JP2019050534A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体の撮像面を撮像する撮像装置において、光源から撮像面に向かって不要光が照射されることを抑制した構成とする。【解決手段】撮像装置において、被写体に対して所定の角度を有するよう配置され、光の一部を反射し、一部を透過するハーフミラーと、前記ハーフミラーに対して前記被写体の反対側に配置された撮像部と、前記ハーフミラーに対して前記所定の角度を有するよう配置され、前記ハーフミラーに向かって指向性を有する光を照射する光源と、を備え、前記所定の角度が４５度よりも大きくした構成とする。【選択図】図４

Description

本発明の一態様は、被写体の撮像面を撮像する撮像装置等に関する。

従来から、撮影対象とイメージセンサとの間にハーフミラーを配置するとともに、ハーフミラーで反射させて撮影対象に向かって光を照射する光源を有する撮像装置がある。このような撮像装置は、例えば特許文献１などに開示されている。

特開２０１６−１２２９１３号公報

上記従来の撮像装置では、指向性のある光を照射可能な光源を用いるか、または光源とハーフミラーとの間に指向性フィルタなどを配置し、撮影対象に対して指向性のある光を照射することで、撮影対象の撮像面の凹凸を検出することができる。しかし、光源から照射された光が、ハーフミラーを介さずに直接撮影対象に照射されることがあり、指向性のある光とは異なる角度から撮影対象に光が照射されてしまうことがある。この場合、撮像対象の撮像面に照射される光が撮像範囲において不均一になってしまい、撮影対象の撮像面を適切に撮像できなくなる場合があった。

本発明は、上記の課題などを解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一の手段は、
被写体（１０）に対して所定の角度を有するよう配置され、光の一部を反射し、一部を透過するハーフミラー（３）と、
前記ハーフミラーに対して前記被写体の反対側に配置された撮像部（７）と、
前記ハーフミラーに対して前記所定の角度を有するよう配置され、前記ハーフミラーに向かって指向性を有する光を照射する光源（４）と、を備え、
前記所定の角度が４５度よりも大きい、
撮像装置である。

上記構成の撮像装置によれば、従来の、ハーフミラーに対してそれぞれ４５度をなす位置に被写体と光源とを配置する構成と比較して、光源から照射される光の照射角度（範囲）から外れた位置に被写体が位置する構成とすることができる。これにより、被写体と光源とを比較的近くに配置するコンパクトな構成にしつつ、光源から被写体に対して不要な光が照射されることを抑制した構成とすることができる。ひいては、撮像範囲全体において均一な明るさを有する撮像画像を取得可能な構成とすることができる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記被写体と前記光源との間に配置された、前記光源から前記被写体に向かう照射光を遮蔽する遮蔽部（４２）をさらに備える。

上記構成の撮像装置によれば、遮蔽部によって、光源から被写体に対して照射されようとする不要な光を、遮蔽部によって遮蔽可能な構成とすることができる。

上記撮像装置において、好ましくは、
前記光源は、光を拡散する拡散板（４１）を有する。

上記撮像装置において、
前記光源は、複数の発光素子が面状に配列されている。

上記構成の撮像装置によれば、比較的簡易な構成で、指向性のある光を面状に照射可能な光源を構成することが可能となる。

図１は、撮像装置の外観斜視図である。 図２は、ケースを取り外した状態の撮像装置の斜視図である。 図３は、内部構成を見えるようにした撮像装置の斜視図である。 図４は、撮像装置の断面図である。

本発明の撮像装置は、平面状のハーフミラーに対してそれぞれ４５度よりも大きな内角を有するよう、被写体の撮像平面と、光源の平面部分とを配置した構成としている点を特徴のひとつとする。

本発明の具体的な構成例としての実施形態について、以下の構成にしたがって説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
２．補足事項

なお、本明細書では、撮影対象物を、「被写体」、または「撮影対象」と称する。また、撮像素子に入射する光の中心位置を「光軸」と称する。撮像素子に対して被写体が位置する方向を「光軸方向前方」と称し、被写体に対して撮像素子が位置する方向を「光軸方向後方」と称する。

＜１．実施形態＞
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１〜図３は、本実施形態の撮像装置１の斜視図である。図１は、撮像装置１の外観斜視図である。図２は、ケース２を取り外した状態の撮像装置１の斜視図である。図３は、光軸を含む内部の構成を見えるように一部の表示を省略した撮像装置１の斜視図である。図４は、撮像装置１の断面図である。

図示されるように、本実施形態の撮像装置１は、ケース２、ハーフミラー３、光源４、拡散板４１、遮蔽部４２、レンズ５、基板６、及び撮像素子７を含んで構成される。撮像装置１には、撮影対象となる被写体１０が配置される。

＜ケース２＞
ケース２は、撮像装置１の筐体を形成しており、樹脂または金属などで形成される。ケース２は、撮像装置１のハーフミラー３、光源４、レンズ５、基板６、及び撮像素子７を含む構成を収容する。

＜ハーフミラー３＞
ハーフミラー３は、撮像装置１に配置される被写体１０と、撮像素子７との間に、光軸Ａを中心とするよう配置される。ハーフミラー３は、矩形の平板状であって、被写体側の面に照射された光について、その一部を反射し、一部を透過する。より具体的には、ハーフミラー３は、光源４から照射された光を被写体１０に向かうよう反射し、被写体１０に照射されて反射された反射光を、撮像素子７に向かうよう透過する。従来の一般的な構成では、ハーフミラー３は光軸Ａに対して４５度の角度を有するよう配置され、光源４が光軸Ａに垂直な方向に向かって配置されていたが、撮像装置１では、ハーフミラー３は光軸Ａに対して４５度よりも大きい一定の角度θを有するよう配置される。言い換えれば、ハーフミラー３は、光軸に垂直な平面に対して、角度（９０°−θ）を有するよう傾きを持って配置される。なお、光軸Ａは、被写体１０の撮像面の法線方向と平行となるよう、被写体１０が配置される。

＜光源４＞
光源４は、複数のＬＥＤなどの発光素子がアレイ状に整列されて配置され、ハーフミラー３に向かって光を照射する。光源４を構成する複数の発光素子は、一定以上の指向性を有する光源であり、光源４から指向性を有する光が照射される。光源４は、複数の発光素子が矩形のアレイ状に配置されることで面状の光源として機能する。光源４の光源面は、被写体１０の撮像面に対して垂直な方向であって、光軸に沿った方向に照射光を進行させるよう、光源４の光源面の法線Ｂが、ハーフミラー３の面に対して、４５度よりも大きい一定の角度θを有して配置される（図４参照）。

ハーフミラー３に対して、被写体１０の撮像面と、光源４の光源面とは同じ角度θを有して配置されているため、光源４から照射された照射光はハーフミラー３によって被写体１０の撮像面に対して垂直に照射される。この角度θは、４５度よりも大きい角度である（例えば５０〜７０度程度である）ため、光源４から進行する光の殆どはハーフミラー３側に向かい、被写体１０に直接向かう光を略無くすことができる。さらに、光源４の被写体１０側の部分には、遮光性を有する部材で形成された遮蔽部４２が配置されているため、光源４から被写体１０に直接向かう光を確実に遮蔽している。

遮蔽部４２は、光源４の近傍であって、光源４と被写体１０との間に配置され、遮光性の部材で形成される。遮蔽部４２は、光源４から被写体１０に直接向かう光を遮蔽する。

光源４の近傍であって光源４とハーフミラー３との間には、拡散板４１が配置される。拡散板４１は、光源４のＬＥＤから照射される指向性の強い光を拡散させ、平面状に略均等な強度を持って進行する光とするよう作用する。なお、拡散板４１は必須の構成ではなく、拡散板４１を有さない構成としてもよい。

なお、光源４は必ずしもＬＥＤのような発光素子により構成される必要はなく、光源４が一定の指向性を有する光を平面状に照射可能になるような別の光源を用いてもよい。光源４としては、例えば、照明と、照明の前方に配置された指向性を高めるフィルタなどにより構成されてもよい。

＜レンズ５＞
レンズ５は、撮像素子７に近接した光軸方向前方に、光軸を中心とするよう配置される。レンズ５は、被写体１０からの反射光を屈折させながら、撮像素子７に向かって透過する。
なお、レンズ５は、１枚であっても複数枚であってもよい。また、レンズ５の近傍に、レンズ５に加え、光学フィルタなどが配置されてもよい。

＜基板６、撮像素子７＞
基板６は、撮像素子７を搭載したリジッド基板である。基板６は、撮像素子７以外にも種々の電子部品を搭載する。基板６は、撮像素子７で取得された画像を外部機器に出力する。

撮像素子７は、基板６に搭載され、照射された光を電気信号に変換する光電変換素子である。撮像素子７は、光軸に対して略垂直に配置される。撮像素子７は、例えばＣ−ＭＯＳセンサやＣＣＤなどであるが、これらに限定されるものではない。また、撮像装置１においては、撮像素子７以外の撮像機能を要する撮像部を採用してもよい。撮像素子は、本発明の「撮像部」の一例である。

＜撮像装置１の特徴＞
撮像装置１では、光源４から被写体１０に直接向かう光を抑制するために、光源４がハーフミラー３に向くような配置を採用している。つまり、撮像装置１では、光源４の光源面の法線Ｂが、ハーフミラー３の面に対して４５度よりも大きな角度θを有するよう光源４を配置し、光源４から照射された光が被写体１０の撮像面に垂直に照射されるように、ハーフミラー３の向きを決定している。つまり、ハーフミラー３は、被写体１０の撮像面の法線と同じ向きの光軸Ａに対して、角度θを有するよう配置されている。

仮に、ハーフミラー３、光源４、及び被写体１０をこのような角度で配置しない場合であっても、光源４をハーフミラー３から離れた位置に配置すれば、光源４から被写体１０に対して直接進行する光を遮蔽する構成とすることができる。しかしながら、このような構成を採用すると、ハーフミラー３と光源４との位置が離れてしまい、装置が大型化してしまうこととなる。また、光源４と被写体１０との距離が長くなるため、被写体１０に同じ強度の光を照射しようとすると、光源４で発光される光の強度を高めることとなり、消費電力が大きくなる。

これに対して、本実施形態の撮像装置１のような配置にすることで、ハーフミラー３に対して光源４を離れた位置に配置することなく、光源４から被写体１０に対して不要な光が照射されることを抑制した構成とすることができる。ひいては、撮像範囲全体において均一な明るさを有する撮像画像を取得可能な構成とすることができる。

また、本実施形態の撮像装置１では、遮蔽部４２を配置しているため、光源４から被写体１０に対して照射されようとする不要な光を遮蔽可能な構成とすることができる。

また、本実施形態の撮像装置１では、複数の発光素子（ＬＥＤなど）が面状に配置された構成としているため、比較的簡易な構成で、指向性のある光を面状に照射可能な光源４を構成することが可能となる。

＜２．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

本発明の撮像装置は、顕微鏡や、被写体の撮像面の凹凸を検出する撮像装置などに採用される。

本発明は、被写体の撮像面を撮像する撮像装置などとして好適に利用される。

１…撮像装置
２…ケース
３…ハーフミラー
４…光源
４１…拡散板
４２…遮蔽部
５…レンズ
６…基板
７…撮像素子
１０…被写体

Claims (4)

1. 被写体に対して所定の角度を有するよう配置され、光の一部を反射し、一部を透過するハーフミラーと、
   前記ハーフミラーに対して前記被写体の反対側に配置された撮像部と、
   前記ハーフミラーに対して前記所定の角度を有するよう配置され、前記ハーフミラーに向かって指向性を有する光を照射する光源と、を備え、
   前記所定の角度が４５度よりも大きい、
   撮像装置。
2. 前記被写体と前記光源との間に配置された、前記光源から前記被写体に向かう照射光を遮蔽する遮蔽部をさらに備える、
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記光源は、光を拡散する拡散板を有する、
   請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記光源は、複数の発光素子が面状に配列されている、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置。

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