JP3592182B2

JP3592182B2 - 撮像装置

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Publication number: JP3592182B2
Application number: JP2000053594A
Authority: JP
Inventors: 一義武藤
Original assignee: 株式会社睦コーポレーション
Priority date: 2000-02-29
Filing date: 2000-02-29
Publication date: 2004-11-24
Anticipated expiration: 2020-02-29
Also published as: US6774947B2; US20010017654A1; JP2001242070A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体を撮像する撮像装置に関し、特に、検査対象物を光学的に分析するのに好適な撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来より、例えば、天体の観測、物体を構成している材料の分析、半導体レーザから放射されたレーザ光の波長の分析、内燃機関のシリンダ内での燃料の燃焼状態の観測、プラズマの分析等、各種検査対象物の状態を光学的に分析する際には、検査対象物の２次元画像を撮像する撮像装置が使用されている。
【０００３】
ところが、従来、こうした撮像装置としては、被写体像を結像させるレンズの結像位置（面）に感光フィルムを配置して、そのフィルム上に検査対象物の２次元画像を形成する一般的なカメラか、若しくは、レンズの結像面上にＣＣＤ等からなるイメージセンサを配置し、イメージセンサを構成する各画素毎に得られた電気信号を処理することにより、被写体の画像データを生成する所謂デジタル式のカメラしかなく、検査対象物を光学的に分析するのに適した撮像装置が存在しないという問題があった。
【０００４】
即ち、上記のように各種検査対象物を光学的に分析するには、肉眼では見えない紫外光或いは赤外光を含む特別な波長の光で検査対象物を撮影できるようにする必要があるが、従来の撮像装置を用いてこうした撮影を実現するには、特定波長の光成分のみを透過させる複数種類のフィルタを準備しておき、検査対象物を撮像する際に、それらのフィルタの中から所望のフィルタを選択して、レンズの前に配置しなければならない。
【０００５】
従って、従来、光学的な分析を行うために検査対象物を撮影する際には、撮像装置に取り付けるフィルタを頻繁に交換しなければならず、その撮影作業に手間がかかるという問題がある。
また、ＣＣＤ等からなるイメージセンサを用いて検査対象物を撮影した場合、得られた画像データをコンピュータ等の情報処理装置を使って処理することができるので、一般的なカメラを利用した場合に比べて、分析作業を効率よく行うことができるようになるが、従来のイメージセンサでは、イメージセンサの各画素を構成するＣＣＤ等の撮像素子の感度のダイナミックレンジが低く、しかも、その感度調整を各画素毎（換言すれば各撮像素子毎）に行うことができない。
【０００６】
従って、検査対象物を撮影する撮像装置として、イメージセンサからなるデジタル式のカメラを用いる場合には、像の一番明るいところがハレーションを起こさないように、イメージセンサ全体の感度を調整する必要があるが、このような感度調整では、明暗差の大きい被写体像を撮影した際に、得られる画像が暗くなり過ぎ、検査対象物の分析作業に支障をきたすことがあった。
【０００７】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、検査対象物である被写体を光学的に分析するのに必要な高精度な２次元画像を容易に得ることのできる撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１記載の撮像装置には、被写体像を所定位置に結像させるレンズと、このレンズの後方で支持部を介して光ファイバの先端を支持することにより、光ファイバの先端面をレンズによる被写体像の結像面上に配置し、且つ、この光ファイバの先端を被写体像の結像面上で移動させるための走査用ステージと、が備えられている。この結果、光ファイバには、レンズにより結像された被写体像の一部（換言すれば特定箇所）を構成している光が入射されることになる。
【０００９】
また、光ファイバの先端は、その支持部が駆動手段によって走査用ステージ上で移動されることにより、レンズに対して相対的に移動するようになっており、この駆動手段は、走査手段によって所定の走査パターンで駆動制御されることにより、支持部、延いては、支持部に支持された光ファイバへの光の入射位置を、被写体像の結像面上で徐々に変化させる。
【００１０】
一方、光ファイバの末端側には、光ファイバの先端側から伝送されてきた光を電気信号に変換する光検出手段が設けられており、この光検出手段からの電気信号は、画像データ生成手段に入力される。そして、画像データ生成手段は、走査手段の動作によって光ファイバへの光の入射位置が被写体像の結像面上で変化するのに同期して、光検出手段からの電気信号を順次取り込み、この電気信号の信号レベルと光ファイバへの光の入射位置とを関連付けて記憶媒体に格納する。
【００１１】
従って、走査手段が、光ファイバへの光の入射位置を被写体像の結像面上で移動（走査）させると、記憶媒体には、レンズにより結像された被写体像の各部の光の明るさに対応した画素データが順次格納され、最終的には、被写体の画像一枚分の画素データが、画像データとして記憶媒体に格納されることになる。
【００１２】
このため、記憶媒体に格納された画像データを用いて、ＣＲＴ，液晶ディスプレイ等からなる表示装置に被写体像を表示させるか、或いは、上記画像データを、インクジェットプリンタ，レーザプリンタ等の各種印刷装置に出力して、所望の用紙に被写体像を印刷すれば、使用者は、その表示画像又は印刷画像から、被写体像を確認することができる。また、その画像データをコンピュータ等の情報処理装置を用いて処理するようにすれば、被写体（換言すれば検査対象物）の光学的分析を極めて簡単に行うことが可能となる。
【００１３】
そして、本発明では、上記のように被写体の画像データを生成する際に、光ファイバの先端を被写体像の結像面に沿って移動させ、その移動中の各々の位置で光ファイバにて伝送される光信号をデジタルデータに変換することで、画像データを構成する一画素分の画素データを得るようにしていることから、ＣＣＤ等からなるイメージセンサを用いて画像データを生成する従来の撮像装置に比べて、高精度な画像データを極めて容易に得ることができる。
【００１４】
即ち、本発明の撮像装置は、光ファイバの先端を被写体像の結像面に沿って移動（走査）させつつ、光ファイバの末端側で、光検出手段を用いて、被写体の画像データを構成する画素データを順次生成することから、得られる画像データの分解能は、走査手段が駆動手段を駆動制御する際の一回当たりの制御量（換言すれば、光ファイバへの光の入射位置の変化量）に対応する。
【００１５】
従って、この変位量が小さくなるように走査手段を調整すれば、得られる画像データの分解能を高めることができ、逆にこの変位量が大きくなるように走査手段を調整すれば、得られる画像データの分解能を低くすることができる。つまり、従来、コンピュータ等に直接画像データを入力可能な従来のデジタル式撮像装置では、ＣＣＤ等からなる撮像素子を平面上に配置したイメージセンサを使用していることから、得られる画像データの分解能は、撮像素子の個数とその間隔で制限されてしまうが、本発明の撮像装置によれば、得られる画像データの分解能を任意に調整することができる。
【００１６】
そして、このようなことから、本発明の撮像装置によれば、例えば、半導体レーザから出射されたレーザ光の断面のように、従来のイメージセンサでは撮影が困難な微細な検査対象物であっても撮影することが可能となり、撮像装置の使用範囲（用途）を拡大できる。
【００１７】
尚、このように、得られる画像データの分解能を高めるには、駆動手段が支持部を移動させる際の精度を高くする必要があるが、このためには、請求項２に記載のように、駆動手段を、支持部を互いに直交する２軸方向に夫々移動させる一対のステップモータにて構成し、走査手段が、これら各ステップモータを所定の走査パターンで夫々駆動することにより、光ファイバへの光の入射位置を変化させるようにすればよい。
【００１８】
つまり、一対のステップモータを用いて支持部を２軸方向（例えば水平・垂直方向）に移動させるようにした場合、支持部の各方向への移動量を、ステップモータの駆動ステップ数にて高精度に制御することができることから、請求項２に記載の撮像装置によれば、高精度で高分解能の画像データを容易に得ることができるようになるのである。
【００１９】
また、既述したように、従来のイメージセンサは、イメージセンサを構成する撮像素子の感度のダイナミックレンジが小さく、また、感度調整はイメージセンサ全体で行う必要があったことから、特定部分だけが明るい被写体を撮影すると画像全体が暗くなってしまうが、本発明の撮像装置では、光検出手段１個で画像を構成する全ての画素を取り込むことから、その感度のダイナミックレンジを任意に設定することができ、例えば、検出手段として、感度のダイナミックレンジが大きい光電変換素子（例えば光電子増倍管（Ｐｈｏｔｏｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ））を使用するようにすれば、被写体像を忠実に再現した画像データを得ることが可能となる。
【００２０】
また、本発明の撮像装置では、光ファイバへの光の入射位置を変化させつつ光検出手段からの電気信号を順次取り込むことにより、画像データを生成するため、画像１枚当たりの撮影時間は長くなるものの、光検出手段に感度調整可能なものを使用すれば、光検出手段から取り込んだ電気信号の信号レベルに応じて光検出手段を感度調整しながら画像データを生成する、といったこともできる。そして、このようにすれば、光検出手段の感度のダイナミックレンジが比較的小さい場合であっても、画像データ生成手段が取り込む検出信号の信号レベルを最適なレベルに調整して、明瞭な画像を得ることができるようになる。
【００２１】
一方、既述したように、各種検査対象物を光学的に分析するには、紫外線或いは赤外線を含む特別な波長の光で検査対象物を撮像できるようにする必要があるが、本発明の撮像装置によれば、こうした検査対象物の分析のために、従来のように、予め複数種類のフィルタを用意しておき、その中からレンズの前に配置するフィルタを選択する、といった作業を行う必要はなく、分析作業も極めて容易に行うことができる。
【００２２】
つまり、本発明の撮像装置を用いて、被写体を所望の波長の光で撮像する場合には、例えば、請求項３に記載のように、光ファイバにより伝送されてきた光を分光することにより特定波長の光を通過させる分光手段を設け、この分光手段により分光された特定波長の光を、光検出手段に入力するか、或いは、請求項４記載のように、光ファイバにより伝送されてきた光を複数の経路に分配する分配手段を設け、この分配手段にて複数に分配された光の経路上に、互いに異なる波長の光を各々検出可能な複数の光検出手段を夫々設けるようにすればよい。
【００２３】
つまり、撮像装置を、請求項３に記載のように構成すれば、所望の光で被写体を撮像した画像データを得ることができ、しかも、分光手段が光検出手段側に通過させる光の波長を切り替えるだけで、異なる波長の光で被写体を撮像した複数種類の画像データを容易に得ることができる。また、撮像装置を、請求項４に記載のように構成しても、請求項３と同様に、異なる波長の光で被写体を撮像した複数種類の画像データを容易に得ることができる。よって、本発明の撮像装置によれば、検査対象物を光学的に分析するのに極めて好適な撮像装置となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明が適用された実施例の撮像装置全体の構成を表す概略構成図である。
【００２５】
図１に示す如く、本実施例の撮像装置は、各種検査対象物を光学的に分析するための撮像装置であり、検査対象物である被写体の像を撮像するためのファイバカメラ１０を備える。ファイバカメラ１０は、被写体の像をカメラ内部の所定位置に結像させるレンズ１２と、このレンズ１２による被写体像の結像面Ａ上に光ファイバ１４の先端を配置し、且つ、その先端を、結像面Ａ上で上下左右に移動（走査）させるための走査用ステージ１６とから構成されている。そして、走査用ステージ１６から外部に引き出された光ファイバ１４の末端側には、光ファイバ１４を介して伝送されてきた光を電気信号に変換する光電変換素子からなる光検出器（本発明の光検出手段に相当する）１８が設けられ、この光検出器１８からの検出信号は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を中心とするコンピュータからなる画像処理装置２０に入力される。
【００２６】
ここで、走査用ステージ１６は、図２（ａ）に示すように、片面にレンズ１２が取り付けられ、レンズ１２により結像された被写体像を取り込むための開口部３０ａが形成された板状のステージ本体３０と、ステージ本体３０のレンズ１２とは反対側の面に、一方向（水平方向）に移動可能に積層された板状の水平走査用プレート３２と、この水平走査用プレート３２のステージ本体３０とは反対側の面に、水平走査用プレート３２の移動方向と直交する方向（垂直方向）に移動可能に積層された板状の垂直走査用プレート３４とを備える。そして、水平走査用プレート３２は、ステージ本体３０に設けられた水平走査用モータ３６の回転により水平方向に移動し、垂直走査用プレート３４は、水平走査用プレート３２に設けられた垂直走査用モータ３８の回転により垂直方向に移動する。また、光ファイバ１４は、垂直走査用プレート３４に固定部材３４ａを介して固定されており、その先端は、垂直走査用プレート３４及び水平走査用プレート３２に穿設された挿通孔３４ｂ及び３２ａを通って、レンズ１２による被写体像の結像位置であるステージ本体３０の開口部３０ａに突出されている。
【００２７】
尚、垂直走査用プレート３４に穿設された挿通孔３４ｂは、固定部材３４ａを介して固定された光ファイバ１４の先端をレンズ１２側に突出させればよいので、光ファイバ１４と略同径で光ファイバ１４を挿通可能な丸孔となっており、水平走査用プレート３２に穿設された挿通孔３２ａは、垂直走査用プレート３４の垂直方向（上下）への移動に伴い光ファイバ１４の先端も垂直方向に移動できるように、垂直方向に細長い長孔となっている。また、水平走査用モータ３６及び垂直走査用モータ３８は、本発明の駆動手段に相当するものであり、本実施例では、光ファイバ１４の先端位置を高精度に制御できるようにするために、ステップモータにて構成されている。
【００２８】
次に、このように構成された走査用ステージ１６においては、水平走査用モータ３６を回転させることにより、本発明の支持部としての垂直走査用プレート３４に固定された光ファイバ１４の先端を水平方向に移動（走査）させることができ、垂直走査用モータ３８を回転させることにより、光ファイバ１４の先端を垂直方向に移動（走査）させることができることから、本実施例の撮像装置には、これら各走査用モータ３６，３８を駆動することにより、光ファイバ１４の先端位置を、レンズ１２による被写体像の結像面上で水平及び垂直方向に移動させるステージコントローラ２１が備えられている。
【００２９】
そして、画像処理装置２０は、このステージコントローラ２１を介して、各走査用モータ３６，３８を駆動制御することにより、光ファイバ１４の先端位置（換言すればレンズ１２による被写体像の結像面上での光ファイバ１４への光の入射位置）を水平・垂直方向に変化させ、その変化に同期して、光検出器１８からの検出信号を取り込むことで、被写体像を表す画像データを生成する。
【００３０】
以下、このように被写体像を撮像するために画像処理装置２０にて実行される撮像処理を、図３に示すフローチャートに沿って説明する。
尚、画像処理装置２０には、上述の光検出器１８及びステージコントローラ２１に加えて、画像処理装置２０に対して被写体の撮像したり、生成した画像データを処理するための各種指令を外部操作によって入力するための入力装置（キーボード，マウス等）２２、撮像した被写体画像を表示したり、当該装置の操作案内用の画像を表示するための表示装置（ＣＲＴ，液晶ディスプレイ等）２４、被写体の画像データを記憶するための外部記憶装置（ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク等）２６、及び、撮像した被写体画像を印刷するための印刷装置（所謂プリンタ）２８が接続されている。
【００３１】
図３に示す撮像処理は、入力装置２２を介して使用者により被写体の撮像指令が入力されたときに画像処理装置２０にて実行されるものであり、この処理が開始されると、まずＳ１００（Ｓは処理手順であるステップを表す）にて、ステージコントローラ２１を介して上記各走査用モータ３６，３８を回転駆動することにより、走査用ステージ１６を初期位置に設定する。尚、この初期位置は、光ファイバ１４の先端位置を、レンズ１２により結像された被写体像の左上端の基準位置に配置するための位置である。
【００３２】
こうしてＳ１００にて、走査用ステージ１６が初期位置に設定されると、続くＳ１１０にて、以降の処理で使用するカウンタｍ，ｎ及びフラグＦを値「０」にリセットする初期化の処理を実行し、続くＳ１２０にて、光検出器１８からの検出信号をＡ／Ｄ変換することにより、検出信号の信号レベルを、光検出値Ｓとして取り込み、更に、続くＳ１３０にて、その取り込んだ光検出値Ｓを、被写体像を表す一つの画素データＤｍｎとして、記憶媒体としてのメモリ（ＲＡＭ）の画像データ格納領域に格納する。尚、画素データＤに付与した添え字ｍ，ｎは、カウンタｍ，ｎの値を表し、Ｓ１２０では、今回取り込んだ光検出値Ｓが、被写体像を行・列に分解したときのｍ行ｎ列（現時点では、基準位置である０行０列）の位置の画素データＤであるとして、メモリに格納するのである。
【００３３】
次に、Ｓ１３０にて、画素データＤｍｎをメモリに格納すると、今度は、Ｓ１４０にて、フラグＦはリセット（値「０」）されているか否かを判断する。そして、フラグＦがリセットされていれば、続くＳ１５０にて、カウンタｎの値をインクリメント（＋１）し、続くＳ１６０にて、カウンタｎの値が最大値ｎｍａｘを越えたか否かを判断する。そして、Ｓ１６０にて、カウンタｎの値が最大値ｎｍａｘを越えていなければ（換言すれば、最大値ｎｍａｘ以下であれば）、Ｓ１７０に移行し、ステージコントローラ２１を介して、水平走査用モータ３６を、予め設定されたステップ数だけ正方向に回転（正転駆動）させることにより、走査用ステージ１６での光ファイバ１４の先端位置を右方向に所定量だけ移動させ、再度Ｓ１２０に移行する。
【００３４】
つまり、Ｓ１５０〜Ｓ１７０では、画素データの列を表すカウンタｎをカウントアップしつつ水平走査用モータ３６を所定ステップ数だけ順に正方向に回転させることにより、光ファイバ１４の先端位置を所定量だけ右方向に順に移動させ、その移動毎にＳ１２０及びＳ１３０にて画素データＤｍｎをメモリに格納させるのである。従って、この処理により、被写体像のｍ行目を水平走査したときの０列からｎｍａｘ列迄の（ｎｍａｘ＋１）個の画素データＤがメモリに順に格納されることになる。
【００３５】
次に、Ｓ１６０にて、カウンタｎの値が最大値ｎｍａｘを越えたと判断されると（換言すれば、ｍ行目の水平走査に伴う画素データＤの取込が完了すると）、Ｓ１８０にて、カウンタｎの値を最大値ｎｍａｘに設定し、Ｓ１９０にて、フラグＦを値「１」にセットし、Ｓ２００にて、カウンタｍの値をインクリメント（＋１）し、Ｓ２１０にて、カウンタｍの値が最大値ｍｍａｘを越えたか否かを判断する。
【００３６】
そして、Ｓ２１０にて、カウンタｍの値が最大値ｍｍａｘを越えていないと判断されると、Ｓ２２０にて、ステージコントローラ２１を介して、垂直走査用モータ３８を、予め設定されたステップ数だけ正方向に回転（正転駆動）させることにより、走査用ステージ１６での光ファイバ１４の先端位置を下方向に所定量だけ移動させ、再度Ｓ１２０に移行する。
【００３７】
つまり、Ｓ１８０〜Ｓ２２０では、Ｓ１２０〜Ｓ１７０の一連の処理により、ｍ行目の右方向への水平走査に伴う画素データＤの取込が完了すると、光ファイバ１４の先端位置を垂直方向に所定量だけ移動させることにより、光ファイバ１４の先端位置を、次の行の光を取り込める位置に制御するのである。そして、その後、Ｓ１２０，Ｓ１３０では、その行の右端（最大列ｎｍａｘ）の光検出値Ｓが画素データＤとしてメモリに格納され、続くＳ１４０では、フラグＦがセットされていることから否定判断（ＮＯ）され、処理はＳ２３０に移行する。
【００３８】
Ｓ２３０では、カウンタｎの値をデクリメント（−１）し、続くＳ２４０にて、カウンタｎの値が初期値「０」よりも小さいか否か（換言すればカウンタｎの値が負の値になったか否か）を判断する。そして、Ｓ２４０にて、カウンタｎの値が初期値「０」以上であると判断された場合には、Ｓ２５０に移行し、ステージコントローラ２１を介して、水平走査用モータ３６を、予め設定されたステップ数だけ逆方向に回転（逆転駆動）させることにより、走査用ステージ１６での光ファイバ１４の先端位置を左方向に所定量だけ移動させ、再度Ｓ１２０に移行する。
【００３９】
つまり、Ｓ２３０〜Ｓ２５０では、画素データの列を表すカウンタｎをカウントダウンしつつ水平走査用モータ３６を所定ステップ数だけ順に逆方向に回転させることにより、光ファイバ１４の先端位置を所定量だけ左方向に順に移動させ、その移動毎にＳ１２０及びＳ１３０にて画素データＤｍｎをメモリに格納させるのである。従って、この処理により、被写体像の奇数行（ｍ＝１，３，…）目を水平走査したときのｎｍａｘ列から０列迄の（ｎｍａｘ＋１）個の画素データＤがメモリに順に格納されることになる。
【００４０】
また次に、Ｓ２４０にて、カウンタｎの値が初期値「０」よりも小さい負の値であると判断されると（換言すれば、奇数行目の水平走査に伴う画素データＤの取込が完了すると）、Ｓ２６０にて、カウンタｎの値を初期値「０」に設定し、Ｓ２７０にて、フラグＦを値「０」にリセットした後、上述したＳ２００，Ｓ２１０の処理を実行する。
【００４１】
そして、Ｓ２１０にて、カウンタｍの値が最大値ｍｍａｘを越えていないと判断されると、Ｓ２２０にて、光ファイバ１４の先端位置を次の行の光を取り込める位置に制御した後、再度Ｓ１２０に移行し、その後は、Ｓ１２０〜Ｓ１７０の一連の処理を繰り返し実行することにより、光ファイバ１４の先端位置を所定量だけ右方向に順に移動させて被写体像の偶数行（ｍ＝２，４，…）目を水平走査させ、そのときの０列からｎｍａｘ列迄の（ｎｍａｘ＋１）個の画素データＤをメモリに順に格納させる。
【００４２】
また逆に、Ｓ２１０にて、カウンタｍの値が最大値ｍｍａｘを越えたと判断されると、Ｓ２８０に移行し、上述の処理によりメモリに格納された全画素データ｛Ｄ（００）〜Ｄ（ｎｍａｘ，ｍｍａｘ）｝を画像データとして読み込み、被写体像を表示装置２４に表示し、更に、使用者からの指令に従い、その画像データを外部記憶装置２６に格納したり、印刷装置２８を介して所定の記録用紙に被写体像を印刷したりする画像データ処理を実行する。
【００４３】
以上説明したように、本実施例では、画像処理装置２０が上述したＳ１００〜Ｓ２７０の処理を繰り返し実行することにより、メモリに、被写体像を（ｍｍａｘ＋１）行・（ｎｍａｘ＋１）列の撮像素子からなるイメージセンサで撮像したときと同じ画素数｛（ｍｍａｘ＋１）×（ｎｍａｘ＋１）個｝の画像データが格納され、その画像データに基づき、表示装置２４に被写体像が表示され、使用者は、必要に応じて、その画像データを外部記憶装置２６に保存したり、或いは、被写体像を記録用紙に印刷して保存することができる。
【００４４】
従って、本実施例の撮像装置によれば、表示装置２４の表示画面に表示された被写体像や記録用紙に印刷された被写体像を観察したり、得られた画像データを更にコンピュータを使って処理することにより、被写体（換言すれば検査対象物）の光学的分析を行うことができる。
【００４５】
そして、本実施例では、光ファイバの先端を被写体像の結像面に沿って水平及び垂直方向に順に走査し、そのとき光検出器１８から出力される検出信号を順に取り込むことにより、画像データを構成する画素データＤを順にメモリに記憶することにより、被写体の画像データを生成することから、被写体である検査対象物を光学的に分析するのに必要な高精度な画像データを、容易に得ることができるようになる。
【００４６】
つまり、本実施例の撮像装置によれば、光ファイバの先端を水平及び垂直方向に順に走査する際に走査用モータ（ステップモータ）３６，３８を駆動する一回当たりの駆動量（駆動ステップ数）を少なくすることにより、得られる画像データの分解能を高くすることができ、しかも、光検出器１８にダイナミックレンジの大きい光電変換素子を使用することにより、被写体像を忠実に再現した画像データを得ることができるようになるため、検査対象物を光学的に分析するのに必要な高精度な画像データを容易に得ることができるのである。
【００４７】
尚、本実施例においては、Ｓ１２０及びＳ１３０の処理が、本発明の画像データ生成手段に相当し、Ｓ１４０〜Ｓ２７０の処理が、本発明の走査手段に相当する。
ところで、検査対象物を各種波長の光で光学的に分析するには、撮像装置を、任意の波長の光で検査対象物を撮影できるように構成することが望ましく、そのためには、光検出器１８が電気信号に変換する光の波長を調整できるようにすればよい。
【００４８】
そして、そのためには、図４（ａ）に示すように、走査用ステージ１６から光検出器１８に至る光ファイバ１４の経路上に、プリズム又は回折格子等からなる分光器４２（分光手段に相当）を設け、この分光器４２にて分光された任意の波長の光を光検出器１８に入力するようにすればよい。
【００４９】
また従来より、検査対象物を分析するに当たって、検査対象物となる試料の分子エネルギ準位間の遷移（つまり分子が獲得又は失ったエネルギ変化）を調べるために、光の散乱現象に基づく分光法であるラマン分光法が利用されることがあるが、このラマン分光法にて検査対象物を撮影する際には、図４（ａ）に示した分光器４２に、ラマン分光器を使用するようにすればよい。つまり、撮像装置をこのように構成すれば、ラマン分光カメラとなり、本発明によれば、ラマン分光カメラをも容易に実現できることになる。
【００５０】
また次に、例えば、被写体を可視光で撮像した画像と、赤外光で撮像した画像と、紫外光で撮像した画像との３種類の画像（又はそれらの合成画像）が必要な場合には、図４（ｂ）に示すように、光ファイバ１４の末端に、光ファイバ１４にて伝送されてきた光を２系統に分配する光分配器４４を設け、その光分配器４４にて分配された２系統の光の経路上に、夫々、可視光検出用の光検出器１８ａと、赤外光検出用の光検出器１８ｂと、紫外光検出用の光検出器１８ｃとを設け、これら各光検出器１８ａ，１８ｂ，１８ｃからの検出信号を、画像処理装置２０に入力するようにすればよい。
【００５１】
一方、本実施例の撮像装置は、例えば、図５（ａ）に示すように、ファイバカメラ１０を、顕微鏡５０の接眼レンズ部分に設け、ファイバカメラ１０からの出力（光信号）を分光器４２を通して、光検出器１８に入力するようにすれば、顕微鏡を使った試料の分析を高精度に行うことができる。
【００５２】
即ち、従来より、例えば、試料の微小ポイント（図に示す黒点）からの発光又は吸収波長を測定する際には、図５（ｂ）に示すように、試料を顕微鏡に設置し、対物レンズから内部の光学系を通って接眼レンズ部分に至る黒点からの光を、接眼レンズ部分に設けた分光器（顕微分光器）を使って分析することが行われているが、図５（ａ）に示すように、この顕微分光器に代えてファイバカメラ１０を顕微鏡の接眼レンズ部分に設け、ファイバカメラ１０からの出力（光信号）を分光器４２を通して、光検出記１８に入力するようにしても、試料の微小ポイント（黒点）からの発光又は吸収波長を測定することができる。
【００５３】
そして、特に本実施例の撮像装置によれば、図５（ｃ）に示すように、レンズ１２により黒点部分を拡大し、光ファイバ１４の走査によって、その黒点部分を微小スポットの集まりとしてイメージで測定することができることから、顕微鏡を用いた試料の分析をより高精度に行うことが可能となる。
【００５４】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の態様を採ることができる。
例えば、上記実施例では、光ファイバ１４の先端位置を移動（走査）させる走査用モータ３６，３８として、ステップモータを使用するものとして説明したが、例えば、ＤＣサーボモータ等、位置制御可能なモータを使用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の撮像装置全体の構成を表すブロック図である。
【図２】走査用ステージの概略構成を表す説明図である。
【図３】画像処理装置にて実行される撮像処理を表すフローチャートである。
【図４】実施例の撮像装置の変形例を表す説明図である。
【図５】実施例の撮像装置と顕微鏡を利用して試料を分析する際の説明図である。
【符号の説明】
２…撮像装置、１０…ファイバカメラ、１２…レンズ、１４…光ファイバ、１６…走査用ステージ、１８，１８ａ，１８ｂ…光検出器、２０…画像処理装置、２１…ステージコントローラ、２２…入力装置、２４…表示装置、２６…外部記憶装置、２８…印刷装置、３０…ステージ本体、３２…水平走査用プレート、３４…垂直走査用プレート、３６…水平走査用モータ、３８…垂直走査用モータ、４２…分光器、４４…光分配器。

Claims

前方の被写体の像を後方の所定位置に結像させるレンズと、
該レンズの後方で支持部を介して光ファイバの先端を支持することにより、該光ファイバの先端面を前記レンズによる被写体像の結像面上に配置し、且つ、この光ファイバの先端を該結像面上で移動させるための走査用ステージと、
該走査用ステージにて前記支持部を移動させることにより、前記光ファイバの先端を前記レンズに対して相対的に移動させ、前記結像面上で前記光ファイバへの光の入射位置を変化させる駆動手段と、
前記光ファイバの末端側に設けられ、前記光ファイバの先端側から伝送されてきた光を電気信号に変換する光検出手段と、
前記駆動手段を所定の走査パターンで駆動制御することにより、前記光ファイバへの光の入射位置を前記被写体像の結像面上で徐々に変化させる走査手段と、
該走査手段の動作によって前記光ファイバへの光の入射位置が変化するのに同期して、前記光検出手段からの電気信号を順次取り込み、該電気信号の信号レベルと前記光ファイバへの光の入射位置とを関連付けて記憶媒体に格納することにより、前記被写体像に対応した画像データを生成する画像データ生成手段と、
を備えたことを特徴とする撮像装置。
前記駆動手段は、前記支持部を互いに直交する２軸方向に夫々移動させる一対のステップモータからなり、
前記走査手段は、該各ステップモータを所定の走査パターンで夫々駆動することにより、前記光ファイバへの光の入射位置を前記結像面上で変化させることを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記光ファイバにより伝送されてきた光を分光することにより特定波長の光を通過させる分光手段を備え、前記光検出手段は、該分光手段により分光された特定波長の光を電気信号に変換することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の撮像装置。
前記光検出手段として、互いに異なる波長の光を各々検出可能な複数の光検出手段を備えると共に、前記光ファイバにより伝送されてきた光を複数の経路に分配する分配手段を備え、
該分配手段にて複数に分配された光の経路上に前記複数の光検出手段を各々配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の撮像装置。