(57)【要約】【課題】光学系を提供する。【解決手段】光学系は、第１の投影画像を平面に投影し又は平面から第１の検出画像を検出するための少なくとも一つの光学装置を備える。光学装置は、画像中心を有する画像面を具備する第１の画像装置と、第１の画像装置と平面との間に置かれ、且つレンズ軸面と光学中心を有するレンズ群と、を含む。光学中心と画像中心が形成した光軸は、平面と交差して交点を形成し、平面は交点を通過する接平面を有する。レンズ軸面、接平面と画像面の延長面は、実質的に直線で交差する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の投影画像を平面に投影し又は前記平面から第１の検出画像を検出するための少なくとも一つの光学装置を備え、
前記光学装置は、画像中心を有する画像面を具備する第１の画像装置と、前記第１の画像装置と前記平面との間に置かれ、且つレンズ軸面と光学中心を有するレンズ群と、を含み、前記光学中心と前記画像中心が形成した光軸は、前記平面と交差して交点を形成し、前記平面は前記交点を通過する接平面を有し、前記レンズ軸面、前記接平面と前記画像面の延長面は、直線で交差する光学系。
【請求項２】
前記光学装置は、前記第１の画像装置を接続して、前記第１の画像装置の位置と傾斜角度を調整する調整装置を更に備える請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
調整装置を接続して、平面における前記第１の投影画像を取る画像キャプチャ装置を更に具備する請求項２に記載の光学系。
【請求項４】
前記第１の画像装置は、前記レンズ群によって前記平面に投影された前記第１の投影画像を形成する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項５】
前記第１の画像装置は、デジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）である請求項４に記載の光学系。
【請求項６】
前記光学装置は、ビームを提供する光源を更に備え、前記第１の画像装置は、前記ビームを変調して、前記第１の投影画像を形成する請求項４又は請求項５に記載の光学系。
【請求項７】
前記光学装置は、
前記第２の投影画像を形成するための第２の画像装置と、
前記第１の画像装置と前記レンズ群との間に置かれて、前記第２の画像装置が形成した前記第２の投影画像を前記レンズ群に反射し、前記第１の投影画像を通過させる分光ユニットと、
を更に備え、
前記レンズ群は、更に、前記第２の投影画像を前記平面に投影することに用いられる請求項４又は請求項５に記載の光学系。
【請求項８】
前記光学装置は、前記第２の画像装置を接続して、前記第２の画像装置の位置と傾斜角度を調整する調整装置を更に備える請求項７に記載の光学系。
【請求項９】
前記第１の画像装置は、前記レンズ群により、前記平面の前記第１の検出画像を検出することに用いられる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学系
【請求項１０】
前記第１の画像装置は、フォトダイオードアレイである請求項９に記載の光学系。
【請求項１１】
前記光学装置は、前記レンズ群により、前記平面の第２の検出画像を検出するための第２の画像装置と、
前記第１の画像装置と前記レンズ群との間に置かれて、前記レンズ群からの前記第２の検出画像を前記第２の画像装置に反射し、前記第１の検出画像を通過させる分光ユニットと、
を備える請求項９又は請求項１０に記載の光学系。
【請求項１２】
前記光学装置は、前記第２の画像装置を接続して、前記第２の画像装置の位置と傾斜角度を調整する調整装置を備える請求項１１に記載の光学系。
【請求項１３】
前記光学装置は、複数であり、その前記第１の投影画像又は前記第２の検出画像が互いに分離する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項１４】
前記光学装置は、複数であり、その前記第１の投影画像又は前記第２の検出画像が平面に互いに重なる請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光学系。
【請求項１５】
画像中心を有する画像面を具備する画像装置と、レンズ軸面と光学中心を有するレンズ群と、を備え、前記光学中心と前記画像中心が光軸を形成する光学装置の画像補正方法において、
前記画像装置を使用して、画像を形成することと、
前記光軸は前記平面と交差して交点を形成し、前記画像を前記レンズ群を通じて、前記交点を通過する接平面を有する前記平面に投影することと、
前記平面に投影された前記画像を検出することと、
前記検出された画像から、前記画像装置の位置と傾斜角度を調整して、前記レンズ軸面、前記接平面と前記画像面の延長面を直線で交差するようにすることと、を含む光学装置の画像補正方法。
【請求項１６】
前記画像の形成は、
ビームを前記画像装置に提供することと、
前記画像装置により、前記ビームを変調して、前記画像を形成することと、
を含む請求項１５に記載の画像補正方法。
【請求項１７】
前記画像装置の調整は、前記画像装置の位置と傾斜角度を電気的に調整することを含む請求項１５又は請求項１６に記載の画像補正方法。
【請求項１８】
前記画像装置の調整は、前記画像装置の位置と傾斜角度を機械的に調整することを含む請求項１５又は請求項１６に記載の画像補正方法。
【請求項１９】
画像中心を有する画像面を具備する画像装置と、レンズ軸面と光学中心を有するレンズ群と、を備え、前記光学中心と前記画像中心が光軸を形成する光学装置の画像補正方法において、
前記光軸は平面と交差して交点を形成し、前記画像装置を使用して、前記レンズ群により、前記交点を通過する接平面を有する前記平面の画像を検出することと、
前記検出された画像から、前記画像装置の位置と傾斜角度を調整して、前記レンズ軸面、前記接平面と前記画像面の延長面を直線で交差するようにすることと、を含む光学装置の画像補正方法。
【請求項２０】
前記画像装置の調整は、前記画像装置の位置と傾斜角度を電気的に調整することを含む請求項１９に記載の画像補正方法。
【請求項２１】
前記画像装置の調整は、前記画像装置の位置と傾斜角度を機械的に調整することを含む請求項１９に記載の画像補正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系及び光学装置の画像補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、光学系（例えばプロジェクタ又はカメラ）は、被写界深度が浅いので、プロジェクタが平面に投影した画像が狭い作動距離範囲内にしか明瞭な画像を呈しない。同様に、カメラも限られた作動距離範囲内にしか明瞭な画像を検出しない。このため、画像は、斜方向に投影され又は非平面に投影されると、その一部がプロジェクタの作動距離範囲外に落ちた。この場合、明瞭な画像の全体を得ることが難しく、カメラも、非平面からは非フォーカスの画像しか検出しない。従って、当業者は、上記問題を解決できるための光学系を提供するように努力している。
【発明の概要】
【０００３】
本発明の一態様は、第１の投影画像を平面に投影し又は平面から第１の検出画像を検出するための少なくとも一つの光学装置を具備する光学系を提供する。光学装置は、画像中心を有する画像面を具備する第１の画像装置と、第１の画像装置と平面との間に置かれて、レンズ軸面と光学中心とを有するレンズ群と、を備える。光学中心と画像中心が形成した光軸は、平面と交差して交点を形成し、平面は交点を通過する接平面を有し、レンズ軸面、接平面と画像面の延長面が実質的に直線で交差する。
【０００４】
一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、第１の画像装置を接続して第１の画像装置の位置と傾斜角度を調整する調整装置を更に備える。
【０００５】
一つ又は複数の実施形態において、光学系は、調整装置を接続して、平面における第１の投影画像を取る画像キャプチャ装置を更に具備する。
【０００６】
一つ又は複数の実施形態において、第１の画像装置は、レンズ群によって平面に投影された第１の投影画像を形成することに用いられる。
【０００７】
一つ又は複数の実施形態において、第１の画像装置は、デジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ；ＤＭＤ）である。
【０００８】
一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、ビームを提供する光源を更に備える。第１の画像装置は、ビームを変調して、第１の投影画像を形成する。
【０００９】
一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、第２の投影画像を形成するための第２の画像装置と、第１の画像装置とレンズ群との間に置かれて、第２の画像装置が形成した第２の投影画像をレンズ群に反射し、第１の投影画像を通過させる分光ユニットと、を更に備え、レンズ群は、更に、第２の投影画像を平面に投影する。
【００１０】
一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、第２の画像装置を接続して第２の画像装置の位置と傾斜角度を調整する調整装置を更に備える。
【００１１】
一つ又は複数の実施形態において、第１の画像装置は、レンズ群により、平面の第１の検出画像を検出することに用いられる。
【００１２】
一つ又は複数の実施形態において、第１の画像装置は、フォトダイオードアレイである。
【００１３】
一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、レンズ群により平面の第２の検出画像を検出するための第２の画像装置と、第１の画像装置とレンズ群との間に置かれて、レンズ群からの第２の検出画像を第２の画像装置に反射し、第２の検出画像を通過させる分光ユニットと、を備える。
【００１４】
一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、第２の画像装置を接続して第２の画像装置の位置と傾斜角度を調整する調整装置を備える。
【００１５】
一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、複数であり、その第１の投影画像又は第２の検出画像が互いに分離する。
【００１６】
一つ又は複数の実施形態において、光学装置は、複数であり、その第１の投影画像又は第２の検出画像が平面において互いに重なる。
【００１７】
本発明の別の態様は、光学装置の画像補正方法を提供する。光学装置は、画像中心を有する画像面を具備する画像装置と、レンズ軸面と光学中心を有するレンズ群と、を備え、光学中心と画像中心は、光軸を形成する。方法は、画像装置を使用して、画像を形成することと、光軸は平面と交差して交点を形成し、画像をレンズ群によって、交点を通過する接平面を有する平面に投影することと、平面に投影された画像を検出することと、検出された画像から、画像装置の位置と傾斜角度を調整して、レンズ軸面、接平面と画像面の延長面を実質的に直線で交差するようにすることと、を含む。
【００１８】
一つ又は複数の実施形態において、画像の形成は、ビームを画像装置に提供することを含む。画像装置により、ビームを変調して、画像を形成する。
【００１９】
一つ又は複数の実施形態において、画像装置の調整は、画像装置の位置と傾斜角度を電気的に調整することを含む。
【００２０】
一つ又は複数の実施形態において、画像装置の調整は、画像装置の位置と傾斜角度を機械的に調整することを含む。
【００２１】
本発明の更に１つの態様は、光学装置の画像補正方法を提供する。光学装置は、画像中心を有する画像面を具備する画像装置と、レンズ軸面と光学中心を有するレンズ群と、を備え、光学中心と画像中心は、光軸を形成する。方法は、光軸が平面と交差して交点を形成し、画像装置を使用し、レンズ群によって、交点を通過する接平面を有する平面の画像を検出することと、検出された画像から、画像装置の位置と傾斜角度を調整して、レンズ軸面、接平面と画像面の延長面を実質的に直線で交差するようにすることと、を含む。
【００２２】
一つ又は複数の実施形態において、画像装置の調整は、画像装置の位置と傾斜角度を電気的に調整することを含む。
【００２３】
一つ又は複数の実施形態において、画像装置の調整は、画像装置の位置と傾斜角度を機械的に調整することを含む。
【００２４】
上記実施形態に係る光学装置は、明瞭な投影画像を平面に提供し、又は平面において明瞭な画像を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光学系と平面を示す模式図である。
【図２】図１に示す第１の画像装置、レンズ群と平面の光路を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る画像補正方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る光学系と平面を示す模式図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る光学系と平面を示す模式図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る光学系と平面を示す模式図である。
【図７】本発明の第５の実施形態に係る光学系と平面を示す模式図である。
【図８】本発明の第６の実施形態に係る光学系と平面を示す模式図である。
【図９】本発明の第７の実施形態に係る光学系と平面を示す模式図である。
【図１０】本発明の別の実施形態に係る画像補正方法を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第８の実施形態に係る光学系と平面を示す模式図である。
【図１２】本発明の第９の実施形態に係る光学系と平面を示す模式図である。
【図１３】本発明の第１０の実施形態に係る光学系と平面を示す模式図である。
【図１４】本発明の第１１の実施形態に係る光学系と平面を示す模式図である。
【図１５】本発明の第１２の実施形態に係る光学系と平面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面で本発明の複数の実施形態を開示し、明らかに説明するために、下記で複数の実際の細部を合わせて説明する。しかしながら、理解すべきなのは、これらの実際の細部が、本発明を制限するためのものではない。つまり、本発明の実施形態の一部において、これらの実際の細部は、必要ないものである。また、図面を簡略化するために、ある従来慣用の構造及び素子は、図面において簡単で模式的に示される。
【００２７】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光学系と平面９００を示す模式図であり、図２は、図１に示す第１の画像装置１１０、レンズ群１２０と平面９００の光路を示す模式図である。光学系は、少なくとも一つの光学装置１００を具備し、例として、図１に示す光学系は、少なくとも一つの光学装置１００を具備する。光学装置１００は、第１の投影画像１１２を平面９００に投影することに用いられる。光学装置１００は、第１の画像装置１１０と、レンズ群１２０と、を備える。第１の画像装置１１０は、画像面１１５を有する。画像面１１５は、画像中心Ｃを有する。レンズ群１２０は、第１の画像装置１１０と平面９００との間に置かれ、レンズ軸面１２２と光学中心Ｏを有する。光学中心Ｏと画像中心Ｃは、光軸１０２を形成する。光軸１０２は、平面９００と交点Ｐで交差する。平面９００は、交点Ｐを通過する接平面９０２を有する。レンズ軸面１２２、接平面９０２と画像面１１５の延長面１１６は、実質的に直線Ｌで交差する。
【００２８】
本実施形態において、画像中心Ｃは、画像面１１５の図心（Ｃｅｎｔｒｏｉｄ）である。レンズ群１２０は、一つ又は複数のレンズを含んでもよい。レンズを含むレンズ群１２０において、レンズ群１２０のレンズ軸面１２２は、レンズの両曲面の間の仮想中心面であるが、光学中心Ｏは、レンズ群１２０のレンズ軸面１２２と光軸１２４との交点である。複数のレンズを含むレンズ群１２０において、これらのレンズは等価レンズに置き換えてもよい。レンズ軸面１２２は、等価レンズの両曲面との間の仮想中心面であるが、光学中心Ｏは、レンズ群１２０のレンズ軸面１２２と光軸１２４との交点である。本実施形態に係る平面９００は、斜面、或いは曲面又は粗面を有する面などであってもよい。本実施形態に係る平面９００が斜めになる上表面を有するため、接平面９０２は、平面９００の上表面である。
【００２９】
本実施形態において、光学装置１００は、プロジェクタである。第１の画像装置１１０は、第１の投影画像１１２を形成するための光変調器であってもよく、レンズ群１２０は、第１の投影画像１１２を平面９００に投影する。すなわち、第１の画像装置１１０がレンズ群１２０の物側に置かれるが、平面９００は、レンズ群１２０の画像側に位置する。画像面１１５の画像中心Ｃは、平面９００の交点Ｐに結像する。
【００３０】
簡単に言えば、本実施形態に係る光学装置１００は、明瞭な投影画像を平面９００に提供する。図２に示すように、レンズ軸面１２２、接平面９０２と延長面１１６は、実質的に直線Ｌで交差する。このような構成は、第１の投影画像１１２における画素全体を、何れも接平面９０２にフォーカスさせることができ、記号ｆは、レンズ群１２０の焦点である。例として、第１の投影画像１１２の画素Ａは、接平面９０２の点Ａ’にフォーカスし、第１の投影画像１１２の画素Ｂは、接平面９０２の点Ｂ’にフォーカスし、画像中心Ｃは、接平面９０２の交点Ｐにフォーカスする。従って、第１の投影画像１１２の全部の画素（画像中心Ｃに位置する画素および縁に位置する画素Ａ、Ｂを含む）は、何れも接平面９０２、本実施形態における平面９００の上表面にフォーカスして、平面９００に明瞭な画像を形成する。
【００３１】
図１に戻って、本実施形態において、光学装置１００は、ビーム１４２を提供する光源１４０を更に備えてもよい。第１の画像装置１１０は、デジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ；ＤＭＤ）であってもよく、ビーム１４２を変調して、第１の投影画像１１２を形成することができる。光源１４０は、発光ダイオード、電球、又は発光装置であってもよいが、本発明はこれらに制限されない。
【００３２】
本実施形態において、光学装置１００は、第１の画像装置１１０を接続して第１の画像装置１１０の位置と傾斜角度を調整する調整装置１３０を更に備えてもよい。しかしながら、レンズ軸面１２２、接平面９０２と延長面１１６は、初期の設定によって、実質的に直線Ｌで交差すれば、調整装置１３０を省略してもよい。調整装置１３０は、マニュアル又は自動的に操作されてもよい。ある実施形態において、調整装置１３０は、調整機構、例えば調整車であってもよいため、第１の画像装置１１０の位置と傾斜角度を機械的に調整することができる。他の実施形態において、調整装置１３０は、電子装置、例えば圧電機構であってもよい。従って、第１の画像装置１１０の位置と傾斜角度を電気的に調整することができる。
【００３３】
光学系は、画像キャプチャ装置２００を更に具備する。画像キャプチャ装置２００は、調整装置１３０を接続して、平面９００における第１の投影画像１１２を取る。取った画像を分析した後、画像キャプチャ装置２００は、指令を調整装置１３０に伝送し、それにより、第１の画像装置１１０の位置と傾斜角度を調整する。画像キャプチャ装置２００は、カメラであってもよく、その視野範囲（ＦＯＶ）が平面９００における第１の投影画像１１２を含む。
【００３４】
平面９００上に明瞭な投影画像を取得するために、光学装置１００の画像補正方法を適用することができる。図３は、本発明の一実施形態に係る画像補正方法を示すフローチャートである。画像補正方法を明らかに説明するために、画像補正方法が図１に示す光学装置１００に適用されてもよいが、これに限定されない。工程Ｓ１２に示すように、第１の画像装置１１０を使用して、第１の投影画像１１２を形成する。例として、光源１４０は、ビーム１４２を第１の画像装置１１０に提供するが、第１の画像装置１１０は、更にビーム１４２を第１の投影画像１１２に変調する。
【００３５】
次に、工程Ｓ１４に示すように、第１の投影画像１１２をレンズ群１２０を通じて平面９００に投影する。この工程において、レンズ軸面１２２、接平面９０２と画像面１１５の延長面１１６とが直線Ｌで交差しないかもしれないため、第１の投影画像１１２は、平面９００にフォーカスすることができないかもしれない。
【００３６】
平面９００で明瞭な画像を得るために、工程Ｓ１６に示すように、平面９００に投影された第１の投影画像１１２を検出する。例として、目視又は上記の画像キャプチャ装置２００により第１の投影画像１１２を検出することができる。画像キャプチャ装置２００を例として、画像キャプチャ装置２００は、平面９００における第１の投影画像１１２を検出（又はキャプチャする）し分析して、第１の投影画像１１２が平面９００上にフォーカスするかどうかを確認することができる。
【００３７】
その後、工程Ｓ１８に示すように、検出された第１の投影画像１１２により、第１の画像装置１１０の位置と傾斜角度を調整することで、レンズ軸面１２２、接平面９０２と画像面１１５の延長面１１６とが実質的に直線Ｌで交差することができる。ある実施形態において、調整装置１３０は調整車であれば、第１の画像装置１１０を機械的に調整することができる。例として、使用者は、調整車を手動的に回転させて、第１の画像装置１１０を調整することができる。ある実施形態において、調整装置１３０は、電子装置であれば、第１の画像装置１１０を電気的に調整することができる。例として、画像キャプチャ装置２００は、指令を調整装置１３０に伝送して、第１の画像装置１１０を調整することができる。
【００３８】
上記のように、第１の画像装置１１０の位置と傾斜角度を調整することにより、レンズ軸面１２２、接平面９０２と画像面１１５の延長面１１６は、実質的に直線Ｌで交差する。従って、第１の投影画像１１２における画素全体は、平面９００における接平面９０２にフォーカスして、平面９００において明瞭な画像を得ることができる。
【００３９】
図４は、本発明の第２の実施形態に係る光学系と平面９００を示す模式図である。本実施形態において、光学系は、二つの光学装置１００ａ、１００ｂを具備し、その構造が図１に示す光学装置１００と同じである。図面を明瞭にするために、図４に示す光学装置１００ａ、１００ｂの光源の何れも省略される。光学装置１００ａ、１００ｂの平面９００における第１の画像１１２ａと１１２ｂは互いに分離する。この光学系は、画像を非平坦な表面の投影系に投影することに適用されることができる。例として、図４では、平面９００は、９１０と９２０の両部分を有してもよく、その上表面が非平行である。光学装置１００ａの第１の投影画像１１２ａは部分９１０に投影されるが、光学装置１００ｂの第１の投影画像１１２ｂは部分９２０に投影される。光学装置１００ａにおいて、レンズ軸面１２２ａ、接平面９２２と延長面１１６ａは、実質的に直線Ｌａで交差する。光学装置１００ｂにおいて、レンズ軸面１２２ｂ、接平面９１２と延長面１１６ｂは、実質的に直線Ｌｂで交差する。このように、光学装置１００ａ、１００ｂは、何れも平面９００において明瞭な画像を提供することができる。
【００４０】
ある実施形態において、光学系は、光学装置１００ａと１００ｂとの間に置かれ調整装置１３０ａ、１３０ｂに接続される画像キャプチャ装置２００を更に具備してもよい。画像キャプチャ装置２００の視野範囲（ＦＯＶ）は、第１の投影画像１１２ａ、１１２ｂを合わせて取るように、平面９００における第１の投影画像１１２ａ、１１２ｂを含んでもよい。第１の投影画像１１２ａ、１１２ｂを分析し検出した後、画像キャプチャ装置２００は、指令を調整装置１３０ａ、１３０ｂに伝送して、その位置と傾斜角度を調整することができる。第２の実施形態に係る他の細部は、第１の実施形態と同じであるため、ここで詳しく述べない。
【００４１】
図５は、本発明の第３の実施形態に係る光学系と平面９００を示す模式図である。本実施形態において、光学系は、二つの光学装置１００ａ、１００ｂを具備し、その構造が図１に示す光学装置１００と同じである。図面を明瞭にするために、図５に示す光学装置１００ａ、１００ｂの光源の何れも省略される。光学装置１００ａ、１００ｂの平面９００における第１の投影画像１１２ａと１１２ｂは互いに重なる。例として、光学装置１００ａ、１００ｂは、それぞれ異なる方向から第１の投影画像１１２ａ、１１２ｂを平面９００の同一の位置に投影する。光学装置１００ａにおいて、レンズ軸面１２２ａ、接平面９０２と延長面１１６ａは、実質的に直線Ｌａで交差する。光学装置１００ｂにおいて、レンズ軸面１２２ｂ、接平面９０２と延長面１１６ｂは、実質的に直線Ｌｂで交差する。このように、光学装置１００ａ、１００ｂは、何れも平面９００において明瞭な画像を提供することができる。
【００４２】
ある実施形態において、光学系は、光学装置１００ａ、１００ｂの間に置かれ調整装置１３０ａ、１３０ｂに接続される画像キャプチャ装置２００を更に具備する。画像キャプチャ装置２００の視野範囲（ＦＯＶ）は、平面９００における第１の投影画像１１２ａ、１１２ｂを含み、第１の投影画像１１２ａ、１１２ｂを合わせて取る。第１の投影画像１１２ａ、１１２ｂを分析し検出した後、画像キャプチャ装置２００は、指令を調整装置１３０ａ、１３０ｂに伝送して、その位置と傾斜角度を調整することができる。第３の実施形態に係る他の細部は、第１の実施形態と同じであるため、ここで詳しく述べない。
【００４３】
図６〜図８は、本発明の第４〜第６の実施形態に係る光学系と平面９００を示す模式図である。明瞭にするために、図６〜図８に示す光学装置１００の光源の何れも省略される。この三つの実施形態において、各光学装置１００は、第２の画像装置１５０と、分光ユニット１６０と、を更に備える。第２の画像装置１５０は、第２の投影画像１５２を形成することに用いられる。レンズ群１２０は、更に、第２の投影画像１５２を平面９００に投影することに用いられる。分光ユニット１６０は、第１の画像装置１１０とレンズ群１２０との間に置かれて、第２の画像装置１５０が形成した第２の投影画像１５２をレンズ群１２０に反射し、第１の投影画像１１２を通過させる。言い換えると、第１の投影画像１１２と第２の投影画像１５２は同軸である。
【００４４】
具体的には、平面９００は、９１０と９２０の両部分を有する。第１の投影画像１１２と第２の投影画像１５２は、それぞれ部分９１０の上表面と９２０の上表面に投影される。部分９１０の上表面と９２０の上表面が異なる形態を有してもよく、調整装置１３０は、それぞれ第１の画像装置１１０と第２の画像装置１５０の位置と傾斜角度を調整してもよくて、同時に第１の投影画像１１２と第２の投影画像１５２を平面９００上に明瞭に投影する。
【００４５】
図６に示すように、平面９００は、階段Ｓを有し、部分９２０の上表面は、部分９１０の上表面よりも高い。第１の画像装置１１０は、第１の投影画像１１２を部分９１０上に投影するが、第２の画像装置１５０は、第２の投影画像１５２を部分９２０上に投影する。従って、第１の画像装置１１０と第２の画像装置１５０は、平面９００において明瞭な画像全体を得るようにそれぞれ調整されてもよい。言い換えると、光学装置１００は、高い高度差を有する平面９００に適用される。
【００４６】
図７に示すように、部分９１０の上表面と９２０の上表面は、平行しない。図８に示すように、部分９１０と９２０との上表面は、斜面である。この二つの実施形態において、第１の画像装置１１０は、第１の投影画像１１２を部分９１０上に投影するが、第２の画像装置１５０は、第２の投影画像１５２を部分９２０上に投影する。従って、第１の画像装置１１０と第２の画像装置１５０は、平面９００において明瞭な画像全体を得るようにそれぞれ調整されてもよい。第４〜第６の実施形態に係る他の細部は、第１の実施形態と同じであるため、ここで詳しく述べない。
【００４７】
図９は、本発明の第７の実施形態に係る光学系と平面９００を示す模式図である。本実施形態と第１の実施形態との異なるところは、主に第１の画像装置にある。本実施形態において、光学装置１００’は、平面９００の第１の検出画像１１２’を検出する。具体的には、第１の画像装置１１０’は、レンズ群１２０により平面９００の第１の検出画像１１２’を検出することに用いられる。
【００４８】
本実施形態において、光学装置１００’は、カメラである。第１の画像装置１１０’は、画像センサ装置、例えばフォトダイオードアレイであってもよい。第１の画像装置１１０’は、レンズ群１２０の画像側に置かれるが、平面９００は、レンズ群１２０の物側に置かれる。平面９００の交点Ｐに置かれる物体は、画像面１１５の画像中心Ｃに結像することができる。
【００４９】
図２に示す説明及び光の可逆性原理によると、レンズ軸面１２２、接平面９０２と画像面１１５’の延長面１１６’が実質的に直線Ｌで交差すれば、本実施形態に係る第１の検出画像１１２’全体は、実質的に第１の画像装置１１０’の画像面１１５’にフォーカスすることができる。従って、第１の画像装置１１０’は、明瞭な第１の検出画像１１２’を取得することができる。第７の実施形態に係る他の細部は、第１の実施形態と同じであるため、ここで詳しく述べない。
【００５０】
明瞭な第１の検出画像１１２’を得るために、光学装置１００’の画像補正方法を適用してもよい。図１０は、本発明の別の実施形態に係る画像補正方法を示すフローチャートである。画像補正方法を明らかに説明するために、画像補正方法は、図９に示す光学装置１００’に適用されてもよいが、これに限定されない。工程Ｓ２２に示すように、第１の画像装置１１０’を使用して、レンズ群１２０により、平面９００の第１の検出画像１１２’を検出する。具体的には、第１の画像装置１１０’は、平面９００における第１の検出画像１１２’を検出し（又は取り）分析して、第１の検出画像１１２’が第１の画像装置１１０’の画像面１１５’上にフォーカスするかどうかを確認することができる。
【００５１】
その後、工程Ｓ２４に示すように、検出された第１の検出画像１１２’により、第１の画像装置１１０’の位置と傾斜角度を調整することで、レンズ軸面１２２、接平面９０２と延長面１１６’は、実質的に直線Ｌで交差する。ある実施形態において、調整装置１３０は、調整車であれば、第１の画像装置１１０’を機械的に調整することができる。例として、使用者は、調整車を手動的に回転させて、第１の画像装置１１０’を調整することができる。ある実施形態において、調整装置１３０は、電子装置であれば、第１の画像装置１１０’を電気的に調整することができる。例として、第１の画像装置１１０’は、第１の画像装置１１０’を調整するように指令を調整装置１３０にフィードバックしてもよい。
【００５２】
上記のように、第１の画像装置１１０’の位置と傾斜角度を調整することにより、レンズ軸面１２２、接平面９０２と画像面１１５’の延長面１１６’は、実質的に直線Ｌで交差することができる。従って、第１の検出画像１１２’全体は、第１の画像装置１１０’の画像面１１５’上にフォーカスすることができる。
【００５３】
図１１は、本発明の第８の実施形態に係る光学系と平面９００を示す模式図である。本実施形態において、光学系は、二つの光学装置１００ｃ、１００ｄを具備し、その構造が図９に示す光学装置１００’と同じである。光学装置１００ｃ、１００ｄは、それぞれ検出した第１の検出画像１１２ｃと１１２ｄが互いに分離する。この光学系は、非平坦表面の画像を検出する画像検出系統に適用されることができる。例として、図１１では、平面９００は、９１０と９２０の両部分を有し、その上表面が非平行である。光学装置１００ｃは、部分９１０の第１の検出画像１１２ｃを検出するが、光学装置１００ｄは、部分９２０の第１の検出画像１１２ｄを検出する。光学装置１００ｃにおいて、レンズ軸面１２２ｃ、接平面９２２と延長面１１６ｃは、実質的に直線Ｌｃで交差する。光学装置１００ｄにおいて、レンズ軸面１２２ｄ、接平面９１２と延長面１１６ｄは、実質的に直線Ｌｄで交差する。このように、光学装置１００ｃ、１００ｄは、何れも平面９００において明瞭な画像を検出することができる。第８の実施形態に係る他の細部は、第７の実施形態と同じであるため、ここで詳しく述べない。
【００５４】
図１２は、本発明の第９の実施形態に係る光学系と平面９００を示す模式図である。本実施形態において、光学系は、二つの光学装置１００ｃ、１００ｄを具備し、その構造が図９の光学装置１００’と同じである。平面９００における第１の検出画像１１２ｃと１１２ｄは、互いに重なる。例として、光学装置１００ｃ、１００ｄは、それぞれ異なる方向から平面９００の同一の位置を検出してもよい。光学装置１００ｃにおいて、レンズ軸面１２２ｃ、接平面９０２と延長面１１６ｃは、実質的に直線Ｌｃで交差する。光学装置１００ｄにおいて、レンズ軸面１２２ｄ、接平面９０２と延長面１１６ｄは、実質的に直線Ｌｄで交差する。このように、光学装置１００ｃ、１００ｄは、何れも平面９００において明瞭な画像を検出することができる。第９の実施形態に係る他の細部は、第７の実施形態と同じであるため、ここで詳しく述べない。
【００５５】
図１３〜図１５は、本発明の第１０乃至第１２の実施形態に係る光学系と平面９００を示す模式図である。この三つの実施形態において、各光学装置１００’は、第２の画像装置１５０’と分光ユニット１６０’と、を更に含む。第２の画像装置１５０’は、第２の検出画像１５２’を検出することに用いられる。分光ユニット１６０’は、第１の画像装置１１０’とレンズ群１２０との間に置かれて、レンズ群１２０からの第２の検出画像１５２’を第２の画像装置１５０’に反射し、第１の検出画像１１２’を通過させる。言い換えると、第１の検出画像１１２’と第２の検出画像１５２’は、同軸である。
【００５６】
具体的には、平面９００は、９１０と９２０の両部分を有する。第１の画像装置１１０’と第２の画像装置１５０’は、それぞれ部分９１０の上表面と９２０の上表面を検出する。部分９１０の上表面と９２０の上表面は、異なる形態を有してもよく、調整装置１３０は、それぞれ第１の画像装置１１０’と第２の画像装置１５０’の位置と傾斜角度を調整して、同時に平面９００において明瞭な第１の検出画像１１２’と第２の検出画像１５２’を得る。
【００５７】
図１３に示すように、平面９００は、階段Ｓを有するが、部分９１０の上表面と９２０の上表面は、高度差がある。図１４に示すように、部分９１０の上表面と９２０の上表面は、平行しない。図１５に示すように、部分９１０の上表面と９２０の上表面は、斜面である。この三つの実施形態において、第１の画像装置１１０’は、部分９１０の第１の検出画像１１２’を検出することができるが、第２の画像装置１５０’は、部分９２０の第２の検出画像１５２’を検出することができる。従って、第１の画像装置１１０’と第２の画像装置１５０’は、平面９００において明瞭な画像全体を得るようにそれぞれ調整されてもよい。第１０〜第１２の実施形態に係る他の細部は、第７の実施形態と同じであるため、ここで詳しく述べない。
【００５８】
本発明を実施形態で前述の通り開示したが、これは本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とするものである。
【符号の説明】
【００５９】
１０２  光軸
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ  光学装置
１１０、１１０’  第１の画像装置
１１２、１１２ａ、１１２ｂ  第１の投影画像
１１２’、１１２ｃ、１１２ｄ  第１の検出画像
１１５、１１５’  画像面
１１６、１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄ、１１６’  延長面
１２０  レンズ群
１２２、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄ  レンズ軸面
１２４  光軸
１３０、１３０ａ、１３０ｂ  調整装置
１４０  光源
１４２  ビーム
１５０、１５０’  第２の画像装置
１５２  第２の投影画像
１５２’  第２の検出画像
１６０、１６０’  分光ユニット
２００  画像キャプチャ装置
９００  平面
９０２、９１２、９２２  接平面
９１０、９２０  部分
Ａ、Ｂ  画素
Ａ’、Ｂ’  点
Ｃ  画像中心
ｆ  焦点
ＦＯＶ  視野範囲
Ｏ  光学中心
Ｐ  交点
Ｌ、Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄ  直線
Ｓ  階段
Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８、Ｓ２２、Ｓ２４  工程
【図１】
2016114925.tif 000003
【図２】
2016114925.tif 000004
【図３】
2016114925.tif 000005
【図４】
2016114925.tif 000006
【図５】
2016114925.tif 000007
【図６】
2016114925.tif 000008
【図７】
2016114925.tif 000009
【図８】
2016114925.tif 000010
【図９】
2016114925.tif 000011
【図１０】
2016114925.tif 000012
【図１１】
2016114925.tif 000013
【図１２】
2016114925.tif 000014
【図１３】
2016114925.tif 000015
【図１４】
2016114925.tif 000016
【図１５】
2016114925.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月25日(2016.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の投影画像を平面に投影し又は前記平面から第１の検出画像を検出するための少なくとも一つの光学装置を備え、
前記光学装置は、画像中心を有する画像面を具備する第１の画像装置と、前記第１の画像装置と前記平面との間に置かれ、且つレンズ軸面と光学中心を有するレンズ群と、を含み、前記光学中心と前記画像中心が形成した光軸は、前記平面と交差して交点を形成し、前記平面は前記交点を通過する接平面を有し、前記レンズ軸面、前記接平面と前記画像面の延長面は、直線で交差し、
前記光学装置は、前記第１の画像装置を接続して、前記第１の画像装置の位置と傾斜角度を調整する調整装置を更に備える光学系。
【請求項２】
調整装置を接続して、平面における前記第１の投影画像を取る画像キャプチャ装置を更に具備する請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記第１の画像装置は、前記レンズ群によって前記平面に投影された前記第１の投影画像を形成する請求項１又は請求項２に記載の光学系。
【請求項４】
前記第１の画像装置は、デジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）である請求項３に記載の光学系。
【請求項５】
前記光学装置は、ビームを提供する光源を更に備え、前記第１の画像装置は、前記ビームを変調して、前記第１の投影画像を形成する請求項３又は請求項４に記載の光学系。
【請求項６】
前記光学装置は、
第２の投影画像を形成するための第２の画像装置と、
前記第１の画像装置と前記レンズ群との間に置かれて、前記第２の画像装置が形成した前記第２の投影画像を前記レンズ群に反射し、前記第１の投影画像を通過させる分光ユニットと、
を更に備え、
前記レンズ群は、更に、前記第２の投影画像を前記平面に投影することに用いられる請求項３又は請求項４に記載の光学系。
【請求項７】
前記光学装置は、前記第２の画像装置を接続して、前記第２の画像装置の位置と傾斜角度を調整する調整装置を更に備える請求項６に記載の光学系。
【請求項８】
前記第１の画像装置は、前記レンズ群により、前記平面の前記第１の検出画像を検出することに用いられる請求項１又は請求項２に記載の光学系。
【請求項９】
前記第１の画像装置は、フォトダイオードアレイである請求項８に記載の光学系。
【請求項１０】
前記光学装置は、前記レンズ群により、前記平面の第２の検出画像を検出するための第２の画像装置と、
前記第１の画像装置と前記レンズ群との間に置かれて、前記レンズ群からの前記第２の検出画像を前記第２の画像装置に反射し、前記第１の検出画像を通過させる分光ユニットと、
を備える請求項８又は請求項９に記載の光学系。
【請求項１１】
前記光学装置は、前記第２の画像装置を接続して、前記第２の画像装置の位置と傾斜角度を調整する調整装置を備える請求項１０に記載の光学系。
【請求項１２】
前記光学装置は、複数であり、その前記第１の投影画像又は前記第１の検出画像が互いに分離する請求項１又は請求項２に記載の光学系。
【請求項１３】
前記光学装置は、複数であり、その前記第１の投影画像又は前記第１の検出画像が平面に互いに重なる請求項１又は請求項２に記載の光学系。
【請求項１４】
画像中心を有する画像面を具備する画像装置と、レンズ軸面と光学中心を有するレンズ群と、を備え、前記光学中心と前記画像中心が光軸を形成する光学装置の画像補正方法において、
前記画像装置を使用して、画像を形成することと、
前記光軸は平面と交差して交点を形成し、前記画像を前記レンズ群を通じて、前記交点を通過する接平面を有する前記平面に投影することと、
前記平面に投影された前記画像を検出することと、
前記検出された画像から、前記画像装置の位置と傾斜角度を調整して、前記レンズ軸面、前記接平面と前記画像面の延長面を直線で交差するようにすることと、を含む光学装置の画像補正方法。
【請求項１５】
前記画像の形成は、
ビームを前記画像装置に提供することと、
前記画像装置により、前記ビームを変調して、前記画像を形成することと、
を含む請求項１４に記載の画像補正方法。
【請求項１６】
前記画像装置の調整は、前記画像装置の位置と傾斜角度を電気的に調整することを含む請求項１４又は請求項１５に記載の画像補正方法。
【請求項１７】
前記画像装置の調整は、前記画像装置の位置と傾斜角度を機械的に調整することを含む請求項１４又は請求項１５に記載の画像補正方法。
【請求項１８】
画像中心を有する画像面を具備する画像装置と、レンズ軸面と光学中心を有するレンズ群と、を備え、前記光学中心と前記画像中心が光軸を形成する光学装置の画像補正方法において、
前記光軸は平面と交差して交点を形成し、前記画像装置を使用して、前記レンズ群により、前記交点を通過する接平面を有する前記平面の画像を検出することと、
前記検出された画像から、前記画像装置の位置と傾斜角度を調整して、前記レンズ軸面、前記接平面と前記画像面の延長面を直線で交差するようにすることと、を含む光学装置の画像補正方法。
【請求項１９】
前記画像装置の調整は、前記画像装置の位置と傾斜角度を電気的に調整することを含む請求項１８に記載の画像補正方法。
【請求項２０】
前記画像装置の調整は、前記画像装置の位置と傾斜角度を機械的に調整することを含む請求項１８に記載の画像補正方法。