JP2012013696A - 撮影装置とその撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影の動作を増加しない前提で、カラー情報を有する立体的輪郭映像を得ることができ、そしてカラー情報を有し奥行きがより深い平面的明瞭映像を得ることができる撮影装置とその撮影方法を提供する。
【解決手段】測量物に対してスキャンを行い、光源と、第１分光器と、顕微接物レンズ組と、第２分光器と、単色映像センシングデバイスと、映像センシングデバイスと、を含む撮影装置において、光源は、照射光ビームを射出するためのものであり、第１分光器は、照射光ビームを反射するためのものであり、顕微接物レンズ組は、測量物の上方に設けられ、反射基準面を含み、第２分光器は、第１分光器の上方に設けられ、工作光ビームを第１子光ビームと第２子光ビームとに分け、単色映像センシングデバイスは、第１子光ビームの行進経路に設けられ、映像センシングデバイスは、第２子光ビームの行進経路に設けられる。
【選択図】図２

Description

本発明は、撮影装置とその撮影方法に関し、特に、単色及びカラー映像センシングデバイスを有し、測量物の単色又はカラーな立体的輪郭映像と、測量物の単色又はカラーな平面的明瞭映像と、を得ることができる撮影装置とその撮影方法に関するものである。

従来の三次元的顕微撮影は干渉システムによって行うことが一般であるが、映像を撮るときに当該映像に著しい干渉模様があるため、干渉システムによって測量物の立体的輪郭を撮ることができるが、干渉模様を含む映像に対して二次元的な寸法測定および欠陥測定を行うことができない。

上記のような問題を解決するために、例えば図１に示すような撮影装置１００が提案された。従来の撮影装置１００は、光源１１と、分光ユニット１２と、干渉レンズ組１３と、黒白カメラ１４と、アクチュエータ１５と、を含み、測量物２００をスキャンすることができる。

光源１１は光ビーム３１を発生するものである。分光ユニット１２は光ビーム３１を反射して反射光ビーム３２を発生する。干渉レンズ組１３は、反射基準面１３１により反射光ビーム３２が基準光ビーム３３と測量光ビーム３４とに変換され、測量光ビーム３４は、測量物２００の表面に入射して干渉レンズ組１３に反射されて、基準光ビーム３３と合成した後、干渉光ビーム３５が形成され、干渉光ビーム３５が分光ユニット１２を透過して白黒カメラ１４に到達して映像を発生する。

スキャンの過程中には、干渉レンズ組１３に連結されるアクチュエータ１５が干渉レンズ組１３を駆動することにより、異なるスキャン高さで測量物２００をスキャンして、一系列の干渉映像を得ることができる。この一系列の干渉映像は、計算によって測量物２００の立体映像を得ることができるが、明瞭な二次元的映像は、組合計算によって映像における直流成分を取り出して干渉模様の影響を無くすことが必要である。しかし、このような方法で得られる二次元的な映像は顔色の情報がないため、測量物２００の二次元的な映像は白黒の映像であり、且つ撮られた映像の奥行きが極めて浅いため、測量物の輪郭は、スキャン高さに対応する箇所だけが明瞭であり、その他の箇所がぼんやりしている。

上記の方法以外の明瞭な二次元的映像を撮る方法は、白黒カメラ１４にアクチュエータ１６を連結して、撮影装置１００により一系列の干渉映像を撮って測量物２００の立体的輪郭映像を得た後、アクチュエータ１６により白黒カメラ１４を移動して撮影装置１００の結像位置を矯正し、そうすると、測量物２００の明瞭な二次元映像を得ることができる。

このような方法によれば、立体的輪郭映像と二次元的輪郭映像とを別々に撮ることが必要であるため、撮影の過程中に動作が増加し、且つ撮られた二次元的映像は、奥行きが浅すぎ、顔色の情報がない問題があった。

本発明の主な目的は、一台の単色映像センシングデバイスと一台の単色またはカラー映像センシングデバイスとを有し、撮影の過程中に、単色干渉映像と明瞭な無干渉映像とを撮り、これにより、複数のスキャン位置に撮影した後、欠陥測定を行い、或いはカラー平面的明瞭映像およびカラー立体的輪郭映像を得ることができる撮影装置とその撮影方法を提供することにある。

本発明の撮影装置によると、測量物に対してスキャンを行い、光源と、第１分光器と、顕微接物レンズ組と、第２分光器と、単色映像センシングデバイスと、映像センシングデバイスと、を含む撮影装置において、
前記光源は、照射光ビームを射出するためのものであり、
前記第１分光器は、前記照射光ビームを反射するためのものであり、
前記顕微接物レンズ組は、前記測量物の上方に設けられ、反射基準面を含み、前記照射光ビームを測量光ビームと基準光ビームとに変換するためのものであり、前記測量光ビームは、前記測量物の表面に投射して、前記顕微接物レンズ組に反射される第１反射光ビームを発生し、前記基準光ビームは、前記反射基準面に投射して、前記顕微接物レンズ組に反射される第２反射光ビームを発生し、前記第１反射光ビームと前記第２反射光ビームとは、前記第１分光器を透過する工作光ビームに合成され、
前記第２分光器は、前記第１分光器の上方に設けられ、前記工作光ビームを第１子光ビームと第２子光ビームとに分けるためのものであり、
前記単色映像センシングデバイスは、前記第１子光ビームの行進経路に設けられて前記第１子光ビームを受け取って、前記第１子光ビームの第１干渉区域において、単色干渉映像を撮り、
前記映像センシングデバイスは、前記第２子光ビームの行進経路に設けられて前記第２子光ビームを受け取って、前記第２子光ビームの第２干渉区域外に無干渉映像を撮ることを特徴とする。

本発明の撮影装置によると、更に、アクチュエータを含み、前記アクチュエータは前記顕微接物レンズ組に結合されることを特徴とする。

本発明の撮影装置によると、更に、反射器を含み、前記反射器は、前記第２分光器から分光される第２子光ビームを前記映像センシングデバイスに反射するためのものであることを特徴とする。

本発明の撮影装置によると、前記映像センシングデバイスは延長リングを有し、前記延長リングにより前記映像センシングデバイスの撮影絞りを調整できることを特徴とする。

本発明の撮影装置によると、前記映像センシングデバイスは、単色映像センシングデバイス、又はカラー映像センシングデバイスであることを特徴とする。

本発明の撮影方法によると、請求項１の撮影装置により測量物に対してスキャンを行い、
複数のスキャン位置に前記顕微接物レンズ組を順次に移動するステップと、
前記単色映像センシングデバイスにより前記第１子光ビームを受け取って、これらの前記スキャン位置に応じて前記測量物の一系列の単色干渉映像を得るステップと、
前記映像センシングデバイスにより前記第２子光ビームを受け取って、これらの前記スキャン位置に応じて前記測量物の一系列の無干渉映像を得るステップと、
前記一系列の単色干渉映像に対して表面輪郭の還元計算を行って、前記測量物の単色立体的輪郭映像を得るステップと、
前記一系列の無干渉映像に対して映像比べ計算を行って、前記一系列の無干渉映像における複数の明瞭部分を取出して、少なくとも一つの平面的明瞭映像を合成するステップと、
を含むことを特徴とする。

本発明の撮影方法によると、前記映像センシングデバイスがカラー映像センシングデバイスである場合には、前記撮影方法は、更に、前記平面的明瞭映像から顔色-位置の情報を取出して、前記顔色-位置の情報により前記単色立体的輪郭映像に対して顔色模倣の計算を行って、カラー立体的輪郭映像を得るステップを含むことを特徴とする。

本発明の撮影装置とその撮影方法によれば、一台の単色映像センシングデバイスと一台の単色またはカラー映像センシングデバイスとを有し、撮影の過程中に、単色干渉映像と明瞭な無干渉映像とを撮り、これにより、複数のスキャン位置に撮影した後、欠陥測定を行い、或いはカラー平面的明瞭映像およびカラー立体的輪郭映像を得ることができ、換言すると、撮影の動作を増加しない前提で、カラー情報を有する立体的輪郭映像を得ることができ、そしてカラー情報を有し奥行きがより深い平面的明瞭映像を得ることができるという効果を有する。

従来の撮影装置の構造を示す模式図である。 本発明の撮影装置の模式図である。 本発明の撮影装置の機構を示す斜視図である。 本発明の撮影方法のステップを示すフローチャートである。 本発明の実際の単色干渉映像の撮影結果を示す図である。 本発明の実際の無干渉映像の撮影結果を示す図である。 本発明の測量物を還元した立体的結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図２及び図３を参照する。図２は本発明の撮影装置の模式図であり、図３は本発明の撮影装置の機構を示す斜視図である。本発明の撮影装置４００は、測量物２００に対してスキャンを行い、光源４１と、第１分光器４２と、顕微接物レンズ組４３と、第２分光器４４と、単色映像センシングデバイス４５と、映像センシングデバイス４６と、を含む。光源４１は、照射光ビーム５１を射出するためのものである。第１分光器４２は、照射光ビーム５１を反射するためのものである。

顕微接物レンズ組４３は、測量物２００の上方に設けられ、反射基準面４３１を含み、照射光ビーム５１を測量光ビーム５２と基準光ビーム５３とに変換するためのものである。測量光ビーム５２は、測量物２００の表面に投射して、顕微接物レンズ組４３に反射される第１反射光ビーム５４を発生する。基準光ビーム５３は、反射基準面４３１に投射して、顕微接物レンズ組４３に反射される第２反射光ビーム５５を発生する。第１反射光ビーム５４と第２反射光ビーム５５とは、第１分光器４２を透過する工作光ビーム５６に合成される。撮影装置４００は、更に、アクチュエータ４７を含み、アクチュエータ４７は顕微接物レンズ組４３に結合される。これにより、顕微接物レンズ組４３のスキャン位置を変更できる。一方、顕微接物レンズ組４３は、干渉顕微接物レンズと、一般の顕微接物レンズと、から構成されてもよい。このような構造は、一般の撮影装置に慣用される構造であるため、説明を省略した。もちろん、本発明は、このような構造に限定されない。

第２分光器４４は、第１分光器４２の上方に設けられ、工作光ビーム５６を第１子光ビーム５７と第２子光ビーム５８とに分けるためのものである。単色映像センシングデバイス４５は、第１子光ビーム５７の行進経路に設けられて第１子光ビーム５７を受け取って、第１子光ビーム５７の第１干渉区域において、単色干渉映像を撮る。前記第１干渉区域というのは、第１反射光ビーム５４と第２反射光ビーム５５とが干渉を発生できる撮影区域である。

映像センシングデバイス４６は、第２子光ビーム５８の行進経路に設けられて第２子光ビーム５８を受け取って、第２子光ビーム５８の第２干渉区域外に無干渉映像を撮る。前記第２干渉区域というのは、第１反射光ビーム５４と第２反射光ビーム５５とが干渉を発生できる撮影区域である。本発明の実施例では、撮影装置４００は、更に、反射器４８を含む。反射器４８は、第２分光器４４から分光される第２子光ビーム５８を映像センシングデバイス４６に反射するためのものである。その他、映像センシングデバイス４６は、更に、延長リング（図示せず）を有し、前記延長リングにより映像センシングデバイス４６の撮影絞りを調整できる。また、本発明の実施例では、映像センシングデバイス４６は、単色映像センシングデバイスでもいいし、カラー映像センシングデバイスでもよく、これにより、単色又はカラーの無干渉映像を撮ることができる。

図４を参照する。図４は本発明の撮影方法のステップを示すフローチャートである。本発明の撮影方法は、撮影装置４００により測量物２００に対してスキャンを行い、
複数のスキャン位置に顕微接物レンズ組４３を順次に移動して、単色映像センシングデバイス４５により第１子光ビーム５７を受け取って、前記スキャン位置に応じて測量物２００の一系列の単色干渉映像を得ると同時に、映像センシングデバイス４６により第２子光ビーム５８を受け取って、前記スキャン位置に応じて測量物２００の一系列の無干渉映像を得るステップＳ１０１と、
前記一系列の単色干渉映像に対して表面輪郭の還元計算を行って、測量物２００の単色立体的輪郭映像を得るステップＳ１０３（このステップで得られる単色立体的輪郭映像は、従来の撮影方法によって得られる単色立体的輪郭映像である。）と、
前記一系列の無干渉映像に対して映像比べ計算を行って、前記一系列の無干渉映像における複数の明瞭部分を取出して、測量物２００の平面的明瞭映像を合成するステップＳ１０５（映像センシングデバイス４６は、第２子光ビーム５８の第２干渉区域外に無干渉映像を撮るため、各無干渉映像には干渉模様がない。映像比べ計算というのは、各無干渉映像を処理して、各無干渉映像の奥行き内の明瞭部分を取出して、奥行きがより深い平面的明瞭映像を合成する。）と、
映像センシングデバイス４６がカラー映像センシングデバイスである場合には、本発明の撮影方法は、更に、前記平面的明瞭映像から顔色-位置の情報を取出して、前記顔色-位置の情報により前記単色立体的輪郭映像に対して顔色模倣の計算を行って、カラー立体的輪郭映像を得るステップＳ１０７と、を含む。

図５から図７を参照する。図５は本発明の実際の単一の顔色の干渉映像の撮影結果を示す図であり、図６は本発明の実際の干渉映像無しの撮影結果を示す図であり、図７は本発明の測量物を還元した立体結果を示す図である。上記の説明から明らかなように、本発明の撮影装置４００とその撮影方法によれば、単色映像センシングデバイス４５と映像センシングデバイス４６とを設けて、第２分光器４４により、単色映像センシングデバイス４５が単色干渉映像を撮ると同時に、映像センシングデバイス４６が無干渉映像を撮るため、複数のスキャン位置に撮影した後、平面的明瞭映像および単色立体的輪郭映像を得ることができ、且つ映像センシングデバイス４６がカラー映像センシングデバイスである場合には、カラー平面的明瞭映像およびカラー立体的輪郭映像を得ることができる。

換言すると、本発明の撮影装置４００とその撮影方法によれば、撮影の動作を増加しない前提で、カラー情報を有する立体的輪郭映像を得ることができ、そしてカラー情報を有し奥行きがより深い平面的明瞭映像を得ることができ、すなわち、従来の撮影装置１００とその撮影方法によりも、もっと多くの測量物２００に関する参考情報を得ることができる。

このように、本発明が、特定の例を参照して説明したが、それらの例は、説明のためだけのものであり、本発明を限定するものではなく、この分野に通常の知識を有する者には、本発明の要旨および特許請求の範囲を逸脱することなく、ここで開示された実施例に変更、追加、または、削除を施してもよいことがわかる。

１１：光源
１２：分光ユニット
１３：干渉レンズ組
１４：白黒カメラ
１５：アクチュエータ
１６：アクチュエータ
３１：光ビーム
３２：反射光ビーム
３３：基準光ビーム
３４：測量光ビーム
３５：干渉光ビーム
４１：光源
４２：第１分光器
４３：顕微接物レンズ組
４４：第２分光器
４５：単色映像センシングデバイス
４６：映像センシングデバイス
４７：アクチュエータ
４８：反射器
５１：照射光ビーム
５２：測量光ビーム
５３：基準光ビーム
５４：第１反射光ビーム
５５：第２反射光ビーム
５６：工作光ビーム
５７：第１子光ビーム
５８：第２子光ビーム
１００：撮影装置
１３１：反射基準面
２００：測量物
４００：撮影装置
４３１：反射基準面

本発明は、撮影装置とその撮影方法に適用することができる。

Claims (8)

1. 測量物に対してスキャンを行う撮影装置であって、
   照射光ビームを射出する光源と、
   前記照射光ビームを反射する第１分光器と、
   前記測量物の上方に設けられ、反射基準面を有し、前記照射光ビームを、前記測量物の表面に投射され反射されて第１反射光ビームとなる測量光ビームと、前記反射基準面に投射され反射されて第２反射光ビームとなる基準光ビームとに変換し、前記第１反射光ビームと前記第２反射光ビームとを、前記第１分光器を透過する工作光ビームに合成する顕微接物レンズ組と、
   前記第１分光器の上方に設けられ、前記工作光ビームを第１子光ビームと第２子光ビームとに分ける第２分光器と、
   前記第１子光ビームの行進経路に設けられて前記第１子光ビームを受け取って、前記第１子光ビームの第１干渉区域において、単色干渉映像を撮る単色映像センシングデバイスと、
   前記第２子光ビームの行進経路に設けられて前記第２子光ビームを受け取って、前記第２子光ビームの第２干渉区域外に無干渉映像を撮る映像センシングデバイスと
   を含む撮影装置。
2. 前記顕微接物レンズ組に結合されるアクチュエータを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の撮影装置。
3. 前記第２分光器から分光される第２子光ビームを前記映像センシングデバイスに反射する反射器を更に含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の撮影装置。
4. 前記映像センシングデバイスは延長リングを有し、前記延長リングにより前記映像センシングデバイスの撮影絞りを調整できることを特徴とする、請求項１から３の何れか１項に記載の撮影装置。
5. 前記映像センシングデバイスは単色映像センシングデバイスであることを特徴とする、請求項１から４の何れか１項に記載の撮影装置。
6. 前記映像センシングデバイスはカラー映像センシングデバイスであることを特徴とする、請求項１から４の何れか１項に記載の撮影装置。
7. 請求項１から６の何れか１項に記載の撮影装置により測量物に対してスキャンを行う撮影方法であって、
   複数のスキャン位置に前記顕微接物レンズ組を順次に移動するステップと、
   前記単色映像センシングデバイスにより前記第１子光ビームを受け取って、前記第１子光ビームを受け取ったスキャン位置に応じて前記測量物の一系列の単色干渉映像を得るステップと、
   前記映像センシングデバイスにより前記第２子光ビームを受け取って、前記第２子光ビームを受け取ったスキャン位置に応じて前記測量物の一系列の無干渉映像を得るステップと、
   前記一系列の単色干渉映像に対して表面輪郭の還元計算を行って、前記測量物の単色立体的輪郭映像を得るステップと、
   前記一系列の無干渉映像に対して映像比べ計算を行って、前記一系列の無干渉映像における複数の明瞭部分を取出して、少なくとも一つの平面的明瞭映像を合成するステップと
   を含むことを特徴とする撮影方法。
8. 前記映像センシングデバイスがカラー映像センシングデバイスである場合には、前記撮影方法は、更に、前記平面的明瞭映像から顔色及び位置の少なくとも一方の情報を取出して、前記顔色及び位置の少なくとも一方の情報により前記単色立体的輪郭映像に対して顔色模倣の計算を行って、カラー立体的輪郭映像を得るステップを含むことを特徴とする、請求項７に記載の撮影方法。