JP6087705B2 - 多機能画像取得装置およびケスタープリズム - Google Patents
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Description
第1の面と第2の面と第3の面とを有する正三角柱状とされたケスタープリズムと、 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分光プリズムと、
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、
前記ケスタープリズムは、複数のプリズムを接合することにより、前記第2の面と垂直に伸びる第1分割面を有し、
前記第1分割面には、反射膜と第1の内部光学フィルタが設定され、
前記第1光束が、前記第1の面から前記第1の内部光学フィルタに入射されることにより反射光と直進光との2つの光束に分割されて、該2つの光束が最終的に出射画像光としてそれぞれ前記第2の面から垂直に出射され、
前記第2光束が、前記第1の面から前記反射膜に入射されることにより反射光とされて、最終的に前記第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、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。
前記ケスタープリズムは、前記第1分割面を挟んで前記第1の面とは反対側に、前記第2の面と垂直に伸びると共に第2の内部光学フィルタが設定された第3分割面をさらに有し、
前記第1光束が、前記第1の面から前記第1の内部光学フィルタに入射されることにより反射光と直進光との2つの光束に分割されて、該反射光が第1出射画像光として前記第2の面から垂直に出射され、
前記第1の内部光学フィルタを直進した前記直進光が、前記第2の内部光学フィルタに入射されることにより反射光と直進光との2つの光束に分割されて、それぞれ前記第2の面から垂直に出射される第2出射画像光および第3出射画像光とされ、
前記第2光束に対応した出射画像光が第4出射画像光とされて、前記撮像装置が前記第1〜第4出射画像光を同時に撮像して4つの画像を同時に取得する、
ようにしてある(請求項2対応)。この場合、互いに平行な4つの出射画像光に対応して、4つの画像を同時に取得することができる。
前記第4出射画像光は、偏光作用を受けることなく前記撮像装置に入射される、
ようにしてある(請求項5対応)。この場合、互いに位相シフト3枚の画像の他に、出射光の強度(明るさ)を第4出射光により取得することができ、その後の画像処理の上で極めて好ましいものとなる。
前記第1の面を通過した前記第1光束は、前記第1の内部光学フィルタで第1直進光束と第1反射光束とに分岐されて、該第1反射光束が前記第1の面で全反射された後前記第2の面から出射される第1出射画像光とされ、
前記第1直進光束が、前記第2分割面を通過して前記第2の内部光学フィルタで第2直進光束と第2反射光束とに分岐されて、前記第2反射光束が前記第2分割面で全反射されて前記第2の面から出射される第2出射画像光とされ、
前記第2直進光束が、前記第3の面で全反射されて前記第2の面から出射される第3出射画像光とされ、
前記第2光束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の面から前記第4出射画像光として出射される、
ようにしてある(請求項6対応)。この場合、第4出射画像光を得るためのケスタープリズムの具体的な構造が提供される。また、全体として1つのブロックとして構成されるので、取扱いが容易となり、しかも小型化の上でも好ましいものとなる。さらに、ケスタープリズム内での光路長を、第1〜第4出射画像光間で互いに等しくすることができる。以上に加えて、反射面を第1分割面の割り面を利用して構成するので、割り面以外の部分で反射面を構成する場合に比して、ケスタープリズムを構成するプリズムの形状を極力単純な形状のものとする上で好ましいものとなる。
前記第4出射画像光は、色分けされることなく前記第2の面から出射される、
ようにしてある(請求項8対応)。この場合、第1〜第3出射画像光により、3色に色分けされたカラー画像が同時に撮像されることになる。このとき同時に、第4出射画像光に対応した画像も撮像されることになるが、第4出射画像光は波長帯域の広いものとなるので、例えば所望の波長を選択する光学フィルタを選択することにより、4色による鮮やかなカラー画像を取得することが可能となる。
複数のプリズムを接合することにより構成されて、第1の面と第2の面と第3の面とを有する正三角柱状とされたケスタープリズムであって、
前記ケスタープリズムは、前記複数のプリズムの接合面となる分割面として、(1)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の面と直交する第1分割面と、(2)前記第1分割面と前記第2の面との交点を通って、前記第1の面と平行な第2分割面と、(3)前記第2分割面と前記第3の面との交点を通って、前記第2の面と直交する第3分割面と、を有し、
前記第1分割面には、反射膜と第1の内部光学フィルタが設定され、
前記第3分割面には第2の内部光学フィルタが設定され、
前記第1の面を垂直に通過した第1光束が、前記第1の内部光学フィルタで第1直進光束と第1反射光束とに分岐されて、該第1反射光束が前記第1の面で全反射された後前記第2の面から出射される第1出射画像光とされ、
前記第1直進光束が、前記第2分割面を通過して前記第2の内部光学フィルタで第2直進光束と第2反射光束とに分岐されて、前記第2反射光束が前記第2分割面で全反射されて前記第2の面から出射される第2出射画像光とされ、
前記第2直進光束が、前記第3の面で全反射されて前記第2の面から出射される第3出射画像光とされ、
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の面から出射される第4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2に対応した多機能画像取得装置に用いて好適なケスタープリズムが提供される。
20:ケスタープリズム
30:CCDカメラ(撮像手段)
31:CCD
41〜43:光学フィルタ
S波:検知光
P波:参照光
H:反射面
M1:第1の面
M2:内2の面
M3:第3の面
B1:第1分割面
B2:第2分割面
B3:第3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
P1〜P4:プリズム(ケスタープリズム構成用)
Claims (10)
- 第1の面と第2の面と第3の面とを有する正三角柱状とされたケスタープリズムと、
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分光プリズムと、
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、
前記ケスタープリズムは、複数のプリズムを接合することにより、前記第2の面と垂直に伸びる第1分割面を有し、
前記第1分割面には、反射膜と第1の内部光学フィルタが設定され、
前記第1光束が、前記第1の面から前記第1の内部光学フィルタに入射されることにより反射光と直進光との2つの光束に分割されて、該2つの光束が最終的に出射画像光としてそれぞれ前記第2の面から垂直に出射され、
前記第2光束が、前記第1の面から前記反射膜に入射されることにより反射光とされて、最終的に前記第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、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。 - 請求項1において、
前記ケスタープリズムは、前記第1分割面を挟んで前記第1の面とは反対側に、前記第2の面と垂直に伸びると共に第2の内部光学フィルタが設定された第3分割面をさらに有し、
前記第1光束が、前記第1の面から前記第1の内部光学フィルタに入射されることにより反射光と直進光との2つの光束に分割されて、該反射光が第1出射画像光として前記第2の面から垂直に出射され、
前記第1の内部光学フィルタを直進した前記直進光が、前記第2の内部光学フィルタに入射されることにより反射光と直進光との2つの光束に分割されて、それぞれ前記第2の面から垂直に出射される第2出射画像光および第3出射画像光とされ、
前記第2光束に対応した出射画像光が第4出射画像光とされて、前記撮像装置が前記第1〜第4出射画像光を同時に撮像して4つ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。 - 請求項2において、
前記第1出射画像光〜第3出射画像光と前記撮像装置との間に、それぞれ外部光学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。 - 請求項3において、
前記外部光学フィルタが、偏光板、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、ハーフミラーのいずれか或いはその組合せとされている、ことを特徴とする多機能画像取得装置。 - 請求項3において、
前記第1〜第3出射画像光に対して設けられる前記外部光学フィルタが互いに偏光角の異なる偏光板とされて、前記撮像装置により撮像される画像が互いに位相シフトされた関係とされ、
前記第4出射画像光は、偏光作用を受けることなく前記撮像装置に入射される、
ことを特徴とする多機能画像取得装置。 - 請求項2ないし請求項5のいずれか1項において、
前記ケスタープリズムは、前記複数のプリズムの接合面となる分割面として、(1)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の面と直交する前記第1分割面と、(2)前記第1分割面と前記第2の面との交点を通って、前記第1の面と平行な第2分割面と、(3)前記第2分割面と前記第3の面との交点を通って、前記第2の面と直交する前記第3分割面と、を有し、
前記第1の面を通過した前記第1光束は、前記第1の内部光学フィルタで第1直進光束と第1反射光束とに分岐されて、該第1反射光束が前記第1の面で全反射された後前記第2の面から出射される第1出射画像光とされ、
前記第1直進光束が、前記第2分割面を通過して前記第2の内部光学フィルタで第2直進光束と第2反射光束とに分岐されて、前記第2反射光束が前記第2分割面で全反射されて前記第2の面から出射される第2出射画像光とされ、
前記第2直進光束が、前記第3の面で全反射されて前記第2の面から出射される第3出射画像光とされ、
前記第2光束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の面から前記第4出射画像光として出射される、
ことを特徴とする多機能画像取得装置。 - 請求項6において、
前記第1の面と前記第3の面と前記第2反射光束が前記第2分割面で全反射される面とに対して、それぞれ全反射時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、ことを特徴とする多機能画像取得装置。 - 請求項2において、
前記第1の内部光学フィルタおよび前記第2の内部光学フィルタがそれぞれ色分離膜とされて、前記第1出射画像光〜前記第3出射画像光が互いに3色に色分けされた状態で前記第2の面から出射され、
前記第4出射画像光は、色分けされることなく前記第2の面から出射される、
ことを特徴とする多機能画像取得装置。 - 請求項8において、
前記第2の面と前記撮像装置との間に、前記第4出射画像光が通過されると共に前記第1〜第3出射画像光が通過されない位置において、前記第1〜第3出射画像光の色とは異なる色を通過させるカラーフィルタが設けられている、ことを特徴とする多機能画像取得装置。 - 複数のプリズムを接合することにより構成されて、第1の面と第2の面と第3の面とを有する正三角柱状とされたケスタープリズムであって、
前記ケスタープリズムは、前記複数のプリズムの接合面となる分割面として、(1)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の面と直交する第1分割面と、(2)前記第1分割面と前記第2の面との交点を通って、前記第1の面と平行な第2分割面と、(3)前記第2分割面と前記第3の面との交点を通って、前記第2の面と直交する第3分割面と、を有し、
前記第1分割面には、反射膜と第1の内部光学フィルタが設定され、
前記第3分割面には第2の内部光学フィルタが設定され、
前記第1の面を垂直に通過した第1光束が、前記第1の内部光学フィルタで第1直進光束と第1反射光束とに分岐されて、該第1反射光束が前記第1の面で全反射された後前記第2の面から出射される第1出射画像光とされ、
前記第1直進光束が、前記第2分割面を通過して前記第2の内部光学フィルタで第2直進光束と第2反射光束とに分岐されて、前記第2反射光束が前記第2分割面で全反射されて前記第2の面から出射される第2出射画像光とされ、
前記第2直進光束が、前記第3の面で全反射されて前記第2の面から出射される第3出射画像光とされ、
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の面から出射される第4出射画像光とされる、
ことを特徴とするケスタープリズム。
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