JP2019200404A - Optical module and optical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、赤外光波、可視光Ｐ偏光波、可視光Ｓ偏光波の３分光光学モジュール構成及び３分光光学モジュールを使用した光学装置に関するものである。 The present invention relates to a three-spectroscopic optical module configuration of infrared light wave, visible light P-polarized wave, and visible light S-polarized wave, and an optical apparatus using the three spectral optical module.
人体、動物の皮膚表面の観察装置としてダーモスコープが知られている。このダーモスコープは、観察対象である病変皮膚面に光を照射し、目視による疾患状態を拡大して観察する。この観察法はダーモスコピー検査法として広く利用されており、皮膚表面の病変部分にジェルを塗布しダーモスコ―プの先端の透明板を圧接させて皮膚表面の乱反射を少なくして皮膚面及び表皮下の構造を観察する。 A dermoscope is known as a device for observing the skin surface of a human body or an animal. This dermoscope irradiates light on the skin surface of the lesion to be observed, and observes the disease state in an enlarged manner. This observation method is widely used as a dermoscopy inspection method. Gel is applied to the lesion on the skin surface and a transparent plate at the tip of the dermoscopy is pressed to reduce irregular reflection on the skin surface, thereby reducing the skin surface and subepidermal surface. Observe the structure.
この接触式ダーモスコープは、ジェルを塗布する必要があり、ダーモスコープとの間に気泡が入るなどの問題点がある上、ジェル塗布による煩わしさや感染の恐れがある。This contact type dermoscope needs to apply gel, and there are problems such as air bubbles entering between the dermoscope, and there is a risk of bothering and infection due to gel application.
そのため、これらの問題点を解決した非接触式ダーモスコープが開発されている。この非接触式ダーモスコープは、光源を直線偏光したりすることにより病変表面の乱反射を遮断し、表皮内層の組織構造が観察できるため、非接触、非侵襲の皮膚疾患の観察、検査が可能となっている。透過光は旋光性を有しているため皮膚を透過して反射された光を選択的に観察する。したがって、光源の波長により表皮下層の深さに応じた病変組織を観察することが可能となる。（特許文献１など） Therefore, a non-contact dermoscope that solves these problems has been developed. This non-contact dermoscope can block the irregular reflection of the lesion surface by linearly polarizing the light source and observe the tissue structure of the inner epidermis, making it possible to observe and inspect non-contact and non-invasive skin diseases. ing. Since the transmitted light has optical rotation, the light reflected through the skin is selectively observed. Therefore, it becomes possible to observe a diseased tissue corresponding to the depth of the epidermal layer by the wavelength of the light source. (Patent Document 1 etc.)
接触式であれ、非接触式であれ、ダーモスコープにより表皮下の肉眼で見えない色素構造をある程度観察することが可能であり、多くの皮膚疾患の観察に有用である。これら皮膚疾患は、メラノーマといわれる悪性腫瘍と、色素細胞母斑といわれる良性色腫とが表面観察だけでは見分けが困難であり、特に内部炎症、色素沈着などが、毛嚢炎、皮膚がんなどでより内部へ広がっている場合、皮膚疾患をより正確に見分けるには、より皮膚内部の組織構造を観察する必要がある。 Regardless of the contact type or non-contact type, it is possible to observe to some extent the pigment structure that cannot be seen with the naked eye by the dermoscope, which is useful for observation of many skin diseases. These skin diseases are difficult to distinguish from malignant tumors called melanoma and benign chromomas called pigment cell nevus by surface observation alone, especially internal inflammation, pigmentation, folliculitis, skin cancer, etc. In order to more accurately identify a skin disease when it has spread more inwardly, it is necessary to observe the tissue structure inside the skin.
表皮部分だけでなく、より深く内部組織を観察するには近赤外光、中赤外光の波長帯の光を照射し、皮膚内部の組織構造を観察、検査することも種々の検査機器で利用されている。 In order to observe not only the epidermis but also the internal tissue deeper, various types of inspection equipment can be used to observe and inspect the tissue structure inside the skin by irradiating light in the near-infrared and mid-infrared wavelengths. It's being used.
略１μｍ以下の近赤外線波長では、これらの波長に対応する汎用品として商品化されているＣＣＤやＣＭＯＳなどのシリコン系高解像度撮像素子を用いてイメージ観察することができる。生体内に存在する鉄−ポルフィリン錯化合物のヘムやインドシアニン色素では光吸収帯が７００〜９００ｎｍであり、これらの波長光を透過させたり、反射させたりして、イメージ像を取得し表皮内側の組織を観察している。また、蛍光物質や識別剤により細胞中で蛋白質と結合したヘモグロビンあるいはミオグロビンを検出、可視化することも可能である。 At near-infrared wavelengths of approximately 1 μm or less, images can be observed using silicon-based high-resolution image sensors such as CCDs and CMOSs that are commercialized as general-purpose products corresponding to these wavelengths. In the heme and indocyanine dyes of iron-porphyrin complex compounds existing in the living body, the light absorption band is 700 to 900 nm, and these wavelengths of light are transmitted or reflected to acquire an image image, and the inside of the epidermis. Observe the tissue. It is also possible to detect and visualize hemoglobin or myoglobin bound to a protein in a cell using a fluorescent substance or a discrimination agent.
この様な１μｍ以下の近赤外線を利用して表皮下の組織構造や血管の状態を病理検査、観察し、皮膚炎症、皮膚がん、変性、再生などの生体組織情報を取得することもできる。また、この帯域の近赤外照射により血管を可視化したり、血管内のヘモグロビンやミオグロビンを計測する技術が特許文献２に開示されている。 Such near infrared rays of 1 μm or less can be used for pathological examination and observation of the tissue structure and blood vessels of the epidermis, and biological tissue information such as skin inflammation, skin cancer, degeneration and regeneration can be obtained. Patent Document 2 discloses a technique for visualizing blood vessels by near-infrared irradiation in this band and measuring hemoglobin and myoglobin in the blood vessels.
また、１μｍ以上の波長を有する近中赤外光領域では、人体の多くの生体分子を構成する水分、脂肪、グルコースなどの光吸収帯のピークが存在するため、これらの赤外波長帯を用いて人体内部の血流、脂肪、リンパなどの組織状態を把握し、観察、検査を行うことができる。 Moreover, in the near-mid infrared light region having a wavelength of 1 μm or more, there are peaks of light absorption bands such as moisture, fat, glucose, etc. constituting many biomolecules of the human body, so these infrared wavelength bands are used. It is possible to grasp the tissue state such as blood flow, fat, and lymph in the human body, and observe and examine it.
これら１μｍ以上の近中赤外波長光を照射し、脂肪透過率と血管の透過率との差が極大となる事を利用して血管走行状態を可視化する装置が特許文献３において提案されている。 Patent Document 3 proposes a device that irradiates the near-infrared wavelength light of 1 μm or more and visualizes the running state of the blood vessel by utilizing the difference between the fat transmittance and the blood vessel transmittance. .
上述した装置は、人体や動物の皮膚表面観察装置や可視化装置という医療用の応用を例示したが、これらの照射光の偏光状態や波長を変化させることにより、種々の物体や現象の表面やその内部を可視化して観察する表面状態観察装置に応用することができる。例えば、半導体の製造過程におけるウェファー、液体表面の状態、瓶やガラス製品などの表面及び内部状態を観察、比較、検知することで製品の傷、欠陥、ほこり、ちりなどを把握し、その数や程度を計測するなど、各種産業において工程検査、品質検査、欠陥検知、偽造品検知、監視カメラ等に広く応用されている。 The above-described apparatus exemplifies medical applications such as a human body and animal skin surface observation apparatus and a visualization apparatus. By changing the polarization state and wavelength of these irradiation lights, the surface of various objects and phenomena and their The present invention can be applied to a surface state observation device that visualizes and observes the inside. For example, by observing, comparing, and detecting wafers, liquid surfaces, bottles and glass products in the semiconductor manufacturing process, the surface and internal conditions of the bottles, glass products, etc., it is possible to ascertain product scratches, defects, dust, dust, etc. It is widely applied to process inspection, quality inspection, defect detection, counterfeit detection, surveillance camera, etc. in various industries, such as measuring the degree.
これらの表面状態観測装置や監視カメラなどにより撮影イメージを比較、観察する際に赤外光撮像と通常可視光撮影の両方の画像イメージを取得し、かつ通常可視光をＰ偏光像及びＳ偏光像に分離して撮像するには、可視光撮影カメラと赤外像撮影カメラとは別々に観察、撮影することが一般的である。 When comparing and observing captured images with these surface state observation devices and surveillance cameras, both infrared and normal visible light image images are acquired, and normal visible light is converted into P-polarized and S-polarized images. In order to pick up images separately, it is common to observe and photograph the visible light photographing camera and the infrared image photographing camera separately.
そのため、人体や物体の表面観察のために通常の可視光画像をＰ偏光波、Ｓ偏光波に分離しそれぞれの撮影画像を観察し、さらにより深い内部組織構造や状態を観察する必要がある場合には改めて赤外光波像を観察することとなる。この様な場合、それぞれの機能を有する複数のカメラを用いたり、それぞれの撮像素子を含むレンズモジュールを交換したり、又は偏光フィルタなどを切り換える必要があった。 Therefore, in order to observe the surface of a human body or an object, it is necessary to separate a normal visible light image into a P-polarized wave and an S-polarized wave, observe each captured image, and observe a deeper internal tissue structure and state. In this case, an infrared light wave image is observed again. In such a case, it has been necessary to use a plurality of cameras having the respective functions, replace the lens modules including the respective image sensors, or switch the polarization filter.
さらに、これらの可視光画像や赤外画像を同時撮影したり、これらの画像を同時に同一スクリーン上に表示したり、それぞれの画像を比較したり、また差分検知したり、最良の画像観察や検知を行うことは、極めて煩雑で困難性があった。 Furthermore, these visible light images and infrared images can be taken simultaneously, these images can be displayed on the same screen at the same time, the images can be compared, and differences can be detected, and the best image observation and detection can be performed. It was extremely cumbersome and difficult to perform.
一方で、監視カメラや表面状態監視装置は、ますます小型化、軽量化が要望されおり、できるだけ簡易な構成で上述の課題を解決するような撮影装置やその構成部品が必要となっている。特に、１台の撮像カメラで赤外画像と可視光画像をＰ波、Ｓ波に区別して同時に取得できるような光学装置が望まれている。 On the other hand, surveillance cameras and surface condition monitoring devices are increasingly required to be smaller and lighter, and imaging devices and components that solve the above-described problems with the simplest possible configuration are required. In particular, there is a demand for an optical device that can simultaneously acquire an infrared image and a visible light image by distinguishing them into P waves and S waves with a single imaging camera.
本発明では、このような従来の構成が有している課題を解決しようとするものであり、小型、軽量化を達成できる分光プリズムで、赤外光像とＰ偏光波像とＳ偏光波像とを分光する分光素子、それぞれの像に対応した撮像素子と一体化した分光光学モジュールおよびかかる分光光学モジュールを利用した光学装置を実現することを目的とするものである。 The present invention is intended to solve the problems of such a conventional configuration, and is a spectroscopic prism that can achieve a reduction in size and weight, and an infrared light image, a P-polarized wave image, and an S-polarized wave image. And a spectroscopic optical module integrated with an image sensor corresponding to each image, and an optical apparatus using the spectroscopic optical module.
かかる課題を解決し上記目的を達成するために、本発明は、３分光光学モジュールにおいて請求項１記載の通り、入射光から第一の分光成分である赤外光と第二の分光成分である可視光とを分離する第一の分光素子と、前記第一の分光成分である赤外光を撮影する第一の撮像素子と、前記第二の分光成分をＰ偏光波像とＳ偏光波像とに分離する第二の分光素子と、前記第二の分光素子により分離された前記Ｐ偏光波像を撮影する第二の撮像素子と、前記Ｓ偏光波像を撮影する第三の撮像素子とを一体化したことを主たる特徴とする。 In order to solve this problem and achieve the above-mentioned object, the present invention provides a three-spectral optical module comprising the infrared light and the second spectral component as the first spectral component from the incident light as described in claim 1. A first spectral element that separates visible light; a first imaging element that captures infrared light that is the first spectral component; and a P-polarized wave image and an S-polarized wave image that represent the second spectral component. A second spectral element that separates the P-polarized wave image separated by the second spectral element, and a third imaging element that photographs the S-polarized wave image. The main feature is that they are integrated.
さらに本発明は、請求項２記載の通り、請求項１記載の３分光光学モジュールにおいて、前記第二の分光素子は、前記Ｓ偏光波像又はＰ偏光波像のいずれかを反転させて出力することを特徴とする。 Further, according to the present invention, as described in claim 2, in the three-spectral optical module according to claim 1, the second spectroscopic element inverts and outputs either the S-polarized wave image or the P-polarized wave image. It is characterized by that.
さらに本発明は、請求項３記載の通り、請求項１記載の３分光光学モジュールにおいて、前記第一の分光素子は赤外光と可視光を分離するプリズム又はプレート板で構成され、前記第二の分光素子はＰ偏光波とＳ偏光波とを分離するビームスプリッタプリズム又は偏光プレート板で構成されていることを特徴とする。 Further, according to the present invention, as described in claim 3, in the three-spectral optical module according to claim 1, the first spectroscopic element is constituted by a prism or a plate plate that separates infrared light and visible light, and the second spectroscopic element. The spectroscopic element is composed of a beam splitter prism or a polarizing plate plate that separates the P-polarized wave and the S-polarized wave.
さらに本発明は、請求項４記載の通り、請求項１記載の３分光光学モジュールにおいて、前記第一の分光素子はハーフミラーを構成するプリズム又は
プレート板で構成され、前記第一の分光素子の射出面に赤外光バンドパスフィルタにより赤外光像を取り出す構成であることを特徴とする。Further, the present invention provides the three-spectroscopic optical module according to the first aspect, wherein the first spectroscopic element is configured by a prism or a plate plate constituting a half mirror, and the first spectroscopic element is configured as described in the fourth aspect. The infrared light image is extracted from the emission surface by an infrared light bandpass filter.
さらに本発明は、請求項５記載の通り、請求項１記載の３分光光学モジュールにおいて、前記Ｐ偏光波及びＳ偏光波の射出面の少なくともどちらか一方に、その出力波と同方向の偏光を透過させる補正フィルタを備えていることを特徴とする。 Further, according to the present invention, as described in claim 5, in the three-spectral optical module according to claim 1, polarized light in the same direction as the output wave is applied to at least one of the exit surfaces of the P-polarized wave and S-polarized wave. A correction filter that transmits light is provided.
さらに本発明は、請求項６、請求項７記載の通り、種々の光学装置及び人体などの表面観察撮像装置として構成することができる。 Furthermore, as described in claims 6 and 7, the present invention can be configured as a surface observation imaging apparatus for various optical devices and human bodies.
この様な構成により、赤外光領域の撮像、Ｐ偏光波による可視光像、Ｓ偏光波による可視光像を３分光プリズムモジュールにより取得し、出力する分光モジュールを構成し、それらの分光モジュールを利用して光学観察装置を構成する。なお、上記した課題を解決する手段は、可能な限り組合せて使用することができる。 With such a configuration, a spectral module that obtains and outputs an image of an infrared light region, a visible light image by a P-polarized wave, and a visible light image by an S-polarized wave by a three-spectral prism module is configured. An optical observation device is configured using this. The means for solving the above-described problems can be used in combination as much as possible.
本発明により簡易な光学素子のモジュール構成により、小型化、軽量化された赤外波、可視光Ｐ偏光波、可視光Ｓ偏光波の３分光光学モジュールが達成でき、このモジュールを利用した人体や物体の表面状態の観察、検査、監視装置などの各種光学装置を構成することができる。 With the simple optical element module configuration according to the present invention, it is possible to achieve a three-spectral optical module of infrared wave, visible light P-polarized wave, and visible light S-polarized wave that has been reduced in size and weight. Various optical devices such as an observation, inspection, and monitoring device for the surface state of an object can be configured.
本発明を利用した皮膚表面観察装置（ダーモスコープ）では、人体の皮膚表面の病変部分を観察することで、可視光によるＰ偏光波像及びＳ偏光波像、さらに赤外線像が同時に１台のカメラで取得することができる。Ｐ偏光波像又はＳ偏光波像では、病変部分の表面反射波を除去した像が得られる。Ｐ偏光波とＳ偏光波とでは病変部分の反射波の除去が異なるため、それぞれの像を比較、観察し、いずれか明瞭な方を観察する。 The skin surface observation apparatus (dermoscope) using the present invention observes a lesion on the skin surface of a human body, so that a P-polarized wave image and an S-polarized wave image by visible light and an infrared image can be simultaneously displayed with one camera. Can be acquired. In the P-polarized wave image or the S-polarized wave image, an image obtained by removing the surface reflected wave of the lesioned part is obtained. Since the removal of the reflected wave at the lesion is different between the P-polarized wave and the S-polarized wave, the images are compared and observed, and the clearer one is observed.
皮膚表面病変部分が、どの程度の広がりか、変色度合いなどの表皮状態を確認し、さらに表面観察で見分けられない内部炎症、色素沈着、皮膚がんなど内部の組織構造を赤外像により観察し把握することが可能となる。このように本発明を利用した皮膚表面観察装置では、１台のカメラで赤外像、可視光Ｐ偏光波像、可視光Ｓ偏光波像を同時に表示し、比較、観察できるためより正確な皮膚表面観察が可能となる。 The extent of the skin surface lesion is confirmed, and the skin condition such as the degree of discoloration is confirmed, and internal tissue structures such as internal inflammation, pigmentation, and skin cancer that cannot be distinguished by surface observation are observed with infrared images. It becomes possible to grasp. As described above, in the skin surface observation apparatus using the present invention, an infrared image, a visible light P-polarized wave image, and a visible light S-polarized wave image can be simultaneously displayed, compared, and observed with a single camera. Surface observation is possible.
また、その他の光学装置に本発明を適用することで、小型、軽量の赤外波像、可視光Ｐ偏光波像、可視光Ｓ波偏光波像を１台で取得する撮像カメラ光学装置が得られ、かつ同時にモニターディスプレイ上で表示できるため、透明、半透明物体、液体などの表面構造、傷、ゴミ、表面状態把握などを比較、観察、検知することができる。これにより、より詳細で正確な状態比較、観察、検知が可能となる。さらに、夜間や暗部でのガラス越しや水中での状態把握など広く観察、監視することができるため、高速道路での交通違反監視カメラ、夜間の監視装置、防犯カメラ装置など幅広い用途に用いることができ多大な効果を有するものである。 In addition, by applying the present invention to other optical devices, an imaging camera optical device that obtains a small and light infrared wave image, a visible light P-polarized wave image, and a visible light S-wave polarized wave image by one unit is obtained. In addition, since it can be displayed on a monitor display at the same time, it is possible to compare, observe and detect surface structures such as transparent and translucent objects and liquids, scratches, dust, and surface state grasps. Thereby, more detailed and accurate state comparison, observation, and detection are possible. In addition, it can be used for a wide range of applications such as traffic violation monitoring cameras on the highway, nighttime monitoring devices, security camera devices, etc. And has a great effect.
本発明は、人体や物体の表面状態及びその表面下の状態を簡易な構成でより詳細に観察、検査、比較しうる表面観察装置及びそれに用いられる３分光光学モジュール構成である。 The present invention is a surface observation apparatus that can observe, inspect, and compare the surface state of a human body and an object and the state below the surface in a simple configuration in more detail, and a configuration of a three-spectral optical module used in the surface observation device.
以下、本発明の実施例について図面に基づいて説明する。以下の実施例に記載されているいずれの図面も本発明の説明用に概略的な模式図として描かれており、実際の寸法や形状、構成は特に限定するものではない。また、構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Any of the drawings described in the following embodiments is drawn as a schematic diagram for explaining the present invention, and actual dimensions, shapes, and configurations are not particularly limited. Further, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the constituent elements are not intended to limit the technical scope of the invention only to those unless otherwise specified.
図１は、本発明の実施例１に係る３分光プリズムモジュールの概略構成図である。３分光プリズムモジュール１は、赤外光波と可視光波とを分離する分光プリズム２と、可視光波をＰ偏光波とＳ偏光波に分離するプリズム３とを備えている。プリズム３がキューブ型ビームスプリッタの場合、分光プリズム２との間に楔形の透過リレープリズム４を挟持して分光プリズム２とＰ／Ｓ波分離プリズム３とを間隙なく密着させて構成する。勿論、Ｐ／Ｓ波分離プリズム３とリレープリズム４とは一体として成形してもかまわない。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a three-spectral prism module according to Embodiment 1 of the present invention. The three-spectral prism module 1 includes a spectral prism 2 that separates infrared light waves and visible light waves, and a prism 3 that separates visible light waves into P-polarized waves and S-polarized waves. When the prism 3 is a cube-type beam splitter, a wedge-shaped transmission relay prism 4 is sandwiched between the prism 3 and the spectroscopic prism 2 and the P / S wave separating prism 3 are in close contact with each other without a gap. Of course, the P / S wave separating prism 3 and the relay prism 4 may be integrally formed.
レンズ５を通して集光した映像光は、分光プリズム２の入射面６に被写体を入射する。入射面６はレンズ光学系の光軸に対し垂直に配置される。入射面６に入射した映像光は斜面の赤外光反射層７において赤外光成分は反射され、可視光成分は透過する。 The image light collected through the lens 5 is incident on the incident surface 6 of the spectroscopic prism 2. The incident surface 6 is disposed perpendicular to the optical axis of the lens optical system. The image light incident on the incident surface 6 is reflected by the infrared light reflection layer 7 on the inclined surface, and the visible light component is transmitted.
この赤外光反射層７は、多層の誘電体又は金属薄膜により構成されており、反射する赤外光の波長帯域及び透過する可視光帯域を用途に応じて適切に選択する必要がある。例えば、前述の皮膚表面観察装置（ダーモスコープ）の場合は、近赤外光波長帯域の７００ｎｍ〜９００ｎｍ帯域の近赤外光を反射させる。また、より内部組織の生体分子である水分、脂肪、グルコースなどの観察、検査装置としては１〜２．５μｍ帯域の近赤外線を反射させるような多層膜を選定して構成する。 The infrared light reflection layer 7 is composed of a multilayer dielectric or metal thin film, and it is necessary to appropriately select the wavelength band of the reflected infrared light and the visible light band to be transmitted depending on the application. For example, in the case of the aforementioned skin surface observation device (dermoscope), near infrared light in the 700 nm to 900 nm band of the near infrared light wavelength band is reflected. In addition, a multilayer film that reflects near infrared rays in the 1 to 2.5 μm band is selected and configured as an observation and inspection apparatus for water, fat, glucose, and the like, which are biomolecules of internal tissues.
赤外光反射層７により反射された赤外光は、プリズム２の入射面６の内側で全反射するように構成し、入射面６で反射された赤外光の光路に対し垂直に形成された赤外光射出面８よりプリズム外へ射出される。この赤外光射出面８と平行に赤外光用固体撮像素子９が設けられて、この撮像素子９により赤外光像を撮影する。 The infrared light reflected by the infrared light reflection layer 7 is configured to be totally reflected inside the incident surface 6 of the prism 2, and is formed perpendicular to the optical path of the infrared light reflected by the incident surface 6. The light is emitted from the infrared light exit surface 8 to the outside of the prism. An infrared light solid-state imaging device 9 is provided in parallel with the infrared light emission surface 8, and an infrared light image is captured by the imaging device 9.
プリズム２の赤外光射出面８と赤外光撮像素子９との間には赤外光透過用バンドパスフィルタ１０が設けられている。このバンドパスフィルタ１０は近赤外光、中近赤外光など波長を制限することで利用目的に沿った赤外光を取り出すためのものである。特に赤外光の制限を必要としない場合は特に設けなくても良い。 A band-pass filter 10 for transmitting infrared light is provided between the infrared light exit surface 8 of the prism 2 and the infrared light image sensor 9. The bandpass filter 10 is for extracting infrared light according to the purpose of use by limiting the wavelength of near infrared light, mid-near infrared light, or the like. In particular, when there is no need to limit infrared light, it may not be provided.
また、プリズム２において赤外光の反射層でなく、ハーフミラーのような赤外光反射波長特性を持たず、入射光を分離するだけのプリズムで構成した場合、赤外光透過用バンドパスフィルタ１０のみにより所望の赤外光を取り出すように設計することもできる。 In addition, when the prism 2 is constituted by a prism that does not have an infrared light reflection wavelength characteristic such as a half mirror, but only separates incident light, instead of an infrared light reflection layer, an infrared light transmission bandpass filter. It is also possible to design so as to extract desired infrared light only by 10.
分光プリズム２の赤外光射出面８には、反射防止（ＡＲ）コーティングが施されているのが望ましい。このＡＲコーティングは、戻り反射による迷光に起因するゴースト抑え、希望する赤外光の透過率を向上させるためのもので、利用目的に応じて透過すべき波長（例えば、ダーモスコープの場合は波長７００ｎｍ以上、より内部の組織検査器の場合は１．２μｍ以上）の反射防止剤を用いる。反射防止剤はＭｇＦ２（フッ化マグネシウム）などで誘電体多層膜を形成する真空蒸着法、イオンアシスト法などで形成される。 The infrared light exit surface 8 of the spectroscopic prism 2 is preferably provided with an antireflection (AR) coating. This AR coating is intended to suppress ghosts caused by stray light due to return reflection and improve the transmittance of desired infrared light. The wavelength to be transmitted according to the purpose of use (for example, a wavelength of 700 nm or more in the case of a dermoscope) In the case of an internal tissue examination instrument, 1.2 μm or more) is used. The antireflective agent is formed by a vacuum vapor deposition method or an ion assist method for forming a dielectric multilayer film using MgF2 (magnesium fluoride) or the like.
一方、プリズム２を透過した可視光は、プリズム２と密着して構成されているリレープリズム４を介して分光プリズム３に入射する。分光プリズム３は偏光ビームスプリッタで、入射した可視光はＰ偏光波とＳ偏光波の分離膜を施した斜面（以下、Ｐ／Ｓ分離層）１１により、Ｐ偏光波を透過し、Ｓ偏光波を反射させる。一般的には透過対反射率は、略５０％：５０％に設定されている。 On the other hand, the visible light transmitted through the prism 2 enters the spectroscopic prism 3 through a relay prism 4 that is configured to be in close contact with the prism 2. The spectroscopic prism 3 is a polarization beam splitter, and incident visible light is transmitted through a P-polarized wave and a S-polarized wave through an inclined surface (hereinafter referred to as a P / S separation layer) 11 provided with a separation film for P-polarized wave and S-polarized wave. To reflect. In general, the transmission versus reflectance is set to approximately 50%: 50%.
この分光プリズム３は、入射した可視光をＰ偏光波とＳ偏光波に略均等分離するもので、入射光がレーザ光のように偏光されていても、自然光のように時間経過と共に偏光状態が変化するものであっても、常にＰ波、Ｓ波の偏光画像が得られる偏光タイプのプリズムを用いるのが望ましい。しかし、使用目的に応じて、例えば防犯監視カメラなどの用途では、ガラス越しの監視対象物を監視撮影するのにより良い画像を捉えれば十分であり、偏光状態をＰ偏光波又はＳ偏光波に厳密に揃えなくても偏光波がある程度分離されて画像比較されるようなビームスプリッタでも良い。 The spectroscopic prism 3 substantially separates incident visible light into a P-polarized wave and an S-polarized wave, and even if the incident light is polarized like a laser beam, the polarization state changes over time like natural light. Even if it changes, it is desirable to use a polarization-type prism that can always obtain P-wave and S-wave polarization images. However, depending on the purpose of use, for example, in a security surveillance camera, it is sufficient to capture a better image for monitoring and photographing a monitored object through glass, and the polarization state is strictly set to a P-polarized wave or an S-polarized wave. It is also possible to use a beam splitter in which polarized waves are separated to some extent and images are compared without being aligned.
このＰ／Ｓ分離層１１は、多層の誘電体又は金属薄膜により構成されており、可視光帯域である７００ｎｍ以下の波長でのＰ／Ｓ偏光分離を選択する。この分光プリズム３は、キューブタイプのものであれば小型化が可能であり、誘電体多層膜のＰ／Ｓ分離層１１の４５°傾斜アライメントが正確に確保できるなどの特徴を有する。このキューブタイプ分光プリズム３と赤外光分離用プリズム２との間隙はリレープリズム４により埋められて一体化されているが、分光プリズム３とプリズム４とを一体化したものを用いれば、リレープリズム４は不要である。 The P / S separation layer 11 is composed of a multilayer dielectric or metal thin film, and selects P / S polarized light separation at a wavelength of 700 nm or less which is a visible light band. The spectroscopic prism 3 can be miniaturized as long as it is a cube type, and has a feature that 45 ° tilt alignment of the P / S separation layer 11 of the dielectric multilayer film can be accurately ensured. The gap between the cube-type spectroscopic prism 3 and the infrared light separating prism 2 is integrated by being filled with a relay prism 4, but if the spectroscopic prism 3 and the prism 4 are integrated, a relay prism can be used. 4 is not necessary.
キューブタイプの偏光ビームスプリッタの場合、分離されたＰ偏光波とＳ偏光波との光路長は同じであり、Ｐ／Ｓ偏光波の射出面はそれぞれＰ／Ｓ偏光波の光軸と垂直となる。これら射出面と平行にＰ偏光波撮像素子１２、Ｓ偏光波の射出面と平行にＳ偏光波撮像素子１３が設けられており、Ｐ偏光波像及びＳ偏光波像をそれぞれ撮影し、映像信号として出力する。このＰ又はＳ偏光波用撮像素子は単板カラー撮像素子で一定レベルの高解像度を要求されるもので構成されている。 In the case of a cube-type polarization beam splitter, the optical path lengths of the separated P-polarized wave and S-polarized wave are the same, and the exit plane of the P / S-polarized wave is perpendicular to the optical axis of the P / S-polarized wave, respectively. . A P-polarized wave imaging device 12 is provided in parallel with the exit surface, and an S-polarized wave imaging device 13 is provided in parallel with the exit surface of the S-polarized wave. Output as. This P- or S-polarized wave image sensor is a single-plate color image sensor that requires a certain level of high resolution.
Ｓ偏光波像は、分光プリズム３に入射した可視光がＰ／Ｓ分離層１１により像が反転するため、反転した裏像としてＳ偏光波撮像素子１３に入射する。従って、このＳ偏光波像は、Ｓ偏光波撮像素子１３の出力を電子的に映像処理手段により反転し表像として用いる必要がある。これは、通常の映像反転技術によりソフトウェア処理でも可能である。 The S-polarized wave image is incident on the S-polarized wave imaging device 13 as an inverted back image because the visible light incident on the spectroscopic prism 3 is inverted by the P / S separation layer 11. Therefore, the S-polarized wave image needs to be used as a table image by electronically inverting the output of the S-polarized wave imaging device 13 by the image processing means. This can also be performed by software processing using a normal video inversion technique.
分光プリズム３のＰ偏光波又はＳ偏光波の光射出面には、反射防止（ＡＲ）コーティングが施されているのが望ましい。このＡＲコーティングは、前述の赤外光分離プリズム２における反射防止コーティングと同様戻り反射による迷走に起因するゴーストを防止するものであるが、透過させる可視光波帯域波長に適応するＡＲコーティングを施して形成される。また、分光プリズム２、３およびリレープリズム４の入出射光路面以外の面には外光、乱反射などを防止するために黒色コーティングが施されていることが望ましい。 It is desirable that an antireflection (AR) coating is applied to the light exit surface of the P-polarized wave or S-polarized wave of the spectral prism 3. This AR coating prevents ghosts caused by strays due to back reflection, similar to the antireflection coating in the infrared light separating prism 2 described above, but is formed by applying an AR coating adapted to the visible light wave band wavelength to be transmitted. Is done. Further, it is desirable that the surfaces other than the incident / exit optical path surfaces of the spectroscopic prisms 2 and 3 and the relay prism 4 are provided with a black coating in order to prevent external light, irregular reflection, and the like.
また、Ｐ偏光波撮像素子１２とＰ偏光波射出面との間にはＰ偏光波を透過するＰ波偏光フィルタ１４が選択的に設けられている。このＰ波偏光フィルタ１４は、Ｐ偏光波以外を除去する補正用偏光フィルタとして機能する。同様に、Ｓ偏光波撮像素子１２とＳ偏光波射出面との間にはＳ偏光波を透過するＳ波偏光フィルタ１５が選択的に設けられている。 A P-wave polarizing filter 14 that selectively transmits P-polarized waves is selectively provided between the P-polarized wave imaging device 12 and the P-polarized wave exit surface. The P wave polarization filter 14 functions as a correction polarization filter that removes components other than P polarization waves. Similarly, an S-wave polarizing filter 15 that transmits S-polarized waves is selectively provided between the S-polarized wave imaging device 12 and the S-polarized wave exit surface.
このように、入射した映像光を赤外光像と可視光像とに分光する分光プリズム２と、分光プリズム２を透過した可視光像をさらにＰ偏光波像とＳ偏光波像に分離する分光プリズム３と、分光プリズム２より取り出した赤外光像を撮影する撮像素子９と、分光プリズム３より取り出したＰ偏光波像を撮影する撮像素子１２とＳ偏光波像を撮影する撮像素子１３とを上述のように構成し、一体化して３分光プリズムモジュール１を形成する。 In this way, the spectral prism 2 that splits the incident video light into an infrared light image and a visible light image, and the spectral that separates the visible light image transmitted through the spectral prism 2 into a P-polarized wave image and an S-polarized wave image. An imaging device 9 for capturing an infrared light image extracted from the prism 3, an imaging device 12 for capturing a P-polarized wave image extracted from the spectral prism 3, and an imaging device 13 for capturing an S-polarized wave image; Are configured as described above and integrated to form the three-spectral prism module 1.
この分光プリズムモジュールの映像光入射側に、Ｃマウント、ＥＮＧ用Ｂ４マウントなどのレンズ交換マウント１６を設けることにより、工業用、放送用、医療用などの各種レンズ、各種顕微鏡又はカメラと組合せて使用することができる。 By using a lens exchange mount 16 such as a C mount or B4 mount for ENG on the image light incident side of this spectral prism module, it can be used in combination with various lenses for industrial, broadcast, medical use, various microscopes or cameras. can do.
図２は、本発明の実施例１に係る３分光プリズムモジュールを適用した皮膚表面観察装置（ダーモスコープ）２０の構成を示す概略図である。この皮膚表面観察装置２０は、本発明に係る分光プリズムモジュール１、拡大レンズ２１，光源２２を備えており、人体や動物２４の皮膚表面の病変部位２５などを観察する。 FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a skin surface observation device (dermoscope) 20 to which the three-spectral prism module according to the first embodiment of the present invention is applied. The skin surface observation device 20 includes the spectral prism module 1, the magnifying lens 21, and the light source 22 according to the present invention, and observes a lesion 25 on the skin surface of a human body or an animal 24.
この光源２２は、白色光光源や、可視光から近赤外光帯域を発光する広帯域波長のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、又は可視光帯域のＬＥＤ光源と赤外光帯域のＬＥＤ光源とを組合せたり、切り替えたりして使用しても良い。また、光源２２に偏光フィルタなどを設けて直線偏光波（又は平面偏光波）として照射したり、レーザ光などの光源を使用したりすることでより特定の部位を詳細に観察することも可能である。いずれの場合も赤外光による観察を行う場合は、可視光帯域と赤外光帯域を含む光源とする。明るい場所での自然光で観察する場合は特別これら光源２２を設ける必要もなく、簡易な観察ルーペ拡大鏡にこの分光プリズムを取り付けて観察することもできる。 The light source 22 may be a white light source, a broadband wavelength LED (Light Emitting Diode) that emits visible light from the near-infrared light band, or a combination of an LED light source in the visible light band and an LED light source in the infrared light band. It may be used by switching. It is also possible to observe a specific part in detail by providing a polarizing filter or the like on the light source 22 and irradiating it as a linearly polarized wave (or plane polarized wave) or using a light source such as a laser beam. is there. In any case, when observation is performed with infrared light, the light source includes a visible light band and an infrared light band. When observing with natural light in a bright place, it is not necessary to provide these light sources 22 in particular, and it is also possible to observe by attaching this spectral prism to a simple observation magnifier.
皮膚表面観察装置２０の先端部は当接部２３を備えており、この当接部２３により病変部位２５を覆うように皮膚表面２４に当接させる。可視光から赤外光までの波長帯域を有する光源２２により照射された光は病変部位２５で反射され、レンズ２１を介して分光モジュール１にその映像を入射する。 The distal end portion of the skin surface observation device 20 includes a contact portion 23, and the contact portion 23 is brought into contact with the skin surface 24 so as to cover the lesioned part 25. The light irradiated by the light source 22 having a wavelength band from visible light to infrared light is reflected by the lesioned part 25, and the image is incident on the spectroscopic module 1 through the lens 21.
分光モジュール１に取り込まれた映像光は前述の通り、赤外光像、可視光Ｐ偏光波像、可視光Ｓ偏光波像をそれぞれの撮像素子から取り出し、映像処理回路２６により映像信号としてモニター２７上に表示する。モニター２７のスクリーン上には、それぞれの映像が同時にマルチ分割スクリーンとして表示したり、また個別にＰ偏光波像、Ｓ偏光波像、又は赤外光像などの所望の映像を拡大表示することができる構成となっている。 As described above, the infrared light image, the visible light P-polarized wave image, and the visible light S-polarized wave image are taken out from the respective image pickup devices as the image light taken into the spectroscopic module 1 and are monitored as image signals by the image processing circuit 26. Display above. On the screen of the monitor 27, the respective images can be simultaneously displayed as a multi-divided screen, or a desired image such as a P-polarized wave image, an S-polarized wave image, or an infrared light image can be individually enlarged and displayed. It can be configured.
皮膚はある程度の光透過性を有しており、Ｓ偏光波像又はＰ偏光波像のいずれかは反射波を除去した表皮内部の像を表示する。一般的にＳ偏光波の方が反射率は高いのでＳ偏光像は表面に近い方の皮膚病変部位状態の像を表示し、Ｐ偏光波像はより皮膚内部の部位状態を表示する。Ｓ偏光波像とＰ偏光波像とをスクリーン上で同時に表示し観察、評価することで皮膚の病変状態ある程度見分けることができる。 The skin has a certain degree of light transmittance, and either the S-polarized wave image or the P-polarized wave image displays an image inside the epidermis from which the reflected wave is removed. In general, since the reflectance of the S-polarized wave is higher, the S-polarized image displays an image of the skin lesion site state closer to the surface, and the P-polarized wave image displays the site state inside the skin. By displaying, observing and evaluating the S-polarized wave image and the P-polarized wave image at the same time on the screen, the lesion state of the skin can be distinguished to some extent.
さらに皮膚表面２４の病変部位２５が内部へ広がっているメラノーマなどの悪性腫瘍や内部炎症、色素沈着、毛嚢炎、皮膚がんなどは赤外光波像と比較しつつ観察する。Ｐ偏光波像、Ｓ偏光波像、赤外光波像が同一モニターディスプレイ２７のスクリーン上で同時に表示されるため、病変部位２５の状態が表面状態だけでなく、表皮下の組織構造を含め観察し、ダーモスコピー検査を簡便に行うことができる。 Further, malignant tumors such as melanoma in which the lesion site 25 of the skin surface 24 spreads inside, internal inflammation, pigmentation, folliculitis, skin cancer and the like are observed while comparing with infrared light wave images. Since the P-polarized wave image, S-polarized wave image, and infrared light wave image are simultaneously displayed on the screen of the same monitor display 27, the lesion site 25 is observed not only in the surface state but also in the subepidermal tissue structure. The dermoscopy inspection can be easily performed.
上述の応用例は、皮膚状態観察装置を中心に説明したが、監視カメラに応用した場合、車のフロントガラスによる光反射を除去し車内状態を撮影することができる。また、赤外光像を撮影できることから夜間や暗部での赤外光像撮影し、表示、比較することにより監視カメラとして簡便にそれぞれの状況を映像として捉えることができる。その他ガラス、液体、物体の表面観察装置、偽造防止などにも同様に適用することができる。 Although the application example described above has been described centering on the skin state observation device, when applied to a surveillance camera, it is possible to remove the light reflection by the windshield of the vehicle and photograph the in-vehicle state. In addition, since an infrared light image can be taken, infrared light images can be taken at night or in a dark part, and displayed and compared, so that each situation can be easily captured as a video. In addition, the present invention can be similarly applied to glass, liquid, object surface observation devices, anti-counterfeiting, and the like.
図３は、本発明の実施例２に係る３分光プリズムモジュール構成の概略図である。図１における分光プリズムモジュールに相当する部分には同一の符号が付してある。実施例１のＳ偏光波像が裏像として反転しているのに対し、実施例２の分光モジュールではＳ偏光波像を表像として取得している。 FIG. 3 is a schematic diagram of a three-spectral prism module configuration according to Embodiment 2 of the present invention. Parts corresponding to the spectral prism module in FIG. While the S-polarized wave image of Example 1 is inverted as a back image, the spectral module of Example 2 acquires the S-polarized wave image as a front image.
レンズ５を通して集光した映像光は、実施例１と同様、分光プリズム２により赤外光と可視光とに分離される。反射された赤外光像は撮像素子９へ射出され赤外光像として出力する。一方、分光プリズム２を透過した可視光は分光プリズム３０へ入射する。 The image light condensed through the lens 5 is separated into infrared light and visible light by the spectroscopic prism 2 as in the first embodiment. The reflected infrared light image is emitted to the image sensor 9 and output as an infrared light image. On the other hand, the visible light transmitted through the spectral prism 2 enters the spectral prism 30.
分光プリズム３０は、Ｐ偏光波とＳ偏光波を分離する多層誘電体層を有する三角プリズムで構成され、分光プリズム２の光路上の後段でエアギャップＧをもって配設されている。このギャップＧは、後段に配置された分光プリズム３０の反射光の影響を受けないようにするなどの効果を有する。 The spectroscopic prism 30 is formed of a triangular prism having a multilayer dielectric layer that separates the P-polarized wave and the S-polarized wave, and is disposed with an air gap G in the subsequent stage on the optical path of the spectroscopic prism 2. This gap G has an effect such that it is not affected by the reflected light of the spectroscopic prism 30 disposed in the subsequent stage.
分光プリズム３０に入射した映像光はＰ／Ｓ分離層３１においてＳ偏光波を反射し、Ｐ偏光波を透過させる。Ｐ／Ｓ分離層３１は実施例１のＰ／Ｓ分離層１０と同様の誘電体層又は金属薄膜で形成されている。Ｐ偏光波とＳ偏光波との透過と反射の率は略均等で５０％対５０％である。 The image light incident on the spectroscopic prism 30 reflects the S-polarized wave at the P / S separation layer 31 and transmits the P-polarized wave. The P / S separation layer 31 is formed of the same dielectric layer or metal thin film as the P / S separation layer 10 of the first embodiment. The transmission and reflection rates of the P-polarized wave and the S-polarized wave are substantially equal and 50% to 50%.
Ｐ／Ｓ分離層３１を透過したＰ偏光波はプリズム３２を介してプリズム３２の射出面３３から射出される。この射出面３３はＰ偏光波の光軸に対し垂直となるよう構成される。射出されたＰ偏光波はＰ偏光波撮像素子１２によりＰ偏光波像として出力される。 The P-polarized wave transmitted through the P / S separation layer 31 is emitted from the exit surface 33 of the prism 32 via the prism 32. The exit surface 33 is configured to be perpendicular to the optical axis of the P-polarized wave. The emitted P-polarized wave is output as a P-polarized wave image by the P-polarized wave imaging device 12.
一方、Ｐ／Ｓ分離層３１で反射されたＳ偏光波は分光プリズム３０の反射面３４で反射され、射出面３５から射出される。この射出面３５はＳ偏光波の光軸に対し垂直となるよう構成される。射出されたＳ偏光波はＳ偏光波撮像素子１３によりＳ偏光波像として出力される。 On the other hand, the S-polarized wave reflected by the P / S separation layer 31 is reflected by the reflecting surface 34 of the spectroscopic prism 30 and is emitted from the exit surface 35. The exit surface 35 is configured to be perpendicular to the optical axis of the S-polarized wave. The emitted S-polarized wave is output as an S-polarized wave image by the S-polarized wave imaging device 13.
この実施例２においても、実施例１と同様、赤外光反射プリズム２及びＰ／Ｓ分離プリズム３０の各射出面に反射防止（ＡＲ）コーティングが施されていることが望ましい。また、Ｐ偏光波撮像素子１２とプリズム３２の射出面３３との間にＰ波偏光フィルタ１４が、Ｓ偏光波撮像素子１３とプリズム３０の射出面３５との間にＳ波偏光フィルタ１５が設けられている。 Also in the second embodiment, as in the first embodiment, it is desirable that antireflection (AR) coating is applied to the exit surfaces of the infrared light reflection prism 2 and the P / S separation prism 30. Further, a P-wave polarizing filter 14 is provided between the P-polarized wave imaging device 12 and the exit surface 33 of the prism 32, and an S-wave polarizing filter 15 is provided between the S-polarized wave imaging device 13 and the exit surface 35 of the prism 30. It has been.
この実施例２の構成により得られるＳ偏光波像はＰ／Ｓ分離層３１で分離された後に反射面３４で反射されているためＰ偏光波像と同じ表像として射出される。そのため、実施例１のようにＳ偏光波像の映像出力を電子的に反転させる必要はなく、赤外光像、Ｐ偏光波像と同様、そのまま出力されたＳ偏光像を表像として使用することができる。また、光学モニターなどでＳ偏光波像を確認する場合もそのまま反転すること無く利用することができる。 Since the S-polarized wave image obtained by the configuration of Example 2 is separated by the P / S separation layer 31 and then reflected by the reflecting surface 34, it is emitted as the same surface image as the P-polarized wave image. Therefore, it is not necessary to electronically invert the video output of the S-polarized wave image as in the first embodiment, and the S-polarized image that is output as it is is used as a table image as in the case of the infrared light image and the P-polarized wave image. be able to. Also, when an S-polarized wave image is confirmed on an optical monitor or the like, it can be used without being inverted.
図４は、本発明の実施例３に係る３分光光学モジュール構成の概略図である。本発明の実施例１及び実施例２においては、キューブタイプ又は三角プリズムタイプの赤外光波分光プリズムとＰ／Ｓ偏光波分離プリズムとの組合せにより構成しているが、実施例３においては偏光板などのプレート板を利用して３分光光学モジュール４０を構成したものである。実施例１及び実施例２における分光プリズムモジュールに相当する部分には同一の符号が付してある。 FIG. 4 is a schematic diagram of a three-spectral optical module configuration according to Embodiment 3 of the present invention. In Example 1 and Example 2 of the present invention, a cube type or triangular prism type infrared light wave spectral prism and a P / S polarized wave separation prism are combined, but in Example 3, a polarizing plate is used. The three spectroscopic optical module 40 is configured using a plate plate such as the above. Parts corresponding to the spectral prism modules in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals.
レンズ５により集光された撮像光は、プレート４１に入射する。プレート４１は、一定率の割合で赤外光を反射し、可視光を透過させる赤外光反射層４２を有している分光フィルタである。この赤外光反射層４２は、入射光軸に対し４５°の傾斜で固定されている。プレート４１に入射した撮像光は赤外光が反射され、赤外光バンドパスフィルタ１０を介して赤外光像撮像素子９に入射する。赤外光像は撮像素子９により映像信号として出力される。 The imaging light condensed by the lens 5 enters the plate 41. The plate 41 is a spectral filter having an infrared light reflection layer 42 that reflects infrared light at a constant rate and transmits visible light. The infrared light reflection layer 42 is fixed at an inclination of 45 ° with respect to the incident optical axis. The imaging light incident on the plate 41 reflects infrared light and enters the infrared light image pickup device 9 via the infrared light bandpass filter 10. The infrared light image is output as a video signal by the image sensor 9.
このプレート４１を赤外光を反射する波長選択性を有するプレート板でなく、入射光を分離するハーフミラーで構成する場合、反射した入射光を赤外光バンドパスフィルタ１０のみで取り出してもよい。 When the plate 41 is not a plate plate having wavelength selectivity for reflecting infrared light but a half mirror for separating incident light, the reflected incident light may be extracted only by the infrared light bandpass filter 10. .
一方、プレート４１を透過した可視光成分は、Ｐ／Ｓ波分離用の偏光プレート４３に入射する。Ｐ／Ｓは、分離層４４において入射光のＳ偏光波成分を反射し、Ｐ偏光波成分を透過するＰ／Ｓ分離ビームスプリッタの役目を有している。偏光プレート４３は、映像光入射光軸に対し４５°に傾斜し固定されている。 On the other hand, the visible light component transmitted through the plate 41 enters the polarizing plate 43 for P / S wave separation. The P / S functions as a P / S separation beam splitter that reflects the S-polarized wave component of the incident light in the separation layer 44 and transmits the P-polarized wave component. The polarizing plate 43 is tilted and fixed at 45 ° with respect to the image light incident optical axis.
Ｐ／Ｓ分離偏光プレート４３により反射されたＳ偏光波像はＳ偏光波補正フィルタ１５を介してＳ偏光波像撮像素子１３に入射する。Ｓ偏光波像は撮像素子１３により映像信号として出力される。また、偏光プレート４３を透過したＰ偏光波像はＰ偏光波補正フィルタ１４を介してＰ偏光波像撮像素子１２に入射し、撮像素子１２により映像信号として出力される。 The S-polarized wave image reflected by the P / S separation polarizing plate 43 enters the S-polarized wave image pickup device 13 through the S-polarized wave correction filter 15. The S-polarized wave image is output as a video signal by the image sensor 13. Further, the P-polarized wave image transmitted through the polarizing plate 43 enters the P-polarized wave image pickup device 12 through the P-polarized wave correction filter 14 and is output as a video signal by the image pickup device 12.
図１及び図３に示すキューブタイプ及びプリズムタイプの分光プリズムモジュールにおいては、分光プリズム２及び３における４５度偏光波像のための入射光の反射角度がプリズム内で固定されているため、反射角度のアライメントは容易であるが、このプレート板を使用する場合は、入射光軸に対しそれぞれの撮像素子に対し反射光を正対して入射させるよう４５度にアライメントする必要がある。 In the cube-type and prism-type spectral prism modules shown in FIGS. 1 and 3, the reflection angle of incident light for the 45-degree polarized wave image in the spectral prisms 2 and 3 is fixed in the prism. However, when this plate plate is used, it is necessary to align at 45 degrees so that the reflected light is incident on the respective image pickup elements with respect to the incident optical axis.
また、プレートの厚さにより透過光の屈折が生じ透過光路が若干変り、光路長も変化するため、全体としての光学的、機械的アライメントが重要となる。そのため、プレートにより構成するには、プレート４１、偏光プレート４３、赤外光フィルタ１０、Ｐ／Ｓ波補正フィルタ１４、１５及び撮像素子９、１２、１３をモジュール筐体（図示せず）で固定して構成する。 Further, since the refraction of the transmitted light is caused by the thickness of the plate, the transmitted optical path is slightly changed, and the optical path length is also changed, so that the optical and mechanical alignment as a whole is important. Therefore, in order to configure with a plate, the plate 41, the polarizing plate 43, the infrared light filter 10, the P / S wave correction filters 14 and 15, and the image sensors 9, 12, and 13 are fixed by a module housing (not shown). And configure.
プレート板による分光モジュールはアライメントの難しさは生じるが、プレートは、サイズバリエーションが豊富である。したがって、プレートを使用したモジュール構成の方がモジュール全体の設計を柔軟に行うことができ、かつ軽量化、低価格が達成できるなどのメリットを有している。 The spectral module using the plate plate has difficulty in alignment, but the plate has many size variations. Therefore, the module configuration using the plate has advantages that the entire module can be designed more flexibly, and that the weight can be reduced and the price can be achieved.
本発明においては、３分光プリズム又はプレートのモジュール構成として赤外光像、Ｐ偏光波像及びＳ偏光波像を取り出して、比較、分析することで人体や動物の皮膚表面観察装置（ダーモスコープ）する例を中心に説明したが、本発明はこれに限らず、上記実施例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせたりすることにより防犯カメラ、監視カメラ、薄膜検査、偽造品検査、果実の表面検査、材料の品質検査用光学装置などに広く応用することができ、産業上多大な有用性と利用可能性を有している。 In the present invention, an infrared light image, a P-polarized wave image, and an S-polarized wave image are taken out as a module configuration of three spectroscopic prisms or plates, and are compared and analyzed to make a human or animal skin surface observation device (dermoscope). However, the present invention is not limited to this example, and a security camera, a surveillance camera, a thin film inspection, a counterfeit inspection, a fruit It can be widely applied to surface inspection, optical equipment for quality inspection of materials, etc., and has great utility and applicability in industry.
１ ３分光プリズムモジュール
２ 赤外光分光プリズム
３ Ｐ／Ｓ分光プリズム
４ リレープリズム
５ レンズ
６ 入射面
７ 赤外光反射層
８ 赤外光射出面
９ 赤外光像撮像素子
１０ 赤外光バンドパスフィルタ
１１ Ｐ／Ｓ偏光波分離層
１２ Ｐ波撮像素子
１３ Ｓ波撮像素子
１４ Ｐ波補正フィルタ
１５ Ｓ波補正フィルタ
１６ レンズマウント
２１ 拡大レンズ
２２ 光源
２４ 皮膚表面
２５ 病変部位
２６ 映像信号処理回路
２７ モニターディスプレイ
３０ Ｐ／Ｓ分離分光プリズム
３１ Ｐ／Ｓ偏光波分離層
４１ 赤外光反射プレート
４２ 赤外光反射層
４３ Ｐ／Ｓ分離偏光プレート
４４ Ｐ／Ｓ分離層DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3 Spectral prism module 2 Infrared light spectral prism 3 P / S spectral prism 4 Relay prism 5 Lens 6 Incident surface 7 Infrared light reflecting layer 8 Infrared light emitting surface 9 Infrared light image pickup device 10 Infrared light band pass Filter 11 P / S polarized wave separation layer 12 P wave imaging device 13 S wave imaging device 14 P wave correction filter 15 S wave correction filter 16 Lens mount 21 Magnifying lens 22 Light source 24 Skin surface 25 Lesion site 26 Video signal processing circuit 27 Monitor Display 30 P / S separation spectroscopic prism 31 P / S polarized wave separation layer 41 Infrared light reflection plate 42 Infrared light reflection layer 43 P / S separation polarization plate 44 P / S separation layer
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