(57)【要約】【課題】より少ない画素数の空間光変調器を用いて、解像度の高い画像を取得できるようにする。【解決手段】画像取得装置１２は、光を所定の空間パターンで変調する空間光変調器１６を有する。結像光学系１４によって、複数の開口１４Ｐを通った光の像は空間光変調器１６に重ねて結像される。光検出装置２０は、開口１４Ｐの数以上の光検出素子２０Ｐを備え、集光光学系１８により、異なる開口１４Ｐを通って空間光変調器１６で変調された１４Ｐ開口ごとの光が、それぞれ異なる光検出素子２０Ｐに集光される。複数の光検出素子２０Ｐで光電変換された電気信号と空間光変調器１６の空間パターンとから、画像構成装置２４が画像を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を所定の空間パターンで変調する空間光変調器と、
光を透過する複数の開口を備え、前記開口を通ったそれぞれの光の像を前記空間光変調器に重ねて結像させる結像光学系と、
前記開口の数以上の光検出素子を備える光検出装置と、
異なる前記開口を通って前記空間光変調器で変調された前記開口ごとの光をそれぞれ異なる前記光検出素子に集光させる集光光学系と、
複数の前記光検出素子で光電変換された電気信号と前記空間光変調器の前記空間パターンとから画像を構成する画像構成装置と、
を有する画像取得装置。
【請求項２】
前記集光光学系が、前記結像光学系の前記開口の像を前記光検出素子上に結像させる請求項１に記載の画像取得装置。
【請求項３】
前記開口の数と前記光検出素子の数とが等しい請求項２に記載の画像取得装置。
【請求項４】
前記空間光変調器と前記集光光学系との間に配置され前記光の発散角を小さくするフィールドレンズを有する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項５】
前記結像光学系が、異なる前記開口を通って前記空間光変調器で変調された光による画像の視野範囲が隣接する前記視野範囲で連続するように設定されている請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項６】
複数の前記開口において、他の開口と異なる結像倍率の開口が存在している請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項７】
前記結像光学系が、複数の結像レンズを並べて配置した結像レンズアレイを有する請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項８】
前記結像光学系が、
単一の結像レンズと、前記結像レンズを通った光を前記空間光変調器へ向けて屈折させる複数のプリズムを配置したプリズムアレイと、
を有する請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【請求項９】
前記集光光学系が、複数の集光レンズ要素を並べて配置した集光レンズアレイを有する請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の画像取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、画像取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、レンズを透過した光をデジタルマイクロミラーデバイスアレイで空間光変調し、変調後の光量をシングルフォトダイオードディテクターで測定する構成が記載されている。
【０００３】
特許文献１の上記構成では、空間光変調のコーディングを変更して光量を複数回測定し、これら複数の光量のデータから、元の画像を構成することができる。すなわち、いわゆるシングルピクセルイメージングにより、単一画素の光量検出装置で測定した光量から、画像を再構成することが可能である。そして、画像を再構成する際には、圧縮センシングの技術を用いることにより、画素数よりも少ない測定回数で再構成できる。
【０００４】
特許文献２には、複数のレンズの各々が、変調光ストリームの空間サブセットのそれぞれからの光を光検出装置のそれぞれの光検出面上に導くように構成された複数のレンズを含む光学サブシステムが記載されている。
【０００５】
特許文献２の上記構成では、光検出装置上の光検出面へは、光変調ユニットからの光がそのまま入射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許公開２００６／０２３９３３６号公報
【特許文献２】特表２０１３−５３５９３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の技術では、圧縮センシングの技術を用いることで、画素数より少ない測定回数とすることができるが、デジタルマイクロミラーデバイスアレイにおける画素数は、再構成する画素数（取得したい画素数）と同数である。
【０００８】
特許文献２に記載の技術においても、光検出装置上の光検出面へ入射する光は、光変調ユニットにおける異なる空間（部位）からの光であるため、取得したい画素数と同数の変調素子が光変調ユニットに必要となる。
【０００９】
空間光変調器では、画素それぞれの小型化には限界があるため、画素数に比例してそのサイズが大きくなり、コストも高くなる。
【００１０】
本発明では、より少ない画素数の空間光変調器を用いて、解像度の高い画像を取得できるようにすることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第一態様では、光を所定の空間パターンで変調する空間光変調器と、光を透過する複数の開口を備え、前記開口を通ったそれぞれの光の像を前記空間光変調器に重ねて結像させる結像光学系と、前記開口の数以上の光検出素子を備える光検出装置と、異なる前記開口を通って前記空間光変調器で変調された前記開口ごとの光をそれぞれ異なる前記光検出素子に集光させる集光光学系と、複数の前記光検出素子で光電変換された電気信号と前記空間光変調器の前記空間パターンとから画像を構成する画像構成装置と、を有する。
【００１２】
この画像取得装置では、結像光学系の複数の開口を透過したそれぞれの光の像が、空間光変調器において重ねて結像される。これらの光（光量）は、光検出装置の光検出素子で検出されるが、光検出素子の数は、開口の数以上である。そして、空間光変調器で変調された開口ごとの光は、集光光学系により、それぞれ異なる光検出素子に集光される。画像構成装置は、複数の光検出素子で光電変換された電気信号と、空間光変調器の空間パターンと、から画像を構成する。
【００１３】
したがって、この画像取得装置では、取得したい画像の範囲を、実質的に複数の視野に分割し、複数の視野の像を空間光変調器に重ねて結像させている。そして、各視野ごとの光量を光検出装置の光検出素子で分離して計測している。各視野ごとに、空間光変調器の素子数の画像を構成できるので、全体としては、これに視野数を乗じた画素で画像を構成できる。すなわち、高い解像度の画像を取得したい場合に、取得したい画像の画素数よりも少ない空間光変調器の画素数、具体的には（取得したい画素数）／（結像光学系の開口数）で済む。
【００１４】
第二態様では、第一態様において、前記集光光学系が、前記結像光学系の前記開口の像を前記光検出素子上に結像させる。
【００１５】
結像光学系の開口の像を光検出素子上に結像させることで、各視野からの光量をシンプルな光学系で正確に得ることができる。
【００１６】
第三態様では、第二態様において、前記開口の数と前記光検出素子の数とが等しい。
【００１７】
光検出素子の数を過度に多くしないので、光検出装置の構造の簡素化や低コスト化を図ることができる。
【００１８】
第四態様では、第一〜第三のいずれか１つの態様において、前記空間光変調器と前記集光光学系との間に配置され前記光の発散角を小さくするフィールドレンズを有する。
【００１９】
空間光変調器で変調された光の発散角がフィールドレンズによって抑えられるので、この光が入射する集光光学系を小型化したり、収差を抑制したりすることが可能となる。
【００２０】
第五態様では、第一〜第四のいずれか１つの態様において、前記結像光学系が、異なる前記開口を通って前記空間光変調器で変調された光による画像の視野範囲が隣接する前記視野範囲で連続するように設定されている。
【００２１】
これにより、各視野範囲の境界部分で隙間が生じなくなるので、取得した画像においても隙間がない連続した画像となる。
【００２２】
第六態様では、第一〜第五のいずれか１つの態様において、複数の前記開口において、他の開口と異なる結像倍率の開口が存在している。
【００２３】
他の開口（「定倍率開口」という）と異なる結像倍率の開口（「異倍率開口」という）では、異倍率開口の視野角が調整されるので、異倍率開口に対応する画像の解像度を、定倍率開口に対応する画像の解像度と異ならせることが可能である。
【００２４】
なお、異倍率開口の数は限定されず、１つであってもよいし、複数（ただし定倍率開口よりは少ない）であってもよい。
【００２５】
第七態様では、第一〜第六のいずれか１つの態様において、前記結像光学系が、複数の結像レンズを並べて配置した結像レンズアレイを有する。
【００２６】
結像レンズアレイを有する簡単な構造で、結像光学系を構成できる。
【００２７】
第八態様では、第一〜第六のいずれか１つの態様において、前記結像光学系が、単一の結像レンズと、前記結像レンズを通った光を前記空間光変調器へ向けて屈折させる複数のプリズムを配置したプリズムアレイと、を有する。
【００２８】
プリズムアレイの複数のプリズムによって、光を空間光変調器へ向けて屈折させるので、結像レンズとしては、単一のレンズで構成でき、構造の簡素化を図ることができる。
【００２９】
第九態様では、第一〜第八のいずれか１つの態様において、前記集光光学系が、複数の集光レンズ要素を並べて配置した集光レンズアレイを有する。
【００３０】
集光レンズアレイを用いることで、光検出装置の光検出素子上に、確実に光を集光させることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本願では、より少ない画素数の空間光変調器を用いて、解像度の高い画像を取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は第一実施形態の画像取得装置を示す斜視図である。
【図２】図２は第一実施形態の画像取得装置を一部破断して部分的に示す平面図である。
【図３】図３は第一実施形態の画像取得装置を部分的に示す平面図である。
【図４】図４は第二実施形態の画像取得装置を部分的に示す平面図である。
【図５】図５は第三実施形態の画像取得装置を一部破断して部分的に示す平面図である。
【図６】図６は第四実施形態の画像取得装置を一部破断して部分的に示す平面図である。
【図７】図７は第四実施形態の画像取得装置の結像光学系を示す斜視図である。
【図８】図８は第五実施形態の画像取得装置を一部破断して部分的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照して第一実施形態の画像取得装置１２を説明する。
【００３４】
第一実施形態の画像取得装置１２は、図１に示すように、結像光学系１４、空間光変調器１６、集光光学系１８、光検出装置２０、及び画像構成装置２４を有している。
【００３５】
本実施形態の画像取得装置１２は、対象ＴＰの画像を、画像構成装置２４において構成することで取得する装置である。ここで、画像構成装置２４で構成する画像ＭＦ、すなわち、最終的に画像取得装置１２で取得する画像ＭＦの横方向（矢印Ｓ方向）の画素数をＰＳ、縦方向（矢印Ｔ方向）の画素数をＰＬとすると、総画素数Ｐ＝ＰＳ×ＰＬである。画素数の具体的数値としては、ＰＳ＝１０２４、ＰＬ＝５１２を例示できるが、これに限定されない。
【００３６】
そして、このような総画素数Ｐの画像ＭＦに対し、横方向及び縦方向に任意の自然数ＮＳ、ＮＬ（ＮＳ＜ＰＳ、ＮＬ＜ＰＬ）でそれぞれ分割したマトリックス状の視野ＰＦを設定している。総視野数Ｎ＝ＮＳ×ＮＬである。具体的数値としては、横方向にＮＳ＝８、縦方向にＮＬ＝４を例示できるが、これに限定されない。図１に示した例では、ＮＳ＝３、ＮＬ＝２である。
【００３７】
結像光学系１４は、横方向にＮＳ、縦方向にＮＬに分割された総分割数Ｎの開口１４Ｐを有している。この開口１４Ｐとは、横方向にＮＳ個、縦方向にＮＬ個に分割されたそれぞれの視野ＰＦに対応して、対象ＴＰからの光が透過する部分である。第一実施形態の結像光学系１４は、横方向にＮＳ、縦方向にＮＬの複数の結像レンズ２８を有するレンズアレイ２６である。このレンズアレイ２６を構成する結像レンズ２８のそれぞれは、対象ＴＰからの光が空間光変調器１６に結像されるように、所定の光軸位置及び結像倍率（焦点距離）に設定されている。
【００３８】
空間光変調器１６は、複数の空間光変調素子が、横方向にＭＳ個、縦方向にＭＬ個並べて配置された部材である。ここで、ＭＳ＝ＰＳ／ＮＳ、ＭＬ＝ＰＬ／ＮＬの関係がある。横方向では、ＰＳ＝１０２４、ＮＳ＝８の場合、ＭＳ＝１２８であり、縦方向では、ＰＬ＝５１２、ＮＬ＝４の場合、ＭＬ＝１２８である。
【００３９】
空間光変調器１６は、それぞれの空間光変調素子において、入射した光を所定の方向に、反射や透過によって導くことができる。たとえば、空間光変調器１６として、複数のマイクロミラーを備えたデジタルミラーデバイスを用いることができ、この場合は、それぞれのマイクロミラーの傾斜方向に応じて、反射光を所定の方向に導くことができる。また、空間光変調器１６として、液晶パネルを用いることができ、この場合は、それぞれのセルにおける液晶の光透過度に応じて、実質的に光を透過させたり透過させなかったりすることができる。
【００４０】
本実施形態の画像取得装置１２では、結像光学系１４の異なる開口１４Ｐを通った複数の視野ＰＦの光の像が、単一の空間光変調器１６に重ねて結像される。結像光学系１４としては、このような複数の開口１４Ｐを備える構造であれば、具体的構成は限定されない。図２に断面を示した例では、横方向（矢印Ｓ方向）の視野数ＮＳ＝３の場合において、横方向中央に結像レンズ２８Ｃを配置している。
【００４１】
図１に示す矢印Ａ１方向に見て、この結像レンズ２８Ｃの光軸は、結像光学系１４の全体での中心軸ＣＬ−１と一致している。そして、結像レンズ２８の横方向（矢印Ｓ方向）の両側に、中心軸ＣＬ−１に向かって厚みが漸増する一対の結像レンズ２８Ｄを、中心軸ＣＬ−１に対し対称に配置している。結像レンズ２８Ｃ、２８Ｄのそれぞれは異なる開口１４Ｐを構成している。結像レンズ２８Ｃ、２８Ｄのそれぞれの光軸の位置は、上記したように、それぞれの視野ＰＦの光の像が単一の空間光変調器１６に重ねて結像されるように設定されている。
【００４２】
加えて、本実施形態では、それぞれの視野ＰＦが、境界において隙間無く連続するように、結像レンズ２８Ｃ、２８Ｄのそれぞれの光軸の位置が調整されている。これによって、画像構成装置２４で構成する画像ＭＦにも、視野ＰＦの境界において隙間が生じないようになっている。
【００４３】
視野ＰＦごとに空間光変調器１６で変調された光のうち、集光光学系１８に入射した光は、集光光学系１８によって集光され、光検出装置２０に入射する。集光光学系１８として、図１及び図３に示した例では、単レンズによって構成された集光レンズ３０を用いている。
【００４４】
光検出装置２０は、複数の光検出素子２０Ｐを備えている。光検出素子２０Ｐのそれぞれは、入射した光を検出する単一の素子として作用する。すなわち、それぞれの視野ＰＦごとに、シングルピクセルイメージングの光学系を構成している。集光光学系１８は、結像光学系１４の開口１４Ｐの像を光検出装置２０の光検出素子２０Ｐ上に結像させる光学系でもある。
【００４５】
本実施形態では、光検出素子２０Ｐの数は、結像光学系１４の視野ＰＦと同じであり、且つ、横方向（矢印Ｓ方向）及び縦方向（矢印Ｔ方向）にも同数で、全体として同じ配置であり、視野ＰＦと光検出素子２０Ｐのそれぞれとが一対一で対応している。
【００４６】
より具体的には、一例として、本実施形態では横方向の視野数ＮＳ＝８、縦方向の視野数ＮＬ＝４としているので、光検出素子２０Ｐも、横方向に８個、縦方向に４個であり、合計で３２個の光検出素子２０Ｐがマトリックス状に配置されている。
【００４７】
このように、本実施形態では、結像光学系１４の開口１４Ｐの数は視野ＰＦの数と一致しているが、光検出装置２０の光検出素子２０Ｐの数は結像光学系１４の開口１４Ｐの数より多い数、すなわち、視野ＰＦの１つあたりで、複数の光検出素子２０Ｐが対応するようになっていてもよい。
【００４８】
光検出素子２０Ｐのそれぞれで光電変換された電気信号は、画像構成装置２４において、サンプリングされて記録される。さらに、画像構成装置２４は、サンプリングされた電気信号と、空間光変調器１６の変調パターンと、から、画像ＭＦを構成する。画像ＭＦを構成する具体的方法は特に限定されず、たとえば、直交マッチング追跡(orthogonal matching pursuit; OMP)等の画像復元方法を用いることができる。
【００４９】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００５０】
図１に示すように、対象ＴＰから結像光学系１４に入射した光は、複数の開口１４Ｐによって、視野ＰＦごとに分割される。そして、図２にも示すように、それぞれの視野ＰＦの光は、空間光変調器１６の結像面に、重ねて結像される。
【００５１】
空間光変調器１６で変調された光は、図３に示すように、集光光学系１８を経て、視野ＰＦごとに光検出装置２０の光検出素子２０Ｐに結像される。光検出素子２０Ｐのそれぞれはシングルピクセルイメージングの光電変換素子として機能し、視野ＰＦごとに光量を電気信号に変換する。そして、光検出素子２０Ｐのそれぞれで光電変換された電気信号が、画像構成装置２４でサンプリングされ、さらに、空間光変調器１６の変調パターンとサンプリングされた電気信号から画像ＭＦを構成する。
【００５２】
本実施形態の画像取得装置１２では、複数の開口１４Ｐを有する結像光学系１４を用いることによって得られた複数の視野ＰＦごとの光の像を、空間光変調器１６の結像面に重ねて結像している。すなわち、単一の空間光変調器１６が、それぞれの視野ＰＦに共通化されている。このように光の像が重ねられていても、光検出装置２０では、それぞれの視野ＰＦごとの光量をシングルピクセルイメージングにより光電変換している。これにより、少ない画素数の空間光変調器１６を用いて、画素数の多い、すなわち解像度の高い画像ＭＦを取得することが可能である。
【００５３】
上記の例では、視野ＰＦのそれぞれの画素数は、横方向ではＭＳ＝１２８、縦方向では、ＭＬ＝１２８であるので、空間光変調器１６における総画素数Ｍ＝ＭＳ×ＭＬ＝１２８×１２８＝１６３４８である。これに対し、視野ＰＦとしては、横方向の視野数ＮＳ＝３、縦方向の視野数ＮＬ＝２であるので、画像ＭＦの総画素数Ｐ＝ＰＳ×ＰＬ＝１０２４×５１２＝５２４２８８の画像ＭＦを取得することが可能である。
【００５４】
次に、第二実施形態について説明する。第二実施形態において、第一実施形態と同様の要素、部材等については第一実施形態と同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。また、第二実施形態の画像取得装置４２の全体構成については図示を省略する。
【００５５】
図４に示すように、第二実施形態の画像取得装置４２では、空間光変調器１６と集光光学系１８の間に、フィールドレンズ４４が配置されている。フィールドレンズ４４は、空間光変調器１６で変調された光の発散角を小さく抑えるレンズである。このように、フィールドレンズ４４によって光の発散角が小さくされるので、第二実施形態では、集光光学系１８を構成する集光レンズ３０を第一実施形態よりも小型化できる。また、空間光変調器１６から出る光の発散が抑えられるので、発散に伴う収差を抑制することも可能である、
【００５６】
次に、第三実施形態について説明する。第三実施形態において、第一実施形態と同様の要素、部材等については第一実施形態と同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。また、第三実施形態の画像取得装置５２の全体構成については図示を省略する。
【００５７】
図５に示すように、第三実施形態の画像取得装置５２では、結像光学系１４が横方向にＮＳ、縦方向にＮＬの複数の結像レンズ２８を有するレンズアレイ５４であるが、それぞれの結像レンズ２８が、異なる結像倍率（焦点距離）を有するようになっている。
【００５８】
したがって、第三実施形態の画像取得装置５２では、特定の視野ＰＦの解像度を、他の視野ＰＦの解像度と異ならせることが可能である。
【００５９】
図５に示した例では、横方向及び縦方向の中央に位置する結像レンズ２８Ｃについては、他の結像レンズ２８Ｈよりも相対的に結像倍率が高い（換言すれば、他の結像レンズ２８Ｈは中央の結像レンズ２８Ｃよりも相対的に結像倍率が低い）ように設定されている。従って、中央の視野ＰＦＣでは、周囲の視野ＰＦＨと比較して、より高い解像度の画像を得ることが可能である。
【００６０】
上記第一実施形態〜第三実施形態では、結像光学系１４として、複数の結像レンズ２８を有するレンズアレイ２６を例示したが、結像光学系１４はレンズアレイ２６に限定されない。
【００６１】
図６には、レンズアレイ２６以外の結像光学系１４を有する例として、第四実施形態の画像取得装置６２が示されている。第四実施形態において、第一実施形態と同様の要素、部材等については第一実施形態と同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。また、第四実施形態の画像取得装置６２の全体構成については図示を省略する。
【００６２】
第四実施形態の画像取得装置６２の結像光学系６４は、結像レンズ６６とプリズムアレイ６８とを有している。図６に示す例では、プリズムアレイ６８は、結像レンズ６６と空間光変調器１６の間、すなわち光の通過経路において結像レンズ６６の後方側に配置されている。ただし、プリズムアレイ６８は、結像レンズ６６の前方側に配置されていてもよい。
【００６３】
結像レンズ６６は、所定の結像倍率及び光軸を有する単レンズである。これに対し、プリズムアレイ６８は、図７にも示すように、視野ＰＦと同数、すなわち横方向（矢印Ｓ方向）にＮＳ、縦方向（矢印Ｔ方向）にＮＬの複数のプリズム要素７０を有している。プリズム要素７０のそれぞれは、結像レンズ６６を通過した光が、いずれも空間光変調器１６の結像面に重ねて結像されるように、所定の屈折角に設定されている。
【００６４】
なお、図７における６−６線断面の断面形状が、図６においてプリズムアレイ６８の形状として現れている。
【００６５】
このように、第四実施形態の画像取得装置６２では、結像光学系６４が結像レンズ６６とプリズムアレイ６８とを有している。結像レンズ６６による結像倍率と、プリズムアレイ６８による結像位置とを独立して設定できるので、結像光学系６４の設計が容易である。
【００６６】
これに対し、第一〜第三実施形態のように、結像光学系１４として、複数の結像レンズ２８を有するレンズアレイ２６、５４を用いれば、プリズムアレイ６８が不要であり、結像光学系１４の構造を簡素化できる。
【００６７】
第四実施形態のプリズムアレイ６８としては、図６及び図７に示した形状に限定されない。たとえば、それぞれが環状で、中心に向かって厚みが変化する複数の環状レンズが同心円状に配置された構造の、いわゆるフレネルレンズも、プリズムアレイ６８に含まれる。フレネルレンズを用いた構造では、それぞれの環状レンズの形状を、結像レンズ６６を通過した光が、いずれも空間光変調器１６の結像面に重ねて結像されるように、所定の屈折角を有する形状とすればよい。
【００６８】
なお、上記第一〜第四実施形態では、集光光学系１８として、単レンズで構成された結像レンズ２８を有する例を挙げているが、集光光学系１８は、このような単レンズで構成された例に限定されない。
【００６９】
図８には、単レンズ以外の集光光学系１８を有する例として、第五実施形態の画像取得装置８２が示されている。第五実施形態において、第一実施形態又は第二実施形態と同様の要素、部材等については第一実施形態と同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。また、第五実施形態の画像取得装置８２の全体構成については図示を省略する。
【００７０】
第五実施形態の画像取得装置８２では、複数の集光レンズ要素８６を有するレンズアレイ８４により、集光光学系１８が構成されている。複数の集光レンズ要素８６によって、視野ＰＦごとに光検出装置２０に集光させることができる。
【００７１】
これに対し、第一〜第四実施形態の画像取得装置１２、４２、５２、６２では、集光光学系１８が、単レンズである集光レンズ３０によって構成されるので、集光光学系１８の構造を簡素化できる。
【００７２】
なお、図８に示した例では、フィールドレンズ４４を備えることで、空間光変調器１６で変調された光の発散角を調整している。ただし、集光レンズ要素８６の光学特性を調整することで、このフィールドレンズ４４を備えない構成とすることも可能である。
【００７３】
上記いずれの実施形態においても、集光光学系１８は、空間光変調器１６で変調された光を、単に光検出装置２０に集光するだけでなく、結像光学系１４（結像レンズ）の開口１４Ｐの像を光検出装置２０に結像させている。これにより、各視野ＰＦのそれぞれの光量をシンプルな光学系で正確に得ることが可能である。
【００７４】
ただし、集光光学系１８としては、空間光変調器１６で変調された光を光検出装置２０に結像させず、光検出装置２０に集光するだけでもよい。たとえば、ミラーやプリズム等の光学素子を用いれば、空間光変調器１６で変調された光を光検出装置２０に集光できる。
【００７５】
上記各実施形態において、光検出装置２０の光検出素子２０Ｐの数は、結像光学系１４の開口１４Ｐの数（視野ＰＦの数）以上であればよい。光検出素子２０Ｐの数と結像光学系１４の開口１４Ｐの数とが一致していると、最小限の光検出素子２０Ｐの数で、視野ＰＦごとの光量を検出でき、構造の簡素化や低コスト化を図ることができる。
【００７６】
これに対し、光検出装置２０の光検出素子２０Ｐの数が、結像光学系１４の開口１４Ｐの数よりも多い構成でもよい。この場合、視野ＰＦと光検出素子２０Ｐとが一対一で対応せず、１つの視野ＰＦに対し複数の光検出素子２０Ｐが対応する構造を採り得る。これにより、それぞれの視野ＰＦの光量を、対応する複数の光検出素子２０Ｐからの出力に基づいて検出できる。たとえば、光検出装置２０に対する光の結像位置（集光位置）に横方向あるいは縦方向のズレが生じても、合算する光検出素子２０Ｐを変更することにより、このズレに伴う検出光量の誤差を少なくすることができる。また、光検出装置２０に対する光の結像位置（集光位置）にズレが生じていても、光検出装置２０の検出光量としてはズレを吸収した値が得られるので、結像光学系１４のアライメントに対する要求精度が低くてもよく、アライメント調整を簡略化できる。
【００７７】
上記各実施形態では、結像レンズ２８のそれぞれの光軸の位置が調整されることで、あるいは、プリズム要素７０の屈折率が調整されることで、それぞれの視野ＰＦが空間光変調器１６において隙間無く連続している。これにより、取得する画像ＭＦにおいても隙間がない連続した画像が得られる。ただし、本願において、視野ＰＦの間に隙間が生じている構成を排除するものではない。
【符号の説明】
【００７８】
１２  画像取得装置
１４  結像光学系
１４Ｐ      開口
１６  空間光変調器
１８  集光光学系
２０  光検出装置
２０Ｐ      光検出素子
２４  画像構成装置
２６  レンズアレイ
２８  結像レンズ
３０  集光レンズ
４２  画像取得装置
４４  フィールドレンズ
５２  画像取得装置
５４  レンズアレイ
６２  画像取得装置
６４  結像光学系
６６  結像レンズ
６８  プリズムアレイ
７０  プリズム要素
８２  画像取得装置
８４  レンズアレイ
８６  集光レンズ要素
【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】
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【図８】
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