JP6975913B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
前記遮光膜に対向して配置され、撮像面を有し、前記撮像面に2次元的に配列された複数の第1の画素および複数の第2の画素を含む光検出器であって、前記複数の第1の画素の各々は、前記複数の透光領域の1つに対向し、前記複数の第2の画素の各々は、前記複数の遮光領域の1つに対向する、光検出器と、
前記遮光膜および前記光検出器の間に配置された光結合層であって、前記複数の透光領域に所定の波長の光が入射したときに、前記光の第1部分を前記第1の方向に伝搬させるグレーティングを含み、前記第1部分と異なる前記光の第2部分を透過させる光結合層と、
を含む撮像素子と、
前記撮像面に被写体の像を形成する光学系と、
前記撮像素子に動画像を取得させる制御回路と、
前記撮像素子によって取得された前記動画像に含まれる複数のフレームから、前記第1の方向における前記被写体の前記像の位置が互いに異なる2つのフレームを抽出する信号処理回路と、を備える。
本開示の実施の形態を説明する前に、光の干渉性または位相を測定する従来の方法について、詳細に検討した結果を説明する。
図1は、検討例に係る撮像装置100を模式的に示す図である。撮像装置100は、光源2と、レンズ光学系7と、撮像素子13と、信号処理回路17と、制御回路1とを備える。信号処理回路17は、動画像取得部14と、補間処理部15と、演算部16とを有する。
sinθ=N−λ0/Λ (式1)
前記遮光膜に対向して配置され、撮像面を有し、前記撮像面に2次元的に配列された複数の第1の画素および複数の第2の画素を含む光検出器であって、前記複数の第1の画素の各々は、前記複数の透光領域の1つに対向し、前記複数の第2の画素の各々は、前記複数の遮光領域の1つに対向する、光検出器と、
前記遮光膜および前記光検出器の間に配置された光結合層であって、前記複数の透光領域に所定の波長の光が入射したときに、前記光の第1部分を前記第1の方向に伝搬させるグレーティングを含み、前記第1部分と異なる前記光の第2部分を透過させる光結合層と、
を含む。光学系は、前記撮像面に被写体の像を形成する。制御回路は、前記撮像素子に動画像を取得させる。信号処理回路は、前記撮像素子によって取得された前記動画像に含まれる複数のフレームから、前記第1の方向における前記被写体の前記像の位置が互いに異なる2つのフレームを抽出する。
本実施形態の撮像装置は、検討例と同様、主に生体組織の検査に用いられ得る。本実施形態の説明では、主として検討例と異なる要素について詳細に説明する。検討例と共通する構成要素には同じ参照符号を付している。
次に、第1の実施形態の動作について説明する。
次に、本開示の実施形態の効果を確認するために実施した実施例について説明する。
本実施形態の説明では、主として第1の実施形態と異なる要素について詳細に説明する。第1の実施形態と共通する要素には同じ番号を振っている。
次に、第2の実施形態の動作について説明する。
本開示の項目1に係る撮像装置は、
複数の透光領域および複数の遮光領域を含む遮光膜であって、前記複数の透光領域および前記複数の遮光領域が少なくとも第1の方向に交互に配置されている遮光膜と、
前記遮光膜に対向して配置され、撮像面を有し、前記撮像面に2次元的に配列された複数の第1の画素および複数の第2の画素を含む光検出器であって、前記複数の第1の画素の各々は、前記複数の透光領域の1つに対向し、前記複数の第2の画素の各々は、前記複数の遮光領域の1つに対向する、光検出器と、
前記遮光膜および前記光検出器の間に配置された光結合層であって、前記複数の透光領域に所定の波長の光が入射したときに、前記光の第1部分を前記第1の方向に伝搬させるグレーティングを含み、前記第1部分と異なる前記光の第2部分を透過させる光結合層と、
を含む撮像素子と、
前記撮像面に被写体の像を形成する光学系と、
前記撮像素子に動画像を取得させる制御回路と、
前記撮像素子によって取得された前記動画像に含まれる複数のフレームから、前記第1の方向における前記被写体の前記像の位置が互いに異なる2つのフレームを抽出する信号処理回路と、を備える。
項目1に記載の撮像装置において、
前記第1の方向において、前記複数の透光領域のそれぞれの幅は、前記複数の遮光領域のそれぞれの幅と同一であり、
前記信号処理回路は、前記複数のフレームから、前記第1の方向における前記被写体の前記像の位置が前記幅の奇数倍だけ異なる2つのフレームを抽出してもよい。
項目1または2に記載の撮像装置において、
前記複数の透光領域および前記複数の遮光領域は、さらに前記第1の方向に直交する第2の方向に交互に配置されていてもよい。
項目1から3のいずれかに記載の撮像装置は、
前記制御回路により制御され、前記撮像素子および前記光学系からなる群から選択される少なくとも一つの位置を、前記第1の方向に変化させるアクチュエータをさらに備えてもよく、
前記制御回路は、さらに、
前記動画像に基づいて、前記被写体が静止しているか否かを判断し、
前記被写体が静止していると判断されたとき、
前記制御回路は、
前記撮像素子および前記光学系からなる群から選択される前記少なくとも一つの位置が第1の位置であるときに、前記撮像素子に前記被写体の第1の像を取得させ、
前記アクチュエータに、前記撮像素子および前記光学系からなる群から選択される前記少なくとも一つの位置を前記第1の位置と異なる第2の位置に変化させ、
前記撮像素子に前記被写体の第2の像を取得させてもよい。
項目1から3のいずれかに記載の撮像装置は、
前記撮像素子と前記被写体との間に配置され、かつ前記制御回路により制御され、前記被写体から前記撮像素子に向かう光の経路を、前記第1の方向に変化させることにより、前記撮像面における前記像の位置を前記第1の方向において変化させる光路調整器をさらに備えてもよく、
前記制御回路は、さらに、
前記動画像に基づいて、前記被写体が静止しているか否かを判断し、
前記被写体が静止していると判断されたとき、
前記制御回路は、
前記撮像面における前記像の位置が第1の位置であるときに、前記撮像素子に前記被写体の第1の像を取得させ、
前記光路調整器に、前記撮像面における前記像の位置を前記第1の位置と異なる第2の位置に変化させ、
前記撮像素子に前記被写体の第2の像を取得させてもよい。
項目1から5のいずれかに記載の撮像装置において、
前記信号処理回路は、さらに、前記2つのフレームを合成することにより1つのフレームを生成してもよい。
項目1から6のいずれかに記載の撮像装置において、
前記光結合層は、
第1の低屈折率層と、
前記第1の低屈折率層上に配置され、前記グレーティングを含む高屈折率層と、
前記高屈折率層上に配置された第2の低屈折率層と、を含み、
前記高屈折率層は、前記第1の低屈折率層および前記第2の低屈折率層よりも高い屈折率を有していてもよい。
1 制御回路
2 光源
3 光
4 被写体
5a、5A 散乱光
7 レンズ光学系
8a 実質的な物体
8b 像
9 光結合層
9a 透光領域
9A 遮光領域
10 光検出器
11a,11A マイクロレンズ
12 光結合層
13 撮像素子
14 動画像取得部
15 補間処理部
16 演算部
17 信号処理回路
20 制御回路
21,101 アクチュエータ
22 画像処理回路
23 画像位置算出部
24 画像合成部
25 位相差サンプル
Claims (7)
- 複数の透光領域および複数の遮光領域を含む遮光膜であって、前記複数の透光領域および前記複数の遮光領域が少なくとも第1の方向に交互に配置されている遮光膜と、
前記遮光膜に対向して配置され、撮像面を有し、前記撮像面に2次元的に配列された複数の第1の画素および複数の第2の画素を含む光検出器であって、前記複数の第1の画素の各々は、前記複数の透光領域の1つに対向し、前記複数の第2の画素の各々は、前記複数の遮光領域の1つに対向する、光検出器と、
前記遮光膜および前記光検出器の間に配置された光結合層であって、前記複数の透光領域に所定の波長の光が入射したときに、前記光の第1部分を前記第1の方向に伝搬させるグレーティングを含み、前記第1部分と異なる前記光の第2部分を透過させる光結合層と、
を含む撮像素子と、
前記撮像面に被写体の像を形成する光学系と、
前記撮像素子に動画像を取得させる制御回路と、
前記撮像素子によって取得された前記動画像に含まれる複数のフレームから、異なる2つのフレームを抽出する信号処理回路と、を備える撮像装置。 - 前記第1の方向において、前記複数の透光領域のそれぞれの幅は、前記複数の遮光領域のそれぞれの幅と同一であり、
前記信号処理回路は、前記複数のフレームから、前記第1の方向における前記被写体の前記像の位置が前記幅の奇数倍だけ異なる2つのフレームを抽出する、
請求項1に記載の撮像装置。 - 前記複数の透光領域および前記複数の遮光領域は、さらに前記第1の方向に直交する第2の方向に交互に配置されている、
請求項1または2に記載の撮像装置。 - 前記制御回路により制御され、前記撮像素子および前記光学系からなる群から選択される少なくとも一つの位置を、前記第1の方向に変化させるアクチュエータをさらに備え、
前記制御回路は、さらに、
前記動画像に基づいて、前記被写体が静止しているか否かを判断し、
前記被写体が静止していると判断されたとき、
前記制御回路は、
前記撮像素子および前記光学系からなる群から選択される前記少なくとも一つの位置が第1の位置であるときに、前記撮像素子に前記被写体の第1の像を取得させ、
前記アクチュエータに、前記撮像素子および前記光学系からなる群から選択される前記少なくとも一つの位置を前記第1の位置と異なる第2の位置に変化させ、
前記撮像素子に前記被写体の第2の像を取得させる、
請求項1から3のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記撮像素子と前記被写体との間に配置され、かつ前記制御回路により制御され、前記被写体から前記撮像素子に向かう光の経路を、前記第1の方向に変化させることにより、前記撮像面における前記像の位置を前記第1の方向において変化させる光路調整器をさらに備え、
前記制御回路は、さらに、
前記動画像に基づいて、前記被写体が静止しているか否かを判断し、
前記被写体が静止していると判断したとき、
前記制御回路は、
前記撮像面における前記像の位置が第1の位置であるときに、前記撮像素子に前記被写体の第1の像を取得させ、
前記光路調整器に、前記撮像面における前記像の位置を前記第1の位置と異なる第2の位置に変化させ、
前記撮像素子に前記被写体の第2の像を取得させる、
請求項1から3のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記信号処理回路は、さらに、前記2つのフレームを合成することにより1つのフレームを生成する、
請求項1から5のいずれかに記載の撮像装置。 - 前記光結合層は、
第1の低屈折率層と、
前記第1の低屈折率層上に配置され、前記グレーティングを含む高屈折率層と、
前記高屈折率層上に配置された第2の低屈折率層と、を含み、
前記高屈折率層は、前記第1の低屈折率層および前記第2の低屈折率層よりも高い屈折率を有する、
請求項1から6のいずれかに記載の撮像装置。
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