JP2022025711A - 撮像装置およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体の照明と撮像とを撮像光学系を通して行うことが可能な撮像装置において照明効率を向上させる。
【解決手段】撮像装置１は、被写体から撮像光学系１１０～１５０に入射した撮像光を撮像する撮像素子３１と、撮像光学系を通して被写体に照射される照明光を発する光源２７と、撮像光および照明光のうち一方を反射して他方を透過させることにより、照明光を撮像光学系に向かわせ、撮像光を撮像素子に向かわせる光路分離素子２５とを有する。撮像装置は、照明光が光路分離素子および撮像光学系を介して被写体に向かう第１の照明状態と照明光が光路分離素子および撮像光学系を介さずに被写体に向かう第２の照明状態とを切り替える。
【選択図】図２

Description

本発明は、被写体の照明と撮像とを共通の光学系を通して行うことが可能な撮像装置に関する。

被写体の照明と撮像とを共通の光学系（撮像光学系）を通して行うことで、被写体側における撮像領域に対する照明領域とのずれを小さくすることができる。特許文献１には、共通の撮像光学系（対物レンズ）を通して物体の照明と撮像とを行う撮像装置（光学式検査装置）が開示されている。この撮像装置は、光源からの照明光を撮像光学系に向かわせ、撮像光学系からの物体光（撮像光）を撮像素子に向かわせる光路分離素子を有する。

特開２００７－０２４７５８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された撮像装置では、照明光が撮像光学系を通過する際に減衰する。この結果、撮像光学系の画角を変更可能である場合における広角側での撮像において、撮像範囲への照明光への集光による照明効率の向上よりも上述した照明光の減衰による照明効率の低下の方が大きくなる。

本発明は、被写体の照明と撮像とを撮像光学系を通して行うことが可能であって、照明効率を向上させることが可能な撮像装置を提供する。

本発明の一側面としての撮像装置は、被写体から撮像光学系に入射した撮像光を撮像する撮像素子と、撮像光学系を通して被写体に照射される照明光を発する光源と、撮像光および照明光のうち一方を反射して他方を透過させることにより、照明光を撮像光学系に向かわせ、撮像光を撮像素子に向かわせる光路分離素子と、照明光が光路分離素子および撮像光学系を介して被写体に向かう第１の照明状態と照明光が光路分離素子および撮像光学系を介さずに被写体に向かう第２の照明状態とを切り替える切替え手段とを有することを特徴とする。

また本発明の他の一側面としての制御方法は、被写体から撮像光学系に入射した撮像光を撮像する撮像素子と、撮像光学系を通して被写体に照射される照明光を発する光源と、撮像光および前記照明光のうち一方を反射して他方を透過させることにより、照明光を撮像光学系に向かわせ、撮像光を撮像素子に向かわせる光路分離素子とを有する撮像装置に適用される。制御方法は、照明光が前記光路分離素子および前記撮像光学系を介して被写体に向かう第１の照明状態を選択するステップと、照明光が光路分離素子および撮像光学系を介さずに被写体に向かう第２の照明状態を選択するステップとを有することを特徴とする。なお、上記制御方法に従う処理を撮像装置のコンピュータに実行させるコンピュータプログラムも、本発明の他の一側面を構成する。

本発明によれば、被写体の照明と撮像とを撮像光学系を通して行うことが可能な撮像装置において、照明効率を向上させることができる。

実施例１の撮像装置の斜視図。 実施例１の撮像装置の分解斜視図。 実施例１の撮像装置の構成を示すブロック図。 実施例１における照明ユニット制御処理を示すフローチャート。 実施例２の撮像装置の分解斜視図。 実施例２の撮像装置の構成を示すブロック図。 実施例２における照明ユニット制御処理を示すフローチャート。 実施例３の撮像装置の分解斜視図。 実施例３における照明ユニット制御処理を示すフローチャート。 実施例４の撮像装置の斜視図。 実施例４の撮像装置の分解斜視図。 実施例４の撮像装置の構成を示すブロック図。 実施例４における照明ユニット制御処理を示すフローチャート。 実施例５の撮像装置の分解斜視図。 実施例５の撮像装置の構成を示すブロック図。 実施例６の撮像装置の斜視図。 実施例６の撮像装置の分解斜視図。 実施例６における照明ユニット制御処理を示すフローチャート。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施例１である撮像装置１を示している。また図２は、撮像装置１を分解して示している。撮像装置１は、撮像レンズユニット１０、照明ユニット２０および撮像素子ユニット３０より構成されている。

撮像レンズユニット１０は、被写体側から順に、第１レンズ群１１０、第２レンズ群１２０、可変絞り１５０、第３レンズ群１３０および第４レンズ群１４０を含む撮像光学系を有する。

第１レンズ群１１０は、第１レンズ群枠１１１により保持され、第１レンズ群枠１１１は前側筐体１７０に固定されている。前側筐体１７０は後側筐体１８０に固定されている。

第２レンズ群１２０は、第２レンズ群枠１２１に保持されている。

第２レンズ群枠１２１は、２群ガイドバー１６１と係合して撮像光学系の光軸（以下、撮像光軸という）Ｏが延びる方向である撮像光軸方向に移動可能に支持されている。また第２レンズ群枠１２１は、２群回転止めバー１６２とも係合しており、これにより２群ガイドバー１６１回りでの回転を阻止されている。さらに第２レンズ群枠１２１は、２群ラック１２２を保持している。２群ラック１２２は、ステッピングモータ等のアクチュエータを含む２群駆動部１２３のリードスクリュー部と係合している。２群駆動部１２３によってリードスクリュー部が回転されると、第２レンズ群枠１２１（第２レンズ群１２０）は２群ラック１２２と共に光軸方向に駆動される。

第３レンズ群１３０は、第３レンズ群枠１３１に保持されている。第３レンズ群枠１３１は３－４群ガイドバー１６３と係合して光軸方向に移動可能に支持されている。また第３レンズ群枠１３１は３－４群回転止めバー１６４とも係合しており、これにより３－４群ガイドバー１６３回りでの回転を阻止されている。さらに第３レンズ群枠１３１は、３群ラック１３２を保持している。３群ラック１３２は、ステッピングモータ等のアクチュエータを含む３群駆動部１３３のリードスクリュー部と係合している。３群駆動部１３３によりリードスクリュー部が回転されると、第３レンズ群枠１３１（第３レンズ群１３０）は３群ラック１３２と共に光軸方向に駆動される。第２レンズ群１２０と第３レンズ群１３０が所定の位置関係を有しつつ光軸方向に移動することで、撮像光学系のズーミングが行われる。

第４レンズ群１４０は、第４レンズ群枠１４１に保持されている。第４レンズ群枠１４１は、３－４群ガイドバー１６３と係合して光軸方向に移動可能に支持されている。また第４レンズ群枠１４１は、３－４群回転止め部材１６４とも係合しており、これにより３－４群ガイドバー１６３回りでの回転を阻止されている。さらに第４レンズ群枠１４１は、４群ラック１４２を保持している。４群ラック１４２は、ステッピングモータ等の４群駆動部１４３のリードスクリュー部と係合している。４群駆動部１４３によりリードスクリュー部が回転されると、第４レンズ群枠１４１（第４レンズ群１４０）は４群ラック１４２と共に光軸方向に駆動される。第４レンズ群１４０が光軸方向に移動することで、撮像光学系のフォーカシングが行われる。

可変絞り１５０は、後側筐体１８０に固定されている。可変絞り１５０は、ステッピングモータ等のアクチュエータを含む絞り駆動部１５１により駆動されてその開口径が変更されることで、被写体から取り込む光量を調整する。

なお、撮像レンズユニット１０は着脱可能な交換式レンズであってもよい。また、撮像レンズユニット１０は手動ズームレンズであってもよい。また、撮像レンズユニット１０は可変絞り１５０を有しているとしたが、可変絞りではなく固定絞りであってもよく、あるいは可変絞りや固定絞りを有していなくてもよい。

照明ユニット２０は、光源部２７、照明レンズ群２８、反射部材２１、光透過部材２９および光路分離素子２５を有する。

光源部２７は、照明筐体部材２００に固定されている。照明筐体部材２００は、後側筐体部材１８０に固定されている。光源部２７は、光源（発光素子）としての赤外ＬＥＤと、該赤外ＬＥＤから発せられた無偏光光としての赤外光を直線偏光としてのＳ偏光に変換する偏光変換素子とを有する。偏光変換素子は、無偏光光のうちＳ偏光をそのまま出射させ、Ｓ偏光とは偏光方向が異なるＰ偏光の偏光方向を位相板により回転させてＳ偏光として出射させる。なお、光源としてＳ偏光を発することが可能なレーザ素子を用いる場合は、偏光変換素子は不要である。光源部２７の発光中心は照明光学系の光軸（以下、照明光軸という）Ｘ上に配置されており、光源部２７から出射した照明光は、照明光軸Ｘが延びる方向である照明光軸方向に導かれる。なお、光源部２７は可視光光源や紫外光源であってもよい。また、光源部２７は複数の発光素子を有してもよい。

照明レンズ群２８は、照明レンズ枠２０３に保持されている。照明レンズ群枠２０３は、照明筐体部材２００に固定されている。照明レンズ群２８は、照明光の光路において光源部２７と反射部材保持枠２２との間に配置されている。照明レンズ群２８の中心は、照明光軸Ｘ上に配置されている。光源部２７からの照明光は、照明レンズ群２８により所定の光束サイズと照射角度に調整される。なお、照明レンズ群２８は、照明光の光路において、反射部材保持枠２２と光路分離素子２５との間に配置されていてもよい。

反射部材２１は、ミラーにより構成されており、反射部材保持枠２２により保持されている。反射部材保持枠２２は、反射部材ガイドバー２０１と係合しており、照明光軸方向に直交する軸Ｙ１が延びる方向に移動可能に支持されている。また反射部材保持枠２２は、反射部材回転止めバー２０２とも係合しており、これにより反射部材ガイドバー２０１回りでの回転を阻止されている。さらに反射部材保持枠２２は、反射部材ラック２３を保持している。反射部材ラック２３はステッピングモータ等の反射部材駆動部（駆動手段）２４のリードスクリュー部と係合している。反射部材駆動部２４によりリードスクリュー部が回転されると、反射部材保持枠２２（反射部材２１）は反射部材ラック２３と共に軸Ｙ１が延びる方向に駆動される。

光路分離素子２５は、偏光ビームスプリッタであり、Ｓ偏光を反射し、該Ｓ偏光とは偏光方向が異なるＰ偏光を透過させる特性を有する。光路分離素子２５は、照明光学系から出射したＳ偏光としての照明光を反射して撮像光学系に向かわせ、被写体が含まれる撮像領域から撮像光学系に入射した撮像光のうちＰ偏光を透過させて後述する撮像素子３１に向かわせる。光路分離素子２５は、撮像光の光路において撮像レンズユニット１０と撮像素子ユニット３０の間に配置されている。光路分離素子２５は、分離素子保持枠２６により保持されている。分離素子保持枠２６は、後側筐体１８０に固定されている。照明光軸Ｘは、撮像光軸Ｏと直交し、光路分離素子２５と撮像光軸Ｏとの交点を通る。

なお、光路分離素子２５は、撮像光の光路において撮像レンズユニット１０が有するレンズの間に配置されていてもよい。

光透過部材２９は、光学パワー（屈折力）を有し、光透過部材保持枠２０４により保持されている。光透過部材保持枠２０４は、照明筐体部材２００に固定されている。光透過部材２９は、反射部材２１が照明光軸Ｘ上に配置されているときに、照明光が反射する方向に延びる軸Ｚ上に配置される。軸Ｚは、撮像光軸Ｏに平行に延びている。光透過部材２９に入射した照明光は、所定の光束サイズと照射角度に調整されて被写体に照射される。なお、光透過部材２９は、光学パワーを有しなくてもよい。

撮像素子３１は、ＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等の光電変換素子により構成されており、撮像基板３２上に配置されている。撮像基板３２は、照明筐体部材２００に固定されている。撮像素子３１は、光路分離素子２５を透過したＰ偏光としての撮像光により形成される被写体像を撮像（光電変換）する。

なお、撮像光学系から被写体を含む照明領域に向けて照射されたＳ偏光としての照明光は、被写体にて拡散反射されて無偏光光となり、撮像光である該無偏光光のうちＰ偏光が撮像素子３１に到達する。このため、被写体の照明と撮像とを同時に行うことが可能である。

反射部材２１が照明光の光路から退避している場合において、照明光は照明レンズ群２８を透過して光路分離素子２５に到達する。光路分離素子２５に到達した照明光は、光路分離素子２５により反射され、撮像レンズユニット（撮像光学系）１０を透過して被写体に照射される。被写体からの撮像光は、撮像レンズユニット１０を透過し、光路分離素子２５を透過して撮像素子３１に到達して被写体像を形成する。このように照明と撮像とに共通の光学系を用いることで、照明と撮像に視差が生じない。これにより、画角が狭い望遠側での撮像においても、照明光を高精度に調整することなく、また画角や被写体距離の変化にかかわらず、撮像範囲に照明光を集光することが可能である。以上のように光路分離素子２５と撮像レンズユニット１０を介して照明光を被写体に照射する照明状態を第１の照明モード（第１の照明状態）とする。

ただし、第１の照明モードでは、照明光は光路分離素子２５と撮像レンズユニット１０を介して被写体に照射されるため、照明光が減衰する。このため、広角側での撮像において、第１の照明モードによって撮像範囲に照明光を集光可能であることによる照明効率の向上よりも、照明光の減衰による照明効率の低下が大きくなる。

そこで、本実施例では、広角側での撮像においては、反射部材駆動部２４により反射部材保持枠２２を駆動して反射部材２１を照明光の光路上に配置する。これにより、照明光は反射部材２１により軸Ｚが延びる方向に反射され、光透過部材２９を透過して被写体に照射される。これにより、照明光は光路分離素子２５および撮像レンズユニット１０を介することなく被写体に照射されるため、第１の照明モードに比べて減衰を抑えることができる。上記のように、光路分離素子２５と撮像レンズユニット１０を介することなく照明光を被写体に照射する照明状態を第２の照明モード（第２の照明状態）とする。

図３（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例の撮像装置１の構成を示している。図３（Ａ）は、反射部材２１（破線で示す）が照明光の光路から退避した第１の照明モードにおける撮像装置１の構成を、図３（Ｂ）は、反射部材２１が照明光の光路上に配置された第２の照明モードにおける撮像装置１の構成を示している。

カメラ制御部（制御手段）４０１は、ＣＰＵやＭＰＵ等を含むマイクロコンピュータであり、不図示のネットワークを介して外部コントローラとしてのＰＣ４０２と通信を行う。カメラ制御部４０１は、ＰＣ４０２からの指示を受けて、２群駆動部１２３、３群駆動部１３３、４群駆動部１４３および絞り駆動部１５１を制御する。またカメラ制御部４０１は、反射部材駆動部２４を制御する。カメラ制御部４０１と反射部材駆動部２４により、第１の照明モードと第２の照明モードを切り替える切替え手段が構成される。カメラ制御部４０１は、光源部２７の点灯と消灯および発光強度を制御する。

さらにカメラ制御部４０１は、撮像素子３１から読み出したアナログ信号としての撮像信号をデジタル信号に変換し、該デジタル信号に各種画像処理を行って画像データを生成する。画像データは、上記ネットワークを介してＰＣ４０２に送信され、該ＰＣ４０２においてモニタに表示されたり記録されたりする。

図４のフローチャートは、カメラ制御部４０１がコンピュータプログラムに従って実行する照明ユニット制御処理を示している。

ステップＳ１０１においてユーザの指示に応じて照明のＯＮが指示されると、カメラ制御部４０１はステップＳ１０２において光源部２７を点灯させる。

次にステップＳ１０３において、カメラ制御部４０１は、撮像レンズユニット１０の焦点距離ｆ１を取得する。

次にステップＳ１０４において、カメラ制御部４０１は、焦点距離ｆ１と所定値としての焦点距離ｆ０を比較し、ｆ１≧ｆ０である場合はステップＳ１０５に進んで第１の照明モードを選択（設定）し、反射部材２１を照明光の光路から退避させるように反射部材駆動部２４を駆動する。そしてステップＳ１０７に進む。一方、ｆ１＜ｆ０である場合は、ステップＳ１０６において第２の照明モードを選択し、反射部材２１を照明光の光路上に位置させるように反射部材駆動部２４を駆動する。そしてステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７において、カメラ制御部４０１は、撮像レンズユニット１０の焦点距離ｆ１の変更が検出されたか否かを判断し、検出された場合はステップＳ１０３に戻って撮像レンズユニット１０の焦点距離ｆ１を再度取得して、その結果に応じて照明モードを選択する。一方、焦点距離ｆ１の変更が検出されなかった場合はステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では、カメラ制御部４０１は、ユーザの指示に応じて照明のＯＦＦが指示されると、ステップＳ１０９にステップＳ進んで光源部２７を消灯し、本処理を終了する。

本実施例によれば、撮像レンズユニット１０の焦点距離に応じて第１の照明モードと第２の照明モードを切り替えることで、画角や被写体距離の変化にかかわらず撮像範囲を効率良く照明することができる。

次に実施例２について説明する。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付す。

図５は、実施例２の撮像装置１Ａを分解して示している。光路分離素子２５を保持する分離素子保持枠２６は、光路分離素子ガイドバー２２１と係合しており、撮像光軸Ｏと直交する軸Ｙ２が延びる方向に移動可能に支持されている。また、分離素子保持枠２６は分離素子回転止めバー２２２とも係合しており、これにより分離素子ガイドバー２２１回りでの回転を阻止される。分離素子ラック２２３はステッピングモータ等の分離素子駆動部２２４のリードスクリュー部と係合している。分離素子駆動部２２４によりリードスクリュー部が回転されると、光路分離素子保持枠２６（光路分離素子２５）は光路分離素子ラック２２３と共に軸Ｙ２が延びる方向に駆動される。分離素子駆動部２２４は、カメラ制御部４０１により制御される。他の構成は実施例１と同じである。

図６（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例の撮像装置１Ａの構成を示している。図６（Ａ）は、反射部材２１（破線で示す）が照明光の光路から退避した第１の照明モードにおける撮像装置１Ａの構成を、図６（Ｂ）は、反射部材２１が照明光の光路上に配置され、かつ光路分離素子２５（破線で示す）が撮像光の光路から退避した第２の照明モードにおける撮像装置１Ａの構成を示している。

第２の照明モードでは、照明光は反射部材２１により反射されて光透過部材２９を透過して被写体に照射されるため、光路分離素子２５は照明光に対しては不要となる。このとき、光路分離素子２５が撮像光の光路にあると、撮像光のうちＰ偏光のみが撮像素子３１に到達するため、撮像光が減衰する。このため、第２の照明モードにおいて撮像光が光路分離素子２５により減衰することを避けるために、光路分離素子２５を撮像光の光路から退避させることが有効となる。カメラ制御部４０１と反射部材駆動部２４と分離素子駆動部２２４により、第１の照明モードと第２の照明モードを切り替える切替え手段が構成される。

図７のフローチャートは、カメラ制御部４０１がコンピュータプログラムに従って実行する照明ユニット制御処理を示している。ステップＳ１０１からステップＳ１０４の処理は図４におけるステップＳ１０１からステップＳ１０４の処理と同じである。

カメラ制御部４０１は、ステップＳ１０４においてｆ１≧ｆ０である場合はステップＳ１０５Ａに進み、ｆ１＜ｆ０である場合はステップＳ１０６Ａに進む。

ステップＳ１０５Ａでは、カメラ制御部４０１は、第１の照明モードを選択（設定）し、反射部材２１を照明光の光路から退避させるように反射部材駆動部２４を駆動するとともに、光路分離素子２５を撮像光の光路上に位置させるように分離素子駆動部２２４を駆動する。そしてステップＳ１０７に進む。

一方、ステップＳ１０６Ａでは、カメラ制御部４０１は、第２の照明モードを選択し、反射部材２１を照明光の光路上に位置させるように反射部材駆動部２４を駆動するとともに、光路分離素子２５を撮像光の光路から退避させるように分離素子駆動部２２４を駆動する。そしてステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７からステップＳ１０９の処理は図４におけるステップＳ１０７からステップＳ１０９の処理と同じである。

ステップＳ１０９で光源部２７を消灯した後、ステップＳ１１０では、カメラ制御部４０１は、光路分離素子２５が撮像光の光路上に配置されている場合はこれを該光路から退避させるように分離素子駆動部２２４を駆動する。そして本処理を終了する。

本実施例によれば、実施例１と同様に、撮像レンズユニット１０の焦点距離に応じて第１の照明モードと第２の照明モードを切り替えることで、画角や被写体距離の変化にかかわらず撮像範囲を効率良く照明することができる。また本実施例によれば、第２の照明モードにおいて光路分離素子２５を撮像光の光路から退避させることで、光路分離素子２５による撮像光の減衰をなくすることができる。

次に実施例２について説明する。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付す。

図８は、本実施例の撮像装置１Ｂを分解して示している。反射部材２１と光路分離素子２５は、一方が照明光または撮像光の光路上に配置されている場合は、他方が撮像光または照明光の光路から退避するように反射部材／分離素子保持枠（保持部材）２２Ｂにより保持されている。他の構成は実施例１と共通である。

本実施例でも、実施例２と同様に、第２の照明モードにおいて撮像光が光路分離素子２５により減衰することを避けるために、光路分離素子２５を撮像光の光路から退避させる。本実施例では、反射部材２１と光路分離素子２５がともに同じ反射部材／分離素子保持枠２２Ｂによって保持されている。これにより、反射部材／分離素子保持枠２２Ｂを反射部材駆動部２４によって駆動するだけで、第１の照明モードでは反射部材２１を照明光の光路から退避させ、光路分離素子２５を撮像光の光路上に位置させる一方、第２の照明モードでは反射部材２１を照明光の光路上に位置させ、光路分離素子２５を撮像光の光路から退避させることができる。カメラ制御部４０１と反射部材駆動部２４とにより、第１の照明モードと第２の照明モードを切り替える切替え手段が構成される。

図９のフローチャートは、カメラ制御部４０１がコンピュータプログラムに従って実行する照明ユニット制御処理を示している。ステップＳ１０１からステップＳ１０９の処理は図４におけるステップＳ１０１からステップＳ１０９の処理と同じである。またステップＳ１１０の処理は、図７におけるステップＳ１１０と同じである。

本実施例によれば、反射部材２１と光路分離素子２５を１つの駆動部（反射部材駆動部２４）を駆動することで照明光と撮像光の光路に対して進退させることができる。

次に実施例４について説明する。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付す。

図１０は、本実施例の撮像装置１Ｃを示している。図１１は、撮像装置１Ｃを分解して示している。光源部２７を保持する光源部保持枠２４０は軸部２４０ａを有する。軸部２４０ａは、光源駆動部（駆動手段）２４１と照明筐体部材２００により軸部２４０ａ回りで回転可能に支持されている。光源部２７と光源部保持枠２４０は、光源駆動部２４１を回転駆動することで軸部２４０ａを中心として回転される。光源部２７の回転により、光源部２７からの照明光の出射方向を変化させることができる。光源駆動部２４１は、カメラ制御部４０１により制御される。

光源部２７から照明光が軸Ｚが延びる方向における撮像素子側に出射されると、照明光は照明レンズ群２８を介して反射部材２４２に到達する。反射部材２４２は固定保持部材２４３により保持されており、固定保持部材２４３は照明筐体部材２００に固定されている。反射部材２４２に到達した照明光は、撮像光軸Ｏと直交する軸Ｘが延びる方向に反射されて光路分離素子２５に到達する。光路分離素子２５に到達した照明光は、光路分離素子２５により反射され、撮像レンズユニット１０を透過して被写体に照射される。これにより第１の照明モードでの被写体照明が行われる。

一方、光源部２７から照明光が軸Ｚが延びる方向における被写体側に出射されると、照明光は透過部材２９を透過して被写体に照射される。これにより第２の照明モードでの被写体照明が行われる。他の構成は実施例１と共通である。

図１２（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例の撮像装置１Ｃの構成を示している。図１２（Ａ）は、光源部２７からの照明光が撮像素子側に出射される第１の照明モードにおける撮像装置１Ｃの構成を、図１２（Ｂ）は、光源部２７からの照明光が被写体側に出射される第２の照明モードにおける撮像装置１Ｃの構成を示している。カメラ制御部４０１と光源駆動部２４１により、第１の照明モードと第２の照明モードを切り替える切替え手段が構成される。

図１３のフローチャートは、カメラ制御部４０１がコンピュータプログラムに従って実行する照明ユニット制御処理を示している。ステップＳ１０１からステップＳ０４の処理は図４におけるステップＳ１０１からステップＳ１０４の処理と同じである。
カメラ制御部４０１は、ステップＳ１０４においてｆ１≧ｆ０である場合はステップＳ１０５Ｃに進み、ｆ１＜ｆ０である場合はステップＳ１０６Ｃに進む。

ステップＳ１０５Ｃでは、カメラ制御部４０１は、第１の照明モードを選択（設定）し、光源部２７を撮像素子側に向けるように光源駆動部２４１を回転駆動する。そしてステップＳ１０７に進む。

一方、ステップＳ１０６Ｃでは、カメラ制御部４０１は、第２の照明モードを選択し、光源部２７を被写体側に向けるように光源駆動部２４１を回転駆動する。この際、光路分離素子２５を撮像光の光路から退避させてもよい。そしてステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７からステップＳ１０９の処理は図４におけるステップＳ１０７からステップＳ１０９の処理と同じである。
このように本実施例では、光源部２７の向き（光源部２７からの照明光の出射方向）を変更することで第１の照明モードと第２の照明モードを切り替える。

次に実施例５について説明する。本実施例において、実施例１、４と共通する構成要素には実施例１と同符号を付す。

図１４は、本実施例の撮像装置１Ｄを分解して示している。反射部材２１を保持する反射部材保持枠２２Ｄは、軸部２２ａを有する。軸部２２ａは、反射部材駆動部（駆動手段）２４Ｄと照明筐体部材２００により回転可能に支持されている。反射部材２１と反射部材保持枠２２Ｄは、反射部材駆動部２４Ｄを回転駆動することでと軸部２２ａを中心として回転される。光源部２７から発せられた照明光は、反射部材２１に到達する。反射部材駆動部２４Ｄは、カメラ制御部４０１により制御される。

光源部２７からの照明光が反射部材２１により軸Ｚに延びる方向における撮像素子側に反射されると、照明光は照明レンズ群２８を介して反射部材２４２に到達して撮像光軸Ｏと直交する軸Ｘが延びる方向に反射される。反射部材２４２により反射された照明光は、光路分離素子２５に到達して反射され、撮像レンズユニット１０を透過して被写体に照射される。これにより第１の照明モードによる被写体照明が行われる。

一方、光源部２７から照明光が反射部材２１により軸Ｚが延びる方向における被写体側に反射されると、照明光は透過部材２９を透過して被写体に照射される。これにより第２の照明モードでの被写体照明が行われる。他の構成は実施例１と共通である。

図１５（Ａ）、（Ｂ）は、本実施例の撮像装置１Ｄの構成を示している。図１５（Ａ）は、光源部２７からの照明光が反射部材２１により撮像素子側に反射される第１の照明モードにおける撮像装置１Ｄの構成を、図１５（Ｂ）は、光源部２７からの照明光が反射部材２１により被写体側に反射される第２の照明モードにおける撮像装置１Ｄの構成を示している。カメラ制御部４０１と反射部材駆動部２４Ｄにより、第１の照明モードと第２の照明モードを切り替える切替え手段が構成される。

カメラ制御部４０１は、図１３に示したステップＳ１０５Ｃにおいて、第１の照明モードを選択（設定）し、反射部材２１が光源部２７からの照明光を撮像素子側に反射するように反射部材駆動部２４Ｄを回転駆動する。またカメラ制御部４０１は、ステップＳ１０６Ｃにおいて、第２の照明モードを選択し、反射部材２１が光源部２７からの照明光を被写体側に反射するように反射部材駆動部２４Ｄを回転駆動する。この際、光路分離素子２５を撮像光の光路から退避させてもよい。

このように本実施例では、反射部材２１の向き（光源部２７からの照明光の反射方向）を変更することで第１の照明モードと第２の照明モードを切り替える。

次に実施例６について説明する。本実施例において、実施例１と共通する構成要素には実施例１と同符号を付す。

図１６は、本実施例の撮像装置１Ｅを示している。図１７（Ａ）、（Ｂ）は、実施例６の撮像装置１Ｅを分解して示している。光源部２７と照明レンズ群２８を保持する照明保持枠２７１は、照明ガイドバー２７２と係合しており、撮像光軸方向に直交する方向に延びる軸Ｙ３の方向に移動可能に支持されている。また、照明保持枠２７１は照明回転止めバー２７３とも係合しており、これにより照明保持枠２７１の照明ガイドバー２７２回りでの回転が阻止される。照明ラック２７４は、ステッピングモータ等の照明駆動部２７５のリードスクリュー部と係合している。照明駆動部２７５によりリードスクリュー部が回転されると、照明保持枠２７１は照明ラック２７４と共に軸Ｙ３の方向に駆動される。照明駆動部２７５は、カメラ制御部４０１により制御される。反射部材２１は、反射部材保持枠２２Ｅにより保持されている。

図１７（Ａ）は、第１の照明モードにおける本実施例の撮像装置１Ｅを分解して示している。光源部２７から出射した照明光は、軸Ｘ１が延びる方向に進む。軸Ｘ１は撮像光軸Ｏと直交しており、光路分離素子２５と撮像光軸Ｏとの交点を通る。光路分離素子２５に到達した照明光は、光路分離素子２５により反射され、撮像レンズユニット１０を透過して被写体に照射される。これにより第１の照明モードによる被写体照明が行われる。

図１７（Ｂ）は、第２の照明モードにおける本実施例の撮像装置１Ｅを分解して示している。照明保持枠２７１は、第１の照明モードでの位置から軸Ｙ３の方向に移動した位置に配置される。光源部２７から出射した照明光は、軸Ｘ２が延びる方向に進む。軸Ｘ２上には反射部材２１が配置されている。反射部材２１に到達した照明光は、撮像光軸Ｏと平行な軸Ｚの方向に反射され、光透過部材２９を透過して被写体に照射される。これにより第２の照明モードによる被写体照明が行われる。他の構成は実施例１と共通である。

図１８のフローチャートは、カメラ制御部４０１がコンピュータプログラムに従って実行する照明ユニット制御処理を示している。ステップＳ１０１からステップＳ１０４の処理は図４におけるステップＳ１０１からステップＳ１０４の処理と同じである。

カメラ制御部４０１は、ステップＳ１０４においてｆ１≧ｆ０である場合はステップＳ１０５Ｅに進み、ｆ１＜ｆ０である場合はステップＳ１０６Ｅに進む。

ステップＳ１０５Ｅでは、カメラ制御部４０１は、第１の照明モードを選択し、光源部２７が軸Ｘ１上に配置されるように照明駆動部２７５を駆動する。そしてステップＳ１０７に進む。

一方、ステップＳ１０６Ｅでは、カメラ制御部４０１は、第２の照明モードを選択し、光源部２７が軸Ｘ２上に配置されるように照明駆動部２７５を駆動する。そしてステップＳ１０７に進む。

ステップＳ１０７からステップＳ１０９の処理は図４におけるステップＳ１０７からステップＳ１０９の処理と同じである。

本実施例によれば、実施例１と同様に、撮像レンズユニット１０の焦点距離に応じて第１の照明モードと第２の照明モードを切り替えることで、画角や被写体距離の変化にかかわらず撮像範囲を効率良く照明することができる。

なお、実施例１～６において、光路分離素子２５は無偏光ビームスプリッタであってもよい。この場合、光源部２７の偏光変換素子は不要である。また実施例１～６では光路分離素子２５が照明光を反射して撮像光を透過させる場合について説明したが、光路分離素子２５が照明光を透過して撮像光を反射するように構成してもよい。

さらに実施例１～６において、第２の照明モードにて照明光の照射方向を変更（調整）することが可能であってもよい。例えば、実施例１や実施例５における反射部材２１の向きや実施例４における光源部２７の向きを変更して、照明光の照射方向を調整可能とすればよい。これにより、注目被写体やデジタルズーム時の画角中心の付近に照明光の中心を合わせるように照明光の照射方向を調整することができる。
（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては、各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ 撮像装置
１０ 撮像レンズユニット
２０ 照明ユニット
２１ 反射部材
２５ 光路分離素子
２７ 光源部
３１ 撮像素子

Claims (13)

1. 被写体から撮像光学系に入射した撮像光を撮像する撮像素子と、
   前記撮像光学系を通して前記被写体に照射される照明光を発する光源と、
   前記撮像光および前記照明光のうち一方を反射して他方を透過させることにより、前記照明光を前記撮像光学系に向かわせ、前記撮像光を前記撮像素子に向かわせる光路分離素子と、
   前記照明光が前記光路分離素子および前記撮像光学系を介して前記被写体に向かう第１の照明状態と前記照明光が前記光路分離素子および前記撮像光学系を介さずに前記被写体に向かう第２の照明状態とを切り替える切替え手段とを有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記第１の照明状態と前記第２の照明状態を切り替えるための駆動を行う駆動手段と、
   該駆動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記制御手段は、前記撮像光学系の焦点距離に応じて前記第１の照明状態と前記第２の照明状態を切り替えるよう前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記制御手段は、前記焦点距離が所定値より長い場合は前記第１の照明状態を選択し、前記焦点距離が前記所定値より短い場合は前記第２の照明状態を選択することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記切替え手段は、
   前記光源からの前記照明光を反射する反射部材を含み、
   前記反射部材を前記光源からの前記照明光の光路から退避させることで前記第１の照明状態とし、前記反射部材を前記光路上に配置することで前記第２の照明状態とすることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置。
6. 前記切替え手段は、前記光源からの前記照明光の出射方向を変更することで前記第１の照明状態と前記第２の照明状態を切り替えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに一項に記載の撮像装置。
7. 前記切替え手段は、
   前記光源からの前記照明光を反射する反射部材を含み、
   前記反射部材による前記照明光の反射方向を変更することで前記第１の照明状態と前記第２の照明状態を切り替えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに一項に記載の撮像装置。
8. 前記切替え手段は、
   前記光源からの前記照明光を反射する反射部材を含み、
   前記光源を前記照明光が前記光路分離素子に入射する位置に移動させて前記第１の照明状態とし、前記光源を前記照明光が前記反射部材に入射する位置に移動させて前記第２の照明状態とすることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の撮像装置。
9. 前記切替え手段は、前記第１の照明状態において前記光路分離素子を前記撮像光の光路上に配置し、前記第２の照明状態において前記光路分離素子を前記撮像光の光路から退避させることを特徴とする請求項１から８のいずれかに一項に記載の撮像装置。
10. 前記切替え手段は、
    前記光源からの前記照明光を反射する反射部材を前記照明光の光路から退避させることで前記第１の照明状態とし、前記反射部材を前記光路上に配置することで前記第２の照明状態とし、
    前記反射部材と前記光路分離素子を同じ保持部材により保持し、
    前記保持部材を前記第１の照明状態での位置と前記第２の照明状態での位置とに移動させることを特徴とする請求項９に記載の撮像装置。
11. 前記切替え手段は、前記第２の照明状態において、前記照明光の照射方向の変更が可能であるように構成されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の撮像装置。
12. 被写体から撮像光学系に入射した撮像光を撮像する撮像素子と、前記撮像光学系を通して前記被写体に照射される照明光を発する光源と、前記撮像光および前記照明光のうち一方を反射して他方を透過させることにより、前記照明光を前記撮像光学系に向かわせ、前記撮像光を前記撮像素子に向かわせる光路分離素子とを有する撮像装置の制御方法であって、
    前記照明光が前記光路分離素子および前記撮像光学系を介して前記被写体に向かう第１の照明状態を選択するステップと、
    前記照明光が前記光路分離素子および前記撮像光学系を介さずに前記被写体に向かう第２の照明状態を選択するステップとを有することを特徴とする撮像装置の制御方法。
13. 被写体から撮像光学系に入射した撮像光を撮像する撮像素子と、前記撮像光学系を通して前記被写体に照射される照明光を発する光源と、前記撮像光および前記照明光のうち一方を反射して他方を透過させることにより、前記照明光を前記撮像光学系に向かわせ、前記撮像光を前記撮像素子に向かわせる光路分離素子とを有する撮像装置のコンピュータに、請求項１２に記載の制御方法に従う処理を実行させることを特徴するコンピュータプログラム。

Images