(57)【要約】【課題】単一線撮像（single-line imaging ）を比較的短時間で実施することができる撮像装置および作動方法を提供する。【解決手段】撮像装置は、二次元像を捕捉する第１の検出器（100 ）、単一線撮像を実行する第２の検出器（102 ）、両検出器に対して共通でありかつ両検出器から同一の光路長のところに配置された対物レンズ（104 ）、光線（112 ）を共通対物レンズ両検出器に同時にまたは次々に方向づける方向づけ装置（106 ）、および両検出器に対して共通でありかつ第１の検出器によって捕捉された二次元像が焦点の合っている合焦状態を見出すための合焦操作を実行するよう構成された焦点装置（110 ）を有し、第２の検出器は、合焦状態でこの第２の検出器に方向づけられた光線に基づいて単一線像を捕捉するよう構成されている。【選択図】図１
2018132759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置であって、前記撮像装置は、
二次元像を捕捉するよう構成された第１の検出器を有し、
単一線撮像を実行するよう構成されるとともに前記第１の検出器に対して空間的にずらされている第２の検出器を有し、
前記第１の検出器および前記第２の検出器に共通でありかつ前記第１の検出器および前記第２の検出器から同一の光路長のところに配置された対物レンズを有し、前記撮像装置は更に、
光線を前記共通対物レンズから前記第１の検出器および前記第２の検出器に同時にまたは次々に方向づけるよう構成された方向づけ装置を有し、前記方向づけ装置は、前記第２の検出器に方向づけられた前記光線を前記第２の検出器上で走査するための以下の構成要素、すなわち、前記第１の検出器と前記第２の検出器の両方を動かすよう構成された検出器移動機構体、反射器と前記光線を反射して前記第２の検出器に至らせるよう構成された前記反射器を回転させまたは直線的に移動させるよう構成されている反射器ムーバとの両方、およびビームスプリッタと前記光線を前記第２の検出器へ反射させるよう構成されている前記ビームスプリッタを回転させまたは直線的に移動させるよう構成されているビームスプリッタムーバの両方のうちの少なくとも１つを含み、
前記第１の検出器および前記第２の検出器に共通でありかつ前記第１の検出器によって捕捉された前記二次元像が焦点の合っている合焦状態を見出すための合焦操作を実行するよう構成された焦点装置を有し、前記第２の検出器は、前記合焦状態で前記第２の検出器に方向づけられた前記光線に基づいて単一線像を捕捉するよう構成されている、撮像装置。
【請求項２】
前記検出器移動機構体は、前記第２の検出器を前記第２の検出器によって受け取られた前記光線の光軸に垂直な方向に動かすよう構成され、前記第２の検出器のアパーチュアの長手方向軸線は、前記移動方向と前記光軸の両方に垂直である、請求項１記載の撮像装置。
【請求項３】
前記方向づけ装置は、前記光線を前記第１の方向と前記第２の方向に同時に分割するよう構成されたビームスプリッタを含み、前記第１の方向は、前記第１の検出器のための方向であり、前記第２の方向は、前記第２の検出器のための方向である、請求項１または２記載の撮像装置。
【請求項４】
前記方向づけ装置は、ビームスプリッタムーバを含み、前記ビームスプリッタムーバは、前記光線を前記第２の検出器上で走査するために前記ビームスプリッタを動かすよう構成されている、請求項３記載の撮像装置。
【請求項５】
前記方向づけ装置は、反射器および反射器ムーバを含み、前記反射器ムーバは、前記光線を前記第１の方向と前記第２の方向に交互に方向づけるよう構成され、前記第１の方向は、前記第１の検出器のための方向であり、前記第２の方向は、前記第２の検出器のための方向である、請求項１または２記載の撮像装置。
【請求項６】
前記反射器ムーバは、前記光線を前記第２の検出器上で走査するよう構成されている、請求項５記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第１の方向は、静止状態にある前記第１の検出器に向かう方向であり、前記第２の方向は、前記検出器移動機構体によって動かされた前記第２の検出器の移動範囲に向かう方向である、請求項３記載の撮像装置。
【請求項８】
前記検出器移動機構体は、前記第１の検出器と前記第２の検出器の両方を移動させるとともに前記第１の検出器と前記第２の検出器を前記光線に対して交互に移動させることによって前記光線を前記第１の検出器と前記第２の検出器に次々に方向づけるよう構成されている、請求項１記載の撮像装置。
【請求項９】
前記共通焦点装置は、合焦操作を実行するための次の行為、すなわち、前記共通対物レンズと前記第１の検出器および前記第２の検出器との間の距離変化、および前記対物レンズの後側焦点距離の変化のうちの少なくとも一方を実行するよう構成されている、請求項１記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記第２の検出器は、分光写真器から成り、前記共通焦点装置は、前記第１の検出器の前記二次元像が焦点の合っている前記合焦状態に応答して前記分光写真器のスリット上に前記共通対物レンズの像平面を形成するよう構成されている、請求項１記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記第２の検出器は、前記共通対物レンズと次の構成要素、すなわち、前記第１の検出器および前記第２の検出器のうちの少なくとも一方との間に少なくとも１つのリレーレンズ装置から成る、請求項１０記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記撮像装置は、
１つまたは２つ以上のプロセッサと、
コンピュータプログラムコードを含む１つまたは２つ以上のメモリとを有し、
前記１つまたは２つ以上のメモリおよび前記コンピュータプログラムコードは、前記１つまたは２つ以上のプロセッサによって、前記撮像装置が少なくとも、
方向づけ装置によって、光線を前記共通対物レンズから前記第１の検出器および前記第２の検出器に同時にまたは次々に方向づけ、
前記第１の検出器および前記第２の検出器に共通の焦点装置から、前記第１の検出器によって捕捉された前記二次元像が焦点の合っている合焦状態に関する情報を受け取り、そして
前記第２の検出器によって、前記合焦状態を用いて前記第２の検出器に方向づけられた前記光線に基づいて単一線像を捕捉するようにするよう構成されている、請求項１記載の撮像装置。
【請求項１３】
撮像装置の作動方法であって、前記方法は、
前記第１の検出器および前記第２の検出器に共通の対物レンズからの光線を方向づけ装置によって同時にまたは次々に方向づけるステップを含み、前記共通対物レンズは、前記第１の検出器および前記第２の検出器に共通でありかつ前記第１の検出器および前記第２の検出器から同一の光路長のところに配置され、前記第１の検出器は、二次元像を捕捉し、前記第２の検出器は、単一線撮像を実行するとともに前記第１の検出器に対して空間的にずらされていて、そして、前記第２の検出器に方向づけられた前記光線を前記第２の検出器によって、以下の構成要素、すなわち、前記第１の検出器と前記第２の検出器の両方を動かすよう構成された検出器移動機構体、前記光線を反射して前記第２の検出器に至らせるよう構成された反射器を回転させまたは直線的に移動させるよう構成された反射器ムーバ、および前記光線を反射して前記第２の検出器に至らせるよう構成されたビームスプリッタを回転させまたは直線的に移動させるよう構成されているビームスプリッタムーバのうちの少なくとも１つを介して走査するステップを含み、
前記第１の検出器および前記第２の検出器に共通な焦点装置から、前記第１の検出器によって捕捉された前記二次元像が焦点の合っている合焦状態に関する情報を受け取るステップを含み、
前記第２の検出器によって、前記合焦状態を用いて前記第２の検出器に方向づけられた前記光線に基づいて単一線像を捕捉するステップを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置および作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
合焦操作を実行して像または写真が高信頼度で焦点が合った状態になるようにすることは、形状が主として一次元であるストリップ状の像を捕捉する際に課題である。例えば、ストリップ写真術では、二次元像は、複数の一次元像を順次捕捉することによって形成される。別の一例は、過分光結像に関し、この場合、標的を分光写真器のスリットに通して線走査（line-scanning）するのが良く、その目的は、像を一つずつ提供することにある。幅の細い長方形の形をしたスリットは、現実的な感覚では一次元である像をもたらす。これらの撮像方式は、単一線（シングルライン）撮像（single-line imaging）技術または押し方式撮像（push-broom imaging）技術とも呼ばれる場合がある。
【０００３】
合焦が単一線撮像技術を用いる場合に課題となる大きな２つの理由が存在する。一次元像は、容易には解釈できず、と言うのは、一次元像には、典型的には、認識可能な特徴部がほとんどないからである。もう１つの理由は、特に過分光方式カメラができるだけ多くの光を集めるために大きなアパーチュアを使用していることにある。大きなアパーチュアは、焦点深度を極めて狭くし、焦点は、合焦操作を実行しているときには容易には見出されない。
【０００４】
先行技術では、主として一次元像を解釈する上での困難さに関連した問題の軽減は、ハイコントラスト物体を実際に標的の場所上または場所内に取り付けてスリット状の像の鮮明でかつ容易に認識可能な強度変化をもたらすことによって実施することが試みられた。
【０００５】
先行技術では、標的はまた、線走査される場合がある。標的の像全体が複数の線走査された像から形成される場合、像が焦点の合っている状態であるか否かを判定するのが良い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これら方法の両方は、時間がかかり、しかも可能ではない場合が多い。それ故、単一線撮像の合焦に関する作動の仕方を改良する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、単一線撮像の改良をもたらそうとするものである。本発明の一観点によれば、請求項１に記載された撮像装置が提供される。
【０００８】
本発明の別の観点によれば、請求項１３に記載された作動方法が提供される。
【０００９】
本発明は、幾つかの利点を有する。単一線撮像に加えて二次元撮像の助けにより、単一線像を容易な仕方で焦点の合った状態に調節することが可能である。
【００１０】
以下、添付の図面を参照して本発明の例示の実施形態について説明するが、これは例示にあるに過ぎない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】撮像装置の一例を示す図である。
【図２Ａ】二次元検出器および二次元検出器が受け取った光線の光軸に対して横に動く単一線検出器を有する撮像装置の一例を示す図であり、二次元検出器が光線を受け取っている状態を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ａの撮像装置の一例を示す図であり、二次元検出器および単一線検出器が別の位置にある状態を示す図である。
【図３Ａ】光線を二次元検出器と単一線検出器に順次方向づける鏡を有する撮像装置の一例を示す図であり、走査のために二次元検出器の移動を用いることができる構成を示す図である。
【図３Ｂ】光線を二次元検出器と単一線検出器に順次方向づける鏡を有する撮像装置の一例を示す図であり、走査のために二次元検出器の移動を用いることができる構成を示す図である。
【図３Ｃ】撮像装置の一例を示す図であり、この撮像装置の鏡を走査するために移動させる状態を示す図である。
【図４Ａ】光線を二次元検出器と単一線検出器に順次方向づけるプリズムを有する撮像装置の一例を示す図であり、走査のために二次元検出器の移動を用いることができる状態を示す図である。
【図４Ｂ】光線を二次元検出器と単一線検出器に順次方向づけるプリズムを有する撮像装置の一例を示す図であり、走査のために二次元検出器の移動を用いることができる状態を示す図である。
【図４Ｃ】撮像装置の一例を示す図であり、この撮像装置のプリズムを走査のために移動させる状態を示す図である。
【図５】光線を二次元検出器および単一線検出器に同時に方向づけるビームスプリッタを有する撮像装置の一例を示す図であり、走査のために二次元検出器の移動および／またはビームスプリッタの移動を用いることができる状態を示す図である。
【図６】分光写真器の一例を示す図である。
【図７】リレーレンズ装置を有する撮像装置の一例を示す図である。
【図８】コントローラの一例を示す図である。
【図９】作動方法の流れ図の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の実施形態は、例示であるに過ぎない。原文明細書は、幾つかの場所で「“an” embodiment」（訳文では「一実施形態」としている場合がある）と記載している場合があるが、これは、必ずしも、かかる言及の各々が１つの（または複数の）同一の実施形態に係り、または特徴が単一の実施形態にのみ当てはまることを意味していない。互いに異なる実施形態の単一の特徴はまた、他の実施形態を構成するよう組み合わせ可能である。さらに、「comprising」（訳文では「〜を有する」としている場合が多い）および「including」（「〜を含む」）という用語は、言及した特徴だけから成るものと説明した実施形態を限定するものではないと解されるべきであり、かかる実施形態は、具体的に言及しなかった特徴／構造をも含む場合がある。
【００１３】
注目されるべきこととして、図は、幾つかの実施形態を示しているが、これら図は、幾つかの構造および／または機能的実態だけを示す単純化された略図である。図示の関係は、論理的または物理的関係を意味する場合がある。当業者であれば、説明した装置は図面および本文に記載された機能および構造とは別の機能および構造を更に有することができるということは明らかである。理解されるべきこととして、作動および／または制御のために用いられる幾つかの機能、構造、および信号方式の細部は、実際の発明にとっては重要ではない。したがって、これらについてはここでより詳細に説明する必要がない。
【００１４】
図１は、撮像装置の一実施例を示している。撮像装置は、携帯型であるのが良い。撮像装置は、システムカメラ（デジタルシングルレンズ型レフレックスカメラ）のようであっても良くあるいはポケットカメラであっても良い手持ち型電気装置であるのが良い。この装置は、二次元像を捕捉する第１の検出器１００を有する。第１の検出器１００は、複数の画素ロウ（横列）および複数の画素コラム（縦列）を備えた画素マトリックスセンサを有する。画素マトリックスセンサは、例えば電荷結合デバイスもしくは素子または相補型金属酸化膜半導体素子から成るのが良い。一実施形態では、この装置は、顕微鏡的デバイスであるのが良い。一実施形態では、この装置は、大型でありかつ重量のある工業装置であっても良く、したがって、この工業装置は、手持ち型装置または一人だけで携帯可能な装置ではない。
【００１５】
本装置は、線走査または押し方式撮像で実施される単一線撮像を実行する第２の検出器１０２を更に有する。単一線撮像は、標的１０８の捕捉された像が線のようである撮像を意味している。すなわち、像は、幅の狭い長方形の形をしており、この像は、ストライプ（縞）の像と見なされる場合がある。幅の狭い長方形の形状の像は、一次元であると見なされる場合がある。しかしながら、像が単一線のようであるが、第２の検出器１０２は、二次元である半導体センサ素子を有する場合がある。像だけが単一線のようであると制限される。像は、標的１０８の形状に関する情報を伝える。二次元センサ素子は、標的１０８のスペクトルを別の次元で検出するよう使用できる。スペクトルは、単一線像と同じ標的１０８の領域から検出される。第２の検出器１０２は、例えば線走査カメラから成るのが良い。
【００１６】
例えば、線走査カメラの像は、単一線（single line）である。線走査カメラは、連続した瞬間・瞬間で、標的１０８または標的１０８の一区分から追加の単一線像を捕捉することができる。次に、単一線像を二次元像の状態に組み立てることができ、または単一線撮像を例えばコンピュータで処理することができる。線走査カメラは、例えば製品の点検に使用されるのが良い。
【００１７】
第１の検出器１００と第２の検出器１０２は、互いに空間的にずらされている。
【００１８】
この装置は、第１の検出器１００および第２の検出器１０２に共通の対物レンズ１０４を更に有する。対物レンズ１０４は、１つまたは２つ以上のレンズから成るのが良い。対物レンズ１０４は、追加的にまたは代替的に、少なくとも１つの凹面鏡または凸面鏡および／または他の光学部品を有することができる。対物レンズ１０４は、第１の検出器１００および第２の検出器１０２から同一の光路長のところに配置されている。このように、対物レンズ１０４は、対物レンズ１０４からの光線１１２が第１の検出器１００および第２の検出器１０２に方向づけられると、第１の検出器１００および第２の検出器１０２から等距離のところにその像平面１２０を提供する。
【００１９】
本装置は、方向づけ装置１０６を更に有し、この方向づけ装置は、光線１１２を共通対物レンズ１０４から第１の検出器１００および第２の検出器１０２に同時にまたは次々に方向づける。この場合、同時という表現は、方向づけが同時に起こることを意味する。次々にという表現は、検出が同時に起こらず、別々の時点で生じることを意味する。
【００２０】
本装置は、これまた第１の検出器１００および第２の検出器１０２に共通の焦点装置または合焦装置１１０を更に有する。焦点装置１１０は、第１の検出器１００の像を焦点の合った状態にするために対物レンズ１０４の後側焦点距離を調節するのが良い。後側焦点距離は、例えば、対物レンズ１０４内の少なくとも１枚のレンズの屈折率を変えることにより、対物レンズ１０４内の少なくとも１枚のレンズまたは鏡の曲率を変えることにより、または対物レンズ１０４内の少なくとも２枚のレンズ、２枚の鏡および／またはレンズと鏡の相互の位置を変えることによって調節可能である。代替的にまたは追加的に、焦点装置１１０は、第１の検出器１００内の像を焦点の合った状態にするために第１の検出器１００と共通対物レンズ１０４との間の距離を調節することができる。
【００２１】
焦点装置１１０は、第１の検出器１００に関する焦点を見出すための合焦操作を実行する。合焦操作は、手動でまたは自動的に実施できる。像平面１２０が第１の検出器１００と第２の検出器１０２の両方について等しく配置されているので、対物レンズ１０４からの光線もまた、第２の検出器１０２に関して焦点の合った状態になる。第２の検出器１０２は、これに差し向けられた光線に基づいて単一線像を捕捉する。第２の検出器１０２の単一線撮像もまた、一次元像と呼ばれる場合がある。
【００２２】
換言すると、焦点装置１１０は、第１の検出器１００によって捕捉された二次元像が焦点の合った合焦状態を見出すための合焦操作を実行する。次に、第２の検出器１０２は、光線が方向づけ装置１０６によって第２の検出器に方向づけられた状態で上述の合焦状態を用いて線像またはストリップ像を捕捉する。合焦状態は、像平面１２０の位置および第１の検出器１００の位置が、標的１０８の像が第１の検出器１００内で焦点の合った状態になるよう調節される装置の状態である。そして、像が第１の検出器１００内で焦点の合った状態になったとき、この像は、第２の検出器１０２内においても焦点の合った状態になる。合焦操作では、先行技術の光学装置の通常の合焦操作と同様な手動または自動作用を必要とする。そのような理由で、合焦操作および焦点を見出す操作は、先行技術それ自体を超える知識を必要としない。
【００２３】
第１の検出器１００によって捕捉された二次元像が焦点の合った合焦状態に関する情報を共通の焦点装置１１０からコントローラ１５０に受け渡すことができ、コントローラ１５０は、次に、第２の検出器１０２に指令を出して単一線像を捕捉し、更に、必要ならば、方向づけ装置１０６に指令を出して光線を像捕捉のために第２の検出器１０２に方向づけることができる。コントローラ１５０は、情報および／または像を提供するユーザインターフェースを有するのが良い。インターフェースは、像データと関連すべき情報を入力するためのタッチスクリーンおよび／またはキーボードを更に有するのが良い。追加的にまたは代替的に、入力情報を用いると、本装置による像捕捉を制御することができる。
【００２４】
一例が図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図５および図７に示されている実施形態では、方向づけ装置１０６は、検出器移動機構体２００を有するのが良く、この検出器移動機構体は、以下のもの、すなわち、第１の検出器１００および第２の検出器１０２のうちの少なくとも一方を次々に光線１１２に向かって動かす。
【００２５】
一実施形態では、移動機構体２００は、第１の検出器１００と第２の検出器１０２の両方を動かすことができる。方向づけ装置１０６の移動機構体２００は、第１の検出器１００と第２の検出器１０２を交互に光線１１２に向かって動かすことによって光線１１２が第１の検出器１００と第２の検出器１０２に次々に方向づけることができる。
【００２６】
図２Ａおよび図２Ｂは、第１の検出器１００および第２の検出器１０２を到来する光線の光軸に垂直な方向に動かすことができる実施形態の一例を示している。この実施形態では、第１の検出器１００と第２の検出器１０２は、対物レンズ１０４によって第１および第２の検出器１００，１０２に向かって出力された光線の光軸に垂直な方向に互いに物理的に離隔されているのが良い。
【００２７】
図２Ａでは、第１の検出器１００は、共通対物レンズ１０４からの光線１１２が第１の検出器１００に当たる位置まで動かされる。次に、第１の検出器１００内の像は、焦点装置１１０によって調節され、その結果、像が焦点の合った状態になる。
【００２８】
合焦後、第２の検出器１０２は、第１の検出器１００のための合焦装置１１０によって行われた合焦操作に基づいて焦点の合った状態にある単一線像をもたらすためのスリットを通って少なくとも１つの像を捕捉する。線走査が実施される場合、移動機構体２００は、標的１０８または標的１０８の所望の区分の二次元像を形成するために第２の検出器１０２を標的１０８の像の上にまたは標的１０８の像の所望の区分の上を移動させることができる。
【００２９】
第１の検出器１００と共通対物レンズ１０４との間の光学距離は、第１の検出器１００と第２の検出器１０２が共通対物レンズ１０４から光線１１２を受け取るための位置に配置されている場合、第２の検出器１０２と共通対物レンズ１０４との間の距離と同一であるのが良い。
【００３０】
一実施形態では、検出器移動機構体２００は、第２の検出器１０２によって受け取られた光線の光軸に垂直な方向に第２の検出器１０２を動かすことができ、第２の検出器１０２の長手方向軸線は、移動方向と光軸の両方に垂直である。第２の検出器１０２の長手方向軸線は、第２の検出器１０２に設けられたスリット６００（図６参照）の長手方向軸線であるのが良い。
【００３１】
図３Ａおよび図３Ｂは、方向づけ装置１０６が反射器３０２および反射器ムーバ３００を有するのが良い実施形態の一例を示している。図３Ａおよび図３Ｂに示された実施形態では、反射器３０２は、鏡から成る。図３Ａでは、鏡ムーバ３００は、鏡３０２を鏡３０２が光線１１２を反射して合焦操作のために第１の検出器１００に至らせる位置に回転させている。
【００３２】
図３Ｂでは、鏡ムーバ３００は、鏡３０２を鏡３０２が光線１１２を反射してこれを第２の検出器１０２に至らせる位置に回転させている。かくして、鏡ムーバ３００は、光線を第１の方向と第２の方向に交互に方向づけることができ、第１の方向は、第１の検出器１００に向かう方向であり、第２の方向は、第２の検出器１０２に向かう方向である。
【００３３】
一実施形態では、第２の検出器１０２を検出器移動機構体２００によって前後に動かすのが良く、その目的は、第２の検出器１０２上で光線の走査を実行することにある。このように、第２の検出器１０２は、標的１０８の像全体または標的１０８の像の所望の区分を走査することができる。
【００３４】
一例が図３Ｃに示されている実施形態では、鏡ムーバ３００は、第２の検出器１０２上で光線の走査を実行するために鏡３０２を前後に回転させることができる。代替的にまたは追加的に、鏡ムーバ３００は、鏡３０２を直線的に上下に動かすことができる。このように、第２の検出器１０２は、標的１０８の像全体または標的１０８の像の所望の区分を走査することができる。鏡ムーバ３００は、歯車機構体または空気圧もしくは油圧システムを備えたまたは備えていない電気モータであるのが良い。鏡ムーバ３００は、鏡３０２を移動させるためにコントローラ１５０によって制御されるのが良い。
【００３５】
図４Ａおよび図４Ｂは、反射器３０２がプリズムから成るのが良く、反射器ムーバ３００がプリズムムーバ４００から成るのが良い実施形態の一例を示している。図４Ａでは、プリズムムーバ４００は、プリズム４０２をプリズム４０２が光線１１２を反射して合焦操作のために第１の検出器１００に至らせる位置に回転させている。
【００３６】
図４Ｂでは、プリズムムーバ４００は、プリズム４０２をプリズム４０２が光線１１２を反射してこれを第２の検出器１０２に至らせる位置に回転させている。かくして、プリズムムーバ４００は、光線を第１の方向と第２の方向に交互に方向づけることができ、第１の方向は、第１の検出器１００に向かう方向であり、第２の方向は、第２の検出器１０２に向かう方向である。
【００３７】
一実施形態では、第２の検出器１０２を検出器移動機構体２００によって前後に動かすのが良く、その目的は、第２の検出器１０２上で光線の走査を実行することにある。このように、第２の検出器１０２は、標的１０８の像全体または標的１０８の像の所望の区分を走査することができる。
【００３８】
一例が図４Ｃに示されている実施形態では、プリズムムーバ４００は、第２の検出器１０２上で光線の走査を実行するためにプリズム４０２を前後に回転させることができる。代替的にまたは追加的に、プリズムムーバ４００は、プリズム４０２を直線的に上下に動かすことができる。このように、第２の検出器１０２は、標的１０８の像全体または標的１０８の像の所望の区分を走査することができる。プリズムムーバ４００は、鏡ムーバ３００に類似しているのが良い。プリズムムーバ４００は、プリズム４０２を移動させるためにコントローラ１５０によって制御されるのが良い。
【００３９】
かくして、一般的に、検出器移動機構体２００は、第２の検出器１０２上で光線を走査するために第２の検出器１０２を動かすことができる。
【００４０】
一例が図５に示されている実施形態では、方向づけ装置１０６は、ビームスプリッタ５０２を有する。ビームスプリッタ５０２は、光線１１２を第１の方向と第２の方向に同時に分割することができ、第１の方向は、第１の検出器１００に向かう方向であり、第２の方向は、第２の検出器１０２に向かう方向である。第１の検出器１００内の像は、この像が焦点の合った状態になるよう焦点装置１１０によって調節される。合焦後、第２の検出器１０２は、第１の検出器１００のための合焦装置１１０によって行われた合焦操作に基づいて焦点の合った状態にある単一線像をもたらすためのスリットを通って少なくとも１つの像を捕捉する。線走査操作を実行するため、ビームスプリッタ５０２は、ビームスプリッタムーバ５００によって直線的に動かされまたは回されるのが良くかつ／あるいは第２の検出器１０２は、検出器ムーバ２００によって動かされるのが良い。
【００４１】
かくして、一実施形態では、方向づけ装置１０６は、第２の検出器１０２上での光線の走査のためにビームスプリッタ５０２を動かすビームスプリッタムーバ５００を有するのが良い。
【００４２】
一実施形態では、ビームスプリッタ５０２は、プリズム状ビームスプリッタまたは部分的に透明な鏡であるのが良く、このプリズム状ビームスプリッタまたは部分的に透明な鏡は、鏡を通過しない光線の一部を少なくとも大部分反射する。
【００４３】
一実施形態では、第１の検出器１００は、静止状態であるのが良い。ビームスプリッタ５０２が光線１１２の一ビームを分割する第１の方向は、静止状態の第１の検出器１００に向かう方向であるのが良い。ビームスプリッタ５０２が光線１１２のもう１つのビームを分割する第２の方向は、検出器移動機構体２００によって動かされた第２の検出器１０２の移動範囲に向かう方向であるのが良い。
【００４４】
一実施形態では、共通焦点装置１１０は、共通対物レンズ１０４と第１および第２の検出器１００，１０２との間の距離を変えることによって焦点操作を実行することができる。一実施形態では、共通焦点装置１１０は、対物レンズ１０４の後側焦点距離を変えることによって合焦操作を実行することができる。一実施形態では、共通焦点装置１１０は、共通対物レンズ１０４と第１および第２の検出器１００，１０２との間の距離の変更と対物レンズ１０４の後側焦点距離の変更の両方を行うことによって合焦操作を実行することができる。
【００４５】
一例が図６に示されている実施形態では、第２の検出器１０２は、分光写真器から成るのが良い。分光写真器は、スリット６００を通して受け取った光線１１２を第２の検出器１０２のセンサ素子６０４上に物理的に別々のスペクトル波長の状態に分散させる分散素子６０２を有する。このスペクトルは、地上の真空中約５０ｎｍ〜約１ｍｍまでの波長範囲を有する電磁線である。スペクトルは、別々の光学バンド６０６，６０８，６１０，６１２，６１４として検出できる。光学バンド６０６〜６１４の中心波長、大気幅および数は、所望の仕方で選択可能である。分光写真器は、光線１１２を分散させるための分散素子６０２としてプリズムまたは回折格子を有するのが良い。
【００４６】
一実施形態では、共通焦点装置１１０は、第１の検出器１００の二次元像が焦点の合った合焦状態に応答して分光写真器のスリット６００上に共通対物レンズ１０４の像平面を形成することができる。このように、標的１０８の幅の狭いストリップからの電磁線が別々の光学バンド６０６，６０８，６１０，６１２，６１４を用いてセンサ素子６０４によって検出され、幅の狭いストリップは、スリット６００によって形成される。標的１０８全体または標的１０８の一区分を走査することによって、走査されたストリップを用いて標的１０８または標的１０８の区分の過分光結像を形成することができる。かくして、過分光結像は、空間次元およびスペクトル次元を有する。別々の光学バンド６０６，６０８，６１０，６１２，６１４それ自体から過分光結像を形成する仕方は、当業者によって知られている。
【００４７】
一例が図７に示されている実施形態では、第２の検出器１０２は、共通対物レンズ１０４と第２の検出器１０２との間に位置する少なくとも１つのリレーレンズ装置７００を有するのが良い。一実施形態では、少なくとも１つのリレーレンズ装置７００は、共通対物レンズ」１０４と第２の検出器１０２のスリット６００との間に位置するのが良い。
【００４８】
一実施形態では、第１の検出器１００は、第２の検出器１０２について図７に示されている仕方と同様な仕方で共通対物レンズ１０４と第１の検出器１００との間に位置する少なくとも１つのリレーレンズ装置を有するのが良い。
【００４９】
一例が図８に示されている実施形態では、コントローラ１５０（図１参照）は、コンピュータプログラムコードが実装された１つまたは２つ以上のプロセッサ８００および１つまたは２つ以上のメモリ８０２を有するのが良い。１つまたは２つ以上のメモリ８０２および１つまたは２つ以上のプロセッサ８００に実装されたコンピュータプログラムコードにより、コントローラ１５０は、少なくとも、焦点装置１１０および／または方向づけ装置１０６を制御してこれらの作用を実行させることができる。コントローラ１５０はまた、データ処理を実行するとともに焦点装置１１０および／または方向づけ装置１０６を制御してこれらの作用を実行させるためにその指令を出力するために、焦点装置１１０および／または方向づけ装置１０６から情報を受け取ることができる。
【００５０】
第１の検出器１００は、両方の検出器１００，１０２が同一の倍率をもつ同一の対物レンズ１０４を有しているので、第２の検出器１０２と同一の立体角または標的１０８を見る。第１の検出器１００は、対物レンズ１０４によって受け取られた光パワーを特定するために使用できる。測定された光パワーを用いると、第２の検出器１０２に関する露光時間を推定することができる。コントローラ１５０は、露光時間の推定を実施することができるとともに実際の露光を制御することができる。他方、露光は、推定露光時間に基づいて手動で実施できる。
【００５１】
図９は、測定方法の流れ図である。ステップ９００では、共通対物レンズ１０４から第１の検出器１００および第２の検出器１０２への光線１１２を方向づけ装置１０６によって同時にまたは次々に方向づけ（９００）、共通対物レンズ１０４は、第１の検出器１００および第２の検出器１０２に共通でありかつ第１の検出器１００および第２の検出器１０２から同一の光学距離のところに配置され、第１の検出器１００は、二次元像を捕捉し、第２の検出器１０２は、単一線撮像を実行し、この第２の検出器１０２は、第１の検出器１００に対して空間的にずらされている。ステップ９０２では、第１の検出器１００によって捕捉された二次元像が焦点の合った合焦状態に関する情報を共通焦点装置１１０から第１の検出器１００および第２の検出器１０２に受け渡す。ステップ９０４では、単一線像を上述の合焦状態を用いて第２の検出器１０２に方向づけられた光線に基づいて第２の検出器１０２によって捕捉する。
【００５２】
図９に示されている方法を論理回路手段またはコンピュータプログラムとして具体化できる。コンピュータプログラムは、その分散のためにコンピュータプログラム分散手段上に配置されるのが良い。コンピュータプログラム分散手段は、データ処理装置によって読み取り可能であり、このコンピュータプログラム分散手段は、コンピュータプログラム指令をコード化し、測定を実施し、そしてオプションとして測定値に基づいてプロセスを制御する。
【００５３】
コンピュータプログラムは、コントローラによって読み取り可能な任意の媒体であって良い分散媒体を用いて分散可能である。媒体は、プログラム記憶媒体、メモリ、ソフトウェア分散パッケージ、または圧縮ソフトウェアパッケージであるのが良い。幾つかの場合、分散は、次のもの、すなわち、近距離通信信号、短距離信号、および電気通信信号のうちの少なくとも１つを用いて実施できる。
【００５４】
当業者には明らかなように、技術の進歩につれ、本発明の概念を種々の仕方で具体化できる。本発明およびその実施形態は、上述した例示の実施形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で様々な形態を取ることができる。
【００５５】
本発明は、次のように具体化できる。
【００５６】
〔実施態様項１〕撮像装置であって、上記撮像装置は、
二次元像を捕捉するよう構成された第１の検出器と、
単一線撮像を実行するよう構成されるとともに上記第１の検出器に対して空間的にずらされている第２の検出器と、
上記第１の検出器および上記第２の検出器に共通でありかつ上記第１の検出器および上記第２の検出器から同一の光路長のところに配置された対物レンズと、
光線を上記共通対物レンズから上記第１の検出器および上記第２の検出器に同時にまたは次々に方向づけるよう構成された方向づけ装置と、
上記第１の検出器および上記第２の検出器に共通でありかつ上記第１の検出器によって捕捉された上記二次元像が焦点の合っている合焦状態を見出すための合焦操作を実行するよう構成された焦点装置とを有し、上記第２の検出器は、上記合焦状態で上記第２の検出器に方向づけられた上記光線に基づいて単一線像を捕捉するよう構成されている、撮像装置。
〔実施態様項２〕上記方向づけ装置は、上記第１の検出器および上記第２の検出器のうちの少なくとも一方を上記光線に向けて移動させるよう構成された検出器移動機構体を有する、実施態様項１記載の撮像装置。
〔実施態様項３〕上記検出器移動機構体は、上記光線を上記第２の検出器上で走査するために上記第２の検出器を移動させるよう構成されている、実施態様項２記載の撮像装置。
〔実施態様項４〕上記検出器移動機構体は、上記第２の検出器を上記第２の検出器によって受け取られた上記光線の光軸に垂直な方向に動かすよう構成され、上記第２の検出器のアパーチュアの長手方向軸線は、上記移動方向と上記光軸の両方に垂直である、実施態様項２記載の撮像装置。
〔実施態様項５〕上記方向づけ装置は、上記光線を上記第１の方向と上記第２の方向に同時に分割するよう構成されたビームスプリッタを含み、上記第１の方向は、上記第１の検出器のための方向であり、上記第２の方向は、上記第２の検出器のための方向である、実施態様項１、２、３、または４記載の撮像装置。
〔実施態様項６〕上記方向づけ装置は、ビームスプリッタムーバを含み、上記ビームスプリッタムーバは、上記第２の検出器上で上記光線を走査するために上記ビームスプリッタを動かすよう構成されている、実施態様項５記載の撮像装置。
〔実施態様項７〕上記方向づけ装置は、反射器および反射器ムーバを含み、上記反射器ムーバは、上記光線を上記第１の方向と上記第２の方向に交互に方向づけるよう構成され、上記第１の方向は、上記第１の検出器のための方向であり、上記第２の方向は、上記第２の検出器のための方向である、実施態様項１、２、３、または４記載の撮像装置。
〔実施態様項８〕上記反射器ムーバは、上記光線を上記第２の検出器上で走査するよう構成されている、実施態様項７記載の撮像装置。
〔実施態様項９〕上記第１の方向は、静止状態にある上記第１の検出器に向かう方向であり、上記第２の方向は、上記検出器移動機構体によって動かされた上記第２の検出器の移動範囲に向かう方向である、実施態様項５記載の撮像装置。
〔実施態様項１０〕上記検出器移動機構体は、上記第１の検出器と上記第２の検出器の両方を移動させるとともに上記第１の検出器と上記第２の検出器を上記光線に対して交互に移動させることによって上記光線を上記第１の検出器と上記第２の検出器に次々に方向づけるよう構成されている、実施態様項２記載の撮像装置。
〔実施態様項１１〕上記共通焦点装置は、合焦操作を実行するための次の行為、すなわち、上記共通対物レンズと上記第１の検出器および上記第２の検出器との間の距離変化、および上記対物レンズの後側焦点距離の変化のうちの少なくとも一方を実行するよう構成されている、実施態様項１記載の撮像装置。
〔実施態様項１２〕上記第２の検出器は、分光写真器から成り、上記共通焦点装置は、上記第１の検出器の上記二次元像が焦点の合っている上記合焦状態に応答して上記分光写真器のスリット上に上記共通対物レンズの像平面を形成するよう構成されている、実施態様項１記載の撮像装置。
〔実施態様項１３〕上記第２の検出器は、上記共通対物レンズと次の構成要素、すなわち、上記第１の検出器および上記第２の検出器のうちの少なくとも一方との間に少なくとも１つのリレーレンズ装置から成る、実施態様項１２記載の撮像装置。
〔実施態様項１４〕上記撮像装置は、
１つまたは２つ以上のプロセッサと、
コンピュータプログラムコードを含む１つまたは２つ以上のメモリとを有し、
上記１つまたは２つ以上のメモリおよび上記コンピュータプログラムコードは、上記１つまたは２つ以上のプロセッサによって、上記撮像装置が少なくとも、
方向づけ装置によって、光線を上記共通対物レンズから上記第１の検出器および上記第２の検出器に同時にまたは次々に方向づけ、
上記第１の検出器および上記第２の検出器に共通の焦点装置から、上記第１の検出器によって捕捉された上記二次元像が焦点の合っている合焦状態に関する情報を受け取り、そして
上記第２の検出器によって、上記合焦状態を用いて上記第２の検出器に方向づけられた上記光線に基づいて単一線像を捕捉するようにするよう構成されている、実施態様項１記載の撮像装置。
〔実施態様項１５〕撮像装置の作動方法であって、上記方法は、
上記第１の検出器および上記第２の検出器に共通の対物レンズからの光線を方向づけ装置によって同時にまたは次々に方向づけるステップを含み、上記共通対物レンズは、上記第１の検出器および上記第２の検出器に共通でありかつ上記第１の検出器および上記第２の検出器から同一の光路長のところに配置され、上記第１の検出器は、二次元像を捕捉し、上記第２の検出器は、単一線撮像を実行するとともに上記第１の検出器に対して空間的にずらされ、
上記第１の検出器および上記第２の検出器に共通な焦点装置から、上記第１の検出器によって捕捉された上記二次元像が焦点の合っている合焦状態に関する情報を受け取るステップを含み、
上記第２の検出器によって、上記合焦状態を用いて上記第２の検出器に方向づけられた上記光線に基づいて単一線像を捕捉するステップを含む、方法。
【符号の説明】
【００５７】
１００，１０２  検出器
１０４  対物レンズ
１０６  方向づけ装置
１０８  標的
１１０  焦点デバイス
１１２  光線
１５０  コントローラ
２００  移動機構体
３００  鏡（ミラー）ムーバ
４００  プリズムムーバまたはローテータ
５００  ビームスプリッタムーバ
【図１】
2018132759.tif 000003
【図２Ａ】
2018132759.tif 000004
【図２Ｂ】
2018132759.tif 000005
【図３Ａ】
2018132759.tif 000006
【図３Ｂ】
2018132759.tif 000007
【図３Ｃ】
2018132759.tif 000008
【図４Ａ】
2018132759.tif 000009
【図４Ｂ】
2018132759.tif 000010
【図４Ｃ】
2018132759.tif 000011
【図５】
2018132759.tif 000012
【図６】
2018132759.tif 000013
【図７】
2018132759.tif 000014
【図８】
2018132759.tif 000015
【図９】
2018132759.tif 000016
【外国語明細書】
2018132759000001.pdf