflected only on the third surface without being totally reflected inside, and then emitted vertically from the second surface,
The reflected light and the second light flux reflected by the reflective film are totally reflected on the first surface without being totally reflected internally, and then emitted vertically from the second surface.
Prism characterized by that.
正三角柱状のプリズムのうち前記第1の面とは遠い側の頂点部分がカットされた形状とされて、前記分割面と略平行に延びる第4の面を有している、ことを特徴とするプリズム。 In claim 8.
Of the equilateral triangular prisms, the apex portion on the side far from the first surface is cut and has a fourth surface extending substantially parallel to the divided surface. Prism to do.
前記外部フィルタが遅延用とされている、ことを特徴とする多機能画像取得装置。 In claim 2,
The multi-function image acquisition apparatus according to claim 1, wherein the external filter is for delay.
前記第1プリズムの分割面に、前記第2プリズムからの前記2つの光束に作用して、第1波長と該第1波長よりも大きい第2波長との間の中間域波長のみを通過させる第1フィルタが配設され、
前記第2プリズムに、入射画像光を前記第1波長と前記第2波長との間の波長となる第3波長以上の長波長のみを通過させる第2フィルタが配設され、
前記第2の面から出射される出射画像光が、互いに波長域の異なる4つの出射画像光とされる、
ことを特徴とする多機能画像取得装置。 In claim 1 or claim 2,
The first prism acts on the two light fluxes from the second prism on the splitting surface of the first prism, and passes only the intermediate wavelength between the first wavelength and the second wavelength larger than the first wavelength. 1 filter is provided,
The second prism is provided with a second filter that allows incident image light to pass only a longer wavelength that is not less than a third wavelength that is a wavelength between the first wavelength and the second wavelength,
The emitted image light emitted from the second surface is four emitted image lights having different wavelength ranges,
A multi-function image acquisition apparatus characterized by that.
前記第2プリズムと前記撮像装置との間に、前記第1プリズムが2以上の複数段に渡って配設されて、該第2プリズムと複数の該第1プリズムとの総個数をn個としたとき(n≧3)、前記撮像装置の直前に位置する最終段の該第1プリズムから出射される互いに平行な出射画像光の数が2nとされる、ことを特徴とする多機能画像取得装置。 In claim 1,
The first prism is arranged in two or more stages between the second prism and the imaging device, and the total number of the second prism and the plurality of first prisms is n. A multi-function image characterized in that the number of parallel output image lights emitted from the first prism in the final stage located immediately before the imaging device is 2 n. Acquisition device.
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JP2013238850A (en) * | 2012-04-20 | 2013-11-28 | Tohoku Univ | Multifunctional image acquisition apparatus and kester prism |
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