ビデオカメラ

【目的】一次元リニアイメージセンサ上に物点の像が結ばれるように結像レンズ、フィールドレンズ及びリレーレンズを配設して光軸が常に回転鏡の反射点にくるようにし、更に回転鏡を回転させて縦方向の走査を行うことで、高解像度の画像が得られるようにする。
【構成】物点１の画像を取り込む結像レンズ２、この結像レンズ２の像平面に設置されるフィールドレンズ３、このフィールドレンズ３の後段に設置されるリレーレンズ４、このリレーレンズ４の焦点位置上に反射点が位置するように設置される回転鏡５、この回転鏡５の反射光路上に設置されるリニアイメージセンサ７の各々を備え、回転鏡５を回転させてリニアイメージセンサ７による一次元画像を合成して高解像度の二次元画像を得る。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は撮像技術、特に、画像処理やコンピュータグラフィックの分野に用いて効果のある技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】画像処理技術を用いて物体の形状測定や形状認識を行う場合、測定精度を向上させるためには、高解像度の画像が必要である。このための画像入力にはカメラが用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明者の検討によれば、従来の画像入力用カメラは、画素数が７００×５００程度であり、画像処理などで面積を求めたり寸法を求めたりする場合には、画素数が不足して十分な測定精度を得ることができないという問題がある。高解像度の画像を得るには、２０００×２０００画素以上の解像度が要求される。
【０００４】そこで、本発明の目的は、高解像度の画像が得られるビデオカメラを提供することにある。
【０００５】本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下の通りである。
【０００７】すなわち、結像レンズと、この結像レンズの像平面に設置されるフィールドレンズと、このフィールドレンズの後段に設置されるリレーレンズと、このリレーレンズの焦点位置上に反射点が位置するように設置される回転鏡と、この回転鏡の反射光路上に設置されるリニアイメージセンサとを備え、前記回転鏡を回転させることによりリニアイメージセンサによる一次元画像を合成して二次元画像を得るようにしている。
【０００８】
【作用】上記した手段によれば、横方向（水平方向）に一次元画像が得られるリニアイメージセンサ上に物点の像が結ばれるように結像レンズ、フィールドレンズ及びリレーレンズを配設し、光軸が常に回転鏡の反射点にくるように光学系が形成される。この結果、回転鏡を回転させて縦方向の走査を行うことで、一次元画像を合成した二次元画像が得られ、高解像度の画像を得ることができる。
【０００９】
【実施例１】図１は本発明によるビデオカメラの一実施例を示す光学系の系統図である。
【００１０】物点１（Ｐ）の画像は、結像レンズ２（Ｌ₁）によって撮像される。結像レンズ２の像平面にはフィールドレンズ３（Ｌ₂）が配設され、その光路上には同一形状のリレーレンズ４（Ｌ₃）が配設される。リレーレンズ４の出射光路上には、回転鏡５が回転自在に配設され、この回転鏡５はモータ６を駆動源として回転する。さらに、回転鏡５の出射光路上で、かつリレーレンズ４の焦点位置上には、リニアイメージセンサ７が配設されている。
【００１１】図２は図１の光学系の側面図である。ここで、フィールドレンズ３の焦点距離をｆ_L2とし、リレーレンズ４の焦点距離をｆ_L3とすると、結像レンズ２〜フィールドレンズ３間の距離はｆ_L2に設定され、フィールドレンズ３〜リレーレンズ４間の距離は（ｆ_L2＋ｆ_L3）に設定され、更に、リレーレンズ４〜回転鏡５の回転中心との間の距離はｆ_L3に設定される。なお、図３は図２の構成を上側から見た平面図である。
【００１２】以上の構成において、物点１からの主光線は、結像レンズ２、フィールドレンズ３及びリレーレンズ４を介して回転鏡５に到達するのであるが、この過程で物点１からの主光線はリレーレンズ４の焦点を必ず通過し、回転鏡５を介してリニアイメージセンサ７上に結像する。したがって、回転鏡５がどの回転角度にあっても、物点１の一次元画像は常にリニアイメージセンサ７上に結像する。この一次元画像を回転鏡５の回転に応じて走査し、一次元画像を合成していくことにより高解像度の２次元画像を得ることができる。
【００１３】すなわち、図２に示すように、結像レンズ２の光軸から外れた位置にある物点Ｐ₀からの主光線が結像レンズ２で結像され、その像はフィールドレンズ３内に形成され、像点Ｐ₁はフィールドレンズ３の周縁部に形成される。この像点Ｐ_１は、リレーレンズ４の周辺部を通して回転鏡５に入光し、鏡面で反射してリニアイメージセンサ７上に入光ならびに結像（像点Ｐ_２）する。この時、像点Ｐ₂の虚像は、回転鏡５の背面に点線で示した位置にＰ₃として形成される。
【００１４】ここで、結像レンズ２に対する主光線の入光が異なる位置、例えば、物点Ｐと光軸の中間位置とすると、フィールドレンズ３における像点Ｐ₁は周縁部から光軸側に移動し、回転鏡５における反射角度は鏡面角度が図２のままであるとすれば、リニアイメージセンサ７上には結ばれない。しかし、回転鏡５を回転させているので、その回転過程でリニアイメージセンサ７上に結像させることができる。このように、回転鏡５を回転させることで垂直方向の走査を行うことができ、簡単な構成によって高解像度の二次元画像を得ることができる。リニアイメージセンサ７の出力信号は画像メモリに１つの画像として格納しておくことにより、必要時に取り出すことができる。
【００１５】なお、以上の構成においては、回転鏡５に１枚の平面鏡を用いたが、他に、回転多面鏡などを用いることも可能である。
【００１６】また、リアルタイムな画像を再現するためには、回転鏡５の回転数をビデオの垂直周波数と同一になるようにすればよい。例えば、回転鏡５に平面鏡を用いた場合、1,８００ｒｐｍにすればよい。
【００１７】
【実施例２】図４は本発明によるビデオカメラの他の実施例を示す光学系の系統図である。
【００１８】本実施例は、カラー画像を得るための構成を示しているが、ここでは図１及び図２に用いたと同一であるものには同一引用数字を用いたので、重複する説明は省略する。
【００１９】本実施例は、回転鏡５の出射光路上にダイクロイックミラー８ａ，８ｂ及びリニアイメージセンサ９を順次配設し、ダイクロイックミラー８ａの反射光路上の焦点位置にリニアイメージセンサ１０を配設し、ダイクロイックミラー８ｂの反射光路上の焦点位置にリニアイメージセンサ１１を配設して、カラー化を図ったところに特徴がある。
【００２０】すなわち、ダイクロイックミラー８ａ，８ｂの反射波長がＲ，Ｇ，Ｂの内のいずれか１つであるとし、これをリニアイメージセンサ１０，１１によってＲ画像、Ｂ画像、Ｇ画像を得るものである。そして、回転鏡５を回転させ、順次画像を合成することにより高解像度のカラー画像を得ることができる。
【００２１】以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【００２３】すなわち、結像レンズと、この結像レンズの像平面に設置されるフィールドレンズと、このフィールドレンズの後段に設置されるリレーレンズと、このリレーレンズの焦点位置上に反射点が位置するように設置される回転鏡と、この回転鏡の反射光路上に設置されるリニアイメージセンサとを備え、前記回転鏡を回転させることによりリニアイメージセンサによる一次元画像を合成して二次元画像を得るようにしたので、高解像度の画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるビデオカメラの一実施例を示す光学系の系統図である。
【図２】図１の光学系の側面図である。
【図３】図２の構成を上側から見た平面図である。
【図４】本発明によるビデオカメラの他の実施例を示す光学系の系統図である。
【符号の説明】
１物点
２結像レンズ
３フィールドレンズ
４リレーレンズ
５回転鏡
６モータ
７リニアイメージセンサ
８ａ，８ｂダイクロイックミラー
９，１０，１１リニアイメージセンサ

【特許請求の範囲】
【請求項１】結像レンズと、この結像レンズの像平面に設置されるフィールドレンズと、このフィールドレンズの後段に設置されるリレーレンズと、このリレーレンズの焦点位置上に反射点が位置するように設置される回転鏡と、この回転鏡の反射光路上に設置されるリニアイメージセンサとを備え、前記回転鏡を回転させることによりリニアイメージセンサによる一次元画像を合成して二次元画像を得ることを特徴とするビデオカメラ。
【請求項２】前記フィールドレンズと前記リレーレンズ間の距離を前記結像レンズの焦点距離と前記リレーレンズの焦点距離の和に設定することを特徴とする請求項１記載のビデオカメラ。
【請求項３】前記回転鏡の出射光路上にＲ，Ｇ，Ｂの各波長域に対応するダイクロイックミラーを順次配設し、かつ、このダイクロイックミラーの各々の反射光路上にリニアイメージセンサを配設することを特徴とする請求項１記載のビデオカメラ。

【図３】