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発明の名称 分光画像装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−91356(P2001−91356A)
公開日 平成13年4月6日(2001.4.6)
出願番号 特願平11−264003
出願日 平成11年9月17日(1999.9.17)
代理人
発明者 田名網 健雄
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】入射画像のうち特定の波長領域のみを抽出した画像を計測する分光画像装置において、入射画像をスペクトルに分解する第1の回折格子と、分解された画像を再合成する第2の回折格子と、前記第1と第2の回折格子の中間にあって波長帯域を制限する手段を備えたことを特徴とする分光画像装置。
【請求項2】前記2つの回折格子は画像を伝達するテレセントリック光学系の中間の位置にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項1記載の分光画像装置。
【請求項3】前記入射画像は、1次元または2次元画像であることを特徴とする請求項1記載の分光画像装置。
【請求項4】前記入射画像が1次元画像の場合、前記両回折格子の中間にあって波長帯域を制限する手段は、前記入射画像の1次元画像のみ通すスリットを備えたことを特徴とする請求項1記載の分光画像装置。
【請求項5】前記1次元の入射画像が複数のスリットを介して入射され、前記両回折格子の中間にあって波長帯域を制限する手段は前記入射画像の複数のスリットに対応して複数のスリットを備えたことを特徴とする請求項4記載の分光画像装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バイオ等の画像を計測する装置に関し、詳しくは特定波長帯の画像を抽出する装置の改善に関するものである。
【0002】
【従来の技術】バイオ等の画像を計測する装置は従来よりよく知られており、この種の装置として次のようなものがある。
(1)1つは、図4に示すように、第1レンズ2と第2レンズ4の間にフィルタ3を配置し、このフィルタによりサンプル1からの画像のうちの波長λ1〜λ2の波長帯の画像を抽出し、CCD(Charge Coupled Device)5の光検出素子で計測する方式(ここではこれをフィルタ方式と呼ぶ)のものである。
【0003】(2)他は、図5に示すように、第1のレンズ1と第2のレンズ4を経由したサンプル1の画像のうち、フーリエ分光器6で波長λ1〜λ2の画像を抽出してCCD5で計測する方式(ここではこれをフーリェ方式と呼ぶ)のものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような方式のものでは次のような課題があった。
(a)上記(1)のフィルタ方式の装置では、波長λ1とλ2が固定となり、そして波長λ1とλ2の差が小さいもの(帯域幅が狭いもの)は作製が困難であり、また波長λ1とλ2は製造時のばらつきが大きい。
【0005】(b)上記(2)のフーリェ方式の装置では、測定に時間がかかり、波長λ1〜λ2のみでよい場合でも全波長域の測定が必要でありリアルタイムは不可である。また、メモリや装置が高価かつ大型である。
【0006】本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、バイオ等の画像について任意の波長帯域のみを抽出した画像を高速に計測することのできる分光画像装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成するために、請求項1の発明では、入射画像のうち特定の波長領域のみを抽出した画像を計測する分光画像装置において、入射画像をスペクトルに分解する第1の回折格子と、分解された画像を再合成する第2の回折格子と、前記第1と第2の回折格子の中間にあって波長帯域を制限する手段を備えたことを特徴とする。
【0008】このような構成によれば、任意の波長帯域のみの画像を容易に抽出できると共に高速に画像を計測することができる。
【0009】この場合、前記2つの回折格子は、請求項2のように、画像を伝達するテレセントリック光学系の中間の位置にそれぞれ配置する。また、請求項3のように、入射画像は1次元または2次元画像のいずれでもよい。
【0010】更に、入射画像が1次元画像の場合、請求項4のように、波長帯域を制限する手段は、前記入射画像の1次元画像のみ通すスリットを設けてもよい。このようなスリットを使用するとよりシャープな波長制限を行なうことができる。また、スリットは、請求項5のように、複数のスリットとすることもできる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図1は本発明に係る分光画像装置の一実施例を示す要部構成図である。図1において、第1のレンズL1は、焦点距離がf1の凸レンズであり、サンプル1の画像面からf1だけ離れた位置に配置されており、サンプル1からの入射画像A(2次元画像)を受ける。第2のレンズL2は、焦点距離がf2の凸レンズである。
【0012】第1の回折格子G1は、第1のレンズL1と第2のレンズL2のテレセントリック光学系の中央点Bに配置されている。絞り7は回折格子G1から第2のレンズL2への入射光を部分的に遮断するためのものである。この絞り7に係る駆動機構等については図示を省略してある。
【0013】フィールドレンズLfは第2のレンズL2の位置Cから距離f2の位置(位置D)に配置されている。この位置に前記回折格子G1で分光された中間像が結像する。フィールドレンズは、画像の周辺の明るさの向上と、明瞭な視野の確保がその使用目的である。第3のレンズL3は、焦点距離がf3の凸レンズであり、フィールドレンズLfから距離f3の位置(位置E)に配置されている。
【0014】第4のレンズL4は焦点距離がf4の凸レンズであり、第3のレンズL3と第4のレンズL4のテレセントリック光学系の中央点Fに第2の回折格子G2が置かれている。回折格子G2により再合成された画像は第4のレンズL4を経てCCD5上に結像する。なお、CCD5は第4のレンズL4から距離f4の位置(位置H)に置かれている。
【0015】このような構成において、サンプル1の任意波長の画像が選択的に測定できる様子を次に説明する。
【0016】サンプル1の像Aは、第1のレンズL1と第2のレンズL2のテレセントリック光学系の中央点Bに置かれた回折格子G1により分光され、中間像の位置Dで波長λ1〜λ2の実像が得られる。この分光像を、第3と第4のレンズL3,L4のテレセントリック光学系の中央点Fに置かれた回折格子G2により再合成すると、CCD5上に画像が得られる。
【0017】この場合、第2のレンズL2の入射口に配置された絞り7により、例えば波長λ1しか第2のレンズL2に入らないようにすると、CCD5上にはλ1による画像のみが得られる。このようにして、リアルタイムに、すなわち高速に、任意の波長の画像を選択的に観測することができる。
【0018】図2は本発明の他の実施例図である。入射像Aが図示のようにスリットによる線像である場合は、実像面Dにスリットを設けた絞り7aを置いてもよい。ただし、絞り7aの片側(図では左側)は遮光する必要がある。なお、このスリットは、その長手方向が線像の長手方向に一致するように形成されている。このようなスリットを用いると、よりシャープに波長制限が可能となる。
【0019】なお、この場合、スリットの数は図3に示すように複数であってもよく、いわゆるマルチスリット型の分光画像装置が実現できる。なお、スリット間のクロストークを防ぐためには、回折格子G1によって分光される波長域(λS〜λE)の回折幅がスリットピッチP’よりも狭くなっていることが必要である。
【0020】なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
【0021】例えば、前記テレセントリック光学系は完全なテレセントリックを呈する必要はない。完全なテレセントリックでも効率は落ちるがコンパクトにできるという利点がある。
【0022】また、絞りの位置をずらせて複数枚の画像を得ると、画像のスペクトル波形を得ることもできる。また、絞りは移動可能な機械的素子に限定されず、液晶等を使用してもよい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、バイオ等の画像について任意の波長帯域のみの画像を容易に抽出することができると共に、その画像計測を高速に行なうことができる。




 

 


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