JP2011160420A - 投影照明の画像センサの回転シャッタとの同期 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像形成装置は照明組立体を有し、照明組立体は、複数の放射源と投影光学系を有し、放射源から視覚野の異なるそれぞれの領域の上へ放射を投影するように構成される。画像形成組立体は、画像センサ上に視覚野の光学的画像を形成するように構成された、画像センサと対物光学系を有し、画像センサは、多重のグループ内に配置されたセンサ要素の1配列を有し、画像センサは、視覚野の電子画像を形成するため、回転シャッタによりトリガーされて、連続するそれぞれの露出期間において、視覚野の異なるそれぞれの区域からの放射を獲得する。制御装置は、照明組立体が視覚野の異なるそれぞれの区域を前記回転シャッタと同期して照明するために、放射源をパルスモードで順次活性化するように接続される。
【選択図】図1
Description
本出願は、ここに参照され本願に採り入れられる2010年2月2日出願の米国暫定特許出願61/300、465(特許文献1)の恩恵を受ける権利を主張する。
従って本発明の1実施形態によれば、照明組立体と、
照明組立体は、複数の放射源と投影光学系を有し、放射源から視覚野の異なるそれぞれの領域の上へ放射を投影するように構成され、
画像形成組立体と、
画像形成組立体は、画像センサ上に視覚野の光学的画像を形成するように構成された、画像センサと対物光学系を有し、
画像センサは、多重のグループ内に配置されたセンサ要素の1配列を有し、
画像センサは、視覚野の電子画像を形成するため、回転シャッタによりトリガーされて、連続するそれぞれの露出期間において、視覚野の異なるそれぞれの区域からの放射を獲得し、
制御装置と、
制御装置は、照明組立体が視覚野の異なるそれぞれの区域を回転シャッタと同期して照明するために、放射源をパルスモードで順次活性化するように接続され、
を有することを特徴とする、画像形成装置、が提供される。
視覚野の光学的画像を受け取る画像センサを構成するステップと、
画像センサは、多重のグループ内に配置された1列のセンサ要素を有し、
センサ要素のグループは、視覚野の異なるそれぞれの区域から放射を受け取り、
センサ要素のグループを回転シャッタでトリガーし、視覚野の電子画像を形成するため、放射を視覚野から、連続するそれぞれの露出期間において獲得するステップと、そして、
視覚野の異なるそれぞれの区域を回転シャッタと同期して照明するために、放射源をパルスモードで順次活性化するステップと、
を有することを特徴とする、画像化の方法、が提供される。
放射源からの放射を、視覚野の異なるそれぞれの領域の上へ投影するように構成された、それぞれ複数の放射源と投影光学系と、
それぞれの画像形成組立体と、
を有し、
画像形成組立体は、それぞれの画像センサ上に視覚野の異なるそれぞれの重複部分の光学的画像を形成するように構成された、画像センサと対物光学系を有し、
それぞれの画像センサは、多重のグループ内に配置されたセンサ要素の1配列を有し、
画像センサは、視覚野のそれぞれの電子画像を形成するため、回転シャッタによりトリガーされて、連続するそれぞれの露出期間において、視覚野の異なるそれぞれの区域からの放射を獲得し、
ここにおいて放射源は、照明組立体が視覚野の異なるそれぞれの区域を回転シャッタと同期して照明するため、パルスモードで順次活性化され、
一方で、放射源により照明された視覚野の異なるそれぞれの区域の重複を、ある所与の時間において制御するため、それぞれ複数の放射源を多重の画像センサに亘って同期する、
ことを特徴とする画像形成装置、が提供される。
本発明は、以下の図を参照した詳細な説明により、より十分に理解される。
図1は本発明の実施形態による、画像形成システムの概略側面図である。この図以降の記述では図の方向性の理解を補助するため、1組のX−Y−Z軸が使用される。ここでX−Y平面はシステム20の正面であり、Z軸はこのX−Y面から垂直に視覚野に向かって伸長する。しかしながら、軸の選択は任意であり、本発明の実施形態の説明の容易さのために選択されたものである。
図4Aは本発明の実施形態による、照明モジュール32の概略側面図であり、一方図4Bは本発明の実施形態による、照明モジュール32に使用される光電子サブ組立体の平面図である。照明モジュール32はレーザダイオードのような1行の端部放出型光電子要素70を有し、それはシリコンウェハのような基板72上に形成される。(図4ではその光電要素の1つしか見えていない。)光電子要素70は基盤と平行な方向に放射を放出する。基板上の反射子74は光電子要素70から放出された放射をX−Y面に向いた基板から離れた方向、Z方向に、反射する。反射子は図4Aのように基板72と一体的に形成されてもよく、或いは、基板上に位置し光電子要素70と並んだ、離れた要素を有してもよい。反射子74は、放射を拡散又は集束させるため、図4Bと5Cに示すように、単に平らな反射面からなってもよく、或いは1つ以上の曲面、又は多数の平面からなってもよい。
図6は本発明の他の実施形態による、照明組立体100の概略側面図である。照明組立体100は、照明組立体22の代わりにシステム20で使用可能である。照明組立体100は、光電子要素110の2次元行列の形状の放射源を有し、それは基板102の上に配置され、そして放射を基板に垂直な方向に放射する。図6は、X軸に沿って配列された光電子要素の単一の列114のみを示すが、照明組立体100は実際には、多重のこの種の平行な列を有し、X−Y面に1つの格子を形成する。図6は8x8の格子を示すが、より大きな又は小さな数の格子や、正方形や長方形に限定されない行列も使用可能である。
図8は、本発明の他の実施形態による、画像形成システム120の概略側面図である。このシステムでは、同期制御装置121が多重のセンサユニット122,124,126,128の動作を同期する。これらセンサユニットのそれぞれは、典型的に1つの照明組立体と1つの画像形成組立体を有し、それらは、システム20のように、協調して動作する。それぞれのセンサユニット122,124,126,128はそれぞれのパターンビーム132,134,136,138を視覚野130の上に投影し、そして、それぞれのパターンにより照明された視覚野の一部分のそれぞれの画像を形成する。
26:対象物 28:画像形成組立体 30:視野
31:制御装置 32:投影モジュール、照明モジュール
34:投影光学系 36:対物光学系 38:画像センサ
40:センサ要素 42:画像フレーム 44:ピクセル
46,48,50,52:ストライプ
56,62,64:軌跡
70:光電子要素 72:基板 74:反射子
76:集光レンズ 78:パターン要素
80,82,84:ストライプ
Claims (27)
- 照明組立体と、
前記照明組立体は、複数の放射源と投影光学系を有し、前記放射源から視覚野の異なるそれぞれの領域の上へ放射を投影するように構成され、
画像形成組立体と、
前記画像形成組立体は、画像センサ上に前記視覚野の光学的画像を形成するように構成された、画像センサと対物光学系を有し、
前記画像センサは、多重のグループ内に配置されたセンサ要素の1配列を有し、
前記画像センサは、前記視覚野の電子画像を形成するため、回転シャッタによりトリガーされて、連続するそれぞれの露出期間において、前記視覚野の異なるそれぞれの区域からの放射を獲得し、
制御装置と、
前記制御装置は、前記照明組立体が前記視覚野の異なるそれぞれの前記区域を前記回転シャッタと同期して照明するために、前記放射源をパルスモードで順次活性化するように接続され、
を有することを特徴とする、画像形成装置。 - それぞれの前記グループは、前記センサ要素の1つ以上の行を有し、前記領域は、前記視覚野を横切って前記行に平行な方向に伸長するストライプを画定する、ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- それぞれの前記ストライプは、前記視覚野の前記区域を含むそれぞれの領域を照明し、前記領域から多重の行のそれぞれ1組の中の前記センサ要素が、前記放射を獲得する、ことを特徴とする請求項2に記載の装置。
- 前記制御装置は、前記投影された放射が、前記視覚野を前記行に垂直な方向で走査するため、前記放射源を活性化するように構成される、ことを特徴とする請求項2に記載の装置。
- 前記回転シャッタは、前記電子画像全体を獲得するためのフレーム時間を画定し、前記制御装置は、それぞれの前記放射源を、前記フレーム期間の半分より短いそれぞれの活性期間の間、活性化するように構成される、ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記制御装置は、前記照明組立体が、前記区域から前記放射を獲得する、対応する前記センサ要素のグループのそれぞれの露出期間の間だけ、前記視覚野のそれぞれの区域を照明するため、それぞれの前記放射源を活性化するように構成される、ことを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 前記投影光学系は、パターン化要素を有し、前記パターン化要素は、前記放射が前記視覚野上に事前に定義されたパターンで投影されるように構成され、前記パターンは、前記画像形成組立体により形成される前記電子画像の中で検知可能である、ことを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記制御装置は、前記視覚野の深さマップを生成するため、前記電子画像の中の前記パターンを分析するように構成される、ことを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 前記放射源は、光放出要素の行列からなり、前記光放出要素は、基板上に配置され、そして前記放射を前記基板に垂直な方向に放出する、ことを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 前記放射源は1列の端部放出要素を有し、前記端部放出要素は、基板上に配置され、そして前記放射を前記基板に平行な方向に放出する、ことを特徴とする請求項7に記載の装置。
- 前記照明組立体は、前記端部放出要素から放出された前記放射を、前記基板から離れ、前記パターン化要素に向いた方向に向けるため、前記基板上に配置された反射子を有する、ことを特徴とする請求項10に記載の装置。
- 放射を視覚野の異なるそれぞれの領域上に投影する複数の放射源を配置するステップと、
前記視覚野の光学的画像を受け取る画像センサを構成するステップと、
前記画像センサは、多重のグループ内に配置された1列のセンサ要素を有し、
前記センサ要素の前記グループは、前記視覚野の異なるそれぞれの区域から前記放射を受け取り、
前記センサ要素の前記グループを回転シャッタでトリガーし、前記視覚野の電子画像を形成するため、前記放射を前記視覚野から、連続するそれぞれの露出期間において獲得するステップと、そして、
前記視覚野の異なるそれぞれの前記区域を前記回転シャッタと同期して照明するために、前記放射源をパルスモードで順次活性化するステップと、
を有することを特徴とする、画像化の方法。 - それぞれの前記グループは、前記センサ要素の1つ以上の行を有し、前記領域は、前記視覚野を横切って前記列に平行な方向に伸長するストライプを画定する、ことを特徴とする請求項12に記載の方法。
- それぞれの前記ストライプは、前記視覚野の前記区域を含むそれぞれの領域を照明し、前記領域から多重の行のそれぞれ1組の中の前記センサ要素が、前記放射を獲得する、ことを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記放射源を活性化するステップは、前記投影された放射が、前記視覚野を前記行に垂直な方向で走査するようにさせる、ことを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記回転シャッタは、前記電子画像全体を獲得するためのフレーム時間を画定し、前記放射源を活性化するステップは、それぞれの前記放射源を、前記フレーム期間の半分より短いそれぞれの活性期間の間、活性化するステップを有する、ことを特徴とする請求項12に記載の方法。
- それぞれの前記放射源を活性化するステップは、前記区域から前記放射を獲得する、対応する前記センサ要素のグループのそれぞれの露出期間の間だけ、前記視覚野のそれぞれの区域を照明するステップを有する、ことを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 前記複数の放射源を配置するステップは、前記放射を前記視覚野上に事前に定義されたパターンで投影するステップを有し、前記パターンは、前記電子画像の中で検知可能である、ことを特徴とする請求項12に記載の方法。
- 前記制御装置は、前記視覚野の深さマップを生成するため、前記電子画像の中の前記パターンを分析するステップを更に有する、ことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記放射源は、光放出要素の行列からなり、前記光放出要素は、基板上に配置され、そして前記放射を前記基板に垂直な方向に放出する、ことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記放射源は1列の端部放出要素を有し、前記端部放出要素は、基板上に配置され、そして前記放射を前記基板に平行な方向に放出する、ことを特徴とする請求項18に記載の方法。
- 前記複数の放射源を配置するステップは、前記端部放出要素から放出された前記放射を、前記基板から離れ、前記パターン化要素に向いた方向に向けるため、前記基板上に配置された反射子を提供するステップを有する、ことを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 前記画像センサを構成するステップは、視覚野の異なるそれぞれの重複する部分のそれぞれの電子画像を形成するため、多重のそれぞれの複数の放射源と共に、それぞれの回転シャッタを有する多重の画像センサを配置するステップを有し、そして、
前記放射源を活性化するステップは、ある所与の時間において、前記放射源により照明される前記視覚野の前記それぞれの区域の重複を制御するため、
それぞれの複数の放射源を前記多重の画像センサに亘って同期するステップを有する、
ことを特徴とする請求項12に記載の方法。 - 前記視覚野の深さマップを生成するため、前記パターンを前記多重の画像センサにより形成された前記電子画像に亘って分析するステップを更に有する、ことを特徴とする請求項23に記載の方法。
- 多重の画像形成ユニットを有し、前記多重の画像形成ユニットは、
前記放射源からの放射を、視覚野の異なるそれぞれの領域の上へ投影するように構成された、それぞれ複数の放射源と投影光学系と、
それぞれの画像形成組立体と、
を有し、
前記画像形成組立体は、それぞれの画像センサ上に前記視覚野の異なるそれぞれの重複部分の光学的画像を形成するように構成された、画像センサと対物光学系を有し、
それぞれの前記画像センサは、多重のグループ内に配置されたセンサ要素の1配列を有し、
前記画像センサは、前記視覚野のそれぞれの電子画像を形成するため、回転シャッタによりトリガーされて、連続するそれぞれの露出期間において、前記視覚野の異なるそれぞれの区域からの放射を獲得し、
ここにおいて前記放射源は、前記照明組立体が前記視覚野の異なるそれぞれの前記区域を前記回転シャッタと同期して照明するため、パルスモードで順次活性化され、
一方で、前記放射源により照明された前記視覚野の異なるそれぞれの区域の重複を、ある所与の時間において制御するため、前記それぞれ複数の放射源を多重の画像センサに亘って同期する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 制御装置を有し、前記制御装置は、前記視覚野の深さマップを生成するため、前記画像センサにより前記多重の画像形成ユニット内に形成された前記電子画像に亘ってパターンを分析するように構成される、ことを特徴とする請求項25に記載の装置。
- 前記重複は、前記放射源により照明された前記視覚野の異なるそれぞれの区域が、ある所与の時間において、重複しないように制御される、ことを特徴とする請求項25に記載の装置。
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