JP6918395B1 - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
Description
非接触に3次元形状を測定する技術として、焦点移動方式、共焦点移動方式、光干渉方式、フリンジ投影法式などがある。
多数のカラーフィルタを搭載した撮像素子を使用し、分光画像を検出する方式がある。撮像素子の画素数の限界から、検出できる分光画像の数は少ない。
被写体からの反射光と前記参照光を干渉させて干渉光を生成する合成部と、
前記反射光を結像させる撮像光学系と、
前記撮像光学系の結像面に設置されるスリットと、
前記干渉光を、前記スリットの開口の長手方向に対し交差する交差方向に分光する分光部と、を備える。
図6は、ライン分光方式の分光画像の検出(発明の概要の項を参照。)と光干渉解像処理(光干渉断層法の撮像原理に基づく処理:実施例1を参照。)の技術を組合せることで、被写体1003の撮像とスペクトルの解析を動的計測に適したワンショット撮像で行える撮像装置1101の実施例を示す。実施例2の撮像装置1101では、実施例1(図1参照。)の対物光学系1005が、特殊なシリンドリカル光学系1025の要素を備える。図6の紙面と垂直方向(X方向)の解像(結像)は、シリンドリカル光学系1025によって行われ、集光線1022の長手方向の解像は、サイドルッキングレーダーと同様に、被写体1003を斜めから(光軸OAに関し傾斜する方向に)照明し撮像することで、図6の紙面の水平方向(矢印Z方向)の光干渉解像処理による解像を利用して行なわれる。本実施例では、3次元の形状測定はできないが、ワンショットで動いている被写体1003の撮像とスペクトルの解析が可能である。
図8は、撮像装置1201を複数備える実施例3を示す。実施例3の撮像装置1201は、実施例2の撮像装置1101が備える第2及び第1のスリット1026,1027を複数の既知のピンホールに置き換え、2次元受光センサ1053を既知のラインセンサに置き換えられている構成で、当該ラインセンサの素子列が縦方向(図6の矢印Y方向参照。)に配置されている。そして、被写体1003を図8の紙面と垂直の方向(矢印H方向)に移動させつつ撮像装置1201による検出を行なう構成は、工場のライン生産(ベルトコンベア)で使用される高速検査装置などに応用することができる。
1003 被写体
1004 走査機構
1005 対物光学系
1006,1026 第2のスリット
1006a,1026a 開口
1007 第1のコリメート光学系
1008 第2のビームスプリッタ(分割部、合成部)
1009 第2のコリメート光学系
1010 反射板
1011 第1のビームスプリッタ
1012 吸収帯
1013 第1のコリメート光学系
1014 分光器(分光部)
1015,1027 第1のスリット
1016 結像光学系
1017,1025 シリンドリカル光学系
1019,1053 2次元受光センサ
1022 集光線
1023 一端部
1024 他端部
1031 ミラー
1032 重複部分
1101,1201 撮像装置
1039 点光源
OA 光軸
PX, px 画素
Claims (9)
- 光源部と、
前記光源部は、
広帯域光又は広帯域の波長掃引光を出射する点光源と、
前記点光源から出射された光を線状の線状光に変換する光学系と、
第1の開口を有し前記線状光を成形する第1のスリットと、を有し、
前記光源部から出射された前記線状光を照明光と参照光に分割する分割部と、
被写体からの 反射光を結像させる撮像光学系と、
前記撮像光学系の結像面に設置され第2の開口を有する第2のスリットと、前記第2のスリットと共役に配置され、前記参照光を生成する反射板と、を有する反射部と、
前記反射光と前記参照光を干渉させて干渉光を生成する合成部と、
前記干渉光を、前記第2の開口の長手方向に対し交差する交差方向に分光する分光部と、
前記第2のスリット及び前記反射板と共役に配置され、前記分光部により生成される2次元の干渉縞を受光する受光センサと、を備え、
前記反射板が前記第2の開口の長手方向長さに対応する長さを有することを特徴とする撮像装置。 - 前記交差方向に前記撮像装置の撮像範囲を走査するように前記被写体及び前記撮像範囲の少なくとも一方を移動するための走査機構と、を備えることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記受光センサが、シャッター機能を有することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
- 前記反射板に置換可能な吸収帯を備えることを特徴とする請求項1〜3の何れか一項に記載の撮像装置。
- 前記干渉光から、所定の波長帯域成分を取り出し、フーリエ変換を行い、前記所定の波長帯域成分における画像を生成する信号処理部を備えることを特徴とする請求項1〜4の何れか一項に記載の撮像装置。
- 前記信号処理部は、前記干渉光から3原色に対応する波長帯域成分を取り出し、フーリエ変換を行い、3原色の画像信号を生成し、前記3原色の画像信号に基づき、RGB画像信号を生成する信号処理部を備えることを特徴とする請求項5に記載の撮像装置。
- クラスタが既知の被写体の反射スペクトルからフィッシャー・レシオが大きい順に複数のスペクトル成分を算出し、前記スペクトル成分を用い、クラスタが未知の被写体の反射スペクトルから識別を行う識別手段を備えることを特徴とする請求項1〜6の何れか一項に記載の撮像装置。
- 前記反射部は、前記参照光をコリメートするコリメートレンズを有することを特徴とする請求項1〜7の何れか一項に記載の撮像装置。
- 前記撮像光学系は、前記照明光を、前記被写体上の線状の照射領域に結像し、
前記分光部は、前記干渉光を波長成分に応じて分割し、
前記受光センサは、
前記照射領域を構成する一の反射点に対応し、第1の波長成分を有する第1の干渉縞が結像され、第1の方向に配列される第1の画素と、
前記一の反射点に対応し、前記第1の波長成分とは異なる第2の波長成分を有する第1の干渉縞が結像され、前記第1の方向に交差する第2の方向に配列される第2の画素と、を有することを特徴とする請求項1〜8の何れか一項に記載の撮像装置。
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