(57)【要約】【課題】被検査物の表面や被検査物の形状の特徴を、さらに高精度であって効率的に検査することができる、撮像装置を提供する。【解決手段】撮像装置は、第１の光学系と、複数の偏光子と、複数の固体撮像素子と、信号処理部と、を備える。第１の光学系が、複数のプリズムと、複数の光学フィルタとを備える。複数のプリズムのうち、第１のプリズムと、第２のプリズムと、第３のプリズムとが、この順で隣り合って配置され、第１のプリズムと第２のプリズムとの間に、複数の光学フィルタのうち、第１の光学フィルタが配置され、第２のプリズムと第３のプリズムとの間に、複数の光学フィルタのうち、第２の光学フィルタが配置される。複数の偏光子のそれぞれが、複数の固体撮像素子のそれぞれと、複数のプリズムのそれぞれの光射出面との間に設けられ、当該光射出面から射出された射出光を、互いに異なる偏光方向に透過させ、偏光画像が生成される。【選択図】図４
2020178318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光学系と、
複数の偏光子と、
複数の固体撮像素子と、
信号処理部と、を備え、
前記第１の光学系が、複数のプリズムと、複数の光学フィルタとを備え、
前記複数のプリズムのうち、第１のプリズムと、第２のプリズムと、第３のプリズムとが、この順で隣り合って配置され、
前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間に、前記複数の光学フィルタのうち、第１の光学フィルタが配置されるとともに、
前記第２のプリズムと前記第３のプリズムとの間に、前記複数の光学フィルタのうち、第２の光学フィルタが配置され、
前記第１の光学フィルタが、前記第１のプリズムが有する入射プリズム面から入射された入射光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の前記反射光の第１の光束を前記第１のプリズムの入射プリズム面に反射させて前記第１のプリズムが有する光射出面から射出させるとともに、他方の前記透過光の光束を透過させ、
前記第２の光学フィルタが、前記他方の透過光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の前記反射光の第２の光束を前記第２のプリズムの入射プリズム面に反射させて前記第２のプリズムが有する光射出面から射出させるとともに、他方の第３の光束を透過させて、前記第３のプリズムが有する光射出面から射出させ、
前記複数の偏光子のそれぞれが、前記複数の固体撮像素子のそれぞれと、前記複数のプリズムのそれぞれの光射出面との間に設けられ、当該光射出面から射出された射出光を、互いに異なる偏光方向に透過させ、
前記複数の固体撮像素子のそれぞれが、前記複数の偏光子のそれぞれによって前記偏光方向に透過させた透過光を電気信号に変換し、
前記信号処理部が、前記複数の固体撮像素子のそれぞれによって変換された前記電気信号を取得して、偏光画像を生成する、撮像装置。
【請求項２】
前記互いに異なる偏光方向が、０°と、４５°と、９０°とを含む、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記偏光子の数が、３つである、請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第１の光学フィルタと前記第２のプリズムとの間に、エアギャップが形成される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第２の光学フィルタが、前記第２の光束を前記第２のプリズムの入射プリズム面に入射し、
当該第２のプリズムの入射プリズム面が、当該入射された第２の光束を全反射して、当該第２のプリズムが有する光射出面から射出させる、請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１の光学フィルタと前記第２のプリズムとの間に、エアギャップが形成されない、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第１の光学フィルタが、前記第１の光束を前記第１のプリズムの入射プリズム面に入射し、
当該第１のプリズムの入射プリズム面が、当該入射された第１の光束を全反射して、当該第１のプリズムが有する光射出面から射出させる、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記第１の光学フィルタが、前記第１のプリズムのプリズム面に蒸着され、
前記第２の光学フィルタが、前記第２のプリズムのプリズム面に蒸着されている、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項９】
第２の光学系と、
少なくとも１つの偏光子と、
ビームスプリッタと、
複数の固体撮像素子と、
信号処理部と、を備え、
前記第２の光学系が、第４のプリズムと、第３の光学フィルタとを備え、
前記第４のプリズムと前記ビームスプリッタとがこの順で隣り合って配置され、
前記第４のプリズムと前記ビームスプリッタとの間に、前記第３の光学フィルタが配置され、
前記第３の光学フィルタが、前記第４のプリズムが有する入射プリズム面から入射された入射光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の前記反射光の第４の光束を前記第４のプリズムの入射プリズム面に反射させて前記第４のプリズムが有する光射出面から射出させ、
前記ビームスプリッタが、他方の前記透過光をＰ波の光とＳ波の光とに分割し、
前記偏光子が、前記第４のプリズムの光射出面と、前記複数の固体撮像素子のうち、１つの固体撮像装置との間に設けられ、当該第４のプリズムの光射出面から射出される前記第４の光束を所定の偏光方向に透過させ、
前記複数の固体撮像素子のそれぞれが、前記Ｐ波の光、前記Ｓ波の光及び前記所定の偏光方向に透過させた透過光のいずれかを電気信号に変換し、
前記信号処理部が、前記複数の固体撮像素子のそれぞれによって変換された前記電気信号を取得して、偏光画像を生成する、撮像装置。
【請求項１０】
前記第３の光学フィルタが、前記第４の光束を前記第４のプリズムの入射プリズム面に入射し、
当該第４のプリズムの入射プリズム面が、当該入射された第４の光束を全反射して、当該第４のプリズムが有する光射出面から射出させる、請求項９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記Ｐ波の光の偏光方向が、前記第４のプリズムの光軸に対して０°であり、
前記Ｓ波の光の偏光方向が、前記第４のプリズムの光軸に対して９０°である、請求項９又は１０に記載の撮像装置。
【請求項１２】
色分解光学系と、
ビームスプリッタと、
複数の固体撮像素子と、
信号処理部と、を備え、
前記色分解光学系が、複数のプリズムと、複数の波長選択フィルタとを備え、
前記複数のプリズムのうち、第５のプリズムと、第６のプリズムとが、この順で隣り合って配置され、
前記第５のプリズムと前記第６のプリズムとの間に、前記複数の波長選択フィルタのうち、第１の波長選択フィルタが配置されるとともに、
前記第６のプリズムと前記ビームスプリッタとの間に、前記複数の波長選択フィルタのうち、第２の波長選択フィルタが配置され、
前記第１の波長選択フィルタが、前記第５のプリズムが有する入射プリズム面から入射された入射光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の前記反射光の第１の波長域の光を前記第５のプリズムの入射プリズム面に反射させて前記第５のプリズムが有する光射出面から射出させるとともに、他方の前記透過光の波長域の光を透過させ、
前記第２の波長選択フィルタが、前記他方の透過光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の前記反射光の第２の波長域の光を前記第６のプリズムの入射プリズム面に反射させて前記第６のプリズムが有する光射出面から射出させるとともに、他方の第３の波長域の光を透過させ、
前記ビームスプリッタが、前記透過された第３の波長域の光を、Ｐ波の光とＳ波の光とに分割し、
前記複数の固体撮像素子のそれぞれが、前記ビームスプリッタによって分割された前記Ｐ波の光及び前記Ｓ波の光を電気信号に変換するとともに、前記第１の波長域の光及び前記第２の波長域の光を電気信号に変換し、
前記信号処理部が、前記複数の固体撮像素子のそれぞれによって変換された前記電気信号を取得して、偏光画像を生成する、撮像装置。
【請求項１３】
前記第１の波長選択フィルタが、前記第１の波長域の光を前記第５のプリズムの入射プリズム面に入射し、
当該第５のプリズムの入射プリズム面が、当該第１の波長域の光を全反射して、当該第５のプリズムが有する光射出面から射出させる、請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記第２の波長選択フィルタが、前記第２の波長域の光を前記第６のプリズムの入射プリズム面に入射し、
当該第６のプリズムの入射プリズム面が、当該第２の波長域の光を全反射して、当該第６のプリズムが有する光射出面から射出させる、請求項１２又は１３に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記第１の波長選択フィルタと前記第６のプリズムとの間に、エアギャップが形成される、請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記第１の波長選択フィルタが、前記第５のプリズムのプリズム面に蒸着され、
前記第２の波長選択フィルタが、前記第６のプリズムのプリズム面に蒸着されている、請求項１２乃至１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記第１の波長域の光が、青色光を含む短波長域の光であり、
前記第２の波長域の光が、赤色光を含む長波長域の光であり、
前記第３の波長域の光が、前記赤色光の長波長域外の緑色光である、請求項１２乃至１６のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記固体撮像素子が、ラインセンサ又はエリアセンサで構成される、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に、プリズムを使用した撮像装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、工場等の生産ラインにおいて、被検査物へのごみの付着や異物の有無等を検出する方法として撮像装置を用いることが検討されている。この場合、撮像装置は、生産ラインの被検査物を撮像し、撮像画像から被検査物へのごみの付着や異物の有無を検出する。
【０００３】
被検査物を撮像する撮像装置には、様々な種類の撮像装置が存在する。例えば、撮像装置の一例として、プリズムを使用したプリズムカメラが存在する。
【０００４】
ここで、プリズムユニットを備えたプリズムカメラであって、そのプリズムユニットが、多板式の波長分解プリズムと、多板式の波長分解プリズムの両側面に固着された固定板とを備えたプリズムカメラが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−９３３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プリズムカメラ（撮像装置）は、例えば、波長分解プリズムを備えることにより、光を波長分解プリズムで分光することができる。しかしながら、工場等の生産ラインにおいて被検査物へのごみの付着や異物の有無等を検出する際、例えば、被検査物を複数回撮像し、被検査物へのごみの付着や異物の有無等を判断していた。この場合、従来では、被検査物を精度良く効率的に検査することができないおそれがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、被検査物の表面や被検査物の形状の特徴を、さらに精度良く、効率的に検査することができる、撮像装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上述の目的を解決するために鋭意研究を行った結果、被検査物の表面や被検査物の形状の特徴を、さらに精度良く、効率的に検査することに成功し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、第１の光学系と、
複数の偏光子と、
複数の固体撮像素子と、
信号処理部と、を備え、
前記第１の光学系が、複数のプリズムと、複数の光学フィルタとを備え、
前記複数のプリズムのうち、第１のプリズムと、第２のプリズムと、第３のプリズムとが、この順で隣り合って配置され、
前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間に、前記複数の光学フィルタのうち、第１の光学フィルタが配置されるとともに、
前記第２のプリズムと前記第３のプリズムとの間に、前記複数の光学フィルタのうち、第２の光学フィルタが配置され、
前記第１の光学フィルタが、前記第１のプリズムが有する入射プリズム面から入射された入射光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の前記反射光の第１の光束を前記第１のプリズムの入射プリズム面に反射させて前記第１のプリズムが有する光射出面から射出させるとともに、他方の前記透過光の光束を透過させ、
前記第２の光学フィルタが、前記他方の透過光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の前記反射光の第２の光束を前記第２のプリズムの入射プリズム面に反射させて前記第２のプリズムが有する光射出面から射出させるとともに、他方の第３の光束を透過させて、前記第３のプリズムが有する光射出面から射出させ、
前記複数の偏光子のそれぞれが、前記複数の固体撮像素子のそれぞれと、前記複数のプリズムのそれぞれの光射出面との間に設けられ、当該光射出面から射出された射出光を、互いに異なる偏光方向に透過させ、
前記複数の固体撮像素子のそれぞれが、前記複数の偏光子のそれぞれによって前記偏光方向に透過させた透過光を電気信号に変換し、
前記信号処理部が、前記複数の固体撮像素子のそれぞれによって変換された前記電気信号を取得して、偏光画像を生成する、撮像装置を提供する。
【００１０】
また、本発明では、第２の光学系と、
少なくとも１つの偏光子と、
ビームスプリッタと、
複数の固体撮像素子と、
信号処理部と、を備え、
前記第２の光学系が、第４のプリズムと、第３の光学フィルタとを備え、
前記第４のプリズムと前記ビームスプリッタとがこの順で隣り合って配置され、
前記第４のプリズムと前記ビームスプリッタとの間に、前記第３の光学フィルタが配置され、
前記第３の光学フィルタが、前記第４のプリズムが有する入射プリズム面から入射された入射光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の前記反射光の第４の光束を前記第４のプリズムの入射プリズム面に反射させて前記第４のプリズムが有する光射出面から射出させ、
前記ビームスプリッタが、他方の前記透過光をＰ波の光とＳ波の光とに分割し、
前記偏光子が、前記第４のプリズムの光射出面と、前記複数の固体撮像素子のうち、１つの固体撮像装置との間に設けられ、当該第４のプリズムの光射出面から射出される前記第４の光束を所定の偏光方向に透過させ、
前記複数の固体撮像素子のそれぞれが、前記Ｐ波の光、前記Ｓ波の光及び前記所定の偏光方向に透過させた透過光のいずれかを電気信号に変換し、
前記信号処理部が、前記複数の固体撮像素子のそれぞれによって変換された前記電気信号を取得して、偏光画像を生成する、撮像装置を提供する。
【００１１】
また、本発明では、色分解光学系と、
ビームスプリッタと、
複数の固体撮像素子と、
信号処理部と、を備え、
前記色分解光学系が、複数のプリズムと、複数の波長選択フィルタとを備え、
前記複数のプリズムのうち、第５のプリズムと、第６のプリズムとが、この順で隣り合って配置され、
前記第５のプリズムと前記第６のプリズムとの間に、前記複数の波長選択フィルタのうち、第１の波長選択フィルタが配置されるとともに、
前記第６のプリズムと前記ビームスプリッタとの間に、前記複数の波長選択フィルタのうち、第２の波長選択フィルタが配置され、
前記第１の波長選択フィルタが、前記第５のプリズムが有する入射プリズム面から入射された入射光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の前記反射光の第１の波長域の光を前記第５のプリズムの入射プリズム面に反射させて前記第５のプリズムが有する光射出面から射出させるとともに、他方の前記透過光の波長域の光を透過させ、
前記第２の波長選択フィルタが、前記他方の透過光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の前記反射光の第２の波長域の光を前記第６のプリズムの入射プリズム面に反射させて前記第６のプリズムが有する光射出面から射出させるとともに、他方の第３の波長域の光を透過させ、
前記ビームスプリッタが、前記透過された第３の波長域の光を、Ｐ波の光とＳ波の光とに分割し、
前記複数の固体撮像素子のそれぞれが、前記ビームスプリッタによって分割された前記Ｐ波の光及び前記Ｓ波の光を電気信号に変換するとともに、前記第１の波長域の光及び前記第２の波長域の光を電気信号に変換し、
前記信号処理部が、前記複数の固体撮像素子のそれぞれによって変換された前記電気信号を取得して、偏光画像を生成する、撮像装置を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、被検査物の表面や被検査物の形状の特徴を、さらに精度良く、効率的に検査することができる。なお、本発明の効果は、必ずしも上記の効果に限定されるものではなく、本発明に記載されたいずれかの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置の外観を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置を模式的に示す側面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るセンサ取付基板を模式的に示す正面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る撮像装置のブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の撮像装置で撮像した偏光画像の例を示した説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る撮像装置のブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る撮像装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
【００１５】
＜１．第１の実施形態（撮像装置の例１）＞
［全体構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００の外観を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００を模式的に示す側面図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係るセンサ取付基板４０ａを模式的に示す正面図である。
【００１６】
第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００は、レンズ１０が取り付けられた光学装置前面板１１と、プリズムユニット６０とを備えて構成されている。プリズムユニット６０は、第１の光学系２０と、複数の偏光子（偏光子３１、偏光子３２及び偏光子３３）と、複数の固体撮像素子（固体撮像素子（イメージセンサ）４１、固体撮像素子（イメージセンサ）４２及び固体撮像素子（イメージセンサ）４３）と、信号処理部５０と、を備えている。なお、複数の偏光子は３個設けられており、複数の固体撮像素子も３個設けられているが、これらの個数は、３個に限定されるものではない。即ち、２つ以上設けられていればよい。
【００１７】
［光学装置前面板］
光学装置前面板１１は、プリズムユニット６０と接合している。光学装置前面板１１には、撮像装置の一例であるプリズムカメラのレンズ１０等が取り付けられている。
【００１８】
［プリズムユニット］
図１及び図２に示すように、第１の実施形態に係るプリズムユニット６０は、第１の光学系２０、偏光子３１、偏光子３２、偏光子３３、固体撮像素子（イメージセンサ）４１、固体撮像素子（イメージセンサ）４２、固体撮像素子（イメージセンサ）４３、及び信号処理部５０、を備えている。
【００１９】
第１の光学系２０には、センサ取付基板４０ａと、センサ取付基板４０ｂと、センサ取付基板４０ｃとが取り付けられている。また、第１の光学系２０は、後述する複数のプリズム及び複数の光学フィルタを備えている。
【００２０】
センサ取付基板４０ａには、偏光子３１と固体撮像素子（イメージセンサ）４１とが取り付けられている（図３参照）。センサ取付基板４０ａは、図２に示すように、偏光子３１が設けられている側が第１の光学系２０側と接するように取り付けられている。同様に、センサ取付基板４０ｂには、偏光子３２と固体撮像素子（イメージセンサ）４２とが取り付けられている。センサ取付基板４０ｂは、偏光子３２が設けられている側が第１の光学系２０側と接するように取り付けられている。同様に、センサ取付基板４０ｃには、偏光子３３と固体撮像素子（イメージセンサ）４３とが取り付けられている。センサ取付基板４０ｃは、偏光子３３が設けられている側が第１の光学系２０側と接するように取り付けられている。
【００２１】
偏光子３１、偏光子３２、及び偏光子３３のそれぞれは、互いに異なる偏光方向に光を透過させる。偏光子３１は、例えば、偏光方向を、４５°とする。偏光子３２は、例えば、偏光方向を、９０°とする。偏光子３３は、例えば、偏光方向を、０°とする。なお、偏光方向は、０°、４５°、９０°に限定されるものではなく、例えば、６０°、１２０°、１３５°などを含んで構成されていてもよい。
【００２２】
固体撮像素子（イメージセンサ）４１は、偏光子３１を透過した透過光を電気信号に変換し、配線ＷＲ１を介して信号処理部５０に送出する。固体撮像素子（イメージセンサ）４２は、偏光子３２を透過した透過光を電気信号に変換し、配線ＷＲ２を介して信号処理部５０に送出する。固体撮像素子（イメージセンサ）４３は、偏光子３３を透過した透過光を電気信号に変換し、配線ＷＲ３を介して信号処理部５０に送出する。
【００２３】
固体撮像素子（イメージセンサ）４１、固体撮像素子（イメージセンサ）４２、及び固体撮像素子（イメージセンサ）４３のそれぞれは、例えば、ラインセンサ又はエリアセンサで構成される。また、固体撮像素子（イメージセンサ）４１、固体撮像素子（イメージセンサ）４２、及び固体撮像素子（イメージセンサ）４３のそれぞれは、ＣＭＯＳイメージセンサ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）であっても、ＣＣＤイメージセンサ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）であってもよい。
【００２４】
信号処理部５０は、固体撮像素子（イメージセンサ）４１、固体撮像素子（イメージセンサ）４２、及び固体撮像素子（イメージセンサ）４３のそれぞれによって変換された電気信号を取得して、偏光画像を生成する。信号処理部５０は、例えば、専用又は汎用のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、或いは、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ）などにより構成される。
【００２５】
なお、プリズムユニット６０は、第１の光学系２０の側面に固定板１５を有し（図１参照）、固定板１５が、第１の光学系２０が有する複数のプリズム及び複数の光学フィルタを固定するようになっている。そして、固定板１５は、センサ取付基板４０ａと接着剤で接合されている。また、固定板１５は、センサ取付基板４０ｂと接着剤で接合されている。同様に、固定板１５は、センサ取付基板４０ｃと接着剤で接合されている。
【００２６】
［プリズムユニットの詳細］
図４に、プリズムユニット６０の詳細なブロック図を示す。図４は、本発明の第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００のブロック図である。
【００２７】
図４に示すように、プリズムユニット６０は、第１の光学系２０と信号処理部５０を備えている。プリズムユニット６０の第１の光学系２０は、複数のプリズム（第１のプリズム２１、第２のプリズム２２、及び第３のプリズム２３）と、複数の光学フィルタ（第１の光学フィルタＳＦ１及び第２の光学フィルタＳＦ２）とを備えている。
【００２８】
第１の光学系２０は、複数のプリズムのうち、第１のプリズム２１と、第２のプリズム２２と、第３のプリズム２３とが、この順で隣り合って配置されている。第１の光学系２０は、第１のプリズム２１と第２のプリズム２２との間に、複数の光学フィルタのうち、第１の光学フィルタＳＦ１が配置されるとともに、第２のプリズム２２と第３のプリズム２３との間に、複数の光学フィルタのうち、第２の光学フィルタＳＦ２が配置されている。
【００２９】
第１の光学フィルタＳＦ１は、第１のプリズム２１のプリズム面２１ｂに蒸着され、第２の光学フィルタＳＦは、第２のプリズム２２のプリズム面２２ｂに蒸着されている。なお、第１の光学フィルタＳＦ１及び第２の光学フィルタＳＦ２は、例えば、ＮＤフィルタで構成される。
【００３０】
［プリズムユニットでの処理］
第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００は、図４に示すように、被検査物（図示せず）からの射出された光の光路Ｌ上に配置される。
【００３１】
レンズ１０を介して被検査物（図示せず）から射出された光は、光路Ｌに沿って、第１の光学系２０の第１のプリズム２１の入射プリズム面２１ａに入射される。
【００３２】
第１の光学フィルタＳＦ１は、第１のプリズム２１が有する入射プリズム面２１ａから入射された入射光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の反射光の第１の光束ＢＬ１を第１のプリズム２１の入射プリズム面２１ａに反射させて第１のプリズム２１が有する光射出面２１ｃから射出させるとともに、他方の透過光の光束を透過させる。
【００３３】
例えば、第１の光学フィルタＳＦ１は、入射プリズム面２１ａから入射された入射光の３３％を、第１のプリズム２１の光射出面２１ｃから射出させる。第１の光学フィルタＳＦ１は、第１のプリズム２１の入射プリズム面２１ａから入射された入射光の６６％を透過させ、第２のプリズム２２の入射プリズム面２２ａに入射させる。なお、第１のプリズム２１の光射出面２１ｃから射出させる光の比率は、３３％に限定されるものではなく、任意の比率で射出させることができる。また同様に、第２のプリズム２２の入射プリズム面２２ａに入射させる光の比率も、６６％に限定されるものではなく、任意の比率で射出させることができる。
【００３４】
ここで、第１の光学フィルタＳＦ１は、第１の光束ＢＬ１を第１のプリズム２１の入射プリズム面２１ａに入射し、当該第１のプリズムの入射プリズム面２１ａが、当該入射された第１の光束ＢＬ１を全反射して（図４の領域Ｐ参照）、当該第１のプリズム２１が有する光射出面２１ｃから射出させる。
【００３５】
第１のプリズムの入射プリズム面２１ａは、例えば、金属膜がコーティングされることにより、入射された第１の光束ＢＬ１を全反射する。
【００３６】
次に、第２の光学フィルタＳＦ２は、他方の透過光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の反射光の第２の光束ＢＬ２を第２のプリズム２２の入射プリズム面２２ａに反射させて第２のプリズム２２が有する光射出面２２ｃから射出させるとともに、他方の第３の光束ＢＬ３を透過させて、第３のプリズム２３が有する光射出面２３ｃから射出させる。
【００３７】
例えば、第２の光学フィルタＳＦ２は、入射プリズム面２２ａから入射された入射光の５０％（即ち、第１のプリズム２１の入射プリズム面２１ａから入射された入射光の３３％）を、第２のプリズム２２の光射出面２２ｃから射出させる。また、第２の光学フィルタＳＦ２は、第２のプリズム２２の入射プリズム面２２ａから入射された入射光の５０％（即ち、第１のプリズム２１の入射プリズム面２１ａから入射された入射光の３３％）を透過させ、第３のプリズム２２の入射プリズム面２３ａに入射させる。なお、第２のプリズム２２の光射出面２２ｃから射出させる光の比率は、５０％に限定されるものではなく、任意の比率で射出させることができる。また、第３のプリズム２３の入射プリズム面２３ａに入射させる光の比率も、５０％に限定されるものではなく、任意の比率で入射させることができる。
【００３８】
ここで、第１の光学フィルタＳＦ１と第２のプリズム２２との間に、エアギャップＡＧ１が形成されている。
【００３９】
この場合、第２の光学フィルタＳＦ２は、第２の光束ＢＬ２を第２のプリズム２２の入射プリズム面２２ａに入射し、当該第２のプリズム２２の入射プリズム面２２ａが、当該入射された第２の光束ＢＬ２を全反射して（図４の領域Ｑ）、当該第２のプリズム２２が有する光射出面２２ｃから射出させる。
【００４０】
第２のプリズムの入射プリズム面２２ａは、例えば、金属膜がコーティングされることにより、入射された第２の光束ＢＬ２を全反射する。
【００４１】
偏光子３１は、第１のプリズム２１の光射出面２１ｃと固体撮像素子（イメージセンサ）４１との間に設けられ、当該光射出面２１ｃから射出された射出光を、４５°の偏光方向に透過させる。偏光子３２は、第２のプリズム２２の光射出面２２ｃと固体撮像素子（イメージセンサ）４２との間に設けられ、当該光射出面２２ｃから射出された射出光を、９０°の偏光方向に透過させる。偏光子３３は、第３のプリズム２３の光射出面２３ｃと固体撮像素子（イメージセンサ）４３との間に設けられ、当該光射出面２３ｃから射出された射出光を、０°の偏光方向に透過させる。第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００は、偏光子の数を３つとすることができる。
【００４２】
固体撮像素子（イメージセンサ）４１は、偏光子３１によって、４５°の偏光方向に透過させた透過光を電気信号に変換する。固体撮像素子（イメージセンサ）４２は、偏光子３２によって９０°の偏光方向に透過させた透過光を電気信号に変換する。固体撮像素子（イメージセンサ）４３は、偏光子３３によって０°の偏光方向に透過させた透過光を電気信号に変換する。
【００４３】
信号処理部５０は、固体撮像素子（イメージセンサ）４１、固体撮像素子（イメージセンサ）４２、及び固体撮像素子（イメージセンサ）４３のそれぞれによって変換された電気信号を取得して、偏光画像を生成する。
【００４４】
図５に、第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００で撮像した偏光画像の例を示す。図５は、第１の実施形態の撮像装置（プリズムカメラ）１００で撮像した偏光画像の例を示した説明図である。
【００４５】
まず、図５に示す偏光前の表示画像の欄には、所定の画像が表示されている。この偏光前の画像は、撮像装置（プリズムカメラ）１００で撮像した通常の撮像画像の例を示している。
【００４６】
これに対し、偏光方向が０°の偏光表示では、偏光前の通常の撮像画像の撮像光を０°の偏光方向で透過させた偏光画像の例を示している。また、偏光方向が９０°の偏光表示では、偏光前の通常の撮像画像の撮像光を９０°の偏光方向で透過させた偏光画像の例を示している。同様に、偏光方向が４５°の偏光表示では、偏光前の通常の撮像画像の撮像光を４５°の偏光方向で透過させた偏光画像の例を示している。
【００４７】
各偏光方向の偏光表示の欄に示すように、所定の偏光方向を透過させた偏光画像は、被検査物と同一の検査物の画像であるが、異なる画像を表示することができる。
【００４８】
例えば、偏光方向が０°の場合には、偏光方向が０°の成分だけを抽出することができることを示しており、この例では、偏光画像としては何も表示されていない。また、偏光方向が９０°の場合には、偏光方向が９０°の成分だけを抽出することができることを示しており、偏光方向が９０°の成分の偏光画像を表示することができる。また、偏光方向が４５°の場合には、偏光方向が４５°の成分だけを抽出することができることを示しており、この例では、偏光画像としては何も表示されていない。
【００４９】
なお、第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００は、例えば、図５に示す偏光方向が０°の成分と偏光方向が９０°の成分とを有する偏光画像を表示させることもでき、また、偏光方向が９０°の成分と偏光方向が４５°の成分とを有する偏光画像を表示させることもできる。
【００５０】
これにより、例えば、ある検査物に包装がなされている場合、その包装の表面の反射光の一部を偏光方向によって抽出することにより包装された中身を見ることができる。具体的には、第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００は、反射光の一部の偏光方向の成分を抽出し、透明の容器に入れられた内容物を見やすく表示させることができる。また、車のフロントガラスに対して、反射光の一部を所定の偏光方向に透過させ、偏光画像を得ることにより、フロントガラスの反射光の一部の成分を抽出した偏光画像を得ることができる。これにより、フロントガラスが反射光で眩しい状況であっても、車内に人物の有無を認識することができる。
【００５１】
また、撮像装置（プリズムカメラ）１００は、反射光の一部を所定の偏光方向に透過させることにより、包装の形状を検査することもできる。撮像装置（プリズムカメラ）１００は、反射光の一部を所定の偏光方向に透過させることにより、例えば、透明なペットボトルの形状の検査を行うことができる。また、撮像装置（プリズムカメラ）１００は、綿の塊に異物の混入がないかを確認する検査において、その異物だけの画像を得ることができる。
【００５２】
特に、第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００は、１回の撮像で複数の偏光方向の偏光画像を得ることができるので、無偏光画像に対して特定領域を強調することができる。これにより、第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００は、被検査物の形状や歪み等を検出することができる。
【００５３】
このように、第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００は、同一の被検査物を撮像しても、異なる偏光方向によって、異なる画像を得ることができる。
【００５４】
以上説明したように、第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００は、複数の偏光子（偏光子３１、偏光子３２、及び偏光子３３）を備え、複数のプリズム（第１のプリズム２１、第２のプリズム２２、及び第３のプリズム２３）のそれぞれの光射出面（光射出面２１ｃ、光射出面２２ｃ、又は光射出面２３ｃ）から射出される所定の光を所定の偏光方向に透過させることができる。
【００５５】
これにより、第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００は、同一の被検査物を撮像しても、異なる偏光方向によって、異なる画像を得ることができるので、被検査物の表面や被検査物の形状の特徴を、さらに精度良く、効率的に検査することができる。
【００５６】
なお、第１の実施形態では、撮像装置（プリズムカメラ）１００は、第１の光学フィルタＳＦ１と第２のプリズム２２との間に、エアギャップＡＧ１が形成されていたが、これに限定されるものではない。即ち、第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００は、第１の光学フィルタＳＦ１と第２のプリズム２２との間に、エアギャップＡＧ１が形成されていなくてもよい。この場合、第２のプリズムの入射プリズム面２２ａは、例えば、金属膜がコーティングされることにより、第２の光束ＢＬ２を全反射する。
【００５７】
また、第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００は、偏光子３１、偏光子３２、及び偏光子３３に、特定の波長域光を透過させるトリミングフィルタやバンドパスフィルタを設けるようにしてもよい。
【００５８】
＜２．第２の実施形態（撮像装置の例２）＞
本発明に係る第２の実施形態の撮像装置は、第２の光学系と、少なくとも１つの偏光子と、  ビームスプリッタと、複数の固体撮像素子と、信号処理部と、を備え、第２の光学系が、第４のプリズムと、第３の光学フィルタとを備え、第４のプリズムとビームスプリッタとがこの順で隣り合って配置され、第４のプリズムとビームスプリッタとの間に、第３の光学フィルタが配置され、第３の光学フィルタが、第４のプリズムが有する入射プリズム面から入射された入射光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の反射光の第４の光束を第４のプリズムの入射プリズム面に反射させて第４のプリズムが有する光射出面から射出させ、ビームスプリッタが、他方の透過光をＰ波の光とＳ波の光とに分割し、偏光子が、第４のプリズムの光射出面と、複数の固体撮像素子のうち、１つの固体撮像装置との間に設けられ、当該第４のプリズムの光射出面から射出される第４の光束を所定の偏光方向に透過させ、複数の固体撮像素子のそれぞれが、Ｐ波の光、Ｓ波の光及び所定の偏光方向に透過させた透過光のいずれかを電気信号に変換し、信号処理部が、複数の固体撮像素子のそれぞれによって変換された電気信号を取得して、偏光画像を生成する、撮像装置である。
【００５９】
本発明に係る第２の実施形態の撮像装置によれば、第１の実施形態の撮像装置と同様に、同一の被検査物を撮像しても、異なる偏光方向によって、異なる画像を得ることができるので、被検査物の表面や被検査物の形状の特徴を、さらに精度良く、効率的に検査することができる。
【００６０】
なお、本発明に係る第２の実施形態の全体構成は、第１の実施形態の撮像装置と同様の構成を採用することができる。また、ビームスプリッタは、偏光子の一種である。
【００６１】
［プリズムユニットの詳細］
図６は、本発明の第２の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０１のブロック図である。
【００６２】
第２の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０１は、レンズ１０と、プリズムユニット６１とを備えている。プリズムユニット６１は、第２の光学系２０ａと、少なくとも１つの偏光子３１と、ビームスプリッタ７０と、複数の固体撮像素子（固体撮像素子（イメージセンサ）４１、固体撮像素子（イメージセンサ）４４、固体撮像素子（イメージセンサ）４５）と、信号処理部５０と、を備えている。
【００６３】
第２の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０１が、第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００と異なる点は、プリズムユニット６１において、偏光子３２及び偏光子３３の代わりにビームスプリッタ７０を備えている点である。第２の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０１は、第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００と同一の構成について、同一の符号を付し、説明を適宜、省略する。
【００６４】
第２の光学系２０ａは、第４のプリズムＰ２１と、第３の光学フィルタＰＳＦ１とを備えている。第２の光学系２０ａは、第４のプリズムＰ２１とビームスプリッタ７０とがこの順で隣り合って配置され、第４のプリズムＰ２１とビームスプリッタ７０との間に、第３の光学フィルタＰＳＦ１が配置されている。なお、第３の光学フィルタＰＳＦ１は、第４のプリズムＰ２１のプリズム面Ｐ２１ｂに蒸着されている。また、第１の光学フィルタＰＳＦ１は、例えば、ＮＤフィルタで構成される。
【００６５】
［プリズムユニットでの処理］
第２の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０１は、図６に示すように、被検査物（図示せず）からの射出された光の光路Ｌ上に配置される。
【００６６】
レンズ１０を介して被検査物（図示せず）から射出された光は、光路Ｌに沿って、第２の光学系２０ａの第４のプリズムＰ２１の入射プリズム面Ｐ２１ａに入射される。
【００６７】
第３の光学フィルタＰＳＦ１は、第４のプリズムＰ２１が有する入射プリズム面Ｐ２１ａから入射された入射光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の反射光の第４の光束ＢＬ４を第４のプリズムＰ２１の入射プリズム面Ｐ２１ａに反射させて第４のプリズムＰ２１が有する光射出面Ｐ２１ｃから射出させる。
【００６８】
例えば、第３の光学フィルタＰＳＦ１は、入射プリズム面Ｐ２１ａから入射された入射光の５０％を、第４の光束ＢＬ４として第４のプリズムＰ２１の光射出面Ｐ２１ｃから射出させる。また、第３の光学フィルタＰＳＦ１は、第４のプリズムＰ２１の入射プリズム面Ｐ２１ａから入射された入射光の５０％を透過させる。
【００６９】
ここで、第３の光学フィルタＰＳＦ１は、第４の光束ＢＬ４を第１のプリズムＰ２１の入射プリズム面Ｐ２１ａに入射し、当該第４のプリズムＰ２１の入射プリズム面Ｐ２１ａが、当該入射された第４の光束ＢＬ４を全反射して（図６の領域Ｒ参照）、当該第４のプリズムＰ２１が有する光射出面Ｐ２１ｃから射出させる。
【００７０】
第４のプリズムの入射プリズム面Ｐ２１ａは、例えば、金属膜がコーティングされることにより、入射された第４の光束ＢＬ４を全反射する。
【００７１】
なお、第２の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０１は、第３の光学フィルタＰＳＦ１とビームスプリッタ７０との間に、エアギャップが形成されていてもよい。エアギャップが形成されている場合でも、第３の光学フィルタＰＳＦ１は、第４のプリズムＰ２１の入射プリズム面Ｐ２１ａから入射された所定の入射光を透過させることができる。
【００７２】
ビームスプリッタ７０は、プレートＰＴ１を備え、プレートＰＴ１を用いて、他方の透過光をＰ波の光（透過光）とＳ波の光（反射光）とに分割する。なお、Ｐ波は、光の偏光方向が、第４のプリズムＰ２１の入射プリズム面Ｐ２１ａの光軸に対して０°であり、Ｓ波は、光の偏光方向が、第４のプリズムＰ２１の入射プリズム面Ｐ２１ａの光軸に対して９０°である。ビームスプリッタ７０は、プレートＰＴ１を介して、他方の透過光をＰ波の光として透過させるとともに、プレートＰＴ１を介して、他方の透過をＳ波の光として、反射させる。
【００７３】
偏光子３１は、第４のプリズムＰ２１の光射出面Ｐ２１ｃと、固体撮像素子（イメージセンサ）４１との間に設けられ、当該第４のプリズムＰ２１の光射出面Ｐ２１ｃから射出される第４の光束ＢＬ４を所定の偏光方向（例えば、４５°）に透過させる。
【００７４】
複数の固体撮像素子（固体撮像素子（イメージセンサ）４１、固体撮像素子（イメージセンサ）４４、固体撮像素子（イメージセンサ）４５）のそれぞれは、Ｐ波（光の偏光方向が、０°）の光、Ｓ波（光の偏光方向が、９０°）の光及び所定の偏光方向（例えば、４５°）に透過させた透過光のいずれかを電気信号に変換する。
【００７５】
信号処理部５０は、複数の固体撮像素子（固体撮像素子（イメージセンサ）４１、固体撮像素子（イメージセンサ）４４、固体撮像素子（イメージセンサ）４５）のそれぞれによって変換された電気信号を取得して、偏光画像を生成する。
【００７６】
図５を用いて、第２の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０１で撮像した偏光画像の例を説明する。図５は、第２の実施形態の撮像装置（プリズムカメラ）１０１で撮像した偏光画像の例を示した説明図である。第２の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０１は、第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００と同様の効果を有している。
【００７７】
まず、図５に示す偏光前の表示画像の欄には、所定の画像が表示されている。この偏光前の画像は、撮像装置（プリズムカメラ）１０１で撮像した通常の撮像画像の例を示している。
【００７８】
これに対し、偏光方向が０°の偏光表示では、偏光前の通常の撮像画像の撮像光を０°の偏光方向で透過させた偏光画像の例を示している。また、偏光方向が９０°の偏光表示では、偏光前の通常の撮像画像の撮像光を９０°の偏光方向で透過させた偏光画像の例を示している。同様に、偏光方向が４５°の偏光表示では、偏光前の通常の撮像画像の撮像光を４５°の偏光方向で透過させた偏光画像の例を示している。
【００７９】
各偏光方向の偏光表示の欄に示すように、所定の偏光方向を透過させた偏光画像は、被検査物と同一の検査物の画像であるが、異なる画像を表示することができる。
【００８０】
例えば、偏光方向が０°の場合には、偏光方向が０°の成分だけを抽出することができることを示しており、この例では、偏光画像としては何も表示されていない。また、偏光方向が９０°の場合には、偏光方向が９０°の成分だけを抽出することができることを示しており、偏光方向が９０°の成分の偏光画像を表示することができる。また、偏光方向が４５°の場合には、偏光方向が４５°の成分だけを抽出することができることを示しており、この例では、偏光画像としては何も表示されていない。
【００８１】
なお、第２の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０１は、例えば、図５に示す偏光方向が０°の成分と偏光方向が９０°の成分とを有する偏光画像を表示させることもでき、また、偏光方向が９０°の成分と偏光方向が４５°の成分とを有する偏光画像を表示させることもできる。
【００８２】
これにより、例えば、ある検査物に包装がなされている場合、その包装の表面の反射光の一部を偏光方向によって抽出することにより包装された中身を見ることができる。具体的には、第２の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０１は、反射光の一部の偏光方向の成分に抽出し、透明の容器に入れられた内容物を見やすく表示させることができる。また、車のフロントガラスに対して、反射光の一部を所定の偏光方向に透過させ、偏光画像を得ることにより、フロントガラスの反射光の一部の成分を抽出した偏光画像を得ることができる。これにより、フロントガラスが反射光で眩しい状況であっても、車内に人物の有無を認識することができる。
【００８３】
また、撮像装置（プリズムカメラ）１０１は、反射光の一部を所定の偏光方向に透過させることにより、包装の形状を検査することもできる。撮像装置（プリズムカメラ）１０１は、反射光の一部を所定の偏光方向に透過させることにより、例えば、透明なペットボトルの形状の検査を行うことができる。また、撮像装置（プリズムカメラ）１０１は、綿の塊に異物の混入がないかを確認する検査において、その異物だけの画像を得ることができる。
【００８４】
特に、第２の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０１は、１回の撮像で複数の偏光方向の偏光画像を得ることができるので、無偏光画像に対して特定領域を強調することができる。これにより、第２の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０１は、被検査物の形状や歪み等を検出することができる。
【００８５】
このように、第２の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０１は、同一の被検査物を撮像しても、異なる偏光方向によって、異なる画像を得ることができる。
【００８６】
以上説明したように、第２の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０１は、ビームスプリッタ７０を備え、Ｐ波（光の偏光方向が、０°）の光、Ｓ波（光の偏光方向が、９０°）の光及び所定の偏光方向（例えば、４５°）に透過させた透過光を電気信号に変換することができる。
【００８７】
これにより、第２の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０１は、同一の被検査物を撮像しても、異なる偏光方向によって、異なる画像を得ることができるので、被検査物の表面や被検査物の形状の特徴を、さらに精度良く、効率的に検査することができる。
【００８８】
＜３．第３の実施形態（撮像装置の例３）＞
本発明に係る第３の実施形態の撮像装置は、色分解光学系と、ビームスプリッタと、複数の固体撮像素子と、信号処理部と、を備え、色分解光学系が、複数のプリズムと、複数の波長選択フィルタとを備え、複数のプリズムのうち、第５のプリズムと、第６のプリズムとが、この順で隣り合って配置され、第５のプリズムと第６のプリズムとの間に、複数の波長選択フィルタのうち、第１の波長選択フィルタが配置されるとともに、第６のプリズムとビームスプリッタとの間に、複数の波長選択フィルタのうち、第２の波長選択フィルタが配置され、  第１の波長選択フィルタが、第５のプリズムが有する入射プリズム面から入射された入射光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の反射光の第１の波長域の光を第５のプリズムの入射プリズム面に反射させて第５のプリズムが有する光射出面から射出させるとともに、他方の透過光の波長域の光を透過させ、第２の波長選択フィルタが、他方の透過光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の反射光の第２の波長域の光を第６のプリズムの入射プリズム面に反射させて第６のプリズムが有する光射出面から射出させるとともに、他方の第３の波長域の光を透過させ、ビームスプリッタが、透過された第３の波長域の光を、Ｐ波の光とＳ波の光とに分割し、複数の固体撮像素子のそれぞれが、ビームスプリッタによって分割されたＰ波の光及びＳ波の光を電気信号に変換するとともに、第１の波長域の光及び第２の波長域の光を電気信号に変換し、信号処理部が、複数の固体撮像素子のそれぞれによって変換された電気信号を取得して、偏光画像を生成する、撮像装置である。
【００８９】
本発明に係る第３の実施形態の撮像装置よれば、第１の実施形態の撮像装置及び第２の実施形態の撮像装置と同様に、同一の被検査物を撮像しても、異なる偏光方向によって、異なる画像を得ることができるので、被検査物の表面や被検査物の形状の特徴を、さらに精度良く、効率的に検査することができる。
【００９０】
なお、本発明に係る第３の実施形態の全体構成は、第１の実施形態の撮像装置と同様の構成を採用することができる。また、ビームスプリッタは、偏光子の一種である。また、以下の説明では、一例として、第１の波長域の光が、青色光を含む短波長域の光であり、第２の波長域の光が、赤色光を含む長波長域の光であり、第３の波長域の光が、赤色光の長波長光域外の緑色光であるとして説明するが、これに限定されるものではない。例えば、第１の波長域の光が、赤色光の長波長域外の緑色光であり、第２の波長域の光が、青色光を含む短波長域の光であり、第３の波長域の光が、赤色光を含む長波長域の光であってもよい。
【００９１】
［プリズムユニットの詳細］
図７は、本発明の第３の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０２のブロック図である。
【００９２】
第３の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０２は、レンズ１０と、プリズムユニット６２とを備えている。プリズムユニット６２は、色分解光学系２０ｂと、ビームスプリッタ７１と、複数の固体撮像素子（固体撮像素子（イメージセンサ）４６、固体撮像素子（イメージセンサ）４７、固体撮像素子（イメージセンサ）４８、固体撮像素子（イメージセンサ）４９）と、信号処理部５１と、を備えている。
【００９３】
第３の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０２が、第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００と異なる点は、プリズムユニット６２において、第１の光学系２０の代わりに、色分解光学系２０ｂを備え、さらに、ビームスプリッタ７１を備えている点である。第３の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０２は、第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００と同一の構成について、同一の符号を付し、説明を適宜、省略する。
【００９４】
色分解光学系２０ｂは、複数のプリズム（第５のプリズム２４、第６のプリズム２５）と、複数の波長選択フィルタ（第１の波長選択フィルタＣＳ１、第２の波長選択フィルタＣＳ２）とを備えている。
【００９５】
色分解光学系２０ｂは、複数のプリズム（第５のプリズム２４、第６のプリズム２５）のうち、第５のプリズム２４と、第６のプリズム２５とが、この順で隣り合って配置され、第５のプリズム２４と第６のプリズム２５との間に、複数の波長選択フィルタ（第１の波長選択フィルタＣＳ１、第２の波長選択フィルタＣＳ２）のうち、第１の波長選択フィルタＣＳ１が配置されるとともに、第６のプリズム２５とビームスプリッタ７１との間に、複数の波長選択フィルタ（第１の波長選択フィルタＣＳ１、第２の波長選択フィルタＣＳ２）のうち、第２の波長選択フィルタＣＳ２が配置されている。
【００９６】
なお、第１の波長選択フィルタＣＳ１は、第５のプリズム２４のプリズム面２４ｂに蒸着されており、第２の波長選択フィルタＣＳ２は、第６のプリズム２５のプリズム面２５ｂに蒸着されている。なお、第１の波長選択フィルタＣＳ１及び第２の波長選択フィルタＣＳ２は、例えば、ダイクロイック膜で構成される。
【００９７】
［プリズムユニットでの処理］
第３の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０２は、図７に示すように、被検査物（図示せず）からの射出された光の光路Ｌ上に配置される。
【００９８】
レンズ１０を介して被検査物（図示せず）から射出された光は、光路Ｌに沿って、色分解光学系２０ｂの第５のプリズム２４の入射プリズム面２４ａに入射される。
【００９９】
第１の波長選択フィルタＣＳ１は、第５のプリズム２４が有する入射プリズム面２４ａから入射された入射光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の反射光の第１の波長域の光（青色光を含む短波長域の光）Ｂを第５のプリズム２４の入射プリズム面２４ａに反射させて第５のプリズム２４が有する光射出面２４ｃから射出させるとともに、他方の透過光の波長域の光（緑色光を含む中間波長域の光）を透過させる。
【０１００】
例えば、第１の波長選択フィルタＣＳ１は、青色光を含む短波長域の光Ｂを第５のプリズム２４の入射プリズム面２４ａに入射し、当該第５のプリズム２４の入射プリズム面２４ａが、当該青色光を含む短波長域の光Ｂを全反射して（図７の領域Ｓ参照）、当該第５のプリズム２４が有する光射出面２４ｃから射出させる。
【０１０１】
第５のプリズムの入射プリズム面２４ａは、例えば、金属膜がコーティングされることにより、入射された青色光を含む短波長域の光Ｂを全反射する。
【０１０２】
第２の波長選択フィルタＣＳ２は、他方の透過光（緑色光を含む中間波長域の光）を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の反射光の第２の波長域の光（赤色光を含む長波長域の光）Ｒを第６のプリズム２５の入射プリズム面２５ａに反射させて第６のプリズム２５が有する光射出面２５ｃから射出させるとともに、他方の第３の波長域の光（赤色光の長波長域外の緑色光）Ｇを透過させる。
【０１０３】
ここで、第１の波長選択フィルタＣＳ１と第６のプリズム２５との間に、エアギャップＡＧ２が形成されている。
【０１０４】
この場合、第２の波長選択フィルタＣＳ２は、第２の波長域の光（赤色光を含む長波長域の光）Ｒを第６のプリズム２５の入射プリズム面２５ａに入射し、当該第６のプリズム２５の入射プリズム面２５ａが、当該第２の波長域の光（赤色光を含む長波長域の光）Ｒを全反射して（図７の領域Ｔ参照）、当該第６のプリズム２５が有する光射出面２５ｃから射出させる。
【０１０５】
第６のプリズムの入射プリズム面２５ａは、例えば、金属膜がコーティングされることにより、入射された赤色光を含む長波長域の光Ｒを全反射する。
【０１０６】
ビームスプリッタ７１は、プレートＰＴ２を備え、プレートＰＴ２を用いて、透過された第３の波長域の光（赤色光の長波長域外の緑色光）Ｇを、Ｐ波の光とＳ波の光とに分割する。
【０１０７】
複数の固体撮像素子（固体撮像素子（イメージセンサ）４６、固体撮像素子（イメージセンサ）４７、固体撮像素子（イメージセンサ）４８、固体撮像素子（イメージセンサ）４９）のそれぞれは、ビームスプリッタ７１によって分割されたＰ波の光及びＳ波の光を電気信号に変換するとともに、第１の波長域の光（青色光を含む短波長域の光）Ｂ、及び第２の波長域の光（赤色光を含む長波長域の光）Ｒを電気信号に変換する。
【０１０８】
信号処理部５１は、複数の固体撮像素子（固体撮像素子（イメージセンサ）４６、固体撮像素子（イメージセンサ）４７、固体撮像素子（イメージセンサ）４８、固体撮像素子（イメージセンサ）４９）のそれぞれによって変換された電気信号を取得して、偏光画像を生成する。
【０１０９】
図５を用いて、第３の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０２で撮像した偏光画像の例を説明する。第３の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０２は、第１の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１００と同様の効果を有している。
【０１１０】
図５に示す偏光前の表示画像の欄には、所定の画像が表示されている。この偏光前の画像は、撮像装置（プリズムカメラ）１０２で撮像した通常の撮像画像の例を示している。
【０１１１】
これに対し、偏光方向が０°の偏光表示では、偏光前の通常の撮像画像の撮像光を０°の偏光方向（Ｐ波）で透過させた偏光画像の例を示している。また、偏光方向が９０°の偏光表示では、偏光前の通常の撮像画像の撮像光を９０°の偏光方向（Ｓ波）で透過させた偏光画像の例を示している。
【０１１２】
各偏光方向の偏光表示の欄に示すように、所定の偏光方向を透過させた偏光画像は、被検査物と同一の検査物の画像であるが、異なる画像を表示することができる。
【０１１３】
例えば、偏光方向が０°の場合には、偏光方向が０°の成分だけを抽出することができることを示しており、この例では、偏光画像としては何も表示されていない。また、偏光方向が９０°の場合には、偏光方向が９０°の成分だけを抽出することができることを示しており、偏光方向が９０°の成分の偏光画像を表示することができる。
【０１１４】
なお、第３の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０２は、例えば、図５に示す偏光方向が０°の成分と偏光方向が９０°の成分とを有する偏光画像を同時に表示させることもできる。
【０１１５】
これにより、例えば、ある検査物に包装がなされている場合、その包装の表面の反射光の一部を偏光方向によって抽出することにより包装された中身を見ることができる。具体的には、第３の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０２は、反射光の一部の偏光方向の成分に抽出し、透明の容器に入れられた内容物を見やすく表示させることができる。また、車のフロントガラスに対して、反射光の一部を所定の偏光方向に透過させ、偏光画像を得ることにより、フロントガラスの反射光の一部の成分を抽出した偏光画像を得ることができる。これにより、フロントガラスが反射光で眩しい状況であっても、車内に人物の有無を認識することができる。
【０１１６】
また、撮像装置（プリズムカメラ）１０２は、反射光の一部を所定の偏光方向に透過させることにより、包装の形状を検査することもできる。撮像装置（プリズムカメラ）１０２は、反射光の一部を所定の偏光方向に透過させることにより、例えば、透明なペットボトルの形状の検査を行うことができる。また、撮像装置（プリズムカメラ）１０２は、綿の塊に異物の混入がないかを確認する検査において、その異物だけの画像を得ることができる。
【０１１７】
特に、第３の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０２は、１回の撮像で複数の偏光方向の偏光画像を得ることができるので、無偏光画像に対して特定領域を強調することができる。これにより、第３の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０２は、被検査物の形状や歪み等を検出することができる。
【０１１８】
このように、第３の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０２は、同一の被検査物を撮像しても、異なる偏光方向によって、異なる画像を得ることができる。
【０１１９】
以上説明したように、第３の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０２は、色分解光学系２０ｂとビームスプリッタ７１とを備え、被検査物の光を色分解するとともに、Ｐ波（偏光方向が、０°）の光及びＳ波（偏光方向が、９０°）の光の偏光画像を得ることができる。
【０１２０】
これにより、第３の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０２は、被検査物のＰ波の光及びＳ波の光の偏光画像とカラー画像とを得ることができるので、より一層、異なる画像を表示でき、被検査物の表面や被検査物の形状の特徴を、さらに精度良く、効率的に検査することができる。
【０１２１】
なお、第３の実施形態では、撮像装置（プリズムカメラ）１０２は、第１の波長選択フィルタＣＳ１と第６のプリズム２５との間に、エアギャップＡＧ２が形成されていたが、これに限定されるものではない。即ち、第３の実施形態に係る撮像装置（プリズムカメラ）１０２は、第１の波長選択フィルタＣＳ１と第６のプリズム２５との間に、エアギャップＡＧ２が形成されていなくてもよい。この場合、第６のプリズムの入射プリズム面２５ａは、例えば、金属膜がコーティングされることにより、第２の波長域の光（赤色光を含む長波長域の光）Ｒを全反射する。
【０１２２】
なお、本発明に係る第１乃至第３の実施形態は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。例えば、第１乃至第３の実施形態は、それぞれ組み合わせて実施することができる。具体的には、第２の実施形態に第１の実施形態を適用することができ、また、第３の実施形態に第１の実施形態を適用することもできる。
【０１２３】
また、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
【０１２４】
また、本発明は、以下のような構成を取ることができる。
（１）第１の光学系と、
複数の偏光子と、
複数の固体撮像素子と、
信号処理部と、を備え、
前記第１の光学系が、複数のプリズムと、複数の光学フィルタとを備え、
前記複数のプリズムのうち、第１のプリズムと、第２のプリズムと、第３のプリズムとが、この順で隣り合って配置され、
前記第１のプリズムと前記第２のプリズムとの間に、前記複数の光学フィルタのうち、第１の光学フィルタが配置されるとともに、
前記第２のプリズムと前記第３のプリズムとの間に、前記複数の光学フィルタのうち、第２の光学フィルタが配置され、
前記第１の光学フィルタが、前記第１のプリズムが有する入射プリズム面から入射された入射光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の前記反射光の第１の光束を前記第１のプリズムの入射プリズム面に反射させて前記第１のプリズムが有する光射出面から射出させるとともに、他方の前記透過光の光束を透過させ、
前記第２の光学フィルタが、前記他方の透過光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の前記反射光の第２の光束を前記第２のプリズムの入射プリズム面に反射させて前記第２のプリズムが有する光射出面から射出させるとともに、他方の第３の光束を透過させて、前記第３のプリズムが有する光射出面から射出させ、
前記複数の偏光子のそれぞれが、前記複数の固体撮像素子のそれぞれと、前記複数のプリズムのそれぞれの光射出面との間に設けられ、当該光射出面から射出された射出光を、互いに異なる偏光方向に透過させ、
前記複数の固体撮像素子のそれぞれが、前記複数の偏光子のそれぞれによって前記所定の偏光方向に透過させた透過光を電気信号に変換し、
前記信号処理部が、前記複数の固体撮像素子のそれぞれによって変換された前記電気信号を取得して、偏光画像を生成する、撮像装置。
（２）前記互いに異なる偏光方向が、０°と、４５°と、９０°とを含む、前記（１）に記載の撮像装置。
（３）前記偏光子の数が、３つである、前記（１）又は（２）に記載の撮像装置。
（４）前記第１の光学フィルタと前記第２のプリズムとの間に、エアギャップが形成される、前記（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（５）前記第２の光学フィルタが、前記第２の光束を前記第２のプリズムの入射プリズム面に入射し、
当該第２のプリズムの入射プリズム面が、当該入射された第２の光束を全反射して、当該第２のプリズムが有する光射出面から射出させる、前記（４）に記載の撮像装置。
（６）前記第１の光学フィルタと前記第２のプリズムとの間に、エアギャップが形成されない、前記（１）乃至（３）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（７）前記第１の光学フィルタが、前記第１の光束を前記第１のプリズムの入射プリズム面に入射し、
当該第１のプリズムの入射プリズム面が、当該入射された第１の光束を全反射して、当該第１のプリズムが有する光射出面から射出させる、前記（１）乃至（６）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（８）前記第１の光学フィルタが、前記第１のプリズムのプリズム面に蒸着され、
前記第２の光学フィルタが、前記第２のプリズムのプリズム面に蒸着されている、前記（１）乃至（７）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（９）第２の光学系と、
少なくとも１つの偏光子と、
ビームスプリッタと、
複数の固体撮像素子と、
信号処理部と、を備え、
前記第２の光学系が、第４のプリズムと、第３の光学フィルタとを備え、
前記第４のプリズムと前記ビームスプリッタとがこの順で隣り合って配置され、
前記第４のプリズムと前記ビームスプリッタとの間に、前記第３の光学フィルタが配置され、
前記第３の光学フィルタが、前記第４のプリズムが有する入射プリズム面から入射された入射光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の前記反射光の第４の光束を前記第４のプリズムの入射プリズム面に反射させて前記第４のプリズムが有する光射出面から射出させ、
前記ビームスプリッタが、他方の前記透過光の光束をＰ波の光とＳ波の光とに分割し、
前記偏光子が、前記第４のプリズムの光射出面と、前記複数の固体撮像素子のうち、１つの固体撮像装置との間に設けられ、当該第４のプリズムの光射出面から射出される前記第４の光束を所定の偏光方向に透過させ、
前記複数の固体撮像素子のそれぞれが、前記Ｐ波の光、前記Ｓ波の光及び前記所定の偏光方向に透過させた透過光のいずれかを電気信号に変換し、
前記信号処理部が、前記複数の固体撮像素子のそれぞれによって変換された前記電気信号を取得して、偏光画像を生成する、撮像装置。
（１０）前記第３の光学フィルタが、前記第４の光束を前記第４のプリズムの入射プリズム面に入射し、
当該第４のプリズムの入射プリズム面が、当該入射された第４の光束を全反射して、当該第４のプリズムが有する光射出面から射出させる、前記（９）に記載の撮像装置。
（１１）前記Ｐ波の光の偏光方向が、前記第４のプリズムの入射プリズム面に対して０°であり、
前記Ｓ波の光の偏光方向が、前記第４のプリズムの入射プリズム面に対して９０°である、前記（９）又は（１０）に記載の撮像装置。
（１２）色分解光学系と、
ビームスプリッタと、
複数の固体撮像素子と、
信号処理部と、を備え、
前記色分解光学系が、複数のプリズムと、複数の波長選択フィルタとを備え、
前記複数のプリズムのうち、第５のプリズムと、第６のプリズムとが、この順で隣り合って配置され、
前記第５のプリズムと前記第６のプリズムとの間に、前記複数の波長選択フィルタのうち、第１の波長選択フィルタが配置されるとともに、
前記第６のプリズムと前記ビームスプリッタとの間に、前記複数の波長選択フィルタのうち、第２の波長選択フィルタが配置され、
前記第１の波長選択フィルタが、前記第５のプリズムが有する入射プリズム面から入射された入射光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の前記反射光の第１の波長域の光を前記第５のプリズムの入射プリズム面に反射させて前記第５のプリズムが有する光射出面から射出させるとともに、他方の前記透過光の波長域の光を透過させ、
前記第２の波長選択フィルタが、前記他方の透過光を反射光と透過光の２つに分け、反射された一方の前記反射光の第２の波長域の光を前記第６のプリズムの入射プリズム面に反射させて前記第６のプリズムが有する光射出面から射出させるとともに、他方の第３の波長域の光を透過させ、
前記ビームスプリッタが、前記透過された第３の波長域の光を、Ｐ波の光とＳ波の光とに分割し、
前記複数の固体撮像素子のそれぞれが、前記ビームスプリッタによって分割された前記Ｐ波の光及び前記Ｓ波の光を電気信号に変換するとともに、前記第１の波長域の光及び前記第２の波長域の光を電気信号に変換し、
前記信号処理部が、前記複数の固体撮像素子のそれぞれによって変換された前記電気信号を取得して、偏光画像を生成する、撮像装置。
（１３）前記第１の波長選択フィルタが、前記第１の波長域の光を前記第５のプリズムの入射プリズム面に入射し、
当該第５のプリズムの入射プリズム面が、当該第１の波長域の光を全反射して、当該第５のプリズムが有する光射出面から射出させる、前記（１２）に記載の撮像装置。
（１４）前記第２の波長選択フィルタが、前記第２の波長域の光を前記第６のプリズムの入射プリズム面に入射し、
当該第６のプリズムの入射プリズム面が、当該第２の波長域の光を全反射して、当該第６のプリズムが有する光射出面から射出させる、前記（１２）又は（１３）に記載の撮像装置。
（１５）前記第１の波長選択フィルタと前記第６のプリズムとの間に、エアギャップが形成される、前記（１２）乃至（１４）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（１６）前記第１の波長選択フィルタが、前記第５のプリズムのプリズム面に蒸着され、
前記第２の波長選択フィルタが、前記第６のプリズムのプリズム面に蒸着されている、前記（１２）乃至（１５）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（１７）前記第１の波長域の光が、青色光を含む短波長域の光であり、
前記第２の波長域の光が、赤色光を含む長波長域の光であり、
前記第３の波長域の光が、前記赤色光の長波長域外の緑色光である、前記（１２）乃至（１６）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（１８）前記固体撮像素子が、ラインセンサ又はエリアセンサで構成される、前記（１）乃至（１７）のいずれか１つに記載の撮像装置。
【符号の説明】
【０１２５】
１０  レンズ
２０、２０ａ  第１の光学系
２１  第１のプリズム
２２  第２のプリズム
２３  第３のプリズム
Ｐ２１  第４のプリズム
２４  第５のプリズム
２５  第６のプリズム
２２、２３、２４、２５  第１のプリズム
３１、３２、３３  偏光子
４１、４２、４３  固体撮像素子（イメージセンサ）
４４、４５、４６  固体撮像素子（イメージセンサ）
５０  信号処理部
６０、６０ａ、６０ｂ  プリズムユニット
７０、７１  ビームスプリッタ
Ｂ  青色光を含む短波長域の光
Ｒ  赤色光を含む長波長域の光
Ｇ  赤色光の長波長域外の緑色光
ＢＬ１  第１の光束
ＢＬ２  第２の光束
ＢＬ３  第３の光束
ＢＬ４  第４の光束
ＳＦ１、ＳＦ１ａ  第１の光学フィルタ
ＳＦ２  第２の光学フィルタ
ＰＳＦ１  第３の光学フィルタ
ＰＴ１、ＰＴ２  プレート
ＣＳ１  第１の波長選択フィルタ
ＣＳ２  第２の波長選択フィルタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020178318.tif 000009